KR100750201B1 - Non-contact consent device for no-contact wireless power transfer to electronic decives with no-contact charger and method thereof - Google Patents

Non-contact consent device for no-contact wireless power transfer to electronic decives with no-contact charger and method thereof Download PDF

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KR100750201B1 KR1020060053333A KR20060053333A KR100750201B1 KR 100750201 B1 KR100750201 B1 KR 100750201B1 KR 1020060053333 A KR1020060053333 A KR 1020060053333A KR 20060053333 A KR20060053333 A KR 20060053333A KR 100750201 B1 KR100750201 B1 KR 100750201B1
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Abstract

A non-contact outlet device and a method for transferring electric power are provided to directly supply electric power generated from a solar cell array or a fuel cell stack to an electronic device in a non contact type. A DC/DC converter(20) receives DC voltage from a solar cell array(10) or a fuel cell stack(11) to raise the received voltage, and outputs the raised voltage. The DC voltage raised by the DC/DC converter(20) charges a super capacitor or a rechargeable battery(23). A resonant converter(30) receives the raised DC voltage to generate AC voltage. A non-contact multiple inductive coupler(40) receives the AC voltage from the resonant converter(30), and supplies electric power to an electronic device(45) having a non-contact charger through inductive coupling in a non-contact type.

Description

비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치및 그 방법{Non-contact consent device for no-contact wireless power transfer to electronic decives with no-contact charger and method thereof}Non-contact consent device for no-contact wireless power transfer to electronic decives with no-contact charger and method

도 1은 본 발명에 따른 태양광 및 연료 전지를 이용한 가정용 발전 시스템 구성도.1 is a block diagram of a home power generation system using solar and fuel cells according to the present invention.

도 2는 무접점 전력전송용 Push-Pull 형태의 비접촉 콘센트 구성도.Figure 2 is a push-pull contactless outlet configuration for contactless power transmission.

도 3은 무접점 전력전송용 근접 형태의 비접촉 콘센트 구성도. 3 is a configuration of a contactless outlet of a proximity type for contactless power transmission.

도 4는 본 발명에 따른 비접촉 콘센트에 의한 무접점 전력 전송 방법을 설명한 흐름도.Figure 4 is a flow chart illustrating a contactless power transmission method by a contactless outlet according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10: 태양 전지 11: 연료 전지10: solar cell 11: fuel cell

20: DC/DC 컨버터 23: 슈퍼 커패시터/보조 배터리20: DC / DC Converter 23: Super Capacitor / Auxiliary Battery

30: 공진형 인버터 40: 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러30: resonant inverter 40: non-contact multiple inductive coupler

45: 비접촉 충전기를 가진 가전 기기 45: home appliance with contactless charger

본 발명은 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 태양전지, 연료전지로부터 발생된 전력을 비접촉 콘센트를 통해 직접 가전기기에 비접촉으로 전력을 공급하기 위한 비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a contactless outlet device for contactless power transmission and a method thereof, and more particularly to a home appliance having a contactless charger for supplying power generated from a solar cell and a fuel cell to a non-contact appliance directly through a contactless outlet. The present invention relates to a contactless outlet device for contactless power transmission and a method thereof.

기존 태양 전지나 연료 전지로부터 발생된 직류전원은 가전기기 및 부하에 직접 전달하지 못하고 계통연계를 통해 전력을 전달하는 방식을 취하였다.DC power generated from existing solar cells or fuel cells is not delivered directly to home appliances and loads, but is delivered through grid connection.

상기 태양 전지는 유리기판 위에 ITO와 n형 비정질 실리콘층 및 p형비정질 실리콘층을 형성한 후 메탈 마스크를 사용하여 알루미늄을 증착시켜 개별전극을 형성하고, 광전자를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환한다.The solar cell forms an ITO, an n-type amorphous silicon layer and a p-type amorphous silicon layer on a glass substrate, and then deposits aluminum using a metal mask to form individual electrodes, and converts solar energy into electrical energy using optoelectronics. do.

상기 연료 전지는 연료의 연소 에너지를 열로 바꾸지 않고, 물질이 반응할 때 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 생성하며, 고체산화물 연료전지 (SOFC), 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등을 사용할 수 있다. The fuel cell does not change the combustion energy of the fuel into heat, but directly generates chemical energy generated by the reaction of the material as electrical energy, and is a solid oxide fuel cell (SOFC), a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC), a direct methanol fuel cell ( DMFC) and the like can be used.

그러나, 가정용 전자기기의 전원에 태양 전지 또는 연료전지를 활용하여 모든 가전기기들(TV, 냉장고, 컴퓨터, 세탁기, 비디오 플레이어, 에어컨 등)에 비접촉으로 안정적으로 전력을 전달하는 방식을 제공하지 않았으며, 사무실이나 집에서 선이 없이 무선으로 영상이나 데이타를 전송할 수 없었던 문제점이 있었다.However, the solar cell or fuel cell was used as a power source for household electronics, and thus, it did not provide a method of stably delivering power to all home appliances (TV, refrigerator, computer, washing machine, video player, air conditioner, etc.) without contact. In the office or at home, there was a problem in that it was not possible to transmit images or data wirelessly without wires.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 태양전지, 연료전지로부터 발생된 전력을 비접촉 콘센트를 통해 직접 가전기기(TV, 냉장고, 컴퓨터, 세탁기, 비디오 플레이어, 에어컨 등)에 비접촉으로 전력을 공급하기 위한 비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, an object of the present invention is to directly power the home appliance (TV, refrigerator, computer, washing machine, video player, air conditioner) from the power generated from the solar cell and fuel cell The present invention provides a contactless outlet device for contactless power transmission and a method thereof for a home appliance having a contactless charger for supplying power in a non-contact manner.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치는, 광전자를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지(DC 전압)로 변환하는 태양 전지, 또는 연료의 연소 에너지를 열로 바꾸지 않고, 물질이 반응할 때 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지(DC 전압)로 생성하는 연료 전지로부터 소정의 DC 전압을 입력받아 승압시켜 승압된 DC 전압을 제공하기 위한 DC/DC 컨버터; 상기 DC/DC 컨버터로부터 승압된 DC 전압을 보조 배터리나 대용량 슈퍼 커패시터를 충전하기 위한 슈퍼 커패시터/보조 배터리; 상기 승압된 DC 전압을 입력받아 소정의 AC 전압으로 생성하기 위한 공진형 컨버터; 및 상기 공진형 컨버터로부터 소정의 AC 전압을 입력받아 인덕티브 커플링을 통하여 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기로 비접촉으로 멀티로드로 다수의 2차측 부하에 전력을 공급하기 위한 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러를 포함한다.In order to achieve the object of the present invention, a contactless outlet device for contactless power transmission to a home appliance having a contactless charger according to the present invention, a solar cell for converting solar energy into electrical energy (DC voltage) using photoelectrons, or DC / to provide a boosted DC voltage by boosting a predetermined DC voltage by inputting a predetermined DC voltage from a fuel cell which directly generates chemical energy generated when a substance reacts as electrical energy (DC voltage) without converting combustion energy of the fuel into heat. DC converters; A super capacitor / auxiliary battery for charging an auxiliary battery or a large capacity super capacitor with the DC voltage boosted from the DC / DC converter; A resonant converter for receiving the boosted DC voltage to generate a predetermined AC voltage; And a non-contact multiple inductive coupler for receiving a predetermined AC voltage from the resonant converter and supplying power to a plurality of secondary loads in a non-contact multi-load to a home appliance having a non-contact charger through an inductive coupling. do.

상기 공진형 컨버터는, 비접촉 변압기용 풀브릿지 LLC 직렬 공진형 컨버터를 적용하여 스위칭 주파수는 공진주파수보다 낮은 주파수에서 동작하여 기존 직렬 공진형 컨버터를 사용한 경우보다 순환전류를 많이 줄일 수 있고, 2차 측 정류다이오 드에 불연속 전류가 흐르기 때문에 다이오드의 스위칭 손실을 줄이는 것을 특징으로 한다.The resonant converter, by applying a full-bridge LLC series resonant converter for a non-contact transformer, the switching frequency is operated at a frequency lower than the resonant frequency can reduce the circulating current much more than using a conventional series resonant converter, the secondary side Discontinuous current flows through the rectifier diode, which reduces the switching loss of the diode.

상기 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기는, TV, 냉장고, 컴퓨터, 세탁기, 비디오 플레이어, 에어컨을 포함하는 것을 특징으로 한다.The household electrical appliance having the non-contact charger is characterized by including a TV, a refrigerator, a computer, a washing machine, a video player, and an air conditioner.

상기 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기는, 상기 태양 전지 또는 상기 연료 전지를 활용하여 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트를 통해 모든 가전기기들이 선이 없이 비접촉으로 안정적으로 전력을 전달받는 것을 특징으로 한다.The household electrical appliance having the non-contact charger is characterized in that all the household appliances are stably transmitted without contact without electricity through the contactless outlet for contactless power transmission using the solar cell or the fuel cell.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 비접촉 콘센트에 의한 무접점 전력 전송 방법은, 광전자를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지(DC 전압)로 변환하는 태양 전지, 또는 연료의 연소 에너지를 열로 바꾸지 않고, 물질이 반응할 때 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지(DC 전압)로 생성하는 연료 전지로부터 소정의 DC 전압을 입력받아 DC/DC 컨버터에 의해 승압된 DC 전압을 제공하는 단계; 상기 승압된 DC 전압을 보조 배터리나 대용량 슈퍼 커패시터를 충전하는 단계; 상기 승압된 DC 전압을 입력받아 공진형 컨버터에 의해 소정의 AC 전압으로 생성하는 단계; 및 상기 공진형 컨버터로부터 소정의 AC 전압을 입력받아 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러에 의해 인덕티브 커플링을 통하여 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기로 비접촉으로 멀티로드로 다수의 2차측 부하에 전력을 공급하는 단계를 포함한다.In order to achieve another object of the present invention, the contactless power transmission method by a non-contact outlet according to the present invention, using a photoelectric to convert the solar energy into electrical energy (DC voltage), or the combustion energy of the fuel Providing a DC voltage boosted by a DC / DC converter by receiving a predetermined DC voltage from a fuel cell which directly converts chemical energy generated when the material reacts into electrical energy (DC voltage) without converting it into heat; Charging the boosted DC voltage with an auxiliary battery or a large capacity supercapacitor; Receiving the boosted DC voltage to generate a predetermined AC voltage by a resonant converter; And receiving a predetermined AC voltage from the resonant converter and supplying power to a plurality of secondary loads in a non-contact multi load to a home appliance having a non-contact charger through an inductive coupling by a non-contact multiple inductive coupler. It includes.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as having a conventional or dictionary meaning, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 및 연료 전지를 이용한 가정용 발전 시스템 구성도이다.1 is a block diagram of a home power generation system using solar and fuel cells according to the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 및 연료 전지를 이용한 가정용 발전 시스템은 태양 전지(10), 연료 전지(11), DC/DC 컨버터(20), 슈퍼 커패시터/보조 배터리(23), 공진형 인버터(30), 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러(40), 및 비접촉 충전기를 가진 가전 기기(45)를 포함한다. As shown in FIG. 1, a home power generation system using solar and fuel cells according to the present invention includes a solar cell 10, a fuel cell 11, a DC / DC converter 20, a supercapacitor / auxiliary battery 23. ), A resonant inverter 30, a non-contact multiple inductive coupler 40, and a home appliance 45 having a non-contact charger.

상기 태양 전지(10)는 유리기판 위에 ITO와 n형 비정질 실리콘층 및 p형비정질 실리콘층을 형성한 후 메탈 마스크를 사용하여 알루미늄을 증착시켜 개별전극을 형성하고, 광전자를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지(DC 전압)로 변환한다.The solar cell 10 forms an ITO, an n-type amorphous silicon layer, and a p-type amorphous silicon layer on a glass substrate, and then deposits aluminum using a metal mask to form individual electrodes. Convert to energy (DC voltage).

상기 연료 전지(11)는 연료의 연소 에너지를 열로 바꾸지 않고, 물질이 반응할 때 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지(DC 전압)로 생성하며, 고체산화물 연료전지(SOFC), 고분자전해질 연료전지(PEMFC), 직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등을 사용할 수 있다.The fuel cell 11 does not change the combustion energy of the fuel into heat, and directly generates chemical energy generated when the material reacts as electrical energy (DC voltage), and is a solid oxide fuel cell (SOFC) and a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC). ), Direct methanol fuel cell (DMFC), or the like.

상기 DC/DC 컨버터(Battery Charging ZVS DC/DC Converter)(20)는 Buck-Boost 테크놀로지를 사용하여 상기 태양 전지(10), 또는 상기 연료 전지(11)로부터 소정의 DC 전압을 입력받아 승압시켜 승압된 DC 전압을 제공한다.The DC / DC converter (Battery Charging ZVS DC / DC Converter) 20 receives a predetermined DC voltage from the solar cell 10 or the fuel cell 11 by using Buck-Boost technology, and boosts the voltage. Provides the DC voltage.

상기 슈퍼 커패시터/보조 배터리(Super Capacitor/Rechargable Battery)(23)는 상기 DC/DC 컨버터(20)로부터 승압된 DC 전압을 보조 배터리 또는 대용량 슈퍼 커패시터를 충전한다.The supercapacitor / rechargable battery 23 charges a secondary battery or a large capacity supercapacitor with the DC voltage boosted from the DC / DC converter 20.

상기 공진형 컨버터(ZVS Resonant Converter)(30)는 상기 승압된 DC 전압을 입력받아 소정의 AC 전압으로 생성한다.The ZVS Resonant Converter 30 receives the boosted DC voltage and generates a predetermined AC voltage.

상기 공진형 컨버터(30)는, 비접촉 변압기용 풀브릿지 LLC 직렬 공진형 컨버터를 적용하여 스위칭 주파수는 공진주파수보다 낮은 주파수에서 동작하여 기존 직렬 공진형 컨버터를 사용한 경우보다 순환전류를 많이 줄일 수 있고, 2차 측 정류다이오드에 불연속 전류가 흐르기 때문에 다이오드의 스위칭 손실을 줄이게 된다.The resonant converter 30, by applying a full-bridge LLC series resonant converter for a non-contact transformer, the switching frequency is operated at a frequency lower than the resonant frequency can reduce the circulating current much more than when using a conventional series resonant converter, Discontinuous current flows through the secondary rectifier diode, reducing the switching losses of the diode.

상기 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러(Non-Contact Multiple Inductive Coupler)(40)는 상기 공진형 컨버터(30)로부터 소정의 AC 전압을 입력받아 인덕티브 커플링을 통하여 상기 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기(45)의 비접촉으로 멀티로드로 다수의 2차측 부하에 전력을 공급한다.The non-contact multiple inductive coupler 40 receives a predetermined AC voltage from the resonant converter 30 and has a household electrical appliance 45 having the non-contact charger through inductive coupling. Powers multiple secondary loads in a non-contact multi-load.

상기 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기(Electronic Devices with No-Contact Charger)(45)는 TV, 냉장고, 컴퓨터, 세탁기, 비디오 플레이어, 에어컨을 포함한다.The electronic devices with no-contact charger 45 include a TV, a refrigerator, a computer, a washing machine, a video player, and an air conditioner.

상기 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기(45)는, 상기 태양 전지(10) 또 는 상기 연료 전지(11)를 활용하여 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트를 통해 모든 가전기기들이 선이 없이 비접촉으로 안정적으로 전력을 전달받는다.The household electrical appliance 45 having the non-contact charger is stable in a non-contact, non-wireless manner through the contactless outlet for contactless power transmission utilizing the solar cell 10 or the fuel cell 11. Receive power.

무접점 전력전송용 비접촉 콘센트의 측면 아울릿(Wall Side outlet)으로부터 전자기기들의 비접촉 플러그(Non-Contact Pluf for Electronic Decives) 도 2에 도시된 바와 같이 Push-Pull 형태로 구성될 수 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 근접 형태의 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트를 구성할 수 있다. Non-contact plugs for electronic decks of electronic devices from a wall side outlet of a contactless outlet for contactless power transmission may be configured in a push-pull form as shown in FIG. As shown in the figure, a contactless outlet for a contactless power transmission of a proximity type may be configured.

도 4는 본 발명에 따른 비접촉 콘센트에 의한 무접점 전력 전송 방법을 설명한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a contactless power transmission method by a contactless outlet according to the present invention.

본 발명에 따른 비접촉 콘센트에 의한 무접점 전력 전송 방법은, 광전자를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지(DC 전압)로 변환하는 태양 전지, 또는 연료의 연소 에너지를 열로 바꾸지 않고, 물질이 반응할 때 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지(DC 전압)로 생성하는 연료 전지로부터 소정의 DC 전압을 입력받아 DC/DC 컨버터에 의해 승압된 DC 전압을 제공하는 단계(S100); 상기 승압된 DC 전압을 보조 배터리나 대용량 슈퍼 커패시터를 충전하는 단계(S200); 상기 승압된 DC 전압을 입력받아 공진형 컨버터에 의해 소정의 AC 전압으로 생성하는 단계(S300); 및 상기 공진형 컨버터로부터 소정의 AC 전압을 입력받아 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러에 의해 인덕티브 커플링을 통하여 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기로 비접촉으로 멀티로드로 다수의 2차측 부하에 전력을 공급하는 단계(S400)를 포함한다.The contactless power transmission method using a non-contact outlet according to the present invention is a solar cell that converts solar energy into electrical energy (DC voltage) using photoelectrons, or when a substance reacts without changing combustion energy of fuel into heat. Receiving a predetermined DC voltage from a fuel cell that directly generates chemical energy as electrical energy (DC voltage) and providing a DC voltage boosted by a DC / DC converter (S100); Charging the boosted DC voltage with an auxiliary battery or a large capacity supercapacitor (S200); Receiving the boosted DC voltage and generating a predetermined AC voltage by the resonant converter (S300); And receiving a predetermined AC voltage from the resonant converter and supplying power to a plurality of secondary loads in a non-contact multi load to a home appliance having a non-contact charger through an inductive coupling by a non-contact multiple inductive coupler. (S400).

본 발명은 태양전지, 연료전지로부터 발생된 전력을 직접 가전기기에 비접촉으로 전력을 공급하기 위한 시스템을 말한다. The present invention refers to a system for supplying electric power generated from a solar cell and a fuel cell to a home appliance directly without contact.

그러나, 본 발명에서는 태양 전지(10)나 연료 전지(11)로부터 얻어진 직류전원을 고주파 인버터와 비접촉 변압기를 이용하여 직접 부하에 전력을 전달하는 방식을 사용할 수 있다. 이것은 비접촉 변압기를 사용하지 않은 경우 발생될 수 있는 스위치 전원 투입과 절체시 스파크 발생에 의한 위험과 악조건의 주변환경으로부터 기기에 영향을 줄일 수 있다는 장점이 있다. However, in the present invention, a method of directly transmitting power to a load by using a high frequency inverter and a non-contact transformer of a DC power source obtained from the solar cell 10 or the fuel cell 11 can be used. This has the advantage of reducing the impact on the equipment from the dangers and adverse conditions caused by sparking during switch-on and switching, which can occur when non-contact transformers are not used.

상기 태양전지(10)나 상기 연료전지(11)로부터 발생된 전력은 DC 전압이며, 상기 DC/DC 컨버터(20)는 DC 전압을 입력 받아 승압을 시키고, 승압된 DC전력은 보조 배터리나 대용량 수퍼 캐패시터(23)를 충전하는데 사용된다.The power generated from the solar cell 10 or the fuel cell 11 is a DC voltage, and the DC / DC converter 20 receives the DC voltage and boosts the boosted DC power. It is used to charge the capacitor 23.

또한, 상기 공진형 컨버터(30)는 DC링크 전압을 입력받아 AC 전압으로 만들고, 상기 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러(40)는 인덕티브 커플링을 통하여 비접촉으로 멀티로드로 다수의 2차측 부하에 전력을 전달하는 메커니즘을 가진다. In addition, the resonant converter 30 receives a DC link voltage to make an AC voltage, and the non-contact multiple inductive coupler 40 supplies power to a plurality of secondary loads in a non-contact multi-load through inductive coupling. Has a mechanism to deliver

이 방식을 이용할 경우, 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트는 모든 가정내의 가전기기(TV, 냉장고, 컴퓨터, 세탁기, 비디오 플레이어, 에어컨 등)의 전원을 비접촉으로 전력을 전달할 수가 있으며, 물에 의한 감전사고를 원천적으로 막을 수 있다. When using this method, the contactless outlet for contactless power transmission can transmit the power of all home appliances (TV, refrigerator, computer, washing machine, video player, air conditioner, etc.) without contact, and electric shock caused by water. Can be prevented at the source.

일반적으로 비접촉 변압기의 경우 기존 변압기와 달리 큰 공극을 갖기 때문에 자화인덕턴스는 공극이 없는 변압기에 비해 상대적으로 작고, 누설인덕턴스는 상대적으로 크기 때문에 기존 직렬 공진형 컨버터를 사용했을 경우 부하 변화에 대한 많은 순환전류가 흐르는 단점을 가지게 된다. 뿐만 아니라, 2차측 정류다이오드의 연속적인 전류에 의해 다이오드의 역 회복 특성에 따른 스위칭 손실이 발생한다 는 단점이 또한 있다.In general, non-contact transformers have larger air gaps than conventional transformers, so the magnetization inductance is relatively small compared to the transformer without air gap, and the leakage inductance is relatively large. It has the disadvantage that current flows. In addition, there is a drawback that switching losses occur due to the reverse recovery characteristics of the diode due to the continuous current of the secondary rectifier diode.

이러한 문제점을 개선하기 위해 상기 공진형 컨버터(30)는 비접촉 변압기용 풀브릿지 LLC 직렬 공진형 컨버터를 적용하여 스위칭 주파수는 공진 주파수보다 낮은 주파수에서 동작하여 기존 직렬 공진형 컨버터를 사용한 경우보다 순환전류를 많이 줄일 수 있고, 2차 측 정류다이오드에 불연속 전류가 흐르기 때문에 다이오드의 스위칭 손실을 줄일 수 있는 장점을 가지고 있다. In order to solve this problem, the resonant converter 30 applies a full-bridge LLC series resonant converter for a non-contact transformer, and the switching frequency is operated at a frequency lower than the resonant frequency, thereby reducing the circulating current. It can reduce a lot and has the advantage of reducing switching loss of diode because discontinuous current flows in the secondary rectifier diode.

위의 방식이 적용된 시스템이 가정용 전원에 활용이 된다면 태양전지나 연료전지를 활용하여 좀 더 안정적으로 전력을 공급할 수가 있으며, 모든 가전기기들이 비접촉으로 전력을 전달받을 뿐만 아니라 무선으로 영상과 데이터를 통신한다면 사무실이나 집에서 선이 없는 혁명을 이룰 수 있다.If the above system is used for home power supply, it can provide more stable power by using solar cell or fuel cell, and if all household appliances not only receive power without contact, but also communicate video and data wirelessly. You can make a lineless revolution in your office or at home.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below Or it may be modified.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치 및 그 방법은 태양전지, 연료전지로부터 발생된 전력을 비접촉 콘센트를 통해 직접 가전기기에 비접촉으로 전력을 공급하는 효과를 제공한다.As described above, the contactless outlet device and the method for contactless power transmission according to the present invention provides the effect of supplying power generated from solar cells and fuel cells to the home appliance directly through the contactless outlet. .

Claims (5)

비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치에 있어서, In a non-contact electrical outlet device for contactless power transmission to a home appliance having a non-contact charger, 광전자를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지(DC 전압)로 변환하는 태양 전지, 또는 연료의 연소 에너지를 열로 바꾸지 않고, 물질이 반응할 때 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지(DC 전압)로 생성하는 연료 전지로부터 소정의 DC 전압을 입력받아 승압시켜 승압된 DC 전압을 제공하기 위한 DC/DC 컨버터;A solar cell that converts solar energy into electrical energy (DC voltage) using photoelectrons, or a fuel cell that directly generates chemical energy from the reaction of a substance into electrical energy (DC voltage) without converting the combustion energy of the fuel into heat. A DC / DC converter for receiving a predetermined DC voltage from the step-up and providing a boosted DC voltage; 상기 DC/DC 컨버터로부터 승압된 DC 전압을 보조 배터리나 대용량 슈퍼 커패시터를 충전하기 위한 슈퍼 커패시터/보조 배터리; A super capacitor / auxiliary battery for charging an auxiliary battery or a large capacity super capacitor with the DC voltage boosted from the DC / DC converter; 상기 승압된 DC 전압을 입력받아 소정의 AC 전압으로 생성하기 위한 공진형 컨버터; 및 A resonant converter for receiving the boosted DC voltage to generate a predetermined AC voltage; And 상기 공진형 컨버터로부터 소정의 AC 전압을 입력받아 인덕티브 커플링을 통하여 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기로 비접촉으로 멀티로드로 다수의 2차측 부하에 전력을 공급하기 위한 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러Non-contact multiple inductive coupler for receiving a predetermined AC voltage from the resonant converter to supply a plurality of secondary loads in a non-contact multi-load to a home appliance having a non-contact charger through an inductive coupling 를 포함하는 비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치.Contactless outlet device for contactless power transmission to home appliances with a contactless charger including a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 공진형 컨버터는, 비접촉 변압기용 풀브릿지 LLC 직렬 공진형 컨버터를 적용하여 스위칭 주파수는 공진주파수보다 낮은 주파수에서 동작하여 기존 직렬 공진형 컨버터를 사용한 경우보다 순환전류를 많이 줄일 수 있고, 2차 측 정류다이오드에 불연속 전류가 흐르기 때문에 다이오드의 스위칭 손실을 줄이는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치.The resonant converter, by applying a full-bridge LLC series resonant converter for a non-contact transformer, the switching frequency is operated at a frequency lower than the resonant frequency can reduce the circulating current much more than using a conventional series resonant converter, the secondary side A contactless outlet device for contactless power transmission to a home appliance with a contactless charger, characterized by reducing switching losses of the diode because discontinuous current flows through the rectifier diode. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기는, TV, 냉장고, 컴퓨터, 세탁기, 비디오 플레이어, 에어컨을 포함하는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치. The household electrical appliance having the contactless charger is a contactless electrical outlet device for contactless power transmission as a household appliance having a contactless charger, characterized in that it comprises a TV, a refrigerator, a computer, a washing machine, a video player, and an air conditioner. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기는, 상기 태양 전지 또는 상기 연료 전지를 활용하여 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트를 통해 모든 가전기기들이 선이 없이 비접촉으로 안정적으로 전력을 전달받는 것을 특징으로 하는 비접촉 충전기기를 가진 가전기기로 무접점 전력전송용 비접촉 콘센트 장치.The household electrical appliance having the non-contact charger is a non-contact charger, characterized in that all the home appliances are stably transmitted without contact through the contactless outlet for contactless power transmission using the solar cell or the fuel cell. Contactless outlet device for contactless power transmission with household appliances. 비접촉 콘센트에 의한 무접점 전력 전송 방법에 있어서, In the contactless power transmission method by a contactless outlet, 광전자를 사용하여 태양 에너지를 전기 에너지(DC 전압)로 변환하는 태양 전지, 또는 연료의 연소 에너지를 열로 바꾸지 않고, 물질이 반응할 때 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지(DC 전압)로 생성하는 연료 전지로부터 소정의 DC 전압을 입력받아 DC/DC 컨버터에 의해 승압된 DC 전압을 제공하는 단계;A solar cell that converts solar energy into electrical energy (DC voltage) using photoelectrons, or a fuel cell that directly generates chemical energy from the reaction of a substance into electrical energy (DC voltage) without converting the combustion energy of the fuel into heat. Receiving a predetermined DC voltage from the circuit and providing a boosted DC voltage by the DC / DC converter; 상기 승압된 DC 전압을 보조 배터리나 대용량 슈퍼 커패시터를 충전하는 단계; Charging the boosted DC voltage with an auxiliary battery or a large capacity supercapacitor; 상기 승압된 DC 전압을 입력받아 공진형 컨버터에 의해 소정의 AC 전압으로 생성하는 단계; 및 Receiving the boosted DC voltage to generate a predetermined AC voltage by a resonant converter; And 상기 공진형 컨버터로부터 소정의 AC 전압을 입력받아 비접촉 멀티플 인덕티브 커플러에 의해 인덕티브 커플링을 통하여 비접촉 충전기를 가진 가정용 가전기기로 비접촉으로 멀티로드로 다수의 2차측 부하에 전력을 공급하는 단계Receiving a predetermined AC voltage from the resonant converter and supplying power to a plurality of secondary loads in a non-contact multiple load to a home appliance having a non-contact charger through an inductive coupling by a non-contact multiple inductive coupler 를 포함하는 비접촉 콘센트에 의한 무접점 전력 전송 방법.Contactless power transmission method by a contactless outlet comprising a.
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