KR101880781B1 - 디바이스들의 무선 충전 - Google Patents

Abstract

예시적인 실시형태들은 무선 전력 충전과 관련된다. 디바이스는 무선으로 송신된 전력을 수신하도록 구성된 수신기 내의 적어도 하나의 파라미터를 측정하기 위한 적어도 하나의 감지 엘리먼트를 포함할 수도 있다. 디바이스는 적어도 하나의 파라미터가 임계값을 초과할 때 부하로 에너지를 전달하도록 수신기를 인에이블시키도록 구성된 스위칭 엘리먼트를 포함할 수도 있다.

Description

디바이스들의 무선 충전{WIRELESS CHARGING OF DEVICES}

관련 출원들에 대한 상호-참조

본 출원은 2010년 11월 1일자로 출원된 발명의 명칭이 "DYNAMIC UNDER VOLTAGE LOCKOUT FOR WIRELESS CHARGING RECEIVERS" 인 미국 가특허출원 제61/409,067호, 및 2011년 3월 14일자로 출원된 발명의 명칭이 "WIRELESS CHARGING OF DEVICES" 인 미국 특허출원 제13/047,698호에 대해 우선권 주장하며, 이들 양자는 본 출원의 양수인에게 양도된다. 우선 출원들의 개시물은 본 개시물의 일부인 것으로 간주되고, 본 개시물에 참조로 통합된다.

본 발명은 일반적으로 무선 전력에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 무선 전력 수신기, 그 무선 전력 수신기의 충전, 및 무선 전력 송신기에 의한 무효한 디바이스들의 검출에 관한 것이다.

송신기와 충전될 디바이스 간에 공중 경유 (over the air) 전력 송신을 사용하는 접근법들이 개발되고 있다. 이들은 일반적으로 2 개의 카테고리들로 나뉜다. 하나는 충전될 디바이스 상의 수신 안테나와 송신 안테나 간의 평면파 방사 (원거리장 (far-field) 방사로도 불림) 의 커플링에 기초하는데, 이는 방사된 전력을 수집하고 그것을 배터리를 충전하기 위해 정류한다. 안테나들은 일반적으로 커플링 효율을 향상시키기 위하여 공진 길이를 갖는다. 이 접근법은 안테나들 간의 거리에 따라 전력 커플링이 급속히 떨어진다는 문제가 있다. 그래서 적정한 거리를 넘는 충전 (예를 들어, > 1~2mm) 은 어려워진다. 추가적으로, 시스템은 평면파를 방사하기 때문에, 필터링을 통하여 적절히 제어되지 않으면 의도하지 않은 방사가 다른 시스템들을 간섭할 수 있다.

다른 접근법들은 예를 들어 "충전" 매트 또는 표면에 내장된 송신 안테나와 충전될 호스트 디바이스에 내장된 정류 회로를 포함하는 수신 안테나 간의 유도성 커플링에 기초한다. 이 접근법은 송신 안테나와 수신 안테나 간의 간격이 매우 가까워야 (예를 들어, mms) 한다는 단점을 갖고 있다. 이 접근법은 동일 영역 내의 다수의 디바이스들을 동시에 충전하는 능력을 갖지만, 이 영역은 통상 작기 때문에, 사용자는 디바이스들을 특정 영역에 위치시켜야 한다.

종래의 무선 충전 시스템에서는, 모바일 전화기와 같은 충전될 디바이스가 무선 전력 송신기의 충전 지역 내에 최적으로 배치되는지를 결정하기 어려울 수도 있다. 충전가능 디바이스가 충전 지역의 에지에 배치된다면, 그 충전가능 디바이스는 충분한 양의 전력을 수신하지 못할 수도 있고, 따라서 에러 메시지 (예를 들어, "호환성없는 충전기") 가 디스플레이되도록 할 수도 있다. 게다가, 무선 전력 송신기가 불충분한 전력으로 충전하려고 시도한다면, 진동 상태 (oscillatory state) 가 무선 전력 송신기가 반복적으로 충전가능 디바이스를 충전하려고 시도하는 곳에서 발생할 수도 있다. 이것은 사용자의 관점에서 충전의 잘못된 인식이나 듣기싫은 신호음 (beep) 을 야기할 수도 있다.

충분한 양의 전력이 연관된 무선 전력 송신기로부터 이용가능하다는 것을 결정하자마자 충전 상태에 들어가도록 구성된 무선 전력 수신기들에 대한 방법들, 시스템들, 및 디바이스들의 필요가 존재한다. 더욱이, 송신기의 충전 지역 내에 포지셔닝된 무효한 디바이스들을 검출하도록 구성된 무선 전력 송신기에 대한 필요가 존재한다.

도 1 은 무선 전력 전송 시스템의 단순화된 블록도를 도시한다.
도 2 는 무선 전력 전송 시스템의 단순화된 개략도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 예시적인 실시형태들에서 사용하기 위한 루프 안테나의 개략도를 예시한다.
도 4 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 송신기의 단순화된 블록도이다.
도 5 는 본 발명이 예시적인 실시형태에 따른, 수신기의 단순화된 블록도이다.
도 6 은 충전 디바이스 상에 포지셔닝된 복수의 수신기들의 다양한 전압 레벨들을 예시하는 플롯이다.
도 7a 는 충전 패드 및 그 위에 포지셔닝된 수신기를 예시한다.
도 7b 는 충전 패드 상의 수신기의 포지션과 비교한 수신기의 정류기 전압을 예시하는 플롯이다.
도 8 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 수신기의 블록도이다.
도 9a 및 도 9b 는 본 발명의 예시적인 실시형태들에 따른, 다양한 방법들을 예시하는 흐름도들이다.
도 10 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 다른 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 11 은 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 다른 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 12 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 또 다른 방법을 예시하는 흐름도이다.

첨부된 도면들과 관련하여 이하 기술되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 설명인 것으로 의도되며, 본 발명이 실시될 수 있는 실시형태들만을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 본 설명 전반에 걸쳐 사용되는 용어 "예시적인" 은 "예, 경우, 또는 예시로서 기능하는 것" 을 의미하며, 반드시 다른 예시적인 실시형태들에 비해 바람직하거나 이로운 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다. 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 완전한 이해를 제공할 목적으로 특정 상세를 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시형태들이 이들 특정 상세 없이 실시될 수도 있다는 것은 당업자에게 자명할 것이다. 일부 경우에, 널리 알려져 있는 구조들 및 디바이스들은 본 명세서에 제시된 예시적인 실시형태들의 신규성을 모호하게 하는 것을 회피하기 위하여 블록도 형태로 도시된다.

용어 "무선 전력" 은 본 명세서에서 전기장들, 자기장들, 전자기장들, 또는 물리적 전기 도체들의 사용 없이 송신기와 수신기 간에 송신되는 다른 것과 연관된 임의의 형태의 에너지를 의미하는데 사용된다. 이하, 이들 3 개 모두는 순수 자기장 또는 순수 전기장이 전력을 방사하지 않는다는 것을 이해하여 일반적으로 방사장으로 지칭될 것이다. 이들은 전력 전송을 달성하기 위해 "수신 안테나" 에 커플링되어야 한다

도 1 은 본 발명의 다양한 예시적인 실시형태들에 따른, 무선 송신 또는 충전 시스템 (100) 을 예시한다. 에너지 전송을 제공하기 위한 장 (field) (106) 을 발생시키기 위해 입력 전력 (102) 이 송신기 (104) 에 제공된다. 수신기 (108) 는 장 (106) 에 커플링되고 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 의한 저장 또는 소비를 위해 출력 전력 (110) 을 발생시킨다. 송신기 (104) 와 수신기 (108) 양자는 거리 (112) 만큼 분리되어 있다. 일 예시적인 실시형태에서, 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 상호 공진 관계에 따라 구성되며, 수신기 (108) 의 공진 주파수와 송신기 (104) 의 공진 주파수가 매우 근접한 경우, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 간의 송신 손실은, 수신기 (108) 가 장 (106) 의 근거리장 (near-field)" 에 위치될 때 최소이다.

송신기 (104) 는 에너지 송신을 위한 수단을 제공하기 위해 송신 안테나 (114) 를 더 포함하고, 수신기 (108) 는 에너지 수신을 위한 수단을 제공하기 위해 수신 안테나 (118) 를 더 포함한다. 송신 안테나 및 수신 안테나는 그들과 연관될 애플리케이션들 및 디바이스들에 따라 사이징된다. 언급한 바와 같이, 효율적인 에너지 전달은, 전자기파의 에너지의 대부분을 원거리장으로 전파하기보다는 송신 안테나의 근거리장의 에너지의 많은 부분을 수신 안테나에 커플링함으로써 발생한다. 이 근거리장에 있을 때, 커플링 모드가 송신 안테나 (114) 와 수신 안테나 (118) 사이에서 전개될 수도 있다. 이 근거리장 커플링이 발생할 수도 있는 안테나들 (114 및 118) 주변의 영역은 본 명세서에서 커플링-모드 지역으로 지칭된다.

도 2 는 무선 전력 전송 시스템의 단순화된 개략도를 도시한다. 송신기 (104) 는 발진기 (122), 전력 증폭기 (124) 및 필터 및 매칭 회로 (126) 를 포함한다. 발진기는 조정 신호 (123) 에 응답하여 조정될 수도 있는, 468.75KHz, 6.78MHz 또는 13.56MHz 와 같은 원하는 주파수에서 발생하도록 구성된다. 발진기 신호는 제어 신호 (125) 에 응답하는 증폭량으로 전력 증폭기 (124) 에 의해 증폭될 수도 있다. 필터 및 매칭 회로 (126) 는 고조파 또는 다른 원하지 않는 주파수들을 걸러내고 송신기 (104) 의 임피던스를 송신 안테나 (114) 에 매칭시키기 위해 포함될 수도 있다.

수신기 (108) 는 도 2 에 도시한 바와 같이 배터리 (136) 를 충전하거나 수신기에 커플링된 디바이스 (미도시) 에 전력공급하기 위한 DC 전력 출력을 발생시키기 위해 매칭 회로 (132) 및 정류기 및 스위칭 회로 (134) 를 포함할 수도 있다. 매칭 회로 (132) 는 수신기 (108) 의 임피던스를 수신 안테나 (118) 에 매칭시키기 위해 포함될 수도 있다. 수신기 (108) 및 송신기 (104) 는 개별 통신 채널 (119) (예를 들어, 블루투스, 지그비, 셀룰러 등) 상에서 통신할 수도 있다.

이하 보다 완전히 설명되는 바와 같이, 선택적으로 디스에이블가능한 연관된 부하 (예를 들어, 배터리 (136)) 를 처음에 가질 수도 있는 수신기 (108) 는, 송신기 (104) 에 의해 송신되고 수신기 (108) 에 의해 수신된 전력의 양이 배터리 (136) 를 충전하기에 충분한지 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다. 게다가, 수신기 (108) 는 그 전력의 양이 충분하다는 것을 결정하자마자 부하 (예를 들어, 배터리 (136)) 를 인에이블하도록 구성될 수도 있다.

도 3 에 예시한 바와 같이, 예시적인 실시형태들에서 사용되는 안테나들은 "루프" 안테나 (150) 로서 구성될 수도 있으며, 이는 또한 본 명세서에서 "자기 (magnetic)" 안테나로 지칭될 수도 있다. 루프 안테나들은 공심 (air core) 또는 물리적 코어, 이를 테면 페라이트 코어를 포함하도록 구성될 수도 있다. 공심 루프 안테나들은 코어의 근방에 배치된 관련없는 물리적 디바이스들에 더 허용가능할 수도 있다. 더욱이, 공심 루프 안테나는 코어 영역 내에 다른 컴포넌트들의 배치를 허용한다. 또한, 공심 루프는, 송신 안테나 (114) (도 2) 의 커플링된-모드 지역이 더 강력할 수도 있는 송신 안테나 (114) (도 2) 의 평면 내의 수신 안테나 (118) (도 2) 의 배치를 보다 용이하게 인에이블시킬 수도 있다.

언급한 바와 같이, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 간의 에너지의 효율적인 전달이 송신기 (104) 와 수신기 (108) 간의 매칭된 또는 거의 매칭된 공진 동안 발생한다. 그러나, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 간의 공진이 매칭되지 않는 경우라도, 에너지가 전송될 수도 있지만, 효율에는 영향을 미칠 수도 있다. 에너지의 전송은 송신 안테나로부터의 에너지를 자유 공간 내로 전파하기보다는 송신 안테나의 근거리장으로부터의 에너지를 이 근거리장이 확립되는 이웃에 상주하는 수신 안테나에 커플링함으로써 발생한다.

루프 또는 자기 안테나들의 공진 주파수는 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초한다. 루프 안테나의 인덕턴스는 일반적으로 단순히 루프에 의해 생성된 인덕턴스인 반면, 커패시턴스는 일반적으로 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 루프 안테나의 인덕턴스에 부가된다. 비제한적인 예로서, 커패시터 (152) 및 커패시터 (154) 가 공진 신호 (156) 를 발생시키는 공진 회로를 생성하기 위해 안테나에 부가될 수도 있다. 따라서, 더 큰 직경의 루프 안테나들의 경우, 공진을 유도하는데 필요한 커패시턴스의 사이즈는 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소한다. 더욱이, 루프 또는 자기 안테나의 직경이 증가함에 따라, 근거리장의 효율적인 에너지 전송 면적은 증가한다. 물론, 다른 공진 회로들도 가능하다. 다른 비제한적인 예로서, 커패시터는 루프 안테나의 2 개의 단자들 간에 병렬로 배치될 수도 있다. 또한, 당업자는 송신 안테나들의 경우, 공진 신호 (156) 가 루프 안테나 (150) 에 대한 입력일 수도 있다는 것을 인정할 것이다.

도 4 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 송신기 (200) 의 단순화된 블록도이다. 송신기 (200) 는 송신 회로 (202) 및 송신 안테나 (204) 를 포함한다. 일반적으로, 송신 회로 (202) 는 송신 안테나 (204) 주위에 근거리장 에너지의 발생을 초래하는 발진 신호를 제공함으로써 RF 전력을 송신 안테나 (204) 에 제공한다. 송신기 (200) 는 임의의 적합한 주파수에서 동작할 수도 있다는 것에 주목한다. 일 예로, 송신기 (200) 는 13.56MH ISM 대역에서 동작할 수도 있다.

예시적인 송신 회로 (202) 는 송신 회로 (202) 의 임피던스 (예를 들어, 50ohms) 를 송신 안테나 (204) 에 매칭시키기 위한 고정된 임피던스 매칭 회로 (206) 및 수신기들 (108) (도 1) 에 커플링된 디바이스들의 셀프-재밍을 방지하기 위한 레벨로 고조파 방출을 저감시키도록 구성된 저역통과 필터 (LPF) (208) 를 포함한다. 다른 예시적인 실시형태들은 특정 주파수들을 감쇠시키는 동시에 다른 것들을 통과시키는 노치 필터들을 포함하는 (그러나 이것에 제한되지는 않는) 상이한 필터 토폴로지들을 포함할 수도 있고, 전력 증폭기에 의해 인출된 DC 전류 또는 안테나에 대한 출력 전력과 같은 측정가능 송신 메트릭들에 기초하여 가변될 수 있는 적응적 임피던스 매치를 포함할 수도 있다. 송신 회로 (202) 는 발진기 (212) 에 의해 결정된 바와 같이 RF 신호를 구동하도록 구성된 전력 증폭기 (210) 를 더 포함한다. 송신 회로는 별개의 디바이스들 또는 회로들로 구성될 수도 있고, 또는 대안으로는 집적된 어셈블리로 구성될 수도 있다. 송신 안테나 (204) 로부터 출력된 예시적인 RF 전력은 2.5Watts 정도일 수도 있다.

송신 회로 (202) 는 특정 수신기들에 대한 송신 페이즈들 (또는 듀티 사이클들) 동안 발진기 (212) 를 인에이블시키고, 그 발진기의 주파수 또는 위상을 조정하며, 이웃하는 디바이스들과 그들의 부착된 수신기들을 통하여 상호작용하기 위한 통신 프로토콜을 구현하기 위해 출력 전력 레벨을 조정하기 위한 제어기 (214) 를 더 포함한다. 제어기 (214) 는 또한 본 명세서에서 프로세서 (214) 로 지칭될 수도 있다는 것에 주목한다. 당업계에 널리 알려져 있는 바와 같이, 송신 경로에서의 발진기 위상 및 관련 회로의 조정은, 특히 일 주파수로부터 타 주파수로 트랜지션할 때 대역외 방출의 저감을 허용한다.

송신 회로 (202) 는 송신 안테나 (204) 에 의해 발생된 근거리장 근방의 액티브 수신기들의 존재 또는 부재를 검출하기 위한 부하 감지 회로 (216) 를 더 포함할 수도 있다. 일 예로, 부하 감지 회로 (216) 는 전력 증폭기 (210) 로 흐르는 전류를 모니터링하는데, 이것은 송신 안테나 (204) 에 의해 발생된 근거리장 근방의 액티브 수신기들의 존재 또는 부재에 의해 영향을 받는다. 전력 증폭기 (210) 상의 부하에 대한 변화의 검출은 에너지를 송신하기 위해 발진기 (212) 를 인에이블시키고 액티브 수신기와 통신할지를 결정하는데 있어서 이용하기 위해 제어기 (214) 에 의해 모니터링된다. 이하 보다 완전히 설명되는 바와 같이, 전력 증폭기 (210) 에서 측정된 전류는 무효인 디바이스가 송신기 (200) 의 충전 지역 내에 포지셔닝되는지 여부를 결정하는데 사용될 수도 있다.

송신 안테나 (204) 는 저항 손실을 낮게 유지하도록 선택된 두께, 폭 및 금속 타입을 가진 안테나 스트립으로서 또는 리츠 와이어 (Litz wire) 로 구현될 수도 있다. 종래의 구현에서, 송신 안테나 (204) 는 일반적으로 테이블, 매트, 램프 또는 다른 휴대성이 더 적은 구성과 같은 더 큰 구조와 연관되도록 구성될 수 있다. 따라서, 송신 안테나 (204) 는 일반적으로 실제 치수를 갖도록 하기 위하여 "턴 (turn) 들" 을 필요로 하지 않을 것이다. 송신 안테나 (204) 의 예시적인 구현은 "전기적으로 작을" 수도 있고 (즉, 파장의 몇 분의 1 (fraction)), 공진 주파수를 규정하기 위해 커패시터들을 사용함으로써 더 낮은 이용가능 주파수들에서 공진하도록 튜닝될 수도 있다.

송신기 (200) 는 송신기 (200) 와 연관될 수도 있는 수신기 디바이스들의 소재 및 상태에 관한 정보를 수집 및 추적할 수도 있다. 따라서, 송신 회로 (202) 는 제어기 (214) (본 명세서에서 프로세서로도 지칭) 에 접속된, 존재 검출기 (280), 인클로즈드 검출기 (260), 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 제어기 (214) 는 인클로즈드 검출기 (260) 및 존재 검출기 (280) 로부터의 존재 신호들에 응답하여 증폭기 (210) 에 의해 전달된 전력의 양을 조정할 수도 있다. 송신기는 전력을, 예를 들어, 빌딩에 존재하는 종래의 AC 전력을 컨버팅하기 위한 AC-DC 컨버터 (미도시), 종래의 DC 전력 소스를 송신기 (200) 에 적합한 전압으로 컨버팅하기 위한 DC-DC 컨버터 (미도시) 와 같은 다수의 전력 소스들을 통하여 수신하거나, 또는 종래의 DC 전력 소스 (미도시) 로부터 직접 수신할 수도 있다.

비제한적인 예로서, 존재 검출기 (280) 는 송신기의 커버리지 영역 내에 삽입되는 충전될 디바이스의 초기 존재를 감지하는데 이용되는 모션 검출기일 수도 있다. 검출 후, 송신기는 턴 온될 수도 있고, 디바이스에 의해 수신되는 RF 전력은 Rx 디바이스 상의 스위치를 미리 결정된 방식으로 토글링하는데 사용될 수도 있으며, 이는 결국 송신기의 구동 포인트 임피던스에 대한 변화를 초래한다.

다른 비제한적인 예로서, 존재 검출기 (280) 는 인간을, 예를 들어 적외선 검출, 모션 검출 또는 다른 적합한 수단에 의해 검출가능한 검출기일 수도 있다. 일부 예시적인 실시형태들에서, 송신 안테나가 특정 주파수에서 송신할 수도 있는 전력의 양을 제한하는 규정들이 존재할 수도 있다. 일부 경우에, 이들 규정들은 전자기 방사로부터 인간을 보호하는 것으로 의도된다. 그러나, 예를 들어, 차고, 작업 현상, 상점 등과 같이, 인간에 의해 점유되지 않거나 인간에 의해 드물게 점유되는 영역들에 송신 안테나들이 배치되는 환경이 존재할 수도 있다. 이들 환경에 인간이 없다면, 송신 안테나들의 전력 출력을 정상 전력 제한 규정들보다 높게 증가시키는 것이 허용가능할 수도 있다. 즉, 제어기 (214) 는 송신 안테나 (204) 의 전력 출력을, 인간 존재에 응답하여 규정 레벨로 또는 그보다 낮게 조정하고, 송신 안테나 (204) 의 전력 출력을, 인간이 송신 안테나 (204) 의 전자기장으로부터 규정 거리 밖에 있을 때 규정 레벨보다 높은 레벨로 조정할 수도 있다.

비제한적인 예로서, 인클로즈드 검출기 (260) (이는 또한 본 명세서에서 인클로즈드 컴파트먼트 검출기 또는 인클로즈드 공간 검출기로도 지칭될 수도 있다) 는 인클로저가 폐쇄되거나 개방된 상태에 있을 때를 결정하기 위한 감지 스위치와 같은 디바이스일 수도 있다. 송신기가 폐쇄 상태에 있는 인클로저에 있을 때, 송신기의 전력 레벨이 증가될 수도 있다.

예시적인 실시형태들에서, 송신기 (200) 가 무기한 켜진 채로 있지 않는 방법이 사용될 수도 있다. 이 경우, 송신기 (200) 는 사용자-결정된 양의 시간 후 셧 오프되도록 프로그램될 수도 있다. 이 특징은 송신기 (200), 특히 전력 증폭기 (210) 가 그 주변에 있는 무선 디바이스들이 완전히 충전된 후 장기간 실행되는 것을 방지한다. 이 이벤트는 디바이스가 완전히 충전되었다는 수신 코일 또는 리피터 (repeater) 중 어느 하나로부터 전송된 신호를 회로가 검출하지 못하는 것에 기인할 수도 있다. 다른 디바이스가 송신기의 주변에 배치된다면, 송신기 (200) 가 자동적으로 셧 다운되는 것을 방지하기 위해, 송신기 (200) 자동 셧 오프 특징은 그의 주변에서 검출된 모션의 결여의 정해진 주기 후에만 활성화될 수도 있다. 사용자는 비활동 시간 간격을 결정가능할 수도 있고, 그것을 원하는대로 변경할 수도 있다. 비제한적인 예로서, 시간 간격은 디바이스가 처음에 완전히 방전된다는 가정 하에 특정 타입의 무선 디바이스를 완전히 충전하는데 필요한 것보다 더 길 수도 있다.

도 5 는 본 발명의 예시적인 실시형태에 따른, 수신기 (300) 의 단순화된 블록도이다. 수신기 (300) 는 수신 회로 (302) 및 수신 안테나 (304) 를 포함한다. 수신기 (300) 는 또한, 수신된 전력을 제공하기 위한 디바이스 (350) 에 커플링된다. 수신기 (300) 는 디바이스 (350) 의 외부에 있는 것으로 예시되지만 디바이스 (350) 내에 통합될 수도 있다는 것에 주목해야 한다. 일반적으로, 에너지는 수신 안테나 (304) 에 무선으로 전파된 후 수신 회로 (302) 를 통하여 디바이스 (350) 에 커플링된다.

수신 안테나 (304) 는 송신 안테나 (204) (도 4) 와 동일한 주파수에서, 또는 특정된 범위의 주파수들 내에서 공진하도록 튜닝된다. 수신 안테나 (304) 는 송신 안테나 (204) 와 유사하게 디멘져닝될 수도 있고, 또는 연관된 디바이스 (350) 의 치수에 기초하여 상이하게 사이징될 수도 있다. 일 예로, 디바이스 (350) 는 송신 안테나 (204) 의 길이의 직경보다 더 작은 직경 또는 길이 치수를 갖는 휴대용 전자 디바이스일 수도 있다. 이러한 예에서, 수신 안테나 (304) 는 튜닝 커패시터 (미도시) 의 커패시턴스 값을 감소시키고 수신 안테나의 임피던스를 증가시키기 위하여 멀티-턴 안테나로서 구현될 수도 있다. 일 예로, 수신 안테나 (304) 는 안테나 직경을 최대화하고 권선간 커패시턴스 및 수신 안테나의 루프 턴들 (즉 권선들) 의 수를 감소시키기 위하여 디바이스 (350) 의 실질적인 원주 둘레에 배치될 수도 있다.

수신 회로 (302) 는 수신 안테나 (304) 에 임피던스 매치를 제공한다. 수신 회로 (302) 는 수신된 RF 에너지 소스를 디바이스 (350) 에 의해 사용하기 위한 충전 전력으로 컨버팅하기 위한 전력 컨버전 회로 (306) 를 포함한다. 전력 컨버전 회로 (306) 는 RF-DC 컨버터 (308) 를 포함하며, 또한 DC-DC 컨버터 (310) 를 포함할 수도 있다. RF-DC 컨버터 (308) 는 수신 안테나 (304) 에서 수신된 RF 에너지 신호를 비-교류 전력으로 정류하는 한편, DC-DC 컨버터 (310) 는 정류된 RF 에너지 신호를 디바이스 (350) 와 호환가능한 에너지 포텐셜 (예를 들어, 전압) 로 컨버팅한다. 선형 및 스위칭 컨버터들은 물론, 부분 (partial) 및 완전 (full) 정류기들, 조절기들, 브릿지들, 더블러들을 포함하는 다양한 RF-DC 컨버터들이 고려된다.

수신 회로 (302) 는 전력 컨버전 회로 (306) 에 수신 안테나 (304) 를 접속하거나 또는 대안으로는 전력 컨버전 회로 (306) 를 접속해제하기 위한 스위칭 회로 (312) 를 더 포함할 수도 있다. 수신 안테나 (304) 를 전력 컨버전 회로 (306) 로부터 접속해제하는 것은 디바이스 (350) 의 충전을 중지시킬 뿐만 아니라, 송신기 (200) 가 "겪게 되는" "부하" 를 변경한다 (도 2).

상기 개시한 바와 같이, 송신기 (200) 는 송신기 전력 증폭기 (210) 에 제공된 바이어스 전류의 변동들을 검출하는 부하 감지 회로 (216) 를 포함한다. 따라서, 송신기 (200) 는, 수신기들이 송신기의 근거리장에 존재할 때를 결정하기 위한 메커니즘을 갖는다.

다수의 수신기들 (300) 이 송신기의 근거리장 내에 존재할 때, 송신기에 보다 효율적으로 커플링하도록 다른 수신기들을 인에이블시키기 위해 하나 이상의 수신기들의 부하 및 무부하 (unloading) 를 시간-멀티플렉싱하는 것이 바람직할 수도 있다. 수신기는 또한 다른 인근 수신기들에 대한 커플링을 제거하거나 또는 인근 송신기들에 대한 부하를 저감시키기 위하여 클로킹 (cloacking) 될 수도 있다. 수신기의 이 "무부하" 는 또한 "클로킹" 으로 알려져 있다. 더욱이, 수신기 (300) 에 의해 제어되고 송신기 (200) 에 의해 검출된 무부하와 부하 간의 이 스위칭은 이하 보다 완전히 설명되는 바와 같이 수신기 (300) 로부터 송신기 (200) 로의 통신 메커니즘을 제공한다. 추가적으로, 프로토콜은 수신기 (300) 로부터 송신기 (200) 로의 메시지의 전송을 인에이블시키는 스위칭과 연관될 수 있다. 일 예로, 스위칭 속도는 100μsec 정도일 수도 있다.

일 예시적인 실시형태에서, 송신기와 수신기 간의 통신은 종래의 양방향 통신보다는 디바이스 감지 및 충전 제어 메커니즘을 지칭한다. 즉, 송신기는 송신된 신호의 온/오프 키잉을 이용하여 에너지가 근거리장에서 이용가능한지 여부를 조정할 수도 있다. 수신기들은 송신기로부터의 메시지로서 에너지의 이들 변화들을 해석한다. 수신기측으로부터, 수신기는 수신 안테나의 튜닝 및 디-튜닝을 이용하여 근거리장으로부터 얼마나 많은 전력이 수용되고 있는지를 조정할 수도 있다. 송신기는 근거리장으로부터 이용된 이러한 전력의 차이를 검출하고 수신기로부터의 메시지로서 이들 변화들을 해석할 수 있다. 다른 형태들의 송신 전력의 변조 및 부하 거동 (load behavior) 이 이용될 수도 있다는 것에 주목한다.

수신 회로 (302) 는 송신기로부터 수신기로의 정보 시그널링에 대응할 수도 있는, 수신된 에너지 변동을 식별하는데 사용되는 시그널링 검출기 및 비콘 회로 (314) 를 더 포함할 수도 있다. 더욱이, 시그널링 및 비콘 회로 (314) 는 또한 무선 충전을 위한 수신 회로 (302) 를 구성하기 위하여, 저감된 RF 신호 에너지 (즉, 비콘 신호) 의 송신을 검출하고 저감된 RF 신호 에너지를 수신 회로 (302) 내의 미전력 공급되거나 (un-powered) 또는 전력 고갈된 (power-depleted) 회로들 중 어느 하나를 어웨이크닝 (awakening) 하기 위한 공칭 전력 (nominal power) 으로 정류하는데 사용될 수도 있다.

수신 회로 (302) 는 본 명세서에서 설명된 스위칭 회로 (312) 의 제어를 포함하여 본 명세서에서 설명된 수신기 (300) 의 프로세스들을 조정하기 위한 프로세서 (316) 를 더 포함한다. 수신기 (300) 의 클로킹은 또한 충전 전력을 디바이스 (350) 에 제공하는 외부의 유선 충전 소스 (예를 들어, 벽/USB 전력) 의 검출을 포함하는 다른 이벤트들의 발생 시에 발생할 수도 있다. 또한, 프로세서 (316) 는, 수신기의 클로킹을 제어하는 것 이외에도, 비콘 회로 (314) 를 모니터링하여 비콘 상태를 결정하고 송신기로부터 전송된 메시지들을 추출할 수도 있다. 프로세서 (316) 는 또한 향상된 성능을 위해 DC-DC 컨버터 (310) 를 조정할 수도 있다.

본 발명의 다양한 예시적인 실시형태들은, 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 단지 예를 들어, 정류된 전압, 또는 출력 전력과 같은 하나 이상의 회로 파라미터들에 기초한 동적 저전압 차단 (dynamic under voltage lockout) 을 위해 구성되는, 수신기에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 다양한 예시적인 실시형태들은, 수신기 내의 파라미터 (예를 들어, 정류기 전압 또는 출력 전압) 가 임계값보다 크다면 충전 상태에 들어가도록 구성되는, 무선 전력 수신기에 관한 것이다. 보다 더 구체적으로, 일 예시적인 실시형태에 따르면, 무선 전력 수신기는 연관된 정류기 전압을 측정하고 그 정류기 전압을 미리 결정된 임계 전압과 비교할 수도 있다. 측정 전압이 임계 전압보다 작다면, 무선 전력 수신기 내의 스위칭 엘리먼트 (예를 들어, 충전 전계 효과 트랜지스터 (FET)) 는 연관된 부하를 디스에이블 (예를 들어, 수신기로부터 부하를 디커플링) 하도록 OFF 구성에 머무를 것이다. 측정된 전압이 일정 기간 동안 (예를 들어, 1 초) 임계 전압보다 크다면, 스위칭 엘리먼트는 ON 구성으로 트랜지션하며, 따라서 부하를 인에이블 (예를 들어, 수신기에 부하를 커플링) 할 수도 있다. 더욱이, 측정된 전압이 일정 기간 (예를 들어, 5 초) 동안 임계 전압보다 낮게 강하한다면, 스위칭 엘리먼트는 다시 OFF 구성으로 트랜지션할 수도 있다. 전압은 주기적으로 측정되고 임계 전압과 비교되어 스위칭 엘리먼트가 ON 구성에 있어야 하는지 또는 OFF 구성에 있어야 하는지 여부를 결정할 수도 있다. 임계 전압값은 무선 전력 수신기 내의 전류 (예를 들어, 출력 전류) 에 의존할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 긍정 오류 (false positive) 충전 메시지들을 최소화하거나 제거할 수도 있다. 또한 연관된 방법들이, 이하 더 완전히 설명한 바와 같이, 고려된다.

다른 예시적인 실시형태에 따르면, 이하 보다 완전히 설명한 바와 같이, 무선 전력 송신기는, 무선 전력 송신기의 충전 지역 내에 포지셔닝된 무효한 디바이스들을 검출하도록 구성될 수도 있다. 보다 구체적으로, 송신기는 송신기에서의 전류의 변화를 검출함으로써 무효한 수신기를 검출하도록 구성될 수도 있다.

도 6 은 충전 디바이스 (예를 들어, 충전 패드) 상에 포지셔닝된 복수의 수신기들의 다양한 전압 레벨들 (즉, 무부하된 정류기 전압 VRECT Unloaded 및 부하된 출력 전압 Vout_loaded) 을 예시하는 플롯 (600) 이다. 무부하된 정류기 전압 VRECT Unloaded 는 수신기의 정류기에서의 전압인 한편 수신기는 부하로부터 디커플링된다 (즉, 부하는 디스에이블된다) 는 것에 주목한다. 게다가, 출력 전압 Vout_loaded 는 수신기의 출력 전압인 한편 수신기는 부하에 커플링된다 (즉 부하는 인에이블된다). 플롯 (600) 에 예시한 바와 같이, VRECT Unloaded 는 Vout_loaded 와 연관성이 있다. 보다 구체적으로, 참조 번호 602 로 나타내지는, VRECT Unloaded 의 선형 표현은, 참조 번호 604 로 나타내지는, Vout_loaded 의 선형 표현과 연관성이 있다. 따라서, 당업자가 알고 있는 바와 같이, 수신기의 무부하된 정류기 전압은 수신기의 부하된 출력 전압을 예측하는데 사용될 수도 있다.

도 7a 는 충전 패드 (610) 및 그 위에 포지셔닝된 수신기 (620) 를 예시한다. 도 7a 에 예시한 바와 같이, 수신기 (620) 는 예를 들어, 충전 패드 (610) 의 우측 에지 위에 포지셔닝된다. 도 7b 는 충전 패드 (610) 상의 수신기 (620) 의 다양한 포지션들과 비교한 수신기 (620) (도 7a 참조) 의 정류기 전압을 예시하는 플롯 (650) 이다. 신호 (652) 는 무부하된 정류기 전압 "부하 없는 Vrect" 을 나타내고, 신호 (654) 는 부하된 정류기 전압 "부하된 VRECT" 를 나타낸다. 플롯 (650) 에서 예시한 바와 같이, 신호 (652) 는 신호 (654) 와 연관성이 있다. 더욱이, 또한 예시한 바와 같이, 수신기가 충전 패드의 에지로부터 실질적으로 0 내지 10mm 배치된다면, 정류기 전압은 실질적으로 감소하고, 따라서, 수신기는 충분한 충전을 위한 충분한 전력을 수신가능하지 않을 수도 있다.

도 8 을 참조하면, 수신기 (700) 의 일부가 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 예시된다. 수신기 (700) 는 수신 코일 (702), 정류기 (704), 전력 컨버터 (706) (예를 들어, DC-DC 컨버터), 전류 센서 (708), 스위칭 엘리먼트 (710), 전압 센서 (712) 및 제어 디바이스 (714) 를 포함한다. 제어 디바이스 (714) 는 도 5 의 제어기 (316) 를 포함하여, 프로세서, 제어기 등과 같은 임의의 적합한 제어 디바이스를 포함할 수도 있다. 전압 센서 (712) 는 정류기 전압 (VRECT) 을 측정하고 정류된 전압 VRECT 를 제어 디바이스 (714) 로 전달하도록 구성된다. 전류 센서 (708) 는 컨버터 (706) 로부터 출력된 전류를 측정하고 측정된 전류를 제어 디바이스 (714) 로 전달하도록 구성된다. 단지 일 예로, 스위칭 엘리먼트 (710) 는 전계 효과 트랜지스터 (FET) 를 포함할 수도 있다. 스위칭 엘리먼트 (710) 는 컨버터 (706) 의 출력을 부하에 선택적으로 커플링하도록 구성될 수도 있다.

이제 수신기 (700) 의 예상된 동작이 본 발명의 예시적인 실시형태에 따라 설명될 것이다. 처음에, 스위칭 엘리먼트 (710) 는 OFF 구성에 있을 수도 있고, 따라서 수신기 (700) 와 연관된 부하가 디스에이블된다. 하나의 예시적인 실시형태에 따르면, 무선 전력 송신기 (예를 들어, 도 4 의 송신기 (200)) 의 충전 지역 내에 포지셔닝되자마자, 전압 센서 (712) 는 정류기 (704) 에서의 전압을 측정하고 측정된 정류기 전압을 제어 디바이스 (714) 로 전달할 수도 있다. 제어 디바이스 (714) 는 그 후 정류기 전압을 미리 결정된 무부하된 임계 정류기 전압과 비교할 수도 있다. 측정 전압이 무부하된 임계 정류기 전압보다 작다면, 스위칭 엘리먼트 (710) 는 OFF 구성에 머무를 수도 있다 (즉, 부하는 디스에이블 상태에 있을 수도 있다). 측정된 전압이 일정 기간 (예를 들어, 1 초) 동안 무부하된 임계 정류기 전압보다 크다면, 제어 디바이스 (714) 는 스위칭 엘리먼트 (710) 로 하여금 (예를 들어, 제어 신호를 통해) ON 구성으로 트랜지션하도록 하며, 따라서 부하를 인에이블 (예를 들어, 수신기 (700) 에 부하를 커플링) 할 수도 있다. 전압은 주기적으로 측정되고 부하된 임계 정류기 전압과 비교되어 스위칭 엘리먼트가 ON 구성에 있어야 하는지 또는 OFF 구성에 있어야 하는지 여부를 결정할 수도 있다. 더욱이, 측정된 전압이 일정 기간 (예를 들어, 5 초) 동안 부하된 임계 정류기 전압보다 낮게 강하한다면, 스위칭 엘리먼트 (710) 는 다시 OFF 구성으로 트랜지션할 수도 있다.

다른 예시적인 실시형태에 따르면, 무선 전력 송신기 (예를 들어, 도 4 의 송신기 (200)) 의 충전 지역 내에 포지셔닝되자마자, 전류 센서 (708) 는 컨버터 (706) 의 출력에서의 전류를 측정하고 그 측정된 전류를 제어 디바이스 (714) 로 전달할 수도 있다. 전류는 주기적으로 측정되고 부하의 정도 (예를 들어, 완전 부하, 부분 부하) 를 결정하는데 사용될 수도 있다. 하나 이상의 연관된 임계값, 예를 들어, 정류된 전압은 부하의 정도에 따라 사용될 수도 있다. 다른 방식을 말하면, 전류 측정치는 (무부하에서 완전 부하까지의) 부하의 양을 결정하는데 사용된 후, 제어 디바이스 (714) 는 부하의 양에 기초하여 적합한 임계 레벨을 설정할 수도 있다.

수신기 (700) 는 충분한 양의 전력이 충분한 충전에 이용가능한지 여부를 결정하는데 있어서 하나 이상의 측정된 파라미터들 (예를 들어, 전압, 전력) 을 이용할 수도 있다는 것에 주목한다. 또한, 수신기 (700) 는, 충분한 양의 전력이 충분한 충전에 이용가능하다는 것을 결정 시에, 연관된 송신기에 (예를 들어, 통신 수단을 통해), 충전이 시작될 수도 있다는 것 또는 시작되었다는 것을 통지할 수도 있다는 것에 주목한다.

추가적으로, 임계 파라미터들 (즉, 무부하된 정류기 전압, 부하된 정류기 전압, 무부하된 임계 전류 및 부하된 임계 전류) 이 충분한 전력의 존재를 보장하기 위해 (예를 들어, 테스팅을 통해) 미리 결정될 수도 있다는 것에 주목한다. 예를 들어, 디바이스를 충분히 충전하기 위해 2 와트의 전력이 요구된다면, 디바이스는 적어도 2 와트의 전력이 수신될 수도 있다는 것을 보장할 수도 있는 부하된 및 무부하된 임계값들을 결정하기 위해 테스팅될 수도 있다. 또한, 그 임계값들은 부하 조건들 (즉, 연관된 부하의 타입 및/또는 사이즈 또는 배터리 전력공급된 디바이스의 충전 상태) 에 따라 가변할 수도 있다는 것에 주목한다.

도 9a 및 도 9b 는 본 발명의 다양한 예시적인 실시형태들에 따른, 각각의 방법들 (800 및 810) 을 예시하는 흐름도들이다. 방법들 (800 및 810) 은 동시에 발생할 수도 있다는 것에 주목한다. 방법 (800) 은 출력 전류와 같은 초기 파라미터를 측정하는 단계 (번호 802 로 표시), 및 결과들을 정적 임계값과 비교하여 부하의 정도를 결정하는 단계 (번호 804 로 표시) 를 포함할 수도 있다. 부하의 정도는 추가적인 파라미터들의 임계 레벨들 (즉, 동적 임계 레벨들) 을 설정하는데 사용된다. 그 후 측정된 파라미터들은 동적 임계값들과 비교된다. 측정된 파라미터가 동적 임계값을 충족한다면 (즉, 이상이라면), 충전이 시작되거나 또는 계속될 수도 있다.

방법 (810) 은 충전 FET 와 같이, 스위칭 엘리먼트를 통해 충전가능 디바이스의 정류기로부터 부하가 디커플링되는 프리차징 상태에 들어가는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 812 로 표시). 게다가, 방법 (810) 은 프리차징 상태에 들어간 후 일정 기간 (예를 들어, 1 초) 동안 대기하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 814 로 표시). 정류기 전압은 계속적으로 또는 주기적으로 측정되고 동적 임계 전압과 비교될 수도 있다는 것에 주목한다. 게다가, 방법 (810) 은 방법 (800) 의 단계 804 에서 결정되는, 부하의 정도에 기초하여 동적 임계값을 업데이트하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 816 으로 표시). 정류기 전압이 동적 임계 전압을 충족하지 않는 것으로 결정된다면 (예를 들어, 정류기 전압은 동적 임계 전압보다 작다), 방법 (800) 은 단계 812 로 되돌아갈 수도 있다. 측정된 정류기 전압이 동적 임계 전압을 충족하는 것으로 결정된다면 (예를 들어, 측정된 정류기 전압은 동적 임계 전압과 동일하거나 더 크다), 방법 (810) 은, 스위칭 엘리먼트를 통해 충전가능 디바이스의 정류기에 부하가 커플링되는 충전 상태에 들어가는 단계를 포함한다 (번호 820 으로 표시). 게다가, 방법 (810) 은 충전 상태에 들어간 후 일정 기간 (예를 들어, 1 초) 동안 대기하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 822 로 표시). 방법 (810) 은 또한 방법 (800) 의 단계 (804) 에서 결정되는, 부하의 정도에 기초하여 동적 임계값을 업데이트하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 824 로 표시).

도 10 은 하나 이상의 예시적인 실시형태들에 따른, 다른 방법 (850) 을 예시하는 흐름도이다. 방법 (850) 은 수신기 내의 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 852 로 표시). 게다가, 방법 (850) 은 적어도 하나의 측정된 파라미터가 임계값을 초과한다면 수신기로부터 부하로 에너지를 전달하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 854 로 표시).

당업자가 알고 있는 바와 같이, 무선 전력 송신기로부터 송신되는 무선 전력은 무효한 디바이스 (예를 들어, NFC 카드) 에 의해 수신될 수도 있다. 다른 예시적인 실시형태에 따르면, 무선 전력 송신기 (예를 들어, 도 4 의 송신기 (200)) 는, 무효한 디바이스가 연관된 충전 지역 내에 포지셔닝될 때를 검출하도록 구성될 수도 있다. 보다 구체적으로, 일 예시적인 실시형태에 따르면, 유효한 수신기 (즉, 유효한 디바이스) 는 무선 전력 송신기의 충전 지역 내에 포지셔닝될 시 디스에이블된 부하를 포함할 수도 있다. 보다 구체적으로, 수신기는 도 8 에 예시된 스위칭 엘리먼트 (710) 와 같은 스위칭 엘리먼트를 통해 부하로부터 디커플링될 수도 있다. 따라서, 유효한 수신기로부터 인출된 전력은 최소이다 (즉, 송신기의 전력 증폭기에서의 전류는 실질적으로 변하지 않을 수도 있다). 더욱이, 유효한 디바이스가 무선 전력 송신기의 충전 지역 내에 포지셔닝되자마자, 유효한 디바이스는 그것의 존재를 나타내는 메시지를 무선 전력 송신기로 전달할 수도 있다. 게다가, 무효한 디바이스가 충전 지역 내에 포지셔닝된다면, 무선 전력 송신기의 전력 증폭기에서의 전류는 실질적으로 증가할 수도 있다. 따라서, 전류의 증가의 검출 시에, 무선 전력 송신기는, 무효한 디바이스가 충전 지역 내에 포지셔닝된다고 결정할 수도 있고, 그에 대한 응답으로, 낮은 전력 에러 상태로 트랜지션할 수도 있다 (즉, 송신기의 전력 레벨이 저감될 수도 있다). 무선 전력 송신기가 무효한 수신기를 검출하지 않는 경우, 무선 전력 송신기는 전력 증폭기에서의 전압을 증가시킬 수도 있으며, 이는 충전 지역 내에 포지셔닝된 유효한 수신기로 전달된 전력의 양을 증가시킨다.

도 11 및 도 12 는 송신기와 수신기 간의 충전 시나리오의 방법들을 예시하는 추가적인 흐름도들이며, 여기서 도 11 의 방법 (900) 은 수신기와 연관되고 도 12 의 방법 (950) 은 송신기와 연관된다. 도 11 은 하나 이상의 예시적인 실시형태들에 따른, 방법 (900) 을 예시하는 흐름도이다. 방법 (900) 은 수신기의 존재를 나타내는, 디스에이블된 부하를 갖는 수신기로부터의 메시지를 연관된 송신기로 전달하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 902 로 표시). 게다가, 방법 (900) 은 정류기 전압을 측정하여 베이스라인 정류기 전압을 확립하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 904 로 표시). 방법 (900) 은 전류 정류기 전압을 베이스라인 정류기 전압과 비교하여 정류기 전압이 증가했는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다 (번호 906 으로 표시). 정류기 전압이 증가했다면, 방법 (900) 은 부하가 인에이블되는 단계 908 로 진행한다. 그 후, 단계 910 에서, 수신기와 연관된 디바이스가 충전될 수도 있다. 정류기 전압이 증가하지 않았다면, 방법 (900) 은 다시 단계 906 으로 되돌아간다.

도 12 는 하나 이상의 예시적인 실시형태들에 따른, 방법 (950) 을 예시하는 흐름도이다. 방법 (950) 은 송신기에서의 베이스라인 전류를 측정하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 952 로 표시). 게다가, 방법 (950) 은 연관된 충전 지역 내에 포지셔닝된 유효한 수신기를 검출하는 단계를 포함할 수도 있다 (번호 954 로 표시). 일 예로, 유효한 수신기는 유효한 수신기로부터 신호를 수신함으로써 검출될 수도 있다. 방법 (950) 은 또한 송신기에서의 전류를 측정하는 단계 (번호 956 으로 표시) 및 측정된 전류가 베이스라인 전류보다 높은지 여부를 결정하는 단계 (번호 958 로 표시) 를 포함할 수도 있다. 측정된 전류가 베이스라인 전류보다 높다면, 무효한 디바이스가 충전 지역 내에 존재할 가능성이 있고 송신기는 에러 모드로 트랜지션할 수도 있으며, 여기서 송신된 전력의 양은 감소된다 (번호 960 으로 표시). 측정된 전류가 베이스라인 전류보다 크지 않다면, 송신기는 송신기 전압을 증가시킬 수도 있고 (번호 962 로 표시), 검출된 유효한 수신기와 연관된 디바이스가 충전될 수도 있다 (번호 964 로 표시).

당업자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 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, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광학장들 또는 광학 입자들, 또는 이들의 임의의 조합으로 표현될 수도 있다.

당업자는 또한, 본 명세서에 개시된 예시적인 실시형태들과 함께 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 이 상호교환가능성을 명확히 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들은 그들의 기능성의 관점에서 일반적으로 상술되고 있다. 이러한 기능성이 하드웨어로서 구현되는지 소프트웨어로서 구현되는지 여부는, 전체 시스템에 부과된 설계 제약 및 특정 애플리케이션에 의존한다. 당업자는, 상기 설명된 기능성을 각 특정 애플리케이션에 대해 다양한 방식들로 구현할 수도 있지만, 이러한 구현 결정들은 본 발명의 예시적인 실시형태들의 범위로부터 벗어남을 야기하는 것으로 해석되어서는 안된다.

본 명세서에 개시된 예시적인 실시형태들과 함께 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들 및 회로들은 본 명세서에 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 구성으로서 구현될 수도 있다.

본 명세서에 개시된 예시적인 실시형태들과 함께 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 알려져 있는 임의의 다른 형태의 저장 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 저장 매체는 프로세서에 커플링되어 프로세서가 저장 매체로부터 정보를 판독하고 그 저장 매체에 정보를 기록할 수 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 포함하는 통신 매체와 컴퓨터 저장 매체 양자를 포함한다. 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용가능한 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 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 프로그램 코드를 운반 또는 저장하는데 사용될 수 있고 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 적절히 컴퓨터 판독가능 매체라 불리게 된다. 예를 들어, 소프트웨어가 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스티드 페어, 디지털 가입자 회선 (DSL), 또는 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 본 명세서에서 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 조합들이 또한 컴퓨터 판독가능 매체의 범위 내에 포함되어야 한다.

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, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리들이 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어남 없이 다른 실시형태들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 나타낸 예시적인 실시형태들에 제한되는 것으로 의도되지 않고, 본 명세서에 개시된 원리들 및 신규한 특징들에 부합하는 최광의 범위를 따르게 될 것이다.

Claims (32)

1. 디바이스로서,
   전력 송신기의 충전 영역에 배치될 때, 상기 전력 송신기로부터 무선으로 송신된 전력을 수신하도록 구성된, 수신 코일;
   상기 수신 코일에 커플링된 정류기;
   상기 정류기로부터 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 감지 엘리먼트로서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 전력 송신기로부터 수신 가능한 전력 용량을 나타내는, 상기 적어도 하나의 감지 엘리먼트;
   상기 적어도 하나의 파라미터가 임계값보다 큰 경우, 에너지를 상기 정류기로부터 부하로 전달하도록 구성된 스위칭 엘리먼트; 및
   상기 적어도 하나의 감지 엘리먼트에 커플링되는 제어 디바이스로서, 상기 적어도 하나의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호를 상기 스위칭 엘리먼트에 전달하고, 상기 디바이스의 부하의 정도에 기초하여 상기 임계값을 결정하도록 구성된, 상기 제어 디바이스를 포함하는, 디바이스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 감지 엘리먼트는 상기 정류기의 출력 및 상기 제어 디바이스에 커플링된 전압 센서를 포함하는, 디바이스.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 스위칭 엘리먼트는 전계 효과 트랜지스터를 포함하는, 디바이스.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 감지 엘리먼트는 상기 정류기의 출력에 커플링된 전압 센서를 포함하는, 디바이스.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어 디바이스는 또한, 무선 전력 송신기에, 상기 스위칭 엘리먼트의 상태 또는 무선 전력 수신기의 존재 중 적어도 하나를 통지하도록 구성되는, 디바이스.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어 디바이스는 상기 적어도 하나의 파라미터를 상기 임계값과 비교하도록 구성되는, 디바이스.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 임계값은 상기 부하의 타입, 상기 부하의 사이즈 또는 상기 부하의 타입과 사이즈 둘 다에 의존하는, 디바이스.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어 디바이스는, 상기 적어도 하나의 파라미터가 적어도 일정 기간 동안 상기 임계값을 초과한다면 상기 제어 신호를 상기 스위칭 엘리먼트로 전달하여상기 스위칭 엘리먼트가 에너지를 상기 부하로 전달하는 것을 가능하게 하도록 구성되는, 디바이스.
9. 제 5 항에 있어서,
   상기 제어 디바이스는, 상기 적어도 하나의 파라미터가 적어도 일정 기간 동안 상기 임계값보다 작다면 상기 제어 신호를 상기 스위칭 엘리먼트로 전달하여 상기 스위칭 엘리먼트가 에너지를 상기 부하로 전달하지 않도록 하는 것을 가능하게 하도록 구성되는, 디바이스.
10. 제 1 항에 있어서,
    전류 센서에 커플링된 출력을 갖는 전력 컨버터를 더 포함하는, 디바이스.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 엘리먼트는 상기 정류기의 전압의 증가 시에 에너지를 부하로 전달하도록 구성되는, 디바이스.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류기의 출력과 커플링되는 전력 컨버터 및 상기 전력 컨버터의 출력 및 상기 제어 디바이스에 커플링되는 전류 센서를 더 포함하고, 상기 전류 센서는 측정된 전류를 상기 제어 디바이스로 전달하도록 구성되고, 상기 측정된 전류는 부하의 정도를 나타내는, 디바이스.
13. 수신기 내의 정류기의 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 무선 전력 송신기로부터 수신 가능한 전력의 양을 나타내는, 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계;
    상기 적어도 하나의 파라미터가 임계값보다 크다면 에너지를 상기 수신기로부터 부하로 전달하는 단계; 및
    상기 수신기의 부하의 정도에 기초하여 제어 디바이스에 의해 상기 임계값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터를 상기 임계값과 비교하는 단계를 더 포함하는, 방법.
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는, 상기 수신기 내의 정류기의 출력에서의 전압을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    측정된 상기 전압을 상기 임계값과 비교하는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제 13 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는, 상기 수신기 내의 전력 컨버터의 출력에서의 전류를 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
18. 제 13 항에 있어서,
    무선 전력 송신기에, 에너지가 상기 수신기로부터 상기 부하로 전달되고 있는지 여부 또는 무선 전력 수신기의 존재 중 적어도 하나를 통지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
19. 제 13 항에 있어서,
    상기 수신기의 정류기에서의 전압이 증가한다면 상기 수신기에 상기 부하를 커플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
20. 제 13 항에 있어서,
    상기 무선 전력 송신기에서의 전류를 감지하고, 상기 전류가 상기 수신기로부터 부하로 에너지를 전달하기 전에 증가한다면 상기 무선 전력 송신기로부터 송신된 전력의 양을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
21. 제 13 항에 있어서,
    상기 정류기로부터 상기 부하가 디커플링되는 동안 상기 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
22. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터가 적어도 일정 기간 동안 상기 임계값보다 작다면 상기 부하로부터 상기 수신기를 디커플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
23. 제 13 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터가 적어도 일정 기간 동안 상기 임계값보다 크다면 상기 부하에 상기 수신기를 커플링하는 단계를 더 포함하는, 방법.
24. 제 13 항에 있어서,
    측정된 상기 적어도 하나의 파라미터가 적어도 상기 임계값과 동일하다면 연관된 송신기로 메시지를 전달하여 충전 프로세스의 존재를 전달하도록 상기 송신기를 인에이블시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
25. 제 13 항에 있어서,
    상기 정류기의 출력과 커플링된 전력 컨버터의 출력을 측정함으로써, 상기 부하의 정도를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
26. 제 13 항에 있어서,
    상기 임계값을 결정하는 단계는, 에너지가 상기 정류기로부터 상기 부하로 전달되는 동안 상기 임계값을 결정하는 단계 및 에너지가 상기 정류기로부터 상기 부하로 전달되지 않는 동안 상기 임계값을 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
27. 디바이스로서,
    무선으로 전송된 전력을 수신 및 정류하는 수단;
    상기 수신 및 정류하는 수단의 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 수단으로서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 무선 전력 송신기로부터 수신 가능한 전력의 양을 나타내는, 상기 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 수단;
    상기 수신 및 정류하는 수단으로부터 부하로 에너지를 전달하는 수단으로서, 상기 적어도 하나의 파라미터가 임계값보다 큰 경우, 상기 전달하는 에너지는 수신하고 정류하는 수단으로부터 부하로 에너지를 전달하는, 상기 수신 및 정류하는 수단으로부터 부하로 에너지를 전달하는 수단; 및
    상기 수신 및 정류하는 수단의 부하의 정도에 기초하여 상기 임계값을 결정하는 수단을 포함하는, 디바이스.
28. 제 27 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 파라미터를 상기 임계값과 비교하는 수단을 더 포함하는, 디바이스.
29. 제 27 항에 있어서,
    측정된 상기 적어도 하나의 파라미터가 상기 임계값보다 작다면 상기 수신 및 정류하는 수단으로부터 상기 부하를 선택적으로 디커플링하고 측정된 상기 적어도 하나의 파라미터가 상기 임계값을 초과한다면 상기 수신 및 정류하는 수단에 상기 부하를 선택적으로 커플링하는 수단을 더 포함하는, 디바이스.
30. 제 27 항에 있어서,
    상기 부하의 정도를 결정하는 수단을 더 포함하는, 디바이스.
31. 제 27 항에 있어서,
    상기 전달하는 수단은, 상기 전달하는 수단이 상기 수신 및 정류하는 수단으로부터 부하로 에너지를 전달하도록 구성된 제 1 상태를 가지고, 상기 전달하는 수단이 상기 수신 및 정류하는 수단으로부터 부하로 에너지를 전달하지 않도록 구성된 제 2 상태를 가지고,
    상기 결정하는 수단은, 상기 전달하는 수단이 상기 제 1 상태에 있는 동안 상기 임계값을 결정하고, 상기 전달하는 수단이 상기 제 2 상태에 있는 동안 상기 임계값을 결정하도록 구성되는, 디바이스.
32. 디바이스로서,
    전력 송신기의 충전 영역에 배치될 때, 상기 전력 송신기로부터 무선으로 송신된 전력을 수신하도록 구성된, 수신 코일;
    상기 수신 코일에 커플링된 정류기;
    상기 정류기로부터 적어도 하나의 파라미터를 측정하도록 구성된 적어도 하나의 감지 엘리먼트로서, 상기 적어도 하나의 파라미터는 상기 전력 송신기로부터 수신 가능한 전력의 양을 나타내는, 상기 적어도 하나의 감지 엘리먼트;
    상기 적어도 하나의 파라미터가 임계값 조건을 만족할 때, 에너지를 상기 정류기로부터 부하로 전달하도록 구성된 스위칭 엘리먼트; 및
    상기 적어도 하나의 감지 엘리먼트에 커플링되며, 상기 적어도 하나의 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하여 제어 신호를 상기 스위칭 엘리먼트에 전달하고, 상기 디바이스의 부하 정도에 기초하여 상기 임계값 조건의 임계값을 결정하도록 구성된 제어 디바이스로써, 상기 스위칭 엘리먼트는, 상기 스위칭 엘리먼트가 에너지를 상기 수신 코일로부터 부하로 전달하도록 구성된 제 1 상태 및 상기 스위칭 엘리먼트가 상기 정류기로부터 상기 부하로 에너지를 전달하지 않도록 구성된 제 2 상태를 가지며,
    상기 제어 디바이스는 상기 스위칭 엘리먼트가 상기 제 1 상태에 있는 동안 상기 임계값을 결정하고, 상기 스위칭 엘리먼트가 상기 제 2 상태에 있는 동안 상기 임계값을 결정하도록 구성되는, 디바이스.

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