요약
유선 방식 충전의 불편함을 해결하기 위해 무선 충전 기술이 도입되고 있습니다. 전자기 유도와 자기 공명을 이용한 이 기술은 근거리에서 코일 간의 유도 결합을 통해 충전을 수행합니다. 그러나 다수의 송신 코일과 수신 코일이 사용하는 경우 적절한 전류 조절이 이루어지지 않으면 에너지 손실이 발생할 수 있습니다. 따라서 효율적인 무선 충전을 위해 송신 코일의 전류를 조절하는 제어 장치가 필요합니다. 이 장치는 전력 손실을 최소화하고 효율을 극대화하며, 더 빠른 배터리 충전을 가능하게 합니다.
기본 정보
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특허명: 복수의 무선 전력 전송 장치들을 이용한 무선 충전 시스템에서의 전력 전송 효율을 개선하기 위한 입력 전원 제어 장치 및 그 동작 방법
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발명자: 안덕주 교수
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출원번호: 10-2019-0078769
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등록번호: 10-2155807
상세 정보
발명의 배경과 필요성
기술의 배경과 문제점
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최근 유선 방식의 충전 기법이 사용자의 편의를 저해하므로, 무선 충전 기술이 도입되고 있음. 무선 충전 기술로는 전자기 유도와 자기 공명에 따른 방식이 있음. 이들 방식은 근역장에서 코일 주위의 비 방사형 감쇄교류 신호를 사용함. 즉, 무선 전력 전송 장치의 1차 코일과 수신 장치의 2차 코일 간의 유도 결합을 통해 배터리를 충전함.
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무선 충전 효율을 증대시키기 위해 복수의 무선 전력 전송 장치를 사용하여 하나의 수신 장치에 무선 전력을 전송하는 시스템이 도입됨. 그러나 복수의 송신 코일과 수신 코일 간의 상호 인덕턴스의 크기에 맞춰 송신 코일에 인가되는 전류를 조절하지 않으면 에너지 손실이 발생함.
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각 무선 전력 전송 장치의 상호 인덕턴스와 전류 간의 크기 비율이 동일한 값으로 일치할 경우, 최대의 무선 전력 전송 효율을 획득할 수 있음. 이를 위해 각 송신 코일에 인가되는 전류를 조절하는 제어 장치가 필요함.
기술의 필요성
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무선 충전 시스템에서 발생하는 전력 손실을 최소화하는 것이 중요함. 서로 다른 상호 인덕턴스를 가지는 복수의 무선 전력 전송 장치들이 효율적으로 작동하기 위해서는 각 송신 코일에 적절한 전류가 인가되어야 함.
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무선 충전 시스템의 전력 손실을 최소화하고 전송 효율을 극대화하기 위해, 송신 코일과 수신 코일 간의 상호 인덕턴스 및 전류 간의 비율을 일정하게 맞출 수 있는 제어 장치가 필요함.
구현 방법
기술의 원리
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본 발명의 입력 전원 제어 장치는 복수의 무선 전력 전송 장치 각각에 직류 전원을 공급하는 직류 전원 공급부와 송신 코일과 수신 코일 간의 상호 인덕턴스와 입력 전류 간의 비율을 조정하는 전압 제어부로 구성됨. 전압 제어부는 각 무선 전력 전송 장치에 인가되는 직류 전압의 크기를 조절하여 전송 효율을 극대화함.
구체적인 구현 방법
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각 무선 전력 전송 장치는 직류 전원을 교류 전압으로 변환하는 인버터 스위치, 제1 인덕터 및 제1 커패시터, 제2 커패시터와 송신 코일로 구성된 LCC 인버터로 구성됨.
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전압 제어부는 저항 측정부와 입력 저항 조정부를 포함하며, 입력 저항 조정부는 각 무선 전력 전송 장치에 인가되는 직류 전압을 조절하여 각 장치의 입력 저항을 동일한 값으로 맞춤. 이를 통해 모든 송신 코일의 반사 저항을 일치시켜서 전송 효율을 극대화함.
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기준 저항 값 저장부는 미리 설정된 기준 저항 값을 저장하며, 입력 저항 조정부는 이를 기반으로 직류 전압을 조절함. 감소 제어부와 증가 제어부는 기준 저항 값을 기준으로 각 무선 전력 전송 장치에 인가되는 전압을 개별 조절함.
기술의 장점
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입력 전원 제어 장치를 통해 무선 충전 시스템의 전력 전송 효율을 높일 수 있음. 각 무선 전력 전송 장치의 송신 코일에서의 반사 저항과 입력 전류를 비례적으로 맞추어 최대 효율을 달성함.
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무선 충전 시스템에서 전력 손실을 최소화하고, 결과적으로 기기 배터리 충전 속도를 향상시킬 수 있음.
시장 동향
무선 충전 시스템 시장 동향
무선 충전 효율 제어 시스템
무선 전력 전송 기술 응용 분야
대표도면
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