KR20160042117A - 무선 충전 디바이스 - Google Patents

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KR20160042117A
KR20160042117A KR1020167006520A KR20167006520A KR20160042117A KR 20160042117 A KR20160042117 A KR 20160042117A KR 1020167006520 A KR1020167006520 A KR 1020167006520A KR 20167006520 A KR20167006520 A KR 20167006520A KR 20160042117 A KR20160042117 A KR 20160042117A
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아사프 마노바-엘시보니
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휴마복스 엘티디.
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Abstract

무선 충전 디바이스는, 적어도 하나의 송신 안테나에 연결되며, 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하도록 동작할 수 있는 송신기; 전자기 방사를 충전 구역으로 한정하도록 적응된 전도성 구조체; 및 송신기와 적어도 하나의 송신 안테나 사이의 임피던스 불일치의 정도를 검출하기 위한 검출기를 포함한다. 무선 충전 디바이스와 함께 사용하기 위한 수신기 및 무선 충전 시스템이 또한 개시된다.

Description

무선 충전 디바이스{WIRELESS CHARGING DEVICE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 PCT 출원은, "High Efficient Charging System Based On Electromagnetic Parameters Analysis And Method Of Use"라는 명칭으로 2013년 8월 15일자로 출원된 미국 가특허 출원 61/866,337호 및, "Method And Apparatus For Efficient Delivery Of RF Energy In A Wireless Charging Device"이라는 명칭으로 2014년 6월 1일자로 출원된 미국 가특허 출원 62/006,209호에 대한 우선권을 주장하며, 이들의 출원일들 및 전체 개시내용이 전체적으로 본원에 참조로써 포함된다.
기술분야
본 발명은 전반적으로 디바이스의 무선 충전에 관한 것이며, 더 구체적으로, 송신 디바이스로부터 충전될 수신 디바이스로 라디오 주파수 신호를 사용하여 에너지를 효율적으로 전달하는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 무선 충전 디바이스와 함께 사용하기 위한 수신기에 관한 것이며, 및 무선 충전 디바이스 및 수신기를 포함하는 무선 충전 시스템에 관한 것이다.
무선 충전 시스템들은, 충전가능 디바이스 내에 내장될 수 있거나 또는 충전가능 디바이스에 대한 충전이 요구될 때 이러한 디바이스에 연결될 수 있는 수신 유닛과 송신 유닛 사이에서의 라디오 주파수 전자기장에 의한 에너지의 전파를 이용한다. 수신 유닛은 전자기장 내에서 변화하는 전력 레벨들 및 송신 유닛에 대한 변화하는 거리에 대처해야만 한다.
일반적으로 수신 유닛의 임피던스는, 수신 유닛과 송신 유닛 사이의 변화하는 거리에 의해 초래될 수 있는 전력 레벨들의 변화 및/또는 수신 안테나의 임피던스의 변화들을 보상하기 위하여 변화된다. 다른 가능성은, 수신 디바이스가 충전 프로세스 전체에 걸쳐 충전 전류 및 전압을 제어하기 위한 충전 관리 유닛을 포함하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 송신 안테나에 연결되며, 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하도록 동작할 수 있는 송신기; 전자기 방사를 충전 구역으로 한정하도록 적응된 전도성 구조체; 및 송신기와 적어도 하나의 송신 안테나 사이의 임피던스 불일치의 정도를 검출하기 위한 검출기를 포함하는 무선 충전 디바이스가 제공된다.
송신기와 적어도 하나의 송신 안테나 사이의 임피던스 불일치의 정도를 측정함으로써, 송신기는 전체 무선 충전 시스템 전체에 걸친 임피던스 불일치들을 검출할 수 있다. 이는, 송신기가, 예를 들어, 수신기 그 자체 내의 어떠한 지능을 요구하지 않으면서 배터리 충전 상태의 변화들에 기인하여 수신기 내에서 발생하는 변화들을 고려할 수 있게 한다. 따라서, 수신기는 희망되는 경우 완전히 비-능동적일 수 있다.
"한정"은, 전자기 방사가 자유 공간에서 전파하는 경우 전자기 방사가 충전 구역을 넘어 전파하였을 것을, 전자기 방사가 자유롭게 충전 구역을 넘어 전파하지 않는다는 것을 의미한다. 예를 들어, 전도성 구조체가 패러데이 케이지(Faraday cage)인 경우에 그러한 경우일 수 있지만, 반드시 어떠한 전자기 방사도 충전 구역을 넘어 전파하지 않는다는 것을 의미하지는 않는다.
일 실시예에 있어, 전도성 구조체는, 그 안에 적어도 하나의 송신 안테나가 위치된 라디오주파수 차폐형 구조체이며, 충전 구역은 라디오주파수 차폐형 구조체의 내부 체적 내에 위치된다.
라디오 주파수 차폐형 구조체는 충전 구역 내로의 충전될 디바이스의 도입을 허용하기 위한 착탈가능 부분을 가질 수 있다. 라디오주파수 구조체는 패러데이 케이지일 수 있다. 충전 구역은 전체 내부 체적을 점유하거나 또는 이의 일 부분만을 점유할 수 있다. 충전될 디바이스는 일반적으로, 라디오주파수 차폐형 구조체의 내부 체적 내로 도입되기 전에 전자기 방사를 수신하기 위한 수신기에 연결될 것이다.
다른 실시예에 있어, 전도성 구조체는 부분적으로 밀폐된(enclosed) 체적을 규정(define)하며, 부분적으로 밀폐된 체적은 그 내부에 적어도 하나의 송신 안테나가 위치되고, 부분적으로 밀폐된 체적 내로의 충전될 디바이스의 도입을 가능하게 하는 개방 영역을 가지며, 충전 체적은 부분적으로 밀폐된 체적의 적어도 부분을 점유한다.
(이하에서 "충전 구역"으로도 표현되는) 충전 체적은 부분적으로 밀폐된 체적 내에 전체적으로 위치될 수 있거나, 또는 충전 체적이, 예를 들어, 개방 영역 부근에서 부분적으로 밀폐된 체적을 넘어 연장할 수도 있다.
또 다른 실시예에 있어, 전도성 구조체는 그 위에 적어도 하나의 송신 안테나가 위치되어 충전 구역이 적어도 하나의 송신 안테나를 둘러싸는 체적을 점유하는 평면 구조체이다.
충전될 디바이스는 충전 구역 내의 평면 구조체 상에 위치될 수 있다. 충전 구역이 전체적으로 평면 구조체 위에 존재할 수 있다. 대안적으로, 충전 구역은 평면 구조체의 에지(edge)까지 또는 이를 넘어 연장할 수 있다.
충전 구역은 바람직하게, 그 안에서 전자기 방사가 충전 구역의 나머지 부분에 비하여 집중되는 영역을 포함할 수 있다. 우리는 이러한 영역을 최대 에너지 체적(maximal energy volume; MEV)으로서 지칭하며, 이는 그 내용이 본원에 참조로써 포함되며 WO2013/179284호로서 공개된 본 출원인의 PCT 출원에서 더 상세하게 설명되며 그리고 본 문서에서 이하에서 설명된다.
적어도 하나의 안테나는 안테나들의 어레이를 포함할 수 있으며, 이들의 각각은 충전 구역을 수정하기 위하여 전자기 방사를 방출하기 위해 선택될 수 있다.
어레이의 각각의 안테나는 송신기 내의 전용 전력 증폭기에 연결될 수 있다. 대안적으로, 어레이의 각각의 안테나는 단일 전력 증폭기에 스위칭이 가능하게(swichably) 연결될 수 있다. 충전 구역의 수정은 충전 구역의 위치 및/또는 형상에 대한 수정들을 수반할 수 있다.
적어도 하나의 안테나는, 이의 임피던스가 충전 구역을 수정하기 위하여 변화할 수 있는 적응성 임피던스 송신 안테나일 수 있다.
충전 구역의 수정은 충전 구역의 위치 및/또는 형상에 대한 수정들을 수반할 수 있다.
이상에서 언급된 바와 같은 충전 구역의 수정은 송신 안테나와 수신기 사이의 결합의 정도에 영향을 준다. 따라서, 디바이스는 송신 안테나에 대한 수신기의 정확한 배치를 요구하지 않고 송신기와 수신기 사이의 결합의 강도를 증강할 수 있으며, 주변 온도의 변화들 또는 충전 구역 내의 기생(즉, 비-충전가능) 부하의 존재와 같은 다른 인자들을 고려할 수 있다.
검출기는 전형적으로, 적어도 하나의 송신 안테나로 송신되는 입사 전력 및 적어도 하나의 송신 안테나로부터 수신되는 반사된 전력을 모니터링하며, 이들의 비율은 송신기와 적어도 하나의 송신 안테나 사이의 임피던스 불일치를 나타낸다.
반사된 전력 대 입사 전력의 비율은 반사 계수 S11과 동일하다. 비율은 제어기에 의해 계산될 수 있거나 또는 검출기 자체에 의해 도출될 수 있으며, 진폭 및/또는 위상, 또는 이들 둘 모두에 의해 언급될 수 있다.
무선 충전 디바이스는 전형적으로, 검출기로부터 임피던스 불일치의 정도를 나타내는 신호를 수신하기 위하여 검출기에 연결된 제어기를 더 포함한다.
제어기는, 임피던스 불일치의 정도로부터 반사 계수 S11을 계산하는 것에 응답하고, 반사 계수 S11이 문턱 값 이상으로 상승하는 경우 디바이스가 충전 구역 내의 충전될 디바이스의 부존재를 나타내게끔 하도록 적응될 수 있다. 임피던스 불일치가 떨어짐에 따라, S11의 값이 상승하고 0 데시벨로 향하는 경향이 있다. 이는, 이것이 송신된 에너지에 대한 반사된 에너지의 비율의 로그이기 때문이다. 이러한 2개의 수량들이 가까워짐에 따라, S11의 값은 0 데시벨이 되는 경향이 있다.
제어기는, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 주파수 범위에 걸쳐 전자기 방사를 방출하게끔 하는 송신 주파수를 변화시키고, 주파수 범위에 걸쳐 복수의 주파수들에서의 임피던스 불일치의 정도를 측정함으로써, 문턱 값 아래로 떨어지는 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응될 수 있다.
문턱 값은 충전 디바이스의 설정의 부분일 수 있는 미리 결정된 값이다. 대안적으로, 문턱 값은 충전 세션의 상태에 따라 제어기에 의해 설정될 수 있다.
S11 파라미터는 다양한 방식들로 문헌 내에서 설명된다. 본 발명에 따르면, S11은 수신된 전력과 입사 전력 사이의 로그함수적 비율로서 표현된다. 따라서, 문턱 값은 또한 로그 스케일(scale)로서 표현되며, 문턱 값 아래의 또는 이를 넘는 값들에 대해 이루어지는 언급들이 또한 동일한 로그 스케일을 지칭한다. 따라서, 반사 계수 S11은 일반적으로 임피던스 불일치의 정도의 측정으로서 사용된다.
제어기는, 디바이스가 충전 구역 내의 비-충전가능 기생 부하의 존재를 표시하게끔 함으로써 복수의 주파수들 중 적어도 일부에서 문턱 값 아래로 떨어지는 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응될 수 있다. 따라서, 제어기는 복수의 주파수들의 각각에서 문턱 값 아래로 떨어지는 임피던스 불일치의 정도에 이러한 방식으로 응답하도록 적응될 수 있다.
제어기는, 충전 프로세스를 개시함으로써 주파수 범위보다 더 협소한 주파수 영역 내의 복수의 주파수들의 세트의 각각에서 문턱값 아래로 떨어지는 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응될 수 있다. 주파수 영역은 주파수 범위 내의 주파수들의 연속적인 확산(spread)를 정의한다.
이러한 경우에 있어, 제어기는, 임피던스 불일치의 정도가 피크(peak)를 나타내는 전력 레벨을 결정하고 그런 다음 전력 레벨을 그 값으로 설정하기 위하여 임피던스 불일치의 정도를 모니터링하면서, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 전력 레벨을 수정하기 위하여 충전 프로세스를 개시하도록 더 적응될 수 있다.
또한, 제어기는 충전 프로세스 동안 임피던스 불일치의 정도를 모니터링하고 다음의 방식들 중 적어도 하나의 방식으로 임피던스 불일치의 정도의 변화들에 응답하도록 적응될 수 있다: a) 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 전력 레벨을 변화시킴으로써; b) 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 주파수를 변화시킴으로써; c) 송신기 및 송신 안테나의 임피던스를 매칭시키기 위하여 송신기 및 송신 안테나에 연결된 적응성 임피던스 매칭 유닛을 제어함으로써; 및 d) 안테나 어레이의 적어도 하나의 안테나를 송신기에 연결함으로써 및/또는 적응성 임피던스 안테나의 임피던스를 적응시킴으로써.
예로서, 무선 충전 디바이스에 전자기적으로 결합된 수신기에 연결된 배터리의 충전이 진행됨에 따라, 임피던스 불일치는 전형적으로 증가하며, 제어기는, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 전력 레벨 및/또는 적응성 임피던스 매칭을 변화/수정함으로써 이에 응답할 수 있다.
제어기는 다중 디바이스 충전 프로세스를 개시함으로써, 복수의 주파수들의 2개의 세트들의 각각에서 문턱값 아래로 떨어지는 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응될 수 있으며, 각각의 세트는 주파수 범위보다 더 협소한 주파수 영역이다.
이러한 경우에 있어, 제어기는, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 전력 레벨 및 주파수를 임피던스 불일치가 피크를 나타내는 각각의 세트 내의 주파수 값들 사이의 값으로 설정하기 위하여 충전 프로세스를 개시하도록 더 적응될 수 있다. 주파수 및 전력 레벨의 변화에 더하여, 제어기는 송신기와 송신 안테나 사이의 적응성 임피던스 매칭을 추가로 조정할 수 있거나 및/또는 이러한 안테나가 충전 디바이스 내에 통합될 때 적응성 임피던스 안테나의 임피던스를 추가로 적응시킬 수 있다.
제어기는, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 전력 레벨 및 주파수를 2개의 피크들 중 다른 피크보다 하나의 피크에 더 가까운 값으로 조정함으로써 및/또는 적응성 임피던스 안테나의 임피던스를 적응시킴으로써 임피던스 불일치의 변화들에 응답하도록 더 적응될 수 있다.
제어기는, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 전력 레벨을, 전력 레벨을 시작 값으로 복귀시키기 전에 시간의 미리 규정된 기간 동안 시작 값으로부터 감소시키도록 더 적응될 수 있다.
이는, 이와 수신기 사이의 어떠한 상호작용 없이, 무선 충전 디바이스로부터의 삽입 손실 S21의 측정을 전적으로 가능하게 하며, 이는 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 제 2 측면에 있어, 충전가능 유닛을 충전하기 위한 무선 충전 디바이스가 제공되며, 상기 디바이스는, 충전가능 유닛에 에너지를 송신하기 위한 송신 안테나에 연결된 전력 송신기, 송신 안테나의 반사 계수 S11을 모니터링하기 위한 모니터, 다음의 방식들 중 적어도 하나의 방식으로 모니터링된 S11에 응답하도록 적응된 제어기를 포함하며, 다음의 방식들은: a) 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 에너지를 송신하게끔 하는 전력 레벨을 변화시킴으로써; b) 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 에너지를 송신하게끔 하는 주파수를 변화시킴으로써; c) 송신기 및 송신 안테나의 임피던스를 매칭시키기 위하여 송신기 및 송신 안테나에 연결된 적응성 임피던스 매칭 유닛을 제어함으로써; 및 d) 안테나 어레이의 적어도 하나의 안테나를 송신기에 연결함으로써 및/또는 전력 송신기에 연결된 적응성 임피던스 안테나의 임피던스를 적응시킴으로써를 포함한다.
본 발명의 제 3 측면에 있어서, 제 1 및 제 2 측면들 중 하나에 따른 무선 충전 디바이스와 함께 사용하기 위한 수신기가 제공되며, 상기 수신기는, 수신 안테나, 수신 안테나로부터 전기 신호를 수신하고 전기 신호를 부하를 충전하거나 부하에 전력을 공급하기에 적합한 형태로 조절(condition)하도록 적응된 전력 조절 회로, 및 사용시 전력 조절 회로를 부하에 연결하기 위한 커넥터를 포함한다.
전형적으로, 전력 조절 회로는 교류(alternative current; AC) 전기 신호를 배터리를 충전하기에 적합한 직류(direct current; DC)로 조절한다.
전력 조절 회로는 오로지 수동 전기 컴포넌트들만을 갖는 임피던스 매칭 회로를 포함할 수 있다.
수신기는, 전력 조절 회로에 의한 수신 안테나로부터의 전기 출력의 수신을 중단하기 위한 스위치를 더 포함할 수 있다.
이는, 이와 수신기 사이의 어떠한 상호작용 없이, 무선 충전 디바이스로부터의 삽입 손실 S21의 측정을 전적으로 가능하게 하는 다른 방식이며, 이는 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 제 4 측면에 있어서, 제 1 및 제 2 측면들 중 하나에 따른 무선 충전 디바이스 및 제 3 측면에 따른 적어도 하나의 수신기를 포함하는 무선 충전 시스템이 제공된다.
충전 구역은, 그 안에서 전자기 방사가 충전 구역의 나머지 부분에 비하여 집중되는 영역을 포함한다.
이러한 영역이 이상에서 언급된 최대 에너지 체적이다. 이는, 충전 구역 내에서의 수신 유닛의 위치에 따라, 수신기에 의해 수신되는 전력 레벨 및 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 주파수에 대한 변화들 및 송신기와 송신 안테나 사이의 임피던스 불일치의 정도에 따라, 및/또는 충전 프로세스 동안 적응성 임피던스 안테나의 적응된 임피던스에 따라 (충전 구역과 함께) 형상을 움직이거나 및/또는 변화시킨다.
무선 충전 디바이스 내의 제어기는, 임피던스 불일치의 정도의 변화들을 모니터링함으로써 수신기에 연결된 충전가능 유닛 내의 배터리의 충전 상태를 모니터링하고, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 주파수 및/또는 전력 레벨을 변화시키거나 및/또는 적응성 임피던스 안테나가 전자기 방사를 방출하게끔 적응시키며, 및/또는 송신기 및 송신 안테나의 임피던스를 매칭시키기 위하여 송신기 및 송신 안테나에 연결된 적응성 임피던스 매칭 유닛을 제어하도록 더 적응될 수 있다.
무선 충전 디바이스 내의 제어기는, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 전력 레벨을, 전력 레벨을 시작 값으로 복귀시키기 전에 시간의 미리 규정된 기간 동안 시작 값으로부터 감소시키도록 더 적응될 수 있다.
이는, 이와 수신기 사이의 어떠한 상호작용 없이, 무선 충전 디바이스로부터의 삽입 손실 S21의 측정을 전적으로 가능하게 하며, 이는 이하에서 더 상세하게 설명될 것이다.
무선 충전 디바이스 내의 제어기는, 미리 결정된 기간 이전의 S11의 값에 대한 미리 결정된 기간 이전의 및 미리 결정된 기간 동안의 S11의 값들의 차이의 비율을 계산함으로써 삽입 손실 S21 값을 결정하도록 적응될 수 있다. 미리 결정된 기간 동안의 그리고 미리 결정된 기간 이전의 S11의 값들의 차이는 충전되는 디바이스에 의해 실제 수신되는 에너지의 표시를 제공하며, 미리 결정된 기간 이전의 S11의 값에 대한 이러한 차이의 비율의 계산은 삽입 손실 S21의 표시를 야기한다.
본 발명은, (전형적으로 송신되는 전력과 반사되는 전력을 모니터링하고 분석하여) 임피던스 불일치의 정도를 검출함으로써, 2개 사이의 최적 결합을 보장하기 위하여 수신기로 송신되는 에너지의 전력 및/또는 주파수를 제어할 수 있으며, 그럼으로써 충전 유닛으로부터 수신기로의 효율적인 전력 전송을 보장할 수 있는 충전 유닛을 제공한다.
현재 이용가능한 해법들로 이러한 그리고 잠재적인 다른 문제들을 처리하기 위하여, 본원의 하나 이상의 구현예들은, 다른 가능한 이점들 중에서도 특히, 수신 유닛 내의 임의의 능동 컴포넌트들(CPU, 제어기, 등등)에 대한 필요성을 제거하는 충전 유닛들 및 충전가능 디바이스들에 대한 비-능동적이고 기본적인 설계들을 제공할 수 있는 방법들, 시스템들, 물품들 또는 제조품(manufacture)을 제공한다. 시스템 및 방법은, 수신 유닛 내에 능동 유닛들 또는 제어 유닛들을 포함해야 할 필요성 없이 수동적이고 기본적인 수신 유닛을 사용할 수 있다. 본원의 구현예들의 이점들은, 개선된 에너지 전송 효율성, 감소된 전력 소모, 및 충전 유닛뿐만 아니라 충전될 디바이스의 설계 및 회로부의 크기 및 복잡도의 감소를 포함할 수 있다.
본 명세서에 포함되며 본 명세서의 일 부분을 구성하는 첨부된 도면들은 본원에 개시된 내용의 특정 측면들을 도시하며, 설명과 함께 개시된 구현예들과 연관된 원리들 중 일부를 설명하는데 도움을 준다.
도 1은 디바이스를 무선 충전하기 위한 무선 충전 시스템의 컴포넌트들을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 2는 충전 대상 디바이스(device under charge) 또는 배터리가 충전 구역 내에 위치된 상태의 도 1의 무선 충전 시스템을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 3은 상세화된 컴포넌트 설명들을 갖는 도 1의 무선 충전 시스템을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 4a는 도 3의 폐쇄형(closed) 전도성 무선 충전 디바이스 구현을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 4b의 (1), 도 4b의 (2), 도 4c의 (1) 및 도 4c의 (2)는, 최대 에너지 체적 및 충전 구역의 크기, 형상 및 위치에 대하여 영향력을 가질 수 있는 주변의 환경적 인자들을 예시하는 개략적인 도면들이다.
도 5는 2개의 송신 서브-유닛들 및 2개의 송신 안테나들을 갖는 송신 유닛을 포함하는 충전 시스템을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 6은, 수신 안테나로부터 동일한 거리를 유지하면서 안테나의 크기 및 임피던스를 변경하는 것을 허용하도록 구성된 적응성 임피던스 송신 안테나를 포함하는 무선 충전 시스템을 예시하는 개략적인 도면이다.
도 7 내지 도 11은 도 1의 충전 시스템 셋업(setup)의 유닛 복귀 손실(units return loss)을 예시하는 그래프들 및 안테나 임피던스를 예시하는 스미스 차트(Smith chart)들이다.
도 12 내지 도 16은, 충전 대상 디바이스가 충적 구역 내에 위치된 도 2의 충전 시스템 셋업의 유닛 복귀 손실을 예시하는 그래프들 및 안테나 임피던스를 예시하는 스미스 차트들이다.
도 17a 및 도 17b는 각기, 도 1 및 도 2에 예시된 2개의 셋업들에 따른, 도 3의 충전 시스템의 수신 유닛과 송신 유닛 사이의 에너지 전송 효율을 예시하는 그래프들이다.
도 18 내지 도 26은, 서브 유닛들 둘 모두가 충전 구역 내에 위치되며, 송신 안테나들과 수신 안테나 사이에 상호 영향 및 결합이 존재할 때, 2개의 송신 서브 유닛들을 구비한 송신 안테나 어레이를 갖는 충전 시스템을 예시하는, 도 5의 충전 시스템 셋업의 유닛 복귀 손실을 예시하는 그래프들 및 안테나 임피던스를 예시하는 스미스 차트들이다.
도 27a 및 도 27b는 송신 유닛들과 수신 유닛들 사이의 에너지 전송 효율을 예시하는 개략적인 도면들이다.
도 28 내지 도 32는, 도 6의 충전 시스템 셋업의 유닛 복귀 손실을 예시하는 그래프들 및 안테나 임피던스를 예시하는 스미스 차트들이다.
도 33은 송신 유닛과 수신 유닛 사이의 에너지 전송 효율을 예시하는 그래프이다.
도 34 내지 도 38은, 시스템의 전자기 파라미터들이 모두 설정된 이후에 수행되는 적응성 임피던스 매칭 프로세스를 따르는 도 1의 무선 충전 시스템의 개략적인 예시들이다.
도 39 및 도 40은 복수의 충전 대상 디바이스들의 시나리오에서의, 2개의 수신기들에 대한 복귀 손실을 예시하는 그래프들이다.
도 41은 송신 유닛 복귀 손실을 예시하는 그래프이다.
도 42는 복귀 손실 다이어그램에 대한 수신 유닛들 둘 모두에 이상적인 공통 컴플라이언스 지점(common compliance point)을 예시하는 그래프이다.
실용적일 때, 유사한 참조 번호들은 유사한 구조체들, 특징부들, 또는 엘러먼트들을 나타낸다.
본원에 개시된 내용은 디바이스를 무선으로 충전하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 디바이스에 전력을 공급하기 위하여 라디오 주파수 에너지가 무선으로 전달될 수 있다. 전자기 에너지는 충전 유닛으로부터 송신될 수 있으며, 충전되는 디바이스에서 수신될 수 있고, 디바이스 상의 배터리를 충전하기에 적합한 직류(direct current; DC) 전압으로 변환될 수 있다. 에너지 전송 및 충전 프로세스 동안 에너지 손실을 최소화하기 위하여 무선 충전 시스템들에서의 전력 전송 효율을 개선할 필요성이 존재한다. 이는, 유닛으로부터 무선으로 충전되는 디바이스로의 충전을 수행하는 에너지 전송 프로세스를 제어하고 적응시킴으로써 구현될 수 있다.
전력 전송 효율은, 전자기 에너지를 수신하는 디바이스의 안테나에서의 임피던스를 다양한 입력 전력 레벨들에 맞추어 조정하기 위해 사용될 수 있는 적응성 임피던스 매칭 회로들을 사용하여 개선될 수 있다. 적응성 임피던스 매칭은, 최고의 RF 대 DC 변환 효율을 유지하기 위하여 그것의 최적 동작 지점으로 충전 유닛을 유지하기 위한 능동적인 절차들을 요구한다.
충전될 디바이스들 내의 수신 회로부의 전력 소모를 최소화하는 것뿐만 아니라, 무선 충전에서 사용되는 컴포넌트들 및 디바이스들의 복잡도를 최소화하기 위한 요구가 업계에 존재한다.
오로지 예로써 그리고 도면적 표현들인 첨부된 도면을 참조하여, 본원을 실시하는 하나의 방법의 설명이 이어진다.
도 1은 디바이스를 무선 충전하기 위한 무선 충전 시스템(100)의 컴포넌트들을 예시하는 개략적인 도면이다. 시스템(100)은 적어도 송신 유닛(101) 및 적어도 하나의 수신 유닛(102)을 포함할 수 있다.
송신 유닛(101)은 다른 디바이스를 무선으로 충전하는데 사용되는 충전 디바이스일 수 있다. 대안적으로, 송신 유닛(101)은 충전 디바이스의 컴포넌트일 수 있다. 송신 유닛(101)은 적어도 송신 안테나(110) 및 송신 서브-유닛(112)을 포함할 수 있다. 송신 서브-유닛(112)은, 주파수 영역 내의 다양한 상이한 주파수들에서 라디오 주파수(Radio Frequency; RF) 신호들을 생성하고, RF 신호들을 송신 안테나(110)로 전송하도록 구성되고 동작가능할 수 있다. 그런 다음 송신 안테나(110)는 물리적으로 충전 구역 내에 놓여진 수신 안테나(120)로 RF 신호들을 송신할 수 있다.
수신 유닛(102)은 충전가능 디바이스이다. 대안적으로, 수신 유닛(102)은 충전될 수 있는 디바이스(충전 대상 디바이스(device under charge; "DUC"))(300)의 컴포넌트이거나 또는 이에 연결될 수 있다. 수신 유닛(102)은 적어도 수신 안테나(120) 및 수신 서브-유닛(122)을 포함할 수 있다. 수신 유닛(102)은 선택적인 2차 전지 또는 배터리(124)에 기능적으로 연결될 수 있다. 수신 유닛(102) 및 2차 전지(124)는 바람직하게는 충전 대상 디바이스(DUC)(300) 내에 위치된다. 대안적인 구현예들에 있어서, 수신 유닛(102) 및 2차 전지(124)는 충전 대상 디바이스(300) 외부에 위치될 수 있으며, 케이블들 또는 커넥터들 등에 의해 충전 대상 디바이스(300)에 물리적으로 연결될 수 있다. 수신 서브-유닛(122)은 수신 안테나(120)로부터 RF 신호들을 수신하도록 구성되고 동작가능할 수 있으며, RF 신호들을 DC 전력으로 변환할 수 있다.
용어 "수신 유닛"은 송신 유닛으로부터 송신되는 전자기 에너지를 수신하고, 수신된 에너지를 2차 전지를 충전하는데 및/또는 전자 디바이스를 동작시키는데 적합한 DC 전압으로 변환하도록 구성되고 동작가능한 회로들 및 유닛을 지칭한다.
도 1에서, 배터리(124)뿐만 아니라 디바이스(300)가 무선 충전 시스템(100)의 충전 구역(130) 외부에 위치된 것으로 도시된다. 이러한 셋업에서, 수신 유닛(102)을 포함하는 디바이스(300)는 주로 송신 안테나(110)와 관련하여 규정될 수 있는 충전 구역(130) 외부에 위치된다. 이러한 시나리오에 있어, 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이에 결합이 존재하지 않으며, 안테나들 사이의 상호작용이 존재하지 않는다. 결과적으로, 어떠한 기능적 충전도 일어나지 않을 수 있다.
도 2는 충전 대상 디바이스(300)(또는 배터리)가 충전 구역(130) 내에 위치된 상태의 도 1의 무선 충전 시스템의 부분을 예시하는 개략적인 도면이다. 이러한 시나리오에 있어, 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이에 결합 및 상호 영향이 존재한다. 이러한 방식으로, 충전 유닛으로부터의 라디오 주파수 에너지가, 근접 필드 및/또는 결합 영역 내의 수신 유닛에 연결된 배터리의 충전 프로세스 및 에너지 전송을 모니터링, 조정, 및 제어하는 능력들로 수신 유닛으로 송신될 수 있다. 충전 유닛 내의 송신 유닛(101) 및 충전 대상 디바이스 내에 포함된/이에 부착된 수신 유닛(102)이 호환가능 무선 충전 프로토콜을 이용하여 구현되는 한, 수신 유닛은 충전을 위한 호환가능 커넥터들 및 인터페이스들을 연결할 필요 없이 충전될 수 있다. 그보다는, 단지 비-능동 수신 유닛이 무선 충전 구역(130) 내에 위치되도록 요구될 뿐이다.
수신 유닛(102)은, 충전될 디바이스의 수신 유닛(102) 내에서 능동/적응성/프로그래밍된 엘러먼트들에 대한 필요성이 제거될 수 있도록 구현될 수 있다. 송신 유닛(101)으로부터 수신 유닛(102)으로의 에너지 전송 및 수신 유닛에 의한 2차 전지의 충전 프로세스는 송신 프로파일을 전체 시스템 상태 및 요건에 맞추어 적응시킴으로써 전적으로 제어되고 관리될 수 있다.
무선 충전 시스템에서의 송신 유닛(101)으로부터 수신 유닛(102)으로의 에너지 전송 프로세스는, 바람직하게는 무선 충전 디바이스 내의 송신 유닛 내에 기능적으로 위치된 제어 유닛을 통한 수신 유닛에 의한 2차 전지의 전체 충전 프로세스를 모니터링하기 위하여 제어되고 적응될 수 있다.
에너지 전송 효율은, 임의의 주어진 상황에 대하여 그리고 충전 프로세스 동안 송신 유닛과 수신 유닛 사이의 최대 전력 전송 효율을 실시간으로 유지함으로써 개선될 수 있다. 따라서, 충전 프로세스는 실시간으로 업데이트될 수 있다.
전력 소모는 전력 회로들의 동작을 위해 요구되는 수신 유닛 내의 능동 유닛들을 제거함으로써 감소될 수 있다. 능동 유닛들이 존재할 때, 수신기는 배터리를 충전하기 위하여 요구되는 전력의 양보다 더 많은 전력을 소모할 수 있다. 따라서, 비-능동 수신 컴포넌트들이 전력 소모가 실질적으로 감소되게끔 하는 것을 가능하게 할 수 있다. 또한, 충전 프로세스가 반드시 일정한 양의 전력을 사용하여 수행되는 것이 아니기 때문에 전력 소모가 감소될 수 있다. 오히려, 충전은 실시간으로 배터리 충전 프로파일 및 상태를 조정하고 이에 따를 수 있으며, 제공되는 전력은 특정 시점에서 요구되는 정확한 양의 전력이다. 여분의 전력이 낭비되지 않음에 따라 이는 전력 절감을 야기한다.
다수의 더 작은 디바이스들에 들어 맞기 위하여, 수신 유닛(102)은 가능한 한 작아야만 한다. 예를 들어, 사람의 귀에 들어 맞을 수 있는 보청기에 맞을 정도로 충분히 작아야 한다. 능동 컴포넌트들이 관리를 위한 제어기/CPU를 필요로 하기 때문에, 소형 회로 또는 소형 칩 내에 능동 컴포넌트들을 설계하고 구현하는 것이 어렵다. 따라서, 수동 수신 컴포넌트들을 사용하는 것이 회로 및 칩 크기 요건들을 감소시킬 수 있다.
도 3은 상세화된 컴포넌트 설명들을 갖는 도 1의 무선 충전 시스템을 예시하는 개략적인 도면이다. 송신 유닛(101)의 송신 서브-유닛(112)은 적어도 송신기(113), 제어기(114), (양방향 커플러(coupler)와 같은) 반사 계수/복귀 손실(S11) 모니터(116), 및 적응성 임피던스 매칭(Adaptive Impedance Matching; AIM) 유닛(118)을 포함할 수 있다. S11 모니터(116)는 동작 가능하게 송신기(113)에 연결될 수 있으며, 송신기(113)로부터 신호들 및 데이터를 수신할 수 있다. S11 모니터는 또한 AIM 유닛(118)에 동작 가능하게 연결될 수 있으며, AIM 유닛(118)으로부터 신호들 및 데이터를 전송하고 이로부터 신호들 및 데이터를 수신할 수 있다. 그런 다음 S11 모니터는 송신기(113)로부터의 및/또는 송신 안테나(110)로부터의 송신기 복귀 손실 S11을 측정하고 모니터링하기 위하여 수신한 신호들 및 데이터를 사용할 수 있다. S11 모니터(116)는 또한 제어기(114)에 동작 가능하게 연결될 수 있다. 제어기(114) 및 AIM 유닛(118)은 결과적으로 서로 동작 가능하게 연결될 수 있고, 그럼으로써 S11 모니터(116), 제어기(114) 및 AIM 유닛(118) 사이에 피드백 루프를 생성하며, 이에 의해 S11 모니터(116), AIM 유닛(118) 및 제어기(114)가 임피던스 및 그에 따른 송신기(113)의 S11 복귀 손실을 적응시킬 수 있다. 송신기(113), S11 모니터(116), 제어기(114) 및 AIM 유닛(118)은 프로세서 및 프로그램가능 명령어들을 포함하는 하나의 컴퓨팅 디바이스 상에 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 대안적으로, 언급된 컴포넌트들은 각기 프로세서 및 프로그램가능 명령어들을 포함하는 복수의 연결된 컴퓨팅 디바이스들 상에 구현될 수 있다.
보다 상세하게, 송신 서브-유닛(112)은 S11 모니터(116)(양방향 커플러) 및 적응성 임피던스 매칭 유닛(118)을 통해 송신 안테나(110)에 연결된 송신기(113)를 포함한다. (적절하게 구성된 마이크로제어기 또는 필드 프로그램가능 게이트 어레이와 같은) 제어기(114)는 S11 모니터(116)로부터 S11의 값을 나타내는 신호들을 수신하고, 그에 따라 송신기(113)에 의해 송신 안테나(110) 및 적응성 임피던스 매칭 유닛(118)으로 발행되는 신호의 주파수 및 전력을 제어한다.
제어기(114)는 또한 송신 안테나(110)가 안테나들의 어레이일 때 송신기(113)로부터의 신호를 송신하기 위한 상이한 또는 추가적인 송신 안테나 엘러먼트들을 선택할 수 있다. 유사하게, 안테나(110)의 임피던스는 안테나가 적응성 임피던스 안테나일 때 변화될 수 있다. 어느 경우에서든지, 이는 충전 구역의 형상 및 크기에 대한 제어를 야기한다.
S11의 값 및, 주파수 및/또는 전력과의 그것의 변화들을 모니터링함으로써, 제어기(114)는 충전 구역 내의 디바이스가 기생 부하인지 또는 충전될 수 있는 진짜 디바이스, 즉, 수신 유닛(102)인지 여부를 결정할 수 있다.
수신 유닛(102)은 (수신 유닛이 충전 구역 내에 있을 때) 송신 유닛(101)으로부터 송신되는 전자기 에너지를 수신하고, 이를 수신기(123) 내의 2차 전지(124)를 충전하기에 적합한 형태로 변환한다. 수신기(123)는 이러한 기능을 수행하는 전력 조절 회로를 포함한다. 전형적으로, 전력 조절 회로는 수신기 안테나(120)의 임피던스를 2차 전지(124)를 충전하기 위한 충전 회로의 임피던스에 매칭시키기 위한 수동 회로를 포함한다. 충전 회로부는 전형적으로 능동 회로부, 예컨대 안테나(120)로부터 수신된 교류 신호를 정류하고 이를 2차 전지(124)를 충전하기에 적합한 직류로 변환하기 위한 정류기 다이오드를 포함한다.
수신 유닛(102)의 수신 서브-유닛(122)은 적어도 수신기(123)를 포함할 수 있다. 수신 서브-유닛(122)은 수신 안테나(120)에 연결될 수 있다. 수신 유닛(102)은 2차 전지/배터리(124)에 기능적으로 연결될 수 있다. 충전 대상 디바이스(300)의 충전을 가능하게 하기 위하여 그 내부에 수신 안테나가 존재해야만 하는 충전 구역(130)이 또한 이러한 도면에 도시된다.
송신기 유닛(101)의 설계 내에 포함될 수 있는 컴포넌트들은 개별적인 임피던스들을 가질 수 있다. 예를 들어, 송신 안테나(110)는 "Zta"로 표시되는 임피던스를 가질 수 있으며, 송신기(113)는 "Ztran"으로 표시되는 임피던스를 가질 수 있다. 송신 유닛(101)은 "Ztx"로 표시되는 총 임피던스를 가질 수 있다. 다른 인자들뿐만 아니라, 송신 유닛(101)의 부분일 수 있는 상이한 컴포넌트들의 임피던스들 사이의 불일치들의 결과로서, 송신 유닛(101)은 송신 유닛(101)으로부터 밖으로 신호를 송신할 때 "S11"로 표시되는 복귀 손실을 가질 수 있다. 다시 말해서, "S11"은 신호 또는 전력을 송신할 때의 송신 유닛(101)의 전체 복귀 손실을 나타낼 수 있다.
유사하게, 수신 유닛(102)의 설계 내에 포함될 수 있는 컴포넌트들이 개별적인 임피던스들을 가질 수 있다. 예를 들어, 수신 안테나(120)는 "Zra"로 표시되는 임피던스를 가질 수 있으며, (배터리(124)를 포함하는) 수신기(123)는 "Zrecv"로 표시되는 임피던스를 가질 수 있다. 수신 유닛(102)은 "Zrx"로 표시되는 총 임피던스를 가질 수 있다. 다른 인자들뿐만 아니라, 수신 유닛(102)의 부분일 수 있는 상이한 컴포넌트들의 임피던스들 사이의 불일치들의 결과로서, 수신 유닛(102)은 신호를 수신할 때 "S22"로 표시되는 복귀 손실을 가질 수 있다. 다시 말해서, "S22"는 신호 또는 전력을 수신할 때의 수신 유닛(102)의 전체 복귀 손실을 나타낼 수 있다.
충전 디바이스가 실제로 S22의 측정을 수행하지 않는다는 것을 주목하는 것이 중요하다; 이는 오로지 S11만의 측정에 의해 작동한다. S22를 측정하는 것은 수신 유닛(102) 내의 추가적인 기능성 및 송신 유닛(101)과 수신 유닛(102) 사이의 통신을 필요로 할 것이다. 수신 유닛(102)이 충전 구역 내에 존재하지 않을 때, 송신기(113)로부터 송신된 전체 에너지가 반사된다. 그러나, 수신 유닛(102)이 충전 구역 내에 존재할 때, 수신 유닛은 송신기(113)로부터 에너지를 수신하며, 반사되는 에너지의 양이 크게 감소한다. 이는 송신 서브-유닛(112) 내의 S11 모니터(116)을 사용하여 S11 단독으로부터 검출가능하다. 따라서, S22를 측정해야 할 필요가 없지만, 그것의 거동이 S11의 측정으로부터 (본 명세서에서 표시되는 바와 같이) 추론될 수 있다.
내부 송신 유닛(101) 손실(S11) 및 내부 수신 유닛(102) 손실(S22)에 더하여, 신호가 송신 유닛(101)으로부터 수신 유닛(102)으로 전송될 때, 송신 유닛(101) 총 임피던스(Ztx)와 수신 유닛(102) 총 임피던스(Zrx) 사이의 불일치된 임피던스들에 기인하여 추가적인 손실들이 존재할 수 있다. 이러한 삽입 손실들이 송신 유닛과 수신 유닛 사이의 신호들의 전송 효율에 영향을 줄 수 있으며, 이들은 각기 "S21" 및 "S12"로서 표시될 수 있다.
충전 프로세스의 시작에서, 송신 유닛(101)은 어떤 특정 주파수로 구성될 수 있고 수신 유닛(102)의 주파수에 매칭될 수 있다. 이러한 동작 단계에서, 송신 신호들로부터 반사되는 복귀 파들이 작음에 따라 복귀 손실 S11 및 S22 값들이 작을 수 있다. 따라서, 송신되는 신호들이 완전히 또는 거의 완전히 전송되고 수신 안테나(120)에 의해 수신됨에 따라 전송 효율들 S21 및 S12의 값들이 높다. 충전 프로세스 동안, 2차 전지(124)가 전하를 축적하고 저항을 획득함에 따라, 수신기(123)의 임피던스가 변화할 수 있으며 그에 따라 수신 유닛(102)의 총 임피던스(Zrx)가 또한 변화하고, 수신 유닛 손실 S22의 값이 따라서 변화한다. 시스템(100)의 수신 유닛(102) 및 송신 유닛(101)이 서로 매우 가까이에서 동작하기 때문에, 수신 유신 손실 S22의 값의 변화는 송신 유닛 손실 S11의 값뿐만 아니라 송신 효율들 S21 및 S12의 값들에도 영향을 준다. 결과적으로, 시스템(100)은 임피던스가 매칭되지 않게 될 수 있으며, 이는 송신된 신호들의 바운스 백(bouncing back)을 초래할 수 있고, 손실이 증가하며, 충전 프로세스의 효율의 감소가 존재한다.
수신 유닛(102)의 총 임피던스(Zrt)가 다수의 인자들에 의해 영향을 받을 수 있다. 이러한 인자들은, 충전 부하(2차 전지(124))의 임의의 상태 변화, 또는 동작적 또는 전기적 변화(예를 들어: 전류, 전압, 또는 임피던스)로부터의 수신 유닛(102)의 임의의 오프셋 또는 기계적 변화(예를 들어, 그들의 존재 때문에 안테나 임피던스(Zra)에서 변화들을 초래할 수 있는 수신 안테나에 인접하여 위치된 다른 물리적 물체들, 온도)를 포함할 수 있다. 따라서, 수신 유닛의 총 임피던스(Zrt)에서 일어나는 임의의 변화가 수신기 유닛의 복귀 손실(S22)에서의 변화들을 초래할 수 있다.
추가로, 수신 유닛(102) 복귀 손실(S22)에 대한 변화는 안테나와 전체 유닛들 사이의 전송 효율(S21)에 대한 결합 계수를 변화시킬 수 있다. 변경된 결합 계수(S21')는 송신 유닛(101)에 반영될 수 있으며, 결과적으로 복귀 손실(S11') 및 송신 유닛(101)의 임피던스(Ztx')를 변화시킬 수 있다. 따라서, 변화된 송신 유닛 복귀 손실(S11')에 기인하는 송신 유닛의 임피던스(Ztx')의 변화는 송신기 임피던스(Ztran)와 송신 안테나(Zta) 사이의 임피던스 불일치를 야기할 수 있다.
이러한 불일치된 임피던스 상태를 제거하기 위하여, 그리고 시스템(100)을 매칭된 고 전송 효율 상태로 유지하기 위하여, 방법이 본원에 따라 송신 유닛(101)과 수신 유닛(102) 사이의 거동적 전자기 연결을 디코딩함으로써 2차 전지(124)의 충전 프로세스를 모니터링하고 제어하도록 구현될 수 있다. 이는, 송신기 임피던스(Ztran)와 송신 안테나 임피던스(Zta) 사이의 임피던스 불일치를 초래하는 송신 유닛 복귀 손실(S11 및 S11')을 모니터링하는 송신 유닛(101)의 제어기에 의해 달성될 수 있다. 제어기는 수신 유닛(102)의 전체 상태, 수신기(123), 수신 안테나(120), 및 2차 전지(124)의 손실을 모니터링할 수 있다.
충전 프로세스 동안 S11 모니터(116)에 의해 측정되는 S11의 값들은, 이러한 파라미터의 값의 변화의 검출 시, S11 및 S22의 값들이 감소할 수 있도록 송신 유닛(101)의 임피던스를 매칭시키기 위하여 적응성 임피던스 매칭(AIM) 유닛(118)을 제어할 수 있는 제어기(114)로 전달될 수 있다. 결과적으로, 결합 계수가 고 전송 효율 (S21/S12) 상태로 복귀될 수 있다. 제어기(114)는 송신기(113)에 추가로 연결되며, 검출된 충전 프로세스 및 2차 전지(124) 및 그 충전 프로파일의 특정 요구사항들에 따라 송신 프로파일을 제어하도록 구성될 수 있다.
따라서, 획득된 정보에 기초하여, 제어기(114)는 송신기(113) 임피던스(Ztrans')와 송신 안테나(110) 임피던스(Zta') 사이의 임피던스 매칭 네트워크의 필요한 변화들을 추적하고 만들 수 있다. 이러한 방식으로, 수신 유닛(102)은 2차 전지의 새로운 상태/요건에 따라 2차 전지(124)를 충전하기 위해 요구되는 양의 전력을 공급받을 수 있으며, 최고의 전송 효율 계수(S21)가 송신 유닛과 수신 유닛 및 안테나들 사이에서 달성될 수 있다(강력한 결합 계수를 유지할 수 있다).
도 4a는 도 3의 폐쇄형(closed) 전도성 무선 충전 디바이스 구현을 예시하는 개략적인 도면이다. 시스템(400)은 송신 안테나(110)를 가진 도 3의 송신 유닛(101)(미도시)을 포함하는 폐쇄형 충전 디바이스(410)를 포함한다. 충전 구역(130)이 원통형 체적으로서 도시된다. 최대 에너지 체적(MEV)(132)이 도시되며, 이는 최적 충전 체적이다. 충전 구역은, 그 안에서 충전(즉, 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이의 결합)이 일어날 수 있는 영역 또는 체적이다. 폐쇄형 충전 디바이스(410)에 있어, 디바이스(410)의 치수들 및 기하구조는 송신 주파수에 기초하여 충전 구역(130)을 결정할 수 있다. 충전 구역(130) 내에서, 최대 에너지 체적(MEV)(132)이 전개(develop)될 수 있으며, 이는 최대 에너지가 송신 안테나에 의해 송신되는 총 에너지로부터 집중될 수 있는 체적이다. 따라서, 충전이 충전 구역(130) 내에서 일어날 수 있는 동안, 최대 에너지 체적(MEV)(132)은 그 안에서 충전이 물리적으로 일어날 수 있는 기능적인 영역이다. MEV(132)는 또한 사용하는 안테나들의 유형, 즉, 안테나들의 임피던스 및 안테나들 사이의 거리, 및 충전 주파수에 위해 영향을 받는다.
충전 프로세스는 본원에 참조로써 포함된 동일한 발명자의 WO2013/179284에서 설명된 바와 같이 폐쇄형 무선 충전 디바이스(410) 내에서 수행될 수 있다. 본 발명의 다른 측면들에 따르면, 충전은 도 4b의 (1), 도 4b의 (2), 도 4c의 (1), 및 도 4c의 (2)에 도시된 바와 같은 개방 충전 보드 상에서 또는 반 폐쇄형 무선 충전 디바이스 내에서 수행될 수 있다. 이러한 도면들은 동일한 송신 안테나(110) 및 수신 안테나(120) 셋업에 대한 최대 에너지 체적 MEV(132) 및 충전 구역(130)의 크기, 형상 및 위치에 대하여 영향력을 가질 수 있는 주변의 환경적 인자들을 예시하는 개략적인 도면들이다. 도 4b의 (1) 및 도 4b의 (2)는 반-폐쇄형 충전 디바이스(420)를 예시하며, 도 4b의 (2)는 충전 구역(130) 위치들을 예시한다. 도 4c의 (1) 및 도 4c의 (2)는 충전 보드(440)를 예시하며, 도 4c의 (2)는 다수의 충전 구역(130) 위치들을 예시한다. 폐쇄형 충전 디바이스에 있어, 충전 구역의 치수들은 반-폐쇄형 충전 디바이스 및 개방 충전 보드에 비하여 무선 충전 디바이스의 크기에 의해 제한된다. 도 4b의 (2) 및 도 4c의 (2)는 충전 구역(130) 내의 충전될 디바이스의 상이한 위치들을 수용하기 위하여 제어기(114)에 의해 이루어지는 조정들의 영향 하에서 충전 구역(130)이 어떻게 체적 내에서 이동되는지 및/또는 변화되는지를 예시한다.
폐쇄형 전자기 전도성 충전 디바이스(410)에 있어, 3가지의 기본적인 고려사항들이 고려될 수 있다: 폐쇄형 충전 디바이스의 내부 캐비티(cavity) 설계(즉, 크기 및 기하구조)는 송신 주파수에 대해 적합해야만 하며, 폐쇄형 충전 디바이스(410)는 2차 전지 또는 충전 대상 디바이스(300)를 설치하기에 적합한 치수들을 가져야만 하고, 폐쇄형 충전 디바이스(410)의 내부 캐비티의 치수들은 충전 구역(130)을 수용하기에 적합해야만 한다.
고려될 수 있는 다른 파라미터는 송신 안테나(110) 및 수신 안테나(120)의 특성들에 관한 것이다. 이러한 안테나 특성들은, 송신 유닛(101)으로부터 수신 유닛(102)으로 RF 에너지를 전달하기 위해 선택된 주파수로 동작할 수 있는 것 및 충전 구역 내에서 서로에 대해 상호 영향을 가질 수 있도록 충전 구역(130) 내에서 동작할 수 있는 것을 포함할 수 있다.
본원의 다른 구현예에 따르면, 송신 유닛(101)은 충전 구역(130) 내의 충전될 적어도 하나의 디바이스를 인식할 수 있다. 따라서, 본원의 시스템 및 방법들은 충전 디바이스(410)가 비었는지 여부, 또는 충전될 디바이스가 충전 구역(130) 내에 존재하는지 여부를 인식할 수 있다.
송신 유닛(101) 및 수신 유닛(102)이 서로 인접하지 않을 때, 송신기(113)는 RF 에너지가 송신되게끔 하지 못할 수 있으며, 수신기(123)는 RF 에너지를 수신하지 못할 수 있고, 복귀 손실 파라미터들 S11 및 S12 값들의 둘 모두가 0db일 수 있다.
송신기(113)가 송신 안테나(110)에 연결될 때, 충전 구역(130)은 그 내부에서 송신 유닛(101)과 수신기(102) 사이의 가능한 연결이 수립될 수 있는 체적에 의해 규정될 수 있다. 이러한 잠재적인 체적은 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이의 "유효 거리"에 의존한다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "유효 거리"는, 그 안에서 수신 안테나(120)의 존재가 송신 안테나(110)에 전자기적으로 연합 영향을 줄 수 있고 및 이의 역일 수 있는, 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이의 최대 거리를 의미한다. 유효 거리는 충전 구역(130)을 규정하는 외측 경계이다. 안테나들의 충전 구역은 또한 안테나들의 주변물들에 의해 영향을 받을 수 있으며, 여기에서 상이한 환경들에서의 동일한 안테나들이 상이한 충전 구역들을 생성한다. 예를 들어, 상이한 환경들은 각기 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같은 폐쇄형 금속 박스, 반 폐쇄형 금속 박스, 및 개방 충전 박스를 포함할 수 있다. 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이의 이러한 상호 영향은 주변물들의 상이한 상태들을 식별하기 위해 사용될 수 있다.
송신 유닛(101)을 포함하지만 그 안에 충전 대상 디바이스(300)(DUC) 또는 다른 물체를 갖지 않는(즉, 수신 유닛(102)이 없는) 폐쇄형 충전 디바이스(410)에 있어서, 송신 안테나(110)의 임피던스(Zta)가 매칭되지 않는다. 송신 안테나(110) 임피던스(Zta)는 매우 낮을 것이며, 그에 따라 송신 유닛 복귀 손실 S11이 0을 향한다.
S11=0dB(
Figure pct00001
)이며, 여기에서 Pf는 송신되는 순방향 전력이고, Pb는 송신 유닛(101)으로 다시 반사되는 역방향 전력이다(즉, 송신 안테나(110)가 임의의 소비자에 결합되지 않을 수 있으며, 그에 따라 송신 유닛(101)과 매칭되지 않을 수 있다). 따라서, 송신되는 모든 (순방향) 입사 전력이 송신 유닛(101)으로 (역방향) 반사된다. 이러한 시나리오에 있어서, 충전 대상 디바이스(DUC)(300)는 충전 디바이스(410) 외부에 위치된다. 따라서, 수신 안테나(120)가 임의의 송신 안테나(110)에 결합되지 않으며, 따라서, 송신 안테나의 임피던스(Zra)가 매칭되지 않는다. 수신 안테나 임피던스 Zra는 매우 높을 것이다; S22=0dB(
Figure pct00002
).
송신 유닛 복귀 손실 S11 값이 0일 때, 송신 유닛(101)의 제어기(114)는 이러한 상태를 부근의 충전될 디바이스의 부존재로서 해석한다. 또한, 제어기(114)가 송신 유닛 복귀 손실 S11의 값이 0과 동일하다고 결정할 때, 제어기는 충전될 디바이스(300)가 충전 구역(130)의 외부에 존재한다고 결론지을 수 있다(S22=0db).
충전 대상 디바이스(DUC)(300) 또는 수신 유닛(102)에 연결된 배터리를 폐쇄형 충전 디바이스(410) 내로 위치시키면, 송신 유닛(101)으로부터 수신 유닛(102)으로의 RF 에너지의 송신이 가능하게 된다. 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120)는 서로에 대한 상호 영향을 가질 수 있으며, 그들의 임피던스들 Zta 및 Zra가 변화할 수 있다. 안테나들 사이의 결합이 수립될 수 있으며, 이는 다음의 방식으로 유닛들 사이의 최대 에너지 전송을 가능하게 할 수 있는 송신 유닛(101)과 수신 유닛(102) 사이의 매칭 상태를 야기할 수 있다.
일단 안테나들 사이의 상호 영향에 기인하여 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이의 결합이 발생하면, 각각의 안테나의 임피던스가 변화할 수 있다. 송신 안테나(110) 임피던스 Zta 및 수신 안테나(120) 임피던스 Zra는 개방/단락 회로로서 반영되지 않을 수 있으며, 오히려 안테나들 사이의 매칭 상태들의 생성을 야기할 수 있는 임피던스로서 반영될 수 있다.
송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이의 이러한 매칭 상태는 에너지 경로의 삽입 손실(
Figure pct00003
)을 감소시킬 수 있다. 따라서, 수신 안테나 단자에서 수신되는 출력 전력과 송신 안테나 단자로 전달되는 입력 전력 사이의 비율(
Figure pct00004
)은, S21 값(db)이 덜 네거티브해질 수 있도록(->0db) 증가할 수 있다.
새로운 송신 안테나 임피던스 상태 Zta는 송신 안테나(110)와 송신 서브-유닛(112) 사이의 매칭 상태를 야기할 수 있다. 이러한 매칭 상태는 전체 송신 유닛(101)의 복귀 손실 S11을 감소시킬 수 있다. 따라서, (역방향) 반사된 전력 대 (순방향) 입사 전력 사이의 비율(
Figure pct00005
)이 반사되는 전력의 양의 감소에 기인하여 감소할 수 있다. 송신 유닛(101) 복귀 손실 S11 값(db)은 더 네거티브해질 수 있으며(<<0db), 더 많은 에너지가 송신 유닛(101)으로부터 송신 안테나(110)로 전송될 수 있다.
새로운 수신 안테나 임피던스 Zra는, 전력 조절 회로가 그 동작 지점을 충족시켰을 때에만 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 매칭 상태를 야기할 수 있다. 이러한 매칭 상태는 전체 수신 유닛(102)의 복귀 손실을 감소시킬 수 있다. 따라서, (역방향) 반사된 전력 대 (순방향) 입사 전력 사이의 비율이 반사되는 전력의 감소에 기인하여 감소할 수 있다. 따라서, S22(db) 값은 더 네거티브해지며(<<0db), 더 많은 에너지가 수신 안테나로부터 수신 서브-유닛으로 전송될 수 있다.
송신 유닛(101)을 포함하는 충전 디바이스(410, 420, 또는 440) 내로의 수신 유닛(102)의 삽입 시, 2개의 유닛들 사이의 결합이 처음에 열악할 수 있다. 이러한 시나리오에 있어, 2개의 유닛들 사이에 에너지를 효율적으로 전달하는 것이 가능하지 않을 수 있다. 송신기(113)의 제어기(114)에 의한 제어(예를 들어, 송신의 전력 및/또는 주파수) 하에서 2개의 유닛들 사이의 상호 영향의 수립 시, 및/또는 안테나들의 어레이 내의 상이한 또는 추가적인 안테나들의 선택 시, 및/또는 적응성 임피던스 매칭 유닛(118)을 이용하여 송신기(113) 및 안테나의 임피던스 매칭 시, 에너지의 효율적인 전송이 가능해질 수 있다.
본원의 다른 구현예에 따르면, 송신 유닛(101)은 충전가능 디바이스와 비-충전가능 디바이스를 구별할 수 있다. 송신 유닛(101)은 수신 유닛(102)을 포함하는 충전가능 디바이스(300)의 존재를 인식할 수 있으며, 이러한 충전가능 디바이스와 본원의 시스템 및 방법들에 따라 충전할 수 없는 다른 디바이스들을 구별할 수 있다.
충전될 디바이스(300)가 충전 구역(130) 내에 위치될 때, 파라미터들 S11 및 S22 둘 모두가 각기 도 14 및 도 16에 예시된 바와 같은 주파수 프로파일들을 갖는다. 각각의 프로파일은 각기 수신 유닛 및 송신 유닛으로부터의 응답에 대응한다. 도면들에 도시된 바와 같이, S22뿐만 아니라 S11이 동작 주파수에서 피크를 가지며, 이는 전형적으로 2.4 내지 2.4835 GHz의 범위 내이지만, 상이한 실시예들에서 잠재적으로 상이한 주파수 상에 중심이 맞추어진 더 넓거나 더 협소한 범위가 사용될 수 있다.
비-충전가능 디바이스가 충전 구역 내에 위치된 시나리오에 있어서, S11 프로파일들은 또한 송신 주파수에서 또는 다른 주파수들에서 피크 값을 가질 수 있다. 대안적으로, 물체가 송신된 에너지를 흡수하는 경우, 프로파일이 일정하고 주파수 의존적이지 않을 수 있다. 송신 유닛(101)은 주파수들의 스펙트럼에 걸쳐 신호들을 송신하여 스윕(sweep)을 수행함으로써 식별 프로세스를 수행할 수 있다. 특히, 송신 유닛(101)의 제어기(114)는, 송신기가 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 주파수 범위에 걸쳐 전자기 방사를 방출하게끔 하는 송신 주파수를 변화시키고, 주파수 범위에 걸쳐 복수의 주파수들에서의 임피던스 불일치의 정도를 측정함으로써, 문턱 값 아래로 떨어지는 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응될 수 있다. 이는, 송신 유닛(101)에 대응하도록 규정된 범위 내인 획득된 신호에 기초하여 디바이스가 충전가능 수신 유닛(102)을 포함하는지 여부를 식별하기 위해 수행된다.
따라서, S11 파라미터를 모니터링함으로써 충전가능 디바이스와 비-충전가능 디바이스를 구별하는 것이 가능하다. 충전 구역(130)이 비어 있을 때, S11 파라미터는 도 9에 도시된 바와 같다. 충전될 디바이스가 충전 구역(130) 내에 위치될 때, S11이 변화한다. 충전 구역(130) 내에 위치된 디바이스가 비-충전가능 디바이스인 경우, 2개의 가능한 시나리오들이 존재할 수 있다. 첫번째는, S11이 전체 주파수 범위에 걸쳐 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 값을 가질 것이다. 이러한 경우에 있어, 디바이스는 전체 주파수 범위 내의 모든 주파수들에서 동일하게 행동하며, 송신되는 전력 레벨 및 주파수와 무관하게 전력을 수신한다. 이를 결정하기 위하여, 제어기(114)는, 송신기(113)로 하여금 S11이 주파수와 함께 변화하는지 여부를 확인하기 위해 주파수 스윕을 수행하게끔 하고 전력의 변화들에 따라 S11이 변화하는지 여부를 확인하기 위하여 송신기(113)의 전력 레벨을 증가시키게끔 한다. 수신 유닛(102)이 그 임피던스가 수신된 전력 레벨에 의존하는 정류기 유닛을 포함하고 있기 때문에, 송신되는 전력 레벨에 대한 변화들이 정류기 유닛으로 하여금 S22를 감소시키기는 것을 수행하는 것을 시작하게끔 하며 결과적인 S11이 또한 감소된다. 그러나, S11의 값이 주파수 및 전력에 따라 변화하지 않는 경우, 제어기(114)는 충전 구역 내의 디바이스가 비-충전가능하며 단지 기생 부하라는 것을 결정할 수 있다.
제 2 시나리오는, S11의 측정이, 충전 구역 내의 디바이스가 충전가능하다는 것을 나타내는 응답을 보인다는 것이다(즉, S11의 값이 주파수 및/또는 전력에 따라 불변이 아니다)(도 14). 이러한 경우에 있어, 제어기(114)는 송신기(113)로 하여금 최적의 S11 결과들을 제공하는 주파수에서 전력 스윕을 적용하게끔 한다. 디바이스가 충전가능한 경우, 수신 유닛(102)의 전도에서 정류기는 수신된 전력 레벨에 의존할 것이며, 그에 따라 S22의 값이 전력 레벨에 따라 변화할 것이다. 이는 S11의 변화로써 제어기(114)에 의해 검출될 수 있으며, 이는 충전 구역 내의 디바이스가 충전가능하다는 것을 확인할 것이다.
획득된 신호가 수신 유닛(102)의 프로파일에 적합한 규정된 범위 내에 있는 경우, 식별 프로세스의 추가적인 단계가 존재한다. 이러한 단계는 2개의 파라미터들에 기초할 수 있다.
제 1 파라미터는 S11의 컴플라이언스 영역이다. S11의 컴플라이언스 범위를 발견하기 위하여, 제어기(114)는 피크 이벤트가 어디에 위치되었는지(즉, 피크의 주파수 범위가 어떤 것인지)를 체크할 수 있다.
송신 유닛(101) 내의 제어기(114)는, 임피던스 불일치의 정도로부터의 반사 계수 S11에 응답하고, 반사 계수 S11이 규정된 문턱 값 이상으로 상승하는 경우 충전 디바이스가 충전 구역 내의 충전될 디바이스의 부존재를 나타내게끔 하도록 적응될 수 있다. 이상에서 설명된 바와 같이, S11이 데시벨로 표현된 반사된 에너지와 송신된 에너지의 비율이기 때문에, (충전 구역 내에 충전될 디바이스가 존재하지 않을 때 발생하는) 송신되는 에너지의 더 많은 부분이 반사될 때 S11의 값이 0을 향한다.
S11과 문턱 값들을 비교할 때, 제어기(114)는 2개의 방식들 중 하나의 방식으로 동작한다. 처음에, S11 주파수 프로파일의 피크를 검출하기 위하여 S11의 값이 미리 규정된 문턱값과 비교된다. 이러한 경우에 있어, 제어기가 미리 규정된 문턱값 아래인 S11 판독을 수신하는 경우, 제어기(114)는 송신기(113)로 하여금 동작 주파수 대역(전형적으로 2.4 GHz 내지 2.4835 GHz)에 걸쳐 스윕하게끔 한다. 피크의 검출의 정확도를 증가시키기 위하여 제어기(114)에 의한 S11 값들과의 비교를 위해 사용될 수 있는 몇몇 상이한 미리 규정된 문턱 값들이 존재할 수 있다.
초기 비교가 이루어지고 피크가 검출된 후, 제어기(114)는 송신기(113)로 하여금 동작 주파수 대역에 걸쳐 스윕하게끔 하고 현재의 S11 값을 이전의 값과 비교한다. 이러한 경우에 있어, 시스템은 S11 주파수 프로파일의 피크를 검출하기 위하여 S11 값의 변화들을 탐색한다.
따라서, 문턱값들에 대한 S11 값들의 비교는, 충전 구역 내에 충전될 디바이스가 존재하는지를 결정하기 위하여, 그리고 추가로 송신 안테나(110)로부터의 송신의 주파수 및/또는 전력, (적응성 임피던스 매칭 유닛(118)을 사용하는) 송신기(113)와 송신 안테나(110) 사이의 임피던스 매칭 및 안테나 어레이 내의 안테나들의 선택 및/또는 안테나 임피던스의 제어와 관련하여 충전 프로세스에 대한 교정 상태들을 검출하기 위하여 (및 이에 대한 적응을 가능하게 하기 위하여) 사용될 수 있다.
문턱값은, 이전 값들에 대한 S11 값들의 계속되는 비교에 의해 초기 상태들에 따라 실시간으로 적응될 수 있다.
제 2 파라미터는, 다음의 방식으로 결정되는 주파수에 관한 컴플라이언스의 지속기간이다. S11 파라미터가 전체 컴플라이언스 영역에 걸쳐 교란(disturb)되는 경우, 이는 송신 주파수와 무관하게 일정한 에너지의 흡수가 존재한다는 것을 의미한다. 송신 유닛(101)의 제어기(114)는, 복수의 주파수들의 각각에서 S11 복귀 손실에 대하여 임피던스 불일치의 정도가 문턱 값 아래로 떨어지는 것에 응답하고 그에 따라 디바이스가 충전 구역 내의 비-충전가능 기생 부하의 존재를 표시하게끔 하도록 적응된다. 이러한 거동은 기생 및/또는 금속의 덩어리에 대해 적합할 수 있으며, 충전과 무관하다.
또한, 제어기(114)는, 충전 프로세스를 개시함으로써 주파수 범위보다 더 협소한 주파수 영역 내의 복수의 주파수들의 세트의 각각에서 문턱값 아래로 떨어지는 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응된다.
시스템이 특정 전력에서 동작하도록 구성되기 때문에, 수신 안테나(120)는 최적 동작 지점을 갖는다. 따라서, 수신 유닛(102)이 다른 주파수들에서보다 더 많은 RF 에너지를 수신하도록 구성되는 특정 주파수가 존재한다. 다시 말해서, 시스템은 주파수 의존적이며, 그에 따라, 오로지 특정 주파수에서만 시스템이 최적 동작 지점에 있을 것이다. 수신 안테나(120)가 충전 구역(130) 내로 진입할 때, S11 파라미터의 변화가 발생하며, 응답으로서, 송신 유닛(101)이 송신 전력을 상승시킬 수 있고 이는 S11 값의 개선을 야기한다. 이는 송신 효율의 개선을 야기하는 전력 조절 회로의 활성화의 결과로서 발생한다. (결과적으로, S22 파라미터의 값이 또한 개선된다.) 이러한 지점에서의 순방향 전력과 반사된 전력 사이의 차이가 최대일 수 있다. 전력 값에 의존하는 S11 및 S22의 변화는, 오로지 충전 구역 내로 삽입된 충전될 물체가 본원의 유효한 수신 유닛(102)을 포함하고 있는 경우에만 가능하다. 다른 모든 비-충전가능 물체들에 있어, S11의 값이 변화되지 않은 채로 남아 있을 것이다.
본원의 다른 구현예에 따르면, 시스템(100)은 송신 유닛(101)과 수신 유닛(102) 사이의 에너지 전달을 모니터링할 수 있다. 이는 S11 값을 모니터링하고 분석함으로써 수행될 수 있으며, 여기에서 S11의 값이 더 낮을 수록 더 많은 양의 에너지가 전달되고 에너지 전송의 효율이 증가된다. S11 파라미터는 충전 효율을 측정하기 위하여 제안된 본 방식에 따라 사용될 수 있다. 따라서, 송신되는 RF 에너지가 수신 유닛에 도달하고 충전 구역 내의 다른 유닛(기생 부하)에 의해 흡수되지 않는다는 것을 확실하게 만들 필요가 있다. 이는, S11 파라미터가 송신되는 총 전력에 대한 (충전 대상 디바이스를 포함하는) 전체 시스템에 의해 수신되는 전력의 양의 표시를 제공하기 때문이다(시스템에 의해 수신되는 전력은 송신기로 다시 반사되지 않는 전력이다, Preceive = Ptotal - Preflect). 본원은, 수신 유닛(102)에 의해 기능적으로 수신되는 에너지를 모니터링하는 것을 가능하게 할 수 있는 2개의 예증적인 구성들 및 방법들을 제공할 수 있다.
제 1 구성에 있어, S11은 제어기에 의해 단지 송신 유닛 내의 전력을 변화시킴으로써 모니터링되며, 이는 수신 유닛(102) 내의 다이오드 또는 다른 정류 유닛이 그 동작 지점(수신 유닛(102)이 수신된 RF 에너지를 배터리를 충전하기 위한 DC로 효율적으로 변화할 수 있을 때)에 도달하게끔 한다. 이러한 구성에 있어, 수신 유닛(102)이 매칭되는 시스템의 임피던스를 갖는 동작 지점에 도달한 후, 제어기는, 제어기가 송신 유닛으로 하여금 송신 전력을 현저하게 감소시키게끔 명령할 수 있도록 스위칭 유닛으로서 역할 하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를 들어, 미리 결정된 시간의 기간 동안 다이오드가 그 동작 지점을 벗어난다는 것(S22=0db)을 보장한다. 이러한 구성에 있어, S11의 측정된 값은 시스템의 총 손실의 표시를 제공한다(손실은, 기능적으로 분리된 수신 유닛이 아닌 충전 대상 디바이스(DUC)의 컴포넌트들의 결과로서 일어나는 충전 디바이스의 업테이크(uptake)에 의해 발생한다(손실이 발생한다)). 획득된 값은 최대 송신 전력에서 획득된 S11 값과 비교될 수 있으며, 2개의 값들 사이의 차이는 수신 유닛에 의해 수신되는 에너지의 실제 양의 측정치를 제공한다.
제 2 구성에 있어, S11 값은, 수신 유닛 내의 제어기 또는 전력 관리 집적 회로(power management integrated circuit; PMIC)를 사용하여 수신 안테나를 스위칭 오프함으로써 모니터링된다. 이러한 구성에 있어, 일단 수신 유닛이 최적 작동 모드에 도달하고(다이오드가 동작 지점에 도달하고), 시스템의 임피던스가 매칭된 이후, 수신 유닛 내의 PMIC 또는 다른 제어기가 수신 안테나를 스위칭 오프하도록 동작된다. 이러한 시점에 획득된 새로운 S11' 값은 시스템의 총 손실을 반영할 수 있다(충전 디바이스의 업테이크에 기인하여 그리고 기능적으로 분리된 수신 유닛이 아닌 충전 대상 디바이스(DUC)의 컴포넌트들에 의해 손실이 발생한다). 획득된 S11' 값은 최대 송신 전력에서 획득된 S11 값과 비교될 수 있으며, 2개의 값들 사이의 차이는 수신 유닛에 의해 수신되는 에너지의 실제 양을 제공한다.
본원에 따르면, 충전 디바이스가 폐쇄형 전도성 박스, 준-폐쇄형 박스, 또는 개방 충전 보드인지 여부에 따라 충전 디바이스의 치수들이 미리 결정되고, 그에 따라 일정한 파라미터들인 것으로 간주될 수 있다. 결과적으로, 안테나들의 임피던스는 주로 송신 및 수신 안테나들 사이의 거리에 기초하여 결정되며, 이는 그들의 상호 영향 및 임피던스에 대해 영향력을 가질 수 있다. 이는, 안테나 임피던스에 대하여 전자기 영향을 가질 수 있는 주변 내의 금속들 및 유전체 몸체들과 같은 주변 인자들에 부가될 수 있다. 이와 같이, 충전 구역 내의 전도성 및 유전체 컴포넌트들의 존재는 안테나들 사이의 결합 계수들 S12 및 S21과 안테나 임피던스에 대한 영향을 가질 수 있다. 전도성 및 유전체 컴포넌트들의 영향들은 또한 일정한 것으로서 간주될 수 있다. 안테나들의 임피던스에서 발생하는 임의의 변화들이 송신 유닛(101)과 수신 유닛(102) 사이의 총 임피던스에 영향을 줄 수 있다. 이러한 변화들은 송신 유닛(101)의 제어기에 의해 일정한 상태들로서 해석될 수 있으며, 송신 서브-유닛(112)의 적응성 임피던스 매칭 유닛으로 제공될 수 있다. 적응성 임피던스 매칭 유닛(118)은, 송신 유닛(101)의 임피던스를 수신 유닛(102)에 맞추어 적응시키고 매칭시킬 때 적응성 임피던스 매칭 유닛이 수신하는 일정한 상태들을 고려한다. 송신 유닛(101)과 수신 유닛(102)이 최적으로 매칭될 때, 충전 대상 디바이스(DUC)(300) 내에 위치한 수신 유닛(102)을 둘러싸는 최대 에너지 체적(MEV)이 생성되며, 충전 대상 디바이스(300)가 이러한 위치에서 가장 효율적으로 충전된다.
따라서, 충전의 효율을 결정하는 가장 영향력이 있는 파라미터들은, 충전 디바이스의 송신 안테나(110)와 충전 대상 디바이스(300)의 수신 안테나(120) 사이의 결합 계수들 S12 및 S21일 수 있다.
최대 에너지 전송(충전 효율)을 획득하기 위하여, 3가지의 상호작용들이 고려될 수 있다: 송신 서브-유닛의 임피던스와 송신 안테나의 임피던스 사이의 상호작용 Ztr<->Zta, 수신 안테나와 정류 유닛 사이의 상호작용 Zra<->Zrec, 및 송신 유닛(101)의 임피던스와 수신 유닛(102) 사이의 상호작용 Ztx<->Zrx.
최적 에너지 전송 및 충전을 획득하기 위하여 충전 시스템을 적응시키기 위한 능력은, 상호 영향 효과를 사용하여 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 결합 계수들 S21 및 S12를 변화시키기 위한 능력에 의해 구현될 수 있다. 본원의 실시예들에 따르면, 이는 다양한 방법들을 사용하여, 예를 들어, 안테나 어레이를 사용하여 또는 조정가능 임피던스 안테나를 사용하여 달성될 수 있다. 2개의 안테나들 사이의 결합을 수정할 수 있는 다른 방법들이 또한 이하에서 더 상세하게 설명되는 바와 같은 본원의 범위 내에 속한다는 것이 이해되어야 한다.
도 5는 2개의 송신 서브 유닛들(112 및 112')을 갖는 송신 유닛을 포함하는 충전 시스템(500)을 예시하는 개략적인 도면이다. 송신 서브 유닛들의 각각은, RF 신호들을 생성하고 각기 송신 서브 유닛들(112 및 112')에 연결된 송신 안테나들(110 및 110')에 RF 신호들을 전송하도록 구성될 수 있다. 충전 구역(130)은 각기 송신 안테나(110)와 송신 안테나(110')에 대응하여 규정될 수 있다. 충전 시스템(500)은 추가로, 충전 대상 디바이스(DUC)(300) 내에 위치된 수신 서브-유닛(122)을 포함하는 수신 유닛(102)(미도시)을 포함한다. 충전 대상 디바이스(DUC)(300)는 충전 구역(130) 내에 위치된다. 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이에서뿐만 아니라, 송신 안테나(110')와 수신 안테나(120) 사이에 결합 및 상호 영향이 존재할 수 있다.
송신 유닛이 안테나 어레이(이러한 예에 있어, 송신 안테나들(110 및 110'))를 포함할 수 있는 이러한 구성에 있어, 어레이 내의 각각의 안테나는 수신 유닛에 대하여 상이한 임피던스(Z) 값을 가질 수 있으며, 이는 어레이 내의 각각의 안테나의 거리가 상이하기 때문이거나 또는 안테나들의 상이한 특성에 기인한다. 폐쇄형, 반-폐쇄형, 또는 개방 충전 디바이스 내로 충전 대상 디바이스(DUC)(300)을 삽입하면, 충전 시스템은 안테나 어레이 내의 각각의 안테나의 개별적인 S11 복귀 손실 임피던스를 측정할 수 있다. (적응성 임피던스 매칭(AIM) 유닛(118)에 의해 주파수, 전력 레벨 및 임피던스가 튜닝된 후) 최적 S11 값을 제공하는 안테나가 RF 에너지를 송신하기 위해 선택될 수 있다.
안테나(A) Zta Zra S11
A1 Zta1 Zra1 S11(1)
A2 Zta2 Zra2 S11(2)
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An		 .
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Zta_n		 .
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Zra_n		 .
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S11(n)
(Zta가 Ztx에 영향을 주며, Zra가 Zrx에 영향을 준다는 것이 주목되어야 한다).
도 6은, 수신 안테나(120)로부터 동일한 거리를 유지하면서 송신 안테나(110'')의 크기 및 임피던스를 변화시키는 것을 허용하도록 구성된 적응성 임피던스 송신 안테나(110'')(수정된 송신 안테나)를 포함하는 무선 충전 시스템(600)을 예시하는 개략적인 도면이다. 이는 충전 대상 디바이스(300)의 충전의 효율을 최적화할 수 있는 에너지 전송을 달성하는 것을 가능하게 할 수 있다. 송신 서브-유닛(112)은 RF 신호들을 생성하고 이를 송신 안테나(110'')로 전송한다. 충전 구역(130)은 각기 송신 안테나(110'')에 대응하여 규정될 수 있다. 충전 대상 디바이스(300)는 수신 안테나(120)로부터 RF 신호를 수신할 수 있는 수신 서브 유닛(122)을 포함한다.
조정가능 송신 안테나(110'')를 사용하는 구성은 충전을 개선하는 것, 및 S11 값을 더 정확하게 조정하는 것을 가능하게 할 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "수정된 송신 안테나"는, 안테나의 상이한 임피던스를 생성하기 위하여 동작 가능하게 연결되고 분리될 수 있는 2개 이상의 부분으로 구성될 수 있는 송신 안테나를 지칭한다. 송신 안테나(110'')의 크기를 변화시킴으로써 송신 안테나의 임피던스(Zta)가 변화할 수 있다. 추가적으로, 송신 안테나(110'')는 다른 가지들에 기능적으로 부착되거나 또는 이로부터 분리될 수 있는 가지들을 포함할 수 있으며, 여기에서 "가지들"의 임의의 조합이 상이한 임피던스 값(Zta)을 갖는 송신 안테나를 제공할 수 있다.
요약하면, 송신 안테나(110'')와 수신 안테나(120) 사이의 결합 및 그에 따른 충전 대상 디바이스(300)의 충전 효율이 (최상의 S11 및 S21 값들을 획득하기 위한) 송신 안테나들의 선택 및 조정에 의해 개선될 수 있다. 충전 효율이 또한, 최상의 S11 (및 S21) 값들을 획득하기 위하여 각각의 송신 안테나 구성에 대해 송신 서브-유닛(112) 사이의 임피던스 매칭을 조정함으로써 개선될 수 있다. 따라서, 충전 대상 디바이스(DUC)(300)를 (폐쇄형, 반-폐쇄형, 개방) 충전 디바이스 내에 위치시킬 때, 제어기(114)는 충전 시스템에서 이용가능한 안테나들(송신 안테나 어레이 또는 단일 송신 안테나 중 하나)의 모든 가능한 조합 전체에 걸쳐 스위프트(swift)할 수 있으며, 임피던스를 안테나의 각각에 맞추어 적응시킬 수 있다. 그런 다음 획득된 최상의 S11 값은, 충전 대상 디바이스(DUC)(300)로 RF 에너지들 송신하기 위한 개별적인 안테나를 선택하기 위해 제어기에 의해 사용될 수 있다.
도 1, 도 2, 도 5 및 도 6에서 제공된 충전 시스템 셋업들에 대한 송신 및 수신 안테나 임피던스들은 첨부된 도면들 중 도 7 내지 도 32에 예시되고 이를 참조하여 설명되는 바와 같은 스미스 차트들 및 유닛 복귀 손실 그래프들로서 예시될 수 있다.
도 7 내지 도 11은 도 1의 충전 시스템 셋업의 유닛 복귀 손실을 예시하는 그래프들 및 안테나 임피던스를 예시하는 스미스 차트들이다. 도 7은 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120)의 상태들을 예시하며, 여기에서 Zta(142)는 송신 안테나(110)의 입력 임피던스를 나타내고, Zra(144)는 수신 안테나(120)의 입력 임피던스를 나타낸다. 도 7에서, 수신 유닛(102)은 충전 구역(130) 외부에 위치된다. 각각의 안테나의 임피던스는 도 8 및 도 10에서 스미스 차트들에 의해 그래픽적으로 표시될 수 있다. 스미스 차트는, 송신 라인들 및 매칭 회로들과 관련된 문제들을 해결하는데 도움을 주기 위한 라디오 주파수(RF) 공학에 특화된 전기 및 전자 공학자들을 위해 설계된 그래픽적 보조물 또는 모노그램이다. 스미스 차트의 사용은, 문제 해결 보조물로서뿐만 아니라 하나 이상의 주파수들에서 다양한 RF 파라미터들이 어떻게 거동하는지의 그래픽적인 증명자로서 또한 광범위하게 사용된다. 스미스 차트는, 임피던스들, 어드미턴스들, 반사 계수들,
Figure pct00006
산란 파라미터들, 잡음 지수 서클들, 기계적 진동 분석을 포함하는 무조건적 안정성에 대한 일정한 이득 윤곽 및 영역들을 포함하는, 복수의 파라미터들을 표시하기 위해 사용될 수 있다. 스미스 차트는 단일(unity) 반경 영역에서 또는 그 안에서 가장 빈번하게 사용된다.
도 8 및 도 10에서, 도 1에 예시된 셋업에 따라 Zta 임피던스(1421)는 송신 안테나(110)의 임피던스를 나타내며, Zra 임피던스(1441)는 수신 안테나(120)의 임피던스를 나타낸다. 송신 유닛(101) 및 수신 유닛(102) 둘 모두는, 스미스 차트가 안테나들 둘 모두가 충전 구역 내에 위치되고 안테나들 사이의 결합 및 상호 영향이 발생할 때 획득되는 바와 같은 적절한 에너지 전송 및 충전에 대한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)을 그래픽적으로 묘사하는 임피던스를 매칭시키도록 설계된 것으로 가정한다. 그러나, 수신 안테나가 충전 구역 외부에 위치될 때, Zta 임피던스(1421)는 주어진 주파수 대역에 대하여 단락 회로로서 특징지어질 수 있다. 추가적으로, Zra 임피던스(1441)는, 각기 도 8 및 도 10에 도시된 바와 같이 주어진 주파수 대역에 대하여 개방 회로로서 특징지어질 수 있다. 이러한 안테나들의 임피던스 상태들은, 송신 안테나(110)와 송신 서브-유닛(112) 사이의 불일치 상태, 및 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 다른 불일치가 존재한다는 것을 예시한다.
도 9는 송신 유닛(101) 내의 송신 안테나(110)와 송신 서브-유닛(112) 사이의 불일치 상태를 예시한다. 송신 유닛 복귀 손실 S11(1425)은, 주어진 주파수 대역에 대하여 송신 안테나(110)와 송신 서브-유닛(112) 사이의 임피던스 불일치에 기인하는, 송신 유닛에 의해 전달되는 입사 전력에 대한 송신 안테나로부터 다시 반사되는 반사된 전력 사이의 비율로서 데시벨 단위로 그래픽적으로 표시된다.
도 11은 수신 유닛(102) 내의 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 불일치 상태를 예시한다. 수신 유닛의 복귀 손실 S22(1445)은, 주어진 주파수 대역에 대하여 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 임피던스 불일치에 기인하는, 수신 안테나에 의해 전달되는 입사 전력에 대한 수신 유닛으로부터 다시 반사되는 반사된 전력 사이의 비율로서 데시벨 단위로 그래픽적으로 표시된다.
도 12 내지 도 16은, 충전 대상 디바이스(DUC)(300)가 충전 구역(130) 내에 위치된 도 2의 충전 시스템 셋업의 유닛 복귀 손실을 예시하는 그래프들 및 안테나 임피던스를 예시하는 스미스 차트들이다. 도 12는 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120)의 상태들을 예시한다. 도 12에 도시된 바와 같이, Zta(142)는 송신 안테나(110)의 입력 임피던스를 나타내며, 반면 Zra(144)는 수신 안테나(120)의 입력 임피던스를 나타낸다. 안테나들의 각각의 임피던스는 스미스 차트에 의해 그래픽적으로 표시된다. Zta 임피던스(1421)는 송신 안테나(110) 임피던스의 그래픽적인 표시이다. Zra 임피던스(1441)는 동일한 시스템 셋업의 수신 안테나(120) 임피던스의 그래픽적인 표시이다. 송신 유닛(101) 및 수신 유닛(102)이 유닛들 사이의 적절한 에너지 전송 및 충전을 위한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 의해 그래픽적으로 묘사되는 Z0의 임피던스 값을 매칭하도록 설계된 것으로 가정하면, 송신 및 수신 안테나들 사이의 결합 및 상호 영향이 발생한다. 따라서, Zta 임피던스(1421)는 주어진 주파수 대역에 대한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 대한 매칭으로서 특징지어지며(도 13), Zra 임피던스(1441)는 주어진 주파수 대역에 대한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 대한 매칭으로서 특징지어진다(도 15). (유닛들(101 및 102) 둘 모두가 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)로서 그래픽적으로 표시되는 특정 임피던스를 매칭하도록 설계된다는 가정에 기초하는) 도 13 및 도 15의 안테나들의 임피던스 상태들과 관련하여, 송신 서브-유닛(112) 대 송신 안테나(110) 사이의 매칭 상태 및 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 매칭 상태가 발생한다.
송신 유닛(101) 내의 매칭은 데시벨 단위의 복귀 손실 S11(1425) 값들(도 14)에 의해 표현된다. 복귀 손실은, 송신 안테나(110)와 송신 서브-유닛(112) 사이의 임피던스 매칭에 기인하는, 송신 안테나로부터 반사되는 반사된 전력 대 송신 서브-유닛에 의해 전달되는 입사 전력 사이의 비율이다.
수신 유닛(102) 내의 매칭은 데시벨 단위의 복귀 손실(S22)(1445) 값들(도 16)에 의해 표현되며, 이는 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 임피던스 매칭에 기인하는, 수신 안테나에 의해 전달되는 입사 전력에 대한 수신 서브-유닛으로부터 다시 반사되는 반사된 전력 사이의 비율로서 표시된다.
도 17a 및 도 17b는 각기, 도 1 및 도 2에 예시된 2개의 셋업들에 따른, 도 3의 충전 시스템의 송신 유닛(101)과 수신 유닛(102) 사이의 에너지 전송 효율을 예시하는 그래프들이다(즉, 충전 구역(130) 외부에 위치된 DUC(300)(매칭되지 않는 시스템(도 17a)) 및 충전 구역(130) 내에 위치된 DUC(300)(매칭된 시스템(도 17b)). 이러한 도면들에 도시된 바와 같이, 삽입 손실(S21)(1450)로서 증명되는 에너지 전송 효율은, 수신된 전력 대 송신된 전력 사이의 비율, 즉, 송신 유닛(101)에 의해 송신되는 전력의 양에 대한 수신 유닛(102)에 의해 수신된 에너지의 양 사이의 비율의 표시를 제공한다. 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이에 결합 및 상호 영향 상태가 존재하지 않는 불일치 상태에서, 삽입 손실(1450)은 도 17a에 그래픽적으로 표시된 바와 같이 매우 높으며, 즉, 에너지 전송 효율 S21이 극단적으로 낮다. 그러나, 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이에 결합 및 상호 영향 상태가 존재하는 매칭 상태에서, 삽입 손실(1450)은 (도 17b에 도시된 바와 같이) 매우 낮으며, 즉, 에너지 전송 효율 S21이 극단적으로 높다.
도 18 내지 도 22는, 2개의 송신 안테나들(110 및 110')을 구비한 송신 안테나 어레이를 갖는 충전 시스템을 예시하는, 도 5의 충전 시스템 셋업의 유닛 복귀 손실을 예시하는 그래프들 및 안테나 임피던스를 예시하는 스미스 차트들이다. 또한, 어레이 내의 송신 유닛들의 각각의 동작에 의해 획득된 삽입 손실 값들이 도시된다(도 27a 및 도 27b). 충전 대상 디바이스의 최고로 효율적인 충전을 야기하는 에너지 전송을 달성하기 위하여, 본원의 충전 시스템의 송신 유닛은 설명되는 바와 같이 가변적일 수 있다. 송신 안테나 어레이가 복수의 다양한 송신 유닛들 및 그 유형들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 5에 제공된 이러한 셋업에 있어, 도 5의 셋업에 따른 송신 안테나(110), 송신 안테나(110'), 및 수신 안테나(120)의 상태가 도 18에 예시된다. 도 18에 도시된 바와 같이, Zta1(142)은 송신 안테나(110)의 입력 임피던스를 나타내며, Zta2(142')는 송신 안테나(110')의 입력 임피던스를 나타내고, Zra(144)는 수신 안테나(120)의 입력 임피던스를 나타내며, 여기에서 수신 유닛은 충전 구역(130) 내에 위치된다.
도 19 및 도 21은, 송신 유닛 및 수신 유닛 둘 모두가 적절한 에너지 전송 및 충전을 위한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 의해 묘사되는 임피던스를 매칭하도록 설계된 것으로 가정할 때의, 즉, 유닛들 둘 모두가 충전 구역 내에 위치되고, 송신 및 수신 안테나들 사이의 결합 및 상호 영향이 발생할 때의, 안테나들의 각각의 임피던스의 스미스 차트 예시들이며, 여기에서, Zta1 임피던스(1421-1)는 도 5에 묘사된 시스템 셋업에 따른 주어진 주파수 대역에 대한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 매칭된 송신 안테나(110)의 임피던스를 나타내며, Zra 임피던스(1441-1)는 도 5에 묘사된 시스템 셋업에 따른 동일한 주어진 주파수 대역에 대한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 매칭된 수신 안테나(120)의 임피던스를 나타낸다.
모든 유닛들이 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)로서 그래픽적으로 표시되는 특정 임피던스를 매칭하도록 설계된다는 가정에 기초하면, 이러한 셋업에 있어 안테나들의 임피던스 상태들과 관련하여, 송신 서브-유닛(112) 대 안테나 어레이의 송신 안테나(110) 및 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 적절한 매칭 상태가 발생하지 않는다. 송신 안테나(110)와 송신 서브-유닛(112) 사이의 송신 유닛(101) 내의 매칭 상태가 도 20에 예시된다. 데시벨 단위로 측정되는 복귀 손실(S11)(1425-1)은, 송신 안테나(110)와 송신 서브-유닛(112) 사이의 적합하지 않은 임피던스 매칭에 기인하는, 송신 안테나로부터 다시 반사되는 반사된 전력 대 송신 유닛에 의해 전달되는 입사 전력 사이의 비율이다. 도 22에 예시된 수신 유닛 복귀 손실(S22)(1445-1)은, 수신 안테나(120)와 서브-수신 유닛(122) 사이의 적절하지 않은 임피던스 매칭에 기인하는, 수신 서브-유닛으로부터 다시 반사되는 반사된 전력 대 수신 안테나에 의해 전달되는 입사 전력 사이의 비율이다.
도 23 및 도 25는 각기, 유닛들, 송신 유닛(101') 및 수신 유닛(102) 둘 모두가 적절한 에너지 전송 및 충전을 위하여 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 의해 그래픽적으로 묘사된 임피던스를 매칭하도록 설계된 것으로 가정할 때의, 즉, 유닛들 둘 모두가 충전 구역 내에 위치되고, 안테나들 사이에 결합 및 상호 영향이 발생할 때의, 송신 안테나(110') Zta2(1421-2) 및 수신 안테나(120) Zra(1441-2)를 도시하는 스미스 차트들이다. 다시 말해서, 도 5에 예시된 셋업에 대하여, Zta2 임피던스(1421-2)는 주어진 주파수 대역에 대한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 대한 매칭으로서 특징지어지며, 반면 Zra 임피던스(1441-2)는 주어진 주파수 대역에 대한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 대한 매칭으로서 특징지어지고, 이들은 각기 도 23 및 도 25에 예시된다. 도 5에 묘사된 시나리오에 따른 도 23 및 도 25의 안테나의 임피던스 상태는, 유닛들(101' 및 102) 둘 모두가 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)으로서 그래픽적으로 표시된 특정 임피던스에 매칭하도록 설계되었으며, 송신 서브-유닛(112') 대 송신 안테나(110') 사이의 그리고 수신 안테나(120)와 수신 서브유닛(122) 사이의 매칭 상태가 발생한다는 가정에 기초한다.
송신 안테나(110')와 송신 서브-유닛(112') 사이의 송신 유닛(101') 내의 매칭 상태가 도 24에 묘사된다. (데시벨 단위의) 송신 유닛(101') 복귀 손실(1425-2)은, 송신 안테나(110')와 송신 서브-유닛(112') 사이의 임피던스 매칭에 기인하는, 송신 안테나로부터 다시 반사되는 반사된 전력 대 송신 유닛에 의해 전달되는 입사 전력 사이의 비율이다. 도 26에 묘사된 (데시벨 단위의) 수신 유닛 복귀 손실(1445-2)은, 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 임피던스 매칭에 기인하는, 수신 유닛으로부터 다시 반사되는 반사된 전력 대 수신 안테나에 의해 전달되는 입사 전력 사이의 비율이다.
이상에서 언급된 바와 같이, 도 27a 및 도 27b는, 도 5에 예시된 충전 시스템 셋업에 대한 송신 유닛(101')과 수신 유닛(102) 사이의 에너지 전송 효율, 및 송신 유닛(101)과 수신 유닛(102) 사이의 에너지 전송 효율을 개략적으로 묘사한다. 에너지 전송 효율은 삽입 손실(152-1)로서 그래픽적으로 도시되며, 이는 수신된 전력 대 송신된 전력 사이의 비율, 즉, 각기 수신 유닛(102)에 의해 수신된 에너지의 양 대 송신 유닛(101)에 의해 송신되는 전력의 양 사이의 비율에 대하여 나타낸다. 송신 안테나(110)와 수신 안테나(120) 사이에 적절한 결합 및 상호 영향 상태가 존재하지 않는 도 20 및 도 22에 묘사된 적절하지 않은 매칭 상태에 따르면, 도 27a에 도시된 바와 같이 삽입 손실(152-1)이 매우 낮지는 않으며, 즉, 에너지 전송 효율 S21이 매우 높지는 않다.
송신 안테나(110')와 수신 안테나(120) 사이에 결합 및 상호 영향 상태가 존재하는 도 23 및 도 25에 묘사된 매칭 상태에 따르면, 도 27b에 도시된 바와 같이 삽입 손실(152-2)이 매우 낮으며, 즉, 에너지 전송 효율 S21이 매우 높다. 이러한 경우에 있어, 충전 시스템(500)의 제어기는 송신 유닛(101')이 RF 에너지를 수신 유닛(102)으로 전송할 것임을 결정할 것이다.
도 28 내지 도 32는, 도 6의 충전 시스템 셋업의 유닛 복귀 손실 및 안테나 임피던스 스미스 차트 표현들을 예시한다. 도 28은 도 6의 셋업에서의 송신 안테나(110'') 및 수신 안테나(120)의 상태를 예시한다. 수신 유닛(102)이 충전 구역(130) 내에 위치된 시나리오에 따라, Ztaai(146)는 조정된 특정 임피던스 상태의 송신 안테나(110'')의 입력 임피던스 상태를 나타내며, Zra(144)는 수신 안테나(120)의 입력 임피던스를 나타낸다.
도 29 및 도 31은 각기 안테나의 각각의 임피던스의 스미스 차트 예시들이며, 여기에서 Ztaai 임피던스(1461)는 도 6을 참조하여 설명된 시나리오에 따른 송신 안테나(110'')의 다수의 임피던스 조정 상태들의 그래픽적 표시이다. Zraai 임피던스(1441)는, 송신 유닛(101) 및 수신 유닛(102) 둘 모두가 적절한 에너지 전송 및 충전을 위하여 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 의해 그래픽적으로 묘사된 임피던스를 매칭하도록 설계된 것으로 가정할 때의, 즉, 유닛들 둘 모두가 충전 구역 내에 위치되고, 안테나들 사이에 결합 및 상호 영향이 발생할 때의, 각기 도 6에 묘사된 시나리오에 따른 송신 안테나(110'')의 상태들에 대한 수신 안테나(120) 임피던스 상태들의 그래픽적인 표시이다.
Ztaai 임피던스(1461)은 주어진 주파수 대역에 대한 특정 안테나 적응성 임피던스 상태의 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 대한 매칭으로서 특징지어지며, Zraai 임피던스(1441)는 주어진 주파수 대역에 대한 송신 안테나(110'')의 적응성 임피던스 상태에 대한 개별적인 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 대한 매칭으로서 특징지어진다.
도 29 및 도 31의 안테나들의 임피던스 상태가, 도 6의 셋업에 따르며, 유닛들 둘 모두가 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)로서 그래픽적으로 표시된 특정 임피던스를 매칭하도록 설계되었다는 가정에 기초하면, 송신 안테나(110'') 대 송신 서브-유닛(112) 사이의 그리고 수신 안테나(120)와 수신 서브-유닛(122) 사이의 몇몇 매칭 상태가 발생한다.
송신 안테나(110'')와 송신 서브-유닛(112) 사이의 송신 유닛(101) 내의 몇몇 매칭 상태가 도 30에 묘사된다. 송신 유닛(Txaai) 복귀 손실(152aai)은, 송신 안테나(110'')와 송신 서브-유닛(112) 사이의 몇몇 임피던스 매칭 상태들에 기인하는, 송신 안테나로부터 반사되는 반사된 전력 대 송신 유닛에 의해 전달되는 입사 전력 사이의 비율이다. 수신 유닛 복귀 손실(1445)은, 수신 안테나(120)와 수신 유닛(122) 사이의, 각기 송신 안테나(110'')의 적응성 임피던스 상태에 대한 몇몇 임피던스 매칭 상태들에 기인하는, 수신 유닛으로부터 다시 반사되는 반사된 전력 대 수신 안테나에 의해 전달되는 입사 전력 사이의 비율이다(도 32).
도 33은, 도 6에 묘사된 충전 시나리오들에 관한, 각기 송신 안테나(110'')의 적응성 임피던스 상태에 대한 수신 유닛(102)과 송신 유닛(101) 사이의 에너지 전송 효율을 예시하는 그래프이다. 에너지 전송 효율 S21은 삽입 손실(1448)로서 그래픽적으로 표시되며, 이는 수신된 전력 대 송신된 전력 사이의 비율, 즉, 각기 송신 안테나(110'')의 몇몇 적응성 임피던스 상태들에서의 수신 유닛(102)에 의해 수신된 에너지의 양 대 송신 유닛(101)에 의해 송신되는 전력의 양 사이의 비율에 대하여 나타낸다. 각기 송신 안테나(110'')의 적응성 임피던스 상태에 대한 송신 안테나(110'')와 수신 안테나(120) 사이에 몇몇 결합 및 상호 영향 상태들이 존재하는 도 29 및 도 31에 묘사된 몇몇 매칭 상태 상태들에 따르면, 삽입 손실(1448)은 송신 안테나(110'')의 적응성 임피던스의 특정 상태에 대해 도 33에 그래픽적으로 표시되는 바와 같이 매우 낮으며, 즉, 에너지 전송 효율 S21이 매우 높다. 충전 시스템(600)의 제어기는, 최고의 에너지 전송 효율 S21 값을 제공했던 수정된 안테나의 조합(101')이 수신 유닛(102)으로 RF 에너지를 전송할 것임을 결정할 것이다.
도 34 내지 도 38은, 시스템의 전자기적 파라미터들이 모두 설정된 이후 수행되는 적응성 임피던스 매칭 프로세스를 따르는 도 3의 무선 충전 시스템(100)의 개략적인 예시들이다. 이러한 도면들에 예시된 충전 시스템의 임피던스 매칭은, 무선 충전 시스템의 전자기 컴포넌트들의 셋업에 따라 선택되는 선호되는 셋업의 충전 프로세스의 최대 효율을 허용하기 위하여 무선 충전 시스템의 전자 컴포넌트들의 최종 적응을 제공하도록 구성된다.
도 34는 임피던스 매칭 이전 및 이후의 송신 유닛의 임피던스 상태의 스미스 차트 표현이다. 이러한 그래픽적인 표현에 있어, 송신 유닛의 임피던스 Ztxaim은, 즉, 유닛들 송신 유닛(102) 및 수신 유닛(102) 둘 모두가 충전 구역 내에 위치되고 안테나들 사이의 결합 및 상호 영향이 발생할 때, 적절한 에너지 전송 및 충전을 위한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 의해 그래픽적으로 묘사되는 임피던스에 매칭되고, 그 전에 임피던스 매칭 Ztx(1491)는 Z0 지점 둘레의 점선 원(1490) 내에 위치된다. 유사한 방식으로, 임피던스 매칭 Zraim 이전 및 이후의 송신 유닛의 임피던스 상태가 도 36에 표현된다. 수신 유닛의 임피던스 Zraim은, 즉, 유닛들 송신 유닛(102) 및 수신 유닛(102) 둘 모두가 충전 구역 내에 위치되고 안테나들 사이의 결합 및 상호 영향이 발생할 때, 적절한 에너지 전송 및 충전을 위한 스미스 차트의 중심 지점 Z0(1401)에 의해 그래픽적으로 묘사되는 임피던스에 매칭되고, 그 전에 임피던스 매칭 Zrx(1495)는 Z0 지점 둘레의 점선 원(1490) 내에 위치된다.
도 35 및 도 37은, 각기 유닛들의 적응성 임피던스 매칭 이후의(스트릭트 라인(strict line)) 및 상이한 부분적으로 매칭된 상황들 이후의(점선들), 송신 유닛 Tx의 복귀 손실 S11 및 수신 유닛 Rx의 복귀 손실 S22의 개략적인 예시들이다. 도면들에 도시된 바와 같이, 유닛들 사이의 매칭 시, 무선 충전 시스템의 특정 셋업의 에너지 전송 및 충전 프로세스가 최적이 되게 하는 방식으로 (데시벨 단위의) S11 및 S22 레벨들이 개선된다. 도면들로부터 주목되는 바와 같이, 송신 및 수신 안테나들이 결합될 때, 송신 패턴이 피크로서 특징지어질 수 있도록 매우 협소한 주파수 대역에서 송신 유닛으로부터 수신 유닛으로 에너지가 전송된다. 시스템 내의 일정한 손실은 일반적으로, 손실을 반영하는 넓은 주파수 대역(-dB) 값에 의해 상수로써 표현된다. 수신 유닛(102)은 특정 전력에 맞추어 적응되며, 즉, 삽입된 전력이 시스템 임피던스에 대해 매칭될 때에만 희망되는 효율이 획득될 것이다. 이러한 시나리오에서, 수신 유닛이 에너지를 업테이크할 수 있는 전력 조절 회로의 다이오드의 개방 지점(opening point)까지 시스템의 컴플라이언스가 점진적이다. 다이오드의 개방 이전에, DUC 및 충전 디바이스의 일정한 손실은 임의의 송신 값들에서 작은 편이다. 다이오드의 개방 시, S11의 절대 값들은, 시스템의 최적 동작 지점을 반영하는 완전한 전도가 도달될 때까지 증가한다.
충전 프로세스 동안, 시스템이 최대 에너지 전송 상태(스트릭트 라인)를 획득했던 동안에, 몇몇 변화들이 발생할 수 있다(점선들). 충전 프로세스 동안 2차 전지의 임피던스가 변화되며, 이러한 임피던스 변화들은 수신 안테나와 수신 유닛 사이의 매칭 상태를 반영하고 이에 영향을 주며, 즉, S22가 수신 유닛으로부터 수신 안테나로의 반사 전력의 증가에 기인하여 변화된다(점선들). S22에서 발생하는 변화들은, 안테나들 사이의 결합 상태에 기인하여, 송신 효율 S21 및 또한 송신 유닛의 복귀 손실 S11를 감소시킴으로써 S21을 반영하고 이에 영향을 준다. 이러한 시나리오에서 복귀 손실 S11의 변화들(점선들)은 송신 안테나와 송신 서브-유닛 사이의 불일치를 야기하고, 송신 유닛 내의 적응성 임피던스 유닛은 수신 유닛과의 최대 에너지 전송 효율 상태를 유지하고 복원하기 위하여 송신 서브-유닛 및 송신 안테나를 새로운 상태로 조정한다.
도 38은, 최적 임피던스 매칭이 달성될 때까지의 각기 유닛들의 적응성 임피던스 상태에 대한 송신 유닛과 수신 유닛 사이의 에너지 전송 효율을 묘사한다. 에너지 전송 효율은 삽입 손실(1448)로서 그래픽적으로 표시되며, 이는 수신된 전력 대 송신된 전력 사이의 비율, 즉, 각기 송신 안테나의 몇몇 적응성 임피던스 상태에서의 수신 유닛(102)에 의해 수신된 에너지의 양 대 송신 유닛(101)에 의해 송신되는 전력의 양 사이의 비율이다. 최적 적응성 임피던스 매칭에 도달할 때 삽입 손실(1448)이 도 38에서 매우 낮은 것으로 그래픽적으로 표시되며, 즉, 에너지 전송 효율 S21이 매우 높다.
도 39 및 도 40은 복수의 충전 대상 디바이스들의 시나리오에서의 2개의 수신 유닛들에 대한 복귀 손실을 예시하는 그래프들이다. 이러한 시나리오에서, 복수의 수신 유닛들(102)이 충전 구역 내에 존재할 수 있다. 송신 유닛은 (2개의 상이한 수신 유닛들에 대해 도 39 및 도 40에 예시된) 각각의 수신 유닛의 컴플라이언스 상태(주파수 및 임피던스)를 독립적으로 인식할 수 있으며, 인식된 값들을 저장할 수 있다. 그 후, 이상에서 설명된 방법들을 사용하는 송신 유닛의 임피던스는 2개의 수신기들 모두에 대해 이상적인 공통 컴플라이언스 지점을 생성할 수 있다. 도 41은 송신 유닛 복귀 손실 S11을 예시하는 그래프이다. 도 42는 복귀 손실 다이어그램 상의 수신 유닛들 둘 모두에 이상적인 공통 컴플라이언스 지점을 예시하는 그래프이다. 이러한 지점에서, 2개의 수신 유닛들은, 송신 유닛이 S11 값들의 변화들을 검출할 때까지 충전을 개시할 수 있다. 이러한 변화가 발생할 때, 송신 유닛은 수신 유닛들의 각각의 컴플라이언스를 다시 체크하기 시작할 수 있으며(도 39 및 도 40에 예시된 바와 같이), 이들의 각각의 변화(각각의 S11 값들에 기초하여 수신 유닛들의 각각의 충전 상태)를 분석할 수 있다. 수신기들의 각각에 대해 요구되는 전력의 양을 유지하기 위하여, 송신 유닛은 다른 것보다 더 많은 전력을 요구하는 수신 유닛을 향해 공통 컴플라이언스 지점을 시프트하고 변화들을 수행할 수 있다. 송신 유닛(102) 내의 제어기(114)는 다중 디바이스 충전 프로세스를 개시함으로써, 복수의 주파수들의 2개의 세트들의 각각에서 문턱값 아래로 떨어지는 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응될 수 있으며, 각각의 세트는 주파수 범위보다 더 협소한 주파수 영역이다.
송신 유닛은, 수신기들의 각각에 대해 요구되는 전력을 함께 송신하기 위하여, 수신기들의 각각의 2개의 컴플라이언스 지점들 사이에 별개로 형성된 중첩하는 영역에서 공통 송신의 성질을 적응시킬 수 있다. 송신 유닛이 변화를 측정할 때마다, 각각의 특정 충전 대상 디바이스(DUC)에서의 변화들을 조사하고 각각의 수신 유닛에 대해 요구되는 요구된 충전 지속기간을 분석하기 위하여, 측정이 (동일한 수신 유닛의 이전의 측정에서 획득된 데이터에 따라) 수신 유닛들의 각각에 대해 별개로 수행된다. 분석에 따라, 송신 유닛은 그 요구에 따라 송신 파라미터를 공통 컴플라이언스 지점으로부터 더 많은 전력을 요구하는 수신 유닛의 컴플라이언스 지점을 향해 변화시키며, 다른 수신 유닛을 향해 더 낮은 전력을 송신하는 것을 유지한다.
본 명세서에 기술되는 첨부된 도면들 및 실시예들의 설명이 그 범위를 제한하지 않고 본 발명의 더 양호한 이해를 위해 기여한다는 것이 명확할 것이다. 본 명세서를 읽은 후 당업자가, 여전히 본원에 의해 전달될 첨부된 도면들 및 이상에서 설명된 실시예들에 대한 조정들 또는 수정들을 수행할 수 있다는 것이 또한 명확할 것이다.

Claims (26)

  1. 무선 충전 디바이스로서,
    적어도 하나의 송신 안테나에 연결되며, 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하도록 동작할 수 있는 송신기;
    상기 전자기 방사를 충전 구역으로 한정하도록 적응된 전도성 구조체; 및
    상기 송신기와 상기 적어도 하나의 송신 안테나 사이의 임피던스 불일치의 정도를 검출하기 위한 검출기를 포함하는, 무선 충전 디바이스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 구조체는 그 안에 상기 적어도 하나의 송신 안테나가 위치되는 라디오 주파수 차폐형 구조체이며, 상기 충전 구역은 상기 라디오 주파수 차폐형 구조체의 내부 체적 내에 위치되는, 무선 충전 디바이스.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 구조체는 부분적으로 밀폐된(enclosed) 체적을 규정(define)하며, 상기 부분적으로 밀폐된 체적 내부에 상기 적어도 하나의 송신 안테나가 위치되고, 상기 부분적으로 밀폐된 체적은 상기 부분적으로 밀폐된 체적 내로의 충전될 디바이스의 도입을 가능하게 하는 개방 영역을 가지며, 상기 충전 체적은 상기 부분적으로 밀폐된 체적의 적어도 부분을 점유하는, 무선 충전 디바이스.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전도성 구조체는 그 위에 상기 적어도 하나의 송신 안테나가 위치되어 상기 충전 구역이 상기 적어도 하나의 송신 안테나를 둘러싸는 체적을 점유하는 평면 구조체인, 무선 충전 디바이스.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나는 안테나들의 어레이를 포함하며, 상기 안테나들의 각각은 상기 충전 구역을 수정하기 위하여 전자기 방사를 방출하기 위해 선택될 수 있는, 무선 충전 디바이스.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 안테나는 임피던스가 상기 충전 구역을 수정하기 위하여 변화할 수 있는 적응성 임피던스 송신 안테나인, 무선 충전 디바이스.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 검출기는 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 송신되는 입사 전력 및 상기 적어도 하나의 송신 안테나로부터 수신되는 반사된 전력을 모니터링하며, 이들의 비율은 상기 송신기와 상기 적어도 하나의 송신 안테나 사이의 임피던스 불일치를 나타내는, 무선 충전 디바이스.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 충전 디바이스, 상기 검출기로부터 상기 임피던스 불일치의 정도를 나타내는 적어도 하나의 신호를 수신하기 위하여 상기 검출기에 연결된 제어기를 더 포함하는, 무선 충전 디바이스.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 임피던스 불일치의 정도로부터의 반사 계수 S11에 응답하고, 상기 반사 계수 S11이 문턱 값 이상으로 상승하는 경우 상기 디바이스가 상기 충전 구역 내의 충전될 디바이스의 부존재를 나타내게끔 하도록 적응된, 무선 충전 디바이스.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 주파수 범위에 걸쳐 전자기 방사를 방출하게끔 하는 송신 주파수를 변화시키고, 상기 주파수 범위에 걸쳐 복수의 주파수들에서의 상기 임피던스 불일치의 정도를 측정함으로써, 문턱 값 아래로 떨어지는 상기 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응된, 무선 충전 디바이스.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 디바이스가 상기 충전 구역 내의 비-충전가능 기생 부하의 존재를 표시하게끔 함으로써 상기 복수의 주파수들 중 적어도 일부에서 상기 문턱 값 아래로 떨어지는 상기 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응된, 무선 충전 디바이스.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 제어기는, 충전 프로세스를 개시함으로써 상기 주파수 범위보다 더 협소한 주파수 영역 내의 상기 복수의 주파수들의 세트의 각각에서 상기 문턱값 아래로 떨어지는 상기 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응된, 무선 충전 디바이스.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 임피던스 불일치의 정도가 피크(peak)를 나타내는 상기 전력 레벨을 결정하고 그런 다음 상기 전력 레벨을 그 값으로 설정하기 위하여 상기 임피던스 불일치의 정도를 모니터링하면서, 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 상기 전력 레벨을 수정하기 위하여 상기 충전 프로세스를 개시하도록 더 적응된, 무선 충전 디바이스.
  14. 청구항 12 또는 청구항 13에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 충전 프로세스 동안 상기 임피던스 불일치의 정도를 모니터링하고,
    a) 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 상기 전력 레벨을 변화시키는 것에 의한 방식;
    b) 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 상기 주파수를 변화시키는 것에 의한 방식;
    c) 상기 송신기 및 상기 송신 안테나의 상기 임피던스를 매칭시키기 위하여 상기 송신기 및 상기 송신 안테나에 연결된 적응성 임피던스 매칭 유닛을 제어하는 것에 의한 방식; 및
    d) 상기 안테나 어레이의 적어도 하나의 안테나를 상기 송신기에 연결하는 것 및/또는 상기 송신기에 연결된 적응성 임피던스 안테나의 상기 임피던스를 적응시키는 것에 의한 방식 중 적어도 하나의 방식으로 상기 임피던스 불일치의 정도의 변화들에 응답하도록 적응되는, 무선 충전 디바이스.
  15. 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 다중 디바이스 충전 프로세스를 개시함으로써, 상기 복수의 주파수들의 2개의 세트들의 각각에서 상기 문턱값 아래로 떨어지는 상기 임피던스 불일치의 정도에 응답하도록 적응되며, 각각의 세트는 상기 주파수 범위보다 더 협소한 주파수 영역인, 무선 충전 디바이스.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 상기 주파수를 상기 임피던스 불일치가 피크를 나타내는 각각의 세트 내의 주파수 값들 사이의 값으로 설정하도록 상기 충전 프로세스를 개시하도록 더 적응되는, 무선 충전 디바이스.
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 상기 주파수를 2개의 피크들 중 다른 피크보다 하나의 피크에 더 가까운 값으로 조정함으로써 임피던스 불일치의 변화들에 응답하도록 더 적응되는, 무선 충전 디바이스.
  18. 충전가능 유닛을 충전하기 위한 무선 충전 디바이스로서,
    상기 디바이스는,
    상기 충전가능 유닛으로 에너지를 송신하기 위한 송신 안테나에 연결된 전력 송신기,
    상기 송신 안테나의 반사 계수 S11을 모니터링하기 위한 모니터, 및
    제어기로서,
    a) 상기 전력 송신기가 상기 송신 안테나로 하여금 에너지를 송신하게끔 하는 상기 전력 레벨을 변화시키는 것에 의한 방식;
    b) 상기 전력 송신기가 상기 송신 안테나로 하여금 에너지를 송신하게끔 하는 상기 주파수를 변화시키는 것에 의한 방식;
    c) 상기 송신기 및 상기 송신 안테나의 상기 임피던스를 매칭시키기 위하여 상기 전력 송신기 및 상기 송신 안테나에 연결된 적응성 임피던스 매칭 유닛을 제어하는 것에 의한 방식; 및
    d) 안테나 어레이의 적어도 하나의 안테나를 상기 전력 송신기에 연결하는 것 및/또는 상기 전력 송신기에 연결된 적응성 임피던스 안테나의 상기 임피던스를 적응시키는 것에 의한 방식 중 적어도 하나의 방식으로 상기 모니터링된 S11 값에 응답하도록 적응된 상기 제어기를 포함하는, 무선 충전 디바이스.

  19. 청구항 1 내지 청구항 18 중 한 항에 따른 무선 충전 디바이스와 함께 사용하기 위한 수신기로서,
    수신 안테나,
    상기 수신 안테나로부터 전기 신호를 수신하고 상기 전기 신호를 부하를 충전하거나 부하에 전력을 공급하기에 적합한 형태로 조절(condition)하도록 적응된 전력 조절 회로, 및
    사용시 상기 전력 조절 회로를 상기 부하에 연결하기 위한 커넥터를 포함하는, 수신기.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 전력 조절 회로는 오로지 수동 전기 컴포넌트들만을 갖는 임피던스 매칭 회로를 포함하는, 수신기.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 수신기는, 상기 전력 조절 회로에 의한 상기 수신 안테나로부터의 상기 전기 출력의 상기 수신을 중단하기 위한 스위치를 더 포함하는, 수신기.
  22. 청구항 1 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 따른 무선 충전 디바이스, 및
    청구항 19 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 수신기를 포함하는, 무선 충전 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 충전 구역은, 그 안에서 상기 전자기 방사가 상기 충전 구역의 나머지 부분에 비하여 집중되는 영역을 포함하는, 무선 충전 시스템.
  24. 청구항 22 또는 청구항 23에 있어서,
    상기 무선 충전 디바이스 내의 상기 제어기는, 상기 임피던스 불일치의 정도의 변화들을 모니터링함으로써 상기 수신기에 연결된 충전가능 유닛 내의 배터리의 충전 상태를 모니터링하고, 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 주파수 및/또는 전력 레벨을 변화시키거나 및/또는 상기 송신기 및 상기 송신 안테나의 상기 임피던스를 매칭시키기 위하여 상기 송신기 및 상기 송신 안테나에 연결된 적응성 임피던스 매칭 유닛을 제어하도록 더 적응되는, 무선 충전 시스템.
  25. 청구항 22 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무선 충전 디바이스 내의 상기 제어기는, 상기 송신기가 상기 적어도 하나의 송신 안테나로 하여금 전자기 방사를 방출하게끔 하는 상기 전력 레벨을, 상기 전력 레벨을 시작 값으로 복귀시키기 전에 시간의 미리 규정된 기간 동안 상기 시작 값으로부터 감소시키도록 더 적응되는, 무선 충전 시스템.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 무선 충전 디바이스 내의 상기 제어기는, 상기 미리 결정된 기간 이전의 S11의 상기 값에 대한 상기 미리 결정된 기간 이전의 및 상기 미리 결정된 기간 동안의 S11의 상기 값들의 차이의 상기 비율을 계산함으로써 삽입 손실 S21 값을 결정하도록 적응되는, 무선 충전 디바이스.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160055272A (ko) * 2013-09-18 2016-05-17 상뜨르 나시오날 드 라 리쉐르쉐 샹띠피끄 파형 성형 디바이스, 전자 디바이스 및 시스템
KR20200135884A (ko) * 2016-12-12 2020-12-03 에너저스 코포레이션 전달되는 무선 전력을 최대화하기 위한 근접장 충전 패드의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 방법

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11502551B2 (en) 2012-07-06 2022-11-15 Energous Corporation Wirelessly charging multiple wireless-power receivers using different subsets of an antenna array to focus energy at different locations
JP2017509297A (ja) * 2014-02-22 2017-03-30 ヒューマヴォックス リミテッド 無線充電デバイスおよびその使用方法
CN107431372A (zh) 2014-10-01 2017-12-01 胡马沃克斯有限责任公司 组合式rf充电和通信部件及其使用方法
US9632554B2 (en) 2015-04-10 2017-04-25 Ossia Inc. Calculating power consumption in wireless power delivery systems
KR20180050601A (ko) * 2015-04-10 2018-05-15 오시아 인크. 무선 전력 전달 시스템에서 전력 소비를 계산하는 기법
GB201518859D0 (en) * 2015-10-23 2015-12-09 Airbus Defence & Space Ltd High-efficiency amplifier
CN105244967A (zh) * 2015-11-04 2016-01-13 上海斐讯数据通信技术有限公司 充电方法及移动终端
US10651670B1 (en) 2016-02-19 2020-05-12 Apple Inc. Electronic devices with wireless charging antenna arrays
US10056946B2 (en) 2016-03-31 2018-08-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless power transmitting device and method for controlling the same
US10698079B2 (en) * 2016-04-01 2020-06-30 Intel IP Corporation Method and apparatus for proximity radar in phased array communications
KR102572577B1 (ko) 2016-04-15 2023-08-30 삼성전자주식회사 무선 충전을 제어하는 충전 장치 및 방법
US10122204B2 (en) * 2016-09-28 2018-11-06 Intel Corporation Techniques for wire-free charging
TWI772330B (zh) * 2016-10-14 2022-08-01 荷蘭商蜆殼國際研究所 用於定量分析氣態製程流之方法及設備
DE102017101982A1 (de) 2017-02-01 2018-08-02 Zollner Elektronik Ag Einrichtung zum Erfassen von Objekten insbesondere für Ladesysteme
US10483802B2 (en) * 2017-03-14 2019-11-19 Texas Instruments Incorporated Peak voltage detection in a differentially driven wireless resonant transmitter
US10854960B2 (en) * 2017-05-02 2020-12-01 Richard A. Bean Electromagnetic energy harvesting devices and methods
US11462949B2 (en) 2017-05-16 2022-10-04 Wireless electrical Grid LAN, WiGL Inc Wireless charging method and system
EP3447994B1 (en) * 2017-07-03 2020-05-06 Grupo Antolin Ingenieria, S.A.U. Wireless coupling for coupling a vehicle with an electronic device disposed in an interior part of the vehicle
US10680572B2 (en) * 2017-08-31 2020-06-09 Nxp B.V. Methods and apparatuses for testing inductive coupling circuitry
CN109839102B (zh) * 2017-11-27 2021-05-04 灵踪科技（深圳）有限公司 光曲面定位方法和装置
US11929626B2 (en) 2018-09-29 2024-03-12 Huawei Technologies Co., Ltd. Wireless charging method and electronic device
US20220014044A1 (en) * 2018-11-22 2022-01-13 Humavox Ltd Antenna for wireless charging system
US11799324B2 (en) 2020-04-13 2023-10-24 Energous Corporation Wireless-power transmitting device for creating a uniform near-field charging area
US11757494B2 (en) * 2020-11-12 2023-09-12 Hand Held Products, Inc. RFID reader with configuration for either an internal antenna or external antenna
WO2022104688A1 (en) * 2020-11-20 2022-05-27 Goertek Inc. Charging case for wireless apparatus and electronic device
KR102609634B1 (ko) * 2021-10-22 2023-12-05 한국전자기술연구원 로트만 렌즈를 이용한 초고주파 무선전력전송장치, 방법 및 시스템
CN116073531A (zh) * 2021-11-02 2023-05-05 Oppo广东移动通信有限公司 无线充电系统、方法、装置、电子设备以及存储介质
US11916398B2 (en) 2021-12-29 2024-02-27 Energous Corporation Small form-factor devices with integrated and modular harvesting receivers, and shelving-mounted wireless-power transmitters for use therewith

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090001941A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Microsoft Corporation Inductive Powering Surface for Powering Portable Devices
US20090303693A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Shau-Gang Mao Wireless Power Transmitting Apparatus
KR20120066281A (ko) * 2010-12-14 2012-06-22 삼성전기주식회사 무선 전력 전송 장치 및 그 전송 방법
KR20130016597A (ko) * 2011-08-08 2013-02-18 엘지이노텍 주식회사 임피던스 정합장치 및 방법

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003065603A1 (en) * 2002-01-31 2003-08-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Transmitter and/or receiver module
JP3719510B2 (ja) * 2002-04-08 2005-11-24 アルプス電気株式会社 非接触式充電器を有する保管庫
DE602005013635D1 (de) * 2005-02-04 2009-05-14 Research In Motion Ltd Vorrichtung und Verfahren für das Aufladen einer Batterie über kapazitiver Kopplung
KR100663574B1 (ko) * 2006-02-06 2007-01-02 삼성전자주식회사 이동통신 단말기에서 안테나의 임피던스 변화에 따른 ｒｆ성능 열화를 방지하기 위한 장치 및 방법
US20070290654A1 (en) * 2006-06-14 2007-12-20 Assaf Govari Inductive charging of tools on surgical tray
US9129741B2 (en) * 2006-09-14 2015-09-08 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for wireless power transmission
US7960867B2 (en) * 2007-11-27 2011-06-14 Extremely Ingenious Engineering Methods and systems for wireless energy and data transmission
US8068798B2 (en) * 2008-08-15 2011-11-29 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Full closed loop auto antenna tuning for wireless communications
US9473209B2 (en) * 2008-08-20 2016-10-18 Intel Corporation Wireless power transfer apparatus and method thereof
JP5258521B2 (ja) * 2008-11-14 2013-08-07 トヨタ自動車株式会社 給電システム
JP5320184B2 (ja) * 2009-06-26 2013-10-23 三菱重工業株式会社 無線送電システム
US8374545B2 (en) * 2009-09-02 2013-02-12 Qualcomm Incorporated De-tuning in wireless power reception
US8774743B2 (en) * 2009-10-14 2014-07-08 Blackberry Limited Dynamic real-time calibration for antenna matching in a radio frequency receiver system
JP2011167009A (ja) * 2010-02-12 2011-08-25 Nippon Tekumo:Kk 非接触給電装置
JP5307073B2 (ja) * 2010-05-14 2013-10-02 株式会社豊田自動織機 非接触受電システム及び非接触電力伝送システム
JP4996722B2 (ja) * 2010-06-30 2012-08-08 株式会社東芝 電力伝送システム及び送電装置
US20130147430A1 (en) * 2010-08-23 2013-06-13 Mhoamed Zied Chaari Design and production of a system for wirelessly charging the batteries of a robot
US9479130B2 (en) * 2010-11-19 2016-10-25 Blackberry Limited Dynamic real-time calibration for antenna matching in a radio frequency receiver system
NO332520B1 (no) * 2010-12-28 2012-10-08 Techni As Anordning for overforing av elektriske signaler og/eller elektrisk energi
JP5439416B2 (ja) * 2011-03-04 2014-03-12 株式会社東芝 無線電力伝送装置
CN103718427B (zh) * 2011-07-28 2017-04-12 本田技研工业株式会社 无线送电方法
US8712355B2 (en) * 2011-08-30 2014-04-29 Motorola Mobility Llc Antenna tuning on an impedance trajectory
US20130062966A1 (en) 2011-09-12 2013-03-14 Witricity Corporation Reconfigurable control architectures and algorithms for electric vehicle wireless energy transfer systems
FR2980925B1 (fr) * 2011-10-03 2014-05-09 Commissariat Energie Atomique Systeme de transfert d'energie par couplage electromagnetique
US20130175874A1 (en) * 2012-01-09 2013-07-11 Witricity Corporation Wireless energy transfer for promotional items
KR101921494B1 (ko) * 2012-04-23 2018-11-23 삼성전자주식회사 무선 통신 시스템에서 안테나 임피던스 매칭 장치 및 방법
EP2856605B1 (en) 2012-05-29 2016-12-07 Humavox Ltd. Wireless charging device
US20140084688A1 (en) * 2012-09-21 2014-03-27 Samsung Electronics Co. Ltd Method and apparatus for wireless power transmission
CN104904087B (zh) * 2012-10-26 2017-09-08 联发科技（新加坡）私人有限公司 无线功率传输频内通信系统
KR101462993B1 (ko) * 2012-12-27 2014-11-19 전자부품연구원 다수 기기 무선 충전을 위한 무선 전력 전송 시스템
US9601933B2 (en) * 2014-03-25 2017-03-21 Apple Inc. Tessellated inductive power transmission system coil configurations
EP3123486B1 (en) 2014-03-26 2022-03-30 Apple Inc. Temperature management for inductive charging systems
US9997836B2 (en) * 2014-04-02 2018-06-12 Lg Electronics Inc. Reradiation antenna and wireless charger
US9852843B2 (en) * 2014-07-14 2017-12-26 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for adjustable coupling for improved wireless high Q resonant power transfer
AU2015339303A1 (en) * 2014-10-28 2017-06-15 The Wiremold Company Wireless power charging station
US9859729B1 (en) * 2015-11-02 2018-01-02 Counter Power Products, LLC Universal cell charging station system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090001941A1 (en) * 2007-06-29 2009-01-01 Microsoft Corporation Inductive Powering Surface for Powering Portable Devices
US20090303693A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-10 Shau-Gang Mao Wireless Power Transmitting Apparatus
KR20120066281A (ko) * 2010-12-14 2012-06-22 삼성전기주식회사 무선 전력 전송 장치 및 그 전송 방법
KR20130016597A (ko) * 2011-08-08 2013-02-18 엘지이노텍 주식회사 임피던스 정합장치 및 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160055272A (ko) * 2013-09-18 2016-05-17 상뜨르 나시오날 드 라 리쉐르쉐 샹띠피끄 파형 성형 디바이스, 전자 디바이스 및 시스템
KR20200135884A (ko) * 2016-12-12 2020-12-03 에너저스 코포레이션 전달되는 무선 전력을 최대화하기 위한 근접장 충전 패드의 안테나 존들을 선택적으로 활성화시키는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US10050463B2 (en) 2018-08-14
AU2014307619A1 (en) 2016-02-25
CA2920761A1 (en) 2015-02-19
CN105637727A (zh) 2016-06-01
RU2016104111A3 (ko) 2018-05-08
US20160204643A1 (en) 2016-07-14
JP2016530864A (ja) 2016-09-29
US10615628B2 (en) 2020-04-07
US20190006876A1 (en) 2019-01-03
US10608461B2 (en) 2020-03-31
SG11201601010UA (en) 2016-03-30
US10608459B2 (en) 2020-03-31
RU2016104111A (ru) 2017-09-20
KR102344779B1 (ko) 2021-12-29
US20180375370A1 (en) 2018-12-27
AU2018247302A1 (en) 2018-11-08
US20180375369A1 (en) 2018-12-27
EP3033817A1 (en) 2016-06-22
EP3033817A4 (en) 2017-02-15
US10608460B2 (en) 2020-03-31
JP2019050728A (ja) 2019-03-28
US20190006877A1 (en) 2019-01-03
EP3033817B1 (en) 2019-10-09
JP6744382B2 (ja) 2020-08-19
US20190020211A1 (en) 2019-01-17
CN105637727B (zh) 2020-09-22
WO2015022690A1 (en) 2015-02-19

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