KR102191406B1 - 유도 전력 전송기 - Google Patents

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알리 압돌카니
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애플 인크.
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Abstract

유도 전력 전송기로서, 유도 전력 전달(inductive power transfer; IPT) 필드를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 전력 전송 코일; 및 IPT 필드가 생성될 때 IPT 필드에 의해 점유되는 공간 내의 또는 상기 공간 부근 내의 물체들을 검출하도록 구성된 물체 검출 시스템을 포함하며, 상기 물체 검출 시스템은 수신기 물체와 관련된 태그에 기초하여 상기 수신기 물체를 검출하도록 구성되는, 유도 전력 전송기가 제공된다.

Description

유도 전력 전송기
본 발명은 유도 전력 전송기에 관한 것으로, 특히 유도 전력 전달 시스템을 위한 유도 전력 전송기에 관한 것이지만 이에 국한되지 않는다.
IPT(inductive power transfer; 유도식 전력 전달) 시스템들은 확립된 기술(예를 들면, 전동 칫솔의 무선 충전) 및 개발 기술(예를 들면, '충전 매트' 상에서의 핸드헬드 기기들의 무선 충전)의 잘 알려진 분야이다. 전형적으로는, 전력 전송기는 전송 코일 또는 전송 코일들로부터 시변(time-varying) 자기장 필드를 생성한다. 이러한 자기장 필드는 배터리를 충전하거나 기기 또는 다른 부하에 전력을 공급하는 데 사용할 수 있는 전력 수신기의 적절한 수신 코일에 교류 전류를 유도한다.
핸드헬드 기기들의 무선 충전을 위한 IPT 시스템들과 관련하여, 특히 무선 전력이 수신 기기에만 전송되고 상기 충전 매트 상에 배치되어 있지만 수신기 기기의 부품이 아닌 어떤 물체(예컨대, 인터페이스 표면)로서 정의될 수 있는 소위 외부 물체(foreign object)들에 전송되지 않는 것이 중요하다. 그러한 외부 물체의 전형적인 예들에는 코인들, 키들, 페이퍼클립들 등등과 같은 금속들을 포함하는 기생 요소들이 있다. 예를 들면, 기생 금속이 활성 IPT 영역에 근접해 있는 경우 상기 기생 금속이 발진 자기장으로부터 생기는 에디 전류(eddy current)들로 인해 전력 전달시 가열될 수 있다. 그러한 기생 금속의 온도가 허용할 수 없는 레벨들에 이르기까지 올라가지 않게 하기 위해 상기 전력 전송기는 전력 수신기들과 외부 물체들을 구별하고 시의적절하게 상기 전력 전달을 중단시킬 수 있어야 한다.
계면상의 외부 물체들의 가열을 검출하는 종래의 방식은 전력 손실 방법을 사용한다. 이러한 방법에서는, 수신된 전력 P PR 은 상기 전력 전송기에 의해 생성되는 자기장으로 인해 핸드헬드 기기에 구비된 전력 수신기 내에서 소산(消散)되는 총 전력량을 나타내는데 사용된다. 상기 수신된 전력은 상기 전력 수신기의 출력에서 이용 가능한 전력에 그러한 출력 전력을 생성함에 있어서 소실되는 임의의 전력을 더한 것과 같다. 상기 전력 수신기는 자신의 P PR 을 상기 전력 전송기에 전송하고 그럼으로써 상기 전력 전송기는 전력 손실이 허용 가능한 설정 한도 내에 있는지를 결정할 수 있게 하고, 전력 손실이 허용 가능한 설정 한도 내에 있는 않는 경우에, 상기 전력 전송기는 외부 물체의 존재를 나타낼 수 있는 이상작용(異常作用; anomalous behaviour)을 결정하여 전력 전송을 중단하게 한다. 그러나 이 전력 손실 계산 방법은 그 자체로는 외부 물체의 실제적인 검출을 제공하지 못하고 예상치 못한 작용의 발생만을 제공한다.
이와는 대조적으로, 국제 특허 공보 WO2014/095722호에는 1차 IPT 송신기 코일(들)과는 별도로 전송기 내에서 여기 및 검출 코일을 사용하는 외부 물체 검출 방법이 제안되어 있다. 그 경우에 검출 권선에서의 출력 전압 변화들, 또는 검출 권선의 인덕턴스 변화들이 특정 물질의 존재 가능성을 결정하는 데 사용된다. 그러나 이러한 시스템에서는 기본 인덕턴스를 결정하기 위해 복잡한 교정이 필요하다. 또한, 철류 또는 자성 물질들에 비해 금속 물질들에 민감하지 않고, 그럼으로써 외부 물체들과 친화적인 물질들, 예컨대 일반적으로 자속 제어용 페라이트를 포함하는 수신기 기기를 구별하는 수단을 제공하지 못한다. 검출에 대한 주요 IPT 필드의 바람직하지 못한 동작 영향들이 또한 고려되어 있지도 않거나 특성화되어 있지도 않아서, 상기 제안 방법이 신뢰할 수 없게 된다.
또한, 기존 방법은 충전 패드에 놓여있는 것이 있는지 지속적으로 모니터링해야 할 수 있다. 이는 시스템의 전력 소비를 증가시키고, 필요한 처리를 복잡하게 한다.
본 발명의 목적은 대중에게 유용한 선택을 제공하는 것이다.
일 예시적 실시예에 따르면, 유도 전력 전송기로서,
유도 전력 전달(inductive power transfer; IPT) 필드를 생성하도록 구성된 적어도 하나의 전력 전송 코일; 및
IPT 필드가 생성될 때 IPT 필드에 의해 점유되는 공간 내의 또는 상기 공간 부근 내의 물체들을 검출하도록 구성된 물체 검출 시스템을 포함하며,
상기 물체 검출 시스템은 수신기 물체와 관련된 태그에 기초하여 상기 수신기 물체를 검출하도록 구성되는, 유도 전력 전송기가 제공된다.
"(복수의 것들을) 포함하다", "(단수의 것을) 포함하다" 그리고 "포함하는"이라는 용어들이 여러 관할 구역 하에서 한정적 또는 포괄적 의미 중 어느 하나로 귀속될 수 있는 것으로 인식될 것이다. 본원 명세서의 목적으로, 그리고 달리 지적되지 않는 한, 이러한 용어들은 포괄적 의미를 지니도록 의도된 것이다. 다시 말하면 상기 용어들은 참조들을 직접 사용하는 열거된 구성요소들을 포함하고 아마도 다른 특정되지 않은 구성요소들 또는 요소들을 또한 포함하는 것을 의미하도록 취해질 것이다.
본원 명세서에서의 어떠한 문서에 대한 참조는 그러한 문서가 선행기술이라거나 통상적 일반 지식의 일부를 형성함을 용인하는 것이 아니다.
본 발명의 효과는 본 명세서에 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.
본원 명세서에 통합되어 본원 명세서의 일부를 구성하는 첨부도면들은 본 발명의 실시예들을 예시한 것이며, 위에 제공한 본 발명의 총괄적인 설명, 및 이하에 제공되는 실시예들의 구체적인 설명과 함께, 본 발명의 원리들을 설명하는데 도움을 주는 것이다.
도 1은 유도 전력 전달 시스템의 개략도이다.
도 2는 유도 전력 전송기 및 인접 수신 코일의 개략도이다.
도 3은 인버터 및 물체 검출 시스템의 회로도이다.
도 4는 전송 코일들의 어레이의 개략도이다.
도 5는 도 4의 전송 코일의 물체 검출 시스템의 회로도이다.
도 6은 수신기 코일이 자석을 생성하는데 사용되는 수신기 회로의 회로도이다.
도 7은 외부 자석(foreign magnet)들의 존재를 상호 관련시키기 위해 사용되는 회로 파형도이다.
도 8a 내지 도 8e는 대안적 수신기 구성의 개략도들이다.
유도 전력 전달(IPT) 시스템(1)이 전반적으로 도 1에 도시되어 있다. 상기 IPT 시스템은 유도 전력 전송기(2) 및 유도 전력 수신기(3)를 포함한다. 상기 유도 전력 전송기(2)는 (주전원 또는 배터리와 같은) 적절한 전력 공급원(4)에 연결되어 있다. 상기 유도 전력 전송기(2)는 변환기(5), 예컨대 (사용되는 전력 공급원의 유형에 따른) AC-DC 변환기 및 인버터(6), 예컨대 (존재하는 경우) 상기 변환기(5)에 연결된 인버터(6) 중의 하나 이상을 지니는 전송기 회로를 포함할 수 있다. 상기 인버터(6)는 전송 코일 또는 전송 코일들(7)에 AC 신호를 공급하고 그럼으로써 상기 전송 코일 또는 전송 코일들(7)이 교류 자기장을 생성하게 한다. 일부 구성들에서, 상기 전송 코일(들)(7)은 또한 상기 인버터(5)에서 분리된 것으로 고려될 수 있다. 상기 전송 코일 또는 전송 코일들(7)은 병렬 또는 직렬로 커패시터들(도시되지 않음)에 연결되어 공진 회로를 생성할 수 있다.
제어기(8)는 유도 전력 전송기(2)의 각각의 부품에 연결되어 있을 수 있다. 상기 제어기(8)는 상기 유도 전력 전송기(2)의 각각의 부품으로부터의 입력들을 수신하고 각각의 부품의 동작을 제어하는 출력들을 생성한다. 상기 제어기(8)는 예를 들면 전력 흐름, 튜닝, 송신 코일들에 선택적으로 에너지를 가함(energising), 유도 전력 수신기 검출 및/또는 통신을 포함하여, 자신의 기능들에 따라 상기 유도 전력 전송기(2)의 다양한 실시형태들을 제어하도록 구성된 단일 유닛 또는 개별 유닛들로서 구현될 수 있다.
상기 유도 전력 수신기(3)는 수신 코일 또는 수신 코일들(9)을 포함하며, 상기 수신 코일 또는 수신 코일들(9)은 수신기 회로에 연결되어 있고, 상기 수신기 회로는 전력 컨디셔닝 회로(10)를 포함할 수 있으며, 상기 전력 컨디셔닝 회로(10)는 다시금 전력을 부하(11)에 공급한다. 상기 유도 전력 전송기(2) 및 상기 유도 전력 수신기(3)의 코일들이 적절히 연결되어 있는 경우에, 상기 전송 코일 또는 코일들(7)에 의해 생성된 교류 자기장은 상기 수신 코일 또는 코일들(9)에 교류 전류를 유도한다. 상기 전력 컨디셔닝 회로(10)는 상기 유도된 전류를 상기 부하(11)에 적합한 형태로 변환하도록 구성되고, 예를 들면 전력 정류기, 전력 조절 회로, 또는 이들 양자 모두의 조합을 포함할 수 있다. 상기 수신 코일 또는 코일들(9)은 병렬 또는 직렬로 커패시터들(도시되지 않음)에 연결되어 공진 회로를 형성할 수 있다. 몇몇 유도 전력 수신기들에서는, 상기 수신기가 상기 수신 코일 또는 코일들(9)의 튜닝, 상기 전력 컨디셔닝 회로(10)의 동작 및/또는 통신을 제어할 수 있는 제어기(12)를 포함할 수 있다.
"코일(coil)"이라는 용어는 전류가 자기장을 생성하게 해주는 도전성 구조를 포함할 수 있다. 예를 들면, 유도 "코일들"은 3차원 형상들 또는 2차원 평면 형상들의 도전성 와이어, 인쇄 회로 보드(printed circuit board; PCB) 기법들을 사용하여 복수의 PCB '층들' 상에 3차원 형상들로 제조된 도전성 재료, 그리고 다른 코일 형상들일 수 있다. 단수로 이루어지거나 또는 복수로 이루어진 "코일"이라는 용어의 사용은 이러한 의미에서 제한적이지 않은 것이다. 애플리케이션들에 따라 다른 구성들이 사용될 수 있다.
IPT 전송기가 관련 수신기 기기들(예를 들어, 모바일폰, 원격 제어기 등)에 선택적으로 전력을 제공하고 외부 물체(예를 들어, 페이퍼클립, 동전 등)에는 전력을 제공하지 않는 것이 특정 애플리케이션들에서 바람직할 수 있다. 이를 위해, IPT 전송기는 OD(Object Detection) 시스템을 포함할 수 있다. OD 시스템은 전송기에 근접해 있는 수신기 기기들을 검출할 수 있으며, 또는 인접한 수신기 기기가 있는 경우에만, 전송 코일을 활성화하거나 전송 코일이 활성화되도록 유발할 수 있다. (예를 들어 충전 매트 상의) 코일들의 어레이와 같은 다수의 전송 코일들이 있는 상황에서, OD 시스템은 하나 이상의 수신기 기기들에 인접한 코일(들)의 서브세트를 활성화시키거나 활성화되도록 유발할 수 있다.
수신기 기기들은 "수신기 태그(receiver tag)들"을 포함할 수 있다. 수신기 태그들은 OD 시스템에 의해 검출 가능하고 일반적으로 외부 물체들에 존재하지 않는 하나 이상의 고유 속성들 및 특성들을 포함할 수 있다. OD 시스템은 태그들과의 상호 작용을 통해 수신기 태그들의 존재 및/또는 근접성을 검출하는(또는 보다 정확하게, 수신기 태그들의 특정 속성들 또는 특성들을 검출하는) 하나 이상의 객체 검출기들 또는 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 센서들은 OD 시스템의 일부로서 특수 요소들로서 제공될 수 있거나, 전송기 회로 자체가 이러한 센서들로서 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 전송기의 제어기는 OD 시스템의 일부 또는 전부를 형성할 수 있다. 이러한 방식으로, 수신기 태그들은 전력 전송기가, 전력 수신기가 전력 전송기 근처에 언제 있는지를, 더욱 구체적으로는 수신기 태그들이, 그리고 이에 따라 수신기 기기가 전송기 코일들이 작동될 때 상기 전송기 코일들 중 하나 이상에 의해 생성된 IPT 필드가 차지할 공간 내에 언제 존재하는지를 식별할 수 있게 하는 식별 요소들로서 작용한다. 상세히 후술되는 바와 같이, 이러한 식별 요소들은 수신기 기기의 존재만이 감지될 수 있도록 또는 존재하는 수신기 기기의 유형이 확인될 수 있도록 구성될 수 있으며, 이는 (예를 들어 멀티-모드 IPT 시스템의 경우와 같이) 상이한 수신기 유형들에 특정한 전력 전달 모드들을 규정하는(enacting) 전력 전송기를 보조할 수 있다.
OD 시스템의 센서들은 충전 매트의 하나 이상의 전송 코일들에 연결될 수 있다. 전력 전송기에 의해 생성된 자속에 의해 에너지를 공급받을 수 있는(energising) 외부 물체(foreign object)들(예를 들어, 페이퍼클립, 동전 등과 같은 금속 물체)이 전송기 상에 놓여질 때, 그러한 외부 물질들에 "수신기 태그"들이 없기 때문에 충전 매트의 전송 코일 또는 코일들은 활성화되지 않을 것이다. 역으로, 수신기 기기들이 충전 매트 상에 놓여질 때, OD 시스템은 수신기 물체들의 인접 수신기 태그들을 검출하며, 그리고 다른 조건 설정들에 기초하여 또는 다른 조건 설정들과 함께 충전 매트의 전송 코일 또는 코일들을 활성화시키거나 활성화되도록 유발한다.
도 2는 인접 수신기 물체를 검출하는 OD 시스템의 예를 도시한다. 전송 코일(들)(7)은 IPT 필드 내의 또는 IPT 필드에 인접한 물체들을 검출하도록 구성된 전력 전송기(2)의 물체 검출(OD) 시스템 또는 요소(202)와 연관된다.
수신 코일(9)은 수신기 태그 또는 요소(204)와 연관되거나 인접해있다. 수신 코일(9)은 모바일폰, 원격 제어, 태블릿 등과 같은 임의의 적절한 수신기의 일부일 수 있다. 수신기 태그(204)는 OD 시스템(202)에 의해 검출 가능하고 일반적으로 외부 물체에는 존재하지 않는 하나 이상의 고유한 속성들 또는 특성들을 포함할 수 있다.
수신기 태그들 및 대응하는 OD 시스템들의 비-제한적 예들은 다음을 포함한다 :
- 영구 자석을 포함하는 수신기 태그, 그리고 영구 자석에 반응하고 다른 자석에는 반드시 반응할 필요가 없도록 구성된 자기 센서들을 포함하는 OD 시스템.
- 비-영구 자석(예를 들어, 전자석)을 포함하는 수신기 태그, 그리고 수신기 태그가 (예를 들어 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 일부 통신 신호(예를 들어, 변조된 IPT 신호)를 통해, 또는 예를 들어 전송기의 IPT 코일(들) 또는 OD 시스템의 다른 자석으로부터의 자속의 수신을 통해) 전송기에 근접하게 될 때 비-영구 자석이 활성화되게 하는 OD 시스템 또는 전송기 제어. 이는 DC 전압으로 에너지를 공급받는 수신기 코일을 사용하여 구현될 수 있다. 이를 사용하여 수신기가 식별되면, 수신기 코일은 전력 수신을 시작할 수 있도록 전원이 차단되며, 그리고 OD 시스템(202)은 분리disconnect)가 결정될 때까지 수신기 식별 모드에 머문다. 수신기 분리는 전력 전달, 시간 기간 또는 다른 통신 채널들을 측정함으로써 결정될 수 있다.
- 코딩된 반사 표면(coded reflective surface)을 포함하는 수신기 태그, 그리고 반사된 광 패턴들을 측정하도록 구성된 광 검출기를 포함하는 OD 시스템.
앞서 언급했듯이, 수신기 태그의 특성들은 수신기 기기의 유형뿐만 아니라 존재 여부도 OD 시스템에 의해 확인될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 예들의 영구 또는 비-영구 자석의 자성 물질은 (예를 들어, 일정한 강도, 품질 또는 다른 특성의) 고유의 자속이 OD 시스템 센서들에 유도되거나 또는 다른 예의 반사면이 수신기 유형에 따라 고유하게 코딩되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상이한 수신기 유형들은 수신기-측 부하의 효과적인 전력 공급/충전을 위해 상이한 전력 레벨을 필요로 하는 유형, 특정 산업 표준 또는 상이한 버전의 산업 표준의 프로토콜들에 의존하는 유형일 수 있으며, 또는 상이한 기기들(예를 들어, 셀룰러 폰, 웨어러블 기기들 등)일 수 있다. 그러한 경우, OD 시스템은 이러한 상이한 특성들에서 분별될 수 있는 센서(들) 또는 제어, 또는 개별 수신기 유형들에 대한 개별 센서들을 제공받을 수 있다.
도 6은 수신기 코일 기반 "자석"을 구현하는데 사용될 수 있는 회로(600)의 예를 도시한다. 기기의 배터리(602)에서 이용 가능한 DC 전력은 Rx 코일(604)을 구동하고 정적 자기장을 생성하여 센서를 활성화하는데 사용될 수 있다. 센서를 활성화하기 위해 필요한 자속 밀도는 자석을 생성하는데 필요한 DC 전력의 양을 최소화하기 위해 매우 낮게(~ 수밀리 테슬라) 의도적으로 선택될 수 있다.
도 6에서, 배터리가 정적 자기장(전자석)을 제공하기 위해 사용될 때, 스위치들 S1, S2은 폐쇄되며, 스위치들 S3, S4은 개방되어, 코일을 수신기 회로로부터 고립시킨다. 이는 전자기 모드에서 간헐적으로(intermittently) 또는 사용자가 수동으로 무선 충전 모드를 선택할 때 작동할 수 있다. 마찬가지로, Rx 코일(604)이 수신 전력 모드에 있을 때, 스위치들 S3, S4은 폐쇄되고 상부 스위치들 S1, S2은 개방된다. 이는 자석을 포함하는 공간 및 비용을 줄이고 결과적으로 유도되는 간섭 또는 필요한 차폐를 줄일 수 있다는 이점을 가질 수 있다.
도 2로 돌아가서, 수신기 기기의 수신 코일(9)은 영구 자석을 포함하거나 영구 자석으로 구성된 수신기 태그(204)를 갖는 것으로 도시된다. 수신기 태그(204)는 실질적으로 수신 코일(9)의 중심에 위치한다. 대안적으로, (예를 들어 수신기 코일이 완전히 감긴 나선이거나 코일 내에 배치된 페라이트 물질을 갖기 때문에) 수신기 코일이 수신기 태그의 배치를 위한 공간을 갖지 않는다면, 수신기 태그(204)는 여전히 검출을 가능하게 하는 상대적 위치에서 수신 코일(9)의 외부에 위치될 수 있다. 대안적으로, 수신기 코일(또는 수신기에 다수의 코일들이 존재하는 경우 수신기 코일들) 내부 또는 외부, 또는 이러한 위치들 모두의 조합에 배치된 다수의 태그들이 제공될 수 있다. 태그(들)는 수신기 코일의 평면에 또는 상이한 평면에 배치될 수 있으며, 또는 태그와 코일의 상대 치수에 따라 평면 밖으로 돌출될 수 있다.
영구 자석이기 때문에, 수신기 태그(204)는 자기장(206)을 갖는다. 수신기 태그의 영구 자석의 자기장은 OD 시스템(202) 및 애플리케이션의 요건들에 따라 조정될 수 있다. 예를 들어, 영구 자석의 자성 물질의 밀도는 특정 강도 또는 부피의 자기장을 제공하도록 선택될 수 있다.
무선 전력 전달에 영향을 줄 수 있는 전력 전송기의 IPT 코일들과의 상당한 결합을 야기하지 않기 위해, 연관 자석(204)의 자기장은 전송 코일(들)(7)의 자기장 보다 낮다. 예를 들어, 적어도 100 배는 더 낮을 수 있다. 대안적으로, 수신기 태그가 비-영구 자석인 OD 시스템의 실시예들에서, 비-영구 자석이 식별을 제공하기 위해 일시적으로 활성화된다면, 전력 전송기의 IPT 코일(들)은 물체 센서의 적어도 일부로서 사용될 수 있으며, 이 경우, 비-영구 자석의 자계 강도는 전송기 코일(들)과의 커플링을 발생시키기에 충분하다.
전송기(2)의 OD 시스템(202)은 수신기 태그(204)의 자계(206)에 의해 그 내부에 야기된 자속(206)을 검출하는 하나 이상의 자기 스위치(magnetic switch)들, 센서들 또는 릴레이들을 포함할 수 있다.
도 2의 예에서, OD 시스템(202)은 전송기(2)의 제어기(8)에 연결된 별도의 컴포넌트로서 도시되어 있으므로, OD 시스템(202)이 수신기 태그를 검출할 때, 제어기(8)가 인버터(6)를 작동시키도록 유발하여, 전송 코일(들)(7)에 전력을 공급한다. 대안적으로, OD 시스템은 제어기(8)와 일체로 된 부분(integral part)일 수 있다. 어느 경우든, OD 시스템(202)은 자속 수용에 응답하는 임의의 적절한 스위치, 센서 또는 릴레이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 이는 홀 효과(Hall-Effect) 스위치, 리드(Reed) 스위치, 또는 이들 또는 다른 유형들의 조합과 같은 자기 스위치일 수 있다. 자기 스위치들은 보통 개방되어 있거나(자기장이 존재할 때 닫힘), 또는 보통 닫혀있을 수 있다(자기장이 존재할 때 개방됨). OD 시스템의 검출 메커니즘 유형의 선택은 많은 요인들에 의해 지배될 수 있지만, 전형적인 무선 전력 전달 시스템의 경우에, OD 시스템, 그리고 이에 따라 센서 메커니즘은 넓은 범위의 작동 온도(예를 들어, 약 -40 ℃ 내지 150 ℃)를 견딜 수 있는 것이 바람직하다. 수신기 태그(204)와 마찬가지로, OD 시스템 센서는 각각의 전송 코일(7) 내부 또는 외부에 배치될 수 있다. 예를 들어, 수신기 태그가 관련 수신기 코일 내에 있다면, 또는 수신기 태그가 오프셋된다면, (전송기 코일이 완전히 감긴 나선형이 아니거나 또는 그러한 배치를 방지하는 페라이트 물질을 페라이트 물질을 갖지 않음을 고려할 때) 전송기 코일 내에 OD 센서를 배치하여, OD 센서가 전송기 코일로부터 상응하게 오프셋되게 하는 것이 유리할 수 있다. 태그 및 센서들의 상대적 배치는 IPT 시스템의 실제 구성과 전송기 및 수신기 코일들을 전력 전달을 위해 정렬할 필요성에 의존한다. 또한, 전송기에 대한 수신기 기기의 위치에 독립적인 검출을 제공하기 위해, 상기 코일들 내부 또는 외부에 또는 이러한 상대적 위치들의 조합으로 배치될 수 있는 복수의 센서들은 상기 전송기 코일 또는 각각의 전송기 코일에 대해 사용될 수 있다.
유리하게는, OD 시스템은 수신기 태그(204)의 영구 또는 비-영구 자석에 의해서만 활성화될 것이며, 비-자성 금속 물체들에 의해서는 활성화되지 않을 것이다. 또한, OD 시스템은 오직 특정 자속 강도에 의해서만 활성화되도록 고도로 튜닝될 수 있어서, 임의의 자석보다는 대응하는 관련 자석을 이용하여 수신기 물체를 선택적으로 검출하는 것을 보장할 수 있다. 그러나 높은 수준의 튜닝(tuning)은 특정 상황들에서 비-검출을 유발할 수 있다. 주어진 애플리케이션에서, 자석과 자기 스위치 사이의 특정 거리는 스위치가 상태를 변경하는 설계 고려사항들에 따라 식별될 것이다. 예를 들어, 전송기 및 수신기 코일들은 전원을 공급받기 전에 상당히 결합되어야 하지만, 동일하게 완벽한 정렬은 바람직하지 않거나 필요하지 않을 수 있다. 거리는 z 높이, x/y 거리, 또는 이들의 조합을 기준으로 할 수 있으며, 스위치의 감도 및/또는 자석의 강도를 선택함으로써 조정될 수 있다.
한편, OD 시스템이 튜닝되지 않으면, 불리하게는, 수신기의 일부가 아닌 외부 영구 자석에 의해 활성화될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 전송기가 외부 자석에 의해 활성화된다면, 이는 무부하 상태이므로, 최소 전력이 낭비된다. 또한, 무부하 상태에서, 작동하는 전송기상의 자석은 작동하는 전송기의 외부 금속 물체들에서 발생할 수 있는 것처럼 가열하지 않는다. 따라서, 외부 자석들과 연관된 결과는 무시할 만하다. 추가로, 전송기와 수신기 간의 통신이 소위 '전력 계약(power contract)'을 수립하고 유지하는데 사용되는 IPT 시스템들에서, 실제 전력 전달은 실제 수신기가 존재할 때만 발생할 것이다. 즉, 외부 자석이 전송기를 활성화시켰다면, 전송기는 이 활성화를 유발한 물체/기기와의 통신을 시도한다. 물체가 외부 자석이라면 반응하지 않을 것이고, 이 경우 전송기는 충전을 종료한다.
수신기와 전송기 사이에 금속 물체, 소위 "간섭하는(intervening)" 또는 "중첩하는(overlapping)" 외부 물체가 위치하는 경우에도 전송 코일이 수신기에 의해 활성화될 수 있다. 이는 금속 외부 물체의 가열을 야기할 수 있으며, 이로 인해, 기생 외부 물체로의 손실을 통한 전력 전달 효율의 저하 및 가능한 안전 문제를 유발할 수 있다. 이에 대한 가능한 해결책은 센서가 자석에 의해서만 활성화될 때의 센서의 전압 또는 전류 파형이 자석 + 금속 물체에 대한 파형과 비교되는 상관 방법을 포함한다. 센서가 오직 자석에 의해서만 활성화될 때의 센서의 반응은 자석 + 금속 물체에 의해 활성화되는 경우와는 다르다는 것이 관찰되었다. 그러한 정보는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어 수단을 통해 (예를 들어, 제어기 또는 OD 시스템과 관련된 메모리 내 룩업 테이블(lookup table)로서) OD 시스템 또는 전송기 제어기로 모델링되고 프로그래밍될 수 있으며, 이 때, 상기 제어기 또는 OD 시스템은 검출 파형 또는 신호들의 측정을 가능하게 하도록 구성된다. 그 다음, 작동 시에 측정된 실제 파형은 이러한 비-전원 공급 이벤트를 구별하기 위해 예시적/공지된 파형 중 하나와 상관된다. 다른 솔루션은 중첩 FO/수신기 시나리오를 극복하기 위해 영구 자석 옵션을 다른 FOD 방법(즉, 전력 손실 계산 등)과 결합하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 센서의 전압 및/또는 전류를 모니터링할 때, 수신기로부터의 자석이 전송기에 놓일 때, 도 7과 같이 특성 Vs 또는 Is 대 시간 파형이 관찰된다. 유효 자석을 갖는 Rx는 Tx 상에 배치되며, 이 때, Rx 자석에 대한 제1 파형(702)은 Tx 센서와 정렬되며, 제2 파형(704)은 Rx 자석 오프셋과 정렬된다. 제2 파형(704)은 제1 파형(702)과 동일한 특성의 형상이지만, Rx 자석이 Tx 센서로부터 멀리 떨어져 있기 때문에 더 낮은 진폭을 갖는다. 동전과 같은 외부 물체가 존재하는 제3 파형(706)은 외부 물체가 없는 파형들(702, 704)에 비해 왜곡되거나 다른 형상을 갖는다. 이러한 상이한 형상은 검출된 형상과 기준 파형 형상(702 또는 704)과 상관시킴으로써 검출될 수 있으며, 그리고 충분히 상이하다면 외부 물체의 존재가 선언될 수 있으며, 전력 전달이 방지되거나 중단될 수 있다. 기준 파형 형상은 실험적으로 결정될 수 있으며, 예를 들어 Tx의 룩업 테이블에 포함될 수 있다. 검출된 파형(702, 704, 706)의 형상을 기준 파형과 상관시키기 위해 다양한 통계적 방법들이 사용될 수 있고, 그리고 미리 결정된 임계값 이상의 차이가 계산되면, 외부 물체의 존재가 전력 전달 제어 프로세스에 선언된다.
검출된 파형을 기준 파형과 상관시키기 위한 예시적 통계 방법은 상호-상관이다. 검출된 파형 평균 진폭을 정규화하고 상호 상관 함수를 적용함으로써, 두 파형의 형상이 비교될 수 있다. 두 개의 이산 시퀀스들 x[n] 및 y[n]의 상호 상관은 방정식 (1)에 도시된 바와 같이 수학적으로 표현될 수 있다.
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(1)
예를 들어, Rx 전용 파형에 의해 활성화될 때 센서의 기준 (정규화된) 전압 또는 전류 파형(도 7에 도시된 702 또는 704 중 하나)은 이산 시퀀스 x[n]으로 표현된다. y[n]은 센서가 Rx 및 그 사이에 배치된 금속 물체에 의해 활성화될 때 검출된 파형(706)을 나타낸다.
시퀀스 x[n](Rx에 의한 센서 활성화의 기준 전압/전류)는 금속이 사이에 배치될 때 센서의 정규화된 전압/전류 y[n]와 상호-상관된다. 이는 외부 물체의 존재를 나타내는 임계값 이하의 상호 상관 곱 Rxy[l]을 야기할 것이다. 한편, 파형이 외부 물체 없이 검출될 때, 정규화된 상호-상관 곱은 임계값 이상일 것이므로, Rx만 존재함을 나타낸다. 당업자는 다른 통계적 또는 패턴 인식 방법들이 대안적으로 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
디지털 홀 효과 센서를 사용하여, 금속 외부 물체가 있는 Rx를 배치하면 최소 자기장 강도가 검출될 때 그러한 센서의 정상 출력 응답의 측정 가능한 왜곡이 유발됨이 관찰되었다. 이 구현에서는, 정규화가 필요하지 않으며, 오직 상호-상관 계산만이 필요하다. 다시 임계값 이상의 상관-관계는 Rx만이 존재하는 것을 나타내지만, 임계값 이하의 상관-관계는 Rx 및 금속 외부 물체의 존재를 나타낸다.
도 3은 인버터(5) 및 물체 검출 시스템의 예시적 구현을 도시한다. OD 시스템은 두 개의 홀 효과 스위치들(302, 304)을 포함하며, 각각은 전송 코일 회로들의 관련 전력 스위치들(S)을 통해 전송 코일(각각 306, 308)에 연결되며, 그리고 교차로(junction)(310)를 통해 인버터(5)에 연결되며, 이로써 폐쇄 루프 제어를 제공한다. 전력 스위치들(S)은 인버터(5)로부터의 전력이 전송 코일들 내에서 선택적으로 흐를 수 있게 하는데 사용되며(또한 각 회로에 평활 커패시터가 도시되어 있다), 이로써, 연결된 수신기에 전력을 전달하기 위해 어느 전송 코일이 사용되는지를 선택한다. 각각의 홀 효과 스위치는 연관 전력 스위치(S)의 동작을 제어하는데 사용된다. 예를 들어, 전력 스위치들은 BJT(bipolar junction transistor), FET(field effect transistor) 등 같은 트랜지스터, 그리고 이것들의 임의의 변형들일 수 있다. 이러한 예들에서, 홀 효과 스위치들은 (예를 들어 FET의 게이트에) 각각의 전력 스위치 트랜지스터의 제어 단자에 연결된다.
기본적으로, 홀 효과 스위치들(302, 304)은 일반적으로 개방되어 있고, 이에 따라 전력 스위치들(S)은 개방되고, 인버터(5)는 전송 코일들(306, 308)에 전력을 공급하지 않는다. 스위치(302 또는 304)가 근접 수신기의 수신기 태그에 의해 활성화될 때, 그 스위치는 닫히고, 그에 의해 연관된 전력 스위치(S)가 닫히고, 인버터(5)로부터의 전류가 대응 전송 코일(306 또는 308)로 흐르게 한다. 이러한 회로 설계는 적절한 전송 코일에 전력을 공급하기 위한 통신 또는 제어 회로의 필요성을 감소시킬 수 있다. 도시된 예에서, 인버터(5)는 하프-브리지 구성으로 도시되어 있지만, 당업자라면 풀-브리지 구성 또한 적용 가능하다는 것을 이해할 것이다. 추가로, 도시된 예에서, 통상적인 자기 스위치들은 인버터로부터의 비교적 높은 전류를 대처할 수 없기 때문에, OD 시스템의 자기 스위치들은 전송 코일들에 직접 연결되지 않는다. 이에 따라, 그러한 고전류에 대해 정격인 전력 스위치들이 사용되며, 그리고 자기 스위치들은 비교적 낮은 전류로 전력 스위치들을 제어할 수 있다. 그러나, 애플리케이션에 따라서, 무선 전력 시스템에 의해 전달되는 전력 레벨이 비교적 낮다면, 전력 스위치들이 생략될 수 있고, 전송 코일들에 직접 연결하는데 자기 스위치들이 사용될 수 있다.
전송 코일 어레이의 예가 도 4에 도시되어 있다. 각각의 전송 또는 IPT 코일(402, 404, 406, 408, 410, 412, 414 및 416)은 전송기의 하나 이상의 인버터들로부터 AC 신호에 의해 유도된 자기장을 강화/형성(shaping)하기 위해 코일 내에 체계적으로 배열된 다수의 IPT 페라이트 요소(미도시)를 포함할 수 있다. IPT 코일들(402-416)은 직사각형 어레이 구조로 배열될 수 있고, 그리고 선형(2D), (도 4에 도시된 바와 같이) 중첩 또는 3(3D) 배열될 수 있다.
IPT 코일들(402-416)은 예시적인 구성에서 자기 스위치들(A1-H1)과 인터리빙된다. 도 4의 예시적인 중첩된 전송기 코일 배열에서, '하부' 층의 각 전송 코일(402-412)(즉, 참조번호 402 내지 412의 코일들은 '상부' 층의 코일들(414 및 416)에 의해 중첩됨)은 전송 코일(502)의 각각의 측면 및 중앙에 배치된 많은 자기-스위치들 또는 자기-스위치 그룹과 연관되는 반면, '상부' 층의 전송 코일들(414 및 416)은 각각 자기 스위치와 연관된다. 이 설명에서, '하부' 및 '상부'라는 용어는 전력 수신기들이 충전/전력 공급되도록 배치될 수 있는 전력 전송기의 충전 매트의 계면(interface surface)에 대해 사용되는데, 여기서 "상부"는 "하부"보다 상기 계면에 더 가깝다.
또한, 코일들(406, 408)이 코일들(402, 410, 404, 412) 사이에 있기 때문에, 이러한 '내부' 코일들(406, 408) 각각은'외부' 코일들(402, 404, 410, 412) 보다 더 큰 자기 스위치 그룹과 관련된다. 이에 따라, 도 4에 도시된 바와 같이, 하부 층에서, 참조번호 402의 코일은 세 개의 자기 스위치들(A1-A3)과 연관되며, 참조번호 404의 코일은 세 개의 자기 스위치들(B1-B3)과 연관되며, 참조번호 406의 코일은 네 개의 자기 스위치들(C1-C4)과 연관되며, 참조번호 408의 코일은 네 개의 자기 스위치들(D1-D4)과 연관되며, 참조번호 410의 코일은 세 개의 자기 스위치들(E1-E3)과 연관되며, 그리고 참조번호 412의 코일은 세 개의 자기 스위치들(F1-F3)과 연관되며, 그리고 상부 층에서, 참조번호 414의 코일은 하나의 자기 스위치(G1)와 연관되며, 참조번호 416의 코일은 하나의 자기 스위치(H1)와 연관된다. 이러한 배치는 수신기가 전송 코일(들)에 근접한 경우에 수신 코일(들)에 전력을 공급하기 위해 전송 코일들에 의해 IPT 필드가 생성될 수 있는 확장된 영역을 제공하도록 전력을 공급받을 수 있는 전송 코일들의 수를 최대화하면서, OD 시스템에 의한 상당히 정밀한 검출을 보장한다.
특히, 전송 코일(402) 및 관련된 3 개의 자기 스위치들(A1, A2, A3)의 배열에서, 참조번호 A1의 자기 스위치는 코일(402) 내에 위치하며(실질적으로 코일의 중심에 도시되어 있음), 참조번호 A2의 자기 스위치는 인접 코일(404)에 대하여 코일(402)의 제1 '내부' 측(도 4에서 우측으로 도시됨)에 있으며, 그리고 참조번호 A3의 자기 스위치는 인접 코일(406)에 대하여 코일(402)의 제2 '내부' 측(도 4에서 하부측으로 도시됨)에 있다. 다른 외부 코일들(404, 410, 412) 및 관련 자기 스위치들(B1-B3, E1-E3, F1-F3)에 대해 유사한 배열들이 사용되며, 이로써, 자기 스위치들은 연관 전송기 코일 내에 또는 그 코일과 상기 어레이의 인접 코일(또는 더 큰 어레이 내 코일들) 사이에 있다. 이러한 구성으로, 수신기 태그를 포함하는 수신기 물체는 관련된 자기 스위치들 중 어느 하나의 부근에 배치된다면 전송 코일(402)을 활성화시킬 수 있다.
코일들(402, 404) 사이에 배치된 (수신기 태그를 포함하는) 수신기는 (참조번호 402의 코일과 연관된) 자기 스위치(A2) 및 (참조번호 404의 코일과 연관된) 자기 스위치(B2) 둘 다 활성화시킬 수 있다. 이 경우, 수신기 코일은 전송 코일들(402, 404) 모두에 연결될 수 있다. 이러한 연결은 전송기의 제어기에 의해 사용되어, 코일들 중 하나 또는 모두가 전력 전달을 개시하도록 에너지를 공급받는지 여부를 결정할 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 전송기 코일을 사용하여, 수신기의 전력 요구 사항을 충족시키는 전달된 전력의 양을 증가시킬 수 있고 그리고/또는 전력 수신기의 재충전 가능한 부하의 충전을 가속화할 수 있다).
추가로, 전송 코일(406) 및 관련된 네 개의 자기 스위치들(C1, C2, C3 및 C4)의 배열에서, 참조번호 C1의 자기 스위치는 코일(406) 내에 위치하며(실질적으로 코일(406)의 중심에 도시되어 있음), 참조번호 C2의 자기 스위치는 코일(406)의 제1 '내부' 측(도 4에서 상부측으로 도시됨)에 있으며, 참조번호 C3의 자기 스위치는 코일(406)의 제2 '내부' 측(도 4에서 우측으로 도시됨)에 있으며, 그리고 참조번호 C4의 자기 스위치는 코일(406)의 제3 '내부' 측(도 4에서 하부측으로 도시됨)에 있다. 자기 스위치들이 관련된 전송기 코일 내에 있도록 또는 그 코일과 상기 어레이의 인접 코일들 사이에 있도록, 다른 내부 코일들(408) 및 관련 자기 스위치들(D1-B4)에 대해 유사한 배열이 사용된다. 이러한 자기 스위치들 중 어느 하나 위에 충전 패드 상에 배치된 수신기 태그를 포함하는 수신기는 전송 코일(406)을 활성화시킬 것이다.
임의의 수의 전송 코일들은 임의의 적절한 구성에서 임의의 적절한 개수의 자기 스위치들과 연관될 수 있다.
도 5는 전송 코일(404)에 대한 예시적 회로도를 도시한다(유사한 배열은 다른 외부 코일들에 대해 적용되고, 그리고 유사한 배열들은 내부 코일들에 대해 적용된다). 세 개의 홀 효과 스위치들(B1-B3)은 병렬로 배열되고, 전송 코일(404) 및 인버터 사이에 직렬로 연결된다. 상기 스위치들(B1-B3) 중 하나 이상이 (적절한 영구 또는 활성화된 비-영구 자석의 근접성에 의해) 활성화된다면, 인버터는 전송 코일(404)에 전력을 공급한다.
대안적으로, 전송기 코일들의 어레이에 대한 수신기의 위치를 대략적으로 결정하고 그리고 전송기 코일들의 가장 적절한 조합에 에너지를 가하여 수신기에 연결하기 위해 3D형 홀 효과 기기들이 사용될 수 있다. 그러한 기기들은 유사한 수준의 위치 민감성을 위해, 도 4에 도시된 스위치들의 수를 감소시키는데 사용될 수 있다.
도 8a 내지 도 8e에 도시된 추가 대안예에서, 각각의 수신기는 다수의 태그들 또는 영구 자석들을 제공받을 수 있다. 이 경우, 오직 하나의 센서(자기 스위치)만이 각 Tx 코일의 중앙에 제공된다. 다른 Rx 위치들에서의 검출을 가능하게 하기 위해, 몇 개의 영구 자석들이 대신 Rx에 분배된다. 이러한 방식으로, 센서는 Tx 코일과 중심에서-중심에 위치하지 않을 때 중앙 자석 또는 측면 자석들에 의해 활성화될 수 있다. 이 접근법은 필요한 센서들의 수, 필요한 Tx 코일들의 수, 또는 Tx 코일들의 층 수, 복잡성 및 비용을 감소시키는 이점을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 8a에서, 수신기는 수신기 코일(804) 내에, 그 대전면을 가로질러 분포된 7 개의 자석들(802)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 전송기는 직사각형 어레이의 6개의 코일들(806)로 구성되며, 각각의 코일은 각각의 중심에 영구 자석(808)을 구비한다. 도 8a의 Rx 위치에서, 코일들이 활성화되지 않을 것이다. 도 8b에서, 오직 코일 2 만이 활성화될 것이다. 도 8c에서, 코일 1 및 코일 2가 활성화될 것이다. 도 8d에서, 코일 1 및 코일 3이 활성화될 것이다. 도 8e에서, 코일 1 및 코일 4가 활성화될 것이다. 추가 대안예에서, Rx의 하부면 주위에 자성 물질의 리본이 배치될 수 있다.
IPT 시스템은 전송기가 불필요하게 전원 공급받는 것을 피할 수 있다. 기본적으로, 전송기는 부하가 없을 때 대기 전력원으로서 꺼진 상태를 유지하기 때문이다. 전송기가 전송 코일들의 어레이를 갖는 경우, 검출된 수신기 기기에 대해 배치된 어레이의 전송 코일 또는 코일들만이 파워온되며, 이로써, 사용자들 또는 다른 물체들이 자기장에 노출되는 것이나 전력이 낭비되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 충전 패드 상의 또는 그 부근의 (금속을 포함하여) 외부 물체들의 존재로 인한 전송 코일들의 활성화가 방지될 수 있다. 또한, 전송기로부터 전력을 수신하는 수신기들은 외부 또는 다른 물체들이 전송기 계면의 다른 부분들에 배치되더라도 여전히 그 전력을 수신할 수 있다. 이러한 요소들은 기존 OD 시스템에 비해 IPT 시스템의 수명을 연장시킬 수 있다.
본 발명은 그 실시 예들의 설명으로 예시되었지만, 그리고 상기 실시 예들이 구체적으로 설명되었지만, 그러한 세부사항으로 첨부된 청구항들의 범위를 제한하거나 어떤 방법으로든 한정하는 것은 본원 출원인의 의도가 아니다. 추가적인 이점들 및 변형들이 통상의 기술자에게 용이하게 나타나게 될 것이다. 그러므로 더 넓은 관점에서의 본 발명은 특정한 세부들, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 도시되고 기재된 전형적인 예들에 한정되지 않는다. 따라서, 본원 출원인의 총괄적인 발명 개념의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고 그러한 세부들로부터의 일탈(逸脫)들이 이루어질 수 있다.

Claims (17)

  1. 유도 전력 전송기로서,
    유도 전력 전달(inductive power transfer; IPT) 필드를 생성하도록 구성된 전력 전송 코일; 및
    상기 IPT 필드가 생성될 때 상기 IPT 필드에 의해 점유되는 공간 내의 또는 상기 공간 부근의 물체들을 검출하도록 구성된 물체 검출 시스템을 포함하며,
    상기 물체 검출 시스템은,
    전압 대 시간 파형 또는 전류 대 시간 파형의 형상을 기준 파형 형태와 상관시킴으로써 잠재적 수신기 물체를 검출하고 - 상기 전압 대 시간 파형 또는 전류 대 시간 파형은 상기 잠재적 수신기 물체에 의해 자기적으로 유도됨 -;
    상기 전력 전송 코일에 에너지를 공급하고, 상기 잠재적 수신기 물체를 검출하는 것에 응답하여 상기 잠재적 수신기 물체와 통신하려고 시도하고;
    상기 잠재적 수신기 물체와 통신하려는 시도의 실패에 응답하여 상기 전력 전송 코일에 에너지를 공급하지 않도록 구성되는, 유도 전력 전송기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 물체 검출 시스템은 적어도 하나의 자기 스위치를 포함하는, 유도 전력 전송기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 자기 스위치는 홀 효과 스위치, 리드 스위치 및 3D 홀 효과 센서로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 컴포넌트를 포함하는, 유도 전력 전송기.
  4. 제1항에 있어서, 복수의 전력 전송 코일을 포함하고, 상기 물체 검출 시스템은 각각의 전력 전송 코일 주위에 위치되고, 상기 유도 전력 전송기는 상기 잠재적 수신기 물체와의 상호작용을 통해 각각의 물체 검출기의 활성화에 기초하여 상기 각각의 전력 전송 코일에 에너지를 공급하도록 구성되는, 유도 전력 전송기.
  5. 제4항에 있어서, 복수의 물체 검출기가 각각의 전력 전송 코일들 사이에 위치되고, 상기 유도 전력 전송기는 상기 잠재적 수신기 물체와의 상호작용을 통해 각각의 검출기들의 활성화에 기초하여 상기 전력 전송 코일들 중 하나 이상에 에너지를 공급하도록 구성되는, 유도 전력 전송기.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 전력 전송 코일에 대한 상기 물체 검출기들 모두는 병렬로 접속되는, 유도 전력 전송기.
  7. 제4항에 있어서, 상기 전력 전송 코일들은, 잠재적 수신기 물체가 상기 유도 전력 전송기의 제어기의 제어하에 그와 연관된 상기 물체 검출기들에 의해 검출되지 않으면, 에너지를 공급받지 않는, 유도 전력 전송기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 물체 검출 시스템은, 수신기 물체와 동시에, 인접한 비-수신기 물체를 검출하도록 구성되는, 유도 전력 전송기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 물체 검출 시스템은, 물체 검출에 대한 상기 물체 검출 시스템의 응답이 임계값보다 낮은 기준 응답과의 상관 관계를 갖는지 여부를 판단하도록 구성되는, 유도 전력 전송기.
  10. 유도 전력 전송기로서,
    유도 전력 전달 필드(IPT)를 생성하도록 구성된 전력 전송 코일; 및
    상기 IPT 필드가 생성될 때 상기 IPT 필드에 의해 점유되는 공간 내의 또는 상기 공간 부근의 물체들을 검출하도록 구성된 물체 검출 시스템을 포함하며,
    상기 물체 검출 시스템은,
    전압 대 시간 파형 또는 전류 대 시간 파형의 형상을 기준 파형 형태와 상관시킴으로써 잠재적 수신기 물체를 검출하고 - 상기 전압 대 시간 파형 또는 전류 대 시간 파형은 상기 잠재적 수신기 물체에 의해 자기적으로 유도됨 -;
    상기 전력 전송 코일에 에너지를 공급하고, 상기 수신기 물체를 검출하는 것에 응답하여 상기 수신기 물체와 통신하려고 시도하고;
    상기 수신기 물체와 통신하려는 시도의 실패에 응답하여 상기 전력 전송 코일에 에너지를 공급하지 않도록 구성되는, 유도 전력 전송기.
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