KR20210096131A - 고전력 무선 전력 시스템에서의 저전력 여기를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

고전력 무선 전력 시스템에서의 저전력 여기를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에서 고전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 시스템들 및 방법들이 개시된다. 예시적인 시스템들 및 방법들은 전송기의 역률 교정 회로를 비활성화하는 단계, 및 최소 달성 가능한 임피던스를 얻기 위해 임피던스 네트워크의 하나 이상의 가변 임피던스 성분을 조절하는 단계를 포함한다. 가변 임피던스 성분들은 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스 사이에서 작동되도록 구성될 수 있다. 시스템들 및 방법들은 인버터의 하나 이상의 트랜지스터와 연관된 위상 시프트 각도를 조절하는 단계 및 전송기 공진기 코일이 필드 안전 임계치 이하의 자속 밀도를 생성하도록 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

고전력 무선 전력 시스템에서의 저전력 여기를 위한 시스템 및 방법
관련 출원 상호 참조
본 출원은 35 U.S.C. §119(e)에 따라 2018년 11월 30일에 출원된 "Systems and methods for low power excitation in high power wireless power systems(고전력 무선 전력 시스템에서의 저전력 여기를 위한 시스템 및 방법)"라는 명칭의 미국 가 특허 출원 제62/773,518호의 우선권 및 이익을 주장하며, 이의 전체 내용은 이에 의해 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
다음의 개시는 무선 전력 시스템들에서의 저전력 여기를 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 고전력 무선 전력 전송기들의 저전력 여기를 위한 방법들 및 시스템들에 관한 것이다.
무선 전력 시스템들은 진동 전자기장을 통해 하나 이상의 무선 전력 수신기에 전력을 전송하도록 구성된 하나 이상의 무선 전력 전송기를 포함할 수 있다. 무선 전력 수신기들은 수신된 전력이 배터리들을 충전하는 데 사용되도록 하나 이상의 배터리에 결합될 수 있다. 무선 전력 시스템들은 다양한 전자 디바이스들(예를 들어, 전화기들, 랩톱들, 의료 디바이스들, 차량들, 로봇들 등)에 전력을 공급하도록 구성될 수 있다.
무선 전력 시스템들은 특정 전력, 전류, 및/또는 전압 범위에서 전력을 전송하도록 특별히 구성될 수 있다. 이는 한 전력 범위에서 무선 전력 시스템들에 사용되는 일부 전자 부품들이 또 다른 전력 범위에서 작동되기에 적합하지 않거나 최적화될 수 없기 때문이다. 예를 들어, 저전력(예를 들어, 대략 밀리와트 내지 수십 와트)으로 무선 전력 전송기를 구동하는 데 사용되는 트랜지스터들은 통상적으로 고수준의 전력 전송(예를 들어, 대략 수백 와트 내지 수천 와트)을 달성하기 위해 고수준의 전류 또는 전압을 핸들링하도록 구성되지 않는다. 이에 따라, 이러한 트랜지스터들이 자신들의 전력 범위 밖에서 작동될 경우 고장나거나 손상될 것이다. 또 다른 예에서, 일부 전자 부품들, 예를 들어, 역률 교정(power factor correction; PFC) 회로는 고전력 시스템들에서 유용할 수 있지만, 저전력 범위들에서는 비효율적일 수 있다. 이에 따라, (예를 들어, 전원으로부터 부하로 90%를 초과하는) 고효율 전력 전송 달성에 힘쓸 때 특정 부품들을 사용하는 것이 유용하지 않다.
일부 경우들에서, 무선 전력 시스템을 특정 전력 범위(예를 들어, 저전력)에서 작동되도록 구성하는 것은 동일한 무선 전력 시스템이 이전에 상당히 상이한 전력 범위(예를 들어, 고전력)에서 작동되도록 구성되었던 경우에 어려울 수 있다. 따라서, 무선 전력 시스템이 상이한 전력 범위들(또는 "모드들")에서 작동되고/거나 모드들을 전환하는 것이 유용할 수 있다. 나아가, 무선 전력 시스템이 큰 효율 손실 및/또는 (예를 들어, 추가 또는 상이한 전자 부품들로 인한) 큰 추가 비용 또는 물리적 볼륨 없이 그렇게 하는 것이 유용할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에서 더 설명될 바와 같이, 대용량 배터리(예를 들어, 차량 배터리)를 충전하기 위해 "고전력 모드"에서(예를 들어, 수천 와트를 위해 구성됨), 그리고 일부 상황들에서, 특정 기능들, 예를 들어, 무선 전력 전송기와 수신기 코일들 사이의 위치 설정을 위해 "저전력 모드"(예를 들터, 10 와트 미만)에서 무선 전력 시스템을 작동되는 것이 유용할 수 있다. "고전력 모드"는 또한 본 명세서에서 "무선 전력 전송(wireless power transmission) 모드" 또는 "WPT 모드"라고 지칭될 수도 있다.
일 양태에서, 본 개시는 고전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 방법들을 특징으로 한다. 전송기는 임피던스 네트워크의 입력에 결합된 인버터 및 임피던스 네트워크의 출력에 결합된 전송기 공진기 코일을 포함한다. 방법들은 인버터의 입력에 근접하여 결합된 역률 교정 회로를 비활성화하는 단계 및 최소 달성 가능한 임피던스를 얻기 위해 임피던스 네트워크의 하나 이상의 가변 임피던스 성분을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 가변 임피던스 성분들은 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스 사이에서 작동되도록 구성될 수 있다. 방법들은 인버터의 하나 이상의 트랜지스터와 연관된 위상 시프트 각도를 조절하는 단계 및 전송기 공진기 코일이 필드 안전 임계치 이하의 자속 밀도를 생성하도록 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 방법들의 다양한 실시 예들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
무선 전력 전송기는 80 kHz 와 90 kHz 사이의 작동 주파수 사이에서 고전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 전송기는 500 W와 20,000 W 사이의 전력 수준의 전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 전송기를 구동하는 단계는 고정 저전압원에 의해 수행될 수 있다. 전송기를 구동하는 단계는 30 V 이하에서 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다. 전송기를 구동하는 단계는 50 W 이하에서 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다. 필드 안전 임계치는 10 μTesla와 15 μTesla 사이일 수 있다.
위상 시프트 각도를 조절하는 단계는 자속 밀도가 필드 안전 임계치 이하가 되도록 위상 시프트 각도를 0도와 180도 사이에서 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 위상 시프트 각도를 조절하는 단계는 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 위상 시프트를 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 전류 제한치는 필드 안전 임계치에 기초할 수 있다. 전송기를 구동하는 단계는 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다. 전류 제한치는 필드 안전 임계치에 기초할 수 있다. 전류 제한치는 2 암페어일 수 있다. 전류 제한치는 355 밀리암페어일 수 있다. 방법들은 하나 이상의 측정 코일에서 유도된 전압 또는 유도된 전류에 기초하여 자속 밀도를 결정하는 단계 ― 측정 코일들은 전송기 공진기 코일과 분리되어 있을 수 있음 ―; 및 자속 밀도를 나타내는 신호를 전송기에 결합된 제어기에 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 전송기를 구동하는 단계 전에, 방법들은 전송기 공진기 코일 부근에 수신기 공진기 코일을 갖는 차량의 존재를 표시하는 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전송기 공진기 코일 부근에 수신기 공진기 코일을 갖는 차량의 존재를 표시하는 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 고전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 시스템들을 특징으로 할 수 있다. 시스템들은 고전력의 전송 동안 활성화되고 저전력 여기 동안 비활성화되도록 구성된 역률 교정 회로; 및 역률 교정 회로의 출력에 결합되고 저전력 여기 동안에, 전송기 공진기 코일이 필드 안전 임계치 이하의 자속 밀도를 생성하도록 전송기를 구동하도록 구성된 저전압원을 포함할 수 있다. 시스템들은 저전압원의 출력에 결합되고 적어도 두 개의 트랜지스터들을 포함하는 인버터 ― 트랜지스터들은 저전력 여기 동안 각 트랜지스터의 위상 시프트 각도가 조절 가능하도록 제어되도록 구성됨 ―; 및 인버터의 출력에 결합되고 저전력 여기 동안 최소 달성 가능한 임피던스를 얻도록 조절되도록 구성된 적어도 하나의 가변 임피던스 성분을 포함할 수 있다. 가변 임피던스 성분들은 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스 사이에서 작동되도록 구성될 수 있다.
예시적인 시스템들의 다양한 실시 예들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
무선 전력 전송기는 80 kHz 와 90 kHz 사이의 작동 주파수 사이에서 고전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 전송기는 500 W와 20,000 W 사이의 전력 수준의 전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 전송기는 저전력 여기 동안 50 W 이하의 전력을 출력하도록 구성될 수 있다. 필드 안전 임계치는 10 μTesla와 15 μTesla 사이일 수 있다. 시스템들은 전송기 공진기 코일에 결합되고 전송기의 제어기에 전류 특성을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 전류 센서를 포함할 수 있다. 제어기는 (i) 적어도 두 개의 트랜지스터들 또는 (ii) 적어도 하나의 가변 임피던스 성분 중 적어도 하나에 작동 가능하게 결합될 수 있다. 저전력 전압원은 저전력 동작 동안에, 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 전송기를 구동하도록 구성될 수있다. 전류 제한치는 필드 안전 임계치에 기초할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 고전력 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 방법들을 특징으로 한다. 전송기는 임피던스 네트워크의 입력에 결합된 인버터 및 임피던스 네트워크의 출력에 결합된 전송기 공진기 코일을 포함할 수 있다. 방법들은 인버터의 입력과 역률 교정 회로를 분리시키는 단계; 및 최소 달성 가능한 임피던스를 얻기 위해 임피던스 네트워크의 하나 이상의 가변 임피던스 성분을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 가변 임피던스 성분들은 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스 사이에서 작동되도록; 그리고 전송기 공진기 코일이 필드 안전 임계치 이하의 자속 밀도를 생성하도록 전송기를 구동하도록 구성될 수 있다.
예시적인 방법들의 다양한 실시 예들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
필드 안전 임계치는 10 μTesla와 15 μTesla 사이일 수 있다. 전송기를 구동하는 단계는 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있으며, 전류 제한치는 필드 안전 임계치에 기초한다. 전류 제한치는 2 암페어일 수 있다. 전류 제한치는 355 밀리암페어일 수 있다. 방법들은 전송기 공진기 코일에서의 전류를 결정하는 단계; 및 결정된 전류에 기초하여 전송기의 전압원을 조절하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 하나 이상의 감지 코일에서 유도된 전압 또는 유도된 전류를 결정함으로써 자속 밀도를 결정하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 감지 코일들은 전송기 공진기 코일과 분리되어 있는 것이다. 전송기를 구동하는 단계는 결정된 자속에 기초하여 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다. 방법들은 전송기 공진기 코일 부근에 수신기 공진기 코일을 갖는 차량의 존재를 표시하는 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 고전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 방법들을 특징으로 한다. 전송기는 임피던스 네트워크의 입력에 결합된 인버터 및 임피던스 네트워크의 출력에 결합된 전송기 공진기 코일을 포함할 수 있다. 방법들은 최소 버스 전압을 출력하도록 역률 교정 회로를 구성하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 역률 교정 회로는 인버터의 입력에 근접하여 결합된 것이다. 방법들은 최소 달성 가능한 임피던스를 얻기 위해 임피던스 네트워크의 하나 이상의 가변 임피던스 성분을 조절하는 단계 - 가변 임피던스 성분들은 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스 사이에서 작동되도록 구성될 수 있는 것임 -; 및 전송기 공진기 코일이 필드 안전 임계치 이하의 자속 밀도를 생성하도록 인버터의 하나 이상의 트랜지스터와 연관된 위상 시프트 각도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 방법들의 다양한 실시 예들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
최소 버스 전압은 대략 380 V일 수 있다. 필드 안전 임계치는 10 μTesla와 15 μTesla 사이일 수 있다. 위상 시프트 각도를 조절하는 단계는 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 위상 시프트를 조절하는 단계를 포함할 수 있으며, 전류 제한치는 필드 안전 임계치에 기초한다. 전류 제한치는 2 암페어일 수 있다. 전류 제한치는 355 밀리암페어일 수 있다. 방법들은 하나 이상의 측정 코일에서 유도된 전압 또는 유도된 전류를 결정함으로써 자속 밀도를 결정하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 코일들은 전송기 공진기 코일과 분리되어 있는 것이다. 위상 시프트 각도를 조절하는 단계는 결정된 자속에 기초하여 위상 시프트 각도를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 개시는 저전력으로 고전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 방법들을 특징으로 하며, 이때 전송기는 임피던스 네트워크의 입력에 결합된 인버터 및 임피던스 네트워크의 출력에 결합된 전송기 공진기 코일을 포함하는 것이다. 방법들은 인버터의 입력에 근접하여 결합된 역률 교정 회로를 비활성화하는 단계; 및 최소 달성 가능한 임피던스를 얻기 위해 임피던스 네트워크의 하나 이상의 가변 임피던스 성분을 조절하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 가변 임피던스 성분들은 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스 사이에서 작동되도록 구성되는 것이다. 방법들은 전송기 공진기 코일이 필드 안전 임계치 이하의 자속 밀도를 생성하도록 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 방법들의 다양한 실시 예들은 다음의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
인버터의 하나 이상의 트랜지스터와 연관된 위상 시프트 각도는 고정될 수 있다. 전송기를 구동하는 단계는 가변 저전압원에 의해 수행될 수 있다. 전송기를 구동하는 단계는 1 V와 10 V 사이의 전압으로 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다. 필드 안전 임계치는 10 μTesla와 15 μTesla 사이일 수 있다. 위상 시프트 각도를 조절하는 단계는 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 위상 시프트를 조절하는 단계를 포함할 수 있으며, 이때 전류 제한치는 필드 안전 임계치에 기초하는 것이다. 전류 제한치는 2 암페어일 수 있다. 전류 제한치는 355 밀리암페어일 수 있다. 방법들은 하나 이상의 측정 코일에서 유도된 전압 또는 유도된 전류를 결정함으로써 자속 밀도를 결정하는 단계를 포함할 수 있으며, 코일들은 전송기 공진기 코일과 분리되어 있다. 전송기를 구동하는 단계는 결정된 자속에 기초하여 전송기를 구동하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1a는 예시적인 무선 전력 시스템의 블록도이다. 도 1b는 전송기 공진기 코일 위에 위치되게 예시적인 수신기 공진기 코일을 갖는 차량의 도해이다.
도 2a 내지 도 2d는 예시적인 코일 구성들의 도해들이다.
도 3은 저전력 여기(low-power excitation; LPE)를 위해 구성된 예시적인 무선 전력 전송기의 일 부분의 개략도이다.
도 4a는 저전력 여기를 위해 구성된 예시적인 무선 전력 전송기의 개략도이다. 도 4b는 도 4a의 예시적인 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 5a는 저전력 여기를 위해 구성된 예시적인 무선 전력 전송기의 개략도이다. 도 5b는 도 5a의 예시적인 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 예시적인 방법의 흐름도이다. 도 5c는 인버터 위상 시프트 각도(도 단위)의 함수로서 전송기 코일 전류(암페어 단위)의 플롯이다.
도 6a는 저전력 여기를 위해 구성된 예시적인 무선 전력 전송기의 개략도이다. 도 6b는 도 6a의 예시적인 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 7a는 저전력 여기를 위해 구성된 예시적인 무선 전력 전송기의 개략도이다. 도 7b는 도 7a의 예시적인 무선 전력 전송기의 저전력 여를 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 8은 차량 위치 설정을 포함하여, 전송기로부터 수신기로 무선 전력 전송을 수행하기 위한 일련의 예시적인 단계들을 도시하는 흐름도이다.
도 9는 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
무선 전력 시스템들, 및 특히, 고전력 무선 전력 전송기들을 포함하는 고전력 무선 전력 시스템들에서 저전력 여기(LPE)를 위한 시스템들 및 방법들의 예시적인 실시 예들이 본 명세서에서 개시된다.
무선 전력 시스템들
도 1a는 예시적인 무선 전력 시스템(100)의 블록도이다. 시스템(100)은 무선 전력 전송기(102) 및 무선 전력 수신기(104)를 포함한다. 전송기(104)에서, 전력 공급 장치(105)(예를 들어, AC 메인, 배터리 등)은 인버터(108)에 전력을 제공한다. 추가 구성요소들은 인버터 스테이지(108) 전에 역률 교정(power factor correction; PFC) 회로(106)를 포함할 수 있다. 인버터(108)는 임피던스 매칭 네트워크(110)(고정 및/또는 조정 가능한 네트워크 구성요소들을 포함함)를 통해, 전송기 공진기 코일 및 용량성 성분들(112)("공진기")을 구동한다. 공진기(112)는 수신기 공진기(114)에 전류 및/또는 전압을 유도하는 진동 자기장을 생성한다. 수신된 에너지는 임피던스 매칭 네트워크(116)(고정 및/또는 조정 가능한 네트워크 구성요소들을 포함함)를 통해 정류기(118)에 제공된다. 최종적으로, 정류된 전력은 부하(120)(예를 들어, 전기 또는 하이브리드 차량의 하나 이상의 배터리)에 제공된다. 일부 실시 예들에서, 배터리 전압 수준은 무선 전력 시스템(100)의 다양한 파라미터들(예를 들어, 임피던스)에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 배터리 전압 수준은 무선 전력 시스템(100)의 다른 부분들에 대한 입력으로서 제공되도록 수신, 결정, 또는 측정될 수 있다. 예를 들어, 전기 차량들에 대한 통상적인 배터리 전압 범위들은 0-280 V, 0-350 V, 및 0-420 V 등을 포함한다.
일부 실시 예들에서, 전송기(102)의 하나 이상의 구성요소는 제어기(122)에 결합될 수 있으며, 이는 통신 모듈(예를 들어, Wi-Fi, 라디오, 블루투스, 대역내 시그널링 메커니즘 등)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전송기(102)의 하나 이상의 구성요소는 하나 이상의 센서(124)(예를 들어, 전류 센서, 전압 센서, 전력 센서, 온도 센서, 결함 센서 등)에 결합될 수 있다. 제어기(122) 및 센서(들)(124)는 센서(들)(124)로부터의 피드백 신호들에 기초하여 전송기(102)의 제어 부분들에 작동 가능하게 결합될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 수신기(104)의 하나 이상의 구성요소는 제어기(126)에 결합될 수 있으며, 이는 통신 모듈(예를 들어, Wi-Fi, 라디오, 블루투스, 대역내 시그널링 메커니즘 등)을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전송기(104)의 하나 이상의 구성요소는 하나 이상의 센서(128)(예를 들어, 전류 센서, 전압 센서, 전력 센서, 온도 센서, 결함 센서 등)에 결합될 수 있다. 제어기(126) 및 센서(들)(128)는 센서(들)(124)로부터의 피드백 신호들에 기초하여 전송기(102)의 제어 부분들에 작동 가능하게 결합될 수 있다.
무선 전력 시스템들의 예들은 2010년 6월 10일에 공개된 "Wireless energy transfer systems(무선 에너지 전달 시스템들)"라는 명칭의 미국 특허 출원 공보 제2010/0141042호, 및 2012년 5월 10일에 공개된 "Wireless energy transfer for vehicles(차량에 대한 무선 에너지 전달)"라는 명칭의 미국 특허 출원 공보 제2012/0112535호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 둘 모두는 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
일부 실시 예들에서, 예시적인 임피던스 매칭 네트워크들(110, 118)은 하나 이상의 가변 임피던스 성분을 포함할 수 있다. 하나 이상의 가변 임피던스 성분은 본 명세서에서 "조정 가능한 매칭 네트워크"(tunable matching network; TMN)라고 함께 지칭될 수 있다. TMN들은 무선 전력 전송기(102) 및/또는 수신기(104)의 (예를 들어, 리액턴스를 포함하여) 임피던스를 조절하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 조정 가능한 매칭 네트워크(들)는 "조정 가능한 리액턴스 회로(들)"라고 지칭될 수 있다. 일부 적용 예들, 예를 들어 무선 전력 전송에서, 무선 전력 전송기(102) 및 수신기(104)가 보는 임피던스들은 동적으로 변할 수 있다. 이러한 적용 예들에서, 불필요한 에너지 손실 및 과도한 열을 방지하기 위해 수신기 공진기 코일(114의)과 부하(120), 그리고 전송기 공진기 코일(112의)과 전력 공급 장치(105) 사이의 임피던스 매칭이 요구될 수 있다. 공진기 코일이 경험하는 임피던스는 동적일 수 있으며, 이 경우에, 시스템(100)의 성능(예를 들어, 효율, 전력 전달 등)을 개선하기 위해 가변 임피던스를 매칭시키도록 동적 임피던스 매칭 네트워크가 제공될 수 있다. 무선 전력 시스템(100)에서의 전력 공급 장치(105)의 경우에, 전력 공급 장치(105)가 보는 임피던스들은 전력을 수신하는 부하(120)(예를 들어, 배터리 또는 배터리 충전 회로부)의 변화 및 (예를 들면, 전송기 및 수신기 공진기 코일들의 상대적인 위치의 변화에 의해 유발되는) 전송기(102)와 수신기(104) 사이의 결합의 변화로 인해 매우 가변적일 수 있다. 유사하게, 수신기 공진기(114)가 경험하는 임피던스는 또한 전력을 수신하는 부하(120)의 변화로 인해 동적으로 변할 수 있다. 추가로, 수신기 공진기(114)에 요구되는 임피던스 매칭은 결합 조건들 및/또는 전력 공급 조건들마다 상이할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 높은 공진 무선 전력 전달을 통해 전력을 전송 및/또는 수신하는 전력 전송 시스템들은 효율적인 전력 전송을 유지하기 위해 임피던스 매칭 네트워크들(110, 116)을 구성 또는 수정하도록 요구될 수 있다. TMN의 하나 이상의 구성요소는 특정 구성요소들에 의해 달성 가능한 최소 임피던스와 최대 임피던스 사이의 임피던스를 제공하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시 예들에서, 달성 가능한 임피던스는 무선 전력 시스템(100)의 작동 주파수(예를 들어, 80 kHz 내지 90 kHz)에 의존할 수 있다. 이는 연속적으로, 간헐적으로, 또는 전력 전송의 특정 지점들에서(예를 들어, 전력 전송의 시작시) 수행될 수 있다. 조정 가능한 매칭 네트워크들의 예들은 2017년 8월 3일에 공개된 "Controlling wireless power transfer systems(무선 전력 전달 시스템들의 제어)"라는 명칭의 미국 특허 출원 공보 제2017/0217325호, 및 2017년 8월 10일에 공개된 "PWM capacitor control(PWM 커패시터 제어)"라는 명칭의 미국 특허 출원 공보 제2017/0229917호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 둘 모두는 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
고전력 무선 전력 전송기들은 고전력에 의존하는 차량들, 산업용 기계들, 로봇들, 또는 전자 디바이스들의 배터리의 전력 공급 및/또는 충전과 같은 적용 예들에서 무선 전력을 전송하도록 구성될 수 있다. 설명을 위해, 다음의 개시는 차량들에 대한 무선 전력 전송에 초점을 맞춘다. 그러나, 본 명세서에서 설명된 실시 예들 중 임의의 하나 이상은 무선 전력이 이용될 수 있는 다른 적용 예들에 적용될 수 있다고 이해된다.
저전력 여기(LPE) 개요
"저전력 여기"는 본 명세서에서 사용될 때, 비교적 낮은 전력, 전류, 및/또는 전압으로 무선 전력 전송기를 구동하는 것을 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 저전력 여기는 고전력(예를 들어, 500 W - 20,000 W 이상)에서 작동되도록 구성된 무선 전력 전송기들에서 특히 어려울 수 있다.
예시적인 실시 예에서, 고전력 전송기들의 저전력 여기는 무선 전력 전송기(102) 위에 무선 전력 수신기(104)를 갖는 차량의 위치를 설정하는 데 사용될 수 있다(도 8 및 아래의 "차량 위치 설정"이라는 표제의 섹션 참조). 특히, 전송기 공진기 코일 위에 수신기 공진기 코일의 위치를 적절하게 설정하는 것은 수신기(104)로의 전송되는 전력을 최대화하고/하거나 전력 전송의 효율을 최대화하는 데 중요할 수 있다. 차량 위치 설정 시스템들 및 방법들의 예들은 2018년 3월 1일에 공개된 "Relative position determination and vehicle guidance in wireless power transfer systems(무선 전력 전달 시스템들에서의 상대적인 위치 결정 및 차량 안내)"라는 명칭의 미국 특허 출원 공보 제2018/0056800호; 2019년 10월 29일에 공고된 "Methods and apparatus for positioning a vehicle using foreign object detection(이물질 검출을 사용하여 차량의 위치를 설정하기 위한 방법들 및 장치)"라는 명칭의 미국 특허 제10,461,587호; 2019년 7월 9일에 공고된 "Wireless power antenna alignment adjustment system for vehicles(차량들을 위한 무선 전력 안테나 정렬 조절 시스템)"이라는 명칭의 미국 특허 제10,343,535호; 및 2018년 10월 2일에 공고된 "Antenna alignment and vehicle guidance for wireless charging of electric vehicles(전기 차량들의 무선 충전을 위한 안테나 정렬 및 차량 안내)"라는 명칭의 미국 특허 제10,090,885호에서 찾아볼 수 있으며, 이들 각각의 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다.
도 1b는 전송기 공진기 코일(202) 위에 위치되게 예시적인 수신기 공진기 코일(204)을 갖는 차량(150)을 도시한다. 무선 전력 전송(WPT) 모드에서, 전송기 공진기 코일(202)은 전자기장을 통해 수신기의 코일(204)에 전력을 전송하여, 최종적으로 차량(150)의 배터리를 충전하기 위해 통상적으로 고전력(예를 들어, 대략 수천 와트)으로 여자된다. 저전력 여기(LPE) 모드에서, 전송기 공진기 코일(202)은 저전력(예를 들어, 대략 1 와트 또는 수십 와트)으로 여자됨으로써, 저에너지 자기장을 생성할 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 바와 같이, 다양한 실시 예들에서, 이러한 저에너지 자기장은 차량 위치 설정 또는 정렬을 위해 사용될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 무선 전력 전송기(102)는 무선 전력 전송(WPT) 모드에 있기 전에 LPE 모드에 있을 수 있다. 예를 들어, 차량(150)이 바람직한 주차 위치로 안내되면, 전송기(102)는 차량(150)의 배터리를 충전하기 시작하기 위해 LPE 모드로부터 WPT 모드로 전환될 수 있다. 일부 실시 예들에서, WPT 모드 동안 차량(150)이 이동되면, 전송기(102)는 차량(150)(그리고 이에 따라 수신기(104))이 전송기(102)에 대해 재위치되어야 하는지를 결정하기 위해 LPE 모드에 진입(예를 들어, WPT 모드를 중단)할 수 있다. 예를 들어, 차량(150) 및 수신기(104)는 차량(150)에 앉아 있는 승객 또는 트렁크 내의 화물에 의해 차량(150)이 짓눌리는 경우 이동될 수 있다. 추가 예들이 도 8에 도시되고, "차량 위치 설정"이라는 표제로 아래의 섹션에서 설명된다.
일부 실시 예들에서, 전송기(102) 위에 또는 부근에 무선 전력 수신기(104)가 위치되기 전에, 무선 전력 전송기(102)에 의해 생성된 필드는 사람들, 동물들 등을 포함하여, 이의 환경에 노출될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 수신기는 전송기(102) 위에 또는 근처에 위치될 수 있지만, 수신기(102)가 전송기(102)에 정렬되기 전에 전력 전송은 개시되지 않을 수 있다. 이러한 경우들에서, 무선 전력 전송기(102)는 전송기 공진기 코일(202)에 의해 생성되는 자속 밀도가 필드 안전 임계치 이하, 예를 들어, 10 μTeslas 미만, 25 μTeslas 미만, 50 μTeslas 미만이 되도록 구동될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 필드 안전 임계치는 10-15 μTeslas 사이이다. 이러한 필드 안전 임계치는 사람들에 대한 필드 노출의 제한치들 및/또는 전자파 적합성(electromagnetic compatibility; EMC) 문제들에 기초하여 결정될 수 있다.
일부 실시 예들에서, 자속 밀도는 수신기 공진기 코일(204)을 향하는 전송기 공진기 코일(202)의 표면에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 자속 밀도는 전송기 공진기 코일(202)의 패키징의 표면(152)에서 결정될 수 있다. 예를 들어, 전송기 공진기 코일(202)은 환경으로부터 전자 부품들을 보호하고/거나 사람들 또는 동물들에 대한 안전성을 제공하기 위해 물질(예를 들어, 플라스틱, 고무 등을 포함하는 비전도성 물질)에 패키징되거나 수용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 자속 밀도는 전송기 공진기 코일(202) 또는 이의 패키징의 표면(152)으로부터의 특정 거리 및/또는 각도에서 결정될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 필드 안전 임계치를 충족시키기 위해, 전송기(102)는 전송기 공진기 코일(202)에서의 전류가 2 암페어 이하, 1 암페어 이하, 또는 그 미만으로 제한되도록 구동될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 필드 안전 임계치를 충족시키기 위해, 전송기(102)는 전송기 공진기 코일(202)에서의 전류가 325 밀리암페어 rms +/-9% 이하(예를 들어, 295-355 밀리ARMS 사이의 값 미만)로 제한되도록 구동될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전송기(102)는 1 W 내지 50 W의 범위 내의 저전력으로 구동될 수 있다.
LPE 모드에서, 수신기 공진기 코일(204) 또는 수신기 공진기 코일(204) 상에 또는 부근에 위치되는 또 다른 코일은 전송기 공진기 코일(202)에 의해 생성되는 저에너지 자기장을 "픽업"할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 자기장을 픽업함으로써, 무선 전력 시스템(100)(또는 픽업 코일에 결합되거나 픽업 코일과 협조되는 디바이스)은 효율적인 전력 전송 및/또는 최대 전력 전달을 가능하게 하기 위해, 수신기 공진기 코일(204)이 전송기 공진기 코일(202)에 대해 충분히 높은 결합 위치에 있는지 여부를 결정하기 위해 필드의 세기를 결정할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 전송기 공진기 코일(202)과 수신기 공진기 코일들(204) 사이의 결합을 결정함으로써, 시스템은 수신기 공진기 코일(204)이 전송기 공진기 코일(202)에 대해 최적으로 위치되는지 여부를 결정할 수 있다. 일부 사례들에서, 수신기 공진기 코일(204)과 전송기 공진기 코일(202) 사이의 결합이 차량의 배터리로의 효율적인(예를 들어, 전원으로부터 배터리로 90% 보다 큰 효율로) 고전력 전송을 가능하게 하기에 충분히 높을 때 높은 결합 위치가 실현될 수 있다. 다른 경우들에서는, 또한 높은 결합 위치가 전송기(102)가 전력을 전달하기에 (예를 들어, EMF 노출, 장비 작동 등에 대해) 안전한 위치인지를 결정하기 위해 무선 전력 시스템 및/또는 픽업 코일의 알려진 기하학적 구조들과 조합된 필드의 세기가 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전송기 공진기 코일(202)에서의 전류가 결정될 수 있고, 이는 일부 경우들에서, 결합 위치들의 범위에 대해 일정한 수준으로 유지될 수 있다. 일부 경우들에서, 전송기 공진기 코일(202)에서 일정한 전류를 유지함으로써, 결합의 결정이 (예를 들어, 코일 전류의 변수를 일정하게 둠으로써) 단순화된다. 이러한 정보를 이용하여, 시스템(100)(또는 별도의 위치 설정 시스템)은 안전, 효율, 결합, 또는 임의의 다른 시스템 파라미터에 기초하여 차량 또는 차량의 사용자를 바람직한 상대적인 위치로 통지 및/또는 안내할 수 있다(이러한 위치가 또한 상대적인 최대 결합 위치이든 아니든).
일부 실시 예들에서, 하나 이상(예를 들어, 2, 3, 4, 6, 8, 이상)의 감지 코일은 전송기(102)에 의해 생성된 자속을 픽업하기 위해 차량(150) 및/또는 수신기(104) 상에 또는 부근에 위치될 수 있다. 감지 코일들은 감지 코일에서의 자속 밀도 또는 두 개 이상의 감지 코일 사이의 상대적인 자속 밀도를 결정하도록 구성된 처리기에 결합될 수 있다. 수신된 전압 및/또는 보상된 전류(예를 들어, 직접적으로 또는 인덕터, 커패시터, 또는 저항기와 같은 또 다른 요소를 통해 단락됨)는 (예를 들어, 공진기 코일의 표면에 대해) 상대적인 자속 밀도들의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 다수의 코일들은 이러한 위치된 코일들이 전송기 공진기 코일(204)에 대해 충분히 분산되는지 결정하기 위해 각각, 0 V 또는 0 A 부근의 전압 및/또는 보상된 전류를 생성하도록 크기 조정, 형상화, 위치 설정, 배향, 및/또는 서로 연결될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 예시적인 무선 전력 수신기 공진기 코일(204)에 대한 예시적인 감지 코일의 기하학적 구조들을 도시한다. 예들은 두(2) 개의 코일들(206)을 "숫자 8" 시리즈의 루프들로(도 2a 참조) 또는 네(4) 개의 코일들(208)을 감지 코일들이 교차 방향들에 있는 네잎 클로버 패턴으로(도 2b 참조) 포함할 수 있다. 다른 예들은 홀수 또는 짝수의 다수의 코일들을 사용할 수 있다. 도 2c는 수신기 공진기 코일(204)과 동심인 단일 코일(210)의 예를 도시한다. 도 2d는 수신기 공진기 코일(204)에 대해 분산된 다수의 코일들(212)을 도시한다. 개별 코일 또는 다수의 코일들이 위치 설정 및/또는 다른 목적들을 위해 자속 밀도의 추가적인 기하학적 정보를 제공하도록 위치될 수 있다고 이해된다. 예를 들어, 다수의 코일들(예를 들어, 코일들(206, 208, 212))의 사용은 단일 코일과 비교할 때 자속 밀도의 위치에 관한 구체적인 정보를 제공할 수 있다. 또 다른 예에서, 하나 이상의 코일의 위치 설정은 자속 밀도의 위치에 관한 구체적인 정보를 제공할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 제공되는 코일 구성들의 예들은 제한하려는 의도가 아니고, 다른 코일 구성들이 본 개시의 범위 내에 있다고 이해된다.
일부 실시 예들에서, 전송기 공진기 코일(202)에서 2 암페어 이하의 전류를 달성하고/하거나 전송기의 코일(302)에 의해 생성되는 필드 안전 임계치 이하의 전자기장을 달성하기 위해, 전송기(102)의 다음의 파라미터들 중 임의의 하나 이상이 포함 및/또는 조절될 수 있다:
구동 전압. 다양한 실시 예들에서, 전송기(102)는 비교적 저전압(예를 들어, 20 V 미만, 10 V 미만, 5 V 미만 등)을 생성하도록 구성된 구동 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전송기(102)의 구동 회로는 인버터(108) 이후에 매칭 네트워크(110)의 입력에 대략 5 V의 전압을 인가하도록 구성될 수 있다. 이는 전송기 공진기 코일(202)에서 유사한 전압을 생성할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 구동 회로는 기준 전압을 갖는 고정 전압원, 가변 전압원, DC-DC 컨버터, 플라이백 컨버터, 또는 LDO(low-dropout) 레귤레이터 중 하나 이상을 포함한다. 다른 유형들의 전압원들이 전송기(102)를 구동하기 위해 사용될 수 있다고 이해된다. 일부 실시 예들에서, 전압원은 전송기(102)를 스위치 인 및 아웃될 수 있거나 전송기의 회로부의 고정 부분일 수 있다. 일부 실시 예들에서, 인버터(108) 및/또는 PFC 회로(106)는 저전압을 생성하도록 전송기(102)를 구동하도록 구성될 수 있다.
구동 전류. 다양한 실시 예들에서, 전송기(102)의 구동 전류는 전송기에서 구동 전압을 변화시키고 전류를 결정함으로써 조절될 수 있다(예를 들어, 전류 센서와 같은 피드백 메커니즘을 통해). 일부 실시 예들에서, 전송기(102)는 구동 전류를 생성하기 위한 구동 전류 메커니즘을 포함할 수 있다(예를 들어, 도 3 참조). 도 3은 저전력 여기를 위해 구성된 무선 전력 전송기(102)의 일 부분(300)의 개략도이다. 이러한 실시 예에서, 전송기 공진기 코일(202)은 (i) 스위치들(304)을 통해 인버터(108)와 분리될 수 있고, (ii) 전류원(306)에 의해 2 암페어 미만의 코일 전류를 생성하도록 구동될 수 있다.
TMN 임피던스. 다양한 실시 예들에서, 전송기(102)에서의 TMN(매칭 네트워크(110)의 일부로서)은 특정 임피던스를 제공하도록 조절될 수 있다. TMN은 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스를 제공하도록 조정될 수 있다. 특히, TMN의 구성요소들은 특정 TMN에 의해 달성 가능한 최소 임피던스(예를 들어, 최소 유도성 리액턴스 또는 최소 양의 리액턴스)를 전송기(102)의 구동 회로에 제공하도록 조절될 수 있다. 구동 회로는 인버터(108), PFC 회로(106), 및/또는 임의의 다른 구동 회로(예를 들어, 본 명세서에 설명되는 바와 같은 하나 이상의 LPE 회로 구성요소)를 포함하여, 전력 경로 내의 매칭 네트워크(110) 이전의 전송기(102)의 구성요소들을 포함할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 최소 달성 가능한 임피던스는 TMN에서 선택된 구성요소들의 특정 사양들에 기초하여 특정 무선 전력 시스템(100)에 대해 미리 결정된다. 일부 실시 예들에서, 무선 전력 전송기(102)의 제어기(122)는 TMN에 대한 최소 달성 가능한 임피던스를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어기(122)는 특정 임피던스를 달성하기 위한 설정들을 갖는 신호를 조절 가능한 구성요소들에 송신할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 목적하는 임피던스를 달성하기 위해, TMN의 하나 이상의 스위치(예를 들어, 전계 효과 트랜지스터(field effect transistors; FET), 금속 산화물 반도체 FET(metal-oxide semiconductor FET; MOSFET) 등)는 스위치들이 완전히 개방되고 특정 TMN에 의해 달성 가능한 최대 용량성(예를 들어, 음의) 리액턴스를 제공함으로써, TMN을 갖는 분기(예를 들면, 구성요소(406)의 상측 및/또는 하측 분기 참조)의 임피던스를 감소시키도록 조절될 수 있다. TMN FET들이 스위칭 사이클 전체에 걸쳐 완전히 개방될 때, TMN의 유효 용량성 리액턴스는 자신의 최소값에(바꿔 말하면, 자신의 가장 큰 음의 값에) 있을 것이다. 용량성 리액턴스가 TMN과 직렬인 고정 인덕터의 유도성 리액턴스와 합산될 때, X3 분기에 대해 달성 가능한 최소 임피던스가 된다. 저임피던스 또는 최소 임피던스를 달성하는 것은 공진기 코일들의 결합 범위에 걸쳐 전송기 공진기 코일(202)에서의 코일 전류의 변동을 최소화하는 효과를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 결합 범위는 전송기 공진기 코일(202)에 대한 수신기 공진기 코일의 하나 이상의 위치에 기초할 수 있다. 최소 유도성 리액턴스를 얻도록 TMN을 조절하는 것의 또 다른 이점은 전송기 공진기 코일에서 목적하는 전류 수준을 생성하는 데 필요한 제어량의 최소화를 포함할 수 있다.
인버터 위상 시프트 각도. 전송기(102)의 인버터(108)의 위상 시프트 각도는 인버터(106)에 결합되는 제어기(122)에 의해 조절될 수 있다. 구체적으로, 제어기(122)의 펄스 폭 변조(pulse width modulation; PWM) 생성기(예를 들어, 생성기(422) 참조)는 목적하는 위상 시프트 각도를 생성하기 위해 인버터(108)의 트랜지스터들에 결합되는 게이트 드라이버들(예를 들어, 드라이버들(418) 참조)을 제어하도록 구성될 수 있다. 인버터 위상 시프트는 트랜지스터들(Q1 및 Q2)을 구동하는 상보적인 PWM 쌍들(예를 들어, 신호들(PWM1 및 PWM2))과 트랜지스터들(Q3 및 Q4)을 구동하는 상보적인 PWM 쌍들(예를 들어, 신호들(PWM3 및 PWM4)) 사이의 제어 가능한 지연의 적용을 포함할 수 있다. 지연은 0 내지 180도의 범위일 수 있다. 위상 시프트 각도가 0도일 때, 인버터 출력 전압은 0인데, 이는 출력이 (i) 트랜지스터들(Q1 및 Q3)이 동시에 온되거나 (ii) 트랜지스터들(Q2 및 Q4)이 동시에 온됨으로써 단락되기 때문이다.
위상 시프트 각도는 DC 전압 버스, 특정 임피던스 매칭 등을 포함하여, 특정 무선 전력 시스템 구성요소들 및 파라미터들에 의존할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 위상 시프트 각도는 두 개의 규약들을 통해 정의될 수 있다. 구체적으로, 제1 규약에서, 위상 각도가 제로(0)도에 있을 때, 코일 전류는 특정 전송기(102)에 의해 달성 가능한 자신의 최대 수준에 또는 부근에 있을 수 있고, 위상 각도가 180도에 있을 때, 코일 전류는 제로에 또는 부근에 있을 수 있다. (제1 규약과 정반대로) 제2 규약에서는, 위상 각도가 180도에 있을 때, 코일 전류는 특정 전송기(102)에 의해 달성 가능한 자신의 최대 수준에 또는 부근에 있을 수 있고, 위상 각도가 제로(0)도에 있을 때, 코일 전류는 제로에 또는 부근에 있을 수 있다. 예를 들어, 제2 관례를 사용하면, 위상 시프트 각도가 약 5도인 경우, 코일 전류는 저수준에 있을 수 있다. 일부 실시 예들에서, 스위칭 거동을 개선 그리고 이에 의해 링잉(ringing)을 감소, 고조파들을 감소, 바디 다이오드 전도를 증가 또는 감소, 그리고/또는 스위칭 손실들을 감소시키는 등을 위해 듀티 사이클 및 인버터 위상 각도의 조합이 변경될 수 있다.
펄스 폭 변조(PWM). 일부 실시 예들에서, 제어기(122)의 PWM 생성기(예를 들어, 생성기(422) 참조)는 전송기 공진기 코일(202)에서 목적하는 전압 수준을 달성하기 위해 인버터(108)의 하나 이상의 트랜지스터에서 펄스 폭 또는 듀티 사이클을 조절할 수 있다.
역률 교정(PFC). PFC 회로(106)는 활성화 또는 비활성화되거나, 특정 버스 전압(VBUS)을 생성하도록 조절될 수 있다.
다음은 구동 전압(VBUS)(V) 및 피크 코일 전류(Is1)(APEAK) 및 평균 제곱근 코일 전류 Is1(ARMS)에 대한 예시적인 값들이다:
전송기 공진기 코일 인덕턴스 값 VBUS (V) Is1 (APEAK) Is1 (ARMS)
L1s_min 5 1.90 1.34
L1s_max 5 1.36 0.964
구동 전압 및 전송기 공진기 코일 전류에 대한 예시적인 값들.
일부 실시 예들에서, 전송기 공진기 코일(202), 하나 이상의 필드 센서, 또는 하나 이상의 감지 코일 상의 전압은 전송기 공진기 코일(202)로부터 전자기장의 필드 수준을 측정하는 데 사용될 수 있고 제어 시스템(예를 들어, 제어 시스템(412, 506, 604, 708) 참조)에 공급될 수 있다. 전압 피드백은 목적하는 필드 수준을 설정하기 위해 전송기의 구성요소들 및/또는 파라미터들(예를 들어, 전력, 전압, 및/또는 전류) 중 하나 이상을 조절하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 전송기(102)는 전송기(104)에서 하나 이상의 전류 특성(예를 들어, 수준, 주파수, 위상 등)을 결정하도록 구성된 전류 센서(예를 들어, 전류 센서(416) 참조)를 포함할 수 있다. 전류 판독치는 상술된 바와 같이, 피드백으로서 제어 시스템(예를 들어, 제어 시스템(412, 506, 604, 708))에 제공될 수 있고 전송기 구성요소들 및/또는 파라미터들 중 하나 이상을 조절하는 데 사용될 수 있다. 이러한 피드백 메커니즘은 단독으로 또는 전류 센서(들) 및/또는 전압 센서(들)와 같은 다른 센서들과 조합하여 사용될 수 있다.
다음의 설명에서, 저전력 여기를 위한 시스템들 및 대응하는 방법들은 명확성 및 간결성을 위해 함께 논의된다. 예를 들어, 저전력 여기를 위한 시스템(400)이 저전력 여기에 대한 방법(450)과 함께 설명된다. 본 명세서에서 설명되는 각 방법의 단계들의 순서는 예시적인 실시 예들을 예시하려는 것으로 의도되고, 목적하는 출력을 달성하기 위해 또 다른 순서 또는 조합으로 실행 또는 수행될 수 있다는 점에 유념한다.
LPE - 제1 예시적인 실시 예
도 4a는 저전력 여기(LPE) 회로(402)를 포함하는 무선 전력 전송기(400)의 개략도이다. 도 4b는 무선 전력 전송기(400)의 저전력 여기를 위한 예시적인 방법(450)의 흐름도이다. 이러한 예시적인 실시 예에서, LPE 회로(402)는 가변 전압원(404), 다이오드(D1), 및 계전기들(408a, 408b)을 포함한다. 예시적인 가변 전압원(404)은 PFC 회로(106)와 인버터(108) 사이에 병렬로 결합될 수 있다. PFC 회로(106)는 전력원(예를 들어, AC 전력 메인, 배터리 등)으로부터 직접적으로 또는 간접적으로 전력을 수신하고 무선 전력 전송(WPT) 모드 동안 무선 전력 전송기(400)에 필요한 전력 교정을 제공할 수 있다. 상술한 바와 같이, WPT 모드 동안, 무선 전력 전송기(400)는 LPE 모드 동안의 동작과 비교할 때 상당히 높은 전력, 전압, 및/또는 전류 수준들에서 작동할 수 있다. WPT 모드에서, 인버터(108)의 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)의 게이트들(G1, G2, G3, G4)은 게이트 드라이버들(418)에 의해 구동된다는 점에 유념한다. 게이트 드라이버들(418)은 PWM 생성기(422)에 의해 생성된 PWM 신호들(PWM1, PWM2, PWM3, PWM4)을 수신할 수 있다. PWM 생성기(422)는 디지털 제어기(424)로부터 제어 신호들, 예를 들어 PWM 신호들에 대한 위상 시프트 각도를 나타내는 신호들을 수신할 수 있다.
예시적인 가변 전압원(404)은 무선 전력 전송(WPT) 모드 동안, 가변 전압원(404)이 PFC 회로(106)로부터의 상당한 전력, 전류 및/또는 전압에 의해 손상되지 않도록 강한 전류를 차단하기 위해 다이오드(D1)와 직렬로 결합될 수 있다. 다이오드(D1) 및 계전기는 한 방향으로의 전류 흐름을 가능하게 할 수 있고, 전송기(102)를 구동하는 데 있어서 전압원(404)을 활성화하는 데 유익할 수 있다. 계전기는 인버터 바이어스 및 전송기(102)의 다른 전력 전자기기들을 비여자하는 데 사용될 수 있다. WPT 모드 동안, PFC 회로(106)는 제어 시스템(412)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 소스 전자 전력 제어기(source electronics power controller; SEPC)(410))에 의해 활성화(예를 들어, 턴 온)될 수 있다. 이러한 예시적인 실시 예에서, WPT 모드에서, 제어 시스템(412)은 또한 PFC 회로(106)와 인버터(108) 사이의 회로를 폐쇄하기 위한 신호를 계전기(408a)에 송신할 수 있다. WPT 모드에서, 제어 시스템(412)은 소스(404)에 대한 손상을 방지하고/거나 무선 전력 전송을 구동하는 전력 경로에서의 개방 비효율성을 방지하기 위해 가변 전압원(404)을 스위치 아웃하기 위해 개방하기 신호를 계전기(408b)에 송신할 수 있다는 점에 유념한다.
방법(450)의 단계(452)를 참조하면, LPE 모드에서, PFC 회로(106)는 인버터(108)와 분리될 수 있다. 예를 들어, 제어 시스템(412)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, SEPC(410))는 PFC 회로(106)가 분리되도록(그리고 이에 따라 전송기(400)를 구동할 수 없도록) 회로를 개방하기 위한 제어 신호를 계전기들(408a, 408b)에 송신할 수 있다. 일부 실시 예들에서, SEPC(410)는 영전압 스위칭(zero-voltage switching; ZVS) 에러 생성 모듈(414)과 통신할 수 있다. WPT 모드에서, ZVS 에러 생성 모듈(414)은 인버터 출력 전압과 전류 사이의 위상 각도가 12도 미만인 경우 플래그를 생성하고 전력 전송을 비활성화하는 보호 메커니즘이다. 이러한 에러는 고장을 초래할 수 있는 반도체(들)의 손실 동작으로부터 시스템을 보호하기 위한 것이다. LPE 모드에서, 인버터(108)가 보는 전압-전류(VI) 위상이 ZVS 검출을 위한 임계치 미만일 것으로 예상되기 때문에 ZVS 에러 생성은 비활성화될 수 있다. LPE 모드에서, 이러한 조건은 인버터(108)에 의해 처리되는 전력이 매우 작아서, 스위칭 손실이 파괴적이지 않기 때문에 용인 가능하다.
SEPC(410)은 전류 센서(416)로부터 직접적으로 또는 간접적으로 신호(I1s_ref)를 수신할 수 있다. 신호(I1s_ref)는 전송기 공진기 코일(202)과 (예를 들어, 직렬로, 병렬로, 유도식으로 등) 결합된 센서(416)에 의한 전류 측정(I1s)에 기초한 기준 신호이다.
단계(454)에서, 임피던스 네트워크의 하나 이상의 가변 임피던스 성분(예를 들어, TMN의 리액턴스)(406)의 임피던스는 특정 TMN 구성요소들이 달성할 수 있는 최소 유도성 리액턴스를 얻도록 조절될 수 있다. 예를 들어, "X3sa_minΩ - X3sa_maxΩ"으로 라벨링된 상측 분기 구성요소 및/또는 "X3sb_minΩ - X3sb_maxΩ"으로 라벨링된 하측 분기 구성요소는 목적하는 임피던스(예를 들어, 최소 리액턴스)를 얻도록 조절될 수 있다. TMN 구성요소들(406)은 제어 시스템(412)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 조정 가능한 X3S 제어기(420), SEPC(410) 등)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 조정 가능한 구성요소들(406)은 (예를 들어, SEPC(410)가 PFC 회로(106)를 비활성화하고 가변 전압원(404)을 활성화할 때) LPE 모드 동안 최소 리액턴스를 달성하도록 구성요소들(406)을 조절하기 위해 SEPC(410)로부터 신호(예를 들어, 신호 "LPE 온/오프")를 수신하는 제어기(420)에 의해 조절될 수 있다.
단계(456)에서, 가변 전압원(404)은 전송기 공진기 코일(202)에서의 전류가 LPE 모드에 대한 목표 전류 범위 내에 있도록 전송기(400)를 구동한다. To do so, SEPC 410 can send one or more signals to close relay 408b and enable variable voltage source 404이를 위해, SEPC(410)는 계전기(408b)를 폐쇄하고 가변 전압원(404)을 활성화하기 위한 하나 이상의 신호를 송신할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 인버터는 상수(DC) 전압을 고주파수 진동(AC) 전압으로 변환하기 위해 활성화된다. 일부 실시 예들에서, 방법(450)은 SEPC(410)에 의해, 전류가 LPE 모드에 대한 타겟 범위(예를 들어, 1 A 미만, 3 A 미만, 5 A 미만 등)에 있는지 여부를 표시하기 위한 전류 시호를 센서(416)로부터 수신하는 단계를 포함한다.
LPE - 제2 예시적인 실시 예
도 5a는 저전력 여기(LPE) 회로(502)를 포함하는 무선 전력 전송기(500)의 개략도이다. 도 5b는 전송기(500)의 저전력 여기를 위한 예시적인 방법(550)의 흐름도이다. 구체적으로, 시스템(502)은 다이오드(D1)와 직렬로 결합되는 고정 저전압원(504)을 포함한다. 이러한 실시 예에서, 고정된 저전압원(504)은 LPE 모드 및 WPT 모드 동안 온될(작동 가능할) 수 있다. 일부 실시 예들에서, 고정 저전압원(504)은 전송기(500)의 회로부에 고정 배선된다.
방법(550)의 단계(552)에서, LPE 모드에서, PFC 회로(106)는 비활성화된다. 예를 들어, 제어 시스템(506)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 디지털 제어기(424))는 LPE 모드에 진입시 PFC 회로(106)를 활성화 또는 비활성화하기 위한 신호를 송신할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, LPE 모드에서, ZVS 에러 생성(414)은 비활성화될 수 있다는 점에 유념한다.
단계(554)에서, 하나 이상의 가변 임피던스 성분(406)의 임피던스(예를 들어, TMN의 리액턴스)는 특정 TMN 구성요소(406)가 달성할 수 있는 최소 리액턴스(예를 들면, 최소 유도성 리액턴스)를 달성하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, "X3sa_minΩ - X3sa_maxΩ"으로 라벨링된 상측 분기 구성요소 및/또는 "X3sb_minΩ - X3sb_maxΩ"으로 라벨링된 하측 분기 구성요소는 목적하는 임피던스(예를 들어, 최소 리액턴스)를 얻도록 조절될 수 있다. TMN 구성요소들(406)은 제어 시스템(506)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 디지털 제어기(424), 조정 가능한 X3S 제어기(420), SEPC(410) 등)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 제어기(420)는 리액턴스가 최소 달성 가능한 리액턴스로 조절되어야 함을 표시하는 신호(X3s_min)를 디지털 제어기(424)로부터 수신할 수 있다. 이는 공진기 코일들의 결합 범위에 걸쳐 전송기 공진기 코일(202)에서의 전류의 변동을 최소화하는 효과를 가질 수 있다. 도 1b를 참조하면, 결합 범위는 전송기 공진기 코일(202)에 대한 수신기 공진기 코일의 하나 이상의 위치에 기초할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 방법(550)은 센서(416)로부터 전류 특성(예를 들어, 수준, 위상, 주파수)을 나타내는 신호를 수신하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 신호는 코일(202)에서의 전류 특성을 확인하기 위해 제어 시스템(506)에 제공될 수 있다.
단계(556)에서, 코일 전류의 임의의 나머지 변화는 인버터(108)의 트랜지스터들에 대한 펄스 폭 변조(PWM) 신호들의 위상 시프트 각도(들)를 조절함으로써 최소화될 수 있다. PWM 신호들은 제어 시스템(506)의 하나 이상의 구성요소에 의해 인버터(108)에 제공될 수 있다. 구체적으로, 디지털 제어기(424)는 게이트 드라이버들(418)에 대한 특정 PWM 신호들(PWM1, PWM2, PWM3, PWM4)을 생성하기 위한 신호(θinv_ps)를 PWM 생성기(422)에 송신할 수 있다. 이어서 드라이버들(418)은 인버터(108)의 각 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)에 대응하는 게이트들(G1, G2, G3, G4)을 구동할 수 있다.
일부 실시 예들에서, 위상 시프트 각도는 자속 밀도가 필드 안전 임계치 이하가 되도록 0도와 180도 사이에서 조절될 수 있다. 이는 필드 안전 임계치 이하의 자속 밀도를 달성하도록 전류 수준을 조절하도록 위상 시프트 각도를 조절하는 것을 포함할 수 있다. 특히, 도 5c를 참조하면, 코일 전류와 위상 시프트 각도 사이의 관계는 대략 선형이고 단조적이다. 이러한 관계를 사용하여, 코일 전류 및/또는 자속 밀도를 결정함으로써, 전송기 코일 전류의 교란을 거부하도록 위상 시프트 각도를 조절하기 위해 제어기에 음의 피드백이 제공될 수 있다. 전송기 코일 전류는 전송기 공진기 코일(202) 부근의 루프에서 유도된 전압에 기초할 수 있다. 코일 전류는 다음 관계를 통해 결정될 수 있다:
Figure pct00001
일부 실시 예들에서, 소스(504)는 30 V 이하에서 전송기를 구동할 수 있다. 예를 들어, 소스(504)에 의해 생성된 대략 12 V의 고정 전압 수준을 사용하여 대략 1 ARMS의 코일 전류를 달성하기 위해, 인버터 위상 시프트 각도는 제어 시스템(506)에 의해 대략 60도로 조절될 수 있다.
LPE - 제3 예시적인 실시 예
도 6a는 저전력 여기를 위해 구성된 예시적인 무선 전력 전송기(600)의 개략도이다. 도 6b는 전송기(600)의 저전력 여기를 위한 예시적인 방법(650)의 흐름도이다.
방법(650)의 단계(652)에서, PFC 회로(106)는 저전압(VBUS)에서 전송기를 구동하도록 구성될 수 있다. PFC 회로(106)는 최소 전압(VBUS_min)과 최대 전압(VBUS_max) 사이에서 버스 전압을 출력하도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예들에서, LPE 모드 동안, 버스 전압(VBUS)은 특정 PFC 회로(106)가 출력하도록 구성되는 최소 버스 전압(VBUS_min)과 동일하다. 예를 들어, 제어기(604)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 디지털 제어기(424))는 전압을 최소 버스 전압(VBUS_min)으로 조절하기 위한 신호를 PFC 회로(106)에 송신할 수 있다. 위에서 설명된 바와 같이, LPE 모드에서, ZVS 에러 생성(414)은 비활성화될 수 있다는 점에 유념한다.
단계(654)에서, 하나 이상의 가변 임피던스 성분의 임피던스(예를 들어, TMN의 리액턴스)(406)는 특정 TMN 구성요소(406)가 달성할 수 있는 최소 리액턴스(예를 들면, 최소 유도성 리액턴스)를 달성하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, "X3sa_minΩ - X3sa_maxΩ"으로 라벨링된 상측 분기 구성요소 및/또는 "X3sb_minΩ - X3sb_maxΩ"으로 라벨링된 하측 분기 구성요소는 목적하는 임피던스(예를 들어, 최소 리액턴스)를 얻도록 조절될 수 있다. TMN 구성요소들(406)은 제어 시스템(604)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 디지털 제어기(424), 조정 가능한 X3S 제어기(420), SEPC(410) 등)에 의해 조절될 수 있다. 예를 들어, 제어기(420)는 리액턴스가 최소 달성 가능한 리액턴스로 조절되어야 함을 표시하는 신호(X3s_min)를 디지털 제어기(424)로부터 수신할 수 있다. 이는 공진기 코일들의 결합 범위에 걸쳐 코일 전류의 변동을 최소화하는 효과를 가진다.
단계(656)에서, 코일 전류의 임의의 나머지 변화는 인버터(108)의 트랜지스터들 각각에 입력되는 펄스 폭 변조(PWM) 신호들의 위상 시프트를 조절함으로써 최소화될 수 있다. PWM 신호들은 제어 시스템(604)의 하나 이상의 구성요소에 의해 인버터(108)에 제공될 수 있다. 구체적으로, 디지털 제어기(424)는 게이트 드라이버들(418)에 대한 특정 PWM 신호들(PWM1, PWM2, PWM3, PWM4)을 생성하기 위한 신호를 PWM 생성기(422)에 송신할 수 있다. 이어서 드라이버들(418)은 인버터(108)의 각 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4)에 대응하는 게이트들(G1, G2, G3, G4)을 구동할 수 있다. 예를 들어, PFC 회로(106)에 의해 생성되는 바와 같은 대략 380 V의 전압 수준에서 대략 1 ARMS의 코일 전류를 생성하기 위해, 인버터 위상 시프트 각도는 제어기(604)에 의해 대략 5도 미만으로 조절될 수 있다.
LPE - 제4 예시적인 실시 예
도 7a는 저전력 여기(LPE) 회로(702)를 포함하는 무선 전력 전송기(700)의 개략도이다. 도 7b는 전송기(700)의 저전력 여기를 위한 예시적인 방법(750)의 흐름도이다. LPE 회로(702)은 다이오드(D1)와 직렬로 결합되는 가변 저전압원(704)을 포함한다. LPE 회로(702)는 PFC 회로(106)와 인버터(108) 사이에 병렬로 결합된다. 저전압원(704)은 디지털 제어기(424)로부터 버스 전압(VBUS)의 수준을 나타내는 신호를 수신하도록 구성된다. 제어기(424)는 LPE 모드 동안 소스(704)가 출력하기 위한 VBUS를 결정할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 제어기(424)는 전압원(704)이 턴 온되기 전에 또는 턴 온됨과 동시에 PFC 회로(106)가 비활성화되도록 PFC 회로(106) 및 소스(704)로의 신호들을 타이밍하도록 구성될 수 있다. 이러한 실시 예에서, 인버터(108)의 트랜지스터들(Q1, Q2, Q3, Q4) 각각에 입력되는 PWM 신호들(예를 들어, PWM1, PWM2, PWM3, PWM4)의 위상 시프트는 고정될 수 있다는 점에 유념한다.
단계(752)에서, LPE 모드 동안, PFC 회로(106)는 비활성화된다. 일부 실시 예들에서, 제어 시스템(708)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 디지털 제어기(424))는 PFC 회로(106)를 활성화 또는 비활성화하기 위한 신호를 PFC 회로(106)에 전송하도록 구성된다. 예를 들어, WPT 모드 동안, PFC 회로(106)는 활성화된다. 위에서 설명된 바와 같이, LPE 모드에서, ZVS 에러 생성(414)은 비활성화될 수 있다는 점에 유념한다.
단계(754)에서, 임피던스 네트워크의 하나 이상의 가변 임피던스 성분(예를 들어, TMN의 리액턴스)(406)의 임피던스는 특정 TMN이 달성할 수 있는 최소 유도성 리액턴스를 얻도록 조절될 수 있다. 이러한 예에서, "X3sa_minΩ - X3sa_maxΩ"으로 라벨링된 상측 분기 구성요소 및/또는 "X3sb_minΩ - X3sb_maxΩ"으로 라벨링된 하측 분기 구성요소는 목적하는 임피던스(예를 들어, 최소 리액턴스)를 얻도록 조절될 수 있다. TMN 구성요소들(406)은 제어 시스템(412)의 하나 이상의 구성요소(예를 들어, 조정 가능한 X3S 제어기(420), SEPC(410) 등)에 의해 조절될 수 있다.
단계(756)에서, 가변 저전압원(704)은 전송기 공진기 코일(202)이 필드 안전 임계치 이하의 크기를 갖는 자기장을 생성하도록 전송기(700)를 구동하도록 구성된다. 일부 실시 예들에서, 소스(704)는 대략 4 V 내지 5 V 사이의 전압으로 전송기(700)를 구동할 수 있다. 예를 들어, 고정 위상 시프트 각도에서 대략 1 ARMS의 코일 전류를 생성하기 위해, 가변 저전압원의 전압 수준은 대략 4 V 내지 5 V 사이로 조절된다.
차량 위치 설정
본 명세서에서 개시된 저전력 여기 구성요소들, 시스템들, 및 방법들은 무선 전력 전송 이전에, 동안에, 또는 이후에 다양한 다른 성능 및 안전 검증을 구현하는 무선 전력 시스템(100)의 일 부분을 형성할 수 있다.
도 8은 무선 전력 전달 이전에 그리고/또는 동안에 무선 전력 시스템(100)에서 실행될 수 있는 일련의 단계들의 일례를 도시하는 흐름도(800)이다. 단계(802)에서, 무선 전력 전송기(102)와 무선 전력 수신기(104) 사이에 통신 링크가 확립된다. 링크는 예를 들어, Wi-Fi 네트워크 또는 통신 프로토콜을 통해, Bluetooth® 연결을 통해, 또는 보다 일반적으로, 전송기(102) 및 수신기(104)가 통신할 수 있는 임의의 링크, 연속, 또는 통신 프로토콜을 통해 확립될 수 있다.
다음으로, 단계(804)에서, 시스템 처리기(예를 들어, 본 명세서에서 개시된 처리기들 중 어느 하나, 또는 본 명세서에서 개시된 처리기들과 통신하는 또 다른 처리기)는 본 명세서에서 개시되는 방법들 중 어느 하나를 사용하여, 무선 전력 수신기(104)의 상대적인 위치 및/또는 수신기의 상대적인 위치와 연관된 클래스를 결정한다. 이어서 시스템 처리기는 수신기의 상대적인 위치 및/또는 클래스에 관한 정보를 포함하는 신호를 생성하고, 신호를 또 다른 처리기, 제어기, 또는 디스플레이 인터페이스에 전송한다.
선택적인 단계(806)에서, 시스템(즉, 시스템 처리기 또는 또 다른 처리기, 회로, 또는 제어기)은 전송된 신호로부터의 정보를 사용하여 차량 운전자 또는 자율 주행 시스템에 차량 안내 정보를 제공할 수 있다. 일부 실시 예들에서, 이러한 단계는 안내 정보를 제공하기 위해 차량 디스플레이 유닛 상에 표시자들을 디스플레이하는 단계를 포함할 수 있다.
다음으로, 단계(808)에서, 시스템은 무선 전력 수신기(104)의 상대적인 위치, 또는 상대적인 위치의 클래스에 기초하여 정렬이 완료되었는지 여부, 즉 무선 전력 수신기(104)가 무선 전력 전송기(102)의 미리 결정된 거리 내에 있는지 여부, 또는 무선 전력 수신기(104)가 특정 클래스에 할당되는지 여부를 결정한다. 정렬이 달성되지 않은 경우, 제어는 단계(804)로 복귀하고; 정렬이 달성된 경우, 제어는 단계(810)로 진행한다.
선택적인 단계(810)에서, 시스템은 추가적인 환경 및 안전 점검을 수행한다. 이들은 예를 들어, 이물질에 대한 점검, 생명체에 대한 점검, 차량/수신기의 모션에 대한 점검, 및 다양한 다른 안전 시스템들 및 작동 파라미터들의 모니터링/점검을 포함할 수 있다. 모든 점검 및 시스템들이 충족되면, 단계(812)에서, 무선 전력 전송기(102)로부터 무선 전력 수신기(104)로의 전력 전달이 개시된다.
일정 시간 기간이 경과한 후에, 무선 전력 전송은 선택적으로 단계(814)에서 중단될 수 있다. 다양한 기준들 및/또는 신호들은 전력 전송의 중단으로 이어질 수 있다. 일부 실시 예들에서, 예를 들어, 전력 전송은 추가적인 시스템 점검을 수행하기 위해 주기적으로 중단될 수 있다. 특정 실시 예에서, 전력 전송은 시스템 센서가 차량/수신기의 예기치 못한 가속도, 차량/수신기의 정전 용량의 변화, 및/또는 차량 수신기의 위치의 변화와 같은 불규칙한 이벤트를 표시하는 신호를 생성할 때 중단될 수 있다. 일부 실시 예들에서, 전력 전송은 또한 무선 전력 수신기에서 유도되는 전압 및/또는 전류와 같은 특정 시스템 작동/성능 파라미터들이 변할 때 중단될 수 있다.
전력 전송이 중단된 후에, 제어는 단계(804)로 복귀하여 무선 전력 전송기(102) 및 수신기(104)가 정렬된 채로 유지되도록 하기 위해 정렬 점검을 수행한다. 정렬되면, 그리고 단계(810)에서 환경 및 안전 점검이 통과되면, 제어는 최종적으로 단계(812)로 복귀하고 전력 전송이 재개된다.
하드웨어 및 소프트웨어 구현
도 9는 본 명세서에서 설명된 시스템들 및 방법들을 구현하는 데 사용될 수 있는 예시적인 컴퓨터 시스템(900)의 블록도이다. 범용 컴퓨터들, 네트워크 어플라이언스들, 모바일 디바이스들, 또는 다른 전자 시스템들 또한 시스템(900)의 적어도 부분들을 포함할 수 있다. 시스템(900)은 처리기(910), 메모리(920), 저장 디바이스(930), 및 입력/출력 디바이스(940)를 포함한다. 구성요소들(910, 920, 930, 및 940) 각각은 예를 들어, 시스템 버스(950)를 사용하여 상호 연결될 수 있다. 처리기(910)는 시스템(900) 내에서 실행할 명령어들을 처리할 수 있다. 일부 구현들에서, 처리기(910)는 단일 스레드 처리기이다. 일부 구현들에서, 처리기(910)는 다중 스레드 처리기이다. 처리기(910)는 메모리(920)에 또는 저장 디바이스(930) 상에 저장된 명령들을 처리할 수 있다.
메모리(920)는 시스템(900) 내에 정보를 저장한다. 일부 구현들에서, 메모리(920)는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체이다. 일부 구현들에서, 메모리(920)는 휘발성 메모리 유닛이다. 일부 구현들에서, 메모리(920)는 비휘발성 메모리 유닛이다. 일부 예들에서, 위에서 설명된 데이터의 일부 또는 전부는 개인용 컴퓨팅 디바이스 상에, 하나 이상의 중앙 집중식 컴퓨팅 디바이스 상에서 호스팅되는 데이터 스토리지에, 또는 클라우드 기반 저장 디바이스를 통해 저장될 수 있다. 일부 예들에서, 일부 데이터는 하나의 위치에 저장되고 다른 데이터는 또 다른 위치에 저장된다. 일부 예들에서, 퀀텀 컴퓨팅(quantum computing)이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 기능적 프로그래밍 언어들이 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 플래시 기반 메모리와 같은 전기적 메모리가 사용될 수 있다.
저장 디바이스(930)는 시스템(900)에 대한 대용량 저장 디바이스를 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 저장 디바이스(930)는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체이다. 다양한 상이한 구현들에서, 저장 디바이스(930)는 예를 들어, 하드 디스크 디바이스, 광 디스크 디바이스, 고체 상태 드라이브, 플래시 드라이브, 또는 몇몇 다른 대용량 저장 디바이스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저장 디바이스는 장기 데이터(예를 들어, 데이터베이스 데이터, 파일 시스템 데이터 등)를 저장할 수 있다. 입력/출력 디바이스(940)는 시스템(900)에 입력/출력 동작들을 제공한다. 일부 구현들에서, 입력/출력 디바이스(940)는 네트워크 인터페이스 디바이스들, 예를 들어 이더넷 카드, 직렬 통신 디바이스, 예를 들어 RS-232 포트, 및/또는 무선 인터페이스 디바이스, 예를 들어 802.11 카드, 3G 무선 모뎀, 또는 4G 무선 모뎀 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 입력/출력 디바이스는 입력 데이터를 수신하고 출력 데이터를 다른 입출력 디바이스들, 예를 들어, 키보드, 프린터 및 디스플레이 디바이스들(960)에 송신하도록 구성된 드라이버 디바이스들을 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 모바일 컴퓨팅 디바이스들, 모바일 통신 디바이스들, 및 다른 디바이스들이 사용될 수 있다.
일부 구현들에서, 위에서 설명된 접근법들의 적어도 일 부분은 실행 시에 하나 이상의 처리 디바이스로 하여금 위에서 설명된 프로세스들 및 기능들을 수행하게 하는 명령어들에 의해 실현될 수 있다. 이러한 명령어들은 예를 들어, 해석된 명령어들, 이를테면 스크립트 명령어들, 또는 실행 가능한 코드, 또는 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체에 저장된 다른 명령어들을 포함할 수 있다. 저장 디바이스(930)는 서버 팜 또는 널리 분산된 서버들의 세트와 같은 네트워크를 통해 분산된 방식으로 구현될 수 있거나, 단일 컴퓨팅 디바이스에 구현될 수 있다.
예시적인 처리 시스템이 도 9에 설명되었지만, 본 명세서에서 설명된 주제, 기능적 동작들 및 프로세스들의 실시 예들은 본 명세서에서 개시된 구조들 및 이들의 구조적 등가물들 포함하여, 다른 유형들의 디지털 전자 회로부로, 유형적으로 구현된 컴퓨터 소프트웨어 또는 펌웨어로, 컴퓨터 하드웨어로, 또는 이들 중 하나 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 주제의 실시 예들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 즉 데이터 처리 장치에 의한 실행을 위해 또는 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위해 유형적인 비휘발성 프로그램 캐리어 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령어들의 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 프로그램 명령어들은 인공적으로 생성되어 전파된 신호, 예를 들어, 데이터 처리 장치에 의한 실행에 적합한 수신기 장치로의 전송을 위해 정보를 인코딩하기 위해 생성되는 기계 생성된 전기, 광, 또는 전자기 신호 상에 인코딩될 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 기계 판독 가능한 저장 디바이스, 기계 판독 가능한 저장 기판, 랜덤 또는 직렬 액세스 메모리 디바이스, 또는 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
용어 "시스템"은 예로서 프로그래밍 가능한 처리기, 컴퓨터, 또는 다수의 처리기들 또는 컴퓨터들을 포함하여, 데이터를 처리하기 위한 모든 종류의 장치, 디바이스들, 및 기계들을 포함할 수 있다. 처리 시스템은 특수 목적 로직 회로부, 예를 들어, FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC(application specific integrated circuit)를 포함할 수 있다. 처리 시스템은 하드웨어 외에, 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 생성하는 코드, 예를 들어, 처리기 펌웨어, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제, 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 구성하는 코드를 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램(또한 프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 모듈, 소프트웨어 모듈, 스크립트, 또는 코드라고도 지칭되거나 기술될 수 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어들, 또는 선언적 또는 절차적 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 작성될 수 있고, 이는 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브 루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛으로서를 포함하여, 임의의 형태로 배치될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템 내의 파일에 대응할 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 프로그램은 다른 프로그램들 또는 데이터(예를 들어, 마크업 언어 문서에 저장된 하나 이상의 스크립트)를 보유하는 파일의 일 부분에, 해당 프로그램에 전용인 단일 파일에, 또는 다수의 조율된 파일들(예를 들어, 하나 이상의 모듈, 서브 프로그램, 또는 코드의 부분을 저장하는 파일들)에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 상에서, 또는 하나의 부지에 위치되거나 다수의 부지들에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되는 다수의 컴퓨터들 상에서 실행되도록 배치될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 프로세스들 및 로직 흐름들은 입력 데이터에 대해 작동하고 출력을 생성함으로써 기능들을 수행하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 프로그램을 실행하는 하나 이상의 프로그래밍 가능한 컴퓨터에 의해 수행될 수 있다. 프로세스 및 로직 흐름들은 또한 특수 목적 로직 회로부, 예를 들어, FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC(application specific integrated circuit)에 의해 수행될 수 있고, 장치는 또한 이로서 구현될 수 있다.
컴퓨터 프로그램의 실행에 적합한 컴퓨터들은 예로서, 범용 또는 특수 목적 마이크로 처리기들 또는 둘 모두, 또는 임의의 다른 종류의 중앙 처리 유닛을 포함할 수 있다. 일반적으로, 중앙 처리 유닛은 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 모두로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터는 일반적으로 명령어들을 수행하거나 실행하기 위한 중앙 처리 유닛 및 명령어들 및 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 메모리 디바이스를 포함한다. 일반적으로, 컴퓨터는 또한 데이터를 저장하기 위한 하나 이상의 대용량 저장 디바이스, 예를 들어, 자기, 광자기 디스크, 또는 광 디스크를 포함하거나, 이로부터 데이터를 수신하거나 이에 데이터를 전송하거나 또는 둘 모두를 위해 작동 가능하게 결합될 것이다. 그러나, 컴퓨터는 이러한 디바이스들을 가질 필요는 없다. 또한, 컴퓨터는 또 다른 디바이스, 예를 들어, 몇 가지만 예를 들면, 모바일 전화, 개인용 정보 단말기(personal digital assistant; PDA), 모바일 오디오 또는 비디오 플레이어, 게임 콘솔, 위성 위치 확인 시스템(Global Positioning System; GPS) 수신기, 또는 휴대용 저장 디바이스(예를 들어, USB(universal serial bus) 플래시 드라이브)에 임베디드될 수 있다.
컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터 판독 가능한 매체들은 예로서 반도체 메모리 디바이스들, 예를 들어, EPROM, EEPROM, 및 플래시 메모리 디바이스들; 자기 디스크들, 예를 들어, 내부 하드 디스크들 또는 착탈 가능한 디스크들; 광자기 디스크들; 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 모든 형태의 비휘발성 메모리, 매체들 및 메모리 디바이스들을 포함한다. 처리기 및 메모리는 특수 목적 논리 회로부에 의해 보조되거나, 이에 통합될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 주제의 실시 예들은 예를 들어, 데이터 서버로서, 백 엔드 구성요소를 포함하거나, 미들웨어 구성요소, 예를 들어, 애플리케이션 서버를 포함하거나, 프론트 엔드 구성요소, 예를 들어, 사용자가 본 명세서에서 설명된 주제의 구현과 상호 작용할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스 또는 웹 브라우저를 갖는 클라이언트 컴퓨터를 포함하거나, 하나 이상의 이러한 백 엔드, 미들웨어, 또는 프론트 엔드 구성요소의 임의의 조합을 포함하는 컴퓨팅 시스템으로 구현될 수 있다. 시스템의 구성요소들은 임의의 형태 또는 매체의 디지털 데이터 통신, 예를 들어, 통신 네트워크에 의해 상호 연결될 수 있다. 통신 네트워크들의 예들은 근거리 네트워크(local area network; "LAN") 및 광역 네트워크(wide area networ; "WAN"), 예를 들어 인터넷을 포함한다.
컴퓨팅 시스템은 클라이언트들 및 서버들을 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 일반적으로 서로 원격에 있고 통상적으로 통신 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 각각의 컴퓨터들 상에서 실행되고 서로 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램들에 의해 발생한다.
본 명세서는 많은 특정한 구현 세부 사항들을 포함하지만, 이것들은 청구될 수 있는 것의 범위에 대한 제한들로서가 아니고, 특정 실시 예들에 특정될 수 있는 피처들에 대한 설명으로서 해석되어야 한다. 별개의 실시 예들의 맥락에서 본 명세서에서 설명되는 특정 피처들은 또한 단일 실시 예에서 조합하여 구현될 수 있다. 반대로, 단일 실시 예의 맥락에서 설명되는 다양한 피처들은 또한 다수의 실시 예들에서 별개로 또는 임의의 적절한 서브-조합으로 구현될 수 있다. 또한, 피처들이 특정 조합들로 작용하는 것으로서 위에서 설명되고 이에 따라 초기에 청구될 수도 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 피처는 일부 경우들에서 조합으로부터 삭제될 수 있고, 청구된 조합은 서브 조합 또는 서브 조합의 변형에 관한 것일 수 있다.
유사하게, 동작들이 특정 순서로 도면들에 도시되지만, 이는 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 이러한 동작들이 도시된 특정 순서로 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 모든 도시된 동작들이 수행될 것을 요구하는 것으로서 이해되지 않아야 한다. 특정 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 바람직할 수 있다. 또한, 위에서 설명된 실시 예들에서의 다양한 시스템 구성요소의 분리는 모든 실시 예들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로서 이해되어서는 안 되고, 설명된 프로그램 구성요소들 및 시스템들이 일반적으로 단일 제품으로 함께 통합되거나 다수의 제품들로 패키징될 수 있다고 이해되어야 한다.
본 주제의 특정 실시 예들이 설명되었다. 다른 실시 예들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 예를 들어, 청구항들에 나열된 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고 여전히 바람직한 결과들을 달성할 수 있다. 일례로서, 첨부 도면들에 도시된 프로세스들은 바람직한 결과들을 달성하기 위해 도시된 특정 순서, 또는 순차적인 순서를 반드시 요구하지는 않는다. 특정 구현들에서, 멀티태스킹 및 병렬 처리가 바람직할 수 있다. 설명된 프로세스들로부터, 다른 단계들 또는 스테이지들이 제공될 수 있거나, 단계들 또는 스테이지들이 제거될 수 있다. 따라서, 다른 구현들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다.
용어
본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이고, 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.
본 명세서 및 청구항들에서 사용된 바와 같은 용어 "대략", 어구 "대략 동일한", 및 다른 유사한 어구들(예를 들어, "X는 대략 Y의 값을 가진다" 또는 "X는 대략 Y와 동일하다")은 하나의 값(X)이 또 다른 값(Y)의 미리 결정된 범위 내에 있다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 미리 결정된 범위는 달리 표시되지 않는 한, 플러스 또는 마이너스 20%, 10%, 5%, 3%, 1%, 0.1%, 또는 0.1% 미만일 수 있다.
본 명세서 및 청구항들에서 사용된 단수 표현들은 명백히 반대로 표시되지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서 및 청구항들에서 사용된 바와 같은 어구 "및/또는"은 이렇게 결합된 요소들, 즉 일부 경우들에서는 결합하여 존재하고 다른 경우들에서는 분리하여 존재하는 요소들 중 "어느 하나 또는 둘 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"으로 열거된 다수의 요소들은 동일한 방식으로, 즉, 이렇게 결합된 요소들 중 "하나 이상"으로 해석되어야 한다. "및/또는" 절에 의해 구체적으로 식별된 요소들 이외에, 구체적으로 식별된 이들 요소들과 관련되든 관련되지 않든, 다른 요소들이 선택적으로 존재할 수 있다. 이에 따라, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 언급은, "포함하는"과 같은 개방형 언어와 함께 사용될 때, 일 실시 예에서, A만을(선택적으로 B 이외의 요소들을 포함함); 다른 실시 예에서, B만을(선택적으로 A 이외의 요소들을 포함함); 또 다른 실시 예에서 A 및 B 둘 다를(선택적으로 다른 요소들을 포함함); 등을 지칭할 수 있다.
본 명세서 및 청구항들에서 사용될 때, "또는"은 위에서 정의된 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 목록 내의 항목들을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것으로, 즉, 다수의 요소들 또는 요소들의 목록 중 적어도 하나를 포함, 그러나 또한 하나보다 많은 것을 포함하는 것, 그리고 선택적으로, 추가적인 열거되지 않은 항목들을 포함하는 것으로서 해석되어야 한다. "~ 중 단지 하나" 또는 "~ 중 정확히 하나", 또는 청구항들에서 사용될 때, "~로 구성되는"과 같이, 명백히 반대로 표시된 용어들만이 다수의 요소들 또는 요소들의 목록 중 정확히 하나의 요소의 포함을 지칭할 것이다. 일반적으로, 사용된 바와 같은 용어 "또는"은 "~ 중 어느 하나", "~ 중 하나", "~ 중 단지 하나", 또는 "~ 중 정확히 하나"와 같은 상호 배타적인 용어들이 뒤에 올 때 단지 상호 배타적인 대안들(즉, "둘 모두가 아니라 하나 또는 다른 하나")을 표시하는 것으로서 해석될 것이다. "~로 필수적으로 구성되는"은 청구항들에서 사될 때, 특허법 분야에서 사용되는 바와 같은 이의 일반적인 의미를 가질 것이다.
본 명세서 및 본 청구항들에서 사용될 때, 하나 이상의 요소의 목록과 관하여, 어구 "적어도 하나"는 요소들의 목록 내의 요소들 중 어느 하나 이상으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 하지만, 반드시 요소들의 목록 내에 구체적으로 나열된 각각의 그리고 모든 요소 중 적어도 하나를 포함하는 것은 아니고 요소들의 목록 내의 요소들의 임의의 조합들을 배제하지 않는다. 이러한 정의는 또한 어구 "적어도 하나"가 지칭하는 요소들의 목록 내에서 구체적으로 식별된 요소들 이외의 요소들이 구체적으로 식별된 이러한 요소들과 관련되든 관련되지 않든, 선택적으로 존재할 수 있게 한다. 이에 따라, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는, 동등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나", 또는 동등하게 " A 및/또는 B의 적어도 하나")는 일 실시 예에서, B가 존재하지 않는 선택적으로 하나보다 많은 A를 포함하는 적어도 하나(그리고 선택적으로 B 이외의 요소들을 포함함), 다른 실시 예에서, A가 존재하지 않는 선택적으로 하나보다 많은 B를 포함하는 적어도 하나(그리고 선택적으로 A 이외의 요소들을 포함하는); 또 다른 실시 예에서, 선택적으로 하나보다 많은 A를 포함하는 적어도 하나, 및 선택적으로 하나보다 많은 B를 포함하는 적어도 하나(그리고 선택적으로 다른 요소들을 포함함); 등을 지칭할 수 있다.
"포함한(including)", "포함하는(comprising)", "갖는(having)","함유하는(containing)", "수반(involving)", 및 이들의 어미 변화형들의 사용은 이후에 나열된 항목들 및 추가 항목들을 포함하는 것으로 의도된다.
청구항 요소를 수정하기 위해 청구항들에서 "제1", "제2", " "제3" 등과 같은 서수 용어들의 사용은 이 자체로 하나의 청구항 요소의 또 다른 청구항 요소에 대한 임의의 우선순위, 선행, 또는 순서 또는 방법의 동작들이 수행되는 시간적 순서를 암시하지 않는다. 서수 용어들은 청구항 요소들을 구별하기 위해, 특정 명칭을 갖는 하나의 청구항 요소를 동일한 명칭을 갖는 또 다른 요소와 구별하기 위한(그러나 서수 용어의 사용을 위해) 라벨들로서만 사용된다.

Claims (20)

  1. 고전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 전송기의 저전력 여기(low power excitation)를 위한 방법으로서, 상기 전송기는 임피던스 네트워크의 입력에 결합된 인버터 및 상기 임피던스 네트워크의 출력에 결합된 전송기 공진기 코일을 포함하며, 상기 방법은:
    상기 인버터의 입력에 근접하여 결합된 역률 교정 회로를 비활성화하는 단계;
    최소 달성 가능한 임피던스를 얻기 위해 상기 임피던스 네트워크의 하나 이상의 가변 임피던스 성분을 조절하는 단계로서, 상기 가변 임피던스 성분들은 상기 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스 사이에서 작동되도록 구성되는 것인, 하나 이상의 가변 임피던스 성분을 조절하는 단계;
    상기 인버터의 하나 이상의 트랜지스터와 연관된 위상 시프트 각도(phase shift angle)를 조절하는 단계; 및
    상기 전송기 공진기 코일이 필드 안전 임계치(field safety threshold) 이하의 자속 밀도를 생성하도록 상기 전송기를 구동하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 전송기는 80 kHz와 90 kHz 사이의 작동 주파수 사이에서 고전력을 전송하도록 구성된 것인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무선 전력 전송기는 500 W와 20,000 W 사이의 전력 수준의 전력을 전송하도록 구성된 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전송기를 구동하는 단계는 고정 저전압원에 의해 수행되는 것인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 전송기를 구동하는 단계는 30 V 이하에서 상기 전송기를 구동하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전송기를 구동하는 단계는 50 W 이하에서 상기 전송기를 구동하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 필드 안전 임계치는 10 μTesla와 15 μTesla 사이인 것인, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 위상 시프트 각도를 조절하는 단계는:
    상기 자속 밀도가 상기 필드 안전 임계치 이하가 되도록 상기 위상 시프트 각도를 0도와 180도 사이에서 조절하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 위상 시프트 각도를 조절하는 단계는:
    상기 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 상기 위상 시프트를 조절하는 단계를 포함하며, 상기 전류 제한치는 상기 필드 안전 임계치에 기초하는 것인, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전송기를 구동하는 단계는:
    상기 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 상기 전송기를 구동하는 단계를 포함하되, 상기 전류 제한치는 상기 필드 안전 임계치에 기초하는 것인, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전류 제한치는 2 암페어인 것인, 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 측정 코일에서 유도된 전압 또는 유도된 전류에 기초하여 상기 자속 밀도를 결정하는 단계로서, 상기 측정 코일들은 상기 전송기 공진기 코일과 분리되어 있는 것인, 상기 자속 밀도를 결정하는 단계; 및
    상기 자속 밀도를 나타내는 신호를 상기 전송기에 결합된 제어기에 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전송기를 구동하는 단계 전에:
    상기 전송기 공진기 코일 부근에 상기 수신기 공진기 코일을 갖는 차량의 존재를 표시하는 신호를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 고전력을 전송하도록 구성된 무선 전력 전송기의 저전력 여기를 위한 시스템으로서,
    고전력의 전송 동안 활성화되고 저전력 여기 동안 비활성화되도록 구성된 역률 교정 회로;
    상기 역률 교정 회로의 출력에 결합되고, 저전력 여기 동안에, 상기 전송기의 공진기 코일이 필드 안전 임계치 이하의 자속 밀도를 생성하도록 상기 전송기를 구동하도록 구성된 저전압원;
    상기 저전압원의 출력에 결합되고 적어도 두 개의 트랜지스터들을 포함하는 인버터로서, 상기 트랜지스터들은 저전력 여기 동안 각 트랜지스터의 위상 시프트 각도가 조절 가능하도록 제어되도록 구성되는 것인, 상기 인버터; 및
    상기 인버터의 출력에 결합되고, 저전력 여기 동안 최소 달성 가능한 임피던스를 얻도록 조절되도록 구성된 적어도 하나의 가변 임피던스 성분으로서, 상기 가변 임피던스 성분들은 상기 최소 달성 가능한 임피던스와 최대 달성 가능한 임피던스 사이에서 작동되도록 구성되는 것인, 상기 적어도 하나의 가변 임피던스 성분을 포함하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 무선 전력 전송기는 80 kHz와 90 kHz 사이의 작동 주파수 사이에서 고전력을 전송하도록 구성된 것인, 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 무선 전력 전송기는 500 W와 20,000 W 사이의 전력 수준의 전력을 전송하도록 구성된 것인, 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 무선 전력 전송기는 저전력 여기 동안 50 W 이하의 전력을 출력하도록 구성되는 것인, 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 상기 필드 안전 임계치는 10 μTesla와 15 μTesla 사이인 것인, 시스템.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 전송기 공진기 코일에 결합되고, 상기 전송기의 제어기에 전류 특성을 나타내는 신호를 제공하도록 구성된 전류 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 (i) 상기 적어도 두 개의 트랜지스터들 또는 (ii) 상기 적어도 하나의 가변 임피던스 성분 중 적어도 하나에 작동 가능하게 결합되는 것인, 시스템.
  20. 제13항에 있어서, 상기 저전력 전압원은 저전력 동작 동안에, 상기 전송기 공진기 코일에서의 전류가 전류 제한치 이하가 되도록 상기 전송기를 구동하도록 구성되되, 상기 전류 제한치는 상기 필드 안전 임계치에 기초하는 것인, 시스템.
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