KR20210064424A - 무선 충전 매트 상에서의 물체 위치 및 배향의 검출 - Google Patents

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KR20210064424A
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크리스토퍼 에스. 그래엄
데이비드 더블유. 리터
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쉬몬 엘카얌
닐쉬브헤어 제이. 샤
스티븐 씨. 테리
자키 무사오이
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Abstract

무선 충전 매트 및 그 동작 방법. 무선 충전 매트는 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다. 위치 및 배향은 전자 디바이스의 하나 이상의 구조적 특징부(structural feature)들의 검출된 위치들에 기초하여 결정된다. 무선 충전 매트는 검출된 위치 및 배향에 따라 동작된다.

Description

무선 충전 매트 상에서의 물체 위치 및 배향의 검출{DETECTION OF OBJECT LOCATION AND ORIENTATION ON A WIRELESS CHARGE MAT}
본 출원은 2016년 9월 21일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/397,616호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
기술된 실시예들은 일반적으로 전자 디바이스의 무선 충전에 관한 것이며, 특히, 무선 충전 매트의 충전 표면 아래에 배치된 하나 이상의 송신 코일들에 대한, 충전 표면 상에 배치된 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다.
전자 디바이스는 예컨대 전자기 유도를 통해, 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스는 전력을 수신하기 위한 코일("수신 코일")을 포함할 수 있고, 송신 디바이스는 전력을 송신하기 위한 코일("송신 코일")을 포함할 수 있다. 전자 디바이스는 송신 코일이 상호 유도를 통해 수신 코일에 전력을 전달할 수 있도록 송신 디바이스 인근에 위치설정된다.
전력 전달의 효율은, 무엇보다도, 송신 코일에 대한 수신 코일의 근접성 및 정렬에 의해 영향을 받는다. 보다 구체적으로, 수신 코일이 송신 코일과 정렬되지 않거나 또는 그와 불량하게 정렬되는 경우, 전자 디바이스에 의해 수신된 전력의 양은 감소된다. 보상하기 위해, 송신 디바이스는 전형적으로 자신의 전력 출력을 증가시키며, 이에 의해 시스템의 전력-전달 효율을 낮춘다.
본 명세서에 기술된 실시예들은 일반적으로 무선 충전 디바이스의 충전 표면 상의 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하도록 구성된 무선 충전 디바이스(예컨대, 무선 충전 매트)에 관한 것이다. 일부 실시예들에서, 무선 충전 매트는 인클로저, 송신 코일들의 세트, 및 검출 시스템을 포함한다. 전형적으로, 인클로저는 전자 디바이스가 그 상에 배치될 수 있는 상부 표면 또는 충전 표면을 갖는다. 송신 코일들의 세트는 전자 디바이스에 전력을 무선으로 송신한다.
전자 디바이스는 하우징을 포함하고, 검출 시스템은 무선 충전 매트의 상부 표면 또는 충전 표면에 대한 하우징의 구조적 특징부(들)의 위치(들)를 검출한다. 그 후에, 검출 시스템은 구조적 특징부들의 상대적인 위치들에 기초하여 상부 표면 또는 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
일부 예들에서, 본 명세서에 기술된 바와 같은 무선 충전 매트의 검출 시스템은 송신 코일들 중 하나 이상에 고주파 신호(예컨대, 핑(ping))를 인가한다. 검출 시스템은 그 후에 전자 디바이스 하우징의 하나 이상의 금속 특징부들의 존재와 연관될 수 있는 임의의 전류 또는 전압 스파이크에 대해 송신 코일들을 모니터링한다. 그 후에, 검출 시스템은 상이한 송신 코일들에서 수신된 전류 또는 전압 스파이크들의 하나 이상의 특성들(예컨대, 진폭, 위상 등)에 기초하여 전자 디바이스의 하나 이상의 구조적 특징부들의 위치 및/또는 배향을 결정, 추정, 또는 근사화할 수 있다. 그 후에, 검출 시스템은 전자 디바이스 내의 수신 코일의 위치를 결정, 추정, 또는 근사화할 수 있다.
일부 예들에서, 검출 시스템은 무선 충전 매트의 상부 표면 또는 충전 표면 상에 또는 그 아래에 배치된 용량성 전극들의 세트를 포함한다. 용량성 전극들은 인근 전자 디바이스에 응답하여 정전용량의 변화를 겪고, 상이한 전극들의 정전용량의 변화들의 비교에 기초하여 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
일부 예들에서, 검출 시스템은 전자 디바이스가 상부 표면 또는 충전 표면과 접촉하는 것에 응답하여 상부 표면 또는 충전 표면의 편향을 검출하는 변형 센서들의 세트를 포함한다. 일부 예들에서, 검출 시스템은 전자 디바이스가 상부 표면과 접촉하는 것에 응답하여 상부 표면의 편향을 검출하도록 구성된 압전 센서를 포함한다. 상부 표면 상의 전자 디바이스의 위치 및 배향은 상부 표면의 검출된 편향에 기초하여 결정될 수 있다.
본 명세서에 기술된 추가 실시예들은 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스를 충전하기 위한 방법들에 관한 것이다. 그러한 방법들은 전형적으로 무선 충전 매트의 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 2개 이상의 비-충전 구조적 특징부(non-charging structural feature)들의 위치들을 검출하는 동작, 및 그 후에, 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정, 추정, 또는 근사화하는 동작을 포함한다. 일부 실시예들에서, 본 방법은 충전 표면에 대한 전자 디바이스 내의 수신 코일의 위치를 결정하는 동작, 또는 보다 구체적으로는, 충전 표면과 연관된 하나 이상의 송신 코일들에 대한 수신 코일의 위치를 결정하는 동작을 추가로 포함한다. 그 후에, 수신 코일의 위치에 기초하여 송신 코일이 선택될 수 있다.
본 개시내용은 첨부 도면들과 함께 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 의해 용이하게 이해될 것이며, 도면에서 유사한 도면 부호들은 유사한 요소들을 지정한다.
도 1a는 휴대용 전자 디바이스를 수용하는 무선 충전 매트를 도시한다.
도 1b는 도 1a의 무선 충전 매트 및 휴대용 전자 디바이스를 도시하며, 구체적으로는 무선 충전 매트의 송신 코일과 정렬된 전자 디바이스의 수신 코일을 도시한다.
도 1c는 도 1b의 무선 충전 매트 및 휴대용 전자 디바이스를 도시하며, 구체적으로는 무선 충전 매트의 어떠한 송신 코일과도 정렬되지 않는 전자 디바이스의 수신 코일을 도시한다.
도 2a는 유도성 감지를 통해 인근 전자 디바이스를 검출하도록 구성된 무선 충전 매트의 예를 도시한다.
도 2b는 유도성 감지를 통해 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하도록 구성된 무선 충전 매트의 예를 도시한다.
도 2c는 무선 충전 매트에 의해 검출가능한 공진 구조체들을 갖는 예시적인 전자 디바이스를 도시한다.
도 2d는 무선 충전 매트에 의해 검출가능한 공진 구조체들을 갖는 다른 예시적인 전자 디바이스를 도시한다.
도 2e는 무선 충전 매트에 의해 검출가능한 공진 구조체들의 패턴을 갖는 또 다른 예시적인 전자 디바이스를 도시한다.
도 2f는 유도성 감지를 통해 공진 구조체들을 갖는 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하는 무선 충전 매트의 예를 도시한다.
도 2g는 무선 충전 매트 내의 전류 감지를 포함하는 예시적인 전력 송신 회로를 도시한다.
도 3a는 용량성 감지를 통해 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하도록 구성된 무선 충전 매트의 예를 도시한다.
도 3b는 용량성 감지를 통해 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하도록 구성된 무선 충전 매트의 다른 예를 도시한다
도 3c는 송신 코일들을 사용하는 용량성 감지를 통해 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하도록 구성된 무선 충전 매트의 예를 도시한다.
도 3d는 무선 충전 매트에 의해 검출가능한 용량성 구조체들을 갖는 예시적인 전자 디바이스를 도시한다.
도 3e는 무선 충전 매트에 의해 검출가능한 용량성 구조체들을 갖는 다른 예시적인 전자 디바이스를 도시한다.
도 3f는 무선 충전 매트에 의해 검출가능한 용량성 구조체들의 패턴을 갖는 또 다른 예시적인 전자 디바이스를 도시한다.
도 3g는 용량성 구조체들을 갖는 전자 디바이스의 위치 및 배향을, 용량성 감지를 통해, 검출하는 무선 충전 매트의 예를 도시한다.
도 4a는 압력 감지를 통해 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하도록 구성된 무선 충전 매트의 예를 도시한다.
도 4b는 압력 감지를 통해 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하도록 구성된 무선 충전 매트의 단순화된 단면도를 도시한다.
도 4c는 변형 게이지 형태의 압력 센서의 예를 도시한다.
도 4d는 압전 요소 형태의 압력 센서의 예를 도시한다.
도 5는 본 명세서에 기술된 바와 같은, 무선 충전 매트의 소정의 예시적인 컴포넌트들의 단순화된 시스템 다이어그램을 도시한다.
도 6은 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스를 충전하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
도 7은 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스의 수신 코일에 전력을 송신하기 위한 예시적인 프로세스를 도시한다.
첨부 도면들에서 크로스-해칭(cross-hatching) 또는 음영의 사용은 일반적으로, 인접하는 요소들 사이의 경계들을 명확하게 하기 위해 그리고 또한 도면들의 가독성을 용이하게 하기 위해 제공된다. 따라서, 크로스-해칭 또는 음영의 존재이든 부재이든, 특정한 재료, 재료 특성, 요소 비율, 요소 치수, 유사하게 도시된 요소들의 공통점, 또는 첨부 도면들에 도시된 임의의 요소에 대한 임의의 다른 특성, 속성, 또는 성질에 대한 어떠한 선호도 또는 요건도 암시하거나 나타내지 않는다.
또한, 다양한 특징부들 및 요소들(및 이들의 집합들 및 그룹들) 및 그 사이에 제공된 경계들, 분리들, 및 위치 관계들의 비율들 및 치수들(상대적 또는 절대적인)은 첨부된 도면들에서 단지 본 명세서에 기술된 다양한 실시예들의 이해를 용이하게 하기 위해 제공되고, 따라서 반드시 축척에 맞게 나타내어지거나 도시되지 않을 수 있으며, 도시된 실시예에 대해, 그를 참조하여 기술된 실시예들의 제외에 대한 어떠한 선호도 또는 요건도 나타내도록 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
이제, 첨부 도면들에 도시된 대표적인 실시예들이 상세하게 참조될 것이다. 하기의 설명이 실시예들을 하나의 바람직한 구현예로 한정하고자 하는 것이 아니라는 것이 이해되어야 한다. 반대로, 기술된 실시예들은 본 개시내용의 기술적 사상 및 범주 내에 포함될 수 있고 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 대안예들, 수정예들 및 등가물들을 포함하고자 한다.
하기 개시내용은 무선 충전 디바이스 근처의 또는 그와 접촉하는 물체(예컨대, 전자 디바이스)의 위치 및 배향을 검출하기 위해 무선 충전 디바이스(예컨대, 무선 충전 매트)를 동작시키기 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 무선 충전 매트는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 셀룰러 전화기, 주변 디바이스, 액세서리 디바이스, 웨어러블 디바이스, 차량 또는 항공 제어 시스템, 산업용 제어 시스템, 어플라이언스 등을 포함하는 임의의 고정식 또는 이동 전자 디바이스에 전력을 제공하는 데 사용될 수 있다. 무선 충전 매트는 다양한 형상 및 크기를 취할 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 충전 매트는 다수의 전자 디바이스들에 동시에 전력을 제공할 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 기술된 것과 같은 무선 충전 매트는 무선 충전 매트와 전자 디바이스 사이에 와이어를 사용하지 않고서 전자 디바이스에 전력을 전달하도록 구성된다. 무선 충전 매트는, 예를 들어 전자 디바이스 내의 대응하는 수신 코일 내에 각각 전압 또는 전류를 유도하기 위해 자기장 또는 전기장을 생성하는 것을 통해 무선으로 전력을 송신하도록 구성된 송신 코일, 용량성 충전 플레이트, 또는 유사한 송신 요소를 통합할 수 있다. 유도된 전압 또는 전류는 전자 디바이스에 의해 컴포넌트들에 전력을 공급하고, 배터리를 충전하는 등에 사용될 수 있다.
설명의 간략함을 위해, 후속하는 실시예들은 무선 충전 매트 및 하나 이상의 전자 디바이스들을 포함하는 유도성 전력 전달 시스템을 참조하여 설명되지만, 그러한 구성은 요구되지 않을 수 있다. 특히, 본 명세서에 기술된 시스템들, 방법들 및 기술들은 임의의 적합한 표면에 대한 임의의 적합한 물체의 위치(position, location), 및/또는 배향을 검출, 추정, 또는 근사화하기 위해 다른 구현예들에서 적용되거나 수정될 수 있다는 것이 이해된다.
본 명세서에 기술된 다른 실시예들에 관하여 언급된 바와 같이, 무선 충전 매트는 전형적으로 적어도 하나의 송신 코일을 포함하고, 무선 충전 매트로부터 전력을 수신할 수 있는 전자 디바이스는 전형적으로 적어도 하나의 수신 코일을 포함한다. 동작 시, 송신 코일은 교류로 에너지를 공급받고; 이에 응답하여 송신 코일에 의해 시변 자속 필드(time-varying magnetic flux field)가 생성된다. 자속 필드는 전자 디바이스의 수신 코일 내에 교류를 유도한다.
전술된 바와 같이, 무선 충전 매트로부터 전자 디바이스로의 전력 전달의 효율은 송신 코일과 수신 코일 사이의 근접성 및 그들의 상대적 정렬에 의해 영향을 받는다. 예를 들어, 수신 코일이 송신 코일로부터 멀리 위치되는 경우, 그것은 감쇠된 자속을 받게 되어, 더 작은 유도된 전류 및 더 낮은 수신된 전력을 야기할 수 있다. 유사하게, 전자 디바이스의 일부 배향들은, 예를 들어, 전자 디바이스의 다른 컴포넌트들과 같은 물체들에 의해 도입된 간섭으로 인해, 유도된 전류를 감소시킬 수 있다. 더 낮은 수신된 전력에 응답하여, 종래의 무선 충전 매트는 송신 코일의 출력 전력을 증가시켜, 바람직하지 않게 감소된 전력 효율을 야기한다.
상기에 확인된 비효율성에 대한 하나의 해결책은 무선 충전 매트 내에 하나 초과의 송신 코일을 통합하는 것이다. 무선 충전 매트는 전자 디바이스와 통신한 후에 선택된 송신 코일을 통해 전력을 송신한다. 무선 충전 매트는 전자 디바이스가 송신 코일을 수신할 때까지 개별 송신 코일들을 순차적으로 또는 패턴으로 활성화할 수 있다. 전자 디바이스는 전자 디바이스가 전력을 지속적으로 수신하기 시작할 준비가 되어 있음을 무선 충전 매트에 신호로 보낸다. 이어서, 전자 디바이스 및 무선 충전 매트는 통신 채널을 확립하고, 전자 디바이스에 의해 필요한 전력의 레벨을 협상한다.
그러나, 전자 디바이스와 무선 충전 매트 사이의 협상은 전자 디바이스가 전력을 수신하기 시작하는 시간을 지연시킴으로써, 충전 시간을 증가시킨다. 또한, 종래의 무선 충전 매트가 유휴 상태일 때, 각각의 송신 코일에 순차적으로 전력을 공급하는 것은 전력을 소비한다.
따라서, 본 명세서에 기술된 실시예들은 다수의 송신 코일들을 포함하는 무선 충전 매트 상에 배치된 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 전력-효율적인 수단에 관한 것이다. 위치 및 배향이 결정되면, 효율적인 전력 전달을 위해 가장 잘 위치설정된 송신 코일이, 전자 디바이스로부터의 피드백을 특별히 요구하지 않고서 선택되고 에너지를 공급받을 수 있다.
예를 들어, 무선 충전 매트는 무선 충전 매트의 표면 상의 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하도록 구성된 검출 시스템을 포함할 수 있다. 예시적인 검출 시스템은 유도성 감지를 통해 동작할 수 있는 반면, 다른 검출 시스템들은 용량성 감지 또는 압력 감지를 통해 동작할 수 있다. 무선 충전 매트는 전자 디바이스의 검출된 위치 및 배향에 따라 하나 이상의 송신 코일들을 추가로 동작시킬 수 있다.
검출 시스템은 무선 충전 매트의 충전 표면 상의 물체들의 구조적 특징부들을 검출하도록 구성될 수 있다. 검출된 구조적 특징부들은 충전 표면 상의 물체들의 크기, 형상, 경계 위치들 등을 포함할 수 있다. 이러한 검출된 특징부들에 의해, 검출 시스템은 그것의 충전 표면 상의 물체의 위치 및 배향을 결정할 수 있고, 물체의 유형을 추가로 결정할 수 있다. 예를 들어, 검출 시스템은 전자 디바이스를 외부 물체와 구별하도록 구성될 수 있다. 검출 시스템은, 물체의 크기 및 형상과 같은 특징부들에 기초하여, 그것이 충전을 위해 적합한 전자 디바이스가 아니라고 결정할 수 있고, 외부 물체 근처의 송신 코일들은 활성화되지 않을 수 있다.
다른 예들에서, 검출 시스템은 전자 디바이스 및/또는 전자 디바이스의 속성들을 식별하도록 구성될 수 있다. 검출 시스템은 비-충전 구조적 특징부들을 검출하도록 구성될 수 있고, 추가적으로 또는 대안적으로 전자 디바이스의 하우징의 구조적 특징부들을 검출할 수 있다. 검출 시스템은 전자 디바이스의 별개의 특징부들, 예컨대 그것의 크기, 둥근 에지들과 같은 특징부들 등을 추가로 검출할 수 있으며, 그에 의해 그것은 전력 전달을 위한 허용된 전자 디바이스로서 식별될 수 있다. 검출 시스템은, 별개의 특징부들에 기초하여, 수신 코일의 위치, 다른 컴포넌트들의 위치들, 및/또는 전자 디바이스에 제공할 전력의 양 등을 추가로 결정할 수 있다. 무선 충전 매트는, 예컨대, 수신 코일에 가장 가까운 송신 코일을 선택하고 디바이스의 요구에 따라 전압, 전류, 및/또는 전력을 조정함으로써, 이들 결정에 따라 동작할 수 있다.
일부 예들에서, 검출 시스템은 추가적으로 또는 대안적으로, 디바이스가 전화기, 시계, 또는 태블릿인지 여부와 같은 전자 디바이스의 아이덴티티를 결정할 수 있다. 다른 경우들에 있어서, 검출 시스템은 전자 디바이스의 제조자, 전자 디바이스의 모델 등을 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 무선 충전 매트는 전자 디바이스 또는 전자 디바이스의 속성들을 식별 또는 분류하기 위한 룩업 테이블 또는 다른 데이터 구조를 저장하는 메모리를 가질 수 있다. 무선 충전 매트는 검출 시스템의 출력들을 룩업 테이블과 비교할 수 있고, 저장된 정보에 따라 동작할 수 있다(예컨대, 전자 디바이스 내의 수신 코일 또는 다른 컴포넌트들의 위치를 식별함).
본 개시내용에서는 무선 충전 매트의 표면 상의 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하도록 구성된 검출 시스템을 참조한다. 그러한 전자 디바이스는 커버 또는 유사한 요소(예컨대, 전력 반복 요소를 갖거나 갖지 않는 커버)와 연관될 수 있으며, 이러한 커버는 전자 디바이스와 커버 시트 사이에 개재될 수 있다. "표면 상에", "충전 표면 상에" 있는 등의 전자 디바이스에 대한 언급들은 그러한 커버와 연관되는 전자 디바이스를 포함한다는 것이 이해되어야 한다.
이들 및 다른 실시예들은 도 1a 내지 도 7을 참조하여 하기에서 논의된다. 그러나, 통상의 기술자들은 이러한 도면들과 관련하여 본 명세서에서 제공되는 상세한 설명이 설명의 목적을 위한 것일 뿐이며, 제한적인 것으로 해석되지 않아야 한다는 것을 쉽게 알 것이다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 1a 내지 도 1c는 무선 충전 매트(100)의 충전 표면(108) 상에 휴대용 전자 디바이스(102)를 수용하는 무선 충전 매트(100)를 도시한다. 무선 충전 매트(100)는 전자 디바이스(102)에 에너지를 무선으로 전달하도록 구성된다. 무선 충전 매트(100)는 전자, 기계적, 및/또는 구조적 컴포넌트들을 둘러싸기 위한 하우징(104)(예컨대, 인클로저)을 포함한다. 예를 들어, 하우징(104)은 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이 하나 이상의 유도성 송신 코일들(106)을 둘러쌀 수 있다. 송신 코일들(106)은 전자 디바이스(102)로의 에너지의 전달을 수행할 수 있다. 도 5에 도시된 것들과 같은 추가적인 컴포넌트들이 하우징(104) 내에 포함될 수 있다.
무선 충전 매트(100)의 하우징(104)은 상부 단편 및 하부 단편과 같이 서로 동작가능하게 연결된 하나 이상의 컴포넌트들로 형성될 수 있다. 대안적으로, 하우징(104)은 단일의 단편으로 형성될 수 있다. 하우징(104)은 강화 유리, 플라스틱, 금속, 인공적으로 성장된 강옥, 및 재료들의 임의의 조합을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 재료들로 형성될 수 있다.
하우징(104)은 전자 디바이스(102)가 놓이는 충전 표면(108)을 포함할 수 있다. 많은 실시예들에서, 충전 표면(108)은 실질적으로 평면일 수 있는 반면, 다른 실시예들에서 충전 표면(108)은 만곡되거나, 단차지거나, 또는 다른 적합한 기하학적 형상일 수 있다. 충전 표면(108)은 하나 이상의 송신 코일들(106) 위에 위치설정된 무선 충전 매트(100)의 영역을 정의할 수 있어서(도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같음), 전자 디바이스(102)가 충전 표면(108) 상에 배치될 때, 송신 코일(106)과 같은 하나 이상의 송신 코일들이 활성화되어 전자 디바이스(102)에 에너지를 전달하도록 할 수 있다.
충전 표면(108)은 무선 충전 매트(100)의 상부 표면을 완전히 덮을 수 있다. 다른 실시예들에서, 충전 표면(108)은 상부 표면의 일부분을 덮을 수 있거나, 충전 표면(108)은 무선 충전 매트(100)의 다수의 표면들을 덮을 수 있다. 무선 충전 매트(100)는 이용가능한 충전 표면(108)을 최대화하도록 크기설정되고/되거나 형상화될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 매트(100)는 다양한 크기 및 형상의 다수의 전자 디바이스들(102)에 에너지를 동시에 송신하도록 크기설정될 수 있다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 예시적인 실시예에서, 무선 충전 매트(100)는 충전 표면(108)을 가로질러 형상이 실질적으로 직사각형이다. 다른 실시예들에서, 무선 충전 매트(100)는 원형, 정사각형, 삼각형, 또는 다른 적합한 기하학적 형상(규칙적이지 않은 기하학적 형상들을 포함함)일 수 있다.
송신 코일들(106)은, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 송신 코일들(106)의 세트 또는 어레이일 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 충전 매트(100)는 송신 코일(106) 바로 위에 있을 수 있는 충전 표면(108)의 면적을 증가시키기 위해, 중첩된 또는 부분적으로 중첩된 층들로 배열된 송신 코일들(106)의 다수의 어레이들을 포함할 수 있다. 도시된 실시예들에서, 명료함을 위해 송신 코일들(106)의 단일 층이 도시된다. 각각의 송신 코일(106)은, 특정 송신 코일(106) 또는 송신 코일들(106)의 세트가 활성화될 수 있는 반면 다른 송신 코일들은 비활성이 되도록, 개별적으로 제어가능할 수 있다. 이는 추가로 다수의 전자 디바이스들을 동시에 충전하는 것에 대해 대비할 수 있다.
예시된 실시예에서, 무선 충전 매트(100)는 코드 또는 커넥터(110)에 의해 전원에 연결될 수 있다. 예를 들어, 코드 또는 커넥터(110)는 벽 콘센트 또는 유사한 소스로부터 무선 충전 매트(100)로 교류 전력을 전달할 수 있다. 일부 예들에서, 무선 충전 매트(100)는 배터리와 같은 직류 소스로부터 전력을 수신할 수 있다. 유사하게, 예시된 실시예는 무선 충전 매트(100)의 하우징(104)에 결합된 커넥터(110)를 가진 것으로 도시되었으나, 커넥터(110)는 임의의 적합한 기술에 의해 연결될 수 있다. 예를 들어, 커넥터(110)는 탈착가능할 수 있고, 무선 충전 매트(100)의 하우징(104)에 의해 정의된 개구부 또는 리셉터클 내에 끼워지도록 크기설정된 커넥터를 포함할 수 있다.
전자 디바이스(102)는 무선으로 에너지를 수신하도록 구성된 임의의 전자 디바이스일 수 있다. 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(102)는 모바일 전화기로서 구현된다. 그러나, 다른 실시예들은 예를 들어, 랩톱 또는 데스크톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨팅 디바이스, 게이밍 디바이스, 디스플레이, 디지털 음악 플레이어, 웨어러블 컴퓨팅 디바이스 또는 디스플레이, 건강 모니터링 디바이스 등과 같이 전자 디바이스(102)를 상이하게 구현할 수 있다는 것이 이해된다.
전자 디바이스(102)는 하우징(112)을 포함하며, 하우징(112)은 외부 표면 또는 부분 외부 표면 및 전자 디바이스(102)의 내부 컴포넌트들을 위한 보호용 케이스를 형성할 수 있다. 전자 디바이스(102)는, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(102) 및 내부 유도성 수신 코일(116)에 전력을 공급하기 위한 배터리를 추가로 포함한다. 전자 디바이스(102)는 배터리 충전 회로부를 포함하는 추가적인 컴포넌트들을 가질 수 있다. 수신 코일(116)은 컴포넌트들에 전력을 제공하고/하거나 전자 디바이스(102)의 배터리를 충전하기 위해 송신 소스(예컨대, 무선 충전 매트(100) 내의 송신 코일(106))와 상호작용하도록 구성된다.
일부 실시예들에서, 무선 충전 매트(100)는 (도 2a 내지 도 5와 관련하여 하기의 예들에 도시된) 검출 시스템을 포함한다. 검출 시스템은 전자 디바이스(102)의 위치 및 배향을 검출(예컨대, 추정, 근사화, 측정, 결정, 또는 달리 획득)할 수 있다. 검출 시스템은 송신 코일(106)을 위한 제어 시스템의 일부를 형성할 수 있고, 충전 효율을 개선하고/하거나 전자 디바이스(102)의 배터리에 대한 충전 시간을 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(102) 내의 수신 코일(116)은 송신 코일(106a)과 실질적으로 정렬된다. 검출 시스템은 전자 디바이스(102)의 비-충전 구조적 특징부들(예컨대, 하우징(112)의 특징부들, 수신 코일(116)을 포함하지 않는 특징부들)에 기초하여 전자 디바이스(102)가 이 위치에 있음을 검출할 수 있다. 검출 시스템은 충전 표면(108)에 대한 전자 디바이스(102)의 배향을 추가로 검출할 수 있다. 전자 디바이스(102)의 위치 및 배향으로부터, 무선 충전 매트(100)는 (예를 들어, 송신 코일(106a)을 활성화하기 위한) 추가의 결정을 하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 무선 충전 매트(100)는 전자 디바이스(102)의 위치 및 배향에 기초하여 수신 코일(116)의 위치를 결정할 수 있다. 일부 실시예들에서, 무선 충전 매트(100)는 (예를 들어, 하우징(112)의 크기 및 형상과 같은 별개의 특징부들에 기초하여) 전자 디바이스를 식별하기 위한 룩업 테이블 또는 다른 데이터 구조를 저장하는 메모리를 가질 수 있다. 무선 충전 매트(100)는 전자 디바이스(102)의 다른 특징부들 및/또는 컴포넌트들의 위치를 추가적으로 결정할 수 있다. 도 1b의 예에서, 무선 충전 매트(100)는, 충전 표면(108) 및/또는 송신 코일(106a)에 대한 전자 디바이스(102)의 위치 및 배향에 기초하여 송신 코일(106a)이 수신 코일(116)에 전력을 송신하기 위한 최적의 송신 코일(106a)임을 (예컨대, 제어 회로부를 통해) 결정할 수 있다. 이어서 무선 충전 매트(100)는 특정 송신 코일(106a)을 활성화할 수 있고, 일부 실시예들에서, 또한 추가적인 송신 코일들(106)을 활성화할 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(102)의 수신 코일(116)은 송신 코일들(106) 중 어떠한 것과도 정확하게 정렬되지 않을 수 있다. 이 예에서, 검출 시스템은 전자 디바이스(102)의 위치 및 배향을 검출할 수 있고, 수신 코일(116)이 어떠한 송신 코일(106)과도 잘 정렬되지 않는다고 결정할 수 있다(예컨대, 도 1b의 예에서 이루어진 결정과 유사한 방식으로). 불량한 정렬로 인해, 수신 코일(116)로의 전력 전달은 비효율적일 수 있다. 전자 디바이스(102)는 전력 전달을 허용하기 위해 수신 코일(116)에서의 최소 유도된 전류를 요구할 수 있다. 종래의 무선 충전 매트(100)에서, 송신 코일(106)에 전달되는 전력은 유도된 전류를 보상하고 증가시키도록 증가되어서, 전력 전달의 효율을 낮출 수 있다. 이는 다른 컴포넌트들의 과열 또는 유사한 바람직하지 않은 조건들을 추가로 야기할 수 있다. 결과적으로, 무선 충전 매트(100)는 전자 디바이스(102)의 검출된 위치 및 배향에 기초하여 어떠한 송신 코일(106)도 활성화하지 않을 수 있다. 무선 충전 매트(100)는 그것이 전자 디바이스(102)를 충전하지 않을 것임을 (예컨대, 시각적 및/또는 청각적 표시들, 전자 디바이스(102)와의 통신 등을 통해) 추가로 나타낼 수 있다.
다른 실시예들에서, 무선 충전 매트(100)는 불량한 정렬에도 불구하고 일부 전력 전달이 달성될 수 있다고 결정할 수 있다. 그러한 경우에, 무선 충전 매트(100)는 전자 디바이스(102)의 특정 위치 및 배향에 기초하여 여전히 전력 전달을 달성할 수 있는 하나 이상의 송신 코일들(106)을 활성화할 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 매트(100)는 가장 가까운 송신 코일(106b)이 가장 효율적으로 전력을 전달할 것임을 결정하고 그 결과 가장 가까운 송신 코일(106b)에 에너지를 공급할 수 있다. 이는, 다른 송신 코일(106c)로의 전력을 증가시키기보다는, 더 양호하게 위치설정된 송신 코일(106b)을 선택함으로써 효율을 개선할 수 있다. 대안적으로, 무선 충전 매트(100)는 다른 고려사항들(예를 들어, 전자 디바이스(102)의 내부 컴포넌트들이 가장 가까운 송신 코일(106b)로부터의 전력 전달을 방해할 수 있다는 결정)에 기초하여 다른 송신 코일(106c)을 활성화할 수 있다.
또 다른 예들에서, 2개 이상의 송신 코일들(106b, 106c)이 활성화될 수 있다. 임의의 송신 코일(106)에 대한 수신 코일(116)의 오정렬로 인해, 임의의 개별 송신 코일(106)에 의해 전달되는 전력은 전자 디바이스(102)의 요구에 불충분할 수 있다. 무선 충전 매트(100)는 다수의 송신 코일들(106b, 106c)에 에너지를 공급함으로써 이러한 손실을 보상할 수 있다. 송신 코일들(106b, 106c)은 적절한 특성들(예컨대, 수신 코일(116)에 대한 그리고/또는 서로에 대한 근접성, 각각이 송신할 전력의 양 등에 기초함)로 인해 선택될 수 있다. 일부 경우들에서, 2개 이상의 송신 코일들(106b, 106c)은 동일한 전력 전달을 달성하기 위해 높은 전력 출력 하에서 단일 송신 코일(106b)을 동작시키는 데 요구되는 것보다 더 낮은 총 소비전력으로 활성화되어, 개선된 효율을 가져올 수 있다.
무선 충전 매트(100)의 검출 시스템은 또한 전자 디바이스(102)의 유형을 식별하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 검출 시스템은 태블릿 디바이스, 전화기, 시계 등을 구별할 수 있다. 다른 예들에서, 검출 시스템은 제조자, 모델, 디바이스 세대(device generation) 등에 의해 디바이스들을 구별할 수 있다.
일부 실시예들에서, 검출 시스템은 전자 디바이스(102)의 크기 및 형상과 같은 특징부들을 인식함으로써 전자 디바이스(102)의 유형을 식별할 수 있다. 검출 시스템 및/또는 다른 회로부는 전자 디바이스(102)의 유형을 식별하기 위한 룩업 테이블 또는 다른 데이터 구조를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 인식된 특징부들은 룩업 테이블 또는 다른 데이터 구조에 저장된 정보와 비교될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자 디바이스(102)는 특정 서명(예를 들어, 공진 또는 용량성 구조체들, 예컨대 도 2e, 도 3f 참조)을 포함할 수 있으며, 이는 룩업 테이블에 저장된 정보와 비교되어 전자 디바이스(102)의 유형을 식별할 수 있다.
룩업 테이블은 각각의 유형의 전자 디바이스(102)에 전력을 전달하는 것에 관련된 정보를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 룩업 테이블은 수신 코일들(116)의 위치 및 개수, 필요한 전력의 양 등을 나타낼 수 있다. 무선 충전 매트(100)의 동작은 일단 식별되면 전자 디바이스(102)의 유형에 따라 조정될 수 있다.
무선 충전 매트(100)는 또한 인근 전자 디바이스(102)와 통신하도록 구성될 수 있다. 무선 충전 매트(100) 및 전자 디바이스(102) 둘 모두는 다른 디바이스들로의 또는 그들로부터의 데이터의 송신을 용이하게 하기 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스는 무선 연결을 통해 전자 신호들을 송신할 수 있다. 일 실시예에서, 통신 신호는 무선 충전 매트(100) 및 전자 디바이스(102)가 서로 통신하는 것을 허용하기 위해 무선 충전 매트(100) 및/또는 전자 디바이스(102)로 송신된다. 무선 연결들의 예들은 셀룰러, Wi-Fi, 블루투스, 적외선, 음향, 광학, 유도성, 및 근거리 통신을 포함하지만 이로 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예들에서, 동일한 또는 유사한 기술들에 의해 통신 링크가 송신 코일들(106) 및 수신 코일들(116)의 링크된 쌍들에 걸쳐 확립될 수 있다.
무선 충전 매트(100) 및 전자 디바이스(102)의 통신 인터페이스들은 충전을 더 용이하게 하도록 통신을 허용할 수 있다. 예를 들어, 검출 시스템은 무선 충전 매트(100)와 전자 디바이스(102) 사이의 통신에 의해 향상될 수 있다(예를 들어, 디바이스의 식별, 특징부들의 위치 등을 제공하거나 정제함). 통신은 배터리 상태, 온도 등과 같은 충전 동작의 다른 양태들에 관련될 수 있다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 전술한 실시예들 및 이들의 다양한 대안들 및 그에 대한 변형들은 일반적으로 설명의 목적으로 제시되고, 본 명세서에 기술된 바와 같은 검출 시스템을 통합할 수 있는 다양한 가능한 무선 충전 시스템들의 이해를 용이하게 하기 위해 제시된다.
일반적으로 그리고 광범위하게, 도 2a 내지 도 4d는 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하기 위해 전자 디바이스의 구조적 특징부들을 검출하도록 구성된 검출 시스템을 갖는 무선 충전 매트의 예들을 도시한다. 검출 시스템은 일반적으로 전자 디바이스의 하우징의 특징부들 및/또는 비-충전 구조적 특징부들과 같은, 충전 표면 상에 배치된 물체들의 구조적 특징부들의 위치들을 검출하도록 구성된 감지 요소를 포함한다. 감지 요소에 의해 검출되는 구조적 특징부들의 위치들로부터, 검출 시스템은 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다.
아래에 추가로 예시된 바와 같이, 감지 요소는 전자 디바이스의 구조적 특징부들을 검출하기 위해 적절한 감지 방식 하에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 감지 요소는 유도성 감지, 용량성 감지, 및/또는 압력 감지 방식 하에서 동작할 수 있다. 유도성 감지 방식 하에서, 감지 요소는 무선 충전 매트에 대한 물체의 근접성에 의해 야기되는 자기장의 변화들을 검출하도록 구성될 수 있다(예컨대, 도 2a 내지 도 2g 참조). 용량성 감지 방식 하에서, 감지 요소는 용량성 전극들 중 하나 또는 어레이를 포함할 수 있다. 용량성 전극들은 무선 충전 매트에 대한 전자 디바이스의 근접성으로부터 생성되는 정전용량의 변화들에 대해 모니터링될 수 있다(예를 들어, 도 3a 내지 도 3g 참조). 압력 감지 방식 하에서, 압력 센서들 중 하나 또는 어레이는 충전 표면 상에 전자 디바이스를 배치함으로써 야기되는 무선 충전 매트의 충전 표면의 편향 및/또는 충전 표면에 인가되는 힘을 검출할 수 있다(예를 들어, 도 4a 내지 도 4d 참조). 감지 요소는 무선 충전 매트의 제어 회로부 및/또는 다른 컴포넌트들에 추가로 결합될 수 있다(예를 들어, 도 5 참조).
도 2a 내지 도 2g는 유도성 감지를 통해 전자 디바이스(202)의 위치 및 배향을 검출하는 무선 충전 매트(200)의 예들을 도시한다. 도 2a 내지 도 2g에 도시된 예들에서, 무선 충전 매트(200) 내의 하나 이상의 송신 코일들(206)은 송신 코일(206) 근처에 자기장을 유도하기 위해 에너지를 공급받을 수 있다. 물체가 송신 코일(206) 근처에 있는 경우, 자기장은 변경될 수 있다. 무선 충전 매트(200) 내의 감지 요소는 변경된 자기장 및/또는 반사된 신호를 검출하여 물체의 존재를 결정할 수 있다. 송신 코일들(206) 및/또는 감지 요소들의 어레이에 의해, 무선 충전 매트(200)는 충전 표면(208) 상의 또는 그 근처의 물체들의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
도 2a는 송신 코일들(206)의 어레이를 갖는 무선 충전 매트(200)의 일부분을 도시한다. 송신 코일들(206)은 유도성 감지 방식에 따라 근접한 물체들을 검출하도록 동작된다. 일례에서, 송신 코일(206)은 펄스 신호로 주기적으로 에너지를 공급받는다. 펄스는 직류 펄스 또는 교류 펄스일 수 있고, 적합한 파형, 듀티 사이클, 및 주파수를 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 펄스는 가변 주파수를 가질 수 있다. 펄스는 무선 충전 매트(200)에 근접한 물체들의 검출을 가능하게 하기 위해 적절한 양의 전력으로 활성화될 수 있다.
송신 코일(206a)이 펄스 신호로 에너지를 공급받을 때, 그것은 인근 자기장을 발생시킨다. 자기장은 무선 충전 매트(200) 내의 감지 요소에 의해 검출가능할 수 있는 감쇠율을 가질 수 있다. 전자 디바이스(202)와 같은 물체가 접근함에 따라, 그것은 자기장과 상호작용한다. 예를 들어, 자기장의 감쇠율은 전자 디바이스(202)의 존재에 응답하여 변경될 수 있다. 자기장의 변경은 송신 코일(206a) 및/또는 감지 요소에 대한 전자 디바이스(202)의 근접성, 전자 디바이스(202)의 무선 충전 재료 조성 등에 따라 상이할 수 있다.
자기장은 전자 디바이스(202)의 하우징 및/또는 다른 비-충전 컴포넌트들과 같은 전자 디바이스(202)의 특징부들 및/또는 구조체들과 상호작용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 자기장이 전자 디바이스(202)의 보호용 케이스 및/또는 비-충전 컴포넌트들과 상호작용함에 따라 감쇠율이 증가 또는 감소될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자 디바이스(202)의 구조체들은 자기장에서 공진 응답을 야기할 수 있다. 자기장의 이러한 변화들은 감지 요소에 의해 검출될 수 있다(예컨대, 감지 요소 내에 유도된 신호의 감쇠율, 유도된 공진 응답 등을 측정함으로써).
일부 실시예들에서, 감지 요소는 송신 코일(206)일 수 있다. 감지 요소는 펄스를 전송한 동일한 송신 코일(206a)일 수 있거나, 또는 그것은 인접한 송신 코일(206)과 같은 다른 송신 코일(206)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 감지 요소는 센서 또는 유도적으로 응답하는 디바이스와 같은, 무선 충전 매트(200)의 별개의 컴포넌트이다.
송신 코일(206a) 및 감지 요소는(동일하거나 상이한 컴포넌트이든) 도 2b에 도시된 바와 같이 송신 코일들(206) 및 감지 요소들의 어레이의 일부일 수 있다. 제어 회로부(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))는 송신 코일들(206)의 어레이를 동작시키고, 전자 디바이스(202)에 의해 야기된 자기장의 검출된 변경에 기초하여 전자 디바이스(202)와 같은 물체들의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
예를 들어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(202)는 송신 코일들(206c)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 충전 표면(208)의 위치 상에 배치될 수 있다. 송신 코일들(206, 206b, 206c)의 어레이의 일부는 규칙적으로 또는 간헐적으로 펄스화될 수 있다. 전자 디바이스(202)에 의해 덮이는 송신 코일들(206b)에 대응하는 감지 요소들은 전자 디바이스(202)의 구조체들(예컨대, 전자 디바이스(202)의 하우징 및/또는 다른 컴포넌트들)에 의해 야기되는 특정 응답을 검출할 수 있다. 전자 디바이스(202)를 둘러싸는 송신 코일들(206c)에 대응하는 다른 감지 요소들은 또한, 덮인 송신 코일들(206b)에 의해 검출된 응답과는 별개일 수 있는 응답을 검출할 수 있다(예컨대, 검출된 응답은 더 약할 수 있음).
감지 요소들에 연결된 제어 회로부는 감지 요소들의 응답을 수신 및 해석할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 상이한 감지 요소들의 응답들의 비교에 기초하여 전자 디바이스(202)의 특성들(예컨대, 크기 및/또는 경계들)을 결정할 수 있다. 제어 회로부는 충전 표면(208) 상의 전자 디바이스(202)의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 펄스에 대한 검출된 응답의 크기에 기초하여 송신 코일(206) 및/또는 감지 요소로부터의 전자 디바이스(202) 및/또는 전자 디바이스(202)의 구조체의 거리를 추론하거나 추정할 수 있다.
제어 회로부는 각각의 송신 코일(206) 및/또는 감지 요소까지의 전자 디바이스(202) 및/또는 전자 디바이스(202)의 구조체들의 추정된 거리들의 비교에 기초하여 충전 표면(208)에 관련한 전자 디바이스(202)의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다. 예를 들어, 감지 요소들은 전자 디바이스(202)의 구조적 특징부들, 예컨대 하우징의 에지들의 형상 및 위치를 검출할 수 있다. 다른 구조적 특징부들은 하우징의 상부 또는 하부 에지와 같은 배향을 나타낼 수 있다. 이러한 특징부들, 및 감지 요소들로부터의 특징부들의 거리들에 기초하여, 제어 회로부는 충전 표면(208)에 대한 전자 디바이스(202)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
감지 요소들의 응답들에 기초하여, 제어 회로부는 전자 디바이스(202)의 추가 특성들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 전자 디바이스(202)의 유형을 결정할 수 있다(예를 들어, 도 2e 참조). 다른 예들에서, 제어 회로부는 추가적으로 또는 대안적으로 내부 특징부들(예컨대, 수신 코일들, 에너지 전달을 방해하거나 용이하게 할 수 있는 특징부들 등)의 위치, 전력 요건들, 및 무선 충전 매트(200)를 동작시키는 것에 관련된 다른 특성들과 같은 특성들을 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 송신 코일들(206) 모두는 함께 펄스화될 수 있다. 다른 실시예들에서, 송신 코일들(206)의 일부분만이 함께 펄스화될 수 있거나, 또는 송신 코일들(206)은 순차적(즉, 라운드-로빈(round-robin)) 방식으로 펄스화될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 물체가 검출될 때까지 초기에 송신 코일들 중 하나 또는 작은 서브세트를 규칙적으로 또는 간헐적으로 펄스화한 다음, 추가적인 송신 코일들(206)을 펄스화하여 물체의 위치 및 배향과 같은 추가적인 정보를 결정함으로써, 에너지가 보존될 수 있다.
충전 표면(208) 상의 전자 디바이스(202)의 특성들을 검출하는 것에 더하여, 감지 요소들은 코인(230)과 같은 다른 외부 물체들을 검출하도록 구성된다. 제어 회로부는 외부 물체로서 코인(230)을 식별하고 그에 따라 무선 충전 매트(200)의 충전 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 코인(230)은 수신 디바이스로서 거부될 수 있고, 코인(230) 근처의 송신 코일들(206)은 활성화되지 않을 수 있다. 코인(230)이 전자 디바이스(202) 근처 또는 아래에 있는 경우, 제어 회로부는, 예컨대, 코인(230)으로부터 멀리 있는 송신 코일들(206)만을 활성화함으로써, 충전 동작들을 추가로 변경할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 펄스 신호(pulsed signal)로 동작하는 것으로 논의되었지만, 이는 요구되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 대신에 송신 코일들(206)은 (연속 신호를 포함하는) 더 긴 신호로 동작될 수 있다. 신호는 정현파, 정사각파, 또는 삼각파와 같은 적절한 파형을 갖는 교류 신호일 수 있다. 신호의 주파수는 일정하거나 가변적일 수 있다. 송신 코일(206)은 자기장을 생성할 수 있으며, 이는 물체가 존재하지 않을 때 감지 요소(예컨대, 다른 송신 코일(206) 또는 자기 공진기 회로) 내에 특정 파형을 야기할 수 있다. 전자 디바이스(202)와 같은 물체가 송신 코일(206) 근처에 놓여질 때, 파형은 위상-변이될 수 있다. 감지 요소는 위상 변이를 검출할 수 있고, 제어 회로부는 그에 따라 전자 디바이스(202)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
다른 실시예들에서, 송신 코일들(206)은 신호의 전압 및 전류 파형들 사이에 위상 변이를 갖는 신호로 동작될 수 있다. 이는 물체가 존재하지 않을 때 감지 요소에 의해 검출가능한 대응하는 위상 변이를 야기할 수 있다. 물체가 접근할 때, 전압과 전류 사이의 검출된 위상 변이는 변화할 수 있다. 감지 요소는 위상 변이의 변화량을 검출할 수 있고, 제어 회로부는 그에 따라 전자 디바이스(202)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 위상 변이의 변화량은 송신 코일(206) 및/또는 감지 요소로부터의 전자 디바이스(202) 및/또는 전자 디바이스(202)의 구조체의 거리에 대응할 수 있다. 제어 회로부는 위상 변이의 변화량에 기초한 각각의 송신 코일(206) 및/또는 감지 요소까지의 전자 디바이스(202) 및/또는 전자 디바이스(202)의 구조체들의 추정된 거리들의 비교에 기초하여 충전 표면(208)에 관련한 전자 디바이스(202)의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다.
도 2c 내지 도 2f를 참조하면, 전자 디바이스(202c 내지 202f)는 무선 충전 매트(200)의 감지 요소들에 의해 검출가능할 수 있는 하나 이상의 비-충전 구조체들(예컨대, 식별 구조체들)(232a 내지 232n)을 포함할 수 있다. 구조체들(232a 내지 232n)은 공진 구조체들(예컨대, 전자 디바이스에 전력을 전달하지 않으면서 유도 필드의 존재 하에서 공진하는 비-충전 유도성 코일들), 예컨대 특정 주파수에서 공진함으로써 자기장의 존재에 응답하는 회로들(예를 들어, LC 회로, RLC 회로 등)일 수 있다. 전자 디바이스(202c 내지 202f) 내의 각각의 공진 구조체(232a 내지 232n)는 무선 충전 매트(200) 내의 감지 요소들에 의해 검출가능할 수 있는 별개의 주파수에서 공진할 수 있다.
예를 들어, 도 2c에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(202c)는 2개의 공진 구조체들(232a, 232b)을 포함할 수 있다. 2개의 그러한 공진 구조체들(232a, 232b)에 의해, 충전 매트의 제어 회로부는 전자 디바이스(202c)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 공진 구조체(232a) 근처의 감지 요소들은 펄스 자기장의 공진 응답을 검출할 수 있거나, (예컨대, 공진 응답 및/또는 자기장의 감쇠율을 검출함으로써) 감지 요소로부터의 공진 구조체(232a)의 거리를 추론하거나 추정할 수 있다. 제어 회로부는 인근 감지 요소들에 관련한 공진 구조체들(232a, 232b)의 추정된 거리들의 비교에 기초하여 충전 표면에 관련한 전자 디바이스(202c)의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다.
소정 실시예들에서, 이는 제1 공진 구조체(232a)가 제1 주파수에서 공진하고 제2 공진 구조체(232b)가 제2 주파수에서 공진하는 경우에 추가로 향상될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 매트의 감지 요소들은 공진 구조체들(232a, 232b)의 위치 및 별개의 공진 주파수들을 검출할 수 있다. 감지 요소들에 연결된 제어 회로부는 (예컨대, 충전 표면에 대한 전자 디바이스(202c)의 위치 및 배향을 나타내는 벡터를 구성함으로써) 공진 구조체들(232a, 232b)에 대한 응답에 기초하여 전자 디바이스(202c)의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다.
다른 예에서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 공진 구조체들(232c 내지 232f)은 전자 디바이스(202d)의 수신 코일(216) 주위에 위치설정될 수 있다. 충전 매트 내의 감지 요소들 및/또는 제어 회로부는 전자 디바이스(202d) 및 수신 코일(216) 둘 모두의 위치 및 배향을 추가로 결정하기 위해 공진 구조체들(232c 내지 232f)의 위치를 검출할 수 있다.
수신 코일(216)은 수신 코일(216)의 위(예컨대, 공진 구조체(232c)), 우측(예컨대, 공진 구조체(232d)), 아래(예컨대, 공진 구조체(232e)), 그리고 좌측(예컨대, 공진 구조체(232f)) 위치들에서 공진 구조체들(232c 내지 232f)에 의해 둘러싸일 수 있다. 공진 구조체들(232c 내지 232f) 중 하나 이상은 다른 것들과는 별개의 주파수에서 공진하여, 공진 구조체들(232c 내지 232f)의 위치들을 구별할 수 있다. 예를 들어, 수신 코일(216) 위의 공진 구조체(예컨대, 공진 구조체(232c))는 제1 주파수에서 공진할 수 있는 반면, 수신 코일(216)의 우측(예컨대, 공진 구조체(232d)), 아래(예컨대, 공진 구조체(232e)), 및 좌측(예컨대, 공진 구조체(232f)) 공진 구조체들은 제2 주파수에서 공진할 수 있다. 다른 실시예들에서, 공진 구조체들(232c 내지 232f)은 별개의 주파수에서 공진하는 각각의 공진 구조체(232c 내지 232f)를 포함하여, 더 많거나 더 적은 별개의 주파수들에서 공진할 수 있다.
충전 매트의 감지 요소들 및/또는 제어 회로부는 송신 코일들에 의해 생성되는 자기장에 대한 공진 구조체들(232c 내지 232f)의 공진 응답을 검출하도록 구성될 수 있다. 공진 구조체들(232c 내지 232f)이 상이한 주파수들에서 공진하는 경우, 감지 요소들은 주파수를 검출할 수 있고, 제어 회로부는 공진 응답들에 기초하여 전자 디바이스(202d) 및 수신 코일(216)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다. 제어 회로부는 전자 디바이스(202d) 및/또는 수신 코일(216)의 위치 및 배향에 기초하여 충전 동작들을 추가로 제어할 수 있다(예를 들어, 수신 코일(216)에 대한 근접성에 기초하여 또는 수신 코일(216)의 특정 측면에 근접해 있는 송신 코일들에 에너지를 공급함).
또 다른 예에서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 공진 구조체들(232g 내지 232k)은 추가적으로 또는 대안적으로 전자 디바이스(202e)를 식별하는 데 사용될 수 있는 별개의 서명을 제공할 수 있다. 예를 들어, 공진 구조체들(232g 내지 232k)은 디바이스의 유형에 특유한 개수 및 패턴으로 위치설정될 수 있다. 다른 예들에서, 각각의 전자 디바이스(202e)는 겨우 하나의 공진 구조체(232g)를 포함할 수 있으며, 이는 전자 디바이스(202e)의 유형을 명확하게 식별하는 특정 주파수에서 공진할 수 있다. 예를 들어, 제1 공진 주파수는 전화기로서 전자 디바이스(202e)를 식별할 수 있는 반면, 제2 주파수는 태블릿 디바이스로서 전자 디바이스(202e)를 식별할 수 있다. 또는 둘 이상의 공진 구조체들(232g 내지 232k)을 갖는 경우, 각각은 별개의 주파수에서 공진할 수 있고, 주파수들의 조합은 전자 디바이스(202e)의 유형을 식별할 수 있다.
전자 디바이스(202e)의 서명은 전자 디바이스(202e) 및/또는 무선 충전 매트를 동작시키는 데 사용될 수 있는 전자 디바이스(202e)의 특징부들과 연관될 수 있다. 예를 들어, 검출 시스템은 식별에 기초하여 수신 코일의 위치, 다른 컴포넌트들의 위치들, 및/또는 전자 디바이스(202e)에 제공할 전력의 양을 결정할 수 있다. 예를 들어, 충전 매트의 제어 회로부는 메모리에 동작가능하게 결합될 수 있다. 메모리는 상이한 유형들의 전자 디바이스들(202e)에 대한 충전 프로파일과 같은 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 태블릿 디바이스, 전화기, 시계 등을 구별할 수 있는 충전 프로파일을 저장할 수 있다. 다른 예들에서, 충전 프로파일은 제조자, 충전 표준의 준수, 모델, 디바이스 세대 등에 의해 디바이스들을 구별할 수 있다. 감지 요소들이 별개의 서명을 검출할 때, 제어 회로부는 메모리에 액세스하여 서명과 충전 프로파일 사이의 매칭을 추정할 수 있다. 제어 회로부가 충분한 매칭(예를 들어, 임계치를 초과하는 매칭의 확률)을 추정하는 경우, 충전 프로파일은 무선 충전 매트의 동작에 영향을 주기 위해 사용될 수 있다.
충전 프로파일은 특정 유형의 전자 디바이스(202)를 충전하는 것에 관련된 정보 및/또는 명령어들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전 프로파일은 수신 코일들의 개수 및 위치, 디바이스의 유형의 전력 요건들, 또는 추가적인 내부 컴포넌트들(예컨대, 충전을 용이하게 하거나 방해하는 컴포넌트들)의 위치를 식별할 수 있다. 이어서 무선 충전 매트는 충전 프로파일의 정보 및/또는 명령어들에 따라 하나 이상의 송신 코일들을 동작시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 다수의 충전 프로파일들이 메모리 내의 룩업 테이블 또는 다른 데이터 구조에 저장될 수 있다.
도 2d 및 도 2e는 각각 4개의 공진 구조체들(232c 내지 232f) 및 5개의 공진 구조체들(232g 내지 232k)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 공진 구조체들의 개수 및 배열이 다른 실시예들에서 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 2f는 공진 구조체들(232m, 232n)을 갖는 전자 디바이스(202f)를 도시한다. 전자 디바이스(202f)는 충전 매트(200)의 충전 표면(208) 상에 위치설정된다. 공진 구조체들(232m, 232n)은 도 2c, 도 2d, 또는 도 2e에 도시된 것들과 유사할 수 있다. 전자 디바이스(202f)는 송신 코일들(206f)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸인 위치에 배치될 수 있다. 송신 코일들의 어레이(206, 206f) 각각은 주기적으로 펄스화될 수 있다. 공진 구조체들(232m, 232n) 근처의 송신 코일들(206f)에 대응하는 감지 요소들 중 하나 이상은 공진 구조체들(232m, 232n)의 공진 주파수를 검출할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 주파수는 제1 공진 구조체(232m)에 대응하여 검출될 수 있고, 제2 주파수는 제2 공진 구조체(232n)에 대응하여 검출될 수 있다.
감지 요소들에 연결된 제어 회로부(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))는 감지 요소들의 응답을 수신 및 해석할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 상이한 감지 요소들의 응답들의 비교에 기초하여 전자 디바이스(202f)의 위치를 결정할 수 있다. 감지 요소들은 도 2b에 관하여 전술된 바와 같은 응답들을 검출할 수 있고, 추가적으로 공진 구조체들(232m, 232n)의 공진 응답을 검출할 수 있다. 제어 회로부는 감지 요소들의 응답에 기초하여 충전 표면(208) 상의 전자 디바이스(202f)의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어 회로부는 전자 디바이스(202f)의 추가 특성들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 수신 코일(216)(예컨대, 도 2d 참조)의 위치 및 배향 및/또는 전자 디바이스(202f)의 유형(예컨대, 도 2e 참조)을 결정할 수 있다.
도 2g는 무선 충전 매트(예컨대, 도 2a 및 도 2b에 도시된 무선 충전 매트)에서의 전류 감지를 위해 구성된 예시적인 전력 송신 회로(227)를 도시한다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 송신 코일들(206)은 임의의 적합한 파형, 듀티 사이클, 및/또는 주파수를 갖는 교류 신호로 에너지를 공급받을 수 있다. 송신 코일(206)은, 활성화될 때, 무선 충전 매트(200)에 근접한 물체들의 검출을 가능하게 할 수 있다.
송신 코일(206)은 인입 전류(I)에 의해 에너지를 공급받을 수 있다. 송신 코일(206)로의 인입 전류(I)의 전달은 스위치 네트워크 또는 다른 적절한 구조체를 통해 제어될 수 있다. 인입 전류가 송신 코일(206)에 전달되면, 송신 코일(206)은 자기장을 생성한다. 자기장이 하나 이상의 인근 물체들과 상호작용할 때, 송신 코일(206)은 인근 물체에 전력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스가 송신 코일(206) 근처에 배치되는 경우, 전자 디바이스의 특징부들(예컨대, 비-충전 구조적 특징부들 및/또는 수신 코일)은 자기장과 상호작용하여, 자기장으로부터 전력을 인출할 수 있다.
전자 디바이스와 같은 인근 물체가 송신 코일(206)에 의해 생성된 자기장으로부터 전력을 인출할 때, 송신 코일에 전달되는 전류(I)는 인근 물체의 부하를 고려하도록 증가한다. 이러한 상호작용으로부터의 인입 전류(I)의 변화들은 제어 회로부(226)에 의해 측정될 수 있다. 예를 들어, 인입 전류(I)는 전력 송신 회로(227)에서 저항기(R)를 가로질러 측정되는 모니터링된 전압(V)에 대응할 수 있다. 제어 회로부(226)는 전류(I)의 증가를 인근 디바이스의 존재와 상관시킬 수 있다.
송신 코일(206)은 송신 코일들(206)의 어레이의 일부일 수 있다. 제어 회로부(226)는 다양한 인식가능한 디바이스들의 위치 및 배향을 결정하기 위해 다수의 송신 코일들로 전달되는 전류(들)의 변화들을 모니터링할 수 있다. 일부 예들에서, 증가된 전류는 무선 충전 매트의 충전 표면 상의 전자 디바이스 내의 수신 코일에 전력을 전달하는 결과일 수 있다.
송신 코일들(206)의 어레이의 각각에 전달되는 전류의 변화는 대응하는 수신 코일로부터의 거리를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 수신 코일의 존재로부터 생성되는 특정 송신 코일(206)에서 인출된 전류는 송신 코일(206)과 수신 코일 사이의 거리의 증가에 따라 (선형적으로, 대수적으로, 지수적으로, 또는 다른 방식으로) 감소할 수 있다. 알려진 디바이스 및/또는 수신 코일의 경우, 특정 송신 코일(206)과 수신 코일 사이의 거리는 수신 코일의 존재로부터 생성되는 전류(I)의 측정된 변화에 기초하여 결정될 수 있다. 전력이 수신 코일에 전달되고 있는 다른 예들에서, 송신 코일(206)과 수신 코일 사이의 거리의 변화는 전달된 전류(I)의 검출된 증가 또는 감소에 기초하여 결정될 수 있다.
송신 코일들의 어레이(206)의 경우, 수신 코일에 의해 영향을 받는 어레이 내의 각각의 송신 코일(206)과 수신 코일 사이의 거리를 결정 및 비교함으로써, 전자 디바이스의 위치 및 배향이 결정될 수 있다. 예를 들어, 수신 코일과 다수의 송신 코일들(206) 각각 사이의 거리가 결정될 수 있다. 이에 따라 수신 코일의 위치는 송신 코일들(206)의 상대 위치들 및 수신 코일까지의 결정된 거리들에 기초하여 (예를 들어, 삼각측량 또는 유사한 방법에 의해) 결정될 수 있다.
다른 예들에서, 전자 디바이스가 무선 충전 매트의 충전 표면을 따라 이동됨에 따라, 다수의 송신 코일들(206)은 각각의 송신 코일(206)에 의해 인출되는 전류의 변화들을 겪을 수 있다. 전류의 변화들은 수신 코일 및/또는 전자 디바이스의 위치를 결정하기 위해 비교될 수 있다. 일부 실시예들에서, 송신 코일(206)에 전달되는 증가된 전류는 비-충전 구조적 특징부들(예컨대, 배터리 또는 하우징)과 상호작용하는 자기장의 결과일 수 있고, 전자 디바이스의 위치 및 배향은 유사한 방식으로 결정될 수 있다.
도 3a 내지 도 3g는 용량성 감지를 통해 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하는 무선 충전 매트의 예들을 도시한다. 도 3a 내지 도 3g에 도시된 예들에서, 하나 이상의 용량성 감지 요소들(340a, 340b, 340c)은 정전용량을 모니터링할 수 있으며, 이 정전용량은 물체의 존재에 의해 변경될 수 있다. 용량성 감지 요소들(340a, 340b, 340c)의 어레이에 의해, 무선 충전 매트(300)는 충전 표면(308)에 근접한 물체들의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
도 3a는 송신 코일들(306)의 어레이 및 감지 전극들(340a) 형태의 용량성 감지 요소들의 어레이를 갖는 무선 충전 매트(300)를 도시한다. 감지 전극(340a)은 무선 충전 매트(300)의 충전 표면(308) 상에 또는 그 근처에 배치될 수 있다. 감지 전극(340a)은 송신 코일들(306)의 동작과의 임의의 간섭을 제한하도록 크기설정되고/되거나 위치설정될 수 있다. 예를 들어, 감지 전극(340a)은 어떠한 감지 전극(340a)도 송신 코일(306)의 주변부와 중첩되지 않도록 위치설정될 수 있다. 다른 예들에서, 감지 전극들(340a)은 송신 코일들(306)과 중첩될 수 있지만, 송신 코일(306)과의 임의의 간섭(예컨대, 송신 코일(306)에 의해 생성되는 자기장에 의한 간섭)을 제한하기에 충분히 이격되고/되거나 작을 수 있다.
감지 전극들(340a)은 용량성 감지 방식에 따라 동작할 수 있다. 일 예에서, 감지 전극들(340a)은 자기-용량성 감지 방식에 따라 동작할 수 있다. 이러한 방식 하에서, 감지 전극들(340a)의 어레이는 각각의 전극(340a)에 의해 생성된 작은 필드의 자기-정전용량의 변화를 모니터링함으로써 충전 표면(308) 상의 또는 그 근처의 물체의 위치를 검출할 수 있다.
감지 전극(340a)은 전도성 재료를 기판 재료(예컨대, 충전 표면(308) 위에 또는 아래에 접착된 기판)에 퇴적시키거나 달리 부착함으로써 형성될 수 있다. 잠재적인 기판 재료들은, 예를 들어, 플라스틱, 유리, 또는 중합체, 예컨대 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 시클로-올레핀 중합체를 포함한다. 예시적인 전도성 재료들은 금속들(예컨대, 구리, 알루미늄, 금, 은), 폴리에틸렌디옥시티오펜, 인듐 주석 산화물, 탄소 나노튜브, 그래핀, 압전저항 반도체 재료, 압전저항 금속 재료, 은 나노와이어, 다른 금속성 나노와이어 등을 포함한다. 전도체들은 필름으로 도포될 수 있거나, 또는 인쇄, 스퍼터링, 또는 다른 퇴적 기술을 사용하여 기판의 표면 상의 어레이로 패터닝될 수 있다.
일부 실시예들에서, 감지 전극들(340a)은 충전 표면(308) 상에 직접 형성된다. 감지 전극들(340a)은 예를 들어, 기판 상에 하나 또는 다수의 전도성 층들을 형성하기 위한 스테레오 리소그래피 공정(stereo lithographic process) 또는 다른 유사한 기술을 사용하여 충전 표면(308) 상에 직접 형성될 수 있다.
감지 전극들(340a)은 제어 회로부(예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))에 동작가능하게 결합될 수 있다. 제어 회로부는 감지 전극들(340a)의 정전용량의 변화를 검출하는 회로부를 포함할 수 있다. 제어 회로부는 무선 충전 매트(300)의 충전 표면(308) 상의 물체들의 위치 및 배향을 검출 및 추정하기 위해 정전용량의 변화를 모니터링할 수 있다. 감지 전극들(340a)은 물체의 위치 및 배향 둘 모두를 결정하기 위한 분해능을 제어 회로부에 제공하기에 충분한 밀도로 제공될 수 있다.
예를 들어, 어레이 내의 감지 전극들(340a)의 응답(예컨대, 정전용량의 변화의 크기)은 전자 디바이스의 구조적 특징부들을 검출하고 어레이 내의 구조적 특징부들의 위치를 결정하기 위해 비교될 수 있다. 하우징의 돌출부들, 에지들 등의 위치와 같은 특징부들이 검출될 수 있고, 제어 회로부는 검출된 구조적 특징부들에 기초하여 충전 표면(308)에 대한 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
대안적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 용량성 감지는 중첩되는 구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)을 통해 달성될 수 있다. 도 3b는 감지 전극들(340c)의 열들과 중첩되는 구동 전극들(340b)의 행들 형태의 용량성 감지 요소들의 어레이를 갖는 무선 충전 매트(300)를 도시한다. 다른 실시예들에서, 용량성 감지 요소들의 어레이는 감지 전극들의 행들 및 구동 전극들의 열들로 배열될 수 있다. 구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)은 무선 충전 매트(300)의 충전 표면(308) 상에 또는 그 근처에 배치될 수 있다. 구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)은 송신 코일들의 동작과의 임의의 간섭을 제한하도록 크기설정되고/되거나 위치설정될 수 있다.
구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)은 적절한 용량성 감지 방식에 따라 동작할 수 있다. 일 예에서, 구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)은 상호-정전용량 감지 방식에 따라 동작할 수 있다. 이러한 방식 하에서, 구동 전극들(340b)은 제1 층 내에 배치되는 전도성 행들일 수 있는 반면, 감지 전극들(340c)은 제2 층 내에 배치된 교차하는 전도성 열들일 수 있다. 제어 회로부는 교차하는 트레이스들의 쌍들 사이의 용량성 또는 전하 결합의 변화를 모니터링함으로써 터치의 위치를 검출하도록 구성될 수 있다.
구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)은 도 3a에 관하여 전술된 바와 같은 방식으로 충전 표면(308)에 대해 별개의 층으로 또는 일체형으로 형성될 수 있다. 구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)은 제어 회로부(예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))에 추가로 동작가능하게 결합될 수 있다. 제어 회로부는 교차하는 행과 열 사이의 정전용량 또는 전하 결합의 변화를 검출하는 회로부를 포함할 수 있다. 제어 회로부는 무선 충전 매트(300)의 충전 표면(308) 상의 물체들의 위치 및 배향을 검출 및 추정하기 위해 정전용량의 변화를 모니터링할 수 있다. 구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)은 물체의 위치 및 배향 둘 모두를 결정하기 위한 분해능을 제어 회로부에 제공하기에 충분한 밀도로 제공될 수 있다.
구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)의 응답들에 기초하여, 제어 회로부는 전자 디바이스의 추가 특성들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 전자 디바이스의 유형을 결정할 수 있다(예를 들어, 도 3f 참조). 다른 예들에서, 제어 회로부는 추가적으로 또는 대안적으로 내부 특징부들(예컨대, 수신 코일들, 에너지 전달을 방해하거나 용이하게 할 수 있는 특징부들 등)의 위치, 전력 요건들, 및 무선 충전 매트(300)를 동작시키는 것에 관련된 다른 특성들과 같은 특성들을 결정할 수 있다.
충전 표면(308) 상의 전자 디바이스의 특성들을 검출하는 것에 더하여, 구동 전극들(340b) 및 감지 전극들(340c)은 다른 외부 물체들을 검출하도록 구성된다. 제어 회로부는 외부 물체를 식별하고 그에 따라 무선 충전 매트(300)의 충전 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 외부 물체는 수신 디바이스로서 거부될 수 있고, 외부 물체 근처의 송신 코일들은 활성화되지 않을 수 있다. 외부 물체가 전자 디바이스 근처 또는 아래에 있는 경우, 제어 회로부는, 예를 들어, 외부 물체로부터 멀리 있는 송신 코일만을 활성화함으로써, 충전 동작들을 추가로 변경할 수 있다.
다른 실시예들에서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 용량성 검출 시스템은 도 3a 및 도 3b의 감지 전극들을 생략할 수 있다. 대신에, 송신 코일들(306) 또는 그의 일부분은 적절한 용량성 감지 방식으로 용량성 전하로 동작될 수 있다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 일부 예들에서 각각의 송신 코일(306)은 자기-용량성 감지 방식에 따라 동작될 수 있다. 이러한 방식 하에서, 송신 코일들(306)의 어레이는 각각의 송신 코일(306)에 의해 생성된 작은 필드의 자기-정전용량의 변화를 모니터링함으로써 충전 표면(308) 상의 또는 그 근처의 물체의 위치를 검출할 수 있다.
예를 들어, 전자 디바이스(302)와 같은 물체가 충전 표면(308)의 중심 영역에 배치되어, 송신 코일들(306, 306c)을 덮고 그에 의해 둘러싸일 수 있다. 전자 디바이스(302) 근처의 송신 코일들(306c)은 전자 디바이스(302)의 존재에 응답할 수 있는 반면, 둘러싸는 송신 코일들(306)은 변화하지 않는다.
송신 코일들(306, 306c)에 연결된 제어 회로부(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))는 송신 코일들(306, 306c)을 동작시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 회로부는 각각의 송신 코일(306, 306c)에 전하를 제공할 수 있고, 제어 회로부는 송신 코일들(306, 306c)의 정전용량을 추가로 모니터링할 수 있다. 제어 회로부는 하나 이상의 송신 코일들(306c)의 정전용량의 변화에 기초하여 무선 충전 매트(300)의 충전 표면(308)에 대한 전자 디바이스(302)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
예를 들어, 어레이 내의 송신 코일들(306)의 응답(예컨대, 정전용량의 변화의 크기)은 전자 디바이스(302)의 구조적 특징부들을 검출하고 어레이 내에서 송신 코일들(306, 306c)에 대한 구조적 특징부들의 위치를 결정하기 위해 비교될 수 있다. 하우징의 돌출부들, 에지들 등의 위치와 같은 특징부들이 검출될 수 있고, 제어 회로부는 검출된 구조적 특징부들에 기초하여 충전 표면(308)에 대한 전자 디바이스(302)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어 회로부는 전자 디바이스(302)의 추가적인 특성들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 수신 코일(316)(예컨대, 도 3e 참조)의 위치 및 배향 및/또는 전자 디바이스(302)(예컨대, 도 3f 참조)의 유형을 결정할 수 있다.
다른 실시예들에서, 용량성 검출 시스템은 도 3a 및/또는 도 3b에서와 같은 용량성 전극들을 포함할 수 있고, 또한 도 3c의 설명과 유사한 용량성 검출 시스템의 일부로서 송신 코일들(306)을 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 송신 코일들(306)은 (예컨대, 구동 전극들로서) 용량성 전하로 에너지를 공급받을 수 있고, 용량성 전극들은 인근 물체의 존재로 인한 정전용량의 변화를 검출하는 감지 전극들로서 동작될 수 있다.
도 3d 내지 도 3g를 참조하면, 전자 디바이스(302d 내지 302g)는 무선 충전 매트(300)의 감지 요소들에 의해 검출가능할 수 있는 하나 이상의 비-충전 구조체들(예컨대, 식별 구조체들)(342a 내지 342i)을 포함할 수 있다. 구조체들(342a 내지 342i)은 감지 요소들에 특정 응답을 야기하는 전자 디바이스의 하우징 내의 별개의 재료들(예컨대, 더 높은 또는 더 낮은 밀도의 재료들, 더 또는 덜 전도성인 재료들) 또는 비-충전 회로들(예컨대, RC 회로들, RLC 회로들 등)과 같은, 특정 용량성 응답을 갖는(예컨대, 증가된 또는 감소된 정전용량을 야기하는) 구조체들일 수 있다. 그러한 용량성 구조체(342a 내지 342i)는 전자 디바이스(302d 내지 302g)의 주변 하우징 및/또는 컴포넌트들에 대한 증가된 또는 감소된 정전용량과 같은, 무선 충전 매트(300)의 감지 요소들 내의 별개의 용량성 응답을 야기할 수 있다. 일부 예들에서, 용량성 구조체(342a 내지 342i)는 무선 충전 매트(300)의 감지 요소들의 응답에 기초하여 추론된 이미지 내에서 밝은 스폿 또는 어두운 스폿으로 보일 수 있다.
예를 들어, 도 3d에 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(302d)는 충전 매트의 감지 요소들에서 별개의 용량성 응답을 야기하도록 구성된 용량성 구조체(342a)를 포함할 수 있다. 용량성 구조체(342a)에 의해, 무선 충전 매트의 제어 회로부는 전자 디바이스(302d)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 용량성 구조체(342a)는 다른 식으로 대칭인 전자 디바이스(302d)에서의 배향을 식별할 수 있다.
다른 예에서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 비-충전 용량성 구조체들(342b 내지 342d)은 전자 디바이스(302e)의 수신 코일(316) 주위에 위치설정될 수 있다. 충전 매트 내의 감지 요소들 및/또는 제어 회로부는 전자 디바이스(302e) 및 수신 코일(316) 둘 모두의 위치 및 배향을 추가로 결정하기 위해 용량성 구조체들(342b 내지 342d)의 위치를 검출할 수 있다.
수신 코일(316)은 수신 코일(316)의 중심을 둘러싸고 삼각화하는 위치들에서의 용량성 구조체들(342b 내지 342d)에 의해 둘러싸일 수 있다. 용량성 구조체들(342b 내지 342d)의 패턴은 전자 디바이스(302e) 및/또는 수신 코일(316)의 배향을 추가로 나타낼 수 있다. 다른 예들에서, 용량성 구조체들(342b 내지 342d) 중 하나 이상은 다른 구조체들과는 별개인 용량성 응답을 야기하여, 용량성 구조체들(342b 내지 342d)의 위치들을 구별할 수 있다.
충전 매트의 감지 요소들 및/또는 제어 회로부는 용량성 구조체들(342b 내지 342d)에 대한 응답을 검출하도록 구성될 수 있다. 제어 회로부는 전자 디바이스(302e) 및/또는 수신 코일(316)의 위치 및 배향에 기초하여 충전 동작들을 추가로 제어할 수 있다(예를 들어, 수신 코일(316)에 대한 근접성에 기초하여 또는 수신 코일(316)의 특정 측면 근처에 있는 송신 코일들에 에너지를 공급함).
또 다른 예에서, 도 3f에 도시된 바와 같이, 용량성 구조체들(342e 내지 342h)은 추가적으로 또는 대안적으로 전자 디바이스(302f)의 식별을 위한 별개의 서명을 제공할 수 있다. 예를 들어, 용량성 구조체들(342e 내지 342h)은 디바이스의 유형에 특유한 개수 및 패턴으로 위치설정될 수 있다.
도 2e에 도시된 실시예와 유사하게, 전자 디바이스(302f)의 서명은 전자 디바이스(302f) 및/또는 전자 디바이스(302f)의 특징부들의 식별을 제공할 수 있으며, 이는 무선 충전 매트를 동작시키는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 검출 시스템은 식별에 기초하여 수신 코일의 위치, 다른 컴포넌트들의 위치들, 및/또는 전자 디바이스(302f)에 제공할 전력의 양을 결정할 수 있다. 검출 시스템은 서명에 관련된 정보 및/또는 명령어들에 기초하여 추가로 동작될 수 있다.
도 3e 및 도 3f는 각각 3개의 용량성 구조체들(342b 내지 342d) 및 4개의 용량성 구조체들(342e 내지 342h)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 용량성 구조체들의 개수 및 배열이 다른 실시예들에서 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 3g는 용량성 구조체(342i)를 갖는 전자 디바이스(302g)를 도시한다. 전자 디바이스(302g)는 충전 매트(300)의 충전 표면(308) 상에 위치설정된다. 일부 실시예들에서, 무선 충전 매트(300)는 도 3a 또는 도 3b에 도시된 예들과 유사할 수 있는 용량성 감지 요소들(340d, 340e) 중 하나 또는 어레이를 갖는다. 다른 실시예들에서, 무선 충전 매트(300)는 도 3c에 도시된 예와 유사한 용량성 감지 요소들로서 송신 코일들을 동작시킨다. 전자 디바이스(302g)의 용량성 구조체(342i)는 도 3d, 도 3e, 또는 도 3f에 도시된 것들과 유사할 수 있다.
전자 디바이스(302g)가 충전 표면(308)의 중심 영역에 배치되어, 감지 요소(340e)를 덮고 그에 의해 둘러싸일 수 있다. 전자 디바이스(302g) 근처의 감지 요소(340e)는 전자 디바이스(302g)의 존재에 응답할 수 있다. 용량성 구조체(342i) 근처의 감지 요소들(340e) 중 하나 이상은 용량성 구조체(342i)의 위치를 추가로 검출할 수 있다.
감지 요소들(340e)에 연결된 제어 회로부(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))는 감지 요소들(340e)을 동작시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 회로부는 감지 요소(340e)에 전하를 제공할 수 있고, 제어 회로부는 감지 요소(340e)의 정전용량을 추가로 모니터링할 수 있다. 제어 회로부는 하나 이상의 감지 요소들(340e)의 정전용량의 변화에 기초하여 무선 충전 매트(300)의 충전 표면(308)에 대한 전자 디바이스(302g)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
감지 요소(340e)는 추가적으로 용량성 구조체(342i)에 대한 특정 응답을 가질 수 있다. 제어 회로부는 용량성 구조체(342i)에 대한 감지 요소(340e)의 응답에 기초하여 충전 표면(308) 상의 전자 디바이스(302g)의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어 회로부는 전자 디바이스(302g)의 추가적인 특성들을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로부는 수신 코일(316)(예컨대, 도 3e 참조)의 위치 및 배향 및/또는 전자 디바이스(302g)(예컨대, 도 3f 참조)의 유형을 결정할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 압력 감지를 통해 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하는 무선 충전 매트(400)의 예들을 도시한다. 도 4a 내지 도 4d에 도시된 예들에서, 하나 이상의 압력 센서들(450)은 충전 표면(408)에서의 눌림 또는 무선 충전 매트(400)의 충전 표면(408)에 인가되는 힘에 응답하도록 구성될 수 있다. 압력 센서들(450) 중 하나 또는 어레이에 의해, 무선 충전 매트(400)는 충전 표면(408) 상의 또는 그 근처의 물체들의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
도 4a는 압력 센서들(450)의 어레이를 갖는 무선 충전 매트(400)를 도시한다. 압력 센서들(450)은 무선 충전 매트(400)의 충전 표면(408) 아래에 배치될 수 있다. 압력 센서들(450)은 충전 표면(408) 상의 물체의 배치에 의해 야기된 충전 표면(408)에서의 힘 및/또는 편향의 크기를 추정하는 데 사용될 수 있다. 압력 센서들(450)은 압력 감지 층(예컨대, 도 4b 참조)을 추가로 형성할 수 있다.
도 4b는 무선 충전 매트(400)의 층들을 예시하는, 도 4a에 도시된 무선 충전 매트(400)의 단순화된 단면도를 도시한다. 무선 충전 매트(400)는 충전 표면(408), 압력 감지 층(452), 및 송신 코일 층(454)을 포함한다. 송신 코일 층(454)은 무선 충전 매트(400)로부터 전자 디바이스(402)로 에너지를 전달하도록 구성된 하나 이상의 송신 코일들(406)을 포함한다. 무선 충전 매트(400)는 (도 5에 도시된 바와 같은) 추가 컴포넌트들을 포함하고, 도 4b에 도시되지 않은 추가 층들을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 전자 디바이스(402)의 배치는 충전 표면(408)에서의 편향 및/또는 힘을 야기할 수 있으며, 이 편향 및/또는 힘은 압력 감지 층(452)으로 전달된다.
압력 감지 층(452)은 다양한 압력-감지 원리들에 따라 동작할 수 있는 압력 센서들(450)의 어레이를 포함한다. 일부 실시예들에서, 압력 센서들(450)은 응력, 변형, 및/또는 편향에 응답하여 변화하는 전기적 속성을 갖는 압전저항, 압전, 또는 유사한 재료와 같은, 변형 감응형 재료로 형성된다. 변형 감응형 재료의 예는 탄소 나노튜브 재료들, 그래핀-기반 재료들, 압전저항 반도체들, 압전저항 금속들, 금속 나노와이어 재료 등을 포함한다. 각각의 압력 센서(450)는 감지 회로부(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))에 전기적으로 결합된 변형 감응형 재료의 개별 블록으로 형성될 수 있다. 대안적으로, 각각의 압력 센서(450)는 변형 감응형 시트의 대향하는 측면들 또는 단부들 상에 위치설정되는 전극 쌍으로 형성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 압력 센서들(450)은 유연성 또는 압축성 층에 의해 분리된 적어도 2개의 용량성 플레이트들을 포함하는 용량성 압력 감응형 구조체로 형성된다. 전자 디바이스(402)와 같은 물체의 배치는 압축성 층의 부분적 압축 또는 편향을 야기할 수 있고, 2개의 용량성 플레이트들이 함께 가깝게 이동하게 할 수 있으며, 이는 압력 센서들(450) 각각에 동작가능하게 결합된 감지 회로부(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))를 사용하여 정전용량의 변화로서 측정될 수 있다. 압축성 층의 압축의 양 또는 편향의 양에 대응되는 정전용량의 변화는 전자 디바이스(402)의 위치를 나타낼 수 있다.
대안적으로, 압력 센서들(450)은 광학 또는 저항성 감지 원리에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 충전 표면(408) 상의 물체의 배치는 광학 센서를 사용하여 검출될 수 있는 유연성 또는 압축성 층의 압축을 야기할 수 있다. 일부 실시예들에서, 압축성 층의 압축은 둘 이상의 층들 사이의 접촉을 초래할 수 있으며, 이는 층들 사이의 연속성 또는 저항성을 측정함으로써 검출될 수 있다.
압력 센서들(450)의 배열 및 밀도는 구현예에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스(402)의 위치 및 배향을 결정하기 위해, 전자 디바이스(402)의 에지 위치, 크기, 및/또는 형상과 같은, 전자 디바이스(402)의 특징부들을 분석하기에 충분한 밀도로 다수의 압력 센서들(450)이 제공될 수 있다.
압력 센서들(450)은 제어 회로부(예컨대, 도 5에 도시된 바와 같은 제어 회로부(526))에 동작가능하게 결합될 수 있다. 제어 회로부는 일부 실시예들에서, 전자 디바이스(402)의 배치에 기인하는 힘의 양을 검출하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제어 회로부는 전자 디바이스(402)의 존재에 의해 야기되는 압력 감지 층(452)에서의 편향 및/또는 압축을 검출하도록 구성될 수 있다. 제어 회로부는 다수의 압력 센서들(450)로부터의 입력들을 모니터링하여 무선 충전 매트(400)의 충전 표면(408) 상의 물체들의 위치 및 배향을 검출 및 추정할 수 있다.
일부 실시예들에서, 압력 센서(450a)는 도 4c에 도시된 바와 같은 변형 게이지일 수 있다. 변형 게이지는 변형 감응형 요소의 변형 응답성 전기적 속성의 변화를 측정하도록 구성된 변형 감응형 요소이다. 일부 경우들에서, 변형 게이지는 변형의 변화에 응답하여 저항의 변화를 나타낼 수 있다. 변형 게이지를 통합하는 압력 센서(450a)는 충전 표면(408) 상의 전자 디바이스(402)로부터 생성되는 충전 표면(408)에서의 편향의 양 또는 인가된 힘의 양에 대응하는 비-이진 출력을 생성할 수 있다.
일반적으로, 압력 센서(450)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 라미네이팅된 적층제 내에서의 통합을 위해 광학적으로 불투명할(또는 대안적으로 투명할) 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 압력 센서(450)는 압력 감지 층(452)에서 구현된다. 압력 감지 층(452)은 기판의 하나 이상의 표면들 상의 변형 게이지들의 형태인 압력 센서(450)들의 어레이를 갖는 기판을 포함할 수 있다.
일 구성에서, 압력 센서(450a)는 도 4c에 도시된 바와 같이 선형 나선 형상 또는 기하학적 구조를 갖는 전도성 재료로서 형성된 변형 게이지를 포함한다. 다른 실시예들에서, 변형 게이지의 형상 또는 기하학적 구조는 달라질 수 있다. 일부 실시예들에서, 변형 게이지는 포크-형 또는 빗-형 구성으로 배열된 전도성 트레이스들의 세트를 포함할 수 있다. 트레이스들은 대안적으로 주 트레이스들을 형성하는 세장형 부분들을 갖는 사형 형상을 가질 수 있다. 다른 형상들은 선형 사형 형상, 반경방향 사형 형상, 나선형 형상, 이중-후방(doubled-back) 나선형 형상 등을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
압력 센서(450a)의 전도성 재료는 구리, 금, 콘스탄탄, 카르마(karma), 등탄성(isoelastic), 인듐 주석 산화물, 또는 이들의 임의의 조합과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 재료들을 포함할 수 있다. 전도성 재료가 퇴적되는 기판은 플라스틱, 세라믹, 유리, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 이들의 임의의 조합과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 재료들을 포함할 수 있다. 압력 센서(450a)의 전도성 재료는 기상 증착, 스퍼터링, 인쇄, 롤-투-롤 공정, 그라비어, 픽앤플레이스(pick and place), 접착제, 마스크-앤드-에칭(mask-and-etch) 등과 같은, 그러나 이로 제한되지 않는 적합한 배치 기술을 사용하여 표면 상에 형성 또는 퇴적될 수 있다.
각각의 압력 센서(450a)는 압력 감지 층(452)의 대응하는 부분을 따라 기록되는(registered) 변형의 양을 측정 또는 추정하기 위해 압력 감지 회로부(이는 제어 회로부 내에 통합될 수 있음)에 또한 전기적으로 결합될 수 있다. 압력 감지 회로부 및/또는 제어 회로부는 이어서 전자 디바이스(402)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다. 무선 충전 매트(400)는 결정된 위치 및 배향에 따라 동작될 수 있다.
다른 실시예들에서, 압력 센서(450b)는 도 4d에 도시된 바와 같은 압전-기반 센서일 수 있다. 압전-기반 센서는, 예컨대 전자 디바이스(402)의 배치 또는 제거로부터, 충전 표면(408)에 인가되는 힘 또는 압력에 대한 전기적 응답을 갖도록 구성된다. 압력 센서(450b)는 압력 센서들(450b)의 어레이 내의 압력 감지 층에 배치될 수 있다.
압력 센서(450b)는 감지 전극(456) 및 접지 전극(457)에 접합된 압전 기판(458)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 감지 전극(456) 및/또는 접지 전극(457)은 압전 기판(458) 상에 직접 퇴적될 수 있다.
압전 기판(458)은 세라믹 압전 재료와 같은 적합한 재료로 형성될 수 있다. 예시적인 재료들은 납 지르코네이트 티타네이트, 납 티타네이트, 석영, 나트륨 칼륨 니오베이트, 비스무트 페라이트, 및 다른 적합한 압전 재료를 포함한다. 압전 기판(458)은 결정 구조의 변경 시 전기적 응답을 갖는 결정 재료일 수 있다. 예를 들어, 압축될 때 압전 기판(458)의 표면 상에 또는 그 근처에 전하가 축적될 수 있으며, 이는 압축을 야기하는 압력 또는 힘의 양에 선형적으로 대응할 수 있는 전기 신호의 생성을 야기할 수 있다.
감지 전극(456) 및 접지 전극(457)은 적합한 재료, 예컨대 금속(예컨대, 구리, 금, 은, 알루미늄), 폴리에틸렌디옥시티오펜, 인듐 주석 산화물, 탄소 나노튜브, 그래핀, 압전저항 반도체 재료, 압전저항 금속 재료, 은 나노와이어, 다른 금속성 나노와이어 등으로 형성될 수 있다. 감지 전극(456) 및 접지 전극(457)은 동일하거나 상이한 재료로 형성될 수 있다. 압전 기판(458) 상의 전하의 축적은 감지 전극(456) 및 접지 전극(457)을 가로지르는 전기 전위 또는 신호로서 측정될 수 있다.
감지 전극(456) 및/또는 접지 전극(457)은 제어 회로부의 일부를 형성할 수 있는 압력 감지 회로부에 동작가능하게 결합될 수 있다. 압력 감지 및/또는 제어 회로부는 전자 디바이스(402)에 의해 충전 표면(408)에 인가되는 압력 또는 힘의 양을 검출 및 추정하도록 구성될 수 있다. 제어 회로부는 검출된 압력에 기초하여 전자 디바이스의 위치 및 배향을 추가로 결정할 수 있다. 무선 충전 매트(400)는 결정된 위치 및 배향에 따라 동작될 수 있다.
예를 들어, 압력 센서들의 어레이의 응답들은 전자 디바이스(402)의 위치 및 배향을 결정하기 위해 비교될 수 있다. 제어 회로부는, 예컨대 다양한 위치들에서 측정된 압력의 크기를 비교함으로써, 전자 디바이스의 하우징의 에지들과 같은 구조적 특징부들을 결정할 수 있다. 다른 구조적 특징부들은 하우징의 상부 또는 하부 에지와 같은 배향을 나타낼 수 있다(예컨대, 둘러싸인(circumscribed) 영역에서의 더 큰 압력 측정치를 야기하는 돌출부). 이러한 특징부들, 및 구조적 특징부들을 검출하는 압력 센서들(450)의 대응하는 위치들에 기초하여, 제어 회로부는 충전 표면(408)에 대한 전자 디바이스(402)의 위치 및 배향을 결정할 수 있다.
도 5는 본 명세서에 기술된 바와 같은 검출 시스템을 통합하는 무선 충전 매트(500)의 컴포넌트들의 단순화된 개략도를 도시한다. 무선 충전 매트(500)는 교류 전력을 제공할 수 있는 전원(520)을 포함한다. 교류 전원(520)은 임의의 적합한 진폭 또는 주파수를 갖는 교류를 전달할 수 있다. 일례에서, 교류 전원(520)은 입력(예컨대, 110VAC 내지 250VAC)으로서 가변 주전원(mains) 전압을 허용하도록 구성될 수 있는 승압 변환기(도시되지 않음)의 출력에 연결된다. 이 경우에, 승압 변환기는 주전원 전압을 400VAC로 증가시키거나, 또는 최대 예상 주전원 전압 레벨(예컨대, 250VAC)보다 신뢰성있게 더 높은 임의의 다른 적합한 전압 레벨로 증가시키도록 구성될 수 있다.
인입 전력은 전원(520)으로부터 컨디셔닝 회로부(522)를 통해 통과할 수 있다. 컨디셔닝 회로부(522)는 송신 코일(506)에서의 출력에 대한 요건들에 따라 전력을 변경할 수 있다. 예를 들어, 컨디셔닝 회로부(522)는 송신 코일(506)에 대한 원하는 출력에 도달하기 위해 인입 전력의 전압, 전류, 주파수, 위상, 및/또는 다른 양태들을 변경할 수 있다. 송신 코일(506)은 공진 유도성 전력 전달을 통해 수신 코일에 전력을 무선으로 전달하도록 구성될 수 있다. 송신 코일(506)은 컨디셔닝 회로부(522)로부터 수신된 교류 신호로 에너지를 공급받아, 결합된 수신 코일 내에 교류를 유도할 수 있다. 컨디셔닝 회로부(522)는 명료함을 위해 도 5에서 생략된, 정류기, 벅 변환기(buck converter), 부스트 변환기, 필터, 부스트/벅 변환기 등과 같은 다수의 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 일부 경우들에서, 전원(520)으로부터의 인입 전력은 직류일 수 있다. 그러한 경우들에서, 컨디셔닝 회로부(522)는 추가로 직류를, 송신 코일(506)에 대한 적절한 교류로 변환할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전원(520) 및/또는 컨디셔닝 회로부(522)의 요소들은 무선 충전 매트(500)의 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시예들에서, 전원(520) 및 컨디셔닝 회로부(522) 중 하나 또는 둘 모두는 무선 충전 매트(500)와 별개일 수 있다.
송신 코일(506)은 제어 회로부(526)에 전기적으로 결합될 수 있다. 제어 회로부(526)는 송신 코일(506)을 선택적으로 활성화할 수 있다. 제어 회로부(526)가 송신 코일(506)로의 전력 송신 라인 외부에 도시되어 있지만, 다른 실시예들에서 제어 회로부(526)는 전력 송신 라인 내에 있을 수 있다. 제어 회로부(526)는 송신 코일(506)로의 전력의 송신을 인터럽트 및/또는 제어하도록 구성된다.
제어 회로부(526)는 또한 전자 버스 또는 브리지를 통해 컴퓨터 메모리에 동작가능하게 연결될 수 있다. 제어 회로부(526)는 컴퓨터 판독가능 명령어들에 응답하여 동작들을 수행, 인터럽트, 또는 조정하도록 구성된 하나 이상의 컴퓨터 프로세서들 또는 마이크로제어기들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제어 회로부(526)는 응용 주문형 집적 칩들 및 다른 마이크로제어기 디바이스들을 포함하는 다른 프로세서들을 포함할 수 있다.
메모리는 예를 들어, 판독 액세스 메모리, 판독 전용 메모리, 소거가능한 프로그램가능 메모리, 또는 플래시 메모리를 포함하는 다양한 유형의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체를 포함할 수 있다. 메모리는 컴퓨터 판독가능 명령어들, 센서 값들, 룩업 테이블들, 및/또는 다른 영구 소프트웨어 요소들을 저장하도록 구성된다.
이 예에서, 제어 회로부(526)는 메모리에 저장된 컴퓨터 판독가능 명령어들을 판독하도록 동작가능할 수 있다. 컴퓨터 판독가능 명령어들은 제어 회로부(526)가, 감지 요소(524)로부터 수신된 입력들에 기초하여 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 것과 같이, 본 명세서에 기술된 동작들 또는 기능들을 수행하도록 적응시킬 수 있다. 컴퓨터 판독가능 명령어들은 컴퓨터 프로그램 제품, 소프트웨어 애플리케이션 등으로서 제공될 수 있다.
감지 요소(524)는 무선 충전 매트(500)의 충전 표면 상의 물체들의 구조적 특징부들(예컨대, 하우징의 특징부들 및/또는 비-충전 구조적 특징부들)의 위치를 검출하도록 구성된다. 감지 요소(524)는 유도성 감지, 용량성 감지, 및/또는 압력 감지와 같은 적절한 감지 방식 하에서 동작할 수 있다. 유도성 감지 방식 하에서, 감지 요소(524)는 무선 충전 매트(500)에 대한 물체의 근접성에 의해 야기되는 자기장의 변화들을 검출하도록 구성될 수 있다(예컨대, 도 2a 내지 도 2g 참조). 용량성 감지 방식 하에서, 감지 요소(524)는 용량성 전극들 중 하나 또는 어레이를 포함할 수 있다. 용량성 전극들은 무선 충전 매트(500)에 대한 전자 디바이스의 근접성으로부터 생성되는 정전용량의 변화들에 대해 모니터링될 수 있다(예를 들어, 도 3a 내지 도 3g 참조). 압력 감지 방식 하에서, 압력 센서들 중 하나 또는 어레이는 충전 표면 상에 전자 디바이스를 배치함으로써 야기되는 무선 충전 매트(500)의 충전 표면의 편향 및/또는 충전 표면에 인가되는 힘을 검출할 수 있다(예를 들어, 도 4a 내지 도 4d 참조).
감지 요소(524)는 물체들의 구조적 특징부들의 감지된 위치를 나타내는 신호들을 제공하기 위해 제어 회로부(526)에 동작가능하게 결합된다. 일부 실시예들에서, 감지 요소(524)는 또한 제어 회로부(526)로부터의 입력들에 의해 동작된다. 일반적으로 그리고 광범위하게, 감지 요소(524) 및/또는 제어 회로부(526)는 검출 시스템으로 간주된다. 제어 회로부(526)는 그 후에, 감지된 구조적 특징부들에 기초하여 물체(예컨대, 전자 디바이스)의 위치 및 배향을 결정한다. 검출 시스템의 예들은 도 2a 내지 도 4d와 관련하여 위에 도시되어 있다. 검출 시스템의 동작을 포함하는 무선 충전 매트의 예시적인 동작들이 도 6 및 도 7과 관련하여 아래에 도시되어 있다.
도 6은 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스를 충전하기 위한 예시적인 프로세스(600)를 도시한다. 프로세스(600)는 도 1a 내지 도 5와 관련하여 전술된 예시적인 디바이스들 중 임의의 것 상에서 구현될 수 있다. 하기의 프로세스(600)는 예를 들어, 도 5 또는 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 기술된 감지 요소 및 제어 회로부를 사용하여 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스(600)는 디바이스의 메모리 내에 저장되는 프로세서-실행가능 명령어들로서 구현될 수 있다.
동작(602)에서, 전자 디바이스의 구조적 특징부가 검출된다. 검출된 구조적 특징부는 전자 디바이스의 하우징 및/또는 다른 컴포넌트의 특징부일 수 있다. 구조적 특징부는 유도성 감지, 용량성 감지, 및/또는 압력 감지와 같은 적절한 감지 방식을 통해 검출될 수 있다. 유도성 감지 방식 하에서, 동작(602)은 (예컨대, 감지 요소를 사용하여) 무선 충전 매트에 대한 구조적 특징부의 근접성에 의해 야기되는 자기장의 변화들을 검출할 수 있다. 용량성 감지 방식 하에서, 동작(602)은 (예를 들어, 용량성 전극들 중 하나 또는 어레이를 사용하여) 전자 디바이스의 구조적 특징부의 무선 충전 매트에 대한 근접성으로부터 생성되는 정전용량의 변화를 검출할 수 있다. 압력 감지 방식 하에서, 동작(602)은 (예를 들어, 압력 센서들 중 하나 또는 어레이에 의해) 전자 디바이스의 구조적 특징부들과 충전 표면 사이의 접촉에 의해 야기되는 무선 충전 매트의 충전 표면의 편향 및/또는 충전 표면에서의 힘을 검출할 수 있다. 동작(602)에서 신호들 또는 다른 표시들이 생성될 수 있다. 신호들 또는 다른 표시들은 구조적 특징부와 감지 요소 사이의 거리 및/또는 무선 충전 매트의 충전 표면 상의 구조적 요소의 검출된 위치를 나타낼 수 있다.
동작(604)에서, 무선 충전 매트의 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 위치 및 배향이, 검출된 구조적 특징부에 응답하여 결정된다. 동작(602)에서 생성된 신호들 또는 다른 표시들은 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하기 위해 해석될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스의 특성들(예컨대, 크기 및/또는 경계들)은 동작(602)에서 검출된 신호들 또는 다른 표시들(예컨대, 상이한 감지 요소들로부터 수신된 신호들)의 비교에 기초하여 (예컨대, 제어 회로부에 의해) 결정될 수 있다. 전자 디바이스의 위치 및 배향은, 예를 들어 신호들 또는 다른 표시들의 크기에 기초하여 감지 요소로부터 구조적 특징부의 거리를 추정함으로써, 이들 특성들에 기초하여 추가로 결정될 수 있다.
동작(606)에서, 전자 디바이스의 결정된 위치 및 배향에 기초하여 송신 코일이 선택된다. 예를 들어, 동작(606)은 전형적으로, 송신 코일을 전자 디바이스 내의 수신 코일에 결합시키기 위해 송신 코일에 충분히 가까운 전자 디바이스의 존재에 응답하여서만 송신 코일에 에너지를 공급할 수 있다. 다른 예들에서, 무선 충전 매트는 송신 코일들의 어레이를 통합할 수 있고, 전자 디바이스의 결정된 위치 및 배향은 전자 디바이스 내의 수신 코일로의 보다 효율적인 전력 전달을 위해 위치설정되는 송신 코일을 선택하는 데 사용될 수 있다. 송신 코일은 적절한 기준들에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 전자 디바이스에 가장 가까운 송신 코일 및/또는 전자 디바이스 내의 수신 코일에 가장 가까운 송신 코일이 선택될 수 있다. 다른 경우들에서, 송신 코일은 추가적으로 또는 대안적으로 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 배향에 기초하여 선택될 수 있다.
동작(608)에서, 선택된 송신 코일을 사용하여 전력이 전자 디바이스에 무선으로 송신된다. 송신 코일은 공진 유도성 전력 전달을 통해 수신 코일에 전력을 무선으로 전달하도록 구성될 수 있다. 동작(608)에서, 송신 코일은 교류 신호로 에너지를 공급받아, 전자 디바이스의 결합된 수신 코일 내에 교류를 유도할 수 있다. 유도된 교류는 전자 디바이스의 컴포넌트들에 전력을 공급하고, 배터리를 충전하는 등을 위해 전자 디바이스에 전력을 송신할 수 있다. 프로세스(600)의 동작들은 본질적으로 단지 예시적인 것이며 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 7은 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스의 수신 코일에 전력을 송신하기 위한 예시적인 프로세스(700)를 도시한다. 프로세스(700)는 도 1a 내지 도 5와 관련하여 전술된 예시적인 디바이스들 중 임의의 것 상에서 구현될 수 있다. 하기의 프로세스(700)는 예를 들어, 도 5 또는 본 명세서에 기술된 다른 실시예들과 관련하여 기술된 감지 요소 및 제어 회로부를 사용하여 무선 충전 매트의 충전 표면 상의 전자 디바이스의 수신 코일의 위치 및 배향을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 프로세스(700)는 디바이스의 메모리 내에 저장되는 프로세서-실행가능 명령어들로서 구현될 수 있다.
동작(702)에서, 수신 코일에 인접한 전자 디바이스의 비-충전 구조적 특징부의, 충전 표면에 대한, 위치가 검출된다. 검출된 비-충전 구조적 특징부는 수신 코일에 인접하게 위치설정된 전자 디바이스의 컴포넌트, 하우징의 특징부, 및/또는 회로일 수 있다. 비-충전 구조적 특징부는 전자 디바이스에 전력을 전달하지 않는다. 비-충전 구조적 특징부의 위치는 유도성 감지, 용량성 감지, 및/또는 압력 감지와 같은 적절한 감지 방식을 통해 검출될 수 있다. 유도성 감지 방식 하에서, 동작(702)은 (예컨대, 감지 요소를 사용하여) 무선 충전 매트에 대한 구조적 특징부의 근접성에 의해 야기되는 자기장의 변화들을 검출할 수 있다. 용량성 감지 방식 하에서, 동작(702)은 (예를 들어, 용량성 전극들 중 하나 또는 어레이를 사용하여) 구조적 특징부의 무선 충전 매트에 대한 근접성으로부터 생성되는 정전용량의 변화를 검출할 수 있다. 압력 감지 방식 하에서, 동작(702)은 (예를 들어, 압력 센서들 중 하나 또는 어레이에 의해) 구조적 특징부와 충전 표면 사이의 접촉에 의해 야기되는 무선 충전 매트의 충전 표면의 편향 및/또는 충전 표면에서의 힘을 검출할 수 있다. 동작(702)에서 신호들 또는 다른 표시들이 생성될 수 있다. 신호들 또는 다른 표시들은 구조적 특징부와 감지 요소 사이의 거리 및/또는 무선 충전 매트의 충전 표면 상의 비-충전 구조적 특징부의 검출된 위치를 나타낼 수 있다.
동작(704)에서, 무선 충전 매트의 충전 표면에 대한 수신 코일의 위치 및 배향이 결정된다. 위치 및 배향은 수신 코일에 인접한 비-충전 구조적 특징부의 검출된 위치에 기초하여 결정된다. 수신 코일의 위치 및 배향의 결정은 동작(702)에서 발생된 신호들 또는 다른 표시들을 해석함으로써 추가로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 감지 요소로부터의 비-충전 구조적 특징부의 거리는 신호들 또는 다른 표시들의 크기에 기초하여 (예컨대, 제어 회로부에 의해) 추정될 수 있다. 다른 예들에서, 동작(702)에서 검출된 신호들 또는 다른 표시들(예컨대, 상이한 감지 요소들로부터 수신된 신호들)은 수신 코일의 위치 및 배향을 결정하기 위해 비교될 수 있다.
동작(706)에서, 수신 코일의 결정된 위치 및 배향에 기초하여 송신 코일이 선택된다. 예를 들어, 동작(706)은 전형적으로, 송신 코일에 결합되기에 충분히 가까운 수신 코일의 존재에 응답하여서 송신 코일에 에너지를 공급할 수 있다. 다른 예들에서, 무선 충전 매트는 송신 코일들의 어레이를 통합할 수 있고, 수신 코일의 결정된 위치 및 배향은 수신 코일로의 보다 효율적인 전력 전달을 위해 위치설정되는 송신 코일을 선택하는 데 사용될 수 있다. 송신 코일은 적절한 기준들에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 수신 코일에 가장 가까운 송신 코일이 선택될 수 있다. 다른 경우들에서, 송신 코일은 추가적으로 또는 대안적으로 충전 표면에 대한 수신 코일의 배향에 기초하여 선택될 수 있다.
동작(708)에서, 선택된 송신 코일을 사용하여 수신 코일 내에 전류가 유도된다. 송신 코일은 공진 유도성 전력 전달을 통해 수신 코일 내에 전류를 유도하도록 구성될 수 있다. 동작(708)에서, 송신 코일은 교류 신호로 에너지를 공급받아, 결합된 수신 코일 내에 교류를 유도할 수 있다. 유도된 교류는 전자 디바이스의 컴포넌트들에 전력을 공급하고, 배터리를 충전하는 등을 위해 전자 디바이스에 전력을 송신할 수 있다.
전술한 개시내용의 많은 실시예들은 다양한 동작, 사용, 제조 등의 방법을 포함할 수 있거나 또는 이와 관련하여 기술될 수 있다. 특히, 본 명세서에 제시된 방법들의 동작들은 단지 예시적인 것으로 의도되며, 따라서 반드시 망라하는 것은 아니다. 예를 들어 대안적인 동작 순서 또는 더 적거나 추가적인 단계들이 특정 실시예들에 대해 요구되거나 바람직할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 비-충전 구조적 특징부들을 갖는 하우징을 갖는 전자 디바이스에 전력을 무선으로 송신하도록 구성된 무선 충전 매트가 제공되며, 본 무선 충전 매트는 전자 디바이스를 수용하도록 구성된 상부 표면을 갖는 인클로저, 상부 표면 상의 전자 디바이스에 전력을 무선으로 송신하도록 구성된 송신 코일들의 세트, 및 상부 표면에 대한 전자 디바이스의 하우징의 비-충전 구조적 특징부들의 위치들을 검출하고, 검출된 위치들에 기초하여 상부 표면에 대한 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하도록 구성된 검출 시스템을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 무선 충전 매트는 검출 시스템에 동작가능하게 결합되고 결정된 위치 및 결정된 배향에 기초하여 무선 전력을 송신하기 위해 송신 코일들의 세트의 서브세트를 활성화하도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 유도성 감지를 사용하여 비-충전 구조적 특징부들의 위치들을 검출하기 위해 송신 코일들에 에너지를 공급하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 무선으로 송신된 전력을 수신하도록 구성된 수신 코일을 갖고, 비-구조적 특징부들은 제1 및 제2 별개의 주파수들에서 각각 공진하도록 구성된 제1 및 제2 공진 구조체들을 포함하고, 검출 시스템은 송신 코일들의 세트를 사용하여 신호들을 송신하고, 신호들에 응답하여 제1 주파수에서 제1 공진 구조체의 제1 공진 응답을 검출하고, 신호들에 응답하여 제2 주파수에서 제2 공진 구조체의 제2 공진 응답을 검출하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 제1 및 제2 공진 구조체들의 위치들을 검출하기 위해 제1 및 제2 검출된 공진 응답들을 사용하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 상부 표면 상에 또는 그 아래에 배치된 용량성 전극들의 세트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은, 비-충전 구조적 특징부들의 별개의 용량성 응답들을 검출함으로써 상부 표면에 대한 전자 디바이스의 하우징의 비-충전 구조적 특징부들의 위치들을 검출하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 변형 센서들의 세트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 전자 디바이스가 상부 표면과 접촉하는 것에 응답하여 상부 표면의 편향을 검출하도록 구성된 압전 센서를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 전자 디바이스의 유형을 결정하도록 추가로 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 전자 디바이스의 하우징의 식별 구조체를 검출하고, 검출된 식별 구조체에 기초하여 전자 디바이스의 유형을 결정하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 검출 시스템을 갖는 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스를 충전하기 위한 방법이 제공되며, 본 방법은, 검출 시스템에 의해, 무선 충전 매트의 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 하우징의 제1 구조적 특징부의 제1 위치를 검출하는 단계, 검출 시스템에 의해, 무선 충전 매트의 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 하우징의 제2 구조적 특징부의 제2 위치를 검출하는 단계, 검출된 제1 위치 및 검출된 제2 위치에 기초하여 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 단계, 결정된 위치 및 결정된 배향에 기초하여 무선 충전 매트 내의 송신 코일을 선택하는 단계, 및 송신 코일을 사용하여 전자 디바이스에 전력을 무선으로 송신하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 송신 코일은 제1 송신 코일이고, 본 방법은 펄스 신호를 이용하여 제2 송신 코일에 주기적으로 에너지를 공급하는 단계, 펄스 신호에 대한 응답을 검출하는 단계, 및 펄스 신호에 대한 응답의 특성에 기초하여 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 응답은 전자 디바이스의 제1 구조체와 상호작용하는 펄스 신호에 의해 야기된 제1 공진 주파수, 및 전자 디바이스의 제2 구조체와 상호작용하는 펄스 신호에 의해 야기된 제2 공진 주파수를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 송신 코일은 제1 송신 코일이고, 본 방법은 신호를 이용하여 제2 송신 코일에 주기적으로 에너지를 공급하는 단계, 신호에 대한 응답을 검출하는 단계, 및 위상 변이를 갖는 신호에 대한 응답에 기초하여 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 본 방법은 용량성 감지 요소들의 세트 중 2개 이상에서의 정전용량의 변화를 검출하는 단계, 및 정전용량의 변화에 기초하여 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 본 방법은 압력 센서들의 세트 중 2개 이상에서의 압력의 변화를 검출하는 단계, 및 압력의 변화에 기초하여 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 충전 표면을 갖는 하우징, 충전 표면 상의 전자 디바이스에 전력을 무선으로 송신하도록 구성된 하우징 내의 송신 코일들의 세트, 및 검출 시스템을 포함하는 무선 충전 매트가 제공되며, 검출 시스템은, 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 제1 비-충전 구조적 특징부의 제1 위치를 검출하고, 충전 표면에 대한 전자 디바이스의 제2 비-충전 구조적 특징부의 제2 위치를 검출하고, 검출된 제1 위치 및 검출된 제2 위치에 기초하여 충전 표면에 대한 전자 디바이스 내의 수신 코일의 위치 및 배향을 결정하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 위치 및 배향은 수신 코일에 인접한 제1 비-충전 구조적 특징부의 제1 위치 및 수신 코일에 인접한 제2 비-충전 구조적 특징부의 제2 위치에 기초하여 결정된다.
다른 실시예에 따르면, 무선 충전 매트는, 검출 시스템에 동작가능하게 결합되고 위치 및 배향에 기초하여 송신 코일들의 세트의 서브세트를 활성화하도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 송신 코일들의 세트 중 적어도 하나, 및 감지 요소를 포함하고, 송신 코일들의 세트 중 적어도 하나는 신호를 송신하고 감지 요소는 신호에 대한 응답을 검출한다.
다른 실시예에 따르면, 감지 요소는 제1 감지 요소이고, 제1 감지 요소는 신호에 대한, 제1 비-충전 구조적 특징부의 제1 주파수에서의 제1 공진 응답을 검출하도록 구성되고, 검출 시스템은 신호에 대한, 제2 비-충전 구조적 특징부의 제2 주파수에서의 제2 공진 응답을 검출하도록 구성된 제2 감지 요소를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 비-충전 구조적 특징부 및 제2 비-충전 구조적 특징부는 수신 코일에 인접하게 위치설정된다.
다른 실시예에 따르면, 검출 시스템은 충전 표면 상에 또는 그 아래에 배치된 용량성 전극들의 세트.
다른 실시예에 따르면, 용량성 전극들의 세트는 제1 비-충전 구조적 특징부의 별개의 용량성 응답을 검출하도록 구성되고, 배향은 제1 위치에 기초하여 결정된다.
일 실시예에 따르면, 무선 충전 매트 상의 전자 디바이스의 수신 코일에 전력을 송신하기 위한 방법이 제공되며, 본 방법은 수신 코일에 인접한 전자 디바이스의 비-충전 구조적 특징부의 무선 충전 매트 상의 위치를 검출하는 단계, 검출된 위치에 기초하여 충전 표면에 대한 수신 코일의 위치 및 배향을 결정하는 단계, 결정된 위치 및 결정된 배향에 기초하여 송신 코일을 선택하는 단계, 및 송신 코일이 수신 코일 내에 전류를 유도하게 하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 송신 코일은 제1 송신 코일이고, 본 방법은 펄스 신호를 이용하여 제2 송신 코일에 주기적으로 에너지를 공급하는 단계, 비-충전 구조적 특징부에 의해 야기된 펄스 신호에 대한 응답을 검출하는 단계, 및 펄스 신호에 대한 응답에 기초하여 수신 코일의 위치 및 배향을 결정하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 비-충전 구조적 특징부는 제1 비-충전 구조적 특징부이고, 응답은 전자 디바이스의 제1 비-충전 구조적 특징부와 상호작용하는 펄스 신호에 의해 야기된 제1 공진 주파수, 및 전자 디바이스의 제2 비-충전 구조적 특징부와 상호작용하는 펄스 신호에 의해 야기된 제2 공진 주파수를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 송신 코일은 제1 송신 코일이고, 본 방법은 신호를 이용하여 제2 송신 코일에 주기적으로 에너지를 공급하는 단계, 신호에 대한 응답을 검출하는 단계, 및 위상 변이를 갖는 신호에 대한 응답에 기초하여 전자 디바이스의 위치 및 배향을 검출하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 비-충전 구조적 특징부는 용량성 감지 요소에서의 정전용량의 변화에 의해 검출된다.
전술한 설명은, 설명의 목적을 위해, 기술된 실시예들의 충분한 이해를 제공하기 위해 특정 명명법을 사용하였다. 그러나, 특정 상세사항들은 기술된 실시예들을 실시하는 데 필수적인 것은 아니라는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 명세서에 기술된 특정 실시예들의 전술한 설명들은 예시 및 설명의 목적을 위해 제시된다. 이들은 망라하거나 실시예들을 개시된 정확한 형태로 한정하도록 의도되지 않는다. 많은 수정들 및 변형들이 상기 교시 내용들에 비추어 가능하다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다.
예를 들어, 무선 충전 매트, 전자 디바이스, 및 무선 충전 매트 및/또는 전자 디바이스의 컴포넌트들의 위치 및 배향이 일반적으로 국부적으로-정의된 직교 좌표계(주어진 도면의 하부 좌측 코너에서 원점을 가짐)와 관련하여 본 명세서에서 참조되지만, 통상의 기술자는 그러한 좌표계가 임의의 특정 실시예에 대해 요구되지 않으며, 다른 좌표계들, 또는 다수의 좌표계들의 협동이 본 명세서에 기술된 실시예들을 참조하여 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 일부 컴포넌트들 또는 디바이스들이 상대 위치들(예를 들어, 위, 아래, 좌측, 우측 등)로 설명되지만, 이들 상대 위치는 단지 예시적이며, 다른 상대 위치들이 또한 본 개시내용의 범주 내에 있을 것임이 이해되어야 한다.

Claims (20)

  1. 제1 및 제2 공진 구조체를 갖는 전자 디바이스에 전력을 무선으로 송신하도록 구성된 무선 전력 전달 장치로서,
    상기 전자 디바이스를 수용하도록 구성된 상부 표면을 갖는 인클로저;
    상기 전자 디바이스에 전력을 무선으로 송신하도록 구성되는 적어도 하나의 무선 충전 코일; 및
    검출 시스템을 포함하며, 상기 검출 시스템은,
    상기 상부 표면에 대한, 상기 전자 디바이스에서의 상기 제1 및 제2 공진 구조체의 위치들을 검출하고
    상기 검출된 위치들에 기초하여 상기 상부 표면에 대한 상기 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하도록 구성되는, 무선 전력 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 공진 구조체는 상이한 주파수에서 공진하도록 구성되는, 무선 전력 전달 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 검출 시스템은 상기 상이한 주파수들에 기초하여 상기 전자 디바이스의 유형을 결정하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 전달 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검출 시스템에 연결되고, 상기 결정된 위치와 상기 결정된 배향에 기초하여 무선 전력을 송신하기 위해 상기 적어도 하나의 무선 충전 코일을 활성화하도록 구성되는 제어 회로를 추가로 포함하는, 무선 전력 전달 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검출 시스템은,
    신호들을 전송하기 위해 상기 적어도 하나의 무선 충전 코일을 사용하고,
    상기 신호들에 응답하여 상기 제1 공진 구조체의 제1 공진 응답을 검출하고,
    상기 신호들에 응답하여 상기 제2 공진 구조체의 제2 공진 응답을 검출하도록 구성되며, 상기 검출 시스템은 상기 제1 및 제2 공진 구조체의 위치들을 검출하기 위해 상기 검출된 제1 및 제2 공진 응답을 사용하도록 구성되는, 무선 전력 전달 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 검출 시스템은 상기 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하기 위해 사용되는 유도성 감지 요소를 가지는, 무선 전력 전달 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 검출 시스템은 상기 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하기 위해 사용되는, 상기 상부 표면의 위 또는 아래에 배치되는 용량성 전극들의 세트를 가지는, 무선 전력 전달 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 검출 시스템은 상기 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하기 위해 사용되는 변형 센서들의 세트를 가지는, 무선 전력 전달 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출 시스템은 상기 전자 디바이스가 상기 상부 표면과 접촉하는 것에 응답하여 상기 상부 표면의 편향을 검출하도록 구성된 압전 센서를 가지는, 무선 전력 전달 장치.
  10. 무선 충전 퍽(puck)을 사용하여 전자 디바이스를 무선으로 충전하기 위한 방법으로서,
    펄스 신호(pulsed signal)를 이용하여 무선 충전 코일에 에너지를 공급하는(energizing) 단계;
    상기 펄스 신호에 대한 응답을 검출하는 단계 - 상기 응답은,
    상기 전자 디바이스의 제1 비-충전 구조체와 상호작용하는 상기 펄스 신호에 의해 야기되는 제1 공진 응답, 및
    상기 전자 디바이스의 제2 비-충전 구조체와 상호작용하는 상기 펄스 신호에 의해 야기되는 제2 공진 응답을 포함함 -;
    상기 펄스 신호에 대한 상기 응답에 기초하여 상기 무선 충전 퍽의 충전 표면에 대한 상기 전자 디바이스의 상기 제1 및 제2 비-충전 구조체의 위치들을 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 위치들에 기초하여 상기 무선 충전 퍽 상의 상기 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 무선 충전 코일을 이용하여, 상기 전자 디바이스에 전력을 무선으로 송신하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 공진 응답에 기초하여, 상기 전자 디바이스의 유형을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    용량성 감지 요소들의 세트 중 두 개 이상에서 커패시턴스의 변화를 검출하는 단계; 및
    상기 커패시턴스의 변화에 기초하여 상기 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    압력 센서들의 세트 중 두 개 이상에서 압력의 변화를 검출하는 단계; 및
    상기 압력의 변화에 기초하여 상기 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 무선 충전 퍽으로서,
    충전 표면을 가진 하우징;
    상기 충전 표면 상의 전자 디바이스에 무선으로 전력을 송신하도록 구성되는 상기 하우징 내의 무선 충전 코일; 및
    검출 시스템을 포함하고, 상기 검출 시스템은,
    상기 충전 표면에 대한 상기 전자 디바이스의 제1 식별 구조체의 제1 위치를 검출하고,
    상기 충전 표면에 대한 상기 전자 디바이스의 제2 식별 구조체의 제2 위치를 검출하고 - 상기 제1 및 제2 식별 구조체는 상기 전자 디바이스의 유형을 결정하기 위해 사용됨 - ,
    상기 검출된 제1 위치 및 상기 검출된 제2 위치에 기초하여, 상기 충전 표면에 대한 상기 전자 디바이스의 위치 및 배향을 결정하도록 구성되는, 무선 충전 퍽.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 식별 구조체는 제1 주파수에서 공진하도록 구성되는 제1 공진 구조체를 포함하는, 무선 충전 퍽.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 식별 구조체는 제2 주파수에서 공진하도록 구성되는 제2 공진 구조체를 포함하는, 무선 충전 퍽.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 식별 구조체는 비-충전 코일들을 포함하는, 무선 충전 퍽.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 식별 구조체는 용량성 구조체들을 포함하는, 무선 충전 퍽.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 식별 구조체는 상기 전자 디바이스의 하우징의 구조적 특징들을 포함하는, 무선 충전 퍽.
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