KR20210151697A

KR20210151697A - 무선 전력 전송 시 전압 및 주파수 변동들의 조정

Info

Publication number: KR20210151697A
Application number: KR1020210071944A
Authority: KR
Inventors: 구스타보 제임스 메하스; 니콜라우스 더블유 스미쓰; 타오 치; 장젠 황
Original assignee: 르네사스 일렉트로닉스 아메리카 인크.
Priority date: 2020-06-05
Filing date: 2021-06-03
Publication date: 2021-12-14
Also published as: US11949229B2; CN113783312A; US20210384722A1

Abstract

무선 송신기는 송신기의 입력 또는 출력 전압들의 변동들을 송신기의 동작 주파수의 변동들과 조정하여 전압들을 변경하는 동안 송신기의 출력 전력 변동들에 대응한다. 전압들이 증가되고 있을 때, 출력 주파수는 공진 주파수로부터 멀어지게 이동된다. 따라서, 증가된 전압들로 인한 출력 전력 증가는 주파수 변경에 의해 제한된다. 전압 증가 전에 또는 후에, 증가된 출력 전력은 입력 및 출력 전압들이 일정하게 또는 거의 일정하게 유지되는 동안 출력 주파수를 변경함으로써 획득될 수 있다. 일부 실시예들은 송신기의 입력 또는 출력 전압들을 감소시킬 때 유사한 절차들을 따른다. 전압 변경 동작들에 적합한 전압 및 주파수 프로파일들을 결정하기 위해 전력 전송 전에 교정이 수행된다. 다른 특징들이 또한 제공된다.

Description

무선 전력 전송 시 전압 및 주파수 변동들의 조정{COORDINATING VOLTAGE AND FREQUENCY CHANGES IN WIRELESS POWER TRANSFER}

본 발명의 실시예들은 무선 전력 시스템들, 특히 무선 전력 전송 시 전압 및 주파수 변동들을 조정하는 것에 관한 것이다. 일부 실시예들은 전력 전송을 늦추지 않고 바람직하지 않은 전압 스파이크들을 줄이거나 회피한다.

모바일 디바이스들, 예를 들어, 스마트 폰들, 태블릿들, 웨어러블들 및 다른 디바이스들은, 이를 테면 무선 전력 전송(wireless power transfer)(WPT)에 의해 달성되는 무선 전력 충전을 점점 더 많이 사용하고 있다. 무선 전력 전송에는 송신 코일을 구동하여 시변(time-varying) 자기장을 생성하는 송신기 및 송신 코일에 근접하게 배치된 수신기 코일을 갖는 수신기가 수반될 수 있다. 수신기 코일은 송신 코일에 의해 생성된 무선 전력을 수신하고 그 수신된 전력을 사용하여 부하를 구동, 예를 들어, 배터리를 충전한다. 수신기 코일 및 부하는 송신기 코일에 상대적으로 위치 설정되어 시변 자기장에서 송신된 전력을 수신하는 셀 폰, 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant)(PDA), 컴퓨터 또는 다른 디바이스와 같은 디바이스의 일부일 수 있다.

전력의 무선 전송을 위해 현재 사용 중인 다수의 상이한 표준들이 있다. 전력의 무선 송신에 보다 일반적인 표준은 무선 전력 무선 전력 연합(A4WP)(Alliance for Wireless Power) 표준 및 무선 전력 컨소시엄(Wireless Power Consortium) 표준인 Qi 표준을 포함한다. 무선 전력 컨소시엄인 Qi 사양 하에서, 수신기 코일 회로의 공진 주파수에서 단일 디바이스를 충전하기 위해 공진 유도 커플링 시스템이 이용된다. Qi 표준에서, 수신 디바이스 코일은 송신 코일과 아주 근접하게 배치되는 반면, A4WP 표준에서, 수신 디바이스 코일은 다른 충전 디바이스들에 속하는 다른 수신 코일들과 함께 잠재적으로 송신 코일 근처에 배치된다.

무선 전력 시스템은 무선 전력 시스템의 무선 전력 송신기와 무선 전력 수신기 사이의 데이터 통신들을 더 포함할 수 있다. 데이터 통신들은 송신 코일 및 수신기 코일을 사용하여 데이터를 교환할 수 있거나 또는 다른 채널들을 사용할 수 있다.

바람직하게는 무선 전력 전송 속도의 현저한 감소들 없이 과전압 조건들 및 다른 제어되지 않는 전압들을 회피해야 할 필요가 있다.

본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 무선 송신기는 송신기 전압들이 증가될 때 송신기 출력 전력 및 수신기의 전압들의 스파이크들을 회피하기 위해 송신기의 입력 및/또는 출력 전압들을 송신기의 동작 주파수와 조정한다. 송신기 전압들이 증가되고 있을 때, 동작 주파수가 공진 주파수에서 멀어지게 이동되어 송신기 출력 전력의 증가에 대응(억제 또는 제거)한다. 더 높은 출력 전력을 원하면, 이것은 송신기 전압들이 일정하거나 거의 일정하게 유지되는 동안 동작 주파수를 공진 주파수에 더 가깝게 이동시킴으로써 전압 증가의 전과 후에 획득될 수 있다.

일부 실시예들은 송신기의 입력 또는 출력 전압을 감소시킬 때 유사한 절차를 따른다: 전압 감소는 출력 전력 변화들에 대응하기 위해 주파수를 공진 주파수에 더 가깝게 이동시키는 것과 동시에 일어난다.

이러한 및 다른 실시예들은 다음의 도면들과 관련하여 아래에서 추가로 논의된다.

도 1은 무선 전력 전송 시스템을 예시한다.
도 2는 송신기의 입력 전압, 출력 전력 및 동작 주파수 사이의 관계를 예시한다.
도 3은 송신기의 입력 전압을 변경하는 흐름도이다.
도 4, 도 5 및 도 6은 도 3의 프로세스의 일부 실시예들에 대한 그래프들이다.
도 7a는 무선 전력 송신기를 예시한다.
도 7b는 무선 전력 수신기를 갖는 디바이스를 예시한다.
도 8은 송신기 전압들을 조정하기 위해 수행되는 프로세스의 흐름도이다.

다음의 설명에서, 본 발명의 일부 실시예들을 설명하는 특정 세부 사항들이 제시된다. 그러나, 관련 기술분야의 통상의 기술자에게는 일부 실시예들이 일부 또는 전부의 이러한 특정 세부 사항들 없이 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 본 명세서에 개시된 특정 실시예들은 예시적이지만 제한하는 것은 아니다. 관련 기술분야의 통상의 기술자는 본 명세서에 구체적으로 설명되지는 않으나, 본 개시내용의 범위 및 사상 내에 있는 다른 요소들을 인식할 수 있다.

창의적인 양태들 및 실시예들을 예시하는 이러한 설명 및 첨부 도면들은 제한하는 것으로 간주되지 않아야 하고, 청구항들은 보호되는 발명을 정의한다. 이러한 설명 및 청구항들의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경들이 이루어질 수 있다. 일부 예들에서, 본 발명을 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 구조들 및 기술들은 상세하게 도시되거나 설명되지 않았다.

일 실시예를 참조하여 상세하게 설명된 요소들 및 그의 연관된 양태들은 실현 가능할 때마다 이들이 구체적으로 도시되거나 설명되지 않은 다른 실시예들에 포함될 수 있다. 예를 들어, 요소가 일 실시예를 참조하여 상세하게 설명되고 제 2 실시예를 참조하여 설명되지 않으면, 그 요소는 그럼에도 불구하고 제 2 실시예에 포함되는 것으로 주장될 수 있다.

도 1은 전력의 무선 전송을 위한 시스템(100)을 예시한다. 무선 전력 송신기(102)는 코일(106)을 구동하여 자기장을 생성한다. 전력 공급 장치(104)는 전력을 무선 전력 송신기(102)에 제공한다. 전력 공급 장치(104)는, 예를 들어, 배터리 기반 공급 장치일 수 있거나, 또는 예를 들어, 60 Hz의 120 V의 교류에 의해 전력을 공급 받을 수 있다. 무선 전력 송신기(102)는 전형적으로 무선 전력 표준들 중 하나에 따라, 전형적으로 주파수들의 범위에서 코일(106)을 구동한다. 그러나, 이러한 방식은 존재할 수 있는 임의의 표준에 관계없이 자기 코일들에 의해 전력 및/또는 정보를 전송하는 것이 실용적인 모든 주파수에 적용할 수 있다.

무선 전력 연합(A4WP) 표준 및 무선 전력 컨소시엄 표준인 Qi 표준을 비롯한 전력의 무선 송신을 위한 다수의 표준들이 있다. A4WP 표준 하에서, 예를 들어, 약 6.78 MHz의 전력 송신 주파수에서 코일(106) 근처의 여러 충전 디바이스들에 최대 50 와트의 전력이 유도적으로 전송될 수 있다. 무선 전력 컨소시엄(WPC)인 Qi 사양 하에서, 단일 디바이스를 디바이스의 공진 주파수에서 충전하기 위해 공진 유도 커플링 시스템이 이용된다. Qi 표준에서, 코일(108)은 코일(106)과 아주 근접하게 배치되는 반면, A4WP 표준에서, 코일(108)은 다른 충전 디바이스에 속하는 다른 코일들과 함께 코일(106) 근처에 배치된다. 도 1은 이러한 표준들 중 임의의 표준 하에서 동작하는 일반화된 무선 전력 시스템(100)을 도시한다. 유럽에서, 스위칭 주파수는 148 kHz로 제한되었다.

도 1에 추가로 예시된 바와 같이, 코일(106)에 의해 생성된 자기장은 코일(108)에 전류를 유도하고, 이것은 수신기(110)에서 전력이 수신되는 결과를 가져온다. 수신기(110)는 코일(108)로부터 전력을 수신하고, 배터리일 수 있는 부하(112) 및/또는 모바일 디바이스의 다른 컴포넌트들에 전력을 제공한다. 수신기(110)는 코일(108)로부터 획득된 AC 신호를 정류하여 부하(112)에 DC 전압(VOUT)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로 포함되는 특허 문서들을 참고한다: US 특허 공개 제US 2019/0140489호, 2019년 5월 9일 공개(발명자들: Rui Liu et al.); 제US 2018/0337559호, 2018년 5월 22일 공개(발명자들: Smith et al.); 제US 2015/0115735호, 2015년 4월 30일 공개(발명자들: Singh et al.); U.S. 특허 제10,601,256호, 2020년 3월 24일 발행(발명자들: Bakker et al.); U.S. 특허 출원 제16/378,273호, 2019년 4월 8일 출원; 및 국제 특허 공개 제WO 2017/121672호, 2017년 7월 20일 공개(발명자들: Staring et al.).

송신기(102) 및 수신기(110)는 가능하게는 자신들의 코일들(106 및 108)을 안테나들로서 사용하여 서로 무선으로 통신하여, 필요에 따라 송신기의 동작 파라미터들을 제어하여 전력 전송을 최적화한다. 최적의 전력 전송은 부하(112)의 상태, 수신기에 상대적인 송신기의 물리적 위치, 이물질들의 존재, 환경 요인들 및 가능하게는 다른 요인들에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 부하(112)에 제공되는 최적의 전압 및 전류 값들(VOUT, IOUT)은 모바일 디바이스 전력 소비에 따라 달라질 수 있다. 또한, 부하(112)가 배터리를 포함한다면, 원하는 출력 전압(VOUT) 및 출력 전류 값들은 배터리 유형, 및 주어진 배터리의 경우, 배터리의 특정 충전 단계에 따라 달라질 수 있으며, 충전 중에 변할 수 있다. 충전이 시작되기 전에, 수신기(110) 및 송신기(102)는 송신 코일(106)에서 전력 전송 신호의 전압 진폭 및/또는 전류 진폭 및/또는 주파수와 같은 송신기 동작 파라미터들을 설정하기 위해 통신한다. 충전이 시작될 때, 수신기(110)는 메시지들을 주기적으로 송신기(102)로 전송하여 필요에 따라 송신기 동작 파라미터들을 조정한다.

도 2는 송신 코일(106) 양단의 전압 진폭을 정의하는 상이한 값들의 DC 전력 공급 전압(VIN)에서 전력 전송 동작 시 송신 코일(106)에 의해 생성된 무선 전력 대 코일의 주파수(f)의 예시적인 플롯을 도시한다. 전력 값은 코일(106)의 전류에 의해 생성된 자속 밀도(B)에 의해 정의된다. 전력 공급 장치(104)로부터 수신되는 임의의 입력 전압(VIN)이 주어지는 경우, 및 이에 따라 코일(106)에 임의의 전압 진폭이 주어지는 경우, 전력은 코일(106) 및 가능하게는 다른 컴포넌트들(예를 들어, 도시되지 않은 커패시터)을 포함하는 송신기의 공진 탱크의 공진 주파수(fo)에서 최대 값에 도달한다. 최대 전력 동작 포인트들은 (210)에서 도시된다. 그러나 수신기(110)로부터의 메시지들 및/또는 송신기 자체의 측정치들에 기초하여 송신기(102)에 의해 결정된 최적이 아닌, 아마도 위험할 수 있는, 전력 전송 조건들을 송신기가 신속하게 보정할 수 있도록 하기 위해, 송신기는 B 대 f 플롯이 높은 음의 기울기(high negative slope)를 갖는 더 높은 주파수들(f)에서 동작될 수 있고, 그래서 주파수(f)를 조정함으로써 B 값은 빠르게 조정될 수 있다.

송신기(102)가 (예를 들어, VOUT 또는 부하(112)에 제공되는 전력을 증가시키기 위해) 수신기(110)에 의해 입력 전압(VIN)을 증가 또는 감소할 것을 요청 받을 때, 송신기(102)는 메시지를 전력 공급 장치(104)에 전송하여 VIN 전압을 증가 또는 감소할 수 있다. VIN이 증가 또는 감소될 때, 자기장(B)은 동작 주파수(f)가 변하지 않는다면 그에 따라 증가 또는 감소한다. 고정된 동작 주파수(f)의 경우, B-필드는 고정 주파수에서 적용되는 더 높거나 더 낮은 기전력 (Electro-Motive Force)(EMF)으로 인해 증가하거나 감소하여 더 높은 Tx 코일(106) 전류를 유발할 것이다(도 2 참조). VIN이, 예를 들어, V1에서 V2로 증가되면, 수신기(110)가 전압(VOUT)에서 및 가능하게는 수신기의 다른 전압에서 점프를 경험할 것이라는 것이 즉각적인 결과이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 수신기(110)는 코일(108)의 AC 신호로부터 정류된 DC 전압(Vrect)을 생성하는 정류기(도 7b의 (728)); 및 Vrect로부터 VOUT를 생성하는 전압 조정기(760)를 포함한다; 앞서 언급한 US 특허 공개 제2015/0115735호를 참고할 것. VIN이 증가될 때, Vrect 및 VOUT은 Tx/Rx 코일들(106/108)의 이득, 코일들 서로의 커플링, 부하(112)의 상태 및 인가된 VIN 단계의 크기(V2-V1)에 비례하여 점프할 수 있다. 일부 경우에, Vrect 전압은 소량만큼만 증가할 수 있지만, 다른 경우(이를테면, 큰 VIN 단계 또는 많은 빠른 VIN 단계들)에 Vrect 전압은 아마도 안전한 동작 범위를 벗어난 매우 높은 값만큼 점프하여, 과전압 상태를 초래할 수 있다.

Vrect, VOUT 및 가능하게는 수신기(110)의 다른 전압들, 전류들 및 다른 파라미터들에 대한 안전한 동작 범위를 보장하기 위해, VIN 증가는 작은 단계들로 수행될 수 있고, 이때 각 단계 후에는 수신기(110)가 정착될 수 있도록 단계들 사이에 일시 중지를 둔다. 그러나 이러한 동작은 바람직하지 않게 충전 프로세스를 느리게 한다. 또한, 일부 전력 공급 장치들(104)은 작은 VIN 단계 사이즈들을 지원하지 않는다.

그러므로, 일부 실시예들에서, VIN 증가는 동작 주파수(f)의 증가와 결합되어 주파수를 공진 주파수(fo)로부터 더 멀리 이동시킨다. 이러한 프로세스는 VIN이 증가될 때 B 증가를 제한하거나 제거한다. 주파수는 나중에 다시 감소되거나 또는 VIN이 새로운 값으로 정착된 후에 임의의 원하는 값으로 설정될 수 있다.

적합한 프로세스(300)는 도 3에 도시된다. 단계(310)에서, 송신기(102)는 전압(VIN)을 값(V1)으로부터 더 높은 값(V2)으로 증가시키도록 결정한다. 이러한 결정은, 예를 들어, 수신기(110)로부터의 메시지에 응답하여 이루어질 수 있다. 메시지는 송신기에게 VIN을 증가시키거나, 또는 VOUT을 증가시키거나, 또는 송신 코일(106)에 의해 송신된 전력을 증가시키도록 명령할 수 있다. 메시지는 VIN 및/또는 VOUT 및/또는 송신 전력에 대한 새로운 값을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 교정에 의해 결정될 수 있는 바와 같이, 한 번에 모두가 아니라 특정 시간 간격들로 분리된 특정 수의 단계들로 증가가 수행되어야 한다는 다른 파라미터들을 포함할 수 있다; 이것은 아래에서 보다 상세히 논의된다.

단계(320)에서, 송신기는 전압(VIN)을 V2로 증가시키면서 주파수(f)를 또한 증가시켜 송신 코일(106)에 의해 생성되는 자기장(B)을 제한한다. 임으로, 단계(330)에서, 수신기가 안정화될 수 있도록 하기 위해 일정 기간 후에(이것은 충전 동작의 시작 시 아마도 교정에 의해 결정될 수 있는 고정된 기간일 수 있음), 송신기는 주파수(f)를 송신 코일(106)에 대해 원하는 동작 전력에 대응하는 값으로 감소시킨다. 원하는 동작 주파수가 단계(320)의 끝에서의 주파수와 상이하다면 단계(330)가 수행된다.

도 4는 단계들(320, 330)에 대한 예시적인 동작 포인트 천이들을 도시한다. 단계(310) 이전에, 송신기 동작 포인트는 X에 있고, VIN은 V1에 있고, 동작 주파수(f)는 어떤 값(f1)에 있는 것으로 도시된다. 단계(310)에서, 송신기는 동작 포인트를 Y로 이동하기로 결정했고, 이때 VIN=V2가 V1보다 높고 f=f1이다. 단계(320)에서, 송신기는 VIN=V2이고 주파수(f)가 f1보다 높은 어떤 값(f2)과 동일한 동작 포인트(C)로 이동한다. 일부 실시예들에서, f2는 B가 일정하게 유지되도록 선택되지만, 이것이 반드시 필요한 것은 아니다: B 값은 증가하거나 감소할 수 있지만, 수신기(110)에서 과도한 전압들 및 전류들을 피하기 위해 주파수(f)를 증가시킴으로써 그 증가는 제한된다.

단계(330)에서, 송신기는 VIN을 V2에서 유지하면서 주파수(f)를 원하는 동작 포인트(Y)와 연관된 f1(또는 다른 어떤 적합한 값)으로 감소시킨다. 동작 포인트는 Y로 이동된다.

도 5는 단계(330)가 단계(320)에 선행하는 다른 구현을 도시한다: 동작 포인트는 먼저 VIN을 V1에서 일정하게 유지하되 동작 주파수를 값(f4)으로 감소시킴으로써 X에서 D로 이동된다. 그 다음에 동작 포인트는 주파수를 증가시키고(가능하게는 f1로 돌아갈 수 있음) VIN을 V2로 증가시킴으로써 D에서 Y로 이동된다. D에서 Y로 이동시, 주파수 증가로 인해, 자기장(B)은 일정하게 유지되거나 또는 소량만큼만 증가하여, 수신기에서 전압 및 전류 증가를 제한한다.

X에서 Y로의 다른 천이 경로들 또한 가능하다. 예를 들어, 먼저 주파수(f)가 감소되어 동작 포인트를 X로부터 곡선 VIN=V1을 따라 어떤 포인트까지 이동시킬 수 있지만 D 끝까지 이동시킬 수는 없다; 입력 전압(VIN)은 V1에서 유지된다. 그런 다음 동작 포인트는 주파수를 증가시켜 자기장(B)을 일정하거나 거의 일정하게 유지하면서 VIN=V1에서부터 VIN=V2로 이동될 수 있다. 그 다음에 주파수가 감소되어 VIN을 V2에서 유지하면서 동작 포인트를 Y로 이동시킬 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 동반하는 주파수 증가로 인해 자기장(B)을 일정하게 유지할 때마다 VIN은 다수의 단계들로 V1에서 V2로 이동한다; 주파수는 하나 이상의 단계들 각각의 전과 후에 감소될 수 있다.

도 6은 도 5의 프로세스의 일부 실시예들에서 VIN의 12 V에서 14 V로의 변경 시 전압들(VIN, Vrect 및 VOUT)의 타이밍도를 도시한다. VIN 변경은 다섯 단계들에서 발생한다. 각 단계에서, VIN은 도 5의 프로세스를 사용하여 0.4 볼트만큼 상승된다. 초기에, 송신기는 동작 포인트(X)에 있다. 예를 들어, 시간 0에서, 모든 전압들(VIN, Vrect, VOUT)은 12 V이다. 그 다음에 주파수(f)는 VIN을 변경하지 않고 감소되어 동작 포인트를 D로 이동시킨다. 도시된 실시예들에서, Vrect 및 VOUT은 12 V(포인트(X))에서 12.4 V(포인트(D))로 증가하지만, VIN은 12 V에서 유지된다. 그 다음에 VIN은 다섯 단계들에서 12 V에서 12.4 V로 증가되어 D에서 Y로의 천이를 달성한다. 다음 단계 전에 수신기 전압들이 안정화되도록 단계들 사이에 적절한 일시 중지(예를 들어, 200 ms)가 제공된다. 주파수(f)는 각 단계에서 VIN과 동시에 증가된다. 주파수는 단계들 사이에서 일정하게 유지될 수 있거나 또는 유지되지 않을 수 있다. 각 단계 동안, Vrect는 약간 상승한 다음, 다음 VIN 단계 이전에 12.4 V 값으로 줄어든다. VOUT은 다섯 단계들 동안 12.4 V에서 변경되지 않는다. 이러한 동작이 반복되어 3 개의 전압들을 12.4 V에서 12.8 V로 증가시킨 다음, 12.8 V에서 13.2 V로 증가시키는 등등의 방식으로 증가시킨다. 이러한 예는 설명을 위한 것이고 제한하는 것은 아니다.

따라서 일부 실시예들에서, Tx(102)가 Rx(110)로부터 송신기의 출력 전력을 증가시키라는 커맨드를 수신할 때, (더 높은 주파수는 Tx 공진 주파수로부터 더 멀기 때문에) Tx(102)는 VIN 증가를 주파수 증가와 조정한다: 도 4에서 X에서 C로, 또는 도 5에서 D에서 Y로의 천이를 주목할 것. 주파수 증가는 B-필드를 균형을 맞추어 이를 일정하게 또는 거의 일정하게 유지한다. 결과적인 Vrect 변경은 VIN 증가 동안 최소 또는 0이다. 전력은 VIN이 일정하거나 거의 일정할 때 주파수를 감소시킴으로써 별도의 천이(예를 들어, 도 4에서 C에서 Y로 또는 도 5에서 X에서 D로) 시에 증가될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이러한 전력 균형 맞춤은 (예를 들어, 출력 전력을 감소시키라는 수신기(110) 커맨드에 응답하여) VIN이 감소할 때도 또한 적용된다. VIN 감소는 주파수 감소에 의해 균형을 맞추어 Rx 코일에 인가되는 B-필드 자속 밀도를 일정하게 유지한다. VIN 감소 프로세스(예를 들어, 도 4 또는 5에서 V2에서 V1로 VIN의 감소시킴)는 VIN 증가 프로세스의 반대이다. 예를 들어, VIN은 동작 포인트를 도 4에서 Y에서 C로 이동시킨 다음 X로, 또는 도 5에서 Y에서 D로 이동시킨 다음 X로 이동시킴으로써 감소될 수 있다.

일부 실시예들에서, Tx(102)가 Rx(110)로부터 출력 전력을 변경하라는 커맨드를 수신할 때, TX(102)는 각 단계에 적절한 VIN 레벨 또는 레벨들을 결정할 것이다. VIN 변경은 Tx(102)로부터의 커맨드에 응답하여 전력 공급 장치(104)에 의해 달성된다. 일부 실시예들에서, 전력 공급 장치(104)는 표준 벽면 콘센트로부터 AC 전력, 예를 들어, 110 V, 60 Hz를 수신하고, DC VIN 전압을 제공한다. 일부 실시예들에서, 전력 공급 장치(104)는 상이한 국가들에서 사용 가능한 상이한 AC 전압들 및/또는 주파수들로부터 VIN을 생성할 수 있는 여행용 어댑터이다.

도 7a는 송신기(102) 실시예들의 일부 특징들을 도시한다. ("송신기"라는 용어는 코일(106) 및 전력 공급 장치(104)를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다). 브리지 인버터(702)(풀 또는 하프 브리지 인버터)는 입력 전압(VIN)으로부터 AC 전압을 생성한다. 이러한 AC 전압은 코일(106) 및 커패시터(들)(704)를 포함하는 공진 탱크에 제공되어 송신 코일(106)에 제공되는 무선 전력 전송 신호(WPT 신호)를 획득한다. 이러한 WPT 신호는 자기장(B)을 생성한다. 프로세서(710)는 Tx(102) 및 특히 브리지 인버터(702)(및 WPT 신호 주파수)를 제어한다. 프로세서(710)는 데이터(예를 들어, 주파수 및 다른 설정들을 포함함) 및 가능하게는 프로세서를 프로그램하는 컴퓨터 명령어들을 위한 메모리(720)를 사용한다. 통신 모듈(724)은 수신기(110) 및/또는 전력 공급 장치(104)와 통신하는데 사용된다. 예를 들어, 모듈(724)은 수신기(110)에 메시지를 전송하기 위해 프로세서(710)에게 브리지 인버터를 동작시켜 통신 신호를 WPT 신호에 중첩하도록 지시할 수 있다. 일부 실시예들(예를 들어, 송신기 메시지들에 대해 주파수 편이 변조(frequency shift keying)(FSK)를 사용하는 Qi 실시예들)에서, 통신 신호는 송신 코일 전압 진폭을 변경하지 않고, 동작 주파수(f)를 약간만 변화시킨다.

PS(104) 및 Tx(102)는 유선 링크를 통해 통신할 수 있다.

도 7b는 수신기(110)를 갖는 모바일 디바이스의 실시예들의 일부 특징들을 도시한다. ("수신기"라는 용어는 코일(108)을 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다). 커패시턴스(726) 및 코일(108)은 송신기의 탱크(106/704)와 동일한 공진 주파수(fo)를 가질 수 있거나 또는 갖지 않을 수 있는 공진 탱크를 형성한다. 공진 탱크에서 AC 전류는 정류기(728)에 의해 정류된다. 정류기 출력 전압(Vrect)은 전압 조정기(760)에 의해 조절되고, 전압 조정기는 전압(VOUT)을 스위치(764)를 통해 부하(112)로 출력한다. 프로세서(730)는 Rx(110)를 제어한다. 프로세서(730)는 데이터(예를 들어, 다양한 설정들을 포함함) 및 가능하게는 프로세서(730)를 프로그램하는 컴퓨터 명령어들을 위한 메모리(740)를 사용한다. 통신 모듈(744)은 Tx(102)와 통신하는데 사용된다. 예를 들어, 모듈(744)은 메시지를 Tx(102)에 전송하기 위해 프로세서(730)에게 공진 탱크 임피던스를 변조하도록 지시할 수 있다.

일부 실시예들에서, Rx(110) 및 Tx(102)는 각자의 메모리들(720)(도 7a), (740)(도 7b)에 출력 전력 레벨을 저장한다. 각각의 메모리(720, 740)는 디지털 저장을 위한 레지스터들을 포함한다. 각각의 프로세서(710, 730)는 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 프로그램된 컴퓨터 프로세서일 수 있고 및/또는 고정 배선 회로, 가능하게는 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array)(FPGA) 또는 일부의 다른 전기적으로 프로그래밍 가능한 유형의 회로일 수 있다. Rx(110)는 송신기(102)에 의해 충전된 모바일 디바이스의 호스트 애플리케이션 프로세서(application processor)(AP)(750)에 연결된다. AP(750)는 부하(112)의 일부일 수 있고, 프로세서 및/또는 메모리(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.

Rx(110) 및 Tx(102)는 위에서 언급된 임의의 WPT 표준들 또는 일부 다른 표준들에 기초하여 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, Tx(102)는 관련 기술분야에서 공지된 바와 같이, FSK(frequency shift keying, 주파수 편이 변조)를 통해 메시지들을 전송하고, Rx(110)는 ASK(amplitude shift keying, 진폭 편이 변조)를 통해 메시지들을 전송한다. 본 발명은 FSK 또는 ASK로 제한되지 않는다.

Rx(110) 및 Tx(102)는 송신기의 출력 전력을 변경하는 프로세스에서 따라야 할 전력 레벨들의 시퀀스 및/또는 VIN 단계 크기들 및 단계 시퀀스들 및/또는 주파수 천이들에 대해 합의할 수 있으며, 이러한 시퀀스들을 자율적으로 또는 AP(750)의 제어 하에 동작하는 Rx(110)에 의해 요청된 전력 변경들을 위해 각자의 메모리들(720, 740)의 레지스터들에 저장할 수 있다.

일부 실시예들에서, 충전 동작이 시작되기 전에, Rx(110) 및 Tx(102)는 초기 출력 전력 레벨에 합의하고, 초기 전력 레벨을 각자의 메모리들(720, 740)에 기록한다. 초기 전력 레벨 합의는 AP(750)의 참여로 이루어질 수 있다. 이러한 초기 합의는 전력 증가들과 VIN 단계 사이즈들 및 시퀀스들 및 VIN 단계들 사이의 시간 간격들, 및 가능하게는 동작 주파수의 대응하는 변경들을 비롯한 전력 레벨 변경들 및 인터페이스의 처리를 또한 망라할 수 있다.

각각의 전력 레벨 변경 후에, Rx(110) 및 Tx(102)는 전력 레벨 변경이 완료될 때를 AP(750)에 표시할 수 있거나, 또는 그들의 메모리들(720, 740)에서의 그들의 설정들 및 프로그래밍에 따라 자율적으로 동작할 수 있다.

위에서 설명한 Tx/Rx 합의들은 충전을 시작하기 전에 이루어질 수 있다. 이렇게 합의들을 하는 데는 전력 레벨 변경이 시작되는 시점에서 송신기 출력 전력에 기초하여 각 VIN 단계에 적절한 주파수 변경들을 결정하는 Tx(102) 및 Rx(110)에 의한 학습 알고리즘(교정)의 실행이 수반될 수 있다. 이러한 교정은 아래에서 추가 설명하는 단계(810)(도 8)에서 수행될 수 있다.

학습 알고리즘에서, Tx(102)는 VIN 및/또는 주파수 변경을 수행하고, 결과적인 Vrect 값 및/또는 Vrect 변경을 표시하는, 그리고 가능하게는 과전압 또는 다른 바람직하지 않은 고전압 조건이 발생하였는지를 표시하는 Rx(110)로부터의 메시지를 기다릴 수 있다. Rx(110)는 예를 들어, Qi 표준 하의 제어 오류 패킷(control error packet)(CEP) 또는 일부 다른 유형의 메시지에서 결과 값들을 Tx(102)로 전송할 수 있다.

VIN 및 주파수 레벨들 및 변경들, 그리고 결과적인 Vrect 변경들을 서술하는 데이터는 교정 동안 메모리들(720, 740)(가능하게는 비 휘발성 메모리) 각각에 룩업 테이블로서 저장될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 그러한 데이터는 충전 동안 획득될 수 있고, 동일한 충전 동작 및/또는 후속 충전 동작에서 추가 참조를 위해 룩업 테이블로서 저장될 수 있다. 충전 동안 Vrect 변경이 필요할 때, Rx(110)는 Tx(102)에게 대응하는 VIN 및/또는 주파수 변경들을 달성하도록 명령할 수 있다. 이러한 커맨드는 타겟 VIN 및/또는 주파수 값들(Rx(110) 룩업 테이블로부터의 것) 및/또는 타겟 Vrect 또는 VOUT 값을 명시할 수 있다. Tx(102)는 룩업 테이블을 참조하고 (예를 들어, 도 4 또는 도 5에서와 같은) 적절한 천이들, VIN 단계들의 수, 단계들 간의 타이밍 간격들 및 가능하게는 새로운 Vrect를 획득하는데 필요한 다른 파라미터들을 결정할 수 있다.

도 8은 교정 및 충전의 예시적인 흐름도이다. 단계(810)에서, Tx(102)는 Rx(110)와 무선 연결을 설정하고, Rx(110)가 VOUT 단자를 부하(112)에 연결하기 전에(즉, 스위치(764)가 여전히 개방되어 있을 때), 위에서 설명한 바와 같이 교정이 수행된다. 교정이 시작되기 전에, Tx(102) 및 Rx(110)는 가능하게는 AP(750)의 참여에 의해, 임의의 적합한 프로토콜에 따라 타겟 초기 VOUT 레벨을 설정한다. 예를 들어, Qi 프로토콜의 경우, Tx(102)가 기본 전력 프로파일 (Baseline Power Profile)(BPP)에 따라 동작하면, 타겟 초기 VOUT 레벨은 5 V일 수 있거나, 또는 Tx(102)가 확장된 전력 프로파일(Extended Power Profile)(EPP)에 따라 동작하면 12 V일 수 있다. 또한, Tx(102) 유형 및 PS(104) 공급 역량과 Rx(110) 속성들에 기초하여, Tx(102) 및 Rx(110)는 초기 최대 VOUT 및 전력 레벨들을 설정한다. PS(104) 역량은 PS(104)와 통신하는 Tx(102)에 의해 결정된다. 단계(814)에서 Rx(110) 및 Tx(102), 그리고 가능하게는 AP(750)는 각자의 레지스터들에 설정된 값들을 기록한다. 그런 다음 위에서 설명한 대로 교정이 수행된다.

단계(818)에서, Tx(102) 및 Rx(110)는 이들이 도 3 내지 도 6과 관련하여 본 명세서에 설명된 프로토콜들의 실시예를 지원하는지를 결정한다. 그렇지 않다면, 단계(810)에서 설정된 타겟 초기 VOUT 레벨을 사용하여, 단계(822)에서 통상의 프로세스에서와 같이 충전이 수행된다.

Rx(110) 및 Tx(102)가 둘 모두 도 3 내지 도 6에서와 같은 프로토콜을 지원한다면, 단계(826)에서 AP(750)는 타겟 VOUT을 RX(110) 레지스터에 기입함으로써 충전 동작을 개시한다. 타겟 VOUT은 전력 공급 장치(104), Tx(102) 및 Rx(110)의 속성들에 기초하여 Rx(110)에 의해 그 성능을 최대화하도록 설정된다.

단계(830)에서, Rx(110)는 하나 이상의 PPP(proprietary protocol packet, 독점 프로토콜 패킷)들을 Tx(102)로 전송하여 VIN/VOUT 램프 업을 트리거하여 VOUT을 이러한 충전 동작 단계에서 Rx(110)에 의해 설정된 적합한 값("최종 VOUT 전압")으로 상승시킨다. PPP들은 최종 VOUT 전압과 VIN 단계들의 수를 명시하여 최종 VOUT을 달성할 수 있다. 이러한 최종 VOUT 및 단계들의 수는 단계(810)에서 교정 동안 설정될 수 있다.

단계(840)에서, Tx(110)는 PPP들을 수신한다. 단계(844)에서, Tx(110)는 PPP들을 체크하여 최종 VOUT 및 단계들의 수가 교정 데이터 및 PS(104) 역량과 호환되는지를 결정한다. 그렇지 않으면, Tx(110)는 단계(848)에서 (예를 들어 FSK를 통해) 부정 확인 응답(NACK)을 Rx(102)에 전송한다. 그 반대이면, 단계(852)에서 Tx(110)는 긍정 확인 응답(ACK)를 전송한다.

단계(856)에서, Rx(102)는 최대 타임-아웃 기간, 예를 들어, 200 ms 동안, Tx 확인 응답을 기다린다. 그 다음에, Rx(102)가 긍정 확인 응답(ACK)를 수신하지 않았다면, Rx(102)는 단계(822)로 진행하여 통상의 충전을 수행한다.

Rx(110)가 단계(856)에서 타임-아웃 전에 긍정 확인 응답(ACK)를 수신했다면, 단계(864)에서 Rx(102)는 적합한 값, 예를 들어, 1 V만큼 타겟 VOUT을 증가시키고, Tx(102)에 PPP를 전송하여 VIN 증가를 트리거한다. 단계(868)에서, Tx(102)는 PPP를 수신하고 단계(830)에서 제공되는 다수의 단계들, 예를 들어, 5 단계들로 VIN을 증가시킨다. 각각의 VIN 증가는 200 mv이고, 미리 결정된 일시 중지, 예를 들어, 각각의 VIN 증가 후에 100 ms가 있다. 각각의 VIN 증가에는 도 4 또는 도 5에서와 같이 주파수 증가가 동반된다. 다음으로 단계(872)에서, Tx(102)는 ACK를 Rx(110)에 전송한다. 단계(876)에서, Rx(102)는 미리 결정된 시간, 예를 들어, 600 ms 동안 Tx(110)로부터의 ACK를 기다린다. ACK가 수신되면(단계(880)), 다음 반복이 단계(864)에서 시작하여 수행된다. 그렇지 않으면, 일부 실패 프로세스가 뒤이어지는데, 예를 들면, 단계(822)(통상의 충전)가 수행된다.

본 발명은 위에서 설명한 실시예들로 제한되지 않는다. 본 발명의 일부 양태들은 다음 조항들에 의해 정의된다.

조항 1은 무선 전력 전송(WPT)을 위한 무선 전력 송신기를 정의하며, 송신기는:

WPT 입력 신호를 수신하기 위한 입력(WPT 입력 신호는 예를 들어, VIN, 또는 VIN으로부터 획득된 DC 신호일 수 있거나, 또는 AC 신호일 수 있음);

송신 코일에 연결하기 위한 출력;

송신 코일에서 WPT 입력 신호를 WPT 출력 신호로 변환하기 위한 송신 회로(예를 들어, 102)를 포함하고;

여기서, 송신 회로는 WPT 신호 주파수를 송신 코일을 포함하는 공진 탱크의 공진 주파수로부터 멀어지게 이동시키면서 WPT 출력 신호의 전압 진폭을 증가시키도록 구성된다. (WPT 신호는 FSK 또는 다른 통신 신호들을 포함할 수 있거나 또는 포함하지 않을 수 있다. WPT 신호는 코일(106)에 의해 송신되는 전체 신호의 컴포넌트일뿐일 수 있고; 다른 컴포넌트는 통신 신호들일 수 있다.)

2. 조항 1의 무선 전력 송신기에서, WPT 신호 주파수를 공진 주파수로부터 멀어지게 이동시키는 것은 WPT 신호 전압 진폭이 증가될 때 WPT 신호로부터 송신 코일에 의해 생성된 자기장 및/또는 자기장의 전력의 증가를 감소시키거나 제거한다.

3. 조항 1 또는 2의 무선 전력 송신기에서, WPT 신호 주파수를 이동시키면서 송신 코일 전압 진폭을 증가시키는 것은 WPT 수신기의 커맨드에 응답하여 수행된다.

4. 조항 3의 무선 전력 송신기에서, 송신 회로는, 커맨드에 응답하여, 송신 코일 전압 진폭을 증가시키기 전에 및/또는 후에, WPT 신호 주파수를 공진 주파수에 더 가깝게 이동시켜 WPT 신호 전력을 증가시키도록 추가로 구성된다.

5. 조항 4의 무선 전력 송신기에 있어서, 송신 코일 전압 진폭은 WPT 신호 주파수가 공진 주파수에 더 가깝게 이동하는 동안 일정하게 유지된다.

6. 임의의 선행 조항의 무선 전력 송신기에서, 송신 회로는 입력 신호로부터 WPT 신호를 생성하도록 구성되고, 송신 코일 전압 진폭을 증가시키는 것은 입력 신호 전압을 증가시키는 것을 포함한다.

7. 조항 6의 무선 전력 송신기에서, 입력 신호는 DC 신호이다.

8. 임의의 선행 조항의 무선 전력 송신기에서, 송신 회로는 메모리를 포함하고, 무선 전력 수신기와 교정 프로세스에 참여하도록 구성되고, 교정 프로세스는 무선 전력 수신기가 전력을 부하에 전송하지 않을 때 수행되고, 교정 프로세스는 송신기가 복수의 설정들 - 설정들 각각은 송신 코일 전압 진폭, 주파수 및 송신 코일 전압 진폭 및/또는 주파수 중 하나 이상의 천이들을 정의함 - 에서 무선 전력을 수신기에 송신하는 단계, 및 송신기가 수신기로부터, 각각의 설정이 수신기에서 획득되는 수신기 전압에 어떻게 영향을 미치는지에 관한 정보를 수신하고 설정들 및 대응하는 정보를 메모리에 저장하는 단계를 포함하고,

여기서 WPT 동안, 수신기가 부하에 전력을 전송할 때, 송신기는 수신기 전압에 대해 원하는 값들을 명시하는 수신기의 커맨드들을 수신하며, 송신기는 설정들을 위해 메모리에 저장된 정보에 기초하여 커맨드들을 실행한다.

9. 조항 8의 무선 전력 송신기에서, 적어도 하나의 설정은, 적어도 하나의 천이에 대해, WPT 신호 전압 진폭을 변경하지 않고 천이를 따를 시간 간격의 길이를 정의한다.

10. 조항 8의 무선 전력 송신기에서, 교정 프로세스에서, 송신기는 수신기로부터, 적어도 하나의 설정에 대해, 설정이 수신기에서 과도하게 높은 전압 조건을 야기했고 WPT에서는 사용되지 않는다는 표시를 수신한다.

11. 무선 전력 전송(WPT)을 위한 방법으로서, 방법은:

무선 전력 송신기에 의해, 송신 코일에 의해 송신되는 WPT 신호의 송신 코일 전압 진폭을 증가시키라는 표시를 수신하는 단계;

표시에 응답하여, 송신 코일 전압 진폭을 증가시키고, WPT 신호 주파수를 송신 코일을 포함하는 공진 회로의 공진 주파수로부터 멀어지게 이동시켜, 송신 코일 전압 진폭을 증가시키는 것과 연관된 WPT 신호의 전력 증가를 감소시키거나 제거하는 단계를 포함한다.

12. 조항 11의 방법에서, 표시에 응답하여, 송신 코일 전압 진폭을 증가시키기 전에 또는 후에, WPT 신호 주파수를 공진 주파수에 더 가깝게 이동시켜 WPT 신호 전력을 증가시키는 단계를 더 포함한다.

13. 조항 11 또는 조항 12의 방법에서, 송신 코일 전압 진폭은 WPT 신호 주파수가 공진 주파수에 더 가깝게 이동하는 동안 일정하게 유지된다.

14. 조항 11 내지 조항 13 중 어느 하나 이상의 조항의 방법에서, 송신기는 입력 신호로부터 WPT 신호를 생성하고, 송신 코일 전압 진폭을 증가시키는 단계는 입력 신호 전압을 증가시키는 단계를 포함한다.

15. 조항 14의 방법에서, 입력 신호는 DC 신호이다.

16. 조항 11 내지 조항 15 중 어느 하나 이상의 조항의 방법에서, 송신 회로는 메모리를 포함하고, 무선 전력 수신기와 교정 프로세스에 참여하도록 구성되고, 교정 프로세스는 무선 전력 수신기가 전력을 부하에 전송하지 않을 때 수행되고, 교정 프로세스는 송신기가 복수의 설정들 - 설정들 각각은 송신 코일 전압 진폭, 주파수 및 송신 코일 전압 진폭 및/또는 주파수 중 하나 이상의 천이들을 각기 정의함 - 에서 무선 전력을 수신기에 송신하는 단계, 및 송신기가 수신기로부터, 각각의 설정이 수신기에서 획득되는 수신기 전압에 어떻게 영향을 미치는지에 관한 정보를 수신하고 설정들 및 대응하는 정보를 메모리에 저장하는 단계를 포함하고,

17. 조항 16의 방법에서, 적어도 하나의 설정은, 적어도 하나의 천이에 대해, WPT 신호 전압 진폭을 변경하지 않고 천이를 따를 시간 간격의 길이를 정의한다.

18. 무선 전력 수신기는:

송신 코일에 연결하기 위한 입력;

부하에 연결하기 위한 출력; 및

부하에 전력을 제공하기 위해 수신 코일에서 WPT 입력 신호를 변환하는 수신 회로를 포함하고,

수신 회로는 메모리를 포함하고, 무선 전력 송신기와 교정 프로세스에 참여하도록 구성되고, 교정 프로세스는 무선 전력 수신기가 전력을 부하에 전송하지 않을 때 수행되고, 교정 프로세스는 복수의 설정들 - 설정들 각각은 송신 코일 전압 진폭, WPT 입력 신호 주파수 및 송신 코일 전압 진폭 및/또는 주파수 중 하나 이상의 천이들을 정의함 - 에서 무선 전력 송신기로부터 수신 코일에서 무선 전력을 수신하는 단계, 및 수신기가 송신기에, 각각의 상기 설정이 수신기에서 획득되는 수신기 전압에 어떻게 영향을 미치는지에 관한 정보를 전송하고 설정들 및 대응하는 정보를 메모리에 저장하는 단계를 포함하고,

여기서 WPT 동안, 수신기가 전력을 부하에 전송할 때, 수신기는 수신기 전압에 대해 원하는 값들을 명시하는 커맨드들을 송신기에 전송한다.

19. 조항 18의 무선 전력 수신기에서, 적어도 하나의 설정은, 적어도 하나의 천이에 대해, WPT 신호 전압 진폭을 변경하지 않고 천이를 따를 시간 간격의 길이를 정의한다.

20. 조항 18 또는 조항 19의 무선 전력 수신기에서, 교정 프로세스에서, 수신기는 적어도 하나의 설정이 수신기에서 과도하게 높은 전압을 초래했는지에 관한 정보를 결정하여 송신기에 전송한다.

위의 상세한 설명은 본 발명의 특정 실시예들을 예시하기 위해 제공되며 제한하려는 의도가 아니다. 본 발명의 범위 내에서 수많은 변형들 및 수정들이 가능하다. 본 발명은 다음의 청구항들에서 제시된다.

Claims

무선 전력 전송(wireless power transfer)(WPT)을 위한 무선 전력 송신기로서,
WPT 입력 신호를 수신하기 위한 입력;
송신 코일에 연결하기 위한 출력;
상기 송신 코일에서 상기 WPT 입력 신호를 WPT 출력 신호로 변환하기 위한 송신 회로
를 포함하고,
상기 송신 회로는 상기 WPT 신호 주파수를 상기 송신 코일을 포함하는 공진 탱크의 공진 주파수로부터 멀어지게 이동시키면서 상기 WPT 출력 신호의 전압 진폭을 증가시키도록 구성되는, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
상기 WPT 신호 주파수를 상기 공진 주파수로부터 멀어지게 이동시키는 것은 상기 WPT 신호 전압 진폭이 증가될 때 상기 WPT 신호로부터 상기 송신 코일에 의해 생성된 자기장 및/또는 자기장의 전력의 증가를 감소시키거나 제거하는, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
상기 WPT 신호 주파수를 이동시키면서 상기 송신 코일 전압 진폭을 증가시키는 것은 WPT 수신기의 커맨드에 응답하여 수행되는, 무선 전력 송신기.
제3항에 있어서,
상기 송신 회로는, 상기 커맨드에 응답하여, 상기 송신 코일 전압 진폭을 증가시키기 전에 또는 후에, 상기 WPT 신호 주파수를 상기 공진 주파수에 더 가깝게 이동시켜 상기 WPT 신호 전력을 증가시키도록 추가로 구성되는, 무선 전력 송신기.
제4항에 있어서,
상기 송신 코일 전압 진폭은 상기 WPT 신호 주파수가 상기 공진 주파수에 더 가깝게 이동하는 동안 일정하게 유지되는, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
상기 송신 회로는 입력 신호로부터 상기 WPT 신호를 생성하도록 구성되고, 상기 송신 코일 전압 진폭을 증가시키는 것은 입력 신호 전압을 증가시키는 것을 포함하는, 무선 전력 송신기.
제6항에 있어서,
상기 입력 신호는 DC 신호인, 무선 전력 송신기.
제1항에 있어서,
상기 송신 회로는 메모리를 포함하고, 무선 전력 수신기와 교정 프로세스에 참여하도록 구성되고, 상기 교정 프로세스는 상기 무선 전력 수신기가 전력을 부하에 전송하지 않을 때 수행되고, 상기 교정 프로세스는 상기 송신기가 복수의 설정들 - 상기 설정들 각각은 상기 송신 코일 전압 진폭, 상기 주파수 및 상기 송신 코일 전압 진폭 및/또는 주파수 중 하나 이상의 천이들을 정의함 - 에서 무선 전력을 상기 수신기에 송신하는 단계, 및 상기 송신기가 상기 수신기로부터, 각각의 상기 설정이 상기 수신기에서 획득되는 수신기 전압에 어떻게 영향을 미치는지에 관한 정보를 수신하고 상기 설정들 및 상기 대응하는 정보를 상기 메모리에 저장하는 단계를 포함하고,
상기 WPT 동안, 상기 수신기가 상기 부하에 전력을 전송할 때, 상기 송신기는 상기 수신기 전압에 대해 원하는 값들을 명시하는 상기 수신기의 커맨드들을 수신하며, 상기 송신기는 상기 설정들을 위해 상기 메모리에 저장된 상기 정보에 기초하여 상기 커맨드들을 실행하는, 무선 전력 송신기.
제8항에 있어서,
적어도 하나의 설정은, 적어도 하나의 천이에 대해, 상기 WPT 신호 전압 진폭을 변경하지 않고 상기 천이를 따를 시간 간격의 길이를 정의하는, 무선 전력 송신기.
제8항에 있어서,
상기 교정 프로세스에서, 상기 송신기는 상기 수신기로부터, 적어도 하나의 설정에 대해, 상기 설정이 상기 수신기에서 과도하게 높은 전압 조건을 야기했고 상기 WPT에서는 사용되지 않는다는 표시를 수신하는, 무선 전력 송신기.
무선 전력 전송(WPT)을 위한 방법으로서,
무선 전력 송신기에 의해, 송신 코일에 의해 송신되는 WPT 신호의 송신 코일 전압 진폭을 증가시키라는 표시를 수신하는 단계;
상기 표시에 응답하여, 상기 송신 코일 전압 진폭을 증가시키고, 상기 WPT 신호 주파수를 상기 송신 코일을 포함하는 공진 회로의 공진 주파수로부터 멀어지게 이동시켜, 상기 송신 코일 전압 진폭을 증가시키는 것과 연관된 상기 WPT 신호의 전력 증가를 감소시키거나 제거하는 단계
를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 표시에 응답하여, 상기 송신 코일 전압 진폭을 증가시키기 전에 또는 후에, 상기 WPT 신호 주파수를 상기 공진 주파수에 더 가깝게 이동시켜 상기 WPT 신호 전력을 증가시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 송신 코일 전압 진폭은 상기 WPT 신호 주파수가 상기 공진 주파수에 더 가깝게 이동하는 동안 일정하게 유지되는, 방법.
제11항에 있어서,
상기 송신기는 입력 신호로부터 상기 WPT 신호를 생성하고, 상기 송신 코일 전압 진폭을 증가시키는 단계는 상기 입력 신호 전압을 증가시키는 단계를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 입력 신호는 DC 신호인, 방법.
제11항에 있어서,
상기 송신 회로는 메모리를 포함하고, 무선 전력 수신기와 교정 프로세스에 참여하도록 구성되고, 상기 교정 프로세스는 상기 무선 전력 수신기가 전력을 부하에 전송하지 않을 때 수행되고, 상기 교정 프로세스는 상기 송신기가 복수의 설정들 - 상기 설정들 각각은 상기 송신 코일 전압 진폭, 상기 주파수 및 상기 송신 코일 전압 진폭 및/또는 주파수 중 하나 이상의 천이들을 정의함 - 에서 무선 전력을 상기 수신기에 송신하는 단계, 및 상기 송신기가 상기 수신기로부터, 각각의 상기 설정이 상기 수신기에서 획득되는 수신기 전압에 어떻게 영향을 미치는지에 관한 정보를 수신하고 상기 설정들 및 상기 대응하는 정보를 상기 메모리에 저장하는 단계를 포함하고,
상기 WPT 동안, 상기 수신기가 상기 부하에 전력을 전송할 때, 상기 송신기는 상기 수신기 전압에 대해 원하는 값들을 명시하는 상기 수신기의 커맨드들을 수신하며, 상기 송신기는 상기 설정들을 위해 상기 메모리에 저장된 상기 정보에 기초하여 상기 커맨드들을 실행하는, 방법.
제16항에 있어서,
적어도 하나의 설정은, 적어도 하나의 천이에 대해, 상기 WPT 신호 전압 진폭을 변경하지 않고 상기 천이를 따를 시간 간격의 길이를 정의하는, 방법.
무선 전력 수신기로서,
송신 코일에 연결하기 위한 입력;
부하에 연결하기 위한 출력; 및
부하에 전력을 제공하기 위해 상기 수신 코일에서 WPT 입력 신호를 변환하는 수신 회로
를 포함하고,
상기 수신 회로는 메모리를 포함하고, 상기 무선 전력 송신기와 교정 프로세스에 참여하도록 구성되고, 상기 교정 프로세스는 상기 무선 전력 수신기가 전력을 상기 부하에 전송하지 않을 때 수행되고, 상기 교정 프로세스는 복수의 설정들 - 상기 설정들 각각은 송신 코일 전압 진폭, WPT 입력 신호 주파수 및 송신 코일 전압 진폭 및/또는 주파수 중 하나 이상의 천이들을 정의함 - 에서 무선 전력 송신기로부터 상기 수신 코일에서 상기 무선 전력을 수신하는 단계, 및 상기 수신기가 상기 송신기에, 각각의 상기 설정이 수신기에서 획득되는 수신기 전압에 어떻게 영향을 미치는지에 관한 정보를 전송하고 상기 설정들 및 상기 대응하는 정보를 상기 메모리에 저장하는 단계를 포함하고,
상기 WPT 동안, 상기 수신기가 전력을 상기 부하에 전송할 때, 상기 수신기는 상기 수신기 전압에 대해 원하는 값들을 명시하는 커맨드들을 송신기에 전송하는, 무선 전력 수신기.
제18항에 있어서,
적어도 하나의 설정은, 적어도 하나의 천이에 대해, 상기 WPT 신호 전압 진폭을 변경하지 않고 상기 천이를 따를 시간 간격의 길이를 정의하는, 무선 전력 수신기.
제18항에 있어서,
상기 교정 프로세스에서, 상기 수신기는 적어도 하나의 설정이 상기 수신기에서 과도하게 높은 전압을 초래했는지에 관한 정보를 결정하여 상기 송신기에 전송하는, 무선 전력 수신기.