KR20130097255A - 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치 및 시스템 - Google Patents

상용전원을 이용한 무선 전력공급장치 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20130097255A
KR20130097255A KR1020120018754A KR20120018754A KR20130097255A KR 20130097255 A KR20130097255 A KR 20130097255A KR 1020120018754 A KR1020120018754 A KR 1020120018754A KR 20120018754 A KR20120018754 A KR 20120018754A KR 20130097255 A KR20130097255 A KR 20130097255A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
power supply
magnetic field
core
current collector
Prior art date
Application number
KR1020120018754A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101389422B1 (ko
Inventor
임춘택
이성우
박창병
Original Assignee
한국과학기술원
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 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020120018754A priority Critical patent/KR101389422B1/ko
Publication of KR20130097255A publication Critical patent/KR20130097255A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101389422B1 publication Critical patent/KR101389422B1/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
    • 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
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • 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
    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
    • 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
    • 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
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • H02J7/00718—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current in response to charge current gradient

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

상용전원을 이용한 무선 전력공급장치를 개시한다.
자속의 경로를 제공하는 급전 코어; 상기 급전 코어에 권취되고, 상용전원으로부터 흐르는 전류에 의해 상기 자속을 발생하는 급전 케이블; 및 충전 대상 장치의 접촉 및 분리에 따른 전류의 변화를 감지하고, 감지된 전류 정보를 판단하여 상기 급전 케이블에 흐르는 전류량을 조절하는 전원 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치를 제공한다.
본 실시예에 의하면, 충전 대상 장치를 무선 접촉식으로 충전하여 유선 충전보다 편리하게 충전할 수 있는 효과가 있다. 또한, 무선 전력공급장치는 고주파가 아닌 상용전원을 이용함으로써, 제품 가격을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 무선 전력공급장치는 전류 감지부 및 제어부를 구비하여 과전류를 방지하고, 자성을 가진 물체가 접촉했을 경우, 충전 대상 장치인지를 판단할 수 있어 전류의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

상용전원을 이용한 무선 전력공급장치 및 시스템{Apparatus and System for Providing Power Using Utility Power}
본 실시예는 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게 설명하자면, 무선 전력공급장치는 충전 대상 장치를 무선으로 충전시키기 위한 장치로서, 무선 전력공급장치는 상용전원으로부터 흐르는 전류를 이용해 자속을 발생시키고, 발생된 자속을 무선 전력공급장치에 접촉한 충전 대상 장치에 전달하여, 충전 대상 장치에서 유도기전력을 발생 및 저장하고, 무선 전력공급장치의 어떤 위치에 충전 대상 장치가 접촉하더라도 무선으로 충전 대상 장치의 충전이 가능하도록 하는 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
현대 사회의 기술 발전에 의한 전자기기의 사용이 증가함에 따라 전자기기를 구동하기 위한 충전 기술에 대한 관심도 증가하고 있다. 일반적으로 전자기기에 충전을 하기 위해서는 충전 케이블을 사용하는데, 이는 다수의 전자기기를 충전하는 경우, 케이블이 많아 외관상 좋지 않고 정리가 불편한 문제로 인해 케이블 없이 충전하는 무선 충전장치가 관심을 받고 있다.
종래의 무선 충전장치는 상용전원을 고주파로 변환하여 무선으로 전력을 전달하였으나, 고주파에 따른 인버터, 레귤레이터(regulator) 및 스위치 등의 장치들이 필요하여 가격이 비싸고, 전자파로 인해 인체에 해롭다는 문제점이 있다. 또한, 무선 충전장치는 충전 대상 장치 분리 시 과전류가 흐르는 문제가 있고, 충전 대상 장치가 아닌 자성을 가진 물체가 무선 충전장치에 접촉할 경우, 충전 대상 장치인지를 판단하지 못해 전류를 낭비하게 되는 문제가 있다.
또한, 충전 대상 장치가 무선 충전장치에 놓이는 상대적인 위치에 따라 무선 충전기의 자기장이 충전 대상 장치에 쇄교하는 정도가 달라져 충전 효율을 떨어뜨리는 문제가 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 실시예는, 무선 전력공급장치는 상용전원으로부터 흐르는 전류를 이용해 자속을 발생시키고, 발생된 자속을 무선 전력공급장치에 접촉한 충전 대상 장치에 전달하여, 충전 대상 장치에서 유도기전력을 발생하고 전달받은 전기에너지를 저장한다. 또한, 무선 전력공급장치에 구비된 전류 감지부 및 제어부를 통해 충전 대상 장치인지 여부를 판단하고, 과전류가 흐르는 것을 방지하되, 무선 전력공급장치의 어떤 위치에 충전 대상 장치가 접촉하더라도 무선으로 충전 대상 장치의 충전이 가능하도록 하는 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 실시예의 일 측면에 의하면, 자속의 경로를 제공하는 급전 코어; 상기 급전 코어에 권취되고, 상용전원으로부터 흐르는 전류에 의해 상기 자속을 발생하는 급전 케이블; 및 충전 대상 장치의 접촉 및 분리에 따른 상기 급전 케이블의 과전류를 감지하고, 상기 급전 케이블에 흐르는 전류를 연결 및 차단하여 전류량을 조절하며, 접촉된 물체가 상기 충전 대상 장치인지 여부를 판단하는 전원 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치를 제공한다.
또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 무선 전력공급장치의 급전 케이블에 흐르는 전류를 '연결' 또는 '차단'하는 릴레이 스위치가 '차단' 상태에서, 상기 충전 대상 장치가 상기 무선 전력공급장치에 접촉하는 과정; 상기 급전 케이블에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 감지부를 통해 전류를 감지하는 과정; 상기 급전 케이블의 전류와 전압의 위상을 감지하여 위상차를 계산하고, 상기 무선 전력공급장치에 상기 충전 대상 장치가 접촉한 것인지를 확인하는 과정; 상기 전류 감지부에서 감지된 전류가 기 설정된 기준 미만이고, 상기 계산된 위상차가 소정의 위상차 기준에 포함되는 경우, 상기 릴레이 스위치를 '연결' 상태로 변경하는 과정; 및 상기 충전 대상 장치를 충전하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치의 충전 방법을 제공한다.
또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 무선 전력공급장치의 급전 케이블에 흐르는 전류를 '연결' 또는 '차단'하는 릴레이 스위치가 '연결' 상태에서, 상기 충전 대상 장치가 상기 무선 전력공급장치에 분리되는 과정; 상기 급전 케이블에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 감지부를 통해 전류를 감지하는 과정; 상기 전류 감지부에서 감지된 전류가 기 설정된 기준을 초과한 경우, 상기 릴레이 스위치를 '차단' 상태로 변경하는 과정; 및 상기 릴레이 스위치가 '차단' 상태가 됨으로써, 상기 릴레이 스위치에 병렬 연결된 전류 제한부를 통해 전류를 흐르게 하여, 상기 급전 케이블에 흐르는 전류를 감소시켜 과전류를 방지하고, 충전 대상 장치의 충전을 종료하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치의 과전류를 방지하는 방법을 제공한다.
또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극(magnetic pole)을 포함하고, 상기 제 1 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극 또는 상기 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극은 인접하는 자극에서 서로 위상차가 나는 자기장을 발생시키는 급전부; 및 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향에서 상기 인접하는 자극에 각각 매칭되어 상기 위상차가 나는 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 집전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템을 제공한다.
또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 급전부의 인접한 자극에서 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향의 자기장을 발생시키고, 집전부에서 상기 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 2 방향의 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 무선 전력공급장치에 있어서, 상기 집전부는 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 집전 코어와 상기 집전 코어의 주위에 구비되되 상기 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 2 방향의 자기장을 이용하여 유도기전력을 각각 생성하는 집전 케이블과 상기 집전 코어가 돌출되어 형성된 하측 방향에 배치되는 집전 보호판과 상기 집전 코어에서 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 돌출부로 구성되고 상기 돌출부는 상기 집전 보호판을 관통하며 상기 돌출부를 통하여 상기 급전부에서 발생된 자기장을 상기 집전부로 전송하는 집전코어연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치를 제공한다.
또한, 본 실시에의 다른 측면에 의하면, 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극(magnetic pole)을 포함하고, 상기 제 1 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극 또는 상기 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극은 인접하는 자극에서 서로 위상차가 나는 자기장을 발생시키는 급전부; 및 상기 위상차가 나는 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 집전부를 포함하되, 상기 급전부에 제 1 자석을 가지고 상기 집전부에 제 2 자석을 가져 상기 제 1 자석과 상기 제 2 자석이 매칭되면 상기 위상차가 나는 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 무선 전력공급장치는 고주파가 아닌 상용전원을 이용함으로써 제품 가격을 줄일 수 있는 효과가 있으며, 무선 전력공급장치는 전류 감지부 및 제어부를 구비하여 과전류를 방지하고, 자성을 가진 물체가 접촉했을 경우, 충전 대상 장치인지의 여부를 판단할 수 있어 전류의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치 및 충전 대상 장치의 회로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치의 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치의 과전류 방지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치 및 충전 대상 장치를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 구조에 따른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 구조에 따른 제 1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 구조에 따른 제 2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 구조에 따른 제 3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 구조에 따른 제 4 실시예를 나타낸 도면이다.
이하, 본 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 무선 전력공급장치(100)는 급전부(102), 급전 코어(110), 급전 케이블(120) 및 전원 제어 모듈(130)을 포함한다. 또한, 전원 제어 모듈(130)은 릴레이 스위치(132), 제어부(134) 및 전류 감지부(136)를 포함한다. 여기서, 무선 전력공급장치(100)에 포함된 각 구성 요소는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.
한편, 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치(100)와 함께 동작하는 충전 대상 장치(200)는 휴대용 통신 단말기, 멀티미디어 재생 장치, 카메라와 같은 휴대형 전자장치 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 여기서, 충전 대상 장치(200)는 무선 전력공급장치(100)로부터 자속을 전달받아 유도기전력을 발생하고 전달받은 전기에너지를 저장한다. 충전 대상 장치(200)에 대해서는 도 2에서 자세히 설명하도록 한다.
무선 전력공급장치(100)는 충전 대상 장치(200)를 충전하기 위한 장치를 의미한다. 여기서, 충전 대상 장치(200)는 배터리(240)를 충전하기 위한 전력을 전원 케이블의 연결을 통해 공급받는 것이 아니라, 무선 전력공급장치(100)에 충전 대상 장치(200)가 접촉하여 무선으로 배터리(240)를 충전하는 것을 말한다. 더 자세히 설명하자면, 무선 전력공급장치(100)가 상용전원(104)으로부터 흐르는 전류에 의해 자속을 발생시키고, 발생된 자속을 무선 전력공급장치에 접촉한 충전 대상 장치에 전달하여, 충전 대상 장치에서 유도기전력을 발생 및 저장한다. 또한, 무선 전력공급장치(100)는 전류, 전압 등 중 적어도 하나 이상을 포함하는 전기 신호를 감지 및 계산하여 무선 전력공급장치(100)에 접촉된 물체가 충전 대상 장치(200)인지 여부를 판단하여, 충전 대상 장치(200)로 판단된 경우, 자동으로 충전을 시작한다.
본 실시예에 따른 무선 전력공급장치(100)는 급전부(102), 급전 코어(110), 급전 케이블(120) 및 전원 제어 모듈(130)을 포함하고, 각 구성 요소에 대해 설명하면 다음과 같다. 급전 코어(110)는 급전 케이블(120)에 흐르는 전류에 의해 발생하는 자속을 충전 대상 장치(200)로 전달하기 위한 자속의 경로를 제공한다. 여기서, 급전 케이블(120)은 상용전원(104)으로부터 전류를 공급받는다. 또한, 급전 코어(110)의 재질은 자기 저항이 작은 규소강판 또는 페라이트와 같은 자성 재료로 만들어지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 실시예에 따른 급전부(102)는 급전 코어(110) 및 급전 케이블(120)을 포함한다. 여기서, 급전부(102)는 무선 전력공급장치(100)의 구조를 설명하기 위한 것으로서, 도 6 내지 도 10에서 자세히 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 전원 제어 모듈(130)은 릴레이 스위치(132), 제어부(134) 및 전류 감지부(136)를 포함한다. 릴레이 스위치(132)는 상용전원(104)로부터 급전 케이블(120)에 흐르는 전류의 흐름을 '연결' 또는 '차단'하는 스위치를 의미한다. 여기서, 릴레이 스위치(132)는 전기적인 스위치로 구현되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 제어부(134)의 신호에 따라 전류의 흐름을 '연결' 또는 '차단'할 수 있다면 기계적인 스위치로 구현될 수도 있다.
제어부(134)는 전류 감지부(136)로부터 감지된 전류 센싱 정보를 수신하여 급전 케이블(120)에 흐르는 전류의 증가 및 감소에 대한 변화에 따라 릴레이 스위치(132)를 제어한다. 또한, 급전 케이블(120)의 전류 및 전압의 위상차를 계산하여 무선 전력공급장치(100)에 접촉된 물체가 충전 대상 장치(200)인지의 여부를 판단한다. 예컨대, 전류 감지부(136)에서 감지한 전류가 기 설정된 기준 이하로 감소한 경우, 전류 센싱 정보를 제어부(134)로 전송하며, 제어부(134)는 충전 대상 장치(200)가 접촉한 것인지를 판단하고, 충전 대상 장치(200)가 접촉한 것으로 판단되면 릴레이 스위치(132)를 '연결'시킴으로써, 무선 전력공급장치(100)에서 충전 대상 장치(200)로 충전을 시작하게 된다. 한편, 전류 감지부(136)에서 감지한 전류가 기 설정된 기준 이상으로 증가한 경우, 전류 센싱 정보를 제어부(134)로 전송하며, 제어부(134)는 충전 대상 장치(200)가 분리된 것인지를 판단하고, 충전 대상 장치(200)가 분리된 것으로 판단되면 릴레이 스위치(132)를 '차단'시킴으로써, 과전류가 흐르는 것을 방지하며, 충전 대상 장치(200)의 충전을 종료한다.
본 실시예에 따른 전류 감지부(136)는 급전 케이블(120)에 흐르는 전류를 감지하는 모듈로서, 변류기 방식 센서, 홀 소자 방식 센서 및 퓨즈 방식 센서 중 적어도 하나 이상의 감지 센서를 이용하여 전류를 감지할 수 있다. 또한, 전류 감지부(136)는 감지한 전류 센싱 정보를 제어부(134)로 전송한다.
도 2는 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치 및 충전 대상 장치의 회로를 설명하기 위한 도면이다.
커패시터(106)는 전하를 저장하고, 전류의 흐름을 제어하는 소자를 의미한다. 본 실시예에 따른 커패시터(106)는 상용전원(104)에서 공급되는 전하를 반복적으로 충전 및 방전하면서 급전 케이블(120)에 흐르는 전류와 전압의 위상차를 작게 만들어 무선 전력공급장치(100)에 흐르는 전류를 일정하게 한다. 커패시터(106)는 상용전원(104)의 전류가 전류 감지부(136)를 통과하기 전에 급전 케이블(120)과 병렬로 연결하는 것이 바람직하다.
전류 제한부(108)는 저항을 포함한 케이블로서, 본 실시예에 따른 전류 제한부(108)는 급전 케이블(120)에 흐르는 전류를 제한하기 위한 모듈을 의미한다. 여기서, 전류 제한부(108)는 릴레이 스위치(132)와 병렬로 연결된다. 예컨대, 급전 케이블(120)에 과전류가 흐르는 것이 감지된 경우, 상용전원(104)으로부터 흐르는 전류를 감소시키기 위해 릴레이 스위치(132)를 '차단' 상태로 변경하면 저항을 포함한 전류 제한부(108)로 전류가 흘러 전류량이 감소하고, 급전 케이블(120)이 안정화된다.
충전 대상 장치(200)는 휴대용 통신 단말기, 멀티미디어 재생 장치, 카메라와 같은 휴대형 전자장치 중 적어도 하나 이상을 포함한다. 또한, 충전 대상 장치(200)는 무선 전력공급장치(100)로부터 형성된 자속을 이용하여 집전하는 모듈을 포함한다. 더 자세히 설명하자면, 충전 대상 장치(200)는 무선 전력공급장치(100)로부터 형성된 자속을 이용하여 유도기전력을 발생하여 자체 전원을 충전하는 장치를 말한다
본 실시예에 따른 충전 대상 장치(200)는 자속이 유기되는 집전 코어(210), 집전 코어(210)에 권취되는 집전 케이블(220)을 포함하며, 무선 전력공급장치(100)와 자속에 의해 자기적으로 커플링되는 집전 코어(210) 및 집전 케이블(220)을 이용하여 유도기전력을 생성한다.
이러한, 충전 대상 장치(200)에 포함되는 각 부분에 대해 설명하자면 다음과 같다. 집전 코어(210)는 급전 코어(110)와 자기적으로 커플링되며, 커플링된 자속에 의해 집전 케이블(220)에 유도기전력이 발생한다. 또한, 집전 회로(230)는 집전 케이블(220)에서 발생되는 유도기전력을 직류로 전환한다. 배터리(240)는 집전 회로(230)에 의해 변환된 직류를 저장한다. 여기서, 집전 코어(210)는 급전 코어(110)와 평행하게 구현되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 충전 대상 장치(200)는 집전 코어(210) 및 집전 케이블(220)을 포함하는 집전부(202)를 갖는다. 여기서, 집전부(202)는 충전 대상 장치(200)의 구조를 설명하기 위한 것으로서, 도 6 내지 도 10에서 자세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치의 충전 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
무선 전력공급장치(100)는 릴레이 스위치(132)가 초기 설정으로 '차단'의 상태가 되어 있고(S310), 충전 대상 장치(200)가 충전을 하기 위해 무선 전력공급장치(100)에 접촉한다(S320). 여기서, 충전 대상 장치(200)가 무선 전력공급장치(100)의 상면에 놓여 있는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 급전 코어(110) 및 집전 코어(210) 사이에 자속이 충분히 쇄교될 수 있는 방향과 거리라면 그 어떤 형태라도 가능하다.
무선 전력공급장치(100)는 접촉된 충전 대상 장치(200)로 인한 전류의 변화를 감지하기 위해, 전류 감지부(136)를 통해 급전 케이블(120)의 전류 감소 여부를 감지한다(S330).
단계 S330에서 급전 케이블(120)의 전류가 기 설정된 기준 이하로 감소한 것으로 감지된 경우, 무선 전력공급장치(100)는 자성을 가진 물체가 접촉한 것으로 판단하고, 접촉한 물체가 충전 대상 장치(200)인지를 판단하기 위해 급전 케이블(120)의 전류와 전압의 위상을 감지하여 계산한다(S332).
단계 S332에서 계산된 전류와 전압의 위상차가 소정의 위상차 기준에 포함되는 경우(S334), 접촉된 물체를 충전 대상 장치(200)로 판단하여, 릴레이 스위치(132)를 '연결' 상태로 변경한다(S340). 여기서, 무선 전력공급장치(100)가 충전 대상 장치(200)인지를 판단하는 기준에 대해 설명하자면, 무선 전력공급장치(100)는 급전 케이블(120)에 흐르는 전류 및 전압의 위상차를 이용한 역률값을 기준으로 하여 충전 대상 장치(200)인지의 여부를 판단한다. 여기서, 급전 케이블(120)의 전류 및 전압의 위상차와 역률은 반비례의 관계를 가진다. 예컨대, 무선 전력공급장치(100)에 접촉된 물체가 배터리와 같은 저항성 부하를 포함하고 있는 경우, 전류와 전압의 위상차가 작아져 역률이 1에 가까워지므로 충전 대상 장치(200)로 판단하여 릴레이 스위치(132)를 '연결' 상태로 변경한다.
무선 전력공급장치(100)에서 릴레이 스위치(132)가 '연결' 상태가 되면 전류가 강하게 흐르면서 충전 대상 장치(200)에 대한 충전이 시작된다(S350).
도 3에서는 단계 S310 내지 단계 S350을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S310 내지 단계 S350 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치의 과전류 방지 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
충전 대상 장치(200)가 충전 중일 경우, 무선 전력공급장치(100)의 릴레이 스위치(132)는 연결 상태이다(S410). 여기서, 충전 대상 장치(200)의 충전이 완료 또는 사용자가 충전 대상 장치(200)를 무선 전력공급장치(100)에서 분리하면(S420), 무선 전력공급장치(100)는 과전류가 흐르고, 무선 전력공급장치(100)는 전류의 변화를 감지하기 위해, 전류 감지부(136)를 통해 급전 케이블(120)의 과전류를 감지한다(S430).
전류 감지부(136)를 통해 감지된 전류가 기 설정된 기준 이상의 과전류일 경우(S430), 무선 전력공급장치(100)의 릴레이 스위치(132)를 '차단' 상태로 변경한다(S440).
릴레이 스위치(132)가 '차단' 상태로 변경되면, 무선 전력공급장치(100)의 급전 케이블(120)에 흐르는 전류를 전류 제한부(108)를 통해 흐르게 하여 급전 케이블(120)의 전류를 안정화한다(S450). 여기서, 급전 케이블(120)에 흐르는 전류는 릴레이 스위치(132)와 병렬로 연결된 전류 제한부(108)를 통해 안정화되고, 충전 대상 장치(200)의 충전을 종료한다(S460).
도 4에서는 단계 S410 내지 단계 S460을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S410 내지 단계 S460 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 5는 본 실시예에 따른 무선 전력공급장치 및 충전 대상 장치를 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 5는 충전 대상 장치(100)가 무선 전력공급장치(200)의 상면에 접촉된 예시로서, 무선 전력 공급장치(200)는 전류와 전압을 감지하고 위상차를 계산하여, 접촉된 물체가 충전 대상 장치(100)인지를 판단하고, 충전 대상 장치(100)가 접촉된 것으로 판단된 경우, 충전을 자동으로 시작한다. 여기서, 충전 대상 장치(100)는 휴대용 통신 단말기만으로 구현된 것으로 표현하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 전자기기의 충전을 보조하기 위한 케이스, 부착형 장치 등으로 구현될 수 있다.
본 실시예는 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 무선 전력공급장치는 충전 대상 장치를 무선으로 충전시키기 위한 장치로서, 무선 전력공급장치는 상용전원으로부터 흐르는 전류를 이용해 자속을 발생시키고, 충전 대상 장치가 무선 전력공급장치에 접촉하여 발생된 자속을 전달받아 유도기전력을 발생 및 저장하고자 하는 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치에 관한 것이다.
도 6은 본 발명의 구조에 따른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 구조에 따른 실시예로서, 무선 전력공급장치는 전력을 공급하는 급전부(102) 및 전력을 제공받는 집전부(202)를 포함한다.
급전부(102)는 단위 셀(cell)(110a)들이 매트릭스(matrix) 형태를 이루어 형성될 수 있다. 각각의 단위 셀(102a)들은 자기장이 나오는 방향의 N극과 들어가는 방향의 S극을 갖는다. 여기서, 자기장이 발생한다는 것은 통상적으로 전류의 흐름이 발생함을 의미하며, 전류와 자기장의 방향은 서로 수직을 이룬다. 이러한 점을 감안하면 급전부(102)를 이루는 각각의 단위 셀(102a)는 N극과 S극이 서로 혼합되어 존재한다. N극은 자기장이 나오는 방향을 나타내고, S극은 자기장이 들어가는 방향을 나타낸다. 인접한 N극과 S극은 서로 180도의 위상차를 가지며, 같은 극의 자극은 동일한 위상을 갖는다. 또한, 급전부(102)를 이루는 각각의 단위 셀(102a)은 N극과 S극이 서로 교차된 형태로 구현되어 집전부(202)가 급전부(102)에 접촉된 위치 및 방향에 상관없이 자기장을 전달받을 수 있다.
여기서 단위 셀들이 매트릭스 형태를 이루어 형성되는 경우를 설명하였지만 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니며 벌집 형태, 삼각형이 연속되는 형태 등에 의하여 자기장을 효율적으로 발생시킬 수 있는 형태이면 어떤 형태라도 적용될 수 있다.
급전부(102)는 제 1 방향의 자기장 및 제 1 방향과 다른 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극(magnetic pole)을 포함하고, 제 1 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극 또는 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극은 인접하는 자극에서 서로 위상차가 나는 자기장을 발생시킨다. 즉, 급전부(102)는 복수의 N극과 복수의 S극을 포함하고, 복수의 N극과 복수의 S극은 각각 교대로 인접하여 배치되며, 복수의 N극은 급전부(102)에서 나오는 방향의 자기장을 발생시키고, 복수의 S극은 급전부(102)에서 들어가는 방향의 자기장을 발생시킨다. 급전부(102)의 구조에 대한 구체적인 설명은 도 7를 참조하여 설명한다.
집전부(202)는 급전부(102)와 마찬가지로 단위 셀(cell)(202a)들이 매트릭스 형태를 이루어 형성될 수 있다. 각각의 단위 셀(202a)들은 급전부(102)에서 발생시킨 자기장에 의하여 유도 기전력을 생성한다. 생성된 각각의 유도 기전력은 집전부(202)를 구비한 장치를 구동시키기 위한 전원으로 이용하거나 충전지에 충전시켜 이용할 수 있다. 여기서, 단위 셀들이 매트릭스 형태를 이루어 형성되는 경우를 설명하였지만 본 발명은 이에 국한되는 것이 아니며 벌집 형태, 삼각형이 연속되는 형태 등에 의하여 자기장을 효율적으로 전송받을 수 있는 형태이면 어떤 형태라도 적용될 수 있다. 집전부(202)의 구조에 대한 구체적인 설명은 도 7를 참조하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 구조에 따른 제 1 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명구조에 따른 실시예인 도 6의 절단선(I - I')을 따라 절단한 절단면을 이용하여 본 발명구조에 따른 제 1 실시예를 설명한 것으로서, 본 발명구조의 제 1 실시예에 따른 급전부(102)는 급전 플레이트(710), 급전 케이블(120) 및 급전 보호판(720)을 포함할 수 있다.
여기서, 급전 플레이트(710)는 강화 플라스틱 등을 재질로 하여 형성될 수 있으며, 급전 플레이트(710)의 바닥면에는 일정한 간격을 두어 상부 방향으로 돌출된 급전 코어(110)가 형성된다. 만약 급전 코어(110)가 철 등과 같은 도전성 재질로 형성되는 경우라면 코어의 주위에는 절연물질을 추가로 형성할 수 있다. 더 나아가 급전 플레이트(710)의 바닥면과 급전 코어(110)는 전력 공급을 용이하게 하거나 작업의 편이성을 도모할 수 있다면 가령 바닥면을 오목하고 볼록한 형태와 같이 다양한 형태를 갖도록 형성할 수 있으며, 급전 코어(110)의 가운데 부위를 오목하게 하거나 볼록한 형태를 갖도록 형성할 수 있다. 이에 본 발명의 실시예에서는 도 7에서와 같은 급전 플레이트(710)의 형상에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
급전 플레이트(710)의 돌출부인 급전 코어(110)에는 급전 케이블(120)이 권선된다. 급전 케이블(120)은 전원에 연결되어 전압을 제공받는다. 다시 말해, 서로 인접하여 배치되는 급전 케이블(120)을 통해 서로 다른 위상의 전압이 각각 인가되어 전류가 흐르게 되면 자기장이 발생하고, 인접하여 배치되는 급전 케이블(120)에서는 각각 서로 다른 위상의 자기장이 발생하게 된다. 이와 같이 급전 코어(110)의 주위에 권선되는 급전 케이블(120)에 전압을 인가하기 위하여 급전 플레이트(710)의 바닥면에는 급전 케이블(120)을 외부의 전원에 연결하기 위해 배선이 형성되고, 배선이 지나는 경로부 또는 배선을 수납하는 수납부를 더 형성할 수 있으며, 급전 케이블(120)과 전원을 연결하기 위하여 급전 플레이트(710)의 내부로 배선을 형성할 수도 있을 것이다. 이에 본 발명의 실시예에서는 급전 케이블(120)과 전원을 서로 연결하기 위한 다양한 방식을 적용할 수 있을 것이다. 여기서, 전원은 별도의 주파수 변환장치 없이 상용전원(60Hz)을 이용할 수 있다. 한편, 급전코어(110)의 주위에 권선된 급전 케이블(120)의 권선 방향이 변경되더라도, 180도 위상차의 자기장을 발생시킬 수 있다.
급전 코어(110)의 상측에는 급전 보호판(720)이 배치될 수 있다. 급전 보호판(720)은 강화 플라스틱 등을 재질로 하여 형성될 수 있으며, 급전 코어(110)를 외부로부터 보호하기 위한 보호 덮개 역할을 하며, 집전부(202)를 갖는 장치를 지지할 수 있도록 적절한 강도를 갖는 다양한 재질이 사용될 수 있다.
한편, 본 발명구조의 제 1 실시예에 따른 집전부(202)는 집전 플레이트(740), 집전 케이블(220) 및 집전 보호판(730)을 포함할 수 있다.
여기서, 집전 플레이트(740)는 강화 플라스틱 등을 재질로 하여 형성될 수 있으며, 집전 플레이트(240)의 천장면에는 일정한 간격을 두어 하부 방향으로 돌출된 집전 코어(210)가 형성된다. 만약 집전 코어(210)가 철 등과 같은 도전성 재질로 형성되는 경우라면 코어의 주위에는 절연물질을 추가로 형성할 수 있다. 더 나아가 집전 플레이트(740)의 천장면과 집전 코어(210)는 전력 공급을 용이하게 하거나 작업의 편이성을 도모할 수 있다면 가령 천장면을 오목하고 볼록한 형태와 같이 다양한 형태를 갖도록 형성할 수 있으며, 집전 코어(240a)의 가운데 부위를 오목하게 하거나 볼록한 형태를 갖도록 형성할 수 있다. 이에 본 발명의 실시예에서는 도 7과 같은 집전 플레이트(740)의 형상에 특별히 한정하지는 않을 것이다.
집전 플레이트(740)의 돌출부인 집전 코어(210)에는 집전 케이블(220)이 권선된다. 집전 케이블(220)은 급전부(102)의 급전 케이블(120)에서 발생한 자기장을 쇄교하여 유도기전력을 발생한다. 집전 케이블(220)에서 발생된 유도기전력의 크기는 급전 케이블(120) 대비 집전 케이블(220)의 권수비에 관계한다. 집전 케이블(220)은 집전부(202)를 구비한 장치를 구동시키기 위해 전원을 공급받는 구동부에 연결되거나 또는 충전부에 연결될 수 있다. 이와 같이 집전 코어(210)의 주위에 권선되는 집전 케이블(220)에서 발생된 유도기전력을 구동부에 보내거나 충전부에 보내기 위해 집전 플레이트(740)의 천장면에는 배선이 형성되고, 배선이 지나는 경로부 또는 배선을 수납하는 수납부를 더 형성할 수 있으며, 집전 케이블(220)과 구동부 또는 충전부를 연결하기 위하여 집전 플레이트(740)의 내부로 배선을 형성할 수도 있을 것이다. 이에 본 발명의 실시예에서는 집전 케이블(220)과 구동부 또는 충전부를 서로 연결하기 위한 다양한 방식을 적용할 수 있을 것이다.
집전 코어(210)의 하측에는 집전 보호판(730)이 배치될 수 있다. 집전 보호판(730)은 강화 플라스틱 등을 재질로 하여 형성될 수 있으며, 집전 코어(210)를 외부로부터 보호하기 위한 보호 덮개 역할을 한다.
도 8은 본 발명의 구조에 따른 제 2 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 급전부(102)는 급전 플레이트(710), 급전 케이블(120), 급전 보호판(720) 및 자기장 전송부(810)를 포함할 수 있다. 또한 집전부(202)는 집전 플레이트(740), 집전 케이블(220) 및 집전 보호판(730)을 포함할 수 있다.
본 발명구조의 제 2 실시예에 따른 급전부(102)는 본 발명구조의 제 1 실시예와 대비하여 자기장 전송부(810)를 더 포함한다. 자기장 전송부(810)는 급전 보호판(720)의 상측에 연결되는 다수의 소선으로 구성되고, 다수의 소선 중 급전 코어(311a)의 돌출방향에 있는 소선은 급전 코어(311a)에 연결될 수 있다. 즉, 자기장 전송부(810)는 급전 보호판(720)의 상측에 다수의 가는 선이 연결되어 있어 솔이 나온 형태를 가질 수 있다.
한편, 자기장 전송부(810)는 자성 및 탄성을 가진 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 자성을 가져 급전부(102)에서 발생된 자기장을 집전부(202)로 전송하기 쉽도록 하고, 탄성이 있어서 급전부(102)가 있는 장치와 집전부(202)가 있는 장치가 쉽게 만날 수 있게 한다. 여기서 자성을 가진 물질은 철, 코발트, 니켈 등과 같은 강자성 물질이 유용할 것이나 이에 한정하는 것은 아니다.
만일 자기장 전송부(810)가 없는 무선 전력공급장치(100)의 경우에는 급전부(102)에서 발생된 자기장을 매개체 없이 집전부(202)로 전송할 수 밖에 없어 누설 자기장이 많아져 충전 효율이 저하될 수 밖에 없다. 따라서 급전 코어(312)에 연결되는 다수의 소선을 집전부(202)의 집전 코어(321a)방향으로 향하게 하여 누설 자기장을 줄이고 충전 효율을 높일 수 있다. 그리고 집전 보호판(730)의 하측에 굴곡을 만들어 다수의 소선을 고정시킴으로써 급전부(102)가 있는 장치와 집전부(202)가 있는 장치가 상호 미끄러지는 것을 방지할 수 있다.
도 9은 본 발명의 구조에 따른 제 3 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 급전부(102)는 급전 플레이트(710), 급전 케이블(120) 및 급전 보호판(720)을 포함할 수 있다. 또한 집전부(202)는 집전 플레이트(740), 집전 케이블(220) 및 집전 보호판(730)을 포함할 수 있다.
본 발명구조의 제 3 실시예에 따른 집전부(202)는 본 발명구조의 제 1 실시예와 대비하여 집전코어연장부(820)를 더 포함한다. 집전코어연장부(820)는 집전 코어(210)에서 급전부(102)의 자기장 방향으로 돌출되어 형성된 돌출부로 구성되고 돌출부는 집전 보호판(730)을 관통하여, 돌출부를 통하여 급전부(102)에서 발생된 자기장이 집전부(202)의 집전 케이블(220)에 잘 쇄교되도록 한다. 또한 집전코어연장부(820)의 너비(a)는 인접한 자극의 사이 간격(b) 즉, 인접한 급전 코어(110) 사이의 간격(b)보다 작게 할 수 있다. 이렇게 하여 인접한 급전 코어(110)에서 각각 생성된 위상차가 나는 자기장이 하나의 집전 코어(210)에 동시에 전송되는 것을 막아, 자기장이 상쇄되어 충전 효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 집전코어연장부(820)는 자성을 가진 물질로 이루어질 수 있다. 즉, 자성을 가져 급전부에서 발생된 자기장을 집전부로 전송하기 쉽도록 한다. 여기서 자성을 가진 물질은 철, 코발트, 니켈 등과 같은 강자성 물질이 유용할 것이나 이에 한정하는 것은 아니다. 그리고 집전코어연장부(820)는 집전 보호판(730)을 관통하되, 관통된 집전코어연장부(820)는 집전 보호판(730)과 동일 평면을 이루도록 하여 집전부(202)의 집전 보호판(730)과 급전부(102)의 급전 보호판(720)이 만나는 면적을 넓게 하여 충전시 안전성을 높일 수 있다. 다만 본 발명은 집전 보호판(730)을 관통한 집전코어연장부(820)가 집전 보호판(730)과 동일 평면을 이루는 것에 한정되는 것은 아니며, 집전 보호판(730)을 관통하여 돌출되든지 또는 관통하여 돌출된 형상이 어떠하든지 자기장의 전달을 쉽게 할 수 있다면 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명의 구조에 따른 제 4 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10를 참조하면, 본 발명구조의 제 4 실시예는 급전부(102) 및 집전부(202)를 포함한다. 여기서 급전부(102)는 급전 코어(110), 급전 케이블(120), 제 1 자석(830)을 포함할 수 있다. 또한 집전부(202)는 집전 코어(210), 집전 케이블(220), 제 2 자석(840)을 포함할 수 있다.
본 발명구조의 제 4 실시예에 따른 급전부(102) 및 집전부(202)는 본 발명구조의 제 1 실시예와 대비하여 제 1 자석(830) 및 제 2 자석(840)을 더 포함한다. 제 1 자석(830)은 급전부(102)의 급전 코어(110) 속에 포함될 수 있고, 제 2 자석은 집전부(202)의 집전 코어(210) 속에 포함될 수 있다. 급전부(102)의 제 1 자석(830)과 집전부(202)의 제 2 자석(840)이 자성에 의하여 매칭되면 급전부(102)의 급전 케이블(120)과 집전부(202)의 집전 케이블(220)이 동일 위치에서 만나게 된다. 따라서 급전 케이블(120)에서 발생되는 자기장의 대부분이 집전 케이블(220)에 쇄교하게 되어 생성되는 유도기전력의 크기를 높일 수 있다.
제 1 자석(830) 또는 제 2 자석(840)은 영구자석이 일반적일 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니고 전자석 등도 자성을 발생시킬 수 있는 것이면 포함될 수 있다. 그리고 제 1 자석(830) 또는 제 2 자석(840)의 형태는 도 10과 같은 형태로 한정되는 것은 아니며, 이보다 더 길게 하거나 원형, 삼각형, 사각형 등 다양한 형태를 갖도록 형성할 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 무선 전력공급장치 104: 상용전원
106: 커패시터 108: 전류 제한부
110: 급전 코어 120: 급전 케이블
130: 전원 제어 모듈 132: 릴레이 스위치
134: 제어부 136: 전류 감지부
200: 충전 대상 장치 210: 집전 코어
220: 집전 케이블 230: 집전 회로
240: 배터리

Claims (30)

  1. 자속의 경로를 제공하는 급전 코어;
    상기 급전 코어에 권취되고, 상용전원으로부터 흐르는 전류에 의해 상기 자속을 발생하는 급전 케이블을 포함하는 급전부; 및
    충전 대상 장치의 접촉 및 분리에 따른 상기 급전 케이블의 과전류를 감지하고, 상기 급전 케이블에 흐르는 전류를 연결 및 차단하여 전류량을 조절하며, 접촉된 물체가 상기 충전 대상 장치인지 여부를 판단하는 전원 제어 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 제어 모듈은,
    상기 상용전원의 전류를 연결 및 차단하는 릴레이 스위치;
    상기 릴레이 스위치에 병렬 연결된 전류 제한부; 및
    상기 충전 대상 장치의 접촉 및 분리에 따른 상기 급전 케이블에 흐르는 전류의 변화를 감지하는 전류 감지부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류 제한부는,
    상기 릴레이 스위치가 차단 상태일 경우, 흐르는 전류를 감소시키기 위한 저항을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전원 제어 모듈은,
    상기 상용전원의 전류를 연결 및 차단하는 릴레이 스위치;
    상기 충전 대상 장치의 접촉 및 분리에 따른 상기 급전 케이블에 흐르는 전류의 변화를 감지하는 전류 감지부; 및
    상기 전류 감지부로부터 감지된 전류 센싱 정보를 판단하여 상기 릴레이 스위치의 연결 및 차단 여부를 판단하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 급전 케이블에 흐르는 전류와 전압의 위상차를 이용하여 접촉된 물체가 상기 충전 대상 장치인지의 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전류 감지부는,
    변류기 방식 센서, 홀 소자 방식 센서 및 퓨즈 방식 센서 중 적어도 하나 이상의 감지 센서를 이용하여 전류를 감지하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 릴레이 스위치는,
    상기 상용전원의 전류를 연결 및 차단하는 전기 스위치로 구현되는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상용전원의 전류가 전류 감지부를 통과하기 전에 상기 급전 케이블과 병렬로 커패시터를 연결하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 급전부는 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향의 자기장을 발생시키고, 집전부에서 상기 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 2 방향의 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하되,
    상기 급전부는,
    상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 급전 코어와 상기 급전 코어의 주위에 구비되는 급전 케이블과 상기 급전 코어가 돌출되어 형성된 상측 방향에 배치되는 급전 보호판과 상기 급전 보호판의 상측에 연결되는 다수의 소선으로 구성되고 상기 다수의 소선을 통하여 상기 급전부에서 발생된 자기장을 상기 집전부로 전송하는 자기장 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 급전부는 급전 플레이트(plate)를 더 포함하며,
    상기 급전 플레이트는 상기 급전 코어가 돌출되어 형성된 하측 방향에 배치하되 상기 급전 케이블에 연결되고 전원이 제공하는 배선을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 소선 중 상기 급전 코어의 돌출방향에 있는 소선은 상기 급전 코어에 연결되는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 소선은 자성 및 탄성을 가진 물질인 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 집전부는,
    상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 집전 코어와 상기 집전 코어의 주위에 구비하되 상기 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 2 방향의 자기장을 이용하여 유도기전력을 생성하는 집전 케이블과 상기 집전 코어가 돌출되어 형성된 하측 방향에 배치되고 상기 다수의 소선을 고정하기 위해 굴곡을 가지는 급전 보호판을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  14. 무선 전력공급장치의 급전 케이블에 흐르는 전류를 '연결' 또는 '차단'하는 릴레이 스위치가 '차단' 상태에서, 상기 충전 대상 장치가 상기 무선 전력공급장치에 접촉하는 과정;
    상기 급전 케이블에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 감지부를 통해 전류를 감지하는 과정;
    상기 급전 케이블의 전류와 전압의 위상을 감지하여 위상차를 계산하고, 상기 무선 전력공급장치에 상기 충전 대상 장치가 접촉한 것인지를 확인하는 과정;
    상기 전류 감지부에서 감지된 전류가 기 설정된 기준 미만이고, 상기 계산된 위상차가 소정의 위상차 기준에 포함되는 경우, 상기 릴레이 스위치를 '연결' 상태로 변경하는 과정; 및
    상기 충전 대상 장치를 충전하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치의 충전 방법.
  15. 무선 전력공급장치의 급전 케이블에 흐르는 전류를 '연결' 또는 '차단'하는 릴레이 스위치가 '연결' 상태에서, 상기 충전 대상 장치가 상기 무선 전력공급장치에 분리되는 과정;
    상기 급전 케이블에 흐르는 전류를 감지하기 위한 전류 감지부를 통해 전류를 감지하는 과정;
    상기 전류 감지부에서 감지된 전류가 기 설정된 기준을 초과한 경우, 상기 릴레이 스위치를 '차단' 상태로 변경하는 과정; 및
    상기 릴레이 스위치가 '차단' 상태가 됨으로써, 상기 릴레이 스위치에 병렬 연결된 전류 제한부를 통해 전류를 흐르게 하여, 상기 급전 케이블에 흐르는 전류를 감소시켜 과전류를 방지하고, 충전 대상 장치의 충전을 종료하는 과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치의 과전류를 방지하는 방법
  16. 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극(magnetic pole)을 포함하고, 상기 제 1 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극 또는 상기 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극은 인접하는 자극에서 서로 위상차가 나는 자기장을 발생시키는 급전부; 및
    상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향에서 상기 인접하는 자극에 각각 매칭되어 상기 위상차가 나는 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 집전부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 급전부는,
    상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 급전 코어; 및
    상기 급전 코어의 주위에 구비되는 급전 케이블
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 급전부는 급전 플레이트를 더 포함하며,
    상기 급전 플레이트는 상기 급전 코어가 돌출되어 형성된 하측 방향에 배치하되 상기 급전 케이블에 연결되고 전원이 제공하는 배선을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 급전부는 급전 보호판을 더 포함하며,
    상기 급전 보호판은 상기 급전 코어가 돌출되어 형성된 상측 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템.
  20. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향은 서로 반대 방향인 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템.
  21. 제 16 항에 있어서,
    상기 집전부는,
    상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 집전 코어;
    상기 집전 코어의 주위에 구비되되, 서로 인접하여 서로 위상차가 나는 자기장을 발생하는 상기 자극에 각각 대응되도록 배치되며, 상기 서로 위상차가 나는 자기장을 이용하여 유도기전력을 각각 생성하는 집전 케이블
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 집전부는 집전 플레이트를 더 포함하며,
    상기 집전 플레이트는 상기 집전 코어가 돌출되어 형성된 상측 방향에 배치하되 상기 집전 케이블에 연결되고 상기 유도기전력을 상기 집전부를 갖는 장치의 동력원으로 이용하기 위한 배선을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 집전부는 집전 보호판을 더 포함하며,
    상기 집전 보호판은 상기 집전 코어가 돌출되어 형성된 하측 방향에 배치되는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급 시스템.
  24. 급전부의 인접한 자극에서 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향의 자기장을 발생시키고, 집전부에서 상기 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 2 방향의 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 무선 전력공급장치에 있어서,
    상기 집전부는 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 집전 코어와 상기 집전 코어의 주위에 구비되되 상기 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 2 방향의 자기장을 이용하여 유도기전력을 각각 생성하는 집전 케이블과 상기 집전 코어가 돌출되어 형성된 하측 방향에 배치되는 집전 보호판과 상기 집전 코어에서 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 돌출부로 구성되고 상기 돌출부는 상기 집전 보호판을 관통하며 상기 돌출부를 통하여 상기 급전부에서 발생된 자기장을 상기 집전부로 전송하는 집전코어연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 집전부는 집전 플레이트를 더 포함하며,
    상기 집전 플레이트는 상기 집전 코어가 돌출되어 형성된 상측 방향에 배치하되 상기 집전 케이블에 연결되고 상기 유도기전력을 상기 집전부를 갖는 장치의 동력원으로 이용하기 위한 배선을 구비하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  26. 제 24 항에 있어서,
    상기 집전코어연장부의 너비는,
    상기 인접한 자극의 사이 간격보다 작은 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  27. 제 24 항에 있어서,
    상기 집전코어연장부는 자성을 가진 물질인 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 집전 보호판을 관통한 상기 돌출부는 상기 집전 보호판과 동일 평면인 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  29. 제 1 방향의 자기장 및 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극(magnetic pole)을 포함하고, 상기 제 1 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극 또는 상기 제 2 방향의 자기장을 발생시키는 복수의 자극은 인접하는 자극에서 서로 위상차가 나는 자기장을 발생시키는 급전부; 및
    상기 위상차가 나는 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 집전부를 포함하되,
    상기 급전부에 제 1 자석을 가지고 상기 집전부에 제 2 자석을 가져 상기 제 1 자석과 상기 제 2 자석이 매칭되면 상기 위상차가 나는 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 급전부는 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 급전 코어와 상기 급전 코어의 주위에 구비하되 상기 위상차가 나는 자기장을 발생하는 급전 케이블을 포함하고,
    상기 집전부는 상기 제 1 방향 또는 상기 제 2 방향으로 돌출되어 형성된 집전 코어와 상기 집전 코어의 주위에 구비하되 상기 위상차가 나는 자기장을 이용하여 유도기전력을 생성하는 집전 케이블을 포함하되,
    상기 급전 코어에 제 1 자석을 가지고 상기 집전 코어에 제 2 자석을 가져 상기 제 1 자석과 상기 제 2 자석이 매칭되면 상기 위상차가 나는 자기장에 의해 유도되는 유도기전력을 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 전력공급장치.
KR1020120018754A 2012-02-24 2012-02-24 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치 및 시스템 KR101389422B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120018754A KR101389422B1 (ko) 2012-02-24 2012-02-24 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120018754A KR101389422B1 (ko) 2012-02-24 2012-02-24 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치 및 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130097255A true KR20130097255A (ko) 2013-09-03
KR101389422B1 KR101389422B1 (ko) 2014-04-25

Family

ID=49449672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120018754A KR101389422B1 (ko) 2012-02-24 2012-02-24 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101389422B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150032386A (ko) * 2013-09-16 2015-03-26 한국과학기술원 무선 전력공급장치
WO2018074861A1 (ko) * 2016-10-19 2018-04-26 주식회사 아모센스 자기유도 전원 공급 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070104777A (ko) * 2006-04-24 2007-10-29 엘에스전선 주식회사 과전류 감지 수단을 구비하는 무선 충전 장치
KR101035334B1 (ko) * 2009-11-11 2011-05-20 주식회사 한림포스텍 무접점 충전 시스템의 충전전압 제어 방법
JP2011229265A (ja) 2010-04-19 2011-11-10 Panasonic Electric Works Co Ltd 非接触電力伝送装置
KR101172759B1 (ko) 2010-08-25 2012-08-14 한국과학기술원 무선 전력전달 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150032386A (ko) * 2013-09-16 2015-03-26 한국과학기술원 무선 전력공급장치
WO2018074861A1 (ko) * 2016-10-19 2018-04-26 주식회사 아모센스 자기유도 전원 공급 장치
US10923951B2 (en) 2016-10-19 2021-02-16 Amosense Co., Ltd Magnetic induction power supply device

Also Published As

Publication number Publication date
KR101389422B1 (ko) 2014-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101188808B1 (ko) 단말기의 무선 충전장치
EP2747236B1 (en) Wireless power transmitting apparatus for vehicle
CN102694425B (zh) 无线电力接收装置及其电力控制方法
CN102694423B (zh) 无线电力传输装置的电力传输控制方法及电力传输装置
US20150015076A1 (en) Charging system and power failure device detecting power failure of led light
CN103875160B (zh) 馈电单元和馈电系统
CN102638070A (zh) 利用磁铁的充电装置
CN105978066B (zh) 馈电单元
CN103378659A (zh) 无接点供电方法
CN103187755A (zh) 无接点充电方法
US20130062960A1 (en) System and method for controlling the connection from a power supply to an inductive power outlet
KR20120129488A (ko) 마그네틱 커넥팅 장치
JP2013031302A (ja) 電池パック及び電池駆動機器並びに電池パックの無接点充電方法
WO2011026282A1 (zh) 无线充电装置
JP2014200118A (ja) 電池駆動機器及び電池パック
KR20150069952A (ko) 벽에 설치 가능한 무선전력 전송장치
KR101251316B1 (ko) 충전용 전원장치
CN201478847U (zh) 一种无线充电装置
CN204068351U (zh) 一种电子设备充电板及电子设备
KR101389422B1 (ko) 상용전원을 이용한 무선 전력공급장치 및 시스템
JP2013115876A (ja) 二次電池モジュール
CN207868878U (zh) 无线充电电池
KR101046659B1 (ko) 휴대기기의 배터리 무선 충전 장치
KR100971714B1 (ko) 평면나선형 코어구조의 파워트랜스피씨비코어가 복층형으로구비된 멀티무접점충전스테이션
WO2013077140A1 (en) Contactless power supply apparatus

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
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170327

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee