KR20170033795A - 수신기에 전력을 전송하는 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에 개시된 실시 예들은 전력파들의 물리적 파형 특성(예를 들어, 주파수, 진폭, 위상, 이득, 방향)의 결과로서 에너지의 포켓을 생성하기 위해 전송 필드에 있어서 사전 결정된 위치로 수렴하는 전력파를 생성 및 전송할 수 있다. 무선 충전 시스템에 의해 전력을 공급받는 전자 디바이스와 연관된 수신기는 이들 에너지의 포켓으로부터 에너지를 추출하고 그 에너지를 수신기와 연관된 전자 디바이스를 위한 이용 가능 전력으로 변환할 수 있다. 에너지의 포켓은 에너지가 에너지 포켓내에 또는 에너지 포켓 근처에 배치된 수신기에 의해 획득될 수 있는 3차원 필트(예를 들어, 전송 필드)로서 나타난다.
Description
본 출원은 일반적으로 무선 충전 시스템 및 그러한 시스템에 이용되는 하드웨어와 소프트웨어 구성 요소에 관한 것이다.
수신기 디바이스가 전송을 이용하고 그것을 전기 에너지로 전환할 수 있는 전자 디바이스에 무선으로 에너지를 전송하기 위한 수많은 시도가 이루어지고 있다. 그러나, 대부분의 종래의 기술들은 임의의 의미있는 거리에서 에너지를 전송할 수 없다. 예를 들어, 자기 공진은, 전자 디바이스가 전력 공진기에 유선 접속될 것을 요구하지 않으면서, 디바이스에 전력을 제공한다. 그러나, 전자 디바이스는 (예를 들어 자기 필드내의) 전력 공진기의 코일에 근접하게 배치될 필요가 있다. 다른 종래의 해법은 이동 디바이스들을 충전하고 있는 사용자에 대한 사용자 이동성을 고려하지 않을 수 있으며, 또는 그러한 해법은 디바이스들이 좁은 작동 가능 시간대(narrow window of operability)를 벗어나 있는 것을 허용하지 않는다.
원격 전자 디바이스에 무선으로 전력 공급하는 것은 전력 전송 디바이스의 전송 필드내의 전자 디바이스의 위치를 식별하기 위한 수단을 필요로 한다. 종래의 시스템은, 전형적으로, 전자 디바이스를 근거리에 배치하려고 하며, 따라서, 예를 들어, 전기 디바이스들이 잠재적으로 여기 저기 움직일 수 있는 큰 커피 가계, 집안, 사무소 빌딩 또는 다른 3차원 공간에서의 충전을 위해 이용 가능 디바이스의 스펙트럼을 식별하고 매핑하는 기능이 없다. 또한, 방향성 및 전력 출력 변조를 위해 전력파 생성을 관리하는 시스템이 필요하다. 많은 종래의 시스템들은 그들이 서비스하는 전자 디바이스들의 넓은 범위의 이동을 고려하지 않기 때문에, 전력 전송 디바이스들에 의해 서비스될 수 있는 전자 디바이스들을 동적으로 및 정확하게 추적하기 위한 수단이 필요하다.
무선 전력 전송은 특정 규제 요건을 충족시킬 필요가 있다. 무선 에너지를 전송하는 이들 디바이스들은 인간 또는 다른 생물체에 대한 전자기 필드(EMF) 노출 보호 표준을 따를 필요가 있다. 최대 노출 한도는 전력 밀도 한도와 전기 필드 한도(및 자기 필드 한도)의 견지에서 US 및 유럽 표준에 의해 정의된다. 이러한 제한들 중 일부는 MPE(Maximum Permissible Exposure)에 대한 FCC(Federal Communications Commission)에 의해 수립되며, 일부 제한은 방사선 노출에 대한 유럽 규제 기관에 의해 수립된다. MPE에 대한 FCC에 의해 수립된 제한은 47 CFR§1.1310에 성문화되어 있다. 마이크로파 범위의 EMF 주파수의 경우, 노출 세기를 나타내기 위해 전력 밀도가 이용될 수 있다. 전력 밀도는 단위 면적당 전력으로서 정의된다. 예를 들어, 전력 밀도는, 통상적으로, 평방 미터당 와트(W/m2), 평방 센티미터당 밀리와트(mW/cm2) 또는 평방 센티미터당 마이크로와트(μW/cm2)의 견지로 표시될 수 있다.
따라서, 이러한 규제 요건을 충족시키기 위해 무선 전력 전송을 위한 시스템 및 방법을 적절하게 운영하는 것이 바람직하다. 전송 필드내의 인간 또는 다른 생물체가 규제 제한 또는 다른 공칭 제한에 근접하거나 그보다 높은 EMF 에너지에 노출되지 않도록 하기 위해 여러 안전 기술을 합체한 무선 전력 전송을 위한 수단이 필요하다. 실시간으로 전송 필드내의 객체들을 감시 및 추적하는 수단과, 전송 필드내의 환경에 대해 적응적으로 조절하기 위해 전력파의 생성을 제어하는 수단이 필요하다.
본 명세서에 개시된 것은, 그 기술내의 단점을 처리하기 위한 시스템 및 방법으로서, 추가적인 또는 대안적인 장점을 제공할 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시 예들은 전력파들의 물리적 파형 특성(예를 들어, 주파수, 진폭, 위상, 이득, 방향)의 결과로서 에너지의 포켓을 생성하기 위해 전송 필드내의 사전 결정된 위치로 수렴하는 전력파를 생성 및 전송할 수 있다. 무선 충전 시스템에 의해 전력을 공급받는 전자 디바이스와 연관된 수신기는 이들 에너지의 포켓으로부터 에너지를 추출하고 그 에너지를 수신기와 연관된 전자 디바이스를 위한 이용 가능 전력으로 전환할 수 있다. 에너지의 포켓은, 에너지가 에너지 포켓내에 또는 에너지 포켓 근처에 배치된 수신기에 의해 획득될 수 있는 3차원 필드(예를 들어, 전송 필드)로서 나타난다. 일부 실시 예에 있어서, 전송기는 센서들로부터 출력된 센서 데이터에 기초하여 전력 레벨을 조정하거나 특정 객체를 피하기 위해, 전력파의 전송을 조절함에 의해 적응적 포켓 형성을 실행할 수 있다. 에너지의 포켓이 형성되어야 하는 장소와 전력파가 전송되어야 하는 장소를 판정하기 위해 전송 필드내의 수신기들을 식별하는 기술이 채용될 수 있다. 이 기술은 추후의 참조 또는 계산을 위해 매핑 메모리(mapping memory)내에 저장될 수 있는 매핑 데이터 형태의 히트-맵 데이터(heat-map data)로 결과할 수 있다. 센서들은, 전력파가 회피해야 하는 영역들을 식별할 수 있는 센서 데이터를 생성할 수 있다. 이 센서 데이터는, 추후의 참조 또는 계산을 위해 매핑 메모리에 저장될 수 있는, 매핑 데이터의 추가적인 또는 대안적인 형태일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 프로세서-구현 방법은, 회피 영역을 나타내는 센서로부터의 센서 데이터와 수신기를 포함하는 영역을 나타내는 통신 신호로부터의 히트-맵 데이터에 기초하여 하나 이상의 전력파를 전송하기 위해 전송 필드내의 위치를 전송기가 판정하고; 하나 이상의 전력파가 수렴하는 위치에 기초하여 전송기가 하나 이상의 전력파를 전송 필드내로 전송하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 프로세서-구현 방법은, 하나 이상의 센서들로부터 센서 데이터를 수신하는 전송기에 응답하여, 센서 데이터에 기초하여 전송 필드내의 감지 객체의 위치를 전송기가 식별하고; 전송 필드내의 수신기의 위치를 나타내는 피드백 신호를 수신기로부터 수신하는 것에 응답하여, 감지 필드의 위치로부터의 임계 거리를 초과하고 수신기의 위치에 적어도 근접한, 전송 필드내의 포켓 위치를 전송기가 판정하고; 전송기가 전송 필드내의 포켓 위치에 하나 이상의 전력파를 전송하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 시스템은, 전송 필드내의 감지 객체를 검출하고 감지 객체의 위치를 나타내는 센서 데이터를 생성하도록 구성된 센서와, 하나 이상의 수신기와 하나 이상의 통신 신호들을 통신하도록 구성된 통신 구성 요소를 구비한 전송기를 구비하고, 그 전송기는, 센서로부터 센서 데이터를 수신할 때 전송 필드내의 감지 객체의 위치를 식별하고, 전송 필드내의 수신기의 위치를 나타내는 피드백 통신 신호를 수신기로부터 수신하는 전송기에 응답하여 전송 필드내의 포켓 위치 - 포켓 위치는 감지 객체의 위치로부터의 임계 거리를 초과하며, 수신기의 위치에 적어도 근접함 - 를 판정하고, 전송 필드내의 포켓 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된다.
또 다른 실시 예에 있어서, 컴퓨터-구현 방법은, 전송기에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들 - 적어도 하나의 특성은 하나 이상의 전력파에 대한 전력 레벨임 - 을 나타내는 통신 신호를 전송기로부터 사용자 디바이스의 통신 구성 요소가 수신하고; 하나 이상의 전력파들로부터 수신된 에너지 량을 수신기 위치에 배치된 사용자 디바이스가 식별하고; 에너지의 포켓에 대한 포켓 위치 - 포켓 위치는 하나 이상의 특성들을 가진 하나 이상의 전력파들이 전송 필드에서 수렴하는 장소임 - 를 사용자 디바이스가 판정하고; 포켓 위치가 수신기 위치보다 더 높은 전력 레벨을 가질 경우, 수신기 위치에 대해 상대적인 포켓 위치에 대한 방향을 나타내는 표시자를 가진 사용자 인터페이스를 사용자 디바이스가 생성 및 디스플레이하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 사용자 디바이스는, 하나 이상의 전력파들에 대한 하나 이상의 특성들을 나타내는 하나 이상의 파라메타들을 포함하는 통신 신호를 전송기로부터 수신하도록 구성된 무선 통신 구성 요소와; 포켓 위치에서 수렴하는 하나 이상의 전력파들에 의해 형성되는 에너지의 포켓으로부터 전력을 수집하도록 구성되는 하나 이상의 안테나들과; 통신 신호에서 수신된 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 하나 이상의 전력파들로부터 수신된 에너지 량을 식별하고, 포켓 위치를 판정하고, 수신기 위치에 대해 상대적인 포켓 위치에 대한 방향을 나타내는 표시자를 가진 사용자 인터페이스를 생성 및 디스플레이하도록 구성된 수신기 프로세서를 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 컴퓨터-구현 방법은, 전송기가 전송 필드에 있어서 다수의 세그먼트들의 각각에게 저 전력파를 전송하고; 수신기에 포함된 세그먼트를 나타내는 데이터를 포함하는 통신 신호를 수신하는 그 수신기로부터 전송기에 응답하여, 수신기를 포함하는 세그먼트에서 수렴하도록 구성된 하나 이상의 전력파들을 전송기가 전송하는 것을 구비한다.
컴퓨터-구현 방법은, 전송기 디바이스가, 하나 이상의 전력파들과 통신 신호 - 통신 신호는 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특징들을 정의하는 제 1 전송 파라메타 세트를 포함함 - 를 전송기 디바이스와 연관된 전송 필드내로 전송하고; 수신기 디바이스로부터의 통신 신호를 통해 전송 필드내의 수신기의 위치를 나타내는 디바이스 데이터를 수신하는 전송기에 응답하여, 전송기 디바이스가, 디바이스 데이터에 따른 전송 필드의 서브-세그먼트로 제 2 전송 파라메타 세트 - 제 2 전송 파라메타 세트는 하나 이상이 전력파들의 하나 이상의 특성들을 정의함 - 를 전송하고; 전송기 디바이스가, 하나 이상의 정제된 특성들을 정의하는 하나 이상의 정제된 파라메트들의 세트에 기초하여, 하나 이상의 전력파들에 대한 하나 이상의 정제된 특성들 - 수신기 디바이스로부터 수신한 정제된 위치 데이터에 기초한 정제된 파라메타들은, 서브-세그먼트내의 정제된 위치를 나타냄 - 을 판정하고; 전송기 디바이스가 정제된 파라메타 세트에 따라 하나 이상의 정제된 특성들을 가진 하나 이상의 정제된 전력파들을 생성하고; 전송기가 하나 이상의 정제된 전력파들을 전송 필드의 서브-세그먼트내로 전송하여, 정제된 위치에서 에너지 포켓을 형성하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 시스템은, 하나 이상의 수신기들에 대한 데이터를 포함하는 하나 이상의 수신기 기록들을 저장하도록 구성된 비-일시적 기계-판독 가능 저장 매체를 구비한 매핑 메모리와; 전송 필드와 연관된 하나 이상의 전송기들을 구비하며, 전송기는, 전송 필드의 하나 이상의 세그먼트들내로 탐사 전력파를 전송하도록 구성된 안테나 어레이와; 각 세그먼트내로 전송되는 탐사 전력파의 하나 이상의 특성들을 나타내는 파라메타 세트를 전송 필드의 각 세그먼트에게 전송하며, 수신기가 제 1 세그먼트내에 있음을 나타내는 위치 데이터를, 제 1 세그먼트내의 위치에 있는 수신기 디바이스로부터 수신시에, 서브-세그먼트로 전송되는 제 2 탐사 전력파의 하나 이상의 정제된 특성들을 나타내는 제 2 파라메타 세트를 제 1 세그먼트의 서브-세그먼트에 전송하도록 구성된 통신 구성 요소와; 전송 필드의 각 세그먼트에 대한 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 탐사 파에 대한 하나 이상의 특성들을 판정하고, 수신기로부터 제 1 세그먼트 위치 데이터의 수신시, 제 2 탐사 전력파에 대한 하나 이상의 정제된 특성들을 판정하도록 구성된 전송기 프로세서를 구비한다.
다른 실시 예에 있어서, 디바이스-구현 방법은, 전송기와 연관된 전송 필드내의 수신기의 제 1 위치를 식별하는 하나 이상의 파라메타들을 포함하는 통신 신호를, 통신 채널을 통해, 전송기가 수신기로부터 수신하고; 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 하나 이상의 파라메타들을 저장하도록 구성된 비-일시적 기계-판독 가능 저장 매체를 구비한 매핑 메모리내에 수신기에 대한 하나 이상의 파라메타들을 전송기가 저장하고, 전송기가 하나 이상의 파라메타들에 따라 제 1 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송하며; 수신기로부터 하나 이상의 갱신된 파라메타들을 수신시, 전송기가 하나 이상의 갱신된 파라메타들에 따라 제 2 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 충전 시스템은, 하나 이상의 전송기들과 연관된 전송 필드내의 하나 이상의 위치들의 하나 이상의 기록들을 저장하도록 구성된 비-일시적 기계-판독 가능 저장 매체에서 호스팅되는 매핑 메모리 데이터 베이스와; 전송기를 구비하고, 전송기는 수신기의 제 1 위치를 식별하는 하나 이상의 파라메타들을 포함하는 통신 신호를 수신기로부터 수신하도록 구성된 통신 구성 요소와; 전송 필드내의 제 1 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송하고, 하나 이상의 갱신된 파라메타들을 통신 구성 요소가 수신시, 하나 이상의 갱신된 파라메타들에 따라 전송 필드내의 제 2 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 구비하는 안테나 어레이를 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 디바이스-구현 방법은, 전송기가 다수의 세그먼트들를 구비하는 전송 필드의 제 1 세그먼트에 탐사파를 전송하고; 수신기가 제 1 세그먼트의 서브-세그먼트에서 탐사파를 수신함을 나타내는 수신기로부터의 통신 신호를 수신하면, 전송기가 수신기를 포함하는 제 1 세그먼트의 서브-세그먼트를 판정하는 것을 구비한다.
다른 실시 예에 있어서, 방법은 전송 필드내의 각 세그먼트에 대한 통신 신호 및 탐사 전력파를 전송기가 전송 필드의 다수의 세그먼트들에게 순차적으로 전송하고 - 각 세그먼트로 전송되는 통신 신호는 탐사 전력파가 전송되는 각 세그먼트를 나타내는 데이터를 포함함 - ; 전송 필드의 제 1 세그먼트내의 제 1 위치에 있는 수신기로부터 응답 메시지를 수신하면, 전송기가, 제 1 세그먼트내의 각 서브-세그먼트에 대한, 통신 신호와 탐사 전력파를 제 1 세그먼트의 하나 이상의 서브-세그먼트들에게 순차적으로 전송하고 - 각 서브-세그먼트로 전송되는 통신 신호는 탐사 전력파가 전송되는 각 서브-세그먼트를 나타내는 데이터를 포함함 - ; 제 1 위치에 있는 수신기로 전송하기 위한 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들의 세트를 전송기가 판정하고; 하나 이상의 특성들을 가진 하나 이상의 전력파들을 전송기가 생성하는 것을 구비한다.
다른 실시 예에 있어서, 무선 충전 시스템은, 전송 필드내의 하나 이상의 수신기의 하나 이상의 기록들을 저장하도록 구성되는 비-일시적 기계-판독 가능 저장 매체를 구비한 매핑 데이터베이스와; 전송기를 구비하고, 전송기는, 전송기 프로세서에 따라 하나 이상의 특성들을 가진 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나들의 어레이와; 전송기 프로세서에 따라 하나 이상의 수신기들과 하나 이상의 통신 신호들을 통신하도록 구성된 통신 구성 요소와; 전송기 프로세서를 포함하며, 전송기 프로세서는, 전송기가, 전송 필드내의 각 세그먼트에 대한 통신 신호 및 탐사 전력파를 전송 필드의 다수의 세그먼트들에게 순차적으로 전송하게 하고 - 각 세그먼트로 전송되는 통신 신호는 탐사 전력파가 전송되는 각 세그먼트를 나타내는 데이터를 포함함 - ; 전송 필드의 제 1 세그먼트내의 제 1 위치에 있는 수신기로부터 응답 메시지를 수신하면, 제 1 세그먼트내의 각 서브-세그먼트에 대한 통신 신호와 탐사 전력파를 제 1 세그먼트의 하나 이상의 서브-세그먼트들에게 순차적으로 전송하게 하고 - 각 서브-세그먼트로 전송되는 통신 신호는 탐사 전력파가 전송되는 각 서브-세그먼트를 나타내는 데이터를 포함함 - ; 제 1 위치에 있는 수신기로 전송하기 위한 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들의 세트를 판정하게 하고; 하나 이상의 특성들을 가진 하나 이상의 전력파들을 생성하게 하는 명령어들을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 컴퓨터-구현 방법은, 탐사 전력파에 기초하여 피드백 통신 신호를 요청하는 통신 신호 및 탐사 전력파를 수신기 디바이스가 전송기 디바이스로부터 수신하고; 전송 필드내의 전송기에 대해 상대적인 수신기의 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 피드백 통신 신호를 수신기가 수신하고; 제 2 탐사 전력파에 기초하여 제 2 피드백 통신 신호를 요청하는 제 2 통신 신호와 제 2 탐사 전력파를 수신기가 수신하고; 전송 필드내의 전송기에 대해 상대적인 수신기의 비교적 보다 세밀한 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 제 2 피드백 통신 신호를 수신기가 전송하는 것을 구비한다.
다른 실시 예에 있어서, 수신기 디바이스는, 하나 이상의 전력파들을 수신하고 하나 이상의 전력파들로부터 에너지를 포획하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 구비한 안테나 어레이; 전송기로부터 하나 이상의 통신 신호들을 수신하도록 구성된 통신 구성 요소; 및 수신기 프로세서를 구비하며, 수신기 프로세서는, 탐사 전력파에 기초하여 피드백 통신 신호를 요청하는 통신 신호와 탐사 전력파를 전송기 디바이스로부터 수신하고; 전송 필드내의 전송기에 대해 상대적인 수신기의 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 피드백 통신 신호를 전송하고; 제 2 탐사 전력파에 기초하여 제 2 피드백 통신 신호를 요청하는 제 2 통신 신호와 제 2 탐사 전력파를 수신하고; 전송 필드내의 전송기에 대해 상대적인 수신기의 비교적 보다 세밀한 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 제 2 피드백 통신 신호를 전송하도록 수신기에게 명령한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 방법은, 전기 장치의 존재를 나타내는 데이터를, 전송기와 통신하는 적어도 하나의 센서가 획득하고; 전기 장치가 데이터베이스내에 저장된 기록내에 저장된 데이터에 따라 전송기로부터 전력을 수신하도록 지명된 수신기인지를 전송기가 판정하고; 전기 장치가 전송기로부터 전력을 수신하도록 지명된 것으로 판정되면, 전기 장치에 하나 이상의 전력파들을 전송기가 전송하는 것을 구비하고, 하나 이상의 전력파들은 전송되어 전기 장치와 연관된 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 전송기는, 적어도 2개의 안테나들과; 적어도 2개의 안테나들를 통해 전송기에 의해 방송되고, 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들을 제어하도록 구성된 제어기와; 제어기에 동작 가능하게 결합되고, 전송기로부터 전력을 수신하도록 지명된 디바이스에 대한 식별 정보를 포함하는 데이터베이스와; 전기 장치의 존재를 감지하고 전기 장치의 존재를 나타내는 데이터를 제어기에 통신하도록 구성된 적어도 하나의 센서를 구비하며, 제어기는 그 장치가 전송기로부터 전력을 수신하도록 지명되는지를 판정하기 위해 전기 장치의 존재를 나타내는 데이터와 식별 정보를 비교하고, 그 장치가 전송기로부터 전력을 수신하도록 지명되었으면, 전송기는, 전기 장치를 충전하거나 전기 장치에 전력을 공급하기 위해 전기 장치가 수신하는 하나 이상의 에너지 포켓을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파를, 적어도 2개의 안테나들을 통해, 방송한다.
무선 전력 전송을 위한 방법은, 전기 장치의 존재를 나타내는 데이터를, 전송기와 통신하는 적어도 하나의 센서가 획득하고; 전송기가, 전기 장치의 존재를 나타내는 데이터를, 전송기로부터 전력을 수신하도록 지명된 디바이스에 대한 식별 정보에 매칭시키고; 전송기가, 전기 장치를 충전하거나 전기 장치에 전력을 공급하기 위해 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들을 전송하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 디바이스-구현 방법은, 제 1 수신기 디바이스의 제 1 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 디바이스 태그(device tag)를, 전송기가 태깅 디바이스(tagging device)로부터 수신하고; 전송기가, 디바이스 태그에 의해 표시된 제 1 위치에 기초하여 제 1 수신기 디바이스로 전송하기 위해 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들을 판정하고; 전송기가, 디바이스 태그에 의해 표시된 제 1 위치로 하나 이상의 특성들을 가진 하나 이상의 전력파들을 전송하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 시스템은, 하나 이상의 수신기의 하나 이상의 기록들 - 각 기록들은 수신기의 위치를 나타내는 데이터를 포함함 - 을 저장하도록 구성된 매핑 메모리와; 수신기에 대한 태깅 데이터 - 태깅 데이터는 수신기의 위치를 나타내는 데이터와, 하나 이상의 전송기들이 수신기의 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 하는 명령어들을 생성하도록 구성됨 - 를 포함하는 디바이스 태그를 생성하도록 구성된 태깅 디바이스와; 메모리 데이터베이스내의 수신기에 대한 디바이스 태그에 의해 표시된 수신기의 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 안테나들의 어레이를 구비하는 전송기를 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 시스템은, 전송기에 결합된 센서 디바이스로부터 센서 데이터를 수신하고, 센서 데이터가 회피 객체를 식별하는 지를 판정하고, 객체를 회피하는 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 전송기를 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 방법은, 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 제 1 에너지 포켓들로부터 전력을 획득하도록 구성된 수신기의 안테나 소자가 수신한 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들을 전송기가 전송하고; 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 데이터를 전송기와 통신하는 적어도 하나의 센서가 획득하고; 생물체 또는 감시 객체의 존재를 나타내는 데이터에 기초하여 생물체 또는 감지 객체의 위치와 관련된 정보를 전송기가 획득하고; 생물체 또는 감지 객체의 위치와 관련된 정보에 응답하여 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 제 1 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들의 전력 레벨을 조절할지의 여부를 전송기가 판정하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 전송기는, 적어도 2개의 안테나와; 적어도 2개의 안테나들을 통해 전송기에 의해 방송되고, 수신기의 안테나가 수신한 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들을 제어하는 제어기와; 적어도 2개의 안테나들을 포함하는 전송기 하우징(transmitter housing)과; 전송기 하우징상에 배치되어 생물체 또는 감지 객체의 존재를 감지하고, 생물체 또는 감지 객체의 존재와 관련된 데이터를 제어기에 통신하는 적어도 하나의 센서를 구비하고, 제어기는 생물체 또는 감지 객체의 존재와 관련된 데이터에 응답하여 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들의 전력 레벨을 조절할지의 여부를 판정한다.
다른 실시 예에 있어서, 무선 전송을 위한 방법은, 수신기의 안테나 소자가 수신한 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들을 전송기가 전송하고 - 수신기는 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓들로부터 전력을 획득함 - ; 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 데이터를, 송신기와 통신하는 다수의 센서들이 획득하고; 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 데이터에 기초하여 생물체 또는 감지 객체와 관련된 정보를 전송기가 획득하고; 생물체 또는 감지 객체가 사전 결정된 위치에서 3차원 공간에 근접하다는 것을, 생물체 또는 감지 객체의 존재와 관련된 데이터가 나타내면, 전송기가, 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들의 전력 레벨을 적어도 줄이는 것을 구비한다.
다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 방법은, 전력파들의 수신으로부터 배제될 엔티티(entity)의 저장된 위치를 가진 하나 이상의 전력파의 경로와, 수신기 위치를 비교함에 의해, 수신기 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송할지를 전송기가 판정하고; 배제될 엔티티가 수신기 위치에 있지 않고 그 경로에 있지 않다고 판정하면, 수신기 위치에서 수렴하도록 하나 이상의 전력파들을 전송기가 전송하는 것을 구비한다.
다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 전송기는, 적어도 2개의 안테나들과; 하나 이상의 전력파들의 수신으로부터 배제될 엔티티에 대한 전송 필드내의 위치를 나타내는 저장된 위치를 포함하고, 제어기에 동작 가능하게 결합된 데이터베이스와; 적어도 2개의 안테나를 통해 전송기에 의해 방송되고, 수신기 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성하도록 3차원 공간에서 수렴하는 하나 이상의 전력파들을 제어하도록 구성되는 제어기를 구비하며, 그에 의해 제어기는, 수신기 위치로 전송될 때 배제될 엔티티에 대한 저장된 위치가 수신기 위치에 있는지 또는 하나 이상의 전력파들의 경로내에 있는지를 판정하고, 배제될 엔티티가 수신기 위치에 또는 수신기 위치로의 경로내에 없다고 판정하면, 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 방법은, 전력파들의 수신으로부터 배제될 엔티티의 제 1 위치를 나타내는 데이터를 포함하는 디바이스 태그를, 전송기가 태깅 디바이스로부터 수신하고; 수신기의 제 2 위치와, 수신기로의 하나 이상의 전력파들의 경로를 전송기가 판정하고; 디바이스 태그에 의해 표시된 제 1 위치가 제 2 위치와 동일한지 또는 하나 이상의 전력파들의 경로내에 있는지를 전송기가 판정하고; 제 1 위치가 제 2 위치와 동일하지 않거나, 하나 이상의 전력파들의 경로내에 있지 않으면, 전송기가 하나 이상의 전력파들을 전송하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송 시스템에서의 방법은, 센서 데이터와 매핑 데이터에 의해 표시되는 하나 이상의 파라메타들을 전송기가 판정하고; 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 하나 이상의 전력파들의 출력 주파수를 전송기가 판정하고; 하나 이상의 파라메타들과, 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각내의 하나 이상의 안테나들간의 간격에 기초하여, 전송기의 하나 이상의 안테나 어레이들내의 하나 이상의 안테나들을 전송기가 선택하고; 출력 주파수와 선택된 안테나를 이용하여 하나 이상의 전력파들을 전송기가 전송하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은 하나 이상의 전송기들을 구비하고, 하나 이상의 전송기들의 각각은, 하나 이상의 안테나 어레이들과; 마이크로프로세서를 구비하고, 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각은 전력파들을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 구비하고, 마이크로프로세서는, 전자 디바이스에 전력을 공급하도록 에너지 포켓을 형성하기 위해, 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 하나 이상의 추가적인 전송기들을 선택하거나, 전력파들의 출력 주파수를 가변하거나, 하나 이상의 안테나 어레이들내의 안테나들의 선택을 가변하거나, 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각내의 하나 이상의 안테나들간의 간격을 조절하도록 안테나들을 선택함에 의해, 전력파들의 전송을 조절하도록 구성된다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 방법은, 매핑 데이터 및 센서 데이터에 기초하여 하나 이상의 전송 파라메타들을 전송기가 판정하고; 하나 이상의 전송 파라메타들에 대응하는 전력파들의 하나 이상의 특성들 - 하나 이상의 특성들은 진폭 및 주파수를 포함함 - 을 전송기가 판정하고; 하나 이상의 전송 파라메타들에 따라 하나 이상의 특성들을 가진 하나 이상의 전력파들 - 하나 이상의 전력파들은 비-연속적 파형임 - 을 전송기의 파형 생성기가 생성하고; 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들에 대응하는 하나 이상의 전송 파라메타들에 대한 하나 이상의 갱신들에 기초하여 하나 이상의 전력파들의 주파수 및 진폭을 전송기의 파형 생성기가 조절하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은, 매핑 데이터와 센서 데이터에 기초하여 하나 이상의 전력 파라메타들을 판정하도록 구성된 하나 이상의 전송기들을 구비하고, 하나 이상의 전송기들의 각각은 전력파들을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나 어레이들과; 하나 이상의 전력파들을 생성하도록 구성된 파형 생성기를 구비하며, 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각은 하나 이상의 안테나들을 구비하며, 하나 이상의 전력파는 비-연속적 파형이고, 파형 생성기는, 하나 이상의 전송 파라메타들에 기초하여 증감하는 진폭 및 주파수를 조절하도록 추가 구성된다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 방법은, 전송기의 전송 필드내의 하나 이상의 객체들과 연관된 위치에 대한 위치 데이터를 전송기가 수신하고; 목표 전자 디바이스 위치에서 에너지 포켓을 형성하도록 수렴시키기 위해 하나 이상의 전력파들을 전송기가 전송하고; 하나 이상의 객체들의 위치에서 널 공간(null space)을 형성하도록 수렴시키기 위해 하나 이상의 전력파들을 전송기가 전송하는 것을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은 하나 이상의 전송기들을 구비하고, 하나 이상의 전송기들의 각각은 하나 이상의 안테나 어레이들을 구비하고, 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각은, 하나 이상의 객체들의 위치가 하나 이상의 전송기들의 전송 필드내에 있다는 수신된 위치 데이터에 기초하여 소정 위치에 널 공간을 생성하도록 하나 이상의 전력파들을 전송하기 위한 하나 이상의 안테나들을 구비한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은 하나 이상의 전송기들을 구비하고, 하나 이상의 전송기들의 각각은, 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나 어레이들을 구비하며, 제 1 안테나 어레이의 제 1 안테나는 제 2 안테나 어레이의 제 2 안테나로부터 소정 거리에 배치되어, 다수의 안테나들에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들이 목표 전자 디바이스에게 전력을 공급하기 위해 에너지 포켓을 형성하도록 지향될 수 있게 하며, 전송기는 목표 전자 디바이스로부터의 통신 신호에서 수신된 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 제 1 안테나와 제 2 안테나간의 거리를 판정하도록 구성된다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은 전송기를 구비하며, 전송기는 하나 이상의 안테나 어레이들과; 마이크로프로세서를 구비하고, 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각은 다수의 안테나들을 구비하고, 안테나들의 각각은 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성되고, 마이크로프로세서는, 하나 이상의 전력파들을 이용하여 에너지 포켓을 지향시키기 위한 목표에 기초하여 다수의 안테나들 중 제 1 안테나 세트를 활성화시키도록 구성되고, 제 1 안테나 세트는 제 1 안테나 세트들의 안테나들간의 거리에 기초하여 다수의 안테나들로부터 선택된다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은 전송기를 구비하고, 전송기는 적어도 2개의 안테나 어레이들과; 마이크로프로세서를 구비하고, 적어도 2개의 안테나 어레이들의 각각은, 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된, 적어도 하나의 로우(row) 또는 적어도 하나의 컬럼(column)의 안테나들을 구비하고, 마이크로프로세서는, 2개의 안테나 어레이들의 하나 이상의 안테나들로부터 전력파들의 전송을 제어하도록 구성되며, 적어도 2개의 어레이들 중 제 1 어레이는 제 1 평면에 배치되고, 제 1 평면은 3차원 공간내의 제 2 평면에서의 제 2 어레이 뒤에 사전 정의된 거리로 오프셋되도록 이격된다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은 전송기를 구비하고, 전송기는 목표 전자 디바이스에 전력을 공급하도록 에너지 포켓을 형성하는 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 구비하며, 하나 이상의 안테나들은 오목 형상과 볼록 형상으로 구성된 그룹으로부터 선택된 3차원 어레이의 비-평면 형상 안테나 어레이 표면상에 배치된다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은 전송기를 구비하고, 전송기는 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 구비하며, 하나 이상의 안테나들은 오목 형상과 볼록 형상으로 구성된 그룹으로부터 선택된 3차원 어레이의 비-평면 형상 안테나 어레이 표면상에 배치되고, 하나 이상의 안테나들은, 서로간에 3 내지 6인치 사이의 깊이로 배치됨으로써, 하나 이상의 안테나들의 각각에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들이 목표 전자 디바이스에 전력을 공급하기 위해 에너지 포켓을 형성하도록 지향될 수 있게 된다.
첨부 도면들은 본 명세서의 일부를 구성하며 본 발명의 실시 예들을 도시한다. 본 개시는 이하의 도면들을 참조함에 의해 보다 더 이해할 수 있게 될 것이다. 도면내의 구성 요소들은 반드시 축척으로 도시된 것은 아니며, 대신에 본 개시의 원리의 설명이 강조되어 있다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른, 예시적인 무선 충전 시스템의 구성 요소들을 도시한 도면이다.
도 2는 예시적인 실시 예에 따른, 전송기가 전송 필드내의 수신기를 위치 결정하기 위한 예시적인 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따라 수신기를 위치 결정하는 예시적인 방법을 실행하는 예시적인 시스템의 전송 필드에 대한 매핑 데이터를 추적 및 갱신하는 무선 충전 시스템의 구성 요소들을 도시한 도면이다.
도 4는 예시적인 실시 예에 따른, 수신기들을 식별하기 위한, 히트-매핑을 채용한 예시적인 무선 전력 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 예시적인 실시 예에 따른, 무선으로 전력을 전송하는 예시적인 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 예시적인 실시 예에 따른, 센서를 이용한 무선 전력 전송의 단계들을 도시한 도면이다.
도 7은 예시적인 실시 예에 따른, 센서를 이용한 무선 전력 전송의 단계들을 도시한 도면이다.
도 8은 예시적인 실시 예에 따른, 센서를 이용한 무선 전력 전송의 단계들을 도시한 도면이다.
도 9는 예시적인 실시 예에 따른, 센서를 이용한 무선 전력 전송의 단계들을 도시한 도면이다.
도 10은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 하나 이상의 전자 디바이스들에 전력을 공급하기 위한 에너지 포켓의 생성을 도시한 도면이다.
도 11은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓의 생성을 도시한 도면이다.
도 12는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓의 형성의 그래픽을 나타낸 도면이다.
도 13은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 하나 이상의 디바이스들에 대한 에너지 포켓의 형성 방법을 도시한 도면이다.
도 14a는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓을 형성하기 위한 파형을 도시한 도면이다.
도 14b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓을 형성하기 위한 파형을 도시한 도면이다.
도 15는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 파형을 생성하기 위한 방법을 도시한 도면이다.
도 16은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 널 공간의 형성을 도시한 도면이다.
도 17은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 널 공간을 형성하는 방법을 도시한 도면이다.
도 18은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템의 안테나 어레이내의 안테나들의 배열을 도시한 도면이다.
도 19는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 다수의 안테나 어레이들의 배열을 도시한 도면이다.
도 20은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 다수의 안테나 어레이들의 배열을 도시한 도면이다.
도 21은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 22a 및 도 22b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 22c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 22a 및 도 22b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 23a 및 도 23b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 23c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 23a 및 도 23b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 24a 및 도 24b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 24c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 24a 및 도 24b에 도시된 안테나 어레이 구성에 기인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 25a 및 도 25b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 25c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 25a 및 도 25b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 26a 및 도 26b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 26c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 26a 및 도 26b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 27a 및 도 27b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 27c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 27a 및 도 27b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 28a 및 도 28b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 28c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 28a 및 도 28b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 29a 및 도 29b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 29c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 29a 및 도 29b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 30은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 31은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 32는 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓을 형성하는 방법을 도시한 도면이다.
도 1은 예시적인 실시 예에 따른, 예시적인 무선 충전 시스템의 구성 요소들을 도시한 도면이다.
도 2는 예시적인 실시 예에 따른, 전송기가 전송 필드내의 수신기를 위치 결정하기 위한 예시적인 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 예시적인 실시 예에 따라 수신기를 위치 결정하는 예시적인 방법을 실행하는 예시적인 시스템의 전송 필드에 대한 매핑 데이터를 추적 및 갱신하는 무선 충전 시스템의 구성 요소들을 도시한 도면이다.
도 4는 예시적인 실시 예에 따른, 수신기들을 식별하기 위한, 히트-매핑을 채용한 예시적인 무선 전력 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 예시적인 실시 예에 따른, 무선으로 전력을 전송하는 예시적인 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 예시적인 실시 예에 따른, 센서를 이용한 무선 전력 전송의 단계들을 도시한 도면이다.
도 7은 예시적인 실시 예에 따른, 센서를 이용한 무선 전력 전송의 단계들을 도시한 도면이다.
도 8은 예시적인 실시 예에 따른, 센서를 이용한 무선 전력 전송의 단계들을 도시한 도면이다.
도 9는 예시적인 실시 예에 따른, 센서를 이용한 무선 전력 전송의 단계들을 도시한 도면이다.
도 10은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 하나 이상의 전자 디바이스들에 전력을 공급하기 위한 에너지 포켓의 생성을 도시한 도면이다.
도 11은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓의 생성을 도시한 도면이다.
도 12는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓의 형성의 그래픽을 나타낸 도면이다.
도 13은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 하나 이상의 디바이스들에 대한 에너지 포켓의 형성 방법을 도시한 도면이다.
도 14a는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓을 형성하기 위한 파형을 도시한 도면이다.
도 14b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓을 형성하기 위한 파형을 도시한 도면이다.
도 15는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 파형을 생성하기 위한 방법을 도시한 도면이다.
도 16은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 널 공간의 형성을 도시한 도면이다.
도 17은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 널 공간을 형성하는 방법을 도시한 도면이다.
도 18은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템의 안테나 어레이내의 안테나들의 배열을 도시한 도면이다.
도 19는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 다수의 안테나 어레이들의 배열을 도시한 도면이다.
도 20은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 다수의 안테나 어레이들의 배열을 도시한 도면이다.
도 21은 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 22a 및 도 22b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 22c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 22a 및 도 22b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 23a 및 도 23b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 23c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 23a 및 도 23b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 24a 및 도 24b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 24c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 24a 및 도 24b에 도시된 안테나 어레이 구성에 기인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 25a 및 도 25b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 25c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 25a 및 도 25b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 26a 및 도 26b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 26c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 26a 및 도 26b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 27a 및 도 27b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 27c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 27a 및 도 27b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 28a 및 도 28b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 28c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 28a 및 도 28b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 29a 및 도 29b는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 29c는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 도 29a 및 도 29b에 도시된 안테나 어레이 구성으로 인한 에너지 포켓의 크기를 나타내는 그래프이다.
도 30은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 31은 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성을 도시한 도면이다.
도 32는 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓을 형성하는 방법을 도시한 도면이다.
본 개시는 본 명세서에서 일부를 형성하는, 도면에 도시된 실시 예들을 참조하여 상세하게 설명된다. 본 개시의 사상 또는 범주를 벗어나지 않고도, 다른 실시 예가 이용될 수 있으며/있거나 다른 변경이 이루어질 수 있다. 상세한 설명에 설명된 도시된 실시 예는 본 명세서에서 안출된 주제를 제한하기 위한 것이 아니다.
도면에 도시된 예시적인 실시 예에 대한 참조가 이루어질 것이며, 동일한 것을 설명하기 위해 본 명세서에서 특정 용어가 이용될 수 있다. 그렇지만, 그것이 본 발명의 범주를 제한하려고 하는 것은 아님을 알 것이다. 본 개시를 소지한 관련 기술의 당업자에게 발생할 수 있는, 본 명세서에서 설명된 진보적인 특성의 대안 및 추가적인 수정과 본 명세서에서 설명한 본 발명의 원리의 추가적인 응용은 본 발명의 범주내에 있는 것으로 간주되어야 한다.
이하의 설명에 있어서, "전송기"는 하나 이상의 전력파(예를 들어, 무선-주파수(RF)파)를 생성 및 전송할 수 있는 칩을 포함하는, 디바이스를 지칭하며, 그에 의해 적어도 하나의 RF파가 다른 RF파에 대해 위상 편이 및 이득 조절되고, 실질적으로 모든 파가 하나 이상의 안테나들을 통과함으로써 집중된 RF 파가 목표물에 지향된다. "수신기"는 적어도 하나의 안테나, 적어도 하나의 정류 회로 및 적어도 하나의 전력 전환기를 포함하는 디바이스를 지칭하며, 전자 디바이스에 전력을 공급하거나 충전하는 에너지 포켓을 이용할 수 있다. "포켓-형성"은 전송 필드에서 수렴하여 제어되는 에너지 포켓과 널 공간을 형성하는 하나 이상의 RF 파를 생성하는 것을 지칭한다. "에너지 포켓"은, 에너지 또는 전력이 소정 영역 또는 지역에서 보강 간섭(constructive interference)을 유발하는 파들의 수렴에 기초하여 축적되는 공간 영역 또는 지역을 지칭한다. "널 공간"은 그 영역 또는 지역에서의 파들의 보강 간섭에 의해 유발될 수 있는, 에너지 포켓이 형성되지 않은 공간 영역 또는 지역을 지칭한다.
에너지 포켓은 전송기에 의해 전송되는 전력파의 보강 간섭 패턴들의 위치에 형성될 수 있다. 에너지 포켓은 에너지 포켓내에 또는 그에 근접하게 배치된 수신기에 의해 에너지가 획득될 수 있는 3차원 필드로서 나타날 수 있다. 포켓-형성 프로세스 동안에 전송기에 의해 생성된 에너지 포켓은 수신기에 의해 획득되고, 전하로 전환되어 수신기와 연관된 전자 디바이스(예를 들어, 랩탑 컴퓨터, 스마트폰, 재충전 가능 배터리)에 제공된다. 일부 실시 예에 있어서, 다수의 전송기들 및/또는 다수의 수신기들은 다양한 전자 디바이스들에게 전력을 공급할 수 있다. 수신기는 전자 디바이스로부터 분리될 수 있거나 전자 디바이스와 집적화될 수 있다.
일부 실시 예에 있어서, 전송기들은 센서들로부터 입력된 센서 데이터에 기초하여 전력 레벨을 조정하도록 전력파들의 전송을 조절함에 의해 적응적 포켓-형성 프로세스들을 실행할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 적응적 포켓 형성은 주어지 위치에서 전력파들의 (예를 들어, 전력 밀도로서 측정된)전력 레벨을 감소시킨다. 예를 들어, 적응적 포켓 형성은 공간내의 지역 또는 3D 위치에서 수렴하는 전력파의 전력 레벨을 감소시키며, 그에 의해 그 위치에 근접한 생물체 또는 감지 객체를 나타내는 센서 판독에 응답하여, 그 위치에서 하나 이상의 에너지 포켓을 형성하는데 이용되는 에너지 량을 줄이거나 함께 제거한다. 다른 실시 예에 있어서, 적응적 포켓 형성은, 그 위치에 집중된 전력파들의 에너지를 약화시키거나, 줄이거나 또는 방지하기 위해 "보강 간섭"을 이용한다. 예를 들어, 전송기는 하나 이상의 센서들에 의해 감지된, 객체의 위치에 집중된 전력파들의 에너지를 약화시키기 위해 "보강 간섭"을 이용할 수 있으며, 객체는 전력 수신으로부터 배제되도록 전송기의 데이터베이스내에서 식별되거나 "태깅"된다. 추가적인 실시 예에 있어서, 적응적 포켓 형성은 공간내의 지역 또는 3D 위치에서 수렴하는 전력파들을 종료시킴으로써, 그 위치내의 또는 그 위치에 근접한 생물체 또는 감지 객체를 나타내는 센서 판독에 응답하여, 그 위치에 하나 이상의 에너지 포켓을 형성한다.
적응적 포켓 형성은 센서들로부터의 데이터에 응답하여 이들 기술들의 조합을 이용할 수 있다. 예를 들어, 다른 시점들에서의 일련의 센서 판독들에 기초하여, 객체들, 생명체들 및/또는 감지 객체들의 존재 및/또는 움직임을 검출할 수 있는 센서를 이용하고 이에 대응하여, 전력파들이 높은 전력 밀도를 가진 하나 이상의 에너지 포켓들을 생성하기 위해 공간내의 3D 지역을 향해 전송됨에 따라, 센서들로부터의 존재 및/또는 움직임 데이터가 생물체 및/또는 감지 객체와 같이 회피해야 될 객체의 존재 및/또는 이동을 나타낼 때, 전송기는 전력파들의 전력 레벨을 줄일 수 있다. 일부 경우에 있어서, 전송기는, 센서들로부터의 위치 데이터가 에너지 포켓을 가진 공간의 3D 지역내의 생물체 또는 감지 객체의 도달 또는 예견된 도달을 나타내면, 전력파들을 종료시키거나 조절할 수 있다.
외부 전력 공급 및 국부 오실레이터 칩을 이용하여(일부 경우에는 압전 재질을 이용하는 것을 포함할 수 있음) 수신기 또는 전송기에 의해 통신 신호가 생성될 수 있다. 통신 신호들은 Bluetooth?, 무선 충실도(Wi-Fi), 무선 주파수 식별(RFID), 적외선, NFC(near-field communication), ZigBee 등과 같은 프로세서들간에 데이터를 통신할 수 있는, RF파 또는 임의 다른 통신 매체 또는 프로토콜일 수 있다. 그러한 통신 신호들은, 전송기와 수신기간에, 상태, 효율, 사용자 데이터, 전력 소비, 빌링(billing), 지리적 위치 및 다른 유형의 정보에 관련된 정보를 포함하고, 전력파를 조절하는데 이용되는 정보를 운송하는데 이용될 수 있다.
전송기들 및 수신기들은, 다른 유형의 데이터들 중에서도, 특정 무선 프로토콜에 특정된 데이터, 히트 맵 데이터 및 매핑 데이터를 포함할 수 있는, 보다 일반적으로는 디지털 데이터를 운반하는 무선 신호 형태로 된 전송 필드 및/또는 수신기와 관련된 정보를 통신하기 위해 통신 신호를 이용할 수 있다. 전송기는, 전송기가 전송 필드내의 수신기에 대한 전력파들을 생성하고 전송해야 하는 방법을 전송기가 판정하는데 이용하는 입력 파라메타로서, 통신 신호를 통해 통신된 데이터내의 정보를 이용할 수 있다. 즉, 전송기는, 예를 들어, 수신기의 전송 필드내의 위치, 전력파들을 전송할지의 여부 및 전송할 위치, 에너지 포켓을 생성할 위치, 전력파들에 대한 물리적 파형 특성들, 전력파들을 전송하기 위해 어느 안테나들 또는 안테나 어레이들이 이용되어야 하는지를 판정하기 위해, 하나 이상의 수신기들로부터 수집된, 전송 필드에 대한 데이터를 이용할 수 있다. 당업자라면, 임의 개수의 가능한 파-기반 테크놀로지들이 RF파, 초음파, 마이크로파, 레이저 광, 적외선 등을 포함하는, 수신기에 에너지를 제공하기 위한 전력파를 생성하는데 이용될 수 있음을 알 것이다. 또한, 전력파들이 진폭, 주파수, 방향 및 전력 레벨등과 같은 물리적 파형 특성들을 가지고 있음을 알 것이다. 전송 필드내의 특정 위치에 에너지 포켓을 생성하기 위해, 전송기는, 전력파들이 원하는 위치에 에너지 포켓을 수렴하고 형성할 수 있게 하는 특정 특성들의 세트를 가진 전력파들을 생성할 수 있다. 적당한 특성들을 판정하는데 있어서, 전송기는 수신기로부터 또는 매핑 데이터베이스나 센서들과 같은 다른 소오스들로부터 (통신 신호들을 통해) 데이터로서 수신된 입력 파라메타를 참조할 수 있다. 상술한 바와 같이, 전송기는 입력 파라메타들을 이용하여, 예를 들어 전력파들을 생성하고 전송하기 위해 어느 안테나들 또는 안테나 어레이들이 이용되어야 하는지를 판정하는 것과 같이, 전력파 전송 및 수신기 식별에 관련된 추가적이거나 대안적인 판정을 할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 예시적인 실시 예가 RF-기반 파 전송 테크놀로지들의 이용을 설명하고 있지만, 채용될 무선 충전 기술은 그러한 RF-기반 테크놀로지들 및 기술에 국한되지 않음을 알아야 한다. 그보다는, 전송된 에너지를 전력으로 전환할 수 있는 수신기에 에너지를 무선으로 전송하기 위한 임의 수의 테크놀로지들 및 기술을 포함할 수 있는, 추가적인 또는 대안적인 무선 충전 기술이 있음을 알아야 한다. 수신 디바이스에 의해 전력으로 전환될 수 있는 에너지에 대한 비-제한적이고 예시적인 전송 기술은, 초음파, 마이크로파, 레이저 광, 적외선 또는 다른 형태의 전자기 에너지를 포함할 수 있다. 초음파의 경우, 예를 들어, 초음파들을 수신하고 그들을 전력으로 전환하는 수신 디바이스에게 초음파를 전송하는 트랜스듀서 어레이(transducer array)를 형성하기 위해 하나 이상의 트랜스듀서(transducer) 소자가 배치될 수 있다. 추가적으로, 전력의 RF 전송과 본 절에서 언급한 다른 전력 전송 방법을 위해, 잠재적으로 다수의 전송기들(전송기 안테나 어레이)를 구비한 단일 유닛으로서 예시적인 전송기가 도시되었지만, 전송 어레이들은, 콤팩트한 정규적 구조 형태보다는 룸에 물리적으로 퍼져있는 다수의 전송기들을 구비할 수 있다.
Ⅰ. 예시적인 무선 충전 시스템의 구성 요소들
도 1에는 예시적인 무선 전력 전송 시스템(100)의 구성 요소들이 도시된다. 예시적인 시스템(100)은, 전송기들(101), 외부 매핑 메모리(117), 수신기(103) 및 충전될 전자 디바이스(121)를 구비할 수 있다. 전송기들(101)은, 예를 들어, 통신 신호(131), 센서파들(133) 및 전력파들(135)과 같은 다양한 유형의 파들(131,133,135)을 전송 필드로 보낼수 있는데, 그 전송 필드는 전송기들(101)이 전력파들(135)을 전송할 수 있는 2차원 또는 3차원 공간일 수 있다.
동작에 있어서, 전송기들(101)은 전력파들(135)의 에너지를 수신기(103)와 연관된 전자 디바이스(121)에 대한 전기 에너지로 전환하도록 구성된 수신기(103)에 의해 포획될 수 있는, 전력파들(135)을 구비한 전력 전송 신호들을 전송한다. 즉, 수신기(103)는, 수신기(103)와 연관된 전자 디바이스(121)를 대신하여 포획된 전력파들(135)을 전기 에너지의 이용 가능한 소오스로 전환할 수 있는, 안테나들, 안테나 소자들 및 다른 회로를 구비할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 전송기(101)는 전력파들(135)의 특성들(예를 들어, 위상, 이득, 방향, 주파수)을 조작하고/하거나 전력파들(135)을 전송하기 위한 전송기 안테나들(115)의 서브셋을 선택함에 의해, 전력파들(135)을 전송 필드로 지능적으로 전송할 수 있다. 일부 구현에 있어서, 전력파들(135)의 궤적들에 의해 전력파들(135)이 전송 필드내의 사전 결정된 위치(예를 들어, 공간에 있어서 3D 위치 또는 지역)에서 수렴함으로써 보강 또는 파괴 간섭으로 결과하게 되도록 전송기들(101)은 전력파들(135)의 특성들을 조작할 수 있다.
보강 간섭은 하나 이상의 전송기들(101)과 연관된 전송 필드내의 특정 위치에서의 전력파들(135)의 수렴시에 생성될 수 있는 파형 간섭 유형일 수 있다. 보강 간섭은, 전력파들(135)이 수렴하고 그들 각각의 파형 특성들이 합체함으로써, 전력파들(135)이 수렴하는 특정 위치에 집중되는 에너지 량을 증가시킬 때 발생할 수 있다. 보강 간섭은, 전력파들(135)이 수렴하는 전송 필드내의 특정 위치에서 보강 간섭이 에너지의 필드 또는 "에너지의 포켓"(137)으로 결과하는 특정 파형 특성들을 가진 전력파들(135)의 결과일 수 있다.
파괴 간섭은 하나 이상의 전송기들(101)과 연관된 전송 필드내의 특정 위치에서 전력파들(135)의 수렴시에 생성될 수 있는 파형 간섭의 다른 유형일 수 있다. 파괴 간섭은, 전력파들(135)이 특정 위치에서 수렴하고 그들 각각의 파형 특성들이 서로 반대됨으로써(예를 들어, 파형들이 서로를 소거시킴), 특정 위치에 집중되는 에너지량을 약화시킬 때 발생할 수 있다. 보강 간섭은 충분한 에너지가 존재할 때 에너지의 포켓들을 생성하는 것으로 결과하지만, 파괴 간섭은, 전력파들(135)이 파괴 간섭을 형성하도록 수렴하는 전송 필드내의 특정 위치에 무시할만한 에너지 량 또는 널(null)을 생성하는 것으로 결과한다.
A. 전송기들
전송기들(101)은 프로세서(도시되지 않음), 통신 구성 요소(111), 센서(113) 및 안테나 어레이(115)를 구비하거나 그들과 연관될 수 있다. 프로세서들은 전송기들(101)의 여러 프로세스들, 기능들 및 구성 요소들을 제어, 관리 및 통제할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전송기들(101)은 내부 매핑 메모리(도시되지 않음)를 구비하고/하거나 외부 매핑 메모리(117)에 유선 또는 무선으로 결합될 수 있다.
ⅰ. 전송기 프로세서들
전송기들(101)은 여러 유형의 데이터(예를 들어, 히트-매핑 데이터, 센서 데이터)를 프로세싱하고 통신하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 전송기 프로세서들을 구비할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전송기(10)의 전송기 프로세서는 여러 프로세스들의 실행 및 전송기의 기능들을 관리할 수 있으며, 전송기(10)의 구성 요소들을 관리할 수 있다. 예를 들어, 전송기 프로세서는 전송 필드를 저해할 수 있는 수신기들(103)을 식별하기 위해, 통신 구성 요소(111)에 의해 비콘 신호(beacon signal)가 방송될 수 있는 간격을 판정할 수 있다. 또 다른 예시로서, 프로세서는 통신 구성 요소(111)에 의해 수신된 통신 신호들(131)로부터 히트-매핑 데이터를 생성할 있으며, 그 다음, 센서(113) 또는 센서 프로세서로부터 수신한 센서 데이터에 기초하여, 전송기 프로세서는 전력파들(135)에 대한 가장 안전하고 가장 효과적인 특성들을 판정할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 단일 전송기(101)는 단일 전송기 프로세서를 구비할 수 있다. 그러나, 일부 경우에 있어서, 단일 전송기 프로세서는 다수의 전송기들(101)을 제어 및 통제할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 전송기들(101)은, 여러 전송기들(10)을 대신하여 제어할 수 있는 전송기 프로세서로서 기능하도록 서버의 프로세서에게 명령하는 소프트웨어 모듈들을 실행시키는 프로세서를 구비하는 서버 컴퓨터(도시되지 않음)에 결합될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 단일 전송기(101)는 전송기(101) 동작 및 구성 요소들의 특정된 측면을 실행 및 제어하도록 구성된 다수의 프로세서들을 구비할 수 있다. 예를 들어, 전송기(101)는 전송기 프로세서와 센서 프로세서를 구비할 수 있으며, 센서 프로세서는 센서(113)를 관리하고 센서 데이터를 생성하도록 구성되며, 전송기 프로세서는 전송기(101)의 잔여 기능들을 관리하도록 구성된다.
예시적인 시스템(100)은, 파들(131,133,135)을 하나 이상의 전송 필드들에게 전송할 수 있는, 제 1 전송기(101a) 및 제 2 전송기(101b)와 같은, 임의 개수의 전송기들(101)을 구비할 수 있다. 그 경우, 시스템(100)은, 전송기들(101)과 연관된 다수의 이산 전송 필드들을 구비할 수 있으며, 전송 필드는 오버랩(ovelap)될 수 있거나 그렇지 않을 수 있지만, 전송기 프로세서에 의해 이산적으로 관리될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 시스템(100)은 오버랩될 수 있거나 그렇지 않을 수 있지만, 전송기 프로세서에 의해 통합된 전송 필드로서 관리될 수 있는 전송 필드들을 구비할 수 있다.
ⅱ. 전송기의 통신 구성 요소들
통신 구성 요소들(111)은 시스템의 수신기(100)로 및 수신기(100)로부터 유선 및/또는 무선 통신을 실시할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 통신 구성 요소(111)는 전송기(101)의 내장형 구성 요소일 수 있으며, 일부 경우에 있어서, 통신 구성 요소(111)는 임의 유선 또는 무선 통신 매체를 통해 전송기(101)에 부착될 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 통신 구성 요소(111)는, 통신 구성 요소(111)에 결합된 전송기(101)들의 각각이 통신 구성 요소(111)에 의해, 통신 신호(131)내에 수신된 데이터를 사용할 수 있도록, 다수의 전송기들(101)간에 공유될 수 있다.
통신 구성 요소(111)는 하나 이상의 수신기들(103), 시스템(100)의 다른 전송기(101) 및/또는 전송기(101)의 다른 구성 요소들과 다양한 유형의 데이터를 통신 구성 요소(111)가 통신할 수 있게 하는 전자기계적 구성 요소들(예를 들어, 프로세서, 안테나)을 구비할 수 있다. 일부 구현에 있어서, 이들 통신 신호들(131)은 전력파들(135) 및/또는 센서파들(133)과 무관하게, 호스팅 통신에 대한 별개의 채널을 나타낼 수 있다. 데이터는 사전 결정된 유선 또는 무선 프로토콜 및 그와 연관된 하드웨어와 소프트웨어 기술에 기초하여, 통신 신호들(131)을 이용하여 통신될 수 있다. 통신 구성 요소(111)는 Bluetooth?, 무선 충실도(Wi-Fi), NFC(near-field communication), ZigBee 등과 같은 임의 개수의 통신 프로토콜에 기초하여 동작할 수 있다. 그러나, 통신 구성 요소(111)가 무선-주파수 기반 기술들에 제한되는 것은 아니며, 레이더, 적외선 및 수신기(103)의 소닉 삼각 측량(sonic triangulation)을 위한 사운드 디바이스(sound device)를 포함할 수 있다.
통신 신호들(131)내에 포함된 데이터는 무선 충전 디바이스들(101,103)에 의해 이용되어, 전송기가 에너지 포켓(137)을 생성하는 안전하고 효과적인 전력파들(135)을 전송하고 그로부터 수신기(103)가 에너지를 포획하여 이용 가능한 교류 전류(AC) 또는 직류 전류(DC) 전기로 전환할 수 있는 방법을 판정할 수 있다. 전송기(101)는, 통신 신호(135)를 이용하여, 예를 들어, 다른 가능한 기능들중에서도, 전송 필드내의 수신기들(103)을 식별하고, 전자 디바이스들(121) 또는 사용자가 시스템(100)으로부터 무선 충전 서비스를 수신하도록 인증받았는지를 판정하고, 전력파들(135)에 대한 안전하고 효과적인 파형 특성을 판정하고, 에너지 포켓들(137)의 배치를 연마하는데 이용될 수 있는 데이터를 통신할 수 있다. 유사하게, 수신기(103)의 통신 구성 요소(도시되지 않음)는, 예를 들어, 수신기가 전송 필드에 진입했거나 막 진입하려고 한다는 것을 전송기들(101)에게 경고하고, 수신기(103)에 의해 충전되는 전자 디바이스(121) 또는 사용자에 대한 정보를 제공하고, 전력파들(135)의 유효성을 나타내고, 전송기들(101)이 전력파들(135)을 조절하는데 이용할 수 있는 갱신된 전송 파라메타들을 제공하는데 이용될 수 있는 데이터 및 다른 유형의 유용한 데이터를 통신하기 위해 통신 신호(135)를 이용할 수 있다. 예시적으로, 전송기(101)의 통신 구성 요소(111)는 다양한 유형의 데이터를 포함하는 다른 유형들의 데이터(예를 들어, 인증 데이터, 히트-매핑 데이터, 전송 파라메타들)를 통신(예를 들어, 보내고 수신함)할 수 있다. 정보의 비-제한적 예시들은 비콘 메시지(beacon message), 전송기 식별자(TX ID), 전자 디바이스(121)에 대한 디바이스 식별자(디바이스 ID), 사용자 식별자(사용자 ID), 디바이스(121)에 대한 배터리 레벨, 전송 필드내의 수신기(103)의 위치, 전송 필드내의 디바이스(121)의 위치 및 다른 그러한 정보를 포함할 수 있다.
ⅲ. 전송기 센서들
센서들(113)은 전송기들(101)과 물리적으로 연관될 수 있으며(즉, 접속되거나 또는 그의 구성 요소일 수 있음), 또는 디바이스들은 시스템 및/또는 전송 필드의 여러 상황들을 검출 및 식별하도록 구성될 수 있으며, 전송기들(101)에 의한 전력파들(135)의 생성 및 전송에 기여할 수 있는, 전송기(101)에 대한 센서 데이터가 생성될 수 있다. 센서 데이터는 전송기들(101)이 여러 동작 모드들을 판정하고, 전력파들(135)을 적절하게 생성하고 전송하는 방법을 판정하는데 도움을 줌으로써, 전송기들(101)이 안전하고, 신뢰성있고 효율적인 무선 전력을 수신기(103)에 제공할 수 있게 한다. 본 명세서에서 상세하게 설명한 바와 같이, 센서들(113)은 전송기(101)의 전송기 프로세서에 의한 후속적인 프로세싱을 위한 센서 동작 동안에 수집된 센서 데이터를 전송할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 센서 프로세서들은 센서들(113)에 접속되거나 센서들(113)내에 하우징될 수 있다. 센서 프로세서들은 다양한 주 데이터 프로세싱 루틴들(primary data processing routines)을 실행하는 마이크로프로세서를 구비할 수 있으며, 그에 의해 전송기 프로세서에서 수신한 센서 데이터는 전력파들(135)을 생성하기 위한 이용 가능 매핑 데이터로서 부분적으로 또는 전체적으로 사전 프로세싱된다.
센서들(113)은 전송기(101)로 센서 데이터를 전송한다. 예시적인 실시 예에서는 원시 센서 데이터(raw sensor data)로서 설명되지만, 센서 데이터는 원시 센서 데이터에 국한되는 것이 아니라 센서와 연관된 프로세서에 의해 프로세싱되고, 수신기에 의해 프로세싱되고, 전송기에 의해 프로세싱되거나 또는 임의 다른 프로세서에 의해 프로세싱되는 데이터를 포함할 수 있다. 센서 데이터는 센서로부터 도출되는 정보를 포함할 수 있으며, 프로세싱된 센서 데이터는 센서 데이터에 기초한 판정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신기의 자이로스코프(gyroscope)는 X-평면, Y-평면 및 Z-평면에서의 배향(orientation)과 같은 원시 데이터를 제공할 수 있으며, 자이로스코프로부터의 프로세싱된 센서 데이터는 수신기의 배향에 기초한, 수신기의 위치 또는 수신기 안테나의 위치의 판정을 포함할 수 있다. 또 다른 예시에 있어서, 수신기의 적외선 센서로부터의 원시 센서 데이터는 열상 정보(thermal imaging information)를 제공할 수 있으며, 프로세싱된 센서 데이터는 열상 정보에 기초한 사람(141a)의 신원을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 이용된, 센서 데이터 또는 원시 센서 데이터에 대한 임의 참조는 그 센서 또는 다른 디바이스에서 프로세싱된 데이터를 포함할 수 있다. 일부 구현에 있어서, 수신기(103)의 자이로스코프 및/또는 가속도계(accelerometer) 또는 수신기(103)와 연관된 전자 디바이스는, 전송기(101)가 수신기(103)로 전력파들(135)을 전송할지 여부를 판정하는데 이용할 수 있는, 수신기(103) 또는 전자 디바이스(121)의 배향을 나타내는 센서 데이터를 제공할 수 있다. 예를 들어, 수신기(103)는 전자 디바이스(121)의 배향을 나타내는 센서 데이터를 생성하는 자이로스코프 및/또는 가속도계를 구비한 전자 디바이스(121)(예를 들어, 스마트폰, 테이블렛(tablet), 랩탑)에 내장되거나 거기에 부착될 수 있다. 그 다음, 수신기(103)는 통신파(communication waves, 131)를 통해, 전송기(101)에 이 센서 데이터를 전송할 수 있다. 그러한 구현에 있어서, 전송기(101)는 수신기(103)의 그 위치에 전력파들(135)을 전송할 수 있는데, 이것은, 전송기(101)가 통신파(131)를 통해 자이로스코프 및/또는 가속도계에 의해 생성된 센서 데이터를 수신할 때까지 수행되며, 그 센서 데이터는, 전자 디바이스(121)가 이용중이거나 사람(141a) 근처에 있음을 시사하는 배향을 수신기(103) 또는 전자 디바이스가 가지고 있거나 또는 수신기(103) 또는 전자 디바이스가 움직임중임을 나타낸다. 예를 들어, 수신기(103)는 자이로스코프 및 가속도계를 구비하는 스마트폰에 부착되거나 그 스마트폰내에 내장될 수 있다. 이 예시에 있어서, 스마트폰이 잠시 테이블(141b)상에서 놓여있는 동안, 전송기(101)는 스마트폰에 전력파들(135)을 전송할 수 있다. 그러나, 사람(141a)이 그 또는 그녀의 머리 쪽으로 스마트폰을 들어올리면, 가속도계는, 스마트폰이 움직임 중임을 나타내는 센서 데이터를 생성하고, 자이로스코프는, 스마트폰이 사람(141a)의 귀에 대어져 있음을 나타내는 평면 배향(planar-orientation)을 스마트폰이 가짐을 나타내는 센서 데이터를 생성한다. 전송기(101)는 자이로스코프 및 가속도계에 의해 생성된 이 센서 데이터로부터, 스마트폰이 사람(141a)의 머리에 대어져 있다고 판정할 수 있으며, 그에 따라, 전송기(101)는 스마트폰과 연관된 수신기(103)로 전송되는 전력파들(131)을 중단시킨다. 전송기(101)는 자이로스코프 및/또는 가속도계에 의해 생성된 데이터에 관한 임의 개수의 프리셋 임계치들(preset threshold values)에 따라 이러한 판정을 할 수 있다.
센서들(113)은 전송 필드내의 감지 객체(141,143)(예를 들어, 사람(141), 가구들(143))를 식별하는데 이용될 수 있는 임의 유형의 파일 수 있는 센서파(133)를 방출하도록 구성된 디바이스들이다. 센서들(113)에 대한 센서 테크놀로지들의 비 제한적 예시는: 적외선/초전기성(pyro-electric) 센서, 초음파 센서, 레이저 센서, 광학 센서, 도플러 센서, 가속계 센서, 마이크로파 센서, 밀리미터(millimeter) 센서 및 RF 정재파(standing-wave) 센서를 포함할 수 있다. 2차 및/또는 근접-검출 센서들에 아주 적합한 다른 센서 테크놀로지들은 공진 LC 센서들, 용량성 센서들 및 유도성 센서들을 포함할 수 있다. 이용되는 특정 유형의 센서파들(133) 및 센서파들(133)과 연관된 특정 프로토콜들에 기초하여, 센서(113)는 센서 데이터를 생성할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 센서(113)는 센서 데이터를 수신하고, 해독하고 프로세싱할 수 있는 센서 프로세서를 구비할 수 있으며, 센서(113)는 센서 데이터를 전송기 프로세서에 제공할 수 있다.
센서들(113)은 수동 센서들(passive sensors), 능동 센서들(active sensors) 및/또는 스마트 센서들일 수 있다. 동조형 LC 센서들(공진, 용량성 또는 유도성)과 같은 수동 소자는 단순한 유형의 센서(113)일 수 있으며, 효과적이면서 최소한의 객체 판별성을 제공할 수 있다. 그러한 수동 센서들은 전송 필드내로 분산될 수 있으며, 수신기(103)의 일부이거나 그렇지 않으면 센서 프로세서와 무선으로 통신할 수 있는 원시 센서 데이터를 독립적으로 포획할 수 있는 2차(원격) 센서들로서 이용될 수 있다. 적외선(IR) 또는 초전기성 센서와 같은 능동 센서들은 효율적이면서 효과적인 목표 판별성을 제공할 수 있으며 그러한 능동 센서들에 의해 생성되는 센서 데이터와 연관된 최소한의 프로세싱을 가질수 있다. 스마트 센서들은 1차 센서 데이터(primary sensor data)(즉, 전송기 프로세서에 의해 프로세싱하기 전)에 대한 온-보드 DSP(Digital Signal Processing)를 가진 센서들(113)일 수 있다. 그러한 프로세서들은 아주 세밀한 객체 판별(fine, granular object discrimination)을 할 수 있고, 전력파들(135)을 생성하고 전송하는 방법을 판정할 때, 전송기 프로세서에 의해 보다 효율적으로 조정되는 사전 프로세싱된 센서 데이터를 전송기 프로세서에 제공한다.
센서들(113)은 다른 유형의 센서 데이터들을 동작시키고 생성하기 위한 기능을 가지며, 위치 관련 정보를 여러 포맷으로 생성할 수 있다. 능동 및 스마트 센서들은, 이하의 표 1에 나타난 바와 같이, 센서 유형, 특유의 하드웨어 및 소프트웨어 요건, 거리 계산 및 움직임 검출을 위한 기능에 의해 카테고리화된다.
| 능동 및 스마트 센서 속성들 | ||||
| 센서 유형 | 하드웨어 요건 | 소프트웨어 요건 | 거리 계산 | 움직임 검출 |
| 1차원 | 단순 회로 | 최소 | 개략적 | 못함(none) |
| 스마트 1차원 | 단순 회로 | 제한적(limited) | 양호 | 못함 |
| 2차원(2D) | 단순 회로 | 제한적 | 양호 | 그저 그런 정도(possible) |
| 스마트 2차원 | 복잡한 회로 | 보통 | 양호 | 그저 그런 정도 |
| 3차원(3D) | 복잡한 회로 | 고도(intensive) | 양호 | 양호 |
| 스마트 3차원 | DSP(주 프로세싱) | 고도 | 정밀 | 우수 |
일부 구현에 있어서, 센서들(113)은 인간 인식을 위해 구성될 수 있으며, 가구(141b)와 같은 다른 객체들로부터 사람(141a)을 판별할 수 있다. 인간-인식 인에이블형 센서(113)에 의해 프로세싱되는 센서 데이터의 비 제한적 예시들은, 몸체 온도 데이터, 적외선 거리 측정기 데이터(infrared range-finder data), 움직임 데이터, 행동 인식 데이터(activity recognition data), 실루엣(silhouette) 검출 및 인식 데이터, 제스처 데이터(gesture data), 심박동수 데이터, 휴대형 디바이스 데이터 및 착용 가능 디바이스 데이터(예를 들어, 생체 측정 판독 및 출력, 가속도계 데이터)를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 전송기들(101)의 제어 시스템들은 인간 대상(human subject)들에 대한 EMF(electromagnetic field) 노출 보호 표준들을 따른다. 최대 노출 한도는 전력 밀도 한도와 전기 필드 한도(및 자기 필드 한도)의 견지에서 US 및 유럽 표준에 의해 정의된다. 이들은, 예를 들어, MPE(Maximum Permissible Exposure)에 대한 FCC(Federal Communications Commission)에 의해 수립된 제한과, 방사선 노출에 대한 유럽 규제 기관에 의해 수립된 제한을 포함한다. MPE에 대한 FCC에 의해 수립된 제한은 47 CFR§1.1310에 성문화되어 있다. 마이크로파 범위의 EMF 주파수의 경우, 노출 세기를 나타내기 위해 전력 밀도가 이용될 수 있다. 전력 밀도는 단위 면적당 전력으로서 정의된다. 예를 들어, 전력 밀도는, 통상적으로, 평방 미터당 와트(W/m2), 평방 센티미터당 밀리와트(mW/cm2) 또는 평방 센티미터당 마이크로와트(μW/cm2)의 견지에서 표시될 수 있다.
실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 본 방법들은, 전송 필드내의 또는 전송 필드 근처의 인간 거주자가 규제 한도 또는 다른 공칭 한도(nominal limit) 이상의 EMF 에너지에 노출되지 않도록 하기 위해 다양한 안전 기술들을 포함한다. 하나의 안전 방법은 공칭 한도를 벗어난 오차 마진(예를 들어, 약 10% 내지 20%)을 포함함으로써, 인간 대상이 EMF 노출 한도에서의 또는 그에 근접한 전력 레벨에 노출되지 않도록 하는 것이다. 두번째 안전 방법은, 인간(141a)(및 일부 실시 예에 있어서는 다른 생물체 또는 감지 객체들)이 EMF 노출 한도를 초과하는 전력 밀도 레벨을 가진 에너지 포켓(137)을 향해 이동하면, 무선 전력 전송의 감소 또는 종료와 같은 단계식 보호 대책을 제공할 수 있다. 추가적인 안전 방법은 경보(119)와 함께 전력 감소 방법을 이용하는 것과 같은, 중복성 안전 시스템이다.
동작에 있어서, 센서들(113)은, 사람(141) 또는 가구(143)와 같은 객체들이 전송기(101), 전력파들(135) 및/또는 에너지 포켓(137)의 사전 결정된 근처(proximity)에 진입하는지를 검출할 수 있다. 하나의 구성에 있어서, 센서(113)는 전송기(101) 또는 시스템(100)의 다른 구성 요소들에게 검출된 객체들에 기초하여 다양한 행동을 실행하도록 명령할 수 있다. 다른 구성에 있어서, 센서(113)는 전송기(101)에 센서 데이터를 전송할 수 있으며, 전송기(101)는 실행을 위해 어떤 행동을 할지(예를 들어, 에너지 포켓의 조절, 전력파 전송의 종료, 전력파 전송의 감소)를 판정할 수 있다. 예를 들어, 사람(141)이 전송 필드에 진입했음을 센서(113)가 식별하여, 사람이 전송기(101)의 사전 결정된 근처내에 있다고 판정하고 나면, 센서는 전송기(101)가 전력파들(135)의 전송을 줄이거나 종료시킬 수 있게 하는 관련 센서 데이터를 전송기(101)에 제공할 수 있다. 다른 예시로서, 전송 필드내에 진입하는 사람(141)을 식별하고, 사람(141)이 에너지 포켓(137)의 사전 결정된 근처내로 오고 있다고 판정하고 나면, 센서(113)는, 전송기(101)가 전력파들(135)의 특성을 조절하고, 에너지 포켓(137)에 집중된 에너지 량을 약화시키고, 널을 생성하고/하거나 에너지 포켓(137)의 위치를 재배치할 수 있도록 하는 센서 데이터를 전송기(101)에 제공할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 시스템(100)은 경고를 생성하고/하거나, 디지털 메시지를 생성하고, 시스템(100)을 운영하도록 구성된 운영 컴퓨팅 디바이스 또는 시스템 로그(system log)에 디지털 메시지를 전송할 수 있는 경보 디바이스(119)를 구비할 수 있다. 본 예시에 있어서, 센서(113)가 전송기(101), 전력파(135) 및/또는 에너지 포켓(137)의 사전 결정된 근처에 진입하는 사람(141)을 검출하거나, 시스템(100)의 다른 불안전하거나 금지된 상황을 검출한 후에는, 센서 데이터가 생성되어, 경고를 활성화하고/하거나 통지를 생성하여 운영 디바이스에 전송할 수 있는 경보 디바이스(119)에 전송될 수 있다. 경보(119)에 이해 생성된 경고는 오디오 피드백(audio feedback), 가시적 피드백(visual feedback), 햅틱 피드백(haptic feedback) 또는 일부 조합과 같은 임의 유형의 감각 피드백(sensory feedback)을 구비할 수 있다.
예시적인 시스템(100)과 같은, 일부 실시 예에 있어서, 센서(113)는 전송기(10)내에 하우징되는, 전송기(101)의 구성 요소일 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 센서(113)는 전송기(101)의 외부에 있을 수 있으며, 유선 또는 무선 접속을 통해, 하나 이상의 전송기들(101)에 센서 데이터를 통신할 수 있다. 하나 이상의 전송기들(101)의 외부에 있을 수 있거나 단일 전송기(101)의 일부일 수 있는 센서(113)는 센서 데이터를 하나 이상의 전송기들(101)로 제공할 수 있으며, 그 다음, 전송기들(101)의 프로세서들은 전력파들(135)들의 적절한 형성 및 전송을 판정하기 위해 이 센서 데이터를 공유할 수 있다. 유사하게, 그러한 실시 예에 있어서, 다수의 센서들(113)은 다수의 전송기들(101)과 데이터를 공유할 수 있다. 그러한 실시 예에 있어서, 센서들(113) 또는 호스트 전송기들(101)은 시스템(100)내의 호스트 전송기들 또는 다른 센서들(113)과 센서 데이터를 주고 받을 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 센서들(113) 또는 호스트 전송기들(101)은 하나 이상의 매핑 메모리들(117)로 또는 그 매핑 메모리들(117)로부터 센서 데이터를 전송하거나 검색할 수 있다.
예시로서, 도 1의 예시적인 시스템(100)에 도시된 바와 같이, 제 1 전송기(101a)는 센서파들(133a)을 방출하고 제 1 전송기(101a) 및/또는 매핑 메모리(117)상에 저장될 수 있는 센서 데이터를 생성하는 제 1 센서(113a)를 구비할 수 있으며, 시스템(100)은 센서파들(113b)을 방출하고, 시스템(100)의 제 2 전송기(101b) 및/또는 매핑 메모리(117)상에서 저장될 수 있는 센서 데이터를 생성하는 제 2 센서(113a)를 구비하는 제 2 전송기(101b)를 가질 수 있다. 이 예시에 있어서, 전송기들(101a, 101b)의 둘 모두는 센서들(113a,113b)로부터 센서 데이터를 수신하고/하거나, 특정 저장 위치들로부터 저장된 센서 데이터를 페치(fetch)할 수 있는 프로세서들을 구비할 수 있으며, 따라서, 각 센서들(113a,113b)에 의해 생성된 센서 데이터는 각 전송기들(101a,101b)간에 공유될 수 있다. 전송기들(101a,101b)의 각각의 프로세서들은 공유된 센서 데이터를 이용할 수 있으며, 전력파들(133a,133b)을 생성 및 전송하기 위한 특성들을 판정할 수 있는데, 이것은 감지 객체(141,143)가 검출될 때 전력파들(133a,133b)을 전송할 지의 여부를 판정하는 것을 포함한다.
설명한 바와 같이, 전송기(101)는 전송기(101)가 센서 데이터를 수신하는 다수의 센서들(113)을 구비하거나, 그 센서들(113)과 연관될 수 있다. 예시로서, 단일 전송기(101)는 전송기(101)의 제 1 위치에 배치된 제 1 센서와, 전송기(101)상의 제 2 위치에 배치된 제 2 센서를 구비할 수 있다. 본 예시에 있어서, 센서들(113)은 센서들(113)에 대한 감지 객체(141)의 위치와 같은, 입체(stereoscopic) 센서 데이터를 획득할 수 있는 이진 센서(binary sensor)들일 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 그러한 이진 또는 입체 센서들은 운영자의 워크스테이션(workstation) 및/또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 전송될 수 있는, 3차원 촬상 기능을 제공하도록 구성될 수 있다. 또한, 이진 또는 입체 센서들은, 예를 들어, 움직임 인식 또는 추적에 유용한, 수신기(103) 또는 객체(141) 위치 검출 및 변위(displacement)의 정확성을 개선할 수 있다.
사용자가 무선 에너지(즉, 전력파들(135), 에너지 포켓들(137))의 수신으로부터 배제하기를 원하는 객체들(141)을 전송기(101)가 검색하고 확인할 수 있도록 하기 위하여, 사용자는 전송기(101)의 매핑 메모리에 기록될 태깅 정보를 전송기(101)에 통신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 디바이스(123)의 그래픽 사용자 인터페이스(Graphical User Interface: GUI)를 통해 전송기(101)의 제어기와 통신하는데 있어서 사용자 디바이스(123)를 통해 태깅 정보를 제공할 수 있다. 예시적인 태깅 정보는 객체(141)를 포함하는 공간내의 지역의 1차원 좌표, 객체(141)를 포함하는 공간내의 지역의 2차원(2D) 좌표, 또는 객체(141)를 포함하는 공간내의 지역의 3차원(3D) 좌표를 포함할 수 있는, 전기 디바이스(121)에 대한 위치 데이터를 포함한다.
일부 실시 예에 있어서, 태그들은 전송 필드내의 특정 객체들(141) 및/또는 위치들에 할당될 수 있다. 태깅 프로세스동안, 태깅 데이터가 생성되어 매핑 데이터베이스내에 저장될 수 있으며, 전송 필드내의 특정 객체들(141) 또는 위치들에 관해 전송기(101)가 어떻게 동작해야 하는지에 대해 전송기(101)에 알려줄 수 있다. 태깅 프로세스동안 생성된 태깅 데이터는, 전력파들을 객체(141) 또는 위치에 전송할지의 여부 및/또는 전력파들(135)을 전송하거나 에너지 포켓들(137)을 생성하기 위한 전송 필드내의 위치를 전송기들(101)에게 알려준다. 예를 들어, 매핑 데이터베이스내의 위치에 대한 기록은 특정 위치로 전송파들(137)을 결코 전송하지 않도록 전송기(101)에게 명령하는 태깅 데이터에 의해 갱신되거나 생성될 수 있다. 유사하게, 또 다른 예시에 있어서, 태깅 데이터는 소정 위치에 대한 기록에 실장되어, 전송기(101)가 그 위치로 전력파들(137)을 항상 전송하도록 명령한다. 다시 말해, 일부 구현에 있어서, 태깅 프로세스는 일부 유형의 사용자 인터페이스를 통해, 매핑 데이터베이스에 태깅 데이터를 가능한 단순하게 사전 실장한다. 전송기(101)의 매핑 데이터베이스내로 태깅 데이터를 단순히 입력함에 의해 태그들이 생성될 수 있지만, 일부 경우에, 매핑 데이터베이스 또는 다른 디바이스가 스마트폰 또는 다른 이동 디바이스와 같은 무선 태깅 디바이스(123)로부터 태깅 표시자를 수신하면, 태깅 데이터는 센서 프로세서, 전송기 프로세서 또는 다른 컴퓨팅 디바이스에 의해 자동적으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 아이는 테이블(141b)에 숨기는 버릇이 있기 때문에, 사용자는 어린이의 놀이방에 있는 테이블(141)에 전력파들(137)이 전송되는 것을 금지하기를 원한다. 이 예시에서 사용자는 그들의 스마트폰(123)상의 그래픽 인터페이스와 상호 작용하여, 테이블(141b)의 좌표를 포함하는 태깅 데이터베이스를 생성하여 전송기(101)의 매핑 데이터베이스로 전송한다. 일부 경우에, 사용자는 그들의 이동 태깅 디바이스(123)를 테이블(141b) 옆에 또는 테이블(141b)의 아우트라인 좌표(outline coordinate) 옆에 배치할 수 있으며, 그 다음 매핑 데이터베이스 또는 전송기(101)에 관련 위치 데이터를 전송하기 위해, 사용자 인터페이스상의 표시자 버튼(indicator button)을 누를 수 있다. 필요할 경우, 전송기(101) 또는 매핑 데이터베이스는 위치 데이터를 전송 필드의 이용 가능 좌표로 전환한다. 그 다음, 생성된 전송 필드 좌표는 매핑 데이터베이스내에 저장되어, 추후 전송기(101)가 에너지 포켓(137)을 생성할 위치를 판정하는 중에, 참조된다.
일부 구현에 있어서, 센서들(113)은 감지성인 것으로 사전 결정되거나 "태깅"되었던 전송 필드내의 감지 객체들(141)을 검출할 수 있다. 일부 경우에, 센서가(113)가 특정 장애물 근처로 진입하는 사람(141a) 또는 다른 감지 객체(141)를 식별했는지와 무관하게, 가구(141b) 또는 벽과 같은 전송 필드내의 특정 장애물을 회피하는 것이 바람직하다. 그 경우, 내부 또는 외부 매핑 메모리(117)는 매핑 데이터와 특정 장애물의 특정 위치를 식별하는 센서를 저장할 수 있으며, 그에 의해 특정 위치의 그 위치를 전력파들(135)에 대한 경계 구역(off-limit)으로서 효과적으로 "태깅"할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 특정 객체들은, 전송기(101)의 센서들(113), 통신 구성 요소들(111) 또는 다른 구성 요소들에 의해 검출될 수 있는 신호 또는 물리적 현시(manifestation)(예를 들어, 히트-시그니처(heat-signature))를 생성하는 디지털 또는 물리적 태그와 디지털적으로 또는 물리적으로 연관될 수 있다. 예를 들어, 전송기(101)에 대한 센서 데이터를 생성하는 일부로서, 센서(113)는 테이블(141b)과 같은, 회피할 태깅된 장애물의 기록들을 저장하는 내부 매핑 메모리(즉, 센서(113)를 하우징하는 전송기(101) 내부의 메모리)를 액세스할 수 있다. 본 예시에 있어서, 센서(113)는, 테이블(141b)을 태깅된 장애물로서 검출하고, 전송기(101)가, 테이블(141b)이 배치된 곳에 전력파들(135)에 의해 제공되는 에너지 량을 줄일 수 있게 하거나, 테이블(141b)로 전송되는 전력파들(135)을 종료시킬 수 있게 하거나, 전력파들(135)의 방향을 바꿀 수 있게 하는 센서 데이터(113)를 생성한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일부 구현에 있어서, 센서들(113)은 무선 전력파들(137)을 수신하도록 태깅되었던(즉, 내부 매핑 메모리 또는 외부 매핑 메모리(117)에 이전에 기록되었거나 센서들(113)에 의해 검출될 수 있는 디지털 또는 물리적 태그를 수신받았던) 전기 디바이스들(121)을 검출할 수 있다. 이러한 상황하에서, 태그 또는 태깅된 객체를 검출하거나, 그렇지 않으면, 태그 또는 태깅된 객체가 무선 에너지를 수신해야 하는 것으로 판정한 후에는, 식별된 태그 또는 태깅된 객체의 위치에 에너지 포켓(137)을 형성하도록 전송기(101)가 태깅된 객체에 전력파들(135)을 전송할 수 있게 하는 센서 데이터를 센서(113)가 생성할 수 있다.
ⅳ. 안테나 어레이, 안테나 소자들 및 안테나들
전송기(101)는 하나 이상의 유형의 파들(131,133,135)을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나들의 세트일 수 있는 안테나 어레이(115)를 구비할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 안테나 어레이(115)는 안테나 소자들을 구비할 수 있는데, 그 안테나 소자들은 사전 결정된 특성들(예를 들어, 진폭, 주파수, 궤적, 위상)을 가진 전력파들(135)를 생성하는 것과 같은, 그 소자내의 안테나의 동작을 제어하는 0 또는 그 이상의 집적 회로와 안테나를 구비한 구성 가능 "타일(tile)"들일 수 있다. 안테나 어레이(115)의 안테나는 사전 결정된 특성들을 가진 일련의 전력파들(135)을 전송할 수 있으며, 그에 따라 일련의 전력파들(135)은 전송 필드내의 주어진 위치에 도달하고 이들 특성들을 드러낼 수 있게 된다. 안테나 어레이(115)의 안테나들은, 합쳐서, 주어진 위치(통상적으로는 수신기(103)가 검출된 위치)에서 교차하는 전력파들을 전송하고, 그들 각각의 특성으로 인해, 에너지 포켓(137)을 형성하며, 그로부터, 수신기(103)는 에너지를 수집하고 전기를 생성한다. 예시적인 시스템(100)이 무선-주파수 기반 전력파들(135)을 설명하고 있지만, 전송기(101)로부터 수신기(103)로 전력을 무선으로 전송하기 위해 추가적인 또는 대안적인 안테나들, 안테나 어레이들 및/또는 파-기반 테크놀로지들(예를 들어, 초음파, 적외선, 자기 공진)이 이용될 수 있음을 알아야 한다.
전송기(101)는 안테나 어레이(115)가 전력파들(135)을 전송해야 하는 위치 및 방법을 판정하기 위해 매핑 데이터를 이용할 수 있다. 매핑 데이터는, 전력파들(135)이 전송되어야 하는 위치 및 에너지 포켓(137)이 형성되어야 하는 위치와, 일부 경우에, 전력파들(135)이 전송되어서는 안되는 위치를 전송기(101)에게 표시할 수 있다. 매핑 데이터는 전송기(101)와 연관된 프로세서들에 의해 포획되고, 쿼리(query)되고 해독될 수 있으며, 그로부터 전송기는 안테나 어레이(115)의 안테나들이 전력파들(135)을 형성 및 전송해야 하는 방법을 판정할 수 있다. 전력파들이 형성되어야 하는 방법을 판정할 경우, 전송기(101)는 안테나 어레이(115)의 각 안테나들로부터 전송될 전력파들(135)의 각각에 대한 특성들을 판정할 수 있다. 전력파들(135)에 대한 특성들의 비-제한적 예시는, 다른 것들 중에서도, 진폭, 위상, 이득, 주파수 및 방향을 포함할 수 있다. 예시로서, 특정 위치에 에너지 포켓(137)을 생성하기 위해, 전송기(101)는 안테나 어레이(115)로부터의 안테나들의 서브셋을 식별하고, 사전 결정된 위치에 전력파들(135)을 전송하고, 그 다음 전송기(101)는 전력파들(135)을 생성한다. 그 서브셋의 각 안테나로부터 전송된 전력파들(135)은 상대적으로 다른, 예를 들어, 위상 및 진폭을 가진다. 본 예시에서, 전송기(101)의 파형 생성 집적 회로(도시되지 않음)는 전력파들(137)의 지연 버전의 위상 배열(phased array)을 형성하고, 전력파들(137)의 지연 버전에 다른 진폭들을 적용하고, 그 다음, 적절한 안테나로부터 전력파들(137)을 전송할 수 있다. RF 신호, 초음파, 마이크로파 등과 같은 사인파의 경우, 전력파들(137)을 지연시키는 것은 전력파들(135)에 위상 시프트를 적용하는 것과 그 효과가 유사하다. 일부 경우에, 하나 이상의 전송기 프로세서들(도시되지 않음)은 안테나 어레이(115)를 통해 전송기(101)에 의해 방송되는 전력파들(135)의 형성 및 전송을 제어한다.
안테나 어레이들(115)은 전력파들(135)을 생성하기 위해 안테나들과 연관된 하나 이상의 집적 회로들을 구비할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 집적 회로들은 집적 회로 및 집적 회로와 연관된 안테나를 하우징하는 안테나 소자들상에서 발견된다. 집적 회로는 집적 회로와 연관된 안테나에 대한 파형 생성기로서 기능하여, 연관된 안테나에 적절한 회로 및 명령을 제공함으로써, 전력파들(135)에 대해 식별된 사전 결정된 특성들에 따라 안테나가 전력파들(135)을 형성하고 전송할 수 있게 한다. 집적 회로는, 전력파들(135)이 전송기(101)의 전송 필드내로 방출되어야 하는 방법을 판정하는 마이크로프로세서(예를 들어, 전송기 프로세서)로부터 명령을 수신할 수 있다. 전송기 프로세서는, 예를 들어, 매핑 데이터에 기초하여 에너지 포켓(137)을 형성하기 위한 장소를 판정할 수 있으며, 안테나 어레이(115)의 집적 회로에게 파형 특성들의 세트를 가진 전력파들(135)을 생성하도록 명령할 수 있다. 집적 회로들은 전력파들(135)을 형성하고, 그에 따라, 그들 각각의 연관된 안테나에게 전송 필드로 전력파들(135)을 전송하도록 명령할 수 있다.
설명한 바와 같이, 매핑 데이터는 통신 구성 요소(111)에 수집되고 전송기 프로세서에 의해 생성된 히트-맵 데이터 및/또는 센서(113)에 의해 수집되고 센서 프로세서에 의해 생성된 센서 데이터에 기반할 수 있다. 히트-맵 데이터는, 전송기(101)와 관련된 전송 필드내의 수신기들(103) 및 그들의 위치를 식별하는데 유용한 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 히트-맵 데이터는, 수신기가 전송기(101)로부터 낮은 전력파를 검출했던 위치를 식별하고/하거나, 수신기에 의해 검출된 낮은 전력파의 전력 레벨이 특정 임계치를 초과했는지를 식별하는 수신기로부터 전송기가 수신한 통신 신호내의 수신기의 위치를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 센서 데이터는, 전력파들(135)이 최소 에너지를 나타내야 하거나 전혀 전송되지 않아야 하는 전송 필드내의 위치에서 발견된 객체인, 감지 객체들(141,143)을 식별하는데 유용한 데이터를 포함할 수 있다. 다시 말해, 매핑 데이터는 전력파들(135)을 생성하고 전송할 특성들을 판정하기 위해 전송기(101)에 의해 이용되는 입력 파라메타들을 나타낼 수 있다. 매핑 데이터(즉, 히트-맵 데이터 및/또는 센서 데이터)가 전송기(101)에 의해 갱신되고 쿼리됨에 따라, 전송기(101)는 수신기(103) 또는 사람들(141)의 이동과 같은, 전송 필드내의 환경의 변화를 설명하기 위해 안테나 어레이(115)가 전력파들(135)을 생성하고 전송하고 있는 방법을 조절할 수 있다.
일부 경우에, 전송기(101)는 안테나 어레이를 안테나들의 그룹으로 분할함으로써, 그 구성 안테나들이 다른 작업을 수행할 수 있게 한다. 예를 들어, 10개의 안테나들을 구비한 안테나 어레이(115)에 있어서, 9개의 안테나는 수신기(103)에서 에너지 포켓(137)을 형성하는 전력파들(135)을 전송할 수 있으며, 10번째 안테나는, 새로운 수신기가 전송 필드내의 전송기(101)에 관련된 새로운 수신기 위치를 판정하기 위해 통신 신호(131)와 함께 포획하는, 전송 필드내의 이산 위치들에게 낮은 레벨의 에너지들을 연속적으로 및 순차적으로 전송함에 의해, 전송 필드내의 새로운 수신기(도시되지 않음)를 식별하도록 통신 구성 요소(111)와 연계하여 동작한다. 또 다른 예시에 있어서, 10개의 안테나들을 가진 안테나 어레이(115)는 각각 5개씩 2개의 그룹으로 분할될 수 있으며, 그들 각각은 전송 필드내의 2개의 다른 수신기들(103)에게 전력파들(135)을 전송할 수 있다.
ⅴ. 매핑 메모리
전송기(101)는, 전송기(101)와 연관된 전송 필드들의 양상을 설명하는 데이터일 수 있는, 매핑 데이터를 저장하도록 구성된 비-일시적 기계-판독 가능 저장 매체일 수 있는, 하나 이상의 매핑 메모리들과 연관될 수 있다. 매핑 데이터는 히트-맵 데이터 및 센서 데이터를 구비할 수 있다. 히트-맵 데이터는 전송 필드내에 배치된 수신기들(103)을 식별하기 위해 전송기 프로세서에 의해 생성될 수 있으며, 센서 데이터는 전송 필드내에 배치된 감지 객체들(141,143)을 식별하기 위해 전송기 프로세서들 및/또는 센서 프로세서들에 의해 생성될 수 있다. 따라서, 시스템(100)의 매핑 메모리에 저장된 매핑 데이터는 수신기들(103)의 위치, 감지 객체들(141,143)의 위치, 전력파들(135)의 전송 파라메타들 및 안전하고 효과적인 전력파들(135)을 생성 및 전송하기 위해 전송기들(101)에 의해 이용될 수 있는 다른 유형의 데이터(예를 들어, 태깅된 객체의 위치, 추적 파라메타들)를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 전송기들(101)은 매핑 메모리의 기록내에 저장된 매핑 데이터를 쿼리할 수 있거나, 기록들은 실시간으로 전송기들(101)로 "푸싱(pushing)"됨으로써, 전송기들(101)이 전력파들(135)을 전송하기 위한 특성들 및 에너지 포켓(137)을 생성하기 위한 장소를 판정하기 위한 입력 파라메타들로서 매핑 데이터를 이용할 수 있다. 일부 구현에 있어서, 전송기들(101)은, 통신 구성 요소들(111) 또는 센서들(113)을 통제하는 프로세서들로부터, 새로운 최신의 매핑 데이터가 수신됨에 따라, 매핑 메모리의 매핑 데이터를 갱신할 수 있다.
일부 실시 예에 있어서, 무선 충전 시스템(100)은 하나 이상의 서버 컴퓨터의 비-일시적 기계-판독 가능 저장 매체에 의해 호스팅되는, 기계-판독 가능 컴퓨터 파일들의 집합 또는 데이터베이스일 수 있는, 외부 매핑 메모리(117)를 구비할 수 있다. 그러한 실시 예에 있어서, 외부 매핑 메모리(117)는 임의 유선 또는 무선 통신 프로토콜들 또는 하드웨어에 의해 하나 이상의 전송기들(101)에 통신 가능하게 결합될 수 있다. 외부 매핑 메모리(117)는 시스템(100)의 하나 이상의 전송기들(101)과 연관된 하나 이상의 전송 필드에 대한 매핑 데이터를 포함할 수 있다. 외부 매핑 메모리(117)의 기록은, 수신기(103) 또는 감지 객체들(141,143)에 대한 전송 필드를 스캐닝할 때 매핑 데이터를 갱신하고/하거나, 전송기(101)가 생성할 예정인 전력파들(135)에 대한 안전하고 효과적인 특성들을 판정할 때 매핑 데이터를 쿼리하는, 각 전송기(103)에 의해 액세스될 수 있다.
일부 실시 예에 있어서, 전송기(101)는 전송기(101)내의 매핑 데이터를 저장할 수 있는, 내부 매핑 메모리를 호스팅하도록 구성된 비-일시적 기계-판독 가능 저장 매체를 구비할 수 있다. 전송기 프로세서 또는 센서 프로세서와 같은, 전송기(101)의 프로세서는, 새로운 매핑 데이터가 식별되고 저장됨에 따라, 내부 매핑 메모리의 기록들을 갱신할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 내부 매핑 메모리에 저장된 매핑 데이터는 시스템(100)의 추가적인 전송기들(101)에 전송될 수 있으며/있거나, 내부 매핑 메모리내의 매핑 데이터는 규칙적인 간격으로 또는 실시간으로 외부 매핑 메모리(117)에 전송되고 저장될 수 있다.
B. 수신기들
수신기들(103)은 하나 이상의 수신기들(103)과 결합되거나 집적화되는 전기 디바이스(121)일 수 있는, 연관된 전자 디바이스(121)에 전력을 공급하거나 충전하는데 이용될 수 있다. 수신기(103)는 하나 이상의 전송기들(101)로부터 기원하는 하나 이상의 전력파들(135)로부터 전력파들(135)을 수신할 수 있는 하나 이상의 안테나들(도시되지 않음)을 구비할 수 있다. 수신기(103)는 전송기(101)에 의해 직접 생성되어 전송되는 하나 이상의 전력파들(135)을 수신할 수 있거나, 수신기(103)는, 하나 이상의 전송기들(101)에 의해 생성되는 다수의 전력파들(135)의 수렴으로부터 결과하는 공간내의 3차원 필드일 수 있는, 하나 이상의 에너지 포켓들(137)로부터 전력파들(135)을 획득할 수 있다.
일부 실시 예에 있어서, 수신기(103)는 전력 전송파로부터 전력파들(135)을 수신하도록 구성된 안테나들의 어레이를 구비할 수 있다. 수신기(103) 안테나들은 전송 필드내의 특정 위치에 전력파들(135)의 결과하는 축적으로부터 형성될 수 있는, 에너지 포켓(137) 또는 하나 이상의 전력파들(135)로부터 에너지를 획득한다. 전력파들(135)이 수신되고/수신되거나 에너지가 에너지 포켓(137)으로부터 모인 후에는, 수신기(103)의 회로(예를 들어, 집적 회로, 증폭기, 정류기, 전압 조정기)는 전력파들(135)의 에너지(예를 들어, 무선 주파수 전자기 방사)를 배터리(도시되지 않음)에 저장되거나 전자 디바이스(121)에 의해 이용되는 전기 에너지(예를 들어, 전기)로 전환할 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어, 수신기(103)의 정류기는 전자 디바이스(121)에 의해 이용될 수 있는, 전기 에너지를 AC 형태에서 DC 형태로 변환한다. 또한, AC 형태에서 DC 형태로의 전환에 추가하여 또는 그에 대한 대안으로서, 다른 유형의 조절이 적용될 수 있다. 예를 들어, 전압 조절 회로는 전자 디바이스(121)에 의해 요구되는 전기 에너지의 전압을 증감시킬 수 있다. 전기적 릴레이(electrical relay)는 전기 에너지를 수신기(103)에서 전자 디바이스(121)로 운송한다.
수신기(103) 또는 전자 디바이스(121)는, 수신기의 통신 구성 요소에 의해 생성된 통신 신호를 통해, 실시간으로 또는 거의 실시간으로 전송기(101)와 여러 유형의 데이터를 통신할 수 있는, 수신기측 통신 구성 요소(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 그 데이터는 수신기(103)에 대한 상태 정보, 전자 디바이스(121)에 대한 상태 정보, 전력파들(135)에 대한 상태 정보 및/또는 에너지 포켓(137)에 대한 상태 정보와 같은, 디바이스 상태 데이터와 히트-맵 데이터와 같은 매핑 데이터를 포함할 수 있다. 다시 말해, 수신기(103)는, 다른 유형의 정보들 중에서도, 디바이스(121)의 현 위치 데이터, 수신기(103)에 의해 수신된 충전량, 전자 디바이스(121)에 의해 이용된 충전량 및 특정 사용자 계정 정보(user account information)에 관한 정보를 전송기(101)에 제공할 수 있다.
설명한 바와 같이, 일부 구현에 있어서, 모든 실질적인 목적을 위해, 수신기(103) 및 전자 디바이스(121)가 단일 유닛 또는 제품인 것으로 이해될 수 있게 하고, 그에 반해 일부 실시 예에서는, 수신기(103)가 생산 후에 전자 디바이스(121)에 결합될 수 있도록, 수신기(103)는 전자 디바이스(121)에 집적화될 수 있다. 수신기(103)는 전자 디바이스(121)의 통신 구성 요소들을 이용하고/하거나 그 자신의 통신 구성 요소를 구비하도록 구성될 수 있다. 예시로서, 수신기(103)는 전자 디바이스(121)에 무선 전력 충전 혜택을 제공하기 위해, 전자 디바이스(121)에 접속될 수 있는 부착 가능하지만 개별적인 유닛 또는 제품일 수 있다. 본 예시에 있어서, 수신기(103)는 전송기들(101)과 데이터를 통신하기 위해 그 자신의 통신 구성 요소를 구비할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 실시 예에 있어서, 수신기(103)는 전자 디바이스(121)의 통신 구성 요소를 이용하거나 그와 함께 동작한다. 예를 들어, 수신기(101)는 랩탑(121)의 제조 동안에 또는 얼마 후에, 랩탑 컴퓨터(121)내로 집적화될 수 있다. 본 예시에 있어서, 수신기(103)는 전송기들(101)과 데이터를 통신하기 위해 랩탑의 통신 구성 요소(예를 들어, Bluetooth? 기반 통신 구성 요소)를 이용할 수 있다.
C. 디바이스들 및 객체들에 대한 전자 디바이스들 & 태깅 정보
수신기(103)에 결합된 전자 디바이스(121)는 연속하는 전기 에너지를 요구하거나 배터리로부터 전력을 요구하는 임의 전기 디바이스일 수 있다. 수신기(103)는 전자 디바이스(121)내에 영구적으로 집적화될 수 있으며, 또는 수신기(103)는 전자 디바이스(121)에 착탈 가능하게 결합될 수 있으며, 그것은 일부 경우에 단일 집적 제품 또는 유닛으로 결과할 수 있다. 예시로서, 전자 디바이스(121)는 디바이스(121)의 전력 공급 입력에 착탈 가능하게 결합된 내장형 수신기들(103)을 구비한 보호 슬리브(protective sleeve)내에 배치될 수 있다. 전자 디바이스(121)의 비-제한적 예시는, 다른 유형의 전기 장치(121)들 중에서도, 랩탑, 이동 전화, 스마트폰, 테이블렛, 음악 재생기, 장난감(toy), 배터리들, 손전등, 램프, 전자 시계, 카메라, 게임 콘솔(gaming console), 어플라이언스(applicance), GPS 디바이스 및 착용 가능 디바이스 또는 소위 "웨어러블스(wearables)"(예를 들어, 건강 팔찌, 보수계(pedometer), 스마트 시계)를 포함할 수 있다.
전자 디바이스(121)는, 전송기(101)와 물리적으로 연관된 센서들(113)에 의해 생성된, 센서 데이터, 히트-맵 데이터 및/또는 매핑 데이터를 보충하기 위해 전송기(101)에 대한 2차 데이터 소스로서 작용하는, 내장형 또는 연관된 근접 센서, 가속도계, 컴퍼스(compass), 자이로스코프 및/또는 주변광 센서를 구비할 수 있다.
일부 경우에, 전자 디바이(121) 및 연관 수신기(103)의 어느 것도 전송기(101)와 통신할 수 있는 통신 구성 요소와 연관되지 않는다. 예를 들어, 전자 디바이스(121)는 전송기(101)에 통신 신호를 전송하는 통신 구성 요소를 포함하지 않을 수 있는, 클럭(clock) 또는 연기 경보(smoke alarm)와 같은, 보다 작은 가정식 전기 디바이스(121)일 수 있으며, 그러므로, 전기 디바이스(121) 및 전기 디바이스(121)에 부착된 수신기(103)는 전송기(101)의 전력파들(135)의 생성을 가이드(guide)하는데 필요한 데이터를 교환하지 못할 수 있다.
전송기(101)가 그러한 전기 디바이스(121)를 위치 결정하고 식별할 수 있게 하기 위하여, 사용자는 전송기(101)에, 내부 또는 외부 매핑 메모리(117)에 기록될 수 있는, "태깅" 데이터를 통신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 전송기(101) 또는 외부 매핑 메모리(117)와 통신하는, 사용자 디바이스(예를 들어, 랩탑(121), 스마트폰, 운영 컴퓨터 또는 서버)를 통해 태깅 정보를 제공할 수 있다. 사용자 디바이스는 사용자가 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해 태깅 정보를 생성할 수 있게 하는 운영 소프트웨어 애플리케이션을 실행할 수 있다. 그 다음, 태깅 정보는 시스템(100)의 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, 전송기 프로세서, 센서 프로세서, 사용자 디바이스 프로세서)에 의한 검색을 위해 시스템(100)의 하나 이상의 매핑 메모리들(117)내로 매핑 데이터(예를 들어, 센서 데이터, 히트-맵 데이터)로서 저장될 수 있다. 예시적인 태깅 정보는 전기 디바이스(121)에 대한 위치 데이터, 전기 디바이스(121)의 전력 이용 레벨, 전기 디바이스(121)의 전력 사용 기간, 전기 디바이스(121)의 전력 전달 스케줄 및 전기 디바이스(121)의 인증 자격(authentication credential)을 포함한다.
추가적으로 또는 대안적으로, 전기 디바이스(121)에 대한 태깅 정보는, 전기 디바이스(121) 및/또는 감지 객체들(141)을 식별하기 위해 전송 필드를 스캐닝할 때, 센서(113) 및/또는 통신 구성 요소들에 의해 자동적으로 식별되고 생성될 수 있다. 예시로서, 센서들(113)에 의한 스캐닝은, 사용자 디바이스에 의해 매핑 메모리(117)로 수동적으로 제공되는 태깅 정보를 갱신할 수 있는, 전송기(101)의 내부 매핑 메모리를 동적으로 유지시킨다. 실시 예에 있어서, 무선 전력 시스템의 전송 필드는, 하나 이상의 초전기성 센서를 이용하여, 전기 디바이스들(121) 및/또는 감지 객체들(141)에 대한 갱신된 태깅 정보를 나타내는 센서(113) 응답을 검출하기 위해 주기적으로 스캐닝된다. 동작에 있어서, 하나 이상의 센서들(113) 또는 통신 구성 요소들(111)이 전기 디바이스(101)를 식별하고, 그 다음, 센서 데이터를 전송기 프로세서로 출력한 후, 전송기 프로세서는 시스템(100)의 매핑 메모리(117)내에 저장된 태깅 정보와 포획된 센서 데이터를 비교한다. 이러한 비교에 기초하여, 전송기 프로세서는, 전송기(101)가 전기 디바이스(121)에 전력파들(135)을 전송해야 하는지 또는 전송 프로세서가 전기 디바이스(121)에 전력파들(135)을 전송하는 것을 피해야 하는지를 판정한다.
일부 실시 예에 있어서, 시스템(100)은 운영자가 시스템(100)의 여러 구성 요소에게 연산 명령(operational instruction)을 제공하거나 구성 설정치들(configuration settings)을 설정하도록 하는 인터페이스로서 기능하는 운영 디바이스(123)를 구비할 수 있다. 운영 디바이스(123)는 시스템(100)의 구성 요소들에게 특정 유형의 데이터를 전송하도록 구성된 마이크로프로세서와 시스템(100)의 구성 요소들과 유선 또는 무선 통신할 수 있는 통신 구성 요소를 구비한 임의 디바이스일 수 있다. 운영 디바이스(123)의 비 제한적 예시는 유도(guidance) 디바이스(예를 들어, 무선 유도 디바이스, 적외선 유도 디바이스, 레이저 유도 디바이스), 컴퓨팅 디바이스, 스마트폰, 테이블렛 또는 시스템(100)의 구성 요소들에 명령 또는 연산 데이터를 제공할 수 있는 다른 디바이스를 포함할 수 있다.
일부 실시 예에 있어서, 운영 디바이스(123)는 채용된 테크놀로지의 유형에 기초하여, 전자 디바이스(121)를 "태깅"하기 위한 여러 루틴들을 실행하도록 구성된 프로세서를 구비한 유도 디바이스일 수 있다. 본 명세서에서 설명한 바와 같이, 전송 필드내의 태깅 수신기(103) 및 다른 객체들(141)은, 시스템(100)의 구성 요소들에게, 이들 구성 요소들이 특정 루틴을 실행해야 하는지 또는 그러지 않아도 되는지를 나타낸다. 예시로서, 운영 디바이스(123)는 전송기 통신 구성 요소(111), 센서(113), 매핑 메모리(117) 또는, 레이저 유도 기반 태깅 데이터를 수신하고 프로세싱하도록 구성되는 시스템의 다른 디바이스에게 태깅 데이터를 전송하는 레이저 유도 디바이스일 수 있다. 본 예시에 있어서, 사용자가 푸시 버튼 또는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)와 같은 인터페이스 입력과 상호 작용하고, 레이저가 원하는 객체를 "태깅"할 때마다 태깅 데이터가 생성된다. 일부 경우에, 결과하는 태깅 데이터는 매핑 데이터로의 저장을 위해 즉시 전송기(101) 또는 다른 디바이스로 전송된다. 일부 경우에, 레이저-감지 테크놀로지를 가진 센서(101)는 레이저 기반 태그를 식별하고 검출할 수 있다. 태깅 객체들 및 디바이스들의 추가적이고 대안적인 수단이 본 명세서에서 설명되지만, 당업자라면 객체를 "태깅"하고 태깅 데이터를 생성 및 검출하기 위해 채용될 수 있는 임의 개수의 유도 테크놀로지들이 있음을 알 것이다.
일부 실시 예에 있어서, 운영 디바이스(123)는 무선 충전 시스템(100)과 연관된 소프트웨어 애플리케이션을 실행하며, 소프트웨어 애플리케이션은 태깅 데이터를 생성하여 시스템(100)의 구성 요소들에게 전송하는 소프트웨어 모듈들을 구비한다. 소프트웨어 애플리케이션에 의해 생성된 태깅 데이터는 객체 및 객체의 위치를 식별하는데 유용한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 태깅 데이터는, 특정 감각 시그니처(sensory signature)(예를 들어, 적외선)가 검출될 때, 궁극적으로 전송기들(101)이 전력파들(135)을 생성 및 전송하는 방법을 알려줄 수 있는 특정 센서 데이터를 센서(113)가 생성할 것을 센서(113)에게 명령하는데 이용될 수 있다.
일부 구현에 있어서, 운영 디바이스(123)는 전송기 프로세서에 결합되는 서버 컴퓨터 또는 다른 워크스테이션 컴퓨터일 수 있다. 그러한 구현에 있어서, 운영자는 전송기들(101)이 필요로 할 때까지 저장될 수 있는, 태깅 데이터를 외부 매핑 메모리(117)에 직접 제공할 수 있다. 도 1에는, 운영 디바이스(123)가 전송기들(101)과 수신기들(103)에 의해 충전되는 전자 디바이스(121)와는 별개의 디바이스인 것으로 도시되어 있지만, 그들은 동일 디바이스일 수 있고 유사하게 기능할 수 있음을 알아야 한다. 다시 말해, 전자 디바이스(121)는 운영 디바이스(123)로서 기능할 수 있고/있거나, 운영 디바이스(123)는 운영 디바이스(123)에 내장되거나 결합된, 연관된 수신기(103)를 통해 무선 충전 서비스를 수신할 수 있다.
Ⅱ. 수신기 위치 & 히트-맵 데이터의 판정
무선 충전 시스템의 전송기들은 전송기들에 의해 커버되는 전송 필드내의 수신기의 위치를 판정할 수 있다. 전송기들은, 수신기들이 전송 필드를 통해 움직임에 따라, 전송기들이 수신기의 움직임을 추적할 수 있게 하는 매핑 메모리와 연관될 수 있다.
A. 히트-매핑을 위한 예시적인 방법
도 2에는, 전송기들이 수신기 디바이스들에게 전력파들을 전송할 수 있도록 무선 충전 시스템의 하나 이상의 전송기(TX)들이 전송 필드내의 수신기를 위치 결하는 예시적인 방법(200)이 도시된다. 그 방법(200)은 단일 전송기의 구성 요소들에 의해 실행되는 동작들을 설명하지만, 그런 동작들의 적어도 일부는, 다른 전송기, 마이크로프로세서, 컴퓨팅 디바이스, 또는 전송기와 연관된 명령을 수신 및 발행할 수 있는 다른 디바이스와 같은, 무선 전력 전송 시스템의 추가적인 또는 대안적인 구성 요소들에 의해 실행될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 예시적인 방법(200)의 동작들은 각 디바이스에 대해 특정되는 개별화된 간격으로 또는 동시에 임의 개수의 전송기 또는 마이크로프로세서에 의해 실행될 수 있음을 알아야 한다.
제 1 단계(201)에서, 전송기(TX)는 전송기의 전송 필드내로 전력파들과 통신 신호를 계속적으로 전송할 수 있다. 전력파들은 전송 필드내의 주어진 위치에 배치된 디바이스에 전력을 제공하는 임의 특성 세트를 가진 임의 유형의 파일 수 있다. 전력파들의 비 제한적 예시는 초음파, 마이크로파, 적외선파 및 무선 주파수 파를 포함할 수 있다. 전력파들은 전송 필드내의 주어진 위치에 상승된 에너지 레벨을 제공하는 전력파로 결과하는, 특정한 물리적 특성(예를 들어, 주파수, 위상, 에너지 레벨, 진폭, 거리, 방향)들의 세트를 가지고 전송될 수 있다. 이 단계(201)에서, 전송기는 전력파가 수신기에 전력을 제공하는데 통상적으로 이용되는 전력 레벨보다 비교적 낮은 전력 레벨을 가진 전력파인, 소위 탐사 전력파(exploratory power wave)들을 전송할 수 있다. 탐사 전력파들은 수신기들을 식별하고/하거나 궁극적으로 전송 필드내의 수신기에 전력을 제공할 전력파에 대한 적절한 특성들을 판정하는데 이용될 수 있다.
통신 신호는 연관 프로토콜을 통해 데이터를 통신하기 위해 전기 디바이스에 의해 이용되는 임의 유형의 파일 수 있다. 비 제한적 예시는 Bluetooth?, NFC, Wi-FI, ZigBee?을 포함할 수 있다. 통신 신호는 전력파들을 적절하게 형성하기 위해 전송기에 의해 이용되는 파라메타를 통신하는데 이용될 수 있다. 이러한 제 1 단계(201)에 있어서, 통신 신호는 전송되는 저-레벨 전력파들의 특성들을 설명하는 데이터를 포함할 수 있다. 이 데이터는, 예를 들어, 통신 신호와 함께 전송되는 전력파의 에너지 레벨 및 방향을 나타낼 수 있다. 일부 구현에 있어서, 전력파 특성들은, 통신 신호의 데이터에 의해 표시되며, 다수의 판정에 대한 파라메타들로서 수신기 및 전송기에 의해 이용될 수 있다. 이들 파라메타들은 생성 및 전송되는 전력파들의 특성들을 갱신하기 위해 통신 신호를 통해 갱신되고 교환될 수 있다.
다음 단계(203)에 있어서, 수신기의 하나 이상의 안테나들은 전송기로부터 전력파들과 통신 신호를 수신할 수 있다. 전력파들은 전력파들에 낮은 레벨의 전력을 제공하는 파형 특성을 가질 수 있다. 통신 신호는 전력파들의 특성들을 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 전송기가 전력파들을 형성하고/하거나 전송 필드의 특정 방향으로 또는 특정 위치로 전력파들을 전송할 때, 전송기의 통신 구성 요소는 통신 신호내에 전력파를 설명하는, 데이터를 생성하고 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신 신호는, 진폭, 주파수, 에너지 레벨, 전력파들의 궤적 및/또는 전력파들이 전송되었던 원하는 위치와 같은 전력파 형성에 대한 정보를 나타낼 수 있다.
다음 단계(205)에서, 수신기는 입력 파라메타들로서 통신 신호내의 데이터를 이용하여, 전송 필드내의 그의 위치의 표시(예를 들어, 세그먼트 또는 서브-세그먼트내의 탐사 저 전력파 전송의 수신 및/또는 상기 탐사파(exploratory wave)의 전력 레벨이 특정 임계치를 초과한 것의 확인을 나타내는 통신 또는 위치 정보의 명확한 통신)로 전송기에 응답할 수 있다. 수신기는 전송기에 그의 위치의 표시로 응답하는 메시지를 생성하도록 구성된 프로세서를 구비할 수 있다. 수신기는, 저 전력파 전송의 수신시에 수신기의 위치를 나타내는 메시지를 생성하도록 구성되는 프로세서를 구비한 전자 디바이스내에 (예를 들어, 스마트폰내에) 집적화되거나 전자 디바이스에 (예를 들어 스마트폰 백팩(backpack)에) 결합될 수 있다. 대안적인 실시 예에 있어서, 수신기는 수신된 통신 신호에 의해 표시된 수신된 전력파들의 특성들에 기초하여 그 자신의 위치를 결정할 수 있다.
일부 구현에 있어서, 수신기에 의해 전력파들이 수신되면, 수신기는 통신 신호에 의해 표시된, 전력파들의 파형 특성들에 기초하여 그의 위치를 도출해야 한다. 예를 들어, 수신기 프로세서는 목표 영역(즉, 전력파들이 전송 필드내로 전송되었던 장소), 저-레벨의 전력파들의 량 및 전력파들이 전송되었던 특정 궤적을 나타내는 데이터를 이용하여 수신기의 위치를 판정할 수 있다. 본 예시에 있어서, 수신기는 실제 수신된 전력량에 기초하여 목표 영역과 관련된 수신기의 위치를 판정하고, 전력파들의 궤적에 기초하여 목표 영역이 전송기와 관련되어 있는 장소를 판정함에 의해 전송기의 전송 필드내의 그의 위치를 판정할 수 있다. 수신기의 위치를 판정하는 상기 수단은 단지 예시적인 것으로, 임의 수의 추가적인 또는 대안적인 계산들, 입력들, 파라메타들 및 다른 정보가 수신기와 전송기 간에 통신될 수 있고, 전송 필드내의 그의 위치를 판정하기 위해 수신기에 의해 이용될 수 있음을 알아야 한다.
다음 단계(207)에 있어서, 전송 필드내의 수신기의 위치를 판정한 후, 수신기는 전송파들을 형성하는 수신기에 의해 이용될 갱신된 전송 파라메타들로 전송기에 응답할 수 있다. 전송기는 사전 결정되거나 통신 신호 데이터를 통해 수신기로부터 제공되는, 파라메타들의 세트에 따라 전송기에 의해 판정되는 특정 파형 특성들을 가진 전력파들을 생성 및 전송할 수 있다. 이 단계(207)에서는 수신기가 전송기에 파라메타들을 전송하는데, 이것은, 전송기에 연관되어 그것이 배치된 장소를 수신기가 판정한 후에 이루어진다. 일부 경우에, 수신기는 송신기가 전력파들의 생성 및 전송에 이용하기 위해 갱신된 파라메타들을 제공할 수 있다.
예를 들어, 수신기는 전력파들의 유효성을 판정할 수 있는데, 그 유효성은 전송되는 전력량과, 수신기에 의해 실제 수신된 전력량간의 비율("유효성 비율")로서 판정될 수 있다. 본 예시에 있어서, 유효성은, 전송기가 전력파들을 생성 및 전송하기 위한 방법을 판정하기 위한 파라메타들로서 이용할 수 있는, 통신 신호(예를 들어, Bluetooth?, Wi-Fi, NFC, ZigBee?)를 이용하여 전송기에 전송될 수 있다. 수신기는, 이전 단계(205)에서 판정된, 그의 위치를 나타내는 갱신된 파라메타 데이터를 전송할 수 있다. 또 다른 예시로서, 수신기가 전력파들의 유효성 비율을 판정하고, 전송 필드내의 그의 위치를 판정한 후, 수신기는 통신 신호 데이터의 일부 또는 전부를 사전 프로세싱함으로써, 이 데이터를 전송기에 전송하여, 수신기가 에너지 포켓이 배치된 장소를 판정하는데 채용할 수 있게 한다. 그 다음, 수신기는, 전송기가 전력파들의 파형 특성들을 판정하기 위한 갱신된 파라메타들로서 이용할 수 있는 다른 유용한 데이터를 판정 및 전송할 수 있다. 예를 들어, 데이터는 전자 디바이스의 배터리 레벨 및/또는 전자 디바이스의 원하는 배터리 레벨을 포함할 수 있다.
선택적인 다음 단계(209)에 있어서, 전송기는 전송기의 보다 세밀한 위치를 식별하기 위해 수신기 피드백 데이터에 기초하여 전송 파라메타들을 정제할 수 있다. 이전 단계(207)에서와 같이, 초기 식별 스캔에 기초하여, 전송기는 전송 필드 또는 특정 수신기에 관한 갱신되거나 하나 이상의 정제된 정보를 탐색할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 이 데이터는 특정 수신기에 대한 히트-맵 데이터로서 매핑 메모리내에 저장될 수 있거나, 매핑 메모리에 저장된, 수신기에 대한 기록을 갱신하는데 이용될 수 있다.
일부 경우에, 수신기에 의해 생성되어 피드백된 데이터는 수신기에 대한 위치 좌표가 변경되었음을 나타낼 수 있다. 다시 말해, 수신기를 식별하고 전송기에 대한 전력파들을 생성하는데 이용된 갱신되거나 변경된 데이터 파라메타들은 전송기 또는 수신기에 의해 판정된, 수신기의 이동 또는 갱신된 위치에 기초하여 교정될 수 있다.
다음 단계(211)에 있어서, 전송기는 수신기로부터 수신된 피드백 통신 신호 데이터에 기초하여, 전력파들을 수신기에 전송하는 안테나 어레이의, 안테나들을 보정(calibration)할 수 있다.
B. 추적 알고리즘 & 갱신 히트-맵
도 3에는, 도 2에 도시된 것과 유사한 예시적인 방법을 실행하는, 예시적인 시스템(200)의 전송 필드(307)에 대한 매핑 데이터를 추적 및 갱신하는 무선 충전 시스템(300)의 구성 요소들이 도시된다. 예시적인 시스템(300)은 전송기(301)와 수신기 디바이스(309)를 구비한다.
전송기(301)는 전송 필드(307)의 세그먼트들(311)에게 주어진 간격으로 통신 신호를 전송하는 통신 구성 요소(305)를 구비할 수 있다. 통신 신호에 추가하여, 전송기(301)는 여러 세그먼트들(311)에게, 저-레벨 전력파, 즉, 무선 전력을 제공할 정도로 충분한 에너지를 포함하는 것은 아니지만, 수신기에 의해 검출될 수 있는 비교적 낮은 에너지 량을 가진 전력파를 전송할 수 있다. 통신 신호는 저-레벨 전력이 어느 세그먼트에 전송되었는지를 나타내는 데이터를 포함할 수 있다. 이러한 표시는 저-레벨 전력파의 여러 특성(예를 들어, 거리, 높이, 아지뮤즈, 고도, 전력 레벨)을 식별하는 정보 형태일 수 있다.
예시적인 실시 예가 전송 필드내의 세그먼트들의 순차적인 스캐닝의 이용을 설명하고 있지만, 다른 스캐닝 방법 및 위치 식별 방법들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 수신기는 그의 위치를 판정하고, 전송기에 통신 신호를 전송하는데 있어서 이 위치를 식별한다. 하나의 구성에 있어서, 세그먼트들은 X,Y,Z 좌표 또는 극좌표(예를 들어, 아지뮤즈, 고도, 거리)의 이용에 의해 대체될 수 있다. 또 다른 대안적인 실시 예에 있어서, 수신기는 전송기로부터 저-레벨 전력파를 수신한 적 없이 단지 통신 신호만을 수신했던 그의 위치의 표시로 전송기에 응답할 수 있다.
예시적인 실시 예에 있어서, 전송기(301)는 세그먼트(311)를 통해 순차적인 방식으로 통신 신호 및 저-레벨 전력파들을 전송할 수 있다. 점유된 세그먼트(2B)내의 수신기(309)는 결과적으로 통신 신호 및 저-레벨 전력파를 수신하고, 수신기(309)가 특정 임계 전력 레벨의 또는 그 보다 높은 저-레벨 전력파를 수신했거나 저-레벨 전력파로부터 에너지를 수집했다고 응답할 수 있다.
전송기(301)는 보다 세부적으로 수신기(309)의 위치를 판정하기 위해 추가적인 정보를 필요로 한다. 일부 경우에, 전송기(301)는 전송 필드(307)의 보다 대규모의 세그먼트들(311)을 스캐닝함에 의해 보다 효율적으로 전송 필드(307)를 스캐닝할 수 있다. 그러한, 그 경우, 세그먼트들(311)은 전력파들을 전송하기에 너무 클 수 있다. 수신기(309)가 특정의 점유된 세그먼트(2B)에서 발견됨을 나타내는 수신기(309)로부터의 응답을 전송기(301)가 수신할 때마다, 전송기는 점유된 세그먼트(2B)의 서브-세그먼트들(2B1-4)을 스캐닝할 수 있으며, 서브-세그먼트들(2B1-4)을 스캐닝하는 것은 수신기(309)의 위치를 보다 미세한 분해능으로 판정하기 위해 각 서브-세그먼트(2B1-4)에 통신 신호를 전송하는 것을 포함할 수 있다. 예시적으로, 전송기(301)는 분해능을 탐색할 수 있으며, 전송기(307)는 X-축을 따라, 예를 들어, 30도 증분(thirty-degree increment)으로 수평적으로 통신 신호를 전송할 수 있다. 수신기(309)가 X-축을 따라 제 2 세그먼트에서 발견된다는 수신기(307)로부터의 표시를 전송기(301)가 수신하면, 전송기(307)는 제 2 세그먼트내에서 1도의 증분으로 통신 신호를 전송할 수 있다. 수신기(309)는, 그것이 X-축을 따라 제 2 서브-세그먼트내에 위치함을 나타낼 수 있다. 이러한 프로세스는, 수신기(309)에 대한 상대적 높이 또는 고도와, 수신기(309)까지의 상대적 거리를 판정하기 위해, Y-축 또는 X-축을 따라 반복될 수 있다.
세밀성(granularity)에 대한 사전 결정된 임계치가 충족되고(즉, 수신기의 위치가 충분한 면적내에서 판정되고), 만족스럽게 작은-충분한 에너지 포켓이 수신기 근처에서 정의되면, 전송기(301)의 안테나들은, 예를 들어, 작은-충분한 3차원 공간내에서 발견된 3차원 좌표에 의해 정의되는, 수신기(309)의 위치로 하나 이상의 전력파들을 전송할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 전송기(301)는 추가적인 수신기(309)에 대한 전송 필드(307)를 계속적으로 스캐닝하기 위해 전송기(301)의 통신 구성 요소와 함께 작업하도록 전송기 어레이(303)의 안테나들의 서브셋에게 지시하는 반면, 안테나 어레이의 안테나들의 다른 서브셋은 수신기(309)의 위치로 전력파들을 계속 전송한다. 예시로서, 전송기(301)는 안테나 어레이(303)의 95%가 점유된 위치로 전력파들을 전송하는데 집중하게 하며, 나머지 5%는 전송 필드(307)를 계속적으로 스캐닝하는 통신 구성 요소와 함께 저-레벨 전력파들을 계속 전송한다.
전송기(301)는, 전송기(301)가 수신기(309)로부터 통신 신호를 통해 갱신된 피드백 데이터를 수신할 경우 수신기(309)가 움직이는 때를 검출한다. 전송기(301)는, 수신기(309)가 수신기(309)의 새로운 위치를 결정하기 위해 너무 빠르게 이동하거나, 수신기(309)가 피드백 데이터의 전송을 중지하는 경우에 전력파들을 완전히 셧 오프(shut off)시킬 수 있다. 통상적으로, 수신기(309)에 의해 제공된 피드백 데이터는, 수신기(309)가 전송 필드(307)내에 위치한 장소의 전송기(301) 및/또는 수신기(309)의 이해를 식별하고 연마하는데 이용될 수 있는, 전력파들로부터 수신된 상대적인 전력량을 나타낸다. 유사하게, 전송기(301)는, 수신기(309) 움직임 중지를 판정(즉, 변위를 판정)하기 위해 추적 알고리즘을 구현할 수 있다. 일부 구현에 있어서, 전송기(301)는 수신기가 움직이는 상대 속도 및 그에 따른 전력파들의 재조절 방법을 추정하기 위해 이 데이터를 이용할 수 있다. 일부 경우에, 전송기(301)는 전력파들을 갱신할 수 있으며, 그에 따라, 수신기(309)가 있는 것으로 추정되는 새로운 위치로 전력파들이 수렴하게 되며, 일부 경우에, 전송기(301)는 추정된 새로운 위치로의 수신기(309)의 도착에 앞서, 전력파들을 갱신하여 예견된 새로운 위치로 전송한다. 예를 들어, 전송기(301)가 시간에 따라 수신기(309)의 변위 레이트(rate of displacement)내의 증가를 판정함에 따라, 전송기는 1도 증분과 반대로, 5도 증분으로 X-축을 따라 새로운 장소에서 안테나가 전송할 수 있다고 판정한다.
일부 경우에, 전송기(301)가 전송파들의 어느 특성들이 안테나 어레이(303)의 안테나들에 적용되는지(예를 들어 위상)를 알기 위해, 세밀한 위치를 조사할 때, 전송기(301)는, 모든 안테나 소자들로부터, 예를 들어, Z-축상의 세그먼트(311)까지의 거리와 같은, 소정 위치까지의 거리를 판정할 수 있다. 그러한 실시 예에 있어서, 전송기(301)는 수신기(309)에 대한 모든 포인트 또는 다른 관심 포인트에 대한 거리를 사전 계산할 수 있다. 즉, 전송기(301)는, 전송기(301)가 전력파들의 위상 및 이득을 식별할 수 있도록, 모든 전송기 안테나로부터의 거리를 예견한다. 이것은, 예를 들어, 사전 결정된 데이터 또는 테이블을 이용하여 실행되거나, 수신기의 좌표(X,Y,Z)에 기초하여 실시간으로 실행될 수 있다. 그 다음, 전송기(301)는 각 전력파들의 위상내의 지연을 판정하는데, 이것은, 전송기(301)가 현재 수신기(309)까지의 상대적으로 정밀한 거리를 알고 있기 때문이다. 일부 경우에, 이와 같이 사전 계산된 거리는 통신 구성 요소(305)에 의해 저-레벨 전력파들과 함께 전송될 수 있다.
도 4에는, 무선 전력 시스템(400)의 서비스 영역(즉, 전송 필드) 내부의 수신기들(409)을 식별하기 위한, 히트-매핑을 채용한 예시적인 무선 전력 시스템(400)이 도시된다. 전송기(401)는 통신 구성 요소(405) 및 안테나 어레이(403)를 구비할 수 있다. 본 예시에 있어서, 전송기(401)는 룸(room)내의 상승 위치에 자리하고 있을 수 있으며, 그로부터 전송기(401)는 수신기(409)를 식별하기 위해 히트-매핑 루틴(heat-mapping routine)과 같은 하나 이상의 매핑 루틴을 실행할 수 있다.
히트-매핑 루틴동안, 통신 구성 요소(405)는 X-축, Y-축 및 Z-축을 따라 놓여있는 각 순차적 세그먼트로 통신 신호를 계속적으로 전송할 수 있다. 추가적으로, 일부 경우에, 안테나 어레이(403)는 각 순차적 세그먼트내로, 상대적으로 낮은 전력 레벨을 가진 전력파(저-레벨 전력파)를 통신 신호와 함께 전송할 수 있다. 통신 신호는 (예를 들어, 의도된 좌표, 전력 레벨과 같은) 저-레벨 전력 신호를 전송하는데 이용되는 파라메타들을 나타낸다. 일부 경우에, 수신기(409)는 전송기(401)가 전송 필드내의 수신기의 위치를 식별할 수 있도록 하기 위해, 통신 신호내의 식별된 파라메타들에 대한 값으로 전송기(401)에 응답하기 위해 통신 신호의 데이터를 이용한다. 일부 경우에, 수신기(409)는, 전송기(401)가 수신기(409)의 위치적 좌표를 연마하거나 그렇지 않으면 전력파들을 생성 또는 중단시키기 위해 이용할 수 있는 피드백 데이터를 포함하는 응답성 통신 신호를 전송함으로써, 전력파들과 별개인 통신 프로토콜 및/또는 테크놀로지를 이용하는 통신 채널을 통해, 통신 신호에 응답할 수 있다. 통신 구성 요소(405)는 임의 순서로 각각의 순차적인 세그먼트를 거쳐 진행한다. 예를 들어, 통신 구성 요소(405)는 주어진 평면내에서 대충 간격(coarse interval)의 세그먼트들에게 통신 신호를 전송하여, 그 평면상의 수신기(409)의 식별을 시도한다. 그 다음, 통신 구성 요소(405)는 그 평면상의 다음의 대충 간격의 세그먼트로 진행하지만, 수신기(409)가 대충의 세그먼트 스캔에서 식별되면, 상대적으로 보다 세밀한 서브-세그먼트에서 특정 세그먼트를 재스캔한다.
일부 실시 예에 있어서, 데이터 기록은 매핑 메모리내에 저장될 수 있다. 데이터 기록은 전송 필드의 속성에 속하는 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 매핑 메모리의 데이터 기록은 수신기(409)와 연관된 데이터, 전송 필드내의 식별된 객체들 및 좌표들의 세트에 의해 정의된 특정 위치를 저장할 수 있다. 매핑 메모리는, 전송기(301) 및/또는 수신기(409)로부터 수신된 데이터를 포함하는 데이터베이스일 수 있다. 데이터의 정교성은, 수신기(409)가 전력파를 수신했는지를 나타내는 수 비트들의 2진 데이터에서 부터, 전송 필드의 각 속성에 속하는 데이터 기록까지 가변할 수 있다. 도 4에 도시된 본 예시에 있어서, 매핑 메모리는 (예를 들어, 수신기(409), 가구, 벽과 같은) 다수의 속성들에 대한 다수의 데이터 포인트들을 저장할 수 있으며, 그 경우, 매핑 메모리는 도 4에 도시된 바와 같이 히트-맵을 논리적으로 생성하는데 이용되는 데이터를 저장할 수 있다.
C. 히트-매핑과 연관된 추가적이거나 대안적인 방법들
도 5에는, 예시적인 실시 예에 따라 수신기 디바이스들에게 전력을 공급하기 위해, 전송기에서 임의 개수의 수신기 디바이스에게 무선으로 전력을 전송하는 예시적인 방법(500)이 도시된다.
제 1 단계(501)에서, 전송기(TX)는 수신기(RX)와 접속을 수립하거나 그렇지 않으면 그와 연관된다. 즉, 일부 실시 예에 있어서, 전송기들 및 수신기들은, (예를 들어, Bluetooth?, BLE, Wi-Fi, NFC, ZigBee?와 같은) 전기 디바이스의 2개의 프로세서들간에 정보를 전송할 수 있는 무선 통신 프로토콜을 이용하여, 통신 신호를 통해 제어 데이터를 통신할 수 있다. 예를 들어, 실시 예를 Bluetooth? 또는 Bluetooth? 변형체로 구현할 경우, 전송기는, "광고 신호"라고도 불리우는 수신기의 방송 비콘 신호를 스캐닝할 수 있으며, 또는 수신기는 전송기에 방송 신호를 전송할 수 있다. 광고 신호는 전송기에 수신기의 존재를 공표할 수 있고, 전송기와 수신기간에 연관성을 트리거할 수 있다. 추후에 설명하겠지만, 일부 실시 예에 있어서, 광고 신호는 포켓 형성 절차를 실행 및 관리하기 위해 여러 디바이스들(예를 들어, 전송기들, 클라이언트 디바이스들, 서버 컴퓨터들, 다른 수신기들)에 의해 이용될 수 있는 정보를 통신할 수 있다. 광고 신호내에 포함된 정보는 디바이스 식별자(예를 들어, MAC 어드레스, IP 어드레스, UUID), 수신된 전기 에너지의 전압, 클라이언트 디바이스 전력 소모, 전력파들과 관련된 다른 유형의 데이터를 포함할 수 있다. 전송기는 수신기를 식별하기 위해 전송된 광고 신호를 이용할 수 있으며, 일부 경우에, 2차원 공간 또는 3차원 공간내의 수신기를 위치 결정할 수 있다. 전송기가 수신기를 식별하면, 전송기는 수신기와의 전송기에 있어서의 연관된 접속을 수립하여, 전송기 및 수신기가 제 2 채널을 통해 통신 신호를 통신할 수 있게 한다.
예시로서, Bluetooth? 프로세서를 구비한 수신기가 전력 인가받거나 전송기의 검출 범위내로 들어오면, 블루투스 프로세서는 Bluetooth? 표준에 따라 수신기를 광고하기 시작한다. 전송기는 광고를 인식하고, 제어 신호 및 전력 전송 신호를 통신하기 위한 접속의 수립을 시작할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 광고 신호는, 전송기가 범위내에 근접한 모든 다른 Bluetooth? 디바이스들로부터 광고 및 궁극적으로는 수신기를 구별할 수 있도록 고유 식별자를 포함할 수 있다.
다음 단계(503)에 있어서, 전송기가 광고 신호를 검출하면, 전송기는 그 수신기와의 통신 접속을 자동으로 수립할 수 있는데, 그의 수립은 전송기 및 수신기가 통신 신호를 통해 통신할 수 있게 한다. 전송기는 수신기에게 명령하여 실시간 샘플 데이터 또는 제어 데이터의 전송을 시작할 수 있게 한다. 전송기는 전송기의 안테나 어레이의 안테나들로부터 전력 전송 신호의 전송을 시작할 수 있다.
다음 단계(505)에 있어서, 수신기는 수신기의 안테나에 의해 수신된 전기 에너지에 기초하여, 전력 전송 신호들의 유효성과 관련된 다른 메트릭(metric)들 중에서도, 전압을 측정할 수 있다. 수신기는 측정된 정보를 포함하는 제어 데이터를 생성할 수 있으며, 그 다음, 전송기에 제어 데이터를 포함하는 제어 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 수신기는 초당 100회의 레이트로, 수신된 전기 에너지의 전압 측정치들을 샘플링할 수 있다. 수신기는 전압 샘플 측정치를 초당 100회씩 제어 신호 형태로 전송기에 되전송할 수 있다.
일부 실시 예에 있어서, 전송기는 수신기로부터의 통신 신호를 통해 수신된, 전압 측정치들과 같은 메트릭을 모니터링하는 하나 이상의 소프트웨어 모듈들을 실행할 수 있다. 알고리즘들은 수신기 주변의 에너지 포켓의 유효성을 최대화하기 위해, 전송기의 안테나에 의해 전력 전송 신호의 생성 및 전송을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 효과적인 에너지 포켓이 수신기 근처에서 수립됨을 수신기에 의해 수신한 전력이 나타낼때 까지, 전송기의 안테나가 전력 전송 신호들을 전송하는 위상을 전송기가 조절할 수 있다. 안테나에 대한 최적의 구성이 식별되면, 전송기의 메모리는 전송기가 그의 가장 높은 레벨로 방송하는 것을 유지시키도록 하는 그 구성을 저장할 수 있다.
다음 단계(509)에 있어서, 전송기의 알고리즘은 전력 전송 신호를 조절할 필요가 있을 시기를 판정하고, 그러한 조절이 필요하다고 판정하는것에 응답하여, 전송 안테나의 구성을 가변시킬 수 있다. 예를 들어, 전송기는 수신기로부터 수신된 데이터에 기초하여, 수신기에서 수신한 전력이 최대치보다 작다고 판정할 수 있다. 그 다음, 전송기는 전력 전송 신호들의 위상을 자동으로 조절하지만, 동시에 수신기로부터 역으로 보고되는 전압을 계속적으로 수신 및 모니터링할 수 있다.
다음 단계(511)에 있어서, 특정 수신기와 통신하는 판정된 기간 후에, 전송기는 전송기의 범위내에 있을 수 있는 다른 수신기들로부터의 광고를 스캔하고/하거나 자동으로 검출할 수 있다. 전송기는 제 2 수신기와의 또 다른 통신 신호 접속을 수립할 수 있으며, 일부 경우에, 그 접속은 제 2 수신기 또는 전송기로부터의 광고 또는 비콘 신호를 각각 수신하는 제 2 수신기 또는 전송기에 응답하여 수립될 수 있다.
다음 단계(513)에 있어서, 제 2 수신기와의 제 2 통신 접속을 수립한 후, 전송기는 교번 방식으로 또는 동시에 전송기에서 제 2 수신기 및 제 1 수신기로 전력파들을 전송하는 전송기의 안테나 어레이내의 하나 이상의 안테나들을 조절할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 전송기는 제 2 수신기에 서비스를 제공하기 위해 안테나들의 세트를 식별할 수 있으며, 그에 의해 수신기와 연관된 어레이들의 서브셋들로 그 어레이를 분석한다. 일부 실시 예에 있어서, 전체 안테나 어레이는 주어진 기간 동안 제 1 수신기에 서비스를 제공할 수 있으며, 그 다음, 전체 어레이는 그 기간 동안 제 2 수신기에 서비스를 제공할 수 있다.
전송기는 2 이상의 수신기에 대한 전송에 우선 순위를 매긴다. 예를 들어, 우선 순위 매김은, 수신기가 전송기로부터의 그의 거리에 기인하여 충분한 양의 전력을 수신할 수 있는지를 판정하기 위해 수신기와 전송기간의 거리에 기초할 수 있다. 이 거리는 전송기와 수신기간의 통신 신호로부터 획득될 수 있다. 다른 예시에 있어서, 우선 순위 매김은 수신기와 연관된 디바이스의 전력 레벨(즉, 배터리 레벨)과 그의 배터리를 충전시키기 위한 그 디바이스의 필요성에 기반한다 (예를 들어, 낮은 충전의 배터리는 거의 충분히 충전된 배터리보다 우선적으로 처리될 수 있다). 디바이스의 전력 레벨은 전송기로의 통신 신호내의 수신기로부터 획득될 수 있다. 따라서, 전송기는 이러한 우선 순위 매김에 기초하여 안테나들의 제 1 서브셋과 안테나들의 제 2 서브셋을 할당할 수 있다.
전송기에 의해 실행되는 수동 또는 자동 프로세스들은 제 2 수신기에 서비스를 제공하기 위해 어레이들의 서브셋을 선택할 수 있다. 본 예시에 있어서, 전송기의 어레이는 절반으로 나뉘어 2개의 서브셋들을 형성한다. 결과적으로, 안테나들의 절반은 전력 전송 신호들을 제 1 수신기에 전송하도록 구성되고, 안테나들의 절반은 제 2 수신기를 위해 구성될 수 있다. 현재 단계(513)에서, 전송기는 제 2 수신기를 위한 안테나들의 서브셋을 구성 또는 최적화하기 위해 상술한 유사한 기술을 적용할 수 있다. 전력 전송 신호들을 전송하기 위한 어레이의 서브셋을 선택할 때, 전송기 및 제 2 수신기는 제어 신호를 통신하고 있는 중일 수 있다. 결과적으로, 전송기가 제 1 수신기로 다시 교대하여 통신하고/하거나 새로운 수신기를 스캐닝할 때까지, 전송기는 충분한 양의 샘플 데이터를 이미 수신함으로써, 제 2 수신기에 전력파들을 효과적으로 전송하도록 전송기의 안테나 어레이의 제 2 서브셋에 의해 전송된 파들의 위상을 조절한다.
다음 단계(515)에 있어서, 제 2 수신기에 전력 전송 신호들을 전송하기 위해 제 2 서브셋을 조절한 후, 전송기는 제 1 수신기로 다시 교대하여 제어 데이터를 통신하거나 추가적인 수신기들을 스캐닝한다. 전송기는 제 1 서브셋의 안테나를 재구성하고, 그 다음 사전 결정된 간격으로 제 1 수신기와 제 2 수신기 사이를 교번한다.
다음 단계(517)에 있어서, 전송기는 사전 결정된 간격으로 계속적으로 수신기들간을 교번하며 새로운 수신기를 스캐닝한다. 각각의 새로운 수신기가 검출됨에 따라, 전송기는 접속을 수립하고 전력 전송 신호들의 전송을 시작한다.
하나의 예시적인 실시 예에 있어서, 수신기는 스마트폰과 같은 디바이스에 전기적으로 접속될 수 있다. 전송기의 프로세서는 임의 블루투스 디바이스를 스캐닝한다. 수신기는, 그것이 수신기의 통신 구성 요소를 통해, 예를 들어, Bluetooth? 칩과 같은 블루투스-인에이블형 디바이스(Bluetooth-enabled device)임을 나타내는 데이터의 광고를 시작한다. 광고 내부에는 광고에 대한 응답의 수신기 전송기가 그 수신기의 광고를 구별할 수 있도록 및 결과적으로 전송 영역내의 모든 다른 수신기들로부터 그 수신기를 구별할 수 있도록 하는 고유 식별자가 존재할 수 있다. 그것이 수신기라는 통지(notice) 또는 광고를 검출하면, 전송기는 즉시 그 수신기와 통신 접속을 형성하여, 그 수신기에게 실시간 샘플 데이터의 송신을 시작하도록 명령한다.
그 다음, 수신기는 그의 수신 안테나에서의 전압을 측정하고, 그 전압 샘플 측정치를 전송기에 되전송한다 (예를 들어, 초당 100회까지 또는 그 이상). 전송기는 위상을 조절함에 의해 전송 안테나들의 구성을 가변시키기 시작한다. 전송기가 그 위상을 조절함에 따라, 전송기는 수신기로부터 되전송되는 전압을 감시한다. 일부 구현에 있어서, 전압이 높을수록, 더 많은 에너지가 포켓내에 있을 수 있다. 전압이 가장 높은 레벨로 되고 수신기 근처의 에너지 포켓이 최대일 때까지 안테나 위상이 변경될 수 있다. 전송기는 전압이 가장 높은 레벨로 되도록 안테나를 특정 위상으로 유지시킨다.
전송기는 한 번에 하나씩 각 개별적인 안테나를 가변시킨다. 예를 들어, 전송기에 32개의 안테나들이 있고, 각 안테나가 8개의 위상들을 가지면, 전송기는 제 1 안테나부터 시작하여, 제 1 안테나가 단계적으로 8개의 위상으로 되게 한다. 그 다음, 수신기는 제 1 안테나의 8개의 위상들의 각각에 대한 전력 레벨을 되전송할 수 있다. 그 다음, 전송기는 제 1 안테나에 대한 가장 높은 위상을 저장할 수 있다. 전송기는 제 2 안테나에 대해서 이러한 프로세스를 반복하고, 단계적으로 8개의 위상으로 되게 한다. 수신기는 각 위상으로부터의 전력 레벨들을 다시 되전송하고, 전송기는 가장 높은 레벨을 저장한다. 다음, 전송기는 제 3 안테나에 대해 그 프로세스를 반복하고, 32개의 안테나 모두가 단계적으로 8개의 위상으로 될 때까지, 그 프로세스를 계속적으로 반복한다. 프로세스의 끝에서, 전송기는 수신기에 가장 효율적인 방식으로 최대 전압을 전송할 수 있다.
또 다른 예시적인 실시 예에 있어서, 전송기는 제 2 수신기의 광고를 검출하고, 제 2 수신기와 통신 접속을 형성한다. 전송기가 제 2 수신기와 통신을 형성하면, 전송기는 원래의 32개 안테나들이 제 2 수신기를 겨냥하게 하며, 제 2 수신기를 겨냥한 32개 안테나들의 각각에 대해 위상 프로세스를 반복한다. 그 프로세스가 완료되면, 제 2 수신기는 그 전송기로부터 가능한 많은 전력을 취할 수 있다. 전송기는 1초동안 제 2 수신기와 통신하고, 그 다음 사전 결정된 기간동안(예를 들어, 1초) 제 1 수신기로 다시 교대하며, 전송기는 사전 결정된 간격으로 계속적으로 제 1 수신기와 제 2 수신기간을 교번적으로 오간다.
또 다른 구현에 있어서, 전송기는 제 2 수신기의 광고를 검출하고 제 2 수신기와 통신 접속을 형성한다. 먼저, 전송기는 제 1 수신기와 통신하고, 예시적인 32개 중 그 절반을 제 1 수신기를 겨냥한 안테나들에 재 할당하여, 단지 16개만이 제 1 수신기 전용으로 되게 된다. 전송기는 안테나들의 제 2 절반을 제 2 수신기에 할당하여 16개의 안테나가 제 2 수신기 전용으로 되게 한다. 전송기는 안테나들의 제 2 절반에 대한 위상들을 조절할 수 있다. 16개의 안테나들이 각각 8개의 위상을 거쳤으면, 제 2 수신기는 수신기에 대해 가장 효율적인 방식으로 최대 전압을 획득할 것이다.
D. 수신기에 대한 이동 애플리케이션
일부 경우에, 수신기는 전기 디바이스내에 내장되거나 무선 전력 시스템과 연관된 소프트웨어 애플리케이션에 의해 제어될 수 있다. 이러한 경우는, 예를 들어, 수신기와 전기 디바이스가 동일한 제품이거나, 수신기가 전력파들을 수신하기 위한 기능을 가지고 있지만 동작 가능한 통신 구성 요소를 구비하지는 않는 경우에 발생한다. 그 경우, 스마트폰 애플리케이션과 같은, 소프트웨어 애플리케이션이 전송기를 대신하여 수신기를 식별 또는 "태깅"하는데 이용될 수 있다.
태그는, 전형적인 데이터 교환이 발생하는지와 무관하게, 전송기가 전기 디바이스의 수신기로의 전력파들의 전송을 담당한다는 것을 전송기에 운송하는 임의 수단일 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 있어서, 운영자는 시스템의 소프트웨어 애플리케이션을 실행하는 스마트폰을 이용하여, 통신 구성 요소가 없지만, 수신기 안테나를 구비한 벽시계에 전력파를 전송할 것을 전송기에 알려준다. 스마트폰 애플리케이션을 이용하여 사용자는 벽시계 근처에 스마트폰을 배치하고, 입력 인터페이스를 선택하여 매핑 메모리 및/또는 전송기에 벽시계의 전송 필드 좌표를 전송한다. 결과적으로, 전송기는 스마트폰 애플리케이션에 의해 제공된 현재 "태깅된" 위치에 기초하여, 수신기에 계속적으로 전력파들을 전송할 것이다.
일부 경우에, 스마트폰 애플리케이션은 에너지 포켓내의 전력파들을 수신하기 위한 제안된 위치를 사용자에게 표시하는 인터페이스를 생성할 수 있다. 즉, 스마트폰 애플리케이션은 전송기들 및/또는 수신기들이 에너지 포켓을 형성하기로 판정했던 장소를 식별하고 식별된 감지 객체를 회피하기 위해 메모리 맵을 쿼리한다. 매핑 메모리 데이터는, 에너지 포켓의 위치들을 식별하기 위해 스마트폰 애플리케이션이 이해하고 해독하도록 사전 구성될 수 있는 좌표 데이터를 스마트폰 애플리케이션에 제공한다. 그러나, 일부 실시 예에 있어서, 스마트폰은 수신기를 배치하기 위한 가장 효율적인 위치를 식별하기 위해, 본 명세서에서 개시된 바와 같이, 수신기 디바이스들에 의해 실행되는 하나 이상의 알고리즘들을 실행할 수 있다. 스마트폰 애플리케이션은, 전송 필드내에서, 하나 이상의 전송기들에 의해 전송 필드로 전송되는, 전력파들 또는 에너지 포켓으로부터 최대한 효율적인 전력량을 수신기가 수신할 수 있는 장소를 동적으로 판정할 수 있다. 스마트폰 애플리케이션은 전송 필드내의 임의 개수의 전력 포켓들로부터, 어느 전력 포켓이 가장 효율적인지 또는 가장 가까운지를 판정하고, 그 다음, 화살표와 같이 사용자를 에너지 포켓으로 안내하는 표시자를 가진 인터페이스를 생성한다.
Ⅲ. 전송기 센서 & 감지 객체의 식별
일부 동작 모드는 생물체 및 감지 객체에 속하는 규제 요건에 민감하다. 생물체는 인간 및 가축과 같은 다른 생물체를 포함한다. 감지 객체는 특정 장비 및 전력파에 있어서의 전자기 에너지에 민감한 다른 가치있는 객체들을 포함한다. 또 다른 동작 모드에 있어서, 센서들은, 전력파의 궤적내의, 전력 전송에 대한 장애물과 같이, 무선 전력 전송을 피하도록 태깅되었던 무생물 객체를 검출할 수 있다. 그러한 환경하에서, 데이터 센서들은 전송기가 전력파들을 줄이거나 종료시킬 수 있게 하거나, (예를 들어, 장애물을 피하기 위해) 전력파들을 재지향시키거나 또는 상술한 다른 응답을 유발한다.
또한, 에너지 포켓을 형성하는 시스템은 전송 필드내의 엔티티들(예를 들어, 객체들)이 에너지 포켓 근처의 인간, 다른 생물체 또는 감지 객체의 신뢰성있는 검출을 방해하는 환경에 대처하기 위한 안전 대책을 포함한다. 일 실시 예에 있어서, 센서들은 전력파들의 궤적에 있는 무선 전력 전송의 수신으로부터 배제되도록 태깅되었던 무생물 객체들 또는 다른 엔티티들(이하에서는 객체들이라 함)을 검출한다. 이러한 환경하에서, 센서들은 전송기가 전력파들을 줄이거나 종료시키게 하고/하거나 전력파들을 태깅된 객체로부터 멀리 재지향되도록 하고/하거나 경보를 활성화하는 것과 같은 다른 안전 대책을 유발한다. 태깅된 무생물 객체들은, 예를 들어, 크립(crib)과 같은 어린 아이 또는 아기에 의해 점유될 수 있는 객체 및 센서 수신을 방해하는 장애물을 포함할 수 있다.
사용자가 무선 전력의 수신으로부터 배제하기를 원하는 객체를 전송기가 검출 및 확인할 수 있도록 하기 위해, 사용자는 전송기의 매핑 메모리에 기록될 전송기 태깅 정보를 통신할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 사용자 디바이스의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해, 전송기의 제어기와 통신하는 사용자 디바이스를 통해 태깅 정보를 제공할 수 있다. 예시적인 태깅 정보는 객체를 포함하는 공간 영역의 1차원 좌표, 객체를 포함하는 공간 영역의 2차원 좌표, 객체를 포함하는 공간 영역의 3차원 좌표를 포함하는, 전기 디바이스에 대한 위치 데이터를 포함할 수 있다.
추가적으로, 무선 전력의 수신으로부터 배제될 객체에 대한 태깅 정보는 그러한 객체를 검출하기 위해 센서로 무선 전력 시스템의 전송 필드를 스캐닝함에 의해 제공될 수 있다. 센서에 의한 스캐닝은, 예를 들어, 상술한 바와 같이 사용자 디바이스를 통해 매핑 메모리에 이전에 제공된 태깅 정보를 갱신하기 위해, 전송의 매핑 메모리를 동적으로 유지시킨다. 실시 예에 있어서, 무선 전력 시스템의 전송 필드는 초전기성 센서들, 초음파 센서들, 밀리미터 센서들과 전력 센서들 중 하나 이상 또는 다른 센서 기술들을 이용하여, 무선 전력의 수신으로부터 배제될 객체에 대한 갱신된 태깅 정보를 나타내는 센서 응답을 검출하기 위해 주기적으로 스캐닝된다.
센서들은 무선 충전 시스템에 의해 서비스를 제공받는 2차원 또는 3차원 공간(예를 들어, 전송 필드)내의 감지 객체 또는 태깅된 객체들의 존재와 같은 여러 상황들을 검출할 수 있다. 무선 충전 시스템의 하나 이상의 전송기들과 함께 작용하는, 센서들 및 전송기들은 전송기들에 의해 생성된 전력파들을 동적으로 생성, 조절 및/또는 종료시킴에 의해 안전하고, 신뢰성 있으며 효율적인 무선 전력을 제공하는 여러 방법들을 실행한다. 본 명세서에 보다 상세하게 설명한 바와 같이, 전력파에 대한 적당한 파형 특성을 판정할 때, 전송기는 전송 필드내의 사전 결정된 위치에 에너지 포켓을 형성하도록 수렴하는 이들 전력파들의 전력 레벨들을 계산할 수 있다. 이들 전력 레벨 측정치들은, 예를 들어, 전력 밀도(W/m2) 및/또는 전기 필드 레벨(V/m)을 포함할 수 있지만, 당업자라면 다른 측정치들도 또한 가능함을 알 것이다.
A. 디바이스를 식별하는 센서들 & 전력파들의 조절
도 6에는 무선 전력 전송 시스템의 특정 동작 상황을 자동으로 식별하고 조절하기 위해 센서 데이터를 이용하는 무선 전력 전송의 예시적인 방법(600)의 실행 단계들이 도시된다.
제 1 단계(601)에서, 전송기는 무선 전력 시스템의 전송기들로부터 무선 전력 서비스들을 받는 2차원 또는 3차원 공간일 수 있는, 전송 필드내의 사전 결정된 위치에 대한 전력파들을 계산한다. 전송기는 전송기의 동작의 개시 동안 사전 결정된 위치에 대해 전력파들을 계산하거나, 전송기의 계속적인 무선 전력 전송 동안 사전 결정된 위치에 대해 전력파들을 계산할 수 있다. 일부 구현에 있어서, 전송기는 사전 결정된 위치에 에너지 포켓들을 형성하기 위한, 사전 결정된 위치에 대한 전력파들을 계산한다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 전력파들을 계산하는데 있어서, 전송기는, 전력 밀도(W/m2) 및/또는 전기 필드 레벨(V/m)과 같이, 사전 결정된 위치에 하나 이상의 제 1 에너지 포켓들을 형성하기 위해 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들의 전력 레벨들을 계산할 수 있다.
이 단계(601)의 일부 실시 예에 있어서, 사전 결정된 위치에 대한 전송기의 계산 전력파들은, 전송기에 의해 전송되는 전력파들에 대한 포켓-형성 위치들을 판정하는데 이용되는, 매핑 데이터 또는 히트-맵 데이터에 포함된다. 히트-맵 데이터는 전송기에 의해 유지되는 매핑 데이터베이스에 저장될 수 있거나, 전송기와 통신하는 서버에서 저장된 데이터베이스와 같은, 전송기의 외부에 저장된 데이터베이스내에 유지될 수 있다. 실시 예에 있어서, 전송기는 사전 결정된 위치에서의 전송 필드의 위치 좌표(예를 들어, 3D 또는 2D 좌표)와 계산된 전력파들을 연관시킨다.
이 단계(601)의 추가적이거나 대안적인 실시 예들에 있어서, 전송기는 사전 결정된 위치에서 하나 이상의 제 1 에너지 포켓들을 형성하도록 전송 필드내에 수렴하는 전력파들과, 사전 결정된 위치와 떨어진, 제 2 위치에 하나 이상의 제 2 에너지 포켓들을 형성하도록 수렴하는 전력 전송 신호들을 전송한다. 실시 예에 있어서, 전력파들은 사이드 로브(side lobe)를 생성하며, 이는 때때로 원하지 않은 제 2 에너지 포켓의 형성으로 결과한다. 실시 예에 있어서, 하나 이상의 제 1 에너지 포켓들의 사전 결정된 위치와 제 2 에너지 포켓들의 제 2 위치 모두는, 전송기의 포켓 형성 위치들의 히트-맵에 포함된다. 그러한 사이드 로브가 원하지 않는 제 2 에너지 포켓으로 결과하는 경우, 제 2 에너지 포켓에 대한 위치 데이터는 제 2 에너지 포켓의 위치에 널(null)을 생성(즉, 보강 간섭을 생성하도록 전력파들을 수렴)하는데 이용될 수 있다.
다음 단계(603)에서, 센서들은 전력 전송 필드내의 상황과 관련된 센서 데이터를 전송기에 통신할 수 있다. 실시 예에 있어서, 센서들은 시스템의 불안전하거나 금지된 상황(예를 들어, 특정 위치에서 전송된 전력파들에 대한 전력 레벨들은 허용 가능한 량을 초과할 수 있다)과 관련된 센서 데이터를 통신한다. 일 실시 예에 있어서, 센서들은 전송 필드내의 생물체 또는 감지 객체의 존재와 관련된 센서 데이터를 통신한다. 다른 실시 예에 있어서, 센서들은 전력파들의 수신으로부터 배제될 하나 이상의 객체들의 존재와 관련된 센서 데이터를 통신한다. 예를 들어, 특정 위치에서 센서에 의해 사람이 현재 검출되는지와 무관하게, 특정 위치로 전력파들을 전송하는 것을 함께 피하는 것이 바람직한 경우가 있다.
단계(603)의 실시 예에 있어서, 센서들은 생물체 또는 객체에 관한 위치 관련 정보를 획득하여 전송기에 통신한다. 실시 예에 있어서, 하나 이상의 센서들은 검출된 생물체 또는 객체의 하나 이상의 센서들로부터의 거리에 관한 정보를 획득한다. 다른 실시 예에 있어서, 하나 이상의 센서들은 생물체 또는 객체의 존재를 나타내는 다른 시점에서의 일련의 데이터에 기초하여, 생물체 또는 객체의 움직임을 나타내는 정보를 획득한다. 단계(603)의 또 다른 실시 예에 있어서, 센서들은 생물체 또는 객체의 적어도 하나의 비-위치 속성과 위치 관련 정보를 획득 및 통신한다. 실시 예에 있어서, 생물체 또는 객체의 적어도 하나의 비-위치 속성은 초전기성 센서 응답, 광학 센서 응답, 초음파 센서 응답 및 밀리미터 센서 응답 중 하나 이상을 포함한다.
단계(605)에서, 전송기는 이전 단계(603)에서 획득되어 통신된 센서 데이터에 기초하여 사전 결정된 위치에 대한 전력파들을 조절할지의 여부를 판정한다. 실시 예에 있어서, 전송기는 이전 단계(603)에서 센서들에 의해 식별된 생물체 또는 객체에 대한 위치 데이터를, 사전 결정된 위치의 1차원, 2차원 또는 3차원 좌표와 비교한다. 실시 예에 있어서, 전송기는, 이전 단계(601)에서 계산된 사전 결정된 위치에서 수렴하거나 그 위치에서 수렴하도록 설정된 전력파들의 전력 레벨(예를 들어, 전력 밀도(W/m2), 전기 필드 레벨(V/m))을, 안전 동작을 위한 하나 이상의 최대 허용 가능 전력 레벨과 비교한다.
단계(605)의 다른 실시 예에 있어서, 전송기는 하나 이상의 객체들과 관련되고 매핑 데이터 또는 센서 데이터로서 저장될 수 있는 객체 검출 데이터를, 객체가 전력파들의 수신으로부터 배제됨을 나타내는 태깅 정보와 비교한다. 실시 예에 있어서, 소정 객체가 전력파들의 수신으로부터 배제됨을 나타내는 태깅 정보는, 이전에, 무선 전력 충전 시스템과 연관된 소프트웨어 애플리케이션을 실행하는 스마트폰 또는 워크스테이션 컴퓨터와 같은, 사용자 디바이스에 의해 전송기에 전송되었다. 다른 실시 예에 있어서, 전력파들의 수신으로부터 배제될 객체에 관련된 태깅 정보는, 예를 들어, 감지 객체 및/또는 수신기들과 같은 객체에 대한 전송 필드를 스캐닝하는 동안, 하나 이상의 센서들에 의해 전송기에 제공되었다. 추가적인 실시 예에 있어서, 하나 이상의 센서들은 전송 필드내의 여러 지역에서의 센서들의 감도의 측정치를 획득하고, 감도 측정치를 전송기에 통신한다. 센서들이 낮은 센서 감도 측정치를 가진 전송 필드내의 지역들은 센서 프로세서 또는 전송기 프로세서에 의해 전력파들의 수신으로부터 배제되도록 태깅된다.
다음 단계(607)에서, 전력파들을 전송하기 위한 전력 레벨을 판정한 후, 전송기는 이전 단계(605) 동안에 이루어진 판정에 기초하여, 안테나를 보정하고 전력파들을 전송한다. 그 판정이 불안전하거나 금지된 상황을 검출하지 못하는 환경에 있어서, 단계(607)에서 전송된 전력파들은 이전 단계(605)에서 초기에 계산되었던 파형 특성(예를 들어, 전력 레벨들)을 가질 수 있다. 다른 한편, 그 판정이 불안전하거나 금지된 상황을 검출하는 환경에 있어서, 단계(607)에서 전송된 전력파들이 전송 종료될 수 있고, 또는 그들은 단계(601)에서 계산된 전력파들로부터 필요에 따라 조절되는, 갱신된 파형 특성들을 가질 수 있다. 여러 실시 예들에 있어서, 불안전하거나 금지된 상황은 사전 결정된 위치(예를 들어, 에너지 포켓에 대한 위치)에 생물체 또는 감지 객체가 근접(예를 들어, 접촉, 인접, 근처)함을 나타내는 생물체 또는 감지 객체의 위치에 관련된 정보이거나, 전력파들의 수신으로부터 배제될 객체와 관련된 태깅 정보에 대응하는 객체 검출 데이터일 수 있다.
단계(607)의 실시 예에 있어서, 단계(605)에서의 판정이 불안전하거나 금지된 상황을 식별하면, 전송기는 사전 결정된 위치에서의 전력파들의 전력 레벨을 줄인다. 다른 실시 예에 있어서, 단계(605)에서의 판정이 불안전하거나 금지된 상황을 식별하면, 전송기는 사전 결정된 위치로의 전력파들의 전송을 종료한다. 추가적인 실시 예에 있어서, 단계(605)에서의 판정이 불안전하거나 금지된 상황을 식별하면, 전송기는 사전 결정된 위치에서 전력파들에 의해 제공되는 에너지 량을 약화시키도록 전력파들의 특성을 조절한다. 또 다른 실시 예에 있어서, 단계(605)에서의 판정이 전송 필드내의 특정 위치에서 불안전하거나 금지된 상황을 식별하면, 전송기는 특정 위치 주변의 전력파들을 재지향시키기 위해, 전력파들의 특성을 조절하거나 전송기의 안테나 어레이들을 조절할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전송기와 연관된 센서로부터 수신한 센서 데이터에 기초하여, 전송기가 단계(605)에서 불안전하거나 금지된 상황을 식별하면, 전송기는 경고를 활성화시킨다.
현재 단계(607)에서 전송된 초기에 계산되거나 조절된 전력파들은 수신기의 안테나에 의해 인터셉트(intercept)되거나 수신될 수 있는, 궁극적으로는 에너지 포켓을 형성하는, 보강 간섭 패턴들로 수렴하는 RF 파들일 수 있다. 수신기는 RF파를 정류하여, 정류된 RF파를 전자 디바이스를 충전하거나 전자 디바이스에 전력을 제공하는데 이용될 상수 DC 전압으로 전환한다.
B. 계속적인 전력 충전에 있어서 전력파의 적응적 조절
도 7에는 무선 전력 시스템의 전송기에 의한 전력파들의 계속적인 전송동안 생물체 및 다른 감지 객체를 보호하는 무선 전력 전송을 위한 예시적인 방법(700)의 단계들이 도시된다. 무선 전력 시스템의 전송기들은, 생물체 또는 감지 객체가 하나 이상의 에너지 포켓들, 전력파들 및/또는 전송기에 근접한지를 검출하는 센서들을 구비한다. 이러한 환경에 있어서, 센서에 의해 생성된 센서 데이터는, 다수의 추가적이거나 대안적인 동작들 중에서, 전송기가 전력파들의 전력 레벨을 줄이거나 종료시킬 수 있게 한다.
제 1 단계(701)에서, 전송기는 사전 결정된 위치로 전력파들을 전송한다. 상술한 바와 같이, 이 단계(701)에서 전송된 전력파들은 3차원 보강 간섭 패턴으로 수렴하여, 결과적으로는 사전 결정된 위치에 하나 이상의 에너지 포켓들을 형성한다. 사전 결정된 위치는, 전력파들을 전송하기 위한 전송 필드내의 장소를 판정하는데 이용되는, 예를 들어, 센서 데이터 또는 히트-맵 데이터와 같은 매핑 데이터내에 포함될 수 있다. 일부 구현에 있어서, 사전 결정된 위치를 포함하는 매핑 데이터는 전송기의 내부 또는 외부에 있는 매핑 메모리내에 저장될 수 있다. 일부 구현에 있어서, 매핑 데이터는 전송기 프로세서 또는 센서 프로세서에 의해 실시간으로 또는 거의 실시간으로 생성될 수 있다. 또한, 일부 구현에 있어서, 사전 결정된 위치를 포함하는 매핑 데이터는 무선 충전 시스템과 연관된 소프트웨어 애플리케이션을 통해, 사용자 디바이스로부터 제공될 수 있다.
단계(701)의 일부 실시 예에 있어서, 전송기는 사전 결정된 위치에 에너지 포켓을 형성하도록 전송 필드에 수렴하는 전력파들 및 제 1 에너지 포켓에 대한 사전 결정된 위치로부터 떨어져 있는, 전송 필드내의 제 2 위치에 제 2 에너지 포켓을 형성하도록 수렴하는 전력파들을 전송한다. 즉, 일부 경우에, 전력파들은, 사전 결정된 위치에 생성된 제 1 에너지 포켓에 추가하여, 하나 이상의 제 2 에너지 포켓의 형성을 유발하는, 전력파들의 사이드 로브의 생성으로 결과한다. 일부 구현에 있어서, 제 1 에너지 포켓에 대한 사전 결정된 위치와 제 2 에너지 포켓을 가지는 제 2 위치는, 전송기에 대한 포켓 형성 위치를 추적하는, 매핑 데이터(예를 들어, 센서 데이터, 히트-맵 데이터)에 포함될 수 있다. 파형 생성 및 전송 기술이 사이드 로브의 형성을 회피하거나 줄이기 위해 채용될 수 있지만, 예시적인 방법(700)과 같은, 본 명세서에 개시된 무선 전력 전송의 여러 실시 예들은, 다른 유형의 제 2 에너지 포켓이 전송 필드에 존재할 때, 생물체 또는 감지 객체를 지능적으로 보호할 수 있다.
다음 단계(703)에서, 하나 이상의 센서들은 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 원시 센서 데이터(raw sensor data) 또는 프로세싱된 센서 데이터(processed sensor data)를 획득하여, 전송기에 원시 또는 프로세싱된 센서 데이터를 통신한다. 실시 예에 있어서, 센서들은 생물체 또는 감지 객체에 관한 위치 관련 정보를 획득 및 통신할 수 있다. 실시 예에 있어서, 하나 이상의 센서들은 생물체 또는 감지 객체의, 적어도 하나의 비-위치 속성(non-location attribute) 및 위치-관련 정보를 획득하여 전송기에 통신할 수 있다. 실시 예에 있어서, 생물체 또는 감지 객체의 적어도 하나의 비-위치 속성은 초전기성 센서 응답, 광학 센서 응답, 초음파 센서 응답 및 밀리미터 센서 응답 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 제 1 센서는 전송기상의 제 1 위치에 배치되고, 제 2 센서는 제 1 위치로부터 이격된 전송기상의 제 2 위치에 배치된다. 제 1 및 제 2 센서들은 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 입체 데이터를 획득한다.
실시 예에 있어서, 제 1 센서는 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 제 1 유형의 데이터를 제공하고, 제 2 센서는 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 제 2 유형의 데이터를 제공한다. 혼합된 센서 유형들의 이용은 통상적으로 목표 판별성을 개선한다. 실시 예에 있어서, 제 1 유형의 데이터와 제 2 유형의 데이터 중 적어도 하나는 생물체 또는 감지 객체의 3차원 공간내의 위치를 나타낸다.
실시 예에 있어서, 하나 이상의 센서들은 몸체 온도 데이터, 적외선 거리 측정기 데이터, 움직임 데이터, 행동 인식 데이터, 실루엣 데이터, 제스처 데이터, 심박동수 데이터, 휴대형 디바이스 데이터 및 착용 가능 디바이스 데이터 중 하나 이상을 포함하는, 인간-인식 인에이블형 센서 데이터를 획득하여 전송기에 통신한다. 추가적으로 또는 대안적으로 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 센서 데이터를 획득하는 하나 이상의 센서들은 수동 센서, 능동 센서 및 스마트 센서 중 하나 이상을 구비할 수 있다. 센서들은 적외선 센서, 초전기성 센서, 초음파 센서, 레이저 센서, 광학 센서, 도플러 센서, 가속도계, 마이크로파 센서, 밀리미터 센서, 공진 LC 센서 및 RF 정재파 센서 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다음 단계(705)에서, 전송기는 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 센서에 의해 생성된 원시 또는 프로세싱된 센서 데이터에 의해 표시되는, 생물체 또는 감지 객체에 대응하는 위치-관련 정보를 구비하는 센서 데이터를, 센서 또는 매핑 메모리로부터 획득한다. 예시로서, 하나 이상의 센서들은 생물체 또는 감지 객체의 존재를 식별하는 원시 센서 데이터를 획득하고, 원시 센서 데이터를 프로세싱하고, 하나 이상의 센서들 또는 전송기들로부터의 생물체 또는 감지 객체의 거리를 나타내는 정보를 포함하는 센서 데이터를 생성한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 제 1 센서는 전송기 상의 제 1 위치에 배치되고, 제 2 센서는 제 1 위치와 이격된 전송기 상의 제 2 위치에 배치된다. 단계(705)에서, 전송기는 전송기상의 이격된 위치들에 배치된 제 1 및 제 2 센서에 의해 획득되는 데이터에 기초하여, 생물체 또는 감지 객체에 관련된 입체 위치 데이터를 획득한다. 실시 예에 있어서, 단계(705)에 있어서, 전송기는 전력파들에 대한 사전 결정된 위치 또는 전력파들의 전송을 피해야 하는 전송 필드내의 다른 위치에 대한 생물체 또는 감지 객체의 근접성을 판정하기 위해, 입체 센서 데이터와 같은, 다른 정보와 거리 정보를 조합한다.
추가적인 실시 예에 있어서, 하나 이상의 센서들은 원시 센서 데이터를 획득하거나, 다른 시점에서의 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 일련의 데이터에 기초하여, 전송 필드내의 생물체 또는 감지 객체의 변위 또는 움직임을 나타내는 정보를 포함하는 프로세싱된 센서 데이터를 생성한다. 단계(705)에서, 전송기는 사전 결정된 위치에 대한 생물체 또는 감지 객체의 이동을 감지하기 위해 이 움직임 정보를 이용한다.
일부 실시 예에 있어서, 단계(705)에서, 하나 이상의 센서들, 전송기, 또는 둘 모두는 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 센서 데이터를 필터링하거나, 긍정 오류들(false positives)(즉, 생물체 또는 감지 객체의 존재의 거짓 표시)을 제거하거나 최소화한다. 이 필터는 생물체 또는 감지 객체의 위치에 관한 정보를 필요에 따라 쿼리하고/하거나, 변경하고/하거나, 제거할 수 있다. 예시로서, 초전기성 센서의 센서 프로세서는 전송기의 전송 필드내에 검출된 외적 히트 소스(extraeous heat source)와 연관된 초전기성 센서 데이터에 필터링 기법을 적용할 수 있다. 본 예시에서, 필터링은 생물체 또는 감지 객체를 나타내는 센서 데이터로부터 외적 히트 소스에 대응하는 데이터 포인트(data point)를 배제할 수 있다.
다음 단계(707)에서, 전송기는 매핑 데이터 또는 센서 데이터에서 식별된 생물체 또는 감지 객체와 연관된 위치 데이터에 기초하여, 전력파들의 특성을 조절할지 여부를 판정한다. 전송기는 이전 단계(705)에서 획득한, 생물체 또는 감지 객체에 대한 위치 데이터와, 사전 결정된 위치와 연관된 평면 좌표(예를 들어, 1차원 좌표, 2차원 좌표, 3차원 좌표, 극좌표)를 비교하는데, 사전 결정된 위치에 대한 좌표는 무선 충전 시스템 또는 전송기의 매핑 메모리에 저장될 수 있다. 실시 예에 있어서, 전송기는, 이전 단계(701)에서 계산되었던 전력 레벨일 수 있는, 사전 결정된 위치에 전력파들에 의해 생성된 전력 레벨들(예를 들어, 전력 밀도(W/m2) 및/또는 전기 필드 레벨들(V/m))을 생물체 또는 감지 객체에 대한 하나 이상의 최대 허용 가능 전력 레벨과 비교한다.
일부 구현에 있어서, 단계(707)에서, 전송기는, 생물체 또는 감지 객체와 연관된 센서 데이터내의 위치 데이터를 이용하여, 전력파들을 조절할지의 여부의 판정에 안전한 기술들을 적용할 수 있다. 하나의 안전한 기술은, 최대 허용 가능 전력 레벨 또는 EMF 노출에 대한 규제 한도 또는 다른 한도를 벗어나는 오차 마진(예를 들어, 10%-20%의 마진)을 포함하여, 생물체 또는 감지 객체가 그 전력 레벨 한도 또는 그 한도 근처에 노출되지 않도록 보장하는 것이다. 두번째 안전 기술은 전력파들의 특성들을 조절할지 및 어떻게 조절할지의 다단계 판정을 수반한다. 예를 들어, 제 1 단계에서, 센서에 의해 생성된 위치 데이터는 에너지 포켓의 위치로 향하는 생물체 또는 감지 객체의 이동을 나타낼 수 있으며, 이는 전력파들의 전력 레벨을 줄이도록 하는 판정(즉, 생물체 또는 감지 객체가 에너지 포켓으로 진입함을 예상)으로 결과한다. 제 2 단계에서, 그 위치 데이터는 에너지 포켓의 위치로의 생물체 또는 감지 객체의 도착을 나타낼 수 있으며, 이것은 전력파들을 종료시키도록 하는 판정으로 결과한다.
다음 단계(709)에서, 전송기가 이전 단계(707)에서 생물체 또는 감지 객체와 연관된 센서 데이터내의 위치 데이터에 기초하여 전력파를 조절하도록 판정하는 경우, 전송기는 하나 이상의 동작을 실행한다. 일부 경우에, 전송기가 이전 단계(707)에서 전력파들을 조절하도록 판정하는 경우, 전송기는 사전 결정된 위치에서의 전력파들의 전력 레벨을 줄인다. 일부 경우에, 전송기가 이전 단계(707)에서 전력파들을 조절하거나 종료시키도록 판정하는 경우, 사전 결정된 위치로의 전력파들의 전송을 종료시킨다. 일부 경우에, 전송기가 이전 단계(707)에서 전력파들을 조절하도록 판정하면, 전송기는 사전 결정된 위치에서의 전력파들의 에너지 량을 약화시킨다. 일부 실시 예에 있어서, 전송기가 이전 단계(707)에서 전력파들을 조절하도록 판정하면, 전송기는 생물체 또는 감지 객체 근처의 전력파들의 전송을 재지향시킨다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전송기가 이전 단계(707)에서 전력파들을 조절하도록 판정하면, 전송기는 전송기 또는 무선 충전 시스템의 경보를 활성화시킨다.
C. 회피 객체 태깅
도 8에는 전송기에 의한 전력파들의 계속적인 전송동안, 전력 전송에 대한 장애물과 같은 무생물 객체일 수 있는 하나 이상의 객체를 검출함에 의해 센서가 객체 검출 데이터를 획득하는 무선 전력 전송을 위한 방법이 도시된다. 전송기는 전력파들의 수신으로부터 배제되는 엔티티들과 관련된 식별 정보와 객체 검출 데이터를 비교하고, 그 비교에 기초하여, 전력파들의 전송을 조절할지의 여부를 판정한다.
단계(801)에서, 전송기는 사전 결정된 위치로 전력파들을 전송한다. 실시 예에 있어서, 이 단계에서 전송된 전력파들은 3차원 패턴으로 수렴하여 사전 결정된 위치에 하나 이상의 에너지 포켓을 형성한다.
단계(803)에서, 적어도 하나의 센서는 하나 이상의 객체의 존재를 나타내는 객체 검출 데이터를 획득하여 전송기에 통신한다. 실시 예에 있어서, 객체 검출 데이터는 하나 이상의 객체들에 대한 위치 관련 정보를 포함한다. 실시 예에 있어서, 객체 검출 데이터는 하나 이상의 객체에 대한 적어도 하나의 비-위치 속성과 하나 이상의 객체에 대한 위치 관련 정보를 구비한다. 실시 예에 있어서, 적어도 하나의 센서는 수동 센서, 능동 센서 및 스마트 센서 중 하나 이상을 포함한다. 실시 예에 있어서, 적어도 하나의 센서는, 적외선 센서, 초전기성 센서, 초음파 센서, 레이저 센서, 광학 센서, 도플러 센서, 가속도계, 마이크로파 센서, 밀리미터 센서, 공진 LC 센서 RF 정재파 센서 중 하나 이상을 포함한다.
단계(805)에서, 전송기는 전력파의 수신으로부터 배제될 엔티티와 관련된 식별 정보와 객체 검출 데이터를 비교함에 의해 전력파들의 전송을 조절할지의 여부를 판정한다. 실시 예에 있어서, 전력파의 수신으로부터 배제될 객체에 대한 식별 정보는 전송기의 데이터베이스내에 저장을 위한 전송기에 사용자에 의해 이전에 통신되었다. 식별 정보는 전력파들의 수신으로부터 배제될 객체의 위치에 관한 정보를 포함하며, 전력파들의 수신으로부터 배제될 객체에 관한 비-위치 정보를 포함할 수 있다. 사용자는 전송기와 통신하는 컴퓨터 디바이스상의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(예를 들어, 표준 웹 브라우저)를 이용하여 식별 정보를 제공할 수 있다. 컴퓨터 디바이스는, 예를 들어, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 테이블렛, PDA, 스마트폰 및/또는 디지털 데이터를 수신, 프로세싱 및/또는 전송하는 다른 유형의 프로세서 제어형 디바이스일 수 있다. 컴퓨터 디바이스는 전송기와 통신하기 위해 애플리케이션 스토어(store)로부터 그래픽 사용자 인터페이스를 다운로드(download)하도록 구성될 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 전력파들의 수신으로부터 배제될 객체에 대한 식별 정보는 식별 정보를 검출하기 위해 무선 전력 전송에 대한 전송 필드의 스캐닝을 통해 적어도 하나의 센서에 의해 전송기로 제공된다.
실시 예에 있어서, 전력파들의 수신으로부터 배제될 엔티티에 대한 식별 정보는 그 엔티티를 포함하는 공간 영역의 1차원 좌표, 그 엔티티를 포함하는 공간 영역의 2차원 좌표, 또는 그 엔티티를 포함하는 공간 영역의 3차원 좌표를 구비한다.
실시 예에 있어서, 객체 검출 데이터는 하나 이상의 객체의 적어도 하나의 비-위치 속성 및 하나 이상의 객체에 대한 위치 관련 정보를 구비한다. 실시 예에 있어서, 적어도 하나의 비-위치 속성은 초전기성 센서 응답들, 광학 센서 응답들, 초음파 센서 응답들, 지명된 디바이스의 밀리미터 센서 응답들, 하나 이상의 객체들의 전력 센서 응답들 중 하나 이상을 포함한다.
실시 예에 있어서, 적어도 하나의 센서는 여러 공간 영역에서 센서의 감도 측정치를 획득하고, 이 감도 측정치를 전송기에 통신한다. 센서의 낮은 감도 측정치를 가진 공간 영역은 전력파들의 수신으로부터 배제되도록 전송기에 의해 태깅된다. 이 동적 스캐닝 방법은 센서가 무선 전력 전송 시스템의 불안전하거나 금지된 상황들을 검출하는 것이 차단되거나 검출할 수 없는 공간 영역에 전력파들의 전송을 피한다.
실시 예에 있어서, 객체 검출 데이터는 하나 이상의 객체들에 대한 위치 관련 정보를 포함하며, 식별 정보는 전력파들의 수신으로부터 배제될 엔티티의 좌표들을 포함한다. 전력파들의 전송을 조절할지의 여부를 판정하는데 있어서, 전송기는, 하나 이상의 객체가 전력파들의 수신으로부터 배제될 엔티티의 좌표들에 근접함을 위치 관련 정보가 나타내는지를 판정한다.
단계(807)에서, 전송기가 단계(805)에서 전력파들의 전송을 조절하도록 판정하면, 전송기는 전력 레벨을 감소시키거나, 전력파들의 전송을 종료하거나, 전력파들을 재 지향시킨다. 실시 예에 있어서, 전송기가 단계(805)에서 전력파들의 전송을 조절하도록 판정하면, 전송기는 사전 결정된 위치에서의 전력파들의 전력 레벨을 감소시킨다. 다른 실시 예에 있어서, 전송기가 단계(805)에서 전력파들의 전송을 조절하도록 판정하면, 전송기는 사전 결정된 위치로의 전력파들의 전송을 종료시킨다. 추가적인 실시 예에 있어서, 전송기가 단계(805)에서 전력파들의 전송을 조절하도록 판정하면, 전송기는 사전 결정된 위치에서의 전력파들의 에너지를 약화시킨다. 또 다른 실시 예에 있어서, 전송기가 단계(805)에서 전력파들의 전송을 조절하도록 판정하면, 전송기는 전력파들을 재지향시킨다. 또한, 전송기가 단계(805)에서 전력파들의 전송을 조정하도록 판정하면, 전송기는 경보를 활성화시킨다.
D. 센서로 수신기들을 식별
이전에 설명한 바와 같이, 일부 구현에 있어서, 센서들은 전송기로부터 전력파들을 수신해야 하는 전송 필드내의 수신기를 식별하도록 구성될 수 있다. 그러한 구현에 있어서, 전송기는 수신기를 식별하기 위해 전송기에 의해 전형적으로 이용되는 통신 구성 요소에 대한 대안 또는 보충으로서 전송 필드내의 수신기에 대한 매핑 데이터를 수집할 수 있다. 예시로서, 수신기를 수신하는 이러한 대안 또는 추가적인 해법은, 수신기 및/또는 전송기가 통신 구성 요소에 대한 액세스를 가지지 않을 때, 전송기에 의해 구현될 수 있다.
도 9에는 무선 전력 시스템으로부터 전력을 수신하도록 선택된 전기 디바이스에 전력을 제공하거나 충전하는 무선 전력 전송을 위한 방법이 도시된다. 예를 들어, 도 9의 방법은 실시간으로 또는 거의 실시간으로 데이터를 교환하기 위해 전송기에 통신 신호들을 전송하는 통신 구성 요소를 포함하지 않는, 경보 클럭 또는 연기 경보와 같은 전기 디바이스에 무선 전력을 전송할 수 있다. 이 방법에 있어서, 센서들은 전기 디바이스들을 검출하고, 전송기에 장치 검출 데이터를 통신한다. 전송기는 하나 이상의 지명 디바이스에 대한 식별 정보를 포함하는 전송기의 데이터 베이스를 참조하여 장치 검출 데이터가 전송기로부터 전력을 수신하도록 선택된 그러한 지명 디바이스에 대응하는지를 판정한다. 이 판정에 기초하여, 전송기는 무선 전력 전송을 수신하도록 선택되는 지명 디바이스에 대응하는 임의 검출된 전기 디바이스의 위치에 하나 이상의 에너지 포켓을 형성하도록 수렴하는 전력파들을 전송할 수 있다.
단계(901)에서, 적어도 하나의 센서는 전기 장치의 존재를 나타내는 장치 검출 데이터를 획득한다. 실시 예에 있어서, 장치 검출 데이터는 전기 장치의 위치에 대한 정보를 포함한다. 다른 실시 예에 있어서, 그 장치 검출 데이터는 전기 장치의 적어도 하나의 비-위치 속성과, 그 전기 장치의 위치에 대한 정보를 포함한다. 실시 에에 있어서, 적어도 하나의 센서는, 다른 센서 기술들 중, 초전기성 센서들, 광학 센서들, 초음파 센서들, 밀리미터 센서들 및 전력 센서들 중 하나 이상을 포함한다.
단계(903)에서, 전송기는, 단계(901)에서 획득한 장치 검출 데이터가 전송기로부터 전력을 수신하도록 선택된 지명 디바이스에 대응하는지를 판정한다. 실시 예에 있어서, 전송기로부터 전력을 수신하도록 선택된 하나 이상의 지명 디바이스에 대한 식별 정보는 전송기의 데이터베이스내에 저장하기 위해 사용자에 의해 전송기로 이전에 통신되었다. 식별 정보는 하나 이상의 지명 디바이스의 위치에 관한 정보를 포함할 수 있으며, 지명 디바이스에 관한 비-위치 정보를 포함할 수 있다. 사용자는 전송기와 통신하는 컴퓨터 디바이스상의 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(예를 들어, 표준 웹 브라우저)를 이용하여 식별 정보를 제공한다. 컴퓨터 디바이스는, 예를 들어, 데스크탑 컴퓨터, 랩탑 컴퓨터, 테이블렛, PDA, 스마트폰 및/또는 디지털 데이터를 수신, 프로세싱 및/또는 전송할 수 있는 다른 유형의 프로세서 제어형 디바이스일 수 있다. 컴퓨터 디바이스는 전송기와 통신하기 위해 애플리케이션 스토어로부터 그래픽 사용자 인터페이스를 다운로드하도록 구성될 수 있다.
실시 예에 있어서, 장치 검출 데이터는 전기 장치의 위치에 대한 정보를 포함하며, 전송기는 이 정보를, 이전에 저장된, 지명 디바이스를 포함하는 공간 영역내의 1차원 좌표, 지명 디바이스를 포함하는 공간 영역내의 2차원 좌표, 또는 지명 디바이스를 포함하는 공간 영역내의 3차원 좌표와 비교한다. 예시에 있어서, 전송기는 전송 필드내의 좌표들에서 전기 장치(예를 들어, 벽시계)의 위치를 나타내는 장치 검출 데이터와, 전송기에 결합된 데이터베이스내의 이전에 저장된 데이터 기록을 비교하는데, 데이터 기록은 전송기로부터 전력을 수신하도록 선택된 지명 디바이스에 대한 데이터를 포함한다. 전기 장치의 위치와 이전에 저장된 전송 필드 좌표간의 대응성에 기초하여, 전송기는, 전기 장치가 벽시계에 대응하며, 따라서 벽시계는 특정 좌표에서 전송기로부터 전력파들을 수신해야 한다고 판정한다.
실시 예에 있어서, 장치 검출 데이터는 전기 장치의 적어도 하나의 비-위치 속성과 전기 장치의 위치에 대한 정보를 포함한다. 실시 예에 있어서, 적어도 하나의 비-위치 속성은 초전기성 센서 응답들, 광학 센서 응답들, 초음파 센서 응답들, 지명 디바이스의 밀리미터 센서 응답들 및 지명 디바이스의 전력 센서 응답들 중 하나 이상을 포함한다. 비-위치 속성의 예시에 있어서, 장치 검출 데이터는 RFID 태그와 같은 식별자를 포함하며, 전송기는 이 식별자를 이전에 전송기에 저장된 지명 디바이스의 고유 식별자와 비교한다. 장치 검출 데이터의 식별자와, 지명 디바이스의 이전에 저장된 고유 식별자간의 대응성에 기초하여, 전송기는, 전기 장치가 지명 디바이스에 대응함을 판정한다. 전송기는 이 예시에서 전기 장치에 전력을 전송하도록 하는 판정을 할 수 있는데, 이것은 전기 장치가 전송기 데이터베이스내에 이전에 저장된, 지명 다바이스의 위치와는 다른 위치로 이동했을 경우에도 그러하다.
실시 예에 있어서, 장치 검출 데이터는 전기 장치의 위치에 정보를 포함하며, 판정 단계(903)를 실행하는 것에 추가하여, 전송기는, 장래의 참조를 위해, 전기 장치의 위치에 대응하는 매핑 정보를 저장한다. 실시 예에 있어서, 장치 검출 데이터는 전기 장치의 위치에 대한 정보를 포함하며, 판정 단계(903)를 실행하는 것에 추가하여, 전송기는 전기 장치의 위치에 대응하는, 이전에 저장된 매핑 정보를 갱신한다.
단계(903)의 실시 예에 있어서, 장치 검출 데이터가 지명 디바이스에 대응하는지를 판정하는데 있어서, 전송기는 지명 디바이스의 하나 이상의 전력 사용의 레벨, 지명 디바이스의 전력 사용의 기간, 지명 디바이스의 전력 스케줄, 지명 디바이스의 인증 자격 중 하나 이상을 포함하는, 지명 디바이스에 대한 식별 및 속성 정보를 추가로 판정한다.
단계(905)에서, 장치 검출 데이터가 전송기로부터 전력을 수신하도록 선택된 지명 디바이스에 대응하면, 전송기는 전기 장치에 의한 수신을 위한 전력파들을 전송한다. 전송기 지명 디바이스에 대한 식별 및 속성 정보를 판정하는 실시 예에 있어서, 그 식별 및 속성 정보는, 전송기가 전기 장치에 의한 수신을 위한 전력파들을 전송할지의 여부 또는 전송하는 때를 제어한다. 식별 및 속성 정보는, 예를 들어, 지명 디바이스의 전력 사용, 지명 디바이스의 전력 사용 기간, 지명 디바이스의 전력 스케줄 및 지명 디바이스의 인증 자격을 포함한다.
단계(907)에서, 전기 장치가 수신기에 접속된 경우, 수신기는 그 전력파들을 인터셉트하여, 전기 장치를 충전하거나 그에 전력을 제공하도록 전환한다. 전력파가 RF 파의 보강 간섭 패턴 형태의 하나 이상의 에너지 포켓을 형성하는 RF파이고, 수신기는 결과하는 에너지 포켓으로부터 에너지를 수집하는 예시에 있어서, 수신기는 에너지 포켓을 생성하는 RF 파로부터 에너지를 정류하고, 정류된 RF파를 전기 장치를 충전하거나 그에 전력을 제공할 수 있는 상수 DC 전압으로 전환한다.
E. 예시적인 실시 예
무선 전력 전송기("전송기")의 센서 서브시스템의 이하의 예시적인 실시 예에 있어서, 전송기는 2가지 유형의 센서들, 즉, 1차 센서 및 2차 센서를 구비할 수 있다. 1차 센서는 적외선 또는 열적 센서를 포함할 수 있는, 전송 필드내에 배치된 객체(예를 들어, 생물체)에 대한 온도 및 히트 정보에 관한 센서 데이터를 포획하고 생성할 수 있는 임의 센서 기술을 구현할 수 있다. 2차 센서는 초음파 센서와 같이, 대안적인 센서 기술을 이용하여 전송기에 근접하거나/하고 그와 어느 정도의 거리에 있는 객체를 측정하는 것을 목적으로 하는 센서 기술로 동작할 수 있다. 일부 구현에 있어서, "1차" 및 "2차" 센서에 대한 참조가 이들 센서에 의해 생성된 정보의 우선 순위 레벨을 항상 나타내는 것은 아님을 알아야 한다.
이 예시에 계속하여, 1차 열적 센서 및 2차 거리 센서는 각 센서와 연관된 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)에게 직접 아날로그 데이터(즉, 원시 센서 데이터)를 보고한다. ASIC의 동작들은, ASCI를 제어하도록 구성된 마이크로제어기 또는 프로세서일 수 있는, 센서 프로세서에 의해 제어될 수 있다. 예시로서, 원시 센서 데이터를 수신한 후, 각 ASIC는 프로세싱된 센서 데이터를 디지털화하고, 프로세싱하고, 각 프로세서에 통신할 수 있다. ASIC 및/또는 센서 프로세서는 센서 어셈블리내로 집적화되고, 일부 물리적 또는 기계적 거리만큼 센서들로부터 이격될 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, ASIC 및/또는 센서 프로세서는 SPI(Serial-Peripheral-Interface) 및/또는 I2C 시리얼 디지털 통신 인터페이스를 이용하여 데이터 및 명령을 통신할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 센서 프로세서 및/또는 1차 및 2차 센서 어셈블리는, 특정 기계적 요건에 의거하여, 단일 집적 회로 보드("센서 PCB")내로 집적화되거나 이격될 수 있으며, 다른 시스템 애플리케이션이 필요하다. 이 예시에 있어서, 센서는 센서 프로세서 및 ASIC를 가진 단일 PCB를 구비한다.
동작에 있어서, 센서 프로세서는 하나 이상의 전송기들과, 프로세싱된 센서 데이터를 통신할 것이다. 예를 들어, 프로세서는 SPI를 이용하여, 주 전송기의 CCU(Command-and-Control-Unit)에 센서 데이터를 전송한다. 일부 구현에 있어서, 센서 PCB와 CCU간 통신은 시스템의 안전하고 효과적인 동작을 최적화하기 위해 요구될 때에만 실행될 수 있지만, 최적 리소스(예를 들어, 전력, 메모리, 프로세싱) 효율을 유지한다.
ⅰ. 예시적인 보정 동작
제 1 시간 샘플(예를 들어, 시간 = 0(T0))에서, 시스템은 제 1 시간 동안 또는 메모리가 퍼징(purging)된 후 전력 제공받거나 초기화된다. 구성 요소가 낮은 레벨의 전력에서 작동하는지 판정하기 위한 자기-검사(self-test)가 실행된다. 네트워크 접속성 및 (인터넷 접속이 발견된다는 가정하에) 소프트웨어 갱신을 체크하는 2차 검사가 실행된다. 모든 시스템이 작동하고 펌웨어가 최신형이라고 가정하면, 센서 PCB는 2초 미만에서 완료될 자기-보정을 실행할 것이다. 센서 PCB는, 네트워크 접속성 없이도, 완전 가동하며, 보정을 완료할 수 있다. 네트워크 접속성이 안전하고 효과적인 동작을 위한 전조(precursor)는 아닐 것이다.
일부 구현에 있어서, 자기-보정은 스타트업(startup)시 및 후속적으로, 여러 기준들이 동시에 충족될 때, 개시된다. 예시로서, 열적 기반 기술에서 동작하는 1차 센서의 경우, 그 센서는 시야(field of view)내에 열적 관심 객체(thermal object of interest: TOoI)가 전혀 존재하지 않는지를 판정하고, 전송 필드내에 전력 수신기가 전혀 존재하지 않음을 판정할 것이며, 전력 수신기의 존재는 CCU를 통해 검출된다. 이 예시적인 실시 예의 제 2 센서의 경우, 스타트업 기준은, 자기-보정을 실행하는데 필요한 최소량의 시간동안 전송 필드내에 열적 관심 객체가 존재하지도 않고 검출되는 이동도 없이, 전송기가 정적일 것을 요구한다.
다음, 1차 센서 자기-보정 프로세스 및 이득 제어는, 전송 필드내에서 열적 관심 객체인 것으로 판정되었을 수 있는 것이 전혀 검출되지 않을 때, 시작된다. 다시 말해, 센서는 전송 필드를 자유롭게 로밍(roaming)하는 애완 동물 및 임의 연령대의 사람을 포함하는(이에 국한되지 않음) 생물체의 존재와 매칭될 가능성이 있는 열적 및/또는 형상 프로파일을 가진 임의 객체를 검출해서는 안된다. 그 다음, 1차 센서는 구현된 기술에 따라, 자기-보정 프로세서를 실행할 수 있다.
1차 센서의 자기-보정의 예시적인 방법에 있어서, 1차 센서는 동작에 있어서 잠깐동안 센서의 열적 카메라 센서에 대한 입력 또는 렌즈를 커버하는 등온 셔터(isothermal shutter)를 이용하여 자기 보정할 수 있다. 이전에 보정된 독립적인 온도 센서(예를 들어, NTC 또는 PCT 서미스터(thermistor), 2 또는 4-컨택 RTD, 열전쌍(thermocouple) 또는 다른 정확한 온도 감지 디바이스)는 1차 센서 어셈블리와 함께 집적화되어, 렌즈 또는 입력 셔터 디바이스와 등온에 가능한 가깝게 된다. 등온 셔터가 1차 센서 입력을 억제하는 동안, 열적 카메라의 전체 화소 어레이 및 외부 온도 감지 디바이스가 판독된다. 각 열적 화소의 아날로그 센서 값은 분석되어 외부 (셔터-등온) 온도 감지 디바이스의 온도 판독값에 할당(보정)된다. 이러한 아날로그-디지털 열적-자동-보정은 1차 센서 ASIC의 기능이며, 센서 프로세서/제어기로부터의 외부 입력 또는 상호 작용을 요구하거나 요구하지 않을 수 있다. 셔터가 다시 개방되면(1차 센서가 차단되지 않으면), 1차 센서의 열적 화소들의 대형 어레이내의 각 화소로부터의 판독값은 정확하고 절대적인 온도 판독값을 할당받을 것이다. 이 값들은 전송 필드내의 또는 룸/공간 근처의 임의 TOoI의 위치를 판정하기 위해 센서 프로세서에 의해 모든 후속하는 열적 어레이 집합(열적 프레임들)에서 분석될 것이다.
2차 센서의 보정은, 장면 이동 또는 TOoI가 1차 센서에 의해 검출되지 않는다면, 1차 센서 보정의 1초 이내에 또는 동시에 발생할 수 있다. 초음파 거리 및 다른 근접 센서의 동작은 룸 또는 공간내로 소수의 빠른 전송 펄스들을 전송하고, 룸내의 모든 객체들로부터 되반사를 수신하는 것이다. 전송 패턴은, 전형적으로, 1초의 1/1000 미만동안(<1ms) 발행되며, 그 반사는 (무선 전력 전송의 영역을 포함하는) 관심 영역의 깊이 범위, 감지 및 바운딩(bounding)을 감안하여, 수십 밀리초 동안에 감지된다. 이러한 상황하에서 각 2차 센서에 의해 수집된 반사들은 기준 프레임을 형성하거나 또는 장래의 2차 센서 수신 프레임이 측정될 배경 반사 패턴을 형성할 것이다.
ⅱ. 정상 동작:
1차 센서가 보정된 후, 열적 관심 객체(TOoI)와 같은 객체는 센서 프로세서에 의해 감지되고 식별될 수 있다. TOoI가 감지되면, 한쌍의 초음파 또는 근접 센서들은 표준 전송 펄스를 보내고, 반사 패턴을 다시 수신한다. 그 반사 패턴은 수학적(예를 들어, 삼각법) 센서 분석 및 프로세싱에 기반하여, TOoI에 대한 거리 및 각도를 제공한다. 그 수학식 및 반사 프로세싱은 전력 전송 필드내의 생물체(예를 들어, 인간, 동물)를 검출 및 추적하는데 이용되며, 일부 실시 예에 있어서, 1차 센서 동작 및 검출은 CCU없이 완벽하게 실행될 수 있다.
일부 경우에, CCU가 전력 수신기의 존재를 검출하면, CCU는 전송기로부터 지향성 각도(directional angle) 및 X,Y,Z 또는 X,Y에 있어서 생물체(TOoI)의 좌표를 요청하는데, 이것은 센서 PCB가 거의 즉시 보고할 것이다. 룸내의 임의 생물체(예를 들어, 최종 사용자)의 위치들 및/또는 임의 수신기의 위치를 알게 되면, 에너지 포켓을 생성하는데 이용되는 전력파들이 공간뿐만 아니라 전력 출력에서도 제어될 수 있는데, 그 이유는 CCU가 수신기 주변의 에너지 포켓으로 전송된 전력파들을 변조하고, 스케일링하고, 제어하기 위한 전력을 가져야 하기 때문이다. 바람직하게, 이 시스템은 최종 사용자로부터의 능동적인 상호 작용 또는 생각없이, 최대의 규정 준수 및 안전성과 동시에, 최적의 전력 전송을 가능하게 한다.
수신기는 생물 객체가 전송 필드내의 에너지 포켓의 주변 밖에 있음을 시스템이 검출할 때 에너지 포켓에 대한 최대 전력을 수신할 수 있다. 에너지 포켓이 생물 객체에 매우 가까우면, 전력 전송은 전력파들이 FCC 규정 준수 및 안전 사양내에 있도록 조절함에 의해 자동으로 스로틀(throttle)될 것이다.
무선 전력을 수신하는 수신기가 있지만, 전송 필드내에 검출되는 TOoI(즉, 생물체)가 없고, 임의 장애물이 (잠재적으로 전송기에 매우 근접하게) 시야를 가로질러 빠르게 이동하면, 센서 및 센서 프로세서는 전송기의 CCU에 인터럽트 신호를 전송하기에 충분히 빠르게 감지하고 응답함으로써, 수신기의 영역에 장애물이 없어지고 전력 전송이 재개될 수 있을 때까지 전력 전송을 즉시 및 순간적으로 디스에이블한다. 예를 들어, 전송기는, TOoI가 전송기에 아주 근접함을 검출하는 센서를 가질 수 있으며, 그에 의해, TOoI가 전송기와 수신기 사이의 전송 경로내에 더 이상 존재하지 않을 때까지 전송기는 전력 전송을 디스에이블한다. 또 다른 예시에 있어서, 전송기는 TOoI가 전송기에 아주 근접함을 검출하는 센서를 가질 수 있으며, 그에 의해 전송기는 TOoI가 전송기에 더 이상 근접하지 않을 때까지 전력 전송을 디스에이블한다.
Ⅳ. 전력파 생성 & 에너지 포켓 형성
무선 충전 시스템에 있어서, 전송기는, 예를 들어, 전력파들을 생성 및 전송하고, 전송 필드내의 위치에 에너지 포켓을 형성하고, 전송 필드의 상황들을 감시하고 필요한 곳에 널 공간을 생성하는 여러 구성 요소 및 회로들을 구비하거나, 그 구성 요소 및 회로에 연관된 디바이스이다. 전송기는, 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 포켓-형성 및/또는 널 스티어링(null steering)을 위한 전력파들을 생성 및 전송한다. 파라메타들은 하나 이상의 수신기들, 전송기 내부의 센서들 및/또는 전송기 외부의 센서로부터 수신한 데이터에 기초하여, 전송기에 명령을 제공하는 전송기 프로세서, 센서 프로세서 또는 다른 프로세서에 의해 판정될 수 있다. 시스템의 센서들과 관련하여, 내부 센서는 전송기 또는 수신기의 집적 구성 요소일 수 있음을 알아야 한다. 또한, 외부 센서는 전송기의 작업 영역내에 배치되어 시스템의 하나 이상의 전송기들과 유선 또는 무선 통신하는 센서일 수 있음을 알아야 한다.
전송기들은 구현된 특정 파형에 특정된 특정의 물리적 파형 특성들을 가진 전력파들을 무선으로 전송할 수 있다. 전력파들은 공간을 통해 전파될 수 있고 하나 이상의 전자 디바이스를 충전하기 위한 이용 가능 전기 에너지로 전환되는 임의 물리적 매체 형태로 전송기의 전송 필드내의 수신기로 전송될 수 있다. 예를 들어, 물리적 매체는 무선 주파수(RF)파, 적외선, 음향, 전자기 필드 및 초음파를 포함할 수 있다. 전력 전송 신호들은 임의 주파수 또는 파장을 가진 임의 무선 신호를 포함할 수 있다. 당업자라면, 무선 충전 기술이 RF파 전송 기술에 국한되는 것이 아니라 하나 이상의 수신기에 에너지를 전송하는 대안적인 또는 추가적인 기술을 포함할 수 있음을 알 것이다.
A. 전력파를 생성 및 이용하는 시스템의 구성 요소
도 10에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 하나 이상의 전자 디바이스에 전력을 제공하기 위한 에너지 포켓의 생성이 도시된다.
무선 전력 전송 시스템(1000)은 이동 전화(1008) 및 랩탑(1010)과 같은 하나 이상의 전자 디바이스에 전력을 제공하기 위해 안테나 어레이(1006)로부터 하나 이상의 전력 전송 파형(1004)을 전송하는 전송기(1002)를 구비한다. 비 제한적 예시로서, 하나 이상의 전자 디바이스는, 다른 유형의 전기 디바이스들 중에서도, 랩탑, 이동 전화, 스마트폰, 테이블렛, 음악 재생기, 장난감, 배터리, 손전등, 램프, 전자 시계, 카메라, 게임 콘솔, 어플라이언스 및 GPS 디바이스를 포함한다.
예를 들어, 전력파들은 마이크로파, 무선파 및 초음파를 포함할 수 있다. 전력파들(1004)은 에너지 포켓(1012)이 예정된 위치에 에너지 포켓(1012)을 형성하도록 전송기(1002)의 마이크로프로세서를 통해 제어된다. 도시된 실시 예에 있어서, 에너지 포켓(1012)은 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)의 위치들내에 예정된다. 전송기(1002)는 전송된 전력파들이 실질적으로 서로 소거하는 하나 이상의 위치에 하나 이상의 널 공간을 생성하도록 3차원 공간에 수렴할 수 있는 전력파들(1002)을 전송하도록 추가 구성될 수 있다.
전송기(1002)의 마이크로프로세서는, 하나 이상의 파라메타에 기초하여, 전력 전송 파형을 선택하고, 전력 전송 파형의 출력 주파수와, 하나 이상의 안테나 어레이들(1006)의 형상, 적어도 하나의 안테나 어레이(1006)내의 하나 이상의 안테나들의 간격을 선택하여, 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)에 전력을 제공하도록 태깅된 위치에 에너지 포켓을 형성하는 구성으로 된다. 전송기(1002)의 마이크로프로세서는 하나 이상의 파라메타에 기초하여, 전력파들의 출력 주파수와, 하나 이상의 안테나 어레이들(1006)의 형상 및 적어도 하나의 안테나 어레이(1006)내의 하나 이상의 안테나들의 간격을 선택하여, 전송기(1002)의 전송 필드내의 하나 이상의 위치에 하나 이상의 널 공간을 형성하도록 추가 구성될 수 있다. 에너지 포켓은, 특정의 물리적 위치내의 하나 이상의 대응하는 전송 널이 전송기(1002)에 의해 주변에 생성될 수 있는, 3차원 에너지 필드를 형성하기 위해 전력파들(1002)이 축적되는 장소에 형성된다.
전력파들을 전송하는 전송기(1002)의 안테나 어레이(1006)의 안테나들은 전송기(1002)의 마이크로프로세서에 의해 하나 이상의 파라메타들에 따라 선택될 수 있는 단일 어레이, 페어 어레이(pair array), 쿼드 어레이(quad array) 또는 임의 다른 배열로 동작할 수 있다. 도시된 실시 예에 있어서, 전송기(1002)의 안테나 어레이(1006)의 안테나들은 단일 어레이로서 동작할 수 있다.
수신기는 전송기(1002)에 대한 그의 위치를 나타내기 위해 전송기(1002)와 통신할 수 있다. 통신 구성 요소는 무선 프로토콜을 통해 통신 신호를 전송함에 의해 수신기가 전송기(1002)와 통신할 수 있게 한다. 무선 프로토콜은 Bluetooth?, BLE, Wi-Fi, NFC 등을 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다. 통신 구성 요소는, 예를 들어, 하나 이상의 전자 디바이스들(1008,1010)에 대한 식별자, 하나 이상의 전자 디바이스들(1008,1010)의 배터리 레벨 정보, 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)의 지리적 위치 데이터와 같은 정보 또는 수신기에 전력을 보낼 시기 및 에너지 포켓(1012)을 생성하는 전력파들(1002)을 전달하기 위한 위치를 판정하는데 있어서 전송기가 이용할 수 있는 다른 정보를 전달하는데 이용될 수 있다. 수신기는 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)를 충전하거나 거기에 전력을 제공하기 위한, 에너지 포켓(1012)을 수립하기 위해, 전송기(1002)에 의해 방출된 전력파들(1002)을 이용한다. 수신기는 전력파들(1002)을 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)에 제공될 전기 에너지로 전환하는 회로를 구비할 수 있다. 본 개시의 다른 실시 예에 있어서, 예를 들어, 스마트폰, 테이블렛, 음악 재생기, 장난감 및 다른 아이템들을 포함하는 여러 전자 장비에 전력을 제공하기 위한 다수의 전송기들 및/또는 다수의 안테나 어레이들이 있을 수 있다.
일부 실시 예에 있어서, 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)는 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)와 연관된 수신기와 전혀 별개이다. 그러한 실시 예에 있어서, 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)는 전환된 전기 에너지를 수신기에서 하나 이상의 전자 디바이스(1008,1010)로 운반하는 유선을 통해 수신기에 접속될 수 있다.
전송기(1002)에 의해 수신기로부터 통신을 수신한 후, 전송기(1002)는 수신기를 식별하고 위치 결정한다. 경로가 수립되고, 그를 통해 전송기는 수신기로부터 오는 통신 신호의 이득 및 위상을 인지한다. 수신기로부터의 통신 신호에 추가하여, 전송기(1002)는 하나 이상의 내부 센서들, 하나 이상의 외부 센서들로부터의 정보/데이터 및, 인간 또는 동물과 같은 하나 이상의 객체의 위치 및 수신기의 위치에 대한 히트 매핑(heat mapping) 데이터를 수신한다. 수신기로부터의 통신 신호와, 히트 매핑 데이터 및 내부 센서와 외부 센서로부터 수신한 모든 정보 및 데이터에 기초하여, 전송기(1002)의 마이크로프로세서는 그 정보 및 데이터를 분석하고, 목표 위치에 에너지 포켓(1012)을 생성하기 위한 선택 요건을 판정하는데 내의 입력으로 작용할 하나 이상의 파라메타들을 판정한다. 하나 이상의 파라메타들의 판정 후, 전송기(1002)는 전송될 전력 전송파(1002)의 유형과, 전력 전송파(1002)의 출력 주파수를 선택하여, 전송기(1002)의 전송 필드내의 목표 위치에 에너지 포켓들(1012)을 생성한다. 다른 실시 예에 있어서, 전력 전송파(1002)를 선택하고 전력 전송파(1002)의 출력 주파수를 판정하는 것에 추가하여, 전송기(1002)는 전송기(1002)의 전송 필드내의 목표 위치에 에너지 포켓들(1012)을 생성하는데 이용될, 안테나들의 바람직한 간격에 대응하는 하나 이상의 안테나 어레이들(1006)의 고정된 물리적 형상으로부터 안테나들의 서브셋을 선택할 수 있다. 전력파(1002)의 출력 주파수와, 하나 이상의 안테나 어레이들(1006)의 형상 및 하나 이상의 안테나 어레이(1006) 각각내의 하나 이상의 안테나들의 간격을 선택한 후, 전송기(1002)의 안테나들은 3차원 공간에서 수렴할 수 있는 전력파들(1002)의 전송을 시작한다. 이들 전력파들(1002)은 압전 재질을 이용한 국부 오실레이터 칩 및 외부 전력원을 이용하여 생성될 수 있다. 전력파들(1002)은 전력파들(1002)의 위상 및/또는 상대적 크기를 조절하기 위한 사적 칩(proprietary chip)을 포함할 수 있는, 전송기(1002)의 마이크로프로세서에 의해 상시적으로 제어된다. 전력파들(1002)의 위상, 이득, 진폭, 주파수 및 다른 파형 특징들은 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 판정되고, 안테나가 에너지 포켓(1012)을 형성하기 위한 입력들 중 하나로서 작용한다.
도 11에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템내의 에너지 포켓의 생성이 도시된다.
도 11에 도시된 바와 같이, 전송기(1102)는 수신기에서 에너지 포켓(1106)을 형성하는 전력파들(1104)을 생성한다. 이전에 설명한 바와 같이, 전송기(1106)의 마이크로프로세서는 수신기로부터의 통신 신호와, 히트 매핑 데이터와, 내부 및 외부 센서들로부터의 모든 정보 및 데이터에 기초하여 하나 이상의 파라메타들을 판정할 것이다. 하나 이상의 파라메타들은 하나 이상의 파형들의 리스트로부터 전력파(1104)를 선택하고, 파형 생성기에 의해 원하는 출력 주파수로 전력파들(1104)을 생성하도록 전송기(1102)의 마이크로프로세서에 의해 입력으로서 이용될 것이다. 전력파들(1104)의 위상, 이득, 진폭, 주파수 및 다른 파형 특징들은 전송기(1102)의 마이크로프로세서에 의해 하나 이상의 파라메타에 기초하여 판정된다. 하나 이상의 파라메타들은 전체 개수의 안테나 어레이들로부터의 안테나 어레이들의 서브셋을 선택하고, 에너지 포켓(1106)을 형성하기 위해 전력파들(1104)을 전송하는 안테나 어레이들의 선택된 서브셋내의 전체 개수의 안테나들로부터 안테나들의 서브셋을 선택하기 위해 전송기(1102)의 마이크로프로세서에 의해 입력으로서 이용될 수 있다.
하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기(1102)의 마이크로프로세서는 안테나 어레이를 선택하고, 선택된 안테나 어레이의 형상을 선택하고, 선택된 안테나 어레이내의 이용될 안테나들을 선택하고, 선택된 안테나 어레이의 선택된 안테나들에 의한 전송을 위해 파형 생성기에 의해 생성될 파형을 선택하고, 마지막으로 선택된 안테나 어레이의 선택된 안테나에 의해 전송될 선택된 파형의 출력 주파수를 선택할 것이다. 전송기(1102)의 마이크로프로세서는 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 선택된 안테나 어레이의 선택된 안테나로부터 선택된 파형의 전송 타이밍(transmission timing)을 추가로 선택한다. 일 실시 예에 있어서, 전송기(1102)의 마이크로프로세서는 수신기로부터의 통신 신호, 히트 매핑 데이터, 내부 및 외부 센서들로부터의 새로운 정보 및 데이터를 계속적으로 수신하고, 새롭게 수신된 정보 및 데이터에 기초하여, 전송기(1102)의 마이크로프로세서는 하나 이상의 파라메타들의 새로운 세트를 생성할 수 있다. 하나 이상의 파라메타들의 새로운 세트는 전송된 전력파들(1104)의 주파수 및 새로운 전력파(1104)의 전송을 위한 안테나 어레이 및 안테나들의 새로운 세트의 선택을 조작하기 위해, 전송기(1102)의 마이크로프로세서에 의해 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 전송기(1102)는 수신기의 새로운 위치를 식별하기 위해 전송 필드의 세그먼트들을 계속적으로 스캔할 수 있고, 도 13에 도시된 바와 같이, 전송기(1102)는 새로운 파라메타에 기초하여 안테나 전력파 전송의 방향, 안테나 어레이내의 안테나들의 선택(예를 들어, 안테나 어레이의 형상, 안테나들의 간격) 및 출력 주파수를 조절할 수 있다.
도 11에 있어서, 안전 지대(1108)는, 전력파들(1104)이 널 스티어링을 이용하여 "소거(canceled-out)"될 수 없고, 그에 따라 전력파들(1104)의 방사된 에너지가 전송기(1102)에 의해 취소될 수 없는 안테나 어레이에 아주 근접한 지역내의 전송기(1102)에 근접한 영역일 수 있다. 일부 구현에 있어서, 전송기(1102)로부터 전력파들(1104)에 의해 생성된 에너지는 인간 또는 동물과 같은 객체에 적합하지 않을 수 있다. 그 경우, 안전 지대(1108)는, 특히, 센서가 안전 지대내에서 인간 또는 감지 객체를 식별한 경우, 전송기(1102)가 생성된 에너지량을 자동으로 떨어뜨리거나 전력파들(1104)의 전송을 완전히 중단시키는 전송 필드내의 위치를 나타낸다.
도 12에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 에너지 포켓의 형성의 그래픽 표현이 도시된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 거리와 데시벨 밀리와트(dBm)간의 그래픽 표현이 도시된다. 에너지 포켓은 36dBm 및 5피트(feet)로 형성된다. 전송기 안테나들은, 전력 전송 신호들이 5피트 거리에 배치된 수신기 주변의 이러한 3차원 공간에 수렴하도록, 전력 전송 신호들을 전송한다. 수신기 주변의 결과하는 필드는, 수신기가 전기 에너지를 획득할 수 있는 36dBm에 에너지 포켓을 형성한다. 도시된 바와 같이, 전력파들내에 포함된 에너지 량은 에너지 포켓에 대한 예정된 위치 이외에서는 빠르게 약화됨으로써, 에너지 포켓의 위치 근처의 다른 영역에서의 원치않는 에너지 생성을 피한다. 이 도면에 있어서, 에너지 포켓은 5피트 거리에 생성될 것이며, 그러므로 전력 전송 신호는 5피트를 넘는 임의 거리에서 약화된다. 도 12에는, 균일하게 이격된 안테나들의 안테나 어레이들을 이용할 경우와, 불균일한 안테나 간격을 가지며 비-평면 안테나 어레이로 배치될 수 있는 안테나 어레이들 경우의 전력파들이 어떻게 약해지는 지를 나타내는 2개의 곡선이 도시된다. 불균일한 안테나 간격 및 비-평면 안테나들의 경우, 전력 레벨은 에너지 포켓의 예정된 위치를 벗어나서 빠르게 약화된다.
도 13에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서의 하나 이상의 디바이스들에 대한 에너지 포켓의 형성 방법이 도시된다.
제 1 단계(1302)에서, 전송기(TX)는 하나 이상의 센서들로부터 수집되고 생성된 센서 데이터를 수신한다. 일부 경우에, 전송기는 전송기의 통신 구성 요소와 수신기의 통신 구성 요소간의 통신에 이용되는 무선 프로토콜에 따라, 수신기(RX)와의 접속을 수립한다. 즉, 전송기의 통신 구성 요소와 수신기의 통신 구성 요소는 전송기 프로세서 및 수신기 프로세서와 같은, 전기 디바이스들의 프로세서들간에 정보를 전송할 수 있는 무선 통신 프로토콜(예를 들어, Bluetooth?, Wi-Fi, NFC, ZigBee)을 이용하여 서로 데이터를 통신할 수 있다. 예를 들어, 전송기는 수신기의 방송 신호를 스캐닝하거나 그 역으로 할 수 있으며, 또는 수신기는 전송기에 신호를 전송할 수 있다. 그 신호는 전송기에 수신기의 존재를 공표하거나 수신기에 전송기의 존재를 공표할 수 있으며, 전송기와 수신기 간의 연계를 트리거할 수 있다. 전송기가 수신기를 식별하면, 전송기는 수신기와의 전송기내에서의 연관된 접속을 수립할 수 있으며, 그에 따라 전송기 및 수신기는 신호들을 통신할 수 있게 된다. 전송기는 수신기가 데이터 전송을 시작하도록 명령할 수 있다. 이 수신기는 다른 메트릭 중에서 전압을 측정하고, 전압 샘플 측정치를 전송기에 되전송할 수 있다. 또한, 전송기는 하나 이상의 객체들과 하나 이상의 전자 디바이스들에 대한 정보, 수신기의 위치에 관련된 히트 매핑 데이터, 하나 이상의 내부 센서와 하나 이상의 외부 센서로부터의 정보 및 데이터를 수신한다.
다음 단계(1304)에서, 전송기는 하나 이상의 파라메타들을 판정한다. 일 실시 예에 있어서, 전송기의 마이크로프로세서는 수신된 데이터 및 정보를 분석하고, 그 분석에 기초하여 하나 이상의 파라메타들을 식별하기 위해, 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행할 수 있다. 하나 이상의 파라메타들은, 하나 이상의 목표 위치에 에너지를 포켓을 형성하는데 필요한 선택을 하기 위해, 마이크로프로세서에 대한 입력으로 작용한다.
다음 단계(1306)에서, 전송기는 하나 이상의 파라메타에 기초하여 파형 생성기에 의해 생성될 파형을 선택하고, 그 파형의 출력 주파수를 선택하고, 하나 이상의 수신기의 목표 위치에 에너지 포켓을 형성하기 위한 바람직한 안테나 간격에 대응하는 하나 이상의 안테나 어레이들의 고정된 물리적 형상으로부터 안테나들의 서브셋을 선택하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 하나 이상의 파라메타들에 기초한 전송기 알고리즘은 수신기 주변의 에너지 포켓을 최적화하기 위해 전송기의 안테나에 의한 전력 전송 신호의 생성 및 전송을 가변시킨다. 예를 들어, 전송기는, 수신기에 의해 수신된 전력이 수신기 주변에 효과적으로 수립된 에너지 포켓을 나타낼 때 까지, 전송기의 안테나가 전력 전송 신호를 전송하는 위상을 조절할 수 있다. 안테나들에 대한 최적 구성이 식별되면, 전송기의 메모리는 전송기의 방송이 가장 높은 레벨로 유지되게 하는 구성을 저장할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 하나 이상의 파라메타들에 기초한 전송기의 알고리즘은, 전력 전송 신호를 조절하고 전송 안테나의 구성을 가변시킬 필요가 있는 시기를 판정할 수 있다. 예를 들어, 전송기는, 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 수신기에서 수신한 전력이 최대 미만인 것으로 판정할 수 있다. 그 다음, 전송기는 전력 전송 신호의 위상을 조절할 수 있지만, 동시에 수신기 및 센서 디바이스들로부터 보고받은 정보 및 데이터에 기초하여 새로운 하나 이상의 파라메타들을 계속 생성할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 전송기가 새로운 수신기의 존재에 관한, 수신기 및 센서 디바이스들로부터의 정보 및 데이터를 수신하면, 전송기는, 새로운 하나 이상의 파라메타들을 생성할 것이고, 새로운 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기는 전송기의 안테나 어레이내의 하나 이상의 안테나들을 조절할 수 있다. 일부 실시 예에 있어서, 전송기는 새로운 수신기에 서비스를 제공하기 위해 안테나들의 서브셋을 식별하고, 그에 의해 어레이들의 서브셋들로 그 어레이를 분석한다. 일부 실시 예에 있어서, 전체 안테나 어레이는 주어진 기간동안 원래 수신기에게 서비스를 제공하고, 그 다음 전체 어레이는 새로운 수신기에 서비스를 제공한다. 새로운 수신기에 서비스를 제공하기 위해 어레이들의 서브셋을 선택하도록 전송기에 의해 자동화된 프로세스들이 실행될 수 있다. 하나의 예시에 있어서, 전송기의 어레이는 절반으로 분할되어, 2개의 서브셋이 형성된다. 결과적으로, 안테나들의 절반은 원래의 수신기에 전력 전송 신호를 전송하도록 구성되고, 안테나들의 절반은 새로운 수신기를 위해 구성된다.
다음 단계(1308)에서, 전송기는 하나 이상의 수신기에 대한 에너지 포켓을 생성할 것이다. 하나 이상의 수신기들은 스마트폰과 같은 전자 디바이스에 전기적으로 접속될 수 있다. 전송기는 수신기들간에 계속적으로 교번하면서 사전 설정된 간격으로 새로운 수신기를 스캐닝하고, 그에 의해 새로운 하나 이상의 파라메타들을 생성한다. 각각의 새로운 수신기가 검출됨에 따라, 새로운 하나 이상의 파라메타들이 생성되고, 새로운 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기는 접속을 수립하고, 그에 따라 전력 전송 신호의 전송을 시작한다.
B. 전력파들에 대한 파형 & 파형의 조작
도 14a 및 도 14b에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓을 형성하기 위한 파형이 도시된다. 전력파들(1402,1404)의 파형은 전송기(1406)에 의해 생성되고, 수신기(1408)로 지향된 전송기(1406)의 하나 이상의 안테나들에 의해 전송되어, 바람직한 위치에 에너지 포켓을 형성한다.
전송기(1406)는 통신 신호를 수신한다. 일 실시 예에 있어서, 전송기(1406)는 센서 디바이스로부터 통신 신호를 수신할 수 있다. 센서 디바이스는 하나 이상의 내부 센서들 및/또는 하나 이상의 외부 센서들을 구비할 수 있다. 하나 이상의 내부 센서들은 전송기(1406)의 집적된 구성 요소이다. 하나 이상의 외부 센서들은 전송기(1406)의 외부에 배치된다. 하나 이상의 외부 센서들은 수신기(1408)의 집적된 구성 요소로서 형성될 수 있다. 다른 예시에 있어서, 하나 이상의 외부 센서들은 본 개시의 무선 통신 시스템의 동작 영역내에 배치될 수 있다. 또 다른 예시에 있어서, 하나 이상의 외부 센서들은 충전될 하나 이상의 전기 디바이스들상에 고착될 수 있다. 또 다른 실시 예에 있어서, 전송기(1406)는 수신기(1408)로부터 직접 통신 신호를 수신할 수 있다. 전송기(1406)의 마이크로프로세서는 에너지 포켓을 형성하기 위한 최적 시간 및 위치들을 판정하기 위한 통신 구성 요소를 통해 수신기(1408)에 의해 전송된 정보 또는 통신 신호를 프로세싱한다. 통신 구성 요소 및 센서 디바이스는 디바이스 또는 사용자의 식별자, 배터리 레벨 또는 다른 정보와 같은 정보를 전달하는데 이용될 수 있다. 디바이스의 위치 및 하나 이상의 객체 위치를 판정하기 위한 음향 삼각 측정을 위한 사운드 디바이스, 적외선 카메라 또는 레이더를 포함할 수 있는 다른 통신 구성 요소도 가능하다. 전송기(1406)는 수신된 통신 신호에 기초하여 전송 신호를 생성할 수 있다. 전송기(1406)는 마이크로프로세서에 의해 판정된 동작 모드에 따라 전송 신호를 생성한다. 동작 모드는 전송기(1406)의 마이크로프로세서에 의해 판정된 전송 주파수를 반영한다. 일 실시 예에 있어서, 사용자는 전송기(1406)의 마이크로프로세서와 연관된 사용자 인터페이스를 이용하여 동작 모드를 수동으로 설정한다. 또 다른 실시 예에 있어서, 동작 모드는 통신 신호내의 수신된 정보에 기초하여, 전송기(1406)의 마이크로프로세서에 의해 자동으로 설정된다.
전송기(1406)가 통신 신호내에 포함된 정보/데이터에 기초하여 수신기(1408)를 식별하고 위치 결정하면, 경로가 수립된다. 전송기(1406)는 하나 이상의 안테나 어레이들의 적어도 하나의 안테나 어레이의 하나 이상의 안테나들을 이용하여, 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들을 전송하기 시작한다.
실시 예에 있어서, 전송기(1406)의 동작 모드(동작 주파수)는 통신 구성 요소 또는 센서 디바이스로부터 전송기(1406)에 의해 수신된 통신 신호에 기초하여 판정된다. 전송기(1406)의 마이크로프로세서는 통신 신호를 평가하고, 통신 신호의 결과에 기초하여, 전송기(1406)는 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각의 하나 이상의 안테나들에 의해 전송될 (하나 이상의 유형의) 파형들의 생성을 개시한다. 일 예시에 있어서, 통신 구성 요소 또는 센서 디바이스에 의해 수신된 정보/데이터가 (예를 들어, 전송기(1406)에 가까운) 수신기(1408)의 제 1 위치를 나타내는 데이터를 구비하면, 저전력 파형 생성기가 이용될 수 있다. 연속하는 파(wave) 모드에 있어서, 파형은 수 밀리초의 지속 기간을 가질 수 있다. 다른 예시에 있어서, 통신 구성 요소 또는 센서 디바이스에 의해 수신된 정보/데이터가 (예를 들어, 전송기(1406)로부터 멀리 있는) 수신기(1408)의 제 2 위치를 나타내는 데이터를 구비할 경우, 수신기에 보다 많은 에너지를 전송하기 위해 고전력 펄스들이 요구될 수 있으며, 그래서, 전송기는 높은 전력 경로(펄스형 파형 생성기)를 이용한다. 이들 파형들의 각각은, 전형적으로, 상황이 요구한 대로, 가능한 전송된 파형들의 슈트(suit)로서 이용될 데이터베이스내에 저장된다. 다시 말해, 통신 구성 요소 또는 센서 디바이스로부터 수신한 통신 신호에 포함된 정보에 기초하여, 전송기(1406)는 하나 이상의 안테나들에 의한 전송을 위한 원하는 유형의 파형을 생성하고, 생성된 파형의 동작 주파수 및 진폭을 선택한다. 상술한 바와 같이, 전송기(1406)는 파형 생성기 또는 임의의 파형 생성기 회로를 이용하여, 펄스 및 연속하는 파형을 생성할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 이들 RF파들은 압전 재질을 이용하는 국부 오실레이터 칩과 외부 전력원을 이용하여 생성될 수 있다. RF파는 포켓 형성을 형성하기 위해 하나 이상의 안테나들에 대한 입력으로서 작용하는 RF 신호들의 위상 및/또는 상대적 크기를 조절하기 위한 사적 칩을 포함하는, RFIC 회로에 의해 제어될 수 있다. 포켓 형성은 하나 이상의 안테나들의 방향성을 변경하기 위해 간섭을 이용하는데, 하나의 간섭 형태는 에너지 포켓을 형성하고, 다른 간섭 형태는 널 공간을 생성한다. 수신기(1408)는 전자 디바이스를 충전하거나 그에 전력을 제공하기 위한 및 그에 따라 무선 전력 전송을 효과적으로 제공하기 위한 포켓 형성에 의해 생성된 에너지 포켓을 이용할 수 있다.
전송기(1406)는 본 개시의 일 실시 예에서 이용될 수 있는 파형을 생성하는 파형 생성 구성 요소를 구비한다. 전송기(1406)는 하우징을 포함한다. 하우징은 신호 또는 파 전송 및/또는 수신을 허용하는 임의 재질로 이루어질 수 있다. 하우징은 하나 이상의 마이크로프로세서들 및 전력원을 포함할 수 있다. 실시 예에 있어서, 단일 기지국 및 단일 마이크로프로세서에 의해 여러개의 전송기들이 관리될 수 있다. 그러한 기능성은 전송기의 위치가, 예를 들어, 천장, 벽 등과 같은 다양한 전략적 위치에 있을 수 있게 한다.
전송기(1406)의 하우징은 하나 이상의 안테나 어레이들을 구비한다. 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각은, 하나 이상의 안테나들을 구비한다. 하나 이상의 안테나들은 예를 들어 대략적으로 900MHz 내지 100GHz와 같은 주파수 대역, 또는 약 1GHz, 5.8GHz, 24GHz, 60GHz 및 72GHz와 같은 다른 주파수 대역에서 동작하는 안테나 유형을 포함한다. 일 실시 예에 있어서, 안테나는 방향성으로서, 무선 전력 전송을 위한 평면 안테나, 패치(patch) 안테나, 다이폴(dipole) 안테나 및 임의 다른 안테나를 포함할 수 있다. 안테나 유형은, 예를 들어, 약 1/8인치 내지 약 6인치의 높이와, 약 1/8 인치 내지 약 6인치의 폭을 가진 패치 안테나를 포함할 수 있다. 안테나의 형상 및 배향은 전송기(1406)의 원하는 특징에 따라 가변될 수 있으며, 그 배향은 3차원 배열의 X-축, Y-축 및 Z-축에 있어서 및 여러 배향 유형과 조합들에 있어서 고정될 수 있다. 안테나 재질은 높은 효율 및 양호한 히트 소실의 RF 신호 전송을 허용하는 임의 재질을 포함할 수 있다. 안테나들의 개수는 전송기(1406)의 원하는 범위 및 전력 전송 기능과 연관되어 가변될 수 있다. 또한, 안테나는 적어도 하나의 분극(polarization) 또는 분극의 선택을 가질 수 있다. 그러한 분극은 수직 분극, 수평 분극, 원형 분극화, 좌측 분극화, 우측 분극화 또는 분극들의 조합을 포함할 수 있다. 분극의 선택은 전송기(1406)의 특성에 따라 가변될 수 있다. 또한, 안테나는 전송기(1406)의 여러 표면에 배치될 수 있다. 안테나는 단일 어레이, 페어 어레이, 쿼드 어레이 및 하나 이상의 파라메타에 따라 고안될 수 있는 임의 다른 배열로 동작할 수 잇다.
전송기(1406)의 하우징은 하나 이상의 PCB, 하나 이상의 RF 집적 회로(RFIC), 하나 이상의 파형 생성기 및 하나 이상의 마이크로프로세서를 구비할 수 있다.
전송기(1406)는 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 에너지 포켓의 형성에 대한 보다 엄격한 제어를 제공하는 RFIC 및/또는 안테나를 포함할 수 있는 다수의 PCB 층들을 포함할 수 있다. PCB들은 단면 층(single sided layer), 양면 층(double sided layer) 및/또는 멀티-층일 수 있다. 다수의 PCB 층들은 전송기에 의해 전달될 수 있는 전력의 범위 및 양을 증가시킨다. PCB 층들은 단일 마이크로프로세서 및/또는 전용 마이크로프로세서에 접속될 수 있다. 일부 구현에 있어서, 그 안에 다수의 PCB 층을 포함하는 전송기(1406)는 하나 이상의 파라메타에 기초하여 에너지 포켓의 형성에 대한 보다 엄격한 제어를 제공하는 안테나를 포함할 수 있으며, 수신기를 목표로 하는 응답을 증가시킨다. 또한, 무선 전력 전송의 범위는 전송기에 의해 증가될 수 있다. 다수의 PCB 층들은 보다 높은 안테나 밀도에 기인하여 전송기(1406)에 의해 무선으로 전달되고/되거나 방송될 수 있는 전력파들의 범위 및 양을 증가시킨다. PCB 층들은 각 안테나마다 단일 마이크로 제어기 및/또는 전용 마이크로 제어기에 접속될 수 있다.
전송기(1406)는 마이크로프로세서로부터 RF파를 수신할 수 있고, 각 출력이 안테나에 링크된 다수의 출력으로 RF파를 분할할 수 있는 RFIC를 포함할 수 있다. 일 구현에 있어서, 각 RFIC는 4개의 안테나에 접속될 수 있다. 다른 구현에 있어서, 각 RFIC는 다수의 안테나에 접속될 수 있다. RFIC는 증폭기, 커패시터, 오실레이터, 압전 크리스탈 등과 같은 디지털 및/또는 아날로그 구성 요소를 포함할 수 있는 다수의 RF 회로들을 포함할 수 있다. RFIC는 포켓 형성을 위한 이득 및/또는 위상과 같은, 안테나의 특징을 제어한다. 전송기(1406)의 다른 구현에 있어서, 각 안테나로부터 전송된 전력파들의 위상 및 진폭은 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 원하는 에너지 포켓 및 널 스티어링을 생성하기 위해 대응하는 RFIC에 의해 조정된다. RFIC 및 안테나는 원하는 애플리케이션에 따라 고안될 수 있는 임의 배열로 동작할 수 있다. 예를 들어, 전송기(1406)는 평탄 배열의 안테나 및 RFIC를 포함할 수 있다. 안테나들의 서브셋 및/또는 임의 수의 안테나들은 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 단일 RFIC에 접속될 수 있다.
마이크로프로세서는 ARM 프로세서 및/또는 DSP를 구비한다. ARM은 RISC(Reduced Instruction Set Computing)에 기초한 하나 이상의 마이크로프로세서들을 구비한다. DSP는 일부 방식으로 통신 신호를 수정 또는 개선하기 위해 통신 신호의 수학적 조작을 제공하도록 구성된 단일 프로세싱 칩일 수 있으며, 통신 신호는 이산 시간, 이산 주파수 및/또는 다른 이산 도메인 신호를 일련의 번호 또는 심볼로 표시하고 이들 신호들을 프로세싱하는 것을 특징으로 한다. DSP는 연속하는 실제 아날로그 신호(real-world analog signal)들을 측정, 필터링하고/하거나 압축할 수 있다. 제 1 단계는 아날로그 신호를 이산 디지털 값들의 스트림으로 변환하는 ADC(Analog-to-Digital Converter)를 이용하여 신호를 샘플링하고 디지탈화함으로써 그 신호를 아날로그에서 디지털 형태로 변환한다. 마이크로프로세서는 리눅스(Linux) 및/또는 임의 다른 운영 시스템을 구동할 수 있다. 마이크로프로세서는 네트워크를 통해 정보를 제공하기 위해 Wi-Fi에 접속될 수 있다. 또한, 마이크로프로세서는 다수의 수신기에 대한 다수의 에너지 포켓을 형성하도록 수렴하는 전력파들을 전송한다. 전송기는 무선 전력 전송의 거리 판별이 가능하게 한다. 또한, 마이크로프로세서는 통신 구성 요소를 제어함에 의해 통신 프로토콜을 관리 및 제어할 수 있다.
전송기(1406)의 파형 생성 구성 요소들은 파형 생성기, D/A 변환기, 전력 증폭기, 하나 이상의 필터를 추가로 구비한다. 전송기(1406)의 파형 생성기는, 전형적으로, 특정된 양의 노이즈(noise), 간섭, 주파수 오프셋 및 주파수 드리프트(frequency drift)를 가진 파형을 생성하도록 프로그래밍된다. 전송기(1406)의 파형 생성기는 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 전송기에서의 각 안테나마다 하나씩, 다수 버전들의 파형을 생성하도록 구성된다. 일 구현에 있어서, 전송기(1406)의 파형 생성기는 안테나 어레이의 개별적인 소자에 의해 전송될 파형들을 생성한다. 하나 이상의 안테나들의 각각마다 전송기(1406)의 파형 생성기에 의해 서로 다른 파 신호들이 생성된다. 이들 신호들의 각각은 D/A 변환기 및 하나 이상의 필터를 통해 전달된다. 결과하는 아날로그 신호들은, 각각 전력 증폭기에 의해 증폭되고, 그 다음, 하나 이상의 안테나들의 대응하는 안테나로 전송된다. 파형 생성기는 2014년 12월 27일자 출원된 "Transmitters for Wireless power Transmission"란 제목의 공동 양도된 미국출원번호 제13/891,445호와, 2014년 12월 29일자 출원된 "Enhanced Transmitter for Wireless Power Transmission"란 제목의 공동 양도된 미국출원번호 제14/584,364호에 설명되어 있으며, 그들의 각각은 본 명세서에서 그의 전체가 참조로서 수록된다.
일 예시에서, 전송된 신호가 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 판정된 코사인 파형 형태인 것으로 가정하면, 전송기(1406)의 파형 생성기는 먼저 전송될 파형의 위상에 대응하는 일련의 위상 각도들을 생성한다. 전송기(1406)의 파형 생성기에 의해 생성된 일련의 위상 각도는 모든 안테나에 대해 공통이거나 그렇지 않을 수 있다. 본 예시에 있어서, 전송기의 파형 생성기에 의해 생성된 일련의 위상 각도들은 모든 안테나에 공통이다. 파형 위상 각도는 각 안테나에 대한 시간 지연 및 위상 조절을 추가함에 의해 파형을 스티어링하도록 조절될 수 있다. 일련의 조절된 위상 각도들은 각 안테나 마다 생성된다. 조절된 위상 각도에 코사인 함수를 적용함에 의해 각 안테나마다 신호가 생성된다. 이것은 코사인 룩업 테이블을 이용하여 달성될 수 있다. 각 코사인파는 D/A 변환기에 로딩되고 판독된다. 전송기(1406)의 파형 생성기는 전송될 신호의 위상에 대응하는 일련의 위상 각도를 생성한다. 이러한 위상 각도들은 안테나 어레이의 각 안테나에 대해 공통이다. 전송기(1406)의 파형 생성기에 의한 위상 각도 선택은 DDS(Direct Digital Synthesizer) 또는 유사한 디바이스에 의해 구현될 수 있다. 그 다음, 각 안테나에 대한 시간 지연 및 위상 조절을 추가하기 위해 파형 위상 각도를 착수시킨다. 시간 지연은 넓은 대역폭에 걸쳐 균일한 포인팅(uniform pointing)이 가능하도록 하며, 위상 조절은 중심 주파수에서의 시간 지연 양자화를 보상한다. 전송된 파를 스티어링하기 위해, 각 안테나는 공통 파형에 추가되는 특정 위상 각도를 가질 필요가 있다. 전송기(1406)의 파형 생성기는 하나 이상의 파라메타들의 입력에 기초하여, 파형에 대해 상술한 기능들의 모두를 실행하도록 구성될 수 있다.
전송기(1406)의 파형 생성기는 하나 이상의 전송 파라메타들에 따라 하나 이상의 특성들을 가진 하나 이상의 전력파들을 생성하도록 구성된다. 하나 이상의 전력파들은 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들에 대응하는 하나 이상의 전송 파라메타들에 대한 하나 이상의 갱신에 기초하여 증가되고 감소될 수 있는 주파수 및 진폭을 가진 비-연속적 파이다. 일 예시에 있어서, 비-연속적 전력 파형은 처프 파형(chirp waveform)이다. 전형적으로 처프 파형이 이용되는데, 이는 그 파형의 주파수가 시간에 있어서 선형적으로 및 대수적으로 변경되며, 그에 의해 바람직하지 않을 수 있는, 하나의 특정 주파수에서 집중되는 에너지의 생성없이 주파수 대역을 스위핑(sweeping)하기 때문이다. 물론, 애플리케이션에 따라 및 어느 주파수 도메인 파형이 현재 필요한지에 따라, 주파수들의 다른 시간 종속성이 이용될 수 있다. 다시 말해, 처프 파형은 전형적으로 변조 주파수가 펄스 폭과 동일한 유한 시간에 걸쳐 초기 주파수를, 예를 들어 -50MHz에서 +50MHz로 선형적으로 증가시키고, 예를 들어 10마이크로초의 펄스 폭에 걸쳐 100MHz 대역폭을 제공하고, 예를 들어, 160MHz의 중간 주파수를 변조하는, 주파수 변조 펄스 또는 신호이다. 이러한 변조 파형은, 전형적으로, 증가되고 전송기의 하나 이상의 안테나들에 의한 전송전에, 예를 들어, 900MHz 내지 100GHz의 보다 높은 RF 반송파에 혼합된다. 이 처프 파형은 여러가지의 다른 하드웨어 수단에 의해 생성될 수 있다. 처프 파형을 생성하기 위한 한가지 방법은 집중 회로 소자들(lumped circuit elements)의 그룹을 포함한다. 예를 들어, 집중 회로 소자들의 그룹은 함께 합산되고 처프 파형을 제공하는 스태거 지연 신호(staggered delay signal)들의 각 그룹을 생성하는 회로들의 그룹을 포함한다. 처프 파형을 생성하는 다른 방법은, 선형 주파수 변조 처프 파형을 생성하기 위해 높은 임펄스 신호가 가해지는 금속화 결정 디바이스(matalized crystalline device)를 구비할 수 있다. 처프 파형을 생성하는 또 다른 예시적인 방법에 있어서, 직접 디지털 합성 시스템(Direct Digital Synthesis System)이 채용될 수 있다. 처프 파형을 생성하는 DDS 방법은, 디지털 값이 특정 펄스 폭 시간에 대한 증가 레이트로 D/A 변환기로 사이클링(cycling)됨에 따라, 아날로그 변환기가 그 펄스폭을 통해 처프 파형을 생성하도록, 전형적으로 D/A 변환기로 피딩(feeding)되는 저장된 사인 값을 가진 프로그래밍된 메모리를 채용한다.
또 다른 실시 예에 있어서, 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 처프 서브 펄스(chirp sub pulse) 파형이 생성되어 원하는 중간 주파수에 혼합된다. 다수의 처프 서브 펄스 파형들은 인접하게 생성되어 다수의 중간 주파수들 중의 중간 주파수들과 각각 혼합된다. 이러한 인접한 혼합 처프 파형(contiguous mixed chirp waveform)은 처프 서브 펄스 파형들 모두의 펄스 폭의 합산에 대응하는 확장된 펄스 폭을 가진다. 그 상황에 있어서, 모든 처프 서브 펄스 파형이 동일한 펄스 폭을 가지면, 인접한 처프 펄스 파형의 확장된 펄스 폭은 각 서브 펄스의 펄스 폭과 서브 펄스의 개수를 승산한 값과 동일하게 될 것이다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상대적으로 높은 주파수 반송 신호는 하나 이상의 파라메타에 기초하여 하나 이상의 안테나를 구동하도록 파형을 생성하기 위해 데이터에 의해 변조된다. 한가지 유형의 변조는 반송 신호의 각도를 변조하는 것을 수반하는 각도 변조이다. 각도 변조는 반송 신호의 주파수와 캐리어 신호의 위상을 변조하는 것을 수반한다. 파형 형성 프로세스는 각도 변조된 파 신호를 생성하고, 다수의 저역 통과 필터들을 이용하여 전송기의 파형 생성기에 각도 변조된 파 신호를 프로그래시브(progressive)하게 필터링함에 의해, 하나 이상의 안테나를 구동하기 위한 변조된 사인 파형을 생성한다. 그 기술은 전송기(1406)의 마이크로프로세서에 의한 프로그래밍을 이용하여 선택할 수 있는 주파수들의 범위내의 주파수에 필터링의 코너 주파수(corner frequency)를 동조시키도록 전송기를 프로그래밍하는 것을 포함한다.
에너지 포켓을 생성하기 위해, 파형 생성기를 이용하는 전송기(1406)는 그 자신과 매우 낮은 상관성을 가진 하나 이상의 전력파들을 생성한다. 일 예시에 있어서, 처프파가 이용된다. 처프파는 그 자신과 매우 낮은 상관성을 가진다. 일 예시에 있어서, 전송기(1406)의 파형 생성기는 하나 이상의 안테나들의 모두에 대해 동일한 처프 파형을 생성한다. 다른 실시 예에 있어서, 전송기(1406)의 파형 생성기는 하나 이상의 안테나들의 각각에 대해 서로 다른 처프 파형을 생성한다. 또 다른 예시에 있어서, 전송기(1406)의 파형 생성기는 하나 이상의 안테나들내의 제 1 안테나 세트에 대해 제 1 처프 파형을 생성하고, 하나 이상의 안테나들내의 제 2 또는 잔여 안테나 세트에 대해 제 2 처프 파형을 생성한다. 또 다른 예시에 있어서, 전송기(1406)의 파형 생성기는 하나 이상의 서브 파형 생성기들을 포함할 수 있으며, 제 1 서브 파형 생성기는 하나 이상의 안테나 어레이들내의 제 1 안테나 어레이에 대해 제 1 처프 파형을 생성하도록 구성되고, 제 2 서브 파형 생성기는 하나 이상의 안테나 어레이들내의 제 2 안테나 어레이에 대해 제 2 처프 파형을 생성하도록 구성된다.
상술한 전송기(1406)의 파형 생성기는 처프 파형을 생성한다. 처프 파형은 선형 처프 파형 및 비-선형 처프 파형으로서 생성될 수 있다. 비 선형 처프 파형은 지수적, 대수적 및 임의 형성된 처프 파형으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 전송기(1406)의 파형 생성기는 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 처프 파형을 생성한다. 하나 이상의 파라메타들은 센서 디바이스 및/또는 통신 구성 요소로부터의 통신 신호에서 수신된 정보에 기초하여 전송기(1406)의 마이크로프로세서에 의해 식별된다. 전송기(1406)의 파형 생성기에 의해 생성된 처프 파형의 출력 주파수는 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 판정된다. 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기(1406)의 파형 생성기는 다수의 안테나들에 대한 다수의 처프 파형을 생성할 수 있으며, 처프 파형들의 각각은 고유한 출력 주파수 및 진폭을 가진다. 전송기(1406)는 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 시간 및 거리의 변경과 관련하여 전송된 처프파의 주파수 및 진폭을 증가시키도록 구성된다. 전송기(1406)는 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 시간 및 거리의 변경과 관련하여, 전송된 하나 이상의 전력파들의 주파수 및 진폭을 감소시키도록 구성된다. 일 예시에 있어서, 전송기(1406)에 의해 전송된 처프 파형의 주파수는 초당 1회 내지 1000회 사이에서 랜덤하게 변경된다. 주파수는 N번째 초(second)에 증가될 수 있고, 그 다음 그 주파수는 N+2번째 초에서 감소될 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 전송기의 하나 이상의 안테나들에 의해 전송되는 하나 이상의 전력파들의 주파수는 하나 이상의 객체들의 최대 허용 가능 노출 레벨(MPE)에 기초하여 가변된다.
도시된 도면에 있어서, 전송기(1406)의 제 1 파형 생성기는 전송기(1406)의 마이크로프로세서에 의해 판정된 제 1 세트의 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 주파수(f1)를 가진 제 1 파형(1420)을 생성한다. 전송기(1406)의 마이크로프로세서는 센서 디바이스들 및 수신기로부터 새로운 데이터 및 새로운 정보를 계속적으로 수신하며, 이 새로운 데이터 및 새로운 정보에 기초하여, 전송기(1406)의 마이크로프로세서는 제 2 세트의 하나 이상의 파라메타들을 생성한다. 제 2 세트의 하나 이상의 파라메타들은 제 1 세트의 하나 이상의 파라메타들과 다르다. 제 2 세트의 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기(1406)의 마이크로프로세서는 제 1 파형 생성기에게 전송된 파형의 주파수(f1)를 변경하도록 하는 명령을 제공한다. 다른 실시 예에 있어서, 제 2 세트의 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기(1406)의 마이크로프로세서는 주파수(f2)를 가진 새로운 파형(1404)을 생성하도록 제 1 파형 생성기에 명령을 제공한다. 또 다른 실시 예에 있어서, 제 2 세트의 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기(1406)의 마이크로프로세서는 제 1 파형 생성기와는 다른 새로운 파형 생성기를 이용하여 주파수(f2)를 가진 새로운 파형(1404)을 생성한다.
도 15에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 파형을 생성하기 위한 방법이 도시된다.
제 1 단계(1502)에서, 전송기(TX)는 센서 데이터를 수신한다. 전송기는 수신기(RX)와 접속을 수립한다. 전송기 및 수신기는 Bluetooth?와 같이 전기 디바이스의 2개의 프로세서들간에 정보를 전송할 수 있는 무선 통신 프로토콜을 이용하여, 통신 신호를 통해 정보 및 데이터를 통신한다. 예를 들어, 전송기는 수신기의 방송 신호를 스캐닝하거나 그 반대 작용도 하며, 또는 수신기는 전송기에 소정 신호를 전송할 수 있다. 그 신호는 전송기에 수신기의 존재를 공표하거나 수신기에 전송기의 존재를 공표하고, 전송기와 수신기 간의 연계를 트리거한다. 전송기가 수신기를 식별하면, 전송기는 수신기와의 전송기에 연관된 접속을 수립하여, 전송기 및 수신기가 신호를 통신할 수 있게 한다. 그 다음, 전송기는, 수신기가 데이터의 전송을 시작하도록 명령한다. 수신기는 다른 메트릭들 중에서 전압을 측정하며, 전송기에 전압 샘플 측정치를 되전송한다. 전송기는 하나 이상의 객체들, 배터리 이용과 같은 하나 이상의 전자 디바이스들에 대한 정보, 수신기의 위치에 관련된 히트 매핑 데이터 및 하나 이상의 내부 센서, 하나 이상의 외부 센서로부터의 정보 및 데이터를 수신한다.
다음 단계(1504)에서, 전송기는 하나 이상의 파라메타들을 판정한다. 일 실시 예에 있어서, 전송기의 마이크로프로세서는 수신된 데이터 및 정보를 분석하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈을 실행하고, 그 분석에 기초하여 하나 이상의 파라메타들을 식별한다. 하나 이상의 파라메타들은 하나 이상의 목표 위치에 에너지 포켓을 형성하기 위해 파형들 및 그들의 출력 주파수의 필요한 선택을 하도록 마이크로프로세서에 대한 입력으로서 작용한다.
다음 단계(1506)에서, 전송기는 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 파형 생성기에 의해 생성될 파형(예를 들어, 무선 주파수 파, 초음파)을 선택한다. 예를 들어, 한 세트의 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기는 전송을 위한 처프 파를 선택할 수 있으며, 다른 세트의 하나 이상의 파라메타들에 기초하여, 전송기는 전송을 위한 사인파를 선택할 수 있다. 전송기는 처프파를 선택할 수 있는데, 이는 처프파의 주파수 및 진폭이 시간 및 거리의 증가에 따라 계속적으로 증가 또는 감소하기 때문이며, 하나 이상의 파라메타는 시 기간에 걸쳐 연속하는 주파수를 가지지 않는 신호들의 요건을 제안한다.
다음 단계(1508)에서, 전송기는 처프파와 같은 선택된 파형을 생성하도록 파형 생성기에게 명령을 제공한다. 그 파형은 압전 재질을 이용하는 국부 오실레이터 칩과 외부 전력원을 이용하여 생성될 수 있다. 그 파형은 파형의 주파수, 위상 및/또는 상대적 크기를 조절하기 위한 사적 칩을 포함할 수 있는, 전송기 회로 및 파형 생성기에 의해 제어될 수 있다. 그 파형의 주파수, 위상, 이득, 진폭 및 다른 파형 특징은 하나 이상의 전자 디바이스의 목표 위치에 에너지 포켓을 형성하도록 조절된다.
C. 널 스티어링
도 16에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 널 공간의 형성이 도시된다. 전송기(1602)는 안테나 어레이에 하나 이상의 안테나들을 구비한다. 전송기는 전송기(1602)의 안테나로부터 수신기(1604)로 전송되는 전력파들의 다른 가능한 속성들 중에서 위상 및 진폭을 조절하도록 구성된다. 임의 위상 또는 진폭 조절이 없는 경우, 전력파들은 전송기(1602)의 안테나들의 각각으로부터 전송될 수 있으며, 다른 위치에 도착하고 다른 위상들을 가질 것이다. 이러한 차이는 전송기(1602)의 각 안테나로부터 각 위치에 배치된 수신기까지의 다른 거리들로 인한 경우가 있다. 에너지 포켓을 형성하기 위해, 전송기(1602)에 의해 전송되는 전력파들은 서로 정확히 동위상으로 수신기(1604)에 도착하고, 각자의 파의 진폭을 증가시켜 각각의 구성 전력파보다 강한 합성파(composite wave)로 결과하도록 조합된다.
도시된 도면에 있어서, 수신기(1604)는 전송기(1602)로부터 다수의 전력 전송 신호들을 수신한다. 다수의 전력 전송 신호의 각각은, 전송기(1602)의 다수의 안테나로부터의 전력파들을 구비한다. 이러한 전력 전송 신호들의 합성은 필연적으로 0으로 될 것인데, 이는 전력파들이 함께 가산되어 널 공간을 생성하기 때문이다. 즉, 전송기(1602)의 안테나들은 동일한 특성(예를 들어, 위상, 진폭)을 가진 전력파들을 구비하는, 정확히 동일한 전력 전송 신호를 전송할 수 있다. 각 전력 전송 신호의 전력파들(1606, 1608)이 동일한 특징을 가지기 때문에, 전력파들(1606,1608)이 수신기(1604)에 도착할 때, 전력파들(1606,1608)은 서로 180도 오프셋된다. 결과적으로, 전송기(1602)에 의해 전송되는 전력파들(1606,1608)은 서로 소거되거나 취소된다.
일 실시 예에 있어서, 통신 신호 및 매핑 데이터(예를 들어, 히트 매핑 데이터 및/또는 센서 데이터)에 기초하여, 전송기(1602)는 수신기(1604)의 위치의 표시에 기초하여 전력파들을 생성할 것이다. 전송기(1602)는 수신기(1604)의 위치 뒤에 또는 수신기에 근접한 다른 위치에 널 공간을 생성하거나, 그렇지 않으면, 특정 임계치를 초과하는 전력 레벨들을 가진 에너지 포켓을 가지는 것이 바람직하지 않는 장소에 널 공간을 생성할 것이다. 또 다른 실시 예에 있어서, 매핑 데이터(예를 들어, 히트 매핑 데이터 및/또는 센서 데이터)에 기초하여, 전송기(1602)는 인간 또는 동물과 같은 하나 이상의 객체의 위치를 판정하고, 그 다음, 하나 이상의 객체들의 위치에 또는 그 근처, 또는 특정 임계치를 초과하는 전력 레벨을 가진 에너지 포켓을 갖는 것이 바람직하지 않는 장소에 널 공간을 생성한다. 전송기(1602)는 센서로부터 하나 이상의 객체 및 하나 이상의 수신기의 위치에 관한 데이터를 계속 수신할 것이다. 전송기(1602)는 한편으로는 하나 이상의 수신기들의 위치에 에너지 포켓을 형성하도록 구성되고, 전송기(1602)는 다른 한편으로는 수신기의 위치 밖에 및 하나 이상의 객체들의 위치 또는 그 근처에, 또는 특정 임계치를 초과하는 전력 레벨을 가진 에너지 포켓을 가지는 것이 바람직하지 않는 장소에 하나 이상의 널 공간을 생성할 것이다. 전송기(1602)는 하나 이상의 수신기들과 하나 이상의 객체들의 위치간의 거리를 계속적으로 측정하도록 구성된다. 그 거리에 기초하여, 전송기(1602)는 에너지 포켓 또는 널 공간을 생성하기 위한 하나 이상의 안테나 어레이들의 하나 이상의 안테나들로부터 전송되는 전력파들을 선택할 것이다.
일 실시 예에 있어서, 전송기(1602)의 파형 생성기에 의해 적어도 2개의 파형들이 생성된다. 생성된 적어도 2개의 파형은 다른 주파수들을 가진다. 적어도 2개의 파형 중 하나 또는 적어도 2개의 파형 모두의 주파수의 위상 변경은 균일한 파형의 형성으로 결과한다. 균일한 파형은, 그것이 특정 영역들에 하나 이상의 널 공간과, 하나 이상의 목표 스폿(spot)들에 에너지 포켓을 생성할 수 있게 한다.
도 17에는, 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 널 공간을 형성하는 방법이 도시된다.
제 1 단계(1702)에서, 전송기(TX)는 하나 이상의 목표 전자 디바이스의 위치에 에너지 포켓을 생성하도록 전력파들을 전송한다. 전송기는 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들을 전송한다. 전력파들은 에너지 포켓이 예정된 위치에 에너지 포켓을 형성하기 위해 위상 및/또는 진폭 조절을 통해 제어된다. 에너지 포켓은 3차원 공간내의 목표 위치에서 수렴하는 2 이상의 전력파들에 의해 형성된다.
다음 단계(1704)에서, 전송기는 객체의 위치 데이터를 수신한다. 하나 이상의 내부 센서들과 하나 이상의 외부 센서들은, 전송기의 작업 영역내의 객체의 존재 및 위치에 관한 데이터를 전송기에 전송한다. 하나 이상의 객체들은 인간 및 동물을 포함한다.
다음 단계(1706)에서, 전송기는 객체들과 수신기들간의 거리를 측정한다. 객체들의 위치 데이터가 수신되면, 전송기는 에너지 포켓이 지향된 (예를 들어, 도 2에서 설명한 프로세스에서 식별된) 하나 이상의 수신기들의 위치와 객체들의 위치 데이터간의 거리를 측정한다. 전송기는 전력파들과 전송기로부터 하나 이상의 객체의 위치 데이터간의 거리를 측정하도록 구성된다. 다양한 거리의 이들 측정치에 기초하여, 전송기는, 널 공간을 생성할지의 여부, 만약 생성한다면, 널 공간의 위치를 판정한다.
다음 단계(1708)에서, 객체들이 주어진 임계치를 초과하는 전력 레벨을 가진 에너지 포켓에 근접하다고 전송기가 판정하면, 전송기는 객체의 위치에 대응하거나, 에너지 포켓의 위치에 근접하게 또는 그 위치에 널 공간을 생성한다. 일부 환경에 있어서, 예정된 에너지 포켓과 동일 위치에서 객체가 검출되면, 전송기는 에너지 포켓이 생성될 예정인 위치에 널 공간을 생성할 수 있다. 이러한 환경에서, 전송된 전력파들은 서로 소거되며, 그에 따라 객체를 포함하는 위치에 전송되는 큰 에너지는 없게 된다.
D. 전송기 안테나 어레이의 구성
ⅰ. 안테나 어레이에 있어서 안테나들의 간격
도 18에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템의 안테나 어레이에 있어서 안테나들의 배열이 도시된다.
일 구현에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템은 하나 이상의 전송기들을 구비한다. 하나 이상의 전송기들의 각각은 하나 이상의 안테나 어레이들을 구비한다. 도시된 실시 예에 있어서, 단일 안테나 어레이(1802)가 도시된다. 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각은 하나 이상의 전력파들을 전송하기 위한 하나 이상의 안테나들을 구비한다. 도시된 실시 예에 있어서, 단일 안테나 어레이(1802)는 다수의 안테나들(1804)을 구비한다. 하나 이상의 안테나들의 안테나들은 서로 이격되며, 그에 따라 다수의 안테나들에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들은 목표 전자 디바이스에 전력을 제공하기 위해 에너지 포켓을 형성하도록 지향된다.
무선 전력 전송을 위한 시스템은, 하나 이상의 전송기들의 하나 이상의 안테나 어레이들내의 하나 이상의 안테나들에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들을 이용하여 생성된 에너지 포켓을 수신하도록 구성된다. 실시 예에 있어서, 전송기상의 하나 이상의 안테나들 중 적어도 하나의 안테나의 높이는 약 1/8인치 내지 약 1인치일 수 있으며, 적어도 하나의 안테나의 폭은 약 1/8인치 내지 약 1인치일 수 있다. 안테나 어레내의 2개의 인접하는 안테나들의 거리는 1/3 내지 12 람다(Lambda) 사이일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 그 거리는 1 람다 보다 클 수 있다. 그 거리는 1 람다와 10 람다 사이일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 그 거리는 4 람다와 10 람다 사이일 수 있다.
안테나 어레이에 있어서 하나 이상의 안테나들의 안테나들은 서로간에 사전 정의된 거리로 배치되며, 그에 따라 안테나에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들은 수신기에 에너지 포켓을 형성하도록 지향될 수 있다. 또한, 하나 이상의 안테나들의 각각은, 하나 이상의 안테나들에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들이 수신기 밖에 에너지 포켓을 형성하지 않도록, 3차원 공간에서 서로 사전 정의된 거리로 배치된다. 하나 이상의 안테나들의 각각은, 3차원 공간에 서로 사전 정의된 거리로 배치됨으로써, 하나 이상의 안테나들의 각각에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들은 수신기에 에너지 포켓을 전송하도록 지향될 수 있으며, 하나 이상의 전력파들 때문에, 에너지 포켓내의 에너지는 수신기의 주변 밖에 존재하는 에너지 보다 크게 된다.
일 실시 예에 있어서, 하나 이상의 안테나들은 이동 가능 소자들상에 고정되며, 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각내의 하나 이상의 안테나들간의 거리는, 수신기의 위치에 의거하여 동적으로 제어됨으로써, 하나 이상의 안테나들에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들은 수신기에 에너지 포켓을 형성하도록 지향될 수 있다. 이동 가능 소자들은 전송기의 마이크로프로세서에 의해 제어되는 임의 기계적 액튜에이터이다. 전송기의 마이크로프로세서는 수신기 또는 목표 전자 디바이스의 위치에 관한 히트 매핑 데이터와, 하나 이상의 내부 센서, 하나 이상의 외부 센서로부터 정보를 수신하며, 이러한 센서 데이터의 일부 또는 전부에 기초하여, 마이크로프로세서는 안테나가 탑재되는 기계적 액튜에이터의 이동을 제어한다.
일 실시 예에 있어서, 하나 이상의 안테나 어레이들 각각내의 하나 이상의 안테나들은, 하나 이상의 안테나들간의 상호 커플링(mutual coupling)을 허용하는 서로간의 사전-정의된 거리로 배치되며, 상호 커플링은 다수의 안테나들간의 유도성 또는 용량성 커플링이다.
하나 이상의 안테나 어레이들의 각각의 하나 이상의 안테나들은, 하나 이상의 안테나들의 배치 때문에, 서로 다른 시간에 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된다. 다른 실시 예에 있어서, 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각의 하나 이상의 안테나들은 전송기의 마이크로프로세서에 의해 제어되는 타이밍 회로의 존재때문에, 서로 다른 시간에 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된다. 타이밍 회로는 하나 이상의 안테나들의 각각에 대해 다른 전송 시간을 선택하는데 이용될 수 있다. 이 예시에 있어서, 마이크로프로세서는 하나 이상의 안테나들의 각각으로부터의 하나 이상의 전송파들의 전송 타이밍으로 타이밍 회로를 사전 구성할 수 있다. 다른 예시에 있어서, 하나 이상의 내부 센서, 하나 이상의 외부 센서 및 통신 신호로부터 수신한 정보에 기초하여, 전송기는 극히 일부의 안테나들로부터의 극히 일부의 전송파들의 전송을 지연시킬 수 있다.
또 다른 실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템이 제공된다. 그 시스템은, 전송기를 구비한다. 그 전송기는 하나 이상의 안테나 어레이들을 구비한다. 하나 이상의 안테나 어레이들의 각각은 다수의 안테나들을 구비한다. 다수의 안테나들은 하나 이상의 전력파들을 전송한다. 그 전송기는, 하나 이상의 전력파들을 이용하여 에너지 포켓을 지향시키기 위한 목표에 기초하여 다수의 안테나들 중 제 1 세트의 안테나들을 활성화시키도록 구성된 마이크로프로세서를 구비한다. 제 1 세트의 안테나들은 에너지 포켓을 형성하도록 안테나들의 원하는 간격에 대응하는, 제 1 세트의 안테나들의 안테나들간의 거리에 기초하여 하나 이상의 안테나들로부터 선택된다. 다시 말해, 제 1 세트의 안테나들의 안테나들간에 선택된 거리는, 인접 안테나들이 바람직하게 서로 멀리 떨어져 있게 하며, 제 1 세트의 안테나들로부터 전송되는 하나 이상의 전력파들이 목표 전자 디바이스에 전력을 제공하기 위해 에너지 포켓을 형성할 수 있게 한다.
일 구현에 있어서, 전송기는 통신 신호에 기초하여, 안테나 어레이내의 하나 이상의 안테나들의 각각을 스위칭 온(switch on) 또는 스위칭 오프(switching off)하도록 구성된 안테나 회로를 구비한다. 통신 신호들은 히트 매핑 데이터, 하나 이상의 내부 센서 및 하나 이상의 외부 센서로부터 수신될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 안테나 어레이는, 전력파 방향이 하나 이상의 안테나들 중 제 1 세트의 안테나들을 스위칭 온 함에 의해 제 1 방향으로 스티어링될 수 있고, 안테나 어레이의 전력파 방향이 하나 이상의 안테나들 중 제 2 세트의 안테나들을 스위칭 온 함에 의해 제 2 방향으로 스티어링될 수 있도록 구성된다. 제 2 세트의 안테나들은 제 1 세트의 안테나들로부터 하나 이상의 안테나들을 포함할 수 있거나, 제 2 세트의 안테나들은 제 1 세트의 안테나들로부터 어떤 안테나도 포함하지 않을 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 안테나 어레이의 전력파 방향은 다수의 방향들의 각각마다 하나 이상의 안테나들로부터 안테나들의 세트를 스위칭 온 함에 의해 다수의 방향으로 스티어링될 수 있다. 제 1 세트의 안테나들과 제 2 세트의 안테나들에 있어서의 안테나들의 선택은 제 1 세트의 안테나들과 제 2 세트의 안테나들에 있어서의 안테나들간의 거리에 기초한다. 그 거리는, 안테나들의 제 1 세트, 제 2 세트 또는 임의 세트에서 방출되는 전력파들이 원하는 위치에 효율적인 에너지 포켓을 생성하도록 선택된다.
일 구현에 있어서, 에너지 포켓을 생성하기 위한 전력파들을 전송할 안테나들간의 간격은 에너지 포켓이 생성되어야 하는 수신기의 위치에 기초하여 판정된다. 전송기는 수신기의 위치를 판정할 것이다. 일 예시에 있어서, 수신기의 위치는 통신 구성 요소를 통해 수신기가 수신한 블루투스 신호와 같은 통신 신호를 이용하여 측정된다. 수신기의 위치는 전자 디바이스를 충전시키기 위해 수신기에 의해 이용될 수 있는 에너지 포켓을 형성하도록 다수의 안테나들로부터 안테나를 조절 및/또는 선택하기 위해 마이크로프로세서에 의해 이용될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 안테나 어레이는 1000개의 안테나들을 구비한다. 안테나 스위칭 회로는 주어진 시간의 1000개의 안테나들 중 임의 개수를 접속시키도록 구성된다. 스위칭 회로는 신호를 임의 개수의 신호들로 분할하기 위한 신호 분할기를 구비한다. 추가적으로, 스위칭 회로는 1000개의 스위치들과, 1000개의 안테나들 중 특정된 개수의 세트가 스위칭 온되도록 스위치들의 개수를 조절하는 스위칭 회로를 포함한다. 스위칭 회로는 마이크로 전자-기계 시스템 스위치들을 구비할 수 있다. 다른 실시 예에 있어서, 스위칭 회로는 안테나 어레이로/로부터 신호를 개별적으로 송수신하기 위한 필터를 구비할 수 있다.
다른 실시 예에 있어서, 안테나 어레이는 Z개의 안테나들을 구비하며, 스위칭 회로는 주어진 시간에 X개의 안테나들을 제어하도록 구성된다. 이러한 실시 예에 따르면, 스위칭 회로는 신호들 X개의 신호들로 분할하기 위한 신호 분할기, Z개의 1×Z 스위치들을 구비하는 스위칭 매트릭스를 구비하며, 스위칭 회로는 인접한 세트의 X개의 안테나들이 활성화되도록 스위칭 매트릭스를 제어한다. 일부 실시 예에 있어서, 1×Z 스위치들은 멀티플렉서들을 구비한다.
ⅱ. 안테나 어레이 구성의 형상
도 19에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템내의 다수의 안테나 어레이들의 배열이 도시된다.
실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템이 제공된다. 그 시스템은 전송기를 구비한다. 전송기는 적어도 2개의 안테나 어레이들을 구비한다. 일 예시에 있어서, 적어도 2개의 안테나 어레이들은 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)를 구비한다. 설명의 간략화를 위해, 단지 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)만이 설명될 것이지만, 개시된 실시 예의 범주를 벗어나지 않고도 2 이상의 안테나 어레이들이 그 시스템내에 포함될 수 있음을 알아야 한다. 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)의 각각은 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 안테나들의 하나 이상의 로우(row)와 하나 이상의 컬럼(column)을 구비한다. 그 전송기는 마이크로프로세서를 구비한다. 마이크로프로세서는 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)간의 간격을 제어하도록 구성된다. 적어도 2개의 어레이들 중 제 1 안테나 어레이(1902)는 3차원 공간내의 적어도 2개의 어레이들 중 제 2 안테나 어레이(1904) 뒤로 사전 정의된 거리로 오프셋되도록 이격되며, 그에 따라 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904) 각각의 안테나들에 의해 전송된 하나 이상의 전력파들이 목표 전자 디바이스에 전력을 제공하기 위해 에너지 포켓을 형성하도록 지향될 수 있게 된다. 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)는 목표 전자 디바이스의 위치에 의거하여, 서로 사전 정의된 거리로 배치된다. 다시 말해, 사전 정의 된 거리는 목표 전자 디바이스의 위치에 기초하여 전송기에 의해 선택된다.
실시 예에 있어서, 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)간의 거리는, 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)의 안테나에 의해 전송되는 하나 이상의 전력파들이 목표 전자 디바이스에 지향되어 에너지 포켓을 형성하도록, 목표 전자 디바이스의 위치에 의거하여 동적으로 조절된다. 실시 예에 있어서, 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)는 평면형이며, 적어도 2개의 안테나 어레이들간의 오프셋 거리는 4인치이다.
ⅲ. 다수의 어레이들
도 20에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 다수의 안테나 어레이들의 배열이 도시된다.
실시 예에 있어서, 무선 전력 전송을 위한 시스템이 제공된다. 그 시스템은 전송기를 구비한다. 전송기는 적어도 2개의 안테나 어레이들을 구비한다. 일 예시에 있어서, 적어도 2개의 안테나 어레이들은 제 1 안테나 어레이(2002)와 제 2 안테나 어레이(2004)를 구비한다. 설명의 간략화를 위해, 단지 제 1 안테나 어레이(2002)와 제 2 안테나 어레이(2004)만이 설명될 것이지만, 개시된 실시 예의 범주를 벗어나지 않고도 2 이상의 안테나 어레이들이 그 시스템내에 포함될 수 있음을 알아야 한다. 제 1 안테나 어레이(1902)와 제 2 안테나 어레이(1904)의 각각은 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 안테나들의 하나 이상의 로우(row)와 하나 이상의 컬럼(column)을 구비한다.
일 실시 예에 있어서, 제 1 안테나 어레이(2002)와 제 2 안테나 어레이(2004)는 동시에 에너지 포켓을 생성하는데 이용된다. 다른 실시 예에 있어서, 제 1 안테나 어레이(2002)와 제 2 안테나 어레이(2004)는 동시에 널 공간을 생성하는데 이용된다. 또 다른 실시 예에 있어서, 제 1 안테나 어레이(2002)와 제 2 안테나 어레이(2004)는 동시에 에너지 포켓과 널 공간을 생성하는데 이용된다.
ⅳ. 3차원 어레이 구성
도 21에는 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 배열이 도시된다.
일 실시 예에 있어서, 특정 어레이 크기 및 형상을 가진 안테나 어레이(2102)가 개시된다. 본 명세서에서 설명한 안테나 어레이(2102)는 3차원 안테나 어레이이다. 3차원 안테나 어레이의 형상은, 임의 형상의 평면 안테나 어레이, 원통형, 원뿔형 및 구형일 수 있다. 안테나 어레이는 특정 유형, 크기 및 형상의 하나 이상의 안테나들을 구비한다. 예를 들어, 안테나의 한가지 유형은, 특정 주파수에서의 동작과 호환되는 크기 및 사각 형상을 가진 소위 패치(patch) 안테나이다. 또한, 그 안테나는 예를 들어 1파장(1λ)의 간격을 가지며 사각 구성으로 배열된다. 당업자라면, 추가적인 또는 대안적인 안테나 형상, 간격 및 유형이 이용될 수 있음을 알 것이다. 당업자라면, RF 주파수 범위(예를 들어, 약 900MHz 내지 약 100GHz의 범위내의 임의 주파수)내의 임의 주파수에서 동작하기 위해 하나 이상의 안테나들의 크기가 선택될 수 있음을 알 것이다. 본 개시의 안테나 어레이에 이용될 수 있는 안테나 유형은, 노치 소자(notch element), 다이폴(dipole) 또는 슬롯(slot), 또는 당업자에게 잘 알려진 임의 다른 안테나를 포함하되, 이에 국한되는 것은 아님을 알 것이다. 또한, 안테나 어레이의 형상에 기초하여 특정 형상 또는 전력 전송파-폭을 가진 안테나 전력 전송파의 생성에 대한 참조가 본 명세서에서 이루어질 것이다. 당업자라면, 다른 형상 및 폭을 가진 안테나 전력파들이 이용되고, 안테나 피드 회로(antenna feed circuit)내의 적당한 위치로 진폭 및 위상 조절 회로를 포함시키는 것과 같은, 잘 알려진 기술을 이용하여 제공될 수 있음을 알 것이다.
일 실시 예에 있어서, 3차원 안테나 어레이들은 본 개시의 무선 전력 전송 시스템에 이용된다. 3차원 안테나 어레이는 2가지 유형일 수 있다. 그 2가지 유형은 능동 안테나 어레이와 수동 안테나 어레이를 구비한다. 능동 안테나 어레이는 전력파들의 전송에 도움을 주기 위해 반도체 디바이스와 같은 능동 디바이스를 포함한다. 수동 안테나 어레이는 전력파들의 전송에 도움을 주지 않는다. 그 어레이의 안테나들간의 위상 특성은 능동 또는 수동 어레이에 있어서 임의 방식으로 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 능동 안테나 어레이는 그 어레이의 안테나들 중 하나(또는 그들의 서브셋)에 피딩되는 RF 파들의 위상을 조절하는데 이용될 수 있는 제어 가능 위상 시프터(controllable phase-shifter)를 포함할 것이다. 다른 실시 예에 있어서, 각 안테나 또는 안테나 서브셋과 연관된 위상 제어 소자의 제어와 함께 비-위상 제어 신호 진폭 분배기(amplitude divider)를 이용함에 의해, 위상 시프트 전력 전송 형성기에 대한 필요성이 제거될 수 있다. 따라서, 일반적으로, 능동 안테나 어레이는 다수의 안테나들 및 그 안테나들에 접속된 무선 주파수 회로를 구비한다. 능동 안테나 어레이는 각 안테나의, 전송될 RF 신호에 적당한 위상차 또는 위상차와 적당한 이득차를 전달하는 안테나 시스템이다. 따라서, 지향성 전력 전송파 스캔이 실행될 수 있으며, 임의 지향성 전력 전송파들이 실현될 수 있다. 능동 안테나 어레이들은, 각 안테나 또는 안테나들의 서브셋과 연관된 전송 증폭기 및 수신 증폭기를 가질 수 있다.
대안적인 또는 추가적인 실시 예에 있어서, 안테나 어레이는 입방체 형상의 표면을 포함할 수 있다. 최대 이득 또는 원하는 이득을 가진채 특정 방향으로 전력파들을 포인팅하고, 포켓 에너지를 생성하고, 다수의 안테나 어레이들 중 가능한 많은 안테나들을 선택하거나, 적어도 사전 선택된 개수의 안테나들을 선택(활성화)하는 것이 바람직하다. 선형성이 아닌 어레이의 형상 때문에, 그 형상은 안테나들간의 위상차를 유발할 수 있다. 예를 들어, 기준 안테나로서 고려될 수 있는 하나의 안테나는 원하는 전력 전송파 방향으로 주 로브 축을 가진 이득 패턴 또는 방사 패턴을 생성할 것이다. 다른 안테나들, 또한, 원하는 방향으로 전력 전송파 이득에 기여할 수 있는 방사 패턴을 가질 것이지만, 어레이의 형상때문에, 안테나 표면의 윤곽선에 의해 유발되는 위상차는 유용한 안테나 전력 전송파 형상을 생성할 수 있는 클러스터 크기(cluster size)를 제한할 것이다. 일 구현에 있어서, 위상차는 원하는 방향으로 방사 패턴을 가지는 기준 안테나에 대한 안테나들의 위치에 의해 유발된다. 예를 들어, 기준 안테나는 그의 개구(aperture)에 수직한 전력 전송파를 포인팅한다. 어레이의 형상 때문에, 다른 안테나는 동일한 방향으로 포인팅되지 않으며, 추가적으로 그들의 신호 위상은 기준 안테나로부터의 신호와 정렬되지 않는다. 대부분의 경우, 위상 시프트는 기준 소자로부터 멀리 떨어진 소자의 경우에 더 크며, 안테나 어레이의 그 표면과 평면간의 각도의 함수이다. 위상 시프트 때문에, 안테나 어레이상의 기준 안테나와, 그의 클러스터내의 모든 다른 안테나들로부터의 신호들간에는 코히어런스 상실(a loss of coherenec)이 있다. 위상 지연파들은 전체 파(overall wave)에 추가할 수 있는 구성 성분을 가질 것이지만, 특정 포인트에서는, 파로부터 감산되거나 소거될 수 있다. 이것은, 클러스터의 크기를 제한하며, 그에 따라 클러스터 어레이의 최대 이득을 제한한다.
다른 실시 예에 있어서, 하나 이상의 안테나들은 제 1 세트의 안테나들과 제 2 세트의 안테나들을 구비한다. 제 1 세트의 안테나들과 제 2 세트의 안테나들은 3차원 어레이의 비-평면 형상 안테나 어레이 표면과 관련하여 다른 각도들로 배치된다. 어느 안테나들이 전력파들을 전송해야 하는지를 선택함에 의해, 3차원 어레이의 형상은 수신기의 위치에 기초하여 동적으로 조절될 수 있다. 대안적인 실시 예에 있어서, 하나 이상의 안테나 어레이들은 사전 결정되거나, 예측되거나 기대되는 수신기 위치에 기초하여 특정 구성을 가질 수 있다.
제 1 안테나는 제 2 안테나로부터 소정 거리로 배치될 수 있는데, 두 안테나들은 수신기에 전력파들을 전송하며, 에너지 포켓이 수신기에서 생성된다. 전송된 전력파들이 실질적으로 서로 평행하지 않도록 하는 제 1 안테나와 제 2 안테나간의 거리를 가지는 것이 바람직하다. 제 1 안테나와 제 2 안테나간의 최적 거리는 수신기의 거리, 룸의 크기, 전력파들의 주파수 및 전송될 전력의 량에 기초한다.
도 22a 및 도 22b에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 안테나 어레이(2204)에 다수의 안테나들(2202)이 배열된다. 도 22a 및 도 22b에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(2204)는 3차원 안테나 어레이이다. 안테나 어레이(2204)내의 다수의 안테나들(2202)간의 증가된 간격은 에너지 포켓의 크기(또는 포켓의 크기)가 도 22c에 도시된 것과 같이 작아지게 한다. 본 예시에 있어서, 안테나 어레이(2204)의 구성은 40"x40"이다.
도 23a 및 도 23b에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 안테나 어레이(2304)에 다수의 안테나들(2302)이 배열된다. 안테나 어레이(2304)는 3차원 안테나 어레이이다. 도 23a 및 도 23b에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(2304)내의 다수의 안테나들(2302) 간의 깊이의 추가는 에너지 포켓의 크기(또는 포켓의 크기)가 도 23c에 도시된 것과 같이 작아지게 한다. 본 예시에 있어서, 안테나 어레이(2304)의 구성은 40"x40"x5"이다.
도 24a 및 도 24b에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 안테나 어레이(2404)에 다수의 안테나들(2402)이 배열된다. 안테나 어레이(2404)는 3차원 안테나 어레이이다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(2404)내의 다수의 안테나들(2402) 간의 비선형 간격은 도 24c에 도시된 바와 같이 에너지 포켓의 크기(또는 포켓의 크기) 주변에서 하나 이상의 전력 파형들에 의해 에너지의 분포가 변경되게 한다. 도면에 나타난 비선형 간격은 대수적 간격이다. 본 예시에 있어서, 안테나 어레이(2404)의 구성은 40"x40"이다.
도 25a 및 도 25b에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 안테나 어레이(2504)에 다수의 안테나들(2502)이 배열된다. 안테나 어레이(2504)는 3차원 안테나 어레이이다. 도 25a 및 도 25b에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(2504)내의 다수의 안테나들(2502) 간의 비선형 간격은 도 25c에 도시된 바와 같이 에너지 포켓의 크기(또는 포켓의 크기) 주변에서 하나 이상의 전력 파형들에 의해 에너지의 분포가 변경되게 한다. 도면에 나타난 비선형 간격은 대수적 간격이다. 본 예시에 있어서, 안테나 어레이(2504)의 구성은 40"x40"x6"이다.
도 26a 및 도 26b에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 안테나 어레이(2604)에 다수의 안테나들(2602)이 배열된다. 안테나 어레이(2604)는 3차원 안테나 어레이이다. 도 26a 및 도 26b에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(2604)내의 다수의 안테나들(2602) 간의 거리 증가는 서로 소거되지 않는 다수의 전력파들의 생성으로 결과하며, 그에 따라 도 26c에 도시된 바와 같이 커다란 에너지 포켓의 생성으로 결과한다. 본 예시에 있어서, 안테나 어레이(2604)의 구성은 13"x75"이다.
도 27a 및 도 27b에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 안테나 어레이(2704)에 다수의 안테나들(2702)이 배열된다. 안테나 어레이(2704)는 3차원 안테나 어레이이다. 도 27a 및 도 27b에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(2704)내의 다수의 안테나들(2702) 간의 거리 감소는 서로 소거되지 않는 강한 전력파들의 생성으로 결과하며, 그에 따라 도 27c에 도시된 바와 같이 커다란 에너지 포켓의 생성으로 결과한다. 본 예시에 있어서, 안테나 어레이(2704)의 구성은 8"x16"이다.
도 28a 및 도 28b에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 안테나 어레이(2804)에 다수의 안테나들(2802)이 배열된다. 안테나 어레이(2804)는 3차원 안테나 어레이이다. 도 28a 및 도 28b에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(2804)의 크기와 함께, 안테나 어레이(2804)내의 다수의 안테나들(2802) 간의 간격/거리는 도 28c에 도시된 바와 같이 에너지 포켓의 생성으로 결과한다. 본 예시에 있어서, 안테나 어레이(2804)의 구성은 45"x93"이다.
도 29a 및 도 29b에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 안테나 어레이(2904)에 다수의 안테나들(2902)이 배열된다. 안테나 어레이(2904)는 3차원 안테나 어레이이다. 도 29a 및 도 29b에 도시된 바와 같이, 안테나 어레이(2904)의 크기와 함께, 안테나 어레이(2904)내의 다수의 안테나들(2902) 간의 간격/거리는 도 29c에 도시된 바와 같이 에너지 포켓의 생성으로 결과한다. 본 예시에 있어서, 안테나 어레이(2904)의 구성은 30"x63"이다.
도 30 및 도 31에는, 예시적인 실시 예에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 있어서 안테나 어레이 구성이 도시된다. 전송기는 목표 전자 디바이스에 전력을 제공하기 위해 에너지 포켓을 형성하는 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된 하나 이상의 안테나들을 구비한다. 하나 이상의 안테나들은 오목한 형상 및 볼록한 형상으로 구성된 그룹으로부터 선택된 3차원 어레이의 비-평면 형상 안테나 어레이 표면상에 배치된다. 비-평면 형상은 구체 오목 형상(spherical concave shape), 구체 볼록 형상(spherical convex shape), 파라볼릭 오목 형상 및 파라볼릭 볼록 형상으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 3차원 안테나 어레이에 있어서 하나 이상의 안테나들은, 비-평면 형상의 안테나 어레이 표면으로 인해, 도 11 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 서로에 대해, 하나 이상의 안테나들에 의해 전송되는 하나 이상의 전력파들이 수신기 주변 밖에 에너지 포켓을 형성하지 않는 그러한 방식으로 배치된다. 또 다른 실시 예에 있어서, 3차원 안테나 어레이내의 하나 이상의 안테나들은, 비-평면 형상의 안테나 어레이 표면으로 인해, 서로에 대해, 하나 이상의 안테나들에 의해 전송되는 하나 이상의 전력파들이 수신기에 수신기 주변의 밖에 존재하는 에너지보다 큰 에너지 포켓을 형성하도록 지향되는 방식으로 배치된다.
Ⅴ. 히트 매핑 및 센서들을 이용하는, 예시적인 무선 전력 전송 방법
도 32에는 예시적인 실시 예에 따른 무선 전력 전송 시스템에 있어서 에너지 포켓을 형성하는 방법(3200)이 도시된다.
제 1 단계(3202)에서, 전송기(TX)는 수신기(RX)의 위치를 나타내는 데이터(예를 들어, 히트-맵 데이터)를 수신하고, 통신 신호를 통해 통신하기 위해 하나 이상의 프로토콜들에 따라 수신기와 접속을 수립한다. 즉, 전송기 및 수신기는 전기 디바이스들의 2개의 프로세서들간에 정보를 전송할 수 있는 무선 통신 프로토콜(예를 들어, NFC, ZigBee, Bluetooth?, Wi-Fi)을 이용하여 통신 신호를 통해, 히트-맵 데이터와 같은 여러 유형의 데이터를 통신할 수 있으며, 무선 통신 프로토콜은, 통상적으로 전송기와 수신기간의 연계를 수립하는 일부 루틴들을 달성한다. 전송기가 수신기를 식별하면, 전송기는 수신기와의 전송기내에서의 연관된 접속을 수립할 수 있으며, 그에 따라 전송기 및 수신기는 신호들을 통신할 수 있게 된다. 연계가 수립된 후, 현재 단계(3202)에서, 수신기는 수신기가 전송 필드내에서 발견될 수 있는 위치(예를 들어, 좌표, 세그먼트)를 나타내는 히트-맵 데이터를 전송기에 전송할 수 있다.
다음 단계(3204)에서, 전송기는 수신기의 위치에 에너지 포켓을 생성하도록 전력파들을 전송한다. 전송기는 3차원 공간에서 수렴하는 전력파들을 전송한다. 전력파들은 에너지 포켓이 예정된 수신기 위치에 에너지 포켓을 형성하기 위해 위상 및/또는 상대적 진폭 조절을 통해 제어될 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 에너지 포켓은 3차원 공간내의 수신기 위치에서 수렴하는 2 이상의 전력파들에 의해 형성된다.
다음 단계(3206)에서, 전송기는 생물체 또는 감지 객체의 위치 데이터를 수신한다. 하나 이상에 센서들이 생물체 또는 감지 객체의 존재를 나타내는 센서 데이터를 획득하며, 전송기에 원시 센서 데이터 또는 프로세싱된 센서 데이터를 통신한다. 하나 이상의 센서들은 생물체 또는 다른 감지 객체의 위치를 나타내는 위치-관련 센서 데이터를 획득 및 통신할 수 있다. 실시 예에 있어서, 하나 이상의 센서들은 생물체 또는 감지 객체의 적어도 하나의 비-위치 속성과 위치-관련 정보를 획득하여 전송기에 통신한다. 일 실시 예에 있어서, 생물체 또는 감지 객체의 적어도 하나의 비-위치 속성은 초전기적 센서 응답, 광학 센서 응답, 초음파 센서 응답 및 밀리미터 센서 응답들의 하나 이상을 포함한다.
다음 단계(3208)에서, 전송기는 생물체 또는 감지 객체와 전력파들간의 거리를 측정한다. 일 실시 예에 있어서, 전송기는 생물체 또는 감지 객체에 대한 위치 데이터와 (전송기와 수신기간에 전송된) 전력파들의 위치를 비교한다. 전송기는, 또한, 생물체 또는 감지 객체의 위치와, 전송의 매핑 메모리내에 좌표가 저장된 수신기의 위치와 연관된 평면 좌표(예를 들어, 1차원 좌표, 2차원 좌표 또는 3차원 좌표 또는 극좌표)를 비교한다. 전력파들에 의해 생성된 전력 레벨들과, 생물체 또는 감지 객체에 대한 하나 이상의 최대 허용 가능 전력 레벨을 비교한다. 생물체 또는 감지 객체와 전력파들간의 거리가 충분히 근접하지 않다고 전송기가 판정하면, 다시 말해, 전력파들에 의해 생성된 전력 레벨이 생물체 또는 감지 객체의 위치에서 하나 이상의 최대 허용 가능 전력 레벨보다 비교적 더 낮으면, 전송기는 전력파들의 전송을 계속함으로써, 수신기의 그 위치에 에너지 포켓을 형성한다.
생물체 또는 감지 객체와 전력파 또는 전력파의 거리 또는 전력파의 경로가 근접함을 나타낸다고 판정하면(즉, 전력파들에 의해 생성된 전력 레벨이 생물체 또는 감지 객체의 위치에서 하나 이상의 최대 허용 가능 전력 레벨보다 높거나 그에 근접하면), 단계(3201)에서 전송기는 생물체 또는 감지 객체의 위치에 기초하여 전력파들을 조절한다. 일부 경우에, 전송기는 수신기 위치에서 전력파의 전력 레벨을 감소시킨다. 일부 경우에서, 전송기는 수신기 위치로의 전력파들의 전송을 종료시킨다. 일부 경우에, 전송기는 수신기 위치에서 전력파들의 에너지 량을 약화시킨다. 일부 실시 예에 있어서, 전송기는 생물체 또는 감지 객체 주변의 전력파들의 전송을 재지향시킨다. 일부 실시 예에 있어서, 전송기는 수신기의 위치에 또는 그에 근접하여 널 공간을 생성시키거나 생물체 또는 감지 객체의 위치에 대응하여 널 공간을 생성시킨다. 일부 경우에, 전송기는, 생물체 또는 감지 객체가 예정된 에너지 포켓과 동일한 위치에서 검출되면, 에너지 포켓이 생성되는 위치에 널 공간을 생성한다. 이러한 환경에 있어서, 전송된 전력파들은 서로 소거되어, 생물체 또는 감지 객체의 위치에 전송되는 에너지가 많지 않게 된다.
일 실시 예에 있어서, 하나 이상의 안테나들의 각각은 동일한 크기를 가지며, 전송기의 하나 이상의 안테나들에 있어서 적어도 하나의 안테나는 평면 안테나, 패치 안테나, 다이폴 안테나로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 전송기의 하나 이상의 안테나는 약 1GHz, 5.8GHz, 24GHz, 60GHz 및 72GHz를 포함하는 약 900MHz 내지 약 100GHz 범위의 주파수 대역에서 동작하도록 구성된다. 하나 이상의 안테나들은 적어도 하나의 3차원 안테나 어레이에 있어서 하나 이상의 안테나들의 배치에 의거하여 서로 다른 시간에 하나 이상의 전력파들을 전송하도록 구성된다.
하나 이상의 안테나들은 3차원 안테나 어레이내에 균일하게 이격된다. 하나 이상의 안테나는, 3차원 안테나 어레이내에 비대칭적으로 배치되며, 그러므로 3차원 안테나 어레이는 하나 이상의 전력파들의 전송이 상당히 큰 범위의 방향들 중 임의 하나로 이루어질 수 있게 된다. 다른 실시 예에 있어서, 하나 이상의 안테나들은 안테나 어레이상에 균일하게 이격되거나, 안테나 어레이상에 비 대칭적으로 배치될 수 있으며, 또는 그 둘 모두의 형태로 배치될 수 있고, 그에 의해 넓은 범위의 방향들로 하나 이상의 전력파들의 전송이 가능하게 된다. 또 다른 실시 예에 있어서, 하나 이상의 안테나들은 안테나 어레이상에서 불균일하게 이격되거나, 안테나 어레이상에서 비대칭적으로 이격되거나, 그 둘 모두로 이격될 수 있으며, 그에 의해 넓은 범위의 방향들로 하나 이상의 전력파들의 전송이 가능하게 된다. 또 다른 실시 예에 잇어서, 3차원 어레이내의 하나 이상의 안테나들은 2차원 어레이들로 배열될 수 있다.
상술한 방법 설명 및 프로세스 흐름도는 단지 예시적으로 제공되며 여러 실시 예들의 단계들이 안출된 순서로 실행되어야 함을 요구하거나 암시하는 것은 아니다. 당업자라면 알겠지만, 상술한 실시 예들내의 단계들은 임의 순서로 실행될 수 있다. "그 다음", "다음" 등의 용어는 그 단계들의 순서를 제한하기 위한 것이 아니며, 이들 용어들은 단순히 그 방법들의 설명을 통해 독자들을 안내하는데 이용된다. 프로세스 흐름도가 순차적인 프로세스로서 그 동작들을 설명하지만, 그 동작들 중 많은 동작들은 병렬로 또는 동시에 실행될 수 있다. 또한, 동작 순서들은 재 배열될 수 있다. 소정 프로세스는 방법, 기능, 절차, 서브루틴, 서브프로그램에 대응한다. 프로세스가 기능에 대응할 때, 그의 종료는 호출 기능 또는 주기능으로의 그 기능의 복귀에 대응한다.
본 명세서에서 개시된 실시 예들과 관련하여 설명된 여러 예시적인 논리 블럭들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 그들의 조합으로서 구현될 수 있다. 하드웨어와 소프트웨어의 이러한 상호 교환성을 명확히 설명하기 위해, 여러 예시적인 구성 요소, 블럭들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 그들의 기능성 측면에서 전반적으로 상기에서 설명되었다. 그러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지의 여부는 전체 시스템상에 부과된 특정 애플리케이션 또는 고안 제약에 의존한다. 당업자들은 각각의 특정 애플리케이션에 대해 여러 방식으로 설명된 기능성을 구현할 것이지만, 그러한 구현 결정이 본 발명의 범주를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안된다.
컴퓨터 소프트웨어로 구현되는 실시 예들은, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 설명 언어 또는 그들의 임의 조합으로 구현될 수 있다. 코드 세그먼트 또는 기계-실행 가능 명령어들은 절차, 기능, 서브프로그램, 프로그램, 루틴, 서브루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스(class), 또는 명령어들, 데이터 구조 또는 프로그램 상태들의 임의 조합을 나타낼 수 있다. 코드 세그먼트는 정보, 데이터, 인수(argument), 파라메타 또는 메모리 콘텐츠를 전달 및/또는 수신하는 임의 다른 코드 세그먼트 또는 하드웨어에 결합될 수 있다. 정보, 인수, 파라메타, 데이터등은 메모리 공유, 메시지 전달, 토큰 전달, 네트워크 전송 등을 포함하는 임의 적당한 수단을 통해 전달, 배달 또는 전송될 수 있다.
이러한 시스템 및 방법을 구현하는데 이용되는 실제 소프트웨어 코드 또는 전용 제어 하드웨어는 본 발명을 제한하지 않는다. 따라서, 그 시스템 및 방법의 동작 및 작용은 소프트웨어 및 제어 하드웨어가 본 명세서에서의 설명에 기초하여 그 시스템 및 방법을 구현하도록 고안될 수 있다고 이해되는 특정 소프트웨어 코드를 참조하지 않고 설명되었다.
소프트웨어로 구현될 경우, 그 기능들은 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 또는 프로세서 판독 가능 저장 매체상에 하나 이상의 명령어들 또는 코드로서 저장될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 컴퓨터 판독 가능 또는 프로세서 판독 가능 저장 매체상에 상주할 수 있는 프로세서 실행 가능 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 또는 프로세서 판독 가능 매체는 컴퓨터 프로그램을 이리 저리 전달하는 컴퓨터 저장 매체 및 유형 저장 매체를 포함한다. 비-일시적 프로세서 판독 가능 저장 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의 이용 가능 매체일 수 있다. 예를 들어 및 제한 없이, 그러한 비-일시적 프로세서 판독 가능 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령어 또는 데이터 구조 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는데 이용될 수 있으며 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의 다른 유형 저장 매체를 구비할 수 있다. 본 명세서에서 이용된 디스크(disk and disc)는 CD(compact disc), 레이저 디스크, 광학 디스크, DVD(Digtal Versatile Disc), 플로피 디스크 및 블루-레이 디스크(Blue-ray disc)를 포함하며, 디스크(disk)는 통상적으로 데이터를 자기적으로 재생하고, 디스크(disc)는 레이저로 광학적으로 데이터를 재생한다. 상기의 조합은 컴퓨터 판독 가능 매체의 범주내에 포함되어야 한다. 추가적으로, 방법 또는 알고리즘의 동작들은 컴퓨터 프로그램 제품내에 합체될 수 있는, 비-일시적 프로세서-판독 가능 매체 및/또는 컴퓨터 판독 가능 매체상에 코드들 및/또는 명령어들중 하나 또는 임의 조합 또는 그들의 세트로서 상주할 수 있다.
Claims (19)
- 컴퓨터-구현 방법으로서,
전송기가, 전송 필드내의 다수의 세그먼트들의 각각에게 낮은 전력파를 전송하고;
수신기를 포함하는 세그먼트를 나타내는 데이터를 포함하는 수신기로부터 전송기가 통신 신호를 수신하는 것에 응답하여, 전송기가, 수신기를 포함하는 세그먼트에서 수렴하도록 구성된 하나 이상의 전력파들을 전송하는 것을 구비하는
컴퓨터-구현 방법.
- 컴퓨터-구현 방법으로서,
전송기 디바이스가, 하나 이상의 전력파들과 통신 신호 - 통신 신호는 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들을 정의하는 전송 파라메타들의 제 1 세트를 포함함 - 를 전송기 디바이스와 연관된 전송 필드로 전송하고;
전송기가, 수신기 디바이스로부터 통신 신호를 통해 전송 필드내의 수신기의 위치를 나타내는 디바이스 데이터를 수신하는 것에 응답하여,
전송기 디바이스가, 디바이스 데이터에 따라 전송 필드의 서브-세그먼트로 전송 파라메타들의 제 2 세트 - 전송 파라메타들의 제 2 세트는 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들을 정의함 - 를 전송하고;
하나 이상의 정제된 특성을 정의하는 하나 이상의 정제된 파라메타들의 세트 - 정제된 파라메타들은 서브-세그먼트내의 정제된 위치를 나타내는 수신기 디바이스로부터 수신된 정제된 위치 데이터에 기초함 - 에 기초하여, 하나 이상의 전력파들에 대한 하나 이상의 정제된 특성들을, 전송기 디바이스가, 판정하고;
전송기 디바이스가, 정제된 파라메타들의 세트에 따라 하나 이상의 정제된 특성들을 가진 하나 이상의 정제된 전력파들을 생성하고;
전송기가, 전송 필드의 서브-세그먼트로 하나 이상의 정제된 전력파들을 전송하여, 정제된 위치에 에너지 포켓이 형성되게 하는 것을 구비하는
컴퓨터-구현 방법.
- 제 2 항에 있어서,
하나 이상의 정제된 특성들을 판정하는 것은,
전송기 디바이스가, 수신기 디바이스로부터, 전송기에 대해 상대적인 수신기의 정제된 위치를 나타내는 정제된 위치 데이터를 수신하는 것을 더 구비하고,
정제된 위치는 전송 필드의 서브-세그먼트 이내인
컴퓨터-구현 방법.
- 제 3 항에 있어서,
하나 이상의 정제된 특성들을 가진 하나 이상의 정제된 전력파들을 생성하는 것은,
정제된 위치가 사전 결정된 서브-세그먼트 임계 레벨을 충족하는지를, 전송기 디바이스가 판정하는 것을 더 구비하는
컴퓨터-구현 방법.
- 제 4 항에 있어서,
전송기 디바이스는, 전송 필드의 선행 서브-세그먼트(preceding sub-segment)에 대한 정제된 위치 데이터에 따라, 전송 필드의 다음 세밀한 서브-세그먼트로 다음의 정제된 전송 파라메타들의 세트를 전송하는 것을 계속하는,
컴퓨터-구현 방법.
- 제 2 항에 있어서,
하나 이상의 정제된 특성들을 가진 하나 이상의 정제된 전력파들을 생성하는 것은,
전송기 디바이스가, 전력파들의 하나 이상의 특성들에 있어서의 전력파들을 증가시키는 것을 더 구비하는
컴퓨터-구현 방법.
- 제 2 항에 있어서,
전력파의 전송 파라메타는, 전력 레벨, 방사 거리(radial distance), 아지뮤즈 각도, 고도 각도, 수신기의 상대적 높이, 높이 좌표, 수신기의 상대적 수평 위치, 수평 좌표, 수신기의 상대적 거리 및 거리 좌표로 구성된 그룹으로부터 선택되는
컴퓨터-구현 방법.
- 제 2 항에 있어서,
전송기 디바이스가, 전송 필드의 하나 이상의 서브-세그먼트들을 계속적으로 및 순차적으로 스캐닝하는 것을 더 구비하는
컴퓨터-구현 방법.
- 제 8 항에 있어서,
전송 필드를 계속적으로 스캐닝하는 것은,
전송기 디바이스가, 수신기로부터, 수신기의 상대적 위치를 나타내는 갱신된 위치 데이터를 계속적으로 수신하고;
전송기 디바이스가, 갱신된 위치 데이터에 기초하여 전송기의 변위를 식별하는 것을 더 구비하는
컴퓨터-구현 방법.
- 제 8 항에 있어서,
전송 필드를 계속적으로 스캐닝하는 것은,
전송기 디바이스가, 전송 필드의 다수의 순차적인 서브-세그먼트들에게 전력파와 전송 파라메타들의 세트를 순차적으로 전송하는 것을 더 구비하고,
각각의 서브-세그먼트는 각 전력파 및 각 전력파에 대한 각 전송 파라메타들과 연관되는
컴퓨터-구현 방법.
- 제 8 항에 있어서,
전송기 디바이스는, 다수의 전송기 안테나, 전송 필드를 계속적으로 스캐닝하는 하나 이상의 전송기 안테나들의 제 1 서브셋, 및 수신기에 하나 이상의 전력파들을 계속적으로 전송하는 하나 이상의 전송기 안테나들의 제 2 서브셋을 구비하는
컴퓨터-구현 방법.
- 제 2 항에 있어서,
전력파들에 대한 하나 이상의 정제된 특성들을 판정하는 것은,
전송기 디바이스가, 수신기로부터 수신된 위치 데이터에 따라 히트-맵 메모리를 갱신하는 것을 더 구비하고,
히트-맵 메모리는 전송 필드의 각 서브-세그먼트에 대한 하나 이상의 디바이스들의 위치 데이터를 저장하도록 구성된 비-일시적 기계-판독 가능 저장부를 구비하는
컴퓨터-구현 방법.
- 하나 이상의 수신기들에 대한 데이터를 포함하는 하나 이상의 수신기 기록을 저장하도록 구성된 비-일시적 기계-판독 가능 저장 매체를 구비하는 매핑 메모리와;
전송 필드와 연관된 하나 이상의 전송기들; 및
전송기 프로세서를 구비하고,
전송기는,
전송 필드의 하나 이상의 세그먼트들에게 탐사 전력파를 전송하도록 구성된 안테나 어레이와;
각 세그먼트에 전송된 탐사 전력파들의 하나 이상의 특성들을 나타내는 파라메타들의 세트를 전송 필드의 각 세그먼트에 전송하도록 구성되고, 제 1 세그먼트내의 위치에 있는 수신기 디바이스로부터 수신기가 제 1 세그먼트내에 있음을 나타내는 위치 데이터를 수신하면, 서브-세그먼트로 전송된 제 2 탐사 전력파의 하나 이상의 정제된 특성들을 나타내는 파라메타들의 제 2 세트를 제 1 세그먼트의 서브-세그먼트로 전송하도록 구성된 통신 구성 요소를 구비하고,
전송기 프로세서는, 전송 필드의 각 세그먼트에 대한 하나 이상의 파라메타들에 기초하여 탐사파에 대한 하나 이상의 특성들을 판정하고, 수신기로부터 제 1 세그먼트 위치를 수신하면, 제 2 탐사 전력파에 대한 하나 이상의 정제된 특성들을 판정하도록 구성되는
시스템.
- 제 13 항에 있어서,
전송기 프로세서는 수신기에 대한 기록을 매핑 메모리에 저장하도록 추가 구성되는
시스템.
- 제 13 항에 있어서,
전송기 프로세서는, 수신기의 위치가 서브-세그먼트내의 사전 결정된 근접 임계치내에 있는지를 판정하도록 추가 구성되는
시스템.
- 제 13 항에 있어서,
전송기의 안테나 어레이는 다수의 전송기 안테나들을 더 구비하며,
하나 이상의 전송기 안테나들의 제 1 서브셋은 전송 필드를 계속적으로 스캐닝하고,
하나 이상의 전송기 안테나들의 제 2 서브셋은 서브-세그먼트내의 수신기의 위치로 하나 이상의 전력파들을 계속적으로 전송하는
시스템.
- 제 16 항에 있어서,
전송기 프로세서는, 서브-세그먼트내의 수신기의 위치로 전송되는 하나 이상의 전력파들의 하나 이상의 특성들에 있어서의 전력 레벨을 증가시키도록 추가 구성되는
시스템.
- 제 17 항에 있어서,
통신 구성 요소는, 수신기로부터 갱신된 위치 데이터를 수신하고,
전송기 프로세서는, 갱신된 위치 데이터에 기초하여 전송 필드의 제 2 세그먼트내의 갱신된 위치를 판정하는
시스템.
- 제 18 항에 있어서,
전송기 프로세서는, 갱신된 위치 데이터에 따라 매핑 메모리내의 위치의 기록을 갱신하도록 추가 구성되는
시스템.
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