KR102564065B1 - 과전류 및 과전압 방지를 위한 무선 전력 송수신 장치 - Google Patents

과전류 및 과전압 방지를 위한 무선 전력 송수신 장치 Download PDF

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Abstract

무선 전력 송수신 장치가 제공된다. 상기 무선 전력 송수신 장치는 역률개선을 수행하는 PFC 컨버터, 전자기유도방식으로 송신측에서 수신측으로 전력을 전송하는 IPT 컨버터 및 배터리의 잔존용량에 따라 출력을 제어하는 BM 컨버터를 포함하고, 상기 IPT 컨버터는, LLC-S 보상 토폴로지를 포함하며, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 송신측 누설 인덕턴스와 공진하는 캐패시터를 송신측 인덕터에 직렬로 연결하는 것을 특징으로 하는 한다.

Description

과전류 및 과전압 방지를 위한 무선 전력 송수신 장치{WIRELESS POWER TRANSFER APPARATUS TO PREVENT OVERCURRENT AND OVERVOLTAGE}
본 발명은 과전류 및 과전압 방지를 위한 무선 전력 송수신 장치에 관한 것이다.
무선 전력 전송 시스템은 전기자동차, 스마트폰, 무인 항공기 등 다양한 분야에서 널리 적용되고 있다.
무선 충전은 배터리 용량의 기술적 한계를 극복할 수 있고, 플러그인 충전 방식에 비해 플러그인 충전에서 발생할 수 있는 전기 감전, 케이블 노화에 의한 누설 등을 방지할 수 있으며 쉬운 충전 과정을 갖는다는 이점이 있다.
무선 전력 전송에는 자기 유도 방식과 자기 공명 방식이 존재한다. 현재 대다수의 무선 전력 전송 시, 높은 효율을 갖는 자기 유도 방식을 채택하고 있다.
무선 전력 전송에 대하여 더 높은 결합 계수와 비정렬 상태 시 자기 유도 방식을 채택함으로써 효율을 높이기 위한 다양한 토폴로지 연구들이 진행고 있다.
보상 토폴로지(또는 보상회로)는 VA 정격을 줄이고 출력 특성에 영향을 미치는데, 보상 토폴로지 구조에 따라 CC 또는 CV 특성을 갖는다.
대부분의 무선 전력 전송 시스템이 단일 출력 특성을 갖기 때문에, 충전 도중 이상 발생 시, CC(Contant Current, 정전류) 모드에서는 과전압, CV(Constant Voltage, 정전압) 모드에서는 과전류가 야기될 수 있다.
배터리에 과부하가 인가되면 손상이 갈 수 있으며, 무인 시스템에서 과부하 문제가 발생할 경우 즉각적으로 대처하기 어려운 점이 있다.
이러한 문제들을 해결하고자 대부분의 배터리에는 배터리 관리 시스템(BMS)이 들어가 있는데, 내부 상태를 모니터링하면서 충전 모드를 제어할 수 있다. BMS는 무선 통신을 이용하여 입력 측에 신호를 보내어 제어하는 형태로 배터리에 과전압 또는 과전류가 인가되는 것을 방지한다.
그러나 BMS와 통신 시스템을 추가하는 것은 비용 증가로 이어지며, 이는 저가형 무선 충전 시스템에 적합하지 않다.
기존에 제안되었던 출력 특성 제어 논문들은 추가적인 스위치나 공진 요소, 또는 특정 소자들이 별도로 필요하므로 경제적인 비용이나 부피 증가에 영향을 미친다. 별도의 추가 구성요소(또는 장치) 없이 과전압 또는 과전류를 방지하는 제어방법은 아직 제안되지 않고 있다.
공개특허공보 제10-2017-0143166호(2017.12.29.공개)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 과전류 및 과전압을 방지하는 것이 가능한 무선 전력 송수신 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 무선 전력 송수신 장치는, 역률개선을 수행하는 PFC 컨버터, 전자기유도방식으로 송신측에서 수신측으로 전력을 전송하는 IPT 컨버터 및 배터리의 잔존용량에 따라 출력을 제어하는 BM 컨버터를 포함하고, 상기 IPT 컨버터는, LLC-S 보상 토폴로지를 포함하며, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 송신측 누설 인덕턴스와 공진하는 캐패시터를 송신측 인덕터에 직렬로 연결하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 부하 변동과 무관하게 출력전류가 일정값까지만 증가하며, 부하에 따라 출력전압이 변경되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 부하 저항이 제1 기준보다 작은 경우, 정전류 모드로 동작하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 정전류 모드에서 수신측에 흐르는 최대 전류가 정해지는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 부하 저항이 상기 제1 기준보다 크고 제2 기준보다 작은 경우, 출력전압과 출력전류가 비선형적으로 가변되는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 부하 저항이 상기 제2 기준보다 큰 경우, 정전압 모드로 동작하는 것을 특징으로 한다.
실시 예에 있어서, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 정전압 모드에서 부하에 상관없이 일정한 전압을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 기존에 존재했던 S-S 공진 네트워크를 가진 무선 충전 장치의 단점을 개선할 수 있으며, 개방 또는 단락 시 발생되는 과전류 및 과전압을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 무선 전력 송수신 장치를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 LLC-S 보상 토폴로지를 나타낸 회로도이다.
도 3 및 도 4는 LLC-S 보상 토폴로지의 부하별 전압 이득 및 페이저도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 LLC-S 보상 토폴로지의 부하별 출력전류, 출력전압, 출력전력을 표현한 그래프이다.
도 6 및 도 7은 LLC-S 보상 토폴로지에 단락 또는 오픈이 발생되었을 때를 나타낸 회로도이다.
도 8은 무선 충전 패드를 나타낸 개념도이다.
도 9은 케이스별 입출력 전압과 전류 파형을 나타낸 그래프이다.
도 10는 부하 저항값 증가에 대한 출력전압 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 무선 전력 송수신 장치를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송수신 장치(또는 무선충전시스템)은, 전자기 유도 방식을 이용할 수 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 전자기 유도 방식을 이용한 무선 전력 송수신 장치는 역률개선 (Power Factor Correction)을 수행하는 PFC 컨버터, 전자기유도방식(Inductive Power Transfer, IPT)으로 송신측에서 수신측으로 전력을 전송하는 IPT 컨버터 및 배터리의 잔존용량 (State of Charge, SOC)에 따라 출력을 제어하는 배터리 관리 (Battery Management, BM) 컨버터로 구성된다.
상기 IPT 컨버터는, LLC-S 보상 토폴로지를 포함할 수 있다. 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, LLC-S 토폴로지, LLC-S 보상회로 등으로 명명될 수도 있다.
LLC-S 보상 토폴로지는, 송신측 누설 인덕턴스와 공진하는 캐패시터를 송신측 인덕터에 직렬로 연결할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 LLC-S 보상 토폴로지에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 LLC-S 보상 토폴로지를 나타낸 회로도이다.
본 발명에서는 무선 전력 전송시 사용되는 IPT 컨버터에서 LLC-S 보상 토폴로지를 제공할 수 있다.
본 발명의 LLC-S 보상 토폴로지는, 수신측 공진 네트워크에서 누설되는 인덕턴스를 가상 인덕턴스로 고려하여 공진시키는데 특징이 있다.
LLC-S 보상 토폴로지는 부하에 따라 느슨한 CC(Constant Current) mode와 CV(Constant Voltage) mode를 가질 수 있다.
본 발명의 LLC-S 보상 토폴로지는, 별도의 제어시스템 없이 최대 전류 및 최대 전압을 고려하여 설계할 수 있어 사고 확대로 이어지는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에서 설명된 LLC-S 보상 토폴로지에 대하여 85kHz, 500W급 무선 전력 전송 네트워크 제작 및 실험을 통해 제안된 토폴로지의 실현 가능성을 입증한다.
실험 결과에서 영전압 스위칭을 가지며, 단락 상태시 최대 25[A], 개방 상태 시 약 38[V]의 전압을 가지며, 최대 90%의 효율을 갖는다.
본 발명에서 제공하는 LLC-S 보상 토폴로지(또는, LLC-S 공진 보상 네트워크)의 구조는, 송신측(1차측) 인덕터 권선에서 상호 결합되지 못하고 누설되는 인덕턴스를 하나의 가상 인덕터로 바라보면서 시작한다.
송신 및 수신 패드 간의 결합 계수(k)가 0.2 이하로 낮은 경우, 누설 인덕턴스가 자기 인덕턴스과 거의 동일해져, S-S 토폴로지와 LLC-S 토폴로지의 차이점을 찾기가 어렵다.
그러나, 결합 계수(k)가 0.3 이상의 경우, 누설 인덕턴스와 자기 인덕턴스의 비율에서 유의미한 차이가 발생하기 때문에 공진 네트워크 구성 과정에서 공진을 고려할 수 있는 경우의 수가 증가한다.
이에 따라, 본 발명의 LLC-S 보상 토폴로지는, 기존에 사용하는 S-S 토폴로지와 달리, 1차측(송신측) 누설 인덕턴스와 공진하는 캐패시터(C_r)를 더 포함할 수 있다.
상기 캐패시터(C_r)는, 송신측 인덕터(L_r)에 직렬로 연결될 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 송신측(또는 입력측)에는, 직류를 교류로 변환하기 위한 풀 브리지 인버터(Full-Bridge Inverter)가 구비되고, 수신측(또는 출력측)에는 배터리 충전을 위해 교류를 직류로 변환하는 정류기(Rectifier)가 구비될 수 있다.
LLC-S 회로는 공진 네트워크 구성을 위해 2차 커패시턴스(C_s)의 선정값은 기존 S-S의 직렬공진 때와 동일하다. LLC-S 회로는 1차측 권선 인덕턴스를 누설 인덕턴스와 자화 인덕턴스로 구분하며, 수학식 1은 각각 수신측 공진 커패시턴스, 수학식 2는 송신측 인덕턴스의 가상 분리, 수학식 3은 자화 인덕턴스, 수학식 4는 누설 인덕턴스, 수학식 5는 송신측에서 필요한 커패시턴스 및 수학식 6은 입력 측에서 본 등가 임피던스를 나타낸다.
수학식 6을 보면, 등가 회로 임피던스의 Imaginary 값이 항상 양의 값을 가지므로, LLC-S는 결합 계수 와 상관없이 으로, 모든 부하 조건에서 ZVS(Zero Voltage Switching)를 만족할 수 있다.
ZVS는 MOSFET의 스위칭 과정 중에서 턴온 될 때마다 내부의 접합 커패시턴스에 충전되는 전하를 소모하지 않음으로써, 턴온 손실을 0으로 만들 수 있다는 장점이 있다.
수학식 7 내지 9는 송신측 전류, 출력전류, 출력전압, 최대 출력전압을 표현한 식이다.
부하저항이 증가할수록 1차측 전류는 에 수렴한다. 수학식 8을 보면, 출력전류는 저항에 따라 변하는 요소와, 저항에 상관없이 일정한 요소가 존재한다.
따라서, 출력전류가 부하 변동과 상관없이 일정 이상 증가하지 못하므로, LLC-S 보상 토폴로지는 단락 시 일정 이상의 과전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다.
출력전압은 부하의 크기에 따라 증가한다. 일정 이상 증가시, 최대출력전압이 수렴하며, 입력전압, 송수신 패드의 자기 인덕턴스 간 비율로 선정할 수 있다. 그러므로, 부하에 필요한 출력전압에 따라 송수신 패드를 제작하는 것이 중요하다.
즉, LLC-S 보상 토폴로지는, 부하 변동과 무관하게 출력전류가 일정값까지만 증가하며, 부하에 따라 출력전압이 변경될 수 있다.
도 3 및 도 4는 LLC-S 보상 토폴로지의 부하별 전압 이득 및 페이저도를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, LLC-S 보상 토폴로지는, 경부하로 갈수록, 전압 이득이 수렴하는 것을 확인할 수 있다.
도 4를 참조하면, LLC-S 보상 토폴로지는, 실제 충전하는 중부하 영역에서 위상의 차이가 있으나, 1차 측(송신 측)에서 순환 전류가 커지며, 송신 측 자체의 전류 크기가 낮아 실제 효율적인 면에서 큰 문제가 없음을 알 수 있다.
도 5는 LLC-S 보상 토폴로지의 부하별 출력전류, 출력전압, 출력전력을 표현한 그래프이다.
도 6 및 도 7은 LLC-S 보상 토폴로지에 단락 또는 오픈이 발생되었을 때를 나타낸 회로도이다.
본 발명에 따른 LLC-S 보상 토폴로지는 기존에 존재하는 보상 토폴로지들과 달리, 기본 출력전압 식이 복소수 형태로 구성되어 있어, 부하에 따라 출력전압의 근삿값이 바뀌게 된다.
수학식 6은 부하 증가에 따른 등가 임피던스 변화를 나타내었다. 부하저항 값에 따라 최소 임피던스 및 최대 임피던스 값의 영역이 존재하며, 리액턴스 부분인 과 저항 성분인 의 크기 비교에 따라 3개의 시점으로 구분할 수 있다.
수학식 10은 부하 저항이 낮을 때 출력전압을 표현한 식이다.
부하 저항이 매우 낮을 때, 출력전압은 S-S 토폴로지와 유사하게 표현될 수 있다.
S-S 토폴로지와 달리 위상 차이에 의하여, 출력전류 값은 다르다.
그러나 매우 낮은 부하저항을 가질 때 S-S 토폴로지와 거의 비슷한 출력전류를 갖고 CC(Constant Current)모드로 표현된다.
즉, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 부하 저항이 제1 기준(예를 들어, 0.5)보다 작은 경우, 정전류(CC) 모드로 동작할 수 있다.
LLC-S 토폴로지의 출력전류 식에서도 볼 수 있듯이, 수신 측에 흐르는 최대 출력 전류가 정해져 있다. 즉, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 정전류(CC) 모드에서 수신측에 흐르는 최대 전류가 정해질 수 있다.
이는 부하에서 단락 사고가 발생할 때, 전류가 급격하게 오르는 사고를 방지하고, 과전류에 의한 기기 손상을 지연시킬 수 있다는 장점이 있다.
한편, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 부하 저항이 상기 제1 기준보다 크고 제2 기준(예를 들어, 10)보다 작은 경우, 출력전압과 출력전류가 비선형적으로 가변될 수 있다.
수학식 11을 참조하면, 부하 저항이 일정 이상 증가할 때, 출력전압식의 Imaginary 부분을 무시할 수 없게 된다.
이에 따라, LLC-S 보상 토폴로지는 출력전압과 출력전류가 비선형적인 변화를 보이며, 이 구간에서 최대 출력전력 상태에 도달한다.
최대 출력 전력에 도달한 후, 저항이 증가하면 전력이 감소하게 된다. LLC-S 토폴로지를 설정할 때, 배터리의 주요 충전 영역을 고려해서 적절하게 설계할 필요가 있다.
수학식 12를 참조하면, 부하 저항이 일정 이상으로 커지면, 가 되어, 근사화가 가능하고, 전압이 부하에 상관없이 일정한 값을 갖게 된다. CV(Constant Voltage) 모드에 도달하게 된다.
즉, 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 부하 저항이 상기 제2 기준(예를 들어, 10)보다 큰 경우, 정전압 모드로 동작할 수 있다. 상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 정전압 모드에서 부하에 상관없이 일정한 전압을 가질 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 개방 사고가 발생해도 일정 이상의 전압이 걸리지 않아, 과전압에 의한 절연 파괴 및 사고 확대를 방지할 수 있다.
이상에서 살핀 바와 같이, LLC-S 토폴로지는 부하 변동에 따라 CC, Nonlinear Output, CV 모드로 동작한다는 것을 알 수 있다.
또한 최대 전압 및 최대 전류가 고정되어 있어 별다른 제어 없이도, 단락 및 개방 사고에 대한 사고 확대를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
도 7은 무선 충전 패드를 나타낸 개념도이다.
LLC-S의 부하별 특성을 고려한 이후, 원하는 를 출력을 만족시키는 무선 충전 패드 설계가 필요하다.
수학식 13은 최대 전압, 수학식 14는 최대 전류이며, 이를 기반하여 충전 패드 파라미터를 설계해야 한다.
수학식 13 및 14를 참조하면, 패드의 상호 인덕턴스와 송수신 측 패드 간의 인덕턴스 비율이 전반적으로 영향을 미친다. 송수신 패드에 걸리는 전압 및 전류를 고려해서 적절한 전선의 직경 및 전선간 절연거리를 적절히 고려해야 한다.
결합 계수는 패드의 크기, 권선 디자인, 권선의 외경 및 내경, 이격거리 등에 영향을 받는다.
개방 전압 및 단락 전류의 한도는 등으로 조정이 가능하기 때문에 코일 패드 디자인을 크게 고려할 필요가 없다.
따라서 권선의 디자인은 송수신 모두 Circular Pad로 디자인했다. 85kHz의 주파수로 작동하므로, 표피 효과에 강인한 리츠와이어 전선을 채택했으며, 송신부와 수신부에 흐르는 최대 전류가 다르기 때문에, 각각 AKG 규격에 적합한 두께의 전선을 사용했다.
자기 인덕턴스 증가 및 자속 누설을 줄이기 위해 각 패드에 페라이트를 추가했다. 송신부의 경우, EMI 방사를 줄이기 위해 알루미늄으로 외부를 구성한다.
아래의 표 1은 패드 사양이며, 는 Jmag 시뮬레이션 결과값이다. Pad의 실제 권선 수 및 결합 계수는 Simulation과 실제 패드 제작 후 비교하여 추후 수정될 수 있다.
본 발명에서 설명한 무선 충전 토폴로지의 타당성을 증명하기 위해, 정격 전력 400W급의 무선 충전 장치를 설계하고 실험하였다.
인버터를 구성하는 MOSFET은 C3M0030090K로 구성했다. 주파수 신호를 주기 위한 디지털 신호 프로세서는 TMS320F28335를 사용했다. 브릿지 정류기를 구성하는 다이오드로는 DSA30I100PA로 구성했다. 실제 제작한 패드 요소와 변수는 아래의 표 2에 기술되어 있으며 수신 측의 경우 별도의 자성체 추가 없이 코일 권선으로만 구성되어 있다. 송신 및 수신 부의 공진 커패시터의 경우, 정확한 값에 근접하기 위해 2.2 nF용량을 가진 C1812C222KDGACTU 세라믹 커패시터와 22nF 용량을 가진 B32642B0023J000 필름 커패시터를 각각 사용했다.
공진 네트워크를 구성할 때 필름 커패시터의 주파수에 따른 전압 스트레스 등을 고려하여 공진 주파수 85kHz를 기준하여 선정했으며, 전 구간 부하에서 유도성 부하를 가지므로 별도의 고려사항 없이 영전압 스위칭이 가능하다.
도 8은 케이스별 입출력 전압과 전류 파형을 나타낸 그래프이다.
도 8의 (a)는 P_o가 400W일 때, (b)는 P_o가 300W일 때, (c)는 P_o가 200W일 때, (d)는 P_o가 100W일 때, (e)는 Short일 때, (f)는 Open일 때의 입출력 전압과 전류 파형을 나타낸다.
이며, 도 9는 부하 저항값 증가에 대한 출력전압 그래프이다. 기존 토폴로지 분석에서 예측했던 대로 출력전압이 수렴하는 것을 알 수 있다.
살핀 바와 같이, 본 발명은 기존에 존재했던 S-S 공진 네트워크를 가진 무선 충전 장치의 제어 부문 단점을 개선한 LLC-S 보상 토폴로지를 제공할 수 있다.
일반적으로 토폴로지의 CC 또는 CV 특성이 필연적으로 갖고 있는 개방 또는 단락 시 사고의 문제점이 있다. 그러나 누설 인덕턴스에 공진 보상을 적용시킨 본 발명의 LLC-S 보상 토폴로지의 수학적 원리를 통하여 개방 사고 및 단락 사고를 예방할 수 있다.
실제 400[W]급의 무선 충전 장치를 제작 및 실험하여 설계의 타당성 및 88[%]의 효율 결과를 통해 실용성을 입증했다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (7)

  1. 역률개선을 수행하는 PFC 컨버터;
    전자기유도방식으로 송신측에서 수신측으로 전력을 전송하는 IPT 컨버터; 및
    배터리의 잔존용량에 따라 출력을 제어하는 BM 컨버터를 포함하고,
    상기 IPT 컨버터는, LLC-S 보상 토폴로지를 포함하며,
    상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 상기 송신측에 직류를 교류로 변환하기 위한 풀 브리지 인버터(Full-Bridge Inverter)가 구비되고, 상기 수신측에 상기 배터리의 충전을 위해 교류를 직류로 변환하는 정류기(Rectifier)가 구비되며,
    송신측 누설 인덕턴스와 공진하는 캐패시터를 송신측 인덕터에 직렬로 연결되고, 부하 변동과 무관하게 출력전류가 일정값까지만 증가하며, 부하에 따라 출력전압이 변경되고, 부하 저항이 제1 기준보다 작은 경우 정전류 모드로 동작하며, 상기 부하 저항이 상기 제1 기준보다 크고 제2 기준보다 작은 경우 출력전압과 출력전류가 비선형적으로 가변되고, 상기 부하 저항이 상기 제2 기준보다 큰 경우 정전압 모드로 동작하며,
    상기 출력전압과 상기 출력전류가 비선형적으로 가변되어 최대 출력 전력 상태에 도달할 경우, 상기 배터리의 충전을 위해, 저항이 증가하면 전력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 상기 정전류 모드에서 상기 수신측에 흐르는 최대 전류가 정해지는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 LLC-S 보상 토폴로지는, 상기 정전압 모드에서 상기 부하에 상관없이 일정한 전압을 갖는 것을 특징으로 하는 무선 전력 송수신 장치.
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