KR20170075237A - 비접촉 방식 전력 전송 장치 - Google Patents

비접촉 방식 전력 전송 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170075237A
KR20170075237A KR1020150184636A KR20150184636A KR20170075237A KR 20170075237 A KR20170075237 A KR 20170075237A KR 1020150184636 A KR1020150184636 A KR 1020150184636A KR 20150184636 A KR20150184636 A KR 20150184636A KR 20170075237 A KR20170075237 A KR 20170075237A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
power conversion
conversion unit
unit
input
Prior art date
Application number
KR1020150184636A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101771821B1 (ko
Inventor
조상호
고태석
Original Assignee
삼성전기주식회사
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 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020150184636A priority Critical patent/KR101771821B1/ko
Priority to US15/205,705 priority patent/US10170941B2/en
Priority to CN201610624355.7A priority patent/CN106911189B/zh
Publication of KR20170075237A publication Critical patent/KR20170075237A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101771821B1 publication Critical patent/KR101771821B1/ko

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H02J17/00
    • H02J5/005
    • H02J7/025
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H02J7/04Regulation of charging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current

Landscapes

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

Abstract

본 출원은 전력 변환 효율을 개선하거나, 전력 변환부가 최적의 동작 범위에서 구동할 수 있는 비접촉 방식 전력 전송 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치는 입력 전력을 송전 전력으로 변환하는 전력 변환부와, 상기 송전 전력을 비접촉 방식으로 전송하는 송전부와, 상기 송전 전력의 상태에 따라 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어하기 위한 전력 변환 제어 신호를 상기 전력 변환부에 제공하고, 상기 전력 변환 제어 신호에 기초하여 상기 입력 전력의 전력 레벨을 제어하기 위한 입력 전력 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

비접촉 방식 전력 전송 장치{NON-CONTACT TYPE POWER TRANSMISSION APPARATUS}
본 발명은 비접촉 방식으로 전력을 전송하는 비접촉 방식 전력 전송 장치에 관한 것이다.
무선충전 분야는 최근 스마트폰에 기본으로 탑재되는 등 시장이 개화하기 시작하는 시점이다. 하지만 무선충전은 급속충전이 일반화된 기존의 유선충전에 비해 충전 전력이 작아 충전시간 측면에서 매우 불리한 문제점이 있다. 이에 따라 무선충전의 출력 전력을 높이고자 하는 시장의 요구가 커지고 있고 이에 대응하기 위한 업계의 연구도 지속되고 있다.
즉, 이러한 문제는 무선충전의 경우 기존 유선충전에 비해 전력 변환 효율이 낮아 발생하는 발열 문제를 해결하기 위해 출력 전류를 낮춘 것이 원인이다. 이러한 문제점들이 시장의 성장을 저하시키기 때문에 많은 개발자들은 무선충전의 효율을 개선하고자 하는 연구를 회로, 재료, 제조 등 많은 측면에서 진행하고 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2014-0024194호 일본공개특허공보 제2012-165510호
본 출원은 전력 변환 효율을 개선할 수 있는 비접촉 방식 전력 전송 장치를 제안한다.
또한, 본 출원은 전력 변환부가 최적의 동작 범위에서 구동할 수 있는 비접촉 방식 전력 전송 장치를 제안한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치는 입력 전력을 송전 전력으로 변환하는 전력 변환부와, 상기 송전 전력을 비접촉 방식으로 전송하는 송전부와, 상기 송전 전력의 상태에 따라 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어하기 위한 전력 변환 제어 신호를 상기 전력 변환부에 제공하고, 상기 전력 변환 제어 신호에 기초하여 상기 입력 전력의 전력 레벨을 제어하기 위한 입력 전력 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 변환 효율이 개선되고 종래에 비하여 큰 전력 레벨을 출력할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 5a는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 주파수를 연산하는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 주파수에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 6a는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 시비율을 연산하는 도면이고, 도 6b는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 시비율에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 7a는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 위상을 연산하는 도면이고, 도 7b는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 위상에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 12는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 주파수에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 13은 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 시비율에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 14는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 위상에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(100)는 전력 변환부(120), 송전부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다.
전력 변환부(120)는 제어부(140)의 입력 전력 제어 신호에 의해 제어된 입력 전력을 공급받아 송전 전력으로 변환하여 출력할 수 있다.
송전부(130)는 전력 변환부(120)로부터의 송전 전력을 비접촉 방식으로 외부의 수전 장치에 송전할 수 있다.
제어부(140)는 송전 전력의 상태에 기초하여 전력 변환부(120)의 전력 변환 동작을 제어하는 전력 변환 제어 신호를 제공할 수 있고, 전력 변환 제어 신호에 기초하여 상기 입력 전력의 전력 레벨을 제어하는 입력 전력 제어 신호를 제공할 수 있다.
예를 들어, 제어부(140)는 수전 장치의 요청 또는 설정된 전력 레벨을 갖는 송전 전력을 제공하기 위해 전력 변환 제어 신호를 전력 변환부(120)에 제공할 수 있으며, 또한 예를 들어, 전력 변환부(120)의 전력 변환 동작의 상태가 기준 범위에 속하도록 하기 위해, 제어부(140)는 전력 변환 제어 신호에 기초하여 입력 전력 제어 신호를 출력할 수 있고, 전력 변환부(120)의 전력 변환 동작의 상태가 기준 범위를 벗어나면 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변하기 위한 입력 전력 제어 신호를 출력할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(200)는 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(100)에 대비하여 전력 공급부(210)를 더 포함할 수 있다.
전력 공급부(210)는 상기 입력 전력을 전력 변환부(220)에 공급할 수 있고, 제어부(240)로부터 출력된 입력 전력 제어 신호에 기초하여 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변할 수 있다. 예를 들어, 제어부(240)는 전력 변환부(220)의 전력 변환 동작을 제어하는 전력 변환 제어 신호에 기초하여 상기 입력 전력의 전력 레벨을 제어하기 위한 입력 전력 제어 신호를 전력 공급부(210)에 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(300)는 적어도 하나의 스위치(Q)를 갖는 전력 공급부(310), 적어도 하나의 스위치(S1, S2, S3, S4)를 갖는 전력 변환부(320), 캐패시터(Cr) 및 코일(Lr)을 갖는 송전부(330) 및 제어부(340)를 포함할 수 있다.
전력 공급부(310)는 적어도 하나의 스위치(Q)의 스위칭 동작을 통해 전력(Vin)을 입력 전력으로 변환할 수 있다. 전력 공급부(310)는 부스트 컨버터(boost converter) 또는 벅 컨버터(buck converter)일 수 있다. 적어도 하나의 스위치(Q)는 제어부(340)로부터의 입력 전력 제어 신호(Vpwm)에 의해 시비율이 가변되어 입력 전력의 전력 레벨을 가변할 수 있다.
전력 변환부(320)는 적어도 하나의 스위치(S1, S2, S3, S4)의 스위칭 동작을 통해 전력 공급부(310)로부터의 입력 전력을 송전 전력으로 변환할 수 있다. 적어도 하나의 스위치(S1, S2, S3, S4)는 하이 사이드에 제1 스위치(S1)와 제4 스위치(S4)가 배치되고, 로우 사이드에 제3 스위치(S3)와 제2 스위치(S2)가 배치된 풀 브리지(full bridge) 인버터일 수 있다, 제어부(340)는 풀 브리지 인버터(S1, S2, S3, S4)의 스위칭 동작을 제어하기 위해 전력 변환 제어 신호(Vg1, Vg2)를 제공할 수 있다.
상기 전력 변환 제어 신호는 제1 게이트 신호(Vg1)과 제2 게이트 신호(Vg2)를 포함할 수 있다. 제1 게이트 신호(Vg1)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)에 전달될 수 있고, 제2 게이트 신호(Vg2)는 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)에 전달될 수 있다. 제1 게이트 신호(Vg1)와 제2 게이트 신호(Vg2)는 신호 레벨이 서로 반대일 수 있다. 즉, 제1 게이트 신호(Vg1)가 하이 레벨의 신호일 경우 제2 게이트 신호(Vg2)는 로우 레벨의 신호일 수 있고, 반대로, 제1 게이트 신호(Vg1)가 로우 레벨의 신호일 경우 제2 게이트 신호(Vg2)는 하이 레벨의 신호일 수 있다.
이에 따라, 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 턴 온되면, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)가 턴 오프되고, 반대로 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 턴 오프되면, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)가 턴 온되어, 서로 상보적으로 동작할 수 있다.
송전부(330)는 캐패시터(Cr)와 코일(Lr)을 포함하고, 전력 변환부(320)로부터의 송전 전력을 비접촉 방식으로 외부의 수전 장치에 전송할 수 있다.
상기 송전 전력의 전력 상태(Vsen)는 제어부(340)에 전달되고, 제어부(340)는 이에 기초하여 전력 변환부(320)의 전력 변환 동작을 제어할 수 있다. 도시된 바에 따르면, 상기 송전 전력의 전력 상태(Vsen)는 캐패시터(Cr)와 코일(Lr)의 연결점에서 검출될 수 있으나, 상기 송전 전력이 검출되는 위치는 이에 한정되지 않고, 예를 들어 캐패시터(Cr)와 제2 및 제4 스위치(S2,S4)의 연결점에서도 검출될 수는 등 다양한 위치에서 검출될 수 있다.
제어부(340)는 전력 변환부(320)가 설정된 기준 범위 내에서 전력 변환 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부(340)는 전력 변환부(320)의 전력 변환 동작에 이용되는 스위칭 주파수, 스위칭 온오프 시비율(duty), 스위치 온 위상이 기준 범위 내에 속하도록 제어할 수 있고, 전력 공급부(310)에 입력 전력 제어 신호(Vpwm)를 전송해서, 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변하여 스위칭 주파수, 스위칭 온오프 시비율, 스위치 온 위상 중 적어도 하나가 기준 범위 내에 속하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 입력 전력 제어 신호(Vpwm)는 전력 변환 제어 신호(Vg1, Vg2)에 기초하여 설정될 수 있다. 입력 전력 제어 신호(Vpwm)는 전력 공급부(310)의 적어도 하나의 스위치(Q)의 스위칭 온오프 시비율을 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(400)의 전력 변환부(420)는 제1 스위치(S1)가 하이 사이드에 배치되고, 제2 스위치(S2)가 로우 사이드에 배치된 하프 브리지(half bridge) 인버터를 포함할 수 있다. 전력 변환부(420)는 하프 브리지 인버터(S1, S2)의 스위칭 동작을 통해 전력 공급부(410)로부터의 입력 전력을 송전 전력으로 변환하여 송전부(430)에 전달할 수 있다. 제어부(440)는 제1 스위치(S1)에 제1 게이트 신호(Vg1)를 전달하고, 제2 스위치(S2)에 제2 게이트 신호(Vg2)를 전달하여, 제1 스위치(S1)가 턴 온되면, 제2 스위치(S2)가 턴 오프되고, 제1 스위치(S1)가 턴 오프되면, 제2 스위치(S2)가 턴 온되도록 제어할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 주파수를 연산하는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 주파수에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 상기 제어부는 주파수 변조 방식으로 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어할 수 있고, 클럭 신호(osc)에 따라 상기 전력 변환부의 전력 변환 주파수를 연산할 수 있다.
도 5a를 참조하면, 예를 들어, 클럭 신호(Vosc)는 하이 레벨과 로우 레벨이 반복되는 신호 구성을 가지고 있고, 하나의 하이 레벨과 연속된 하나의 로우 레벨의 신호 구성을 클럭의 한 주기(tosc)로 설정하면 제1 게이트 신호 (또는 제2 게이트 신호일 수 있다.)(Vg1)의 하나의 하이 레벨과 연속된 하나의 로우 레벨을 갖는 한 주기(tsw)에 몇 주기의 클럭 신호가 대응되는지 연산할 수 있고, 주기와 주파수의 관계에 따르면, 클럭 신호의 주기에 따라 상기 전력 변환부의 전력 변환에 이용되는 스위칭 주파수를 연산할 수 있다. 상술한 주파수 변조 방식에서, 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 시비율을 고정시킬 수 있으며, 예를 들어 50%로 고정될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상술한 바와 같이 연산된 스위칭 주파수(fsw)가 기준 범위(flower<fsw<fupper) 내에 있으면, 상기 제어부는 상기 전력 공급부로부터의 입력 전력의 전력 레벨을 유지시키고, 스위칭 주파수(fsw)가 기준 범위에서 벗어나면(fsw<flower)(fsw>fupper), 상기 제어부는 상기 전력 공급부로부터의 입력 전력의 전력 레벨을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 스위칭 주파수(fsw)가 기준 범위의 하한 주파수보다 낮으면(fsw<flower) 상기 전력 공급부의 적어도 하나의 스위치의 스위칭 시비율을 증가시키는 입력 전력 제어 신호를 상기 전력 공급부에 제공할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스위칭 주파수(fsw)가 기준 범위의 상한 주파수보다 높으면(fsw>fupper) 상기 전력 공급부의 적어도 하나의 스위치의 스위칭 시비율을 감소시키는 입력 전력 제어 신호를 상기 전력 공급부에 제공할 수 있다.
이에 따라, 비접촉 방식 전력 수전 장치의 위치, 요청 등과 같이 조건이 변경되어 부하가 증가하거나 송전 전력의 전압 레벨을 높이는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 높여야 할 경우 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수를 낮추는 동작을 수행하는데 이러한 스위칭 주파수는 상기 전력 공급부의 동작에도 반영되어 상기 입력 전력의 전압 레벨을 높여 스위칭 주파수를 크게 낮추지 않고 전압 이득을 높일 수 있다.
반대로 부하가 감소하거나 송전 전력의 전압 레벨을 낮추는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 낮춰야 할 경우 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수를 높이는 동작을 수행하는데 이러한 스위칭 주파수는 상기 전력 공급부의 동작에도 반영되어 상기 입력 전력의 전압 레벨을 낮춰 스위칭 주파수를 크게 높이지 않고 전압 이득을 낮출 수 있다.
즉, 최적의 동작을 하는 스위칭 주파수 조건에서 크게 벗어나지 않고 전압 이득을 변경할 수 있기 때문에 전 부하 조건에서 효율 개선을 기대할 수 있는 장점이 있다.
도 6a는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 시비율을 연산하는 도면이고, 도 6b는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 시비율에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
상기 제어부는 시비율 변조 방식으로 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어할 수 있다. 도 5a에서 설명한 바와 마찬가지로, 도 6a를 참조하면, 클럭 신호(Vosc)는 하이 레벨과 로우 레벨이 반복되는 신호 구성을 가지고 있고, 하나의 하이 레벨과 연속된 하나의 로우 레벨의 신호 구성을 클럭의 한 주기(tosc)로 설정하면 제1 게이트 신호 또는 제2 게이트 신호(Vg1 또는 Vg2)의 하나의 하이 레벨과 연속된 하나의 로우 레벨을 갖는 한 주기(tsw)에 몇 주기의 클럭 신호가 대응되는지 연산할 수 있고, 제1 게이트 신호 또는 제2 게이트 신호(Vg1 또는 Vg2)의 온 듀티(on duty) 또는 오프 듀티(off duty)는 몇 주기의 클럭 신호가 대응되는지 연산할 수 있으므로(td), 제1 게이트 신호 또는 제2 게이트 신호(Vg1 또는 Vg2)의 시비율을 연산할 수 있다. 상술한 시비율 변조 방식에 있어서, 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수를 고정시킬 수 있다.
도 6b를 참조하면, 상술한 바와 같이 연산된 상기 전력 변환부의 스위칭 온오프 시비율(D)이 기준 범위(Dlower<D<Dupper) 내에 있으면, 상기 제어부는 상기 전력 공급부로부터의 입력 전력의 전력 레벨을 유지시키고, 스위칭 온오프 시비율(D)이 기준 범위에서 벗어나면(D<Dlower)(D>Dupper), 상기 제어부는 상기 전력 공급부로부터의 입력 전력의 전력 레벨을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 스위칭 온오프 시비율(D)이 기준 범위의 하한 시비율보다 낮으면(D<Dlower) 상기 전력 공급부의 적어도 하나의 스위치의 스위칭 시비율을 감소시키는 입력 전력 제어 신호를 상기 전력 공급부에 제공할 수 있다. 또한, 예를 들어, 스위칭 온오프 시비율(D)이 기준 범위의 상한 시비율보다 높으면(D>Dupper) 상기 전력 공급부의 적어도 하나의 스위치의 스위칭 시비율을 증가시키는 입력 전력 제어 신호를 상기 전력 공급부에 제공할 수 있다.
이에 따라, 부하가 증가하거나 송전 전력의 전압 레벨을 높이는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 높여야 할 경우 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 온오프 시비율을 높이는 동작을 수행하는데 이러한 스위칭 온오프 시비율은 상기 전력 공급부의 동작에도 반영되어 상기 입력 전력의 전압 레벨을 높여 스위칭 온오프 시비율을 크게 높이지 않고 전압 이득을 높일 수 있다.
반대로 부하가 감소하거나 송전 전력의 전압 레벨을 낮추는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 낮춰야 할 경우 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 온오프 시비율을 낮추는 동작을 수행하는데 이러한 스위칭 온오프 시비율은 상기 전력 공급부의 동작에도 반영되어 상기 입력 전력의 전압 레벨을 낮춰 스위칭 시비율을 크게 낮추지 않고 전압 이득을 낮출 수 있다.
즉, 최적의 동작을 하는 스위칭 온오프 시비율 조건에서 크게 벗어나지 않고 전압 이득을 변경할 수 있기 때문에 전 부하 조건에서 효율 개선을 기대할 수 있는 장점이 있다.
도 7a는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 위상을 연산하는 도면이고, 도 7b는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 위상에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
상기 제어부는 위상 변조 방식으로 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어할 수 있다. 도 5a 및 도 6a에서 설명한 바와 마찬가지로, 도 7a를 참조하면, 클럭 신호(Vosc)는 하이 레벨과 로우 레벨이 반복되는 신호 구성을 가지고 있고, 하나의 하이 레벨과 연속된 하나의 로우 레벨의 신호 구성을 클럭의 한 주기(tosc)로 설정하면 제1 게이트 신호 또는 제2 게이트 신호(Vg1 또는 Vg2)의 하나의 하이 레벨과 연속된 하나의 로우 레벨을 갖는 한 주기(tsw)에 몇 주기의 클럭 신호가 대응되는지 연산할 수 있고, 제1 게이트 신호 또는 제2 게이트 신호(Vg1 또는 Vg2)의 한 주기는 각각 몇 주기의 클럭 신호에 대응되는지 연산할 수 있으며, 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호(Vg1 및 Vg2)의 온 듀티(on duty)(또는 오프 듀티(off duty))가 몇 주기의 클럭 신호가 대응되는지 연산할 수 있으므로(tph), 제1 게이트 신호와 제2 게이트 신호(Vg1, Vg2)간의 스위치 온 위상(θ)는 다음의 수식1에 따라 연산될 수 있다.
(수식1)
θ=(n/N)*360
여기서, n은 제1 게이트 신호 및 제2 게이트 신호(Vg1 또는 Vg2)의 온 듀티(on duty) 또는 오프 듀티(off duty)에 대응되는 클럭 신호(Vosc)의 주기이고, N은 제1 게이트 신호 또는 제2 게이트 신호(Vg1 또는 Vg2)의 한 주기에 대응되는 클럭 신호(Vosc)의 주기이다.
상술한 위상 변조 방식에 있어서, 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수와 스위칭 온오프 시비율을 고정시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 스위칭 온오프 시비율은 50%로 고정될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 상술한 바와 같이 연산된 위상(θ)이 기준 범위(θlower<θ<θupper) 내에 있으면, 상기 제어부는 상기 전력 공급부로부터의 입력 전력의 전력 레벨을 유지시키고, 위상(θ)이 기준 범위에서 벗어나면(θ<θlower)(θ>θupper), 상기 제어부는 상기 전력 공급부로부터의 입력 전력의 전력 레벨을 가변시킬 수 있다.
예를 들어, 위상(θ)이 기준 범위의 하한 위상보다 낮으면(θ<θlower) 상기 전력 공급부의 적어도 하나의 스위치의 스위칭 시비율을 증가시키는 입력 전력 제어 신호를 상기 전력 공급부에 제공할 수 있다.
또한, 예를 들어, 위상(θ)이 기준 범위의 상한 위상보다 높으면(θ>θupper) 상기 전력 공급부의 적어도 하나의 스위치의 스위칭 시비율을 감소시키는 입력 전력 제어 신호를 상기 전력 공급부에 제공할 수 있다.
마찬가지로, 부하가 변경하거나 송전 전력의 전압 레벨을 높이거나 낮추는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 높이거나 낮춰야 할 경우, 상기 전력 공급부로부터의 입력 전력의 전압 레벨을 가변하여 상기 전력 변환부가 최적의 동작점을 포함하는 기준 범위 내에서 전압 이득을 변경할 수 있기 때문에 전 부하 조건에서 효율 개선을 기대할 수 있는 장점이 있다.
다만, 상술한 위상 변조 방식은 도 4에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(400)의 전력 변환부(420)의 하프 브리지 인버터(S1,S2)에는 적용이 어려울 수 있다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(500)는 제어부(540)는 전력 변환부(520)의 전력 변환 동작을 제어하는 전력 변환 제어 신호(Vg1,Vg2)를 전력 공급부(510)에 입력 전력 제어 신호로 제공할 수 있다.
예를 들어, 제어부(540)는 제1 게이트 신호(Vg1)(제2 게이트 신호(Vg2) 또한 가능하다.)를 전력 공급부(510)에 입력 전력 제어 신호로 제공할 수 있으며, 송전부(530)에 의해 외부에 전송되는 송전 전력의 전력 레벨을 증가시켜야 되는 경우 제어부(540)는 전력 변환부(520)의 풀 브리지 인버터(S1,S2,S3,S4)의 시비율을 증가시키는 전력 변환 제어 신호(Vg1,Vg2)를 전력 변환부(520)에 제공하고, 제어부(540)는 제1 게이트 신호(Vg1) 또는 제2 게이트 신호(Vg2)를 전력 공급부(510)에 입력 전력 제어 신호로 제공하면, 전력 공급부(510)의 적어도 하나의 스위치(Q)의 스위칭 시비율이 증가하여 상기 입력 전력의 전력 레벨이 증가하고, 이에 따라 전력 변환부(520)에서 송전부(530)에 전달되는 송전 전력의 전력 레벨이 증가할 수 있다.
더하여, 송전 전력의 전력 레벨을 감소시키는 경우 마찬가지로, 제어부(540)는 전력 변환부(520)의 풀 브리지 인버터(S1,S2,S3,S4)의 시비율을 감소시키는 전력 변환 제어 신호(Vg1,Vg2)를 전력 변환부(520)에 제공하고, 제1 게이트 신호(Vg1) 또는 제2 게이트 신호(Vg2)를 전력 공급부(510)에 입력 전력 제어 신호로 제공하면, 전력 공급부(510)의 적어도 하나의 스위치(Q)의 스위칭 시비율이 감소하여 상기 입력 전력의 전력 레벨이 감소하고 이에 따라 전력 변환부(520)에서 송전부(530)에 전달되는 송전 전력의 전력 레벨이 감소할 수 있다.
상술한 입력 전력의 전력 레벨을 가변시키는 방법은 상술한 시비율 변조 방식과 주파수 변조 방식이 있을 수 있다.
주파수 변조 방식의 경우, 예를 들어, 전력 공급부(510)가 CCM(Continuous Current Mode)로 동작하면, 전력 변환부(520)의 스위칭 시비율(D) 및 전력 공급부에 입력되는 전압 (VIN)에 따른 출력 전압(Vo)(상기 입력 전력의 전압 레벨) 간의 관계는 다음의 수식2와 같다.
(수식2)
Figure pat00001
즉, 전력 공급부(510)가 CCM으로 동작할 경우 출력 전압은 동작 주파수에 관계없이 시비율(D)에 의해서만 결정이 된다. 한편, 전력 공급부(510)가 DCM(Discontinuous Current Mode)로 동작할 경우 스위칭 시비율(D) 및 전력 공급부에 입력되는 전압 (VIN)에 따른 출력 전압(Vo)(상기 입력 전력의 전압 레벨) 간의 관계는 다음의 수식3과 같다.
(수식3)
Figure pat00002
여기에서 Io는 전력 공급부(510)의 출력 전류, L은 인덕턴스, f는 스위칭 주파수를 의미한다.
즉, 전력 공급부(510)가 DCM으로 동작할 경우 출력 전압은 시비율 (D) 뿐만 아니라, 스위칭 주파수(f)에 의해서도 영향을 받으며, 시비율이 50%로 동일한 조건에서 스위칭 주파수가 낮아질 경우 출력 전압은 상승하며, 주파수가 높아질 경우 출력 전압은 하강한다.
이러한 특성을 이용할 경우 부하가 증가하거나 출력 전압을 높이는 등 전력 변환부(520)의 전압 이득을 높여야 할 경우 제어부(540)는 전력 변환부(520)의 스위칭 주파수를 낮추는 동작을 하는데 이러한 스위칭 주파수는 전력 공급부(510)로부터 공급되는 입력 전력의 전압 레벨을 높여 전력 변환부(520)의 스위칭 주파수를 크게 낮추지 않고 전압 이득을 높일 수 있다.
반대로 부하가 감소하거나 출력 전압을 낮추는 등 전력 변환부(520)의 전압 이득을 낮춰야 할 경우 제어부(540)는 전력 변환부(520)의 스위칭 주파수를 높이는 역할을 하는데 이러한 스위칭 주파수는 전력 공급부(510)로부터 공급되는 입력 전력의 전압 레벨을 낮춰 스위칭 주파수를 크게 높이지 않고 전압 이득을 낮추는 특징이 있다.
즉, 최적의 동작을 하는 스위칭 주파수 조건에서 크게 벗어나지 않고 전압 이득을 변경할 수 있기 때문에 전 부하 조건에서 효율 개선을 기대할 수 있는 장점이 있다.
도 9는 본 발명의 제6 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제6 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(600)의 전력 변환부(620)는 하프 브리지 인버터(S1,S2)를 포함할 수 있고, 제어부(650)는 전력 변환부(620)의 하프 브리지 인버터(S1,S2)의 전력 변환 동작을 제어하는 제1 및 제2 게이트 신호(Vg1,Vg2)를 전력 변환부(620)와 전력 공급부(610)에 제공할 수 있다.
제1 및 제2 게이트 신호(Vg1,Vg2)에 의해 제어된 입력 전력은 전력 변환부(620)에 의해 송전 전력으로 변환되고, 송전부(630)는 전력 변환부(620)로부터의 송전 전력을 외부에 비접촉 방식으로 전송할 수 있다.
상술한 입력 전력의 전력 레벨을 가변시키는 방법은 상술한 시비율 변조 방식과 주파수 변조 방식이 있을 수 있으며, 이에 관한 설명은 도 8의 설명과 유사하므로 생략하도록 한다.
도 10은 본 발명의 제7 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 제7 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(700)는 외부의 가변 어댑터(A)부터 입력 전력을 공급받을 수 있고, 제어부(740)는 전력 변환부(720)의 풀 브리지 인버터(S1,S2,S3,S4)의 전력 변환 동작을 제어하는 전력 변환 제어 신호(Vg1,Vg2)에 기초하여 가변 어댑터(A)의 입력 전력 공급 동작을 제어하는 입력 전력 제어 신호(D+ D-)를 가변 어댑터(A)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 제어부(740)는 전력 변환부(720)의 풀 브리지 인버터(S1,S2,S3,S4)의 전력 변환 동작의 상태가 기준 범위에 속하도록 제어할 수 있다. 송전부(730)는 전력 변환부(720)로부터의 송전 전력을 비접촉 방식으로 외부의 수전 장치에 전송할 수 있다.
도 11은 본 발명의 제8 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치의 개략적인 회로도이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제8 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(800)의 전력 변환부(820)는 하프 브리지 인버터(S1,S2)를 포함할 수 있고, 제어부(840)는 하프 브리지 인버터(S1,S2)의 전력 변환 동작을 제어하는 전력 변환 제어 신호(Vg1,Vg2)에 기초하여 가변 어댑터(A)의 입력 전력 공급 동작을 제어하는 입력 전력 제어 신호(D+ D-)를 가변 어댑터(A)에 제공할 수 있다. 이에 따라, 제어부(840)는 전력 변환부(820)의 하프 브리지 인버터(S1,S2)의 전력 변환 동작의 상태가 기준 범위에 속하도록 제어할 수 있다. 송전부(830)는 전력 변환부(820)로부터의 송전 전력을 비접촉 방식으로 외부의 수전 장치에 전송할 수 있다.
도 12는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 주파수에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 12를 참조하면, 도 10 및 도 11에 도시된 상기 제어부는 주파수 변조 방식으로 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어할 수 있고, 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수는 도 5a의 설명과 같이 연산될 수 있다.
상술한 바와 같이 연산된 스위칭 주파수(fsw)가 기준 범위(flower<fsw<fupper) 내에 있으면, 상기 제어부는 상기 가변 어댑터로부터 전달되는 입력 전력의 전력 레벨을 유지시키고, 스위칭 주파수(fsw)가 기준 범위에서 벗어나면(fsw<flower)(fsw>fupper), 상기 제어부는 상기 가변 어댑터로부터 전달되는 입력 전력의 전력 레벨의 가변을 요청할 수 있다.
예를 들어, 스위칭 주파수(fsw)가 기준 범위의 상한 주파수보다 높으면(fsw>fupper) 상기 가변 어댑터로부터 전달되는 입력 전력의 전압 레벨이 감소되도록 요청하는 입력 전력 제어 신호(D+ D-)를 상기 가변 어댑터에 제공할 수 있다.
또한, 예를 들어, 스위칭 주파수(fsw)가 기준 범위의 하한 주파수보다 낮으면(fsw<flower), 상기 가변 어댑터로부터 전달되는 입력 전력의 전압 레벨을 증가시키도록 요청하는 입력 전력 제어 신호(D+ D-)를 상기 가변 어댑터에 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는 입력 전력 제어 신호(D+ D-)의 전압 레벨을 가변하여 상기 입력 전력의 전압 레벨의 가변을 상기 가변 어댑터에 요청할 수 있다.
이에 따라, 비접촉 방식 전력 수전 장치의 위치, 요청 등과 같이 조건이 변경되어 부하가 증가하거나 송전 전력의 전압 레벨을 높이는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 높여야 할 경우 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수를 낮추는 동작을 수행하는데 상기 가변 어댑터로부터 전달받는 입력 전력의 전압 레벨을 높여 스위칭 주파수를 크게 낮추지 않고도 전압 이득을 높일 수 있다.
반대로 부하가 감소하거나 송전 전력의 전압 레벨을 낮추는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 낮춰야 할 경우 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수를 높이는 동작을 수행하는데 상기 가변 어댑터로부터 전달받는 입력 전력의 전압 레벨을 낮춰 스위칭 주파수를 크게 높이지 않고 전압 이득을 낮출 수 있다. 즉, 최적의 동작을 하는 스위칭 주파수 조건에서 크게 벗어나지 않고 전압 이득을 변경할 수 있기 때문에 전 부하 조건에서 효율 개선을 기대할 수 있는 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 전력 변환 시비율에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
도 13을 참조하면, 도 10 및 도 11에 도시된 상기 제어부는 시비율 변조 방식으로 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어할 수 있고, 상기 전력 변환부의 전력 변환 스위칭 시비율은 도 6a의 설명과 같이 연산될 수 있다.
연산된 시비율(D)이 기준 범위(Dlower<D<Dupper) 내에 있으면, 상기 제어부는 상기 입력 전력의 전력 레벨을 유지시키고, 시비율(D)이 기준 범위에서 벗어나면(D<Dlower)(D>Dupper), 상기 제어부는 상기 가변 어댑터로부터 전달되는 입력 전력의 전력 레벨을 가변을 요청할 수 있다.
예를 들어, 시비율(D)이 기준 범위의 상한 시비율보다 높으면(D>Dupper), 상기 제어부는 상기 가변 어댑터로부터 전달받는 입력 전력의 전압 레벨이 증가되도록 요청하는 입력 전력 제어 신호를 상기 가변 어댑터에 제공할 수 있다. 또한 예를 들어, 시비율(D)이 기준 범위의 하한 시비율보다 낮으면(D<Dlower), 상기 제어부는 상기 가변 어댑터로부터 전달받는 입력 전력의 전압 레벨이 감소되도록 요청하는 입력 전력 제어 신호를 상기 가변 어댑터에 제공할 수 있다.
이에 따라, 부하가 증가하거나 송전 전력의 전압 레벨을 높이는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 높여야 할 경우 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 시비율을 높이는 동작을 수행하는데, 이에 더하여 상기 가변 어댑터로부터 전달받는 입력 전력의 전압 레벨이 증가되도록 입력 전력 제어 신호의 전압 레벨을 가변시키고 상기 입력 전력의 전압 레벨을 높여 스위칭 시비율을 크게 높이지 않고 전압 이득을 높일 수 있다.
반대로 부하가 감소하거나 송전 전력의 전압 레벨을 낮추는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 낮춰야 할 경우 상기 제어부는 상기 전력 변환부의 상기 가변 어댑터로부터 전달받는 입력 전력의 전압 레벨이 감소되도록 입력 전력 제어 신호의 전압 레벨을 가변시키고 상기 입력 전력의 전압 레벨을 낮춰 스위칭 시비율을 크게 낮추지 않고 전압 이득을 낮출 수 있다.
즉, 최적의 동작을 하는 스위칭 시비율 조건에서 크게 벗어나지 않고 전압 이득을 변경할 수 있기 때문에 전 부하 조건에서 효율 개선을 기대할 수 있는 장점이 있다.
도 14는 본 발명의 비접촉 방식 전력 전송 장치의 위상에 따른 제어 동작을 나타내는 플로우 챠트이다.
상기 제어부는 위상 변조 방식으로 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어할 수 있상기 전력 변환부의 전력 변환 위상은 도 7a의 설명과 같이 연산될 수 있다.
도 14를 참조하면, 상술한 바와 같이 연산된 위상(θ)이 기준 범위(θlower<θ<θupper) 내에 있으면, 상기 제어부는 상기 입력 전력의 전력 레벨을 유지시키고, 위상(θ)이 기준 범위에서 벗어나면(θ<θlower)(θ>θupper), 상기 제어부는 상기 가변 어댑터로부터 전달되는 입력 전력의 전력 레벨의 가변을 요청할 수 있다.
예를 들어, 위상(θ)이 기준 범위의 상한 위상보다 높으면(θ>θupper), 상기 가변 어댑터로부터 전달받는 상기 입력 전력의 전압 레벨이 감소되도록 요청하는 입력 전력 제어 신호를 상기 가변 어댑터에 제공할 수 있다.
또한, 예를 들어, 위상(θ)이 기준 범위의 하한 위상보다 낮으면(θ<θlower) 상기 가변 어댑터로부터 전달받는 상기 입력 전력의 전압 레벨이 증가되도록 요청하는 입력 전력 제어 신호를 상기 가변 어댑터에 제공할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부는 상기 입력 전력 제어 신호의 전압 레벨을 가변하여 상기 가변 어댑터에 상기 입력 전력의 전압 레벨의 가변을 요청할 수 있다.
마찬가지로, 부하가 변경하거나 송전 전력의 전압 레벨을 높이거나 낮추는 등 비접촉 방식 전력 송전 장치의 전압 이득을 높이거나 낮춰야 할 경우, 상기 전력 공급부로부터의 입력 전력의 전압 레벨을 가변하여 상기 전력 변환부가 최적의 동작점을 포함하는 기준 범위 내에서 전압 이득을 변경할 수 있기 때문에 전 부하 조건에서 효율 개선을 기대할 수 있는 장점이 있다.
다만, 상술한 위상 변조 방식은 도 11에 도시된 본 발명의 제8 실시예에 따른 비접촉 방식 전력 전송 장치(800)의 전력 변환부(820)의 하프 브리지 인버터(S1,S2)에는 적용이 어려울 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전력 변환부를 제어하는 제어 신호에 기초하여 입력 전력의 레벨을 가변시켜, 최적의 동작 범위에서 무선 전력 전송 동작을 수행하여 전력 변환 효율이 개선되고 종래에 비하여 큰 부하를 출력할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100,200,300,400,500,600,700,800: 비접촉 방식 전력 전송 장치
210,310,410,510,610: 전력 공급부
120,220,320,420,520,620,720,820: 전력 변환부
130,230,330,430,530,630,730,830: 송전부
140,240,340,440,540,640,740,840: 제어부

Claims (15)

  1. 입력 전력을 송전 전력으로 변환하는 전력 변환부;
    상기 송전 전력을 비접촉 방식으로 전송하는 송전부; 및
    상기 송전 전력의 상태에 따라 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어하기 위한 전력 변환 제어 신호를 상기 전력 변환부에 제공하고, 상기 전력 변환 제어 신호에 기초하여 상기 입력 전력의 전력 레벨을 제어하기 위한 입력 전력 제어 신호를 출력하는 제어부
    를 포함하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부로부터 출력된 상기 입력 전력 제어 신호에 기초하여 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변하고, 전력 레벨이 가변된 입력 전력을 상기 전력 변환부에 공급하는 전력 공급부를 더 포함하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력 변환 제어 신호는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수 또는 상기 전력 변환부의 스위칭 온오프 시비율 중 적어도 하나를 조정하고,
    상기 입력 전력 제어 신호는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수 또는 상기 전력 변환부의 스위칭 온오프 시비율 중 적어도 하나에 기초하여 상기 전력 공급부의 스위칭 온오프 시비율을 조정하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 변환 제어 신호와 클럭 신호에 기초하여 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수 정보 또는 상기 전력 변환부의 스위칭 온오프 시비율 정보 중 적어도 하나를 연산하고,
    상기 연산 결과가 기준 범위를 벗어나는지 여부에 따라 상기 전력 공급부의 상기 스위칭 온오프 시비율을 조정하는 상기 입력 전력 제어 신호를 출력하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전력 변환 제어 신호는 제1 게이트 신호와 제2 게이트 신호를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 전력 변환 제어 신호와 클럭 신호에 기초하여 상기 제1 게이트 신호와 상기 제2 게이트 신호의 스위치 온 위상을 연산하고, 상기 연산 결과가 기준 범위를 벗어나는지 여부에 따라 상기 전력 공급부의 상기 스위칭 온오프 시비율을 조정하는 상기 입력 전력 제어 신호를 출력하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 변환 제어 신호를 상기 입력 전력 제어 신호로 사용하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 변환부에 상기 입력 전력을 공급하는 외부의 가변 어댑터에 상기 입력 전력 제어 신호를 전송하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전력 변환부는 풀 브리지(full bridge) 인버터 또는 하프 브리지(half bridge) 인버터를 포함하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  9. 입력 전력을 송전 전력으로 변환하는 전력 변환부;
    상기 송전 전력을 비접촉 방식으로 전송하는 송전부; 및
    상기 전력 변환부의 전력 변환 동작의 상태가 기준 범위를 벗어나면 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변시키는 제어부
    를 포함하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변하여 상기 전력 변환부에 공급하는 전력 공급부를 더 포함하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전력 변환 동작의 상태는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수 또는 상기 전력 변환부의 스위칭 온오프 시비율 중 적어도 하나인 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 변환부의 스위칭 주파수 또는 상기 전력 변환부의 스위칭 온오프 시비율 중 적어도 하나가 상기 기준 범위를 벗어났는지 여부에 따라 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변시키는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 변환부의 전력 변환 동작을 제어하는 제1 게이트 신호와 제2 게이트 신호를 상기 전력 변환부에 제공하고,
    상기 제어부는 상기 제1 게이트 신호와 상기 제2 게이트 신호의 스위치 온 위상이 상기 기준 범위를 벗어났는지 여부에 따라 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변시키는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전력 변환부에 상기 입력 전력을 공급하는 외부의 가변 어댑터에 상기 입력 전력의 전력 레벨을 가변시키는 입력 전력 제어 신호를 전송하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 전력 변환부는 풀 브리지(full bridge) 인버터 또는 하프 브리지(half bridge) 인버터를 포함하는 비접촉 방식 전력 전송 장치.
KR1020150184636A 2015-12-23 2015-12-23 비접촉 방식 전력 전송 장치 KR101771821B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150184636A KR101771821B1 (ko) 2015-12-23 2015-12-23 비접촉 방식 전력 전송 장치
US15/205,705 US10170941B2 (en) 2015-12-23 2016-07-08 Non-contact type power transfer apparatus
CN201610624355.7A CN106911189B (zh) 2015-12-23 2016-08-02 非接触式电力传输设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150184636A KR101771821B1 (ko) 2015-12-23 2015-12-23 비접촉 방식 전력 전송 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170075237A true KR20170075237A (ko) 2017-07-03
KR101771821B1 KR101771821B1 (ko) 2017-08-25

Family

ID=59088476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150184636A KR101771821B1 (ko) 2015-12-23 2015-12-23 비접촉 방식 전력 전송 장치

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10170941B2 (ko)
KR (1) KR101771821B1 (ko)
CN (1) CN106911189B (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111373630B (zh) * 2017-12-29 2022-03-22 威里利生命科学有限责任公司 用于无线功率发送器的高效功率放大器系统
US11431201B2 (en) * 2019-09-16 2022-08-30 Analog Devices International Unlimited Company Techniques for improved wireless energy transmission efficiency
DE102021201220A1 (de) * 2021-02-09 2022-08-11 E.G.O. Elektro-Gerätebau GmbH Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum drahtlosen Übertragen von Energie in Richtung eines elektrischen Verbrauchers mittels induktiver Kopplung, Vorrichtung und System
CN114243951B (zh) * 2022-02-22 2022-06-07 中国人民解放军海军工程大学 一种无需参数辨识的磁耦合式无线电能传输系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09191580A (ja) 1996-01-12 1997-07-22 Tdk Corp 非接触型充電装置
EP2430742A1 (en) * 2009-05-11 2012-03-21 The Regents of the University of Colorado, A Body Corporate Integrated photovoltaic module
US9379643B2 (en) * 2010-12-23 2016-06-28 The Regents Of The University Of Colorado, A Body Corporate Electrosurgical generator controller for regulation of electrosurgical generator output power
JP5571012B2 (ja) 2011-02-04 2014-08-13 東光株式会社 非接触電力伝送装置
KR102058367B1 (ko) 2012-08-20 2019-12-24 엘지전자 주식회사 무선 전력 전송 이득 조절 기능을 구비한 무선 전력 전송장치 및 무선 전력 전송방법
WO2014042681A2 (en) 2012-09-11 2014-03-20 Access Business Group International Llc Wireless power control
US9735584B2 (en) * 2013-10-17 2017-08-15 Access Business Group International Llc Wireless power communication
US9761913B2 (en) * 2015-08-26 2017-09-12 Solarcity Corporation High efficiency high voltage battery pack for onsite power generation systems

Also Published As

Publication number Publication date
US20170187240A1 (en) 2017-06-29
KR101771821B1 (ko) 2017-08-25
CN106911189A (zh) 2017-06-30
US10170941B2 (en) 2019-01-01
CN106911189B (zh) 2020-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10097012B2 (en) Power supplying device and wireless power-supplying system
US9093908B2 (en) Bidirectional DC-DC converter and method of controlling bidirectional DC-DC converter
US9634556B2 (en) Converter, controller, and control method
US9331520B2 (en) Inductively coupled charger
KR101771821B1 (ko) 비접촉 방식 전력 전송 장치
US10148128B2 (en) Power-supplying device, and wireless power-supplying system
US9024613B2 (en) Switching power supply apparatus and semiconductor device
US9438125B2 (en) Power conversion apparatus and power conversion method with phase control
JP2015502131A (ja) ワイヤレス電力システム及び方法
JP2015204639A (ja) 電力変換装置及びその制御方法
CN102916593A (zh) 功率转换器电路
CN105359401A (zh) 功率转换设备
KR101740792B1 (ko) 공진 주파수 가변을 이용한 전압 이득 조절형 무선 전력 송신 장치 및 방법
US9425698B2 (en) Power conversion apparatus and method
CN104184327A (zh) 电力转换装置和电力转换方法
JP7001896B2 (ja) Dc-dcコンバータ
US9374013B2 (en) Power conversion apparatus and power conversion method
CN101753040B (zh) 电力适配器
CN113904556A (zh) 电力转换装置
CN102761259B (zh) 定频式导通时间控制系统、方法以及电压调节器
US20130176005A1 (en) Dc/dc converter and control method thereof
US11342841B2 (en) Method for controlling resonance-type power converter, resonance-type power converter, and DC-DC converter
JP6675094B2 (ja) 非接触給電装置、プログラム、非接触給電装置の制御方法、及び非接触電力伝送システム
CN201197117Y (zh) 变频式调压电路
US20180219415A1 (en) Inductive power transmitter and method of power flow control

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
GRNT Written decision to grant