무선 충전기술의 한계 극복 Wireless Chargers Reach for the Megahertz Range

 

배터리의 열

새로운 온도 조절 전류 제어 기술 개발

 

 

    MHz 범위에 도달하는 무선 충전기 전력 증가는 노트북, 휴대용 도구 및 e-bike를 무선으로 충전하는 것을 더 쉽게 만들 것이다

많은 사람들은 그들이 필요로 하는 케이블을 찾기 위해 오래된 충전 케이블 더미를 뒤지는 것을 멈출 수 있는 날을 간절히 기대하고 있다. 그러나 전화기와 같은 소형 기기를 무선으로 충전하는 현재의 성공에도 불구하고, 특히 전력을 더 많이 소비하는 전자제품에 관해서는 완전히 무선화되기 전에 해결해야 할 몇 가지 기술적 과제가 있다.

 

wired.com

 

1월 23일 IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics에 발표된 연구에서, 이 분야의 전문가들은 더 높은 주파수에서 더 많은 에너지를 전달하고 배터리 과열 없이 충전 효율을 최적화하는 것을 포함하여 이러한 장벽을 극복하는 몇 가지 방법을 개략적으로 설명한다.

이번 연구에는 난양공대 전기전자공학과 슈위안론 후이 교수가 참여해 수십 년간 무선전력전송(WPT) 기술 표준화 작업을 해왔다. Hui는 2010년에 발표된 초기 WPT 표준은 단순히 한 회사의 송신기가 다른 회사의 수신기와 호환되는지 확인하는 데 촛점을 맞췄다고 말한다. 그는 "그러나 최대 효율과 최소 충전 시간과 같은 최적의 성능이 최우선 순위는 아니었다"고 지적했다.

WPT로 높은 효율을 달성하는 데 있어 한 가지 주요 장애물은 배터리의 열 한계이다. 일반적으로 배터리는 충전을 위해 전압과 전류의 지속적인 입력이 필요하지만, 이는 배터리를 위험한 수준으로 가열할 수 있다. 안전상의 이유로 상용 배터리 충전기는 배터리 표면 온도가 상한(일반적으로 45°C)에 도달하면 충전 전류를 줄이거나 심지어 정지시킨다.

 

이 문제를 해결하기 위해 Hui와 그의 동료들은 배터리를 과열시키지 않고 충전 시간을 줄이는 새로운 온도 조절 전류 제어 기술을 개발했다. 이 기술이 WPT 전자제품 제조업체에 널리 채택되면 기술의 충전 효율을 높이는 데 도움이 될 수 있다.

두 번째 도전은 한 번에 더 많은 능력을 이양하는 것이다. WPT 기술은 전자기장을 이용해 전력을 전달하고, 더 높은 전자기 주파수를 이용해 주어진 시간 내에 더 많은 전력을 전달할 수 있다. 그러나 이를 위해서는 예외적으로 빠른 속도로 전력의 전달을 제어할 수 있는 하드웨어가 필요하다.

 

 

기존 게이트 드라이버의 대기 시간이 약 100나노초인 반면, 후이는 대기 시간이 6ns에 불과한 드라이버를 개발했다. 맨체스터 대학의 후이의 동료인 청 장과 함께 개발된 새로운 게이트 드라이버는 소프트 스위칭도 달성한다. 이것은 전력 스위치의 스위칭 손실과 스트레스를 감소시켜 훨씬 더 높은 주파수에서 게이트 드라이버를 사용할 수 있게 하는 기술이다. 현재 대부분의 WPT 파워인버터는 1메가헤르츠 미만으로 작동하지만, 이 팀의 최근 발명품은 수십메가헤르츠까지 올라갈 수 있다.

그들의 논문에서, 연구원들은 WPT 기술을 최적화하는 또 다른 핵심 방법을 강조한다. 그들은 송신기 제조업체들에게 충전 과정을 최적화하는 데 도움이 될 수 있는 효율성 추적 기술을 통합할 것을 요구한다. 후이 교수팀이 최근 개발한 한 가지 방법은 배터리가 충전되는 동안 전송기가 WPT 시스템의 최대 효율 작동 지점을 동적으로 따르도록 제어할 수 있다. 결과적으로, WPT 시스템 효율은 전체 충전 과정에 대해 최적화된다.

 

황기철 콘페이퍼 에디터 국토부 인플루언서

Ki Chul Hwang Conpaper editor influencer

 

(Source: spectrum.ieee.org/wireless-charging)

 

 

창고 로봇이 안방으로 VIDEO: Warehouse Robots to Automate Your Living Room

어쩌나! 내 밥그릇이...AI가 대신할 미래 직업들 White-collar jobs most at risk of getting replaced by AI like Cha

kcontents