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KR102676502B1 - Wireless charging system and method for electric scooter of vehicle - Google Patents

Wireless charging system and method for electric scooter of vehicle Download PDF

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KR102676502B1
KR102676502B1 KR1020220030912A KR20220030912A KR102676502B1 KR 102676502 B1 KR102676502 B1 KR 102676502B1 KR 1020220030912 A KR1020220030912 A KR 1020220030912A KR 20220030912 A KR20220030912 A KR 20220030912A KR 102676502 B1 KR102676502 B1 KR 102676502B1
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KR
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electric scooter
power
pad
transmission
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KR1020220030912A
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Korean (ko)
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KR20230104485A (en
Inventor
권대환
박세진
Original Assignee
주식회사 유라코퍼레이션
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Publication date
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Abstract

본 발명은 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전동스쿠터에 탑재되는 무선전력 수신부와 차량에 탑재되는 무선전력 송신부를 포함하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템으로서, 무선전력 수신부는, 무선으로 전력을 수신하는 수신 패드와, 수신 패드에 연결되고 복수의 커패시터와 복수의 스위치를 구비하는 수신측 커패시턴스 매칭부와, 수신 패드에 수신된 수신전력을 감지하는 수신측 센서부와, 무선전력 송신부로부터 송신 패드의 송신전력에 대한 정보를 수신하는 수신측 통신부와, 수신전력과 송신전력을 이용하여 수신측 커패시턴스 매칭부의 최적 커패시턴스를 결정하고 최적 커패시턴스를 기초로 수신측 커패시턴스 매칭부를 제어하여 수신 패드의 공진 주파수를 조정하는 수신측 제어부를 구비함으로써, 차량에 전동스쿠터를 보관한 상태로 목적지 인근까지 이동하면서 전동스쿠터의 배터리를 무선으로 충전할 수 있음은 물론이고, 전동스쿠터의 위치 변화가 발생하더라도 공진 주파수를 조정하여 전송 효율을 보상함으로써, 항상 최대의 전송 효율로 전동스쿠터를 무선충전할 수 있다.
The present invention relates to a wireless charging system and method for electric scooters for vehicles.
In addition, the present invention is a wireless charging system for an electric scooter for a vehicle that includes a wireless power receiver mounted on an electric scooter and a wireless power transmitter mounted on a vehicle, wherein the wireless power receiver includes a receiving pad that wirelessly receives power, and a receiving pad A receiving-side capacitance matching unit that is connected and has a plurality of capacitors and a plurality of switches, a receiving-side sensor unit that detects the receiving power received by the receiving pad, and a wireless power transmitting unit that receives information about the transmitting power of the transmitting pad. By providing a receiving-side communication unit and a receiving-side control unit that determines the optimal capacitance of the receiving-side capacitance matching unit using the receiving power and transmitting power and controls the receiving-side capacitance matching unit based on the optimal capacitance to adjust the resonance frequency of the receiving pad, Not only can you charge the electric scooter's battery wirelessly while moving to the vicinity of your destination with the electric scooter stored in the vehicle, but even if the position of the electric scooter changes, the resonance frequency is adjusted to compensate for transmission efficiency, ensuring that the electric scooter always remains at its maximum level. Electric scooters can be charged wirelessly with a transmission efficiency of .

Figure R1020220030912
Figure R1020220030912

Description

차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템 및 방법{Wireless charging system and method for electric scooter of vehicle}{Wireless charging system and method for electric scooter of vehicle}

본 발명은 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless charging system and method for electric scooters for vehicles.

일반적으로, 전동스쿠터는 대중교통이나 차량으로 가기 어려운 단거리를 이동하기 위한 용도로 사용되고 있는데, 이러한 전동스쿠터를 대여하는 서비스를 이용하거나 전동스쿠터를 구매하여 이용하는 사용자가 증가하고 있다.In general, electric scooters are used to travel short distances that are difficult to reach by public transportation or vehicles, and the number of users who use electric scooter rental services or purchase electric scooters is increasing.

또한, 차량의 제조사에서는 차량의 구매 시 차량과 함께 전동스쿠터를 증정하는 옵션을 제공함으로써, 차량에 전동스쿠터를 보관한 상태로 목적지 인근까지 이동한 후 차량이 주차된 위치부터 목적지까지 전동스쿠터를 이용하여 이동할 수 있도록 하고 있다.In addition, the vehicle manufacturer provides an option to give an electric scooter along with the vehicle when purchasing the vehicle, so you can store the electric scooter in the vehicle, move to the vicinity of your destination, and then use the electric scooter from where the vehicle is parked to the destination. So that it can be moved.

한편, 전동스쿠터는 가정이나 충전소에 설치된 충전 시스템을 통해 배터리의 충전이 가능하므로, 차량에 전동스쿠터를 보관한 상태로 목적지 인근까지 이동하는 동안에는 전동스쿠터의 충전이 불가능한 문제점이 있다.On the other hand, since electric scooters can be charged through a charging system installed at home or at a charging station, there is a problem in that it is impossible to charge the electric scooter while it is stored in a vehicle and moving to the vicinity of the destination.

이로 인해, 목적지로 이동하기 이전에 미리 전동스쿠터를 충전해 두어야 하는 불편함이 발생하고, 전동스쿠터의 배터리를 충분하게 충전되지 않았을 경우 목적지까지 전동스쿠터를 타고 이동할 수 없게 된다.This causes the inconvenience of having to charge the electric scooter in advance before moving to the destination, and if the battery of the electric scooter is not sufficiently charged, it becomes impossible to ride the electric scooter to the destination.

따라서, 차량의 제조사에서는 차량에서 전동 자전거 또는 전동스쿠터를 충전할 수 있는 충전 시스템을 개발하고 있는데, 이 중에는, 차량의 12V 시거잭을 이용하여 전동스쿠터를 충전하는 충전 시스템이 있다.Accordingly, vehicle manufacturers are developing charging systems that can charge electric bicycles or electric scooters in vehicles. Among these, there is a charging system that charges electric scooters using the vehicle's 12V cigarette lighter jack.

그러나, 종래의 시거잭을 이용한 충전 시스템은, 차량 이동 시 진동이나 충격에 의해 시거잭이 빠지거나 접촉이 불안정한 상태가 되기 때문에, 정상적인 충전이 어려운 상황이 빈번하게 발생하고, 시거잭 커넥터의 약한 내구성으로 인해 자주 교체해야 하며 구조적으로 화재에 취약한 문제점이 있다.However, in the conventional charging system using a cigarette lighter, situations in which normal charging is difficult often occur because the cigarette lighter is dislodged or the contact becomes unstable due to vibration or impact when the vehicle is moved, and due to the weak durability of the cigarette lighter connector, frequent charging is difficult. It needs to be replaced and is structurally vulnerable to fire.

아울러, 무선충전 기술을 적용하여 차량에서 전동스쿠터를 충전하려는 연구 및 개발도 이루어지고 있으나, 이 경우에는, 차량의 진동이나 움직임에 의해 전동스쿠터의 위치 변화가 발생하기 때문에, 무선충전이 정상적으로 이루어지기 어렵고 무선전력의 전송 효율도 저하되는 문제점이 있다.In addition, research and development are being conducted to apply wireless charging technology to charge electric scooters in vehicles. However, in this case, because the position of the electric scooter changes due to vibration or movement of the vehicle, wireless charging does not occur normally. There is a problem that it is difficult and the transmission efficiency of wireless power is reduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 진동이나 움직임에 의해 전동스쿠터의 위치 변화가 발생하더라도, 최대의 전송 효율로 전동스쿠터를 무선충전할 수 있는 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was developed in consideration of the above problems, and is a wireless charging system for an electric scooter for a vehicle that can wirelessly charge an electric scooter with maximum transmission efficiency even if the position of the electric scooter changes due to vibration or movement of the vehicle. The purpose is to provide a method.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전동스쿠터에 탑재되는 무선전력 수신부와 차량에 탑재되는 무선전력 송신부를 포함하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템으로서, 상기 무선전력 수신부는, 무선으로 전력을 수신하는 수신 패드; 상기 수신 패드에 연결되고, 복수의 커패시터와 복수의 스위치를 구비하는 수신측 커패시턴스 매칭부; 상기 수신 패드에 수신된 수신전력을 감지하는 수신측 센서부; 상기 무선전력 송신부로부터 상기 송신 패드의 송신전력에 대한 정보를 수신하는 수신측 통신부; 및 수신전력과 송신전력을 이용하여 상기 수신측 커패시턴스 매칭부의 최적 커패시턴스를 결정하고, 최적 커패시턴스를 기초로 상기 수신측 커패시턴스 매칭부를 제어하여 상기 수신 패드의 공진 주파수를 조정하는 수신측 제어부;를 포함하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템을 제공한다.The present invention for achieving the above object is a wireless charging system for an electric scooter for a vehicle including a wireless power receiver mounted on an electric scooter and a wireless power transmitter mounted on a vehicle, wherein the wireless power receiver receives power wirelessly. receiving pad; a receiving-side capacitance matching unit connected to the receiving pad and including a plurality of capacitors and a plurality of switches; a receiving side sensor unit that detects receiving power received by the receiving pad; a receiving side communication unit that receives information about the transmission power of the transmission pad from the wireless power transmission unit; And a receiving-side control unit that determines the optimal capacitance of the receiving-side capacitance matching unit using the receiving power and transmitting power, and controls the receiving-side capacitance matching unit based on the optimal capacitance to adjust the resonance frequency of the receiving pad. Provides a wireless charging system for electric scooters for vehicles.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 수신측 제어부는, 상기 수신측 커패시턴스 매칭부의 커패시턴스를 복수 회 변경하면서 송신전력과 수신전력 간의 비에 따른 송수신 효율을 획득하고, 송수신 효율이 가장 큰 커패시턴스를 최적 커패시턴스로 결정한다.In a preferred embodiment, the receiving side control unit changes the capacitance of the receiving side capacitance matching unit multiple times to obtain transmission and reception efficiency according to the ratio between transmission power and reception power, and determines the capacitance with the highest transmission and reception efficiency as the optimal capacitance. do.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 수신측 커패시턴스 매칭부는, 복수의 커패시터가 병렬로 연결되고, 커패시터 각각에 스위치가 직렬 연결된다.In a preferred embodiment, the receiving capacitance matching unit includes a plurality of capacitors connected in parallel, and a switch is connected in series to each capacitor.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 수신측 커패시턴스 매칭부는, 복수의 스위치 중 적어도 하나의 스위치를 개방 또는 단락시켜서 커패시턴스를 변경한다.In a preferred embodiment, the receiving capacitance matching unit changes capacitance by opening or shorting at least one switch among a plurality of switches.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 수신측 제어부는, 에러 발생 여부, 충전 중단 요청 및 완충 여부를 모니터링하고, 에러가 발생하거나 충전 중단을 요청받거나 전동스코터의 배터리가 완충되면 충전을 종료한다.In a preferred embodiment, the receiving side control unit monitors whether an error occurs, a request to stop charging, and whether the battery is fully charged, and ends charging when an error occurs, a request to stop charging is received, or the battery of the electric scooter is fully charged.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 무선전력 송신부는, 무선으로 전력을 송신하는 송신 패드; 상기 송신 패드에 연결되고, 복수의 커패시터와 복수의 스위치를 구비하는 송신측 커패시턴스 매칭부; 상기 송신 패드로부터 송신되는 송신전력을 감지하는 송신측 센서부; 상기 송신 패드의 송신전력에 대한 정보를 상기 무선전력 수신부에 송신하고, 상기 무선전력 수신부로부터 상기 수신 패드의 수신전력에 대한 정보를 수신하는 송신측 통신부; 및 수신전력과 송신전력을 이용하여 상기 송신측 커패시턴스 매칭부의 최적 커패시턴스를 결정하고, 최적 커패시턴스를 기초로 상기 송신측 커패시턴스 매칭부를 제어하여 상기 송신 패드의 공진 주파수를 조정하는 송신측 제어부;를 포함한다.In a preferred embodiment, the wireless power transmitter includes a transmission pad that transmits power wirelessly; a transmission-side capacitance matching unit connected to the transmission pad and including a plurality of capacitors and a plurality of switches; a transmitting side sensor unit that detects transmission power transmitted from the transmitting pad; a transmission-side communication unit that transmits information about the transmission power of the transmission pad to the wireless power receiver and receives information about the reception power of the reception pad from the wireless power reception unit; And a transmission-side control unit that determines the optimal capacitance of the transmission-side capacitance matching unit using reception power and transmission power, and controls the transmission-side capacitance matching unit based on the optimal capacitance to adjust the resonance frequency of the transmission pad. .

또한, 본 발명은 전동스쿠터에 탑재되는 무선전력 수신부와 차량에 탑재되는 무선전력 송신부를 포함하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템에서 수행되는 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법으로서, 상기 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템이, 수신 패드에 수신되는 수신전력을 모니터링하는 모니터링 단계; 상기 수신 패드의 수신전력에 대한 정보를 상기 무선전력 송신부에 송신하고, 상기 무선전력 송신부로부터 송신 패드의 송신전력에 대한 정보를 수신하는 정보 송수신 단계; 수신전력과 송신전력을 이용하여 최적 커패시턴스를 결정하는 최적 커패시턴스 결정 단계; 및 최적 커패시턴스를 기초로 상기 수신 패드와 상기 송신 패드의 공진 주파수를 조정하는 조정 단계;를 포함하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method of wirelessly charging an electric scooter for a vehicle performed in a wireless charging system for an electric scooter for a vehicle including a wireless power receiver mounted on an electric scooter and a wireless power transmitter mounted on a vehicle, wherein the wireless charging system for an electric scooter for a vehicle includes, A monitoring step of monitoring reception power received by the reception pad; An information transmission and reception step of transmitting information about the reception power of the reception pad to the wireless power transmitter and receiving information about the transmission power of the transmission pad from the wireless power transmission unit; An optimal capacitance determination step of determining the optimal capacitance using reception power and transmission power; and an adjustment step of adjusting the resonance frequencies of the receiving pad and the transmitting pad based on optimal capacitance.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 최적 커패시턴스 결정 단계는, 커패시턴스를 복수 회 변경하면서 송신전력과 수신전력 간의 비에 따른 송수신 효율을 획득하고, 송수신 효율이 가장 큰 커패시턴스를 최적 커패시턴스로 결정한다.In a preferred embodiment, in the step of determining the optimal capacitance, transmission and reception efficiency is obtained according to the ratio between transmission power and reception power while changing the capacitance multiple times, and the capacitance with the highest transmission and reception efficiency is determined as the optimal capacitance.

바람직한 실시예에 있어서, 에러 발생 여부, 충전 중단 요청 및 완충 여부를 모니터링하고, 에러가 발생하거나 충전 중단을 요청받거나 전동스코터의 배터리가 완충되면 충전을 종료하는 단계;를 더 포함한다.In a preferred embodiment, the method further includes monitoring whether an error occurs, a request to stop charging, and whether the battery is fully charged, and terminating charging when an error occurs, a request to stop charging is received, or the battery of the electric scooter is fully charged.

전술한 과제해결 수단에 의해 본 발명은 차량의 송신 패드에서 송신되는 무선전력을 전동스쿠터의 수신 패드에서 수신하여 전동스쿠터 배터리를 충전할 수 있게 함으로써, 차량에 전동스쿠터를 보관한 상태로 목적지 인근까지 이동하면서 전동스쿠터의 배터리를 무선으로 충전할 수 있는 효과가 있다.By means of the above-mentioned problem solving means, the present invention enables charging the electric scooter battery by receiving wireless power transmitted from the transmitting pad of the vehicle at the receiving pad of the electric scooter, so that the electric scooter can be stored near the destination while the electric scooter is stored in the vehicle. It has the effect of wirelessly charging the battery of an electric scooter while moving.

또한, 본 발명은 차량의 주행에 따른 진동이나 충격에 의해 전동스쿠터의 위치가 달라지면서 송신 패드와 수신 패드 간의 결합계수가 변하여 무선 전력의 전송 효율이 저하될 경우, 수신전력과 송신전력을 기초로 최적 커패시턴스를 결정하고 공진 주파수를 조정하여 전송 효율을 보상함으로써, 전동스쿠터의 위치 변화가 발생하더라도 항상 최대의 전송 효율로 전동스쿠터를 무선충전할 수 있는 효과가 있다.In addition, in the present invention, when the coupling coefficient between the transmitting pad and the receiving pad changes as the position of the electric scooter changes due to vibration or impact due to the driving of the vehicle, and the transmission efficiency of wireless power decreases, the transmission efficiency of wireless power is reduced based on the receiving power and the transmitting power. By determining the optimal capacitance and adjusting the resonance frequency to compensate for transmission efficiency, it is possible to wirelessly charge the electric scooter with maximum transmission efficiency even if the position of the electric scooter changes.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템의 수신측 커패시턴스 매칭부를 설명하기 위한 도면.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법을 설명하기 위한 도면.
1 is a diagram illustrating a wireless charging system for an electric scooter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram illustrating a capacitance matching unit on the receiving side of a wireless charging system for an electric scooter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figures 3 and 4 are diagrams for explaining a wireless charging method for an electric scooter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

하기의 설명에서 본 발명의 특정 상세들이 본 발명의 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있는데, 이들 특정 상세들 없이 또한 이들의 변형에 의해서도 본 발명이 용이하게 실시될 수 있다는 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.In the following description, specific details of the present invention are set forth to provide a general understanding of the present invention; however, it is known to those skilled in the art that the present invention can be readily practiced without these specific details and with modifications thereof. It will be self-evident to those who have it.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하되, 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는데 필요한 부분을 중심으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying FIGS. 1 to 4, focusing on the parts necessary to understand the operation and action according to the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템의 수신측 커패시턴스 매칭부를 설명하기 위한 도면이다.Figure 1 is a diagram for explaining a wireless charging system for an electric scooter for a vehicle according to an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram for explaining a capacitance matching unit on the receiving side of a wireless charging system for an electric scooter for a vehicle according to an embodiment of the present invention. It is a drawing.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템(1000)은 무선전력 수신부(100) 및 무선전력 송신부(200)를 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the electric scooter wireless charging system 1000 for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a wireless power receiving unit 100 and a wireless power transmitting unit 200.

이러한, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템(1000)은 차량에 전동스쿠터를 보관한 상태에서 전동스쿠터의 배터리(10)를 충전할 수 있도록 한 것으로, 차량이 주행하는 동안에도 전동스쿠터의 충전이 가능하며, 차량의 시거잭이나 전원 케이블을 연결할 필요없이 무선충전 방식으로 전동스쿠터의 배터리(10)를 충전하므로, 사용자의 편의성이 향상됨은 물론이고 시거잭이나 전원 케이블의 탈거로 인한 충전 중단이나 접촉 불량에 의한 화재를 방지할 수 있다.The wireless charging system 1000 for an electric scooter for a vehicle according to an embodiment of the present invention allows charging the battery 10 of the electric scooter while the electric scooter is stored in the vehicle, even while the vehicle is driving. It is possible to charge the electric scooter, and the battery (10) of the electric scooter is charged using a wireless charging method without the need to connect the vehicle's cigarette lighter jack or power cable, which not only improves user convenience but also allows charging by removing the cigarette lighter jack or power cable. Fires caused by interruption or poor contact can be prevented.

상기 무선전력 수신부(100)는 전동스쿠터에 구비되는 것으로, 수신 패드(110), 수신측 커패시턴스 매칭부(120), AC/DC 변환부(130), 수신측 센서부(140), 수신측 입력부(150), 수신측 통신부(160), 수신측 표시부(170) 및 수신측 제어부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.The wireless power receiving unit 100 is provided on an electric scooter and includes a receiving pad 110, a receiving-side capacitance matching unit 120, an AC/DC converter 130, a receiving-side sensor unit 140, and a receiving-side input unit. It may be configured to include (150), a receiving-side communication unit 160, a receiving-side display unit 170, and a receiving-side control unit 180.

상기 수신 패드(110)는 송신 패드(210)로부터 무선으로 송신되는 전력을 수신한다.The receiving pad 110 receives power transmitted wirelessly from the transmitting pad 210.

이러한, 수신 패드(110)는 무선으로 송신되는 전력을 수신하기 위한 하나 또는 복수 개의 코일을 포함하여 형성될 수 있으며, 자기유도 방식(Inductive coupling) 또는 자기공진 방식(resonant magnetic coupling)으로 전력을 수신할 수 있다.The receiving pad 110 may be formed to include one or more coils for receiving wirelessly transmitted power, and may receive power through magnetic inductive coupling or resonant magnetic coupling. can do.

상기 수신측 커패시턴스 매칭부(120)는 수신 패드(110)에 연결되고 커패시턴스의 조절이 가능하도록 구비된 것으로, 복수의 커패시터(C1, C2, C3, Cn)와 복수의 스위치(S1, S2, S3, Sn)를 포함하여 구성된다.The receiving capacitance matching unit 120 is connected to the receiving pad 110 and is provided to allow adjustment of capacitance, and includes a plurality of capacitors (C1, C2, C3, Cn) and a plurality of switches (S1, S2, S3). , Sn).

도 2에 도시된 바와 같이, 수신측 커패시턴스 매칭부(120)는 복수의 커패시터(C1, C2, C3, Cn)가 병렬로 연결되고, 복수의 스위치(S1, S2, S3, Sn)는 각각의 커패시터와 수신 패드(110)를 직렬로 연결하는 구조로 형성된다.As shown in FIG. 2, the receiving capacitance matching unit 120 has a plurality of capacitors (C1, C2, C3, Cn) connected in parallel, and a plurality of switches (S1, S2, S3, Sn) each connected in parallel. It is formed in a structure that connects the capacitor and the receiving pad 110 in series.

이러한, 수신측 커패시턴스 매칭부(120)는 복수의 스위치(S1, S2, S3, Sn) 중 적어도 하나의 스위치를 개방 또는 단락시켜서 커패시터들(C1, C2, C3, Cn)의 연결 상태를 조정하는 방식으로 커패시턴스를 변경할 수 있다.The receiving capacitance matching unit 120 adjusts the connection state of the capacitors C1, C2, C3, and Cn by opening or shorting at least one switch among the plurality of switches S1, S2, S3, and Sn. You can change the capacitance in this way.

예컨대, 수신측 커패시턴스 매칭부(120)는 하나의 스위치를 개방하면 하나의 커패시터가 연결되고, N 개의 스위치를 개방하면 N 개의 커패시터가 연결되는 구조로 형성되므로, 개방된 스위치 개수만큼 커패시터가 연결되고 커패시터가 연결된 개수만큼 커패시턴스가 변경된다.For example, the receiving capacitance matching unit 120 is formed in a structure where one capacitor is connected when one switch is opened, and N capacitors are connected when N switches are opened, so capacitors are connected as many as the number of open switches. Capacitance changes according to the number of capacitors connected.

이와 같은, 수신측 커패시턴스 매칭부(120)는 차량 주행 시의 진동이나 충격에 의해 송신 패드(210)와 수신 패드(110) 간의 결합계수가 변화하여 무선전력의 전송 효율이 저하되면, 커패시턴스의 변경을 통해 임피던스 매칭이 이루어지도록 하거나 공진 주파수를 조정할 수 있게 한다.In this way, the receiving capacitance matching unit 120 changes the capacitance when the coupling coefficient between the transmitting pad 210 and the receiving pad 110 changes due to vibration or impact while the vehicle is running, and the transmission efficiency of wireless power decreases. This allows impedance matching to be achieved or the resonance frequency to be adjusted.

참고로, 전술한 결합계수는 송신 패드(210)와 수신 패드(110) 간의 전자기적 결합의 정도를 나타내는 값으로, 송신 패드(210)와 수신 패드(110)의 거리, 방향 및 위치 중 적어도 하나에 의해 달라질 수 있으며, 예컨대, 차량 주행 시의 진동이나 충격에 의해 전동스쿠터의 위치가 변경되면 전동스쿠터에 구비된 수신 패드(110)와 차량에 구비된 송신 패드(210) 간의 위치 변화가 발생하여 결합 계수가 변할 수 있다.For reference, the above-mentioned coupling coefficient is a value indicating the degree of electromagnetic coupling between the transmitting pad 210 and the receiving pad 110, and is at least one of the distance, direction, and position of the transmitting pad 210 and the receiving pad 110. For example, when the position of the electric scooter changes due to vibration or impact while driving the vehicle, a change in position occurs between the receiving pad 110 provided on the electric scooter and the transmitting pad 210 provided on the vehicle. Coupling coefficients may vary.

한편, 수신측 커패시턴스 매칭부(120)에 구비된 적어도 하나의 스위치가 개방되면, 수신 패드(110)에 수신된 수신전력이 AC/DC 변환부(130)에 출력될 수 있다.Meanwhile, when at least one switch provided in the receiving capacitance matching unit 120 is opened, the receiving power received by the receiving pad 110 may be output to the AC/DC converting unit 130.

상기 AC/DC 변환부(130)는 수신측 커패시턴스 매칭부(120)에 연결되는 것으로, 수신측 커패시턴스 매칭부(120)에서 출력되는 수신전력을 교류에서 직류로 변환한다.The AC/DC conversion unit 130 is connected to the receiving capacitance matching unit 120 and converts the received power output from the receiving capacitance matching unit 120 from alternating current to direct current.

이러한, AC/DC 변환부(130)에서 변환된 직류 전력은 전동스쿠터의 배터리(10)에 출력되어 전동스쿠터의 배터리(10)를 충전하게 된다.The direct current power converted by the AC/DC converter 130 is output to the battery 10 of the electric scooter to charge the battery 10 of the electric scooter.

상기 수신측 센서부(140)는 수신 패드(110)에 수신된 수신전력을 감지한다.The receiving side sensor unit 140 detects the receiving power received by the receiving pad 110.

이러한, 수신측 센서부(140)는 수신 패드(110)에 연결된 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 입력전력과 출력전력을 감지하는 방식으로 수신전력을 감지할 수 있다.The receiving-side sensor unit 140 can detect the received power by detecting the input power and output power of the receiving-side capacitance matching unit 120 connected to the receiving pad 110.

또한, 수신측 센서부(140)는 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 입력단과 출력단에 각각 배치되며, 입력전력에 대응하는 전압과 전류를 감지하고 출력전력에 대응하는 전압과 전류를 감지하여 수신측 제어부(180)에 출력할 수 있다.In addition, the receiving-side sensor unit 140 is disposed at the input and output terminals of the receiving-side capacitance matching unit 120, respectively, and detects the voltage and current corresponding to the input power and detects the voltage and current corresponding to the output power to receive It can be output to the side control unit 180.

상기 수신측 입력부(150)는 무선충전의 시작 또는 중단을 지시하는 사용자 입력을 입력받기 위한 것으로, 입력 버튼, 스위치 또는 터치 패널의 형태로 형성될 수 있으며, 입력된 사용자 입력을 수신측 제어부(180)에 출력하도록 구비될 수 있다.The receiving side input unit 150 is for receiving a user input instructing to start or stop wireless charging, and may be formed in the form of an input button, switch, or touch panel, and receives the input user input from the receiving side control unit 180. ) can be provided to output.

상기 수신측 통신부(160)는 차량에 구비되는 무선전력 송신부(200)와의 통신을 위한 것으로, 와이파이 및 블루투스를 포함하는 근거리 무선 통신 방식으로 통신하도록 형성된다.The receiving side communication unit 160 is for communication with the wireless power transmission unit 200 provided in the vehicle, and is configured to communicate using a short-range wireless communication method including Wi-Fi and Bluetooth.

이러한, 수신측 통신부(160)는 무선전력 송신부(200)와 통신하여 무선충전이 가능한지 확인하고 이에 대한 응답을 수신하며, 무선충전을 요청하고 이에 대한 응답을 수신할 수 있다.The receiving communication unit 160 can communicate with the wireless power transmitting unit 200 to check whether wireless charging is possible and receive a response, and can request wireless charging and receive a response.

또한, 수신측 통신부(160)는 무전전력의 수신 상태, 예컨대, 수신전력에 대한 정보를 무선전력 송신부(200)에 송신하고 무선전력 송신부(200)로부터 무전전력의 송신 상태, 예컨대, 송신전력에 대한 정보를 수신하며, 전동스쿠터의 배터리(10)에 충전된 충전량에 대한 정보를 무선전력 송신부(200)에 송신할 수 있다.In addition, the receiving side communication unit 160 transmits information about the reception state of radio power, for example, received power, to the wireless power transmitter 200 and transmits information about the radio power transmission state, for example, transmission power, from the wireless power transmitter 200. Information about the amount of charge charged in the battery 10 of the electric scooter can be transmitted to the wireless power transmitter 200.

또한, 수신측 통신부(160)는 무선충전 과정에서 에러가 발생하면 에러 상태에 대한 정보를 무선전력 송신부(200)에 송신하고, 무선전력 송신부(200)에서 에러가 발생한 경우에는 무선전력 송신부(200)로부터 에러 상태에 대한 정보를 수신할 수 있다.In addition, when an error occurs during the wireless charging process, the receiving side communication unit 160 transmits information about the error state to the wireless power transmitter 200, and when an error occurs in the wireless power transmitter 200, the wireless power transmitter 200 ) You can receive information about the error status from .

아울러, 수신측 통신부(160)는 무선전력 송신부(200)와 통신하여 전동스쿠터의 배터리(10)의 완충 여부에 대한 정보를 송신하고, 무선충전의 중단 및 통신 종료 여부에 대한 정보를 수신하여 이에 대한 응답을 송신할 수 있다.In addition, the receiving communication unit 160 communicates with the wireless power transmitting unit 200 to transmit information on whether the battery 10 of the electric scooter is fully charged, and receives information on whether wireless charging is interrupted and communication is terminated. A response can be sent.

상기 수신측 표시부(170)는 무선충전에 대한 정보를 표시하기 위한 것으로, 엘이디(LED) 또는 엘씨디(LCD)로 구비될 수 있다.The display unit 170 on the receiving side is for displaying information about wireless charging and may be provided with an LED or LCD.

이러한, 수신측 표시부(170)는 무선충전이 시작되면 무선충전을 시작한 것을 표시하고, 차량의 배터리(20) 상태에 따라 무선충전이 불가능한 경우 무선충전의 불가능한 것을 표시하며, 무선충전이 진행되는 동안에는 전동스쿠터의 배터리(10)의 충전량을 표시하고, 무선충전 과정에서 에러가 발생하면 에러 상태를 표시할 수 있다.When wireless charging starts, the receiving side display unit 170 displays that wireless charging has started, and if wireless charging is not possible depending on the state of the vehicle's battery 20, it displays that wireless charging is impossible. While wireless charging is in progress, the display unit 170 on the receiving side displays that wireless charging has started. The charging amount of the electric scooter's battery 10 can be displayed, and an error state can be displayed if an error occurs during the wireless charging process.

또한, 수신측 표시부(170)는 무선충전이 중단되거나 전동스쿠터의 배터리(10)가 완충되면 무선충전의 중단 여부 또는 배터리의 완충 여부를 표시할 수 있다.Additionally, when wireless charging is stopped or the battery 10 of the electric scooter is fully charged, the display unit 170 on the receiving side may display whether wireless charging is stopped or whether the battery is fully charged.

상기 수신측 제어부(180)는 전동스쿠터의 무선충전이 이루어지도록 제어하면서, 송신 패드(210)와 수신 패드(110) 간의 위치 변화가 발생한 경우, 수신 패드(110)의 공진 주파수를 조정하여 무선전력의 전송 효율이 최대치 또는 일정한 수준 이상을 유지하도록 제어한다.The receiving side control unit 180 controls wireless charging of the electric scooter, and when a change in position occurs between the transmitting pad 210 and the receiving pad 110, the wireless power is adjusted by adjusting the resonance frequency of the receiving pad 110. Control the transmission efficiency to be maintained at the maximum or above a certain level.

참고로, 차량에 전동스쿠터를 보관한 상태로 목적지 인근까지 이동하면서 전동스쿠터의 배터리(10)를 무선충전하는 경우, 차량의 주행에 따른 진동이나 충격이 전동스쿠터에 전달되기 때문에 전동스쿠터와 차량에 각각 구비된 수신 패드(110)와 송신 패드(210)의 위치 변화가 발생할 수 있는데, 이로 인해, 송신 패드(210)와 수신 패드(110) 간의 결합계수가 변하여 무선전력의 전송 효율이 저하될 수 있다.For reference, when wirelessly charging the electric scooter's battery (10) while moving to the vicinity of the destination with the electric scooter stored in the vehicle, vibration or shock due to the driving of the vehicle is transmitted to the electric scooter, so the electric scooter and the vehicle may be affected. Changes in the positions of the receiving pad 110 and the transmitting pad 210 may occur. As a result, the coupling coefficient between the transmitting pad 210 and the receiving pad 110 may change, which may reduce the transmission efficiency of wireless power. there is.

따라서, 수신측 제어부(180)는 위치 변화가 발생한 것으로 확인되면, 수신전력과 송신전력에 기초하여 현재의 위치에 대응하는 최적 커패시턴스를 결정하고, 최적 커패시턴스를 기초로 수신측 커패시턴스 매칭부(120)를 제어하여 수신 패드(110)의 공진 주파수를 조정하게 된다.Therefore, when it is confirmed that a position change has occurred, the receiving side control unit 180 determines the optimal capacitance corresponding to the current position based on the receiving power and the transmitting power, and the receiving side capacitance matching unit 120 based on the optimal capacitance. is controlled to adjust the resonance frequency of the receiving pad 110.

구체적으로, 수신측 제어부(180)는 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 스위치들을 개방 또는 단락시켜서 커패시터의 연결 상태를 조정하는 방식으로 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 커패시턴스를 복수 회 변경하고, 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 커패시턴스를 변경할 때마다 송신전력과 수신전력 간의 비에 따른 송수신 효율을 획득한다.Specifically, the receiving-side control unit 180 changes the capacitance of the receiving-side capacitance matching unit 120 multiple times by opening or shorting the switches of the receiving-side capacitance matching unit 120 to adjust the connection state of the capacitor, Each time the capacitance of the receiving capacitance matching unit 120 is changed, transmission and reception efficiency is obtained according to the ratio between transmission power and reception power.

또한, 수신측 제어부(180)는 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 스위치들을 순차적으로 하나씩 개방하면서 송수신 효율을 획득하여 N 개의 커패시터에 대응하는 N 개의 송수신 효율, 즉, 커패시턴스별 송수신 효율을 획득할 수 있으며, 이 중에서 송수신 효율이 가장 큰 커패시턴스를 최적 커패시턴스로 결정할 수 있다.In addition, the receiving side control unit 180 sequentially opens the switches of the receiving side capacitance matching unit 120 one by one to obtain transmission and reception efficiency to obtain N transmission and reception efficiencies corresponding to N capacitors, that is, transmission and reception efficiency for each capacitance. Among these, the capacitance with the greatest transmission and reception efficiency can be determined as the optimal capacitance.

그리고, 수신측 제어부(180)는 최적 커패시턴스에 대응하는 스위치 개수만큼 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 스위치들을 개방시킴으로써, 수신측 커패시턴스 매칭부(120)에 연결된 수신 패드(110)의 기존 공진 주파수를 최적 커패시턴스에 대응하는 공진 주파수로 조정할 수 있다.Additionally, the receiving side control unit 180 opens the switches of the receiving side capacitance matching unit 120 by the number of switches corresponding to the optimal capacitance, thereby adjusting the existing resonance frequency of the receiving pad 110 connected to the receiving side capacitance matching unit 120. can be adjusted to the resonance frequency corresponding to the optimal capacitance.

이러한 공진 주파수의 조정에 의해, 수신 패드(110)와 송신 패드(210)의 위치 변화로 인해 저하된 무선전력의 전송 효율을 높일 수 있으며, 이와 같은 과정을 송신 패드(210)와 수신 패드(110) 간의 전송 효율이 변화하거나 저하될 때마다 반복 수행함으로써, 무선전력의 전송 효율을 항상 최대치 또는 일정한 수준 이상을 유지하도록 제어할 수 있다.By adjusting this resonance frequency, the transmission efficiency of wireless power, which has been reduced due to changes in the positions of the receiving pad 110 and the transmitting pad 210, can be increased, and this process is performed by the transmitting pad 210 and the receiving pad 110. ), the transmission efficiency of wireless power can be controlled to always be maintained at the maximum or above a certain level by repeating the process whenever the transmission efficiency changes or decreases.

한편, 수신측 제어부(180)는 전동스쿠터의 무선충전을 위한 전반적인 과정을 제어할 수도 있다.Meanwhile, the receiving side control unit 180 may control the overall process for wireless charging of the electric scooter.

예컨대, 수신측 제어부(180)는 수신측 입력부(150)에 무선충전을 지시하는 사용자 입력이 입력되면, 수신측 통신부(160)를 통해 무선충전이 가능한지 확인하고, 무선전력 송신부(200)에서 무선충전이 가능하다는 응답이 수신되면, 무선충전을 요청하여 이에 대한 응답에 따라 무선충전을 시작하여 전동스쿠터의 배터리(10)를 충전할 수 있다.For example, when a user input instructing wireless charging is input to the receiving side input unit 150, the receiving side control unit 180 checks whether wireless charging is possible through the receiving side communication unit 160, and wirelessly When a response that charging is possible is received, wireless charging is requested and wireless charging is started according to the response to charge the battery 10 of the electric scooter.

물론, 수신측 제어부(180)는 무선전력 송신부(200)로부터 무선충전이 불가능하다는 응답이 수신되면 무선충전을 진행하지 않을 수도 있다.Of course, if the receiving side control unit 180 receives a response from the wireless power transmitting unit 200 that wireless charging is not possible, it may not proceed with wireless charging.

또한, 수신측 제어부(180)는 무선충전이 진행되는 동안에는 수신 패드(110)에 수신되는 수신전력과 전동스쿠터의 배터리(10)에 충전되는 충전량을 모니터링할 수 있다.Additionally, the receiving side control unit 180 can monitor the received power received by the receiving pad 110 and the amount of charge charged to the battery 10 of the electric scooter while wireless charging is in progress.

또한, 수신측 제어부(180)는 수신측 통신부(160)를 통해 수신 패드(110)의 수신전력과 전동스쿠터의 배터리(10)의 충전량에 대한 정보를 무선전력 송신부(200)에 송신하고, 무선충전 과정에서 에러가 발생하는지 모니터링하며, 에러 발생으로 인해 무선충전의 중단이 필요한 경우 에러 상태에 대한 정보를 무선전력 송신부(200)에 송신한 후 무선충전을 중단할 수 있다.In addition, the receiving side control unit 180 transmits information about the received power of the receiving pad 110 and the charging amount of the battery 10 of the electric scooter to the wireless power transmitting unit 200 through the receiving side communication unit 160. It monitors whether an error occurs during the charging process, and if it is necessary to stop wireless charging due to an error, information about the error state can be transmitted to the wireless power transmitter 200 and then wireless charging can be stopped.

아울러, 수신측 제어부(180)는 무선충전의 중단을 지시하는 사용자 입력이 수신측 입력부(150)에 입력되거나 전동스쿠터의 배터리(10)가 완충되면, 수신측 통신부(160)를 통해 충전 중단 여부 또는 완충 여부를 알리고 무선충전 및 통신을 종료할 수 있다.In addition, when a user input instructing to stop wireless charging is input to the receiving input unit 150 or the battery 10 of the electric scooter is fully charged, the receiving side control unit 180 determines whether to stop charging through the receiving side communication unit 160. Alternatively, you can notify whether the device is fully charged and end wireless charging and communication.

상기 무선전력 송신부(200)는 차량에 구비되는 것으로, 송신 패드(210), DC/AC 변환부(220), 송신측 커패시턴스 매칭부(230), 송신측 센서부(240), 송신측 입력부(250), 송신측 통신부(260), 송신측 표시부(270) 및 송신측 제어부(280)를 포함하여 구성될 수 있다.The wireless power transmission unit 200 is provided in a vehicle and includes a transmission pad 210, a DC/AC conversion unit 220, a transmission-side capacitance matching unit 230, a transmission-side sensor unit 240, and a transmission-side input unit ( 250), a transmitting-side communication unit 260, a transmitting-side display unit 270, and a transmitting-side control unit 280.

상기 송신 패드(210)는 전동스쿠터의 수신 패드(110)에 무선전력을 송신한다.The transmitting pad 210 transmits wireless power to the receiving pad 110 of the electric scooter.

이러한, 송신 패드(210)는 무선전력의 송신을 위한 하나 또는 복수 개의 코일을 포함하여 형성될 수 있으며, 전술한 수신 패드(110)와 동일하게 자기유도 방식(Inductive coupling) 또는 자기공진 방식(resonant magnetic coupling)으로 무선전력을 송신할 수 있다.The transmission pad 210 may be formed to include one or more coils for transmitting wireless power, and may be formed using an inductive coupling or a resonant method, similar to the above-described receiving pad 110. Wireless power can be transmitted using magnetic coupling.

상기 DC/AC 변환부(220)는 차량의 배터리(20)와 송신측 커패시턴스 매칭부(230)를 연결하는 것으로, 차량의 배터리(20)에서 공급되는 전력을 직류에서 교류로 변환하여 송신측 커패시턴스 매칭부(230)에서 출력한다.The DC/AC conversion unit 220 connects the vehicle battery 20 and the transmission side capacitance matching unit 230, and converts the power supplied from the vehicle battery 20 from direct current to alternating current to change the transmission side capacitance. It is output from the matching unit 230.

이러한, DC/AC 변환부(220)는 800V 또는 400V의 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다.This DC/AC converter 220 can convert 800V or 400V direct current power into alternating current power.

상기 송신측 커패시턴스 매칭부(230)는 DC/AC 변환부(220)와 송신 패드(210)에 연결되고 커패시턴스의 조절이 가능하도록 구비된 것으로, 설치 위치의 차이가 있기는 하나, 도 2를 참조하여 설명한 수신측 커패시턴스 매칭부(120)와 동일하게 구성될 수 있으므로 중복되는 설명을 생략한다.The transmission-side capacitance matching unit 230 is connected to the DC/AC conversion unit 220 and the transmission pad 210 and is provided to allow adjustment of capacitance. Although there is a difference in installation location, see FIG. 2. Since it can be configured in the same way as the receiving-side capacitance matching unit 120 described above, redundant description will be omitted.

상기 송신측 센서부(240)는 송신 패드(210)로부터 송신되는 송신전력을 감지한다.The transmitting side sensor unit 240 detects transmission power transmitted from the transmitting pad 210.

이러한, 송신측 센서부(240)는 송신측 커패시턴스 매칭부(230)의 입력단과 출력단에 각각 배치되어, DC/AC 변환부(220)로부터 교류로 변환되어 입력되는 입력전력과 송신측 커패시턴스 매칭부(230)로부터 송신 패드(210)에 출력되는 출력전력을 감지하는 방식으로 송신전력을 감지할 수 있다.This transmission-side sensor unit 240 is disposed at the input and output terminals of the transmission-side capacitance matching unit 230, respectively, and connects the input power converted to alternating current from the DC/AC converter 220 and the transmission-side capacitance matching unit. Transmission power can be detected by detecting the output power output from 230 to the transmission pad 210.

상기 송신측 입력부(250)는 입력 버튼, 스위치 또는 터치 패널의 형태로 형성되고, 무선충전의 시작 또는 중단을 지시하는 사용자 입력을 입력받아 송신측 제어부(280)에 출력한다.The transmitting side input unit 250 is formed in the form of an input button, switch, or touch panel, and receives a user input instructing to start or stop wireless charging and outputs it to the transmitting side control unit 280.

상기 송신측 통신부(260)는 무선전력 수신부(100)와의 통신을 위한 것으로, 무선전력 수신부(100)와의 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다.The transmitting communication unit 260 is for communication with the wireless power receiving unit 100 and may include one or more components that enable communication with the wireless power receiving unit 100.

이러한, 송신측 통신부(260)는 무선전력 수신부(100)와 통신하여, 무선충전이 가능한지 여부에 대한 응답과 무선충전 요청에 대한 응답을 송신하며, 수신전력과 충전량에 대한 정보를 수신하고 송신전력에 대한 정보를 송신할 수 있다.The transmitting side communication unit 260 communicates with the wireless power receiving unit 100, transmits a response as to whether wireless charging is possible and a response to the wireless charging request, receives information about the received power and charging amount, and transmits the transmitted power. Information about can be transmitted.

또한, 송신측 통신부(260)는 에러 상태에 대한 정보를 송신하거나 수신할 수 있으며, 충전 중단 요청에 대한 응답과 완충 여부에 대한 응답을 송신할 수 있다.Additionally, the transmitting-side communication unit 260 can transmit or receive information about an error state, and can transmit a response to a request to stop charging and a response to whether the device is fully charged.

상기 송신측 표시부(270)는 무선충전에 대한 정보를 표시하기 위한 것으로, 차량의 클러스터에 구비될 수 있으며, 무선충전의 시작 여부, 에러 상태 및 충전 중단 여부를 표시하고, 전동스쿠터의 배터리(10)의 충전량과 완충 여부를 표시할 수 있다.The transmitting side display unit 270 is intended to display information about wireless charging, and may be provided in the cluster of a vehicle. It displays whether wireless charging has started, an error state, and charging has stopped, and displays the battery of the electric scooter (10). ) can display the charging amount and whether it is fully charged.

상기 송신측 제어부(280)는 DC/AC 변환부(220), 송신측 커패시턴스 매칭부(230) 및 송신측 표시부(270)를 제어하며, 송신 패드(210)의 공진 주파수를 조정하는 기능을 수행한다.The transmission-side control unit 280 controls the DC/AC conversion unit 220, the transmission-side capacitance matching unit 230, and the transmission-side display unit 270, and performs the function of adjusting the resonance frequency of the transmission pad 210. do.

이러한, 송신측 제어부(280)는 차량에 설치된다는 점을 제외하면, 송신측 커패시턴스 매칭부(230)의 스위치들을 순차적으로 하나씩 개방하여 각각의 커패시턴스에 대응하는 송수신 효율을 획득하고, 이 중에서 송수신 효율이 가장 큰 커패시턴스를 최적 커패시턴스로 결정하여, 최적 커패시턴스에 대응하는 스위치 개수만큼 송신측 커패시턴스 매칭부(230)의 스위치들을 개방하여 공진 주파수를 조정할 수 있다.Except that the transmission-side control unit 280 is installed in the vehicle, the switches of the transmission-side capacitance matching unit 230 are sequentially opened one by one to obtain transmission and reception efficiency corresponding to each capacitance, and among these, the transmission and reception efficiency is This largest capacitance is determined as the optimal capacitance, and the resonance frequency can be adjusted by opening the switches of the transmitting capacitance matching unit 230 by the number of switches corresponding to the optimal capacitance.

그 외에, 송신측 제어부(280)는 송신측 입력부(250)에 입력되는 사용자 입력에 따라 무선충전이 시작 또는 중단되도록 제어하고 무선전력이 송신될 수 있도록 DC/AC 변환부(220)를 제어할 수 있다.In addition, the transmitting-side control unit 280 controls the wireless charging to start or stop according to the user input input to the transmitting-side input unit 250 and controls the DC/AC converter 220 so that wireless power can be transmitted. You can.

또한, 송신측 제어부(280)는 차량의 배터리(20) 관리 시스템(BMS, 30)를 통해 배터리 상태를 확인하여 무선충전이 가능한지 확인하고, 송신측 통신부(260)를 통해 무선충전 가능 여부에 대한 응답을 송신하며, 무선충전 요청에 따라 무선충전이 시작되도록 DC/AC 변환부(220), 송신측 커패시턴스 매칭부(230)를 제어하며, 송신 패드(210)의 송신전력을 모니터링하여 무선전력 수신부(100)에 송신하도록 제어할 수 있다.In addition, the transmitting side control unit 280 checks the battery status through the vehicle's battery 20 management system (BMS, 30) to determine whether wireless charging is possible, and determines whether wireless charging is possible through the transmitting side communication unit 260. Transmits a response, controls the DC/AC converter 220 and the transmitting capacitance matching unit 230 to start wireless charging according to the wireless charging request, and monitors the transmitting power of the transmitting pad 210 to the wireless power receiving unit. It can be controlled to transmit to (100).

아울러, 송신측 제어부(280)는 무선충전 과정에서 에러가 발생하는지 모니터링하고, 에러 발생 시 에러 상태에 대한 정보를 무선전력 수신부(100)에 송신하면서 무선충전을 중단할 수 있으며, 전동스쿠터의 배터리(10)가 완충된 것을 확인하여 무선충전의 중단 및 통신이 종료되도록 제어할 수 있다.In addition, the transmitting side control unit 280 monitors whether an error occurs during the wireless charging process, and when an error occurs, the wireless charging can be stopped while transmitting information about the error state to the wireless power receiving unit 100, and the battery of the electric scooter By confirming that (10) is fully charged, wireless charging can be stopped and communication terminated.

이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템(1000)에서 수행되는 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법을 설명한다.Below, a method of wirelessly charging an electric scooter for a vehicle performed in the wireless charging system for an electric scooter for a vehicle 1000 according to an embodiment of the present invention will be described.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figures 3 and 4 are diagrams for explaining a wireless charging method for an electric scooter for a vehicle according to an embodiment of the present invention.

다만, 도 3 및 도 4에 도시된 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법에서 수행되는 기능은 모두 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템(1000)에서 수행되므로, 명시적인 설명이 없어도, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법에서 수행되고, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하는 모든 기능은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템(1000)에서 그대로 수행됨을 주의해야 한다.However, since all functions performed in the wireless charging method for electric scooters for vehicles shown in FIGS. 3 and 4 are performed in the wireless charging system for electric scooters for vehicles 1000 described with reference to FIGS. 1 and 2, even without explicit explanation, All functions described with reference to FIGS. 1 and 2 are performed in the wireless charging method for an electric scooter for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention, and all functions described with reference to FIGS. 3 and 4 are performed in the preferred embodiment of the present invention. It should be noted that this is performed as is in the electric scooter wireless charging system for vehicles (1000).

도 3 및 도 4를 참조하면, 무선전력 수신부(100)의 수신측 제어부(180)는 무선충전을 지시하는 사용자 입력이 입력되면, 무선충전 가능 여부를 확인하고(S110), 무선충전이 가능한 것으로 확인되면(S120), 무선전력 송신부(200)에 무선충전을 요청한다(S130).Referring to Figures 3 and 4, when a user input instructing wireless charging is input, the receiving side control unit 180 of the wireless power receiving unit 100 checks whether wireless charging is possible (S110) and determines that wireless charging is possible. If confirmed (S120), wireless charging is requested from the wireless power transmitter 200 (S130).

S110 단계에서, 수신측 제어부(180)는 무선충전이 가능한지 여부를 무선전력 송신부(200)에 확인하게 되는데, 이때, 무선전력 송신부(200)의 송신측 제어부(280)는 차량의 배터리(20) 관리 시스템(BMS, 30)에 배터리 상태를 요청하여 정상인 것으로 확인되면 무선충전이 가능하다는 응답을 무선전력 수신부(100)에 송신하고, 배터리 상태가 비정상인 경우에는 무선충전이 불가능하다는 응답을 무선전력 수신부(100)에 송신할 수 있다.In step S110, the receiving side control unit 180 checks with the wireless power transmitter 200 whether wireless charging is possible. At this time, the transmitting side control unit 280 of the wireless power transmitter 200 controls the vehicle battery 20. When the battery status is requested from the management system (BMS, 30) and confirmed to be normal, a response indicating that wireless charging is possible is sent to the wireless power receiver 100. If the battery status is abnormal, a response indicating that wireless charging is not possible is sent to the wireless power receiver. It can be transmitted to the receiving unit 100.

S120 단계에서, 수신측 제어부(180)는 무선전력 송신부(200)로부터 무선충전이 불가능하다는 응답을 수신하면, 후술하는 S510 단계에 따라 충전을 종료할 수도 있다.In step S120, when the receiving side control unit 180 receives a response from the wireless power transmitter 200 that wireless charging is not possible, charging may be terminated according to step S510, which will be described later.

그 다음, 수신측 제어부(180)는 수신 패드(110)를 통해 무선전력을 수신하여 전동스쿠터의 배터리(10)를 충전하면서, 수신 패드(110)의 수신전력을 모니터링한다(S210).Next, the receiving side control unit 180 receives wireless power through the receiving pad 110 and monitors the received power of the receiving pad 110 while charging the battery 10 of the electric scooter (S210).

S210 단계에서, 수신측 제어부(180)는 수신측 센서부(140)에서 감지되는 입력전력과 출력전력을 이용하여 수신전력을 모니터링하게 되는데, 전술한 수신측 센서부(140)는 수신 패드(110)에 연결된 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 입력단과 출력단에서 전압과 전류를 각각 감지하여 수신측 제어부(180)에 출력할 수 있다.In step S210, the receiving side control unit 180 monitors the received power using the input power and output power detected by the receiving side sensor unit 140. The above-described receiving side sensor unit 140 monitors the receiving pad 110. ) can be detected at the input and output terminals of the receiving-side capacitance matching unit 120 connected to the voltage and current, respectively, and output them to the receiving-side control unit 180.

한편, 무선전력 송신부(200)의 송신측 제어부(280)는 송신측 센서부(240)를 이용하여 송신 패드(210)에서 송신되는 송신 전력을 모니터링하게 된다.Meanwhile, the transmission side control unit 280 of the wireless power transmission unit 200 monitors the transmission power transmitted from the transmission pad 210 using the transmission side sensor unit 240.

그 다음, 수신측 제어부(180)는 수신 패드(110)의 수신전력에 대한 정보를 무선전력 송신부(200)에 송신하고, 무선전력 송신부(200)로부터 송신 패드(210)의 송신전력에 대한 정보를 수신한다(S220).Next, the receiving side control unit 180 transmits information about the received power of the receiving pad 110 to the wireless power transmitting unit 200, and receives information about the transmitting power of the transmitting pad 210 from the wireless power transmitting unit 200. Receive (S220).

이때, 수신측 제어부(180)는 수신전력에 대한 정보와 함께, 전동스쿠터의 배터리(10)에 충전된 충전량에 대한 정보를 무선전력 송신부(200)에 송신할 수도 있다.At this time, the receiving side control unit 180 may transmit information about the amount of charge charged in the battery 10 of the electric scooter to the wireless power transmitter 200 along with information about the received power.

그 다음, 수신측 제어부(180)는 송신 패드(210)와 수신 패드(110) 간의 위치 변화 여부에 따라 수신 패드(110)의 공진 주파수를 조정한다(S310).Next, the receiving side control unit 180 adjusts the resonance frequency of the receiving pad 110 depending on whether the position between the transmitting pad 210 and the receiving pad 110 changes (S310).

S310 단계에서, 수신측 제어부(180)는 수신전력과 송신전력에 기초하여 현재의 위치에 대응하는 최적 커패시턴스를 결정하고, 최적 커패시턴스를 기초로 수신측 커패시턴스 매칭부(120)를 제어하는 방식으로 수신 패드(110)의 공진 주파수를 조정할 수 있다.In step S310, the receiving side control unit 180 determines the optimal capacitance corresponding to the current location based on the receiving power and the transmitting power, and controls the receiving side capacitance matching unit 120 based on the optimal capacitance. The resonance frequency of the pad 110 can be adjusted.

구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 수신측 제어부(180)는 송신 패드(210)와 수신 패드(110)의 위치 변화 여부를 확인하고(S311), 위치 변화가 발생한 것으로 확인되면(S312), 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 스위치들을 순차적으로 하나씩 개방하여 커패시턴스별 송수신 효율을 획득하고(S313), 송수신 효율이 가장 큰 커패시턴스를 최적 커패시턴스로 결정한 다음(S314), 최적 커패시턴스에 대응하는 스위치 개수만큼 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 스위치들을 개방하여 수신 패드(110)의 공진 주파수를 조정한다(S315).Specifically, as shown in FIG. 4, the receiving side control unit 180 checks whether the positions of the transmitting pad 210 and the receiving pad 110 have changed (S311), and when it is confirmed that a position change has occurred (S312) , sequentially opening the switches of the receiving capacitance matching unit 120 one by one to obtain transmission and reception efficiency for each capacitance (S313), determining the capacitance with the highest transmission and reception efficiency as the optimal capacitance (S314), and then switching the switch corresponding to the optimal capacitance. The resonance frequency of the receiving pad 110 is adjusted by opening the number of switches of the receiving capacitance matching unit 120 (S315).

S311 단계에서, 수신측 제어부(180)는 수신전력, 결합계수 및 전솔 효율 중 적어도 하나를 확인하여 수신전력이 저하되거나 결합계수가 변경되거나 무선전력의 전송 효율이 낮아지면, 송신 패드(210)와 수신 패드(110)의 위치가 변화한 것으로 판정할 수 있다.In step S311, the receiving side control unit 180 checks at least one of the received power, the coupling coefficient, and the transmission efficiency, and if the received power decreases, the coupling coefficient changes, or the transmission efficiency of wireless power decreases, the transmission pad 210 and It may be determined that the position of the receiving pad 110 has changed.

S312 단계에서, 수신측 제어부(180)는 송신 패드(210)와 수신 패드(110)가 기존의 위치를 그대로 유지하는 경우 S313 단계 내지 S315 단계를 별도로 수행하지 않고 S410 단계를 수행할 수 있다.In step S312, if the transmitting pad 210 and the receiving pad 110 maintain their original positions, the receiving side control unit 180 may perform step S410 without separately performing steps S313 to S315.

S313 단계에서, 수신측 제어부(180)는 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 스위치들을 개방 또는 단락시켜서 커패시터의 연결 상태를 조정하는 방식으로 커패시턴스를 복수 회 변경하고, 커패시턴스를 변경할 때마다 송신전력과 수신전력 간의 비에 따른 송수신 효율을 획득함으로써, N 개의 커패시터에 대응하는 N 개의 송수신 효율, 즉, 커패시턴스별 송수신 효율을 획득할 수 있다.In step S313, the receiving side control unit 180 changes the capacitance multiple times by adjusting the connection state of the capacitor by opening or shorting the switches of the receiving side capacitance matching unit 120, and each time the capacitance is changed, the transmission power and By obtaining transmission and reception efficiency according to the ratio between reception powers, it is possible to obtain N transmission and reception efficiencies corresponding to N capacitors, that is, transmission and reception efficiency for each capacitance.

S314 단계에서, 수신측 제어부(180)는 N 개의 송수신 효율 중에서 가장 큰 송수신 효율을 확인하고, 가장 큰 송수신 효율을 가질 때의 커패시턴스를 최적 커패시턴스로 결정할 수 있다.In step S314, the receiving side control unit 180 may check the largest transmission and reception efficiency among the N transmission and reception efficiencies, and determine the capacitance when it has the greatest transmission and reception efficiency as the optimal capacitance.

이러한 공진 주파수의 조정에 의해, 수신 패드(110)와 송신 패드(210)의 위치 변화로 인해 저하된 무선전력의 전송 효율을 높일 수 있으므로, 무선전력의 전송 효율을 항상 최대치 또는 일정한 수준 이상으로 유지할 수 있다.By adjusting the resonance frequency, the transmission efficiency of wireless power, which has been reduced due to changes in the positions of the receiving pad 110 and the transmitting pad 210, can be increased, so the transmission efficiency of wireless power is always maintained at the maximum or above a certain level. You can.

한편, 송신 패드(210)와 수신 패드(110) 간의 위치 변화 여부에 따라, 무선전력 송신부(200)의 송신측 제어부(280)에 의해 송신 패드(210)의 공진 주파수가 조정될 수도 있다.Meanwhile, depending on whether the position between the transmitting pad 210 and the receiving pad 110 changes, the resonance frequency of the transmitting pad 210 may be adjusted by the transmitting side control unit 280 of the wireless power transmitting unit 200.

그 다음, 수신측 제어부(180)는 에러 발생 여부, 충전 중단 요청 및 완충 여부를 모니터링하고(S410), 에러 발생이 확인되거나(S420), 무선충전의 중단을 요청하는 사용자 입력이 수신측 입력부(150)에 입력되거나(S430), 전동스쿠터의 배터리(10)가 완충된 것으로 확인되면(S440), S510 단계에 따라 무선충전을 종료한다.Next, the receiving side control unit 180 monitors whether an error has occurred, a request to stop charging, and whether the charge is fully charged (S410). If an error has occurred (S420), or a user input requesting to stop wireless charging is received, the receiving side input unit (S410) 150) or when it is confirmed that the battery 10 of the electric scooter is fully charged (S440), wireless charging is terminated in step S510.

S420 단계에서, 수신측 제어부(180)는 에러 상태에 대한 정보를 무선전력 송신부(200)에 송신할 수 있으며, 반대로, 무선전력 송신부(200)로부터 발생한 에러 상태에 대한 정보를 수신할 수도 있다.In step S420, the receiving side control unit 180 may transmit information about the error state to the wireless power transmitter 200, and conversely, it may receive information about the error state generated from the wireless power transmitter 200.

S430 단계에서, 수신측 제어부(180)는 무선전력 송신부(200)로부터 무선충전의 중단을 요청받을 수도 있다.In step S430, the receiving side control unit 180 may receive a request from the wireless power transmitting unit 200 to stop wireless charging.

한편, 수신측 제어부(180)는 에러가 발생하지 않고 충전 중단을 요청받지도 않은 상태에서 전동스쿠터의 배터리(10)가 완충되지 못한 경우에는, 전술한 S210에 따라 무선전력을 수신하여 전동스쿠터의 배터리(10)를 충전하는 과정을 다시 반복하게 된다.Meanwhile, if the battery 10 of the electric scooter is not fully charged without an error occurring and without a request to stop charging, the receiving side control unit 180 receives wireless power according to the above-described S210 and charges the battery of the electric scooter. The process of charging (10) is repeated again.

그 다음, 수신측 제어부(180)는 수신측 커패시턴스 매칭부(120)의 스위치들을 단락시켜서 연결을 해제하고 AC/DC 변환부(130)의 동작을 정지시킨 후 무선전력 송신부(200)와 무선전력 수신부(100) 간의 통신을 해제하고 충전을 종료한다(S510).Next, the receiving side control unit 180 short-circuits the switches of the receiving side capacitance matching unit 120 to disconnect it, stops the operation of the AC/DC converter 130, and then connects the wireless power transmitting unit 200 and the wireless power Communication between the receiving units 100 is released and charging is terminated (S510).

이때, 송신측 제어부(280)에서도 DC/AC 변환부(220)의 동작을 정지시키고 송신측 커패시턴스 매칭부(230)의 스위치들을 단락시켜서 연결을 해제한 후 통신 해제 및 충전 종료를 수행할 수 있다.At this time, the transmitting-side control unit 280 can also stop the operation of the DC/AC converter 220 and short-circuit the switches of the transmitting-side capacitance matching unit 230 to release the connection, then disconnect communication and terminate charging. .

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described by way of example, but the scope of the present invention is not limited to these specific embodiments, and may be appropriately modified within the scope stated in the claims.

1000 : 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템
100 : 무선전력 수신부
110 : 수신 패드 120 : 수신측 커패시턴스 매칭부
130 : AC/DC 변환부 140 : 수신측 센서부
150 : 수신측 입력부 160 : 수신측 통신부
170 : 수신측 표시부 180 : 수신측 제어부
200 : 무선전력 송신부
210 : 송신 패드 220 : DC/AC 변환부
230 : 송신측 커패시턴스 매칭부 240 : 송신측 센서부
250 : 송신측 입력부 260 : 송신측 통신부
270 : 송신측 표시부 280 : 송신측 제어부
1000: Electric scooter wireless charging system for vehicles
100: wireless power receiver
110: Receiving pad 120: Receiving capacitance matching unit
130: AC/DC conversion unit 140: Receiving sensor unit
150: Receiving input unit 160: Receiving communication unit
170: Receiving side display unit 180: Receiving side control unit
200: wireless power transmitter
210: Transmission pad 220: DC/AC conversion unit
230: Transmission side capacitance matching unit 240: Transmission side sensor unit
250: Transmission side input unit 260: Transmission side communication unit
270: transmitting side display unit 280: transmitting side control section

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 전동스쿠터에 탑재되는 무선전력 수신부와 차량에 탑재되는 무선전력 송신부를 포함하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템에서 수행되는 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법으로서,
상기 차량용 전동스쿠터 무선충전 시스템이, 수신 패드에 수신되는 수신전력을 모니터링하는 모니터링 단계;
상기 수신 패드의 수신전력에 대한 정보를 상기 무선전력 송신부에 송신하고, 상기 무선전력 송신부로부터 송신 패드의 송신전력에 대한 정보를 수신하는 정보 송수신 단계;
수신전력과 송신전력을 이용하여 최적 커패시턴스를 결정하는 최적 커패시턴스 결정 단계; 및
최적 커패시턴스를 기초로 상기 수신 패드와 상기 송신 패드의 공진 주파수를 조정하는 조정 단계;를 포함하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법.
A wireless charging method for a vehicle electric scooter performed in a vehicle electric scooter wireless charging system including a wireless power receiver mounted on the electric scooter and a wireless power transmitter mounted on the vehicle, comprising:
A monitoring step in which the electric scooter wireless charging system for vehicles monitors received power received by the receiving pad;
An information transmission and reception step of transmitting information about the reception power of the reception pad to the wireless power transmitter and receiving information about the transmission power of the transmission pad from the wireless power transmission unit;
An optimal capacitance determination step of determining the optimal capacitance using reception power and transmission power; and
A wireless charging method for an electric scooter for a vehicle comprising: an adjustment step of adjusting the resonance frequencies of the receiving pad and the transmitting pad based on optimal capacitance.
제 7항에 있어서,
상기 최적 커패시턴스 결정 단계는,
커패시턴스를 복수 회 변경하면서 송신전력과 수신전력 간의 비에 따른 송수신 효율을 획득하고, 송수신 효율이 가장 큰 커패시턴스를 최적 커패시턴스로 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법.
According to clause 7,
The optimal capacitance determination step is,
A wireless charging method for an electric scooter for a vehicle, characterized by changing the capacitance multiple times to obtain transmission and reception efficiency according to the ratio between transmission and reception power, and determining the capacitance with the greatest transmission and reception efficiency as the optimal capacitance.
제 7항에 있어서,
에러 발생 여부, 충전 중단 요청 및 완충 여부를 모니터링하고, 에러가 발생하거나 충전 중단을 요청받거나 전동스코터의 배터리가 완충되면 충전을 종료하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 전동스쿠터 무선충전 방법.
According to clause 7,
Wireless charging for an electric scooter for a vehicle, further comprising monitoring whether an error occurs, a request to stop charging, and whether the battery is fully charged, and terminating charging when an error occurs, a request to stop charging is received, or the battery of the electric scooter is fully charged. method.
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