KR20240089294A - 센서 배열체를 갖춘 접지 패드 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전기 자동차의 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)에 관한 것으로서, GPM은 특히 코일로 구현된 전력 방출 수단으로서, 전력 방출 수단은 전기 자동차에 포함되고 배터리를 충전하도록 구성된 자동차 패드 모듈(CPM)에 전력을 제공하도록 구성되고, 접지 패드 모듈(GPM)은 GPM으로부터 CPM으로 전력을 유도적으로 전송하도록 구성되는, 전력 방출 수단(2); 및 특히 적어도 부분적으로 금속으로 만들어진 물체, 생명체, 및 CPM과 GPM 사이의 상대적인 위치 지정 중 적어도 하나를 검출하고, 감지 전류, 측정 유도 전류, 및 전압 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는 센서 배열체를 포함하며; 센서 배열체는 베이스 기판, 특히 절연 가요성 기판으로서의 호일, 및 호일 상에 프린팅된 복수의 센서 및 연결 케이블을 포함하며, 센서는 특히 전기 전도성 잉크, 특히 은 잉크와 구리 잉크 중 적어도 하나의 스크린 프린팅을 사용하여 물체 검출을 제공하도록 구성된다.
Description
본 발명은 전기 자동차의 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(ground-pad module)에 관한 것이다.
전기 자동차의 교류(AC) 충전은 주거 지역 및 준-공공/공공 도시 지역에서 매우 중요하다. 전형적인 AC 충전기는 최대 22 kW의 충전 전력을 제공할 수 있다. AC 충전 시스템은 유선 충전 시스템과 무선 충전 시스템으로 나눌 수 있으며, 무선 충전 시스템은 유도 충전 시스템(inductive charging system: ICS)으로 주로 구현된다. 유도 충전 시스템은 전형적으로, 접지 패드 모듈(ground-pad module: GPM)과 자동차 패드 모듈(car-pad module: CPM)로 종종 지칭되는 두 개의 별도 모듈을 포함한다. 접지 패드 모듈은 전기차 외부에 설치되는 반면에, 자동차 패드 모듈은 전기차 내부에 설치된다. 접지 패드 모듈과 자동차 패드 모듈 사이의 전자기적 상호작용은 접지 패드 모듈로부터 자동차 패드 모듈로 에너지 전달을 가능하게 하며, 자동차 패드 모듈은 차례로, 전기 자동차의 배터리를 충전하는 데 사용된다. 배터리의 충전 공정을 시작하기 위해서 전형적으로 운전자의 수동 개입이 필요하지 않기 때문에 무선 충전 시스템은 종종 사용자에게 더욱 편리하다. 다른 한편으로, 충전 시스템은 사용자가 케이블을 사용하여 전기 자동차를 전력망에 연결하는 것이 요구된다.
다른 물체, 특히 금속 물체나 사람이 무선 충전 중에 접지 패드 모듈이나 자동차 패드 모듈에 가까이 있는 경우에, 발열/화상의 위험이 존재한다. 따라서 유도 충전 시스템에는 전형적으로, 접지 패드 모듈 또는 자동차 패드 모듈에 가까운 물체를 검출하기 위한 물체 검출 수단, 특히 금속 물체 및/또는 생명체 검출 수단이 장착되어 있다. 물체가 검출되면, 무선 충전이 중단될 수 있다. 최신 접지 패드 모듈에서, 이러한 물체 검출은 인덕턴스(inductance), 저항 또는 커패시턴스(capacitance)(또는 파생된 양)의 변화를 사용하여 물체의 존재를 검출하는 필드 기반 검출 방법(field-based detection method)을 사용하여 종종 수행된다. 필드 기반 검출 방법은 유도 물체 검출 방법과 정전용량(capacitive) 물체 검출 방법으로 나눌 수 있다. 유도 물체 검출 방법은 접지 패드 모듈/자동차 패드 모듈에 가까운 이물질의 존재로 인한 인덕턴스 변화를 검출하는 방법을 기반으로 한다. 유도 물체 검출은 전형적으로 접지 패드 모듈의 송신기 위에 배치되는 검출 코일 어레이(detection coil array)에 의해 제공된다. 정전용량 물체 검출 방법은 접지 패드 모듈/자동차 패드 모듈에 가까운 이물질의 존재로 인한 정전용량 변화를 검출하는 방법을 기반으로 한다.
최신 유도 물체 검출 방법은 수동 유도 검출 방법과 능동 유도 검출 방법으로 나눌 수 있다. 수동 유도 검출 방법은 자동차 패드 모듈로 전력을 전달하기 위해서 접지 패드 모듈에서 생성된 자기장을 사용한다. 이러한 자기장은 물체 검출 어레이에 전압을 유도하고, 이물질로 인한 자기장의 변화가 유도 전압의 변화에 반영된다. 다른 한편으로 능동 유도 검출 방법에서는 검출 필드가 검출 어레이에 의해 생성되고 금속 물체/생명체로 인한 필드 변화가 검출된다. 최신 검출 어레이가 프린팅된 회로 기판(printed circuit board; PCB)에 제공된다.
발명의 목적
따라서, 본 발명의 목적은 접지 패드 모듈 또는 대응하는 자동차 패드 모듈에 가까운 금속 물체/생물체를 검출하기 위한 센서 배열을 갖춘 접지 패드 모듈을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립항의 특유의 특징을 실현함으로써 달성된다. 대안적이거나 유리한 방식으로 본 발명을 더욱 발전시키는 특징은 특허 종속항에 설명되어 있다.
발명의 요약
본 발명은 전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)에 관한 것으로서, GPM은 특히 코일로 구현된 전력 방출 수단(power emission means)으로서, 전력 방출 수단은 전기 자동차에 포함되고 배터리를 충전하도록 구성된 자동차 패드 모듈(CPM)에 전력을 제공하도록 구성되고, 접지 패드 모듈(GPM)은 GPM으로부터 CPM으로 전력을 유도적으로 전송하도록(inductively transmitting) 구성되는, 전력 방출 수단; 및 특히 적어도 부분적으로 금속으로 만들어진 물체, 생명체, 및 CPM과 GPM 사이의 상대적인 위치 지정 중 적어도 하나를 검출하고, 감지 전류, 측정 유도 전류, 및 전압 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는 센서 배열체를 포함하며, 센서 배열체는 베이스 기판(base substrate), 특히 절연 가요성 기판(isolating flexible substrate)으로서의 호일(foil), 및 호일 상에 프린팅된(printed) 복수의 센서 및 연결 케이블을 포함하며, 센서는 특히 전기 전도성 잉크, 특히 은 잉크와 구리 잉크 중 적어도 하나의 스크린 프린팅(screen printing)을 사용하여 물체 검출을 제공하도록 구성된다.
호일에 실현된 센서 배열체는 PCB에 실현된 최신 센서 배열체보다 더 유연하고 구성 노력이 덜 필요하다. 따라서 호일 위의 센서 배열체는 예를 들어, PET 또는 Kapton 호일의 유연성으로 최신 센서 배열체에 비해 이러한 독창적인 센서 배열체의 보다 유연한 배치를 허용하기 때문에, 접지 패드 모듈에 더 잘 통합될 수 있다. 은 잉크는 매우 우수한 전도성으로 인해 전기적으로 유리할 수 있다. 유연한 루프 어레이의 온도 "의존성"은 실버 잉크의 큰 장점이다. 상업용 은 잉크는 0.0543 Ω/℃의 온도 계수를 가지며(참조: www.mdpi.com/2076-3417/8/11/2101/pdf), 구리는 0.004041 Ω/℃의 온도 계수를 가진다(참조: www.allaboutcircuits.com/textbook/direct-current/chpt-12/temperature-coefficient-resistance). 일반적으로, 센서는 저항을 높여 가열된 물체를 측정하는 데 사용될 수 있다. 프린팅된 루프 어레이의 높은 온도 계수는 감도를 더해준다.
몇몇 실시예에서, 접지 패드 모듈은 특히 유리 섬유 커버 시트로서 구현되고 특히 직사각형 형태인 커버 시트(cover sheet)를 포함하며, 호일은 특히, 베이킹(baking), 프레싱(pressing), 그리고 접착(gluing) 중 적어도 하나에 의해 커버 시트에 부착된다.
커버 시트는 유리한 온도 특성을 가지는 재료 GF70*을 포함할 수 있다. 커버 시트는 접지 패드 모듈을 위로부터 보호할 수 있다. 즉, 이는 전력 방출 수단을 보호하기 위해서 전력 방출 수단을 위로부터, 예를 들어 실수로 접지 패드 모듈 위로 구동하는 자동차로부터 차폐할 수 있다. 호일은 커버 시트에 고정식으로 부착될 수 있으며, 고정식 부착은 베이킹 및 프레싱에 의해 제공될 수 있다.
몇몇 실시예에서, GPM은 특히, 은 잉크와 구리 잉크 중 적어도 하나를 스크린 프린팅함으로써 추가의 호일과, 추가의 복수의 센서 및 추가의 호일 상에 프린팅된 추가의 연결 케이블을 가지는 추가의 센서 배열체를 포함하며, 추가의 복수의 센서는 물체 검출을 제공하도록 구성되며, 추가의 호일은 특히 베이킹, 프레싱 및 접착 중 적어도 하나에 의해 커버 시트에 부착된다.
따라서 접지 패드 모듈은 두 개의 별도 센서 배열체를 포함할 수 있다. 두 센서 배열체 모두는 동일한 기능을 제공할 수 있지만, 두 개의 별도 호일에서 실현된다. 즉, 둘 모두는 접지 패드 모듈이나 자동차 패드 모듈에 가까운 금속 물체나 생명체를 검출하는 데 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 호일은 연결 스트립(connection strip), 특히 L자형 연결 스트립을 포함하거나, 각각 추가의 호일은 추가의 연결 스트립, 특히 L자형 추가의 연결 스트립을 포함하며, 복수의 센서 또는 각각 추가의 복수의 센서는 연결 스트립 또는 각각 추가의 연결 스트립을 통해 GPM의 별개 구성요소에 전기적으로 연결되며, 연결 케이블 또는 각각 추가의 연결 케이블은 연결 스트립 또는 각각 추가의 연결 스트립으로부터 복수의 센서 또는 각각 추가의 복수의 센서로 라우팅(routing)되며, 복수의 센서 또는 추가의 복수의 센서 중 개별 센서는 연결 스트립을 통해, 또는 각각 추가의 연결 스트립을 통해 접근될 수 있다.
이러한 연결 스트립은 센서 배열체의 센서와 접촉하기 위한 콤팩트한 인터페이스(compact interface)를 제공할 수 있다. 연결 스트립 및 또한 추가의 연결 스트립은 구부러질 수 있으며, 이에 의해 센서 배열체 및/또는 추가의 센서 배열체가 접지 패드 모듈의 다른 구성요소에 연결될 수 있는 유연하고 콤팩트한 인터페이스를 제공한다.
몇몇 실시예에서, 연결 스트립 및 추가의 연결 스트립은 커버 시트로부터 분리되며, 호일 및 추가의 호일은 연결 스트립이 실질적으로 추가의 호일 상에 배열되고 추가의 연결 스트립이 실질적으로 호일 상에 배열되는 방식으로 커버 시트 상에 배열되며, 연결 스트립 및 추가 연결 스트립은 추가의 호일로부터 또는 각각 호일로부터 멀리 특히, 커버 시트에 대해 실질적으로 90도로 구부러져 있다.
따라서 연결 스트립 및 추가의 연결 스트립은 호일 및 추가의 호일이 커버 시트에 고정적으로 부착된 후에도 이동 가능할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 연결 스트립 및 추가의 연결 스트립은 서로 측면으로 변위(displacing)된다.
측면 변위는 커버 시트의 기본 기하학적 구조를 지칭하는 것으로 이해될 수 있다. 커버 시트가 예를 들어, 직사각형인 경우에, 직사각형의 측면 변위는 커버 시트의 에지에 대응하는 두 방향 중 적어도 하나를 따르는 변위를 지칭할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 연결 스트립과 추가의 연결 스트립 중 적어도 하나는 GPM의 별도 구성요소의 수신 슬롯(reception slot) 내로, 특히 처리 유닛(processing unit)과 제어 유닛 중 적어도 하나를 포함하는 PCB의 수신 슬롯 내로 삽입된다.
센서 장치의 작동은 전력 방출 수단의 작동과 동기화될 수 있다. 접지 패드 모듈이나 자동차 패드 모듈 근처에서 금속 물체나 생명체가 검출되는 경우에, 전력 방출 수단의 작동은 자동으로 감소되거나 정지될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 센서 배열체와 추가의 센서 배열체 중 적어도 하나는 커버 시트와 전력 방출 수단 사이에 배치된다.
몇몇 실시예에서, 센서 배열체와 추가의 센서 배열체 중 적어도 하나는 전력 방출 수단에 대해 커버 시트의 반대편에 배치되며, 커버 시트는 연결 스트립과 추가의 연결 스트립 중 적어도 하나가 통과하는 구멍을 포함한다.
호일 상에 프린팅된 센서 배열체는 유연할 수 있다. 이러한 센서 배열이 커버 시트 위에 배치되는 경우에, 이러한 센서 배열체를 포함하는 접지 패드 모듈 위로 실수로 구동하는 자동차는 센서 배열체가 실현되고 강성 PCB가 커버 시트 위에 배열되는 강성 PCB를 접지 패드 모듈이 포함하는 경우보다 적게 전체 접지 패드 모듈을 손상시킬 것이다. 따라서, 호일 상에 프린팅된 센서 배열체는 최신 센서 배열체에 비해 더 큰 배치 유연성을 제공한다.
몇몇 실시예에서, 커버 시트는 커버 시트 공간 범위를 가지며, 호일 및 추가의 호일은 각각, 호일 공간 범위(foil spatial extent) 및 추가의 호일 공간 범위를 가지며, 호일 공간 범위 대 커버 시트 공간 범위의 비율, 또는 호일 공간 범위 +(plus) 추가의 호일 공간 범위 대 시트 공간 범위의 비율은 0.9보다 작으며, 특히 0.5보다 작다.
따라서 센서 배열체(들)는 커버 시트보다 작을 수 있다. 따라서 센서 배열체(들)의 크기는 전력 방출 수단의 크기 및 전력 방출 수단의 방출 거동에 맞춰질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 전력 방출 수단에 의해 방출되는 전력은 실질적으로 방출 영역을 통해 방출되며, 호일, 또는 호일 + 추가 호일은 적어도 방출 영역만큼 크고 방출 영역에 배치된다.
방출 영역은 접지 패드 모듈로부터 자동차 패드 모듈로 전달된 전자기 에너지의 대부분이 통과하는 평면일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 복수의 센서와 추가의 복수의 센서 중 적어도 하나는 루프 센서(loop sensor)로 구현되고 호일 또는 각각 추가의 호일에 2차원 어레이(two-dimensional array)로 배열된다.
몇몇 실시예에서, (a) 센서 및 연결 케이블, 그리고 (b) 추가의 센서 및 추가의 연결 케이블 중 적어도 하나는 호일 또는 각각 추가의 호일 상에 층으로 프린팅되며, 적어도 하나의 격리 층은 호일 상에 프린팅되거나 각각 적어도 하나의 추가의 격리 층은 추가의 호일 상에 프린팅된다.
격리 층은 연결 케이블을 서로 분리하는 데 사용될 수 있는 반면에, 격리 층의 갭은 예를 들어, 특정 지점의 연결 케이블을 서로 선택적으로 연결하는 데 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, GPM은 드라이브 오버 램프(drive-over ramp)를 포함하며, 커버 시트는 드라이브 오버 램프의 리세스 내로 모든 측면에서 삽입되며, 커버 시트는 특히, 텅 앤 그루브(tongue-and-groove) 부착 메커니즘에 의해 드라이브 오버 램프에 부착되며, 커버 시트는 특히 비-평면형이고 드라이브 오버 램프에 가까운 굽힘 섹션(bent section)을 포함한다.
커버 시트는 센서 배열체가 위치하는 중앙 영역에서 평면형일 수 있고, 드라이브 오버 램프에 가깝게 구부러질 수 있다. 호일 상에 프린팅된 센서 배열체의 유연성으로 인해서, 이러한 센서 배열체는 커버 시트의 굽힘 섹션에도 배치될 수 있으며, 이에 따라 설치 유연성이 커지고 검출 영역이 넓어진다.
본 발명은 또한, 본 명세서의 설명에 따른 GPM을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 특히, 전기 전도성 잉크, 특히 은 잉크와 구리 잉크 중 적어도 하나의 스크린 프린팅을 사용하여 호일 상에 복수의 센서 및 연결 케이블을 프린팅하는 단계를 포함한다.
본 발명의 시스템은 도면에 개략적으로 예시된 구체적인 예시적 실시예의 도움으로 순전히 예로서 더 자세히 아래에서 설명되며, 본 발명의 추가 장점도 검토된다. 도면에서 동일한 요소에는 동일한 참조 부호가 표시되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 배열체의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 센서 배열체의 추가 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 센서 배열체 및 추가 센서 배열체가 부착된 커버 시트의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 커버 시트 상에 본 발명에 따른 센서 배열체의 상이한 가능한 배치의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 센서 배열체가 부착된 커버 시트를 갖는 드라이브 오버 램프(drive-over ramp)의 개략도를 도시한다.
도 6은 커버 시트가 드라이브 오버 램프에 연결되는 연결 메커니즘의 개략도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 접지 패드 모듈의 구성요소의 가능한 공간 배열에 대한 개략도를 도시한다.
도 8은 센서 배열체 및 커버 시트가 없는 접지 패드 모듈의 개략도를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 배열체의 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 센서 배열체의 추가 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 센서 배열체 및 추가 센서 배열체가 부착된 커버 시트의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 커버 시트 상에 본 발명에 따른 센서 배열체의 상이한 가능한 배치의 개략도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 센서 배열체가 부착된 커버 시트를 갖는 드라이브 오버 램프(drive-over ramp)의 개략도를 도시한다.
도 6은 커버 시트가 드라이브 오버 램프에 연결되는 연결 메커니즘의 개략도를 도시한다.
도 7a 및 도 7b는 접지 패드 모듈의 구성요소의 가능한 공간 배열에 대한 개략도를 도시한다.
도 8은 센서 배열체 및 커버 시트가 없는 접지 패드 모듈의 개략도를 도시한다.
도 1은 특히 금속 물체 및/또는 생명체를 검출하기 위한 본 발명에 따른 센서 배열체(3')의 개략도를 도시하며, 이 센서 배열체(3')는 전기 자동차의 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈의 일부이다.
센서 배열체(3')는 호일(4'), 특히 은 잉크 및/또는 구리 잉크를 이용한 스크린 프린팅을 사용하여 호일(4') 상에 프린팅되는 복수의 센서(5') 및 연결 케이블(6')을 포함한다. 호일(4')은 예를 들어, PET 호일 또는 Kapton 호일로 구현될 수 있다. 호일(4')은 최신 PCB보다 더 유연하고 탄력적일 수 있다. 따라서 실수로 호일(4') 위를 주행하는 전기 자동차는 검출 어레이가 포함된 최신 PCB 위를 주행하는 경우보다 호일(4')을 덜 손상시킬 것이다.
도 1의 센서(5')는 직사각형 센서이고 2차원 어레이 패턴으로 배열된다. 각각의 센서(5')는 연결 케이블(6')에 의해 연결 스트립(8')에 연결되고, 연결 스트립(8')은 센서 배열체(3')를 접지 패드 모듈의 다른 구성요소, 특히 제어 및/또는 처리 유닛에 연결하기 위한 인터페이스를 제공한다. 각각의 센서(5')는 이물질, 특히 금속 물체 또는 생명체의 존재로 인한 자기장의 변화를 등록할 수 있다. 개별 연결 케이블(6')은 연결 케이블(6') 사이의 절연 층을 이용하여 서로 분리될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 센서 배열체(3')의 개략도를 도시한다. 도 2에는 센서(5')의 직사각형 어레이뿐만 아니라 연결 스트립(8')이 도시된다. 연결 스트립(8')은 L자형 연결 스트립으로 구현되며, 여기서 연결 스트립(8')은 구부러질 수 있도록 되어 있고, 구부러진 후에 연결 스트립(8')은 특히, 도 2에 도시된 바와 같이 호일(4')에 직각을 이룬다.
도 3은 센서 배열체(3') 및 추가 센서 배열체(3'')가 부착된 커버 시트(7)의 개략도를 도시한다. 커버 시트(7)는 센서 배열체(3') 및 추가 센서 배열체(3'')보다 더 크다. 센서 배열체(3') 및 추가 센서 배열체(3'')는 다음과 같이 커버 시트(7)에 부착될 수 있다. 즉, 호일(4',4'')은 센서 배열체(3')의 L자형 연결 스트립(8')이 추가 센서 배열체(3")의 추가 호일(4'') 위에 놓이고 추가 센서 배열체(3'')의 L자형 추가 연결 스트립(8'')이 센서 배열체(3')의 호일(4') 위에 놓이는 방식으로 커버 시트(7)에 배치된다. 베이킹 공정(baking process)을 통해 호일(4')과 추가 호일(4'')은 커버 시트(7)에 부착될 수 있으며, 연결 스트립(8')과 추가 연결 스트립(8'')은 이들이 커버 시트(7)에 접촉하지 않기 때문에 베이킹 후에 커버 시트(7)에 부착되지 않는다. 베이킹 후에, 연결 스트립(8')과 추가 연결 스트립(8'')은 연결 스트립(8')과 추가 연결 스트립(8'')이 커버 시트(7)에 직교하는 방식으로 구부러질 수 있다. 센서 배열체(3') 및 추가 센서 배열체(3'')는 동일한 검출 기능을 제공할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 커버 시트(7) 상의 센서 배열체(3')의 상이한 가능한 배치를 개략적으로 도시한다. 특히, 추가 센서 배열체(3'')(도 4a 및 4b에는 도시되지 않음)와 조합하여 다른 배치도 가능하다. 센서 배열체(3')는 접지 패드 모듈로부터 자동차 패드 모듈로 전력을 전달하기 위해서 사용되는 전력 방출 수단의 방출 영역을 덮는 방식으로 커버 시트(7) 상에 배치될 수 있다. 방출 영역은 전달되는 전력의 대부분이 통과하는 영역일 수 있다. 센서 배열체(3'), 또는 센서 배열체(3')와 추가 센서 배열체(3'')는 또한 방출 영역보다 더 클 수 있다. 센서 장치(3')는 접지 패드 모듈의 전력 방출 수단과 공간적으로 정렬되는 방식으로도 커버 시트(7) 상에 배치될 수 있다.
도 5는 커버 시트(7)가 부착되고 센서 배열체(3') 및 추가 센서 배열체(3'')가 고정적으로 배열되는 드라이브 오버 램프(drive-over ramp)(9)를 개략적으로 도시한다. 연결 스트립 및 추가 연결 스트립은 커버 시트(7)로부터 구부러져 있고, 커버 시트에 대해 대략 90도의 각도를 가진다. 도 5는 아래로부터, 즉 접지 패드 모듈이 지면으로부터 반대 방향 측을 향해 설치된 경우에 지면을 향하는 측으로부터 드라이브 오버 램프(9)를 도시한다.
도 6은 커버 시트(7)를 드라이브 오버 램프(9)에 연결하는 연결 메커니즘을 개략적으로 도시한다. 커버 시트(7)는 텅 앤 그루브(tongue-and-groove) 부착 메커니즘에 의해 드라이브 오버 램프(9)에 연결될 수 있다. 드라이브 오버 램프(9)는 커버 시트(7)가 내부에 삽입될 수 있는 리세스(10)를 포함할 수 있으며, 리세스(10)에 삽입되는 커버 시트(7)의 일부는 드라이브 오버 램프(9)에 의해 적어도 두 측면에서 접촉될 수 있다. 커버 시트(7) 자체는 센서 배열체(3')가 배열되는 커버 시트(7)의 부분이 드라이브 오버 램프(9)의 단부에 대해 플러시 마운트(flush-mount)되는 방식으로 구부러질 수 있다. 커버 시트(7)는 드라이브 오버 램프(9)에 대한 이러한 부착 메커니즘에 의해 모든 측면에 부착될 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 센서 배열체(3')는 커버 시트(7)의 구부러진 부분에 배치될 수도 있다. PCB에 실현된 최신 센서 배열체는 커버 시트(7)의 구부러진 부분에 배치하기 어려울 수 있는 반면에, 유연한 호일 상에 실현된 센서 배열체(3')는 커버 시트(7)의 구부러진 부분에 더 쉽게 배치될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 정면에서 본 접지 패드 모듈(1)의 구성요소의 가능한 공간 배열을 개략적으로 도시한다. 접지 패드 모듈(1)에 대한 외부 연결부(13)는 전력을 끌어올 수 있는 유틸리티 그리드(utility grid)에 접지 패드 모듈(1)을 연결하는 데 사용될 수 있다. 도 7a 및 도 7b의 접지 패드 모듈(1)은 모든 측면에 있는 드라이브 오버 램프(9) 및 접지 패드 모듈(1)을 아래로부터 밀봉할 수 있는 접지 커버(14)를 포함한다. 드라이브 오버 램프(9)와 접지 커버(14)가 연결될 수 있다. 접지 패드 모듈(1)은 특히, 전자기 방사선을 송출하기 위한 코일로 구현된 전력 방출 수단(2) 및 전자기 방사선의 방출을 제어하기 위해 필요한 전자장치를 포함한다. 다른 구성요소(12)가 전력 방출 공정에 간접적으로만 포함될 수 있는 접지 패드 모듈(1)의 다른 구성요소(12), 특히 접지 패드 모듈을 냉각하기 위한 장비는 전력 방출 수단(2)과 별도로 접지 패드 모듈(1) 내에 배치될 수 있다. 센서 배열체(3')는 전력 방출 수단(2) 위에 배치될 수 있고 예를 들어, 전력 방출 수단(2)의 크기보다 크거나 동일할 수 있다. 센서 배열체(3')는 커버 시트(7)의 아래(도 7a) 또는 위(도 7b)에 배치될 수 있고, 커버 시트(7)는 위로부터 접지 패드 모듈(1)을 완전히 덮을 수 있다. 센서 배열체(3')가 커버 시트(7) 위에 배치되는 경우에, 커버 시트(7)는 센서 배열체(3')의 연결 스트립이 안내되는 개구를 포함할 수 있다. 커버 시트(7)의 상부(도 7a) 또는 커버 시트(7) 및 센서 배열체(3')의 상부에 디자인 호일(11)이 배치될 수 있다. 따라서 본 발명의 센서 배열체(3')는 가요성 호일 상에 실현되는 결과로서의 유연한 거동으로 인해 접지 패드 모듈(1)의 상이한 위치에 위치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 센서 배열체(3') 및 커버 시트(7)가 없는 접지 패드 모듈(1)을 개략적으로 도시한다. 접지 패드 모듈(1)은 유틸리티 그리드, 전력 방출 수단(2) 및 기타 구성요소(12)로부터 전력을 수신할 수 있는 외부 연결부(13), 예를 들어 접지 패드 모듈(1)뿐만 아니라 드라이브 오버 램프(9)를 냉각하기 위한 구성 요소를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 센서 배열체(3')는 전력 방출 수단(2) 위에 배치되는 반면에, 커버 시트(7)는 전력 방출 수단(2)과 접지 패드 모듈(1)의 다른 구성요소(12) 위에 배치된다.
예시된 이들 도면은 단지 가능한 예시적인 실시예의 개략도라는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명이 몇몇 바람직한 실시예를 부분적으로 참조하여 위에 예시되었지만, 실시예의 다양한 특징의 수많은 수정 및 조합이 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이들 모든 수정은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있다.
Claims (15)
- 특히 코일(coil)로 구현된 전력 방출 수단(power emission means; 2)으로서, 전력 방출 수단은 전기 자동차에 포함되고 배터리를 충전하도록 구성된 자동차 패드 모듈(car-pad module; CPM)에 전력을 제공하도록 구성되고, 접지 패드 모듈(ground-pad module; GPM)은 GPM으로부터 CPM으로 전력을 유도적으로 전송(inductively transmitting)하도록 구성되는, 전력 방출 수단(2); 및
특히 적어도 부분적으로 금속으로 만들어진 물체, 생명체, 및 CPM과 GPM 사이의 상대적인 위치 지정 중 적어도 하나를 검출하고, 감지 전류, 측정 유도 전류, 및 전압 중 적어도 하나를 수행하도록 구성되는 센서 배열체(sensor arrangement; 3')를 포함하는, 전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1)에 있어서,
센서 배열체는:
베이스 기판(base substrate), 특히 절연 가요성 기판(isolating flexible substrate)으로서의 호일(foil; 4'),
호일 상에 프린팅된(printed) 복수의 센서(5') 및 연결 케이블(6')을 포함하며, 센서(5')는 특히 전기 전도성 잉크, 특히 은 잉크와 구리 잉크 중 적어도 하나의 스크린 프린팅(screen printing)을 사용하여 물체 검출을 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항에 있어서,
커버 시트(cover sheet; 7)는 특히 유리 섬유 커버 시트로서 구현되고 특히 직사각형 형태이며, 호일(4')은 특히 베이킹(baking), 프레싱(pressing), 그리고 접착(gluing) 중 적어도 하나에 의해 커버 시트(7)에 부착되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 2 항에 있어서,
GPM(1)은 특히, 은 잉크와 구리 잉크 중 적어도 하나를 스크린 프린팅함으로써 추가의 호일(4''), 추가의 복수의 센서(5'') 및 추가의 호일(4'')에 프린팅된 추가의 연결 케이블(6'')을 가지는 추가의 센서 배열체(3")를 포함하며, 추가의 복수의 센서(5'')는 물체 검출을 제공하도록 구성되며, 추가의 호일(4'')은 특히 베이킹, 프레싱 및 접착 중 적어도 하나에 의해 커버 시트(7)에 부착되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
호일(4')은 연결 스트립(connecting strip; 8'), 특히 L자형 연결 스트립을 포함하거나, 각각 추가의 호일(4'')은 추가의 연결 스트립(8''), 특히 L자형 추가의 연결 스트립을 포함하며,
복수의 센서(5') 또는 각각 추가의 복수의 센서(5'')는 연결 스트립(8') 또는 각각 추가의 연결 스트립(8'')을 통해 GPM의 별개 구성요소에 전기적으로 연결되며,
연결 케이블(6') 또는 각각 추가의 연결 케이블(6'')은 연결 스트립(8') 또는 각각 추가의 연결 스트립(8'')으로부터 복수의 센서(5) 또는 각각 추가의 복수의 센서(5'')로 라우팅(routing)되며,
복수의 센서(5') 또는 추가의 복수의 센서(5'') 중 개별 센서는 연결 스트립(8')을 통해, 또는 각각 추가의 연결 스트립(8'')을 통해 접근될 수 있는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 4 항에 있어서,
연결 스트립(8') 및 추가의 연결 스트립(8'')은 커버 시트(7)로부터 분리되며, 호일(4') 및 추가의 호일(4'')은 연결 스트립(8')이 실질적으로 추가의 호일(4'') 상에 배열되고 추가의 연결 스트립(8'')이 실질적으로 호일(4') 상에 배열되는 방식으로 커버 시트(7) 상에 배열되며, 연결 스트립(8') 및 추가 연결 스트립(8'')은 추가의 호일(4'')로부터 또는 각각 호일(4')로부터 멀리 특히, 커버 시트(7)에 대해 실질적으로 90도로 구부러져 있는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
연결 스트립(8') 및 추가의 연결 스트립(8'')은 서로 측면으로 변위(displacing)되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
연결 스트립(8')과 추가의 연결 스트립(8'') 중 적어도 하나는 GPM(1)의 별도 구성요소의 수신 슬롯(reception slot) 내로, 특히 처리 유닛(processing unit)과 제어 유닛 중 적어도 하나를 포함하는 PCB의 수신 슬롯 내로 삽입되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
센서 배열체(3')와 추가의 센서 배열체(3'') 중 적어도 하나는 커버 시트(7)와 전력 방출 수단(2) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
센서 배열체(3')와 추가의 센서 배열체(3'') 중 적어도 하나는 전력 방출 수단(2)에 대해 커버 시트(7)의 반대편에 배치되며, 커버 시트(7)는 연결 스트립(8')과 추가의 연결 스트립(8'') 중 적어도 하나가 통과하는 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
커버 시트(7)는 커버 시트 공간 범위를 가지며, 호일(4') 및 추가의 호일(4')은 각각 호일 공간 범위(foil spatial extent) 및 추가의 호일 공간 범위를 가지며,
호일 공간 범위 대 커버 시트 공간 범위의 비율, 또는
호일 공간 범위 +(plus) 추가의 호일 공간 범위 대 시트 공간 범위의 비율은 0.9보다 작으며, 특히 0.5보다 작은 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
전력 방출 수단(2)에 의해 방출되는 전력은 실질적으로 방출 영역을 통해 방출되며,
호일(4'), 또는
호일(4') + 추가 호일(4'')은,
적어도 방출 영역만큼 크고 방출 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 센서(5')와 추가의 복수의 센서(5'') 중 적어도 하나는 루프 센서(loop sensor)로 구현되고 호일(4') 또는 각각 추가의 호일(5')에 2차원 어레이(two-dimensional array)로 배열되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
센서(5') 및 연결 케이블(6') 그리고
추가의 센서(5'') 및 추가의 연결 케이블(6'') 중 적어도 하나는,
호일(4') 또는 각각 추가의 호일(4'')에 층으로 프린팅되며, 적어도 하나의 격리 층은 호일(4') 상에 프린팅되거나 각각 적어도 하나의 추가의 격리 층은 추가의 호일(4'') 상에 프린팅되는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
GPM(1)은 드라이브 오버 램프(drive-over ramp)(9)를 포함하며, 커버 시트(7)는 드라이브 오버 램프(9)의 리세스(10) 내로 모든 측면에서 삽입되며, 커버 시트(7)는 특히, 텅 앤 그루브(tongue-and-groove) 부착 메커니즘에 의해 드라이브 오버 램프에 부착되며, 커버 시트(7)는 특히 비-평면형이고 드라이브 오버 램프(9)에 가까운 굽힘 섹션(bent section)을 포함하는 것을 특징으로 하는,
전기 자동차에서 배터리를 무선 충전하기 위한 접지 패드 모듈(GPM)(1). - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 접지 패드 모듈(GPM)을 제조하는 방법에 있어서,
특히, 전기 전도성 잉크, 특히 은 잉크와 구리 잉크 중 적어도 하나의 스크린 프린팅을 사용하여 호일 상에 복수의 센서(5') 및 연결 케이블(6')을 프린팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
접지 패드 모듈을 제조하는 방법.
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