WO2022050647A1 - 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일 및 이를 포함하는 코일 구조체 - Google Patents

무선 전력 전송 시스템의 검출 코일 및 이를 포함하는 코일 구조체 Download PDF

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WO2022050647A1
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coil
power transmission
spiral
transmission system
wireless power
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PCT/KR2021/011607
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임용석
박용주
정해용
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한국전자기술연구원
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    • H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings

Definitions

  • the present invention relates to a detection coil of a wireless power transmission system and a coil structure including the same, and more particularly, to a detection coil and coil structure capable of detecting a relatively small foreign matter.
  • Electric charging systems such as electric vehicles, AGVs (Automated Guided Vehicles), and robots are equipped with batteries to receive power. At this time, when the remaining amount of the battery is below a certain level, it is necessary to charge the battery, and an electric vehicle or the like moves to a charging station to charge the battery, and a power receiving cable is connected to the electric vehicle to receive power.
  • the wireless charging technology is a technology in which a power transmission coil wirelessly transmits power to a power receiving coil provided in an electric vehicle, and there is a clearance space of a certain distance or more between the power transmitting coil and the power receiving coil.
  • the detection coil applied to the prior art has a structure in which the coil is uniformly distributed as a whole on the power transmission coil, there is a limitation in detecting a relatively small foreign material such as a coin.
  • an object of the present invention is to provide a detection coil of a wireless power transmission system capable of detecting a relatively small-sized foreign matter, such as a coin.
  • Another object of the present invention is to provide a detection coil of a wireless power transmission system capable of forming a detection coil according to the size of various transmission units.
  • Another object of the present invention is to provide a detection coil of a wireless power transmission system capable of improving detection sensitivity of foreign objects by minimizing parasitic capacitance or confirming a detection position of foreign objects.
  • the present invention is a detection coil disposed between a power transmission coil and a power reception coil in a wireless power transmission system, and detects foreign substances located between the transmission coil and the reception coil, and a spiral wound several times.
  • a wireless power transmission system comprising a plurality of unit coil cells comprising a coil, first and second connection lines respectively connected to both ends of the spiral coil, and a third connection line disposed to face the first and second connection lines.
  • a detection coil is provided.
  • the spiral coil may be formed of at least one of a polygonal spiral, a circular spiral, and an elliptical spiral.
  • the plurality of unit coil cells may be connected to each other through first to third connection lines to form a coil chain.
  • a plurality of coil chains arranged in a vertical direction may be arranged in a horizontal direction.
  • a plurality of coil chains arranged in a horizontal direction may be arranged in a vertical direction.
  • a plurality of coil chains arranged in a vertical direction may be arranged in a horizontal direction, and a plurality of coil chains arranged in a horizontal direction may be arranged in a vertical direction.
  • the detection coil may be arranged such that the spiral coils do not overlap each other, or the spiral coils are arranged such that they overlap each other.
  • the detection coil of the wireless power transmission system of the present invention further includes a substrate on which the spiral coil and the first to third connection lines are disposed, the substrate corresponding to one end of the spiral coil located in the center of the spiral coil A first via hole may be formed, and a second via hole may be formed corresponding to one end of the second connection line.
  • the detection coil may further include a fourth connection line disposed under the substrate and connecting one end of the spiral coil and one end of the second connection line through the first and second via holes.
  • the detection coil of the wireless power transmission system of the present invention further includes a substrate on which the detection coil is disposed, and when any one of the coil chains arranged in the horizontal direction and the vertical direction is arranged on the substrate, the other is the lower part of the substrate can be placed in
  • the detection coil of the wireless power transmission system of the present invention may further include a multilayer substrate on which the detection coil is disposed, and the coil chains arranged in the horizontal direction and the vertical direction may be disposed on different layers.
  • the present invention provides a coil structure for detecting external foreign substances in a wireless power transmission system, a power transmitting coil transmitting AC power, a power receiving coil spaced apart from the transmitting coil and receiving AC power transmitted by the transmitting coil, and power transmission It is disposed between the coil and the power receiving coil, and includes a detection coil for detecting foreign substances located between the power transmitting coil and the power receiving coil, wherein the detection coil includes a spiral coil wound spirally a plurality of times and a first connected to both ends of the spiral coil, respectively. It provides a coil structure of a wireless power transmission system including a plurality of unit coil cells consisting of first and second connection lines, and a third connection line disposed to face the first and second connection lines.
  • a minute change in the magnetic field at a specific location can be detected, and through this, a relatively small external foreign material such as a coin can be detected. can do.
  • a coil chain can be formed by connecting a plurality of unit coil cells, and the detection coil can be formed by arranging the coil chains, the detection coil can be formed according to the size of various transmission units.
  • each of the spiral coils by arranging each of the spiral coils so as not to overlap each other, parasitic capacitance generated between the respective spiral coils can be minimized, thereby improving the detection sensitivity of foreign substances.
  • each spiral coil by arranging each spiral coil to overlap each other, it is possible to confirm the detection position of the foreign matter.
  • FIG. 1 is a view for explaining a wireless charging method of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a coil structure of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of detecting a foreign object in the wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a unit coil cell included in a detection coil of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view illustrating various embodiments of a spiral coil included in the unit coil cell of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a coil chain configured through the unit coil cell of FIG. 5 .
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an arrangement structure of the coil chain of FIG. 7 .
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an arrangement structure of a coil chain according to a shape of a spiral coil.
  • FIG. 10 is an enlarged view of the arrangement structure of the coil chain shown in FIG. 8(c).
  • FIG. 11 is a view illustrating a structure in which spiral coils are arranged to overlap as the coil chain arrangement structure of FIG. 7 .
  • FIG. 1 is a view for explaining a wireless charging method of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • a power transmission unit (Tx Unit) may be installed on the ground, and a power reception unit (Rx Unit) may be installed below an electric vehicle and an Automated Guided Vehicle (AGV).
  • AGV Automated Guided Vehicle
  • the power transmission unit (Tx Unit) and the power reception unit (Rx Unit) may be disposed to face each other while being spaced apart from each other by a predetermined distance or more.
  • the power receiving unit (Rx Unit) can receive power wirelessly from the power transmitting unit (Tx Unit).
  • the power transmission unit (Tx Unit) may be installed only in a specific area of the ground. Accordingly, the power receiving unit (Rx Unit) may wirelessly receive power from the power transmitting unit (Tx Unit) in a stopped state after the electric vehicle and the AGV move to the specific area.
  • the power transmission unit (Tx Unit) may be installed along a path through which electric vehicles, AGVs, and the like move. Accordingly, the power receiving unit (Rx Unit) may wirelessly receive power from the power transmitting unit (Tx Unit) while the electric vehicle and the AGV are moving.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention.
  • the wireless power transmission system may include a power transmission unit 10 and a power reception unit 20 .
  • the power transmission unit 10 includes a first control unit 11 , an inverter 12 , a first communication unit 13 , and a power transmission coil 110
  • the power reception unit 20 includes a second control unit 21 , a converter 22 . ), the second communication unit 23 and the battery 24 may be included.
  • the second control unit 21 of the power receiving unit 20 may obtain battery 24 information from the battery 24 of the power receiving unit 20 .
  • the second communication unit 23 of the power receiving unit 20 may transmit battery 24 information to the first communication unit 23 of the power transmission unit 10 .
  • the power transmission coil 110 may transmit communication power required for transmission of the battery 24 information to the power reception coil 120 . Accordingly, even when the battery 24 of the power receiving unit 20 is completely discharged, the power receiving unit 20 may transmit battery 24 information to the power transmitting unit 10 .
  • the battery 24 information may be transmitted in an in-band communication method.
  • the in-band communication method is a communication method using the same frequency band as the wireless power transmission frequency.
  • the first control unit 11 of the power transmission unit 10 may control the inverter 12 of the power transmission unit 10 based on information on the battery 24 of the reception unit 20 .
  • the inverter 12 may convert the received DC power (Input Power) into AC power.
  • the power transmission coil 110 may transmit the AC power converted by the inverter 12 to the power reception coil 120 .
  • the power receiving coil 120 may receive AC power from the power transmitting coil 110 .
  • the converter 22 of the power receiving unit 20 may convert AC power into DC power, and the second control unit 21 of the power receiving unit 20 uses the converted DC power to convert the battery of the power receiving unit 20 . (24) can be charged.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a coil structure of a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of detecting a foreign object in a wireless power transmission system according to an embodiment of the present invention am.
  • the coil structure of the wireless power transmission system may include a power transmission coil 110 , a power reception coil 120 , and a detection coil 130 .
  • the transmitting coil 110 may transmit AC power.
  • the power receiving coil 120 is spaced apart from the power transmitting coil 110 and may receive AC power transmitted by the power transmitting coil 110 .
  • the detection coil 130 is disposed between the power transmission coil 110 and the power reception coil 120 , and detects a foreign object (FO) 1 located between the power transmission coil 110 and the reception coil 120 .
  • the foreign material 1 may be a metallic material such as a saw, a hammer, and a coin, or a living organism such as a cat and a mouse.
  • the detection coil 130 includes a plurality of coils terminating the power transmission coil 110 in the horizontal direction a plurality of times, and a plurality of coils traversing the power transmission coil 110 in a vertical direction a plurality of times. It may be arranged in a matrix form on the power transmission coil 110 .
  • the wireless power transmission system detects a voltage induced in the detection coil 130 to determine whether an external foreign substance 1 is present between the transmission coil 110 and the reception coil 120 . can judge whether an external foreign substance 1 is present between the transmission coil 110 and the reception coil 120 .
  • the detection coil 130 shown in FIG. 4 has a structure in which the coil is evenly distributed as a whole on the power transmission coil 110, there is a limit in detecting the foreign matter 1 having a relatively small size such as a coin. there is
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a unit coil cell included in a detection coil of a radio power transmission system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing various embodiments of a spiral coil included in the unit coil cell of FIG.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a coil chain configured through the unit coil cell of FIG. 5 .
  • the detection coil 130 may include a plurality of unit coil cells 131 .
  • the plurality of unit coil cells 131 include a spiral coil 131a wound spirally a plurality of times, and a first connection line 131b and a second connection line 131c respectively connected to both ends of the spiral coil 131a. and a third connection line 131d opposite to the first connection line 131b and the second connection line 131c.
  • the spiral coil 131a may be formed of at least one of a polygonal spiral such as a square spiral (a), a rhombus spiral (d), and a hexagonal spiral (e), a circular spiral, and an elliptical spiral (b). there is.
  • a polygonal spiral such as a square spiral (a), a rhombus spiral (d), and a hexagonal spiral (e), a circular spiral, and an elliptical spiral (b).
  • the coil structure of the wireless power transmission system may further include a substrate 140 on which the detection coil 130 is disposed.
  • the detection coil 130 may be formed in the form of a pattern printed on the substrate 140 .
  • the substrate 140 has a spiral coil 131a and first to third connection lines 131b to 131d disposed thereon, and corresponds to one end of the spiral coil 131a located in the center of the spiral coil 131a, the first A via hole 131e may be formed, and a second via hole 131f may be formed to correspond to one end of the second connection line 131c.
  • the detection coil 130 may further include a fourth connection line 131g disposed under the substrate 140 .
  • the fourth connection line 131g may connect one end of the spiral coil 131a and one end of the second connection line 131c through the first via hole 131e and the second via hole 131f.
  • the plurality of unit coil cells 131 may be connected to each other through first to third connection lines 131b to 131d to form a coil chain 132 .
  • the second connection line 131c of the unit coil cell 131 is connected to the first connection line 131b of another unit coil cell 131
  • the third connection line of the unit coil cell 131 is connected to the second connection line 131c of the unit coil cell 131
  • 131d may be connected to the third connection line 131d of another unit coil cell 131 to configure the coil chain 132 .
  • the detection coil 130 detects a minute change in the magnetic field at a specific location by intensively disposing the spiral coil 131a wound a plurality of times at a specific location on the power transmission coil 110 . can, and through this, it is possible to detect even a relatively small external foreign matter (1), such as a coin.
  • FIG. 8 is a view showing the arrangement structure of the coil chain of FIG. 7
  • FIG. 9 is a view showing the arrangement structure of the coil chain according to the shape of a spiral coil.
  • the detection coil 130 a plurality of coil chains 132 arranged in a vertical direction may be arranged in a horizontal direction (left and right direction),
  • Figure 8 (b)
  • a plurality of coil chains 132 arranged in a horizontal direction may be arranged in a vertical direction (up and down direction).
  • the coil chains 132 arranged in the horizontal direction or the vertical direction may be arranged such that each spiral coil 131a has a grid shape, or there is no empty space between each spiral coil 131a.
  • a plurality of coil chains 132 arranged in a vertical direction are arranged in a horizontal direction (left and right direction), and a plurality of detection coils 130 are arranged in a horizontal direction.
  • the coil chains 132 of the may be arranged in a vertical direction (up and down direction).
  • the coil structure of the wireless power transmission system may be configured as a coil chain 132 by connecting a plurality of unit coil cells 131 , and the detection coil is arranged by arranging the coil chain. Since it can be formed, there is an advantage that the detection coil 130 can be formed according to the size of various transmission units.
  • the spiral coil 131a of the unit coil cell 131 is a polygonal spiral such as a square spiral (a), a rhombic spiral (d), and a hexagonal spiral (e), a circular spiral, and an elliptical spiral (b). It may be made of at least one, and the arrangement structure of the coil chain 132 of FIG. 8 may vary depending on the shape of the spiral coil 131a.
  • the arrangement structure of the coil chain 132 may have a rectangular matrix shape when the spiral coil 131a is formed in a square spiral, as shown in FIG. As shown in (b), when the spiral coil 131a is formed in a circular spiral shape, it may have a circular matrix shape.
  • the arrangement structure of the coil chain 132 may have a triangular matrix form when the spiral coil 131a is formed of a triangular spiral, as shown in FIG. As shown in (d), when the spiral coil 131a is formed in a rhombus spiral, it may have a Rhombus matrix shape.
  • the arrangement structure of the coil chain 132 may have a hexagonal matrix shape when the spiral coil 131a is formed of a hexagonal spiral, as shown in FIG. 9E .
  • FIG. 10 is an enlarged view of the arrangement structure of the coil chain shown in FIG. 8(c)
  • FIG. 11 is a view illustrating the arrangement structure of the coil chain of FIG. 7 in which spiral coils are arranged to overlap.
  • the detection coil 130 may be arranged such that the spiral coils 131a do not overlap each other.
  • the coil chain 132 may be connected to provide an insertion space into which the spiral coil 131a of the other coil chain 132 may be inserted between the spiral coils 131a. Then, the spiral coil 131a of the coil chain 132 arranged in the horizontal direction is inserted into the insertion space of the coil chain 132 arranged in the vertical direction, and in the insertion space of the coil chain 132 arranged in the horizontal direction. By inserting the spiral coils 131a of the coil chain 132 arranged in the vertical direction, each spiral coil 131a may be arranged so as not to overlap each other.
  • each spiral coil 131a of the coil chain 132 arranged in the vertical and horizontal directions is arranged so as not to overlap with each other, thereby minimizing the parasitic capacitance generated between each spiral coil 131a to minimize the foreign matter (1). can improve detection sensitivity.
  • both of the coil chains 132 arranged in the horizontal direction and the vertical direction are disposed on the substrate 140 , or any one of the coil chains 132 arranged in the horizontal direction and the vertical direction is the substrate When it is disposed on the upper portion of the 140 , the other one may be disposed on the lower portion of the substrate 140 .
  • the substrate 140 may be formed of the multilayer substrate 140 , and in this case, the coil chains 132 arranged in the horizontal direction and the vertical direction may be arranged on different layers.
  • the directions of the induced currents induced in the coil chains 132 arranged in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, do not cancel each other but are reinforced. It is preferable to arrange the unit coil cells 131 as much as possible.
  • the detection coil 130 may be arranged such that the spiral coils 131a overlap each other.
  • the coil chain 132 may be connected so that an insertion space is not provided between the spiral coils 131a.
  • each spiral coil 131a may be arranged to overlap.
  • each spiral coil 131a of the coil chain 132 arranged in the vertical and horizontal directions is arranged to overlap each other, so that the detection position of the foreign material 1 can be confirmed. That is, if the coil chain 132 with a voltage change among the coil chains 132 arranged in the vertical direction is detected, the X-coordinate of the foreign material 1 can be checked, and the voltage among the coil chains 132 arranged in the horizontal direction is detected. When the coil chain 132 with a change is detected, the Y coordinate of the foreign material 1 can be checked, and the detection coordinates (X, Y) of the foreign material 1 can be confirmed.
  • both of the coil chains 132 arranged in the horizontal direction and the vertical direction are disposed on the substrate 140 , or any one of the coil chains 132 arranged in the horizontal direction and the vertical direction is the substrate When it is disposed on the upper portion of the 140 , the other one may be disposed on the lower portion of the substrate 140 .
  • the substrate 140 may be formed of the multilayer substrate 140 , and in this case, the coil chains 132 arranged in the horizontal direction and the vertical direction may be arranged on different layers.
  • the directions of the induced currents induced in the coil chains 132 arranged in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, do not cancel each other but are reinforced. It is preferable to arrange the unit coil cells 131 as much as possible.
  • the present invention can be used in the field of wireless electric charging systems such as electric vehicles, AGVs (Automated Guided Vehicles), and robots.
  • wireless electric charging systems such as electric vehicles, AGVs (Automated Guided Vehicles), and robots.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

본 발명은 무선 전력 전송 시스템에 있어서 송전 코일 및 수전 코일 사이에 배치되며, 송전 코일 및 수전 코일 사이에 위치한 외부 이물질을 검출하는 검출 코일로서, 나선형으로 복수 회 감긴 나선 코일과, 나선 코일의 양단에 각각 연결되는 제1 및 제2 연결 라인과, 제1 및 제2 연결 라인과 대향 배치되는 제3 연결 라인으로 이루어지는 복수의 단위 코일 셀을 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일을 제공한다.

Description

무선 전력 전송 시스템의 검출 코일 및 이를 포함하는 코일 구조체
본 발명은 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일 및 이를 포함하는 코일 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비교적 작은 외부 이물질을 검출할 수 있는 검출 코일 및 코일 구조체에 관한 것이다.
전기 자동차, AGV(Automated Guided Vehicle) 및 로봇 등의 전기 충전 시스템에는 배터리가 장착되어 전력을 공급 받는다. 이 때, 배터리 잔량이 일정 수준 이하가 되면 배터리 충전이 필요하게 되며, 배터리 충전을 위해 전기 자동차 등이 충전 스테이션으로 이동하여 전력 수신용 케이블을 전기 자동차 등에 연결하여 전력을 공급받게 된다.
그러나, 이와 같은 충전 방식은 배터리 충전을 위해 충전 스테이션으로 이동해야 하며, 충전을 위해 케이블을 연결 해야 하는 불편함이 존재한다.
이에 따라, 전기 자동차 등이 운행 중에도 전력을 공급받을 수 있으며, 전기 충전 스테이션으로 이동하는 경우에도 충전을 위한 케이블 연결 없이 자동으로 전력을 충전할 수 있는 비접촉의 충전 시스템의 요구가 높아지고 있다.
이와 같은 비접촉에 의해 전력을 전송 받기 위해서는 무선 충전 기술이 필요하다. 무선 충전 기술은 송전 코일이 전기 자동차 등에 구비된 수전 코일에 무선으로 전력을 전송하는 기술로서, 이러한 송전 코일 및 수전 코일 사이에는 일정 거리 이상의 유격 공간이 존재한다.
이 때, 무선 전력 전송 시, 송전 코일 및 수전 코일의 유격 공간에 외부 이물질(Foreign Object)이 존재하게 되면, 무선 충전 시스템의 오동작을 유발할 뿐만 아니라 외부 이물질의 발열로 인해 화재가 발생할 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 종래의 기술로는 송전 코일 및 수전 코일 사이에 검출 코일을 배치하여 검출 코일에 유도된 전압을 감지함으로써, 송전 코일 및 수전 코일 사이에 외부 이물질이 존재하는지 판단하는 기술이 있다.
그러나, 종래의 기술에 적용된 검출 코일은, 송전 코일 상에 전체적으로 코일이 균등하게 분포되는 구조를 갖기 때문에, 동전과 같이 비교적 작은 크기의 외부 이물질을 검출하는데 있어 한계가 있다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 동전과 같이 비교적 작은 크기의 외부 이물질을 검출할 수 있는 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 다양한 송신 유닛의 크기에 맞게 검출 코일을 형성할 수 있는 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 기생 커패시턴스를 최소화하여 외부 이물질의 검출 감도를 향상시키거나, 외부 이물질의 검출 위치를 확인할 수 있는 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 무선 전력 전송 시스템에 있어서 송전 코일 및 수전 코일 사이에 배치되며, 송전 코일 및 수전 코일 사이에 위치한 외부 이물질을 검출하는 검출 코일로서, 나선형으로 복수 회 감긴 나선 코일과, 나선 코일의 양단에 각각 연결되는 제1 및 제2 연결 라인과, 제1 및 제2 연결 라인과 대향 배치되는 제3 연결 라인으로 이루어지는 복수의 단위 코일 셀을 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일을 제공한다.
여기서, 나선 코일은, 다각 나선형, 원 나선형 및 타원 나선형 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
또한, 복수의 단위 코일 셀은, 제1 내지 제3 연결 라인을 통해 서로 연결되어 코일 체인을 구성할 수 있다.
또한, 검출 코일은, 수직 방향으로 배치된 복수의 코일 체인이 수평 방향으로 배열될 수 있다.
또한, 검출 코일은, 수평 방향으로 배치된 복수의 코일 체인이 수직 방향으로 배열될 수 있다.
또한, 검출 코일은, 수직 방향으로 배치된 복수의 코일 체인이 수평 방향으로 배열되고, 수평 방향으로 배치된 복수의 코일 체인이 수직 방향으로 배열될 수 있다.
또한, 검출 코일은, 나선 코일이 서로 중첩되지 않도록 배열되거나, 나선 코일이 서로 중첩되도록 배열될 수 있다.
또한, 본 발명의 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일은, 상부에 나선 코일과 제1 내지 제3 연결 라인이 배치되는 기판을 더 포함하고, 기판은, 나선 코일 중앙에 위치한 나선 코일의 일단에 대응하여 제1 비아 홀이 형성되고, 제2 연결 라인의 일단에 대응하여 제2 비아 홀이 형성될 수 있다.
또한, 검출 코일은, 기판 하부에 배치되며, 제1 및 제2 비아 홀을 통해 나선 코일의 일단 및 제2 연결 라인의 일단을 연결하는 제4 연결 라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일은, 검출 코일이 배치되는 기판을 더 포함하고, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인 중 어느 하나가 기판 상부에 배치되면 나머지 다른 하나는 기판 하부에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일은, 검출 코일이 배치되는 다층 기판을 더 포함하고, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인은 서로 다른 층에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 외부 이물질을 검출하는 코일 구조체로서, 교류 전력을 송전하는 송전 코일과, 송전 코일과 이격되며 송전 코일이 송전한 교류 전력을 수전하는 수전 코일과, 송전 코일 및 수전 코일 사이에 배치되며, 송전 코일 및 수전 코일 사이에 위치한 외부 이물질을 검출하는 검출 코일을 포함하고, 검출 코일은, 나선형으로 복수 회 감긴 나선 코일과, 나선 코일의 양단에 각각 연결되는 제1 및 제2 연결 라인과, 제1 및 제2 연결 라인과 대향 배치되는 제3 연결 라인으로 이루어지는 복수의 단위 코일 셀을 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 송전 코일 상의 특정 위치에 복수 회 감긴 나선 코일을 집중적으로 배치시킴으로써, 특정 위치에서의 미세한 자기장의 변화를 감지할 수 있고, 이를 통해, 동전과 같이 비교적 작은 크기의 외부 이물질을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 단위 코일 셀을 연결하여 코일 체인으로 구성할 수 있고, 이 코일 체인을 배열하여 검출 코일을 형성할 수 있기 때문에, 다양한 송신 유닛의 크기에 맞게 검출 코일을 형성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 나선 코일을 서로 중첩되지 않도록 배열함으로써, 각 나선 코일 사이에서 발생되는 기생 커패시턴스를 최소화하여 외부 이물질의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 나선 코일이 서로 중첩되도록 배열됨으로써, 외부 이물질의 검출 위치를 확인할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 외부 이물질을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무전 전력 전송 시스템의 검출 코일에 포함되는 단위 코일 셀을 도시한 도면이다.
도 6은 도 5의 단위 코일 셀에 포함된 나선 코일의 다양한 실시예들을 도시한 도면이다.
도 7은 도 5의 단위 코일 셀을 통해 구성되는 코일 체인을 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 코일 체인의 배열 구조를 도시한 도면이다.
도 9는 나선 코일의 형태에 따른 코일 체인의 배열 구조를 도시한 도면이다.
도 10은 도 8의 (c)에 도시된 코일 체인의 배열 구조를 확대한 확대도이다.
도 11은 도 7의 코일 체인 배열 구조로서 나선 코일이 중첩되도록 배열된 구조를 도시한 도면이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 무선 충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 송전 유닛(Tx Unit)은 지면에 설치되고, 수전 유닛(Rx Unit)은 전기 자동차 및 AGV(Automated Guided Vehicle) 등의 하부에 설치될 수 있다. 여기서, 전기 자동차 및 AGV 등이 송전 유닛(Tx Unit)이 설치된 지면으로 이동할 경우, 송전 유닛(Tx Unit) 및 수전 유닛(Rx Unit)은 일정 거리 이상 이격되며 대향 배치될 수 있다.
이에 따라, 수전 유닛(Rx Unit)은 송전 유닛(Tx Unit)으로부터 전력을 무선으로 전송 받을 수 있게 된다.
이 때, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 송전 유닛(Tx Unit)은 지면의 특정 영역에만 설치될 수 있다. 이에 따라, 수전 유닛(Rx Unit)은, 전기 자동차 및 AGV 등이 그 특정 영역으로 이동한 이후 정지된 상태에서 송전 유닛(Tx Unit)으로부터 전력을 무선으로 전송 받을 수 있다.
또한, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 송전 유닛(Tx Unit)은 전기 자동차 및 AGV 등이 이동하는 경로를 따라 설치될 수 있다. 이에 따라, 수전 유닛(Rx Unit)은, 전기 자동차 및 AGV 등이 이동하는 중에 송전 유닛(Tx Unit)으로부터 전력을 무선으로 전송 받을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 무선 전력 전송 시스템은, 송전 유닛(10) 및 수전 유닛(20)을 포함하여 구성될 수 있다.
송전 유닛(10)은 제1 제어부(11), 인버터(12), 제1 통신부(13) 및 송전 코일(110)을 포함하고, 수전 유닛(20)은 제2 제어부(21), 컨버터(22), 제2 통신부(23) 및 배터리(24)를 포함하여 구성될 수 있다.
수전 유닛(20)의 제2 제어부(21)는 수전 유닛(20)의 배터리(24)로부터 배터리(24) 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 수전 유닛(20)의 제2 통신부(23)는 송전 유닛(10)의 제1 통신부(23)로 배터리(24) 정보를 전송할 수 있다.
송전 코일(110)은 배터리(24) 정보의 전송에 필요한 통신 전력을 수전 코일(120)로 송전할 수 있다. 이에 따라, 수전 유닛(20)의 배터리(24)가 완전 방전된 경우에도 수전 유닛(20)이 배터리(24) 정보를 송전 유닛(10)으로 전송할 수 있다.
여기서, 배터리(24) 정보는 인 밴드(In-Band) 통신 방식으로 송신될 수 있다. 여기서, 인 밴드 통신 방식은 무선 전력 전송 주파수와 동일한 주파수 대역을 사용하는 통신 방식이다.
송전 유닛(10)의 제1 제어부(11)는, 수신 유닛(20)의 배터리(24) 정보를 기초로 송전 유닛(10)의 인버터(12)를 제어할 수 있다.
인버터(12)는 입력 받은 직류 전력(Input Power)을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 그리고, 송전 코일(110)은 인버터(12)에 의해 변환된 교류 전력을 수전 코일(120)로 송전할 수 있다.
수전 코일(120)은 송전 코일(110)로부터 교류 전력을 수전할 수 있다. 그리고, 수전 유닛(20)의 컨버터(22)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있고, 수전 유닛(20)의 제2 제어부(21)는 변환된 직류 전력을 이용해 수전 유닛(20)의 배터리(24)를 충전시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 외부 이물질을 검출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체는, 송전 코일(110), 수전 코일(120) 및 검출 코일(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
송전 코일(110)은 교류 전력을 송전할 수 있다. 그리고, 수전 코일(120)은, 송전 코일(110)과 이격되며 송전 코일(110)이 송전한 교류 전력을 수전할 수 있다.
검출 코일(130)은, 송전 코일(110) 및 수전 코일(120) 사이에 배치되며, 송전 코일(110) 및 수전 코일(120) 사이에 위치한 외부 이물질(Foreign Object; FO)(1)을 검출할 수 있다. 여기서, 외부 이물질(1)은 톱, 망치 및 동전 등의 금속성 물질이거나 고양이 및 쥐 등의 생명체일 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 검출 코일(130)은, 송전 코일(110)을 수평 방향으로 복수 회 종단하는 복수의 코일과, 송전 코일(110)을 수직 방향으로 복수 회 횡단하는 복수의 코일로 이루어져, 송전 코일(110) 상에 매트릭스 형태로 배치될 수 있다.
송전 코일(110) 및 수전 코일(120) 사이에 외부 이물질(1)이 없는 경우, 송전 코일(110)이 수전 코일(120)로 전송한 교류 전력에 의해 송전 코일(110) 및 수전 코일(120) 사이에 일정한 자속(Magnetic flux)이 생성되고, 이 자속에 의해 검출 코일(130)에는 일정한 전압이 유도된다.
이와 달리, 송전 코일(110) 및 수전 코일(120) 사이에 외부 이물질(1)이 있는 경우, 송전 코일(110) 및 수전 코일(120) 사이에 생성된 자속(Magnetic flux)은 변화하게 되고, 이 변화된 자속에 의해 검출 코일(130)의 전압도 변화하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템은, 검출 코일(130)에 유도된 전압을 감지함으로써, 송전 코일(110) 및 수전 코일(120) 사이에 외부 이물질(1)이 존재하는지 판단할 수 있다.
그러나, 도 4에 도시된 검출 코일(130)은, 송전 코일(110) 상에 전체적으로 코일이 균등하게 분포되는 구조를 갖기 때문에, 동전과 같이 비교적 작은 크기의 외부 이물질(1)을 검출하는데 있어 한계가 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무전 전력 전송 시스템의 검출 코일에 포함되는 단위 코일 셀을 도시한 도면이고, 도 6은 도 5의 단위 코일 셀에 포함된 나선 코일의 다양한 실시예들을 도시한 도면이고, 도 7은 도 5의 단위 코일 셀을 통해 구성되는 코일 체인을 도시한 도면이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 검출 코일(130)은, 복수의 단위 코일 셀(131)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 단위 코일 셀(131)은, 나선형으로 복수 회 감긴 나선 코일(131a)과, 나선 코일(131a)의 양단에 각각 연결되는 제1 연결 라인(131b) 및 제2 연결 라인(131c)과, 제1 연결 라인(131b) 및 제2 연결 라인(131c)과 대향 배치되는 제3 연결 라인(131d)으로 이루어질 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 나선 코일(131a)은, 사각 나선형(a), 마름모 나선형(d) 및 육각 나선형(e) 등의 다각 나선형, 원 나선형 및 타원 나선형(b) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체는, 검출 코일(130)이 배치되는 기판(140)을 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 검출 코일(130)은 기판(140) 상에 인쇄된 패턴 형태로 형성될 수 있다.
기판(140)은, 상부에 나선 코일(131a)과 제1 내지 제3 연결 라인(131b~131d)이 배치되며, 나선 코일(131a) 중앙에 위치한 나선 코일(131a)의 일단에 대응하여 제1 비아 홀(131e)이 형성되고, 제2 연결 라인(131c)의 일단에 대응하여 제2 비아 홀(131f)이 형성될 수 있다.
검출 코일(130)은 기판(140) 하부에 배치되는 제4 연결 라인(131g)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제4 연결 라인(131g)은, 제1 비아 홀(131e) 및 제2 비아 홀(131f)을 통해 나선 코일(131a)의 일단 및 제2 연결 라인(131c)의 일단을 연결할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 단위 코일 셀(131)은, 제1 내지 제3 연결 라인(131b~131d)을 통해 서로 연결되어 코일 체인(132)을 구성할 수 있다.
구체적으로, 해당 단위 코일 셀(131)의 제2 연결 라인(131c)이 다른 단위 코일 셀(131)의 제1 연결 라인(131b)과 연결되고, 해당 단위 코일 셀(131)의 제3 연결 라인(131d)이 다른 단위 코일 셀(131)의 제3 연결 라인(131d)과 연결되어, 코일 체인(132)을 구성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 검출 코일(130)은, 송전 코일(110) 상의 특정 위치에 복수 회 감긴 나선 코일(131a)을 집중적으로 배치시킴으로써, 특정 위치에서의 미세한 자기장의 변화를 감지할 수 있고, 이를 통해, 동전과 같이 비교적 작은 크기의 외부 이물질(1)도 검출할 수 있다.
이에 따라, 비교적 작은 크기의 외부 이물질(1)로 인해 발생할 수 있는 화재와 무선 전력 전송 시스템의 오동작을 사전에 방지할 수 있다.
도 8은 도 7의 코일 체인의 배열 구조를 도시한 도면이고, 도 9는 나선 코일의 형태에 따른 코일 체인의 배열 구조를 도시한 도면이다.
도 8의 (a)에 도시한 바와 같이, 검출 코일(130)은, 수직 방향으로 배치된 복수의 코일 체인(132)이 수평 방향(좌우 방향)으로 배열될 수 있고, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 수평 방향으로 배치된 복수의 코일 체인(132)이 수직 방향(상하 방향)으로 배열될 수 있다. 여기서, 수평 방향 또는 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132)은 각 나선 코일(131a)이 격자 형태를 갖도록 배열되거나, 각 나선 코일(131a) 사이에 빈 공간 없도록 배열 될 수 있다.
또한, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이, 검출 코일(130)은, 수직 방향으로 배치된 복수의 코일 체인(132)이 수평 방향(좌우 방향)으로 배열되고, 수평 방향으로 배치된 복수의 코일 체인(132)이 수직 방향(상하 방향)으로 배열될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체는, 복수의 단위 코일 셀(131)을 연결하여 코일 체인(132)으로 구성할 수 있고, 이 코일 체인을 배열하여 검출 코일을 형성할 수 있기 때문에, 다양한 송신 유닛의 크기에 맞게 검출 코일(130)을 형성할 수 있는 이점이 있다.
전술한 바와 같이, 단위 코일 셀(131)의 나선 코일(131a)은, 사각 나선형(a), 마름모 나선형(d) 및 육각 나선형(e) 등의 다각 나선형, 원 나선형 및 타원 나선형(b) 중 적어도 하나로 이루어질 수 있는데, 도 8의 코일 체인(132)의 배열 구조는 나선 코일(131a)의 형태에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로, 코일 체인(132)의 배열 구조는, 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 나선 코일(131a)이 사각 나선형으로 이루어지는 경우 사각 매트릭스(Rectangular matrix) 형태를 가질 수 있고, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 나선 코일(131a)이 원 나선형으로 이루어지는 경우 원 매트릭스(Circular matrix) 형태를 가질 수 있다.
또한, 코일 체인(132)의 배열 구조는, 도 9의 (c)에 도시한 바와 같이, 나선 코일(131a)이 삼각 나선형으로 이루어지는 경우 삼각 매트릭스(Triangle matrix) 형태를 가질 수 있고, 도 9의 (d)에 도시한 바와 같이, 나선 코일(131a)이 마름모 나선형으로 이루어지는 경우 마름모 매트릭스(Rhombus matrix) 형태를 가질 수 있다.
또한, 코일 체인(132)의 배열 구조는, 도 9의 (e)에 도시한 바와 같이, 나선 코일(131a)이 육각 나선형으로 이루어지는 경우 육각 매트릭스(Hexagonal matrix) 형태를 가질 수 있다.
도 10은 도 8의 (c)에 도시된 코일 체인의 배열 구조를 확대한 확대도이고, 도 11은 도 7의 코일 체인의 배열 구조로서 나선 코일이 중첩되도록 배열된 구조를 도시한 도면이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 검출 코일(130)은 나선 코일(131a)이 서로 중첩되지 않도록 배열될 수 있다.
구체적으로, 코일 체인(132)은 나선 코일(131a) 사이 마다 다른 코일 체인(132)의 나선 코일(131a)이 삽입될 수 있는 삽입 공간이 마련되도록 연결될 수 있다. 그리고, 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132)의 삽입 공간에 수평 방향으로 배열된 코일 체인(132)의 나선 코일(131a)을 삽입하고, 수평 방향으로 배열된 코일 체인(132)의 삽입 공간에 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132)의 나선 코일(131a)을 삽입함으로써, 각 나선 코일(131a)이 서로 중첩되지 않도록 배열될 수 있다.
이와 같이, 수직 및 수평 방향으로 배열된 코일 체인(132)의 각 나선 코일(131a)이 서로 중첩되지 않도록 배열됨으로써, 각 나선 코일(131a) 사이에서 발생되는 기생 커패시턴스를 최소화하여 외부 이물질(1)의 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 검출 코일(130)은, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132) 모두 기판(140) 상부에 배치되거나, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132) 중 어느 하나가 기판(140) 상부에 배치되면 나머지 다른 하나는 기판(140) 하부에 배치될 수 있다.
또한, 기판(140)은 다층 기판(140)으로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132)은 서로 다른 층에 배치될 수 있다.
한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 외부 이물질(1)의 검출 감도를 향상시키기 위해, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132)에 각각 유도되는 유도 전류의 방향은 서로 상쇄되지 않고 보강되도록 단위 코일 셀(131)을 배치하는 것이 바람직하다.
도 11에 도시한 바와 같이, 검출 코일(130)은 나선 코일(131a)이 서로 중첩되도록 배열될 수 있다.
구체적으로, 코일 체인(132)은 나선 코일(131a) 사이에 삽입 공간이 마련되지 않도록 연결될 수 있다. 그리고, 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132)의 빈 공간에 수평 방향으로 배열된 코일 체인(132)을 배치하여, 각 나선 코일(131a)이 중첩되도록 배열될 수 있다.
이와 같이, 수직 및 수평 방향으로 배열된 코일 체인(132)의 각 나선 코일(131a)이 서로 중첩되도록 배열됨으로써, 외부 이물질(1)의 검출 위치를 확인할 수 있다. 즉, 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132) 중 전압 변화가 있는 코일 체인(132)을 검출하면 외부 이물질(1)의 X좌표를 확인할 수 있고, 수평 방향으로 배열된 코일 체인(132) 중 전압 변화가 있는 코일 체인(132)을 검출하면 외부 이물질(1)의 Y좌표를 확인할 수 있어, 외부 이물질(1)의 검출 좌표(X, Y)를 확인할 수 있다.
여기서, 검출 코일(130)은, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132) 모두 기판(140) 상부에 배치되거나, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132) 중 어느 하나가 기판(140) 상부에 배치되면 나머지 다른 하나는 기판(140) 하부에 배치될 수 있다.
또한, 기판(140)은 다층 기판(140)으로 이루어질 수 있으며, 이 경우, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132)은 서로 다른 층에 배치될 수 있다.
한편, 도 10에 도시한 바와 같이, 외부 이물질(1)의 검출 감도를 향상시키기 위해, 수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 코일 체인(132)에 각각 유도되는 유도 전류의 방향은 서로 상쇄되지 않고 보강되도록 단위 코일 셀(131)을 배치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되지 않으며, 후술되는 청구범위 및 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 전기 자동차, AGV(Automated Guided Vehicle) 및 로봇 등의 무선 전기 충전 시스템 분야에 이용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 무선 전력 전송 시스템에 있어서 송전 코일 및 수전 코일 사이에 배치되며, 상기 송전 코일 및 수전 코일 사이에 위치한 외부 이물질을 검출하는 검출 코일로서,
    나선형으로 복수 회 감긴 나선 코일;
    상기 나선 코일의 양단에 각각 연결되는 제1 및 제2 연결 라인; 및
    상기 제1 및 제2 연결 라인과 대향 배치되는 제3 연결 라인으로 이루어지는 복수의 단위 코일 셀
    을 포함하는 무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선 코일은
    다각 나선형, 원 나선형 및 타원 나선형 중 적어도 하나로 이루어지는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 코일 셀은
    상기 제1 내지 제3 연결 라인을 통해 서로 연결되어 코일 체인을 구성하는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출 코일은
    수직 방향으로 배치된 복수의 상기 코일 체인이 수평 방향으로 배열되는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출 코일은
    수평 방향으로 배치된 복수의 상기 코일 체인이 수직 방향으로 배열되는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출 코일은
    수직 방향으로 배치된 복수의 상기 코일 체인이 수평 방향으로 배열되고, 수평 방향으로 배치된 복수의 상기 코일 체인이 수직 방향으로 배열되는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 검출 코일은
    상기 나선 코일이 서로 중첩되지 않도록 배열되는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 검출 코일은
    상기 나선 코일이 서로 중첩되도록 배열되는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상부에 상기 나선 코일과 상기 제1 내지 제3 연결 라인이 배치되는 기판을 더 포함하고,
    상기 기판은
    상기 나선 코일 중앙에 위치한 상기 나선 코일의 일단에 대응하여 제1 비아 홀이 형성되고, 상기 제2 연결 라인의 일단에 대응하여 제2 비아 홀이 형성되는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 검출 코일은
    상기 기판 하부에 배치되며, 상기 제1 및 제2 비아 홀을 통해 상기 나선 코일의 일단 및 상기 제2 연결 라인의 일단을 연결하는 제4 연결 라인을 더 포함하는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 검출 코일이 배치되는 기판을 더 포함하고,
    수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 상기 코일 체인 중 어느 하나가 상기 기판 상부에 배치되면 나머지 다른 하나는 상기 기판 하부에 배치되는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 검출 코일이 배치되는 다층 기판을 더 포함하고,
    수평 방향 및 수직 방향으로 배열된 상기 코일 체인은 서로 다른 층에 배치되는
    무선 전력 전송 시스템의 검출 코일.
  13. 무선 전력 전송 시스템에 있어서 외부 이물질을 검출하는 코일 구조체로서,
    교류 전력을 송전하는 송전 코일;
    상기 송전 코일과 이격되며 상기 송전 코일이 송전한 상기 교류 전력을 수전하는 수전 코일; 및
    상기 송전 코일 및 수전 코일 사이에 배치되며, 상기 송전 코일 및 수전 코일 사이에 위치한 외부 이물질을 검출하는 검출 코일을 포함하고,
    상기 검출 코일은
    나선형으로 복수 회 감긴 나선 코일과, 상기 나선 코일의 양단에 각각 연결되는 제1 및 제2 연결 라인과, 상기 제1 및 제2 연결 라인과 대향 배치되는 제3 연결 라인으로 이루어지는 복수의 단위 코일 셀을 포함하는
    무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 코일 셀은
    상기 제1 내지 제3 연결 라인을 통해 서로 연결되어 코일 체인을 구성하는
    무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 검출 코일은
    수직 방향으로 배치된 복수의 상기 코일 체인이 수평 방향으로 배열되거나, 수평 방향으로 배치된 복수의 상기 코일 체인이 수직 방향으로 배열되는
    무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 검출 코일은
    수직 방향으로 배치된 복수의 상기 코일 체인이 수평 방향으로 배열되고, 수평 방향으로 배치된 복수의 상기 코일 체인이 수직 방향으로 배열되는
    무선 전력 전송 시스템의 코일 구조체.
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