KR102458631B1 - Inductive and capacitive wireless power transfer system and operating method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보상회로가 없이도 부정합 조건에 강인한 인덕티브 및 캐패시티브 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 무선으로 전력을 전송하기 위해 송신 코일과 수신 코일 사이의 자기장과 금속판 사이의 전기장을 동시에 사용하는 무선 전력 전송 시스템에 기반하여 보상회로 없이 동작 주파수에서 공진하여 효율적으로 전력을 무선 전송하는 기술에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 전송 시스템은 전압 소스(source), 송신 코일, 송신 페라이트(ferrite)판, 제1 금속판 및 제3 금속판을 포함하는 송신부 및 전압 부하(load), 수신 코일, 수신 페라이트(ferrite)판, 제2 금속판 및 제4 금속판을 포함하는 수신부를 포함하고, 상기 송신 코일과 상기 수신 코일은 자기장을 생성하며, 상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판은 전기장을 생성하고, 상기 송신 코일은 상기 전압 소스(source) 및 상기 제3 금속판과 직렬 연결되며, 상기 수신 코일은 상기 전압 부하(load) 및 상기 제4 금속판과 직렬 연결되고, 상기 송신부와 상기 수신부의 부정합(misalignment) 조건에서 상기 생성된 자기장과 상기 생성된 전기장에 따른 공진 주파수(resonance frequency)에 기반하여 상기 송신부에서 상기 수신부로 무선 전력을 전송할 수 있다.The present invention relates to an inductive and capacitive wireless power transmission system that is robust to mismatch conditions even without a compensation circuit. It relates to a technology for wirelessly transmitting power efficiently by resonating at an operating frequency without a compensation circuit based on a power transmission system. According to an embodiment of the present invention, the wireless power transmission system includes a voltage source, a transmitting coil, and a transmitting ferrite. A transmitter including a ferrite plate, a first metal plate, and a third metal plate, and a voltage load, a receiving coil, a receiving ferrite plate, and a receiver including a second metal plate and a fourth metal plate; A coil and the receiving coil generate a magnetic field, the first to fourth metal plates generate an electric field, the transmitting coil is connected in series with the voltage source and the third metal plate, and the receiving coil comprises: It is connected in series with the voltage load and the fourth metal plate, and based on a resonance frequency according to the generated magnetic field and the generated electric field in a misalignment condition of the transmitter and the receiver, the transmitter may transmit wireless power to the receiver.
Description
본 발명은 보상회로가 없이도 부정합 조건에 강인한 인덕티브 및 캐패시티브 무선 전력 전송 시스템에 관한 것으로, 무선으로 전력을 전송하기 위해 송신 코일과 수신 코일 사이의 자기장과 금속판 사이의 전기장을 동시에 사용하는 무선 전력 전송 시스템에 기반하여 보상회로 없이 동작 주파수에서 공진하여 효율적으로 전력을 무선 전송하는 기술이다.The present invention relates to an inductive and capacitive wireless power transmission system that is robust to mismatch conditions even without a compensation circuit. Based on a power transmission system, it is a technology for efficiently transmitting power wirelessly by resonating at an operating frequency without a compensation circuit.
최근 무선 전력 전송(wireless power transfer, WPT) 기술은 충전 구조의 단순화로 인하여 편의성과 안정성이 증가하여 휴대용 전자 기기, 의료 기기, 전기 자동차, 로봇 등 다양한 분야에서 개발 및 상용화가 진행되고 있다.Recently, wireless power transfer (WPT) technology has been developed and commercialized in various fields such as portable electronic devices, medical devices, electric vehicles, robots, etc. due to the increase in convenience and stability due to the simplification of the charging structure.
특히, 플랜트, 자동차, 기차 산업 등에서 사용되는 무인 운반 차(automated guided vehicles, AGVs) 등의 전기 자동차에서는 전력 전달 효율이 높은 수 kW 내지 수십 kW의 대 출력을 전달하는 무선 전력 전송 기술에 대한 연구가 진행되고 있다.In particular, in electric vehicles such as automated guided vehicles (AGVs) used in plants, automobiles, and train industries, research on wireless power transmission technology that delivers high power transmission efficiency of several kW to several tens of kW is in progress
자기적으로 결합된 코일을 사용하는 기존의 무선 전력 전송 시스템(inductive wireless power transfer, IPT)은 높은 효율을 유지하면서 더 큰 에어 갭(air gap)을 통해 더 많은 전력을 전송할 수 있다.Existing inductive wireless power transfer (IPT) systems using magnetically coupled coils can transfer more power through a larger air gap while maintaining high efficiency.
다만, 자기적으로 결합된 코일을 사용하는 기존의 무선 전력 전송 시스템(inductive wireless power transfer, IPT)은 송신 코일과 수신 코일 사이의 부정합이 발생할 경우 상당한 효율 감소가 발생될 수 있다.However, in an existing inductive wireless power transfer (IPT) system using a magnetically coupled coil, a significant reduction in efficiency may occur when mismatch between the transmitting coil and the receiving coil occurs.
전기적으로 결합된 금속판을 사용하는 무선 전력 전송 시스템(capacitive wireless power transfer, CPT)은 무시할만한(negligible) 와전류(eddy current)를 생성하면서 더 높은 부정합(misalignment) 허용치(tolerance)를 제공할 수 있다.Capacitive wireless power transfer (CPT) systems using electrically coupled metal plates can provide higher misalignment tolerances while generating negligible eddy currents.
다만, 전기적으로 결합된 금속판을 사용하는 무선 전력 전송 시스템(capacitive wireless power transfer, CPT)은 전력 전송 거리가 매우 짧은 거리로 제한되는 단점이 존재한다. 여기서, 거리는 에어 갭에 해당할 수 있다.However, a capacitive wireless power transfer (CPT) system using electrically coupled metal plates has a disadvantage in that the power transmission distance is limited to a very short distance. Here, the distance may correspond to an air gap.
또한, 종래 기술에 따른 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 전송을 위해 사용하는 주파수에서 시스템 공진을 위해 부피가 크고, 시스템을 구성하는 부품의 단가가 비싸며, 무선 전력 전송 상에서 원하지 않는 임피던스를 유발할 수 있는 추가적인 소자들이 요구된다.In addition, the wireless power transmission system according to the prior art is bulky for system resonance at a frequency used for wireless power transmission, the unit cost of components constituting the system is high, and additional components that may cause unwanted impedance in wireless power transmission Elements are required.
다시 말해, 종래 기술에 따른 무선 전력 전송 시스템은 부정합 조건에서 효율성이 감소하거나 전송거리가 매우 짧은 단점을 보유하고 있다.In other words, the wireless power transmission system according to the prior art has a disadvantage in that efficiency is reduced or the transmission distance is very short in a mismatch condition.
본 발명은 무선으로 전력을 전송하기 위해 송신 코일과 수신 코일 사이의 자기장과 금속판 사이의 전기장을 동시에 사용하는 무선 전력 전송 시스템에 기반하여 보상회로 없이 동작 주파수에서 공진을 하여 효율적으로 전력을 전송하는 것을 목적으로 한다.The present invention is based on a wireless power transmission system that simultaneously uses a magnetic field between a transmitting coil and a receiving coil and an electric field between a metal plate to transmit power wirelessly, resonating at an operating frequency without a compensation circuit to efficiently transmit power The purpose.
본 발명은 자기결합 코일과 전기결합 금속판을 동시 사용하여 긴 거리의 전력 전송과 부정합 조건에서 강인한 무선 전력 전송 시스템을 제공함에 따라 체내 삽입형 의료 장치(implantable medical device, IMD) 및 웨어러블 장치(wearable device)와 같은 무선 충전 대상 장치의 활용도를 향상하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides an implantable medical device (IMD) and a wearable device by using a magnetically coupled coil and an electrically coupled metal plate at the same time to transmit power over a long distance and provide a robust wireless power transmission system under mismatch conditions. An object of the present invention is to improve the utilization of a wireless charging target device, such as
본 발명은 전력 전송 시 사용되는 코일 및 금속판이 동작 주파수에서 공진함에 따라 공진점 설정을 위한 추가적인 소자들이 요구되지 않는 무선 전력 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a wireless power transmission system that does not require additional elements for setting a resonance point as a coil and a metal plate used for power transmission resonate at an operating frequency.
본 발명은 고중량과 고비용이 요구되는 보상회로가 없이도 부정합 조건에서 무선 전력 전송 및 수신에 기반한 무선 충전을 수행함에 따라 무선 전력 전송 시스템의 가격과 무게를 절감하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to reduce the price and weight of a wireless power transmission system by performing wireless charging based on wireless power transmission and reception under mismatch conditions without a compensation circuit requiring high weight and high cost.
본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 전압 소스(source), 송신 코일, 송신 페라이트(ferrite)판, 제1 금속판 및 제3 금속판을 포함하는 송신부 및 전압 부하(load), 수신 코일, 수신 페라이트(ferrite)판, 제2 금속판 및 제4 금속판을 포함하는 수신부를 포함하고, 상기 송신 코일과 상기 수신 코일은 자기장을 생성하며, 상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판은 전기장을 생성하고, 상기 송신 코일은 상기 전압 소스(source) 및 상기 제1 금속판과 직렬 연결되며, 상기 수신 코일은 상기 전압 부하(load) 및 상기 제2 금속판과 직렬 연결되고, 상기 송신부와 상기 수신부의 부정합(misalignment) 조건에서 상기 생성된 자기장과 상기 생성된 전기장에 따른 공진 주파수(resonance frequency)에 기반하여 상기 송신부에서 상기 수신부로 무선 전력을 전송할 수 있다.A wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention includes a voltage source, a transmitting coil, a transmitting ferrite plate, a transmitting unit and a voltage load including a first metal plate and a third metal plate, a receiving coil, A receiving unit comprising a receiving ferrite plate, a second metal plate, and a fourth metal plate, wherein the transmitting coil and the receiving coil generate a magnetic field, and the first to the fourth metal plate generates an electric field, The transmitting coil is connected in series with the voltage source and the first metal plate, the receiving coil is connected in series with the voltage load and the second metal plate, misalignment of the transmitter and the receiver Under the condition, the transmitter may wirelessly transmit power from the transmitter to the receiver based on a resonance frequency according to the generated magnetic field and the generated electric field.
상기 제3 금속판은 상기 전압 소스(source)와 직렬 연결되고, 상기 제4 금속판은 상기 전압 부하(load)와 직렬 연결될 수 있다.The third metal plate may be connected in series with the voltage source, and the fourth metal plate may be connected in series with the voltage load.
상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판은 상기 전압 소스(source)와 상기 전압 부하(load) 사이에서 적층 구조를 이룰 수 있다.The first to fourth metal plates may form a stacked structure between the voltage source and the voltage load.
상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판의 가로축과 세로축 길이 각각은 900mm이고, 상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판의 가로축과 세로축 길이 각각은 상기 공진 주파수(resonance frequency)에 따라 375mm 내지 625mm의 범위 내에서 결정될 수 있다.Each of the horizontal and vertical lengths of the first metal plate and the second metal plate is 900 mm, and each of the horizontal and vertical lengths of the third metal plate and the fourth metal plate is in the range of 375 mm to 625 mm depending on the resonance frequency. can be determined from
상기 공진 주파수(resonance frequency)는 1.53 MHz 내지 2.42 MHz의 범위 내에서 결정될 수 있다.The resonance frequency may be determined within the range of 1.53 MHz to 2.42 MHz.
상기 제1 금속판 및 상기 제3 금속판은 상기 적층 구조에서 25mm의 간격을 가지고, 상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판은 상기 적층 구조에서 175.68mm의 간격을 가지며, 상기 제4 금속판 및 상기 제2 금속판은 상기 적층 구조에서 25mm의 간격을 가지고, 상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 상기 적층 구조에서 226.68mm의 간격을 갖을 수 있다.The first metal plate and the third metal plate have a spacing of 25 mm in the stacked structure, the third metal plate and the fourth metal plate have a spacing of 175.68 mm in the stacked structure, and the fourth metal plate and the second metal plate are spaced apart from each other in the stacked structure. may have a spacing of 25 mm in the stacked structure, and the first metal plate and the second metal plate may have a spacing of 226.68 mm in the stacked structure.
상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 외부 금속판이고, 상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판은 내부 금속판일 수 있다.The first metal plate and the second metal plate may be external metal plates, and the third metal plate and the fourth metal plate may be internal metal plates.
상기 송신 페라이트(ferrite)판은 상기 송신 코일과 상기 제1 금속판 사이에 위치하여 송신측 와전류(eddy current)를 차폐하고, 상기 수신 페라이트(ferrite)판은 상기 수신 코일과 상기 제2 금속판 사이에 위치하여 수신측 와전류(eddy current)를 차폐할 수 있다.The transmitting ferrite plate is positioned between the transmitting coil and the first metal plate to shield an eddy current at the transmitting side, and the receiving ferrite plate is located between the receiving coil and the second metal plate Thus, it is possible to shield the receiving side eddy current.
상기 송신 페라이트(ferrite)판 및 상기 수신 페라이트(ferrite)판의 가로축 및 세로축 길이는 212.64mm이고, 상기 송신 페라이트(ferrite)판 및 상기 수신 페라이트(ferrite)판의 두께는 3mm일 수 있다.Horizontal and vertical lengths of the transmitting ferrite plate and the receiving ferrite plate may be 212.64 mm, and the thickness of the transmitting ferrite plate and the receiving ferrite plate may be 3 mm.
상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 가로축과 세로축 길이 각각은 191.04mm이고, 상기 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 에어 갭(air gap)은 150mm일 수 있다.A horizontal axis and a vertical axis length of the transmitting coil and the receiving coil may each be 191.04 mm, and an air gap between the transmitting coil and the receiving coil may be 150 mm.
상기 공진 주파수(resonance frequency)는 다음 수학식에 기반하여 결정될 수 있다.The resonance frequency may be determined based on the following equation.
본 발명의 일실시예에 따르면 전압 소스(source), 송신 코일, 송신 페라이트(ferrite)판, 제1 금속판 및 제3 금속판을 포함하는 송신부 및 전압 부하(load), 수신 코일, 수신 페라이트(ferrite)판, 제2 금속판 및 제4 금속판을 포함하는 수신부를 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 동작 방법은 상기 송신 코일과 상기 수신 코일 사이에서 자기장을 생성하는 단계, 상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판 사이에서 전기장을 생성하는 단계 및 상기 송신부와 상기 수신부의 부정합(misalignment) 조건에서 상기 생성된 자기장과 상기 생성된 전기장에 따른 공진 주파수(resonance frequency)에 기반하여 상기 송신부에서 상기 수신부로 무선 전력을 전송하는 단계를 포함하고, 상기 송신 코일은 상기 전압 소스(source) 및 상기 제1 금속판과 직렬 연결되며, 상기 수신 코일은 상기 전압 부하(load) 및 상기 제2 금속판과 직렬 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a voltage source, a transmitting coil, a transmitting ferrite plate, a transmitting unit and a voltage load including a first metal plate and a third metal plate, a receiving coil, and a receiving ferrite (ferrite) A method of operating a wireless power transmission system including a receiver including a plate, a second metal plate, and a fourth metal plate, generating a magnetic field between the transmitting coil and the receiving coil, between the first metal plate and the fourth metal plate Generating an electric field and transmitting wireless power from the transmitter to the receiver based on a resonance frequency according to the generated magnetic field and the generated electric field in a misalignment condition of the transmitter and the receiver Including, the transmitting coil may be connected in series with the voltage source and the first metal plate, and the receiving coil may be connected in series with the voltage load and the second metal plate.
상기 제3 금속판은 상기 전압 소스(source)와 직렬 연결되고, 상기 제4 금속판은 상기 전압 부하(load)와 직렬 연결되며, 상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판은 상기 전압 소스(source)와 상기 전압 부하(load) 사이에서 적층 구조를 이루고, 상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판의 가로축과 세로축 길이 각각은 900mm이며, 상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판의 가로축과 세로축 길이 각각은 상기 공진 주파수(resonance frequency)에 따라 375mm 내지 625mm의 범위 내에서 결정되고, 상기 공진 주파수(resonance frequency)는 1.53 MHz 내지 2.42 MHz의 범위 내에서 결정되며, 상기 제1 금속판 및 상기 제3 금속판은 상기 적층 구조에서 25mm의 간격을 가지고, 상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판은 상기 적층 구조에서 175.68mm의 간격을 가지며, 상기 제4 금속판 및 상기 제2 금속판은 상기 적층 구조에서 25mm의 간격을 가지고, 상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 상기 적층 구조에서 226.68mm의 간격을 갖을 수 있다.The third metal plate is connected in series with the voltage source, the fourth metal plate is connected in series with the voltage load, and the first to fourth metal plates are connected to the voltage source and the voltage source. A stacked structure is formed between voltage loads, the horizontal and vertical lengths of the first and second metal plates are respectively 900 mm, and the horizontal and vertical lengths of the third and fourth metal plates are respectively the resonance frequency. (resonance frequency) is determined within the range of 375 mm to 625 mm, the resonance frequency is determined within the range of 1.53 MHz to 2.42 MHz, the first metal plate and the third metal plate are in the laminated structure having a spacing of 25 mm, the third metal plate and the fourth metal plate having a spacing of 175.68 mm in the stacked structure, the fourth metal plate and the second metal plate having a spacing of 25 mm in the stacked structure, the first The metal plate and the second metal plate may have an interval of 226.68 mm in the stacked structure.
상기 송신 페라이트(ferrite)판은 상기 송신 코일과 상기 제3 금속판 사이에 위치하여 송신측 와전류(eddy current)를 차폐하고, 상기 수신 페라이트(ferrite)판은 상기 수신 코일과 상기 제4 금속판 사이에 위치하여 수신측 와전류(eddy current)를 차폐하며, 상기 송신 페라이트(ferrite)판 및 상기 수신 페라이트(ferrite)판의 가로축 및 세로축 길이는 212.64mm이고, 상기 송신 페라이트(ferrite)판 및 상기 수신 페라이트(ferrite)판의 두께는 3mm일 수 있다.The transmitting ferrite plate is positioned between the transmitting coil and the third metal plate to shield an eddy current at the transmitting side, and the receiving ferrite plate is located between the receiving coil and the fourth metal plate to shield the receiving side eddy current, the transverse and vertical lengths of the transmitting ferrite plate and the receiving ferrite plate are 212.64 mm, and the transmitting ferrite plate and the receiving ferrite plate ) The thickness of the plate may be 3mm.
상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 가로축과 세로축 길이 각각은 191.04mm이고, 상기 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 에어 갭(air gap)은 150mm일 수 있다.A horizontal axis and a vertical axis length of the transmitting coil and the receiving coil may each be 191.04 mm, and an air gap between the transmitting coil and the receiving coil may be 150 mm.
본 발명은 무선으로 전력을 전송하기 위해 송신 코일과 수신 코일 사이의 자기장과 금속판 사이의 전기장을 동시에 사용하는 무선 전력 전송 시스템에 기반하여 보상회로 없이 동작 주파수에서 공진을 하여 효율적으로 전력을 전송할 수 있다.The present invention is based on a wireless power transmission system that simultaneously uses a magnetic field between a transmitting coil and a receiving coil and an electric field between a metal plate to wirelessly transmit power, and it can transmit power efficiently by resonating at an operating frequency without a compensation circuit. .
본 발명은 자기결합 코일과 전기결합 금속판을 동시 사용하여 긴 거리의 전력 전송과 부정합 조건에서 강인한 무선 전력 전송 시스템을 제공함에 따라 체내 삽입형 의료 장치(implantable medical device, IMD) 및 웨어러블 장치(wearable device)와 같은 무선 충전 대상 장치의 활용도를 향상할 수 있다.The present invention provides an implantable medical device (IMD) and a wearable device by using a magnetically coupled coil and an electrically coupled metal plate at the same time to transmit power over a long distance and provide a robust wireless power transmission system under mismatch conditions. It is possible to improve the utilization of the wireless charging target device, such as
본 발명은 전력 전송 시 사용되는 코일 및 금속판이 동작 주파수에서 공진함에 따라 공진점 설정을 위한 추가적인 소자들이 요구되지 않는 무선 전력 전송 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a wireless power transmission system that does not require additional elements for setting a resonance point as a coil and a metal plate used for power transmission resonate at an operating frequency.
본 발명은 고중량과 고비용이 요구되는 보상회로가 없이도 부정합 조건에서 무선 전력 전송 및 수신에 기반한 무선 충전을 수행함에 따라 무선 전력 전송 시스템의 가격과 무게를 절감할 수 있다.The present invention can reduce the price and weight of a wireless power transmission system by performing wireless charging based on wireless power transmission and reception under mismatch conditions without a compensation circuit requiring high weight and high cost.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 구성하는 치수(dimension)를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템 중 인덕티브 영역의 치수(dimension)를 설명하는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템 중 캐패시티브 영역의 치수(dimension)를 설명하는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 X축 부정합 조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 전력 전송 효율성을 설명하는 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 Y축 부정합 조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 전력 전송 효율성을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 적용 사례를 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining dimensions constituting a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the dimensions of the inductive region in the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are diagrams illustrating dimensions of a capacitive region in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
6A and 6B are diagrams for explaining the wireless power transmission efficiency of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention under an X-axis mismatch condition.
7A and 7B are diagrams for explaining the wireless power transmission efficiency of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention under a Y-axis mismatch condition.
8 is a diagram illustrating an application example of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed herein are only exemplified for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiment according to the concept of the present invention These may be embodied in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention may have various changes and may have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, for example, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, a first component may be named as a second component, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.
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. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Expressions describing the relationship between elements, for example, “between” and “between” or “directly adjacent to”, etc. should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 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 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 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 the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that the described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof exists, and includes one or more other features or numbers, It should be understood that the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts or combinations thereof is not precluded in advance.
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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present specification. does not
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference numerals in each figure indicate like elements.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 설명하는 도면이다.1 is a view for explaining a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 구성 요소를 예시한다.1 illustrates the components of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(100)은 송신부(110) 및 수신부(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , a wireless
본 발명의 일실시예에 따르면 송신부(110)는 전압 소스(111), 송신 코일(115), 송신 페라이트(ferrite)판(114), 제1 금속판(112) 및 제3 금속판(113)을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 수신부(120)는 전압 부하(121), 수신 코일(125), 수신 페라이트(ferrite)판(124), 제2 금속판(122) 및 제4 금속판(123)을 포함할 수 있다.For example, the receiving
일례로, 송신 코일(115)은 수신 코일(125)과 자기장을 생성한다.For example, the transmitting
즉, 송신 코일(115)과 수신 코일(125)은 자기장을 생성하여 인덕티브(inductive) 영역으로 동작한다.That is, the transmitting
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 금속판(112) 내지 제4 금속판(123)은 전기장을 생성한다.According to an embodiment of the present invention, the
즉, 제1 금속판(112) 내지 제4 금속판(123)은 전기장을 생성하여 캐패시티브(capacitive) 영역으로 동작한다.That is, the
본 발명의 일실시예에 따르면 송신 코일(115)은 전압 소스(111) 및 제1 금속판(112)과 직렬 연결되고, 수신 코일(125)은 전압 부하(121) 및 제2 금속판(122)과 직렬 연결될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the transmitting
즉, 송신 코일(115)의 일측은 전압 소스(111)와 연결되고, 다른측은 제1 금속판(112)과 직렬 연결될 수 있다.That is, one side of the transmitting
한편, 수신 코일(125)의 일측은 전압 부하(121)와 연결되고, 다른측은 제2 금속판(122)과 직렬 연결될 수 있다.Meanwhile, one side of the receiving
본 발명의 일실시예에 따르면 제3 금속판(113)은 전압 소스(111)와 직렬 연결되고, 제4 금속판(123)은 전압 부하(121)와 직렬 연결된다.According to an embodiment of the present invention, the
즉, 전압 소스(111)는 제1 금속판(112) 및 제3 금속판(113)과 연결되고, 전압 부하(121)는 제2 금속판(122) 및 제4 금속판(123)과 연결된다.That is, the
일례로, 제1 금속판(112) 내지 제4 금속판(123)은 전압 소스(111)와 전압 부하(121) 사이에서 적층 구조(stack structure)를 이룰 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 금속판(112) 및 제2 금속판(122)은 외부 금속판이고, 제3 금속판(113) 및 제4 금속판(123)은 내부 금속판일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일실시예에 따르면 송신 페라이트판(114)은 송신 코일(115)과 제3 금속판(113) 사이에 위치하여 송신측 와전류(eddy current)를 차폐한다.According to an embodiment of the present invention, the transmitting
일례로, 수신 페라이트판(124)은 수신 코일(125)과 제4 금속판(123) 사이에 위치하여 수신측 와전류(eddy current)를 차폐한다.For example, the receiving
즉, 송신 페라이트판(114) 및 수신 페라이트판(124)은 코일과 금속판 사이에 위치하여 와전류 발생을 억제한다.That is, the transmitting
본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 전송 시스템(100)은 송신부(110)와 수신부(120)의 부정합(misalignment) 조건에서 생성된 자기장과 생성된 전기장에 따른 공진 주파수(resonance frequency)에 기반하여 송신부(110)에서 수신부(120)로 무선 전력을 전송할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the wireless
일례로, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(100)은 인덕티브 리액턴스(Inductive Reactance)와 캐패시티브 리액턴스(Capacitive Reactance)를 함께 제공함에 따라 자가 공진 시스템(Self-Resonant System)으로 동작할 수 있다.For example, the wireless
여기서, 부정합 조건은 송신부(110)와 수신부(120)가 수직선을 기준으로 일치하지 않는 조건을 지칭하며, 송신부(110)와 수신부(120)의 부정합 조건은 도 6a 내지 도 7b를 이용하여 보충설명하도록 한다.Here, the mismatch condition refers to a condition in which the
따라서, 본 발명은 무선으로 전력을 전송하기 위해 송신 코일과 수신 코일 사이의 자기장과 금속판 사이의 전기장을 동시에 사용하는 무선 전력 전송 시스템에 기반하여 보상회로 없이 동작 주파수에서 공진을 하여 효율적으로 전력을 전송할 수 있다.Accordingly, the present invention is based on a wireless power transmission system that simultaneously uses a magnetic field between a transmitting coil and a receiving coil and an electric field between a metal plate to wirelessly transmit power by resonating at an operating frequency without a compensation circuit to efficiently transmit power can
또한, 본 발명은 자기결합 코일과 전기결합 금속판을 동시 사용하여 긴 거리의 전력 전송과 부정합 조건에서 강인한 무선 전력 전송 시스템을 제공함에 따라 체내 삽입형 의료 장치(implantable medical device, IMD) 및 웨어러블 장치(wearable device)와 같은 무선 충전 대상 장치의 활용도를 향상할 수 있다.In addition, the present invention provides an implantable medical device (IMD) and a wearable device by using a magnetically coupled coil and an electrically coupled metal plate simultaneously to transmit power over a long distance and provide a robust wireless power transmission system under mismatch conditions. device) may improve the utilization of a wireless charging target device.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로를 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an equivalent circuit of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 등가 회로(200)는 송신부(210) 및 수신부(220)로 구분될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
일례로, 송신부(210)는 전압 소스(V1), 인덕터(L1), 커패시터(C1), 제1 금속판(P1), 제3 금속판(P3)을 포함한다.For example, the
예를 들어, 수신부(220)는 전압 부하(V2), 인덕터(L2), 커패시터(C2), 제2 금속판(P2), 제4 금속판(P4)을 포함한다.For example, the
전압 소스(V1)에 기반한 전류(I1)가 송신부(210)에서 흐르고, 전압 부하(V2)에 전달되는 전류(I2)가 수신부(220)에서 흐를 수 있다.A current I 1 based on the voltage source V 1 may flow in the
송신부(210)와 수신부(220)는 전자기장 전력(M)을 형성하고, 전자기장 전력(M)은 커패시터(CM)에 충전될 수 있다.The
등가 회로(200)에 기반한 전송 파라미터는 임피던스와 관련되며 하기 수학식 1로 표현될 수 있다.The transmission parameter based on the
[수학식 1][Equation 1]
수학식 1에서, 
수학식 1에서 임피던스와 관련하여 하기 수학식 2가 도출 될 수 있다.In relation to the impedance from
[수학식 2][Equation 2]
수학식 2에서, 
[수학식 3][Equation 3]
수학식 3에서 CM은 M의 커패시터 값을 나타낼 수 있고, ω는 주파수를 나타낼 수 있으며, C1은 송신측 커패시터 값을 나타낼 수 있고, C2는 수신측 커패시터 값을 나타낼 수 있다.In Equation 3, C M may represent a capacitor value of M, ω may represent a frequency, C 1 may represent a transmission-side capacitor value, and C 2 may represent a reception-side capacitor value.
[수학식 4][Equation 4]
수학식 4에서 CM은 M의 커패시터 값을 나타낼 수 있고, ω는 주파수를 나타낼 수 있으며, C1은 송신측 커패시터 값을 나타낼 수 있고, C2는 수신측 커패시터 값을 나타낼 수 있으며, L1은 송신측 인덕터 값을 나타낼 수 있고, L2는 수신측 인턱터 값을 나타낼 수 있다.In Equation 4, C M may represent a capacitor value of M, ω may represent a frequency, C 1 may represent a transmission-side capacitor value, C 2 may represent a reception-side capacitor value, and L 1 may indicate a transmission-side inductor value, and L 2 may indicate a reception-side inductor value.
[수학식 5][Equation 5]
수학식 5에서 CM은 M의 커패시터 값을 나타낼 수 있고, ω는 주파수를 나타낼 수 있으며, C1은 송신측 커패시터 값을 나타낼 수 있고, C2는 수신측 커패시터 값을 나타낼 수 있으며, L1은 송신측 인덕터 값을 나타낼 수 있고, L2는 수신측 인턱터 값을 나타낼 수 있다.In Equation 5, C M may represent a capacitor value of M, ω may represent a frequency, C 1 may represent a transmission-side capacitor value, C 2 may represent a reception-side capacitor value, and L 1 may indicate a transmission-side inductor value, and L 2 may indicate a reception-side inductor value.
[수학식 6][Equation 6]
수학식 6에서 CM은 M의 커패시터 값을 나타낼 수 있고, ω는 주파수를 나타낼 수 있으며, C1은 송신측 커패시터 값을 나타낼 수 있고, C2는 수신측 커패시터 값을 나타낼 수 있으며, L1은 송신측 인덕터 값을 나타낼 수 있고, L2는 수신측 인턱터 값을 나타낼 수 있다.In Equation 6, C M may represent a capacitor value of M, ω may represent a frequency, C 1 may represent a transmitting-side capacitor value, C 2 may represent a receiving-side capacitor value, and L 1 may indicate a transmission-side inductor value, and L 2 may indicate a reception-side inductor value.
수학식 2에 기반하여 공진 주파수를 계산하기 위한 하기 수학식 7이 도출될 수 있다.Equation 7 below for calculating the resonant frequency based on Equation 2 may be derived.
[수학식 7][Equation 7]
수학식 7에서, ωr는 공진 주파수를 나타낼 수 있고, CM은 M의 커패시터 값을 나타낼 수 있으며, C1은 송신측 커패시터 값을 나타낼 수 있고, C2는 수신측 커패시터 값을 나타낼 수 있으며, L1은 송신측 인덕터 값을 나타낼 수 있다.In Equation 7, ω r may represent a resonant frequency, C M may represent a capacitor value of M, C 1 may represent a transmitting-side capacitor value, C 2 may represent a receiving-side capacitor value, and , L 1 may represent a transmission-side inductor value.
본 발명의 일실시예에 따르면 무선 전력 전송 시스템은 수학식 7에 기반하여 공진 주파수(resonance frequency)를 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the wireless power transmission system may determine a resonance frequency based on Equation (7).
따라서, 본 발명은 전력 전송 시 사용되는 코일 및 금속판이 동작 주파수에서 공진함에 따라 공진점 설정을 위한 추가적인 소자들이 요구되지 않는 무선 전력 전송 시스템을 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a wireless power transmission system that does not require additional elements for setting a resonance point as a coil and a metal plate used for power transmission resonate at an operating frequency.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 구성하는 치수(dimension)를 설명하는 도면이다.3 is a diagram for explaining dimensions constituting a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 구성하는 구성 요소들의 치수(dimension)를 개략적으로 예시한다.3 schematically illustrates dimensions of components constituting a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참고하면, 무선 전력 전송 시스템(300)은 송신부와 수신부로 구성되고, 송신부는 하단에 수신부는 상단에 위치하는 구조를 가지고 있다.Referring to FIG. 3 , the wireless
송신부는 제1 금속판(310), 제3 금속판(311) 및 송신 코일(312)이 배치되고, 수신부는 제2 금속판(320), 제4 금속판(321) 및 수신 코일(322)이 배치된다.The transmitter includes a
송신 코일(312)과 제3 금속판(311) 사이에는 송신 페라이트판(미도시)이 위치하고, 수신 코일(322)과 제4 금속판(321) 사이에는 수신 페라이트판(미도시)이 위치할 수 있다.A transmitting ferrite plate (not shown) may be positioned between the transmitting
제1 금속판(310)과 제2 금속판(320)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 900mm일 수 있다.Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the
제3 금속판(311)과 제4 금속판(321)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 375mm일 수 있다.Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the
송신 코일(312)과 수신 코일(322)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 212.64mm일 수 있다.Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the transmitting
송신 코일(312)과 수신 코일(322) 사이의 에어 갭(air gap)은 150mm일 수 있다.An air gap between the transmitting
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템 중 인덕티브 영역의 치수(dimension)를 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining the dimensions of the inductive region in the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템 중 인덕티브 영역(400)을 형성하는 코일(410) 및 페라이트판(420)의 수치를 예시한다.4 illustrates the numerical values of the
도 4를 참고하면, 코일(410)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 191.04mm일 수 있다.Referring to FIG. 4 , each of the horizontal axis and the vertical axis length of the
페라이트 판(420)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 212.64mm이고, 두께는 3mm일 수 있다.Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the
즉, 송신 코일 및 수신 코일의 가로축과 세로축 길이 각각은 191.04mm일 수 있고, 송신 코일과 수신 코일 사이의 에어 갭은 150mm일 수 있다.That is, each of the horizontal axis and the vertical axis length of the transmitting coil and the receiving coil may be 191.04 mm, and the air gap between the transmitting coil and the receiving coil may be 150 mm.
한편, 송신 페라이트(ferrite)판 및 수신 페라이트(ferrite)판의 가로축 및 세로축 길이는 212.64mm이고, 두께는 3mm일 수 있다.On the other hand, the horizontal axis and vertical axis length of the transmitting ferrite plate and the receiving ferrite plate may be 212.64mm, and the thickness may be 3mm.
송신 코일의 인덕턴스는 64.84uH일 수 있고, 수신 코일의 인덕턴스는 64.88uH일 수 있으며, 전자기장(M)의 인덕턴스는 4.96uH일 수 있다.The inductance of the transmitting coil may be 64.84uH, the inductance of the receiving coil may be 64.88uH, and the inductance of the electromagnetic field M may be 4.96uH.
송신 코일과 수신 코일의 동작 주파수 범위는 1.4 MHz 내지 2.8 MHz일 수 있다. The operating frequency range of the transmitting coil and the receiving coil may be 1.4 MHz to 2.8 MHz.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템 중 캐패시티브 영역의 치수(dimension)를 설명하는 도면이다.5A and 5B are diagrams illustrating dimensions of a capacitive region in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 5a는 본 발명의 일실시예에 따른 캐패시티브 영역을 구성하는 제1 금속판 내지 제4 금속판의 치수를 예시한다.5A illustrates dimensions of first to fourth metal plates constituting the capacitive region according to an embodiment of the present invention.
도 5a를 참고하면, 하단에 송신부가 위치하고 상단에 수신부가 위치하는 무선 전력 전송 시스템의 캐패시티브 영역(500)에서 송신부에는 제1 금속판(501)과 제3 금속판(502)이 위치하고, 수신부에는 제2 금속판(503) 및 제4 금속판(504)이 위치한다.Referring to FIG. 5A , in the
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 금속판(501)과 제2 금속판(503)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 900mm일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, each of the horizontal axis and the vertical axis length of the
일례로, 제3 금속판(502)과 제4 금속판(504)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 공진 주파수에 따라서 변경 설계될 수 있다.For example, each of the horizontal axis and the vertical axis length of the
예를 들어, 공진 주파수가 2.42 MHz일 경우 제3 금속판(502)과 제4 금속판(504)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 375mm일 수 있다.For example, when the resonant frequency is 2.42 MHz, the horizontal and vertical lengths of the
예를 들어, 공진 주파수가 1.87 MHz일 경우 제3 금속판(502)과 제4 금속판(504)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 500mm일 수 있다.For example, when the resonant frequency is 1.87 MHz, each of the horizontal axis and the vertical axis length of the
예를 들어, 공진 주파수가 1.53 MHz일 경우 제3 금속판(502)과 제4 금속판(504)의 가로축 및 세로축 길이 각각은 625mm일 수 있다.For example, when the resonant frequency is 1.53 MHz, each of the horizontal axis and the vertical axis length of the
즉, 제3 금속판(502) 및 제4 금속판(504)의 가로축과 세로축 길이 각각은 공진 주파수(resonance frequency)에 따라 375mm 내지 625mm의 범위 내에서 결정될 수 있고, 공진 주파수의 범위는 1.53 MHz 내지 2.42 MHz의 범위 내에서 결정될 수 있다.That is, each of the horizontal and vertical lengths of the
도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 캐패시티브 영역을 구성하는 제1 금속판 내지 제4 금속판의 정면도(front view)를 예시한다.5B illustrates front views of first to fourth metal plates constituting the capacitive region according to an embodiment of the present invention.
도 5b를 참고하면, 하단에 송신부가 위치하고 상단에 수신부가 위치하는 무선 전력 전송 시스템의 캐패시티브 영역에서 송신부(Tx)에는 제1 금속판(511)과 제3 금속판(512)이 위치하고, 수신부(Rx)에는 제2 금속판(513) 및 제4 금속판(514)이 위치한다.Referring to FIG. 5B, in the capacitive region of the wireless power transmission system in which the transmitter is positioned at the bottom and the receiver is positioned at the top, the transmitter Tx has a
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 금속판(511) 내지 제4 금속판(514)은 수직으로 적층된 구조를 가진다.According to an embodiment of the present invention, the
일례로, 제1 금속판(511) 및 제3 금속판(512)은 적층 구조에서 25mm의 간격을 가질 수 있다.For example, the
예를 들어, 제3 금속판(512) 및 제4 금속판(514)은 적층 구조에서 175.68mm의 간격을 가질 수 있다.For example, the
본 발명의 일실시예에 따르면 제4 금속판(514) 및 제2 금속판(513)은 적층 구조에서 25mm의 간격을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
제1 금속판(511) 내지 제4 금속판(514) 각각은 0.5mm의 두께로 형성될 수 있다.Each of the
따라서, 제1 금속판(511) 및 제2 금속판(513)은 적층 구조에서 226.68mm의 간격을 갖을 수 있다.Accordingly, the
도 6a 및 도 6b는 X축 부정합 조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 전력 전송 효율성을 설명하는 도면이다.6A and 6B are diagrams for explaining the wireless power transmission efficiency of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention under an X-axis mismatch condition.
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 송신 코일과 수신 코일이 X축으로 오프셋(offset)을 이루는 부정합 조건을 예시한다.6A illustrates a mismatch condition in which a transmitting coil and a receiving coil are offset along the X-axis in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 6a를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(600)은 송신부(601)와 수신부(602)를 포함하고, 송신부(601)의 송신 코일과 수신부(602)의 수신 코일은 X축으로 오프셋을 이루고 있다.Referring to FIG. 6A , the wireless
그러나, 송신부(601)와 수신부(602)에 각각 포함된 제1 금속판 내지 제4 금속판은 상호 중첩된 상태를 유지하고 있다.However, the first to fourth metal plates included in the
도 6b를 참고하면, 본 발명의 X축 부정합 조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 전력 전송 효율성을 종래 기술과 비교 설명한다.Referring to FIG. 6B , the wireless power transmission efficiency of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention under the X-axis mismatch condition of the present invention will be described in comparison with the prior art.
도 6b의 그래프(610)를 참고하면, 그래프선(611)은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 효율성을 나타낼 수 있고, 그래프선(612)은 제1 종래 무선 전력 전송 시스템을 나타낼 수 있으며, 그래프선(613)은 제2 종래 무선 전력 전송 시스템을 나타낼 수 있고, 그래프선(614)은 제3 종래 무선 전력 전송 시스템을 나타낼 수 있다.Referring to the
제1 종래 무선 전력 전송 시스템은 고유 임피던스를 1/2로 줄인 무선 전력 전송 시스템일 수 있고, 제2 종래 무선 전력 전송 시스템은 종래의 인덕티브 기반 무선 전력 전송 시스템일 수 있으며, 제3 종래 무선 전력 전송 시스템은 종래의 캐패시티브 기반 무선 전력 전송 시스템일 수 있다.The first conventional wireless power transmission system may be a wireless power transmission system in which the intrinsic impedance is reduced by half, the second conventional wireless power transmission system may be a conventional inductive-based wireless power transmission system, and the third conventional wireless power transmission system The transmission system may be a conventional capacitive-based wireless power transmission system.
그래프선(611)은 오프셋이 140mm일 경우 95%의 효율성을 나타내는데 반하여 그래프선(612)은 85%, 그래프선(613)은 75%를 나타내고, 그래프선(614)은 91%를 나타낸다.The
다만, 제3 종래 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 전송 거리가 짧다는 단점이 존재한다.However, the third conventional wireless power transmission system has a disadvantage in that the wireless power transmission distance is short.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템이 제1 내지 제3 종래 무선 전력 전송 시스템에 대비하여 동일한 부정합 조건에서 무선 전력 전송 효율성과 거리 측면에서 우수할 수 있다.Accordingly, the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention may be superior in terms of wireless power transmission efficiency and distance under the same mismatch condition as compared to the first to third conventional wireless power transmission systems.
도 7a 및 도 7b는 Y축 부정합 조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 전력 전송 효율성을 설명하는 도면이다.7A and 7B are diagrams for explaining the wireless power transmission efficiency of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention under a Y-axis mismatch condition.
도 7a는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에서 송신 코일과 수신 코일이 Y축으로 오프셋(offset)을 이루는 부정합 조건을 예시한다.7A illustrates a mismatch condition in which a transmitting coil and a receiving coil are offset in the Y-axis in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 7a를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(700)은 송신부(701)와 수신부(702)를 포함하고, 송신부(701)의 송신 코일과 수신부(702)의 수신 코일은 Y축으로 오프셋을 이루고 있다.Referring to FIG. 7A , the wireless
그러나, 송신부(701)와 수신부(702)에 각각 포함된 제1 금속판 내지 제4 금속판은 상호 중첩된 상태를 유지하고 있다.However, the first to fourth metal plates included in the
도 7b를 참고하면, 본 발명의 Y축 부정합 조건에서 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 전력 전송 효율성을 종래 기술과 비교 설명한다.Referring to FIG. 7B , the wireless power transmission efficiency of the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention under the Y-axis mismatch condition of the present invention will be described in comparison with the prior art.
도 7b의 그래프(710)를 참고하면, 그래프선(711)은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 효율성을 나타낼 수 있고, 그래프선(712)은 제1 종래 무선 전력 전송 시스템을 나타낼 수 있으며, 그래프선(713)은 제2 종래 무선 전력 전송 시스템을 나타낼 수 있고, 그래프선(714)은 제3 종래 무선 전력 전송 시스템을 나타낼 수 있다.Referring to the
제1 종래 무선 전력 전송 시스템은 고유 임피던스를 1/2로 줄인 무선 전력 전송 시스템일 수 있고, 제2 종래 무선 전력 전송 시스템은 종래의 인덕티브 기반 무선 전력 전송 시스템일 수 있으며, 제3 종래 무선 전력 전송 시스템은 종래의 캐패시티브 기반 무선 전력 전송 시스템일 수 있다.The first conventional wireless power transmission system may be a wireless power transmission system in which the intrinsic impedance is reduced by half, the second conventional wireless power transmission system may be a conventional inductive-based wireless power transmission system, and the third conventional wireless power transmission system The transmission system may be a conventional capacitive-based wireless power transmission system.
그래프선(711)은 오프셋이 140mm일 경우 95%의 효율성을 나타내는데 반하여 그래프선(712)은 91%, 그래프선(713)은 75%를 나타내고, 그래프선(714)은 92%를 나타낸다.The
다만, 제3 종래 무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 전송 거리가 짧다는 단점이 존재한다.However, the third conventional wireless power transmission system has a disadvantage in that the wireless power transmission distance is short.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템이 제1 내지 제3 종래 무선 전력 전송 시스템에 대비하여 동일한 부정합 조건에서 무선 전력 전송 효율성과 거리 측면에서 우수할 수 있다.Accordingly, the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention may be superior in terms of wireless power transmission efficiency and distance under the same mismatch condition as compared to the first to third conventional wireless power transmission systems.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 적용 사례를 설명하는 도면이다.8 is a diagram illustrating an application example of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 전기 자동차의 무선 전력 충전에 적용하여 예시한다.8 illustrates a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention applied to wireless power charging of an electric vehicle.
도 8을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템(800)은 송신부(810) 및 수신부(820)로 구성되고, 수신부(820)에 해당하는 전기 자동차의 충전 대상이 송신부(810)에 접근하여 무선 충전을 진행할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the wireless
여기서, 무선 전력 전송 시스템(800)은 무선으로 전력을 전송하기 위해 송신 코일과 수신 코일 사이의 자기장과 금속판 사이의 전기장을 동시에 사용하는 무선 전력 전송 시스템으로서, 송신부(810)와 수신부(820) 각각에는 자기결합 코일과 전기결합 금속판을 동시 사용하여 긴 거리의 전력 전송과 부정합 조건에서 강인한 무선 전력 전송 시스템을 제공할 수 있다.Here, the wireless
즉, 무선 전력 전송 시스템(800)은 송신부(810)의 송신 코일과 수신부(820)의 수신 코일이 정확하게 일치하지 않더라도 효율적인 무선 전력 충전을 진행할 수 있다.That is, the wireless
다시 말해, 무선 전력 전송 시스템(800)은 자기적으로 결합된 코일과 전기적으로 결합된 금속판을 사용하여 동작 주파수에서 공진함에 따라 공진점 설정을 위한 추가적인 소자 없이도 무선 전력 전송을 효율적으로 수행함에 따라 부정합 조건에서도 강인할 수 있다.In other words, as the wireless
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the limited drawings as described above, various modifications and variations are possible by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
100: 무선 전력 전송 시스템
100: 송신부 111: 전압 소스
112: 제1 금속판 113: 제3 금속판
114: 송신 페라이트판 115: 송신 코일
120: 수신부 121: 전압 부하
122: 제2 금속판 123: 제4 금속판
124: 수신 페라이트판 125: 수신 코일100: wireless power transmission system
100: transmitter 111: voltage source
112: first metal plate 113: third metal plate
114: transmitting ferrite plate 115: transmitting coil
120: receiver 121: voltage load
122: second metal plate 123: fourth metal plate
124: receiving ferrite plate 125: receiving coil
Claims (15)
전압 부하(load), 수신 코일, 수신 페라이트(ferrite)판, 제2 금속판 및 제4 금속판을 포함하는 수신부를 포함하고,
상기 송신 코일과 상기 수신 코일은 자기장을 생성하며,
상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판은 전기장을 생성하고,
상기 송신 코일은 상기 전압 소스(source) 및 상기 제1 금속판과 직렬 연결되며,
상기 수신 코일은 상기 전압 부하(load) 및 상기 제2 금속판과 직렬 연결되고,
상기 송신부와 상기 수신부의 부정합(misalignment) 조건에서 상기 생성된 자기장과 상기 생성된 전기장에 따른 공진 주파수(resonance frequency)에 기반하여 상기 송신부에서 상기 수신부로 무선 전력을 전송하는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.a transmission unit including a voltage source, a transmission coil, a transmission ferrite plate, a first metal plate, and a third metal plate; and
A voltage load (load), a receiving coil, a receiving ferrite (ferrite) plate, including a receiver comprising a second metal plate and a fourth metal plate,
The transmitting coil and the receiving coil generate a magnetic field,
The first metal plate to the fourth metal plate generate an electric field,
The transmitting coil is connected in series with the voltage source and the first metal plate,
The receiving coil is connected in series with the voltage load and the second metal plate,
In a misalignment condition of the transmitter and the receiver, wireless power is transmitted from the transmitter to the receiver based on a resonance frequency according to the generated magnetic field and the generated electric field.
wireless power transfer system.
상기 제3 금속판은 상기 전압 소스(source)와 직렬 연결되고,
상기 제4 금속판은 상기 전압 부하(load)와 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.According to claim 1,
The third metal plate is connected in series with the voltage source,
wherein the fourth metal plate is connected in series with the voltage load
wireless power transfer system.
상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판은 상기 전압 소스(source)와 상기 전압 부하(load) 사이에서 적층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.3. The method of claim 2,
wherein the first to fourth metal plates form a stacked structure between the voltage source and the voltage load.
wireless power transfer system.
상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판의 가로축과 세로축 길이 각각은 900mm이고,
상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판의 가로축과 세로축 길이 각각은 상기 공진 주파수(resonance frequency)에 따라 375mm 내지 625mm의 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.4. The method of claim 3,
Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the first metal plate and the second metal plate is 900 mm,
Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the third metal plate and the fourth metal plate is determined within the range of 375 mm to 625 mm according to the resonance frequency
wireless power transfer system.
상기 공진 주파수(resonance frequency)는 1.53 MHz 내지 2.42 MHz의 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.5. The method of claim 4,
The resonance frequency (resonance frequency) characterized in that determined within the range of 1.53 MHz to 2.42 MHz
wireless power transfer system.
상기 제1 금속판 및 상기 제3 금속판은 상기 적층 구조에서 25mm의 간격을 가지고,
상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판은 상기 적층 구조에서 175.68mm의 간격을 가지며,
상기 제4 금속판 및 상기 제2 금속판은 상기 적층 구조에서 25mm의 간격을 가지고,
상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 상기 적층 구조에서 226.68mm의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.5. The method of claim 4,
The first metal plate and the third metal plate have a spacing of 25 mm in the stacked structure,
The third metal plate and the fourth metal plate have a gap of 175.68 mm in the stacked structure,
The fourth metal plate and the second metal plate have an interval of 25 mm in the stacked structure,
The first metal plate and the second metal plate are characterized in that having a gap of 226.68 mm in the stacked structure.
wireless power transfer system.
상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 외부 금속판이고,
상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판은 내부 금속판인 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.4. The method of claim 3,
The first metal plate and the second metal plate are external metal plates,
The third metal plate and the fourth metal plate are internal metal plates, characterized in that
wireless power transfer system.
상기 송신 페라이트(ferrite)판은 상기 송신 코일과 상기 제3 금속판 사이에 위치하여 송신측 와전류(eddy current)를 차폐하고,
상기 수신 페라이트(ferrite)판은 상기 수신 코일과 상기 제4 금속판 사이에 위치하여 수신측 와전류(eddy current)를 차폐하는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.According to claim 1,
The transmitting ferrite plate is positioned between the transmitting coil and the third metal plate to shield the transmitting side eddy current,
The receiving ferrite plate is positioned between the receiving coil and the fourth metal plate to shield the receiving side eddy current
wireless power transfer system.
상기 송신 페라이트(ferrite)판 및 상기 수신 페라이트(ferrite)판의 가로축 및 세로축 길이는 212.64mm이고,
상기 송신 페라이트(ferrite)판 및 상기 수신 페라이트(ferrite)판의 두께는 3mm인 것을 특징으로하는
무선 전력 전송 시스템.9. The method of claim 8,
Horizontal and vertical lengths of the transmitting ferrite plate and the receiving ferrite plate are 212.64mm,
The thickness of the transmitting ferrite (ferrite) plate and the receiving ferrite (ferrite) plate, characterized in that 3mm
wireless power transfer system.
상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 가로축과 세로축 길이 각각은 191.04mm이고,
상기 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 에어 갭(air gap)은 150mm 인 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.According to claim 1,
Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the transmitting coil and the receiving coil is 191.04 mm,
An air gap between the transmitting coil and the receiving coil is 150 mm
wireless power transfer system.
상기 공진 주파수(resonance frequency)는 다음 수학식에 기반하여 결정되고,
다음 수학식에서, C1은 송신측 커패시터 값을 나타내고, C2는 수신측 커패시터 값을 나타내며, CM은 전자기장 전력(M)의 커패시터 값을 나타내고, L1은 송신측 인덕터 값을 나타내는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템.
The resonance frequency (resonance frequency) is determined based on the following equation,
In the following equation, C 1 represents the transmission-side capacitor value, C 2 represents the reception-side capacitor value, C M represents the capacitor value of the electromagnetic field power (M), and L 1 represents the transmission-side inductor value. doing
wireless power transfer system.
상기 송신 코일과 상기 수신 코일 사이에서 자기장을 생성하는 단계;
상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판 사이에서 전기장을 생성하는 단계; 및
상기 송신부와 상기 수신부의 부정합(misalignment) 조건에서 상기 생성된 자기장과 상기 생성된 전기장에 따른 공진 주파수(resonance frequency)에 기반하여 상기 송신부에서 상기 수신부로 무선 전력을 전송하는 단계를 포함하고,
상기 송신 코일은 상기 전압 소스(source) 및 상기 제1 금속판과 직렬 연결되며,
상기 수신 코일은 상기 전압 부하(load) 및 상기 제2 금속판과 직렬 연결되는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.A voltage source, a transmitting coil, a transmitting ferrite plate, a transmitting unit and a voltage load including a first metal plate and a third metal plate, a receiving coil, a receiving ferrite plate, a second metal plate, and a fourth metal plate In the operating method of a wireless power transmission system including a receiving unit comprising a metal plate,
generating a magnetic field between the transmitting coil and the receiving coil;
generating an electric field between the first metal plate and the fourth metal plate; and
Transmitting wireless power from the transmitter to the receiver based on a resonance frequency according to the generated magnetic field and the generated electric field under misalignment conditions of the transmitter and the receiver,
The transmitting coil is connected in series with the voltage source and the first metal plate,
The receiving coil is characterized in that the voltage load (load) and the second metal plate is connected in series
A method of operating a wireless power transfer system.
상기 제3 금속판은 상기 전압 소스(source)와 직렬 연결되고, 상기 제4 금속판은 상기 전압 부하(load)와 직렬 연결되며,
상기 제1 금속판 내지 상기 제4 금속판은 상기 전압 소스(source)와 상기 전압 부하(load) 사이에서 적층 구조를 이루고,
상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판의 가로축과 세로축 길이 각각은 900mm이며,
상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판의 가로축과 세로축 길이 각각은 상기 공진 주파수(resonance frequency)에 따라 375mm 내지 625mm의 범위 내에서 결정되고,
상기 공진 주파수(resonance frequency)는 1.53 MHz 내지 2.42 MHz의 범위 내에서 결정되며,
상기 제1 금속판 및 상기 제3 금속판은 상기 적층 구조에서 25mm의 간격을 가지고, 상기 제3 금속판 및 상기 제4 금속판은 상기 적층 구조에서 175.68mm의 간격을 가지며, 상기 제4 금속판 및 상기 제2 금속판은 상기 적층 구조에서 25mm의 간격을 가지고, 상기 제1 금속판 및 상기 제2 금속판은 상기 적층 구조에서 226.68mm의 간격을 갖는 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.13. The method of claim 12,
The third metal plate is connected in series with the voltage source, the fourth metal plate is connected in series with the voltage load,
The first metal plate to the fourth metal plate form a stacked structure between the voltage source and the voltage load,
Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the first metal plate and the second metal plate is 900 mm,
Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the third metal plate and the fourth metal plate is determined within the range of 375 mm to 625 mm according to the resonance frequency,
The resonance frequency (resonance frequency) is determined within the range of 1.53 MHz to 2.42 MHz,
The first metal plate and the third metal plate have a spacing of 25 mm in the stacked structure, the third metal plate and the fourth metal plate have a spacing of 175.68 mm in the stacked structure, and the fourth metal plate and the second metal plate are spaced apart from each other in the stacked structure. has a spacing of 25 mm in the laminate structure, and the first metal plate and the second metal plate have a spacing of 226.68 mm in the laminate structure
A method of operating a wireless power transfer system.
상기 송신 페라이트(ferrite)판은 상기 송신 코일과 상기 제3 금속판 사이에 위치하여 송신측 와전류(eddy current)를 차폐하고, 상기 수신 페라이트(ferrite)판은 상기 수신 코일과 상기 제4 금속판 사이에 위치하여 수신측 와전류(eddy current)를 차폐하며,
상기 송신 페라이트(ferrite)판 및 상기 수신 페라이트(ferrite)판의 가로축 및 세로축 길이는 212.64mm이고, 상기 송신 페라이트(ferrite)판 및 상기 수신 페라이트(ferrite)판의 두께는 3mm인 것을 특징으로하는
무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.13. The method of claim 12,
The transmitting ferrite plate is positioned between the transmitting coil and the third metal plate to shield an eddy current at the transmitting side, and the receiving ferrite plate is located between the receiving coil and the fourth metal plate to shield the receiving side eddy current,
The transverse and vertical lengths of the transmitting ferrite plate and the receiving ferrite plate are 212.64mm, and the thickness of the transmitting ferrite plate and the receiving ferrite plate is 3mm, characterized in that
A method of operating a wireless power transfer system.
상기 송신 코일 및 상기 수신 코일의 가로축과 세로축 길이 각각은 191.04mm이고,
상기 송신 코일과 상기 수신 코일 사이의 에어 갭(air gap)은 150mm 인 것을 특징으로 하는
무선 전력 전송 시스템의 동작 방법.13. The method of claim 12,
Each of the horizontal axis and the vertical axis length of the transmitting coil and the receiving coil is 191.04 mm,
An air gap between the transmitting coil and the receiving coil is 150 mm
A method of operating a wireless power transfer system.
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