In this dissertation, the safety problem of electric vehicle (EV) wireless chargers, which has attracted much attention recently, has been dealt with. Inductive power transfer system (IPTs) has been used generally for EV wireless chargers but IPTs generates strong electromagnetic field (EMF), which can badly affect living objects such as cats, dogs, etc. Many solutions to solve the EMF problem of wireless power transfer system (WPTs) have been proposed. Among the many solutions, the solutions for dynamic wireless charging system has been proposed but the proposed solution has some disadvantage, which is to be expensive and complex. The dynamic wireless charging system, which can solve EMF problem and be simple and cheap, has been proposed in this paper.
There is another problem of EV wireless chargers, which is caused by metal objects. During wireless charging, if a metal object enters between transmitter (Tx) pad and receiver (Rx) pad of wireless charger, eddy current is induced by strong magnetic field of Tx pad and temperature of the metal will increase, which can cause a fire accident and damage to the wireless charger. Many methods have been proposed to solve this problem but those are difficult to apply to high power wireless charging system or much costed. The method using magnetic field change has been studied as the promising but has some dead-zone, which means where metal objects cannot be detect. A method, which can detect the all area on Tx pad by simple way, has been proposed in this paper.
Chapter 1 introduces constant type dynamic wireless charging system. The method, which can simply solve EMF problem without complex control system, is proposed. The difference between when there is Rx coil and when there is no Rx coil is used in the proposed method. The proposed method is verified by simulation and experiment. In the experiment, the Tx coil current difference between when there is Rx coil and when there is no Rx coil has been 1.5 times so the possibility of proposed system has been verified.
Chapter 2 proposes metal object detection (MOD) system for EV wireless chargers. The proposed MOD system has independent voltage source differently with previously proposed method using magnetic field change and can detect small metal objects because the inductance variation by metal objects is maximized by resonant circuit. The proposed system is verified by simulation and experiment. In the experiment, the voltage variation due to 2cm x 2cm metal object has been about 500mV and 2 channel operation has been confirmed.
이 논문에서는 최근 많은 주목을 받고 있는 전기자동차 무선 충전기의 안전 문제에 관해 다뤄진다. 전기자동차 무선 충전기를 위해서 자기장을 이용한 무선 충전 시스템이 일반적으로 많이 사용되는데 이러한 방식은 강한 자기장을 이용하기 때문에 생명체에 안좋은 영향을 줄 수 있다. 그래서 이런 전자기장에 의한 문제를 해결하기 위해서 많은 해결책들이 제안되었고 전자기장 문제에 대한 해결책 중에는 주행 중 무선 충전 시스템에 적용 가능한 방법들도 많이 제안되었는데 제안된 방법들은 비싸고 복잡하다는 단점이 있다. 그래서 이 논문에서는 간단한 방법으로 주행 중 무선충전 시스템에 대한 전자기장 문제를 해결할 수 있는 방안이 제시된다.
전기자동차 무선 충전기와 관련한 또다른 문제로 금속 이물질로 인한 문제가 있다. 무선 충전 중에 금속 물질이 충전기의 송수신기 사이에 들어가게 되면 강한 자장에 의해서 와전류가 흐르게 되고 금속 물질의 온도가 상승하게 되어 화재가 발생하거나 충전기 시스템이 파손될 수 있다. 이런 금속 물질로 인한 문제를 해결하기 위해서 많은 방안이 제시 되었는데 제시된 방안들은 대전력 시스템에서는 적용하기 어렵거나 가격이 비싸다는 문제가 있었다. 그래도 유망한 기술로 자장 변화를 이용한 방법이 많이 연구 되었는데 탐지가 안되는 영역이 존재한다는 단점이 있어서 이 논문에서는 송신기 위의 모든 영역을 탐지 할 수 있는 간단한 금속탐지기술을 제안한다.
1장에서는 정전압형 주행 중 무선충전 시스템으로 간단하게 전자기장 문제를 해결할 수 있는 방법이 제안된다. 제안된 방법은 수신기의 존재에 의한 차이를 이용하는 방법으로 실험과 시뮬레이션을 통해서 검증이 되었고 실험에서 수신기가 있을 때와 없을 때의 송신부 코일에 흐르는 전류가 1.5배정도로 차이가 나는게 확인되어서 제안된 방법의 동작이 검증되었다.
2장에서는 전기자동차를 위한 금속 이물질 탐지 시스템이 제안된다. 제안된 방법은 자기장변화를 이용하는 방법과 다르게 독립적인 전압원을 이용하며 공진회로로 금속에 의한 변화를 극대화 시키기 때문에 작은 금속 물질도 탐지 할 수 있으며 실험과 시뮬레이션을 통해서 검증되었다. 실험결과 2cm x 2cm의 금속에 의해서 출력 전압이 500mV 변하는 것이 확인되었고 2 채널에 대한 동작도 검증되었다.
