KR20160078498A - 이물질 검출을 이용한 무선 충전에서의 자기 포화의 검출 및 완화에 의한 에너지 전달 최적화 - Google Patents

이물질 검출을 이용한 무선 충전에서의 자기 포화의 검출 및 완화에 의한 에너지 전달 최적화 Download PDF

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Abstract

실시예에서, 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 무선 충전기로부터 모바일 디바이스로의 전력의 제1 무선 송신 동안에 모바일 디바이스 및 무선 충전기 중 적어도 하나에서 자기 포화가 발생되었는지 여부를 결정하는 단계; 및 자기 포화가 발생된 것으로 결정될 때, 작동 무선 송신 전력에 도달할 때까지 무선 충전기의 송신 전력을 계속해서 감소시키는 단계를 포함하며, 모바일 디바이스 또는 무선 충전기 중 어느 것도 작동 무선 송신 전력에서 자기 포화 상태에 있지 않다.

Description

이물질 검출을 이용한 무선 충전에서의 자기 포화의 검출 및 완화에 의한 에너지 전달 최적화{ENERGY TRANSFER OPTIMIZATION BY DETECTING AND MITIGATING MAGNETIC SATURATION IN WIRELESS CHARGING WITH FOREIGN OBJECT DETECTION}
무선 충전 시스템에서, 2개 디바이스들 간에 유선의 전기적 연결 없이, 제1 디바이스는 제2 디바이스를 전기적으로 충전할 수 있다. 예를 들어, 제1 디바이스가 제2 디바이스의 존재를 검출할 때, 제1 디바이스 내의 코일은 전자기적으로 에너자이즈될(energized) 수 있다. 제1 디바이스로부터의 전자기 에너지는 예를 들어, 제2 디바이스 내의 코일을 에너자이즈할 수 있고, 따라서 제2 디바이스 내의 코일의 전류를 유도한다. 제2 디바이스 내의 코일의 전자기 에너지는 그 후, 제2 디바이스 내에 배터리와 같은 전기 저장 컴포넌트를 충전하는데 사용될 수 있다. 제1 디바이스로부터 제2 디바이스로의 에너지의 효율적인 전달이 무선 충전 시스템들의 목표이다.
본 개시물의 더 완전한 이해를 위해, 이제 첨부 도면들 및 상세한 설명과 함께 취해지는, 다음의 간략한 설명에 대한 참조가 이루어지며, 첨부 도면들 및 상세한 설명에서 동일한 참조 번호들은 동일한 부분들을 나타낸다.
도 1은 수 개의 재료들에 대한 자화 곡선들을 예시한다.
도 2는 자계 및 자기장에서의 투자율(magnetic permeability)의 그래프이다.
도 3은 무선 충전 시스템의 도면이다.
도 4는 무선 충전 시스템 내의 이물질을 검출하기 위한 프로시져의 흐름도이다.
도 5는 송신 코일(transmission coil) 전류와 전력 손실 간의 관계에 대한 이상화된 그래프이다.
도 6은 개시물의 실시예에 따른, 무선 충전 시스템에서 자기 포화가 발생되었는지를 결정하기 위한 프로시져의 흐름도이다.
도 7은 개시물의 실시예에 따른, 무선 충전 시스템 내의 자기 포화에 응답하기 위한 프로시져의 흐름도이다.
본 개시물의 하나 이상의 실시예들의 예시적 구현들이 하기에 제공되나, 현재 알려져 있건 또는 현존하던 간에, 개시된 시스템들 및/또는 방법들이 임의의 개수의 기법들을 사용하여 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개시물은 어떠한 방식으로도, 본 명세서에 예시되고 설명된 예시적인 설계들 및 구현예들을 포함하는, 하기에 예시된 예시적 구현예들, 도면들, 및 기법들로 제한되어서는 안 되나, 그들의 등가물들의 전체 범위와 함께 청구항들의 범위 내에서 수정될 수 있다.
무선 충전 시스템은 무선 충전기(때때로 기지국으로 지칭됨) 및 충전되고 있는 디바이스를 포함할 수 있다. 무선 충전은 에너지 전달의 효율을 감소시키는, 무선 충전기 또는 디바이스에서의 자기 포화에 의해 복잡해질 수 있다. 이물질(foreign object)의 존재는 무선 충전을 복잡하게 만드는데, 이는 충전 동안 이물질들을 가열하는 것을 방지하려는 바람 때문이다. 따라서, 무선 충전 동안에 무선 충전기 또는 디바이스 상의 또는 그 근처의 이물질들을 검출할 뿐 아니라, 자기 포화를 검출하고 완화시키는 것이 필요하다.
본 개시물의 실시예들은 디바이스의 무선 충전 동안에 검출된 전력 손실이 충전 기지국 상의 이물질로 인한 것인지, 또는 디바이스의 수신 코일(reception coil) 내에 자기 포화로 인한 것인지를 결정하기 위한 프로시져를 제공한다. 또한, 전력 손실이 자기 포화로 인한 것이라고 결정되는 경우, 자기 포화가 더 이상 발생하지 않도록, 그리고 디바이스 내의 수신 코일의 특징에 대해 적합한 송신 전류가 유지되도록, 기지국의 송신 코일의 전류를 감소시키기 위한 프로시져가 제공된다.
자기 포화는, 전체 자속 밀도 B(또는 "B 필드")가 수평을 유지하도록, 인가된 외부 자계 H(또는 "H 필드")에서의 증가가 추가로 재료의 자화를 물질적으로 증가시킬 수 없을 때 도달된 상태이다. 자기 포화는 특히 강자성 재료들, 예컨대, 철, 니켈, 코발트 및 그들의 합금들의 특징이다. 도 1에 보여지는 바와 같이, 포화는 물질의 자화 곡선(또한 BH 곡선 또는 히스테리시스 곡선으로 불림)에서 곡선의 오른쪽으로 구부러지는 것으로서 보여질 수 있다. H 필드가 증가함에 따라, B 필드는, 물질에 대한 포화 레벨로서 지칭될 수 있는 최대값에 점근적으로 접근할 수 있다. 포화보다 위에서, B 필드는 계속해서 증가하나, 포화 아래에서 보여진, 강자성 레이트보다 수천 배(three orders of magnitude) 더 작을 수 있는 상자성 레이트로 증가한다.
도 1에서, 곡선 번호 1의 3개 부분들이 식별될 수 있다. 제1 부분은 비포화 영역(150)으로서 지칭될 수 있다. 비포화 영역(150)에서, 자계 H에서의 증가는 자속 밀도 B에서의 거의 동등한 증가를 초래한다. 제2 부분은 포화 영역(160)으로서 지칭될 수 있다. 포화 영역(160)에서, 재료는 자기적으로 포화되고, H에서의 증가는 B에서의 적은 증가를 초래하거나 또는 증가를 초래하지 않는다. 제3 부분은 무릎 영역(170)으로서 지칭될 수 있다. 무릎 영역(170)에서, 비포화 영역(150)과 포화 영역(160) 사이의 전이가 발생한다. 유사한 영역들이 다른 재료들에 대한 자화 곡선들에 존재할 수 있다.
자기장 H와 자계 B 사이의 관계는 또한 투자율, μ = B/H, 또는 비투자율(relative permeability), μr = μ/μ0로서 표현될 수 있으며, 여기서 μ0는 진공 투자율(vacuum permeability)이다. 강자성 재료들의 투자율은 일정하지 않으나, H에 좌우된다. 포화가능 재료에서, 비투자율은 H와 함께 최대치로 증가하고, 그 후, 재료가 포화에 접근함에 따라, 비투자율은 반전되고(invert), 1로 감소한다. 이러한 작용은 도 2에 예시되며, 도 2에서, 포화로 인해, 강자성 물질의 투자율 μf가 최대치에 도달하고 그 후 감소할 수 있다.
상이한 재료들은 상이한 포화 레벨들을 갖는다. 예를 들어, 트랜스포머들에서 사용되는 고 투자율 철 합금들은 1.6 - 2.2 테슬라(T)에서 또는 그 정도에서 자기 포화에 도달하는 반면, 페라이트들은 0.2 - 0.5 T 범위에서 포화될 수 있다. 몇몇 비정질 합금들은 1.2 - 1.3 T 범위에서 포화된다.
포화를 보이는 철과 같은 강자성 재료들은 그들의 자화 방향을 변화시킬 수 있는 작은 영구 자석들처럼 작용하는, 자기 도메인들로 불리는 미세 영역(microscopic region)들을 포함할 수 있다. 외부 자계가 재료에 인가되기 전에, 도메인들은 랜덤한 방향으로 지향된다. 그들의 작은 자계들은 랜덤한 방향들로 향하고, 서로 소거되어, 재료는 전체 순(net) 자계에 아무런 영향도 미치지 않는다. 외부 자기장 H가 재료에 인가되는 경우, 필드는 재료로 침투하고, 도메인들을 정렬하여, 그들의 작은 자계들이 돌려지고, 외부 자계와 평행하게 정렬되고, 재료로부터 연장되는 큰 자계 B를 생성하기 위해 함께 더해지게 한다. 이러한 결과는 자화로 지칭될 수 있다. 외부 자계가 더 강할수록, 더 많은 도메인들이 정렬된다. 사실상 모든 도메인들이 정렬될 때 포화가 발생하고, 따라서 인가된 필드에서의 추가적인 증가들이 도메인들의 추가적 정렬을 야기할 수 없다.
포화는 강자성 코어 전자석들 및 트랜스포머들에서 달성가능한 최대 자계들을 약 2 T로 제한하며, 이는 그들의 코어들의 최소 사이즈에 제한을 부여할 수 있다. 이 제한은 고전력 모터들, 발전기들, 및 유틸리티 트랜스포머들이 물리적으로 클 수 있는(큰 자기 코어들이 바람직할 수 있는) 하나의 이유이다.
전자 회로들에서, 강자성 코어들을 갖는 트랜스포머들 및 인덕터들은 그들을 통하는 전류가 그들의 코어 재료들을 포화 상태로 만들기에 충분히 큰 경우, 비선형적으로 동작할 수 있다. 이것은 그들의 인덕턴스들 및 그들의 특성들이 구동 전류에서의 변화들과 함께 변화할 수 있다는 것을 의미한다. 선형 회로들에서, 이 결과는 원치 않는 이상적 동작으로부터의 일탈로 고려될 수 있다. 교류(AC) 신호들이 인가되는 경우, 이 비선형성은 고조파(harmonics) 및 상호변조 왜곡의 발생을 야기할 수 있다. 이 결과를 방지하기 위하여, 철 코어 인덕터들에 인가된 신호들의 레벨은 제한될 필요가 있어, 인덕터들이 포화되지 않을 수 있다. 포화 효과들을 낮추기 위해, 에어 갭이 몇몇 종류의 트랜스포머 코어들에서 생성될 수 있다. 포화 전류 또는 자기 코어를 포화시킬 수 있는 권선들을 통하는 전류는 복수의 인덕터들 및 트랜스포머들에 대한 사양들에서 제조자들에 의해 주어질 수 있다.
반면에, 몇몇 전자 디바이스들에서 포화가 이용된다. 포화는 전압 레귤레이터들로서의 역할을 하는 페로레조넌트(ferroresonant) 트랜스포머들에서 그리고 아크 용접에서 사용되는 포화가능 코어 트랜스포머들에서 전류를 제한하기 위하여 이용된다. 1차 전류가 특정 값을 초과할 때, 코어는 그것의 포화 영역으로 진출될 수 있어, 2차 전류에 있어서의 추가 증가를 제한한다. 더욱 정교한 애플리케이션에서, 포화가능 코어 인덕터들 및 자기 증폭기들은 인덕터의 임피던스를 제어하기 위하여 개별적 권선을 통한 직류(DC) 전류를 사용할 수 있다. 제어 권선에서 전류를 가변시키는 것은 포화 곡선에서 동작점을 위 아래로 이동시켜, 인덕터를 통한 AC 전류를 제어한다. 그러한 개념들은 가변 형광 밸러스트(fluorescent light ballast)들 및 전력 제어 시스템들에서 사용될 수 있다.
무선 충전기에서, 에너지는 충전 컴포넌트의 1차 코일로부터 충전되고 있는 컴포넌트의 2차 코일로 자계를 통해 전달될 수 있다. 그러한 충전은 유도성 무선 충전으로서 지칭될 수 있다. 도 3은 유도성 무선 충전을 통해 기지국(360)에 의하여 충전되도록 구성되는 모바일 디바이스(350)를 예시한다. 모바일 디바이스(350)는 휴대 전화, 스마트폰, 핸드헬드 컴퓨터, 또는 유도성으로 무선 충전될 수 있는 임의의 다른 용이하게 휴대가능한 디바이스일 수 있다. 임의의 그러한 컴포넌트는 디바이스 또는 모바일 디바이스로서 본 명세서에서 지칭될 수 있다. 기지국(360)은 모바일 디바이스(350)가 충전을 위해 배치될 수 있는 평평한 수평 표면을 가질 수 있다. 기지국(360)은 표준적인 벽 콘센트에 플러그인 될 수 있으며, 연장된 시구간 동안 특정 위치에 두어질 수 있다. 대안적으로, 하기에 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 모바일 디바이스가 무선으로 다른 모바일 디바이스를 충전할 수 있고, 그에 따라 기지국과 비슷하게 동작할 수 있는 상황들이 존재한다. 기지국은 본 명세서에서 디바이스로서 또한 지칭될 수 있다.
모바일 디바이스(350)는 전력 픽업 유닛(353) 및 통신 및 제어 유닛(355)을 포함하는 전력 수신기(351)를 포함할 수 있다. 전력 픽업 유닛(353)은 2차 코일(357)을 포함할 수 있으며, 이 2차 코일(357)은 본 명세서에서 수신 코일로서 또한 지칭될 수 있다. 통신 및 제어 유닛(355)은 무선 충전 프로시져를 관리하는데 수반되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 기지국(360)은 전력 변환 유닛(363) 및 통신 및 제어 유닛(365)을 포함하는 전력 송신기(361)를 포함할 수 있다. 전력 변환 유닛(363)은 1차 코일(367)을 포함할 수 있으며, 이 1차 코일(367)은 본 명세서에서 송신 코일로서 또한 지칭될 수 있다.
통신 및 제어 유닛(365)은 무선 충전 프로시져를 관리하는데 수반되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 포함할 수 있다. 통신 및 제어 유닛(365)은 프로세서를 포함할 수 있으며, 프로세서는 하나 이상의 중앙 처리 장치(CPU, central processing unit) 칩들, 코어들(예를 들어, 멀티 코어 프로세서), 필드 프로그램가능 게이트 어레이들(FPGAs, field-programmable gate arrays), 주문형 집적 회로(ASICs, application specific integrated circuits), 및/또는 디지털 신호 프로세서들(DSPs, digital signal processors)로서 구현될 수 있다. 단 하나의 전력 송신기(361)만이 도 3에 도시되나, 복수의 전력 송신기들(361)이 하나의 기지국(360)에 존재할 수 있다. 통신 및 제어 유닛(365)은 프로세서에 통신가능하게 결함되는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 보조 기억장치, 판독 전용 메모리(ROM, read only memory), 랜덤 액세스 메모리(RAM, random access memory), 이 개시물을 검토시 본 기술분야의 당업자에 의해 인식될 바와 같은 임의의 다른 적절한 데이터 기억장치, 또는 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 보조 기억장치는 하나 이상의 디스크 드라이브들, 고체상 드라이브들, 또는 테잎 드라이브들로 구성될 수 있으며, RAM이 모든 작업 데이터를 홀딩하기에 충분히 크지 않은 경우, 오버 플로우(over-flow) 데이터 저장 디바이스로서 그리고 데이터의 비휘발성 저장을 위해 사용된다. 보조 기억장치는 그러한 프로그램들이 실행을 위해 선택될 때, RAM에 로딩되는 프로그램들을 저장하는데 사용될 수 있다. ROM은 프로그램 실행 동안에 판독되는 명령어들 및 아마도 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다. ROM은 보조 기억장치의 더 큰 메모리 용량에 관하여 작은 메모리 용량을 통상적으로 갖는 비휘발성 메모리 디바이스일 수 있다. RAM은 휘발성 데이터를 저장하는데, 그리고 아마도 명령어들을 저장하는데 사용될 수 있다. ROM 및 RAM 모두에 대한 액세스는 통상적으로 보조 기억장치로의 액세스보다 더 빠르다. 실시예에서, 전술한 프로세서에 의하여 실행될 명령어들은 메모리에 저장될 수 있다.
기지국(360)이 모바일 디바이스(350)의 존재를 검출할 때, 전력 변환 유닛(363)은 1차 코일(367)에 전력을 제공하고, 따라서 자계를 생성할 수 있다. 자계는 2차 코일(357)에 의하여 픽업될 수 있고, 2차 코일(357)은 자계를 전류로 변환한다. 전력 픽업 유닛(353)은 그 후, 모바일 디바이스(350)의 부하(359)에 전력을 제공할 수 있다.
특정 재료들로 만들어진 이물질이 충전 동안에 송신기 및/또는 수신기 가까이에 배치될 때, 이물질은 에너지의 일부를 흡수하여, 수신 코일의 전력 손실을 초래할 수 있다. 전력 손실이 전력 손실 문턱치보다 큰 경우, 송신 코일로의 전력은 이물질을 가열하는 것을 방지하기 위하여 디스에이블될 수 있다. 현존하는 무선 충전기들은 이물질들을 검출하기 위하여 단순한 알고리즘들을 갖는다. 예를 들어, 무선 전력 컨소시움(WPC, Wireless Power Consortium) 사양들에 따르면, 수신된 전력이 고정된 값(예를 들어, 0.25 와트)에 의하여 송신된 전력 미만인 경우, 송신은 중단된다.
더욱 구체적으로, 도 4에 예시된 프로시져는 무선 충전 기지국 상에 이물질을 검출하기 위하여 제안되었다. 도 4에 예시된 프로시져에 대한 아래 논의에서, 기지국(360)과 같은 모바일 디바이스(350)은 모바일 디바이스(350)와 같은 모바일 디바이스를 충전하고 있는 것으로 가정되나, 프로시져는 또한 하나의 모바일 디바이스가 다른 모바일 디바이스를 충전하고 있는 시나리오에 또한 적용될 수 있다.
블록(402)에서, 기지국은 무선으로 충전 가능한 디바이스가 기지국 상에 존재하는지를 검출하기 위하여 주기적으로 핑잉(ping)한다. 그러한 디바이스가 검출된다면, 블록(404)에서, 기지국은 자신의 송신기를 턴온시킨다. 블록(406)에서, 기지국은 자신의 송신 전압 및 자신의 송신 전류를 측정하고, 자신의 송신 전력을 도출하기 위해 2개 값들을 함께 곱한다(전력은 전압 시간 전류에 비례함). 예를 들어, 기지국(360)은 1차 코일(367) 양단의 전압 및 1차 코일(367)의 전류를 측정하고, 이들 값들을 송신 전력을 결정하는데 사용할 수 있다. 대안적으로, 기지국은 몇몇 다른 방식으로 자신의 송신 전력을 결정할 수 있다. 블록(408)에서, 기지국은 디바이스에서의 수신 전류 및 수신 전압을 결정한다. 이들 값들은 디바이스에 의해 측정되고, 디바이스에 의하여 기지국에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 예시된 바와 같은 모바일 디바이스(350)는 2차 코일(357)의 전압 및 2차 코일(357)의 전류를 측정할 수 있다. 기지국은 그 후, 디바이스에서의 수신 전력을 결정하기 위하여 수신 전류 및 수신 전압을 함께 곱할 수 있다. 대안적으로, 기지국은 몇몇 다른 방식들로 수신 전력을 결정할 수 있다. 계산들은 기지국(360)의 통신 및 제어 유닛(365)과 같은 통신 및 제어 유닛에서 수행될 수 있다.
블록(410)에서, 기지국은 송신 전력으로부터 수신 전력을 차감함으로써, 전력 손실을 계산한다. 블록(412)에서, 기지국은 0.25 와트와 같은 문턱치보다 전력 손실이 더 큰지를 결정한다. 전력 손실이 문턱치보다 더 크지 않은 경우, 블록(414)에서, 기지국은 디바이스의 충전을 계속한다. 프로시져는 그 후 블록(406)으로 돌아가고, 기지국은 다시 송신 전력 및 수신 전력을 결정하고, 전력을 손실을 계산하며, 전력 손실을 문턱치에 비교한다. 블록(412)에서, 기지국이 전력 손실이 문턱치보다 큰 것으로 결정하면, 블록(416)에서, 기지국은 이물질이 기지국 상에서 검출되었음을 확증한다. 블록(418)에서, 기지국은 그 후, 이물질의 가열을 방지하기 위하여 디바이스의 충전을 디스에이블시킨다.
WPC 표준의 System Description Wireless Power Transfer, Volume 1: Low Power, Part 1: Interface Definition, Annex D, Foreign Object Detection (Normative)는 전력 수신기에 의하여 수신된 전력의 리포팅을 설명한다:
이물질들의 온도 상승을 제한하기 위하여 가능한 방법들 중 하나로서, 전력 송신기가 인터페이스에 걸친 전력 손실을 모니터링 하는 것을 가능하게 하기 위하여, 전력 수신기는 자신의 수신된 전력을 전력 송신기로 리포팅할 것이다.
수신된 전력(Ppr)은 전력 송신기에 의하여 발생된 자계로 인하여, 모바일 디바이스 내에서 소멸되는 전체 전력량을 표시한다. 수신된 전력은, 전력 수신기의 출력으로부터 이용가능한 전력 + 그 출력 전력을 발생시키는데 있어서 손실된 임의의 전력과 동일하다. 예를 들어, 전력 손실은 2차 코일 및 직렬 공진 캐패시터의 전력 손실, 전력 수신기의 차폐에서의 전력 손실, 정류기에서의 전력 손실, 임의의 조정 후 단계에서의 전력 손실, 및 전력 수신기 내의 금속 컴포넌트들 또는 콘택들에서의 와전류 손실을 포함한다(그러나 이에 제한되는 것은 아님).
System Description Wireless Power Transfer, Volume I, Part 1의 이러한 버전 1.1.2는 수신된 전력을 결정하기 위하여 전력 수신기에 대한 임의의 특정 방법을 정의하지 않는다 - 그러나, 예로서, 전력 수신기는 자신의 출력에서 제공되는 순 전력을 측정하고, 임의의 적용가능한 전력 손실의 추정치들을 부가할 수 있다.
전력 수신기는 (Preceived - 250 mW ≤ Ppr ≤ Preceived)이도록, 수신된 전력 패킷에 그것의 수신된 전력(Preceived)을 리포팅할 것이다.
(정보 제공) 이것은 리포팅된 수신 전력이 많아야 250 mW만큼 실제 수신된 전력의 과대평가치임을 의미한다. 특히, 이것은 리포팅된 수신된 전력이, 인터페이스 표면 상에 이물질이 존재하지 않는 경우의 송신된 전력 이상이며 - 이는 후자의 경우, 수신된 전력이 송신된 전력과 동일하기 때문임 - , 결과적으로, 전력 송신기는 이물질을 잘못 검출할 확률이 있음을 내포한다.
이 해법의 단점은 이것이 이물질의 존재가 아닌 다른 인자가 전력 손실을 야기할 수 있음을 고려하는 것을 잊을 수 있다는 점이다. 예를 들어, 코일들 중 하나를 자기 포화 상태로 몰아넣음으로써 발생하는 전력 손실은 또한 전력 손실 문턱치가 초과되게 할 수 있다. 자기 포화는 송신 코일 또는 수신 코일에서 발생할 수 있으며, 수신될 수 있는 것보다 더 많은 전력을 송신기가 송신하는 상황에 시스템을 둘 수 있다. 도 4의 간단한, 고정된 손실 알고리즘에 대해, 충전기는 이물질이 존재하지 않으나 전력 손실이 문턱치를 초과하는 경우에 중단될 수 있는데, 이는 송신 코일 또는 수신 코일이 포화되기 때문이다.
저력 손실이 이물질의 존재로 인한 것인지 또는 코일의 자기 포화로 인한 것인지를 결정하는 것이 바람직할 수 있다. 전력 손실이 이물질로 인한 것이라면, 충전은 이물질의 가열을 방지하기 위하여 디스에이블될 수 있다. 실시예에서, 전력 손실이 자기 포화로 인한 것이라면, 송신 코일의 충전 전류는 최적의 전력 전달 레이트가 달성될 때까지 감소될 수 있다.
도 5는 송신 코일 전류와 전력 손실 간의 관계의 이상화된 그래프를 예시한다. 도 5는 다음의 논의를 돕기 위하여 단지 예시로서 의도된 것임을 이해해야 한다. 보여지는 곡선은 송신 코일 전류와 전력 손실 간의 실제 관계를 도시하지 않을 수 있으며, 송신 코일 전류 및 전력 손실에 대하여 보여지는 값들은 실제 값들을 나타내지 않을 수 있는 임의의 단위이다.
비포화 영역(550), 포화 영역(560), 및 무릎(570)은 도 1의 비포화 영역(150), 포화 영역(160), 및 무릎(170)과 유사할 수 있다. 비포화 영역(550)에서, 송신 코일 전류와 전력 손실 간의 선형적 관계가 존재할 수 있다. 즉, 특정 퍼센트의 송신 코일 전류에서의 증가는 거의 동일한 퍼센트의 전력 손실에서의 증가를 초래한다. 예를 들어, 이러한 이상화된 그래프에서, 송신 코일 전류가 4 단위에서 8 단위로 두배가 되는 경우, 전력 손실은 또한 4 단위에서 8 단위로 두배가 된다. 비포화 영역(550)은 통상적인 무선 충전 동안에 기대될 수 있는 송신 코일 전류와 전력 손실 간의 관계를 보여준다.
무릎(570)에서, 비포화 영역(550)과 포화 영역(560) 사이에 천이가 발생한다. 무릎(570)은 반드시 도시된 바와 같이 하나의 점이 아니지만, 비포화 영역(550)과 포화 영역(560) 사이에 점진적 천이의 영역일 수 있다는 것을 이해해야 한다.
포화 영역(560)에서 훨씬 더 많은 확연한 전력 손실이 존재한다. 즉, 특정 퍼센트의 송신 코일 전류에서의 증가는, 비포화 영역(550)과 비교하여 전력 손실에서의 훨씬 더 큰 퍼센트의 증가를 초래한다. 예를 들어, 이러한 이상화된 그래프에서, 송신 코일 전류가 12 단위에서 13 단위로 증가되면, 전력 손실은 대략 14.5 단위에서 대략 19.5 단위로 증가된다. 포화 영역(560)은 예시를 목적으로 직선으로 도시되나, 이전에 논의된 바와 같이, 포화 영역에서의 손실은 통상적으로 비선형적일 수 있다. 즉, 비선형적 영역에서의 전력 손실의 변화들은 전류의 변화들에 비례하지 않을 수 있다.
실시예에서, 상기 논의된 송신 코일 전류 및 전력 손실 특징들은 디바이스의 유도성 무선 충전 동안에 검출된 전력 손실이 충전 기지국 상의 이물질로 인한 것인지 또는 송신 코일이나 수신 코일에서의 자기 포화로 인한 것인지를 결정하기 위한 프로시져에서 사용될 수 있다. 또한, 실시예에서, 전력 손실이 자기 포화로 인한 것이라노 결정될 때, 자기 포화가 더 이상 발생하지 않고, 송신 코일 및/또는 수신 코일의 특징들에 대해 적합한 충전 전류가 유지되도록, 송신 코일의 전류를 감소시키기 위한 프로시져가 제공된다.
실시예에서, 송신 코일 전류 및 전력 손실 계산들이 충전 사이클 동안 수행된다. 그러나, 전력 손실이 문턱치를 초과할 때, 송신 코일 전류를 간단히 턴 오프시키는 대신에, 송신 코일 전류가 감소된다. 그 후, 이전의 송신 코일 전류에 비교한 새로운 송신 코일 전류의 퍼센트차가, 새로운 전력 손실과 이전의 전력 손실 간의 퍼센트차와 동일한지 여부가 결정된다. 2개의 퍼센트들이 거의 동일하다면, 전력 손실은 이물질의 존재로 인한 것으로 결정되고, 충전은 디스에이블된다. 2개의 퍼센트들이 거의 동일하지 않다면, 전력 손실은 자기 포화로 인한 것으로 결정된다. 이 경우에, 송신 전류는 자기 포화가 더 이상 발생하지 않는 것으로 결정될 때까지 점차 감소된다. 본 명세서에 사용될 때, 용어 "동일한"은 2개 값들이 서로 미리 정의된 오차 범위 내에 있는 관계를 지칭할 수 있다.
상기 프로시져는 기지국이 모바일 디바이스를 충전함으로서, 또는 모바일 디바이스가 다른 모바일 디바이스를 충전함으로써 수행될 수 있다. 프로시져를 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어는 충전을 제공하는 디바이스에, 충전되고 있는 디바이스에, 또는 부분적으로는 디바이스들 중 하나에 그리고 부분적으로는 다른 디바이스에 상주할 수 있다. 프로시져를 실행하기 위하여 2개 디바이스들 사이에 정보의 교환이 있을 수 있다. 예를 들어, 충전되고 있는 디바이스는 충전을 제공하는 디바이스에 자신의 전력 소모 정보를 제공할 수 있다.
그러한 프로시져는 모바일 디바이스 제작자들에게 값진 것일 수 있는데, 이는 제작자들이 필드 내의 송신 코일을 제어하지 않으며, 장래에 제조될 수 있는 기지국들의 특징들을 아는 방법이 없기 때문이다. 따라서, 송신측 코일의 자기 포화 특징들을 결정하는 방법이 없을 수 있다. 그러므로, 여전히 충전 전류를 최대화하면서 코일들의 자기 포화를 고려하는 알고리즘이 바람직할 수 있다.
몇몇 경우들에서, 전력 손실은 자기 포화 및 이물질의 존재 모두로 인한 것일 수 있다. 그러한 경우에, 자기 포화가 더 이상 발생하지 않을 때까지 송신 전류를 간단히 감소시키고, 그 레벨에서 송신 전류를 유지하는 것은 바람직하지 않을 수 있다. 그렇게 하는 것은 이물질의 가열을 야기하는 레벨에 송신 전류를 설정할 수 있는데, 이는 WPC에 부합되지 않는다. 따라서, 실시예에서, 자기 포화가 더 이상 발생하지 않는 것으로 확증된 이후, 전력 손실이 여전히 문턱치를 초과하는지 여부가 결정된다. 문턱치가 여전히 초과되는 경우, 이물질이 존재하고 충전이 디스에이블되는 것으로 확증된다. 문턱치가 초과되지 않는 경우, 송신 전류는 그것이 가장 최근에 감소된 레벨에서 유지된다.
도 6은 전력 손실이 자기 포화로 인한 것인지를 결정하기 위한 프로시져의 실시예를 예시한다. 블록들(602 내지 614)에서 취해진 단계들은 도 4의 블록들(402 내지 414)에서 취해진 단계들과 유사하여, 블록들(602 내지 614)에서 취해진 단계들은 간결성을 위해 여기서는 설명되지 않는다. 도 4와 마찬가지로, 도 6에 예시된 프로시져에 대한 다음의 논의에서, 기지국(360)과 같은 기지국이 모바일 디바이스(350)와 같은 모바일 디바이스를 충전하고 있는 것으로 가정되나, 프로시져는 모바일 디바이스가 다른 모바일 디바이스를 충전하고 있는 시나리오에도 또한 적용될 수 있다.
블록(612)에서, 전력 손실이 문턱치보다 큰 것으로 결정되는 경우, 전력 손실이 기지국 상의 이물질의 존재로 인한 것인지, 또는 1차 코일(367)과 같은 송신 코일 또는 2차 코일(357)과 같은 수신 코일의 자기 포화로 인한 것인지 여부를 결정하기 위하여 일련의 단계들이 취해진다. 블록(616)에서, 블록(610)에서 계산된 전력 손실이 저장된다. 블록(618)에서, 송신 코일의 전류는 고정된 퍼센트에 대응하는 고정된 양만큼 감소될 수 있다. 예를 들어, 송신 코일의 전류는 새로운 전류가 이전 전류의 90%, 또는 이전 전류의 80%, 또는 이전 전류의 100% 미만의 다른 퍼센트이도록, 특정 퍼센트만큼 감소될 수 있다.
블록(620)에서, 아마도 블록(606)에서 송신 전력이 결정된 방식과 유사한 방식으로 송신 전력에 대한 새로운 결정이 이루어진다. 하나의 블록에서 전력 송신은 전력의 제1 무선 송신으로서 지칭될 수 있고, 다른 블록에서의 전력 송신은 전력의 제2 무선 송신으로서 지칭될 수 있다. 예를 들어, 기지국은 모바일 디바이스로의 전력의 제1 무선 송신을 발생시키기 위해 블록(606)의 전압 및 전류에서 하나의 시간 간격 동안 작동할 수 있으며, 기지국은 나중에 모바일 디바이스로의 전력의 제2 무선 송신을 발생시키기 위해 블록(620)에 의하여 표시된 전압 및 전류에서 다른 시간 간격 동안 작동할 수 있다. 블록(622)에서, 수신 전력에 대한 새로운 결정이, 아마도 수신 전력이 블록(608)에서 결정된 방식과 유사한 방식으로 이루어진다. 블록(624)에서, 전력 손실에 대한 새로운 계산이 송신 전력 및 수신 전력의 새로운 값들에 기반하여 수행된다. 블록(626)에서, 전력 손실의 변화는 블록(616)에서 저장된 전력 손실로부터 새롭게 계산된 전력 손실을 차감함으로써 계산된다. 대안적으로, 전력 손실의 변화는 새롭게 계산된 전력 손실 대 블록(616)에서 저장된 전력 손실의 비를 결정함으로써; 전력 손실이 변화된 포센트를 결정함으로써; 모바일 디바이스에 의하여 수신된 전력 대 기지국에 의하여 송신된 전력의 제1 비를 결정하고, 모바일 디바이스에 의하여 수신된 전력 대 송신 전력의 감소 이후에 기지국에 의해 송신된 전력의 제2 비를 결정하고, 제2 비 대 제1 비의 제3 비를 결정함으로써; 또는 몇몇 다른 방식으로 계산될 수 있다.
블록(628)에서, 전력 손실의 퍼센트 변화가 블록(618)에서 이루어진 송신 코일의 전류의 대응 퍼센트 변화에 의해 설명될 수 있는지 여부가 결정된다. 예를 들어, 송신 전류가 블록(618)에서 자신의 이전 값의 90%로 감소된다면, 블록(626)에서 결정된 전력 손실이 블록(610)에서 결정된 손실의 대략 90%인지 여부가 결정된다. 퍼센트들의 그러한 균등은 전력 손실이 자기 포화 보다는 기지국 상의 이물질의 존재로 인한 것임을 표시할 수 있다. 즉, 기지국 상에 이물질이 존재하고 자기 포화가 발생하지 않은 경우, 전력 손실에서의 퍼센트 감소는 통상적으로 송신 전류가 감소된 퍼센트와 대략 동일할 것인데, 이는 디바이스가 그러한 경우에 도 5의 비포화 영역(550)에 있을 것이기 때문이다.
환언하면, 송신 코일의 전류는 블록(618)에서 고정된 퍼센트(x 퍼센트로 일컬어짐)만큼 감소될 수 있으며, 블록(624)에서 결과적인 전력 손실이 계산될 수 있다. 블록(628)에서, 전력 손실의 변화가 송신 코일의 전류의 함수로서 선형적인지 또는 비선형적인지를 결정하기 위하여, 도 6에 "Loss"로 표시되는 원래의 전력 손실은 도 6에 "Lossnew"로 표시되는 새로운 전력 손실에 비교될 수 있다. Lossnew가 Loss 미만의 대략 x 퍼센트라면(즉, 전력 손실이 전류가 감소한 것과 동일한 비율로 감소한다면), 전력 손실의 변화는 전류에 대해 선형적이며, 이는 이물질의 존재를 표시할 것이다. 그렇지 않다면, 변화는 비선형적이고, 따라서 디바이스들 중 하나(즉, 충전되고 있는 기지국 또는 모바일 디바이스 중 어느 하나)는 자기 포화 상태에 있다. 더욱 구체적으로, 손실의 퍼센트 변화가 계산될 수 있다. 전력 손실의 퍼센트 변화는 y로 표시되는 것으로 가정한다. 정의된 오차 범위 내에서(예를 들어, 10% 또는 몇몇 다른 x 퍼센트 내에서), y가 x와 동일하지 않다면, 기지국 또는 모바일 디바이스 중 어느 하나에서 자기 포화가 발생한 것으로 결정된다.
블록(628)에서 전력 손실의 퍼센트 변화가 송신 전류가 감소된 퍼센트와 대략 동일한 것으로(즉, 정의된 오차 범위 내에서, 전력 손실의 퍼센트 변화가 전류의 퍼센트 변화와 동일한 것으로) 결정되면, 블록(630)에서, 전력 손실은 이물질로 인한 것이라고 확정된다. 블록(632)에서, 디바이스의 충전은 그 후 디스에이블된다.
블록(628)에서 전력 손실의 퍼센트 변화가 송신 전류가 감소된 퍼센트와 대략 동일하지 않은 것으로(즉, 정의된 오차 범위 내에서, 전력 손실의 퍼센트 변화가 전류의 퍼센트 변화와 동일하지 않은 것으로) 결정되면, 블록(634)에서, 송신 코일 또는 수신 코일에서 자기 포화가 발생하는 것으로 확정된다. 즉, 송신 전류가 감소된 퍼센트와 전력 손실이 변화한 퍼센트 간의 불균등은 충전되고 있는 디바이스 또는 기지국이 도 5의 포화 영역(560) 내에 있음을 표시한다. 블록들(624, 626, 및 628)과 같은 계산 및/또는 결정 로직을 포함하는 블록은 앞서 설명된 것과 같이 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있는 통신 및 제어 유닛(365)과 같은 통신 및 제어 유닛에서 수행될 수 있다.
도 7은 도 6의 프로시져가 자기 포화가 발생하는 것을 확정할 때 뒤따를 수 있는 프로시져의 실시예를 예시한다. 따라서, 도 7의 블록(702)은 도 6의 블록(634)에 등가적일 수 있다. 다시, 기지국(360)과 같은 기지국이 모바일 디바이스(350)와 같은 모바일 디바이스를 충전하고 있는 것으로 가정되나, 도 7의 프로시져는 하나의 모바일 디바이스가 다른 모바일 디바이스를 충전하고 있는 시나리오에 또한 적용될 수 있다.
블록(704)에서, 가장 최근에 계산된 전력 손실이 저장된다. 블록(718)에서, 송신 코일의 전류는 고정된 절대량 또는 고정된 퍼센트만큼 감소될 수 있어, 예를 들어, 자신의 이전 값의 80% 또는 90%인 값을 초래한다. 블록(720)에서, 송신 전력에 대한 새로운 결정이 이루어진다. 블록(722)에서, 수신 전력에 대한 새로운 결정이 이루어진다. 블록(724)에서, 전력 손실에 대한 새로운 계산이 송신 전력 및 수신 전력의 새로운 값들에 기반하여 수행된다. 블록(726)에서, 전력 손실의 변화는 블록(704)에서 저장된 전력 손실로부터 새롭게 계산된 전력 손실을 차감함으로써 계산된다. 대안적으로, 전력 손실의 변화는, 새롭게 계산된 전력 손실 대 블록(616)에서 저장된 전력 손실의 비를 결정함으로써; 전력 손실이 변화된 퍼센트(예를 들어, 원래 손실로 나눈 손실 변화)를 결정함으로써; 모바일 디바이스에 의하여 수신된 전력 대 기지국에 의하여 송신된 전력의 제1 비를 결정하고, 모바일 디바이스에 의하여 수신된 전력 대 기지국에 의하여 송신된 전력의 제2 비를 결정하며, 제2 비 대 제1 비의 제3 비를 결정함으로써; 또는 몇몇 다른 방식으로 계산될 수 있다.
블록(728)에서, 전력 손실의 변화가 블록(718)에서 이루어진 송신 코일의 전류의 비례적 변화에 의해 설명될 수 있는지 여부가 결정된다. 예를 들어, 송신 전류가 블록(718)에서 자신의 이전 값의 90%로 감소된다면, 전력 손실이 또한 이전 값의 대략 90%로 감소되었는지 여부가 결정된다.
전력 손실의 퍼센트 감소가 송신 전류가 감소된 퍼센트와 대략 동일하지 않은 것으로 결정되면, 자기 포화가 여전히 발생하고 있는 것으로 확정된다. 프로시져는 그 후 블록(704)으로 돌아가고, 블록들(704 내지 728)에서의 단계들은, 블록(728)에서 전력 손실의 퍼센트 감소가 송신 전류의 퍼센트 감소와 대략 동일한 것으로 결정될 때까지 반복된다. 예를 들어, 전력 손실의 퍼센트 감소는 정의된 오차 범위 내에서(즉, 10% 오차 또는 몇몇 다른 퍼센트의 오차 내에서), 송신 전류의 퍼센트 감소와 동일할 수 있다.
블록(730)에서, 그 후 자기 포화가 더 이상 발생하지 않는 것으로 확정된다. 블록(732)에서, 송신 코일의 전류의 가장 최신 값은 현재 송신 코일 및 수신 코일 구성에 대하여 허용되어야 하는 최대 전류인 것으로 확정된다. 블록(734)에서, 전력 손실의 가장 최신 값은 미래의 계산들을 위해 전력 손실로서 유지된다. 프로시져는 그 후 도 6의 블록(612)으로 돌아간다. 블록들(724, 726, 및 728)과 같은 계산 및/또는 결정 로직을 포함하는 블록들은 앞서 설명된 것과 같이 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있는 통신 및 제어 유닛(365)과 같은 통신 및 제어 유닛에서 수행될 수 있다.
이 시점에서, 단지 자기 포화가 더 이상 발생하지 않는 것으로 확정되었다. 상기 언급된 바와 같이, 이물질이 기지국 상에 존재할 수 있고, 이물질의 과도한 가열이 현재 송신 전력 레벨에서 발생할 수 있는 가능성이 있다. 따라서, 도 6의 블록(612)에서, 전력 손실이 문턱치를 초과하는지 여부가 다시 결정된다. 전력 손실이 문턱치 미만이라면, 블록(614)에서, 충전이 계속된다. 전력 손실이 문턱치를 초과한다면, 블록들(616 내지 628)의 프로시져들이 뒤따를 수 있다. 도 7의 블록(730)에서 자기 포화가 더 이상 발생하지 않는다는 것이 이미 확정되었기 때문에, 블록(634)으로의 진행이 뒤따르지 않으며, 프로시져는 이물질이 존재하는 것으로 확정되는 블록(630)으로 진행된다. 충전은 그 후 블록(632)에서 디스에이블된다. 대안적으로, 도 6의 블록(612)에서 전력 손실이 문턱치를 초과하는 것으로 결정되면, 프로시져는 블록들(616 내지 628)을 건너뛰고, 바로 블록(630)으로 진행되는데, 이는 자기 포화가 발생하지 않음이 이미 확정되었기 때문이다.
다시 말해, 도 7의 블록(702)에서, 코일은 도 5의 포화 영역(560) 내에 있다. 블록들(704 내지 728)에서, 기지국의 송신 코일의 전류는 연속적인 증분(increment)들만큼 감소되고, 따라서 포화 영역(560) 내에 좌측으로의 이동을 야기한다. 증가하는 전류 감소들은 무릎 영역(570)이 통과되고 비포화 영역(550)에 진입할 때까지 계속된다. 전력 손실의 퍼센트 변화가 송신 전류의 퍼센트 변화와 대략 동일할 때 비포화 영역(550)에 진입된 것으로 결정될 수 있다.
무릎 영역(570)에 가까운 비포화 영역(550) 내의 위치를 제공하는, 송신 코일의 전류를 유지시키는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 위치에서, 충전 전류 및 이에 따른 충전 레이트는 자기 포화가 발생하지 않고 거의 최적으로 설정될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 그러한 위치는 비교적 작은 증분들만큼 송신 전류를 감소시킴으로써 도달될 수 있고, 따라서 단지 무릎 영역(570)이 통과된 것이 명백해질 때까지 곡선의 좌측으로 이동한다.
다른 실시예들에서, 그러한 위치는 비포화 영역(550)에 진입되었음이 명백해질 때까지 비교적 큰 증분들만큼 송신 전류를 낮춤으로써 도달될 수 있다. 송신 전류는 그 후 비교적 작은 증분들만큼 증가될 수 있고, 따라서 무릎 영역(570)이 접근되고 있음이 명백해질 때까지, 곡선의 우측으로 이동할 수 있다. 따라서, 이들 실시예들은 충전 디바이스 및 충전되고 있는 디바이스의 코일들의 자기적 특징들이 알려지지 않을 때조차 적절한 충전 전류가 결정될 수 있도록 허용한다. 상기 언급된 바와 같이, 이 전류를 충전 전류로서 유지시키기 전에, 이물질이 기지국 상에 존재하지 않음을 보장하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 논의에서, 이동 전화와 같은 모바일 디바이스는 고정 기지국에 의하여 무선으로 충전되고 있는 것으로 가정된다. 그러나 몇몇 경우들에 있어서, 충전 컴포넌트 및 충전되고 있는 컴포넌트는 모바일 디바이스들일 수 있다. 예를 들어, 이동 전화는 무선 헤드셋을 무선으로 충전하는데 사용될 수 있다. 그러한 경우들에 있어서, 통상적으로 2차 또는 수신 코일로서 사용되는 모바일 디바이스의 코일은 대신에 1차 또는 송신 코일로서 사용된다. 따라서, 본 명세서에서 사용될 때, "유도성 무선 충전 컴포넌트" 또는 "무선 충전기"와 같은 용어들은 컴포넌트가 고정 기지국인지 또는 모바일 디바이스인지 여부와 무관하게, 유도성 무선 충전을 수행할 수 있는 임의의 컴포넌트를 지칭할 수 있다.
자기 포화를 방지하기 위하여 본 명세서에 개시된 실시예들은 통상적으로 수신 코일로서 작동하는 모바일 디바이스의 코일이 모바일 디바이스를 통해 다른 제품들의 충전을 허용하도록 송신 코일로서의 이중 용도를 갖는 시나리오들에서 특히 유익할 수 있다. 모바일 디바이스의 코일은 통상적으로 기지국의 코일보다 훨씬 더 작고, 모바일 디바이스에 의하여 충전되고 있는 컴포넌트의 코일은 여전히 작을 수 있다. 따라서, 자기 포화는 모바일 디바이스가 다른 컴포넌트를 충전하는데 사용될 때 발생할 가능성이 더 많을 수 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 자기 포화를 방지하고 여전히 이물질 검출을 준수하면서, 송신 코일 및 수신 코일의 구성이 충전 시간을 감소시키기 위한 최대 충전 전류를 달성할 수 있는 것을 보장할 수 있다. 코일을 통하는 최대 전류는 코일의 구성에 의해 제한된다. 본 명세서에 개시된 실시예들은 심지어 코일의 구성의 특징이 사전에 알려지지 않을 때조차, 포화를 방지하면서 최대 충전 전류를 보장할 수 있다.
다음은 모든 목적으로 인용에 의해 본 명세서에 포함된다: 무선 전력 컨소시움에 의해 발행된, System Description Wireless Power Transfer, Volume 1: Low Power, Part 1: Interface Definition, Version 1.1.2, June 2013.
실시예에서, 제2 디바이스에 의한 제1 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법이 제공된다. 제1 디바이스는 모바일 디바이스일 수 있고, 제2 디바이스는 무선 충전기일 수 있다. 방법은, 제2 디바이스로부터 제1 디바이스로의 전력의 제1 무선 송신 동안에 제1 디바이스 및 제2 디바이스 중 적어도 하나에서 자기 포화가 발생되었는지 여부를 결정하는 단계; 및 자기 포화가 발생된 것으로 결정될 때, 작동 무선 송신 전력에 도달할 때까지 제2 디바이스의 송신 전력을 계속해서 감소시키는 단계를 포함하며, 제1 디바이스 또는 제2 디바이스 중 어느 것도 작동 무선 송신 전력에서 자기 포화 상태에 있지 않다.
다른 실시예에서, 제2 디바이스에 의하여 무선으로 충전되는 제1 디바이스에서 자기 포화가 발생하였는지를 결정하기 위한 방법이 제공된다. 제1 디바이스는 모바일 디바이스일 수 있고, 제2 디바이스는 무선 충전기일 수 있다. 방법은, 제1 디바이스로의 전력의 제1 무선 송신에서 제1 전력 손실의 양을 결정하는 단계; 제1 전력 손실의 양이 문턱치를 초과할 때, 제2 디바이스로의 전력의 제2 무선 송신에서 제2 전력 손실의 양을 결정하는 단계 ― 제2 무선 송신의 전력은 제1 무선 송신의 전력에 대해 제1 비율만큼 감소됨 ― ; 제1 전력 손실의 양 및 제2 전력 손실의 양의 제1 비를 결정하는 단계; 및 정의된 오차 범위 내에서, 제1 비가 제1 비율과 동일하지 않을 때, 제1 디바이스에서 자기 포화가 발생한 것으로 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 무선 충전기가 제공된다. 무선 충전기는 1차 코일 및 1차 코일에 결합된 프로세서를 포함한다. 프로세서는: 무선 충전기로부터 모바일 디바이스로의 전력의 제1 무선 송신 동안에 무선 충전기에 의하여 충전되고 있는 모바일 디바이스 및 1차 코일 중 적어도 하나에서 자기 포화가 발생되었는지 여부를 결정하는 단계; 및 자기 포화가 발생된 것으로 결정될 때, 작동 무선 송신 전력에 도달할 때까지 코일의 전류를 계속해서 감소시키는 단계를 포함하며, 1차 코일 또는 모바일 디바이스 중 어느 것도 작동 무선 송신 전력에서 자기 포화 상태에 있지 않다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 이 출원의 기법들의 엘리먼트들에 대응하는 엘리먼트들을 갖는, 구조들, 시스템들 또는 방법들의 예시들이다. 이러한 기록된 설명은 본 기술분야의 당업자들이 이 출원의 기법들의 엘리먼트들에 유사하게 대응하는 대안적 엘리먼트들을 갖는 실시예들을 만들고 사용하는 것을 가능하게 할 수 있다. 따라서 이 출원의 기법들의 의도된 범위는 본 명세서에 설명된 바와 같은 이 출원의 기법들과 상이하지 않은 다른 구조들, 시스템들 또는 방법들을 포함하며, 본 명세서에 설명된 바와 같은 이 출원의 기법들과의 미약한 차이점들을 갖는 다른 구조들, 시스템들 또는 방법들을 더 포함한다.
본 개시물에 수개의 실시예들에 제공되었으나, 개시된 시스템들 및 방법들은 본 개시물의 범위를 벗어나지 않고 복수의 다른 특정 형태들로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 본 예들은 예시적이며 제한적으로 고려되지 않을 것이고, 본 명세서에 제공된 세부사항들로 제한되도록 의도되지 않는다. 예를 들어, 다양한 엘리먼트들 또는 컴포넌트들이 다른 시스템에 결합 또는 통합될 수 있거나, 특정 피쳐들이 생략되거나 실행되지 않을 수도 있다.
또한, 별개로 또는 독립된 것으로서 다양한 실시예들에서 설명되고 예시된 기법들, 시스템들, 서브시스템들 및 방법들은 본 개시물의 범위를 벗어나지 않고 다른 시스템들, 모듈들, 기법들 또는 방법들과 결합되거나 통합될 수 있다. 서로 결합 또는 직접 결합 또는 연통하는 것으로 도시되거나 논의된 다른 아이템들은, 전기적, 기계적 또는 다른 방식으로, 직접 결합되거나, 또는 몇몇 인터페이스, 디바이스 또는 중간 컴포넌트를 통해 연통할 수 있다. 변화들, 대체들 및 변경들의 다른 예들이 본 기술분야의 당업자들에 의해 확인될 수 있으며, 본 명세서에 개시된 진의 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (15)

  1. 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법에 있어서,
    상기 무선 충전기로부터 상기 모바일 디바이스로의 전력의 무선 송신 동안에, 상기 모바일 디바이스 및 상기 무선 충전기 중 적어도 하나에서 자기 포화가 발생하였는지 여부를 결정하는 단계; 및
    자기 포화가 발생한 것으로 결정되는 경우, 작동 무선 송신 전력(operating wireless transmit power)에 도달할 때까지, 상기 무선 충전기의 송신 전력을 계속해서 감소시키는 단계
    를 포함하며,
    상기 모바일 디바이스 또는 상기 무선 충전기 중 어느 것도 상기 작동 무선 송신 전력에서 자기 포화 상태에 있지 않은 것인, 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작동 무선 송신 전력에서의 전력 손실 ― 상기 전력 손실은 상기 작동 무선 송신 전력에서 상기 무선 충전기에 의해 상기 모바일 디바이스에서 유도되는 전력과 상기 작동 무선 송신 전력 간의 차임 ― 을 결정하는 단계; 및
    상기 전력 손실이 문턱치를 초과하는 경우, 상기 무선 충전기 상에 이물질(foreign object)이 존재하는 것으로 결정하고, 상기 무선 충전기에 의한 충전을 디스에이블시키는 단계
    를 더 포함하는, 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    자기 포화가 발생하였는지 여부를 결정하는 단계는,
    제1 전력 손실과 제2 전력 손실 간의 퍼센트차를 결정하는 단계 ― 상기 제1 전력 손실은 상기 전력의 무선 송신에 대해 결정되고, 상기 제2 전력 손실은 전력의 제2 무선 송신에 대해 결정되며, 상기 전력의 제2 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에서 측정된 전력은 상기 전력의 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에서 측정된 전력 미만의 고정된 퍼센트임 ― ; 및
    정의된 오차 범위(margin of error) 내에서, 상기 퍼센트차가 상기 고정된 퍼센트와 동일하지 않은 경우, 자기 포화가 발생한 것으로 결정하는 단계
    를 포함하는 것인, 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전력 손실은 상기 전력의 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에서 측정된 전력과, 상기 전력의 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에 의하여 상기 모바일 디바이스에 유도된 전력 간의 차이며, 상기 제2 전력 손실은 상기 전력의 제2 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에서 측정된 전력과, 상기 전력의 제2 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에 의하여 상기 모바일 디바이스에 유도된 전력 간의 차인 것인, 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 정의된 오차 범위 내에서, 상기 퍼센트차가 상기 고정된 퍼센트와 동일한 경우, 상기 무선 충전기 상에 이물질이 존재하는 것으로 결정하고, 상기 무선 충전기에 의한 충전을 디스에이블시키는 단계를 더 포함하는, 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 전력의 제2 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에서 측정된 전력은, 상기 무선 충전기 내의 코일의 전류를 감소시킴으로써, 상기 전력의 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에서 측정된 전력에 관하여 상기 고정된 퍼센트만큼 감소되는 것인, 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 전력 손실이 상기 문턱치를 초과하지 않는 경우, 상기 무선 충전기 상에 이물질이 존재하지 않는 것으로 결정하고, 상기 작동 무선 송신 전력을 유지시키는 단계를 더 포함하는, 무선 충전기에 의한 모바일 디바이스의 무선 충전을 최적화하기 위한 방법.
  8. 무선 충전기에 의하여 모바일 디바이스를 무선으로 충전하는 방법에 있어서,
    상기 모바일 디바이스로의 전력의 제1 무선 송신에 대한 제1 전력 손실을 결정하는 단계;
    상기 제1 전력 손실이 문턱치보다 큰 경우, 상기 모바일 디바이스로의 전력의 제2 무선 송신에 대한 제2 전력 손실을 결정하는 단계 ― 상기 제2 무선 송신의 전력은 상기 제1 무선 송신의 전력에 관하여 고정된 퍼센트만큼 감소됨 ― ;
    상기 제1 전력 손실과 상기 제2 전력 손실 간의 퍼센트차를 결정하는 단계; 및
    정의된 오차 범위 내에서, 상기 퍼센트차가 상기 고정된 퍼센트와 동일하지 않은 경우, 상기 모바일 디바이스 및 상기 무선 충전기 중 적어도 하나에서 자기 포화가 발생한 것으로 결정하는 단계
    를 포함하는, 무선 충전기에 의하여 모바일 디바이스를 무선으로 충전하는 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정의된 오차 범위 내에서, 상기 퍼센트차가 상기 고정된 퍼센트와 동일한 경우, 상기 무선 충전기 상에 이물질이 존재하는 것으로 결정하고, 상기 무선 충전기에 의한 충전을 디스에이블시키는 단계를 더 포함하는, 무선 충전기에 의하여 모바일 디바이스를 무선으로 충전하는 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제2 무선 송신의 전력은, 상기 무선 충전기 내의 코일의 전류를 감소시킴으로써, 상기 제1 무선 송신의 전력에 관하여 상기 고정된 퍼센트만큼 감소되는 것인, 무선 충전기에 의하여 모바일 디바이스를 무선으로 충전하는 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    자기 포화가 발생한 것으로 결정되는 경우,
    상기 모바일 디바이스로의 전력의 제3 무선 송신에서의 제3 전력 손실을 결정하는 단계 ― 상기 제3 무선 송신의 전력은 상기 제2 무선 송신의 전력에 관하여 제2 고정된 퍼센트만큼 감소됨 ― ;
    상기 제2 전력 손실과 상기 제3 전력 손실 간의 제2 퍼센트차를 결정하는 단계; 및
    상기 정의된 오차 범위 내에서, 상기 제2 퍼센트차가 상기 제2 고정된 퍼센트와 동일한 경우, 상기 모바일 디바이스 또는 상기 무선 충전기 중 어느 것도 자기 포화 상태에 있지 않은 것으로 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 무선 충전기에 의하여 모바일 디바이스를 무선으로 충전하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 모바일 디바이스 또는 상기 무선 충전기 중 어느 것도 자기 포화 상태에 있지 않은 것으로 결정되는 경우,
    상기 제3 전력 손실을 문턱치에 비교하는 단계;
    상기 제3 전력 손실이 상기 문턱치를 초과하지 않는 경우, 상기 무선 충전기 상에 이물질이 존재하지 않는 것으로 결정하고, 상기 제3 무선 송신에 대해 획득된 레벨로 상기 무선 충전기 내의 코일의 전류를 유지시키는 단계
    를 더 포함하는, 무선 충전기에 의하여 모바일 디바이스를 무선으로 충전하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 정의된 오차 범위 내에서, 상기 제2 퍼센트차가 상기 제2 고정된 퍼센트와 동일하지 않은 경우,
    상기 모바일 디바이스 및 상기 무선 충전기 중 적어도 하나가 여전히 자기 포화 상태에 있는 것으로 결정하는 단계;
    연속적인 증분(increment)들만큼 상기 무선 충전기 내의 코일의 전류를 감소시키는 단계;
    상기 무선 충전기 내의 코일의 전류의 연속적인 감소의 쌍들과 연관된 전력 손실비를 결정하는 단계;
    상기 정의된 오차 범위 내에서, 상기 무선 충전기 내의 코일의 전류의 연속적인 감소의 쌍들과 연관된 상기 전력 손실비가 전류의 감소비와 동일한 경우, 상기 모바일 디바이스 또는 상기 무선 충전기 중 어느 하나에 더이상 자기 포화가 존재하지 않는 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 무선 충전기 상에 이물질이 존재하지 않는 것으로 결정되는 경우, 전류의 가장 최근의 감소 이후에 획득된 레벨로 상기 무선 충전기 내의 코일의 전류를 유지시키는 단계
    를 더 포함하는, 무선 충전기에 의하여 모바일 디바이스를 무선으로 충전하는 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제1 전력 손실의 양은, 상기 제1 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에서 측정된 전력과 상기 제1 무선 송신 동안에 상기 모바일 디바이스에서 측정된 전력 간의 차로서 결정되고, 상기 제2 전력 손실의 양은, 상기 제2 무선 송신 동안에 상기 무선 충전기에서 측정된 전력과 상기 제2 무선 송신 동안에 상기 모바일 디바이스에서 측정된 전력 간의 차로서 결정되는 것인, 무선 충전기에 의하여 모바일 디바이스를 무선으로 충전하는 방법.
  15. 무선 충전기에 있어서,
    1차 코일; 및
    상기 1차 코일에 결합된 프로세서
    를 포함하며,
    상기 무선 충전기는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법의 각각의 단계를 수행하도록 구성되는 것인, 무선 충전기.
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