KR20130032013A - 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법 - Google Patents

비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20130032013A
KR20130032013A KR1020110095645A KR20110095645A KR20130032013A KR 20130032013 A KR20130032013 A KR 20130032013A KR 1020110095645 A KR1020110095645 A KR 1020110095645A KR 20110095645 A KR20110095645 A KR 20110095645A KR 20130032013 A KR20130032013 A KR 20130032013A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
core
power
charging device
electric vehicle
power feeding
Prior art date
Application number
KR1020110095645A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101824251B1 (ko
Inventor
김철우
김상범
양승권
송택호
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020110095645A priority Critical patent/KR101824251B1/ko
Publication of KR20130032013A publication Critical patent/KR20130032013A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101824251B1 publication Critical patent/KR101824251B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B60L9/16—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors
    • B60L9/24—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using ac induction motors fed from ac supply lines
    • 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
    • H02J50/90—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving detection or optimisation of position, e.g. alignment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 충전장치에서 전기자동차로 비접촉식 전력전송을 시작하기에 앞서 충전장치의 급전코어와 전기자동차의 수전코어를 서로 반대되는 극성으로 자화시키고, 자화된 급전코어와 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당김으로써 급전코어와 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면 충전장치에서 전기자동차로 비접촉식 전력전송을 수행하는 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 급전코어를 구비하는 충전장치에서 수전코어를 구비하는 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템은, 충전장치에서 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에, 충전장치의 급전코어에 권회된 코일로 DC 전류를 인가하여 급전코어를 자화시키는 충전장치부를 포함하고, 자화된 급전코어가 급전코어와 반대되는 극성으로 자화된 전기자동차의 수전코어와 서로의 코어를 잡아 당김으로써 급전코어와 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.

Description

비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법{CORE ALIGNMENT SYSTEM AND METHOD FOR THE CONTACTLESS POWER TANSMISSION}
본 발명은 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 충전장치에서 전기자동차로 비접촉식 전력전송을 시작하기에 앞서 충전장치의 급전코어와 전기자동차의 수전코어를 서로 반대되는 극성으로 자화시키고, 자화된 급전코어와 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당김으로써 급전코어와 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면 충전장치에서 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 수행하는 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 자동차는 석유를 엔진의 구동을 위한 연료로 사용한다. 자동차를 이용하기 위해 석유를 연료로 이용하는 경우에는 석유를 소비하는 과정에서 환경오염의 문제가 발생하고, 지구상에 매장된 석유자원의 고갈과 친환경 규제 강화로 다른 연료를 사용하는 자동차의 개발이 요구되었다. 그에 따라, 차량 내부에 구비된 고압배터리로부터 구동에 필요한 전력을 공급받는 전기자동차의 개발이 활발이 진행되고 있다.
이러한 전기자동차의 구동 배터리를 충전하기 위한 시스템은 충전전력의 용량 및 충전시간에 따라 크게 급속충전시스템과 완속충전시스템으로 나눌 수 있으며, 전력전송방식에 따라 접촉식 충전시스템과 비접촉식 충전시스템으로 나눌 수 있다. 그 중 비접촉식 충전시스템은 자기유도 방식을 이용한 급전 방식으로 충전 인터페이스의 복잡성을 줄일 수 있으며, 직접적인 전기에너지의 접촉도 없기 때문에, 접촉식 충전시스템에 비해 안전성이 매우 우수하다. 하지만 비접촉식 충전시스템은 충전장치 측의 1차 코어(primary core)인 급전코어와 전기자동차 측의 2차(secondary core) 코어인 수전코어의 정렬 상태에 따라, 전력전송의 효율에 많은 차이가 발생한다. 급전(primary)코어와 수전(secondary)코어의 정렬 상태가 정확할수록 전력전송효율은 높아진다.
도 1은 종래 비접촉식 충전시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 충전장치부(10)의 전력계통으로부터 공급된 교류형태의 전원은 AC/DC 컨버터 및 DC/AC 컨버터를 거쳐 1차 코어(primary core)인 급전코어의 코일로 전달된다. 이 때, 충전장치부(10)의 급전코어에서 발생된 자기력은 전기자동차부(20)의 2차(secondary core) 코어인 수전코어에 전달되며, 수전코어로 전달된 자기력은 수전코어의 코일로 유도기전력을 발생시키게 되고 발생된 교류형태의 기전력은 전기자동차부(20)의 AC/DC 컨버터를 거쳐 DC형태로 변환된 후 전기자동차의 구동 배터리를 충전하게 된다.
하지만, 이러한 비접촉식 충전시스템은 충전장치부(10)의 급전코어와 전기자동차부(20)의 수전코어 사이에 필연적으로 간극(air gap)이 존재하게 되므로, 간극의 간격 및 급전코어와 수전코어의 정렬 상태에 따라 전력의 전송 효율에 많은 차이가 발생하고, 급전코어와 수전코어 사이의 간극의 간격이 좁거나 급전코어와 수전코어의 정렬 상태가 서로 정확하게 일치하여 간극이 일정하게 유지될수록 전력의 전송효율이 높아지게 된다.
이러한 목적으로 공개특허 10-2010-0074595에서는 전기자동차의 수전코일의 위치와 일치되도록 충전장치의 급전코일의 위치를 이동시키는 방식으로 충전장치에서 전기자동차로의 전력 전송의 고효율화를 달성하고자 하였으나, 이는 충전장치의 급전코일의 위치를 이동시키기 위한 별도의 장치가 필요하다는 단점이 있다. 또한 공개특허 10-2007-0014004에서는 충전장치에 다수의 급전코일을 구성함으로써 전기자동차의 수전코일의 위치에 따라 전력의 전송효율을 높일 수 있도록 하였으나, 임의의 지점에서 전력의 전송효율을 최대한으로 높일 수 있는 구조는 아니다. 더욱이, 상기와 같은 전력 전송 방식은, 도 2에 도시된 바와 같이, 급전코어와 수전코어 중 적어도 어느 하나의 코어가 기울어진 상태로 전력의 전송이 이루어질 수 있고, 이 경우 두 코어 간의 중심 사이의 거리와 양 끝단 사이의 거리가 서로 달라지게 되어 두 코어 간의 간극이 일정할 때보다 누설되는 자기력이 증가됨에 따라 전력의 전송효율이 낮아질 수 있다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 충전장치의 급전코어와 전기자동차의 수전코어를 각각 반대되는 극성으로 자화시켜 발생되는 자기력을 이용하여, 두 코어 사이의 간극이 일정하게 유지되도록 정렬함으로써 충전장치에서 전기자동차로 비접촉식으로 전송되는 전력의 전송효율을 높일 수 있는 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법을 제공하고자 함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 급전코어를 구비하는 충전장치에서 수전코어를 구비하는 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템은, 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에, 상기 충전장치의 급전코어에 권회된 코일로 DC 전류를 인가하여 상기 급전코어를 자화시키는 충전장치부를 포함하고, 자화된 상기 급전코어가 상기 급전코어와 반대되는 극성으로 자화된 수전코어와 서로의 코어를 잡아 당김으로써 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 급전코어는 중심부에 코일이 권회되도록 돌출되는 내측돌출부와 상기 내측돌출부와 이격되어 외주부를 따라 돌출되는 외측돌출부를 갖는 형상으로 이루어지고, 상기 내측돌출부에 권회된 코일에 DC 전압이 인가되면 상기 내측돌출부와 외측돌출부가 서로 상이한 극성으로 자화될 수 있다.
이 때, 상기 급전코어는 유연성 구조물에 의해 지지되어 상기 급전코어의 위치가 변경될 수 있다.
이 때, 상기 충전장치부는 서로 반대되는 극성으로 자화된 상기 급전코어와 상기 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당겨 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면, 상기 급전코어를 고정시키는 고정장치를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 충전장치부는 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되도록 상기 급전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 급전코어를 자화시키고, 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지된 후에 상기 급전코어의 코일에 AC 전류를 인가하여 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 수행되도록 하기 위한 충전장치 스위치 제어부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 충전장치부는 자화된 상기 급전코어와 상기 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당겨 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면, 상기 급전코어를 고정시킨 후, 잠금신호를 상기 충전장치 스위치 제어부에 전송하는 고정장치를 포함하고, 상기 고정장치로부터 잠금신호를 수신한 상기 충전장치 스위치 제어부는 상기 충전장치의 급전코어의 코일에 AC 전류를 인가하여 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 수행되도록 할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 급전코어를 구비하는 충전장치에서 수전코어를 구비하는 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템은, 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에, 상기 전기자동차의 수전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 수전코어를 자화시키는 전기자동차부를 포함하고, 자화된 상기 수전코어가 상기 수전코어와 반대되는 극성으로 자화된 급전코어와 서로의 코어를 잡아 당김으로써 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 수전코어는 중심부에 코일이 권회되도록 돌출되는 내측돌출부와 상기 내측돌출부와 이격되어 외주부를 따라 돌출되는 외측돌출부를 갖는 형상으로 이루어지고, 상기 내측돌출부에 권회된 코일에 DC 전압이 인가되면 상기 내측돌출부와 외측돌출부가 서로 상이한 극성으로 자화될 수 있다.
이 때, 상기 전기자동차부는 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에 상기 수전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 수전코어를 상기 급전코어와 반대되는 극성으로 자화시키고, 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지된 후에 상기 수전코어의 코일에 인가되는 DC 전류를 차단하여 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 수행되도록 하기 위한 전기자동차 스위치 제어부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 전기자동차 스위치 제어부는 자화된 상기 급전코어와 상기 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당겨 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면, 상기 충전장치로부터 잠금신호를 수신하여 상기 수전코어의 코일에 인가되는 DC 전류를 차단함으로써 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 수행되도록 할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 급전코어를 구비하는 충전장치에서 수전코어를 구비하는 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법은, 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에, 상기 충전장치의 급전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 급전코어를 자화시키고, 상기 전기자동차의 수전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 수전코어를 상기 급전코어와 반대되는 극성으로 자화시키는 단계; 자화된 상기 급전코어와 상기 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당김으로써, 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면, 상기 급전코어와 상기 수전코어의 위치를 고정시키는 단계; 및 상기 급전코어와 상기 수전코어의 위치가 고정되면, 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 수행하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 급전코어는 유연성 구조물에 의해 지지되어 상기 급전코어의 위치가 변경될 수 있다.
이 때, 상기 급전코어와 상기 수전코어의 위치가 고정되면, 상기 충전장치의 급전코어의 코일에 AC 전류를 인가하고, 상기 전기자동차의 수전코어의 코일에 인가되는 DC 전류를 차단하여 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전기자동차의 구동 배터리를 충전하기 위한 비접촉식 충전시스템에서 충전장치의 급전코어와 전기자동차의 수전코어를 각각 반대되는 극성으로 자화시켜 발생되는 자기력을 이용하여 급전코어와 수전코어의 정렬 상태가 서로 정확하게 일치시켜 급전코어와 수전코어 간의 간극을 일정하게 유지시킨 후, 비접촉 전력전송을 수행함으로써, 충전장치로부터 전기자동차의 구동 배터리로 전송되는 전력에 대하여 높은 전송효율을 보장할 수 있다.
도 1은 종래 비접촉식 충전시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 비접촉식 충전시스템에서 충전장치의 급전코어와 전기자동차의 수전코어 간의 간극이 일정하지 않아 발생되는 전송효율의 저하를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서 충전장치부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서 전기자동차부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서 자화된 충전장치부의 급전코어와 전기자동차부의 수전코어 간의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 각각 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서 자화된 충전장치부의 예시적인 급전코어와 전기자동차부의 수전코어를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법에서 충전장치부의 코어 정렬 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법에서 전기자동차부의 코어 정렬 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서 충전장치부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서의 충전장치부(100)는, 도 1에 도시한 종래 비접촉식 충전시스템에서의 충전장치부의 구성에 고정장치(110), 충전장치 스위치 제어부(130) 및 충전장치 스위치부(150)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서 전기자동차부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서의 전기자동차부(200)는, 도 1에 도시한 종래 비접촉식 충전시스템에서의 전기자동차부의 구성에 잠금신호 수신부(210), 전기자동차 스위치 제어부(230) 및 전기자동차 스위치부(250)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템은 전기자동차부의 수전코어는 고정되어 있는 반면, 충전장치부의 급전코어는 유연성 구조물에 의해 지지되어 급전코어의 위치가 유연하게 변경될 수 있는 구조를 갖는다(도 5 참조).
본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서의 충전장치부(100)에서, 고정장치(110)는, 후술하는 바와 같이, 충전장치부(100)의 급전코어와 전기자동차부(200)의 수전코어에서 발생되는 자기력에 의해 두 코어 사이의 간극이 일정하게 유지되면 충전장치부(100)의 급전코어를 고정시키고, 잠금신호(interlock signal)를 충전장치부(100)의 충전장치 스위치 제어부(130)와 전기자동차부(200)의 잠금신호 수신부(210)로 각각 전송한다. 이 때, 충전장치부(100)의 고정장치(110)에서 전기자동차부(200)의 잠금신호 수신부(210)로의 잠금신호의 전송은 무선통신 방식에 의한다. 충전장치 스위치 제어부(130)는 고정장치(110)로부터 잠금신호를 수신하면 충전장치 스위치부(150)의 스위치들을 변경하도록 제어한다. 그리고, 충전장치 스위치부(150)는 충전장치 스위치 제어부(130)의 제어에 따라 각 스위치의 위치(①, ②)를 변경한다.
한편, 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서의 전기자동차부(200)에서, 잠금신호 수신부(210)는 충전장치부(100)의 고정장치(110)로부터 무선통신 방식으로 전송되는 잠금신호를 수신하고, 수신된 잠금신호를 전기자동차 스위치 제어부(230)로 전달한다. 전기자동차 스위치 제어부(230)는 잠금신호 수신부(210)로부터 잠금신호를 전달받게 되면 전기자동차 스위치부(250)의 스위치들을 변경하도록 제어한다. 그리고, 전기자동차 스위치부(250)는 전기자동차 스위치 제어부(230)의 제어에 따라 각 스위치의 위치(①, ②)를 변경한다.
본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서, 충전장치와 전기자동차 간에 비접촉식 전력전송을 시작하기 전에, 충전장치부(100)의 충전장치 스위치부(150)의 스위치들은 항상 ①의 위치에 접촉한 상태에 있고, 전기자동차부(200)의 전기자동차 스위치부(250)의 스위치들은 ① 또는 ②의 위치 어디에도 접촉하지 않는 열린 상태인 중립 위치에 있다. 전기자동차가 비접촉식 충전을 하기 위해 충전장치의 근처에 주차되어 기본적인 충전 준비가 완료되면, 충전장치부(100)에는 전원이 인가되어 전력계통으로부터 전원을 공급받는다. 충전장치 스위치부(150)의 스위치들은 ①의 위치에 접촉되어 있는 상태이므로, AC/DC 컨버터를 거친 계통 전원은 급전코어의 코일에 DC 전류를 공급하게 된다. 한편, 전기자동차부(200)에서는 기본적인 충전준비가 완료되면 열린 상태에 있었던 전기자동차 스위치부(250)의 스위치들이 ①의 위치에 접촉되게 되고, 그에 따라 전기자동차의 구동 배터리가 수전코어의 코일에 DC 전류를 공급하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서 자화된 충전장치부의 급전코어와 전기자동차부의 수전코어 간의 상호 작용을 설명하기 위한 도면이고, 도 6 및 도 7은 각각 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서 자화된 충전장치부의 급전코어와 전기자동차부의 수전코어를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 급전코어와 수전코어의 코일에 흐르는 DC 전류는 급전코어와 수전코어를 각각 자화시켜 자기력을 형성하게 됨으로써, 급전코어와 수전코어를 전자석의 형태로 만든다. 이 경우, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 급전코어와 수전코어는 서로 반대되는 극성으로 자화되어야 한다. 일례로써, 급전코어와 수전코어는 각각 중심부에 코일이 권회되도록 돌출되는 내측돌출부 및 내측돌출부와 이격되어 외주부를 따라 돌출되는 외측돌출부를 갖는 형상으로 이루어질 수 있고, 급전코어와 수전코어의 내측돌출부에 권회된 코일에 DC 전압이 인가되면 내측돌출부와 급전코어의 외측돌출부가 서로 상이한 극성으로 자화되도록 구성될 수 있다. 이 때, 급전코어의 내측돌출부와 수전코어의 내측돌출부는 서로 반대되는 극성으로 자화되어야 하고, 급전코어의 외측돌출부와 수전코어의 외측돌출부는 서로 반대되는 극성으로 자화되어야 한다. 이렇게 함으로써 후술하는 바와 같이 급전코어와 수전코어가 서로 반대되는 극성으로 자화되어 서로의 코어를 잡아 당길 때, 상호 간에 강한 자기력이 작용함으로써 보다 최적화된 정렬이 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템에서의 급전코어와 수전코어의 형상은 이에 한정되는 것이 아니고, 양 코어가 서로에 대하여 대응하는 자기력을 작용시킬 수 있다면 어떠한 형상으로도 이루어질 수 있다. 또한, 도 5 내지 도 7에서는 급전코어의 내측돌출부가 N극으로, 급전코어의 내측돌출부가 S극으로 자화되는 것으로 도시되었으나, 이는 하나의 예시일 뿐 이에 국한되는 것은 아니다. 그 반대의 경우로써 급전코어의 내측돌출부가 S극으로, 급전코어의 내측돌출부가 N극으로 자화되는 것도 가능할 수 있음이 당연하다.
급전코어와 수전코어가 각각 서로 반대되는 극성으로 자화됨에 따라, 충전장치부(100)의 급전코어에 의해 형성된 자기력 방향과 전기자동차부(200)의 수전코어에 의해 형성된 자기력의 방향이 일치되도록 전자석 형태의 급전코어와 수전코어가 서로의 코어를 잡아당기게 되면, 유연성 구조물에 의해 지지되어 위치가 유연하게 변경될 수 있는 급전코어는 자력에 의해 급전코어와 수전코어가 최적의 방향으로 정렬되도록 이동된다. 급전코어의 유연성 구조물이 정지 상태가 되는 위치가 급전코어와 수전코어의 정렬이 정확히 일치되는 지점이며, 이는 급전코어와 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되는 지점이 된다. 급전코어의 유연성 구조물이 정지하게 되면, 고정장치(110)는 급전코어를 고정한 후, 잠금 신호를 충전장치부(100)의 충전장치 스위치 제어부(120)와 전기자동차부(200)의 잠금신호 수신부(210)로 전송한다.
고정장치(110)로부터 잠금 신호를 수신한 충전장치 스위치 제어부(120)는 충전장치 스위치부(130)을 제어하여 충전장치 스위치부(130)의 ①의 위치에 접촉하여 있던 스위치들이 ②의 위치에 접촉되도록 함으로써, 전력계통으로부터 공급된 AC 전류가 AC/DC 컨버터 및 DC/AC 컨버터를 거쳐 급전코어의 코일로 전달되도록 한다. 한편, 잠금신호 수신부(120)는 고정장치(110)로부터 수신한 잠금 신호를 전기자동차 스위치 제어부(220)로 전달하고, 잠금신호를 수신한 전기자동차 스위치 제어부(220)는 전기자동차 스위치부(230)를 제어하여 전기자동차 스위치부(230)의 ①의 위치에 접촉하여 있던 스위치들이 ②의 위치에 접촉되도록 함으로써, 전기자동차의 구동 배터리로부터 공급되는 DC 전류가 수전코어의 코일로 전달되는 것을 차단한다. 그에 따라, 충전장치 스위치부(130)와 전기자동차 스위치부(230)의 스위치들이 변경된 위치로 접촉되는 것이 완료되면, 충전장치와 전기자동차 간에 비접촉식 전력전송이 시작된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법에서 충전장치부의 코어 정렬 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 9는 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법에서 전기자동차부의 코어 정렬 과정을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법에서 충전장치부(100)가 전기자동차부(200)로 비접촉식 전력전송을 시작하기에 앞서, 먼저 충전장치 스위치부의 스위치들이 ①의 위치에 접촉되어 있는지를 판단(S100)한다.
상기 S100 단계에서의 판단결과, 충전장치 스위치부의 스위치들이 ①의 위치에 접촉되어 있다면, 충전장치부는 기본적인 충전 준비를 완료(S110)하고, 전력계통으로 전원을 공급(S120)한다.
그 다음으로, AC/DC 컨버터를 거친 전력계통으로부터의 전원으로 급전코어의 코일에 DC 전류를 공급하여 급전코어를 자화시켜 전자석의 형태로 만들고(S130), 자화된 급전코어가 그와 반대되는 극성을 갖도록 자화된 전기자동차부의 수전코어와 서로를 잡아당겨 급전코어와 수전코어 간의 간극이 일정하도록 정렬됨으로써 급전코어의 유연성 구조물이 정지되었는지 여부를 판단(S140)한다.
상기 S140 단계에서의 판단결과, 유연성 구조물이 정지되었다면, 고정장치가 동작하여 급전코어를 고정한 다음, 잠금신호를 충전장치 스위치 제어부와 전기자동차부의 잠금신호 수신부로 각각 전송(S150)한다.
고정장치로부터 잠금신호를 수신한 충전장치 스위치 제어부는 충전장치 스위치부를 제어하여 스위치들이 ②의 위치에 접촉되도록 한다(S160). 그리고, 충전장치 스위치부의 스위치들이 모두 ②의 위치로 접촉 완료되면, 전력계통으로부터 공급된 AC 전류가 급전코어의 코일로 전달되어 충전장치부에서 전기자동차부로 비접촉식 전력전송이 시작(S260)된다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법에서 전기자동차부(200)가 충전장치부(100)로부터 비접촉식 전력수신을 시작하기에 앞서, 먼저 전기자동차 스위치부의 스위치들이 ① 또는 ②의 위치 어디에도 접촉하지 않는 열린 상태인 중립 위치에 있는지를 판단(S200)한다.
상기 S200 단계에서의 판단결과, 전기자동차 스위치부의 스위치들이 중립 위치에 있다면, 전기자동차부는 기본적인 충전 준비를 완료(S210)한다.
그 다음으로, 전기자동차 스위치 제어부는 전기자동차 스위치부를 제어하여 스위치들이 ①의 위치에 접촉되도록 하고(S220), AC/DC 컨버터를 거친 전기자동차의 구동 배터리로부터의 전원으로 수전코어의 코일에 DC 전류를 공급하여 자화된 충전장치부의 급전코어와 다른 극성을 갖도록 수전코어를 자화시켜 전자석의 형태로 만든다(S230).
그 다음으로, 자화된 급전코어와 수전코어가 서로의 코어를 잡아당겨 급전코어와 수전코어 간의 간극이 일정하도록 정렬됨에 따라 잠금신호 수신부가 충전장치부의 고정장치로부터 잠금신호를 수신(S240)하고, 수신된 잠금신호를 잠금장치로부터 전달받은 전기자동차 스위치 제어부는 전기자동차 스위치부를 제어하여 스위치들이 ②의 위치에 접촉되도록 한다(S250). 그리고, 전기자동차 스위치부의 스위치들이 모두 ②의 위치로 접촉 완료되면, 전기자동차의 구동 배터리로부터 공급되는 DC 전류가 수전코어의 코일로 전달되는 것이 차단되어 충전장치부로부터 전기자동차부로의 비접촉식 전력수신이 시작(S260)된다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 충전장치부
110: 고정장치 120: 충전장치 스위치 제어부
130: 충전장치 스위치부
200: 전기자동차부
210: 잠금신호 수신부 220: 전기자동차 스위치 제어부
230: 전기자동차 스위치부

Claims (13)

  1. 급전코어를 구비하는 충전장치에서 수전코어를 구비하는 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템에 있어서,
    상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에, 상기 충전장치의 급전코어에 권회된 코일로 DC 전류를 인가하여 상기 급전코어를 자화시키는 충전장치부를 포함하고,
    자화된 상기 급전코어가 상기 급전코어와 반대되는 극성으로 자화된 수전코어와 서로의 코어를 잡아 당김으로써 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전코어는 중심부에 코일이 권회되도록 돌출되는 내측돌출부와 상기 내측돌출부와 이격되어 외주부를 따라 돌출되는 외측돌출부를 갖는 형상으로 이루어지고, 상기 내측돌출부에 권회된 코일에 DC 전압이 인가되면 상기 내측돌출부와 외측돌출부가 서로 상이한 극성으로 자화되는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 급전코어는 유연성 구조물에 의해 지지되어 상기 급전코어의 위치가 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전장치부는 서로 반대되는 극성으로 자화된 상기 급전코어와 상기 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당겨 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면, 상기 급전코어를 고정시키는 고정장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 충전장치부는 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되도록 상기 급전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 급전코어를 자화시키고, 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지된 후에 상기 급전코어의 코일에 AC 전류를 인가하여 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 수행되도록 하기 위한 충전장치 스위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 충전장치부는 자화된 상기 급전코어와 상기 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당겨 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면, 상기 급전코어를 고정시킨 후, 잠금신호를 상기 충전장치 스위치 제어부에 전송하는 고정장치를 포함하고,
    상기 고정장치로부터 잠금신호를 수신한 상기 충전장치 스위치 제어부는 상기 충전장치의 급전코어의 코일에 AC 전류를 인가하여 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  7. 급전코어를 구비하는 충전장치에서 수전코어를 구비하는 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템에 있어서,
    상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에, 상기 전기자동차의 수전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 수전코어를 자화시키는 전기자동차부를 포함하고,
    자화된 상기 수전코어가 상기 수전코어와 반대되는 극성으로 자화된 급전코어와 서로의 코어를 잡아 당김으로써 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 수전코어는 중심부에 코일이 권회되도록 돌출되는 내측돌출부와 상기 내측돌출부와 이격되어 외주부를 따라 돌출되는 외측돌출부를 갖는 형상으로 이루어지고, 상기 내측돌출부에 권회된 코일에 DC 전압이 인가되면 상기 내측돌출부와 외측돌출부가 서로 상이한 극성으로 자화되는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 전기자동차부는 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에 상기 수전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 수전코어를 상기 급전코어와 반대되는 극성으로 자화시키고, 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지된 후에 상기 수전코어의 코일에 인가되는 DC 전류를 차단하여 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 수행되도록 하기 위한 전기자동차 스위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전기자동차 스위치 제어부는 자화된 상기 급전코어와 상기 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당겨 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면, 상기 충전장치로부터 잠금신호를 수신하여 상기 수전코어의 코일에 인가되는 DC 전류를 차단함으로써 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 시스템.
  11. 급전코어를 구비하는 충전장치에서 수전코어를 구비하는 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법에 있어서,
    상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송이 시작되기 전에, 상기 충전장치의 급전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 급전코어를 자화시키고, 상기 전기자동차의 수전코어의 코일에 DC 전류를 인가하여 상기 수전코어를 상기 급전코어와 반대되는 극성으로 자화시키는 단계;
    자화된 상기 급전코어와 상기 수전코어가 서로의 코어를 잡아 당김으로써, 상기 급전코어와 상기 수전코어 간의 간극이 일정하게 유지되면, 상기 급전코어와 상기 수전코어의 위치를 고정시키는 단계; 및
    상기 급전코어와 상기 수전코어의 위치가 고정되면, 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 급전코어는 유연성 구조물에 의해 지지되어 상기 급전코어의 위치가 변경될 수 있는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 비접촉식 전력전송을 수행하는 단계는,
    상기 급전코어와 상기 수전코어의 위치가 고정되면, 상기 충전장치의 급전코어의 코일에 AC 전류를 인가하고, 상기 전기자동차의 수전코어의 코일에 인가되는 DC 전류를 차단하여 상기 충전장치에서 상기 전기자동차로의 비접촉식 전력전송을 수행하는 것을 특징으로 하는, 비접촉식 전력전송을 위한 코어의 정렬 방법.
KR1020110095645A 2011-09-22 2011-09-22 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법 KR101824251B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110095645A KR101824251B1 (ko) 2011-09-22 2011-09-22 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110095645A KR101824251B1 (ko) 2011-09-22 2011-09-22 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130032013A true KR20130032013A (ko) 2013-04-01
KR101824251B1 KR101824251B1 (ko) 2018-03-15

Family

ID=48435014

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110095645A KR101824251B1 (ko) 2011-09-22 2011-09-22 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101824251B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150137543A (ko) * 2014-05-30 2015-12-09 전자부품연구원 다중 표준 지원 무선 전력 전송 시스템 및 그 방법
US9738169B2 (en) 2014-08-14 2017-08-22 Hyundai Motor Company Method, apparatus, and computer readable medium for controlling a wireless charging device
CN114902803A (zh) * 2020-02-27 2022-08-12 韦斯特尔电子工业和贸易有限责任公司 感应线圈布置
WO2024053981A1 (ko) * 2022-09-05 2024-03-14 현대자동차주식회사 무선 전력 전송을 위한 자성체 코어 구조, 코어 구조를 이용하는 무선 전력 전송 장치 및 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4681742B2 (ja) * 2001-02-14 2011-05-11 Ｆｄｋ株式会社 非接触カプラ
JP2010093180A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Showa Aircraft Ind Co Ltd 非接触給電装置
JP2010098893A (ja) * 2008-10-17 2010-04-30 Fuji Xerox Co Ltd 伝送装置及び受電装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150137543A (ko) * 2014-05-30 2015-12-09 전자부품연구원 다중 표준 지원 무선 전력 전송 시스템 및 그 방법
US9738169B2 (en) 2014-08-14 2017-08-22 Hyundai Motor Company Method, apparatus, and computer readable medium for controlling a wireless charging device
CN114902803A (zh) * 2020-02-27 2022-08-12 韦斯特尔电子工业和贸易有限责任公司 感应线圈布置
WO2024053981A1 (ko) * 2022-09-05 2024-03-14 현대자동차주식회사 무선 전력 전송을 위한 자성체 코어 구조, 코어 구조를 이용하는 무선 전력 전송 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101824251B1 (ko) 2018-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10086715B2 (en) EV wireless charging adjustable flux angle charger
EP2360049B1 (en) Electric vehicle
JP6124136B2 (ja) 非接触受電装置
CN104813565B (zh) 非接触供电装置、非接触供电系统以及非接触供电方法
KR20130032013A (ko) 비접촉식 전력전송을 위한 코어 정렬 시스템 및 방법
US10141748B2 (en) Inductive wireless power transfer systems
EP2720342A1 (en) Power-receiving device, vehicle, and non-contact power supply system
US20130300354A1 (en) Vehicle, power receiving device, power transmitting device, and contactless power supply system
EP3346572B1 (en) Charging system and charger
US20140306655A1 (en) Contactless battery charger
JP2014193013A (ja) 給電装置、受電装置および充電システム
JP5966407B2 (ja) 移動車両及び非接触電力伝送装置
KR20220101118A (ko) 무선 충전 수신단, 시스템 및 제어 방법
US20170101016A1 (en) Method and apparatus for wireless charging using variable switching frequency
CN105052012A (zh) 供电装置、受电装置及供电系统
WO2015001744A1 (ja) 給電装置及び周波数特性取得方法
Jeong et al. DQ-quadrature power supply coil sets with large tolerances for wireless stationary EV chargers
US10414279B2 (en) Inductive wireless power transfer systems
US20210300192A1 (en) Wired/wireless integrated power reception system
JP2013110784A (ja) 非接触給電装置及び方法
WO2022012464A1 (zh) 基于低频磁场的定位系统、设备及方法
CN109177760A (zh) 一种可投切无线充电装置
US10892088B1 (en) Stationary device for contactless electrical energy transmission
WO2013080860A1 (ja) 非接触給電装置
CN113875139B (zh) 电力转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant