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[국내논문] 전기자동차의 3-코일 자기공진방식 무선전력전송 시스템에서 코일의 비 정렬에 관한 연구
A Study on Coil Misalignment in a 3-Coil Magnetic Resonance Wireless Power Transmission System of a Electric Vehicle 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.14 no.1, 2021년, pp.48 - 55  

황인갑 (Department of Electrical and Electronic Engineering, Jeonju University)

초록
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3-코일 자기공진방식 무선전력전송 시스템을 등가회로 모델로 해석하여 시스템의 |S21|을 3개 코일의 Q와 송신코일과 중계코일, 중계코일과 수신코일의 커플링 계수 k의 수식으로 표현하였다. 유도된 수식으로부터 중계코일이 송신코일과 수신코일의 중앙에 위치할 때 최대 이득을 얻을 수 있음을 수식으로 제시하고 실험으로 그 결과가 타당함을 보였다. 송신코일과 수신코일의 거리가 30 cm이고 두 코일이 정렬되었으며 중계코일이 두 개의 코일 중앙에 위치하였을 때 9 %의 최대 효율을 얻었다. 송신코일과 수신코일이 비 정렬된 경우는 정렬된 경우에 비하여 효율이 떨어지나, 중계코일을 회전시키면 효율이 크게 증가하는 것을 실험으로 보였다. 전기자동차무선충전 시 송신코일과 수신코일이 비 정렬되면 효율이 정렬 시와 비교해 많이 감소할 것으로 예상되며, 이런 경우 중계코일을 사용하고 중계코일을 회전시킴으로써 효율을 높일 수 있을 것으로 보인다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The 3-coil magnetic resonance wireless power transmission system was analyzed using an equivalent circuit model, and the |S21| of the system was expressed as the equation of the Q of the three coils, the coupling coefficient k between the transmitting coil and the relay coil, the relay coil and the ...

Keyword

표/그림 (8)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이때 송신 코일과 수신코일을 정확히 정렬시키는 어려움이 있다. 논문에서는 자기공진을 이용하여 전기자동차를 무선 충전할 때 송신코일과 수신코일의 위치 정렬이 에너지 전송효율에 미치는 영향을 알아보고, 송신 코일과 수신 코일의 비 정렬로 인하여 효율 손실이 있을 때 중계코일을 사용함으로써 보상 가능한지 알아보았다. 본 논문은 1장 서론에서 무선전력전송의 기존의 연구내용과 자기공진 무선전력전송시스템이 전기자동차의 충전시스템에 응용 가능함을 언급하고, 2장에서 3- 코일 자기공진 무선전력전송시스템의 전력효율을 코일의 양호도 Q와 코일 간의 결합계수 k의 수식으로 유도하고, 3장에서는 3-코일 자기공진 무선전력전송시스템의 실험방법과 내용을 설명하고 실험 결과에 대한 분석을 하였으며, 4장에서는 연구결과를 설명하는 결론으로 구성되어 있다.

가설 설정

  • Q1, Q2, Q3는 3개 코일의 양호도이고 k12, k23는 송신코일과 중계코일, 중계코일과 수신코 일간의 결합계수이다. 송신코일과 수신코일의 결합계수 k13 결합계수가 거리에 반비례하므로 k12, k23비하여 시스템에 미치는 영향이 적다고 가정하고 무시하였다.
  • AB급 증폭기의 소모전력은 증폭기의 부하가 저항일 때 공급 전류값과 부하전압을 측정하여 공급전력에서 부하전력을 빼서 계산하였다. AB급 증폭기의 부하가 송신코일 일 경우에도 부하가 저항일 경우와 같은 공급전류가 증폭기에 흐른다면 두 경우에 증폭기의 소모전력은 같다고 가정하였다.
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참고문헌 (9)

  1. A. Kurs, A. Karalias, R. Moffatt, J. D. Joannopoulos,, P. Fisher, M. Soliacic, "Wireless power transfer via strongly coupled magnetic resonances", Science, vol. 317, no. 5834, pp. 83-86, July, 2007. 

  2. D. S. Lee, D. N. Lim, S. J. Jeon, "Wireless Power Transfer System Insensitive to Pickup's Posture", KIEE Trans., Vol. 63, No. 7, pp. 910-915, 2014. 

  3. D. G. Kim, C. H. Seo, "Omnidirectional Resonator in Three-dimensional using a Globular Structure for Wireless Power Transfer", Journal of The institute of Electronics and Information Engineers, Vol. 53, No. 1, pp. 22-26, Jan. 2016. 

  4. S. M. Baek, D. E. Kim, J. G. Shon, "Analysis of the Efficiency According to Resonant Repeater Application in Magnetic Resonant Wireless Power Transfer System", KIEE Trans., Vol. 67P, No. 4, pp. 221-226, Dec., 2018. 

  5. S. H. Jeon, Y. H. Kim, M. L. Lee, S. Y. Kang, "Circuit Model Based Analysis of a Wireless Energy Transfer System via Coupled Magnetic Resonances", KIPE Trans., Vol. 16, No. 2, pp. 137-144, April, 2011. 

  6. G. B. Lee, W. S, Y. Park, "Analysis and Comparison for 4-Coil Magnetic Resonance Wireless Power Transfer System", The Journal Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, Vol. 24, No. 2, pp. 168-179, Feb. 2013. 

  7. M. Kiani. U. M. Jow, M. Ghovanloo, "Design and Optimization of a 3-Coil Inductive Link for Efficient Wireless Power Transmission", IEEE Trans. Biomed. Circuits Syst., Vol. 5, No. 6, pp. 579-591, Dec. 2011. 

  8. D. G. Kim, C. H. Seo, "Design of 3-Dimensional Magnetic Resonance Coil and DC-DC Buck Converter for Uniform Wireless Power Transmission of a Smartphone", Journal of The institute of Electronics and Information Engineers, Vol. 57, No. 12, pp. 935-940, Dec. 2020. 

  9. J. W. Kim, H. H. Ji, Y. G. Choi, Y. H. Yun, K. H. Kim, Y. J. Park, "Study on Arrangement of Self-Resonant Coils in Wireless Power Transfer System Based on Magnetic Resonance", The Journal Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, Vol. 21, No. 6, pp. 564-572, June. 2010. 

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