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Capstone Design
for the Better World

Wireless charging of electric kickboard

  • 윤호진 [ 국립인천대학교 ]
  • 조회수147 리뷰수0 좋아요0
  • 작품번호 : 미입력
  • 공개여부 : 공개
  • 카테고리 : 전기
  • 등록일 : 2021-09-13
  • 팀원(공동개발자) : 윤호진, 안원섭, 이주형, 정진솔
  • 출품작 : 2021. 공과대학 EATED 프로그램 연구성과 중간발표 행사

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수행 목적

환경문제와 경제적인 요인을 통해 가까운 미래에 대부분의 모빌리티는 전기를 이용한 E-Mobility가 강세를 이룰 것이며, 현재도 많은 E-Mobility가 개발되었다. 예를 들어 공유 전동 킥보드, 공유 전기자전거, 전기자동차, 드론 등 많은 E-Mobility들이 대중화가 되었지만, 유선 충전 방식을 사용하고 있다. 이러한 유선 충전 방식은 편의성이 떨어지며 위치적 제약이 많고, 사용자가 직접적으로 접촉하여 사용하기 때문에 감전 사고 등의 문제를 야기한다. 이를 해결하기 위해 모빌리티에 사용할 수 있는 무선 충전 방식을 연구하고 시뮬레이션을 진행하며 마지막으로 실제 소형 모빌리티인 전동 킥보드에 적용하여 무선 충전을 탑재한 전동 킥보드를 제작해본다.

상세설명

1. 수행배경

1) 2~3년전부터 E-Mobility​의 상용화가 진행되었고 그 사용자의 수가 가파른 속도로 증가하는 추세를 보며 관심을 가지게 되었다.

2) 사용자의 수가 증가하면서 E-Mobility의 기술적인 문제들이 대두 되었고 이러한 문제점들에 대해 관심을 가지기 시작

3) 지속적으로 개발되고 있는 무선 충전 방식을 E-Mobility​에 적용하면 편의성 증가 및 배터리 용량을 절감할 수 있을 것으로 예상

2. 수행기간

●​ 5월: 무선충전에 대한 주제 설정 및 모빌리티의 유선충전 사례와 무선충전사례 자료조사

● 6월: 모빌리티의 유, 무선 충전사례를 토대로 직접 구성할 수 있는 모빌리티를 선정하고 자료조사

● 7월: 구성하고자 하는 전동 킥보드 선정 및 전동 킥보드의 무선 충전기를 구성하는 회로들을 시뮬레이션을 통해 제작

● ​8월: 교수님과의 주마다 줌 미팅을 통해 피드백 및 회로에 대한 조언 및 교육을 받으며 시뮬레이션 제작 및 연구진행

● ​9월: 시뮬레이션을 바탕으로 실제 구성을 위한 소자 및 ic소자를 선정하고 이때 소자의 정격이나 소자의 사양에 대해서 자세하게 조사


3. 개발작품 설명


  • 무선 충전의 구성 원리
220V인 가정용 AC전압을 송신패드의 AC-DC Buck Converter를 통해 DC전압으로 변환하고 DC-AC Inverter를 통해 AC로 만든 전압을 코일에서 전자기 유도 현상(PWM)을 이용하여 2차측인 수신패드의 코일로 보내 AC-DC Rectifier를 통해 정류하고 마지막으로 모빌리티를 충전할 수 있는 전압이 될 수 있도록 DC-DC Buck Converter를 통해 감압을 진행한다.

  • 무선 충전 E-Mobility의 장점
1. 에너지 공급 장소의 제약 없이 모빌리티 충전이 가능하다.

2. 비 접촉 방식을 통한 장치 및 부속품 밀폐가 가능하여, 습기와 산소의 노출을 방지하여 부식을 막는다. 

3. 주기적인 충전이 가능하여 언제든지 모빌리티를 충전하여 고용량 배터리 사용을 줄일 수 있다. 

4. 비 접촉 방식을 통해 감전 사고와 같은 문제를 방지하여 안정성이 증가한다.

4. 활용방안


1. 킥보드에 무선충전 시스템이 적용된 기술을 바탕으로 전기자동차, 드론 뿐만 아니라 현재 상용화를 준비하고 있는 다양한 E-mobility에도 적용할 수 있다.

2. 배터리 관리를 위한 효율적 측면의 모니터링을 통한 배터리의 수명을 최대화할 수 있다. 

3. 더 나아가 도로 내부에 전기선을 매설해 자기장을 발생 시켜 모빌리티를 주행 중 무선 충전 하는 기술로 확대하면 충전소를 자주 방문해야 하는 유선 충전이 가진 불편함을 해소하고 모빌리티의 배터리 용량을 줄여 E-mobility의 대중화를 촉진할 수 있다.

소개 슬라이드

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