KR101985490B1

KR101985490B1 - 무선 충전 디바이스 및 이를 이용한 차량 무선 충전 방법

Info

Publication number: KR101985490B1
Application number: KR1020170002845A
Authority: KR
Inventors: 최봉호
Original assignee: 최봉호
Priority date: 2016-07-25
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2019-06-03
Also published as: KR20180011701A

Abstract

본 발명은 무선 충전 디바이스 및 이를 이용한 차량 무선 충전 방법에 관한 것으로 해결하고자 하는 기술적 과제는 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식을 겸하거나 필요 시 단독으로 사용하며, 차량이 충전 가능한 일정 구간에 위치하면 차량과 통신하여 충전에 필요한 정보를 송수신하거나 충전 시에도 충전 상황을 실시간 전송하여 사용자가 충전 대기시간을 활용할 수 있도록 하는데 있다.
일례로, 전류 제어 명령에 따라 제1 테스트 전류, 제2 테스트 전류 및 충전 전류 중 어느 하나의 전류를 차량에 송신하는 전류 송신부; 상기 제1 테스트 전류를 상기 차량에 송신하는 과정에서 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제1 좌표를 검색하여 제공하고, 상기 제2 테스트 전류를 상기 차량에 송신하는 과정에서 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제2 좌표를 검색하여 제공하는 검색부; 및 상기 차량이 무선 충전 구간 안에 위치해 있으면 상기 전류 송신부를 상기 차량으로부터 특정 거리만큼 이격된 위치의 좌표로 이동시킨 후 상기 제1 테스트 전류가 상기 차량에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 검색부에 의해 검색된 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제1 좌표로 상기 전류 송신부를 이동시킨 후 상기 제2 테스트 전류가 상기 차량에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 검색부에 의해 검색된 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제2 좌표로 전류 송신부를 이동시켜 상기 충전 전류를 제공하도록 상기 전류 송신부를 제어하는 제어부를 포함하는 무선 충전 디바이스를 개시한다.

Description

무선 충전 디바이스 및 이를 이용한 차량 무선 충전 방법{WIRELESS CHARGING DEVICE AND WIRELESS CHARGING METHOD USING THE SAME}

본 발명의 실시예들은 무선 충전 디바이스 및 이를 이용한 차량 무선 충전 방법에 관한 것이다.

최근 들어 전기자동차가 등장하면서 충전 인프라 구축에 대한 관심이 증대되고 있다. 이미 가정용 충전기를 이용한 전기자동차 충전을 비롯하여 배터리 교체, 급속 충전장치, 무선 충전장치 등 다양한 충전방식이 등장하고 있고, 새로운 충전사업 비즈니스 모델도 나타나기 시작하고 있다. 유럽에서는 시험 운행중인 전기차와 충전소가 눈에 띄기 시작했고, 일본에서는 자동차제조업체와 전력회사들이 주도하여 전기자동차 및 충전소를 시범적으로 운영하고 있다.

향후 전기자동차의 보급이 대중화될 것으로 예상됨에 따라 충전시간을 단축시키고 편의성을 증대시킨 안전하고 빠른 충전방식이 요구되고 있으며, 이에 따라 콘센트에 플러그를 꽂아 사용하는 유선충전방식의 불편함을 해소할 수 있는 비접촉식 충전방식도 다양하게 제안되고 있다.

근거리 무선충전방식은 자기공명 방식을 통해 충전이 이루어 진다. 자기 공명 방식은 특정 주파수에서 큰 진폭으로 진동하는 공명 현상을 이용하며, 두 개의 코일 중 어느 하나에 전원을 연결하고 나머지 하나는 전자 기기에 연결하여 공명에 의해 발생되는 전류를 이용하여 충전하는 방식이다. 이러한 자기 공명 방식은 무선 충전 디바이스의 송신기와 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기 사이의 거리가 1m 내지 2m가 되어도 전력 송신이 가능하다는 장점이 있다.

즉, 자기공명 방식은 전자기 공진에 의한 무선 충전으로 유도 거리가 자기유도 방식과 비교하여 10배 이상이지만, 원거리의 전자기 유도 과정에서 유도 거리에 따른 유기 손실 또한 10배 이상이다. 결론적으로, 자기공명 방식은 유도 거리가 크면 전자기 유기 손실도 크다는 문제점이 있다.

또한, 근거리 무선충전방식은 자기유도 방식을 통해 충전이 이루어 진다. 자기유도 방식은 무선 충전 디바이스의 송신기로 1차 코일을 사용하고, 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기로 2차 코일을 사용하며, 무선 충전 디바이스의 송신기의 1차 코일에서 발생한 자기장인 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기의 2차 코일에 유도돼 전류를 공급하게 된다.

이러한 경우, 무선 충전 디바이스의 송신기의 1차 코일 및 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기의 2차 코일에 의한 자기 에너지 결합을 이용한 기술로 높은 전력 전송을 한다는 장점이 있으나, 전력 전송을 위해서 무선 충전 디바이스의 송신기의 1차 코일 및 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기의 2차 코일이 수mm 정도의 짧은 거리에 인접해 있어야 하며, 무선 충전 디바이스의 송신기의 1차 코일 및 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기의 2차 코일의 정렬에 따라 전력 전송의 효율성이 급격하게 변하는 단점이 있다.

상기와 같은 자기유도 방식은 전자기 유도에 의한 무선충전방식으로 자기공명 방식과 비교하여 충전시간이 짧고 무선 충전 디바이스의 송신기 및 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기 사이의 유도 거리가 초근접시 전자기 유도율이 높다. 하지만, 선 충전 디바이스의 송신기 및 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기 사이의 유도 거리가 크면 정렬 위치에 따라 무선 충전의 기능을 상실한다는 문제점이 있다.

즉, 사용자의 운전 습관이나 주정차 구역의 환경에 따라 차량을 운행하여 무선 충전 디바이스의 송신기의 위치에 정확히 주정차할 수 없는 상황에서는 무선 충전 디바이스의 송신기 및 차량 내부에 있는 충전 대상 디바이스의 수신기 사이의 유도 거리가 커지기 때문에 무선 충전의 기능을 상실한다는 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-2012-0041446호는 차량 무선 충전 방법 및 시스템에 관한 것으로, 주행 중인 차량들끼리 상호 간에 전력 요청 또는 제공 신호를 송수신하여 원하는 외부 차량을 선택하고 무선 도킹함에 따라 주행 중에도 차량들끼리 무선 충전을 수행할 수 있다는 내용이 개시되어 있으나, 상기의 문제점을 해결하기 위한 방안이 개시되어 있지 않다.

한국공개특허 제10-2012-0041446호

본 발명은 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식을 겸하거나 필요 시 단독으로 사용할 수 있도록 하는 차량 무선 충전 방법 및 이를 제어하는 무선 충전 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 차량이 충전 가능한 일정 구간에 위치하면 차량과 통신하여 충전에 필요한 정보를 송수신하거나 충전 시에도 충전 상황을 실시간 전송하여 사용자가 충전 대기시간을 활용할 수 있도록 하는 차량 무선 충전 방법 및 이를 제어하는 무선 충전 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 디바이스는, 전류 제어 명령에 따라 제1 테스트 전류, 제2 테스트 전류 및 충전 전류 중 어느 하나의 전류를 차량에 송신하는 전류 송신부; 상기 제1 테스트 전류를 상기 차량에 송신하는 과정에서 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제1 좌표를 검색하여 제공하고, 상기 제2 테스트 전류를 상기 차량에 송신하는 과정에서 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제2 좌표를 검색하여 제공하는 검색부; 및 상기 차량이 무선 충전 구간 안에 위치하면 상기 전류 송신부를 상기 차량으로부터 특정 거리만큼 이격된 위치의 좌표로 이동시킨 후 상기 제1 테스트 전류가 상기 차량에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 검색부에 의해 검색된 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제1 좌표로 상기 전류 송신부를 이동시킨 후 상기 제2 테스트 전류가 상기 차량에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 검색부에 의해 검색된 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제2 좌표로 전류 송신부를 이동시켜 상기 충전 전류를 제공하도록 상기 전류 송신부를 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1 테스트 전류가 상기 차량의 전류 수신부에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 제1 테스트 전류가 상기 차량의 전류 수신부에 송신되는 과정에서 X축과 Y축 방향을 따라 상기 전류 송신부를 이동시키고, 상기 검색부는, 상기 전류 송신부가 X축과 Y축을 따라 이동되는 과정에서 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 X축과 Y축 좌표를 검색할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 검색부를 통해 검색된 상기 X축과 Y축 좌표의 위치에서 상기 제2 테스트 전류가 상기 차량의 전류 수신부에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 제2 테스트 전류가 상기 차량의 전류 수신부에 송신되는 과정에서 Z축 방향을 따라 상기 전류 송신부를 상승 및 하강시키고, 상기 검색부는, 상기 전류 송신부가 상기 Z축으로 좌표를 이동하면서 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 Z축 좌표를 검색하고, 상기 제2 테스트 전류는 자기 공명 방식의 테스트 전류를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전류 송신부는, 주 송신 코일; 및 상기 주 송신 코일을 중심으로 상기 주 송신 코일의 주변 둘레를 따라 배치된 복수의 보조 송신 코일을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 주 송신 코일을 중심으로 상기 보조 송신 코일을 상기 주 송신 코일의 주변 둘레를 따라 회전시킬 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 차량이 미리 결정된 구간에 위치하면 무선 네트워크를 통해 운전자의 휴대 단말과 연결되어, 상기 휴대 단말로부터 전기 자동차 정보, 사용자의 충전 요구량 및 운전자 정보를 수신하고, 상기 사용자 충전 요구량에 따라 충전을 완료한 후 상기 휴대 단말로 사용자의 승인을 요청하고, 상기 사용자의 승인 결과에 따라 결제를 진행할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 유기 자기 반사 격판을 이용하여 상기 전류 송신부에서 상기 차량의 전류 수신부로 유기되는 전자량을 조절하고, 상기 유기 자기 반사 격판은 전자파를 흡수하지 않는 반사체 금속 또는 상기 반사체 금속을 이용한 합금체를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전류 송신부는, 차량의 무선 충전을 위해 마련된 복수의 주차면 상에 각각 설치되고, 상기 제어부는, 상기 주차면에 주차한 순서에 따라 차량의 무선 충전이 이루어지도록 상기 전류 송신부를 순차적으로 제어하고, 상기 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하여 선택적으로 상기 전류 송신부를 통한 무선 충전을 제어할 수 있다.

또한, 상기 전류 송신부는, 차량의 무선 충전을 위해 마련된 복수의 주차면 상에 설치되되, 상기 복수의 주차면을 따라 설치된 이송 레일을 따라 이동 가능하도록 설치되고, 상기 제어부는, 상기 주차면에 주차한 순서에 따라 차량의 무선 충전이 이루어지도록 상기 전류 송신부를 순차적으로 제어하고, 상기 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하여 선택적으로 상기 전류 송신부를 통한 무선 충전을 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 전류 송신부에 각각 설치된 근접 센서를 이용하여 상기 주차면에 주차한 순서를 설정하고, 상기 전류 송신부를 통해 인가되는 상기 제1 테스트 전류 및 상기 제2 테스트 전류 중 적어도 하나에 의한 유도 전류를 검출하여 상기 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 충전 디바이스를 이용한 차량 무선 충전 방법에 있어서, 무선 충전을 위한 주차면에 차량이 위치한 경우, 상기 무선 충전 디바이스의 전류 송신부가 제1 테스트 전류를 상기 차량으로 송신하는 단계; 상기 무선 충전 디바이스의 제어부가 상기 전류 송신부를 X축과 Y축을 따라 이동시켜가며 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제1 좌표를 검색하는 단계; 상기 제1 좌표의 지점에서 상기 전류 송신부가 제2 테스트 전류를 상기 차량으로 송신하는 단계; 상기 제어부가 상기 전류 송신부를 Z축을 따라 이동시켜가며 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제2 좌표를 검색하는 단계; 및 상기 전류 송신부가 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 지점에서 상기 차량에 충전 전류를 송신하여 상기 차량을 충전하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 자기 유도 방식 및 자기 공명 방식을 겸하거나 필요 시 단독으로 사용할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 차량이 충전 가능한 일정 구간에 위치하면 차량과 사용자와 통신하여 충전에 필요한 정보를 송수신하거나 충전 시에도 충전 상황을 실시간 전송하여 사용자가 충전 대기시간을 활용할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 무선 충전 시스템의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 디바이스의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5 내지 도 7은 도 4의 무선 충전 디바이스의 이동 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 도 4의 무선 충전 디바이스의 이동 방법의 다른 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 일반적인 자기 유도 방식과 손실 전자를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 무선 충전 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12의 유기 자기 반사 격판의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 디바이스를 복수의 주차면에 적용한 구성과 일례를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 디바이스를 복수의 주차면에 적용한 구성과 다른 예를 나타낸 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 명세서에서 사용된 용어 중 "차량"은 전기 충전을 통해 이동 가능한 모든 이동 수단을 포함한다. 예를 들어, 전기 자동차, 전기 오토바이, 이송 대차 전동 대차 등을 포함할 수 있다.

본 명세서의 차량 무선 디바이스의 전류 송신부는 차량의 종류에 따라 X축, Y축, Z축 및 R축 중 적어도 하나의 방향이 적용된다. 만일, 차량의 종류가 조향 장치(즉, 선회 장치)가 있는 차량(예를 들어, 전기 자동차 등)인 경우, 차량 무선 디바이스의 전류 송신부는 X축, Y축, Z축 및 R축이 적용된다. 한편, 차량의 종류가 조향 장치가 없는 차량(예를 들어, 이송 대차, 전동 대차 등)이 경우 차량 무선 디바이스의 전류 송신부는 X축 및 Z축 방향이 적용된다. 이때, 차량의 종류가 조향 장치가 없는 차량 경우 차량이 레일을 따라 X축 직선으로 움직인다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 무선 충전 시스템을 설명하기 위한 네트워크 구성도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 무선 충전 시스템의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 차량 무선 충전 시스템은 무선 충전 디바이스(100) 및 차량(200)을 포함한다. 무선 충전 디바이스(100)는 전류 송신부(110)을 포함하고, 차량(200)은 전류 수신부(210)을 포함한다.

무선 충전 디바이스(100)는 사용자에 의해 운행되는 차량(200)이 차량 무선 충전 구간의 일정 영역에 위치하면 무선 네트워크(예를 들어, 비콘, 블루투스, 와이파이 등)를 통해 차량(200)과 연관된 단말 장치(예를 들어, 차량 내 디스플레이 장치, 차량의 운전자가 소유하는 스마트 기기(즉, 스마트 폰, PDA, 테블릿 PC 등))과 통신하여 데이터를 송수신한다.

이때, 무선 충전 디바이스(100)는 무선 네트워크를 통해 운전자의 스마트 기기(220)로부터 전기 자동차 정보(예를 들어, 잔여 용량, 자기장 주파수, 코일의 권선수 등), 사용자 요구량, 운전자 정보(예를 들어, 카드 번호, 자동 이체 계좌 번호, 비밀 번호 등) 등을 수신할 수 있다.

무선 충전 디바이스(100)는 차량(200) 내 단말 장치(220)로부터 수신된 무선 충전 방식 정보, 사용자 요구량 및 운전자 정보에 따라 충전 완료 시간 및 충전 금액을 산출하여 단말 장치(220)에 제공한다. 이때, 무선 충전 디바이스(100)는 무선 충전 방식 정보를 이용하여 차량의 무선 충전 방식이 자기 공명식, 자기 유도식 또는 자기 공명식 및 자기 유도식의 겸용식인지 확인할 수 있다.

이에 따라, 사용자는 단말 장치(220)에 표시된 정보를 확인하여 충전을 위해 소요되는 예상 시간을 확인할 수 있기 때문에 사용자가 충전 대기 시간을 활용할 수 있다.

이하에서는 도 3을 참조하여 충전 과정을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 무선 충전 디바이스(100)의 전류 송신부(110)는 송신 코일(111) 및 송신 소스 코일(112)을 포함하고, 차량(200)의 전류 수신부(210)는 수신 코일(211) 및 수신 소스 코일(212)을 포함한다.

전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 충전 예정 전류량만큼 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 전류를 제공한 후에 단말 장치(220)로부터 미리 수신된 결제 정보에 따라 결제를 진행한다. 이때, 무선 충전 디바이스(100)는 무선 네트워크(예를 들어, 비콘, 블루투스, 와이파이 등)를 통해 운전자의 스마트 기기(220)와 연결하여 사용자의 승인을 요청하며, 사용자에 의한 승인 결과에 따라 결제를 진행한다.

그런 다음, 검색부(120)는 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)을 자동으로 검색하여 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)의 위치를 인식한 후, 차량(200)으로부터 특정 거리만큼 이격된 위치에서 송신 코일(111)은 제1 테스트 전류를 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 송신한다.

즉, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 차량 무선 충전 구간의 일정 영역에 위치하는 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로부터 자기공명 방식이 반응하는 거리만큼 이격된 위치의 좌표로 이동한 후, 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 제1 테스트 전류를 송신하며 제1 테스트 전류의 유도 전류량 및 좌표를 검색한다.

이와 같이, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)이 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 제1 테스트 전류를 송신하는 이유는 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색하기 위해서이다.

이를 위해, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 X축 방향 및 Y축 방향으로 교차하여 이동하면서 제1 테스트 전류를 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 제공하며, 이러한 과정에서 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색할 수 있다.

결론적으로, 차량(200) 마다 고유의 서스펜션 높이가 다르고 운전자의 주차 습관에 따라 무선 충전 디바이스(100) 및 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)의 위치가 변화되기 때문에, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하여 주정차된 차량(200)의 송신 코일(111)의 위치를 1차적으로 스캐닝하여 유도 전류량이 가장 큰 위치로 이동한다.

상기와 같은 과정을 통해 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표가 검색되면 무선 충전 디바이스(100)가 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표로 이동하게 되며, 해당 위치에서 무선 충전 디바이스(100)가 제2 테스트 전류를 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 송신한다.

이때, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 Z축 방향으로 상승 및 하강을 반복하면서 제2 테스트 전류를 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 송신하며 제2 테스트 전류의 유도 전류량 및 좌표를 다시 스캔한다.

상기와 같이, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류를 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 송신하는 이유는 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류에 대한 유도 전류량 중 유도 전류량이 더 큰 위치의 좌표를 이용하여 차량(200)을 충전하기 위해서이다.

전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류를 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 송신하는 과정에서 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류에 대한 유도 전류량 중 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색한 후, 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표 및 전류의 종류가 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 어느 전류인지 확인한다.

상기와 같은 과정을 통해 무선 충전 디바이스(100)의 송신 코일(111)이 이동될 위치의 X 축, Y 축 및 Z 축 각각의 좌표를 확정하며 무선 충전 디바이스(100)가 해당 위치의 좌표로 이동한 후 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 전류를 송신하여 차량의 충전을 실행하기 때문에 손실되는 전류를 최소화하고 최대의 충전효과를 기대할 수 있다.

결론적으로, 차량(200) 마다 고유의 서스펜션 높이가 다르고 운전자의 주차 습관에 따라 무선 충전 디바이스(100) 및 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)의 위치가 변화되기 때문에, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 Z축 방향으로 이동하여 주정차된 수신 코일(211)의 위치를 2차적으로 스캐닝하여 유도 전류량이 가장 큰 위치로 이동함으로써 손실 전류를 최소화하고 최상의 전송효율을 유지할 수 있다. 즉, 자기공명 방식의 전력 손실을 최소화하고 최대의 효율을 가질 수 있다.

즉, 종래의 무선 충전 시스템에는 자기공명 방식 및 자기유도 방식 각각이 사용되거나 자기공명 방식 및 자기유도 방식이 혼합하여 사용되었으나 자기공명 방식은 유도 거리가 자기유도 방식과 비교하여 10배 이상이지만, 원거리의 전자기 유도 과정에서 유도 거리에 따른 유기 손실 또한 10배 이상이었다는 문제점이 있었으며, 자기유도 방식은 무선 충전 디바이스와 차량 사이의 거리에 수mm 정도의 짧은 거리에 인접해 있어야 한다는 문제점이 각각 있었다.

본 발명은, 사용자의 운전 습관에 따라 차량을 운행하여 무선 충전 디바이스의 위치에 정확히 주정차할 수 없는 상황에서도 무선 충전의 기능을 상실하지 않고 충전을 하기 위해서, 자기공명 방식이 반응하는 위치만큼 이격된 위치에서 송신 코일(111)은 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색하고 해당 좌표를 무선 충전 디바이스(100)의 X 및 Y 좌표를 결정한다.

그런 다음, 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표로 무선 충전 디바이스(100)로 이동시킨 후 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류를 이용하여 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)의 Z좌표를 결정한다.

상기와 같은 과정을 통해 결정된 X, Y, Z 좌표는 테스트 전류의 유도 전류량의 가장 큰 위치의 좌표를 기준으로 결정된 것이기 때문에 손실되는 전류를 최소화하고 최대의 충전 효과를 볼 수 있는 위치이다.

결론적으로, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)은 X, Y, Z 좌표로 이동하여 차량(200)에 대한 무선 충전을 진행하기 때문에 손실되는 전류를 최소화하고 최대의 충전 효과를 볼 수 있는 것이다.

도 1 및 도 2에는 도시되어 있지 않으나, 무선 충전 디바이스(100)는 유기 자기 반사 격판(도 4, 150)을 더 포함하며, 유기 자기 반사 격판(150)은 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 전자량을 조절하여 손실되는 전류량을 최대한 줄여 유기 자기 반사 격판을 통해 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 전류를 공급할 수 있다.

유기 자기 반사 격판(150)은 전자파를 흡수하지 않는 반사체 금속(예를 들어, 은, 알류미늄, 마그네슘 등) 또는 반사체 금속을 이용한 합금체로 구현되어 전류 송신부(110)의 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 전자를 반사시킨다.

즉, 유기 자기 반사 격판(150)은 상/하 구배 조절로 각도를 조절함으로써 전자파를 흡수하지 않기 때문에 전류 송신부(110)에서 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 전자를 반사시킴으로써 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 중에 손실되는 전자량을 조절할 수 있는 것이다.

상기의 유기 자기 반사 격판(150)은 일정한 간격을 유지하기 위해 투과성이 좋은 필름지를 상부 및 하부에 각각 부착하거나 부착하지 않음으로써 전류 송신부(110)에서 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 전자량을 최대로 하여 충전시간을 줄일 수 있다. 이러한 유기 자기 반사 격판의 형상은 원형, 격자형 및 나선형으로 구현될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 디바이스의 내부 구조를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 무선 충전 디바이스(100)는 전류 송신부(110), 검색부(120), 무선 통신부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.

전류 송신부(110)는 제어부(140)의 제어에 따라 이동하면서 제1 테스트 전류, 제2 테스트 전류 및 충전 전류 중 어느 하나의 전류를 차량에 송신한다.

일 실시예에서, 전류 송신부(110)는 제1 테스트 전류를 차량(200)에 송신하는 과정에서 제어부(140)의 제어에 따라 전류 송신부(110)의 평면도 상에 X축 방향 및 Y축 방향으로 교차하여 이동하게 된다. 이로 인해, 검색부(120)는 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색할 수 있다.

다른 일 실시예에서, 전류 송신부(110)는 제2 테스트 전류를 차량(200)에 송신하는 과정에서 제어부(140)의 제어에 따라 전류 송신부(110)의 수신 코일(211)의 평면도 상에 Z축 방향으로 상승 및 하강을 반복하면서 이동하게 된다. 이로 인해, 검색부(120)는 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색할 수 있다.

검색부(120)는 전류 송신부(110)가 제어부(140)의 제어에 따라 제1 테스트 전류를 차량에 송신하는 과정에서 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색하여 제어부(140)에 제공한다.

검색부(120)는 전류 송신부(110)가 제어부(140)의 제어에 따라 제2 테스트 전류를 차량에 송신하는 과정에서 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색하여 제어부(140)에 제공한다.

보다 구체적으로, 검색부(120)는 전류 송신부(110)가 제어부(140)의 제어에 따라 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류를 차량에 송신하는 과정에서 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류에 대한 유도 전류량 중 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색한 후, 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표 및 전류의 종류가 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 어느 전류인지 확인하여 제어부(140)에 제공한다.

무선 통신부(130)는 제어부(140)의 명령에 따라 차량과 연관된 단말 장치에 무선 통신하여 데이터를 송수신한다. 무선 통신부(130)는 운전자의 스마트 기기(220)로부터 전기 자동차 정보(예를 들어, 잔여 용량, 무선 충전 방식 정보, 자기장 주파수, 코일의 권선수 등), 사용자 요구량, 운전자 정보(예를 들어, 카드 번호, 자동 이체 계좌 번호, 비밀 번호 등) 등을 수신할 수 있다. 이때, 무선 충전 방식 정보는 차량의 무선 충전 방식이 자기 공명식, 자기 유도식 또는 자기 공명식 및 자기 유도식의 겸용식인지 확인하는데 사용된다.

제어부(140)는 차량이 주정차 구간 안에 위치해있으면 무선 통신부(130)를 통해 차량과 연관된 단말 장치로부터 충전 정보를 수신하면, 충전 정보에 따라 충전 예상 소요 시간, 결제 예정 비용 및 충전 예정 전류량을 산출하여 단말 장치에 제공한다. 이에 따라, 사용자는 단말 장치에 표시된 정보를 확인하여 충전을 위해 소요되는 예상 시간을 확인할 수 있기 때문에 사용자가 충전 대기 시간을 활용할 수 있다.

제어부(140)는 충전 예정 전류량만큼 차량에 전류를 제공한 후에 단말 장치(220)로부터 미리 수신된 결제 정보에 따라 결제를 진행한다. 이때, 무선 충전 디바이스(100)는 무선 네트워크(예를 들어, 비콘, 블루투스, 와이파이 등)를 통해 운전자의 스마트 기기(220)와 연결하여 사용자의 승인을 요청하며, 사용자에 의한 승인 결과 에 따라 결제를 진행한다.

그런 다음, 제어부(140)는 전류 송신부(110)를 차량(200)으로부터 특정 거리만큼 이격된 위치의 좌표로 이동시킨 후 제1 테스트 전류가 차량(200)에 송신되도록 수신부(210)의 위치를 검색하여 확인한다.

이때, 제어부(140)는 전류 송신부(110)에 의해 제1 테스트 전류가 차량에 송신되는 과정에서 X축 방향 및 Y축 방향으로 교차하여 전류 송신부(110)를 이동시킨다. 이와 같이, 제어부(140)가 X축 방향 및 Y축 방향으로 교차하여 전류 송신부(110)를 이동시키는 이유는 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색하기 위해서이다.

제어부(140)는 전류 송신부(110)에 의해 제1 테스트 전류가 차량(200)에 송신되는 과정에서 검색부(120)에 의해 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표가 검색되면 검색부(120)에 의해 검색된 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표로 전류 송신부(110)를 이동시킨다. 즉, 제어부(140)는 검색부(120)에 의해 검색된 X 축 및 Y 축 좌표로 전류 송신부(110)를 이동시킨다.

결론적으로, 차량(200) 마다 고유의 서스펜션 높이가 다르고 운전자의 주차 습관에 따라 전류 수신부(210)의 위치가 변화되기 때문에, 제어부(140)는 도 5 및 도 6와 같이 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)을 X축 방향 및 Y축 방향으로 이동하여 주정차된 차량의 전류 수신부(210)의 위치를 1차적으로 스캐닝하여 유도 전류량이 가장 큰 위치로 이동한다.

그런 다음, 제어부(140)는 제2 테스트 전류가 차량(200)에 송신되도록 송신 코일(111)를 제어한다. 이때, 제어부(140)는 송신 코일(111)에 의해 제2 테스트 전류가 차량(200)에 송신되는 과정에서 도 7와 같이 Z축 방향으로 상승 및 하강을 반복하면서 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)를 이동시킨다.

보다 구체적으로, 제어부(140)는 송신 코일(111)에 의해 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류가 차량(200)에 송신되는 과정에서 Z축 방향으로 상승 및 하강을 반복하면서 송신 코일(111)를 이동시킨다.

이와 같이, 제어부(140)가 Z축 방향으로 상승 및 하강을 반복하면서 송신 코일(111)를 이동시키는 이유는 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류의 유도 전류량 중 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표를 검색하기 위해서이다. 제어부(140)는 송신 코일(111)에 의해 제2 테스트 전류가 차량(200)에 송신되는 과정에서 검색부(120)에 의해 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류의 유도 전류량 중 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표가 검색되면 검색부(120)에 의해 검색된 자기 공명 방식의 테스트 전류 및 자기 유도 방식의 테스트 전류 중 적어도 하나의 전류의 유도 전류량 중 유도 전류량이 가장 큰 위치의 좌표로 송신 코일(111)를 이동시킨다.

결론적으로, 차량(200) 마다 고유의 서스펜션 높이가 다르고 운전자의 주차 습관에 따라 전류 수신부(210)의 위치가 변화되기 때문에, 제어부(140)는 도 7과 같이 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)을 Z축 방향으로 이동하여 주정차된 차량(200)의 전류 수신부(210)의 위치를 2차적으로 스캐닝하여 유도 전류량이 가장 큰 위치로 이동함으로써 손실 전류를 최소화하고 최상의 전송효율을 유지할 수 있다. 즉, 자기공명 방식의 전력 손실을 최소화하고 최대의 효율을 가질 수 있다.

즉, 제어부(140)는 검색부(120)에 의해 검색된 X 축, Y 축 및 Z 축 각각의 좌표로 전류 송신부(110)를 이동시킨 후 검색부(120)에 의해 결정된 전류의 종류에 따라 전류를 차량(200)의 전류 수신부(210)에 송신하여 충전을 실행하기 때문에 손실되는 전류를 최소화하고 최대의 충전효과를 기대할 수 있다.

본 실시예에서 전류 송신부(110)를 X 축, Y축 및 Z축을 따라 이동시키기 위해 X 축 슬라이스 레일, Y축 슬라이스 레일 및 Z축 슬라이스 레일과 모터가 각각 설치될 수 있다.

도 8(a)와 같이 전류 송신부(110) 및 차량(200)의 전류 수신부(210)가 평행하면 문제가 발생하지 않지만, 도 8(b)와 같이 주차 습관에 따라 전류 송신부(110) 및 차량(200)의 전류 수신부(210)가 평행하지 않고, 전류 수신부(210)의 개수가 복수 개이면 전류 송신부(110)의 송신 코일(111) 및 전류 수신부(210)의 수신 코일(211) 사이의 엇각이 발생하므로 도 9과 같이 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)의 R축 회전판을 회전시켜 R축의 엇각값을 보정하여 유도자기 손실을 방지할 수 있다.

R축 회전판은 차량(200)의 전류 수신부(210)가 복수 개 일 때 도 10(a)와 같이 주 송신 코일(111a)과 복수의 보조 송신 코일(111b)이 일직선상에 위치하거나 도 10(b)와 같이 주 송신 코일(111a)과 복수의 보조 송신 코일(111b)가 일정한 각을 이룰 수 있도록 보조 송신 코일(111b)을 주 송신 코일(111a)을 중심으로 주 송신 코일(111a)의 주변 둘레를 따라 회전시킬 수 있다.

이와 같이, 차량(200)의 주정차 시 전류 송신부(110) 및 전류 수신부(210)가 평행하지 않아 전류 송신부(110)의 송신 코일(111) 및 전류 수신부(210)의 수신 코일(211) 사이의 엇각이 발생하더라도 전류 송신부(110)가 R축에 의해 회전할 수 있기 때문에 모든 각에서 충전이 가능하도록 한다.

무선 충전 디바이스(100)는 유기 자기 반사 격판(150)을 더 포함할 수 있다. 유기 자기 반사 격판(150)은 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 전자량을 조절하여 손실되는 전류량을 최대한 줄여 유기 자기 반사 격판을 통해 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 전류를 공급할 수 있다.

유기 자기 반사 격판(150)은 전자파를 흡수하지 않는 반사체 금속(예를 들어, 은, 알류미늄, 마그네슘 등) 또는 반사체 금속을 이용한 합금체로 구현되어 전류 송신부(110)에서 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 중에 손실되는 전자량을 반사시킨다.

도 11은 일반적인 자기 유도 방식과 손실 전자를 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 자기공명 방식을 이용한 무선 충전 시스템은 동일한 공진 주파수를 가지는 공기 사이에 형성되는 강항 자계결합 현상을 이용하여 무선으로 충전을 진행한다.

이러한 자기공명 방식을 이용한 무선 충전 시스템은 무선 충전 디바이스 및 충전 대상 디바이스를 포함하며, 무선 충전 디바이스는 전력이 인가되는 송신 코일(111) 및 송신 소스 코일(112)을 포함하고, 충전 대상 디바이스는 전력이 인가되는 수신 소스 코일(212) 및 수신 코일(211)을 포함한다.

무선 충전 디바이스의 송신 코일(111) 및 송신 소스 코일(112) 중 송신 소스 코일(112)은 전원을 연결하고 송신 코일(111)은 충전 대상 디바이스의 수신 코일(211)에 근접한다.

이와 같은 이유는, 무선 충전 디바이스의 두 개의 코일(111, 112) 중 하나의 코일(112)을 전원에 연결하고 나머지 하나의 코일(111)을 충전 대상 디바이스의 수신 코일(211)에 근접함으로써 동일한 공진 주파수로 맞추어 공명이 발생해 전류가 흐르도록 하기 위해서이다.

이를 통해, 무선 충전 디바이스 및 충전 대상 디바이스 사이의 간격을 수m 이상 이격시킨 상태에서도 충전 대상 디바이스를 충전시킬 수 있고 사용하지 않은 에너지 부분은 전자장으로 재 흡수되어 다른 방식과는 달리 비방사식이므로 주변 기기나 인체에 영향을 미치지 않는다.

자기공명 방식을 이용한 무선 충전 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 무선 충전 디바이스의 송신 소스 코일(112)이 전류를 고주파로 변환시켜 무선 충전 디바이스의 송신 코일(111)에 전송한다. 이로 인해, 무선 충전 디바이스의 송신 코일(111)의 내부의 진동 전류가 코일에서 자기장이 형성되어 충전 대상 디바이스의 수신 코일(211)로 전기가 유도되도록 한다.

상기의 자기공명 방식은 전자기 공진에 의한 무선 충전으로 유도 거리가 자기유도 방식과 비교하여 10배 이상이지만, 원거리의 전자기 유도 과정에서 유도 거리에 따른 유기 손실 또한 10배 이상이다. 결론적으로, 자기공명 방식은 유도 거리가 크면 전자기 유기 손실도 크다는 문제점이 있다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 도 12의 유기 자기 반사 격판의 구성을 설명하기 위한 예시도이다.

도 8, 도 12 및 도 13을 참조하면, 무선 충전 시스템은 무선 충전 디바이스(100) 및 차량(200)을 포함한다. 무선 충전 디바이스(100)의 전류 송신부(110)는 송신 코일(111) 및 송신 소스 코일(112)을 포함하고, 차량(200)의 전류 수신부(210)는 수신 코일(211) 및 수신 소스 코일(212)을 포함한다.

이와 같은 이유는, 무선 충전 디바이스의 송신 소스 코일(112)을 전원에 연결하고 송신 코일(111)을 충전 대상 디바이스의 수신 코일(211)에 근접함으로써 동일한 공진 주파수로 맞추어 공명이 발생해 전류가 흐르도록 하기 위해서이다.

이를 통해, 전류 송신부(110) 및 전류 수신부(210) 사이의 간격을 수m 이상 이격시킨 상태에서도 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 전류를 충전시킬 수 있다.

자기공명 방식을 이용한 무선 충전 과정을 보다 구체적으로 설명하면, 차량(200)의 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)이 전류를 고주파로 변환시켜 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)에 전송한다. 이로 인해, 무선 충전 디바이스(100)의 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)의 내부의 진동 전류가 코일에서 자기장이 형성되어 충전 대상 디바이스의 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 전자가 유도되도록 한다.

이때, 무선 충전 디바이스(100)는 유기 자기 반사 격판(150)을 이용하여 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유도되는 전자량을 조절할 수 있다. 즉, 유기 자기 반사 격판(150)은 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)에서 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 전자량을 조절하여 손실되는 전류량을 최대한 줄여 유기 자기 반사 격판(150)을 통해 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)로 최대 유효 전류를 공급할 수 있다.

결론적으로, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)에서 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유도 자기를 보낼 때 유도 자기는 60%~60%이고, 40%~35%는 손실된다. 이와 같이, 본 발명은 손실 유도 자기를 줄이고자 유기 자기 반사 격판(150)을 사용하였다.

상기의 유기 자기 반사 격판(150)은 전자파를 흡수하지 않는 반사체 금속(예를 들어, 은, 알류미늄, 마그네슘 등) 또는 반사체 금속을 이용한 합금체로 구현되어 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)에서 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 손실되는 전자량을 반사시킨다. 즉, 유기 자기 반사 격판(150)은 상/하 구배 조절로 각도를 조절함으로써 전자파를 흡수하지 않기 때문에 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)에서 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 손실되는 전자를 수신 코일로 반사시킴으로써 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 전자량을 조절할 수 있는 것이다.

상기의 유기 자기 반사 격판(150)은 일정한 간격을 유지하기 위해 투과성이 좋은 필름지를 상부 및 하부에 각각 부착하거나 부착하지 않음으로써 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)에서 전류 수신부(210)의 수신 코일(211)로 유기되는 전자량을 최대로 하여 충전시간을 줄일 수 있다. 이러한 유기 자기 반사 격판(150)의 형상은 도 13(a)와 같이 원형, 도 13(b)와 같이 격자형, 도 13(c)와 같이 나선형 등으로 구현될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 디바이스를 복수의 주차면에 적용한 구성과 일례를 나타낸 도면이다.

도 14를 참조하면, 무선 충전 디바이스(100)의 전류 송신부(110A, 110B, 110C, 110D)는 차량의 무선 충전을 위해 마련된 복수의 주차면에 각각 설치될 수 있다. 예를 들어, 전기 충전소에는 도 14에 도시된 바와 같이 차량이 주차할 수 있도록 '제1 내지 제4 주차면'이 마련되어 있고, 각 주차면 상에는 차량이 주차되어 무선 충전이 이루어질 수 있도록 제1 내지 제4 전류 송신부(110A, 110B, 110C, 110D)가 각각 설치될 수 있다.

여기서, 제어부(140)는 각 주차면에 주차한 순서에 따라 무선 충전이 이루어질 수 있도록 제1 내지 제4 전류 송신부(110A, 110B, 110C, 110D)를 순차적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1 차량(200A)이 제1 주차면에 먼저 주차된 후, 제2 차량(200C)이 제4 주차면에 나중에 주차된 경우, 제어부(140)는 제1 주차면에 주차된 제1 차량(200A)에 대한 무선 충전이 우선적으로 이루어지도록 제1 전류 송신부(110A)를 제어한 후, 충전이 완료되면 제4 주차면에 주차된 제2 차량(200C)에 대한 무선 충전이 이루어지도록 제4 전류 송신부(100D)를 제어할 수 있다. 이를 위해, 제1 내지 제4 전류 송신부(110A, 110B, 110C, 110D)는 근접 센서를 이용하여 차량이 각 주차면에 주차를 한 여부와 함께 주차 순서를 설정할 수 있다.

예를 들어, 제1 전류 송신부(110A)에는 제1 근접센서(113A)가 설치되고, 제2 전류 송신부(110B)에는 제2 근접센서(113B)가 설치되고, 제3 전류 송신부(110C)에는 제3 근접센서(113C)가 설치되고, 제4 전류 송신부(110D)에는 제4 근접센서(113D)가 설치될 수 있으며, 제1 주차면에 제1 차량(200A)이 먼저 주차되고 제4 주차면에 제2 차량(200C)이 주차되면, 제어부(140)는 제1 근접 센서(113A)로부터 감지 신호를 먼저 입력 받은 후 제4 근접 센서(113D)로부터 감지 신호를 입력 받을 수 있다. 이에 따라 제어부(140)는 가장 먼저 감지 신호를 전송한 제1 근접 센서(113A)에 기초하여 제1 주차면에 대한 충전 순서를 1순위로 설정하고, 가장 나중에 감지 신호를 전송한 제4 근접 센서(113D)에 기초하여 제4 주차면에 대한 충전 순서를 2순위로 설정할 수 있다. 이때, 제2 및 제3 주차면에는 차량이 주차되지 않았으므로, 제2 및 제3 전류 송신부(110B, 110C)에 대한 제어가 이루어지지 않지만, 이후에 제2 또는 제3 주차면에 차량이 주차되면 해당 주차면에 대한 충전 순서를 3순위로 설정할 수 있다.

또한, 제어부(140)는 각 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하여 선택적으로 제1 내지 제4 전류 송신부(110A, 110B, 110C, 110D)를 선택적으로 제어할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제1 및 제4 주차면에 차량이 순서대로 주차됨에 따라 제1 및 제4 주차면 순으로 충전 순서가 설정되면, 제어부(140)는 제1 및 제4 주차면 순으로 제1 및 제4 전류 송신부(110A, 110D) 각각을 통해 해당 차량으로 제1 또는 제2 테스트 전류를 송신한 후, 그에 따라 발생되는 유도 전류를 검출하여 해당 차량의 충전 가능 유무를 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1 주차면에 주차된 제1 차량(200A)이 무선 충전 가능한 전기 차량이고, 제4 주차면에 주차된 제2 차량(200C)이 일반적인 가솔린 또는 디젤 차량인 경우, 테스트 전류를 이용한 유도 전류의 검출 유무에 따라 해당 차량이 충전이 필요한 차량인지를 판별하여 충전이 필요하지 않은 차량에 대한 무선 충전을 생략할 수 있다. 이러한 경우 제1 주차면과 제4 주차면 순으로 무선 충전 순서가 설정되더라도, 제4 주차면에 주차된 제2 차량(200C)에 대한 무선 충전 순서가 제외되고, 그 다음 순서의 차량에 대한 순서가 설정될 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 디바이스를 복수의 주차면에 적용한 구성과 다른 예를 나타낸 도면이다.

도 15를 참조하면, 무선 충전 디바이스(100)의 전류 송신부(110)는 차량의 무선 충전을 위해 마련된 복수의 주차면 상에 설치되되, 각 주차면을 따라 설치된 이송 레일(114)을 통해 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 전기 충전소에는 도 15에 도시된 바와 같이 차량이 주차할 수 있도록 '제1 내지 제4 주차면'이 마련되어 있고, 각 주차면을 걸쳐 이송 레일(114)이 설치될 수 있으며, 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)이 이송 레일(114)을 따라 '제1 내지 제4 주차면' 사이에서 자유롭게 이동할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, '제1 내지 제4 주차면' 상에는 각각 제1 내지 제4 근접 센서(113A, 113B, 113C, 113D)가 각각 설치되어, 도 14에 도시된 경우와 같이 제어부(140)를 통한 무선 충전 순서가 설정될 수 있다. 이러한 경우, 제어부(140)는 설정된 무선 충전 순서에 맞게 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)을 해당 주차면으로 이송시켜 충전이 이루어지도록 제어할 수 있다.

이러한 이송 레일(114)은, 상술한 바와 같이 전류 송신부(110)의 송신 코일(111)을 X축 방향으로 이동시키기 위한 레일을 각 주차면에 걸쳐 연장되도록 구성된 것일 수 있으나, 본 실시예에서는 이를 한정하는 것이 아니라, 송신 코일(111)을 각 주차면으로 자유롭게 이송시킬 수 있는 수단이면 그 구체적인 구성에 대한 변경은 가능하다.

상기 제어부(140)는 도 14에 도시된 경우와 마찬가지로, 테스트 전류를 이용한 유도 전류 검출 유무에 따라 각 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하여 선택적으로 전류 송신부(111)를 통한 무선 충전을 제어할 수 있다. 즉, 테스트 전류를 이용한 유도 전류의 검출 유무에 따라 해당 차량이 충전이 필요한 차량인지를 판별하여 충전이 필요하지 않은 차량에 대한 무선 충전을 생략할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 무선 충전 디바이스 110: 전류 송신부
111: 송신 코일 111a: 주 송신 코일
111b: 보조 송신 코일 112: 송신 소스 코일
113A, 113B, 113C, 113D: 근접 센서 114: 이송 레일
120: 검색부 130: 무선 통신부
140: 제어부 150: 유기 자기 반사 격판
200: 차량 210: 전류 수신부
211: 수신 코일 212: 수신 소스 코일
220: 단말 장치 300: 축전지

Claims

전류 제어 명령에 따라 제1 테스트 전류, 제2 테스트 전류 및 충전 전류 중 어느 하나의 전류를 차량에 송신하는 전류 송신부;
상기 제1 테스트 전류를 상기 차량에 송신하는 과정에서 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제1 좌표를 검색하여 제공하고, 상기 제2 테스트 전류를 상기 차량에 송신하는 과정에서 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제2 좌표를 검색하여 제공하는 검색부; 및
상기 차량이 무선 충전 구간 안에 위치하면 상기 전류 송신부를 상기 차량으로부터 특정 거리만큼 이격된 위치의 좌표로 이동시킨 후 상기 제1 테스트 전류가 상기 차량에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 검색부에 의해 검색된 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제1 좌표로 상기 전류 송신부를 이동시킨 후 상기 제2 테스트 전류가 상기 차량에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 검색부에 의해 검색된 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제2 좌표로 전류 송신부를 이동시켜 상기 충전 전류를 제공하도록 상기 전류 송신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 전류 송신부는, 차량의 무선 충전을 위해 마련된 복수의 주차면 상에 각각 설치되고,
상기 제어부는,
상기 주차면에 주차한 순서에 따라 차량의 무선 충전이 이루어지도록 상기 전류 송신부를 순차적으로 제어하고,
상기 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하여 선택적으로 상기 전류 송신부를 통한 무선 충전을 제어하고,
상기 전류 송신부에 각각 설치된 근접 센서를 이용하여 상기 주차면에 주차한 순서를 설정하고,
상기 전류 송신부를 통해 인가되는 상기 제1 테스트 전류 및 상기 제2 테스트 전류 중 적어도 하나에 의한 유도 전류를 검출하여 상기 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제1 테스트 전류가 상기 차량의 전류 수신부에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 제1 테스트 전류가 상기 차량의 전류 수신부에 송신되는 과정에서 X축과 Y축 방향을 따라 상기 전류 송신부를 이동시키고,
상기 검색부는,
상기 전류 송신부가 X축과 Y축을 따라 이동되는 과정에서 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 X축과 Y축 좌표를 검색하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 디바이스.
제2 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 검색부를 통해 검색된 상기 X축과 Y축 좌표의 위치에서 상기 제2 테스트 전류가 상기 차량의 전류 수신부에 송신되도록 상기 전류 송신부를 제어하고, 상기 제2 테스트 전류가 상기 차량의 전류 수신부에 송신되는 과정에서 Z축 방향을 따라 상기 전류 송신부를 상승 및 하강시키고,
상기 검색부는,
상기 전류 송신부가 상기 Z축으로 좌표를 이동하면서 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 Z축 좌표를 검색하고,
상기 제2 테스트 전류는 자기 공명 방식의 테스트 전류를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 전류 송신부는,
주 송신 코일; 및
상기 주 송신 코일을 중심으로 상기 주 송신 코일의 주변 둘레를 따라 배치된 복수의 보조 송신 코일을 포함하고,
상기 제어부는,
상기 주 송신 코일을 중심으로 상기 보조 송신 코일을 상기 주 송신 코일의 주변 둘레를 따라 회전시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 차량이 미리 결정된 구간에 위치하면 무선 네트워크를 통해 운전자의 휴대 단말과 연결되어, 상기 휴대 단말로부터 전기 자동차 정보, 사용자의 충전 요구량 및 운전자 정보를 수신하고, 상기 사용자 충전 요구량에 따라 충전을 완료한 후 상기 휴대 단말로 사용자의 승인을 요청하고, 상기 사용자의 승인 결과에 따라 결제를 진행하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 디바이스.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
유기 자기 반사 격판을 이용하여 상기 전류 송신부에서 상기 차량의 전류 수신부로 유기되는 전자량을 조절하고,
상기 유기 자기 반사 격판은 전자파를 흡수하지 않는 반사체 금속 또는 상기 반사체 금속을 이용한 합금체로 구현되는 것을 특징으로 하는 무선 충전 디바이스.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 전류 송신부는,
차량의 무선 충전을 위해 마련된 복수의 주차면 상에 설치되되, 상기 복수의 주차면을 따라 설치된 이송 레일을 통해 이동 가능하도록 설치되고,
상기 제어부는,
상기 주차면에 주차한 순서에 따라 차량의 무선 충전이 이루어지도록 상기 전류 송신부를 순차적으로 제어하고,
상기 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하여 선택적으로 상기 전류 송신부를 통한 무선 충전을 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 충전 디바이스.
삭제
무선 충전 디바이스를 이용한 차량 무선 충전 방법에 있어서,
무선 충전을 위한 주차면에 차량이 위치한 경우, 상기 무선 충전 디바이스의 전류 송신부가 제1 테스트 전류를 상기 차량으로 송신하는 단계;
상기 무선 충전 디바이스의 제어부가 상기 전류 송신부를 X축과 Y축을 따라 이동시켜가며 상기 제1 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제1 좌표를 검색하는 단계;
상기 제1 좌표의 지점에서 상기 전류 송신부가 제2 테스트 전류를 상기 차량으로 송신하는 단계;
상기 제어부가 상기 전류 송신부를 Z축을 따라 이동시켜가며 상기 제2 테스트 전류의 유도 전류량이 가장 큰 위치의 제2 좌표를 검색하는 단계; 및
상기 전류 송신부가 상기 제1 좌표 및 상기 제2 좌표의 지점에서 상기 차량에 충전 전류를 송신하여 상기 차량을 충전하는 단계를 포함하고,
상기 전류 송신부는, 차량의 무선 충전을 위해 마련된 복수의 주차면 상에 각각 설치되고,
상기 제어부는,
상기 주차면에 주차한 순서에 따라 차량의 무선 충전이 이루어지도록 상기 전류 송신부를 순차적으로 제어하고,
상기 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하여 선택적으로 상기 전류 송신부를 통한 무선 충전을 제어하고,
상기 전류 송신부에 각각 설치된 근접 센서를 이용하여 상기 주차면에 주차한 순서를 설정하고,
상기 전류 송신부를 통해 인가되는 상기 제1 테스트 전류 및 상기 제2 테스트 전류 중 적어도 하나에 의한 유도 전류를 검출하여 상기 주차면에 주차된 차량에 대한 전기 충전 가능 유무를 식별하는 차량 무선 충전 방법