KR101753013B1 - 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

무선 충전 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

무선 충전 시스템 및 그 제어 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 무선 충전 시스템은 복수의 송신 코일들을 갖는 전력송신부; 및 복수의 송신 코일들 각각의 전류 및 전압을 측정하고, 상기 측정된 각 송신 코일의 전류 및 전압의 크기에 기반하여 상기 복수의 송신 코일들 중 일부의 송신 코일에만 충전전원을 인가하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

무선 충전 시스템 및 그 제어 방법{Wireless charging system and method thereof}
본 발명은 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 송신 코일들로 이루어진 송신부에서 가장 충전 효율이 높은 송신 코일을 이용하여 무선으로 전력을 전송할 수 있는 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 플러그인 하이브리드 차량, 전기 차량에 관한 기술이 급속도로 발전하고 있다. 이러한 차량의 구동력 중 일부 또는 전부는 전기 에너지로서, 전기 에너지를 충전하는 방식으로 충전기와 유선으로 연결하여 플러그를 꽂는 방식 외에 무선으로 충전하는 방법이 개발되고 있다.
현재, 자기 공명 방식의 무선 충전과 관련하여 차량이 충전기에 접근시 근처에 무선 충전기를 인식하여 인식된 무선 충전기에 접근하여 충전 패드에 정렬시키는 다양한 방식이 제시되고 있다.
충전 효율을 높이기 위해서는 차량에 탑재된 수신 패드에 포함된 수신 코일과 충전기에 포함된 송신 패드 내부의 송신 코일의 위치를 정확히 정렬시켜야 한다. 도 1은 송신 코일과 수신 코일의 중심점들 간의 거리에 따른 전력전송효율을 도시한 그래프이다. 도 1을 참조하면 송신 코일(Tx_Coil)과 수신 코일(Rx_Coil)의 중심점들 간의 간격(a)이 증가할수록 전력전송효율이 감소함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 송신 코일과 수신 코일의 중심점들이 수직방향으로 일치하는 송신 코일에만 충전전원을 인가함으로써 전력전송효율을 증가시켜 전력전송할 수 있는 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 시스템은, 복수의 송신 코일들을 갖는 전력송신부; 및 상기 복수의 송신 코일들 각각의 전류 및 전압을 측정하고, 상기 측정된 각 송신 코일의 전류 및 전압의 크기에 기반하여 상기 복수의 송신 코일들 중 일부의 송신 코일에만 충전전원을 인가하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 전력송신부는 상기 송신 코일들 각각과 상기 각 송신 코일들에 충전전원을 공급하는 복수의 전원부들 사이에 각각 마련된 복수의 연결부들을 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정된 각 송신 코일의 전압 크기가 가장 큰 송신 코일에만 상기 충전전원을 인가할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정된 각 송신 코일의 전류 크기가 가장 작은 송신 코일에만 상기 충전전원을 인가할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정된 각 송신 코일의 전압 크기가 기설정된 임계 전압의 크기보다 큰 송신 코일에만 상기 충전전원을 인가할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정된 각 송신 코일의 전류 크기가 기설정된 임계 전류의 크기보다 작은 송신 코일에만 상기 충전전원을 인가할 수 있다.
상기 제어부는 상기 복수의 송신 코일의 전압 또는 전류의 변화에 기반하여 상기 송신 코일로부터 전력을 전송받는 수신 코일과 상기 각 송신 코일의 상대적 위치를 검출할 수 있다.
상기 제어부는 검출된 상기 수신 코일과 상기 송신 코일의 상대적 위치에 기반하여 상기 송신 코일 중 일부의 송신 코일에만 충전전원을 인가할 수 있다.
상기 제어부는 복수의 송신 코일들에 충전 신호보다 작은 크기를 갖는 감지 신호를 전송하여 상기 복수의 송신 코일들의 전압 및 전류를 측정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정된 각 송신 코일의 전압 크기가 가장 큰 송신 코일에 연결된 연결부를 상기 충전전원과 연결할 수 있다.
상기 제어부는 상기 측정된 각 송신 코일의 전류 크기가 가장 작은 송신 코일에 연결된 연결부를 상기 충전전원과 연결할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 복수의 송신 코일에 연결부들이 연결되지 않을 때와 연결되었을 때의 각 송신 코일의 전압 및 전류의 변화량이 가장 큰 송신 코일에만 상기 충전 전원을 인가할 수 있다.
상기 제어부는 상기 충전전원이 인가되지 않는 적어도 하나의 송신 코일들의 폐회로를 형성시키기 위해 상기 연결부를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 충전 시스템의 제어 방법은, 복수의 송신 코일들 각각의 전류 및 전압을 측정하는 단계; 및 상기 측정된 각 송신 코일의 전류 및 전압 크기에 기반하여 상기 복수의 송신 코일들 중 일부의 송신 코일에만 충전전원을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인가하는 단계는, 상기 송신 코일들 각각과 상기 각 송신 코일들에 충전전원을 공급하는 복수의 전원부들 사이에 각각 마련된 복수의 연결부들 중 상기 일부의 송신 코일에 연결된 연결부를 연결하여 상기 일부의 송신 코일에만 충전전원을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 인가하는 단계는, 상기 측정된 각 송신 코일의 전압 크기가 가장 큰 송신 코일에만 충전전원을 인가하는 단계일 수 있다.
상기 인가하는 단계는, 상기 측정된 각 송신 코일의 전류 크기가 가장 작은 송신 코일에만 충전전원을 인가하는 단계일 수 있다.
상기 방법은 상기 충전전원이 인가된 일부의 송신 코일과, 상기 일부의 송신 코일로부터 전력을 전송받는 수신 코일의 상대적 위치를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전류 및 전압을 측정하는 단계는, 상기 복수의 송신 코일들에 전송된 충전 신호보다 작은 크기를 갖는 감지 신호에 기반하여 상기 전류 및 전압을 측정하는 단계일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템 및 그 제어 방법에 따르면, 차량의 무선 전력 전송과 같이 상대적으로 위치가 변할 수 있는 무선 충전 시스템에서 수신 코일의 위치를 정확히 측정하고, 측정된 위치에 기반하여 복수의 송신 코일들 중 일부의 송신 코일에만 충전 전원을 인가하여 전력 전송 효율을 극대화시키고, 비용을 절감할 수 있다.
복수의 송신 코일들 중 충전 전원이 인가되지 않은 송신 코일은 폐회로 형태로 전환되어 보다 넓은 영역에서 높은 전력 전송 효율을 가능케 한다.
도 1은 송신 코일과 수신 코일의 중심점들 간의 거리에 따른 전력전송효율을 도시한 그래프이다.
도 2는 수신 코일과 송신 코일과의 정렬에 따라 송신 코일에 인가되는 전압 및 전류의 크기 변화를 도시한 그래프이다.
도 3a 내지 도 3d는 송신 코일과 수신 코일의 상대적 위치에 따라 송신 코일에 인가되는 전압 및 전류의 크기변화를 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 간략히 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 제어 방법을 간략히 도시한 순서도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 연결부의 연결상태를 도시한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시 예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 수신 코일과 송신 코일과의 정렬에 따라 송신 코일에 인가되는 전압 및 전류의 크기 변화를 도시한 그래프이다. 도 2를 참조하면, 수신 코일(Rx coil)의 위치가 변화함에 따라 송신 코일(Tx coil)과 수신 코일의 중심점이 수직방향으로 일직선 상에 있게될 때 송신 코일에 인가되는 전압의 크기가 가장 크고, 송신 코일에 흐르는 전류의 크기가 가장 작은 것을 확인할 수 있다. 즉, 송신 코일과 수신 코일의 중심점이 수직방향으로 일직선상에 있다면, 송신 코일과 수신 코일 간의 거리가 가장 가깝게 되고, 송신 코일에 인가되는 전압의 크기가 가장 크며, 수신 코일로의 전력 전송 효율이 가장 높다.
도 3a 내지 도 3d는 송신 코일과 수신 코일의 상대적 위치에 따라 송신 코일에 인가되는 전압 및 전류의 크기변화를 도시한 도면이다. 도 3a는 송신 코일들 주변에 수신 코일이 위치하지 않는 경우에 각 송신 코일의 전압 곡선이며, 일치함을 알 수 있다. 도 3b는 일 예로 두 개의 송신 코일이 있는 경우에 수신 코일이 송신 코일들 사이의 정중앙에 위치되는 경우, 각 송신 코일의 전압 곡선이며, 역시 일치함을 알 수 있다. 도 3c는 일 예로 두 개의 송신 코일 중 왼쪽 코일과 수신 코일이 정렬되어 있는 경우에 두 개의 송신 코일의 전압 곡선을 도시하고 있다. 왼쪽 송신 코일의 전압의 크기가 더 큰 것을 알 수 있다. 마찬가지로 도 3d는 일 예로 두 개의 송신 코일 중 오른쪽 코일과 수신 코일이 정렬되어 있는 경우의 두 개의 송신 코일의 전압 곡선을 도시하고 있다. 우측 송신 코일의 전압 크기가 더 큼을 알 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템을 간략히 도시한 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템(100)은 복수의 송신 코일들(12, 14, 16, 18)을 갖는 송신 패드(10)를 포함하는 전력송신부(50) 및 복수의 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 각각의 전류 및 전압을 측정하고, 측정된 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 전류 및 전압 크기에 기반하여 복수의 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중 일부의 송신 코일(18)에만 충전 전원을 인가하는 제어부(20)를 포함할 수 있다.
전력송신부(50)는 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 전압 및 전류 크기를 센싱하고, 센싱된 전압 및 전류 크기를 제어부(20)로 전송하는 송신 회로 어레이를 구성하는 송신 코일 제어부들(Tx1 내지 Tx4)을 포함할 수 있다. 송신 코일 제어부들(Tx1 내지 Tx4)은 기설정된 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 좌표값을 가지고 있고, 이를 제어부(20)에 전달할 수 있다. 제어부(20)는 전달받은 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 좌표값과 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)에 인가되는 전압 및 전류의 크기에 따라 수신 코일(30)의 상대적 위치를 검출할 수 있다. 또한, 송신 코일 제어부(Tx1 내지 Tx4)는 제어부(20)의 명령에 따라 연결부들(72, 74, 76, 78)의 온/오프를 제어할 수 있다. 또한, 송신 코일 제어부(Tx1 내지 Tx4)는 제어부(20)의 명령을 받아 각 송신 코일에 인가되는 전압 또는 전류의 위상과 크기를 가변할 수 있다.
또한, 전력송신부(50)는 복수의 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 각각과 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)에 충전 전원을 공급하는 복수의 전원부(62, 64, 66, 68)들 사이의 연결부들(72, 74, 76, 78)을 포함할 수 있다. 연결부들(72, 74, 76, 78)은 스위칭 소자로 이루어질 수 있으며, 제어부(20)의 명령에 따라 온/오프될 수 있다.
제어부(20)는 측정된 각 송신 코일의 전압 크기가 가장 큰 송신 코일에만 충전 전원을 인가할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 수신 코일(30)의 위치가 전체 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중 일부의 송신 코일(18)과 정렬되어 있는 경우(즉, 수신 코일(30)의 중심점과 송신 코일(18)의 중심점이 일직선상에 있는 경우), 전체 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중 해당 송신 코일(18)의 전압 크기가 가장 크며, 이때 제어부(20)는 해당 송신 코일(18)에 연결된 연결부(78)만을 온(on)시킬 수 있다. 따라서, 해당 송신 코일(18)에 대응되는 전원부(68)로부터의 충전 전원이 해당 송신 코일(18)에 인가될 수 있다.
또는, 예컨대 수신 코일(30)의 위치가 전체 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중 일부의 송신 코일(16, 18) 상에 위치되는 경우, 전체 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중에서 일부의 송신 코일(16, 18)에 인가된 전압 크기가 기설정된 기준 전압 크기보다 클 것이다. 즉, 제어부(20)는 측정된 각 송신 코일의 전압 크기 중 기설정된 임계 전압 크기 이상인 송신 코일(16, 18)에만 충전 전원을 인가할 수 있다.
반대로, 제어부(20)는 측정된 각 송신 코일의 전류 크기가 가장 작은 송신 코일에만 충전 전원을 인가할 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 수신 코일(30)의 위치가 전체 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중 일부의 송신 코일(18)과 정렬되어 있는 경우(즉, 수신 코일(30)의 중심점과 송신 코일(18)의 중심점이 일직선상에 있는 경우), 전체 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중 해당 송신 코일(18)의 전류 크기가 가장 작으며(도 2 참조), 이때 제어부(20)는 해당 송신 코일(18)에 연결된 연결부(78)만을 온(on)시킬 수 있다. 따라서, 해당 송신 코일(18)에 대응되는 전원부(68)로부터의 충전 전원이 해당 송신 코일(18)에 인가될 수 있다.
또는, 예컨대 수신 코일(30)의 위치가 전체 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중 일부의 송신 코일(16, 18) 상에 위치되는 경우, 전체 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 중에서 일부의 송신 코일(16, 18)에 인가된 전류 크기가 기설정된 기준 전류 크기보다 작을 것이다. 즉, 제어부(20)는 측정된 각 송신 코일의 전류 크기 중 기설정된 임계 전류 크기 이하인 송신 코일(16, 18)에만 충전 전원을 인가할 수 있다.
기설정된 임계 전압과 전류는 전력전송 효율을 높이기 위해서 미리 설정된 임계 전압과 전류일 수 있다. 즉, 예컨대 도 2에 도시된 그래프에서 기설정된 전압 크기가 100V로 미리 설정되는 것은 송신 코일과 수신 코일의 중심점 간의 간격에 따라 송신 코일에 인가되는 전압이 변화하므로, 송신 코일에 인가되는 전압이 최소한 100V 이상이어야 전력전송 효율을 높일 수 있음을 의미한다. 예컨대, 상술한 예에서 제1 송신 코일(12)에서 인가되는 전압이 100V 미만인 경우에는, 제1 송신 코일(12)에 의한 전력 전송으로는 요구되는 전력전송효율을 달성할 수 없다. 따라서, 제1 송신 코일(12)에서 인가되는 전압이 100V 미만인 경우라면 제1 송신 코일(12)로는 충전 전원(62)이 인가되지 않을 수 있다.
또한, 제어부(20)는 전압 크기가 가장 크거나, 전류 크기가 가장 작은 송신 코일과 송신 코일(18)로부터 전력을 전송받는 수신 코일(30) 간의 상대적 위치를 저장할 수 있다. 상대적 위치는 x,y 방향으로의 좌표로서 설정될 수 있다.
또는 제어부(20)는 복수의 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 전압 또는 전류의 변화를 측정하여 송신 코일로부터 전력을 전송받는 수신 코일과 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18) 간의 상대적 위치를 검출할 수 있다. 이후, 제어부(20)는 검출된 수신 코일(30)과 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 상대적 위치에 기반하여 송신 코일 중 일부의 송신 코일(18)에만 충전 전원을 인가하도록 연결부(72, 74, 76, 78)의 온/오프를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(20)는 복수의 송신 코일들(12, 14, 16, 18)에 충전할 때 공급되는 충전 전원 신호보다 작은 크기를 갖는 감지 신호를 전송하여, 감지 신호에 의해 인가되는 복수의 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 전압과 전류를 측정할 수 있다. 즉, 충전 전원이 공급되는 송신 코일(18)을 결정하기 위하여, 제어부(20)는 먼저 충전 전원 공급시 때보다 작은 미소의 감지 전류를 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)에 공급함으로써 이에 의해 인가되는 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 전류 및 전압을 측정할 수 있다.
또한, 제어부(20)는 복수의 송신 코일들(12, 14, 16, 18)이 연결부를 통해 각각의 충전 전원들과 연결되지 않았을 때와 연결되었을 때의 각 송신 코일들의 전압 및 전류의 변화량을 검출하여 검출된 전압 및 전류의 변화량이 가장 큰 송신 코일에만 충전 전원이 인가되도록 연결부들(72, 74, 76, 78)을 제어할 수 있다.
도 5의 무선 충전 시스템은 전원부들(62, 64, 66, 68), 제어부(20) 및 전력전송부(50)를 포함한다. 도 4와 도 5를 참조하면, 전원부들(62, 64, 66, 68)은 각각 전원(X1 내지 Xn)과 증폭기를 포함할 수 있다. 충전 전원은 증폭기에서 증폭되어 연결부를 통해 각 송신 코일들(TX Coil_1 내지 Tx Coil_N)에 공급될 수 있다. 도 5에 도시된 일 예로써, 송신 코일의 전류는 전류 프로브들(Current Probe_1 내지 Current Probe_N) 중 어느 하나를 통해 그 크기가 측정되어 제어부(20)로 제공된다. 제어부(20)는 제공된 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)의 전류 크기를 비교하여 최소의 전류 크기를 갖는 송신 코일(18)을 찾아, 전류 크기가 가장 작은 송신 코일(18)에 연결된 연결부(78)의 온/오프를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 제어 방법을 간략히 도시한 순서도이다. 도 4 및 도 8을 참조하면, 먼저 제어부(20)에는 현재 차량의 위치, 즉 차량에 구비된 수신 코일(30)의 위치가 저장된다(S601). 차량에 구비된 수신 코일(30)의 위치가 저장된 이후, 제어부(20)는 송신 코일들(12, 14, 16, 18)에 미소 신호를 전송한다(S603). 제어부(20)는 전송된 미소 신호에 따라 각 송신 코일들(12, 14, 16, 18)에 흐르는 전류의 크기를 전류 프로브를 이용하여 측정한다(S605). 미소 신호는 감지 전류로서, 감지 전류는 충전시에 충전 전원으로부터 공급되는 전류보다 작은 크기를 갖는다. 측정된 전류 크기 중 가장 작은 크기를 갖는 전류가 흐르는 송신 코일(18)을 검출한다(S607). 제어부(20)는 검출된 송신 코일(18)에 충전 전원을 연결하고(S609), 수신 코일(30)로의 전력 전송이 완료되었는지 여부를 판단하여, 판단 결과에 따라 충전 계속 여부를 결정한다(S611).
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서의 연결부의 연결상태를 도시한 도면이다. 도 7a의 경우, 충전 전원이 인가되는 송신 코일(18)과 대응하는 전원(68) 사이의 연결부(78)를 도시하고 있으며, 도 7b의 경우, 충전 전원이 인가되지 않는 송신 코일들(12, 14, 16)과 이에 대응하는 전원(62, 64, 66) 사이의 연결부(72, 74, 76)를 도시하고 있습니다. 도 7a와 같이 연결부(78)가 전원(68) 및 송신 코일(18)을 연결하여, 충전 전원이 송신 코일(18)로 인가될 수 있으며, 도 7b와 같이 송신 코일들(12, 14, 16)의 양 단자를 연결하여 송신 코일들 내의 폐회로를 형성함으로써, 나머지 송신 코일들(12, 14, 16)이 전력을 송신하는 보조 코일(Repeater Coil)로서 이용될 수 있다. 이러한 경우, 전력 전달 범위가 확장되는 효과를 갖는다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 차량에 탑재된 수신 코일과의 자기적(magnetic) 결합을 통해 무선 전력을 전송하는 무선 충전 시스템으로서,
    미리 정의된 서로 다른 위치들에 각각 배열되는 복수의 송신 코일들;
    상기 복수의 송신 코일들 각각에 전류 및 전압을 공급하는 복수의 전원부들;
    서로 대응하는 상기 복수의 전원부들 각각과 상기 복수의 송신 코일들 각각의 사이에 각각 연결되는 복수의 스위치들;
    상기 복수의 스위치들 각각과 각 스위치에 대응하는 송신 코일 사이에 각각 배치되며, 각 송신 코일의 좌표값을 저장하고, 상기 각 송신 코일에 공급되는 전류 또는 전압을 검출하며, 복수의 스위치들의 온오프 동작을 제어하는 복수의 송신 코일 제어부들; 및
    상기 복수의 송신 코일 제어부들 및 상기 복수의 전원부들에 연결되며, 상기 복수의 송신 코일 제어부들로부터 상기 좌표값과 각 송신 코일의 전압 또는 전류의 세기에 대한 정보를 받고, 상기 좌표값과 정보에 기초하여 복수의 송신 코일들의 일부 송신 코일을 포함하는 서브셋에만 충전 전력을 인가하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 복수의 스위치를 제어하여 상기 오프 제어되는 일부 송신코일들 각각을 폐회로로 형성하여 상기 서브셋에 속한 일부 송신 코일에 대한 보조 코일로서 이용하는, 무선 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 측정된 전류 크기와 기설정된 임계 전류의 크기와의 비교 결과나, 측정된 전압 크기와 기설정된 임계 전압의 크기와의 비교 결과에 기초하여 상기 일부 송신 코일에만 충전 전력을 인가하는, 무선 충전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 무선 전력 전송 시에 상기 복수의 송신 코일들 중 적어도 하나의 송신 코일에 인가되는 충전 전원의 충전 신호보다 작은 크기를 갖는 감지 신호를 상기 복수의 송신 코일들에 전송하고, 상기 복수의 송신 코일들에서 측정되는 전압 또는 전류의 변화에 기반하여 상기 수신 코일의 상대적인 위치를 검출하고, 상기 검출된 상대적인 위치에 기반하여 상기 복수의 송신 코일들 중 상기 일부 송신 코일에만 충전 전력을 인가하는, 무선 충전 시스템.
  4. 삭제
  5. 차량에 탑재된 수신 코일과의 자기적(magnetic) 결합을 통해 무선 전력을 전송하는 무선 충전 시스템의 제어 방법으로서,
    무선 충전 시스템의 전원부를 제어하여 미리 정의된 서로 다른 위치들에 각각 배열되는 복수의 송신 코일들에 무선 전력 전송 시 인가되는 충전 전원의 충전 신호보다 작은 크기를 갖는 감지 신호를 인가하는 단계;
    상기 전원부와 상기 복수의 송신 코일들 각각에 연결되고 상기 복수의 송신 코일들의 좌표값을 저장하며 제어기의 명령에 따라 복수의 송신 코일들 각각의 전압 또는 전류를 검출하는 복수의 송신 코일 제어부들로부터 상기 좌표값과 상기 전압 또는 전류의 세기에 대한 정보를 획득하는 단계;
    상기 좌표값과 상기 전압 또는 전류의 세기에 대한 정보를 토대로 상기 복수의 송신 코일들의 일부 송신 코일을 포함하는 서브셋에만 충전 전력을 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 송신 코일들 중 상기 충전 전력이 인가되는 상기 일부 송신 코일을 포함하는 서브셋을 제외한 나머지 송신 코일들 각각을 폐회로로 형성하여 상기 서브셋에 속한 일부 송신 코일에 대한 보조 코일로서 이용되도록 하는,
    무선 충전 시스템의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 충전 전력을 인가하는 단계에서, 상기 감지 신호의 인가 전과 인가 후의 상기 전압 또는 전류의 변화와 상기 좌표값에 기반하여 충전 전력이 인가되는 송신 코일들의 서브셋을 선택하는, 무선 충전 시스템의 제어 방법.
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