KR20160147063A - 적응성 충전 순응 제어를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

적응성 충전 순응 제어를 위한 장치, 시스템 및 방법이 개시된다. 충전 스테이션은 방사 규제들에 순응하여 무선으로 차량을 충전한다. 충전 시스템에서의 제어기는 들어오는 차량의 특징들에 관한 정보를 획득하고, 획득된 차량 정보에 기초하여 최대 규제 순응 전력 레벨 데이터베이스에 액세스하고 충전 스테이션에 주차된 차량의 조건들을 결정한다. 제어기는 규제적인 한계보다 크지 않은 필드 방사들의 레벨을 유지하면서 차량을 무선으로 충전하기 위해 최대 전력 레벨을 결정하여 전달한다.

Description

적응성 충전 순응 제어를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ADAPTIVE CHARGING COMPLIANCE CONTROL}
설명된 기술은 일반적으로 무선 전력에 관한 것이고, 보다 구체적으로 규제들 (regulations) 에 순응하도록 무선 전력 전달을 적응성있게 수행하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전달 시스템으로부터의 효과적인 무선 전력 전달은 수신 시스템 및 여러 충전 조건들의 특징에 의존할 수도 있다. 또한, 규제 순응은 무선 전력 전달의 성능을 제약할 수도 있다. 따라서, 무선 전력 전달 규제에 순응하면서 전달 시스템이 수신 시스템 특징들 및 충전 조건들에 적응하는 필요성이 존재한다.
무선 충전 필드를 통하여 수신기에 무선으로 충전 전력을 송신하기 위한 장치가 제공된다. 무선 충전 필드는 필드 방사들을 생성한다. 수신기는 수신 안테나를 가지며, 차량의 부하에 동작가능하게 접속된다. 장치는 송신 안테나를 갖는 전력 송신기를 포함한다. 장치는 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들을 결정하도록 구성되는 센서 회로를 더 포함한다. 장치는 센서 회로에 동작가능하게 커플링된 제어기를 더 포함한다. 제어기는 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자를 획득하도록 구성된다. 제어기는 또한, 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자를 결정하도록 구성된다. 제어기는 또한, 무선 충전 필드로부터의 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 송신기 안테나를 구동시키기 위한 전력 레벨을 결정하도록 구성된다. 전력 레벨은 제 1 표시자들 및 제 2 표시자들에 기초하여 결정된다.
또한, 무선 충전 필드를 통하여 수신기에 무선으로 충전 전력을 송신하기 위한 방법이 제공된다. 무선 충전 필드는 필드 방사들을 생성한다. 수신기는 수신 안테나를 가지며, 차량의 부하에 동작가능하게 접속된다. 본 방법은 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들을 결정하는 단계를 포함한다. 본 방법은 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자를 획득하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자를 결정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 무선 충전 필드로부터의 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 송신기 안테나를 구동시키기 위한 전력 레벨을 결정하는 단계를 더 포함한다. 전력 레벨은 제 1 표시자들 및 제 2 표시자들에 기초하여 결정된다.
또한, 무선 충전 필드를 통하여 수신기에 무선으로 충전 전력을 송신하기 위한 장치가 제공된다. 무선 충전 필드는 필드 방사들을 생성한다. 수신기는 수신 안테나를 가지며, 차량의 부하에 동작가능하게 접속된다. 본 장치는 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들을 결정하는 제 1 수단을 포함한다. 본 장치는 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자를 획득하는 수단을 더 포함한다. 본 장치는 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자를 결정하는 제 2 수단을 더 포함한다. 본 장치는 무선 충전 필드로부터의 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 송신기 안테나를 구동시키기 위한 전력 레벨을 결정하는 제 3 수단을 더 포함한다. 전력 레벨은 제 1 표시자들 및 제 2 표시자들에 기초하여 결정된다. 본 장치는 전력 레벨에 따라 수신기를 무선으로 충전하도록 전력 송신기를 구동시키는 수단을 더 포함한다.
또한, 명령들을 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체로서, 명령들은 실행될 때, 적어도 하나의 물리적 컴퓨터 프로세서로 하여금, 무선 충전 필드를 통하여 수신기에 무선으로 충전 전력을 송신하기 위한 방법을 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 제공된다. 무선 충전 필드는 필드 방사들을 생성한다. 수신기는 수신 안테나를 가지며, 차량의 부하에 동작가능하게 접속된다. 본 방법은 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들을 결정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자를 획득하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자를 결정하는 단계를 더 포함한다. 본 방법은 무선 충전 필드로부터의 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 송신기 안테나를 구동시키는시키기 위한 전력 레벨을 결정하는 단계를 더 포함한다. 전력 레벨은 제 1 표시자들 및 제 2 표시자들에 기초하여 결정된다.
도 1 은 일 예시적인 구현예에 따른 무선 전력 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 2 는 다른 예시적인 구현예에 따른 무선 전력 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 3 은 예시적인 구현예들에 따라 송신 또는 수신 안테나를 포함하는 도 2 의 송신 회로 또는 수신 회로의 일 부분의 개략도이다.
도 4a 내지 도 4e 는 예시적인 구현예에 따라, 전기 차량과 무선 전력 전달 시스템의 정렬 동작의 예시도이다.
도 5 는 예시적인 구현예에 따라 송신기 코일 상에서 정렬된 차량의 다이어그램이다.
도 6 은 적응성 순응 제어부를 갖는 무선 전력 전달 시스템의 기능 블록도이다.
도 7a 는 일 구현예에 따라 차량 정렬 측정의 예시적인 예시이다.
도 7b 는 일 구현예에 따라 차량 정렬 측정의 예시적인 예시이다.
도 7c 는 일 구현예에 따라 차량 정렬 측정의 다른 예시적인 예시이다.
도 8a 는 일 구현예에 따라 전류 레벨 룩업 테이블의 예시적인 예시이다.
도 8b 는 일 구현예에 따라 전류 레벨 룩업 테이블의 다른 예시적인 예시이다.
도 9 는 상이한 충전 조건들 하에서 상이한 유형들의 차량의 예시적인 예시이다.
도 10 은 일 구현예에 따라 적응성 충전 순응 제어를 위한 방법의 플로우차트를 예시한다.
도 11 은 다른 구현예에 따라 적응성 충전 순응 제어를 위한 방법의 플로우차트를 예시한다.
첨부된 도면들과 연계하여 아래 설명된 상세한 설명은 특정 구현예들의 설명으로서 의도되며, 개시된 기술들이 실시될 수도 있는 구현예들만을 표현하는 것으로 의도되지 않는다. 본원 설명에 통해 나오는 용어 "예시적인"은 "실시예, 사례, 또는 실례로서 기능하는"을 의미하며, 다른 예시적인 구체예보다 더 선호되거나 유익한 것으로 이해되어져서는 안된다. 상세한 설명은 개시된 구현예들의 완전한 이해를 제공하기 위한 목적으로 특정 상세들을 포함한다. 일부 예들에서, 일부 디바이스들은 블록 다이어그램 형태이다.
무선 전력 전달은 전기장들, 자기장들, 전자기장들과 연관된 임의의 형태의 에너지 또는 물리적 전기 도체들의 이용 없이 송신기로부터 수신기로 달리 전달되는 것들을 지칭할 수도 있다 (예를 들어, 전력은 자유 공간을 통해 전달될 수도 있다). 무선 필드 (예를 들어, 자기장 또는 전자기장) 내로 출력되는 전력은 전력 전달을 달성하기 위한 "수신 안테나"에 의해 수신되거나 캡쳐되거나 또는 커플링될 수도 있다.
도 1 은 일 예시적인 구현예에 따른 무선 전력 전달 시스템 (100) 의 기능 블록도이다. 입력 전력 (102) 은 에너지 전달을 수행하기 위한 무선 (예를 들어, 자기 또는 전자기) 필드 (105) 를 생성하기 위해 전력 소스 (도시 생략) 로부터 송신기 (104) 로 제공될 수도 있다. 수신기 (108) 는 무선 필드 (105) 에 커플링되어, 출력 전력 (110) 에 커플링된 디바이스 (도시 생략) 에 의해 저장하거나 소비하기 위한 출력 전력 (110) 을 생성할 수도 있다. 송신기 (104) 및 수신기 (108) 양쪽 모두는 거리 (112) 만큼 분리된다.
일 예시적인 구현예에서, 송신기 (104) 및 수신기 (108) 는 상호 공진 관계에 따라 구성된다. 수신기 (108) 의 공진 주파수가 송신기 (104) 의 공진 주파수가 실질적으로 동일하거나 또는 매우 유사할 때, 송신기 (104) 와 수신기 (108) 사이의 송신 로스들은 최소로 된다. 이와 같이, 무선 전력 전달은, 매우 가까운 (예를 들어, 종종 밀리미터들 내에) 큰 안테나 코일들을 요구할 수도 있는 순수 유도성 솔루션들에 대조적으로, 보다 먼 거리에 걸쳐 제공될 수도 있다. 공진 유도 커플링 기술들은 따라서 다양한 거리들에 대해 그리고 다양한 유도성 코일 구성들에 의해 개선된 효율성 및 전력 전달을 허용할 수도 있다.
수신기 (108) 는 수신기 (108) 가 송신기 (104) 에 의해 생성되는 무선 필드 (105) 에 위치될 때 전력을 수신할 수도 있다. 무선 필드 (105) 는 송신기 (104) 에 의해 출력되는 에너지가 수신기 (108) 에 의해 캡쳐될 수도 있는 영역에 대응한다. 무선 필드 (105) 는 아래 보다 자세히 설명될 바와 같이, 송신기 (104) 의 "근거리 필드 (nearfield)" 에 대응할 수도 있다. 송신기 (104) 는 수신기 (108) 에 에너지를 송신하기 위한 송신 안테나 또는 코일 (114) 을 포함할 수도 있다. 수신기 (108) 는 송신기 (104) 로부터 송신되는 에너지를 캡쳐하거나 또는 수신하기 위한 수신 안테나 또는 코일 (118) 을 포함할 수도 있다. 근거리 필드는 송신 코일 (114) 로부터 멀리 전력을 최소한으로 방사하는 송신 코일 (114) 내의 전류들 및 전하들로부터 기인하는 강한 반응 필드들이 있는 영역에 대응할 수도 있다. 근거리 필드는 송신 코일 (114) 의 약 일 파장 (또는 그것의 일부) 내에 있는 영역에 대응할 수도 있다.
위에 설명된 바와 같이, 효율적인 에너지 전달은 원거리 필드로 전자기파에서 에너지의 대부분을 전파하기 보다는, 무선 필드 (105) 에서 수신 코일 (118) 로 에너지의 대부분을 커플링하는 것에 의해 발생할 수도 있다. 무선 필드 (105) 내에 위치될 때, "커플링 모드" 는 수신 코일 (118) 과 송신 코일 (114) 사이에 전개될 수도 있다. 이 커플링이 발생할 수도 있는 송신 안테나 (114) 와 수신 안테나 (118) 주변의 영역은 커플링 모드 영역으로서 본원에서는 지칭된다.
도 2 는 다른 예시적인 구현예에 따른 무선 전력 전달 시스템 (200) 의 기능 블록도이다. 시스템 (200) 은 송신기 (204) 및 수신기 (208) 를 포함한다. 송신기 (204) 는 오실레이터 (222), 드라이버 회로 (224) 및 필터 및 매칭 회로 (226) 를 포함할 수도 있는 송신 회로 (206) 를 포함할 수도 있다. 오실레이터 (222) 는 주파수 제어 신호 (223) 에 응답하여 조정될 수도 있는 원하는 주파수에서 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 오실레이터 (222) 는 드라이버 회로 (224) 에 오실레이터 신호를 제공할 수도 있다. 드라이버 회로 (224) 는 입력 전압 신호 (VD)(225) 에 기초하여 예를 들어, 송신 안테나 (214) 의 공진 주파수에서 송신 안테나 (214) 를 구동시키도록 구성될 수도 있다. 드라이버 회로 (224) 는 오실레이터 (222) 로부터 정형파를 수신하여 사인파를 출력하도록 구성된 스위칭 증폭기일 수도 있다.
필터 및 매칭 회로 (226) 는 고조파들 또는 다른 원하지않는 주파수들을 필터링 제거하고 송신기 (204) 의 임피던스를 송신 안테나 (214) 에 매칭할 수도 있다. 송신 안테나 (214) 를 구동시킨 결과로서, 송신 안테나 (214) 는 예를 들어, 전기 차량의 배터리 (236) 를 충전하기에 충분한 레벨에서 무선으로 전력을 출력하도록 무선 필드 (205) 를 생성할 수도 있다.
수신기 (208) 는 매칭 회로 (232) 및 정류기 회로 (234) 를 포함할 수도 있는 수신 회로 (210) 를 포함할 수도 있다. 매칭 회로 (232) 는 수신 회로 (210) 의 임피던스를 수신 안테나 (218) 에 매칭시킬 수도 있다. 정류기 회로 (234) 는 도 2 에 도시된 바와 같이, 배터리 (236) 를 충전하도록 교류 전류 (AC) 전력 입력으로부터 직류 전류 (DC) 전력 출력을 생성할 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 개별적인 통신 채널 (219) (예를 들면, 블루투스, 지그비, 셀룰러 등) 상에서 추가적으로 통신할 수도 있다. 수신기 (208) 및 송신기 (204) 는 대안으로서, 무선 필드 (205) 의 특징들을 이용하여 대역내 시그널링을 통하여 통신할 수도 있다.
수신기 (208) 는 송신기 (204) 에 의해 송신되어 수신기 (208) 에 의해 수신되는 전력의 양이 배터리 (236) 를 충전하기에 적합한지의 여부를 결정하도록 구성될 수도 있다.
도 3 은 예시적인 구현예들에 따라 송신 또는 수신 안테나를 포함하는 도 2 의 송신 회로 (206) 또는 수신 회로 (210) 의 일 부분의 개략도이다. 도 3 에 예시된 바와 같이, 송신 또는 수신 회로 (350) 는 안테나 (352) 를 포함할 수도 있다. 안테나 (352) 는 또한 "루프" 안테나 (352) 로서 구성되거나 또는 지칭될 수도 있다. 안테나 (352) 는 또한 "자기" 안테나 또는 유도 코일로서 본원에서 지칭되거나 또는 구성될 수도 있다. 일반적으로 용어 "안테나" 는 다른 "안테나" 에 커플링하기 위한 에너지를 무선으로 출력하거나 또는 수신할 수도 있는 컴포넌트를 지칭한다. 안테나는 또한 전력을 무선으로 출력하거나 또는 수신하도록 구성되는 유형의 코일로서 지칭될 수도 있다. 본원에 이용된 바와 같이, 안테나 (352) 는 전력을 무선으로 출력 및/또는 수신하도록 구성된 타입의 "전력 전달 컴포넌트"의 일 예이다.
안테나 (352) 는 페라이트 코어 (도시 생략) 와 같은 공심 또는 물리적 코어를 포함할 수도 있다. 공심 루프 안테나들은 코어의 근처에 놓인 무관한 물리적 디바이스들에 더 관대할 수도 있다. 또한, 공심 루프 안테나 (352) 는 코어 영역 내에서의 다른 컴포넌트들의 배치를 허용한다. 또한, 공심 루프는 송신 안테나 (214) (도 2) 의 평면 내에 수신 안테나 (218)(도 2) 의 배치를 더 쉽게 실시할 수도 있는데, 여기서 송신 안테나 (214) 의 커플링된 모드 영역이 더 강력할 수도 있다.
언급한 바와 같이, 송신기 (104/204) 와 수신기 (108/208) 사이의 에너지의 효율적인 전달은, 송신기 (104/204) 와 수신기 (108/208) 사이의 매칭된 또는 거의 매칭된 공진 동안 발생할 수도 있다. 그러나, 송신기 (104/204) 와 수신기 (108/208) 사이의 공진이 매칭되지 않더라도, 에너지는 전송될 수도 있지만, 효율은 영향을 받을 수도 있다. 예를 들어, 효율성은 공진이 매칭되지 않을 때 작아질 수도 있다. 에너지의 전송은 자유 공간에서 송신 코일 (114/214) 로부터 에너지를 전파하기 보다는, 송신 코일 (114/214) 의 무선 필드 (105/205) 로부터 무선 필드 (105/205) 의 근방에 존재하는 수신 코일 (118/218) 로 에너지를 커플링하는 것에 의해 발생한다.
루프 또는 자기 안테나들의 공진 주파수는 인덕턴스 및 커패시턴스에 기초한다. 인덕턴스는 단순히 안테나 (352) 에 의해 생성된 인덕턴스일 수도 있는 한편, 커패시턴스가 원하는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 안테나의 인덕턴스에 추가될 수도 있다. 비제한적인 예로서, 커패시터 (354) 및 커패시터 (356) 는 공진 주파수에서 신호 (358) 를 선택하는 공진 회로를 생성하기 위해 송신 또는 수신 회로 (350) 에 추가될 수도 있다. 또한, 보다 큰 직경의 루프 안테나들에 대해, 공진을 유도하는데 필요한 커패시턴스의 사이즈는 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소할 수도 있다.
또한, 안테나의 직경이 증가함에 따라, 근접장의 효율적인 에너지 전달 영역은 증가할 수도 있다. 다른 컴포넌트들을 이용하여 형성된 다른 공진 회로들이 또한 가능하다. 또 다른 비제한적인 예로서, 커패시터는 회로 (350) 의 두 개의 단자들 사이에 병렬로 배치될 수도 있다. 송산 안테나들에 대해, 안테나 (352) 의 공진 주파수에 실질적으로 대응하는 주파수를 갖는 신호 (358) 가 안테나 (352) 에 대한 입력일 수도 있다.
도 1 및 도 2 를 참조하여 보면, 송신기 (104/204) 는 송신 코일 (114/214) 의 공진 주파수에 대응하는 주파수를 갖는 시변 자기 (또는 전자기) 필드를 출력할 수도 있다. 수신기 (108/208) 가 무선 필드 (105/205) 내에 있을 때, 시변 자기 (또는 전자기) 필드는 수신 코일 (118/218) 에서 전류를 유도할 수도 있다. 위에 설명된 바와 같이, 수신 코일 (118/218) 이 송신 코일 (114/214) 의 주파수에서 공진하도록 구성되면, 에너지가 효율적으로 전달될 수도 있다. 수신 코일 (118/218) 에서 유도된 AC 신호가 위에 설명된 바와 같이 정류되어, 부하를 충전하거나 전력을 공급하도록 제공될 수도 있는 DC 신호를 생성할 수도 있다.
도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 4d 및 도 4e 는 예시적인 구현예에 따라, 전기 차량과 무선 전력 전달 시스템의 정렬 동작의 예시도이다. 도 4a 는 수신 안테나 또는 코일 (418) 및 통신 안테나 (427) 에 전기적으로 접속된 무선 전력 전달 및 통신 수신기 (408) 를 포함하는 전기 차량 (401) 을 나타낸다. 도 4a 는 또한 송신 안테나 또는 코일 (414) 및 통신 안테나 (437) 에 전기적으로 접속된 무선 전력 전달 및 통신 송신기 (404) 를 나타낸다. 통신 안테나 (427) 는 수신 코일 (418) 과는 상이할 수도 있다. 통신 안테나 (437) 는 송신 코일 (414) 과는 상이할 수도 있다. 통신 안테나들 (427 및 437) 은 차량 (401) 이 접근할 때 각각 수신기 (408) 와 송신기 (404) 사이의 통신을 용이하게 하도록 구성될 수도 있다. 도 4b 는 송신기 (404) 와의 통신을 확립하는 차량 (401) 에 탑재된 수신기 (408) 를 보여준다. 도 4c 에서, 정렬 절차는 차량 (401) 이 송신 코일 (414) 을 향하여 이동할 때 시작할 수도 있다. 통신 링크는 차량 (401) 의 운전자에게 시각적 피드백, 청각적 피드백 또는 이들의 조합을 제공한다. 운전자는 차량 (401) 이 무선 전력 전달을 위하여 적절하게 위치결정될 때를 결정하기 위해 이 피드백을 이용할 수도 있다. 도 4d 에서, 정렬 절차는 차량 (401) 에 탑재된 수신 코일 (418) 이 송신 코일 (414) 과 실질적으로 정렬되도록 차량 (401) 을 위치결정하는 것에 의해 차량 (401) 이 정렬을 마치는 것으로서 진행한다. 마지막으로, 도 4e 는 수신 코일 (418) 이 송신기 (404) 의 송신 코일 (414) 과 실질적으로 정렬되도록 위치되는 차량 (401) 을 보여준다.
도 5 는 예시적인 구현예에 따라 송신기 코일 상에서 정렬된 차량의 다이어그램이다. 무선 전력 전달 시스템 (500) 은 차량 (401) 이 송신기 (404) 근처에 정차된 상태에서 차량 (401) 의 충전을 실시한다. 차량 (401) 이 송신 코일 (414) 상에서 주차되는 공간이 도시된다. 송신 코일 (414) 은 베이스 패드 (415) 내에 위치될 수도 있다. 일부 구현들에서, 송신기 (404) 는 전력 백본 (502) 에 접속될 수도 있다. 송신기 (404) 는 전기 접속부 (503) 를 통하여, 베이스 패드 (415) 내에 위치된 송신 코일 (414) 에 교류 전류 (AC) 를 제공하도록 구성될 수도 있다. 위의 도 4 와 연계하여 설명된 바와 같이, 차량 (401) 은 수신기 (408) 에 각각이 접속되는, 배터리 (536), 수신 코일 (418) 및 통신 안테나 (427) 를 포함할 수도 있다.
일부 구현예들에서, 수신 코일 (418) 은 수신 코일 (418) 이 송신 코일 (414) 에 의해 생성된 무선 (예를 들어, 자기 또는 전자기) 필드에 위치될 때 전력을 수신할 수도 있다. 무선 필드는 송신 코일 (414) 에 의해 출력된 에너지가 수신 코일 (418) 에 의해 캡쳐될 수도 있는 영역에 대응한다. 일부 경우들에서, 무선 필드는 송신 코일 (414) 의 "근거리 필드" 에 대응할 수도 있다.
송신 안테나 또는 코일 (414) 은 방사들 규제에 순응하도록 차량 (401) 의 유형 및 충전 조건이 주어지면 적절한 무선 전력 레벨을 제공하는 것이 바람직하다. 전력 레벨 결정은 또한 아래의 도 6 내지 도 8 과 연계하여 추가로 설명된다.
도 6 은 적응성 충전 순응 제어부를 갖는 무선 전력 전달 시스템 (600) 의 기능 블록도이다. 시스템 (600) 은 송신 회로 (606) 를 갖는 송신기 (604) 와 수신 회로 (610) 를 갖는 수신기 (608) 를 포함한다. 송신기 (604) 는 제어기 회로 (629) 에 전기적으로 접속된 센서 회로 (627) 및 통신 회로 (628) 를 포함할 수도 있다. 송신 회로 (606) 는 오실레이터 (622), 드라이버 회로 (624) 및 필터 및 매칭 회로 (626) 를 포함할 수도 있다. 오실레이터 (622) 는 주파수 제어 신호 (623) 에 응답하여 조정될 수도 있는 원하는 주파수에서 신호를 생성하도록 구성될 수도 있다. 오실레이터 (622) 는 드라이버 회로 (624) 에 오실레이터 신호를 제공할 수도 있다. 드라이버 회로 (624) 는 입력 전압 신호 (VD)(625) 에 기초하여 예를 들어, 송신 안테나 (614) 의 공진 주파수에서 송신 안테나 (414) 를 구동시키도록 구성될 수도 있다. 비제한적인 일 예에서, 드라이버 회로 (624) 는 오실레이터 (622) 로부터 정형파를 수신하여 사인파를 출력하도록 구성된 스위칭 증폭기일 수도 있다.
필터 및 매칭 회로 (626) 는 고조파들 또는 다른 원하지않는 주파수들을 필터링 제거하고 송신기 (604) 의 임피던스를 송신 안테나 (614) 에 매칭할 수도 있다. 송신 안테나 (614) 를 구동시킨 결과로서, 송신 안테나 (614) 는 예를 들어, 전기 차량의 배터리 (636) 를 충전하기에 충분한 레벨에서 무선으로 전력을 출력하도록 무선 필드 (605) 를 생성할 수도 있다. 달리 언급되어 있지 않으면, 송신 회로 (606) 내의 각각의 컴포넌트는 도 2 와 연계하여 이전에 설명된 송신 회로 (206) 내의 각각의 컴포넌트와 실질적으로 동일한 기능을 가질 수도 있다.
송신기 (604) 는 제어기 회로 (629) 에 전기적으로 접속된 센서 회로 (627) 를 더 포함할 수도 있다. 센서 회로 (627) 는 여러 충전 조건들을 측정하도록 구성될 수도 있다. 이러한 충전 조건들은 예를 들어, 만약 있는 경우에, 송신기 안테나 (614) 와 수신기 안테나 (618) 사이의 오정렬의 범위, 환경 변수들, 이를 테면, 온도 및 압력, 그리고 주위의 인프라스트럭처의 존재 또는 부재, 이를 테면, 근방 충전 시스템들을 포함할 수도 있다. 센서 회로 (627) 는 예를 들어, 송신기 안테나 (614) 및 수신기 안테나 (618) 사이의 오정렬의 범위를 결정하기 위해 근접 센서들을 포함할 수도 있다. 다른 구현예들에서, 센서 회로 (627) 는 자기장에 기초하여 오정렬을 검출하도록 구성되는 하나 이상의 감지 코일들을 포함할 수도 있다. 센서 회로 (627) 가 충전 조건 정보를 획득하면, 센서 회로는 제어기 회로 (629) 에 정보를 통신할 수도 있다. 다른 구현예에서, 센서 회로 (627) 와 실질적으로 유사한 기능을 수행하는 센서 회로 (도시 생략) 가, 수신기 (608) 또는 수신기 (618) 가 탑재된 차량 (401)(도 5) 에 상주할 수도 있다.
송신기 (604) 는 제어기 회로 (629) 에 전기적으로 접속된 통신 회로 (628) 를 더 포함할 수도 있다. 통신 회로 (628) 는 통신 링크 (619) 를 통하여 수신기 (608) 내에 통신 회로 (639) 와 통신하도록 구성될 수도 있다. 통신 링크 (619) 를 통하여, 통신 회로 (628) 는 예를 들어, 수신기 (608) 가 연관된 차량에 고유한 정보를 획득할 수도 있다. 통신 회로 (628) 는 통신 링크 (620) 를 통하여 데이터베이스 (630) 와 추가로 통신하기 위해 구성될 수도 있다. 통신 회로 (628) 는 통신 링크 (619) 를 토하여 획득할 수도 있는 차량 고유의 정보에 기초하여 특정되는 충전 프로파일들에 대한 데이터베이스 (630) 에 액세스할 수도 있다. 데이터베이스 (630) 는 방사 규제들에 따라 차량들의 여러 유형들에 대한 충전 프로파일들의 룩업 테이블을 포함할 수도 있다. 도 8a, 도 8b, 및 도 10 과 연계하여 상세하게 설명된 바와 같이, 데이터베이스 (630) 는 차량의 물리적 및 전기적 정보, 이를 테면, 제조사, 제조년도, 사이즈, 형상, 높이, 수신기 위치 및 배터리 유형을 포함하는 여러 차량 고유의 파라미터들에 대한 최대 규제-순응 전력 레벨들을 결정하기 위한 미리 결정된 모델들에 기초할 수도 있다. 일 구현예에서, 데이터베이스 (630) 의 모든 또는 부분은 송신기 (604) 에 상주할 수도 있다. 다른 구현예에서, 데이터베이스 (630) 는 통신 회로 (628) 에 의해 원격으로 액세스될 수도 있다.
제어기 회로 (629) 는 센서 회로 (627) 및 통신 회로 (628) 로부터 위에 설명된 정보를 수신할 수도 있고, 이에 따라 송신 회로 (606) 의 동작을 제어할 수도 있다. 제어기 회로 (629) 는 최대 규제 순응 전력 레벨이 송신기 (606) 로부터 수신기 (608) 로 전달되도록 제어 신호 (623), 입력 전압 신호 (625) 또는 양쪽 모두를 제어하도록 구성될 수도 있다.
수신기 (608) 는 수신 안테나 (618) 및 수신 회로 (610) 를 포함할 수도 있다. 수신 회로 (610) 는 매칭 회로 (632) 및 정류기 회로 (634) 를 포함할 수도 있다. 수신 안테나 (618) 는 매치 회로 (632) 에 전기적으로 접속될 수도 있다. 매치 회로 (632) 는 정류기 회로 (634) 에 전기적으로 접속될 수도 있다. 정류기 회로 (634) 는 배터리 (636) 에 DC 전류를 제공할 수도 있다. 달리 언급되지 않으면, 수신 회로 (610) 내의 각각의 컴포넌트는 도 2 와 연계하여 이전에 설명된 수신 회로 (210) 내의 각각의 컴포넌트와 실질적으로 동일하거나 또는 실질적으로 유사한 기능을 가질 수도 있다.
수신기 (608) 는 통신 회로 (639) 에 전기적으로 접속된 제어기 회로 (638) 를 더 포함할 수도 있다. 제어기 회로 (638) 는 수신 회로 (610) 의 동작을 제어하도록 구성될 수도 있다. 통신 회로 (639) 는 통신 링크 (619) 를 통하여 송신기 (604) 내에서 통신 회로 (628) 와 통신하도록 구성될 수도 있다.
송신기 (604) 로부터 수신기 (608) 로 전력을 제공하기 위하여, 송신 안테나 (614) 로부터 무선 필드 (예를 들어, 자기 또는 전자기장)(605) 를 통하여 수신 안테나 (618) 로 에너지가 송신될 수도 있다. 송신 안테나 (614) 및 송신 회로 (606) 는 특정 공진 주파수를 갖는 공진 회로를 형성한다. 수신 안테나 (618) 및 수신 회로 (610) 는 특정 공진 주파수를 갖는 다른 공진 회로를 형성한다. 전자기 로스들이, 공진 주파수를 갖는 2 개의 커플링된 공진 시스템들 사이에서 최소화되기 때문에, 수신 안테나 (618) 와 연관된 공진 주파수가 송신 안테나 (614) 와 연관된 주파수와 실질적으로 동일하게 되는 것이 바람직하다.
송신 안테나 (614) 및 수신 안테나 (618) 로부터의 전력 전달의 주어진 레벨에서, 충전된 차량으로부터의 자기장 방사은 현재의 충전 조건들과 차량의 유형에 의존하여 상이할 수도 있다. 주어진 차량 및 충전 조건들에 대한 규제 순응 전력 레벨의 결정은 아래의 도 7a 내지 도 10 과 연계하여 추가로 설명된다.
도 7a 는 일 구현예에 따라 차량 정렬 측정의 예시적인 예시이다. 예시는 수신기 패드 (704) 가 송신기 패드 (702) 와 완전하게 정렬되는 경우의 평면도를 나타낸다. 송신기 패드 (702) 는 도 5 의 베이스 패드 (415) 의 송신기 코일 (414) 에 실질적으로 유사하고, 수신기 패드 (704) 는 도 5 의 차량 (401) 에 탑재된 수신기 코일 (418) 에 실질적으로 유사하다. 충전될 차량은 그 베이스에서 송신기 패드 (702) 를 포함하는 충전 스테이션으로 상류 방향으로 구동한다. 예시된 구현예에서, 송신기 패드 (702) 및 수신기 패드 (704) 각각에 대한 예시적인 정렬 포인트는 중심에 있다. 따라서, 차량이 상류 방향으로 구동되고, 송신기 패드 (702) 와 수신기 패드 (704) 의 중심 포인트들이 오버랩할 때, 송신기 패드 (702) 와 수신기 패드 (704) 는 정렬된다.
도 7b 는 일 구현예에 따라 차량 정렬 측정의 예시적인 예시이다. 예시적인 예시는 송신 패드 (702) 에 대하여 수신기 패드 (704) 가 오정렬되는 경우의 평면도이다. 도 7a 에서의 예시와 유사하게, 충전될 차량은 충전 스테이션으로 상“‡항으로 구동되지만, 송신기 패드 (702) 와 수신기 패드 (704) 의 정렬 중심 포인트가 완전하게 오버랩하지 않는다. 예를 들어 제어기 회로 (629; 도 6) 는 직교 좌표계에서 송신기 패드 (702) 와 수신기 패드 (704) 의 중심 포인트들 사이의 차이를 결정하는 것에 의해 횡방향 및 종방향 오정렬 값들을 계산할 수도 있다. 도 7c 와 연계하여 설명된 수직 갭 값과 결합한 횡방향 및 종방향 오정렬 값들은 송신기 패드 (702) 와 수신기 패드 (704) 에 각각 내장된 도 5 의 송신기 코일 (414) 과 수신기 코일 (418) 사이의 오정렬 정도를 표현할 수도 있다.
도 7c 는 일 구현예에 따라 차량 정렬 측정의 다른 예시적인 예시이다. 예시적인 예시는 도 7b 에서 예시된 바와 같이 송신기 패드 (702) 에 대하여 수신기 패드 (704) 가 오정렬된 경우의 정면도이다. 횡방향 및 종방향 오정렬 값들에 더하여, 수직 갭 값은 송신기 패드 (702) 와 수신기 패드 (704) 사이의 수직 거리를 결정하는 것에 의해 계산될 수 있다. 오정렬 파라미터는 이 구현에에 따라 횡방향, 종방향, 및 수직 갭을 표현하는 3차원 직교 좌표계 (x, y, z) 에서 표현될 수도 있다. 다른 구현예에서, 오정렬 파라미터들은 송신기 패드 (702) 와 수신기 패드 (704) 의 중심 좌표들 이외의 포인트들에 대하여 계산될 수도 있다. 다른 구현예에서, 차량 오정렬은 변수들, 이를 테면, 각도 또는 방사상 거리를 포함하는 비직교 좌표계들에서 표현될 수도 있다. 다른 구현예에서, 차량 오정렬은 또한 롤, 요우 및 피치를 포함하는 회전 파라미터들과 같은 병진 오정렬 이외의 변수들에서 표현될 수도 있다.
도 8a 는 일 구현예에 따라 전류 레벨 룩업 테이블의 예시적인 예시이다. 예시는 하나 이상의 저장된 값 계층들 (802) 및 저장된 값들 (804) 을 포함한 3 차원 룩업 테이블을 묘사한다. 예시된 구현은 또한, 예시된 수직 갭 저장 값 계층들 (802) 사이에서 다수의 저장된 값 계층들 (도시 생략) 을 포함할 수도 있다. 현재 구현예에서, 종방향 오정렬들은 x-축 상에, 횡방향 오정렬들은 y-축 상에, 그리고 수직 갭은 z-축 상에 있고, 하나의 저장된 값 계층 (802) 은 하나의 주어진 z 값에 대하여 하나의 저장된 값들 (804) 또는 이 구현예에서는 수직 갭을 포함한다. 일 구현예에서, X-축 상의 횡방향 오정렬은 오정렬의 방향에 의존하여, 양 또는 음일 수 있고, y-축 상의 종방향 오정렬은 또한 오정렬 방향에 의존하여 양 또는 음일 수 있다. z-축 상의 수직 갭은 도 7c 의 송신기 패드 (702) 와 도 7c 의 수신기 패드 (704) 사이의 수직 거리에 의존하여 0 에서 양의 수까지의 범위에 있을 수도 있다. 다른 구현예에서, 룩업 테이블은 비직교좌표계에서의 주어진 병진 파라미터들 또는 비병진 파라미터들에 대하여 저장된 값들 (804) 을 포함할 수도 있다.
일 구현예에서, (x, y, z) 에서의 이산 좌표에 대한 저장된 값 (804) 은 (x, y, z) 에서의 주어진 오정렬에 대한 방사 규제들에 순응하여 허용되는 최대 전류 레벨 값을 표현할 수도 있다. 아래 설명된 바와 같이, 주어진 오정렬 (x, y, z) 에 대한 전류 레벨 값은 차량 유형 또는 다른 차량 특징에 의존할 수도 있다. 달리 말하면, 여러 오정렬들에 대한 전류 값들에 대한 상이한 룩업 테이블들이 상이한 차량 유형들/특징들에 대하여 제공된다. 다른 구현예에서, 주어진 (x, y, z) 에 대한 저장된 값 (804) 은 방사 규제들에 순응하여 허용되는 최대 전력 레벨 값을 표현할 수도 있다. 또 다른 구현들에서, 저장된 값 (804) 은 도 7 의 송신기 패드 (702) 의 전류 및/또는 전력 레벨을 제어하는 도 6 의 제어기 회로 (609) 를 표현할 수도 있다. 예를 들어, 차량 (401)(도 5) 은 도 7b 와 연계하여 설명된 바와 같이 충전 스테이션에서, 2 의 종방향 오정렬, 1 의 횡방향 오정렬 및 MAX 의 수직갭을 표현하는 (2, 1, MAX) 의 오정렬 파라미터를 갖고 주차될 수도 있다. 도 8a 에 예시된 예시적인 룩업 테이블에 따르면, 최대 규제 순응 전류 레벨 팩터는 5 일 수도 있다. 본원에서의 개시물들이 전류 레벨들을 이용한 구현들을 설명하고 있지만, 다른 전기적 특징들, 이를 테면, 전압 또는 전력의 측정들이 본원에 설명된 원리들에 따라 전류 레벨 대신에 또는 전류 레벨에 더하여 이용될 수도 있다.
도 8b 는 일 구현예에 따라 전류 레벨 룩업 테이블의 다른 예시적인 예시이다. 도 8b 는 그레이스케일로 (x, y, z) 에서 여러 오정렬 파라미터들에 대하여 최대 전류 레벨 값들을 예시하고, 여기에서 도 8a 의 더 높게 저장된 값 (804) 은 도 8a 의 더 낮게 저장된 값 (804) 에 비해 더 어두운 음영들로 표현된다.
최대 전류 레벨 값들은 시뮬레이션, 제어된 환경에서의 측정들, 또는 이 둘의 조합을 통하여 결정될 수도 있다. 룩업 테이블에 대한 최대 전류 레벨 값들은 충전 스테이션에서 주차된 차량 주변에서 측정된 자기장 값들로부터 생성될 수도 있다. 또한, 주변 온도를 변경하는 것과 같은 여러 충전 조건들은 제조 프로세스 동안에 생성될 수도 있다. 예를 들어, 차량은 특정 오정렬을 갖고 위치결정될 수 있다. 그 후, 점차적으로 증가하는 전류 레벨은 송신기 패드 (702)(도 7) 에 적용될 수도 있고, 각각의 전류 레벨에 대한 차량 주변의 자기장 방사가 측정될 수도 있다. 자기장 방사가 적용가능 규제들 하에서 최대 허용가능 레벨에 도달하면, 주어진 오정렬에 대한 최대 전류 레벨이 예를 들어, (x, y, z) 에서의 주어진 오정렬에 대해 저장된 값 (804)(도 8a) 으로서 저장될 수도 있다. 다른 예들에서, 송신기 패드 (702)(도 7) 의 전류 레벨 대신에 최대 전력 레벨이 특정 오정렬 파라미터들 및 온도에 대해 결정되어 저장될 수도 있다. 다른 예에서, 전류 및/또는 전력 레벨은 주어진 오정렬된 포지션에서 차량 주변의 측정된 자기장으로부터 분석적으로 도출될 수도 있다.
측정 프로세스의 일부 또는 전부가 또한 컴퓨터 시뮬레이션들 및 다른 분석 툴들을 포함할 수 있다. 시뮬레이션 및 측정 프로세스를 통하여, 불규칙, 비선형, 쉽게 식별되지 않거나 또는 도출될 수 없는 현상은 결과적인 데이터베이스에 반영될 수 있다. 예를 들어, 도 8a 및 도 8b 는, 송신기 패드 (702)(도 7c) 와 수신기 패드 (704)(도 7c) 사이의 수직 거리가 증가함에 따라 예를 들어, (0, 0, MAX) 에서의 저장된 값 (804; 도 8a) 이 (0, 0, 0) 에서의 저장된 값 (804)(도 8a) 보다 더 클 때, 최대 허용가능 전류 레벨이 더 커지는 것을 예시한다. 이들 예시들은 송신기 패드 (702)(도 7c) 와 수신기 패드 (704)(도 7c) 사이의 수직 z 거리가 작아짐에 따라 동일한 주변 조건들 하에서 동일한 포지션에서의 차량에 대한 동일한 전류 레벨에 대한 방사들이 얼마나 더 커질 수도 있는지를 논의한다.
결정되면, 최대 전류 레벨 값들은 예를 들어, 차량의 유형 및 이산 오정렬 파라미터들의 주어진 범위에 대하여 도 6 의 데이터베이스 (630) 에 저장될 수도 있다. 다른 구현예에서, 최대 전력 레벨 값들은 차량의 유형 및 오정렬 파라미터들의 주어진 범위에 대해 저장될 수도 있다. 허용가능한 전류 또는 전력 레벨의 최대값들에 영향을 주는 충전 조건들에 의존하여, 1 보다 많은 룩업 테이블이 이산 오정렬 파라미터들의 범위에 대해 생성되어 저장될 수도 있다. 예를 들어, 최대 전력 레벨은 충전 스테이션의 주변 온도에 의존할 수도 있고, 최대 전력 값들의 하나 보다 많은 룩업 테이블이 상이한 온도들에 대해 생성되어 저장될 수도 있다. 위에 설명된 예시적인 측정 프로세스는 상이한 주변 조건들, 이를 테면, 상이한 온도들, 하나 이상의 근거리 충전 스테이션들, 또는 최대 허용가능 전류 또는 전력 레벨에 영향을 줄 수도 있는 임의의 다른 조건들에 대해 반복될 수도 있다. 상이한 조건들 하에서 측정 프로세스로부터 생성되는 룩업 테이블들은 도 6 의 데이터베이스 (630) 와 같은 데이터베이스에 저장될 수도 있다.
도 9 는 상이한 충전 조건들 하에서 상이한 유형들의 차량의 예시적인 예시이다. 도 9 는 차량 2 (좌측에 도시됨) 에 대한 제 1 주차 스폿 (902) 및 차량 Y (우측에 도시됨) 에 대한 제 2 주차 스폿 (904) 을 예시한다. 차량 2 와 차량 Y 는 실질적으로 도 4 의 차량 (401) 과 실질적으로 유사하다. 제 1 주차 스폿 (902) 은 제 2 주차 스폿 (904) 와 평행하며, 각각의 주차 스폿은 도 7a 내지 도 7c 의 송신기 패드 (702) 에 실질적으로 유사한 송신기 패드 (도시 생략) 를 포함한, 도 6 의 송신기 (604)(도시 생략) 를 포함한 충전 시스템의 부분이거나 또는 충전 시스템에 통합될 수도 있다. 차량 2 및 차량 Y 각각은 도 7a 내지 도 7c 의 수신기 패드 (704) 와 실질적으로 유사한 수신기 패드 (도시 생략) 를 포함할 수도 있다.
도 9 에 예시된 바와 같이, 차량 2 가 더 클 수도 있고 상이한 외형을 가질 수도 있는 점에서, 차량 2 는 차량 Y 와는 상이한 유형으로 된다. 또한, 차량 2 와 차량 Y 의 충전 조건들은 상이하다. 차량 2 는 제 1 주차 스폿 (902) 과 정렬되고, 제 2 주차 스폿 (904) 의 근방 충전 시스템을 그 우측에 갖는다. 한편, 차량 Y 는 제 2 주차 스폿 (904) 에 대하여 오정렬되고 제 1 주차 스폿 (902) 의 근방 충전 시스템을 그 좌측에 갖는다. 충전 조건들에서의 추가의 차이가 또한 존재할 수도 있으며, 이를 테면, 예를 들어, 다른 하나 이상의 근방 충전 시스템 (도시 생략) 이 차량 중 하나보다 차량 중 다른 하나에 더 가까이 있을 수도 있다.
일단 예를 들어, 차량 2 가 제 1 주차 스폿 (902) 에 주차되면, 제 1 주차 스폿 (902) 의 충전 스테이션의 센서 회로 (627; 도 6) 는 도 8a 내지 도 8c 를 참조하여 위에 설명된 이들 여러 충전 조건들에 대하여 측정들을 행할 수도 있다. 이와 유사하게, 차량 Y 가 제 2 주차 스폿 (904) 에 주차되면, 제 2 주차 스폿 (904)의 충전 스테이션의 센서 회로 (627; 도 6) 는 유사한 측정들을 행할 수도 있다. 예를 들어, 오정렬 측정들이 너무 커서, 도 8a 및 도 8b 에 표시된 저장된 오정렬 파라미터들의 범위 내에 있을 수 없다면, 충전 스테이션은 차량 (401)(도 4) 의 재주차를 어드바이스하기 위해 자신의 통신 회로 (628; 도 6) 를 통하여 차량 (401)(도 5) 과 통신할 수도 있다. 차량 (401)(도 5) 이 자신의 주차 스폿과 약간 오정렬되어, 도 9 에서의 제 2 주차 스폿 (904) 에서의 차량 Y 에서와 같이 여전히 아직 저장된 데이터 범위 내에 있다면, 제 2 주차 스폿 (904) 의 충전 시스템은 오정렬, 충전 조건들, 및 적용가능 규제들을 고려하여, 자신의 적응성 충전 프로세스를 시작할 수도 있다. 적응성 충전 프로세스는 도 10 을 참조하여 아래 추가로 설명된다.
도 10 은 적응성 충전 순응 제어를 위한 방법의 플로우차트를 예시한다. 도 10 에 도시된 방법은 도 5 의 베이스패드 (415) 및 송신기 (404) 를 포함한 충전 시스템의 제어기 회로 (629) 에 실질적으로 유사하게 제어기에서의 하나 이상의 디바이스들을 통하여 구현될 수도 있다. 도 10 에서 도시된 방법은 도 6 의 데이터베이스 (630) 와 실질적으로 유사하게 로컬 또는 원격 데이터베이스와 연계하여 수행될 수도 있다. 일 구현예에서, 차량 (401)(도 5) 이 충전 시스템에 접근하면, 제어기는 예를 들어, 통신 채널 (619)(도 6) 을 통하여 차량 (401)(도 5) 과 통신을 개시하여, 수신기 (408)(도 5), 차량 패드, 및 차량 파라미터, 이를 테면, 사이즈 및 유형에 관한 정보를 획득할 수도 있다. 다른 구현예에서, 제어기는 차량 운전자에게 방향 정보를 추가로 통신할 수도 있어, 차량 (401)(도 5) 이, 무선 충전이 유효한 영역 내에 주차 또는 재주차될 수 있게 된다. 차량 (401)(도 5) 이 주차 스폿, 이를 테면, 제 1 및 제 2 주차 스폿들 (902 및 904) 에서 주차되면, 유효 무선 충전 영역 내에서, 충전 프로세스가 개시될 수 있고, 제어기는 블록 1002 으로 진행한다.
블록 1002 에서, 제어기는 획득된 차량 패드 및 차량 파라미터 정보 및 베이스 패드 정보에 기초하여, 결합된 최대 허용가능 전류 또는 전력 모듈에 액세스한다. 결합된 모델은 도 8a 및 도 8b 를 참조하여 논의된 룩업 테이블과 유사한 방식으로 표현될 수도 있고, 또한, 주어진 충전 조건에 대한 근사 모델을 제공하기 위해 환경적 변수들 및 오정렬들에 대한 프로세싱 파라미터들 또는 알고리즘들을 포함할 수도 있다. 프로세싱 파라미터 또는 알고리즘들은 저장된 데이터, 이를 테면, 저장된 값 (804)(도 8a) 의 보간 또는 수퍼포지션의 유형들을 포함할 수도 있다. 제어기는 전류 충전 조건에 가장 가까운 하나 이상의 데이터세트들을 선택할 수도 있다. 결합된 모델이 액세스되고 하나 이상의 관련 데이터세트들이 선택되면, 제어기는 블록 1004 으로 진행한다.
블록 1004 에서, 제어기는 예를 들어, 자신이 도 6 의 센서 회로 (627) 를 통하여 수신한 충전 조건에 기초하여 결합된 모델을 프로세싱한다. 이러한 충전 조건 입력들은 오정렬 파라미터, 환경적 변수들, 이를 테면, 온도, 및 충전 인프라스트럭처 파라미터들, 이를 테면, 근방 충전 시스템들을 포함할 수도 있다. 충전 조건 입력들에 기초하여, 결합된 모델은 주차된 차량의 특정 충전 조건에 대한 시간적 보외 모델을 생성하기 위해 예를 들어, 보간 또는 수퍼포지션을 통하여 추가로 프로세싱될 수 있다. 결합된 모델이 프로세싱되면, 제어기는 블록 1006 으로 진행한다.
블록 1006 에서, 제어기는 블록 1004 으로부터 결합되고/되거나 프로세싱된 모델에 따라 방사 규제들에 순응하여 최대 허용가능 전류 레벨을 결정한다. 예를 들어, (x, y, z) 에서 표현되는 특정 오정렬 파라미터들에 대한 최대 전류 레벨 값이 도 8a 의 예시와 실질적으로 유사하게 룩업테이블에 저장되어 있지 않으면, 그 오정렬 파라미터에 대한 최대 전류 레벨은 주어진 (x, y, z) 좌표를 둘러싸는 다수의 저장된 값들 (804)(도 8a) 의 보간을 통하여 계산될 수도 있다. 이와 유사하게, 특정 온도에 대한 최대 전력 레벨이 데이터베이스 (630)(도 6) 에 저장되어 있지 않으면, 온도에 대한 최대 전력 레벨이 상이한 온도값들에 대하여 저장된 전력 레벨 값들로부터 보간될 수 있다. 다른 예에서, 최대 전류 레벨은 도 8a 에서 묘사된 것과 실질적으로 유사한 둘 이상의 룩업 테이블 모델들의 수퍼포지션을 통하여 결정되어, 주변 인프라스트럭처, 이를 테면, 근방 충전 시스템들의 영향을 반영할 수도 있다. 최대 허용가능 전류 레벨이 결정되면, 제어기는 전류 레벨을 적용하고 차량 (401)(도 5) 을 충전하기 시작할 수도 있다.
도 11 은 다른 구현예에 따라 적응성 충전 순응 제어를 위한 방법의 플로우차트를 예시한다. 블록 1102 에서, 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들이 결정된다. 블록 1104 에서, 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자가 획득된다. 블록 1106 에서, 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자가 결정된다. 블록 1108 에서, 무선 충전 필드로부터의 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 송신기 안테나를 구동시키기 위한 전력 레벨이 결정된다. 전력 레벨은 제 1 표시자들 및 제 2 표시자들에 기초하여 결정된다. 블록 1110 에서, 최대 규제 순응 전류 레벨들을 포함하는 데이터베이스가 액세스된다. 블록 1112 에서, 전력 송신기는 전력 레벨에 따라 무선으로 수신기를 충전하도록 구동된다.
이로서, 본원에 설명된 구현예들에 따르면, 무선 전력 전달 시스템은 충전 동안의 조건에 기초하여 변하는 동적 충전 값에 기초하여 전계 방사을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 최대 전력 한계를 결정한다. 최대 전력 한계는 위에 설명된 바와 같이 차량의 특징들에 기초하여 하나 이상의 저장된 방사 한계 데이터 및 동적 충전 값으로부터 도출된다.
본원에 설명된 구현예들에 따르면, 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들을 결정하는 수단, 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자를 획득하는 수단, 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자를 결정하는 수단, 및 무선 충전 필드로부터의 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 송신기 안테나를 구동시키기 위한 전력 레벨로서, 제 1 표시자 및 제 2 표시자에 기초하여 결정되는 전력레벨을 결정하는 수단은 센서 회로에 동작적으로 커플링된 제어기를 포함할 수도 있다. 또한, 본원에 설명된 구현예들에 따르면, 송신하는 수단은 코일을 포함할 수도 있다.
위에서 설명된 방법들의 다양한 동작들은 다양한 하드웨어 및/또는 스프트웨어 컴포넌트(들), 회로들, 및/또는 모듈(들) 과 같은, 동작들을 수행할 수 있는 임의의 적절한 수단에 의해 수행될 수도 있다. 일반적으로, 도면들에서 도시된 임의의 동작들은 그 동작들을 수행할 수 있는 대응하는 기능적 수단에 의해 수행될 수도 있다.
정보 및 신호들은 여러 다른 기술들 및 기법들 중 임의의 것을 이용하여 표현될 수도 있다. 예를 들면, 상기 설명을 통해 참조될 수도 있는 데이터, 명령들, 커맨드들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들, 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 자기 입자들, 광학 필드들 또는 입자들, 이들의 임의의 조합에 의해 표현될 수도 있다.
당업자라면, 본원에서 개시된 실시형태들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 회로들, 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 이들 양자 모두의 조합들로서 구현될 수도 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 교환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들, 및 단계들을 그들의 기능적 관점에서 일반적으로 위에서 설명되었다. 그러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지 여부는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들에 따라 달라진다. 설명된 기능은 각각의 특정 애플리케이션에 대한 다양한 방식들로 구현될 수도 있으나, 이러한 구현 결정들이 본 발명의 실시형태들의 범위를 벗어나게 하는 것으로 해석되어져서는 안된다.
본원에서 개시된 구현예들과 연계하여 설명된 다양한 예시적인 블록들, 모듈들, 및 회로들은 범용 프로세서, 디지털 신호 프로세서 (Digital Signal Processor; DSP), 주문형 반도체 (Application Specific Integrated Circuit; ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이 (Field Programmable Gate Array; FPGA) 또는 다른 프로그래머블 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 본원에서 개시된 기능들을 수행하도록 디자인된 이들의 임의의 조합에 의해 구현되거나 수행될 수도 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서일 수도 있지만, 다르게는, 상기 프로세서는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로컨트롤러, 또는 상태 머신일 수도 있다. 프로세서는 또한 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP와 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 연계한 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성으로 구현될 수도 있다.
본원에서 개시된 구현예들과 연계하여 설명된 방법 또는 알고리즘 및 기능들의 단계들은 하드웨어에서, 프로세서에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈에서, 또는 이들 둘의 조합에서 직접적으로 구현될 수도 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 유형의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장되거나 또는 전송될 수도 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM (Randdom Access Memory), 플래시 메모리, ROM (Read Only Memory), EPROM (Electrically Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), 레지스터, 하드디스크, 리무버블 디스크, CD-ROM, 또는 종래 기술에서 공지된 임의의 다른 형태의 저장 매체 내에 있을 수도 있다. 저장 매체는 프로세서에 커플링되어, 프로세가 저장 매체로부터 정보를 판독하거나 저장 매체에 정보를 기록할 수 있다. 대안에서, 저장 매체는 프로세서에 통합될 수도 있다. 본원에서 사용된 디스크 (disk) 및 디스크 (disc) 는 컴팩트 디스크 (CD), 레이저 디스크, 광학 디스크, DVD (digital versatile disc), 플로피 디스크, 및 블루 레이 디스크를 포함하며, 여기서 디스크 (disk) 들은 보통 데이터를 자기적으로 재생하는데 반해, 디스크 (disck) 들은 레이저를 이용하여 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 조합들도 컴퓨터 판독가능 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다. 프로세서와 저장 매체는 ASIC 내에 있을 수도 있다. ASIC 는 사용자 단말기 내에 있을 수도 있다. 대안에서, 프로세서와 저장 매체는 사용자 단말기에서 개별 컴포넌트들로 있을 수도 있다.
본 개시물을 요약할 목적으로, 본 발명들의 소정의 양상들, 이점들, 및 신규한 특징들이 본원에 설명되었다. 이러한 모든 이점들이 임의의 특정 구현예에 따라 반드시 실현될 수 있는 것은 아님을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명은 반드시 본원에 교시되거나 제시된 다른 이점들을 달성하지 않으면서도 본원에 교시된 일 이점 또는 한 그룹의 이점들을 달성하거나 최적화하는 방식으로 구현되거나 이해될 수도 있다.
이들 예시적인 구현예들의 여러 수정예들이 당업자에게는 자명할 것이며, 본원에서 정의된 일반적인 원칙들은 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구현예들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 본원에서 보여진 구현예들로 제한되도록 의도된 것은 아니며 본원의 개시된 원칙들과 신규의 특징들과 일치하는 광의의 범위를 제공하기 위한 것이다.

Claims (20)

  1. 필드 방사들을 생성하는 무선 충전 필드를 통하여 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치로서,
    상기 수신기는 수신기 안테나를 갖고 차량의 부하에 동작적으로 접속되며,
    상기 장치는:
    송신기 안테나를 갖는 전력 송신기;
    상기 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들을 결정하도록 구성되는 센서 회로; 및
    상기 센서 회로에 동작적으로 커플링된 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는:
    상기 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자를 획득하고;
    상기 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자를 결정하고; 그리고
    상기 무선 충전 필드로부터의 상기 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 상기 송신기 안테나를 구동시키기 위한 전력 레벨을 결정하는 것으로서, 상기 전력 레벨은 상기 제 1 및 제 2 표시자들에 기초하여 결정되는, 상기 전력 레벨을 결정하도록 구성되는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한, 데이터베이스에 액세스하도록 구성되고, 상기 데이터베이스는 복수의 미리 선택된 차량들에 대하여 수행된 복수의 시뮬레이션들을 통하여 그리고 미리 결정된 충전 조건들 하에서 생성된 최대 규제 순응 전류 레벨들을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량의 하나 이상의 특징들은 상기 차량의 유형, 상기 차량의 사이즈, 상기 수신기의 유형, 및 상기 차량에 커플링된 배터리의 유형 중 하나 이상을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한, 복수의 룩업 테이블들의 데이터베이스에 액세스하도록 구성되고, 상기 복수의 룩업 테이블들의 각각은 복수의 값들을 포함하고, 상기 복수의 값들 각각은 상기 제 1 표시자에 대한 전류 레벨에 대응하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 충전 조건들은 상기 수신기 안테나와 상기 송신기 안테나 사이의 상대 정렬을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 상대 정렬은 상기 수신기 안테나의 기준점과 상기 송신기 안테나의 기준점 사이의 병진이동 차이 (translational difference) 를 나타내는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 또한, 복수의 룩업 테이블들을 포함하는 데이터베이스에 액세스하도록 구성되고, 상기 복수의 룩업 테이블의 각각은 복수의 값들을 포함하고, 상기 복수의 값들의 각각은 상기 수신기 안테나와 상기 송신기 안테나 사이의 미리 결정된 상대 정렬에 대한 최대 전류 레벨에 대응하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 2 표시자에 기초하여 상기 최대 전류 매트릭스의 복수의 값들을 보간하는 것에 기초하여 상기 전력 레벨을 결정하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 충전 조건들은 상기 차량을 둘러싸는 온도 및 전력 송신기를 둘러싸는 인프라스트럭처 중 하나 이상을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 필드 방사들은 자기장 방사들을 포함하고, 상기 송신기 안테나는 상기 무선 충전 필드를 생성하도록 구성되는 하나 이상의 권선들을 갖는 코일을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 레벨에 따라 상기 수신기를 무선으로 충전하기 위해 상기 전력 송신기를 구동시키도록 구성되는 드라이버 회로를 더 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  12. 필드 방사들을 생성하는 무선 충전 필드를 통하여 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 방법으로서,
    상기 수신기는 수신기 안테나를 갖고 차량의 부하에 동작적으로 접속되며,
    상기 방법은:
    상기 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들을 결정하는 단계;
    상기 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자를 획득하는 단계;
    상기 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자를 결정하는 단계; 및
    상기 무선 충전 필드로부터의 상기 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 상기 송신기 안테나를 구동시키기 위한 전력 레벨을 결정하는 단계로서, 상기 전력 레벨은 상기 제 1 및 제 2 표시자들에 기초하여 결정되는, 상기 전력 레벨을 결정하는 단계를 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    데이터베이스에 액세스하는 단계로서, 상기 데이터베이스는 복수의 미리 선택된 차량들에 대하여 수행된 복수의 시뮬레이션들을 통하여 그리고 미리 결정된 충전 조건들 하에서 생성된 최대 규제 순응 전류 레벨들을 포함하는, 상기 데이터베이스에 액세스하는 단계; 및
    상기 전력 레벨에 따라 상기 수신기를 무선으로 충전하기 위해 상기 송신기 안테나를 갖는 전력 송신기를 구동시키는 단계를 더 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 차량의 하나 이상의 특징들은 상기 차량의 유형, 상기 차량의 사이즈, 상기 수신기의 유형, 및 상기 차량에 커플링된 배터리의 유형 중 하나 이상을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    데이터베이스에 액세스하는 단계를 더 포함하고,
    상기 하나 이상의 충전 조건들은 상기 수신기 안테나와 상기 송신기 안테나 사이의 상대 정렬을 포함하고, 그리고
    상기 데이터베이스는 복수의 룩업 테이블들을 포함하고, 상기 복수의 룩업 테이블의 각각은 복수의 값들을 포함하고, 상기 복수의 값들의 각각은 상기 수신기 안테나와 상기 송신기 안테나 사이의 미리 결정된 상대 정렬에 대한 전류 레벨에 대응하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전력 레벨은 상기 제 2 표시자에 기초하여 상기 전류 레벨들에 대응하는 상기 복수의 값들을 보간하는 것에 기초하여 결정되는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 충전 조건들은 상기 차량을 둘러싸는 온도 측정 및 전력 송신기를 둘러싸는 인프라스트럭처 중 하나 이상을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 방법.
  18. 필드 방사들을 생성하는 무선 충전 필드를 통하여 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치로서,
    상기 수신기는 수신기 안테나를 갖고 차량의 부하에 동작적으로 접속되며,
    상기 장치는:
    상기 수신기와 연관된 하나 이상의 충전 조건들을 결정하는 제 1 수단;
    상기 차량의 하나 이상의 특징들의 제 1 표시자를 획득하는 수단;
    상기 하나 이상의 충전 조건들의 제 2 표시자를 결정하는 제 2 수단; 및
    상기 무선 충전 필드로부터의 상기 필드 방사들을 방사 임계 레벨 미만으로 유지하기에 충분한 레벨에서 상기 송신기 안테나를 구동시키기 위한 전력 레벨을 결정하는 제 3 수단으로서, 상기 전력 레벨은 상기 제 1 및 제 2 표시자들에 기초하여 결정되는, 상기 전력 레벨을 결정하는 제 3 수단을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 결정하는 제 1 수단, 상기 획득하는 수단, 상기 결정하는 제 2 수단, 및 상기 결정하는 제 3 수단은 제어기를 포함하고, 상기 구동시키는구동시키는드라이버 회로를 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 차량의 하나 이상의 특징들은 상기 차량의 유형, 상기 차량의 사이즈, 상기 수신기의 유형, 및 상기 차량에 커플링된 배터리의 유형 중 하나 이상을 포함하고, 상기 하나 이상의 충전 조건들은 상기 차량을 둘러싸는 온도 및 전력 송신기를 둘러싸는 인프라스트럭처 중 하나 이상을 포함하는, 충전 전력을 무선으로 수신기에 송신하는 장치.
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