KR101999426B1 - 초음파 범용 무선 충전 - Google Patents

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Abstract

비접촉 충전기의 충전면에 대한 전지식 디바이스의 인접한 초음파 수신기의 위치를 검출하기 위한 방법 및 시스템이 제공될 수 있다. 충전면은 송신기 서브 어레이들의 초음파 어레이를 포함할 수 있고, 하나 이상의 송신기 서브 어레이는 인접한 초음파 수신기상에 초음파 빔을 포커싱하기 위해 위치에 기초하여 선택적으로 활성화될 수 있다. 일 예에서, 인접한 초음파 수신기의 이동이 검출될 수 있고 초음파 빔의 포커스는 이동에 응답하여 조절된다.

Description

초음파 범용 무선 충전{ULTRASONIC UNIVERSAL WIRELESS CHARGING}
실시예들은 일반적으로 전지식 디바이스(battery powered device)들의 충전에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실시예들은 전지식 디바이스들을 충전하기 위해 포커싱된 초음파 빔들을 사용하는 것에 관한 것이다.
노트북 컴퓨터들, 태블릿 컴퓨터들 및 스마트 폰들과 같은 전지식 디바이스들은 인기가 높아질 수 있고, 결국 이 디바이스들의 충전에 대한 도전과 마주치게 될 수 있다. 특히, 종래의 접촉 기반 충전기들은 디바이스마다 상이할 수 있으며, 이는 최종 사용자들이 다수의 상이한 충전기를 휴대하게 하고 특별한 디바이스를 위한 알맞은 충전기를 식별하기 위해 잠재적으로 어려움을 겪게 만들 수 있다. 용량성 또는 유도성 충전기들과 같은 비접촉 충전기들이 소정 상황들에 적합할 수 있지만, 상당량의 개선의 여지가 남아 있다. 예를 들어, 용량성 충전기들은 빈약한 효율을 가질 수 있으며 금속 섀시와 같은 특정 재료들을 필요로 할 수 있는 반면, 유도성 충전기들은 주변 디바이스들에 EMI(electromagnetic interference)를 유발할 수 있다. 게다가, 최근의 초음파 충전의 개발은 안전성에 대한 염려 때문에 제한된 상업적인 적용 가능성을 가질 수 있었다.
본 발명의 실시예들의 각종 장점들은 통상의 기술자가 이하의 설명 및 첨부된 청구범위를 읽고, 이하의 도면들을 참조함으로써 명백해질 것이다:
도 1은 실시예에 따른 비접촉 충전면상의 복수의 전지식 디바이스의 예의 평면도이다;
도 2는 실시예에 따른 비접촉 충전면과 전지식 디바이스 간의 인터페이스의 예의 측면도이다;
도 3은 실시예에 따른 비접촉 충전 마운트의 예의 측면도이다;
도 4는 실시예에 따른 비접촉 충전기의 예의 블록도이다;
도 5는 실시예에 따른 송신기 서브 어레이의 예의 블록도이다;
도 6은 실시예에 따른 서브 어레이 컴포넌트와 전지식 디바이스 간의 인터페이스의 예의 블록도이다;
도 7은 실시예에 따른 전지식 디바이스의 예의 배면도이다;
도 8은 실시예에 따른 전지식 디바이스를 충전하는 방법의 예의 흐름도이다;
도 9는 실시예에 따른 전지식 디바이스의 충전 레벨에 초음파 빔을 적응시키는 방법의 예의 흐름도이다.
도 1은 케이블, 플러그, 커넥터, 기타 등등을 사용하지 않고 디바이스(12)의 내부 전지들을 충전하기 위해 다수의 전지식 디바이스들(12)(12a-12d)이 놓여질 수 있는 비접촉 충전기의 충전면(10)을 나타낸다. 예시된 충전면(10)은 예를 들어, 데스크톱 또는 테이블과 같은 수평 표면상에 놓여질 수 있지만, 다른 비수평 구성들도 사용될 수 있다. 디바이스들(12)은 사이즈와 유형이 변할 수 있고, 상이한 기능들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 디바이스(12a)는 컨버터블 태블릿일 수 있고, 제2 디바이스(12b)는 전자 책(ebook) 판독기(12b)일 수 있고, 제3 디바이스(12c)는 한 유형의 스마트 폰일 수 있으며, 제4 디바이스(12d)는 또 다른 유형의 스마트 폰(12d)일 수 있다. 예시된 충전면(10)은 일반적으로 이것이 상이한 기능들 및/또는 제조자들을 갖는 디바이스들을 수용하고, 디바이스들(12)이 충전되도록 하기 위해 디바이스들(12)이 충전면(10)에 플러그 연결되거나 또는 이와는 달리 접속될 필요가 없다는 점에서 범용 무선 충전 해결책을 나타낸다. 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 충전면(10)은 디바이스들을 충전하기 위해 초음파 에너지를 이용할 수 있다.
계속해서 도 1 및 도 2를 참조하면, 예시된 충전면(10)은 디바이스들(12) 각각의 위치 설정을 자동적으로 결정하고 디바이스들(12)의 초음파 수신기(예를 들어, 도시되지 않은 빔 컬렉터)상에 직접적으로 초음파 빔을 포커싱할 수 있는 초음파 그리드/어레이를 포함한다. 예를 들어, 도 2는 충전면(10)이, 디바이스(12a)가 충전면(10)상에 받쳐져 있는 동안뿐만 아니라 디바이스(12a)가 에어 갭만큼 충전면(10)과 분리되어 있을 때에도(예를 들어, 초기 배치 이전에, 이동/재배치 동안, 제거한 후 초기에) 디바이스(12a)의 표면의 특정 위치상에 초음파 빔(14)을 포커싱할 수 있다는 것을 입증한다.
예시된 충전면(10)이 디바이스들(12)의 위치 설정을 자동적으로 결정할 수 있기 때문에, 디바이스들(12)의 사용자들은 디바이스들의 방향 또는 위치를 고려하지 않고 충전면(10)상에 디바이스들(12)을 손쉽게 위치시킬 수 있고 디바이스들이 충전될 것이라는 점을 확신할 것이다. 게다가, 초음파 빔(14)에의 인간 노출에 대한 안전성에 대한 염려는 빔(14)이 포커싱되는 속성 및 예시된 디바이스들(12)의 위치들을 추적하는 충전면(10)의 능력으로 인해 제거될 수 있다. 도 3은 충전면이 차량 대시보드(18)와 같은 비-수평 표면 및/또는 물체에 결합된 마운트(16)와 같은 다른 구조들에 통합될 수 있다는 것을 입증한다.
이제 도 4를 보면, 충전면(10)이 송신기 서브 어레이들(24)의 어레이(22)를 포함하는 비접촉 충전기(20)가 도시되어 있다. 각각의 송신기 서브 어레이(24)는 일반적으로 복수의 초음파 송신기를 포함할 수 있다. 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 서브 어레이들(24) 중 하나 이상은 광 검출기(34)를 포함할 수 있다. 예시된 충전기(20)는 또한 충전면(10)에 관해 전지식 디바이스들의 인접한 초음파 수신기들의 위치들을 검출하도록 구성된 로직(26)을 포함한다. 로직(26)은 초음파 빔들을 인접한 초음파 수신기들상에 포커싱하기 위해 송신기 서브 어레이들(24) 중 하나 이상을 선택적으로 활성화할 수 있다. 특히, 로직(26)은 전지식 디바이스들의 인접한 초음파 수신기들(예를 들어, 빔 컬렉터들)과 중첩하는(예를 들어, 아래에 있는) 송신기 서브 어레이들(24)만을 활성화시킬 수 있다.
도 5는 초음파 에너지를 출력하기 위해 초음파 송신기(TX)(30)를 갖는 복수의 서브 어레이 컴포넌트(28)를 구비한 특정 송신기 서브 어레이(24)를 나타낸다. 초음파 송신기들(30)은 예를 들어, CMUT(capacitive micromachined ultrasonic transducer)들과 같은 MEMS(microelectromechanical system) 기반 초음파 트랜듀서들일 수 있다. MEMS 및/또는 CMUT 기술의 이용은 비접촉 충전기에서 다른 특정 재료들(예를 들어, 금속 섀시들)에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 초음파 송신기들(30) 중 하나 이상은 또한 대응하는 초음파 수신기(RX)(32)를 가질 수 있다. 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 대응하는 초음파 수신기들(32)은 또한 인근의 전지식 디바이스들로부터 반사된 초음파 에너지를 갭처할 수 있으며, 이 갭처된 초음파 에너지는 이들 디바이스의 추적을 용이하게 할 수 있다. 대응하는 초음파 수신기들(32)은 또한 예를 들어, CMUT 기술과 같은 MEMS 기반 기술을 이용하여 제조될 수 있다. 예시된 송신기 서브 어레이(24)는 또한 인근의 전지식 디바이스들을 추적하는 것은 물론 이들 디바이스의 충전 레벨을 결정하는데 유용할 수 있는 광 검출기(34)를 포함한다. 송신기 서브 어레이(24)는 또한 디바이스들의 추적에 용이하게 하기 위한 하나 이상의 초음파 레인저들(도시 생략)을 포함할 수 있다.
이제 도 6을 보면, 서브 어레이 컴포넌트(28)와 전지식 디바이스(12) 간의 인터페이스가 도시되어 있다. 이미 언급된 바와 같이, 서브 어레이 컴포넌트(28)는 디지털 아날로그(D/A) 변환기(38)에 의해 처리되는 입력 에너지 소스 신호(36)에 기초하여 초음파 에너지(40)를 출력하는 초음파 송신기(30)를 포함할 수 있다. 초음파 에너지(40)는 빔(14)(도 2)과 같은 초음파 빔을 생성하기 위해 몇개의 다른 서브 어레이 컴포넌트들로부터의 초음파 에너지와 조합될 수 있다.
예시적인 예에서, 전지식 디바이스(12)는 서브 어레이 컴포넌트(28)에 인접하고 매질(48)(예를 들어, 공기)을 통해 초음파 에너지(40)를 수집하는 초음파 수신기(42)를 포함한다. 예시된 초음파 수신기(42)는 또한 내부 전원, 전지 및/또는 충전기와 같은 부하(46)를 구동하기 위해 아날로그 디지털(A/D) 변환기(44)를 사용한다. 초음파 송신기(30)와 인접한 초음파 수신기(42)는 초음파 에너지(40)를 위한 매질(48)을 통해 비교적 높은 효율을 달성하기 위해 임피던스 매칭될 수 있다. 서브 어레이 컴포넌트(28)는 또한 전지식 디바이스(12)로부터 되돌려 반사되는 초음파 에너지를 갭처하기 위해 초음파 송신기(30)에 대응하는 초음파 수신기(32)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 대응하는 초음파 수신기(32)는 수신된 초음파 에너지를 처리하기 위해 A/D 변환기(52)를 사용한다.
전지식 디바이스(12)는 또한 서브 어레이 컴포넌트(28)와의 저전력 펄스 및 확인 응답 핸드셰이크(acknowledgement handshake)에 참여하는 초음파 송신기(도시 생략)를 포함할 수 있다. 보다 상세하게는, 서브 어레이 컴포넌트(28)는, 디바이스(12)의 초음파 송신기가 정렬을 확인 응답하는 코드화된 펄스를 되돌려 전송함으로써 그에 응답할 수 있는 저전력 펄스를 생성하는데 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 확인 응답을 수신한 서브 어레이 컴포넌트들(28)(또는 대응하는 서브 어레이들)만이 초음파 빔 생성을 위해 활성화될 수 있다.
도 7은 디바이스(12)의 하우징의 외부 표면상에 배치된 초음파 수신기(42)를 갖는 전지식 디바이스(12)를 나타낸다. 또한, 빔 반사기(50)가 초음파 수신기(42)의 주위에 또는 그 주변에 위치할 수 있으며, 빔 반사기(50)에 가해지는 초음파 에너지는 (예를 들어, 하우징으로부터 반사되는 에너지보다 빠른) 비교적 고속으로 충전면(10)(도 1, 도 2 및 도 4)과 같은 충전면에 되돌려 반사될 수 있다. 따라서, 디바이스(12)가 비접촉 충전기 위에 걸쳐서 이동함에 따라, 빔 반사기(50)로부터의 반사된 초음파 에너지는 비접촉 충전기의 충전면상의 디바이스(12)의 위치와 방향을 분명히 결정하기 위해 비접촉 충전기에 의해 이용될 수 있다. 송신된 초음파 빔의 파동 펄스 특성들(예를 들어, 주파수, 파속)의 지식은 반사된 초음파 에너지를 평가할 때 또한 고려될 수 있다.
디바이스(12)는 또한 하우징의 외부 표면상에 배치된 충전 광(54)을 가질 수 있고, 여기서 예를 들어, 인접한 충전면상의 광 검출기(34)(도 5)와 같은 하나 이상의 광 검출기는 충전 광(54)을 검출할 수 있다. 이에 관련하여, 전지식 디바이스(12)의 충전 레벨은 충전 광의 상태(예를 들어, 녹색은 완전히 충전된 것이고, 적색은 충전 중이며, 기타 등등)에 기초하여 결정될 수 있고, 초음파 빔의 전력은 디바이스(12)의 충전 상태에 기초하여 조절될 수 있다(예를 들어, 충전을 증가시키기 위해 빔 전력을 증가시키고, 충전을 감소시키기 위해 빔 전력을 감소시키며, 기타 등등). 예시된 초음파 수신기(42), 빔 반사기(50) 및 충전 광(54)이 디바이스(12)의 배면상에 배치되었지만, 다른 구성들(예를 들어, 전면, 측면, 기타 등등, 또는 이들의 조합)은 상황에 따라 이용될 수 있다.
도 8은 전지를 충전하는 방법(56)을 나타낸다. 방법(56)은 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 프로그램 가능 ROM(PROM), 플래시 메모리 등과 같은 머신 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 내에, 예를 들어 프로그램 가능 로직 어레이(PLA)들, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)들, 복합 프로그램 가능 로직 디바이스(CPLD)들과 같은 구성 가능 로직 내에, 예를 들어 주문형 집적 회로(ASIC), 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 또는 트랜지스터-트랜지스터 로직(TTL) 기술과 같은 회로 기술을 이용하는 고정 기능 로직 하드웨어 내에, 또는 이들의 임의 조합 내에 저장되는 로직 및/또는 펌웨어 명령어들의 세트로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 방법(56) 내에 도시된 동작들을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 객체 지향 프로그래밍 언어, 예를 들어 자바, 스몰토크, C++ 등 및 전통적인 절차 프로그래밍 언어, 예컨대 "C" 프로그래밍 언어 또는 유사한 프로그래밍 언어들을 포함하는 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의 조합으로 작성될 수 있다. 일 예에서, 방법(56)은 이미 논의된, 로직(26)(도 4)에서 구현된다.
예시된 처리 블록(58)은 비접촉 충전기의 충전면에 대한 전지식 디바이스의 인접한 초음파 수신기의 위치를 검출한다. 이미 언급된 바와 같이, 충전면은 송신기 서브 어레이들의 초음파 어레이를 포함할 수 있다. 일 예에서, 블록(58)은 인접한 초음파 수신기의 위치를 검출하기 위해 저전력 펄스와 확인 응답 핸드셰이크를 이용한다. 보다 상세하게는, 송신기 서브 어레이들은, 인근의 디바이스의 빔 컬렉터가 정렬을 확인 응답하는 코드화된 펄스를 되돌려 전송함으로써 그에 응답할 수 있는 저전력 펄스를 생성하는데 사용될 수 있다.
송신기 서브 어레이들 중 하나 이상(예를 들어, 정렬 확인 응답(alignment acknowledgement)을 수신한 서브 어레이들)은 초음파 빔을 인접한 초음파 수신기상에 포커싱하기 하기 위해 위치에 기초하여 블록(60)에서 선택적으로 활성화될 수 있다. 블록(62)은 디바이스가 이동했는지를 결정할 수 있다. 따라서, 블록(62)은 송신기 서브 어레이들상의 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들을 수신하는 것과, 이 하나 이상의 신호를 이용하여 인접한 초음파 수신기의 주위에 위치된 빔 반사기에 관하여 빔 반사 에너지에서의 차분(differential)을 식별하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 이동의 3차원(3D, 예를 들어 x-y-z) 특성은 블록(64)에서 차분에 기초하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 여러 송신기 서브 어레이들에서 반사된 초음파 에너지의 존재 또는 부족은 이동에 대한 횡방향 위치 정보(예를 들어, x-y)를 제공할 수 있는 반면, 반사된 초음파 에너지의 세기 및/또는 응답 시간은 이동에 대한 깊이 정보(예를 들어, z)를 제공할 수 있다.
다른 예에서, 블록(62)은 송신기 서브 어레이들에서의 광 검출기들로부터 하나 이상의 신호를 수신하는 것과 송신기 서브 어레이들에서 초음파 레인저들(예를 들어, 그로브 검출기들(grove detectors))로부터 하나 이상의 신호를 수신하는 것을 포함할 수 있으며, 이동의 3D 특성은 광 검출기들 및 초음파 레인저들로부터의 신호들에 기초하여 결정될 수 있다. 보다 상세하게는, 여러 송신기 서브 어레이들에서 주변 광의 존재 또는 부족은 이동에 대한 횡방향 위치 정보(예를 들어, x-y)를 제공할 수 있는 반면, 초음파 레인저들로부터의 신호들은 이동에 대한 깊이 정보(예를 들어, z)를 제공할 수 있다.
범위 초과 조건이 존재하는지를 결정하기 위한 블록(66)이 제공될 수 있다. 범위 초과 조건은 일반적으로 초음파 에너지에의 인간 노출에 대하여 보호하는데 사용될 수 있다. 보다 상세하게는, 전지식 디바이스가 충전면으로부터 충분히 멀리 떨어져서 이동되는 경우, 이동에 대해 범위 초과 조건이 검출될 수 있다. 일 예에서, 송신기 서브 어레이들은 공지된 파동 펄스(wave pulse)를 인접한 초음파 수신기에게 송신하는데 사용될 수 있으며, 여기서 하나 이상의 신호들이 송신기 서브 어레이들상의 대응하는 초음파 수신기들로부터 수신될 수 있다. 또한, 하나 이상의 신호들이 송신기 서브 어레이들상의 광 검출기들로부터 수신될 수 있다. 주변 광이 광 검출기들에서 검출되거나 반사된 공지된 펄스 파의 응답 시간이 충분히 길다면(예를 들어, 응답 시간이 초과된다면), 범위 초과 조건이 존재한다고 결정될 수 있고 블록(68)은 초음파 빔을 중단할 수 있다. 다른 경우에는, 초음파 빔의 포커스는 예시된 블록(70)에서 이동에 기초하여 조절된다(예를 들어, 초음파 빔이 디바이스를 추종한다).
도 9는 전지식 디바이스의 충전 레벨에 초음파 빔을 적응시키는 방법(72)을 나타낸다. 본 방법(72)은 RAM, ROM, PROM, 플래시 메모리 등과 같은 머신 또는 컴퓨터 판독가능 저장 매체 내에, 예를 들어 PLA들, FPGA들, CPLD들과 같은 구성 가능 로직 내에, 예를 들어 ASIC, CMOS 또는 TTL 기술과 같은 회로 기술을 이용하는 고정 기능 로직 하드웨어 내에, 또는 이들의 임의 조합 내에 저장되는 로직 및/또는 펌웨어 명령어들의 세트로서 구현될 수 있다. 일 예에서, 방법(72)은 이미 논의된, 로직(26)(도 4)에서 구현된다.
예시된 처리 블록(74)은 전지식 디바이스의 충전 광을 검출하기 위해 제공되며, 충전 광은 디바이스의 후방 외부 표면상에 배치될 수 있다. 충전 광의 검출은 디바이스의 인접한 초음파 수신기에 대하여 이미 알려진 정보를 레버리징하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일단 특정의 인접한 초음파 수신기가 자리잡고 있다면, 블록(74)은 충전 광의 위치를 설정하기 위해 그 수신기의 소정 거리(예를 들어, 최대 디바이스 크기 정보에 의해 제약됨)내의 광 검출기들로부터의 정보를 이용할 수 있다. 또한, 다수의 전지식 디바이스가 검출되었다면, 블록(74)은 제각기 충전 광을 식별하기 위해 각각의 인접한 초음파 수신기에 어느 충전 광이 가장 근접한지를 결정할 수 있다. 다른 접근법들도 이용될 수 있다. 디바이스의 충전 레벨은 블록(76)에서 충전 광의 상태(예를 들어, 컬러, 파장)에 기초하여 결정될 수 있으며, 초음파 빔의 전력은 블록(78)에서 충전 상태에 기초하여 조절된다.
추가적인 주석 및 예들
예 1은 송신기 서브 어레이들의 어레이를 포함하는 충전면을 포함하며, 각각의 송신기 서브 어레이는 복수의 초음파 송신기를 갖는 비접촉 충전기를 포함할 수 있다. 비접촉 충전기는 또한 충전면에 관하여 전지식 디바이스의 인접한 초음파 수신기의 위치를 검출하고, 인접한 초음파 수신기상에 초음파 빔을 포커싱하기 위해 위치에 기초하여 송신기 서브 어레이들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화시키는 로직을 포함할 수 있다.
예 2는 예 1의 비접촉 충전기를 포함할 수 있으며, 여기서 로직은 인접한 초음파 수신기의 이동을 검출하고, 이동에 응답하여 상기 초음파 빔의 포커스를 조절하기 위한 것이다.
예 3은 예 2의 비접촉 충전기를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 대응하는 초음파 수신기를 가지고, 로직은 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들을 수신하고, 인접한 초음파 수신기의 주위에 위치된 빔 반사기에 관하여 빔 반사 에너지에서의 차분을 식별하기 위해 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들을 사용하고, 차분에 기초하여 이동의 3차원 특성을 결정하기 위한 것이다.
예 4는 예 2의 비접촉 충전기를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 광 검출기 및 초음파 레인저를 가지고, 로직은 광 검출기들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하고, 초음파 레인저들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하며, 광 검출기들로부터의 하나 이상의 신호들과 초음파 레인저들로부터의 하나 이상의 신호들에 기초하여 이동의 3차원 특성을 결정하기 위한 것이다.
예 5는 예 2의 비접촉 충전기를 포함할 수 있으며, 여기서 로직은 이동과 연관된 범위 초과 조건을 검출하고, 범위 초과 조건에 응답하여 초음파 빔을 중단하기 위한 것이다.
예 6은 예 5의 비접촉 충전기를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 광 검출기 및 대응하는 초음파 수신기를 가지고, 로직은 송신기 서브 어레이들을 사용하여 인접한 초음파 수신기에게 공지된 파동 펄스를 송신하고, 광 검출기들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하고, 대응하는 초음파 수신기로부터 하나 이상의 신호들을 수신하기 위한 것이며, 여기서 범위 초과 조건은 광 검출기들로부터의 하나 이상의 신호들과 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들에 기초하여 검출된다.
예 7은 예 1 내지 예 6 중 어느 하나의 비접촉 충전기를 포함할 수 있으며, 여기서 충전면은 광 센서를 더 포함하고, 로직은 전지식 디바이스의 충전 광을 검출하고, 충전 광의 상태에 기초하여 전지식 디바이스의 충전 레벨을 결정하고, 전지식 디바이스의 충전 상태에 기초하여 초음파 빔의 전력을 조절하기 위한 것이다.
예 8은 초음파 수신기, 초음파 수신기의 주위에 배치된 빔 반사기, 및 초음파 수신기로부터 전지에 충전 신호를 전달하는 충전 회로를 포함하는 전지식 디바이스를 포함할 수 있다.
예 9는 예 8의 전지식 디바이스를 포함할 수 있고, 하우징을 더 포함하고, 여기서 빔 반사기는 하우징의 외부 표면에 결합된다.
예 10은 예 9의 전지식 디바이스를 포함할 수 있고, 하우징의 외부 표면상에 배치된 충전 광을 더 포함한다.
예 11은 비접촉 충전기의 충전면에 관하여 전지식 디바이스의 인접한 초음파 수신기의 위치를 검출하는 단계를 포함하고, 충전면은 송신기 서브 어레이들의 초음파 어레이를 포함하는, 비접촉 충전기를 작동시키는 방법을 포함할 수 있다. 인접한 초음파 수신기상에 초음파 빔을 포커싱하기 위해 위치에 기초하여 송신기 서브 어레이들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화시키기 위한 방법이 또한 제공될 수 있다.
예 12는 예 11의 방법을 포함할 수 있으며, 인접한 초음파 수신기의 이동을 검출하는 단계; 및 이동에 응답하여 초음파 빔의 포커스를 조절하는 단계를 더 포함한다.
예 13은 예 12의 방법을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 대응하는 초음파 수신기를 가지고, 본 방법은 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들을 수신하는 단계, 인접한 초음파 수신기의 주위에 위치된 빔 반사기에 관하여 빔 반사 에너지에서의 차분을 식별하기 위해 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들을 사용하는 단계, 및 차분에 기초하여 이동의 3차원 특성을 결정하는 단계를 더 포함한다.
예 14는 예 12의 방법을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 광 검출기 및 초음파 레인저를 가지고, 본 방법은 광 검출기들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하는 단계, 초음파 레인저들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하는 단계, 및 광 검출기들로부터의 하나 이상의 신호들과 초음파 레인저들로부터의 하나 이상의 신호들에 기초하여 이동의 3차원 특성을 결정하는 단계를 더 포함한다.
예 15는 예 12의 방법을 포함할 수 있으며, 여기서 이동과 연관된 범위 초과 조건을 검출하는 단계, 및 범위 초과 조건에 응답하여 초음파 빔을 중단하는 단계를 더 포함한다.
예 16은 예 15의 방법을 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 광 검출기 및 대응하는 초음파 수신기를 가지고, 본 방법은 송신기 서브 어레이들을 사용하여 인접한 초음파 수신기에게 공지된 파동 펄스를 송신하는 단계, 광 검출기들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하는 단계, 및 대응하는 초음파 수신기들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하는 단계를 더 포함하고, 여기서 범위 초과 조건은 광 검출기들로부터의 하나 이상의 신호들과 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들에 기초하여 검출된다.
예 17은 예 11 내지 예 16 중 어느 하나의 방법을 포함할 수 있으며, 여기서 충전면은 광 센서를 더 포함하고, 본 방법은 전지식 디바이스의 충전 광을 검출하는 단계, 충전 광의 상태에 기초하여 전지식 디바이스의 충전 레벨을 결정하는 단계, 및 전지식 디바이스의 충전 상태에 기초하여 초음파 빔의 전력을 조절하는 단계를 더 포함한다.
예 18은 비접촉 충전기에 의해 실행될 경우, 비접촉 충전기로 하여금, 비접촉 충전기의 충전면에 대한 전지식 디바이스의 인접한 초음파 수신기의 위치를 검출하게 하는 명령어들의 세트를 포함하고, 충전면은 송신기 서브 어레이들의 초음파 어레이를 포함하는 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 명령어들은, 실행될 경우, 또한 비접촉 충전기로 하여금, 인접한 초음파 수신기상에 초음파 빔을 포커싱하기 위해 위치에 기초하여 송신기 서브 어레이들 중 하나 이상을 선택적으로 활성화하게 할 수 있다.
예 19는 예 18의 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있으며, 여기서 명령어들은, 실행될 경우, 비접촉 충전기로 하여금, 인접한 초음파 수신기의 이동을 검출하고, 이동에 응답하여 초음파 빔의 포커스를 조절하게 할 수 있다.
예 20은 예 19의 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 대응하는 초음파 수신기를 가지고, 명령어들은, 실행될 경우, 비접촉 충전기로 하여금, 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들을 수신하고, 인접한 초음파 수신기의 주위에 위치된 빔 반사기에 관하여 빔 반사 에너지에서의 차분을 식별하기 위해 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들을 사용하고, 차분에 기초하여 이동의 3차원 특성을 결정하게 한다.
예 21은 예 19의 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 광 검출기 및 초음파 레인저를 가지고, 명령어들은, 실행될 경우, 비접촉 충전기로 하여금, 광 검출기들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하고, 초음파 레인저들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하고, 광 검출기들로부터의 하나 이상의 신호들과 초음파 레인저들로부터의 하나 이상의 신호들에 기초하여 이동의 3차원 특성을 결정하게 한다.
예 22는 예 19의 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있으며, 여기서 명령어들은, 실행될 경우, 비접촉 충전기로 하여금, 이동과 연관된 범위 초과 조건을 검출하고, 범위 초과 조건에 응답하여 상기 초음파 빔을 중단하게 한다.
예 23은 예 22의 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 송신기 서브 어레이는 광 검출기 및 대응하는 초음파 수신기를 가지고, 명령어들은, 실행될 경우, 비접촉 충전기로 하여금, 송신기 서브 어레이들을 사용하여 인접한 초음파 수신기에게 공지된 파동 펄스를 송신하고, 광 검출기들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하고, 대응하는 초음파 수신기들로부터 하나 이상의 신호들을 수신하게 하며, 여기서 범위 초과 조건은 광 검출기들로부터의 하나 이상의 신호들과 대응하는 초음파 수신기들로부터의 하나 이상의 신호들에 기초하여 검출된다.
예 24는 예 18 내지 예 23 중 어느 하나의 적어도 하나의 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있으며, 여기서 충전면은 광 센서를 더 포함하고, 명령어들은, 실행될 경우, 비접촉 충전기로 하여금, 전지식 디바이스의 충전 광을 검출하고, 충전 광의 상태에 기초하여 전지식 디바이스의 충전 레벨을 결정하고, 전지식 디바이스의 충전 상태에 기초하여 초음파 빔의 전력을 조절하게 한다.
예 25는 예 11 내지 예 17 중 어느 하나의 방법을 수행하기 위한 수단을 포함하는 비접촉 충전기를 포함할 수 있다.
따라서, 본 명세서에서 기술되는 기술들은 전기 용량성 해결책과 비교해 충전 효율을 향상시킬 수 있다. 더욱이, 유선 충전 능력과 필적할만한 충전 속도를 제공하면서도 유도성 충전과 연관된 EMI에 대한 염려와 종래의 초음파 충전 해결책과 연관된 안정성에 대한 염려를 제거할 수 있다. 또한, 본 기술은 다수의 디바이스의 걱정없는 위치 설정 및 범용 충전을 가능하게 할 수 있다. 그 결과, 플랫폼들은 단순화된 도킹과 충전의 관점에서 향상된 전반적 사용자 경험에 의해 더 사용자 친화적이 될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 모든 유형들의 반도체 집적 회로("IC") 칩들에서 사용되도록 적용될 수 있다. 이러한 IC 칩들의 예들은 프로세서들, 제어기들, 칩셋 컴포넌트들, 프로그램가능 로직 어레이들(PLA들), 메모리 칩들, 네트워크 칩들, SoC(system on chip)들, SSD/NAND 제어기 ASIC들, 및 그와 유사한 것을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 또한, 도면들 중 몇몇에서, 신호 도전체 라인들이 라인들로 표현된다. 몇몇은 더 많은 구성 요소 신호 경로들을 표시하기 위해, 번호 라벨을 가지기 위해, 다수의 구성 요소 신호 경로를 표시하기 위해, 및/또는 하나 이상의 단부들에서 화살표들을 가지기 위해, 주 정보 흐름 방향을 표시하기 위해 상이할 수 있다. 그러나, 이것이 제한을 위한 것으로 해석해서는 안된다. 그보다는, 그러한 부가적 상세 사항들은 회로의 보다 쉬운 이해를 촉진하기 위해 하나 이상의 예시적 실시예들과 연계하여 이용될 수 있다. 임의의 표현된 신호 라인들은, 부가적 정보를 갖는지에 상관없이, 다중 방향으로 진행할 수 있고 또한 예를 들어 차동 쌍들, 광섬유 라인들, 및/또는 단일 종단 라인들로 구현되는 디지털 또는 아날로그 라인들인 임의의 적절한 유형의 신호 방식들로 구현될 수 있는 하나 이상의 신호들을 실제적으로 포함할 수 있다.
예들의 크기들/모델들/값들/범위들이 주어져 있을 수 있지만, 본 발명의 실시예들은 이것들과 동일한 것에만 한정되지는 않는다. 제조 기술들(예를 들어, 포토리소그래피)이 시간의 흐름에 따라 발달함에 따라, 보다 작은 크기의 디바이스들이 제조될 수 있다고 예측된다. 또한, 예시, 및 논의의 단순화를 위해 및 본 발명의 실시예들의 미리 정해진 양태들을 모호하게 하지 않기 위해, IC 칩들 및 기타 컴포넌트들에의 공지된 전력/접지 접속들은 도면들 내에 도시될 수도 있고 도시되지 않을 수도 있다. 또한, 배열들은, 본 발명의 실시예들을 불명확하게 하지 않기 위해, 그리고 그러한 블록도 배열들의 구현에 대한 상세 사항들이 그 내에서 실시예가 구현되는 플랫폼에 크게 의존한다는 사실, 즉, 그러한 상세 사항들이 통상의 기술자의 이해 범위 내에 있을 것이 틀림없을 것이라는 사실에 비추어 그러한 블록도 형태로 도시될 수 있다. 특정 상세 사항들(예를 들어, 회로들)이 본 발명의 예시적 실시예들을 기술하기 위해 제시되는 경우, 본 발명의 실시예들은 이러한 특정 상세 사항들 없이 또는 이러한 이들 특정 사항들의 변형으로 실시될 수 있음이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 설명은 제한하는 것 대신에 예시적 것으로 간주되어야 한다.
용어 "결합된다"는 관심 대상의 컴포넌트들 사이에서 직접적 또는 간접적인 임의 유형의 관계성을 지칭하기 위해 본 명세서에 사용될 수 있고, 전기적, 기계적, 유동적, 광학적, 전자기적, 전자기계적, 또는 다른 접속들에 적용될 수 있다. 게다가, "제1", "제2" 등의 용어들은 본 명세서에서 단지 논의의 편의상 사용될 수 있으며, 달리 지적되지 않는 한 어떤 특정한 시간적 또는 연대기적 의미도 수반하지 않을 수 있다.
본 발명의 실시예들의 넓은 범위의 기술들이 다양한 형태들로 구현될 수 있다는 것을 상술된 설명으로부터 통상의 기술자는 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들이 그 특정 예들과 연계하여 설명되었지만, 다른 수정들도 도면, 명세서, 및 하기 청구범위를 참조하면 통상의 기술자에게 자명하게 될 것이므로 본 발명의 실시예들의 진정한 범위는 예들에만 한정되지는 않을 것이다.

Claims (28)

  1. 충전 장치로서,
    전력을 수신하기 위한 입력;
    수신된 전력을 교류로 변환하기 위한 회로;
    상기 교류를 수신하여 초음파 에너지를 생성하고, 매질을 통해 하나 이상의 초음파 에너지를 하나 이상의 디바이스 각각에 송신하기 위한 트랜듀서들의 어레이; 및
    상기 하나 이상의 디바이스에 위치된 빔 반사기에 관하여 빔 반사 에너지에서의 차분(differential)에 기초하여, 상기 트랜듀서들의 어레이에 대하여 상기 하나 이상의 디바이스의 배향을 결정하고 상기 차분에 기초하여 상기 하나 이상의 디바이스의 이동의 3차원 특성을 결정하기 위한 피드백 메커니즘
    을 포함하고, 상기 하나 이상의 디바이스는 제1 및 제2 디바이스를 포함하고, 상기 트랜듀서들의 어레이는 제1 초음파 에너지를 상기 제1 디바이스에 제공하고, 제2 초음파 에너지를 상기 제2 디바이스에 제공하는, 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 초음파 에너지는 제1 빔 초음파 에너지이고, 상기 제2 초음파 에너지는 제2 빔 초음파 에너지인, 충전 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 어레이의 하나 이상의 트랜듀서는 상기 하나 이상의 디바이스가 상기 하나 이상의 트랜듀서에 대해 존재하지 않는 것으로 간주될 때 비활성화되는, 충전 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 어레이의 트랜듀서들은 상기 매질의 임피던스와 임피던스 매칭되는, 충전 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 어레이의 하나 이상의 트랜듀서는 선택적으로 활성화되는, 충전 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트랜듀서들의 어레이에 대하여 상기 하나 이상의 디바이스의 배열(alignment)을 결정하기 위한 회로를 포함하는, 충전 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 트랜듀서들의 어레이에 대하여 상기 하나 이상의 디바이스의 배향(orientation)을 결정하기 위한 회로를 포함하는, 충전 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 트랜듀서들의 어레이는 CMUT(capacitively machined ultrasound transducer)들을 포함하는, 충전 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디바이스는 상기 초음파 에너지를 수신하기 위한 수신기를 포함하는, 충전 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디바이스는 상기 초음파 에너지와 연관된 교류를 직류로 변환하기 위한 회로를 포함하는, 충전 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디바이스는 상기 직류를 이용하여 충전되는 전지를 포함하는, 충전 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 매질은 공기를 포함하는, 충전 장치.
  14. 충전 장치로서,
    전력을 수신하기 위한 입력;
    수신된 전력을 교류로 변환하기 위한 회로;
    상기 교류를 수신하고, 트랜듀서들의 어레이에 인접하여 위치되는 휴대용 디바이스에 송신되는 초음파 에너지를 선택적으로 생성하여 상기 휴대용 디바이스에 인접한 어레이의 트랜듀서들은 켜져(turn on) 있는 한편 상기 휴대용 디바이스로부터 멀리 떨어져 있는 어레이의 트랜듀서들은 꺼져(turn off) 있도록 하는 트랜듀서들의 어레이; 및
    상기 휴대용 디바이스에 위치된 빔 반사기에 관하여 빔 반사 에너지에서의 차분(differential)에 기초하여, 상기 트랜듀서들의 어레이에 대하여 상기 휴대용 디바이스의 배향을 결정하고 상기 차분에 기초하여 상기 휴대용 디바이스의 이동의 3차원 특성을 결정하기 위한 피드백 메커니즘
    을 포함하는 충전 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 초음파 에너지는 빔으로서 송신되는, 충전 장치.
  16. 충전 장치로서,
    전지;
    충전 패드로부터 초음파 에너지를 수신하기 위한 인터페이스 - 상기 초음파 에너지는 빔으로서 송신됨 -; 및
    상기 초음파 에너지를 전기 신호로 변환하기 위한 회로 - 상기 전기 신호는 상기 전지를 충전하는데 사용됨 -
    를 포함하고,
    상기 충전 패드는 상기 인터페이스에 송신되는 초음파 에너지를 선택적으로 생성하여, 상기 인터페이스에 인접한 어레이의 트랜듀서들은 켜져 있는 한편 상기 인터페이스로부터 멀리 떨어져 있는 어레이의 트랜듀서들은 꺼져 있도록 하는 트랜듀서들의 어레이를 포함하며,
    상기 충전 장치는 상기 인터페이스에 위치된 빔 반사기를 통해 빔 반사 에너지에서의 차분(differential)을 상기 충전 패드에 제공하기 위한 피드백 메커니즘을 더 포함하고, 상기 충전 패드는 상기 차분에 기초하여 상기 트랜듀서들의 어레이에 대하여 상기 인터페이스의 배향을 결정하고 상기 차분에 기초하여 상기 인터페이스의 이동의 3차원 특성을 결정하는,
    충전 장치.
  17. 삭제
  18. 충전 방법으로서,
    전력을 수신하는 단계;
    수신된 전력을 교류로 변환하는 단계;
    상기 교류를 수신하는 트랜듀서들의 어레이를 통해 초음파 에너지를 생성하는 단계; 및
    매질을 통해 하나 이상의 초음파 에너지를 하나 이상의 디바이스에 각각 전송하는 단계
    를 포함하고, 상기 하나 이상의 디바이스는 제1 및 제2 디바이스를 포함하고, 상기 트랜듀서들의 어레이는 제1 초음파 에너지를 상기 제1 디바이스에 제공하고, 제2 초음파 에너지를 상기 제2 디바이스에 제공하고,
    상기 충전 방법은 피드백 메커니즘을 통해 상기 하나 이상의 디바이스에 위치된 빔 반사기에 관하여 빔 반사 에너지에서의 차분(differential)에 기초하여, 상기 트랜듀서들의 어레이에 대하여 상기 하나 이상의 디바이스의 배향을 결정하고 상기 차분에 기초하여 상기 하나 이상의 디바이스의 이동의 3차원 특성을 결정하는 단계를 포함하는,
    충전 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 초음파 에너지는 제1 빔 초음파 에너지이고, 상기 제2 초음파 에너지는 제2 빔 초음파 에너지인, 충전 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디바이스가 상기 어레이의 하나 이상의 트랜듀서에 대해 존재하지 않는 것으로 간주될 때 상기 하나 이상의 트랜듀서를 비활성화하는 단계를 포함하는, 충전 방법.
  21. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 어레이의 트랜듀서들은 상기 매질의 임피던스와 임피던스 매칭되는, 충전 방법.
  22. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 어레이의 하나 이상의 트랜듀서를 선택적으로 활성화시키는 단계를 포함하는, 충전 방법.
  23. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 트랜듀서들의 어레이에 대하여 상기 하나 이상의 디바이스의 배열을 결정하는 단계를 포함하는, 충전 방법.
  24. 삭제
  25. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 하나 이상의 디바이스에 의해 상기 초음파 에너지를 수신하는 단계를 포함하는, 충전 방법.
  26. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 초음파와 에너지와 연관된 교류를 직류로 변환하는 단계를 포함하는, 충전 방법.
  27. 제18항 또는 제19항에 따른 방법을 수행하기 위한 수단을 포함하는 장치.
  28. 실행 시에, 머신으로 하여금, 제18항 또는 제19항에 따른 방법을 수행하게 하는 명령어들이 저장되어 있는 머신 판독가능 저장 매체.
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