3-dimensional wireless power charging has been researched for the compensation of the performance degeneration due to the misalignment of a receiver. The orthogonal transmitters can improve performance despite the misalignment of the receiver along the three-axis. However, this structure has actually mutual inductance between transmitters due to the imperfection of orthogonality, which deteriorates the performance of 3-dimensional wireless power charging, such as the power dissipation on each transmitter and the charging efficiency degeneration. To resolve this problem, the method to extract the tuning input voltage’s magnitude and phase for the specific transmitting currents is proposed, considering mutual inductance between transmitters. The method is not only verified with the comparison of theory and EM simulation, but implemented with the design of the 3-dimensional wireless power charging system and experiment with the improvement of performance.
3차원 무선전력충전 연구는 수신기 오정렬로 인한 성능 열화를 보상하기 위해 진행되어왔다. 직교 송신기 구조를 이용하면 수신기의 3축에 대한 오정렬에도 성능을 향상시킬 수 있다. 하지만 이러한 구조는 실제 직교성이 완벽하지 않기 때문에 송신기 간 상호 인덕턴스가 존재한다. 이러한 특성은 3차원 무선전력충전시 다른 송신기 상의 전력 소모와 충전 효율 감소와 같은 성능 열화를 발생시킨다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 송신기 간 상호 인덕턴스를 고려하여 특정 송신 전류를 위한 튜닝 입력 전압의 크기와 위상을 추출하는 기법을 제안한다. 제안하는 방법을 이론과 EM 시뮬레이션 비교를 통해 검증하였고, 직교 송신기를 이용한 3차원 무선전력충전 시스템 제작 및 실험을 통해 성능 향상이 검증되었다.
