KR20120030444A - 무선 파워 송신 시스템에서 디바이스를 검출하기 위한 방법 및 디바이스 - Google Patents

Abstract

송신기에 의해 수신기(214)를 검출하는 방법 및 수신기를 검출하기 위한 송신기가 제공된다. 송신기는 수신기(214)에 유도식으로 파워를 송신하도록 의도된다. 송신기는 제 1 전극(204)과 제 2 전극(206)으로서 제 1 송신 코일을 포함한다. 제 1 전극(204)과 제 2 전극(206)은 커패시터(202)를 형성한다. 상기 방법은 전극들(204, 206) 중 어느 하나에 전압을 인가하는 단계(216) 및 커패시터(202)의 전기용량 변경을 검출하는 단계를 포함한다.

Description

무선 파워 송신 시스템에서 디바이스를 검출하기 위한 방법 및 디바이스{METHOD AND DEVICE FOR DETECTING A DEVICE IN A WIRELESS POWER TRANSMISSION SYSTEM}

본 발명은 파워 송신 기술에 관한 것이다.

셀룰러 폰들, PDA들, 원격 제어기들, 노트북 등과 같은 배터리 파워형 디바이스들, 또는 램프들 또는 주방기기들과 같은 직접 파워 디바이스들의 배터리들을 충전하기 위해, 무선 파워 송신을 인에이블하는 유도형 파워 시스템(inductive power system)이 적용될 수 있다. 파워를 송신하거나 모바일 디바이스들을 충전하기 위한 유도형 파워 시스템들은 예를 들면, WO 2008/050260호로부터 공지되어 있다. 그러한 시스템은 일반적으로, 이하에서 송신기라고 불리며, 개별적으로 에너지를 받을 수 있는 복수의 송신기 코일들을 포함하여, 교호하는 자기장(alternating magnetic field)을 생성하는, 파워 송신 디바이스를 포함한다. 유도형 파워 시스템은 로드 요구 파워(load requiring power)를 포함하는 파워 수신 디바이스를 추가로 포함한다. 파워를 수신하기 위해서, 파워 수신 디바이스에는, 에너지를 받는 송신기 코일들에 의해 제공되는 교호하는 자기장이 전류를 유도하는 수신기 코일이 제공된다. 이 전류는 수신 디바이스의 로드를 구동시킬 수 있고, 예를 들면, 배터리를 충전하거나 램프를 조명한다. 이하에서, 파워 수신 디바이스는 수신기 코일 및 로드를 포함하는 수신기로서 언급된다.

낮은 바람직하게는 (가상적인) 0(zero), 대기 파워를 인에이블하는 것이 매우 중요하다. 예를 들면, 무선 파워 송신기 상에 디바이스가 존재하지 않을 때, 파워 손실은 거의 0이 되어야 한다.

미국 특허 출원 US 2008/0157909호는 파워 송신기 디바이스의 송신기 코일과 파워 수신 디바이스의 수신기 코일 간의 결합을 검출하기 위한 시스템을 제공한다. 송신기 코일에 에너지를 공급할 때, 전류 센서는, 파워 수신 디바이스의 수신기 코일이 송신기 코일에 결합되는지를 판정하기 위해 송신기 코일을 통해 전류를 모니터한다. 시스템은 정기적으로 송신기 코일에 에너지를 제공할 것을 필요로 하고, 특별히 파워 수신 디바이스가 제공되지 않을 때, 파워 송신기 디바이스에 의한 많은 에너지 소모를 야기한다.

상기 미국 특허 출원의 시스템이 복수의 송신기 코일들을 포함하는 파워 송신기 디바이스에서 이용되면, 송신기 코일들 중 각각의 코일은 정기적으로 에너지를 공급받아야 하고, 파워 이용에 대한 추가적인 증가를 유도한다. 또한, 송신기 코일의 일정한 에너지 공급은 예를 들면, 전자기 간섭을 야기할 수 있거나, 예를 들면, 은행 카드가 파워 송신기 디바이스 상에 우연히 놓일 때, 은행 카드의 자기 스트립(magnetic strip) 상의 정보를 소거할 수 있는 전자기장을 일정한 순간들에 소개한다.

대기 모드에서 낮은 파워 소모를 갖는 방법 및 송신기를 제공하는 것이 이롭다.

본 발명의 제 1 양태는 청구항 제 1 항에 청구된 바와 같은 송신기에 의해 수신기를 검출하는 방법을 제공한다. 본 발명의 제 2 양태는 청구항 제 8 항에 청구된 바와 같은 수신기를 검출하기 위한 송신기를 제공한다. 본 발명의 제 3 양태는 청구항 제 12 항에 청구된 바와 같은 송신기에 의한 수신기를 검출하는 방법을 제공한다. 본 발명의 제 4 양태는 청구항 제 13 항에 청구된 바와 같은 수신기를 검출하기 위한 송신기를 제공한다. 이로운 실시예들은 종속 청구항들에서 규정된다.

본 발명의 제 1 양태에 따라, 송신기에 의한 수신기를 검출하는 방법이 제공된다. 송신기는 수신기에 개별적으로 파워를 송신하도록 의도된다. 송신기는 제 1 전극으로서 제 1 송신 코일을 포함하고, 제 2 전극을 포함한다. 제 1 전극과 제 2 전극은 커패시터(capacitor)를 형성한다. 상기 방법은 전극들 중 임의의 하나에 전압을 인가하는 단계를 포함하고, 커패시터의 전기용량 변화를 검출하는 단계를 포함한다.

본 발명은 수신기가, 빠르고 유도형 파워 송신으로 간섭하지 않는, 용량성 검출(capacitive detection)에 의한 송신기의 표면 상에 놓이는지를 검출하기 위한 방법 및 디바이스를 제안한다. 그래서, 무선 충전 패드 상에서의 디바이스들의 검출은 동일한 패드 상에서 이미 충전되는 또 다른 디바이스에 의해 간섭되지 않는다. 또한, 제안된 검출 방법은 파워 낭비가 거의 없이(또는 가상적으로 없이) 동작한다.

상기 방법은 송신기의 표면 상에 놓이는 디바이스가 송신기의 표면 아래에서 위치되는 전극들 사이, 또는 하나의 전극과 그라운드 사이, 또는 하나의 전극과 수신기 사이에서 전기용량을 변경시킨다는 사실에 기초한다. 송신기 표면 상의 그러한 디바이스의 배치는 상이한 전극들 사이에 존재하는 커패시터들의 전기용량들을 변경시킨다. 이것은 두 개의 전극들 간의 공간의 유전 상수, 또는 두 개의 전극들 간의 유전 거리(dielectric distance), 또는 유전 상수의 변경과 유전 거리의 조합에서의 유도된 변경(induced change)으로부터 기인한다. 본 발명의 콘텍스트에서, 이 방법은 "용량성 검출 방법"으로서 언급된다.

전기용량 변경의 검출은 유도성 검출에 비해 상대적으로 파워 효과적으로 실행될 수 있다. 전기용량이 변하지 않는 한, 및 DC 전압이 이용될 때, 전류가 커패시터로부터 및 커패시터로 흐르지 않고, 전기용량이 변할 때에만, 작은 양의 전류가 커패시터로부터 또는 커패시터쪽으로 흐른다. 또한, AC 전압이 커패시터에 인가되고, AC 전압이 적절히 수치화되면, 비교적 작은 양의 전류가 커패시터를 통해 흐른다. 그러므로, 커패시터를 통한 전류는 비교적 작거나 실질적으로 0으로 되고, 그러므로, 용량성 검출 방법의 파워 소모는 비교적 낮다. 검출은 예를 들면, 낮은 파워 소모 집적회로에 의해 파워 효과적으로 실행될 수 있다. 그러므로, 수신기를 검출하는 방법은 비교적 파워 효과적이다.

또한, 용량성 검출은 송신 코일의 유도성 동작을 요구하지 않고, 그러므로, 전자기장이 생성되지 않고, 전자기적 간섭이 생성되지 않는다.

또한, 전극들 중 하나로서 제 1 송신 코일의 이용은 수신기를 검출하도록 용량성 검출을 이용하는 송신기를 확립하기 위해 요구되는 성분들의 수를 감소시킨다. 부가적인 제 1 전극과 제 2 전극을 소개하는 대신에, 본 발명의 방법은 제 2 전극의 소개만을 요구하며, 그러므로 송신기는 거의 복잡하지 않는 디자인을 가지며, 비용을 절감한다.

일 실시예에서, 송신기는 제 2 전극으로서 동작하는 제 2 송신 코일을 추가로 포함한다. 즉, 두 개의 이웃하는 송신 코일들은 커패시터의 두 개의 전극들로서 이용될 수 있다. 수신기 코일의 존재 및 위치의 검출은 두 개의 송신 코일들에 의해 형성된 커패시터의 전기용량 변경을 측정함으로써 행해질 수 있다.

제 1 송신 코일은 제 1 단자에 접속되는, 제 1 커패시터 전극으로서 동작한다. 이웃하는 송신 코일은 제 2 단자에 접속되는, 제 2 커패시터 전극으로서 동작한다. 또 다른 코일은 예를 들면, 제 3 단자에 접속되는, 제 3 커패시터 전극으로서 동작한다. 송신기 코일들의 위치에 대한 수신기 코일의 위치는 제 1 단자와 제 2 단자 사이, 또는 예를 들면, 제 1 단자와 제 3 단자 사이의 전기용량을 결정한다.

즉, 송신기는 하나 이상의 송신 코일을 가질 수 있다. 송신기의 송신 코일들의 각각의 쌍은 커패시터를 형성할 수 있다. 제 1 송신 코일을 제 1 전극으로서 및 제 2 송신 코일을 제 2 전극으로서 이용함으로써, 송신기의 성분들의 효과적인 이용이 실현된다. 송신기의 송신 코일들과 부가적인 전극들 사이에서의 상호작용들을 가능한 방지하는, 송신기의 표면에서 부가적인 전극들이 소개되지 않아야 한다.

수신기가 제 1 송신 코일의 상부 상에, 제 2 송신 코일의 상부 상에, 또는 부분적으로 제 1 송신 코일 상에, 및/또는 부분적으로 제 2 송신 코일 상에 놓이면, 두 개의 송신 코일들에 의해 형성된 커패시터의 전기용량이 변하고, 그것은 검출 회로에 의해 검출된다. 그러므로, 검출은 수신기가 제 1 송신 코일 상에 또는 그것에 근접해서, 및/또는 제 2 송신 코일 상에 또는 그것에 근접해서 놓인다는 것을 보여준다. 이 지식(knowledge)은 송신기에 의한 수신기 식별의 추가적인 프로세스를 시작할 수 있거나, 수신기로의 파워 송신은 제 1 송신 코일 및/또는 제 2 송신 코일에 의해 시작될 수 있다.

송신기가 복수의 송신 코일들을 가지면, 및 이웃하는 송신 코일들의 각각의 쌍 사이에서, 전기용량이 전기용량의 변경들을 검출하도록 모니터링되면, 송신 코일들의 포지션(position)에 대해 수신기의 위치에 대한 합리적으로 정확한 추정치가 얻어질 수 있다. 검출된 포지션은 수신기 식별의 추가적인 프로세스를 활성시키거나, 수신기의 검출된 포지션에 가깝거나 가장 가까운 송신 코일에 의해 수신기로의 파워 송신을 시작하는데 이용될 수 있다.

본 실시예의 예로서, 검출 회로는 제 2 코일에 접속되고, 전압은 제 1 송신 코일에 인가되고, 상기 검출 회로는 제 1 코일과 제 2 코일에 의해 형성된 커패시터 간의 전기용량 변경을 모니터링하기 위해 이용된다.

또 다른 실시예에서, 전기용량의 제 2 전극은 제 1 송신 코일의 중앙에 놓인다.

실시예는 용량성 검출을 이용함으로써 수신기를 로컬화(localize)하도록 제안한다. 상기 방법은 파워 소모가 거의 없고, 빠르고, 유도성 파워 송신으로 간섭하지 않는다. 검출 커패시터는, 제 1 전극으로서의 1차 코일과 1차 코일의 중앙에 놓이는 제 2 전극 사이에서 구현된다. 그러므로, 수신기의 검출은 파워 송신기 코일의 포지션에 직접 대응하고, 복잡하지 않은 로컬화 알고리즘을 요구한다.

즉, 제 1 전극 코일의 중앙에서 전극의 제공은 제 1 송신 코일의 포지션에 대해 수신기의 포지션의 보다 정확한 검출을 허용한다. 특별히, 송신기는, 수신기가 제 1 송신 코일을 상부에 정확히 놓이는 상황과, 수신기가 제 1 송신 코일을 부분적으로 커버하는 또 다른 상황 사이에서 보자 정확히 구별할 수 있다. 수신기가 제 1 송신 코일의 상부에 정확히 놓이면, 전기용량 변경은 수신기가 제 1 송신 코일의 상부에 부분적으로 놓이는 경우들에서 보다 크다.

또한, 송신기가 복수의 송신 코일들을 포함하면, 각각의 송신 코일에는 송신 코일의 중앙에 전극이 제공되고, 송신 코일들 중 각각의 송신 코일은 그것의 중앙 전극으로 커패시터를 형성한다. 수신기가 송신기의 표면 상에 놓이면, 커패시터들 중 하나는 그것의 전기용량의 가장 큰 변경을 보여준다. 상기 커패시터는 송신 코일 및 수신기에 가장 가까운 그것의 대응하는 중앙 전극에 의해 형성된 커패시터이다. 그러므로, 송신기 코일이 수신기에 가장 가까운지를 결정하는 것이 비교적 간단하다.

제 2 전극은 가능하게는 Eddy 전류들을 감소시키도록 슬리트들(slits)을 갖는 원형, 타원, 직사각형 금속 플레이트(metal plate), 코일, 한 측에서 서로 접속된 얇은 도전체들의 세트를 포함하는 여려 가지 모양들을 가질 수 있다. 그러나, 제 2 전극은 제 1 송신 코일과 제 2 전극 사이에 커패시터를 형성하기 위해 제 1 전극 코일의 중앙에 정확히 놓일 수 있고, 제 2 전극은 또한 중심에서 벗어나 놓일 수 있다. 그것은 제 2 전극이 제 1 전극 코일 내에 놓이는 것만을 필요로 한다.

본 실시예의 예로서, 검출 회로는 커패시터의 전극들 중 임의의 하나에 접속되고, 전업은 제 1 송신 코일에 인가되고, 검출 회로는 제 1 송신 코일과 제 1 송신 코일의 중앙에 있는 제 2 전극들에 의해 형성된 커패시터 사이의 전기용량 변경을 검출한다.

수신기 디바이스를 검출하기 위한 무선 파워 송신기로서, 상기 송신기는 커패시터의 제 1 전극과 제 1 송신 코일의 중앙에 놓이는 커패시터의 제 2 전극으로서의 제 1 전극 코일을 포함하고, 송신기는 커패시터의 전극들 중 임의의 전극에 접속된 검출 회로를 추가로 포함하고, 상기 송신기는:

- 제 1 송신 코일에 전압을 인가하기 위한 제 1 유닛, 및

- 제 1 및 제 2 전극들에 의해 형성된 커패시터의 전기용량 변경을 검출하기 위한 검출 회로를 포함한다.

일 실시예에서, 제 1 송신 코일의 와인딩(winding)은 와인딩의 내부 부분 및 와인딩의 외부 부분을 포함한다. 와인딩의 내부 부분은 제 1 전극이고, 와인딩의 외부 부분은 제 2 전극이다.

내부 와인딩 및 외부 와인딩이 예를 들면, 송신기 디바이스의 대기 모드에서, 서로 접속해제되면, 장치는, 내부 부분과 외부 부분이 전극들로서 이용되는, 용량성 장치로 된다. 이들 전극들 간의 커패시티(capacity)는, 용량성 특성들을 갖는 디바이스가 장치의 상부에 놓이면, 증가한다. 전기용량을 측정함으로써, 설명된 방법들 중 하나를 이용하여, 디바이스가 검출될 수 있다. 디바이스가 검출되면, 내부 와인딩 및 외부 와인딩은 유도성 파워 송신기로서 송신 코일을 동작시키도록 접속될 수 있다. 송신기의 표면에서 부가적인 전극들이 제공되지 않아야 한다. 내부 와인딩과 외부 와인딩을 이용하는 것은 제 1 송신 코일의 포지션에 대하여 수신기의 포지션의 정확한 검출을 허용한다.

또 다른 실시예에서, 검출된 전기용량 변경은 수신기가 송신기에 근접하고 있음을 나타낸다. 상기 방법은 송신기가 수신기와 통신하거나 수신기에 파워를 송신하기 시작하도록 송신기를 활성시키는 단계를 추가로 포함한다.

실시예는, 송신기로 하여금, 무선 파워 수신기에 관련된 이벤트의 검출 시에 깨어나는(woken up), 낮은 파워 수면 상태(low-power sleep state)로 들어가도록 허용한다. 이러한 이벤트는 전기용량의 검출일 수 있다.

즉, 수신기가 검출되지 않을 때, 송신기는 대기 모드에 있고, 그것은 파워를 송신하거나 수신기와 통신하도록 송신 코일이 활성되지 않음을 의미한다. 전기용량 변경이 검출되면, 아마도, 수신기는 송신기 상에 놓인다. 그러므로, 송신기는 깨어나고, 그것은 대기 모드가 종료되고, 송신기가 동작 모드로 들어감을 의미한다. 동작 모드에서, 송신기는 수신기에 파워를 유도식으로(inductively) 제공할 수 있거나, 수신기를 추가적으로 식별하도록 부가적인 통신 프로세스로 우선 시작할 수 있다. 동작 모드에서, 송신기의 하나 이상의 송신 코일들은 수신기에 파워를 유도식으로 송신하거나, 유도식으로 수신기와 통신하는데 이용된다.

일 실시예에서, 인가된 전압은 AC 전압, 또는 DC 전압, 또는 전압 펄스, 또는 단계 펑션(step function)이다.

커패시터의 전극들 중 하나에 인가되는 전압이 AC 전압이면, 전류는 커패시터의 전기용량에 비례하는 커패시터를 통해 흐른다. AC 전압의 주파수 및 값을 정확히 치수화함으로써, 전류는 비교적 작을 수 있어, 작은 양의 파워가 소모된다. 전류의 변화들은 송신기 상의 수신기의 가능한 배치에 관련된다. 예를 들면, 전압이 미리 규정된 값을 초과하는지를 결정함으로써 및/또는 전류가 미리 규정된 값 아래로 감소하는지를 검출함으로써 전류의 변경들을 검출하는 것이 비교적 간단하고, 파워 효과적으로 실행될 수 있다.

인가된 전압이 전압 펄스 또는 단계 펑션이면, 시간 도메인에서 커패시터의 응답은 검출 회로에 의해 분석될 수 있다. 커패시터의 전기용량에 의존하여, 특정 응답이 검출될 수 있다. 수신기가 송신기 상에 놓일 때, 응답은 수신기가 무선 파워 디바이스 상에 놓이지 않는 상황과는 상이하다.

응답의 특성을 측정하는 것은 커패시터와 직렬로 저항기를 결합시키고, 직렬 장치에 전압 펄스 또는 단계 펑션을 인가함으로써 행해질 수 있다. 전기용량 양단의 전압은 전압 변경들이 미리 규정된 값에 대해 중립을 형성할 때, 상승하고, 커패시터의 전기용량 및 전압의 미리 규정된 값에 의존하여, 특정한 상승이 측정될 수 있다. 전기용량은 디바이스가 놓일 때 증가하고, 그러므로, 상승 시간은 디바이스가 놓이면 보다 길다. 규정된 길이의 전압 펄스가 직렬 장치에 인가될 때, 커패시터 양단의 전압은 인가된 전압이 미리 규정된 전압에서 중립 전압으로 떨어질 때 점진적으로 증가한다. 감쇠 시간(decay time)은 커패시터의 전기용량의 측정치이다.

또 다른 실시예에서, 송신기는 제 1 및 제 2 전극 쌍들에 의해 형성된 복수의 전기용량들을 포함한다. 상기 방법은 복수의 커패시터들 중 각각의 커패시터의 전기용량 변경을 검출하는 단계를 추가로 포함하고, 복수의 커패시터들 중 하나의 전기용량 변경이 검출되는 것에 의존하여 수신기의 포지션을 결정하는 단계를 포함한다.

복수의 전극들을 제공함으로써, 전극들의 각각의 이웃하는 쌍은 커패시터를 형성한다. 전극들의 쌍들 중 각각의 쌍 사이의 전기용량을 검출함으로써, 송신기는, 수신기가 송신기 상에 놓이는 곳을 비교적 정확하게 검출할 수 있다. 전기용량의 가장 큰 변경을 갖는 전기용량들은 수신기에 가깝다.

본 발명의 제 2 양태에 따라, 수신기를 검출하기 위한 송신기가 제공된다. 송신기는 수신기에 유도식으로 송신하도록 의도된다. 송신기는 제 1 전극과 제 2 전극으로서 제 1 송신 코일을 포함한다. 제 1 전극 및 제 2 전극은 커패시터를 형성한다. 송신기는 전극들 중 어느 하나에 전압을 인가하기 위한 제 1 유닛, 및 커패시터의 전기용량 변경을 검출하기 위한 전기용량의 전극들 중 어느 하나에 접속된 검출 회로를 추가로 포함한다.

일 실시예에서, 송신기는 제 2 전극인 제 2 송신 코일을 추가로 포함한다.

또 다른 실시예에서, 제 2 전극은 제 1 송신 코일의 중앙에 놓인다.

또 다른 실시예에서, 전기용량 변경의 검출은 수신기가 송신기 근처에 있음을 나타내고, 송신기는, 송신기가 수신기와 통신하고, 수신기에 파워를 송신하기 시작할 수 있도록 송신기를 활성시키기 위한 제 2 유닛을 포함한다.

송신기 및 송신기의 실시예들은 본 발명의 제 1 양태에 따르는 방법과 동일한 이익 및 본 발명의 제 1 양태에 따르는 방법의 대응하는 실시예들을 제공한다. 송신기는 상기 방법의 대응하는 실시예들과 유사한 효과를 갖는 유사한 실시예들을 갖는다.

본 발명의 제 3 양태에 따라, 송신기에 의한 수신기를 검출하는 또 다른 방법이 제공된다. 송신기는 수신기에 유도식으로 파워를 송신하도록 의도된다. 송신기는 전극으로서 제 1 송신 코일을 포함한다. 상기 방법은 전극에 전압을 인가하는 단계, 및 제 1 전극과 그라운드에 의해 형성되거나, 제 1 전극과 수신기에 의해 형성된 커패시터의 전기용량 변경을 검출하는 단계를 포함한다.

제 1 전극들은 그라운드 또는 수신기와 함께 전기용량을 형성한다. 수신기가 제 1 전극 근처에 있게 되면, 전기용량 변경들 및 전하는 제 1 전극쪽으로 또는 제 1 전극으로부터 떨어져 흐른다. 제 1 전극에 또는 제 1 전극으로부터 전류를 검출함으로써, 수신기를 검출하기 위한 효과적이고 능률적인 솔루션이 얻어지고, 그것은 복잡한 디자인이 아니며, 비용을 절감한다.

본 발명의 제 4 양태에 따라, 수신기를 검출하기 위한 추가적인 송신기가 제공된다. 송신기는 수신기에 유도식으로 파워를 송신하도록 의도된다. 송신기는 제 1 전극으로서 제 1 송신 코일, 전극에 전압을 인가하기 위한 제 1 유닛, 및 전극과 그라운드 또는 전극과 수신기에 의해 형성된 커패시터의 전기용량 변경을 검출하기 위한 전극에 접속된 검출 회로를 포함한다.

본 문서의 콘텍스트(context)에서, 단어 커패시터의 이용이 럼프된 커패시터(lumped capacitor)를 참조하지 않음에 유의해야 한다. 또한, 송신기, 파워 송신기, 및 무선 파워 송신기는 본 발명의 콘텍스트에서의 상호교환가능한 용어들이다. 송신기의 특성은 송신기가 수신기에 유도식으로 파워를 송신하도록 의도된 것이다. 수신기, 수신기 디바이스, 및 파워 수신기 디바이스는 본 발명의 콘텍스트에서 상호교환가능한 용어들이다. 수신기의 특성은 수신기가 유도식으로 파워를 수신하도록 의도된다는 것이다. 또한, 전극들 중 어느 하나 또는 송신 코일들 중 어느 하나에 전압을 인가하기 위한 제 1 유닛은 전원일 수 있다.

본 발명의 여러 가지 특징들은 이하에서 설명되는 실시예들을 참조하여 명백해질 것이다.

위에서 언급된 실시예들, 구현들, 및/또는 본 발명의 특징들 중 둘 이상이 유용하게 생각되는 임의의 방식으로 조합될 수 있다.

시스템의 설명된 수정예들 및 변형들에 대응하는 시스템 및/또는 방법의 수정예들 및 변형들은 본 발명에 기초하여 기술분야의 당업자에 의해 실행될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 용량성 검출의 원리를 도시하는 도면.
도 2a는 본 발명에 따르는 용량성 검출을 위한 기본 구조를 도시하는 도면.
도 2b는 용량성 검출을 위한 복수의 상이한 회로 토폴로지들(circuit topologies)을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따르는 프리 포지셔닝 송신기(free positioning transmitter)의 시스템을 나타내는 블록도.
도 4는 도 3에서의 시스템의 회로를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 회로를 도시하는 도면.
도 6은 도 5의 등가 회로를 도시하는 도면.
도 7은 다중 코일들에 의해 커버되는 송신기 표면을 도시하는 도면.
도 8은 실시예에 따르는 용량성 검출 시스템을 도시하는 도면.
도 9는 실시예에 따르는 용량성 검출 시스템을 도시하는 도면.
도 10은 또 다른 실시예에 따르는 로컬화를 갖는 용량성 검출 시스템을 도시하는 도면.
도 11은 DC 전압이 인가될 때, 검출 회로의 제 1 예를 도시하는 도면.
도 12는 DC 전압이 인가될 때, 검출 회로의 제 2 예를 도시하는 도면.
도 13은 DC 전압이 인가될 때, 검출 회로의 제 3 예를 도시하는 도면.
도 14는 AC 전압이 인가될 때, 검출 회로의 추가적인 예를 도시하는 도면.
도 15는 1차 코일의 중앙에서 별모양 전극을 갖는 예를 도시하는 도면.
도 16은 L1 및 검출 커패시터에 의해 나타내지는 단일 코일을 갖는 송신기를 도시하는 도면.
도 17은 검출 유닛이 전류 대신에 전압을 측정하는 실시예를 도시하는 도면.
도 18은 두 개의 코일들 간의 전기용량 측정 회로의 윤곽(outline)을 도시하는 도면.
도 19는 코일과 중앙 전극 간의 전기용량 측정 회로의 기본 윤곽을 도시하는 도면.
도 20a는 구현된 전기용량을 갖는 기계적인 윤곽을 도시하는 도면.
도 20b는 설명된 측정 방법의 등가 전기 회로를 도시하는 도면.
도 20c는 측정 방법의 설명된 제 2 실시예의 등가 전기 회로를 도시하는 도면.
도 21은 주파수들의 넓은 범위에 걸치는 유전율 스펙트럼의 플로트로서, 유전율의 실제와 가상적인 부분들이 도시되며, 다양한 프로세스들, 즉 이온성과 다이폴라 완화(ionic and dipolar relaxation), 및 보다 높은 에너지들에서 원자와 전자 공명들이 도시되는 도면.
도 22는 낮은 대기 파워 아키텍처를 도시하는 도면.
도 23은 본 발명의 방법에 대한 흐름도를 개략적으로 도시하는 도면.

상이한 도면들에서 동일한 도면 번호들로써 표기된 아이템들이 동일한 구조적 특성들 및 동일한 기능들을 갖거나, 동일한 신호들임에 유의해야 한다. 그러한 아이템의 기능 및/또는 구조가 설명되고, 상세한 설명에서 그것의 반복되는 설명에 대한 필요성이 존재하지 않는다.

도면들은 개략적이며, 규격에 따라 도시되지 않는다. 특히 명료성의 위해, 일부 치수들은 강하게 과장된다.

도 1은 본 발명에 따르는 송신기의 표면(102) 상에 놓이는 디바이스(106)를 검출하는 방법의 원리를 도시한다. 송신기 표면 아래의 전극들(108, 110, 112, 114)은 송신기 표면(102) 상에 놓이는 충전될 디바이스들(106)을 검출하는데 이용된다. 상기 방법은 송신기의 표면(102) 상에 놓이는 디바이스(106)가 송신기의 상부 표면(102) 아래에 위치되는 두 개의 전극들(108, 110, 112, 114) 간의 전기용량을 변경시킨다는 사실에 기초한다. 송신기 표면(102) 상의 그러한 디바이스들(106)의 배치는 상이한 전극들(108, 110, 112, 114), 두 개의 전극들의 유전 거리, 또는 그것들의 조합에 의해 형성된 두 개의 커패시터 플레이트들 간의 공간의 일부에 대한 유전 상수의 유도된 변경을 야기한다. 전기용량의 변경은 커버되는 표면과 커버되지 않은 표면 간의 전기장 라인들(104)의 패턴에서의 차이로써 도 1에서 나타내진다.

평행 플레이트 커패시터에 대해, 두 개의 전극들 간의 전기용량은 아래 수식으로써 주어진다.

(1)

여기에서, ε는 플레이트들 간의 매체의 유전 상수이고, A는 플레이트들의 면적이고, d는 플레이트들 간의 거리이다. 그래서, 전기용량은 선형적으로 플레이트들 간의 매체의 유전 상수에 의존한다. 동일한 평면에서 두 개의 플레이트들에 대해, 보다 복잡한 관계가 존재한다. 그러나, 유전 상수에 대한 의존성은 남아 있다. 송신기의 표면(102) 아래의 두 개의 전극들(108, 110, 112, 114) 사이에 형성된 커패시터에 대해, 유전 상수는, 디바이스(106)가 송신기 상부 표면(102) 상에 놓일 때, 변한다(증가한다). 전기용량의 얻어진 변경은 여러 가지 방식들로 검출될 수 있다.

도 2a는 실시예에 따른 검출 방법을 도시한다. 전원(216)은 (하나의 커패시터 플레이트를 나타내는) 하나의 전극(204)에 0보다 크거나 같은 진폭의 AC 또는 DC 전압일 수 있는 전압을 인가하기 위해 이용된다. 또 다른 전극(206)에 접속된 (제 2 커패시터 플레이트를 나타내는) 검출 회로(212)는 커패시터(202)를 형성하는 두 개의 전극들(204, 206) 간의 전기용량을 모니터링하는데 이용된다. 전기용량의 변경은 디바이스(214) 배치를 나타내고, 이 이벤트는 검출 신호(208)에 의해 시그널된다. 라인들(210)은 커패시터(202)의 전극들(204, 206) 간의 전기장 라인들을 나타낸다.

DC 전압이 커패시터(202) 양단에 인가될 때, 및 디바이스(214)가 후속하여 송신기 상에 놓일 때, 전하 재분배는 감지 저항기 양단의 전압으로서 검출될 수 있는 작은 전류에 기인한다.

커패시터 플레이트 상에 저장된 전하의 변경은 아래 수식으로써 주어진다.

(2)

여기에서, U는 커패시터에 인가된 DC 전압이고, ΔC는 디바이스의 배치시에 전기용량의 변경이다.

얻어진 전류는 아래 수식으로써 주어진다.

(3)

여기에서

는 커패시터 플레이트 쪽으로 흐르는 단위 시간당 전하이다. 전하 재분배가 또한 정지 전하(static charge)를 포함하는 디바이스가 놓일 때 일어남에 유의해야 한다. 그래서, 검출 신호는 전기용량의 변경에 대한 결과로서의 성분 및/또는 정적으로 충전된 디바이스를 놓이는 결과로서의 성분을 포함할 수 있다.

AC 전압이 커패시터(202) 양단에 인가될 때, 전류는 커패시터를 통해 흐르고, 전류는 모니터링될 수 있다. 커패시터가 디바이스(214)의 배치시에 증가할 때, 흐르는 전류의 진폭은 증가하고, 디바이스(214)의 존재를 나타낸다. 전류 진폭은 아래와 같이 주어진다.

(4)

여기에서 u는 커패시터(202) 양단의 인가된 AC 전압이고, ω는 인가된 AC 전압의 주파수이고, C는 전극들(204, 206) 간의 전기용량이다. 그래서, 전류는 디바이스(214) 배치시에 변경된 전기용량에 선형으로 의존한다. 전류가 파워 낭비를 제한하기 위해 임의로 작게 유지될 수 있다.

전기용량 변경을 통해 수신기를 검출하는 방법은 소위 아날로그 핑 방법(analog ping method)이고, 인터페이스 표면 상의 오브젝트의 배치로 인해, 인터페이스 표면 상의 또는 그 근처의 전극의 전기용량의 변경에 기초한다.

상기 방법은 그것이 매우 낮은 대기 파워를 가지며, 이용자에게 수용가능한 응답 시간을 나타내는 구현들을 인에이블하므로, 프리 포지셔닝(free positioning)을 이용하는 파워 송신기들용으로 특히 적합하다. 그 이유는, 장치에서의 변경들에 대한 인터페이스 표면 및 그것 상의 파워 수신기들을 (지속적으로) 스캐닝하는 것이 비교적 값비싼 동작이라는 것이다. 대조적으로, 전극의 전기용량의 변경들을 감지하는 것은 (파워 요구사항들에 대해) 매우 저렴해질 수 있다. 전기용량 감지는 파워 다운된 기지국의 실질적인 부분들로 진행할 수 있다.

1차 (송신) 코일들의 어레이에 기초하는 파워 송신기 디자인들은 1차 코일들의 어레이를 문제의 전극으로서 이용할 수 있다. 그 목적을 위해, 멀티플렉서는 전기용량 감시 유닛에 어레이에서의 1차 코일들 모두(또는 그것들의 적절한 서브세트)를 접속시키고, 동시에, 구동 회로로부터 1차 코일들을 접속해제한다. 이동하는 1차 코일에 기초하는 파워 송신기 디자인들은 전극들로서 인터페이스 표면 상의 검출 코일들을 이용할 수 있다.

전기용량 감지 회로는 100fF 또는 보다 양호한 해상도로 변경들을 검출할 수 있음이 추천된다. 감지된 전기용량 변경이 일부 구현 규정된 임계치를 초과하면, 파워 송신기는, 오브젝트가 인터페이스 표면에 놓이거나 그것으로부터 제거된다고 결론지을 수 있다. 그 경우에, 파워 송신기는 오브젝트(들)를(을) 로컬화하도록 진행하고, 인터페이스 표면 상의 파워 수신기를 식별하도록 시도한다.

도 2b는 전기용량 검출을 위한 복수의 대안의 회로 토폴로지들을 도시한다. 실시예(i)에서, 두 개의 전극들은 커패시터를 형성한다. 실시예 (ii)에서, 두 개의 송신기 코일들(218)은 커패시터를 형성한다. 실시예들 (i)-(iv)는 실시예들 (viii)-(xi)와 각각 매칭하고, 그것들은 검출 회로(212)의 포지션에 대해 상이하다. 실시예들 (i) 내지 (iv)에서, 검출 회로는, 전원(216)의 전압이 인가되는 전극(204, 206)에 접속된다. 실시예들 (viii)-(xi)에서, 전원(216)은 검출 회로(212)보다는 커패시터의 또 다른 전극에 접속된다. 실시예들(v) 및 (xii)는, 복수의 송신기 코일들(218) 또는 복수의 전극들(204, 206)이, 그것들이 평형 구성에서 복수의 커패시터들을 형성하도록 구성될 수 있음을 보여준다. 실시예들 (iii),(iv), (viii) 내지 (xi)이 또한, 복수의 커패시터들이 병렬 구성으로 배열되는, 그것들 각각의 상대방을 가질 수 있다.

도 2b의 실시예들 (vi), (vii), (xiii) 및 (xiv)은 본 발명의 또 다른 특징을 도시한다. 검출 회로(212) 및 전원(216)은 동일한 전극(220)에 접속된다. 전극은 전용된 전극일 수 있거나, 하나 이상의 송신기 코일들에 의해 형성될 수 있다. 이 전극(220)과 그라운드(222)에 의해 형성된 커패시터는 검출 회로(212)에 의해 모니터링된다. 검출 회로(212)는 AC 전압, DC 전압 또는 펄스 패턴일 수 있는 미리 규정된 인가된 전압에서, 전기용량을 나타내는 전극(220) 쪽으로 흐르는 전류를 측정한다. 디바이스 배치 시에, 전기용량은 변하고, 그러므로, 전극 쪽으로 흐르는 전류는 변한다. 그래서, 전극 쪽으로 흐르는 전류의 갑작스런 변경은 디바이스 배치를 나타낸다. 실시예(xiii)에서, 송신기 코일은 단일 전극으로서 이용되고, 실시예들(vii) 및 (xiv)에서, 복수의 전극들 및/또는 복수의 송신기 코일들은 그것들 각각이 그라운드 또는 수신기에 대해 커패시터를 형성하도록 병렬로 접속된다.

도 3은 예시적인 프리 포지셔닝 참조 송신기를 나타내는 개략적인 블록도를 도시한다. 이 도면에서, 6각 코일들(L1, L2)은 파워 송신을 위해 이용되고, 서로에 동일한 플레이트에서 위치된다. 단지 두 개의 코일들(L1, L2)이 도시되지만, 송신기 상의 수신기의 프리 포지셔닝을 인에이블하도록 보다 많은 코일들(사실, 전체 평면이 코일들로 채워질 수 있음)이 존재하고, 즉 멀티플렉서들(MUX1, MUX2)은 파워 송신기에 대한 수신기 바로 아래에 위치되는 코일들을 선택하는데 이용된다. 멀티플렉서들(MUX1, MUX2)은 직렬 커패시터(C1, C2)에 적절한 코일(L1, L2)을 접속시켜서, 코일(L1, L2)과 커패시터(C1, C2)의 조합은 효과적인 파워 송신을 위해 요구되는 공명 탱크 회로(resonant tank circuit)를 형성한다. 공명 탱크는 하프-브리지 회로(HB1, HB2)로부터 구동된다. 결국, 감지 저항기(R) 감지는 제어 목적을 위한 코일 전류를 모니터링하는데 이용된다.

도 4는 도 3의 시스템을 개략적으로 도시한다. 하프-브리지(half-bridge)(HB1, HB2)는 마이크로제어기(도시되지 않음)로부터 구동되는 두 개의 FET들(M1, M2, M3, M4)로 구성된다. 하프-브리지에 인가된 공급 전압은 일반적으로, 12V와 16V 사이에 있다. 멀티플렉서(MUX1, MUX2)는 하프-브리지 구동기에 적절한 코일(L1, L2)을 접속시키는데 이용되는 스위치들로 구성된다.

파워 송신을 위해, 코일들(L1, L2)이 인덕터들(inductors)로서 이용되지만, 본 발명은 커패시터의 두 개의 플레이트들로서 두 개의 인접한 코일들(L1, L2)을 이용하는 것을 목표로 한다. 이 커패시터의 값은 송신기 표면 상의 디바이스의 배치시에 변한다. 이 값은 파워 송신을 위해 이용되는 것과 동일한 하드웨어를 이용하여 모니터링될 수 있다. 이것은 도 5에 도시되어 있다. 멀티플렉서 스위치들이 서정되고, FET들이 도 5에 따라 접속되면, 얻어진 등가 회로는 도 6에 도시된다. 인가된 12V DC 전압은 두 개의 코일들(L1, L2)에 의해 형성된 커패시터(Ceq) 양단의 DC 전압을 야기한다. 준비 상태에서 동작, 즉 파워가 낭비되지 않을 때, 전류가 흐르지 않는다. 디바이스가 송신기 표면 상에 놓일 때, 작은 전류는 Rsense 양단의 전압으로서 검출될 수 있는, Ceq 쪽으로 흐른다.

다수의 코일들로 구성되는 완전한 송신기 패드(700)는 편리한 방식으로 동시에 모니터링될 수 있다. 송신기 표면 상의 코일들이 도 7에 도시되어 있다. DC 전압이 그레이 코일들(grey coils)(704)에 인가되고, 전류가 흰색 코일들(702)로 (디바이스 배치 시에) 감지된다. 이 방식에서, 패드(700)의 코일들 모두는 동시에 감지될 수 있고, 반면에, 위치 정보는, 수신기 디바이스가 감지될 때 얻어진다.

도 8은 본 발명에 따른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 유도성 파워를 위해 이용되는 시스템(800)의 두 개의 인접한 코일들(810, 812)은 커패시터(802)를 형성한다. 본 실시예를 이용하여, 전용된 검출 전극들은 요구되지 않는다. 앞에서 논의된 실시예에 대해 반대로, 전용된 전원(808)이 이용될 수 있거나, 전용된 검출 회로(804)가 이용된다. 전원(808)은 0보다 크거나 같은 진폭의 AC 또는 DC 전압일 수 있는 전압을 인가하는데 이용된다. 인가된 전압에 의존하여, 검출 신호(806)를 생성하는 적절한 검출 회로(804)가 이용될 수 있다. 이들 검출 회로들(804) 중 여러 개가 동시 검출 및 로컬화를 얻기 위해 병렬로 이용될 수 있다. 전압이 인가되는 코일들(810, 812)은 도 7에서 그레이 코일들일 수 있는 반면에, 검출 회로들(804)에 접속된 코일들은 흰색 코일들이다.

도 9는 본 발명에 따른 또 다른 제 3 실시예를 도시한다. 이 실시예는 전용된 검출 전극들(904, 906) 및 회로를 이용한다. 전극들(904, 906)의 많은 구성들이 가능한데, 그것들 모두가 본 발명의 범위 내에 있다. 도 10은 전극 구성의 또 다른 예를 도시한다. 도 9의 예에서, 두 개의 상호맞물린 전극들(904, 906)은 송신기 디바이스의 표면(902)에서 이용된다. 전원(808)은 0보다 크거나 같은 진폭의 AC 또는 DC 전압일 수 있는 전압을 인가하도록 이용되고, 인가된 전압에 의존하여, 적절한 검출 회로(804)가 이용된다. 필요하다면, 송신기 표면(902) 상의 디바이스의 로컬화는 예를 들면, 로컬 자기장 또는 전기장을 통해 디바이스와 통신하도록 시도함으로써, 다른 (공지된) 방법들을 이용하여 실행될 수 있다.

도 10은 본 발명에 따른 또 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 전극들은 송신기 표면 아래의 두 개의 층들(1002, 1004)에서 제공된다. 전용된 검출 회로(1006, 1008)는 각각의 가능한 수평 및 수직 포지션(층들 1002, 1004)에 대해 제공된다. 제어 시스템(1010)은 인가된 전압들을 제어하고, 검출 회로들(1006, 1008)의 출력 신호들을 프로세스하고, 이제 또한 전용된 디바이스의 위치에 관한 정보를 전달하는 검출 신호(1012)를 생성한다. 이 전극 구성은 검출 회로들(1006, 1008)의 수가 송신기 영역의 제곱근으로 스케일하는 이점을 갖는다. 그러나, 조합된 검출 및 로컬화를 허용하는 다른 전극 구성들이 가능하다. 이들 구성들 모두는 본 발명의 범위 내에 있다.

조합된 검출 및 로컬화는 위치 의존형 주파수들을 갖는 전압을 인가하는 복수의 전원들과 조합되는 단일 검출 회로를 이용함으로써 선택적으로 얻어질 수 있다. 검출 신호에서 상이한 스펙트럼 성분들의 진폭은 검출 및 위치 정보를 전달한다.

아래에서, 검출 회로들의 예들이 제공된다. 그러나, 다른 구현들이 또한 이용될 수 있다. 이들 대안의 회로들은 또한, 본 발명의 범위 내에 있다.

도 11은 0볼트보다 크거나 같은 DC 전압이 커패시터(C)의 전극들 중 하나에 인가될 때, 검출 회로(1102)의 구현예를 도시한다. 디바이스 배치 시에, C의 값은 변하고, C 양단의 전압의 결과가 상수이기 때문에, 커패시터 플레이트 상의 전하의 양은 변한다. 전하 또는 전류의 이 흐름은 연산 증폭기에 의해 공급된다. 도 11에 도시된 구성에서, C 쪽으로 흐르는 전류는 또한, 오피-앰프(op-amp)의 피드백 저항기를 통해 흐르고, 오피-앰프의 출력에서 전압 변경을 야기한다. 이 전압은 (NPN) 트랜지스터 전압에서 증폭되어, 초기에 검출 신호(1104)는 트랜지스터 공급 전압과 같고, 반면에, 디바이스 배치 시에, 검출 신호는 0.5V 아래로 감소한다. 검출기 회로(1102)에 접속된 마이크로프로세서(μP)는, 그것이 디바이스 배치를 나타내는 전압의 이러한 변경을 등록하도록 구성될 수 있다.

도 12의 회로(1202)는, 다이오드 및 커패시터가 트랜지스터의 베이스에 삽입된다는 점에서 도 11의 회로와 상이하다. 이 커패시터는 디바이스 배치 동안 충전되고, 트랜지스터의 베이스를 통해 느리게 방전되고, 그에 의해, 검출 신호(1104)가 낮은 시간을 증가시켜, μP에 의한 이 상태의 보다 용이한 검출을 허용한다.

도 13의 회로(1302)는, 트랜지스터 회로가 임의의 임계 전압(Vref)을 갖는 비교기(1304)에 의해 교체된다는 점에서 도 11의 회로와 상이하다. 비교기(1304)의 출력은 오피-앰프의 출력 전압이 Vref보다 작으면 0이고, 오피-앰프(1306) 출력 전압이 Vref를 초과하면 그것의 공급 전압과 같다. 비교기(1304)의 출력은 마이크로프로세서(μP)에 의해 모니터링된다. 선택적으로, 다이오드 및 커패시터는 검출 신호의 지속기간을 연장하기 위해 마이크로프로세서(μP)의 입력과 비교기(1304)의 출력 사이에 부가될 수 있다.

도 14는, AC 전압(Vref)이 인가되는 경우 적절한 검출 회로(1402)를 도시한다. 디바이스의 배치에 의해 유도된 전기용량의 변경은 오피-앰프(1404)의 출력 신호의 진폭의 변경을 야기한다. 이 진폭은 복조기(1406)에서의 복조에 대해 이 오피-앰프(1404) 출력 신호를 종속시키고, 저역통과 필터(1408)에서 필터링함으로써 얻어진다.

예를 들면, 도 15에 도시되는 검출 커패시터(1502)는 제 1 전극으로서의 1차 코일(1504)과 1차 코일(1504)의 중앙에 놓이는 제 2 전극(1506) 사이에서 실현된다. 제 2 전극은 가능하게는 Eddy 전류들을 감소시키도록 슬리트들(slits)을 갖는 원형, 타원, 직사각형 금속 플레이트(metal plate), 코일, 한 측에서 서로 접속된 얇은 도전체들의 세트를 포함하는 여러 가지 모향들을 가질 수 있다.

도 15는 1차 코일(1504)의 중앙에서 별 모양 전극(1506)을 갖는 예를 도시한다. 상기 도면은 또한, 1차 코일(1504)과 제 2 전극(1506) 사이에 형성된 검출 커패시터의 기호 표시를 오른쪽에 도시한다.

디바이스가 1차 코일(1504) 상에 놓이거나, 그것으로부터 제거될 때, 커패시터(C)의 값은 변한다. 그 값은 디바이스가 C의 제 2 전극(1506)(1차 코일(1504)의 중앙에 놓임) 및 1차 코일(1504)의 적어도 일부를 커버할 때, 충분히 증가한다. 전기용량은 디바이스가 C의 제 2 전극(1506)을 커버하지 않을 때, 많이 증가하지 않는다. 커패시터(C)는, 디바이스가 1차 코일(1504)의 상부에 놓이는지를 검출하기에 적합하다.

도 16은 L1 및 검출 커패시터(C2)에 의해 나타내지는 단일 코일을 갖는 송신기 회로(1602)를 도시한다. 직렬 공명 회로는 L1 및 C1에 의해 형성된다. 공명 회로는 스위치들(S1, S2)에 의해 나타내지는 하프 브리지 인버터(half bridge inverter)에 의해 구동된다. 검출 유닛(1604)은 C2에 대해 전류의 변경을 검출하기 위해 스위치(S3)를 통해 접속된다. 검출 동안, 스위치들(S1, S2) 두 모두는 오픈(open)되거나, 적어도 하나가 오픈되고, 나머지 하나는 클로즈(close)되면, 반면에, S3은 클로즈된다. 파워 송신 동안, S3은 오픈되고, S1 및 S2는 교대로 클로즈된다. 디바이스가 1차 셀 상에 놓이거나 그것으로부터 제거될 때, C2의 값 변경은 검출 유닛(1604)에 의해 측정될 C2쪽으로/C2로부터 작은 전류를 야기한다.

C2의 전기용량의 변경에 의해 야기되는 전류의 방향은 1차 셀에 관하여 디바이스의 움직임의 방향을 결정하도록 적용될 수 있다. 디바이스가 송신기 셀쪽으로 이동되면, 전기용량은 상승하고, 양의 전류를 야기한다. 디바이스가 셀로부터 제거되면, 전기용량은 검소하고, 음의 전류를 야기한다.

송신기에는 1차 셀들의 매트릭스(matrix)가 설치될 수 있고, 여기에서 각각의 1차 셀은 적어도 1차 코일, 검출 커패시터, 및 검출 유닛을 포함한다. 대안으로, 모든 검출 커패시터들은 하나의 검출 회로에 병렬로 접속된다. 이 경우에, 로컬화 정보는 얻어지지 않는다. 송신기는, 검출 유닛들이 전기용량(C2)의 증가를 측정하는 것을 시험함으로써, 송신기의 표면 상에 놓이는 디바이스의 포지션 및 모양을 결정할 수 있다. 그러한 로컬화의 해상도는 송신기 코일들의 물리적인 사이즈 및 검출 유닛들의 감도에 의해 결정된다.

도 17은 검출 유닛(1704)이 전류 대신에 전압을 측정하는, 회로(1702) 실시예를 도시한다. 다수의 1차 셀들을 서브(serve)하는 중앙 파워 신호 생성기 및 중앙 검출 유닛(1704)을 이용할 수 있도록, 스위치들(S4, S5)이 부가된다. 이것은 신호 생성기 및 검출 유닛(1704) 양쪽 모두의 보다 개선되고, 값비싼 구현예를 갖는 송신기를 설치하도록 허용하고, 그 결과로서, 1차 셀 당 비용이 단지 점진적으로 증가된다.

S4는 중앙 발진기에 1차 셀의 선택적 접속을 허용하는 멀티플렉서의 일부일 수 있다. S5는 검출 유닛에 1차 셀의 선택적 접속을 허용하는 멀티플렉서의 일부일 수 있다.

파워 송신 동안, S4는 클로즈되고, 반면에 S3 및 S5는 오픈된다. 디바이스의 로컬화 동안, 송신기 상에서, 스위치(S4)는 로컬화에 수반되는 각각의 1차 셀에 대해 오픈된다. 디바이스 로컬화의 변경을 시험하기 위해, 아래에서는, 미리 규정된 순환 시간(cycle time)을 이용하여, 각각의 수반된 1차 셀에 대해 순환적으로 반복된다.

사이클의 시작에서, 1차 셀의 커패시터(C2)는 짧은 시간 기간 동안 스위치(S3)를 클로즈시킴으로써 DC 전압으로 충전된다.

사이클 동안, 커패시터는 알려진 높은 값의 (기생(parasitic)) 저항기(R)를 통해 방전한다.

사이클의 종료(end)에서, 전압 변경은 검출 유닛에 의해 측정된다. 스위치(S5)는 이 목적을 위해 클로즈된다.

아래의 상황들은 구별되어야 한다:

- 1차 셀의 상부에 디바이스가 제공되지 않고, 1차 셀 상에 디바이스가 놓이지 않으면, C2의 전기용량은 변하지 않고, 측정된 전압은 순환 시간 내에서 저항기를 통한 커패시터의 방전에 따라 미리 규정된 범위 내에 있다.

- 1차 셀의 상부에 디바이스가 제공되지 않고, 1차 셀 상에 디바이스가 놓이면, C2의 전기용량은 증가되고, 측정된 값은 순환 시간 내에서 저항기를 통한 커패시터의 방전에 따라 미리 규정된 범위 아래에 있게 된다.

- 1차 셀의 상부 상에 디바이스가 제공되고, 1차 셀로부터 디바이스가 제거되면, C2의 전기용량은 감소되고, 측정된 전압은 순환 시간 내에서 저항기를 통한 커패시터의 방전에 따라 미리 규정된 범위 위에 있다.

- 1차 셀의 상부에 디바이스가 제공되고, 1차 셀로부터 디바이스가 제거되지 않으면, C2의 전기용량은 변경되지 않고, 측정된 값은 순환 시간 내에서 저항기를 통한 커패시터의 방전에 따라 미리 규정된 범위 내에 있다.

디바이스를 검출하고 로컬화하는 추가적인 방법은 DC 소스 대신에 AC를 이용함으로써 C2의 전기용량을 측정한다.

설명된 방법은 수신기로의 파워 송신을 위한 하나 이상의 송신기 코일들을 선택하기 위해서, 송신기 상의 디바이스들을 검출 및 로컬화하도록 적용될 수 있다.

설명된 방법은 (예를 들면, 로드 변조(load modulation)를 이용하여 데이터를 제공함으로써) 파워 신호에 대해 수신기의 응답을 대기하기 위해서, 비교적 길게 지속하는 송신기 코일 상의 파워 신호를 요구하는 기존의 검출 및 수신기 로컬화 방법과 연계하여 적용될 수 있다. 이 경우에, 설명된 방법은 수신기의 응답 시에 송신기 코일들을 시험하기 위한 총 파워 및 시간의 제한을 야기하는, 기존의 방법에 의해 시험될 필요가 있는 송신기 코일들의 수를 제한할 수 있다.

도 18에서, 예시적으로 코일들(Lx1, Lx2) 간의 전기용량을 검출하는 송신기 회로(1100의 윤곽이 도시된다. 상기 회로는 두 개의 하프 브리지들(1811, 1812)을 구성한다. 하프 브리지들 중 각각의 하나에는, 예시적으로 두 개의 MOSFET 스위치들이 설치된다. 각각의 스위치는 전기용량(Cds)(1802) 및 프리휠링 다이오드(freewheeling diode)(1803)를 포괄하는 활성 제어가능한 경로(1101)로 구성된다. 하프 브리지의 중앙 탭은 공명 커패시터(Cr)(1804) 및 선택적으로는 직렬 인덕턴스(series inductance)(Lr)(1805)를 통해 송신기 코일(Lx1 1806, Lx2)에 접속된다. 회로의 공명 주파수는 전기용량, 직렬 인덕턴스 및 누설 인덕턴스(leakage inductance)에 의해 결정된다.

도 18에서, 예시적으로, 파워 송신 동안 공명 회로에 ac 전압을 공급하는 두 개의 하프 브리지들(1811, 1812)은 시험 목적으로 나타내진다. 보다 많은 수의 송신기 코일들 및 공급 회로들은 도 7에 도시된 바와 같은 장치에서 이용될 수 있다.

도 18에서, 송신기 코일들(Lx1, Lx2)은 하프 브리지들(1811, 1812)에 의해 공급된다. 이 장치는 설명 목적으로 이용된다. ac 전압 공급을 위한 다른 장치들(예를 들면, 풀 브리지 장치(full bridge arrangement) 또는 클래스-A/B 아날로그 증폭기)이 생각가능하다.

도 19에서, 송신기 코일(1806)의 중앙에 놓이는 전극(1909)과 송신기 코일(1806) 사이의 전기용량을 검출하기 위한 제 2 송신기 회로(1900)의 윤곽이 도시된다.

또 다른 실시예에서, 송신기 코일들의 셀프-전기용량이 측정된다. 그것이 평면 코일이기 때문에, 셀프-전기용량은 전기용량 특성들을 갖는 디바이스가 송신기 코일 상에 놓이면, 증가된다. 셀프-전기용량은 예를 들면, 송신기 코일의 셀프-공명을 측정함으로써 측정될 수 있다. 셀프-공명이 미리 규정된 기준 주파수 아래로 감소하면, 디바이스가 검출된다. 셀프-공명을 측정하기 위해, 여러 가지 방법들이 기술분야에서 공지되어 있다.

또 다른 실시예에서, 송신기 와인딩은 와인들의 내부 및 외부 부분으로 분리된다. 두 부분들 모두는 동일한 수평층에서 집중식으로 위치된다. 그것들은 스위치(예를 들면, 트랜지스터)에 의해 접속된다. 스위치가 오픈되면, 장치는, 내부 부분 및 외부 부분이 전극들로서 이용되는, 용량성 장치로 된다. 이들 전극들 간의 커패시티는, 용량성 특성을 갖는 디바이스가 장치의 상부에 놓이면, 증가한다. 설명된 방법들 중 하나를 이용하여 커패시티를 측정함으로써, 디바이스가 검출될 수 있다. 디바이스가 검출될 때, 스위치는 유도성 파워 송신기로서 송신기 코일을 동작시키기 위해 클로즈된다.

일 실시예에서, 전기용량은 주파수 도메인에서 측정된다. 설명된 실시예는 각각 수반된 송신기 코일(1806)의 단자들에서 두 개의 전기용량들(Ck)(1807)을 암시한다. 도 18에서 도시된 바와 같이, 예시적으로 도시된 두 개의 코일들 간의 전기용량은 두 개의 코일들의 단자들은 동일한 방식으로 접속된다. 전기용량 측정 유닛(1813)은 결합 커패시터들(Ck)(1807)의 접합 포인트들에 위치된다. 도 19에 도시된 바와 같이, 코일의 전기용량 및 그것의 중심된 전극(1909)을 측정하기 위해, 전기용량 측정 유닛(1813)은 결합 커패시터들(Ck)(1807) 및 그것의 중심된 전극(1909)의 접합 포인트 사이에 위치된다. 바람직하게는, 측정 주파수는 송신기 코일의 동작 주파수와 상이하다. 여기에서 설명되는 방법은 저비용 전용 전기용량 측정 유닛(1813)을 이용한다.

구동기 하프-브리지 플러스 부가적인 저항기는 전기용량 측정을 실행하는데 이용될 수 있다. 하나의 측정 사이클에서 어드레스되는 개별적인 코일들은 릴레이들(relays)을 포함할 수 있는 멀티플렉서에 의해 결합해제된다. ac 측정은 (제 1 와인딩 코일에 의해 제공되는) 하나의 전기용량 단자에 ac 전압을 제공함으로써 행해진다. ac 주파수는 송신기 코일 구동기에 의해 생성된다. 그러나, 바람직하게는 낮은 MHz 범위에서의 높은 주파수는 전기용량 측정을 위해 적합하다. 그러므로, 주파수 제한 또는 송신기 코일 구동기는 입증되어야 한다.

전기용량 측정은 전기용량 측정 회로(1813)에 의해 정확히 행해진다. 이 측정 유닛(1813)은 전기용량(1807)을 통해 송신기 코일에 접속된다.

직렬 인덕턴스(Lr)(1805)는 스위치 기생 전기용량(Cds)(1802)로부터 전기용량 측정을 위해 이용되는 높은 주파수를 결합해제한다.

두 개의 코일들(Lx1, Lx2) 사이 또는 코일(Lx1)(1806)과 그것의 중심된 전극(1909) 사이의 전기용량은 임의의 전기 도전성을 암시하거나, 높은 유전율을 보여주는 오브젝트가 송신기 코일(들) 상에 놓이거나, 그것으로부터 제거될 때, 변한다.

도 18 및 도 19에 도시된 방식으로 코일들을 접속하는 것은 와인딩에 용량성 결합을 제공하고, 외부 영향에 의해 야기된 방해를 회피한다.

도 18의 유닛(1813)에 의해 측정된 전기용량은 수신기 코일이 두 개의 송신기 코일들(Lx1, Lx2)(또는 그것들의 일부)을 커버하는지 아닌지를 나타낸다. 송신기 코일들(Lx1, Lx2)의 각각의 이웃하는 쌍 간의 전기용량을 측정함으로써, 송신기는 예를 들면, 그것의 이웃 송신기 코일들쪽으로 각각의 송신기 셀을 위한 측정된 전기용량을 합산함으로써 수신기 코일의 위치를 연산할 수 있다. 이 방법은 수신기 코일이 적어도 두 개의 송신기 코일들의 일부를 커버하는 한(예를 들면, 수신기 코일이 각각의 송신기 코일보자 클 때), 동작한다.

도 19에서 유닛(1813)에 의해 측정되는 전기용량은 수신기 코일이 송신기 코일(의 일부)과 그것의 중심된 전극을 커버하는지를 나타낸다. 이 방법은 수신기 코일이 송신기 코일 위에 놓이는지를 직접 나타내고, 또한 수신기 코일이 하나의 송신기 코일(의 일부)만을 커버하면 적용될 수 있다.

또 다른 예시적인 일 실시예에서, 전극들 간의 커패시티는 시간 도메인에서 전기용량을 측정하기 위해 전기용량 장치에 펄스 또는 단계 펑션을 적용함으로써 측정된다. 펄스 생성기는 직렬로, 규정된 저항기를 갖는 용량성 장치에 접속된다. 전극들 간의 전압이 측정된다.

예시적인 일 실시예에서, 단계 펑션은 전기용량 장치가 버려진 후에, 회로에 적용된다. 이것은 가능하게 일어날 수 있는 모든 경우들에 대해 단계 펑션으로서 고려될 충분히 긴 펄스에 의해 근접될 수 있다. 이 전압의 상승 시간 및 감쇠 시간은 용량성 장치의 전기용량에 의존하고, 그러므로, 용량성 장치의 전극들 간의 오브젝트의 존재에 관련될 수 있다. 전극 전압의 상승 시간은 비교기를 이용하여 기준 전압에 전극 전압을 비교함으로써 측정될 수 있다. 제어기는, 비교기가 그것의 출력을 변경할 때, 시간에 대한 단계 함수의 시작으로부터 시간을 측정할 수 있다. 이 시간이 미리 규정된 값을 초과하면, 디바이스가 검출된다. 기준 값은 제어 알고리즘에 의해 연속적으로 적응될 수 있다.

또 다른 예시적인 일 실시예에서, 규정된 길이 및 진폭의 펄스는, 용량성 장치가 방전된 후에 적용된다. 상세히는, 펄스 모양 및 길이는, 전극들에 전달된 전하의 양이 잘 정의되도록 선택된다. 펄스가 인가될 후에, 전극들에서의 전압이 측정되고, 기준 값에 비교된다. 용량성 장치가 "상부 상의 비 디바이스(no device on top)"에 대응하는, 낮은 전기용량을 가지면, 얻어진 전압은 높다. 용량성 특성들을 갖는 디바이스가 장치 상에 배치되면, 장치는 높은 전기용량을 갖는다. 이어서, 얻어진 전압은 낮다. 그러므로, 측정된 전압이 기준 값 아랫니면, 디바이스가 검출된다.

또 다른 실시예가 도 20a, 도 20b, 도 20c에 도시된다.

높은 유전율을 갖는 오브젝트(그러나 그것은 수신기 코일이 아님)가 송신기 코일(들) 상에 놓이면, 측정된 전기용량의 값은 또한 변한다. 예를 들면, 표면 상에 키(key)를 놓는 것은 코일과 그것의 중심된 전극 사이 또는 코일들 사이의 전기용량에 영향을 미친다. 언급된 두 경우들 모두에서, 표면 상에 놓인 유닛들이 파워를 수신하는 유효한 유닛들이 아니기 때문에, 송신기 코일들은 파워를 송신하기 시작하지 않는다.

수신기 코일을 구별 및 식별하기 위해, 두 가지 방법들이 이용될 수 있다.

유효한 수신기를 식별하는 실시예는 수신기의 유전 물질 특성들을 이용한다. 실시예는, 규정된 주파수 동작을 갖는, 적어도 수신기의 하부 표면에서 또는 그 주변의 전용된 물질로 구성된다. 이것은 주파수 의존 임피던스(frequency-dependent impedance)를 갖는 (예를 들면, 플라스틱의) 하우징을 제공함으로써 달성될 수 있다. 주파수 의존성은 교호하는 외부 전기장에 다이폴들(dipoles)의 이상적이고, 비상호작용하는 모집단(ideal, non-interacting population)의 유전 완화 응답(dielectric relaxation response)인 디바이 완화(Debye relaxation)를 이용함으로써 달성될 수 있다. 수신기 코일의 하우징 물질을 알면, 하우징의 검출 및 특별히는 식별이 실행될 수 있다. 도 21에서, 주파수들의 넓은 범위에 걸친 유전율 스펙트럼이 도시된다. 유전율의 실제 및 이상적인 부분들이 도시되며, 다양한 프로세스들이 도시되며: 즉, 이온과 다이폴라 완화, 및 보다 높은 에너지들에서의 원자와 전자 공명들이 도시된다. 전자, 원자, 다이폴, 및 이온 완화 주파수들 중 특별한 주파수들을 알면, 물질이 식별될 수 있다. 전용된 물질들을 이용하여, 물질-특정 완화 주파수들(material-specific relaxation frequencies)은 요구된 주파수로 설정될 수 있다. 바람직하게는, 식별은 코일/파워 송신 동작의 동작 주파수와 상이한 주파수들에서 행해진다.

유효한 수신기를 식별하는 또 다른 실시예는, 디바이 완화 효과를 이용함이 없이 주파수에 대해 변하는 주파수 의존 전기 유전율을 이용한다. 이것은 수신기 코일과 하우징 간의 전용된 물질을 부가함으로써 실현될 수 있다. 셋업은 도 20a, 도 20b, 도 20c에서 도시된다.

시스템은 송신기 코일들(2002)이 위치되는 송신기 코일 어레이 하우징(2001)로 구성된다. 각각의 송신기 코일은 송신기 코일들의 자기 플럭스 특성(magnetic flux characteristic)을 개선하는 자기 코어(2004)로 선택적으로 구성된다. 자기 코일은 각각의 코일에 대해 개별적일 수 있거나, 공통 자기 백플랜(common magnetic backplane)이 구현될 수 있다.

유효한 수신기를 식별하는 또 다른 실시예에서, 수신기 와인딩(2005)은 규정된 전기 유전율을 갖는 물질(2006)에서 실장되고, 그것에 전기적으로 접속된다. 그러므로, 수신기 와인딩은 인덕턴스/전기용량 네트워크로서 동작한다. 동등한 전기 회로가 도 20b에 도시되어 있다.

설명을 위해, 단지 3개의 송신기 코일들 및 하나의 수신기 코일이 상기 도면에 도시되어 있다. 그러나, 3개 이상의 송신기 코일들 및/또는 수신기 코일들이 생각가능하다. 그림은 반시계방향으로 회전된다.

송신기 코일들(2002) 및 전기용량 측정 유닛(2013, 2014)은 송신기 하우징(2001)에서 위치된다. 수신기 코일들(2005)은 수신기 하우징(2003)에서 위치된다. 각각의 와인딩 턴(winding turn)(Lw)은 전체적으로 특정한 공명 주파수를 결정하는 규정된 전기용량(Cw)을 갖는다. 수신기 코일의 위치에 대해, 제 1 와인딩과 제 2 와인딩 간의 측정된 전기용량은 제 2와 제 3 와인딩 간에 측정된 전기용량과 상이하다. 와인딩들 간의 전기용량 측정만이 본 실시예의 일부이다. 측정 주파수를 변경하는 것은 측정된 전기용량의 주파수 의존성을 도시한다. 임피던스가 주파수에 대해 변하므로, 수신기의 존재는 송신기 어레이 상에 놓이는 다른 아이템들의 존재로부터 구별될 수 있다. 특정한 주파수 의존성은 키로서 이용될 수 있다. 상이한 유형들의 수신기들(예를 들면, 상이한 파워 수요들/특성들)이 송신기 어레이 상에 놓이면, 그것들은 파워 수요 또는 충전 수요로 개별적으로 식별 및 어드레스될 수 있다. 이 실시예에서, 전기용량 측정 주파수 및 수신기 코일의 주파수 의존성이 변하는 주파수가 수신기 코일에 파워를 공급할 때 동작 주파수과 상이하다.

수신기 코일들에 부가되는 전기용량들은 직렬 전기용량보다 작을 수 있고, 그것은 수신기 코일에 부가적으로 적용될 수 있다. 그러므로, 실장된 전기용량은 파워 송신 특성에 양향을 미치지 않는다.

위에서 설명된 윤곽에서, 디바이스의 전기용량/주파수 의존성을 측정하는 유닛은 송신기 코일의 와인딩 단자들에서 접속된다. 대안으로, 측정 유닛은 송신기 코일들 각각의 중앙 탭에 접속될 수 있다. 이 윤곽이 도 20c에 도시되어 있다.

도 22는 낮은 대기 파워 아키텍처(2200)를 도시한다. 이 아키텍처(2200)에서, 종종 대기 파워 낭비를 지배하는 바이어스 공급(2204)은 송신기가 수면 상태에 있을 때(즉, 대기 모드), AC 스위치(2202)에 의해 스위치 오프된다. 이 상태 동안, 제어기(2208) 및 검출 회로들(2210)만이 커패시터(2209)에 저장된 에너지로부터 파워를 공급받는다. 이 서브시스템은 이들 두 개의 성분들만이 저장 커패시터(2209)로부터 파워를 공급받음을 보장하기 위해 스위치(2205)에 의해 송신기 일렉스토릭스(transmitter electronics)의 나머지로부터 분리된다. 제어기(2208) 상에서 운용하는 작은 프로그램은 그것의 공급 전압, 예를 들면, 커패시터(2209) 양단의 전압이 충분히 높은지를, 주기적으로 체크한다. 이것이 그 경우가 아니라면, 스위치들 모두(2202, 2205)는 저장 커패시터(2209)를 재충전하기 위해 짧은 기간 동안 클로즈된다. 이런 식으로, 제어기(2208) 및 검출 회로들(2210)은 시스템의 나머지가 대부분의 시간에 낮은 파워 수면 모드에 있는 동안, 항상 파워를 공급받는다.

일반적으로 클로즈된 스위치들(2202, 2205)을 이용하는 것은 송신기가 메인들(mains)에 우선 접속될 때, 완전 시작 문제(cold start problem)를 경감시키고, 그것은 제어기(2208)가, 디바이스가 송신기 표면에 존재할 때 시스템이 수면 모드로 들어감을 결정할 때까지, 완전히 파워를 공급받는다.

시스템(2200)은 시스템(2200)이 깨어나야 함을 나타내는 신호를 제어기(2208)에 전달하는 검출 일렉트로닉스(2210)에 의해 검출되는 송신기에 자극(2212)이 인가될 때 깨어난다. 이어서, 제어기(2208)는 완전한 송신기 일렉트로닉스에 파워를 공급하기 위해 두 개의 스위치들(2202, 2205)을 클로즈한다.

인가된 자극(2212)은 무선 파워 송신기에서, 송신기 표면 상에 수신기 디바이스의 배치를 나타낸다. 용량성 검출에 기초한 자극 검출은 이전 실시예들에서 설명되었다.

도 23은 본 발명의 제 1 양태에 따른 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한다. 본 발명은 수신기 디바이스를 검출하기 위해 무선 파워 송신기에 의해 실행된다. 무선 파워 송신기는 커패시터의 제 1 전극 및 커패시터의 제 2 전극을 포함한다. 무선 파워 송신기는 전극들 중 어느 하나에 접속된 검출 회로를 추가로 포함한다. 상기 방법은 전극들 중 또 다른 하나에 전압을 인가하는 단계(2302), 및 전극들로써 형성되는 커패시터 간의 전기용량 변경을 검출 회로에 의해 검출하는 단계(2304)을 포함한다. 검출된 전기용량 변경은 수신기 디바이스에 관련된 이벤트로서 이해될 수 있다. 상기 방법은 송신기 디바이스가 수신기 디바이스에 파워를 공급하거나 수신기 디바이스와 통신할 수 있도록 활성되도록, 무선 파워 송신기인, 송신 디바이스를 깨우는 단계(2306)을 추가로 포함할 수 있다. 즉, 송신기가 활성된다.

도 23은 또한, 본 발명의 제 3 양태에 따르는 방법(2300)을 설명하는데 이용될 수 있다. 상기 방법(2300)은 송신기에 의해 수신기를 검출하는 방법이다. 송신기는 수신기에 유도식으로 파워를 송신하도록 의도된다. 송신기는 전극으로서 제 1 송신 코일을 포함한다. 전극은 그라운드 또는 수신기를 갖는 커패시터를 형성한다. 상기 방법(2300)의 제 1 단계(2302)에서, 전압은 전극에 인가된다. 방법(2300)의 제 2 단계(2304)에서, 커패시터의 전기용량 변경이 검출된다.

상술한 실시예들이 본 발명을 제한하기보다는 예시하는 것이고, 기술분야의 당업자들이 첨부된 청구범위의 범위로부터 벗어남이 없이 많은 대안의 실시예들을 디자인할 수 있음에 유의해야 한다.

청구범위에서, 괄호 사이에 놓인 임의의 도면 번호들은 청구항을 제한하는 것으로서 고려되지 않는다. 동사 "포함하는" 및 그것의 활용형들의 이용은 청구항에서 언급된 것들 외의 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 요소 앞에 있는 관사 "a" 또는 "an"은 복수의 그러한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 본 발명은 여러 가지 개별 요소들을 포함하는 하드웨어에 의해 및 적절히 프로그래밍된 컴퓨터에 의해 구현될 수 있다. 여러 가지 수단을 열거하는 디바이스 청구항에서, 이들 수단들의 여러 가지는 하드웨어의 하드웨어 또는 하드웨어의 동일 아이템에 의해 구현될 수 있다. 임의의 조치들이 서로 상이한 종속 청구항들에서 언급된다는 단순한 사실은 이들 조치들의 조합이 이롭게 이용될 수 없음을 나타내지는 않는다.

106: 디바이스
108, 110, 112, 114, 204, 206, 904, 906: 전극
212, 804, 1006, 1008: 검출 회로 700: 송신기 패드
702: 흰색 코일 704: 그레이 코일
810, 812: 코일 1010: 제어 시스템

Claims (13)

1. 송신기(800)에 의해 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하는 방법(2600)으로서, 상기 송신기(800)는 제 1 전극(204, 704, 810, 904, 1504) 및 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)으로서 제 1 송신 코일(218, 704, 810, 1504)을 포함하고, 상기 제 1 전극(204, 704, 810, 904, 1504) 및 상기 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)은 커패시터(202, 802)를 형성하는, 상기 방법(2600)에 있어서:
   - 상기 전극들(204, 206, 702, 704, 810, 812, 904, 906, 1504, 1506) 중 어느 하나에 전압을 인가하는 단계(2602), 및
   - 상기 커패시터(202, 802)의 전기용량 변경을 검출하는 단계(2604)를 포함하는, 송신기(800)에 의해 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하는 방법(2600).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 송신기(800)는 제 2 송신 코일(702, 812)을 추가로 포함하고, 상기 제 2 송신 코일(702, 812)은 상기 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)인, 송신기(800)에 의해 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하는 방법(2600).
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 커패시터(202, 802)의 상기 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)은 상기 제 1 송신 코일(218, 704, 810, 1504)의 중앙에 놓이는, 송신기(800)에 의해 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하는 방법(2600).
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 송신 코일(218, 704, 810, 1504)의 와인딩(winding)은 상기 와인딩의 내부 부분 및 상기 와인딩의 외부 부분을 포함하고, 상기 와인딩의 내부 부분은 상기 제 1 전극(204, 704, 810, 904, 1504)이고, 상기 와인딩의 외부 부분은 상기 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)인, 송신기(800)에 의해 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하는 방법(2600).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 송신기(800)는 복수의 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 쌍들에 의해 형성된 복수의 커패시터들을 포함하고, 상기 방법(2600)은:
   - 상기 복수의 커패시터들의 각각의 커패시터의 전기용량 변경을 검출하는 단계, 및
   - 상기 복수의 커패시터들 중 하나의 전기용량 변경이 검출되는지에 의존하여 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)의 포지션을 결정하는 단계를 추가로 포함하는, 송신기(800)에 의해 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하는 방법(2600).
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 검출된 전기용량 변경은 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)가 상기 송신기(800) 가까이에 있음을 나타내고, 상기 방법은,
   - 상기 송신기(800)가 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)와 통신하거나, 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)에 파워를 송신하기 시작하도록, 상기 송신기(800)를 활성시키는 단계(2606)를 추가로 포함하는, 송신기(800)에 의해 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하는 방법(2600).
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 검출된 전기용량 변경은 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)가 상기 송신기(800) 가까이에 있음을 나타내고, 상기 방법은,
   - 상기 송신기(800)가 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)와 통신하거나, 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)에 파워를 송신하기 시작하도록, 상기 송신기(800)를 활성시키는 단계(2606)를 추가로 포함하는, 송신기(800)에 의해 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하는 방법(2600).
8. 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하기 위한 송신기(800)로서, 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)에 유도식으로(inductively) 파워를 송신하도록 의도되는, 상기 송신기(800)에 있어서:
   - 제 1 전극(204, 704, 810, 904, 1504) 및 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)으로서의 제 1 송신 코일(218, 704, 810, 1504)로서, 상기 제 1 전극(204, 704, 810, 904, 1504) 및 상기 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)이 커패시터(202, 802)를 형성하는, 상기 제 1 송신 코일(218, 704, 810, 1504),
   - 전극들(204, 206, 702, 704, 810, 812, 904, 906, 1504, 1506) 중 어느 하나에 전압을 인가하기 위한 제 1 유닛(216), 및
   - 상기 커패시터(202, 802)의 전기용량 변경을 검출하기 위한 상기 커패시터(202, 802)의 상기 전극들(204, 206, 702, 704, 810, 812, 904, 906, 1504, 1506) 중 어느 하나에 접속된 검출 회로(212)를 포함하는, 송신기(800).
9. 제 8 항에 있어서,
   제 2 송신 코일(702, 812)을 추가로 포함하고, 상기 제 2 송신기 코일(702, 812)은 상기 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)인, 송신기(800).
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 전극(206, 702, 812, 906, 1506)은 상기 제 1 송신 코일(218, 704, 810, 1504)의 중앙에 놓이는, 송신기(800).
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출된 전기용량 변경은 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)가 상기 송신기(800) 가까이에 있음을 나타내고,
    상기 송신기(800)가 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)와 통신하거나 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)에 파워를 송신하기 시작하도록, 상기 송신기를 활성시키기 위한 제 2 유닛을 포함하는, 송신기(800).
12. 송신기(800)에 의해 수신기를 검출하는 방법(2600)으로서, 상기 송신기(800)는 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)에 유도식으로 파워를 송신하도록 의도되고, 상기 송신기는 상기 전극(220)으로서 제 1 송신 코일(218, 704, 810, 1504)을 포함하는, 싱기 방법(2600)에 있어서:
    - 상기 전극(220)에 전압을 인가하는 단계(2602), 및
    - 상기 전극(220) 및 그라운드(222)에 의해 형성되거나, 상기 전극(220) 및 상기 수신기에 의해 형성된 커패시터의 전기용량 변경을 검출하는 단계(2604)를 포함하는, 송신기(800)에 의해 수신기를 검출하는 방법(2600).
13. 수신기(106, 214, 2311, 2521)를 검출하기 위한 송신기(800)로서, 상기 수신기(106, 214, 2311, 2521)에 유도식으로 파워를 송신하도록 의도되는, 상기 송신기(800)에 있어서:
    - 제 1 전극(220)으로서 제 1 송신 코일,
    - 상기 전극(220)에 전압을 인가하기 위한 제 1 유닛(216), 및
    - 상기 전극(220) 및 그라운드(222)에 의해 형성된 커패시터의 전기용량 변경을 검출하기 위한 상기 전극(220)에 접속되거나, 상기 전극(220) 및 상기 수신기에 의해 형성된 검출 회로(212)를 포함하는, 송신기(800).

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