KR20170138864A - Non Contact Apparatus for charging - Google Patents

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유진완
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Abstract

The present invention relates to a non-contact charging technique, and more particularly, to a non-contact charging device capable of improving charging efficiency by minimizing leakage flux by using a cylindrical induction device. A problem to be solved of the suggested invention is to improve power transmission efficiency from a charger to a battery by increasing combination between coils and reducing the leakage flux using the induction device with not a plane shape but a cylindrical shape. According to an aspect of the present invention, the non-contact charging device includes an induction device of a charger unit in which the coil is wound around a cylindrical magnetic body and an induction device of a battery unit side induction device in which the coil is wound around a cylindrical body with a hole into which the induction device of the charger unit can be inserted.

Description

비 접촉 충전 장치{Non Contact Apparatus for charging} [0001] Non-contact Apparatus for charging [0002]

비 접촉 충전 기술에 관한 것으로, 자세하게는 원기둥 형태의 유도기를 사용하여 누설 자속을 최소화하여 충전 효율을 높이는 비 접촉 충전 장치에 관한 것이다.And more particularly, to a non-contact charging apparatus that uses a cylindrical induction unit to minimize leakage magnetic flux to improve charging efficiency.

종래의 전기 차량의 충전기는 전극이 돌출되어 있는 배터리에 충전기가 연결되어 충전되는 구조로 구성되어 있다. 충전기가 포함하는 충전 전극이 배터리의 전극에 결합되면 충전이 시작된다. 이러한 접촉식 충전 방식은 배터리 전극이 돌출 되어 있어 사용자의 안전성을 초래 한다. A conventional charger of an electric vehicle has a structure in which a charger is connected to a battery in which an electrode protrudes. When the charging electrode included in the charger is coupled to the electrode of the battery, charging starts. Such a contact type charging method leads to safety of the user because the battery electrode protrudes.

이에 따라 유도결합을 이용한 비접촉 충전기의 방식이 적용될 필요가 있다. 종래의 비접촉 충전기의 유도기 구성은 평면형태의 자성체 내부에 유도코일이 감겨져 있는 형태이다. 평면 형태의 자성체 간의 결합은 코일간의 결합도가 감소한다. 코일간의 결합도가 낮기에 충전기에서 배터리로의 전력 전달 효율도 감소한다.Therefore, the non-contact charger system using inductive coupling needs to be applied. The conventional inductive charger of the noncontact charger has a configuration in which an induction coil is wound inside a planar magnetic body. The coupling between planar magnetic bodies reduces the coupling between the coils. Since the coupling between the coils is low, the power transfer efficiency from the charger to the battery also decreases.

제안된 발명이 해결하고자 평면 형태가 아닌 원통 형태의 유도기를 사용하여 누설 자속을 줄이고, 코일간 결합도를 상승시켜 충전기에서 배터리로의 전력 전달 효율을 높이는 것이다.In order to solve the problem, the present invention aims to reduce the leakage flux by using a cylindrical induction unit instead of a flat type, and to increase the coupling between the coils, thereby enhancing the power transmission efficiency from the charger to the battery.

일 양상에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 원기둥 형상의 자성체에 코일이 감겨있는 충전기부 유도기 및 충전기부 유도기가 삽입 가능한 홀이 형성된 원기둥 형상의 물체에 코일이 감겨 있는 배터리부 유도기를 포함한다.In an aspect, the non-contact charging apparatus includes a battery base inductor in which a coil is wound around a cylindrical magnetic body and a battery base inductor in which a coil is wound around a cylindrical object in which a hole into which the charging base inductor is inserted is formed.

다른 양상에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 비 접촉 충전 장치를 총괄 제어하는 제어부 및 충전기부 유도기를 이동시켜 배터리부 유도기의 홀에 삽입시키는 액츄에이터를 더 포함한다.In another aspect, the non-contact charging apparatus further includes a control unit for controlling the non-contact charging apparatus, and an actuator for moving the charging base induction unit and inserting the charging base induction unit into the hole of the battery unit induction unit.

또 다른 양상에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 배터리부 유도기의 위치를 감지하는 위치 감지 센서;를 더 포함하되, 위치 감지 센서가 배터리부 유도기의 위치가 충전기부 유도기가 삽입 가능한 범위 내라고 감지하면, 제어부는 액츄에이터가 충전기부 유도기를 배터리부 유도기로 삽입하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In yet another aspect, the non-contact charging apparatus further includes a position sensing sensor for sensing the position of the battery section inductor, wherein when the position sensing sensor senses that the position of the battery section inductor is within a range in which the charging base inductor can insert, Is characterized in that the actuator controls the insertion of the charging base induction unit into the battery part induction unit.

또 다른 양상에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 전원으로부터 공급된 전력의 주파수를 가변하여 충전기부 유도기의 코일로 출력하는 충전기를 더 포함하되, 위치 감지 센서가 배터리부 유도기의 위치가 충전기부 유도기가 삽입 가능한 범위 내라고 감지하면, 제어부는 액츄에이터가 충전기부 유도기를 배터리부 유도기로 삽입하도록 제어하고, 제어부는 충전기가 특정 주파수를 가지는 전력을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In yet another aspect, the non-contact charging apparatus further includes a charger that varies the frequency of the power supplied from the power source to output the power to the coil of the charger base inducer, The control unit controls the actuator to insert the charging base induction unit into the battery unit induction unit, and the control unit controls the charger to output power having a specific frequency.

또 다른 양상에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 배터리부 유도기가 출력하는 유도 전류를 정류하는 정류기를 더 포함 한다.In yet another aspect, the non-contact charging apparatus further includes a rectifier for rectifying the induced current output by the battery section inductor.

또 다른 양상에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 정류기가 출력한 정류 전류를 입력 받아 충전되는 배터리를 더 포함한다.In yet another aspect, the non-contact charging apparatus further includes a battery that is charged by receiving the rectified current output by the rectifier.

또 다른 양상에 있어서, 상기 제어부는 일정 조건에서 액츄에이터가 충전기부 유도기를 배터리부 유도기로부터 인출하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the control unit controls the actuator to draw the charging base induction unit from the battery unit induction unit under a certain condition.

제안된 발명은 평면 형태가 아닌 원통 형태의 유도기를 사용하여 누설 자속을 줄이고, 코일간 결합도를 상승시켜 충전기에서 배터리로의 전력 전달 효율을 높일 수 있다.The proposed invention can reduce the leakage flux by using a cylindrical induction unit instead of a flat type, and increase the coupling between the coil and the charger to increase the power transmission efficiency from the charger to the battery.

도 1은 일 실시예에 따른 비 접촉 충전 장치의 전체적인 전체적인 구성을 도시한다.1 shows the overall overall configuration of a non-contact charging device according to one embodiment.

전술한, 그리고 추가적인 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시예들을 통해 구체화된다. 각 실시예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시예 내에서 다양한 조합이 가능한 것으로 이해된다. 나아가 제안된 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. The foregoing and further aspects are embodied through the embodiments described with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the components of each embodiment are capable of various combinations within an embodiment as long as no other mention or mutual contradiction exists. Furthermore, the proposed invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In order to clearly illustrate the claimed invention, parts not related to the description are omitted, and like reference numerals are used for like parts throughout the specification. And, when a section is referred to as "including " an element, it does not exclude other elements unless specifically stated to the contrary.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 나아가, 명세서 전체에서 신호는 전압이나 전류 등의 전기량을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected", but also an "electrically connected" . Further, in the specification, a signal means a quantity of electricity such as a voltage or a current.

명세서에서 기술한 부란, "하드웨어 또는 소프트웨어의 시스템을 변경이나 플러그인 가능하도록 구성한 블록"을 의미하는 것으로서, 즉 하드웨어나 소프트웨어에 있어 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.As used herein, the term " block " refers to a block of hardware or software configured to be changed or pluggable, i.e., a unit or block that performs a specific function in hardware or software.

도 1은 일 실시예에 따른 비 접촉 충전 장치의 전체적인 전체적인 구성을 도시한다.1 shows the overall overall configuration of a non-contact charging device according to one embodiment.

일 실시예에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 충전기부 유도기(130) 및 배터리부 유도기(170)를 포함한다.In one embodiment, the non-contact charging device includes a charging base inducer 130 and a battery section inductor 170.

일 실시예에 있어서, 충전기부 유도기(130)는 원기둥 형상의 자성체에 코일이 감겨 있다. 충전기부 유도기(130)에 전류가 흐름에 따라 생성되는 자기장의 방향은 도 1에 도시된 화살표 방향이다. 충전기부 유도기(130)는 지면에 설치될 수 있다.In one embodiment, the charging base inducer 130 has a coil wound around a columnar magnetic body. The direction of the magnetic field generated as the electric current flows in the charging base induction machine 130 is the arrow direction shown in Fig. The charging base induction machine 130 may be installed on the ground.

일 실시예에 있어서, 배터리부 유도기(170)는 충전기부 유도기(130)가 삽입 가능한 홀이 형성된 원기둥 형상의 물체에 코일이 감겨있다. 배터리부 유도기(170)는 예를 들어 전기 자동차에 위치하여 지면에 설치된 충전기부 유도기(130)로부터 생성된 자기장에 의해 전류가 유도된다. 이에 따라, 배터리부 유도기(170)에 감겨 있는 코일에 전류가 흐른다. 홀이 형성된 원기둥 형상의 물체는 비자성체이다. 홀에 충전기부 유도기(130)가 충전기부 유도기(130)의 측면이 노출된 부분 없이 삽입되면 배터리부 유도기(170) 및 충전기부 유도기(130)는 충전기부 유도기(130)의 자성체를 공유할 수 있다. 홀의 지름은 충전기부 유도기(130)의 자성체의 지름 보다 수 센티미터 더 크다.In one embodiment, the battery section inductor 170 has a coil wound around a cylindrical object having a hole into which the charging base inducer 130 can be inserted. The battery section inducer 170 is, for example, located in an electric vehicle and is induced by a magnetic field generated from the charge base inducer 130 installed on the ground. As a result, a current flows through the coil wound around the battery part induction device 170. The cylindrical object in which the hole is formed is a non-magnetic material. If the charging base inducer 130 is inserted into the hole without the exposed side of the charging base inducer 130, the battery portion inducer 170 and the charging base inducer 130 can share the magnetic body of the charging base inducer 130 have. The diameter of the hole is several centimeters larger than the diameter of the magnetic body of the charging base induction machine 130.

일 실시예에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 제어부(150) 및 액츄에이터를 더 포함한다.In one embodiment, the non-contact charging apparatus further includes a controller 150 and an actuator.

일 실시예에 있어서, 제어부(150)는 비 접촉 충전 장치를 총괄 제어하는데, 자세한 내용은 후술한다.In one embodiment, the control unit 150 performs overall control of the non-contact charging device, which will be described later in detail.

일 실시예에 있어서, 액츄에이터는 충전기부 유도기(130)를 이동시켜 배터리부 유도기(170)의 홀에 삽입시킨다. 액츄에이터가 충전기부 유도기(130)를 이동시켜 충전기부 유도기(130)가 배터리부 유도기(170) 내부에 완전히 삽입될 수 있다. 액츄에이터는 삽입된 충전기부 유도기(130)를 배터리부 유도기(170)로부터 인출할 수 있다.In one embodiment, the actuator moves the filler base inducer 130 and inserts it into the hole of the battery section inductor 170. The actuator can move the charge base induction machine 130 so that the charge base inducer 130 can be completely inserted into the battery part inducer 170. [ The actuator can draw the inserted charging base inducer 130 from the battery part induction machine 170. [

일 실시예에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 위치 감지 센서(160)를 더 포함한다.In one embodiment, the non-contact charging device further includes a position sensing sensor 160. [

일 실시예에 있어서, 위치 감지 센서(160)는 배터리부 유도기(170)의 위치를 감지한다. 위치 감지 센서(160)가 배터리부 유도기(170)의 위치가 충전기부 유도기(130)가 삽입 가능한 범위 내라고 감지하면, 제어부(150)는 액츄에이터가 충전기부 유도기(130)를 배터리부 유도기(170)로 삽입하도록 제어한다. 예를 들어 배터리부 유도기(170)를 포함하는 전기 자동차가 충전기부 유도기(130)와 일정 거리 이내인지 여부를 위치 감지 센서(160)가 감지한다. 배터리부 유도기(170)의 위치가 충전기부 유도기(130)가 삽입 가능한 범위 내인 일정 거리는 충전기부 유도기(130)의 측면이 노출된 부분 없이 충전기부 유도기(130)가 배터리부 유도기(170)로 완전히 삽입될 수 있는 거리이다.In one embodiment, the position sensing sensor 160 senses the position of the battery section inductor 170. When the position sensing sensor 160 senses that the position of the battery part inductor 170 is within the range in which the battery part induction part 130 can be inserted, the controller 150 controls the actuator to connect the charge part induction part 130 to the battery part inductor 170, . For example, the position sensing sensor 160 detects whether the electric vehicle including the battery part induction device 170 is within a predetermined distance from the charging base induction device 130. The charging base inducer 130 can be completely inserted into the battery base inducer 170 without the exposed portion of the side surface of the charging base inducer 130, It is the distance that can be inserted.

일 실시예에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 충전기(120)를 더 포함한다.In one embodiment, the non-contact charging device further includes a charger 120. [

일 실시예에 있어서, 충전기(120)는 전원(110)으로부터 공급된 전력의 주파수를 가변하여 충전기부 유도기(130)의 코일로 출력한다. 전원(110)은 예를 들어 220V/60Hz의 교류 전력을 출력한다. 충전기(120)는 전원(110)으로부터 전술한 교류 전력을 입력 받고, 충전 효율을 높게 하는 주파수로 변환하여 충전기부 유도기(130)가 포함하는 코일로 전력을 공급한다. 효율을 높게하는 주파수의 예를 들어 주실수 있으신가요? 특정 주파수로의 예가 부적절하다면 주파수가 결정되는 원리도 괜찮습니다. 위치 감지 센서(160)가 배터리부 유도기(170)의 위치가 충전기부 유도기(130)가 삽입 가능한 범위 내라고 감지하면, 제어부(150)는 액츄에이터가 충전기부 유도기(130)를 배터리부 유도기(170)로 삽입하도록 제어하고, 제어부(150)는 충전기(120)가 특정 주파수를 가지는 전력을 출력하도록 제어한다. 즉, 충전기부 유도기(130)가 배터리부 유도기(170)로 삽입되면, 충전기(120)는 충전기부 유도기(130)의 코일로 교류 전력을 공급한다. 충전기부 유도기(130)의 코일에 교류 전력이 공급됨에 따라 배터리부 유도기(170)의 코일로 유도 전류가 흐르게 된다.In one embodiment, the charger 120 varies the frequency of the power supplied from the power source 110 and outputs it to the coil of the charger base inducer 130. The power supply 110 outputs AC power of, for example, 220 V / 60 Hz. The charger 120 receives the AC power from the power source 110 and converts the AC power into a frequency for increasing the charging efficiency to supply power to the coil included in the charging base induction machine 130. Could you give an example of a frequency that increases efficiency? If the example at a particular frequency is inappropriate, the principle of determining the frequency is also fine. When the position sensing sensor 160 senses that the position of the battery part inductor 170 is within the range in which the battery part induction part 130 can be inserted, the controller 150 controls the actuator to connect the charge part induction part 130 to the battery part inductor 170, And the control unit 150 controls the charger 120 to output power having a specific frequency. That is, when the charging base induction machine 130 is inserted into the battery section inducer 170, the charger 120 supplies AC power to the coil of the charging base inducer 130. As the AC power is supplied to the coil of the charging base induction machine 130, an induced current flows to the coil of the battery part induction machine 170.

일 실시예에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 정류기(180)를 더 포함한다.In one embodiment, the non-contact charging device further includes a rectifier 180.

일 실시예에 있어서, 정류기(180)는 배터리부 유도기(170)가 출력하는 유도 전류를 정류한다. 배터리부 유도기(170)가 출력하는 유도 전류는 교류 전류로 정류기(180)는 교류 전류를 정류하여 직류 전류를 출력한다.In one embodiment, the rectifier 180 rectifies the induced current output by the battery section inductor 170. The induction current output from the battery part induction device 170 is an alternating current, and the rectifier 180 rectifies an alternating current to output a direct current.

일 실시예에 있어서, 비 접촉 충전 장치는 배터리(190)를 더 포함한다.In one embodiment, the non-contact charging device further comprises a battery 190. [

일 실시예에 있어서, 배터리(190)는 정류기(180)가 출력한 정류 전류를 입력 받아 충전된다. 정류기(180)는 배터리(190)의 충전에 필요한 정류 전류인 직류 전류를 공급하여 배터리(190)를 충전시킨다.In one embodiment, the battery 190 receives the rectified current output from the rectifier 180 and is charged. The rectifier 180 supplies a DC current, which is a rectified current necessary for charging the battery 190, to charge the battery 190. [

일 실시예에 있어서, 제어부(150)는 일정 조건에서 액츄에이터(140)가 충전기부 유도기(130)를 배터리부 유도기(170)로부터 인출하도록 제어한다. 일정 조건은 배터리(190)가 완전히 충전된 경우이다. 제어부(150)는 배터리(190)가 완전히 충전된 경우, 액츄에이터(140)가 충전기부 유도기(130)를 배터리부 유도기(170)로부터 인출하도록 제어하고, 충전기(120)를 제어하여 충전기부 유도기(130)가 포함하는 코일에 전력이 공급되지 않도록 한다.In one embodiment, the controller 150 controls the actuator 140 to draw the charging base inducer 130 from the battery unit inducer 170 under a predetermined condition. The predetermined condition is that the battery 190 is fully charged. The controller 150 controls the actuator 140 to pull the charging base inducer 130 out of the battery compartment inducer 170 and controls the charger 120 so that the charging base inducer 130 are not supplied with power.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해 져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation and that those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent arrangements may be made therein. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

110: 전원
120: 충전기
130: 충전기부 유도기
140: 액츄에이터
150: 제어부
160: 위치감지센서
170: 배터리부 유도기
180: 정류기
190: 배터리110: Power supply
120: Charger
130: Charging base induction unit
140: Actuator
150:
160: Position sensor
170: Battery part induction machine
180: rectifier
190: Battery

Claims (7)

원기둥 형상의 자성체에 코일이 감겨있는 충전기부 유도기; 및
충전기부 유도기가 삽입 가능한 홀이 형성된 원기둥 형상의 물체에 코일이 감겨 있는 배터리부 유도기;
를 포함하는 비 접촉 충전 장치.
A charging base induction coil in which a coil is wound around a cylindrical magnetic body; And
A battery part induction device in which a coil is wound around a cylindrical object having a hole into which a charge base induction device can be inserted;
And a non-contact charging device.
제 1 항에 있어서,
비 접촉 충전 장치를 총괄 제어하는 제어부;
충전기부 유도기를 이동시켜 배터리부 유도기의 홀에 삽입시키는 액츄에이터;
를 더 포함하는 비 접촉 충전 장치.
The method according to claim 1,
A control unit for collectively controlling the non-contact charging device;
An actuator for moving the charging base induction unit and inserting the charging base induction unit into the hole of the battery unit induction unit;
Further comprising a non-contact charging device.
제 2 항에 있어서,
배터리부 유도기의 위치를 감지하는 위치 감지 센서;를 더 포함하되,
위치 감지 센서가 배터리부 유도기의 위치가 충전기부 유도기가 삽입 가능한 범위 내라고 감지하면, 제어부는 액츄에이터가 충전기부 유도기를 배터리부 유도기로 삽입하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 비 접촉 충전 장치.
3. The method of claim 2,
And a position sensing sensor for sensing a position of the battery unit induction device,
Wherein when the position detecting sensor detects that the position of the battery part inductor is within the range in which the filler base inductor can be inserted, the control part controls the actuator to insert the charge part inductor into the battery part inductor.
제 3 항에 있어서,
전원으로부터 공급된 전력의 주파수를 가변하여 충전기부 유도기의 코일로 출력하는 충전기;
를 더 포함하되,
위치 감지 센서가 배터리부 유도기의 위치가 충전기부 유도기가 삽입 가능한 범위 내라고 감지하면,
제어부는 액츄에이터가 충전기부 유도기를 배터리부 유도기로 삽입하도록 제어하고,
제어부는 충전기가 특정 주파수를 가지는 전력을 출력하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 비 접촉 충전 장치.
The method of claim 3,
A charger for varying the frequency of the power supplied from the power source to output the power to the coil of the charger base induction machine;
Further comprising:
If the position sensing sensor detects that the position of the battery section inductor is within the allowable range of the charging base inductor,
The control unit controls the actuator to insert the charging base induction unit into the battery unit induction unit,
And the control unit controls the charger to output power having a specific frequency.
제 1 항에 있어서,
배터리부 유도기가 출력하는 유도 전류를 정류하는 정류기;
를 더 포함하는 비 접촉 충전 장치.
The method according to claim 1,
A rectifier for rectifying an induction current output from the battery section induction device;
Further comprising a non-contact charging device.
제 5 항에 있어서,
정류기가 출력한 정류 전류를 입력 받아 충전되는 배터리;
를 더 포함하는 비 접촉 충전 장치.
6. The method of claim 5,
A battery that receives the rectified current output from the rectifier and is charged;
Further comprising a non-contact charging device.
제 2 항에 있어서, 상기 제어부는
일정 조건에서 액츄에이터가 충전기부 유도기를 배터리부 유도기로부터 인출하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 비 접촉 충전 장치. 3. The apparatus of claim 2, wherein the control unit
And controls the actuator to draw the charging base induction unit from the battery unit induction unit under a predetermined condition.
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