KR101195876B1 - 무접점 전력공급 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

무접점 전력공급 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무접점 전력공급 시스템 2차 측의 ID 발생부를 제거하고 1차 측의 제1 신호 및 제2 신호를 이용함으로써 하드웨어 사양 단순화 및 그 제어 방법을 간단히 하는 효과가 있다.
이를 위해 1차 측 진폭 및 위상 변화에 따른 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하여 2차 측 부하 상태를 판단하고, MOSFET 스위칭 동작 신호를 제어하여 2차 측에 전력공급을 제어하는 중앙 처리부, 중앙 처리부(10)로 부터 MOSFET 스위칭 동작 신호를 입력받아서 MOSFET 스위칭 동작 신호를 출력하는 게이트 구동부, 게이트 구동부(20)의 출력 신호에 의하여 MOSFET을 구동하는 컨버터부(40), 컨버터부(40)에 의해 스위칭 되어 2차 측에 유도 기전력을 발생시키는 1차 측 공진부, 컨버터부(40)와 1차 측 공진부(50) 사이에 연결되어 1차 측 신호 변화량을 검출하는 부하 검출부 및 중앙 처리부(10)로 부터 출력되는 완료 표시 신호에 의하여 완료 표시를 하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템이 개시된다.

Description

무접점 전력공급 시스템 및 그 제어 방법{Non-contact power supply system and control method thereof}
본 발명은 무접점 전력공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 1차 측의 전력을 무접점으로 유도 기전력을 이용하여 2차 측에 공급하는 무접점 전력공급 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
종래 사용되고 있는 무접점 전력 공급 기술은 2차 측이 1차 측에 근접한 경우 1차 측 제어부에 의해 2차 측의 LDO(Low Drop Out)에 전원을 인가하고, 2차 측 ID 신호 발생부가 ID 신호를 1차 측 제어부에 송신을 한다.
그러면, 1차 측 제어부는 2차 측 부하를 정상적인 2차 측 부하로 인식하여 1차 측 제어부에서 2차 측으로 전력을 공급(Full power switching)하여 2차 부하인 2차 전지 등을 충전하곤 하였다.
따라서, 기존의 무접점 전력 공급 기술은 2차 측에 ID 신호 발생부의 추가적인 하드웨어 사양을 요구하며, 하드웨어의 복잡한 구성 및 가격의 상승을 가져왔으며, 프로그램의 제어 방법의 복잡성을 초래하는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서는 ID 발생부의 추가적인 하드웨어가 필요하여 하드웨어의 복잡화로 인한 불편함이 있어 이러한 문제점을 해결하고 ID 발생부가 필요없는 무접점 전력공급 시스템 및 그 제어 방법의 개발이 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 2차 측에서의 ID 발생부를 제거함으로써 이로 인한 하드웨어 사양을 간단하게 제공할 수 있는 무접점 전력공급 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 ID 발생부를 제거함으로써 무접점 전력공급 시스템의 가격 경쟁력을 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 ID 발생부를 제거함으로써 이로 인한 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법을 간단히 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은,
1차 측 신호에 기초하여 2차 측 부하상태를 판단하고, MOSFET 스위칭 동작 신호를 제어하여 2차 측에 전력공급을 제어하는 중앙 처리부; 중앙 처리부로부터 MOSFET 스위칭 동작 신호를 입력받아서 MOSFET 스위칭 동작 신호를 출력하는 게이트 구동부; 게이트 구동부의 출력 신호에 의하여 MOSFET을 구동하는 컨버터부; 컨버터부에 의해 스위칭 되어 2차 측에 유도 기전력을 발생시키는 1차 측 공진부; 컨버터부와 1차 측 공진부 사이에 연결되어 1차 측 신호를 검출하는 부하 검출부; 및 중앙 처리부로부터 출력되는 표시 신호에 의하여 표시를 하는 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, MOSFET 스위칭 동작 신호는 1차 측 공진부에 정상부하가 근접한 경우에는 MOSFET을 계속 구동하는 신호이고, 그리고 상기 1차 측 공진부에 정상부하가 아닌 이물질이 근접한 경우에는 MOSFET을 간헐적으로 구동하는 신호일 수 있다.
또한, 2차 측 부하 상태는 2차 측의 위치 상태 여부, 정상부하 상태 여부, 2차 측의 부하가 2차 전지인 경우는 만 충전 상태 여부 및 2차 측의 부하가 수동소자인 경우는 전력공급 계속 상태중 어느 하나인 것일 수 있다.
또한, 1차 측 신호는 2차 측 부하의 상태에 따라 변하는 진폭값을 부하 검출부에 전달하는 제1 신호 또는 2차 측 부하의 상태에 따라 변하는 위상값을 부하 검출부에 전달하는 제2 신호일 수 있다.
또한, 부하 검출부는 제1 신호의 진폭값을 검출하는 진폭 검출부 및 제2 신호의 위상값을 검출하는 위상 검출부를 포함할 수 있다.
또한, 제1 신호는 전압 신호 또는 전류 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 제2 신호는 전압 신호 또는 전류 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 목적은 다른 카테고리로서,
중앙 처리부가 2차 측 부하의 위치에 따라 변하는 1차 측 제1 신호의 진폭값을 감지하기 위하여 게이트 구동부에 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 간헐 동작 단계; 진폭 검출부가 2차 측 부하의 위치에 따라 변하는 제1 신호의 진폭값을 검출하는 부하 값 검출 단계; 중앙 처리부가 진폭값 및 1차 측 제2 신호의 위상값을 부하 검출부에서 입력받아 기준값과 비교하여 정상부하인지 여부를 판단하는 정상부하 판단 단계; 2차 측 부하가 정상부하인 경우, 중앙 처리부가 2차 측 부하에 전력을 공급하도록 제어 신호를 출력하는 전력공급 제어 단계; 전력공급 제어 단계 후 진폭값의 변화가 없는 경우 중앙 처리부(10)가 게이트 구동부에 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 전력공급 정지 단계; 및 전력공급 정지 단계 후, 표시부가 전력공급 완료를 표시하는 전력공급 완료 표시 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 정상부하 판단 단계는 중앙 처리부가 제1 신호의 진폭값이 중앙 처리부에 기 저장된 기준값과 비교하여 기준값의 범위 내인 경우 2차 전지로 판단하는 2차 전지 판단 단계; 중앙 처리부가 2차 전지가 아니라고 판단한 경우, 중앙 처리부는 제2 신호의 위상값을 중앙 처리부에 기 저장된 기준값과 비교하여 기준값의 범위 내인 경우 수동소자로 판단하는 수동소자 판단 단계; 및 중앙 처리부가 수동소자도 아니라고 판단한 경우, 중앙 처리부가 이물질로 판단하는 이물질 판단 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 전력공급 제어 단계는 정상부하 판단 단계에서 2차 전지로 판단된 경우, 중앙 처리부가 제1 신호의 진폭값을 입력받는 진폭값 입력 단계; 중앙 처리부가 제1 신호의 진폭값을 중앙 처리부에 기 저장된 진폭값과 비교하는 진폭값 비교 단계; 및 중앙 처리부가 진폭값의 변화가 있는 경우에는 충전이 완료되지 않은 경우로서 게이트 구동부에 MOSFET 구동 신호를 계속 출력하고, 진폭값의 변화가 없는 경우에는 2차 전지와 유사한 이물질로서 게이트 구동부에 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 전력공급 판단 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 전력공급 제어 단계는 정상부하 판단 단계에서 수동소자로 판단된 경우, 중앙 처리부가 제2 신호의 위상값을 입력받는 위상값 입력 단계; 중앙 처리부가 제2 신호의 위상값을 중앙 처리부에 기 저장된 기준 위상값과 비교하는 위상값 비교 단계; 중앙 처리부(10)는 위상값이 기 저장된 기준 위상값의 범위 내인 경우에는 게이트 구동부에 MOSFET 구동 신호를 계속 출력하고, 위상값이 기 저장된 기준 위상값의 범위 외인 경우에는 이물질로 판단하여 게이트 구동부에 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 전력공급 판단 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 전력공급 정지 단계는 정상부하 판단 단계에서 2차 전지로 판단된 경우, 중앙 처리부가 제1 신호의 진폭값을 입력받는 진폭값 입력 단계; 중앙 처리부가 제1 신호의 진폭값을 중앙 처리부에 기 저장된 진폭값과 비교하는 진폭값 비교 단계; 중앙 처리부는 진폭값의 변화가 있는 경우에는 충전이 완료되지 않은 경우로서 게이트 구동부에 MOSFET 구동 신호를 계속 출력하고, 진폭값의 변화가 없는 경우에는 충전이 완료된 경우로서 게이트 구동부에 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 만 충전 판단 단계; 를 포함할 수 있다.
또한, 제1 신호는 전압 신호 또는 전류 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 제2 신호는 전압 신호 또는 전류 신호인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 무접점 전력공급 시스템 및 제어 방법에 의하면 2차 측의 ID 발생부를 제거하고 1차 측의 제1 신호의 진폭값 및 1차 측의 제2 신호의 위상값을 감지함에 의하여 무접점 전력공급 시스템의 하드웨어 사양 단순화 및 그 제어 방법을 간단히 하는데 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 1차 측 구성을 나타낸 구성도,
도 1b는 도 1a에 도시된 무접점 전력공급 시스템의 1차 측 컨버터부를 상세하게 나타낸 구성도,
도 1c는 도 1a에 도시된 무접점 전력공급 시스템의 1차 측 부하 검출부를 상세하게 나타낸 구성도,
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 정상부하 판단 방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 2c는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 2차 부하가 2차 전지인 경우 전력공급 제어 방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 2차 부하가 수동소자인 경우 전력공급 제어 방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 2e는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 2차 부하가 2차 전지인 경우 전력공급 정지 방법을 순차적으로 나타낸 순서도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 전체 동작의 일실시예를 순차적으로 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 일반적인 2차 전지의 정전류, 정전압 특성을 나타낸 파형 그래프,
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 정상부하의 전압 위상 지연을 나타낸 파형 그래프,
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 네오디움 자석의 전압 위상 지연을 나타낸 파형 그래프,
도 5c는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 금속 뚜껑의 전압 위상 지연을 나타낸 파형 그래프이다.
<무접점 전력공급 시스템의 구성>
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 1차 측 구성도이다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 1차 측 구성은 대략 중앙 처리부(10), 게이트 구동부(20), 컨버터부(40), 1차 측 공진부(50), 부하 검출부(60), 표시부(70)로 구성된다.
본 발명의 일실시예에 따르면 2차 측 상태에 따라 변하는 아날로그 신호인 진폭값 또는 위상값이 부하 검출부(60)를 통하여 중앙 처리부(10)에 입력된다.
전술한 아날로그 신호는 진폭값 또는 위상값을 가지는 것으로서, 진폭값은 전류 진폭 또는 전압의 진폭이 될 수도 있고, 위상값은 전류의 위상 또는 전압의 위상이 될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일반적인 2차 전지의 정전류, 정전압 특성을 나타낸 구성도로서, x축은 시간을 나타내며, y축은 전압 또는 전류의 크기를 나타낸다. 도 4에 도시된 바와 같이, 2차 전지의 일반적인 특성은 전압의 공급이 있어도 정전류 구간에서는 전류가 변하지 않으나, 정전압 구간에서는 전류가 변하며, 충전이 완료된 경우에는 전류가 변하지 않는 특성을 보인다.
2차 전지가 아닌 이물질의 경우에는 전압의 공급이 있어도 정전압 구간에서 전류의 변화가 생기지 않는다.
이러한 2차 전지의 특성을 이용하여 중앙 처리부(10)에서는 게이트 구동부(20)에 MOSFET 구동 신호를 출력하고, 신호 출력 후 부하 검출부(60)의 진폭 신호를 감지하여 2차 측 상태 여부를 판단한다.
또한, 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 정상부하, 네오디움 자석, 금속 뚜껑의 전압 위상 지연을 나타낸 파형 그래프로서, x축은 시간을 나타내며 y축은 전압의 크기를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 기준 전압 위상의 그래프는 중앙 제어부(10)가 MOSFET 구동 신호를 출력한 시점의 파형 그래프이다. 그리고,
정상부하 전압 위상, 네오디움 자석 전압 위상, 금속 뚜껑 전압 위상의 그래프는 중앙 제어부(10)가 MOSFET 구동 신호를 출력한 후 부하 검출부(60)에 의해 감지된 전압 신호를 나타낸 파형 그래프로서, 양 그래프의 시간 축 상의 차이가 위상 지연을 나타낸다.
기준 전압 위상의 그래프에 비하여 정상부하의 전압 위상은 약 32도의 위상 지연을 보이고(도 5a 참조), 네오디움 자석의 전압 위상은 약 82도의 위상 지연을 보이며(도 5b 참조), 금속 뚜껑의 전압 위상은 약 13도의 위상 지연을 보인다(도 5c 참조).
이러한 전압 위상 지연의 특성을 이용하기 위하여 중앙 처리부(10)에서는 게이트 구동부(20)에 MOSFET 구동 신호를 출력하고, 신호 출력 후 부하 검출부(60)의 전압 신호를 감지한다.
감지된 전압 신호를 MOSFET 동작 신호 출력 시점과의 시간 차이를 위상 지연으로 계산하여 2차 측 부하가 정상부하 인지 여부 및 2차 측에 전력공급 여부를 판단하는 근거로 한다.
따라서 중앙 처리부(10)는 1차 측 제1 신호인 진폭값 또는 1차 측 제2 신호인 위상값을 이용하여 게이트 구동부(20)에 MOSFET 동작 여부를 출력하는 신호를 인가하여 2차 측에 2차 측의 위치, 전력공급 및 정상부하 판단을 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 게이트 구동부(20)는 중앙 처리부(10)로 부터 MOSFET 구동 신호를 입력 받으면 그에 해당하는 MOSFET 스위칭 구동 신호를 발생시킨다. 이때 MOSFET간 단락이 발생하지 않도록 데드타임(dead time) 시간을 100[ns] 이상 되도록 할 수도 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 컨버터부(40)는 N채널 MOSFET 2개, P채널 MOSFET 2개를 사용할 수 있고, 실시예에 따라 MOSFET 종류의 수를 다르게 구현할 수도 있으며, 게이트 구동부(20)의 신호에 따라 동작한다. 이때 컨버터부(40)는 풀브리지(Full bridge) 또는 하프브리지(Half bridge)로 동작될 수도 있다.
이때, 풀브리지는 MOSFET 4개를 모두 이용하는 것이고, 하프브리지는 MOSFET 2개를 사용하여 동작될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 1차 측 공진부(50)는 컨버터부(40)의 MOSFET이 구동되면 자기장을 형성하여 2차 측에 유도 기전력을 발생시킨다.
도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 시스템의 1차 측 부하 검출부(60)를 상세하게 나타낸 구성도이다. 도 1c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 부하 검출부(60)는 컨버터부(40)와 1차 측 공진부(50) 사이에 연결되어 1차 측 신호 값을 검출한다. 이때 부하 검출부(60)는 진폭 신호를 검출하는 진폭 검출부(61)와 위상 신호를 검출하는 위상 검출부(63)로 구성될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 표시부(70)는 중앙 처리부(10)에 의해 2차 측의 부하가 2차 전지인 경우 충전이 완료되면 충전 완료 신호를 중앙 처리부(10)로 부터 입력받아 충전 완료 표시를 하며, 2차 측의 부하가 수동소자인 경우에는 2차 측에 전력공급이 완료되면 전력공급 완료 표시를 한다. 이러한 표시는 LED(Light Emitting Diode), LCD(Liquid Crystal Display)등을 이용하여 표시하거나, 부저 등을 이용하여 알람을 제공하므로써 가능할 수 있다.
<무접점 전력공급 시스템의 작동>
도 3은 무접점 전력공급 시스템의 전체 동작의 일 실시례를 나타내는 순서도이다.
무접점 전력공급 시스템의 동작은 크게 전원 온(S800), 2차 측 위치 검출 및 송전 대상의 확인(S810), 풀파워 모드(S820, S850), 2차 전지 검출(S830), 만 충전 검출(S840), 전력공급 감시(S860)로 대별된다.
이하 차례로 설명한다.
우선 전원이 온 되면(S800), 2차 측 위치 검출 및 송전 대상의 확인(S810)이 실행된다. 2차 측 위치 검출 및 송전 대상의 확인(S810)에서는 단계 S811 내지 단계 S819가 포함된다.
무접점 전력공급 시스템은 중앙 처리부(10)에서 1차 측 진폭 신호 및 1차 측 위상 신호를 감시하기 위해 간헐적으로 2초 또는 그 이상의 간격으로 게이트 구동부(20)에 MOSFET 구동 신호를 인가한다(S811).
게이트 구동부(20)는 중앙 처리부(10)로 부터 인가되는 신호에 따라 MOSFET 스위치를 구동하고, 따라서 컨버터부(40)에 의해 공진이 발생한다.
중앙 처리부(10)는 진폭 검출부(61)에 의해 진폭값을 입력받고(S813), 이 진폭값을 중앙 처리부(10)에 기 저장된 기준값과 비교한다(S815). 이때 진폭값이 기준값의 범위내인 경우에는 이물질이 아니라고 1차적으로 판단하며 다음 단계인 풀파워 모드(S820)를 실행한다.
여기서 풀파워 모드(S820)는 전술한 2차 측 위치 검출 및 송전 대상의 확인(S810)에서는 중앙 처리부(10)가 간헐적으로 MOSFET을 구동시키나, 풀파워 모드(S820)에서는 계속적으로 게이트 구동부(20)에 MOSFET을 스위칭할 수 있는 주파수를 출력하여 2차 측에 전력을 연속적으로 공급하는 것이다.
전술한 풀파워 모드(S820) 후 2차 전지 검출(S830)이 실행된다. 2차 전지 검출(S830)에서는 단계 S831 내지 단계 S835가 포함된다.
풀파워 모드(S820) 후 2차 전지와 유사한 이물질인지 여부를 2차적으로 판단하는 단계를 실행한다.
중앙 처리부(10)는 진폭 검출부(61)에 의해 진폭값을 감지(S831)하여 중앙 처리부(10)에 기 저장된 진폭값과 비교하여 변화량이 없는 경우에는 2차 전지와 유사한 이물질로 인식하여 2차 측 위치 검출 및 송전 대상의 확인(S810)으로 되돌아간다.
진폭값의 변화량이 있는 경우에는 만 충전 검출(S840)이 실행된다.
만 충전 검출(S840)에서는 단계 S841 내지 단계 S847이 포함된다.
2차 전지 검출(S830) 후 진폭값을 감지(S841)하여 중앙 처리부(10)에 기 저장된 진폭값과 비교하여 변화량이 있는 경우에는 2차 전지가 만 충전 되지 않은 상태로서 중앙 처리부(10)는 2차 전지를 계속 충전(S847)한다.
그러나 진폭값의 변화가 없는 경우에는 만 충전(S845) 상태로서 2차 측에 전력공급을 중단하고 2차 측 위치 검출 및 송전 대상의 확인(S810)으로 되돌아간다.
이하에서는 2차 전지가 아닌 수동소자인 경우에 대하여 설명한다.
전술한 수동소자는 레지스터, 커패시터, 인덕터로 구성되는 소자이다.
중앙 처리부(10)는 진폭 검출부(61)에 의해 진폭값을 입력받고(S813), 이 진폭값을 중앙 처리부(10)에 기 저장된 기준값과 비교한다(S815). 이때, 진폭값이 기준값의 범위외인 경우에는 중앙 처리부(10)는 위상 검출부(63)로 부터 위상값을 입력받는다(S817).
중앙 처리부(10)는 위상값을 입력받아서 중앙 처리부(10)에 기 저장된 기준값과 비교하여(S818), 위상값의 변화가 있는 경우에는 수동소자로 판단하고 전력공급 감시(S860)을 실행한다.
중앙 처리부(10)는 위상값의 변화가 없는 경우에는 이물질로 판단하여 2차 측 위치 검출 및 송전 대상의 확인(S810)으로 되돌아간다(S819).
2차 측 위치 검출 및 송전 대상의 확인(S810)에서 수동소자로 판단된 경우, 풀파워 모드(S850)로 전환한다. 풀파워 모드(S850)는 전술한 기능인 풀파워 모드(S820)와 동일한 기능을 수행한다.
풀파워 모드(S850) 후 전력공급 감시(S860)가 실행된다. 전력공급 감시(S860)에서는 단계 S861 내지 단계 S867이 포함된다.
중앙 처리부(10)는 풀파워 모드(S850) 후 위상값을 감지(S861)하여 중앙 처리부(10)에 기 저장된 위상값과 비교(S863)한다.
위상값의 변화가 기준 범위 이내에 있는 경우 전력공급을 온(S867)하고 그렇지 않을 경우 전력공급을 오프(S865)한다.
<무접점 전력공급 시스템의 제어 방법>
도 2a 내지 도 2e는 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2a에 도시된 바와 같이 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법은 중앙 처리부(10)가 간헐적으로 MOSFET을 구동하는 스위칭 신호를 게이트 구동부(20)에 츨력하는 간헐 동작 단계이다(S100).
간헐 동작 단계에서는 2차 측에 전력공급이 연속적으로 공급되는 것이 아니고 2초에 한 번 또는 그 이상으로 2차 측에 간헐적으로 전력을 공급하는 단계이다.
전술한 간헐 동작 단계에서(S100) 중앙 처리부는 부하 검출부(60)를 통하여 진폭값 및 위상값을 입력받는 단계이다(S200).
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 전술한 부하 값 검출 단계(S200)를 실행한 후 2차 측 부하가 정상부하 인지 여부를 판단하는 정상부하 판단 단계(S300)를 실행한다.
정상부하 판단 단계(S300)에서는 중앙 처리부(10)가 진폭 검출부(61)에서 입력받은 신호를 통하여 진폭값의 변화가 있는 경우에는 이물질이 아닌 2차 전지로 판단한다(S310).
중앙 처리부(10)가 2차 전지가 아니라고 판단한 경우에는 위상 검출부(63)에서 입력받은 신호를 통하여 위상값의 변화가 있는 경우에는 레지스터, 커패시터, 인덕터로 이루어진 수동소자로 판단한다(S320).
중앙 처리부(10)가 수동소자도 아니라고 판단한 경우에는 이물질로 판단한다(S330).
도 2a 및 도 2c에 도시된 바와 같이 전술한 정상부하 판단 단계(S300)를 실행한 후 2차 측에 전력공급을 제어하는 전력공급 제어 단계(S400)를 실행한다.
정상부하 판단 단계(S300)에서 2차 전지로 판단한 경우, 전력공급 제어 단계(S400)에서는 진폭 검출부(61)로 부터 진폭값을 입력받는 진폭값 입력 단계(S410)를 실행한다.
중앙 처리부(10)는 진폭값을 입력 받은 후 중앙 처리부(10)에 기 저장된 진폭값과 비교하는 진폭값 비교 단계(S420)를 실행한다.
진폭값 비교 단계(S420) 후 중앙 처리부(10)가 진폭값의 변화가 없다고 판단한 경우에는 2차 전지와 유사한 이물질로서 간헐 동작 단계(S100)로 되돌아 가고, 중앙 처리부(10)가 진폭값의 변화가 있다고 판단한 경우에는 2차 전지로 최종 판단한다(S430).
도 2a 및 도 2d에 도시된 바와 같이 정상부하 판단 단계(S300)에서 수동소자로 판단한 경우에 대하여 설명한다.
전력공급 제어 단계(S400)에서 위상 검출부(63)로 부터 위상값을 입력받는 위상값 입력 단계(S410')를 실행 후 중앙 처리부(10)에 기 저장된 기준 위상값과 비교하는 위상값 비교 단계(S420')를 실행한다.
이 경우, 중앙 처리부(10)가 위상값의 변화가 기준 범위 이내에 있다고 판단한 경우에는 2차 측에 전력 공급하는 신호를 출력하고, 중앙 처리부(10)가 위상값의 변화가 기준 범위 이내가 아니라고 판단한 경우에는 2차 측에 전력 공급을 중단하는 신호를 출력한다(S430')
도 2a 및 도 2e에 도시된 바와 같이 전술한 전력공급 제어 단계(S400)를 실행한 후 2차 측에 전력공급을 정지하는 전력공급 정지 단계(S500)를 실행한다.
정상부하 판단 단계(S300)에서 2차 전지로 판단한 경우, 전력공급 정지 단계(S500)에서는 진폭 검출부(61)로 부터 진폭값을 입력받는 진폭값 입력 단계(S510)를 실행한다.
진폭값 입력 단계(S510) 후 중앙 처리부(10)에 기 저장된 진폭값과 비교하는 진폭값 비교 단계(S520)를 실행한다.
이 경우, 중앙 처리부(10)가 진폭값의 변화가 있다고 판단한 경우에는 만 충전시까지 계속 전력을 공급하는 신호를 출력하고, 진폭값의 변화가 없다고 판단한 경우에는 충전이 완료된 경우로서 간헐 동작 단계(S100)로 되돌아간다.
마지막으로 전력공급 정지 단계(S500)를 실행한 후 중앙 처리부(10)가 전력공급 완료 표시 신호를 표시부(70)에 전달하여 전력공급 완료 표시 단계(S600)를 수행한다.
이상, 본 발명을 실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명은, 무접점 전력전송 시스템 이외에, 그 밖의 전송 방식의 시스템, 예를 들면 유선 전송 방식의 전력전송 시스템이나, 접점끼리를 접속하여 전력전송을 행하는 점접촉형 전송 방식의 전력전송 시스템에서도 적용할 수 있다.
10 : 중앙 처리부 20 : 게이트 구동부
40 : 컨버터부 41, 43 : P-CH MOSFET
45, 47 : N-CH MOSFET 50 : 1차 측 공진부
60 : 부하 검출부 61 : 진폭 검출부
63 : 위상 검출부 70 : 표시부

Claims (14)

1차 측 신호에 기초하여 2차 측 부하상태를 판단하고, MOSFET 스위칭 동작 신호를 제어하여 상기 2차 측에 전력공급을 제어하는 중앙 처리부(10);
상기 중앙 처리부(10)로 부터 상기 MOSFET 스위칭 동작 신호를 입력받아서 MOSFET 스위칭 동작 신호를 출력하는 게이트 구동부(20);
상기 게이트 구동부(20)의 출력 신호에 의하여 MOSFET을 구동하는 컨버터부(40);
상기 컨버터부(40)에 의해 스위칭 되어 상기 2차 측에 유도 기전력을 발생시키는 1차 측 공진부(50);
상기 컨버터부(40)와 상기 1차 측 공진부(50) 사이에 연결되어 상기 1차 측 신호를 검출하는 부하 검출부(60); 및
상기 중앙 처리부(10)로 부터 출력되는 표시 신호에 의하여 표시를 하는 표시부(70);를 포함하고,
상기 1차 측 신호는 상기 2차 측 부하의 상태에 따라 변하는 진폭값을 상기 부하 검출부(60)에 전달하는 제1 신호 및 상기 2차 측 부하의 상태에 따라 변하는 위상값을 상기 부하 검출부(60)에 전달하는 제2 신호이고,
상기 중앙 처리부(10)는 상기 진폭값 및 상기 위상값을 상기 부하 검출부(60)로부터 입력받아 2차측 부하가 정상부하 인지 여부 및 2차측에 전력공급 여부를 판단하고,
상기 중앙 처리부(10)는 입력된 상기 위상값을 MOSFET 동작 신호 출력 시점과 비교한 시간차이를 위상 지연으로 계산하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 MOSFET 스위칭 동작 신호는 상기 1차 측 공진부(50)에 정상부하가 근접한 경우에는 상기 MOSFET을 계속 구동하는 신호이고,
상기 1차 측 공진부(50)에 정상부하가 아닌 이물질이 근접한 경우에는 MOSFET을 간헐적으로 구동하는 신호인 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 2차 측 부하의 상태는 상기 2차 측의 위치 상태, 정상부하 상태, 상기 2차 측의 부하가 2차 전지인 경우는 만 충전 상태 및 상기 2차 측의 부하가 수동소자인 경우는 전력공급 계속 상태중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 부하 검출부(60)는 제1 신호의 진폭값을 검출하는 진폭 검출부(61); 및
제2 신호의 위상값을 검출하는 위상 검출부(63); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,
상기 제1 신호는 전압 신호 또는 전류 신호인 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,
상기 제2 신호는 전압 신호 또는 전류 신호인 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템.
중앙 처리부(10)가 2차 측 부하의 위치에 따라 변하는 1차 측 제1 신호의 진폭값을 감지하기 위하여 게이트 구동부(20)에 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 간헐 동작 단계(S100);
진폭 검출부(61)가 상기 2차 측 부하의 위치에 따라 변하는 상기 진폭값을 검출하는 부하 값 검출 단계(S200);
상기 중앙 처리부(10)가 상기 진폭값 및 상기 1차 측 제2 신호의 위상값을 부하 검출부(60)에서 입력받아 상기 중앙 처리부(10)에 기 저장된 기준값과 비교하여 정상부하인지 여부를 판단하는 정상부하 판단 단계(S300);
상기 2차 측 부하가 정상부하인 경우, 상기 중앙 처리부(10)가 상기 2차 측 부하에 전력을 공급하도록 제어 신호를 출력하는 전력공급 제어 단계(S400);
상기 전력공급 제어 단계(S400) 후 상기 진폭값의 변화가 없는 경우, 상기 중앙 처리부(10)가 상기 게이트 구동부(10)에 상기 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 전력공급 정지 단계(S500); 및
상기 전력공급 정지 단계(S500) 후, 표시부(70)가 상기 전력공급 완료를 표시하는 전력공급 완료 표시 단계(S600);를 포함하고,
상기 정상부하 판단 단계(S300)는 상기 중앙 처리부(10)가 상기 제1 신호의 진폭값이 상기 중앙 처리부(10)에 기 저장된 기준값과 비교하여 상기 기준값의 범위 내인 경우 2차 전지로 판단하는 2차 전지 판단 단계(S310);
상기 중앙 처리부(10)가 2차 전지가 아니라고 판단한 경우, 상기 중앙 처리부(10)는 상기 제2 신호의 위상값을 상기 중앙 처리부(10)에 기 저장된 기준값과 비교하여 상기 기준값의 범위 내인 경우 수동소자로 판단하는 수동소자 판단 단계(S320); 및
상기 중앙 처리부(10)가 수동소자도 아니라고 판단한 경우, 상기 중앙 처리부(10)가 이물질로 판단하는 이물질 판단 단계(S330);를 포함하며,
상기 중앙 처리부(10)는 입력된 상기 위상값을 MOSFET 동작 신호 출력 시점과 비교한 시간차이를 위상 지연으로 계산하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법.
삭제
제 8항에 있어서,
상기 전력공급 제어 단계(S400)는 상기 정상부하 판단 단계(S300)에서 2차 전지로 판단된 경우, 상기 중앙 처리부(10)가 상기 제1 신호의 진폭값을 입력받는 진폭값 입력 단계(S410);
상기 중앙 처리부(10)가 상기 제1 신호의 진폭값을 상기 중앙 처리부(10)에 기 저장된 진폭값과 비교하는 진폭값 비교 단계(S420); 및
상기 중앙 처리부(10)가 상기 진폭값의 변화가 있는 경우에는 충전이 완료되지 않은 경우로서 상기 게이트 구동부(20)에 상기 MOSFET 구동 신호를 계속 출력하고, 상기 진폭값의 변화가 없는 경우에는 2차 전지와 유사한 이물질로서 상기 게이트 구동부(20)에 상기 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 전력공급 판단 단계(S430); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법.
제 8항에 있어서,
상기 전력공급 제어 단계(S400)는 상기 정상부하 판단 단계(S300)에서 수동소자로 판단된 경우, 상기 중앙 처리부(10)가 상기 제2 신호의 위상값을 입력받는 위상값 입력 단계(S410');
상기 중앙 처리부(10)가 상기 제2 신호의 위상값을 상기 중앙 처리부(10)에 기 저장된 기준 위상값과 비교하는 위상값 비교 단계(S420'); 및
상기 중앙 처리부(10)는 상기 위상값이 상기 기 저장된 기준 위상값의 범위 내인 경우에는 상기 게이트 구동부(20)에 상기 MOSFET 구동 신호를 계속 출력하고, 상기 위상값이 상기 기 저장된 기준 위상값 외인 경우에는 이물질로 판단하여 상기 게이트 구동부(20)에 상기 게이트 구동부(20)에 상기 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 전력공급 판단 단계(S430'); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법.
제 8항에 있어서,
상기 전력공급 정지 단계(S500)는 상기 정상부하 판단 단계(S300)에서 2차 전지로 판단된 경우, 상기 중앙 처리부(10)가 상기 제1 신호의 진폭값을 입력받는 진폭값 입력 단계(S510);
상기 중앙 처리부(10)가 상기 제1 신호의 진폭값을 상기 중앙 처리부(10)에 기 저장된 진폭값과 비교하는 진폭값 비교 단계(S520); 및
상기 중앙 처리부(10)는 상기 진폭값의 변화가 있는 경우에는 충전이 완료되지 않은 경우로서 상기 게이트 구동부(20)에 상기 MOSFET 구동 신호를 계속 출력하고, 상기 진폭값의 변화가 없는 경우에는 충전이 완료된 경우로서 상기 게이트 구동부(20)에 상기 MOSFET 구동 신호를 간헐적으로 출력하는 만 충전 판단 단계(S530); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법.
제 8항, 제 10항, 및 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 신호는 전압 신호 또는 전류 신호인 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법.
제 8항 및 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 신호는 전압 신호 또는 전류 신호인 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 시스템의 제어 방법.
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