KR101819321B1 - 무선 전력 전송 패드 및 이를 구비하는 그라운드 어셈블리 - Google Patents

Abstract

전기차 무선 전력 전송에 사용되는 무선 전력 전송 패드 및 이를 구비하는 그라운드 어셈블리가 개시된다. 무선 전력 전송 패드는, x-방향에서 정의된 X-폭과 y-방향에서 정의된 Y-폭을 구비하고 중앙 공간을 구비하는 직사각 형태의 일차 코일, 일차 코일과 결합하는 페라이트, 및 일차 코일과 페라이트를 지지하는 하우징을 포함하고, 여기서 X-폭을 가진 일차 코일의 제1 부분에 대한 제1 단면적은, Y-폭을 가진 일차 코일의 제2 부분에 대한 제2 단면적보다 작다.

Description

무선 전력 전송 패드 및 이를 구비하는 그라운드 어셈블리{WIRELESS POWER TRANSFER PAD AND GROUND ASSEMBLY HAVING THE SAME}

본 발명은 무선 전력 전송 패드에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 전기차 무선 전력 전송에 사용되는 무선 전력 전송 패드 및 이를 구비하는 그라운드 어셈블리에 관한 것이다.

미국 자동차 기술 학회(SAE, Society of automobile engineers) J2954는 전기자동차용 자기유도방식을 이용하는 무선전력전송 시스템의 용량대별 성능, 상호 운용성, 정격출력을 낼 수 있는 수직 및 수평 이격 거리 기준, 송수신 패드 간 통신 방법, 동작 주파수, EMI(electromagnetic interference)/EMC(electromagnetic compatibility), 안정성과 같은 다양한 내용을 포함하고 있는 규격이다.

이 규격은 성능뿐만 아니라, 용량대별 송수신 패드의 규격에 대해서도 제시하고 있기 때문에, 자동차 제조 업체들 대부분은 송수신 패드 제작 시, 규격에서 제시하는 송수신 패드의 구성 및 사이즈를 따르고 있다.

규격에서 제시하는 수치는 외형 사이즈를 제외하고는 절대적인 수치가 아니므로, 성능 측면에서의 극대화를 위하여 송수신 패드의 최적 구성 방안에 대한 고려가 필수적이다. 이와 같이, 무선 전력 전송 패드에 대한 최적 구성이 요구되고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 무선 전력 전송 성능을 극대화할 수 있는 무선 전력 전송 패드를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전술한 무선 전력 전송 패드를 구비하는 그라운드 어셈블리를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에서는, 이차 코일을 포함하는 수신 패드로 무선 전력을 전송하도록 준비되는 무선 전력 전송 패드로서, x-방향에서 정의된 X-폭과 y-방향에서 정의된 Y-폭을 구비하고 중앙 공간을 구비하는 직사각 형태의 일차 코일, 상기 일차 코일과 결합하는 페라이트, 및 상기 일차 코일과 상기 페라이트를 지지하는 하우징을 포함하고, 여기서 상기 X-폭을 가진 상기 일차 코일의 제1 부분에 대한 제1 단면적은, 상기 Y-폭을 가진 상기 일차 코일의 제2 부분에 대한 제2 단면적보다 작은, 무선 전력 전송 패드가 제공된다.

여기서, 상기 제1 단면적과 상기 제2 단면적의 비율은 9/13일 수 있다.

여기서, 상기 X-폭은 80㎜보다 크고 100㎜보다 작으며, 상기 Y-폭은 120㎜보다 크고 140㎜보다 작을 수 있다. 상기 X-폭은 90㎜이고, 상기 Y-폭은 130㎜일 수 있다.

여기서, 상기 x-방향에서 정의된 상기 페라이트의 X-길이에 대한 상기 X-폭의 제1 비율과 상기 y-방향에서 정의된 상기 페라이트의 Y-길이에 대한 상기 Y-폭의 제2 비율은 0.21±0.07 범위에서 0.02 미만의 차이를 가질 수 있다.

여기서, 상기 x-방향에서 정의되는 상기 이차 코일의 X2-폭은 35㎜보다 크고 37㎜보다 작으며, 상기 y-방향에서 정의되는 상기 이차 코일의 Y2-폭은 35㎜보다 크고 37㎜보다 작을 수 있다.

여기서, 상기 직사각 형태의 일차 코일에서 Y-폭은 상기 일차 코일의 중앙 공간을 사이에 두고 y방향에서 배치되는 제1 Y-폭과 제2 Y-폭을 포함하고, 상기 제1 Y-폭의 크기와 상기 제2 Y-폭의 크기는 서로 다를 수 있다. 상기 제1 Y-폭과 상기 제2 Y-폭 중 어느 하나의 크기는 상기 X-폭과 동일할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에서는, 이차 코일을 포함하는 수신 패드로 무선 전력을 전송하도록 준비되는 무선 전력 전송 패드로서, x-방향에서 정의된 X-폭과 y-방향에서 정의된 Y-폭을 구비하고 중앙 공간을 구비하는 직사각 형태의 일차 코일, 상기 일차 코일과 결합하는 페라이트, 및 상기 일차 코일과 상기 페라이트를 지지하는 하우징을 포함하고, 여기서 상기 X-폭을 가진 상기 일차 코일의 제1 부분에 대한 제1 단면적에서의 절연재료의 제1 면적은, 상기 Y-폭을 가진 상기 일차 코일의 제2 부분에 대한 제2 단면적에서의 절연재료의 제2 면적보다 작은, 무선 전력 전송 패드가 제공된다.

여기서, 상기 제1 부분의 단면 내에서 x-방향으로 배열되는 서로 인접한 두 코일들 사이의 평균 간격은 상기 제2 부분의 단면 내에서 y-방향으로 배열되는 서로 인접한 두 코일들 사이의 평균 간격보다 좁을 수 있다.

여기서, 상기 제1 단면적과 상기 제2 단면적의 비율는 9/13일 수 있다.

여기서, 상기 페라이트는 상기 일차 코일을 감싸며 상기 일차 코일의 중앙 공간으로 돌출되는 구조를 구비할 수 있다.

여기서, 무선 전력 전송 패드는, 금속성 실드를 더 포함하며, 상기 금속성 실드의 상부에는 제1 절연재료, 상기 페라이트, 제2 절연재료 및 상기 일차 코일의 적층 구조가 배치될 수 있다.

여기서, 상기 금속성 실드의 하부에 위치한 일부 제1 절연부재의 하부에서부터 상기 적층 구조 내 상기 일차 코일의 상부까지의 외형 두께 또는 수직 거리는 40㎜보다 작을 수 있다.

여기서, 상기 제2 부분의 권선은 복층 구조를 구비할 수 있다.

여기서, 상기 복층 구조의 권선 내 코일들은 y-방향에서 일정한 간격으로 배열될 수 있다. 또한, 상기 복층 구조의 권선 내 제1 층의 서로 인접한 코일들과 제2 층의 서로 인접한 코일들은 서로 다른 평균 간격으로 배열될 수 있다. 또한, 상기 복층 구조의 권선 내 코일들은 y-방향에서 인접한 두 코일들 사이의 간격이 순차적으로 감소하거나 증가하도록 배열될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에서는, 무선 전력 전송 시스템의 그라운드 어셈블리로서, 그리드 또는 전원 소스로부터의 전력을 변환하는 전력 변환 유닛, 및 상기 전력 변환 유닛에 결합하는 무선 전력 전송 패드를 포함하되, 상기 무선 전력 전송 패드는, x축 방향에서 정의된 X-폭과 y축 방향에서 정의된 Y-폭을 구비하고 중앙 공간을 구비하는 직사각 형태의 일차 코일, 및 상기 일차 코일에 결합하는 페라이트를 포함하고, 여기서 상기 X-폭을 가진 상기 일차 코일의 제1 부분에 대한 제1 단면적은 상기 Y-폭을 가진 상기 일차 코일의 제2 부분에 대한 제2 단면적보다 작은, 그라운드 어셈블리가 제공된다.

여기서, 상기 제1 단면적 내 절연재료의 제1 면적은, 상기 제2 단면적 내 절연재료의 제2 면적보다 작을 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 패드 및 이를 구비하는 그라운드 어셈블리를 이용할 경우에는, 무선 전력 전송 시스템에서 송수신 코일 간의 무선 전력 전송 성능을 극대화할 수 있다.

또한, 외형 두께가 얇으면서 결합 성능이 우수한 송신 패드를 제공할 수 있고, 그에 의해 무선 전력 전송 시스템에서 무선 전력 전송 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 실시예에 채용할 수 있는 SAE J2954에 규정된 x/y축에 대한 개념도이다.
도 2는 비교예에 따른 SAE J2954 규격의 송신 패드에 대한 구성도이다.
도 3은 비교예에 따른 SAE J2954 규격의 수신 패드에 대한 구성도이다.
도 4는 비교예에 따른 송수신 패드들 간의 결합 성능을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 패드(이하, 간략히 '송신 패드'라고 함)에 대한 평면도이다.
도 6은 도 5의 송신 패드에 대한 좌측면도이다.
도 7은 도 5의 송신 패드에 대한 정면도이다.
도 8은 도 7의 송신 패드의 부분 확대 정면도이다.
도 9는 도 5의 송신 패드의 코일 폭 조건을 획득하기 위한 실험 조건에 대한 예시도이다.
도 10은 도 9의 실험 조건 중 x축 이격 거리에 따른 결합 계수를 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 9의 실험 조건 중 y축 이격 거리에 따른 결합 계수를 나타낸 그래프이다.
도 12는 도 9의 실험 조건 중 z축 이격 거리를 제1 거리로 고정한 상태에서의 x축 이격 결합 계수에 대한 그래프이다.
도 13은 도 9의 실험 조건 중 z축 이격 거리를 제1 거리로 고정한 상태에서의 y축 이격 결합 계수에 대한 그래프이다.
도 14는 도 9의 실험 조건 중 z축 이격 거리를 제2 거리로 고정한 상태에서의 x축 이격 결합 계수에 대한 그래프이다.
도 15는 도 9의 실험 조건 중 z축 이격 거리를 제2 거리로 고정한 상태에서의 y축 이격 결합 계수에 대한 그래프이다.
도 16은 도 5의 송신 패드를 D1-D1선에 의해 절단한 제1 단면에서의 일차 코일 부분과 D2-D2선에 의해 절단한 제2 단면에서의 일차 코일 부분을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 16의 송신 패드의 제2 단면에서의 코일들에 배열 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 16의 송신 패드의 제2 단면에서의 코일들의 배열 구조의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 16의 송신 패드의 제2 단면에서의 코일들의 배열 구조의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 실시예에 채용할 수 있는 송신 패드의 일차 코일에 대한 인출선 구조를 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이하에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

'제1, 제2, A, B' 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. '및/또는' 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

전자부품 또는 소자의 일단과 타단은 두 개의 단자들을 나타내는 것으로, 제1 단자 및 제2 단자로도 각각 언급될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결된다'거나 '접속된다'고 언급되는 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 연결된다'거나 '직접 접속된다'고 언급되는 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 아니하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, '포함한다', '가진다' 등과 관련된 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 오해의 소지가 없는 한 어떤 문자의 첨자가 다른 첨자를 가질 때, 표시의 편의를 위해 첨자의 다른 첨자는 첨자와 동일한 크기로 표시될 수 있다.

본 명세서에서 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 의미를 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 일부 용어를 정의하면 다음과 같다.

전기차(Electric Vehicle, EV)는 49 CFR(code of federal regulations) 523.3 등에서 정의된 자동차(automobile)를 지칭할 수 있다. 전기차는 고속도로 이용 가능하고, 차량 외부의 전원공급원으로부터 재충전 가능한 배터리 등의 차량 탑재 에너지 저장 장치에서 공급되는 전기에 의해 구동될 수 있다. 전원공급원은 주거지나 공용 전기서비스 또는 차량 탑재 연료를 이용하는 발전기 등을 포함할 수 있다.

전기차(electric vehicle, EV)는 일렉트릭 카(electric car), 일렉트릭 오토모바일(electric automobile), ERV(electric road vehicle), PV(plug-in vehicle), xEV(plug-in vehicle) 등으로 지칭될 수 있고, xEV는 BEV(plug-in all-electric vehicle 또는 battery electric vehicle), PEV(plug-in electric vehicle), HEV(hybrid electric vehicle), HPEV(hybrid plug-in electric vehicle), PHEV(plug-in hybrid electric vehicle) 등으로 지칭되거나 구분될 수 있다.

플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)는 전력 그리드에 연결하여 량 탑재 일차 배터리를 재충전하는 전기차로 지칭될 수 있다.

플러그인 차량(Plug-in vehicle, PV)은 본 명세서에서 전기차 전력공급장치(electric vehicle supply equipment, EVSE)로부터 물리적인 플러그와 소켓을 사용하지 않고 무선 충전 방식을 통해 재충전 가능한 차량으로 지칭될 수 있다.

중량 자동차(Heavy duty vehicles; H.D. Vehicles)는 49 CFR 523.6 또는 CFR 37.3(bus)에서 정의된 네 개 이상의 바퀴를 가진 모든 차량을 지칭할 수 있다.

경량 플러그인 전기차(Light duty plug-in electric vehicle)는 주로 공공 거리, 도로 및 고속도로에서 사용하기 위한 재충전 가능한 배터리나 다른 에너지 장치의 전류가 공급되는 전기 모터에 의해 추진력을 얻는 3개 또는 4개 바퀴를 가진 차량을 지칭할 수 있다. 경량 플러그인 전기차는 총 중량이 4.545㎏보다 작게 규정될 수 있다.

무선 충전 시스템(Wireless power charging system, WCS)은 무선 전력 전송과 얼라인먼트 및 통신을 포함한 GA와 VA 간의 제어를 위한 시스템을 지칭할 수 있다.

무선 전력 전송(Wireless power transfer, WPT)은 유틸리티(Utility)나 그리드(Grid) 등의 교류 전원공급 네트워크에서 전기차로 무접촉 수단을 통해 전기적인 전력을 전송하는 것을 지칭할 수 있다.

유틸리티(Utility)는 전기적인 에너지를 제공하며 통상 고객 정보 시스템(Customer Information System, CIS), 양방향 검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI), 요금과 수익(Rates and Revenue) 시스템 등을 포함하는 시스템들의 집합으로 지칭될 수 있다. 유틸리티는 가격표 또는 이산 이벤트(discrete events)를 통해 플러그인 전기차가 에너지를 이용할 수 있도록 한다. 또한, 유틸리티는 관세율, 계측 전력 소비에 대한 인터벌 및 플러그인 전기차에 대한 전기차 프로그램의 검증 등에 대한 정보를 제공할 수 있다.

스마트 충전(Smart charging)은 EVSE 및/또는 플러그인 전기차가 차량 충전율이나 방전율을 그리드 용량이나 사용 비용 비율의 시간을 최적화하기 위해 전력 그리드와 통신하는 시스템으로 설명할 수 있다.

자동 충전(Automatic charging)은 전력을 전송할 수 있는 1차측 충전기 어셈블리(primary charger assembly)에 대하여 적절한 위치에 차량의 놓고 인덕티브 충전하는 동작으로 정의될 수 있다. 자동 충전은 필요한 인증 및 권한을 얻은 후에 수행될 수 있다.

상호운용성(Interoperabilty)은 서로 상대적인 시스템의 성분들이 전체 시스템의 목적하는 동작을 수행하기 위해 함께 작동할 수 있는 상태를 지칭할 수 있다. 정보 상호운용성(Information interoperability)은 두 개 이상의 네트워크들, 시스템들, 디바이스들, 애플리케이션들 또는 성분들이 사용자가 거의 또는 전혀 불편함 없이 안전하고 효과적으로 정보를 공유하고 쉽게 사용할 수 있는 능력을 지칭할 수 있다.

유도 충전 시스템(Inductive charging system)은 두 파트가 느슨하게 결합된 트랜스포머를 통해 전기 공급 네트워크에서 전기차로 정방향에서 전자기적으로 에너지를 전송하는 시스템을 지칭할 수 있다. 본 실시예에서 유도 충전 시스템은 전기차 충전 시스템에 대응할 수 있다.

유도 커플러(Inductive coupler)는 GA 코일과 VA 코일로 형성되어 전력이 전기적인 절연을 통해 전력을 전송하는 트랜스포머를 지칭할 수 있다.

유도 결합(Inductive coupling)은 두 코일들 간의 자기 결합을 지칭할 수 있다. 두 코일은 그라운드 어셈블리 코일(Ground assembly coil)과 차량 어셈블리 코일(Vehicle assembly coil)을 지칭할 수 있다.

그라운드 어셈블리(Ground assembly, GA)는 GA 코일과 다른 적절한 부품을 포함하여 그라운드 또는 인프라스트럭처(infrastructure) 측에 배치되는 어셈블리를 지칭할 수 있다. 다른 적절한 부품은 임피던스와 공진주파수를 제어하기 위한 적어도 하나의 부품, 자기 경로(magnetic path)를 강화하기 위한 페라이트 및 전자기 차폐 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, GA는 무선 충전 시스템의 전력 소스로서 기능하는 데 필요한 전력/주파수 변환 장치, GA 컨트롤러 및 그리드로부터의 배선과 각 유닛과 필터링 회로들, 하우징 등의 사이의 배선을 포함할 수 있다.

차량 어셈블리(Vehicle assembly, VA)는 VA 코일과 다른 적절한 부품을 포함하여 차량에 배치되는 어셈블리를 지칭할 수 있다. 다른 적절한 부품은 임피던스와 공진주파수를 제어하기 위한 적어도 하나의 부품, 자기 경로를 강화하기 위한 페라이트 및 전자기 차폐 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, VA는 무선 충전 시스템의 차량 부품으로서 기능하는 데 필요한 정류기/전력변환장치와 VA 컨트롤러 및 차량 배터리의 배선뿐 아니라 각 유닛과 필터링 회로들, 하우징 등의 사이의 배선을 포함할 수 있다.

전술한 GA는 프라이머리 디바이스(primary device, PD), 일차측 장치 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 VA는 세컨더리 디바이스(secondary device, SD), 이차측 장치 등으로 지칭될 수 있다.

프라이머리 디바이스(Primary device)는 세컨더리 디바이스에 무접촉 결합을 제공하는 장치 즉, 전기차 외부의 장치일 수 있다. 프라이머리 디바이스는 일차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 프라이머리 디바이스는 전력을 전송하는 전원 소스로서 동작할 수 있다. 프라이머리 디바이스는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.

세컨더리 디바이스(Secondary device)는 프라이머리 디바이스에 무접촉 결합을 제공하는 전기차 탑재 장치일 수 있다. 세컨더리 디바이스는 이차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 세컨더리 디바이스는 프라이머리 디바이스로부터의 전력을 전기차로 전달할 수 있다. 세컨더리 디바이스는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.

그라운드 어셈블리 컨트롤러(GA controller)는 차량으로부터의 정보를 토대로 GA 코일에 대한 출력 전력 레벨을 조절하는 GA의 일부분일 수 있다.

차량 어셈블리 컨트롤러(VA controller)는 충전 동안 특정 차량용 파라미터를 모니터링하고 GA와의 통신을 개시하여 출력 전력 레벨을 제어하는 VA의 일부분일 수 있다.

전술한 GA 컨트롤러는 프라이머리 디바이스 통신제어기(Primary device communication controller, PDCC)로 지칭될 수 있고, VA 컨트롤러는 전기차 통신제어기(electric vehicle communication controller, VA 제어기)로 지칭될 수 있다.

마그네틱 갭(Magnetic gap)은 리츠선(litz wire)의 상부 또는 GA 코일의 마그네틱 재료의 상부의 가장 높은 평면과 상기 리츠선의 하부 또는 VA 코일의 마그네틱 재료의 가장 낮은 평면이 서로 정렬되었을 때 이들 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.

주위 온도(Ambient temperature)는 직접적으로 햇빛이 비치지 않는 대상 서브시스템의 대기에서 측정된 그라운드 레벨 온도를 지칭할 수 있다.

차량 지상고(Vehicle ground clearance)는 도로 또는 도로포장과 차량 플로어 팬의 최하부 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.

차량 마그네틱 지상고(Vehicle magnetic ground clearance)는 리츠선의 바닥 최하위 평면 또는 차량에 탑재된 VA 코일의 절연 재료와 도로포장 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.

차량 어셈블리(VA) 코일 표면 간격(Vehicle assembly coil surface distance)은 리츠선의 바닥 최하부의 평면 또는 VA 코일의 마그네틱 재료와 VA 코일의 최하위 외부 표면 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다. 이러한 거리는 보호 커버재 및 코일 포장재로 포장된 추가 아이템을 포함할 수 있다.

전술한 VA 코일은 2차 코일(secondary coil), 차량 코일(vehicle coil), 수신 코일(receiver coil) 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 그라운드 어셈블리 코일(ground assembly coil, GA coil)은 1차 코일(primary coil), 송신 코일(transmit coil) 등으로 지칭될 수 있다.

노출 도전 부품(Exposed conductive component)은 사람에 의해 접촉될 수 있고 평상시 전기가 흐르지 않지만 고장 시에 전기가 흐를 수 있는 전기적인 장치(예컨대, 전기차)의 도전성 부품을 지칭할 수 있다.

유해 라이브 요소(Hazardous live component)는 어떤 조건하에서 유해한 전기 쇼크를 줄 수 있는 라이브 구성요소를 지칭할 수 있다.

라이브 요소(Live component)는 기본적인 용도에서 전기적으로 활성화되는 모든 도체 또는 도전성 부품을 지칭할 수 있다.

직접 접촉(Direct contact)은 생물체인 사람의 접촉을 지칭할 수 있다.

간접 접촉(Indirect contact)은 절연 실패로 사람이 노출된, 도전된, 혹은 전기가 흐르는 활성 성분에 접촉하는 것을 지칭할 수 있다.

얼라인먼트(Alignment)는 규정된 효율적인 전력 전송을 위해 프라이머리 디바이스에 대한 세컨더리 디바이스의 상대적인 위치를 찾는 절차 및/또는 세컨더리 디바이스에 대한 프라이머리 디바이스의 상대적인 위치를 찾는 절차를 가리킬 수 있다. 본 명세서에서 얼라인먼트는 무선 전력 전송 시스템의 위치 정렬을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

페어링(Pairing)은 전력을 전송할 수 있도록 배치된 단일 전용 그라운드 어셈블리(프라이머리 디바이스)와 차량(전기차)가 연관되는 절차를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 페어링은 충전 스팟 또는 특정 그라운드 어셈블리와 차량 어셈블리 제어기의 연관 절차를 포함할 수 있다. 연관(Correlation/Association)은 두 피어 통신 실체들 사이의 관계 성립 절차를 포함할 수 있다.

명령 및 제어 통신(Command and control communication)은 무선 전력 전송 프로세스의 시작, 제어 및 종료에 필요한 정보를 교환하는 전기차 전력공급장치와 전기차 사이의 통신을 지칭할 수 있다.

하이 레벨 통신(High level communication)은 명령 및 제어 통신에서 담당하는 정보를 초과하는 모든 정보를 처리할 수 있다. 하이 레벨 통신의 데이터 링크는 PLC(Power line communication)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

저전력 기동(Low power excitation)은 정밀 포지셔닝과 페어링을 수행하기 위해 전기차가 프라이머리 디바이스를 감지하도록 그것을 활성화하는 것을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 그 역도 가능하다.

SSID(Service set identifier)는 무선랜 상에서 전송되는 패킷의 해더에 붙는 32-character로 이루어진 유니크한 식별자이다. SSID는 무선 장비에서 접속하려고하는 BSS(basic service set)를 구분해준다. SSID는 기본적으로 여러 개의 무선랜을 서로 구별해준다. 따라서 특정한 무선랜을 사용하려는 모든 AP(access point)와 모든 단말(terminal)/스테이션(station) 장비들은 모두 같은 SSID를 사용할 수 있다. 유일한 SSID를 사용하지 않는 장비는 BSS에 조인하는 것이 불가능하다. SSID는 평문으로 그대로 보여지기 때문에 네트워크에 어떠한 보안 특성도 제공하지 않을 수 있다.

ESSID(Extended service set identifier)는 접속하고자 하는 네트워크의 이름이다. SSID와 비슷하지만 보다 확장된 개념일 수 있다.

BSSID(Basic service set identifier)는 통상 48bits로 특정 BSS(basic service set)를 구분하기 위해 사용한다. 인프라스트럭쳐 BSS 네트워크의 경우, BSSID는 AP 장비의 MAC(medium access control)가 될 수 있다. 독립적인(independent) BSS나 애드훅(ad hoc) 네트워크의 경우, BSSID는 임의의 값으로 생성될 수 있다.

충전 스테이션(charging station)은 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리와 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 관리하는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리 제어기를 포함할 수 있다. 그라운드 어셈블리는 적어도 하나 이상의 무선통신기를 구비할 수 있다. 충전 스테이션은 가정, 사무실, 공공장소, 도로, 주차장 등에 설치되는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 구비한 장소를 지칭할 수 있다.

본 실시예에서 경부하(light load) 운전 또는 경부하 동작은 예를 들어, WPT 시스템에서 VA에 연결된 고전압 배터리의 충전 후반부에 배터리 충전을 위한 기설정된 정격 전압보다 낮은 충전 전압으로 고전압 배터리를 충전하는 동작을 포함할 수 있다. 또한, 경부하 동작은 가정용 충전기 등과 같은 저속 충전기를 사용하여 전기차의 고전압 배터리를 상대적으로 낮은 전압으로 저속 충전하는 경우를 포함할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 실시예에 채용할 수 있는 SAE J2954에 규정된 x/y축에 대한 개념도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 전기자동차의 무선 전력 전송 시스템에서는 송신 패드와 수신 패드의 구조나 위치를 정의하는데 있어서 오른손 좌표계를 이용할 수 있다.

오른손 좌표계에서는, 차량(vehicle)의 앞쪽 방향 또는 전후 방향을 x축, 왼손쪽 차량의 운전자측(driver side for left hand side vehicle) 또는 차량의 좌우측을 y축, 차량의 위쪽 또는 위아래 방향을 z축, 그라운드 어셈블리(GA) 코일의 자기 중심(magnetic center)을 x=0 및 y=0, 그리고 그라운드 표면을 z=0으로 정의될 수 있다.

도 2는 비교예에 따른 SAE J2954 규격의 송신 패드에 대한 구성도이다.

도 2의 A-A 단면도(a)와 평면도(b)에 나타낸 바와 같이, 송신 패드는 GA 코일, 페라이트(ferrite), 알루미늄 플레이트 및 이들을 덮는 하우징으로 구성된다. B-B 단면 구조는 GA 코일의 중앙 공간의 x-방향에서의 길이가 240㎜인 것을 제외하고 A-A 단면도에 도시한 단면 구조와 실질적으로 동일하다.

GA 코일은 직사각형 구조를 구비하고, 직사각형 구조의 네 모서리들이 소정 반경으로 구부려진 형태를 가진다. GA 코일의 코일 폭은 x-방향과 y-방향에서 실질적으로 동일하다. 즉, 코일 폭은 x-방향 또는 y-방향에서 70㎜이다. 본 비교예에서 GA 코일은 직사각 형태로 22회 감긴 권선 형태로 예시되어 있다.

페라이트의 두께는 6㎜이고, 알루미늄 플레이트의 두께는 2㎜이다. 그리고 송신 패드의 외형 두께는 60㎜이고, 그라운드에서 GA 코일 상단까지의 수직 높이는 53㎜이다(SAE J2954 참조). 이러한 수직 높이는 다른 구조의 경우에 있어서 하우징 바닥에서 페라이트 상부까지의 수직 높이에 대응할 수 있다.

도 3은 비교예에 따른 SAE J2954 규격의 수신 패드에 대한 구성도이다.

도 3의 평면도(a), 중앙 단면도(b) 및 중앙 단면도의 부분 확대도(c)에 나타낸 바와 같이, 수신 패드는 VA 알루미늄, VA 페라이트, 차량 어셈블리(VA) 코일 및 절연성 VA 하우징으로 구성된다.

VA 코일은 정사각형 구조를 구비하고, 정사각형 구조의 네 모서리들이 소정 반경으로 구부려진 형태를 가진다. VA 코일의 최대 두께는 7.0㎜이고, 그 코일 폭은 x-방향과 y-방향에서 서로 동일하다. 코일 폭은 x-방향과 y-방향에서 각각 36㎜이다. 본 비교예에서 GA 코일은 직사각 형태로 16회 감긴 권선 형태로 예시되어 있다.

VA 페라이트의 두께는 6㎜이다. VA 페라이트는 VA 코일의 중앙 공간에 삽입되는 중앙부 돌출된 U형 구조를 구비할 수 있다.

절연성 AV 하우징은 VA 코일을 둘러싸고 VA 페라이트를 덮으면서 VA 페라이트와 VA 알루미늄 사이에 배치된다. VA 알루미늄은 알루미늄 언더바디 플레이트와 접하도록 배치된다.

수신 패드의 크기는 250㎜×250㎜이고 그 외형 두께는 알루미늄 언더바디 플레이트를 제외하고 20㎜이다.

전술한 비교예의 송신 패드와 수신 패드의 치수와 간격을 정리하면 다음의 [표 1]과 같다.

도 4는 비교예에 따른 송수신 패드들 간의 결합 성능을 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면, 비교예의 무선 전력 전송(wireless power transfer, WPT)에 있어서, Z-classes 1과 2(Z1 및 Z2)에 포함되는 송수신 코일들 간의 수직 이격 거리 50/170[㎜] 조건에서 수신 패드의 수평 이격 발생 시 SAE J2954 송수신 패드간 결합 성능을 알 수 있다.

비교예에서 제시하는 기준에 따라 수직 이격 거리 50㎜ 조건에서는 x축 및 y축 이격 시의 성능을 각각 최대 100㎜와 150㎜까지 평가하고, 수직 이격 거리 170㎜ 조건에서는 x축 및 y축 이격 시의 성능을 각각 최대 75㎜와 100㎜까지 평가하였다. 이때, 수신 패드는 SAE J2954에서 제시하는 수신 패드 조건 중 페라이트 형상을 평판형으로 변경한 것을 제외하고 모두 그대로 적용하였다. 각 축(x축, y축 및 z축)이 의미하는 바는 도 1에서 설명한 바와 같다.

조건별 결합 계수 분포에 대한 각 포인트별 값을 테이블로 나타내면 [표 2]와 같다.

비교예를 통해 살펴본 바와 같이, 수직 이격 거리 50㎜ 조건에서 GA/VA 코일들 간의 결합 계수는 최대 0.222를 나타내고, x축 이격 시에는 이격 거리에 따라 현저하게 감소하는 경향을 나타내었다.

또한, 수직 이격 거리 170㎜ 조건에서 GA/VA 코일들 간의 결합 계수는 최대 0.080을 나타내고, x축/y축 이격 거리 75㎜/100㎜의 범위 내에서는 결합 계수가 크게 변하지 않는 경향을 나타내었다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 패드에 대한 평면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 전력 전송 패드(이하, 간략히 '송신 패드'라고 함)(100)는, 일차 코일(10), 페라이트(20) 및 하우징을 포함한다. 송신 패드(100)는 금속성 실드(도 6의 30 참조)를 더 포함할 수 있다. 하우징은 절연성 부재로서 절연부재(40), 제1 절연재료 또는 제2 절연재료로 지칭될 수 있다.

일차 코일(10)은 송신 패드(100)를 x-방향과 y-방향에 의해 정의되는 x-y 평면에 평행한 바닥에 놓고 위에서 볼 때 x-방향에서 정의된 X-폭(x1)과 y-방향에서 정의된 Y-폭(y1)을 구비한 직사각 형태를 구비할 수 있다. 또한, 일차 코일(10)은 직사각 형태의 안쪽에 위치하는 중앙 공간(C1)을 구비할 수 있다.

X-폭(x1)은 x-방향으로 연장하는 직선과 중첩되는 일차 코일(10)의 제1 부분에 대한 폭이며, Y-폭(y1)은 y-방향으로 연장하는 직선과 중첩되는 일차 코일(10)의 제2 부분에 대한 폭일 수 있다.

본 실시예에서, X-폭(x1)은 Y-폭(y1)보다 작다. X-폭(x1)은 Y-폭(y1)보다 약 0.7배보다 작을 수 있다. x-y 평면과 직교하는 z-방향에서 제1 부분의 두께과 제2 부분의 두께가 동일하면, X-폭(x1)을 가진 제1 부분의 제1 단면적은 Y-폭(y1)을 가진 제2 부분의 단면적보다 작다.

다른 측면에서, 제1 단면적과 제2 단면적에는 실질적으로 동일한 개수의 코일들로 이루어진 권선의 단면이 존재하므로, 제1 단면적 내 권선의 코일들 사이의 절연재료의 면적(제1 면적)은 제2 단면적 내 권선의 코일들 사이의 절연재료의 면적(제2 면적)보다 작다.

X-폭(x1)은 오차 범위를 고려하여 80㎜보다 크고 100㎜보다 작으며, Y-폭(y1)은 오차 범위를 고려하여 120㎜보다 크고 140㎜보다 작을 수 있다. 바람직하게, X-폭(x1)은 90㎜이고, Y-폭(y1)은 130㎜일 수 있다. 따라서, X-폭(x1)과 Y-폭(y1)의 비율(x1/y1)은 0.5715(4/7)보다 크고 0.8333(5/6)보다 작을 수 있다. 바람직하게, X-폭(x1)과 Y-폭(y1)의 비율(x1/y1)은 약 0.6923(9/13)일 수 있다.

전술한 송신 패드에 대응하여 수신 패드는 도 3에 도시한 구조와 치수를 가질 수 있다. 즉, 본 실시예의 송신 패드를 사용하는 무선 전력 전송 시스템의 수신 패드에 있어서, x-방향에서 정의된 이차 코일의 X2-폭은 35㎜보다 크고 37㎜보다 작으며, y-방향에서 정의된 이차 코일의 Y2-폭은 35㎜보다 크고 37㎜보다 작을 수 있다.

페라이트(20)는 일차 코일(10)에 인접하게 배치되어 일차 코일(10)로부터 유도되는 자기에 의해 자화되고 수신 패드의 페라이트와 쌍을 이루어 높은 투자율을 구현할 수 있다. 페라이트(20)는 절연체에 가깝기 때문에 발열이 적다.

본 실시예에서 페라이트(20) 또는 페라이트 구조물은 MnZn 계열의 페라이트(PL-13)를 사용하여 평판형으로 제조될 수 있다. 물론, 페라이트(20)는 초투자율이 높고, 포화자속밀도 측면에서 만족되는 범위 내에서 다른 계열의 페라이트를 사용하여 제조 가능하다. 평판형 페라이트(20)를 사용하면, 바(bar) 형태의 페라이트를 사용할 경우에 바형 페라이트 사이로 누설되는 자속 성분이 발생하지 않아 바형 페라이트에 비해 손실 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.

페라이트(20)는 z축과 직교하는 x-y 평면에서 세로 길이(Xf)와 가로 길이(Yf)를 구비한 직사각형 모양을 구비한다. 페라이트(20)는 x-y 평면에서 일차 코일(10)과 중첩될 때 일차 코일(10)의 외곽선 가장자리 외측으로 일정 길이만큼 돌출되는 크기를 구비할 수 있다.

또한, 페라이트(20)는 일차 코일(10) 및 절연부재(40)와 적층되는 구조에서 절연부재(40)와의 결합을 강화하기 위한 결합구조(22)를 구비할 수 있다. 결합구조(22)는 페라이트(20)과 절연부재(40)의 경계에 배치되는 요철구조를 포함할 수 있다. 요철구조는 오목부, 볼록부 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 결합구조(22)는 x-y 평면에 놓고 볼 때 페라이트(20)의 네 모서리들의 각 바닥 부분에서 두 개의 요철부가 서로 교차하는 # 형태를 구비할 수 있다. 요철부는 홈, 돌기 또는 이들 조합의 단면 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 페라이트(20)와 절연부재(40)의 적층 결합 구조는 x축, y축 및 z축 방향들 모두에서 견고해질 수 있다.

절연부재(40)는 일차 코일(10), 페라이트(20) 및 금속성 실드를 지지하고 이들 사이를 전기적으로 절연할 수 있는 재료로 이루어진다. 절연부재(40)는 서로 적층되는 제1 절연부재와 제2 절연부재를 포함할 수 있다. 절연부재(40)는 에폭시 재료를 적어도 1회 이상 몰딩하여 형성될 수 있다.

본 실시예에서, 페라이트(20)는 제1 절연부재 상에 배치되고, 페라이트(20) 상에 제2 절연부재가 적층될 수 있다. 제2 절연부재 내에는 일차 코일이 내장될 수 있다.

한편, 전술한 실시예에서, 직사각 형태의 일차 코일에서 중앙 공간(C1)의 상하 방향(x-방향) 양측의 두 X-폭들은 서로 동일하고, 중앙 공간(C1)의 좌우 방향(y-방향) 양측의 두 Y-폭들은 서로 동일한 것으로 설명하였으나, 본 실시예는 그러한 구성으로 한정되지 않고, 두 X-폭들이 서로 다른 폭을 갖거나, 두 Y-폭들이 서로 다른 폭을 갖거나, 두 Y-폭들 중 어느 하나가 X-폭과 동일한 크기를 갖도록 구현될 수 있다. 이러한 변형 형태는, 본 실시예에서 제시하는 코일 폭 구조를 부분적으로 채용한 형태로서, 최적의 양태에 비해 성능은 조금 떨어질 수 있으나, 기존 기술이나 비교예의 경우에 비해 여전히 높은 결합 성능을 가질 수 있으므로, 본 발명의 범위에 포함될 수 있다. 이러한 송신 패드의 구조는 본 실시예로부터 예측가능하므로 그것에 대한 상세 설명은 생략하기로 한다.

도 6은 도 5의 송신 패드에 대한 좌측면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 송신 패드(100)는, 제1 절연재료(42) 내에 배치되는 금속성 실드(30), 제1 절연재료(42) 상에 적층되는 페라이트(20), 페라이트(20) 상에 적층되는 제2 절연재료(44), 및 제2 절연재료(44) 내에 수용되는 일차 코일(10)의 적층 구조를 구비한다.

일차 코일(10)은 제1 코일층(11)과 제1 코일층(11)에 적층되는 제2 코일층(12)을 포함할 수 있다. 제1 코일층(11)이 x-y평면에 평행한 제1 평면에 접하도록 배열된다고 할 때, 제2 코일층(12)은 제1 평면을 z축 방향으로 수 ㎜ 평행 이동한 제2 평면에 접하도록 배열된다고 할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 코일층(11)과 제2 코일층(12) 사이에는 수 ㎜ 두께의 제1 절연부재의 재료가 게재될 수 있다.

일차 코일(10)은 송신 패드(100)의 x-방향에서의 세로 길이(L1)에 대하여 2개의 X-폭(x1)을 가질 수 있다. 본 실시예에서 소정 길이(x2)의 중앙 공간 부분 양측에 배열되는 2개의 X-폭(x1)의 길이는 동일하다. 구현에 따라서, 2개의 X-폭들은 서로 다른 길이를 가질 수 있으나, 무선 전력 전송 성능의 향상을 위해 2개의 X-폭들 중 적어도 하나는 본 명세서에서 제안하는 코일 폭(x1)을 가져야 한다. X-폭에 대응하는 코일 폭(x1)은 80㎜보다 크고, 100㎜보다 작을 수 있으며, 바람직하게는 90㎜일 수 있다.

페라이트(20)는 직사각 형태의 일차 코일(10)보다 조금 큰 크기를 가질 수 있다. 송신 패드(100)를 x-y 평면에 놓고 제2 절연부재(44)를 투과하여 볼 수 있다고 가정할 때, 페라이트(20)는 x축의 양방향 모두에서 일차 코일(10)의 외곽선 외측에 소정 폭(x3)만큼 노출되는 부분을 가질 수 있다. 상기의 폭(x3)은 30㎜일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

금속성 실드(40)는 알루미늄을 제조될 수 있다. 본 실시예에서 금속성 실드(40)를 위한 알루미늄 구조물은 순도 99% 이상의 순수 알루미늄을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며, 전기적 특성에서 거의 차이가 없는 한 다른 조성을 가지는 알루미늄을 적용 가능하다.

금속성 실드(40) 또는 이에 대응하는 알루미늄은 직사각 형태의 페라이트(20)보다 조금 큰 크기를 가질 수 있다. 송신 패드(100)를 x-y 평면에 놓고 제1 절연부재(42)를 투과하여 볼 수 있다고 가정할 때, 금속성 실드(40)는 x축의 양방향 모두에서 페라이트(20)의 외곽선 외측에 소정 폭(x4)만큼 노출되는 부분을 가질 수 있다. 상기의 폭(x4)은 20㎜일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

제1 절연부재(42)는 직사각 형태의 제2 절연부재(42)보다 조금 큰 크기를 가질 수 있다. 송신 패드(100)를 x-y 평면에 놓았을 때, 제1 절연부재(42)는 x축 양방향 모두에서 제2 절연부재(44)의 외곽선 외측에 소정 폭(x4)만큼 노출되는 부분을 가질 수 있다. 이러한 구성에 의하면 제1 절연부재(42)와 제2 절연부재(44)의 적층 구조에서는 직사각 형태의 절연부재의 세로 길이가 z축 방향에서 달라지는 단차부를 가질 수 있다.

도 7은 도 5의 송신 패드에 대한 정면도이다. 도 8은 도 7의 송신 패드의 A부분에 대한 확대 정면도이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 송신 패드(100)에 있어서, 일차 코일(10)은 y-방향에서 정의되는 송신 패드(100)의 가로 길이(L2)에 대하여 2개의 Y-폭(y1)들을 가질 수 있다. 본 실시예에서 특정 가로 길이(y2)의 중앙 공간 양측에 배열되는 2개의 Y-폭(y1)들의 길이는 동일하다. 구현에 따라서, 2개의 Y-폭들은 서로 다른 길이를 가질 수 있으나, 무선 전력 전송 성능의 향상을 위해 2개의 Y-폭들 중 적어도 하나는 본 명세서에서 제안하는 코일 폭(y1)을 가져야 한다. Y-폭에 대응하는 코일 폭(y1)은 120㎜보다 크고, 140㎜보다 작을 수 있으며, 바람직하게는 130㎜일 수 있다.

페라이트(20)는 직사각 형태의 일차 코일(10)보다 조금 큰 크기를 가질 수 있다. 송신 패드(100)를 x-y 평면에 놓고 제2 절연부재(44)를 투과하여 볼 수 있다고 가정할 때, 페라이트(20)는 y축 양방향 모두에서 일차 코일(10)의 외곽선 외측에 소정 폭(y3)만큼 노출되는 부분을 가질 수 있다. 상기의 폭(y3)은 30㎜일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

금속성 실드(40)는 알루미늄으로 형성될 수 있고, 직사각 형태의 페라이트(20)보다 조금 큰 크기를 가질 수 있다. 송신 패드(100)를 x-y 평면에 놓고 제1 절연부재(42)를 투과하여 본다고 할 때, 금속성 실드(40)는 y축의 양방향 모두에서 페라이트(20)의 외곽선 외측에 소정 폭(x4)만큼 노출되는 부분을 가질 수 있다. 상기의 폭(x4)은 20㎜일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

제1 절연부재(42)는 직사각 형태의 제2 절연부재(42)보다 조금 큰 크기를 가질 수 있다. 송신 패드(100)를 x-y 평면에 놓았을 때, 제1 절연부재(42)는 y축의 양방향에서 제2 절연부재(44)의 외곽선 외측에 소정 폭(x4)만큼 노출되는 부분을 가질 수 있다. 이러한 구성에 의하면 제1 절연부재(42)와 제2 절연부재(44)의 적층 구조에서는 직사각 형태의 절연부재의 가로 길이가 z축 방향에서 달라지는 단차부를 가질 수 있다.

또한, 도 7의 A 부분을 확대하여 도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 송신 패드의 구체적인 치수를 예시할 수 있다.

즉, 제1 절연부재 내에 배치되는 금속성 실드(30)의 두께는 2㎜일 수 있고, 금속성 실드(30)를 포함한 제1 절연부재(42)의 상부와 하부 사이의 두께는 17㎜일 수 있으며, 여기서 금속성 실드(30)의 상부와 페라이트(20)의 하부 사이의 두께는 10㎜일 수 있다.

또한, 페라이트(20)의 두께는 6㎜일 수 있고, 제1 절연부재(42)의 두께는 15㎜일 수 있으며, 제1 코일층(11)과 제2 코일층(12) 각각의 두께는 4㎜이고, 제1 코일층(11)과 제2 코일층(12) 사이에 배치되는 제2 절연부재(44)의 층간 재료의 두께는 2㎜일 수 있다. 제2 코일층(12)은 제2 절연부재(44)의 상부에 노출될 수 있다.

본 실시예의 송신 패드(100)의 치수와 간격을 정리하여 예시하면 다음의 [표 3]과 같다.

전술한 구성에 의하면, 일차 코일(10), 제2 절연부재(44), 페라이트(20), 제1 절연부재(42) 및 금속성 실드(30)를 포함하는 적층 구조의 외형 두께는 약 38㎜가 된다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 송신 패드(100)는 제1 절연부재(42)의 하부로부터 일차 코일(10)의 상부 또는 제2 절연부재(42)의 상부까지의 수직 거리가 40㎜보다 작다. 이것은 비교예의 수직 거리 53㎜ 또는 60㎜에 비해 상당히 얇은 송신 패드를 제공할 수 있음을 나타낸다.

또한, 본 실시예에 따른 송신 패드(100)는 X-폭(x1)과 Y-폭(y1)의 관계에 있어서 새로운 구조를 가진다.

즉, 본 실시예의 송신 패드(100)에 있어서, 일차 코일의 X-폭과 중앙 공간의 x-방향에서 세로 길이를 더한 제1 값(A)과, 일차 코일의 Y-폭과 중앙 공간의 y-방향에서의 가로 길이를 더한 제2 값(B)에 대한 제1 비율(B/A)을 구하고, 상기의 제1 값(A)과 상기의 제2 값(B)에서 제1 값(A)을 뺀 값(B-A)에 대한 제2 비율[A/(B-A)]을 구하면, 각각 약 1.414와 약 2.417로서 제1 비율과 제2 비율에서 1 이상의 큰 차이를 가진다. 이것은 본 실시예의 송신 패드의 구조가 기존의 송신 패드에서 A:(B-A)를 [1:1.618]의 황금 비율로 설계한 구조와 다름을 나타낸다.

또한, 본 실시예에 따른 송신 패드(100)는 코일 폭 자체의 조건 외에 코일 폭과 페라이트 길이의 관계에 있어서도 비교예와 다른 구조를 구비한다.

즉, 본 실시예에 따른 송신 패드(100)에 있어서, x-방향과 y-방향에서의 코일 폭과 페라이트 길이를 각각 비율로 나타내면, x-방향에서의 제1 비율은 0.204(90㎜/440㎜), y-방향에서의 제2 비율은 0.216(130㎜/600㎜)과 같다. 이러한 비율은 송신 패드의 외형 크기 및 페라이트 길이가 증가하거나 감소하게 될 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 송신 패드(100)는 송신 패드나 페라이트의 길이 변화에 따라 일차 코일의 코일 폭을 변화시킴으로써 비슷한 양상의 우수한 결합 성능을 획득할 수 있다.

일례로, 본 실시예의 송신 패드(100)에 있어서, 페라이트(20)의 x-방향에서의 길이(세로 길이)를 나타내는 X-길이(Xf)와 이에 대응하는 x-방향에서의 코일 폭을 나타내는 X-폭(x1)의 제1 비율(x1/Xf)은 0.2보다 크고, 페라이트(20)의 y-방향에서의 길이(가로 길이)를 나타내는 Y-길이(Yf)와 이에 대응하는 y-방향에서의 코일 폭을 나타내는 Y-폭(y1)의 제2 비율(y1/Yf)은 0.2보다 크며, 제1 비율과 제2 비율은 0.21±0.07 범위에서 0.02 미만의 차이를 가질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 비교예의 경우와 다른 코일 폭 조건에서 결합 성능을 극대화한 송신 패드를 제공할 수 있다.

도 9는 도 5의 송신 패드의 코일 폭 조건을 획득하기 위한 실험 조건에 대한 예시도이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 직사각 형태의 일차 코일을 구비하는 송신 패드에 대하여 무선 전력 전송을 위한 결합 성능을 극대화할 수 있는 일차 코일의 X-폭(x1) 즉 X축 폭과, Y-폭(y1) 즉 Y축 폭에 대한 최적 조건을 찾기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해, 본 실시예에서는 25가지 코일 폭 조건에서 x축(x-방향에 대응함) 또는 y축(y-방향에 대응함) 이격 거리에 따른 결합 계수의 평가를 수행하였다.

송수신 코일들 즉 일차 코일과 이차 코일 간 결합 성능을 극대화하기 위하여 조절 가능한 코일 구성 파라미터는 코일, 페라이트 및 알루미늄이 있다. 이러한 구성요소들 중 손실의 최소화를 위해 알루미늄은 규격에 대응하는 치수(2㎜)를 그대로 적용하고, 최대 결합 계수를 고려하여 페라이트의 두께는 규격에서 허용하는 최대 두께(6㎜)를 적용하였다.

또한, 코일의 턴 수, 코일의 직경, 코일 간 간격은 자기 공진이나 주파수 제어 등 시스템 설계 등에서 고려되나 송수신 코일들 간의 결합 성능에 대해서는 실질적인 영향을 미치지 않으므로 x축/y축 코일 폭에 대하여만 비교 평가를 수행하였다. 본 실시예에서는 X-폭과 Y-폭에 대한 각각의 5가지 조건 (50/70/90/110/130㎜), 총 25가지에 대해 코일 폭에 따른 결합 성능을 비교 평가하였다.

도 10은 도 9의 실험 조건 중 x축 이격 거리에 따른 결합 계수를 나타낸 그래프이다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 수신 코일 즉 이차 코일의 x축 이격 시, 결합 계수 성능은 송신 코일 즉 일차 코일의 x축 코일 폭(예컨대, 90㎜)이 동일한 경우 y축 코일 폭을 증가시킬수록 결합 성능에서 우수한 양상을 나타내었다.

그것은 일차 코일의 y축 폭이 증가함에 따라 일차 코일의 y-방향 내경과 이차 코일의 y-방향 내경이 거의 수직하게 위치하여 자속 쇄교에 유리한 구조가 되기 때문이다. 이러한 결합 계수 양상/경향은 일차 코일의 x축 코일 폭에 상관없이 y축 코일 폭의 변화에 따라 실질적으로 동일하게 변하는 것으로 관찰되었다.

이와 같이, 본 실시예에서는 일차 코일의 y축 폭을 50㎜에서부터 20㎜씩 증가하여 130㎜까지 가변할 때, y축 코일 폭이 증가할수록 이격 발생에 따른 결합 계수가 상대적으로 큰 값에서 변동하는 것을 확인할 수 있다.

도 11은 도 9의 실험 조건 중 y축 이격 거리에 따른 결합 계수를 나타낸 그래프이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 이차 코일의 y축 이격 시, 결합 계수 성능은 일차 코일의 y축 코일 폭(예컨대, 90㎜)이 동일한 경우, x축 코일 폭을 증가시킬수록 결합 성능에서 우수한 양상을 나타내었다.

그것은 일차 코일의 x축 폭이 증가함에 따라 일차 코일의 x-방향 내경과 이차 코일의 x-방향 내경이 거의 수직하게 위치하여 자속 쇄교에 유리한 구조가 되기 때문이다. 이러한 결합 계수 양상/경향은 일차 코일의 y축 코일 폭에 상관없이 x축 코일 폭의 변화에 따라 실질적으로 동일하게 변하는 것으로 관찰되었다.

이와 같이, 본 실시예에서는 일차 코일의 x축 폭을 50㎜에서부터 20㎜씩 증가하여 130㎜까지 가변할 때, x축 코일 폭이 증가할수록 이격 발생에 따른 결합 계수가 상대적으로 큰 값에서 변동하는 것을 확인할 수 있다.

전술한 실시예에 있어서, 코일 폭이 30㎜인 경우는 코일을 감을 수 있는 공간이 너무 부족하여 인덕턴스를 확보하기 어렵고, 코일 폭이 150㎜인 경우는 수평 이격에 대한 성능이 상대적으로 너무 떨어져서 평가 범위에서 제외되었다.

또한, 전술한 실시예의 예시 이외에 x축 코일 폭을 50㎜, 70㎜, 110㎜, 또는 130㎜로 고정하고 y축 코일 폭을 변경하거나, y축 코일 폭을 50㎜, 70㎜, 110㎜, 또는 130㎜로 고정하고 x축 코일 폭을 변경하는 실험을 모두 실시하였다. 실험 결과, x축 코일 폭이 90㎜이고, y축 코일 폭이 130㎜일 때 결합 성능이 가장 우수한 것으로 관찰되었다.

도 12는 도 9의 실험 조건 중 z축 이격 거리를 제1 거리로 고정한 상태에서의 x축 이격 결합 계수에 대한 그래프이다. 도 13은 도 9의 실험 조건 중 z축 이격 거리를 제1 거리로 고정한 상태에서의 y축 이격 결합 계수에 대한 그래프이다. 도 14는 도 9의 실험 조건 중 z축 이격 거리를 제2 거리로 고정한 상태에서의 x축 이격 결합 계수에 대한 그래프이다. 그리고 도 15는 도 9의 실험 조건 중 z축 이격 거리를 제2 거리로 고정한 상태에서의 y축 이격 결합 계수에 대한 그래프이다.

도 12 내지 도 15를 참조하면, 본 실시예에 있어서 x축과 y축의 코일 폭 비율이 0.204/0.217인 경우는 거의 모든 경우에서 결합 성능이 가장 우수하며, 수직 이격 거리 50㎜ 조건에서 y축 이격 시(도 13 참조)에는 최대 이격 거리(150㎜) 조건에서 결합 계수가 약 94% 수준을 나타내었다.

본 실시예에 의하면, 직사각형 모양의 송신 패드의 길이 방향(y-방향)에 대응하는 일차 코일의 코일 폭(Y-폭)(y1)을 송신 패드의 세로 방향(x-방향)에 대응하는 일차 코일의 코일 폭(X-폭)(x1)보다 넓게 설계함으로써, 직사각형 모양의 송신 패드 내 직사각형 모양의 일차 코일에서 이차 코일과의 결합 성능을 극대화할 수 있는 구조(송신 패드 구조)를 제공할 수 있다.

전술한 실시예에 의하면, 본 발명은 종래의 송신 패드 대비 아래와 같은 장점이 있다.

먼저, 전기차 무선 전력 전송 시스템에 있어서, 전기차 주차 시, 초기 결합 계수가 커서 이격이 발생하지 않은 경우, 고효율 충전이 가능하며, 이격이 발생했을 경우에도 기존 구조에 비해 높은 효율 달성이 가능하다.

또한, 주차로 인한 이격 발생 시에도 결합 계수의 변동폭이 크지 않아 제어 기법 적용 측면에서 용이하다.

또한, 송수신 코일들 사이의 수직 이격 거리가 50㎜이고 송신 코일과 수신 코일의 중심축들 사이에 이격이 없는 조건에서 기존 규격 송신 패드 조건(x/y축 코일 폭 비율 0.167/0.117)보다 약 43%만큼 결합 성능이 우수하며, 최대 이격 거리 조건(y축 이격 거리 150㎜)에서는 94% 수준으로 결합 성능을 유지할 수 있다.

또한, 송수신 코일들 사이의 수직 이격 거리가 170㎜이고 송신 코일과 수신 코일의 중심축들 사이에 이격이 없는 조건에서 기존 규격 송신 패드 조건보다 약 17%만큼 결합 성능이 우수하며, 최대 이격 거리 조건(y축 이격 거리 100㎜)에서 약 8%만큼 결합 성능이 우수한 송신 패드를 제공할 수 있다.

전술한 기술적 구성의 취지에서 Y-폭을 갖는 일차 코일의 제2 부분은 다양한 구조나 형태를 구비할 수 있다. 이러한 제2 부분 내 권선의 코일들의 배치 구조는 송신 패드의 형태에 따라 우수한 결합 성능을 제공하면서 설계 자유도를 높일 수 있는 장점을 가진다. 아울러, 제2 부분 내 권선의 코일들의 배치를 다르게 설계함으로써 무선 전력 전송을 위한 송수신 코일들 간의 마그네틱 결합에서 결합 성능을 실질적으로 동일하게 유지하면서 자기장의 형태를 변경할 수 있는 장점이 있다.

도 16은 도 5의 송신 패드를 D1-D1선에 의해 절단한 제1 단면에서의 일차 코일 부분과 D2-D2선에 의해 절단한 제2 단면에서의 일차 코일 부분을 비교하여 설명하기 위한 도면이다. 도 16에서는 서로 직교하는 단면들을 단면 배치 방향 표시와 함께 동일 평면상에 도시하고 있다.

도 16의 (a)와 (b)를 참조하면, 본 실시예에 따른 송신 패드에서 제1 단면상의 일차 코일(10)의 제1 부분에 대한 제1 단면적(10A)은, 제2 단면상의 일차 코일의 제2 부분에 대한 제2 단면적(10B)보다 작다. 여기서, 제1 단면적(10A) 내 권선의 코일들의 면적과 제2 단면적(10B) 내 권선의 코일들의 면적은 실질적으로 서로 동일하다. 즉, 제1 단면적(10A)은 50개의 코일들에 대한 원형 단면적들을 포함하고, 제2 단면적(10B)도 50개의 코일들에 대한 원형 단면적들을 포함할 수 있다. 권선의 코일 개수는 무선 전력 전송 시스템의 인덕턴스를 고려하여 변경될 수 있다.

이러한 본 실시예의 구성과 관련하여, 일반적인 송신 패드의 일차 코일 구조에서는 z-방향에서의 두께 또는 수직 길이에 여유가 있다고 가정할 때 일차 코일의 권선을 x-y 평면과 실질적으로 평행하게 배열하는 형태에서부터, 서로 다른 층수로 적층하거나 확장하는 형태를 가질 수 있다. 하지만, 이러한 일반적인 일차 코일 구조에 있어서도 x-방향에서 일차 코일의 제1 부분에 대한 단면적과 y-방향에서 일차 코일의 제2 부분에 대한 단면적은 통상 서로 실질적으로 동일하다. 여기서, 단면적은 제1 부분이나 제2 부분 내 인접한 코일들의 외곽선을 서로 연결한 단일 블록을 해당 단면적으로 정의할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는 y-방향으로 길이 방향을 갖는 직사각 형태의 송신 패드에서 직사각 형태를 갖는 일차 코일의 y-방향에서의 코일 폭(Y-폭)을 x-방향에서의 코일 폭(X-폭) 대비 일정 비율로 크게 설계하여 Y-폭을 가진 제1 부분의 권선 블록과 X-폭을 가진 제2 부분의 권선 블록을 형성하고, 이러한 구조의 일차 코일을 통해 무선 전력 전송을 위한 결합 성능을 극대화할 수 있다.

도 17은 도 16의 송신 패드의 제2 단면에서의 코일들에 배열 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 송신 패드의 일차 코일(10)의 제2 부분은 제2 단면적(10B)의 권선 블록을 구비한다. 이러한 권선 블록의 제2 단면적(10B) 내에서 코일들(101)의 면적은 앞서 설명한 제1 단면적의 권선 블록 내 코일들의 면적과 동일하다. 다만, 본 실시예에 따른 제2 부분의 코일들(101)은 Y-폭(y1)을 유지하기 위해 y-방향에서 일정한 간격(d1)으로 배열될 수 있다.

또한, 제2 단면적(10B) 내에서 코일들(101) 사이에는 절연재료(102)가 채워진다. 본 실시예에서 제2 단면적(10B) 내 절연재료(102)의 면적은 제1 단면적(도 16의 10A 참조) 내 절연재료의 면적보다 크다. 이것은 무선 전력 전송을 위한 코일 결합 성능을 극대화하기 위해 제1 부분에서의 코일 폭보다 제2 부분에서의 코일 폭을 일정 비율만큼 크게 하기 위한 것이다.

한편, 본 실시예에서는 제2 단면적 내 권선의 코일들을 y-방향에서 일정한 간격으로 배치하는 것으로 설명하나, 본 발명은 그러한 구성으로 한정되지 않고, y-방향에서 인접한 코일들 사이의 간격이 순차적으로 증가하거나 감소하도록 구현될 수 있다. 이 경우, 일차 코일의 중앙 공간 측으로 자기장을 집중시키거나 일차 코일의 외곽선 측으로 자기장을 집중시키는 것이 가능하다.

도 18은 도 16의 송신 패드의 제2 단면에서의 코일들의 배열 구조의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 18을 참조하면, 본 실시예에 따른 송신 패드의 일차 코일은 제2 부분에서 제1 층의 코일들과 제2 층의 코일들로 이루어진 복층 구조의 권선 형태를 가질 수 있다. 제1 층과 제2 층은 z-방향에서 적층될 수 있다.

제1 층의 코일들 중 인접한 두 코일들 사이의 간격(d2)은 도 17을 참조하여 앞서 설명한 제2 부분 내 권선의 인접한 두 코일들 사이의 간격(d1)보다 작을 수 있다. 인접한 코일들 사이의 간격이 작으면, 간격이 작은 만큼 자기장의 세기를 크게 할 수 있다.

또한, 제2 층의 코일들 중 인접한 두 코일들 사이의 간격(d3)은 도 17을 참조하여 앞서 설명한 제2 부분 내 권선의 인접한 두 코일들 사이의 간격(d1)보다 클 수 있다. 여기서, 간격은 평균 간격일 수 있다. 인접한 코일들 사이의 간격이 크면, 간격이 큰 만큼 자기장의 세기를 작게 할 수 있다.

본 실시예에 의하면, 일차 코일은 제2 부분에서 서로 다른 개수로 배열되는 제1 층의 코일들과 제2 층의 코일들을 구비할 수 있으며, 그에 의해 높은 결합 성능을 확보하면서 코일 배치나 설계에 대한 자유도가 높은 송신 패드를 제공할 수 있다.

도 19는 도 16의 송신 패드의 제2 단면에서의 코일들의 배열 구조의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 송신 패드의 일차 코일은 제2 부분에서 복층 구조를 가질 수 있다. 그 경우, 복층 구조의 제1 층과 제2 층의 코일들은 그 개수나 간격에서 서로 다르게 배치될 수 있다.

다만, 복수 구조에서 각 층마다 코일들의 서로 다른 길이(y0, y1), 개수 또는 간격으로 배치하는 경우에도, 적어도 하나의 층에 배열되는 코일들은 전술한 Y-폭(y1)을 가져야 한다.

본 실시예에서 제2 단면적(10B1)은 앞서 설명한 제2 단면적(10B)에 비해 실질적으로 약간 감소할 수 있으나, Y-폭(y1)을 유지한다면 높은 결합 성능은 실질적으로 그대로 유지할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 송신 패드의 제한된 외형 두께 또는 수직 길이 내에서 높은 결합 성능을 가지면서 다양한 코일 배치 구조를 채용할 수 있다.

도 20은 본 실시예에 채용할 수 있는 송신 패드의 일차 코일에 대한 인출선 구조를 설명하기 위한 예시도이다.

도 20을 참조하면, 본 실시예에 따른 송신 패드(100)는 한 쌍의 인출선(101, 102)을 구비할 수 있다. 인출선(101, 102)은 별도의 단자나 커넥터(103, 104)와 결합될 수 있다. 물론, 구현에 따라서 커넥터(103, 104)는 단일 하우징 내에서 일체로 배치되는 구조(105)를 가질 수 있다.

전술한 인출선(101, 102)을 가진 송신 패드(100)는 직접 전력 변환 유닛의 전력 변환 회로에 연결될 수 있다. 또한, 구현에 따라서, 송신 패드(100)는 별도의 단자대나 커넥터 유닛과 결합하고, 단자대나 커넥터 유닛에 결합된 전력 변환 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 무선 전력 전송 시스템에서 일차 코일과 이차 코일과의 마그네틱 결합을 위한 공진 네트워크에서는 보상 커패시터를 사용하게 된다. 본 실시예의 송신 패드에 있어서, 전술한 보상 커패시터는 송신 패드와 같은 공간에 배치하거나 별도 보드를 사용하여 구성할 수 있다. 여기서, 송신 패드와 같은 공간에 대한 배치는 송신 패드의 하우징 내부에 보상 커패시터를 내장하거나 하우징 외부에 보상 커패시터를 결합하는 배치 구조를 포함할 수 있다.

전술한 송신 패드는 무선 전력 전송 시스템의 그라운드 어셈블리에 포함될 수 있다.

즉, 본 실시예에 따른 그라운드 어셈블리는 그리드 또는 전원 소스로부터의 전력을 변환하는 전력 변환 유닛, 및 전력 변환 유닛에 결합하는 무선 전력 전송 패드를 포함할 수 있다.

무선 전력 전송 패드는, x-방향에서 정의된 X-폭과 y-축 방향에서 정의된 Y-폭을 구비하고 중앙 공간을 구비하는 직사각 형태의 일차 코일과, 일차 코일에 결합하는 페라이트를 포함할 수 있다.

여기서, X-폭을 가진 일차 코일의 제1 부분에 대한 제1 단면적은, Y-폭을 가진 일차 코일의 제2 부분에 대한 제2 단면적보다 작다. 또한, 제1 단면적 내 절연재료의 제1 면적은, 제2 단면적 내 절연재료의 제2 면적보다 작을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

1. 이차 코일을 포함하는 수신 패드로 무선 전력을 전송하도록 준비되는 무선 전력 전송 패드로서,
   x-방향에서 정의된 X-폭과 y-방향에서 정의된 Y-폭을 구비하고 중앙 공간을 구비하는 직사각 형태의 일차 코일;
   상기 일차 코일과 결합하는 페라이트; 및
   상기 일차 코일과 상기 페라이트를 지지하는 하우징을 포함하고,
   상기 X-폭을 가진 상기 일차 코일의 제1 부분에 대한 제1 단면적은, 상기 Y-폭을 가진 상기 일차 코일의 제2 부분에 대한 제2 단면적보다 작고, 상기 제1 단면적과 상기 제2 단면적의 비율은 9/13인, 무선 전력 전송 패드.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 X-폭은 80㎜보다 크고 100㎜보다 작으며, 상기 Y-폭은 120㎜보다 크고 140㎜보다 작은, 무선 전력 전송 패드.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 X-폭은 90㎜이고, 상기 Y-폭은 130㎜인, 무선 전력 전송 패드.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 x-방향에서 정의된 상기 페라이트의 X-길이에 대한 상기 X-폭의 제1 비율과 상기 y-방향에서 정의된 상기 페라이트의 Y-길이에 대한 상기 Y-폭의 제2 비율은 0.21±0.07 범위에서 0.02 미만의 차이를 가지는, 무선 전력 전송 패드.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 x-방향에서 정의되는 상기 이차 코일의 X2-폭은 35㎜보다 크고 37㎜보다 작으며, 상기 y-방향에서 정의되는 상기 이차 코일의 Y2-폭은 35㎜보다 크고 37㎜보다 작은, 무선 전력 전송 패드.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 직사각 형태의 일차 코일에서 Y-폭은 상기 일차 코일의 중앙 공간을 사이에 두고 y방향에서 배치되는 제1 Y-폭과 제2 Y-폭을 포함하고, 상기 제1 Y-폭의 크기와 상기 제2 Y-폭의 크기는 서로 다른, 무선 전력 전송 패드.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제1 Y-폭과 상기 제2 Y-폭 중 어느 하나의 크기는 상기 X-폭과 동일한, 무선 전력 전송 패드.
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