KR20220048103A - 무선 전력을 계량하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 전력을 계량하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 무선 전력 계량 장치는 무선 전력을 전송하는 송신 코일, 상기 송신 코일에서의 자속을 측정하는 센서, 및 상기 측정된 자속에 기반하여 상기 전송된 자속량을 계산하도록 설정된 자속 측정부를 포함하도록 설정할 수 있다.

Description

무선 전력을 계량하는 장치 및 방법{AN APPARATUS AND METHOD FOR METERING WIRELESS POWER}
본 발명은 무선 전력을 계량하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 자동차는 전기를 동력원으로 하여 운행하는 자동차를 말한다. 이러한 전기 자동차는 석유 연료와 엔진을 사용하지 않고, 전기 배터리와 전기 모터를 사용하여 운행할 수 있으며, 특정 장소에 배치된 충전기를 통해 전기 자동차 내의 배터리를 유선으로 충전할 수 있다.
그런데, 유선 방식의 충전은 충전용 케이블을 연결해야 하는 번잡함, 궂은 날씨에서는 충전 시 안전의 문제 등 많은 불편함을 야기하며 사용자 편의성이 떨어지는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 유선 방식의 충전의 문제점을 해소하기 위해, 현재 무선 충전 방식에 따른 기술 개발이 진행되고 있다.
무선 전력 전송 기술은 자기장의 유도 원리를 이용하여 무선으로 송신기에서 수신기로 전기 에너지를 전송하는 기술이다. 현재까지 무선을 이용한 에너지 전달 방식은 크게 자기 유도 방식, 자기 공진 방식 및 단파장 무선 주파수를 이용한 RF 전송 방식 등으로 구분될 수 있다.
하지만 이러한 무선 전력 전송 기술을 통한 전기 자동차 충전기의 경우 기존 유선 방식과 달리 충전량을 계량하는데 어려움이 있다.
따라서, 이와 같이 무선 전력 전송 기술을 통해서 전기 자동차 등에 무선으로 전력을 전송하는 경우, 측정된 자속량에 기반하여 계량하는 새로운 계량 방식의 필요성이 제기된다.
따라서, 본 발명은 무선 전력을 계량하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 무선 전력 송신 장치의 무선 전력 전송에 따른 자속에 기반하여 총 자속량을 측정하는 것이다.
또한, 본 발명은 무선 전력 전송 시, 자속에 기반한 총 자속량을 통해 충전에 따른 새로운 계량 방식을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상술한 바를 달성하기 위해 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는 송신 코일에서의 자속을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선으로 제공되는 에너지를 계량하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는, 무선 전력 송신에 따른 총 자속량에 기반한 과금을 책정하여 소비자에게 제공할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 무선 전력 계량 장치는 무선 전력을 전송하는 송신 코일, 상기 송신 코일에서의 자속을 측정하는 센서, 및 상기 측정된 자속에 기반하여 상기 전송된 자속량을 계산하도록 설정된 자속 측정부를 포함할 수 있다.
또한, 무선 전력 송신 장치의 방법은 송신 코일을 통해 무선 전력을 전송하는 과정, 상기 무선 전력을 전송하는 상기 송신 코일에서의 자속을 측정하는 과정, 및 상기 측정된 자속에 기반하여 상기 전송된 자속량을 계산하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명은 무선 전력을 계량하는 장치 및 방법을 제공함으로써, 자속을 통해 무선 충전에 따른 과금을 책정할 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 전력 전송에 기반한 자속을 통해 무선 충전에 따른 새로운 계량 방식을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 자속에 기반하여 무선으로 제공되는 에너지를 계량할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 무선 전력 송신 장치는 송신 코일을 통해 무선 전력을 전송하고, 센서를 통해 상기 무선 전력을 전송하는 상기 송신 코일에서의 자속을 측정하고, 자속 측정부를 통해 상기 측정된 자속에 기반하여 전송된 총 자속량을 계산함으로써, 새로운 계량 방식을 제공할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 개략적인 블록도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 송신부와 전력 수신부를 모델링한 예시도이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 송신부 내의 인버터의 동작에 따른 전류 파형을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진 탱크에서의 자속을 측정하는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 방법을 나타낸 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치 및 방법을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템(100)은 무선으로 전력(또는 에너지)을 공급받는 장치(예: 전기 자동차(140)), 상기 자동차에 포함된 무선 전력 수신 장치(130), 및 상기 전기 자동차(140)에 무선 전력의 전송을 제어하는 무선 전력 송신 장치(110)를 포함할 수 있다. 상기 무선 전력 송신 장치(110)는 상기 전기 자동차(140)로 무선 전력을 공급하는 적어도 하나의 코일을 포함하는 전력 송신부(120)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 무선 충전 시스템(100)의 구성은 일 실시 예에 따른 것이고, 무선 충전 시스템(100)의 구성 요소들이 도 1에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 무선 충전기)는 전력선(111)을 통해 전력 송신부(120)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 전력 송신부(120)와 상기 전력선(111)는 전기 자동차 충전소의 바닥에 매립된 형태로 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 전력 송신부(120)의 일 면은 바닥과 균일하도록 매립될 수 있다. 예를 들면, 상기 전력선(111)는 지면 아래에 매립되어 상기 무선 전력 송신 장치(110)와 상기 전력 송신부(120)를 연결할 수 있다. 상기 전력선(111)은 상기 무선 전력 송신 장치(110)와 상기 전력 송신부(120)간의 신호를 송수신할 수 있는 케이블(예: RS485)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 자동차(140)가 배터리 충전을 위해 상기 무선 전력 송신 장치(110)에 접근하는 경우, 상기 전력 송신부(120)는 상기 무선 전력 송신 장치(110)의 제어 하에, 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 전력을 무선으로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 자동차(140)의 일 측(예: 하부)에는 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 충전기)로부터 무선 전력을 수신할 수 있는 상기 무선 전력 수신 장치(130)가 장착될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무전 전력 송신 장치(110)의 전력 송신부(120)의 일 면은 상기 무선 전력 수신 장치(130)의 전력 수신부의 일 면과 면적이 대응될 수 있다. 상기 무전 전력 송신 장치(110)와 상기 무선 전력 수신 장치(130)는 자기 유도 또는 공진 방식을 통해 무선 전력을 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무전 전력 송신 장치(110)는 상기 전력 송신부(120)를 통해 상기 전기 자동차(140)로 무선 전력을 전송하고, 상기 무선 전력을 전송하는 상기 전력 송신부(120) 내의 송신 코일에서의 자속을 측정하고, 상기 측정된 자속에 기반하여 상기 전기 자동차(140)로 공급된 총 자속량을 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무전 전력 송신 장치(110)는 상기 전기 자동차(140)로 공급되는 무선 전력량을 출력부(예: 도 2의 출력부(215))에 실시간으로 출력할 수 있다. 또는, 상기 무전 전력 송신 장치(110)는 상기 측정된 자속에 기반하여 총 자속량을 출력부에 실시간으로 표시할 수 있다. 상기 출력부는 상기 전기 자동차(140)의 운전자가 보기 쉽도록, 상기 무선 전력 송신 장치(110)의 일 면(예: 전면)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무전 전력 수신 장치(110)는 상기 무전 전력 송신 장치(110)의 전력 송신부(120)를 통해 공급되는 무선 전력을 전원부(예: 배터리)에 충전할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 충전 시스템(100)은 전기 자동차(140)로 무선 전력을 제공하는 무선 전력 송신 장치(110) 및 상기 전기 자동차(140)에 장착된 무선 전력 수신 장치(130)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 무선 충전 시스템(100)의 구성은 일 실시 예에 따른 것이고, 무선 충전 시스템(100)의 구성 요소들이 도 2에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)는 전원 공급부(211), 전력 송신부(120), 통신부(213), 저장부(214), 출력부(215), 및 프로세서(216)를 포함할 수 있다. 상기 전원 공급부(211), 상기 통신부(213), 상기 저장부(214), 상기 출력부(215), 및 상기 프로세서(216)는 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 충전기)내에 포함되고, 상기 전력 송신부(120)는 전기 자동차(140)의 하부의 바닥에 매립된 형태로 배치될 수 있다. 상기 전력 송신부(120)는 상기 프로세서(216)의 제어 하에, 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 무선 전력을 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전원 공급부(211)는 외부로부터 공급되는 AC 전원(예: 3상 교류 전압)을 수신하고, 프로세서(216)의 제어 하에, 전력 송신부(120)로 공급할 수 있다. 상기 전원 공급부(211)는 통상적으로 계통(미도시)으로부터 전력을 공급받을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 송신부(120)는 무선 전력 수신 장치(130)가 요구하는 전력을 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 무선으로 제공할 수 있다. 상기 전력 송신부(120)는 제1 주파수(예: 60Hz)의 주파수를 갖는 교류 파형의 전압(예: 220V)을 DC 전압으로 변환하고, 상기 변환된 DC 전압을 제2 주파수(예: 수 kHz ~ 수십 KHz)를 갖는 교류 전압으로 변환할 수 있다. 그리고, 상기 전력 송신부(120)는 상기 제2 주파수(예: 수 kHz ~ 수십 KHz)를 갖는 교류 전압(예: 300V~400V)을 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 무선으로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 송신부(120)는 직류 파형의 전력을 상기 전력 송신부(120)에 포함된 인버터를 이용하여 교류 파형으로 변환하고, 상기 변환된 교류 파형의 무선 전력을 상기 전력 송신부(120)에 포함된 송신 코일을 통해 무선 전력 수신 장치(130)로 공급할 수 있다. 상기 전력 송신부(120)는 교류 파형의 전력을 제공할 수 있는 다양한 구성 요소들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 송신부(120)는 상기 전원 공급부(211)로부터 인가되는 제1 주파수(예: 60Hz)를 갖는 제1 교류 전압(예: AC 110V~AC 220V)을 직류 전압으로 변환하는 역률 개선부와, 상기 변환된 직류 전압을 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 공급되기 위해, 상기 제1 주파수(예: 60Hz)보다 큰 제2 주파수(예: 수 kHz ~ 수십 KHz)를 갖는 제2 교류 전압(예: AC 300V~AC 400V)으로 변환하는 인버터를 포함할 수 있다. 상기 전력 송신부(120)는 상기 역률 개선부를 선택적으로 포함하거나, 또는 포함하지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 송신부(120)는 상기 변환된 제2 교류 전압에 기반하여 무선 전력을 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 공급하는 송신 코일과 상기 송신 코일에서의 자속을 측정하는 자속 측정부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신부(213)는 무선 전력 수신 장치(130)의 통신부(223)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 상기 통신부(213)는 무선 전력 수신 장치(130)로부터 상기 무선 전력 수신 장치(130)에 대한 전력 정보를 수신할 수 있다. 상기 전력 정보는 무선 전력 수신 장치(101)의 출력 전압 정보, 충전 전류 정보, 및 식별자(예: 전기 자동차의 식별자) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또는 전력 정보는 유선 충전 단자의 인입, RS485 통신 없이 기본 동작하는 SA(Stand Alone) 모드, 제어 시스템(미도시)에서 RS485 통신을 통해 동작 제어가 가능한 SM(Slave Mode)(또는 NSA(Non Stand Alone) 모드), 에러 상황 해제, 무선 충전 제어를 위한 제어 신호, 전력 송신부(120)에 포함된 송신 코일의 충전 주파수, 전압 및 송신되는 전력에 대한 측정 값 등의 정보를 포함할 수도 있다. 무선 전력 송신 장치(110)는 상기 전력 정보를 통해서 무선 전력 수신 장치(130)로 공급되는 전력을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신부(213)는 무선 전력 수신 장치(130)의 충전 기능을 제어하는 제어 신호를 송신할 수 있다. 상기 통신부(213)는 무선 전력 신호의 주파수와 다른 주파수(Out-Band)를 통해 무선 전력 수신 장치(130)와 통신을 수행할 수 있다. 상기 제어 신호는 특정 무선 전력 수신 장치(130)의 전력 수신부(222)를 제어하여 충전 기능을 인에이블(enabled) 또는 디스에이블(disabled)하게 하는 제어 신호를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신부(213)는 무선 전력 수신 장치(130)뿐만 아니라, 인터넷을 통해 무선 충전 시스템을 유지 및 관리하는 다른 장치(예: 서버)와 신호를 송수신할 수도 있다. 상기 통신부(213)는 상기 무선 전력 수신 장치(130)에 대한 다양한 정보 또는 신호를 상기 서버로 전송할 수 있다. 상기 서버는 복수의 무선 전력 송신 장치들의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 저장부(214)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 저장부(214)는, 예를 들면, 무선 전력 송신 장치(110)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 상기 저장부(214)는 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 무선 전력을 공급하는데 필요한 명령어들, 알고리즘, 소프트웨어 및 프로그램 중 적어도 일부를 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 저장부(214)는 상기 무선 전력 수신 장치(130)로부터 수신된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(214)는 제어 시스템(미도시)으로부터 수신되는 다양한 정보를 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 출력부(215)는 프로세서(216)의 제어 하에, 통신부(213)를 통해 무선 전력 수신 장치(130)로부터 수신된 신호에 기초하여 무선 전력 수신 장치(130)의 상태(예: 충전중, 충전 완료 시간, 충전율 등)를 표시할 수 있다. 또한, 상기 출력부(215)는 프로세서(216)의 제어 하에, 무선 전력 수신 장치(130)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 실시간으로 표시할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 출력부(215)는 무선 전력 수신 장치(130)로부터 수신된 다양한 정보(예: 정합 또는 부정합 상태를 나타내는 정보)가 수신되면, 수신된 정보에 따라 사용자에게 알람(예: 진송, 소리, 화면 표시 등)등을 통해 제공할 수 있는 스피커(미도시), 및/또는 디스플레이 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 출력부(215)는 무선 전력 수신 장치(130)의 다양한 상태(예: 충전 준비, 충전 중, 충전 중단, 충전 완료)를 나타내는 메시지를 디스플레이를 통해 표시하거나, 상기 메시지의 내용을 스피커를 통해 음성으로 출력할 수 있다. 또한, 상기 출력부(215)는 무선 충전에 따른 과금에 대한 정보를 디스플레이를 통해 표시할 수 있다. 상기 과금에 대한 정보는 자속에 기반한 요금을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 무선 전력 송신 장치(110)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 상기 프로세서(216)는 저장부(214)(예: 메모리)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 무선 전력 송신 장치(110)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 상기 프로세서(216)는 CPU, 마이크로프로세서, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 무선 전력 송신 장치(110)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어, 통신에 관한 연산이나 데이터 처리 및/또는 송신 코일을 통한 무전 충전 송신 모드를 실행하거나 제어할 수 있다. 상기 프로세서(216)는 무선 전력 수신 장치(130)로 전력을 공급하는 전력 송신 모드를 제어할 수 있다. 상기 프로세서(216)는 무선 전력 수신 장치(130)의 배터리 정보(예: 배터리 잔량 등)를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 통신부(213)를 통해 무선 전력 수신 장치(130)로부터 수신한 신호에 기초하여 무선 전력 수신 장치(130)의 다양한 상태에 대한 정보를 출력부(215)를 통해 표시할 수 있다. 또한, 상기 프로세서(216)는 무선 전력 수신 장치(130)가 충전이 완료되기까지 예상되는 시간을 출력부(215)를 통해 표시할 수도 있다. 상기 프로세서(216)는 무선 전력 수신 장치(130)로부터 수신된 다양한 정보(예: 정합 또는 부정합 상태를 나타내는 정보)가 수신되면, 수신된 정보에 따라 사용자에게 알람(예: 진송, 소리, 화면 표시 등)등을 통해 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 전력 송신부(120)를 통해 전기 자동차(40)로 무선 전력을 전송하고, 상기 무선 전력을 전송하는 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일에서의 자속을 측정할 수 있다. 상기 프로세서(216)는 홀 센서(hall censor)를 통해 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일을 통해 전송되는 무전 전력에 의한 자속을 측정할 수 있다. 상기 홀 센서는 상기 송신 코일에 의한 자속을 측정하는데 적절한 위치에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 송신 코일의 자속을 측정할 수 있다. 상기 프로세서(216)는 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일을 통해 전송되는 무전 전력에 의한 자속을 측정(또는 획득)할 수 있다. 상기 프로세서(216)는 상기 측정된 자속에 기반하여 상기 전기 자동차로 공급된 총 자속량을 계산할 수 있다. 상기 계산된 총 자속량은 전기 자동차의 무선 충전에 따른 과금에 이용될 수 있다. 그리고, 상기 계산된 총 자속량과 상기 전기 자동차에 대한 식별자는 저장부(214)에 저장될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 자속을 지속적으로 측정하여 상기 출력부(215)에 출력할 수 있다. 또는, 상기 프로세서(216)는 총 자속량을 측정하여 상기 출력부(215)에 출력할 수 있다. 또는, 상기 프로세서(216)는 전기 자동차(140)로 공급된 총 자속량에 따른 과금 정보(예: 총 자속량 가격, 총 충전 가격, 총 충전 시간 등)를 상기 출력부(215)에 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 측정된 자속, 상기 송신 코일의 전체 길이, 상기 송신 코일의 투자율, 상기 송신 코일의 턴수, 및 상기 송신 코일에 의한 면적을 이용하여 상기 송신 코일에서 수신 코일로 전달되는 무선 전력에 따른 전류를 계산할 수 있고, 이를 이용해 전력량을 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 측정된 자속과 상기 송신 코일의 길이를 곱한 제1 값을 상기 송신 코일의 투자율, 상기 송신 코일의 턴수, 및 상기 송신 코일에 의한 면적을 곱한 제2 값으로 나누어 상기 송신 코일에서 상기 전기 자동차의 수신 코일로 공급되는 무선 전력에 따른 전류를 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 송신 코일에서의 인덕턴스를 측정(또는 획득)할 수 있다. 상기 프로세서(216)는 상기 측정된 자속과 상기 송신 코일의 턴 수를 곱한 값을 상기 측정된 인덕턴스로 나누어 상기 송신 코일에서의 전류를 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일의 인덕턴스 변화량을 측정하고, 상기 측정된 인덕턴스 변화량과 임계 변화량과 비교하여 상기 전력 송신부(120) 내의 역률 개선부 및 인버터 중 적어도 하나의 활성 여부를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 수신 장치(130)는 전원부(221), 전력 수신부(222), 통신부(223), 저장부(224), 디스플레이(225), 및 프로세서(226)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전원부(221)는 무선 전력 송신 장치(110)로부터 공급되는 무선 전력을 상기 전원부(221)(예: 배터리)에 저장할 수 있다. 상기 전원부(221)는 프로세서(226)의 제어 하에 전력 수신부(222)에서 변환된 직류 전압을 배터리(522)에 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 수신부(222)는 상기 무선 전력 송신 장치(110)로 요구한 무선 전력을 상기 무선 전력 송신 장치(110)로부터 수신할 수 있다. 상기 전력 수신부(222)는 상기 무선 전력 송신 장치(110)의 전력 송신부(120)로부터 교류 파형의 전력을 무선으로 수신할 수 있다. 상기 전력 수신부(222)는 상기 전력 송신부(120)에 포함된 인버터를 통해 교류 파형으로 변환된 전력을 상기 전력 수신부(222)에 포함된 수신 코일을 통해 무선으로 수신할 수 있다. 상기 전력 수신부(222)는 교류 파형의 전력을 수신할 수 있는 다양한 구성 요소들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 송신부(120)는 수신된 교류의 무선 전력을 직류로 변환하는 정류기와 상기 직류로 변환된 전력의 편차를 조절하여 전원부(221)의 조건에 맞도록 변환하는 컨버터(예: DC/DC 컨버터)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력 송신부(120)는 상기 전력 송신부(120)에서 무선 전력 송신 장치(110)의 전력 송신부(120)로 전송될 통신 신호를 변조하는 임피던스 변환기를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신부(223)는 무선 전력 송신 장치(110)의 통신부(213)와 소정의 방식으로 통신을 수행할 수 있다. 상기 통신부(223)는 상기 무선 전력 수신 장치(130)에 대한 전력 정보를 무선 전력 송신 장치(130)로 전송할 수 있다. 상기 전력 정보는 무선 전력 수신 장치(101)의 출력 전압 정보, 충전 전류 정보, 및 식별자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 정보는 무선 충전 제어를 위한 제어 신호, 전력 수신부(222)에 포함된 수신 코일의 충전 주파수, 충전 상황에 대한 정보, 전압 및 송신되는 전력에 대한 측정 값 등의 정보를 포함할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 수신 장치(130)는 상기 전력 정보를 통해서 무선 전력 송신 장치(110)로부터 공급되는 전력을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신부(223)는 무선 전력 수신 장치(130)의 충전 기능을 제어하는 충전 기능 제어 신호를 무선 전력 송신 장치(110)로 송신할 수 있다. 상기 통신부(223)는 무선 전력 신호의 주파수와 다른 주파수를 통해 무선 전력 송신 장치(110)와 통신을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 저장부(224)는 휘발성 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 저장부(224)는, 예를 들면, 무선 전력 수신 장치(130)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다. 상기 저장부(224)는 무선 전력을 상기 무선 전력 송신 장치(130)로부터 수신하는데 필요한 명령어들, 알고리즘, 소프트웨어 및 프로그램 중 적어도 일부를 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 저장부(224)는 상기 무선 전력 송신 장치(110)로 전송될 다양한 정보를 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 디스플레이(225)는 무선 전력 수신 장치(130)의 일부에 부착되어, 충전 상황에 대한 다양한 정보(예: 충전 중, 충전 비율, 충전 완료 여부, 충전 시간, 충전 완료 예상 시간 등)를 표시할 수 있다. 또는, 상기 디스플레이(225)는 사용자(또는 운전자)가 보기 용이하도록 전기 자동차(140)의 일 측(예: 핸들 중앙 부분)에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(226)는 무선 전력 수신 장치(130)의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 상기 프로세서(226)는 저장부(224)(예: 메모리)로부터 독출한 제어에 요구되는 알고리즘, 프로그램 또는 어플리케이션을 이용하여 무선 전력 수신 장치(130)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 상기 프로세서(226)는 CPU, 마이크로프로세서, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(226)는 무선 전력 수신 장치(130)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어, 통신에 관한 연산이나 데이터 처리 및/또는 수신 코일을 통한 무전 충전 수신 모드를 실행하거나 제어할 수 있다. 상기 프로세서(226)는 무선 전력 송신 장치(110)로부터 전력을 수신하는 전력 수신 모드를 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3에서의 일부 구성 요소는 도 2의 일부 구성 요소와 동일하거나, 또는 유사한 기능을 수행할 수 있으며, 설명 편의를 위해 생략할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치(110)는 계통으로부터 전원(예: 3상 교류 전원)(311)을 공급받을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)는 계통으로부터 공급된 전원의 전자파 간섭(Electro Magnetic Interference, EMI)을 줄여줄 수 있는 필터부(미도시)와, 상기 필터부(미도시)로부터 인가되는 제1 주파수(예: 60Hz)를 갖는 제1 교류 전압(예: AC 110V ~ AC 220V)을 제1 직류 전압(예: DC 400V)으로 변환하여 역률을 조절할 수 있는 역률 개선부(Power Factor Correction, PFC)(316)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 필터부(예: 선형 필터)는 계통(311)으로부터 공급되는 전력에 기반한 전자파 간섭을 줄여줄 수(또는 해소할 수) 있으며, 초크 코일(choke coil) 및 캐패시터(capacitor)를 포함할 수 있다. 상기 필터부(예: Line filter, 또는 EMI filter)는 전기적인 노이즈를 제거하고 무선 전력 송신 장치(110)로 정상적인 전력을 공급하기 위해, 계통 전원으로부터의 노이즈를 제거할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 역률 개선부(316)는 상기 계통(311)로부터 인가되는 제1 주파수(예: 60Hz)를 갖는 제1 교류 전압(예: AC 110V ~ AC 220V)을 제1 직류 전압(예: DC 400V)으로 변환하여 역률을 조절할 수 있다. 역률(Power Factor)은 교류 전원의 전압과 전류의 파형이 이루어 내는 흐름에서 위상 시간의 코싸인(cosine) 차를 의미한다. 즉, 역률은 전압 그래프와 전류 그래프를 합쳐서 두 그래프의 모양과 변화율을 의미한다. 상기 역률 개선부는 역률이 조정된 제1 직류 전압(예: DC 400V)을 인버터(312)로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 필터부(미도시) 및 상기 역률 개선부(316) 중 적어도 하나는 상기 무선 전력 송신 장치(110)에 선택적으로 포함되거나, 또는 포함되지 않을 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 송신 코일(314)은 나선 형태를 갖는 하나의 선으로 이루어지거나, 또는 나선 형태의 복수의 코일을 포함할 수도 있다. 상기 송신 코일(314)은 상기 변환된 AC 전압을 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 공급할 수 있다. 그리고, 상기 송신 코일(314)에는 적어도 하나의 캐패시터가 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 송신 코일(314) 및 수신 코일(321)은 유사한 주파수를 가지는 공진 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 공진 주파수는 19kHz ~21kHz, 55kHz ~ 65kHz, 79kHz ~ 90kHz로 결정될 수 있다. 상기 송신 코일(314)의 일 측은 자속 측정부(315)와 연결될 수 있다. 상기 자속 측정부(315)는 상기 송신 코일(314)의 자속 및 인덕턴스를 측정하는 적어도 하나의 센서(예: 홀 센서(313))를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 이러한 자속 및 인덕턴스의 측정에 기반하여, 무선 전력 송신 장치(110)가 무선 전력 수신 장치(130)로 무선 전력을 전송하는 자속량(또는 전력량)을 계산할 수 있다. 상기 전력량은 전류에 기반하여 일정한 시간 동안 사용한 전력의 양을 의미하며, 단위는 와트아워(Wh)이다. 그리고, 자속량은 자속에 기반하여 일정한 시간 동안 사용한 자속의 양을 의미하며, 단위는 웨버아워(Wbh)이다. 상기 자속량 및 상기 웨버아워에 대한 용어는 총 자속량을 표현하기 위한 단지 예시적인 용어이다.
또한, 상기 자속 측정부(315)는 송신 코일(314)의 자속 세기, 자속량을 홀 센서(313) 등 기타 센서류 등을 통해 감지하고, 감지된 결과를 상기 프로세서(216)로 제공할 수 있다. 또는, 상기 자속 측정부(315)는 상기 프로세서(216)에서 수행되는 적어도 하나의 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 무선 전력 수신 장치(130)는 무선 전력 송신 장치(110)의 송신 코일(314)로부터 전송되는 무선 전력을 전력 수신부(222)의 수신 코일(321)를 통해 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 수신부(222)는 수신 코일(321), 임피던스 변환기(322), 정류기(323), 및 컨버터(324)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수신 코일(321)은 나선 형태를 갖는 하나의 선으로 이루어지거나, 또는 나선 형태의 복수의 코일을 포함할 수도 있다. 상기 수신 코일(321)은 공진 코일을 포함할 수 있다. 상기 수신 코일(321)은 상기 무선 전력 송신 장치(110)로부터 전송되는 AC 전압에 기반한 무선 전력을 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 수신 코일(321) 및 상기 송신 코일(314)은 유사한 주파수를 가지는 공진 회로로 구현될 수 있다. 예를 들어, 공진 주파수는 19kHz ~21kHz, 55kHz ~ 65kHz, 79kHz ~ 90kHz로 결정될 수 있다. 상기 수신 코일(321)의 일 측은 임피던스 변환기(322) 및 정류기(323)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 임피던스 변환기(322)는 상기 수신 코일(321)의 전류 변화 및 인덕턴스 변화를 측정하여 프로세서(226)로 제공할 수 있다. 또한, 상기 임피던스 변환기(322)는 생성되는 인-밴드 통신 신호를 수신 코일(321)의 전류 변화를 통해 무선 전력 송신 장치(110)로 송신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 정류기(323)는 수신 코일(321)로부터 출력되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있다. 상기 정류기(323)는 브릿지 회로(미도시)를 통해 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(226)는 상기 컨버터(324)에서 변환된 직류 전압을 상기 배터리(325)에 충전시킬 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 송신부와 전력 수신부를 모델링한 예시도이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 송신부 내의 인버터의 동작에 따른 전류 파형을 나타낸 예시도이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 전력 송신부(120)는 역률 개선부(Power Factor Correlation)를 3상교류(311)의 전원을 입력 받아 DC 전압으로 정류한 후, 인버터(312) 및 송신 코일(314)를 통해 전력 수신부(222)의 수신 코일(321)로 공급한다. 그리고, 전력 수신부(222)는 일정 주파수(예: 85kHz)의 교류 전압을 정류 회로를 통하여 직류 전압으로 변환한 후, 배터리(325)에 충전한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 인버터(312)는 풀 브릿지(full bridge) 공진형 인버터일 수 있다. 상기 인버터(312)는 직류 전원(Vin)의 양단에 접속되고, 두 개의 공진 주파수에 의한 전압 이득 곡선을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전력 송신부(120)는 인버터(312)(예: 풀 브릿지 인버터 또는 하프 브릿지 인버터), 및 송신 코일(314)을 포함하고, 상기 전력 수신부(222)는 수신 코일(321), 및 컨버터(324)를 포함할 수 있다. 그리고, 공진 탱크(412)는 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일(314), 인덕터, 캐패시터와, 상기 전력 수신부(222)의 수신 코일(321), 인덕터, 캐패시터를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공진 탱크(412)는 두 개의 중간 공진기(intermediate resonator)를 포함하는 연식 결합 변압기(loosely coupled transformer)일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 인버터(312)는 제1 스위치(S1) 내지 제4 스위치(S4)가 마련된 풀브릿지 회로를 포함할 수 있다. 상기 풀브릿지 회로는 입력 전압(Vin)을 공급하는 입력단과 연결되어, 제1 스위치(S1) 내지 제4 스위치(S4)의 스위칭 동작에 따라 입력 전압(Vin)을 공진 탱크(412)로 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 인버터(312)는 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)가 마련된 제1 레그, 제3 스위치(S3) 및 제4 스위치(S4)가 마련된 제2 레그가 병렬 연결된 형태의 풀브릿지 회로를 포함할 수 있다. 상기 제1 레그 및 제2 레그의 상측 접점 및 하측 접점은 각각 입력 전압(Vin)을 공급하는 입력 커패시터와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 공진 탱크(412)는 두 개의 중간 공진기(intermediate resonator)를 포함하는 연식 결합 변압기(loosely coupled transformer)로서, 크게 1차측 공진 탱크와 2차측 공진 탱크로 나뉠 수 있다. 1차측 공진 탱크는 상기 인버터(312)와 연결되는 제1 공진기 및 제1 공진기와 연식 결합되는 제1 중간 공진기로 이루어질 수 있다. 그리고, 2차측 공진 탱크는 컨버터(324)와 연결되는 제2 공진기 및 제2 공진기와 연식 결합되는 제2 중간 공진기로 이루어질 수 있다. 이러한 제1 공진기, 제2 공진기, 제1 중간 공진기 및 제2 중간 공진기는 모두 직렬-직렬 공진 탱크로 코일과 커패시터로 구성될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 인버터(312)로부터 출력되는 제1 전류(i1)는 제2 전류(i2), 및 제3 전류(i3)로 분기된다. 상기 제3 전류(i3)에 기반한 무선 전력이 전기 자동차(140)에 공급되기 때문에, 상기 제3 전류(i3)를 측정하여야 한다. 그러나, 도 4a는 전력 송신부(120)와 전력 수신부(222)를 모델링한 예시도이기 때문에, 상기 제3 전류(i3)를 실제로 측정할 수 없고, 단지 제1 전류(i1)를 측정할 수 있다. 상기 인버터(312)의 각 스위치 동작에 따른 전류 파형은 도 4b에 도시된 바와 같다. 상기 제1 영역(420)에 기반한 전력 또는 상기 제2 영역(430)에 기반한 전력은 전기 자동차(140)에 실제 충전되는 전력량이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공진 탱크에서의 자속을 측정하는 예시도이다.
도 5를 참조하면, 전력 송신부(120)의 인버터(312)로부터 출력되는 무선 전력은 송신 코일(314)를 통해 수신 코일(321)로 전송된다. 이와 같이, 송신 코일(314)를 통해 무선 전력을 수신 코일(321)로 전달함에 따라, 자속이 발생된다.
일 실시 예에 따르면, 자속 측정부(315)는 홀 센서(313)를 통해 송신 코일(314)에서의 자속을 측정하고, 측정된 자속을 프로세서(216)로 전달할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 측정된 자속에 기반하여 전기 자동차(140)로 공급된 총 자속량을 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 측정된 자속, 상기 송신 코일(314)의 길이, 상기 송신 코일(314)의 투자율, 상기 송신 코일(314)의 턴수, 및 상기 송신 코일(314)에 의한 면적(511)을 이용하여 상기 송신 코일(314)에서의 전류를 계산할 수 있고, 이를 이용해 전력 및 전력량을 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 아래 [수학식 1]을 통해 상기 송신 코일(314)에서의 전류를 계산할 수 있다.
Figure pat00001
상기 [수학식 1]에서
Figure pat00002
는 자속(magnetic flux)을 나타내며, l은 송신 코일의 길이를 나타내며, μ는 투자율을 나타내며, N은 송신 코일의 턴 수를 나타내며, A는 송신 코일에 의한 단면적을 나타내며, r은 송신 코일의 반경을 나타내며, L은 송신 코일의 인덕턴스를 나타낸다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 송신 코일(314)의 자속 밀도와 상기 송신 코일(314)의 면적(511)을 곱하여 자속을 측정할 수 있고, 측정된 자속에 기반하여 자속량을 계산할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(216)는 상기 계산된 자속량을 통해 전류 및 전력량을 계산하여 전기 자동차(140)의 무선 충전에 따른 과금을 책정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(216)는 상기 [수학식 1]을 통해 상기 송신 코일(314)에서의 전류를 획득할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(216)는 상기 전류에 기반하여 총 자속량을 계산하고, 상기 계산된 총 자속량을 통해 전기 자동차(140)의 무선 충전에 따른 과금을 책정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치의 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 전력 송신 장치에서의 자속량을 측정하는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 전력 송신부(120)를 통해 전기 자동차(140)로 무선 전력을 전송할 수 있다(S610).
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 전기 자동차 충전소의 바닥에 매립된 전력 송신부(120) 위에 상기 전기 자동차(140)의 전력 수신부(222)가 감지되면, 상기 전기 자동차(140)를 식별하는 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 상기 전기 자동차(140)가 식별되면, 전기 자동차 충전소의 바닥에 매립된 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일(314)을 통해 무선 전력을 상기 전기 자동차(140)의 수신 코일(321)로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전기 자동차(140)가 배터리 충전을 위해 상기 전력 송신부(120)에 접근하는 경우, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 상기 무선 전력 수신 장치(130)로 전력을 무선으로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 상기 무선 전력을 전송하는 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일에서의 자속을 측정할 수 있다(S612).
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 전력 송신부(120)에 포함된 홀 센서(313)를 통해 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일(314)을 통해 전송되는 무전 전력에 의한 자속을 측정할 수 있다. 상기 홀 센서(313)는 상기 송신 코일(314)에 의한 자속을 측정하는데 적절한 위치에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 상기 송신 코일(314)의 총 자속 밀도와 상기 송신 코일의 면적을 곱하여 상기 자속을 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 나선형으로 형성된 송신 코일(314)에 의한 총 자속 밀도와 상기 송신 코일(314)에 의한 전체 면적(511)을 곱하여 상기 전력 송신부(120)의 송신 코일(314)을 통해 전송되는 무전 전력에 의한 자속을 측정(또는 획득)할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 상기 측정된 자속에 기반하여 상기 전기 자동차(140)로 공급되는 총 자속량을 계산할 수 있다(S614).
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 상기 측정된 자속에 기반하여 전기 자동차(140)로 공급된 총 자속량을 계산할 수 있다. 상기 계산된 자속량은 전기 자동차의 무선 충전에 따른 과금에 이용될 수 있다. 그리고, 상기 계산된 자속량과 상기 전기 자동차에 대한 식별자는 저장부(214)에 저장될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 무선 전력 송신 장치(110)(예: 프로세서(216))는 상기 송신 코일(314)에서의 전류를 획득하고, 상기 획득된 전류에 기반하여 총 자속량을 계산하고, 상기 계산된 전력량을 통해 전기 자동차(140)의 무선 충전에 따른 과금을 책정할 수 있다.
이상에서 상술한 각각의 순서도에서의 각 단계는 도시된 순서에 무관하게 동작될 수 있거나, 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 적어도 하나의 구성 요소와, 상기 적어도 하나의 구성 요소에서 수행되는 적어도 하나의 동작은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현 가능할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
110: 무선 전력 송신 장치 130: 무선 전력 수신 장치
120: 전력 송신부 211: 전원 공급부
213: 통신부 214: 저장부
215: 출력부 216: 프로세서
221: 전원부 222: 전력 수신부
223: 통신부 224: 저장부
225: 디스플레이 226: 프로세서
313: 홀 센서 314: 송신 코일
315: 자속 측정부 321: 수신 코일

Claims (10)

  1. 무선 전력 계량 장치에 있어서,
    무선 전력을 전송하는 송신 코일;
    상기 송신 코일에서의 자속을 측정하는 센서; 및
    상기 측정된 자속에 기반하여 상기 전송된 자속량을 계산하도록 설정된 자속 측정부를 포함하는 무선 전력 계량 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 자속 측정부는,
    상기 측정된 자속, 상기 송신 코일의 길이, 상기 송신 코일의 투자율, 상기 송신 코일의 턴수, 및 상기 송신 코일에 의한 면적을 이용하여 상기 송신 코일에서의 전류를 계산하도록 설정된 무선 전력 계량 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 자속 측정부는,
    상기 측정된 자속과 상기 송신 코일의 길이를 곱한 제1 값을 상기 송신 코일의 투자율, 상기 송신 코일의 턴수, 및 상기 송신 코일에 의한 면적을 곱한 제2 값으로 나누어 상기 송신 코일에서 상기 수신 코일로 공급되는 무선 전력에 따른 전류를 계산하도록 설정된 무선 전력 계량 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 자속 측정부는,
    상기 계산된 전류를 이용해 무선 전력에 따른 전력 및 전력량 중 적어도 하나를 계산하도록 설정된 무선 전력 계량 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 자속 측정부는,
    상기 센서를 통해 상기 송신 코일에서 측정된 자속을 획득하도록 설정된 무선 전력 계량 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 계산된 자속량을 저장하는 저장부를 더 포함하는 무선 전력 계량 장치.
  7. 무선 전력 계량 장치의 방법에 있어서,
    송신 코일을 통해 무선 전력을 전송하는 과정;
    상기 무선 전력을 전송하는 상기 송신 코일에서의 자속을 측정하는 과정; 및
    상기 측정된 자속에 기반하여 상기 전송된 자속량을 계산하는 과정을 포함하는 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 자속을 측정하는 과정은,
    상기 측정된 자속, 상기 송신 코일의 길이, 상기 송신 코일의 투자율, 상기 송신 코일의 턴수, 및 상기 송신 코일에 의한 면적을 이용하여 상기 송신 코일에서의 전류를 계산하는 과정을 포함하는 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 전류를 계산하는 과정은,
    상기 측정된 자속과 상기 송신 코일의 길이를 곱한 제1 값을 상기 송신 코일의 투자율, 상기 송신 코일의 턴수, 및 상기 송신 코일에 의한 면적을 곱한 제2 값으로 나누어 상기 송신 코일에서 상기 수신 코일로 공급되는 무선 전력에 따른 전류를 계산하는 과정을 포함하는 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 계산된 전류를 이용해 무선 전력에 따른 전력 및 전력량 중 적어도 하나를 계산하는 과정을 더 포함하는 방법.
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