KR102548384B1 - 무선 전력 충전 시스템 - Google Patents
무선 전력 충전 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102548384B1 KR102548384B1 KR1020197028308A KR20197028308A KR102548384B1 KR 102548384 B1 KR102548384 B1 KR 102548384B1 KR 1020197028308 A KR1020197028308 A KR 1020197028308A KR 20197028308 A KR20197028308 A KR 20197028308A KR 102548384 B1 KR102548384 B1 KR 102548384B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- relay
- transmitter
- power
- controller
- determining
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 60
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 7
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/50—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using additional energy repeaters between transmitting devices and receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/60—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power responsive to the presence of foreign objects, e.g. detection of living beings
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/80—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power involving the exchange of data, concerning supply or distribution of electric power, between transmitting devices and receiving devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
-
- H02J7/025—
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/0072—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks
- H03H3/0076—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficients
- H03H3/0077—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks of microelectro-mechanical resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficients by tuning of resonance frequency
Abstract
본 발명의 개시된 요지의 제 1 양태에 따라, 장치를 충전하기 위한 전력을 유도적으로 전송하도록 구성된 릴레이 및 상기 장치를 충전하기 위한 전력을 상기 릴레이로 유도적으로 전송하기 위한 전력 구동기를 제어하도록 구성된 제어기를 갖는 전송기를 갖고 상기, 전송기 및 상기 릴레이는 매체에 의해 분리되고, 상기 제어기는 상기 장치와 통신할 수 있는 시스템에서 이물 검출을 위한 방법은 상기 제어기에 의한 작동들, 즉, 상기 전송기에 의해 소모된 전력을 결정하는 단계; AC 출력 전류의 연속 측정에 따라 상기 전송기 상의 전력 손실을 결정하는 단계; 상기 전송기와 상기 릴레이 사이의 커플링 팩터를 얻는 단계; AC 출력 전류 및 커플링 팩터의 연속 측정을 기초로 하여 상기 릴레이 상의 전력 손실을 결정하는 단계; 상기 전송기 상의 전력 손실 및 상기 릴레이 상의 전력 손실을 상기 전송기에 의해 소비되는 전력으로부터 공제하는 단계; 상기 장치의 소비된 전력을 상기 장치로부터 얻는 단계; 상기 공제의 결과를 상기 장치의 상기 소비된 전력과 비교하는 단계; 및 이물 존재를 결정하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명의 개시된 요지는 무선 전력 충전 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 개시된 요지는 매체를 통한 유도 충전 및 이물 검출 방법에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C. §119(e) 하에서 동시 계류 중이고 2017년 3월 17일에 출원되고 발명의 명칭이 "넓은 범위의 유도성 Tx(Large Range Inductive Tx)"이고, Itay Sherman, Elieser Mach, Ilya Gluzman, Amir Salhuv에 의한 미국 가 특허 출원 제 62/467,903호, 2017년 7월 24일에 출원되고 발명의 명칭이 "스마트 유도 확장(Smart Inductive extensions)"이고, Itay Sherman, Elieser Mach, Sharon Ben-Itzhak, Amir Salhuv에 의한 미국 가 특허 출원 제 62/535,987호로부터 우선권을 주장하며, 이 미국 가 특허 출원은 모든 목적을 위해 참조에 의해 포함된다.
무선 전력 충전 시스템에 대한 수요가 증가함에 따라, 다양한 장소에서 급격한 배치 증가로 이어지고 전송기와 수신기 사이의 유효 충전 거리를 증가시킬 필요성이 높아지고 있다. 시판되는 시스템은 이러한 시스템의 전송기와 수신기 사이의 약 10 밀리미터의 최대 거리로 제한된다.
무선 전력 충전 시스템은 일반적으로 식당, 커피 숍, 공항, 버스 정류장; 기차역, 은행, 학교, 도서관, 호텔, 청사(official building), 등과 같은 공공 시설에 배치된다. 전형적으로, 시스템은 사용자가 접근할 수 있는 테이블, 바 등과 같은 표면의 위에 설치되므로, 장식적인 외관 및 위험이 없는 설치가 요구된다. 한편으로는 이러한 요건 및 다른 한편으로는 거리 제한을 충족하기 위하여, 거리 제한을 만들기 위해 표면을 드릴링하고 배선을 표면 위로 보내는 것을 요구한다. 경우에 따라, 이러한 상용 시스템의 전송기를 표면의 컷아웃 구멍 안에 설치할 수 있다. 이것은 고객의 가구를 손상시키는 것 외에도 설치를 복잡하게 하고 비용을 증가시킨다.
분명히, 이러한 상업적으로 이용 가능한 해결책은 소비자 시장에서 바람직하지 않다. 또한, 이들 이용 가능한 해결책의 무선 전력 충전 레벨은 15 와트 미만을 요구하는 휴대 장치를 충전하기 위해 제한된다.
본 발명의 개시된 요지의 제 1 양태에 따라, 장치를 충전하기 위한 전력을 유도적으로 전송하도록 조정된 릴레이 및 상기 장치를 충전하기 위한 전력을 상기 릴레이로 유도적으로 전송하도록 구성된 제어기를 갖는 전송기를 갖고, 상기 전송기 및 상기 릴레이는 매체에 의해 분리되고, 상기 제어기는 상기 장치와 통신할 수 있는 시스템에서 이물 검출을 위한 방법은 상기 제어기에 의한 작동들: 상기 전송기에 의해 소모된 전력을 결정하는 단계; AC 출력 전류의 연속 측정에 따라 상기 전송기 상의 전력 손실을 결정하는 단계; 상기 전송기와 상기 릴레이 사이의 커플링 팩터를 얻는 단계; AC 출력 전류 및 커플링 팩터의 연속 측정을 기초로 하여 상기 릴레이 상의 전력 손실을 결정하는 단계; 상기 전송기 상의 전력 손실 및 상기 릴레이 상의 전력 손실을 상기 전송기에 의해 소비되는 전력으로부터 공제하는 단계; 상기 장치의 소비된 전력을 상기 장치로부터 얻는 단계; 상기 공제의 결과를 상기 장치의 상기 소비된 전력과 비교하는 단계; 및 이물 존재를 결정하는 단계를 포함한다.
일부 예시적인 실시예에서, 리피터 상에서 상기 전력 손실을 결정하는 단계는 또한 상기 전송기의 작동 주파수 및 상기 리피터 및 상기 전송기의 공동 공진 주파수를 기초로 한다.
일부 예시적인 실시예에서, 상기 이물 존재를 결정할 때, 상기 제어기가 상기 유도 전송 전력을 중단한다.
일부 예시적인 실시예에서, 상기 이물 존재를 결정할 때, 상기 제어기는 최소 유도 전송 전력을 위한 작동 주파수를 변화시킨다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 이 개시된 요지가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기술된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본원의 개시된 요지의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 아래에 설명된다. 충돌이 발생하면, 정의를 포함한 사양이 제어될 것이다. 또한, 재료, 방법 및 예는 단지 예시적인 것이며 제한하려는 것이 아니다.
개시된 요지의 일부 실시예는 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명된다. 이제 도면을 구체적으로 참조하면, 도시된 세부 사항은 단지 예로서 그리고 본원의 개시된 요지의 바람직한 실시예에 대한 예시적인 논의를 목적으로 하고, 개시된 요지의 개념적 양태 및 원리의 가장 유용하고 용이하게 될 것으로 믿어지는 것을 제공하는 원인으로 제시된다는 것이 강조된다. 이와 관련하여, 개시된 요지의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더 상세히 개시된 요지의 구조적 세부 사항을 도시하려는 시도는 없으며, 도면과 함께 취해진 설명은 당업자에게 개시된 요지의 수개의 형태가 실제로 실시되는 방법이 명백해 진다.
도 1은 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에 따른, 무선 전력 충전 시스템의 설치의 단면도를 도시하고,
도 2는 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에 따른, 다른 무선 전력 충전 시스템의 설치의 단면도를 도시하고,
도 3은 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에 따른, 매체를 통한 무선 전력 충전 시스템의 블록도를 도시하고,
도 4는 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에 따른, 이물 검출 방법의 흐름도를 도시한다.
도 1은 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에 따른, 무선 전력 충전 시스템의 설치의 단면도를 도시하고,
도 2는 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에 따른, 다른 무선 전력 충전 시스템의 설치의 단면도를 도시하고,
도 3은 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에 따른, 매체를 통한 무선 전력 충전 시스템의 블록도를 도시하고,
도 4는 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에 따른, 이물 검출 방법의 흐름도를 도시한다.
개시된 요지의 적어도 하나의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 개시된 요지는 그 적용에서 다음의 설명에서 제시되거나 도면에 예시된 컴포넌트의 구성 및 배열의 세부 사항으로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 개시된 요지는 다른 실시예가 가능하거나 다양한 방식으로 실시 또는 수행될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 도면은 일반적으로 축척대로 되어 있지 않다. 명확성을 위해, 비-필수 요소는 일부 도면에서 생략되었다.
자신의 활용과 함께 용어 "포함하는"("comprises", "comprising", "includes", "including") 및 "가지는"("having)"는 "포함하나 이에 제한되지 않는 것"을 포함한다. 용어 "~로 구성되는"("consisting of")은 "포함하고 이에 제한되는(including and limited to)" 것과 동일한 의미를 갖는다.
용어 "필수적으로 구성하는"은 추가 성분, 단계 및/또는 부분이 청구된 조성, 방법, 또는 구조의 기본 및 신규 특성을 실질적으로 변경시키지 않는 경우에만, 조성, 방법, 또는 구조가 추가 성분, 단계 및/또는 부분을 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한 복수의 참조를 포함한다. 예를 들어, 용어 "화합물" 또는 "적어도 하나의 화합물"은 이들의 혼합물을 포함하는 복수의 화합물을 포함할 수 있다.
본 출원을 통해, 본 발명의 개시된 요지의 다양한 실시예가 범위 형식으로 제시될 수 있다. 범위 형식의 설명은 단지 편의 및 간결성을 위한 것이며 개시된 요지의 범위에 대한 융통성 있는 제한으로 해석되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 범위의 설명은 모든 가능한 하위 범위 및 그 범위 내의 개별 수치를 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다.
명확성을 위해, 별도의 실시예들과 관련하여 설명된 개시된 요지의 특정 특징들은 또한 단일 실시예에서 조합하여 제공될 수 있다는 것이 이해된다. 반대로, 간결하게, 단일 실시예와 관련하여 설명된, 개시된 요지의 다양한 특징은 개별적으로 또는 임의의 적절한 하위 조합으로 또는 개시된 요지의 임의의 다른 설명된 실시예에서 제공될 수 있다. 다양한 실시예들과 관련하여 설명된 특정 특징들은 실시예들이 그러한 요소들 없이 작동하지 않는 한, 이들 실시예들의 필수 특징으로 간주되지 않아야 한다.
이제 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 무선 전력 충전 시스템의 설치의 단면도를 도시하는 도 1을 참조한다. 무선 전력 충전 시스템은 전송기(Tx)(100) 및 적어도 하나의 릴레이(200)로 구성될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100)는 매체(10)의 한 측에 장착될 수 있는 반면, 릴레이(200)는 매체(10)의 반대쪽에 장착될 수 있다. 매체(10)는 예를 들어, 목재, 플라스틱 화강암, 대리석, 이들의 조합 등과 같은 전기를 전도하지 않는 재료로 제조될 수 있다. 본 개시에서, 매체(10)는 공공 장소에서 사용자가 액세스할 수 있는 테이블, 책상, 바 등과 같은 표면을 지칭한다는 점에 유의할 것이다. 예를 들면: 식당, 커피 숍, 공항, 버스 정류장; 기차역, 은행, 학교, 도서관, 호텔, 청사 등.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100)는 전송기 코일(Lt)(110); 전송기 커패시터(Ct)(130); 전송기 페라이트(Tx-페라이트)(119) 및 전송기 전자 장치(Tx-elec.; 150);를 포함하며, 이 모두는 고정구(102)에 의해 매체(10)에 고정될 수 있는 전송기 인클로저(Tx 인클로저)(101) 내부에 통합된다.
일부 예시적인 실시예에서, 릴레이(200)는 릴레이 코일(Lr)(210); 릴레이 페라이트(219) 및 릴레이 커패시터(Cr)(230)를 포함할 수 있고; 이 모두는 매체(10)의 반대쪽에 고정될 수 있는 릴레이 엔클로저(210)에 통합된다. 인클로저(201)는 매트, 패드, 받침 접시, 코스터, 이들의 조합 등의 형상 및 폼 팩터를 가질 수 있다. 릴레이(200)의 인클로저(201)는 접착제 또는 임의의 다른 방법에 의해 매체(10)에 고정될 수 있으며, 이는 릴레이(200)와 Tx(100)가 매체(10)의 양 측면에서 서로 중첩되는 것을 보장한다. 릴레이(200)와 Tx(100)가 서로 중첩하여 Lt(110)와 Lr(210)이 도 1에 도시된 바와 같이, 둘 사이의 인덕턴스를 최적화하기 위해 실질적으로 서로 마주 보도록 정렬되어야 한다는 점에 주목하여야 한다.
일부 예시적인 실시예들에서, 전력 공급부(PS)(160)(도시안됨)에 의해 전력을 공급받는 Tx(100)는 릴레이(200) 상에 배치된 유도적으로(무선으로) 충전 장치(20)를 위해 릴레이(200)를 이용하도록 구성될 수 있다. 장치(20)는 태블릿, 랩탑, 스마트 폰 또는 임의의 충전 가능한 모바일 핸드셋과 같은 사용자 장치일 수 있고; 이는 유도 코일을 수신하고 장치(20)의 배터리를 충전하도록 구성된 내장 코일(22)을 포함한다. 내장 코일(22)은 상기 열거된 장치의 수신기의 표준 코일을 지칭한다는 점에 유의해야 하며, 일반적으로 수신기의 표준 코일의 직경은 약 40mm이다.
본 개시에서 컴포넌트 Lt(110), Lr(210)/Lr(310) 및 코일(22)의 용어는: 각각 관련된 가 특허 출원의 제 1 Tx 코일, 제 2 Tx 코일, 및 Rx 코일에 대응한다는 점에 유의해야 한다.
Lr(210) 및 Lt(110)와 유사하게, 코일(22) 및 Lr(210)은 실질적으로 서로 대면하고 중첩할 수 있으며, 즉 효과적인 충전 기준 중 하나를 충족시키기 위해 코일(22) 및 Lr(210)의 중심이 정렬될 수 있다. 정렬을 보장하기 위해, 릴레이(200)의 인클로저(201)는 효과적인 충전을 얻기 위해 릴레이(200) 위에 장치(20)를 위치시키기 위한 최적의 장소를 사용자에게 나타내는 레이아웃으로 표시될 수 있다. 그러나, 무선 전력 충전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 장치(20)가 릴레이(200) 위에 정확하게 위치되지 않더라도 전력 충전을 제공하도록 조정될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, Lr(210) 및 Lt(100)는 100mm보다 큰 직경을 갖는 편평한 나선형 공기 코어 코일일 수 있다. 이러한 큰 코일의 이용은 30mm 이상의 매체(10)의 두께에도 불구하고 Lr(210)과 Lt(100) 사이의 비교적 높은 결합을 허용한다. 도 1에 도시된 실시예에서, Lr(210)과 Lt(100) 사이의 결합 인자는 0.25보다 클 수 있다. 전형적인 코일(22)과 Lr(210) 사이의 결합은 도 1에 도시된 실시예에서 0.15보다 클 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100)는 전송기 페라이트(Tx-페라이트)(119)를 포함한다. Tx-페라이트(119)는 투자율 & 코어 손실의 적절한 자기 특성을 갖는 페라이트 재료로 만들어진 층일 수 있다. Tx-페라이트(119)를 이용하는 하나의 기술적 이유는 Tx 전자 기기(150)를 유도성 에너지로부터 보호하기 위한 버퍼를 제공하기 때문이다. Tx-페라이트(119)를 이용하는 또 다른 기술적 이유는 자기장 대면 릴레이(200)를 증가시킬 수 있어; Lt(110)의 인덕턴스가 증가할 수 있다. 두께, 유연성, 취약성 및 이들의 조합 등과 같은 Tx-페라이트(119) 특성은 본 개시의 시스템이 제공되는 응용에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, 매체(10)가 제조되는 두께 및 재료. Lt(110)가 원의 형상을 가질 수 있으므로, Tx-페라이트(119)의 형상은 또한 Lt(110) 외경 이상의 직경을 갖는 원일 수 있다. 대안적으로, Tx-페라이트(119)는 Lt(110) 외경이 기하학적 평면 도형 내에 내접원인 한 임의의 기하학적 평면 도형의 형상을 가질 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 릴레이(200)는 릴레이 페라이트(219)를 포함할 수 있다. 릴레이 페라이트(219)는 Tx-페라이트(119)와 유사한 페라이트 재료로 만들어진 층일 수 있다. 릴레이 페라이트(219)를 이용하는 하나의 기술적인 이유는 유도성 에너지로부터 장치(20)의 전자 회로를 보호하는 버퍼를 제공하는 것이다. 릴레이 페라이트(219)를 이용하는 다른 기술적 이유는 Tx(100)을 향하는 자기장; 이에 따라 Lr(210)의 인덕턴스를 증가시키기 위한 것일 수 있다. 릴레이 페라이트(219)는 Tx-페라이트(119)의 특성과 유사한 특성을 갖는다. Lr(210)은 원의 형상을 가질 수 있기 때문에, 릴레이 페라이트(219)의 형상은 또한 Lr(210) 외경 이상의 직경을 갖는 원일 수 있다. 대안적으로, Lr(210) 외경이 기하학적 평면 도형 내에 내접원인 한 릴레이 페라이트(219)는 임의의 기하학적 평면 도형의 형상을 가질 수 있다.
릴레이 페라이트(219)는 그 중심에 위치된 컷아웃을 필요로 한다는 점에 주목하여야 한다. 컷아웃의 크기는 장치(20)의 코일(22)과 같은 충전 가능 장치의 전형적인 수신기 코일의 외경과 같거나 약간 클 수 있다. 컷아웃의 형상은 코일(22) 형상을 둘러싸는 원형 또는 임의의 기하학적 표면일 수 있어, Lr(210)과 코일(22) 사이의 자속의 통과를 허용한다.
개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 공진 커패시터(Ct)(130)는 Lt(110)에 직렬로 연결될 수 있고 적어도 하나의 공진 커패시터(Cr)(230)는 Lr(210)에 직렬로 연결될 수 있다. 공진 커패시터는 이에 따라 각 코일의 내경 공간 내에 배치된다. 대안적으로, 공진 커패시터는 이에 따라 각각의 코일의 외경 공간 옆에 또는 고려된 인클로저 내의 다른 곳에 배치될 수 있다.
본 개시의 릴레이 페라이트(219)는 상용 표준 전송 코일을 갖는 코일(22)의 거동을 더 잘 시뮬레이션하기 위해 코일(22) 및 Lr(210)의 결합 계수를 증가시키고, 또한 Lt(110)에서 코일(22)로의 직접 결합을 감소시키는데, 이는 본 개시의 시스템에서 바람직하지 않다. 또한, Tx(100) 및 릴레이(200)의 공진 커패시터는 시스템 작동점, 코일(22) 로드의 의존성을 안정화시키고 전력 전송에서 높은 효율을 허용하도록 의도된다. 일부 예시적인 실시예에서, Lt(110) 및 Ct(130)의 공진 주파수(즉, Tx(100) LC 회로)는 코일(22)과 같은 전형적인 코일의 공진 주파수(약 100kHz)보다 상당히 낮고 실질적으로 Lr(210) 및 Cr(230)의 공진 주파수(즉, 릴레이(200) LC 회로)보다 낮게 설정될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100) 및 릴레이(200) LC 회로의 조합은 로드가 존재하지 않을 때 2 개의 별개의 공진 주파수, 이하 공동 공진 주파수(JRF)를 형성할 수 있다. JRF의 제 1 공진 주파수는 Tx(100) LC 회로의 공진 주파수에 인접할 수 있다; 그러나 어쨌든 더 낮다. JRF의 제 2 공진 주파수는 릴레이(200) LC 회로의 공진 주파수에 인접할 수 있지만, 어쨌든 더 높다. "Tx(100)와 릴레이(200) LC 회로의 조합"이라는 문구는 본 개시에서 도 1에 도시된 바와 같이 Tx(100)와 릴레이(200)가 서로 대면하고 전력이 Tx(100)로 인가되는 상태를 지칭한다. 또한, 제 2 공진 주파수, 즉 더 높은 공진 주파수는 본 개시의 시스템 메인 공진 주파수(MRF)로 간주되어야 한다는 점에 주목하여야 한다.
Tx(100) LC 회로 및 릴레이(200) LC 회로의 공진 주파수는 코일(22)이 없는 그들의 JRF가 Tx(100)의 바람직한 최대 작동 주파수보다 낮고 코일(22) 공진 주파수보다 높은 특정 범위(보통 20 내지 50 kHz)가 되도록 튜닝되는 방식으로 설계된다.
일 예로서, Lt(110)의 인덕턴스는 대략 30μH 일 수 있으며; Ct(130)의 커패시턴스는 대략 290μF 일 수 있으며, 이는 대략 54 kHz의 Tx(100) LC 회로의 공진 주파수를 제공한다. 반면에, Lr(210)의 인덕턴스는 대략 60μH 일 수 있으며; Ct(130)의 커패시턴스는 대략 37.5nF 일 수 있으며, 이는 약 106kHz의 릴레이(200) LC 회로의 공진 주파수를 제공한다. 이러한 바람직한 예시적인 실시예에서, 시스템(MRF)은 설치된 릴레이(200)와 Tx(110) 사이의 갭이 대략 30mm일 수 있다면 117kHz(즉, 릴레이(200) LC 회로의 공진 주파수의 106kHz보다 높을 수 있음) 일 수 있다. 또한, Lt(110) 및 Lr(210)의 외경은 대략 125mm일 수 있고, 페라이트(219)의 컷아웃 직경은 대략 55mm일 수 있다.
일부 예시적인 실시예들에서, 작동 주파수(OPF)는 121kHz 내지 140kHz의 범위일 수 있고, 이 범위의 하위 OPF는 MRF 즉 117kH, 보다 4kHz 높을 수 있고, 최대 주파수는 규제 한계, 즉 145kHz, 보다 5kHz 낮을 수 있다. 대안적으로, 최대 OPF는 MRF 및 규제 최대 주파수 한계 미만으로 설정될 수 있다. 0.5 인치의 매체(10) 두께를 갖는, 상술된 예로서 유사한 코일을 갖는 설치를 위해, MRF는 140kHz일 수 있다. 따라서, 최대 주파수가 MRF보다 4kHz 낮고 조절 한계보다 낮으면 작동 범위는 115kHz 내지 136kHz로 설정될 수 있다.
본 발명의 시스템은 공진 주파수에서의 작동을 회피하는 것으로 이해될 것이다. 본 개시 시스템의 바람직한 OPF는 주 공진 주파수(MRF)보다 낮거나 높은 주파수로 시프트되는 주파수 범위에 있을 수 있다.
개시된 요지의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 다른 무선 전력 충전 시스템의 설치의 단면도를 도시하는 도 2를 이제 참조한다.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100)는 매체(10)의 한 측에 장착될 수 있는 반면, 릴레이(300)는 표면(10)의 반대쪽에 장착될 수 있다. 매체(10)는 예를 들어, 목재, 플라스틱 화강암, 대리석, 이들의 조합 등과 같은 전기를 전도하지 않는 임의의 재료로 제조될 수 있다. 본 개시에서, 매체(10)는 공공 장소에서 사용자가 접근할 수 있는 테이블, 책상, 바 등과 같은 표면을 지칭한다는 것에 유의해야 한다. 예를 들면: 식당, 커피 숍, 공항, 버스 정류장; 기차역, 은행, 학교, 도서관, 호텔, 청사 등.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100)는 전송기 코일(Lt)(110); 전송기 커패시터(Ct)(130); 전송기 페라이트(Tx-페라이트)(119) 및 전송기 전자 장치(Tx-elec.)(150)를 포함하고; 이들 모두는 고정구(102)에 의해 매체(10)에 고정되는 전송기 인클로저(Tx enclosure)(101) 내부에 통합된다.
일부 예시적인 실시예에서, 릴레이(300)는 릴레이 코일(Lr)(310); 제 2 릴레이 코일(sLr)(320); 릴레이 페라이트(319); 제 2 릴레이 페라이트(329); 및 릴레이 커패시터(Cr)(330)를 포함하고; 이들 모두는 매체(10)의 반대쪽에 고정될 수 있는 릴레이 인클로저(301)에 통합된다. 인클로저(301)는 매트, 패드, 받침 접시, 코스터, 이들의 조합, 등의 형상 및 폼 팩터를 가질 수 있다. 릴레이(300) 및 Tx(100)가 매체(10)의 양 측으로부터 서로 중첩하는 것을 보장하는 접착제 또는 임의의 다른 방법에 의해 릴레이(300) 인클로저(301)가 매체(10)에 고정될 수 있다. 릴레이(300) 및 Tx(100)가 서로 중첩되어 Lt(110) 및 Lr(310)이 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개 사이의 인덕턴스를 최적화하기 위해, 서로 마주하도록 실질적으로 정렬되어야 한다는 점을 주목하여야 한다.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100)는 전력 공급(PS)(160)(도 2에 도시되지 않음, 도 3에 도시됨)에 의해 전력이 공급되며, 릴레이(300) 상에 배치된 유도(무선) 충전 장치(20)를 위해 릴레이(300)를 이용하도록 구성될 수 있다. 장치(20)는 태블릿, 랩탑, 스마트 폰, 또는 임의의 충전식 모바일 핸드셋과 같은 사용자의 장치일 수 있으며, 이는 유도 전력을 수신하고 장치(20)의 배터리를 충전하도록 구성된 내장 코일(22)을 포함한다.
개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에서, 릴레이(300)는 Lr(310)과 직렬로 전기적으로 연결될 수 있는 2차 릴레이 코일(sLr)(320)을 더 포함할 수 있다. 대신에, Lr(310)은 2 개의 평면 높이에 위치한 2 개의 부분으로 배열될 수 있으며, 여기서, 내부 코일(즉, sLr(320)) 또는 대안적으로 Lr(310)의 일부는 Lt(110)를 향하는 Lr(310)의 외부에 비해 상승된다.
코일(22)과 sLr(320)은 실질적으로 서로 대면하고 중첩될 수 있으며, 즉 코일(22)과 sLr(320)의 중심은 효과적인 충전 기준 중 하나를 충족시키기 위해 정렬된다. 정렬을 위해, 릴레이(300)의 인클로저(301)는 효과적인 충전을 얻기 위해 사용자에게 릴레이(300) 위에 장치(20)를 위치시키기 위한 최적의 장소를 나타내는 레이아웃이 표시될 수 있다. 그러나, 무선 전력 충전 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이 장치(20)가 릴레이(300)의 상부에 정확하게 위치되지 않더라도 전력 충전을 제공하도록 조정될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, Lr(310) 및 Lt(100) 모두는 100mm보다 큰 직경을 갖는 편평한 나선형 공기 코어 코일일 수 있고, 편평한 나선형 공기 코어 코일을 갖는 sLr(320)은 코일(22)과 같은 전형적인 수신기의 코일에 적합한 더 작은 직경을 가질 수 있다. 이러한 큰 코일의 이용은 매체(10)의 30mm 이상의 두께를 극복하기 위해 Lr(310)과 Lt(100) 사이의 비교적 높은 결합을 허용한다. 도 2에 도시된 실시예에서, Lr(310)과 Lt(100) 사이의 커플링 팩터는 최대 30mm의 중간 두께에 대해 0.25보다 클 수 있다. 전형적인 코일(22)과 sLr(320) 사이의 결합은 도 2에 도시된 실시예에서 0.15보다 클 수 있다.
제 2 릴레이 페라이트(329)가 자기장을 차단하기 때문에 sLr(320)은 Lt(110)에 의해 직접적인 영향을 받지 않을 수 있음에 유의해야 한다(자세한 것은 후술한다); 그러나, Lr(310) 및 sLr(320)은 직렬로 연결되기 때문에 Lr(310)에 유도된 동일한 전류가 sLr(320)을 통해 흐른다.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100)는 전송기 페라이트(Tx-페라이트)(119)를 포함할 수 있다. Tx-페라이트 (119)는 투자율 및 코어 손실의 적절한 자기 특성을 갖는 페라이트 재료로 만들어진 층일 수 있다. Tx-페라이트(119)를 이용하는 하나의 기술적 이유는 유도성 에너지로부터 Tx-elec.(150)을 보호하기 위한 버퍼를 제공하기 위한 것일 수 있다. Tx-페라이트(119)를 이용하는 또 다른 기술적 이유는 자기장 대면 릴레이(300), 및 이에 따른 Lt(110)의 인덕턴스를 증가시키기 위한 것일 수 있다. 두께, 가요성, 취약성, 이들의 조합 등과 같은 Tx-페라이트(119) 특성은 본 개시의 시스템이 제공될 수 있는 응용에 의해 지시될 수 있다. 예를 들어, 매체(10)가 제조되는 두께 및 재료. Lt(110)는 원의 형상을 가질 수 있기 때문에, Tx-페라이트(119)의 형상은 또한 Lt(110)의 외경 이상의 직경을 갖는 원일 수 있다. 대안적으로, Tx-페라이트(119)는 Lt(110) 외경이 기하학적 평면 도형 내에 내접원인 한 임의의 기하학적 평면 도형의 형상을 가질 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 릴레이(300)는 릴레이 페라이트(319)를 포함할 수 있다. 릴레이 페라이트(319)는 Tx-페라이트(119)와 유사한 페라이트 재료로 만들어진 층일 수 있다. 릴레이 페라이트(319)를 이용하는 한 가지 기술적 이유는 유도성 에너지로부터 장치(20)의 전자 회로를 보호하기 위한 버퍼를 제공하는 것일 수 있다. 릴레이 페라이트(319)를 이용하는 또 다른 기술적 이유는 Tx(100)를 향한 자기장을 증가시키고; 이에 따라 Lr(310)의 인덕턴스를 증가시키기 때문이다. 릴레이 페라이트(319)는 Tx-페라이트(119)의 특성과 유사한 특성을 가질 수 있다. Lr(310)은 원의 형상을 가질 수 있기 때문에, 릴레이 페라이트(319)의 형상은 또한 Lr(310) 외경 이상의 직경을 갖는 원일 수 있다. 대안적으로, 릴레이 페라이트(319)는 Lr(310) 외경이 기하학적 평면 도형 내에 내접원인 한 임의의 기하학적 평면 도형의 형상을 가질 수 있다.
릴레이 페라이트(319)는 그 중심에 위치된 컷아웃을 요구할 수 있음에 유의해야 한다. 컷아웃의 크기는 장치(20)의 코일(22)과 같은 충전 장치의 전형적인 수신기 코일의 외경과 동일하거나 약간 클 수 있다. 컷아웃의 형상은 자속이 Lr(310)과 코일(22) 사이를 통과하게 하기 위해 원 또는 코일(22) 형상을 둘러싸는 임의의 기하학적 평면일 수 있다.
개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에서, 릴레이(300)는 Lt(110)에 의해 sLr(320)로 유도된 자기장을 차단하고 코일(22)을 향한 sLr(320) 인덕턴스를 향상시키도록 구성된 제 2 릴레이 페라이트(329)를 더 포함한다. 제 2 페라이트 형상(329)은 Tx-페라이트 (119) 및 릴레이 페라이트(319)의 특성과 유사한 특성을 갖는다. 형상 페라이트(329)는 릴레이 페라이트(319)의 컷아웃 형상과 동일하거나 약간 클 수 있다. 실제로, 릴레이 페라이트(319)의 컷아웃은, Lr(310)의 내경 내부와 동일한 평면에 위치되는, 페라이트(329)로서 사용될 수 있는 반면, sLr(320)은 페라이트(229)의 상부에 위치될 수 있다.
개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 공진 커패시터(Ct)(130)는 Lt(110)에 직렬로 연결될 수 있고 적어도 하나의 공진 커패시터(Cr)(330)는 Lt(310)에 직렬로 연결될 수 있다. 공진 커패시터는 그에 따라 각 코일의 내경 공간 내에 배치될 수 있다. 대안적으로, 공진 커패시터는 그에 따라 각각의 코일의 외경 공간 옆에 또는 고려된 인클로저 내의 다른 곳에 배치될 수 있다.
본 개시의 릴레이 페라이트(319)는 상용 표준 전송 코일로 코일(22)의 거동을 더 잘 시뮬레이션하기 위해 코일(22) 및 Lr(310)의 커플링 팩터를 증가시키고 또한 Lt(110)에서 코일(22)로의 직접 결합을 감소시키는데, 이는 본 개시의 시스템에서는 바람직하지 않다. 또한, Tx(100) 및 릴레이(300) 모두의 공진 커패시터는 시스템 작동점, 코일(22) 로드의 의존성을 안정화시키고 전력 전송에서 높은 효율을 허용하도록 의도된다. 일부 예시적인 실시예에서, Lt(110) 및 Ct(130)의 공진 주파수(즉, Tx(100) LC 회로)는 전형적인 코일(22)의 공진 주파수(약 100kHz)보다 상당히 낮고 실질적으로 Lr(310) 및 Cr(330)(즉, 릴레이(300) LC 회로)의 공진 주파수보다 낮게 설정될 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, Tx(100) 및 릴레이(300) LC 회로의 조합은 로드가 존재하지 않을 때 2 개의 별개의 공진 주파수, 이하 공동 공진 주파수(JRF)를 형성할 수 있다. JRF의 제 1 공진 주파수는 Tx(100) LC 회로의 공진 주파수에 인접할 수 있지만 어쨌든 낮을 것이다. JRF의 제 2 공진 주파수는 릴레이(300) LC 회로의 공진 주파수에 인접할 수 있지만 더 높을 것이다. "Tx(100) 및 릴레이(300) LC 회로의 조합"이라는 문구는 본 개시에서 도 2에 도시된 바와 같이 Tx(100) 및 릴레이(300)가 서로 마주보고 전원이 Tx(100)로 인가되는 상태를 지칭한다는 것에 유의하여야 한다. 또한, 본 개시의 시스템에서 제 2 공진 주파수, 즉 더 높은 공진 주파수는 주 공진 주파수(MRF)로 간주되어야 하는 것에 유의하여야 한다.
Tx(100) LC 회로 및 릴레이(300) LC 회로의 공진 주파수는 그 위에 코일(22)이 없는 그들의 JRF가 Tx(100)의 원하는 최대 OPF보다 낮고 코일(22) 공진 주파수보다 높은 특정 범위(전형적으로 20 내지 50 kHz)가 되기 위해 튜닝되도록 설계된다.
바람직한 하나의 예시적인 실시예에서, Lt(110)의 인덕턴스는 대략 30μH 일 수 있고; Ct(130)의 커패시턴스는 대략 290μF 일 수 있으며, 이는 대략 54kHz의 Tx(100) LC 회로의 공진 주파수를 제공한다. 반면에, Lr(310)의 인덕턴스는 대략 60μH 일 수 있으며; Ct(130)의 커패시턴스는 대략 37.5nF일 수 있으며, 이는 약 106kHz의 릴레이(300) LC 회로의 공진 주파수를 제공한다. 이러한 바람직하고 예시적인 실시예에서, 시스템 MRF는 설치된 릴레이(300)와 Tx(110) 사이의 갭이 대략 30mm일 수 있다면 117kHz(즉, 릴레이(300) LC 회로의 공진 주파수의 106kHz보다 높을 수 있음) 일 수 있다. 또한, Lt(110) 및 Lr(310)의 외경은 대략 125 밀리미터일 수 있는 반면, Lr(320)의 외경은 대략 55 밀리미터일 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, OPF는 121kHz 내지 140kHz 범위이며,이 범위의 하위 OPF는 MRF, 즉 117kHz, 보다 4kHz 높을 수 있고, 최대 주파수는 규제 한계, 즉 145kHz보다 5kHz 낮을 수 있다. 대안적으로, 최대 OPF가 MRF 및 규제 최대 주파수 제한 아래로 설정할 수 있다. 본 명세서에 기술된 예에서와 유사한 코일을 갖고, 중간 두께가 0.5 인치인 설비의 경우, MRF는 140kHz일 수 있다. 따라서 최대 주파수가 MRF보다 4kHz 낮고 조절 한계보다 낮으면 작동 범위를 115kHz 내지 136kHz로 설정될 수 있다.
이제 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 매체를 통한 무선 전력 충전 시스템의 블록도를 도시하는 도 3을 참조한다. 매체를 통한 무선 전력 충전 시스템은 PS(160), Tx(100) 전송기, 및 릴레이(200), 또는 릴레이(300)를 포함한다.
일부 예시적인 실시예에서, 시스템은 릴레이(200) 또는 릴레이(300)를 통해, 도 1 및 도 2의 장치(20)와 같은 사용자의 충전 가능 장치를 충전하기 위해 Tx(100)를 이용하도록 조정될 수 있다. 릴레이(200) 및 릴레이(300) 모두는 충전 에너지를 장치(20) 등에 무선으로 전송하기 위한 리피터로서 작용하는 수동 전자 회로일 수 있다. 릴레이(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 LC 공진 회로를 형성하는 적어도 하나의 코일(인덕터) 및 하나의 커패시터를 포함할 수 있다. 대안적인 릴레이, 즉 릴레이(300)는 인덕턴스 및 장치(20)의 코일(22)과의 결합을 향상시키기 위해 제공될 수 있다. 릴레이(300)는 도 2에 도시된 회로와 같은 LC 공진 회로를 형성하는 적어도 2 개의 코일 및 하나의 커패시터를 포함한다.
일부 예시적인 실시예에서, 각각 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, Tx(100)는 전송기 전자 장치(Tx elect)(150), 적어도 하나의 Lx(110) 코일, 및 릴레이(200) 또는 릴레이(300)의 코일에서 전류를 유도하도록 구성된 커패시터(Ct)(130)를 포함할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, Tx-elect(150)는 제어기(151); 풀(full) 또는 하프(half) 브리지 구동기(152), DC 전류 센서(153), DC 전압 센서(154), 및 AC 전류 센서(155)를 포함한다.
제어기(151)는 중앙 처리 장치(CPU), 마이크로 프로세서, 전자 회로, 집적 회로(IC) 등일 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(151)는 디지털 신호 프로세서(DSP) 또는 마이크로컨트롤러와 같은 특정 프로세서에 대해 기록되거나 포팅되는 펌웨어로서 구현될 수 있거나, 하드웨어 또는 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 구성 가능한 하드웨어로서 구현될 수 있다. 제어기(151)는 Tx(110) 또는 그 서브컴포넌트 중 어느 하나에 의해 요구되는 계산을 수행하는데 이용될 수 있다.
개시된 요지의 일부 예시적인 실시예에서, 제어기(151)는 다음 파라미터를 결정하도록 구성된다:
a. DC 전압 센서(154)의 결과를 획득하고 측정함으로써 PS(160)에 걸친 DC 전압.
b. DC 전류 센서(153)의 결과를 획득하고 측정함으로써 PS(160)에 의해 공급되는 DC 전류.
c. AC 전류 센서(155)의 결과를 획득하고 측정함으로써 Lt(110)에 공급되는 AC 전류. 대안적으로, 출력된 AC 전류는 DC 전류 센서(153)를 갖는 전원으로부터 구동기로 흐르는 순간 전류를 감지함으로써 결정될 수 있다.
AC 전류에 대한 파라미터를 결정하는 것은 피크 전류, 절대 전류의 평균, RMS 전류, 제 1 고조파의 진폭, 이들의 임의의 조합, 등을 포함할 수 있음에 유의해야 한다.
일부 예시적인 실시예에서, 제어기(151)는 반도체 메모리 컴포넌트(도시안됨)를 포함한다. 메모리는 예를 들어, 플래시 메모리, 랜덤-액세스 메모리(RAM), 프로그램 가능 판독 전용 메모리(PROM), 재-프로그램 가능 메모리(FLASH), 이들의 임의의 조합, 등과 같은 지속성 또는 휘발성 메모리일 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 메모리는 풀 또는 하프 브리지 구동기(152)를 제어하는 펄스 폭 변조(PWM) 신호를 결정하는 것과 관련된 작동을 수행하기 위해 제어기(151)를 활성화하기 위한 프로그램 코드를 유지한다. 구동기(152)는 Lt(100)를 통해 흐르는 전류의 OPF 및/또는 듀티 사이클을 변조함으로써 Lt(110)를 통해 흐르는 출력 전류, 즉, Tx(100)에 의해 제공된 전력를 조정할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 제어기(151)에서 생성된 PWM 신호는 장치(20)와 같은 로드의 무선 충전 요구를 만족시키기 위해 변조를 튜닝한다. 대안적인 실시예에서, DC 전원의 진폭이 제어될 수 있다.
PWM 신호 주파수 및 듀티 사이클은 전술한 바와 같이 OPF 범위 내에서 제어기(151)에 의해 설정될 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 제어기(151)는 장치(20)의 전력 수요에 기초하여 OPF 범위 내의 OPF를 변화시킬 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 제어기(151)는 메모리를 이용하여 본 개시 시스템의 충전 관리와 관련된 응용, 연결 소프트웨어, 모니터링 정보, 구성 및 제어 정보 및 응용을 보유할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 제어기(151)는 다음의 통신 표준: PMA(power matters alliance); 무선 전력 컨소시엄(WPC), 및 AirFuel Alliance를 따르는 프로토콜에 기초하여 장치(20)와 통신하도록 구성될 수 있다. 이러한 통신 방법에 따르면, 이에 제한되는 것은 아니지만, 제어기(151)는 충전 서비스를 부여하고 조절하기 위해 사용자를 인증하기 위해 장치(20)로부터 사용자의 자격 증명을 획득하도록 구성될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제어기(151)는 또한 장치(20)로부터 그의 전력 요건을 획득하도록 구성될 수 있다.
이하에 설명된 해결책/절차는 동일한 날짜에 본 명세서에 개시된 요지의 출원인에 의해 제출된 동시 계류 출원에 개시된 교정 방법을 이용할 수 있음을 또한 주목할 것이다. 동시 계류 출원은 그 전체가 참조에 의해 포함된다. 일부 예시적인 실시예에서, 교정 방법은 또한 Tx(100) 및 Tx(100)의 릴레이, JRF, MRF, OPF, OPF 범위, 디지털 핑, 및 이들의 임의의 조합 등의 사이의 커플링 팩터(k)의 결정을 산출할 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 커플 링 팩터(k)는 미리 결정된 값이다.
개시된 요지에 의해 다루어지는 하나의 기술적 문제는 전자기장의 일부를 흡수하고 가열함으로써 효율 손실 및 가능한 안전 위험을 야기할 수 있는 원하지 않는 금속 물체(이물)이다. 일반적으로, 핸드폰 케이스에 부착된 동전, 종이 클립 또는 금속 물체와 같은 원하지 않는 금속 물체는 사용자의 장치(예를 들어, 장치(20))와 전송기(예를 들어, 릴레이(200) 또는 릴레이(300)) 사이에 또는 근처에 위치할 수 있고 자기장에 영향을 미칠 수 있다.
현재 종래 기술은 시스템의 전력 손실을 검출할 것을 요구하고, 전력 손실이 이물에 의해 야기될 수 있는 소정의 임계값을 초과하면, 시스템은 전력 전송을 차단한다. 하나의 기술적 해결책은 여기에 개시된 시스템에 이에 의해 가능한 영향을 방지하고 사용자에게 보다 안전한 설계를 제공할 수 있는 이물 검출(FOD) 방법을 추가하고 있다.
그러나, 본 개시의 시스템 구조는 전송 기능을 Tx(100)와 릴레이(200/300) 사이에서 분할하는 것을 특징으로 하며, 둘 사이에 갈바닉 연결이 없다. 또한, 전력 손실은 알려지지 않은 두께 및 재료 특성을 갖는 매체(10)에 의해 야기될 수 있다. 따라서, 갈바닉 연결의 부족과 Tx(100)과 릴레이(200/300) 사이에 위치한 미지의 매체는 본 개시가 해결하는 또 다른 기술적 문제를 야기한다.
하나의 기술 해결책은 제어기(151)에 의해 릴레이(200) 또는 릴레이(300)로부터 장치(20)와 같은 사용자의 장치로의 실제 전달된 전력을 결정하고 이를 장치(20)에 의해 보고된 소비된 전력 값과 비교하는 방법에 기초한다. 차이가 미리 정의된 임계값을 초과하면, 제어기(151)는 이물이 존재한다고 결론을 내리고, 문제를 완화하기 위한 조치를 활성화한다.
FOD 방법의 설명을 단순화하기 위해, 릴레이(200) 및 릴레이(300)는 "릴레이"로 지칭될 수 있고, 코일 Lr(210) 및 Lr(310)은 "Lr"로 지칭될 수도 있다. 다음의 방법은 릴레이(200) 및 릴레이(300) 및 이들의 관련 서브 컴포넌트 모두에 적용된다는 점에 유의해야 한다.
이제 개시된 요지의 일부 예시적인 실시예들에 따른, 이물 검출 방법의 흐름도를 도시하는 도 4를 참조한다.
단계(401)에서, 전력 공급 PS(160)(Pin)로부터 소비된 전력이 결정되고, Tx(100)의 전력 손실(Ploss)이 결정될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, Ploss는 제어기(151)에 유지된 Tx(100) 측정치의 AC 전류 및 미리 결정된 기생 저항 파라미터를 계산함으로써 도출될 수 있다. 여기서, Iac는 제어기(151)에 의해 측정되고 계산된 파라미터에 기초하여 결정될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에서, Pin은 다음의 방정식으로 주어질 수 있다 :
하프 브리지를 갖는 구동기(152)에 대해:
풀 브리지를 갖는 구동기(152)에 대해:
여기서:
D는 듀티 사이클을 표시하고,
f는 작동 주파수를 표시하고,
Vin은 구동기(152)에 대한 입력 전압을 표시하고,
I(t)는 시간에 걸친 측정된 AC 전류를 표시한다.
다른 예시적인 실시예에서, Pin의 결정은 정현파 형상에 가까운 Lt(100)에 흐르는 전류를 가정하는 계산에 기초할 수 있다. 따라서 시스템에 흐르는 전류의 주파수 응답은 주로 제 1 고조파로 구성될 수 있으며 다음과 같이 근사할 수 있다:
여기서, I는
제 1
고조파의
전류 진폭이다.
따라서, 입력 전력(Pin)은 아래와 같이 표현될 수 있다:
상기 방정식에 의해 Pin을 결정하기 위해, AC 전류의 피크 및 위상은 바람직하게는 전체 AC 전류 신호를 샘플링하지 않고 제어기(151)에 의해 측정될 수 있다. 일부 예시적인 실시예들에서, AC 전류는 적어도 2 개의 샘플들 사이에 고정된 시간 간격(T1)을 갖는 구동 사이클 동안 적어도 2 회 센서(155)에 의해 샘플링될 수 있으며, 샘플링은 각각의 구동 사이클에 대해 반복될 수 있다. 구동 사이클은 제어기(151)의 PWM 신호에 의해 생성된 여기파 주파수(w)의 단일 주기일 수 있음에 유의해야 한다. 그 결과, 각 구동 사이클의 이산(T1) 간격으로 이격된 복수의 측정 쌍을 얻을 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 각 구동 사이클 시작과 제 1 샘플(T2) 사이의 시간은 일정할 수 있다. 샘플은 (Sx, y)로 지정될 수 있으며, 여기서 x는 쌍으로 샘플 번호를 나타내고, y는 쌍 번호를 나타낸다.
이에 따라, 아래의 관계가 설정될 수 있다:
여기서 N은
노이즈
함수를 표시한다.
노이즈 영향을 감소시키기 위해, 다중 샘플에 대한 평균이 수행될 수 있다.
따라서 위에서 설명한 방정식으로 Pin을 계산하는데 필요한 마지막 인수는 다음 방정식으로 주어질 수 있다:
결과적으로, Tx(100)의 Ploss는 다음 식으로부터 얻을 수 있다.
여기서,
은
Tx(100)의
RMS
전류일 수 있다.
대안적으로, 
는 제 1 고조파 전류 진폭(I)에 기초한다.
또 다른 예시적인 실시예에서, Pin을 결정하는 것은 다른 고조파의 측정을 고려한 계산에 기초할 수 있으며, 따라서 높은 고조파로 인한 전력 손실을 처리한다. 이러한 실시예에서, AC 전류는 빠른 속도로 샘플링되어 샘플 Sn을 생성할 수 있으며, 여기서 T1은 샘플 사이의 간격이고, T2는 구동 사이클 위상 0에서 제 1 샘플까지의 간격이다.
단계(402)에서, 릴레이에서 낭비된 전력 손실(Pr)이 결정될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 기생 저항에 의해 야기된 릴레이에서 낭비되는 전력은 측정 된 DC 전압 및/또는 AC 전류, 분석, 시뮬레이션, 실험적 측정, 및 이들의 임의의 조합 등에 기초한 기능을 사용하여 결정될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 기능은 Lr, Lt(110), Tx(100)의 다른 컴포넌트, 작동 주파수, Tx(100)와 릴레이 사이의 거리의 특성에 의존할 수 있다.
일부 예시적인 실시예에서, 릴레이에서 낭비된 Pr은 다음 방정식을 사용하여 제공될 수 있다.
여기서:
다른 예시적인 실시예에서, 상기 방정식은 Lr 및 Lt(110)의 알려진 특성 및 제 1 고조파의 복잡한 AC 전류(진폭 및 위상) 측정을 사용하여 동적으로 계산될 수 있다.
Lr 코일 반사 임피던스는 아래의 방정식에 의해 주어질 수 있다:
Lr 절대 전류(제 1 고조파 기여만을 추정)는 아래와 같을 수 있다:
이에 따라, Lr 전력 손실(Pr)은 아래와 같을 수 있다:
또 다른 예시적인 실시예에서, 상기 방정식은 Lr 및 Lt(110)의 알려진 특성 및 다른 고조파의 복잡한 AC 전류(진폭 및 위상) 측정을 사용하여 동적으로 계산될 수 있다. 다중 고조파 계산이 수행되는 이러한 실시예에서, 고조파 당 전력이 계산된 다음 모든 고조파로부터의 전력이 합산되어 릴레이에서 총 전력 손실(Pr)을 결정한다.
단계(403)에서, 장치(20)와 같은 사용자의 장치로 전달된 실제 전력이 결정될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, 제어기(151)는 장치(20)로부터 얻은 전력의 값을 얻기 위해 PMA, WPC, AirFuel 등과 같은 통신 프로토콜을 이용할 수 있다.
단계(404)에서, 이물 존재가 검출된다. 일부 예시적인 실시예에서, Tx 100 전력 손실(Ploss) + 릴레이(릴레이(200) 또는 릴레이(300)) 전력 손실(Pr)의 합이 전달된 실제 전력에 대응하는 미리 결정된 전력 손실 임계값을 초과하면 FOD 결과가 제공될 수 있다. 일부 예시적인 실시예에서, Tx(100)는 전력 전송을 중단할 수 있다.
상술된 컴포넌트는 예를 들어, 제어기(151) 또는 다른 프로세서에 의해 실행되는 하나 이상의 상호 관련 컴퓨터 명령 세트로서 구현될 수 있다. 컴포넌트는 임의의 프로그래밍 언어로 그리고 임의의 컴퓨팅 환경 하에서 프로그래밍된 하나 이상의 실행 파일, 동적 라이브러리, 정적 라이브러리, 방법, 기능, 서비스 등으로 배열된다.
본 발명의 요지는 시스템, 방법 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 프로세서로 하여금 본 발명의 개시된 요지의 양태들을 수행하게 하기 위한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령들을 갖는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(또는 매체)를 포함할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 명령 실행 장치에 의해 사용되는 명령을 보유 및 저장할 수 있는 유형의 장치일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 예를 들어, 전자 저장 장치, 자기 저장 장치, 광 저장 장치, 전자기 저장 장치, 반도체 저장 장치, 또는 전술한 것의 임의의 적절한 조합일 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 보다 구체적인 예의 비한정적인 목록은 다음을 포함한다: 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능 프로그램 가능 판독-전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 정적 랜덤 액세스 메모리(SRAM), 휴대용 컴팩트 디스크 읽기 전용 메모리(CD-ROM), 디지털 다용도 디스크(DVD), 메모리 스틱, 플로피 디스크, 펀치 카드 또는 명령이 기록된 그루브 내의 융기 구조와 같은 기계적으로 인코딩된 장치, 및 전술한 것의 임의의 적절한 조합. 본 명세서에서 사용되는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 전파 또는 다른 자유 전파 전자기파, 도파관 또는 기타 전송 매체를 통해 전파되는 전자파(예를 들어, 광섬유 케이블을 통과하는 광 펄스), 또는 전선을 통해 전송되는 전기 신호와 같은 일시적인 신호 그 자체로 해석되어서는 안된다.
본 명세서에 기술된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령은 네트워크, 예를 들어, 인터넷, 근거리 통신망, 광역 통신망 및/또는 무선 네트워크를 통해 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로부터 외부 컴퓨터 또는 외부 저장 장치로 각각의 컴퓨팅/처리 장치로 다운로드될 수 있다. 네트워크는 구리 전송 케이블, 광 전송 섬유, 무선 전송, 라우터, 방화벽, 스위치, 게이트웨이 컴퓨터 및/또는 에지 서버를 포함할 수 있다. 각각의 컴퓨팅/프로세싱 장치 내의 네트워크 어댑터 카드 또는 네트워크 인터페이스는 네트워크로부터 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령을 수신하고 각각의 컴퓨팅/프로세싱 장치 내의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장하기 위한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령을 전달한다.
본 발명의 개시된 요지의 작동을 수행하기 위한 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령은 어셈블러 명령, 명령-세트-아키텍처(ISA) 명령, 머신 명령, 머신 의존 명령, 마이크로 코드, 펌웨어 명령, 상태-설정 데이터, 또는 스몰토크(Smalltalk), C ++ 등과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어 및 "C" 프로그래밍 언어 또는 유사한 프로그래밍 언어와 같은 전통적인 절차적 프로그래밍 언어를 포함하여 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성된 소스 코드 또는 객체 코드일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령은 사용자 컴퓨터에서, 부분적으로 사용자 컴퓨터에서, 독립형 소프트웨어 패키지로서, 사용자 컴퓨터에서 부분적으로 그리고 원격 컴퓨터에서 부분적으로 또는 원격 컴퓨터에서 또는 서버에서 완전히 실행될 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는 근거리 통신망(LAN) 또는 광역 통신망(WAN)을 포함하는 임의의 유형의 네트워크를 통해 사용자의 컴퓨터에 연결될 수 있거나, 외부 컴퓨터에 연결될 수 있다(예를 들어, 인터넷 서비스 제공 업체를 사용하여 인터넷을 통해). 일부 실시예들에서, 예를 들어, 프로그램 가능 논리 회로, 필드-프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA), 또는 프로그램 가능 논리 어레이(PLA)를 포함하는 전자 회로는 본 발명의 개시된 요지의 양태를 수행하기 위해 전자 회로를 개인화하기 위해 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령의 상태 정보를 이용함으로써 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령을 실행할 수 있다.
본 발명의 개시된 요지의 양태는 개시된 요지의 실시예에 따른 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 및/또는 블록도를 참조하여 여기에 설명된다. 흐름도 및/또는 블록도의 각 블록, 및 흐름도 및/또는 블록도의 블록의 조합은 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령에 의해 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
이들 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어는 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 머신을 생성하기 위한 기타 프로그램 가능 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있어, 컴퓨터의 프로세서 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치를 통해 실행되는 명령어는 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 지정된 기능/작동을 구현하기 위한 수단을 생성한다. 이들 컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령어는 또한 컴퓨터, 프로그램 가능 데이터 처리 장치 및/또는 다른 장치가 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있어서, 그 안에 명령이 저장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 지정된 기능/작동의 양태를 구현하는 명령을 포함하는 제조 물품을 포함한다.
컴퓨터 판독 가능 프로그램 명령은 또한 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치, 또는 다른 장치에 로딩되어 일련의 작동 단계가 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 장치 또는 다른 장치에서 수행되어 컴퓨터 구현 공정을 생성하여, 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 장치, 또는 다른 장치에서 실행되는 명령이 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 지정된 기능들/작동들을 구현한다.
도면의 흐름도 및 블록도는 본 발명의 개시된 요지의 다양한 실시예에 따른 시스템, 방법, 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능, 및 작동을 도시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도의 각각의 블록은 지정된 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 명령의 일부를 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현예들에서, 블록에서 언급된 기능들은 도면들에서 언급된 순서를 벗어나서 발생할 수 있다. 예를 들어, 연속으로 도시된 2개의 블록은 실제로 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 관련된 기능에 따라 블록이 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도의 각 블록, 및 블록도 및/또는 흐름도의 블록의 조합은 특정 기능 또는 작동을 수행하는 특수 목적의 하드웨어 기반 시스템에 의해 구현될 수 있어 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 지침의 조합을 수행하는 것에 주목해야 한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예만을 설명하기 위한 것이며 개시된 요지를 제한하려는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥 상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 사용될 때 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징, 정수, 단계, 작동, 요소 및/또는 컴포넌트의 존재를 명시하지만 존재 또는 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 작동, 요소, 컴포넌트, 및/또는 이들의 군의 추가를 배제하지는 않는다는 것을 이해할 것이다.
이하의 청구 범위에서의 모든 수단 또는 단계와 기능 요소의 대응하는 구조, 재료, 작용 및 등가물은 구체적으로 청구된 다른 청구된 요소와 조합하여 기능을 수행하기 위한 임의의 구조, 재료 또는 작용을 포함하는 것으로 의도된다. 본 개시된 요지의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었지만, 개시된 형태의 개시된 요지에 대해 완전하게 하거나 제한하려는 것은 아니다. 개시된 요지의 범위 및 사상을 벗어나지 않으면서 많은 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 실시예는 개시된 요지 및 실제 응용의 원리를 가장 잘 설명하고, 당업자가 다양한 실시예에 대해 개시된 요지를 고려된 특별한 사용에 적합한 다양한 변형예에 적합하게 이해할 수 있도록 선택되고 설명되었다.
Claims (20)
- 장치를 충전하기 위한 전력을 유도적으로 전송하도록 구성된 릴레이 및 상기 장치를 충전하기 위한 전력을 상기 릴레이로 유도적으로 전송하기 위해 구동기를 제어하도록 구성된 제어기를 갖는 전송기를 갖는 시스템에서 이물 검출을 위한 방법으로서, 상기 전송기 및 상기 릴레이는 매체에 의해 분리되고, 상기 제어기는 상기 장치와 통신할 수 있는, 이물 검출을 위한 방법에 있어서,
상기 제어기에 의한 다음의 작동들:
상기 전송기에 의해 소비되는 전력을 결정하는 단계;
AC 출력 전류의 연속 측정에 따라 상기 전송기 상의 전력 손실을 결정하는 단계;
상기 전송기와 상기 릴레이 사이의 커플링 팩터를 얻는 단계;
상기 획득된 커플링 팩터와 상기 AC 출력 전류의 연속 측정에 기초하여 상기 릴레이 상의 전력 손실을 결정하는 단계;
상기 전송기 상의 전력 손실 및 상기 릴레이 상의 전력 손실을 상기 전송기에 의해 소비되는 전력으로부터 공제하여 결과를 생성하는 단계;
상기 장치의 소비된 전력을 상기 장치로부터 얻는 단계;
상기 결과와 상기 장치의 소비된 전력을 비교하는 단계; 및
상기 비교에 기초하여 상기 이물의 존재를 결정하는 단계;를 포함하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 릴레이 상의 전력 손실을 결정하는 단계는 또한 상기 전송기의 작동 주파수와 상기 릴레이 및 상기 전송기의 공동 공진 주파수를 기초로 하는, 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 이물의 존재를 결정하면 상기 제어기가 상기 유도 전송 전력을 중단하는, 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 이물의 존재를 결정하면 상기 제어기는 최소 유도 전송 전력을 위한 상기 작동 주파수를 변화시키는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 AC 출력 전류의 측정은 상기 제어기와 상기 전송기의 코일 사이 또는 상기 구동기와 상기 전송기의 코일 사이의 한 지점으로부터 샘플링되는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 AC 출력 전류의 연속 측정은 피크 및 위상 측정을 포함하는, 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 피크 및 위상 측정은 구동 사이클 동안 그 사이의 고정된 시간 간격에 대하여 적어도 두 번 샘플링되는, 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 제어기는 다수의 샘플 노이즈에 대한 평균을 취하는, 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 커플링 팩터는 0.15보다 큰 소정의 값인, 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 소정의 값은 최대 30 밀리미터의 두께를 포함하는 매체에 대해 0.25보다 큰, 방법. - 릴레이를 통해 장치를 무선으로 충전하기 위한 전송기로서, 상기 전송기 및 상기 릴레이는 매체에 의해 분리되고, 상기 전송기는 상기 장치와 통신하고 다음의 단계들에 의해 상기 장치와 상기 전송기 사이의 이물을 검출하도록 구성된 제어기를 포함하는, 전송기:
AC 출력 전류와 상기 전송기에 의해 소비되는 전력의 연속 측정에 따라 상기 전송기 상의 전력 손실을 결정하는 단계;
상기 장치의 소비된 전력을 상기 장치로부터 얻고, 상기 전송기와 상기 릴레이 사이의 커플링 팩터를 얻는 단계;
상기 AC 출력 전류의 연속 측정과 상기 획득된 커플링 팩터에 기초하여 상기 릴레이 상의 전력 손실을 결정하는 단계;
상기 전송기 상의 전력 손실, 상기 릴레이 상의 전력 손실 및 상기 전송기에 의해 소비된 전력으로부터 계산 결과를 결정하는 단계; 및
상기 계산 결과와 상기 장치의 소비된 전력 사이의 비교에 기초하여 상기 이물의 존재를 결정하는 단계. - 제 11 항에 있어서,
상기 릴레이 상의 전력 손실의 결정은 또한 상기 전송기의 작동 주파수와 상기 릴레이 및 상기 전송기의 공동 공진 주파수에 기초하는, 전송기. - 제 12 항에 있어서,
상기 이물의 존재를 결정하면 상기 제어기는 상기 전송기에 의한 상기 릴레이를 통한 상기 장치의 무선 충전을 중단하도록 구성되는, 전송기. - 제 12 항에 있어서,
상기 이물의 존재를 결정하면 상기 제어기는 최소 유도 전송 전력을 위한 상기 작동 주파수를 변화시키도록 구성되는, 전송기. - 제 11 항에 있어서,
상기 AC 출력 전류의 측정은 상기 제어기와 상기 전송기의 코일 사이의 한 지점으로부터 샘플링되는, 전송기. - 제 11 항에 있어서,
상기 AC 출력 전류의 연속 측정은 피크 및 위상 측정을 포함하는, 전송기. - 제 16 항에 있어서,
상기 피크 및 위상 측정은 구동 사이클 동안 그 사이의 고정된 시간 간격에 대하여 적어도 두 번 샘플링되는, 전송기. - 제 17 항에 있어서,
상기 제어기는 다수의 샘플 노이즈에 대한 평균을 취하는, 전송기. - 제 11 항에 있어서,
상기 커플링 팩터는 0.15보다 큰 소정의 값인, 전송기. - 제 19 항에 있어서,
상기 소정의 값은 최대 30 밀리미터의 두께를 포함하는 매체에 대해 0.25보다 큰, 전송기.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201762467903P | 2017-03-07 | 2017-03-07 | |
| US62/467,903 | 2017-03-07 | ||
| US201762535987P | 2017-07-24 | 2017-07-24 | |
| US62/535,987 | 2017-07-24 | ||
| PCT/IL2018/050260 WO2018163172A1 (en) | 2017-03-07 | 2018-03-07 | System for wireless power charging |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190137794A KR20190137794A (ko) | 2019-12-11 |
| KR102548384B1 true KR102548384B1 (ko) | 2023-06-27 |
Family
ID=61598996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020197028308A KR102548384B1 (ko) | 2017-03-07 | 2018-03-07 | 무선 전력 충전 시스템 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11271438B2 (ko) |
| EP (1) | EP3373414B1 (ko) |
| JP (1) | JP7278217B2 (ko) |
| KR (1) | KR102548384B1 (ko) |
| CN (1) | CN110771004A (ko) |
| ES (1) | ES2768084T3 (ko) |
| WO (1) | WO2018163172A1 (ko) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10714960B2 (en) * | 2015-12-22 | 2020-07-14 | Intel Corporation | Uniform wireless charging device |
| KR20230151983A (ko) | 2017-03-07 | 2023-11-02 | 파워매트 테크놀로지스 엘티디. | 무선 전력 충전 시스템 |
| EP4297242A3 (en) | 2017-03-07 | 2024-02-28 | Powermat Technologies Ltd. | System for wireless power charging |
| CN110785912A (zh) | 2017-03-07 | 2020-02-11 | 鲍尔马特技术有限公司 | 用于无线电力充电的系统 |
| WO2020130162A1 (ko) * | 2017-12-15 | 2020-06-25 | 경문건 | 전력손실 추적 기반의 자율 무선충전 시스템 및 방법 |
| CN111245107B (zh) * | 2018-11-28 | 2024-03-19 | 集成装置技术公司 | 无线电力传送系统中利用线圈电流感测的增强型异物检测 |
| EP3681011A1 (en) * | 2019-01-11 | 2020-07-15 | Smart Things Solutions GmbH | Inductive charger for a personal mobile electronic device |
| US11909248B2 (en) | 2020-06-04 | 2024-02-20 | Apple Inc. | Accessory with a magnetic relay structure for wireless power transfer |
| KR20240024179A (ko) * | 2021-07-13 | 2024-02-23 | 엘지전자 주식회사 | 무선 전력 전송 시스템에 로우 커플링 파워 프로파일(low-coupling power profile)로의 전환 방법 및 장치 |
| WO2023063709A1 (ko) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 엘지전자 주식회사 | 무선 전력 전송 시스템에서 커플링 팩터에 기반한 이물질 감지 방법 및 장치 |
| CN115632493B (zh) * | 2022-12-21 | 2023-03-14 | 成都西交轨道交通技术服务有限公司 | 一种基于中继极板的多负载供电cpt系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014512158A (ja) | 2011-03-21 | 2014-05-19 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 誘導電力送信のための電力損失の計算 |
| JP2015226411A (ja) | 2014-05-29 | 2015-12-14 | 日東電工株式会社 | 無線電力伝送装置 |
Family Cites Families (53)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7825543B2 (en) | 2005-07-12 | 2010-11-02 | Massachusetts Institute Of Technology | Wireless energy transfer |
| US8169185B2 (en) | 2006-01-31 | 2012-05-01 | Mojo Mobility, Inc. | System and method for inductive charging of portable devices |
| US7989986B2 (en) | 2006-03-23 | 2011-08-02 | Access Business Group International Llc | Inductive power supply with device identification |
| US8004235B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-08-23 | Access Business Group International Llc | System and method for inductively charging a battery |
| WO2008093334A2 (en) | 2007-01-29 | 2008-08-07 | Powermat Ltd | Pinless power coupling |
| CA2711489A1 (en) | 2008-01-07 | 2009-07-16 | David W. Baarman | Inductive power supply with duty cycle control |
| US8981598B2 (en) | 2008-07-02 | 2015-03-17 | Powermat Technologies Ltd. | Energy efficient inductive power transmission system and method |
| CN107026511A (zh) | 2008-09-27 | 2017-08-08 | 韦特里西提公司 | 无线能量转移系统 |
| US9106203B2 (en) | 2008-09-27 | 2015-08-11 | Witricity Corporation | Secure wireless energy transfer in medical applications |
| JP5681947B2 (ja) * | 2009-08-13 | 2015-03-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 無線電力伝送装置、ならびに無線電力伝送装置を備える発電装置および発電システム |
| KR20110062841A (ko) | 2009-12-04 | 2011-06-10 | 한국전자통신연구원 | 무선 전력 전송 장치 |
| CN105048643B (zh) | 2010-02-08 | 2018-08-03 | 飞利浦知识产权企业有限公司 | 输入寄生金属检测 |
| CN102823109B (zh) | 2010-04-13 | 2015-01-28 | 富士通株式会社 | 电力供给系统、送电器及受电器 |
| US8451083B2 (en) | 2010-05-31 | 2013-05-28 | Tdk Corporation | Coil component and method of manufacturing the same |
| CA2801920A1 (en) * | 2010-06-10 | 2011-12-15 | Access Business Group International Llc | Coil configurations for inductive power transfer |
| JP5789790B2 (ja) | 2010-09-10 | 2015-10-07 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 送電装置および無線電力伝送システム |
| WO2012058466A1 (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-03 | Qualcomm Incorporated | Wireless energy transfer via coupled parasitic resonators |
| US10141770B2 (en) | 2011-01-18 | 2018-11-27 | Mojo Mobility, Inc. | Powering and/or charging with a plurality of protocols |
| US9356659B2 (en) | 2011-01-18 | 2016-05-31 | Mojo Mobility, Inc. | Chargers and methods for wireless power transfer |
| JP2013021886A (ja) | 2011-07-14 | 2013-01-31 | Sony Corp | 給電装置、給電システム、車両および電子機器 |
| EP2735085B1 (en) | 2011-07-21 | 2020-12-30 | UT-Battelle, LLC | Regulation control and energy management scheme for wireless power transfer |
| WO2013031025A1 (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-07 | 富士通株式会社 | 電力中継器 |
| JP5940784B2 (ja) | 2011-09-09 | 2016-06-29 | 国立大学法人埼玉大学 | 移動体用非接触給電装置 |
| EP2754222B1 (en) | 2011-09-09 | 2015-11-18 | Witricity Corporation | Foreign object detection in wireless energy transfer systems |
| US9479227B2 (en) | 2011-09-13 | 2016-10-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wireless electromagnetic receiver and wireless power transfer system |
| US9450648B2 (en) * | 2011-10-13 | 2016-09-20 | Integrated Device Technology, Inc. | Apparatus, system, and method for detecting a foreign object in an inductive wireless power transfer system |
| JP2015508987A (ja) * | 2012-01-26 | 2015-03-23 | ワイトリシティ コーポレーションＷｉｔｒｉｃｉｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 減少した場を有する無線エネルギー伝送 |
| JP5839232B2 (ja) | 2012-04-11 | 2016-01-06 | 株式会社デンソー | 非接触給電装置 |
| KR101848303B1 (ko) | 2012-07-10 | 2018-04-13 | 삼성전자주식회사 | 전력 전송을 제어하기 위한 방법 및 이를 위한 전력 송신기 |
| US9410823B2 (en) | 2012-07-13 | 2016-08-09 | Qualcomm Incorporated | Systems, methods, and apparatus for detection of metal objects in a predetermined space |
| US20140021798A1 (en) * | 2012-07-17 | 2014-01-23 | Witricity Corporation | Wireless energy transfer with repeater resonators |
| KR101615669B1 (ko) | 2012-10-11 | 2016-05-11 | 파워매트 테크놀로지스 엘티디. | 디지털 메시지들을 동시에 송신하기 위한 유도 전력 송신 시스템 및 방법 |
| WO2014063159A2 (en) * | 2012-10-19 | 2014-04-24 | Witricity Corporation | Foreign object detection in wireless energy transfer systems |
| US9768643B2 (en) * | 2012-11-02 | 2017-09-19 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Wireless power transmission system capable of continuing power transmission while suppressing heatup of foreign objects |
| WO2014083015A1 (en) | 2012-11-29 | 2014-06-05 | Koninklijke Philips N.V. | Wireless inductive power transfer |
| US9667322B2 (en) | 2012-12-28 | 2017-05-30 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Method and system for wireless power transfer calibration |
| US20140265617A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Witricity Corporation | Wireless energy transfer |
| BR112014029281B1 (pt) | 2013-08-07 | 2023-01-31 | Koninklijke Philips N.V | Aparelho para um sistema de transferência de energia sem fio e método de operação de um sistema de transferência de energia sem fio incluindo um transmissor de energia e um receptor de energia |
| JP6144176B2 (ja) | 2013-10-15 | 2017-06-07 | 日東電工株式会社 | 磁界空間を形成可能な無線電力伝送装置及びその形成方法 |
| KR102145497B1 (ko) * | 2014-02-26 | 2020-08-14 | 주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아 | 무선 전력 전송 방법 및 장치 |
| EP3661015A1 (en) | 2014-03-25 | 2020-06-03 | Koninklijke Philips N.V. | Wireless inductive power transfer |
| RU2674436C2 (ru) * | 2014-03-31 | 2018-12-10 | Конинклейке Филипс Н.В. | Беспроводная индуктивная передача энергии |
| CN106256069B (zh) | 2014-05-02 | 2018-12-14 | Ls电线有限公司 | 无线电力中继装置以及无线电力传输系统 |
| ES2912302T3 (es) | 2014-06-24 | 2022-05-25 | Samsung Electronics Co Ltd | Procedimiento para transmitir una señal mediante un transmisor de potencia inalámbrico y transmisor de potencia inalámbrico |
| US10110018B2 (en) * | 2014-12-23 | 2018-10-23 | Intel Corporation | Wireless power repeating |
| US10491042B2 (en) | 2015-05-03 | 2019-11-26 | Powermat Technologies Ltd. | Wireless power transmission |
| JP6458198B2 (ja) | 2015-07-21 | 2019-01-23 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． | 同期された電力測定による誘導無線電力伝送 |
| WO2017054869A1 (en) | 2015-09-30 | 2017-04-06 | Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) | Wirelessly chargeable device and wireless-charging device |
| EP3411936B1 (en) | 2016-02-02 | 2019-12-25 | Koninklijke Philips N.V. | Device, power transmitter and methods for wireless power transfer |
| US20170353046A1 (en) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | Qualcomm Incorporated | Modular and assemblable wireless charging system and device |
| EP4297242A3 (en) | 2017-03-07 | 2024-02-28 | Powermat Technologies Ltd. | System for wireless power charging |
| KR20230151983A (ko) | 2017-03-07 | 2023-11-02 | 파워매트 테크놀로지스 엘티디. | 무선 전력 충전 시스템 |
| CN110785912A (zh) | 2017-03-07 | 2020-02-11 | 鲍尔马特技术有限公司 | 用于无线电力充电的系统 |
-
2018
- 2018-03-07 EP EP18160592.4A patent/EP3373414B1/en not_active Revoked
- 2018-03-07 WO PCT/IL2018/050260 patent/WO2018163172A1/en active Application Filing
- 2018-03-07 KR KR1020197028308A patent/KR102548384B1/ko active IP Right Grant
- 2018-03-07 ES ES18160592T patent/ES2768084T3/es active Active
- 2018-03-07 JP JP2019548378A patent/JP7278217B2/ja active Active
- 2018-03-07 CN CN201880020907.0A patent/CN110771004A/zh active Pending
- 2018-03-07 US US16/304,831 patent/US11271438B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014512158A (ja) | 2011-03-21 | 2014-05-19 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ | 誘導電力送信のための電力損失の計算 |
| JP2015226411A (ja) | 2014-05-29 | 2015-12-14 | 日東電工株式会社 | 無線電力伝送装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11271438B2 (en) | 2022-03-08 |
| ES2768084T3 (es) | 2020-06-19 |
| EP3373414A1 (en) | 2018-09-12 |
| US20200287425A1 (en) | 2020-09-10 |
| JP7278217B2 (ja) | 2023-05-19 |
| KR20190137794A (ko) | 2019-12-11 |
| CN110771004A (zh) | 2020-02-07 |
| EP3373414B1 (en) | 2019-10-23 |
| WO2018163172A1 (en) | 2018-09-13 |
| JP2020511917A (ja) | 2020-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102548384B1 (ko) | 무선 전력 충전 시스템 | |
| KR102561310B1 (ko) | 무선 전력 충전 시스템 | |
| JP7373995B6 (ja) | 無線電力充電用のシステム | |
| KR102561311B1 (ko) | 무선 전력 충전 시스템 | |
| US11218030B2 (en) | System and method for determining Q factor | |
| EP3373412A1 (en) | System for wireless power charging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |