KR20110069869A - 비접촉 급전시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

송전부(12)로부터 수전부(14)로 전력이 비접촉식으로 공급된다. 전송효율검출부(18)는 전송효율을 검출하고, 판정부(20)는 상기 전송효율이 특정값 이상인 지의 여부를 판정한다. 송전된 효율이 특정값 미만인 경우에는, 장애물이 존재하여, 송전이 일시적으로 중단될 수도 있다. 그 후, 전력이 미소 전력으로 주기적으로 송전되고, 상기 효율이 검출된다. 상기 효율이 상기 특정값 이상인 경우에는, 전력이 정규 전력으로 다시 송전되기 시작한다.

Description

비접촉 급전시스템 및 그 제어방법{CONTACTLESS POWER SUPPLY SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 급전시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 비접촉식으로 전력을 공급하는 시스템 부근의 장애물에 대한 대책에 관한 것이다.
전자기유도를 사용하는 비접촉 급전시스템이 공지되어 있다. 예를 들어, 일본특허출원공보 제2001-258182호(JP-A-2001-258182)는 이러한 비접촉 송전장치(non-contact power transmitting apparatus) 하나를 기재하고 있다. 도 13은 이러한 관련 기술의 구조를 보여준다. 상기 송전장치는 상용 전원으로부터 공급되는 전력을 받는 제1코일(6)을 구비한 본체(1)와 상기 제1코일(6)에 전자기유도에 의해 결합되는 제2코일(7)을 구비한 단말(2) 간에 전력을 비접촉식으로 공급한다. 소정의 온도 이상의 온도가 검출되는 경우에 상기 단말(2)로의 전력의 공급을 자동으로 중단시키는 온도증가방지장치가 상기 본체(1)에 제공된다.
이러한 송전장치에서는, 온도의 증가에 응답하여 전력의 공급이 중단된다. 하지만, 전력이 비접촉식으로 공급되고 있는 동안 물체나 사람이 상기 송전장치에 접근한다면, 이것이 검출될 수 없게 된다. 즉, 비접촉 급전시스템을 이용하여, 급전 스테이션(power supply station)과 같은 시설에 송전측을, 차량과 같은 이동체에 수신측을 구비하여. 전력이 이동체에 비접촉식으로 공급되는 경우에는, 차량의 탑승객 등이 상기 급전시스템 부근에 올 수도 있는 가능성이 있어, 이 경우에는 전력 공급을 신속하게 중단하는 것이 바람직하다.
본 발명은 사람이나 물체와 같은 장애물이 존재하는 경우에 신속하게 검출하고, 이에 따라 급전 상태를 제어할 수 있는 시스템 및 그 제어방법을 제공한다.
본 발명의 제1형태는 송전수단(power transmitting means) 및 상기 송전수단으로부터 전력을 비접촉식으로 받기 위한 수전수단(power receiving means)이 제공된 급전시스템에 관한 것이다. 상기 급전시스템은, 상기 송전수단으로부터 상기 수전수단으로 송전되고 있는 동안, 상기 송전수단과 상기 수전수단 간의 전송효율(transmitting efficiency)을 검출하기 위한 효율검출수단; 상기 효율검출수단에 의해 검출되는 상기 전송효율이 특정값 이상인 지의 여부를 판정하기 위한 판정수단; 및 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 특정된 시간이 경과한 이후 미소(minute) 전력으로의 송전을 다시 시작하기 위한 제어수단을 포함한다. 상기 판정수단은, 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작한 이후 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 지의 여부를 판정한다. 상기 판정수단에 의해 판정된 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우, 상기 제어수단은 상기 송전수단으로부터의 정규(regular) 전력으로의 송전을 다시 시작하고, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우에는, 상기 제어수단은 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 상기 특정된 시간이 경과한 이후 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작한다.
상술된 급전시스템은 상기 송전수단의 공진주파수 및 상기 수전수단의 공진주파수를 검출하기 위한 공진주파수검출수단, 및 검출된 공진주파수가 특정된 주파수로부터 벗어난 경우, 상기 송전수단의 공진주파수 및 상기 수전수단의 공진주파수를 조정하기 위한 주파수조정수단을 더 포함할 수도 있다.
상술된 구조에 있어서, 상기 주파수조정수단은, 상기 송전수단으로부터의 전력 공급이 시작되기 전에, 상기 수전수단의 공진주파수를 조정하는 것을 종료할 수도 있다.
상술된 구조에 있어서, 상기 정규 전력은 상기 미소 전력 이상의 전력일 수도 있다.
상술된 구조에 있어서, 상기 미소 전력은 상기 정규 전력의 1/100일 수도 있다.
상술된 급전시스템은 상기 수전수단에 의해 받는 전력을 저장하기 위한 저장수단을 더 포함할 수도 있다.
상술된 급전시스템은 상기 전송효율의 주파수 특성을 검출하기 위한 주파수특성검출수단, 및 상기 주파수 특성에 따라 상기 송전수단과 상기 수전수단 사이 또는 그 부근의 장애물의 위치를 확인하기 위한 위치확인수단을 더 포함할 수도 있다.
또한, 상기 급전시스템은 상기 전송효율의 주파수 특성을 결정하기 위한 주파수특성검출수단, 및 상기 주파수 특성에 따라 상기 송전수단의 코일의 위치와 상기 수전수단의 코일의 위치를 확인하기 위한 위치확인수단을 더 포함할 수도 있다.
상술된 구조에 있어서, 상기 위치확인수단은, 상기 주파수 특성에 따라 상기 송전수단의 코일의 위치 및 상기 수전수단의 코일의 위치를 확인할 수도 있다.
상술된 급전시스템은 상기 위치확인수단에 의해 확인된 상기 코일들 중 적어도 하나의 위치가 벗어나 있는 경우, 상기 코일들 중 적어도 하나의 위치를 조정하기 위한 위치조정수단을 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 제2형태는 송전수단, 상기 송전수단으로부터 전력을 비접촉식으로 받기 위한 수전수단, 및 상기 송전수단으로부터의 송전을 제어하기 위한 제어수단이 제공된 급전시스템에 관한 것이다. 이러한 급전시스템은 상기 송전수단으로부터 상기 수전수단으로 송전되고 있는 동안, 상기 송전수단과 상기 수전수단 간의 전송효율을 검출하기 위한 효율검출수단, 및 상기 효율검출수단에 의해 검출되는 상기 전송효율이 특정값 이상인 지의 여부를 판정하기 위한 판정수단을 포함한다. 상기 제어수단은, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단시키고, 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우에는, 상기 송전수단으로부터의 송전을 계속한다.
상술된 구조에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 후 특정된 시간이 경과한 이후 미소 전력으로의 송전을 다시 시작할 수도 있고, 상기 제어수단은, 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작한 이후의 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 지의 여부를 판정할 수도 있다. 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우, 상기 제어수단은 상기 송전수단으로부터의 정규 전력으로의 송전을 다시 시작할 수도 있고, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우에는, 상기 제어수단이 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 상기 특정된 시간이 경과한 이후 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작할 수 도 있다.
본 발명의 제3형태는 송전수단, 상기 송전수단으로부터 전력을 비접촉식으로 받기 위한 수전수단, 및 상기 송전수단으로부터의 송전을 제어하기 위한 제어수단이 제공된 급전시스템의 제어방법에 관한 것이다. 이러한 제어방법은, 상기 송전수단으로부터 상기 수전수단으로 송전되고 있는 동안, 상기 송전수단과 상기 수전수단 간의 전송효율을 검출하는 단계; 상기 효율검출수단에 의해 검출되는 상기 전송효율이 특정값 이상인 지의 여부를 판정하는 단계; 및 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단시키고, 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우에는, 상기 송전수단으로부터의 송전을 계속하는 단계를 포함한다.
상술된 제어방법은 또한 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우에 송전을 일시적으로 중단한 후 특정된 시간이 경과한 이후 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하는 단계; 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작한 이후의 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 지의 여부를 판정하는 단계; 및 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우, 상기 송전수단으로부터의 정규 전력으로의 송전을 다시 시작하고, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우에는, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 상기 특정된 시간이 경과한 이후 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상술된 형태들은 사람이나 물체와 같은 장애물이 존재하는 경우에 신속하게 검출할 수 있고, 이에 따라 전력의 공급을 제어할 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 사람이나 물체와 같은 장애물이 존재하는 경우에 신속하게 검출하고, 이에 따라 급전 상태를 제어할 수 있는 시스템 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 목적과 기타 목적, 특징들과 장점들은, 동일한 참조 부호들이 동일한 요소들을 나타내는데 사용되는 첨부 도면들을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예들의 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1실시예의 구성블럭도;
도 2는 예시적인 제1실시예에 따른 루틴(routine)의 흐름도;
도 3은 본 발명의 예시적인 제2실시예의 구성블럭도;
도 4는 예시적인 제2실시예에 따른 루틴의 흐름도;
도 5는 코일길이가변장치의 블럭도;
도 6은 공진코일들과 스틸시트(steel sheet) 간의 위치 관계를 예시한 도면;
도 7은 도 6에 예시된 경우에서 상기 효율의 주파수특성도;
도 8은 공진코일들과 스틸시트 간의 위치 관계를 예시한 또다른 도면;
도 9는 도 8에 예시된 경우에서의 상기 효율의 주파수특성도;
도 10은 도 9의 부분확대도;
도 11은 공진코일들 간의 위치 관계를 예시한 도면;
도 12는 도 11에 예시된 경우에서의 상기 효율의 주파수특성도; 및
도 13은 관련 기술에 따른 장치의 블럭도이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1실시예에 따른 급전시스템의 구성블럭도이다. 상용 전원 등의 급전부(10)로부터의 전력이 송전부(12)로 공급된다.
상기 송전부(12)는 송전코일 및 송전측 공진코일에 의해 형성된다.
수전부(14)는 수전코일 및 수전측 공진코일에 의해 형성되고, 전기장 공진에 의해 송전측에 결합된다. 전력은 상기 송전부(12)와 상기 수전부(14) 간의 접촉 없이 송신 및 수신된다. 상기 수전부(14)는 상기 송전부(12)로부터 받은 전력을 축전부(16)에 공급한다.
상기 축전부(16)는 상기 수전부(14)로부터의 전력을 정류하고, 그것을 2차전지에 공급하여 상기 2차전지를 충전하게 된다.
전송효율검출부(18)는 상기 송전부(12)와 상기 수전부(14) 간의 전송효율을 검출한다. 상기 전송효율검출부(18)는 상기 검출된 효율을 판정부(20)에 공급한다.
상기 판정부(20)는 상기 전송효율검출부(18)에 의해 검출된 효율을 소정의 기준값과 비교한다. 상기 효율이 소정의 기준값 이상이면, 상기 판정부(20)는 현 상황에서 전력이 계속 공급되어야 하는 것으로 판정한다. 다른 한편으로, 상기 효율이 소정의 기준값 미만이면, 상기 판정부(20)는 전력의 정규 공급이 장애물 등에 의해 방해받고 있어 전력 공급이 중단되어야 하는 것으로 판정한다. 상기 판정부(20)는 이러한 비교에 의한 판정 결과를 송전중단/재개부(power transmission stop/restart portion; 22)에 공급한다.
상기 송전중단/재개부(송전제어부)(22)는 상기 판정부(20)에 의한 판정 결과에 따라 상기 급전부(10)의 동작을 제어한다. 즉, 상기 판정 결과가 현 상황에서 전력이 계속 공급되어야 하는 것을 표시한다면, 상기 송전중단/재개부(송전제어부)(22)는 상기 급전부(10)를 현 상황 그대로 계속 동작시킨다. 다른 한편으로, 상기 판정 결과가 전력 공급을 중단하여야 하는 것을 표시한다면, 상기 송전중단/재개부(송전제어부)(22)는 상기 급전부(10)를 중단시켜 상기 송전부(12)에 대한 전력의 공급을 중단시킨다. 또한, 전력의 공급이 중단된다면, 상기 송전중단/재개부(송전제어부)(22)는, 상기 급전부(10)에 지시하여, 전력의 공급이 중단된 시점으로부터 특정 시간이 경과한 후에 상기 송전부(12)에 대하여 소정의 주파수 범위에서 미소 전력을 보내게 한다.
이에 따라, 상기 급전부(10)는 지시된 바와 같이 상기 송전부(12)에 대하여 소정의 주파수 범위에서 미소 전력을 공급한다. 상기 수전부(14)는 이러한 미소 전력을 받고, 상기 전송효율검출부(18)는 이 때 전송효율을 검출한다.
미소 전력이 송전되는 이유는 사람이나 물체와 같은 장애물이 여전히 존재하는 지의 여부를 검출하기 위함이고, 사람이나 물체가 여전히 존재한다면, 사람이나 물체에 대한 영향을 최소로 유지하기 위함이다. 상기 미소 전력은 후술하는 정규 전력에 비해 미소한 정도의 전력이다. 예를 들어, 상기 미소 전력은 정규 전력의 1/100일 수도 있다. 상기 미소 전력과 정규 전력의 양이 본 실시예로 제한되는 것은 아니다.
상기 판정부(20)는, 미소 전력이 공급될 때에 검출되는 효율을 소정의 기준값과 비교한다. 상기 효율이 기준값 이상이면, 상기 판정부(20)는 장애물이 더 이상 존재하지 않는 것으로 판정한다. 다른 한편으로, 상기 효율이 기준값 미만이면, 상기 판정부(20)는 장애물이 여전히 존재하여 전력의 공급이 계속 중단되어야 하는 것으로 판정한다.
상기 판정부(20)로부터의 판정 결과가 전력 공급을 다시 시작하여야 하는 것으로 표시된다면, 상기 송전중단/재개부(22)는 상기 급전부(10)에 지시하여 정규전력량의 송전을 다시 시작하게 한다. 다른 한편으로, 상기 판정부(20)로부터의 판정 결과가 전력의 공급을 계속 중단하여야 하는 것으로 표시된다면, 상기 송전중단/재개부(22)는 상기 급전부(10)에 지시하여 미소 전력의 송전을 중단시킨다.
도 1에서, 상기 급전부(10), 상기 송전부(12), 및 상기 송전중단/재개부(22)는 급전 스테이션에서와 같은 시설측에 제공되는 한편, 상기 수전부(14), 상기 축전부(16), 상기 전송효율검출부(18), 및 상기 판정부(20)는 차량과 같은 이동체에 제공된다. 물론, 상기 전송효율검출부(18) 및 상기 판정부(20)가 대신에 상기 시설측에 제공될 수도 있다.
상기 전송효율검출부(18), 상기 판정부(20), 및 상기 송전중단/재개부(22)는 마이크로컴퓨터들로 형성된다. 상기 축전부(16)의 2차전지는 니켈-금속-하이드라이드 전지 또는 리튬-이온 전지와 같은 온-보드 2차 전지일 수도 있다.
또한, 상기 2차전지의 SOC(state-of-charge)를 검출하는 검출부가 상기 축전부(16)에 제공될 수도 있고, 이러한 검출부는 상기 송전중단/재개부(22)에 지시하여, 상기 2차전지가 완전히 충전된 것을 검출한 경우에 송전을 중단시킬 수 있게 한다.
또한, 상기 송전중단/재개부(22)는, 예컨대 차량에서 이동체측에서의 수동 조작에 따라 송전을 개시하거나 중단하도록 지시될 수도 있다.
도 2는 예시적인 본 실시예에 따른 루틴의 흐름도이다. 차량이 급전 스테이션에 있는 소정의 장소에 정지하고, 상기 차량에 있는 수전부(14)의 수전측 공진코일 또는 수전코일이 상기 송전부(12)의 송전측 공진코일 또는 상기 송전코일에 실질적으로 반대 위치에 있게 될 때, 상기 차량의 탑승자가 차량 내의 또는 급전 스테이션에 있는 버튼을 눌러 충전을 개시하게 된다(S101). 이러한 충전 개시에 대한 지령에 응답하여, 상기 송전중단/재개부(22)는 상기 급전부(10)에 지시하여 미소 전력을 공급하게 한다.
이에 따라, 상기 급전부(10)는 미소 전력을 상기 송전부(12)에 인가한다(S102). 상기 미소 전력은 전자기장 공진에 의하여 상기 송전부(12)로부터 상기 수전부(14)에 인가된다.
다음으로, 상기 전송효율검출부(18)는 상기 송전부(12)에 의하여 송전되는 전력 및 상기 수전부(14)에 의하여 수전되는 전력으로부터 전송효율을 계산한다(S103).
다음으로, 상기 판정부(20)는, 상기 전송효율검출부(18)에 의해 계산된 효율을 소정의 기준값과 비교하여 상기 효율이 높거나 낮은 지의 여부를 판정한다(S104). 상기 효율이 기준값 이상이면, 상기 판정부(20)는 상기 효율이 높은 것으로 판정하고(즉, 단계 S104에서 YES), 상기 판정 결과를 상기 송전중단/재개부(22)에 공급하여, 상기 급전부(10)로부터 송전되는 전력을 정규 전력까지 증가시킨다(S106). 다른 한편으로, 상기 효율이 기준값 미만이면, 상기 판정부(20)는 상기 효율이 낮은 것으로 판정하고(즉, 단계 S104에서 NO), 상기 판정 결과를 상기 송전중단/재개부(22)에 공급하여, 특정 시간 동안 전력 공급을 중단하도록 상기 급전부(10)에 지시하게 된다(S105). 상기 급전부(10)는 그 후에, 지시된 바와 같이, 특정 시간 동안 상기 송전부(12)로의 전력 공급을 중단시킨다. 그리고, 상기 특정 시간이 경과한 후, 상기 급전부(10)는 상기 송전중단/재개부(22)로부터의 지령에 응답하여 미소 전력을 다시 송전하기 시작한다(S102).
상기 급전부(10)로부터의 전력이 단계 S106에서 정규 전력까지 증가된 후, 상기 전송효율검출부(18)가 효율을 계산한다(S107).
그리고, 상기 판정부(20)는 상기 계산된 효율을 소정의 기준값과 비교하고, 전력 공급의 중단 여부를 판정한다(S108). 즉, 상기 계산된 효율이 기준값 미만이면, 상기 판정부(20)는 전력의 공급이 중단되어야 하는 것으로 판정하고, 상기 송전중단/재개부(22)는 상기 특정 시간 동안 전력 공급을 중단시킨다(S105). 다른 한편으로, 상기 효율이 기준값 이상인 경우에는, 상기 송전중단/재개부(22)는 현 상황에서 계속 전력을 공급시킨다(이 경우에는 상기 처리가 단계 S109 이하로 진행된다).
상기 축전부(16)는 상기 수전부(14)로부터의 전력을 정류하고, 그것을 사용하여 상기 온-보드 2차전지를 충전하게 된다. 상기 축전부(16)는 또한 상기 온-보드 2차전지의 SOC(state-of-charge)를 판정한다(S109). 상기 온-보드 2차전지가 아직 완전히 충전되지 못한 경우에는(즉, 단계 S109에서 NO), 상기 축전부(16)는 상기 온-보드 2차전지를 계속 충전하고, 상기 효율을 계산한다(S107 및 S108). 상기 온-보드 2차전지가 완전히 충전된다면, 상기 축전부(16)는 상기 송전중단/재개부(22)에 지시하여 송전을 중단시킨다(S110).
이러한 방식으로, 예시적인 본 실시예에 따르면, 미소 전력이 먼저 송전되고, 효율이 검출된다. 상기 효율이 높아 장애물이 존재하지 않는 것으로 판정되는 경우에는, 전력은 정규 전력까지 증가되고, 상기 온-보드 2차전지가 효율적으로 충전되도록 송전된다. 다른 한편으로, 미소 전력이 송전될 때 효율이 낮아 장애물이 존재하는 것으로 판정되는 경우에는 송전을 중단한다. 그리고, 특정 시간 이후, 극소량의 전력이 다시 송전되기 시작하여, 장애물이 여전히 존재하는 지의 여부를 검출하게 된다. 그 결과, 장애물이 검출되는 경우에는, 송전이 신속하게 중단될 수 있고, 장애물이 더 이상 존재하지 않는 경우에는, 송전이 다시 신속하게 재개될 수 있어, 상기 온-보드 2차전지가 효율적으로 충전될 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제2실시예의 구성블럭도이다. 도 1에 도시된 구조 이외에, 상기 급전시스템은 또한 송전코일주파수조정부(24), 수전코일주파수조정부(26), 공진주파수검출부(28), 및 공진주파수검출부(30)를 구비한다.
상기 송전코일주파수조정부(24)는 상기 송전부(12)의 송전코일의 주파수를 조정하고, 상기 수전코일주파수조정부(26)는 상기 수전부(14)의 수전코일의 주파수를 조정한다.
상기 공진주파수검출부(28)는 상기 송전부(12)의 공진주파수를 검출하고, 상기 공진주파수검출부(30)는 상기 수전부(14)의 공진주파수를 검출한다. 그리고, 상기 검출된 공진주파수들은 상기 판정부(30)에 공급된다.
상기 판정부(20)는 상술된 예시적인 제1실시예에 기재된 판정 루틴을 실행하고, 상기 송전코일주파수조정부(24)에 지시하여 상기 검출된 공진주파수에 따라 상기 송전부(12)의 송전코일의 공진주파수를 조정할 뿐만 아니라, 상기 수전코일주파수조정부(26)에 지시하여 상기 검출된 공진주파수에 따라 상기 수전부(14)의 수전코일의 공진주파수를 조정하게 된다.
도 4는 예시적인 본 실시예에 따른 루틴의 흐름도이다. 우선, 1차코일(송전코일 또는 송전측 공진코일)의 공진주파수가 1차측, 즉 상기 급전 스테이션의 송전측에서 체크된다(S201). 이러한 체크는 상기 급전부(10)로부터 미소 전력을 공급하고, 그 때의 반영량 또는 상기 1차코일의 전압 및 전류의 주파수 특성을 상기 공진주파수검출부(28)를 이용하여 검출함으로써, 상기 1차코일의 공진주파수가 기준값과 같은 지의 여부를 판정하도록 수행된다.
상기 1차코일의 공진주파수가 상기 기준값에서 벗어나 있다면, 상기 송전코일주파수조정부(24)는 상기 1차코일의 길이를 변경하거나 또는 상기 1차코일에 추가되는 가변 인덕턴스 L 및 캐패시턴스 C를 조정하여, 상기 공진주파수가 상기 기준값의 특정값 내에 이르도록 한다(S202).
단계 S201 및 S202는, 차량이 상기 급전 스테이션의 소정의 장소에 정지하지 않은 "오픈 타임(open time)" 시에 또는 충전이 수행되지 않고 있을 때 주기적으로 반복해서 실행된다.
유사한 처리가 차량측에서도 수행된다. 즉, 2차코일(수전코일 또는 수전측 공진코일)의 공진주파수는, 충전이 수행되고 있지 않을 때 미소 전력을 상기 2차코일에 공급하고, 그 때의 반영량 또는 상기 2차코일의 전압 및 전류의 주파수 특성을 상기 공진주파수검출부(30)를 이용하여 검출함으로써, 기준값과 같은 지의 여부가 판정된다. 상기 공진주파수가 특정값보다 크게 기준값에서 벗어나 있다면, 상기 수전코일주파수조정부(26)는 상기 2차코일의 길이를 변경하거나 또는 상기 2차코일에 추가되는 가변 인덕턴스 L 및 캐패시턴스 C를 조정하여, 상기 공진주파수가 상기 기준값의 특정값 내에 이르도록 한다(S203 및 S204). 첨언하면, 이 때에는 상기 급전부(10)로부터의 전력이 사용될 수 없게 되어, 상기 온-보드 2차전지 등으로부터의 전력이 사용되게 된다. 즉, 상기 축전부(16)는 상기 온-보드 2차전지로부터의 DC(직류) 전력을 AC(교류) 전력으로 변환하고, 그것을 상기 2차코일에 공급한다.
상기 1차코일 및 2차코일의 공진주파수들이 상술된 바와 같이 조정된 후, 도 2에 도시된 것과 유사한 급전 루틴이 실행된다(S205 내지 S214).
예시적인 본 실시예에 따르면, 공진주파수들을 조정한 후에 전력이 공급되므로 효율이 감소된 경우에도, 이러한 효율의 감소는 벗어나 있는 공진주파수와 같은 내부 요인에 의해 야기되는 것이 아니라, 사람이나 물체와 같은 장애물에 의한 외부 요인에 의해 야기된다는 점이 분명하다. 이에 따라, 장애물의 존재 유무에 따라 전력의 공급이 신속하게 중단되거나 재개될 수 있다.
도 5는 1차코일의 공진주파수를 조정하기 위한 예시적인 코일 구조의 블럭도이다. 유사한 코일 구조가 2차코일에도 채택가능하다. 하기 설명에 있어서, 공진주파수는 코일의 길이를 변경하여 조정된다. 도면에 도시된 바와 같이, 1차코일(300)은 지지부(32)에 제공된다. 상기 코일 길이는 볼스크루(34) 및 모터(36)를 이용하여 상기 코일의 길이방향으로 상기 지지부(32)를 이동시켜 변경된다. 물론 그 대신에 또다른 구조가 코일 구조를 위하여 사용될 수도 있다.
예시적인 본 실시예에 있어서는, 상기 송전부(12)와 상기 수신부(14) 사이에 장애물이 존재할 때 전송효율이 감소한다는 사실을 이용하여 장애물의 존재가 검출된다. 이는 상기 송전부(12)와 상기 수신부(14) 사이에 또는 그 부근에 물체가 있을 때 전송효율의 주파수 응답 특성이 변화한다는 사실을 기초로 한다.
도 6은 스틸시트(42)가 상기 송전부(12)의 송전측 공진코일(38)과 상기 수전부(14)의 수전측 공진코일(44) 사이에 삽입된 경우를 보여준다. 도 7은 이 경우 상기 효율의 주파수 특성을 보여준다. 또한, 도 8은 상기 스틸시트(42)가 공진코일(38, 40)들 부근에 있는 경우를 보여주고, 도 9 및 도 10은 이 경우 상기 효율의 주파수 특성을 보여준다. 도 10은 도 9의 부분 A의 확대도이다.
도 7 및 도 10은 몇 가지 상이한 그래프들, 즉 그래프 a, 그래프 b, 그래프 c, 그래프 d, 그래프 e, 및 그래프 f를 보여준다. 이들은 상기 스틸시트(42)가 도 6의 dd 양만큼 기준 위치로부터 변위된, 그리고 상기 스틸시트(42)는 도 8의 dv 양만큼 기준 위치로부터 변위된 경우들이다. 상기 dd 양은 상기 스틸시트(42)가 공진코일들(38, 40) 간의 기준 위치로부터 오프셋된 양이고, 상기 dv 양은 상기 스틸시트(42)가 코일축들이 있는 방향에 수직인 방향으로 상기 공진코일들(38, 40)로부터 오프셋된 양이다. 그래프 a는 상기 스틸시트(42)가 기준으로서 제시되지 않은 경우의 효율 특성을 보여준다. 그래프 b는 dd 양이 0 cm인 경우를 보여주고, 그래프 c는 dd 양은 5 cm인 경우를 보여주며, 그래프 d는 dd 양은 10 cm인 경우를 보여주고, 그래프 e는 dv 양이 5 cm인 경우를 보여주며, 그래프 f는 dv 양이 10 cm인 경우를 보여준다.
도 7을 참조하면, 상기 효율의 주파수 특성이 스틸시트와 같은 장애물이 있는 경우에 크게 변하고, 이러한 장애물이 없는 경우에 거의 100% 효율이 획득될 수 있는 주파수에서, 상기 장애물이 존재하는 경우에는 상기 효율이 근사적으로 0%로 감소한다는 것은 분명하다.
도 10에서도, 공진코일들 부근에 장애물이 있는 경우의 효율은 장애물이 없는 경우보다 낮다. 상기 효율의 주파수 특성은 장애물의 위치에 따라 변한다는 점도 분명하다. 그러므로, 단순히 효율의 감소를 검출하는 것 대신에 상기 효율의 주파수 특성을 검출함으로써, 장애물이 존재하는 지의 여부를 판정할 뿐만 아니라, 장애물이 존재할 때 그 장애물의 위치를 어느 정도까지 판정할 수 있게 된다. 이에 따라, 장애물의 위치가 확인될 수 있고, 차량의 탑승자 등에게 통지될 수 있다.
도 11은 상기 공진코일들(38, 40)의 중앙 위치들이 서로 오프셋되는 경우를 보여주고, 도 12는 이 경우 상기 효율의 주파수 특성을 보여준다. 도 12에서, 그래프 g는 도 11의 중앙 위치로부터의 오프셋 dR이 10 cm인 경우를 보여주고, 그래프 h는 도 11의 중앙 위치로부터의 오프셋 dR이 30 cm인 경우를 보여주며, 그래프 i는 도 11의 중앙 위치로부터의 오프셋 dR이 60 cm인 경우를 보여준다. 그래프 a는 오프셋이 없는 경우를 보여준다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 상기 효율은 또한 상기 코일들의 중앙 위치들이 서로 오프셋되는 경우에 감소하지만, 상기 효율의 주파수 특성은 도 7에 도시된 것과 도 9에 도시된 것 양자 모두와 상이하다. 이는 주파수 응답 특성을 검출함으로써, 장애물이 존재하는 경우와 코일의 중앙 위치들이 서로 오프셋되는 경우 간에 구별이 가능하다는 것을 의미한다. 그러므로, 주파수특성검출부 및 코일위치조정부가, 예컨대 도 3에 도시된 구조에 추가적으로 제공될 수도 있다. 상기 효율의 주파수 특성은 상기 주파수를 변경하면서 미소 전력을 송전함으로써 검출될 수도 있고, 상기 검출부(20)는 상기 검출 결과를 토대로 효율의 감소 원인을 검출할 수도 있다. 상기 판정부(20)가 상기 코일의 중앙 위치가 오프셋된 것으로 판정한다면, 상기 코일위치조정부는 상기 코일 위치를 조정할 수도 있다.
지금까지 본 발명을 그 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 상기 기재된 실시예들 또는 구성예들로 제한되는 것은 아니다. 그와는 달리, 본 발명은 각종 수정예들과 등가 형태들을 포괄하는 것으로 의도되어 있다. 또한, 개시된 발명의 각종 요소들이 각종 예시적인 조합예들과 구성예들에 도시되어 있지만, 단 하나의 요소만 또는 그 보다 많거나 적은 요소를 포함하는 여타의 조합예들과 구성예들도 첨부된 청구범위 내에 있다.

Claims (15)

  1. 송전수단 및 상기 송전수단으로부터 전력을 비접촉식으로 받기 위한 수전수단이 제공된 급전시스템으로서,
    상기 송전수단으로부터 상기 수전수단으로 송전되고 있는 동안, 상기 송전수단과 상기 수전수단 간의 전송효율을 검출하기 위한 효율검출수단;
    상기 효율검출수단에 의해 검출되는 상기 전송효율이 특정값 이상인 지의 여부를 판정하기 위한 판정수단; 및
    상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 특정된 시간이 경과한 이후 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하기 위한 제어수단을 포함하여 이루어지고,
    상기 판정수단은, 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작한 이후의 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 지의 여부를 판정하고;
    상기 판정수단에 의해 판정된 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우, 상기 제어수단은 상기 송전수단으로부터의 정규 전력으로의 송전을 다시 시작하고, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 제어수단은 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 상기 특정된 시간이 경과한 이후 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하는 급전시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송전수단의 공진주파수 및 상기 수전수단의 공진주파수를 검출하기 위한 공진주파수검출수단; 및
    검출된 공진주파수가 특정된 주파수로부터 벗어난 경우, 상기 송전수단의 공진주파수 및 상기 수전수단의 공진주파수를 조정하기 위한 주파수조정수단을 더 포함하여 이루어지는 급전시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주파수조정수단은, 상기 송전수단으로부터의 전력 공급이 시작되기 전에, 상기 수전수단의 공진주파수를 조정하는 것을 종료하는 급전시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정규 전력은 상기 미소 전력 이상의 전력인 급전시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 미소 전력은 상기 정규 전력의 1/100인 급전시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수전수단에 의해 받는 전력을 저장하기 위한 저장수단을 더 포함하여 이루어지는 급전시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송효율의 주파수 특성을 검출하기 위한 주파수특성검출수단; 및
    상기 주파수 특성에 따라 상기 송전수단과 상기 수전수단 사이 또는 그 부근의 장애물의 위치를 확인하기 위한 위치확인수단을 더 포함하여 이루어지는 급전시스템.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전송효율의 주파수 특성을 결정하기 위한 주파수특성검출수단; 및
    상기 주파수 특성에 따라 상기 송전수단의 코일의 위치 및 상기 수전수단의 코일의 위치를 확인하기 위한 위치확인수단을 더 포함하여 이루어지는 급전시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 위치확인수단은, 상기 주파수 특성에 따라 상기 송전수단의 코일의 위치 및 상기 수전수단의 코일의 위치를 확인하는 급전시스템.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 위치확인수단에 의해 확인된 상기 코일들 중 적어도 하나의 위치가 벗어나 있는 경우, 상기 코일들 중 적어도 하나의 위치를 조정하기 위한 위치조정수단을 더 포함하여 이루어지는 급전시스템.
  11. 송전수단, 상기 송전수단으로부터 전력을 비접촉식으로 받기 위한 수전수단, 및 상기 송전수단으로부터의 송전을 제어하기 위한 제어수단이 제공된 급전시스템으로서,
    상기 송전수단으로부터 상기 수전수단으로 송전되고 있는 동안, 상기 송전수단과 상기 수전수단 간의 전송효율을 검출하기 위한 효율검출수단; 및
    상기 효율검출수단에 의해 검출되는 상기 전송효율이 특정값 이상인 지의 여부를 판정하기 위한 판정수단을 포함하여 이루어지고,
    상기 제어수단은, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단시키고, 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우에는, 상기 송전수단으로부터의 송전을 계속하는 급전시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어수단은, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 후 특정된 시간이 경과한 이후 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하고;
    상기 제어수단은, 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작한 이후의 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 지의 여부를 판정하며;
    상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우, 상기 제어수단은 상기 송전수단으로부터의 정규 전력으로의 송전을 다시 시작하고, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 제어수단은 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 상기 특정된 시간이 경과한 이후 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하는 급전시스템.
  13. 송전수단, 상기 송전수단으로부터 전력을 비접촉식으로 받기 위한 수전수단, 및 상기 송전수단으로부터의 송전을 제어하기 위한 제어수단이 제공된 급전시스템의 제어방법으로서,
    상기 송전수단으로부터 상기 수전수단으로 송전되고 있는 동안, 상기 송전수단과 상기 수전수단 간의 전송효율을 검출하는 단계;
    상기 효율검출수단에 의해 검출되는 상기 전송효율이 특정값 이상인 지의 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단시키고, 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우에는, 상기 송전수단으로부터의 송전을 계속하는 단계를 포함하여 이루어지는 급전시스템의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우에 송전을 일시적으로 중단한 후 특정된 시간이 경과한 이후 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하는 단계;
    상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작한 이후의 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 지의 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우, 상기 송전수단으로부터의 정규 전력으로의 송전을 다시 시작하고, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우에는, 상기 송전수단으로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 상기 특정된 시간이 경과한 이후 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 급전시스템의 제어방법.
  15. 급전시스템으로서,
    송전부;
    상기 송전부로부터 전력을 비접촉식으로 받는 수전부;
    상기 송전부로부터 상기 수전부로 송전되고 있는 동안, 상기 송전부와 상기 수전부 간의 전송효율을 검출하는 효율검출부;
    상기 효율검출부에 의해 검출되는 상기 전송효율이 특정값 이상인 지의 여부를 판정하는 판정부; 및
    상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 송전부로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 특정된 시간이 경과한 이후 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하는 제어부를 포함하여 이루어지고,
    상기 판정부는, 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작한 이후의 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 지의 여부를 판정하고;
    상기 판정부에 의해 판정된 상기 전송효율이 상기 특정값 이상인 경우, 상기 제어부는 상기 송전부로부터의 정규 전력으로의 송전을 다시 시작하고, 상기 전송효율이 상기 특정값 미만인 경우, 상기 제어부는 상기 송전부로부터의 송전을 일시적으로 중단한 다음, 상기 특정된 시간이 경과한 이후 상기 미소 전력으로의 송전을 다시 시작하는 급전시스템.
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