Double coils reactive shield for wireless charging system of electric vehicles

Abstract

최근 무선전력전송 시스템에 대한 관심과 수요가 점점 증가하고 있다. 무선전력전송 시스템의 응용분야는 장거리, 대전력 시스템으로 확장되고 있으며, 특히 미래에 전기자동차 무선충전시스템 기술이 급성장할 것으로 예상된다. 그러나 전기자동차 무선충전시스템과 같은 대전력 시스템은 인체와 다른 전자기기에 악영향을 줄 수 있는 아주 큰 누설자기장을 생성한다. 그러므로 누설 자기장을 감소시키는 방법이 반드시 고려되어야 한다. 무선전력전송 시스템으로부터 생성되는 누설 자기장을 완화시키기 위해서, 전도성 쉴드 (conductive shield), 자기 쉴드 (magnetic shield), 엑티브 쉴드 (active shield), 그리고 리엑티브 쉴드 (reactive shield)와 같은 다양한 차폐 기법에 관한 연구들이 진행되었다. 다양한 차폐 기법 중, 리엑티브 쉴드는 전기자동차 무선충전시스템에서 누설 자기장을 억제하기 위한 가장 적절한 방법으로 알려져 있다. 본 논문에서는 기존의 리엑티브 쉴드가 가지고 있던 단점을 극복하고 더 나은 차폐 성능을 가지는 새로운 리엑티브 쉴드를 제안하였다. 제안된 리엑티브 쉴드는 누설 자기장과 정반대의 위상을 가지면서 동시에 같은 크기를 갖는 상쇄자기장을 생성함으로써 누설 자기장을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 제안된 리엑티브 쉴드의 컨셉, 구조를 제안하고 등가회로모델을 분석하였다. 또한, 시뮬레이션과 실험을 통하여 기존의 리엑티브 쉴드와의 차폐 효과를 비교 분석하였다. 기존의 리엑티브 쉴드 대비 약 70% 정도의 성능 향상을 확인하였고, 미래의 전기자동차 무선충전 시스템에 적용되어 효율적이고 효과적으로 누설 자기장을 차폐할 것으로 기대된다.