KR20200125940A - 근접장 충전 패드에 있는 무선 전력 수신기 및 다른 객체를 검출하는 시스템들 및 방법들 - Google Patents

Abstract

예시적인 방법은 각각이 적어도 하나의 전력-전달 소자와 시그니처-신호 수신 회로를 포함하는 다수의 전력-전달 존들과, 무선 통신 부품을 포함하는 근접장 충전 패드에서 실행된다. 그 방법은, 다수의 전력-전달 존들 중의 제 1 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자가, 전송 특성들 세트에 대한 제 1 값들을 가진 테스트 전력 전송 신호들을 송신하는 것을 포함한다. 그 방법은, 테스트 전력 전송 신호들의 각각을 송신하는 것과 함께, 시그니처-신호 수신 회로를 이용하여, 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량을 검출하는 것을 포함한다. 그 방법은, 각각의 반사 전력량에 기초하여, (ⅰ) 인증된 무선 전력 수신기 및/또는 (ⅱ) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 1 전력-전달 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면상에 존재하는지를 판정하는 것을 포함한다.

Description

근접장 충전 패드에 있는 무선 전력 수신기 및 다른 객체를 검출하는 시스템들 및 방법들

본 명세서의 실시 예는 일반적으로 무선 전력 전송 시스템에 이용되는 안테나, 소프트웨어 및 디바이스들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 시그니처-신호 수신 회로(signature-signal receiving circuit)를 이용하여 무선 전력 수신기 및 다른 유형의 객체들을 검출할 수 있는 근접장 충전 패드에 관한 것이다.

종래의 충전 패드들은 디바이스를 충전하는데 이용되는 자기장을 생성하기 위해 인덕션(induction)을 이용한다. 사용자들은 종래의 충전 패드들에 대해, 자기 스트립(magnetic strip)들 및/또는 RFID 칩들(예를 들어, 신용 카드들, 보안 명찰들, 여권들, 전자 열쇠(key fob)들 등)을 포함하는 객체들에 손상이 유발되게 하는것들을 포함하는, 많은 불만스러운 문제들과 조우하고 있다. 더욱이, 이들 종래의 패드 들 중의 많은 패드들은, 전형적으로, 그 디바이스가 충전 패드상의 특정 위치에서 충전되도록 배치될 것을 요구하며, 그 디바이스는, 디바이스 충전을 차단하거나 종료하지 않고서 충전 패드상의 다른 위치로 이동할 수 없다. 이것은, 많은 사용자들이 그들의 디바이스를 충전하기 시작하기 위한 패드상의 정확한 위치에 그 디바이스를 배치할 수 없고, 그들이 매일 이용하는 중요한 객체에 손상을 줄 수 있기 때문에, 그들에게 불만스러운 경험을 주게 된다.

따라서, 상술한 문제를 처리하는 무선 충전 시스템들(예를 들어, RF(Radio Frequency) 충전 패드들)이 필요하다. 이를 위해, 인증된 무선 전력 수신기가 패드상에 배치되는지 및 (무선 전력 수신기가 아닌) 임의 다른 객체가 패드상에 배치되는지를 검출할 수 있는 RF 충전 패드가 본 명세서에 설명된다. 그러한 시스템들 및 그들의 이용 방법들은, 검출된 객체들 중의 임의 객체에 잠재적으로 손상을 입히는 것을 피하기 위하여, 패드상의 객체의 존재를 발견하여 무선 전력의 배송을 계속할지 또는 무선 전력의 전송을 중지할지를 판정하는데 도움을 준다. 패드는, 인증된 무선 전력 수신기들을 식별하고/하거나, RF 충전 패드에 의해 충전되도록 또는 전력을 수신받도록 인증되지 않은 하나 이상의 무선 전력 수신기들을 무시할 수 있으며, 그에 따라, 전체적으로 전력 리치(leech) 및 다른 드레인(drain)을 피하면서 인증된 무선 전력 수신기가 항상 전력을 수신하는 것을 보장할 수 있게 된다.

일부 경우에, RF 충전 패드는 테스트 전력 전송 신호들을 전송하고, 그 다음, RF 충전 패드상에 존재하는 (무선 전력 수신기가 아닌) 하나 이상의 다른 객체들로부터 또는 하나 이상의 무선 전력 수신기들로부터 되반사되는 전력을 수신한다. 반사된 전력은, 시그니처 신호들을 식별하고, 그에 의해, 인증된 디바이스가 존재하는지를 판정하고/하거나 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 존재하는지를 판정하기 위하여, 수집되고 분석될 수 있다(이하에서 보다 상세하게 설명하겠다). 일부 실시 예들에 있어서, 인증된 무선 전력 수신기에 잔류하는 전력이 없는 경우에도(즉, 그의 배터리가 완전히 고갈된 경우) 전력을 반사하는 프로세스가 운용되는데, 이는 무선 전력 수신기가 테스트 전력 전송 신호들로부터의 에너지를 이용하여 수신기 측에서 임피던스 변경이 생성되도록 함으로써, RF 충전 패드에서 (및 그의 다른 전력-전달 존들내에서) 다른 량의 반사 전력이 검출되도록 하기 때문이며, 그에 의해, 수신기는 RF 충전 패드에 데이터를 운송할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 그러한 시스템들 및 방법들은, 임의 데이터 통신 기능과 함께 또는 그러한 기능 없이, RF 충전 패드와 하나 이상의 무선 전력 수신기들간의 전력 전달 제어 통신을 추가로 관리할 수 있다. 일부 경우에, 무선 전력 수신기는 전자 디바이스, 무선 전력 전송 신호들을 수신 및 변환하는 회로 및 데이터-통신 라디오(data-communication radio)을 구비할 수 있으며, 전자 디바이스의 배터리는 잔류 전하(또는 전력)가 없을 수 있고, 그에 따라 그 디바이스는 패드에 데이터 통신 신호를 보낼 수 없다. 이러한 시나리오에 있어서, 무선 전력 수신기가 무선 전력을 수신하도록 인증된 것인지 아닌지를 검출하기 위한 다른 기술이 필요하다. 다른 경우에, 무선 전력 수신기는 전자 디바이스와, 무선 전력 전송 신호들을 수신 및 변환하는 회로를 구비하되, 임의 데이터-통신 라디오를 포함하지 않을 수 있으며, 그에 따라, 그러한 수신기가 패드로부터 무선 전력을 수신하도록 인증된 것인지를 판정할 수 있는 기술이 필요하다. 본 명세서에서 설명한 다양한 실시 예들을 이러한 문제점들을 해결하는 기술들을 제공한다.

이하의 설명에 있어서, 다양한 안테나 존들을 포함하는 RF 충전 패드에 대한 참조가 이루어진다. 설명을 위해, 전력-전달 (또는 안테나) 존들은 RF 충전 패드의 하나 이상의 전력-전달 소자들(예를 들어, 용량성 커플러(capacitive coupler)와 같은 안테나)을 포함하며, 각 전력-전달 존은, 어느 전력-전달 존이 수신기에 가장 효과적으로 무선 전력을 전달할 수 있는지를 판정하기 위하여 각 전력-전달 존의 선택적 활성화가 가능하도록 제어 집적 회로(controlling integrated circuit)(예를 들어, RF 전력 전송 집적 회로(160), 도 1a-1b)에 의해 개별적으로 처리될 수 있다. RF 충전 패드는, 본 명세서에서, 근접장 충전 패드 또는 보다 간단하게 충전 패드로 지칭될 수 있다.

(A1) 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 부품(예를 들어, 통신 부품(204), 도 1a)과, 각각이 적어도 하나의 전력-전달 소자와 시그니처-신호 수신 회로(예를 들어, 회로(240), 도 3a)를 포함하는 다수의 전력-전달 존들(예를 들어, 전력-전달 존들이 도 1b에 도시됨) 및 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, CPU(202), 도 1b 및 2a)을 포함하는 근접장 충전 패드에서 방법이 실행된다. 그 방법은, 다수의 전력-전달 존들 중의 제 1 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자가, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 값들을 가진 다수의 테스트 전력 전송 신호들을 송신하는 것을 포함한다. 또한, 그 방법은 다수의 테스트 전력 전송 신호들의 각각을 송신하는 것과 함께, 시그니처-신호 수신 회로를 이용하여, 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량을 검출하는 것을 포함한다. 그 방법은, 적어도 부분적으로 각각의 반사 전력량에 기초하여, (ⅰ) 인증된 무선 전력 수신기 및/또는 (ⅱ) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 1 전력-전달 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면상에 존재하는지를 판정하는 것을 추가로 포함한다.

(A2) A1 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량을 검출하는 것은, 시그니처-신호 수신 회로를 이용하여, 적어도 부분적으로 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량에 기초하는 하나 이상의 시그니처 신호들을 판정하는 것을 포함한다. 그 방법은, 또한, 하나 이상의 시그니처 신호들과 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들간의 비교에 기초하여, 제 1 안테나 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면상에 인증된 무선 전력 수신기가 존재한다고 판정하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 인증된 무선 전력 수신기는 다수의 테스트 전력 전송 신호들로부터 수확된 전력을 이용하는 하나 이상의 시그니처 신호들을 생성하는 시그니처-신호 생성 회로를 포함하며; 인증된 무선 전력 수신기가 표면상에 존재한다는 판정에 따라, 제 1 안테나 존에 포함된 각 전력-전달 소자가, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 2 값들을 가진 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 시그니처-신호 수신 회로는 제 1 안테나 존에서의 반사 전력의 측정치를 검출하도록 구성되며, 이 측정치는 제 1 안테나 존에 인접한 표면(예를 들어, 제 1 안테나 존의 바로 위에 있는 패드 표면)상에 객체들의 존재 유무에 기초하여 변경될 수 있다. 추가적으로, 시그니처-신호 생성 회로는, 시그니처-신호 생성 회로에 의해 다른 시그니처 신호들의 생성이 이루어질 수 있게 하는, 무선 전력 수신기에서의 임피던스 변경을 유발하도록 구성되고, 그에 의해, 제 1 안테나 존의 시그니처-신호 수신 회로에서 다른 시그니처 신호들을 수신할 수 있게 한다. 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, 이것은, 인증된 무선 전력 수신기들이 다른 시그니처 신호들에 기초하여 검출될 수 있고, 미-인증된 무선 전력 수신기들이 무시될 수 있게 하여, 미-인증된 디바이스들이 시스템으로부터 전력을 침출(leach)시키는 것을 피하게 하는 기법이 생성되게 한다.

(A3) A2 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 인증된 무선 전력 수신기가 표면상에 존재한다고 판정하는 것은, 하나 이상의 시그니처 신호들과 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들간의 비교에 기초하여, 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 인증된 무선 전력 수신기와 표면 사이에 존재한다고 판정하는 것을 포함한다. 그 방법은, 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 전력 전송 신호들을 송신하는 구성이라고 판정하고, 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 전력 전송 신호들을 송신하는 구성이라고 판정한 후, 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 포함한다.

(A4) A2 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 시그니처 신호들은, 무선 전력 수신기의 임피던스 값에 대한 조작을 이용하여 하나 이상의 시그니처 신호들을 인코딩함에 의해 제 1 전력-전달 존의 시그니처-신호 수신 회로에 운송되며, 임피던스 값에 대한 조작은, 반사 전력량이 다른 시점들에서 가변되게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 임피던스 값들에 대한 조작은 시그니처-신호 수신 회로가 반사 전력의 측정치에 있어서의 변동을 검출할 수 있게 하며, 이들 변동들은 하나 이상의 시그니처 신호를 생성하도록 디코딩될 수 있다(예를 들어, 디코딩된 시그니처 신호들이 도 4에 도시됨). 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 시그니처 신호들은 주파수와 듀티 사이클(duty cycle) 값들의 조합을 구비한다. 일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 수신기가 패드로부터 전력 수신하도록 인증되었는지에 관한 정보를 운송하는 것에 추가하여, 하나 이상의 시그니처 신호들은 패드에 데이터를 운송하는데 이용될 수 있다. 시그니처 신호들을 이용하여 데이터를 인코딩하는 방법에 대한 예시는 도 4에 도시된다.

(A5) A1-A4 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 데이터-통신 라디오를 포함하며, 다수의 테스트 전력 전송 신호들의 송신은 데이터-통신 라디오를 통한 임의 신호의 수신없이 수행된다.

(A6) A1-A5 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 테스트 전력 전송 신호들의 송신은 사전 정의된 시 기간의 만료시에 수행된다(예를 들어, 매초마다, 매 2초마다 또는 매 5초마다 한번).

(A7) A1-A6 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은 다수의 테스트 전력 전송 신호들의 송신과 함께, 다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자들에 의해 각각의 다수의 테스트 전력 전송 신호들을 송신하고; 다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 포함된 각 시그니처-신호 수신 회로들을 이용하여, 다수의 전력-전달 존들의 각각에서의 각각의 반사 전력량을 검출하고; 다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 대해, (ⅰ) 무선 전력 수신기 및/또는 (ⅱ) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 다수의 전력-전달 존들의 각각에 인접한 각 표면에 존재하는지를 판정하는 것을 추가로 포함한다. 다시 말해, 전력-전달 존들의 각각은 테스트 전력 전송 신호들을 송신하고, 그 다음, 임의 인증된 무선 전력 수신기 및/또는 객체가 그 전력-전달 존 위에 존재하는지를 판정하도록 구성된다.

(A8) A7 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 다수의 전력-전달 존들 중의 제 2 전력-전달 존에서 검출된 각각의 반사 전력량에 기초하여, 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 2 전력-전달 존에 존재한다고 판정하고; 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 2 전력-전달 존에 존재한다는 판정에 따라, 하나 이상의 객체들이 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 무선 전력을 송신하는 구성인지를 판정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 추가적인 전력 전송 신호들의 송신은, 단지, 하나 이상의 객체들이 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 무선 전력을 송신하는 구성이라고 판정한 후에만 실행된다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 외래 객체(foreign object)(예를 들어, 무선 전력 수신기와는 다른 객체)가 패드상에 존재하는 동안 그것이 전력을 송신하도록 허용되는지를 나타내는 파라메타로 구성된다. 예를 들어, 패드의 소유자 또는 운영자는 패드에 대한 셋업(setup) 절차 동안 이들 파라메타를 설정할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 분류는, 예를 들어, 무선 전력 수신기가 아닌 객체의 유형(예를 들어, 금속성 객체, 비-금속성 객체, 신용 카드, 유출액(spilled liquid) 등)을 판정하기 위하여, 보다 세밀한 방식(more granular fashion)으로 실행될 수 있다.

(A9) A2 또는 A3 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드의 하나 이상의 프로세서들은 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호를 포함하는 데이터 소스(data source)(예를 들어, 내부 또는 외부 데이터베이스)와 통신한다.

(A10) A9 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 데이터 소스는, 근접장 충전 패드가 다수의 서로 다른 무선 전력 수신기들의 각각에 대한 각각의 사전 정의된 시그니처 신호를 검출 및 저장할 수 있도록 다수의 서로 다른 무선 전력 수신기들의 각각이 근접장 충전 패드상에 배치되는 구성 프로세스 동안 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들로 채워진다.

(A11) A10 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 구성 프로세스는, 근접장 충전 패드가 다수의 서로 다른 객체들의 각각에 대한 각각의 사전 정의된 시그니처 신호들을 검출 및 저장할 수 있도록, 무선 전력 수신기가 아닌 다수의 서로 다른 객체들을 근접장 충전 패드상에 배치하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 구성 프로세스동안, 서로 다른 객체들의 각각에 대한 식별자들은 각각의 저장된 시그니처 신호들과 함께 저장되며, 그에 따라 근접장 충전 패드는 저장된 신호들 중의 하나에 대한 시그니처 신호의 정합(matching)에 기초하여 서로 다른 유형의 객체들을 식별할 수 있게 된다.

(A12) A1-A11 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 그 방법은, 추가적인 전력 전송 신호들의 송신 후, 무선 전력 수신기로부터, 근접장 충전 패드가 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 디바이스-지정 값들을 판정할 수 있게 하는 정보를 포함하는 데이터-통신 신호를 수신하고; 데이터-통신 신호의 수신에 응답하여, 추가적인 전력 전송 신호들의 송신을 중지하되, 그 대신에 제 1 전력 전달 존내에 포함된 각 전력-전달 소자를 통해, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 디바이스-지정 값들을 가진 추가전인 전력 전송 신호들을 송신하는 것을 추가로 포함한다. 무선 전력 수신기가 임의 데이터-통신 라디오를 포함하지 않은 디바이스인 예시들에서는, 이들 동작들이 수행되지 않으며, 그 대신에 무선 전력 수신기가 완전히 충전되었다(예를 들어, 수신기가 완전 충전 상태에 도달하였다는 신호를 생성하여 제 1 안테나 존의 시그니처-신호 수신 회로에 운송하는데 이용될 수 있음)는 판정이 이루어지거나, 패드상에 무선 전력 수신기가 더 이상 존재하지 않는다는 판정이 이루어질 때까지, 그 패드는 추가적인 전력 전송 신호들을 계속 전송한다.

(A13) A1-A12 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 및 제 2 값들은 동일하다.

(A14) A1-A12 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 및 제 2 값들은 다르다.

(A15) A1-A14 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 수신기는 전력-수신 소자 및 전력-수신 소자에 결합되어, 전력 전송 신호들의 수신에 의해 생성되는 교류 전류를 직류 전류(DC)로 변환하는 정류기를 구비하고, 무선 전력 수신기의 신호-생성 회로는 정류기의 DC 출력 포트에 배치된 임피던스-정정 회로를 포함하며, 임피던스-정정 회로는 무선 전력 수신기에서의 임피던스를 정정하도록 구성된다.

(A16) A1-A15 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 시그니처-신호 수신 회로는 도 3g을 참조하여 상기에서 설명한 회로를 구비한다.

(A17) A1-A16 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 전력-전달 소자는 근접장 용량성 커플러(near-field capacitive coupler)이고, 근접장 용량성 커플러는 1차 커플러를 가진 금속층과 금속층상의 1차 커플러에 인접한 하나 이상의 기생 결합 소자들(parasitic coupling elements)을 구비한다.

(A18) A1-A17 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 용량성 커플러는 전송 라인을 통해 전력 증폭기에 결합되며, 그 전송 라인은 다수의 테스트 전력 전송 신호들과 추가적인 전력 전송 신호들을 근접장 용량성 커플러에 제공하도록 구성된다.

(A19) A1-A18 방법들 중 임의 방법의 일부 실시 예들에 있어서, 전송 라인은 시그니처-신호 수신 회로에 결합된다.

(A20) 또 다른 측면에 있어서, 근접장 충전 패드가 제공된다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 무선 통신 부품, 각각이 적어도 하나의 안테나 소자와 시그니처-신호 수신 회로를 포함하는 다수의 안테나 존들, 하나 이상의 프로세서들 및 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때 근접장 충전 패드가 A1-A19 중 어느 하나에 설명된 방법을 실행하게 하는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 포함한다.

(A21) 또 다른 측면에 있어서, 근접장 충전 패드가 제공되며, 그 근접장 충전 패드는 A1-A19 중 어느 하나에 설명된 방법을 실행하는 수단을 포함한다.

(A22) 또 다른 측면에 있어서, 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 제공된다. 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는, 하나 이상의 프로세서들/코어들을 가진 (무선 통신 부품, 각각이 적어도 하나의 안테나 소자와 시그니처-신호 수신 회로를 포함하는 다수의 안테나 존들을 포함하는) 근접장 충전 패드에 의해 실행될 때, 근접장 충전 패드가 A1-A19 중 어느 하나에 설명된 방법을 실행할 수 있게 하는, 실행 가능 명령어들을 저장한다.

따라서, 본 명세서에서 설명한 원리들에 따라 구성된 무선 충전 시스템은 (1) 인증된 전자 디바이스를 식별하고 (2) RF 충전 패드와 무선 전력 수신기들간의 임의 외래 객체를 발견하고 및/또는 (3) 임의 데이터-통신 기능없이 RF 충전 패드와 무선 전력 수신기들간의 전력 전달 제어 통신을 관리하는 것을 포함하는 하나 이상의 동작들을 할 수 있으며, 그에 의해 상당한 개선을 제공하고 종래의 충전 패드의 많은 문제 및 한계점들을 해소한다.

상술한 다양한 실시 예들은 본 명세서에서 설명한 임의 다른 실시 예들과 조합될 수 있음을 알아야 한다. 명세서에서 설명하는 특징 및 장점들은 전부를 포함한 것이 아니며, 특히, 많은 추가적인 특징 및 장점들은 도면, 명세서 및 청구범위의 견지에서 본 기술 분야의 숙련자에게는 명백할 것이다. 또한, 명세서에 이용된 용어들은 원칙적으로 가독성 및 교육적 목적을 위해 선택되었으며 본 발명의 주제를 한정하거나 제한하기 위한 것이 아니다.

본 개시를 보다 세부적으로 이해할 수 있도록, 다양한 실시 예들의 특징들을 참조하여 보다 특정한 설명이 이루어지며, 그 중 일부는 첨부 도면에 도시된다. 그러나, 첨부 도면은 단지 본 개시의 적당한 특징들을 도시한 것이며, 따라서, 그 설명이 다른 유효한 특징들을 허용할 수 있기 때문에, 제한으로서 간주되어서는 안된다.
도 1a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 무선 전력 전송 시스템의 블럭도이다.
도 1b는, 일부 실시 예들에 따른, RF 전력 전송기 집적 회로 및 안테나 존들을 포함하는 예시적인 RF 충전 패드의 부품들을 보여주는 블럭도이다.
도 1c는, 일부 실시 예들에 따른, 스위치에 결합된 RF 전력 전송기 집적 회로를 포함하는 예시적인 RF 충전 패드의 부품들을 보여주는 블럭도이다.
도 2a는, 일부 실시 예들에 따른, 예시적인 RF 충전 패드를 도시한 블럭도이다.
도 2b는, 일부 실시 예들에 따른, 예시적인 수신기 디바이스를 도시한 블럭도이다.
도 3a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드에 배치된 예시적인 무선 전송기와 수신기 디바이스에 배치된 예시적인 무선 수신기의 단순화된 회로들의 블럭도이다.
도 3ba 및 3bb는, 일부 실시 예들에 따른, 수신기 디바이스에 배치된 무선 수신기의 가변 부하에 결합된 정류기를 포함하는 회로들을 도시한 블럭도들이다.
도 3c는, 일부 실시 예들에 따른, 수신기 디바이스에 배치된 무선 수신기내의 반사 스위치(reflect siwtch)를 포함하는 회로들을 도시한 블럭도이다.
도 3d는, 일부 실시 예들에 따른, 수신기 디바이스에 배치된 시그니처-신호 생성 회로의 예시를 도시한 블럭도이다.
도 3e는, 일부 실시 예들에 따른, 충전 패드에 배치된 시그니처-신호 수신 회로를 포함하는 예시적인 전송기 회로를 도시한 블럭도이다.
도 3f-3h는, 일부 실시 예들에 따른, 무선 전송기들과 무선 수신기들의 다양한 예시적인 회로들을 도시한 각각의 블럭도들이다.
도 4는, 일부 실시 예들에 따른, PFM/PWM 페어들에 있어서의 시그니처 신호들에 의해 인코딩되는 예시적인 메시지들의 리스트이다.
도 5a는, 일부 실시 예들에 따른, 무선 전력 전송기에 이용되는 고-결합 근접장 용량성 커플러를 도시한 간략화된 도면이다.
도 5b는, 일부 실시 예들에 따른, 수신기가 전송기의 서로 다른 영역상에 배치될 때의 다양한 실시 예들에 대응하는 다수의 효율성 맵들(efficiency maps)을 도시한 도면이다.
도 6a는, 일부 실시 예들에 따른, 비콘 신호들을 주기적으로 송신함에 의해 수신기를 검출하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 6b는, 일부 실시 예들에 따른, 전송기에 의해 실행되는 선택적 트레이닝(optional training)의 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 7은, 일부 실시 예들에 따른, 전송기에 의해 실행되는 ADC 샘플들을 수집, 저장 및 분석하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 8a는, 일부 실시 예들에 따른, 전송기에 의해 실행되는 ADC 샘플들을 분석하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 8b는, 일부 실시 예들에 따른, 외래 객체 및/또는 수신기가 존재하는지를 판정하기 위해 존 상태(zone status)를 평가하는 프로세스를 도시한 흐름도이다.
도 9a 및 9b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드를 동작시키는 방법을 도시한 흐름도이다.
통상적인 실시에 따라, 도면에 도시된 다양한 특징들을 축척으로 도시하지 않았다. 따라서, 다양한 특징들의 치수는 명확성을 위해 임의로 확장 또는 축소될 수 있다. 또한, 도면들 중의 일부는 주어진 시스템, 방법 또는 디바이스의 부품들 모두를 도시한 것이 아니다. 마지막으로, 명세서 및 도면에 걸쳐 유사한 참조 번호는 유사한 특징을 나타내는데 이용된다.

실시 예에 대해 세부적으로 참조가 이루어질 수 있으며, 그 실시 예들의 예시들은 첨부 도면에 도시된다. 이하의 상세한 설명에서는, 다양한 설명된 실시 예들의 철저한 이해를 제공하기 위하여 다양한 특정의 세부적 설명이 제공된다. 그러나, 다양한 설명된 실시 예들이 이들 특정의 세부적 설명없이도 실시될 수 있다는 것이 본 기술 분야의 숙련자에게는 명백할 것이다. 다른 예시에 있어서, 그 실시 예들의 측면들이 불필요하게 모호하게 되지 않도록 하기 위하여 잘 알려진 방법들, 절차들, 부품들, 회로들 및 네트워크들은 상세하게 설명하지 않겠다.

도 1a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 무선 전력 전송 시스템의 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 무선 전력 전송 시스템(150)은 RF 충전 패드(100)(본 명세서에서는 이를 근접장(NF) 충전 패드(100) 또는 RF 충전 패드(100)라 지칭할 것임)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)(이에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명할 것임)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 하나 이상의 통신 부품들(204)(예를 들어, WI-FI 또는 BLUETOOTH 라디오들과 같은, 무선 통신 부품들)을 포함하는데, 이에 대해서는 도 2a를 참조하여 이하에서 상세하게 설명하겠다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 또한, 하나 이상의 증폭기 유닛들(108-1,...108-n)이 전력-전달 소자들(예를 들어, 전력-전달 소자들(290))을 구동할 때, 하나 이상의 전력 증폭기의 동작을 제어하도록, 하나 이상의 증폭기 유닛들(108-1,...108-n)에 접속된다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 무선 전력 전송 시스템이 TX 안테나 어레이(210)를 통해 하나 이상의 무선 수신 디바이스들에 RF 전력을 송신할 수 있도록, RF 전력은 스위치 회로를 통해 RF 충전 패드(100)에서 제어되고 변조된다.

일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(204)은 RF 충전 패드(100)와 하나 이상의 통신 네트워크들간의 통신이 가능하게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(204)은, 다양한 커스텀(custom) 또는 표준 무선 프로토콜들(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜들(예를 들어, 이더넷. 홈플러그 등) 및/또는 본 문서의 출원일자를 기준으로 아직 개발되지 않은 통신 프로토콜을 포함하는 임의 다른 적당한 통신 프로토콜 중 임의 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있다.

일부 예시들에 있어서, 통신 부품(들)(204)은, 다양한 이유 때문에, 예를 들어, 데이터 신호의 전송을 위해 통신 부품(들)이 이용할 수 있는 전력이 없기 때문에, 또는 무선 전력 수신기 그 자체가 실질적으로 그 자신의 어떠한 통신 부품도 포함하고 있지 않기 때문에, 무선 통신 수신기와 통신할 수 없다. 따라서, 그 경우에도 다른 유형의 디바이스들을 고유하게 식별하고, 무선 전력 수신기가 검출되면, 무선 전력 수신기가 무선 전력을 수신하도록 인증되었는지를 알아낼 수 있는 근접장 충전 패드를 고안하는 것이 중요하다.

도 1b는, 일부 실시 예들에 따른, RF 전력 전송기 집적 회로(160)("집적 회로")의 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, 집적 회로(160)는 CPU 서브시스템(170), 외부 디바이스 제어 인터페이스, DC/RF 전력 변환을 위한 RF 서브섹션(subsection), 및 버스 또는 상호 접속 페브릭 블럭(inconnection fabric block, 171)과 같은 상호 접속 부품을 통해 상호 접속된 아날로그 및 디지털 제어 인터페이스들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템(170)은, CPU 서브시스템 랜덤 액세스 메모리(Random Access Memory: RAM, 174)(예를 들어, 메모리(206), 도 2a)내로 로딩되거나 FLASH로부터 직접 실행될 CPU 실행 가능 코드를 포함하는 외부 FLASH로의, 예를 들어, I²C 포트와 같은 디지털 제어 인터페이스를 통한 디바이스 프로그램 부팅(device program booting)을 위해, 연관된 ROM(172)을 가진 마이크로프로세서 유닛(CPU, 202)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템(170)은 RF 충전 패드(100)로부터 무선으로 배송된 전력을 수신하도록 시도하는 무선 전력 수신기와 같은, 외부 디바이스들과의 통신 교환을 인증 및 보안하기 위해 암호화 모듈 또는 블럭(176)을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, (도 2a의 메모리(206)에 도시되고 이하에 설명된 것과 같은) CPU상에서 구동되는 실행 가능 명령어들은, RF 충전 패드(100)의 동작을 관리하고, RF 전력 전송기 집적 회로(160)에 포함된 다른 아날로그 및 디지털 인터페이스와, 예를 들어, SPI 제어 인터페이스(175)와 같은 제어 인터페이스를 통해 외부 디바이스들을 제어하는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, CPU 서브시스템은, RF 국부 발진기(Local Oscillator: LO, 177) 및 RF 전송기(TX, 178)를 포함하는, RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 RF 서브섹션의 동작들을 관리한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF LO(177)는 CPU 서브시스템(170)으로부터의 명령어들에 기반하여 조정되며, 그에 의해, 다른 원하는 동작 주파수로 설정되는 반면, RF TX는 실행 가능 RF 전력 레벨을 생성하기 위해 원하는 대로 RF 출력들을 변환하고, 증폭하고 변조한다.

이하의 설명에서는 안테나 존들 및 전력-전달 존들에 대한 다양한 참조가 이루어지며, 그 용어들은 본 개시에서 동의어로 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나/전력-전달 존들은 전파하는 라디오 주파수파를 전송하는 안테나 소자를 포함할 수 있지만, 다른 실시 예에서는, 전파 라디오 주파수파들(propagating radio frequency waves)을 송신하는 대신, 전기 신호를 운송하는 용량성 충전 커플러들을 안테나/전력 전달 존들이 포함할 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 선택적 빔형성 집적 회로(IC)(109)에 (예를 들어, RF TX(178)를 통해) 실행 가능 RF 전력 레벨을 제공하고, 그 다음, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 위상 편이 신호들을 제공한다. 일부 실시 예들에 있어서, 빔형성 IC(109)는, 2 이상의 안테나들(210)(예를 들어, 각 안테나(210)는 다른 안테나 존(290)과 연관되거나 단일 안테나 존(290)에 각각 속할 수 있음)을 이용하여 특정 무선 전력 수신기로 송신되는 전력 전송 신호들이, 특정 무선 전력 수신기로 전송되는 전력을 확실하게 최대화시키기 위한 적절한 특성들(예를 들어, 위상)을 가지고서 전송되는 것을 보장하는데 이용된다(예를 들어, 전력 전송 신호들은 특정 무선 전력 수신기에 동위상으로 도달한다). 일부 실시 예들에 있어서, 빔형성 IC(109)는 RF 전력 전송기 IC(160)의 일부를 형성한다. 용량성 커플러들(예를 들어, 용량성 충전 커플러(244))이 안테나들(210)로서 이용되는 실시 예에서는, 선택적 빔형성 IC(109)가 RF 전력 전송기 집적 회로(160)에 포함되지 않을 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 (예를 들어, RF TX(178)를 통해) 하나 이상의 전력 증폭기들(180)에게 직접 실행 가능 RF 전력 레벨을 제공하며, 빔형성 IC(109)를 이용하지 않는다(또는 무선 전력 수신기에 전력 전송 신호들을 전송하기 위해 단지 단일 안테나(210)만이 이용되는 경우와 같이, 위상 편이(phase-shifting)가 요구되지 않으면 빔형성 IC를 바이패스(bypass)한다).

일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은, RF 충전 패드(100)로부터 무선 배송된 전력을 수신하도록 인증받은 무선 전력 수신기에 전송하기 위해 안테나 존들(290)(본 명세서에서는 이를 '전력-전달 존들"이라고 함)에 RF 신호들을 제공한다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나 존(290)은 각각의 PA(108)에 결합된다(예를 들어, 안테나 존(290-1)은 PA(108-1)와 결합되고, 안테나 존(290-N)은 PA(108-N)와 결합된다). 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 안테나 존들은 동일 세트의 PA들(108)에 각각 결합된다(예를 들어, 모든 PA들(108)은 각각의 안테나 존(290)과 결합된다). 무선 전력 수신기에 무선 전력을 전송하는데 사용하기 위한 가장 효율적인 안테나 존(290)을 판정하기 위하여, 안테나 존들(290)에 대한 PA들(108)의 다양한 배열 및 결합은 RF 충전 패드(100)가 다른 안테나 존들을 연속적으로 또는 선택적으로 활성화시킬 수 있게 한다(이에 대해서는 도 9a-9b, 도 10 및 도 11a-11e를 참조하여 이하에서 상세하게 설명하겠다). 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은, 또한, CPU 서브시스템(170)과 통신하여, PA들(108)에 의해 RF 충전 패드(100)의 안테나 존들에 제공되는 출력 전력을 CPU(202)가 측정할 수 있게 한다.

도 1b는, 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)의 안테나 존들(290)이 하나 이상의 안테나들(210A-N)을 포함함을 보여준다. 일부 실시 예들에 있어서, 다수의 안테나 존들의 각 안테나 존은 하나 이상의 안테나들(210)을 포함한다(예를 들어, 안테나 존(290-1)은 하나의 안테나(210-A)를 포함하고, 안테나 존들(290-N)은 다수의 안테나들(210)을 포함한다). 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 존들의 각각에 포함된 안테나들의 개수는 RF 충전 패드(100)상의 무선 전력 수신기의 위치와 같은, 다양한 파라메타들에 기초하여 동적으로 정의된다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나 존들은, 이하에서 상세하게 설명할 굴곡형 라인 안테나(meandering line antenna)들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서는, 각 안테나 존(290)이 서로 다른 유형들의 안테나들(예를 들어, 굴곡형 라인 안테나와 루프 안테나(loop antenna))을 포함할 수 있는 반면, 다른 실시 예에서는 각 안테나 존(290)이 동일 유형의 단일 안테나를 포함할 수 있으며(예를 들어, 모든 안테나 존들(290)이 하나의 굴곡형 라인 안테나를 포함함), 또 다른 실시 예에서는 안테나 존들이 동일 유형의 단일 안테나를 포함하는 일부 안테나 존들과, 서로 다른 유형들의 안테나들을 포함하는 일부 안테나 존들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나/전력-전달 존들은 또한 또는 대안적으로 전기 신호들을 운송하되 전파 라디오 주파수파들은 송신하지 않은 용량성 충전 커플러들을 포함할 수 있다. 안테나 존들에 대해서는 이하에서 추가로 상세히 설명하겠다.

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 RF 충전 패드(100)가 허용 가능 온도 범위내에 있도록 보장하기 위해 CPU 서브시스템(170)과 통신하는 온도 모니터링 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, RF 충전 패드(100)가 임계 온도에 도달했다는 판정이 이루어지면, RF 충전 패드(100)가 임계 온도 아래로 내려갈 때까지, RF 충전 패드(100)의 동작이 일시적으로 유보될 수 있다.

단일 칩상의 RF 전력 전송기 회로(160)에 대해 도시된 부품들을 포함함에 의해(도 1b), 그러한 전송기 칩들은 전송기 칩들에서의 동작을 보다 효율적으로 및 신속하게 (및 보다 낮은 대기 시간으로) 관리할 수 있으며, 그에 의해 이들 전송기 칩들에 의해 관리되는 충전 패드들에 대한 사용자 만족도를 개선하는데 도움을 준다. 예를 들어, RF 전력 전송기 회로(160)는 값싸게 구성할 수 있고, 보다 작은 물리적 풋프린트(footprint)를 가지며, 설치가 보다 간단해진다. 또한, 도 2a를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, RF 전력 전송기 회로(160)는, 단지 인증된 수신기들만이 RF 충전 패드(100)(도 1b)로부터 무선으로 배송된 전력을 수신할 수 있도록, 보안 소자 모듈(282)(도 2b)과 함께 이용되는 (예를 들어, 도 1b에 도시된 암호화 블럭(176)에 포함된) 보안 소자 모듈(234)을 또한 포함할 수 있다.

도 1c는, 일부 실시 예들에 따른 충전 패드(294)의 블럭도이다. 충전 패드(294)는 충전 패드(100)(도 1a)의 예시이지만, 충전 패드(100)에 포함된 하나 이상의 부품들은, 설명 및 도시의 용이성을 위해, 충전 패드(294)에 포함되지 않았다.

충전 패드(294)는, RF 전력 전송기 집적 회로(160), 하나 이상의 전력 증폭기들(108) 및 다수의 안테나 존들을 가진 전송기 안테나 어레이(290)를 포함한다. 이들 부품들의 각각은, 도 1a 및 1b를 참조하여 상기에서 상세하게 설명되었다. 추가적으로, 충전 패드(294)는 전력 증폭기들(108)과 안테나 어레이(290) 사이에 배치된 다수의 스위치들(297-A, 297-B,... 297-N)을 가진 스위치(295)(즉, 전송기측 스위치)를 포함한다. 스위치(295)는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)에 의해 제공되는 제어 신호들에 응답하여 안테나 어레이(290)의 하나 이상의 안테나 존들과 하나 이상의 전력 증폭기들(108)을 절환 가능하게 접속시키도록 구성된다.

상기를 달성하기 위하여, 각 스위치(297)는 안테나 어레이(290)의 다른 안테나 존에 결합된다(즉, 다른 안테나 존에 신호 경로(signal pathway)를 제공한다). 예를 들어, 스위치(297-A)는 안테나 어레이(290)의 제 1 안테나 존(290-1)(도 1b)에 결합되고, 스위치(297-B)는 안테나 어레이(290)의 제 2 안테나 존(290-2)에 결합될 수 있다. 다수의 스위치들(297-A, 297-B, ... 297-N)의 각각은, 일단 폐쇄되면, 안테나 어레이(290)의 각 안테나 존과 각 전력 증폭기(108)(또는 다수의 전력 증폭기(108)) 간에 고유 경로를 생성한다. 스위치(295)를 통하는 각 고유 경로는 안테나 어레이(290)의 특정 안테나 존들에 RF 신호들을 선택적으로 제공하는데 이용된다. 다수의 스위치들(297-A, 297-B, ... 297-N) 중 둘 이상이 동시에 폐쇄됨으로써, 동시에 이용될 수 있는 안테나 어레이(290)로의 다수의 고유 경로들이 생성될 수 있음을 알아야 한다.

일부 실시 예들에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 스위치(295)에 결합되어, 다수의 스위치들(297-A, 297-B, ... 297-N)의 동작을 제어하도록 구성된다(도 1a 및 도 1c에는 "제어 아웃" 신호로 도시됨). 예를 들어, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 제 1 스위치(297-A)를 폐쇄하는 반면, 다른 스위치들은 개방 상태로 유지시킬 수 있다. 다른 예시에 있어서, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 제 1 스위치(297-A)와 제 2 스위치(297-B)를 폐쇄시키고, 다른 스위치들을 개방 상태로 유지시킬 수 있다(다양한 다른 조합 및 구성들이 가능하다). 또한, RF 전력 전송기 집적 회로(160)는 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 결합되어 적당한 RF 신호(예를 들어, "RF Out" 신호)를 생성하고 하나 이상의 전력 증폭기들(108)에 RF 신호를 제공하도록 구성된다. 하나 이상의 전력 증폭기들(108)은, 그 다음, RF 전력 전송기 집적 회로(160)에 의해 스위치(295)내의 어느 스위치들(297)이 폐쇄되는지에 의거하여, 스위치(295)를 통해 안테나 어레이(290)의 하나 이상의 안테나 존들에 RF 신호를 제공하도록 구성된다.

추가적인 설명을 위해, 이하의 일부 실시 예들에서 설명하겠지만, 충전 패드는, 서로 다른 안테나 존들을 이용하여, 예를 들어, 충전 패드상의 수신기의 위치에 의거하여 테스트 전력 전송 신호 및/또는 정규 전력 전송 신호들을 전송하도록 구성된다. 따라서, 테스트 신호들 또는 정규 전력 신호들을 전송하기 위해 특정 안테나 존이 선택되면, 적어도 하나의 스위치(297)가 폐쇄되도록 RF 전력 전송기 집적 회로(160)로부터 스위치(295)로 제어 신호가 송신된다. 그렇게 하는데 있어서, 적어도 하나의 전력 증폭기(108)로부터의 RF 신호가, 현재 폐쇄된 적어도 하나의 스위치(297)에 의해 생성된 고유 경로를 이용하여 특정 안테나 존에 제공될 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 스위치(295)는 안테나 어레이(290)의 일부일 수 있다(예를 들어, 내장될 수 있다). 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 스위치(295)는 안테나 어레이(290)로부터 분리될 수 있다(예를 들어, 스위치(295)는 별개의 부품일 수 있거나 또는 전력 증폭기(108)와 같이 또 다른 부품의 일부일 수 있다). 상기를 달성할 수 있는 임의 스위치 고안이 이용될 수 있고, 도 1c에 도시된 스위치(295)의 고안은 단지 하나의 예시임을 알아야 한다.

도 2a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드(100)의 특정 부품들을 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 RF 전력 전송기 IC(160)(및 도 1a-1b를 참조하여 상기에서 설명한 것들과 같이, 거기에 포함된 부품들), (CPU 서브시스템(170)의 일부인 비휘발성 메모리(206)와 같이, RF 전력 전송기 IC(160)의 일부로서 포함될 수 있는) 메모리(206) 및 이들 부품들을 상호 접속시키는 하나 이상의 통신 버스들(208)(이들을 칩셋(chipset)이라고 지칭하기도 함)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 하나 이상의 센서(들)(212)(이하에서 설명할 것임)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, 하나 이상의 표시등들, 사운드 카드, 스피커, 문자 정보를 디스플레이하는 소형 디스플레이 및 에러 코덱등과 같은 하나 이상의 출력 디바이스들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는, RF 충전 패드(100)의 위치를 판정하기 위한, GPS(Global Positioning Satellite) 또는 다른 지리 위치 수신기와 같은 위치 검출 디바이스를 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 센서(들)(212)는 하나 이상의 열 방사 센서들, 주변 온도 센서들, 습도 센서들, IR 센서들, 점유 센서들(occupancy sensor)(예를 들어, RFID 센서들), 주변 광 센서들, 움직임 센서들, 가속도계들 및/또는 자이로스코프들을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)는 시그니처-신호 수신 회로(240)(도 3a 및 3e-3g), 반사 전력 커플러(242)(예를 들어, 도 3a 및 3e) 및 용량성 충전 커플러(244)(도 5a)를 추가로 포함한다.

메모리(206)는 DRAM, SRAM, DDR SRAM 또는 다른 랜덤 액세스 고체 상태 메모리 디바이스와 같은 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함하며, 선택적으로, 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 하나 이상의 광학 디스크 저장 디바이스들, 하나 이상의 플래시 메모리 디바이스들 또는 하나 이상의 다른 비 휘발성 고체 상태 저장 디바이스들과 같은 비 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(206) 또는 대안적으로 그 메모리(206)내의 비 휘발성 메모리는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(206) 또는 그 메모리(206)의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 이하의 프로그램, 모듈 및 데이터 구조들 또는 그의 서브셋(subset)이나 슈퍼셋(superset)을 저장한다:

ㆍ 다양한 기본 시스템 서비스들을 다루고 하드웨어 의존 태스크들을 수행하는 절차들을 포함한 운영 로직(216);

ㆍ 무선 통신 부품(들)(204)과 공조하여 원격 디바이스들(예를 들어, 원격 센서들, 전송기들, 수신기들, 서버들, 매핑 메모리들 등)과 결합 및/또는 그와 통신하는 통신 모듈(218);

ㆍ 예를 들어, RF 충전 패드(100) 근처의 객체의 존재, 속도 및/또는 위치를 판정하기 위해 (센서(들)(212)와 공조하여) 센서 데이터를 획득 및 처리하는 센서 모듈(220);

ㆍ 주어진 위치에 에너지의 포켓(들)을 형성하는 것을 포함하되, 그에 국한되지는 않는, (예를 들어, 거기에 각각 포함된 안테나 존들(290) 및 안테나들(210)과 공조하여) 전력 전송 신호들을 생성 및 전송하는 전력파 생성 모듈(222) - 전력파 생성 모듈(222)은 개별적인 안테나 존들에 의해 전력 전송 신호들을 전송하는데 이용되는 전송 특성들(예를 들어, 전력 레벨(즉, 진폭), 위상, 주파수 등)의 값을 수정하는데 이용될 수 있음 - ;

ㆍ 이하에 국한되지는 않지만 이하를 포함하는 데이터 베이스(224):

ο 하나 이상의 센서들(예를 들어, 센서들(212) 및/또는 하나 이상의 원격 센서들)에 의해 수신, 검출 및/또는 전송되는 데이터를 저장 및 관리하는 센서 정보(226),

ο RF 충전 패드(100) 및/또는 하나 이상의 원격 디바이스들에 대한 운영 설정치들을 저장하는 디바이스 설정들(228),

ο (예를 들어, ZigBee, Z-Wave 등과 같은 커스텀 또는 표준 무선 프로토콜들 및/또는 이더넷과 같은 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜들과 같은) 하나 이상의 프로토콜들에 대한 프로토콜 정보를 저장 및 관리하는 통신 프로토콜 정보(230),

ο (예를 들어 하나 이상의 전송 필드들을 매핑하는 것은 같이) 매핑 데이터를 저장 및 매핑하는 매핑 데이터(232), 및

ο 도 9a를 참조하여 이하에서 보다 상세하게 설명할, 다양한 서로 다른 무선 전력 수신기들 및 (무선 전력 수신기들이 아닌) 다른 객체들에 대한 학습된 시그니처 신호들(도시되지 않음);

ㆍ 무선 전력 수신기가 RF 충전 패드(100)로부터 무선으로 배송된 전력을 수신하도록 인증받았는지를 판정하는 보안 소자 모듈(234);

ㆍ 어느 안테나 존 또는 존들이 다양한 무선 전력 수신기들에 무선으로 전력을 배송하는데 이용되어야 하는지를 판정하기 위하여 테스트 전력 전송 신호들을 전송하는 프로세스를 다양한 안테나 존과 조화시키는 안테나 존 선택 및 조정 모듈(237)(이에 대해서는, 본 명세서에 참조로서 수록된 PCT 특허 출원 번호 PCT/US17/65886호의 도 9a-9b를 참조하여 이하에서 상세하게 설명하겠음);

ㆍ 무선 전력 수신기들 및 다른 객체들로부터 다양한 시그니처 신호들을 검출하고, 다양한 시그니처 신호들의 검출에 기초하여 적절한 동작들을 판정하는데 이용되는 인증된 수신기 및 객체 검출 모듈(238)(이에 대해서는 도 9a-9b를 참조하여 이하에서 상세하게 설명하겠음); 및

ㆍ 검출된 시그니처 신호들을 디코딩하고 메시지 또는 데이터 콘텐츠를 판정하는데 이용되는 시그니처-신호 디코딩 모듈.

상기 소자들의 각각(예를 들어, RF 충전 패드(100)의 메모리(206)에 저장된 모듈들)은 이전에 언급한 메모리 디바이스들 중 하나 이상에 선택적으로 저장되며, 상술한 기능(들)을 수행하는 명령어 세트에 대응한다. 상술한 모듈들 또는 프로그램들(예를 들어, 명령어 세트)은 개별적인 소프트웨어 프로그램들, 절차들 또는 모듈들로서 구현될 필요는 없으며 따라서 이들 모듈들의 다양한 서브셋이 다양한 실시 예에서 선택적으로 조합되거나 그렇지 않으면 재배열된다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(206)는 상술한 모듈들의 서브셋 및 데이터 구조들을 선택적으로 저장한다.

도 2b는, 일부 실시 예들에 따른, 대표적인 수신기 디바이스(104)(이를 수신기, 전력 수신기 또는 무선 전력 수신기라 지칭하기도 함)를 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는 하나 이상의 프로세싱 유닛들(예를 들어, CPU들, ASIC들, FPGA들, 마이크로프로세서들 등)(252), 하나 이상의 통신 부품들(254), 메모리(256), 안테나(들)(260), 전력 수확 회로(259) 및 이들 부품들을 상호 접속하는 하나 이상의 통신 버스들(268)(이를 칩셋이라 지칭하기도 함)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는 도 2a를 참조하여 상술한 하나 이상의 센서들(212)과 같은 하나 이상의 센서(262)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는 전력 수확 회로(259)를 통해 수확된 에너지를 저장하는 에너지 저장 디바이스(261)를 포함한다. 다양한 실시 예들에 있어서, 에너지 저장 디바이스(261)는 하나 이상의 배터리들, 하나 이상의 커패시터들, 하나 이상의 인덕터들 등을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 전력 수확 회로(259)는 하나 이상의 정류 회로들 및/또는 하나 이상의 컨버터들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 수확 회로(259)는 전력파 및/또는 에너지 포켓들로부터의 에너지를 전기 에너지(예를 들어, 전기)로 변환하도록 구성된 하나 이상의 부품들(예를 들어, 전력 컨버터)을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 수확 회로(259)는 랩탑(laptop) 또는 폰(phone)과 같은 결합된 전자 디바이스에 전력 공급하도록 구성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 결합된 전자 디바이스에 전력을 공급하는 것은, 전기 에너지를 AC 형태에서 DC 형태(예를 들어, 전자 디바이스가 이용 가능한 형태)로 변환하는 것을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 시그니처-신호 생성 회로(315)는 도 3a-3d를 참조하여 설명한 하나 이상의 부품들을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 안테나(들)(260)는 이하에서 보다 상세하게 설명할 굴곡형 라인 안테나들 중 하나 이상을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 안테나(들)(260)는 구조에 있어서 근접장 충전 패드에 존재할 수 있는 것들에 대응하는 용량성 충전 커플러들을 또한 또는 대안적으로 포함할 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는 하나 이상의 표시등들, 사운드 카드, 스피커, 문자 정보를 디스플레이하는 소형 디스플레이 및 에러 코덱등과 같은 하나 이상의 출력 디바이스들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(104)는, 수신기 디바이스(104)의 위치를 판정하기 위한, GPS(Global Positioning Satellite) 또는 다른 지리 위치 수신기와 같은 위치 검출 디바이스를 포함한다.

다양한 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 센서(들)(262)는 하나 이상의 열 방사 센서들, 주변 온도 센서들, 습도 센서들, IR 센서들, 점유 센서들(occupancy sensor)(예를 들어, RFID 센서들), 주변 광 센서들, 움직임 센서들, 가속도계들 및/또는 자이로스코프들을 포함한다.

통신 부품(들)(254)은 수신기(104)와 하나 이상의 통신 네트워크간의 통신을 가능하게 한다. 일부 실시 예들에 있어서, 통신 부품(들)(254)은 다양한 커스텀(custom) 또는 표준 무선 프로토콜들(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜들(예를 들어, 이더넷. 홈플러그 등) 및/또는 본 문서의 출원일자를 기준으로 아직 개발되지 않은 통신 프로토콜을 포함하는 임의 다른 적당한 통신 프로토콜 중 임의 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있다.

통신 부품(들)(254)은, 예를 들어, 다양한 커스텀(custom) 또는 표준 무선 프로토콜들(예를 들어, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, ZigBee, 6LoWPAN, Thread, Z-Wave, Bluetooth Smart, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi 등), 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜들(예를 들어, 이더넷. 홈플러그 등) 및/또는 본 문서의 출원일자를 기준으로 아직 개발되지 않은 통신 프로토콜을 포함하는 임의 다른 적당한 통신 프로토콜 중 임의 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 할 수 있는 하드웨어를 포함한다.

메모리(256)는 DRAM, SRAM, DDR SRAM 또는 다른 랜덤 액세스 고체 상태 메모리 디바이스와 같은 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함하며, 선택적으로, 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 하나 이상의 광학 디스크 저장 디바이스들, 하나 이상의 플래시 메모리 디바이스들 또는 하나 이상의 다른 비 휘발성 고체 상태 저장 디바이스들과 같은 비 휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(256) 또는 대안적으로 그 메모리(256)내의 비 휘발성 메모리는 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(256) 또는 그 메모리(256)의 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 이하의 프로그램, 모듈 및 데이터 구조들 또는 그의 서브셋(subset)이나 슈퍼셋(superset)을 저장한다:

ㆍ 다양한 기본 시스템 서비스들을 다루고 하드웨어 의존 태스크들을 수행하는 절차들을 포함한 운영 로직(266);

ㆍ 무선 통신 부품(들)(254)과 공조하여 원격 디바이스들(예를 들어, 원격 센서들, 전송기들, 수신기들, 서버들, 매핑 메모리들 등)과 결합 및/또는 그와 통신하는 통신 모듈(268);

ㆍ 예를 들어, 수신기(103), RF 충전 패드(100), 또는 수신기(103) 근처의 객체의 존재, 속도 및/또는 위치를 판정하기 위해 (센서(들)(262)과 공조하여) 센서 데이터를 획득 및 처리하는 센서 모듈(270);

ㆍ 용량성 운송된 전기 신호, 전력파 및/또는 에너지 포켓으로부터 에너지를 (예를 들어, 안테나(들)(260) 및/또는 전력 수확 회로(259)와 공조하여) 수신하고, 선택적으로, (예를 들어, 전력 수확 회로(259)와 공조하여) 에너지를 (예를 들어, 직류로) 변환하고, 결합된 전자 디바이스에 에너지를 전달하고, (예를 들어, 에너지 저장 디바이스(261)와 공조하여) 에너지를 선택적으로 저장하는 무선 전력 수신 모듈(272);

ㆍ 이하에 국한되지는 않지만 이하를 포함하는 데이터 베이스(274):

ο 하나 이상의 센서들(예를 들어, 센서들(262) 및/또는 하나 이상의 원격 센서들)에 의해 수신, 검출 및/또는 전송되는 데이터를 저장 및 관리하는 센서 정보(276),

ο 수신기(103), 결합된 전자 디바이스 및/또는 하나 이상의 원격 디바이스들에 대한 운영 설정치들을 저장하는 디바이스 설정들(278), 및

ο (예를 들어, ZigBee, Z-Wave 등과 같은 커스텀 또는 표준 무선 프로토콜들 및/또는 이더넷과 같은 커스텀 또는 표준 유선 프로토콜들과 같은) 하나 이상의 프로토콜들에 대한 프로토콜 정보를 저장 및 관리하는 통신 프로토콜 정보(280);

ㆍ RF 충전 패드(100)에 식별 정보를 제공하는 보안 소자 모듈(282)(예를 들어, RF 충전 패드(100)는 무선 전력 수신기(104)가 RF 충전 패드(100)로부터 무선으로 배송된 전력을 수신하도록 인증받았는지를 판정하기 위해 식별 정보를 수신함); 및

ㆍ 안테나(들)(260) 및/또는 전력 수확 회로(259)에서의 임피던스 변경을 유발하고, 그에 따라 시그니처-신호 수신 회로(240)에 의해 수신된 반사 전력에 있어서의 변경을 유발하도록 다양한 부품을 (시그니처-신호 생성 회로(315)와 공조하여) 제어하는데 이용되는 시그니처-신호 생성 모듈(283).

상기 소자들의 각각(예를 들어, 수신기(104)의 메모리(256)에 저장된 모듈들)은 이전에 언급한 메모리 디바이스들 중 하나 이상에 선택적으로 저장되며, 상술한 기능(들)을 수행하는 명령어 세트에 대응한다. 상술한 모듈들 또는 프로그램들(예를 들어, 명령어 세트)은 개별적인 소프트웨어 프로그램들, 절차들 또는 모듈들로서 구현될 필요는 없으며 따라서 이들 모듈들의 다양한 서브셋이 다양한 실시 예에서 선택적으로 조합되거나 그렇지 않으면 재배열된다. 일부 실시 예들에 있어서, 메모리(256)는 상술한 모듈들의 서브셋 및 데이터 구조들을 선택적으로 저장한다. 또한, 메모리(256)는 (예를 들어, 수신기(104)와 결합된 전자 디바이스에 대한 디바이스 유형과 같은) 접속된 디바이스의 디바이스 유형을 식별하는 식별 모듈과 같은, 상기에서 설명하지 않은 추가적인 모듈들 및 데이터 구조들을 선택적으로 저장한다.

일부 실시 예들에 있어서, 본 명세서에 개시된 근접장 충전 패드들은 전력 전달을 최적화하기 위해 적응적 로딩 기술(adaptive loading technique)을 이용할 수 있다. 그러한 기술은 공통 소유된 PCT 특허 출원 번호 PCT/US17/65886호에 및 특히 도 3a-8 및 도 12-15를 참조하여 자세히 설명되어 있으며, 이러한 공통 소유된 출원의 개시는 그 전체가 본 명세서에 참조로서 수록된다.

도 3a는, 일부 실시 예들에 따른, RF 충전 패드(100)에 배치된 예시적인 무선 전력-전달 존(300)(예를 들어, 다수의 전력-전달 존들(290A-Z) 중 하나, 도 1b)과, 예시적인 무선 전력 수신기(305)(예를 들어, 수신기(104), 도 2b)의 단순화된 회로들의 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 수신기(305)는, 도 3a-3d를 참조하여 설명하겠지만, 시그니처-신호 생성 회로(315)를 포함한다. 전력-전달 존(300)은, 이하에서 및 도면에 도시된 바와 같이, 전송기(TX)로 지칭될 수 있음을 알아야 한다.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(305)상의 오실레이터는 듀티 사이클 및 주파수를 제어하고 정류기 DC 출력 포트에서의 가변 부하(310)를 변조(modulation)하도록 구성된 하나 이상의 소자들을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 정류기 전압은 주파수로서 인코딩되고, 정류기 부하 전류는 듀티 사이클(duty cycle)로서 인코딩된다(또는 그 반대로도 된다). 일부 실시 예들에 있어서, 호스트(320)(예를 들어, CPU)는 오실레이터 주파수 및 듀티 사이클을 제어하며, 각 주파수/듀티 페어(pair)는 RF 충전 패드(100)에 배치된 전력-전달 존(300)으로 배송될 다른 메시지에 대응한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(305)는 호스트(320) 및 정류기(306)에 대한 인터페이스를 가진 전력-링크 모니터링 칩(power-link monitoring chip)을 포함하며, 전력-링크 모니터링 칩은 오실레이터의 주파수/듀티 사이클을 제어할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, RF 충전 패드(100)상(예를 들어, RF 충전 패드(100)와 RF 충전 패드(100)의 최상부상의 수신기 디바이스(305) 사이)에 임의 외래 객체가 있는지를 인지하기 위하여 주파수 및 듀티 사이클 변동이 분석된다.

일부 실시 예들에 있어서, DC 부하 변조는 전력-전달 존(300)과 수신기(305)사이의 안테나 인터페이스(303)에서의 임피던스를 가변시킨다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 임피던스 변경은 전력-전달 존(300)상에 상주하는 수신기 블럭(240)에서의 반사 전력(예를 들어, 반사 전력(340), 도 3ba)에 있어서의 변동을 유발하며, 그러한 수신기 블럭(240)은 주파수 및 듀티 사이클(예를 들어, 주파수 및 듀티 사이클은 도 3e에 도시됨)과 연관된 정보를 포함하는 반사 신호들을 식별하기 위해 그 변동을 디코딩한다. 일부 실시 예들에 있어서, 정류기 부하 상황은 전력-전달 존(300)에 알려진다. 일부 실시 예들에 있어서, 인증된 수신기들을 식별하기 위하여 수신기 호스트 메시지가 전송기측에 알려지는지에 대한 판정이 이루어진다. 일부 실시 예들에 있어서, 오실레이터/변조기는 (1) 정류기 DC 출력상의 구성 가능(전압) 임계치 및/또는 (2) 펌웨어 제어(firmward control)에 기초하여 인에이블/디스에이블된다.

도 3ba 및 3bb는, 일부 실시 예들에 따른, 수신기 디바이스(예를 들어, 수신기 디바이스(305), 도 3a)의 가변 부하(310)에 결합된 정류기(306)를 포함하는 회로들을 도시한 블럭도들이다. 일부 실시 예들에 있어서, 정류기(306)는 RF In 포트에서 수신한 RF 전력을 Vrect 포트에서의 DC 전력으로 변환한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신된 전력량은 수신기(305)의 안테나(313)(예를 들어, 안테나(들)(260), 도 2b)에 의해 입력된 전력량에 따라 달라지며, 그 임피던스는 수신기(305)의 안테나(313)와 정류기(306)간에 정합된다. 안테나(313)와 정류기(306)간의 임피던스가 정합될 경우의 일부 실시 예들에 있어서, 실질적으로 안테나(313)로부터의 모든 전력은 정류기(306)로 인가되고, 반사되는 전력은 없다(도 3ba 및 도 3bb에서 라인들(341)로 도시됨). 안테나(313)와 정류기(306)간의 임피던스가 정합되지 않으면, 안테나(313)로부터의 일부 전력이 정류기(306)에서 반사되고 반사된 전력 신호들(310)은 안테나(313)로 되전송된다(도 3ba 및 도 3bb에서 라인들(340)로 도시됨).

일부 실시 예들에 있어서, 반사 전력(340)은, 그것이 RF 전력의 입수 가능한 양으로부터 획득될 수 있었던 DC 전력의 전체량을 줄인다는 점에서, 시스템 비효율성의 원천이다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 디바이스(305)에서 수신되기 위한 전력이 아니라면, RF 입력 전력의 전부 또는 상당한 일부를 반사하는 것이 유용할 수 있다. 예를 들어, 호스트(320) 밧데리가 충만 상태일 때, 수신된 전력은 수신기(305)의 어디에선가 열로서 소산될 수 밖에 없다. 그러므로, 일부 실시 예들에 있어서, 그 전력을 안테나(313) 밖으로 되반사하는 것이 보다 열적으로 효율적일 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 반사된 전력 신호들(340)은 데이터 통신을 위해 변조될 수 있는데, 이를 "부하 변조"라고 지칭하며, 일부 실시 예들에 있어서, 이것은 정류기 RF In 포트에 가변 부하(310)를 배치함에 의해 달성될 수 있다(도 3ba). 부하 변조 시스템(load-modulated system)의 일부 실시 예들에 있어서, 반사된 전력량은 RF 입력에 배치된 가변 부하(310)에 의해 제어된다(도 3ba). 이러한 유형의 제어는 단점을 가진다. 즉, 오프(OFF)일 때에도, 가변 부하(310)는 RF 주파수에 손실을 도입하고, 그러므로 RF-DC 변환 효율을 감소시킨다. 일부 실시 예들에 있어서, 규제 준수(regulatory compliance)를 위해 변조 스펙트럼을 필터링하는데 매우 높은 Q 대역 통과 필터가 요구된다.

(예를 들어, RF 충전 패드의 각 전력-전달 존에 포함된) 시그니처-신호 수신 회로(240)에 데이터를 운송하기 위해 반사 전력(340)량의 제어가 이용될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 시그니처-신호 수신 회로(240)는 NF 충전 패드(100)에 대한 범용 회로이다(즉, NF 충전 패드(100)는 전력-전달 존들의 각각에 서비스를 제공하는 단일 시그니처-신호 수신 회로(240)를 포함한다). 대안적으로, 일부 실시 예들에 있어서, 전력-전달 존들의 각각(예를 들어, 존(300))은 그 자신의 시그니처-신호 수신 회로(240)를 포함한다(도 3a에 도시됨).

본 명세서에 개시된 실시 예들에 따르면, 발명자들은, 정류기(306)의 Vrect 포트(DC 측)에 가변 부하(310)를 배치하는 것이 바람직하다고 판단하였으며(도 3bb), 이에 대해서는 이하에서 상세하게 설명하겠다. 일부 실시 예들에 있어서, 가변 부하(310)는 정류기(306)의 DC 측으로 이동될 수 있다(도 3bb). 따라서, 정류기(306)는 (RF 전력을 DC 전력으로 변환하는) 다운컨버터(downconverter)와 (Vrect에서의 부하 변조를 RF In에서의 RF 주파수로 변환하는) 업컨버터(upconverter)의 둘 모두로서 작동한다. 일부 실시 예들에 있어서, 정류기(306)의 DC 측에 가변 부하(310)가 배치되면, 가변 부하(310)가 RF In 포트에 배치된 경우에 존재하는 상술한 단점이 해결된다.

도 3c는, 일부 실시 예들에 따른, (도 3a에 도시된) 무선 전력 수신기(305)내의 반사 스위치(311)를 포함하는 회로들을 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, 가변 부하(310)는 소량의 전력을 수신 안테나(313)에서 되반사시키는데 이용되는 반면, 반사 스위치(311)는 수신된 전력의 전부 또는 상당 부분을 반사하는데 이용된다. 반사 스위치(311)는 RF In 포트에 배치될 수 있지만, 이것은, RF In 포트에 결합된 가변 부하(310)의 예시를 도시한 도 3ba를 참조하여 설명한 것과 동일한 단점을 야기한다. 일부 실시 예들에 있어서, 정류기(306)의 DC 포트(예를 들어, Vrect 포트)에 반사 스위치(311)를 배치함으로써 이들 단점이 크게 완화된다. 일부 실시 예들에 있어서, 반사 스위치(311)가 오프일 경우, 반사 스위치(311)는 아무 작용도 하지 않는다. 반사 스위치(311)가 온(ON)일 경우, 그것은 정류기(306)의 DC 측에 매우 낮은 임피던스(예를 들어, 단락 회로) 부하를 야기한다. 유사하게, 정류기(306)의 RF In 포트에 낮은 임피던스 부하가 관측되며, 이것은 안테나(313)와 정류기(306)간에 상당한 임피던스 부정합을 야기한다. 그러므로, 반사 스위치(311)가 온(ON)일 경우, 안테나(306)로부터의 상당한 백분률의 입력 전력이 안테나(313) 밖으로 되반사되어 정류기(306)에 의해 DC 전력으로 변환되지 않는다.

도 3d는, 일부 실시 예들에 따른, 무선 전력 수신기(305)의 시그니처-신호 생성 회로(315)의 예시를 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, 시그니처-신호 생성 회로(315)는 유효 수신기 "시그니처"(본 명세서에서는 이를 시그니처 신호라고 함)를 생성하는 가변 부하(310)를 제어하기 위하여 PFM/PWM(Pulse-Frequency Modulation/Pulse-Width Modulation) 생성기(309)를 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 시그니처-신호 생성 회로(315)는, 모든 회로를 턴-온시키기 위한 충분한 전력을 Vrect에서 입수할 수 없을 경우에 제어 기법을 디스에이블하기 위해 윈도우 비교기(307)를 포함한다(또는 그와 통신한다). 일부 실시 예들에 있어서, 시그니처-신호 생성 회로(315)는, 정류기 부하를, PFM/PWM 생성기(309)에 의해 수신되는 전압으로 변환하는 전류 센서(308)를 추가로 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, PFM/PWM 생성기(309)는 Vrect를 직접 감지한다. 일부 실시 예들에 있어서, 반사 스위치(311)는 시그니처-신호 생성 회로(315)의 일부이다.

일부 실시 예들에 있어서, 윈도우 비교기(307), 전류 센서(308), PFM/PWM 생성기(309) 및 임의 다른 보조 회로는 전력-전달 존(300)으로부터 전송되고, 정류기(306)에 의해 정류되며 Vrect 포트로부터 공급되는 전력 신호들에 의해 전력을 공급받을 수 있으며, 그에 따라 그 시스템은 호스트 배터리와 독립적으로 된다. 따라서, 수신기 디바이스(305)의 호스트 배터리가 완전 방전 상태인 경우에도, 수신기 디바이스(305)에 있어서의 시그니처-신호 생성 회로(315)는, 여전히 전력-전달 존(300)으로부터 수신된 전력 신호들에 의해 전력 공급받아 시그니처들을 가진 신호들을 생성한다. 시그니처들을 가진 그러한 신호들은, 샘플링을 위해, 그리고 전력-전달 존(300)과 수신기(305) 사이에 임의 외래 객체가 배치되어 있는지 및/또는 수신기(305)가 전력-전달 존(300)(또는 전반적으로 충전 패드(100))으로부터 전력을 수신받도록 인증되었는지를 분석하기 위해 전력-전달 존(300)으로 되반사된다.

일부 실시 예들에 있어서, PWM/PFM 생성기(309)는 전류 감지 및 전압 감지 입력들을 펄스 트레인(pulse train)으로 변환하는데, 펄스 주파수는 감지된 전류에 종속적이고, 펄스 폭은 감지된 전압에 종속적이다(또는 그 반대로도 된다). 일부 실시 예들에 있어서, 펄스 트레인은 가변 부하(310)에 인가되고, 그에 따라 포트 Vrect에서 펄스형 부하(pulsed load)를 나타내며, 이러한 펄스형 부하는 상술한 바와 같이 정류기(306)에 의해 RF로 업컨버팅된다. 궁극적으로 펄스형 부하는 샘플링 및 분석을 위해 전력-전달 존(300)에 의해 감지될 것이다.

도 3e는, 일부 실시 예들에 따른, 시그니처-신호 수신 회로(240)를 포함하는 예시적인 전력-전달 존(300)을 도시한 블럭도이다. 일부 실시 예들에 있어서, 반사 전력 커플러(242)에 의해 결합 네트워크 임피던스(coupling network impedance)가 감지된다. 일부 실시 예들에 있어서, 반사 전력 커플러(242)는 수신기(305)로부터 전력-전달 존(300)의 안테나(302)(예를 들어, 안테나(210), 도 1b)로 되반사되는 임피던스를 측정하는데 이용된다. 일부 실시 예들에 있어서, 인증된 수신기와의 신호 교환 또는 외래 객체로부터의 간섭에 의해 유발되는 전력-전달 존(300) 및 수신기(305)간의 부정합으로 인해, 수신기(305)에 의해 일부 전력 신호들이 반사된다. 그러한 반사된 전력 신호들(340) 중의 일부는 전력-전달 존(300)의 안테나(302)에서 수신되며, 그 임피던스는 전력-전달 존(300)에 있는 반사 전력 커플러(242)에 의해 측정된다. 수신된 반사 전력(340)과 원래 전송된 전력을 비교한 후, 전력-전달 존(300)은 전력-전달 존(300)과 수신기(305)간의 부정합의 정도를 판정할 수 있다. 예를 들어, 전력-전달 존(300)에서 수신한 반사 전력(340)의 1/10이 반사 전력 커플러(242)에 의해 감지될 수 있을 경우 및 원래 전송된 전력의 1/10이 반사 전력 커플러(242)에서 수신되면, 수신기(305)가 전력-전달 존(300)으로부터 어떠한 전력 신호들도 취득하지 않았다고 판정할 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기(305)로부터 수신한 반사 전력 신호들(340)은 시그니처-신호 수신 회로(240)에 의해 프로세싱되고 분석된다. 예를 들어, 수신된 반사 신호(340)는 진폭 변조기(AM) 검출기(350)를 이용하여 증폭되고, 필터링되고 복조된다. 일부 실시 예들에 있어서, 자동 이득 제어(Automatic Gain Control; AGC)가 구현된다. 일부 실시 예들에 있어서, 복조 후, 디지털 샘플링된 신호들은, 예를 들어, 데이터 분석 블럭(356)에 의해 안테나 지문(antenna fingerprint)과 정합된다. 일부 실시 예들에 있어서, 정류기 부하 상황이 감지된다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신된 반사 신호들로부터 메시지 ID가 디코딩되는데, 이에 대해서는 도 4에 추가로 도시된다(및 이하에서 설명하겠다).

도 3f-3h는, 일부 실시 예들에 따른, 전력-전달 존들(300)과 무선 수신기들(305)의 다양한 예시적인 회로들을 도시한 각각의 블럭도들이다. 일부 실시 예들에 있어서, RF In에서의 펄스형 부하는 무선 전력 수신기(305)의 안테나(313) 밖으로 전파되는 반사 전력(340)량을 변조한다. 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 반사 전력의 일부는 전송 안테나(302)(이것은 "전력-전송 소자"로서 지칭됨)에 인가되고, 그 다음 그의 일부는 전력-전송기 유닛상의 부하-변조 수신기의 수신 포트에 결합된다. 이하에서 설명하겠지만, 반사 전력은, 최적의 SNR 조정을 위해 AGC 및 가변 이득 스테이지(variable gain stage)들을 가진 AM 수신기 토폴로지(topology)를 이용하여 수신된다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(305)상에 외래 객체(360)가 배치되면, 외래 객체(360)의 표면으로의 반사 전력이 존재하게 되고, 이는 또한 AM 수신기(350)에 의해 감지된다.

일부 실시 예들에 있어서, 수신된 데이터 스트림이 분석되어 수신기 시그니처 파형(그의 "시그니처 신호")이 추출된다. 일부 실시 예들에 있어서, 객체가 유효 수신기(305)이면, 시그니처 신호는 이전에 설명한 PWM/PFM 펄스 트레인이다. 펄스 트레인(또는 그의 부족)을 정확하게 디코딩하면, 전력-전달 존(300)은 이하의 선택 사항들 중에서 시스템 상태를 판정할 수 있다: 1) 최상부상에 객체가 없음; 2) 최상부상에 하나 이상의 외래 객체들이 있음; 3) 단지 유효 수신기만이 있음; 및 4) 수신기와 RF 충전 패드의 표면 사이에 외래 객체가 있음.

일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 수신기(305)의 검출시, 전력-전달 존(300)은 다양한 전력 레벨들을 적용하고, PWM/PFM 펄스 트레인에 있어서의 변경을 측정하여 인증된 수신기를 인증한다.

일부 실시 예들에 있어서, 부하 변조를 수정할 수 있는 "제어" 핀(들)을 이용하여 수신기(305)에서 전력-전달 존(300)으로 다른 메시지들이 통과될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력-전달 존(300)에 의해 수신된 메시지들은, 배터리 상태(예를 들어, 충만/방전/그외), 온도, 정류기 전압/전류 및 반사 스위치(311)를 턴온 시키기 위한 의도와 같은 장래 의도된 동작들과 같은 수신기 상황에 관한 정보를 획득하기 위해 샘플링되고 분석될 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 전력 신호들의 전송은 다른 무선 프로토콜과 공존한다. 예를 들어, 호스트(320)가 무선 (Bluetooth, WiFi, LTE 등) 트래픽을 송신 또는 수신하고자 하지만 전력-전달 존(300)이 온 상태이고 블루투스 시스템과 간섭중이어서 그렇게 할 수 없을 경우, 호스트(320)는 휴지기(interval) 동안 전력-전송을 중단하여 무선 트래픽을 클리어(clear)하고 그 다음 전력-전송을 계속하기를 원할 수 있다. 전력 및 데이터 신호의 공존을 관리하는 기술들은, 2017년 10월 30일자로 출원된, 공통 소유의 미국 가특허출원번호 제62/579,049호에 설명되며, 그 출원의 전체는 본 명세서에 참조로서 수록된다.

일부 실시 예들에 있어서, 호스트(320)(도 3h에 도시됨)는 "제어" 입력을 이용하여 부하 변조의 제어를 획득할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 호스트(320)는 전력-전달 존(300)에 의해 사전 정의된 메시지들로서 해석되는 특정 PWM/PFM 조합을 할 수 있다. 그와 같이 사전 정의된 메시지들의 예시는 이하의 도 4를 참조하여 설명하겠다.

일부 실시 예들에 있어서, 호스트(320)는 반사 스위치(311)를 제어한다. 반사 스위치(311)가 턴 온되면, 윈도우 비교기 임계치 미만의 Vrect가 도출되고 PWM/PFM(309)가 중지된다. 이 경우, 전력-전달 존(300)은 유효 수신기 시그니처의 부재를 검출한다. 이러한 시나리오하의 동작은 애플리케이션마다 프로그래밍 가능하다. 일부 실시 예들에 있어서, 호스트(320)가 시스템 스타트업(startup) 동안에 정류기(306)에 과부하를 줄 수 없도록, 호스트 전력 입력에 대한 스위치(312)(즉, 수신기 측 스위치)는 호스트(320) 및 윈도우 비교기(307)를 통해 제어된다.

도 4는, 일부 실시 예들에 따른, PFM/PWM 페어들에 있어서의 시그니처 신호들을 이용하여 인코딩되는 예시적인 메시지들의 리스트이다. 일부 실시 예들에 있어서, 주파수/듀티 페어들(또한 PFM/PWM 페어들)은 수신기측상에서 선택되어 전송기측상에서 통과 특정 메시지로서 해석될 수 있다. 도 4는 42개의 주파수/듀티 페어들의 예시적인 도표들의 리스트이며, 각각의 페어는 전력 전달 링크를 제어하는데 이용되는 서로 다른 의미를 가지며, 공존 및 외래 객체 검출(FOD)을 구현한다. 일부 실시 예들에 있어서, A0-A6에 도시된 PFM/PAM 페어들은 전력을 다양한 양만큼 줄이기 위한, 수신기(305)에서 전력-전달 존(300)로의 요청으로서 디코딩된다. 일부 실시 예들에 있어서, B0-B6에 도시된 PFM/PAM 페어들은 전력을 다양한 양만큼 증가시키기 위한, 수신기(305)에서 전력-전달 존(300)으로의 요청으로서 디코딩된다. 일부 실시 예들에 있어서, C0-C6에 도시된 PFM/PAM 페어들은 다양한 길이의 시간 길이 동안 전송하는 것을 중지시키고 재시작하거나, 영원히 중지시키기 위한, 수신기(305)에서 전력-전달 존(300)로의 요청으로서 디코딩된다.

도 5a는, 일부 실시 예들에 따른, 전력-전달 존(300)에 이용되는 고-결합 근접장 용량성 커플러(highly-coupled near-field capacitive coupler, 244)(예를 들어, 도 2a)를 도시한 간략화된 도면이다(예를 들어, 커플러(244)는 도 3a-3h를 참조하여 상술한 안테나(302)일 수 있다). 일부 실시 예들에 있어서, 고-결합 근접장 용량성 커플러(244)는 전력 증폭기(108)와 시그니처-신호 수신 회로(240)에 결합된다(도 3a). 일부 실시 예들에 있어서, 고-결합 근접장 용량성 커플러(244)는 ISM 주파수 대역들 중 하나에서 작동한다. 일부 실시 예들에 있어서, 현재의 시스템에서는 전자기(Electromagnetic: EM) 전파가 발생되지 않는다. 오히려, 전력 전달 존(300)과 수신기(305)간의 용량성 결합 소자들을 통해 무선 전력이 전송 및 수신된다. 일부 실시 예들에 있어서, 원하는 스택업(stackup)이 2개의 결합 소자들 사이에 배치될 때 2개의 결합 소자들(전송기 측상에 하나 및 수신기 측상에 하나)이 최적의 위치에서 서로의 전면에 배치되면 용량성 결합이 발생한다.

일부 실시 예들에 있어서, 중앙 커플러(502) 및 기생 소자들(504)의 형상, 크기 및 개수에 대한 제한은 없다. 일부 실시 예들에 있어서, 기생 소자들(504)은 중앙 결합 소자(502)와 동일 레벨에 있을 수 있거나, 중앙 결합 소자(502)보다 더 높거나 낮은 레벨에 있을 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 기생 소자들(504)은 용량성 커플러(244)의 평면 영역내의 X-Y 커버리지(coverage)를 연장하도록 중앙 결합 소자(502) 근처에 배치된다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 시스템은 2-컨덕터 커패시터(two-conductor capacitor)로서 형성된다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(305)와 전력-전달 존(300)의 결합 소자들이 오정렬될 경우, 기생 소자들(504)은 전력-전달 존(300)에서 수신기(305)로의 전력 전달을 최대화하도록 멀티-컨덕터 용량성 시스템을 형성하는데 있어서 효과적이다. 일부 실시 예들에 있어서, 전력 증폭기(108)로의 반사 RF 전력을 측정하기 위하여, 반사 RF 전력 신호들(340)을 샘플링하기 위한 (도 3a에 도시된 바와 같이, 칩 또는 인쇄 라인 형태의) 커플러 회로(242)가 존재한다. 일부 실시 예들에 있어서, 용량성 충전 커플러(244)는 반사 평면을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기 안테나(313)가 전송 안테나(302)(예를 들어, 용량성 충전 커플러(244)들 중 하나)의 최상부 상에 배치되면, 그 시스템은 사전 결정된 임계치(예를 들어, 70%와 같은 최소 허용 가능 값)보다 높은 결합 효율을 보여준다. 일부 실시 예들에 있어서, 전송 안테나(302) 및 수신기 안테나(313)가 완전히 독립적일 경우, 그 시스템은 부정합된다. 이들 안테나들이 서로의 상부상에 배치되면 곧바로, 이 안테나들은 정합된다. 일부 실시 예들에 있어서, 결합 시스템은, 단지, 고안된 수신기가 전송 안테나(302)의 상부 상에 배치될 경우에만 작동한다. 전력-전달 존(300)의 상부상에 외래 객체(360)가 배치되는 경우, 전송 안테나(313)는 정합되지 못한다. 외래 객체(360)에 의해 유도되는 그러한 부정합은 전력-전달 존(300)과 수신기(305) 사이에 배치된 외래 객체(360)를 검출하는데 이용될 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 수신기(305)와 전력-전달 존(300)간의 결합은, 수신기 안테나(313)와 전송 안테나(302)가 완전히 정렬/중앙에 위치하면(예를 들어, 90%), 피크(peak)에 도달한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 안테나(313)가 전송 안테나(302)를 향해 이동하면, 결합 성능은 떨어지지만 허용 가능 범위 내에 있게 된다(예를 들어, 70%-90%내로 유지된다). 일부 실시 예들에 있어서, 수신기 안테나(313)가 최소 결합 범위(예를 들어, 70%)를 벗어나면, 제 2/인접 전송 안테나(302)가 원활한 천이를 위해 활성화된다.

일부 실시 예들에 있어서, 전송기 및 수신기 안테나들은 부정합되며, 정확한 배치가 이루어질 경우, 전송 안테나(302)와 수신기 안테나(313)는 정합되고, 전송 안테나(302)에서 수신기 안테나(313)로의 최대 전력이 획득될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 고-결합 근접장 안테나 페어들은 단지 서로 존재시에 작동한다. 그러므로, 다른 유형의 수신기 안테나들 및/또는 임의 다른 외래 객체들이 존재하면, 전송기 안테나(302)는 부정합된 채로 있게 된다.

도 5b는, 일부 실시 예들에 따른, 수신기(305)가 하나 이상의 커플러들(244)을 포함하는 전력-전달 존(300)의 서로 다른 영역상에 배치될 때의 다양한 실시 예들에 대응하는 다수의 효율성 맵들(efficiency maps)을 도시한 도면이다. 일부 실시 예들에 있어서, 고-결합 안테나 페어들은 상태-머신으로서 처리될 수 있다. 도 5b에 도시된 일부 실시 예들에 있어서, 전력-전달 존(300)은, 수신기(305)가 대응하는 영역의 상부상에 위치 변경되는 경우의 각 충전 효율을 가진 다수의 영역들을 포함한다. 수신기(305)가 전력-전달 존(300)의 백색 존(효율성>90%)에 배치되면(A-상부 좌측 맵), 수신기(305)와 전력-전달 존(300)의 정합은 -15dB 보다 더 좋다. 수신기(305)가 전력-전달 존(300)의 점채 존(stippled zone)(80%<효율성<90%)의 상부상에 배치되면(B-하부 좌측 맵), 수신기(305)와 전력-전달 존(300)의 정합은 -10dB 내지 -15dB 범위내이다. 수신기(305)가 전력-전달 존(300)의 그물 존(cross-hatched zone)(70%<효율성<80%)의 상부상에 배치되면(C-상부 우측 맵), 수신기(305)와 전력-전달 존(300)의 정합은 -5dB 내지 -10dB 범위내이다. 수신기(305)가 전력-전달 존(300)의 음영(darker) 존(효율성<70%)의 상부상에 배치되면(D-하부 우측 맵), 수신기(305)와 전력-전달 존(300)의 정합은 -5dB 보다 나빠진다.

도 6a는, 일부 실시 예들에 따른, 비콘 신호들(본 명세서에서는 이를 "테스트 전력 전송 신호들"이라 함)을 주기적으로 송신함에 의해 수신기(305)를 검출하는 프로세스를 도시한 흐름도(600)이다. 일부 실시 예들에 있어서, 각 전력-전달 존은 비콘 신호들을 주기적으로 송신하기 위해 타이머를 개시한다(602). 일부 실시 예들에 있어서, 타이머가 종료되면(604), NF 충전 패드(본 명세서에서는 이를 RF 충전 패드라 함)(100)의 각 전력-전달 존은 비콘 신호를 송신한다(606). (예를 들어, 도 3a 및 도 3e에서 설명한 바와 같은) 수신기(305)의 시그니처-신호 생성 회로(315)는 비콘 신호에 기초하여 시그니처-신호들을 생성할 수 있다. 이후, 각 전력-전달 존은 수신기(305)에서 생성된 시그니처-신호를 수신하고, 아날로그-디지털 컨버터(354)(ADC)로부터 샘플들을 수집한다(608). (예를 들어, 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이) 전송기 비콘 신호는 디스에이블되고(610), ADC(354)로부터의 샘플들은 분석되며(612) 존 상태가 평가된다(614). 존 상태가 판정되고 각각의 존과 수신기(305)간의 정합이 평가된 후, 비콘 신호를 송시하기 위한 다음 기간을 시작하기 위하여 타이머는 재개시된다(616). 일부 실시 예들에 있어서, 개시 단계(602)는 도 6b를 참조하여 설명한 바와 같은 선택적 트레이닝 프로세스를 포함한다(도 9a를 참조하여 이하에서 상세하게 설명할 것임).

도 6b는, 일부 실시 예들에 따른, 전력-전달 존(300)에 의해 실행되는 선택적 트레이닝(optional training)의 프로세스를 도시한 흐름도(650)이다. 일부 실시 예들에 있어서, 선택적 트레이닝은 시그니처-신호 기반 검출을 이용하여 외래 객체 검출(FOD)을 원조하는 실시 예이다. 일부 실시 예들에 있어서, 이것은 수신기들 및 FOD 디바이스들의 알려진 세트와 함께 1회 실행될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, FOD의 분류가 가능하도록 충분한 ADC 샘플들이 수집되며(652), 도출된 파라메타들은 (1) 객체가 존재하지 않음(654), (2) 하나 이상의 외래 객체가 존재함(657), (3) 수신기만이 존재함(658) 및 (4) 수신기(305)와 전력-전달 존(300)사이에 외래 객체가 존재함(660)을 포함하는 객체 검출 상태를 분류하기 위한 기능을 제공한다. 그 프로세스는 ADC 샘플들을 분석하여(662) FOD 파라메타들을 도출하고, 메모리(예를 들어, 비휘발성 메모리)에 FOD를 저장(664)하는 것을 포함한다. 예시적인 트레이닝/학습 프로세싱에 관한 보다 구체적인 설명은 이하에서 도 9a를 참조하여 이루어진다.

도 7은, 일부 실시 예들에 따른, 전력-전달 존(300)에 의해 실행되는 ADC 샘플들을 수집, 저장 및 분석하는 프로세스를 도시한 흐름도(700)이다. 일부 실시 예들에 있어서, ADC 샘플들의 수집은 단계 702에서 시작하며, 샘플링은 펌웨어에 있어서의 사전 구성된 엄격한 루프(preconfigured tight loop)로서 계속 수행될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 펌웨어는 최적화된 루프를 구동하여 ADC 데이터를 수집하고 버퍼에 저장하는데, 이는 ADC 블럭을 인에이블시키고(704), 버퍼를 초기화하고(706), 데이터에 대해 ADC를 판독하고(708), 수집된 데이터(예를 들어, ADC 샘플들)를 버퍼에 저장하는 것(710)을 포함한다. 다음, 모든 ADC 샘플들이 수집되는지를 판정한다(712). 모든 ADC 샘플들이 수집되면(712-예), 그 샘플들이 분석된다(714). 그러나, 모든 샘플들이 수집된 것이 아니면(712-아니오), 프로세스(700)는 ADC 샘플들의 판독으로 되돌아 간다(단계 708). 이것은 타이밍 변동을 겪을 수 있어서 부정확성으로 결과하게 된다. 이러한 변동은 노이즈(noise)를 제거하기 위해 샘플들을 여러 차례 수집하여 평균함에 의해 최소화될 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 동작(702)은 하드웨어(HW)에 의해 지원된다. 예를 들어, 동작(702)에서, 하드웨어는 사전 정의된 버퍼에 있어서의 고정된 간격으로 ADC 값들을 샘플링하는데 이용된다. 모든 샘플들이 수집되면, 펌웨어는 통지를 받을 것이며, 도 7에 도시된 후속적인 동작을 계속할 수 있다. 이것은 샘플링에 대한 엄격한 타이밍을 보장하며 보다 정확한 결과를 준다. 또한, 펌웨어는 샘플링 수집의 데드 루프(dead loop)에서 차단되지 않는다.

도 8a는, 일부 실시 예들에 따른, 전력-전달 존(300)에 의해 실행되는 ADC 샘플들을 분석하는 프로세스를 도시한 흐름도(800)이다. 일부 실시 예들에 있어서, ADC 샘플들이 수집되면(714), 수집된 ADC 샘플들의 베이스라인(baseline)이 판정된다. 일 예시에 있어서, 수집된 ADC 샘플들의 평균이 판정된다(802). 그 다음 각 ADC 샘플은 판정된 베이스라인, 예를 들어, 수집된 ADC 샘플들의 평균과 비교된다(804). ADC 샘플이 계산된 평균보다 더 크면(804-예), 하이-카운트(high-count)가 증가된다(806). ADC 샘플이 계산된 평균보다 더 작으면(804-아니오), 로우-카운트(low-count)가 증가된다(808). 그 다음, 하이-카운트/(하이-카운트 + 로우-카운트)에 의해 듀티 사이클이 계산되며(810), FFT(Fast Fourier Transform)의 에지들간의 시간을 이용하여 주파수가 계산된다(812). 계산된 듀티 사이클과 주파수는 도 8b를 참조하여 설명하겠지만 존 상태를 평가하는데 이용된다(814).

도 8b는, 일부 실시 예들에 따른, 외래 객체 및/또는 수신기가 존재하는지를 판정하기 위해 존 상태(zone status)를 평가(814)하는 프로세스를 도시한 흐름도(820)이다. 일부 실시 예들에 있어서, 계산된 주파수 및 듀티 사이클은 공장 조정된 데이터(factory-calibrated data)와 비교된다(822). 그 다음, 단지 수신기만이 존재하는지 판정된다(824). 단지 수신기만이 존재한다는 판정(824-예)에 따라, 수신기의 존재가 보고되고(832), 안테나 존(예를 들어, 전력-전달 존(300))에 의해 수신기의 충전이 인에이블된다(834). 일부 실시 예들에 있어서, 시스템은 수신기가 블루투스를 통해 접속하는 것을 대기한다. 수신기가 블루투스를 통해 접속되면(836-예), 전송기 전력 제어로부터 무선 전력 신호들이 획득된다(838). 수신기가 블루투스를 통해 접속되지 않으면(836-아니오), 수신기의 충전이 디스에이블된다(840).

일부 실시 예들에 있어서, 수신기가 존재한다고 판정되면, 외래 객체가 수신기와 함께 존재하는지를 판정한다. 일부 실시 예들에 있어서, 수신기(305)와 외래 객체(360)가 식별되면(826), 외래 객체와 함께 수신기의 충전이 허용되며(831), 충전 프로세스는 인에이블될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 단지 외래 객체만이 검출되면(828), 외래 객체의 존재가 보고된다(829). 일부 실시 예들에 있어서, 검출되는 외래 객체가 없으면, 객체, 예를 들어 수신기 및 외래 객체의 어느 것도 존재하지 않는다고 판정된다(830).

도 9a 및 9b는, 일부 실시 예들에 따른, 근접장 충전 패드를 동작시키는 방법(900)을 도시한 흐름도이다. 방법(900)의 동작들은 근접장 충전 패드(예를 들어, RF 충전 패드(100), 도 1b 및 2a) 또는 그의 하나 이상의 부품들(예를 들어, 도 1a-1b 및 도 2a를 참조하여 상기에서 설명한 것들)에 의해 실행된다. 일부 실시 예들에 있어서, 방법(900)은 컴퓨터 메모리 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예를 들어, RF 충전 패드(100)의 메모리(206), 도 2a)에 저장된 명령어들에 대응한다.

근접장 충전 패드는, 하나 이상의 프로세서들(예를 들어, CPU(202), 도 1b), 무선 통신 부품(예를 들어, 통신 부품(들)(204), 도 1a 및 도 2a), 각각이 적어도 하나의 전력-전달 소자(예를 들어, 본 명세서에서 참조로서 수록된 공통 소유의 PCT 출원번호 PCT/US17/65886호의 도 3a-6a를 참조하여 설명한 안테나들(120)중의 하나일 수 있는, 안테나들(210) 중 하나, 도 2a; 그 안테나(210)는 도 5a를 참조하여 상술한 용량성 커플러들(244) 중 하나 이상일 수 있음)와 시그니처-신호 수신 회로(예를 들어, 도 2a, 3a 및 3e-3h를 참조하여 상술한 회로(240), 시그니처-신호 수신 회로는 또한 반사 전력 커플러(242)를 포함할 수 있음)를 포함하는 다수의 전력-전달 존들(예를 들어, 안테나 존들(290-1 및 290-N), 도 1b; 전력-전달 존(300), 도 3a)을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 각각 전력-전달 존들에 포함되는 개별적인 전력-전달 소자들을 포함한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 존(290-1)은 안테나(210-A)를 포함한다. 다른 예시에 있어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 안테나 존(290-N)은 다수의 안테나들을 포함한다. 근접장 충전 패드가 다수의 안테나/전력-전달 존들 또는 그룹들을 포함하고, 각 존/그룹이 개별적인 안테나 소자들 중 적어도 하나(예를 들어, 적어도 하나의 안테나(210))를 포함하도록, 안테나 존들은 안테나 그룹들로서 지칭될 수 있다. 안테나/전력-전달 존은 임의 개수의 안테나들을 포함할 수 있으며, 특정 안테나/전력-전달 존과 연관된 안테나들의 개수는 수정되거나 조정될 수 있음을 알아야 한다(예를 들어, 근접장 충전 패드(100)의 동작을 관리하는 RF 전력 전송기 집적 회로(160)의 CPU 서브시스템(170)은 다양한 시점에 각 안테나/전력-전달 존을 동적으로 정의함). 일부 실시 예들에 있어서, 각 안테나/전력-전달 존은 동일한 개수의 안테나들/전력-전달 소자들을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 프로세서들은 근접장 충전 패드의 동작을 제어하는데 이용되는 단일 집적 회로(예를 들어, RF 전송기 집적 회로(160), 도 1b)의 부품이다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드의 무선 통신 부품 및/또는 하나 이상의 프로세서들은, 근접장 충전 패드가 내장된 디바이스의 하나 이상의 프로세서들처럼, 근접장 충전 패드의 외부에 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 무선 통신 부품은 라디오 송수신기(예를 들어, 무선 전력 수신기들과 통신 신호들을 교환하는 BLUETOOTH 라디오, WI-FI 라디오 등)이다.

일부 실시 예들에 있어서, 도 9a를 참조하면, 방법(900)은 다른 무선 전력 수신기들(예를 들어, 수신기(305), 도 3a) 및 다른 객체들(예를 들어, 외래 객체(360), 도 3g)에 대한 시그니처 신호들을 선택적으로 학습하는 것(904)을 포함하며, 이들 학습된 시그니처 신호들은 (근접장 충전 패드의 국소 메모리이거나 근접장 충전 패드에 외적으로 호스트된) 데이터 소스에 저장된다.

일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드의 하나 이상의 프로세서들은 학습된 시그니처 신호들의 각각이 저장되는 데이터 소스와 통신한다. 데이터 소스는 근접장 충전 패드에 외적으로 호스트될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 데이터 소스는, 근접장 충전 패드가 다수의 서로 다른 무선 전력 수신기들의 각각에 대한 사전 정의된 시그니처 신호를 검출 및 (데이터 소스에) 저장할 수 있도록, 다수의 서로 다른 무선 전력 수신기들이 근접장 충전 패드상에 배치되는 구성 프로세스동안 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들로 채워진다. 일부 실시 예들에 있어서, 서로 다른 무선 전력 수신기들의 각각의 무선 전력 수신기에 대해 각각의 시그니처 신호가 학습된 후, 사용자는, 각 무선 전력 수신기가 인증된 무선 전력 수신기인지 아닌지에 대한 표시를 제공할 수 있다. 이러한 방식에서는, 근접장 충전 패드가 인증된 및 미 인증된 무선 전력 수신기들에 대해 시그니처 신호들을 학습할 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 구성 프로세스는 무선 전력 수신기가 아닌 다수의 다른 객체들(예를 들어, 키, 동전, 다양한 유형의 액체, 신용 카드, 커피잔, 또는 사용자가 근접장 충전 패드상에 올려놓을 수 있는 임의 다른 유형의 가정용품)을 근접장 충전 패드상에 배치하여, 근접장 충전 패드가 다수의 다른 객체들의 각각에 대해 사전 정의된 시그니처 신호들을 검출 및 (데이터 소스에) 저장할 수 있게 하는 것을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 이러한 구성 프로세스동안, 서로 다른 객체들의 각각에 대한 식별자는 각각의 저장된 시그니처 신호들과 함께 저장되며, 그에 따라, 근접장 충전 패드는 저장된 신호들 중의 한 신호와 시그니처 신호의 정합에 기초하여 다른 유형의 객체들을 식별할 수 있게 된다.

일부 실시 예들에 있어서, 구성 프로세스동안, 시그니처 신호들은 다른 무선 전력 수신기들 및 다수의 다른 객체들의 조합에 대해 학습되며(예를 들어, 다른 객체들의 각각은 다른 무선 전력 수신기들의 각각의 하부 또는 상부에 배치될 수 있음), 이들 시그니처 신호들은 또한 데이터 소스에 저장된다.

근접장 충전 패드의 특정 구현들은, 다른 객체들 중 하나를 검출함으로써 근접장 충전 패드가 임의 전력 전송을 중지할 수 있게 되도록 구현될 수 있다. 이러한 방식에서는, 다른 객체들 중의 임의 객체에 대한 잠재적인 손상이 회피될 수 있다.

방법(900)은 다수의 전력-전달 존들 중 제 1 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 값들을 가진 다수의 테스트 전력 전달 신호들(이를 또한 비콘 전력 전송 신호들이라 함)을 송신한다. 일부 실시 예들에 있어서, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 값들은 특정 전력 임계치(예를 들어, 30dB) 미만인 다수의 테스트 전력 전송 신호들의 각각에 대한 전력 레벨을 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 송신 동작(906)은, 사전 정의된 매 시간 간격마다, 테스트 전력 전송 신호들이 제 1 전력-전달 존에 의해 송신되도록, 사전 정의된 시간 간격에 기초하여 실행된다. 일부 실시 예들에 있어서, 사전 정의된 시간 간격은, 1초, 2초 또는 5초일 수 있으며, 또는 그들 사이의 일부 값일 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 데이터-통신 라디오(예를 들어, BLUETOOTH 라디오와 같은 무선 통신 부품(254))를 포함하며, 다수의 테스트 전력 전송 신호들의 송신은 데이터-통신 라디오를 통한 임의 신호의 수신없이 수행된다.

다시 말해, 방법(900)이 데이터-통신 라디오를 통한 임의 신호의 수신을 요구하지 않으면서 시작될 수 있게 함으로써, 방법(900)은, 수신기가 그의 전력 소스를 변경하지 않을 때에도(즉, 그의 배터리가 완전히 방전되었을 때에도) 인증된 수신기가 근접장 충전 패드상에 존재하는지를 검출하는데 이용된다. 추가적으로, 방법(900)은 임의 데이터-통신 라디오를 전혀 가지고 있지 않은 패드상의 인증된 수신기들을 검출하는데 이용된다.

다수의 테스트 전력 전송 신호들의 각각을 전송하는 것과 함께, 그 방법은 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량(예를 들어, 반사 신호들(340), 도 3f)을, 시그니처-신호 수신 회로를 이용하여 검출하는 것(908)을 포함한다. 각각의 반사 전력량은 제 1 전력-전달 존으로 되반사되는 테스트 전력 전송 신호들의 각각으로부터의 전력량을 포함할 수 있다. 이하에서 보다 상세하게 설명하겠지만, 각각의 반사 전력량은, 인증된 무선 전력 수신기가 근접장 충전 패드상에 배치되어 있는지를 근접장 충전 패드가 판정할 수 있게 하는데 이용될 수 있다.

적어도 부분적으로 각각의 반사 전력량에 기초하여, 그 방법(900)은 (ⅰ) 인증된 무선 전력 수신기 및/또는 (ⅱ) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 1 전력-전달 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면(예를 들어, 제 1 안테나 존 바로 위에 있는 패드의 표면)상에 존재하는지를 판정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 이러한 판정은 적어도 부분적으로 각각의 반사 전력량에 기초하는데, 그 이유는 근접장 충전 패드가 각각의 반사 전력량에 기초하여 시그니처 신호를 생성하고(910)(예를 들어, 반사 전력량에 기초하여 시그니처 신호들을 생성하기 위한 예시적인 방법은 도 3f-3h, 도 6a-6b, 도 7 및 도 8a-8b에 도시됨), 생성된 시그니처 신호를 데이터 소스에 저장된 학습된 시그니처 신호와 비교하기 때문이다(912).

일부 실시 예들에 있어서, 시그니처 신호는, 무선 전력 수신기에서의 임피던스 값(들)에 대한 조작을 이용하여 하나 이상의 시그니처 신호들을 인코딩함에 의해 제 1 전력-전달 존의 시그니처-신호 수신 회로에 운송되는데, 임피던스 값(들)에 대한 조작은 반사 전력량들이 서로 다른 시점들에서 가변될 수 있게 한다.

일부 실시 예들에 있어서, 임피던스 값에 대한 조작은 시그니처-신호 수신 회로가 반사 전력의 측정치들의 변동을 검출할 수 있게 하며, 이러한 변동은 하나 이상의 시그니처 신호들을 생성하도록 디코딩될 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 하나 이상의 시그니처 신호들은 주파수와 듀티 사이클 값들의 조합을 구비한다. 이것이 작동하는 방식에 대한 예시는 도 3f-3h, 도 4 및 도 8a-8b를 참조하여 설명되었다. 일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 수신기가 패드로부터 전력을 수신받도록 인증받았는지에 관한 정보를 운송하는 것에 추가하여, 하나 이상의 시그니처 신호들은 패드에 추가적인 데이터 또는 메시지를 운송하는데 이용될 수 있다. 시그니처 신호들을 이용하여 데이터가 인코딩되는 방식에 대한 예시는 도 3f-3h, 도 4 및 도 8a-8b에 도시되어 있다.

도 9b를 참조하면, 그 방법(900)은 인증된 수신기 및/또는 (무선 전력 수신기가 아닌) 임의 다른 객체가 제 1 전력-전달 존의 표면상에 존재함을 시그니처 신호가 나타내는지를 판정하는 것(914)을 포함한다.

수신기 및 (무선 전력 수신기가 아닌) 일부 다른 객체가 제 1 전력-전달 존의 표면상에 존재함을 시그니처 신호가 나타낸다는 판정에 따라, 그 방법(900)은 (무선 전력 수신기들이 아닌) 객체들이 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 무선 전력을 송신하는 구성인지를 판정하는 것(920)을 포함한다.

(무선 전력 수신기들이 아닌) 객체들이 패드상에 존재하는 동안 그 패드가 무선 전력을 송신하는 구성이라고 판정되면(920-예), 그 방법(900)은, 무선 전달 소자를 통해, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 2 값을 가진 추가적인 전력 전송 신호들을 인증된 무선 전력 수신기에 송신하는 것(916)을 포함한다.

(무선 전력 수신기들이 아닌) 객체들이 패드상에 존재하는 동안 그 패드가 무선 전력을 송신하는 구성이 아니라고 판정되면(920-아니오), 그 방법(900)은, 예를 들어, 1초 또는 2초의 경과 기간 동안 대기하는 것과 같이, 타이머의 종료를 대기하고(922), 도 9a의 동작(906)으로 복귀하는 것을 포함한다.

제 1 전력-전달 존의 표면상의 무선 전력 수신기 및 일부 다른 객체를 검출하는 추가적인 예시가 이하에 제공된다. 이 예시에 있어서, 무선 전력 수신기와 일부 다른 객체가 제 1 전력-전달 존의 표면상에 존재한다는 판정(914, 수신기+객체)은, 시그니처 신호와, 데이터 소스에 저장된 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들의 비교(912)에 기초한다. 이 예시에 있어서, 그 방법(900)은 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 전력 전송 신호들을 송신하는 구성이라고 판정하고, 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 전력 전송 신호들을 송신하는 구성이라고 판정한 후, 제 1 전력-전달 존의 전력-전달 소자는 추가적인 전력 전송 신호들을 송신하는데 이용된다.

일부 실시 예들에 있어서, 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 패드상에 존재한다고 판정되면, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 3 값들이 추가적인 전력 전송 신호들을 송신하는데 이용된다. 무선 전력 수신기와는 다른 객체에 임의 잠재적인 손상을 주는 것을 피하기 위해(예를 들어, 신용 카드상에 존재하는 자기 스트립(magnetic strip)에 손상을 주거나 파괴하는 것을 피하기 위해), 예를 들어, 추가적인 전력 전송 신호들의 전력 레벨은 (제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 2 값들을 위해 이용되는 전력 레벨에 비해) 낮아질 수 있다.

도 9b를 참조하면, 동작 914에서, 단지 인증된 수신기만이 젠 1 전력-전달 존의 표면상에 존재한다고 판정되면(914, 수신기만), 그 방법은, 전력-전달 소자를 통해, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 2 값들을 가진 추가적인 전력 전송 신호들을 인증된 무선 전력 수신기에 송신한다. 수신기만을 검출하는 하나의 특정 예시가 이하에서 설명된다. 본 예시에 있어서, 동작 910 및 912를 참조하여 설명한 바와 같이, 제 1 전력-전달 존에서의 검출된 반사 전력량은, 시그니처-신호 수신 회로를 이용하고, 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량에 적어도 부분적으로 기초하여 시그니처 신호를 판정하는데 이용될 수 있다. 반사 전력의 측정치를 수집하고 하나 이상의 시그니처 신호들을 수집하는 예시적인 프로세스는 도 8a-8b에 도시된다.

본 예시에 있어서, 그 방법(900)은, 시그니처 신호와 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들의 비교에 기초하여, 단지 인증된 무선 전력 수신기만이 제 1 안테나 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면상에 존재한다고 판정하는 것을 포함한다. 일부 실시 예들에 있어서, 인증된 무선 전력 수신기는 (도 3a-3d와 도 3f-3h를 참조하여 상세하게 설명한 바와 같이) 하나 이상의 시그니처 신호들을 수신하기 위해 다수의 테스트 전력 전송 신호들로부터 수확된 전력을 이용하는 시그니처-신호 생성 회로(예를 들어, 회로(315), 도 3a)를 포함한다. 본 예시에 있어서, 단지 인증된 무선 전력 수신기만이 표면상에 존재한다는 판정에 따라, 그 방법(900)은, 제 1 안테나 존에 포함된 각 전력-전달 소자들에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 2 값들을 가진 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 추가로 포함한다.

일부 실시 예들에 있어서, 제 1 전력-전달 존에 있는 시그니처-신호 수신 회로(예를 들어, 회로(240), 도 3a)는 제 1 안테나 존에서의 반사 전력의 측정치를 검출하도록 구성되는데, 이들 측정치는 제 1 안테나 존에 인접한 표면(예를 들어, 제 1 안테나 존의 바로 위에 있는 패드의 표면)상의 객체 존재 또는 부재에 기초하여 변경될 수 있다. 추가적으로, 시그니처-신호 생성 회로는 무선 전력 수신 회로에서의 임피던스 변경을 유발하여, 시그니처-신호 생성 회로에 의해 다른 시그니처 신호들이 생성될 수 있게 하고, 그에 의해, 제 1 안테나 존의 시그니처-신호 수신 회로에서 다른 시그니처 신호들을 수신할 수 있도록 구성된다. (예를 들어, 도 3f-3h, 도 5 및 도 8a-8b를 참조하여) 상술한 바와 같이, 이것은 다른 시그니처 신호들에 기초하여 인증된 무선 전력 수신기들이 검출되고 미 인증된 무선 전력 수신기들이 무시될 수 있게 함으로써, 미 인증된 디바이스들이 시스템으로부터의 전력을 침출시키는 것을 회피하게 하는 기법을 생성한다.

도 9b를 참조하면, (무선 전력 수신기가 아닌) 단지 객체만이 제 1 전력-전달 존의 표면상에 존재한다고 판정되면, 그 방법(900)은 타이머의 종료(918)를 대기하며(예를 들어, 1초 또는 2초의 경과 시간을 대기), 그 다음 도 9a의 동작(906)으로 복귀하는 것을 포함한다.

도 9a를 참조하면, 패드상의 다수의 무전 전력 수신기를 검출할 수 있도록 하기 위해 및/또는 패드의 다른 전력-전달 존들상에 배치된 객체들과 수신기를 검출하기 위하여, 그 방법(900)은 다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 대해 동작들(906-912)을 반복하는 것(906A)을 포함할 수 있다.

예를 들어, (비-중복 시 기간(non-overlapping time period)과 동일한 시간에 또는 다른 비-중복 시 기간 동안의) 다수의 테스트 전력 전송 신호들의 송신(906)과 함께, 그 방법은 다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자들에 의해 다수의 테스트 전력 전송 신호들의 각각을 송신하고; 다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 포함된 각 시그니처-신호 수신 회로들을 이용하여 다수의 전력-전달 존들의 각각에서의 각각의 반사 전력량을 검출하고; 다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 대해, (a) 무선 전력 수신기 또는 (b) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 다수의 전력-전달 존들의 각각에 인접한 각 표면에 존재한다고 판정하는 것을 포함한다.

계속해서, 예를 들어, 다수의 전력-전달 존들 중 제 2 전력-전달 존에서 검출된 각각의 반사 전력량에 기초하여, 그 방법(900)은 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 2 전력-전달 존에 존재한다고 판정하고; 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 2 전력-전달 존에 존재한다는 판정에 따라, 하나 이상의 객체들이 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 무선 전력을 전송하도록 구성되었는지를 판정하는 것을 포함할 수 있다. 인증된 무선 전력 수신기가 검출되는 존과는 다른 전력-전달 존에서 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 검출되는 실시 예들에 있어서, 추가적인 전력 전송 신호들의 송신은, 하나 이상의 객체들이 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 무선 전력을 송신하는 구성이라고 판정한 후에만 실행된다.

일부 실시 예들에 있어서, 근접장 충전 패드는 외래 객체들(무선 전력 수신기들과는 다른 객체들)이 패드상에 존재하는 동안 전력을 전송하도록 허용되는지를 나타내는 파라메타로 구성된다. 예를 들어, 패드의 소유자 또는 조작자는 패드에 대한 셋업 절차 동안에 이 파라메타들을 설정할 수 있다. 일부 실시 예들에 있어서, 그 분류는 무선 전력 수신기들이 아닌 객체들(예를 들어, 금속성 객체들, 비금속성 객체들, 신용 카드, 유출액 등)의 유형을 판정하기 위하여 보다 세밀한 방식으로 실행될 수 있다.

일부 실시 예들에 있어서, 상술한 전력 전송 신호들은 무선 주파수(RF) 전력 전송 신호들이다(예를 들어, 테스트 전력 전송 신호들과 추가적인 전력 전송 신호들은 RF 전력 전송 신호들이다).

이들 예시들의 모두는 비 제한적이며, 상술한 예시적인 구조를 이용한 임의 개수의 조합들 및 다층 구조가 가능하다.

본 명세서의 상세한 설명에서 이용된 용어들은 단지 특정 실시 예들을 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 청구항들에서 이용된 단수형 표현은, 명확하게 다르게 지칭하지 않는 다면, 복수 형태를 포함하기 위한 것이다. 본 명세서에서 이용된 용어 "및/또는"은 연관되어 목록화된 아이템들 중의 하나 이상의 임의 조합 또는 모든 가능한 조합을 지칭하고 포괄함을 알 것이다. 또한, 본 명세서에서 이용된 용어 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 설명된 특징들, 단계들, 동작들, 소자들 및/또는 부품들의 존재를 특정하지만 하나 이상의 다른 특징들, 단계들, 동작들, 소자들, 부품들 및/또는 그의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하는 것은 아님을 알아야 한다.

용어 "제 1", "제 2" 등이 본 명세서에서는 다양한 소자들을 설명하는데 이용되지만, 이들 소자들이 이러한 용어에 국한되는 것은 아님을 알아야 한다. 이들 용어들은 한 소자를 다른 소자와 구별하기 위해서만 이용된다. 예를 들어, 모든 "제 1 영역"이란 용어를 일관되게 개칭하고, 모든 "제 2" 영역이란 용어를 일관되게 개칭한다면, 상세한 설명의 의미를 변경하지 않고도, 제 1 영역은 제 2 영역으로 지칭될 수 있으며, 유사하게 제 2 영역은 제 1 영역으로 지칭될 수 있다. 제 1 영역과 제 2 영역은 2개의 영역들이지만 동일한 영역은 아니다.

상술한 설명은, 설명을 위해, 특정 실시 예들을 참조하여 설명되었다. 그러나, 예시된 설명들이 철저한 것인 아니며 또는 개시된 정확한 형태로 본 발명을 제한하기 위한 것도 아니다. 실시 예들은, 본 발명 및 그의 실질적인 애플리케이션의 원리를 가장 잘 설명함으로써, 본 기술 분야의 숙련자들이 본 발명 및 고려된 특정 이용에 적합한 다양한 수정을 가진 다양한 실시 예들을 가장 잘 이용할 수 있도록 선택되고 설명되었다.

Claims (22)

1. 근접장 충전 패드를 동작시키는 방법으로서:
   하나 이상의 프로세서들과, 각각이 적어도 하나의 전력-전달 소자들과 시그니처-신호 수신 회로를 포함하는 다수의 전력-전달 존들을 포함하는 근접장 충전 패드에서,
   다수의 전력-전달 존들 중의 제 1 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자가, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 값들을 가진 다수의 테스트 전력 전송 신호들을 송신하고;
   다수의 테스트 전력 전송 신호들의 각각을 송신하는 것과 함께, 시그니처-신호 수신 회로를 이용하여, 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량을 검출하고;
   각각의 반사 전력량에 적어도 부분적으로 기초하여, (ⅰ) 인증된 무선 전력 수신기 및/또는 (ⅱ) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 1 전력-전달 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면상에 존재하는지를 판정하는 것을 포함하는
   방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량을 검출하는 것은,
   시그니처-신호 수신 회로를 이용하여, 적어도 부분적으로 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량에 기초하는 하나 이상의 시그니처 신호들을 판정하는 것을 포함하고,
   상기 방법은,
   하나 이상의 시그니처 신호들과 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들간의 비교에 기초하여, 제 1 안테나 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면상에 인증된 무선 전력 수신기가 존재한다고 판정하고 - 인증된 무선 전력 수신기는 다수의 테스트 전력 전송 신호들로부터 수확된 전력을 이용하여 하나 이상의 시그니처 신호들을 생성하는 시그니처-신호 생성 회로를 포함함 - ,
   인증된 무선 전력 수신기가 표면상에 존재한다는 판정에 따라, 제 1 안테나 존에 포함된 각 전력-전달 소자가, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 2 값들을 가진 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 추가로 포함하는
   방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   인증된 무선 전력 수신기가 표면상에 존재한다고 판정하는 것은,
   하나 이상의 시그니처 신호들과 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들간의 비교에 기초하여, 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 인증된 무선 전력 수신기와 표면 사이에 존재한다고 판정하는 것을 포함하고,
   상기 방법은,
   무선 전력 수신기와는 다른 객체가 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 전력 전송 신호들을 송신하는 구성이라고 판정하고,
   무선 전력 수신기와는 다른 객체가 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 전력 전송 신호들을 송신하는 구성이라고 판정한 후, 추가적인 전력 전송 신호들을 전송하는 것을 추가로 포함하는
   방법.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   하나 이상의 시그니처 신호들은, 무선 전력 수신기의 임피던스 값에 대한 조작을 이용하여 하나 이상의 시그니처 신호들을 인코딩함에 의해 제 1 전력-전달 존의 시그니처-신호 수신 회로에 운송되며,
   임피던스 값에 대한 조작은, 반사 전력량이 다른 시점들에서 가변되게 하는,
   방법.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   근접장 충전 패드는 데이터-통신 라디오를 포함하며,
   다수의 테스트 전력 전송 신호들의 송신은 데이터-통신 라디오를 통한 어떠한 신호의 수신없이도 수행되는
   방법.
   
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   다수의 테스트 전력 전송 신호들의 송신은 사전 정의된 시 기간의 만료시에 수행되는,
   방법.
   
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방법은,
   다수의 테스트 전력 전송 신호들의 송신과 함께, 다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자들에 의해 각각의 다수의 테스트 전력 전송 신호들을 송신하고;
   다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 포함된 각 시그니처-신호 수신 회로들을 이용하여, 다수의 전력-전달 존들의 각각에서의 각각의 반사 전력량을 검출하고;
   다수의 전력-전달 존들의 각 전력-전달 존에 대해, (ⅰ) 무선 전력 수신기 및/또는 (ⅱ) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 다수의 전력-전달 존들의 각각에 인접한 각 표면에 존재하는지를 판정하는 것을 추가로 포함하는
   방법.
   
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 방법은,
   다수의 전력-전달 존들 중의 제 2 전력-전달 존에서 검출된 각각의 반사 전력량에 기초하여, 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 2 전력-전달 존에 존재한다고 판정하고;
   무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 2 전력-전달 존에 존재한다는 판정에 따라, 하나 이상의 객체들이 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 무선 전력을 송신하는 구성인지를 판정하는 것을 포함하고,
   추가적인 전력 전송 신호들의 송신은, 단지, 하나 이상의 객체들이 근접장 충전 패드상에 존재하는 동안 근접장 충전 패드가 무선 전력을 송신하는 구성이라고 판정한 후에만 실행되는,
   방법.
   
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   근접장 충전 패드의 하나 이상의 프로세서들은 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들을 포함하는 데이터 소스와 통신하는,
   방법.
   
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    데이터 소스는, 근접장 충전 패드가 다수의 서로 다른 무선 전력 수신기들의 각각에 대한 각각의 사전 정의된 시그니처 신호를 검출 및 저장할 수 있도록 다수의 서로 다른 무선 전력 수신기들의 각각이 근접장 충전 패드상에 배치되는 구성 프로세스 동안 하나 이상의 사전 정의된 시그니처 신호들로 채워지는,
    방법.
    
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    구성 프로세스는, 근접장 충전 패드가 다수의 서로 다른 객체들의 각각에 대한 각각의 사전 정의된 시그니처 신호들을 검출 및 저장할 수 있도록, 무선 전력 수신기들이 아닌 다수의 서로 다른 객체들을 근접장 충전 패드상에 배치하는 것을 포함하는,
    방법.
    
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    추가적인 전력 전송 신호들의 송신 후, 무선 전력 수신기로부터 데이터-통신 신호 - 데이터-통신 신호는 근접장 충전 패드가 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 디바이스-지정 값들을 판정할 수 있게 하는 정보를 포함함 -를 수신하고;
    데이터-통신 신호의 수신에 응답하여, 추가적인 전력 전송 신호들의 송신을 중지하되, 그 대신에 제 1 전력 전달 존내에 포함된 각 전력-전달 소자를 통해, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 디바이스-지정 값들을 가진 추가전인 전력 전송 신호들을 송신하는 것을 추가로 포함하는,
    방법.
    
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 및 제 2 값들은 동일한
    방법.
    
14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 및 제 2 값들은 서로 다른
    방법.
    
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    무선 전력 수신기는, 전력-수신 소자와, 전력-수신 소자에 결합되어, 전력 전송 신호들의 수신에 의해 생성되는 교류 전류를 직류 전류(DC)로 변환하는 정류기를 포함하며,
    무선 전력 수신기의 신호-생성 회로는 정류기의 DC 출력 포트에 배치된 임피던스-정정 회로를 포함하고, 임피던스-정정 회로는 무선 전력 수신기에서의 임피던스를 정정하도록 구성되는
    방법.
    
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전력-전달 소자는 근접장 용량성 커플러(near-field capacitive coupler)이고,
    근접장 용량성 커플러는, 1차 커플러(primary coupler)를 가진 금속층과, 금속층상의 1차 커플러에 인접한 하나 이상의 기생 결합 소자들(parasitic coupling elements)을 포함하는
    방법.
    
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    근접장 용량성 커플러는 전송 라인을 통해 전력 증폭기에 결합되며,
    상기 전송 라인은 다수의 테스트 전력 전송 신호들과 추가적인 전력 전송 신호들을 근접장 용량성 커플러에 제공하도록 구성되는
    방법.
    
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전송 라인은 시그니처-신호 수신 회로에 결합되는,
    방법.
    
19. 실행 가능 명령어들을 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서,
    상기 실행 가능 명령어들은, 각각이 적어도 하나의 전력-전달 소자와 시그니처-신호 수신 회로를 포함하는 다수의 전력-전달 존들과, 하나 이상의 프로세서들을 가진 근접장 충전 패드에 의해 실행될 때, 근접장 충전 패드가,
    다수의 전력-전달 존들 중의 제 1 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 값들을 가진 다수의 테스트 전력 전송 신호들을 송신하게 하고;
    다수의 테스트 전력 전송 신호들의 각각을 송신하는 것과 함께, 시그니처-신호 수신 회로를 이용하여, 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량을 검출하게 하고;
    각각의 반사 전력량에 적어도 부분적으로 기초하여, (ⅰ) 인증된 무선 전력 수신기 및/또는 (ⅱ) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 1 전력-전달 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면상에 존재하는지를 판정하게 하는,
    비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
    
20. 제 19 항에 있어서,
    하나 이상의 프로그램은 청구항 제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 명령어들을 더 포함하는
    비-일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
    
21. 근접장 충전 패드로서,
    무선 통신 부품과;
    각각이 적어도 하나의 전력-전달 소자들을 포함하는 다수의 전력-전달 존들과;
    하나 이상의 프로세서들; 및
    하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 포함하며,
    하나 이상의 프로그램들은,
    다수의 전력-전달 존들 중의 제 1 전력-전달 존에 포함된 각 전력-전달 소자에 의해, 제 1 세트의 전송 특성들에 대한 제 1 값들을 가진 다수의 테스트 전력 전송 신호들을 송신하고;
    다수의 테스트 전력 전송 신호들의 각각을 송신하는 것과 함께, 시그니처-신호 수신 회로를 이용하여, 제 1 전력-전달 존에서의 각각의 반사 전력량을 검출하고;
    각각의 반사 전력량에 적어도 부분적으로 기초하여, (ⅰ) 인증된 무선 전력 수신기 및/또는 (ⅱ) 무선 전력 수신기와는 다른 객체가 제 1 전력-전달 존에 인접한 근접장 충전 패드의 표면상에 존재하는지를 판정하는 명령어들을 포함하는
    근접장 충전 패드.
    
22. 제 21 항에 있어서,
    하나 이상의 프로그램은, 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행될 때, 근접장 충전 패드가 청구항 제 2 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 방법을 실행하게 하는
    근접장 충전 패드.
    
    

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