KR20220058952A

KR20220058952A - 무선 전력 전송

Info

Publication number: KR20220058952A
Application number: KR1020227011686A
Authority: KR
Inventors: 요하네스 빌헬무스 드락; 클라스 제이콥 룰로프스; 파스칼 레오나드 마리아 테오도어 레벤스; 바게닝겐 안드리스 반
Original assignee: 코닌클리케 필립스 엔.브이.
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2022-05-10
Also published as: EP4029110A1; MX2022002864A; BR112022004229A2; US20220337093A1; WO2021048019A1; EP3790159A1; US11936201B2; CN114391208A; JP2022547394A

Abstract

무선 전력 송신기(101)는, 구동기 회로(201)에 의해 생성된 구동 신호가 인가되는 것에 응답하여 전력 전송 신호를 생성하는 송신기 코일(103)을 포함하는 출력 회로(203, 103)를 포함한다. 전력 루프 제어기(209)는 전력 수신기(105)로부터 수신된 전력 제어 오류 메시지에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 조정하기 위해 구동 신호를 제어하기 위한 전력 제어 루프를 구현한다. 모드 저장소(213)는 전력 수신기에 대한 복수의 전력 레벨 모드들을 저장하고, 여기서 각각의 전력 레벨 모드는 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨과 연관된다. 모드 회로(211)는 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하도록 구동 신호를 적응시키고, 여기서 제1 기준 값은 모드 요청 메시지에 표시된 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응한다.

Description

무선 전력 전송

본 발명은 무선 전력 전송 시스템의 동작에 관한 것이고, 특히, 그러나 비-배타적으로, Qi와 같은 무선 전력 전송 시스템에서 가변 전력 레벨들을 지원하기 위한 접근법들에 관한 것이다.

대부분의 오늘날의 전기 제품들은 외부 전력 공급기로부터 전력을 공급받기 위해 전용 전기 접촉을 필요로 한다. 그러나, 이것은 비실용적인 경향이 있으며 사용자가 커넥터들을 물리적으로 삽입하거나 달리 물리적 전기 접촉을 확립할 것을 요구한다. 전형적으로, 전력 요건들이 또한 현저히 상이하고, 현재 대부분의 디바이스들은 그들 자신의 전용 전력 공급기를 갖추고 있고, 그 결과 전형적인 사용자는 다수의 상이한 전력 공급기들을 가지고 있으며 이때 각각의 전력 공급기는 특정 디바이스에 전용된다. 비록 내부 배터리들의 사용이 사용 동안 전력 공급기에 대한 유선 접속에 대한 필요성을 회피할 수 있지만, 배터리들은 재충전(또는 교체)을 필요로 할 것이기 때문에 이것은 부분적인 해결책만을 제공한다. 배터리들의 사용은 또한 디바이스의 무게와 잠재적으로 비용 및 크기를 상당히 증가시킬 수 있다.

현저히 개선된 사용자 경험을 제공하기 위해, 전력이 전력 송신기 디바이스 내의 송신기 코일로부터 개별 디바이스 내의 수신기 코일로 유도적으로 전송되는 무선 전력 공급기를 사용하는 것이 제안되었다.

자기 유도를 통한 전력 송신은 1차 송신기 인덕터/코일과 2차 수신기 코일 간의 긴밀한 결합을 갖는 변압기들에서 대부분 적용되는 잘 알려진 개념이다. 2개의 디바이스 사이에 1차 송신기 코일과 2차 수신기 코일을 분리함으로써, 이들 간의 무선 전력 전송이 느슨하게 결합된 변압기의 원리에 기초하여 가능해진다.

그러한 배열은 어떠한 유선 또는 물리적 전기 연결들도 이루어질 것을 요구하지 않고서 디바이스로의 무선 전력 전송을 허용한다. 실제로, 그것은 외부에서 재충전되거나 전력을 공급받기 위해 간단히 디바이스가 송신기 코일에 인접하게 또는 그 위에 배치되도록 허용할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신기 디바이스들은, 디바이스가 전력을 공급받기 위해 간단히 그 상에 배치될 수 있는 수평 표면을 갖도록 배열될 수 있다.

더욱이, 그러한 무선 전력 전송 배열들은 유리하게도 전력 송신기 디바이스가 다양한 전력 수신기 디바이스들과 함께 사용될 수 있도록 설계될 수 있다. 특히, Qi 사양들로 알려진 무선 전력 전송 접근법이 정의되었으며 현재 추가로 개발되고 있다. 이러한 접근법은 Qi 사양들을 충족시키는 전력 송신기 디바이스들과 Qi 사양들을 또한 충족시키는 전력 수신기 디바이스들이 동일 제조자로부터의 것이어야 함 또는 서로 전용되어야 함이 없이 이들이 함께 사용되도록 허용한다. Qi 표준은 동작이 특정 전력 수신기 디바이스에 적응되도록(예컨대, 특정 전력 소모에 의존하도록) 허용하기 위한 어떤 기능을 추가로 포함한다.

Qi 사양은 무선 전력 컨소시엄(Wireless Power Consortium)에 의해 개발되고 더 많은 정보를 예를 들어 그들의 웹사이트: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html에서 찾아볼 수 있으며, 그곳에서 특히 정의된 사양 문서들을 찾아볼 수 있다.

Qi는 원래 버전 1.0에서 실제로 5W 미만의 더 낮은 전력 레벨들로 제한된 저전력 무선 전력 전송을 정의하였다. 이것은 후속 버전들에서 더 높은 전력 레벨들로 확장되었으며, 버전 1.2는, 예컨대 15 W까지의 전력 레벨들에서 어드레싱되는 규정 준수 테스트를 제공한다.

전력 전송을 제어하고 적응시키기 위해, 무선 전력 전송 시스템들은 전형적으로 전력 제어 루프를 구현하는데, 여기서 전력 전송 동안 전력 수신기는 전력 레벨을 증가시키거나 또는 감소시킴으로써 그에 따라 응답하는 전력 송신기에 전력 오류 제어 메시지들을 연속적으로 송신한다. 그러한 전력 제어 루프는 전형적으로, 전력 수신기가 전력 송신기로부터 전송되는 전력의 레벨을 제어하는 효율적인 방식을 제공한다. 그러나, 그러한 전력 제어 루프의 정확한 설계는 어렵고, 본질적으로 차선의 성능을 초래하는 다수의 트레이드오프들을 수반한다. 예를 들어, 전력 제어 루프가 필요한 전력에서의 변화에 빠르게 반응하는 동시에, 루프가 안정적이고 노이즈에 탄력적인 것이 바람직하다.

따라서, 무선 전력 전송을 위한 개선된 접근법이 유리할 것이며, 특히, 증가된 유연성, 감소된 비용, 감소된 복잡성, 큰 전력 범위들에 대한 개선된 지원, 개선된 과도 전력 성능, 개선된 적응성, 하위 호환성, 개선된 전력 전송 동작, 및/또는 개선된 성능을 허용하는 접근법이 유리할 것이다.

따라서, 본 발명은 전술한 불리한 점들 중 하나 이상을 단독으로 또는 임의의 조합으로 바람직하게 완화, 경감 또는 제거하고자 한다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 전자기 전력 전송 신호를 통해 전력 수신기에 전력을 무선으로 제공하기 위한 전력 송신기가 제공되고, 전력 송신기는, 전력 수신기로부터 메시지들을 수신하기 위한 수신기; 출력 회로 - 출력 회로는 구동 신호가 출력 회로에 인가되는 것에 응답하여 전력 전송 신호를 생성하기 위한 송신기 코일을 포함함 -; 구동 신호를 생성하기 위한 구동기 회로; 전력 전송 신호의 전력 레벨을 조정하기 위해 구동 신호를 제어하기 위한 전력 제어 루프를 구현하는 전력 루프 제어기 - 전력 제어 루프는 전력 수신기로부터 수신된 전력 제어 오류 메시지들에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨에 변화들을 적용하도록 배열됨 -; 전력 수신기에 대한 복수의 전력 레벨 모드들을 저장하도록 배열된 모드 저장소 - 각각의 전력 레벨 모드는 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨과 연관됨 -; 및 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하기 위해 구동 신호를 적응시키도록 배열된 모드 회로 - 제1 기준 값은 모드 요청 메시지에 표시된 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응함 - 를 포함한다.

본 발명은 많은 시나리오들에서 개선된 성능 및/또는 개선된 전력 전송을 제공할 수 있다. 그것은 많은 실시예들에서 일정 범위의 전력 레벨들에 걸친 개선된 그리고 더 효율적인 전력 전송을 허용할 수 있다. 이 접근법은 많은 실시예들에서 특히 고전력 무선 전력 전송을 지원하거나, 가능하게 하거나, 개선하거나, 또는 용이하게 할 수 있다.

많은 실시예들에서, 상이한 전력 레벨들 사이의 개선된 스위칭이 달성될 수 있고, 특히 과도 성능(transient performance)이 개선될 수 있다. 이 접근법은, 시스템이 정확한 전력 제어 루프들의 단점들 중 일부를 완화시키면서 그러한 루프들에 의해 제공된 이점들을 이용하게 할 수 있다. 특히, 안정적이고 신뢰할 수 있는 전력 제어 동작은 빠른 과도 성능과 조합될 수 있다.

전력 수신기로부터의 메시징 및 특정 전력 레벨 모드들의 사용은 구체적으로 전력 제어 루프 성능 및 제약들이 특정 시간들에서 무효화(override)될 수 있게 하여 빠른 과도 성능을 제공할 수 있다.

전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨은, 예컨대 전력 전송 신호의 전력 레벨, 및 구체적으로 전력 수신기로 전송되는 전력의 양에 영향을 미치는 구동 신호 또는 송신기 코일 신호의 임의의 파라미터에 의해 표현될 수 있다. 기준 전력 레벨은 구체적으로, 구동 신호의 전류, 전압, 주파수, 전력, 듀티 사이클, 및/또는 활성 지속기간(버스트 모드) 및/또는 송신기 코일의 신호의 전류, 전압, 주파수, 전력, 듀티 사이클, 및/또는 활성 지속기간(버스트 모드)일 수 있다. 많은 실시예들에서, 기준 전력 레벨은 송신기 전류의 코일 전류에 의해 표시될 수 있다.

전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨은 전력 전송 신호의 전력 레벨에 영향을 미치고/미치거나 이를 반영하는 기준 전력 레벨 파라미터일 수 있다.

유사하게, 제1 기준 값은, 예컨대 전력 전송 신호의 전력 레벨, 및 구체적으로 전력 수신기로 전송되는 전력의 양에 영향을 미치는 구동 신호 또는 송신기 코일 신호의 임의의 파라미터에 의해 표현될 수 있다. 제1 기준 값은 구체적으로, 구동 신호의 전류, 전압, 주파수, 전력, 듀티 사이클, 및/또는 활성 지속기간(버스트 모드) 및/또는 송신기 코일의 신호의 전류, 전압, 주파수, 전력, 듀티 사이클, 및/또는 활성 지속기간(버스트 모드)일 수 있다. 많은 실시예들에서, 제1 기준 값은 송신기 전류의 코일 전류에 의해 표시될 수 있다. 제1 기준 값은 모드 요청 메시지에 표시된 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨과 동일한 파라미터에 대한 것일 수 있거나, 또는 상이한 파라미터에 대한 것일 수 있다(이 경우, 모드 회로는 파라미터들 사이에서 변환될 수 있음).

전력 루프 제어기는 구동 신호의 전류, 전압, 주파수, 전력, 듀티 사이클, 및/또는 활성 지속기간(버스트 모드)과 같은 전력 전송 신호의 전력 레벨에 영향을 미치는 그의 파라미터를 적응시킴으로써 구동 신호를 제어하도록 배열될 수 있다.

전력 전송 신호의 전력 레벨에 영향을 미치는 파라미터는 구체적으로 (적어도 동작 범위 내에서) 전력 전송 신호의 전력 레벨과 일대일 단조 관계(one-to-one monotonous relationship)를 가질 수 있다.

전력 수신기로부터 메시지들을 수신하기 위한 수신기는 또한 (전력 수신기로부터 메시지들을 수신하기 위한) 메시지 수신기로 지칭될 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하기 위해 구동 신호를 적응시키기 위한 지속기간은 전력 제어 루프의 시간 상수 미만이다.

이 접근법은 전력 전송의 동작에서의 변화들에 대한 전력 전송 동작의 더 빠른 적응을 허용할 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 모드 저장소는 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 복수의 파라미터들을 저장하도록 배열되며, 복수의 파라미터들은 전력 전송 신호의 전력 레벨을 나타내는 적어도 하나의 기준 전력 레벨 및 송신기 코일의 신호 및 구동 신호 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 파라미터 값을 포함하고, 적어도 하나의 파라미터 값은 기준 전력 레벨에 의해 표시된 전력 전송 신호의 전력 레벨에 대한 송신기 코일의 신호 및 구동 신호 중 적어도 하나의 신호의 값이다.

이것은 많은 실시예들에서 개선된 성능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신기는 전력 수신기에 의해 추출되는 전력의 형태로 기준 전력 레벨 둘 모두를 저장할 수 있다. 추가로, 전력 송신기는 전력 전송 신호의 대응하는 전력 레벨을 초래할 구동 신호 또는 송신기 코일 신호에 대한 신호 파라미터 값을 저장할 수 있다. 예를 들어, 원하는 전력 레벨을 생성하는 구동 신호의 주파수가 저장될 수 있다. 이것이 주어진 전력 레벨 모드에 대한 복수의 기준 전력 레벨들을 저장하는 모드 저장소와 동등한 것으로 간주될 수 있다는 것, 또는 주어진 전력 레벨 모드에 대한 저장된 기준 전력 레벨이 복수의 성분들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 전력 송신기는 전력 전송 신호의 현재 전력 레벨 및 복수의 전력 레벨 모드들 중 현재 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨의 비교에 응답하여 전력 전송 이상(power transfer anomaly)을 검출하기 위한 검출 회로를 추가로 포함한다.

이 접근법은 개선된 동작을 허용할 수 있고, 구체적으로, 결함이 있는 상황들과 같은 이상들이 검출될 수 있게 하여, 그에 의해 시스템이 그러한 상황들에 반응할 수 있게 할 수 있다.

일부 실시예들에서, 검출 회로는 전력 전송 이상의 검출에 응답하여 전력 전송의 파라미터를 변경하도록 배열된다.

이것은, 많은 실시예들에서 개선된 성능을 제공할 수 있고, 시스템이 예컨대, 잠재적 결함들과 같은 이상들을 보상할 수 있게 할 수 있다. 검출 회로는 구체적으로, 전력 전송 신호에 대한 최대 전력 한계를 감소시키고/시키거나 진행 중인 전력 전송을 종료할 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 모드 회로는, 전력 수신기가 적어도 일부 전력 레벨 모드들을 통해 스텝핑(stepping)하는 초기화 페이즈 동안 구동 신호의 파라미터 값 및 전력 전송 신호 속성들의 파라미터 값 중 적어도 하나와 관련하여 복수의 전력 레벨 모드들 중 적어도 일부 전력 레벨 모드들에 대한 기준 전력 레벨을 결정하도록 배열되고, 모드 저장소는 적어도 일부 전력 레벨 모드들에 대한 기준 전력 레벨을 저장하도록 배열된다.

이것은 많은 실시예들 및 시나리오들에서 특히 효율적인 동작을 제공하고, 예컨대 전력 송신기가 미리저장된 정보를 필요로 하지 않고서 상이한 전력 수신기들에 적응할 수 있게 할 수 있다.

구동 신호 및/또는 송신기 코일 신호의 파라미터 값은 측정된 파라미터일 수 있거나, 또는 초기화 페이즈에서의 동작 동안 전력 송신기에 의해 설정된 파라미터일 수 있다. 예를 들어, 파라미터 값은 초기화 페이즈 동안 전력 레벨 모드에서의 동작 동안 구동 신호 및/또는 송신기 코일 신호의 주파수, 전류, 전압, 듀티 사이클, 전력일 수 있다.

구동 신호 속성들의 측정치들 및 전력 전송 신호 속성들의 측정치들은, 예컨대 송신기 코일 전류와 같은, 예를 들어 기준 전력 레벨을 나타내는 데 사용된 적합한 파라미터가 결정될 수 있게 하는 측정치들일 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 초기화 페이즈는 전력 전송 페이즈 이전이다.

이것은 많은 실시예들에서 개선된 동작을 제공할 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 수신기는 전력 수신기로부터 전력 수신기 구성 메시지를 수신하도록 배열되고, 전력 수신기 구성 메시지는 전력 수신기 구성 파라미터를 포함하고; 모드 회로는 전력 수신기 구성 속성에 응답하여 복수의 전력 레벨 모드들 중 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨을 결정하도록 배열된다. 이것은 많은 실시예들에서 개선된 동작을 제공할 수 있다. 그것은 많은 실시예들 및 시나리오들에서 전력 송신기가 특정 전력 수신기에 대한 적합한 기준 전력 레벨들을 충분히 정확하게 추정할 수 있게 할 수 있다. 이 접근법은, 전력 송신기가 특정 전력 수신기에 적응하게 할 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 전력 수신기 구성 파라미터는 전력 수신기 아이덴티티(power receiver identity); 전력 수신기 유형 아이덴티티; 전력 수신기 코일 속성; 전력 수신기 코일 치수 속성; 및 전력 수신기 코일 인덕턴스 속성 중 적어도 하나를 포함한다.

이들 파라미터들은 많은 실시예들에서 특히 유리한 적응을 제공할 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 모드 회로는 전력 수신기 구성 파라미터에 기초하여 전력 수신기의 전력 수신기 코일과 전력 송신기 코일 사이의 결합 인자를 결정하도록, 그리고 결합 인자에 기초하여 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨을 결정하도록 배열된다.

이것은 많은 실시예들 및 시나리오들에서 특히 유리한 동작 및/또는 성능을 제공할 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 모드 회로는 전력 수신기 구성 파라미터에 기초하여 전력 수신기의 출력 전력과 송신기 코일 신호의 파라미터 및 구동 신호의 파라미터 중 적어도 하나 사이의 전력 전송 함수를 결정하도록, 그리고 전력 전송 함수에 기초하여 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨을 결정하도록 배열된다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 모드 저장소는 상이한 전력 수신기들에 대한 전력 레벨 모드들의 세트들을 저장하도록 배열되고, 모드 회로는 전력 수신기로부터 수신된 아이덴티티 표시에 응답하여 전력 레벨 모드들의 세트들 사이에서 선택하도록 배열된다. 이것은 많은 실시예들에서 개선된 동작을 제공할 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 모드 요청 메시지는 타이밍 표시를 포함하고, 모드 회로는 타이밍 표시에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 설정하는 타이밍을 적응시키도록 배열된다.

이것은 많은 실시예들 및 시나리오들에서 특히 유리한 동작 및/또는 성능을 제공할 수 있다. 타이밍 표시는 전력 수신기에 의한 전력 레벨 모드의 하나 이상의 변화들을 나타낼 수 있다.

본 발명의 선택적 특징에 따르면, 모드 요청 메시지는 전력 전송 페이즈 동안 수신된다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 전자기 전력 전송 신호를 통해 전력 수신기에 전력을 무선으로 제공하기 위한 전력 송신기에 대한 동작 방법이 제공되고, 전력 송신기는 구동 신호가 출력 회로에 인가되는 것에 응답하여 전력 전송 신호를 생성하기 위한 송신기 코일을 포함하는 상기 출력 회로를 포함하고, 본 방법은, 전력 수신기로부터 메시지들을 수신하는 단계; 구동 신호를 생성하는 단계; 전력 전송 신호의 전력 레벨을 조정하기 위해 구동 신호를 제어하는 전력 제어 루프를 동작시키는 단계 - 전력 제어 루프는 전력 수신기로부터 수신된 전력 제어 오류 메시지들에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨에 변화들을 적용하도록 배열됨 -; 전력 수신기에 대한 복수의 전력 레벨 모드들을, 모드 저장소에 저장하는 단계 - 각각의 전력 레벨 모드는 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨과 연관됨 -; 및 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하도록 구동 신호를 적응시키는 단계 - 제1 기준 값은 모드 요청 메시지에 표시된 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응함 - 를 포함한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 전자기 전력 전송 신호를 통해 전력 수신기에 전력을 무선으로 제공하기 위한 전력 송신기를 포함하는 무선 전력 전송 시스템이 제공되고, 전력 송신기는, 전력 수신기로부터 메시지들을 수신하기 위한 수신기; 출력 회로 - 출력 회로는 구동 신호가 출력 회로에 인가되는 것에 응답하여 전력 전송 신호를 생성하기 위한 송신기 코일을 포함함 -; 구동 신호를 생성하기 위한 구동기 회로; 전력 전송 신호의 전력 레벨을 조정하기 위해 구동 신호를 제어하기 위한 전력 루프 제어기 - 전력 제어 루프는 전력 수신기로부터 수신된 전력 제어 오류 메시지들에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨에 변화들을 적용하도록 배열됨 -; 전력 수신기에 대한 복수의 전력 레벨 모드들을 저장하도록 배열된 모드 저장소 - 각각의 전력 레벨 모드는 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨과 연관됨 -; 및 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하기 위해 구동 신호를 적응시키도록 배열된 모드 회로 - 제1 기준 값은 모드 요청 메시지에 표시된 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응함 - 를 포함한다.

본 발명의 이들 및 다른 태양들, 특징들 및 이점들이 이하에 설명되는 실시예(들)로부터 명백할 것이고 그것을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명의 실시예들이 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 전송 시스템의 요소들의 일례를 예시한다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 송신기의 요소들의 일례를 예시한다.
도 3은 전력 송신기의 출력 스테이지의 요소들의 일례를 예시한다.
도 4는 전력 송신기의 출력 스테이지의 요소들의 일례를 예시한다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 수신기의 요소들의 일례를 예시한다.
도 6은 도 1의 전력 전송 시스템의 전력 제어 루프의 일례를 예시한다.
도 7은 도 1의 전력 전송 시스템에 대한 전력 부하 변동의 일례를 예시한다.
도 8은 도 1의 전력 전송 시스템에 대한 전력 전송 경로의 모델의 일례를 예시한다.

다음의 설명은 Qi 사양으로부터 알려진 것과 같은 전력 전송 접근법을 이용하는 무선 전력 전송 시스템에 적용 가능한 본 발명의 실시예들에 중점을 둔다. 그러나, 본 발명은 이러한 응용으로 제한되는 것이 아니라 많은 다른 무선 전력 전송 시스템들에 적용될 수 있다는 것이 인식될 것이다.

도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 전력 전송 시스템의 일례를 예시한다. 전력 전송 시스템은 송신기 코일/인덕터(103)를 포함하는(또는 그에 결합되는) 전력 송신기(101)를 포함한다. 시스템은 수신기 코일/인덕터(107)를 포함하는(또는 그에 결합되는) 전력 수신기(105)를 추가로 포함한다.

시스템은 전력 송신기(101)로부터 전력 수신기(105)로 전력을 유도적으로 전송할 수 있는 전자기 전력 전송 신호를 제공한다. 구체적으로, 전력 송신기(101)는 (전형적으로 공진 또는 탱크 회로의 형태의 출력 회로의 일부인) 송신기 코일 또는 인덕터(103)에 의해 자속으로서 전파되는 전자기 신호를 생성한다. 전력 전송 신호는 전력 송신기로부터 전력 수신기로의 에너지 전송을 나타내는 전자기 전력 전송 성분에 대응할 수 있고, 전력 송신기로부터 전력 수신기로 전력을 전송하는 생성된 전자기 필드의 성분에 대응하는 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 수신기 코일(107)의 로딩(loading)이 없다면, 생성된 전자기 필드로부터 전력 수신기에 의해 전력이 추출되지 않을 것이다(손실을 제외하고). 그러한 시나리오에서, 송신기 코일(103)의 구동은 잠재적으로 높은 필드 강도의 전자기 필드를 생성할 수 있지만 전력 전송 신호의 전력 레벨은 0일 것이다(손실을 제외하고). 이물질이 존재하는 일부 상황들에서, 전력 전송 신호는 이물질로의 전력 전송에 대응하는 성분을 포함하는 것으로 간주될 수 있고, 이에 따라 전력 전송 신호는 전력 송신기에 의해 생성된 전자기 필드로부터 추출되는 전력에 대응하는 것으로 간주될 수 있다.

전력 전송 신호는 전형적으로 약 20 ㎑ 내지 약 500 ㎑의, 그리고 종종 Qi 호환가능 시스템에 대해 전형적으로 95 ㎑ 내지 205 ㎑의 범위의 주파수를 가질 수 있다(또는 예컨대, 고전력 주방 응용들에 대해, 주파수는 예컨대, 전형적으로 20 ㎑ 내지 80 ㎑의 범위일 수 있음). 송신기 코일(103) 및 전력 수신 코일(107)은 느슨하게 결합되고 그에 따라 전력 수신 코일(107)은 전력 송신기(101)로부터 전력 전송 신호(의 적어도 일부)를 픽업한다. 따라서, 전력은 송신기 코일(103)로부터 전력 수신 코일(107)로의 무선 유도 결합을 통해 전력 송신기(101)로부터 전력 수신기(105)로 전송된다. 용어 '전력 전송 신호'는 송신기 코일(103)과 전력 수신 코일(107) 사이의 유도 신호/자기 필드(자속 신호)를 지칭하는 데 주로 사용된다.

예에서, 전력 수신기(105)는 구체적으로 수신기 코일(107)을 통해 전력을 수신하는 전력 수신기이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 전력 수신기(105)는 금속 가열 요소와 같은 금속 요소를 포함할 수 있으며, 그 경우에 전력 전송 신호는 요소의 직접 가열을 야기하는 와전류(eddy current)들을 직접 유도한다.

시스템은 상당한 전력 레벨들을 전송하도록 배열되고, 구체적으로 전력 송신기는 많은 실시예들에서 500 mW, 1 W, 5 W, 50 W, 100 W 또는 500 W를 초과하는 전력 레벨들을 지원할 수 있다. 예를 들어, Qi 대응 응용들에 대해, 전력 전송들은 전형적으로, 저전력 응용들에 대해 1 내지 5 W 전력 범위(기준 전력 프로파일), Qi 사양 버전 1.2에 대해 최대 15 W, 전력 도구들, 랩톱들, 드론들, 로봇들 등과 같은 더 높은 전력 응용들에 대해 최대 100 W의 범위, 그리고 예컨대, 무선 전력 컨소시엄(Wireless Power Consortium)에 의해 개발되고 있는 코드리스 주방 표준(Cordless Kitchen standard)에 의해 지원된 고전력 응용들과 같은 매우 고전력의 응용들에 대해 100 W 초과 및 최대 1000 W 초과일 수 있다.

이하에서, 전력 송신기(101) 및 전력 수신기(105)의 동작이 일반적으로 Qi 사양(본 명세서에 설명된(또는 결과적인) 수정들 및 향상들을 제외하고)에 따른 또는 무선 전력 컨소시엄에 의해 개발되고 있는 더 높은 전력의 주방 사양에 적합한 실시예를 특히 참조하여 설명될 것이다. 특히, 전력 송신기(101) 및 전력 수신기(105)는 Qi 사양 버전 1.0, 1.1 또는 1.2의 요소들 또는 더 높은 전력의 코드리스 주방 사양에 적합한(본 명세서에 설명된(또는 결과적인) 수정들 및 향상들을 제외함) 요소들을 따르거나 그와 실질적으로 호환가능할 수 있다.

도 2는 도 1의 전력 송신기(101)의 요소들을 더 상세히 예시한다.

전력 송신기(101)는, 이 예에서 송신기 코일(103) 및 송신기 커패시터(203)에 의해 형성된 공진 회로인 출력 회로에 공급되는 구동 신호를 생성할 수 있는 구동기(201)를 포함한다. 송신기 코일(103)은 구동 신호에 의해 구동되고, 이는 전자기장이 생성되게 한다. 따라서, 전력 수신기(105)로의 전력 전송을 제공하는 전자기 전력 전송 신호가 생성된다. 전력 전송 신호는 (적어도) 전력 전송 페이즈 동안 제공된다.

구동기(201)는 전형적으로 DC 전압으로부터 교류 신호를 생성하는 인버터의 형태의 구동 회로이다. 구동기(201)의 출력은 전형적으로 스위치 브리지인데, 이는 스위치 브리지의 스위치들의 적절한 스위칭에 의해 구동 신호를 생성한다. 도 3은 하프-브리지 스위치 브리지(half-bridge switch bridge)/인버터를 도시한다. 스위치들(S1 및 S2)은 그들이 결코 동시에 닫히지 않도록 제어된다. 교번하여 S1은 S2가 열려 있는 동안 닫히고, S2는 S1이 열려 있는 동안 닫힌다. 스위치들은 원하는 주파수로 열리고 닫히며, 그에 의해 출력에서 교번하는 신호를 생성한다. 전형적으로, 인버터의 출력은 공진 커패시터를 통해 송신기 인덕터에 연결된다. 도 4는 풀 브리지 스위치 브리지(full-bridge switch bridge)/인버터를 도시한다. 스위치들(S1, S2)은 그들이 결코 동시에 닫히지 않도록 제어된다. 스위치들(S3, S4)은 그들이 결코 동시에 닫히지 않도록 제어된다. 교번하여 스위치들(S1, S4)은 S2 및 S3이 열려 있는 동안 닫히고, 이어서 S2 및 S3은 S1 및 S4가 열려 있는 동안 닫히며, 그에 의해 출력에서 구형파 신호를 생성한다. 스위치들은 원하는 주파수로 열리고 닫힌다.

일부 구현예들에서, 기간의 일부에서 S1 및 S3은 개방될 수 있고 S2 및 S4는 폐쇄될 수 있으며, 기간의 다른 부분에 대해 그 반대도 마찬가지일 수 있다. 이것은 위상 제어로 알려져 있다. 그러한 접근법은 사이에 0 레벨을 갖는 구형파를 생성할 것이다.

구동 회로는 별개의 전자장치들을 사용하여 구현될 수 있고, 이때 출력 회로는 트랜지스터들과 같은 솔리드 스테이트 스위치들에 의해 형성된다. 그러나, 예컨대 통합된 스위치들 또는 심지어 기계적 스위치들을 사용하여 출력 회로를 형성하는 것을 포함하는 다른 구현예들이 가능하다는 것이 이해될 것이다.

구동 회로는, 예컨대 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)와 같은 집적 회로로서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 회로는, 예를 들어 중앙 처리 유닛, 디지털 신호 처리 유닛, 또는 마이크로제어기 등과 같은 적합한 프로세서 상에서 실행되는 펌웨어 또는 소프트웨어와 같은 프로그래밍된 처리 유닛으로서 구현될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 처리 유닛은 온-보드(on-board) 또는 외부 메모리, 클록 구동 회로부, 인터페이스 회로부, 사용자 인터페이스 회로부 등을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 회로부는 처리 유닛의 일부로서, 집적 회로들로서, 그리고/또는 별개의 전자 회로부로서 추가로 구현될 수 있다.

따라서, 구동기(201)는 출력 공진 회로를 위한, 그리고 그에 따라 송신기 코일(103)을 위한 구동 신호를 생성한다. 구동 신호는 전류가 송신기 코일에서 흐르게 하고, 이는 전자기 전력 전송 신호가 생성되게 한다. 구동 신호는 전형적으로, 주어진 전력 전송 구성에 대해 (실질적으로) 일정한 전압 진폭을 갖는다. 예에서, 일정한 전압 진폭은 구동기의 출력 회로에 대한 일정한 레일 전압을 설정함으로써 달성되는데, 즉 도 3 및 도 4의 브리지들에 대한 레일 전압(V)은 주어진 전력 전송 구성에 대해 일정하다. 브리지 트랜지스터들에 의한 스위칭은 각각 하프 브리지에 대해 0과 V 사이에서 그리고 풀 브리지에 대해 V와 -V 사이에서 출력 전압을 스위칭한다. 이에 따라, 이 예에서 전력 송신기는 임의의 주어진 전력 전송 구성에 대해 일정하도록 그러나 전력 전송 구성들 사이에서 (가능하게는) 변하도록 레일 전압을 설정할 수 있다.

전력 송신기(101)는 원하는 동작 원리들에 따라 전력 송신기(101)의 동작을 제어하도록 배열되는 전력 송신기 제어기(205)를 추가로 포함한다. 구체적으로, 전력 송신기(101)는, 특정 애플리케이션 및 사양에 적절한 바와 같은, 전력 수신기와 상호작용하는 것, 사용자 인터페이스를 제공하는 것 등을 포함하여, Qi 사양들에 따라 전력 제어를 수행하는 데 필요한 많은 기능들을 포함할 수 있다.

전력 송신기(101)는 전력 수신기(105)로부터 데이터 및 메시지들을 수신하도록 배열되는 제1 통신기(207)를 추가로 포함한다(당업자에 의해 인식되는 바와 같이, 데이터 메시지는 하나 이상의 정보 비트들을 제공할 수 있음). 예에서, 전력 수신기(105)는 송신기 코일(103)에 의해 생성된 전력 전송 신호를 부하 변조하도록 배열되고, 제1 통신기(207)는 송신기 코일(103)의 전압 및/또는 전류에서의 변동들을 감지하도록 그리고 이들에 기초하여 부하 변조를 복조하도록 배열된다. 당업자는 예를 들어 Qi 무선 전력 전송 시스템에서 사용되는 바와 같은 부하 변조의 원리들을 알 것이며, 따라서 이들은 더 상세히 설명되지 않을 것이다.

제1 통신기(207)는, 예컨대 구동 신호 및 그에 따라 전력 전송 신호를 주파수, 진폭, 및/또는 위상 변조를 사용하여 구체적으로 변조함으로써, 데이터를 전력 수신기로 송신하도록 추가로 배열될 수 있다.

전력 송신기(101)와 전력 수신기(105) 사이에서 데이터를 통신하기 위한 다른 접근법들이 다른 실시예들에서 사용될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 통신은 별개의 통신 코일을 사용하여, 또는 실제로 송신기 코일(103)을 사용하여 달성될 수 있는 별개의 통신 채널을 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서 근거리 통신(Near Field Communication)이 구현될 수 있거나 고주파 캐리어(예컨대, 13.56 ㎒의 캐리어 주파수를 가짐)가 전력 전송 신호 상에 오버레이될 수 있다.

도 5는 전력 수신기(105)의 일부 예시적인 요소들을 예시한다.

수신기 코일(107)은, 수신기 코일(107)을 부하(503)에 결합하는 전력 수신기 제어기(501)에 결합된다. 많은 실시예들에서, 수신기 코일(107)은 수신기 코일(107)과 공진 회로를 형성하기 위한 커패시터를 또한 포함하는 전력 수신기 입력 회로의 일부이다. 전력 수신기 제어기(501)는 수신기 코일(107)에 의해 추출된 전력을 부하를 위한 적합한 공급원으로 변환하는 전력 제어 경로를 포함한다. 추가로, 전력 수신기 제어기(501)는 전력 전송을 수행하는 데 필요한 다양한 전력 수신기 제어기 기능, 및 특히 Qi 사양들에 따라 전력 전송을 수행하는 데 필요한 기능들을 포함할 수 있다.

전력 수신기(105)는 전력 송신기(101)로부터 송신된 데이터를 수신하도록 배열되는 제2 통신기(505)를 추가로 포함한다. 예에서, 제2 통신기(505)는 전력 송신기로부터 송신된 데이터를 취출하기 위해 전력 전송 신호의 진폭, 주파수, 및/또는 위상 변조를 적절하게 복조하도록 배열된다.

제2 통신기(505)는 전력 송신기(101)로 송신될 데이터에 응답하여 수신기 코일(107)의 로딩을 변경함으로써 데이터를 전력 송신기로 송신하도록 추가로 배열된다. 이어서 부하 변동들이 당업자에게 알려지는 바와 같이 전력 송신기(101)에 의해 검출되고 복조된다.

앞서 언급된 바와 같이, 다른 실시예들에서 다른 통신 방법들이 사용될 수 있는데, 예컨대 예를 들어 NFC와 같은 별개의 전용 단거리 통신 접근법이 사용될 수 있다.

전력 송신기 및 전력 수신기는 전력 전송 페이즈 동안 전력 전송 신호의 전력 레벨을 동적으로 적응시키기 위한 전력 제어 루프를 구현하기 위한 기능을 추가로 포함한다. 전력 수신기는 수신된 전력 레벨을 연속적으로 모니터링하고 그것을 원하는 전력 레벨과 비교할 수 있다. 그것은 이어서, 전력 제어 오류 메시지들을 송신할 수 있고, 전력 송신기는 구동 신호의 속성을 변경함으로써 전력 레벨을 증가시키거나 또는 감소시킬 수 있다.

특히, 전력 송신기는 구동 신호의 파라미터/속성을 조정함으로써 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제어하도록 배열되는 전력 루프 제어기(209)를 포함한다. 전력 루프 제어기(209)는 전력 전송 신호의 변경된 전력 레벨을 초래할 구동 신호의 전류, 전압, 주파수, 듀티 사이클, 활성 지속기간(버스트 모드)과 같은 파라미터를 조정할 수 있다.

전력 루프 제어기(209)는, 예를 들어 주문형 집적 회로(ASIC)와 같은 집적 회로로서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 루프 제어기(209)는, 예를 들어 중앙 처리 유닛, 디지털 신호 처리 유닛, 또는 마이크로제어기 등과 같은 적합한 프로세서 상에서 실행되는 펌웨어 또는 소프트웨어와 같은 프로그래밍된 처리 유닛으로서 구현될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 처리 유닛은 온-보드 또는 외부 메모리, 클록 구동 회로부, 인터페이스 회로부, 사용자 인터페이스 회로부 등을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 회로부는 처리 유닛의 일부로서, 집적 회로들로서, 그리고/또는 별개의 전자 회로부로서 추가로 구현될 수 있다.

일부 실시예들에서, 전력 루프 제어기(209)는 별개의 전자 회로로서 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 상이한 실시예들에서, 전력 루프 제어기는 아날로그 전자 회로로서, 디지털 전자 회로로서, 또는 혼합 아날로그 회로로서 구현될 수 있다.

상이한 실시예들에서, 상이한 파라미터들이 전력 전송 신호의 전력 레벨들을 나타내는 데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 전력 전송 신호의 전력 레벨은, 구체적으로 송신기 코일(103)의 신호의 전류, 전압, 주파수, 듀티 사이클, 및/또는 전력과 같은 송신기 코일 신호의 속성 또는 파라미터에 의해 표현될 수 있다. 많은 실시예들에서, 전력 전송 신호의 전력 레벨은 송신기 코일(103)에 대한 코일 전류에 의해 주어지고 표현될 수 있다. 많은 실시예들에서, 전력 제어 루프는 송신기 코일(103)을 통한 코일 전류의 레벨을 제어함으로써 전력 전송 신호의 전력 레벨을 구체적으로 제어할 수 있다.

일부 실시예들에서, 전력 전송 신호의 전력 레벨은, 구체적으로 구동 신호의 전류, 전압, 주파수, 듀티 사이클, 활성 지속기간 및/또는 전력과 같은 구동 신호의 속성 또는 파라미터에 의해 표현될 수 있다.

예를 들어, 구동 신호에 대한 전류 또는 듀티 사이클을 증가시키는 것은 송신기 코일(103)의 신호, 및 그에 따라 생성된 전력 전송 신호에 직접 영향을 미치고, 그에 의해 전력 전송 신호의 전력 레벨을 증가시킬 것이다.

실제로, 전력 전송 신호의 전력 레벨은 다수의 파라미터들에 의존할 수 있고, 임의의 그러한 파라미터는 다양한 실시예들에서 전력 전송 신호의 전력 레벨을 표현하고/하거나 제어하는 데 사용될 수 있다. 또한, 상이한 파라미터들이 전력 전송 신호의 전력 레벨을 나타내는 데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 전력 수신기 및 전력 송신기는 전력 전송 신호의 전력 레벨을 나타내기 위해 상이한 파라미터들을 사용할 수 있다(예를 들어, 전력 송신기는 송신기 코일(103)의 전류를 사용할 수 있고 전력 수신기는 추출된 전력 레벨을 사용할 수 있음). 그러한 실시예들에서, 상이한 파라미터들 및 표현들 사이의 변환들이, 예를 들어 사용될 수 있거나, 하나의 파라미터와 관련된 데이터가 다른 파라미터에 대한 상대적 변화들을 만드는 것에 의해 적응될 수 있다.

또한, 전력 제어 루프에 의해 제어되고 적응되는 파라미터는 직접 수정될 수 있거나, 또는 다른 파라미터를 변경함으로써 간접적으로 수정될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 전력 제어 루프는 송신기 코일(103)에 대한 코일 전류를 제어할 수 있지만, 예컨대 코일 전류를 원하는 값으로 변경하기 위해 구동 신호의 주파수를 가변함으로써 그렇게 할 수 있다.

도 6은 도 1의 시스템에서 채용될 수 있는 예시적인 전력 제어 루프의 기능적 태양들의 일례를 예시한다.

루프는 구체적으로, 코일 전류(I_txc)를 제어하는데, 즉, 코일 전류는 루프 출력 또는 루프 변수로 간주될 수 있다. 코일 전류(I_txc)는 전력 전송 신호의 전력 레벨에 대응한다. 구체적으로, 송신기 코일(103)에 의해 생성된 플럭스 및 자기장 강도는 코일 전류에 의해 직접 주어지고, 따라서 수신기 코일(107)에서 유도된 신호는 송신기 코일 전류에 의해 직접 주어진다.

따라서, 루프는 송신기 코일 전류로부터 전력 수신기(105)에 의해 추출된 전력 레벨까지의 전력 경로를 포함한다. 이러한 경로는 전력 전송 신호의 전자기 플럭스의 생성, 전력 수신기 코일에서의 신호의 유도, 전력 수신기 전력 경로 등을 포함한다. 추출된 전력(예컨대, 부하(503)로 공급됨)은 원하는(현재) 기준 전력 레벨(PWR REF)과 비교하여 전력 수신기(105)에 의한 것이다. 비교에 기초하여, 전력 제어 오류 표시들(ERR)이 생성되고 전력 제어 오류 메시지들에서 전력 송신기(101)로 송신된다.

전력 송신기(101)는, 전력 제어 오류 표시들에 응답하여 코일 전류(I_txc)를 적응시키기 위한 기능을 포함한다. 전력 전송 신호의 전력 레벨, 및 특정 예에서는 코일 전류(I_txc)의 변화들은 상대적이고, 그에 따라 제어 루프는 전력 제어 오류 표시들/메시지들에 응답하여 전류 레벨로부터 전력 레벨을 증가시키거나 또는 감소시킬 수 있다. 전력 레벨/코일 전류의 상대적 변화는 전력 제어 루프 내의 통합 기능부(603)의 포함에 대응한다.

또한, 전력 루프 제어기(209) 및 전력 송신기는 전력 제어 오류 표시들에 응답하여 전력 레벨을 변경하기 위한 소정 전력 변경 회로(605)를 구현한다. 예를 들어, 전력 제어 오류 메시지는 주어진 상대적 양, 즉 2%만큼 전력 레벨을 증가시킬 것을 요청할 수 있다. 이에 응답하여, 전력 변경 회로(605)는 코일 전류(I_txc)가 2%만큼 증가되어야 한다고 결정할 수 있고, 그것은 이러한 변경을 구현하도록 진행할 수 있다.

많은 실시예들에서, 전력 레벨은 구동 신호의 속성/파라미터를 변경함으로써 적응될 수 있다. 따라서, 전력 변경 회로(605)는 구동 신호의 파라미터를 변경하기 위한 회로를 포함하여, 이것이 전력 레벨에서의 그리고 구체적으로 코일 전류(I_txc)에서의 원하는 변화를 초래하도록 할 수 있다.

구체적으로, 많은 실시예들에서, 전력 송신기의 출력 회로 및 전력 수신기의 입력 회로는 공진 회로들을 포함하고, 전력 전송 신호의 전력 레벨 및 코일 전류(I_txc)는 구동 신호의 구동 주파수를 공진 주파수에 더 가깝도록 또는 그로부터 더 멀어지도록 가변시킴으로써 제어된다. 그러한 예에서, 코일 전류(I_txc)의 증가는 주파수를 공진 주파수에 더 가깝도록 변경함으로써 달성될 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로 수정될 수 있는 구동 신호의 다른 파라미터들은 구동 신호의 전류, 전압, 전력, 듀티 사이클, 또는 지속기간을 포함한다. 이들 중 어느 하나를 증가시키는 것은 전력 전송 신호의 전력 레벨을 증가시킬 것이고, 그들을 감소시키는 것은 전력 레벨을 감소시킬 것이다.

일부 실시예들에서, 전력 변경 회로(605)는 구동 신호 파라미터와 전력 전송 신호 레벨(코일 전류(I_txc)를 포함함) 사이의 직접 대응(direct correspondence)을 포함할 수 있는데, 예를 들어 전력 레벨을 2%만큼 증가시키라는 요청이 수신되는 경우, 전력 변경 회로(605)는 구동 신호 주파수 또는 전류를 소정 양만큼 직접 변경할 수 있다. 그러한 직접적인 대응은, 예를 들어 제조 또는 교정 프로세스 동안 생성된 룩업 테이블들에 기초할 수 있다.

많은 실시예들에서, 전력 변경 회로(605)는 전력 전송 신호 전력 레벨의 원하는 변화를 초래하기 위해 구동 신호 파라미터를 제어하는 내부 루프를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수신된 오류 전력 제어 메시지들에 응답하여, 예를 들어 코일 전류(I_txc)에 대한 기준 값을 변경하는 내부 루프가 구현될 수 있다. 내부 루프는 이어서, 실제 코일 전류(I_txc)가 원하는 새로운 값과 동일할 때까지, 예컨대 구동 신호 주파수를 조정할 수 있다.

많은 실시예들에서, 전력 레벨들은 실제 또는 활성 전력 레벨들일 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 고려된 전력 레벨들은 복잡한, 반응적, 또는 명백한 전력 레벨들일 수 있다.

전력 제어 루프는, 전력 수신기가 전력 전송 동작을 제어하기에 매우 효과적이고 신뢰할 수 있는 접근법을 제공한다. 예를 들어, 그것은 전력 수신기가, 전송된 전력 레벨을, 예컨대 모터의 형태의 부하에 대한 원하는 속도를 유지하기 위해 연속적으로 적응시킬 수 있게 한다.

도 1의 시스템은 특정 상황들에서 전력 제어 루프의 동작을 제어하고, 그에 의해 많은 시나리오들에서 개선된 동작을 제공하는 추가적인 기능을 추가로 포함한다.

구체적으로, 시스템에서, 전력 수신기는 전력 전송과 연관된 복수의 전력 레벨 모드들을 가질 수 있다. 구체적으로, 전력 수신기는 일정 세트의/복수의 전력 레벨 모드들과 연관될 수 있으며, 여기서 각각의 전력 레벨 모드는 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨에 링크된다. 전력 수신기는 상이한 별개의 모드들에서 동작하도록 배열될 수 있으며, 이때 이들 모드들 각각은 전력 전송 신호로부터 주어진 전력 레벨 요건을 갖는다. 예를 들어, 블렌더의 형태의 전력 수신기는, 말하자면, 5개의 상이한 모터 속도 설정들을 가질 수 있고, 따라서 5개의 상이한 동작 모드들과 연관될 수 있는데, 이때 이들 각각은 전력 전송 신호로부터 상이한 양의 전력을 추출한다.

전력 송신기(101)는 모드 회로(211)를 포함하는데, 이는 전력 루프 제어기(209)에 그리고 모드 저장소(213)에 결합된다. 모드 저장소(213)는 상이한 전력 레벨 모드들에 대한 데이터를 저장하도록 배열될 수 있다. 구체적으로, 모드 저장소(213)는 전력 수신기에 대한 전력 레벨 모드들의 세트를 저장하도록 배열되고, 여기서 각각의 전력 레벨 모드는 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨과 연관된다.

모드 회로(211)는, 예를 들어 주문형 집적 회로(ASIC)와 같은 집적 회로로서 구현될 수 있다. 일부 실시예들에서, 모드 회로(211)는, 예를 들어 중앙 처리 유닛, 디지털 신호 처리 유닛, 또는 마이크로제어기 등과 같은 적합한 프로세서 상에서 실행되는 펌웨어 또는 소프트웨어와 같은 프로그래밍된 처리 유닛으로서 구현될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 처리 유닛은 온-보드 또는 외부 메모리, 클록 구동 회로부, 인터페이스 회로부, 사용자 인터페이스 회로부 등을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그러한 회로부는 처리 유닛의 일부로서, 집적 회로들로서, 그리고/또는 별개의 전자 회로부로서 추가로 구현될 수 있다.

일부 실시예들에서, 모드 회로(211)는 별개의 전자 회로로서 부분적으로 또는 완전히 구현될 수 있다. 상이한 실시예들에서, 전력 루프 제어기는 아날로그 전자 회로로서, 디지털 전자 회로로서, 또는 혼합 아날로그 회로로서 구현될 수 있다.

전력 레벨 모드는 상이한 실시예들에서 상이한 파라미터들로 표현될 수 있고, 전력 레벨을 나타낼 수 있는 임의의 적합한 파라미터가 사용될 수 있다. 예를 들어, 기준 전력 레벨들은 전력 수신기에 의해 부하(503)에 제공된 실제 부하를 나타내는 값들에 의해 표현될 수 있다. 다른 실시예들에서, 기준 전력 레벨들은, 예컨대 어떠한 물체들도 존재하지 않고 전력 송신기 및 전력 수신기가 서로에 대하여 공칭 포지션을 갖는 것과 같은 공칭 동작 조건에 대해 전력 수신기로부터 추출되는 공칭 전력에 의해 표시될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 기준 전력 레벨들은, 예컨대 구체적으로 주어진 모드에 대한 기준 코일 전류 값에 의한 것과 같은 제어되는 루프 변수의 값에 의해 표현될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 기준 전력 레벨들은 원하는 전력 레벨을 제공하도록 제어되는 전력 송신기의 파라미터들의 값들에 의해 표현될 수 있다. 많은 실시예들에서, 기준 전력 레벨들은 구동 신호의 전류, 전압, 주파수, 듀티 사이클, 활성 지속기간(버스트 모드) 등과 같은 구동 신호의 속성들의 값들에 의해 표현될 수 있다. 이들 파라미터들 모두는 다양한 실시예들에서 전력 레벨을 반영할 수 있고, 그러한 파라미터의 값에서의 변화는 전력 전송 신호의 전력 레벨에 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시예들에서, 파라미터들의 조합들이 (예컨대, 상이한 전력 레벨 모드들에 대한 상이한 파라미터들을 사용하여) 사용될 수 있다는 것이 또한 이해될 것이다.

시스템에서, 전력 수신기는 전력 레벨 모드들의 별개의 세트에서 동작할 수 있고, 모드 저장소는 각각의 모드에 대한 기준 전력 레벨들을 저장할 수 있다.

시스템에서, 전력 수신기는 상이한 모드로 스위칭할 수 있고, 이와 관련하여, 모드 변경을 알리기 위한 메시지를 전력 송신기에 송신할 수 있다. 전력 수신기는 구체적으로, 전력 수신기가 스위칭하고 있는(또는 스위칭하기를 원하는) 전력 레벨 모드를 나타낼 수 있는 모드 요청 메시지를 송신할 수 있다. 임의의 형태의 표시가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 전력 레벨 모드들은 개별 아이덴티티와 연관될 수 있고, 모드 요청 메시지는 전력 수신기가 스위칭하기를 원하는 전력 레벨 모드의 아이덴티티를 포함할 수 있다.

수신기(207)가 모드 요청 메시지를 수신할 때, 그것은 아이덴티티를 모드 회로(211)로 포워딩하고, 이는 식별된 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨을 취출하기 위해 모드 저장소(213)에 액세스하도록 진행한다. 모드 회로(211)는 전력 전송 신호의 전력 레벨을 이러한 기준 값으로 설정하기 위해 구동 신호를 적응시키도록 배열되는데, 즉, 그것은 취출된 기준 값에 대응하는 값을 갖는 전력 전송 신호를 생성하도록 구동 신호를 적응시킬 수 있다.

기준 값은 임의의 적합한 값으로 표현될 수 있고, 구체적으로 전력 전송 신호의 전력 레벨에 영향을 미치는 임의의 값 또는 파라미터, 예컨대 구체적으로 코일 전류(I_txc)에 의한 것일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 그 값은 직접적으로 또는 예컨대, 구동 신호의 전류, 전압, 주파수, 듀티 사이클, 활성 지속기간(버스트 모드)을 적응시킴으로써 간접적으로 설정될 수 있다. 실제로, 이들 파라미터들의 값들은, 일부 실시예들에서 그 자체가 모드 회로(211)에 의해 설정되고 전력 전송 신호의 전력 레벨에 영향을 미치는 기준 값인 것으로 간주될 수 있다.

제1 기준 값은 표시된 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 의존한다. 따라서, 모드 요청 메시지를 수신할 때, 모드 회로(211)는 모드 요청 메시지에 표시된 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨을 취출할 수 있다. 그것은 이어서, 이러한 기준 전력 레벨로부터, 전력 전송 신호의 전력 레벨과 관련되는 주어진 파라미터에 대한 기준 값을 결정할 수 있다(전력 전송 신호의 전력 레벨은 제1 기준 값이 결정되는 파라미터의 값에 의존함). 제1 기준 값은 구체적으로 루프 파라미터가 루프 내의 일부 지점에서의 신호 값을 나타내는 파라미터인 것에 대해 결정될 수 있다. 이어서, 모드 회로(211)는 구동 신호의 파라미터를 설정하여, 파라미터가 제1 기준 값을 획득하도록 할 수 있다.

많은 실시예들에서, 이것은 직접적으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 기준 값은 구동 신호의 전류, 전압, 주파수, 듀티 사이클, 활성 지속기간(버스트 모드)과 같은 구동 신호의 파라미터에 대해 직접적으로 결정될 수 있다. 이어서, 모드 회로(211)는 구동 신호를 기준 값으로 직접 설정하도록 진행될 수 있다. 예를 들어, 전력 수신기는 특정 전력 레벨 모드로 시프트하고 이러한 모드를 나타내는 모드 요청 메시지를 송신할 수 있다. 모드 회로(211)는, 이러한 모드에 대해, 주어진 값의 구동 신호 주파수에 대응하는 기준 전력 레벨이 저장된다고 직접 결정할 수 있고, 그것은 주파수의 현재 값(또는 임의의 다른 값)을 전혀 고려하지 않고서 구동 신호 주파수를 이러한 값으로 즉시 변경할 수 있다. 예를 들어, 전력 전송 공진 회로들이, 이를테면 100 ㎑로 튜닝되는 것으로 가정하면, 모드 1을 나타내는 모드 요청 메시지는 예를 들어 모드 회로(211)가 구동 신호 주파수를 150 ㎑로 직접 설정하게 할 수 있고, 모드 2를 나타내는 모드 요청 메시지는 예를 들어 모드 회로(211)가 구동 신호 주파수를 160 ㎑로 직접 설정하게 할 수 있고, 모드 3을 나타내는 모드 요청 메시지는 예를 들어 모드 회로(211)가 구동 신호 주파수를 170 ㎑로 직접 설정하게 할 수 있는 등등이다.

일부 실시예들에서, 기준 값은, 직접적으로 구동 신호의 파라미터가 아닌 파라미터에 대해 결정될 수 있다. 예를 들어, 그것은 구체적으로 코일 전류(I_txc)와 같은, 송신기 코일 신호의 파라미터일 수 있다. 그러한 경우에, 모드 회로(211)는 구동 신호의 파라미터를 적응시켜 송신기 코일 신호에 대한 원하는 파라미터 값을 생성할 수 있다. 이것은 일부 실시예들에서, 예컨대 구동 신호의 주파수와 코일 전류(I_txc) 사이의 직접적인 관계와 같은, 구동 신호의 적응된 속성과 송신기 코일 신호의 파라미터 사이의 직접적인 관계 또는 함수를 사용하여 모드 회로(211)에 의해 달성될 수 있다. 이 관계는, 예를 들어 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 그러나, 많은 실시예들에서, 그러한 관계는 결정하기 어려울 수 있고, 전력 송신기는, 예컨대 고속 내부 루프(fast internal loop)를 구현할 수 있다. 예를 들어, 코일 전류(I_txc)가 측정되고 원하는 제1 기준 값과 비교될 수 있고, 구동 신호의 주파수는 코일 전류(I_txc)의 원하는 값을 초래하도록 빠르게 변경/적응될 수 있다.

많은 실시예들에서, 저장된 기준 전력 레벨은 제1 기준 값에 의해 직접 표현될 수 있는데, 즉, 모드 회로(211)는 요청된 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨을 직접 취출하고 이것을 기준 값으로서 사용할 수 있으며, 즉, 그것은 기준 파라미터를 이러한 값으로 직접 설정할 수 있다. 예를 들어, 많은 실시예들에서, 모드 저장소(213)는 전력 레벨 모드들 각각에 대한 주파수를 직접 저장할 수 있고, 모드 요청 메시지가 수신될 때, 그것은 저장된 주파수 값을 직접 추출하고 구동 신호를 이러한 주파수로 설정할 수 있다. 다른 실시예들에서, 일부 변환이 필요할 수 있고, 이것은 예컨대, 교정 페이즈 동안 채워질 수 있는 룩업 테이블들을 사용하여 달성될 수 있다.

일부 실시예들에서, 모드 저장소는 구동 신호의 파라미터 및 추출된 전력 값 둘 모두와 같은, 각각의 전력 레벨 모드에 대한 복수의 파라미터들을 저장할 수 있다. 따라서, 그러한 경우들에, 기준 전력 레벨은 복수의 성분들을 포함할 수 있거나, 또는 동등하게 모드 저장소는 각각의 전력 레벨 모드에 대한 복수의 기준 전력 레벨들을 저장할 수 있다. 그러한 실시예들에서, 모드 회로(211)는 적절한 파라미터 값을 사용하거나, 또는 심지어 복수의 파라미터 값들을 사용할 수 있다. 예를 들어, 모드 요청 메시지가, 전력 수신기가 이를테면, 500 W를 추출하는 전력 레벨 모드로 스위칭한다는 것을 나타내는 경우, 모드 회로(211)는 500 W의 추출된 전력에 대응하는 전력 레벨 모드를 식별하고 이러한 전력 레벨 모드에 대해 저장된 구동 주파수를 취출할 수 있다.

접근법은 상이한 동작 모드들에 매우 빠르게 적응할 수 있는 시스템을 제공할 수 있다. 모드 요청 메시지들은 전력 전송 페이즈 동안 송신될 수 있고, 따라서 전력 전송 동작 포인트를 빠르게 변경하기 위한 수단을 제공할 수 있다. 전형적으로, 전력 적응은 전력 루프 제어를 사용하여 달성되고, 이것이 효율적인 동작을 제공하도록 적응되지만, 그것은 전형적으로 신뢰할 수 있는 성능을 제공하기 위해 상대적으로 느리다. 기술된 동작은 전력 제어 루프를 무효화하는 수단을 제공하고, 구체적으로 전력 제어 루프는 전력 전송 페이즈 동안 새로운 전력 레벨 모드와 매칭되는 새로운 동작 포인트로 동적으로 변경되고/재초기화될 수 있다.

따라서, 모드 회로(211)는 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 제어 루프 변수를 변경함으로써 구동 신호를 적응시키도록 배열될 수 있다.

모드 회로(211)는 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하도록 배열된다. 전력 전송 신호의 전력 레벨은 전력 제어 루프에 대한 상태 변수이고, 따라서 모드 회로(211)는 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 제어 루프의 상태 변수를 기준 값으로 설정하도록 배열되고, 이때 기준 값은 모드 요청 메시지에 의존하고, 구체적으로 모드 요청 메시지에 표시되는 전력 레벨 모드에 의존한다.

신호의 적응은 전력 제어 루프의 동작과 독립적일 수 있고, 따라서 모드 요청 메시지에 응답하여, 접근법은 새로운 전력 레벨 모드에 대한 동작을 재초기화하기 위해 전력 제어 루프의 동작을 오버라이팅(overwriting)할 수 있다.

일부 실시예들에서, 모드 회로(211)는 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하도록 구동 신호를 적응시키기 위해 전력 제어 루프 상태 변수를 변경하도록 배열될 수 있고, 제1 기준 값은 모드 요청 메시지에 표시된 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응한다.

일부 실시예들에서, 모드 회로(211)는 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하기 위해 구동 신호를 적응시키도록 배열될 수 있고, 제1 기준 값은 모드 요청 메시지에 표시된 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응하고, 적응은 전력 제어 루프의 상태 변수를 변경하는 것을 포함한다.

일부 실시예들에서, 모드 회로(211)는 모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하기 위해 전력 제어 루프의 상태 변수를 변경함으로써 구동 신호를 적응시키도록 배열될 수 있고, 제1 기준 값은 모드 요청 메시지에 표시된 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응한다.

모드 회로(211)는 모드 요청 메시지에 표시된 전력 레벨 모드에 의존하는 기준 값으로 루프 상태 변수의 현재 값을 오버라이팅하거나 대체하도록 배열될 수 있다.

이어서, 구동 신호의 적응/전력 전송 신호의 전력 레벨의 설정/전력 전송 신호의 전력 레벨의 변화는 전력 제어 루프에 의해 더 빠르게 달성가능할 수 있다. 모드 요청 메시지에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 기준 값으로 적응시키기/설정하기 위한 시간 상수/지속기간은 전력 제어 루프에 대한 시간 상수/지속기간보다 더 짧을 수 있다. 일부 실시예들에서, 전력 레벨의 설정은 스텝 변화(step change)일 수 있다.

많은 실시예들에서, 전력 제어 루프의 시간 상수는 250 msec, 500 msec, 또는 심지어 1초 이상일 수 있는 반면에, 모드 요청 메시지에 응답하는 전력 레벨의 설정은 더 낮은 지속기간을 가질 수 있고, 구체적으로 각각 100 msec, 250 msec 또는 500 msec 미만일 수 있다.

많은 실시예들에서, 전력 레벨을 설정하기 위해 구동 신호를 적응시키기 위한 지속기간은 전력 제어 루프의 시간 상수 미만이고, 많은 실시예들에서, 그것은 시간 상수의 50% 또는 25% 미만일 수 있다. 지속기간은, 모드 요청 메시지가 수신되는 것으로부터 전력 전송 신호의 전력 레벨이 제1 기준 값으로 설정될 때까지의(그리고 구체적으로는 그것이 제1 기준 값에 이를 때까지의) 지연일 수 있다. 제어 루프에 대한 시간 상수는, 루프가 기회들에 반응하는 속도를 반영한다.

시간 상수는, 루프 변수(예컨대, 구체적으로 전력 전송 신호의 전력 레벨)가 스텝 변화 다음에 최종(정상 상태) 값의 63.2%에 도달하는 지속기간일 수 있다.

더 상세히 후술되는 바와 같이, 전력 송신기가 전력 레벨 모드들 및 연관된 기준 레벨들을 결정하고 저장하기 위해 상이한 접근법들이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

일부 실시예들에서, 전력 레벨 모드들 및 기준 전력 레벨들은 복수의 전력 수신기들에 대해 저장될 수 있다. 따라서, 모드 저장소(213)는 상이한 전력 수신기들에 대한 전력 레벨 모드들의 세트들을 저장하도록 배열될 수 있다.

전력 전송 동작을 초기화할 때(또는 실제로 임의의 적합한 시간에), 전력 수신기는 전력 수신기의 표시를 송신할 수 있다. 이어서, 모드 회로(211)/모드 저장소(213)는 특정 아이덴티티와 매칭되는 전력 레벨 모드들의 세트를 취출하도록 진행될 수 있다.

일부 실시예들에서, 아이덴티티는 고유한 디바이스 아이덴티티일 수 있다. 이것은, 예를 들어 저장된 전력 레벨 모드들 및 기준 전력 레벨들이 개별 디바이스들을 이용한 개별 초기화에 의해 결정되는 실시예들에서 매우 유용할 수 있다. 예를 들어, 새로운 전력 수신기가 검출될 때, 전력 송신기는 전력 레벨 모드들 및 기준 전력 레벨들을 결정하는 초기화 루틴을 개시할 수 있다. 다음으로 전력 수신기가 검출되면, 전력 송신기는 초기화 프로세스를 수행하지 않지만 이미 저장된 값들을 사용하도록 진행할 수 있다. 이어서, 전력 송신기는 적합한 전력 수신기들에 대한 데이터를 점진적으로 축적하여, 더 적은 오버헤드로 그리고 다양한 전력 수신기들에 대해 그 기능이 사용될 수 있게 할 수 있다.

대안적으로 또는 추가적으로, 아이덴티티는, 예를 들어 전력 수신기의 모델, 제품(make) 등을 나타내는 유형 아이덴티티일 수 있다. 전력 송신기는, 예를 들어 다양한 상이한 유형들의 기기(appliance)들에 대한 전력 레벨 모드 데이터를 저장할 수 있고, 유형 아이덴티티를 수신할 때, 그것은 수신된 아이덴티티와 매칭되는 전력 레벨 모드 데이터를 선택할 수 있다.

일부 실시예들에서, 전력 레벨 모드 및 기준 전력 레벨 데이터는 전력 송신기 및 전력 수신기에 의해 수행된 초기화 페이즈에 기초할 수 있다.

예를 들어, 일부 실시예들에서, (예컨대, 어떠한 전력 레벨 모드 데이터도 저장되지 않은 전력 수신기들에 대해서만) 새로운 전력 전송의 초기화는 동작 동안 사용할 기준 값들을 결정하기 위한 프로세스를 먼저 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 초기화 페이즈 동안, 전력 수신기는 상이한 전력 레벨 모드들을 통해 그리고 각각의 전력 레벨 모드에 대해 스텝핑할 수 있고, 모드 회로(211)는 전력 레벨을 표현하는 값을 결정하고 이것을 그러한 모드에 대한 기준 전력 레벨로서 저장할 수 있다.

예를 들어, 미리결정된 타이밍은 전력 수신기가 전력 레벨 모드들을 통해 스텝핑하는 데 적용될 수 있는데, 이를테면, 예컨대 다음 모드로의 스위칭 전에 각각의 모드에서 10초 동안 동작한다. 대안적으로, 전력 수신기는, 그것이 다음 모드로 스위칭할 때 메시지를 전송할 수 있거나, 또는 전력 송신기는 다음 모드가 적용될 것을 요청하는 메시지를 전송할 수 있다.

각각의 전력 레벨 모드에 대해, 전력 송신기는 안정한 조건에 도달하도록 전력 제어 루프를 동작시킬 수 있다. 이것이 발생했을 때, 전력 송신기는, 예를 들어 코일 전류(I_txc) 또는 구동 신호 주파수 등과 같은 전력 전송 신호 전력 레벨을 나타내는 데 사용된 원하는 파라미터의 값을 측정할 수 있다. 이러한 값은 이어서, 그러한 모드에 대한 기준 전력 레벨로서 저장될 수 있다.

이어서, 전력 수신기는, 예컨대 전력 송신기의 요청으로 다음 전력 레벨 모드로 스위칭할 수 있고, 프로세스는 반복될 수 있다.

이 접근법은 전형적으로, 전력 레벨 모드들을 통해 순서대로, 그리고 전형적으로 더 낮은 전력 레벨들로부터 더 높은 전력 레벨들을 향해 스텝핑하는 전력 수신기에 의해 수행될 수 있다. 이것은, 예를 들어 바람직하지 않은 과전압 조건들의 위험을 감소시킬 수 있다.

초기화 프로세스는 전형적으로 전력 전송 초기화의 일부로서 수행될 수 있고, 따라서 전력 전송 페이즈 이전에 수행될 수 있다.

특정 예로서, 대류 메커니즘을 사용하여 식품 주위에서 뜨거운 공기를 순환시킴으로써 요리하는 주방 기기인 에어프라이어(air fryer)에서, 발열 요소가 턴 온되고 턴 오프될 수 있다. 이것은 전형적으로, 예컨대 50 내지 1200 W와 같은 매우 큰 부하 스텝을 초래하고, 이것은 온도 상수를 유지하기 위해 디바이스의 동작 동안 반복될 것이다. 개략적 표현이 도 7에 보여질 수 있는데, 이는 전력 스텝들(PWR) 및 결과적인 온도 변동(TEMP)을 보여준다.

이러한 예에서, 디바이스들이 턴 온된 후, 그리고 전력 전송이 전력 제어 루프에 의해 제어되는 전력으로 진행 중이면, 동작 포인트가 저장될 수 있다(SVE 1 및 2). 동작 포인트는 에어프라이어의 현재 전력 레벨 모드에 대한 전력 전송 신호의 전력 전송 레벨을 반영하고, 전술된 바와 같은 임의의 적합한 파라미터 값으로 표현될 수 있다.

값들은 높은 전력 레벨 모드 및 낮은 전력 레벨 모드 둘 모두에 대해 저장되고, 그에 의해 2개의 상이한 전력 레벨 모드들에 대한 기준 전력 레벨들을 모드 저장소(213)에 제공할 수 있다. 이어서, 전력 수신기는 그것이 전력 레벨 모드를 변경할 때, 모드 요청 메시지(mode request message, MRQ)들을 송신할 수 있고, 그에 의해 전력 송신기가 전력 제어 루프를 무효화시킴으로써 새로운 동작 포인트로(이에 가깝게) 직접 점프하기 위해 저장된 값들을 사용할 수 있게 한다.

따라서, 전력 레벨 모드에서의 변화가 막 일어나려고 할 때, 전력 수신기는, 부하 변화가 일어날 것이고 그것이 어느 모드로 스텝핑할 것인지를 알릴 수 있다. 이어서, 시스템, 및 구체적으로 전력 송신기는 그것이 어느 동작 포인트로 점프해야 하는지를 알 것이다. 이것은, 예컨대, 제어 루프에서의 지연으로 인해, 너무 많은 또는 너무 적은 전력이 송신되는 위험을 감소시킬 것이다. 이것은, 극한 상황들에서도 디바이스들에 대한 손상을 방지하거나, 또는 전력 수신기 전력 차단의 위험을 감소시키는 것을 도울 수 있다.

또한, 저장된 데이터는, 저장된 값들이 상이한 전력 전송 동작들 사이에서 저장되고 취출될 수 있기 때문에 전력 수신기와 전력 송신기 사이의 향후 전력 전송들을 위해 사용될 수 있다. 모드 저장소(213)는 구체적으로, 복수의 전력 수신기들에 대한 값들을 저장할 수 있고, 전력 수신기가 전력 전송을 위해 검출될 때, 그것은 이러한 전력 수신기에 저장된 세트를 사용하도록 진행할 수 있다. 새로운 전력 수신기가 검출되는 경우, 또는 저장된 데이터가 예컨대, 너무 오래됨으로써 무효한 것으로 간주되는 경우, 전력 송신기 및 전력 수신기는 전력 수신기에 대한 새로운/업데이트된 데이터를 생성하고 저장하도록 진행할 수 있다.

따라서, 전력 송신기/전력 수신기 디바이스 조합 및 특정 전력 모드가 향후에 사용될 때, 실제 사용된 동작 포인트는 재사용될 수 있다.

동작 값들은, 기술된 바와 같이 모든 전력 레벨 모드들을 통해 스텝핑하는 시스템에 의한 시동 또는 초기화 동안 결정될 수 있고, 이때 결과적인 동작 포인트 및 기준 전력 레벨은 임의의 적합한 파라미터에 의해 표현되고, 이의 값은 기준 전력 레벨로서 저장된다.

예를 들어, 에어프라이어의 경우, 발열 요소는 턴 온되거나 턴 오프될 수 있지만, 팬은 항상 온 상태로 있을 것이다. 기기의 시동 동안, 팬만이 먼저 턴 온되고, 그러한 동작 포인트가 측정되고 저장된다(SVE 1). 이어서, 발열 요소가 턴 온되고, 연관된 동작 포인트가 측정되고 저장된다(SVE 2). 이어서, 동작 동안, 발열 요소가 턴 온/턴 오프될 때, 전력 수신기는, 부하 변화가 막 일어날 것이고, 상이한 전력 모드에 대한 모드 요청 메시지(MRQ)가 생성되어 전력 송신기로 송신된다는 것을 알릴 수 있다. 이어서, 전력 송신기는 제어 루프의 지연 없이 정확한 동작 포인트로 즉시 스텝핑할 수 있다. 전력 수신기는, 커맨드의 형태로 핸드셰이크를 수신함으로써 전력 송신기가 정확한 전력 모드로 스위칭하였음을 통지받을 수 있다.

일부 실시예들에서, 전력 송신기는, 구동 신호의 현재 전력 레벨 및 전력 레벨 모드들의 세트 중 현재 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨의 비교에 응답하여 전력 전송 이상을 검출하도록 배열되는 검출 회로(215)를 추가로 포함할 수 있다.

특정 전력 레벨 모드에서 동작할 때, 전력 제어 루프는 전력 수신기로부터의 오류 제어 메시지들에 응답하여 전력 전송 신호의 전력 레벨을 가변할 수 있다. 그러나, 이들 변화들은 비교적 작은 것으로 예상될 수 있다. 예를 들어, 에어프라이어가 1200 W 부하 모드에서 동작하고 있을 때, 정확한 추출된 전력은 가변할 수 있고, 전력 수신기는 이것을 제어하여, 현재 조건들에 대한 정확한 원하는 전력이 추출되도록 할 수 있다. 그러나, 이러한 전력 레벨은 그에 상응하여 가변할 수 있는 반면, 변동들은 정상 동작 조건들 동안 제한될 것으로 예상될 수 있는데, 예를 들어 전력은 정상 동작 동안 1100 W 내지 1300 W의 범위에 있을 것으로 예상될 수 있다.

따라서, 검출 회로(215)는 현재 전력 레벨을, 시스템이 현재 동작되고 있는 전력 레벨 모드에 대해 저장된 기준 전력 레벨과 비교할 수 있다. 예를 들어, 검출 회로(215)는 현재 측정된 코일 전류(I_txc)를, 시스템이 동작하고 있는 모드에 대해 저장되는 코일 전류와 비교할 수 있다.

비교가 현재 전력 레벨이 기준 전력 레벨과 너무 많이 상이하다는 것을 나타내면, 예컨대 측정된 코일 전류가 저장된 기준 코일 전류 값으로부터 임계치 초과만큼 상이하면, 검출 회로(215)는 현재 동작 포인트가 정상 동작 동안 경험해야 하는 것이 아니라고 결정하고, 그에 따라 이상이 검출되었다고 지정할 수 있다.

검출 회로(215)는, 그러한 경우에 예를 들어 이상이 검출되었다는 것을 송신기 제어기(205)에 통지할 수 있다. 이에 응답하여, 송신기 제어기(205)는 전력 전송의 파라미터를 가변하도록 진행할 수 있다. 예를 들어, 그것은 전력 레벨을 주어진 값 미만으로 제한하도록 배열될 수 있는데, 예컨대 최대 코일 전류(I_txc)는 어떠한 손상도 발생할 수 없음을 보장하기에 충분히 낮은 레벨로 설정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 최대 전력 레벨은 0으로 설정될 수 있고, 구체적으로 전력 전송은 이상이 검출되는 경우 종료될 수 있다.

비교에 기초하여 이상을 검출하는 데 사용된 정확한 기준은 개별 실시예의 선호도들 및 요건들에 의존할 것이라는 것, 그리고 많은 상이한 접근법들 및 기준이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 또한, 평가는 다른 고려사항들을 포함할 수 있고, 예를 들어 상이한 파라미터들 사이의 변환을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 기준 전력 레벨이 코일 전류 값으로서 저장되지만 현재 전력 레벨이 구동 신호 주파수에 기초하여 설정/측정되는 경우, 비교는 코일 전류와 구동 신호 주파수 사이의 변환을 포함할 수 있다.

또한, 이상의 검출에 응답하여 취해진 액션은 개별 실시예의 선호도들 및 요건들에 의존할 것임이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 전력 전송은 제한되거나 또는 종료될 수 있다. 다른 실시예들에서, 이상의 검출은 단순히, 예컨대, 경고등(warning light)이 스위칭 온되는 것과 같은, 사용자 경보의 생성을 초래할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 메시지는 수신기로 송신될 수 있고, 이는 이어서, 이것에 응답하여 액션을 수행할 수 있는데, 예컨대 그것은 부하에 대한 전력 제공을 수정할 수 있다.

일부 실시예들에서, 모드 요청 메시지는 타이밍 표시를 포함하고, 모드 회로는 타이밍 표시에 응답하여 구동 신호의 레벨을 설정하는 타이밍을 적응시키도록 배열된다.

구체적으로, 모드 요청 메시지는, 전력 수신기가 새로운 전력 레벨 모드로 스위칭하려고 의도하고 있을 때의 표시를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모드 요청 메시지는, 전력 수신기가 새로운 전력 레벨 모드로 즉시 스위칭하고 있음을 나타낼 수 있고, 이러한 경우 전력 송신기는 전력 전송 신호의 전력 레벨을 대응하는 기준 값으로 설정함으로써 새로운 모드로 바로 스위칭할 수 있는데, 예컨대 코일 전류는 새로운 전력 레벨 모드에 대한 코일 전류의 저장된 기준 값으로 설정될 수 있다.

다른 상황들에서, 전력 수신기는, 전력 레벨 모드에서의 변화가 향후 어느 시간에, 이를테면 5초 내에 발생할 것임을 나타내는 모드 요청 메시지를 송신할 수 있다. 이러한 경우에, 전력 송신기는 표시된 시간에 대한 전력 레벨의 설정을 지연시킬 수 있는데, 즉, 그것은 루프를 5초 동안 무효화하도록 전력 레벨의 설정을 지연시킬 수 있다.

일부 실시예들에서, 타이밍 표시는 복수의 전력 레벨 모드 변경들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 모드 요청 메시지는, 전력 수신기가 주어진 간격으로(이를테면, 20초마다) 2개의 상이한 모드들(예컨대, 에어프라이어의 2개의 전력 레벨 모드들) 사이에서 스위칭할 것임을 나타낼 수 있고, 전력 송신기는 전력 레벨의 직접 설정들을 이들 스위치들에 대응하도록 시간을 맞추기 위해 진행할 수 있다.

일부 실시예들에서, 전력 송신기는, 전력 레벨의 설정이 발생했거나 또는 발생할 것이라는 확인 메시지를 전력 수신기에 송신할 수 있고, 전력 수신기는 전력 레벨 모드들 사이에서 스위칭하기 전에 그러한 확인 메시지를 기다릴 수 있다는 것이 이해될 것이다.

일부 실시예들에서, 전력 송신기는 전력 수신기로부터 수신된 데이터에 기초하여 기준 전력 레벨들을 결정하도록 배열될 수 있다.

예에서, 모드 회로(211)는 그에 따라, 그것이 기준 전력 레벨들을 계산할 수 있게 하는 정보를 전력 수신기로부터 수신할 수 있다. 구체적으로, 전력 수신기는 전력 수신기 구성 파라미터를 포함하는 수신기 구성 메시지를 제공할 수 있다. 모드 회로(211)는 전력 수신기 구성 속성에 기초하여 전력 레벨 모드들의 세트 중 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨을 결정할 수 있다.

전력 수신기 구성 파라미터는 구체적으로,

전력 수신기 아이덴티티;

전력 수신기 유형 아이덴티티;

전력 수신기 코일 속성;

전력 수신기 코일 치수 속성; 및

전력 수신기 코일 인덕턴스 속성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

전력 수신기 아이덴티티 또는 유형 아이덴티티는, 전력 송신기가 이러한 전력 수신기에 대한 속성들을 기술하는 데이터를 취출할 수 있게 할 수 있다. 데이터는, 예를 들어 전술된 바와 같이 특정 수신기에 대한 전력 레벨 모드들 및 기준 전력 레벨들을 직접 제공할 수 있다. 그러나, 전형적으로, 그것은 전력 수신기의 전력 처리를 나타내는 전력 수신기의 속성들을 포함할 것이다. 예를 들어, 아이덴티티 또는 유형 아이덴티티는, 전력 송신기가 예컨대, 치수 또는 인덕턴스와 같은 전력 수신기 코일의 속성들을 기술하는 구성 데이터를 취출할 수 있게 할 수 있다. 따라서, 전력 수신기 코일 속성들은 전력 수신기에 의해 직접적으로 송신될 수 있거나, 또는 전력 수신기를 식별하고 전력 송신기가 관련 데이터를 취출할 수 있게 함으로써 간접적으로 제공될 수 있다. 데이터는, 일부 실시예들에서 내부 저장소로부터 취출될 수 있거나, 또는 많은 실시예들에서 외부 서버로부터 취출될 수 있다. 예를 들어, 각각의 제조자는, 적합하게 장착된 전력 송신기로부터 (예컨대, 인터넷을 통해) 액세스가능한 데이터베이스를 제공할 수 있다.

일부 실시예들에서, 전력 수신기로부터의 수신된 구성 데이터는, 전력 레벨 모드 변경이 발생할 때 구동 신호 또는 송신기 코일 신호의 파라미터를 설정하기 위한 적합한 값들을 계산하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 그것은 구동 신호 주파수 또는 듀티 사이클, 또는 상이한 전력 레벨 모드들에 대한 코일 전류를 계산하는 데 사용될 수 있다. 전력 레벨 모드들은, 예를 들어 전력 수신기에 의해 부하(503)에 제공된 전력을 나타내는 부하 전력 값들의 관점에서 표현될 수 있고, 전력 수신기로부터 수신된 데이터는 모드 회로(211)에 의해 적응되는 전력 레벨 파라미터의 대응하는 값을 계산하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 데이터는 표시된 전력을 부하(503)에 제공하는 데 필요한 코일 전류를 계산하는 데 사용될 수 있다.

데이터는, 예를 들어 전력 송신기에서 설정되는 파라미터로부터 전력 수신기의 부하로의 전력 경로를 결정하는 데 사용될 수 있다. 도 8은 구동기(201)의 전압으로부터 부하(503)로의 전력 경로에 대한 모델의 일례를 예시한다.

예에서, 하기의 참조들이 사용된다:

Vin: 구동기(201)로부터의 구동 신호의 전압.

Rp: 구동기의 내부 저항 및 출력 회로에서의 손실들.

Cp: 전력 송신기 공진 출력 회로의 커패시터(203).

Lp: 송신기 코일(103).

Ls: 수신기 코일(107).

Cs: 전력 수신기 입력 공진 회로의 커패시터.

Rl: 부하(503).

무선 전력 전송 시스템에서의 전력 전송에 대한 핵심 파라미터들 중 하나의 파라미터는 전력 송신기 코일과 전력 수신기 코일 사이의 결합 인자이다. 이것은 수신기 코일 속성들을 포함하는 다수의 인자들에 의존할 수 있다. 따라서, 전력 수신기 구성 데이터는 전력 송신기 코일과 전력 수신기 코일 사이의 결합 인자를 결정하는 데 사용될 수 있다. 모드 회로(211)는 결합 인자에 기초하여 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 하나 이상의 기준 전력 레벨들을 결정할 수 있다.

예를 들어, 전력 송신기는 기준 전력 수신기 및 공칭 전력 레벨 모드에 대응하는 다수의 기준 전력 레벨들을 저장할 수 있다. 그러나, 전력 레벨 모드들 각각에 대해, 상이한 기준 전력 레벨들이 상이한 결합 인자들에 대해 저장될 수 있는데, 이는 이것이, 전력 송신기 파라미터들이 추출된 전력 레벨과 어떤식으로 관련되는지를 결정하는 데 있어서 중요한 값이기 때문이다. 수신된 정보는 이어서, 현재 전력 수신기에 대한 결합 인자를 계산하는 데 사용될 수 있고, 전력 송신기는 그에 따라 현재 결합 인자와 매칭되는 기준 전력 레벨을 취출할 수 있다

일부 실시예들에서, 모드 회로(211)는 구동 신호의 또는 송신기 코일 신호의 관련 파라미터와 전력 수신기로부터 부하로의 출력 전력 사이의 전력 전송 함수를 결정하도록 배열될 수 있다. 따라서, 전력 전송 함수는 모드 회로(211)에 의해 설정되는 파라미터와 결과적인 전력 수신기 출력 전력 사이의 관계를 반영할 수 있다. 이러한 전력 전송 함수는 이어서, 전력 수신기로부터의 부하 전력으로부터 원하는 파라미터에 대한 기준 값들을 직접적으로 계산하는 데 사용될 수 있다.

따라서, 전력 전송 함수는 전력 수신기로부터 송신된 전력 수신기 구성 데이터로부터 계산되고, 전력 전송 함수의 결정은 구체적으로, 전력 송신기 코일과 전력 수신기 코일 사이의 결합 인자의 결정을 포함할 수 있다.

보다 상세하게, 전력 수신기 구성 데이터는 도 8의 미지의 값들 Cs, Ls, Rs 및 Rl을 채우는 데 사용될 수 있다. 전력 송신기 구성 데이터는 Rp, Cp, 및 Lp를 채우는 데 사용될 수 있다. 결합 인자는 Ls와 Lp 사이의 공유된 플럭스 경로를 결정한다. 이것은 코일들 설정의 치수들을 사용함으로써 추정/계산될 수 있다. 코일 직경들 및 둘 사이의 거리를 이용하여, 시뮬레이션들/측정들이 결합 인자에 대한 영향을 보기 위해 수행될 수 있다. 이어서, 소정 코일 치수들 및 배치들에서 결합 인자를 출력하기 위해 함수/룩업 테이블이 만들어질 수 있다. 결합 인자는 또한, 일 측 상의 부하를 분리하고 다른 측 상의 전압/전류를 공급함으로써 측정될 수 있다. 부하가 분리되어 있기 때문에 어떠한 전력도 송신되지 않을 것이지만, 전압이 존재할 것이고, 그것은 자기 인덕턴스에 대한 상호 인덕턴스의 크기를 나타낸다. 모든 모델 값들을 이용하면, 키르히호프 법칙(the Kirchhoff law)들이 사용되어 입력 전압으로부터 출력 전류/전압으로의 전송 함수를 도출할 수 있다. 이들 값들에 기초하여, 부하에 공급된 전력이 결정될 수 있다(또는 반대로, 주어진 부하에 대한 구동 신호 파라미터들이 결정될 수 있음).

위의 설명은 명료함을 위해 상이한 기능 회로들, 유닛들 및 프로세서들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였음이 인식될 것이다. 그러나, 본 발명으로부터 벗어남이 없이 상이한 기능 회로들, 유닛들 또는 프로세서들 간의 기능의 임의의 적합한 분산이 사용될 수 있음이 명백할 것이다. 예를 들어, 별개의 프로세서들 또는 제어기들에 의해 수행되도록 예시된 기능이 동일한 프로세서 또는 제어기에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 특정 기능 유닛들 또는 회로들에 대한 언급들은 오로지 엄격한 논리적 또는 물리적 구조 또는 조직을 나타내기보다는 설명된 기능을 제공하기 위한 적합한 수단에 대한 언급들로 간주되어야 한다.

본 발명은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합을 포함한 임의의 적합한 형태로 구현될 수 있다. 본 발명은 선택적으로 하나 이상의 데이터 프로세서 및/또는 디지털 신호 프로세서 상에서 실행되는 컴퓨터 소프트웨어로서 적어도 부분적으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예의 요소들 및 컴포넌트들은 임의의 적합한 방식으로 물리적으로, 기능적으로 그리고 논리적으로 구현될 수 있다. 실제로, 기능은 단일 유닛에서, 복수의 유닛에서 또는 다른 기능 유닛들의 일부로서 구현될 수 있다. 그렇기 때문에, 본 발명은 단일 유닛에서 구현될 수 있거나, 상이한 유닛들, 회로들 및 프로세서들 간에 물리적으로 그리고 기능적으로 분산될 수 있다.

본 발명이 몇몇 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 본 명세서에 기재된 특정 형태로 제한되도록 의도되지 않는다. 오히려, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서만 제한된다. 또한, 소정 특징이 특정 실시예들과 관련하여 설명되는 것처럼 보일 수 있지만, 당업자는 설명된 실시예들의 다양한 특징들이 본 발명에 따라 조합될 수 있음을 인식할 것이다. 청구항들에서, 용어 '포함하는'은 다른 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.

또한, 개별적으로 열거되지만, 복수의 수단, 요소, 회로 또는 방법 단계는 예를 들어 단일 회로, 유닛 또는 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 또한, 개별 특징들이 상이한 청구항들에 포함될 수 있지만, 이들은 아마도 유리하게도 조합될 수 있으며, 상이한 청구항들에의 포함은 특징들의 조합이 실현 가능하지 않고/않거나 유리하지 않다는 것을 암시하지는 않는다. 또한, 하나의 카테고리의 청구항들에의 소정 특징의 포함은 이 카테고리로의 제한을 암시하는 것이 아니라, 오히려 그 특징이 적절한 바에 따라 다른 청구항 카테고리들에 동등하게 적용될 수 있음을 나타낸다. 또한, 청구항들에서의 특징들의 순서는 특징들이 작용되어야 하는 임의의 특정 순서를 암시하지는 않으며, 특히 방법 청구항에서의 개별 단계들의 순서는 단계들이 이 순서대로 수행되어야 함을 암시하지는 않는다. 오히려, 단계들은 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다. 또한, 단수형 언급은 복수를 배제하지 않는다. 따라서, "부정관사(a, an)", "제1", "제2" 등에 대한 언급은 복수를 배제하지 않는다. 다른 파라미터 또는 값에 대응하는 파라미터 또는 값은 하나의 파라미터/값이 다른 파라미터/값을 초래하는 것으로 간주/예상/가정된다는 것을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 전력 레벨에 대응하는 파라미터/값은, 그 파라미터/값이 그 전력 레벨을 초래하는 것으로 간주/예상/가정되는 것임을 의미할 수 있다. 청구항들에서의 참조 부호들은 단지 명료화 예로서 제공되며, 어떤 방식으로도 청구항들의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims

전자기 전력 전송 신호를 통해 전력 수신기(105)에 전력을 무선으로 제공하기 위한 전력 송신기(101)로서, 상기 전력 송신기(101)는,
상기 전력 수신기(105)로부터 메시지들을 수신하기 위한 수신기(207);
출력 회로(203, 103) - 상기 출력 회로(203, 103)는 구동 신호가 상기 출력 회로(203, 103)에 인가되는 것에 응답하여 상기 전력 전송 신호를 생성하기 위한 송신기 코일(103)을 포함함 -;
상기 구동 신호를 생성하기 위한 구동기 회로(201);
상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 조정하기 위해 상기 구동 신호를 제어하기 위한 전력 제어 루프를 구현하는 전력 루프 제어기(209) - 상기 전력 제어 루프는 상기 전력 수신기(105)로부터 수신된 전력 제어 오류 메시지들에 응답하여 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨에 변화들을 적용하도록 배열됨 -;
상기 전력 수신기에 대한 복수의 전력 레벨 모드들을 저장하도록 배열된 모드 저장소(213) - 각각의 전력 레벨 모드는 상기 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨과 연관됨 -; 및
모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하기 위해 상기 구동 신호를 적응시키도록 배열된 모드 회로(211) - 상기 제1 기준 값은 상기 모드 요청 메시지에 표시된 상기 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응함 - 를 포함하는, 전력 송신기.
제1항에 있어서, 상기 전력 전송 신호의 현재 전력 레벨 및 상기 복수의 전력 레벨 모드들 중 현재 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨의 비교에 응답하여 전력 전송 이상(power transfer anomaly)을 검출하기 위한 검출 회로(215)를 추가로 포함하는, 전력 송신기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 상기 제1 기준 값으로 설정하기 위해 상기 구동 신호를 적응시키기 위한 지속기간은 상기 전력 제어 루프의 시간 상수 미만인, 전력 송신기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모드 회로(211)는, 상기 전력 수신기(105)가 적어도 일부 전력 레벨 모드들을 통해 스텝핑(stepping)하는 초기화 페이즈 동안 상기 구동 신호의 파라미터 값 및 상기 전력 전송 신호 속성들의 파라미터 값 중 적어도 하나와 관련하여 상기 복수의 전력 레벨 모드들 중 적어도 일부 전력 레벨 모드들에 대한 상기 기준 전력 레벨을 결정하도록 배열되고, 상기 모드 저장소(213)는 상기 적어도 일부 전력 레벨 모드들에 대한 상기 기준 전력 레벨을 저장하도록 배열되는, 전력 송신기.
제4항에 있어서, 상기 모드 저장소는 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 복수의 파라미터들을 저장하도록 배열되고, 상기 복수의 파라미터들은 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 나타내는 적어도 하나의 기준 전력 레벨 및 상기 송신기 코일의 신호 및 상기 구동 신호 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 파라미터 값을 포함하고, 상기 적어도 하나의 파라미터 값은 기준 전력 레벨에 의해 표시된 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨에 대한 상기 송신기 코일의 신호 및 상기 구동 신호 중 적어도 하나의 신호의 값인, 전력 송신기.
제4항에 있어서, 상기 초기화 페이즈는 전력 전송 페이즈 이전인, 전력 송신기.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수신기(207)는 상기 전력 수신기(105)로부터 전력 수신기 구성 메시지를 수신하도록 배열되고, 상기 전력 수신기 구성 메시지는 전력 수신기 구성 파라미터를 포함하고; 상기 모드 회로(211)는 상기 전력 수신기 구성 속성에 응답하여 상기 복수의 전력 레벨 모드들 중 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 상기 기준 전력 레벨을 결정하도록 배열되는, 전력 송신기.
제7항에 있어서, 상기 전력 수신기 구성 파라미터는,
전력 수신기 아이덴티티(power receiver identity);
전력 수신기 유형 아이덴티티;
전력 수신기 코일 속성;
전력 수신기 코일 치수 속성; 및
전력 수신기 코일 인덕턴스 속성 중 적어도 하나를 포함하는, 전력 송신기.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 모드 회로(211)는, 상기 전력 수신기 구성 파라미터에 기초하여 상기 전력 수신기의 전력 수신기 코일(107)과 상기 전력 송신기 코일(103) 사이의 결합 인자를 결정하도록, 그리고 상기 결합 인자에 기초하여 상기 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 상기 기준 전력 레벨을 결정하도록 배열되는, 전력 송신기.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모드 회로(211)는, 상기 전력 수신기 구성 파라미터에 기초하여 상기 전력 수신기(105)의 출력 전력과 송신기 코일 신호의 파라미터 및 상기 구동 신호의 파라미터 중 적어도 하나 사이의 전력 전송 함수를 결정하도록, 그리고 상기 전력 전송 함수에 기초하여 상기 적어도 하나의 전력 레벨 모드에 대한 상기 기준 전력 레벨을 결정하도록 배열되는, 전력 송신기.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모드 저장소(215)는 상이한 전력 수신기들에 대한 전력 레벨 모드들의 세트들을 저장하도록 배열되고, 상기 모드 회로(211)는 상기 전력 수신기(105)로부터 수신된 아이덴티티 표시에 응답하여 상기 전력 레벨 모드들의 세트들 사이에서 선택하도록 배열되는, 전력 송신기.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모드 요청 메시지는 타이밍 표시를 포함하고, 상기 모드 회로(211)는 상기 타이밍 표시에 응답하여 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 설정하는 타이밍을 적응시키도록 배열되는, 전력 송신기.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모드 요청 메시지는 전력 전송 페이즈 동안 수신되는, 전력 송신기.
전자기 전력 전송 신호를 통해 전력 수신기(105)에 전력을 무선으로 제공하기 위한 전력 송신기(101)에 대한 동작 방법으로서, 상기 전력 송신기(101)는 출력 회로(203, 103)에 인가되는 구동 신호에 응답하여 상기 전력 전송 신호를 생성하기 위한 송신기 코일(103)을 포함하는 상기 출력 회로(203, 103)를 포함하고, 상기 방법은,
상기 전력 수신기(105)로부터 메시지들을 수신하는 단계;
상기 구동 신호를 생성하는 단계;
상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 조정하기 위해 상기 구동 신호를 제어하는 전력 제어 루프를 동작시키는 단계 - 상기 전력 제어 루프는 상기 전력 수신기(105)로부터 수신된 전력 제어 오류 메시지들에 응답하여 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨에 변화들을 적용하도록 배열됨 -;
상기 전력 수신기에 대한 복수의 전력 레벨 모드들을, 모드 저장소(215)에 저장하는 단계 - 각각의 전력 레벨 모드는 상기 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨과 연관됨 -; 및
모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하도록 상기 구동 신호를 적응시키는 단계 - 상기 제1 기준 값은 상기 모드 요청 메시지에 표시된 상기 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응함 - 를 포함하는, 방법.
전자기 전력 전송 신호를 통해 전력 수신기(105)에 전력을 무선으로 제공하기 위한 전력 송신기(101)를 포함하는 무선 전력 전송 시스템으로서, 상기 전력 송신기(101)는,
상기 전력 수신기(105)로부터 메시지들을 수신하기 위한 수신기(207);
출력 회로(203, 103) - 상기 출력 회로(203, 103)는 구동 신호가 상기 출력 회로(203, 103)에 인가되는 것에 응답하여 상기 전력 전송 신호를 생성하기 위한 송신기 코일(103)을 포함함 -;
상기 구동 신호를 생성하기 위한 구동기 회로(201);
상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 조정하기 위해 상기 구동 신호를 제어하기 위한 전력 루프 제어기(209) - 상기 전력 제어 루프는 상기 전력 수신기(105)로부터 수신된 전력 제어 오류 메시지들에 응답하여 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨에 변화들을 적용하도록 배열됨 -;
상기 전력 수신기에 대한 복수의 전력 레벨 모드들을 저장하도록 배열된 모드 저장소(213) - 각각의 전력 레벨 모드는 상기 전력 전송 신호에 대한 기준 전력 레벨과 연관됨 -; 및
모드 요청 메시지를 수신하는 것에 응답하여 상기 전력 전송 신호의 전력 레벨을 제1 기준 값으로 설정하기 위해 상기 구동 신호를 적응시키도록 배열된 모드 회로(211) - 상기 제1 기준 값은 상기 모드 요청 메시지에 표시된 상기 복수의 전력 레벨 모드들 중에서 제1 전력 레벨 모드에 대한 기준 전력 레벨에 대응함 - 를 포함하는, 무선 전력 전송 시스템.