KR20130004439A - Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle - Google Patents

Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle Download PDF

Info

Publication number
KR20130004439A
KR20130004439A KR1020120104785A KR20120104785A KR20130004439A KR 20130004439 A KR20130004439 A KR 20130004439A KR 1020120104785 A KR1020120104785 A KR 1020120104785A KR 20120104785 A KR20120104785 A KR 20120104785A KR 20130004439 A KR20130004439 A KR 20130004439A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
core
coil
power supply
magnetic field
vehicle
Prior art date
Application number
KR1020120104785A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101364180B1 (en
Inventor
임춘택
허진
최수용
이우영
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020120104785A priority Critical patent/KR101364180B1/en
Publication of KR20130004439A publication Critical patent/KR20130004439A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101364180B1 publication Critical patent/KR101364180B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/12—Inductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/62—Monitoring or controlling charging stations in response to charging parameters, e.g. current, voltage or electrical charge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/66—Data transfer between charging stations and vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/14—Inductive couplings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)

Abstract

PURPOSE: A wireless charging device for electric vehicles using power frequencies is provided to monitor and control the charging state of a battery in an input power terminal with a field communication method between a battery management device and a feeding device. CONSTITUTION: Whether or not a vehicle moves into the feeding device area of a charging station is detected(S1310). The amount of rest electricity in a vehicle battery is checked by communication with a field communication device(S1320). The current collector of the vehicle charges the battery(S1330). A system moves into a standby mode when the battery is completely charged(S1340). [Reference numerals] (S1310) Confirming entry of a vehicle in a charging station; (S1320) Checking the residual battery of the vehicle; (S1330) Charging the battery; (S1340) Switching the system into a standby mode when the battery charging is completed

Description

상용주파수를 사용하는 전기자동차 무선충전장치{WIRELESS POWER SUPPLYING APPARATUS USING COMMERCIAL FREQUENCY FOR ELECTRIC VEHICLE}Wireless charging device for electric vehicles using commercial frequency {WIRELESS POWER SUPPLYING APPARATUS USING COMMERCIAL FREQUENCY FOR ELECTRIC VEHICLE}

본 발명은 전기자동차의 무선충전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상용 주파수 전원을 사용하여 경량화되고 저비용으로 구현되는 전기자동차의 무선충전장치에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless charging apparatus for an electric vehicle, and more particularly, to a wireless charging apparatus for an electric vehicle that is light weighted and implemented at low cost using a commercial frequency power source.

도 1은 기존의 고주파를 사용하는 무선충전장치의 전기회로 블럭도이다. 기존의 전기자동차 무선 충전장치에서는 고속으로 배터리를 충전하기 위해 큰 전력을 전달해야 하므로 도 1에서와 같이 상용 전원을 고주파로 변환을 시키는 인버터 및 정류회로가 필요하였고, 전기자동차에 설치된 집전장치에서 배터리로의 충전회로에는 레귤레이터가 필요하였다. 이처럼 기존의 방식은 값비싼 고주파용 인버터와 레귤레이터를 사용하므로 과다한 비용이 소요되고, 시스템이 복잡한 문제점이 있었다.1 is an electric circuit block diagram of a wireless charging device using a conventional high frequency. In the conventional electric vehicle wireless charging apparatus, a large power must be transferred to charge the battery at a high speed, and thus an inverter and a rectifier circuit for converting commercial power into high frequency are needed as shown in FIG. A regulator was needed for the furnace charging circuit. As such, the existing method uses expensive high frequency inverters and regulators, which requires excessive cost, and the system has a complicated problem.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 고주파 인버터와 레귤레이터를 사용하지 않고 60Hz의 상용 주파수 전원만을 이용하여 균일한 전력전달을 가능하게 하는 전기자동차의 무선충전장치를 제공하고, 또한 이를 위하여, 레귤레이터를 사용하지 않는 소형, 경량화된 차량용 집전장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 이 경우, 급전코어와 집전코어 사이의 공극을 최소화(제로 공극) 함으로써 자기 저항을 최소화하고, 이에 따라 집전코일에 유기되는 전력과 급집전코일 사이의 전력전달 효율을 극대화하는데 본 발명의 목적이 있다.The present invention was devised to solve such a problem, and provides a wireless charging apparatus for an electric vehicle that enables uniform power transmission using only a commercial frequency power source of 60 Hz without using a high frequency inverter and a regulator. To this end, it is an object of the present invention to provide a compact and lightweight vehicle current collector that does not use a regulator. In this case, it is an object of the present invention to minimize the magnetic resistance by minimizing the gap between the feed core and the current collector core (zero void), thereby maximizing the power transfer efficiency between the power induced in the current collector coil and the current collector coil. .

또한 입력전원단에서 배터리의 충전상태를 모니터링 및 제어하기 위하여, 차량의 배터리 관리장치와 급전장치 간의 자기장 통신 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a magnetic field communication method between a battery management device and a power feeding device of a vehicle in order to monitor and control a state of charge of a battery at an input power supply terminal.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른, 전기자동차의 무선급전을 위한 장치는, 급전코일에 전류가 흐를 경우 자기장을 발생시키고 이 자기장을 차량의 집전코어로 전달하는 급전코어; 급전코어 상부 또는 하부에 배치되어 상기 급전코어를 통해 자기장을 발생시키도록 전류가 흐르는 다수의 급전코일; 및 집전코일의 위치를 감지하여, 상기 다수의 급전코일 중 상기 집전코일과의 정합 위치로부터 벗어난 거리가 최소인 급전코일을 선택하여 전류를 흐르게 하는 급전코일 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, an apparatus for wireless power supply of an electric vehicle, a power supply core for generating a magnetic field when the current flows in the power supply coil and delivers the magnetic field to the current collector core of the vehicle; A plurality of feed coils disposed above or below a feed core, through which a current flows to generate a magnetic field through the feed core; And a feed coil control unit configured to sense a position of a current collector coil, to select a feed coil having a minimum distance away from the matching position with the current collector coil among the plurality of feed coils, and to flow a current.

상기 전기자동차 무선급전장치는, 급전코일과 집전코일의 정합 정도에 따라 가변하는 인덕턴스를 보상하기 위해 커패시터를 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결하여 집전장치로의 전력전달을 최대화하는 보상부를 더 포함할 수 있다.The electric vehicle wireless power feeding device may further include a compensating unit for maximizing power transfer to the current collecting device by connecting capacitors in series, parallel or in parallel to compensate for inductance which varies according to the matching degree of the power supply coil and the current collecting coil. Can be.

상기 전기자동차 무선급전장치는, 차량과의 자기장 통신을 이용하여 차량의 배터리 충전상태에 따라 집전장치로의 무선 전력공급을 제어하는 공급전력 제어부를 더 포함할 수 있다.The electric vehicle wireless power feeding device may further include a power supply control unit controlling wireless power supply to the current collector according to the state of charge of the battery of the vehicle using magnetic field communication with the vehicle.

상기 전기자동차 무선급전장치는, 전력공급 제어를 위하여, 전력전달에 사용되는 급집전코일로 전력전달 자기장의 주파수와 다른 주파수의 자기장을 사용하여 차량의 배터리 관리장치와 급전장치 간의 자기장 통신을 제어하는 자기장 통신 제어부를 더 포함할 수 있다.The electric vehicle wireless power feeding device is a power supply coil used for power transmission to control magnetic field communication between a battery management device and a power feeding device of a vehicle using a magnetic field having a frequency different from that of a power transmission magnetic field. The apparatus may further include a magnetic field communication controller.

본 발명에 의하면, 고주파 인버터와 레귤레이터를 사용하지 않고 60Hz의 상용 주파수 전원만을 이용하여 균일한 전력전달을 가능하게 하는 전기자동차의 무선충전장치를 제공하고, 또한 이를 위하여, 레귤레이터를 사용하지 않는 소형, 경량화된 차량용 집전장치를 제공하는 효과가 있다. According to the present invention, there is provided a wireless charging apparatus for an electric vehicle that enables uniform power transmission using only a commercial frequency power source of 60 Hz without using a high frequency inverter and a regulator. There is an effect of providing a lightweight vehicle current collector.

또한 본 발명에 의하면 급전코어와 집전코어 사이의 공극을 최소화(제로 공극) 함으로써 자기 저항을 최소화하고, 이에 따라 집전코일에 유기되는 전력과 급집전코일 사이의 전력전달 효율을 극대화하는데 본 발명의 목적이 있다.In addition, according to the present invention to minimize the magnetic resistance by minimizing (zero void) between the feed core and the current collector core, thereby maximizing the power transfer efficiency between the power induced in the current collector coil and the current collector coil. There is this.

또한 본 발명에 의하면, 입력전원단에서 배터리의 충전상태를 모니터링 및 제어하기 위하여, 차량의 배터리 관리장치와 급전장치 간의 자기장 통신 방법을 제공하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, in order to monitor and control the state of charge of the battery at the input power supply, there is an effect of providing a magnetic field communication method between the battery management device and the power feeding device of the vehicle.

도 1은 기존의 고주파용 인버터와 집전장치의 레귤레이터를 사용하는 무선충전장치의 전기회로 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 60Hz 상용주파수를 사용할 수 있는 무선충전장치 전기회로 블럭도이다.
도 3은 급집전코일 간 보상회로의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 급집전코일 간 보상회로의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 무선충전장치의 개념도 및 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른, 급집전코일 간의 정렬편차를 최소화하기 위한 일 실시예로서의 급전장치 형상을 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6의 급전장치에서의 부대장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 급전코어 형상을 정면에서 바라본 단면도, 평면도 및 측면도를 도시한 도면이다.
도 9는 도 6의 급전코어 자극면 위에 집전코어 자극면이 정합된 경우를 나타내는 도면이다.
도 10은 급전코어와 집전코어 정합의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 급전코어와 집전코어 정합의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 다수의 급전코일 중 정렬편차를 최소화하는 급전코일을 선택하여 작동시킬 수 있는 급전장치 구성의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 13은 급집전장치 구조의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 14는 급집전장치 구조의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 15는 급집전장치 구조의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 16은 자기장 통신을 이용한 무선충전 제어방법을 나타내는 순서도이다.1 is a block diagram of an electric circuit of a wireless charging apparatus using a conventional high frequency inverter and a regulator of a current collector.
2 is a block diagram of an electric circuit of a wireless charging device that can use the 60 Hz commercial frequency of the present invention.
3 is a diagram illustrating an embodiment of a compensation circuit between power supply coils.
4 is a diagram illustrating another embodiment of a compensation circuit between power supply coils.
5 is a conceptual diagram and a cross-sectional view of a wireless charging device of the present invention.
6 is a perspective view showing a shape of a power supply device as an embodiment for minimizing alignment deviation between power supply coils according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of an auxiliary device in the power supply device of FIG. 6.
8 is a cross-sectional view, a plan view, and a side view of the feed core shape of FIG. 6 as viewed from the front.
FIG. 9 is a diagram illustrating a case in which a current collector core pole face is matched on the feed core pole face of FIG. 6.
10 is a view showing another embodiment of matching the power feeding core and the current collecting core.
11 is a view showing another embodiment of matching the power feeding core and the current collecting core.
FIG. 12 is a diagram illustrating an embodiment of a configuration of a power supply device capable of selecting and operating a power supply coil that minimizes an alignment deviation among a plurality of power supply coils.
13 is a diagram illustrating an embodiment of a structure of a power supply device.
14 is a view showing another embodiment of a structure of a power supply device.
15 is a view showing still another embodiment of the structure of the power supply device.
16 is a flowchart illustrating a wireless charging control method using magnetic field communication.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.

도 2는 본 발명의 60Hz 상용주파수를 사용할 수 있는 무선충전장치 전기회로 블럭도이다.2 is a block diagram of an electric circuit of a wireless charging device that can use the 60 Hz commercial frequency of the present invention.

도 1과 대비하여, 경량화 및 저비용을 실현하기 위해 급전측에서는 상용주파수를 고주파로 변환시키는 인버터 및 정류회로를 제거하고 60Hz의 일반 상용전원만을 사용하며, 집전측에서도 레귤레이터를 제거하였다. 이와 같이 고주파 인버터 및 정류회로를 사용하지 않고 상용전원을 사용하게 됨으로써 전력전달시 급전코일과 집전코일간 자기결합이 더욱 중요해진다. 이에 따라 본 발명에서는 비접촉식 전력전달방식에 비해 자기결합이 이루어지는 공극간격을 극소화하기 위해 접촉식 전력전달 방식을 사용하며, 또한 이와 함께 차량위치의 전후좌우상하 변위에도 불구하고 높은 자기결합을 유지할 수 있는 방법을 개시한다. 이러한 방법 및 그에 따른 구조를 이하의 도면들을 참조하여 상세히 설명하며, 이로부터 공간적으로 차량의 집전코일이 급전코일과 일정 거리 안에 있도록 함으로써 높은 자기결합이 발생하여 충분한 전력을 공급하는 효과가 있게 됨을 설명한다.
In contrast to FIG. 1, in order to realize light weight and low cost, the power supply side removes an inverter and rectifier circuit for converting a commercial frequency into a high frequency, uses only a general commercial power source of 60 Hz, and removes a regulator from the current collector side. As such, since the commercial power source is used without using the high frequency inverter and the rectifier circuit, the magnetic coupling of the feed coil and the collector coil during power transmission becomes more important. Accordingly, the present invention uses the contact power transmission method to minimize the gap between the magnetic coupling is compared to the non-contact power transmission method, and also can maintain a high magnetic coupling despite the front, rear, left and right displacement of the vehicle position. The method is disclosed. This method and its structure will be described in detail with reference to the following drawings, and from this point of view, the magnetic current collecting coil of the vehicle is kept within a certain distance from the feeding coil, so that high magnetic coupling occurs, thereby providing an effect of supplying sufficient power. do.

도 3 및 도 4는 급집전코일 간 보상회로의 두 가지 실시예를 나타내는 도면이다. 도 3의 경우는 코일의 내부저항이 없다고 본 이상적인 경우이며, 도 4는 코일의 내부저항을 고려한 실제적 회로의 경우이다.3 and 4 illustrate two embodiments of a compensation circuit between power supply coils. 3 is an ideal case in which there is no internal resistance of the coil, and FIG. 4 is a case of an actual circuit considering the internal resistance of the coil.

본 발명의 경우 급전코일과 집전코일의 인덕턴스가 두 코일의 정합 정도에 따라 크게 변할 수 있다. 따라서, 이와 같이 인덕턴스가 가변하더라도 전력이 원활히 전달되도록 가변 커패시터 또는 가변 인덕턴스의 직렬, 병렬 또는 직병렬 조합(도면에는 직렬-직렬 커패시터만 도시) 형태로 보상회로를 구성해줄 수 있다. 가변 커패시턴스는 여러 커패시터의 스위칭에 의해, 가변 인덕턴스도 여러 단을 가진 인덕턴스의 스위칭에 의해 각각 구현될 수 있으며, 전력용 반도체 스위치와 커패시턴스나 인덕턴스가 직병렬로 연결되어 스위칭 시간을 가변하면 등가의 커패시턴스나 인덕턴스가 가변하는 원리를 이용할 수 있다. 이러한 보상회로는 최대 전력전달 또는 PF(power factor)를 최대화하기 위한 요소로 작용한다.
In the case of the present invention, the inductance of the feed coil and the collector coil may vary greatly depending on the degree of matching of the two coils. Therefore, the compensating circuit may be configured in the form of a series of capacitors or a series of parallel or parallel-parallel combinations (only series-series capacitors are shown in the drawing) so that power is smoothly transferred even though the inductance is variable. The variable capacitance can be realized by switching several capacitors, and the variable inductance can also be realized by switching inductances having multiple stages.When the switching time is varied by connecting the power semiconductor switch and the capacitance or inductance in series and in parallel, the equivalent capacitance Or the principle of varying inductance can be used. This compensation circuit acts as an element to maximize the maximum power transfer or power factor (PF).

도 5는 본 발명의 무선충전장치의 개념도 및 단면도이다.5 is a conceptual diagram and a cross-sectional view of a wireless charging device of the present invention.

위 도면(510)은 차량 하부의 집전장치와 도로 밑에 설치된 급전장치가 코어 간에 거의 접촉한 상태, 제로 공극(zero air gap) 상태로 자기장에 의해 전력을 전달하는 방식을 나타내는 개념도이다.The drawing 510 is a conceptual diagram illustrating a method of transferring electric power by a magnetic field in a state in which a current collecting device under a vehicle and a power feeding device installed under a road are almost in contact with a core and in a zero air gap state.

아래 도면은 이와 같이 급전코어(521)와 집전코어(522)의 표면이 거의 접촉하여 전력을 전달하는 상태를 나타내는 상태를 정면에서 바라본 단면도이다. 도면에서의 공극(51)은 실제로 도시된 것보다 더욱 작을 수 있다. 또한 이와 같이 거의 접촉한 상태에서의 급전코어 자극면과 집전코어 자극면과의 자기저항을 최소화 시킬 수 있도록, 부드러운 재질로서 절연성 및 자성을 갖는 재질의 피복(52)으로 덮이도록 하는 것이 바람직하다.
The drawing below is a cross-sectional view of the front surface showing a state in which the surfaces of the power feeding core 521 and the current collecting core 522 are in close contact with each other to transfer power. The gap 51 in the figure may be smaller than what is actually shown. In addition, in order to minimize the magnetoresistance between the power supply core pole surface and the current collector core pole surface in the almost contacted state, it is preferable to cover the coating 52 of a material having insulation and magnetism as a soft material.

도 6은 본 발명에 따른, 급집전코일 간의 정렬편차를 최소화하기 위한 일 실시예로서의 급전장치 형상을 나타내는 사시도이며, 도 8은 도 6의 급전장치 형상을 정면방향(10)에서 바라본 단면도(710), 아래 방향(20)으로 바라본 평면도(720) 및 측면 방향(30)으로 바라본 측면도(730)를 도시한 도면이다. 정렬편차를 최소화하기 위한 방법으로서 기계적인 방법(도 6 내지 도 11), 전기적인 방법(도 12)을 설명한다.FIG. 6 is a perspective view illustrating a power feeding device shape as an embodiment for minimizing alignment deviation between power supply coils, and FIG. 8 is a cross-sectional view 710 of the power feeding device shape of FIG. , A plan view 720 viewed in a downward direction 20 and a side view 730 viewed in a lateral direction 30. As a method for minimizing the alignment deviation, a mechanical method (FIGS. 6 to 11) and an electrical method (FIG. 12) will be described.

먼저 도 6, 도 8 및 도 9를 참조하여 급전코어(600)의 구조 및 급전코어 자극(610)과 집전코어 자극(310)의 정합 원리를 설명한다. 본 도면들에서 급전코일 및 집전코일의 도시는 생략하였다. 이러한 코일의 구조는 도 13 내지 도 15에서 여러가지 실시예를 볼 수 있다.First, the structure of the power feeding core 600 and the matching principle of the power feeding core magnetic pole 610 and the current collecting core magnetic pole 310 will be described with reference to FIGS. 6, 8, and 9. In the drawings, the feed coil and the collector coil are not illustrated. The structure of such a coil can be seen in various embodiments in FIGS. 13 to 15.

충전소의 충전영역 지면(61) 가운데에, 급전코어(600)가 스프링(630)에 의해 상하 방향으로 들어오고 나올 수 있는 홈(62)이 존재한다. 차량은 이러한 급전코어(600) 위로 진입하게 되며, 진입한 차량의 하부면(81)에 설치된 집전코어(300, 도 8 참조)의 자극면(310)은, 급전코어(600)의 자극의 경사면(612)을 타고 급전코어 자극면(610) 위로 올라와 자극면끼리 정합되게 된다. 정합된 상태는 도 8에 도시되어 있다. 이때 급전코어 자극면의 돌출부(611)와 집전코어 자극면의 홈(311)이 결합되어(90) 충전중에 도 8과 같이 안정되게 자극면이 정합된 상태로 있게 된다. 이 경우, 집전코어 자극면의 홈(311) 폭이 급전코어 자극면의 돌출부(611) 폭보다 일정비율 큰 것이 바람직하다. 한편, 구조상으로 반대로 급전코어 자극면에 홈이 있고, 집전코어 자극면에 돌출부가 있도록 구성할 수도 있음은 자명하다.In the center of the filling region ground 61 of the charging station, there is a groove 62 through which the feeding core 600 can enter and exit in the vertical direction by the spring 630. The vehicle enters above the power feeding core 600, and the magnetic pole surface 310 of the current collecting core 300 (see FIG. 8) installed on the lower surface 81 of the entered vehicle is an inclined surface of the magnetic pole of the power feeding core 600. Riding on the feed core magnetic pole surface 610 in the 612, the magnetic pole surfaces are matched. The matched state is shown in FIG. 8. At this time, the protrusion 611 of the power supply core pole surface and the groove 311 of the current collector core pole surface are coupled (90) so that the pole surface is stably matched as shown in FIG. 8 during charging. In this case, the width of the groove 311 of the current collector core pole surface is preferably larger than the width of the protrusion 611 of the feed core pole surface. On the other hand, it is obvious that the structure can be configured such that the groove has a groove on the feed core pole surface, and a protrusion on the collector core pole surface.

그러나 이 경우, 차량이 충전을 위해 정면 방향으로(10) 진입할 때, 이와 같이 정확히 돌출부(611)와 홈(311)이 맞물리도록 진입하기 어려운 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 급전코어 자극(600)은 급전코어 위치의 좌우 조정을 위한 안내면(613)을 구비한다. 안내면(613)은 도시된 바와 같이 안으로 들어갈수록 폭이 좁아지도록 하는 깔대기 형상으로 되어 있다. 차량이 정면 방향으로(10) 진입시에 예를 들어 차량이 우측으로 약간 치우친 상태로 진입한다면, 집전코어(300)의 전면 양측에 구비된 진입 가이드(320) 중 우측의 진입 가이드가 급전코어 자극(600)의 우측 안내면을 먼저 접촉하게 된다. 이때 급전코어(600)가 우측으로 힘을 받고, 이에 따라 로울러(650)가 시계방향으로 회전하여 급전코어 지지판(640) 및 그 위에 부착된 스프링(630), 급전코어 판(620) 및 자극(610) 등의 급전코어 전체가 함께 우측으로 이동하게 된다. 이에 의하여 우측으로 치우친 집전코어 쪽으로 급전코어 전체가 이동하게 되고, 급전코어 자극 돌출부(611)와 집전코어 자극 홈(311)이 맞물리면서, 차량의 진행에 따라 집전코어 자극면(320)이 급전코어 자극 경사면(612)을 타고 올라와 도 8과 같이 집전코어 자극면(310)이 급전코어 자극면(610) 위에서 정합되고, 자기장에 의한 급전이 시작되는 것이다.However, in this case, when the vehicle enters the front direction 10 for charging, there is a problem in that it is difficult to enter so that the protrusion 611 and the groove 311 are correctly engaged. In order to solve this problem, the power supply core stimulator 600 includes a guide surface 613 for adjusting left and right of the power supply core position. Guide surface 613 is in the shape of a funnel to narrow the width as it enters. When the vehicle enters the front direction 10, for example, when the vehicle enters a state slightly biased to the right side, the entry guides on the right side of the entrance guides 320 provided on both sides of the front surface of the current collecting core 300 are the power supply core magnetic poles ( The right guide surface of 600 is first contacted. At this time, the power feeding core 600 receives a force to the right, and accordingly the roller 650 rotates clockwise so that the power feeding core support plate 640 and the spring 630 attached thereto, the power feeding core plate 620 and the magnetic poles ( The entire feeding core such as 610 moves to the right together. As a result, the entire feeding core is moved toward the current collector core biased to the right, and the power feeding core stimulus protrusion 611 and the current collecting core stimulus groove 311 are engaged with each other, and the current collecting core stimulating surface 320 moves toward the power feeding core stimulus as the vehicle progresses. Ascending the inclined surface 612, the current collecting core magnetic pole surface 310 is matched on the power feeding core magnetic pole surface 610 as shown in FIG. 8, and power feeding by the magnetic field is started.

한편 도 7은, 도 6의 급전장치(600)에서의 부대장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다. 도면을 참조하면, 급전코어 수용부 좌우측에는, 차량이 급전장치 위에 정렬시 좌우 편차를 줄이기 위하여 차량 바퀴가 진입하는 홈(63)을 구비할 수 있다. 또한 상기 급전코어 수용부(62)의 전면에는, 차량이 급전코어로부터 지나치지 않도록 바퀴의 진행을 저지하는 바퀴 스토퍼(stopper)(64)가 설치되어 있을 수 있다. 한편, 차량의 크기에 관계없이 급전장치의 위치와 정합될 수 있기 위하여 집전장치는, 차량 하부에서, 바퀴 스토퍼(stopper)(64)로부터 규격화된 일정거리 후면에 해당하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
FIG. 7 is a diagram illustrating an embodiment of the auxiliary device in the power supply device 600 of FIG. 6. Referring to the drawings, left and right sides of the power feeding core accommodation portion may be provided with grooves 63 into which the vehicle wheels enter to reduce the left and right deviations when the vehicle is aligned on the power feeding device. In addition, a front surface of the power feeding core accommodating part 62 may be provided with a wheel stopper 64 that prevents the wheel from going forward from the power feeding core. On the other hand, in order to be able to match the position of the power supply device irrespective of the size of the vehicle, the current collector is preferably installed at a position corresponding to the rear of the predetermined distance from the wheel stopper (64) in the lower part of the vehicle. .

도 9는 도 6의 급전코어 자극면(610) 위에 집전코어 자극면(310)이 정합된 경우를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a diagram illustrating a case in which a current collecting core magnetic pole surface 310 is aligned on the power feeding core magnetic pole surface 610 of FIG. 6.

차량(81) 및 그 바퀴(82), 그리고 그 하부면에 장착된 집전코어(300) 및 급전코어 자극면(610)과 집전코어 자극면(310) 사이의 공극(83)이 도시되어 있다.The collector 81 and its wheels 82, and the current collector core 300 mounted on the lower surface thereof, and the void 83 between the power feeding core pole surface 610 and the current collector core pole surface 310 are shown.

이와 같이 정합되는 원리는 전술한 바와 같다. 정합된 상태의 정면도(810), 사시도(820) 및 측면도(830)가 도시되어 있다. 사시도(820)에서 급전코어 자극면(610)과 집전코어 자극면(310) 사이의 공극(83)이 매우 크게 도시되어 있으나, 이는 구조를 보이기 위해 편의상 그렇게 한 것이며, 실제로는 정면도(810) 및 측면도(830)에 도시된 바와 같이 제로 공극(zero air gap)에 가깝게 된다.The principle matched in this way is as described above. A front view 810, a perspective view 820, and a side view 830 are shown in a mated state. In the perspective view 820, the void 83 between the feed core pole face 610 and the collector core pole face 310 is shown to be very large, but this is for convenience to show the structure, and in fact the front view 810 And close to a zero air gap as shown in side view 830.

이와 같이 제로 공극을 이루고자 하는 이유는, 집전코일에 유기되는 전력과 급집전코일 사이의 전력전달 효율을 극대화하기 위함이다. 즉, 급전코어과 집전코어 사이의 공극이 커지거나, 급전코어와 집전코어의 정렬이 이루어지지 않으면, 자기장이 전달되는 경우의 저항, 즉 자기 저항이 커지게 되어, 급전코일과 집전코일 사이의 전력전달 효율을 떨어뜨리는 요인으로 작용하기 때문이다. 도 5에서 설명한 절연성 및 자성을 갖는 재질의 피복(52) 역시 이러한 자기 저항을 줄이기 위한 방안의 하나이다.
The reason for achieving zero voids as described above is to maximize the power transfer efficiency between the power induced in the current collector coil and the supply current coil. That is, if the gap between the feed core and the current collector core becomes large, or if the feed core and the current collector core are not aligned, the resistance when the magnetic field is transmitted, that is, the magnetoresistance becomes large, and power transfer between the feed coil and the current collector coil is increased. This is because it acts as a factor to decrease the efficiency. Insulating and magnetic sheath 52 described in Figure 5 is also one of the ways to reduce the magnetic resistance.

도 10은 급전코어와 집전코어 정합의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.10 is a view showing another embodiment of matching the power feeding core and the current collecting core.

위 도면은 급전코어(600)와 집전코어(300)가 정합된 경우의 사시도(840), 아래 도면은 급전코어(600)만의 사시도(850)이다. 물론 구조의 도시를 위하여, 코어면 사이의 공극(83)은 실제 정합된 상태보다 훨씬 크게 도시하였다. 본 도면은 'W'자형 급집전장치의 예로서, 정합되는 홈(315)과 돌출부(615)가 각각 집전코어(300)와 급전코어(600)의 중앙 자극에 존재하는 경우가 도시되어 있다.
The above figure is a perspective view 840 when the power feeding core 600 and the current collecting core 300 are matched, and the bottom view is a perspective view 850 of only the feeding core 600. Of course, for illustration of the structure, the voids 83 between the core faces are shown to be much larger than the actual mated state. In the drawing, as an example of the 'W'-shaped power supply device, a matching groove 315 and a protrusion 615 are shown in the central magnetic pole of the current collector core 300 and the power feeding core 600, respectively.

도 11은 급전코어와 집전코어 정합의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.11 is a view showing another embodiment of matching the power feeding core and the current collecting core.

위 도면은 급전코어(600)와 집전코어(300)가 정합된 경우의 사시도(860), 아래 도면은 급전코어(600)만의 사시도(870)이다. 본 도면에서도 구조의 도시를 위하여, 코어면 사이의 공극(83)은 실제 정합된 상태보다 훨씬 크게 도시하였다. 본 도면도 'W'자형 급집전장치의 예로서, 급전코어(600)의 돌출부가 도 10과 같이 연속되는 구조가 아니라 자극의 일부에 돌출되어 있는 형태(616)이다. 실시예에 따라 여러지점에 이와 같이 돌출되어 있을 수도 있으며, 중앙 자극이 아닌 좌우측 자극에 이러한 돌출부가 배치되어 있을 수도 있다.
The above figure is a perspective view 860 when the power feeding core 600 and the current collecting core 300 are matched, and the lower figure is a perspective view 870 of only the feeding core 600. In this figure, too, for illustration of the structure, the voids 83 between the core faces are shown to be much larger than the actual mated state. In this figure, as an example of the W-shaped power supply device, the protrusion of the power feeding core 600 is not a continuous structure as shown in FIG. In some embodiments, the protrusions may be protruded at various points, and the protrusions may be disposed on the left and right magnetic poles instead of the central magnetic poles.

도 12는 다수의 급전코일 중 정렬편차를 최소화하는 급전코일을 선택하여 작동시킬 수 있는 급전장치 구성의 일 실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 12 is a diagram illustrating an embodiment of a configuration of a power supply device capable of selecting and operating a power supply coil that minimizes an alignment deviation among a plurality of power supply coils.

위 도면은 정면도(900), 아래 도면은 평면도(950)를 나타낸다.The upper figure shows a front view 900 and the lower figure shows a top view 950.

급전코어(910) 위에는 전류의 방향이 반대인 급전코일 쌍이 다수개(911,912,913) 존재한다. 급전장치에는, 도면에 도시되지는 아니하였으나, 집전코일의 위치를 감지하여 상기 다수의 급전코일 중 상기 집전코일과의 정합 위치로부터 벗어난 거리(이하 '정렬편차'라 한다)가 최소인 급전코일을 선택하여 전류를 흐르게 하는 급전코일 제어장치가 존재한다. 즉 도 12는 전기적으로 정렬편차를 최소화하는 방법을 도시한 도면이다.On the feed core 910, a plurality of feed coil pairs 911, 912 and 913 having opposite directions of current exist. Although not shown in the drawing, the power feeding device includes a feeding coil having a minimum distance (hereinafter, referred to as an 'alignment deviation') from a plurality of feeding coils deviating from a mating position with the collecting coil. There is a feed coil control device that selects and flows a current. 12 is a diagram illustrating a method of electrically minimizing the alignment deviation.

도 12에서는 현재 집전장치(920)의 위치에 따라, 상기 급전코일 제어장치에 의해 선택된 제2 급전코일(912)에 전류가 흐르게 된 경우가 도시되어 있다. 즉, 현재 집전장치(920)의 위치에 대하여는 제2 급전코일(912)이 가장 정렬편차가 적은 코일이라는 것을 알 수 있다. 평면도(950)의 화살표는 제2 급전코일(912)의 전류방향을 나타낸다.
12 illustrates a case where a current flows in the second feed coil 912 selected by the feed coil control device according to the position of the current collector 920. That is, it can be seen that the second feed coil 912 is the coil having the least alignment deviation with respect to the position of the current collector 920. An arrow in the plan view 950 indicates the current direction of the second feed coil 912.

도 13 내지 도 15는 급집전장치 구조의 실시예들을 나타내는 도면이다.13 to 15 are diagrams illustrating embodiments of a power supply structure.

도 13은 급집전장치가 각각 'U'자형으로서 서로 대칭 구조를 가지는 제1 실시예에 대한 사시도(1010) 및 정면도(1050)를 도시하였고, 급전코어(1011), 급전코일(1012), 집전코어(1021) 및 집전코일(1022)이 도시되어 있다.FIG. 13 illustrates a perspective view 1010 and a front view 1050 of a first embodiment in which the power supply devices have a symmetrical structure with each other as a 'U' shape, a power supply core 1011, a power supply coil 1012, Current collector core 1021 and current collector coil 1022 are shown.

도 14은 급집전장치가 각각 'W'자형으로서 서로 대칭 구조를 가지는 제2 실시예에 대한 사시도(1110) 및 정면도(1150)를 도시하였고, 급전코어(1111), 급전코일(1112), 집전코어(1121) 및 집전코일(1122)이 도시되어 있다.FIG. 14 illustrates a perspective view 1110 and a front view 1150 of a second embodiment in which the power supply devices have a symmetrical structure with each other as a 'W' shape, a power supply core 1111, a power supply coil 1112, Current collector core 1121 and current collector coil 1122 are shown.

도 15는 급집전장치 구조의 제3 실시예에 대한 사시도(1210) 및 정면도(1250)를 도시하였고, 급전코어(1211), 급전코일(1212), 집전코어(1221) 및 집전코일(1222)이 도시되어 있다. 특히 도 15의 제3 실시예는, 차량 하부에 장착되는 픽업(집전코일)의 무게와 부피를 최소화시키기 위해 집전코어의 부피가 급전코어의 부피보다 훨씬 작은 비대칭 코어구조 사용한 것이다. 즉, 급전코어(1211)의 형상을 U자로 하고 집전코어(1221)를 그 안에 들어가는 'ㅡ' 자 형상으로 한 경우로서, 집전코어의 크기를 최대한 줄이고 대신 급전코어가 커지면서 자기회로가 구성되는 특징을 가진다. 이는 전술한 도 13 및 도 14의 상하 대칭형 급집전코일 쌍보다 집전코일을 최소화 및 경량화할 수 있는 장점이 있다.
FIG. 15 shows a perspective view 1210 and a front view 1250 of a third embodiment of a structure of a power supply device, a power supply core 1211, a power supply coil 1212, a current collector core 1221, and a current collector coil 1222. ) Is shown. In particular, the third embodiment of FIG. 15 uses an asymmetric core structure in which the volume of the current collecting core is much smaller than the volume of the feeding core in order to minimize the weight and volume of the pickup (current collecting coil) mounted to the underside of the vehicle. That is, in the case where the shape of the power feeding core 1211 is U and the current collecting core 1221 is a '-' shape that fits therein, the size of the current collecting core is reduced as much as possible, and the magnetic feeding circuit is made larger while the power feeding core is larger. Has This has the advantage of minimizing and reducing the current collector coil than the vertically symmetrical current collector coil pairs of FIGS. 13 and 14 described above.

도 16은 자기장 통신을 이용한 무선충전 제어방법을 나타내는 순서도이다.16 is a flowchart illustrating a wireless charging control method using magnetic field communication.

본 도면에 개시된 무선충전 제어 수행은, 급전장치와 집전장치 간의 자기장 통신을 이용한다. 무선 전력전달에 사용되는 급집전코일을, 배터리충전 제어를 위한 배터리 관리장치(battery management system)와 급전코일 사이의 자기장 통신 회선으로 중복 사용한다는데 그 특징이 있다. 즉, 전력전달에 사용하는 주파수와 자기장 통신 주파수를 달리하여 한쌍의 급집전코일로 전력전달과 급전장치와 집전장치 간 자기장 통신을 가능하게 하는 것이다.Performing the wireless charging control disclosed in this figure, using the magnetic field communication between the power supply device and the current collector. The feeder coil used for wireless power transfer is characterized in that it is used repeatedly as a magnetic field communication line between the battery management system for battery charge control and the feeder coil. In other words, the power transmission and the magnetic field communication between the power feeder and the current collector are enabled by a pair of feeder coils by varying the frequency and magnetic field communication frequency used for power transmission.

예를 들어, 차량측에서 배터리 충전상태에 따라 급전장치에 전력공급을 조절하도록 신호를 전달할 필요가 있는데, 그 통신수단으로 급집전코일 전류에 의해 발생하는 자기장을 사용하는 것이다. 도 16은 그 실시예를 나타내는 순서도이다.For example, it is necessary to transmit a signal to adjust the power supply to the power supply device according to the state of charge of the battery on the vehicle side, and use the magnetic field generated by the power supply coil current as the communication means. Fig. 16 is a flowchart showing the embodiment.

먼저 충전소의 급전장치 영역으로 차량이 진입하는지를 감지하고(S1310), 차량이 진입한 경우, 급전장치의 자기장 통신 제어부는 차량의 자기장 통신 장치와 자기장 통신을 수행하여 차량의 배터리 잔량을 확인한다(S1320). 이에 따라 급전장치를 작동하여 자기장에 의한 무선전력전달을 시작하고, 차량의 집전장치는 이러한 전력을 집전하여 배터리 충전을 수행한다(S1330). 배터리의 충전이 완료되었을 때 급전장치는 전력공급을 중단하고 대기모드로 들어가게 된다(S1340).First, it is detected whether the vehicle enters the feeder region of the charging station (S1310), and when the vehicle enters, the magnetic field communication control unit of the power supply unit performs magnetic field communication with the magnetic field communication device of the vehicle (S1320). ). Accordingly, the power supply device is operated to start wireless power transfer by the magnetic field, and the current collector of the vehicle collects this power to perform battery charging (S1330). When the charging of the battery is completed, the power supply device stops the power supply and enters the standby mode (S1340).

600: 급전코어 610: 급전코어 자극면
611,615,616: 급전코어 자극면의 돌출부
612: 급전코어 자극 경사면
613: 안내면
620: 급전코어 판 630: 스프링
640: 급전코어 지지판 650: 로울러
300: 집전코어 310: 집전코어 자극면
311: 집전코어 자극면의 홈
320: 집전코어 진입 가이드
61: 지면 62: 급전코어 수용부
63: 차량 바퀴 홈 64: 차량 바퀴 스토퍼(stopper)600: feeding core 610: feeding core stimulation surface
611,615,616: protrusion of feed core pole face
612: feeding core stimulation slope
613: guide surface
620: feed core plate 630: spring
640: feed core support plate 650: roller
300: current collector core 310: current collector core
311: groove of the current collector core
320: collection core entry guide
61: ground 62: feed core receiving portion
63: vehicle wheel groove 64: vehicle wheel stopper

Claims (4)

전기자동차의 무선급전을 위한 장치로서,
급전코일에 전류가 흐를 경우 자기장을 발생시키고 이 자기장을 차량의 집전코어로 전달하는 급전코어;
급전코어 상부 또는 하부에 배치되어 상기 급전코어를 통해 자기장을 발생시키도록 전류가 흐르는 다수의 급전코일; 및
집전코일의 위치를 감지하여, 상기 다수의 급전코일 중 상기 집전코일과의 정합 위치로부터 벗어난 거리가 최소인 급전코일을 선택하여 전류를 흐르게 하는 급전코일 제어부
를 포함하는 전기자동차 무선급전장치.As a device for wireless power supply of electric vehicles,
A feeding core generating a magnetic field when the current flows through the feeding coil and transferring the magnetic field to the current collecting core of the vehicle;
A plurality of feed coils disposed above or below a feed core, through which a current flows to generate a magnetic field through the feed core; And
A feed coil control unit that senses a position of a current collector coil and selects a feed coil having a minimum distance away from the matching position with the current collector coil among the plurality of feed coils to flow a current.
Electric vehicle wireless feeding device comprising a. 청구항 1에 있어서,
급전코일과 집전코일의 정합 정도에 따라 가변하는 인덕턴스를 보상하기 위해 커패시터를 직렬, 병렬 또는 직병렬로 연결하여 집전장치로의 전력전달을 최대화하는 보상부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 무선급전장치.The method according to claim 1,
Compensation part that maximizes power transfer to current collector by connecting capacitors in series, parallel, or parallel to compensate for inductance that varies depending on matching degree of feed coil and current coil.
Electric vehicle wireless power supply, characterized in that it further comprises. 청구항 1에 있어서,
차량과의 자기장 통신을 이용하여 차량의 배터리 충전상태에 따라 집전장치로의 무선 전력공급을 제어하는 공급전력 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 무선급전장치.The method according to claim 1,
Supply power control unit for controlling the wireless power supply to the current collector according to the battery charge state of the vehicle by using the magnetic field communication with the vehicle
Electric vehicle wireless power supply, characterized in that it further comprises. 청구항 1에 있어서,
전력공급 제어를 위하여, 전력전달에 사용되는 급집전코일로 전력전달 자기장의 주파수와 다른 주파수의 자기장을 사용하여 차량의 배터리 관리장치와 급전장치 간의 자기장 통신을 제어하는 자기장 통신 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기자동차 무선급전장치.The method according to claim 1,
Magnetic field communication control unit that controls the magnetic field communication between the battery management device and the power feeding device of the vehicle by using a magnetic field of a frequency different from that of the power transmission magnetic field for power supply control.
Electric vehicle wireless power supply, characterized in that it further comprises.
KR1020120104785A 2012-09-20 2012-09-20 Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle KR101364180B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120104785A KR101364180B1 (en) 2012-09-20 2012-09-20 Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120104785A KR101364180B1 (en) 2012-09-20 2012-09-20 Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110065728A Division KR101252589B1 (en) 2011-07-02 2011-07-02 Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130004439A true KR20130004439A (en) 2013-01-10
KR101364180B1 KR101364180B1 (en) 2014-02-20

Family

ID=47836125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120104785A KR101364180B1 (en) 2012-09-20 2012-09-20 Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101364180B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108028124A (en) * 2015-09-24 2018-05-11 富士机械制造株式会社 Non-contact power coil and contactless power supply system

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200052034A (en) * 2018-11-06 2020-05-14 엘지전자 주식회사 Wireless charging pad and wireless charging apparatus

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110031257A (en) * 2009-09-19 2011-03-25 한국과학기술원 Power supply and collector device for electric vehicle
JP5459058B2 (en) * 2009-11-09 2014-04-02 株式会社豊田自動織機 Resonant contactless power transmission device
KR101171142B1 (en) * 2009-11-20 2012-08-06 전자부품연구원 Apparatus, method and system for wireless charging for vehicle using resonance magnetic induction
KR101102918B1 (en) * 2011-02-14 2012-01-10 자동차부품연구원 Transmitter receiver for a electric car and the electric power source system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108028124A (en) * 2015-09-24 2018-05-11 富士机械制造株式会社 Non-contact power coil and contactless power supply system

Also Published As

Publication number Publication date
KR101364180B1 (en) 2014-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9573485B2 (en) Electric machine and power supply system having battery pack
KR101764496B1 (en) Active rectifier for wireless power transfer system and vehicle assembly using same and operating method thereof
EP3130055B1 (en) Base distribution network for dynamic wireless charging
JP5970477B2 (en) Charging device for electrical energy storage mechanism in automobile
EP2553791B1 (en) Wireless charging set
CN105811507A (en) Robot charging mechanism, robot employing same and charging method
Khutwad et al. Wireless charging system for electric vehicle
CN104734271B (en) Coil device, wireless power transmitter and wireless power receiver
KR101252589B1 (en) Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle
US9552920B2 (en) Contactless power transfer system
CN107710357B (en) Primary and secondary side arrangement of a winding structure, system for inductive power transfer and method for inductively supplying power to a vehicle
KR20120008200A (en) Core assembly for wireless power transmission, power supplying apparatus for wireless power transmission having the same, and method for manufacturing core assembly for wireless power transmission
CN103460555A (en) Power transmission system
CN110869237A (en) Charging arrangement for an electric vehicle and method for operating a charging arrangement
US20140306649A1 (en) Power feeding unit, power feeding system, and electronic unit
CN104011960A (en) Electronic apparatus, and power feed system
KR20150063821A (en) Apparatus for wireless charging battery in vehicles
KR101364180B1 (en) Wireless power supplying apparatus using commercial frequency for electric vehicle
US9722451B2 (en) Electronic unit and power feeding system
CN211508726U (en) Mobile seat charging system and automobile
KR20130112233A (en) Multi feeding coil antenna capable of frequency tuning and apparatus for wireless power transmission using the same
CN111247025A (en) Charging device and system for transferring energy to a mobile device having an energy accumulator and a secondary winding
KR101281746B1 (en) Wireless power pick-up apparatus using commercial frequency for electric vehicle
US10782716B2 (en) Switching control apparatus
CN108674682B (en) Unmanned aerial vehicle charging platform based on transmission tower

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee