KR20240019145A - 전력 공급 및 분배 네트워크 - Google Patents

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아쉬칸 다리아 하질루
만수르 살레히 모가담
가레스 오브라이언
도미닉 퀜넬
도미닉 ??넬
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Abstract

전력 공급 시스템은, 전기 전도 케이블을 통해 제2 노드에 연결되는 제1 노드를 포함하며,
케이블은 제1 노드와 제2 노드 사이에서 고주파수(예컨대, 100Hz 이상, 예컨대, 20KHz 이상)의 교류 전류를 전도시키고,
전기 전도 케이블은 용량성 케이블이다.
고주파수의 전력 공급기가 제1 노드에 연결될 수 있거나, 50Hz 또는 60Hz의 전력 공급기가, 고주파수의 전력을 출력하는 변환기에 연결될 수 있으며, 변환기 출력부는 제1 노드에 연결된다. 변환기가 제2 노드에 연결될 수 있거나, 고주파수 전력을 사용하여 동작하는 전기 어플라이언스가 제2 노드에 연결될 수 있다.
관련된 무선 전기 차량 충전 시스템은,
(a) 선택적으로 본 발명의 전력 공급 시스템인, 전력 공급기,
(b) 전력 공급기에 연결되고, 고주파수(예컨대, 1kHz 이상)의 전력을 출력하도록 적응되는 인버터, 및
(c) 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션
을 포함하며,
인버터는 용량성 케이블을 사용하여 복수의 무선 충전 스테이션 각각에 연결된다.

Description

전력 공급 및 분배 네트워크
본 발명은 일반적으로 전력 공급 및 분배 네트워크, 그리고 그의 구체적인 실시예에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 분배 및 송신 시스템에 연결되는 육상 또는 해상 발전 유닛의 반출 시스템에 적용된다.
본 발명은 또한 특정 실시예에서는 무선 전력 전달 및 전기 차량 충전용 시스템에서의 무선 전력 전달의 사용에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 정적 시스템에서의, 예컨대, 자동차 주차장에서의, 그리고 동적 시스템에서의, 예컨대, 도로에서의, 전기 차량의 충전에 관한 것이다.
일부 전력 분배 및 공급 응용예는, 전체적인 시스템 비용을 감소시키기 위해 또는 변압기, 모터, 및 발전기와 같은 전기 기계의 무게 및 사이즈를 감소시키기 위해 더 높은 주파수의 사용을 요구한다. 더 높은 주파수의 교류 전류를 사용하는 것의 결점은, 통상적으로 케이블인 전기 연결부의 임피던스가, 추가적인 손실 때문에 전달을 비효율적이게 하거나 더 긴 연결부에 걸쳐 초래되는 전압 강하때문에 전달을 불가능하게 하는 레벨까지 증가된다는 점이다.
따라서, 내장 배터리를 충전시키고 액추에이터, 계기(instrument), 레이더 등과 같은 디바이스에 전력을 공급하기 위해 400Hz 시스템이 사용되는 항공 전기 시스템에서는 사이즈 및 무게 감소가 달성된다. 전력은, 일반적인 배전망 주파수를 400Hz로 변환하고 주파수 변환기 및 일반적인 케이블을 포함하는 고정된 설치물을 갖는 중앙집중식 시스템을 통해, 또는 디젤 발전기, 주파수 변환기, 및 케이블을 포함하는 이동식 시스템을 통해 항공기에 전달된다.
유사한 이유로, 해양 응용예 또한, 통상적으로 400Hz 시스템인 더 높은 주파수의 시스템을 사용하여 내장 시스템에 전력을 공급한다. 전력은 중앙집중식으로 생산되고, 일반적인 케이블을 통해 또는 400Hz 장치 근처에 배치되는 변환기/인버터를 통해 다양한 전압 레벨 및 400Hz로 선박 전반에 걸쳐 전달된다.
더 높은 주파수의 교류 전류의 다른 응용예는 우주, 컴퓨터 전원, 및 레이더 시스템을 포함한다.
더 높은 주파수의 시스템의 문제는, 언급된 바와 같이, 케이블을 따라 발생하는 전압 강하이다. 케이블 리액턴스가 케이블의 주파수 및 길이 둘 다에 따라 증가됨에 따라서, 더 높은 주파수의 시스템의 경우, 전력의 전달은 전력원으로부터 짧은 거리로 제한된다. 항공 응용예에서의 이동식 시스템의 사용 및 해양 응용예에서의 다수의 변환기/인버터의 사용은, 이러한 중대한 문제를 극복하기 위한 시도이다.
또 다른 문제는, 이른바 "표피 효과(skin effect)"로 인한 더 높은 등가 저항 때문에 케이블 내에서 발생하는 더 높은 손실에 관한 것이다. 표피 효과는, 케이블 단면의 에지를 향하는 전류의 집중을 기술한다. 그러한 전류 집중은, 전도를 위해 유효하게 사용되는 단면을 감소시키며 따라서 케이블을 따라 등가 저항 및 전력 손실을 증가시킨다. 표피 효과는, 전류 자체에 의해 생성되는 자기장과 연관되어 있으며 따라서 케이블의 유도성 리액턴스와 연관되어 있다. 표피 효과의 크기는, 케이블을 통과하는 전류의 주파수에 따라 증가된다.
케이블 길이에 대한 제한은 항공 응용예에 대해 추가적인 설계 문제 및 안전 문제를 발생시킨다. 전력원으로부터의 거리가 제한됨에 따라서, 네트워크의 케이블은 쉽게 매설될 수 없으며, 특히 원격 주차 지점에 대해 그러하다. 또한, 주파수 변환기는, 통상적으로 최적이 아닌 환경 조건인, 부하/어플라이언스(appliance) 근처에 위치되어야 하며, 이는 안전 문제 및 가용성 문제 둘 다를 증가시킨다.
Button 등, 1989년 8월 6일, XP010089777, pp. 605-610에는 20kHz 테스트 베드의 개발이 기술되어 있으며, 예컨대, 이 테스트 베드의 고어 케이블(Gore cable)은 이 테스트 베드의 "리츠 케이블(Litz cable)의 커패시턴스에 비해 더 높은 커패시턴스"를 갖는다는 것을 언급한다. 그러나, 본 발명의 맥락에서(아래를 참조), 이는, 전도체 내에 용량성 커플링을 갖는 용량성 케이블과 관련되어 있지 않다.
Tsai 등, XP000127753, 1990년 3월 1일, pp. 239-253; Rahman 등, XP033921327, 2020년 11월 1일, pp. 135901364; JP 4536131; Rivera 등, 2021년 2월 1일, XP011862658, 및 WO 00/04621로부터 배경 기술 정보가 또한 공지되어 있다.
더 구체적으로, 기존의 무선 전기 차량 충전 시스템은, 전력 공급기에 연결되는 주파수 변환기를 통상적으로 포함하며, 이는 일반적으로 전력 변환기 또는 인버터로서 알려져 있고, 인버터는, 고주파수로 송신되는 교류 전류(AC, alternating current) 형태의 전력을 출력하도록 적응(adapt)된다. 시스템은 또한, 종래의(즉, 전도성) 케이블을 사용하여 인버터에 연결되는 무선 충전 스테이션을 포함한다. 인버터로부터의 전하가 무선 충전 스테이션에 도달할 때, 무선 충전 스테이션의 부분을 형성하는 송신기는 무선 충전 스테이션 주위에 자기장을 생성한다. 그 후 전기 차량이 무선 충전 스테이션 근처에 위치될 때, 자기장은 전기 차량 내의 수신기 내에 전류를 유도하며, 수신기는 전기 차량의 배터리에 연결되고 전기 차량 내의 수신기로부터의 전류가 배터리를 충전시킨다. 따라서, 무선 전기 차량 충전 시스템으로부터 전기 차량의 배터리로 전력이 무선으로 전달되고, 그 안에서 배터리를 충전시킨다.
인버터의 전력 출력이 고주파수로 케이블을 따라서 무선 충전 스테이션에 송신되는 것이 필수적이며, 왜냐하면, 이는, 무선 충전 스테이션과 전기 차량의 수신기 사이의 간극을 채우도록 더 큰 레벨의 전력이 송신되는 것을 보장하기 때문이다. 전기 차량이 승용차인 경우, 이러한 간극은 통상적으로 15cm 내지 50cm이다. 맞춤형 시스템 내에서 간극은 더 크거나 더 작을 수 있다.
이러한 방식으로 동작하는 기존의 무선 전기 차량 충전 시스템은, 각각의 인버터로부터 전력을 수신할 수 있는 무선 충전 스테이션의 수의 관점에서 제한된다. 이는, 언급된 바와 같이, 무선 전기 차량 충전 시스템 내에서 고주파수로 전력이 송신되어야 하기 때문이다. 표피 효과의 크기 및 케이블 내의 유도성 리액턴스의 크기는 사용되는 주파수에 따라 증가되기 때문에, 고주파수 송신이 사용될 때, 종래 케이블 내에는 매우 높은 임피던스가 발생된다. 그 결과는, 전력 손실 및 전압 강하가 케이블의 길이를 따라 증가되며, 따라서 케이블이 전력을 송신하는 능력이 케이블의 길이를 따라 감소되는 것이다. 이러한 이유로, 무선 충전 스테이션에 도달하는 전력이 전기 차량의 바람직한 충전 속도에 대해 충분하다는 것을 보장하기 위해, 케이블은 합리적으로 가능한 수준으로 짧아야 한다. 따라서, 많은 기존의 무선 전기 차량 충전 시스템은, 길이가 단 2m 내지 3m인 케이블을 사용한다. 현장에 설치되는 상이한 무선 충전 스테이션은 일반적으로 서로 2m 내지 3m보다 더 많이 이격된다는 점을 고려하면, 각각의 인버터가 1개의 무선 충전 스테이션에만 연결되는 것은 드문 일이 아니다. 이는, 현장에 설치되는 각각의 무선 충전 스테이션에 대해 상이한 인버터가 설치되어야 한다는 것을 의미한다.
무선 전기 차량 충전을 가능케 하도록 설계되는 현장에 다수의 인버터를 설치해야 할 필요성과 연관된 여러 문제가 존재한다. 첫 번째로, 이들 무선 전기 차량 충전 시스템은, 요구되는 광범위한 인프라스트럭처로 인해 많은 무선 충전 스테이션을 요구하는 현장에 설치하기에 비용이 많이 들 수 있다. 두 번째로, 현장 주위에 간격을 두고 다수의 인버터가 위치되게 하는 것은, 이들 인버터가, 무선 충전 스테이션에서 주차하는 전기 차량에 의해 들이받히거나, 고의적으로 훼손되는 것에 취약하게 한다. 또한, 인버터는 전기장 및 자기장을 생성하며, 따라서 이들 인버터가 적절하게 차폐되지 않는다면 공공 안전에 대한 위험을 야기한다.
또한, 아래에서 더 상세히 설명되는 비교예에서, 종래 케이블을 사용하여 단일 인버터에 복수의 무선 충전 스테이션을 연결하는 것은, 두 번째 및 후속적인 무선 충전 스테이션에 상당한 전력 손실을 초래하며, 작동이 불가능하다는 것이 입증되었다.
인버터에 연결되는 전력 공급기를 포함하는 무선 전기 차량 충전 시스템이 확립되었으며, 인버터는 종래 케이블을 통해 4개의 무선 충전 스테이션에 직렬로 연결된다. 이러한 시스템이 테스트되었을 때, 4개의 무선 충전 스테이션 각각 사이에서 전력이 균일하게 분배되지 않았다는 것이 확인되었다. 그 대신, 인버터에 가장 가까운 무선 충전 스테이션은 가장 많은 전력을 수신하고, 두 번째 무선 충전 스테이션은 첫 번째보다 더 적은 전력을 수신하고, 세 번째는 두 번째보다도 더 적은 전력을 수신하고, 네 번째는 가장 적은 전력을 수신한다.
인버터에 연결되는 복수의 무선 충전 스테이션 각각 사이의 전력의 이러한 균일하지 않은 분배는 추가적인 세부계획 문제를 발생시킨다. 가장 많은 전력을 요구하는 전기 차량은, 인버터 또는 변환기에 가장 가까운 충전 포인트를 사용해야 하며, 가장 적은 전력을 요구하는 전기 차량은 인버터 또는 변환기로부터 가장 멀리 떨어진 충전 포인트를 사용해야 한다. 이는, 무선 전기 차량 충전 시스템에 의해 충전되는 모든 전기 차량이 반드시 가장 적절한 무선 충전 스테이션에 위치되도록 하기 위한 주의깊은 계획을 요구한다.
한 번의 배터리 충전에 의존할 때, 많은 전기 차량은 긴 거리를 이동할 수 없다는 것이 또한 알려져 있다. 결과로서, 많은 전기 차량 사용자는 여정 중에 적어도 한 번 차량을 충전시키기 위해 정차해야 한다. 따라서, 여정 중에 사용자가 전기 차량을 충전시키기 위해 정차해야 하는 횟수가 최소화되도록, 움직이는 전기 차량을 충전시키기 위한 방법을 제공해야 할 필요성이 여전히 존재한다. 이는 이론적인 개념으로서 제안되었고 "동적 충전"으로서 공지되어 있지만, 이전에 온전히 상업적인 기준으로 성공적으로 구현된 적은 없다.
당업계에서, US 2015/177302는, 설명된 문제 중 하나 이상을 갖는 무선 충전 설정을 개시하고, US 2018/254643은 플러그인 재충전에 관한 것이며, 즉, 무선에 관한 것은 전혀 아니다. 더 상세하게는, US 2015/177302는, 무선 전기 차량 충전 시스템으로부터의 전자기적 노출을 평가하기 위한 시스템, 방법, 및 장치에 관한 것이며, 저주파수로, 즉, 10Hz 내지 60Hz로, 전력이 전달될 수 있다는 것을 개시한다. 본 발명의 맥락에서(아래를 참조), 이는 고주파수 전력 시스템으로부터 벗어나는 사항을 교시한다.
또한 당업계에서, US 2017/136890; US 2017/136881; US 2016/031330; WO 2021/050642; WO 2010/131983; Pevere 등, 2014 IEEE International Electric Vehicle Conference, 2014년 12월 17일, pp 1-7, XP032744152, 및 Feng 등, IEEE Transactions on Transportation Electrification, vol. 6, no. 3, 2020년 7월 28일, pp886-919, XP011809983에서 배경 기술 정보를 확인할 수 있다.
따라서, 위에서 식별된 문제 중 하나 이상을 해소하고, 바람직하게는 전력 분배 및 공급 시스템에 대한 개선점을 제공하는, 대안적인 전력 분배 및 공급 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
따라서, 복수의 무선 충전 스테이션이 통상적으로 인버터의 2m 내지 3m 이내에 위치될 필요 없이, 무선 충전 스테이션이 단일 인버터에 연결될 수 있는, 그리고 바람직하게는, 인버터에 연결되는 무선 충전 스테이션 모두가, 충전 중인 전기 차량에 동일한 양의 전력을 제공할 수 있는, 무선 전기 차량 충전 시스템에 대한 필요성 또한 여전히 존재한다.
이들 전기 차량의 사용자가 여정 중에 덜 빈번하게 정차해야 하도록 하기 위해, 움직이는 전기 차량에 전력을 제공하도록 적응될 수 있는 무선 전기 차량 충전 시스템을 제공하는 것 또한 바람직할 것이다.
발명의 요약
본 발명은 전력 공급 시스템을 제공하며, 전력 공급 시스템은, 전기 전도 케이블을 통해 제2 노드에 연결되는 제1 노드를 포함하고,
케이블은 제1 노드와 제2 노드 사이에서 고주파수의 교류 전류를 전도시키고,
전기 전도 케이블은 용량성 케이블이다.
본 발명은 또한, 전력 공급 시스템 내의 2개의 노드 사이에서 전력을 공급하는 방법을 제공하며, 방법은,
전기 전도 케이블을 통해 제2 노드에 연결되는 제1 노드를 제공하는 단계, 및
제1 노드에 전력을 제공하는 단계
를 포함하고,
전력은 고주파수의 교류 전류를 포함하고,
전기 전도 케이블은 용량성 케이블이다.
본 발명에서, 노드는, 추가적인 길이의 케이블에 선택적으로 연결되는, 케이블 단부일 수 있다. 노드는, 적합하게는, 케이블 단부에 있는 전기 전도 입력부 또는 출력부이다. 제2 노드로부터 부하가 인출될 수 있다. 본 발명에서의 사용을 위한 용량성 케이블은, 그 각각이 개별 부하에 연결될 수 있는 다수의 인출부(take-off)를 포함할 수 있고, 이는 때때로, 케이블 단부의 방식으로 종단되지 않을 수 있는 '피그 테일(pig-tail)'로서 지칭되며; 또 다른 적합한 노드는 용량성 케이블로부터의 인출부이다.
본 발명의 특정 실시예의 무선 전기 차량 충전 시스템은, 따라서,
· 전력 공급기,
· 전력 공급기에 연결되고, 고주파수의 전력을 출력하도록 적응되는 인버터, 및
· 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션
을 포함하며,
인버터는 용량성 케이블을 사용하여 복수의 무선 충전 스테이션 각각에 연결된다.
유사하게, 본 발명은, 전기 차량을 충전시키는 방법을 제공하며, 방법은, 규정된 무선 전기 차량 충전 시스템의 부분인 무선 충전 스테이션 근처에 전기 차량을 위치시키는 단계를 포함한다. 동적 충전 시스템의 경우, 이는 통상적으로, 무선 충전 스테이션에 충분히 근접하게, 즉, 무선 충전 스테이션의 충전 범위 내로, 예컨대, 무선 충전 스테이션의 위, 아래, 또는 옆으로, 전기 차량을 이동시키는 것을 수반한다.
그러한 시스템의 설치를 위해, 본 발명의 무선 전기 차량 충전 시스템을 위한 키트는,
· 전력 공급기에의 연결을 위한, 그리고 고주파수의 전력을 출력하도록 적응되는 인버터,
· 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션, 및
· 복수의 무선 충전 스테이션 각각에 인버터를 연결시키기 위한 하나 이상의 용량성 케이블
을 포함하며,
인버터, 무선 충전 스테이션, 및 용량성 케이블은 본 명세서에서 규정된다.
발명의 세부사항
따라서, 본 발명의 전력 공급 시스템은, 전기 전도 케이블을 통해 제2 노드에 연결되는 제1 노드를 포함하며,
케이블은 제1 노드와 제2 노드 사이에서 고주파수의 교류 전류(AC)를 전도시킬 수 있고,
전기 전도 케이블은 용량성 케이블이다.
사용 시, 적합하게는, 아래에서 더 상세히 설명되는 실시예 중 하나 이상 또는 그러한 실시예의 조합에 따라서, 케이블은 노드 사이에서 AC 전력을 전도시킨다. 제2 노드는, 전력을 사용하는 어플라이언스(부하)에 또는 추가적인 케이블에 전력을 전도시킬 수 있다. 제1 노드는 추가적인 케이블, 전력 입력부, 또는 전력원에 대한 전기 전도성 커플링부일 수 있다.
본 발명의 첫 번째 일련의 실시예에서, 제2 노드는, 고주파수 전력을 사용하여 동작하는 모터, 액추에이터, 전구(light bulb), 히터, 에어 컨디셔닝 유닛, 계기, 기계 등과 같이, 전력을 열, 광 및/또는 기계적 일로 변환하는 하나 이상의 전기 어플라이언스에 연결된다. 바람직하게는, 제2 노드는 복수의 전기 어플라이언스에 연결된다.
이들 실시예는, 예컨대, 공항 및 해항(seaport)에서의 고주파수 전력의 분배를 포함한다. 장점은, 제2 노드로부터의 전력이 다수의 고주파수 사용자 사이에서 나뉠 수 있다는 점이다.
이들 실시예는, 고주파수 전력을 사용하여 동작하는 내부 전력 시스템을 갖는 차량을 포함한다. 특정 실시예에서, 비행기가 본 발명의 전력 공급 시스템을 포함한다. 추가적인 특정 실시예에서, 선박이 본 발명의 전력 공급 시스템을 포함한다.
본 발명의 두 번째 일련의 실시예에서, 제2 노드는, 주파수를 50Hz 또는 60Hz로 감소시키는 인버터에 연결된다. 그 후 이러한 낮은 또는 일반적인(또는 '정상적인') 주파수의 전력 출력은, 이어서, 저주파수 전력을 사용하여 동작하는 모터, 액추에이터, 전구, 히터, 계기, 기계 등과 같이, 전력을 열, 광 및/또는 기계적 일로 변환시키는 하나 이상의 전기 어플라이언스에 연결될 수 있으며; 다시, 출력은, 바람직하게는, 복수의 그러한 어플라이언스에 연결된다. 이러한 배열의 장점은, 고주파수 전력이 긴 거리에 걸쳐 송신된 후, 일반적인 또는 종래의 주파수의 어플라이언스를 사용하는 용도를 위해 다시 저주파수로 변환될 수 있다는 점이다.
본 발명의 세 번째 일련의 실시예에서, 제1 노드로의 전력 입력의 주파수를 고주파수로 증가시키는 인버터에 의해 50Hz 또는 60Hz의 전력 공급기가 제1 노드에 연결된다. 이러한 배열의 장점은, 전력이 일반적인 주파수로 생성될 수 있고 그 후 고주파수로 긴 거리에 걸쳐 송신될 수 있다는 점이다.
본 발명의 네 번째 일련의 실시예에서, 전력 공급기가 제1 노드에 연결되고, 발전기 또는 배터리에 의해 고주파수로 생성되는 전력을 제1 노드에 공급한다. 이러한 배열의 장점은, 장거리 송신을 위해 전력이 저주파수로 생성된 후 더 높은 주파수로 변환되어야 하는 것이 아니라, 전력이 고주파수로 생성된 후 이러한 동일한 주파수로 긴 거리에 걸쳐 전송될 수 있다는 점이다.
본 발명의 장점은 본 명세서의 다른 곳에도 설명되어 있으며, 케이블 길이/거리에 걸친 감소된 전력 손실 및 전압 강하를 포함한다. 적합하게는, 용량성 케이블은, 이들 이점이 실현되고 전력 시스템 설계에 관련되기에 충분한, 상당한 길이를 갖는다. 본 발명의 이점은, 교류 전류의 주파수가 더 높을수록 더 짧은 케이블 길이에 걸쳐 실현된다. 예컨대, 용량성 케이블은 일반적으로 1m 이상, 또는 5m 이상, 일반적으로 25m 이상, 100m 이상, 특히 200m 이상 및 500m 이상의 길이를 갖는다. 본 발명의 용도는, 매우 높은 주파수의, 예컨대, 10kHz 이상의, 전력을 전도시키는 것을 포함하며, 이에 대해, 1m 이상 또는 5m 이상과 같은, 매우 짧은 케이블 길이에 걸쳐서도 장점이 존재한다. 본 발명의 용도는, 실제로는 송신 라인인 케이블을 포함하는 실시예로 확장되며, 이러한 케이블은 용량성 케이블이고, 이들 케이블은 1km 이상, 바람직하게는 5km 이상, 또는 심지어 10km 이상의 길이를 갖는다. 전력 그리드에서의 사용을 위해, 케이블은 길이가 100km 이상이거나, 수백 km의 길이를 비롯하여, 훨씬 더 길 수 있다.
아래의 예에서 선택적으로 더 상세히 설명되는 본 발명의 제1 특정 실시예에서는, 공항이, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 포함한다.
본 발명의 제2 특정 실시예에서는, 해항이, 아래의 예에서 더 상세히 설명되는 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 포함한다.
본 발명의 제3 특정 실시예에서는, 전력 공급 네트워크가, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 포함한다. 네트워크는, 육지 또는 바다에서 지하에 설치되거나 해저를 따라 설치되는 하나 이상의 케이블을 포함할 수 있다. 네트워크는, 아래의 예에서 더 설명되는, 케이블을 지탱(carry)하는 복수의 철탑(pylon)을 따라 설치되는 하나 이상의 케이블을 포함할 수 있다. 본 발명의 이 실시예의 용도는, 하나 이상의 케이블을, 바람직하게는 복수의 케이블을, 바람직하게는 각각의 철탑이 그에 연결되는 복수의 케이블을 갖는 상태로, 개별 철탑에 연결하는 것으로 확장되며, 케이블은 용량성 케이블이다. 이러한 제3 실시예는, 본 발명에 따른 전력 공급 시스템을 사용하여 전력을 송신하기 위해, 네트워크가 100km 이상의 거리에 걸치는 것을 가능케 한다.
또한 본 발명에 의해, 전력 공급 시스템 내의 2개의 노드 사이에서 전력을 공급하는 방법이 제공되며, 방법은,
전기 전도 케이블을 통해 제2 노드에 연결되는 제1 노드를 제공하는 단계, 및
제1 노드에 전력을 제공하는 단계
를 포함하고,
전력은 고주파수의 교류 전류를 포함하고,
전기 전도 케이블은 용량성 케이블이다.
통상적인 사용 시, 전력원이 제1 노드에 연결되고 부하가 제2 노드에 연결된다. 그러한 연결은 직접적이거나 간접적일 수 있으며, 예컨대, 개재되는 케이블링을 통한 것일 수 있다. 본 발명의 전력 공급과 관련하여 본 명세서의 다른 곳에서 논의되는 선택적인 특징과 실시예 및 바람직한 특징과 실시예는, 본 발명의 전력을 공급하는 방법에도 적용된다. 따라서, 예컨대, 방법은, 50Hz 또는 60Hz로 인버터에 전력을 공급하고, 인버터를 사용하여 주파수를 고주파수로 증가시키는 단계 - 고주파수 전력은 제1 노드에 공급됨 - 를 포함할 수 있고, 그리고/또는 방법은, 인버터를 사용하여 주파수를 50Hz 또는 60Hz로 감소시키는 단계 - 인버터는 제2 노드의 출력부에 연결됨 - 를 포함할 수 있다.
다른 곳에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 장점은, 고주파수 전력이 사용될 때 케이블을 따른 전력 손실 및 전압 강하가 낮다는 점이다. 고주파수에서 케이블의 짧은 길이를 따라 전압과 전력 둘 다가 상당히 감소될 수 있는 종래 케이블과는 달리, 용량성 케이블은 적은 손실로 케이블의 길이를 따라 고주파수 전력을 전달할 수 있다.
이들 장점의 예는, 차량의 무선 충전에 관한 본 발명의 추가적인 특정 실시예와 관련되어 있다. 본 발명에 따라서, 무선 전기 차량 충전 시스템이 따라서 제공되며, 무선 전기 차량 충전 시스템은,
· 전력 공급기,
· 전력 공급기에 연결되고, 고주파수의 전력을 출력하도록 적응되는 인버터, 및
· 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션
을 포함하며,
인버터는 하나 이상의 용량성 케이블을 사용하여 복수의 무선 충전 스테이션 각각에 연결된다. 하나 이상의 케이블 연결부는 하나 이상의 케이블을 통한 또는 하나 이상의 케이블로의 고리형 또는 방사형 연결부일 수 있다.
따라서, 통상적으로 AC인 전력을 고주파수로 출력하도록 적응되는 인버터는, 용량성 케이블을 사용하여, 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션에 연결된다.
다른 곳에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 본 발명의 장점은, 케이블을 따른 전력 손실 및 전압 강하가 낮다는 점이며, 이는, 많은 송신기를 갖는 단일 인버터의 사용을 가능케 하거나, 시스템의 범위를 확장시키고, 이는 시스템 설계를 간소화하고 비용을 감소시킨다.
특정한 설치물은, 예컨대 더 높은 전력의 설치물은, 인버터당 1개 또는 2개의 송신기를 포함할 수 있다. 송신기 대 인버터의 비율이 더 높을수록 더 큰 비용 절약이 달성된다. 통상적으로, 인버터는 적어도 5개의 무선 충전 스테이션에, 바람직하게는 적어도 10개의 무선 충전 스테이션에, 더 바람직하게는 적어도 30개의 무선 충전 스테이션에, 연결된다. 다른 시스템 파라미터에 따라서, 더 높은 수가 연결될 수 있다. 시스템은 또한, 이어서, 무선 충전 스테이션의 각각의 세트에 연결되는 복수의 인버터를 포함할 수 있다.
종래 케이블을 사용하면, 무선 충전 스테이션은 일반적으로 인버터로부터 2m 내지 3m 이하로 떨어진 곳에 위치되어야 하며, 그렇지 않다면 케이블의 길이를 따른 전력의 송신은 충분한 충전 속도가 제공되기에는 너무 비효율적일 것이다. 본 발명의 추가적인 장점은, 최초로, 무선 충전 스테이션이 인버터로부터 거리를 둘 수 있다는 점이며, 예컨대, 인버터로부터 2m보다 더 멀리 떨어진 곳에 위치될 수 있다. 개발 중인 본 발명의 하나의 설치물에서, 충전 스테이션은 인버터로부터 대략 25m 이상 떨어져 있다. 이는, 무선 전기 차량 충전 시스템의 부분으로서 추가적인 인버터가 설치될 필요 없이 무선 충전 스테이션이 서로 이격될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 특정 실시예에서, 무선 충전 스테이션은 적어도 서로 5m 이격된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 무선 충전 스테이션은 적어도 서로 10m 이격된다. 시스템은 또한, 움직이는 차량을 충전시키기 위한 도로를, 예컨대, 수정된 기존의 도로 또는 새로운 도로를, 제공하며, 여기서 무선 충전 스테이션은 훨씬 더 멀리 이격될 수 있고, 이는 현재 본 발명에 따라서 가능하며 현저히 감소된 전력 손실을 갖는다.
본 발명의 특정 실시예에서, 인버터의 전력 출력은 다상(polyphasic)이다. 그러한 실시예에서, 상이한 상으로부터의 전력이 상이한 무선 충전 스테이션에 공급될 수 있으며, 예컨대, 각각의 상이 단일 무선 충전 스테이션에 연결되는 3상 공급일 수 있다.
다른 실시예에서, 인버터의 전력 출력은 다상이고 각각의 상으로부터의 전력은 복수의 무선 충전 스테이션에 공급되며, 예컨대, 각각의 상이 적어도 2개의 무선 충전 스테이션에 연결되는 3상 공급이다.
자동차 주차장 내의 국내산 자동차의 충전은 본 발명의 하나의 구체적인 실시예이다. 본 발명의 특정 실시예에서, 더 일반적으로, 무선 전기 차량 충전 시스템은 하나 이상의 정지된 전기 차량의 충전을 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 이들 실시예는 통상적으로 자동차 주차장, 장거리 버스 주차장 또는 트럭 주차장 등과 같은 차량 주차장 내의 전기 차량을 충전시키기 위해 사용된다. 본 발명의 실시예는, 전기로 동작되는 선박을, 예컨대, 부두 또는 항구에 있는 충전 유닛(및 선박 상의 수신기)를 사용하여, 충전시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 도로 상에 있거나 버스 정류장에 있는 버스, 창고 내에 있는 지게차, 공항에 있는 항공기용 예인기, 공항에 있는 수하물 카트, 일반적인 상용 차량, 광산 내에 있는 수송 트럭, 컨테이너항 내에 있는 컨테이너 이동용 카트 및 트럭, 및 드론의 충전을 위해 유용하게 이용되며, 특히 자동차, 경량 상용 차량, 버스, 또는 수송 트럭을 위해 이용된다.
본 발명의 다른 실시예에서, 무선 전기 차량 충전 시스템은 하나 이상의 움직이는 전기 차량을 충전시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 이들 실시예는 통상적으로, 도로 상에서 이동 중인 전기 차량을 충전시키기 위해 사용된다. 도로는 표면을 포함할 수 있으며, 차륜 차량은 표면 위에서 이동하고 연속적인 무선 충전 스테이션 및 그 각각의 송신기의 위 또는 옆을 하나씩 통과할 수 있다. 이들은 고속도로 또는 자동차 전용 도로와 같은 도로 상에 있을 수 있다. 도로는 차량용 차선을 포함할 수 있으며, 차선은, 차선을 따라 이격되는 송신기를 갖는다. 도로는 레일을 포함할 수 있으며, 레일은, 도로를 따라 그리고 레일 사이에서 이격되는 송신기를 갖는다. 모든 경우에서, 원리는 동일하며, 차량은 연속적인 무선 충전 스테이션의 송신기에 가깝게, 예컨대, 그 위 또는 옆 또는 밑을, 지나가고, 움직이는 중임에도 불구하고, 그 때 차량 내의 하나 이상의 배터리가 부분적으로 충전되기에 충분한 전력을 수신한다.
도로 상에서 이동 중인 전기 차량을 충전시키기 위해 무선 전기 차량 충전 시스템이 사용되는 본 발명의 실시예에서, 무선 전기 차량 충전 시스템은 도로에 통합된다. 이들 시스템은, 각각의 인버터에 연결되는 다수의 충전 유닛을 포함한다. 충전 유닛은 서로 상당히 가까울 수 있으며, 예컨대, 20cm 이상 또는 50cm 이상 이격될 수 있다. 다른 실시예에서, 무선 충전 스테이션은 더 멀리 이격되며, 예컨대, 적어도 서로 25m 이격된다. 대안적으로, 무선 충전 스테이션은 적어도 서로 50m 이격될 수 있다. 무선 충전 스테이션은 적어도 서로 100m 이격될 수 있다. 적합하게는, 주어진 충전 스테이션과의 상호작용으로부터 차량이 그다음 충전 스테이션까지 가기에 충분한 전력을 수신하도록, 바람직하게는 충분한 것보다 더 많은 전력을 수신하도록, 시스템이 배열된다. 그 후, 재충전을 위해 정차할 필요 없이, 배터리 1회 충전 시의 범위를 넘어 긴 거리 동안 도로를 따른 이동이 계속될 수 있다.
도로 상에서 저속으로 이동 중인 전기 차량을 충전시키기 위해 무선 전기 차량 충전 시스템이 사용되는 본 발명의 추가적인 실시예에서, 무선 전기 차량 충전 시스템은 다시 도로에 적합하게 통합된다. 본 발명의 그러한 실시예에서, 무선 충전 스테이션은 이격되지만 상당히 가깝게 서로 이격되며, 예컨대, 적어도 서로 2m 그리고 최대 10m까지 이격된다. 대안적으로, 무선 충전 스테이션은 적어도 서로 3m 그리고 최대 10m까지 또는 최대 5m까지 이격될 수 있다. 서로 가까이 있는 차량이 동시에 충전되도록 무선 충전 스테이션이 이격될 수 있다. 예시적인 그러한 저속 또는 근거리 충전 시나리오는, 교통 신호로 인해 일시적으로 정차된 차량, 도로를 따라 줄을 지어 대기 중인 수송 트럭, 상점 또는 식품 아웃렛용 도로를 따라 줄을 지어 대기 중인 차량, 및 택시 정류장에서 영업을 위해 대기 중인 택시를 충전시키는 것을 포함한다.
따라서, 일반적으로, 움직이는 전기 차량을 충전시키기 위해 무선 전기 차량 충전 시스템이 사용되는 경우, 무선 전기 차량 충전 시스템은, 차량이 무선 충전 스테이션 위를 차례로(one after the other) 주행하는 것에 적응된다.
본 발명의 무선 전기 차량 충전 시스템의 설치물은 다양한 중복 특징을 가지고 설계될 수 있다. 본 발명의 특정 실시예에서, 그리고 이를 위해, 무선 전기 차량 충전 시스템은 2개 이상의 개별적인 서브시스템으로서 제공될 수 있다. 그러한 실시예에서, 서브시스템 각각은,
· 전력 공급기에 연결되고, 고주파수의 전력을 출력하도록 적응되는 인버터, 및
· 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션
을 가지며,
인버터는 용량성 케이블을 사용하여 복수의 무선 충전 스테이션 각각에 연결되고, 2개 이상의 서브시스템의 인버터는 전력 공급기에 병렬로 연결되고, 각각의 서브시스템 내의 용량성 케이블은 다른 서브시스템 내의(하나보다 더 많은 다른 시스템이 존재한다면, 다른 서브시스템 중 하나의 서브시스템 내의) 용량성 케이블에 연결되고, 인버터 중 하나의 인버터가 기능하는 것이 중단되는 경우 - 예컨대, 인버터는 고장 나거나 유지보수 또는 또 다른 이유로 사용이 불가능할 수 있음 - 각각의 서브시스템은 또 다른 서브시스템에 대한 백업 시스템으로서 역할한다. 따라서, 예컨대, 하나의 서브시스템은 복수의 다른 서브시스템에 대한 중복성을 제공할 수 있으며, 이는 100% 미만의 중복성을 제공한다.
각각의 서브시스템은 이러한 방식으로 병렬로 연결되며, 모든 무선 충전 스테이션에 걸쳐 기능을 유지하면서 하나의 병렬 부분/서브시스템의 고장에 대처할 수 있다.
2개 이상의 서브시스템을 포함하는 본 발명의 실시예에서, 인버터의 전력 출력은 다상일 수 있다. 그러한 실시예에서, 각각의 서브시스템 내의 용량성 케이블의 각각의 상은 다른 서브시스템(또는 다른 서브시스템 중 하나의 서브시스템) 내의 용량성 케이블의 동일한 상에 연결되며, 인버터 중 하나가 고장 나는 경우 각각의 서브시스템은 다른 서브시스템에 대한 백업 시스템으로서 역할한다. 이는, 두 인버터 중 하나의 인버터가 손상되거나 임의의 다른 이유로 기능하는 것이 중단되더라도, 또는, 예컨대, 유지보수를 위해, 인버터가 사용이 불가능하더라도, (예컨대, 수리가 수행될 수 있을 때까지 또는 인버터가 다르게 다시 사용 가능하게 될 때까지) 무선 충전 스테이션 모두가 여전히 동작하도록 보장하며, 왜냐하면, (시스템에 걸친 부하에 의존하여, 예컨대, 임의의 주어진 시간에 충전하려 시도하는 차량의 수에 의존하여) 이러한 기간 동안 서브시스템 둘 다의 무선 충전 스테이션은 정상보다 더 낮은 전력 레벨로 동작할 수도 있을지라도, 제2 인버터가 제1 서브시스템에 전력을 제공할 것이기 때문이다.
본 발명의 전력 공급기는, 사용가능한 본선 또는 다른 공급기에 따라서 임의의 양의 전력을 제공할 수 있다. 그러나, 합리적인 수의 차량을 동시에 충전시킬 수 있는 시스템의 경우, 전력 공급기가 20kW 이상의 전력 또는 50kW 이상의 전력을 제공하는 것이 바람직하다. 본 발명의 사용 시, 더 높은 전력이 예상되며; 전력 공급기는 100kW 이상의 전력 또는 메가와트 범위의 전력을 제공할 수 있다.
본 발명은 또한, 전기 차량을 충전시키는 방법을 제공하며, 방법은, 본 발명의 무선 전기 차량 충전 시스템의 부분인 무선 충전 스테이션 근처에 전기 차량을 위치시키는 단계를 포함한다. 동적 충전의 경우, 방법은, 본 발명의 무선 전기 차량 충전 시스템의 부분인 무선 충전 스테이션의 위 또는 옆 또는 밑으로 전기 차량을 이동시키는 단계 포함할 수 있다.
본 발명은 또한, 본 발명의 전기 차량 충전 시스템을 위한 키트를 제공하며, 키트는,
· 전력 공급기에의 연결을 위한, 그리고 고주파수의 전력을 출력하도록 적응되는 인버터,
· 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션, 및
· 복수의 무선 충전 스테이션 각각에 인버터를 연결시키기 위한 하나 이상의 용량성 케이블
을 포함하며,
인버터, 무선 충전 스테이션, 및 용량성 케이블은, 시스템 그리고 시스템의 선택적인 특징 및 바람직한 특징에 관하여 본 명세서에서 규정된다.
본 발명에 의해, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 본 발명의 시스템을 포함하는 차량 주차장 또는 도로가 또한 제공된다. 본 발명에 의해, 차량 주차장 또는 도로를 수정하거나 차량 주차장 또는 도로를 제공하는 방법이 또한 제공되며, 방법은, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 본 발명의 시스템을 갖는 차량 주차장 또는 도로를 제공하는 단계를 포함한다.
본 명세서에서, "인버터"는, 입력 전류를 출력 교류 전류로 변환시키는 전자 디바이스이며, 출력 교류 전류의 주파수는 지정된 공칭 값이다. "변환기"는 인버터 포함할 수 있고, 따라서 본 명세서에서 둘 중 하나에 대한 언급은 나머지 하나에 대한 언급을 포함할 수 있으며, 이는 맥락 내에서 분명하리라 사료된다. "무선 충전 스테이션"은, 전기 차량의 임의의 부분에 전기적으로 연결될 필요 없이 전기 차량에 전력을 제공할 수 있는 전자 디바이스이다. "용량성 케이블"은, 본 명세서의 다른 곳에서 규정되는 바와 같이, 전도체/전도성 요소 내에 용량성 커플링을 갖는 임의의 케이블이다.
전력이 고주파수로 송신될 때 용량성 케이블은 그 길이를 따라 종래 케이블보다 훨씬 더 낮은 전력 손실 그리고 특히 전압 강하를 보인다. 이는, 용량성 케이블은 종래 케이블보다 훨씬 더 낮은 리액턴스를 갖는다는 사실에 기인한 것이다. 따라서, 인버터와 무선 충전 스테이션 둘 다가 무선 전기 차량 충전 시스템의 부분인 경우, 인버터를 무선 충전 스테이션에 연결시키기 위해 종래 케이블 대신 용량성 케이블을 사용하는 것은, 무선 충전 스테이션이 인버터로부터 2m 내지 3m보다 더 많이 떨어져 위치될 수 있게 한다. 하나의 장점은, 전력원을 인버터로부터 먼 곳에 두는 데 있다. 또 다른 장점은, 많은 충전 스테이션이 각각의 인버터에 연결되게 할 수 있는 선택사항에 있다. 따라서, 종래 케이블이 사용되는 때와는 달리, 전력 손실에 의해 케이블의 길이가 제한되지 않기 때문에, 복수의 무선 충전 스테이션이 단일 인버터에 각각 연결될 수 있다. 이는, 주어진 수의 무선 충전 스테이션에 대해 주어진 현장에 설치되어야 하는 인버터의 수를 감소시키며, 이는 시스템의 효율을 증가시키고 연관된 비용을 감소시킨다.
인버터에 의해 생성되는 전기장 및 자기장에 의해 야기되는 인버터 근처의 사람에 대한 건강 위험을 감소시키기 위해 인버터는 차폐될 수 있다. 종래 케이블을 사용하는 것에 비해, 동일한 수의 무선 충전 스테이션에 대해 더 적은 인버터가 제공됨에 따라서, 더 적은 차폐가 필요하며, 이는 설치 비용을 추가적으로 감소시키고, 전기장 및 자기장에 의해 제기되는 공공 건강 위험이 감소된다.
인버터는, 인버터가 연결되는 무선 충전 스테이션으로부터 수 미터 떨어져 위치될 수 있고, 도로로부터 수 미터 떨어져 위치되고 도로 상에서 움직이는 차량으로부터 수 미터 떨어져 위치될 수 있다. 이는, 전기 차량이 인버터를 들이받을 위험을 감소시킨다. 또한, 기존의 무선 전기 차량 충전 시스템에서보다 더 적은 인버터가 요구된다는 사실은, 인버터가 들이받힐 위험을 추가적으로 감소시킨다.
인버터가 연결되는 무선 충전 스테이션으로부터 수 미터 떨어져 인버터를 위치시키는 것의 추가적인 장점은, 무선 전기 차량 충전 시스템이 설치되는 현장의 사용자의 시야 밖에 인버터가 위치될 수 있다는 점이며, 이는 인버터가 고의로 훼손되거나 함부로 건드려질 위험을 감소시킨다.
인버터가 연결되는 무선 충전 스테이션으로부터 수 미터 떨어져, 즉, 2m 내지 3m보다 훨씬 더 많이 떨어져, 인버터를 위치시킴으로써, 유지보수 작업자가 쉽게 접근가능하도록 인버터가 위치될 수 있다. 예컨대, 도로의 길이를 따라서 무선 충전 스테이션이 위치되는 본 발명의 실시예에서, 도로 상에 또는 도로 아래에가 아니라, 도로에 인접하게 인버터가 제공될 수 있다. 이는, 유지보수 작업자가 현장에 접근할 수 있게 하기 위해 도로가 폐쇄될 필요가 없도록 보장한다.
또한, 용량성 케이블의 전체 길이를 따라 커패시턴스가 분산되기 때문에, 인버터에 가장 가까운 무선 충전 스테이션이 가장 많은 전력을 수신하고 인버터로부터 가장 멀리 떨어진 무선 충전 스테이션이 가장 적은 전력을 수신하는 것이 아니라, 인버터에 연결되는 무선 충전 스테이션 각각이 유사한 비율의 전력을 수신할 수 있다. 따라서, 전기 차량이 어느 무선 충전 스테이션을 사용해야 하는지 결정하기 위한 계획이 필요하지 않다.
"차륜 차량이 그 위에서 이동하는 표면"으로서 "도로"가 규정되는 경우, 도로의 길이를 따라 무선 충전 스테이션이 분포된다면, 무선 충전 스테이션의 위 또는 옆 또는 밑을 주행할 때마다 전기 차량에 적은 양의 전력이 전달될 것이며, 이는, 운전자가 차량을 충전시키기 위해 덜 빈번하게 정차해야 하도록 한다. 이는, 상업적으로 실행가능한 동적 충전이 최초로 실현가능하게 되었다는 것을 의미하고, 또한 기존의 전기 차량의 배터리보다 더 작은 배터리를 갖는 전기 차량을 사용할 수 있게 하며, 이는 환경적인 이점을 초래한다.
본 발명의 추가적인 장점은, 무선 전기 차량 충전에 대한 수요가 증가되는 경우, 무선 전기 차량 충전 시스템이 쉽게 업그레이드될 수 있다는 점이다. 그러한 상황에서, 각각의 무선 충전 스테이션으로부터 더 큰 전력 출력을 제공할 필요가 있을 수 있으며, 이는 더 큰 전력 입력을 요구한다. 이는 인버터가 업그레이드될 것을 요구할 것이다. 기존의 시스템에서는, 특정 현장에서 다수의 인버터가 업그레이드되어야 할 것이므로, 이를 위해 많은 비용이 들면서도 시간이 걸릴 것이다. 그러나, 본 발명은, 단 하나의 인버터만 업그레이드되어야 할 수 있는 무선 전기 차량 충전 시스템을 제공한다. 따라서, 본 발명은, 무선 전기 차량 충전에 대한 수요가 증가됨에 따라서 쉽게 업그레이드될 수 있는 시스템을 제공한다.
본 발명은, 송신기로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있는 수신기가 장착된 임의의 유형의 전기 차량과 함께 사용되도록 의도된다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 무선 전기 차량 충전 시스템은, 전기 자동차, 밴 또는 택시와 같은 전기 상용 차량, 전기 버스, 또는 전기 수송 트럭을 충전시키기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는, 용량성 케이블을 사용 또는 포함하는 것으로서 규정된다. 이 용어는, 종래의 전력 송신 라인과 같은 종래의 전도체의 케이블 커패시턴스 특성을 지칭하지 않는다. 이 용어는 종래의 전력 송신 라인 내의 두 격리된 전도체 사이의 커패시턴스를 지칭하지 않는다. 그 대신, 이 용어는, 용량성 송신 시스템의 부분인 케이블을 지칭하며, 이는 회로도에서 커패시터에 의해 표현된다. 본 발명에서의 사용을 위한 용량성 케이블은, 전도체 내에 용량성 커플링을 갖는 임의의 용량성 케이블일 수 있다. 예컨대, WO 2010/026380, WO 2019/234449, WO 2021/094783, WO 2021/094782, 및 WO 2020/120932에 예가 설명되어 있다.
일반적으로, 특히 영국 내에서, 인버터의 전력 출력이 다상일 때, 인버터는 3상 인버터이고 용량성 케이블은 3상 용량성 케이블이거나 3개의 단상 용량성 케이블이다. 이해될 바와 같이, 3상 케이블은, 적합하게는, 하나의 케이블 내의 3개의 코어이거나, 각각 하나의 상을 흐르게 하는 3개의 단일 케이블이다.
본 발명의 장점은, 업계 표준에 따라서, 고주파수의 전력을 제공하기 위해 사용될 수 있다는 점이며, 하지만 낮은 전압 강하를 겪으므로, 그 결과, 증가된 전력 전달 능력을 초래한다. 해당 분야에서, "고주파수"라는 용어는 당업자에 의해 이해될 것으로 사료된다.
본 발명은, 더 높은 주파수의 네트워크에 용량성 케이블을 적용하는 것에 관한 것이며, 고주파수는, 유럽 국가, 중국, 또는 오스트레일리아에서는 50Hz이고 미국, 카리브해 지역, 한국, 및 다른 국가에서는 60Hz인, 일반적인 분배 또는 송신 전력 그리드의 공칭 주파수보다 더 높은 전류 주파수를 의미한다.
본 발명의 경우, 임의의 의문을 피하기 위해, 인버터로부터의 전력 출력에 관련된 "고주파수"에 대한 언급은, 적어도 100Hz, 적합하게는 적어도 200Hz, 바람직하게는 적어도 350Hz의 주파수를 의미하는 것으로 적합하게 이해되고; 아래에서 더 상세히 설명되는 특정 실시예에서, 고주파수는 약 400Hz 또는 적어도 약 400Hz 또는 적어도 1kHz의 주파수를 지칭하며, 영국에서는 가정용 AC 전원의 주파수가 약 50Hz이고 미국에서는 60Hz라는 점에 언급한다. 본 발명의 추가적인 실시예에서, 인버터의 전력 출력은 적어도 10kHz의 주파수를 가질 것이다. 일부 바람직한 실시예에서, 인버터의 전력 출력은 적어도 20kHz의 주파수를 가질 것이다. 인버터의 전력 출력은 또한 적어도 50kHz의 주파수를 가질 수 있다. 현재 영국 및 미국에서, 전력 공급기 표준은 약 20kHz 및 약 80kHz 내지 85kHz의 고주파수 전력 공급기를 승인하며, 이들 두 주파수 값은 따라서, 특히 영국에서의 사용 그리고 유사한 승인된 표준을 갖는 국가에서의 사용을 위한, 본 발명의 특정한 실시예를 나타낸다. 본 발명은 훨씬 더 높은 주파수에서도 동작할 수 있다. 특정한 주파수에 대한 언급은 업계에서의 전력 주파수에 대한 표준 기준에 대응한다는 점 또한 언급하며, 즉, 단일한 수를 사용하더라도 변동에 대한 허용이 존재할 수 있고, 예컨대, 50Hz 또는 60Hz에서 +/-1Hz, 400Hz 또는 1kHz에서 +/-10Hz 등일 수 있지만, 일반적으로 주파수 변동은 매우 작다.
본 발명의 한 양상은 배타적으로, 항공기 및/또는 공항 전력 공급 시스템, 그리고 항공기 및/또는 공항 전력 공급 시스템 내의 2개의 노드 사이에서 전력을 공급하는 방법에 관한 것이다. 이러한 양상에서, 전력 주파수는 400Hz이다. 이러한 특정한 맥락에서는, 주파수 내에서 용인가능한 어느 정도의 변동이 존재하며, 이러한 변동은, 적합하게는 +/-10Hz이고 바람직하게는 +/-2Hz이다. 전력 전압은 이러한 양상에 특정되지 않지만, 항공기 및/또는 공항 전력 공급 시스템은 115V +/-3V의 전압을 사용할 수 있고, 50kVA 이상, 80kVA 이상, 또는 120kVA 이상을 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 따라서 이러한 전술한 양상을 배제할 수 있다. 본 발명의 다른 양상은, (i) 비항공기 및 비공항 전력 공급 시스템, 및 전력을 공급하는 방법 및/또는 (ii) 전력 주파수가 400Hz 이외인(전술한 변동을 허용하며, 따라서 최대 390Hz인 전력 주파수 및 410Hz를 초과하는 전력 주파수) 전력 공급 시스템, 및 전력을 공급하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 특정한 양상은 배타적으로,
(i) 우주선 및 우주공항;
(ii) 잠수함 및 잠수함항;
(iii) 군용 차량, 군용 장비, 및 군사 기지; 그리고
(iv) 수공구와 수공구 부품 및 액세서리
의 전력 공급 시스템 및 전력을 공급하는 방법에 관한 것이다.
예
이제 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 다음의 예에서 본 발명이 예시된다.
도 1은, 레이아웃된 자동차 주차장의 단선도(SLD, single line diagram) 버전을 도시하며, 본 발명의 2개의 서브시스템을 도시한다.
도 2는, 전력원으로부터 부하에 이르는 본 발명의 주요 컴포넌트의 블록도를 도시한다.
도 3은 전기 차량 배터리의 충전 전류/전압 프로파일을 도시한다.
도 4는, 본 발명에 따른, 시간 경과에 따른 전기 차량의 배터리의 충전 속도의 변화를 도시한다.
예 1 - 전기 차량 충전 시스템
자동차 주차장용 정적 무선 전기 차량 충전 시스템은 39개의 무선 충전 스테이션을 포함하며, 각각의 무선 충전 스테이션은 단일 송신기를 포함하고, 전기 차량이 송신기 위에 주차할 수 있도록 자동차 주차 공간에 통합된다.
이 충전 시스템은 2개의 분리된 서브시스템을 포함하며, 각각의 서브시스템에는 3상 인버터에 의해 150kW의 출력 전력이 공급되어, 총 300kW의 입력 전력을 제공한다. 각각의 서브시스템에서, 3상 용량성 케이블이 3상 인버터의 출력부에 연결된다. 하나의 인버터가 손상되는 경우, 수리가 수행될 수 있을 때까지 모든 송신기가 계속하여 동작하도록 보장하기 위해, 각각의 인버터는 다른 인버터에 대한 백업으로서 역할하지만, 이 기간 동안 이들 송신기는 최대치보다 더 낮은 전력 레벨로 동작할 것이다.
도 1은, 레이아웃된 자동차 주차장의 단선도(SLD) 버전을 도시하며, 2개의 서브시스템을 도시한다. 인버터 1(INV 01)로부터, 용량성 케이블의 상 각각의 길이는 대략 122.3m이다. 인버터 2(INV 02)를 포함하는 서브시스템의 경우, 용량성 케이블의 상 각각의 길이는 98m이다. 용량성 케이블의 상 각각의 단면은 150mm2인 것으로 가정되고, 전체 시스템 내에 포함되는 결과적인 총 케이블 길이는 적어도 660.3m이다. 용량성 케이블의 상이한 상 및 이들 상과 연관되는 송신기는 녹색, 황색, 및 적색 상 색상 할당에 의해 구별된다. 또한, 도 1은 그 각각의 인버터로부터의 각각의 송신기의 거리를 표시한다.
39개의 무선 충전 스테이션은 용량성 케이블의 3개의 상 각각에 대해 3개의 그룹으로 분리된다. 즉, 용량성 케이블의 각각의 상의 길이를 따라 총 13개의 송신기가 분포되고 이들 송신기에 전력이 공급된다. 3상 용량성 케이블은 3상 인버터로부터 단상 송신기에 직접적으로 연결되고, 각각의 상은 85kHz의 주파수로 동작한다. 3상 인프라스트럭처로 인해, 리턴/중립 케이블(return/neutral cable)은 필요하지 않다. 도 2는 소스로부터 부하에 이르는 주요 컴포넌트의 블록도를 제공하며, 소스는 인버터이고 부하는 전기 차량이다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 평형 부하 시스템을 조성하기 위해, 3상 루프 구성이 사용되며, 각각의 서브시스템 내의 용량성 케이블의 각각의 상의 단부 구간은 다른 서브시스템 내의 용량성 케이블의 동일한 상에 연결되지만, 해당 인버터에 가까운 구간에서 연결된다. 이는 또한, 인버터 중 하나가 고장 나는 경우에 백업 시스템으로서 역할한다.
송신기 각각은 단상이며 용량성 케이블의 상 중 하나에 의해 전력이 공급되지만, 도 1에서 점선으로 도시된 바와 같이, 하나의 상으로부터의 송신기는 다른 상의 송신기와 3상 연결을 수립할 수 있다.
도 1에 예시된 바와 같이, 루프 구성과 선형 구성 사이의 전이를 위해 시스템 내에 3상 고주파수 스위치가 설치된다.
무선 전기 차량 충전 시스템은 39개의 송신기로 구성되며, 각각의 송신기는 최대 22kW 레이팅의 충전 레벨을 갖는다. 2개의 150kW 인버터가 용량성 케이블에 그리고 따라서 송신기에 전력을 공급하며, 즉, 2개의 인버터의 출력 전력은 총 300kW이다. 이러한 셋업은, 39개의 무선 충전 스테이션이 전기 차량에 의해 동시에 활성화/점유될 때, 차량이 더 높은 충전 용량, 즉, 11kW 또는 22kW의 충전 용량을 가지고 있는 경우에도, 각각의 송신기가 7.7kW의 충전으로 제한되도록 하기 위한 것이다. 모든 무선 충전 스테이션이 점유되어 있는 동안 송신기 출력 전력을 11kW로 증가시키도록 요청된다면, 300kW의 입력 전력 제한 내에 머무르기 위해, 무선 충전 스테이션 중 대략 26개는 활성화될 것이고 다른 13개의 베이(bay)는 휴지 상태로 유지된다. 유사하게, 22kW의 전체 전력 레이팅으로 송신기를 사용하면, 14개의 무선 충전 스테이션이 지원될 것이고 25개는 비활성 상태로 유지된다.
배터리 충전 상태 및 사용자가 얼마나 긴급하게 무선 충전 스테이션을 떠나기 원하는지에 의존하여, 활성 유닛과 비활성 유닛 사이의 상관관계는 변화될 수 있다. 일부 차량은 짧은 기간 후에 무선 충전 스테이션을 떠나야 하기 때문에 이들 차량은 더 빠르게 충전될 수 있고, 반대로, 다른 무선 충전 스테이션에 대해 이점을 제공하기 위해 특정한 차량은 더 긴 지속시간 동안 그러나 더 낮은 충전 레벨로 충전 상태로 유지된다.
또한, 전기 차량 배터리에 공급된 에너지 용량에 의존하여, 특정한 시간 간격 후에 충전 속도가 변화될 수 있다. 즉, 배터리가 특정한 충전량 미만일 때 고속 충전이 발생하며, 지정된 문턱치가 도달되면 배터리는 더 낮은 충전 레벨로 계속하여 충전될 수 있고, 즉 느리게 충전될 수 있다. 지능형 전력 전달에서의 이러한 변화는, 전기 차량 배터리의 상태 및 사용자의 요구에 의존하여, 추가적인 무선 충전 스테이션이 활성화되거나 이들 무선 충전 스테이션의 충전 레벨을 증가시킬 수 있도록 한다.
전기 차량 (리튬 이온) 배터리의 전기 충전에 대한 이러한 통상적인 전력 프로파일 변화는, 이들 배터리의 충전 전류/전압 프로파일을 예시하는 도 3에 도시된 바와 같이, 커패시터와 어느 정도 유사하다.
방전된 배터리의 시작점으로부터, 충전 속도는 초기에 높으며, 즉, 짧은 기간 동안 일정한 전류에서 전압이 상승하고 배터리는 충전량 중 상당한 부분을 회복한다. 배터리 충전량이 80%라는 특정한 문턱치에 도달하면, 전류와 충전 속도 둘 다가 감소된다.
또한, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 80% 지점 이후의 더 느린 충전 속도는, 전기 차량 배터리의 수명을 연장시키도록 돕는다.
22kW 레이팅의 전기 차량에 의해 39개의 무선 충전 스테이션 모두가 점유될 때, 그리고 시간 및 우선순위와 같은 제어 요소 입력에 기초하여, 39대의 전기 차량 중 14대는 22kW 레이팅으로 충전될 것이며 다른 점유 베이는 비활성 상태로 유지된다. 14대의 전기 차량이 전체 용량의 80%에 도달한 후, 이들 차량의 계속된 충전 프로세스는 연기되고, 제1 페이즈 동안 휴지 상태였던 그다음 14대의 전기 차량이 충전을 시작할 수 있다. 이들 차량이 80% 지점에 도달할 때, 나머지 11대의 전기 차량에 대해 이러한 프로세스가 반복될 수 있다. 모든 전기 차량이 80% 충전 용량에 도달하면, 이들 차량은 7.7kW의 더 느린 속도(더 긴 지속시간)로 동시에 충전될 수 있다.
예 2 - 항공 업계에서의 고정식 설치
종래 케이블을 통해 50Hz의 주파수로 공항 터미널에 전력이 공급된다. 공항 터미널에서, 종래 케이블은 중앙집중식 인버터에 연결되며, 그 후 인버터는 수신하는 전력의 주파수를 400Hz로 변환한다. 그 후 400Hz의 주파수를 갖는 전력은 용량성 케이블을 통해, 공항 터미널의 상이한 게이트에 각각 설치된, 복수의 전기 콘센트에 송신된다. 각각의 전기 콘센트는 단일한 개별 용량성 케이블에 의해 또는 이러한 케이블로부터의 인출부에 의해 인버터에 연결된다. 연결 토포그래피는 방사형, 고리형, 또는 메쉬형일 수 있다.
그 후 공항 터미널의 게이트에 주기된 항공기의 종래 케이블의 제1 단부가 게이트의 전력 출력부에 연결되고, 400Hz의 주파수를 갖는 전력을 출력부로부터 수신한다. 다른 것들 중에서도 항공기의 배터리에 이어서 연결되는 외부 항공기 소켓에 항공기의 종래 케이블의 제2 단부가 연결되고, 그 안에서 게이트의 전력 출력부로부터 수신되는 400Hz 전력에 의해 배터리가 충전된다. 선택적으로, 400Hz 전력을 사용하여 동작하는 기내 장비에 추가적인 종래 케이블이 연결된다.
예 3 - 항공 업계에서의 이동식 설치
기내에는, 항공기가 비행 중인 동안 400Hz의 주파수를 갖는 전력을 제공하는 발전기 유닛이 제공된다. 항공기는, 400Hz의 주파수로 공급되는 전력을 사용하여 동작하도록 각각 설계되는 복수의 계기를 추가적으로 포함한다.
따라서, 액추에이터 및 레이더 디바이스를 포함하는, 기내의 복수의 계기는 용량성 케이블을 사용하여 발전기 유닛에 각각 연결되고, 각각의 계기는 개별 용량성 케이블 또는 인출부에 의해 발전기 유닛 연결되며; 연결 토포그래피는 방사형, 고리형, 또는 메쉬형일 수 있다.
이러한 방식으로, 용량성 케이블을 따라 발전기 유닛으로부터 계기 각각에 400Hz로 전력이 공급된다.
예 4 - 해양 업계에서의 고정식 설치
컨테이너 선박 등을 위해 해항에 고주파수 전력 분배 네트워크가 설치된다.
육상 본선 전력 공급기는, 50Hz의 주파수를 갖는 전력을 종래 케이블을 통해 항구에 제공한다. 해항의 이러한 종래 케이블의 단부에는 단일한 중앙집중식 인버터가 연결된다. 인버터는, 인버터에 공급되는 50Hz의 전력을 400Hz의 주파수를 갖는 전력으로 변환하며, 이는 그 후 각각의 터미널의 전기 콘센트에 송신된다. 각각의 전기 콘센트는 용량성 케이블을 통해 인버터에 연결된다.
터미널 중 하나에 선박을 댄 후, 선박으로부터의 종래 케이블이 터미널의 전기 콘센트에 연결될 수 있다. 이러한 전력은 종래 케이블을 따라서 400Hz의 주파수로 공급되고, 추가적인 종래 케이블을 통해, 이 주파수로 동작하는 선상의 다양한 시스템에 분배된다.
예 5 - 해양 업계에서의 이동식 설치
선박의 발전기가 400Hz의 주파수로 전력을 제공하고 선상의 시스템 각각에 고주파수 전력을 직접적으로 공급하며, 각각의 시스템은, 400Hz의 주파수로 동작하도록 적응된다.
발전기에 용량성 케이블의 제1 단부가 연결되고, 선박의 조명 시스템과 같은 선상 시스템 중 하나에 용량성 케이블의 제2 단부가 연결된다.
추가적인 용량성 케이블 통해 추가적인 시스템이 발전기에 연결된다.
이러한 방식으로, 발전기와 선상 시스템 각각 사이에서 400Hz로 전력이 송신되고, 이 주파수로 선상 시스템에 의해 전력이 직접적으로 사용된다.
예 6 - 전기 철탑을 통한 고주파수 전력 송신
석탄 화력 발전소, 풍력 발전 터빈 또는 풍력 발전 단지, 원자력 발전소, 태양 전지판 어레이, 수력발전 댐, 지열 발전소 등 중 어느 하나일 수 있는 발전소는, 50Hz의 주파수를 갖는 전력을 생성하고 제1 종래 케이블을 통해 제1 인버터에 연결된다.
제1 인버터는, 인버터에 공급되는 전력의 주파수를 50Hz로부터 200Hz로 변환하고, 용량성 케이블을 따라 200Hz로 전력을 출력하며, 용량성 케이블은 그 제1 단부에서 인버터에 연결된다. 용량성 케이블은 수 킬로미터의 길이를 가지며, 복수의 전기 철탑 사이에서 지면 위에 위치된다. 복수의 철탑의 다른 한 단부에 위치되는 제2 인버터는 용량성 케이블의 제2 단부에 연결되고, 용량성 케이블을 통해 제1 인버터로부터 수신하는 전력을 다시 50Hz의 주파수로 변환한다.
제2 인버터는 여러 개별 종래 케이블에 의해, 주택과 같은 복수의 건물 내의 복수의 전기 콘센트에 연결되며, 복수의 전기 콘센트 각각은, 50Hz의 주파수를 갖는 전력을 출력한다.
예 7 - 마이크로그리드
필드 내에 설치되는 태양 전지판 어레이가 DC 전력을 생성한다. 태양 전지판 어레이는, 10m의 길이를 갖는 종래 케이블을 통해 인버터에 연결된다.
인버터는, 인버터에 공급되는 전력을, 500Hz의 주파수를 갖는 AC 전력 출력으로 변환한다. 출력 전력은 그 후, 개별 500Hz 인출부를 갖는 500Hz 링 본선을 통해 송신된다. 이들 용량성 케이블/인출부 각각의 제2 단부는, 무선 전화 충전기, 냉장고, 에어 컨디셔닝 컴프레서, 전구 또는 발광 다이오드("LED", light-emitting diode)와 같은 조명 요소 등 중 어느 하나일 수 있는 출력 디바이스에 연결된다. 이러한 출력 디바이스는 500Hz의 주파수로 동작한다.
예 8 - 고주파수 전력 생성 및 전기 철탑을 통한 송신
가스 화력 발전소 또는 석탄 화력 발전소, 풍력 발전 터빈 또는 풍력 발전 단지, 원자력 발전소, 태양 전지판 어레이, 수력발전 댐, 지열 발전소 등 중 어느 하나일 수 있는 발전소는, 200Hz의 주파수를 갖는 전력을 생성한다.
발전소는, 수 킬로미터의 길이를 가지며 전기 철탑 네트워크를 통해 지면 위에 현수되는 용량성 케이블에 의해, 인버터에 연결되며, 인버터는, 인버터에 공급되는 전력을, 60Hz의 주파수를 갖는 전력으로 변환한다.
인버터는 복수의 종래 케이블을 통해 복수의 건물 내의 복수의 전기 콘센트에 연결되며, 각각의 전기 콘센트는 60Hz의 주파수로 전력을 출력한다.
본 발명은 따라서 전력 공급 및 분배 네트워크 및, 구체적으로는, 무선 전기 차량 충전 시스템, 그리고 그를 사용하는 방법을 제공한다.

Claims (47)

  1. 전기 전도 케이블을 통해 제2 노드에 연결되는 제1 노드를 포함하는 전력 공급 시스템에 있어서,
    상기 케이블은 상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에서 고주파수의 교류 전류를 전도시키고,
    상기 전기 전도 케이블은 용량성 케이블인 것인, 전력 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 노드는, 고주파수 전력을 사용하여 동작하는 모터, 액추에이터, 전구(light bulb), 히터, 계기(instrument), 기계 등과 같이, 전력을 열, 광 및/또는 기계적 일로 변환하는 하나 이상의 전기 어플라이언스(electrical appliance)에 연결되는 것인, 전력 공급 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 노드는 복수의 그러한 전기 어플라이언스에 연결되는 것인, 전력 공급 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 노드는, 주파수를 약 50Hz 또는 약 60Hz로 감소시키는 변환기에 연결되는 것인, 전력 공급 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 인버터로부터의 출력부는, 저주파수 전력을 사용하여 동작하는 모터, 액추에이터, 전구, 히터, 계기, 기계 등과 같이, 전력을 열, 광 및/또는 기계적 일로 변환하는 하나 이상의 전기 어플라이언스에 연결되는 것인, 전력 공급 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 50Hz 또는 60Hz의 전력 공급기, 및 주파수를 고주파수로 증가시키는 변환기를 포함하며, 상기 전력 공급기는 상기 제1 노드에 연결되는 것인, 전력 공급 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 노드에 연결되는 전력 공급기를 포함하며, 상기 전력 공급기는, 고주파수의 전력을 공급하는 발전기 또는 배터리인 것인, 전력 공급 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량성 케이블은 1m 이상의 길이를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량성 케이블은 5m 이상의 길이를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량성 케이블은 5km 이상의 길이를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량성 케이블은 100km 이상의 길이를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 100Hz의 주파수를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 200Hz의 주파수를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 약 400Hz의 주파수를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 1kHz의 주파수를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 20kHz의 주파수를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 80kHz 내지 85kHz의 주파수를 갖는 것인, 전력 공급 시스템.
  18. 공항 또는 해항(seaport)에 있어서, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 전력 공급 시스템을 포함하는, 공항 또는 해항.
  19. 항공기에 있어서, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 공급 시스템을 포함하는, 항공기.
  20. 선박에 있어서, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 전력 공급 시스템을 포함하는, 선박.
  21. 전력 공급 네트워크에 있어서, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 전력 공급 시스템 및 상기 용량성 케이블을 지탱(carry)하는 복수의 철탑(pylon)을 포함하는, 전력 공급 네트워크.
  22. 전력 공급 시스템 내의 2개의 노드 사이에서 전력을 공급하는 방법에 있어서,
    전기 전도 케이블을 통해 제2 노드에 연결되는 제1 노드를 제공하는 단계, 및
    상기 제1 노드에 전력을 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 전력은 고주파수의 교류 전류이고,
    상기 전기 전도 케이블은 용량성 케이블인 것인, 전력을 공급하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 50Hz 또는 60Hz로 변환기에 전력을 공급하고, 상기 변환기를 사용하여 주파수를 고주파수로 증가시키는 단계를 포함하며, 고주파수 전력이 상기 제1 노드에 공급되는 것인, 전력을 공급하는 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서, 변환기를 사용하여 주파수를 50Hz 또는 60Hz로 감소시키는 단계를 더 포함하며, 상기 변환기는 상기 제2 노드의 출력부에 연결되는 것인, 전력을 공급하는 방법.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 100Hz의 주파수를 갖는 것인, 전력을 공급하는 방법.
  26. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 200Hz의 주파수를 갖는 것인, 전력을 공급하는 방법.
  27. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 약 400Hz의 주파수를 갖는 것인, 전력을 공급하는 방법.
  28. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 1kHz의 주파수를 갖는 것인, 전력을 공급하는 방법.
  29. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 20kHz의 주파수를 갖는 것인, 전력을 공급하는 방법.
  30. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전류는 적어도 80kHz 내지 85kHz의 주파수를 갖는 것인, 전력을 공급하는 방법.
  31. 제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 항공기 또는 공항의 전력 공급 시스템을 위한 것인, 전력을 공급하는 방법.
  32. 무선 전기 차량 충전 시스템에 있어서,
    (a) 전력 공급기,
    (b) 상기 전력 공급기에 연결되고, 고주파수의 전력을 출력하도록 적응(adapt)되는 인버터, 및
    (c) 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션
    을 포함하며,
    상기 인버터는 용량성 케이블을 사용하여 상기 복수의 무선 충전 스테이션 각각에 연결되는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  33. 제32항에 있어서, 상기 인버터는 적어도 5개의 무선 충전 스테이션에 연결되는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  34. 제32항에 있어서, 상기 인버터는 적어도 10개의 무선 충전 스테이션에 연결되는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  35. 제32항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인버터의 전력 출력은 다상(polyphasic)이고, 상이한 상으로부터의 전력이 상이한 무선 충전 스테이션에 공급되는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 상기 인버터는 3상 인버터인 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  37. 제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 용량성 케이블은 3상 용량성 케이블이거나 3개의 단상 용량성 케이블인 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  38. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인버터의 전력 출력은 적어도 1kHz의 주파수를 갖는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  39. 제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인버터의 전력 출력은 적어도 10kHz의 주파수를 갖는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  40. 제32항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 정지된 전기 차량을 충전시키기 위한 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  41. 제32항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 움직이는 전기 차량을 충전시키기 위한 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  42. 제41항에 있어서, 도로 상에서 이동 중인 전기 차량을 충전시키기 위한 것이며, 상기 무선 충전 스테이션은 적어도 서로 25m 이격되는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  43. 제41항 또는 제42항에 있어서, 상기 무선 전기 차량 충전 시스템은, 차량이 상기 무선 충전 스테이션의 위 또는 옆을 차례로(one after the other) 주행하는 것에 적응되는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  44. 제32항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 전기 차량 충전 시스템은 2개 이상의 서브시스템으로서 제공되며, 각각의 서브시스템은,
    (a) 전력 공급기에 연결되고, 고주파수의 전력을 출력하도록 적응되는 인버터, 및
    (b) 적어도 하나의 송신기를 각각 포함하는 복수의 무선 충전 스테이션
    을 갖고,
    상기 인버터는 용량성 케이블을 사용하여 상기 복수의 무선 충전 스테이션 각각에 연결되고,
    2개의 서브시스템의 인버터가 상기 전력 공급기에 병렬로 연결되고,
    각각의 서브시스템 내의 용량성 케이블이 다른 서브시스템 중 하나의 서브시스템 내의 용량성 케이블에 연결되고,
    상기 인버터 중 하나의 인버터가 기능하는 것이 중단되는 경우, 각각의 서브시스템은 다른 서브시스템 중 하나의 서브시스템에 대한 백업 시스템으로서 역할하는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  45. 제44항에 있어서,
    (a) 상기 인버터의 전력 출력은 다상이고,
    (b) 각각의 서브시스템 내의 용량성 케이블의 각각의 상은 다른 서브시스템 내의 용량성 케이블의 동일한 상에 연결되는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
  46. 전기 차량을 충전시키는 방법에 있어서, 제32항 내지 제45항 중 어느 한 항에 따른 무선 전기 차량 충전 시스템의 부분인 무선 충전 스테이션 근처에 상기 전기 차량을 위치시키는 단계를 포함하는, 전기 차량을 충전시키는 방법.
  47. 제32항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 전력 공급 시스템에 연결되는 것인, 무선 전기 차량 충전 시스템.
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