KR20160040354A - Method and Apparatus for Wide Area Wireless Power Transmission Using Multi Synchronization of Magnetic Field - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예는 자기장의 다중 동기를 이용하여 넓은 지역에 무선으로 전력을 전송하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for wirelessly transmitting power over a wide area using multiple synchronizations of magnetic fields.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다. The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute the prior art.
무선 전력 전송이란 종래의 유선으로 된 전력선 대신 무선으로 가전기기나 전기자동차에 전원을 공급하는 기술을 말하며, 전원 케이블을 이용하여 전원이 필요한 장치를 전원 콘센트에 연결하지 않고도 무선으로 충전 가능하다는 장점 때문에 관련 연구가 활발히 진행되고 있다.Wireless power transmission is a technology that supplies power to household electric appliances or electric vehicles wirelessly instead of the conventional wired power line. It is advantageous because it can be charged wirelessly without connecting the power source device to the power outlet by using the power cable Related researches are actively proceeding.
현재 무선 전력 전송 기술에는 크게 자기유도방식 및 자기공진방식이 있다. 그러나 송신 코일모듈을 1개만을 사용하여 전력을 전송할 경우, 전력을 전송함에 있어 전송 거리가 길지 못하고, 또한 방향성에 있어서도 다양한 방향으로의 전송이 곤란하다. 따라서 송신 코일모듈을 둘 이상을 사용하며 둘 이상의 송신 코일모듈에서 발생하는 자기장을 동기화함으로써, 전력을 전송하는 거리를 증가시키고, 방향성에 있어서 다양한 방향으로 전력을 전송할 필요성이 있다.Currently, there are two types of wireless power transmission technologies: a magnetic induction type and a self resonance type. However, when power is transmitted using only one transmission coil module, the transmission distance for transmitting power is not long, and it is difficult to transmit in various directions even in the directionality. Therefore, there is a need to increase the distance to transmit power and transmit power in various directions in directionality by using two or more transmission coil modules and synchronizing the magnetic fields generated by two or more transmission coil modules.
본 실시예는, 단일 또는 동기 제어되는 수 개의 송신 코일모듈을 사용하여 넓은 범위에 균등한 자기장을 제공하는 데 주된 목적이 있다.The present embodiment has a main purpose of providing a uniform magnetic field over a wide range by using a single or synchronously controlled several transmission coil modules.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하기 위한 장치에 있어서, 자기장을 균등하게 발생시켜 방사하거나 방사된 자기장을 수신하는 복수의 코일모듈과 상기 복수의 코일모듈에 각각 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 복수의 인버터(Inverter)와 상기 복수의 코일모듈에서 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈이 발생시키는 자기장, 상기 인접한 코일모듈이 발생시키는 자기장에 의해 상기 기 설정된 코일모듈에서 발생하는 유도 전류 및 상기 인접한 코일모듈과 연결된 제어장치가 송신하는 동기신호 중 어느 하나를 수신하는 복수의 수신장치와 상기 복수의 수신장치 각각이 수신한 것을 이용해 상기 복수의 코일모듈에서 각각 발생하는 자기장이 동일한 위상을 갖도록 상기 복수의 인버터를 각각 제어하는 복수의 제어장치와 상기 복수의 코일모듈에 각각 상기 교류전원을 제공하는 전원제공장치 및 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 사이에 위치하여 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 연결을 단속하는 복수의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for transmitting power wirelessly, comprising: a plurality of coil modules for uniformly generating a magnetic field to radiate or emit a magnetic field; A plurality of inverters for converting frequency or phase, a magnetic field generated by a coil module adjacent to the predetermined coil module in the plurality of coil modules, and a magnetic field generated in the predetermined coil module by the magnetic field generated by the adjacent coil module An induction current and a synchronizing signal transmitted by a control device connected to the adjacent coil module, and a plurality of receiving devices each receiving the same, wherein the plurality of coil modules generate the same magnetic field A plurality of inverters each controlling the plurality of inverters to have phases, A power supply device for supplying the AC power to the plurality of coil modules and the power supply device; and a plurality of power supply devices, each of which is located between the power supply device and each of the plurality of inverters, And a switch of the wireless power transmission apparatus.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하기 위한 장치에 있어서, 자기장을 균등하게 발생시켜 방사하거나 방사된 자기장을 수신하는 복수의 코일모듈과 상기 복수의 코일모듈에 각각 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 복수의 인버터(Inverter)와 상기 복수의 코일모듈에서 각각 발생하는 자기장이 동일한 위상을 갖도록 상기 복수의 인버터를 한번에 제어할 수 있는 중앙제어장치와 상기 복수의 코일모듈에 각각 상기 교류전원을 제공하는 전원제공장치 및 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 사이에 위치하여 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 연결을 단속하는 복수의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for transmitting power wirelessly, comprising: a plurality of coil modules for uniformly generating a magnetic field to receive a radiated or radiated magnetic field; A plurality of inverters for converting a frequency or a phase and a central control device for controlling the plurality of inverters at one time so that the magnetic fields generated by the plurality of coil modules have the same phase, And a plurality of switches located between the power supply device and each of the plurality of inverters for interrupting connection between the power supply device and each of the plurality of inverters, Power transmission device.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하기 위한 방법에 있어서, 복수의 코일에 교류전원을 제공하는 제1 과정과 상기 복수의 코일에 각각 상기 교류전원의 제공 여부를 스위칭하는 제2 과정과 상기 교류전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 제3 과정과 상기 복수의 코일이 각각 발생시키는 자기장이 동일한 위상을 갖도록 상기 각 코일에 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상의 변환을 제어하는 제4 과정 및 상기 복수의 코일이 각각 상기 제4 과정에서 주파수 또는 위상이 변환된 교류전원을 제공받아 균등한 자기장을 발생시키는 제5 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for wirelessly transmitting power, the method comprising: a first step of providing AC power to a plurality of coils; and a second step of switching whether or not to provide the AC power to the plurality of coils, A third step of converting the frequency or phase of the AC power source and a fourth step of controlling the frequency or phase of the AC power supplied to the coils so that the magnetic fields generated by the plurality of coils have the same phase, And a fifth step in which the plurality of coils are provided with an alternating current power source whose frequency or phase has been converted in the fourth step to generate a uniform magnetic field.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어하기 위한 장치에 있어, 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장 또는 상기 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장에 의해 상기 기 설정된 코일모듈에서 발생하는 유도전류를 수신하는 수신부와 상기 수신부에서 수신한 자기장 또는 유도전류를 이용해 상기 인접한 코일모듈의 자기장의 방향과 크기를 감지하는 감지부와 상기 감지부가 감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여, 상기 인접한 코일모듈의 기준 자기장을 선별하는 선별부와 상기 선별부가 선별한 기준 자기장의 위상을 판단하는 판단부 및 상기 판단부가 판단한 상기 기준 자기장의 위상을 갖도록 상기 기 설정된 코일모듈에 제공되는 교류전원의 위상을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling transmission of power wirelessly, the apparatus comprising: a coil module that is adjacent to a predetermined coil module, a magnetic field generated from the adjacent coil module, A sensing unit for sensing a direction and a magnitude of a magnetic field of the adjacent coil module using a magnetic field or an induction current received by the receiving unit, and a controller for determining the direction and size of the magnetic field sensed by the sensing unit, A selection unit for selecting a reference magnetic field of the adjacent coil module, a determination unit for determining a phase of the reference magnetic field selected by the selection unit, and a determination unit for determining a phase of the AC power supplied to the predetermined coil module, And a control unit It provides a wireless power transmission control apparatus.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어하기 위한 장치에 있어, 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈과 연결된 무선전력전송 제어장치로부터 발생한 동기신호를 수신하는 수신부와 상기 수신부가 수신한 동기신호를 이용하여 상기 인접한 코일모듈과 동일한 위상을 갖는 자기장이 발생하도록 교류전원의 위상을 제어하는 제어부 및 상기 제어부가 상기 교류전원의 위상을 제어하는 동기신호를 인접한 다른 코일모듈에 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for controlling transmission of power wirelessly, comprising: a receiver for receiving a synchronization signal generated from a wireless power transmission control device connected to a coil module adjacent to a predetermined coil module; A control unit for controlling the phase of the AC power so that a magnetic field having the same phase as that of the adjacent coil module is generated using one synchronizing signal; and a transmitter for transmitting a synchronizing signal for controlling the phase of the AC power to another adjacent coil module And a controller for controlling the power of the wireless communication apparatus.
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어하기 위한 방법에 있어, 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장의 방향과 크기를 감지하는 과정과 감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여, 상기 인접한 코일모듈의 기준 자기장을 선별하는 과정과 선별한 기준 자기장의 위상을 판단하는 과정 및 판단한 기준 자기장의 위상을 갖도록 상기 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터(Inverter)를 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling transmission of power wirelessly, comprising: detecting a direction and a magnitude of a magnetic field generated from a coil module adjacent to a predetermined coil module; A process of selecting a reference magnetic field of the adjacent coil module, a process of determining a phase of the selected reference magnetic field, and a process of controlling an inverter connected to the predetermined coil module so as to have a phase of the reference magnetic field The wireless power transmission control method comprising:
본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어하기 위한 방법에 있어, 코일모듈에 교류전원을 제공하기 위한 전원 통신선을 이용하여, 인버터(Inverter) 간의 동기 신호를 서로 주고 받는 과정 및 상기 코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 주고 받은 동기 신호를 이용하여 상기 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling transmission of power wirelessly, comprising the steps of: exchanging synchronization signals between inverters using a power supply communication line for providing an AC power source to the coil module; And controlling the inverter connected to the predetermined coil module using the received synchronous signal so that the coil module generates a maximum uniform magnetic field.
또한 본 실시예의 다른 측면에 의하면, 무선으로 전력을 전송하는 것을 제어하기 위한 방법에 있어, 인버터(Inverter) 간의 무선 통신을 이용하여, 상기 인버터 간의 동기 신호를 서로 주고 받는 과정 및 상기 코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 주고 받은 동기 신호를 이용하여 상기 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling transmission of power wirelessly, comprising the steps of: receiving synchronous signals between the inverters using wireless communication between inverters; And controlling the inverter connected to the predetermined coil module using the received synchronizing signal to generate an equivalent magnetic field of the coil module.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 송신 코일에서 균등한 자기장을 최대로 발생시킬 수 있어, 전력을 장거리까지 전송할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to maximally generate an equal magnetic field in the transmission coil, so that power can be transmitted over a long distance.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면이다.
도 1b은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.
도 2b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일모듈을 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일모듈로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신 코일모듈의 형태와 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 1A is a diagram illustrating a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention. FIG.
1B is a diagram illustrating a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
2A is a block diagram showing the configuration of a control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2B is a block diagram showing a configuration of a control apparatus according to another embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a control method according to an embodiment of the present invention.
4A is a diagram illustrating a transmission coil module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4B is a view showing a form of a magnetic field generated from a transmission coil module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a form and a configuration of a transmission coil module according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), b 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and b may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. Throughout the specification, when an element is referred to as being "comprising" or "comprising", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise . In addition, '... Quot ;, " module ", and " module " refer to a unit that processes at least one function or operation, and may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한다.Figure 1A illustrates a wireless power transmission system in accordance with an embodiment of the present invention.
도 1a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 코일모듈(110), 인버터(120), 스위치(130), 전원공급장치(140), 수신장치(150) 및 제어장치(160)를 포함한다.1A, a wireless power transmission system according to an exemplary embodiment of the present invention includes a coil module 110, an inverter 120, a
코일모듈(110)은 전원공급장치(150)로부터 교류 전원을 수신하여, 자기장을 발생시키는 역할을 한다. 코일모듈(110)이 전원공급장치(150)로부터 교류 전원을 수신하여 자기장을 발생시키면, 수신단(미도시)은 발생한 자기장을 수신한다. 수신단(미도시)은 흘러들어간 자기장으로 인해 수신단(미도시)에 전위차가 유도된다. The coil module 110 receives AC power from the power supply device 150 and generates a magnetic field. When the coil module 110 receives the AC power from the power supply unit 150 to generate a magnetic field, the receiving end (not shown) receives the generated magnetic field. The receiving end (not shown) induces a potential difference in the receiving end (not shown) due to the flowing magnetic field.
인버터(120)는 전원공급장치가 코일모듈로 제공하는 교류 전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 역할을 한다. 코일모듈이 균등한 자기장을 발생시키기 위해서, 코일모듈의 종류에 따라 위상 차가 없거나 일정한 위상 차를 갖는 교류 전원이 공급되어야 하는데, 인버터(120)는 이러한 코일모듈로 제공되는 교류 전원의 위상을 변환할 수 있다.The inverter 120 serves to convert the frequency or phase of the AC power supplied by the power supply unit to the coil module. In order for the coil module to generate a uniform magnetic field, an AC power source having no phase difference or a constant phase difference is required depending on the type of the coil module. The inverter 120 converts the phase of the AC power supplied to the coil module .
또한 인버터(120)는 공진 캐패시터(미도시)와 함께 연결될 수 있다. 송신부의 인덕턴스 성분을 상쇄시키는 역할을 한다. 공진 캐패시터 없이 코일모듈을 인버터에 연결하게 되면 권선의 리액턴스(2π*f*L)가 너무 커서 인버터가 감당해야 하는 피상전력이 커지게 된다. 캐패시터는 음의 리액턴스(-1/(2π*f*C))를 가지므로 직렬로 권선과 연결하면, 리액턴스가 상쇄되어 전체 임피던스는 작아지게 된다. 이에 따라 인버터는 더 적은 피상전력으로 권선을 구동할 수 있게 된다.The inverter 120 may also be coupled with a resonant capacitor (not shown). And serves to cancel the inductance component of the transmitting part. If the coil module is connected to the inverter without a resonant capacitor, the reactance (2π * f * L) of the winding becomes too large, so that the apparent power that the inverter has to take up becomes large. Since the capacitor has a negative reactance (-1 / (2π * f * C)), when connected in series with the winding, the reactance is canceled and the total impedance becomes small. This allows the inverter to drive the windings with less apparent power.
스위치(130)는 전원공급장치가 코일모듈로 제공하는 교류 전원의 제공 여부를 결정한다. 각 코일모듈과 전원공급장치 사이에 위치하여 각 스위치(140)가 켜지거나(On) 꺼짐(Off)에 따라 각 코일모듈에 교류 전원이 공급될 지 여부가 결정된다.The
전원공급장치(140)는 코일모듈에서 자기장이 발생할 수 있도록 전원을 공급한다. 전원공급장치의 동작을 위한 교류전원으로 60 Hz를 갖는 교류 전원을 공급할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다.The power supply unit 140 supplies power for generating a magnetic field in the coil module. An AC power source having a frequency of 60 Hz may be supplied as an AC power source for the operation of the power supply device, but the present invention is not limited thereto.
수신장치(150)는 인접한 제어장치로부터 발생하는 동기신호, 인접한 코일모듈로부터 발생하는 자기장 및 코일모듈로부터 발생하는 유도 전류 중 어느 하나를 수신하는 역할을 한다. The receiving device 150 serves to receive either a synchronous signal generated from an adjacent control device, a magnetic field generated from an adjacent coil module, or an induced current generated from a coil module.
먼저, 수신장치(150)는 인접한 제어장치로부터 각각의 코일모듈에서 발생하는 자기장을 동기시키기 위한 동기신호를 수신할 수 있다. 이 경우 수신장치(150)는 인접한 제어장치의 동기신호를 전원공급장치가 코일모듈에 교류 전원을 전달하기 위한 전원 통신선 등의 유선통신으로 수신할 수 있고, 또는 무선통신으로 수신할 수 있다. 두번째로, 수신장치(150)는 별도의 자기장 감지장치를 구비하여, 인접한 코일모듈에서 발생하는 자기장을 수신할 수 있다. 마지막으로, 인접한 코일모듈에서 발생하는 자기장을 수신장치가 연결된 코일모듈이 수신하여 수신장치가 연결된 코일모듈이 자기장에 의해 유도전류를 발생시킨다. 수신장치(150)는 유도전류를 수신할 수 있다. First, the receiving apparatus 150 can receive a synchronization signal for synchronizing the magnetic field generated in each coil module from the adjacent control apparatus. In this case, the receiving apparatus 150 can receive the synchronous signal of the adjacent control apparatus by wire communication such as a power communication line for transmitting the AC power to the coil module by the power supply apparatus, or by wireless communication. Second, the receiving device 150 may include a separate magnetic field sensing device to receive a magnetic field generated by an adjacent coil module. Finally, a coil module connected to a receiving device receives a magnetic field generated by an adjacent coil module, and a coil module connected to the receiving device generates an induced current by a magnetic field. The receiving device 150 may receive the inductive current.
제어장치(160)는 수신장치에서 수신한 동기신호, 자기장 및 유도전류 중 어느 하나를 이용하여 코일모듈에서 발생하는 균등한 자기장이 최대값을 갖도록 인버터를 제어하는 역할을 한다. 수신단이 무선으로 전력을 수신할 수 있는 지역 내에서 언제 어디서든 무선으로 전력을 수신할 수 있어야 하므로, 무선으로 전력을 수신할 수 있는 지역에서는 자기장이 최대한 균등하게 분포되어야 한다. 복수의 코일모듈이 균등한 자기장을 발생시킨다 하더라도, 각 코일모듈에서 발생하는 균등한 자기장 간에 간섭이 발생할 수 있다. 따라서 이러한 간섭을 방지하고자 제어장치는 각 코일모듈에서 발생하는 자기장을 동기시키기 위해, 각 코일모듈과 연결된 인버터를 제어한다.The control unit 160 controls the inverter to have the maximum value of the uniform magnetic field generated by the coil module using any one of the synchronizing signal, the magnetic field, and the induction current received by the receiving apparatus. Since the receiver must be able to receive power wirelessly anywhere in the area where it can receive power wirelessly, the magnetic field should be distributed as evenly as possible in areas where it can receive power wirelessly. Even if a plurality of coil modules generate uniform magnetic fields, interference may occur between equivalent magnetic fields generated in each coil module. Therefore, in order to prevent such interference, the control device controls the inverter connected to each coil module in order to synchronize the magnetic field generated in each coil module.
도 1b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 도시한다.1B illustrates a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention.
도 1b를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은 코일모듈(110), 인버터(120), 스위치(130), 전원공급장치(140) 및 중앙제어장치(170)를 포함한다.1B, a wireless power transmission system according to another embodiment of the present invention includes a coil module 110, an inverter 120, a
중앙제어장치(170)는 각각의 인버터와 연결되어 모든 인버터를 한번에 제어하는 역할을 한다. 각각의 코일모듈에서 발생하는 자기장을 동기시키는 방법 중 하나로, 중앙제어장치가 한꺼번에 모든 인버터를 제어한다. 중앙제어장치가 한꺼번에 인버터를 제어하여 동일한 위상과 주파수를 갖는 교류 전원을 공급할 수 있으며, 동일한 위상과 주파수를 갖는 교류 전원을 공급받는 코일모듈은 동일한 위상의 균등한 자기장을 발생시키기 때문에 최대의 균등한 자기장을 발생시킨다. 도 1에서는 중앙제어장치는 제어장치와 유선으로 연결된 것으로 표시되어 있으나, 각 제어장치와 무선으로 연결될 수 있다.The
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.2A is a block diagram showing the configuration of a control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어장치는 감지부(210), 선별부(220), 판단부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 2A, a controller according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
감지부(210)는 도 1에 도시된 수신장치(150)로부터 유도 전류 또는 자기장을 수신하여 자기장의 방향과 크기를 감지하는 역할을 한다. 감지부(210)는 도 1에 도시된 수신장치에서 발생한 유도 전류 또는 자기장을 수신하여, 수신한 유도 전류 또는 자기장으로부터 자기 센서를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 감지할 수 있다. The
선별부(220)는 감지부가 감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여, 기준 자기장을 선별하는 역할을 한다. The
감지부가 감지한 자기장이 하나 있는 경우, 감지한 자기장을 기준 자기장으로 선별하여 선별한 기준 자기장의 방향과 크기를 판단한다. 감지부가 감지한 자기장이 둘 이상인 경우, 감지한 자기장의 크기를 비교하여 가장 큰 자기장을 기준 자기장으로 선별하여 선별한 기준 자기장의 방향과 크기를 판단한다. 자기장의 세기가 동일한 경우에는 임의의 자기장을 기준 자기장으로 선별한다.If there is one magnetic field sensed by the sensing unit, the sensed magnetic field is selected by the reference magnetic field, and the direction and magnitude of the selected reference magnetic field are determined. If the magnetic field sensed by the sensing unit is more than two, the magnitude of the sensed magnetic field is compared to determine the direction and magnitude of the selected reference magnetic field by selecting the largest magnetic field as the reference magnetic field. When the strength of the magnetic field is the same, an arbitrary magnetic field is selected as the reference magnetic field.
판단부(230)는 선별부가 선별한 방향과 크기를 갖는 기준 자기장의 위상을 판단한다. 판단부(230)는 선별된 기준 자기장의 위상을 판단하기 위해 PLL(Phase Locked Loop) 회로를 포함할 수 있다. 판단부(230)는 PLL 회로로부터 선별부가 선별한 기준 자기장의 위상을 판단할 수 있다.The
제어부(240)는 판단부가 판단한 기준 자기장의 위상을 갖도록 인버터를 제어한다. 제어장치와 연결된 코일모듈이 기준 자기장의 위상을 가져 최대의 균등한 자기장을 발생시킬 수 있도록, 인버터를 제어하여 제어장치와 연결된 코일모듈에 제공되는 교류 전원의 위상을 제어하도록 한다.The
제어부는 제어장치와 연결된 코일모듈이 인접한 코일모듈이 발생하는 자기장을 수신할 수 있도록, 인버터 또는 스위치를 제어하여 제어장치와 연결된 코일모듈이 자기장을 발생하는 권선의 역할을 동작주기 내의 일정 시간 동안 멈추도록 제어할 수 있다. 인버터가 교류 전원의 주파수를 높여 일정 시간 동안 제어장치와 연결된 코일모듈이 자기장을 발생하지 않도록 하거나, 스위치를 꺼서 제어장치와 연결된 코일모듈이 자기장을 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 이 시간 동안, 제어장치와 연결된 코일모듈이 인접한 코일모듈이 발생하는 자기장을 수신하며, 이에 따라 발생한 유도 전류는 도 1에 도시된 수신장치가 수신한다. 제어부는 일정 시간 멈추도록 제어한 후, 다시 자기장을 발생하도록 제어하는 경우, 일정 시간 멈추었던 전원의 위상을 일정 기간 멈추지 않았다면 가질 수 있던 전원의 위상을 갖도록 제어한다. 이에 따라, 일정 시간 멈추기 전에 발생했던 자기장의 위상을 동일하게 갖도록 제어한다. 예를 들어, 제어부는 일정 시간 멈추도록 제어할 때, 제어부는 기존의 제어장치와 연결된 코일모듈에 제공되는 교류 전원의 위상을 기억하여, 다시 자기장을 발생하도록 제어함에 있어, 기억한 교류 전원의 위상에 따라 제어장치와 연결된 코일모듈에 교류 전원을 제공할 수 있다. 다만 제어부는 일정 시간 멈추도록 제어할 때, 제어장치와 연결된 코일모듈이 수신한 자기장으로부터 판단부(240)가 판단한 기준 자기장의 위상이 기억한 교류 전원의 위상에 따라 발생할 자기장의 위상과 다를 수 있다. 이 경우, 제어부는 제어장치와 연결된 코일모듈이 수신한 자기장으로부터 판단부(240)가 판단한 기준 자기장의 위상을 갖도록 인버터를 제어한다.The controller controls the inverter or the switch so that the coil module connected to the controller controls the inverter or the switch so as to receive the magnetic field generated by the adjacent coil module. The coil module stops the role of the winding generating the magnetic field for a predetermined period of time . The inverter may increase the frequency of the AC power to prevent the coil module connected to the control device from generating a magnetic field for a predetermined time or to turn off the switch so that the coil module connected to the control device does not generate a magnetic field. During this time, the coil module connected to the control device receives the magnetic field generated by the adjacent coil module, and the induced current thus generated is received by the receiving device shown in Fig. When the control unit controls to stop a certain period of time and controls to generate a magnetic field again, the control unit controls the phase of the power source, which has been stopped for a certain period of time, to have the phase of the power source, Thus, the phase of the magnetic field generated before the predetermined time is stopped is controlled to be the same. For example, when controlling the control unit to stop for a predetermined period of time, the control unit stores the phase of the AC power supplied to the coil module connected to the existing control unit and controls the generation of the magnetic field again, The AC power can be supplied to the coil module connected to the controller. However, when controlling the control unit to stop for a predetermined time, the phase of the reference magnetic field determined by the
제어 장치(130)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Each component included in the
도 2b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어장치의 구성을 도시한 블럭 구성도이다.2B is a block diagram showing a configuration of a control apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어장치는 제어부(250) 및 송신부(260)를 포함한다.Referring to FIG. 2B, the controller according to another embodiment of the present invention includes a
도 2b에 도시된 제어부(250)는 도 2a에 도시된 제어부(240)와 마찬가지로 인버터를 제어하는 역할을 하며, 제어장치와 연결된 코일모듈이 자기장을 발생하는 권선의 역할을 동작주기 내의 일정 시간 동안 멈추도록 제어할 수 있다. 다만 차이점은 도 2b에 도시된 제어부는 도 1a에 도시된 수신장치(150)로부터 동기신호를 수신한다. 수신한 동기신호로부터 인버터를 제어하여, 최대의 균등한 자기장이 발생하도록 한다.The
송신부(260)는 제어부(250)가 인접한 코일모듈에 연결된 다른 제어부에 전송할 동기신호를 인접한 코일모듈에 연결된 다른 수신장치로 송신하는 역할을 한다.The transmitting
제어 장치(130)에 포함된 각 구성요소는 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Each component included in the
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.3A is a flowchart illustrating a control method according to an embodiment of the present invention.
기 설정된 코일모듈이 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장의 방향과 크기 감지한다(S310). 기 설정된 코일모듈은 자기 센서가 제어장치의 수신부로부터 유도 전류를 수신하거나, 자기 센서가 직접 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장을 수신하여 자기장의 방향과 크기를 감지한다. 기 설정된 코일모듈은 제어장치의 수신부 내에서 발생하는 유도 전류를 수신할 수 있고 기 설정된 코일모듈로부터 유도 전류를 수신할 수 있다. 기 설정된 코일모듈로부터 유도 전류를 수신함에 있어, 기 설정된 코일모듈은 인버터 또는 스위치를 제어하여 자기장을 발생하는 권선의 역할을 일정 기간 멈추도록 제어한다. 인버터가 교류 전원의 주파수를 낮춰 일정 기간 동안 기 설정된 코일모듈이 자기장을 발생하지 않도록 하거나, 스위치를 꺼서 기 설정된 코일모듈이 자기장을 발생하지 않도록 제어할 수 있다. 이 기간 동안, 기 설정된 코일모듈이 인접한 코일모듈이 발생하는 자기장을 수신하며, 이에 따라 발생한 유도 전류를 제어장치의 수신부가 수신하여 이를 이용하여 인접한 코일모듈의 자기장의 방향과 크기 감지한다.The predetermined coil module senses the direction and magnitude of the magnetic field generated from the coil module adjacent to the predetermined coil module (S310). The predetermined coil module receives the induced current from the receiving unit of the control device or receives the magnetic field generated from the coil module adjacent to the coil module directly set by the magnetic sensor and detects the direction and size of the magnetic field. The predetermined coil module can receive the induction current generated in the receiving portion of the control device and can receive the induction current from the predetermined coil module. In receiving the induced current from the predetermined coil module, the predetermined coil module controls the inverter or the switch to stop the role of the winding generating the magnetic field for a predetermined period of time. The inverter can reduce the frequency of the AC power to prevent the predetermined coil module from generating a magnetic field for a predetermined period or to turn off the switch so that the predetermined coil module does not generate a magnetic field. During this period, the predetermined coil module receives the magnetic field generated by the adjacent coil module, and the induced current generated by the received coil module is received by the receiving portion of the control device and is used to sense the direction and magnitude of the magnetic field of the adjacent coil module.
감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여 인접한 코일모듈의 기준 자기장을 선별한다(S320). 감지한 자기장이 하나 있는 경우, 감지한 자기장을 기준 자기장으로 선별한다. 감지한 자기장이 둘 이상인 경우, 감지한 자기장의 크기를 비교하여 가장 큰 자기장을 기준 자기장으로 선별한다. 자기장의 세기가 동일한 경우에는 임의의 자기장을 기준 자기장으로 선별한다. The direction and magnitude of the sensed magnetic field are determined to select the reference magnetic field of the adjacent coil module (S320). If there is one detected magnetic field, the detected magnetic field is selected as a reference magnetic field. If the detected magnetic field is more than two, the magnitude of the sensed magnetic field is compared to select the largest magnetic field as the reference magnetic field. When the strength of the magnetic field is the same, an arbitrary magnetic field is selected as the reference magnetic field.
선별한 기준 자기장의 위상을 판단한다(S330). 선별한 기준 자기장의 위상은 PLL회로를 통하여 판단할 수 있다. The phase of the selected reference magnetic field is determined (S330). The phase of the selected reference magnetic field can be determined through the PLL circuit.
판단한 기준 자기장의 위상을 갖도록 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어한다(S340). 기 설정된 코일모듈이 기준 자기장의 위상을 가져 최대의 균등한 자기장을 발생시킬 수 있도록, 인버터를 제어하여 기 설정된 코일모듈에 제공되는 교류 전원의 위상을 제어하도록 한다.And controls the inverter connected to the predetermined coil module so as to have the determined reference magnetic field phase (S340). The phase of the alternating current power supplied to the predetermined coil module is controlled by controlling the inverter so that the predetermined coil module has the phase of the reference magnetic field to generate the maximum uniform magnetic field.
도 3b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.3B is a flowchart illustrating a control method according to another embodiment of the present invention.
코일모듈에 교류전원을 제공하기 위한 전원 통신선을 이용하여, 인버터 간의 동기 신호를 송수신한다(S350). 인접한 코일모듈로부터 자기장의 방향과 크기를 감지할 필요 없이, 각 제어장치는 인버터 동기 신호를 제어장치 상호 간에 송수신한다. A synchronous signal between the inverters is transmitted and received using a power supply communication line for supplying AC power to the coil module (S350). Without the need to sense the direction and magnitude of the magnetic field from adjacent coil modules, each control device sends and receives inverter synchronization signals to and from the control devices.
코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 주고 받은 동기 신호를 이용하여 상기 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어한다(S360). 제어장치는 수신부로부터 수신한 인접한 제어장치의 인버터 동기 신호를 이용하여 제어장치의 제어부는 수신한 동기 신호에 따라 인버터를 제어한다.In operation S360, the inverter connected to the predetermined coil module is controlled using the received synchronous signal so that the coil module generates the maximum uniform magnetic field. The control unit controls the inverter according to the received synchronization signal using the inverter synchronization signal of the adjacent control unit received from the reception unit.
도 3c는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제어방법을 도시한 순서도이다.3C is a flowchart illustrating a control method according to another embodiment of the present invention.
제어장치 간의 무선통신을 이용하여, 인버터 간의 동기 신호를 송수신한다(S370). 인접한 코일모듈로부터 자기장의 방향과 크기를 감지할 필요 없이, 각 제어장치는 무선통신을 이용하여 인버터 동기 신호를 제어장치 상호 간에 송수신한다. The wireless communication between the control devices is used to transmit / receive a synchronization signal between the inverters (S370). Without the need to sense the direction and magnitude of the magnetic field from adjacent coil modules, each control device transmits and receives inverter synchronization signals to and from the control devices using wireless communication.
코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 주고 받은 동기 신호를 이용하여 상기 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어한다(S380). 제어장치는 수신부로부터 수신한 인접한 제어장치의 인버터 동기 신호를 이용하여 제어장치의 제어부는 수신한 동기 신호에 따라 인버터를 제어한다.In operation S380, the inverter connected to the predetermined coil module is controlled using the received synchronous signal so that the coil module generates the maximum uniform magnetic field. The control unit controls the inverter according to the received synchronization signal using the inverter synchronization signal of the adjacent control unit received from the reception unit.
도 3a, b 및 c에서는 과정 S310 내지 과정 S380을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 발명의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 발명의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3a, b 및 c에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 과정 S310 내지 과정 S380 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3a, b 및 c는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIGS. 3A, 3B, and 3C, it is described that the processes S310 to S380 are sequentially executed. However, this is merely an illustration of the technical idea of the embodiment of the present invention. In other words, those skilled in the art will understand that the steps described in FIGS. 3A, 3B, and 3C may be changed and executed without departing from the essential characteristics of an embodiment of the present invention, 3A, b, and c are not limited to the time series order because various modifications and variations may be applied to one or more of the processes of S380 in parallel.
한편, 도 도 3a, b 및 c에 도시된 과정들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.3A, 3B, and 3C can be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. That is, a computer-readable recording medium includes a magnetic storage medium (e.g., ROM, floppy disk, hard disk, etc.), an optical reading medium (e.g., CD ROM, And the like). The computer-readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일모듈을 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 코일모듈로부터 발생하는 자기장의 형태를 나타낸 도면이다.FIG. 4A is a diagram illustrating a transmission coil module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a diagram illustrating a magnetic field generated from a transmission coil module according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 일자형 송신 코일모듈(410)의 투시도이다. 권선(420)을 페라이트 코어(430)에 나선형으로 감는다. 교류 저항을 최소화하기 위해, 권선(420)은 리츠 와이어(Litz Wire)이며 지름은 5mm로 설정될 수 있다. 일자형 송신 코일모듈(410)에 흐르는 전류가 자기장을 유도하고. 수신단(미도시)으로 흘러들어간 자기장으로 인해 수신단에 전위차가 유도된다.4A is a perspective view of the linear
일자형 송신 코일모듈(410)의 자속밀도는 코어의 중앙부분에서 최대치를 가지며, 끝으로 갈수록 낮아진다. 따라서 대부분의 히스테리시스 손실은 코어의 중앙부분에서 발생한다. 자속밀도는 쇄교하는 총 자속량을 투과하는 수직면적으로 나눈값이므로 가운데 부분의 단면적을 넓힌다면 자속밀도를 낮출 수 있다. 또한 코어의 양끝단은 가운데만큼 단면적이 넓을 필요가 없다. 따라서 중앙부분을 굵게 하고 양단으로 갈수록 가늘도록 형상을 만들면 자속밀도가 균일하게 유도된다. The magnetic flux density of the straight type
장거리 전력 전송을 하기 위해서 강한 자기장을 생성하여야 한다. 그러나 권선 자체는 권선 내부 공간에 큰 자기저항이 발생하여 문제가 된다. 이 자기저항을 줄이기 위하여 긴 코어가 권선내부에 삽입된다. 코어가 삽입된 권선은 그렇지 않은 권선에 비해 자기저항의 감소를 통해 자속 밀도가 증가된다. 또한 일반적인 송신 코일모듈의 구조인 환형 송신 코일모듈의 경우, 자기장은 x축 방향에 대해 거리(R)의 세제곱(R3)에 반비례하게 된다. 하지만 일자형 송신 코일모듈(410)에서 발생하는 자기장은 x축 방향에 대해 거리(R) 내지 거리의 제곱(R2)에 반비례하게 된다. 따라서 도 4a의 송신 코일모듈은 페라이트 코어에 의해 자속 밀도가 증가하며, 발생하는 자기장의 거리에 따른 손실도 기존의 송신 코일모듈에 비해 증가함을 알 수 있다. To generate long-distance power transmission, a strong magnetic field should be generated. However, the winding itself is a problem because a large magnetoresistance occurs in the space inside the winding. A long core is inserted into the winding to reduce this magnetoresistance. The magnetic flux density is increased by reducing the magnetoresistance of the winding in which the core is inserted. Also, in the case of an annular transmission coil module which is a general transmission coil module structure, the magnetic field is inversely proportional to the cubic (R 3 ) of the distance R with respect to the x-axis direction. However, the magnetic field generated by the straight type
도 4b는 ANSOFT MAXWELL v14.0으로 시뮬레이션된 값을 기초로 도시되었다. 도 4b는 송신 코일모듈과 수신 코일모듈 주변의 자기력선도이다. 송신 코일모듈에서 생성된 복수의 자기력선이 수신 코일모듈에 쇄교되는 것을 볼 수 있다. 자기력선의 쇄교량을 늘리기 위해서는 더 긴 양극 코어가 사용되어야 한다. 페라이트 코어의 길이를 일반적인 코어와 달리 권선영역 밖까지 늘인 경우 권선의 결속 인자를 높여서 자기저항을 낮출 수 있다. 장거리 전송에 있어서 권선의 길이가 길수록 큰 자속밀도가 수신 코일모듈에서 측정된다. 수신 코일모듈에 유도된 전압은 그 권선을 지나는 자속밀도에 비례하므로 장거리 전송을 하기 위해서는 코어의 길이가 길어야 한다.Figure 4B is based on values simulated with ANSOFT MAXWELL v14.0. 4B is a diagram of magnetic force lines around the transmission coil module and the reception coil module. It can be seen that a plurality of magnetic force lines generated in the transmission coil module are linked to the reception coil module. Longer anode cores should be used to increase the bridges of the magnetic lines of force. If the length of the ferrite core is extended to the outside of the winding region unlike a general core, the magnetoresistance can be lowered by increasing the coupling factor of the winding. In long distance transmission, the longer the winding length, the greater the magnetic flux density is measured in the receiver coil module. Since the voltage induced in the receive coil module is proportional to the magnetic flux density passing through the winding, the length of the core must be long for long-distance transmission.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신 코일모듈의 형태와 구성을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a view showing a form and a configuration of a transmission coil module according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 송신 코일모듈(910)은 야기 안테나 형태를 갖는다. 일정한 기준 축을 중심으로, 기준 축과 수직인 방향으로 도 4a에 도시된 일자형 송신 코일모듈을 여러개 배치할 수 있다.The transmit
또한 송신 코일모듈에서 방사되는 자기장의 분포나 세기가 커짐에 따라 원치 않는 누설자기장이 외부로 누설되지 않도록 차단할 필요가 있다. 따라서 이를 방지하며 전력송신효율을 증가시킬 수 있도록, 자기장 반사용 코일모듈(920)을 추가로 설치할 수 있다. 도 9와 같이 자기장 반사용 코일모듈(920)은 자기장을 방사하는 송신 코일모듈과 수직하는 방향에 설치하거나 자기장을 방사하는 송신 코일모듈과 마주보도록 설치할 수 있다. 자기장 반사용 코일모듈(920)은 공진 캐패시터를 포함할 수 있다.Also, as the distribution or intensity of the magnetic field radiated from the transmission coil module increases, it is necessary to prevent unwanted leakage magnetic fields from leaking to the outside. Therefore, the magnetic
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.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and various modifications and changes may be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the embodiments. Therefore, the present embodiments are to be construed as illustrative rather than restrictive, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
110a 내지 c: 코일모듈
120a 내지 c: 인버터
130a 내지 c: 스위치
140: 전원공급장치
150a 내지 c: 수신장치
160a 내지 c: 제어장치
170: 중앙제어장치
210: 감지부
220: 선별부
230: 판단부
240: 제어부
250: 제어부
260: 송신부
410: 일자형 송신 코일모듈
420: 권선
430: 코어
910: 송신 코일모듈
920: 자기장 반사용 코일모듈110a to c:
130a to c: switch 140: power supply
150a to c: Receiving
170: Central control device 210:
220: selector 230:
240: control unit 250:
260
420: winding 430: core
910: transmission coil module 920: magnetic field coil module
Claims (20)
자기장을 균등하게 발생시켜 방사하거나 방사된 자기장을 수신하는 복수의 코일모듈;
상기 복수의 코일모듈에 각각 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 복수의 인버터(Inverter);
상기 복수의 코일모듈에서 기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈이 발생시키는 자기장, 상기 인접한 코일모듈이 발생시키는 자기장에 의해 상기 기 설정된 코일모듈에서 발생하는 유도 전류 및 상기 인접한 코일모듈과 연결된 제어장치가 송신하는 동기신호 중 어느 하나를 수신하는 복수의 수신장치;
상기 복수의 수신장치 각각이 수신한 것을 이용해 상기 복수의 코일모듈에서 각각 발생하는 자기장이 동일한 위상을 갖도록 상기 복수의 인버터를 각각 제어하는 복수의 제어장치;
상기 복수의 코일모듈에 각각 상기 교류전원을 제공하는 전원제공장치; 및
상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 사이에 위치하여 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 연결을 단속하는 복수의 스위치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.An apparatus for wirelessly transmitting power, comprising:
A plurality of coil modules for generating magnetic fields uniformly and emitting radiated or magnetic fields;
A plurality of inverters for converting the frequency or phase of the AC power supplied to the plurality of coil modules;
A magnetic field generated by a coil module adjacent to the predetermined coil module in the plurality of coil modules, an induced current generated in the predetermined coil module due to the magnetic field generated by the adjacent coil module, and a control device connected to the adjacent coil module, A plurality of receiving apparatuses for receiving any one of the synchronizing signals;
A plurality of controllers each controlling the plurality of inverters so that a magnetic field generated by each of the plurality of coil modules has the same phase, using a received one of the plurality of receiving apparatuses;
A power supply device for supplying the AC power to each of the plurality of coil modules; And
And a plurality of switches disposed between the power supply device and each of the plurality of inverters for interrupting connection between the power supply device and each of the plurality of inverters,
Wherein the wireless power transmission device comprises:
상기 코일모듈은,
코어의 폭이나 두께보다 길이를 길게 한 코어와 상기 코어에 권취되고 교류 전원을 인가받아 자기장을 발생시키는 권선을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.The method according to claim 1,
The coil module includes:
And a core wound around the core and adapted to generate a magnetic field by receiving an alternating current power.
상기 복수의 인버터와 각각 직렬 또는 병렬로 연결되는 복수의 공진 캐패시터(Capacitor)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.The method according to claim 1,
Further comprising a plurality of resonators (capacitors) connected in series or parallel to the plurality of inverters, respectively.
상기 제어장치는,
상기 수신장치가 수신한 동기신호를 이용하여 인접한 코일모듈과 동일한 위상을 갖는 자기장이 발생하도록 상기 인버터를 제어하는 제어부; 및
상기 제어부가 상기 인버터를 제어하는 동기신호를 인접한 다른 코일모듈에 송신하는 송신부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.The method according to claim 1,
The control device includes:
A controller for controlling the inverter to generate a magnetic field having the same phase as that of an adjacent coil module using the synchronization signal received by the receiver; And
The control unit controls the inverter to transmit a synchronizing signal to another adjacent coil module
Wherein the wireless power transmission device comprises:
상기 제어장치는,
상기 수신장치가 수신한 자기장 또는 유도전류로부터 발생한 자기장의 방향과 크기를 감지하는 감지부;
상기 감지부가 감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여, 상기 인접한 코일모듈의 기준 자기장을 선별하는 선별부;
상기 선별부가 선별한 상기 기준 자기장의 위상을 판단하는 판단부; 및
상기 판단부가 판단한 상기 기준 자기장의 위상을 갖도록 상기 인버터를 제어하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.The method according to claim 1,
The control device includes:
A sensing unit for sensing a direction and a magnitude of a magnetic field generated from the magnetic field or induced current received by the receiving device;
A selector for selecting a reference magnetic field of the adjacent coil module by determining the direction and size of the magnetic field sensed by the sensing unit;
A determiner for determining a phase of the reference magnetic field selected by the selector; And
A control unit for controlling the inverter to have a phase of the reference magnetic field determined by the determination unit,
Wherein the wireless power transmission device comprises:
상기 선별부는,
상기 감지부가 감지한 자기장이 하나인 경우, 상기 감지부가 감지한 자기장을 상기 기준 자기장으로 선별하고, 상기 감지부가 감지한 자기장이 둘 이상인 경우 상기 감지부가 감지한 자기장의 크기가 가장 큰 것들 중에 임의의 하나를 상기 기준 자기장으로 선별하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.6. The method of claim 5,
The sorting unit,
If the magnetic field sensed by the sensing unit is one, the magnetic field sensed by the sensing unit is selected by the reference magnetic field. If the sensing unit senses two or more magnetic fields, And one of the reference magnetic fields is selected by the reference magnetic field.
상기 제어장치는,
무선 통신을 이용하여, 상기 제어장치 간의 동기 신호를 서로 주고 받아 상기 코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.The method according to claim 1,
The control device includes:
And controls the coil module to generate a maximum uniform magnetic field by receiving synchronization signals between the control devices using wireless communication.
자기장을 균등하게 발생시켜 방사하거나 방사된 자기장을 수신하는 복수의 코일모듈;
상기 복수의 코일모듈에 각각 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 복수의 인버터(Inverter);
상기 복수의 코일모듈에서 각각 발생하는 자기장이 동일한 위상을 갖도록 상기 복수의 인버터를 한번에 제어할 수 있는 중앙제어장치;
상기 복수의 코일모듈에 각각 상기 교류전원을 제공하는 전원제공장치; 및
상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 사이에 위치하여 상기 전원제공장치와 상기 복수의 인버터 각각의 연결을 단속하는 복수의 스위치
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송장치.An apparatus for wirelessly transmitting power, comprising:
A plurality of coil modules for generating magnetic fields uniformly and emitting radiated or magnetic fields;
A plurality of inverters for converting the frequency or phase of the AC power supplied to the plurality of coil modules;
A central control device capable of controlling the plurality of inverters at one time so that magnetic fields respectively generated in the plurality of coil modules have the same phase;
A power supply device for supplying the AC power to each of the plurality of coil modules; And
And a plurality of switches disposed between the power supply device and each of the plurality of inverters for interrupting connection between the power supply device and each of the plurality of inverters,
Wherein the wireless power transmission device comprises:
복수의 권선에 교류전원을 제공하는 제1 과정;
상기 복수의 권선에 각각 상기 교류전원의 제공 여부를 스위칭하는 제2 과정;
상기 교류전원의 주파수 또는 위상을 변환하는 제3 과정;
상기 복수의 권선이 각각 발생시키는 자기장이 동일한 위상을 갖도록 상기 각 권선에 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상의 변환을 제어하는 제4 과정; 및
상기 복수의 권선이 각각 상기 제4 과정에서 주파수 또는 위상이 변환된 교류전원을 제공받아 균등한 자기장을 발생시키는 제5 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송방법.A method for wirelessly transmitting power,
A first step of supplying AC power to a plurality of windings;
A second step of switching whether the AC power supply is provided to each of the plurality of windings;
A third step of converting the frequency or phase of the AC power source;
A fourth step of controlling conversion of the frequency or phase of the AC power supplied to each winding so that the magnetic fields generated by the plurality of windings have the same phase; And
A fifth step of generating an equal magnetic field by providing alternating current power whose frequency or phase has been converted in each of the plurality of windings in the fourth step
And transmitting the wireless power to the base station.
상기 제4 과정은,
모든 권선에 제공되는 교류전원의 주파수 또는 위상의 변환을 함께 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송방법.10. The method of claim 9,
In the fourth step,
And controlling the conversion of the frequency or the phase of the alternating-current power supplied to all the windings.
상기 제4 과정은,
상기 복수의 권선에 각각 제공되는 교류전원의 동기를 맞춰 상기 권선이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송방법.11. The method of claim 10,
In the fourth step,
And synchronizing the AC power supplied to each of the plurality of windings to cause the windings to generate a maximum uniform magnetic field.
상기 제4 과정은,
기 설정된 권선의 교류전원의 주파수 또는 위상의 변환을 제어하기 위해, 상기 기 설정된 권선에 인접한 권선에서 발생하는 자기장의 위상과 크기를 감지하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송방법.10. The method of claim 9,
In the fourth step,
Wherein a phase and magnitude of a magnetic field generated in a winding adjacent to the predetermined winding is sensed to control the conversion of the frequency or phase of the alternating current power source of the predetermined winding.
상기 제4 과정은,
상기 제2 과정에서 상기 기 설정된 권선에 상기 교류전원이 제공되지 않거나 상기 교류전원의 제공을 중단하는 경우, 상기 기 설정된 권선이 상기 기 설정된 권선에 인접한 권선에서 발생하는 자기장의 위상과 크기를 감지하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송방법.13. The method of claim 12,
In the fourth step,
When the AC power supply is not provided to the predetermined winding in the second step or when the supply of the AC power is stopped, the predetermined winding detects the phase and magnitude of the magnetic field generated in the winding adjacent to the predetermined winding Wherein the wireless power transmission method comprises the steps of:
상기 제4 과정은,
상기 기 설정된 권선에 인접한 권선에서 발생하는 자기장에 의해 상기 기 설정된 권선에서 발생하는 유도전류를 이용하여, 상기 기 설정된 권선에 인접한 권선에서 발생하는 자기장의 위상과 크기를 감지하는 것을 특징으로 하는 무선전력 전송방법.14. The method of claim 13,
In the fourth step,
And detecting a phase and a magnitude of a magnetic field generated in a winding adjacent to the predetermined winding by using an induced current generated in the predetermined winding by a magnetic field generated in a winding adjacent to the predetermined winding, Transmission method.
기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장 또는 상기 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장에 의해 상기 기 설정된 코일모듈에서 발생하는 유도전류를 수신하는 수신부;
상기 수신부에서 수신한 자기장 또는 유도전류를 이용해 상기 인접한 코일모듈의 자기장의 방향과 크기를 감지하는 감지부;
상기 감지부가 감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여, 상기 인접한 코일모듈의 기준 자기장을 선별하는 선별부;
상기 선별부가 선별한 기준 자기장의 위상을 판단하는 판단부; 및
상기 판단부가 판단한 상기 기준 자기장의 위상을 갖도록 상기 기 설정된 코일모듈에 제공되는 교류전원의 위상을 제어하는 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어장치.In an apparatus for controlling transmission of power wirelessly,
A receiving unit for receiving an induced current generated in the predetermined coil module by a magnetic field generated from a coil module adjacent to the predetermined coil module or a magnetic field generated from the adjacent coil module;
A sensing unit for sensing a direction and a magnitude of a magnetic field of the adjacent coil module using a magnetic field or an induced current received by the receiving unit;
A selector for selecting a reference magnetic field of the adjacent coil module by determining the direction and size of the magnetic field sensed by the sensing unit;
A determination unit for determining a phase of the reference magnetic field selected by the selector; And
A control unit for controlling the phase of the AC power supplied to the predetermined coil module so as to have the phase of the reference magnetic field determined by the determination unit,
And a power control unit for controlling the power control unit.
상기 선별부는,
상기 감지부가 감지한 자기장이 하나인 경우, 상기 감지부가 감지한 자기장을 상기 기준 자기장으로 선별하고, 상기 감지부가 감지한 자기장이 둘 이상인 경우 상기 감지부가 감지한 자기장의 크기가 가장 큰 것들 중에 임의의 하나를 상기 기준 자기장으로 선별하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어장치.16. The method of claim 15,
The sorting unit,
If the magnetic field sensed by the sensing unit is one, the magnetic field sensed by the sensing unit is selected by the reference magnetic field. If the sensing unit senses two or more magnetic fields, One of which is selected by the reference magnetic field.
기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈과 연결된 무선전력전송 제어장치로부터 발생한 동기신호를 수신하는 수신부;
상기 수신부가 수신한 동기신호를 이용하여 상기 인접한 코일모듈과 동일한 위상을 갖는 자기장이 발생하도록 교류전원의 위상을 제어하는 제어부; 및
상기 제어부가 상기 교류전원의 위상을 제어하는 동기신호를 인접한 다른 코일모듈에 송신하는 송신부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어장치.In an apparatus for controlling transmission of power wirelessly,
A receiving unit for receiving a synchronous signal generated from a wireless power transmission control device connected to a coil module adjacent to a predetermined coil module;
A controller for controlling the phase of the AC power so that a magnetic field having the same phase as that of the adjacent coil module is generated using the synchronization signal received by the receiver; And
And a control unit for controlling the phase of the AC power,
And a power control unit for controlling the power control unit.
기 설정된 코일모듈에 인접한 코일모듈로부터 발생한 자기장의 방향과 크기를 감지하는 과정;
감지한 자기장의 방향과 크기를 판단하여, 상기 인접한 코일모듈의 기준 자기장을 선별하는 과정;
선별한 기준 자기장의 위상을 판단하는 과정; 및
판단한 기준 자기장의 위상을 갖도록 상기 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터(Inverter)를 제어하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어방법.In a method for controlling transmission of power wirelessly,
Detecting a direction and a magnitude of a magnetic field generated from a coil module adjacent to the predetermined coil module;
Determining a direction and size of the sensed magnetic field and selecting a reference magnetic field of the adjacent coil module;
Determining a phase of the selected reference magnetic field; And
And controlling an inverter connected to the predetermined coil module so as to have a phase of the reference magnetic field
And transmitting the power control information to the radio network controller.
코일모듈에 교류전원을 제공하기 위한 전원 통신선을 이용하여, 인버터(Inverter) 간의 동기 신호를 서로 주고 받는 과정; 및
상기 코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 주고 받은 동기 신호를 이용하여 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어방법.In a method for controlling transmission of power wirelessly,
Receiving synchronization signals between inverters using a power supply communication line for supplying AC power to the coil module; And
And controlling the inverter connected to the predetermined coil module using the received synchronous signal so that the coil module generates the maximum uniform magnetic field
And transmitting the power control information to the radio network controller.
인버터(Inverter) 간의 무선 통신을 이용하여, 상기 인버터 간의 동기 신호를 서로 주고 받는 과정; 및
코일모듈이 최대의 균등한 자기장을 발생시키도록 주고 받은 동기 신호를 이용하여 기 설정된 코일모듈과 연결된 인버터를 제어하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력전송 제어방법.
In a method for controlling transmission of power wirelessly,
Receiving synchronization signals between the inverters using wireless communication between the inverters; And
A process of controlling an inverter connected to a predetermined coil module by using a received and received synchronous signal so that the coil module generates a maximum uniform magnetic field
And transmitting the power control information to the radio network controller.
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