KR20220137245A - 플레이트로부터 돌출된 충전부를 포함하는 차량용 무선 충전 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

종래의 주차 공간의 설계 변경 없이 전기 차량의 전력을 충전할 수 있는 무선 충전 장치 및 그 제어 방법이 제공된다. 상기 차량용 무선 충전 장치는 충전 대상 차량의 바퀴 중 적어도 일부를 지지하도록 구성된 플레이트를 포함하는 차량용 무선 충전 장치로서, 상기 차량의 유무 및 위치를 인식하는 센서부; 및 상기 플레이트의 일면으로부터 돌출되고, 상기 플레이트 상에서 적어도 제1 방향으로 이동하는 충전부를 포함한다.

Description

플레이트로부터 돌출된 충전부를 포함하는 차량용 무선 충전 장치 및 그 제어 방법{WIRELESS CHARGING DEVICE FOR VEHICLE INCLUDING CHARGING PORTION PROTRUDING FROM PLATE AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 차량용 무선 충전 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 종래의 주차 공간의 설계 변경 없이 전기 차량의 전력을 충전할 수 있는 무선 충전 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
자동차 또는 차량은 육상에서 이동할 목적으로 원동기 및 복수의 바퀴(wheel)을 사용하여 이동하는 물품을 총칭한다. 종래에는 가솔린이나 디젤 등을 연료로 사용하는 내연기관(internal combustion engine, ICE)을 이용한 내연기관 자동차가 주를 이루었다. 그러나 내연기관은 질소산화물이나 황산화물 등의 유해 가스를 배기하는 문제가 있다.
이러한 이유로 최근 활발히 개발이 이루어지는 것은 전기 자동차(Electric Vehicle, EV)이다. 전기 자동차 또는 전기 차량은 동력원으로 전기를 이용해 모터를 구동한다. 전기 자동차는 종래의 내연기관 자동차에 비해 배기 가스 및 소음 등의 공해 요인이 적은 장점이 있다. 최근 탄소 제로 등과 같은 환경 오염 문제에 대응하여 세계 각국은 가까운 미래에 내연기관 자동차의 생산을 금지하거나 등록을 금지하려는 움직임을 보이고 있으며, 이에 따라 전기 자동차의 시장과 수요는 가까운 장래에 크게 증가할 것으로 전망된다.
현재 전기 자동차의 가장 큰 문제로 꼽히는 점은 충분치 못한 배터리 용량을 가지기 때문에 종래의 내연기관 자동차에 비해 상대적으로 잦은 연료 보충, 즉 전기 충전이 필요하다는 것이다. 특히 전기 자동차의 배터리 소모는 온도가 낮은 겨울철에 더욱 심하며 한번의 충전으로 이동할 수 있는 거리에는 한계가 있다. 또한 아직까지 전기 자동차의 충전을 위한 충전 스테이션 인프라가 충분히 갖춰지지 않은 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2020-0113134호, 전기 자동차용 무선 충전 시스템
일반적으로 전기 자동차의 충전 스테이션은 차량의 주차 공간(parking lot, parking spot)과 함께 마련된다. 현재 전기 자동차는 특수하게 마련된 충전 스테이션에서 전력 케이블을 이용해 충전되고 있으나, 최근에는 차량의 충전을 위한 전력 코일과의 정합을 이용한 무선 충전 시스템에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1은 전력 송출부를 지면에 매립하여 전기 자동차의 무선 충전을 수행하는 무선 충전 시스템을 개시한다. 특허문헌 1과 같이 무선 전력 송출을 통해 전기차를 충전할 수 있는 경우, 종래와 같이 전력 케이블을 이용한 충전 방식에 비해 사용자 편의성을 현저하게 높일 수 있다.
한편, 충전 스테이션 인프라는 점진적으로 확충되고 있으나 전기 자동차 수요 증가를 따라잡지 못하고 있다. 충전 스테이션 인프라의 확대 속도가 더딘 이유 중 하나는 기존 주차 공간의 구조 변경 내지는 개조 문제이다.
종래의 주차장의 주차 공간은 전기 자동차의 충전을 고려하지 않고 설계되었기 때문에 전기 자동차의 충전 스테이션을 마련하기 위해서는 건물의 벽면과 바닥 등으로부터 전력선을 연장해야하는 등의 구조 변경 내지는 개조 공사가 수반되어야 한다. 특히 특허문헌 1과 같이 무선 충전 시스템을 구현하기 위해서는 일반적인 전력 케이블을 사용한 충전 스테이션에 비해 비용과 구조 변경의 정도와 규모가 훨씬 크게 소요된다. 이러한 점은 전기 차량을 위한 무선 충전 시스템의 실용화에 큰 걸림돌로 작용하고 있다.
또한 주차 공간을 기존의 내연기관 자동차와 전기 자동차가 함께 사용하는 반면, 아직까지 내연기관 자동차의 비율이 전기 자동차의 비율 보다 크기 때문에 불필요하게 많은 수의 충전 스테이션이 구비된 주차 공간을 전기 자동차를 위해 배정하기 곤란한 점 역시 문제로 작용한다. 한번 무선 충전 스테이션으로 구조 변경하여 충전 설비를 갖춘 주차 공간은 더 이상 내연기관 자동차를 위한 주차 공간으로 이용하기 곤란한다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상대적으로 간단한 방법으로 전기 차량의 무선 충전 시스템을 구축하기 위한 차량용 무선 충전 장치를 제공하는 것이다.
또, 소정의 주차 공간을 전기 차량의 충전을 위한 공간으로 배정한 이후, 필요에 따라 내연기관 차량이 주차할 수 있도록 할 수 있는 무선 충전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 전기 차량의 무선 충전 장치의 제어 방법 내지는 무선 충전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치는 충전 대상 차량의 바퀴 중 적어도 일부를 지지하도록 구성된 플레이트를 포함하는 차량용 무선 충전 장치로서, 상기 차량의 유무 및 위치를 인식하는 센서부; 및 상기 플레이트의 일면으로부터 돌출되고, 상기 플레이트 상에서 적어도 제1 방향으로 이동하는 충전부를 포함한다.
상기 센서부는 상기 플레이트의 상기 일면 상에 배치된 로드 센서 및/또는 광 센서를 포함할 수 있다.
상기 센서부는 상기 차량의 4개의 바퀴와 상응하는 위치에 배치될 수 있다.
또, 상기 센서부는 서로 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어, 차량의 앞바퀴와 상응하는 위치에 배치된 제1 센서부와 제2 센서부, 및 서로 상기 제2 방향으로 이격되어 차량의 뒷바퀴와 상응하는 위치에 배치된 제3 센서부와 제4 센서부를 포함할 수 있다.
이 때 상기 충전부는, 상기 제1 센서부와 제2 센서부의 사이 공간에서 상기 제3 센서부와 상기 제4 센서부의 사이 공간까지 상기 제1 방향으로 이동 가능할 수 있다.
상기 충전부는 충전 하우징, 및 상기 충전 하우징의 내부 공간에 배치된 어셈블리 코일을 포함할 수 있다.
상기 충전 하우징의 수직 방향으로의 위치가 고정된 상태에서, 상기 어셈블리 코일은 상기 충전 하우징 내에서 상기 수직 방향으로 이동 가능할 수 있다.
또, 상기 플레이트의 상기 일면으로부터 돌출된 상기 충전부의 두께는 150mm 이상일 수 있다.
또한 상기 플레이트의 저면에는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 홈이 형성될 수 있다.
이 경우 상기 홈의 수직 방향으로의 최대 깊이는 110mm 이상이고, 상기 홈의 상기 제1 방향으로의 최대 길이는 180mm 이상일 수 있다.
또, 상기 홈은 상기 플레이트의 상기 제1 방향 가장자리로부터, 1,100mm 이상 이격될 수 있다.
상기 차량용 무선 충전 장치는 적어도 2대의 차량이 적재되는 것이고, 상기 충전부는 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 최대 적재 가능 차량의 수보다 적게 구비될 수 있다.
또, 상기 차량용 무선 충전 장치의 상기 제1 방향으로의 길이는 4.5m 내지 5.5m이고, 상기 제2 방향으로의 너비는 4.6m 이상일 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치의 제어 방법은 충전 대상 차량의 바퀴 중 적어도 일부를 지지하도록 구성된 플레이트, 차량의 유무 및 위치를 인식하는 센서부, 및 상기 플레이트 상에서 이동하도록 구성된 충전부를 포함하는 차량용 무선 충전 장치의 제어 방법으로서, 상기 플레이트 상에 적재된 차량의 유무와 위치를 인식하는 단계; 및 상기 적재된 차량의 종류에 따라 무선 전력 송출 효율이 향상되도록 상기 충전부를 이동하는 단계를 포함한다.
상기 적재된 차량의 충전 필요 유무, 및/또는 충전 필요 정도를 판단하거나, 정보를 입력받는 단계; 및/또는 충전이 완료된 것으로 판단되는 경우 전력 공급을 중단하거나 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 무선 충전 장치는 복수의 차량이 적재되는 제1 영역과 제2 영역을 갖고, 상기 충전부는 오직 1개만 구비될 수 있다.
상기 무선 충전 장치에 복수의 차량이 적재되는 경우, 상기 적재된 차량의 유무와 위치를 인식하는 단계는, 제1 차량의 유무와 위치를 인식하는 단계, 및 제2 차량의 유무와 위치를 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 상기 제1 차량 및 상기 제2 차량 각각의 충전 필요 유무, 및/또는 충전 필요 정도를 판단하거나, 정보를 입력받는 단계; 및/또는 상기 제1 차량의 충전이 완료된 것으로 판단되는 경우, 상기 제2 차량에 대한 무선 전력 송출이 가능하도록 상기 충전부를 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 차량과 제2 차량의 충전이 의도된 만큼 완료된 것으로 판단되고, 상기 제1 영역과 제2 영역 상에 차량이 모두 존재하는 것으로 판단되는 경우, 전력 공급을 중단하거나 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때 상기 제1 차량과 제2 차량의 충전이 의도된 만큼 완료된 것으로 판단된 후, 상기 제1 영역에 차량이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 충전부를 상기 제1 영역 내에 위치하도록 이동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 차량이 적재되거나 탑재되는, 즉 차량의 바퀴가 놓이는 플레이트 및 플레이트 상에서 슬라이드 이동하는 충전부를 포함하는 차량용 무선 충전 장치를 제공할 수 있다.
이를 통해 주차 공간에 대해 큰 구조 변경과 개조 없이도 차량의 무선 충전을 위한 공간을 제공할 수 있으며, 무선 충전 시스템 구축에 소요되는 비용을 절감할 수 있어 전기 차량의 충전 인프라 확충에 기여할 수 있다. 또, 전기 차량의 종류에 따라 무선 전력 송출을 위한 정합부의 위치가 상이한 경우에도 고효율 충전이 가능한 장점이 있다.
또한 한번 전기차의 충전 스테이션으로 지정된 이후에도, 예를 들어 본 발명에 따른 무선 충전 장치를 철거 및 이동하는 것이 용이하기 때문에 전기 차량을 위한 주차 공간의 배정을 유연하게 수행할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 하나의 무선 충전 장치 상에 복수의 전기 차량이 주차하는 경우에, 먼저 충전이 수행되는 차량의 완충이 이뤄진 다음 충전부가 이동하여 충전을 대기 중인 차량의 전기 충전을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치를 이용한 무선 충전 시스템의 모식도이다.
도 2는 도 1의 차량용 무선 충전 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1의 무선 충전 시스템의 구성도이다.
도 4는 도 1의 차량용 무선 충전 시스템을 정면에서 바라본 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 차량용 무선 충전 시스템을 측면에서 바라본 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치를 이용한 무선 충전 시스템의 모식도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치의 사시도이다.
도 10은 도 9의 차량용 무선 충전 장치의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 12 내지 도 18은 도 11의 제어 방법에 따라 차량이 충전되는 과정을 순서대로 나타낸 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 즉, 본 발명이 제시하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면에 도시된 구성요소의 크기, 두께, 폭, 길이 등은 설명의 편의 및 명확성을 위해 과장 또는 축소될 수 있으므로 본 발명이 도시된 형태로 제한되는 것은 아니다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 '위(above)', '상부(upper)', ‘상(on)’, '아래(below)', '아래(beneath)', '하부(lower)' 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 '아래(below 또는 beneath)'로 기술된 소자는 다른 소자의 '위(above)'에 놓일 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 '아래'는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다.
본 명세서에서, '및/또는'은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. '내지'를 사용하여 나타낸 수치 범위는 그 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한과 상한으로서 포함하는 수치 범위를 나타낸다. '약' 또는 '대략'은 그 뒤에 기재된 값 또는 수치 범위의 20% 이내의 값 또는 수치 범위를 의미한다.
본 명세서에서, 제1 방향(X)은 평면 내 임의의 방향을 의미하고, 제2 방향(Y)은 상기 평면 내에서 제1 방향(X)과 교차하는 다른 방향을 의미한다. 또, 제3 방향(Z)은 상기 평면과 수직한 방향을 의미한다. 다르게 정의되지 않는 한, '평면'은 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 속하는 평면을 의미한다. 또, 다르게 정의되지 않는 한, '중첩'은 상기 평면 시점에서 구성요소들이 제3 방향(Z)으로 중첩하는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치를 이용한 무선 충전 시스템의 모식도이다.
우선 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치(11)는 주차 공간(PS) 상에 놓일 수 있다. 구체적으로, 주차 공간(PS)은 바닥면 상에 도료 등을 이용하여 선(line)을 표현함으로써 차량을 주차할 수 있는 복수의 영역을 구획되어 마련될 수 있다. 도 1은 3개의 주차 공간(PS)이 마련된 경우를 예시하나, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.
각 주차 공간(PS)에는 주차 스토퍼(ST)가 배치될 수 있다. 주차 스토퍼(ST)는 차량의 주차 중에 소정 기준 이상으로 후진하는 것을 저지하도록 마련될 수 있다. 주차 스토퍼(ST)는 차량의 두개의 뒷바퀴 각각에 상응하도록 하나의 주차 공간(PS) 내에서 2개 마련되거나, 또는 차량의 두개의 뒷바퀴 모두를 커버하도록 하나만 마련되거나, 또는 차량의 두개의 뒷바퀴 중 어느 하나에 상응하도록 하나만 마련될 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 무선 충전 장치(11)는 선으로 표현되어 구획된 하나의 주차 공간(PS)을 초과하지 않고, 주차 공간(PS)과 실질적으로 동일한 크기를 갖거나, 또는 그보다 작은 크기의 영역 상에 배치될 수 있다. 이 경우 하나의 주차 공간(PS)에 하나의 무선 충전 장치(11)가 놓일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
도 1의 좌측 차량은 내연기관 차량으로서 주차 공간(PS) 상에 직접 내지는 바로 주차된 경우를 예시하고, 우측 차량은 주차 공간(PS) 상에 배치된 무선 충전 장치(11) 상에 주차된 경우를 나타낸다.
이하 도 2 내지 도 6을 더 참조하여 본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치(11)에 대해 보다 상세하게 설명한다. 도 2는 도 1의 차량용 무선 충전 장치의 사시도이다. 도 3은 도 1의 무선 충전 시스템의 구성도이다. 도 4는 도 1의 차량용 무선 충전 시스템을 정면에서 바라본 도면이다. 도 5 및 도 6은 도 1의 차량용 무선 충전 시스템을 측면에서 바라본 도면으로서, 각각 충전부가 이동하기 전과 이동한 후를 나타낸 도면들이다.
도 2 내지 도 6을 더 참조하면, 무선 충전 장치(11)는 플레이트(100) 및 플레이트(100) 상에 배치된 충전부(200)를 포함하고, 센서부(300) 및 프로세서(600)를 더 포함할 수 있다.
플레이트(100)는 후술할 무선 충전 장치(11)의 구성요소들을 하우징하며, 무선 충전 장치(11)의 몸체를 이루는 바디 부분일 수 있다. 플레이트(100)는 적어도 부분적으로 경사면(100c)을 가지고, 경사면(100c)을 통해 바퀴를 갖는 전기 차량(C)이 플레이트(100) 상에 탑재될 수 있도록 구성될 수 있다.
플레이트(100)의 크기는 무선 충전 장치(11)의 크기에 대략 상응할 수 있다. 예를 들어, 플레이트(100)의 제1 방향(X)으로의 길이(L)는 약 4.5m 내지 5.5m 또는 약 4.8m 내지 5.2m이고, 제2 방향(Y)으로의 폭(W)은 약 2.3m 이상, 또는 약 2.4m 이상일 수 있다. 플레이트(100)의 폭(W)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 2.6m 이하일 수 있다. 플레이트(100)와 무선 충전 장치(11)의 크기를 상기와 같이 구성하여 주차되는 전기 차량(C), 즉 충전 대상 차량(C)의 4개의 바퀴 모두, 또는 적어도 2개의 바퀴를 플레이트(100) 상에 놓이도록 할 수 있다.
충전부(200) 또는 충전 유닛은 플레이트(100) 상에서 적어도 제1 방향(X)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서, 제1 방향(X)은 주차되는 전기 차량(C)의 전장 방향이 향하는 방향이고, 제2 방향(Y)은 주차되는 전기 차량(C)의 전폭 방향이 향하는 방향일 수 있다. 또, 제3 방향(Z)은 수직 방향 내지는 중력 방향과 대략 일치할 수 있다.
충전부(200)는 충전 하우징(210) 및 충전 하우징(210) 내부에 배치된 어셈블리 코일(230)을 포함할 수 있다. 충전부(200)가 평면 방향, 예컨대 제1 방향(X)으로 이동할 경우 충전 하우징(210)과 어셈블리 코일(230)은 함께 이동할 수 있다.
전기 차량(C)의 무선 충전은 충전부(200)의 어셈블리 코일(230)(assembly coil, GA coil)과 전기 차량(C)에 내장된 차량 코일(VC)이 자기 공명 방식으로 결합되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC)이 서로 상호작용 또는 커플링되어 차량 코일(VC)에 기전력이 유도되어 수행될 수 있다. 이하에서, 어셈블리 코일(230)은 1차 코일(primary coil) 또는 송신 코일(transmit coil) 등의 용어와 혼용될 수 있다. 또, 차량 코일(vehicle coil)은 2차 코일(secondary coil) 또는 수신 코일(receiver coil) 등의 용어와 혼용될 수 있다.
이 경우 전기 차량(C)의 종류에 따라, 용도에 따라, 또는 크기에 따라 차량의 차량 코일(VC)의 위치가 상이할 수 있다. 비제한적인 예시로서, 어느 차량은 차량 코일(VC)이 본넷 부근에 위치하거나, 또는 앞좌석 부근에 위치하거나, 또는 뒷자석 부근에 위치하거나, 또는 트렁크 부근에 위치할 수 있다. 무선 전력 송수신 시스템에 있어서, 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC)이 정확히 정합되지 않을 경우 무선 전력 송수신이 이루어지지 않거나, 효율이 현저하게 저하될 수 있다. 또는 소정 기준의 무선 전력 송수신을 위해 필요한 전력의 소모가 현저하게 증가할 수 있다.
따라서 본 실시예에 따른 무선 충전 장치(11)는 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)이 속하는 평면 내에서 위치가 고정된 플레이트(100)를 마련하되, 플레이트(100) 상에서 적어도 제1 방향(X)을 따라 이동 가능한 충전부(200)를 분리 형성하여 차량의 종류와 무관하게 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC)의 정합 위치의 최적화를 수행할 수 있다.
충전부(200)는 플레이트(100)에 마련된 가이드 홈(200t)을 따라 이동할 수 있다. 도 2 등은 가이드 홈(200t)이 제1 방향(X)으로만 연장되어 제1 가이드 홈(210t) 및 제2 가이드 홈(220t)을 포함하는 한 쌍으로 구비된 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다. 가이드 홈(200t)의 구동 상 편의를 위해 플레이트(100)는 부분적으로 돌출된 돌출면(100p)을 포함하고, 가이드 홈(200t)은 돌출면(100p)을 따라 형성될 수도 있다.
또, 충전부(200)는 소정의 두께(T)를 가질 수 있다. 예를 들어, 충전부(200)의 두께(T)는 충전부(200)의 이동에도 불구하고 위치가 고정된 부분, 구체적인 예를 들어 플레이트(100) 또는 플레이트(100)의 돌출면(100p)으로부터 충전부(200)의 상면까지의 최단 수직 거리를 의미할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이 무선 전력 송수신 시스템에 있어서 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC) 간의 전력 송수신 효율은 평면상 위치 뿐 아니라 두개의 코일 간의 이격 거리, 즉 제3 방향(Z)으로의 거리에도 영향을 받을 수 있다.
본 실시예에 따른 무선 충전 장치(11)는 충전부(200)를 플레이트(100)에 내장시켜 플레이트(100)와 충전부(200)의 상면 레벨을 동일하게 하는 것이 아니라, 플레이트(100)의 상면으로부터 충전부(200)가 돌출되도록 하여 무선 충전 장치(11)의 어셈블리 코일(230)과 차량(C)의 차량 코일(VC) 간의 위치를 가깝게 형성할 수 있다. 충전부(200)의 두께(T)는 약 150mm 이상, 또는 약 160mm 이상, 또는 약 170mm 이상, 또는 약 180mm 이상, 또는 약 190mm 이상, 또는 약 200mm 이상일 수 있다. 충전부(200) 두께(T)의 상한은 전기 차량(C)의 하부 높이(즉, 지상고)를 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어 두께(T)의 상한은 약 300mm, 또는 약 250mm일 수 있다.
만일 본 실시예와 달리 충전부(200)를 플레이트(100)에 내장시킬 경우 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC) 간의 제3 방향(Z)으로의 거리가 멀어지고, 충전 효율을 높이기 위해 충전부(200)가 제3 방향(Z)으로 승강하는 등의 구성을 채택하여야 하는 문제가 있다. 이 경우, 예컨대 무선 충전 장치가 야외 주차 공간(PS) 등에서 활용되는 경우 우천 등에 의한 방수에 취약한 문제가 있을 뿐 아니라 제조 비용 증가를 야기한다.
몇몇 실시예에서, 충전부(200) 및 어셈블리 코일(230)이 플레이트(100)의 상면으로부터 돌출된 경우에도, 필요에 의해 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC) 간의 이격 거리가 제어될 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC) 간의 거리는 더 가까워질 필요가 있거나, 또는 더 멀어질 필요가 있을 수 있다. 이 경우 충전 하우징(210)의 제3 방향(Z)으로의 위치는 고정된 상태에서, 충전 하우징(210) 내부의 어셈블리 코일(230)만이 제3 방향(Z)으로 이동하도록 구성될 수 있다. 이를 통해 예컨대 무선 충전 장치(11)의 구조를 단순화하여 방수 특성을 향상시키고, 충전부(200)가 오작동하는 경우에도 차량(C)의 하부가 충전부(200)에 걸리는 등의 문제를 야기하지 않음과 동시에 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC) 간의 이격 거리를 조절할 수 있다.
또한 도면으로 표현하지 않았으나, 몇몇 실시예에서 충전 하우징(210)의 위치는 고정된 상태에서, 어셈블리 코일(230)은 회전하거나, 또는 틸트될 수도 있다.
본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치(11)는 충전부(200) 외에 송전 모듈(290)을 더 포함할 수 있다. 송전 모듈(290)은 플레이트(100) 내에 배치될 수 있다. 송전 모듈(290)은 충전부(200)와 함께 전기적으로 연결되어 차량(C)의 충전에 기여하지만, 충전부(200)와 달리 제1 방향(X) 등으로 이동하지 않고 그 위치가 고정된 상태일 수 있다.
송전 모듈(290)은 플레이트(100)의 외부로 돌출된 전력 단자(900)를 통해 외부의 전원(950)으로부터 전력을 공급받을 수 있다. 예시적인 실시예에서, 송전 모듈(290)은 정류 회로부(rectifier), 직류-직류 컨버터(DC-DC converter), 직류-교류 컨버터(DC-AC inverter) 등을 포함할 수 있다.
차량(C)의 내부에는 전술한 차량 코일(VC)로부터 수전된 에너지를 차량의 고전압 배터리에 상응하게 스위칭하는 수전 모듈 및 배터리 매니지먼트 시스템(BMS)이 구비될 수 있다. 무선 충전 장치(11)의 송전 모듈(290)과 차량의 수전 모듈은 무선 데이터 통신이 가능할 수 있다. 상기 무선 데이터 통신은 IEE 802.11p 등일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.
송전 모듈(290)과 수전 모듈, 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC) 간의 무선 전력 송수신 방법 또는 원리는 공지의 기술을 사용할 수 있는 바 구체적인 설명은 생략한다.
한편, 센서부(300) 또는 센서 유닛은 플레이트(100) 상에 배치될 수 있다. 센서부(300)는 차량(C)의 유무, 위치 및/또는 차량의 종류를 인식할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 센서부(300)는 광 센서 및/또는 로드 센서를 포함할 수 있다. 이하, 센서부(300)로서 로드 센서를 이용한 경우를 예로 하여 설명한다.
센서부(300)는 복수개로 구비될 수 있다. 예를 들어, 센서부(300)는 제1 센서부(310), 제2 센서부(320), 제3 센서부(330) 및 제4 센서부(340)를 포함하며, 복수의 각 센서부들의 종류는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 제1 센서부(310) 및 제2 센서부(320)는 차량(C)의 앞바퀴와 상응하는 위치에 각각 배치되고, 제3 센서부(330)와 제4 센서부(340)는 차량(C)의 뒷바퀴와 상응하는 위치에 각각 배치될 수 있다.
차량(C)이 정상적으로 플레이트(100) 상에 주차되는 경우, 차량의 4개의 바퀴는 각각 제1 센서부(310) 내지 제4 센서부(340) 상에 위치되고, 이를 통해 차량(C)의 정상적인 주차 여부, 주차 위치 및/또는 차량의 무게와 종류 등을 판단할 수 있다. 또 센서부(300)는 후술할 무선 충전 장치(11)의 제어 방법을 개시하기 위한 트리거로 기능할 수도 있다.
본 실시예에 따른 센서부들(300)은 후술할 스토퍼(500) 보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 따라서 차량(C)을 주차한 후 차량 도어를 개폐하는 과정에서 센서부들(300)과의 간섭을 피할 수 있고, 보다 사용자 편의적인 무선 충전 장치(11)를 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 충전부(200)는 적어도 제1 방향(X)을 따라 슬라이드 이동할 수 있다. 이 경우 충전부(200)는 제1 센서부(310)와 제2 센서부(320)의 사이의 공간에서부터, 제3 센서부(330)와 제4 센서부(340)의 사이의 공간에 이르는 영역까지 이동 가능하게 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 충전부(200)는 제1 센서부(310)와 제2 센서부(320) 보다 더 전방 측으로 이동하거나, 제3 센서부(330)와 제4 센서부(340) 보다 더 후방 측으로 이동할 수도 있다.
프로세서(600)는 무선 충전 장치(11)의 전반적인 동작을 제어하거나 판단할 수 있다. 프로세서(600)는 메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 전술한 구성들의 동작과 타이밍을 제어할 수 있다. 프로세서(600)는 적어도 하나의 서브 프로세서를 구비할 수 있다. 프로세서(600)는 그 기능에 따라 복수의 프로세서들을 포함하거나, 또는 통합된 형태의 프로세서를 포함할 수 있다.
또, 플레이트(100)의 일면 상에는 한쌍의 주차 스토퍼(500)가 배치될 수 있다. 주차 스토퍼(500)는 주차되는 차량(C)이 플레이트(100) 상에서 후방으로 이동하는 지지선을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 주차 스토퍼(500)는 소정의 센서를 구비하여 센서부로서 기능할 수도 있다.
플레이트(100)의 타면, 예컨대 하면에는 스토퍼 홈(101g)이 마련될 수 있다. 스토퍼 홈(101g)은 도 1에 도시된 지면 상에 설치된 주차 스토퍼(ST)가 삽입되는 홈일 수 있다. 플레이트(100)의 타면 상에 스토퍼 홈(101g)을 마련하여 종래의 주차 공간(PS)의 구조 변경을 최소화하며 본 실시예에 따른 무선 충전 장치(11)의 설치를 가능케 할 수 있다.
스토퍼 홈(101g)은 대략 제2 방향(Y)으로 연장된 형상일 수 있다. 스토퍼 홈(101g)의 제1 방향(X)으로의 길이, 예컨대 최대 길이(L1)는 약 180mm 이상, 또는 약 190mm 이상, 또는 약 200mm 이상일 수 있다. 길이(L1)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 약 300mm 이하일 수 있다.
또, 스토퍼 홈(101g)의 제3 방향(Z)으로의 깊이, 예컨대 최대 깊이(D1)는 약 110mm 이상, 또는 약 120mm 이상, 또는 약 130mm 이상, 또는 약 140mm 이상, 또는 약 150mm 이상일 수 있다. 깊이(D1)의 하한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 약 250mm일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 스토퍼 홈(101g)의 플레이트(100) 제1 방향(X) 어느 단부로부터의 이격 거리(D2)는 약 1,000mm 이상, 또는 약 1,100mm 이상 이격되어 위치할 수 있다. 스토퍼 홈(101g)의 길이(L1)와 깊이(D1), 그리고 이격 거리(D2)를 상기 범위 내에 있도록 하여 종래 지면에 설치된 주차 스토퍼(ST)가 용이하게 삽입되도록 할 수 있다. 또한 차량(C)의 중량이 크기 때문에 차량(C)의 반복적인 진출입에 따라 무선 충전 장치(11)가 지면 내 소정의 위치로부터 이탈할 수 있다. 스토퍼 홈(101g)에는 주차 스토퍼(ST)가 삽입되어 무선 충전 장치(11)의 평면상 위치를 고정하는 기능을 수행할 수 있다.
본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치(11)는 플레이트(100) 및 플레이트(100) 상에서 돌출되어 이동 가능한 충전부(200)를 포함할 수 있다. 이를 통해 종래의 주차 공간(PS)의 구조 변경 등을 최소화하면서, 어느 주차 공간을 전기 차량의 충전을 위한 시스템으로 구현할 수 있다. 또, 충전부(200)가 소정 높이 만큼 돌출되어 있어 어셈블리 코일(230)과 차량 코일(VC) 간의 이격 거리를 상대적으로 짧게 유지할 수 있으며, 방수에 강건한 구조를 형성할 수 있다.
만일 무선 충전 장치(11)가 배치된 공간을 내연기관 차량의 주차 공간으로 배정하고 싶은 경우 무선 충전 장치(11)만을 철거하는 것 만으로 주차 공간을 원복시킬 수 있는 장점이 있다.
이하, 본 실시예에 따른 무선 충전 장치(11)의 제어 방법 내지는 무선 충전 장치(11)를 이용한 충전 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 더 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 충전 장치의 제어 방법은 플레이트 상에 놓이거나 주차된 차량의 유무/위치를 인식하는 단계(S100), 충전 필요 여부 및 필요 정도에 관한 정보를 수집하는 단계(S200), 충전부를 이동하는 단계(S205), 충전부 위치 동기화를 확인, 즉 정합 내지는 커플링 위치를 확인하는 단계(S300), 무선 전력 송수신을 통해 무선 충전을 수행하는 단계(S305), 충전 완료 여부를 판단하는 단계(S400) 및 전력 공급 중단 및/또는 알람을 발송하는 단계(S405)를 포함할 수 있다.
차량의 유무 및/또는 위치를 인식하는 단계(S100)는 전술한 무선 충전 장치(11)의 하나 이상의 센서부(300)를 이용해 수행될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 장치(11)의 센서부들(300) 중 적어도 일부에 소정 기준 이상의 무게가 감지되면 플레이트(100) 상에 차량이 주차된 것으로 인식할 수 있다. 만일 차량이 감지되지 않을 경우, 본 단계(S100)를 반복할 수 있다.
차량이 존재하는 것으로 판단되고, 그 위치가 적절한 것으로 판단되는 경우, 또는 그 후에 차량의 충전 필요 여부 및/또는 필요 정도에 관한 정보를 수집할 수 있다(S200). 본 단계는 별도로 마련된 충전 인터페이스를 사용자가 조작하여 수행되거나, 또는 무선 충전 장치(11)가 차량 내 배터리의 잔량을 확인하여 자동으로 수행될 수도 있다. 예를 들어, 충전 인터페이스를 사용자가 조작하는 경우, 사용자는 충전하고자 하는 전력량과 그에 상응하는 요금을 결제하는 단계를 포함할 수 있다.
만일 사용자가 충전을 요청하지 않거나, 또는 차량 내 잔여 에너지가 소정 기준 이상이어서 충전이 불필요하다고 판단되는 경우, 무선 충전 장치(11)에 실질적으로 전력을 공급하지 않거나, 및/또는 등록된 사용자의 단말, 예컨대 스마트폰 어플리케이션 등을 통해 알람을 발송할 수 있다(S405).
반면 사용자가 충전 비용을 결제하고, 충전이 필요한 정도 내지는 시간을 설정하는 경우 무선 충전 장치(11)는 충전부(200)를 이동시킨다(S205). 앞서 설명한 것과 같이 충전부(200)는 적어도 제1 방향(X)을 따라 이동하며, 주차된 차량의 종류에 따라 차량 코일(VC)의 위치를 인식하고 그에 맞추어 충전부(200)를 이동할 수 있다.
그 다음 충전부(200)의 위치의 적절 여부를 판단한다(S300). 구체적으로, 본 단계는 무선 충전 장치(11)의 어셈블리 코일(230)과 차량의 차량 코일(VC) 간의 정합 여부를 판단하는 단계일 수 있다. 본 단계를 수행하는 방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 저주파수(low frequency) 센서 등을 통해 수행될 수 있다. 즉, 본 실시예에 있어서 차량의 위치를 판단하는 센서와 무선 전력 송수신을 위한 두개의 코일의 정합 여부 내지는 정합 정도를 판단하는 센서는 별도로 구비되거나, 적어도 다른 원리에 기반하여 수행될 수 있다.
만일 충분히 정합되지 않은 것으로 판단되는 경우 무선 전력 송출 효율이 증가하도록 충전부(200)를 계속하여 이동하고(S205), 충분히 정합된 것으로 판단되는 경우 무선 충전을 수행할 수 있다(S305).
다음으로 충전 완료 여부를 판단하는 단계(S400)는 앞서 충전 필요 여부 등의 정보를 수집하는 단계(S200)에서 수집된 기준 이상으로 차량이 충전되었는지를 판단하는 단계일 수 있다. 만일 충분하지 않게 충전된 경우 계속하여 무선 충전을 수행하고(S305), 충분히 충전된 경우 무선 충전 장치(11)에 실질적으로 전력을 공급하지 않거나, 및/또는 등록된 사용자의 단말, 예컨대 스마트폰 어플리케이션 등을 통해 알람을 발송할 수 있다(S405).
이하, 본 발명의 다른 실시예들에 대하여 설명한다. 다만, 전술한 실시예와 동일하거나 실질적으로 동일한 구성에 대한 설명은 생략하며, 이는 첨부된 도면 및 상세한 설명의 기재 내용으로부터 본 기술분야에 속하는 통상의 기술자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치를 이용한 무선 충전 시스템의 모식도로서, 도 5 또는 도 6과 상응하는 위치를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치(12)는 플레이트(100)의 제1 방향(X) 단부로부터 스토퍼 홈(102g)이 이격된 것이 아니라, 스토퍼 홈(102g)의 단부와 플레이트(100)의 단부가 연결된 점이 전술한 실시예와 상이한 점이다.
즉, 플레이트(100)의 저면 가장자리를 단차를 형성하며, 상기 단차, 즉 스토퍼 홈(102g)에 지면 상에 놓인 주차 스토퍼(미도시)가 위치할 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치의 사시도이다. 도 10은 도 9의 차량용 무선 충전 장치의 평면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치(13)는 하나의 플레이트(103) 상에 복수의 차량(미도시)이 주차되도록 구성된 점이 전술한 실시예에 따른 무선 충전 장치와 상이한 점이다.
도 9는 두대의 차량이 제2 방향(Y)으로 나란히 무선 충전 장치(13)의 플레이트(103) 상에 탑재되는 경우를 예시하고 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 도면으로 표현하지 않았으나, 이하에서 하나의 차량이 주차되도록 마련된 영역, 예컨대 좌측 영역을 제1 영역으로 지칭하고, 다른 차량이 주차되도록 마련된 영역, 예컨대 우측 영역을 제2 영역으로 지칭한다.
본 실시예에 따른 무선 충전 장치(13)는 두개의 주차 공간에 걸쳐서 배치될 수 있다. 이를 위해 플레이트(103)의 제1 방향(X)으로의 길이는 약 4.5m 내지 5.5m이고, 제2 방향(Y)으로의 폭(W)은 약 4.6m 이상일 수 있다. 폭(W)의 상한은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어 약 7.5m일 수 있다.
예시적인 실시예에서, 충전부(200)의 개수는 무선 충전 장치(13)에 적재 가능한 차량의 수, 즉 최대 적재 가능 차량의 수 보다 적게 구비될 수 있다. 비제한적인 일례로서, 플레이트(103) 상에서 이동 가능하게 구성된 충전부(200)는 오직 1개일 수 있다.
이를 위해 가이드 홈(200t)은 대략 영문자 'H'자 형상으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 가이드 홈(200t)은 제1 영역 상에서 제1 방향(X)으로 연장된 한 쌍의 제1 가이드 홈(210t)과 제2 가이드 홈(220t), 제2 영역 상에서 제1 방향(X)으로 연장된 한 쌍의 제3 가이드 홈(230t)과 제4 가이드 홈(240t)을 포함하고, 제1 영역과 제2 영역에 걸쳐서 제2 방향(Y)으로 연장된 한 쌍의 제5 가이드 홈(250t)과 제6 가이드 홈(260t)을 더 포함할 수 있다. 이에 따라 충전부(200)는 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)을 따라 이동할 수 있다.
또, 적어도 2개의 차량의 유무 및 위치를 센싱하기 위한 센서부들은 제1 센서부(310) 내지 제8 센서부(380)를 포함할 수 있다. 제1 센서부(310) 내지 제4 센서부(340)는 제1 영역 내에 배치되어 하나의 차량에 상응하도록 구비되고, 제5 센서부(350) 내지 제8 센서부(380)는 제2 영역 내에 배치되어 다른 차량에 상응하도록 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 무선 충전 장치(13)는 복수의 차량이 적재되도록 구성된 것임에도 불구하고 오직 하나의 충전부(200) 및 하나의 전력 단자(900)를 포함할 수 있다.
이하, 도 11 내지 도 18을 더 참조하여 본 실시예에 따른 무선 충전 장치(13)의 기능 및 이로 인한 유용성에 대해 상세하게 설명한다.
도 11은 도 9의 실시예에 따른 차량용 무선 충전 장치의 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 12 내지 도 13은 제1 차량의 충전이 완료될 때까지 제2 차량이 적재되지 않은 경우의 무선 충전 장치의 충전부(200) 이동을 나타낸 도면이다.
우선 도 11을 더 참조하면, 본 실시예에 따른 무선 충전 장치의 제어 방법은 제1 차량의 유무 및/또는 위치를 인식하는 단계(S110), 제1 차량의 충전 필요 여부에 관한 정보를 수집하는 단계(S210), 제1 차량을 충전하도록 충전부를 이동하는 단계(S215), 제1 차량의 위치와 충전부 위치를 동기화하는 단계(S310), 제1 차량의 무선 충전을 수행하는 단계(S315) 및 제1 차량의 충전 완료 여부를 판단하는 단계(S410)를 포함하고, 제2 영역 내 차량 여부를 판단하는 단계(S500)를 더 포함할 수 있다.
또, 본 실시예에 따른 무선 충전 장치의 제어 방법은 제2 차량의 유무 및/또는 위치를 인식하는 단계(S120), 제2 차량의 충전 필요 여부에 관한 정보를 수집하는 단계(S220), 제2 차량을 충전하도록 충전부를 이동하는 단계(S225), 충 제2 차량의 위치와 전부 위치를 동기화하는 단계(S320), 제2 차량의 무선 충전을 수행하는 단계(S325), 제2 차량의 충전 완료 여부를 판단하는 단계(S420) 및 전력 공급을 중단하고 및/또는 알람을 발송하는 단계(S425)를 더 포함할 수 있다.
우선 도 12를 더 참조하면, 무선 충전 장치(13)는 제1 영역에 주차된 제1 차량(C1)의 유무 및/또는 위치를 인식한다(S110). 본 단계에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
제1 차량(C1)이 정상적으로 주차된 것으로 판단되는 경우, 그 후에 제1 차량의 충전 필요 여부 및/또는 필요 정도에 관한 정보를 수집한다(S210). 본 단계에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
그 다음 제1 차량(C1)을 충전하도록 충전부(200)가 이동하여 정합 위치를 판단하고(S215, S310), 제1 차량(C1)의 충전을 수행한다(S315). 그리고 제1 차량의 충전 완료 여부를 판단한다(S410). 본 단계에 대해서는 전술한 바 있으므로 중복되는 설명은 생략한다.
그리고 도 13을 더 참조하면, 제1 차량(C1)의 충전이 완료되었으나, 제2 영역 내 차량이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우, 전력 공급을 중단하거나, 및/또는 등록된 사용자의 단말을 통해 알람을 발송한다(S415). 제2 영역 내 차량의 유무 확인은 제5 센서부(350) 내지 제8 센서부(380)를 이용해 수행될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
그 다음 제2 영역 내 차량이 존재하지 않는 경우, 충전부(200)는 제1 영역에서 제2 영역 측으로 이동한다. 즉, 충전부(200)는 제1 차량(C1)과 수직 방향으로 중첩하지 않도록, 다시 말해서 제1 차량(C1)에 의해 커버되지 않고 노출되도록 이동한다.
이를 통해 추후에 적재될 수 있는 충전이 필요한 제2 차량(미도시)의 충전을 위해 충전부(200)가 대기할 수 있다. 또, 추후에 진입하는 제2 차량의 운전자로서는, 노출된 충전부(200)를 시인하고 곧바로 충전이 가능한 상태의 무선 충전 장치(13)임을 인식할 수 있다.
다음으로, 도 14 내지 도 18을 더 참조하여 제1 차량의 충전이 완료되기 전에, 즉 제1 차량이 충전되는 동안에 제2 차량이 적재되는 경우에 대해 설명한다. 도 14 내지 도 18은 제1 차량의 충전 중에 제2 차량이 적재된 경우의 무선 충전 장치의 충전부(200) 이동을 나타낸 도면이다.
우선 도 14를 더 참조하면, 무선 충전 장치(13)는 제1 영역에 주차된 제1 차량(C1)의 유무 및/또는 위치를 인식하고(S110), 제1 차량(C1)의 충전 필요 여부 및/또는 필요 정도에 관한 정보를 수집하고(S210), 충전부(200)가 이동하여 정합 위치를 판단하며(S215, S310), 제1 차량(C1)의 충전을 수행한다(S315).
그리고 도 15를 더 참조하면, 제1 차량(C1)의 충전 완료 여부를 판단하고(S410), 제1 차량(C1)이 완충되지 않은 것으로 판단되는 경우 제1 차량의 무선 충전을 계속해서 수행한다(S315).
이 때 제1 차량(C1)이 완충되지 않은 상태에서 제2 영역 내 제2 차량(C2)이 주차된 것으로 판단되고(S120), 제2 차량의 충전 필요 여부 및/또는 필요 정도에 관한 정보가 수집되는 경우(S220), 즉 제2 영역 내에 충전이 필요한 차량이 있는 것으로 판단(S500)되는 경우, 제2 차량(C2)은 제1 영역 내 제1 차량(C1)의 충전이 완료될 때까지 대기한다(S600). 본 단계에서 충전부(200)는 제1 차량(C1)의 하측에 위치한 상태일 수 있다. 또, 제2 차량(C2)의 운전자는 제2 차량(C2)을 무선 충전 장치(13) 상에 주차한 후 자리를 이탈할 수 있다.
도 16을 더 참조하면, 제2 영역 내 제2 차량(C2)이 주차되고, 충전 필요에 관한 정보가 수집된 상태(S120, S220)에서, 제1 차량(C1)의 충전이 완료된 것으로 판단되는 경우, 충전부(200)는 제2 차량(C2)을 충전할 수 있도록 이동한다(S225).
도 17을 더 참조하면, 충전부(200)는 제2 차량(C2)과 충전부(200) 간의 위치를 정합하고(S320), 제2 차량의 충전이 완료될 때까지(S420) 무선 충전을 수행한다(S325). 그리고 제2 차량(C2)의 충전이 완료된 경우 제2 차량의 운전자에게 알람을 발송할 수 있다(S425).
몇몇 실시예에서, 제2 차량(C2)의 충전이 완료되기 전에 제1 영역에 또 다른 제3 차량(미도시)이 주차될 경우 전술한 과정을 반복할 수 있다. 반면, 제2 차량(C2)의 충전이 완료된 후에 제1 영역 내 차량이 주차되지 않은 상태일 경우 도 18에 도시된 것과 같이 충전부(200)는 제1 영역으로 이동하여 노출된다. 이를 통해 추후에 진입하는 제3 차량의 운전자는 충전부(200)를 시인할 수 있다.
도면으로 표현하지 않았으나, 만일 제2 차량(C2)의 충전이 완료된 후에도 먼저 충전이 수행된 제1 차량(C1)이 여전히 그 자리에 주차된 상태인 경우, 충전부(200)는 더 이상 이동하지 않고 무선 충전 장치(13)의 전력 공급을 중단하고, 알람을 송출할 수 있다.
종래 전기 차량의 충전 시스템에 있어서, 먼저 주차되어 충전을 수행한 차량은 소정의 시간이 경과한 후에 완충된 차를 주차 공간에서 꺼내어 다른 자리로 이동해야 하는 번거로움이 있었다. 전기 차량의 충전 설비가 갖춰진 주차 공간이 매우 한정적이기 때문에 충전이 완료된 이후에도 계속 해서 완충된 차량이 그 자리에 주차된 상태일 경우 다른 전기 차량이 충전을 할 수 없었다. 즉, 충전이 완료된 차량이 주차 공간에서 비켜주지 않는 것은 다른 전기 차량의 사용자에게 민폐를 끼치는 일이 될 수 있기 때문에 같은 주차장을 사용하는 전기 차량 사용자들은 커뮤니티를 이루어 서로 소통을 하기도 하는 번거로움이 있다.
그러나 본 실시예에 따른 무선 충전 장치(13)를 포함하는 무선 충전 시스템에 의할 경우, 설령 먼저 진입한 제1 차량(C1)의 전기 충전이 진행 중이고, 나중에 진입한 제2 차량(C2)이 지정된 영역에 주차한 후 제2 차량(C2)의 운전자가 자리를 이탈하더라도, 제1 차량(C1)의 충전이 완료된 이후 충전부(200)가 이동하여 제2 차량(C2)의 충전을 곧바로 시작할 수 있다.
다시 말해서, 종래의 경우 주차장 내 전기 차량의 충전을 위한 인프라가 매우 제한적이어서, 예컨대 퇴근 후에 전기 차량의 충전이 가능한 영역에 주차하여 충전을 수행하는 전기 차량의 차주로서는, 차량이 충전된 후 차량을 다른 곳으로 옮기기 위해 근처에 머물러야 하는 문제가 있었다. 주차장 내 전기 차량의 충전 인프라가 전기 차량의 수에 비해 현저하게 모자란 경우, 전기 차량의 차주들은 시간표를 만들기도 하고, 심지어 차량을 교체해줘야 하는 시간이 새벽대인 경우 알람을 맞추기도 하였다.
본 실시예의 경우 두대의 차량이 한번에 적재될 수 있는 무선 충전 장치를 예로 하여 설명하였으나, 무선 충전 장치는 3대 이상의 차량을 수용하도록 구성될 수 있고, 이를 통해 종래의 번거로움을 해소할 수 있으며, 심지어 무선 충전 장치 상에 전기 차량이 아닌 내연기관 차량이 주차된 경우에도 문제 없이 충전을 수행할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 범위는 이상에서 예시된 기술 사상의 변경물, 균등물 내지는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11: 차량용 무선 충전 장치
100: 플레이트
200: 충전부
300: 센서부
500: 주차 스토퍼
600: 프로세서
900: 전력 단자

Claims (16)

  1. 충전 대상 차량의 바퀴 중 적어도 일부를 지지하도록 구성된 플레이트를 포함하는 차량용 무선 충전 장치로서,
    상기 차량의 유무 및 위치를 인식하는 센서부; 및
    상기 플레이트의 일면으로부터 돌출되고, 상기 플레이트 상에서 적어도 제1 방향으로 이동하는 충전부를 포함하는 차량용 무선 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 플레이트의 상기 일면 상에 배치된 로드 센서 및/또는 광 센서를 포함하는 차량용 무선 충전 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 차량의 4개의 바퀴와 상응하는 위치에 배치된 차량용 무선 충전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 센서부는 서로 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이격되어, 차량의 앞바퀴와 상응하는 위치에 배치된 제1 센서부와 제2 센서부, 및 서로 상기 제2 방향으로 이격되어 차량의 뒷바퀴와 상응하는 위치에 배치된 제3 센서부와 제4 센서부를 포함하고,
    상기 충전부는, 상기 제1 센서부와 제2 센서부의 사이 공간에서 상기 제3 센서부와 상기 제4 센서부의 사이 공간까지 상기 제1 방향으로 이동 가능한 차량용 무선 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충전부는 충전 하우징, 및 상기 충전 하우징의 내부 공간에 배치된 어셈블리 코일을 포함하되,
    상기 충전 하우징의 수직 방향으로의 위치가 고정된 상태에서, 상기 어셈블리 코일은 상기 충전 하우징 내에서 상기 수직 방향으로 이동 가능한 차량용 무선 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트의 상기 일면으로부터 돌출된 상기 충전부의 두께는 150mm 이상인 무선 충전 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트의 저면에는, 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 홈이 형성된 차량용 무선 충전 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 홈의 수직 방향으로의 최대 깊이는 110mm 이상이고, 상기 홈의 상기 제1 방향으로의 최대 길이는 180mm 이상인 차량용 무선 충전 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 홈은 상기 플레이트의 상기 제1 방향 가장자리로부터, 1,100mm 이상 이격된 차량용 무선 충전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 차량용 무선 충전 장치는 적어도 2대의 차량이 적재되는 것이고,
    상기 충전부는 상기 제1 방향 및 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 이동 가능하게 구성되고, 최대 적재 가능 차량의 수보다 적게 구비되는 차량용 무선 충전 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 차량용 무선 충전 장치의 상기 제1 방향으로의 길이는 4.5m 내지 5.5m이고, 상기 제2 방향으로의 너비는 4.6m 이상인 차량용 무선 충전 장치.
  12. 충전 대상 차량의 바퀴 중 적어도 일부를 지지하도록 구성된 플레이트, 차량의 유무 및 위치를 인식하는 센서부, 및 상기 플레이트 상에서 이동하도록 구성된 충전부를 포함하는 차량용 무선 충전 장치의 제어 방법으로서,
    상기 플레이트 상에 적재된 차량의 유무와 위치를 인식하는 단계; 및
    상기 적재된 차량의 종류에 따라 무선 전력 송출 효율이 향상되도록 상기 충전부를 이동하는 단계를 포함하는 차량용 무선 충전 장치의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 적재된 차량의 충전 필요 유무, 및/또는 충전 필요 정도를 판단하거나, 정보를 입력받는 단계; 및
    충전이 완료된 것으로 판단되는 경우 전력 공급을 중단하거나 감소시키는 단계를 더 포함하는 무선 충전 장치의 제어 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 무선 충전 장치는 복수의 차량이 적재되는 제1 영역과 제2 영역을 갖고, 상기 충전부는 오직 1개만 구비되며,
    상기 무선 충전 장치에 복수의 차량이 적재되는 경우,
    상기 적재된 차량의 유무와 위치를 인식하는 단계는, 제1 차량의 유무와 위치를 인식하는 단계, 및 제2 차량의 유무와 위치를 인식하는 단계를 포함하는 무선 충전 장치의 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 차량 및 상기 제2 차량 각각의 충전 필요 유무, 및/또는 충전 필요 정도를 판단하거나, 정보를 입력받는 단계; 및
    상기 제1 차량의 충전이 완료된 것으로 판단되는 경우, 상기 제2 차량에 대한 무선 전력 송출이 가능하도록 상기 충전부를 이동하는 단계를 더 포함하는 무선 충전 장치의 제어 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 차량과 제2 차량의 충전이 의도된 만큼 완료된 것으로 판단되고, 상기 제1 영역과 제2 영역 상에 차량이 모두 존재하는 것으로 판단되는 경우, 전력 공급을 중단하거나 감소시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 차량과 제2 차량의 충전이 의도된 만큼 완료된 것으로 판단된 후, 상기 제1 영역에 차량이 존재하지 않는 것으로 판단되는 경우, 상기 충전부를 상기 제1 영역 내에 위치하도록 이동하는 단계를 더 포함하는 무선 충전 장치의 제어 방법.
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