KR102418736B1 - Wireless charging system for electric transportation means - Google Patents
Wireless charging system for electric transportation means Download PDFInfo
- Publication number
- KR102418736B1 KR102418736B1 KR1020190178177A KR20190178177A KR102418736B1 KR 102418736 B1 KR102418736 B1 KR 102418736B1 KR 1020190178177 A KR1020190178177 A KR 1020190178177A KR 20190178177 A KR20190178177 A KR 20190178177A KR 102418736 B1 KR102418736 B1 KR 102418736B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- wireless power
- core
- power transmission
- magnetic induction
- magnetic
- Prior art date
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 85
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 87
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 27
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 27
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 19
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 84
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000011161 development Methods 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000004709 Chlorinated polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 239000011157 advanced composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018605 Ni—Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002796 Si–Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008458 Si—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 acryl Chemical group 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 239000006247 magnetic powder Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910000702 sendust Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/30—Constructional details of charging stations
- B60L53/35—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles
- B60L53/38—Means for automatic or assisted adjustment of the relative position of charging devices and vehicles specially adapted for charging by inductive energy transfer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
- B60L53/12—Inductive energy transfer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
- H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
- H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
- H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
- H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F17/00—Fixed inductances of the signal type
- H01F17/04—Fixed inductances of the signal type with magnetic core
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/12—Bikes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/24—Personal mobility vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2200/00—Type of vehicle
- B60Y2200/10—Road Vehicles
- B60Y2200/13—Bicycles; Tricycles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
- B60Y2200/00—Type of vehicle
- B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
- B60Y2200/91—Electric vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 개인용 전동차, 전기자동차 등의 전기 동력에 의해 이동되는 전동 이동수단을 위한 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템에 관한 것으로서, 전동 이동수단이 거치되는 하나 이상의 거치대; 및 입체형 무선 전력 송수신모듈을 구비하여 전자기 유도에 의해 전력을 무선으로 전송하도록 상기 거치대에 설치되는 무선 전력 송신부 및 상기 입체형 무선 전력 송수신모듈을 구비하여 전동 이동수단에 장착된 후 전자기 유도 작용에 의해 상기 무선 전력 송신부로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 무선 전력 충전부를 포함하는 무선 충전 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템을 제공한다.The present invention relates to a wireless power charging system for electric moving means for electric moving means moved by electric power, such as a personal electric vehicle or electric vehicle, comprising: at least one cradle on which the electric moving means is mounted; and a three-dimensional wireless power transmission/reception module provided with a wireless power transmission unit installed on the cradle to wirelessly transmit power by electromagnetic induction, and the three-dimensional wireless power transmission/reception module provided in the electric moving means and then mounted on the electric moving means by electromagnetic induction It provides a wireless power charging system for electric mobility means comprising a wireless charging device including a wireless power charging unit for charging by receiving power from the wireless power transmitting unit.
Description
본 발명은 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 개인용 전동차, 전기자동차 등의 전기 동력에 의해 이동되는 전동 이동수단을 위한 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless power charging system for an electric vehicle, and more particularly, to a wireless power charging system for an electric vehicle for an electric vehicle moved by electric power such as a personal electric vehicle or an electric vehicle.
최근, 화석연료의 사용에 따른 지구 온난화 이상기온 등의 환경문제가 발생하고 있어, 이에 대응하기 위한 친환경 에너지 기술 개발과 함께, 전기 동력을 이용한 운송수단에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있으며, 이에 의해, 전기 동력을 이용한 운송수단의 보급 또한 활발하게 이루어지고 있다.Recently, environmental problems such as global warming and abnormal temperature due to the use of fossil fuels are occurring. In addition to the development of eco-friendly energy technology to respond to this, research on transportation means using electric power is being actively conducted, thereby , the spread of transportation means using electric power is also being actively made.
이에 따라, 전기 자전거, 전기 보드 등의 개인용 전동차를 포함하는 전동 유닛의 보급 활성화, 상업화 등에 따라, 시중에는 많은 수의 전동 이동 수단이 인도 상에 무방비 상태로 주차되는 문제점이 발생하여 통행로의 미관을 해침은 물론 통행에 많은 장애물로 작용하고 있다. 더욱이 이면 도로의 경우에는 차량의 통행을 어렵게 하기도 한다.Accordingly, according to the activation and commercialization of electric units including personal electric vehicles such as electric bicycles and electric boards, there is a problem in that a large number of electric transportation means are parked unprotected on the sidewalk in the market. Sea erosion is, of course, acting as many obstacles to passage. Moreover, in the case of the back road, it may make it difficult for vehicles to pass.
또한, 상술한 전동 이동수단의 경우 주기적인 충전이 필요한데, 현재는 EPV(Electric Personal Vehicle)를 용이하게 충전할 수 있도록 하는 충전 서비스가 제공되지 않고 있어, 개인의 경우에는 가정에서 충전을 수행해야 하고, 간이 대중 교통 서비스 공급자의 경우에는 시중에 보급된 전동 이동수단 들을 일일이 수거하여 충전을 수행한 후 재 보급하는 번거로움이 있다. In addition, in the case of the above-mentioned electric transportation means, periodic charging is required. Currently, a charging service for easily charging an EPV (Electric Personal Vehicle) is not provided, so in the case of an individual, charging must be performed at home. However, in the case of a simple public transportation service provider, it is inconvenient to collect and re-supply the electric vehicles supplied in the market one by one after charging.
더불어서, 전동 이동수단의 동력인 전력의 충전을 용이하게 수행하는 것이 요구되었고, 이러한 요구를 충족하기 위해 RF 무선 전력 전송기술, 일 예로 자기 유도 방식에 의해 무선으로 전력을 전송하는 기술을 이용하는 무선 충전 장치들이 제공되었다.In addition, it was required to easily charge the power that is the power of the electric vehicle, and in order to meet this demand, wireless charging using RF wireless power transmission technology, for example, a technology for wirelessly transmitting power by magnetic induction method. devices were provided.
상술한 자기유도방식의 무선 전력 전송 기술은 높은 충전 효율을 가지도록 설계하는 것에 유리한 것으로서, 자기유도 방식을 적용하기 위해서는 고효율의 자기장 유도 소재의 개발이 요구된다. 종래기술의 경우, 무선 전력 전송을 위한 자기장을 발생시키는 송수신 패드를 MnZn 페라이트 소재 등의 비투자율이 높은 페라이트 소재를 이용하여 판상으로 제조하였으나, 상술한 페라이트 소재의 경우, 취성이 커 가공성이 저하되고, 진동이나 충격에 의해 깨지는 단점이 있다.The magnetic induction type wireless power transmission technology described above is advantageous in designing to have high charging efficiency, and in order to apply the magnetic induction method, the development of a highly efficient magnetic field induction material is required. In the case of the prior art, a transmission/reception pad that generates a magnetic field for wireless power transmission was manufactured in a plate shape using a ferrite material with high relative magnetic permeability such as MnZn ferrite material. , it has the disadvantage of being broken by vibration or impact.
이에 따라, 가공성 및 성형성이 우수하고, 주행 중 파손 염려가 없는 무선전력 송수신용 패드 제작을 위한 비 페라이트 계 또는 연자성폴리머 복합소재의 개발이 요구되고 있고, 이러한 요구에 따라 많은 연구 비용이 발생하고 있다.Accordingly, there is a demand for the development of a non-ferritic or soft magnetic polymer composite material for manufacturing a pad for wireless power transmission and reception that has excellent processability and formability and does not cause damage during driving, and a lot of research costs are incurred according to these demands. are doing
또한, 종래기술의 자기 유도를 이용한 무선 전력 충전 장치들의 경우, 송수신 패드를 판상으로 제작하는 것에 의해 자속 집속 효율이 떨어지고, 강도가 약하여 송수신 패드 소재의 개발을 위한 노력과 비용이 더 크게 발생하는 문제점이 있었다.In addition, in the case of wireless power charging devices using magnetic induction of the prior art, the magnetic flux focusing efficiency is lowered by manufacturing the transmission/reception pad in a plate shape, and the strength is weak. there was
따라서 본 발명의 기술적 과제는, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전동 이동수단을 용이하게 거치할 수 있도록 함은 물론, 충전을 수행할 수 있도록 하는 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the technical problem of the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and to provide a wireless power charging system for an electric moving means that allows the electric moving means to be easily mounted as well as to perform charging aim to do
또한, 본 발명의 기술적 과제는, 자속 집속 효율을 향상시키며 자기유도 방식에 의한 무선 전력 전달 효율을 향상시키는 입체 구조를 가지는 전동 이동수단 충전용 입체형 무선 전력 송수신 모듈을 제공함으로써, 무선 전력 충전 효율을 향상시킨 전동 이동수단 무선 전력 충전시스템을 제공하는 것이다.In addition, the technical problem of the present invention is to provide a three-dimensional wireless power transmission/reception module for charging electric mobile means having a three-dimensional structure that improves magnetic flux focusing efficiency and improves wireless power transfer efficiency by magnetic induction method, thereby improving wireless power charging efficiency It is to provide an improved electric mobility wireless power charging system.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 전동 이동수단이 거치되는 하나 이상의 거치대; 및 입체형 무선 전력 송수신모듈을 구비하여 전자기 유도에 의해 전력을 무선으로 전송하도록 상기 거치대에 설치되는 무선 전력 송신부 및 상기 입체형 무선 전력 송수신모듈을 구비하여 전동 이동수단에 장착된 후 전자기 유도 작용에 의해 상기 무선 전력 송신부로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 무선 전력 충전부를 포함하는 무선 충전 장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템을 제공한다.In order to achieve the above technical object, an embodiment of the present invention, one or more cradles on which the electric moving means is mounted; and a three-dimensional wireless power transmission/reception module provided with a wireless power transmission unit installed on the cradle to wirelessly transmit power by electromagnetic induction, and the three-dimensional wireless power transmission/reception module provided in the electric moving means and then mounted on the electric moving means by electromagnetic induction It provides a wireless power charging system for electric mobility means comprising a wireless charging device including a wireless power charging unit for charging by receiving power from the wireless power transmitting unit.
상기 입체형 무선 전력 송수신 모듈은, 내측이 코어 코일권취부로 되는 입체형상을 가지며 자기유도 유로를 형성하는 자기 유도 코어; 보빈 코일권취부를 형성하도록 상기 코어 코일권취부를 감싸며 상기 자기 유도 코어에 결합되는 관형의 보빈; 및 상기 보빈 코일권취부에 권취되는 코일;로 형성된 송수신코어모듈을 구비한 무선 전력 송수신 모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The three-dimensional wireless power transmission/reception module includes: a magnetic induction core having a three-dimensional shape in which an inner side is a core coil winding unit and forming a magnetic induction flow path; a tubular bobbin wrapped around the core coil winding portion to form a bobbin coil winding portion and coupled to the magnetic induction core; and a coil wound around the bobbin coil winding unit; characterized in that it comprises a wireless power transmission/reception module having a transmission/reception core module formed of
상기 자기 유도 코어는, 상하의 양측 말단부가 송수신패드로 기능하고 상기 상하부 사이의 영역이 상기 코어 코일권취부로 되는 'ㄷ'자형 입체형상을 가지는 것을 특징으로 한다.The magnetic induction core is characterized in that it has a 'C'-shaped three-dimensional shape in which both upper and lower end portions function as a transmission/reception pad, and a region between the upper and lower portions serves as the core coil winding portion.
상기 자기 유도 코어는, 연자성폴리머 복합소재 자기유도코어로 제조되는 것을 특징으로 한다.The magnetic induction core is characterized in that it is made of a magnetic induction core of a soft magnetic polymer composite material.
상기 자기 유도 코어는, 상기 자기 유도 코어의 형상에 대응하는 형상으로 상기 연자성폴리머 복합소재 자기 유도 코어 내부에 위치되는 페라이트계 자기 유도 코어;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The magnetic induction core may further include a ferritic magnetic induction core positioned inside the soft magnetic polymer composite magnetic induction core in a shape corresponding to the shape of the magnetic induction core.
상기 자기 유도 코어는, 상기 자기 유도 코어의 형상을 가지도록 상기 연자성폴리머 복합 소재 자기 유도 코어의 내부에 배치되는 하나 이상의 페라이트계 블록 자기 유도 코어들;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The magnetic induction core may further include one or more ferritic block magnetic induction cores disposed inside the soft magnetic polymer composite magnetic induction core to have the shape of the magnetic induction core.
상기 입체형 무선 전력 송수신 모듈은, 상기 코어모듈이 장착되는 코어모듈 장착홈; 및 상기 코어모듈 장착홈의 양측에 위치하여 정렬 자성체가 장착된 한 쌍의 정렬 자성체 장착 홈;이 형성된 케이스를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The three-dimensional wireless power transmission/reception module includes: a core module mounting groove in which the core module is mounted; and a pair of magnetic alignment body mounting grooves positioned on both sides of the core module mounting groove to which the alignment magnetic body is mounted.
본 발명의 실시예들은, 전동 이동수단의 배터리 무선 충전 장치에 적용되는 자기유도 충전을 위한 자기 유도 코어의 입체 형상을 제어하는 것에 의해 자속 집속 효율을 향상시킴으로써, 별도의 자기유도 신소재의 개발을 수행함이 없이 고효율의 무선 전력 전송을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.Embodiments of the present invention, by improving the magnetic flux focusing efficiency by controlling the three-dimensional shape of the magnetic induction core for magnetic induction charging applied to the battery wireless charging device of the electric mobile means, the development of a separate magnetic induction new material is performed. Without this, it provides the effect of performing high-efficiency wireless power transmission.
또한, 본 발명은 자기유도 코어의 소재로서 페라이트(ferrite) 소재와 연자성 폴리머 복합소재를 복합 적용하는 것에 의해, 페라이트계 소재의 취성의 문제를 해소함과 동시에 비 페라이트계 소재의 낮은 비투자율을 보상하여, 무선 충전 효율을 더욱 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.In addition, the present invention solves the problem of brittleness of the ferritic material and compensates for the low specific permeability of the non-ferritic material by applying a composite of a ferrite material and a soft magnetic polymer composite material as a magnetic induction core material Thus, it provides the effect of further significantly improving the wireless charging efficiency.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 전동 이동수단 입체형 무선 전력 송수신 모듈(100)을 나타내는 도면.
도 4는 무선 전력 송수신 모듈 케이스(150)의 사시도.
도 5는 도 3의 입체형 무선 전력 송수신 모듈(100)에 구성되는 복합소재 자기유도부(111)의 소재인 Fe-Si-Al 플레이크(a) 및 복합소재 자기유도코어(110)(b)의 SEM 사진.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 자기 유도 코어(110, 110a, 110b)들의 사시도.
도 7은 도 3 내지 도 6의 입체형 무선 전력 송수신 모듈(100)의 조립 순서를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 전동 이동수단 충전용 입체형 무선 충전 장치(20)의 기능 블록도.
도 8은 도 2의 무선 전력 송신부(200)와 무선 전력 충전부(300)가 거치대(10)와 전동 이동수단의 일 실시예인 EPV(400)에 장착된 상태를 나타내는 도면.
도 9는 입체형 무선 전력 충전 장치(20)의 무선 전력 송신부(200)와 무선 전력 충전부(300)가 근접한 상태를 나타내는 도면.
도 10은 정렬 자성체에 의해 EPV가 무선 전력 충전을 위한 위치로 정렬되는 과정을 나타내는 도면.1 is a perspective view of an electric mobile means wireless power charging system according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a three-dimensional wireless power transmission/
4 is a perspective view of a wireless power transmission/
5 is a SEM of the Fe-Si-Al flake (a) and the composite magnetic induction core 110 (b), which are the material of the composite
6 is a perspective view of
7 is a diagram illustrating an assembly sequence of the three-dimensional wireless power transmission/
Figure 2 is a functional block diagram of a three-dimensional
FIG. 8 is a view showing a state in which the
9 is a diagram illustrating a state in which the
10 is a diagram illustrating a process in which an EPV is aligned to a position for wireless power charging by an alignment magnetic material;
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, this means that other components may be further provided, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, “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.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, and one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템(1)의 사시도이다.1 is a perspective view of an electric mobile means wireless
도 1과 같이, 상기 무선 전력 충전 시스템(1)은 전동 이동수단이 거치되는 하나 이상의 거치대(10) 및 상기 거치(10)에 설치되어 무전 충전 전력을 전자기 유도에 의해 전송하는 무선 전력 송신부(200)와 상기 전동 이동수단에 설치되어 전자기 유도 작용에 의해 상기 무선 전력 송신부(200)로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 무선 전력 충전부(300)로 구성된 입체형 무선 전력 충전 장치(100)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 1 , the wireless
상기 거치대(10)는 인도, 이면 도로 등에 설치되어 개인적으로 사용되거나 상업적으로 사용되는 EPV(400)의 등의 전동 이동수단을 거치하고 충전할 수 있도록 하나 이상으로 구성된다.The
상기 입체형 무선 전력 충전 장치(100)는 상술한 바와 같이, 상기 거치대(100)에 설치되는 무선 전력 송신부(200)와 상기 EPV(400)에 설치되는 무선 전력 충전부(300)를 포함하여 구성되어, 상기 EPV(400)를 상기 거치대(10)에 거치하는 경우 자동으로 EPV(400)에 장착된 배터리를 충전하도록 구성된다.As described above, the three-dimensional wireless
도 2는 본 발명의 일 실시예의 전동 이동수단 충전용 입체형 무선 충전 장치(20)의 기능 블록도이다.Figure 2 is a functional block diagram of the three-dimensional
도 2과 본 발명의 일 실시예의 무선 전력 충전 장치(20)는, 거치대 또는 충전 기구 등에 설치되어 무선 충전 전력을 전자기 유도에 의해 전송하는 무선 전력 송신부(200) 및 전동 이동 수단에 설치되어 전자기 유도 작용에 의해 상기 무선 전력 송신부(200)로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 무선 전력 충전부(300)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.2 and the wireless
상기 무선 전력 송신부(200)는 상용 전원을 공급받아 역률 개선 등의 보상을 수행한 후 충전용 1차 직류 전류로 변환하여 출력하는 1차 컨버터부(210)와, 상기 1차 직류 전류를 입력 받아 무선 전력 전송용 1차 교류 전류로 변환하여 출력하는 1차 인버터부(220) 및 상기 1차 인버터부(220)의 1차 교류 전력을 전자기 유도 방식으로 송신하는 무선전력송신모듈(2부(230) 및 무선 전력 송신부(200)의 구동을 제어하는 송신부제어부(201)를 포함하여 구성될 수 있다.The
그리고 상기 무선 전력 충전부(300)는 상기 무선 전력 송신부(200)에서 전송된 충전 전력을 전자기 유도에 의해 수신하여 출력하는 무선전력수신모듈(330)과, 상기 무선전력수신모듈(330)에서 출력된 충전 전력의 전력 전달 용량 증대를 위해 LC 공진 주기가 조절되는 보상 등을 수행한 후 충전을 위한 2차 직류 전류로 변환하여 출력하는 2차 컨버터부(320) 및 상기 2차 직류 전류를 입력 받아 충전지에 대한 충전을 수행하는 충전회로부(310)를 포함하여 구성되고, 부가적으로 일체로 형성되는 충전지(350) 또는 외부의 전동 이동수단의 충전지에 접속되어 충전을 수행할 수 있도록 하는 충전 접속부(360) 중 어느 하나를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the wireless
상기 1차 컨버터부(210)는 상용 AC 220 V 또는 380 V를 입력 받아서 충전을 위한 DC 300 V 등의 1차 직류 전류로 변환하여 출력하며, 자기 유도 방식(IPT: Inductive Wireless Power Transfer)에 의한 전력 전송에서 효율적인 전력 전송이 수행될 수 있도록 무효전력을 보상하도록 구성될 수 있다.The
상기 1차 인터버부(220)는 상기 1차 직류 전류를 공급받은 후 무선 전력전송을 위한 1차 교류 전류로 변환하도록 인버터 스위치와 게이트 드라이브 회로를 포함하여 구성된다.The
상기 2차 컨버터부(320)는 2차 보상회로부(330)에서 LC 공진에 의해 전력 용량이 증대된 교류 전력을 입력받은 후 충전지의 충전을 위한 42V 등의 충전 전압을 가지는 직류 전원으로 변환하는 출력하도록 구성될 수 있다.The
상기 충전회로부(310)는 내부에 과전압 또는 과전류 차단 회로 등을 포함하는 충전 보호회로와 정류회로 등을 포함하여 구성되어, 상기 2차 컨버터부(320)에서 출력되는 충전전원을 이용한 충전지(34, 450)의 충전을 제어하도록 구성된다.The charging
상기 송신부 제어부(201)는 상기 무선 전력 송신부(200)에 구성되는 1차 컨버터부(210) 또는 1차 인버터부(220)의 출력 전력 변조(전압, 전류 변조)를 위한 스위치들의 스위칭 제어와, 회로의 이상신호 발생 시 이를 감지하고 대응하는 제어를 수행하도록 구성된다. 일 예로, 상기 송신부 제어부(201)는 출력 전력 변조를 위한 스위치들의 스위칭 제어를 수행하는 PWM 회로와 회로 이상 감지 및 대응을 위한 트립 회로를 포함하여 구성될 수 있다.The transmitter control unit 201 controls switching of switches for output power modulation (voltage, current modulation) of the
상기 충전부 제어부(301)는 상기 무선 전력 충전부(300)에 구성되는 2차 컨버터부(320)의 출력 전력 변조를 위한 스위치들의 스위칭 제어와, 회로의 이상신호 발생 시 이를 감지하고 대응하는 제어를 수행하도록 구성된다. 일 예로, 상기 충전부 제어부(301)는 출력 전력 변조를 위한 2차 컨버터부(320)의 스위치들의 스위칭 제어를 수행하는 PWM 회로와 회로 이상 감지 및 대응을 위한 트립 회로를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 트립 회로들은 각 전압에 대한 과전압 트립(OVT: Over Voltage Trip) 및 각 전류에 대한 과전류 트립(OCT: Over Current Trip) 회로를 포함할 수 있다.The charging unit control unit 301 performs switching control of switches for modulating the output power of the
상술한 구성에서 상기 무선전력송신모듈(230)과 무선전력수신모듈(330)에는 도 3 내지 도 7에서 설명된 본 발명의 일 실시예의 무선 전력 송수신 모듈(100)이 장착된다.In the above configuration, the wireless
도 3은 본 발명의 일 실시예의 전동 이동수단 입체형 무선 전력 송수신 모듈(100)을 나타내는 도면이고, 도 4는 무선 전력 송수신 모듈 케이스(150)의 사시도이다.3 is a diagram illustrating a three-dimensional wireless power transmission/
도 3 및 도 4와 같이, 상기 무선 전력 송수신 모듈(100)은 내측이 코어 코일권취부(112)로 되는 입체형상을 가지며 자기유도 유로를 형성하는 자기 유도 코어(110)와, 보빈 코일권취부(122)를 형성하도록 상기 코어 코일권취부(112)를 감싸며 상기 자기 유도 코어에 결합되는 관형의 보빈(120) 및 상기 보빈 코일권취부(122)에 권취되는 코일(130)을 포함하는 송수신 코어모듈(101)과, 상기 송수신 코어모듈(101)이 장착되는 케이스(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 케이스(150) 내에는 송수신 코어모듈(101)이 장착되는 송수신코어모듈 장착홈(151)이 중심부에 위치되어 형성되고, 송수신코어모듈 장착홈(151)의 양 측에 정렬자성체 장착홈(153)이 위치되어 형성되도록 구성될 수 있다. 3 and 4, the wireless power transmission/
상기 구성에서 상기 자기 유도 코어(110)의 자속 집속 효율을 높이기 위한 구조를 가지는 것으로서, 도 3과 같이, 상하의 양측 말단부가 송수신패드로 기능하고, 오목부가 코어 코일권취부(112)를 형성하는 'ㄷ'자형 입체 형상을 가지는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 자기 유도 코어(110)는 성형 중 파손 방지 등의 성형성, 운반성, 보관성 또는 조립성 등을 위하여, 분할된 구조를 가지도록 제작될 수도 있다.In the above configuration, as having a structure for increasing the magnetic flux focusing efficiency of the
상기 자기 유도 코어(110)는 연자성 폴리머 복합 소재로 제작될 수 있다.The
일 예로, 상기 자기 유도 코어(110)의 소재는 Fe에 대해 8.5 내지 9.5wt% Si-4.5 내지 5.8wt% Al을 포함하는 FeSiAl 플레이크와 바인더 및 분산제를 포함하여 제조되는 것에 의해 투자율을 높여 투자율을 3,000μ까지 확보할 수 있도록 구성되는 것일 수 있다.For example, the material of the
도 5는 도 3의 입체형 무선 전력 송수신 모듈(100)에 구성되는 복합소재 자기유도부(111)의 소재인 FeSiAl 플레이크(a) 및 복합소재 자기유도코어(110)(b)의 SEM 사진이다.5 is an SEM photograph of FeSiAl flakes (a) and composite magnetic induction cores 110 (b), which are materials of the composite
도 5와 같이, 상기 자기 유도 코어(110)로 제조되는 FeSiAl 플레이크는 bal. Fe-9.1%wtSi-5.3wt%Al 조성의 샌더스트(Sendust) 합금을 분쇄하고 어트리션밀(attrition mill)에서 회전속도 500r/min, 볼 대 파우더 비(ball to powder) 10:1, 무수에탄올(anhydrous ethanol)을 용매로 사용하여 10시간 동안 밀링하여 도 5의 (a)와 같이, 두께 0.5 내지 1.5㎛의 샌더스트 플레이크 분말로 제조된다.5, the FeSiAl flakes made of the
상기 샌더스트 플레이크의 일 예로는 전체 중량에 대하여 Si 9.1wt%, Al 5.3wt%,, O < 0.2wt%, C <0.08wt%, P < 0.03wt%, S < 0.002wt%, Mn < 0.08wt%, 및 나머지는 Fe(bal.)와 불가피 불순물의 조성을 가지는 것일 수 있다.An example of the sandust flakes is based on the total weight of Si 9.1 wt%, Al 5.3 wt%, O < 0.2 wt%, C <0.08 wt%, P < 0.03 wt%, S < 0.002 wt%, Mn < 0.08 wt%, and the remainder may have a composition of Fe (bal.) and unavoidable impurities.
샌더스트(Sendust)의 분말 형태에 따른 투자율 특성은 플레이크가 월등하며 본 발명의 실시예에서는 최종적으로 무선 전력 송신에 사용할 주파수 대역에서 가장 높은 투자율을 가질 수 있는 샌더스트(Sendust) 조성을 기반으로 상술한 플레이크 분말을 제조하였다. 제조된 플레이크 분말을 바인더와 용매에 혼합한 후 가열 압축 성형하여 제작된 내충격성이 우수한 복합재료를 이용하여 상기 무선 전력 송수신 모듈(110)을 제작하였다.The permeability characteristics according to the powder form of Sandust are superior to flakes, and in the embodiment of the present invention, based on the Sandust composition, which can have the highest magnetic permeability in the frequency band to be finally used for wireless power transmission, A flake powder was prepared. The wireless power transmission/
또한, 상기 연자성 폴리머 복합 소재를 구성하는 자성분말은, 센더스트(sendust), Fe-Si-Cr, Ni-Mo-Fe (molypermalloy powder, MPP) 또는 Fe-Ni를 포함할 수 있다. 그리고 바인더는 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer), NBR(acrylonitrile-butadiene rubber), ACM(advanced composite material), CPE(Chlorinated Polyethylene), 아크릴계 화합물 또는 우레탄계 화합물을 포함할 수도 있다. In addition, the magnetic powder constituting the soft magnetic polymer composite material may include sendust, Fe-Si-Cr, Ni-Mo-Fe (molypermalloy powder, MPP), or Fe-Ni. In addition, the binder may include Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), advanced composite material (ACM), chlorinated polyethylene (CPE), an acryl-based compound, or a urethane-based compound.
상술한 도 3 내지 도 5의 구성의 본 발명의 일 실시예의 전동 이동수단 충전용 입체형 무선 전력 송수신 모듈(100)은, 무선 전력 송신 효율을 높이기 위해 상기 자기 유도 코어(110)가 다양한 구조를 가질 수 있다.In the three-dimensional wireless power transmission/
도 6은 본 발명의 일 실시예의 자기 유도 코어(110, 110a, 110b)들의 사시도이다.6 is a perspective view of the
상기 자기 유도 코어(110)는 도 6의 (a)와 같이, 연자성 폴리머 복합 소재만으로 'ㄷ'자의 입체 형상을 가지는 복합 소재 자기유도 코어(111)로 제조될 수 있다. The
이와 달리, 상기 자기 유도 코어는 투자율을 높이기 위하여 연자성폴리머 복합 소재 자기 유도 코어(111)의 내부에 페라이트 계 코어를 더 포함하도록 성형 제작될 수 있다.Alternatively, the magnetic induction core may be molded and manufactured to further include a ferrite-based core inside the
구체적으로, 도 6의 (b)와 같이, 상기 자기 유도 코어는 상기 자기 유도 코어(110)의 형상에 대응하는 형상으로 상기 연자성폴리머 복합소재로 제조된 연자성폴리머 복합 소재 자기 유도 코어(111) 내부에 위치되는 페라이트계 자기 유도 코어(113)를 더 포함하는 자기 유도 코어(110b)로 구성될 수 있다.Specifically, as shown in (b) of FIG. 6 , the magnetic induction core has a shape corresponding to the shape of the
또한, 도 6의 (c)와 같이, 상기 자기 유도 코어는, 상기 자기 유도 코어(110)의 형상을 가지도록 상기 연자성폴리머 복합 소재 자기 유도 코어(111)의 내부에 배치되는 하나 이상의 페라이트계 블록 자기 유도 코어(115)들을 포함하는 자기 유도 코어(110c)로 구성될 수도 있다.In addition, as shown in (c) of FIG. 6 , the magnetic induction core is one or more ferritic systems disposed inside the
도 6과 같은 자기 유도 코어(110, 110a, 110b)의 복수의 이종 소재 코어 배치 구조에 의해, 연자성폴리머 복합소재가 가공성, 성형성 및 연성 등을 제공하고 페라이트계 자기 유도 코어(113) 또는 페라이트계 블록 자기 유도 코어(115)들이 연자성 폴리머 복합 소재의 낮은 비투자율을 보상하도록 높은 비투자율을 제공하게 된다.By the arrangement of a plurality of heterogeneous material cores of the
또한, 도 3 내지 도 5와 같이, 상기 자기 유도 코어(110, 110a, 110b)들은 두께의 제약을 받음이 없이 'ㄷ'자형 입체 형상을 가지며, 'ㄷ'자의 상하부 양말단으로 되는 단부에서 자속이 나오고 들어오게 되므로, 종래의 평판 패드 구조에 비해 자속의 누설이 적어지게 되고, 자속의 크기 또한 커지게 되어 무선 전력 전송 효율을 현저히 향상시킨다.In addition, as shown in FIGS. 3 to 5 , the
상술한 구성에서 상기 페라이트계 자기 유도 코어(113)와 페라이트계 블록 자기 유도 코어(115)의 소재는 Mn-Zn, Ni-Zn계 페라이트, 연성 또는 페라이트 등일 수 있다.In the above configuration, the material of the ferritic
상술한 바와 같은 자기 유도 코어(110, 110a, 110b)들의 입체 구조 및 페라이트계 소재와 연자성폴리머 복합 소재의 복합 적용 구조에 의해, 별도의 비투자율이 높은 신소재의 개발을 수행함이 없이, 종래 개발된 소재들을 적용하면서도 자속을 집속시키며, 비투자율을 보상하도록 함으로써, 무선 전력 전송 효율이 향상된 무선 전력 송수신 모듈을 제작할 수 있도록 한다.Due to the three-dimensional structure of the
도 7은 도 3 내지 도 6의 입체형 무선 전력 송수신 모듈(100)의 조립 순서를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an assembly sequence of the three-dimensional wireless power transmission/
본 발명의 실시예의 경우, 상기 보빈(120)은 자기 유도 코어(110)의 자속 누설을 감소시키도록 자기장을 차폐하는 것으로서, 관형으로 제작되어 상기 자기 유도 코어(110)의 코어 코일권취부(112)에 결합된다. 이때, 상기 보빈(120)은 자기 유도 코어(110)와의 결합을 용이하게 하기 위해, 상하로 분할된 구조로 제작될 수 있다.In the case of the embodiment of the present invention, the
도 7의 (a)와 같이, 제작된 보빈(120) 중 하부 보빈(120)의 내부에 자기 유도 코어(110(110b, 110c))의 코어 코일권취부(112)를 삽입하여 장착시킨다. 이 후 도 7의 (b)와 같이, 상부 보빈(120)을 하부 보빈(120)과 결합시키는 것에 의해 자기 유도 코어(110)의 코어 코일권취부(112)를 차폐하여 코어 코일권취부(112)에서의 자속 누설을 감소시킨다. 다음으로, 도 7의 (c)와 같이, 보빈 코일권취부(122)에 코일을 권선됨으로써, 송수신코어모듈(101)이 제작된다. 제작된 송수신코어모듈(101)은 도 7의 (d)와 같이, 케이스(150)의 송수신코어모듈 장착홈(151)에 장착됨으로써 입체형 무선 전력 송수신모듈(100)로 제작된다. 이 후, 충전을 위한 정렬이 자동으로 이루어지도록 케이스(150)의 정렬 자성체 장착 홈(153) 각각에 정렬 자성체(160)를 삽입 장착한다.As shown in (a) of FIG. 7 , the core
상술한 도 3 내지 도 7의 구성을 가지는 상기 입체형 무선 전력 송수신모듈(100)은 무선충전장치의 무선 전력 송신부(200)와 무선 전력 충전부(300)에 각각 장착되어 무선 전력을 송수신함으로써 무선 전력 충전을 수행하는 무선 전력 충전 장치로 제작된다.The three-dimensional wireless power transmission/
도 8은 도 2의 무선 전력 송신부(200)와 무선 전력 충전부(300)가 거치대(10)와 본 발명의 전동 이동수단의 일 실시예로서의 EPV(400)에 장착된 상태를 나타내는 도면이고, 도 9는 입체형 무선 전력 충전 장치(20)의 무선 전력 송신부(200)와 무선 전력 충전부(300)가 근접한 상태를 나타내는 도면이며, 도 10은 정렬 자성체에 의해 EPV가 무선 전력 충전을 위한 위치로 정렬되는 과정을 나타내는 도면이다.8 is a view showing a state in which the
도 8과 같이, 도 2의 무선 전력 송신부(200)는 거치대(10) 등에 장착될 수 있으며, 무선 전력 충전부(300)는 충전지의 충전을 위해 EPV(400)에 장착될 수 있다.As shown in FIG. 8 , the
상술한 바와 같이, 장착된 상태에서 사용자가 EPV(400)를 거치대(10)에 근접시키면, 도 10과 같이, 무선 전력 송신부(200)와 무선 전력 충전부(300)에 설치된 무선 전력 송수신 모듈(100)의 정렬자성체들에 의해 인력이 작용하여, EPV(400)가 거치대(100)의 충전 위치로 유도되고, 이에 의해 무선 전력 송신부(200)와 무선 전력 충전부(300)에 설치된 무선 전력 송수신 모듈(100)들이 무선 전력 송수신을 위해 위치 정렬된다.As described above, when the user approaches the
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustration, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a dispersed form, and likewise components described as distributed may be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.
1: 전동 이동수단 무선 충전 시스템
10: 거치대
20: 입체형 무선 전력 충전 장치
100: 입체형 무선 전력 송수신 모듈
101: 송수신코어모듈
110, 110a, 110b: 자기 유도 코어
111: 연자성폴리머 복합소재 자기유도 코어
112: 코어 코일권취부
113: 페라이트계 자기 유도 코어
115: 페라이트계 블록 자기 유도 코어
120: 보빈
122: 보빈 코일귄취부
130: 코일
150: 케이스
151: 송수신코어모듈 장착 홈
153: 정렬 자성체 장착 홈
160: 정렬 자성체
200: 무선 전력 송신부
201: 송신부 제어부
210: 1차 컨버터부
220: 1차 인버터부
230: 무선전력송신모듈
300: 무선 전력 충전부
301: 충전부 제어부
310: 충전회로부
320: 2차 컨버터부
330: 무선전력수신모듈
350: 충전지
360: 충전접속부
400: 개인용 전동차(EPV: Electric Personal Vehicle)
450: EPV 충전지1: Electric vehicle wireless charging system
10: cradle
20: three-dimensional wireless power charging device
100: three-dimensional wireless power transmission and reception module
101: transmit/receive core module
110, 110a, 110b: magnetic induction core
111: soft magnetic polymer composite material magnetic induction core
112: core coil winding part
113: ferritic magnetic induction core
115: ferritic block magnetic induction core
120: bobbin
122: bobbin coil winding portion
130: coil
150: case
151: transmission/reception core module mounting groove
153: alignment magnetic body mounting groove
160: alignment magnetic material
200: wireless power transmitter
201: transmitter control unit
210: primary converter unit
220: primary inverter unit
230: wireless power transmission module
300: wireless power charging unit
301: charging unit control unit
310: charging circuit unit
320: secondary converter unit
330: wireless power receiving module
350: rechargeable battery
360: charging connection
400: Electric Personal Vehicle (EPV)
450: EPV rechargeable battery
Claims (7)
전동 이동수단이 거치되는 하나 이상의 거치대; 및
입체형 무선 전력 송수신모듈을 포함하고 전자기 유도에 의해 전력을 무선으로 전송하도록 상기 거치대에 설치되는 무선 전력 송신부; 및
입체형 무선 전력 송수신모듈을 포함하고 전동 이동수단에 장착된 후 전자기 유도 작용에 의해 상기 무선 전력 송신부로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 무선 전력 충전부를 포함하고,
상기 입체형 무선 전력 송수신 모듈은, 상기 무선 전력 송신부와 상기 무선 전력 충전부 사이의 전력 충전을 위한 송수신 코어모듈, 및 상기 무선 전력 송신부와 상기 무선 전력 충전부 사이에 인력에 의해 충전 위치를 정렬시키는 하나 이상의 정렬 자성체, 및 상기 송수신 코어모듈 및 상기 하나 이상의 정렬 자성체가 장착된 케이스를 포함하며,
상기 송수신 코어모듈은, 내측이 코어 코일권취부로 되는 입체형상을 가지며 자기유도 유로를 형성하는 자기 유도 코어, 보빈 코일권취부를 형성하도록 상기 코어 코일권취부를 감싸며 상기 자기 유도 코어에 결합되는 관형의 보빈, 및 상기 보빈 코일권취부에 권취되는 코일을 포함하고,
상기 자기 유도 코어는 연자성폴리머 복합소재 자기유도코어로 제조되는 것을 특징으로 하는, 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템.As an electric vehicle wireless power charging system,
One or more cradles on which the electric moving means is mounted; and
a wireless power transmission unit including a three-dimensional wireless power transmission/reception module and installed in the cradle to wirelessly transmit power by electromagnetic induction; and
It includes a three-dimensional wireless power transmission/reception module and includes a wireless power charging unit for charging by receiving power from the wireless power transmission unit by electromagnetic induction after being mounted on the electric moving means,
The three-dimensional wireless power transmission/reception module includes a transmission/reception core module for power charging between the wireless power transmission unit and the wireless power charging unit, and one or more alignments for aligning charging positions by manpower between the wireless power transmission unit and the wireless power charging unit A magnetic body, and a case in which the transceiver core module and the one or more alignment magnetic bodies are mounted,
The transmitting/receiving core module includes a magnetic induction core having a three-dimensional shape with an inner side as a core coil winding portion and forming a magnetic induction flow path, a tubular bobbin wrapped around the core coil winding portion to form a bobbin coil winding portion and coupled to the magnetic induction core; and a coil wound around the bobbin coil winding unit,
The magnetic induction core is a soft magnetic polymer composite material magnetic induction core, characterized in that made of, electric mobile means wireless power charging system.
상하부의 양측 말단부가 송수신패드로 기능하고 상기 상하부 사이의 영역이 상기 코어 코일권취부로 되는 'ㄷ'자형 입체형상을 가지는 것을 특징으로 하는, 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템.According to claim 2, wherein the magnetic induction core,
The wireless power charging system for electric moving means, characterized in that the upper and lower both end portions function as a transmission/reception pad, and the region between the upper and lower portions has a 'C'-shaped three-dimensional shape in which the core coil winding part is.
상기 자기 유도 코어의 형상에 대응하는 형상으로 상기 연자성폴리머 복합소재 자기 유도 코어 내부에 위치되는 페라이트계 자기 유도 코어;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템.According to claim 1, wherein the magnetic induction core,
A ferritic magnetic induction core positioned inside the magnetic induction core of the soft magnetic polymer composite material in a shape corresponding to the shape of the magnetic induction core; characterized in that it further comprises a, electric moving means wireless power charging system.
상기 자기 유도 코어의 형상을 가지도록 상기 연자성폴리머 복합 소재 자기 유도 코어의 내부에 배치되는 하나 이상의 페라이트계 블록 자기 유도 코어들;을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템.According to claim 1, wherein the magnetic induction core,
One or more ferritic block magnetic induction cores disposed inside the soft magnetic polymer composite material magnetic induction core to have the shape of the magnetic induction core; system.
전동 이동수단이 거치되는 하나 이상의 거치대; 및
입체형 무선 전력 송수신모듈을 포함하고 전자기 유도에 의해 전력을 무선으로 전송하도록 상기 거치대에 설치되는 무선 전력 송신부; 및
입체형 무선 전력 송수신모듈을 포함하고 전동 이동수단에 장착된 후 전자기 유도 작용에 의해 상기 무선 전력 송신부로부터 전력을 공급받아 충전을 수행하는 무선 전력 충전부를 포함하고,
상기 입체형 무선 전력 송수신 모듈은, 상기 무선 전력 송신부와 상기 무선 전력 충전부 사이의 전력 충전을 위한 송수신 코어모듈, 및 상기 무선 전력 송신부와 상기 무선 전력 충전부 사이에 인력에 의해 충전 위치를 정렬시키는 하나 이상의 정렬 자성체, 및 상기 송수신 코어모듈 및 상기 하나 이상의 정렬 자성체가 장착된 케이스를 포함하며,
상기 송수신 코어모듈은, 내측이 코어 코일권취부로 되는 입체형상을 가지며 자기유도 유로를 형성하는 자기 유도 코어, 보빈 코일권취부를 형성하도록 상기 코어 코일권취부를 감싸며 상기 자기 유도 코어에 결합되는 관형의 보빈, 및 상기 보빈 코일권취부에 권취되는 코일을 포함하고,
상기 케이스는,
상기 송수신 코어모듈이 장착되는 송수신 코어모듈 장착홈; 및
상기 송수신 코어모듈 장착홈의 양 측에 위치하여 각각 상기 정렬 자성체가 장착되는 한 쌍의 정렬 자성체 장착 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 전동 이동수단 무선 전력 충전 시스템.As an electric vehicle wireless power charging system,
One or more cradles on which the electric moving means is mounted; and
a wireless power transmission unit including a three-dimensional wireless power transmission/reception module and installed in the cradle to wirelessly transmit power by electromagnetic induction; and
It includes a three-dimensional wireless power transmission/reception module and includes a wireless power charging unit for charging by receiving power from the wireless power transmission unit by electromagnetic induction after being mounted on the electric moving means,
The three-dimensional wireless power transmission/reception module includes a transmission/reception core module for power charging between the wireless power transmission unit and the wireless power charging unit, and one or more alignments for aligning charging positions by manpower between the wireless power transmission unit and the wireless power charging unit A magnetic body, and a case in which the transceiver core module and the one or more alignment magnetic bodies are mounted,
The transmitting/receiving core module includes a magnetic induction core having a three-dimensional shape with an inner side as a core coil winding portion and forming a magnetic induction flow path, a tubular bobbin wrapped around the core coil winding portion to form a bobbin coil winding portion and coupled to the magnetic induction core; and a coil wound around the bobbin coil winding unit,
The case is
a transmission/reception core module mounting groove in which the transmission/reception core module is mounted; and
A wireless power charging system for electric moving means, which is located on both sides of the transceiver core module mounting groove and includes a pair of magnetic alignment body mounting grooves in which the alignment magnetic body is mounted, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190178177A KR102418736B1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Wireless charging system for electric transportation means |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190178177A KR102418736B1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Wireless charging system for electric transportation means |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20210085288A KR20210085288A (en) | 2021-07-08 |
KR102418736B1 true KR102418736B1 (en) | 2022-07-11 |
KR102418736B9 KR102418736B9 (en) | 2023-04-12 |
Family
ID=76894560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020190178177A KR102418736B1 (en) | 2019-12-30 | 2019-12-30 | Wireless charging system for electric transportation means |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102418736B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114643881B (en) * | 2022-02-14 | 2024-01-02 | 江西诚安新能源科技有限公司 | Wireless charging device of electric vehicle |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001258182A (en) | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Sharp Corp | Noncontact power transmitter |
JP2015211614A (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 株式会社ベルニクス | Battery pack, charger, and rental system for battery pack mounted vehicle |
JP2016067189A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 株式会社ベルニクス | Noncontact power feeding device for electric bicycle/tricycle |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110007555A (en) * | 2009-07-16 | 2011-01-24 | (주) 이니투스 | Non-contact charging device for bicycle |
KR102059723B1 (en) | 2017-08-28 | 2019-12-26 | 구하경 | Steel frame for furniture and frame assembley |
-
2019
- 2019-12-30 KR KR1020190178177A patent/KR102418736B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001258182A (en) | 2000-03-08 | 2001-09-21 | Sharp Corp | Noncontact power transmitter |
JP2015211614A (en) * | 2014-04-30 | 2015-11-24 | 株式会社ベルニクス | Battery pack, charger, and rental system for battery pack mounted vehicle |
JP2016067189A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 株式会社ベルニクス | Noncontact power feeding device for electric bicycle/tricycle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102418736B9 (en) | 2023-04-12 |
KR20210085288A (en) | 2021-07-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11337345B2 (en) | Magnetic field shielding sheet for a wireless charger, method for manufacturing same, and receiving apparatus for a wireless charger using the sheet | |
JP5118394B2 (en) | Non-contact power transmission equipment | |
EP2515314B1 (en) | Non-contact power reception device and corresponding transmission device | |
EP2828951B1 (en) | Winding arrangements in wireless power transfer systems | |
CN102741954B (en) | Magnetic circuit for a non-contact charging device, power supply device, power receiving device, and non-contact charging device | |
EP2576274B1 (en) | A wireless power receiving unit, a wireless power transferring unit, a wireless power transferring device and use of a wireless power transferring device | |
US20150137612A1 (en) | Antenna coil | |
CN105474459A (en) | Receiving antenna and wireless power receiving apparatus comprising same | |
KR102391489B1 (en) | Solid wireless power transmission module and charging apparatus for charging electric transportation means | |
EP2597656A1 (en) | Reactor | |
KR102418736B1 (en) | Wireless charging system for electric transportation means | |
KR101489391B1 (en) | Soft magnetism sheet | |
US11805631B2 (en) | Magnetic field shielding sheet for a wireless charger, method for manufacturing same, and receiving apparatus for a wireless charger using the sheet | |
US6781346B2 (en) | Charging unit for a contactless transfer of electric power as well as a power absorbing device and a charging system | |
JP2014073016A (en) | Power transmission system | |
US20210193382A1 (en) | Inductive energy emitter/receiver for an inductive charger of an electric vehicle | |
KR101169661B1 (en) | Contactless charging receiver having superior magnetic shielding effect | |
WO2013150784A1 (en) | Coil unit, and power transmission device equipped with coil unit | |
Imura et al. | Wireless power transfer for electric vehicle at the kilohertz band | |
KR100603986B1 (en) | Wireless charging battery pack | |
CN209738831U (en) | Wireless charging module and wireless charging device of vehicle | |
JP2014093797A (en) | Power transmission system | |
KR102444678B1 (en) | Wireless charging device and vehicle comprising same | |
JP2014093322A (en) | Power transmission system | |
US20220332197A1 (en) | Wireless charging device, and transportation means comprising same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
G170 | Re-publication after modification of scope of protection [patent] |