KR101788947B1

KR101788947B1 - 무선 충전 송신 특성들을 검출하기 위한 시스템들 및 방법들

Info

Publication number: KR101788947B1
Application number: KR1020157010186A
Authority: KR
Inventors: 가브리엘 아이삭 마요; 라이언 쳉; 에드워드 케네스 카랄
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2013-09-19
Publication date: 2017-10-20
Also published as: EP2901564B1; US20140091634A1; ES2699405T3; CN104685797A; EP2901564A1; BR112015006963A2; KR20150063081A; TWI515992B; US9190876B2; WO2014052161A1; CN104685797B; JP2015537497A; HUE040134T2; BR112015006963B1; TW201424186A; JP6227656B2

Abstract

본 개시물은 무선 충전 송신 특성들을 검출하기 위한 시스템들, 방법들, 및 장치를 제공한다. 본 개시물의 한가지 양태는 무선 전력 전달 디바이스에서의 송신 특성을 검출하는 방법을 제공한다는 점이다. 이 디바이스는 송신 코일에 전기적으로 커플링된 직렬 엘리먼트를 포함한다. 이 방법은 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 결정된 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 결정된 전압들 및 전류들에 기초하여 노드 전압들, 전류들, 전력 및 임피던스들과 같은 송신 특성들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 결정된 송신 특성들에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하는 단계를 더 포함한다.

Description

무선 충전 송신 특성들을 검출하기 위한 시스템들 및 방법들 {SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING WIRELESS CHARGING TRANSMIT CHARACTERISTICS}

본 개시물은 일반적으로 무선 전력에 관련이 있다. 더 구체적으로, 본 개시물은 무선 전력 시스템들에 있어서 송신 특성들을 검출에 관한 것이다.

숫자와 다양성이 증가하는 전자 디바이스들은 충전식 배터리들을 거쳐 전원을 공급받는다. 그러한 디바이스들은 모바일 폰들, 휴대용 음악 플레이어들, 랩탑 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들 (예를 들어, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 보청기들, 그리고 그밖에 유사한 것을 포함한다. 배터리 기술이 발전하는 동안, 배터리에 의해 전원을 공급받는 전자 디바이스들은 점차 더 많은 양의 전력을 필요로 하고 소비하며, 이에 자주 충전을 필요로 한다. 충전식 디바이스들은 종종 전원공급 장치에 물리적으로 연결된 케이블들 또는 다른 유사 커넥터들을 통한 유선 연결들을 거쳐 충전된다. 케이블들 및 유사 커넥터들은 가끔씩 불편하거나 또는 성가실 수 있고 다른 결점들을 가질 수 있다. 자유 공간에서 충전식 전자 디바이스들을 충전 또는 전자 디바이스들에 전력을 공급하는데 사용되는 전력을 전송할 능력이 있는 무선 충전 시스템들은, 유선 충전 솔루션들의 어떤 결함들을 극복할 수 있다. 이와 같이, 전자 디바이스들에 효과적이고 안전하게 전력을 전송하는 무선 전력 전송 시스템들과 방법들은 바람직하다.

시스템들의 다양한 실행들에 있어서, 첨부된 청구항들의 범위 내에서 방법들과 디바이스들 각각은 몇몇의 양태들을 갖는데, 여기에 설명된 바람직한 속성들은 단 하나라도 단독으로 책임은 없다. 첨부된 청구항들의 범위에 제한됨이 없이, 어떤 현저한 특징들은 여기에 설명되어 있다.

본 개시물의 한 양태는 무선 전력 전달 디바이스에서의 송신 특성을 검출하는 방법을 제공한다는 점이다. 이 디바이스는 송신 코일에 전기적으로 커플링된 직렬 엘리먼트를 포함한다. 이 방법은 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하는 단계를 포함한다. 이 방법은 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 결정된 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 결정된 전압들과 결정된 전류에 기초하여 송신 특성을 결정하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 결정된 전달 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하는 단계를 더 포함한다.

본 개시물의 또 다른 혁신적인 양태는 무선 디바이스를 포함한다는 점이다. 이 디바이스는 수신기로 무선 전력을 송신하도록 구성된 송신 코일을 포함한다. 이 디바이스는 동위상 (in-phase;I) 및 직교위상 (quadrature;Q) 클럭 신호들을 발생시키도록 구성된 직교위상 클럭 발생기를 더 포함한다. 이 디바이스는 송신 코일에 전기적으로 커플링된 직렬 엘리먼트를 더 포함한다. 이 디바이스는 I 및 Q 신호들 중 하나에 의해 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 적어도 하나의 신호를 곱하도록 구성된 제 1 믹서를 더 포함한다. 이 디바이스는 I 및 Q 신호들 중 하나에 의해 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 적어도 하나의 신호를 곱하도록 구성된 제 2 믹서를 더 포함한다.

본 개시물의 또 다른 혁신적인 양태는 무선 전력 전달 디바이스에서 송신 특성을 검출하기 위한 장치를 포함한다는 점이다. 이 디바이스는 송신 코일에 전기적으로 커플링된 직렬 엘리먼트를 포함한다. 이 장치는 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 검출하기 위한 수단을 포함한다. 이 장치는 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 검출하기 위한 수단을 더 포함한다. 이 장치는 결정된 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단을 더 포함한다. 이 장치는 결정된 전압들과 결정된 전류에 기초하여 송신 특성을 결정하기 위한 수단을 더 포함한다. 이 장치는 결정된 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하기 위한 수단을 더 포함한다.

본 개시물의 또 다른 혁신적인 양태는 비 일시적인 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다는 점인데, 실행될 때, 포함된 코드는 장치가 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하게 한다. 이 직렬 엘리먼트는 송신 코일에 전기적으로 커플링되어 있다. 이 매체는, 실행될 때, 장치가 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하게 하는 코드를 더 포함한다. 이 매체는, 실행될 때, 장치가 결정된 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하게 하는 코드를 더 포함한다. 이 매체는, 실행될 때, 장치가 결정된 전압들과 결정된 전류에 기초하여 송신 특성을 결정하게 하는 코드를 더 포함한다. 이 매체는, 실행될 때, 장치가 결정된 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하게 하는 코드를 더 포함한다.

이 명세서에 설명된 소재의 하나 또는 그 이상의 실행들의 세부사항들은 수반하는 도면들과 아래의 설명에 진술되어 있다. 다른 특징들, 양태들 그리고 장점들은 설명, 도면들 그리고 청구항들로부터 분명해질 것이다. 다음의 수치들의 상대적인 규모들은 비율로 그려지지 않을 수 있음을 주의해라.

도 1 은 이 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 무선 전력 전송 시스템의 기능적인 블록 다이어그램이다.
도 2 는 이 발명의 다양한 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 이용될 수 있는 예시적인 구성요소들의 기능적인 블록 다이어그램이다.
도 3 은 이 발명의 실시예들에 따른, 송신 또는 수신 코일을 포함하는 도 2 의 송신 회로부 또는 수신 회로부의 부분의 개략적인 다이어그램이다.
도 4 는 이 발명의 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 송신기의 기능적인 블록 다이어그램이다.
도 5 는 이 발명의 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 송신기의 기능적인 블록 다이어그램이다.
도 6 은 도 4 의 송신 회로부에 사용될 수 있는 송신 회로부의 부분의 개략적인 다이어그램이다.
도 7 은 이 발명의 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 송신 회로부의 부분의 기능적인 블록 다이어그램이다.
도 8 은 이 발명의 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 믹서의 기능적인 블록 다이어그램이다.
도 9 는 이 발명의 또 다른 실시예에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 송신 회로부의 부분의 기능적인 블록 다이어그램이다.
도 10 은 무선 전력 전달의 예시적인 방법의 플로우차트이다.
도 11 은 이 발명의 실시형태에 따른 송신 특성을 검출하기 위한 장치의 기능적인 블록 다이어그램이다.
도면들에 도시된 다양한 특징들은 스케일되기 위해 그려지지 않을 수 있다. 따라서, 다양한 특징들의 규모들은 명료성을 위해 임의적으로 확장되거나 감소될 수 있다. 게다가, 어떤 도면들은 주어진 시스템, 방법, 또는 디바이스의 모든 구성요소들을 묘사하지 않을 수 있다. 결국, 유사한 참고문헌 번호들은 명세서 및 수치들 전반에 걸쳐 유사한 특징들을 나타내는데 사용될 수 있다.

첨부된 도면들과 관련하여 아래에 진술된 상세한 설명은 발명의 실시예들의 설명으로서 의도된 것이고, 실행될 수 있는 발명의 유일한 실시형태들을 나타내고자 의도하는 것은 아니다. 이 설명에 전반적으로 사용된 “예시적인” 이라는 용어는 “일 예, 사례, 또는 실례로서 기능하는”을 의미하고, 다른 실시예들을 넘어 선호되거나 또는 유리한 것으로 해석될 필요는 없다. 이 상세한 설명은 본 발명의 실시예들의 전반적인 이해를 제공하기 위한 목적의 특정한 세부사항들을 포함한다. 어떤 경우들에서는, 어떤 디바이스들은 블록 다이어그램 형태로 보여진다.

무선으로 전송되는 전력은 전기장들, 자기장들, 전자기장들과 관련된 임의의 에너지 형태를 전송하는 것이거나, 또는 그렇지 않으면 물리적인 전기적 전도체들의 사용 없이 송신기로부터 수신기로 전송 (예를 들어, 전력은 자유 공간을 통해 전송될 수 있다) 하는 것을 참조할 수 있다. 무선 필드로의 전력 출력 (예를 들어, 자기장) 은 수신될 수 있고, 전력 전송을 달성하기 위해 “수신 코일” 에 의해 포획되거나, 또는 커플링될 수 있다.

도 1 은 이 발명의 실시예들에 따른, 예시적인 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 기능적인 블록 다이어그램이다. 입력 전력 (102) 은 에너지 전송을 제공하기 위한 필드 (105) 를 발생시키기 위한 전력 공급원 (비도시) 으로부터 송신기 (104) 에 공급될 수 있다. 수신기 (108) 는 필드 (105) 에 커플링될 수 있고, 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (비도시) 에 의해 저장 또는 소비를 위한 출력 전력 (110) 을 발생시킬 수 있다. 송신기 (104) 와 수신기 (108) 둘 다는 일 거리 (112) 에 의해 분리되어있다. 하나의 실시예에서, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 는 상호 공진 관계에 따라 구성되어있다. 수신기 (108) 의 공진주파수와 송신기 (104) 의 공진 주파수가 실질적으로 같거나 매우 가까울 때, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 전달 손실들은 최소가 된다. 이와 같이, 무선 전력 전송은 코일들이 매우 가까울 것 (예를 들어, mms) 을 요구하는 큰 코일들을 요구할 수 있는 순수한 유도적 솔루션들과 대조적으로 큰 거리에 걸쳐 제공될 수 있다. 공진 유도 커플링 기술들은 이렇듯 다양한 거리들과 여러 가지의 유도 코일 구성들에 걸쳐 발전된 효율과 전력 전송을 허용할 수 있다.

수신기 (108) 는 수신기 (108) 가 송신기 (104) 에 의해 생산된 에너지 필드 (105) 에 위치해 있을 때 전력을 수신할 수 있다. 이 필드 (105) 는 수신기 (105) 에 의해 포획될 수 있는 송신기 (104) 에 의해 에너지 출력이 있는 영역에 대응된다. 어떤 경우들은, 필드 (105) 는 아래에 더 설명될 송신기 (104) 의 “근접장 (near-field)" 에 대응될 수 있다. 송신기 (104) 는 에너지 전달을 출력하기 위한 송신 코일 (114) 을 포함할 수 있다. 수신기 (108) 는 에너지 전달으로부터 에너지를 수신하거나 포획하기 위한 수신 코일 (118) 을 더 포함할 수 있다. 근접장은 송신 코일 (114) 로부터 최소거리로 떨어져 전력을 방출하는 송신 코일 (114) 에서 전류들 및 전하들의 결과인 강한 반응장들이 있는 영역 에 대응될 수 있다. 어떤 경우들은 근접장은 송신 코일 (114) 의 대략 한 파장 (또는 그것의 분수) 이내의 영역 에 대응될 수 있다. 송신 및 수신 코일들 (114 및 118) 은 그것과 함께 관련된 어플리케이션들 및 디바이스들에 대응되는 크기가 된다. 위에서 설명했듯이, 효율적인 에너지 전송은 원거리장 (far-field) 으로 가는 전자기적 파장에서 에너지의 대부분을 전파하기 보다는 수신 코일 (118) 로 가는 송신 코일 (114) 의 필드 (105) 에서 에너지의 큰 부분이 커플링됨으로써 일어날 수 있다. 필드 (105) 이내에 위치할 때, “커플링 모드” 는 송신 코일 (114) 과 수신 코일 (118) 사이에 형성될 수 있다. 이 커플링이 일어날 수 있는 송신 및 수신 코일들 (114 및 118) 주변 범위는 여기에서 커플링-모드 영역으로서 지칭될 수 있다.

도 2 는 이 발명의 다양한 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (100) 에 사용될 수 있는 예시적인 구성요소들의 기능적인 블록 다이어그램이다. 송신기 (204) 는 오실레이터 (222), 드라이버 회로 (224), 및 필터와 매칭 회로 (226) 를 포함할 수 있는 송신 회로부 (206) 를 포함할 수 있다. 오실레이터 (222) 는 주파수 컨트롤 신호 (223) 에 응답하여 조정될 수 있는 바람직한 주파수, 468.75 KHz, 6.78 MHz, 또는 13.56 MHz 와 같은, 에서 신호를 발생하도록 구성될 수 있다. 이 오실레이터 신호는, 예를 들면, 송신 코일 (214) 의 공진 주파수 에서 송신 코일 (214) 을 구동하도록 구성된 드라이버 회로 (224) 에 제공될 수 있다. 드라이버 회로 (224) 는 오실레이터 (222) 로부터 구형파를 수신받고 사인파를 출력하도록 구성된 스위칭 증폭기일 수 있다. 예를 들어, 드라이버 회로 (224) 는 클래스 E 증폭기 일 수 있다. 필터와 매칭 회로 (226) 는 또한 고조파들 또는 다른 원하지 않는 주파수들을 걸러내고 송신 코일 (214) 에 송신기 (204) 의 임피던스를 매치하는 것이 포함될 수 있다.

수신기 (208) 는 도 2 에 제시된 것처럼 배터리 (236)을 충전하기 위한 AC 전력 입력으로부터 DC 전력 출력을 발생시키기 위해, 또는 수신기 (108) 에 커플링된 디바이스 (비도시) 를 작동시키기 위한 매칭 회로 (232) 및 정류기와 스위칭 회로 (234) 를 포함할 수 있는 수신 회로부 (210) 를 포함할 수 있다. 매칭 회로 (232) 는 수신 코일 (218) 에 수신 회로부 (210) 의 임피던스를 매치하기 위해 포함될 수 있다. 수신기 (208) 와 송신기 (204) 는 분리된 통신 채널 (219) (예를 들어, 블루투스, 지그비, 셀룰러, 등) 상에서 추가적으로 통신할 수 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 대안으로서 무선 필드 (206) 의 특성들을 이용해 대역 내 시그널링을 거쳐 통신할 수 있다.

아래에 더 충분히 설명되어 있듯이, 처음에 선택적으로 디스에이블가능한 관련된 부하 (예를 들어, 배터리(236)) 를 가질 수도 있는 수신기 (208) 는, 송신기 (204) 에 의해 송신되고 수신기 (208) 에 의해 수신된 전력의 양이 배터리 (236) 를 충전하기에 적합한지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 게다가, 수신기 (208) 는 전력의 양이 적합한지 결정에 따라 부하 (예를 들어, 배터리 (236)) 를 인에이블하게 하도록 구성할 수 있다. 어떤 실시형태들에서는, 수신기 (208) 는 배터리 (236) 의 충전 없이 무선 전력 전송 필드로부터 수신된 전력을 직접적으로 활용하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 근거리 통신 (NFC) 또는 전파식별 디바이스 (RFID) 와 같은 통신 디바이스는, 무선 전력 전송 필드로부터 전력을 수신하고 무선 전력 전송 필드와 상호작용에 의해 통신 및/또는 송신기 (204) 또는 다른 디바이스들과 통신하기 위한 수신된 전력을 활용하도록 구성될 수 있다.

도 3 은 이 발명의 실시예들에 따른, 송신 또는 수신 코일 (352) 를 포함하는 도 2 의 송신 회로부 (206) 또는 수신 회로부 (210) 의 부분의 개략적인 다이어그램이다. 도 3 에 도시되어 있듯이, 실시예들에 사용된 송신 또는 수신 회로부 (350) 는 코일 (352) 을 포함할 수 있다. 코일은 또한 “루프” 안테나 (352) 로서 지칭되거나 구성될 수 있다. 코일 (352) 은 또한 “자기” 안테나 또는 유도 코일로서 여기서 지칭되거나 구성될 수 있다. “코일” 이라는 용어는 또 다른 “코일” 에 커플링되기 위해 무선적으로 출력하거나 또는 에너지를 수신할 수 있는 구성요소를 참조하도록 의도된다. 코일은 또한 무선적으로 출력하거나 또는 전력을 수신하도록 구성된 유형의 “안테나” 로서 지칭될 수 있다. 코일 (352) 페라이트 자심 (비도시) 과 같은 공심 또는 물리적 자심을 포함하도록 구성될 수 있다. 공심 루프 코일들은 자심의 부근에 배치된 관련없는 물리적 디바이스들에 더 잘 견딜 수 있다. 더욱이, 공심 루프 코일 (352) 은 자심 범위 내에서의 다른 구성요소들의 배치를 허용한다. 게다가, 공심 루프는 송신 코일 (214) (도 2) 의 커플링-모드 영역이 더 강력해 질 수 있는 송신 코일 (214)(도 2) 의 평면 내에 수신 코일 (218) (도 2) 의 배치를 더 쉽게 가능하게 할 수 있다.

진술했듯이, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 에너지의 효율적인 전송은 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 매치된 또는 거의 매치된 공진 동안 일어날 수 있다. 그러나, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 공진이 매치되지 않았을 때조차, 효율이 영향을 받을 수 있을 지라도, 에너지는 전송될 수 있다. 에너지의 전송은 송신 코일로부터 자유공간으로 전파하는 것보다, 송신 코일의 필드 (105) 로부터 이 필드 (105) 가 형성된 이웃에 상주하고 있는 수신 코일로 커플링 에너지에 의해 일어난다.

루프 또는 자기적 코일들의 공진 주파수는 인덕턴스와 커패시턴스에 기초한다. 인덕턴스는 코일 (352) 에 의해 생성된 단순한 인덕턴스 일 수 있고, 반면에, 커패시턴스는 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위한 코일의 인덕턴스가 부가될 수 있다. 제한되지 않는 예로서, 커패시터 (352) 와 커패시터 (354) 는 공진 주파수에서 신호 (356) 를 선택하는 공진 회로를 생성하기 위해 송신 또는 수신 회로부 (350) 에 부가될 수 있다. 따라서, 더 큰 직경의 코일들에 있어서, 공진을 유지하기 위해 필요한 커패시턴스의 크기는 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 더욱이, 코일의 직경이 증가함에 따라, 근접장의 효율적인 에너지 전송의 범위가 증가할 수 있다. 다른 구성요소들을 사용해 형성된 공진 회로들도 또한 가능하다. 또 다른 제한되지 않는 예로서, 커패시터는 코일 (350) 의 두 단자들 사이에 병렬로 배치될 수 있다. 송신 코일들에 있어서, 실질적으로 코일 (352) 의 공진 주파수에 대응되는 주파수와 함께 신호 (358) 는 코일 (352) 에 입력될 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서, 송신기 (104) 는 송신 코일 (114) 의 공진 주파수에 대응되는 주파수와 함께 시간에 따라 변하는 자기장의 출력으로 구성될 수 있다. 수신기가 필드 (105) 내에 있을 때, 시간에 따라 변하는 자기장은 수신 코일 (118) 의 전류를 유도할 수 있다. 위에서 설명했듯이, 만약 수신 코일 (118) 이 송신 코일 (114) 의 주파수에서 공진되게 구성된면, 에너지는 효율적으로 전송될 수 있다. 수신 코일 (118) 에 유도된 AC 신호는 위에서 설명했듯이 부하에 전원공급 또는 충전하기 위해 제공될 수 있는 DC 신호를 생성하도록 정류될 수 있다.

도 4 에서는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 송신기 (404) 의 기능적인 블록 다이어그램이다. 송신기 (404) 는 송신 회로부 (406) 와 송신 코일 (414) 을 포함할 수 있다. 송신 코일 (414) 는 도 3 에서 제시된 코일 (352) 일 수 있다. 송신 회로부 (406) 는 송신 코일 (414) 에 대한 에너지 (예를 들면, 자기적 플럭스) 의 발생을 초래하는 오실레이팅 신호를 제공함으로써 송신 코일 (414) 에 RF 전력을 제공할 수 있다. 송신기 (404) 는 임의의 적당한 주파수에서 동작할 수 있다. 예로서, 송신기 (404) 는 13.56 MHz ISM 대역에서 동작할 수 있다.

송신 회로부 (406) 는 송신 코일 (414) 에 송신 회로부 (406) (예를 들어, 50 옴) 의 임피던스를 매칭하기 위한 고정된 임피던스 매칭 회로부 (409) 및 수신기 (108) (도 1) 에 커플링된 디바이스의 자체 전파방해 (self-jamming) 를 방지하기 위해 레벨들에 고조파 방출들을 감소하도록 구성된 저역 통과 필터 (LPF) (408) 를 포함할 수 있다. 다른 실시예들은, 이로 제한되지 않으나, 다른 주파수들을 지나가는 동안 특정한 주파수들이 감쇠하도록 노치 필터들을 포함하는, 상이한 필터 토폴로지들을 포함할 수 있고, 코일 (414) 로의 출력 전력 또는 드라이버 회로 (424) 에 의해 그려진 DC 전류와 같은, 측정 가능한 송신 메트릭들에 기초하여 달라질 수 있는 적응적인 임피던스 매치를 포함할 수 있다. 송신 회로부 (406) 는 오실레이터 (423) 에 의해 결정된 RF 신호를 구동하도록 구성된 드라이버 회로 (424) 를 더 포함한다. 이 송신 회로부 (406) 는 이산 디바이스들 또는 회로들로 이루어 질 수 있고, 또는 대안으로, 통합된 어셈블리로 이루어질 수 있다. 송신 코일 (414) 로부터의 예시적인 RF 전력 출력은 약 2.5 Watt 와 같은, 약 1 Watt - 10 Watt 일 수 있다.

송신 회로부 (406) 는 특정한 수신기들을 위해 송신 위상들 (또는 듀티 사이클들) 동안 오실레이터 (423) 를 선택적으로 활성화하기 위해 컨트롤러 (415) 를 더 포함할 수 있고, 이는 오실레이터 (423) 의 주파수 또는 위상을 조정하기 위한 것이고, 부착된 수신기들을 통해 이웃한 디바이스들과 상호작용 하기 위한 통신 프로토콜을 구현하기 위해 출력 전력 수준을 조정하기 위함이다. 컨트롤러 (415) 는 또한 여기서 프로세서 (415) 로 지칭될 수 있음을 유의하라. 전달 경로에서 오실레이터 위상 및 관련된 회로부의 조정은, 특히 한 주파수에서 다른 주파수로 전이될 때, 대역 배출량들 중의 감소를 허용할 수 있다.

송신 회로부 (406) 는 송신 코일 (414) 에 의해 발생된 근접장의 부근에 있는 활성 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하기 위한 부하 감지 회로 (416) 를 더 포함할 수 있다. 예로서, 부하 감지 회로 (416) 는 드라이버 회로 (424) 로 들어가는 전류를 감시하는데, 이 전류는 아래에 더 설명될 것으로서 송신 코일 (414) 에 의해 발생된 필드의 부근에 있는 활성 수신기들의 존재 혹은 부재에 의해 영향을 받을 수 있다. 드라이버 회로 (424) 상 부하 변화들의 검출은 에너지 송신을 위해 오실레이터 (423) 를 인에이블 (enable) 할 것인지 여부 및 활성 수신기와 통신할 것인지 여부를 결정하는데 사용되는 컨트롤러 (415) 에 의해 감시된다. 아래에 더 충분히 설명되듯이, 드라이버 회로 (424) 에서 측정된 전류는 유효한 디바이스가 송신기 (404) 의 무선 전력 전송 영역 이내에 위치했는지 여부를 결정하는데 사용될 수 있다.

송신 코일 (414) 은 Litz 와이어 또는 저항 손실들을 적게 유지할 수 있도록 선택된 두께, 너비 및 금속 종류의 안테나 스트립으로 구현될 수 있다. 한 실시형태에서, 송신 코일 (414) 은 일반적으로 테이블, 매트, 램프같은 더 큰 구조 또는 다른 작은 휴대용 구성과 관련하여 구성될 수 있다. 따라서, 송신 코일 (414) 은 일반적으로 실현가능한 규모가 되기 위해 “권선들 (turns)” 을 필요로 하지 않을 수 있다. 송신 코일 (414) 의 실시예는 “전기적으로 작을” 수 있고, 공진 주파수로 정의하기 위한 커패시터들을 사용함으로써 더 낮은 사용 가능한 주파수들에 동조될 수 있다.

송신기 (404) 는 송신기 (404) 와 관련될 수 있는 수신기 디바이스들의 소재들 및 상태에 대한 정보를 모으고 추적할 수 있다. 이렇듯, 송신 회로부 (406) 는 컨트롤러 (415) (또한 여기에 프로세서로 지칭된) 에 연결된 존재 검출기 (480), 밀폐형 검출기 (460) 또는 그들의 조합을 포함할 수 있다. 컨트롤러 (415) 는 존재 검출기 (480) 및 밀폐형 검출기 (460) 로부터 존재 신호들에 응답하여 드라이버 회로 (424) 에 의해 전달되는 전력의 양을 조정할 수 있다. 송신기 (404) 는 예를 들면, 건물 내에 존재하는 종래의 AC 전력을 변환하기 위한 AD-DC 컨버터 (비도시), 종래의 DC 전력 공급원을 송신기 (404) 에 적합한 전압으로 변환하기 위한 DC-DC 컨버터 (비도시), 또는 직접적으로 종래의 DC 전력 공급원 (비도시) 으로부터와 같은 다수의 전력 공급원들을 통해 전력을 수신할 수 있다.

제한되지 않는 예로서, 존재 검출기 (480) 는 동작 검출기가 될 수 있는데, 송신기 (404) 의 적용 범위 내로 삽입된 충전되어야 할 디바이스의 처음의 존재를 검출하기 위해 활용될 수 있다. 검출한 후에, 송신기 (404) 는 켜질 수 있고 디바이스에 의해 수신된 RF 전력은 소정의 방법으로 Rx 디바이스의 스위치를 토글하는데 사용될 수 있는데, 이는 결과적으로 송신기 (404) 의 구동점 임피던스에 대한 변화들을 차례로 초래한다.

또 다른 제한되지 않는 예로서, 존재 검출기 (480) 는 예를 들어, 적외선 검출, 동작 검출, 또는 다른 적당한 수단에 의해 사람을 검출하는 능력이 있는 검출기일 수 있다. 어떤 실시예들에서, 송신 코일 (414) 이 특정한 주파수로 송신할 수 있는 전력의 양을 제한하는 것에 규제들이 있을 수 있다. 어떤 경우들은, 이러한 규제들이 전자기장 복사로부터 사람들을 보호하는 것을 의미한다. 그러나, 사람들에 의해 점유되지 않은, 또는 사람들에 의해 드물게 점유되는, 예를 들어, 차고들, 공장 바닥들, 가게들, 그리고 이와 유사한 것과 같은, 범위들에 송신 코일 (414) 이 배치되는 환경들이 있을 수 있다. 만약 이러한 환경들이 인간들로부터 자유로우면, 정규 전력 제한들 규제들을 넘어 송신 코일 (414) 의 전력 출력을 증가하는 것이 허용될 수 있다. 즉, 컨트롤러 (415) 는 사람의 존재에 응답하여 송신 코일 (414) 의 전력 출력을 규정 수준 또는 그 이하로 조정할 수 있고, 인간이 송신 코일 (414) 의 전자기장으로부터 규정 거리 밖에 있을 때 규정 수준을 넘는 수준으로 송신 코일 (414) 의 전력 출력을 조정할 수 있다.

제한되지 않는 예로서, 밀폐형 검출기 (460) (또한 여기서 밀폐형 구획 또는 밀폐형 공간 검출기로 지칭될 수 있다) 는 인클로저 (enclosure) 가 폐쇄 또는 개방된 상태인지 결정하기 위한 감지 스위치 같은 디바이스일 수 있다. 송신기가 밀폐된 상태인 인클로저 내에 있는 경우, 송신기의 전력 수준은 증가될 수 있다.

실시예들에서, 송신기 (404) 가 무기한 온 상태로 있지 않는 방법이 사용될 수 있다. 이러한 경우 송신기 (404) 는 사용자가 결정한 시간의 양 후에 셧 오프 되도록 프로그래밍 될 수 있다. 이러한 특징은 송신기 (404), 주목할만하게는 드라이버 회로 (424), 가 그 주위의 무선 디바이스들이 완전히 충전된 한참 이후에도 계속 구동하는 것을 방지한다. 이러한 이벤트는 디바이스가 완전히 충전되었다고 중계기 또는 수신 코일 중 어느 일방으로부터 보내진 신호를 검출하기 위한 회로의 고장에 기인할 수도 있다. 송신기 (404) 가 그 주위에 다른 디바이스가 배치되는 경우 자동적으로 셧 다운 되는 것을 방지하기 위해, 송신기 (404) 의 자동 셧 오프 피쳐는 그 주위에서 검출되는 동작이 없는 설정 기간 이후에만 활성화 될 수 있다. 사용자는 비활성 시간 구간을 결정할 수 있고, 원하는 바에 따라 비활성 시간 구간을 변화시킬 수도 있다. 제한이 없는 예로서, 시간 구간은 디바이스가 처음에 완전히 방전된다는 가정 하에 특정 유형의 무선 디바이스를 완전히 충전하는데 필요한 것보다 더 길게 될 수도 있다.

위에서 논의한 바와 같이, 부하 감지 회로 (416) 는 드라이버 회로 (424) 로 흘러 들어가는 전류를 감시할 수 있다. 한 실시형태에서, 드라이버 회로 (424) 에서 검출된 전류는 의도하지 않은 부하들에 대한 전력 손실을 설명하는데 사용될 수 있다. 의도하지 않은 부하들은, 예를 들어, 전도성 있는 루프들 또는 열이 발생할 수 있는 표면들 또는 시스템의 동작을 저하시키는 것들을 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, 컨트롤러 (415) 는 드라이버 회로 (424) 에 의해 소비된 DC 전력과, 예를 들면 수신기 (208) (도 2) 와 같은, 등록된 부하들에 의해 보고된 부하 전력을 비교할 수 있다. 어떤 실시형태들에서는, 그러나, DC 에서 RF 변환 효율은 부하 조건들에 따라 변할 수 있다. 따라서, 드라이버 회로 (424) 에서 측정된 전류는 송신된 전력을 정확하게 반영하지 않을 수 있다. 어떤 실시형태들에서는, 송신 회로부 (406) 는 순방향 및 반사된 전력을 측정하도록 구성된 방향성 결합기를 포함할 수 있다. 어떤 실시형태들에서는, 그러나, 방향성 결합기가 송신 회로부의 효율을 감소 및/또는 높은 구현 비용을 불러올 수 있다.

한 실시형태에서, 송신 회로부 (406) 는 송신 코일 (414) 과 커플링된 전력 검출기 (490) 를 포함할 수 있다. 전력 검출기 (490) 는 송신 전력을 지시하는 하나 또는 그 이상의 특성들을 측정하도록 구성될 수 있다. 한 실시형태에서, 전력 검출기 (490) 는 송신 코일 (414) 에 용량적으로 커플링될 수 있다. 예를 들어, 전력 검출기 (490) 는 용량적인 전압 분배기를 거친 차동 전압들을 측정하도록 구성될 수 있다. 한 실시형태에서, 전력 검출기 (490) 는 저항적인 전압 분배기로 구현될 수 있다. 전력 검출기 (490) 는 매칭 회로 (409) 와 송신 코일 (414) 사이의 전압 및/또는 전류를 측정할 수 있다. 전력 검출기 (490) 는 전압 및/또는 전류를 벡터로 및/또는 차동적으로 측정할 수 있다. 컨트롤러 (415) 는 전력 검출기 (490) 로부터 측정된 송신 전력을 수신할 수 있고, 측정된 송신 전력과 수신기 (208) (도 2) 와 같은 수신기에 의해 보고된 수신된 송신 전력을 비교할 수 있다.

도 5 는 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 수신기 (508) 의 기능적인 블록 다이어그램이다. 수신기 (508) 는 수신 코일 (518) 을 포함할 수 있는 수신 회로부 (510) 를 포함한다. 수신기 (508) 는 거기에 수신된 전력을 제공하기 위한 디바이스 (550) 에 더 커플링된다. 수신기 (508) 가 디바이스 (550) 에 외부적으로 존재하지만, 디바이스 (550) 에 집적될 수 있음을 유의해라. 에너지는 수신 코일 (518) 로 무선적으로 전파될 수 있고, 그 후에 수신 회로부 (510) 의 나머지를 통해 디바이스 (550) 에 커플링될 수 있다. 예로서, 충전 디바이스는 모바일 폰들, 휴대용 음악 재생기들, 랩탑 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들, 컴퓨터 주변 디바이스들, 통신 디바이스들 (예를 들어, 블루투스 디바이스들), 디지털 카메라들, 보청기들 (다른 의학용 다바이스들), 그리고 이와 유사한 것과 같은 디바이스들을 포함할 수 있다.

수신 코일 (518) 은 송신 코일 (414) (도 4) 과 동일한 주파수, 또는 특정한 범위의 주파수들 이내로 공진하도록 동조될 수 있다. 수신 코일 (518) 은 송신 코일 (414) 과 유사하게 규모가 정해질 수도 있거나, 연관된 디바이스 (550) 의 규모들에 기초하여 상이하게 사이즈가 정해질 수도 있다. 예로서, 디바이스 (550) 는 송신 코일 (414) 의 직경 또는 길이보다 작은 직경 또는 길이 규모를 갖는 휴대용 전자 디바이스일 수 있다. 이러한 예에서, 수신 코일 (518) 은 튜닝 커패시터 (미도시) 의 커패시턴스 값을 감소시키고 수신 코일의 임피던스를 증가시키기 위한 다중 턴 코일로 구현될 수 있다. 예로서, 수신 코일 (518) 은 코일 직경을 최대화하고 수신 코일 (518) 의 루프 턴들 (즉, 와인딩들) 의 수 및 상호 와인딩 커패시턴스를 감소시키기 위해 디바이스 (550) 의 실질적 원주 주변에 배치될 수도 있다.

수신 회로부 (510) 는 수신 코일 (518) 에 임피던스 매치를 공급할 수 있다. 수신 회로부 (510) 는 디바이스 (550) 에 의해 수신된 RF 에너지 공급원을 사용하기 위한 충전 전력으로 변환하기 위한 전력 변환 회로부 (506) 를 포함한다. 전력 변환 회로부 (506) 는 RF-대-DC 컨버터 (520) 를 포함하고, 또한 DC-대-DC 컨버터 (522) 를 포함할 수 있다. RF-대-DC 컨버터 (520) 는 수신 코일 (518) 에서 수신한 RF 에너지 신호를 비-교류 전력으로 정류하고, 출력 전압은 V_rect에 의해 표현된다. DC-대-DC 컨버터 (522) (또는 다른 전력 조정기) 는 정류된 RF 에너지 신호를 디바이스 (550) 와 호환 가능한 에너지 포텐셜 (예를 들어, 전압) 로 변환하고, 출력 전압별 출력 전류는 V_out 및 I_out 에 의해 표현된다. 부분적 및 완전한 정류기들, 조정기들, 브리지들, 더블러 뿐만 아니라 선형 및 스위칭 컨버터들을 포함하는 다양한 RF-대-DC 컨버터들이 고려되었다.

수신 회로부 (510) 는 전력 변환 회로부 (506) 에 수신 코일 (518) 을 연결하기 위해, 또는 대안으로 전력 변환 회로부 (506) 를 연결해제하기 위해 스위칭 회로부 (512) 를 더 포함할 수 있다. 전력 변환 회로부 (506) 로부터 수신 코일 (518) 을 연결해제 하는 것은 디바이스 (550) 의 충전을 중단하는 것 뿐만 아니라, 송신기 (404) (도 2) 에 의해 “보여진 (seen)” “부하”를 변화시키는 것이다.

위에서 개시된 것처럼, 송신기 (404) 는 송신기 드라이버 회로 (424) 로 제공되는 바이어스 전류의 변동들을 검출할 수 있는 부하 감지 회로 (416) 를 포함한다. 따라서, 송신기 (404) 는 수신기들이 송신기의 근접장에 존재할 때를 결정하는 메커니즘을 갖는다.

다수의 수신기들 (508) 이 송신기의 근접장에 존재하는 경우, 다른 수신기들을 송신기에 더 효율적으로 커플링하는 것을 가능하게 하기 위해 하나 또는 그 이상의 수신기들의 로딩 및 언로딩을 시간 다중화하는 것이 바람직할 수도 있다. 수신기 (508) 는 근처의 다른 수신기들로의 커플링을 제거하거나 또는 근처의 송신기들에 대한 부하를 감소시키기 위해 클로킹 (cloaked) 될 수도 있다. 수신기의 이러한 “언로딩 (unloading)” 은 또한 여기에서 “클로킹 (cloaking)” 으로 알려져 있다. 더욱이, 수신기 (508) 에 의해 제어되고 송신기 (404) 에 의해 검출되는 언로딩과 로딩 사이의 스위칭은 아래에서 더 충분히 설명되는 것으로서, 수신기 (508) 에서 송신기 (404) 로 통신 메커니즘을 제공할 수 있다. 게다가, 프로토콜은 수신기 (508) 에서 송신기 (404) 로 메시지를 전송하는 것을 가능하게 하는 스위칭과 관련될 수 있다. 예로서, 스위칭 속도는 100 μsec 단위일 수 있다.

실시예에 따르면, 송신기 (404) 와 수신기 (508) 사이의 통신은, 종래의 양방향 통신 (예를 들어, 커플링 필드를 이용하는 대역 내 시그널링) 대신에, 디바이스 감지 및 충전 제어 메커니즘을 지칭한다. 다시 말해, 송신기 (404) 는 에너지가 근접장에서 이용가능한지 여부를 조정하기 위해 송신된 신호의 온/오프 키잉 (keying) 을 사용할 수도 있다. 수신기는 에너지에서의 이러한 변화들을 송신기 (404) 로부터의 메시지로 해석할 수도 있다. 수신기 측으로부터, 수신기 (508) 는 얼마의 전력이 필드로부터 받아들여지고 있는지를 조정하기 위해 수신 코일 (518) 의 튜닝 및 디튜닝을 이용할 수도 있다. 어떤 경우들에서, 튜닝 및 디튜닝은 스위칭 회로부 (512) 를 거쳐 완수될 수도 있다. 송신기 (404) 는 필드로부터 사용되는 전력에서의 이러한 차이를 검출하고, 이러한 변화들을 수신기 (508) 로부터의 메시지로 해석할 수도 있다. 송신 전력 및 부하 거동의 다른 형태들의 변조가 이용될 수 있음이 유의된다.

수신 회로부 (510) 는 송신기로부터 수신기로 정보의 시그널링에 대응할 수도 있는 수신된 에너지 변동들을 식별하는데 이용되는 시그널링 검출기 및 비컨 (beacon) 회로부 (514) 를 더 포함할 수도 있다. 더불어, 시그널링 및 비컨 회로부 (514) 는 또한 감소된 RF 신호 에너지 (즉, 비컨 신호) 의 전달을 검출하는데 사용될 수 있고, 무선 충전을 위한 수신 회로부 (510) 를 구성하기 위해 수신 회로부 (510) 내에 비전력공급 또는 전력소모 회로들 중 하나를 인식하기 위해 감소된 RF 신호 에너지를 정격 전력으로 정류하는데 사용될 수 있다.

수신 회로부 (510) 는 여기에서 설명된 스위칭 회로 (512) 의 제어를 포함하여, 여기에서 설명된 수신기 (508) 의 프로세스들을 조직화 하기 위한 프로세서 (516) 를 더 포함한다. 수신기 (508) 의 클로킹은 또한 디바이스 (550) 에 충전 전력을 제공하는 외부 유선 충전 공급원 (예를 들면, 벽/USB 전력) 의 검출을 포함하는 다른 이벤트들의 발생시에 일어날 수 있다. 프로세서 (516) 는, 수신기의 클로킹을 컨트롤하는 것에 더해, 또한 비컨 상태를 결정하기 위해 비컨 회로부 (514) 를 감시하고, 송신기 (404) 로부터 전송된 메시지들을 추출할 수도 있다. 프로세서 (516) 는 개선된 성능을 위해 또한 DC-대-DC 컨버터 (522) 를 조정할 수 있다.

위에서 논의한 바와 같이, 수신기 (508) 는 수신된 전력을 측정하고, 예를 들어 분리된 통신 채널 (219) (도 2) 을 거친, 송신기 (404) (도 4) 에 수신된 전력을 보고하도록 구성될 수 도 있다. 어떤 실시형태들에서, 프로세서 (516) 는 송신기 (404) 로 수신된 전력을 결정하고 결정된 전력을 송신하도록 구성된다. 어떤 실시형태들에서는, 충전 디바이스 (550) 는 전력 검출기를 포함할 수 있고, 충전 디바이스 (550) 는 송신기 (404) 로 결정된 전력을 송신하도록 구성될 수 있다.

도 6 은 도 4 의 송신 회로부 (406) 에 사용될 수 있는 송신 회로부 (600) 부분의 개략적인 다이어그램이다. 송신 회로부 (600) 는 도 4 상에 설명되어 있는 드라이버 회로 (624) 를 포함할 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 드라이버 회로 (624) 는 송신 회로 (650) 에 제공될 수 있는 구형파를 수신하고 사인파를 출력하도록 구성될 수 있는 스위칭 증폭기일 수 있다. 어떤 경우들에서, 드라이버 회로 (624) 는 증폭기 회로로 지칭될 수 있다. 드라이버 회로 (624) 는 클래스 E 증폭기로 제시된다; 그러나, 임의의 적당한 드라이버 회로 (624) 도 본 발명의 실시형태들에 따라 사용될 수 있다. 드라이버 회로 (624) 는 도 4 에서 제시된 것처럼 오실레이터 (423) 로부터 입력 신호 (602) 에 의해 구동된다. 드라이버 회로 (624) 는 또한 송신 회로 (650) 를 통해 전달될 수 있는 최대 전력을 제어하도록 구성된 전압 V_D 를 공급받을 수 있다. 고조파들을 제거하거나 감소하기 위해, 송신 회로부 (600) 는 필터 회로 (626) 를 포함할 수 있다. 필터 회로 (626) 는 세개 극 (커패시터 (634), 인덕터 (632), 커패시터 (636)) 저역 통과 필터 회로 (626) 일 수도 있다.

필터 회로 (626) 에 의한 신호 출력 은 코일 (614) 로 구성된 송신 회로 (650) 에 제공될 수 있다. 송신 회로 (650) 는 드라이버 회로 (624) 에 의해 제공된 필터된 신호의 주파수에서 공진할 수 있는 커패시턴스 (620) 및 인덕턴스 (예를 들어, 코일의 인덕턴스 또는 커패시턴스 또는 부가적인 커패시터 구성요소 때문일 수 있다) 를 갖는 직렬 공진 회로를 포함할 수 있다. 송신 회로 (650) 의 부하는 가변 저항 (622) 에 의해 제시될 수 있다. 부하는 송신 회로 (650) 로부터 전력을 수신하도록 위치한 무선 전력 수신기 (508) 의 기능이 될 수 있다.

다양한 실시형태들에서, 도 1-6 에 관해 위에서 설명된 무선 전력 전달 시스템 (100) 은, 근처 물체의 검출에 기초하여 무선 전력 전달을 바꿀 수 있다. 근처 물체는 의도된 수신기, 충전되어야 하는 디바이스, 및/또는 외부 물체를 포함할 수 있다. 외부 물체는 의도된 전달 타겟 (즉, 비충전 디바이스) 이외의 것일 수 있는데, 예를 들면, 기생하는 수신기, 무기 물체, 또는 살아있는 물체 (인간, 동물 등과 같은) 와 같은 것일 수 있다. 기생하는 수신기는, 예를 들어, 비전자적인 금속 물체, 허가되지 않은 충전 가능한 디바이스 등을 포함할 수 있다.

예를 들어, 도 4 와 관련하여 위에서 논의했듯이, 송신기 (404) 는 근처 물체의 존재, 거리, 방향, 및/또는 위치를 검출할 수 있는 존재 검출기 (480) 를 포함할 수 있다. 다른 다양한 실시형태들에서, 존재 검출기 (480) 는 또 다른 위치에 위치할 수 있는데, 예를 들면, 수신기 (508), 또는 다른 곳과 같은 위치에 위치할 수 있다. 컨트롤러 (415) 는 외부 물체가 첫번째 거리 이내에서 검출될 때 전달 전력을 감소할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 무선 전력 전달 시스템 (100) 은 생물학적 안전, 화재 안전 등에 관한 규칙들 또는 규제들에 따라 무선 전력 전달의 특성을 조정할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전달 시스템 (100) 은 인체의 근처에 도달한 전자기장이 인체에서 주어진 거리가 임계값 아래인 송신 전력을 조정할 수 있다.

다양한 실시형태들에서, 존재 검출기 (480) 는 시선 검출 메커니즘에 기초하여 근처 물체의 존재를 검출할 수 있다. 시선 검출 메커니즘들은 예를 들어, 적외선 검출, 초음파 검출, 레이저 검출 등을 포함할 수 있다. 내장된 송신기들을 포함하는 실시형태들에서, 전력은 테이블 또는 책상과 같은 불투명한 표면을 통해 송신될 수 있고, 이것은 비시선 검출 메커니즘을 선호하여 사용될 수 있다. 비시선 메커니즘들은, 예를 들어, 용량적인 검출, 방사성 동위원소 검출 등을 포함할 수 있다. 여기에서 설명될 다양한 실시형태들에 있어, 존재 검출기 (480) 는 기본적인 시스템 주파수의 고조파들에서 수신된 신호 세기 변화들에 기초하여, 근처 물체의 존재, 거리, 방향, 및/또는 위치를 검출하기 위한 고조파 검출 시스템을 사용할 수 있다.

다시 도 2 를 참조하면, 어떠한 실시형태들에서는, 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 복수의 수신기들 (208) 을 포함할 수 있다. 한 실시형태에서, TX 코일 (214) 의 사이즈는 고정되어 있다. 따라서 송신기 (204) 는 상이한 크기의 RX 코일들 (218) 에 잘 매치되지 않을 수 있다. 다양한 이유들에 의해, 송신기 (204) 는 복수의 TX 코일들 (214) 을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 어떤 실시형태들에서는, 복수의 TX 코일 (214) 은 어레이로 배열될 수 있다. 어떤 실시형태들에서는, 어레이는 모듈형일 수 있다. 어떤 실시형태들에서는, 어레이는 동일한, 또는 실질적으로 동일한, 크기의 TX 코일들 (214) 을 포함할 수 있다.

다양한 실시형태들에서, 각각의 TX 코일 (214) 은 수신기들 (208) 의 위치 및/또는 RX 코일들 (218) 의 크기에 기초하여, 독립적으로 활성화될 수 있다. 예를 들어, 하나의 TX 코일 (214) 은 상대적으로 작은 RX 코일들 (218) 을 갖는 근처 수신기들 (208) 에 무선 전력을 공급할 수 있다. 한편으로는, 복수의 TX 코일들 (214) 은 상대적으로 큰 RX 코일들 (218) 을 갖는 근처의 수신기들에 무선 전력을 공급할 수 있다. RX 코일들 (218) 근처에 있지 않은 TX 코일들 (214) 은 비활성화될 수 있다.

일부 실시형태들에서, 복수의 TX 코일들 (214) 은 큰 송신 범위를 형성할 수 있다. 송신 범위는 스케일 가능하고, 부가적인 TX 코일들 (214) 을 사용한 더 큰 범위를 커버한다. TX 코일들 (214) 은 큰 범위에 걸쳐 디바이스들의 자유 위치선정을 허용할 수 있다. 더욱이, TX 코일들 (214) 은 복수의 수신기들 (208) 을 동시에 충전하도록 구성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 개개의 TX 코일들 (214) 은 서로 커플링될 수 있다. 따라서, TX 코일들 (214) 을 디커플링 하기 위해 무선 전력 전송 시스템 (100) 이 방법들, 시스템들, 및/또는 장치들을 포함하는 것은 바람직할 수 있다.

도 7 은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 송신 회로부 (700) 부분의 기능적인 블록 다이어그램이다. 다양한 실시형태들에 있어서, 도 7 에 나타난 엘리먼트들은 균형잡힌 또는 단일종단 형태로 구성될 수 있다; 도 7 및 뒤따른 논의는 이 예시으를 균형잡힌 형태로 나타낸다. 송신 회로부 (700) 는 직교위상 클럭 발생기 (710), 송신 증폭기 (720), 송신 필터 및/또는 매칭 회로 (730), 양극 및 음극 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN, 양극 및 음극 직렬 커패시터들 C_SP 및 C_SN, 송신 코일 L_TX, 차동 믹서들 (740a 및 740b), 합산 증폭기들 (750a 및 750b), 저역 통과 필터들 (LPFs) (760a 및 760b), 아날로그-대-디지털 컨버터들 (ADCs) (770a 및 770b), 그리고 프로세서 (780) 를 포함할 수 있다.

다양한 실시형태들에 있어, 송신 회로부 (700) 는 송신 코일 L_TX 에서, 송신 전력 또는 코일 임피던스와 같은 송신 특성을 결정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신 회로부 (700) 는 송신 코일 L_TX 에 적용된 RF 전압 및/또는 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 송신 회로부 (700) 는 벡터 측정들을 취하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 송신 회로부 (700) 는 송신 코일 L_TX 에 적용된 전류 및/또는 전압의 크기와 위상 둘 다 측정할 수 있다. 한 실시형태에서, 송신 회로부 (700) 는 전력 검출기 (490) (도 4) 를 구현 또는 포함할 수 있다.

직교위상 클럭 발생기 (710) 는 송신 증폭기 (720) 및 믹서들 (740a 및 740b) 에 동위상 (I) 및 직교위상 (Q) 클럭 신호들 (양극 또는 음극) 을 제공하기 위한 역할을 한다. 도시된 실시형태에서, 직교위상 클럭 발생기 (710) 는 프로세서 (780) 에 의해 오실레이터 입력 및 컨트롤에 기초하여 I/Q 신호들을 발생시키도록 구성되었다. 한 실시형태에서, 오실레이터 입력은 송신 주파수의 4 배일 수 있다. 예를 들어, 대략 468.75 KHz, 6.78 MHz, 및 13.56 MHz 의 송신 주파수들을 갖는 다양한 실시형태들에 있어, 오실레이터 입력은 각각, 대략 1.87 MHZ, 27.12 MHz, 및 54.24 MHz 가 될 수 있다. 한 실시형태에 있어서, 오실레이터 입력은 오실레이터 (423) (도 4) 로부터 수신될 수 있다.

직교위상 클럭 발생기 (710) 는 오실레이터 입력 주파수 (예를 들어, 6.78 MHz) 의 사분의 일에서 네개 클럭 신호들 I, Q, I' 및 Q'(일반적으로 “I/Q” 로 지칭된다) 을 발생시키도록 구성될 수 있다. 각각의 클럭들 I, Q, I' 및 Q' 은 상이한 위상 (예를 들어, 0, 90, 180, 및 270 도) 을 나타낼 수 있다. 따라서, I 는 Q 의 앞에 90 도 앞설 수 있다. I'및 Q' 은 각자의 출력들 I 및 Q 의 반전된 버전들일 수 있고, 메인 신호들 I 및 Q 의 180 위상 변화들을 제공할 수 있다. 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 위상 스텝들도 사용 (예를 들어, 45 도, 60 도, 등) 될 수 있음을 인식하게 될 것이다.

직교위상 클럭 발생기 (710) 는 믹서들 (740a 및 740b) 에 사인 및 코사인 신호들 둘 다를 선택적으로 제공할 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어, 사인 및 코사인 신호들은 정현파 신호들 (예를 들어, 아날로그 멀티플라이어들을 포함하는 실시형태들) 및 구형파들 (예를 들어, 디지털 멀티플렉서들을 포함하는 실시형태들) 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 직교위상 클럭 발생기 (710) 는 하나 또는 그 이상의 클럭 신호들 I, Q, I' 및 Q' 을 하나 또는 그 이상의 멀티플렉서들을 거쳐 믹서들 (740a 및 740b) 에 선택적으로 제공할 수 있다. 예를 들어, 직교위상 클럭 발생기 (710) 는 믹서 (740a 및 740b) 당 하나의 멀티플렉서들을 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에 있어서, 선택된 클럭 신호들 I/Q 은, 예를들어, D 플립 플랍을 거쳐, 재클럭 될 수 있다. 신호들 I/Q 을 재클러킹 하는 것은 위상들 사이의 지연 변화들을 감소시킬 수 있다. 믹서들 (740a 및 740b) 에 제공된 클럭 신호들 I/Q 의 선택은, 예를 들어, 프로세서 (780) 에 의해 컨트롤될 수 있다.

송신 증폭기 (720) 는 송신 코일 L_TX 에 RF 신호를 구동하는 역할을 한다. 송신 증폭기 (720) 는 직교위상 클럭 발생기 (710) 로부터 수신된 클럭 신호에 기초하여 RF 신호를 구동할 수 있다. 송신 증폭기 (720) 에 있어, 직교위상 클럭 발생기 (710) 로부터 I 클럭 위상을 수신한다. 한 실시형태에 있어, 송신 증폭기 (720) 는 예를 들면, 오실레이터 (423) (도 4) 로부터, 분리된 클럭 신호를 수신할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 송신 증폭기는 드라이버 회로 (424) (도 4) 일 수도 있다.

송신 필터 (730) 는 송신 코일 L_TX 에서 임피던스 매칭 및/또는 고조파 방출들의 감소를 제공하는 역할을 한다. 다른 실시예들은 상이한 필터 토폴로지들을 포함할 수 있으나, 여기에 한정되지 않으며, 다른 필터 토폴로지들은 다른 주파수들을 지나가는 동안 특정한 주파수들에서 감소하는 노치 필터들 및 코일 L_TX 의 출력 전력과 같은, 측정가능한 송신 메트릭들 에 기초하여 변화할 수 있는 적응적인 임피던스 매치를 포함할 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어, 송신 필터 (730) 는 필터 (408) (도 4) 및/또는 매칭 회로 (409) (도 4) 를 구현 또는 포함할 수 있다.

차동 믹서들 (740a 및 740b) 은 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN 에서 전압들을 측정하는 역할을 한다. 특히, 차동 믹서들 (740a 및 740b) 은 위상 검출기들을 곱하는 것을 사용하여 측정된 RF 신호와 함께, 직교위상 클럭 발생기 (710) 로부터 수신된, I/Q 클럭들을 동시에 믹스하도록 구성되었다. 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN은 알려진 임피던스 역할을 하고, 여기서 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN에 걸리는 전압은 전류에 비례한다. 부가적인 디바이스들은 믹서들 (740a 및 740b) 의 입력들에서의 전압 수준들을 스케일하기 위해 부가될 수 있다. 차동 믹서들 (740a 및 740b) 은 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN (즉, 노드들 ASP, BSP, ASN, 및 BSN) 의 양 측들의 전압 측정들을 용이하게 한다. 따라서, 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN을 통한 전류는 송신 코일 L_TX 에서 송신된 전력을 결정하는데 사용 및 계산될 수 있다.

합산 증폭기들 (750a 및 750b) 은 멀티플렉서들에 사실상의 AC 그라운드를 제공하는 역할을 하는데, DC 전류를 V_A+V_B 또는 V_A-V_B 의 실수 및/또는 허수 성분들을 반영하는 전압들로 변환하며, 여기서 V_A 는 노드들 ASP 및 ASN 에 걸리는 전압을 나타내고, V_B 는 노드들 BSP 및 BSN 에 걸리는 전압을 나타낸다. 직교위상 클럭 발생기 (710) 는 믹서들 (740a 및 740b) 에 적절한 클럭 위상들을 선택 및 제공함으로써 수행된 특정한 합산을 선택할 수 있다. 어떤 실시형태들에서, 직교위상 클럭 발생기 (710) 는 믹서들 (740a 및 740b) 에 개별적으로 V_A 및 V_B 를 측정하기 위해 적절한 클럭 위상들을 선택 및 제공할 수 있다.

예를 들어, 각각의 믹서 (740a 및 740b) 를 구동하는 두개의 신호들은 사인파들로서 나타내질 수 있다: sinM 은 노드 쌍들 ASP/ASN 및 BSP/BSN 에 걸쳐 측정된 차동 신호들을 위한 것이고, sinR 또는 cosR 은 직교위상 클럭 발생기 (710) (동위상 및 직교위상 신호들, 각각에 기초하여) 로부터 수신된 기준 (reference) 신호를 위한 것이다. 믹서들 (740a 및 740b) 은 방정식 1 및 2 에서 제시된 것처럼 sinM 및 sinR 또는 cosR 중 어느 하나를 곱할 수 있는데, 여기서 ω 는 송신 주파수에 2π 배한 것이고, α 는 위상 오프셋이다.

...(1)

...(2)

LPF들 (760a 및 760b) 는 2ω 와 같은 비베이스대역 스펙트럼의 내용을 필터하는 역할을 한다. 예를 들어, 결과물 sinMsinR 및 sinMcosR은 방정식 3 및 4 에서 제시되듯이 필터될 수 있다.

...(3)

...(4)

따라서, 이 각 α 는 방정식 5 에서 제시된 것처럼, 두 측정된 신호들의 아크탄젠트에 의해 결정될 수 있다.

...(5)

믹서들 (740a 및 740b) 의 결과들은 합산 증폭기들 (750a 및 750b) 에서 결합되고 (combined), 신호의 고조파들을 제거하고 신호의 위상 오프셋을 나타내는 DC 값을 제공하기 위한 LPF들 (760a 및 760b) 에서 저역 통과 필터되며, 크기의 부분이 스케일 된다. ADC들 (770a 및 770b) 은 프로세서 (780) 에 디지털 값들을 제공한다. 프로세서 (780) 는 예를 들어, 두 위상 측정들의 제곱들의 합의 제곱 루트에 기초하여 크기를 결정할 수 있다.

프로세서 (780) 는 믹서들 (740a 및 740b) 에 사인 및 코사인 신호들 둘 다 공급하기 위해 직교위상 클럭 발생기 (710) 를 조정하도록 구성되었고, 이에 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN 전과 후의 전압 벡터들을 얻기 위해 구성되었다. 프로세서 (780) 는 커패시터들 C_MP 및 C_MN 의 값에 의한 전압 차이 (즉, V_A-V_B) 를 나눔으로써 커패시터들 C_MP 및 C_MN 을 통해 전류를 계산할 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 프로세서 (780) 는 하나 또는 그 이상의 스케일링 팩터들에 의한 측정들을 스케일 할 수 있고, 및/또는 전압 측정을 RMS (root-mean-square) 전압으로 변환할 수 있다. 프로세서 (780) 는 실제 및 무효 전력을 결정하기 위한 결과적인 복소 벡터들을 더 곱할 수 있다.

도 7 의 실시형태에 있어서, 송신 회로부 (700) 는 측정들을 하도록 구성되어 있다. 한 실시형태에서는, 도 7 에 제시된 구성은 균형 잡힌 복조를 허용한다. 그러나, 당업자는 여기에 설명된 기술들이 단일종단 방식 (single-ended fashion) 으로 구현될 수 있음을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 단일 측정 커패시터 C_M 가 사용될 수 있다.

도 7 의 실시형태에 있어서, 송신 회로부 (700) 는 직렬 임피던스들로서 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN 을 사용하도록 구성될 수 있다. 그러나, 당업자는 여기에 설명된 기술들이 일반적으로 여기에서 직렬 엘리먼트 Z_M 으로 지칭되는, 임의의 임피던스 엘리먼트에도 적용될 수 있음을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 측정은 송신 필터 (730) 에서의 하나 또는 그 이상의 인덕터들을 사용하여 수행될 수 있고, 하나 또는 그 이상의 측정 커패시터들 C_MP 및 C_MN 은 인덕터들 또는 저항들, 능동 또는 수동 반응적 네트워크, 전류 변환기 등으로 대체될 수 있다.

유사하게, 당업자는 여기에 설명된 기술들이 Z_M 의 재배치에 의해 RF 전류 경로 이내의 임의의 직렬 임피던스 엘리먼트에도 적용될 수 있음을 인식하게 될 것이다. 예를 들어, 측정은 송신 필터 (730) 에서의 하나 또는 그 이상의 인덕터들을 사용하여 수행될 수 있고, 하나 또는 그 이상의 측정 커패시터들 C_SP 및 C_SN 은 인덕터들 또는 저항들, 능동 또는 수동 반응적 네트워크들 등으로 대체될 수 있다. 일부 실시형태들에 있어서는, 송신 회로부 (700) 는 송신 코일 L_TX 와 병렬로, 병렬 커패시터 C_P 를 포함할 수 있다.

도 8 은 본 발명의 실시예들에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 믹서 (740) 의 기능적인 블록 다이어그램이다. 믹서 (740) 는 예를 들면, 믹서들 (740a 및 740b) 로 구현 또는 포함할 수 있다. 도시된 실시형태에서, 믹서 (740) 는 입력들 SP, SN, 및 I/Q 를 수신하고, 두 입력 커패시터들 (810a 및 810b), 두 멀티플렉서들 (820a 및 820b), 및 두 출력 커패시터들 (830a 및 830b) 을 포함한다.

입력들 SP 및 SN 은 측정 신호들일 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 예를 들어, SP 및 SN 은 도 7 에 제시된 노드들 ASP 및 ASN, 및/또는 BSP 및 BSN 을 나타낼 수 있다. 입력 I/Q (및 그것의 보완) 는, 예를 들어, 직교위상 클럭 발생기 (710) (도 7) 로부터 수신될 수 있다.

입력 커패시터들 (810a 및 810b) 은 입력 전압들 SP 및 SN 을 감소하도록 구성된 높은 임피던스 분배기들 각각의 부분을 각자 형성할 수 있다. 한 실시형태에 있어서, 입력 커패시터 (810a) 는 ASP 를 감소하도록 구성된 전압 분배기의 부분을 형성할 수 있다. 입력 커패시터 (810b) 는 ASN 을 감소하도록 구성된 전압 분배기의 부분을 형성할 수 있다. 입력 커패시터들은 또한 인덕터들 또는 저항들과 같은 어떠한 임의의 임피던스로서 구현될 수 있다.

멀티플렉서들 (820a 및 820b) 은 직교위상 클럭 발생기 (710) (도 7) 로부터 I/Q 로컬 오실레이터 입력들과 함께 RF 입력들 SP 및 SN 을 믹스하는 역할을 하고, 차동 출력들 MoutA 및 MoutB 를 발생시킨다. 예를 들어, 송신 필터 (730) (도 7) 의 출력으로부터의 신호 ASP, ASN 는 높은 임피던스 커패시터들 (810a 및 810b) 을 거친 멀티플렉서들 (810a 및 810b) 에 커플링될 수 있다. 클럭 I/Q 은 전압의 양극 또는 음극 면 둘 중 하나를 선택함으로써 입력 신호 SP/SN 을 곱할 수 있다.

도 9 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 도 1 의 무선 전력 전송 시스템에 사용될 수 있는 송신 회로부 (900) 부분의 기능적인 블록 다이어그램이다. 송신 회로부 (900) 는 노드들 A 및 B, 측정 커패시터 C_M, 리액턴스 네트워크 (910), 및 송신 코일 L_TX 를 포함할 수 있다. 리액턴스 네트워크 (910) 는 노드 V₂, 및 임피던스 엘리먼트들 Z₁, Z₂, 및 Z₃ 을 포함하는 “Y” 네트워크로 단순화되어 모델될 수 있다. 리액턴스 네트워크 (910) 는 수동적 네트워크 또는 능동적으로 스위치되는 네트워크일 수 있다.

송신 회로부 (900) 는 도 7 에 제시된 송신 회로부 (700) 의 양태들을 모델할 수 있다. 예를 들어, 노드들 A 및 B 는 노드들 ASP 및 BSP (도 7) 에 각각 대응될 수 있다. 측정 커패시터 C_M는 양극 측정 커패시터 C_MP (도 7) 에 대응될 수 있다. 리액턴스 네트워크 (910) 는 직렬 커패시터 C_SP (도 7) 에 대응된다. 또 다른 예에서는, 노드들 A 및 B 는 노드들 ASN 및 BSN (도 7) 에 각각 대응될 수 있다. 측정 커패시터 C_M 는 양극 측정 커패시터 C_MN (도 7) 에 대응될 수 있다. 리액턴스 네트워크 (910) 은 직렬 커패시터 C_SN (도 7) 에 대응될 수 있다.

하나의 실시형태에서, 프로세서 (780) (도 7) 는 노드 분석을 이용한 부하 전류 () 를 계산할 수 있다. 노드 B 에서의 전압은 믹서 회로 (740a 및/또는 740b) (도 7) 를 이용하여 측정할 수 있고, i_CM 은 여기에 설명된 것처럼 계산된다.

Y 네트워크 (V2) 의 중심 노드에서의 전압은 방정식 6 에서 제시된 것처럼, Z1 을 통해 i_CM 전압 강하를 뺀 노드 B 에서의 전압이다.

. . . (6)

부하 전류는 도 7에 제시된 것처럼, 전환 임피던스 Z2 에서 Y 네트워크 중심 노드에서의 전원 전류를 감소한 후에 남는 것이다.

. . . (7)

방정식 6 을 방정식 7 의 분자로 대체하고 항들을 정리하면 방정식 8을 얻을 수 있다.

. . . (8)

이 Z 항들은 i_CM 및 V_B 를 곱한 고정된 상수로 구성될 수 있다. i_CM 을 곱하는 항은 방정식 9 에 제시된 것처럼, 단위가 없을 수 있고 먼저 계산될 수 있다.

. . . (9)

V_B 항의 승수는 방정식 10 에서 제시된 것처럼, 어디미턴스로 간주될 수 있다. X 는 특정한 네트워크 구성에서의 어드미턴스 값으로 지칭될 수 있다.

. . . (10)

위에서 유도한 계수들을 사용하여, 프로세서 (780) (도 7) 는 방정식 8 내지 방정식 10 을 조합함으로써 부하 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정할 수 있다. 실수 성분은 방정식 11 에 제시되어있다. 부하 전류의 허수 성분은 방정식 12 에 제시되어 있다.

. . . (11)

. . . (12)

실수 및 허수 성분들은 방정식 13 에 제시된 것처럼, 부하 전류의 크기를 결정하도록 결합 될 수 있다.

. . . (13)

부하에서의 전압은 방정식 14 에서 제시된 것처럼, V₂ 로부터 Z₃ 에 걸리는 전압 강하를 뺌으로써 계산될 수 있다.

. . . (14)

방정식 14 및 방정식 8 을 결합한 것은 방정식 15 가 된다.

. . . (15)

이 Z 항들은 측정된 전류 및 전압 값들의 곱셈을 위한 계수들로 결합될 수 있다. 리액턴스 네트워크 (910) 의 특정한 구성을 표시하기 위해 X 를 사용하여, 복소 전압 계수는 방정식 16 에 제시되었다. 전류 계수는 방정식 17 에 제시되었다.

. . . (16)

. . . (17)

따라서, 프로세서 (780) 는 방정식 18 에 따라서 부하 전압의 실수 성분을 결정할 수 있다. 프로세서 (780) 는 방정식 19 에 따라서 부하 전압의 허수 성분을 결정할 수 있다.

*

. . . (18)

. . . (19)

공명기를 바라본 임피던스는 옴의 법칙과 전력 측정을 위해 이미 샘플된 복소 전압 및 전류를 이용하여 계산될 수 있다. 따라서, 프로세서 (780) 는 방정식 20 에 따른 송신 코일 L_TX 의 임피던스, 방정식 21 에 따른 부하의 실수 성분, 및 방정식 22 에 따른 부하의 허수 성분을 결정할 수 있다.

. . . (20)

. . . (21)

. . . (22)

도 10 은 무선 전력 전달의 예시적인 방법의 플로우차트 (1000) 이다. 비록 플로우차트 (1000) 의 방법이 도 1-2 들과 관련되어 위에서 논의한 무선 전력 전달 시스템 (110), 도 4 와 관련하여 위에서 논의한 송신기 (404), 및 도 7 과 관련하여 위에서 논의한 송신 회로부 (700) 를 참조하여 여기에 설명되어 있을지라도, 당업자는 플로우차트 (1000) 의 방법이 여기에 설명된 또 다른 디바이스, 또는 임의의 다른 적절한 디바이스에 의해서도 구현될 수 있음을 인식하게 될 것이다. 하나의 실시형태에 있어서, 플로우차트 (1000) 의 단계들에서, 예를 들어, 컨트롤러 (415) (도 4), 프로세서 시그널링 컨트롤러 (516) (도 5), 및/또는 프로세서 (780) (도 7) 와 같은 프로세서 혹은 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다. 비록 플로우차트 (1000) 의 방법이 특별한 순서를 참조하여 여기에 설명되어 있을지라도, 다양한 실시형태들에 있어서, 여기의 블록들은 상이한 순서에 의해 수행될 수 있고, 또는 생략되거나, 그리고 부가적인 블록들이 부가될 수 있다.

첫번째로, 블록 (1010) 에서, 프로세서 (780) 는 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정한다. 직렬 엘리먼트는, 직렬 엘리먼트들 C_MP 및 C_MN 과 같은 송신 코일에 전기적으로 커플링된 측정 커패시터일 수 있다. 예를 들어, 프로세서 (780) 는 믹서 (740a) 에서의 I 및 Q 신호들을 연속적으로 출력하기 위해 직교위상 클럭 발생기 (710) 를 컨트롤할 수 있다. 따라서, 믹서 (740a) 는 노드들 ASP 및 ASN 에서의 전압 신호의 실수 및 허수 성분들을 출력할 수 있다. 한 실시형태에서, 직렬 엘리먼트는, 예를 들어, 송신 필터 (730) 의 구성요소와 같은 저항 또는 인덕터를 포함할 수 있다. 하나의 실시형태에서, 제 1 전압은 차동 전압일 수 있다.

다음으로, 블록 (1020) 에서, 프로세서 (780) 는 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 (780) 는 믹서 (740b) 에 I 및 Q 신호들을 연속적으로 출력하기 위해 직교위상 클럭 발생기 (710) 를 컨트롤 할 수 있다. 따라서, 믹서 (740b) 는 노드들 BSP 및 BSN 에서의 전압 신호의 실수 및 허수 성분들을 출력할 수 있다. 하나의 실시형태에 있어, 제 2 전압은 차동 전압일 수도 있다.

다양한 실시형태들에 있어서, 합산 증폭기들 (750a 및 750b) 은 믹서들 (740a 및 740b) 로부터 수신된 실수 및 허수 성분들 사이의 합 및/또는 차를 출력할 수 있다. LPF들 (760a 및 760b) 은 합산 증폭기들 (750a 및 750b) 의 출력들을 필터할 수 있다. ADC들 (770a 및 770b) 은 LPF들 (760a 및 760b) 의 출력들을 프로세서 (780) 에 제공되는 디지털 값들로 변환할 수 있다. 프로세서 (780) 는 값들을 스케일할 수 있다.

그리고 나서, 블록 (1030) 에서, 프로세서 (780) 는 측정된 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서 (780) 는 직렬 엘리먼트들 C_MP 및 C_MN 의 값들을 알 수 있고, 이 값들은 메모리에 저장되고, 보정되거나, 또는 동적으로 결정될 수 있다. 프로세서 (780) 는 옴의 법칙의 복소 형태의 따라 전류를 계산할 수 있다.

그 후에, 블록 (1040) 에서, 프로세서 (780) 는 측정된 전압들 및 결정된 전류에 기초하여 송신 특성을 결정한다. 예를 들어, 프로세서 (780) 는 방정식 22 의 전력 벡터를 사용하여 송신 전력을 계산할 수 있고, 여기서 I^* 는 측정된 전류의 RMS 값의 복소 켤레 (conjugate) 이다. 하나의 실시형태에서, 프로세서 (780) 는 도 11 과 관련하여 아래에 논의된 바와 같이, Z=V/I 와 동일한 파라미터들을 사용한 동작 주파수에서 복소 임피던스를 계산할 수 있다.

...(22)

다양한 실시형태들에 있어서, 프로세서 (780) 는 전력 벡터를 실수 및 허수 성분들로 분해할 수 있다. 프로세서 (780) 는 전압 및 전류의 RMS 값들을 계산할 수 있고, 분배 계수들 및/또는 비슷한 프로세싱들을 적용할 수 있다. 유사하게, 프로세서 (780) 는 알려진 구성요소 값들에 기초하여 회로에서 임의의 지점의 임피던스들, 전류들, 및 전압들을 계산하기 위한 벡터 데이터 (vector data) 를 사용할 수 있다. 송신된 무선 전력 및 무선 부하 임피던스는, 따라서, 송신 코일 L_TX 를 통해 커플링된 손실들 및 리액턴스로서 해결될 수 있다.

결과적으로, 블록 (1050) 에서, 프로세서 (780) 는 계산된 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정한다. 예를 들어, 프로세서 (780) 는 송신 코일 L_TX 와 가까이 있는 의도하지 않은 수신기를 결정할 수 있다. 프로세서 (780) 는 하나 또는 그 이상의 권한이 있는 또는 등록된 수신기들에 의해 보고된 수신 전력들과 계산된 송신 특성을 비교할 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어서, 프로세서 (780) 는 계산된 송신 특성에 기초하여 송신 특성을 증가하거나, 감소하거나, 또는 그렇지 않으면 수정할 수 있다.

도 11 은 본 발명의 실시형태에 따른, 송신 특성 (1100) 을 검출하기 위한 장치의 기능적인 블록 다이어그램이다. 당업자들은 무선 통신을 위한 장치가 도 11에서 제시된 단순화된 장치 (1100) 보다 더 많은 구성요소들을 가질 수 있음을 인식하게 될 것이다. 제시된 송신 특성 (1100) 을 검출하기 위한 장치는 오로지 청구항들 범위 내 구현들의 일부 현저한 특징들을 설명하는데 유용한 구성요소들만 포함할 수 있다. 송신 특성 (1100) 을 탐지하기 위한 장치는 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들 결정하기 위한 수단 (1110), 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 탐지하기 위한 수단 (1120), 측정된 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단 (1130), 측정된 전압들 및 결정된 전류에 기초하여 송신 특성을 결정하기 위한 수단 (1140), 및 계산된 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하기 위한 수단 (1150) 을 포함한다.

하나의 실시형태에서, 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단 (1110) 은 블록 (1010) (도 10) 과 관련하여 위에서 설명한 하나 또는 그 이상의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에서, 직렬 엘리먼트의 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단 (1110) 은 하나 또는 그 이상의 프로세서 (780) (도 7), 직교위상 클럭 발생기 (710) (도 7), 커패시터들 C_MP, C_MN, C_SP, 및/또는 C_SN (도 7), 믹서들 (740a 및 740b) (도 7), 합산 증폭기들 (750a 및 750b), LPF들 (760a 및 760b), 및 ADC들 (770a 및 770b) 에 의해 구현될 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서, 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단 (1120) 은 블록 (1020) (도 10) 과 관련하여 위에서 설명한 하나 또는 그 이상의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어서, 직렬 엘리먼트의 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단 (1120) 은 하나 또는 그 이상의 프로세서 (780) (도 7), 직교위상 클럭 발생기 (710) (도 7), 커패시터들 C_MP, C_MN, C_SP, 및/또는 C_SN (도 7), 믹서들 (740a 및 740b) (도 7), 합산 증폭기들 (750a 및 750b), LPF들 (760a 및 760b), 및 ADC들 (770a 및 770b) 에 의해 구현될 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서, 측정된 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단 (1130) 은 블록 (1030) (도 10) 과 관련하여 위에서 설명된 하나 또는 그 이상의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어서, 측정된 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단 (1130) 은 하나 또는 그 이상의 프로세서 (780) (도 7), 컨트롤러 (415) (도 4), 및 메모리 (470) (도 4) 에 의해 구현될 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서, 측정된 전압들과 결정된 전류에 기초한 송신 특성을 결정하기 위한 수단 (1140) 은 블록 (1040) (도 10) 과 관련하여 위에서 설명한 하나 또는 그 이상의 기능들을 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어서, 측정된 전압들과 결정된 전류에 기초한 송신 특성을 결정하기 위한 수단 (1140) 은 하나 또는 그 이상의 프로세서 (780) (도 7), 컨트롤러 (415) (도 4), 및 메모리 (470) (도 4) 에 의해 구현될 수 있다.

하나의 실시형태에 있어서, 계산된 송신 특성에 기초한 무선 전력 전달의 특성을 조정하기 위한 수단 (1150) 은 블록 (1050) (도 10) 과 관련하여 위에서 설명한 하나 또는 그 이상의 기능들에 의해 수행하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시형태들에 있어서, 계산된 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하기 위한 수단 (1150) 은 하나 또는 그 이상의 프로세서 (780) (도 7), 컨트롤러 (415) (도 4), 및 메모리 (470) (도 4) 에 의해 구현될 수 있다.

위에서 설명한 다양한 동작들의 방법들은 동작들을 수행할 능력이 있는, 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성요소 (들), 회로들, 및/또는 모듈 (들) 과 같은, 임의의 적당한 수단에 의해 수행될 수 있다. 일반적으로, 도들에 도시되어 있는 임의의 동작들도 이러한 동작들을 수행할 능력이 있는 상응하는 기능적인 수단에 의해 수행될 수 있다.

정보 및 신호들은 임의의 다양하고 상이한 기술들 및 테크닉들을 사용하여 나타내질 수 있다. 예를 들어, 위의 설명 전반에서 참조될 수 있는 데이터, 지시사항들, 커맨드들, 정보들, 신호들, 비트들, 상징들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기적 파장들, 전자장들 또는 입자들, 광학적 필드들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 조합으로써 나타낼 수 있다.

여기에 개시된 실시형태들과 연관되어 설명된 다양한 실례가 되는 (illustrative) 논리적 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 스텝들은 전기적 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 둘 다의 조합들로서 구현될 수 있다. 이러한 하드웨어 및 소프트웨어의 호환성, 다양한 실례가 되는 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들을 분명하게 도시하기 위해, 그들의 기능성에 대해 위에서 일반적으로 설명해왔다. 그러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지의 여부는 전반적인 시스템에 부과된 특정한 어플리케이션 및 디자인 제약사항들에 의존한다. 설명된 기능성은 각각의 특정한 어플리케이션을 위한 다양한 방법들로 구현될 수 있으나, 그러한 구현 결정들이 본 발명의 실시형태들의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 된다.

여기에 개시된 실시형태들과 연관되어 설명된 다양한 실례가 되는 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (Digital Signal Processor; DSP), 주문형 반도체 (Application Specific Integrated Circuit; ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (Field Programmable Gate Array; FPGA) 혹은 다른 프로그래머블 로직 디바이스, 이산 게이트 혹은 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 구성요소들, 또는 본원에서 설명된 기능들을 수행하도록 디자인된 이들의 임의의 조합에 의해 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서 사이의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 또는 그 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로 구현될 수 있다.

여기에서 개시된 실시형태들과 연관되어 설명된 방법 또는 알고리즘 및 기능들의 단계들은 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이들 둘의 조합에서 직접적으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체상에 하나 이상의 지시사항들 또는 코드로서 저장되거나 전송될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (Random Access Memory; RAM), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리 (Read Only Memory; ROM), 전기적 프로그램가능 ROM (Electrically Programmable ROM; EPROM), 전기적으로 삭제가능한 프로그램가능 ROM (Electrically Erasable Programmable ROM; EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 이동식 디스크, CD ROM, 또는 이 기술분야에서 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 있을 수도 있다. 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 프로세가 저장 매체로부터 정보를 판독하거나 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 대안에서, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 본원에서 이용된 바와 같이, 디스크 (disk) 와 디스크 (disc) 는, 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피디스크, 및 블루레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 들은 통상 자기적으로 데이터를 재생하는 한편, 디스크 (disc) 들은 레이저들을 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 위의 조합들도 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 내에 있을 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말기 내에 있을 수도 있다. 대안에서, 프로세서 및 저장 매체는 사용자 단말기에서 개별 구성요소들로 있을 수도 있다.

개시물을 요약하는 목적들에 있어서, 본 발명들의 어떤 양태들, 장점들, 및 새로운 특징들은 여기에 설명되어 왔다. 이러한 모든 장점들이 본 발명의 임의의 특정한 실시형태에 따라 실현될 수 있을 필요는 없다. 따라서, 여기에서 시사 또는 제안될 수 있는 다른 장점들을 필수적으로 실현할 필요 없이, 여기에서 시사한 하나의 장점 또는 장점들의 그룹을 실현 또는 최적화하는 방법으로 본 발명이 구현되거나 수행될 수 있다.

위에서 설명한 실시형태들의 다양한 변형들은 기꺼이 명백할 수 있고, 여기에서 정의된 일반적인 원칙들 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다른 실시형태들에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 제시된 실시형태들에 제한되도록 의도된 것이 아니고, 여기에 개시된 원리들 및 새로운 특징들과 일치하는 가장 넓은 범위를 부여하기 위한 의도이다.

Claims

송신 코일에 전기적으로 커플링된 직렬 엘리먼트를 포함하는 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법으로서,
상기 직렬 엘리먼트의 제 1 및 제 2 단자들로부터 제 1 및 제 2 신호들을 각각 수신하는 단계;
제 1 및 제 2 믹스된 신호들을 발생시키기 위해 제 3 및 제 4 신호들에 의해 상기 제 1 및 제 2 신호들을 각각 곱하는 단계로서, 상기 제 3 및 제 4 신호들은 상이한 위상들을 갖는, 상기 곱하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 믹스된 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 직렬 엘리먼트의 상기 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 믹스된 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 직렬 엘리먼트의 상기 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수성분들을 결정하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 상기 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 전압들의 상기 실수 및 허수 성분들 및 상기 전류의 상기 실수 및 허수 성분들에 기초하여, 송신 특성을 결정하는 단계; 및
계산된 상기 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하는 단계를 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 직렬 엘리먼트를 통과하는 상기 전류를 직접적으로 측정하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전압들은 차동 전압들을 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 특성은 송신 전력 또는 복소 임피던스 중 하나를 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 직렬 엘리먼트는 커패시터, 인덕터, 또는 저항 중 하나를 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전압들의 적어도 하나에 스케일링 팩터를 적용하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 전압들의 적어도 하나에 기초하여 RMS (root-mean-square) 전압 및 RMS (root-mean-square) 전류 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 및 제 4 신호들은 동위상 및 직교위상 클럭 신호를 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 곱하는 단계의 결과물을 합산하는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 전압 또는 전류를 나누는 단계를 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하는 방법.
수신기에 무선 전력을 제공하도록 구성된 무선 디바이스로서,
무선 전력을 송신하도록 구성된 송신 코일;
동위상 (in-phase;I) 및 직교위상 (quadrature;Q) 클럭 신호들을 발생시키도록 구성된 직교위상 클럭 발생기;
제 1 및 제 2 단자들 또는 포트들을 포함하는, 상기 송신코일에 전기적으로 커플링된 직렬 엘리먼트;
상기 I 및 Q 신호들 중 하나에 의해 상기 직렬 엘리먼트의 상기 제 1 및 제 2 단자들 또는 포트들에서의 적어도 하나의 신호를 곱하도록 구성된 믹서 또는 믹서들의 세트를 포함하는, 무선 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 직렬 엘리먼트의 상기 제 1 및 제 2 단자들에서의 상기 신호들은 차동 신호들을 포함하는, 무선 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 믹서는 단일 종단 또는 차동 믹서를 포함하는, 무선 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 신호는 무선 전력 신호를 포함하는, 무선 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 직렬 엘리먼트는 커패시터, 인덕터, 또는 저항 중 하나를 포함하는, 무선 디바이스.
제 11 항에 있어서,
곱해진 상기 신호들에 기초하여 송신 특성을 계산하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는, 무선 디바이스.
제 16 항에 있어서,
상기 프로세서는, 계산된 상기 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하도록 더 구성되는, 무선 디바이스.
제 16 항에 있어서,
계산된 상기 송신 특성은 송신 전력 또는 복소 임피던스 중 하나를 포함하는, 무선 디바이스.
제 16 항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류를 계산하도록 더 구성되는, 무선 디바이스.
제 16 항에 있어서,
상기 프로세서는 적어도 하나의 측정된 전압에 기초하여 RMS (root-mean-square) 전압 및 RMS (root-mean-square) 전류 중 적어도 하나를 결정하도록 더 구성되는, 무선 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 믹서들의 출력을 합산하도록 구성된 합산 증폭기를 더 포함하는, 무선 디바이스.
제 11 항에 있어서,
상기 믹서에서 전압을 감소시키도록 구성된 전압 분배기를 포함하는, 무선 디바이스.
송신 코일에 전기적으로 커플링된 직렬 엘리먼트를 포함하는 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치로서,
상기 직렬 엘리먼트의 제 1 및 제 2 단자들로부터 제 1 및 제 2 신호들을 각각 수신하기 위한 수단;
제 1 및 제 2 믹스된 신호들을 발생시키기 위해 제 3 및 제 4 신호들에 의해 상기 제 1 및 제 2 신호들을 각각 곱하기 위한 수단으로서, 상기 제 3 및 제 4 신호들은 상이한 위상을 갖는, 상기 곱하기 위한 수단;
상기 제 1 및 제 2 믹스된 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 직렬 엘리먼트의 상기 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단;
상기 제 1 및 제 2 믹스된 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 직렬 엘리먼트의 상기 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단;
상기 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 상기 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하기 위한 수단;
상기 제 1 및 제 2 전압들의 상기 실수 및 허수 성분들 및 상기 전류의 상기 실수 및 허수 성분들에 기초하여, 송신 특성을 결정하기 위한 수단; 및
계산된 상기 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하기 위한 수단을 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 직렬 엘리먼트를 통과하는 상기 전류를 직접적으로 측정하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전압들은 단일 종단 또는 차동 전압들을 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 송신 특성은 송신 전력 또는 복소 임피던스 중 하나를 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 직렬 엘리먼트는 커패시터, 인덕터, 또는 저항 중 하나를 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 전압들의 적어도 하나에 스케일링 팩터를 적용하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 전압들의 적어도 하나에 기초하여 RMS (root-mean-square) 전압 및 RMS (root-mean-square) 전류 중 적어도 하나를 결정하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
상기 제 3 및 제 4 신호들은 동위상 및 직교위상 클럭 신호를 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 30 항에 있어서,
상기 곱하기의 결과물을 합산하기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
제 23 항에 있어서,
적어도 하나의 전압에서 전압을 나누기 위한 수단을 더 포함하는, 무선 전력 전달 디바이스의 송신 특성을 검출하기 위한 장치.
코드를 포함하는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서,
상기 코드는, 실행될 때, 장치로 하여금,
송신 코일에 전기적으로 커플링된 직렬 엘리먼트의 제 1 및 제 2 단자들로부터 제 1 및 제 2 신호들을 각각 수신하게 하고;
제 1 및 제 2 믹스된 신호들을 발생시키기 위해 제 3 및 제 4 신호들에 의해 상기 제 1 및 제 2 신호들을 각각 곱하게 하고, 상기 제 3 및 제 4 신호들은 상이한 위상들을 가지며;
상기 제 1 및 제 2 믹스된 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 직렬 엘리먼트의 상기 제 1 단자에서 제 1 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하게 하고;
상기 제 1 및 제 2 믹스된 신호들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 직렬 엘리먼트의 상기 제 2 단자에서 제 2 전압의 실수 및 허수 성분들을 결정하게 하고;
상기 제 1 및 제 2 전압들에 기초하여, 상기 직렬 엘리먼트를 통과하는 전류의 실수 및 허수 성분들을 결정하게 하고;
상기 제 1 및 제 2 전압들의 상기 실수 및 허수 성분들 및 상기 전류의 상기 실수 및 허수 성분들에 기초하여 송신 특성을 결정하게 하며; 그리고
계산된 상기 송신 특성에 기초하여 무선 전력 전달의 특성을 조정하게 하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 33 항에 있어서,
실행될 때, 상기 장치로 하여금,
상기 직렬 엘리먼트를 통과하는 상기 전류를 직접적으로 측정하게 하는 코드를 더 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 33 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 전압들은 단일 종단 혹은 차동 전압들을 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 33 항에 있어서,
상기 송신 특성은 송신 전력 또는 복소 임피던스 중 하나를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 33 항에 있어서,
상기 직렬 엘리먼트는 커패시터, 인덕터, 또는 저항 중 하나를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 33 항에 있어서,
실행될 때, 상기 장치로 하여금,
상기 전압들의 적어도 하나에 스케일링 팩터를 적용하게 하는 코드를 더 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 33 항에 있어서,
실행될 때, 상기 장치로 하여금,
상기 전압들의 적어도 하나에 기초하여 RMS (root-mean-square) 전압 및 RMS (root-mean-square) 전류 중 적어도 하나를 결정하게 하는 코드를 더 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 33 항에 있어서,
상기 제 3 및 제 4 신호들은 동위상 및 직교위상 클럭 신호를 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 40 항에 있어서,
실행될 때, 상기 장치로 하여금,
상기 곱하기의 결과물을 합산하게 하는 코드를 더 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.
제 33 항에 있어서,
실행될 때, 상기 장치로 하여금,
적어도 하나의 전압을 감소하게 하는 코드를 더 포함하는, 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체.