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KR20210066425A - 무선충전 시스템 및 이를 포함하는 전기 자동차 - Google Patents

무선충전 시스템 및 이를 포함하는 전기 자동차 Download PDF

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KR20210066425A
KR20210066425A KR1020190155658A KR20190155658A KR20210066425A KR 20210066425 A KR20210066425 A KR 20210066425A KR 1020190155658 A KR1020190155658 A KR 1020190155658A KR 20190155658 A KR20190155658 A KR 20190155658A KR 20210066425 A KR20210066425 A KR 20210066425A
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KR
South Korea
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wireless charging
power
electric vehicle
control unit
unit
Prior art date
Application number
KR1020190155658A
Other languages
English (en)
Inventor
김태경
김나영
최종학
이승환
Original Assignee
에스케이씨 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Abstract

일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에 있어서, 외부 송신기로부터 무선으로 제 1 전력을 공급 받아 전기 자동차의 배터리를 충전하는 무선충전 패드와, 상기 무선충전 패드의 온도를 모니터링 하는 온도 제어부와, 상기 온도 제어부의 제어를 받아 상기 무선충전 패드에 방열을 수행하는 냉각부와, 상기 전기 자동차의 시동이 꺼진 상태에서 상기 전기 자동차의 배터리가 충전되는 동안 상기 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 상기 온도 제어부에 공급하는 전력 제어부를 포함하고, 상기 전력 제어부는, 상기 온도 제어부에 상기 제 2 전력을 공급하는 동시에 상기 전기 자동차를 구동시키기 위한 구동부의 전원을 차단 할 수 있다.

Description

무선충전 시스템 및 이를 포함하는 전기 자동차{WIRELESS CHARGING SYSTEM AND ELECTRIC VEHICLE COMPRISING SAME}
본 발명은 무선충전 시스템 및 이를 포함하는 전기 자동차에 관한 것이다.
오늘날 정보통신 분야는 매우 빠른 속도로 발전하고 있으며, 전기, 전자, 통신, 반도체 등이 종합적으로 조합된 다양한 기술들이 지속적으로 개발되고 있다. 또한, 전자기기의 모바일화 경향이 증대함에 따라 통신분야에서도 무선 통신 및 무선 전력 전송 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 전자기기 등에 무선으로 전력을 전송하는 방안에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 무선 전력 전송은 전력을 공급하는 송신기와 전력을 공급받는 수신기 간에 물리적인 접촉 없이 자기 결합(inductive coupling), 용량 결합(capacitive coupling) 또는 안테나 등의 전자기장 공진 구조를 이용하여 공간을 통해 전력을 무선으로 전송하는 것이다. 상기 무선 전력 전송은 대용량의 배터리가 요구되는 휴대용 통신기기, 전기 자동차 등에 적합하며 접점이 노출되지 않아 누전 등의 위험이 거의 없으며 유선 방식의 충전 불량 현상을 막을 수 있다.
또한, 최근 들어 전기 자동차에 대한 관심이 급증하면서 충전 인프라 구축에 대한 관심이 증대되고 있으며, 이미 가정용 충전기를 이용한 전기 자동차 충전을 비롯하여 배터리 교체, 급속 충전 장치, 무선충전 장치 등 다양한 충전 방식이 등장하였고, 새로운 충전 사업 비즈니스 모델도 나타나기 시작했다. 아울러, 유럽에서는 시험 운행중인 전기차와 충전소가 눈에 띄기 시작했고, 일본에서는 자동차 제조 업체와 전력 회사들이 주도하여 전기 자동차 및 충전소를 시범적으로 운영하고 있다.
한편, 전기 자동차의 무선충전 동작 시에는, 무선으로 전력을 공급 받아 전기 자동차의 배터리를 충전하는 무선충전 패드의 코일과 자성소재에 열이 발생되게 되는데, 특히 자성소재에서 발생된 열은 자성소재의 자기적 특성을 변화시킬 뿐만 아니라 열충격에 의해 자성소재의 파괴를 발생시킬 수도 있었다.
따라서, 무선충전 패드의 코일 및 자성소재를 방열시키기 위한 장치(예컨대, 냉각팬 등을 포함)를 작동시켜야 하지만, 전기 자동차의 무선충전은 대부분 시동을 정지한 상태(엔진을 정지한 상태)로 무선충전 구역에 정차되어 무선충전을 수행하기 때문에, 방열 장치를 작동시킬 전력을 공급 받지 못해 무선충전 패드의 코일 및 자성소재의 열을 방출하는데 어려움이 발생하였다.
이에 대하여, 전기 자동차의 무선충전 동작 중, 무선충전 패드의 열을 방열할 수 있는 기술을 필요로 하고 있다.
한국공개특허공보, 제2011-0042403호 (2011.04.27. 공개)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는, 전기 자동차 배터리의 무선 충전을 수행하는 동안 전기 자동차의 구동부 전원은 차단하고, 무선 충전 전력 이외의 전기 자동차 내부 전력을 통해 냉각부를 작동시켜 무선충전 패드를 방열시키는 것 등이 본 발명의 해결하고자 하는 과제에 포함될 수 있다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 무선 충전 시스템은, 외부 송신기로부터 무선으로 제 1 전력을 공급 받아 전기 자동차의 배터리를 충전하는 무선충전 패드와, 상기 무선충전 패드의 온도를 모니터링 하는 온도 제어부와, 상기 온도 제어부의 제어를 받아 상기 무선충전 패드에 방열을 수행하는 냉각부와, 상기 전기 자동차의 시동이 꺼진 상태에서 상기 전기 자동차의 배터리가 충전되는 동안 상기 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 상기 온도 제어부에 공급하는 전력 제어부를 포함하고, 상기 전력 제어부는, 상기 온도 제어부에 상기 제 2 전력을 공급하는 동시에 상기 전기 자동차를 구동시키기 위한 구동부의 전원을 차단할 수 있다.
또한, 상기 제 2 전력은, 상기 제 1 전력보다 낮은 전력일 수 있다.
또한, 상기 제 2 전력은, 상기 전기 자동차의 배터리 전력을 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 제어부는, 상기 무선충전 패드의 온도가 기 설정된 온도 이상일 경우, 상기 무선충전 패드에 방열을 수행하도록 상기 냉각부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 전기 자동차의 시동이 꺼진 상태는, 상기 전기 자동차의 엔진이 정지한 상태 또는 상기 전기 자동차가 정차한 상태를 포함할 수 있다.
또한, 상기 무선충전 패드는, 전도성 와이어를 포함하는 코일과, 상기 코일의 일면 상에 배치된 자성 소재와, 상기 자성 소재와 이격되어 형성된 금속판을 포함하고, 상기 냉각부는 상기 자성 소재 또는 상기 금속판에 인접하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 공기 순환부, 미세유로, 열전도성부 및 냉각팬 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 상기 온도 제어부의 제어에 기초하여 상기 공기 순환부, 미세유로, 열전도성부 및 냉각팬 중 적어도 하나를 통해 공기 또는 냉각수를 상기 무선충전 패드에 순환시켜 상기 무선충전 패드의 방열을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 전기 자동차는, 배터리로부터 전기 자동차의 엔진에 전력을 공급하는 전력 공급부와, 외부 송신기로부터 무선으로 제 1 전력을 공급 받아 전기 자동차의 배터리를 충전하는 무선충전 패드와, 상기 무선충전 패드의 온도를 모니터링 하는 온도 제어부와, 상기 온도 제어부의 제어를 받아 상기 무선충전 패드에 방열을 수행하는 냉각부와, 상기 전기 자동차의 시동이 꺼진 상태에서 상기 전기 자동차의 배터리가 충전되는 동안 상기 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 상기 온도 제어부에 공급하는 전력 제어부를 포함하고, 상기 전력 제어부는, 상기 온도 제어부에 상기 제 2 전력을 공급하는 동시에 상기 전기 자동차를 구동시키기 위한 구동부의 전원을 차단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전기 자동차등의 무선 충전 수행 동안, 온도 제어부는 무선 충전을 위한 제 1 전력과 상이한 냉각부를 동작시킬 수 있는 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 공급받을 수 있기 때문에 온도 제어부가 제 2 전력을 공급 받아 냉각부를 동작 시킴으로써 공기 또는 냉각수의 순환을 통해 무선충전 패드의 자성소재 또는 금속판의 온도를 낮추어 무선충전 패드에 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
또한, 온도 제어부에 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 공급하는 전력 제어부는, 전기 자동차의 구동부의 전원은 차단시키고, 온도 제어부에 제 2 전력을 공급함으로써, 온도 제어부만 독립적으로 작동하도록 할 수 있다.
또한, 전기 자동차의 무선 충전 수행 동안, 전기 자동차의 구동부의 전원은 차단되기 때문에 안전성이 증가될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선충전 방법의 절차에 대한 예시적인 순서도이다.
도 3은 또 다른 실시예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 공기순환부를 포함하는 냉각부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 미세유로를 포함하는 냉각부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 열전도성부를 포함하는 냉각부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 냉각팬을 포함하는 냉각부를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 무선충전 시스템(100)은 무선충전 패드(110), 온도 제어부(120), 냉각부(130) 및 전력 제어부(140) 를 포함할 수 있다. 단, 도 1의 무선충전 시스템(100)은 본 발명의 일 실시예에 불과하므로, 도 1에 의해 본 발명의 사상이 제한 해석되는 것은 아니다.
이때, 실시예에 따라 무선충전 시스템(100)는 도 1에 도시된 구성 중 적어도 하나를 포함하지 않거나 및/또는 도 1에 도시되지 않은 구성을 추가로 포함할 수 있다. 아울러, 이러한 무선충전 시스템(100)에 포함된 구성 각각은 소프트웨어 모듈이나 하드웨어 모듈 형태로 구현되거나 또는 소프트웨어 모듈과 하드웨어 모듈이 조합된 형태로 구현될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 무선충전 패드(110)는 외부 송신기(160)로부터 무선으로 제 1 전력을 공급 받아 전기 자동차(1)의 배터리를 충전할 수 있다.
이때, 무선충전 패드(110)는 전도성 와이어를 포함하는 코일, 코일의 일면 상에 배치된 자성 소재 및 자성 소재와 이격되어 형성된 금속판을 포함할 수 있다.
온도 제어부(120)는 무선충전 패드(110)의 온도를 모니터링 할 수 있다.
보다 상세히, 온도 제어부(120)는 무선충전 패드(110)의 온도에 따라 후술할 냉각부(130)를 제어할 수 있다. 일 실시예로서, 온도 제어부(120)는 무선충전 패드(110)의 온도가 기 설정된 온도 이상일 경우, 무선충전 패드(110)에서 방열이 수행되도록 냉각부(130)를 제어할 수 있다.
한편, 또 다른 실시예로서, 온도 제어부(120)는 전기 자동차에 기본적으로 구비되는 냉각 설비를 이용할 수도 있으며, 예컨대 온도 제어부(120)는 자동차 에어컨을 포함할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
냉각부(130)는 온도 제어부(120)의 제어를 받아 무선충전 패드(100)에 방열을 수행할 수 있다. 이때, 냉각부(130)는 온도 제어부(120)와 유선(50)으로 연결되어 있을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예로서, 냉각부(130)는 무선충전 패드(110)의 자성 소재 또는 금속판에 인접하도록 마련될 수 있으며, 냉각부(130)는 공기 순환부, 미세유로, 열전도성부 및 냉각팬 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
한편, 냉각부(130)가 공기 순환부를 포함할 경우, 온도 제어부(120)로부터 공기 순환부에 공기가 공급되고, 공기 순환부에 유입된 공기가 무선충전 패드(110)에 순환되면서 무선충전 패드(110)의 방열을 수행할 수 있다.
냉각부(130)가 미세유로를 포함할 경우, 온도 제어부(120)로부터 미세유로에 냉각수가 공급되고, 미세유로에 유입된 냉각수가 무선충전 패드(110)에 순환되면서 무선충전 패드(110)의 방열을 수행할 수 있다.
냉각부(130)가 냉각팬을 포함할 경우, 온도 제어부(120)로부터 냉각팬에 기체 상태의 냉각이 공급되고, 냉각팬에 유입된 기체 상태의 냉각이 무선 충전 패드(110)에 순환되면서 무선충전 패드(110)의 방열을 수행할 수 있다.
냉각부(130)가 열전도성부를 포함할 경우, 예컨대, 열전도성부는 열전도성 시트를 포함할 수 있으며, 열전도성부를 통해 무선충전 패드(110)의 방열을 수행할 수 있다.
전력 제어부(140)는 전기 자동차(1)의 시동이 꺼진 상태에서 전기 자동차(1)의 배터리가 충전되는 동안 전기 자동차(1) 내부의 제 2 전력을 온도 제어부(120)에 공급할 수 있다.
여기서, 전기 자동차(1) 내부의 제 2 전력은 전기 자동차(1)의 배터리 전력을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
더 나아가, 전력 제어부(140)는 온도 제어부(120)에 제 2 전력을 공급하는 동시에 전기 자동차를 구동시키기 위한 구동부(미도시)의 전원은 차단시킬 수 있다.
여기서 구동부(미도시)는 전기 자동차를 구동시키는데 작동되는 적어도 하나 이상의 장치를 의미한다.
일 실시예로서, 전력 제어부(140)는 온도 제어부(120)에 제 2 전력을 공급하는 동시에 전기 자동차(1)의 구동부(미도시)의 전원은 차단시켜 구동부(미도시)를 제외한 온도 제어부(120)만 독립적으로 동작되도록 할 수 있다.
또 다른 실시예로서, 전력 제어부(140)는 전기 자동차(1)의 구동부(미도시)의 전원을 차단시킨 후, 온도 제어부(120)에 제 2 전력을 공급하는 것도 가능하다.
이때, 전력 제어부(140)의 제 2 전력은 외부 송신기(160)에서 무선 충전 패드(110)에 공급하는 전기 자동차(1)의 배터리를 충전하는데 사용되는 제 1 전력보다 낮은 전력일 수 있다.
한편, 전기 자동차(1)의 시동이 꺼진 상태는 전기 자동차의 엔진이 정차한 상태 또는 전기 자동차가 정차한 상태를 포함할 수 있으나, 이는 실시예일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 일 실시예에 따른 무선충전 방법의 절차에 대한 예시적인 순서도이다. 도 2에 도시된 무선충전 방법은 도 1에 도시된 무선충전 시스템(100)에 의해 수행 가능하다. 아울러, 도 2에 도시된 무선충전 방법은 예시적인 것에 불과하다.
도 2를 참조하면, 먼저 사용자가 전기 자동차의 엔진이 정지한 상태 또는 전기 자동차가 정차한 상태에서 무선충전을 시도할 수 있다(단계 S10).
보다 상세하게, 사용자는, 전기 자동차가 무선충전 구역에 정차한 후, 시동을 턴오프 한 상태(엔진이 정지한 상태일 수 있음)에서 무선충전을 진행할 수 있다.
이때, 전기 자동차의 무선충전 패드(110)는 외부 송신기(160)로부터 무선으로 제 1 전력을 공급받아 전기 자동차(1)의 배터리를 충전할 수 있다(단계 S20).
전기 자동차(1)의 시동이 꺼진 상태에서 전기 자동차의 배터리가 충전되는 동안(전기 자동차(1)의 무선충전을 진행), 전력 제어부(140)는 전기 자동차(1) 내부의 제 2 전력을 온도 제어부(120)에 공급할 수 있으며, 이때 전력 제어부(140)는 전기 자동차(1)의 구동부(미도시)의 전원은 차단시킬 수 있다(단계 S30).
아울러, 전력 제어부(140)는 온도 제어부(120)에 제 2 전력을 공급한 후, 구동부(미도시)의 전원을 차단시킬 수도 있고, 구동부(미도시)의 전원을 차단시킨 후, 온도 제어부(120)에 제 2 전력을 공급하는 것도 가능하다.
마지막으로, 냉각부(130)는 온도 제어부(120)의 제어에 따라 무선충전 패드(110)에 방열을 수행할 수 있다(단계 S40).
한편, 전기 자동차(1)의 무선충전이 진행되는 동안, 무선충전 패드(110)에는 코일과 자성소재에 열이 발생되게 되는데, 특히 자성소재에서 발생된 열은 자송소재의 자기적 특성을 변화시킬 뿐만 아니라 열충격에 의해 자성소재의 파괴를 발생시킬 수도 있었다.
하지만, 일 실시예에 따른 무선충전 시스템을 사용한 무선충전 방법은 전력 제어부(140)가 전기 자동차(1)의 제 2 전력을 온도 제어부(120)에 공급하기 때문에, 온도 제어부(120)의 동작에 따른 냉각부(130)의 무선충전 패드(110) 방열 수행에 따라 무선충전 패드(110)에 발열이 발생하는 문제점을 해결할 수 있다. 또한, 전력 제어부(140)가 제 2 전력을 온도 제어부(120)에 공급하는 동시에 전기 자동차(1)의 구동부(미도시)의 전원을 차단시킴으로써, 구동부(미도시)에 오작동이 발생되지 않도록 하고, 온도 제어부(120)만 독립적으로 구동시킬 수 있도록 할 수 있다.
이하는, 또 다른 실시예에 따른 무선충전 시스템에 대하여 도 3을 통해 후술하도록 한다.
도 3을 참조하면, 또 다른 실시에에 따른 무선충전 시스템(100)은 무선충전 패드(110), 온도 제어부(120), 냉각부(130), 외부 전력 공급부(145) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.
이 경우, 무선충전 패드(110), 온도 제어부(120) 및 냉각부(130)에 대한 설명은 앞서 설명한 내용과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
외부 전력 공급부(145)는 제 2 전력을 공급할 수 있는 장치이다.
이때, 외부 전력 공급부(145)의 제 2 전력은 외부 송신기(160)에서 무선 충전 패드(110)에 공급하는 전기 자동차(1)의 배터리를 충전하는데 사용되는 제 1 전력보다 낮은 전력일 수 있다.
한편, 외부 전력 공급부(145)의 제 2 전력은 외부 송신기(160)에서 공급되는 전기 자동차(1)의 배터리를 충전하는데 사용되는 제 1 전력보다 낮은 전력이 사용될 수 있다.
아울러, 외부 전력 공급부(145)와 온도 제어부(120)는 유선(70) 또는 무선으로 연결될 수 있다. 이때, 외부 전력 공급부(145)와 온도 제어부(120)가 유선(70)으로 연결될 경우, 사용자가 유선(70)을 전기 자동차(1)의 기 설정된 부분에 연결하면, 전기 자동차(1)의 기 설정된 부분과 후술할 제어부(150)가 연결되면서 제어부(150)의 제어에 따라 제 2 전력이 온도 제어부(120)에 공급될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
더 나아가, 외부 전력 공급부(145)와 온도 제어부(120)가 유선(70)으로 연결될 경우, 사용자가 유선(70)을 전기 자동차(1)의 기 설정된 부분에 연결하면, 전기 자동차(1)의 기 설정된 부분과 온도 제어부(120)가 직접적으로 연결되어 제 2 전력이 온도 제어부(120)에 공급될 수도 있다.
한편, 외부 전력 공급부(145)와 온도 제어부(120)가 무선으로 연결될 경우, 온도 제어부(120)는 외부 전력 공급부(145)로부터 무선으로 제 2 전력을 공급받을 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(150)는 전기 자동차(1)의 시동이 꺼진 상태에서 전기 자동차(1)의 배터리가 충전되는 동안 외부 전력 공급부(145)의 제 2 전력이 온도 제어부(120)에 공급되도록 제어할 수 있다.
여기서, 전기 자동차(1)의 시동이 꺼진 상태는 전기 자동차의 엔진이 정차한 상태 또는 전기 자동차가 정차한 상태를 포함할 수 있으나, 이는 실시예일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
이하는, 냉각부(130)의 다양한 실시예에 대하여 도 4 내지 도 7을 참조하여 상세히 후술하도록 한다.
도 4는 일 실시예에 따른 냉각부가 공기 순환부를 포함할 경우를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 냉각부(130)는 공기 순환부(300)를 포함할 수 있다.
이 경우, 냉각부(130)의 공기 순환부(300)는 무선충전 패드(110)의 자성 소재(180) 및 금속판(170) 사이의 빈 공간 또는 스페이서부 대신 공기 순환부(300)가 마련될 수 있다. 이때, 공기 순환부(300)로 유입되는 공기는 온도 제어부(120)로부터 공급받을 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따르면 무선충전 패드(110)는 온도 제어부(120)로부터 공급되는 공기가 자성 소재(180)의 표면과 직접 접촉하여 순환할 수 있는 공기 순환부(300)를 포함함으로써, 공기 순환부(300)를 포함하지 않은 무선충전 패드(110)에 비해 충전 효율을 0.1% 이상, 구체적으로 0.2% 내지 10%, 더욱 구체적으로 0.5% 내지 5%까지 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 자성 소재(180) 및 코일(190)에서 발생하는 열로 인하여 인접하는 회로에 발생할 수 있는 기기적인 손상을 방지할 수 있다.
따라서, 냉각부(130)가 공기 순환부(300)를 포함할 경우, 온도 제어부(120) 로부터 공급된 공기가 무선충전 패드(110)의 자성 소재(180)의 표면과 직접 접촉하여 순환할 수 있기 때문에 충전 효율이 향상됨과 함께 방열 특성이 개선될 수 있으며, 습기로 인한 자성 소재의 변성을 최소화할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 냉각부가 미세유로를 포함할 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 냉각부(130)는 미세유로를 포함할 수 있다.
이 경우, 냉각부(130)의 미세유로(400)는 무선충전 패드(110)의 자성 소재(180)의 인접부, 금속판(170) 및 자성 소재(180)와 코일(190) 사이 중 적어도 한 부분에 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 한편, 미세유로(400)가 자성 소재(180)와 코일(190) 사이에 마련될 경우에는 자성소재(180)와 코일(190)에서 발생하는 열을 동시에 처리할 수 있다.
또한, 냉각부(130)의 미세유로(400)는, 미세유로(400)를 순환하며 흐르는 냉각을 위한 유체를 더 포함할 수 있다. 이때 유체는 자성 소재(180)에서 발생하는 열을 외부로 전달할 수 있다. 구체적으로 유체는 자성 소재(180)에서 발생하는 열을 냉각기로 전달할 수 있다.
이러한, 유체는 기체 또는 액체일 수 있으며, 예를 들어 공기, 물 또는 그 외 냉매로 사용되는 액상 또는 기상의 유체일 수 있다. 구체적으로, 유체는 공기, 물, 오일(예: 엔진오일), 알코올(예: 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 부동액), 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 온도 제어부(120)는 유체를 효과적으로 냉각시키기 위한 방식 및 구조를 채용할 수 있다. 예를 들어, 온도 제어부(120)는 공냉식 또는 수냉식으로 냉각부(130)의 미세유로(400) 내부 유체를 냉각시킬 수 있다.
이때, 온도 제어부(120)는 방수 및 방진을 위해 밀폐된 구조를 가지면서 냉각부(130)의 미세유로(400)와 연결될 수 있다. 더 나아가 냉각부(130)의 미세유로(400)의 유입구 및 배출구에 연결유로를 통해 온도 제어부(120)와 연결될 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서, 냉각부(130)가 미세유로(400)를 포함할 경우, 일 실시예로서, 자성 소재(180)의 내부 또는 자성 소재(180)의 인접부에 냉각부(130)의 미세유로(400)를 배치하여 냉매를 통해 무선충전 패드(110)에 발생되는 열을 쉽게 배출할 수 있다.
한편, 일 실시예로서, 온도 제어부(120)가 전기 자동차 내부에 구비된 에어컨을 포함할 경우, 냉각부(130)의 미세유로 유입구 및 배출구와 연결된 연결유로와 에어컨이 연결될 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6은 일 실시예에 따른 냉각부가 열전도성부를 포함할 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 냉각부(130)는 열전도성부(500)를 포함할 수 있다.
이 경우, 냉각부(130)의 열전도성부(500)는 자성 소재(180) 내부에 마련될 수 있다.
구체적으로, 냉각부(130)의 열전도성부는 망 구조를 갖는 메쉬 시트, 리본 시트 또는 복수개의 홀을 포함하는 열전도성 시트를 포함할 수 있다. 이때, 냉각부(130)는 무선충전 패드(110)에 사용되는 자성 소재(180)의 내부에 자기장이 다닐 수 있도록 오픈되어 있는 구조인, 망 구조를 갖는 메쉬 시트, 리본 시트 또는 복수개의 홀을 포함하는 열전도성 시트를 포함하는 열전도성부(500)를 포함함으로써, 자성 소재(180) 내에서 발생하는 열을 쉽게 방출할 수 있으며, 전기 자동차(1)의 배터리 충전 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 냉각부가 냉각팬을 포함할 경우를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 냉각부(130)는 냉각팬(600)을 포함할 수 있다.
이 경우, 냉각부(130)의 냉각팬(600)은 무선충전 패드(110)의 금속판(170)의 후면 또는 자성 소재(180)의 인접부에 마련될 수 있다. 보다 구체적으로, 냉각부(130)의 냉각팬(600)은 온도 제어부(120)로부터 유입된 기체 상태의 냉각이 무선충전 패드(110)의 자성 소재에서 발생하는 열을 순환시킬 수 있으며, 냉각팬(600)으로 유입되는 공기는 온도 제어부(120)로부터 공급 받을 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시예에 따르면 무선충전 패드(110)는 온도 제어부(120)로부터 공급되는 기체 상태의 냉각이 자성 소재(180)의 표면과 직접 접촉하여 순환할 수 있도록 동작하는 냉각팬(600)을 포함함으로써, 냉각팬(600)을 포함하지 않은 무선충전 패드(110)에 비해 충전 효율이 향상될 수 있다. 뿐만 아니라, 자성 소재(180) 및 코일(190)에서 발생하는 열로 인하여 인접하는 회로에 발생할 수 있는 기기적인 손상을 방지할 수 있다.
따라서, 냉각부(130)가 냉각팬(600)을 포함할 경우, 온도 제어부(120)로부터 공급된 기체 상태의 냉각이 무선충전 패드(110)의 자성 소재(180)의 표면과 직접 접촉하여 순환할 수 있기 때문에 충전 효율이 향상됨과 함께 방열 특성이 개선될 수 있으며, 습기로 인한 자성 소재(180)의 변성을 최소화할 수도 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따르면, 전기 자동차등의 무선 충전 수행 동안, 온도 제어부는 무선 충전을 위한 제 1 전력과 상이한 냉각부를 동작시킬 수 있는 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 공급받을 수 있기 때문에 온도 제어부가 제 2 전력을 공급 받아 냉각부를 동작 시킴으로써 공기 또는 냉각수의 순환을 통해 무선충전 패드의 자성소재 또는 금속판의 온도를 낮추어 무선충전 패드에 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
또한, 온도 제어부에 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 공급하는 전력 제어부는, 전기 자동차의 구동부의 전원은 차단시키고, 온도 제어부에 제 2 전력을 공급함으로써, 온도 제어부만 독립적으로 작동하도록 할 수 있다.
또한, 전기 자동차의 무선 충전 수행 동안, 전기 자동차의 구동부의 전원은 차단되기 때문에 안전성이 증가될 수 있다.
한편, 이러한 일 실시예에 따른 방법은 이러한 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현 가능하고, 또한 이러한 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체의 형태로 구현 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 전기 자동차
100: 무선충전 시스템
110: 무선충전 패드
120: 온도 제어부
130: 냉각부
140: 전력 제어부
160: 외부 송신기
170: 금속판
180: 자성 소재
190: 코일

Claims (9)

  1. 외부 송신기로부터 무선으로 제 1 전력을 공급 받아 전기 자동차의 배터리를 충전하는 무선충전 패드와,
    상기 무선충전 패드의 온도를 모니터링 하는 온도 제어부와,
    상기 온도 제어부의 제어를 받아 상기 무선충전 패드에 방열을 수행하는 냉각부와,
    상기 전기 자동차의 시동이 꺼진 상태에서 상기 전기 자동차의 배터리가 충전되는 동안 상기 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 상기 온도 제어부에 공급하는 전력 제어부를 포함하고,
    상기 전력 제어부는,
    상기 온도 제어부에 상기 제 2 전력을 공급하는 동시에 상기 전기 자동차를 구동시키기 위한 구동부의 전원을 차단하는
    무선 충전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전력은,
    상기 제 1 전력보다 낮은 전력인
    무선 충전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전력은,
    상기 전기 자동차의 배터리 전력을 포함하는,
    무선 충전 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 제어부는,
    상기 무선충전 패드의 온도가 기 설정된 온도 이상일 경우, 상기 무선충전 패드에 방열을 수행하도록 상기 냉각부를 제어하는
    무선 충전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 자동차의 시동이 꺼진 상태는,
    상기 전기 자동차의 엔진이 정지한 상태 또는 상기 전기 자동차가 정차한 상태를 포함하는
    무선 충전 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선충전 패드는,
    전도성 와이어를 포함하는 코일과,
    상기 코일의 일면 상에 배치된 자성 소재와,
    상기 자성 소재와 이격되어 형성된 금속판을 포함하고,
    상기 냉각부는 상기 자성 소재 또는 상기 금속판에 인접하도록 배치되는
    무선 충전 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    공기 순환부, 미세유로, 열전도성부 및 냉각팬 중 적어도 하나 이상을 포함하는
    무선 충전 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 온도 제어부의 제어에 기초하여 상기 공기 순환부, 미세유로, 열전도성부 및 냉각팬 중 적어도 하나를 통해 공기 또는 냉각수를 상기 무선충전 패드에 순환시켜 상기 무선충전 패드의 방열을 수행하는
    무선 충전 시스템.
  9. 배터리로부터 전기 자동차의 엔진에 전력을 공급하는 전력 공급부와,
    외부 송신기로부터 무선으로 제 1 전력을 공급 받아 전기 자동차의 배터리를 충전하는 무선충전 패드와,
    상기 무선충전 패드의 온도를 모니터링 하는 온도 제어부와,
    상기 온도 제어부의 제어를 받아 상기 무선충전 패드에 방열을 수행하는 냉각부와,
    상기 전기 자동차의 시동이 꺼진 상태에서 상기 전기 자동차의 배터리가 충전되는 동안 상기 전기 자동차 내부의 제 2 전력을 상기 온도 제어부에 공급하는 전력 제어부를 포함하고,
    상기 전력 제어부는,
    상기 온도 제어부에 상기 제 2 전력을 공급하는 동시에 상기 전기 자동차를 구동시키기 위한 구동부의 전원을 차단하는,
    전기 자동차.
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