KR102386780B1 - 보조 배터리 상태에 기초한 전기차를 위한 무선 전력 전송 방법 및 이를 이용한 전기차 - Google Patents

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Abstract

전기차 무선 충전 시스템에서 수행되는 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법이 개시된다. 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법은, 전기차 충전 장치가 사용자 단말로부터 무선 점프 요청 메시지를 수신하는 단계, 상기 전기차 충전 장치가 상기 무선 점프 요청 메시지에 따른 1차 점프 전력을 전기차로 전송하는 단계, 상기 전기차에 상기 1차 점프 전력이 수신됨으로써 생성된 2차 점프 전력에 의해 상기 전기차에 구비된 예비 전력 공급 장치가 구동되는 단계, 상기 예비 전력 공급 장치가 미리 설정된 전력을 출력하여 상기 전기차의 제어 시스템을 구동시키는 단계 및 상기 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함한다. 따라서, 보조 배터리가 방전된 경우에도 수작업 없이 차량의 제어 시스템을 구동시킬 수 있다.

Description

보조 배터리 상태에 기초한 전기차를 위한 무선 전력 전송 방법 및 이를 이용한 전기차{METHOD FOR TRASFERING WIRELESS POWER FOR ELECTRIC VEHICLE BASED ON AUXILIARY BATTERY STATUS AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 보조 배터리 상태에 기초한 전기차를 위한 무선 전력 전송 방법 및 이를 이용한 전기차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보조 배터리가 방전된 경우에 보조 배터리의 무선 충전을 먼저 수행하고, 적정 보조 배터리 상태에서 전기차의 고전압 배터리를 무선 충전하는 방법 및 전기차에 관한 것이다.
우리나라를 포함한 세계 각국은 전기차의 개발과 보급을 위한 연구에 힘쓰고 있다.
전기차는 기존에 화석 연료를 사용하는 운송 수단과는 달리 대기오염과 온난화의 주범인 일산화탄소(CO) 및 이산화탄소(CO2)를 발생시키지 않으므로 친환경적이다.
특히, 전기차는 에너지 효율 최적화를 지향하는 스마트 그리드(smart grid)와 연계하여 전력부하의 평준화 및 신재생 에너지 활용의 극대화에 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.
전기차의 보급 및 활용을 위하여, 전기차의 충전 방법에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있는데, 그러한 충전 방법 중 하나로 전자기유도 현상을 이용한 무선 충전 방법이 있다.
전기차의 무선 충전은 먼저, 파워 그리드(power grid)로부터 전력을 공급받는 차징 스테이션(power station)이 차징 스테이션과 연결된 송신 코일(induction coil)로 전력을 공급하면, 전기차에 탑재된 수신 코일에서 유도 기전력이 발생한다. 그리고나면, 발생된 유도 기전력에 의해 전기차의 배터리가 전원을 공급받는 형태로 이루어지는 것이 일반적이다.
그런데, 기존의 전기차는 주전원(main power supply)으로 사용하는 고전압 배터리 이외에 전기차의 제어 시스템을 구동하기 위한 보조 배터리를 사용하고 있다.
이때, 보조 배터리가 방전될 경우 제어 시스템이 무력화되므로 무선 충전이 수행될 수 없다. 이 때문에, 유선 점퍼를 이용하여 수작업으로 제어 시스템을 구동시켜야 하는 문제가 있었다.
따라서, 보조 배터리가 방전된 상태라 하더라도, 수작업 없이 보다 편리하게 제어 시스템을 구동시키고 무선 충전을 수행할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 전기차의 충전 제어기에 전력을 제공하는 보조 배터리의 상태를 고려하여, 보조 배터리가 방전된 경우에도, 전기차를 무선 충전할 수 있는 무선 전력 전송 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 전기차의 충전 제어기에 전력을 제공하는 보조 배터리의 상태를 고려하여, 보조 배터리가 방전된 경우에도, 전기차를 무선 충전할 수 있는 무선 전력 전송 방법을 수행하는 전기차를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기차 무선 충전 시스템에서 수행되는 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법을 제공한다.
여기서 전기차 무선 충전 시스템에서 수행되는 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법은, 전기차 충전 장치가 사용자 단말로부터 무선 점프 요청 메시지를 수신하는 단계, 전기차 충전 장치가 무선 점프 요청 메시지에 따른 1차 점프 전력을 전기차로 전송하는 단계, 전기차에 1차 점프 전력이 수신됨으로써 생성된 2차 점프 전력에 의해 전기차에 구비된 예비 전력 공급 장치가 구동되는 단계, 예비 전력 공급 장치가 미리 설정된 전력을 출력하여 전기차의 제어 시스템을 구동시키는 단계 및 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 무선 충전 방법은 보조 배터리의 충전이 완료되면, 전기차의 제어 시스템이 전기차 충전 장치에 무선 충전 요청 메시지를 전송하는 단계 및 전기차 충전 장치가 무선 충전 요청 메시지에 따른 무선 충전 전력을 전기차로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 전기차는, 전기차 충전 장치의 GA(Ground Assembly) 코일과 전기차의 VA(Vehicle Assembly) 코일이 서로 전자기적으로 커플링됨으로써 전기차 충전 장치로부터 전력을 수신하고, 예비 전력 공급 장치는 VA 코일과 병렬로 연결될 수 있다.
여기서, 예비 전력 공급 장치는, 12 V(volt)의 DC 전원을 제어 시스템에 공급하는 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다.
여기서, 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계는, 전기차의 제어 시스템이 예비 전력 공급 장치를 오프(Off)하고, 전기차의 전기적 동력 에너지를 공급하는 고전압 배터리로 보조 배터리를 충전할 수 있다.
여기서, 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계는, 전기차의 제어 시스템이 고전압 배터리와 병렬로 연결된 저전압 직류 변환기(LDC, Low DC-DC Converter)를 이용하여 고전압 배터리의 전력을 저전압 직류로 변환하고, 변환된 전력을 이용하여 보조 배터리를 충전할 수 있다.
여기서, 무선 충전 요청 메시지는 전기차의 최대 DC 전력과 전압 및 전류의 허용치(limit)를 포함할 수 있다.
여기서, 전기차 충전 장치가 사용자 단말로부터 무선 점프 요청 메시지를 수신하는 단계는, 전기차 충전 장치가 사용자 단말에 대한 사용자 인증을 수행하는 단계 및 전기차 충전 장치가 사용자 단말과 상태 정보를 교환하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 전기차 충전 장치가 사용자 단말에 대한 사용자 인증을 수행하는 단계는, 전기차 충전 장치가 사용자 단말을 통하여 전기차를 인증하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 전기차는, 사용자 단말과 텔레매틱스(telematics)를 통해 보조 배터리의 방전 여부를 포함한 전기차 상태 정보를 전송할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 전기차를 제공한다.
여기서, 전기차는, 전기차 충전 장치로부터 전송된 1차 전력을 수신하여 2차 전력을 생성하는 VA 코일(Vehicle Assembly coil), VA 코일에서 생성된 2차 전력을 이용하여 충전되고, 전기차의 전기적 동력을 제공하는 고전압 배터리, 전기차 충전 장치와 통신하여 전기차의 무선 충전을 제어하는 메시지를 송수신하는 통신 모듈, 통신 모듈을 제어하고, VA 코일에 생성되는 전력을 이용하여 고전압 배터리를 충전하는 제어 시스템, 제어 시스템에 전원을 공급하는 보조 배터리 및 전기차 충전 장치로부터 1차 점프 전력이 수신되어 VA 코일에 2차 점프 전력이 생성되면, 2차 점프 전력으로 구동되어 제어 시스템에 전원을 공급하는 예비 전력 공급 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 제어 시스템은, 예비 전력 공급 장치로부터 전원을 공급받아 구동되면, 보조 배터리의 충전을 제어하고, 보조 배터리의 충전이 완료되면, 전기차 충전 장치로 무선 충전 전력을 요청함으로써 VA 코일에 생성되는 전력을 이용하여 고전압 배터리를 충전할 수 있다.
여기서, 예비 전력 공급 장치는, VA 코일과 병렬로 연결될 수 있다.
여기서, 예비 전력 공급 장치는, 12 V(volt)의 DC 전원을 제어 시스템에 공급하는 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다.
여기서, 제어 시스템은, 예비 전력 공급 장치로부터 전원을 공급받아 구동되면, 예비 전력 공급 장치를 오프(Off)하고, 고전압 배터리로 보조 배터리를 충전할 수 있다.
여기서, 제어 시스템은, 고전압 배터리와 병렬로 연결된 저전압 직류 변환기(LDC, Low DC-DC Converter)를 이용하여 고전압 배터리의 전력을 저전압 직류로 변환하고, 변환된 전력을 이용하여 보조 배터리를 충전할 수 있다.
여기서, 통신 모듈은, 전기차의 최대 DC 전력과 전압 및 전류의 허용치(limit)를 포함하는 무선 충전 제어 메시지를 전기차 충전 장치와 송수신할 수 있다.
여기서, 통신 모듈은, 전기차의 사용자가 소유하는 사용자 단말과 텔레매틱스(telematics)를 통해 보조 배터리의 방전 여부를 포함한 전기차 상태 정보를 전송할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 예비 전원 공급 장치를 탑재한 전기차에서의 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법을 제공한다.
여기서, 무선 충전 방법은 전기차 충전 장치로부터 1차 점프 전력이 수신됨으로써 생성된 2차 점프 전력에 의해 전기차에 구비된 예비 전력 공급 장치가 구동되는 단계, 예비 전력 공급 장치가 미리 설정된 전력을 출력하여 전기차의 제어 시스템을 구동시키는 단계 및 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계, 보조 배터리의 충전이 완료되면, 전기차의 제어 시스템이 전기차 충전 장치에 무선 충전 요청 메시지를 전송하는 단계 및 전기차 충전 장치가 무선 충전 요청 메시지에 따른 무선 충전 전력을 전기차로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 예비 전력 공급 장치는, 12 V(volt)의 DC 전원을 제어 시스템에 공급하는 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법 및 장치를 이용할 경우에는 보조 배터리가 방전되더라도 손쉽게 차량 시스템을 동작시킬 수 있다.
또한, 보조 배터리가 방전되더라도 유선 점퍼를 사용하지 않기 때문에, 사용자가 편리하고 안전하게 차량 시스템을 동직시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 회로에 대한 요약도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전에서의 차량 정렬에 관한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법을 설명하기 위한 시퀀스도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 시스템에서 수행되는 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 무선 전력 전송 방법을 수행 가능한 전기차에 대한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차에 포함된 제어 시스템에 대한 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전을 적용할 수 있는 회로에 관한 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서 전기차 충전 시스템은 기본적으로 상용 전원의 배전망(grid)이나 에너지 저장 장치의 전력을 이용하여 전기차에 탑재된 배터리를 충전하는 시스템으로 정의할 수 있다. 이러한 전기차 충전 시스템은 전기차의 종류에 따라 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 전기차 충전 시스템은 케이블을 이용한 전도성 충전 시스템이나 비접촉 방식의 무선 전력 전송 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 전기차(Electric Vehicle, EV)는 49 CFR(code of federal regulations) 523.3 등에서 정의된 자동차(automobile)를 지칭할 수 있다. 전기차는 고속도로 이용 가능하고, 차량 외부의 전원공급원으로부터 재충전 가능한 배터리 등의 차량 탑재 에너지 저장 장치에서 공급되는 전기에 의해 구동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 전원공급원은 주거지나 공용 전기서비스 또는 차량 탑재 연료를 이용하는 발전기 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 전기차(electric vehicle, EV)는 일렉트릭 카(electric car), 일렉트릭 오토모바일(electric automobile), ERV(electric road vehicle), PV(plug-in vehicle), xEV(plug-in vehicle) 등으로 지칭될 수 있고, xEV는 BEV(plug-in all-electric vehicle 또는 battery electric vehicle), PEV(plug-in electric vehicle), HEV(hybrid electric vehicle), HPEV(hybrid plug-in electric vehicle), PHEV(plug-in hybrid electric vehicle) 등으로 지칭되거나 구분될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)는 전력 그리드에 연결하여 량 탑재 일차 배터리를 재충전하는 전기차로 지칭될 수 있다. 플러그인 차량(Plug-in vehicle, PV)은 본 명세서에서 전기차 전력공급장치(electric vehicle supply equipment, EVSE)로부터 물리적인 플러그와 소켓을 사용하지 않고 무선 충전 방식을 통해 재충전 가능한 차량으로 지칭될 수 있다. 중량 자동차(Heavy duty vehicles; H.D. Vehicles)는 49 CFR 523.6 또는 CFR 37.3(bus)에서 정의된 네 개 이상의 바퀴를 가진 모든 차량을 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 경량 플러그인 전기차(Light duty plug-in electric vehicle)는 주로 공공 거리, 도로 및 고속도로에서 사용하기 위한 재충전 가능한 배터리나 다른 에너지 장치의 전류가 공급되는 전기 모터에 의해 추진력을 얻는 3개 또는 4개 바퀴를 가진 차량을 지칭할 수 있다. 경량 플러그인 전기차는 총 중량이 4.545㎏보다 작게 규정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 무선 충전 시스템(Wireless power charging system, WCS)은 무선 전력 전송과 얼라인먼트 및 통신을 포함한 GA와 VA 간의 제어를 위한 시스템을 지칭할 수 있다. 무선 전력 전송(Wireless power transfer, WPT)은 유틸리티(Utility)나 그리드(Grid) 등의 교류(AC) 전원공급 네트워크에서 전기차로 무접촉 수단을 통해 전기적인 전력을 전송하는 것을 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 유틸리티(Utility)는 전기적인 에너지를 제공하며 통상 고객 정보 시스템(Customer Information System, CIS), 양방향 검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI), 요금과 수익(Rates and Revenue) 시스템 등을 포함하는 시스템들의 집합으로 지칭될 수 있다. 유틸리티는 가격표 또는 이산 이벤트(discrete events)를 통해 플러그인 전기차가 에너지를 이용할 수 있도록 한다. 또한, 유틸리티는 관세율, 계측 전력 소비에 대한 인터벌 및 플러그인 전기차에 대한 전기차 프로그램의 검증 등에 대한 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 스마트 충전(Smart charging)은 EVSE 및/또는 플러그인 전기차가 차량 충전율이나 방전율을 그리드 용량이나 사용 비용 비율의 시간을 최적화하기 위해 전력 그리드와 통신하는 시스템으로 설명할 수 있다. 자동 충전(Automatic charging)은 전력을 전송할 수 있는 1차측 충전기 어셈블리(primary charger assembly)에 대하여 적절한 위치에 차량의 놓고 인덕티브 충전하는 동작으로 정의될 수 있다. 자동 충전은 필요한 인증 및 권한을 얻은 후에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상호운용성(Interoperabilty)은 서로 상대적인 시스템의 성분들이 전체 시스템의 목적하는 동작을 수행하기 위해 함께 작동할 수 있는 상태를 지칭할 수 있다. 정보 상호운용성(Information interoperability)은 두 개 이상의 네트워크들, 시스템들, 디바이스들, 애플리케이션들 또는 성분들이 사용자가 거의 또는 전혀 불편함 없이 안전하고 효과적으로 정보를 공유하고 쉽게 사용할 수 있는 능력을 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 유도 충전 시스템(Inductive charging system)은 두 파트가 느슨하게 결합된 트랜스포머를 통해 전기 공급 네트워크에서 전기차로 정방향에서 전자기적으로 에너지를 전송하는 시스템을 지칭할 수 있다. 본 실시예에서 유도 충전 시스템은 전기차 충전 시스템에 대응할 수 있다. 유도 커플러(Inductive coupler)는 GA 코일과 VA 코일로 형성되어 전력이 전기적인 절연을 통해 전력을 전송하는 트랜스포머를 지칭할 수 있다. 유도 결합(Inductive coupling)은 두 코일들 간의 자기 결합을 지칭할 수 있다. 두 코일은 그라운드 어셈블리 코일(Ground assembly coil)과 차량 어셈블리 코일(Vehicle assembly coil)을 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 VA 코일은 2차 코일(secondary coil), 차량 코일(vehicle coil), 수신 코일(receiver coil) 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 그라운드 어셈블리 코일(ground assembly coil, GA coil)은 1차 코일(primary coil), 송신 코일(transmit coil) 등으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 GA는 프라이머리 디바이스(primary device, PD), 1차측 장치 등으로 지칭될 수 있고, 이와 유사하게 VA는 세컨더리 디바이스(secondary device, SD), 2차측 장치 등으로 지칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 프라이머리 디바이스(Primary device)는 세컨더리 디바이스에 무접촉 결합을 제공하는 장치 즉, 전기차 외부의 장치일 수 있다. 프라이머리 디바이스는 1차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 프라이머리 디바이스는 전력을 전송하는 전원 소스로서 동작할 수 있다. 프라이머리 디바이스는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 세컨더리 디바이스(Secondary device)는 프라이머리 디바이스에 무접촉 결합을 제공하는 전기차 탑재 장치일 수 있다. 세컨더리 디바이스는 2차측 장치로 지칭될 수 있다. 전기차가 전력을 받을 때, 세컨더리 디바이스는 프라이머리 디바이스로부터의 전력을 전기차로 전달할 수 있다. 세컨더리 디바이스는 하우징과 모든 커버들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 그라운드 어셈블리 컨트롤러(GA controller)는 차량으로부터의 정보를 토대로 GA 코일에 대한 출력 전력 레벨을 조절하는 GA의 일부분일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 차량 어셈블리 컨트롤러(VA controller)는 충전 동안 특정 차량용 파라미터를 모니터링하고 GA와의 통신을 개시하여 출력 전력 레벨을 제어하는 VA의 일부분일 수 있다.
전술한 GA 컨트롤러는 프라이머리 디바이스 통신제어기(Primary device communication controller, PDCC)로 지칭될 수 있고, VA 컨트롤러는 전기차 통신제어기(electric vehicle communication controller, VA 제어기)로 지칭될 수 있다. 마그네틱 갭(Magnetic gap)은 리츠선(litz wire)의 상부 또는 GA 코일의 마그네틱 재료의 상부의 가장 높은 평면과 상기 리츠선의 하부 또는 VA 코일의 마그네틱 재료의 가장 낮은 평면이 서로 정렬되었을 때 이들 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 얼라인먼트(Alignment)는 규정된 효율적인 전력 전송을 위해 프라이머리 디바이스에 대한 세컨더리 디바이스의 상대적인 위치를 찾는 절차 및/또는 세컨더리 디바이스에 대한 프라이머리 디바이스의 상대적인 위치를 찾는 절차를 가리킬 수 있다. 본 명세서에서 얼라인먼트는 무선 전력 전송 시스템의 위치 정렬을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에서 차량 마그네틱 지상고(Vehicle magnetic ground clearance)는 리츠선의 바닥 최하위 평면 또는 차량에 탑재된 VA 코일의 절연 재료와 도로포장 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다. 차량 어셈블리(VA) 코일 표면 간격(Vehicle assembly coil surface distance)은 리츠선의 바닥 최하부의 평면 또는 VA 코일의 마그네틱 재료와 VA 코일의 최하위 외부 표면 사이의 수직 거리를 지칭할 수 있다. 이러한 거리는 보호 커버재 및 코일 포장재로 포장된 추가 아이템을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 페어링(Pairing)은 전력을 전송할 수 있도록 배치된 단일 전용 그라운드 어셈블리(프라이머리 디바이스)와 차량(전기차)가 연관되는 절차를 지칭할 수 있다. 본 명세서에서 페어링은 충전 스팟 또는 특정 그라운드 어셈블리와 차량 어셈블리 제어기의 연관 절차를 포함할 수 있다. 연관(Correlation/Association)은 두 피어 통신 실체들 사이의 관계 성립 절차를 포함할 수 있다. 명령 및 제어 통신(Command and control communication)은 무선 전력 전송 프로세스의 시작, 제어 및 종료에 필요한 정보를 교환하는 전기차 전력공급장치와 전기차 사이의 통신을 지칭할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 하이 레벨 통신(High level communication)은 명령 및 제어 통신에서 담당하는 정보를 초과하는 모든 정보를 처리할 수 있다. 하이 레벨 통신의 데이터 링크는 PLC(Power line communication)을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 저전력 기동(Low power excitation)은 정밀 포지셔닝과 페어링을 수행하기 위해 전기차가 프라이머리 디바이스를 감지하도록 그것을 활성화하는 것을 지칭할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 그 역도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서 SSID(Service set identifier)는 무선랜 상에서 전송되는 패킷의 해더에 붙는 32-character로 이루어진 유니크한 식별자이다. SSID는 무선 장비에서 접속하려고하는 BSS(basic service set)를 구분해준다. SSID는 기본적으로 여러 개의 무선랜을 서로 구별해준다. 따라서 특정한 무선랜을 사용하려는 모든 AP(access point)와 모든 단말(terminal)/스테이션(station) 장비들은 모두 같은 SSID를 사용할 수 있다. 유일한 SSID를 사용하지 않는 장비는 BSS에 조인하는 것이 불가능하다. SSID는 평문으로 그대로 보여지기 때문에 네트워크에 어떠한 보안 특성도 제공하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 ESSID(Extended service set identifier)는 접속하고자 하는 네트워크의 이름이다. SSID와 비슷하지만 보다 확장된 개념일 수 있다. BSSID(Basic service set identifier)는 통상 48bits로 특정 BSS(basic service set)를 구분하기 위해 사용한다. 인프라스트럭쳐 BSS 네트워크의 경우, BSSID는 AP 장비의 MAC(medium access control)가 될 수 있다. 독립적인(independent) BSS나 애드훅(ad hoc) 네트워크의 경우, BSSID는 임의의 값으로 생성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 충전 스테이션(charging station)은 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리와 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 관리하는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리 제어기를 포함할 수 있다. 그라운드 어셈블리는 적어도 하나 이상의 무선통신기를 구비할 수 있다. 충전 스테이션은 가정, 사무실, 공공장소, 도로, 주차장 등에 설치되는 적어도 하나 이상의 그라운드 어셈블리를 구비한 장소를 지칭할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예가 적용되는 전기차를 위한 무선 전력 전송의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 무선 전력 전송은 전기차(electric vehicle, 10)의 적어도 하나의 구성요소와 차징 스테이션(charging station, 13)에 의해서 수행될 수 있고, 전기차(10)에 무선으로 전력을 전송하기 위해서 이용될 수 있다.
여기서, 전기차(10)는 일반적으로 배터리(12)와 같이 충전 가능한 에너지 저장 장치로부터 유도된 전류를 동력장치인 전기 모터의 에너지원으로 공급하는 차량(automobile)으로 정의할 수 있다.
다만, 본 발명에 따른 전기차(10)는 전기 모터와 일반적인 내연기관(internal combustion engine)을 함께 갖는 하이브리드 자동차를 포함할 수 있고, 자동차(automobile) 뿐만 아니라 모터사이클(motocycle), 카트(cart), 스쿠터(scooter) 및 전기 자전거(electric bicycle)를 포함할 수 있다.
또한, 전기차(10)는 무선으로 배터리(12)를 충전할 수 있도록 수신 코일이 포함된 수전 패드(11)를 포함할 수 있으며, 유선으로 배터리(12)를 충전할 수 있도록 플러그 접속구를 포함할 수도 있다. 이때, 유선으로 배터리(12)를 충전할 수 있는 전기차(10)를 플러그인 전기차(Plug-in Electric Vehicle, PEV)로 지칭할 수 있다.
여기서, 차징 스테이션(13)은 전력망(power grid, 15) 또는 전력 백본(power backbone)에 연결될 수 있고, 전력 링크(power link)를 통하여 송신 코일이 포함된 송전 패드(14)에 교류(AC) 또는 직류(DC) 전력을 제공할 수 있다.
또한, 차징 스테이션(13)은 유무선 통신을 통하여 전력망(power grid, 15) 또는 전력망을 관리하는 인프라 관리 시스템(infrastructure management system) 또는 인프라 서버와 통신할 수 있고, 전기차(10)와 무선 통신을 수행할 수 있다.
여기서, 무선 통신에는 블루투스(Bluetooth), 지그비(zigbee), 셀룰러(cellular), 무선 로컬 영역 네트워크(wireless local area network) 등이 있을 수 있다.
또한, 예를 들어 차징 스테이션(13)은 전기차(10) 소유자의 집에 부속된 주차장, 주유소에서 전기차 충전을 위한 주차구역, 쇼핑 센터나 직장의 주차구역 등과 같이 다양한 장소에 위치할 수 있다.
여기서, 전기차(10)의 배터리(12)를 무선 충전하는 과정은 먼저 전기차(10)의 수전 패드(11)가 송전 패드(14)에 의한 에너지 장(energy field)에 위치되고, 송전 패드(14)의 송신 코일과 수전 패드(11)의 수신 코일이 서로 상호작용 또는 커플링됨으로써 수행될 수 있다. 상호작용 또는 커플링의 결과로 수전 패드(11)에 기전력이 유도되고, 유도된 기전력에 의해 배터리(12)가 충전될 수 있다.
또한, 차징 스테이션(13)과 송전 패드(14)는 그 전부 또는 일부를 그라운드 어셈블리(Ground Assembly, GA)로 지칭할 수 있고, 그라운드 어셈블리는 앞서 정의한 의미를 참조할 수 있다.
또한, 전기차(10)의 수신 패드(11)와 다른 전기차 내부 구성요소 전부 또는 일부를 비히클 어셈블리(Vehicle Assembly, VA)로 지칭할 수 있는데, 여기서 비히클 어셈블리는 앞서 정의한 의미를 참조할 수 있다.
여기서, 송전 패드 또는 수전 패드는 비극성(non-polarized) 또는 극성(polarized)으로 구성될 수도 있다.
이때, 패드가 비극성이면 패드의 중앙에 하나의 극이 있고, 바깥 주변에 반대 극을 가질 수 있다. 여기서, 자속(flux)는 패드의 중앙에서 나가고(exit), 패드의 모든 바깥 경계에서 복귀(return)하도록 형성될 수 있다.
또한, 패드가 극성인 경우, 패드의 어느 한쪽 끝에 각각의 극을 가질 수 있다. 여기서, 자속은 패드의 방향(orientation)에 기초하여 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 회로를 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 전기차 무선 충전 시스템에서 충전이 이루어지는 회로에 대한 개략적인 구성을 알 수 있다.
여기서, 도 2의 좌측 회로는 전력망에서 공급되는 전원(Vsrc), 도 1에서의 차징 스테이션(13), 송전 패드(14)의 구성 중 전부 또는 일부를 표현한 것으로 해석될 수 있고, 도 2의 우측 회로는 수신 패드 및 배터리를 포함한 전기차의 일부 또는 전부를 표현한 것으로 해석될 수 있다.
먼저, 도 2의 좌측 회로는 전력망에서 공급되는 전원(Vsrc)에 대응되는 출력 전력(Psrc)를 무선 충전 전력 변환기에 제공하고, 무선 충전 전력 변환기는 송신 코일(L1)에서 희망하는 동작 주파수에서의 전자기장을 방출할 수 있도록, 제공받은 전력(Psrc)의 주파수 및 AC/DC 변환을 수행한 전력(P1)을 출력할 수 있다.
구체적으로, 무선 충전 전력 변환기는 전력망에서 공급된 전력(Psrc)이 AC 전력인 경우 DC 전력으로 변환하는 AC/DC 변환기 및 DC전력을 무선 충전에 적합한 동작 주파수의 전력으로 변환하는 저주파수 변환기(또는 LF 변환기) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 동작 주파수는 예를 들면, 80 내지 90 kHz 사이에 위치하도록 결정할 수 있다.
무선 충전 전력 변환기에서 출력된 전력(P1)은 다시 송신 코일(L1), 제1 커패시터(C1) 및 제1 저항(R1)으로 구성된 회로에 공급될 수 있고, 이때 제1 커패시터(C1)는 송신 코일(L1)과 함께 충전에 적합한 동작 주파수를 갖도록 하는 소자값을 가지도록 결정될 수 있다. 또한, 여기서 제1 저항(R1)은 송신 코일(L1) 및 제1 커패시터(C1)에 의해 발생하는 전력손실을 의미할 수 있다.
여기서, 송신 코일(L1)은 수신 코일(L2)과 커플링 계수 m으로 정의되는 전자기적 커플링이 이루어져 전력이 전송되도록 하거나, 또는 전력이 수신 코일(L2)로 유도될 수 있다. 따라서, 본 발명에서 전력이 전송된다는 의미는 전력이 유도된다는 의미와 혼용하여 사용될 수 있다.
여기서, 수신 코일로 유도되거나 전송받은 전력(P2)은 전기차 전력 변환기로 제공될 수 있다. 이때, 제2 커패시터(C2)는 수신 코일(L2)과 함께 충전에 적합한 동작 주파수를 갖도록 하는 소자값으로 결정될 수 있고, 제2 저항(R2)은 수신 코일(L2) 및 제2 커패시터(C2)에 의해 발생하는 전력손실을 의미할 수 있다.
전기차 전력 변환기는 제공받은 특정 동작 주파수의 전력(P2)을 다시 전기차의 배터리(VHV)에 적합한 전압 레벨을 갖는 DC 전력으로 변환하는 LF/DC 변환기를 포함할 수 있다.
전기차 전력 변환기가 제공받은 전력(P2)을 변환한 전력(PHV)을 출력하면, 출력된 전력(PHV)는 전기차에 내장된 배터리(VHV)의 충전에 사용될 수 있다.
여기서, 도 2의 우측 회로에는 수신 코일(L2)을 배터리(VHV)와 선택적으로 접속 또는 해제하기 위한 스위치(switch)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 송신 코일(L1)과 수신 코일(L2)의 공진 주파수(resonance frequency)는 서로 유사하거나 동일하도록 구성될 수 있으며, 송신 코일(L1)에서 발생된 전자기장에 수신 코일(L2)이 근거리에 위치할 수 있도록 구성될 수 있다.
여기서, 도 2의 회로는 본 발명의 실시예들을 위해서 이용 가능한 전기차 무선 충전 시스템에서의 전력 전송에 관한 예시적 회로로 이해되어야 하며, 도 2에서의 회로에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
한편, 송신 코일(L1)과 수신 코일(L2)이 원거리에 위치할수록 전력 손실이 증가할 수 있으므로, 양자의 위치를 설정하는 것은 중요한 요소일 수 있다.
이때, 송신 코일(L1)은 도 1에서의 송전 패드(14)에 포함되고, 수신 코일(L2)은 도 1에서의 수전 패드(11)에 포함될 수 있다. 따라서, 송전 패드와 수전 패드 상호간의 위치 결정 또는 전기차와 송전 패드 상호간의 위치 결정에 관하여 이하 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 전력 전송에서의 정렬 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3을 참조하면, 도 1에서의 송전 패드(14) 및 전기차에 내장된 수전 패드(11) 사이의 위치 정렬 방법을 설명할 수 있다. 여기서, 위치 정렬은 앞서 설명한 용어인 얼라인먼트(alignment)에 대응될 수 있고, 따라서, GA와 VA간의 위치 정렬로 정의할 수도 있고, 송전 패드와 수전 패드의 위치 정렬로 한정해석되지 않는다.
여기서, 송전 패드(14)는 도 3에서는 지표면 아래에 위치한 것으로 도시하였으나, 지표면 위에 위치할 수도 있고, 지표면 아래에서 송전 패드(14)의 상면이 노출되도록 위치할 수도 있다.
또한, 전기차의 수전 패드(11)는 지표면을 기준으로 측정된 높이(z방향으로 정의)에 따라 카테고리를 달리하여 정의할 수 있고, 예를 들어 지표면에서 수전 패드(11)의 높이가 100-150(mm) 인 경우 class 1, 140-210(mm) 인 경우 class 2, 170-250(mm)인 경우 class 3와 같이 설정할 수 있다. 이때, 수전 패드(11)에 따라 class 1만을 지원하거나, class 1과 2를 지원할 수도 있는 등 부분적 지원이 가능할 수 있다.
여기서, 지표면을 기준으로 측정된 높이는 앞서 설명한 용어인 차량 마그네틱 지상고에 대응될 수 있다.
또한, 송전 패드(14)의 높이 방향(z방향으로 정의)의 위치는 상기 수전 패드(11)에서 지원하는 최대 클래스와 최소 클래스 사이에 위치하도록 결정할 수 있는데, 예를 들어 수전 패드가 class1과 2만을 지원한다면, 수전 패드(11)를 기준으로 100-210 (mm) 사이에 송전 패드가 위치하도록 결정할 수 있다.
또한, 송전 패드(14)의 중심과 수전 패드(11)의 중심 사이의 격차는 가로 및 세로 방향(x 및 y 방향으로 정의)의 한계값 이내에 위치하도록 결정할 수 있다. 예를 들어, 가로 방향(x방향으로 정의)으로는 ±75 (mm) 이내에 위치하도록 결정할 수 있고, 세로 방향(y방향으로 정의)으로는 ±100 (mm) 이내에 위치하도록 결정할 수 있다.
여기서, 송전 패드(14)와 수전 패드(11)의 상대적 위치는 그 실험적 결과에 따라 한계값이 달라질 수 있고, 상기 수치들은 예시적인 것으로 이해되어야 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법을 설명하기 위한 시퀀스도이다.
도 4를 참조하면, 먼저 전기차(10)의 사용자(또는, 운전자)가 보조 배터리의 방전 사실을 인지하면, 전기차(10)의 사용자(또는, 운전자)가 소유하는 사용자 단말(30)과 전기차 충전 장치(20)가 상호 통신 링크를 설정할 수 있다(S400). 여기서 통신 링크(communication link)를 설정하는 단계는 사용자 단말이 전기차 충전 장치(20)에 접속하여 사용자 인증을 수행하는 단계를 포함할 수 있고, 사용자 단말(30)과 전기차 충전 장치(20)의 상태 정보를 교환하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 사용자 인증에는 사용자 단말의 사용자 뿐만 아니라, 사용자가 운용하는 전기차(10)에 대한 인증이 포함될 수 있다.
여기서, 사용자 단말(30)은 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 노트북(notebook), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 모바일폰(mobile phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), PDA(Personal Digital Assistant) 등일 수 있다.
여기서, 통신 링크 설정은 앞에서 정의한 페어링 또는 연관(association)에 대응되거나 상응하는 의미로 이해될 수 있다.
사용자 단말(30)과 전기차 충전 장치(20)의 통신 링크가 설정되면, 사용자 단말(30)은 전기차 충전 장치(20)에 무선 점프 요청 메시지를 전송할 수 있다(S405). 전기차 충전 장치(20)는 무선 점프 전력을 공급할 수 있는지 여부를 확인(S410)하고, 무선 점프 전력을 공급할 수 있으면, 무선 점프 준비가 완료되었음을 지시하는 메시지를 사용자 단말(30)에 전송할 수 있다(S415).
여기서, 무선 점프 요청 메시지를 전송(S405)하기 전에, 전기차(10)가 전기차 충전 장치로부터 무선 점프 전력을 수신할 수 있는 허용 위치로 정렬될 수 있다. 이때, 허용 위치는 도 3를 참조하여 설명된 조건을 충족하는 위치일 수 있다.
이후에, 앞서 통신 링크 설정(S400)에서 인증되거나 확인된 전기차(10)로 1차 점프 전력을 전송할 수 있다(S420).
1차 점프 전력은 전자기 유도에 의하여, 전기차(10)에 2차 점프 전력이 유도될 수 있다(S425). 그리고나서, 전기차(10) 내부에 탑재된, 후술될 예비 전력 공급 장치가 2차 점프 전력에 의하여 구동될 수 있다(S430). 구동된 예비 전력 공급 장치는 전기차(10)의 제어기(컨트롤러)를 구동(wake up)할 수 있다(S435). 전기차(10)의 컨트롤러는 보조 배터리의 충전을 수행할 수 있다(S440). 보조 배터리의 충전이 완료되면, 전기차(10)는 전기차 충전 장치(20)에 고전압 배터리에 대한 무선 충전을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다(S445). 전기차 충전 장치(20)는 고전압 배터리에 대한 무선 충전 전력을 전기차(10)에 전송(S450)할 수 있고, 전기차(10)는 무선 충전 전력을 수신하여 생성된 전력으로 고전압 배터리를 충전할 수 있다(S455). 또한, 전기차 충전 장치(20)는 고전압 배터리의 충전 상태를 사용자 단말(30)에 전송할 수 있다.
여기서, 전기차 충전 장치(20)는 도 1에 따른 차징 스테이션(13) 및 송전 패드(14)의 전부나 일부를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 차징 스테이션(13) 또는 차징 스테이션(13)에서 전기차(10)와의 통신을 수행하거나 송전 패드(14)를 제어하는 장치를 SECC(Supply Equipment Communication Controller)로 지칭하고, 송전 패드(14) 또는 차징 스테이션(13)에 내장되어 송신 코일의 출력 전력을 제어하는 장치를 앞서 정의했던 PDCC(Primary Device Communication Controller)로 지칭한다. 따라서, 전기차 충전 장치(20)는 SECC 또는 PDCC이거나, SECC또는 PDCC를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 이러한 정의에 기초하여 아래와 같이 구체화하여 설명할 수도 있다.
먼저, 단계 S400 내지 S420을 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.
사용자 단말(30)과 전기차 충전 장치(20)의 통신 링크 설정은 사용자 단말과 SECC 간의 통신 링크 설정을 포함할 수 있다. 통신 링크 설정이 완료되면, 사용자 단말(30)이 SECC에 무선 점프를 요청하는 메시지를 전송할 수 있고, SECC는 무선 점프 전력 송신 가부를 확인하여 사용자 단말(30)에 무선 점프 전력 송신이 준비가 완료되었음을 지시하는 메시지를 전송할 수 있다. 또한, SECC는 PDCC에 무선 점프 전력의 전송을 요청할 수 있고, 이에 따라 PDCC가 무선 점프 전력을 전기차(10)에 전송할 수 있다.
다음으로, 단계 S445 내지 S455를 더 상세하게 설명하면, 보조 배터리의 충전이 완료되면, 전기차(10)가 SECC에 고전압 배터리의 무선 충전을 요청하는 메시지를 전송할 수 있고, SECC는 PDCC에 고전압 배터리의 충전 제어를 위한 출력의 조정을 요청할 수 있다.
PDCC는 출력 조정 요청에 상응하도록 전압 및 주파수를 조정하여, 무선 충전 전력을 전기차(10)에 전송할 수 있다. 무선 충전 전력의 전송이 개시되거나 완료되면, SECC는 사용자 단말(30)에 무선 충전의 개시 또는 완료 여부를 전송할 수 있다. 또한, SECC는 무선 충전 전력을 전송하면서 사용자 단말(30)에 무선 충전 진행 상태를 전송할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차 무선 충전 시스템에서 수행되는 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법에 대한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 전기차 충전 장치가 사용자 단말로부터 무선 점프 요청 메시지를 수신하는 단계(S500); 상기 전기차 충전 장치가 상기 무선 점프 요청 메시지에 따른 1차 점프 전력을 전기차로 전송하는 단계(S510); 상기 전기차에 상기 1차 점프 전력이 수신됨으로써 생성된 2차 점프 전력에 의해 상기 전기차에 구비된 예비 전력 공급 장치가 구동되는 단계(S520); 상기 예비 전력 공급 장치가 미리 설정된 전력을 출력하여 상기 전기차의 제어 시스템을 구동하는 단계(S530); 및 상기 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계(S540)를 포함할 수 있다.
여기서, 무선 충전 방법은, 상기 보조 배터리의 충전이 완료되면, 상기 전기차의 제어 시스템이 상기 전기차 충전 장치에 무선 충전 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 전기차 충전 장치가 상기 무선 충전 요청 메시지에 따른 고전압 충전 전력을 상기 전기차로 전송하는 단계; 및 상기 전기차가 상기 무선 충전 전력에 따라 생성된 전력을 이용하여 상기 전기차의 전기적 동력 에너지를 공급하는 고전압 배터리를 충전하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전기차는, 상기 전기차 충전 장치의 GA(Ground Assembly) 코일과 상기 전기차의 VA(Vehicle Assembly) 코일이 서로 전자기적으로 커플링됨으로써 상기 전기차 충전 장치로부터 전력을 수신하고, 상기 예비 전력 공급 장치는 상기 VA 코일과 병렬로 연결될 수 있다.
여기서, 1차 점프 전력은 생성된 2차 점프 전력에 의해 예비 전력 공급 장치의 정격 전압에 따른 전력이 공급될 수 있도록 설정될 수 있고, 따라서, 예비 전력 공급 장치의 종류에 따라 달리 설정될 수 있다.
여기서, 무선 충전 요청 메시지는 전기차의 최대 DC 전력과 전압 및 전류의 허용치를 포함할 수 있다.
또한, 여기서 무선 충전 전력은 전기차의 고전압 배터리에 충전되도록 미리 설정된 값을 가질 수 있으며, 1차 점프 전력과 상이할 수 있으나, 동일할 수도 있다.
여기서, 상기 예비 전력 공급 장치는, 12 V(volt)의 DC 전원을 상기 제어 시스템에 공급하는 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다.
여기서, 상기 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계는, 상기 전기차의 제어 시스템이 상기 예비 전력 공급 장치를 오프(Off)하고, 상기 고전압 배터리로 상기 보조 배터리를 충전할 수 있다. 구체적으로, 상기 고전압 배터리와 병렬로 연결된 저전압 직류 변환기(LDC, Low DC-DC Converter)를 이용하여 상기 고전압 배터리의 전력을 저전압 직류로 변환하고, 변환된 전력을 이용하여 상기 보조 배터리를 충전할 수 있다.
여기서, 상기 무선 점프 요청 메시지는 전기차의 최대 DC 전력과 전압 및 전류의 허용치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전기차 충전 장치가 사용자 단말로부터 무선 점프 요청 메시지를 수신하는 단계는, 상기 전기차 충전 장치가 상기 사용자 단말에 대한 사용자 인증을 수행하는 단계 및 상기 전기차 충전 장치가 상기 사용자 단말과 상태 정보를 교환하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전기차 충전 장치가 상기 사용자 단말에 대한 사용자 인증을 수행하는 단계는, 상기 전기차 충전 장치가 상기 사용자 단말을 통하여 상기 전기차를 인증하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서 전기차는, 상기 사용자 단말과 텔레매틱스(telematics)를 통해 상기 보조 배터리의 방전 여부를 포함한 전기차 상태 정보를 전송할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 방법을 수행 가능한 전기차에 대한 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차(60)는, 전기차 충전 장치로부터 전송된 1차 전력을 수신하여 2차 전력이 생성되는 VA 코일(Vehicle Assembly coil, 61); 상기 VA 코일(61)에서 생성된 2차 전력을 이용하여 충전되고, 전기차(60)의 전기적 동력을 제공하는 고전압 배터리(62); 상기 전기차 충전 장치와 통신하여 상기 전기차(60)의 무선 충전을 제어하는 메시지를 송수신하는 통신 모듈(63); 상기 통신 모듈(63)을 제어하고, 상기 VA 코일에 생성되는 전력을 이용하여 상기 고전압 배터리(62)를 충전하는 컨트롤러(64); 상기 제어 시스템(64)에 전원을 공급하는 보조 배터리(65); 및, 상기 전기차 충전 장치로부터 1차 점프 전력이 수신되어 상기 VA 코일(61)에 2차 점프 전력이 생성되면, 상기 2차 점프 전력으로 구동되어 상기 제어 시스템(64)에 전원을 공급하는 예비 전력 공급 장치(66)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 컨트롤러(64)는, 상기 예비 전력 공급 장치(66)로부터 전원을 공급받아 구동되면, 상기 보조 배터리(65)의 충전을 제어하고, 상기 보조 배터리(65)의 충전이 완료되면 상기 전기차 충전 장치로 무선 충전 전력을 요청함으로써 상기 VA 코일(61)에 생성되는 전력을 이용하여 상기 고전압 배터리(62)를 충전할 수 있다.
여기서, 상기 예비 전력 공급 장치(66)는, 상기 VA 코일(61)과 병렬로 연결될 수 있다.
여기서, 상기 예비 전력 공급 장치(66)는, 12 V(volt)의 DC 전원을 상기 제어 시스템(64)에 공급하는 SMPS(switched mode power supply)일 수 있다.
여기서, 상기 컨트롤러(64)는, 상기 예비 전력 공급 장치(66)로부터 전원을 공급받아 구동되면, 상기 예비 전력 공급 장치(66)를 오프(Off)하고, 상기 고전압 배터리로 상기 보조 배터리(65)를 충전할 수 있다.
여기서, 상기 제어 시스템(64)은, 상기 고전압 배터리(62)와 병렬로 연결된 저전압 직류 변환기(LDC, Low DC-DC Converter)를 이용하여 상기 고전압 배터리(62)의 전력을 저전압 직류로 변환하고, 변환된 전력을 이용하여 상기 보조 배터리(65)를 충전할 수 있다.
여기서, 상기 통신 모듈(63)은, 상기 전기차의 최대 DC 전력과 전압 및 전류의 허용치(limit)를 포함하는 무선 충전 제어 메시지를 상기 전기차 충전 장치와 송수신할 수 있다.
여기서, 상기 통신 모듈(63)은, 상기 전기차의 사용자가 소유하는 사용자 단말과 텔레매틱스(telematics) 장치를 통해 상기 보조 배터리(65)의 방전 여부를 포함한 전기차 상태 정보를 전송할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기차에 포함된 컨트롤러에 대한 구성도이다.
도 7을 참조하면, 컨트롤러(64)는 적어도 하나의 프로세서(70) 및 상기 적어도 하나의 프로세서가 도 6에 따른 제어 시스템의 동작 과정을 수행하도록 구성된 명령어들을 저장하는 메모리(71)를 포함할 수 있다.
여기서, 컨트롤러(64)는 사용자로부터 입력을 수신하거나, 사용자에게 제어 정보를 표시할 수 있는 입출력 인터페이스(72)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 입출력 인터페이스(72)는 사용자로부터 입력을 수신하는 터치 스크린, 디스플레이 장치 등을 의미할 수 있다.
여기서, 컨트롤러(64)는 차량 제어 장치(Vehicle Control Unit, VCU)에서 구현되거나, 배터리 관리 시스템(Battery Management System, BMS) 내에 구현되거나 BMS로서 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 무선 전력 시스템의 구성을 도시한 개념도이다.
도 8을 참조하면, SECC(80)는 전원 공급 장치(Power Supply)를 포함하여 전력망으로부터 전력을 공급받아 PDCC(81)에 전달할 수 있고, PDCC(81)는 PFC(Power Factor Corrector)와 인버터(Inverter), 송신 코일을 포함하는데, PFC는 SECC(80)로부터 전달받은 AC 전원의 전류에서 고조파 함량(harmonic content)을 감소시킴으로써 전력 손실을 감소시키고, 역률 정정된 신호를 출력할 수 있다. 인버터는 차량의 배터리를 충전하기 적합하도록 전압 레벨을 조정할 수 있다. 또한, 인버터는 전기차에 전송되어야 하는 전력이 점프 전력인지 무선 충전 전력인지에 따라 달리 전압 레벨을 조정할 수 있다.
PDCC(81)에서 전달된 전력은 전기차의 충전회로(82)에 있는 수신 코일에 유도 기전력을 생성하고, 생성된 기전력이 고전압 배터리(High Voltage Battery, 83)로 공급됨으로써 고전압 배터리(83)가 충전될 수 있다.
또한, 고전압 배터리(83)와 병렬 연결된 저전압 직류 변환기(LDC, 84)를 통해 고전압 배터리의 전력을 저전압 직류로 변환하고, 보조 배터리(Auxiliary Battery, 85)에 공급될 수 있다.
또한, 보조 배터리(85)는 제어 시스템(86)에 전원을 공급할 수 있다.
여기서, 제어 시스템(86)은 충전회로(82)를 제어하여 고전압 배터리(83)의 충전을 수행하고, 저전압 직류 변환기(84)를 제어하여 고전압 배터리(83)를 이용한 보조 배터리(85)의 충전을 수행할 수 있다.
이때, 보조 배터리(85)가 방전된 경우가 문제되는데, 이러한 경우를 대비하여, 예비 전력 공급 장치(87)를 충전 회로(82)의 수신 코일과 병렬로 구성하여, PDCC(81)에서 공급되는 점프 전력에 의해 구동되도록 구현할 수 있다.
예비 전력 공급 장치(87)가 구동되면, 제어 시스템(86)에 전원을 공급할 수 있고, 더 상세하게는 12V 의 DC 전원을 공급할 수 있다. 이때, 예비 전력 공급 장치는 SMPS 일 수 있다.
예비 전력 공급 장치(87)에 의해 전원을 공급받으면 제어 시스템(86)이 구동될 수 있고, 제어 시스템(86)은 저전압 직류 변환기(84)를 제어하여 고전압 배터리(83)를 이용한 보조 배터리(85)의 충전을 수행할 수 있다.
보조 배터리(85)의 충전이 완료되면, 다시 제어 시스템(86)이 SECC와 통신하여 고전압 배터리(83)의 충전을 위한 무선 충전 전력을 SECC(80)에 요청할 수 있고, SECC(80)는 PDCC(81)에 무선 충전 전력을 전송하도록 전달하여 고전압 배터리(83)의 충전이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 전기차 무선 충전 시스템에서 수행되는 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법에서,
    전기차 충전 장치가 사용자 단말로부터 무선 점프 요청 메시지를 수신하는 단계;
    상기 전기차 충전 장치가 상기 무선 점프 요청 메시지에 따른 1차 점프 전력을 전기차로 전송하는 단계;
    상기 전기차에 상기 1차 점프 전력이 수신됨으로써 생성된 2차 점프 전력에 의해 상기 전기차에 구비된 예비 전력 공급 장치가 구동되는 단계;
    상기 예비 전력 공급 장치가 미리 설정된 전력을 출력하여 상기 전기차의 제어 시스템을 구동시키는 단계; 및
    상기 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계를 포함하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  2. 청구항 1에서,
    상기 보조 배터리의 충전이 완료되면, 상기 전기차의 제어 시스템이 상기 전기차 충전 장치에 무선 충전 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 전기차 충전 장치가 상기 무선 충전 요청 메시지에 따른 무선 충전 전력을 상기 전기차로 전송하는 단계를 더 포함하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  3. 청구항 1에서,
    상기 전기차는,
    상기 전기차 충전 장치의 GA(Ground Assembly) 코일과 상기 전기차의 VA(Vehicle Assembly) 코일이 서로 전자기적으로 커플링됨으로써 상기 전기차 충전 장치로부터 전력을 수신하고,
    상기 예비 전력 공급 장치는 상기 VA 코일과 병렬로 연결되는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  4. 청구항 1에서,
    상기 예비 전력 공급 장치는,
    12 V(volt)의 DC 전원을 상기 제어 시스템에 공급하는 SMPS(switched mode power supply)인, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  5. 청구항 1에서,
    상기 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계는,
    상기 전기차의 제어 시스템이 상기 예비 전력 공급 장치를 오프(Off)하고, 상기 전기차의 전기적 동력 에너지를 공급하는 고전압 배터리로 상기 보조 배터리를 충전하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  6. 청구항 5에서,
    상기 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계는,
    상기 전기차의 제어 시스템이 상기 고전압 배터리와 병렬로 연결된 저전압 직류 변환기(LDC, Low DC-DC Converter)를 이용하여 상기 고전압 배터리의 전력을 저전압 직류로 변환하고, 변환된 전력을 이용하여 상기 보조 배터리를 충전하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  7. 청구항 1에서,
    상기 무선 충전 요청 메시지는 상기 전기차의 최대 DC 전력과 전압 및 전류의 허용치(limit)를 포함하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  8. 청구항 1에서,
    상기 전기차 충전 장치가 사용자 단말로부터 무선 점프 요청 메시지를 수신하는 단계는,
    상기 전기차 충전 장치가 상기 사용자 단말에 대한 사용자 인증을 수행하는 단계; 및
    상기 전기차 충전 장치가 상기 사용자 단말과 상태 정보를 교환하는 단계를 포함하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  9. 청구항 8에서,
    상기 전기차 충전 장치가 상기 사용자 단말에 대한 사용자 인증을 수행하는 단계는,
    상기 전기차 충전 장치가 상기 사용자 단말을 통하여 상기 전기차를 인증하는 단계를 포함하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  10. 청구항 1에서,
    상기 전기차는,
    상기 사용자 단말과 텔레매틱스(telematics)를 통해 상기 보조 배터리의 방전 여부를 포함한 전기차 상태 정보를 전송하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  11. 전기차 충전 장치로부터 전송된 1차 전력을 수신하여 2차 전력을 생성하는 VA 코일(Vehicle Assembly coil);
    상기 VA 코일에서 생성된 2차 전력을 이용하여 충전되고, 전기차의 전기적 동력을 제공하는 고전압 배터리;
    상기 전기차 충전 장치와 통신하여 상기 전기차의 무선 충전을 제어하는 메시지를 송수신하는 통신 모듈;
    상기 통신 모듈을 제어하고, 상기 VA 코일에 생성되는 전력을 이용하여 상기 고전압 배터리를 충전하는 제어 시스템;
    상기 제어 시스템에 전원을 공급하는 보조 배터리; 및
    상기 전기차 충전 장치로부터 1차 점프 전력이 수신되어 상기 VA 코일에 2차 점프 전력이 생성되면, 상기 2차 점프 전력으로 구동되고 미리 설정된 전력을 출력하여 상기 제어 시스템을 구동시키는 예비 전력 공급 장치를 포함하며,
    상기 예비 전력 공급 장치에 의해 구동되는 상기 제어 시스템은, 상기 고전압 배터리로 상기 보조 배터리를 충전하는 전기차.
  12. 청구항 11에서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 예비 전력 공급 장치로부터 전원을 공급받아 구동되면, 상기 보조 배터리의 충전을 제어하고, 상기 보조 배터리의 충전이 완료되면, 상기 전기차 충전 장치로 무선 충전 전력을 요청함으로써 상기 VA 코일에 생성되는 전력을 이용하여 상기 고전압 배터리를 충전하는, 전기차.
  13. 청구항 11에서,
    상기 예비 전력 공급 장치는,
    상기 VA 코일과 병렬로 연결되는, 전기차.
  14. 청구항 11에서,
    상기 예비 전력 공급 장치는,
    12 V(volt)의 DC 전원을 상기 제어 시스템에 공급하는 SMPS(switched mode power supply)인, 전기차.
  15. 청구항 11에서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 예비 전력 공급 장치로부터 전원을 공급받아 구동되면, 상기 예비 전력 공급 장치를 오프(Off)하는, 전기차.
  16. 청구항 15에서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 고전압 배터리와 병렬로 연결된 저전압 직류 변환기(LDC, Low DC-DC Converter)를 이용하여 상기 고전압 배터리의 전력을 저전압 직류로 변환하고, 변환된 전력을 이용하여 상기 보조 배터리를 충전하는, 전기차.
  17. 청구항 11에서,
    상기 통신 모듈은,
    상기 전기차의 최대 DC 전력과 전압 및 전류의 허용치(limit)를 포함하는 무선 충전 제어 메시지를 상기 전기차 충전 장치와 송수신하는, 전기차.
  18. 청구항 11에서,
    상기 통신 모듈은,
    상기 전기차의 사용자가 소유하는 사용자 단말과 텔레매틱스(telematics)를 통해 상기 보조 배터리의 방전 여부를 포함한 전기차 상태 정보를 전송하는, 전기차.
  19. 예비 전원 공급 장치를 탑재한 전기차에서의 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법에서,
    전기차 충전 장치로부터 1차 점프 전력이 수신됨으로써 생성된 2차 점프 전력에 의해 전기차에 구비된 예비 전력 공급 장치가 구동되는 단계;
    상기 예비 전력 공급 장치가 미리 설정된 전력을 출력하여 상기 전기차의 제어 시스템을 구동시키는 단계; 및
    상기 전기차의 제어 시스템이 보조 배터리를 충전하는 단계;
    상기 보조 배터리의 충전이 완료되면, 상기 전기차의 제어 시스템이 상기 전기차 충전 장치에 무선 충전 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 전기차 충전 장치가 상기 무선 충전 요청 메시지에 따른 무선 충전 전력을 상기 전기차로 전송하는 단계를 포함하는, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
  20. 청구항 19에서,
    상기 예비 전력 공급 장치는,
    12 V(volt)의 DC 전원을 상기 제어 시스템에 공급하는 SMPS(switched mode power supply)인, 보조 배터리 상태에 기초한 무선 충전 방법.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206300A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Toyota Motor Corp 電動車両、車両充電装置および車両充電システム
JP5459408B2 (ja) 2010-10-21 2014-04-02 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システムおよびその制御方法ならびに電動車両

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9971353B2 (en) * 2012-07-03 2018-05-15 Qualcomm Incorporated Systems, methods, and apparatus related to electric vehicle parking and wireless charging

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008206300A (ja) * 2007-02-20 2008-09-04 Toyota Motor Corp 電動車両、車両充電装置および車両充電システム
JP5459408B2 (ja) 2010-10-21 2014-04-02 トヨタ自動車株式会社 電動車両の電源システムおよびその制御方法ならびに電動車両

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