KR20170139220A - 무선전력 전송장치 - Google Patents

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Abstract

다양한 종류의 차량을 하나의 공간에서 충전하기 위해, 이동체의 위치와 크기를 감지하고 이동체의 위치와 크기 정보를 제어부로 전송하는 센서부, 전류를 공급받아 자기장을 발생시키는 급전부, 급전부로 전류를 공급하는 인버터부 및 센서부로부터 이동체의 위치와 크기 정보를 수신하고, 이를 이용하여 인버터부를 제어하는 제어부를 포함하는 무선전력 송신장치를 제공한다.

Description

무선전력 전송장치{Wireless Power Transfer Apparatus}
본 발명에 따른 일 실시예는 무선전력 전송장치를 제공한다.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명에 따른 일 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.
자동차에서 배출되는 배기가스가 환경오염의 주요 원인으로 대두되고 있다. 이에, 자동차의 배기가스를 감소시키기 위한 요구가 이어지고 있으며, 배출가스를 줄일 수 있는 자동차의 연구 및 개발이 진행되고 있다.
배출가스를 줄일 수 있는 자동차, 즉 환경친화형 자동차의 종류에는 배터리에 전기를 충전하여 구동하는 충전식 전기자동차(Electric Vehicle), 수소와 산소를 반응시켜 발생되는 전기로 모터를 돌려서 구동력을 얻는 수소연료전지 자동차(Hydrogen Fuel Cell Vehicle), 태양광을 이용하여 전기에너지를 생산하는 태양광 자동차(Solar Vehicle), 화석연료 대신에 수소를 연료로 이용하는 수소연료 자동차 (Hydrogen Fuel Vehicle), 에탄올에 가솔린을 일부 혼합한 연료를 이용하는 에탄올 자동차(Ethanol Vehicle) 등이 있다.
이러한 환경친화형 자동차 가운데, 현재 상용화되어 있는 자동차의 대부분이 전기자동차이다.
전기자동차의 경우, 배터리의 용량에 한계가 있어 장거리 주행에 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서는 배터리의 효율을 향상하거나 배터리의 용량을 증가시켜야 한다. 배터리의 효율 향상은 배터리로 사용할 수 있는 재료의 한계 때문에 혁신적인 기술의 발전 없이는 거의 불가능하다. 배터리의 용량을 증가시키기 위해서는 배터리의 무게나 부피를 증가시킬 수 밖에 없어, 그 효용성이 극히 제한적이다.
따라서 도로 상에서 비접촉식으로 직접 충전할 수 있는 방식이 제안되고 있다.
오토바이, 전동식 자전거와 같은 이륜차를 충전하기 위한 장치 또는 승용차나 버스를 충전하기 위한 장치들은 이미 개발되었고, 시제품으로도 제작되어 판매되고 있다. 그러나 하나의 충전 장치로 오토바이, 자전거, 승용차 및 버스 모두를 한 공간에서 충전한 사례는 아직까지 보고된 바가 없다.
따라서 도로 공간을 더 효율적으로 사용하고 무선충전 차량 이용자들의 편의성 향상을 위해, 다양한 종류의 차량을 하나의 공간에서 충전할 수 있는 장치가 필요하다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도로 공간을 더 효율적으로 사용하고 무선충전 차량 이용자들의 편의성 향상을 위해, 다양한 종류의 차량을 하나의 공간에서 충전할 수 있는 무선전력 전송장치를 제공하는 데 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선충전을 위해 기 설정된 공간 내에 위치한 이동체의 위치와 크기를 측정하여 위치 및 크기 정보를 생성하는 센서부; 전류를 공급받아 자기장을 발생시키는 적어도 하나의 급전체를 포함하는 급전부(Feeding Unit); 상기 급전부로 전류를 공급하는 인버터부(Inverter Unit); 및 상기 센서부로부터 수신한 상기 위치와 크기 정보를 이용하여 상기 인버터부 제어하는 제어부를 포함하는 무선전력 송신장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서부에서 무선충전을 위해 기 설정된 공간 내에 위치한 이동체의 위치 및 크기를 측정하는 이동체 측정과정; 제어부에서 상기 센서부로부터 수신한 상기 위치 및 크기 정보를 이용하여 상기 이동체의 방향 및 종류를 판단하는 이동체 판단과정; 상기 제어부에서 상기 이동체 판단과정에서 판단한 결과를 이용하여 전류를 흘릴 인버터부 내의 인버터를 결정하는 인버터 결정과정; 상기 제어부에서 각 급전체로 공급되어야 할 전류의 주파수 및 방향을 결정하여 주파수 및 방향 정보를 생성하고, 상기 주파수 및 방향 정보에 기초하여 스위치 제어신호 및 급전방향 제어신호를 생성하는 제어신호 생성과정; 및 상기 인버터부에서 해당 급전체로 전류를 공급하는 전류공급과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치 구동방법을 제공한다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송창치는 다양한 차량을 하나의 공간에서 충전할 수 있도록 하는 효과가 있다.
다양한 종류의 차량을 하나의 공간에서 충전할 수 있으므로, 무선충전 차량 이용자들의 편의성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 인버터부와 급전부의 구성을 나타낸다.
도 3은 급전부의 상세도이다.
도 4는 급전부에 의해 이륜차가 충전되는 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 급전부에 의해 소형 차량 및 중형 차량이 충전되는 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 급전부에 의해 소형 차량 및 중형 차량이 충전되는 다른 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 급전부에 의해 대형 차량이 충전되는 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 인버터와 급전방향 제어부를 간략히 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 도시된 급전방향 제어부가 일방향으로 전류를 통과시킬 때의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 급전방향 제어부가 다른 일방향으로 전류를 전환시킬 때의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 주파수 제어부를 간략히 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치가 이륜차에 무선전력을 공급할 때, 도 11에 나타낸 주파수 제어부의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치가 대형 차량에 무선전력을 공급할 때, 도 11에 나타낸 주파수 제어부의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치가 소형 및 중형 차량에 무선전력을 공급할 때, 도 11에 나타낸 주파수 제어부의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치가 동작하는 원리를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 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 발명의 일 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 일 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 실시예의 구성요소를 설명하는 데 있어서 제1, 제2, ⅰ), ⅱ), a), b) 등의 부호를 사용할 수 있다. 이러한 부호는 그 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 부호에 의해 해당 구성요소의 본질 또는 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 또는 '구비'한다고 할 때, 이는 명시적으로 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치는 센서부(110), 제어부(120), 인버터부(130), 급전방향 제어부(140) 및 급전부(150)를 포함할 수 있다.
센서부(110)는 이동체의 위치와 크기를 감지하기 위해 이동체가 이동하거나 정차할 수 있는 일반 도로, 주차장, 충전 공간 등의 바닥면 위 또는 아래에 설치될 수 있다. 센서부(110)는 더욱 정확한 측정을 위해 복수의 센서를 포함할 수 있다. 또한 센서부(110)는 일반 도로 상에 설치되어야 하기 때문에 방습, 방수 및 방진 기능 등을 포함할 수 있다. 센서부(110)는 감지한 이동체의 위치와 크기에 대한 정보를 제어부(120)로 전송한다.
제어부(120)는 센서부(110)로부터 이동체의 위치와 크기에 대한 정보를 수신하여, 이동체의 종류와 방향을 판단한다. 제어부(120)는 이동체의 위치, 크기, 종류 및 방향에 대한 정보에 기초하여 스위치 제어신호를 생성한다. 그리고 생성된 스위치 제어신호를 인버터부(130)로 전송한다. 또한 제어부(120)는 이동체의 위치, 크기 및 방향에 대한 정보에 기초하여 급전방향 제어신호를 생성하고 이 신호를 급전방향 제어부(140)로 전송한다.
인버터부(130)는 제어부(120)로부터 스위치 제어신호를 수신하여, 이동체에 적합한 주파수의 전류를 생성한다. 그리고 생성된 전류를 급전부(150)로 전달한다.
급전방향 제어부(140)는 제어부(120)로부터 급전방향 제어신호를 수신하여 인버터부(130)로부터 전달받은 전류의 방향을 유지하거나 변경한다.
급전부(150)는 인버터부(130)로부터 전류를 수신하여 이동체의 위치, 크기, 종류 및 방향에 적합한 자기장을 발생시켜, 이동체에 설치된 집전(Pickup) 장치로 전력을 전달한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 인버터부와 급전부의 구성을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 인버터부(130)는 세 개의 인버터를 포함하고 급전부(150)는 다섯 개의 급전체를 포함한다. 제1 인버터(132)와 제2 인버터(134)는 각각 두 개의 급전체와 전기적으로 연결되어 있으며 제3 인버터(136)는 하나의 급전체와 전기적으로 연결되어 있다. 여기서, 인버터 및 급전체의 개수는 이에 한정될 필요가 없다.
도 3은 급전부의 상세도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 급전부(150)는 제1 급전체(152), 제2 급전체(154), 제3 급전체(156), 제4 급전체(158) 및 이 네 개의 급전체를 둘러싸도록 형성된 제5 급전체(159)로 구성된다. 제1 급전체(152)와 제2 급전체(154)는 제1 인버터(132)와 전기적으로 연결되어 있고, 제3 급전체(156)와 제4 급전체(158)는 제2 인버터(134)와 전기적으로 연결되어 있다. 그리고 제5 급전체(159)는 제3 인버터(136)과 전기적으로 연결되어 있다. 각 개별 급전체는 전기적으로 연결된 인버터로부터 전류를 공급받아 급전체가 형성되어 있는 평면에 수직인 자기장을 생성할 수 있도록 배치되어 있다.
도 4는 급전부에 의해 이륜차가 충전되는 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
오토바이나 전동자전거와 같은 이륜차가 급전부(150) 상에 위치한다고 가정하자. 일반적으로, 집전체(Pickup), 예컨대 집전 권선(Pickup Coil)은 넓은 면적을 갖도록 구성하는 것이 유리하므로 이륜차 바퀴의 휠 부분에 배치하는 것이 좋다.
도 4를 참조하면 이륜차의 집전체인 바퀴의 휠이 형성하는 평면은 급전부(150)가 형성된 평면과 수직이다. 따라서 이륜차의 집전 권선을 통과하는 자기장을 생성하려면 도 4에 표시한 것과 같이 제1 급전체(152)에는 시계방향(Clockwise)으로 전류를 흘려주고, 제2 급전체(154)에는 반시계방향(Counterclockwise)으로 전류를 흘려주어야 한다. 여기서 시계방향 및 반시계방향은 급전부(150)를 위에서 바라봤을 때를 기준으로 한다. 이 경우에는 제1 인버터(132)는 켜서 동작시키고, 제2 인버터(134)와 제3 인버터(136)는 꺼서 동작시키지 않는다.
이륜차의 앞바퀴 및 뒷바퀴에 형성된 집전 권선 모두를 집전 권선으로 사용하는 경우에는 제1 급전체(152)에는 시계방향으로 전류를 흘려주고, 제2 급전체(154)에는 반시계방향으로 전류를 흘려주어 앞바퀴 또는 뒷바퀴 중 한 쪽 바퀴의 집전 권선에 자기장을 통과시켜 준다. 또한 제3 급전체(156)에는 시계방향으로 전류를 흘려주고, 제4 급전체(158)에는 반시계방향으로 전류를 흘려주어, 나머지 한 쪽 바퀴의 집전 권선에 자기장을 통과시켜 준다. 이렇게 함으로써, 두 집전 권선 모두를 무선전력 전송에 이용할 수 있다.
도 5는 급전부에 의해 소형 차량 및 중형 차량이 충전되는 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
승용차나 소형 트럭과 같은 소형 및 중형 이동체가 급전부(150)에 상에 위치한다고 가정하자. 승용차나 소형 트럭과 같은 이동체의 집전 권선은 통상적으로 차량의 하부 바닥면에 위치한다. 따라서 도 5에 나타낸 바와 같이, 승용차나 소형 트럭의 집전 권선은 급전부(150)가 형성된 평면과 평행하게 배치된다.
집전 권선이 급전부(150)가 형성된 평면과 평행하게 배치된 경우, 이 집전 권선을 통과하도록 자기장을 생성하려면 도 5에 표시한 것과 같이 제1 급전체(152) 및 제2 급전체(154) 모두에 반시계방향으로 전류를 흘려주어야 한다. 이 경우 제1 인버터(132)는 켜서 동작시키고, 제2 인버터(134)와 제3 인버터(136)는 꺼서 동작시키지 않는다.
도 6은 급전부에 의해 소형 차량 및 중형 차량이 충전되는 다른 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 나타낸 통상적인 경우와는 달리, 승용차나 소형 트럭과 같은 이동체의 집전 권선이 차량의 하부 바닥면과 수직이 되도록 형성되어 있다고 가정하자. 집전 권선은 도 6에서처럼 제1 급전체(152)와 제3 급전체(156)가 이루는 경계 및 제2 급전체(154)와 제4 급전체(158)가 이루는 경계를 이어서 연결한 부분에 위치한다.
이러한 형태로 형성된 집전 권선을 통과하도록 자기장을 생성하려면, 제1 급전체(152)와 제2 급전체(154)에 흐르는 전류의 방향이 시계방향이 되도록 전류를 공급하고, 제3 급전체(156)와 제4 급전체(158)에 흐르는 전류의 방향이 반시계방향이 되도록 전류를 공급해야 한다. 이 경우, 제1 인버터(132)와 제2 인버터(134)는 켜서 동작시키고, 제3 인버터(136)는 꺼서 동작시키지 않는다.
도 7은 급전부에 의해 대형 차량이 충전되는 경우의 동작원리를 설명하기 위한 도면이다.
버스나 대형 트럭과 같은 대형 이동체가 급전부(150)에 상에 위치한다고 가정하자. 버스나 대형 트럭과 같은 대형 이동체의 집전 권선은 일반적으로 차량의 하부 바닥면에 위치한다. 따라서 도 7에 나타낸 바와 같이, 버스나 대형 트럭의 집전 권선은 급전부(150)가 형성된 평면과 평행하게 배치된다.
집전 권선이 급전부(150)가 형성된 평면과 평행하게 배치된 경우, 이 집전 권선을 통과하도록 자기장을 생성하려면 도 7에 표시한 것과 같이 제1 급전체(152), 제2 급전체(154), 제3 급전체(156) 및 제4 급전체(158) 모두에 반시계방향으로 전류를 흘려주어야 한다. 제5 급전체(159)에도 반시계방향으로 전류를 공급함으로써, 제1 급전체(152), 제2 급전체(154), 제3 급전체(156) 및 제4 급전체(158) 각각의 개별 급전체가 생성하는 자기장에 제5 급전체(159)에 의한 자기장을 추가할 수 있다.
이 경우에는 제1 인버터(132), 제2 인버터(134) 및 제3 인버터(136)를 모두를 켜서 동작시킨다.
버스나 대형 트럭과 같은 대형 이동체의 집전 권선은 도 7에 나타낸 바와 같이 급전부(150)가 이루는 평면과 평행하도록 형성될 수도 있고, 도 6 소형 및 중형 차량용 집전 권선 여러 개를 나란히 배치하여 형성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 인버터와 급전 제어부를 간략히 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 급전방향 제어부(140)를 이용하여 제1 인버터(132) 또는 제2 인버터(134)로부터 위쪽에 위치한 제1 급전체(152) 및 아래쪽에 위치한 제2 급전체(154)로 제공되는 전류의 방향을 변경할 수 있다.
급전방향 제어부(140)가 존재하지 않는다고 가정하면, 제1 인버터(132) 또는 제2 인버터(134)로부터 흘러나온 전류는 제1 급전체(152)와 제2 급전체(154)에 같은 방향으로 흐르게 된다. 예컨대, 제1 급전체(152)로 공급되는 전류의 방향이 시계방향이라면, 제2 급전체(154)에 공급되는 전류 방향도 시계방향이다. 여기서, 전류가 흐르는 방향이 시계방향이라는 것은 제1 급전체(152) 및 제2 급전체(154)를 위에서 바라봤을 때, 전류가 흐르는 방향이 시계방향이라는 것을 말한다.
도 9는 도 8에 도시된 급전방향 제어부가 일방향으로 전류를 통과시킬 때의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하여 급전방향 제어부(140) 내부회로의 왼쪽 위쪽에 위치한 포트 a로 전류가 입력된다고 가정하자. 도 9의 내부회로를 참조하면, 포트 a로 전류가 입력되면, 오른쪽 위쪽에 있는 포트 c를 경유하여 전류가 출력된다. 포트 c를 흘러나온 전류는 제2 급전체(154)를 시계방향으로 경유하여 포트 d로 흘러 들어간다. 내부회로가 포트 d로 입력된 전류를 그대로 포트 b로 내보내도록 구성되어 있기 때문에, 포트 d로 입력된 전류는 포트 b를 경유하여 제1 인버터(132) 또는 제2 인버터(134)로 흘러 들어간다.
도 10은 도 8에 도시된 급전방향 제어부가 다른 일방향으로 전류를 전환시킬 때의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 8과 도 10을 참조하여 급전방향 제어부(140) 내부회로의 왼쪽 위쪽에 위치한 포트 a로 전류가 입력된다고 가정하자. 도 10의 내부회로를 참조하면, 포트 a로 전류가 입력되면, 오른쪽 아래쪽에 있는 포트 d를 경유하여 전류가 출력된다. 포트 d를 흘러나온 전류는 제2 급전체(154)를 반시계방향으로 경유하여 포트 c로 흘러 들어간다. 내부회로가 포트 c로 입력된 전류를 포트 b로 내보내도록 구성되어 있기 때문에, 포트 c로 입력된 전류는 포트 b를 경유하여 제1 인버터(132) 또는 제2 인버터(134)로 흘러 들어간다.
요약하면, 도 9에서처럼 급전방향 제어부(140)를 구성하면, 제1 급전체(152)와 제2 급전체(154)에 흐르는 전류가 같은 방향으로 흐르게 되고, 도 10에서처럼 급전방향 제어부(140)를 구성하면, 제1 급전체(152)와 제2 급전체(154)에 흐르는 전류는 서로 다른 방향으로 흐르게 된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치의 주파수 제어부를 간략히 나타낸 도면이다.
주파수 제어부(131)는 인버터부(130) 내부에 포함되도록 구성되어, 공급되어야 할 전류의 주파수를 변경한다. 공진 주파수는 간단히 공진회로에 구성된 커패시터의 정전용량(Capacitance)을 바꿔줌으로써 변경될 수 있다.
승용차의 경우에는 급전부(150)에 주파수가 85 kHz인 전류를 공급해야 하고, 버스의 경우에는 주파수가 20 kHz인 전류를 공급해야 한다. 따라서, 도 11의 회로를 이용하여 이동체에 적합한 공진 주파수를 형성할 수 있도록 스위치(139)를 연결한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치가 이륜차에 무선전력을 공급할 때, 도 11에 나타낸 주파수 제어부의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 충전해야 할 이동체가 오토바이나 전동자전거와 같은 이륜차인 경우에는 세 개의 서로 다른 정전용량을 갖는 커패시터 중, 정전용량이 가장 큰 값을 갖는 제1 커패시터(133)로 전류 경로를 형성한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치가 대형 차량에 무선전력을 공급할 때, 도 11에 나타낸 주파수 제어부의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 충전해야 할 이동체가 버스나 트럭과 같은 대형 차량인 경우에는 세 개의 서로 다른 정전용량을 갖는 커패시터 중, 정전용량이 가장 작은 값을 갖는 제2 커패시터(135)로 전류 경로를 형성한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치가 소형 및 중형 차량에 무선전력을 공급할 때, 도 11에 나타낸 주파수 제어부의 내부회로를 간략히 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 충전해야 할 이동체가 승용차와 같은 소형 및 중형 차량인 경우에는 세 개의 서로 다른 정전용량을 갖는 커패시터 중, 정전용량이 가장 큰 값과 가장 작은 값 사이의 값을 갖는 제3 커패시터(137)로 전류 경로를 형성한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선전력 전송장치가 동작하는 원리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 무선전력 전송장치를 구동하는 방법은 다음의 과정을 포함한다. 센서부(110)가 이동체의 위치 및 크기를 측정한다(S1510). 제어부(120)는 센서부(110)로부터 수신한 이동체의 위치 및 크기를 이용하여 이동체의 방향 및 종류를 판단한다(S1520). 제어부(120)는 S1520 과정에서 판단한 결과를 이용하여 전류를 흘려야 할 인버터를 결정한다(S1530). 그리고 제어부(120)는 각 급전체로 공급되어야 할 전류의 주파수 및 방향을 결정하고 이 정보에 기초하여 제어신호를 생성한다(S1540). 인버터부(130)는 S1530 과정에서 결정된 인버터를 이용하여 전류를 공급받아야 할 급전체로 전류를 공급한다(S1550).
이동체의 위치 및 크기를 측정하는 과정(S1510)에서는, 센서부(110)가 복수의 센서를 이용하여 위치 및 크기를 측정한다. 복수의 센서는 일반 도로, 주차장, 충전 공간 등의 바닥면 위 또는 아래에 형성될 수 있다. 차량이 밟고 지나다닐 수도 있고, 비나 눈이 올 수도 있기 때문에, 방진, 방습, 방수 등의 기능을 갖추고 있는 것이 바람직하다.
이동체의 방향 및 종류를 판단하는 과정(S1520)에서는, 제어부(120)가 센서부(110)로부터 수신한 정보를 이용하여, 이동체의 종류와 방향을 판단한다. 이동체의 종류를 판단하는 이유는 이동체의 크기에 따라 제공해야 할 급전 공진주파수가 다르기 때문이다. 위치, 크기 및 방향 정보를 파악해야 하는 이유는, 위치, 크기 및 방향이 바뀌면 집전체의 위치가 바뀌게 되고, 집전체의 위치에 기초하여 전류를 공급해야 할 급전체가 달라지기 때문이다. 제어부(120)는 이 정보를 인버터부(130)와 급전방향 제어부(140)로 전송한다.
구동해야 할 인버터를 결정하는 과정(S1530)에서는, 인버터부(130)는 제어부(120)가 결정한 구동 급전체 정보를 이용하여 구동해야 할 인버터를 결정한다. 예컨대, 도 4에서와 같이 이륜차를 충전해야 하는 경우에는, 제1 급전체(152)와 제2 급전체(154)에만 전류를 공급하면 되기 때문에 제1 인버터(132)만 동작시키고, 제2 인버터(134)와 제3 인버터(136)는 꺼서 동작시키지 않는다.
공급되어야 할 전류의 주파수 및 방향을 결정하는 과정(S1540)에서는, 인버터부(130)가 제어부(120)로부터 수신한 스위치 제어신호에 기초하여 스위치(139)를 제어한다. 급전방향 제어부(140)는 제어부(120)로부터 수신한 급전방향 제어신호에 기초하여 내부회로의 구성을 전환하여 급전체로 흘러 들어갈 전류의 방향을 설정한다.
인버터부로부터 해당 급전체로 전류를 공급하는 과정(S1550)에서는, 인버터부(130)가 S1530 과정에서 결정된 인버터를 이용하여 전류를 해당 급전체에 공급한다.
이상의 설명은 본 발명에 따른 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명에 따른 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 일 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명에 따른 일 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 센서부 120: 제어부
130: 인버터부 131: 주파수 제어부
132: 제1 인버터 133: 제1 커패시터
134: 제2 인버터 135: 제2 커패시터
136: 제3 인버터 137: 제3 커패시터
139: 스위치 140: 급전방향 제어부
150: 급전부 152: 제1 급전체
154: 제2 급전체 156: 제3 급전체
158: 제4 급전체 159: 제5 급전체

Claims (12)

  1. 무선충전을 위해 기 설정된 공간 내에 위치한 이동체의 위치와 크기를 측정하여 위치 및 크기 정보를 생성하는 센서부;
    전류를 공급받아 자기장을 발생시키는 적어도 하나의 급전체를 포함하는 급전부(Feeding Unit);
    상기 급전부로 전류를 공급하는 인버터부(Inverter Unit); 및
    상기 센서부로부터 수신한 상기 위치와 크기 정보를 이용하여 상기 인버터부 제어하는 제어부
    를 포함하는 무선전력 송신장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 위치와 크기 정보에 근거하여, 상기 적어도 하나의 급전체 중 하나 이상의 급전체에 상기 전류를 공급할지를 판단하여 판단 결과 정보를 생성하고, 상기 판단 결과 정보에 근거하여 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인버터부와 상기 급전부 사이에 위치하고, 상기 인버터부 및 상기 급전부와 연결되어 상기 급전부로 공급되는 전류의 방향을 제어하는 급전방향 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    하나의 급전체를 제외한 나머지 급전체에 흐르는 전류의 방향이 동일한 경우, 상기 나머지 급전체에 흐르는 전류의 방향과 동일한 방향의 전류가 흐르도록 상기 하나의 급전체를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 인버터부는,
    적어도 세 개의 인버터를 포함하고, 정전용량이 서로 다른 복수의 커패시터(Capacitor) 중 하나에 연결하여 공급될 전류의 공진 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동체의 집전 권선이 상기 급전부가 이루는 평면과 수직을 이루면서 서로 이웃하는 두 급전체 사이의 경계를 따라 위치하는 경우, 상기 서로 이웃하는 급전체에 서로 다른 방향의 전류가 흐르도록 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동체의 집전 권선이 상기 급전부가 이루는 평면과 수직을 이루면서 서로 이웃하는 두 급전체인 제1 급전체 그룹과 상기 제1 급전체 그룹과는 다른 서로 이웃하는 두 급전체인 제2 급전체 그룹 사이의 경계를 따라 위치하는 경우, 상기 제 1급전체 그룹의 상기 두 급전체에는 동일 방향인 제1 방향으로 전류가 흐르도록 상기 인버터부를 제어하고, 상기 제2 급전체 그룹의 상기 두 급전체에는 상기 제1 방향과는 반대 방향인 제2 방향으로 전류가 흐르도록 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 이동체의 집전 권선이 상기 급전부가 이루는 평면과 수평을 이루면서 상기 급전부를 마주보도록 위치하는 경우, 상기 집전 권선에 대응되는 위치에 존재하는 적어도 하나의 급전체에 시계방향으로 전류가 흐르도록 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치.
  9. 센서부에서 무선충전을 위해 기 설정된 공간 내에 위치한 이동체의 위치 및 크기를 측정하는 이동체 측정과정;
    제어부에서 상기 센서부로부터 수신한 상기 위치 및 크기 정보를 이용하여 상기 이동체의 방향 및 종류를 판단하는 이동체 판단과정;
    상기 제어부에서 상기 이동체 판단과정에서 판단한 결과를 이용하여 전류를 흘릴 인버터부 내의 인버터를 결정하는 인버터 결정과정;
    상기 제어부에서 각 급전체로 공급되어야 할 전류의 주파수 및 방향을 결정하여 주파수 및 방향 정보를 생성하고, 상기 주파수 및 방향 정보에 기초하여 스위치 제어신호 및 급전방향 제어신호를 생성하는 제어신호 생성과정; 및
    상기 인버터부에서 해당 급전체로 전류를 공급하는 전류공급과정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치 구동방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어신호 생성과정은,
    상기 인버터부 내부에 구비된 주파수 제어부를 정전용량이 서로 다른 커패시터(Capacitor) 중 하나를 선택하여 전기적으로 연결하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치 구동방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어신호 결정과정은,
    상기 급전방향 제어부가 내부회로의 연결상태를 변경하여 상기 인버터부로부터 공급된 전류의 방향을 유지하거나 변경하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치 구동방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어신호 전송과정은,
    상기 각 급전체에 흐르는 전류의 방향이 동일하다고 판단되면, 상기 제어부가 상기 각 급전체를 둘러싸고 있는 추가 급전체에 전류를 공급하도록 상기 인버터부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선전력 송신장치 구동방법.
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