Wireless Power Transfer (WPT) technology can be applied in any of its two variants: Inductive Power Transfer (IPT) and Capacitive Power Transfer (CPT). Both IPT and CPT have their limitations, but a combination of these technologies can bring important benefits in size, weight, and misalignment tolerance. Despite these appealing benefits, a fully combined IPT and CPT system has not been proposed yet. This work presents a novel self-resonant inductive & capacitive power transfer system (ICPT). The ICPT system uses the inductive reactance from coils and the capacitive reactance from aluminum plates to establish a resonant network without external elements (compensation network). An electric circuit model was defined, and simulations were performed for the ICPT system. Finally, the results showed that the ICPT system has competitive electric performance and a robust-misalignment tolerance when compared with equivalent IPT and CPT systems. Moreover, the use of the ICPT system caused a significant weight (12%) and cost (60%) reduction in an example of an application for electric vehicles (EV).
무선전력전송 (WPT) 기술은 인덕티브 전력 전송 (IPT) 및 커패시티브 전력 전송 (CPT)의 두 가지 모델에 모두 적용할 수 있다. IPT와 CPT 모두 각각의 한계가 있지만, 두 기술의 조합을 통해 크기, 무게, 부정합 조건에서 중요한 이점을 가져올 수 있다. 이러한 이점에도 불구하고, IPT와 CPT 시스템의 완전한 결합 시스템은 아직 제안되지 않았다. 본 논문에서는 새로운 자기 공진형 인덕티브 & 커패시티브 무선전력전송 시스템 (ICPT)를 제안한다. 제안된 ICPT 시스템은 코일의 인덕티브 리액턴스와 알루미늄 판의 커패시티브 리액턴스를 이용하여 외부 보상회로가 없는 공진 시스템을 구성한다. ICPT 시스템의 등가 회로 모델을 제안하고, 시뮬레이션을 진행하였다. 마지막으로, 시뮬레이션을 통해 제안한 ICPT 시스템이 등가 IPT 시스템 및 CPT 시스템과 비교할 때 경쟁력 있는 전기적 특성과 부정합 강인성을 가지는 것을 검증하였다. 더욱이, 전기자동차 (EV) 시스템에 제안한 ICPT 시스템의 적용은 무게 감소 (12%) 와 비용 절감 (60%)의 효과를 보였다.
본 논문작성자는 한국정부초청장학금(Global Korea Scholarship)을 지원받은 장학생임.
