KR101862895B1

KR101862895B1 - 무선 에너지 전송 및 연속적인 무선국 신호 공존

Info

Publication number: KR101862895B1
Application number: KR1020137017916A
Authority: KR
Inventors: 한스페터 비드메르
Original assignee: 퀄컴 인코포레이티드
Priority date: 2010-12-16
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2018-05-30
Also published as: JP2014507103A; JP5739011B2; CN103329455B; EP2652877B1; US20120153894A1; US9379780B2; WO2012082858A1; KR20130126667A; EP2652877A1; CN103329455A

Abstract

본 개시물은 무선 통신 디바이스들과의 간섭을 회피하면서 전력을 무선으로 송신하기 위한 시스템들, 방법들 및 장치를 제공한다. 하나의 양태에서, 무선 전력 송신기 장치가 제공된다. 무선 전력 송신기 장치는 송신 주파수에서의 전력을 제 1 수신기 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성된 송신 회로를 포함한다. 무선 전력 송신기 장치는, 시간 주기 동안 결정된 주파수에서의 송신 회로의 방출의 레벨을, 실질적으로 시간 주기 내에 수신될 결정된 주파수에서 제 2 수신기 디바이스로 송신된 정보 신호에 관한 정보에 기초하여 감소시키도록 구성된 제어기 회로를 더 포함한다.

Description

무선 에너지 전송 및 연속적인 무선국 신호 공존{WIRELESS ENERGY TRANSFER AND CONTINUOUS RADIO STATION SIGNAL COEXISTENCE}

본 발명은 일반적으로 무선 전력 전송에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 배터리들을 포함하는 차량들과 같은 원격 시스템들로의 무선 전력 전송과 관련된 디바이스들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.

배터리와 같은 에너지 저장 디바이스로부터 수신된 전기 (electricity) 로부터 유도된 운동 파워 (locomotion power) 를 포함하는 차량들과 같은 원격 시스템들이 도입되어 왔다. 예를 들어, 하이브리드 전기 차량들은, 차량 브레이킹으로부터의 전력을 사용하는 온-보드 충전기들 및 차량들을 충전하기 위한 전통적인 모터들을 포함한다. 오직 전기로만 움직이는 차량들은 일반적으로 배터리들을 충전하기 위한 전기를 다른 소스들로부터 수신한다. 배터리 전기 차량들 (전기 차량들) 은 종종 가정용 또는 상업용 AC 공급 소스들과 같은 일부 타입의 유선 교류 (AC) 를 통하여 충전되도록 제안된다. 유선 충전 접속들은 전력 공급기에 물리적으로 접속되는 케이블들 또는 다른 유사한 커넥터들을 요구한다. 케이블들 및 유사한 커넥터들은 때때로 불편하거나 거추장스러울 수도 있고 다른 결점들을 가질 수도 있다. 전기 차량들을 충전하는데 사용될 전력을 (예를 들어, 무선장 (wireless field) 을 통해) 자유 공간으로 전송가능한 무선 충전 시스템들은 유선 충전 솔루션들의 결함들 중 일부를 극복할 수도 있다. 이로써, 무선 충전 시스템들 및 방법들은 전기 차량들을 충전하기 위해 효율적으로 그리고 안전하게 전력을 전송한다.

첨부된 특허청구의 범위 내의 시스템들, 방법들 및 디바이스들의 다양한 구현들 각각은 여러 양태들을 가지며, 이들 여러 양태들 중 단일의 양태가 오직 여기에 설명된 바람직한 속성들의 원인이 되는 것은 아니다. 첨부된 특허청구의 범위를 제한하지 않고, 일부 두드러진 특징들이 여기에 설명된다.

본 명세서에 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 상세는 첨부 도면들 및 이하의 설명에서 기술된다. 다른 특징들, 양태들 및 이점들은 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적 치수들은 스케일 대로 그려지지 않을 수도 있다는 것에 주목한다.

본 개시물의 하나의 양태는 무선 전력 송신기 장치를 제공한다. 무선 전력 송신기 장치는 송신 주파수에서의 전력을 제 1 수신기 디바이스로 무선으로 송신하도록 구성된 송신 회로를 포함한다. 무선 전력 송신기 장치는 시간 주기 동안 결정된 주파수에서의 송신 회로의 방출의 레벨을, 실질적으로 시간 주기 내에 수신될 결정된 주파수에서 제 2 수신기 디바이스로 송신된 정보 신호에 관한 정보에 기초하여 감소시키도록 구성된 제어기 회로를 더 포함한다.

본 개시물의 다른 양태는 정보 신호 송신과의 간섭을 회피하면서 전력을 무선으로 송신하기 위한 방법의 일 구현을 제공한다. 이 방법은 송신 주파수에서의 전력을 제 1 수신기 디바이스로 무선으로 송신하는 단계를 포함한다. 이 방법은 시간 주기 동안 결정된 주파수에서의 제 1 수신기 디바이스로의 무선 전력 송신의 방출의 레벨을, 시간 주기 내에 수신될 제 2 수신기 디바이스로 송신된 정보 신호에 관한 정보에 기초하여 감소시키는 수단을 더 포함한다.

본 개시물의 또 다른 양태는 무선 전력 송신기 장치를 제공한다. 무선 전력 송신기 장치는 송신 주파수에서의 전력을 수신하는 제 1 수단으로 무선으로 송신하는 수단을 포함한다. 무선 전력 송신기 장치는 시간 주기 동안 결정된 주파수에서의 무선으로 송신하는 수단에 의해 생성된 방출의 레벨을, 시간 주기 내에 수신될 수신하는 제 2 수단으로 송신된 정보 신호에 관한 정보에 기초하여 감소시키도록 구성된 제어하는 수단을 포함한다.

도 1 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량을 충전하기 위한 일 예시적인 무선 전력 전송 시스템의 도면이다.
도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 컴포넌트들의 기능적 블록도이다.
도 3 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 및 부속 컴포넌트들을 도시한 다른 기능적 블록도이다.
도 4 는 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량에 배치된 교체가능한 무접촉 배터리를 도시한 기능적 블록도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 배터리에 대한 유도 코일 및 페라이트 재료의 배치를 위한 예시적인 구성들의 도면들이다.
도 6 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량을 무선 충전하는데 이용가능할 수도 있는 예시적인 주파수들을 도시한 주파수 스펙트럼의 차트이다.
도 7 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량들을 무선 충전하는데 있어서 유용할 수도 있는 예시적인 주파수들 및 송신 거리들을 도시한 차트이다.
도 8 은 일 예시적인 무선 제어된 클록 수신기의 개략도이다.
도 9a 는 일 예시적인 자동차 키리스 (keyless) 엔트리 시스템의 도면이다.
도 9b 는 도 9a 에 도시한 바와 같은 일 예시적인 자동차 키리스 엔트리 시스템의 기능적 블록도이다.
도 10 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 충전 시스템으로부터의 간섭을 잠재적으로 경험할 수도 있는 원격 무선 통신 디바이스들의 존재 시에 전기 차량을 무선으로 충전하기 위한 일 예시적인 방법의 플로우차트이다.
도 11 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기와 원격 무선 통신 디바이스 간의 간섭을 방지하도록 구성된 일 예시적인 무선 전력 충전 시스템의 기능적 블록도이다.
도 12 는 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기 장치와 원격 무선 통신 디바이스 간의 간섭을 방지하기 위한 일 예시적인 방법의 플로우차트이다.
도 13 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기의 기능적 블록도이다.
도면들에 예시된 다양한 피처들은 스케일 대로 그려지지 않을 수도 있다. 따라서, 다양한 피처들의 치수들은 명료함을 위해 임의로 확대 또는 축소될 수도 있다. 또한, 도면들 중 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 컴포넌트들 모두를 도시하지 않을 수도 있다. 마지막으로, 동일한 참조 부호들은 명세서 및 도면들 전반에 걸쳐 동일한 피처들을 나타내는데 사용될 수도 있다.

첨부된 도면들과 관련하여 이하 기술된 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 설명으로서 의도되며, 본 발명이 실시될 수도 있는 실시형태들만을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 이 설명 전반에 걸쳐 사용되는 용어 "예시적인" 은 "예, 경우 또는 예시로서 기능하는 것" 을 의미하며, 반드시 다른 예시적인 실시형태들에 비해 바람직하거나 이로운 것으로 해석되어서는 안된다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 완전한 이해를 제공할 목적으로 특정 상세들을 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시형태들은 이들 특정 상세들 없이 실시될 수도 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 일부 경우들에서, 널리 알려진 구조들 및 디바이스들은 여기에 제시된 예시적인 실시형태들의 신규성을 모호하게 하는 것을 회피하기 위하여 블록도 형태로 도시된다.

전력을 무선으로 전송하는 것은 물리적 전기 도체들의 사용 없이 전기장들, 자기장들, 전자기장들 또는 다른 것과 연관된 임의의 형태의 에너지를 송신기로부터 수신기로 전송하는 것을 지칭할 수도 있다 (예를 들어, 전력은 무선장을 통해 자유 공간을 거쳐서 전송될 수도 있다). 무선장 (예를 들어, 자기장) 으로서 출력된 전력은 전력 전송을 달성하기 위해 "수신 코일" 에 의해 수신 또는 캡처될 수도 있다. 전송된 전력의 양은 디바이스를 전력공급 또는 충전하기에 족할 만큼 충분할 수도 있다. 무선으로 수신된 전력은 하나 이상의 전기화학 셀들 또는 전기화학 셀들을 재충전할 목적으로 전기화학 셀들을 포함하는 시스템들에 제공될 수도 있다.

전기 차량은 여기서, 일 예가 그 운동 능력들의 일부로서 충전가능한 에너지 저장 디바이스 (예를 들어, 하나 이상의 재충전가능한 전기화학 셀들 또는 다른 타입의 배터리) 로부터 유도된 전기 전력을 포함하는 차량인, 원격 시스템을 설명하는데 사용된다. 비제한적인 예들로서, 일부 전기 차량들은 전기 모터들 외에, 차량의 배터리를 충전하거나 직접 운동을 위한 전통적인 연소 기관을 포함하는 하이브리드 전기 차량들일 수도 있다. 다른 전기 차량들은 전기 전력으로부터 모든 운동 능력을 끌어낼 수도 있다. 전기 차량은 자동차로 제한되지 않고, 오토바이, 카트, 스쿠터 등을 포함할 수도 있다. 제한이 아닌 일 예로, 원격 시스템은 여기서 전기 차량 (electric vehicle; EV) 의 형태로 설명된다. 더욱이, 충전가능한 에너지 저장 디바이스를 이용하여 적어도 부분적으로 전력공급될 수도 있는 다른 원격 시스템들 (예를 들어, 개인용 컴퓨팅 디바이스들과 같은 전자 디바이스들 등) 이 또한 예상된다.

도 1 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량 (112) 을 충전하기 위한 일 예시적인 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 도면이다. 무선 전력 전송 시스템 (100) 은, 전기 차량 (112) 이 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 근처에 주차되는 동안, 전기 차량 (112) 의 충전을 가능하게 한다. 2 개의 전기 차량들을 위한 공간들은 주차 영역들 내에서, 대응하는 베이스 무선 충전 시스템 (102a 및 102b) 위에 주차되는 것으로 예시된다. 일부 실시형태들에서는, 로컬 분배 센터 (local distribution center) (130) 가 전력 백본 (backbone) (132) 에 접속되고, 교류 (AC) 또는 직류 (DC) 공급을 전력 링크 (110) 를 통하여 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 또한 전력을 무선으로 전송 또는 수신하기 위해 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 을 포함한다. 전기 차량 (112) 은 배터리 유닛 (118), 전기 차량 유도 코일 (116), 및 전기 차량 무선 충전 시스템 (114) 을 포함할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (116) 은, 예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 전자기장의 지역을 통해, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 상호작용할 수도 있다.

일부 예시적인 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116) 은, 그 전기 차량 유도 코일 (116) 이 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 에너지장 (energy field) 에 위치될 때 전력을 수신할 수도 있다. 그 장은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 출력된 에너지가 전기 차량 유도 코일 (116) 에 의해 캡처될 수도 있는 지역에 대응한다. 일부 경우들에서, 그 장은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 "근거리장 (near field)" 에 대응할 수도 있다. 근거리장은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 로부터 멀리 전류를 방사하지 않는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 내의 전류들 및 전하들로부터 발생하는 강한 리액티브계 (reactive field) 가 있는 지역에 대응할 수도 있다. 일부 경우들에서, 근거리장은, 이하 더욱 설명하는 바와 같이, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 의 파장의 약 1/2π 내에 있는 지역에 대응할 수도 있다 (그리고 전기 차량 유도 코일 (116) 에 대해 그 역도 또한 마찬가지이다).

로컬 분배 센터 (130) 는 통신 백홀 (134) 을 통해 외부 소스들 (예를 들어, 전력 그리드 (power grid)) 과, 그리고 통신 링크 (108) 를 통해 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 과 통신하도록 구성될 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116) 은 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 정렬될 수도 있고, 따라서 단순히 운전자가 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 대하여 전기 차량 (112) 을 정확히 포지셔닝함으로써 근거리장 지역 내에 배치될 수도 있다. 다른 실시형태들에서, 운전자는, 전기 차량 (112) 이 무선 전력 전송을 위해 적절히 배치되는 때를 결정하기 위해 시각적 피드백, 청각적 피드백, 또는 이들의 조합들을 제공받을 수도 있다. 또 다른 실시형태들에서, 전기 차량 (112) 은, 정렬 오류가 허용가능한 값에 도달할 때까지 전기 차량 (112) 을 앞뒤로 (예를 들어, 지그재그 움직임들로) 이동시킬 수도 있는, 오토파일럿 (autopilot) 시스템에 의해 포지셔닝될 수도 있다. 이것은, 전기 차량 (112) 에 서보 스티어링 휠, 울트라소닉 센서들, 및 차량을 조정하는 지능이 구비되어 있다고 하면, 운전자 개입 없이 또는 단지 최소한의 운전자 개입만으로 전기 차량 (112) 에 의해 자동적으로 그리고 자율적으로 수행될 수도 있다. 또 다른 실시형태들에서, 전기 차량 유도 코일 (116), 베이스 시스템 유도 코일 (104a), 또는 이들의 조합은 유도 코일들 (116 및 104a) 을 더 정확하게 지향시키고 그들 간의 보다 효율적인 커플링을 전개시키기 위해 그 유도 코일들 (116 및 104a) 을 서로에 대해 변위 및 이동시키기 위한 기능성을 가질 수도 있다.

베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 다양한 로케이션들에 위치될 수도 있다. 비제한적인 예들로서, 일부 적절한 로케이션들은 전기 차량 (112) 소유자의 집에 있는 주차 영역, 종래의 석유-기반 주유소를 본떠서 만든 전기 차량 무선 충전을 위해 마련된 주차 영역들, 및 쇼핑 센터들 및 근무처와 같은 다른 로케이션들에 있는 주차장들을 포함한다.

전기 차량들을 무선으로 충전하는 것은 많은 이익들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 충전은 사실상 운전자 개입 및 조작 없이 자동적으로 수행될 수도 있어, 사용자에 대한 편리성을 향상시킨다. 또한, 노출된 전기 접촉들이 없고, 기계적 마모가 없을 수도 있어, 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 신뢰성을 향상시킨다. 케이블들 및 커넥터들에 의한 조작들이 필요하지 않을 수도 있으며, 외부 환경에서 습기 및 물에 노출될 수도 있는 케이블들, 플러그들 또는 소켓들이 없을 수도 있어, 안전성을 향상시킨다. 또한, 가시적이거나 액세스가능한 소켓들, 케이블들 및 플러그들이 없을 수도 있어, 전력 충전 디바이스들의 잠재적 파손 (vandalism) 을 감소시킨다. 게다가, 전기 차량 (112) 은 전력 그리드를 안정화하기 위해 분배된 저장 디바이스들로서 사용될 수도 있기 때문에, 도킹-투-그리드 (docking-to-grid) 솔루션이 차량-투-그리드 (Vehicle-to-Grid; V2G) 오퍼레이션을 위한 차량들의 이용가능성을 증가시키기 위해 사용될 수도 있다.

도 1 을 참조하여 설명한 바와 같은 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 또한 심미성 및 비장애성 이점들을 제공할 수도 있다. 예를 들어, 차량들 및/또는 보행자들에게 방해가 될 수도 있는 충전 컬럼들 및 케이블들이 없을 수도 있다.

차량-투-그리드 능력의 추가 설명으로서, 무선 전력 송신 및 수신 능력들은, 예를 들어, 에너지 부족의 시기에, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 이 전기 차량 (112) 으로 전력을 전송하고 전기 차량 (112) 이 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로 전력을 전송하도록 상호적이도록 구성될 수도 있다. 이 능력은 재생가능한 에너지 생성 (예를 들어, 바람 또는 태양) 에서 초과 수요 또는 부족에 의해 야기된 에너지 부족의 시기에 전기 차량들이 전체 분배 시스템에 전력을 제공하는 것을 허용함으로써 전력 분배 그리드를 안정화하는데 유용할 수도 있다.

부가적인 민감한 수신 디바이스들이 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 부근 내에 포지셔닝될 수도 있다. 이들 수신 디바이스들은 정보 신호들을 무선으로 수신할 수도 있다. 예를 들어, 무선 제어된 클록 (radio controlled clock) (122) 이 전기 차량 (112) 내에 또는 전기 차량 (112) 에 아주 근접하여 위치될 수도 있다. 이하 더욱 설명하는 바와 같이, 무선 제어된 클록 (122) 은 무선 통신 링크 (128) 를 통해 무선 브로드캐스트국 (124) 으로부터 시간 데이터 업데이트들을 수신할 수도 있다. 일부 경우들에서, 무선 전력 전송 시스템 (100) 에 의해 생성된 방출 (emission) 들은 무선 제어된 클록 (122) 과 같은 제 3 자 전자 디바이스들로의 정보 신호 송신과 간섭할 수도 있다.

도 2 는 도 1 의 무선 전력 전송 시스템의 예시적인 코어 컴포넌트들의 기능적 블록도이다. 여기에 설명된 실시형태들은 1 차 구조와 2 차 구조 모두가 공통 공진 주파수로 튜닝된다면 1 차 구조 (송신기) 로부터 2 차 구조 (수신기) 로 자기 또는 전자기 근거리장을 통해 에너지를 효율적으로 커플링가능한 공진 구조를 형성하는 용량성 로드된 와이어 루프들 (즉, 멀티턴 코일들) 을 사용할 수도 있다. 그 코일들은 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 위해 사용될 수도 있다. 에너지를 커플링하기 위해 공진 구조들을 이용하는 것은 "자기 커플링된 공진", "전자기 커플링된 공진", 및/또는 "공진 유도" 로 지칭될 수도 있다. 무선 전력 전송 시스템 (200) 의 오퍼레이션은 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 으로부터 전기 차량 (112) 으로의 전력 전송에 기초하여 설명될 것이지만, 그것으로 제한되지는 않는다. 예를 들어, 상기 논의한 바와 같이, 전기 차량 (112) 은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로 전력을 전송할 수도 있다.

도 2 를 참조하면, 전력 공급기 (208) (예를 들어, AC 또는 DC) 는 전기 차량 (112) 으로 에너지를 전송하기 위해 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 에 전력을 공급한다. 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 은 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236) 를 포함한다. 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236) 는 회로, 이를 테면, 표준 메인들로부터의 전력 AC 를 적합한 전압 레벨에서의 DC 전력으로 컨버팅하도록 구성된 AC/DC 컨버터, 및 DC 전력을 무선 고전력 전송에 적합한 오퍼레이팅 주파수에서의 전력으로 컨버팅하도록 구성된 DC/저주파수 (LF) 컨버터를 포함할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236) 는 베이스 시스템 유도 코일 (204) 을 구동하여 원하는 주파수에서 전자기장을 방출한다.

베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은 실질적으로 동일한 주파수들로 튜닝될 수도 있고, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 중 하나에 의해 송신된 전자기장의 근거리장 내에 포지셔닝될 수도 있다. 이 경우에, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 과 전기 차량 유도 코일 (216) 은, 전력이 전기 차량 유도 코일 (216) 로 전송되고 전기 차량 충전 시스템 (214) 의 전기 차량 전력 컨버터 (238) 에서 추출될 수도 있도록 서로 커플링되어 질 수도 있다.

전기 차량 전력 컨버터 (238) 는, 다른 것들 중에서도, 오퍼레이팅 주파수에서의 전력을 다시 전기 차량 배터리 유닛 (218) 의 전압 레벨에 매칭된 전압 레벨에서의 DC 전력으로 컨버팅하도록 구성된 LF/DC 컨버터를 포함할 수도 있다. 전기 차량 전력 컨버터 (238) 는 전기 차량 배터리 유닛 (218) 을 충전하기 위해 컨버팅된 전력을 제공할 수도 있다. 전력 공급기 (208), 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236), 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 움직이지 않고 상기 논의한 바와 같이 다양한 로케이션들에 위치될 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛 (218), 전기 차량 전력 컨버터 (238), 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은 전기 차량 (112) 의 일부 또는 배터리 팩 (미도시) 의 일부인 전기 차량 충전 시스템 (214) 내에 포함될 수도 있다. 전기 차량 충전 시스템 (214) 은 또한, 전력을 다시 그리드로 공급하기 위해 전력을 전기 차량 유도 코일 (216) 을 통하여 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 으로 무선으로 제공하도록 구성될 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 각각은 오퍼레이션의 모드에 기초하여 송신 또는 수신 유도 코일들의 역할을 할 수도 있다.

도시하고 있지는 않지만, 무선 전력 전송 시스템 (200) 은 무선 전력 전송 시스템 (200) 으로부터 전기 차량 배터리 유닛 (218) 또는 전력 공급기 (208) 를 안전하게 접속해제하기 위해 로드 접속해제 유닛 (load disconnect unit; LDU) 을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 비상 또는 시스템 장애의 경우에, LDU 는 무선 전력 전송 시스템 (200) 으로부터 로드를 접속해제하도록 트리거링될 수도 있다. LDU 는 배터리에 대한 충전을 관리하기 위한 배터리 관리 시스템에 더하여 제공될 수도 있고, 또는 배터리 관리 시스템의 일부일 수도 있다.

게다가, 전기 차량 충전 시스템 (214) 은 전기 차량 유도 코일 (216) 을 전기 차량 전력 컨버터 (238) 에 선택적으로 접속 및 접속해제하기 위해 스위칭 회로를 포함할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (216) 을 접속해제하는 것은 충전을 중단할 수도 있고, 또한 (송신기의 역할을 하는) 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 의해 "겪게 되는" "로드" 를 조정할 수도 있는데, 이는 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로부터 (수신기의 역할을 하는) 전기 차량 충전 시스템 (114) 을 "클로킹 (cloak)" 하는데 사용될 수도 있다. 송신기가 로드 감지 회로를 포함한다면 로드 변화가 검출될 수도 있다. 따라서, 송신기, 이를 테면, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 은, 수신기들, 이를 테면 전기 차량 충전 시스템 (114) 이 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근거리장에 존재하는 때를 결정하기 위한 메커니즘을 가질 수도 있다.

동작 시에는, 차량 또는 배터리를 향한 에너지 전송을 가정하면, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 이 에너지 전송을 제공하기 위한 장을 생성하도록 입력 전력이 전력 공급기 (208) 로부터 제공된다. 전기 차량 유도 코일 (216) 은 방사된 장 (radiated field) 에 커플링되고, 전기 차량 (112) 에 의한 저장 또는 소비를 위해 출력 전력을 생성한다. 일부 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (204) 및 전기 차량 유도 코일 (216) 은, 전기 차량 유도 코일 (216) 의 공진 주파수 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 공진 주파수가 매우 가깝거나 실질적으로 동일하도록 상호 공진 관계에 따라 구성된다. 베이스 무선 전력 충전 시스템 (202) 과 전기 차량 충전 시스템 (214) 간의 송신 손실들은, 전기 차량 유도 코일 (216) 이 베이스 시스템 유도 코일 (204) 의 근거리장 내에 위치될 때 최소가 된다.

명시된 바와 같이, 효율적인 에너지 전송은 전자기파의 에너지의 대부분을 원거리장으로 전파하기보다는, 송신 유도 코일의 근거리장 내의 에너지의 큰 부분을 수신 유도 코일에 커플링함으로써 발생한다. 근거리장 내에 있을 때, 커플링 모드가 송신 유도 코일과 수신 유도 코일 사이에서 확립될 수도 있다. 이 근거리장 커플링이 발생할 수도 있는 유도 코일들 주위의 영역은 여기서 근거리장 커플링 모드 지역으로 지칭된다.

도시되고 있지는 않지만, 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (236) 및 전기 차량 전력 컨버터 (238) 는 모두 발진기, 전력 증폭기와 같은 구동기 회로, 필터, 및 무선 전력 유도 코일과의 효율적 커플링을 위한 매칭 회로를 포함할 수도 있다. 발진기는 조정 신호에 응답하여 조정될 수도 있는, 원하는 주파수를 생성하도록 구성될 수도 있다. 발진기 신호는 제어 신호들에 응답하는 증폭 양에 따라 전력 증폭기에 의해 증폭될 수도 있다. 필터 및 매칭 회로가 고조파들 또는 다른 원하지 않는 주파수들을 걸러내고 전력 컨버전 모듈의 임피던스를 무선 전력 유도 코일에 매칭하기 위해 포함될 수도 있다. 전력 컨버터들 (236 및 238) 은 또한 배터리를 충전하기에 적합한 전력 출력을 생성하기 위해 정류기 및 스위칭 회로를 포함할 수도 있다.

개시된 실시형태들 전반에 걸쳐 설명한 바와 같이 전기 차량 유도 코일 (216) 및 베이스 시스템 유도 코일 (204) 은 "루프" 안테나들, 및 더욱 구체적으로는, 멀티턴 루프 안테나들로 지칭되거나 구성될 수도 있다. 유도 코일들 (204 및 216) 은 또한 여기서 "자기" 안테나들로 지칭되거나 구성될 수도 있다. 용어 "코일들" 은 다른 "코일" 에 커플링하기 위해 에너지를 무선으로 출력 또는 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭하는 것으로 의도된다. 코일은 또한 전력을 무선으로 출력 또는 수신하도록 구성되는 타입의 "안테나" 로 지칭될 수도 있다. 루프 (예를 들어, 멀티턴 루프) 안테나들은 공심 (air core) 또는 물리적 코어, 이를 테면 페라이트 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 안테나는 코어 영역 내에 다른 컴포넌트들의 배치를 허용할 수도 있다. 강자성 또는 강자성 재료들을 포함하는 물리적 코어 안테나들은 향상된 커플링 및 더 강한 전자기장의 전개를 허용할 수도 있다.

상기 논의한 바와 같이, 송신기와 수신기 간의 에너지의 효율적인 전송은 송신기와 수신기 간의 매칭 또는 거의 매칭된 공진 동안 발생한다. 그러나, 송신기와 수신기 간의 공진이 매칭되지 않는 경우라도, 에너지는 더 낮은 효율로 전송될 수도 있다. 에너지의 전송은, 송신 유도 코일의 근거리장으로부터의 에너지를, 송신 유도 코일로부터의 에너지를 자유 공간으로 전파하기보다는 이 근거리장이 확립되는 지역 내 (예를 들어, 공진 주파수의 미리 결정된 주파수 범위 내, 또는 근거리장 지역의 미리 결정된 거리 내) 에 상주하는 수신 유도 코일에 커플링함으로써 발생한다.

공진 주파수는 유도 코일 (예를 들어, 베이스 시스템 유도 코일 (204)) 을 포함하는 송신 회로의 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초할 수도 있다. 인덕턴스는 일반적으로 유도 코일의 인덕턴스일 수도 있는 반면, 커패시턴스는 일반적으로 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 유도 코일에 부가된다. 비제한적인 예로서, 커패시터는 전자기장을 생성하는 공진 회로를 생성하기 위해 유도 코일과 직렬로 부가될 수도 있다. 따라서, 더 큰 직경의 유도 코일들에 대해서는, 공진을 유도하는데 필요한 커패시턴스의 값은 코일의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수도 있다. 인덕턴스는 또한 유도 코일의 턴들의 수에 의존할 수도 있다. 더욱이, 유도 코일의 직경이 증가함에 따라, 근거리장의 효율적인 에너지 전송 영역이 증가할 수도 있다. 다른 공진 회로들도 가능하다. 다른 비제한적인 예로서, 커패시터는 유도 코일의 2 개의 단자들 사이에 병렬로 배치될 수도 있다 (예를 들어, 병렬 공진 회로). 더욱이, 유도 코일은 그 유도 코일의 공진을 향상시키기 위해 고품질 (Q) 팩터를 갖도록 설계될 수도 있다.

상기 설명한 바와 같이, 일부 실시형태들에 따르면, 서로 근거리장 내에 있는 2 개의 유도 코일들 간에 전력을 커플링하는 것이 개시된다. 상기 설명한 바와 같이, 근거리장은, 전자기장들이 존재하지만 유도 코일로부터 멀리 전파 또는 방사하지 않을 수도 있는 유도 코일 주위의 지역에 대응할 수도 있다. 근거리장 커플링 모드 지역들은 통상 파장의 소부분 (small fraction) 내의, 유도 코일의 물리적 볼륨에 가까운 볼륨에 대응할 수도 있다. 일부 실시형태들에 따르면, 전기 타입 안테나 (예를 들어, 소형 다이폴) 의 전기 근거리장들과 비교하여 자기 타입 코일들에 대해 자기 근거리장 진폭들이 실제적 실시형태들에서는 더 높은 경향이 있기 때문에, 단일 및 멀티턴 루프 안테나들과 같은 전자기 유도 코일들이 송신과 수신 모두를 위해 사용된다. 이것은 쌍 사이에 잠재적으로 더 높은 커플링을 허용한다. 더욱이, "전기" 안테나들 (예를 들어, 다이폴들 및 모노폴들) 또는 자기 안테나와 전기 안테나의 조합이 사용될 수도 있다.

도 3 은 도 1 의 무선 전력 전송 시스템 (300) 의 예시적인 코어 및 부속 컴포넌트들을 도시한 다른 기능적 블록도이다. 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 통신 링크 (376), 가이던스 링크 (366), 및 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 을 위한 정렬 시스템들 (352, 354) 을 예시한다. 도 2 를 참조하여 상기 설명한 바와 같이, 그리고 전기 차량 (112) 을 향한 에너지 흐름을 가정하면, 도 3 에서, 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (354) 는 전력 소스, 이를 테면 AC 또는 DC 전력 공급기 (126) 로부터 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (336) 에 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (336) 는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 을 그 공진 주파수에서 또는 그 근방에서 여기시키기 위해 베이스 충전 시스템 전력 인터페이스 (354) 로부터 AC 또는 DC 전력을 수신할 수도 있다. 전기 차량 유도 코일 (316) 은 근거리장 커플링 모드 지역 내에 있을 때, 공진 주파수에서 또는 그 근방에서 발진하도록 근거리장 커플링 모드 지역으로부터 에너지를 수신할 수도 있다. 전기 차량 전력 컨버터 (338) 는 전기 차량 유도 코일 (316) 로부터의 발진 신호를 전기 차량 전력 인터페이스를 통해 배터리를 충전하는데 적합한 전력 신호로 컨버팅한다.

베이스 무선 충전 시스템 (302) 은 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 를 포함하고, 전기 차량 충전 시스템 (314) 은 전기 차량 제어기 (344) 를 포함한다. 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 는 예를 들어, 컴퓨터, 및 전력 분배 센터, 또는 스마트 전력 그리드와 같은 다른 시스템들 (미도시) 로의 베이스 충전 시스템 통신 인터페이스 (162) 를 포함할 수도 있다. 전기 차량 제어기 (344) 는 예를 들어, 차량 상의 온-보드 컴퓨터, 다른 배터리 충전 제어기, 차량들 내의 다른 전자 시스템들, 및 원격 전자 시스템들과 같은 다른 시스템들 (미도시) 로의 전기 차량 통신 인터페이스를 포함할 수도 있다.

베이스 충전 시스템 제어기 (342) 및 전기 차량 제어기 (344) 는 별개의 통신 채널들과의 특정 애플리케이션을 위해 서브시스템들 또는 모듈들을 포함할 수도 있다. 이들 통신 채널들은 별개의 물리적 채널들 또는 별개의 논리적 채널들일 수도 있다. 비제한적인 예들로서, 베이스 충전 정렬 시스템 (352) 은 자율적으로나 또는 오퍼레이터의 도움을 받아, 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 을 보다 근접하게 정렬하기 위한 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 통신 링크 (376) 를 통하여 전기 차량 정렬 시스템 (354) 과 통신할 수도 있다. 유사하게, 베이스 충전 가이던스 시스템 (362) 은 베이스 시스템 유도 코일 (304) 및 전기 차량 유도 코일 (316) 을 정렬하는데 있어서 오퍼레이터를 가이드하기 위한 피드백 메커니즘을 제공하기 위해 가이던스 링크를 통하여 전기 차량 가이던스 시스템 (364) 과 통신할 수도 있다. 또한, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 과 전기 차량 충전 시스템 (314) 간에 다른 정보를 통신하기 위해 베이스 충전 통신 시스템 (372) 및 전기 차량 통신 시스템 (374) 에 의해 지원되는 별개의 범용 통신 링크들 (예를 들어, 채널들) 이 있을 수도 있다. 이 정보는 전기 차량 특성들, 배터리 특성들, 충전 상태, 및 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 과 전기 차량 충전 시스템 (314) 양자의 전력 능력들에 관한 정보는 물론, 전기 차량 (112) 에 대한 메인터넌스 및 진단 데이터를 포함할 수도 있다. 이들 통신 채널들은 예를 들어, 블루투스, 지그비 (zigbee), 셀룰러 등과 같은 별개의 물리적 통신 채널들일 수도 있다.

전기 차량 제어기 (344) 는 또한 전기 차량 원리 배터리의 충전 및 방전을 관리하는 배터리 관리 시스템 (BMS) (미도시), 마이크로파 또는 울트라소닉 레이더 원리들에 기초한 주차 지원 시스템, 반자동 주차 오퍼레이션을 수행하도록 구성된 브레이크 시스템, 및 더 높은 주차 정확성을 제공할 수도 있는 대체로 자동화된 주차 '파크 바이 와이어 (park by wire)' 를 돕도록 구성된 스티어링 휠 서보 시스템을 포함할 수도 있으며, 따라서 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 및 전기 차량 충전 시스템 (114) 중 임의의 것에서 기계적 수평 유도 코일 정렬의 필요성을 감소시킨다. 게다가, 전기 차량 제어기 (344) 는 전기 차량 (112) 의 전자장치들과 통신하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 제어기 (344) 는 시각적 출력 디바이스들 (예를 들어, 대시보드 디스플레이), 음향/오디오 출력 디바이스들 (예를 들어, 버저 (buzzer), 스피커들), 기계적 입력 디바이스들 (예를 들어, 키보드, 터치 스크린, 및 포인팅 디바이스들, 이를 테면 조이스틱, 트랙볼 등), 및 오디오 입력 디바이스들 (예를 들어, 전자 음성 인식을 가진 마이크로폰) 과 통신하도록 구성될 수도 있다.

더욱이, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 검출 및 센서 시스템들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 운전자 또는 차량을 충전 스폿 (charging spot) 으로 적절히 가이드하기 위한 시스템들과 함께 사용되는 센서들, 요구된 분리/커플링과 유도 코일들을 상호간에 정렬하기 위한 센서들, 커플링을 달성하기 위해 전기 차량 유도 코일 (316) 이 특정 높이 및/또는 포지션으로 이동하는 것을 막을 수도 있는 오브젝트들을 검출하기 위한 센서들, 및 시스템의 신뢰가능하고, 손상 없으며 안전한 오퍼레이션을 수행하기 위한 시스템들과 함께 사용되는 안전 센서들을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 안전 센서는 안전 반경을 넘어 무선 전력 유도 코일들 (104a, 116) 에 접근하는 동물들 또는 아이들의 존재의 검출을 위한 센서, 가열 (유도 가열) 될 수도 있는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 근방의 금속 오브젝트들의 검출, 베이스 시스템 유도 코일 (304) 상의 백열성 오브젝트들과 같은 위험 이벤트들의 검출, 및 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 및 전기 차량 충전 시스템 (314) 컴포넌트들의 온도 모니터링을 포함할 수도 있다.

무선 전력 전송 시스템 (300) 은 또한 유선 접속을 통해 플러그-인 충전을 지원할 수도 있다. 유선 충전 포트는 전기 차량 (112) 으로 또는 그로부터 전력을 전송하기 전에 2 개의 상이한 충전기들의 출력들을 통합할 수도 있다. 스위칭 회로들은 유선 충전 포트를 통한 충전과 무선 충전 모두를 지원하기 위해 필요에 따라 기능성을 제공할 수도 있다.

베이스 무선 충전 시스템 (302) 과 전기 차량 충전 시스템 (314) 간에 통신하기 위해, 무선 전력 전송 시스템 (300) 은 대역내 (in-band) 시그널링 및 RF 데이터 모뎀 (예를 들어, 비허가 대역에서의 무선을 통한 이더넷 (Ethernet over radio)) 모두를 사용할 수도 있다. 대역외 (out-of-band) 통신은 부가 가치 서비스들의 차량 사용자/소유자에게의 할당을 위해 충분한 대역폭을 제공할 수도 있다. 무선 전력 캐리어의 낮은 깊이 진폭 또는 위상 변조는 최소 간섭으로 대역내 시그널링 시스템으로서 기능할 수도 있다.

또한, 일부 통신은 특정 통신 안테나들을 이용하지 않고 무선 전력 링크를 통해 수행될 수도 있다. 예를 들어, 무선 전력 유도 코일들 (304 및 316) 은 또한 무선 통신 송신기들로서의 역할을 하도록 구성될 수도 있다. 따라서, 베이스 무선 전력 충전 시스템 (302) 의 일부 실시형태들은 무선 전력 경로를 통해 키잉 타입 프로토콜을 가능하게 하기 위해 제어기 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 송신 전력 레벨 (진폭 시프트 키잉) 을 미리 정의된 간격들에서 미리 정의된 프로토콜로 키잉함으로써, 수신기는 송신기로부터 시리얼 통신을 검출할 수도 있다. 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (336) 는 베이스 시스템 유도 코일 (304) 에 의해 생성된 근거리장의 부근에서의 액티브 전기 차량 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하기 위해 로드 감지 회로 (미도시) 를 포함할 수도 있다. 일 예로, 로드 감지 회로는 전력 증폭기로 흐르는 전류를 모니터링하는데, 이는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 생성된 근거리장의 부근에서의 액티브 수신기들의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받는다. 전력 증폭기에 대한 로딩의 변화의 검출은 에너지를 송신하기 위해 발진기를 인에이블할지, 액티브 수신기와 통신할지, 또는 이들의 조합의 여부를 결정하는데 사용하기 위한 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 에 의해 모니터링될 수도 있다.

무선 고전력 전송을 가능하게 하기 위해, 일부 실시형태들은 10 내지 60kHz 의 범위의 주파수에서 전력을 전송하도록 구성될 수도 있다. 이 저주파수 커플링은 고체 상태 디바이스들을 이용하여 달성될 수도 있는 매우 효율적인 전력 컨버전을 허용할 수도 있다. 또한, 다른 대역들과 비교하여 무선 시스템들과의 더 적은 공존 문제들이 있을 수도 있다.

설명된 무선 전력 전송 시스템 (100) 은 재충전가능하거나 또는 교체가능한 배터리들을 포함하는 다양한 전기 차량들 (102) 에 사용될 수도 있다. 도 4 는 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량 (412) 에 배치된 교체가능한 무접촉 배터리를 도시한 기능적 블록도이다. 이 실시형태에서, 낮은 배터리 포지션은 무선 전력 인터페이스 (예를 들어, 충전기-투-배터리 코드리스 인터페이스 (426)) 를 통합하고 그라운드에 임베딩된 충전기 (미도시) 로부터 전력을 수신할 수도 있는 전기 차량 배터리 유닛에 유용할 수도 있다. 도 4 에서, 전기 차량 배터리 유닛은 재충전가능한 배터리 유닛일 수도 있고, 배터리 컴파트먼트 (424) 에 수용될 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛은 또한, 그라운드-기반 무선 충전 유닛과 전기 차량 배터리 유닛 간의 효율적이고 안전한 무선 에너지 전송을 위해 필요에 따라 공진 유도 코일, 전력 컨버전 회로, 및 다른 제어 및 통신 기능들을 포함하는 전기 차량 무선 전력 서브시스템 전체를 통합할 수도 있는 무선 전력 인터페이스 (426) 를 제공한다.

돌출 부분들이 없도록, 그리고 특정된 그라운드-투-차량 바디 클리어런스가 유지될 수도 있도록 차량 바디 또는 전기 차량 배터리 유닛의 저부면과 동일 평면이 되게 전기 차량 유도 코일이 통합되도록 하는데 유용할 수도 있다. 이 구성은 전기 차량 무선 전력 서브시스템에 전용된 전기 차량 배터리 유닛에 일부 룸을 요구할 수도 있다. 전기 차량 배터리 유닛 (422) 은 배터리-투-EV 코드리스 인터페이스 (422), 및 도 1 에 도시한 바와 같은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 과 전기 차량 (412) 간의 무접촉 전력 및 통신을 제공하는 충전기-투-배터리 코드리스 인터페이스 (426) 를 포함할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 그리고 도 1 을 참조하면, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 및 전기 차량 유도 코일 (116) 은 고정된 포지션에 있을 수도 있고, 그 유도 코일들은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 에 대한 전기 차량 유도 코일 (116) 의 전체 배치에 의해 근거리장 커플링 지역 내에 제공된다. 그러나, 에너지 전송을 신속하게, 효율적으로, 그리고 안전하게 수행하기 위하여, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 과 전기 차량 유도 코일 (116) 간의 거리는 커플링을 향상시키기 위해 감소될 필요가 있을 수도 있다. 따라서, 일부 실시형태들에서, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 및/또는 전기 차량 유도 코일 (116) 은 그들을 더 나은 정렬에 이르게 하기 위해 배치가능하고/하거나 이동가능할 수도 있다.

도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 배터리에 대한 유도 코일 및 페라이트 재료의 배치를 위한 예시적인 구성들의 도면들이다. 도 5a 는 완전 페라이트 임베딩된 유도 코일 (536a) 을 도시한다. 무선 전력 유도 코일은 페라이트 재료 (538a) 및 페라이트 재료 (538a) 주위에 감긴 코일 (536a) 을 포함할 수도 있다. 코일 (536a) 그 자체는 표준 리츠선으로 이루어질 수도 있다. 도전성 쉴드 (532a) 가 차량의 승객들을 과도한 EMF 송신으로부터 보호하기 위해 제공될 수도 있다. 도전성 쉴딩은 플라스틱 또는 복합물들로 이루어진 차량들에서 특히 유용할 수도 있다.

도 5b 는 도전성 쉴드 (532b) 에서 와전류 (열 방산) 를 감소시키기 위해, 그리고 커플링을 개선시키기 위해 최적으로 디멘져닝된 페라이트 플레이트 (즉, 페라이트 백킹) 를 도시한다. 코일 (536b) 은 비도전 비자성 (예를 들어, 플라스틱) 재료에 완전 임베딩될 수도 있다. 예를 들어, 도 5a 내지 도 5d 에 예시한 바와 같이, 코일 (536b) 은 보호 하우징 (534b) 에 임베딩될 수도 있다. 자기 커플링과 페라이트 히스테리시스 손실들 간의 트레이트 오프의 결과로서 코일 (536b) 과 페라이트 재료 (538b) 간에는 분리 (separation) 가 있을 수도 있다.

도 5c 는 코일 (536c) (예를 들어, 구리 리츠선 멀티턴 코일) 이 측면 ("X") 방향으로 이동가능할 수도 있는 다른 실시형태를 예시한다. 도 5d 는 유도 코일 모듈이 하류 방향으로 배치되는 다른 실시형태를 예시한다. 일부 실시형태들에서, 배터리 유닛은 배치가능하고 비배치가능한 (non-deployable) 전기 차량 유도 코일 모듈 (540d) 중 하나를 무선 전력 인터페이스의 일부로서 포함할 수도 있다. 자기 필드들이 배터리 공간 (530d) 내에 그리고 차량의 내부 내에 관통하는 것을 방지하기 위해, 배터리 공간 (530d) 과 차량 사이에는 도전성 쉴드 (532d) (예를 들어 구리 시트) 가 있을 수도 있다. 더욱이, 비도전성 (예를 들어, 플라스틱) 보호 층 (533d) 이 도전성 쉴드 (532d), 코일 (536d), 및 페라이트 재료 (538d) 를 환경 영향 (예를 들어, 기계적 손상, 산화 등) 으로부터 보호하는데 사용될 수도 있다. 더욱이, 코일 (536d) 은 측면 X 및/또는 Y 방향들로 이동가능할 수도 있다. 도 5d 는 전기 차량 유도 코일 모듈 (540d) 이 배터리 유닛 바디에 대해 하류 Z 방향으로 배치되는 실시형태를 예시한다.

이 배치가능한 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 의 설계는, 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 에 도전성 쉴딩이 없다는 것을 제외하고는 도 5b 의 것과 유사하다. 도전성 쉴드 (532d) 는 배터리 유닛 바디에 머문다. 보호 층 (534d) (예를 들어, 플라스틱 층) 은, 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 이 배치된 상태에 있지 않을 때 도전성 쉴드 (432d) 와 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 사이에 제공된다. 전기 차량 유도 코일 모듈 (542) 의 배터리 유닛 바디로부터의 물리적 분리는 유도 코일의 성능에 긍정적 영향을 미칠 수도 있다.

상기 논의한 바와 같이, 배치되는 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 은 단지 코일 (536d) (예를 들어, 리츠선) 및 페라이트 재료 (538d) 만을 포함할 수도 있다. 페라이트 백킹은 커플링을 개선시키기 위해 그리고 차량의 하부 또는 도전성 쉴드 (532d) 에서 과도한 와전류 손실들로부터 보호하기 위해 제공될 수도 있다. 더욱이, 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 은 컨버전 전자장치들 및 센서 전자장치들을 전력공급하기 위해 플렉시블 와이어 접속을 포함할 수도 있다. 이 와이어 번들은 전기 차량 유도 코일 모듈 (542d) 을 배치하기 위해 기계적 기어 내에 통합될 수도 있다.

도 1 을 참조하면, 상기 설명된 충전 시스템들은 전기 차량 (112) 을 충전하거나, 전력을 다시 전력 그리드로 전송하기 위해 다양한 로케이션들에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 전력의 전송은 주차장 환경에서 발생할 수도 있다. "주차 영역" 은 또한 여기서 "주차 공간" 으로 지칭될 수도 있다는 것에 주목한다. 차량 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 효율을 개선시키기 위해, 전기 차량 (112) 은 전기 차량 (112) 내의 전기 차량 유도 코일 (116) 이 연관된 주차 영역 내의 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 과 충분히 정렬될 수 있게 하기 위해 X 방향 및 Y 방향을 따라 정렬될 수도 있다.

더욱이, 개시된 실시형태들은 하나 이상의 주차 공간들 또는 주차 영역들을 갖는 주차장들에 적용가능하며, 여기서 주차장 내의 적어도 하나의 주차 공간은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 을 포함할 수도 있다. 가이던스 시스템들 (미도시) 은 전기 차량 (112) 내의 전기 차량 유도 코일 (116) 을 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 과 정렬시키기 위해 주차 영역 내에 전기 차량 (112) 을 포지셔닝하는데 있어서 차량 오퍼레이트를 돕는데 사용될 수도 있다. 가이던스 시스템들은 전기 차량 (112) 내의 유도 코일 (116) 이 충전 베이스 (예를 들어, 베이스 무선 충전 시스템 (102a)) 내의 충전 유도 코일과 충분히 정렬될 수 있게 하기 위해 전기 차량 (112) 을 포지셔닝하는데 있어서 전기 차량 오퍼레이터를 돕기 위해, 전자 기반 접근법들 (예를 들어, 무선 포지셔닝, 방향 탐지 원리들, 및/또는 광, 준-광 (quasi-optical) 및/또는 울트라소닉 감지 방법들) 또는 기계적-기반 접근법들 (예를 들어, 차량 휠 가이드들, 추적들 또는 정지들) 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.

상기 논의한 바와 같이, 전기 차량 충전 시스템 (114) 은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로부터 전력을 송신 및 수신하기 위해 전기 차량 (112) 의 밑면에 배치될 수도 있다. 예를 들어, 전기 차량 유도 코일 (116) 은 바람직하게는 EM 노출에 관하여 최대 안전 거리를 제공하고 전기 차량의 순방향 및 역방향 주차를 허용하는 센터 포지션 근방의 차량들 하부 내에 통합될 수도 있다.

도 6 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량을 무선 충전하는데 사용될 수도 있는 예시적인 주파수들을 도시한 주파수 스펙트럼의 차트이다. 도 6 에 도시한 바와 같이, 전기 차량들로의 무선 고전력 전송을 위한 잠재적 주파수 범위들은 : 3kHz 내지 30kHz 대역의 VLF, 일부 제외들을 가진 (IMS 유사 애플리케이션들에 대한) 30kHz 내지 150kHz 대역의 하위 LF, HF 6.78MHz (ITU-R ISM-대역 6.765 내지 6.795MHz), HF 13.56MHz (ITU-R ISM-대역 13.553 내지 13.567), 및 HF 27.12MHz (ITU-R ISM-대역 26.957 내지 27.283) 를 포함할 수도 있다.

도 7 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 전기 차량들을 무선 충전하는데 유용할 수도 있는 예시적인 주파수들 및 송신 거리들을 도시한 차트이다. 전기 차량 무선 충전에 유용할 수도 있는 일부 예시적인 송신 거리들은 약 30mm, 약 75mm 및 약 150mm 이다. 일부 예시적인 주파수들은 VLF 대역의 약 27kHz 및 LF 대역의 약 135kHz 일 수도 있다.

무선 전력 전송 시스템 (100) 을 위한 적합한 주파수를 결정할 때 많은 고려사항들이 고려될 수도 있다. 예를 들어, 수신 및 송신 유도 코일들의 공진 특성들 및 커플링 모드 지역은, 적합한 주파수를 선정할 때의 팩터들일 수도 있다. 또한, 무선 전력 주파수들은 다른 애플리케이션들용으로 사용된 주파수들과 간섭할 수도 있다. 비제한적인 예들로서, 전력선 주파수들, 오디오가능 주파수들 및 통신 주파수들과의 VLF/LF 공존 문제들이 있을 수도 있다. 공존이 VLF 및 LF 에 대해 문제일 수도 있는 비제한적인 예들은 : 무선 제어된 클록 (122) 을 위한 주파수들, 장파 AM 브로드캐스트들 및 다른 무선 서비스들을 위한 주파수들, ISDN/ADSL 및 ISDN/xDSL 통신 채널들에 대한 크로스-커플링, 전자 차량 고정화 (immobilization) 시스템들, 무선 주파수 식별 (Radio Frequency Identification; RFID) 시스템들, 전자 아티클 감시 (Electronic Article Surveillance; EAS) 시스템들, 온-사이트 (on-site) 페이징, 저전압 PLC 시스템들, 의학 삽입물 (medical implants) (심장 페이스메이커 (cardiac pacemakers), 등), 오디오 시스템들, 및 인간 및 동물에 의해 감지가능한 음향 방출 (acoustic emission) 이다. 장파 AM 브로드캐스트들은 149kHz 와 284kH 사이의 주파수 범위를 사용할 수도 있고, 5백 킬로미터보다 낮은 범위에서 고전력 송신기들로부터 이동 및 고정 수신기들로 브로드캐스트될 수도 있다.

더욱이, 공존이 HF (고주파수들) 에 대해 문제일 수도 있는 비제한적 예들은 ISM (industrial, scientific and medical) 무선 대역들, 이를 테면 연속적인 에너지 전송을 가진 풀 듀플렉스 (FDX) 또는 하프 듀플렉스 (HDX) 모드에서의 원격 제어 애플리케이션들 및 RFID 를 위한 6.78MHz; 연속적인 에너지 전송은 물론 휴대용 디바이스 무선 전력을 가진 FDX 또는 HDX 모드에서의 RFID 를 위한 13.56MHz; 및 철도 애플리케이션들 (예를 들어, 유로발리스 (Eurobalise) 27.095MHz), 시민 무선 (citizen band radio), 및 원격 제어 (예를 들어, 모델들, 장난감들, 차고 문, 컴퓨터 마우스 등) 를 위한 27.12MHz 이다.

베이스 무선 충전 시스템 (102a) 및 그 제어기 (342) 는 무선 전력 송신을 위한 자기 근거리장을 생성하기 위해 베이스 충전 시스템 전력 컨버터 (336) 를 선택적으로 조정하기 위한 듀티 사이클을 조절하는 것을 포함하는 전력 컨버전의 다양한 양태들을 제어하도록 구성될 수도 있다. 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 는 또한 무선 전력 송신 중지 간격 (pause interval) 동안 자기 근거리장의 생성을 감소 또는 중단하거나 오퍼레이팅 주파수를 조정할 수도 있다. 송신 중지 간격은 예를 들어, 무선 제어된 클록 (122) 과 같은 무선 통신 디바이스가 원하는 무선국 신호를 수신하는 것을 억제할 수도 있는 임의의 재밍 신호들의 생성의 중단을 초래할 수도 있다. 더욱이, 차량-투-그리드 구성 동안, 전기 차량 제어기 (344) 는 무선 전력 송신을 위한 자기 근거리장을 생성하기 위해 전기 차량 전력 컨버터를 선택적으로 조정하기 위한 듀티 사이클을 유사하게 조절하고, 무선 전력 송신 중지 간격 동안 자기 근거리장의 생성을 감소 또는 중단하거나 오퍼레이팅 주파수를 조정할 수도 있다.

일부 예시적인 실시형태들에서, 20kHz 내지 60kHz 의 범위의 주파수는 고체 상태 디바이스들을 이용하여 매우 효율적인 전력 컨버전을 달성하기 위해 다양한 이익들을 제공할 수도 있다. 더욱이, 이 주파수 범위는 다른 주파수 대역들과 비교하여 무선 시스템들과의 더 적은 공존 문제들을 가질 수도 있다. 그러나, 무선 전력 송신 대역 및 다른 무선 시스템들의 공존이 넌-오버랩핑 주파수 선택에 의해서만 달성될 수 없을 때, 예시적인 실시형태들은 정중하게 협력적인 오퍼레이팅 옵션들을 제공한다. 예를 들어, LF 주파수들, 예를 들어, 유럽의 DCF77 또는 북미의 WWVB 에서 시간 신호들을 수신하는 무선 제어된 클록 (122) 은, VLF 또는 LF 에서 동작하는 고전력 무선 에너지 전송 시스템 (100) 의 잠재적 피해자일 수도 있다. 오퍼레이팅 주파수 및 공존 시나리오의 선택에 따라, 무선 제어된 클록 (122) 과 같은 무선국 신호의 수신기는, 기본파를 포함하는 재밍 신호 (예를 들어, 무선 전력) 의 수신에 의해, 또는 무선 전력 송신 대역의 임의의 고조파 주파수들에 의해 억제될 수도 있다.

하나의 예시적인 실시형태에서, LF 무선국들로부터 수신된 시간 신호들은 높은 장기 정확성을 가지고 로컬 시간 레퍼런스를 제공할 수도 있다. 단기 정확성은, 신호 대역폭이 매우 낮기 때문에 달성하기 어려울 수도 있다. 신호 대 잡음비들은 또한, 송신기로부터의 수신기의 거리에 따라 낮을 수도 있다. 송신 지연은 전파 모드 (그라운드파 또는 이온층 공중파 또는 혼합된 수신) 에 따라 얼마간 가변할 수도 있다. 시간 레퍼런스로서 사용될 수도 있는 L-대역 내의 GPS 내비게이션 신호들과는 대조적으로, LF 신호들은 건물 및 집 안으로 보다 쉽게 관통할 수도 있어, 보통 옥외 안테나를 요구하지 않는다. 그 신호들은 심지어는, 파 경로 (wave path) 가 전기 도전 재료들 (예를 들어, 철 강화 콘크리트 (iron reinforced concrete)) 에 의해 방해받지 않는다면 지하에서 수신될 수도 있다. 더욱이, 이들 장파들은 낮은 복잡도, 낮은 비용, 및 소형 페라이트 로드 안테나를 이용한 소형화된 수신기들에 의해 쉽게 수신될 수도 있다.

LF 에서의 신호 수신은 여름 시간의 높은 대기 잡음 레벨들에 의해, 그리고 주로 밤 시간 동안의 페이딩 (공중파와 그라운드파의 상호 간섭) 에 의해 빈번히 영향을 받을 수도 있다. LF 에서의 신호 수신은 또한 연장된 시간 주기에 걸쳐 시간 베이스 (결정) 에 의존하기 위해 무선 제어된 클록 (122) 을 요구하는 다른 로컬 간섭에 의해 영향을 받을 수도 있다. LF 무선 제어된 클록들은 넓은 억셉턴스를 발견하였고, 시간 신호들은 여러 도시들 (예를 들어, 이하 표 1 참조) 에서 브로드캐스트된다. 예를 들어, 유럽에서 독일의 DCF77 로 튜닝된 약 1억개의 수신기들이 2000년에서 2008년까지 팔렸을 것으로 추정된다. 사실, DCF77 은 브라운슈바이크의 'PTB (Physikalisch Technische Bundesanstalt)' 에 의해 독일을 위해 실현된 '리걸 타임 (legal time)' 을 유포하기 위한 주요 수단들 중 하나이다.

WWVB 수신 디바이스들을 이용한 무선 클록들은 북미에서 발견될 수도 있다. 이들 클록들은, 데스크탑, 벽걸이형 및 손목 시계형 무선 제어된 클록들을 포함할 수도 있다.

도 8 은 일 예시적인 무선 제어된 클록 수신기 (822) 의 개략도이다. Q-팩터에 영향을 주는 사이즈 및 주변 재료들에 따라, 페라이트 안테나 (802) 는 수신기 입력 대역폭을 통상 1kHz 와 같은 타겟 주파수에 이르기까지 좁히는 사전-선택 필터로서 기능할 수도 있다. 무선 제어된 클록 (822) 은 자동 이득 제어 (AGC) 증폭기 (804), 복조기 및 비교기 (808) 및 전력 공급 바이어싱 회로 (810) 를 포함할 수도 있다. 주요한 선택도가 전치 증폭기 스테이지 다음에 삽입된 10Hz 결정 필터를 통하여 제공될 수도 있다. 이 높은 Q-필터는 수신 캐리어 주파수에서 센터링될 수도 있다. 수신 주파수가 충분히 낮고 또한 고정될 수도 있기 때문에 중간 주파수를 이용한 주파수 컨버전이 필요가 없을 수도 있으며, 따라서 수신 주파수에서 직접 증폭을 허용한다. 매우 선택적이지만, 수신 대역에 가까운 강한 간섭 신호들이 전치 증폭을 포화시킴으로써 또는 결정 필터의 제한된 대역외 감쇠에 의해 수신기를 블록킹할 수도 있다.

무선 제어된 클록 (822) 에 의해 수신된 무선국 신호는 가변하는 장의 세기를 가질 수도 있다. 그 장의 세기는 여러 설계 제약들에 의존할 수도 있다. 하나의 양태에서, DCF77 송신기의 경우 1000km 의 거리에 대응하는, 55dBμV/m (560μV/m) 옥외의 최소 장의 세기를 제공하는데 이로울 수도 있다. 부가적으로, 10dB 의 최소 신호 대 잡음비가 수신된 시간 신호에 동기화하는데 필요할 수도 있다. 더욱이, 무선 제어된 클록 (822) 은 10Hz 의 대역폭을 가질 수도 있다. 또한, 20dB 의 추가 마진은 비최적의 안테나 지향 (orientation) (예를 들어, 수신기가 랜덤으로 지향되는 곳) 및 실내 관통 손실 (penetration loss) 을 고려하는데 필요할 수도 있다. 이들 예시적인 조건들을 가정하면, 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 출력된 자기장 세기는, 예를 들어 :

을 초과하지 않도록 설계될 수도 있으며, 여기서 H 는 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 에 의해 출력된 장의 자기장 세기이다. 이것은 자기장 세기 H 가 상기 설명된 무선 제어된 클록 (822) 에 대한 장의 세기 조건들 하에서 무선 제어된 클록 (822) 에 의해 수신될 무선국 신호와의 간섭을 회피하는 것을 보장할 수도 있다. 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 의 이 예시적인 자기장 세기 레벨은 전기 차량 무선 충전 시스템의 예상된 원하지 않는 방출들과 관련하여 상당히 낮을 수도 있다.

무선 충전 시스템 신호 출력에 의해 생성된 레벨 간섭은 또한 베이스 시스템 유도 코일 (104a) 로부터의 거리와 관련된다. 전기적 소형 안테나/코일 (반경 r << 파장 λ) 로부터 생성된 자기장들에 대한 거리 관계는 근거리장에서 디케이드 (decade) 마다 60dB 일 수도 있다. 77.5kHz 의 주파수들에서, 근거리장은 대략 :

의 반경으로 연장된다.

여기서 c₀ 은 빛의 속도이다. 무선 제어된 클록 동기화는, 클록들이 통상 신호 부재의 연장된 주기들을 블릿징하기 위해 충분한 프리런 정확성을 제공할 수도 있기 때문에 일시적 신호 두절 (signal outage) 들에 대해 회복력이 있도록 구성될 수도 있다. 게다가, 시간 코드는 매 분마다 반복될 수도 있고, 지능적 클록들은 신호로부터 시간 정보를 취출 또는 복원하기 위해 캘린더/날짜 정보에 고유한 송신된 패리티 비트들 및 리던던시를 사용할 수도 있다. 이로써, 지능적 수신기에 의해 활용될 수도 있는 높은 양의 리던던시가 있을 수도 있다. 예를 들어, 하루에 어느 정도 간섭 없는 분 (minute) 은 무선 제어된 클록을 완전히 동기화하기에 충분할 수도 있다.

그러나, 간섭은 여전히 상당한 문제들을 야기할 수도 있다. 예를 들어, 무선 제어된 클록 (122) 의 배터리가 교체될 때, 완전한 블록 재동기화 및 시간 정보 획득 및 시간 신호가 요구될 수도 있다. 간섭은, 무선 제어된 클록 (822) 에 대한 무선 신호가 연장된 시간 주기 동안 이용불가능할 때 문제들을 야기할 수도 있다. 더욱이, 시간이 정상 시간에서 일광 절약 시간으로 또는 그 반대로 변화될 때, 그리고 시간 신호가 연장된 시간 주기 (예를 들어, 1 시간 초과) 동안 이용불가능할 때 부가적인 상황들이 발생할 수도 있다. 이러한 조건들은 정확하지 않은 시간으로 인해 놓친 약속들 또는 다른 시간 민감 상황들을 초래할 수도 있다. 또한, 높은 신뢰도가 공공 건물의 클록들 및 컴퓨터 네트워크 서버들에 정확한 시간 정보를 제공하기 위해 채용된 마스터 클록들에 대해 예상된다.

무선 제어된 클록 (822) 은 무선 전력 전송 시스템 (100) 으로부터의 간섭을 잠재적으로 경함할 수 있는 디바이스의 일 예일 뿐이다. 전기 차량 (112) 의 맥락에서, 공존 시스템의 다른 예는 자동차 키리스 엔트리 시스템 (keyless automobile entry system) 일 수도 있다. 도 9a 는 일 예시적인 자동차 키리스 엔트리 시스템 (900) 의 도면이다. 키리스 엔트리 시스템 (900) 은 인접 (close proximity) 커플링 (무접촉) 을 위해 저주파수를 사용하는 스마트 키 시스템들 (저주파수/초고주파수 (LF/UHF)) 을 포함할 수도 있다. 키리스 엔트리 시스템들 (LF/UHF) 이 또한 사용되는데, 이는 근방 (vicinity) 커플링 (< 0.5m) 을 위해 저주파수를 사용한다. 간섭은 방사된 고조파와 전기 차량 충전과의 코로케이션 (collocation) 의 프로덕트일 수도 있다. 차량 오퍼레이트 (910) 는 전기 차량 (912) 을 록/언록하거나 엔진을 시동하는 것과 같은 다른 기능들을 수행하기 위해 제어 신호들을 자동적으로 그리고 무선으로 전송하는데 사용될 수도 있는 트랜스폰더 디바이스 (902) (예를 들어, 포브 (fob) 또는 다른 소형 전자 디바이스) 를 소지할 수도 있다. 트랜스폰더 디바이스 (902) 는 전기 차량 (912) 을 언록 또는 록하는 것과 같은 다양한 기능들을 수행하기 위한 입력 메커니즘들 (예를 들어, 버튼들) 을 포함할 수도 있다. 트랜스폰더 디바이스 (902) 는 또한, 그 트랜스폰더 디바이스 (902) 가 전기 차량을 둘러싸는 소정의 지역 내에 들어간다면 전기 차량의 기능들을 자동적으로 트리거링할 수도 있다. 시스템 (900) 은 LF 및 UHF 의 조합을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 트랜스폰더 디바이스 (902) 는 433MHz 에서 차량과 통신할 수도 있는 한편, 차량은 125kHz 와 같은 저주파수에서 트랜스폰더 디바이스 (902) 와 통신할 수도 있다.

도 9b 는 도 9a 에 도시한 바와 같은 일 예시적인 자동차 키리스 엔트리 시스템의 기능적 블록도이다. 키리스 엔트리 시스템 (900) 은 UHF 송신기 (922) 를 포함하는 트랜스폰더 (902) 를 포함할 수도 있다. UHF 송신기 (922) 는 그 트랜스폰더 (902) 를 키리스 엔트리 기지국 (904) 에 의해 인증하기 위해 433MHz 와 같은 고주파수에서 암호화된 코드들을 전송하는데 사용될 수도 있다. 트랜스폰더는 LF 송신기/수신기 (926) (즉, 트랜시버) 를 더 포함한다. 송신기/수신기 (926) 는 기지국 (904) 으로부터 커맨드들을 송신 및 수신하기 위해 다중 안테나들 (928a, 928b 및 928c) 을 사용할 수도 있다. LF 송신기/수신기 (926) 는 키리스 엔트리 시스템의 기지국 (904) 으로 LF 커맨드들을 전송하고 그 기지국 (904) 으로부터 정보를 수신할 수도 있다. 신호들은 125kHz 에서 송신될 수도 있다. 트랜스폰더 (902) 는 트랜스폰더 (902) 의 다양한 오퍼레이션들을 제어하기 위한 제어기 (924) 를 더 포함할 수도 있다.

키리스 엔트리 시스템 (900) 은 키리스 엔트리 시스템 기지국 (904) 을 더 포함한다. 기지국 (904) 은 트랜스폰더 (902) 내의 UHF 송신기 (922) 로부터 암호화된 코드들을 수신할 수도 있는 UHF 수신기 (932) 를 포함한다. 기지국 (904) 은 기지국 안테나 (938) 를 통해 저주파수 통신들을 송신 및 수신할 수도 있는 LF 송신기/수신기 (936) 를 더 포함한다. 신호들은 125kHz 에서 송신될 수도 있다. 기지국 (904) 은 기지국 (904) 의 다양한 오퍼레이션들을 제어하기 위한 기지국 제어기 (934) 를 더 포함한다. 무선 전력 전송 시스템 (100) 은, 신호들이 무선으로 충전되는 전기 차량 (912) 에 가까운 주파수들에서 송신되거나 그 전기 차량 (912) 에 가장 가까운 무선 전력 전송 시스템 (100) 에 의해 사용될 수도 있기 때문에 이들 시스템들과 잠재적으로 간섭을 야기할 수도 있다.

예시적인 실시형태들의 하나의 양태에 따르면, 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 오퍼레이팅 주파수는, 기본파 또는 임의의 고조파가 표 1 에 열거된 시간 신호 브로드캐스트 주파수들과 같은 브로드캐스트국 신호들 중 임의의 것과 같은 다른 통신 신호들과 간섭하지 않도록 선정될 수도 있다. 이 경우, 간섭은 (예를 들어, 무선 제어된 클록 (822) 내의 매우 좁은 결정 필터들 (예를 들어, 10Hz) 의 사용을 통하여) 최소 영향을 줄 수도 있다. 그러나, 간섭은 (1) 무선 제어된 클록 수신기 (822) 의 10Hz 결정 필터들의 제한된 대역외 감쇠, (2) 전력 컨버전의 구동 파형에서의 지터에 의해 야기된 고전력 전송의 방출들의 잡음 측파대, 또는 (3) 예를 들어, AC 공급 주파수에 의해, 전력 전송이 변조된 (필터링되지 않은 DC 로부터 LF 로의 전력 컨버전) 경우의 변조 측파대 때문에 주파수 일치가 없었더라도 발생할 수도 있다.

따라서, 소정의 실시형태들의 하나의 양태는 시간 신호 수신을 충분히 보호하기 위하여 무선 신호 주파수 (예를 들어, 캐리어 주파수로부터의 +/-2kHz) 의 중심 주위의 폭넓은 (가드) 대역의 본질적인 방출들을 회피하기 위해 포함할 수도 있다. 무선 전력 전송 시스템 (100) 이 고정된 주파수에 의존한다면, 기본파도 고조파 주파수도 무선 제어된 클록 (822) 과 같은 원격 디바이스에 대한 데이터 신호 브로드캐스트 주파수의 가드 대역에 들어가서는 안된다.

무선 전력 전송 시스템 (100) 이 예를 들어, 전력 제어를 위해, 가변 오퍼레이팅 주파수에 의존한다면, 공칭 전력 레벨 (시간의 대부분) 에서 에너지 전송을 위해 사용된 주파수의 고조파도 주파수의 기본파도 다양한 예시적인 실시형태들에 따라 시간 신호 브로드캐스트 주파수의 가드 대역에 들어가서는 안된다. 더욱이, 예를 들어, 전력을 쓰로틀링하기 위한 임의의 다른 주파수의 사용은, 예를 들어, 무선 제어된 클록 (822) 이 시간에 따라 동기화하는 것을 허용하기 위해 송신 중지 간격 동안 제시간에 제한될 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 42 내지 50kHz 의 범위는 무선 제어된 클록 수신기 (822) 와의 공존과 관련하여 무선 전력 전송 시스템 (100) 의 기본 오퍼레이팅 주파수를 위한 유용한 선택으로 고려될 수도 있다.

부가적으로, 상기 측정들이 충분한 보호를 제공하지 않는다면, 예시적인 실시형태들의 소정의 양태들은 예를 들어, 무선 제어된 클록 (822) 이 재동기화하는 것을 허용하고 일광 절약 시간으로 변화하거나 윤초 (leap-second) 를 캡처하는 것 등을 허용하기 위해, 송신 중지 간격 중 (예를 들어, 밤 중) 의 수분 동안 전력 송신을 중지시키는 것과 관련된다. 이것은 전기 차량 제어기 (346) 유닛 내의 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 의 일부로서 프로그램가능 클록에 의해 수행될 수도 있다.

소정의 공존 시나리오들에서, 간섭은 예를 들어, 주차장에서 하나보다 많은 베이스 무선 충전 시스템 (102a 및 102b) 에 의해 야기될 수도 있다. 따라서, 다른 예시적인 실시형태에서, 유틸리티 또는 그리드 오퍼레이터에 의해 제어된 공통 송신 중지 간격과 같은 공통 사일런스 주기는 오퍼레이터 정의된 시간들에 도입될 수도 있다. 이들 송신 중지 간격들에서, 소정의 영역 내의 다중 무선 충전 시스템들의 전력 전송은 감소되거나 완전히 스위치 오프되거나 할 수도 있다. 이러한 일 실시형태에서, 각 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 예를 들어, 전력 전송을 감소시키거나 스위치 오프하기 위해 그리드 오퍼레이터에 의해 개별적으로 그리고 원격으로 관리될 수도 있다.

보다 빈번히 시간 신호들이 수신되도록 요구하는 (예를 들어, 컴퓨터 네트워크 동기화를 위한) 전문 시간 수신 사이트들에 의한, 그리고 더 높은 품질에 의한, 그리고 어쩌면 더 큰 대역폭에 의한 간섭 문제들이 더 로버스트한 스킴을 요구할 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태에서, 그리드 오퍼레이터는 다수의 무선 충전 시스템들 (102a, 102b) 을 관리하여 그들의 전력 출력 레벨들을 제어하고 다른 특정 간섭 시나리오들을 극복할 수도 있다. 무선 충전 시스템들 (102a, 102b) 을 그리드 오퍼레이터에 의해, 그리고 간섭 불평에 응답하여 스마트하게 관리함으로써 간섭 완화는 전기 차량들의 무선 충전으로부터 나오는 방출들의 잠재적 피해자인 임의의 무선 수신 또는 비무선 수신 시스템에 적용할 수도 있다.

도 10 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 충전 시스템 (102a) 으로부터 간섭을 잠재적으로 경험할 수도 있는 원격 무선 통신 디바이스들의 존재 시에 전기 차량을 무선으로 충전하기 위한 일 예시적인 방법의 플로우차트이다. 블록 1002 에서, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 충전 주파수를 선택할 수도 있다. 판정 블록 1004 에서, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 선택된 주파수, 그 주파수의 측파대, 또는 선택된 주파수의 고조파가 (예를 들어, 무선 전력 전송 시스템 (100) 을 제외한 일부 제 3 자 디바이스용으로 의도된) 다른 무선 신호와 잠재적으로 충돌할 수도 있는지 여부를 결정한다. 충돌이 없다면 (예를 들어, 선택된 무선 전력 송신 주파수가 무선국 수신기들의 알려진 배치물들 (예를 들어, 무선 제어된 클록들) 과 간섭하지 않거나, 무선 전력 송신 주파수의 임의의 기본파, 측파대 또는 가드 대역이 무선국 신호와 오버랩하지 않는다), 무선 전력 충전 시스템 (102a) 은 연속된 전력을 무선으로 생성할 수도 있다.

무선 전력 송신 신호의 기본파, 고조파, 측파대, 또는 가드 대역 주파수가 다른 무선 신호와 오버랩하거나 다른 방식으로 간섭한다면, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은, 판정 블록 1008 에서 다른 비간섭 무선 전력 송신 주파수가 이용가능한지를 결정할 수도 있다. 다른 주파수가 이용가능하다면, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 무선 전력 송신 주파수를 재선택할 수도 있고, 방법은 다시 블록 1002 에서 시작할 수도 있다.

간섭을 회피할 이용가능한 다른 무선 충전 주파수가 없다면, 신호들을 오버랩 또는 다른 방식으로 간섭하는 것을 이용한 공존 방법들이 필요할 수도 있다. 이로써, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 무선 전력 송신 간격 및 송신 중지 간격을 포함하는 듀티 사이클을 가진 무선 전력 송신 사이클을 생성할 수도 있다. 상기 설명한 바와 같이, 무선 전력 송신 사이클은 베이스 충전 시스템 제어기 (342) 로 프로그램될 수도 있고 또는 그리드 오퍼레이터에 의해 외부적으로 위임될 수도 있다. 이로써, 판정 블록 1010 에서, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 현재 시간 값이 송신 중지 간격과 동일한지 여부를 결정할 수도 있다. 현재 시간이 송신 중지 간격과 동일하지 않다면, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은, 블록 1012 에서 도시한 바와 같이 그 시간이 다른 시간에서 체크될 때까지 무선 전력을 생성할 수도 있다. 현재 시간이 송신 중지 간격과 동일하다면, 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 은 무선 전력 생성을 중지할 수도 있다.

도 10 을 참조하여 상기 설명된 방법이 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 의 사용을 설명하고 있지만, 특히, 전기 차량 충전 시스템 (114) 이 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 으로 전력을 무선으로 전송중이라면, 그 전기 차량 충전 시스템 (114) 이 도 10 에 설명된 오퍼레이션들 중 하나 이상을 부가적으로 수행할 수도 있다는 것을 알아야 한다.

따라서, 여기에 설명된 원리들에 따라, 하나의 실시형태는 다른 무선 통신 디바이스들 또는 무선 신호를 잠재적으로 간섭하는 것과 연관된 임의의 다른 디바이스와 상호협력적으로 공존하도록 구성되는 무선 전력 전송 시스템 (100) 을 제공한다. 도 11 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 와 원격 무선 통신 디바이스 (1124) 간의 간섭을 방지하도록 구성된 일 예시적인 무선 전력 충전 시스템 (1100) 의 기능적 블록도이다. 무선 전력 충전 시스템은 무선 전력 송신기 장치 (1102) 를 포함한다. 하나의 실시형태에서, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 도 1 내지 도 3 에 도시한 바와 같은 베이스 무선 충전 시스템 (102a) 일 수도 있다. 다른 실시형태에서, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 도 1 내지 도 3 에 도시한 바와 같은 전기 차량 충전 시스템 (114) 일 수도 있다.

무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 도 1 내지 도 3 을 참조하여 상기 설명한 바와 같이 무선 필드 (1106) 를 통해 무선 전력 수신기 디바이스 (1104) (즉 제 1 수신기 디바이스) 로 송신 주파수에서의 전력을 무선으로 송신하도록 구성되는 송신 유도 코일을 포함할 수도 있는 송신 회로 (1108) 를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 주파수는 10kHz 내지 150kHz 의 범위 내에 있을 수도 있다. 송신 주파수는 송신 회로 (1108) 의 공진 주파수에 대응할 수도 있다. 무선 전력 수신기 디바이스 (1104) 는 수신 유도 코일을 포함할 수도 있는 수신 회로 (1110) 를 통해 전력을 무선으로 수신하도록 구성될 수도 있다. 수신 회로 (1110) 는 송신 주파수에서 공진하도록 구성될 수도 있다. 무선 전력 수신기 디바이스 (1104) 는 도 3 을 참조하여 설명된 것들과 같은 컴포넌트들을 더 포함할 수도 있다. 무선 전력 수신기 디바이스는 원격 디바이스 (1130) 를 충전 또는 전력공급하기 위해 무선으로 수신된 전력을 제공하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 원격 디바이스는 충전될 수도 있는 배터리를 포함하는 전기 차량 (112) 일 수도 있다.

무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 시간 주기 동안 결정된 주파수 (예를 들어, 송신 주파수, 고조파 또는 일부 측파대) 에서 송신 회로 (1108) 의 방출의 레벨을 감소시키도록 구성되는 제어기 회로 (1112) (예를 들어, 베이스 충전 시스템 제어기 (342)) 를 더 포함한다. 시간 주기는 시간 주기 동안 수신될 무선 통신 디바이스 (1124) (즉, 제 2 수신기 디바이스) 로 송신된 정보 신호들에 관한 정보에 기초할 수도 있다. 무선 통신 디바이스 (1124) 는 (간섭 회피가 아닌 다른 목적으로 무선 전력 송신기 장치 (1102) 로부터 전력을 수신하거나 그와 루틴적으로 통신하지 않을) 무선 전력 송신기 장치 (1102) 와 연관되지 않은 외부 디바이스일 수도 있다. 예를 들어, 제 2 수신기 디바이스는 무선 전력 송신기 장치 (1102) 에 근접하여 위치될 수도 있는 제 3 자 무선 통신 디바이스 (1124) 일 수도 있다. 상기 설명한 바와 같이, 무선 통신 디바이스들의 예들은 무선 제어된 클록 (122) 또는 차량 키리스 엔트리 시스템 (900) 을 포함할 수도 있다. 무선 통신 디바이스 (1124) 는 RF 신호들을 통해 통신하고 기지국 (1124) 으로부터 통신들을 수신할 수도 있다. 무선 통신 디바이스 (1124) 는 무선 전력 송신기 장치 (1124) 에 의해 사용된 주파수들에 가깝거나 실질적으로 그와 동일한 주파수들을 이용하여 통신할 수도 있다. 그 실시형태들은 무선 통신 디바이스 (1124) 로 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 여기에 설명된 원리들은 무선 에너지 출력을 산출하거나 그와 연관되는 다수의 원격 디바이스들에 적용할 수도 있다.

제어기 회로 (1112) 는 다수의 방식으로 방출의 레벨을 감소시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 특정 결정된 주파수에서 송신 회로 (1108) 에 의해 출력된 전자기장 (1106) 의 세기가 감소될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 가 디스에이블되거나 또는 무선 송신이 중지된다. 다른 실시형태에서, 제어기 회로 (1112) 는 장 (1106) 의 세기를 그것의 풀 세기의 대략 10% 로 감소시키도록 구성될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 제어기 회로 (1112) 는 오퍼레이션 주파수를 간섭 주파수에서 멀리 조정하도록 구성될 수도 있다 (예를 들어, 하나의 주파수에서, 장 (1106) 의 세기는 감소되지만, 다른 주파수에서, 장 (1106) 의 세기는 증가된다). 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 도 1 내지 도 3 을 참조하여 상기 설명한 바와 같이 전력 컨버터 회로 (미도시) 를 더 포함할 수도 있다. 제어기 회로 (1112) 는 시간 주기 (예를 들어, 송신 중지 간격) 에 응답하여 전력 컨버터를 조정하도록 구성될 수도 있다.

방출들의 감소는 일시적이고 주기적으로 수행될 수도 있다. 시간 주기는 송신 중지 간격에 대응할 수도 있다. 예를 들어, 일부 실시형태들에서, 시간 신호들은 매 분마다 무선 제어된 클록 (112) 으로 무선 브로드캐스트국 (124) 에 의해 송신될 수도 있다. 무선 제어된 클록 (122) 의 경우, 무선 전력 전송의 감소는 매 분마다 수초 동안 행해질 수 있다. 다른 실시형태들에서 (예를 들어, 무선 제어된 클록 (122) 이 단지 하루에 한번만 업데이트될 필요가 있다면), 무선 전력 전송의 감소는 날마다 한번 스케줄링된 시간에 또는 무선 통신에 관한 정보마다 임의의 다른 주기적 시간 간격에 일어날 수도 있다. 이 경우에, 무선 제어된 클록 (122) 이 예를 들어, 매 분마다 시간 송신을 수신가능할 수도 있다면, 출력 전력의 레벨의 감소는 무선 제어된 클록 (122) 이 (예를 들어, 무선국 신호의 사이클에 충분한) 통신을 수신하는 것을 보장하기 위해 1분보다 클 수도 있다. 이로써, 제어기 (1102) 는 중지 간격에 응답하여 AC 출력 전력을 선택적으로 조정하도록 구성될 수도 있다.

제어기 회로 (1112) 는 무선 통신 디바이스 (1124) 에 대한 정보 신호들의 주파수가 무선 전력 송신의 동일한 주파수이거나, 무선 전력 송신 주파수의 측파대에 있거나, 또는 무선 전력 송신 주파수의 고조파에 있다는 정보에 응답하여 주파수에서 출력 전력 레벨을 감소시키도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 간섭을 잠재적을 야기할 수도 있는 무선 전력 송신 주파수는 40kHz, 60kHz, 66.66kHz, 68.5kHz, 75kHz, 77.5kHz 및 162kHz 중 하나를 포함할 수도 있다. 송신 주파수는 또한 약 20kHz 내지 60kHz 의 범위에 있을 수도 있다. 송신 주파수는 또한 약 42kHz 내지 50kHz 의 범위에 있을 수 있다.

무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 또한 통신 수신기 (1116) 를 포함할 수도 있다. 통신 수신기 (1116) 는 통신 송신기로부터 커맨드들을 수신하도록 구성될 수도 있다. 그 커맨드들은 출력 전력의 레벨을 감소시키기 위해 시간 주기에 관한 정보를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 커맨드들은 출력 전력이 감소되어야 하는 때, 얼마나 오랜 시간 출력 전력이 감소되어야 하는지, 그리고 얼마나 많이 출력 전력이 감소되어야 하는지를 나타낼 수도 있다. 더욱이, 그 커맨드는 무선 전력 송신기가 사용할 수도 있는 주파수를 포함할 수도 있다. 그 커맨드는 무선 전력 송신기 장치의 오퍼레이터나 전력 그리드를 통해 전송될 수도 있다. 간섭을 감소시키기 위한 커맨드들은 무선 통신 디바이스 (1124) 로부터 나올 수도 있다. 그 커맨드들은 또한 잠재적인 간섭 시나리오에 관한 정보일 수도 있다. 이 경우, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 그 정보에 기초하여 간섭을 감소시키도록 동작하는데 필요한 것으로 보일 때 그에 따라 응답할 수도 있다. 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 또한, 무선 통신 디바이스 (1124) 의 무선 통신들과의 간섭을 회피하기 위해 전력 레벨을 감소시키는 주기를 나타내는 스케줄 또는 다른 정보를 저장할 수도 있다. 이로써, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 무선 통신 디바이스 (1124) 에 대한 데이터 통신과 전력 출력 간의 간섭을 회피하기 위해 전력 출력을 감소시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 무선 전력 시스템들이 증가된 방출 레벨들에서 동작하는 것을 허용할 수도 있는 액티브 간섭 회피 메커니즘들을 구현할 수도 있다.

도 12 는 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 와 원격 무선 통신 디바이스 (1124) 간의 간섭을 방지하기 위한 일 예시적인 방법의 플로우차트이다. 블록 1202 에서, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 송신 주파수에서의 전력을 제 1 수신기 디바이스 (예를 들어, 무선 전력 수신기 디바이스 (1104)) 로 무선으로 송신할 수도 있다. 제 1 수신기 디바이스는 전기 차량 충전 시스템 (114) 일 수도 있다. 블록 1204 에서, 무선 전력 송신기 장치 (1102) 는 시간 주기 동안 결정된 주파수에서의 제 1 수신기 디바이스 (1104) 로의 무선 전력 송신의 방출의 레벨을, 시간 주기 동안 수신될 제 2 수신기 디바이스 (예를 들어, 무선 통신 디바이스 (1124)) 로 송신된 정보 신호에 관한 정보에 기초하여 감소시킬 수도 있다. 제 2 수신기 디바이스는 무선 전력 송신기 장치 (1102) 의 외부에 있을 수도 있다. 제 2 수신기 디바이스는 무선 전력 시스템 (100) 과 연관되지 않은 원격 또는 제 3 자 디바이스일 수도 있다. 제 2 수신기 디바이스는 상기 설명한 바와 같이 무선 제어된 클록일 수도 있다. 제 2 수신기 디바이스는 또한 무선 신호들을 수신할 수도 있고 무선 전력 전송을 위해 사용된 신호로부터 간섭을 경험할 수도 있는 임의의 다른 전자 디바이스일 수도 있다. 또한, 상기 설명한 바와 같이, 전기 차량 충전 시스템 (114) 은 무선 전력 송신기의 역할을 할 수도 있다는 것을 알아야 한다. 이로써, 전기 차량 충전 시스템 (114) 은 블록 1202 및 블록 1204 에서 오퍼레이션들을 수행할 수도 있다.

도 13 은 본 발명의 일 예시적인 실시형태에 따른, 송신기의 기능적 블록도이다. 디바이스 (1300) 는 도 1 내지 도 12 를 참조하여 논의된 다양한 액션들을 위한 수단 (1302 및 1304) 을 포함한다.

상기 설명된 방법들의 다양한 오퍼레이션들은 오퍼레이션들을 수행가능한 임의의 적합한 수단, 이를 테면 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어 컴포넌트(들), 회로들 및/또는 모듈(들)에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도 1 내지 도 13 에 예시된 임의의 오퍼레이션들은 그 오퍼레이션들을 수행가능한 대응하는 기능적 수단에 의해 수행될 수도 있다.

당업자는 정보 및 신호들이 다양한 상이한 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 이용하여 나타내질 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 상기 설명 전반에 걸쳐 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전가기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광학장들 또는 광학 입자들, 또는 이들의 임의의 조합으로 나타내질 수도 있다.

당업자는 또한, 여기에 개시된 예시적인 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 양자의 조합으로서 구현될 수도 있다는 것을 알 것이다. 하드웨어와 소프트웨어의 이런 상호교환가능성을 명확히 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들은 그들의 기능성의 관점에서 일반적으로 상술되어 있다. 이러한 기능성이 하드웨어로서 구현되는지 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과된 설계 제약들에 의존한다. 당업자는 상기 설명된 기능성을 각 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식으로 구현할 수도 있지만, 이러한 구현 판정은 본 발명의 예시적인 실시형태의 범위로부터 벗어남을 야기하는 것으로 해석되어서는 안된다.

여기에 개시된 예시적인 실시형태들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 및 회로들은 여기에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (DSP), 주문형 집적 회로 (ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이 (FPGA) 또는 다른 프로그램가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현 또는 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 대안으로, 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들어, DSP 와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로 구현될 수도 있다.

여기에 개시된 예시적인 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 직접 하드웨어에, 프로세서에 의해 실행된 소프트웨어 모듈에, 또는 이 둘의 조합에 구현될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 플래시 메모리, 판독 전용 메모리 (ROM), 전기적으로 프로그램가능 ROM (EPROM), 전기적으로 소거가능한 프로그램가능 ROM (EEPROM), 레지스터들, 하드 디스크, 착탈식 디스크, CD ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 일 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 그 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 그 저장 매체에 정보를 기록할 수도 있도록 한다. 대안으로, 저장 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 에 상주할 수도 있다. ASIC 은 사용자 단말기에 상주할 수도 있다. 대안으로, 프로세서와 저장 매체는 사용자 단말기 내에 별개의 컴포넌트들로서 상주할 수도 있다.

하나 이상의 예시적인 실시형태들에서, 상기 설명된 기능들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현된다면, 그 기능들은 컴퓨터 판독가능 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장 또는 송신될 수도 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 일 장소로부터 타 장소로의 컴퓨터 프로그램의 전송을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함한 통신 매체와 컴퓨터 저장 매체 양자를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수도 있는 임의의 가용 매체일 수도 있다. 제한이 아닌 일 예로, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD ROM 또는 다른 광 디스크 저장, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 원하는 프로그램 코드를 명령들 또는 데이터 국조들의 형태로 운반 또는 저장하는데 사용될 수도 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수도 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수도 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터 판독가능 매체라 적절히 불리게 된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, 디지털 가입자 회선 (DSL), 적외선, 무선 및 마이크로파와 같은 무선 기술들을 이용하여 웹사이트, 서버 또는 다른 원격 소스로부터 송신된다면, 매체의 정의에는, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, DSL, 또는 적외선, 무선 및 마이크로파와 같은 무선 기술들이 포함된다. 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는, 여기에 사용한 바와 같이, 콤팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광 디스크, 디지털 다기능 디스크 (DVD), 플로피 디스크 및 블루 레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 는 보통 데이터를 자기적으로 재생시키는 한편, 디스크 (disc) 는 레이저를 이용하여 데이터를 광학적으로 재생시킨다. 상기의 조합이 또한 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.

여기에 사용한 바와 같이, 용어 "결정하는 것" 은 매우 다양한 액션들을 포함한다. 예를 들어, "결정하는 것" 은 계산하는 것, 컴퓨팅하는 것, 프로세싱하는 것, 유도하는 것, 조사하는 것, 룩업하는 것 (예를 들어, 테이블, 데이터베이스 또는 다른 데이터 구조에서 룩업하는 것), 확인하는 것 등을 포함할 수도 있다. 또한, "결정하는 것" 은 수신하는 것 (예를 들어, 정보를 수신하는 것), 액세스하는 것 (예를 들어, 메모리 내의 데이터에 액세스하는 것) 등을 포함할 수도 있다. 또한, "결정하는 것" 은 해결하는 것, 선택하는 것, 선정하는 것, 확립하는 것 등을 포함할 수도 있다.

여기에 개시된 방법들은 상기 설명된 방법을 달성하기 위한 하나 이상의 단계들 또는 액션들을 포함한다. 그 방법 단계들 및/또는 액션들은 특허청구의 범위로부터 벗어남 없이 서로 교환될 수도 있다. 즉, 단계들 또는 액션들의 특정 순서가 특정되지 않는다면, 특정 단계들 및/또는 액션들의 순서 및/또는 사용은 특허청구의 범위로부터 벗어남 없이 변경될 수도 있다.

상기 개시된 예시적인 실시형태들의 이전 설명은 당업자로 하여금 본 발명을 실시 또는 이용할 수 있게 하기 위해 제공된다. 이들 예시적인 실시형태들에 대한 다양한 변경들은 당업자에게 쉽게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 도시된 예시적인 실시형태들에 제한되는 것으로 의도되지 않고, 여기에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 최광의 범위를 따르게 될 것이다.

Claims

무선 전력 송신기 장치로서,
제 1 수신기 디바이스로 송신 주파수에서 전력을 무선으로 송신하도록 구성된 송신 회로; 및
제 3 주파수에서 제 2 수신기 디바이스로 송신된 정보 신호와의 간섭을 나타내는 정보에 응답하여 제 1 주파수에서 제 2 주파수로 상기 송신 주파수를 조정하도록 구성된 제어기 회로로서, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수 및 상기 제 3 주파수와는 상이한, 상기 제어기 회로를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 주파수는 실질적으로 상기 정보 신호와 간섭할 수도 있는 주파수들의 대역폭 내에 있는, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기 회로는 상기 송신된 정보 신호와 간섭하는 것을 피하기 위해서 상기 송신 회로의 방출의 레벨을 감소시키도록 더 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
통신 송신기로부터 커맨드를 수신하도록 구성된 수신기 디바이스를 더 포함하며,
상기 커맨드는 상기 정보 신호의 송신 시간 주기를 나타내는 정보를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제 2 수신기 디바이스는 상기 통신 송신기를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 시간 주기는 상기 제 2 수신기 디바이스로의 정보 신호 송신들의 스케줄에 의해 결정되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제어기 회로는 상기 시간 주기 동안 상기 송신 회로를 디스에이블하도록 더 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 시간 주기는 1 분보다 큰, 무선 전력 송신기 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 제어기 회로는 상기 시간 주기 동안 상기 송신 회로의 상기 송신 주파수를 상기 제 1 주파수에서 상기 제 2 주파수로 조정하도록 더 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 송신 주파수를 조정하는 것의 주기성은 적어도 하루에 한번인, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어기 회로는 무선 전력 송신의 레벨을 감소시키도록 더 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 수신기 디바이스는 무선 제어된 클록을 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 송신 주파수는 10kHz 내지 150kHz 의 범위 내에 있는, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수신기 디바이스는 전기 차량의 배터리를 충전 또는 전력공급하도록 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 수신기 디바이스는 전력을 다시 전력 분배 네트워크에 공급하도록 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수의 기본파, 고조파, 측파대 또는 가드 대역 주파수 중 하나인, 무선 전력 송신기 장치.
정보 신호 송신과의 간섭을 회피하면서 전력을 무선으로 송신하는 방법으로서,
송신 회로로부터 제 1 수신기 디바이스로 송신 주파수에서 전력을 무선으로 송신하는 단계; 및
제 3 주파수에서 제 2 수신기 디바이스로 송신된 정보 신호와의 간섭을 나타내는 정보에 응답하여 제 1 주파수에서 제 2 주파수로 상기 송신 주파수를 조정하는 단계로서, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수 및 상기 제 3 주파수와는 상이한, 상기 조정하는 단계를 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 주파수는 실질적으로 상기 정보 신호와 간섭할 수도 있는 주파수들의 대역폭 내에 있는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 정보 신호와 간섭하는 것을 피하기 위해서 상기 제 1 수신기 디바이스로의 무선 전력 송신의 방출의 레벨을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
통신 송신기로부터 커맨드를 수신하는 단계를 더 포함하며,
상기 커맨드는 상기 정보 신호의 송신 시간 주기를 나타내는 정보를 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제 2 수신기 디바이스는 상기 통신 송신기를 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 시간 주기는 상기 제 2 수신기 디바이스로의 정보 신호 송신들의 스케줄에 의해 결정되는, 전력의 무선 송신 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 시간 주기 동안 무선 전력 송신의 레벨을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 시간 주기 동안 전력을 무선으로 출력하는데 사용된 송신 회로를 디스에이블하는 단계를 더 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 시간 주기는 1 분 보다 큰, 전력의 무선 송신 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 송신 주파수를 조정하는 단계는, 상기 시간 주기 동안 상기 송신 주파수를 상기 제 1 주파수에서 상기 제 2 주파수로 조정하는 단계를 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 송신 주파수를 조정하는 단계는, 적어도 하루에 한번 상기 송신 주파수를 상기 제 1 주파수에서 상기 제 2 주파수로 조정하는 단계를 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 송신 주파수를 조정하는 단계는, 상기 제 2 수신기 디바이스의 동작 주파수를 나타내는 정보에 응답하여 상기 송신 주파수를 상기 제 1 주파수에서 상기 제 2 주파수로 조정하는 단계를 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제 2 수신기 디바이스는 무선 제어된 클록을 포함하는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 송신 주파수는 10kHz 내지 150kHz 의 범위 내에 있는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 수신기 디바이스는 전기 차량의 배터리를 충전 또는 전력공급하도록 구성되는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제 1 수신기 디바이스는 전력을 다시 전력 분배 네트워크에 공급하도록 구성되는, 전력의 무선 송신 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수의 기본파, 고조파, 측파대 또는 가드 대역 주파수 중 하나인, 전력의 무선 송신 방법.
무선 전력 송신기 장치로서,
제 1 수신기 디바이스로 송신 주파수에서 전력을 무선으로 송신하는 수단; 및
제 3 주파수에서 제 2 수신기 디바이스로 송신된 정보 신호와의 간섭을 나타내는 정보에 응답하여 제 1 주파수에서 제 2 주파수로 상기 송신 주파수를 조정하는 수단으로서, 상기 제 2 주파수는 상기 제 1 주파수 및 상기 제 3 주파수와는 상이한, 상기 조정하는 수단을 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 제 1 주파수는 실질적으로 제 2 의 수신하기 위한 수단과 간섭할 수도 있는 주파수들의 대역폭 내에 있는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 정보 신호의 송신과 간섭하는 것을 피하기 위해서 상기 전력 송신 수단에 의해 생성되는 방출의 레벨을 감소시키는 수단을 더 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
통신 송신기로부터 커맨드를 수신하는 수단을 더 포함하며,
상기 커맨드는 상기 정보 신호의 송신 시간 주기를 나타내는 정보를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 37 항에 있어서,
상기 제 2 수신기 디바이스는 상기 통신 송신기를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 37 항에 있어서,
상기 시간 주기는 상기 제 2 수신기 디바이스로의 정보 신호 송신들의 스케줄에 의해 결정되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 37 항에 있어서,
상기 시간 주기 동안 전력을 무선으로 송신하는 수단을 디스에이블하는 수단을 더 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 37 항에 있어서,
상기 시간 주기는 1 분 보다 큰, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 전력 송신 수단의 무선 전력 송신의 레벨을 감소시키는 수단을 더 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 42 항에 있어서,
상기 감소시키는 수단은 송신 시간 주기 동안 상기 무선 전력 송신의 레벨을 감소시키도록 더 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 43 항에 있어서,
상기 무선 전력 송신의 레벨을 감소시키는 것의 주기성은 적어도 하루에 한번인, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 조정하는 수단은, 상기 제 2 수신기 디바이스의 동작 주파수를 나타내는 정보에 응답하여 상기 송신 주파수를 상기 제 1 주파수에서 상기 제 2 주파수로 조정하도록 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 제 2 수신기 디바이스는 무선 제어된 클록을 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 송신 주파수는 10kHz 내지 150kHz 의 범위 내에 있는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 제 1 수신기 디바이스는 전기 차량의 배터리를 충전 또는 전력공급하도록 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 제 1 수신기 디바이스는 전력을 다시 전력 분배 네트워크에 공급하도록 구성되는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 전력을 무선으로 송신하는 수단은 송신 코일을 포함하는 송신 회로를 포함하며, 상기 제 1 수신기 디바이스는 수신 코일을 포함하는 수신 회로를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 조정하는 수단은 제어기 회로를 포함하는, 무선 전력 송신기 장치.
제 34 항에 있어서,
상기 제 3 주파수는 상기 제 1 주파수의 기본파, 고조파, 측파대 또는 가드 대역 주파수 중 하나인, 무선 전력 송신기 장치.
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