KR20150013228A

KR20150013228A - 유도선 전력 전송 시스템에서 수신기를 탐지하고 식별하기 위한 방법들

Info

Publication number: KR20150013228A
Application number: KR1020147033912A
Authority: KR
Inventors: 다니엘 로베르손
Original assignee: 파워바이프록시 리미티드
Priority date: 2012-05-02
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2015-02-04
Also published as: CN104823353A; WO2013165261A3; JP6304714B2; US20170229927A1; EP2845416B1; US10601264B2; KR102072533B1; US20200220393A1; EP2845416A4; CN108173350A; US20150108849A1; JP2015521019A; JP2018074904A; US9696358B2; US11283308B2; WO2013165261A2; EP2845416A2; CN104823353B; CN108173350B

Abstract

전송기 및 수신기를 구비한 유도 결합 전력 전송 시스템에서 수신기의 존재를 탐지하는 방법이 개시된다. 상기 방법은 제1 주파수에서 상기 컨버터를 스위치 온 하는 단계, 유입 전류를 측정하는 단계 그리고 수신기 존재하는가의 여부를 탐지하는 단계를 포함한다. 다른 방법에서, 유입 전류는 전송기 주파수들의 범위에 대해서 측정되며, 그리고 수신기가 존재하는 곳을 판별하기 위해서 전류에서의 변이가 사용된다. 다른 방법에서, 전송기에서 전압에서의 변화가 존재할 때를 측정하기 위해서 유입 전류가 측정되며, 그리고 수신기가 존재하는 곳을 판별하기 위해서 전류에서의 변이가 사용된다. 다른 방법에서, 전송기 컨버터로 공급된 전류는 두 개의 전송기 주파수들에 걸쳐서 측정되며, 그리고 전류에서의 변이는 수신기가 존재하는 곳을 판별하기 위해서 사용된다. 다른 방법에서, 전송기 컨버터로 공급된 전류가 두 개의 전송기 전압들에 걸쳐서 측정되며, 그리고 전류에서의 변이는 수신기가 존재하는 곳을 판별하기 위해서 사용된다.

Description

유도선 전력 전송 시스템에서 수신기를 탐지하고 식별하기 위한 방법들{Methods for detecting and identifying a receiver in an inductive power transfer system}

본 발명은 전도성 전력 전송 (inductive power transfer (IPT))의 분야에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 그런 시스템들에서 활용될 수신기의 존재를 탐지하고 그리고/또는 수신기를 식별하기 위한 방법들에 관한 것이다.

IPT 시스템들은 설립된 기술 (예를 들면, 전기 칫솔들의 무선 충전) 및 발전하는 기술 (예를 들면, '충전 매트' 상에서 핸드헬드 디바이스들의 무선 충전)의 잘 알려진 영역이다. 전형적으로, 프라이머리 측 또는 전송기는 전송 코일 또는 코일들을 이용하여 시변 자기장을 생성한다. 이 자기장은 배터리, 또는 전력 디바이스 또는 다른 부하를 충전하기 위해서 그 후에 사용될 수 있는 적합한 수신 코일에서 교류를 유도한다. 몇몇의 예들에서, 상기 전송기 코일들 또는 수신기 코일들은 커패시터들에 연결되어 공진 회로를 생성하며, 이는 대응하는 공진 주파수에서 전력 처리량 및 효율을 증가시킬 수 있다.

IPT 시스템들에서의 공통적인 문제는 전송기가 전력을 공급받아야 하는 때 그리고 전송기가 스위치 오프되어야 하는 때를 제어하는 것이다. 비-수신기를 전송기의 범위로 가져가고, 그리고 원하지 않는 전류 (및 그로 인한 열)가 비-수신기에서 유도될 때에 추가의 문제가 나타난다. 이 비-수신기들은 보통은 기생 부하 (parasitic load)들로 알려진다. 결국, 수신기의 존재를 탐지하는 것이 가능할 수 있을 것이지만, 그 수신기가 그 특별한 전송기와 호환되는가를 식별하는 것이 또한 필요할 수 있을 것이다. 비-호환 수신기들로 전력을 전송하려고 시도하는 것은 비효율적인 전력 전송 (그래서, 원하지 않는 에너지 손실), 또는 전송기 및/또는 수신기 고장의 결과가 될 수 있을 것이다.

위에서 개설된 문제점들에 대한 명백한 솔루션은 수동으로 동작하는 전력 스위치를 전송기에 포함시키는 것이다. 비록 이것이 전송기가 전력을 공급받아야 할 때를 제어하기 위한 수단을 제공하지만, 그것은 많은 IPT 시스템들의 목표인 편의성을 해친다. 그것은 수신기가 제거되고 그리고 사용자가 알지 못하는데도 전송기에 근접한 곳에 도입될 수 있을 어떤 기생 부하들을 조절하지 않을 때에 사용자가 전송기를 수동으로 스위치 오프시킬 것을 또한 필요로 한다.

수신기들을 탐지하고 그리고 식별하기 위한 자동적인 시스템들은 종래 기술에서 설명되었다. 예를 들면:

- 전송기 및 수신기 사이의 접촉-기반의 상호작용 (interaction)에 의존하는 시스템들;

- 전송기와 수신기 사이에 송신된 통신 신호들에 의존하는 시스템들; 그리고

- 수신기들의 물리적인 존재를 탐지하기 위해 비-무선근접 센서들 (예를 들면, 광 센서들)을 사용하는 시스템들.

이런 접근 방법들 모두는 탐지 방법을 구현하기 위해서 추가의 구성부에 의존한다. 이것은 IPT 시스템들의 설계에 복잡성 및 비용을 추가한다. 아마도 더욱 중요하게는, 그것들은 크기를 증가시키는 경향이 있으며, 이것은 모바일 전화기들, 개인용 컴퓨터들 등과 같은 더 작은 디바이스들에 IPT 시스템들을 통합하기 위한 시도들을 좌절시킨다.

이런 영향들을 줄이기 위해서, IPT 시스템들이 마찬가지로 탐지 및 식별 (즉, 여러 목적들)을 위해서 상기 전력 전송 구성부를 활용하는 것이 알려져 있다.

이런 접근 방식들의 약점들은 다음과 같다:

- 전력 전송은 탐지 방법을 수행하기 위해서 축소되거나 완전하게 차단될 필요가 있을 수 있다;

- 정상 상태 (steady-state) 전류가 수신기의 표시기로 사용되는 경우에, 무부하 수신기들은 잘못된 결과를 틀리게 줄 수 있을 것이다;

- 컴포넌트 편차들 및 잡음에 민감할 수 있을 것이다; 그리고

- 탐지된 수신기가 호환되는지의 여부를 식별하는 것이 불가능할 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은, 유도 전력을 위해서 필요한 광대한 추가의 구성부를 필요로 하지 않으며, 잡음에 민감하지 않은 정밀한 결과들을 산출하며, 전력이 전송되지 않는 시간을 제한하며, 수신기를 확실하게 식별할 수 있으며 또는 최소한 공중에게 유용한 선택을 제공할 수 있는 수신기를 탐지하거나 식별하기 위한 방법들을 제공하는 것이다.

본 발명의 범위는 본 명세서의 끝 부분에 첨부된 청구항들에서 제시된 것과 같다.

"포함하다 (comprise, comprises)" 그리고 "포함하는 (comprising)"의 용어들은 가변의 판단들 하에서 배타적인 또는 총괄적인 의미 중 어느 하나일 것으로 인정된다. 본 명세서의 목적을 위해서, 그리고 그렇지 않다면 이 용어들은 총괄적인 의미를 가지는 것을 의도된 것이다. 즉, 그것들은 직접적으로 레퍼런스들을 이용하는 목록화된 컴포넌트들을 포함하며, 그리고, 다른-특정되지 않은 컴포넌트들 또는 요소들도 아마도 또한 포함하는 것으로 여겨질 것이다.

본 명세서에서의 어떤 종래 기술에 대한 참조는 그런 종래 기술이 공통의 일반적인 지식의 일부를 형성하는 것을 인정하는 것을 구성하지 않는다.

본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.

동반하는 도면들은 본 명세서에 통합되어 일부를 구성하며, 본 발명의 실시예를 상기에서 주어진 본 발명에 대한 일반적인 설명 그리고 아래에서 주어진 실시예들에 대한 상세한 설명과 함께 예시하며, 본 발명의 원칙들을 설명하기 위해서 도움이 된다.
도 1은 IPT 시스템의 블록 도면을 보여준다.
도 2a 내지 도 5는 샘플 데이터 세트들을 보여준다.

본 발명의 실시예들은 유도 전력 전송 (IPT) 시스템에서 수신기를 탐지하거나 또는 식별하는 방법에 관련된 것이다. 도 1은 IPT 시스템 (1)의 일반적인 표현을 보여주는 블록 도면이다. 상기 IPT 시스템은 전송기 (2) 및 수신기 (3)를 포함한다. 상기 전송기는 적절한 파워 서플라이 (5)에 연결된다. 도 1에서 이것은 DC-DC 컨버터 (6)에 연결된 컨버터로서 도시되며, 이 DC-DC 컨버터는 본선 (mains) 파워 서플라이에 연결된다. 상기 컨버터는 비-공진 하프 브리지 컨버터이거나 또는 푸시-풀 (push-pull) 컨버터와 같이 상기 특정 IPT 시스템을 위해서 적응된 어떤 다른 컨버터일 수 있다. 상기 컨버터는 원하는 주파수 및 진폭의 교류 전류를 출력하도록 구성된다. 상기 컨버터의 출력의 전압은 상기 컨버터, 상기 DC-DC 컨버터 또는 둘 모두의 결합에 의해서 또한 조절될 수 있을 것이다.

상기 컨버터 (4)는 전송 인덕터(들) (7)에 연결된다. 상기 컨버터는 교류 전류와 함께 상기 전송 컨덕터(들)를 공급하여, 상기 전송 인덕터(들)가 적합한 주파수 및 강도를 가진 시변 (time-varying) 자기장을 생성하도록 한다. 몇몇의 구성들에서, 상기 전송 인덕터들은 상기 컨버터의 구성 부분인 것으로 또한 간주될 수 있지만, 이 설명을 명료하게 하기 위해서 상기 전송 인덕터들은 별개인 것으로 언급될 것이다.

상기 전송 인덕터(들) (7)은 코일들의 적합한 구성일 수 있으며, 이는 상기 전송기의 특별한 응용 및 특별한 외면적 형태에서 필요한 자기장의 특성들에 종속한다. 몇몇의 IPT 시스템들에서, 상기 전송 인덕터들은 커패시터들 (도시되지 않음)에 연결되어, 공진 회로를 생성할 수 있을 것이다.

도 1은 전송기 (2) 내에 있는 제어기 (8)를 또한 보여준다. 상기 제어기는 상기 전송기의 각 부분에 연결될 수 있다. 상기 제어기는 상기 전송기의 각 부분으로부터 입력을 수신하고 그리고 상기 전송기의 각 부분이 동작하는 방식을 제어하는 출력들을 산출하도록 적응된다. 상기 제어기는 메모리 (9)를 포함할 수 있을 것이다. 상기 제어기는 상기 IPT 시스템의 요구사항들에 종속하는 상이한 계산적인 태스크들을 수행하도록 프로그램된 프로그램 가능한 로직 제어기인 것이 바람직하다.

상기에서 요약된 일반적인 IPT 시스템 (1)의 특징들에 추가로, 도 1은 센서 (10)의 표현을 또한 보여준다. 그런 센서는 상기 전송기 (2)의 특별한 동작 특성을 감지하도록 구성되고 그리고 그에 따라서 상기 전송기의 다른 부분들에 연결될 수 있을 것이다. 도 1에서, 상기 센서는 상기 DC-DC 컨버터 (6)와 상기 컨버터 (4) 사이의 접점에 연결된 것으로 도시되며, 이는 상기 컨버터에 공급되고 있는 전류를 측정하기 위해서 적합하다. 물론, 다른 센서들이 필요할 수 있을 것이며 그리고 본 발명은 이런 면에서 제한되지 않는다.

아래에서 더욱 상세하게 설명되는 본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 상기 센서 (10)는 전류를 측정하도록 적응된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 전류를 측정하기 위해서 적응된 많은 가능한 유형의 센서들의 존재하는 것을 이해할 것이며, 본 발명은 이런 면에서 제한되지 않는다. 일 예는 전류 감지 저항이다. 필요한 기능성에 종속하는 원하는 전류 특성을 측정할 수 있는 적합한 전류 센서가 사용될 것이라는 것이 이해될 것이다. 이는 나중에 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 수신기 (3)를 또한 보여준다. 상기 수신기는 수신기 회로 (12)에 적합하게 연결된 수신 인덕터(들) (11)를 포함하며, 이 수신기 회로는 부하 (13)에 전력을 공급한다. 상기 부하는 배터리일 수 있다. 상기 수신기 회로는 유도된 전류를 상기 부하에 적합한 모습으로 변환하도록 적응된다. 몇몇의 IPT 시스템들에서, 상기 수신 인덕터들은 커패시터들 (도시되지 않음)에 연결되어, 공진 회로를 생성할 수 있다.

IPT 시스템에서 수신기들을 탐지하고 그리고/또는 식별하기 위한, 또는 비-수신기들 행동들을 탐지하기 위한 방법들의 5가지 실시예들이 이제 설명될 것이다. 비록 이 방법들이 도 1에 관련하여 설명된 IPT 시스템 (1)에 관련되어 설명될 것이지만, 상기 방법들은 어떤 개수의 적합한 IPT 시스템 구성들을 이용하여 동작하도록 적응될 것이며, 그리고 유사하게 IPT 시스템들은 이 방법들을 이용하여 동작하며, 그리고 본 발명은 이런 면에서 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.

유입 전류 탐지 방법 (INRUSH CURRENT DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 유입 전류 탐지 방법은 대기 (standby) 모드에 있는 전송기를 이용하여 시작한다. 이 모드에서, 상기 전송기는 최소의 전류를 흡수하도록 제어된다. 상기 전송기는 어떤 수신기들이 상기 전송기의 전송 범위로 들어갔는지의 여부를 탐지하기 위해서 대기 모드로부터 탐지 모드로 주기적으로 스위치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전송기는 매 2초마다 탐지 모드로 일시적으로 스위치하도록 구성된다. 대안으로, 다른 탐지 방법이 상기 유입 전류 탐지 방법에 선행된다면 상기 전송기는 탐지 모드에 이미 있는 것일 수 있다.

탐지 모드로 스위치하면, 상기 제어기는 상기 컨버터를 제어하여, 컨버터가 초기의 고주파수 교류 전압을 상기 인덕터에게 공급하도록 한다. IPT 시스템이 공진 네트워크들을 구비하는 경우에, 상기 주파수는 비-공진이어야 한다. 그런 전류는 상기 IPT 시스템 내의 커패시터들에 존재할 수 있을 어떤 잔류 DC 바이어스들도 제거한다. 그런 바이어스들을 제거하는 것은 상기 방법의 다음의 단계들의 신뢰성을 향상시킨다. 전압 분할기와 같은 시스템에서 DC 바이어스들을 제거하기 위해서 또는 하프 브리지 인버터를 풀 (full) 브리지 인버터로 대체하기 위해서 다른 방법들이 사용될 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에서, 정상 상태에 도달할 때까지 충분한 시간 간격동안 고주파수 전류가 공급된다. 본 발명의 일 실시예에서, 이 시간 기간은 ~ 10ms의 차수이다.

다음의 단계에서, 상기 제어기는 상기 컨버터를 제어하여, 그 컨버터가 테스트 주파수에서 교류 전류를 상기 인덕터로 공급하도록 한다. 바람직한 실시예에서, 이것은 수신기가 가장 강한 유입을 가질 주파수이다. 이 주파수는 상기 전송기가 전력을 전송하도록 구성된 주파수 또는 그 주파수 근방일 수 있다. 본 발명의 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 이 주파수가 상기 전송기에 사용된 회로 컴포넌트들에 종속한다는 것을 이해할 것이다. 전형적인 IPT 시스템들에 대해서, 이것은 ~100 kHz - ~1 MHz 일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 테스트 주파수는 ~150 kHz이거나 또는 ~150 kHz에 가깝다.

테스트 주파수에서 전류를 공급하면, 유입 기간이 존재할 것이며, 이 유입 기간 동안에 과도 전류 (transient current)들이 상기 전송기 그리고 존재할 수 있을 어떤 수신기 내의 회로 컴포넌트들을 통해서 흐를 것이다. 과도 전류들이 존재하는 것은 회로들에서는 잘 알려진 현상이다. 그러나, 보통 과도 전류들은 상기 시스템이 정상 상태에 도달할 때까지 무시된다. 역으로, 이런 과도 전류들은 유입 전류 탐지 방법의 기초를 형성한다.

센서는 상기 컨버터에 공급된 전류를 측정하도록 구성된다. 도 1에 도시된 것처럼, 센서 (10)는 상기 컨버터 (4)와 상기 DC-DC 컨버터 (6) 사이의 접점에 연결될 수 있다. 상기 유입 기간 동안에, 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 전류의 진폭을 측정한다. 일 실시예에서, 상기 센서는 상기 유입 기간 동안에 피크 진폭을 측정한다. 일 실시예에서, 상기 센서는 이 목적을 위해서 피크 진폭 탐지 회로를 포함할 수 있을 것이다. 상기 제어기는 상기 유입 기간을 센서로의 입력으로서 제공하도록 구성될 수 있다. 대안의 실시예에서, 상기 센서는 상기 제어기로의 입력으로서 제공되고 있는 상기 측정들을 이용하여 상기 유입 기간 동안에 계속해서 상기 전류 진폭을 측정할 수 있을 것이며, 이는 이 데이터로부터 상기 피크 진폭을 판별하도록 구성된다.

상기 전류의 피크 진폭은 그 후에 상기 제어기로 제공된다. 상기 제어기는 상기 피크 진폭이 문턱 (threshold)을 초과하는가의 여부를 판별하도록 구성된다. 어떤 수신기도 존재하지 않는다면, 그러면 상기 피크 전류는 상기 전송기 만에서의 회로 컴포넌트들에서의 과도 전류로 인한 것이다. 그러나, 존재하는 수신기가 있다면, 그러면 상기 피크 전류는 상기 수신기 내의 과도 전류들로 인해서 보통은 더 높을 것이다. 그러므로, 상기 문턱은 전송기 컴포넌트들만이 원인일 수 있는 어떤 피크 전류들보다도 더 높도록 선택되는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이것은 상기 제어기를 상기 전송기의 특별한 구성에 관하여 조정함으로써 달성된다. 비-수신기들은 상기 유입 기간 동안에 측정된 피크 전류의 크기에 영향을 또한 줄 수 있을 것이다. 그러므로, 수신기들 내에서의 과도 전류들이 상기 측정된 피크 진폭이 상기 문턱을 초과하도록 한다는 것을 보장하기에 여전히 충분하게 낮으면서도, 상기 문턱이 비-수신기들을 배제하기에 충분하게 높도록 상기 문턱을 선택하는 것이 또한 필요할 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 센서는 상기 유입 기간 동안에 다중의 피크 전류들을 측정할 수 있을 것이다. 상기 센서 그리고/또는 제어기는 상기 전송기의 특성인 피크들을 무시하도록 구성될 수 있을 것이다. 다시, 이것은 상기 전송기의 구성을 참조하여 상기 센서 및/또는 제어기의 조정하는 것을 통해서 수행될 수 있을 것이다.

상기 측정된 피크 전류가 상기 문턱을 초과한다면, 그러면 상기 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 있을 가능성이 존재하며, 그래서 제어기는 그 후에 다음을 수행할 수 있을 것이다:

- 상기 제어기를 제어하여, 전력이 상기 수신기로 전송되도록 한다;

- 수신기의 존재를 더 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다; 또는

- 수신기의 상기 전송기와의 호환성을 식별하기 위해서 추가의 식별 방법들에 따라서 상기 제어기를 제어한다.

상기 측정된 피크 전류가 상기 문턱 아래로 떨어진다면, 수신기는 상기 전종기 범위 내에 있지 않을 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행할 수 있을 것이다:

- 수신기의 존재를 탐지하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다;

- 상기 전송기를 이전에 설명된 대기 모드로 돌아가게 한다; 또는

- 상기 전송기를 스위치 오프 (off)한다.

주파수 점진변화 탐지 방법 (FREQUENCY SWEEP DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따라서, 상기 주파수 점진변화 (sweep) 탐지 방법은 상기 유입 전류 탐지 방법 하에서 위에서 설명된 대기 모드에 있는 전송기를 이용하여 시작한다. 대안으로, 다른 탐지 방법이 상기 주파수 점진변화 탐지 방법에 선행되었다면 상기 전송기는 탐지 모드에 이미 있을 수 있다.

탐지 모드로 스위칭하면, 상기 전송기는 상기 전류의 피크 진폭이 상기 제어기로 제공되었을 때의 단계까지, 위에서 설명된 유입 전류 탐지 모드에 따라서 제어된다. 그러면, 상기 피크 진폭이 문턱을 초과하는가의 여부를 판별하는 것 대신에, 상기 제어기는 상기 테스트 주파수의 값은 물론이며 상기 피크 진폭도 메모리에 저장한다.

그러면, 상기 전송기는 위에서 설명된 유입 전류 탐지 모드에 따라서, 상기 전류의 피크 진폭이 상기 제어기로 제공되었을 때까지 다시 제어되지만, 이번에는 상기 동작은 제2 테스트 주파수에서 수행된다. 상기 제어기는 상기 제2 테스트 주파수의 값은 물론이며 상기 피크 진폭도 메모리에 저장한다.

상기 단계는 주파수들의 범위에 걸쳐서 복수의 테스트 주파수들에 대해서 반복된다. 이 결과, 주파수들의 범위에 대해 상기 유입 기간 동안에 측정된 피크 진폭 전류들의 기록을 메모리가 구비한다. 바람직한 실시예에서, 주파수들의 범위는 수신기가 가장 강한 유입을 가질 주파수에 관해서 중심에 위치하도록 선택된다. 이 주파수는 상기 전송기가 전력을 전송하도록 구성된 주파수에 또는 그 주파수 근방에 있을 수 있다.

그러면 상기 제어기는 전류들의 피크 진폭들 그리고 테스트 주파수들 사이의 관계에서 최대가 존재하는가의 여부를 판별하기 위해서 상기 기록을 분석한다. 상기 제어기는 함수 분석의 어떤 적합한 방법에 의해서 최대가 존재하는가의 여부를 판별한다.

도 2a 및 도 2b는 두 개의 예시의 데이터 세트들을 보여준다. 도 2a의 첫 번째 데이터 세트에서, 약간의 편차는 존재하지만, 어떤 분리할 수 있는 최대는 없다는 것을 알 수 있다. 반대로, 도 2b에서의 두 번째 데이터 세트는 분리할 수 있는 최대 (14)를 보여준다. 상기 제어기는

도 2b에서 상기 두 번째 데이터 세트에 의해서 예시된 것과 같이 전체적으로 상기 데이터 세트의 환경에서 충분하게 큰 최대가 존재하는 경우에만 (즉, 반드시 엄밀하게 수학적인 의미에서의 최대일 필요는 없다) 최대가 존재한다고 판별하도록 구성될 수 있을 것이다.

그러면 상기 제어기는 그 최대와 연관된 파라미터들을 결정한다. 이것은 (전체-폭 하프-최대 메트릭 (full-width half-maximum metric)과 같은) 상기 최대의 폭, 상기 최대의 높이 그리고 상기 최대가 발생하는 주파수를 포함할 수 있다. 다시, 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 자들은 함수 분석을 하는 어떤 적합한 방법이 이 목적을 위해서 상기 제어기에 의해서 적응되고 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 제어기는 상기 분석의 신뢰성을 향상시키기 위해서 결과들을 평탄화하거나 또는 평균화할 수 있을 것이다. 도 3을 참조하면, 최대 (15)를 표시하는 다른 데이터 세트가 도시된다. 이 예에서, 상기 최대는 32 kHz의 폭, 2.0의 높이를 가지며, 그리고 120 kHz에서 발생한다.

일 실시예에서, 상기 최대를 분석하는 것은 다음의 것들을 포함할 수 있을 것이다:

- 상기 측정된 데이터로부터 베이스라인 데이터를 감하여, 어떤 결과도 베이스라인과 비교되도록 한다;

- 상기 데이터 포인트들 상의 폭 세 개의 평균을 이동시키는 것을 수행함으로써 잡음을 평탄화하고 필터링한다;

- 기울기가 극성을 변경하는 곳을 찾음으로써 상기 최대의 에지들의 위치를 정한다;

- 상기 최대의 에지들 사이의 가장 큰 값을 찾음으로써 상기 최대 중 탑 (top)의 위치를 정한다;

- 상기 최대의 에지들에서 높이를 측정한다;

- 최대 폭은 상기 최대의 에지들 사이의 폭으로 정의될 수 있을 것이다; 그리고

- 최대 높이는 상기 최대 에지들 중 더 높은 것에서의 높이로부터 상기 피크의 상기 탑에서의 높이까지의 수직 거리로서 정의될 수 있을 것이다.

수신기가 존재한다면, 그러면 최대는 이런 특성들 중 몇몇 또는 모두를 표시하는 결과가 될 것이다. 예를 들면, 공진 수신기는 수신기의 공진 주파수에서 최대가 발생하도록 할 것이며, 이는 공진하고 있는 수신기와 상기 전송기가 결합될 때에 더욱 많은 과도 전류가 흐를 것이기 때문이다. 또한, 상기 최대가 발생하는 주파수는 수신기의 유형을 식별하도록 할 수 있을 것이기 때문이다. 예를 들면, 도 3에서의 최대가 산출되도록 하는 수신기는 120 kHz에서 공진하도록 구성된다. 수신기의 상기 공진 주파수가 수신기의 유형에 유일할 수 있기 때문에, 상기 제어기는 상기 수신기가 상기 전송기에 호환되는가의 여부를 식별할 수 있을 것이다. 다른 말로 하면, 상기 최대는 공진 '서명 (signature)'일 수 있다. 그래서, 상기 주파수 점진변화 탐지 방법은 수신기를 탐지하기 위한 방법일 수 있지만, 또한 수신기를 식별하기 위한 방법일 수도 있다는 것이 이해될 것이다.

상기 제어기는 미리 정해진 파라미터들을 포함하여, 제어기는 상기 최대의 파라미터들을 이 파라미터들에 대해서 비교한다. 예를 들면, 상기 미리 정해진 파라미터들은 상기 최대가 어떤 폭 그리고/또는 어떤 높이를 가지거나 또는 초과해야만 한다는 것을, 그리고/또는 어떤 주파수에서, 주파수들에서 또는 주파수 범위 내에서 발생해야만 한다는 것을 제공할 수 있다.

상기 최대의 상기 파라미터들이 상기 미리 정해진 파라미터들을 충족시킨다고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 (탐지된) 수신기 또는 (식별된) 호환 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 있을 가능성이 존재하거나, 또는 이전에 탐지된 수신기가 상기 전송기와 호환될 수 있다는 가능성이 존재한다. 그래서 상기 제어기는 다음을 수행할 수 있을 것이다:

- 수신기의 존재를 더 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 제어기를 제어한다; 또는

- 수신기의 상기 전송기와의 호환성을 더 식별하기 위해서 추가의 식별 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다.

상기 제어기가 최대의 파라미터들이 상기 미리 정해진 파라미터들을 충족시키기 않는다고 판별하거나 또는 어떤 최대도 존재하지 않는다고 판별한다면, 그러면 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 존재하지 않을 수 있다는 또는 수신기가 상기 전송기와 호환되지 않을 수 있다는 가능성이 존재한다. 그래서, 상기 제어기는 그러면:

- 상기 전송기를 이전에 설명된 대기 모드로 돌려보낸다; 또는

- 상기 전송기를 스위치 오프한다.

유입 전류 제거 탐지 방법 (INRUSH CURRENT REMOVAL DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 유입 전류 제거 탐지 방법은 전력 모드에서 전송기를 이용하여 시작한다. 일 실시예에서, 상기 전송기는 수신기의 존재를 이미 탐지하였으며 그리고 그 수신기로 전력을 전송하는 것을 시작했다. 전력 모드에서, 상기 전송기는 수신기로 전력을 전송하도록 제어된다. 상기 컨버터 그리고 DC-DC 컨버터는 동작 주파수 (operating frequency) 및 동작 전압에서 상기 인덕터에 교류 전류를 공급하도록 제어될 것이다.

상기 전송기는 상기 수신기가 전송기의 범위로부터 제거되었는가의 여부를 탐지하기 위해서 상기 전력 모드로부터 전력-탐지 모드 (즉, 전력을 전송하면서도 수신기들 또는 기생 부하들을 탐지하기 위한 모드)로 주기적으로 스위치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전송기는 매 2초마다 상기 전력-탐지 모드로 일시적으로 스위치하도록 구성된다.

전력-탐지 모드로 스위칭하면, 상기 제어기는 상기 컨버터 또는 DC-DC 컨버터를 제어하여, 상기 인덕터가 약간 더 낮은 전압을 공급받도록 한다. 상기 더 낮은 전압은 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 정격 전력 전송에 영향을 미칠 정도로 그렇게 작아서는 안 된다. 일 실시예에서, 상기 더 작은 전압은 상기 동작 전압보다 4% 더 작은 것보다 더 작다. 상기 시스템은 그러면 그 더 작은 전압 하에서 정상 상태에 도달하도록 허용된다.

다음, 상기 제어기는 상기 컨버터 또는 DC-DC 컨버터를 제어하여, 상기 인덕터가 더 높은 전압을 공급받도록 한다. 상기 더 높은 전압은 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 정격 전력 전송에 영향을 미치도록 그렇게 높아서는 안 된다. 일 실시예에서, 상기 더 높은 전압은 상기 동작 전압보다 4% 더 높은 것보다 작다. 상기 더 높은 전압은 상기 동작 전압일 수 있다.

이런 방식에서 전압을 증가시키는 것은 유입 기간의 결과가 될 것이며, 그리고 상기 시스템에 존재하는 회로 컴포넌트들에서 과도 전류들이 흐를 것이다. 전송기는 상기 컨버터로 공급되고 있는 전류의 피크 진폭을 유입 전류 탐지 방법에 따라서 측정한다. 상기 제어기는 상기 전류의 피크 진폭이 위에서 설명된 유입 전류 탐지 방법에 따라 문턱값을 초과하는가의 여부를 또한 판별한다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 상기 유입 전류 탐지 방법에 관련하여 설명된 문턱들, 시간 기간들 및 특성 피크들은 전력 전송 동안에 유입 전류 제거 탐지 방법이 착수된다는 사실을 고려하여 수정될 필요가 있을 것이라는 것을 이해할 것이다.

상기 측정된 피크 전류가 상기 문턱을 초과한다면, 그러면 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 여전히 존재할 수 있을 것이라는 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행할 수 있을 것이다:

- 상기 제어기를 제어하여, 전력이 상기 수신기로 전송되도록 하며, 이는 상기 전송기의 전압을 상기 동작 전압으로 돌려보내는 것을 포함할 수 있을 것이다.

상기 측정된 피크 전류가 문턱 아래로 떨어진다면, 그러면 수신기가 상기 전송기의 범위 내에 더 이상 존재하지 않는다는 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행할 수 있을 것이다:

- 상기 수신기의 부재를 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다;

- 상기 전송기를 스위치 오프한다.

상기 유입 전류 제거 탐지 방법의 다른 실시예에서, 상기 전압을 초기에 더 작은 전압으로 줄이기보다는, 상기 전압은 더 높은 전압으로 증가될 수 있으며, 그리고 이 단계에서 측정된 상기 유입 전류. 이 실시예에서, 상기 더 높은 전압은 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 전력 전송에 영향을 미치도록 그렇게 높아서는 안 된다. 일 실시예에서, 상기 더 높은 전압은 상기 동작 전압보다 4% 더 높은 것보다 작다.

상기 유입 전류 제거 탐지 방법의 다른 실시예에서, 상기 번압을 더 작은 전압으로 추기에 줄이기보다는, 제1 테스트 기간 동안 상기 전압은 0으로 감소되며 그리고 그 후에 상기 동작 전압으로 돌아간다. 상기 전압을 상기 동작 전압으로 반대로 증가시키면, 측정된 상기 유입 전류는 상기 설명에 따라서 측정된다.

상기 제1 테스트 기간은 상기 전압을 0으로 스위칭하는 것이, 특히 상기 수신기가 부하를 가지고 있는 경우에, 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 전력 전송에 영향을 미치지 않도록 충분하게 짧다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 테스트 기간은 ~10 us 이다. 그런 짧은 테스트 기간은 상기 수신기 내의 DC 전압들이, 결과인 과도 전류를 측정하기에 충분하게 줄어드는 것을 허용할 수 있을 것이다. 그래서, 상기 테스트는 테스트 기간들을, 측정될 수 있는 결과 과도 전류들이 존재하는 때인 제2 테스트 기간까지 증가시키는 일련의 단계들에 걸쳐서 반복된다. 대안으로, 어떤 과도 전류들도 그 제2 테스트 기간에서 탐지되지 않는다면, 그러면 어떤 수신기도 존재하지 않는다고 판별된다. 이 방식으로 상기 테스트 기간을 점진적으로 증가시키는 것은 필요한 가장 짧은 '오프-타임 (off-time)' 동안 (즉, 0 볼트) 상기 유입 기간이 관찰되는 것을 가능하게 하며, 그래서 상기 수신기가 부하를 가지고 있는 경우에는, 전력 전송은 중단되지 않을 것이다.

주파수 변화 탐지 방법 (FREQUENCY VARY DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따라, 상기 주파수 변화 탐지 방법은 전력 모드에 있는 전송기를 이용하여 시작한다. 일 실시예에서, 상기 전송기는 공진 수신기의 존재를 이미 탐지했으며 그리고 그 공진 수신기로 전력을 전송하는 것을 시작했다. 전력 모드에서, 상기 전송기는 공진 수신기로 전력을 전송하도록 제어된다. 상기 컨버터 및 DC-DC 컨버터는 동작 전압 그리고 동작 주파수에서 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하도록 제어될 것이며, 이 경우에 상기 동작 주파수는 상기 수신기의 공진과 매치하도록 제어된다.

상기 전송기는 비-수신기 행동 (conducting non-receiver) (즉, 기생 부하)이 상기 전송기의 범위로 들어왔는가의 여부를 탐지하기 위해서 상기 전력 모드로부터 전력-탐지 모드로 주기적으로 스위치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전송기는 상기 전력-탐지 모드로 매 2초마다 일시적으로 스위치하도록 구성된다.

전력-탐지 모드로 스위치하면, 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 평균 정상 상태 전류를 측정한다. 상기 제어기는 주파수의 값은 물론이며 이 전류 값도 메모리에 저장한다.

그러면 상기 제어기는 상기 주파수를 테스트 주파수로 조절한다. 상기 테스트 주파수는 상기 수신기가 공진 상태에서 벗어나는 것을 허용하지 않도록 상기 동작 주파수에 충분하게 가까워야 하며, 그래서 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 정격 전력 전송에 영향을 주지 않도록 해야 한다. 일 실시예에서, 상기 테스트 주파수는 상기 동작 주파수와 4% 상이한 것보다 더 작게 차이가 난다

상기 시스템은 그러면 그 새로운 주파수 하에서 정상 상태로 도달하도록 허용된다. 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 평균 정상 상태 전류를 측정한다. 상기 제어기는 상기 테스트 주파수의 값은 물론이며 이 전류 값도 메모리에 저장한다.

상기의 단계는 주파수들의 범위에 걸쳐서 복수의 테스트 주파수들 동안 반복된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 이것이 그 후에 주파수들의 범위에 걸쳐서 측정된 전류들의 기록을 구비한 메모리의 결과가 된다는 것을 이해할 것이다. 바람직한 실시예에서, 주파수들의 상기 범위는 상기 전송기의 동작 주파수의 주변에 대체로 중심을 두도록 선택된다.

상기 제어기는 그러면 상기 정상 상태 전류 그리고 테스트 주파수들 사이의 관계를 판별하기 위해서 상기 기록을 분석한다. 상기 제어기는 함수 분석의 어떤 적합한 방법에 의해서 상기 관계를 판별한다. 상기 제어기는 상기 분석의 품질을 향상시키기 위해서 상기 데이터를 평탄화하거나 평균화도록 구성될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 제어기는 비례 상수를 결정하기 위해서 상기 데이터의 선형 회귀 분석 (linear regression analysis)을 수행한다. 도 4는 두 개의 예시의 데이터 세트들을 수직 축 상에는 전류 그리고 수평 축 상에는 주파수로 보여준다. 제1 데이터 세트에서, 약간의 변이가 존재하지만, 전체적으로 상기 데이터의 기울기는 0에 가깝다는 것, 즉, 비례 상수는 0이거나 또는 거의 0이라는 것을 알 수 있다. 반대로, 상기 제2 데이터 세트는 훨씬 더 많이 음의 기울기인 것을, 즉, 상기 비례 상수는 더 음인 것을 보여준다

수신기가 존재한다면, 그러면 상기 수신기는 일정한 전력 부하로서 행동할 것이며, 그래서 구동 주파수에서의 약간의 변동들은 끌려오는 전력의 양에 영향을 주지 않을 것이다. 그러므로, 상기 컨버터에 의해서 끌려오는 상기 전류는 크게 변하지 않을 것이다. 반대로, (금속 조각과 같은) 비-수신기 행동은 일정한 저항 부하로서 행동할 것이며, 그래서 일정한 전압에서 구동되고 있는 전송 코일에 대해서, 구동 주파수에서의 약간의 증가들은 끌려오는 전류의 양을 줄어들게 할 것이다. 그러므로, 상기 컨버터로 흐르는 전류 또한 감소할 것이다.

위에서 설명된 비례 상수는 그래서 비-수신기 행동의 존재에 관한 표시기로서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 제어기는 특정 문턱보다 작은 값을 가진 (즉, '충분하게 음'인) 비례 상수만이 비-수신기 행동의 존재에 관한 표시인 것으로 여겨지도록 조정될 수 있을 것이다.

상기 비례 상수가 충분하게 음이 아니라고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 비-수신기 행동이 상기 전송기의 범위 내에 있지 않을 수 있을 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행한다:

- 상기 전송기를 제어하여, 전력이 상기 수신기로 전송되도록 한다.

상기 비례 상수가 충분하게 음이라고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 비-수신기 행동 (즉, 기생 부하)은 상기 전송기의 범위 내에 존재할 수 있을 것이라는 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행한다:

- 비-수신기 행동의 존재를 검증하기 위해서 추가의 탐지 방법들에 따라서 상기 전송기를 제어한다;

- 상기 전송기를 스위치 오프한다.

전압 변화 탐지 방법 (VOLTAGE VARY DETECTION METHOD)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전압 변화 탐지 방법은 전력 모드에 있는 전송기를 이용하여 시작한다. 일 실시예에서, 상기 전송기는 수신기의 존재를 이미 탐지했으며 그리고 그 수신기로 전력을 전송하는 것을 시작한다. 전력 모드에서, 상기 전송기는 수신기로 전력을 전송하도록 제어된다. DC-AC 컨버터 그리고 DC-DC 컨버터는 동작 전압 및 동작 주파수에서 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하도록 제어될 것이다.

상기 전송기는 비-수신기 행동 (즉, 기생 부하)이 상기 전송기의 범위로 들어왔는가의 여부를 탐지하기 위해서 전력 모드로부터 전력-탐지 모드로 주기적으로 스위치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 전송기는 매 2초마다 상기 전력-탐지 모드로 일시적으로 스위치하도록 구성된다.

전력-탐지 모드로 스위치하면, 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 평균 정상 상태 전류를 측정한다. 상기 제어기는 상기 동작 전압의 값은 물론이며 이 전류의 값도 메모리에 저장한다.

그러면 상기 제어기는 테스트 전압의 전압을 조절한다. 일 실시예에서, 이것은 DC-DC 컨버터의 제어를 통해서 달성된다. 다른 실시예에서, 상기 컨버터는 구동 전압을 변경하기 위해서 상이한 듀티 사이클에서 구동될 수 있을 것이다. 상기 테스트 전압은 상기 전송기로부터 상기 수신기로의 정격 전력 전송에 영향을 주지 않도록 상기 동작 전압에 충분하게 가까워야 한다. 일 실시예에서, 상기 테스트 전압은 상기 동작 전압과 4% 상이한 것보다 더 작게 차이가 난다

상기 시스템은 그러면 새로운 전압 하에 정상 상태에 도달하도록 허용된다. 상기 센서는 상기 컨버터로 공급되고 있는 평균 정상 상태 전류를 측정한다. 상기 제어기는 상기 테스트 전압의 값은 물론이며 이 전류 값을 메모리에 저장한다.

상기 단계는 전압의 범위에 걸쳐서 복수의 전압들에 대해서 반복된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 이것이 전압들의 범위에 걸쳐서 측정된 전류들의 기록을 구비한 메모리의 결과가 된다는 것을 이해할 것이다. 바람직한 실시예에서, 전압들의 상기 범위는 상기 전송기의 동작 전압 주변에 대체적으로 중심을 두도록 선택된다.

상기 제어기는 그러면 상기 정상 상태 전류와 상기 테스트 전압 사이의 관계를 판별하기 위해서 상기 기록을 분석한다. 상기 제어기는 함수 분석의 어떤 적합한 방법에 의해서 상기 관계를 판별한다. 상기 제어기는 분석의 품질을 향상시키기 위해서 상기 데이터를 평탄화하거나 또는 평균화하도록 구성될 수 있을 것이다. 바람직한 실시예에서, 상기 제어기는 비례 상수를 결정하기 위해서 상기 데이터의 선형 회귀 분석을 수행한다. 도 5는 두 개의 예시의 데이터 세트들을 수직 축 상에는 전류 그리고 수평 축 상에는 전압으로 보여준다. 제1 데이터 세트에서, 양의 기울기, 즉, 상기 비례 상수는 양이라는 것을 알 수 있다. 반대로, 상기 제2 데이터 세트는 음의 기울기, 즉, 상기 비례 상수는 음인 것을 보여준다

수신기가 존재한다면, 그러면 상기 수신기는 일정한 전력 부하로서 행동할 것이며, 그래서 구동 전압에서의 약간의 증가는 끌려오는 전력의 양에 영향을 주지 않을 것이다. 그러므로, 상기 컨버터에 의해서 끌려오는 상기 전류는 인가된 전압이 증가함에 따라서 감소할 것이다 (cf. P = VI). 반대로, (금속 조각과 같은) 비-수신기 행동은 일정한 저항 부하로서 행동할 것이며, 그래서 구동 전압에서의 약간의 증가는 끌려오는 전력의 양을 증가시킬 것이다. 그러므로, 상기 컨버터로 흐르는 전류 또한 증가할 것이다 (cf. I = V/R).

위에서 설명된 비례 상수는 그래서 비-수신기 행동의 존재에 관한 표시기로서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 제어기는 특정 문턱 위의 값을 가진 (즉, '충분하게 양인') 비례 상수만이 비-수신기 행동의 존재에 관한 표시인 것으로 여겨지도록 조정될 수 있을 것이다.

상기 비례 상수가 충분하게 양이 아니라고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 비-수신기 행동이 상기 전송기의 범위 내에 있지 않을 수 있을 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행한다:

상기 비례 상수가 충분하게 양이라고 상기 제어기가 판별한다면, 그러면 비-수신기 행동 (즉, 기생 부하)이 상기 전송기의 범위 내에 존재할 수 있을 것이라는 가능성이 존재하며, 그래서 상기 제어기는 다음을 수행한다:

- 상기 전송기를 스위치 오프한다.

본 발명이 본 발명의 실시예들의 설명에 의해서 예시되었으며, 그리고 그 실시예들은 상세하게 설명되었지만, 첨부된 청구항들의 범위를 어떤 방식이건 그런 상세한 내용으로 제한하거나 한정하는 것은 본 출원인의 의도가 아니다. 추가의 유리함들 및 수정들은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게는 쉽게 나타날 것이다. 그러므로, 가장 넓은 모습들에 있는 본 발명은 보여지고 설명된 특정 상세한 내용들, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 예시적인 예들로 제한되지 않는다. 따라서, 본 출원인의 일반적인 특허적인 개념의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않으면서도 그런 상세한 내용들로부터 이탈된 것이 만들어질 수 있을 것이다.

Claims

유도 결합 전력 전송 시스템에서 수신기의 존재를 탐지하는 방법으로서, 상기 시스템은 전송기를 포함하며, 상기 전송기는:
a. 교번 자기장을 생성하기 위한 인덕터;
b. 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하기 위한 컨버터; 그리고
c. 상기 컨버터로 공급된 전류를 측정하기 위한 센서를 포함하며,
상기 방법은:
i. 제1 주파수에서 상기 컨버터를 스위치 온 하는 단계;
ii. 유입 기간 동안에 상기 전류의 진폭을 측정하는 단계; 및
iii. 수신기가 존재한다는 것을 상기 진폭이 표시하는가의 여부를 판별하는 단계를 포함하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제1항에 있어서,
상기 인덕터는 코일인, 수신기 존재 탐지 방법.
제1항에 있어서,
상기 컨버터는 제어기에 연결된, 수신기 존재 탐지 방법.
제3항에 있어서,
상기 제어기는 원하는 주파수의 교류 전류를 공급하기 위해서 상기 컨버터를 제어하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제1항에 있어서,
상기 컨버터는 비-공진 하프 브리지 컨버터인, 수신기 존재 탐지 방법.
제1항에 있어서, 상기 방법은,
상기 유도 결합된 전력 전송 시스템에 존재하는 커패시터들에서 바이어스 (bias)들을 제거하기 위해서, 상기 제1 주파수보다 더 높은 비-공진 주파수를 가진 교류 전류를 공급하기 위해 상기 컨버터를 초기에 제어하는 단계를 포함하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제6항에 있어서,
상기 비-공진 주파수는 1 내지 10 MHz 사이에 있는, 수신기 존재 탐지 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 주파수는 100 내지 1,000 MHz 사이에 있는, 수신기 존재 탐지 방법.
제1항에 있어서,
상기 센서는 상기 유입 기간 동안에 하나 이상의 피크 진폭들을 측정하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제1항에 있어서,
상기 센서는 제어기에 연결된, 수신기 존재 탐지 방법.
제10항에 있어서,
상기 제어기는 상기 피크 진폭들 하나의 진폭이 크기 문턱 (magnitude threshold)을 초과한다면 잠재적인 수신기가 존재하는지의 여부를 판별하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제10항에 있어서,
상기 제어기는 상기 전송기에서 과도 전류들의 특성인 피크 진폭들을 무시하도록 구성된, 수신기 존재 탐지 방법.
제1항에 있어서,
상기 방법은,
i. 전력이 상기 수신기로 전송되도록 상기 컨버터를 제어하는 단계;
ii. 수신기의 존재를 검증하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iii. 상기 수신기가 상기 유도 결합 전력 전송 시스템과 호환하는 수신기인가의 여부를 식별하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iv. 상기 전송기를 대기 모드로 스위치하는 단계; 또는
v. 상기 전송기를 스위치 오프하는 단계;
중 하나 이상의 추가의 단계를 제1항의 단계 (iii)의 결과를 기초로 하여 진행하는 단계를 포함하는, 수신기 존재 탐지 방법.
유도 결합 전력 전송 시스템에서 수신기를 탐지하는 방법으로서, 상기 시스템은:
a. 교번 자기장을 생성하기 위한 인덕터;
b. 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하기 위한 컨버터; 그리고
c. 상기 컨버터로 공급된 전류를 측정하기 위한 센서를 포함하며,
상기 방법은:
i. 주파수 범위 내의 복수의 주파수들에서 상기 컨버터를 스위치 온 하는 단계;
ii. 상기 주파수 범위 내 각 주파수에 대해서 유입 기간 동안에 상기 전류의 피크 진폭을 측정하는 단계;
iii. 최대가 존재하는가의 여부를 확립하기 위해서, 상기 측정된 피크 진폭들을 상기 주파수 범위에 걸쳐서 분석하는 단계; 및
iv. 미리 정해진 파라미터를 충족하는 상기 최대를 기초로 하여 수신기를 탐지하는 단계를 포함하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 인덕터는 코일인, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 컨버터는 제어기에 연결된, 수신기 존재 탐지 방법.
제16항에 있어서,
상기 제어기는 원하는 주파수의 교류 전류를 상기 인덕터로 공급하기 위해서 상기 컨버터를 제어하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 컨버터는 비-공진 하프 브리지 컨버터인, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 복수의 주파수들 각각에서 상기 컨버터를 스위치 온 하기 이전에, 상기 유도 결합 전력 전송기 시스템에 존재하는 커패시터들에서 바이어스를 제거하기 위해서 상기 주파수 범위보다 더 높은 비-공진 주파수를 가진 교류 전류를 공급하도록 상기 컨버터를 제어하는 단계를 포함하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제19항에 있어서,
상기 비-공진 주파수는 1 내지 10 MHz 사이에 있는, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 센서는 상기 복수의 주파수들 각각에 대해서 유입 기간 동안에 하나 이상의 피크 진폭들을 측정하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 센서는 제어기에 연결된, 수신기 존재 탐지 방법.
제22항에 있어서,
상기 제어기는 상기 전송기에서 과도 전류들의 특성인 피크 진폭들을 무시하도록 구성된, 수신기 존재 탐지 방법.
제22항에 있어서,
상기 측정된 피크 진폭들은 상기 제어기에 의해서 분석된, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 주파수 범위는 100 내지 1,000 MHz 사이에 있는, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 방법은 최대의 폭, 상기 최대의 피크의 크기 그리고 그 최대가 발생하는 주파수를 포함하는, 최대들의 특성들을 판별하는 단계를 포함하는, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 미리 정해진 파라미터는 상기 최대가 발생하는 주파수인, 수신기 존재 탐지 방법.
제27항에 있어서,
상기 최대가 발생하는 주파수가 약 140 kHz 이면, 수신기가 식별되는, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 미리 정해진 파라미터는 상기 최대의 폭인, 수신기 존재 탐지 방법.
제29항에 있어서,
상기 최대의 상기 폭은 50 kHz가 넘는, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 미리 정해진 파라미터는 상기 최대의 피크의 크기인, 수신기 존재 탐지 방법.
제14항에 있어서,
상기 방법은,
i. 전력이 상기 수신기로 전송되도록 상기 컨버터를 제어하는 단계;
ii. 수신기의 존재를 검증하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iii. 상기 수신기가 상기 유도 결합 전력 전송 시스템과 호환하는 수신기인가의 여부를 식별하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iv. 상기 전송기를 대기 모드로 스위치하는 단계; 또는
v. 상기 전송기를 스위치 오프하는 단계;
중 하나 이상의 추가의 단계를 제14항의 단계 (iv)의 결과를 기초로 하여 진행하는 단계를 포함하는, 수신기 존재 탐지 방법.
유도 결합 전력 전송 시스템에서 수신기의 부재를 탐지하는 방법으로서, 상기 시스템은 전송기를 포함하며, 상기 전송기는;
a. 교번 자기장을 생성하기 위한 인덕터;
b. 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하기 위한 컨버터; 그리고
c. 상기 컨버터로 공급된 전류를 측정하기 위한 센서를 포함하며,
상기 방법은:
i. 제1 전압에서 전력을 전송하기 위해서 상기 전송기를 제어하는 단계;
ii. 상기 전압을 제2 전압으로 증가시키는 단계;
iii. 유입 기간 동안에 상기 전류의 진폭을 측정하는 단계;
iv. 수신기가 존재하는가를 상기 진폭이 표시하는가의 여부를 판별하는 단계를 포함하는, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 인덕터는 코일인, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 컨버터는 제어기에 연결된, 수신기 부재 탐지 방법.
제35항에 있어서,
상기 제어기는 원하는 전압의 교류 전류를 공급하기 위해서 상기 컨버터를 제어하는, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 컨버터는 푸시-풀 (push-pull) 컨버터인, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 제1 전압은 20 내지 30 볼트 사이인, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 제2 전압은 상기 제1 전압보다 4% 더 큰 것보다는 더 작은, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 방법은 전압을 상기 제2 전압으로 증가시키기 이전에 전압을 제3 전압으로 감소시키는 단계를 포함하는, 수신기 부재 탐지 방법.
제40항에 있어서,
상기 제3 전압은 상기 제1 전압보다 4% 더 작은 것보다 더 작은, 수신기 부재 탐지 방법.
제40항에 있어서,
상기 제2 전압은 상기 제3 전압보다 더 크며 그리고 상기 제1 전압보다 4% 더 큰 것보다는 더 작은, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 센서는 상기 유입 기간 동안에 하나 이상의 피크 크기들을 측정하는, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 센서는 제어기에 연결된, 수신기 부재 탐지 방법.
제44항에 있어서,
상기 제어기는 상기 피크 진폭 중 하나의 크기가 크기 문턱을 초과한다면 잠재적인 수신기가 존재하는지의 여부를 판별하는, 수신기 부재 탐지 방법.
제44항에 있어서,
상기 제어기는 상기 전송기에서 과도 전류들의 특성인 피크 진폭들을 무시하도록 구성된, 수신기 부재 탐지 방법.
제33항에 있어서,
상기 방법은,
i. 전력이 상기 수신기로 전송되도록 상기 컨버터를 제어하는 단계;
ii. 수신기의 존재를 검증하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iii. 상기 수신기가 상기 유도 결합 전력 전송 시스템과 호환하는 수신기인가의 여부를 식별하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iv. 상기 전송기를 대기 모드로 스위치하는 단계; 또는
v. 상기 전송기를 스위치 오프하는 단계;
중 하나 이상의 추가의 단계를 제33항의 단계 (iv)의 결과를 기초로 하여 진행하는 단계를 포함하는, 수신기 부재 탐지 방법.
제40항에 있어서,
상기 제3 전압은 0이며, 그리고
상기 컨버터의 전압은 테스트 기간 동안에는 상기 제3 전압에서 유지되며 그리고 그 후 상기 제2 전압으로 증가되며, 그리고
제33항의 단계들은 제1 테스트 기간으로부터 제2 테스트 기간까지의 범위에서 길이가 증가하는 복수의 테스트 기간들 동안 반복되는, 수신기 부재 탐지 방법.
제48항에 있어서,
상기 제1 테스트 기간은 상기 컨버터의 전압이 상기 제1 전압 또는 상기 제2 전압에 있을 때에 전력 전송 상에 무시할 수 있는 영향을 가지기 위해 충분하게 짧은, 수신기 부재 탐지 방법.
제48항에 있어서,
상기 제2 테스트 기간은 제33항의 단계 (iii) 동안에 적합한 유입 전류가 관찰될 수 있도록 충분하게 긴, 수신기 부재 탐지 방법.
유도 결합 전력 전송 시스템에서 비-수신기 행동을 탐지하기 위한 방법으로서, 상기 시스템은 전송기를 포함하며, 상기 전송기는:
a. 교번 자기장을 생성하기 위한 인덕터;
b. 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하기 위한 컨버터; 그리고
c. 상기 컨버터로 공급된 전류를 측정하기 위한 센서를 포함하며,
상기 방법은:
i. 상기 인덕터로 전류를 공급하여, 존재할 수 있을 수신기와 공진하는 제1 주파수의 교번 자기장을 그 인덕터가 생성할 수 있도록 하는 단계;
ii. 상기 컨버터로 공급된 제1 전류를 측정하는 단계;
iii. 상기 인덕터로 전류를 공급하여, 존재할 수 있을 수신기와 여전히 실질적으로 공진하는 제2 주파수의 교번 자기장을 그 인덕터가 생성할 수 있도록 하는 단계;
iii. 상기 컨버터로 공급된 제2 전류를 측정하는 단계;
iv. 인덕터 주파수에서의 변화를 측정된 전류에서의 변화와 비교하는 단계; 및
v. 상기 비교를 기초로 하여 비-수신기 행동을 탐지하는 단계를 포함하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 인덕터는 코일인, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 컨버터는 제어기에 연결된, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제53항에 있어서,
상기 제어기는 원하는 주파수의 교류 전류를 공급하기 위해서 상기 컨버터를 제어하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 컨버터는 비-공진 하프 브리지 컨버터인, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 제1 주파수는 100 내지 1,000 MHz 사이에 있는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 제2 주파수는 상기 제1 주파수와는 4% 상이한 것보다 더 작게 차이가 나는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 방법은 상기 제1 주파수 및 제2 주파수 사이의 복수의 주파수들에 대해서 상기 컨버터로 공급된 전류를 측정하는 단계를 포함하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 센서는 정상 상태 전류의 크기를 측정하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 센서는 제어기에 연결된, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제60항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 측정된 전류의 크기와 상기 인덕터 주파수 사이에 역의 관계가 존재한다면 비-수신기 행동이 존재한다고 판별하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제51항에 있어서,
상기 방법은,
i. 전력이 상기 수신기로 전송되도록 상기 컨버터를 제어하는 것을 계속하는 단계;
ii. 수신기의 존재를 검증하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iii. 상기 수신기가 상기 유도 결합 전력 전송 시스템과 호환하는 수신기인가의 여부를 식별하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iv. 상기 전송기를 대기 모드로 스위치하는 단계; 또는
v. 상기 전송기를 스위치 오프하는 단계;
중 하나 이상의 추가의 단계를 제51항의 단계 (v)의 결과를 기초로 하여 진행하는 단계를 포함하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
유도 결합 전력 전송 시스템에서 비-수신기 행동을 탐지하기 위한 방법으로서, 상기 시스템은 전송기를 포함하며, 상기 전송기는:
a. 교번 자기장을 생성하기 위한 인덕터;
b. 상기 인덕터로 교류 전류를 공급하기 위한 컨버터; 그리고
c. 상기 컨버터로 공급된 전류를 측정하기 위한 센서를 포함하며,
상기 방법은:
i. 존재할 수 있을 수신기로 전력이 전송되도록 하기 위해서 제1 전압에서 상기 인덕터로 전류를 공급하는 단계;
ii. 상기 컨버터로 공급된 제1 전류를 측정하는 단계;
iii. 존재할 수 있을 수신기로 실질적으로 전력이 전송되도록 하기 위해서 제2 전압에서 상기 인덕터로 전류를 공급하는 단계;
iii. 상기 컨버터로 공급된 제2 전류를 측정하는 단계;
iv. 전압에서의 변화를 측정된 전류에서의 변화와 비교하는 단계; 그리고
v. 상기 비교를 기초로 하여 잠재적인 수신기를 식별하는 단계;를 포함하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 인덕터는 코일인, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 컨버터는 제어기에 연결된, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제65항에 있어서,
상기 제어기는 원하는 전압의 교류 전류를 공급하기 위해서 상기 컨버터를 제어하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 컨버터는 푸시-풀 (push-pull) 컨버터인, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 제1 전압은 20 내지 30 볼트 사이인, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 제2 전압은 상기 제1 전압과 4% 상이한 것보다 더 작게 차이가 나는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 방법은 상기 제1 전압과 상기 제2 전압 사이의 복수의 전압들에 대해서 상기 컨버터로 공급된 전류를 측정하는 단계를 포함하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 센서는 정상 상태 전류의 크기를 측정하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 센서는 제어기에 연결된, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 측정된 전류의 크기와 상기 인덕터 전압 사이에 직접적인 관계가 있다면 비-수신기 행동이 존재한다고 판별하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.
제63항에 있어서,
상기 방법은,
i. 전력이 상기 수신기로 전송되도록 상기 컨버터를 제어하는 것을 계속하는 단계;
ii. 수신기의 존재를 검증하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iii. 상기 수신기가 상기 유도 결합 전력 전송 시스템과 호환하는 수신기인가의 여부를 식별하기 위해서 추가의 테스트들을 수행하는 단계;
iv. 상기 전송기를 대기 모드로 스위치하는 단계; 또는
v. 상기 전송기를 스위치 오프하는 단계;
중 하나 이상의 추가의 단계를 제63항의 단계 (v)의 결과를 기초로 하여 진행하는 단계를 포함하는, 비-수신기 행동 탐지 방법.