KR20200019374A - Wireless power transfer system for electric two-wheeled vehicle - Google Patents

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Abstract

Various embodiments of the present invention relate to a wireless charging system of an electric two-wheeled vehicle. The present invention provides a wireless power transmission system which can be applied to an electric two-wheeled vehicle, wherein a separation distance between a power feeding device and a current collecting device is approximately 5 to 10 cm through a magnetic induction coupling method or a magnetic resonance method. For the above, the wireless charging system of a two-wheeled vehicle provided by various embodiments of the present invention includes: a two-wheeled vehicle holder which has a feeding inverter providing a high frequency power source for wireless charging and a feeding pad connected to the feeding inverter and converting and radiating a high frequency power source into a magnetic field; and the electric two-wheeled vehicle which has a current collecting pad installed in an area corresponding to the feeding pad of the two-wheeled vehicle holder, converting a magnetic field into high frequency AC power, and collecting the converted power, a rectifier connected to the current collecting pad and rectifying the high frequency AC power into DC power, a DC-DC converter connected to the rectifier and boosting or decompressing the DC power, and a battery connected to the DC-DC converter.

Description

전기 이륜차 무선 충전 시스템{Wireless power transfer system for electric two-wheeled vehicle}Wireless power transfer system for electric two-wheeled vehicle

본 발명의 다양한 실시예는 전기 이륜차 무선 충전 시스템에 관한 것이다.Various embodiments of the present invention relate to an electric two-wheeled wireless charging system.

인구 증가 및 밀집 도심 지역일수록 차량을 이용한 이동보다 자전거를 이용한 이동 수요가 많아지면서 전기 자전거 시장이 성장하고 있지만, 주로 유선 충전에 기반하는 기술들 위주로 개발이 이루어지고 있는 실정으로 전기 바이크 무선 충전 기술 개발 수준은 매우 낮은 편이다.The population of electric bicycles is growing due to the increase in population and the demand for bicycles rather than vehicles in urban areas.However, the development of electric bicycle wireless charging technology is being developed mainly on technologies based on wired charging. The level is very low.

유선 충전의 경우 인체 감전의 위험성을 비롯하여 커넥터부의 위험성이 높고, 사용자가 직접 충전 및 사용함에 따라 발생 가능한 휴먼리스크(human risk)가 존재하므로 경쟁력 있는 무선 충전 기술이 필요하다.In the case of wired charging, there is a high risk of the connector part, including a risk of electric shock, and there is a human risk that can occur when the user directly charges and uses the competitive wireless charging technology.

기존 무선 충전 기술은 주로 소형차, 버스 등의 kW급 이상이나 또는 모바일 전자기기를 위한 소전력 위주로 기술들이 발전하였으며, 법규 및 표준 또한 이러한 기술 위주로 연구가 진행되어 왔음으로 전기 자전거에 사용 가능한 무선 충전 기술이 필요하다.Existing wireless charging technology has been developed mainly for small powers such as small cars, buses, and so on, or small power for mobile electronic devices, and laws and standards have also been researched on these technologies. This is necessary.

또한 기존의 전기 자전거 유선 충전 시스템은 완속 충전으로 배터리 충전에 약 4~5시간이 소요되나, 교통 약자나 레저용으로 사용하기 위해서는 대략 30분 내지 60분 이내에 배터리를 충전시킬 수 있는 급속 충전 기술이 필요하다.In addition, the existing electric bicycle wired charging system takes about 4 to 5 hours to charge the battery with full charge, but the rapid charging technology can be used to charge the battery within approximately 30 to 60 minutes for use in transportation or leisure. need.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background technology of the present invention is only for improving the understanding of the background of the present invention, and thus may include information that does not constitute the prior art.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전기 이륜차 무선 충전 시스템을 제공하는데 있다. 일례로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 자기 유도 결합 방식 또는 자기 공진 방식을 통하여 급전 장치와 집전 장치 간의 이격 거리를 대략 5~10 cm로 하는 전기 이륜차에 적용 가능한 무선 전력 전송 시스템을 제공하는데 있다. 다른 예로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 교통 약자나 레저용으로 사용하기 위해서 30분 내지 60분 이내에 배터리를 충전시킬 수 있는 급속 충전이 가능한 무선 전력 전송 시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide an electric two-wheeled wireless charging system. For example, an object of the present invention is to provide a wireless power transmission system applicable to an electric motorcycle having a separation distance of approximately 5 to 10 cm between a power feeding device and a current collecting device through a magnetic induction coupling method or a magnetic resonance method. . As another example, the problem to be solved by the present invention is to provide a fast charging wireless power transmission system that can charge the battery within 30 minutes to 60 minutes for use in traffic or leisure.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 이륜차 무선 충전 시스템은 무선 충전을 위한 고주파 전원을 제공하는 급전 인버터와, 상기 급전 인버터에 연결되어 고주파 전원을 자기장으로 변환하여 방사하는 급전 패드와, 상기 급전 패드가 설치되는 이륜차 거치대; 및 상기 이륜차 거치대의 급전 패드와 대응되는 영역에 설치되어 자기장을 고주파 교류 전원으로 변환하여 집전하는 집전 패드와, 상기 집전 패드에 연결되어 고주파 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류기와, 상기 정류기에 연결되어 상기 직류 전원을 승압 또는 감압하는 직류-직류 컨버터와, 상기 직류-직류 컨버터에 연결된 배터리를 갖는 전기 이륜차를 포함한다.According to various embodiments of the present disclosure, an electric two-wheeled wireless charging system includes a power supply inverter for providing a high frequency power for wireless charging, a power supply pad connected to the power supply inverter to convert high frequency power into a magnetic field, and a power supply pad. Motorcycle stand installed; And a current collecting pad installed in an area corresponding to the feeding pad of the motorcycle cradle for converting and collecting a magnetic field into high frequency AC power, a rectifier connected to the current collecting pad to rectify the high frequency AC power with a DC power source, and connected to the rectifier. And a DC-DC converter for boosting or reducing the DC power, and an electric motorcycle having a battery connected to the DC-DC converter.

상기 이륜차 거치대의 급전 패드와 상기 전기 이륜차의 집전 패드는 5 cm 내지 10 cm 이격될 수 있다.The feed pad of the motorcycle cradle and the current collector pad of the electric motorcycle may be spaced apart from 5 cm to 10 cm.

상기 급전 인버터에는 가정용 전원이 연결될 수 있다.A home power source may be connected to the feed inverter.

상기 이륜차 거치대의 급전 패드로부터의 자기장은 상기 전기 이륜차의 집전 패드에 전자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 전송될 수 있다.The magnetic field from the feed pad of the motorcycle cradle may be transmitted to the current collector pad of the electric motorcycle by electromagnetic induction or magnetic resonance.

상기 이륜차 거치대는 지면으로부터 수직 방향으로 돌출되어 설치되고, 상기 급전 패드는 상기 이륜차 거치대의 상부 영역에 지면으로부터 수직 방향으로 설치되며, 상기 전기 이륜차는 지면으로부터 수직 방향으로 세워져 위치되고, 상기 집전 패드는 상기 급전 패드와 평행한 방향으로 설치될 수 있다.The motorcycle cradle is installed to protrude in the vertical direction from the ground, the feed pad is installed in the vertical direction from the ground in the upper region of the motorcycle cradle, the electric motorcycle is positioned in a vertical direction from the ground, the current collecting pad is It may be installed in a direction parallel to the feeding pad.

상기 이륜차 거치대의 급전 패드는 다수회 권취된 급전 코일과, 상기 급전 코일의 중간에 결합된 급전 중간 페라이트 부재를 포함할 수 있고, 상기 전기 이륜차의 집전 패드는 다수회 권취된 집전 코일과, 상기 집전 코일의 중간에 결합된 집전 중간 페라이트 부재를 포함할 수 있다.The feed pad of the motorcycle cradle may include a feed coil wound several times, a feed intermediate ferrite member coupled to the middle of the feed coil, and the current collecting pad of the electric motorcycle may include a current collector coil wound multiple times, and the current collector. It may include a current collecting intermediate ferrite member coupled to the middle of the coil.

상기 이륜차 거치대의 급전 패드는 상기 급전 중간 페라이트 부재에 연결된 동시에 상기 급전 코일의 후면을 덮는 급전 후면 페라이트 부재를 더 포함할 수 있고, 상기 전기 이륜차의 집전 패드는 상기 집전 중간 페라이트 부재에 연결된 동시에 상기 집전 코일의 후면을 덮는 집전 후면 페라이트 부재를 더 포함할 수 있다.The feed pad of the motorcycle cradle may further include a feed rear ferrite member connected to the feed intermediate ferrite member and covering a rear surface of the feed coil, and the current collecting pad of the electric motorcycle may be connected to the feed intermediate ferrite member and simultaneously collected. It may further include a current collector rear ferrite member covering the back of the coil.

상기 전기 이륜차의 집전 패드는 상기 전기 이륜차의 전방 포크에 설치될 수 있다.The current collecting pad of the electric motorcycle may be installed at the front fork of the electric motorcycle.

상기 이륜차 거치대는 자전거 대여소 내에 설치되고, 상기 자전거 대여소에는 태양광 패널이 설치되며, 상기 급전 인버터는 상기 태양광 패널로부터 전원을 공급받을 수 있다.The two-wheeled vehicle cradle is installed in a bicycle rental station, a solar panel is installed in the bicycle rental station, and the power supply inverter may receive power from the solar panel.

상기 자전거 대여소는 관제 시스템과 통신 가능하게 연결될 수 있다.The bicycle rental station may be communicatively connected with the control system.

상기 이륜차 거치대에 상기 전기 이륜차가 거치되면, 상기 전기 이륜차의 직류-직류 컨버터가 충전 요청 신호를 상기 이륜차 거치대의 급전 인버터에 전송하고, 상기 전기 이륜차의 배터리 충전 중에 상기 직류-직류 컨버터는 배터리 충전 상태를 상기 급전 인버터에 주기적으로 전송하며, 상기 전기 이륜차의 배터리 충전이 완료되면 상기 직류-직류 컨버터가 상기 급전 인버터에 충전 완료 신호를 전송할 수 있다.When the electric two-wheeled vehicle is mounted on the two-wheeled vehicle cradle, the DC-DC converter of the electric two-wheeled vehicle transmits a charge request signal to the feed inverter of the two-wheeled vehicle cradle, and the DC-DC converter is in a state of battery charge while charging the battery of the electric two-wheeled vehicle. May be periodically transmitted to the power supply inverter, and when the battery charging of the electric motorcycle is completed, the DC-DC converter may transmit a charge completion signal to the power supply inverter.

본 발명의 다양한 실시예는 전기 이륜차 무선 충전 시스템을 제공한다. 일례로, 본 발명의 다양한 실시예는 자기 유도 결합 방식 또는 자기 공진 방식을 통하여 급전 장치와 집전 장치 간의 이격 거리를 대략 5~10 cm로 하는 전기 이륜차에 적용 가능한 무선 전력 전송 시스템을 제공한다. 다른 예로, 본 발명의 다양한 실시예는 교통 약자나 레저용으로 사용하기 위해서 30분 내지 60분 이내에 배터리를 충전시킬 수 있는 급속 충전이 가능한 무선 전력 전송 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예는 급전/집전 코일에 각각 페라이트 소재를 결합함으로써, 에너지 전송 효율을 극대화시켜 배터리 충전 시간을 더욱 단축할 수 있는 무선 전력 전송 시스템을 제공한다. Various embodiments of the present invention provide an electric two-wheeled wireless charging system. For example, various embodiments of the present disclosure provide a wireless power transmission system applicable to an electric two-wheeled vehicle having a separation distance of approximately 5 to 10 cm between a power feeding device and a current collecting device through a magnetic induction coupling method or a magnetic resonance method. As another example, various embodiments of the present disclosure provide a fast charging wireless power transfer system capable of recharging a battery within 30 to 60 minutes for use in traffic shortages or leisure. In addition, various embodiments of the present invention provide a wireless power transmission system that can further shorten the battery charging time by maximizing energy transfer efficiency by combining ferrite materials to the feed / current coils, respectively.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템에서 무선 급전 및 집전을 위한 맥스웰 시뮬레이션 모델링(Maxwell simulation modelling) 도면이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템에서 급전 및 집전을 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템에서 EMF 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템에서 무선 급전 및 집전 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템에서 급전 및 집전을 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템의 전체적 구성을 도시한 개략도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템 중에서 이륜차 거치대의 급전 인버터와 이륜차의 직류-직류 컨버터 사이의 무선 통신 시스템 및 순서를 도시한 개략도이다.1A and 1B are schematic diagrams illustrating a configuration of a wireless charging system for electric vehicle and leisure vehicle according to various embodiments of the present disclosure.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless abbreviation and a wireless electric two-wheeled vehicle for leisure according to various embodiments of the present disclosure.
3A and 3B are diagrams of Maxwell simulation modeling for wireless power supply and current collection in a wireless charging system for a vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.
FIG. 4 is a graph illustrating simulation results for power supply and current collection in a wireless abbreviation and a leisure electric two-wheeled wireless charging system according to various embodiments of the present disclosure.
FIG. 5 is a graph illustrating an EMF simulation result in a wireless abbreviation for electric vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.
FIG. 6 is a diagram illustrating a wireless power supply and current collecting structure in a wireless charging system for an electric vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.
FIG. 7 is a graph illustrating simulation results for power supply and current collection in a wireless abbreviation and a leisure electric two-wheeled wireless charging system according to various embodiments of the present disclosure.
8A and 8B are schematic diagrams illustrating a configuration of a wireless charging system for electric vehicle and leisure vehicle according to various embodiments of the present disclosure.
9 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a wireless abbreviation for electric vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.
10A and 10B are schematic diagrams illustrating a wireless communication system and a sequence between a power inverter and a DC-DC converter of a two-wheeled vehicle in a wireless charging system for an electric vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in many different forms, and the scope of the present invention is as follows. It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term "and / or" includes any and all combinations of one or more of the listed items. In addition, the term "connected" in this specification means not only the case where the A member and the B member are directly connected, but also the case where the A member and the B member are indirectly connected by interposing the C member between the A member and the B member. do.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" may include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, "comprise, include" and / or "comprising, including" means that the features, numbers, steps, operations, members, elements, and / or groups thereof mentioned. It is intended to specify the existence and not to exclude the presence or addition of one or more other shapes, numbers, operations, members, elements and / or groups.

또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.In addition, the controller (controller) and / or other related devices or components according to the present invention may be implemented using any suitable hardware, firmware (eg, on-demand semiconductor), software, or a suitable combination of software, firmware and hardware. Can be. For example, various components of a controller (controller) and / or other related device or component according to the present invention may be formed on one integrated circuit chip or on a separate integrated circuit chip. In addition, various components of the controller (controller) may be implemented on a flexible printed circuit film, and may be formed on the same substrate as the tape carrier package, printed circuit board, or the controller (controller). In addition, various components of the controller (controller) may be, in one or more computing devices, a process or thread running on one or more processors, which execute computer program instructions to perform the various functions described below. And interact with other components. Computer program instructions are stored in memory that can be executed in a computing device using a standard memory device, such as, for example, random access memory. Computer program instructions may also be stored in other non-transitory computer readable media, such as, for example, CD-ROM, flash drive, and the like. In addition, those skilled in the art will appreciate that the functionality of various computing devices may be combined with one another, integrated into one computing device, or that the functionality of a particular computing device is not limited to one or more other computing devices without departing from the exemplary embodiments of the invention. It should be recognized that they can be distributed among the fields.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템(100)의 구성을 도시한 개략도이다. 도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템(100)의 구성을 도시한 블럭도이다.1A and 1B are schematic diagrams illustrating a configuration of a wireless abbreviation system for electric vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a wireless abbreviation and a wireless electric two-wheeled vehicle 100 according to various embodiments of the present disclosure.

도 1a, 도 1b 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템(100)은 전원을 무선으로 급전하는이륜차 거치대(110)(급전 장치)와, 이륜차 거치대(110)에 거치된 상태에서 전원을 무선으로 집전하는 전기 이륜차(120)(집전 장치)를 포함한다.As shown in Figure 1a, Figure 1b and Figure 2, the electric vehicle and the wireless charging for two-wheeled vehicle for leisure and leisure in accordance with an embodiment of the present invention, a two-wheeled vehicle cradle 110 (power supply device) for power supply wirelessly And an electric two-wheeled vehicle 120 (current collector) that wirelessly collects power in a state mounted on the two-wheeled vehicle holder 110.

이륜차 거치대(110)에는 급전 인버터(111), 급전 라인(112) 및 급전 패드(113)가 연결 및/또는 설치될 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만 60Hz/220V의 가정용 전원 및/또는 태양광 패널의 전원이 급전 인버터(111)에 직접 연결될 수 있다. 급전 인버터(111)는 가정용 전원 및/또는 태양광 패널 전원을 무선 충전용 고주파 전원으로 변환하여 출력한다. 급전 라인(112)은 급전 인버터(111)에 연결되어 고주파 전원을 급전 패드(113)에 공급한다. 급전 패드(113)는 무선 충전을 위해 고주파 전원을 고주파 자기장으로 변환하여 출력한다. The two-wheeled vehicle holder 110 may be connected and / or installed with a power supply inverter 111, a power supply line 112, and a power supply pad 113. For example, but not limited to, a 60 Hz / 220 V home power source and / or a solar panel power source may be directly connected to the feed inverter 111. The power supply inverter 111 converts a home power source and / or a solar panel power source into a high frequency power source for wireless charging and outputs the same. The feed line 112 is connected to the feed inverter 111 to supply high frequency power to the feed pad 113. The feeding pad 113 converts a high frequency power into a high frequency magnetic field for wireless charging and outputs the high frequency magnetic field.

이륜차 거치대(110)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 지면으로부터 대략 수직 방향인 상부 방향으로 돌출되어 설치되고, 급전 패드(113)는 이륜차 거치대(110)의 상부 영역에 지면으로부터 대략 수직 방향으로 설치될 수 있다. 이러한 이륜차 거치재(110)에는 비록 도시되어 있지는 않지만 이륜차 도난 방지 장치가 설치될 수 있다.The two-wheeled vehicle holder 110 is provided, for example, but not limited to, protrudes upwardly from the ground in a vertical direction, and the power feeding pad 113 is in a substantially vertical direction from the ground in the upper region of the two-wheeled vehicle holder 110. It can be installed as. Although not shown, the two-wheeled vehicle mounting member 110 may be provided with a two-wheeled vehicle anti-theft device.

전기 이륜차(120)에는 집전 패드(121)(집적 픽업), 정류기(123), 직류-직류 컨버터(124) 및 배터리(125)가 구비될 수 있다. 집전 패드(121)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만,이륜차 거치대(110)의 급전 패드(113)와 대응되는 영역 또는 높이에 설치되며, 이는 고주파 자기장을 고주파 교류 전원으로 변환하여 출력한다. 정류기(123)는 집전 패드(121)에 연결되어 고주파 교류 전원을 직류 전원으로 정류하여 출력한다. 직류-직류 컨버터(124)는 정류기(123)에 연결되어 직류 전원을 승압 또는 감압하여 출력한다. 배터리(125)는 직류-직류 컨버터(124)에 연결되어 정해진 용량까지 충전된다. 이러한 배터리(125)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머/겔 전지, 리튬 황 전지, 리튬 공기 전지, 전고체 전지 등일 수 있다.The electric motorcycle 120 may include a current collecting pad 121 (integrated pickup), a rectifier 123, a DC-DC converter 124, and a battery 125. The current collector pad 121 is provided, for example, but not limited to, an area or a height corresponding to the power supply pad 113 of the two-wheeled vehicle holder 110, which converts a high frequency magnetic field into a high frequency AC power and outputs the same. The rectifier 123 is connected to the current collecting pad 121 and rectifies and outputs high frequency AC power to DC power. The DC-DC converter 124 is connected to the rectifier 123 to output a DC power up or down. The battery 125 is connected to the DC-DC converter 124 and charged to a predetermined capacity. The battery 125 may be, for example, but not limited to, a lithium ion battery, a lithium polymer / gel battery, a lithium sulfur battery, a lithium air battery, an all solid battery, and the like.

이러한 전기 이륜차(120)는 지면으로부터 대략 수직 방향으로 세워져 위치되고, 집전 패드(121)는 급전 패드(113)와 대략 평행한 방향으로 설치될 수 있다. 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 집전 패드(121)는 급전 패드(113)와 동일 유사한 높이를 가질 수 있다. 또한, 집전 패드(121)와 급전 패드(113)는 대략 1 cm 내지 30 cm, 바람직하기로, 5 cm 내지 10 cm 이격되어 설치될 수 있다.The electric two-wheeled vehicle 120 is positioned upright in a substantially vertical direction from the ground, and the current collecting pad 121 may be installed in a direction substantially parallel to the power feeding pad 113. For example, but not limited to, the current collecting pad 121 may have the same height as that of the power feeding pad 113. In addition, the current collecting pad 121 and the feeding pad 113 may be installed to be spaced apart from about 1 cm to 30 cm, preferably 5 cm to 10 cm.

여기서,이륜차 거치대(110)의 급전 패드(113)로부터의 자기장은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 전기 이륜차(120)의 집전 패드(121)에 코일간 전자기 유도 현상을 이용하는 전자기 유도 방식, 코일간 자기 공진 현상을 이용한 자기 공명 방식, 또는 방사 현상을 이용한 안테나 방식으로 전송될 수 있다.Here, the magnetic field from the power supply pad 113 of the motorcycle holder 110 is, for example, but not limited to, an electromagnetic induction method using electromagnetic induction between coils in the current collector pad 121 of the electric motorcycle 120, It may be transmitted by a magnetic resonance method using a magnetic resonance phenomenon between coils or an antenna method using a radiation phenomenon.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템(100)에서 무선 급전 및 집전을 위한 맥스웰 시뮬레이션 모델링(Maxwell simulation modelling) 도면이다.3A and 3B are diagrams of Maxwell simulation modeling for wireless power supply and current collection in a system for charging a vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 급전 코일(114)을 포함하는 급전 패드(113)와 집전 코일(122)을 포함하는 집전 패드(121)는 상호간 대략 평행하게 배치되며, 이격 거리는 대략 1 cm 내지 10 cm, 바람직하게는 대략 5 cm가 되도록 하였다. 또한, 급전 패드(113)와 집전 패드(121)는 대략 사각 플레이트, 직사각 플레이트 또는 원형 플레이트 형태로 형성될 수 있으며, 급전 코일(114)과 집전 코일(122) 역시 대략 사각, 직사각 또는 원형 라인 형태로 형성될 수 있다. 물론, 급전 코일(114)과 집전 코일(122)은 대략 평행하게 배치될 수 있다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the feeding pad 113 including the feeding coil 114 and the collecting pad 121 including the collecting coil 122 are disposed substantially parallel to each other, and the separation distance is approximately 1. cm to 10 cm, preferably approximately 5 cm. In addition, the feed pad 113 and the current collector pad 121 may be formed in a substantially rectangular plate, rectangular plate or circular plate form, the feed coil 114 and the current collector coil 122 also has a substantially rectangular, rectangular or circular line form. It can be formed as. Of course, the power supply coil 114 and the current collector coil 122 may be disposed substantially parallel.

도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템(100)에서 급전 및 집전을 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다. 도 4에서 X축은 경과 시간이고, Y축은 전압이다.FIG. 4 is a graph illustrating simulation results for power supply and current collection in the wireless abbreviation and leisure electric two-wheeled wireless charging system 100 according to various embodiments of the present disclosure. In FIG. 4, the X axis represents elapsed time, and the Y axis represents voltage.

도 4에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션으로부터 전기 이륜차(120)의 배터리(125)에 충전에 필요한 유도 전압이 유도됨을 확인할 수 있다. 즉, 집전 코일(122)에 대략 -100 V 내지 100 V의 유도 전압이 유도됨을 볼 수 있다.As shown in FIG. 4, it can be seen from the simulation that an induced voltage for charging the battery 125 of the electric motorcycle 120 is induced. That is, it can be seen that an induced voltage of approximately −100 V to 100 V is induced in the current collector coil 122.

도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템(100)에서 EMF 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다. 도 5에서 X축은 이격 거리(m)이고, Y축은 자기장의 세기(마이크로 테슬라)이다.FIG. 5 is a graph illustrating an EMF simulation result in the wireless abbreviation and leisure electric charging vehicle 100 according to various embodiments of the present disclosure. In FIG. 5, the X axis is the separation distance m, and the Y axis is the strength of the magnetic field (micro Tesla).

도 5에 도시된 바와 같이, 무선 급전 및 집전 EMF 시뮬레이션 결과로부터 전기 이륜차(120)의 무선 충전 시스템(100)이 정격 용량에서 동작될 때, 전자기장( EMF:Electromagnetic Field) 환경 인증 기준인 기준치내에서 동작됨을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, when the wireless charging system 100 of the electric motorcycle 120 is operated at the rated capacity from the wireless power supply and current collection EMF simulation results, it is within a reference value which is an electromagnetic field (EMF) environmental certification standard. It can be seen that the operation.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 자기 유도 결합 방식 또는 자기 공진 방식을 이용하여 급전 장치와 집전 장치 간의 이격 거리를 대략 5~10 cm로 하는 전기 이륜차에 적용 가능한 무선 전력 전송 시스템을 제공한다. 또한, 본 발명의 실시예는 교통 약자나 레저용으로 사용하기 위해 30분 내지 60분 이내에 배터리를 충전시킬 수 있는 급속 충전이 가능한 무선 전력 전송 시스템을 제공한다.In this manner, an embodiment of the present invention provides a wireless power transmission system applicable to an electric motorcycle having a separation distance of approximately 5 to 10 cm between a power supply device and a current collector by using a magnetic induction coupling method or a magnetic resonance method. In addition, embodiments of the present invention provides a fast charging wireless power transfer system capable of charging the battery within 30 to 60 minutes for use in traffic or leisure.

도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템에서 무선 급전 및 집전 구조를 도시한 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a wireless power supply and current collecting structure in a wireless charging system for an electric vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.

도 6에 도시된 바와 같이, 이륜차 거치대의 급전 패드(113)는 예를 들면 한정하는 것은 아니지만 원형 링 형태로 다수회 권취된 급전 코일(114)과, 급전 코일(114)의 대략 중간에 결합된 급전 중간 페라이트 부재(115)를 포함할 수 있다. 또한, 전기 이륜차의 집전 패드(121)는 예를 들면 한정하는 것은 아니지만 원형 링 형태로 다수회 권취된 집전 코일(122)과, 집전 코일(122)의 중간에 결합된 집전 중간 페라이트 부재(126)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 6, the feed pad 113 of the two-wheeled vehicle cradle is coupled to, for example, but not limited to, a feed coil 114 wound multiple times in the form of a circular ring, and approximately between the feed coil 114. The feeding intermediate ferrite member 115 may be included. In addition, the current collecting pad 121 of the electric motorcycle is, for example, but not limited to, a current collecting coil 122 wound a plurality of times in the form of a circular ring, and a current collecting intermediate ferrite member 126 coupled to the middle of the current collecting coil 122. It may include.

더욱이, 급전 패드(113)로부터 집전 패드(121)로의 전력 전달 효율이 더욱 향상될 수 있도록, 이륜차 거치대의 급전 패드(113)는 급전 중간 페라이트 부재(115)에 연결된 동시에 급전 코일(114)의 후면을 덮는 급전 후면 페라이트 부재(116)를 더 포함할 수 있다. 또한, 전기 이륜차의 집전 패드(121)는 집전 중간 페라이트 부재(126)에 연결된 동시에 집전 코일(122)의 후면을 덮는 집전 후면 페라이트 부재(127)를 더 포함할 수 있다.In addition, the feed pad 113 of the motorcycle cradle is connected to the feed intermediate ferrite member 115 at the same time as the rear side of the feed coil 114 so that the power transfer efficiency from the feed pad 113 to the current collecting pad 121 can be further improved. It may further include a feed back ferrite member 116 covering the. In addition, the current collecting pad 121 of the electric motorcycle may further include a current collecting rear ferrite member 127 connected to the current collecting intermediate ferrite member 126 and covering the rear surface of the current collecting coil 122.

여기서, 원판 또는 원형 링 형태의 급전 중간 페라이트 부재(115), 급전 후면 페라이트 부재(116), 집전 중간 페라이트 부재(126), 집전 후면 페라이트 부재(127)는 본 발명의 이해를 위한 일례에 불과하며, 이러한 형태로 한정되지 않으며, 예를 들면 사각판, 사각 링, 오각판, 오각 링, 육각판, 육각 링 형태 등이 가능하다. Here, the feeding intermediate ferrite member 115, the feeding rear ferrite member 116, the current collecting intermediate ferrite member 126, the current collecting rear ferrite member 127 in the form of a disc or circular ring is just an example for understanding of the present invention. However, the present invention is not limited thereto, and for example, a square plate, a square ring, a pentagonal plate, a pentagonal ring, a hexagonal plate, a hexagonal ring shape, and the like are possible.

도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템에서 급전 및 집전을 위한 시뮬레이션 결과를 도시한 그래프이다. 여기서, X축은 경과 시간이고 Y축은 집전 패드(121)의 유도 전압을 나타낸다.FIG. 7 is a graph illustrating simulation results for power supply and current collection in a wireless abbreviation and a leisure electric two-wheeled wireless charging system according to various embodiments of the present disclosure. Here, the X axis represents the elapsed time and the Y axis represents the induced voltage of the current collecting pad 121.

도 7에 도시된 바와 같이, 급전 코일(114)/집전 코일(122)만 있을 경우(m1) 집전 패드(121)의 유도 전력은 278.9W이고, 급전 코일(114)/집전 코일(122)과 급전 중간 페라이트 부재(115)/집전 중간 페라이트 부재(126)가 있을 경우(m2), 집전 패드(121)의 유도 전력은 474.3W이며, 급전 코일(114)/집전 코일(122), 급전 중간 페라이트 부재(115)/집전 중간 페라이트 부재(126), 급전 후면 페라이트 부재(116)/집전 후면 페라이트 부재(127)가 있을 경우(m3), 집전 패드(121)의 유도 전력은 1228.3W로 나타났다.As shown in FIG. 7, when only the power feeding coil 114 / current collecting coil 122 is present (m1), the induction power of the current collecting pad 121 is 278.9W, and the power feeding coil 114 / current collecting coil 122 is present. In the case where the power feeding intermediate ferrite member 115 / current collecting intermediate ferrite member 126 is present (m2), the induction power of the current collecting pad 121 is 474.3 W, and the power feeding coil 114 / current collecting coil 122 and the power feeding intermediate ferrite In the case of the member 115 / current collector intermediate ferrite member 126, the power feeding rear ferrite member 116 / current collecting rear ferrite member 127 (m3), the induced power of the current collecting pad 121 was 1228.3W.

즉, 급전 코일(114)/집전 코일(122)만 있는 경우에 비하여, 급전 중간 페라이트 부재(115)/집전 중간 페라이트 부재(126) 및 급전 후면 페라이트 부재(116)/집전 후면 페라이트 부재(127)가 있을 경우, 집전 패드(121)의 유도 전력이 더욱 상승함을 볼 수 있다.That is, compared to the case where only the power supply coil 114 / current collector coil 122 is present, the power supply intermediate ferrite member 115 / current collector intermediate ferrite member 126 and the power supply rear ferrite member 116 / current collector rear ferrite member 127 If there is, it can be seen that the induced power of the current collector pad 121 further rises.

다르게 설명하면, 페라이트 부재의 존재로 인하여, 급전 패드(113)로부터 집전 패드(121)까지의 전력 전송 효율이 향상되는 것으로 판단된다(대략 90%까지 향상됨). 이에 따라, 일례로, 1회 충전으로 40km 정도 주행 가능한 300Wh급 리튬 이온 배터리의 경우 대략 30분~60분만에 충전할 수 있다.In other words, due to the presence of the ferrite member, it is determined that the power transfer efficiency from the power feeding pad 113 to the current collecting pad 121 is improved (approximately up to 90%). Accordingly, for example, in the case of a 300Wh class lithium ion battery capable of traveling about 40 km in one charge, the battery can be charged in about 30 minutes to 60 minutes.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템의 구성을 도시한 개략도이다.8A and 8B are schematic diagrams illustrating a configuration of a wireless charging system for electric vehicle and leisure vehicle according to various embodiments of the present disclosure.

도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 전기 이륜차는, 예를 들면, 전방 바퀴 및/또는 전방 포크가 이륜차 거치대에 결합되어 고정 또는 잠금 상태로 될 수 있다. 여기서, 이륜차 거치대에 급전 패드(113)가 설치되고, 전기 이륜차의 전방 바퀴 및/또는 전방 포크게 집전 패드(121)가 설치됨으로써, 전기 이륜차를 거치대에 거치하는 것만으로도 급전 패드(113)로부터 집전 패드(121)로 에너지가 전달될 수 있다.As shown in FIGS. 8A and 8B, the electric two-wheeled vehicle may, for example, be locked or locked with the front wheels and / or the front fork coupled to the two wheels. Here, the power supply pad 113 is installed on the motorcycle cradle, and the front wheels and / or front fork crab collector pads 121 of the electric motorcycle are installed, so that the electric motorcycle can be mounted on the cradle only from the power supply pad 113. Energy may be transferred to the current collecting pad 121.

즉, 본 발명의 다양한 실시예에서, 전기 이륜차를 거치대에 거치하는 것만으로도, 전기 이륜차의 배터리가 충전되고, 이에 따라 전기 이륜차의 보관 및 충전이 매우 편리하다.That is, in various embodiments of the present invention, only by mounting the electric motorcycle on the cradle, the battery of the electric motorcycle is charged, and thus the storage and charging of the electric motorcycle are very convenient.

도 9는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템의 전체적 구성을 도시한 개략도이다.9 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a wireless abbreviation for electric vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.

도 9에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 또는 다수의 이륜차 거치대가 자전거 대여소 내에 설치될 수 있고, 또한, 자전거 대여소의 지붕에는 태양광 패널(태양 전지)이 설치될 수 있다. 따라서, 태양광 패널로부터 얻은 전기 에너지가 급전 인버터에 전달되어, 결국 태양광 패널로부터 전기 이륜차의 배터리가 전원을 공급받을 수 있다.As shown in FIG. 9, at least one or more two-wheeled vehicle cradles may be installed in a bicycle rental place, and a solar panel (solar cell) may be installed on the roof of the bicycle rental place. Thus, the electrical energy obtained from the solar panel is transferred to the power supply inverter, so that the battery of the electric motorcycle can be powered from the solar panel.

또한, 자전거 대여소는 관제 시스템과 통신 가능하게 연결됨으로써, 관제 시스템에 의해 전기 자전거(이륜차)의 대여 상태, 충방전 상태 등이 실시간으로 파악될 수 있다. 여기서, 자전거 대여소는 현재에도 각 지자체별로 구축되어 있으므로, 상술한 바와 같이 태양광 패널을 설치하고, 거치대에 급전 패드 등을 설치하며, 예를 들면, 일반 자전거에 모터가 달린 앞바퀴 또는 뒷바퀴와 도난방지 기능이 있는 배터리 장치를 부착하는 방식으로 현재 운행중인 공공 전기 자전거 시스템을 100% 재활용할 수 있어 각 지자체의 중복 투자를 피할 수 있다. In addition, since the bicycle rental station is communicatively connected to the control system, the rental state of the electric bicycle (two-wheeled vehicle), the charge / discharge state, and the like may be grasped in real time by the control system. Here, since bicycle rental stations are still established for each local government, solar panels are installed as described above, power supply pads are installed on a cradle, and for example, a front wheel or a rear wheel with a motor on an ordinary bicycle and anti-theft protection. By attaching a functioning battery unit, 100% of the public electric bicycle system currently in operation can be recycled, thereby avoiding the overlapping investment of each municipality.

이와 같이 하여, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템은 이륜차 거치대에 급전 패드를 설치하고, 전기 이륜차의 앞포크 등에 집전 패드를 설치함으로써, 거치대에 이륜차를 거치하는 것만으로도 급전 패드와 집전 패드 사이의 무선 전력 전송 가능 거리(5~10 cm)가 확보되므로, 전기 이륜차의 배터리를 신속하게 충전할 수 있도록 한다.In this way, the wireless and wireless electric two-wheeled vehicle charging system according to various embodiments of the present invention by installing a feed pad on the two wheels cradle, by installing a collecting pad on the front fork of the electric two wheels, to mount the two wheels on the cradle Only by ensuring a wireless power transfer distance (5 ~ 10 cm) between the feed pad and the current collector pad, it is possible to quickly charge the electric motorcycle battery.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템은 자기 유도 결합 방식 또는 자기 공진 방식을 통하여 교통 약자나 레저용으로 사용하기 위해 대략 30분 내지 60분 이내에 300Wh급 리튬 이온/폴리머 배터리를 충전하도록 한다.In addition, the wireless and wireless electric two-wheeled vehicle charging system according to various embodiments of the present invention is 300Wh class lithium within about 30 to 60 minutes for use in the traffic weakness or leisure through a magnetic induction coupling method or a magnetic resonance method. Charge the ion / polymer battery.

또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템은 급전/집전 코일에 각각 페라이트 소재를 더 결합함으로써, 무선 전력 전송 효율을 극대화시켜 배터리 충전 시간을 더욱 단축할 수 있도록 한다. In addition, the wireless and wireless electric two-wheeled vehicle charging system according to various embodiments of the present invention by further combining the ferrite material to each of the feed / current coil, to maximize the wireless power transmission efficiency to further shorten the battery charging time do.

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템 중에서 이륜차 거치대의 급전 인버터와 이륜차의 직류-직류 컨버터 사이의 무선 통신 시스템 및 순서를 도시한 개략도이다.10A and 10B are schematic diagrams illustrating a wireless communication system and a sequence between a power inverter and a DC-DC converter of a two-wheeled vehicle in a wireless charging system for an electric vehicle for leisure and leisure, according to various embodiments of the present disclosure.

도 10a에 도시된 바와 같이, 이륜차 거치대에 위치하는 급전 인버터와 전기 자전거(이륜차)에 위치되는 직류-직류 컨버터 간에는 무선 충전의 시작, 중단 또는 전력 제어(power control)와 같은 여러 가지 목적으로 무선 통신이 수행될 수 있다. 이러한 통신 기능은, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, AP(Access Point)와 시스템 관리 서버 사이에 수행되는 무선랜(WiFi) 또는 블루투스(Bluetooth) 프로토콜에 기반할 수 있다. 즉, 이륜차 거치대의 급전 인버터가 AP처럼 동작하고, 전기 이륜차의 직류-직류 컨버터가 시스템 관리 서버처럼 동작하면서, 상호간 무선 충전의 시작, 중단 또는 전력 제어 신호를 주고받을 수 있다. 물론, 이를 위해 급전 인버터에 AP의 기능 장착되고, 직류-직류 컨버터에 시스템 관리 서버의 기능이 장착됨은 당연하다.As shown in FIG. 10A, there is a wireless communication between a feed inverter located in a two-wheeled vehicle cradle and a DC-DC converter located in an electric bicycle (two-wheeled vehicle) for various purposes such as start, stop, or power control of wireless charging. This can be done. Such a communication function may be based on, for example, but not limited to, a wireless LAN (WiFi) or a Bluetooth (Bluetooth) protocol performed between an access point (AP) and a system management server. That is, while the feed inverter of the two-wheeled vehicle holder acts as an AP and the DC-DC converter of the electric two-wheeled vehicle acts as a system management server, it is possible to send and receive wireless start, stop or power control signals to each other. Of course, for this purpose, the feed inverter is equipped with the function of the AP, the DC-DC converter is equipped with the function of the system management server is natural.

일례로, 도 10b의 충전 메시지 순서도를 이용하여 이륜차 거치대의 급전 인버터와 전기 이륜차의 직류-직류 컨버터 사이에 이루어지는 무선 통신의 내용 및 절차를 설명하면 다음과 같다.For example, the contents and procedures of the wireless communication between the feed inverter of the motorcycle holder and the DC-DC converter of the electric motorcycle are described as follows using the charging message flow chart of FIG. 10B.

전기 자전거(이륜차)가 이륜차 거치대에 도착했거나 또는 거치되면, 전기 자전거의 직류-직류 컨버터에서 이륜차 거치대(충전기)의 급전 인버터에, 전기 이륜차가 이륜차 거치대에 도착했거나 또는 거치됨을 알린다. 즉, 이륜차 거치대는 전기 이륜차에 충전 시작 가능 신호를 송신한다 (예를 들면, 사용자 버튼 조작에 의해).When the electric bicycle (two-wheeled vehicle) arrives or is mounted on the two-wheeled vehicle cradle, it informs the feeding inverter of the two-wheeled vehicle cradle (charger) in the electric-bike's DC-DC converter, that the electric two-wheeled vehicle has arrived or is mounted. That is, the motorcycle holder transmits a charge start enable signal to the electric motorcycle (for example, by user button operation).

이와 같이 하여 각각의 전기 이륜차(직류-직류 컨버터)는 해당 이륜차 거치대 즉, 충전기(급전 인버터)와 1:1로 대응될 수 있다(static IP address mapping).In this way, each electric motorcycle (DC-DC converter) may correspond to the corresponding motorcycle cradle, that is, a charger (feed inverter) in a 1: 1 manner (static IP address mapping).

전기 이륜차의 직류-직류 컨버터는 배터리 잔량을 파악하여 이륜차 거치대의 급전 인버터(충전기)에 이를 알려 줄 수 있다. 즉, 전기 이륜차의 직류-직류 컨버터는 주기적으로 배터리 잔량(배터리 상태)을 파악하여 이를 이륜차 거치대의 급전 인버터에 전송할 수 있다.The DC-DC converter of the electric motorcycle can determine the remaining battery level and inform the feeder inverter (charger) of the motorcycle holder. That is, the DC-DC converter of the electric motorcycle can periodically determine the remaining battery capacity (battery state) and transmit it to the feed inverter of the motorcycle holder.

이륜차 거치대의 급전 인버터(충전기)는 배터리 상태를 고려하여 충전을 시작한다. 예를 들어, 한정하는 것은 아니지만, 급전 인버터터는 급전 패드에서 집전 패드로 전자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 에너지가 전송되도록 하고, 이에 따라 직류-직류 컨버터는 정전류-정전압 방식 또는 펄스 방식 등으로 전기 자전거의 배터리가 충전되도록 한다.The feed inverter (charger) of the motorcycle holder starts charging in consideration of the battery condition. For example, but not by way of limitation, the feed inverters allow energy to be transferred from the feed pads to the current collection pads in an electromagnetic induction or magnetic resonance manner, and thus the DC-DC converters may be electric bicycles such as constant current-constant voltage or pulse methods. Allow the battery to charge.

전기 이륜차의 직류-직류 컨버터는 예를 들면 매 5초마다(수정 가능) 배터리 상태(예를 들면, 배터리 잔량, 전압, 전류, 온도 등) 정보를 급전 인버터(충전기)에 송신한다. The DC-DC converter of the electric motorcycle transmits, for example, battery status (for example, battery level, voltage, current, temperature, etc.) to the power feeding inverter (charger) every 5 seconds (can be modified).

더불어, 급전 인버터(충전기)는 충전 진행 상태를 고려하여 급전 전력량을 조절할 수 있다. 일례로, 급전 인버터(충전기)는 전기 이륜차의 배터리가 대략 80% 충전되었을때 충전을 완료하고, 전기 이륜차의 직류-직류 컨버터는 급전 인버터(충전기)에게 충전 완료 신호를 송신할 수 있다. 다른 예로, 급전 인버터(충전기)는 전기 이륜차의 배터리 온도가 기준 온도 이상으로 증가하였을 경우 충전을 정지하고, 온도 경고 신호를 전기 이륜차에 송신할 수 있다.In addition, the power supply inverter (charger) may adjust the power supply amount in consideration of the charging progress state. In one example, the power supply inverter (charger) completes charging when the battery of the electric motorcycle is approximately 80% charged, and the DC-DC converter of the electric motorcycle may transmit a charge completion signal to the power inverter (charger). As another example, the power supply inverter (charger) may stop charging when the battery temperature of the electric motorcycle increases above the reference temperature, and may transmit a temperature warning signal to the electric motorcycle.

또한, 이륜차 거치대의 급전 인버터(충전기) 및 전기 이륜차의 직류-직류 컨버터는 관제 시스템과 와이파이(WiFi)로 통신하여, 충전 상태 리포트, 사용자 인증 및/또는 과금 정보를 송수신한다. 일례로, 급전 인버터(충전기)는 전기 이륜차에 의해 소모된 전력량 및 사용자 정보를 관제 시스템에 제공하며, 또한 관제 시스템은 소모 전력량에 기초한 과금 정보를 급전 인버터(충전기)에 전송하여 급전 인버터(충전기)가 이러한 정보를 다시 직류-직류 컨버터에 전송할 수 있다. 물론, 이러한 정보는 전기 이륜차에 구비된 별도의 표시부를 통해 사용자에게 표시될 수 있다.In addition, the feed inverter (charger) of the motorcycle holder and the DC-DC converter of the electric motorcycle communicate with the control system via Wi-Fi (WiFi), and transmit and receive the charge status report, user authentication and / or billing information. In one example, the power supply inverter (charger) provides the amount of power consumed by the electric motorcycle and user information to the control system, and the control system transmits the charging information based on the power consumption to the power supply inverter (charger) to feed the power inverter (charger) Can send this information back to the DC-DC converter. Of course, such information may be displayed to the user through a separate display unit provided in the electric motorcycle.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is just one embodiment for implementing the wireless and electric two-wheeled vehicle charging system according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, which is claimed in the following claims As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention is to the extent that various modifications can be made.

100; 교통 약자 및 레저용 전기 이륜차 무선 충전 시스템
110; 이륜차 거치대 111; 급전 인버터
112; 급전 라인 113; 급전 패드
114; 급전 코일 120; 전기 이륜차
121; 집전 패드 122; 집전 코일
123; 정류기 124; 직류-직류 컨버터
125; 배터리100; Wireless and Charging Electric Motorcycles for Traffic and Leisure
110; Motorcycle cradle 111; Feeding inverter
112; Feed line 113; Feeding pad
114; Feed coil 120; Electric motorcycle
121; Current collector pad 122; Current collector coil
123; Rectifier 124; DC-DC converter
125; battery

Claims (11)

무선 충전을 위한 고주파 전원을 제공하는 급전 인버터와, 상기 급전 인버터에 연결되어 고주파 전원을 자기장으로 변환하여 방사하는 급전 패드와, 상기 급전 패드가 설치되는 이륜차 거치대; 및
상기 이륜차 거치대의 급전 패드와 대응되는 영역에 설치되어 자기장을 고주파 교류 전원으로 변환하여 집전하는 집전 패드와, 상기 집전 패드에 연결되어 고주파 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류기와, 상기 정류기에 연결되어 상기 직류 전원을 승압 또는 감압하는 직류-직류 컨버터와, 상기 직류-직류 컨버터에 연결된 배터리를 갖는 전기 이륜차를 포함함을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.A power supply inverter providing high frequency power for wireless charging, a power supply pad connected to the power supply inverter to convert high frequency power into a magnetic field, and radiating the high frequency power; And
A current collector pad installed in an area corresponding to the feed pad of the two-wheeled vehicle cradle and converting a magnetic field into high frequency AC power; and a rectifier connected to the current collector pad to rectify the high frequency AC power to DC power; and connected to the rectifier. And an electric two-wheeled vehicle having a DC-DC converter for boosting or reducing the DC power, and a battery connected to the DC-DC converter. 제 1 항에 있어서,
상기 이륜차 거치대의 급전 패드와 상기 전기 이륜차의 집전 패드는 5 cm 내지 10 cm 이격된 것을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 1,
The electric paddle charging system of claim 2, wherein the pad of the motorcycle cradle and the current pad of the electric motorcycle are spaced apart from each other by 5 cm to 10 cm. 제 1 항에 있어서,
상기 급전 인버터에는 가정용 전원이 연결된 것을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 1,
Electric power supply wireless charging system, characterized in that the power supply inverter is connected to a household power source. 제 1 항에 있어서,
상기 이륜차 거치대의 급전 패드로부터의 자기장은 상기 전기 이륜차의 집전 패드에 전자기 유도 방식 또는 자기 공명 방식으로 전송됨을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 1,
And the magnetic field from the feed pad of the motorcycle cradle is transmitted to the current collector pad of the electric motorcycle by electromagnetic induction or magnetic resonance. 제 1 항에 있어서,
상기 이륜차 거치대는 지면으로부터 수직 방향으로 돌출되어 설치되고, 상기 급전 패드는 상기 이륜차 거치대의 상부 영역에 지면으로부터 수직 방향으로 설치되며,
상기 전기 이륜차는 지면으로부터 수직 방향으로 세워져 위치되고, 상기 집전 패드는 상기 급전 패드와 평행한 방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 1,
The motorcycle cradle is installed to protrude in the vertical direction from the ground, the feed pad is installed in the vertical direction from the ground in the upper region of the motorcycle cradle,
And the electric two-wheeled vehicle is erected from the ground in a vertical direction, and the current collecting pad is installed in a direction parallel to the power feeding pad. 제 1 항에 있어서,
상기 이륜차 거치대의 급전 패드는 다수회 권취된 급전 코일과, 상기 급전 코일의 중간에 결합된 급전 중간 페라이트 부재를 포함하고,
상기 전기 이륜차의 집전 패드는 다수회 권취된 집전 코일과, 상기 집전 코일의 중간에 결합된 집전 중간 페라이트 부재를 포함함을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 1,
The feed pad of the motorcycle cradle includes a feed coil wound multiple times and a feed intermediate ferrite member coupled to the middle of the feed coil,
The current collecting pad of the electric motorcycle includes a current collecting coil wound multiple times and a current collecting intermediate ferrite member coupled to the middle of the current collecting coil. 제 6 항에 있어서,
상기 이륜차 거치대의 급전 패드는 상기 급전 중간 페라이트 부재에 연결된 동시에 상기 급전 코일의 후면을 덮는 급전 후면 페라이트 부재를 더 포함하고,
상기 전기 이륜차의 집전 패드는 상기 집전 중간 페라이트 부재에 연결된 동시에 상기 집전 코일의 후면을 덮는 집전 후면 페라이트 부재를 더 포함함을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 6,
The feed pad of the motorcycle cradle further includes a feed rear ferrite member connected to the feed intermediate ferrite member and simultaneously covering a rear surface of the feed coil,
The current collecting pad of the electric motorcycle further includes a current collecting rear ferrite member connected to the current collecting intermediate ferrite member and covering the rear surface of the current collecting coil. 제 5 항에 있어서,
상기 전기 이륜차의 집전 패드는 상기 전기 이륜차의 전방 포크에 설치된 것을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 5, wherein
The current collecting pad of the electric motorcycle is installed in the front fork of the electric motorcycle, the wireless charging system for electric motorcycles. 제 1 항에 있어서,
상기 이륜차 거치대는 자전거 대여소 내에 설치되고, 상기 자전거 대여소에는 태양광 패널이 설치되며, 상기 급전 인버터는 상기 태양광 패널로부터 전원을 공급받음을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 1,
The two-wheeled vehicle cradle is installed in a bicycle rental station, a solar panel is installed in the bicycle rental station, the power inverter is a wireless electric charging system for electric motorcycles, characterized in that the power is supplied from the solar panel. 제 9 항에 있어서,
상기 자전거 대여소는 관제 시스템과 통신 가능하게 연결된 것을 특징으로 하는 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 9,
The bicycle rental station is an electric two-wheeled vehicle wireless charging system, characterized in that connected to the communication system. 제 1 항에 있어서,
상기 이륜차 거치대에 상기 전기 이륜차가 거치되면, 상기 전기 이륜차의 직류-직류 컨버터가 충전 요청 신호를 상기 이륜차 거치대의 급전 인버터에 전송하고, 상기 전기 이륜차의 배터리 충전 중에 상기 직류-직류 컨버터는 배터리 충전 상태를 상기 급전 인버터에 주기적으로 전송하며, 상기 전기 이륜차의 배터리 충전이 완료되면 상기 직류-직류 컨버터가 상기 급전 인버터에 충전 완료 신호를 전송함을 특징으로 전기 이륜차 무선 충전 시스템.The method of claim 1,
When the electric two-wheeled vehicle is mounted on the two-wheeled vehicle cradle, the DC-DC converter of the electric two-wheeled vehicle transmits a charge request signal to the feed inverter of the two-wheeled vehicle cradle, and the DC-DC converter is in a state of battery charge while charging the battery of the electric two-wheeled vehicle. And periodically transmit to the power supply inverter, and when the battery charging of the electric motorcycle is completed, the DC-DC converter transmits a charge completion signal to the power supply inverter.
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