KR102127167B1 - 전기자동차용 무선 충전 시스템 및 방법 - Google Patents

전기자동차용 무선 충전 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기자동차용 무선 충전 시스템 및 방법을 공개한다. 본 발명은 무선 전력 송신기과 수신기 사이에 이물질이 존재하여, 무선 충전이 개시되지 않거나, 무선 충전이 중간에 정지된 경우에, 차량에 설치된 이물질 제거 모듈을 이용하여 자동으로 이물질을 제거하도록 함으로써, 송신 패드 상에 이물질이 존재하는 경우에도 중단 없이 무선 전력 충전이 가능하다. 따라서, 야간에 사용자의 수면을 방해하거나, 주간에 사용자의 업무를 방해하지 않고 무선 충전을 수행할 수 있으므로, 사용자에게 편의성 및 안정성을 제공 할 수 있다.

Description

전기자동차용 무선 충전 시스템 및 방법{Wireless charging system and method for electric vehicle}
본 발명은 무선 충전 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기자동차용 무선 충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 전기자동차의 보급 확대와 함께 전기자동차를 충전하기 위한 다양한 충전 시스템이 개발되고 있고, 무선 충전 시스템이 그 중 하나이다. 전기자동차의 무선 충전을 시도 할 때에 충전 진입시와 충전 중 충전 안정성 확보를 위해 사물이나 동물 등 이물질이 무선 충전 패드에 위치할 경우 충전은 중단된다.
구체적으로, 전기자동차 무선 충전에는 충전 안정성 향상을 위한 국제표준에서 정의하는 FOD가 적용되는데, 그 내용은 아래와 같다.
① 무선 충전 진입 송신 패드와 수신 패드 사이에 국제표준에서 정의되는 이물질(금속)이 감지되면 충전을 개시하지 않음
② 무선 충전 중 송신 패드와 수신 패드 사이에 국제표준에서 정의되는 이물질(금속)이 감지되면 충전을 종료함.
(※ 무선 충전시 국제 표준에 정의된 이물질 감지(FOD : Foreign Object Detection) 기능은 고전압(최대 5,000V)으로 무선 전력 전송이 이루어지는 무선 충전 시스템에서 이물질 유입에 의한 온도 상승, 발화 등으로 부터 안전을 확보하기 위해 충전을 중단하도록 정의함.)
일반적으로, 전기자동차의 무선 충전은 통상 3.3 ~ 11kWh의 전력으로 충전을 하게 되어 전기자동차의 충전을 위해선 많은 시간이 소요된다(예컨대, 40kWh 배터리 용량 전기차의 경우 3.3kWh 충전기로 100% 충전을 하기 위해서 12시간 이상 소요 됨).
그런데, 무선 충전 송신 패드는 통상 주차장에 설치되어 있고, 주차장은 일반인이 유동이 많아 사람에 의해 이물질(금속) 등이 송신 패드 위에 유입될 가능성이 높고, 송신 패드 위에 이물질이 유입된 경우에는 충전 개시 조건에 위배되어 충전 개시가 불가하게 된다.
또한, 주차장 등지의 충전소에서 무선 충전 진행 중 주위 요인에 의해 이물질(금속)이 수신 패드에 유입되면, 안전을 위해 충전이 중단된다.
이러한, 무선 충전은 기술적으로 전력 전송의 한계가 있어 상술한 바와 같이, 충전 시간이 과다하게 소요된다. 이는 유선을 이용한 전기차의 완속 충전과 비슷한 시간을 갖게 되는데, 전기자동차 사용자는 일반적으로 퇴근하여 귀가한 후 밤 시간이나, 주간의 업무 시간 동안 주로 무선 충전 시스템을 이용하게 될 것으로 예상된다.
그런데, 수면 시간이나 업무 시간에 무선 충전 패드 사이에 이물질이 유입되어 충전 중단이 되는 경우, 사용자에게 알림을 하더라도 불가피한 상황에 의해 충전 재개의 조치를 취하지 못 할 경우가 발생할 가능성이 매우 높다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선 전력 송신기과 수신기 사이에 이물질이 존재하여, 무선 충전이 개시되지 않거나, 무선 충전이 중간에 정지된 경우에, 자동으로 충전 중단 원인을 제거함으로써 사용자에게 편의성 및 안정성을 제공 할 수 있는 전기자동차용 무선 충전 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 무선 충전 시스템은, 바닥에 설치되어 무선 전력을 전송하는 송신 패드, 및 상기 송신 패드에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하고, 그 위치를 확인하여 수신 장치로 전송하는 이물질 감지 장치를 포함하는 무선 전력 송신기; 및 차량의 바닥면에 설치되어 상기 송신 패드에서 전송한 무선 전력을 수신하는 수신 패드, 상기 송신 패드에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거 모듈, 및 상기 이물질 감지 장치와 통신을 수행하여, 상기 이물질 감지 장치로부터 송신 패드에 존재하는 이물질의 위치 정보를 수신하고, 해당 위치의 이물질을 제거하도록 상기 이물질 제거 모듈을 제어하는 제어기를 포함하는 무선 전력 수신기를 포함한다.
또한, 상기 이물질 제거 모듈은, 상기 제어기의 제어에 따라서 상기 이물질을 향하여 고압으로 공기를 분사하여 상기 이물질을 송신 패드 밖으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 이물질 제거 모듈은, 수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재; 상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재; 및 상기 제 2 회전 부재에 연결되어 공기를 고압으로 분사하는 분사관을 포함하고, 상기 제어기는 이물질의 방향에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시켜 상기 분사관이 이물질을 향하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 이물질 제거 모듈은, 상기 제어기의 제어에 따라서 브러쉬를 구동하여 이물질을 상기 송신 패드 외부로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 이물질 제거 모듈은, 수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재; 상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재; 일단이 상기 제 2 회전 부재에 연결되고, 타단에 브러쉬가 고정 연결되는 연결부재; 및 상기 브러쉬를 포함하고, 상기 연결 부재는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절되며, 상기 제어기는 이물질의 방향에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시키고 상기 연결 부재의 길이를 조절하여 상기 브러쉬가 이물질에 접촉하도록 한 후, 상기 제 1 회전 부재를 회전시켜 상기 브러쉬로 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 이물질 제거 모듈은, 수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재; 상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재; 일단이 상기 제 2 회전 부재에 연결되고, 타단에 브러쉬가 고정 연결되는 연결부재; 및 상기 브러쉬를 포함하고, 상기 연결 부재는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절되며, 상기 제어기는 이물질의 방향에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시키고 상기 연결 부재의 길이를 조절하여 상기 브러쉬가 이물질의 중앙에 접촉하도록 한 후, 상기 연결부의 길이를 신장시켜 상기 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 밀어서 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 이물질 감지 장치는, 상기 송신 패드 내에 설치된 감지 센서를 이용하여 이물질의 위치를 파악하고, 상기 송신 패드와 수신 패드간에 발생하는 임피던스 차이를 이용하여 상기 수신 패드와 상기 송신 패드 간의 배치 관계를 파악하며, 상기 송신 패드 상의 이물질의 위치를 상기 수신 패드 상의 위치로 맵핑하여, 상기 수신 패드를 기준으로 한 이물질의 위치 정보를 상기 제어기로 전송할 수 있다.
또한, 상기 무선 전력 송신기는, 무선 충전 프로세스를 시작하기 전에 이물질이 감지되면, 무선 충전 프로세스를 개시하지 않고, 상기 제어기의 요청에 따라서 상기 이물질의 위치 정보를 상기 제어기로 전송한 후, 이물질이 더 이상 감지되지 않으면 무선 충전 프로세스를 개시하고, 무선 충전 중에 이물질이 감지되면, 무선 충전 프로세스를 중단하고, 상기 제어기의 요청에 따라서 상기 이물질의 위치 정보를 상기 제어기로 전송한 후, 이물질이 더 이상 감지되지 않으면 무선 충전 프로세스를 재개할 수 있다.
한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 무선 충전 방법은, (a) 수신 패드를 포함하는 무선 전력 수신 장치가 설치된 전기차가 송신 패드를 포함하는 무선 전력 송신 장치가 설치된 주차 공간에 진입하여, 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 장치로 무선 전력 송신을 요청하는 단계; (b) 상기 무선 전력 송신 징치가 상기 송신 패드위에 이물질이 존재하는지 여부를 확인하는 단계; (c) 상기 송신 패드 위에 이물질이 존재하는 경우에, 상기 무선 전력 송신 장치가 이물질의 위치 정보를 상기 무선 전력 수신 장치로 전송하는 단계; (d) 상기 무선 전력 수신 장치가 차량에 설치된 이물질 제거 모듈을 이용하여 상기 송신 패드로부터 이물질을 제거하는 단계; 및 (e) 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 송신하여 무선 충전을 수행하면서, 상기 송신 패드 위에 이물질이 유입되는지 여부를 확인하여, 이물질이 유입되면 무선 충전을 중단하고 상기 (c) 단계부터 다시 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 무선 전력 수신기가 상기 무선 전력 송신기로부터 무선 충전 불가 또는 중단을 통지받고, 상기 무선 전력 송신기로 무선 충전 불가 또는 중단의 이유를 문의하는 단계; 상기 무선 전력 수신기가 상기 무선 전력 송신기로부터 이물질이 상기 송신 패드 위에 존재함을 통지받으면, 상기 무선 전력 송신기로 이물질의 위치를 문의하는 단계; 및 상기 무선 전력 수신기기가 상기 무선 전력 송신기로부터 이물질의 위치 정보를 수신하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 이물질 제거 모듈은, 수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재; 상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재; 및 상기 제 2 회전 부재에 연결되어 공기를 고압으로 분사하는 분사관을 포함하고, 상기 (d) 단계는 상기 위치 정보에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시켜 상기 분사관이 이물질을 향하도록 한 후, 고압으로 공기를 분사하여 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 이동시켜 제거할 수 있다.
또한, 상기 이물질 제거 모듈은, 수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재; 상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재; 일단이 상기 제 2 회전 부재에 연결되고, 타단에 브러쉬가 고정 연결되는 연결부재; 및 상기 브러쉬를 포함하고, 상기 연결 부재는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절되며, 상기 (d) 단계는, 상기 위치 정보에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시키고 상기 연결 부재의 길이를 조절하여 상기 브러쉬가 이물질에 접촉하도록 한 후, 상기 제 1 회전 부재를 회전시켜 상기 브러쉬로 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 이물질 제거 모듈은, 수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재; 상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재; 일단이 상기 제 2 회전 부재에 연결되고, 타단에 브러쉬가 고정 연결되는 연결부재; 및 상기 브러쉬를 포함하고, 상기 연결 부재는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절되며, 상기 (d) 단계는, 상기 위치 정보에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시키고 상기 연결 부재의 길이를 조절하여 상기 브러쉬가 이물질의 중앙에 접촉하도록 한 후, 상기 연결부의 길이를 신장시켜 상기 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 밀어서 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 송신 패드 내에 설치된 감지 센서를 이용하여 이물질의 위치를 파악하고, 상기 송신 패드와 수신 패드간에 발생하는 임피던스 차이를 이용하여 상기 수신 패드와 상기 송신 패드 간의 배치 관계를 파악하며, 상기 송신 패드 상의 이물질의 위치를 상기 수신 패드 상의 위치로 맵핑하여, 상기 수신 패드를 기준으로 한 이물질의 위치 정보를 생성할 수 있다.
본 발명은 무선 전력 송신기과 수신기 사이에 이물질이 존재하여, 무선 충전이 개시되지 않거나, 무선 충전이 중간에 정지된 경우에, 차량에 설치된 이물질 제거 모듈을 이용하여 자동으로 이물질을 제거하도록 함으로써, 송신 패드 상에 이물질이 존재하는 경우에도 중단 없이 무선 전력 충전이 가능하다. 따라서, 야간에 사용자의 수면을 방해하거나, 주간에 사용자의 업무를 방해하지 않고 무선 충전을 수행할 수 있으므로, 사용자에게 편의성 및 안정성을 제공 할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신 패드 및 이물질 제거 모듈의 배치를 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 이물질의 위치를 특정하는 방식을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈의 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈의 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈의 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 무선 충전 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 충전 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 1a를 참조하면, 무선 전력 송신기(200)가 설치된 주차장의 주차 공간의 지면에는 송신 패드(230)가 설치되어 있고, 전기자동차의 바닥면에는 수신 패드(130)가 설치되어 있어, 전기자동차가 해당 주차 공간에 주차하면 수신 패드(130)가 송신 패드(230)에 대향되어, 송신 패드(230)가 무선 주파수 신호를 전송하면 수신 패드(130)에 의해서 전압이 유도된다. 이 때, 이물질(300)이 송신 패드(230)와 수신 패드(130) 사이에 게재되면 무선 충전 프로세스가 개시되지 않거나, 무선 충전 프로세스가 수행중이었다면 무선 충전이 중단된다.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 충전 시스템은 주차장 등에 설치되어 무선 전력을 차량으로 전송하는 무선 전력 송신기(200)와 차량에 설치되어 무선 전력을 수신하여 내부의 배터리를 충전하는 무선 전력 수신기(100)를 포함한다.
아울러, 무선 전력 송신기(200)는 바닥에 설치되어 무선 전력을 전송하는 송신 패드(230), 송신 패드(230)에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하고, 그 위치를 확인하여 수신 장치로 전송하는 이물질 감지 장치(210), 및 실제로 무선 전력을 송신 패드(230)를 통해서 차량으로 전달하는 무선 전력 송신 회로부(240)를 포함한다.
또한, 무선 전력 수신기(100)는 수신 패드(130), 이물질 제거 모듈(120), 제어기(110) 및 무선 전력 수신 회로부(140)를 포함한다.
수신 패드(130)는 차량의 바닥면에 설치되어 송신 패드(230)에서 전송한 무선 전력을 수신하여 무선 전력 수신 회로부(140)로 출력한다.
이물질 제거 모듈(120)은 수신 패드(130)의 인접한 위치에 설치되어, 송신 패드(230)에 존재하는 이물질을 제거한다. 이물질 제거 모듈(120)은 고압의 공기를 이물질로 분사하여 이물질을 송신 패드(230) 밖으로 이동시키거나, 브러쉬(125)를 이용하여 이물질을 쓸거나 밀어서 송신 패드(230) 밖으로 이동시키는 기능을 수행한다. 이물질 제거 모듈(120)에 대해서는 도 2 내지 도 6을 참조하여 후술한다.
제어기(110)는 이물질 감지 장치(210)와 통신을 수행하여 이물질 감지 장치(210)로부터 송신 패드(230)에 존재하는 이물질의 위치 정보를 수신하고, 해당 위치의 이물질을 제거하도록 이물질 제거 모듈(120)을 제어한다.
무선 전력 수신 회로부(140)는 수신 패드(130)로부터 수신된 무선 전력을 정류하여 차량 내부의 고전압 배터리로 출력하여 고전압 배터리를 충전시킨다.
상기한 구성들 중에서 무선 전력 송신 회로부(240) 및 무선 전력 수신 회로부(140)와 관련된 구성은 종래 기술에 따른 무선 전력 송신 회로 및 수신 회로가 적용될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수신 패드(130) 및 이물질 제거 모듈(120)의 배치를 도시하는 도면이다.
도 2의 (a)는 차량의 저면도이고, 도 2의 (b)는 측면도로서, 도시된 바와 같이, 수신 패드(130)는 차량의 바닥면 중앙에 배치되고, 이물질 제거 모듈(120)은 수신 패드(130)의 일 측면에 배치된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 이물질의 위치를 특정하는 방식을 설명하는 도면이다.
무선 충전 전력을 송신하기 위한 송신 패드(230) 및 수신 패드(130)에 관한 사항은 국제 표준(SAE J2954)에 규정되어 있고, 본 발명의 바람직한 실시예의 경우에도 이러한 표준을 따른다.
따라서, 송신 패드(230) 내부에는 격자 구조의 센서가 삽입되어 있어, 송신 패드(230) 위에 놓여진 이물질의 위치는 송신 패드(230)의 중심을 기준으로 할 때, 정확한 좌표를 얻을 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 송신 패드(230)의 크기(630mm*590mm)가 수신 패드(130)의 크기(350mm*350mm)보다 훨씬 크기 때문에, 차량을 주차공간의 정위치에 주차하면 일반적으로 수신 패드(130)는 송신 패드(230) 내부에 위치하게 된다.
이 때, 상술한 바와 같은 상기 송신 패드(230)와 수신 패드(130) 간에 발생하는 임피던스 차이를 이용하여 송신 패드(230)의 중심 좌표와 수신 패드(130)의 중심 좌표간의 변위를 계산하고, 이물질 감지 장치(210)는 송신 패드(230) 상의 이물질의 좌표를 계산된 변위에 따라서 수신 패드(130)상의 좌표로 맵핑하여 이물질의 위치 정보를 무선 전력 수신기(100)의 제어기(110)로 전송한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈(120)의 예를 도시하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈(120)은 제어기(110)의 제어에 따라서 이물질을 향하여 고압으로 공기를 분사하여 이물질을 송신 패드(230) 밖으로 이동시킨다.
이를 위해서, 이물질 제거 모듈(120)은 제 1 회전부재(121), 제 2 회전부재(122), 및 분사관(123)을 포함한다.
제 1 회전부재(121)는 수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된다. 즉, 송신 패드(230) 및 수신 패드(130)와 서로 평행한 평면상에서 회전하도록 설치된다. 제 1 회전부재(121)는 모터와 모터에 연동된 기어를 이용하여 회전 구조가 구현될 수 있는데, 이러한 구조는 당업자에게 익히 알려진 바이므로 구체적인 설명은 생략한다.
마찬가지로, 제 2 회전부재(122)는 제 1 회전부재(121)에 연결되어 수평 방향으로는 제 1 회전부재(121)와 함께 회전하고, 제 1 회전부재(121)의 회전 방향에 수직 방향으로는 독립적으로 회전할 수 있도록 연결된다. 따라서, 제어기(110)는 제 1 회전부재(121)와 제 2 회전부재(122)의 회전 각도를 조절함으로써, 분사관(123)이 송신 패드(230) 상의 이물질을 향하도록 제어할 수 있다.
분사관(123)은 일단이 제 2 회전부재(122)에 연결되어, 제 2 회전부재(122)의 회전 방향에 따라서 연동되어 회전한다. 따라서, 분사관(123)은 제 1 회전부재(121)의 회전 방향에 따라서 송신 패드(230)와 평행한 평면상에서 이물질을 향하도록 배치되고, 제 2 회전부재(122)의 회전 방향에 따라서 송신 패드(230) 위의 이물질을 향하는 방향으로 배치된다.
그 후, 이물질 제거 모듈(120)의 제어기(110)는 차량 콤프레샤의 기압을 이용하여, 분사관(123)을 통해서 공기를 고압으로 이물질을 향해서 분출하게 되고, 이물질은 고압의 공기에 의해서 송신 패드(230) 밖으로 밀려 이동하게 된다.
아울러, 도 4에 도시된 예에서, 분사관(123)은 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디를 구비하여 길이가 조절되도록 구현될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈(120)의 예를 도시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈(120)은 제어기(110)의 제어에 따라서 브러쉬(125)를 구동하여 이물질을 송신 패드(230) 외부로 이동시킨다. 구체적으로, 도 5의 이물질 제거 모듈(120)은, 제 1 회전부재(121), 제 2 회전부재(122), 연결부재(124), 및 브러쉬(125)를 포함하여 구성된다.
제 1 회전부재(121) 및 제 2 회전부재(122)는 도 4에 도시된 제 1 회전부재(121) 및 제 2 회전부재(122)에 각각 동일하게 구현될 수 있으므로, 구체적인 설명은 생략한다.
연결부재(124)는 일단이 제 2 회전부재(122)에 연결되고, 타단에 브러쉬(125)가 고정 연결된다. 연결부재(124)는 제 2 회전부재(122)에 연결되어 있으므로, 제 2 회전부재(122)가 회전하는 방향에 연동되어 회전한다. 아울러, 연결부재(124)는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절될 수 있다.
따라서, 제어기(110)는 제 1 회전부재(121)와 제 2 회전부재(122)의 회전 각도를 조절함으로써, 연결부재(124)의 일단에 고정적으로 연결된 브러쉬(125)가 이물질을 향하도록 방향을 조절할 수 있고, 연결부재(124)의 마디부를 연장하거나 신축함으로써 브러쉬(125)가 이물질에 접촉하도록 제어할 수 있다.
브러쉬(125)가 이물질에 접촉하면, 제어기(110)는 제 1 회전부재(121)를 회전시켜 브러쉬(125)로 이물질을 송신 패드(230) 밖으로 이동시켜 제거할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈(120)의 예를 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이물질 제거 모듈(120)은 제어기(110)의 제어에 따라서 브러쉬(126)를 구동하여 이물질을 송신 패드(230) 외부로 이동시킨다. 구체적으로, 도 6의 이물질 제거 모듈(120)은, 제 1 회전부재(121), 제 2 회전부재(122), 연결부재(124), 및 브러쉬(126)를 포함하여 구성된다. 따라서, 도 5에 도시된 이물질 제거 모듈(120)의 구성과 유사하다.
다만, 도 5에 도시된 이물질 제거 모듈(120)과의 차이점은, 도 5의 예에서는 브러쉬(125)를 수평방향으로 회전 이동시킴으로서 이물질을 제거한 반면, 도 6의 예에서는 연결부재(124)의 길이를 조절함으로써 이물질을 밀어서 제거한다는 점에서 차이가 있다.
즉, 제 1 회전부재(121), 제 2 회전부재(122), 연결부재(124)의 구성은 도 5에 도시된 예와 동일하고, 브러쉬(126)의 형상이 연결부재(124)와 수직을 이루는 바(bar) 형태로 구현될 수 있다.
제어기(110)는 제 1 회전부재(121) 및 제 2 회전부재(122)를 회전시켜 브러쉬(126)가 이물질을 향하도록 방향을 조절하고, 연결부재(124)의 길이를 조절하여 브러쉬(126)의 중심이 이물질에 접촉하도록 제어 한 후, 브러쉬(126)가 이물질과 접촉하면, 연결부재(124)의 길이를 신장시켜, 이물질을 송신 패드(230) 밖으로 밀어서 이동시켜 제거한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 무선 충전 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7에 도시된 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 무선 충전 방법은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 무선 충전 시스템에서 수행되는 것이므로, 구체적인 기능은 동일하다. 따라서, 이하에서는, 무선 충전 방법의 전체적인 흐름을 중심으로 설명한다.
도 7을 참조하여 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기자동차용 무선 충전 방법을 설명하면, 전기차가 무선 전력 송신 패드(230)가 바닥에 설치된 주차 공간에 진입하고, 무선 전력 수신기(100)가 무선 전력 송신기(200)로 무선 전력 송신을 요청한다(S710).
무선 전력 송신기(200)는 송신 패드(230)에 이물질이 존재하는지 여부를 확인하고, 이물질이 존재하지 않으면 후술하는 제 S750 단계로 진행하여 무선 충전을 수행한다(S720).
그러나, 이물질이 존재하면 무선 전력 송신기(200)는 무선 충전 불가를 무선 전력 수신기(100)로 통지하고(S731), 무선 전력 수신기(100)는 충전 불가 이유를 요청하며(S732). 무선 전력 송신기(200)는 송신 패드(230)상에 이물질이 존재함을 무선 전력 수신기(100)로 통지한다(S733).
그러면, 무선 전력 수신기(100)는 이물질의 위치를 무선 전력 송신기(200)로 문의하고(S734), 무선 전력 송신기(200)는 제 S720 단계에서 측정된 이물질의 위치 정보를 생성하여 무선 전력 수신기(100)로 전송한다(S735). 제 S735 단계에서 위치 정보를 생성하는 방법은 상기 이물질 감지 장치(210)가 위치 정보를 생성하는 방법과 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.
이물질의 위치 정보를 수신한 무선 전력 수신기(100)는 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한 봐 같은 방식을 이용하여 이물질 제거 작업을 수행하고, 이 과정에서 지속적으로 무선 전력 송신기(200)로 이물질의 위치 정보를 요청하며(S740), 무선 전력 송신기(200)는 지속적으로 이물질의 위치 정보를 측정하여 무선 전력 수신기(100)로 제공한다(S743).
상기한 제 S740 단계를 수행하여 이물질이 제거되면, 무선 전력 송신기(200)는 무선 전력 수신기(100)로 무선 전력을 전송하여 무선 충전이 수행된다(S750).
무선 충전이 수행되는 중에도, 무선 전력 송신기(200)는 무선 충전이 완료되었는지 확인하여, 무선 충전이 지속되는 동안에는 제 S720 단계로 진행하여 무선 충전 중간에 송신 패드(230)로 이물질이 유입되는지 여부를 확인하고(S720), 이물질이 유입된 경우에는 무선 충전을 중단한 후, 상술한 제 S731 단계 내지 제 S740 단계를 다시 수행하여 이물질을 제거한다. 상술한 과정은 충전이 완료될 때까지 반복된다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100:무선 전력 수신기
110:제어기 120:이물질 제거 모듈
130:수신 패드 140:무선 전력 수신 회로부
200:무선 전력 송신기
210:이물질 감지 장치 230:송신 패드
240:무선 전력 송신 회로부

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 바닥에 설치되어 무선 전력을 전송하는 송신 패드, 및
    상기 송신 패드에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하고, 그 위치를 확인하여 수신 장치로 전송하는 이물질 감지 장치를 포함하는 무선 전력 송신기; 및
    차량의 바닥면에 설치되어 상기 송신 패드에서 전송한 무선 전력을 수신하는 수신 패드,
    상기 송신 패드에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거 모듈, 및
    상기 이물질 감지 장치와 통신을 수행하여, 상기 이물질 감지 장치로부터 송신 패드에 존재하는 이물질의 위치 정보를 수신하고, 해당 위치의 이물질을 제거하도록 상기 이물질 제거 모듈을 제어하는 제어기를 포함하는 무선 전력 수신기를 포함하고,
    상기 이물질 제거 모듈은, 상기 제어기의 제어에 따라서 상기 이물질을 향하여 고압으로 공기를 분사하여 상기 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 이동시키되,
    상기 이물질 제거 모듈은
    수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재;
    상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재; 및
    상기 제 2 회전 부재에 연결되어 공기를 고압으로 분사하는 분사관을 포함하고,
    상기 제어기는 이물질의 방향에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시켜 상기 분사관이 이물질을 향하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 시스템.
  4. 삭제
  5. 바닥에 설치되어 무선 전력을 전송하는 송신 패드, 및
    상기 송신 패드에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하고, 그 위치를 확인하여 수신 장치로 전송하는 이물질 감지 장치를 포함하는 무선 전력 송신기; 및
    차량의 바닥면에 설치되어 상기 송신 패드에서 전송한 무선 전력을 수신하는 수신 패드,
    상기 송신 패드에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거 모듈, 및
    상기 이물질 감지 장치와 통신을 수행하여, 상기 이물질 감지 장치로부터 송신 패드에 존재하는 이물질의 위치 정보를 수신하고, 해당 위치의 이물질을 제거하도록 상기 이물질 제거 모듈을 제어하는 제어기를 포함하는 무선 전력 수신기를 포함하고,
    상기 이물질 제거 모듈은, 상기 제어기의 제어에 따라서 브러쉬를 구동하여 이물질을 상기 송신 패드 외부로 이동시키되,
    상기 이물질 제거 모듈은
    수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재;
    상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재;
    일단이 상기 제 2 회전 부재에 연결되고, 타단에 브러쉬가 고정 연결되는 연결부재; 및
    상기 브러쉬를 포함하고,
    상기 연결 부재는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절되며,
    상기 제어기는 이물질의 방향에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시키고 상기 연결 부재의 길이를 조절하여 상기 브러쉬가 이물질에 접촉하도록 한 후, 상기 제 1 회전 부재를 회전시켜 상기 브러쉬로 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 시스템.
  6. 바닥에 설치되어 무선 전력을 전송하는 송신 패드, 및
    상기 송신 패드에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하고, 그 위치를 확인하여 수신 장치로 전송하는 이물질 감지 장치를 포함하는 무선 전력 송신기; 및
    차량의 바닥면에 설치되어 상기 송신 패드에서 전송한 무선 전력을 수신하는 수신 패드,
    상기 송신 패드에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거 모듈, 및
    상기 이물질 감지 장치와 통신을 수행하여, 상기 이물질 감지 장치로부터 송신 패드에 존재하는 이물질의 위치 정보를 수신하고, 해당 위치의 이물질을 제거하도록 상기 이물질 제거 모듈을 제어하는 제어기를 포함하는 무선 전력 수신기를 포함하고,
    상기 이물질 제거 모듈은, 상기 제어기의 제어에 따라서 브러쉬를 구동하여 이물질을 상기 송신 패드 외부로 이동시키되,
    상기 이물질 제거 모듈은
    수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재;
    상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재;
    일단이 상기 제 2 회전 부재에 연결되고, 타단에 브러쉬가 고정 연결되는 연결부재; 및
    상기 브러쉬를 포함하고,
    상기 연결 부재는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절되며,
    상기 제어기는 이물질의 방향에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시키고 상기 연결 부재의 길이를 조절하여 상기 브러쉬가 이물질의 중앙에 접촉하도록 한 후, 상기 연결부의 길이를 신장시켜 상기 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 밀어서 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 시스템.
  7. 바닥에 설치되어 무선 전력을 전송하는 송신 패드, 및
    상기 송신 패드에 이물질이 존재하는지 여부를 감지하고, 그 위치를 확인하여 수신 장치로 전송하는 이물질 감지 장치를 포함하는 무선 전력 송신기; 및
    차량의 바닥면에 설치되어 상기 송신 패드에서 전송한 무선 전력을 수신하는 수신 패드,
    상기 송신 패드에 존재하는 이물질을 제거하는 이물질 제거 모듈, 및
    상기 이물질 감지 장치와 통신을 수행하여, 상기 이물질 감지 장치로부터 송신 패드에 존재하는 이물질의 위치 정보를 수신하고, 해당 위치의 이물질을 제거하도록 상기 이물질 제거 모듈을 제어하는 제어기를 포함하는 무선 전력 수신기를 포함하고,
    상기 이물질 감지 장치는
    상기 송신 패드 내에 설치된 감지 센서를 이용하여 이물질의 위치를 파악하고,
    상기 송신 패드와 수신 패드간에 발생하는 임피던스 차이를 이용하여 상기 수신 패드와 상기 송신 패드 간의 배치 관계를 파악하며,
    상기 송신 패드 상의 이물질의 위치를 상기 수신 패드 상의 위치로 맵핑하여, 상기 수신 패드를 기준으로 한 이물질의 위치 정보를 상기 제어기로 전송하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기는
    무선 충전 프로세스를 시작하기 전에 이물질이 감지되면, 무선 충전 프로세스를 개시하지 않고, 상기 제어기의 요청에 따라서 상기 이물질의 위치 정보를 상기 제어기로 전송한 후, 이물질이 더 이상 감지되지 않으면 무선 충전 프로세스를 개시하고,
    무선 충전 중에 이물질이 감지되면, 무선 충전 프로세스를 중단하고, 상기 제어기의 요청에 따라서 상기 이물질의 위치 정보를 상기 제어기로 전송한 후, 이물질이 더 이상 감지되지 않으면 무선 충전 프로세스를 재개하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 시스템.
  9. (a) 수신 패드를 포함하는 무선 전력 수신 장치가 설치된 전기차가 송신 패드를 포함하는 무선 전력 송신 장치가 설치된 주차 공간에 진입하여, 상기 무선 전력 수신 장치가 상기 무선 전력 송신 장치로 무선 전력 송신을 요청하는 단계;
    (b) 상기 무선 전력 송신 징치가 상기 송신 패드위에 이물질이 존재하는지 여부를 확인하는 단계;
    (c) 상기 송신 패드 위에 이물질이 존재하는 경우에, 상기 무선 전력 송신 장치가 이물질의 위치 정보를 상기 무선 전력 수신 장치로 전송하는 단계;
    (d) 상기 무선 전력 수신 장치가 차량에 설치된 이물질 제거 모듈을 이용하여 상기 송신 패드로부터 이물질을 제거하는 단계; 및
    (e) 상기 무선 전력 송신 장치가 상기 무선 전력 수신 장치로 무선 전력을 송신하여 무선 충전을 수행하면서, 상기 송신 패드 위에 이물질이 유입되는지 여부를 확인하여, 이물질이 유입되면 무선 충전을 중단하고 상기 (c) 단계부터 다시 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 무선 전력 수신기가 상기 무선 전력 송신기로부터 무선 충전 불가 또는 중단을 통지받고, 상기 무선 전력 송신기로 무선 충전 불가 또는 중단의 이유를 문의하는 단계;
    상기 무선 전력 수신기가 상기 무선 전력 송신기로부터 이물질이 상기 송신 패드 위에 존재함을 통지받으면, 상기 무선 전력 송신기로 이물질의 위치를 문의하는 단계; 및
    상기 무선 전력 수신기기가 상기 무선 전력 송신기로부터 이물질의 위치 정보를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 이물질 제거 모듈은
    수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재;
    상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재; 및
    상기 제 2 회전 부재에 연결되어 공기를 고압으로 분사하는 분사관을 포함하고,
    상기 (d) 단계는 상기 위치 정보에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시켜 상기 분사관이 이물질을 향하도록 한 후, 고압으로 공기를 분사하여 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 이동시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 이물질 제거 모듈은
    수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재;
    상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재;
    일단이 상기 제 2 회전 부재에 연결되고, 타단에 브러쉬가 고정 연결되는 연결부재; 및
    상기 브러쉬를 포함하고,
    상기 연결 부재는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절되며,
    상기 (d) 단계는, 상기 위치 정보에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시키고 상기 연결 부재의 길이를 조절하여 상기 브러쉬가 이물질에 접촉하도록 한 후, 상기 제 1 회전 부재를 회전시켜 상기 브러쉬로 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 이물질 제거 모듈은
    수평 방향으로 회전할 수 있도록 차량의 바닥면에 설치된 제 1 회전부재;
    상기 제 1 회전부재에 연결되고, 상기 제 1 회전부재의 회전 방향에 수직 방향으로 회전할 수 있도록 연결된 제 2 회전 부재;
    일단이 상기 제 2 회전 부재에 연결되고, 타단에 브러쉬가 고정 연결되는 연결부재; 및
    상기 브러쉬를 포함하고,
    상기 연결 부재는 모터에 의해서 연장되고 신축되는 복수의 마디부를 구비하여 길이가 조절되며,
    상기 (d) 단계는, 상기 위치 정보에 따라서 상기 제 1 회전부재와 상기 제 2 회전 부재를 각각 회전시키고 상기 연결 부재의 길이를 조절하여 상기 브러쉬가 이물질의 중앙에 접촉하도록 한 후, 상기 연결부의 길이를 신장시켜 상기 이물질을 상기 송신 패드 밖으로 밀어서 이동시키는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 방법.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 송신 패드 내에 설치된 감지 센서를 이용하여 이물질의 위치를 파악하고,
    상기 송신 패드와 수신 패드간에 발생하는 임피던스 차이를 이용하여 상기 수신 패드와 상기 송신 패드 간의 배치 관계를 파악하며,
    상기 송신 패드 상의 이물질의 위치를 상기 수신 패드 상의 위치로 맵핑하여, 상기 수신 패드를 기준으로 한 이물질의 위치 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 전기자동차용 무선 충전 방법.
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