KR20190108156A - 수신기 위치설정 회로 및 외부 물체 검출을 갖는 무선 충전 시스템 - Google Patents

수신기 위치설정 회로 및 외부 물체 검출을 갖는 무선 충전 시스템 Download PDF

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KR20190108156A
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Abstract

무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 전송 디바이스의 충전 표면 상에 위치된 무선 전력 수신 디바이스를 갖는다. 무선 전력 수신 장치는 무선 전력 수신 코일을 갖고, 무선 전력 전송 디바이스는 무선 전력 전송 코일 어레이를 갖는다. 전송 디바이스 내의 제어 회로부는 교류 신호들을 코일 어레이 내의 코일들에 공급하여 무선 전력 신호들을 전송하기 위해 인버터 회로부를 사용한다. 코일 어레이에 결합된 임펄스 응답 측정 회로부는 임펄스 응답 측정을 행하기 위해 사용되는 반면, 제어 회로부는 인버터 회로부를 사용하여 코일들 각각에 임펄스 신호들을 인가한다. 제어 회로부는 코일 어레이 내의 코일들과 연관된 인덕턴스들을 측정하기 위해 임펄스 응답 측정 회로부로부터의 출력을 분석한다.

Description

수신기 위치설정 회로 및 외부 물체 검출을 갖는 무선 충전 시스템
본 출원은, 그 전체가 본 명세서에 참고로 포함되는, 2017년 8월 29일자로 출원된 미국 정식 출원 제15/690,121호, 2017년 2월 10일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/457,743호, 및 2017년 2월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/453,859호에 대한 우선권을 주장한다.
기술분야
본 출원은 일반적으로 무선 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 디바이스들이 무선으로 충전되는 시스템들에 관한 것이다.
무선 충전 시스템에서, 충전 표면을 갖는 디바이스와 같은 무선 전력 전송 디바이스는 휴대용 전자 디바이스로 전력을 무선으로 전송한다. 휴대용 전자 디바이스는 무선으로 전송된 전력을 수신하고, 이러한 전력을 이용하여 내부 배터리를 충전하고 휴대용 전자 디바이스 내의 컴포넌트들에 전력을 공급한다.
무선 충전 시스템에서 무선 전력의 흐름을 조절하는 것은 어려울 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송 코일들의 어레이를 갖는 무선 충전 표면을 갖는 무선 충전 시스템에서, 휴대용 전자 디바이스에 무선 전력을 효과적으로 전송하기 위해 어느 코일들이 사용되는지를 결정하는 것은 어려울 수 있다. 무선 충전 표면 상에서 외부 물체들의 존재를 검출하는 것이 또한 어려울 수 있다.
무선 전력 전송 시스템은 무선 전력 전송 디바이스의 충전 표면 상에 위치된 무선 전력 수신 디바이스를 갖는다. 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 수신 코일을 갖고, 무선 전력 전송 디바이스는 무선 전력 전송 코일 어레이를 갖는다. 제어 회로부는 무선 전력 전송 디바이스 내의 인버터 회로부를 사용하여 교류 신호들을 코일 어레이 내의 코일들에 공급할 수 있고, 그에 의해 무선 전력 신호들을 전송할 수 있다.
코일 어레이에 결합된 임펄스 응답 측정 회로부는 임펄스 응답 측정을 행할 수 있는 반면, 제어 회로부는 인버터 회로부를 사용하여 코일들 각각에 임펄스 신호들을 인가한다. 제어 회로부는 코일 어레이 내의 코일들과 연관된 인덕턴스들의 값들을 결정하기 위해 임펄스 응답 측정 회로부로 행해진 측정들을 분석할 수 있다.
표현 기반 및 룩업 테이블-기반 비선형 보간 기술들과 같은 프로세싱 기술들을 사용함으로써, 제어 회로부는 코일 어레이의 코일들에 대한 무선 전력 수신 코일의 위치를 결정할 수 있다. 무선 전력 전송 디바이스 내의 코일들의 측정된 인덕턴스들과 연관된 이러한 정보 및 추가 정보는 무선 전력 전송 조정들을 행하는 것, 무선 전력 전송 디바이스 내의 디스플레이 상에서 정보의 디스플레이를 조정하는 것, 및 최대 전송 전력 레벨들을 설정하는 것과 같은 동작들을 취하는 데 사용될 수 있다.
무선 전력 수신 디바이스 내의 무선 전력 수신 코일에 의해 중첩되는 외부 물체들과 같은 코일 어레이 상의 외부 물체들은 측정된 인덕턴스 값들을 외부 물체들의 부재 시에 전력 수신 디바이스의 존재와 연관되는 것으로 알려진 코일 인덕턴스들의 세트들과 비교함으로써 검출될 수 있다. 외부 물체가 존재함을 검출하는 것에 응답하여, 무선 전력 전송 동작들이 차단될 수 있거나 다른 적합한 동작이 취해질 수 있다.
도 1은 실시예들에 따른 예시적인 무선 충전 시스템의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 무선 충전 시스템의 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 충전 시스템에서 인가된 임펄스 신호에 대한 예시적인 임펄스 응답의 그래프이다.
도 4는 일 실시예에 따른 예시적인 무선 전력 전송 및 무선 전력 수신 회로부의 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 무선 충전 표면을 형성하는 코일들의 어레이를 갖는 예시적인 무선 전력 전송 디바이스의 평면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 무선 전력 수신 디바이스 코일 위치의 함수로서 무선 전력 전송 디바이스 내의 제1 및 제2 무선 전력 전송 코일들에서 생성되는 예시적인 인덕턴스들을 도시하는 그래프이다.
도 7은 일 실시예에 따른 무선 충전 표면과 중첩하는 무선 전력 수신 코일의 위치를 결정하기 위해 무선 전력 전송 코일들의 세트로부터의 인덕턴스 측정들이 어떻게 사용될 수 있는지를 도시하는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 무선 전력 전달 시스템을 동작시키는 것에 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 수신 디바이스 및 무선 전력 전송 디바이스 내의 코일 어레이 내의 코일들과 중첩하는 수신 디바이스 내의 수신 코일에 의해 중첩되는 외부 물체가 존재하는 예시적인 무선 전력 전송 디바이스의 평면도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 코일들과 중첩하는 외부 물체들의 존재로 인해, 코일 어레이 내의 코일들에 대한 인덕턴스들이 코일들에 대한 다양한 위치들에서 무선 전력 수신 디바이스 코일의 존재 시에 어떻게 변하고 교란되는지를 도시하는 그래프이다.
도 11은 일 실시예에 따른 외부 물체의 부재 시에 무선 전력 수신 디바이스 코일을 무선 전력 전송 디바이스 코일 어레이 상에서 위치설정하기 위해 인덕턴스 측정들이 어떻게 사용될 수 있는지를 도시하는 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따라 무선 전력 전송 동작들이 중단될 수 있거나 다른 적합한 동작이 취해질 수 있도록 외부 물체가 무선 전력 수신 디바이스 코일 부근에 존재한다고 결정하기 위해 인덕턴스 측정들이 어떻게 사용될 수 있는지를 도시하는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 무선 수신 디바이스에 의해 중첩되고 있는 15 개의 코일들을 갖는 예시적인 코일 어레이의 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 코일 어레이 내의 코일들에 대한 측정된 인덕턴스 값들(예컨대, 공칭 코일 인덕턴스로부터 변하는 인덕턴스 값들)이 코일 인덕턴스 값들의 미리 결정된 유효 세트와 어떻게 매칭되는지를 나타내는 표이다.
도 15은 일 실시예에 따른 무선 수신 디바이스 및 외부 물체에 의해 중첩되고 있는 15 개의 코일들을 갖는 예시적인 코일 어레이의 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따라 도 15의 코일 어레이 내의 코일들에 대한 측정된 인덕턴스 값들이, 도 15의 외부 물체가 코일 어레이 상에 존재함을 나타내는 측정된 인덕턴스 값들의 임의의 미리 결정된 유효 세트와 어떻게 매칭되지 않는지를 나타내는 표이다.
도 17은 일 실시예에 따른 무선 전력 전송 시스템을 동작시키는 것에 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
무선 전력 시스템은 무선 전력 수신 디바이스에 전력을 무선으로 전송하는 무선 전력 전송 디바이스를 갖는다. 무선 전력 전송 디바이스는 무선 충전 매트, 무선 충전 퍽, 무선 충전 스탠드, 무선 충전 테이블, 또는 다른 무선 전력 전송 장비와 같은 디바이스이다. 무선 전력 전송 디바이스는 무선 전력 수신 디바이스 내의 하나 이상의 무선 전력 수신 코일들에 무선 전력을 전송하는 데 사용되는 하나 이상의 코일들을 갖는다. 무선 전력 수신 디바이스는 셀룰러 전화, 시계, 미디어 플레이어, 태블릿 컴퓨터, 한 쌍의 이어버드, 원격 제어부, 랩톱 컴퓨터, 다른 휴대용 전자 디바이스, 또는 다른 무선 전력 수신 장비와 같은 디바이스이다.
동작 동안, 무선 전력 전송 디바이스는 교류 구동 신호들을 하나 이상의 무선 전력 전송 코일들에 공급한다. 이는 코일들로 하여금 무선 전력 수신 디바이스 내의 하나 이상의 대응하는 코일들로 교류 전자기 신호들(때때로 무선 전력 신호들로 지칭됨)을 전송하게 한다. 무선 전력 수신 디바이스 내의 정류기 회로부는 수신된 무선 전력 신호들을 무선 전력 수신 디바이스에 전력을 공급하기 위한 직류(DC) 전력으로 변환한다.
무선 전력 수신 디바이스가 무선 충전 표면 상에 위치되는 위치는 무선 전력 수신 디바이스 내의 코일(들)과 충전 표면 내의 코일들 각각 사이의 전자기 결합(결합 계수 k)에 영향을 미친다. 각각의 전송 코일의 인덕턴스는 또한 충전 표면 상에서 무선 전력 수신 디바이스의 배치에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 특정 무선 전력 전송 코일의 인덕턴스는 무선 전력 수신 코일 및 그 코일 내의 대응하는 페라이트 또는 다른 자기 재료가 전력 전송 코일과 중첩할 때 증가할 것이다. 무선 전력 전송 디바이스에서 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상에서 인덕턴스 측정들을 행함으로써, 무선 전력 전송 코일들 각각에 대한 하나 이상의 무선 전력 수신 코일들의 위치가 결정될 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스의 크기 및 배향에 대한 정보가 또한 결정될 수 있다. 인덕턴스 측정들 및 다른 정보에 기초하여, 무선 전력 전송 디바이스 내의 무선 전력 전송 회로부의 설정들은 무선 전력 전달 동작들을 향상시키는 것을 돕기 위해 조정될 수 있다. 원하는 경우, 무선 전력 전송 디바이스 내의 하나 이상의 코일들이 적절한 가중치(들)로 구동될 수 있고, 무선 전력 전송 제한들이 확립될 수 있고, 콘텐츠가 디스플레이 상에 디스플레이될 수 있고, 다른 동작들이 취해질 수 있다. 일부 상황들에서, 코인들 또는 다른 외부 물체들과 같은 불상용성 물체들이 무선 전력 수신 디바이스 부근에 존재할 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 수신 디바이스 코일은 외부 물체와 중첩할 수 있다. 측정된 인덕턴스 값들을 코일 인덕턴스들의 미리 결정된 유효 세트들과 비교함으로써, 무선 전력 전송 동작들이 차단될 수 있거나 다른 적합한 동작이 취해질 수 있도록 외부 물체의 존재가 검출될 수 있다.
예시적인 무선 전력 시스템(무선 충전 시스템)이 도 1에 도시된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 시스템(8)은 무선 전력 전송 디바이스(12) 및 무선 전력 수신 디바이스(10)와 같은 하나 이상의 무선 전력 수신 디바이스들을 포함한다. 디바이스(12)는 무선 충전 매트와 같은 독립형 디바이스일 수 있거나, 가구 내에 내장될 수 있거나, 다른 무선 충전 장비일 수 있다. 디바이스(10)는 손목시계, 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 또는 다른 전자 장비와 같은 휴대용 전자 디바이스이다. 디바이스(12)가 무선 충전 표면을 형성하는 매트 또는 다른 장비이고 디바이스(10)가 무선 전력 전달 동작들 동안 무선 충전 표면 상에 놓이는 휴대용 전자 디바이스인 예시적인 구성들이 때때로 본 명세서에서 예로서 설명된다.
시스템(8)의 동작 동안, 사용자는 디바이스(12)의 충전 표면 상에 하나 이상의 디바이스들(10)을 배치한다. 전력 전송 디바이스(12)는 교류 전원(50)과 같은 교류 전압의 공급원(예컨대, 라인 전력을 공급하는 벽 콘센트 또는 메인 전기의 다른 공급원)에 결합되고, 전력을 공급하기 위한 배터리(38)와 같은 배터리를 갖고/갖거나 다른 전력 공급원에 결합된다. 교류-직류(AC-DC) 전력 변환기(40)와 같은 전력 변환기는 메인 전원 또는 다른 교류(AC) 전원으로부터의 전력을 전원 제어 회로부(42) 및 디바이스(12) 내의 다른 회로부에 전력을 공급하는 데 사용되는 직류(DC) 전력으로 변환할 수 있다. 동작 동안, 제어 회로부(42)는 무선 전력 전송 회로부(34) 및 회로부(34)에 결합된 하나 이상의 코일(들)(36)을 사용하여 교류 전자기 신호들(48)을 디바이스(10)에 전송하고, 그에 따라 무선 전력을 디바이스(10)의 무선 전력 수신 회로부(46)에 전달한다.
전력 전송 회로부(34)는 무선 전력 전송 동작들 동안 하나 이상의 코일들(36)에 AC 신호들(구동 신호들)을 공급하는 스위칭 회로부(인버터 회로부)를 갖는다. 하나 이상의 코일들(36)이 무선 전력 전달을 위한 시간에 사용될 수 있다. 예를 들어, 단일 코일(36)이 그 코일과 중첩하는 단일 수신 디바이스에 전력을 공급할 수 있고, 2 개의 코일들(36)(예컨대, 인접 코일들)이 그들 2 개의 코일들과 중첩하는 단일 디바이스에 또는 이들 코일들과 중첩하는 한 쌍의 디바이스들에 전력을 공급할 수 있고, 3 개 이상의 코일들이 단일 중첩 수신 디바이스에 또는 다수의 중첩 수신 디바이스들에 전력을 공급하도록 구동될 수 있고, 서로 인접하지 않은 둘 이상의 코일들 또는 3 개 이상의 코일들이 코일 어레이 상의 상이한 각자의 위치들에 있는 둘 이상의 또는 3 개 이상의 디바이스들에 전력을 공급하도록 동시에 구동될 수 있다.
구동 신호들을 코일들(36)에 공급하는 인버터 회로부는 (예를 들어, 이들 트랜지스터들이 다수의 코일들 사이에서 공유되게 허용하기 위해) 멀티플렉서 회로부를 통해 다수의 코일들(36)에 결합된 단일 쌍의 트랜지스터들 또는 다른 인버터 회로를 포함할 수 있고, 각각의 코일과 연관된 한 쌍의 트랜지스터들 또는 다른 인버터 회로를 포함할 수 있고/있거나, 교류 구동 신호들이 하나 이상의 선택된 코일들(36)에 공급될 수 있게 하는 다른 인버터 회로 배열들을 포함할 수 있다.
전력 전달 동작들 동안, 인버터 회로부 내의 트랜지스터들은 제어 회로부(42)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴 온 및 턴 오프된다. 다수의 코일들이 다수의 각자의 인버터 회로들을 갖는 구성들에서, 활성 코일들(무선 전력 전달을 위해 선택된 코일들) 내의 트랜지스터들은 비활성 코일들 내의 트랜지스터들을 턴 온 및 턴 오프하지 않으면서 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 멀티플렉싱 회로부가 인버터 회로부를 선택된 코일들에 결합하는 데 사용되는 구성들에서, 멀티플렉싱 회로부는 인버터 회로부로부터 선택된 코일들로 AC 신호들을 라우팅하도록 적절히 구성된다. AC 신호들이 무선 전력을 공급하기 위해 선택된 하나 이상의 코일들(36)을 통과할 때, 수신 디바이스(10) 내의 무선 전력 수신 회로부(46)에 결합된 대응하는 코일(들)(14)에 의해 수신되는 교류 전자기장들(무선 전력 신호들(48))이 생성된다. 교류 전자기장이 코일(14)에 의해 수신될 때, 대응하는 교류 전류 및 전압이 코일(14)에 유도된다. 회로부(46) 내의 정류기 회로부는 디바이스(10)에 전력을 공급하기 위하여 코일(들)(14)로부터의 수신된 AC 신호들(무선 전력 신호들과 연관된 수신된 교류 전류 및 전압)을 DC 전압 신호들로 변환한다. DC 전압들은 디스플레이(52), 터치 센서 컴포넌트들 및 다른 센서들(54)(예컨대, 가속도계들, 힘 센서들, 온도 센서들, 광 센서들, 압력 센서들, 가스 센서들, 수분 센서들, 자기 센서들 등), 무선 전력 전송 디바이스(12) 및/또는 다른 장비의 제어 회로부(42) 내의 대응하는 무선 통신 회로부(58)와 무선으로 통신하기 위한 무선 통신 회로들(56), 오디오 컴포넌트들, 및 다른 컴포넌트들(예컨대, 입출력 디바이스들(22) 및/또는 제어 회로부(20))과 같은 디바이스(10) 내의 컴포넌트들에 전력을 공급하는 데 사용되고, 배터리(18)와 같은 디바이스(10) 내의 내부 배터리를 충전하는 데 사용된다.
디바이스들(12 및 10)은 제어 회로부(42 및 20)를 포함한다. 제어 회로부(42 및 20)는 저장 및 프로세싱 회로부, 예컨대, 마이크로프로세서들, 전력 관리 유닛들, 기저대역 프로세서들, 디지털 신호 프로세서들, 마이크로제어기들, 및/또는 프로세싱 회로들을 갖는 주문형 집적 회로들을 포함한다. 제어 회로부(42 및 20)는 시스템(8) 내의 원하는 제어 및 통신 특징부들을 구현하기 위한 명령어들을 실행하도록 구성된다. 예를 들어, 제어 회로부(42 및/또는 20)는 전력 전송 레벨들을 결정하고, 센서 데이터를 프로세싱하고, 사용자 입력을 프로세싱하고, 전송 회로부(34)로부터의 무선 결합 효율에 대한 정보와 같은 다른 정보를 프로세싱하고, 수신 회로부(46)로부터의 정보를 프로세싱하고, 코일 인덕턴스들 및 다른 파라미터들을 측정하기 위해 감지 회로부를 사용하고, 측정된 인덕턴스 값들을 프로세싱하고, 무선 충전 동작들을 시작하고 중지할 때를 결정하기 위해 회로부(34) 내의 출력 회로부에 대한 신호 측정들과 같은 회로부(34 및/또는 46)로부터의 정보 및 회로부(34 및/또는 46)로부터의 다른 정보를 사용하고, 충전 주파수들, 멀티-코일 어레이 내의 코일 세팅들(예를 들어, 어느 코일들이 활성인지 및 활성 코일들에 대한 가중치들) 및 무선 전력 전송 레벨들과 같은 충전 파라미터들을 조정하고, 다른 제어 기능들을 수행할 때 사용될 수 있다. 제어 회로부(42 및 20)는 디바이스들(12 및 10) 사이의 무선 통신들을 지원하도록 구성될 수 있다(예를 들어, 제어 회로부(20)는 회로부(56)와 같은 무선 통신 회로부를 포함할 수 있고, 제어 회로부(42)는 회로부(58)와 같은 무선 통신 회로부를 포함할 수 있다). 제어 회로부(42 및/또는 20)는 하드웨어(예컨대, 전용 하드웨어 또는 회로부) 및/또는 소프트웨어(예컨대, 시스템(8)의 하드웨어 상에서 실행되는 코드)를 사용하여 이들 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 이러한 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들(예컨대, 유형의 컴퓨터 판독가능 저장 매체들) 상에 저장된다. 소프트웨어 코드는 때로는 소프트웨어, 데이터, 프로그램 명령어들, 명령어들, 또는 코드로 지칭될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 비휘발성 랜덤-액세스 메모리(NVRAM)와 같은 비휘발성 메모리, 하나 이상의 하드 드라이브들(예컨대, 마그네틱 드라이브들 또는 솔리드 스테이트 드라이브들), 하나 이상의 착탈식 플래시 드라이브들 또는 다른 이동식 매체(removable media), 다른 컴퓨터 판독가능 매체, 또는 이들 컴퓨터 판독가능 매체의 조합들 또는 다른 저장부를 포함할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장된 소프트웨어는 제어 회로부(42 및/또는 20)의 프로세싱 회로부 상에서 실행될 수 있다. 프로세싱 회로부는 프로세싱 회로부, 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 다른 프로세싱 회로부를 갖춘 주문형 집적 회로들을 포함할 수 있다.
디바이스(12) 및/또는 디바이스(10)는 시스템(8)의 동작 동안 무선으로 통신할 수 있다. 디바이스들(10 및 12)은, 예를 들어, 디바이스들(10 및 12) 사이의 신호들의 무선 전송을 허용하는(예를 들어, 도 1의 회로부(56 및 58)와 같은 무선 통신 회로부를 참조) 제어 회로부(20 및 42) 내의 무선 송수신기 회로부를 가질 수 있다(예컨대, 일방향 또는 양방향 무선 신호들을 전송 및 수신하기 위해 코일들(36 및 14)과 별개인 안테나들을 사용하는 것, 일방향 또는 양방향 무선 신호들을 전송 및 수신하기 위해 코일들(36 및 14)을 사용하는 것 등).
무선 전력 전달(무선 전력 충전) 시스템(8)을 위한 예시적인 회로부의 회로도가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 회로부(34)는 인버터(70)와 같은 인버터, 또는 가변 듀티 사이클 구형파들 또는 다른 구동 신호들과 같은 교류 구동 신호들을 생성하는 다른 구동 회로를 포함한다. 이들 신호들은 디바이스(10)에 무선으로 전송되는 무선 전력 신호들을 생성하기 위해 코일(들)(36) 및 커패시터(들)(72)를 포함하는 출력 회로(71)와 같은 출력 회로를 통해 구동된다.
코일(들)(36)은 코일(들)(14)과 전자기적으로 결합된다. 단일 코일(36) 및 단일의 대응하는 코일(14)이 도 2의 예에 도시되어 있다. 일반적으로, 디바이스(12)는 임의의 적합한 수의 코일들(1 내지 100 개, 5 개 초과, 10 개 초과, 40 개 미만, 30 개 미만, 5 개 내지 25 개 등)을 가질 수 있고, 디바이스(10)는 임의의 적합한 수의 코일들을 가질 수 있다. 제어 회로부(42)에 의해 제어되는 스위칭 회로부(때때로 멀티플렉서 회로부로 지칭됨)는 각각의 코일의 전 및/또는 후(예를 들어, 각각의 코일(36)의 전 및/또는 후 및/또는 디바이스(12) 내의 출력 회로(71)의 다른 컴포넌트들의 전 및/또는 후)에 위치설정되어 코일들의 어레이를 인버터(70)에 결합할 수 있고 하나 이상의 코일들(예를 들어, 디바이스(12) 내의 코일들(36) 및 출력 회로들(71))의 원하는 세트들을 사용 중으로 또는 사용 중지로 스위칭하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(10)가 디바이스(12) 내의 특정 코일(36)과 중첩하는 위치에 위치설정되는 것으로 결정되는 경우, 디바이스(10)와 중첩하는 코일(36)은 무선 전력 전송 동작들 동안 활성화될 수 있는 반면, 다른 코일들(36)(예컨대, 이러한 예에서 디바이스(10)에 의해 중첩되지 않는 코일들)은 턴 오프된다.
제어 회로부(42) 및 제어 회로부(20)는 디바이스들(12 및 10) 사이에서 무선 데이터 전송을 지원하기 위한 무선 송수신기 회로들(예컨대, 도 1의 무선 통신 회로부(56 및 58)와 같은 회로들)을 포함한다. 디바이스(10)에서, 제어 회로부(20)(예컨대, 통신 회로부(56))는 경로(91) 및 코일(14)을 사용하여 데이터를 디바이스(12)로 전송할 수 있다. 디바이스(12)에서, 경로(74)와 같은 경로들은 디바이스(10)로부터 수신된 착신 데이터 신호들을 코일(36)을 사용하여 제어 회로부(42)의 통신 회로부(58) 내의 복조(수신기) 회로부에 공급하는 데 사용될 수 있다. 원하는 경우, 경로(74)는 코일(14) 및 경로(91)를 사용하여 회로부(20)의 회로부(56) 내의 수신기 회로부에 의해 수신되는 무선 데이터를 코일(36)을 사용하여 디바이스(10)로 전송하는 데 사용될 수 있다. 회로부(20)의 회로부(56) 및 회로부(42)의 회로부(58)가 코일들(36 및 14)과 별개인 안테나들을 갖는 구성들은 또한, 원하는 경우, 디바이스들(12 및 10) 사이에서 일방향 및/또는 양방향 무선 통신들을 지원하기 위해 사용될 수 있다.
무선 전력 전송 동작 동안, 인버터(70) 내의 트랜지스터들은 제어 회로부(42)로부터의 AC 제어 신호들을 사용하여 제어된다. 제어 회로부(42)는 제어 경로(76)를 사용하여 제어 신호들을 인버터(70) 내의 트랜지스터들의 게이트들에 공급한다. 이러한 제어 신호들의 듀티 사이클 및/또는 다른 속성들 및 그에 따른 인버터(70)에 의해 코일(36)에 인가되는 구동 신호들 및 코일(36)에 의해 생성되는 대응하는 무선 전력 신호들의 대응하는 특성들은 동적으로 조정될 수 있다. 스위칭 회로부를 사용하여, 제어 회로부(42)는 구동 신호들을 어느 코일 또는 코일들에 공급할지를 선택한다. 듀티 사이클 조정들 및/또는 다른 조정들(예컨대, 구동 주파수 조정들 등)을 사용하여, 제어 회로부(42)는 각각의 코일에 인가되는 구동 신호들의 강도를 조정할 수 있다. 단일 선택된 코일이 디바이스(12)로부터 디바이스(10)로 무선으로 전력을 전송하는 데 사용될 수 있거나, 다수의 코일들(36)이 전력을 전송하는 데 사용될 수 있다. 하나 이상의 디바이스들(10)은 무선 전력을 수신할 수 있고, 이들 디바이스들 각각은 하나 이상의 대응하는 무선 전력 전송 코일로부터 전력을 수신하는 하나 이상의 무선 전력 수신 코일들을 가질 수 있다.
무선 전력 수신 디바이스(10)는 무선 전력 수신 회로부(46)를 갖는다. 회로부(46)는 코일(14)로부터 수신된 교류 신호들(예컨대, 코일(14)에 의해 수신된 무선 전력 신호들)을 부하(100)와 같은 디바이스(10) 내의 회로부에 전력을 공급하기 위한 직류(DC) 전력 신호들로 변환하는 정류기(80)(예컨대, 제어 회로부(20)로부터의 신호에 의해 제어되는 동기식 정류기)와 같은 정류기 회로부를 포함한다. 부하(100)와 같은 부하 회로부는 배터리(18), 배터리 충전 집적 회로와 같은 전력 회로, 또는 정류기 회로부(80)로부터 전력을 수신하고 배터리(18) 및/또는 다른 입출력 디바이스들(22)로의 이러한 전력의 흐름을 조절하는 다른 전력 관리 집적 회로(들)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 커패시터들 C2는 디바이스(10)의 입력 회로(90) 내의 코일(14)을 정류기 회로부(80)에 대한 입력 단자들에 결합하는 데 사용된다. 정류기 회로부(80)는 부하(100)에 결합된 출력 단자들에서 대응하는 출력 전력을 생성한다. 원하는 경우, 부하(100)는 정류기(80)로부터 부하(100)로의 전력의 흐름을 모니터링하기 위한 센서 회로부(예컨대, 전류 및 전압 센서들)를 포함할 수 있다.
디바이스(12) 내의 각각의 무선 전력 전송 코일(36)의 인덕턴스 L은 디바이스(10) 내의 중첩 코일(들)(14) 및 연관된 자기 재료(예컨대, 페라이트 코어 재료 등)의 존재에 의해 영향을 받을(예컨대, 증가될) 수 있다. 따라서, 코일(들)(14)의 위치(들)는 코일들(36) 각각에 대해 인덕턴스 측정들을 행하고 이들 측정들을 (예컨대, 보간 기술들 등을 사용하여) 프로세싱함으로써 결정될 수 있다. 금속 코인 또는 다른 외부 물체가 코일 어레이 상에 (예컨대, 코일(14) 아래에 또는 코일 어레이 상의 다른 곳에) 존재하는 상황들에서, 코일(36)의 측정된 인덕턴스들을 코일 인덕턴스들의 미리 결정된 유효 세트들과 비교함으로써 외부 물체의 존재가 검출될 수 있다. 측정된 인덕턴스들의 세트와 미리 측정된 인덕턴스들의 유효 세트 사이의 매칭이 검출되는 경우, 디바이스(10)만이 존재하고 외부 물체들이 존재하지 않는 것으로 결론내릴 수 있으며, 따라서 무선 전력 전송 동작들이 수행될 수 있다. 매칭이 검출되지 않는 경우, 외부 물체가 존재할 가능성이 있고 무선 전력 전송 동작들이 차단될 수 있거나(예를 들어, 무선 전력 전송 동작들이 수행될 수 없음), 다른 적합한 동작이 취해질 수 있는 것으로 결론내릴 수 있고/있거나(예를 들어, 상태 표시자 발광 다이오드, 디스플레이 등과 같은 발광 컴포넌트를 사용하여 사용자에게 시각적 경보가 발행될 수 있고, 소리 방출 컴포넌트, 예컨대 톤 생성기 또는 스피커를 사용하여 가청 경보가 발행될 수 있고, 진동기와 같은 햅틱 디바이스를 사용하여 햅틱 경고가 발행될 수 있음) 다른 동작들이 취해질 수 있다.
무선 전력 전송 동작 동안, 인버터(70) 내의 트랜지스터들은 제어 회로부(42)로부터의 AC 제어 신호들에 의해 구동된다. 제어 회로부(42)는 또한 임펄스 응답 측정들 동안 각각의 코일(36)에 구형파 임펄스 펄스들 또는 다른 임펄스들을 인가하기 위해 인버터(70)를 사용할 수 있다. 임펄스 응답 측정 회로부(102)는 출력 회로(71)에 결합된다. 예를 들어, 회로부(102)는 경로(104)를 사용하여 출력 회로(102) 내의 노드 N에 결합될 수 있다. 제어 회로부(42)는 임펄스 응답 측정 회로부(102)를 사용하여 출력 회로(71) 상에서 측정들을 행한다(예컨대, 코일(36)의 인덕턴스 L에 대한 측정, 품질 계수 Q의 측정들 등).
디바이스(12) 내의 각각의 코일(36)(예컨대, 무선 전송기 회로부(34) 내의 멀티플렉싱 회로를 사용하여 제어 회로부(42)에 의해 선택된 도 2의 코일(36)과 같은 코일)은 인덕턴스 L을 갖는다. 커패시터(72)와 같은 출력 회로(71) 내의 하나 이상의 커패시터들은 출력 회로(71)에서 인덕턴스 L과 직렬로 결합된 커패시턴스 C1을 나타낸다. 인버터(70)로부터 교류 구동 신호들을 공급받을 때, 코일(36) 및 커패시터(72)로부터 형성된 출력 회로는 디바이스(10) 내의 코일(들)(14)에 의해 수신되는 교류 전자기장들을 생성할 것이다. 각각의 코일(36)의 인덕턴스 L은 외부 물체들과의 자기 결합에 의해 영향을 받으며, 따라서 디바이스(12) 내의 각각의 코일(36)에 대한 인덕턴스 L의 측정들은 디바이스(12)의 충전 표면 상의 디바이스(들)(10) 상의 정보를 나타낼 수 있다.
임펄스 응답 측정들 동안, 회로부(42)는 인덕턴스 L 및 품질 계수 Q의 측정들을 수행하기 위해 임펄스 응답 측정 회로부(102)(때때로 인덕턴스 측정 회로부 및/또는 Q 계수 측정 회로부로 지칭됨)를 사용한다. 회로부(102)를 이용한 임피던스 측정들 및 다른 측정들은 외부 물체 검출 센서(예컨대, 코일들(36) 및/또는 다른 코일들을 사용하는 센서, 광 기반 감지, 용량성 기반 감지, 또는 다른 감지 기술들 등을 사용하는 센서)를 사용하여 디바이스(12) 상의 외부 물체의 검출에 응답하여 개시될 수 있다. 회로부(102)를 이용한 임피던스 측정들 및 다른 측정들은 또한, 수동 입력에 응답하여, 무선으로 수신된 커맨드들에 기초하는 등으로 개시될 수 있다. 측정들 동안, 제어 회로부(42)는 하나 이상의 여기 펄스들(임펄스들)을 각각의 코일(36)에 공급하도록 인버터(70)에 지시하여, 그 코일(36)을 포함하는 출력 회로(71) 내의 커패시터(72)의 인덕턴스 L 및 커패시턴스 C1이 공진 회로를 형성하게 한다. 임펄스들은, 예를 들어, 지속기간이 1 μs의 구형파 펄스들일 수 있다. 원하는 경우, 더 길거나 더 짧은 펄스들 및/또는 다른 형상들의 펄스들이 인가될 수 있다. 공진 회로는 코일(36)의 정상 무선 충전 주파수 부근의 주파수(예컨대, 약 120 ㎑, 50 내지 300 ㎑, 약 240 ㎑, 100 내지 500 ㎑, 75 ㎑ 초과, 400 ㎑ 미만, 또는 다른 적합한 무선 충전 주파수)에서 공진하거나 다른 주파수들에서 공진할 수 있다.
인가된 펄스(들)에 대한 임펄스 응답(예컨대, 회로(71)의 노드 N에서의 전압 V(N))은 도 3에 도시된 바와 같다. 도 3의 임펄스 응답 신호의 주파수는 1/sqrt(LC1)에 비례하여, L은 C1의 알려진 값 및 임펄스 응답 신호의 측정된 주파수로부터 획득될 수 있다. Q는 L 및 임펄스 응답 신호의 측정된 감쇠로부터 도출될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 신호 V(N)가 천천히 감쇠하는 경우, Q는 하이(예를 들어, HQ)이고, 신호 V(N)가 더 빠르게 감쇠하면, Q는 낮다(예컨대, SQ). 따라서, 회로부(102)에 의한 도 3의 임펄스 응답 신호의 V(N)의 감쇠 포락선 및 V(N)의 주파수의 측정은 제어 회로부(42)가 Q 및 L을 결정하게 할 것이다.
도 4는 무선 전력 전송 회로부(34)가 스위칭 회로부(110)를 어떻게 포함하는지를 도시한다. 인버터 회로부(70)로부터의 신호들은 입력(112)에서 스위칭 회로부(110)에 인가된다. 스위칭 회로부(110)는 무선 전력 전송 회로부(34)(때때로 인버터 회로부로 지칭됨)의 일부를 형성한다. 제어 회로부(42)에 의해 제어 입력(116)에 인가되는 제어 신호는 입력(112)으로부터의 신호들을 디바이스(12) 내의 코일들(36)의 어레이 내의 코일들(36) 중 선택된 하나의 코일로 라우팅하도록 스위칭 회로부(110)에 지시한다. 디바이스(10)의 무선 전력 수신 회로부(46)는 하나 이상의 코일들(14)을 포함한다. 다수의 코일들(14)을 포함하는 디바이스(10)에 대한 구성들에서, 코일들(14)은 스위칭 회로부(120)에 결합된다. 제어 회로부(20)는 제어 신호들을 제어 입력(122)에 인가하는데, 제어 입력은 코일들(14) 중 선택된 코일로부터의 신호들을 출력 단자들(124)을 통해 정류기(80)로 라우팅하도록 스위칭 회로부(120)에 지시한다.
무선 전송 디바이스(12)를 위한 하나의 예시적인 구성에서, 무선 전송 디바이스(12)는 무선 충전 표면 위에 무선 전력을 공급하는 코일들(36)의 어레이를 갖는 무선 충전 매트 또는 다른 무선 전력 전송 장비이다. 이러한 유형의 배열이 도 5에 도시되어 있다. 도 5의 예에서, 디바이스(12)는 X-Y 평면 내에 놓이는 코일들(36)의 어레이를 갖는다. 디바이스(12)의 코일들(36)은 플라스틱 부재 또는 충전 표면(60)을 형성하는 다른 구조물과 같은 평면 유전체 구조물에 의해 커버된다. 디바이스(36) 내의 코일(36)들의 어레이의 측방향 치수(X 및 Y 치수)는 1 내지 1000 cm, 5 내지 50 cm, 5 cm 초과, 20 cm 초과, 200 cm 미만, 75 cm 미만, 또는 다른 적합한 크기일 수 있다. 코일들(36)은 중첩되거나 중첩되지 않는 구성으로 배열될 수 있다. 코일들(36)은 행들 및 열들을 갖는 직사각형 어레이로 배치될 수 있고/있거나, 육각형 타일 패턴, 정사각형 타일들을 갖는 패턴, 또는 다른 패턴을 사용하여 타일링될 수 있다.
사용자가 디바이스(10)를 충전 표면(60)상에 배치할 때, 코일(14)(또는 디바이스(10)가 다수의 코일을 포함하는 구성들에서 다수의 코일(14))은 하나 이상의 코일들(36)과 중첩할 것이다. 도 5의 예에서, 디바이스(10)의 코일(14)은 코일(36')과 중첩한다(예컨대, 코일(14)의 중심이 코일(36')의 중심과 정렬된다). 도 5의 예의 디바이스(10)는 직사각형 풋프린트(위에서 볼 때 윤곽선)를 가지며, 종축(130)에 의해 특징지어진다. 축(130)은 도 5의 수평축 X에 대해 각도 A로 정렬된다(예컨대, 0 내지 360o의 각도). 코일(14)의 중심의 위치 및 각도 A의 값(디바이스(12)에 대한 디바이스(10)의 각도 배향)의 값의 지식은 (예를 들어, 전송 코일 선택들을 행하기 위해, 최대 전송 전력들을 조정하기 위해, 그리고/또는 다른 시스템 설정들을 조정하기 위해) 충전 시스템 파라미터들을 조정하는 데 사용될 수 있다.
제어 회로부(42)는 임펄스 응답 측정 회로부(102)와 같은 임피던스 측정 회로부 및 스위칭 회로부(110)를 사용하여 충전 표면(60) 아래의 코일들(36) 각각에 대해 L을 측정한다. 주어진 코일에 대한 L의 측정된 값이 표면(60)과 중첩하는 코일들(36)의 어레이 내의 코일들(36) 각각에 대해 예상되는 정상(공칭) L 값과 매칭되는 경우(예컨대, 측정된 L 값이 코일(14) 또는 디바이스(10)의 다른 부분들의 존재에 의해 영향을 받지 않을 때), 제어 회로부(42)는 외부 물체가 존재하지 않는다고 결론내릴 수 있다. L의 주어진 측정된 값이 L의 공칭 값과 상이한 경우, 제어 회로부(42)는 디바이스(10)의 하우징의 일부분이 존재한다고(예컨대, L에서의 감소가 측정된 경우) 또는 코일(14)이 존재한다고(예컨대, L에서의 증가가 측정된 경우) 결론내릴 수 있다. 각각의 측정된 코일(36)의 위치들 및 L 값들은 제어 회로부(42)에 의해 분석되어, 디바이스(12)의 위치(코일(14)의 중심 및/또는 디바이스(10)의 중심)를 결정하고, 디바이스(12)의 각도 배향 A를 결정하기 위해, 어느 유형의 디바이스(10)가 존재하는지를 검출하는 것을 도울 수 있다(예컨대, 임피던스-변화 패턴들이 시계 또는 다른 작은 디바이스, 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터 등을 식별하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다).
도 6은 측정된 인덕턴스 L이 충전 표면(60) 상의 코일(14)의 위치의 함수로서 어떻게 변하는지를 보여주는 그래프이다. 도 6의 예에서, 코일들(36) 중 제1 코일이 위치(X, Y) =(0, 0)에 위치되고, 코일들(36) 중 제2 코일이 위치(X, Y) = (X1, 0)에 위치된다. 곡선(150)은 코일(14)이 제1 코일(36)과 정렬될 때 제1 코일의 인덕턴스가 가장 높고, 코일(14)이 제1 코일로부터 증가하는 거리들 X에 위치됨에 따라 어떻게 감소하는지를 보여준다. 곡선(152)은 코일(14)이 제2 코일과 정렬될 때 제2 코일의 인덕턴스가 가장 높고, 코일(14)이 제2 코일로부터 증가하는 거리들에 위치됨(예컨대, X의 감소하는 값들)에 따라 어떻게 감소하는지를 보여준다. 곡선들(150 및 152)은 L과 전송기 코일 위치에 대한 수신기 코일 위치 사이의 비선형 관계들을 표현한다. 이들 비선형 관계들은 비선형 방정식들(예를 들어, n이 2 내지 7, 3 초과, 2 초과, 5 미만, 또는 다른 적합한 값인 곡선-맞춤 n차 다항식들과 같은 비선형 표현들) 및/또는 수치 룩업 테이블 엔트리들을 사용하여 디바이스(12)에 저장될 수 있다. 비선형 보간 동작들 동안, 제어 회로부(42)는 제1 및 제2 코일들의 인덕턴스를 측정하고 이들 인덕턴스 측정들을 사용하여 코일(14)의 위치들을 결정한다. 도 6의 예에서, 제1 코일의 측정된 인덕턴스는 L1이고 제2 코일의 측정된 인덕턴스는 L2이다. 제어 회로부(42)는 L1 및 L2의 측정된 값들로부터 코일 위치 XD(예컨대, 제1 및 제2 코일들(36)에 대한 코일(14)의 위치)를 결정하기 위해 보간(예컨대, 표현 기반 비선형 보간 또는 룩업 테이블 기반 비선형 보간)을 사용한다.
도 6의 예에서, 디바이스(10)는 2 개의 코일들(36)과 부분적으로 중첩하는 코일(14)을 갖는다. 원하는 경우, 보간 기술들이 사용되어 2 개 초과의 코일 인덕턴스 측정들로부터 충전 표면(60) 상의 코일(14)(X, Y)의 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 코일(14)의 위치는 도 7에 예시된 바와 같이 코일(14)의 존재에 의해 영향을 받는 코일들(36) 중 3 개의 인덕턴스에서의 변화들을 측정함으로써 결정될 수 있다.
도 7의 구성에서, 무선 전력 전송 코일들(36) 중 제1 무선 전력 전송 코일은 중심점 CP1을 갖고, 무선 전력 전송 코일들(36) 중 제2 무선 전력 전송 코일은 중심점 CP2를 갖고, 무선 전력 전송 코일들(36) 중 제3 무선 전력 전송 코일은 중심점 CP3을 갖는다. 무선 전력 수신 코일(14)의 중심은 중심점 RXCP에 위치된다. 코일(14)과 코일들(36) 중 제1 코일의 중첩으로 인한 인덕턴스 증가량은 중심점 CP1과 중심점 RXCP 사이의 거리 R1과 관련된다. 코일들(36) 중 제2 및 제3 코일에 의해 경험되는 인덕턴스 증가들은 마찬가지로 대응적으로 중심점 CP2 과 RXCP 사이의 거리 R2 및 중심점 CP3과 RXCP 사이의 거리 R3과 관련된다. 제1, 제2 및 제3 코일들의 제1, 제2, 및 제3 인덕턴스들(L1, L2 및 L3)을 측정함으로써, 그리고 제어 회로부(42)를 사용하여 도 6의 예시적인 인덕턴스 대 거리 곡선(150)과 같은 곡선들의 비선형 관계들을 적용함으로써(예컨대, 비선형 곡선-맞춤 다항식들 또는 다른 비선형 표현을 사용하거나, 룩업 테이블 엔트리들을 사용하는 것 등에 의해), 제어 회로부(42)는 도 7의 제1, 제2 및 제3 코일들(36)의 측정된 인덕턴스들로부터 R1, R2 및 R3의 값들을 결정할 수 있고, 따라서 코일(14)에 대한 중심점 RXCP의 (X, Y에서의) 위치를 컴퓨팅할 수 있다. 이러한 방식으로 코일들(36)에 대한 코일(14)의 위치를 결정하는 것은 제어 회로부(42)가 디바이스(14) 및 충전 표면(60) 내의 코일들(36)의 어레이에 대한 디바이스(10)의 위치를 결정할 수 있게 한다.
인덕턴스 측정들은 또한 디바이스(10)에 대한 하우징의 위치 및 배향, 및 따라서 각도 배향 A의 값을 결정하도록 이루어질 수 있다. 예를 들어, 디바이스(10)는 하우징에 의해 중첩되는 전송 코일들(36)에 대해 측정된 인덕턴스를 낮추는 경향이 있는 금속 또는 다른 재료로 형성된 하우징을 가질 수 있다. 디바이스(10)의 윤곽이 직사각형인 시나리오들에서, 표면(60) 아래의 코일들(36)의 어레이는 대응하는 직사각형 세트의 인덕턴스 감소들을 경험할 수 있다. 디바이스(10)의 윤곽은 낮아진 L 값들 또는 다른 변경된 L 값들의 직사각형 패턴을 인식하도록 제어 회로부(42)를 사용함으로써 측정될 수 있다. 감소된 인덕턴스 값들의 직사각형 세트의 위치(예컨대, 도 6의 3 개의 코일들과 같은 특정 코일 또는 코일들에 대한 인덕턴스에서의 측정된 증가를 둘러쌀 수 있는, 알려진 디바이스(10)의 형상을 갖는 감소된 코일 인덕턴스들의 패턴)를 측정함으로써, 위치(X, Y 위치) 및 각도 배향(도 5의 각도 A)이 결정될 수 있다. 디바이스(10)의 위치 및 각도 배향에 대한 정보는 제어 회로부(42)에 의해 사용되어 시스템 파라미터들을 조정(예를 들어, 최대 충전 전력들을 설정하고, 무선 전력을 전송하기 위한 코일 또는 코일들을 선택하기 위한 등)할 수 있다. 인덕턴스 측정들, 인덕턴스 변화들의 인식된 패턴들, 및 코일들(36) 상의 다른 측정들에 기초하여 취해질 수 있는 추가적인 동작들은, 디바이스(12)의 디스플레이 상의 정보의 디스플레이를 조정하는 것(예컨대, 각도 배향 A의 측정된 값에 기초하여 온-스크린 콘텐츠의 각도 배향을 제어하는 것), 상이한 디바이스들(10)과 충전 표면(60) 상의 상이한 위치들 및 배향들 사이에서 디스플레이된 정보를 끊김없이 이동시키는 것, 디바이스들(10) 사이의 통신들을 용이하게 하는 것 등을 포함한다.
도 8은 충전 시스템(8)을 사용하는 것에 수반되는 예시적 동작들의 흐름도이다.
블록(200)의 동작들 동안, 제어 회로부(42)는 인버터(70)를 사용하여 출력 회로(71) 및 출력 회로(71) 내의 연관된 무선 전력 전송 코일(36)에 임펄스들(구형파 펄스들 또는 다른 펄스들)을 인가한다. 이러한 프로세스는 무선 충전 표면(60) 내의 무선 전력 전송 코일들의 어레이 내의 각각의 코일(36)에 대해 수행된다. 스위칭 회로(110)는 제어 회로부(42)에 의해 조정되어, 각각의 코일(36)에는 제어 회로부(42)로부터의 각각의 임펄스가 제공된다. 각각의 임펄스가 각각의 코일(36)과 연관된 출력 회로에 인가될 때, 제어 회로부(42)는 임펄스 응답 측정 회로(102)를 사용하여 코일 인덕턴스 L, 공진 주파수, Q-계수 등과 같은 파라미터들을 결정한다. 예를 들어, 제어 회로부(42)는 출력 회로(71)에 인가되는 임펄스에 응답하여 회로부(102)에 의해 노드 N에서 측정된 신호의 공진 주파수의 측정으로부터 인덕턴스 L을 도출할 수 있다.
L, 및 원하는 경우, 충전 표면(60) 내의 각각의 출력 회로(71) 및 코일(36)과 연관된 다른 파라미터들을 측정한 후에, 제어 회로부는 비선형 보간과 같은 기술들을 사용하여 이들 측정들을 프로세싱한다. 특히, 블록(202)의 동작들 동안, 제어 회로부(42)는 도 6의 비선형 곡선들과 같은 비선형 관계들을 사용하여, 각각의 인덕턴스 증가들을 경험한 다수의 코일들(36) 각각으로부터 코일(14)의 거리를 결정한다. 도 6의 곡선들의 비선형 L-대-거리 관계들은 제어 회로부(42)에 의해 유지되는 표현들 및/또는 제어 회로부(42)에 의해 유지되는 룩업 테이블들에서 구현될 수 있다.
블록(202)의 동작들은 또한 패턴 검출 동작들을 수반할 수 있다. 일례로서, 코일들(36)의 세트의 인덕턴스들 L이 직사각형 경로를 따라 감소하면, 제어 회로부(42)는 무선 전력 수신 디바이스가 대응하는 직사각형 금속 주변부 하우징 부재와 매칭하는 직사각형 윤곽을 갖는 충전 표면(60) 상에 존재한다고 결론내릴 수 있다. 직사각형 윤곽의 크기 및 직사각형 윤곽의 각도 배향(예컨대, 도 5의 디바이스(10)의 각도 배향 A)이 결정될 수 있다. 다른 예로서, 제어 회로부(42)는 손목시계 또는 다른 작은 디바이스가 존재함을 검출할 수 있다. 다수의 디바이스들(10)이 존재할 때, 제어 회로부(42)는 표면(60)에 대한 그리고 서로에 대한 각각의 디바이스의 코일 위치들 및 각도 배향들을 검출한다.
블록(204)의 동작들 동안, 제어 회로부(42)는 블록들(200 및 202)의 동작들 동안 수집된 정보에 기초하여 동작들을 취한다. 예를 들어, 대응적으로 작은 최대 무선 전력 능력을 갖는 작은 디바이스가 존재한다고 결정되는 경우, 제어 회로부(42)는 디바이스(12)에 대한 최대 무선 전력 전송 한계를 적절히 낮은 값으로 설정할 수 있다. 반면에, 제어 회로부(42)가, 디바이스(10)가 더 큰 최대 무선 전력 능력을 갖는 더 큰 디바이스임을 블록(202)의 프로세싱 동작들로부터 인식하면, 제어 회로부는 충전 시간을 감소시키는 것을 돕기 위해 최대 무선 전력 전송 한계를 더 높은 값으로 설정할 수 있다. 코일(14)의 중심점 RXCP의 위치는 디바이스(10)에 무선 전력을 전송하는 데 코일들(36) 중 어느 것이 사용되어야 하는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부(42)는, 가장 가깝고 따라서 무선 충전을 수행하기 위해 코일(14)에 가장 잘 결합된 코일(36)을 사용할 수 있다. 다수의 코일들(36)의 세트(예컨대, 도 7의 코일(14)에 의해 중첩되는 3 개의 코일들(36)과 같은 코일(14)에 의해 중첩되는 그러한 코일들(36))가 프로세싱된 인덕턴스 정보에 기초하여 동시에 활성화되는 구성들이 또한 사용될 수 있다. 원하는 경우, 코일들(36) 중 일부는 측정된 인덕턴스 정보에 기초하여 비활성화될 수 있다(예컨대, 코일(14)과의 중첩으로 인해 인덕턴스 증가들을 나타내지 않는 그러한 코일들(36)은 인버터(70)로부터 분리되고 그에 의해 디바이스(12)와의 무선 전력 전송 동작들 동안 비활성화될 수 있다). 이들 예들이 증명하는 바와 같이, 측정된 인덕턴스 정보에 기초하여 동작들이 취해질 수 있다(예를 들어, 무선 전력이 이러한 정보에 기초하여 전송될 수 있고/있거나 다른 무선 전력 전송 조정들이 행해질 수 있는 등이다).
원하는 경우, 디바이스(10)의 배향(예컨대, 도 5의 각도 배향 A)에 대한 정보는 전력을 공급하는 데 어느 코일(들)(36)을 사용할지를 결정하는 데 사용될 수 있고, (예컨대, 아이콘 또는 다른 시각적 항목이, 그 그 시각적 항목이 충전 표면(60) 상에서 여러 개의 상이하게 배향된 디바이스들(10) 각각을 가로질러 이동됨에 따라 동일한 직립 배향으로 디스플레이되도록) 다수의 인접한 디바이스들(10) 내의 디스플레이들 상의 정보의 디스플레이를 조정하기 위해 사용될 수 있고/있거나, 시스템(8)에서 다른 동작들을 수행하는 데 사용될 수 있다.
와전류들은 코일 어레이 상에 존재하는 코인들과 같은 외부 물체들에서 유도될 수 있다. 이러한 와전류들은 외부 물체들을 바람직하지 않게 가열할 가능성을 갖는다. 원하지 않는 가열을 피하기 위해, 디바이스(12)는 금속 코인 또는 다른 외부 물체가 코일 어레이 상에(예컨대, 코일(14) 아래에) 존재할 때를 자동으로 검출할 수 있다. 디바이스(12)는, 예를 들어, 코일들(36)의 측정된 인덕턴스들을 디바이스(10)의 존재 하에서 그리고 임의의 외부 물체들의 부재 시에 코일들(36)과 연관된 코일 인덕턴스들의 미리 결정된 유효 세트들과 비교함으로써 외부 물체의 존재를 검출할 수 있다. 특성화 동작들 동안, 컴퓨터-제어식 포지셔너 또는 다른 포지셔너는 코일 어레이의 표면을 가로질러 디바이스(10)와 같은 전력 수신 디바이스를 이동시킬 수 있는 반면, 디바이스(12)는 코일들 각각으로부터 인덕턴스 측정치들을 수집한다. 이러한 특성화 동작들은 인덕턴스 값들의 알려진 유효 세트들(예컨대, 디바이스(10)가 임의의 외부 물체들의 부재 시에 코일 어레이 상에 존재할 때 발생하는 것으로 알려진 인덕턴스 값들의 세트들)의 세트를 생성할 수 있다. 디바이스(12)가 인덕턴스 값들의 유효 세트를 검출하지 않는 한, 디바이스(12)는 무선 전력 전송 동작들을 방지할 수 있다. 이러한 방식으로, 디바이스(12)는 외부 물체들의 부재 시에 코일(14)이 코일 어레이와 중첩하고 있는 경우에만 무선 전력을 전달할 수 있다.
도 9는 예시적인 무선 전력 전송 디바이스의 평면도이다. 도 9의 예에서, 코일(14)을 갖는 수신 디바이스(10)는 코일 어레이(예컨대, 코일들(C1, C2, C6 및 C7)) 내의 코일들(36)의 일부와 중첩한다. 외부 물체(160)가 또한 코일(14) 부근에 존재한다. 특히, 외부 물체(160)는 코일 C1 상에 존재한다. 물체(160)가 코일 C1과 중첩하기 때문에, 물체(160)는 코일 C1의 인덕턴스를 교란한다. 그 결과, 코일 인덕턴스들의 유효 세트가 측정되지 않을 것이다. 외부 물체만이 코일 어레이와 중첩하는(그리고 디바이스(10)가 존재하지 않는) 시나리오들에서 코일 인덕턴스들의 유효 세트들이 또한 측정되지 않을 것인데, 그 이유는 디바이스(10) 내의 코일(14)만이 코일 인덕턴스들의 유효 세트와 매칭되도록 적절하게 코일들(36)의 인덕턴스를 변경할 것이기 때문이다.
도 10은 코일들(36)에 대한 코일 인덕턴스들(L)이 코일(14)의 (차원 X에서의) 위치의 함수로서 어떻게 변화하는지를 도시하는 그래프이다. 곡선들(162 및 166)은 코일 C1 및 C2의 인덕턴스들 L이 외부 물체(160)의 부재 시에 코일(14)의 위치의 함수로서 각각 어떻게 변화하는지를 보여준다. 코일(14)이 코일 C1과 정렬될 때, 코일 C1의 인덕턴스 L은 X의 감소하는 값들에서 곡선(162)의 상승 값에 의해 도시된 바와 같이 증가할 것이다. 코일(14)이 코일 C2와 정렬될 때, 코일 C2의 인덕턴스 L은 X의 증가하는 값들에서 곡선(166)의 상승 값에 의해 도시된 바와 같이 증가할 것이다. 중간 위치들에서, 코일들 C1 및 C2의 측정된 인덕턴스들은 중간 값들을 가질 것이다.
곡선들(164 및 168)은 외부 물체(160)의 존재 하에서 코일들 C1 및 C2에 대한 각자의 측정된 인덕턴스 값들 L에 대응한다. 외부 물체(160)의 존재로 인해, 코일들 C1 및 C2에 대한 인덕턴스 L의 예상 유효 값들이 교란될 것이다. 예를 들어, 코일(14)의 각각의 위치에서의 코일 C1의 예상 인덕턴스들은 곡선(162)의 것으로부터 곡선(164)의 것까지 변할 것이고, 코일(14)의 각각의 위치에서의 코일 C2의 예상 인덕턴스들은 곡선(166)의 것으로부터 곡선(168)의 것으로 변할 것이다.
외부 물체(160)의 존재로 인한 코일 인덕턴스들의 교란들의 결과로서, 디바이스(12)는 코일(14)이 외부 물체와 중첩할 때에도 외부 물체들이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다. 알려진 유효 인덕턴스 값들(예컨대, 곡선들(162 및 166))은 디바이스(12)에 저장될 수 있다. 디바이스(12)가 무선 전력을 전송하기 위해 준비되고 있을 때, 코일들(36)의 인덕턴스들이 측정될 수 있고, 코일 인덕턴스들의 유효 세트들과 비교될 수 있다. 매칭은 디바이스(10)가 존재하고 어떠한 외부 물체도 존재하지 않음을 나타낼 것이며, 따라서 충전이 진행될 수 있다.
일례로서, 코일 C1의 측정된 인덕턴스가 도 10의 인덕턴스(170)에 의해 주어지며 코일 C1의 측정된 인덕턴스가 도 10의 인덕턴스(172)에 의해 주어지는 시나리오를 고려한다. 이들 인덕턴스 측정들이 유효 인덕턴스 곡선들(162 및 166)에 속하기 때문에, 디바이스(12)는 외부 물체(160)가 코일(14)과 중첩하지 않는 것으로 결론내릴 수 있다(예컨대, 물체(160)는 코일(14)과 코일 C1 사이에 위치되지 않거나, 또는 그렇지 않으면 측정된 인덕턴스 값들을 교란할 위치에 존재하지 않는다). 그러나, 외부 물체(160)가 코일 C1 및 코일(14)과 중첩하는 위치에 존재하는 경우, 코일들 C1 및 C2에서 측정된 인덕턴스의 값들은 코일들 C1 및 C2에 대한 인덕턴스들의 임의의 유효 세트와 매칭하지 않을 것이다. 특히, 도 10의 예가 증명하는 바와 같이, 물체(160)의 존재는 코일 C1의 인덕턴스가 포인트(176)의 인덕턴스까지 상당히 떨어지게 하는 반면, 코일 C2의 인덕턴스는 (예컨대, 포인트(172)의 예상 값과 대조적으로 포인트(174)의 인덕턴스까지) 약간 변할 것이다. 이러한 예(포인트들(176 및 174))에서 코일 C1 및 C2의 측정된 인덕턴스들의 세트는 곡선들(162 및 166) 상의 인덕턴스들의 임의의 유효 세트와 매칭하지 않아서, 디바이스(12)는 외부 물체(160)가 존재한다고 결론내릴 수 있고 적합한 동작을 취할 수 있다(예컨대, 전력 전송 동작들이 차단될 수 있다).
도 11의 평면도는 비선형 보간 기술들이 코일(14)의 중심점(156)의 위치를 확인하는 데 어떻게 사용될 수 있는지를 예시한다. 도 11의 예에서, 4 개의 코일들의 측정된 인덕턴스들이 각각의 코일 중심점들(CA, CB, CC 및 CD)로부터 코일(14)의 중심까지의 추정된 거리들(반경들)을 확립하는 데 사용되었다. 각각의 인덕턴스 측정은 일부 측정 불확실성을 가지며, 측정된 코일 인덕턴스들을 코일 인덕턴스들의 유효 세트들과 매칭할 때 일부 측정 허용오차가 허용되어, 도 11의 각각의 반경은 가능한 거리들의 대역(예컨대, 유한 두께의 원형 링)에 의해 표현된다. 각각의 링 사이의 중첩 영역(154)은 코일(14)의 중심점이 위치될 수 있는 영역을 표현한다. 디바이스(12)는 코일(14)의 중심으로서 이러한 영역의 중심(포인트(156))을 취한다.
외부 물체의 존재 시에, 4 개의 코일들의 측정된 인덕턴스들의 세트는 4 개의 코일들에 대한 인덕턴스들의 임의의 유효 세트와 매칭되지 않을 것이다. 외부 물체는, 일례로서, 하부 우측 코일과 중첩하여, 하부 우측 코일의 측정된 인덕턴스로부터 계산된 반경 RD'이 교란되게 할 수 있다. 이러한 상황에서, 코일들의 측정된 인덕턴스들로부터 설정된 가능한 반경들 RA, RB, RC 및 RD'의 대역들은 예상된 바와 같이 중첩하지 않을 것이다. 이러한 중첩의 결여는 측정된 인덕턴스들의 세트가 코일 인덕턴스들의 임의의 미리 결정된 유효 세트에 대응하지 않음을 나타낸다. 측정된 인덕턴스들의 세트와 유효 인덕턴스들의 세트 사이에 매칭이 없기 때문에, 디바이스(12)는 외부 물체가 존재하고 12가 무선 전력 전송 동작들을 차단할 수 있다고 결론내릴 수 있다.
도 13은 15 개의 코일들 C1... C15를 갖는 예시적인 코일 어레이의 도면이다. 도 13의 시나리오에서, 디바이스(10)의 코일(14)은 중첩하는 코일들 C2, C3, C7 및 C8이다. 디바이스(12)는 도 14의 테이블의 마지막 행에 도시된 바와 같이, 코일들 C2, C3, C7 및 C8에 대한 코일 인덕턴스들 L2, L3, L7 및 L8을 각각 측정한다. 코일들 C2, C3, C7 및 C8은, 예를 들어, 공칭 코일 인덕턴스 값으로부터 변하는 인덕턴스들을 갖는 코일 어레이 내의 유일한 코일들일 수 있다. 인덕턴스들을 측정한 후에, 디바이스(12)는 측정된 코일 인덕턴스들의 이러한 세트를 도 14의 테이블의 제1 행에 도시된 유효 코일 인덕턴스들 L2, L3, L7, 및 L8의 알려진 저장된 세트와 비교한다. (예컨대, 도 11 및 도 12에 도시된 측정 허용오차들 내에서) 측정된 및 저장된 값들이 매칭되기 때문에, 디바이스(12)는 외부 물체가 도 13의 충전 표면(60) 상에 존재하지 않는 것으로 결론내릴 수 있다.
도 15는 외부 물체(160)가 코일(14)과 중첩하는 위치에 존재하는 시나리오에서 도 13의 코일들(36)의 예시적인 어레이의 도면이다. 도 13의 시나리오에서와 같이, 디바이스(10)의 코일(14)은 도 15의 구성에서 코일들 C2, C3, C7 및 C8과 중첩하고 있다. 디바이스(12)는 도 16의 테이블의 마지막 행에 도시된 바와 같이, 코일들 C2, C3, C7 및 C8에 대한 코일 인덕턴스들 L2, L3, L7 및 L8을 각각 측정한다. 인덕턴스들을 측정한 후에, 디바이스(12)는 측정된 코일 인덕턴스들의 이러한 세트를, 도 16의 테이블의 제1 행에 도시된 코일 인덕턴스들 L2, L3, L7, 및 L8(이들은 도 14의 테이블의 제1 행 내의 유효 인덕턴스들의 세트와 동일함)과 같은 유효 코일 인덕턴스들의 모든 알려진 저장된 세트들과 비교한다. (예컨대, 도 11 및 도 12에 도시된 측정 허용오차들 내에서) 측정된 및 저장된 값들이 매칭되지 않기 때문에, 디바이스(12)는 외부 물체(160)가 도 15의 충전 표면(60) 상에 존재하는 것으로 결론내릴 수 있다.
도 17은 무선 전력 전송 시스템(8)을 동작시키는 것에 수반되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
(예컨대, 공장 또는 다른 교정 환경에서) 블록(250)의 동작들 동안, 디바이스(12)(또는 유사하거나 동일한 구성의 대표적인 디바이스)가 특성화된다. 특성화 측정들 동안, 코일들(36)의 인덕턴스들은 디바이스(10) 및 코일(14)(또는 유사한 또는 동일한 구성의 대표적인 디바이스 및/또는 코일)을 디바이스(12)의 코일 어레이의 표면을 가로지르는 다양한 위치들(예컨대, 코일 어레이 모두 또는 코일 어레이의 대표적 서브영역을 커버하는 근접 이격된 위치들의 그리드)에 배치하는 동안 측정된다. 이러한 방식으로, 코일들(36)에 대한 측정된 인덕턴스들의 가능한 유효 조합들 모두가 측정될 수 있고, 이들 유효 세트들의 인덕턴스들 각각은 디바이스(12) 내의 저장소에 저장될 수 있다.
정상 동작(예컨대, 블록(252)의 동작들) 동안, 사용자는 디바이스(10)를 디바이스(12)의 충전 표면(60) 상에 배치한다. 외부 물체(160)는 코일(14) 또는 코일 어레이의 다른 부분과 중첩하는 위치에 존재할 수 있거나 존재하지 않을 수 있다. 외부 물체 검출 센서(예컨대, 측정 회로(104)와 같은 측정 회로 또는 코일들(36)에 결합된 다른 적합한 임피던스 측정 회로부, 별개의 외부 물체 검출 센서, 및/또는 다른 물체 검출 회로부)는 물체들의 존재에 대해 디바이스(12)의 코일 어레이를 모니터링하기 위해 제어 회로부(42)에 의해 사용된다. 어떠한 물체들도 검출되지 않는 한(예컨대, 코일들(36)의 측정된 인덕턴스들 및/또는 다른 전기적 속성들이 일정하게 유지되는 한), 라인(254)에 의해 예시된 바와 같이, 모니터링이 계속될 수 있다. 물체가 검출되는 경우(예컨대, 회로(42)가 코일들(36) 중 하나 이상의 인덕턴스에서의 증가들을 검출하는 경우 등), 프로세싱은 블록(256)의 동작들로 계속될 수 있다.
블록(256) 동안, 제어 회로부(42)는 측정 회로부(102)를 사용하여 코일들(36)(예컨대, 코일들(36) 전부 또는 검출된 물체의 위치에 인접한 코일들의 서브세트 등)의 인덕턴스를 측정한다. 측정된 인덕턴스들 내에서, 코일들(36)의 공칭 인덕턴스 값들과는 상이한 값들을 갖는 인덕턴스들의 세트가 식별될 수 있다(예컨대, 도 14 및 도 16의 테이블들에서 측정된 인덕턴스들 참조). 이들 인덕턴스 값들은 잠재적으로 디바이스(10)의 존재를 나타내고, 따라서 디바이스(12)에 의해 분석된다.
블록(258)의 동작들 동안, 블록(256)에서 측정된 인덕턴스 값들의 세트(예컨대, 공칭 코일 인덕턴스로부터 벗어나는 인덕턴스들)는 블록(250)의 특성화 동작들 동안 디바이스(12)에 저장된 유효 인덕턴스들의 세트들과 비교된다. 인덕턴스들의 저장된 유효 세트들은 룩업 테이블에 저장될 수 있거나, 저장 공간을 절약하기 위해 유효 인덕턴스 세트들을 동적으로 컴퓨팅하는 방정식들의 형태로 저장될 수 있다.
블록(258)의 동작들 동안 비교되는 측정된 인덕턴스 값들의 세트는 공칭 코일 인덕턴스 값(예컨대, 전력 수신 디바이스에서 중첩 코일과 연관되는 것으로 보이는 인덕턴스들)과 그러한 상이한 측정된 인덕턴스 값들만을 포함할 수 있다. 이는 측정된 인덕턴스들을 유효 인덕턴스들의 세트들과 비교하는 데 수반되는 프로세싱의 양을 감소시키는 것을 도울 수 있다.
블록(258)의 비교 동작들의 결과들은 디바이스(10)로의 무선 전력의 전송을 제어하기 위해 제어 회로부(42)에 의해 사용된다.
유효 인덕턴스들의 매칭 세트가 식별되면, 디바이스(12)는 디바이스(10) 및 코일(14)이 존재하고 외부 물체들이 존재하지 않는 것으로 결론내릴 수 있다. 비선형 보간 동작들은 코일(14)의 중심을 식별하는 데 사용될 수 있고, 적합한 무선 전력 전송 동작들이 수행될 수 있다(블록(260)). 초기에, 예로서, 디바이스(12)는 디바이스(10)가 자신의 통신 회로부를 동작시키기에 충분한 전력을 수신하는 것을 보장하기 위해 디폴트 설정들을 사용하여 전력을 전송할 수 있다. 이는 디바이스(10) 및 디바이스(12)가 통신 링크를 확립할 수 있게 하고, 디바이스들(10 및 12)이 코일(14)의 측정된 위치에 기초하여 디바이스(12) 및 디바이스(10)에 대한 적절한 동작 설정들을 확립하게 한다(블록(262)). 코일 어레이 내의 코일 또는 다수의 코일들(36)이 측정된 인덕턴스 값들에 적어도 부분적으로 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 무선 전력 전송을 위해 선택된 코일(들)(36)은 비선형 보간 기술들 또는 다른 코일 위치 측정 기술들(예컨대, 코일들(36)의 측정된 인덕턴스 값들을 사용하는 기술들)을 사용하여 코일(14)의 중심을 결정함으로써 식별될 수 있다.
인덕턴스들의 측정된 세트가 코일 인덕턴스들의 임의의 유효 세트와 매칭되지 않는다고 결정하는 것에 응답하여, 디바이스(12)는 무선 전력 전송을 중단하거나 다른 적절한 동작을 취할 수 있다(블록(264)). 예를 들어, 디바이스(12)가 무선 전력을 디바이스(10)로 전송하는 것을 방지하는 것에 더하여 또는 그 대신에, 디바이스(12)는 디바이스(12) 및 디바이스(10)의 사용자에게 (예컨대, 디바이스(10) 및/또는 디바이스(12) 상의 발광 디바이스, 오디오 경고 디바이스, 햅틱 경고 디바이스 또는 다른 디바이스를 사용하여, 무선 통지들을 사용하여, 디바이스(10) 내의 디스플레이 상에 디스플레이된 통지들을 사용하여 및/또는 다른 경고 메커니즘들을 사용하여) 외부 물체가 존재하는 것을 경고할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 전력 신호들을 무선 전력 수신 디바이스 내의 무선 전력 수신 코일에 전송하도록 구성된 무선 전력 전송 디바이스가 제공되며, 무선 전력 전송 디바이스는, 무선 전력 전송 코일들의 어레이, 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 인버터 회로부, 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 임펄스 응답 측정 회로부, 및 제어 회로부를 포함하고, 제어 회로부는, 어레이에 대한 코일 인덕턴스들의 유효 세트들을 저장하고 - 코일 인덕턴스들의 각각의 유효 세트는 무선 전력 전송 디바이스가 외부 물체들의 부재 시에 충전 표면 상에 존재할 때 발생하는 어레이 내의 무선 전력 전송 코일들에 대한 인덕턴스 값들에 대응함 -, 임펄스 응답 측정 회로부를 이용하여 무선 전력 전송 코일들 중 적어도 일부에 대한 인덕턴스 값들을 측정하고, 무선 전력 수신 디바이스가 외부 물체들의 부재 시에 어레이 상에 존재하는지 여부를 결정하기 위해 측정된 인덕턴스 값들을 무선 전력 전송 코일들의 어레이와 연관된 코일 인덕턴스들의 유효 세트들과 비교하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 측정된 인덕턴스 값들을 코일 인덕턴스들의 유효 세트들과 비교함으로써 외부 물체들이 무선 전력 수신 코일과 중첩되는지 여부를 결정하고, 제어 회로부는, 측정된 인덕턴스 값들을 코일 인덕턴스들의 유효 세트들과 비교함으로써 임의의 외부 물체들이 무선 전력 수신 코일과 중첩하는 것으로 결정되는지 여부에 기초하여 인버터 회로부 및 무선 전력 전송 코일들의 어레이로 무선 전력 신호들의 전송을 제어하도록 추가로 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 어떠한 외부 물체들도 무선 전력 수신 코일과 중첩되지 않는 것으로 결정하는 것에 응답하여 무선 전력 신호들을 전송하고, 외부 물체가 무선 전력 수신 코일과 중첩하는 것을 검출하는 것에 응답하여 무선 전력 신호들의 전송을 차단하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 인버터 회로부로 무선 전력 전송 코일들에 임펄스들을 인가하고 임펄스 응답 측정 회로부로 대응하는 임펄스 응답들을 측정함으로써 무선 전력 전송 코일들에 대한 인덕턴스 값들을 측정하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 측정된 인덕턴스 값들에 적어도 부분적으로 기초하여 무선 전력 신호들을 전송하기 위해 무선 전력 전송 코일들의 어레이 내의 주어진 코일을 선택함으로써 무선 전력 신호들의 전송을 제어하도록 추가로 구성된다.
일 실시예에 따르면, 무선 전력 신호들을 무선 전력 수신 디바이스에 전송하도록 구성된 무선 전력 전송 디바이스가 제공되며, 무선 전력 전송 디바이스는, 무선 전력 전송 코일들의 어레이, 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 인버터 회로부, 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 인덕턴스 측정 회로부, 및 제어 회로부를 포함하고, 제어 회로부는, 인덕턴스 측정 회로부를 이용하여 무선 전력 전송 코일들 중 적어도 일부에 대한 인덕턴스 값들을 측정하고, 적어도 부분적으로 측정된 인덕턴스 값들을 임의의 외부 물체들의 부재 시에 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상의 무선 전력 수신 디바이스의 존재와 연관된 코일 인덕턴스 값들과 비교함으로써 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상에 외부 물체들이 존재하는지 여부를 결정하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 무선 전력 전송 코일들 각각에 대한 인덕턴스 값을 측정하도록 구성되고, 임의의 외부 물체들이 무선 전력 수신 디바이스 내의 무선 전력 수신 코일과 중첩하는지 여부를 결정할 때 측정된 인덕턴스 값들을 사용하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 임의의 외부 물체들의 부재 시에 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상의 무선 전력 수신 디바이스의 존재와 연관되는 코일 인덕턴스 값들의 세트들을 저장하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 인덕턴스 측정 회로부는 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 임펄스 응답 측정 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 측정된 인덕턴스 값들에 적어도 부분적으로 기초하여 무선 전력 신호들을 전송하기 위해 무선 전력 전송 코일들의 어레이 내의 주어진 코일을 선택함으로써 무선 전력 신호들의 전송을 제어하도록 추가로 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 외부 물체가 존재한다고 결정하는 것에 응답하여 무선 전력 신호들의 전송을 차단하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 측정된 인덕턴스 값들을 코일 인덕턴스 값들과 비교함으로써 어떠한 외부 물체들도 존재하지 않는다고 결정하는 것에 응답하여 무선 전력 신호들을 전송하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 무선 전력 신호들을 무선 전력 수신 디바이스에 전송하도록 구성된 무선 전력 전송 디바이스가 제공되며, 무선 전력 전송 디바이스는, 무선 전력 전송 코일들의 어레이, 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 무선 전력 전송기 회로부, 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 인덕턴스 측정 회로부, 및 제어 회로부를 포함하고, 제어 회로부는, 인덕턴스 측정 회로부를 이용하여 무선 전력 전송 코일들 중 적어도 일부에 대한 인덕턴스 값들을 측정하고, 측정된 인덕턴스 값들을 외부 물체들의 부재 시에 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상의 무선 전력 수신 디바이스의 존재와 연관되는 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 대한 코일 인덕턴스 값들과 비교하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 측정된 인덕턴스 값들이 코일 인덕턴스 값들과 매칭되지 않는다고 결정하는 것에 응답하여 무선 전력 신호들의 전송을 차단하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 측정된 인덕턴스 값들이 코일 인덕턴스 값들과 매칭된다고 결정하는 것에 응답하여 무선 전력 신호들을 전송하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 측정된 인덕턴스 값들과 비교하기 위해 코일 인덕턴스 값들의 세트들을 저장하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 인덕턴스 측정 회로부는 임펄스 응답 측정 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 임의의 외부 물체가 무선 전력 수신 디바이스 내의 무선 전력 수신 코일과 중첩되는지 여부를 결정하기 위해 무선 전력 전송 코일들 각각에 대한 인덕턴스 값을 측정하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 측정된 인덕턴스 값들에 적어도 부분적으로 기초하여 무선 전력 신호들을 전송하기 위해 무선 전력 전송 코일들의 어레이 내의 주어진 코일을 선택함으로써 무선 전력 신호들의 전송을 제어하도록 추가로 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 오직 공칭 코일 인덕턴스 값과 상이한 측정된 인덕턴스 값들만을, 외부 물체들의 부재 시에 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상의 무선 전력 수신 디바이스의 존재와 연관된 코일 인덕턴스 값들과 비교함으로써, 외부 물체들의 부재 시에 어레이 상에 무선 전력 수신 디바이스가 존재하는지 여부를 결정하도록 구성된다.
전술한 것은 예시일 뿐이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 전력 신호들을 무선 전력 수신 디바이스 내의 무선 전력 수신 코일에 전송하도록 구성된 무선 전력 전송 디바이스로서,
    무선 전력 전송 코일들의 어레이;
    상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 인버터 회로부;
    상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 임펄스 응답 측정 회로부; 및
    제어 회로부를 포함하며, 상기 제어 회로부는:
    상기 어레이에 대한 코일 인덕턴스들의 유효 세트들을 저장하고 - 상기 코일 인덕턴스들의 각각의 유효 세트는 상기 무선 전력 전송 디바이스가 외부 물체들의 부재 시에 충전 표면 상에 존재할 때 발생하는 상기 어레이 내의 상기 무선 전력 전송 코일들에 대한 인덕턴스 값들에 대응함 -;
    상기 임펄스 응답 측정 회로부를 이용하여 상기 무선 전력 전송 코일들 중 적어도 일부에 대한 인덕턴스 값들을 측정하고;
    상기 무선 전력 수신 디바이스가 외부 물체들의 부재 시에 상기 어레이 상에 존재하는지 여부를 결정하기 위해 상기 측정된 인덕턴스 값들을 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이와 연관된 상기 코일 인덕턴스들의 유효 세트들과 비교하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 측정된 인덕턴스 값들을 상기 코일 인덕턴스들의 유효 세트들과 비교함으로써 외부 물체들이 상기 무선 전력 수신 코일과 중첩되는지 여부를 결정하고, 상기 제어 회로부는,
    상기 측정된 인덕턴스 값들을 상기 코일 인덕턴스들의 유효 세트들과 비교함으로써 임의의 외부 물체들이 상기 무선 전력 수신 코일과 중첩하는 것으로 결정되는지 여부에 기초하여 상기 인버터 회로부 및 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이로 상기 무선 전력 신호들의 전송을 제어하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
    어떠한 외부 물체들도 상기 무선 전력 수신 코일과 중첩되지 않는 것으로 결정하는 것에 응답하여 상기 무선 전력 신호들을 전송하고;
    외부 물체가 상기 무선 전력 수신 코일과 중첩하는 것을 검출하는 것에 응답하여 상기 무선 전력 신호들의 전송을 차단하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 인버터 회로부로 상기 무선 전력 전송 코일들에 임펄스들을 인가하고 상기 임펄스 응답 측정 회로부로 대응하는 임펄스 응답들을 측정함으로써 상기 무선 전력 전송 코일들에 대한 상기 인덕턴스 값들을 측정하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 회로부는, 상기 측정된 인덕턴스 값들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 무선 전력 신호들을 전송하기 위해 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이 내의 주어진 코일을 선택함으로써 상기 무선 전력 신호들의 전송을 제어하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  6. 무선 전력 신호들을 무선 전력 수신 디바이스에 전송하도록 구성된 무선 전력 전송 디바이스로서,
    무선 전력 전송 코일들의 어레이;
    상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 인버터 회로부;
    상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 인덕턴스 측정 회로부; 및
    제어 회로부를 포함하며, 상기 제어 회로부는:
    상기 인덕턴스 측정 회로부를 이용하여 상기 무선 전력 전송 코일들 중 적어도 일부에 대한 인덕턴스 값들을 측정하고;
    적어도 부분적으로 상기 측정된 인덕턴스 값들을 임의의 외부 물체들의 부재 시에 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상의 상기 무선 전력 수신 디바이스의 존재와 연관된 코일 인덕턴스 값들과 비교함으로써 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상에 외부 물체들이 존재하는지 여부를 결정하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 무선 전력 전송 코일들 각각에 대한 인덕턴스 값을 측정하도록 구성되고, 임의의 외부 물체들이 상기 무선 전력 수신 디바이스 내의 무선 전력 수신 코일과 중첩하는지 여부를 결정할 때 상기 측정된 인덕턴스 값들을 사용하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
    임의의 외부 물체들의 부재 시에 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상의 상기 무선 전력 수신 디바이스의 존재와 연관되는 코일 인덕턴스 값들의 세트들을 저장하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  9. 제6항에 있어서, 상기 인덕턴스 측정 회로부는 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 임펄스 응답 측정 회로부를 포함하는, 무선 전력 전송 디바이스.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로부는, 상기 측정된 인덕턴스 값들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 무선 전력 신호들을 전송하기 위해 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이 내의 주어진 코일을 선택함으로써 상기 무선 전력 신호들의 전송을 제어하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  11. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로부는 외부 물체가 존재한다고 결정하는 것에 응답하여 상기 무선 전력 신호들의 전송을 차단하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  12. 제6항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 측정된 인덕턴스 값들을 상기 코일 인덕턴스 값들과 비교함으로써 어떠한 외부 물체들도 존재하지 않는다고 결정하는 것에 응답하여 상기 무선 전력 신호들을 전송하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  13. 무선 전력 신호들을 무선 전력 수신 디바이스에 전송하도록 구성된 무선 전력 전송 디바이스로서,
    무선 전력 전송 코일들의 어레이;
    상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 무선 전력 전송기 회로부;
    상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 결합된 인덕턴스 측정 회로부; 및
    제어 회로부를 포함하며, 상기 제어 회로부는:
    상기 인덕턴스 측정 회로부를 이용하여 상기 무선 전력 전송 코일들 중 적어도 일부에 대한 인덕턴스 값들을 측정하고;
    상기 측정된 인덕턴스 값들을 외부 물체들의 부재 시에 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상의 상기 무선 전력 수신 디바이스의 존재와 연관되는 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이에 대한 코일 인덕턴스 값들과 비교하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 측정된 인덕턴스 값들이 상기 코일 인덕턴스 값들과 매칭되지 않는다고 결정하는 것에 응답하여 상기 무선 전력 신호들의 전송을 차단하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 측정된 인덕턴스 값들이 상기 코일 인덕턴스 값들과 매칭된다고 결정하는 것에 응답하여 상기 무선 전력 신호들을 전송하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제어 회로부는 측정된 인덕턴스 값들과 비교하기 위해 상기 코일 인덕턴스 값들의 세트들을 저장하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 인덕턴스 측정 회로부는 임펄스 응답 측정 회로부를 포함하는, 무선 전력 전송 디바이스.
  18. 제15항에 있어서, 상기 제어 회로부는 임의의 외부 물체들이 상기 무선 전력 수신 디바이스 내의 무선 전력 수신 코일과 중첩하는지 여부를 결정하기 위해 상기 무선 전력 전송 코일들 각각에 대한 인덕턴스 값을 측정하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  19. 제15항에 있어서, 상기 제어 회로부는, 상기 측정된 인덕턴스 값들에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 무선 전력 신호들을 전송하기 위해 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이 내의 주어진 코일을 선택함으로써 상기 무선 전력 신호들의 전송을 제어하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
  20. 제15항에 있어서, 상기 제어 회로부는, 오직 공칭 코일 인덕턴스 값과 상이한 측정된 인덕턴스 값들만을, 외부 물체들의 부재 시에 상기 무선 전력 전송 코일들의 어레이 상의 상기 무선 전력 수신 디바이스의 존재와 연관된 상기 코일 인덕턴스 값들과 비교함으로써, 외부 물체들의 부재 시에 상기 어레이 상에 상기 무선 전력 수신 디바이스가 존재하는지 여부를 결정하도록 구성되는, 무선 전력 전송 디바이스.
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