KR101884414B1 - Wireless Power Transmission Apparatus for Drone - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 드론(Drone)의 무선충전을 위하여 무선전력을 송신하는 무선전력 전송장치에 관한 것이다. 일반적으로 드론을 충전시키는 방법은 드론 하부에 위치한 배터리를 새로운 배터리로 교체하는 것이며, 드론을 운용하는 경우 배터리를 교체하는 과정이 번거로울 수 있다. 따라서 본 발명은 드론을 운용함에 있어 발생할 수 있는 충전의 복잡성을 해결하기 위한 것으로 편리하게 무선으로 드론을 충전시킬 수 있는 드론의 무선충전을 위한 무선전력 전송장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power transmission apparatus for transmitting wireless power for wireless charging of a drone. Generally, the way to charge the drones is to replace the batteries located underneath the drones with new batteries, and it can be cumbersome to replace the batteries when operating the drones. Accordingly, the present invention is directed to a wireless power transmission apparatus for wireless charging of a dron that is capable of charging the dron wirelessly to conveniently solve the complexity of charging that may occur in operating the drones.
최근에는 휴대용 전자 제품을 충전하기 위하여, 선을 연결하는 불편한 과정이 필요 없는 무선 충전 방식에 대한 관심이 증가하고 있으며, 자기유도(Self Induction) 및 공진결합(Resonance Coupling)의 무선 충전 방식이 기술의 표준이 등장하기 시작하면서 무선 충전의 실용화가 급속하게 진행되고 있다.In recent years, there has been an increasing interest in wireless charging methods that do not require an inconvenient process of connecting wires to charge portable electronic products, and a wireless charging method of self induction and resonance coupling As the standard begins to emerge, the practical use of wireless charging is proceeding rapidly.
이러한 무선 충전 방식은 기존의 유선(有線)을 통해하여 전자 기기를 충전하는 방식에서 벗어나 전자기 유도 원리 또는 공진결합의 원리를 이용하여 에너지를 무선으로 전달하는 에너지 전송 개념으로써, 무선(無線)으로 에너지 전송 방법에 대하여 연구되고 있다.Such a wireless charging scheme is an energy transfer concept that transfers energy from a charging method of an electronic device through a conventional wire to wirelessly using the principle of electromagnetic induction or resonance coupling, Transmission methods have been studied.
공진결합(Resonance Coupling) 방식은 송수신 장치 간의 거리나 위치에 대해서 전자유도(Self Induction) 방식에 비해서 좀 더 먼 거리, 약 수[m]의 거리에도 전력전송이 가능한 것으로 연구되고 있다. 따라서 무선 충전 기능과 근거리 무선통신 등의 기능을 함께 제공하는 무선전력 전송장치에 대한 개발에 대하여 다음과 같은 선행문헌이 존재한다.Resonance coupling is studied to be able to transmit electric power even at distances of about several meters [m] compared to the self induction method for the distance and position between transceivers. Accordingly, the following prior arts exist for the development of a wireless power transmission device that provides both a wireless charging function and a short-range wireless communication function.
관련된 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0047027호, 공개일 2012.05.11.(이하 [특허문헌1]이라함)에서는 무선전력 전송방법 및 장치에 대하여 공개하였다. 상기 [특허문헌1]에서는 특정(特定) 공진주파수에서 공진전력을 생성하는 공진전력 생성부와 유도전력 생성부 중 적어도 하나에서 전력이 생성되도록 공진 전력 생성부 및 유도전력 생성부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.As a related prior art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0047027, published May 21, 2012 (hereinafter referred to as "Patent Document 1") discloses a wireless power transmission method and apparatus. Patent Document 1 includes a control unit for controlling the resonance power generation unit and the inductive power generation unit so that power is generated in at least one of the resonance power generation unit and the inductive power generation unit that generates the resonance power at the specific (specific) As a technical feature.
또 다른 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0043393호, 공개일 2017.04.21.(이하 [특허문헌2]이라함)에서는 코일 장치와 코일 장치의 제조 방법 및 코일 장치를 포함하는 무선전력 전송장치 그리고 무선전력 수신장치에 대하여 공개하였다. 상기 [특허문헌2]에서는 일측(一側)은 제1 단자에 공통으로 연결되고, 타측(他側)은 제2 단자에 공통으로 연결되는 코일 장치와 코일장치를 포함하는 무선전력 전송장치 또는 무선전력 수신장치 그리고 상기 코일 장치를 제조 것을 특징으로 한다.Another prior art is disclosed in Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2017-0043393, Publication Date 2014.04.21 (hereinafter referred to as Patent Document 2), which discloses a coil device, a method of manufacturing a coil device, A power transmission device, and a wireless power receiving device.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0068645호, 공개일 2013.06.26.(이하 [특허문헌3]이라함)에서는 무선전력 전송 시스템에 대하여 공개 하였다. 상기 [특허문헌3]에서는 자기 공진을 이용한 무선전력 전송 시스템은, 이동 수단과 상기 이동 수단을 거치할 수 있는 이동 수단 거치대 및 전력소스(Source)로부터 전력을 공급받는 송신 유도 코일을 포함하고, 이동 수단의 보관 중에도 충전을 할 수 있어 사용자의 편의성을 높이는 무선전력 전송 시스템을 기술적 특징으로 한다.In addition, Korean Patent Laid-open Publication No. 10-2013-0068645, published on June 26, 2013 (hereinafter referred to as "Patent Document 3") discloses a wireless power transmission system. In the above-described Patent Document 3, the radio power transmission system using self-resonance includes a moving means, a moving means holder capable of holding the moving means, and a transmission induction coil supplied with power from a power source, The present invention is directed to a wireless power transmission system capable of charging even during storage of the means, thereby enhancing the user's convenience.
하지만, 상기 [특허문헌1] 내지 [특허문헌3]에서는 일반적인 무선전력 전송 시스템을 제안하였지만, 드론(Drone)에 적합한 무선전력 전송장치를 제안하지 못한 한계가 있었다. However, in the above-described Patent Documents 1 to 3, a general wireless power transmission system has been proposed, but there has been a limitation in proposing a wireless power transmission apparatus suitable for a drone.
기존의 드론(Drone)에서는 충전의 편의성이 매우 떨어지는 문제점이 있었다. 기존의 드론의 문제점은 배터리에서 공급되는 전기에너지의 한계(限界)로 인하여 드론의 운용시간이 1시간 이내로 비교적 짧은 문제점이 있었다. 특히, 대학 등에서 사용되는 교육용 드론(Drone)의 경우 그 교육 시간인 1시간을 동안 드론을 운전하지 못하며, 대체적으로 10분 내지 20분 정도만 배터리에서 공급되는 전력이 드론을 운전하기 때문에 드론 교육이 원활하게 이루어지지 못하는 경우가 많았다.In the conventional drone, there is a problem that the convenience of charging is very low. The problem of the existing drone is that the operation time of the drone is relatively short within one hour due to the limit of the electric energy supplied from the battery. In particular, in the case of a training drone used in a university or the like, the drone can not be operated for 1 hour during the training time. In general, the battery is supplied for 10 to 20 minutes. In many cases.
본 발명의 이러한 드론(Drone)의 충전문제를 근본적으로 해결하기 위하여 무선(無線)으로 드론의 배터리를 충전하는 방법을 제안하며, 이를 통하여 드론의 운용시간을 1시간 이상으로 늘리며, 특히 대학 등에서 사용되는 드론의 교육 시간을 배터리의 교체가 없이 1시간 동안 충분하게 드론을 운용할 수 있는 것을 본 발명에서 해결하려는 과제로 한다.In order to fundamentally solve the charging problem of the drone of the present invention, a method of wirelessly charging a battery of a drone is proposed, and the operating time of the drone is increased to 1 hour or more, It is possible to sufficiently operate the drone for one hour without replacing the battery.
본 발명은 상기 과제의 해결 수단을 위하여 첫째, 드론(Drone)에 전력을 공급하기 위하여 전력 발신부 코일(Tx coil) 및 전력 수신부 코일(Rx coil)을 배치하며, 둘째, 상기 드론(Drone)에 위치에 따라서 전력 발신부 코일(Tx coil)의 크기가 작은 코일(200) 및 크기가 큰 코일(250)의 2가지의 드론을 위한 전력 발신부 코일(Tx coil)을 제안하였으며, 셋째, 상기 전력 발신부 코일(Tx coil)에서 전력 수신부 코일(Rx coil)에 전력을 공진(Resonant) 시키면서 전력전송을 위하여 공진형 LLC 하프브리지(Half-Bridge) 컨버터 및 공진형 LLC 풀브리지(Full-Bridge) 컨버터 회로를 제안하였으며, 넷째, 상기 공진형 LLC 하프브리지(Half-Bridge) 컨버터 및 공진형 LLC 풀브리지(Full-Bridge) 컨버터를 최적으로 제어하기 위한 컨버터 제어부를 본 발명에서 과제의 해결 수단으로 한다.In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is characterized in that first, a power transmitting coil (Tx coil) and a power receiving coil (Rx coil) are arranged to supply electric power to a drone, A Tx coil for two drones, a
본 발명에서 다음과 같은 상승된 효과가 있다. 첫째, 기존의 드론의 문제점인 배터리에서 공급되는 전기에너지의 한계(限界)를 극복하며, 드론의 운용시간을 충분히 확장시킬 수 있으며, 둘째, 교육용 드론(Drone)에서 그 교육 시간인 1시간 동안 충분하도록 무선전력 전송을 통하여 드론에 전력을 공급하기 때문에 드론의 교육이 원활하게 수행될 수 있으며, 셋째, 상기의 무선전력 전송을 통하여 드론(Drone)의 배터리만이 아니라 다른 배터리를 충전할 수 있는 상승된 효과가 있다.The present invention has the following elevated effects. First, it can overcome the limitation of the electric energy supplied from the battery, which is a problem of the existing drone, and can sufficiently extend the operating time of the drone. Secondly, The drones can be smoothly educated because the power is supplied to the drones through the wireless power transmission. Third, the power of the drones can be transmitted through the wireless power transmission, There is an effect.
도 1은 드론의 세부 구성도
도 2는 1축 드론 실험장치
도 3은 안전 기구물이 장착된 1축 드론 실험장치
도 4는 피치(Pitch), 롤(Roll), 요(Yaw)의 3축 이동의 개념
도 5는 3축 드론 실험장치
도 6은 안전 기구물이 장착된 3축 드론 실험장치
도 7은 3축 드론 배치단계 구성도
도 8은 드론의 무선전력 전송을 위한 3축 드론의 배치단계 구성도
도 9는 무선전력을 위한 변압기 세부 구조도
도 10은 무선전력 전송을 위한 3축 드론 실험장치
도 11은 광범위(wide scope)무선전력 전송을 위한 3축 드론 실험장치
도 12는 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선 충전 회로
도 13은 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로
도 14는 제안된 무선 충전 회로의 주요 파형
도 15는 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치
도 16은 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 광범위(wide scope)무선전력 전송장치
도 17은 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선전력 전송장치
도 18은 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 광범위(wide scope)무선전력 전송장치
도 19는 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치의 세부회로
도 20은 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선전력 전송장치의 세부회로Figure 1 shows the details of the drones
FIG. 2 is a cross-
FIG. 3 is a schematic view showing a single-shaft drones experimental apparatus
Fig. 4 shows a concept of three-axis movement of pitch, roll, and yaw
FIG. 5 is a cross-
FIG. 6 is a cross-sectional view of a triaxial drones experimental apparatus
Figure 7 shows a three-axis drones arrangement phase diagram
Figure 8 is a diagram of the arrangement phase of a triaxial drones for wireless power transmission of a drones
9 is a detailed structural view of a transformer for wireless power
10 shows a three-axis drones experimental device for wireless power transmission
11 shows a three-axis drones experimental device for wide scope wireless power transmission
12 is a schematic diagram of a proposed resonant LLC half bridge-
FIG. 13 is a block diagram of the proposed resonant LLC full bridge type wireless charging circuit
Fig. 14 shows the waveforms of the main waveforms of the proposed wireless charging circuit
15 is a schematic diagram of a proposed resonant LLC half-bridge type wireless power transmission device
16 is a schematic diagram of a proposed resonant LLC half-bridge wide scope wireless power transmission apparatus
17 is a block diagram of a proposed resonant LLC full bridge type wireless power transmission device
18 is a schematic diagram of a proposed resonant LLC full bridge type wide scope wireless power transmission apparatus
19 is a detailed circuit diagram of the proposed resonant LLC half-bridge type wireless power transmission apparatus
20 is a detailed circuit diagram of the proposed resonant LLC full bridge type wireless power transmission device
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 드론의 세부 구성도를 나타낸다.Fig. 1 shows a detailed configuration diagram of the drones.
무인 비행기인 드론의 기술은 상당히 발전하였으며, 최근 들어 영상촬영, 화재감지, 산불예방, 농약살포, 피자배달 등 사회의 다양한 분야에서 널리 활용되고 있다. 하지만 드론의 가장 큰 문제점 중 하나는 비행 중에 리튬-이온 배터리가 모두 방전되는 경우, 드론을 착륙시키고 상기 드론의 하부케이스를 분리한 이후에 배터리를 탈착(脫着)시킨 후에 충전을 시킨후 다시 드론에 배터리를 부착해야 하는 배터리 교체 과정을 수시로 반복해야 한다는 것이다. The drone technology of drone has developed considerably and recently it has been widely used in various fields of society such as video shooting, fire detection, fire prevention, spraying of pesticide, and pizza delivery. However, one of the biggest problems of the drones is that when the lithium-ion battery is discharged during the flight, the battery is removed after the landing of the drones and the lower case of the drones, The battery must be replaced repeatedly from time to time.
일반적인 드론(10)의 세부 구성은 다음과 같다.The general structure of the
도 1에 도시된 바와 같이 드론(10)은 (1)리튬-이온 배터리(11) (2)프레임(12) (3)통신모듈(수신기)(13) (4)비행 컨터롤러(14) (5)변속기(ESD)(15) (6)모터와 연결된 프로펠러(20)의 크게 6가지 요소로 구성되어 있다. 드론(10)은 크게 상기 (1) 내지 (6)을 결합하여서 구성되고 있다.1, the
상기 드론(10)의 몸체인 프레임(12)에 상기 드론(10)에 전력을 공급하는 리튬-이온 배터리(11)와 송신기로부터 전달된 무선신호를 수신하여 제어 신호로 변환 해주는 통신모듈(13)과 상기 드론(10)의 움직임을 자동으로 제어하는 비행 컨트롤러(14)와 4개의 변속기(15) 및 4개의 프로펠러(20)의 결합으로 이루어진 것을 기술적 특징으로 한다.A
도 2는 1축 드론 실험장치를 나타낸다.Fig. 2 shows a uniaxial drones experimental apparatus.
상기 1축 드론 실험장치(도 2)에서 1축 제어는 중심축은 고정되어 있으며, 드론(10)의 프레임(12)이 단지 상/하로 움직이면서 PID(비례-적분-미분) 제어로서 자세를 제어할 수 있는 구조로 되어 있다. 상기 프레임(12)의 일측(一側) 끝단과 타측(他側) 끝단에는 각각 1개씩 총 2개의 모터(25) 및 프로펠러(20)가 위치하며, 상기 프레임(12)의 상측(上側)에는 2개의 변속기(15)가 위치한다. 상기 변속기(Transmission)는 드론(10)에서 필요한 속도를 변화시켜주는 기계 장치이며, 상기 드론(10)의 통신모듈(수신기)(13)을 통해서 불루투스 통신하며, 상기 드론(10)의 비행 컨터롤러(14)를 통하여 상기 프로펠러(20)의 속도를 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.In the uniaxial drones experimental apparatus (FIG. 2), the central axis is fixed and the
도 3은 안전 기구물이 장착된 1축 드론 실험장치를 나타낸다.Fig. 3 shows a uniaxial drones experimental apparatus equipped with a safety mechanism.
상기 안전 기구물이 장착된 1축 드론 실험장치(도 3)에서는 드론(10) 사용자의 교육에서 안전을 위하여 안전 기구물(80)을 안에 1축 드론(81)을 배치시키는 것을 기술적 특징으로 한다.In the uniaxial drones experimental apparatus (FIG. 3) equipped with the safety mechanism, the
이를 통하여 교육 중에서 드론(10)의 오동작으로 인한 드론 운전자의 사고를 미리 방지할 수 있는 것을 기술적 특징으로 한다.Thus, it is a technical feature that an accident of the drone driver due to a malfunction of the
도 4는 피치(Pitch), 롤(Roll), 요(Yaw)의 3축 이동의 개념을 나타낸다.Fig. 4 shows the concept of three-axis movement of pitch, roll, and yaw.
상기 3축 이동이라는 것에 대하여 설명하면, 피치(Pitch)는 비행체(드론 등)가 이동하는 방향에서 비행체(드론 등)의 머리 부분이 상측 또는 하측의 이동을 의미하며, 롤(Roll)은 비행체(드론 등)가 이동하는 방향에서 비행체(드론 등)의 날개 부분이 상측 또는 하측의 이동을 의미하며, 요(Yaw)는 비행체(드론 등)가 이동하는 방향에서 비행체(드론 등)의 몸체 부분이 좌측 또는 우측의 이동을 의미하는 것이다.The pitch refers to the movement of the head part of the flying body (drone or the like) in the upward or downward direction in the direction in which the flying body (drone or the like) moves, and the roll is the flying body (Drone or the like) moving in the direction of movement of the airplane (drone or the like) means upward or downward movement of the wing portion of the airplane (drone or the like) Left " or " right " movement.
도 5는 3축 드론 실험장치를 나타낸다.5 shows a triaxial drones experimental apparatus.
상기 3축 드론 실험장치(도 5)에서는 도 4에서 설명한 피치(Pitch), 롤(Roll), 요(Yaw)의 3축 방향으로 이동이 가능한 드론에 관한 것이다. 무엇보다 도 3의 1축 드론 실험장치와 비교하여 드론(10)의 이동성이 더욱 자유로우며, 4개의 모터(25) 및 4개의 프로펠러(20)에 의해서 제어되는 것을 기술적 특징으로 한다.In the triaxial drones experimental apparatus (FIG. 5), the drones are movable in three axes of pitch, roll, and yaw as shown in FIG. In comparison with the uniaxial drones experimental apparatus of FIG. 3, the
도 6은 안전 기구물이 장착된 3축 드론 실험장치를 나타낸다.6 shows a triaxial drones experimental apparatus equipped with a safety mechanism.
상기 안전 기구물이 장착된 3축 드론 실험장치(도 6)에서는 피치(Pitch), 롤(Roll) 및 요(Yaw)의 3개의 방향으로 이동이 가능한 3축 드론(83)에서 안전 기구물(80)을 장착하는 것을 나타낸다. 도 5(a)의 경우 드론을 안전 기구물(80) 내에 장착하였으며, 도 5(b)의 경우 안전 기구물(80)을 설치 후 안전 기구물 문(84)을 개방한 것을 나타낸다.In the triaxial drones experimental apparatus (FIG. 6) equipped with the safety mechanism, the
비행 테스트를 할 경우 프로펠러에 의하여 강한 바람이 발생되는데 상하좌우 측에 모두 바람이 쉽게 빠져 나갈 수 있도록 하여 드론(10)이 비행하는데 주는 장애 요소를 제거하였고, 안전 기구물(80)에는 모터 PID(비례-적분-미분) 제어, 센서의 정보를 모니터(82)를 통해 확인 가능하며, 현재의 PID값 및 PID 값 조정시 변화된 값, 센서 데이터를 모니터(82)로 디스플레이 하는 것을 기술적 특징으로 한다.In case of flying test, strong wind is generated by the propeller, so that the wind can easily escape to the upper, lower, left and right sides, thereby eliminating obstacles to the flight of the drone (10) (Integral-differentiation) control, information of the sensor can be confirmed through the
도 7은 3축 드론 배치단계 구성도를 나타낸다.7 shows a three-axis drones arrangement step configuration diagram.
상기 3축 드론 배치단계 구성도(도 7)에서, 도 7(a)는 안전 기구물(80) 내에 드론의 제1 거치대(85)를 배치하였으며, 도 7(b)와 같이 원터치 베이스(93)를 장착시킬 수 있으며, 그 이후에 도 7(c)와 같이 3축 드론(83)을 배치하는 배치단계를 갖는다.7 (a), the
도 8은 드론의 무선전력 전송을 위한 3축 드론의 배치단계 구성도를 나타낸다.8 shows a layout diagram of a three-axis drones for wireless power transmission of a drones.
상기 드론의 무선전력 전송을 위한 3축 드론의 배치단계 구성도(도 8)에서, 도 8(a)는 안전 기구물(80) 내에 드론의 제1 거치대(85)의 상측에 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)을 배치한 것이며, 도 8(b)는 원터치 베이스(93) 상측에 수신부 코일(RX coil)(300)을 배치하였으며, 도 8(c)는 상기 수신부 코일(RX coil)(300)로부터 전력을 공급받는 3축 드론(83)을 배치하는 것을 기술적 특징으로 한다.8 (a) shows the arrangement of the three-axis drones for the wireless power transmission of the drones, Fig. 8 (a) (RX coil) 300 is disposed above the one-
도 9는 무선전력을 위한 변압기 세부 구조도를 나타낸다.9 shows a detailed structure of a transformer for wireless power.
상기 무선전력을 위한 변압기 세부 구조도(도 9)에서, 도 9(a)는 수신부 코일(RX coil)(300)을 나타내며, 도 9(b)는 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)을 나타내며, 도 9(c)는 수신부 코일(RX coil)(300)과 크기 동일(同一)한 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)인 무선전력 송수신 코일(350)을 나타내며, 도 9(d)는 수신부 코일(RX coil)(300)과 비교하여 크기가 상대적으로 큰 제2 발신부 코일(Tx coil)(250)을 나타낸다.9 (a) shows a receiving coil (RX coil) 300, and FIG. 9 (b) shows a transformer having a first transmitting coil (Tx coil) 200 9C shows a wireless power transmission and
도 10은 무선전력 전송을 위한 3축 드론 실험장치를 나타낸다.10 shows a triaxial drones experimental device for wireless power transmission.
도 10은 안전 기구물(80)에 장착된 무선전력 전송을 위한 3축 드론(83) 실험장치를 나타내며, 상기 안전 기구물(80) 내부에 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)이 배치된 드론의 제1 거치대(86)가 배치되어 있다. 또한, 원터치 베이스(94)의 상측(上側)에 수신부 코일(RX coil)(300)이 배치되어 있다. 상기 수신부 코일(RX coil)(300)로부터 전력을 공급받는 3축 드론(83)으로 구성되어 있다. Figure 10 shows a
모니터(82)는 현재의 PID(비레-적분-미분) 값 및 상기 PID 값 조정시 변화된 값, 각 모터(25)의 속도, 변속기(ESD)(15)의 데이터를 디스플레이하며, 또한, 3축 드론(83)의 충전상태에 따라 적색, 노랑색, 초록색 구분하여 충전상태를 나타내는 충전상태 표시등(87)을 구비하고, 충전상태가 20[%] 미만일 경우 적색, 20[%] 내지 80[%] 노랑색, 80[%] 초과인 경우 초록색으로 표시되는 것을 기술적 특징으로 한다. The
도 11은 광범위(wide scope)무선전력 전송을 위한 3축 드론 실험장치를 나타낸다.11 shows a triaxial drones experimental apparatus for wide scope wireless power transmission.
상기 광범위 무선전력 전송을 위한 3축 드론 실험장치(도 11)는 제2 발신부 코일(Tx coil)이 배치된 드론의 제2 거치대(88)가 배치되어 있다. 또한, 원터치 베이스(94)의 상측(上側)에 수신부 코일(RX coil)(300)이 배치되어 있다. 상기 제2 발신부 코일(Tx coil)(250)은 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)보다 상대적으로 크기가 크다. 또한, 원터치 베이스(94)의 상측(上側)에 수신부 코일(RX coil)(300)이 배치되어 있으며, 상기 수신부 코일(RX coil)(300)로부터 전력을 공급받는 3축 드론(83)으로 구성되어 있다. In the triaxial drones experimental apparatus (FIG. 11) for the wide-range wireless power transmission, a
모니터(82)는 현재의 PID(비레-적분-미분) 값 및 상기 PID 값 조정시 변화된 값, 각 모터(25)의 속도, 변속기(ESD)(15)의 데이터를 디스플레이하며, 또한, 3축 드론(83)의 충전상태에 따라 적색, 노랑색, 초록색 구분하여 충전상태를 나타내는 충전상태 표시등(87)을 구비하고, 충전상태가 20[%] 미만일 경우 적색, 20[%] 내지 80[%] 노랑색, 80[%] 초과인 경우 초록색으로 표시되는 것을 기술적 특징으로 한다. The
도 12은 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선 충전 회로를 나타낸다.12 shows a proposed resonant LLC half bridge type wireless charging circuit.
제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선 충전 회로는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터(Cs)의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있다.The proposed resonant-type LLC half-bridge-type charging circuit has a stable zero voltage switching (ZVS) due to the resonance of leakage inductor (Llk) - magnetizing inductor (Lm) - resonant capacitor (Cs) .
제안된 LLC 하프브리지 방식 무선 충전 회로는 교류전원(30)으로부터 AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)(31)로부터 직류 전원을 공급하며, 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)가 직렬로 연결된 하프브리지 스위치(40)에서 상기 제1 하프브리지 스위치(41) 및 제2 하프브리지 스위치(42)의 접점과 상기 제2 하프브리지 스위치(42)의 소스 사이에는 실제(Real) 변압기(70)가 배치되어 있으며, 변압기의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)의 LLC 공진을 통하여 상기 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)가 영전압 스위칭(ZVS)을 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The proposed LLC half bridge type wireless charging circuit supplies DC power from an AC-
또한, 변압기 2차측에서는 변압기의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진함을 통하여 변압기의 1차측 및 2차측에서 모두 공진을 통하여 전력이 전달되며, 상기 변압기 1차측의 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, on the secondary side of the transformer, power is transmitted through resonance on both the primary side and the secondary side of the transformer through the resonance of the
도 13은 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로를 나타낸다.13 shows a proposed resonant LLC full bridge type wireless charging circuit.
제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터(Cs)의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있다.The proposed resonant LLC full bridge type wireless charging circuit is designed to provide stable zero voltage switching (ZVS) due to resonance of leakage inductor (Llk) - magnetizing inductor (Lm) - resonant capacitor (Cs) .
제안된 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로는 교류전원(30)으로부터 AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)(31)로부터 직류 전원을 공급하며, 4개의 스위치로 구성된 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)가 브리지 구조로 연결된 풀브리지 스위치(50)에서 상기 제1 풀브리지 스위치(51) 및 제3 풀브리지 스위치(53)의 접점과 상기 제2 풀브리지 스위치(52) 및 제4 풀브리지 스위치(54)의 접점 사이에 실제(Real) 변압기(70)가 배치되어 있다. 상기 변압기(70)의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)의 LLC 공진을 통하여 상기 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)가 영전압 스위칭(ZVS)을 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The proposed LLC full bridge type wireless charging circuit supplies DC power from an AC-DC power supply (31) from an AC power supply (30), and the first to fourth pools Bridge switches 51 to 54 are connected in a bridge structure so that the contacts of the first
또한, 변압기 2차측에서는 변압기의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진함을 통하여 변압기의 1차측 및 2차측에서 모두 공진을 통하여 전력이 전달되며, 상기 변압기 1차측의 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, on the secondary side of the transformer, power is transmitted through resonance on both the primary side and the secondary side of the transformer through the resonance of the
도 14는 제안된 무선 충전 회로의 주요 파형을 나타낸다.Figure 14 shows the main waveform of the proposed wireless charging circuit.
도 14(a)는 변압기 1차측 전류(Ip) 및 변압기 1차측 자화 전류(Im) 파형을 나타내며, 도 14(b) 하부 스위치의 전류(Is2) 파형을 나타내며, 도 14(c)는 정류 다이오드 전류(Id) 파형을 나타내며, 도 14(d)는 하부 스위치의 전압(Vs2) 파형을 나타내며, 도 14(e)는 상부 스위치 게이트 신호(Vg1) 파형을 나타내며, 도 14(f)는 하부 스위치 게이트 신호(Vg2) 파형을 나타낸다. 무엇보다 제안된 무선 충전 회로는 변압기 1차 및 2차에서 모두 LLC 공진을 수행하기 때문에 도 14(a)에서 변압기 1차측 전류(Ip)가 정현파(Sine Wave)로 공진되는 것을 확인할 수 있으며, 도 14(b)에서 스위치 턴온(Turn-on)시 전류가 (-)로 흐르기 때문에 각 스위치의 역병렬 다이오드에 전류가 흐르며, 스위치 턴온(Turn-on)시 양단의 전압은 영(Zero)이 되기 때문에 영전압 스위칭(ZVS)을 수항하게 된다. 또한 도 14(c)에서 변압기 2차측에서도 공진이 되기 때문에 공진 전류의 정류 다이오드 전류(Id) 파형이 정현파(Sine Wave)로 공진되는 것을 확인할 수 있다.14 (a) shows a transformer primary side current Ip and a transformer primary side magnetizing current Im waveform. Fig. 14 (b) shows a current Is2 waveform of the lower switch. Fig. 14D shows the waveform of the voltage Vs2 of the lower switch, Fig. 14E shows the waveform of the upper switch gate signal Vg1, Fig. 14F shows the waveform of the upper switch gate signal Vg1, And a gate signal (Vg2) waveform. Since the proposed wireless charging circuit performs the LLC resonance in both the first and second transformers, it can be seen that the primary side current Ip of the transformer is resonated to a sinusoidal wave in FIG. 14 (a) 14 (b), current flows through the antiparallel diode of each switch because the current flows to (-) when the switch is turned on. When the switch is turned on, the voltage at both ends becomes zero Therefore, zero voltage switching (ZVS) is required. 14 (c), resonance occurs also at the secondary side of the transformer, so that it can be confirmed that the waveform of the rectified diode current Id of the resonance current resonates with a sinusoidal wave.
도 15는 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치를 나타낸다.15 shows a proposed resonant LLC half-bridge type wireless power transmission apparatus.
상기 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치(도 15)는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터(Cs)의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있다.The proposed resonant LLC half-bridge type wireless power transmission apparatus (Fig. 15) stably supplies zero voltage switching [ZVS (Zero)] due to resonance of leakage inductor Llk- magnetizing inductor Lm- resonance capacitor Cs in the transformer. -Voltage-Switching)] is performed.
제안된 LLC 하프브리지 방식 무선 충전 회로는 교류전원(30)으로부터 AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)(31)로부터 직류 전원을 공급하며, 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)가 직렬로 연결된 하프브리지 스위치(40)에서 상기 제1 하프브리지 스위치(41) 및 제2 하프브리지 스위치(42)의 접점과 상기 제2 하프브리지 스위치(42)의 소스 사이에는 실제(Real) 변압기(70)가 배치되어 있으며, 변압기의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)의 LLC 공진을 통하여 상기 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)가 영전압 스위칭(ZVS)을 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The proposed LLC half bridge type wireless charging circuit supplies DC power from an AC-
또한, 변압기 2차측에서는 변압기의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진함을 통하여 변압기의 1차측 및 2차측에서 모두 공진을 통하여 전력이 전달되며, 상기 변압기 1차측의 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, on the secondary side of the transformer, power is transmitted through resonance on both the primary side and the secondary side of the transformer through the resonance of the
무엇보다 수신부 코일(RX coil)(300)과 크기 동일(同一)한 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)이 배치되는 것을 기술적 특징으로 한다.A
상기 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치에서 스위칭 주파수는 수[MHz]에서 수십[MHz]의 고주파로 스위칭을 수행하는 공진결합(Resonance Coupling)의 무선충전을 기술적 특징으로 한다. 상기 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치는 제1 발신부 코일(Tx coil)(200) 및 수신부 코일(RX coil)(300)의 공진 주파수(Resonant Frequency)가 일치되도록 스위칭 하는 것을 기술적 특징으로 한다. In the resonant LLC half-bridge type wireless power transmission apparatus, the switching frequency is a wireless characteristic of resonance coupling in which switching is performed at a high frequency of several [MHz] to several tens [MHz]. The resonant LLC half bridge type wireless power transmission apparatus is characterized in that the resonance frequency of the
이렇게 전달된 상기 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)에서 상기 수신부 코일(RX coil)(300)로 전달되는 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하며, 상기 리튬-이온 배터리(11)에 충전된 전력은 드론(10)의 모터를 구동하는데 사용되는 것을 기술적 특징으로 한다.The resonance power transmitted from the
도 16은 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 광범위(wide scope)무선전력 전송장치를 나타낸다. 상기 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 광범위(wide scope)무선전력 전송장치(도 16)는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터(Cs)의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있다.16 shows a proposed resonant LLC half-bridge wide scope wireless power transmission device. The proposed resonant LLC half-bridge wide scope wireless power transmission apparatus (Fig. 16) can stably supply zero voltage (Fig. 16) due to the resonance of the leakage inductor Llk - magnetizing inductor Lm - resonant capacitor Cs in the transformer. ZVS (Zero-Voltage-Switching)] is performed.
제안된 LLC 하프브리지 방식 무선 충전 회로는 교류전원(30)으로부터 AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)(31)로부터 직류 전원을 공급하며, 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)가 직렬로 연결된 하프브리지 스위치(40)에서 상기 제1 하프브리지 스위치(41) 및 제2 하프브리지 스위치(42)의 접점과 상기 제2 하프브리지 스위치(42)의 소스 사이에는 실제(Real) 변압기(70)가 배치되어 있으며, 변압기의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)의 LLC 공진을 통하여 상기 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)가 영전압 스위칭(ZVS)을 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The proposed LLC half bridge type wireless charging circuit supplies DC power from an AC-
또한, 변압기 2차측에서는 변압기의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진함을 통하여 변압기의 1차측 및 2차측에서 모두 공진을 통하여 전력이 전달되며, 상기 변압기 1차측의 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, on the secondary side of the transformer, power is transmitted through resonance on both the primary side and the secondary side of the transformer through the resonance of the
무엇보다 수신부 코일(RX coil)(300)보다 상대적으로 매우 큰 제2 발신부 코일(Tx coil)(250)이 배치되는 것을 기술적 특징으로 한다.A
상기 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치에서 스위칭 주파수는 수백[kHz]에서 수십[MHz]의 주파로 스위칭을 수행하는 자기유도(Self Induction) 및 공진결합(Resonance Coupling)의 무선충전을 기술적 특징으로 한다. 상기 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치는 제2 발신부 코일(Tx coil)(250) 및 수신부 코일(RX coil)(300)의 공진 주파수(Resonant Frequency)가 일치되도록 스위칭 하는 것을 기술적 특징으로 한다. In the resonant LLC half-bridge type wireless power transmission apparatus, the switching frequency includes a wireless charging of self induction and resonance coupling, which performs switching from a frequency of several hundreds of kHz to several tens of MHz, . The resonant LLC half bridge type wireless power transmission apparatus is characterized in that the resonance frequency of the second transmission coil (Tx coil) 250 and the reception coil (RX coil) 300 are matched with each other do.
이렇게 전달된 상기 제2 발신부 코일(Tx coil)(250)에서 상기 수신부 코일(RX coil)(300)로 전달되는 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하며, 상기 리튬-이온 배터리(11)에 충전된 전력은 드론(10)의 모터를 구동하는데 사용되는 것을 기술적 특징으로 한다.The resonance power transmitted from the
도 17은 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선전력 전송장치를 나타낸다.17 shows a proposed resonant LLC full bridge type wireless power transmission apparatus.
제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터(Cs)의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있다.The proposed resonant LLC full bridge type wireless charging circuit is designed to provide stable zero voltage switching (ZVS) due to resonance of leakage inductor (Llk) - magnetizing inductor (Lm) - resonant capacitor (Cs) .
제안된 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로는 교류전원(30)으로부터 AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)(31)로부터 직류 전원을 공급하며, 4개의 스위치로 구성된 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)가 브리지 구조로 연결된 풀브리지 스위치(50)에서 상기 제1 풀브리지 스위치(51) 및 제3 풀브리지 스위치(53)의 접점과 상기 제2 풀브리지 스위치(52) 및 제4 풀브리지 스위치(54)의 접점 사이에 실제(Real) 변압기(70)가 배치되어 있다. 상기 변압기(70)의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)의 LLC 공진을 통하여 상기 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)가 영전압 스위칭(ZVS)을 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The proposed LLC full bridge type wireless charging circuit supplies DC power from an AC-DC power supply (31) from an AC power supply (30), and the first to fourth pools Bridge switches 51 to 54 are connected in a bridge structure so that the contacts of the first
또한, 변압기 2차측에서는 변압기의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진함을 통하여 변압기의 1차측 및 2차측에서 모두 공진을 통하여 전력이 전달되며, 상기 변압기 1차측의 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, on the secondary side of the transformer, power is transmitted through resonance on both the primary side and the secondary side of the transformer through the resonance of the
무엇보다 수신부 코일(RX coil)(300)과 크기 동일(同一)한 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)이 배치되는 것을 기술적 특징으로 한다.A
상기 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선전력 전송장치에서 스위칭 주파수는 수[MHz]에서 수십[MHz]의 고주파로 스위칭을 수행하는 공진결합(Resonance Coupling)의 무선충전을 기술적 특징으로 한다. 상기 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치는 제1 발신부 코일(Tx coil)(200) 및 수신부 코일(RX coil)(300)의 공진 주파수(Resonant Frequency)가 일치되도록 스위칭 하는 것을 기술적 특징으로 한다. In the resonant LLC full bridge type wireless power transmission apparatus, the switching frequency is a wireless characteristic of resonance coupling in which switching is performed at a high frequency of several [MHz] to several tens [MHz]. The resonant LLC half bridge type wireless power transmission apparatus is characterized in that the resonance frequency of the
이렇게 전달된 상기 제1 발신부 코일(Tx coil)(200)에서 상기 수신부 코일(RX coil)(300)로 전달되는 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하며, 상기 리튬-이온 배터리(11)에 충전된 전력은 드론(10)의 모터를 구동하는데 사용되는 것을 기술적 특징으로 한다.The resonance power transmitted from the
도 18은 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 광범위(wide scope)무선전력 전송장치를 나타낸다.18 shows a proposed resonant LLC full bridge type wide scope wireless power transmission device.
제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터(Cs)의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있다.The proposed resonant LLC full bridge type wireless charging circuit is designed to provide stable zero voltage switching (ZVS) due to resonance of leakage inductor (Llk) - magnetizing inductor (Lm) - resonant capacitor (Cs) .
제안된 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로는 교류전원(30)으로부터 AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)(31)로부터 직류 전원을 공급하며, 4개의 스위치로 구성된 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)가 브리지 구조로 연결된 풀브리지 스위치(50)에서 상기 제1 풀브리지 스위치(51) 및 제3 풀브리지 스위치(53)의 접점과 상기 제2 풀브리지 스위치(52) 및 제4 풀브리지 스위치(54)의 접점 사이에 실제(Real) 변압기(70)가 배치되어 있다. 상기 변압기(70)의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)의 LLC 공진을 통하여 상기 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)가 영전압 스위칭(ZVS)을 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The proposed LLC full bridge type wireless charging circuit supplies DC power from an AC-DC power supply (31) from an AC power supply (30), and the first to fourth pools Bridge switches 51 to 54 are connected in a bridge structure so that the contacts of the first
또한, 변압기 2차측에서는 변압기의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진함을 통하여 변압기의 1차측 및 2차측에서 모두 공진을 통하여 전력이 전달되며, 상기 변압기 1차측의 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, on the secondary side of the transformer, power is transmitted through resonance on both the primary side and the secondary side of the transformer through the resonance of the
무엇보다 수신부 코일(RX coil)(300)보다 상대적으로 매우 큰 제2 발신부 코일(Tx coil)(250)이 배치되는 것을 기술적 특징으로 한다.A
상기 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치에서 스위칭 주파수는 수백[kHz]에서 수십[MHz]의 주파로 스위칭을 수행하는 자기유도(Self Induction) 및 공진결합(Resonance Coupling)의 무선충전을 기술적 특징으로 한다. 상기 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치는 제2 발신부 코일(Tx coil)(250) 및 수신부 코일(RX coil)(300)의 공진 주파수(Resonant Frequency)가 일치되도록 스위칭 하는 것을 기술적 특징으로 한다. In the resonant LLC half-bridge type wireless power transmission apparatus, the switching frequency includes a wireless charging of self induction and resonance coupling, which performs switching from a frequency of several hundreds of kHz to several tens of MHz, . The resonant LLC half bridge type wireless power transmission apparatus is characterized in that the resonance frequency of the second transmission coil (Tx coil) 250 and the reception coil (RX coil) 300 are matched with each other do.
이렇게 전달된 상기 제2 발신부 코일(Tx coil)(250)에서 상기 수신부 코일(RX coil)(300)로 전달되는 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하며, 상기 리튬-이온 배터리(11)에 충전된 전력은 드론(10)의 모터를 구동하는데 사용되는 것을 기술적 특징으로 한다.The resonance power transmitted from the
도 19는 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치의 세부회로를 나타낸다.19 shows a detailed circuit of the proposed resonant LLC half-bridge type wireless power transmission device.
상기 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치(도 19)는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터(Cs)의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있다.The proposed resonant LLC half-bridge type wireless power transmission apparatus (Fig. 19) stably supplies zero voltage switching [ZVS (zero)) due to resonance of leakage inductor Llk- magnetizing inductor Lm- resonance capacitor Cs in the transformer. -Voltage-Switching)] is performed.
제안된 LLC 하프브리지 방식 무선 충전 회로는 교류전원(30)으로부터 AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)(31)로부터 직류 전원을 공급하며, 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)가 직렬로 연결된 하프브리지 스위치(40)에서 상기 제1 하프브리지 스위치(41) 및 제2 하프브리지 스위치(41)의 접점과 상기 제2 하프브리지 스위치(41)의 소스 사이에는 실제(Real) 변압기(70)가 배치되어 있으며, 변압기의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)의 LLC 공진을 통하여 상기 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)가 영전압 스위칭(ZVS)을 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The proposed LLC half bridge type wireless charging circuit supplies DC power from an AC-
또한, 변압기 2차측에서는 변압기의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진함을 통하여 변압기의 1차측 및 2차측에서 모두 공진을 통하여 전력이 전달되며, 상기 변압기 1차측의 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, on the secondary side of the transformer, power is transmitted through resonance on both the primary side and the secondary side of the transformer through the resonance of the
상기 제안된 공진형 LLC 하프브리지 방식 무선전력 전송장치의 세부회로는 제1 비교기(115)를 통하여 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)을 검출하며, 상기 검출된 상기 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)은 제2 비교기(116)를 통하여 제어기로 입력된다. 상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (+) 부분은 제1 톱니파(120) 제어신호와 비교하기 위하여 제3 비교기(117)로 입력되며, 상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (-) 부분은 제2 톱니파(121) 제어신호와 비교하기 위하여 제4 비교기(118)로 입력되어 게이트 신호가 생성된다.The detailed circuit of the proposed resonant LLC half-bridge type wireless power transmission apparatus detects an AC voltage waveform of the primary side
상기 제1 톱니파(120)와 상기 제2 톱니파(121)의 파형은 서로 수평 대칭의 파형인 것이 또한 가장 큰 기술적 특징이다. The waveform of the first
제1 AND 게이트(113)은 상기 제4 비교기(118)의 출력 신호 및 하부 스위치 게이트 신호(Vg2)를 AND 조합을 수행하며, 클럭신호(119)가 입력되는 제1 RS 플립플롭(Flip-flop)(111)을 통하여 상부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 생성하게 된다. 또한 제2 AND 게이트(114)는 상기 제3 비교기(117)의 출력신호 및 상부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 AND 조합을 하여 클럭신호(119)가 입력되는 제2 RS 플립플롭(Flip-flop)(112)을 통하여 하부 스위치 게이트 신호(Vg2)를 생성하는 것을 기술적 특징으로 한다.The first AND
상기 상부 및 하부 스위치 게이트 신호(Vg1,Vg2)는 게이트 구동부(100)의 제1,2 게이트 구둥회로(101,102)를 통하여 제1 하프브리지 스위치(41) 및 제2 하프브리지 스위치(41)를 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.The upper and lower switch gate signals Vg1 and Vg2 control the first
도 20은 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선전력 전송장치의 세부회로를 나타낸다.20 shows a detailed circuit of the proposed resonant LLC full bridge type wireless power transmission device.
상기 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선전력 전송장치(도 20)는 변압기에서 누설 인덕터(Llk) - 자화 인덕터(Lm) - 공진 커패시터(Cs)의 공진으로 인하여 안정적으로 영전압 스위칭[ZVS(Zero-Voltage-Switching)]이 이루어지는 장점이 있다.The proposed resonant LLC full bridge type wireless power transmission apparatus (FIG. 20) can stably supply zero voltage switching (ZVS (Zero)) due to the resonance of the leakage inductor Llk-magnetizing inductor Lm- resonant capacitor Cs in the transformer. -Voltage-Switching)] is performed.
제안된 LLC 풀브리지 방식 무선 충전 회로는 교류전원(30)으로부터 AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)(31)로부터 직류 전원을 공급하며, 4개의 스위치로 구성된 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)가 브리지 구조로 연결된 풀브리지 스위치(50)에서 상기 제1 풀브리지 스위치(51) 및 제3 풀브리지 스위치(53)의 접점과 상기 제2 풀브리지 스위치(52) 및 제4 풀브리지 스위치(54)의 접점 사이에 실제(Real) 변압기(70)가 배치되어 있다. 상기 변압기(70)의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)의 LLC 공진을 통하여 상기 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)가 영전압 스위칭(ZVS)을 하는 것을 기술적 특징으로 한다.The proposed LLC full bridge type wireless charging circuit supplies DC power from an AC-DC power supply (31) from an AC power supply (30), and the first to fourth pools Bridge switches 51 to 54 are connected in a bridge structure so that the contacts of the first
또한, 변압기 2차측에서는 변압기의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진함을 통하여 변압기의 1차측 및 2차측에서 모두 공진을 통하여 전력이 전달되며, 상기 변압기 1차측의 공진 전력은 풀브리지 타입 정류부(60)를 통하여 리튬-이온 배터리(11)에 전력을 충전하는 것을 기술적 특징으로 한다.In addition, on the secondary side of the transformer, power is transmitted through resonance on both the primary side and the secondary side of the transformer through the resonance of the
상기 제안된 공진형 LLC 풀브리지 방식 무선전력 전송장치의 세부회로는 제1 비교기(115)를 통하여 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)을 검출하며, 상기 검출된 상기 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)은 제2 비교기(116)를 통하여 제어기로 입력된다. 상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (+) 부분은 제1 톱니파(120) 제어신호와 비교하기 위하여 제3 비교기(117)로 입력되며, 상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (-) 부분은 제2 톱니파(121) 제어신호와 비교하기 위하여 제4 비교기(118)로 입력되어 게이트 신호가 생성된다.The detailed circuit of the proposed resonant LLC full bridge type wireless power transmission apparatus detects an AC voltage wave of the primary side
상기 제1 톱니파(120)와 상기 제2 톱니파(121)의 파형은 서로 수평 대칭의 파형인 것이 또한 가장 큰 기술적 특징이다. The waveform of the first
제1 AND 게이트(113)은 상기 제4 비교기(118)의 출력 신호 및 제3,4 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg4)를 AND 조합을 수행하며, 클럭신호(119)가 입력되는 제1 RS 플립플롭(Flip-flop)(111)을 통하여 제1,2 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg3)를 생성하게 된다. 또한 제2 AND 게이트(114)는 상기 제3 비교기(117)의 출력신호 및 제1,2 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg3)를 AND 조합을 하여 클럭신호(119)가 입력되는 제2 RS 플립플롭(Flip-flop)(112)을 통하여 제3,4 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg4)를 생성하는 것을 기술적 특징으로 한다.The first AND
상기 제1,2 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg3) 및 상기 제3,4 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg4) 게이트 구동부(100)의 제1,2 게이트 구둥회로(101,102)를 통하여 풀브리지 스위치(50)의 제1 내지 제4 풀브리지 스위치(51 내지 54)를 제어하는 것을 기술적 특징으로 한다.The gate signal (Vg3) of the first and second full bridge switches and the gate signal (Vg4) of the third and fourth full bridge switches are connected to the full bridge switch The first to fourth full bridge switches 51 to 54 of the
본 발명에서는 드론의 무선전력 전송장치에 있어서, 교류전원(30)으로부터 직류 전원을 출력하는 AC-DC 전원 공급 장치(31); 상기 AC-DC 전원 공급 장치(31)로 출력되는 직류 전원을 스위칭 하는 제1,2 하프브리지 스위치(41,42); 상기 제1 하프브리지 스위치(41) 및 제2 하프브리지 스위치(42)의 접점과 상기 제2 하프브리지 스위치(42)의 소스(Source) 사이에 접속된 변압기(70); 상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48); 상기 변압기(70)의 2차측에 위치하는 2차측 공진 커패시터(49); 상기 변압기(70)의 2차측 전력을 정류하기 위한 풀브리지 타입 정류부(60); 상기 풀브리지 타입 정류부(60)로부터 정류된 전력을 충전하는 리튬-이온 배터리(11); 상기 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)을 검출하는 제1 비교기(115); 상기 제1 비교기(115)의 출력 전압을 보정하는 제2 비교기(116); 상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (+) 부분은 제1 톱니파(120) 제어신호와 비교하기 위한 제3 비교기(117); 상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (-) 부분은 제2 톱니파(121) 제어신호와 비교하기 위하여 제4 비교기(118); 상기 제4 비교기(118)의 출력 신호 및 하부 스위치 게이트 신호(Vg2)를 AND 조합을 수행하는 제1 AND 게이트(113); 상기 제3 비교기(117)의 출력신호 및 상부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 AND 조합을 수행하는 제2 AND 게이트(114); 상기 제1 AND 게이트(113)의 출력 및 클럭신호(119)가 입력되어 상부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 생성하는 제1 RS 플립플롭(Flip-flop)(111); 상기 제2 AND 게이트(114)의 출력 및 클럭신호(119)가 입력되어 하부 스위치 게이트 신호(Vg2)를 생성하는 제2 RS 플립플롭(Flip-flop)(112)을 포함하며;
In the present invention, a wireless power transmission apparatus of a drone includes an AC-DC power supply unit 31 for outputting a DC power from an AC power supply 30; First and second half bridge switches 41 and 42 for switching a DC power output to the AC-DC power supply 31; A transformer (70) connected between a contact of the first half bridge switch (41) and a second half bridge switch (42) and a source of the second half bridge switch (42); A primary resonant capacitor (48) located on the primary side of the transformer (70); A secondary side resonant capacitor 49 located on the secondary side of the transformer 70; A full bridge type rectifying unit 60 for rectifying the secondary side power of the transformer 70; A lithium-ion battery 11 for charging electric power rectified from the full-bridge type rectifying unit 60; A first comparator 115 for detecting an AC voltage waveform of the primary side resonant capacitor 48; A second comparator (116) for correcting an output voltage of the first comparator (115); (+) Portion of the output of the second comparator 116 has a third comparator 117 for comparing the first sawtooth wave 120 control signal; (-) portion of the output of the second comparator 116 is coupled to a fourth comparator 118 for comparison with the second sawtooth wave 121 control signal; A first AND gate 113 for ANDing the output signal of the fourth comparator 118 and the lower switch gate signal Vg2; A second AND gate 114 for ANDing the output signal of the third comparator 117 and the upper switch gate signal Vg1; A first RS flip-flop 111 for receiving an output of the first AND gate 113 and a clock signal 119 to generate an upper switch gate signal Vg1; And a second RS flip-flop 112 for receiving the output of the second AND gate 114 and the clock signal 119 to generate a bottom switch gate signal Vg2;
상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압을 바탕으로 상기 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치를 제안하고자 한다.And controls the first and second half bridge switches (41, 42) based on an AC voltage of a primary resonance capacitor (48) located on a primary side of the transformer (70) We propose a power transmission device.
또한, 본 발명에서는 드론의 무선전력 전송장치에 있어서, 교류전원(30)으로부터 직류 전원을 출력하는 AC-DC 전원 공급 장치(31); 상기 AC-DC 전원 공급 장치(31)로 출력되는 직류 전원을 스위칭 하는 제1 내지 4 풀브리지 스위치(51 내지 54); 상기 제1 풀브리지 스위치(51) 및 제3 풀브리지 스위치(53)의 접점과 상기 제2 풀브리지 스위치(52) 및 제4 풀브리지 스위치(54)의 접점 사이에 접촉된 변압기(70); 상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48); 상기 변압기(70)의 2차측에 위치하는 2차측 공진 커패시터(49); 상기 변압기(70)의 2차측 전력을 정류하기 위한 풀브리지 타입 정류부(60); 상기 풀브리지 타입 정류부(60)로부터 정류된 전력을 충전하는 리튬-이온 배터리(11); 상기 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)을 검출하는 제1 비교기(115); 상기 제1 비교기(115)의 출력 전압을 보정하는 제2 비교기(116); 상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (+) 부분은 제1 톱니파(120) 제어신호와 비교하기 위한 제3 비교기(117); 상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (-) 부분은 제2 톱니파(121) 제어신호와 비교하기 위하여 제4 비교기(118); 상기 제4 비교기(118)의 출력 신호 및 제3,4 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg4)를 AND 조합을 수행하는 제1 AND 게이트(113); 상기 제3 비교기(117)의 출력신호 및 제1,2 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg3)를 AND 조합을 수행하는 제2 AND 게이트(114); 상기 제1 AND 게이트(113)의 출력 및 클럭신호(119)가 입력되어 제1,2 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg3)를 생성하는 제1 RS 플립플롭(Flip-flop)(111); 상기 제2 AND 게이트(114)의 출력 및 클럭신호(119)가 입력되어 제3,4 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg4)를 생성하는 제2 RS 플립플롭(Flip-flop)(112)을 포함하며; 상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압을 바탕으로 상기 제1 내지 4 풀브리지 스위치(51 내지 54)를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치를 제안하고자 한다.Further, the present invention provides a radio transmission apparatus for a drones, comprising: an AC-DC power supply device 31 for outputting a DC power from an AC power supply 30; First to fourth full bridge switches (51 to 54) for switching a DC power output to the AC-DC power supply (31); A transformer 70 contacted between the contacts of the first full bridge switch 51 and the third full bridge switch 53 and the contacts of the second full bridge switch 52 and the fourth full bridge switch 54; A primary resonant capacitor (48) located on the primary side of the transformer (70); A secondary side resonant capacitor 49 located on the secondary side of the transformer 70; A full bridge type rectifying unit 60 for rectifying the secondary side power of the transformer 70; A lithium-ion battery 11 for charging electric power rectified from the full-bridge type rectifying unit 60; A first comparator 115 for detecting an AC voltage waveform of the primary side resonant capacitor 48; A second comparator (116) for correcting an output voltage of the first comparator (115); (+) Portion of the output of the second comparator 116 has a third comparator 117 for comparing the first sawtooth wave 120 control signal; (-) portion of the output of the second comparator 116 is coupled to a fourth comparator 118 for comparison with the second sawtooth wave 121 control signal; A first AND gate 113 for ANDing the output signal of the fourth comparator 118 and the gate signal Vg4 of the third and fourth full bridge switches; A second AND gate 114 for ANDing the output signal of the third comparator 117 and the gate signal Vg3 of the first and second full bridge switches; A first RS flip-flop 111 receiving the output of the first AND gate 113 and the clock signal 119 to generate a gate signal Vg3 of the first and second full bridge switches; And a second RS flip-flop 112 for receiving the output of the second AND gate 114 and the clock signal 119 to generate a gate signal Vg4 of the third and fourth full bridge switches ; And controls the first to fourth full bridge switches (51 to 54) based on an AC voltage of a primary side resonant capacitor (48) located on a primary side of the transformer (70) We propose a power transmission device.
본 발명은 이 분야의 통상의 지식을 가진자가 다양한 변형에 의하여 드론의 무선전력 전송장치에 적용시킬 수 있으며, 기술적으로 용이하게 변형시키는 기술의 범주도 본 특허의 권리범위에 속하는 것으로 인정해야 할 것이다.It should be appreciated by those skilled in the art that the present invention can be applied to Drones' wireless power transmission devices by various modifications, and that the scope of the techniques that are technically easy to modify is also within the scope of the present patent .
10 : 드론
11 : 리튬-이온 배터리
12 : 프레임
13 : 통신모듈(수신기)
14 : 비행 컨트롤러(FC: Flight Controller)
15 : 변속기(ESC: Electronic Stability Control)
16 : 제1 변속기(ESC)
17 : 제2 변속기(ESC)
18 : 제3 변속기(ESC)
19 : 제4 변속기(ESC)
20 : 프로펠러
21 : 제1 프로펠러
22 : 제2 프로펠러
23 : 제3 프로펠러
24 : 제4 프로펠러
25 : 모터
30 : 교류전원
31 : AC-DC 전원 공급 장치(AC-DC Power Supply)
40 : 하프브리지 스위치
41 : 제1 하프브리지 스위치
42 : 제2 하프브리지 스위치
43 : 제1 역병렬 다이오드
44 : 제2 역병렬 다이오드
45 : 제1 누설 인덕터
46 : 제2 누설 인덕터
47 : 자화 인덕터
48 : 1차측 공진 커패시터
49 : 2차측 공진 커패시터
50 : 풀브리지 스위치
51 : 제1 풀브리지 스위치
52 : 제2 풀브리지 스위치
53 : 제3 풀브리지 스위치
54 : 제4 풀브리지 스위치
55 : 제11 역병렬 다이오드
56 : 제12 역병렬 다이오드
57 : 제13 역병렬 다이오드
58 : 제14 역병렬 다이오드
60 : 풀브리지 타입 정류부
61 : 제1 정류 다이오드
62 : 제2 정류 다이오드
63 : 제3 정류 다이오드
64 : 제4 정류 다이오드
65 : 출력단 커패시터
70 : 실제(Real) 변압기
71 : 변압기 1차측 권선(Np)
72 : 변압기 2차측 권선(Ns)
73 : 이상(Ideal) 변압기
80 : 안전 기구물
81 : 1축 드론
82 : 모니터
83 : 3축 드론
84 : 안전 기구물 문(Door)
85 : 드론의 제1 거치대
86 : 제1 발신부 코일(Tx coil)이 배치된 드론의 제1 거치대
87 : 충전상태 표시등
88 : 제2 발신부 코일(Tx coil)이 배치된 드론의 제2 거치대
93 : 원터치 베이스
94 : Rx 코일이 장착된 원터치 베이스
100 : 게이트 구동부
101 : 제1 게이트 구동회로
102 : 제2 게이트 구동회로
111 : 제1 RS 플립플롭(Flip-flop)
112 : 제2 RS 플립플롭(Flip-flop)
113 : 제1 AND 게이트
114 : 제2 AND 게이트
115 : 제1 비교기
116 : 제2 비교기
117 : 제3 비교기
118 ; 제4 비교기
119 : 클럭신호
120 : 제1 톱니파
121 : 제2 톱니파
131 : 제1 제어 커패시터
132 : 제2 제어 커패시터
133 : 제어 저항
200 : 제1 발신부 코일(Tx coil) : 수신부 코일과 크기 동일(同一)한 발신부 코일
250 : 제2 발신부 코일(Tx coil) : 수신부 코일과 비교하여 크기가 상대적으로 큰 발신부 코일
300 : 수신부 코일(RX coil)
350 : 무선전력 송수신 코일
400 : 컨버터 제어부
Clock : 클럭신호
Id : 정류 다이오드 전류
Is2 : 하부 스위치 전류
Im : 변압기 1차측 자화인덕터 전류
Ip : 변압기 1차측 전류
Is2 : 하부 스위치 전류
t : 시간
t0 : 제0 시간
t1 : 제1 시간
t2 : 제2 시간
t3 : 제3 시간
Vg1 : 상부 스위치 게이트 신호
Vg2 : 하부 스위치 게이트 신호
Vg3 : 제1,2 풀브리지 스위치의 게이트 신호
Vg4 : 제3,4 풀브리지 스위치의 게이트 신호
Vin : 입력전압
Vs2 : 하부 스위치 전압10: Drones
11: Lithium-ion battery
12: frame
13: Communication module (receiver)
14: Flight controller (FC)
15: Electronic Stability Control (ESC)
16: First transmission (ESC)
17: Second transmission (ESC)
18: Third transmission (ESC)
19: Fourth transmission (ESC)
20: Propeller
21: First propeller
22: Second propeller
23: Third propeller
24: Fourth propeller
25: Motor
30: AC power source
31: AC-DC Power Supply (AC-DC Power Supply)
40: half bridge switch
41: first half bridge switch
42: second half bridge switch
43: a first antiparallel diode
44: second antiparallel diode
45: First Leakage Inductor
46: Second Leakage Inductor
47: magnetizing inductor
48: primary side resonant capacitor
49: secondary side resonance capacitor
50: Full bridge switch
51: First full bridge switch
52: second full bridge switch
53: third full bridge switch
54: fourth full bridge switch
55: 11th reverse-parallel diode
56: twelfth antiparallel diode
57: thirteenth antiparallel diode
58: Fourteenth antiparallel diode
60: Full bridge type rectifying part
61: first rectifying diode
62: second rectifying diode
63: third rectifier diode
64: fourth rectifier diode
65: Output stage capacitor
70: Real transformer
71: Transformer primary winding (Np)
72: Transformer secondary winding (Ns)
73: Ideal transformer
80: Safety equipment
81: 1 axis drones
82: Monitor
83: Three Axis Drones
84: Safety devices Door
85: Dron's 1st Stand
86: a first holder of a dron arranged with a first Tx coil
87: Charging status indicator
88: second holder of a dron arranged with a second Tx coil
93: One touch base
94: One touch bass with Rx coil
100: Gate driver
101: first gate driving circuit
102: second gate driving circuit
111: first RS flip-flop;
112: second RS flip-flop
113: first AND gate
114: second AND gate
115: first comparator
116: second comparator
117: third comparator
118; The fourth comparator
119: clock signal
120: 1st saw tooth
121: 2nd sawtooth
131: first control capacitor
132: second control capacitor
133: control resistance
200: First Tx coil: A transmitter coil having the same size (same size) as the receiver coil
250: Second Tx coil: A transmitter coil having a relatively large size as compared with the receiver coil
300: Receiver coil (RX coil)
350: Wireless power transmission / reception coil
400: converter control section
Clock: clock signal
Id: rectified diode current
Is2: Lower switch current
Im: Magnetization inductor current on primary side of transformer
Ip: Transformer primary current
Is2: Lower switch current
t: time
t0: Time 0
t1: 1st time
t2: the second time
t3: the third hour
Vg1: upper switch gate signal
Vg2: lower switch gate signal
Vg3: gate signal of the first and second full bridge switches
Vg4: gate signal of the third and fourth full bridge switches
Vin: Input voltage
Vs2: Lower switch voltage
Claims (12)
교류전원(30)으로부터 직류 전원을 출력하는 AC-DC 전원 공급 장치(31);
상기 AC-DC 전원 공급 장치(31)로 출력되는 직류 전원을 스위칭 하는 제1,2 하프브리지 스위치(41,42);
상기 제1 하프브리지 스위치(41) 및 제2 하프브리지 스위치(42)의 접점과 상기 제2 하프브리지 스위치(42)의 소스(Source) 사이에 접속된 변압기(70);
상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48);
상기 변압기(70)의 2차측에 위치하는 2차측 공진 커패시터(49);
상기 변압기(70)의 2차측 전력을 정류하기 위한 풀브리지 타입 정류부(60);
상기 풀브리지 타입 정류부(60)로부터 정류된 전력을 충전하는 리튬-이온 배터리(11);
상기 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)을 검출하는 제1 비교기(115);
상기 제1 비교기(115)의 출력 전압을 보정하는 제2 비교기(116);
상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (+) 부분은 제1 톱니파(120) 제어신호와 비교하기 위한 제3 비교기(117);
상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (-) 부분은 제2 톱니파(121) 제어신호와 비교하기 위하여 제4 비교기(118);
상기 제4 비교기(118)의 출력 신호 및 하부 스위치 게이트 신호(Vg2)를 AND 조합을 수행하는 제1 AND 게이트(113);
상기 제3 비교기(117)의 출력신호 및 상부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 AND 조합을 수행하는 제2 AND 게이트(114);
상기 제1 AND 게이트(113)의 출력 및 클럭신호(119)가 입력되어 상부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 생성하는 제1 RS 플립플롭(Flip-flop)(111);
상기 제2 AND 게이트(114)의 출력 및 클럭신호(119)가 입력되어 하부 스위치 게이트 신호(Vg2)를 생성하는 제2 RS 플립플롭(Flip-flop)(112)을 포함하며;
상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압을 바탕으로 상기 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치In the wireless power transmission apparatus of the drone,
An AC-DC power supply device 31 for outputting a DC power from the AC power source 30;
First and second half bridge switches 41 and 42 for switching a DC power output to the AC-DC power supply 31;
A transformer (70) connected between a contact of the first half bridge switch (41) and a second half bridge switch (42) and a source of the second half bridge switch (42);
A primary resonant capacitor (48) located on the primary side of the transformer (70);
A secondary side resonant capacitor 49 located on the secondary side of the transformer 70;
A full bridge type rectifying unit 60 for rectifying the secondary side power of the transformer 70;
A lithium-ion battery 11 for charging electric power rectified from the full-bridge type rectifying unit 60;
A first comparator 115 for detecting an AC voltage waveform of the primary side resonant capacitor 48;
A second comparator (116) for correcting an output voltage of the first comparator (115);
(+) Portion of the output of the second comparator 116 has a third comparator 117 for comparing the first sawtooth wave 120 control signal;
(-) portion of the output of the second comparator 116 is coupled to a fourth comparator 118 for comparison with the second sawtooth wave 121 control signal;
A first AND gate 113 for ANDing the output signal of the fourth comparator 118 and the lower switch gate signal Vg2;
A second AND gate 114 for ANDing the output signal of the third comparator 117 and the upper switch gate signal Vg1;
A first RS flip-flop 111 for receiving an output of the first AND gate 113 and a clock signal 119 to generate an upper switch gate signal Vg1;
And a second RS flip-flop 112 for receiving the output of the second AND gate 114 and the clock signal 119 to generate a bottom switch gate signal Vg2;
And controls the first and second half bridge switches (41, 42) based on an AC voltage of a primary resonance capacitor (48) located on a primary side of the transformer (70) Power transmission device
교류전원(30)으로부터 직류 전원을 출력하는 AC-DC 전원 공급 장치(31);
상기 AC-DC 전원 공급 장치(31)로 출력되는 직류 전원을 스위칭 하는 제1 내지 4 풀브리지 스위치(51 내지 54);
상기 제1 풀브리지 스위치(51) 및 제3 풀브리지 스위치(53)의 접점과 상기 제2 풀브리지 스위치(52) 및 제4 풀브리지 스위치(54)의 접점 사이에 접촉된 변압기(70);
상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48);
상기 변압기(70)의 2차측에 위치하는 2차측 공진 커패시터(49);
상기 변압기(70)의 2차측 전력을 정류하기 위한 풀브리지 타입 정류부(60);
상기 풀브리지 타입 정류부(60)로부터 정류된 전력을 충전하는 리튬-이온 배터리(11);
상기 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)을 검출하는 제1 비교기(115);
상기 제1 비교기(115)의 출력 전압을 보정하는 제2 비교기(116);
상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (+) 부분은 제1 톱니파(120) 제어신호와 비교하기 위한 제3 비교기(117);
상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (-) 부분은 제2 톱니파(121) 제어신호와 비교하기 위하여 제4 비교기(118);
상기 제4 비교기(118)의 출력 신호 및 제3,4 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg4)를 AND 조합을 수행하는 제1 AND 게이트(113);
상기 제3 비교기(117)의 출력신호 및 제1,2 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg3)를 AND 조합을 수행하는 제2 AND 게이트(114);
상기 제1 AND 게이트(113)의 출력 및 클럭신호(119)가 입력되어 제1,2 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg3)를 생성하는 제1 RS 플립플롭(Flip-flop)(111);
상기 제2 AND 게이트(114)의 출력 및 클럭신호(119)가 입력되어 제3,4 풀브리지 스위치의 게이트 신호(Vg4)를 생성하는 제2 RS 플립플롭(Flip-flop)(112)을 포함하며;
상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압을 바탕으로 상기 제1 내지 4 풀브리지 스위치(51 내지 54)를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치In the wireless power transmission apparatus of the drone,
An AC-DC power supply device 31 for outputting a DC power from the AC power source 30;
First to fourth full bridge switches (51 to 54) for switching a DC power output to the AC-DC power supply (31);
A transformer 70 contacted between the contacts of the first full bridge switch 51 and the third full bridge switch 53 and the contacts of the second full bridge switch 52 and the fourth full bridge switch 54;
A primary resonant capacitor (48) located on the primary side of the transformer (70);
A secondary side resonant capacitor 49 located on the secondary side of the transformer 70;
A full bridge type rectifying unit 60 for rectifying the secondary side power of the transformer 70;
A lithium-ion battery 11 for charging electric power rectified from the full-bridge type rectifying unit 60;
A first comparator 115 for detecting an AC voltage waveform of the primary side resonant capacitor 48;
A second comparator (116) for correcting an output voltage of the first comparator (115);
(+) Portion of the output of the second comparator 116 has a third comparator 117 for comparing the first sawtooth wave 120 control signal;
(-) portion of the output of the second comparator 116 is coupled to a fourth comparator 118 for comparison with the second sawtooth wave 121 control signal;
A first AND gate 113 for ANDing the output signal of the fourth comparator 118 and the gate signal Vg4 of the third and fourth full bridge switches;
A second AND gate 114 for ANDing the output signal of the third comparator 117 and the gate signal Vg3 of the first and second full bridge switches;
A first RS flip-flop 111 receiving the output of the first AND gate 113 and the clock signal 119 to generate a gate signal Vg3 of the first and second full bridge switches;
And a second RS flip-flop 112 for receiving the output of the second AND gate 114 and the clock signal 119 to generate a gate signal Vg4 of the third and fourth full bridge switches ;
And controls the first to fourth full bridge switches (51 to 54) based on an AC voltage of a primary side resonant capacitor (48) located on a primary side of the transformer (70) Power transmission device
상기 리튬-이온 배터리(11)에 저장된 에너지는 상기 드론의 모터(25)를 통해서 프로펠러(20)를 회전시키는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the energy stored in the lithium-ion battery (11) rotates the propeller (20) through the motor (25) of the drones
상기 변압기(70)의 발신부 코일(Tx coil) 및 수신부 코일(RX coil)은 모두 평판형 코일인 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치The method according to claim 1 or 2,
Characterized in that the Tx coil and RX coil of the transformer (70) are all plate-type coils.
상기 변압기(70)는 수신부 코일(300) 및 상기 수신부 코일(300)과 크기 동일(同一)한 제1 발신부 코일(200)로 구성되는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치The method according to claim 1 or 2,
The transformer 70 is composed of a receiving coil 300 and a first transmitting coil 200 having the same size as the receiving coil 300. [
상기 변압기(70)는 수신부 코일(300) 및 상기 수신부 코일(300)과 비교하여 상대적으로 큰 크기의 제2 발신부 코일(250)로 구성되는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치The method according to claim 1 or 2,
The transformer 70 is composed of a second transmission coil 250 having a relatively large size as compared with the receiving coil 300 and the receiving coil 300. [
상기 변압기(70) 1차측의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)가 LLC 공진을 수행하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치 The method according to claim 1 or 2,
Wherein the first leakage inductor (45) -magnetization inductor (47) on the primary side of the transformer (70) - the primary resonance capacitor (48) performs LLC resonance.
상기 변압기(70) 2차측의 제2 누설 인덕터(46) - 2차측 공진 커패시터(49)가 공진을 수행하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치 The method according to claim 1 or 2,
And the second leakage inductor (46) - secondary resonance capacitor (49) on the secondary side of the transformer (70) performs resonance.
교류전원(30)으로부터 직류 전원을 출력하는 AC-DC 전원 공급 장치(31);
상기 AC-DC 전원 공급 장치(31)로 출력되는 직류 전원을 스위칭 하는 제1,2 하프브리지 스위치(41,42);
상기 제1 하프브리지 스위치(41) 및 제2 하프브리지 스위치(42)의 접점과 상기 제2 하프브리지 스위치(42)의 소스(Source) 사이에 접속된 변압기(70);
상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48);
상기 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압 파형(Wave)을 검출하는 제1 비교기(115);
상기 제1 비교기(115)의 출력 전압을 보정하는 제2 비교기(116);
상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (+) 부분은 제1 톱니파(120) 제어신호와 비교하기 위한 제3 비교기(117);
상기 제2 비교기(116)의 출력에서 (-) 부분은 제2 톱니파(121) 제어신호와 비교하기 위하여 제4 비교기(118)를 포함하며;
상기 변압기(70)의 1차측에 위치하는 1차측 공진 커패시터(48)의 교류(AC) 전압을 바탕으로 상기 제1,2 하프브리지 스위치(41,42)를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치In the wireless power transmission apparatus of the drone,
An AC-DC power supply device 31 for outputting a DC power from the AC power source 30;
First and second half bridge switches 41 and 42 for switching a DC power output to the AC-DC power supply 31;
A transformer (70) connected between a contact of the first half bridge switch (41) and a second half bridge switch (42) and a source of the second half bridge switch (42);
A primary resonant capacitor (48) located on the primary side of the transformer (70);
A first comparator 115 for detecting an AC voltage waveform of the primary side resonant capacitor 48;
A second comparator (116) for correcting an output voltage of the first comparator (115);
(+) Portion of the output of the second comparator 116 has a third comparator 117 for comparing the first sawtooth wave 120 control signal;
(-) portion of the output of the second comparator 116 includes a fourth comparator 118 for comparison with the second sawtooth wave 121 control signal;
And controls the first and second half bridge switches (41, 42) based on an AC voltage of a primary resonance capacitor (48) located on a primary side of the transformer (70) Power transmission device
상기 제4 비교기(118)의 출력 신호 및 하부 스위치 게이트 신호(Vg2)를 AND 조합을 수행하는 제1 AND 게이트(113);
상기 제3 비교기(117)의 출력신호 및 상부 스위치 게이트 신호(Vg1)를 AND 조합을 수행하는 제2 AND 게이트(114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치The method according to claim 9,
A first AND gate 113 for ANDing the output signal of the fourth comparator 118 and the lower switch gate signal Vg2;
And a second AND gate (114) for ANDing the output signal of the third comparator (117) and the upper switch gate signal (Vg1)
상기 제1 톱니파(120)와 상기 제2 톱니파(121)의 파형은 서로 수평 대칭인 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치The method according to claim 9,
Wherein a waveform of the first sawtooth wave (120) and a waveform of the second sawtooth wave (121) are horizontally symmetrical to each other.
상기 변압기(70) 1차측의 제1 누설 인덕터(45) - 자화 인덕터(47) - 1차측 공진 커패시터(48)가 LLC 공진을 수행하는 것을 특징으로 하는 드론의 무선전력 전송장치 The method according to claim 9,
Wherein the first leakage inductor (45) -magnetization inductor (47) on the primary side of the transformer (70) - the primary resonance capacitor (48) performs LLC resonance.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |