KR101466433B1 - 전기 자동차 충전 시스템 - Google Patents

전기 자동차 충전 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101466433B1
KR101466433B1 KR1020120042902A KR20120042902A KR101466433B1 KR 101466433 B1 KR101466433 B1 KR 101466433B1 KR 1020120042902 A KR1020120042902 A KR 1020120042902A KR 20120042902 A KR20120042902 A KR 20120042902A KR 101466433 B1 KR101466433 B1 KR 101466433B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
power transmission
electric vehicle
coil
charging
Prior art date
Application number
KR1020120042902A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130119807A (ko
Inventor
권기현
Original Assignee
엘에스산전 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스산전 주식회사 filed Critical 엘에스산전 주식회사
Priority to KR1020120042902A priority Critical patent/KR101466433B1/ko
Publication of KR20130119807A publication Critical patent/KR20130119807A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101466433B1 publication Critical patent/KR101466433B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 시스템은 전기 자동차의 주행 도로 중 상기 전기 자동차의 정차가 이루어지는 구간에 매설되며, 상기 매설된 구간에서 정차한 전기 자동차로 전력을 송출하는 송전 장치; 및 상기 전기 자동차의 내부에 설치되며, 상기 송전 장치를 통해 송출되는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 수전 장치를 포함하며, 상기 정차가 이루어지는 구간은, 상기 주행 도로에 설치된 교통 신호등에 따른 신호 대기 구간을 포함한다.

Description

전기 자동차 충전 시스템{ELECTRIC VEHICLE CHARGE SYSTEM}
본 발명은 전기 자동차 충전 시스템에 관한 것으로, 특히 비접촉 충전 방식을 이용한 전기 자동차 충전 시스템에 관한 것이다.
경제 발전에 따라 자동차에 대한 수요가 폭발적인 증가세를 보이고 있다. 이와 같이 자동차 수요가 늘어남에 따라 자동차에서 배출되는 배기가스가 환경오염의 주요 원인이 되고 있다.
따라서 자동차의 배출가스를 줄이기 위한 다양한 연구들이 지속적으로 진행되고 있으며, 업계에서는 배출가스를 줄일 수 있는 자동차의 개발이 진행되고 있다. 이러한 연구들과 개발의 결과로서 배출가스를 발생하지 않는 전기자동차의 상용화가 부분적으로 시도되고 있다.
전기자동차는 전기를 전력공급원으로 하여 운행하는 차량을 의미하며, 차량 자체에 전력공급원으로 충전 가능한 배터리를 탑재하고, 탑재된 배터리에서 공급되는 전력을 이용하여 운행하는 자동차를 말한다.
이러한 전기자동차의 구성은 크게 일반 자동차와 동일한 구성요소를 갖는 자동차의 기본적인 기능부와 함께, 크게 전기에 의해 구동되어 자동차를 운행시키기 위한 구동모터와, 그 구동모터에 전기를 공급하는 배터리로 구성된다.
그러나 전기자동차에 구성되는 배터리는 충전시간이 오래 걸리며, 또한 한번 충전으로 주행하는 거리가 매우 제한적이다. 따라서 전기자동차는 목적한 이동거리를 확보하기 위해서 자주 충전을 해주어야만 하므로, 전기자동차의 운행에 있어서 이러한 문제점들을 해소하기 위한 충전소의 설치 및 충전시스템은 아주 중요한 기술 분야이다.
도 1은 종래 기술에 따른 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 충전 시스템은 충전 스탠드(20) 및 상기 충전 스탠드의 충전 케이블(30)에 연결되어, 상기 충전 스탠드(20)로부터 공급되는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 전기 자동차(10)를 포함한다.
전기 자동차(10)는 배터리(BATTERY)로부터 전력을 공급받고, 인버터(INVERTER)로 대표되는 전동기 제어장치(MOTER CONTROLLER)에 의해 전동기를 제어하여 최적의 효율을 달성하고, 엔진을 전동기로 대체함으로써 유해가스의 배출이 전혀 없는 완전한 친환경 자동차이다.
충전 스탠드(20)는 상기 전기 자동차(10)와 연결되고, 상기 전기 자동차(10)의 요청에 따라 상기 전기 자동차(10)에 구비된 배터리에 전력을 공급한다.
충전 스탠드(20)는 충전 케이블에 상기 전기 자동차(10)가 연결됨을 감지하고, 그에 따라 상기 전기 자동차(10)의 운전자로부터 요청되는 충전 요청에 따라 상기 충전 케이블을 통해 상기 전기 자동차(10)로 전력을 공급한다.
충전 스탠드(20)는 상기 충전 케이블의 타입에 따라 선택적으로 교류 전력 또는 직류 전력을 상기 전기 자동차로 공급한다.
그러나, 상기와 같이 현재 제시되고 있는 전기자동차의 충전 시스템은 상용 전원에 연결된 전선을 전기자동차에 직접 연결하여 충전하는 플러그인 충전 방식을 사용하고 있다. 이러한 플러그인 충전 방식은 충전 방식은 지정된 장소에서만 충전이 가능하고 충전에 소요되는 시간이 길고, 주행 중에는 충전이 불가하다.
또한, 이러한 플러그인 충전 방식을 이용한 전기자동차의 충전은 1 ~ 8시간 정도 소요되는데, 이와 같은 긴 충전 시간으로 인해 자동차 운행에 제한을 받게 되며, 긴 충전 시간 동안 차량을 외부환경으로부터 안전하게 보호하기 위해 관리되어야하기 때문에 충전에 따른 많은 제약과 불편함을 가지게 된다.
따라서 전기 자동차의 상용화를 위해서는 이러한 문제점들을 해소할 수 있는 그에 적합한 충전 시스템이 구축되어야 한다. 즉, 충전 시간, 케이블을 이용한 충전에서의 외부 환경 영향 및 번거로움, 충전 시간 동안의 차량이 점유하는 공간 문제, 충전 효율 등의 문제가 해결되어야 한다.
[선행문헌 1] 국내공개특허 10-2012-0021468
[선행문헌 2] 국내공개특허 10-2011-0100194
본 발명에 따른 실시 예에서는, 비접촉 자기 유도 충전 방식을 이용한 충전 시스템을 제공하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는 플러그인 충전 방식이 아닌 비접촉 방식을 이용하여 전기 자동차의 배터리 충전을 할 수 있는 충전 시스템을 제공하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 예에서는, 전기 자동차의 주행중에도 상기 전기 자동차에 구비된 배터리의 충전을 수행할 수 있는 충전 시스템을 제공하기로 한다.
제안되는 실시 예에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 전기 자동차 충전 시스템은 전기 자동차의 주행 도로 중 상기 전기 자동차의 정차가 이루어지는 구간에 매설되며, 상기 매설된 구간에서 정차한 전기 자동차로 전력을 송출하는 송전 장치; 및 상기 전기 자동차의 내부에 설치되며, 상기 송전 장치를 통해 송출되는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 수전 장치를 포함하며, 상기 정차가 이루어지는 구간은, 상기 주행 도로에 설치된 교통 신호등에 따른 신호 대기 구간을 포함한다.
또한, 상기 송전 장치는, 전력을 발생하는 전원부와, 상기 전원부와 연결되며, 상기 전원부를 통해 발생한 전력을 전자 유도에 의해 급전하는 일차 코일과, 상기 일차 코일과 자기적으로 결합하며, 비접촉으로 상기 일차 코일을 통해 급전되는 전력을 상기 수전 장치로 송출하는 일차 자기 공진 코일과, 상기 수전 장치의 접근에 따라 상기 전력의 송출을 제어하는 송전 제어부를 포함한다.
또한, 상기 수전 장치는, 상기 일차 자기 공진 코일과 전자장을 통해 공명하여 상기 송출되는 전력을 수전하는 이차 자기 공진 코일과, 상기 이차 자기 공진 코일과 동일 축 상에 설치되고, 전자 유도에 의해 상기 이차 자기 공진 코일과 자기적으로 결합하는 이차 코일과, 상기 이차 코일을 통해 전달되는 전력을 정류하는 정류부와, 상기 정류부를 통해 정류된 전력을 배터리 전압 레벨에 따른 직류 전력으로 변환하는 직류-직류 변환부와, 상기 직류-직류 변환부를 통해 출력되는 직류 전력을 저장하는 배터리와, 상기 전력 수전 및 상기 수전된 전력의 변환을 제어하는 수전 제어부를 포함한다.
또한, 상기 송전 장치는, 상기 수전 장치와의 통신을 위한 제 1 통신부를 포함하며, 상기 수전 장치는, 상기 송전 장치와의 통신을 위한 제 2 통신부를 포함한다.
또한, 상기 제 1 통신부는, 상기 송전 장치가 매설되는 도로 주변에 위치한 교통 신호등, 가로수 및 빌딩 중 적어도 어느 하나에 설치된다.
또한, 상기 송전 장치는, 상기 일차 자기 공진 코일과 이차 자기 공진 코일의 위치 관계를 검지하는 위치 검지부를 더 포함하고, 상기 제 1 통신부는, 상기 위치 검지부를 통해 검지된 위치 관계 정보를 상기 수전 장치로 전송하며, 상기 수전 제어부는, 상기 송전 장치를 통해 전송되는 위치 관계 정보를 이용하여 상기 이차 자기 공진 코일과 일차 자기 공진 코일의 위치를 정렬시킨다.
또한, 상기 수전 장치는, 상기 송전 장치에 구비된 일차 자기 공진 코일과 상기 이차 자기 공진 코일의 위치 관계를 검지하는 위치 검지부를 더 포함하며, 상기 수전 제어부는, 상기 위치 검지부를 통해 검지된 위치 관계를 토대로 상기 이차 자기 공진 코일과 일차 자기 공진 코일의 위치를 정렬시킨다.
또한, 상기 수전 장치는, 외부로부터의 요청에 따라 상기 전기 자동차의 차량 정보를 포함하는 송전 요청 신호를 상기 송전 장치로 전송하며, 상기 송전 장치는, 상기 차량 정보를 포함하는 송전 요청 신호에 따라 상기 전기 자동차에 구비된 수전 장치로 전력을 송출한다.
또한, 상기 송전 장치는, 교통 서버와 통신을 수행하여, 상기 전기 자동차의 이동 방향 및 상기 전기 자동차의 정차 구간에 설치된 교통 신호등의 방향에 대한 패턴을 토대로 상기 전기 자동차의 예상 정차 시간 및 상기 예상 정차 시간에 따른 예상 송출 전력량을 예측하고, 상기 예측한 예상 정차 시간 및 예상 송출 전력량을 상기 수전 장치로 전송한다.
또한, 상기 송전 장치는, 상기 일차 자기 공진 코일에서 이차 자기 공진 코일로 송출되는 전력량을 산출하는 전력량 산출부를 더 포함하고, 상기 송전 제어부는, 상기 전력량 산출부를 통해 산출된 전력량에 따른 충전 요금을 계산하고, 상기 계산한 충전 요금에 대한 정보를 상기 수전 장치로 전송한다.
또한, 상기 수전 장치는, 상기 전기 자동차의 이동 방향에 따라 복수 개의 정차 구간에 설치된 송전 장치로부터 송출되는 전력을 수전하여 배터리를 충전시키며, 상기 복수 개의 송전 장치 중, 상기 수전 장치의 최종 충전 구간에 위치한 송전 장치는, 상기 전기 자동차의 이전 충전 구간에 설치된 송전 장치로부터 상기 수전 장치로의 송출 전력량 정보를 수신하고, 그에 따라 상기 수신된 송출 전력량을 합산하여 최종 충전 요금 정보를 상기 수전 장치로 전송한다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 전기 자동차가 주행하는 주요 도로의 정차 구간(교차로)에 전력선을 설치하고, 상기 전력선에서 발생하는 전력을 이용하여 전기 자동차의 충전을 수행함으로써, 별도의 배터리 충전 시간을 할애하지 않고도 상기 전기 자동차의 배터리 충전을 수행할 수 있음에 따른 사용자 편리성을 향상시킬 수 있으며, 주행중에도 배터리 충전이 가능함에 따라 배터리 충전 없이도 장시간 운행이 가능한 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 충전 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 충전 시스템을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송전의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 송전 장치를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송전 장치(100)의 설치 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수전 장치(200)를 설명하는 도면이다.
도 7 내지 10은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서는, 전기 자동차의 주행중 잠시 정차되는 구간에 송전 장치를 설치하고, 상기 정차 시간 동안에 상기 설정된 송전 장치를 통해 발생하는 전력을 이용하여 전기 자동차의 비접촉 충전 동작을 수행할 수 있는 충전 시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 충전 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 충전 시스템은 송전 장치(100)와 수전 장치(200)를 포함한다.
이때, 상기 수전 장치(200)는 상기 송전 장치(100)를 통해 발생하는 전력을 수신하고, 상기 수신한 전력을 이용하여 내부에 구비된 배터리를 충전하는 전기 자동차이다.
수전 장치(200)는 전기 자동차의 차체 바닥면에 고정 설치되는 수전 유닛을 포함하며, 상기 수전 유닛을 이용하여 상기 송전 장치(100)를 통해 송출되는 전력을 비접촉으로 수전하도록 구성된다.
이때, 상기 수전 유닛은 이차 코일 및 이차 자기 공진 코일(후술)을 포함하고, 상기 송신 장치(100)에 포함되는 일차 코일과, 일차 자기 공진 코일(후술)과 전자장을 통해 공명함으로써, 상기 송출되는 전력을 비접촉으로 수전한다.
송전 장치(100)는 계통 전원으로부터 공급되는 상용 교류 전력을 고주파 전력으로 변환하고 이를 출력한다. 이때, 상기 생성되는 고주파 전력의 주파수는 예를 들어, 1M~10수MHz일 수 있다.
또한, 송전 장치(100)는 수전 장치(200)의 이동 중 일정 시간 동안 정차하는 구간에 설치될 수 있다. 상기 정차하는 구간은 교차로 구간이나, 신호등이 배치된 도로에 형성되는 정지선 구간을 포함할 수 있다.
즉, 상기 정차하는 구간은 상기 주행 도로에 설치된 교통 신호등의 교통 신호 패턴에 따른 신호 대기 구간임이 바람직하다.
송전 장치(100)는 비접촉 방식에 의해 상기 출력되는 고주파 전력을 상기 수전 장치(200)에 구비된 수전 유닛으로 송출되도록 구성된다.
상세하게, 상기 송전 장치(100)는 일차 코일과, 자기 공진 코일(후술)을 포함하고, 상기 수전 장치(200)의 수전 유닛에 포함되는 이차 코일 및 이차 자기 공진 코일과 전자장을 통해 공명함으로써, 상기 고주파 전력을 비접촉으로 송전한다.
상기와 같이 구성된 송전 장치(100) 및 수전 장치(200)를 포함하는 충전 시스템은 송전 장치(100)의 송전 유닛으로부터 고주파 전력이 송출되고, 수전 장치(200)의 수전 유닛에 포함되는 코일이 전자장을 통해 공명함으로써 상기 송전 장치(100)로부터 수전 장치(200)로 급전된다.
이때, 송전 장치(100)로부터 수전 장치(200)로의 급전시에는 수전 장치(200)를 상기 송전 장치(100)가 설치된 영역으로 유도하여, 상기 수전 장치(200)와 송전 장치(100)의 위치 맞춤을 행할 필요가 있다.
이에 따라, 상기 수전 장치(200) 및 송전 장치(100)에는 위치 검지부(후술)가 구비되어 있으며, 상기 위치 검지부를 통해 상호 간의 위치를 검지하고, 상기 검지한 위치를 상호 교환함으로써, 위치 맞춤을 행할 수 있다.
상기 위치 검지부(후술)는 상기 수전 장치(200)나 송전 장치(100)를 촬영하는 카메라로 구현될 수 있으며, 이와 다르게 상기 수전 장치(200)의 위치를 검지하거나, 상기 송전 장치(100)의 위치를 검지하는 위치 센서로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 송전의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 공명법에서는 2개의 음차가 공명하는 것과 마찬가지로 동일한 고유 진동수를 가지는 2개의 LC 공진 코일이 전자장(근접장)에서 공명함으로써, 일방의 코일로부터 타방의 코일로 전자장을 통해 전력이 전송된다.
구체적으로, 고주파 전원(310)에 일차 코일(320)을 접속하고, 전자 유도에 의해 일차 코일(320)과 자기적으로 결합되는 일차 자기 공진 코일(330)로 1M~10수MHz의 고주파 전력을 급전한다.
일차 자기 공진 코일(330)은 코일 자체의 인덕턴스와 부유 용량에 의한 LC 공진기로서, 일차 자기 공진 코일(330)과 동일한 공진 주파수를 가지는 이차 자기 공진 코일(410)로 전자장을 통해 에너지(전력)가 이동한다.
이에 따라, 일차 자기 공진 코일(330)로부터 이차 자기 공진 코일(410)로 전자장을 통해 에너지(전력)가 이동한다.
이차 자기 공진 코일(410)로 이동한 에너지(전력)는 전자 유도에 의해 이차 자기 공진 코일(410)과 자기적으로 결합하는 이차 코일(420)에 의해 취출되어 부하(430)에 공급된다.
또한, 공명법에 의한 송전은 일차 자기 공진 코일(330)과 이차 자기 공진 코일(410)의 공명 강도를 나타내는 Q값이 예를 들어 100보다 클 때에 실현된다.
도 2의 설명에서 사용된 수전 유닛은 상기 이차 자기 공진 코일(410)과 이차 코일(420)에 대응하고, 상기 송전 유닛은 상기 일차 코일(320)과 일차 자기 공진 코일(330)에 대응한다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 충전 시스템의 특징은 상기 송전 장치(100)에 의해 전기 자동차의 충전이 비접촉 방식에 의해 구현될 수 있다는 점과, 상기 송전 장치(100)가 상기 전기 자동차의 주행 중에 발생하는 일시적인 정차 구간에 배치된다는 점이다.
이에 따라, 송전 장치(100)는 상기 전기 자동차의 정차 구간에 배치되어, 교통 서버(도시하지 않음)와의 통신을 통해 상기 정차 구간에 진입한 전기 자동차의 정차 시간을 확인한다.
상기 정차 시간은 상기 전기 자동차의 진행 방향에 따른 신호등의 변경 시점에 의해 계산될 수 있다.
송전 장치(100)는 상기 정차 시간이 확인되면, 상기 정차 시간에 대응하는 정보를 수전 장치(200)에 제공하여, 상기 정차 시간 동안 상기 수전 장치(200)의 충전이 행해질 수 있음을 알려준다.
또한, 송전 장치(100)는 상기 수전 장치(200)를 통해 전송되는 송전 요청 신호를 수신하고, 상기 수신한 송전 요청 신호에 의거하여, 상기 수전 장치(200)로 전력을 송출한다.
이때, 상기 전력의 송출에 앞서, 상기 전력의 송출에 따른 수전 효율을 높이기 위해서는, 상기 송전 장치(100) 및 수전 장치(200)의 위치 정렬이 이루어져야 한다.
이에 따라, 송전 장치(100)는 수전 장치(200)의 위치를 검지하고, 그에 따라 자신의 위치 및 상기 수전 장치(200)의 위치 차이에 대응하는 위치 정렬 정보를 상기 수전 장치(200)를 전송할 수 있다.
또한, 송전 장치(100)는 상기 수전 장치(200)로 전력이 송출되고, 상기 정차 시간의 경과로 인해 상기 전력 송출이 중단된 경우, 상기 수전 장치(200)로 상기 송출된 전력량 및 상기 송출 전력량에 대응하는 충전 요금 정보를 전송한다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 충전 시스템은 전기 자동차가 주행하는 주요 도로의 정차 구간(교차로)에 전력선을 설치하고, 상기 전력선에서 발생하는 전력을 이용하여 전기 자동차의 충전을 수행함으로써, 별도의 배터리 충전 시간을 할애하지 않고도 상기 전기 자동차의 배터리 충전을 수행할 수 있음에 따른 사용자 편리성을 향상시킬 수 있으며, 주행중에도 배터리 충전이 가능함에 따라 배터리 충전 없이도 장시간 운행이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기 송전 장치(100) 및 수전 장치(200)에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 송전 장치를 설명하는 도면이다.
송전 장치(100)는 전원부(110), 일차 코일(120), 일차 자기 공진 코일(130), 전력량 산출부(140), 위치 검지부(150), 통신부(160) 및 제어부(170)를 포함한다.
전원부(110)는 일차 코일(120)에 접속되어, 제어부(170)로부터 받는 구동 신호에 의거하여 소정의 고주파 전압(예를 들면, 수MHz~10수MHz)을 발생할 수 있다.
전원부(110)는 예를 들면, 정현파 인버터 회로로 이루어지고, 제어부(170)에 의해 제어된다.
일차 코일(120)은 일차 자기 공진 코일(130)과 대략 동축 상에 배치되어 설치되고, 전자 유도에 의해 상기 일차 자기 공진 코일(130)과 자기적으로 결합 가능하게 구성된다. 그리고, 일차 코일(120)은 전원부(110)로부터 공급되는 고주파 전력을 전자 유도에 의해 일차 자기 공진 코일(130)로 급전한다.
일차 자기 공진 코일(130)은 양단이 개방(비접속)된 LC 공진 코일이고, 수전 장치(200)의 이차 자기 공진 코일(후술)과 전자장을 통해 공명함으로써 수전 장치(200)로 비접촉으로 전력을 송전한다.
또한, 상기 일차 자기 공진 코일(130)에는 커패시터가 포함될 수 있는데, 상기 커패시터는 상기 일차 자기 공진 코일(130)의 부유 용량을 나타내며, 상기 커패시터는 실제 설치될 수 있으며, 이와 다르게 설치되지 않을 수도 있다.
전력량 산출부(140)는 상기 일차 자기 공진 코일(130)의 공명에 의해 상기 송전 장치(100)로부터 상기 수전 장치(200)로 송출되는 전력량을 계량하고, 이에 따른 전력량을 산출한다.
위치 검지부(150)는 수전 장치(200)가 진입함에 따라 상기 수전 장치(200)의 위치를 검지하고, 상기 검지한 위치 정보를 출력한다.
이때, 위치 검지부(150)는 카메라로 구현될 수 있으며, 이에 따라 상기 수전 장치(200)가 진입함에 따라 상기 진입한 수전 장치(200)를 촬영하고, 상기 촬영한 영상을 출력할 수 있다.
또한, 위치 검지부(150)는 위치 센서로 구현될 수 있으며, 이에 따라 상기 수전 장치(200)가 진입함에 따라 상기 진입한 수전 장치(200)와의 거리를 계산하고, 상기 계산한 거리에 대응하는 위치 정보를 출력할 수 있다.
통신부(160)는 외부와의 통신을 행하기 위한 통신 인터페이스이다.
통신부(160)는 수전 장치(200)와의 통신을 수행할 수 있고, 이와 다르게 교통 서버(도시하지 않음)와 통신을 수행할 수 있으며, 다른 송전 장치와의 통신을 수행할 수 있다.
통신부(160)는 통신 대상에 따라 무선 네트워크와의 접속을 위해, WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 통신 규격 등이 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
또한, 통신부(160)는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), DLNA(Digital Living Network Alliance) 등의 근거리 통신 규격에 따라 상기 통신 대상과 네트워크 연결될 수 있다.
제어부(170)는 송전 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다.
제어부(170)는 전원부(110)를 제어하기 위한 구동신호를 생성하고, 그 생성된 구동 신호를 전원부(110)로 출력한다.
또한, 제어부(170)는 전원부(110)를 제어함으로써 일차 자기 공진 코일(130)로부터 수전 장치(200)의 이차 자기 공진 코일(후술)로의 급전을 제어한다.
또한, 제어부(170)는 상기 위치 검지부(150)의 검지 결과에 따라 일차 자기 공진 코일(130)과 이차 자기 공진 코일(후술) 사이의 거리를 추정하고, 상기 추정된 거리에 의거하여 급전 제어를 실행한다.
더욱 상세하게는, 제어부(170)는 상기 추정한 거리가 기설정된 기준 값 이하인 경우, 상기 일차 자기 공진 코일(130)로부터 이차 자기 공진 코일(후술)로의 급전 제어를 실행한다.
또한, 이와 반대로 제어부(170)는 상기 추정한 거리가 기설정된 기준 값을 초과한 경우, 상기 일차 자기 공진 코일(130)로부터 이차 자기 공진 코일(후술)로의 급전 제어를 실행하지 않는다. 이때, 제어부(170)는 상기 급전 제어를 실행하기 위해, 상기 수전 장치(200)로 상기 일차 자기 공진 코일(130)과의 위치 정렬을 위한 정보를 전송한다.
또한, 제어부(170)는 상기 위치 정렬에 따라 상기 송전 장치(100)와 수전 장치(200) 사이의 거리가 기준 값 내에 포함된 경우, 상기 수전 장치(200)로의 급전을 제어한다.
한편, 제어부(170)는 상기 수전 장치(200)로부터 전송되는 송전 요청 신호에 의해 상기 급전을 제어할 수 있다. 이때, 상기 송전 요청 신호는 상기 수전 장치(200)로부터 송전 장치(100)로 전송되는 정보이며, 여기에는 전력 송출을 원한다는 신호와, 상기 전력 송출을 원하는 차량에 대한 정보를 포함할 수 있다.
즉, 제어부(170)는 상기 수전 장치(200)가 일정 거리 내로 진입하였다 하더라도, 상기 송전 요청 신호를 전송하지 않은 수전 장치(200)로는 상기 급전이 이루어지지 않도록 제어한다.
또한, 제어부(170)는 상기 송전 요청 신호가 수신되면, 상기 송전 요청 신호에 따라 상기 수전 장치(200)로 전력을 송출할 수 있는 시간, 다시 말해서, 상기 수전 장치(200)의 정차 예상 시간을 계산한다.
상기 정차 예상 시간을 계산하기 위해, 제어부(170)는 교통 서버와 통신을 수행하고, 상기 수전 장치(200)의 이동 방향에 따른 정차 예상 시간을 확인한다.
예를 들어, 상기 수전 장치(200)가 교차로 내로 진입했고, 상기 수전 장치(200)의 이동 방향에 따른 통과 신호(신호등의 파란불)가 5분 이후에 발생한다면, 상기 제어부(170)는 상기 정차 예상 시간을 5분으로 예상할 수 있다.
한편, 상기 제어부(170)는 상기 정차 예상 시간이 예상되면, 상기 예상한 정차 예상 시간 정보와, 상기 정차 예상 시간 동안 전력이 송출됨에 따른 충전 예상 요금을 계산하고, 그에 따라 상기 정차 예상 시간 정보와 충전 예상 요금을 상기 수전 장치(200)로 전송한다.
이후, 제어부(170)는 상기 수전 장치(200)로의 전력 송출이 개시됨에 따라 상기 전력량 산출부(140)를 통해 산출되는 전력량을 확인하고, 그에 따라 상기 수전 장치(200)의 이동에 따라 상기 전력 송출이 중지되면, 상기 확인한 전력량에 따른 충전 요금을 계산하고, 상기 계산한 충전 요금을 상기 수전 장치(200)로 전송한다.
이때, 상기 수전 장치(200)는 계속적인 이동을 수행하며, 그에 따라 복수의 영역(예를 들어, 서로 다른 교차로나 신호등이 포함된 정지선 구간)에서 충전을 수행한 경우, 상기 복수의 영역에서 수행된 충전에 따른 충전 요금을 합산하고, 그에 따라 최종적으로 충전한 송전 장치(200)에서 상기 합산한 충전 요금을 상기 수전 장치(200)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 상기 송전 장치(100)는 제 1 송전 장치, 제 2 송전 장치, 제 3 송전 장치를 포함할 수 있으며, 상기 수전 장치(200)가 상기 제 1 내지 3 송전 장치 순으로 이동하며 충전을 수행한 경우, 상기 제 1 송전 장치는 자신의 영역에서 상기 수전 장치(200)가 수행한 충전에 따른 전력량을 상기 3 송전 장치로 송신한다. 이와 마찬가지로, 상기 제 2 송전 장치는 자신의 영역에서 상기 수전 장치(200)가 수행한 충전에 따른 전력량을 상기 제 3 송전 장치로 송신한다.
이후, 상기 제 3 송전 장치는 상기 제 1 및 2 송전 장치에서 전송한 전력량 및 자신의 영역에서 상기 수전 장치(200)가 수행한 전력량을 합산하고, 그에 따라 상기 합산한 전력량에 따른 충전 요금 정보를 상기 수전 장치(200)로 전송할 수 있다.
한편, 이와 다르게 중앙 서버(도시하지 않음)는 복수의 위치에 배치된 송전 장치와 통신을 수행하여, 상기 수전 장치(200)에서 수행된 충전 동작에 따른 충전 요금을 합산하고, 상기 합산한 충전 요금을 상기 송전 장치 및 수전 장치(200)로 전송할 수도 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 송전 장치(100)는 상기 수전 장치(200)를 통해 전송되는 송전 요청 신호에 따라 비접촉 방식에 의해 상기 수전 장치(200)로 전력을 송출하고, 상기 송출한 전력에 대응하는 충전 요금을 계산하여 상기 수전 장치(200)로 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 송전 장치(100)의 설치 예를 나타낸 도면이다.
상기 설명한 바와 같이 송전 장치(100)는 외부 장치들(교통 서버, 다른 송전 장치 및 수전 장치)과의 통신을 위한 통신부(160)가 구비되어 있다.
이때, 상기 통신부(160)는 설치 위치에 따라 통신 성능이 변할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 상기 통신부(160)를 통신 성능이 우수한 영역에 설치하여, 상기 교통 서버, 다른 송전 장치 및 수전 장치와 원활한 통신이 이루어질 수 있도록 한다.
도 5를 참조하면, 교차로(510) 내에는 상기와 같은 송전 장치(100)가 설치된다.
이때, 상기 교차로(510)의 바닥면에는 상기 일차 자기 공진 코일(130)이 매설되어, 상기 교차로(510) 위로 진입하는 전기 자동차(수전 장치, 520)로 전력을 송출한다.
한편, 상기 교차로(510) 주변에는 신호등(530), 가로수(540) 및 빌딩(550)들이 위치한다.
이에 따라, 상기 통신부(160)는 상기 교차로(510) 내에 진입한 전기 자동차(520)와의 통신 성능을 높이면서, 상기 교차로(510) 바닥면에 매설된 송전 유닛들의 제어를 용이하게 하기 위해, 상기 신호등(520), 가로수(540) 및 빌딩(550) 위에 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 수전 장치(200)를 설명하는 도면이다.
상기 수전 장치(200)는 전기 자동차이며, 이에 따라 상기 수전 장치(200)를 전기 자동차로 한정하여 설명하기로 한다. 그러나, 상기 수전 장치(200)는 상기 전기 자동차 이외에도 전기 자전거, 전기 오토바이 등과 같이 도로 위를 주행하는 다양한 이동 수단이 될 수 있다.
도 6을 참조하면, 수전 장치(200)는 수전부(210), 정류부(220), 직류-직류 변환부(230), 배터리(240), 승압 변환부(250), 인버터(260), 모터(265), 위치 검지부(270), 통신부(280) 및 제어부(290)를 포함한다.
수전부(210)는 이차 자기 공진 코일(212)과 이차 코일(214)을 포함한다.
이차 자기 공진 코일(212)는 양단이 개방된 LC 공진 코일로서, 상기 송전 장치(100)의 일차 자기 공진 코일(130)과 전자장을 통해 공명함으로써 상기 송전 장치(100)로부터 수전한다.
또한, 이차 자기 공진 코일(212)의 용량 성분은 코일의 부유 용량으로 하는데, 코일의 양단에 접속되는 커패시터를 설치해도 된다.
상기 이차 자기 공진 코일(212)에 대해서는, 송전 장치(100)의 일차 자기 공진 코일(130)과의 거리나, 상기 일차 자기 공진 코일 및 이차 자기 공진 코일(212)의 공명 주파수에 기초하여 일차 자기 공진 코일과 이차 자기 공진 코일(212)의 공명 강도를 나타내는 Q 값(예를 들어, Q>100) 및 그 결합도를 나타내는 k 등이 커지도록 그 감김 수가 적절히 설정된다.
이차 코일(214)은 이차 자기 공진 코일(212)과 동축 상에 설치되고, 전자 유도에 의해 이차 자기 공진 코일(212)과 자기적으로 결합 가능하다.
상기 이차 코일(214)은 이차 자기 공진 코일(212)에 의해 수전된 전력을 전자 유도에 의해 취출하여 정류부(220)에 출력한다.
또한, 이차 자기 공진 코일(212) 및 이차 코일(214)은 도 2의 설명에서 나타낸 수전 유닛을 형성한다.
정류부(220)는 이차 코일(214)에 의해 취출된 교류 전력을 정류한다. 정류부(220)는 브리지 다이오드와 코일 등으로 구성될 수 있다.
직류-직류 변환부(230)는 제어부(290)로부터의 제어 신호에 기초하여 정류부(220)에 의해 정류된 전력을 배터리(240)의 전압 레벨로 변환하여 상기 배터리(240)로 출력한다.
배터리(240)는 재충전 가능한 직류 전원으로서, 예를 들어 리튬 이온이나 니켈 수소 등의 이차 전지로 이루어질 수 있다.
승압 변환부(250)는 제어부(290)로부터의 제어 신호에 기초하여 정극선의 전압을 배터리(240)로부터 출력되는 전압 이상의 전압으로 승압한다.
또한, 승압 변환부(250)는 예를 들어 직류 초퍼 회로로 이루어진다.
인버터(260)는 제어부(290)로부터의 제어 신호에 기초하여 상기 승압 변환부(250)를 통해 승압된 전압을 3상 교류 전압으로 변환하여 모터(265)를 구동시민다.
인버터(260)는 3상 브리지 회로로 이루어진다.
위치 검지부(270)는 송전 장치(100) 및 수전 장치(200)의 위치를 검지하고, 그에 따라 상기 송전 장치(100)와 수전 장치(200)의 위치 정렬을 위한 정보를 출력한다.
상기 설명한 바와 같이, 상기 위치 검지부(270)는 카메라나 위치 센서 등으로 구현 가능하다.
통신부(280)는 상기 송전 장치(100)와의 통신을 수행하기 위한 통신 인터페이스이다.
통신부(280)는 통신 대상에 따라 무선 네트워크와의 접속을 위해, WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 통신 규격 등이 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
또한, 통신부(280)는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), DLNA(Digital Living Network Alliance) 등의 근거리 통신 규격에 따라 상기 통신 대상과 네트워크 연결될 수 있다.
제어부(290)는 수전 장치(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
특히, 제어부(290)는 상기 송전 장치(100)로 접근하고, 외부로부터 충전 요청이 있으면, 상기 송전 장치(100)로 전력 송전 요청 신호를 전송한다.
또한, 제어부(290)는 상기 전력 송전 요청 신호에 따라 상기 송전 장치(100)를 통해 전력이 송출되면, 상기 송출되는 전력을 수신하고, 상기 수신한 전력을 토대로 배터리(240)의 충전이 이루어지도록 제어한다.
이때, 제어부(290)는 상기 전력을 수신하기 위해 상기 송전 장치(100)와의 위치 정렬을 수행한다.
상기 위치 정렬은 위치 검지부(270)를 통해 검지된 위치 정보에 따라 상기 송전 장치(100)와의 거리를 추정하고, 상기 추정한 거리에 따라 높은 효율로 상기 전력을 수신하기 위한 신호를 출력한다.
상기 출력되는 신호는 상기 송전 장치(100)와 수전 장치(200)의 위치 정렬을 위해 상기 수전 장치(200)가 수행해야 하는 이동 정보일 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 송전 장치(100)에 구비된 일차 자기 공진 코일(130)과 상기 수전 장치(200)에 구비된 이차 자기 공진 코일(212) 사이의 위치 정렬을 위한 이동 정보이다.
또한, 제어부(290)는 상기 송전 장치(100)를 통해 전송되는 정차 예상 시간(충전 예상 시간) 및 상기 정차 시간 동안의 충전을 수행함으로써 발생하는 충전 예상 요금을 운전자에게 제공한다.
또한, 제어부(290)는 상기 송전 장치(100)를 통해 전송되는 실제 충전 전력량에 따른 충전 요금을 수신하고, 상기 수신한 충전 요금을 운전자에게 제공한다.
이때, 상기 제공되는 충전 요금은 특정 구역에서 충전한 전력량에 대한 충전 요금일 수 있고, 이와 다르게 복수의 영역에서 충전한 전력량의 합산 충전 요금일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 전기 자동차가 주행하는 주요 도로의 정차 구간(교차로)에 전력선을 설치하고, 상기 전력선에서 발생하는 전력을 이용하여 전기 자동차의 충전을 수행함으로써, 별도의 배터리 충전 시간을 할애하지 않고도 상기 전기 자동차의 배터리 충전을 수행할 수 있음에 따른 사용자 편리성을 향상시킬 수 있으며, 주행중에도 배터리 충전이 가능함에 따라 배터리 충전 없이도 장시간 운행이 가능하다.
도 7 내지 10은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 방법을 단계별로 설명하는 흐름도이다.
먼저, 도 7을 참조하면 수전 장치(전기 자동차)의 정차 구간에 송전 장치(100)를 설치한다(101단계).
이때, 상기 송전 장치(100)에 포함된 구성 요소 중 전원부(110), 일차 코일(120), 일차 자기 공진 코일(130), 위치 검지부(150)만이 상기 정차 구간의 도로 바닥면에 매설될 수 있으며, 나머지 전력량 산출부(140), 통신부(160) 및 제어부(170)는 외부에 설치될 수 있다.
즉, 상기 송전 장치(100)의 구성 요소 중 상기 전기 자동차로 전력을 송출하기 위한 필수 구성 요소인 일차 자기 공진 코일(130)과, 상기 일차 자기 공진 코일(130) 및 이차 자기 공진 코일(212)의 위치 정렬을 위한 위치 검지부(150)는 상기 정차 구간의 도로 바닥면에 매설된다.
이하, 수전 장치(200)는 도로를 주행하는 중, 교차로나 신호등이 존재하는 일반 도로의 정지선에 진입함으로써, 상기 교차로나 정지선 구간에 설치된 송전 장치(100)로 접근한다(102단계).
이때, 수전 장치(200)는 운전자의 요청에 따라 상기 송전 장치(100)로부터 전력을 급전받기 위한 전력 송전 요청 신호를 상기 송전 장치(100)로 전송한다(104단계).
상기 송전 요청 신호에는 상기 전력 송전을 원한다는 정보와, 상기 전력 송전을 원하는 차량의 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 차량의 정보에는 상기 전력 송전에 의해 발생하는 충전 요금의 결제 정보도 포함할 수 있다.
송전 장치(100)는 상기 수전 장치(200)를 통해 전송되는 송전 요청 신호를 수신한다(105단계).
이후, 송전 장치(100)는 상기 송전 요청 신호가 수신됨에 따라 상기 송전 요청 신호를 전송한 수전 장치(200)의 위치를 검지한다(106단계).
이때, 상기 수전 장치(200)도 상기 송전 장치(100)와의 위치를 검지한다(107단계).
이후, 상기 검지한 송전 장치(100)와 수전 장치(200)의 위치에 따라 상호 정 위치 정렬 확인 과정을 수행한다(108단계).
상기 정 위치 정렬 확인 과정은 상기 수전 장치(200) 자체에서 수행할 수 있으며, 상기 송전 장치(100)에서 검지한 송전 장치(100)와 수전 장치(200) 사이의 거리에 따른 정보가 상기 수전 장치로 전송되고, 상기 수전 장치(200)에서 상기 전송된 정보를 토대로 수행될 수 있다.
이후, 상기 위치 정렬이 이루어짐에 따라 상기 송전 장치(100)는 전력을 송출한다(109단계).
상기 수전 장치(200)는 상기 송전 장치(100)를 통해 송출되는 전력을 수신하고(110단계), 상기 수신된 전력을 이용하여 배터리를 충전한다(111단계).
다음으로, 도 8을 참조하면, 교통 서버와 통신을 통해 상기 접근한 수전 장치(200)의 정차 시간 예측을 위한 데이터를 수신한다(201단계).
이때, 상기 데이터는 상기 수전 장치(200)의 이동 방향 정보 및 상기 수전 장치(200)가 위치한 구간의 신호등 패턴 정보를 포함할 수 있다.
이후, 송전 장치(100)는 상기 수신된 데이터를 이용하여 상기 수전 장치(200)의 정차 시간을 예측한다(202단계).
상기 정차 시간 예측은 상기 수전 장치(200)의 이동 방향을 토대로 상기 수전 장치(200)의 이동 방향에 대응하는 파란불 점등 시간을 토대로 수행될 수 있다.
이후, 상기 송전 장치(100)는 상기 정차 시간이 예측되면, 상기 예측한 정차 시간에 대응하는 정보를 상기 수전 장치(200)로 전송한다(203단계).
수전 장치(200)는 상기 송전 장치(100)를 통해 전송되는 정차 시간 정보를 수신하고, 이를 운전자에게 제공한다(204단계).
또한, 송전 장치(100)는 상기 예측한 수전 장치(200)의 정차 시간을 토대로 상기 정차 시간에 따른 충전 시간 및 충전 전력량을 계산한다(205단계).
그리고, 송전 장치(100)는 상기 충전 시간 및 충전 전력량을 상기 수전 장치(200)로 전송한다(206단계).
상기 수전 장치(200)는 상기 송전 장치(100)를 통해 전송되는 충전 시간 및 충전 전력량을 수신하고, 이를 운전자에게 제공한다(207단계).
다음으로, 도 9를 참조하면, 송전 장치(100)는 실제 상기 수전 장치(200)로 송출된 전력량에 따른 충전 요금을 계산한다(301단계).
상기 충전 요금이 계산되면, 상기 송전 장치(100)는 상기 계산된 충전 요금을 상기 수전 장치(200)로 전송한다(302단계).
수전 장치(200)는 상기 송전 장치(100)를 통해 전송되는 충전 요금을 수신하고, 상기 수신한 충전 요금에 따른 결제 진행이 이루어지도록 한다(303단계, 304단계).
도 9에 도시된 바와 같이, 수전 장치(200)는 특정 영역에서 배터리 충전을 수행하며, 상기 송전 장치(100)는 상기 수전 장치(200)의 충전이 이루어진 각 영역별로 그에 따른 결제를 진행하도록 한다.
그러나, 이와 다르게 도 10을 참조하면, 수전 장치(200)는 복수의 영역에 각각 설치된 송전 장치(100)로부터 송출되는 전력을 이용하여 배터리 충전을 진행한다(401단계).
이후, 상기 송전 장치(100)는 각 영역에 위치한 다른 송전 장치로부터 상기 수전 장치(200)에 송출된 전력량 정보를 수신한다(402단계).
이후, 상기 송전 장치(100)는 상기 수전 장치(200)의 충전이 완료되면, 상기 수신한 전력량 정보를 합산하고, 상기 합산한 전력량에 따른 충전 요금을 계산한다(403단계).
상기 충전 요금이 계산되면, 상기 송전 장치(100)는 상기 계산된 충전 요금을 상기 수전 장치(200)로 전송한다(404단계).
수전 장치(200)는 상기 송전 장치(100)를 통해 전송되는 충전 요금을 수신하고, 상기 수신한 충전 요금에 따른 결제 진행이 이루어지도록 한다(405단계).
한편, 이와 다르게 중앙 서버(도시하지 않음)는 복수의 위치에 배치된 송전 장치와 통신을 수행하여, 상기 수전 장치(200)에서 수행된 충전 동작에 따른 충전 요금을 합산하고, 상기 합산한 충전 요금을 상기 송전 장치 및 수전 장치(200)로 전송할 수도 있을 것이다.
본 발명에 따른 실시 예에 의하면, 전기 자동차가 주행하는 주요 도로의 정차 구간(교차로)에 전력선을 설치하고, 상기 전력선에서 발생하는 전력을 이용하여 전기 자동차의 충전을 수행함으로써, 별도의 배터리 충전 시간을 할애하지 않고도 상기 전기 자동차의 배터리 충전을 수행할 수 있음에 따른 사용자 편리성을 향상시킬 수 있으며, 주행중에도 배터리 충전이 가능함에 따라 배터리 충전 없이도 장시간 운행이 가능한 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 송전 장치
110: 전원부 120: 일차 코일
130: 일차 자기 공진 코일 140: 전력량 산출부
150: 위치 검지부 160: 통신부
170: 제어부
200: 수전 장치
210: 수전부 220: 정류부
230: 직류-직류 변환부 240: 배터리
250: 승압 변환부 260: 인버터
265: 모터 270: 위치 검지부
280:통신부 290: 제어부

Claims (12)

  1. 전기 자동차의 주행 도로 중 상기 전기 자동차의 정차가 이루어지는 구간에 매설되며, 상기 매설된 구간에서 정차한 전기 자동차로 전력을 송출하는 송전 장치; 및
    상기 전기 자동차의 내부에 설치되며, 상기 송전 장치를 통해 송출되는 전력을 수신하여 배터리를 충전하는 수전 장치를 포함하며,
    상기 정차가 이루어지는 구간은,
    상기 주행 도로에 설치된 교통 신호등의 교통 신호 패턴을 기준으로 신호 대기에 의한 정차 구간을 포함하며,
    상기 송전 장치는,
    교통 서버와 통신을 수행하여, 상기 수전 장치가 설치된 전기 자동차의 이동 방향 및 상기 전기 자동차의 정차 구간에 설치된 교통 신호등의 방향에 대한 패턴을 토대로 상기 전기 자동차의 예상 정차 시간 및 상기 예상 정차 시간에 따른 예상 송출 전력량을 예측하고,
    상기 예측한 예상 정차 시간 및 예상 송출 전력량을 상기 수전 장치로 전송하는 충전 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 송전 장치는,
    전력을 발생하는 전원부와,
    상기 전원부와 연결되며, 상기 전원부를 통해 발생한 전력을 전자 유도에 의해 급전하는 일차 코일과,
    상기 일차 코일과 자기적으로 결합하며, 비접촉으로 상기 일차 코일을 통해 급전되는 전력을 상기 수전 장치로 송출하는 일차 자기 공진 코일과,
    상기 수전 장치의 접근에 따라 상기 전력의 송출을 제어하는 송전 제어부를 포함하는 충전 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 수전 장치는,
    상기 일차 자기 공진 코일과 전자장을 통해 공명하여 상기 송출되는 전력을 수전하는 이차 자기 공진 코일과,
    상기 이차 자기 공진 코일과 동일 축 상에 설치되고, 전자 유도에 의해 상기 이차 자기 공진 코일과 자기적으로 결합하는 이차 코일과,
    상기 이차 코일을 통해 전달되는 전력을 정류하는 정류부와,
    상기 정류부를 통해 정류된 전력을 배터리 전압 레벨에 따른 직류 전력으로 변환하는 직류-직류 변환부와,
    상기 직류-직류 변환부를 통해 출력되는 직류 전력을 저장하는 배터리와,
    상기 전력 수전 및 상기 수전된 전력의 변환을 제어하는 수전 제어부를 포함하는 충전 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 송전 장치는,
    상기 수전 장치와의 통신을 위한 제 1 통신부를 포함하며,
    상기 수전 장치는,
    상기 송전 장치와의 통신을 위한 제 2 통신부를 포함하는 충전 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 송전 장치는,
    상기 송전 장치가 매설되는 도로 주변에 위치한 교통 신호등, 가로수 및 빌딩 중 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 수전 장치와 통신을 수행하는 제 1 통신부를 포함하는 충전 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 송전 장치는,
    상기 일차 자기 공진 코일과 이차 자기 공진 코일의 위치 관계를 검지하는 위치 검지부를 더 포함하고,
    상기 제 1 통신부는,
    상기 위치 검지부를 통해 검지된 위치 관계 정보를 상기 수전 장치로 전송하며,
    상기 수전 제어부는,
    상기 송전 장치를 통해 전송되는 위치 관계 정보를 이용하여 상기 이차 자기 공진 코일과 일차 자기 공진 코일의 위치를 정렬시키는 충전 시스템.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 수전 장치는,
    상기 송전 장치에 구비된 일차 자기 공진 코일과 상기 이차 자기 공진 코일의 위치 관계를 검지하는 위치 검지부를 더 포함하며,
    상기 수전 제어부는,
    상기 위치 검지부를 통해 검지된 위치 관계를 토대로 상기 이차 자기 공진 코일과 일차 자기 공진 코일의 위치를 정렬시키는 충전 시스템.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 수전 장치는,
    외부로부터의 요청에 따라 상기 전기 자동차의 차량 정보를 포함하는 송전 요청 신호를 상기 송전 장치로 전송하며,
    상기 송전 장치는,
    상기 차량 정보를 포함하는 송전 요청 신호에 따라 상기 전기 자동차에 구비된 수전 장치로 전력을 송출하는 충전 시스템.
  9. 삭제
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 송전 장치는,
    상기 일차 자기 공진 코일에서 이차 자기 공진 코일로 송출되는 전력량을 산출하는 전력량 산출부를 더 포함하고,
    상기 송전 제어부는,
    상기 전력량 산출부를 통해 산출된 전력량에 따른 충전 요금을 계산하고, 상기 계산한 충전 요금에 대한 정보를 상기 수전 장치로 전송하는 충전 시스템.
  11. 제 4항에 있어서,
    상기 수전 장치는,
    상기 전기 자동차의 이동 방향에 따라 복수 개의 정차 구간에 설치된 송전 장치로부터 송출되는 전력을 수전하여 배터리를 충전시키며,
    상기 복수 개의 송전 장치 중, 상기 수전 장치의 최종 충전 구간에 위치한 송전 장치는,
    상기 전기 자동차의 이전 충전 구간에 설치된 송전 장치로부터 상기 수전 장치로의 송출 전력량 정보를 수신하고, 그에 따라 상기 수신된 송출 전력량을 합산하여 최종 충전 요금 정보를 상기 수전 장치로 전송하는 충전 시스템.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 전기 자동차의 충전 구간에 설치된 송전 장치로부터 상기 수전장치로의 송출 전력량을 수신하고, 그에 따라 상기 수신된 송출 전력량을 합산하여 최종 충전 요금 정보를 상기 수전 장치로 전송하는 중앙 서버를 더 포함하는 충전 시스템.
KR1020120042902A 2012-04-24 2012-04-24 전기 자동차 충전 시스템 KR101466433B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120042902A KR101466433B1 (ko) 2012-04-24 2012-04-24 전기 자동차 충전 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120042902A KR101466433B1 (ko) 2012-04-24 2012-04-24 전기 자동차 충전 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130119807A KR20130119807A (ko) 2013-11-01
KR101466433B1 true KR101466433B1 (ko) 2014-11-28

Family

ID=49850716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120042902A KR101466433B1 (ko) 2012-04-24 2012-04-24 전기 자동차 충전 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101466433B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110789388A (zh) * 2019-11-28 2020-02-14 广东三浦车库股份有限公司 一种用于立体车库的智能无线充电系统及其使用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005073313A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Asahi Glass Co Ltd 電気自動車の電力供給システム、そのシステムに用いられる電気自動車および同じく給電装置
JP2009106136A (ja) 2007-10-25 2009-05-14 Toyota Motor Corp 電動車両および車両用給電装置
JP2010226946A (ja) 2009-02-25 2010-10-07 Maspro Denkoh Corp 移動体の電力供給システム
KR20110137392A (ko) * 2009-04-13 2011-12-22 도요타 지도샤（주） 비접촉 급전 설비, 비접촉 수전 장치 및 비접촉 급전 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005073313A (ja) * 2003-08-26 2005-03-17 Asahi Glass Co Ltd 電気自動車の電力供給システム、そのシステムに用いられる電気自動車および同じく給電装置
JP2009106136A (ja) 2007-10-25 2009-05-14 Toyota Motor Corp 電動車両および車両用給電装置
JP2010226946A (ja) 2009-02-25 2010-10-07 Maspro Denkoh Corp 移動体の電力供給システム
KR20110137392A (ko) * 2009-04-13 2011-12-22 도요타 지도샤（주） 비접촉 급전 설비, 비접촉 수전 장치 및 비접촉 급전 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130119807A (ko) 2013-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101185107B1 (ko) 차량용 급전 시스템, 전동 차량 및 차량용 급전 설비
RU2557785C1 (ru) Устройство бесконтактной подачи электричества
CN109391047B (zh) 异物检测方法、无线电力传输及控制装置
CN107078548B (zh) 用于控制被提供给串联调谐谐振系统中的电荷接收元件的电荷量的系统、方法和装置
EP2824797A1 (en) Power transmission system
CN107554317B (zh) 无线电力传输方法、无线充电方法以及电动车辆
US20190023141A1 (en) Vehicle alignment for wireless charging
CN105431323A (zh) 关于检测和识别电动车辆和充电站的系统、方法和设备
CN102947124A (zh) 自适应无线能量传送系统
CN103597697A (zh) 受电装置、车辆以及非接触供电系统
EP2866328B1 (en) Non-contact power transmission device
CN104334397A (zh) 充电系统
US11214164B2 (en) Method and apparatus for controlling wireless power transfer to electric vehicle using bridgeless rectifier
KR102391649B1 (ko) 이물질 검출 방법, 이를 이용하는 무선 전력전송 제어 장치 및 무선 전력전송 장치
CN107962961B (zh) 车辆无线充电系统及其无线充电方法
KR102350732B1 (ko) 전기차 병렬 충전 방법 및 장치
RU2466042C1 (ru) Система питания для транспортного средства, электрическое транспортное средство и устройство питания для транспортного средства
KR102386780B1 (ko) 보조 배터리 상태에 기초한 전기차를 위한 무선 전력 전송 방법 및 이를 이용한 전기차
KR101466433B1 (ko) 전기 자동차 충전 시스템
KR102704150B1 (ko) 브리지리스 정류기를 이용하여 전기차로 무선 전력 전송을 제어하는 방법 및 장치
KR102704130B1 (ko) 전기차 무선 전력 전송 시스템에서 브리지리스 정류기의 스위칭 동기화를 수행하기 위한 방법 및 장치
US20220410732A1 (en) Vehicle, method of control of power reception of vehicle, and nontransitory computer recording medium
US20240286520A1 (en) Control device
US20240286500A1 (en) Control device for power receiving device
KR20190137688A (ko) 전기차 무선 전력 전송 시스템에서 브리지리스 정류기의 스위칭 동기화를 수행하기 위한 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee