KR20220098772A - 멀티-코일 무선 충전 장치에서의 디지털 핑 록아웃 - Google Patents

멀티-코일 무선 충전 장치에서의 디지털 핑 록아웃 Download PDF

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KR20220098772A
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에릭 하인델 굿차일드
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아이라, 인크.
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Abstract

무선 충전 시스템, 방법 및 장치가 개시된다. 충전 장치는 충전 표면 상에 제공되는 복수의 충전 셀, 충전 회로 및 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 패시브 핑을 통해 충전 장치의 표면에 근접한 오브젝트를 검출하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는 또한, 액티브 핑으로 검출된 오브젝트를 핑하고 충전 장치로부터의 하나 이상의 액티브 핑에 응답하여 핑 응답이 오브젝트로부터 수신되는지를 결정하도록 구성된다. 추가적으로, 컨트롤러는 적어도 하나의 코일로부터의 연속적으로 발행된 액티브 핑의 카운트가 소정의 수를 초과한 후 핑 응답이 충전 장치에서 수신되지 않을 때 검출된 오브젝트의 액티브 핑을 중지하도록 구성된다. 결과적으로, 액티브 핑에 응답하지 않는 오브젝트를 패시브 핑이 검출하면 디지털 핑의 록아웃이다.

Description

멀티-코일 무선 충전 장치에서의 디지털 핑 록아웃
본 출원은 2020년 11월 18일 미국 특허청에 제출된 가출원 번호 16/952,065, 2019년 11월 20일 미국 특허청에 제출된 가출원 번호 62/938,308, 2020년 8월 16일에 미국 특허청에 제출된 가출원 번호 63/066,315의 우선권과 이득을 주장하며, 이들 출원의 전체 내용은 그 전체가 모든 적용가능한 목적을 위해 이하에서 전체 제시되는 것처럼 참조로서 여기에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 모바일 컴퓨팅 장치의 배터리를 포함하는 배터리의 무선 충전에 관한 것으로, 특히, 비응답 장치가 무선 충전 장치 상에 배치될 때 무선 충전 장치에 의해 발행된 반복되는 핑의 방지에 관한 것이다.
무선 충전 시스템은 물리적 충전 연결을 사용하지 않고 어떤 유형의 장치가 내부 배터리를 충전하도록 배치되어 왔다. 무선 충전을 이용할 수 있는 장치는 모바일 프로세싱 및/또는 통신 장치를 포함한다. 무선 전력 컨소시엄에 의해 정의된 Qi 등의 표준은 제1 공급자에 의해 제조된 장치가 제2 공급자에 의해 제조된 충전기를 이용하여 무선으로 충전될 수 있게 한다. 무선 충전 표준은 장치의 비교적 간단한 구성을 위해 최적화되고, 기본 충전 능력을 제공하는 경향이 있다.
종래의 무선 충전 시스템은 전형적으로 "핑(Ping)"을 이용하여 수신 장치가 무선 충전을 위해 기지국 내의 송신 코일 상 또는 부근에 위치하는지를 결정한다. 송신기 코일은 인덕턴스(L)를 갖고, 공진 커패시터는 공진 LC 회로를 얻기 위해 송신 코일에 결합된 커패시턴스(C)를 갖는다. 핑은 전력을 공진 LC 회로에 전달함으로써 생산된다. 송신기가 수신 장치로부터의 응답을 듣는 동안 전력이 지속 기간 동안 인가된다. 추가적으로, 멀티-코일 무선 충전 장치에서, 핑은 수신 장치 내의 배터리를 충전하는데 사용되는 코일의 최적 조합을 결정하는데 사용될 수 있다.
무선 충전 능력의 개선은 모바일 장치의 계속 증가하는 복잡성 및 변화하는 폼 팩터를 지원하도록 요구된다. 예를 들어, 충전 장치가 충전 장치의 표면 상의 충전 가능 장치를 검출하고 위치를 찾거나 무선 충전 동작 동안 충전 가능 장치의 제거 및 재배치를 검출하도록 하는 더 빠른 저전력 검출 기술이 필요하다.
도 1은 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 무선 충전 장치에 의해 제공되는 충전 표면 상에 제공될 수 있는 충전 셀의 예를 나타내는 도면.
도 2는 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 무선 충전 장치에 의해 제공되는 충전 표면의 세그먼트의 단일 층 상에 제공되는 충전 셀의 배치의 예를 나타내는 도면.
도 3은 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 무선 충전 장치에 의해 제공되는 충전 표면의 세그먼트 내에 다수 층의 충전 셀이 오버레이될 때 충전 셀의 배치의 예를 나타내는 도면.
도 4는 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 구성되는 충전 셀의 다수 층을 채용하는 충전 장치의 충전 표면에 의해 제공되는 전력 전달 영역의 배치를 나타내는 도면.
도 5는 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 충전기 기지국에 제공될 수 있는 무선 송신기를 나타내는 도면.
도 6은 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 패시브 핑에 대한 응답의 제1 예를 나타내는 도면.
도 7은 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 패시브 핑에 대한 응답의 제2 예를 나타내는 도면.
도 8은 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 패시브 핑에 응답하여 관찰되는 차들의 예들을 나타내는 도면.
도 9는 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 적응된 무선 충전기에 사용되는 매트릭스 멀티플렉싱 스위칭을 지원하는 제1 토폴로지를 나타내는 도면.
도 10은 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 적응된 무선 충전기의 직접 전류 드라이브를 지원하는 제2 토폴로지를 나타내는 도면.
도 11은 본 개시의 소정의 태양에 따라 수신 장치의 제거를 신뢰성있게 검출하도록 구성되는 멀티-코일 무선 충전 시스템을 나타내는 도면.
도 12는 본 개시의 소정의 태양에 따라 적응되는 무선 충전 장치에서 구현되는 패시브 핑을 포함하는 방법을 나타내는 플로우챠트.
도 13은 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 구현되는 무선 충전 장치에 의해 채용될 수 있는 전력 전달 관리 절차를 나타내는 플로우챠트.
도 14는 디지털 핑 록아웃의 활용을 야기할 수 있는 무선 충전 장치에 근접하여 위치하는 수신 장치의 상황의 예를 나타내는 도면.
도 15는 여기에 개시된 태양에 따라 채용될 수 있는 디지털 핑 록아웃 절차를 나타내는 플로우챠트.
도 16은 여기에 개시된 소정의 태양에 따라 적응될 수 있는 프로세싱 회로를 채용하는 장치의 일 예를 나타내는 도면.
도 17은 본 개시의 소정의 태양에 따라 충전 장치를 독작하는 방법을 나타내는 도면.
첨부된 도면과 관련하여 아래에 설명된 상세한 설명은 다양한 구성의 설명으로 의도되며 여기에 설명된 개념이 실시될 수 있는 유일한 구성을 나타내도록 의도되지 않는다. 상세한 설명에는 다양한 개념에 대한 철저한 이해를 제공하기 위한 목적으로 구체적인 세부 사항이 포함되어 있다. 그러나, 이러한 개념이 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 어떤 경우에는 잘 알려진 구조와 구성 요소가 이러한 개념을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 블록 다이어그램 형식으로 표시된다.
이제, 다양한 장치 및 방법을 참조하여 무선 충전 시스템의 여러 양태가 제시될 것이다. 이러한 장치 및 방법은 다음의 상세한 설명에서 설명되고 다양한 블록, 모듈, 구성요소, 회로, 단계, 프로세스, 알고리즘 등(총칭하여 "요소(elements)")에 의해 첨부 도면에 예시될 것이다. 이러한 요소는 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 요소가 하드웨어로 구현되는지 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템에 부과되는 특정 애플리케이션 및 설계 제약 조건에 따라 다르다.
예로서, 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소들의 임의의 조합은 하나 이상의 프로세서를 포함하는 "프로세싱 시스템"으로 구현될 수 있다. 프로세서의 예로는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP), FPGA(Field Programmable Gate Array), PLD(Programmable Logic Device), 상태 머신(state machines), 게이트 로직, 개별 하드웨어 회로 및 본 개시 전반에 걸쳐 설명된 다양한 기능을 수행하도록 구성된 기타 적절한 하드웨어가 있다. 프로세싱 시스템의 하나 이상의 프로세서는 소프트웨어를 실행할 수 있다. 소프트웨어는, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 설명 언어 등으로 지칭되든 간에, 명령, 명령 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 오브젝트, 실행 파일, 실행 스레드, 절차, 기능을 의미하는 것으로 광범위하게 해석된다. 소프트웨어는 프로세서 판독 가능 저장 매체에 상주할 수 있다. 여기에서 컴퓨터 판독가능 매체로도 지칭될 수 있는 프로세서 판독가능 저장 매체는 예를 들어 자기 저장 장치(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광 디스크(예를 들어, , 컴팩트 디스크(CD), 디지털 다목적 디스크(DVD), 스마트 카드, 플래시 메모리 장치(예: 카드, 스틱, 키 드라이브), NFC(Near Field Communications) 토큰, RAM(Random Access Memory), ROM(read only memory), 프로그래머블 ROM(PROM), 소거 가능한 PROM(EPROM), 전기적으로 소거 가능한 PROM(EEPROM), 레지스터, 리무버블 디스크, 반송파, 전송 라인 및 소프트웨어를 저장하거나 전송하기 위한 기타 적절한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로세싱 시스템에 상주하거나 프로세싱 시스템 외부에 있거나 프로세싱 시스템을 포함하는 여러 엔티티에 걸쳐 분산될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 프로그램 제품에서 구현될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램 제품은 포장재에 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과된 전체 설계 제약에 따라 본 개시물 전체에 걸쳐 제시된 설명된 기능을 구현하는 최선의 방법을 인식할 것이다.
개요
본 개시물의 특정 양태들은 무선 충전 장치들 및 기술들에 적용가능한 시스템들, 장치 및 방법들에 관한 것이다. 충전 셀은 충전 장치에 충전 표면을 제공하도록 하나 이상의 유도 코일로 구성될 수 있고, 여기서, 충전 표면은 충전 장치가 하나 이상의 충전 가능 장치를 무선으로 충전하도록 할 수 있다. 충전될 장치의 위치는 장치의 위치를 충전 표면 상의 알려진 위치를 중심으로 하는 물리적 특성의 변화와 연관시키는 감지 기술을 통해 감지될 수 있다. 위치 감지는 용량성, 저항성, 유도성, 터치, 압력, 부하, 변형(strain) 및/또는 다른 적절한 유형의 감지를 사용하여 구현될 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 장치는 배터리 충전 파워 소스, 매트릭스로 구성된 복수의 충전 셀, 각각이 매트릭스의 코일 행을 배터리 충전 파워 소스의 제1 단자에 결합하도록 구성되는 복수의 제1 스위치, 각각이 매트릭스의 코일 열을 배터리 충전 파워 소스의 제2 단자에 결합하도록 구성되는 복수의 제2 스위치를 갖는다. 복수의 충전 셀 내의 각각의 충전 셀은 전력 전달 영역을 둘러싸는 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 복수의 충전 셀은 복수의 충전 셀에서 충전 셀의 전력 전달 영역의 중첩없이 충전 장치의 충전 표면에 인접하게 배치될 수 있다.
일부 예에서, 장치는 충전 표면이라 할 수 있다. 전력은 장치의 표면 상의 어느 곳에 위치하는 수신 장치로 무선으로 전달될 수 있다. 장치는 임의로 정의된 사이즈 및/또는 형상을 가질 수 있고, 충전이 가능한 임의의 개별 배치 위치와 관계없이 배치될 수 있다. 다수의 장치가 하나의 충전 표면 상에서 동시에 충전될 수 있다. 장치는 충전 표면을 가로질러 하나 이상의 장치의 움직임을 추적할 수 있다.
충전 셀
여기에 개시된 특정 양태에 따르면, 충전 표면은 충전 장치의 충전 셀을 사용하여 제공될 수 있고, 여기서, 충전 셀은 충전 표면에 인접하여 배치된다. 일 예에서, 충전 셀은 벌집형 패키징 구성에 따라 충전 표면의 하나 이상의 층에 배치된다. 충전 셀은 코일에 인접한 충전 표면에 실질적으로 직교하는 축을 따라 자기장을 각각 유도할 수 있는 하나 이상의 코일을 사용하여 구현될 수 있다. 이 설명에서, 충전 셀은 하나 이상의 코일을 갖는 요소를 지칭할 수 있으며, 여기서 각 코일은, 충전 셀의 다른 코일에 의해 생성된 필드에 대해 가산적이며 공통축을 따라 또는 그에 근접하게 지향되는 전자기장을 생성하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 충전 셀은, 공통 축을 따라 적층되고/되거나 중첩되어 충전 표면에 실질적으로 직교하는 유도된 자기장에 기여하는 코일을 포함한다. 일부 구현예에서, 충전 셀은, 충전 표면의 정의된 부분 내에 배열되고 충전 셀과 연관된 충전 표면의 실질적으로 직교하는 부분 내의 유도된 자기장에 기여하는 코일을 포함한다. 일부 구현예에서, 충전 셀들은, 동적으로 정의된 충전 셀에 포함된 코일들에 활성화 전류를 제공함으로써 구성될 수 있다. 예를 들어, 충전 장치는 충전 표면을 가로질러 배치된 코일의 다중 스택을 포함할 수 있고, 충전 장치는 충전될 장치의 위치를 감지할 수 있고 코일 스택의 일부 조합을 선택하여 충전될 장치에 인접한 충전 셀을 제공할 수 있다. 일부 경우에, 충전 셀은 단일 코일을 포함하거나 단일 코일로 특성화될 수 있다. 그러나, 충전 셀은 다중 적층 코일 및/또는 다중 인접 코일 또는 코일 적층을 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 코일은 여기에서 충전 코일, 무선 충전 코일, 송신기 코일, 송신 코일, 전력 송신 코일, 전력 송신기 코일 등으로 지칭될 수 있다.
도 1은 충전 장치의 충전 표면을 제공하도록 배치 및/또는 구성될 수 있는 충전 셀(100)의 예를 예시한다. 여기에 기재된 바와 같이, 충전 표면은 하나 이상의 기판(106) 상에 제공된 충전 셀(100)의 어레이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 집적 회로(IC) 및/또는 개별 전자 컴포넌트를 포함하는 회로는 기판(106)의 하나 이상에 제공될 수 있다. 회로는 수신 장치에 전력을 전송하는 데 사용되는 코일에 제공되는 전류를 제어하는 데 사용되는 드라이버 및 스위치를 포함할 수 있다. 회로는 여기에 개시된 특정 기능을 수행하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 프로세서 및/또는 하나 이상의 컨트롤러를 포함하는 프로세싱 회로로서 구성될 수 있다. 일부 경우에, 프로세싱 회로의 일부 또는 전부가 충전 장치의 외부에 제공될 수 있다. 일부 경우에는, 전원이 충전 장치에 연결될 수 있다.
충전 셀(100)은 하나 이상의 장치가 충전을 위해 배치될 수 있는 충전 장치의 외부 표면 영역에 매우 근접하게 제공될 수 있다. 충전 장치는 다수의 경우의 충전 셀(100)을 포함할 수 있다. 일 예에서, 충전 셀(100)은 하나 이상의 코일(102)을 둘러싸는 실질적으로 육각형 형상을 가지며, 이는 전력 전달 영역(104)에서 전자기장을 생성하기에 충분한 전류를 수신할 수 있는 도체, 와이어 또는 회로 기판 트레이스를 사용하여 구성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 일부 코일(102)은 도 1에 예시된 육각형 충전 셀(100)을 포함하는 실질적으로 다각형인 형상을 가질 수 있다. 다른 구현예는 다른 형상을 갖는 코일(102)을 제공한다. 코일(102)의 형상은 제조 기술의 능력 또는 한계에 의해 및/또는 인쇄 회로 기판 기판과 같은 기판(106) 상의 충전 셀의 레이아웃을 최적화하기 위해 적어도 부분적으로 결정될 수 있다. 각각의 코일(102)은 나선형 구성의 와이어, 인쇄 회로 기판 트레이스 및/또는 다른 커넥터를 사용하여 구현될 수 있다. 각각의 충전 셀(100)은 절연체 또는 기판(106)에 의해 분리된 2개 이상의 층에 걸쳐 있을 수 있어 상이한 층의 코일(102)이 공통 축(108) 주위에 중심을 둘 수 있다.
도 2는 여기에 개시된 특정 양태들에 따라 적응될 수 있는 충전 장치의 충전 표면의 세그먼트의 단일 층 상에 제공된 충전 셀들(202)의 배열(200)의 예를 예시한다. 충전 셀(202)은 벌집 형상 패키징 구성에 따라 배열된다. 이 예에서, 충전 셀(202)은 중첩 없이 종단간(end-to-end)으로 배열된다. 이 배열은 관통 구멍 또는 와이어 상호 연결 없이 제공될 수 있다. 충전 셀(202)의 일부가 중첩되는 배열을 포함하는 다른 배열이 가능하다. 예를 들어, 2개 이상의 코일의 와이어가 어느 정도 인터리브될 수 있다.
도 3은 여기에 개시된 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 충전 표면의 세그먼트 내에 다수 층이 오버레이될 때 2개의 관점(300, 310)으로부터의 충전 셀의 배열의 예를 도시한다. 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 층은 충전 표면의 세그먼트 내에 제공된다. 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 각 층 내의 충전 셀은 벌집 형상 패키징 구성에 따라 배열된다. 일 예에서, 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 층은 4개 이상의 층을 갖는 인쇄 회로 기판 상에 형성될 수 있다. 충전 셀(100)의 배열은 도시된 세그먼트에 인접한 지정된 충전 영역의 완전한 커버리지를 제공하도록 선택될 수 있다.
도 4는 여기에 개시된 특정 양태에 따라 구성된 충전 셀의 다수 층을 채용하는 충전 표면(400)에 제공된 전력 전달 영역의 배열을 예시한다. 도시된 충전 표면은 도 3의 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 층에 대응할 수 있는 충전 셀(402, 404, 406, 408)의 4개의 층으로 구성된다. 도 4에서, 충전 셀(402)의 제1 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전달 영역은 "L1"으로 표시되고, 충전 셀(404)의 제2 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전달 영역은 "L2"로 표시되며, 충전 셀(406)의 제3 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전달 영역은 "L3"으로 표시되고, 충전 셀(408)의 제4 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L4"로 표시된다.
무선 송신기
도 5는 충전기 기지국에 제공될 수 있는 무선 송신기(500)를 예시한다. 컨트롤러(502)는 컨디셔닝 회로(508)에 의해 필터링되거나 프로세싱되는 피드백 신호를 수신할 수 있다. 컨트롤러는 커패시터(512) 및 인덕터(514)를 포함하는 공진 회로(506)에 교류를 제공하는 드라이버 회로(504)의 동작을 제어할 수 있다. 공진 회로(506)는 또한 여기에서 탱크 회로, LC 탱크 회로, 또는 LC 탱크로 지칭될 수 있고, 공진 회로(506)의 LC 노드(510)에서 측정된 전압(516)은 탱크 전압으로 지칭될 수 있다.
무선 송신기(500)는 호환 가능한 장치가 충전 표면에 배치되었는지를 결정하기 위해 충전 장치에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 충전 장치는 무선 송신기(500)를 통해 간헐적인 테스트 신호(액티브 핑 또는 디지털 핑)를 전송함으로써 호환 장치가 충전 표면에 배치되었음을 결정할 수 있으며, 여기서, 호환 장치가 테스트 신호에 응답하거나 테스트 신호의 특성을 수정하면, 공진 회로(506)는 인코딩된 신호를 검출하거나 수신할 수 있다. 충전 장치는 표준, 조약(convention), 제조자 또는 애플리케이션에 의해 정의된 응답 신호를 수신한 후 적어도 하나의 충전 셀에서 하나 이상의 코일을 활성화하도록 구성될 수도 있다. 일부 예들에서, 호환 장치는 수신된 신호 세기를 통신함으로써 핑에 응답하여, 충전 장치가 호환 장치를 충전하기 위해 사용될 최적의 충전 셀을 찾도록 할 수 있다.
패시브 핑 기술은 LC 노드(510)에서 측정되거나 관찰된 전압 및/또는 전류를 사용하여 여기에 개시된 특정 양태에 따라 적응된 디바이스의 충전 패드에 근접한 수신 코일의 존재를 식별할 수 있다. 많은 종래의 무선 충전기 송신기에서, LC 노드(510)에서 전압을 측정하거나 LC 네트워크에서 전류를 측정하기 위해 회로가 제공된다. 이러한 전압 및 전류는 전력 조절 목적으로 또는 장치 간의 통신을 지원하기 위해 모니터링될 수 있다. 도 5에 도시된 예에서, LC 노드(510)에서의 전압이 모니터링되지만, 짧은 펄스가 공진 회로(506)에 제공되는 패시브 핑을 지원하기 위해 전류가 추가적으로 또는 대안적으로 모니터링될 수 있음이 고려된다. 패시브 핑에 대한 공진 회로(506)의 응답(초기 전압 V0)은 다음과 같이 LC 노드(510)에서의 전압(VLC)으로 표시될 수 있다.
[수학식 1]
Figure pct00001
여기에 개시된 특정 양태에 따르면, 하나 이상의 충전 셀의 코일은 호환 장치를 충전하기 위한 최적의 전자기장을 제공하도록 선택적으로 활성화될 수 있다. 일부 경우에, 코일이 충전 셀들에 할당될 수 있고, 일부 충전 셀은 다른 충전 셀과 중첩될 수 있다. 후자의 경우, 최적의 충전 구성이 충전 셀 레벨에서 선택될 수 있다. 다른 예에서, 충전 셀은 충전 장치의 표면 상의 충전될 장치의 배치에 기초하여 정의될 수 있다. 이러한 다른 경우에는, 각 충전 이벤트에 대해 활성화된 코일의 조합이 다를 수 있다. 일부 구현들에서, 충전 장치는 충전 이벤트 동안 활성화를 위해 하나 이상의 셀 및/또는 하나 이상의 미리 정의된 충전 셀을 선택할 수 있는 드라이버 회로를 포함할 수 있다.
도 6은 패시브 핑에 대한 응답(600)이 수학식 3에 따라 감쇠하는 제1 예를 도시한다. 시간 t = 0에서의 여기 펄스 이후, 전압 및/또는 전류는 수학식 1에 의해 정의된 공진 주파수에서 수학식 3에 의해 정의된 감쇠율로 발진하는 것으로 보인다. 발진의 제1 주기는 전압 레벨 V0에서 시작하고 VLC는 Q 인자와 ω에 의해 제어되는 바와 같이 계속해서 0으로 감쇠한다. 도 6에 도시된 예는 오브젝트가 없거나 충전 패드에 근접하지 않을 때 일반적인 개방 또는 무부하 응답을 나타낸다. 도 6에서, Q 계수의 값은 20으로 가정한다.
도 7은 패시브 핑에 대한 응답(700)이 수학식 3에 따라 감쇠하는 제2 예를 도시한다. 시간 t = 0에서의 여기 펄스 이후, 전압 및/또는 전류는 수학식 1에 의해 정의된 공진 주파수에서 수학식 3에 의해 정의된 감쇠율로 발진하는 것으로 보인다. 발진의 제1 주기는 전압 레벨 V0에서 시작하고 VLC는 Q 인자와 ω에 의해 제어되는 바와 같이 계속해서 0으로 감쇠한다. 도 7에 도시된 예는 오브젝트가 존재하거나 충전 패드에 근접하여 코일을 로드할 때의 로딩된 응답을 나타낸다. 도6에서, Q 계수는 7의 값을 갖는다. VLC는 응답(600)에 대해 응답(700)에서 더 높은 주파수에서 진동한다
도 8은 응답(800, 820, 840)의 차이가 관찰될 수 있는 예의 세트를 도시한다. 패시브 핑은, 드라이버 회로(504)가 2.5㎲보다 짧은 펄스를 사용하여 공진 회로(506)를 여기시킬 때 개시된다. 송신기 상에 배치된 상이한 유형의 무선 수신기 및 외부 오브젝트(foreign object)는 LC 노드(510)에서의 전압 또는 송신기의 공진 회로(506)에서의 전류에서 관찰가능한 상이한 응답을 초래한다. 차이는 V0의 발진의 공진 회로(506) 주파수의 Q 인자의 변화를 나타낼 수 있다. 표 1은 열린 상태와 관련하여 충전 패드에 놓인 오브젝트의 특정 예를 보여준다.
오브젝트 주파수 V peak (mV) 50% 감쇠 사이클 Q 인자
존재하지 않음 96.98 kHz 134 mV 4.5 20.385
타입-1 수신기 64.39 kHz 82 mV 3.5 15.855
타입-2 수신기 78.14 kHz 78 mV 3.5 15.855
타입-3 수신기 76.38 kHz 122 mV 3.2 14.496
정렬되지 않은 타입-3 수신기 210.40 kHz 110 mV 2.0 9.060
철 오브젝트 93.80 kHz 110 mV 2.0 9.060
비철 오브젝트 100.30 kHz 102 mV 1.5 6.795
표 1에서, Q 인자는 다음과 같이 산출될 수 있다.
[수학식 2]
Figure pct00002
여기서, N은 진폭이 0.5 V0 미만으로 떨어질때까지 여기(excitation)로부터의 사이클 수이다.
선택적으로 활성화하는 코일
여기에 개시된 특정 양태 들에 따르면, 하나 이상의 충전 셀들 내의 송신 코일들은 호환 장치를 충전하기 위한 최적의 전자기장을 제공하도록 선택적으로 활성화될 수 있다. 일부 경우에, 송신 코일은 충전 셀에 할당될 수 있고, 일부 충전 셀은 다른 충전 셀과 겹칠 수 있다. 후자의 경우, 최적의 충전 구성이 충전 셀 레벨에서 선택될 수 있다. 다른 예들에서, 충전 셀들은 충전 표면 상에 충전될 디바이스의 배치에 기초하여 정의될 수 있다. 이러한 다른 경우에는, 충전 이벤트마다 활성화된 코일의 조합이 다를 수 있다. 일부 구현예에서, 충전 장치는 충전 이벤트 동안 활성화를 위해 하나 이상의 셀 및/또는 하나 이상의 미리 정의된 충전 셀을 선택할 수 있는 드라이버 회로를 포함할 수 있다.
도 9는 여기에 개시된 특정 형태에 따라 적응된 무선 충전기에서 사용되는 매트릭스 멀티플렉싱 스위칭을 지원하는 제1 토폴로지(900)를 나타낸다. 무선 충전기는 하나 이상의 충전 셀(100)을 선택하여 수신 장치를 충전한다. 사용되지 않는 충전 셀(100)은 전류 흐름으로부터 차단될 수 있다. 비교적 많은 수의 충전 셀(100)은 대응하는 수의 스위치를 필요로 하는 도 2에 도시된 벌집형 패키징 구성에 사용될 수 있다. 여기에 개시된 특정 양태에 따르면, 충전 셀(100)은 특정 셀이 작동되도록 하는 2개 이상의 스위치에 연결된 다수의 셀을 갖는 매트릭스(908)로 논리적으로 배열될 수 있다. 도시된 토폴로지(900)에서, 2차원 매트릭스(908)가 제공되고, 여기서, 차원은 X 및 Y 좌표로 표시될 수 있다. 제1 세트의 스위치(906)의 각각은, 셀의 열에 있는 각각의 셀의 제1 단자를 무선 충전 동안 전류를 제공하여 셀을 활성화하는 무선 송신기 및/또는 수신기 회로에 선택적으로 결합하도록 구성된다. 제2 세트의 스위치(904)의 각각은, 셀의 행에 있는 각각의 셀의 제2 단자를 무선 송신기 및/또는 수신기 회로(902)에 선택적으로 결합하도록 구성된다. 셀의 양단자가 무선 송신기 및/또는 수신기 회로(902)에 결합될 때 셀이 액티브된다.
매트릭스(908)의 사용은 동조된 LC 회로의 네트워크를 동작하는데 필요한 스위칭 컴포넌트의 수를 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들어, N개의 개별적으로 연결된 셀은 적어도 N개의 스위치를 필요로 하지만, N개의 셀을 갖는 2차원 매트릭스(908)는
Figure pct00003
개의 스위치로 동작될 수 있다. 매트릭스(908)의 사용은 상당한 비용 절감을 생산하고 회로 및/또는 레이아웃 복잡성을 감소시킨다. 일 예에서, 9-셀 구현예는 6개의 스위치를 이용하여 3x3 매트릭스(908)로 구현되어 3개의 스위치를 절약한다. 다른 예에서, 16-셀 구현예는 8개의 스위치를 이용하여 4x4 매트릭스(908)를 이용하여 구현되어, 8개의 스위치를 절약한다.
동작 동안, 적어도 2개의 스위치가 폐쇄되어 하나의 코일을 무선 송신기 및/또는 수신기 회로(902)에 액티브하게 결합한다. 무선 송신기 및/또는 수신기 회로(902)로의 다수의 코일의 연결을 용이하게 하기 위하여, 다수의 스위치가 한번에 폐쇄된다. 예를 들어, 전력을 수신 장치로 전달할 때 다수의 송신 코일을 구동하는 동작 모드를 가능하게 하기 위하여, 다수의 스위치가 폐쇄될 수 있다.
도 10은 각각의 코일 또는 충전 셀이 여기에 개시된 특정 양태들에 따라 드라이버 회로(1002)에 의해 개별적으로 및/또는 직접 구동되는 토폴로지(1000)를 예시한다. 드라이버 회로(1002)는 수신 장치를 충전하기 위해 코일(1004)의 그룹으로부터 하나 이상의 코일 또는 충전 셀(100)을 선택하도록 구성될 수 있다. 충전 셀(100)과 관련하여 여기에 개시된 개념은 개별 코일 또는 코일 스택의 선택적인 활성화에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 사용되지 않는 충전 셀(100)은 전류 흐름을 수신하지 않는다. 비교적 많은 수의 충전 셀(100)이 사용 중일 수 있고 개별 코일 또는 코일 그룹을 구동하기 위해 스위칭 매트릭스가 채용될 수 있다. 일 예에서, 제1 스위칭 매트릭스는 충전 이벤트 동안 사용될 충전 셀 또는 코일 그룹을 정의하는 연결을 구성할 수 있고, 제2 스위칭 매트릭스(예를 들어, 도 9 참조)는 충전 셀 및/또는 선택된 코일 그룹을 활성화하는 데 사용될 수 있다.
멀티-코일 무선 충전기로부터의 장치 제거 검출
이제 도 11을 참조하면, 본 개시의 특정 태양에 따라 제공되는 멀티-코일 무선 충전 시스템(1100)은 충전이 진행되는 동안 수신 장치(1106)의 제거를 신뢰성있게 검출하도록 구성될 수 있다. 수신 장치의 임의의 및/또는 예기치 못한 제거는 접근하는 장치(1108)에 대한 검출 효율의 잠재적 손실에 더하여 다른 수신 장치(1108)에 손상을 일으킬 수 있다. 멀티-코일 무선 충전 시스템(1100)은 다수의 송신 코일(11041-1104n)을 포함하는 충전 표면(1102)을 제공한다. 도시된 예에서, n번째 송신 코일(송신 코일(1104n))로부터 충전 플럭스를 수신하는 동안 수신 장치(1106)가 제거된다.
일부 예에서, 충전 표면(1102)은 수신 장치(1106)가 제거된 후에 송신 코일일(1104n)에 충전 전류를 계속 제공한다. 접근하는 장치(1108)는 충전 전류가 흐르는 동안 충전 표면(1102) 상에 배치될 수 있다. 충전 전류는 전형적으로 접근하는 장치(1108)의 능력과는 다를 수 있는 수신 장치(1106)의 능력에 기초하여 구성된다. 접근하는 장치(1108)에 대한 손상은, 접근하는 장치(1108)가 원래의 수신 장치(1106)을 위해 의도된 유도 전류의 레벨을 핸들링하도록 설계되지 않은 경우에 발생할 수 있다.
본 개시의 특정 태양에 따르면, 수신 장치(1106)의 제거는 송신 코일(11041-1104n)의 하나 이상의 소정 특성 또는 충전 회로를 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 소정의 예에서, 수신 장치(1106)의 제거는 수신 장치(1106)의 수신 코일 및 송신 코일(1104n) 간의 전자기 결합의 변화에 기여할 수 있는 측정된 전기량의 변화에 기초하여 검출될 수 있다.
일 예에서, DICE(dynamic inferred coupling estimation)은 결합 품질을 시시간으로 검출하는데 사용될 수 있다. DICE는 송신 코일 및 직렬 공진 커패시터를 포함하는 회로에서 무효 전력에 대한 실제 전력의 비율의 평가를 포함할 수 있다. 송신기의 인덕터-커패시터(LC) 회로에 저장된 무효 전력의 양은 결합 계수에 의해 실질적으로 양향을 받는다. 결합 계수는 무선 송신기의 LC 회로에서 누설 인덕턴스에 대한 상호 인덕턴스의 비를 정의한다. 예를 들어, 무선 송신기의 LC 회로 내의 누설 인덕턴스는 다음과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 3]
Figure pct00004
여기서,
Figure pct00005
는 송신기 코일의 자기 인덕턴스를 나타내고, k는 결합 계수를 나타낸다. 결합의 감소는 결합 계수를 감소시키고 누설 인덕턴스를 증가시켜, 송신기의 누설 인덕턴스에 더 많은 반응 에너지가 저장된다. 누설 인덕턴스에 저장된 에너지는 전력 전달에 기여하지 않고, 누설 인덕턴스에 에너지가 축적됨에 따라, LC 노드에서의 전압이 증가한다.
하나 이상의 송신 코일(11041-1104n) 및 수신 장치(1106) 간의 결합의 소정 양태는 LC 노드에서 측정된 전압에 의해 특징될 수 있다. LC 노드에서 수행된 전압 측정은 다른 이유로 사용될 수 있다. 일부의 예에서, LC 노드에서의 전압은 전력 전자장치 및 공진 커패시터를 보호하는데 사용되는 과전압 지시기로서 모니터링될 수 있다. 일 예에서, 측정 회로는 임계 레벨을 초과하는 전압을 검출하도록 구성되는 전압 비교기를 포함한다. 여기에 개시된 특정 양태에 따르면, 측정 회로가 추가되거나 기존 측정 회로가 결합 품질에 따라 직접적으로 변하는 LC 노드에서의 전압을 정량화하거나 비교하는데 사용될 수 있다.
멀티-코일 무선 충전기로부터 장치 제거 검출
이제 도 11을 참조하면, 본 개시의 특정 태양에 따라 제공되는 멀티-코일 무선 충전 시스템(1100)은 충전이 진행되는 동안 수신 장치(1106)의 제거를 신뢰성있게 검출하도록 구성될 수 있다. 수신 장치의 임의의 및/또는 예기치 못한 제거는 접근하는 장치(1108)에 대한 검출 효율의 잠재적 손실에 더하여 다른 수신 장치(1108)에 손상을 일으킬 수 있다. 멀티-코일 무선 충전 시스템(1100)은 다수의 송신 코일(11041-1104n)을 포함하는 충전 표면(1102)을 제공한다. 도시된 예에서, n번째 송신 코일(송신 코일(1104n))로부터 충전 플럭스를 수신하는 동안 수신 장치(1106)가 제거된다.
일부 예에서, 충전 표면(1102)은 수신 장치(1106)가 제거된 후에 송신 코일일(1104n)에 충전 전류를 계속 제공한다. 접근하는 장치(1108)는 충전 전류가 흐르는 동안 충전 표면(1102) 상에 배치될 수 있다. 충전 전류는 전형적으로 접근하는 장치(1108)의 능력과는 다를 수 있는 수신 장치(1106)의 능력에 기초하여 구성된다. 접근하는 장치(1108)에 대한 손상은, 접근하는 장치(1108)가 원래의 수신 장치(1106)을 위해 의도된 유도 전류의 레벨을 핸들링하도록 설계되지 않은 경우에 발생할 수 있다.
본 개시의 특정 양태는 멀티-코일 무선 충전 시스템(1100)이 충전 표면(1102)으로부터 수신 장치(1106)의 제거를 신속하고 신뢰성있게 검출하도록 할 수 있다. 멀티-코일 무선 충전 시스템(100)은 수신 장치(1106)의 제거 검출시 액티브 송신 코일(1104n)로의 충전 전류의 흐름을 중단할 수 있다. 멀티-코일 무선 충전 시스템(100)은 수신 장치(1106)의 제거 및 충전 전류의 중단을 검출할 때 접근하는 장치(1108)을 포함하여 오브젝트를 검출하도록 충전 표면(1102)을 구성할 수 있다.
본 개시의 특정 양태에 따르면, 수신 장치(1106)의 제거는 송신 코일(11041-1104n)의 하나 이상의 소정 특성 또는 충전 회로를 모니터링함으로써 검출될 수 있다. 소정의 예에서, 수신 장치(1106)의 제거는 수신 장치(1106)의 수신 코일 및 송신 코일(1104n) 간의 전자기 결합의 변화에 기여할 수 있는 측정된 전기량의 변화에 기초하여 검출될 수 있다.
패시브 및 액티브 핑
도 12는 여기에 개시된 특정 양태에 따라 적응된 무선 충전 장치에서 구현되는 패시브 핑을 수반하는 방법을 나타내는 플로우챠트(1200)이다. 블록(1202)에서, 컨트롤러는 짧은 여기 펄스를 생성하고 공진 회로를 포함하는 네트워크에 짧은 여기 펄스를 제공할 수 있다. 네트워크는 공칭 공진 주파수를 가질 수 있고, 짧은 여기 펄스는 네트워크의 공칭 공진 주파수의 주기의 절반보다 작은 지속기간을 가질 수 있다. 다른 예에서, 짧은 여기 펄스는 네트워크의 공진 주파수의 다수 사이클에 대응하는 지속 기간을 가질 수 있다. 공칭 공진 주파수는 공진 회로의 송신 코일이충전될 장치 내의 철(ferrous) 오브젝트, 비철(non-ferrous) 오브젝트 및/또는 수신 코일을 포함하는 외부 오브젝트로부터 절연될 때 관찰될 수 있다.
블록(1204)에서, 컨트롤러는 네트워크의 공진 주파수를 결정하거나 펄스에 응답하여 네트워크의 공진 감쇠를 모니터링할 수 있다. 여기에 개시된 특정 양태에 따르면, 네트워크와 연관된 공진 주파수 및/또는 Q 인자는 장치 또는 다른 오브젝트가 송신 코일에 근접하여 배치될 때 변경될 수 있다. 공진 주파수는 공진 회로의 송신 코일이 외부 오브젝트로부터 절연될 때 관찰되는 공칭 공진 주파수로부터 증가 또는 감소될 수 있다. 네트워크의 Q 인자는 공진 회로의 송신 코일이 외부 오브젝트로부터 절연될 때 측정가능한 공칭 Q 인자에 대하여 증가 또는 감소될 수 있다. 여기에 개시된 특정 양태에 따르면, 지연의 지속 기간은, 공칭 Q 인자와 연관된 지연에 대하여 Q 인자의 차가 공진 회로의 발진 진폭의 감쇠를 연장하거나 가속화할 때 송신 코일에 인접하게 배치된 오브젝트의 존재 또는 타입을 나타낼 수 있다.
일 예에서, 컨트롤러는 비교기 등을 이용하여 LC 노드(510)에서의 전압을 나타내는 신호의 제로 크로싱을 검출하도록 구성되는 천이 검출기 회로를 이용하여 네트워크의 공진 주파수를 결정할 수 있다. 어떤 예에서, DC 컴포넌트는 신호로부터 필터링되어 제로 크로싱을 제공할 수 있다. 어떤 예에서, 비교기는 오프셋을 이용하여 DC 컴포넌트를 처리(account for)하여 공통 전압 레벨의 크로싱을 검출할 수 있다. 카운터는 검출된 제로 크로싱을 카운트하도록 채용될 수 있다. 다른 예에서, 컨트롤러는 LC 노드(510)에서의 전압을 나타내는 신호에 의해 임계 전압을 통해 크로싱을 검출하도록 구성된 천이 검출기 회로를 이용하여 네트워크의 공진 주파수를 결정할 수 있고, 신호의 진폭은 로직 회로에 의해 검출되고 모니터링될 수 있는 전압 범위 내에서 클램프되거나 제한된다. 이 예에서, 카운터는 신호 내의 천이를 카운트하는데 채용될 수 있다. 네트워크의 공진 주파수는 다른 방법론을 이용하여 측정, 추정 및/또는 계산될 수 있다.
다른 예에서, 타이머 또는 카운터는 VLC가 전압 레벨(V0)로부터 임계 전압 레벨로의 감쇠하는데 경과되는 시간을 결정하는데 채용될 수 있다. 경과된 시간은 네트워크의 감쇠 특성을 나타내는데 사용될 수 있다. 문턱 전압 레벨은 충분한 입도(granularity)를 제공하여 카운터 또는 타이머가 펄스에 대한 다양한 응답(800, 820, 840) 을 구별하도록 할 수 있다. VLC는 검출되거나 측정된 피크, 피크 대 피크, 엔벨로프 및/또는 정류된 전압 레벨로 표현될 수 있다. 네트워크의 감쇠 특성은 다른 방법론을 이용하여 측정, 추정 및/또는 계산될 수 있다.
블록(1206)에서, 공칭 공진 주파수(nominal resonant frequency)에 대한 공진 주파수의 변화가 송신 코일에 인접한 오브젝트의 존재를 나타내는 것으로 컨트롤러가 결정하면, 컨트롤러는 블록(1212)에서 오브젝트를 식별하려고 시도할 수 있다. 블록(1206)에서 공진 주파수가 공칭 공진 주파수와 실질적으로 동일한 것으로 컨트롤러가 결정하면, 컨트롤러는 블록(1208)에서 공진 회로의 발진의 진폭의 감쇠 특성을 고려할 수 있다. 컨트롤러는, 주파수가 공칭 공진 주파수를 중심으로 하거나 그를 포함하는 정의된 주파수 범위 내에 있으면 네트워크의 공진 주파수가 공칭 공진 주파수와 실질적으로 동일한 것으로 결정한다. 일부 구현예에서, 컨트롤러는 공진 주파수 및 감쇠 특성의 변화를 이용하여 오브젝트를 식별할 수 있다. 후자의 구현예에서, 컨트롤러는 공진 주파수에 관계없이 블록(1208)에서 계속될 수 있고, 송신 코일에 근접하게 위치하는 오브젝트를 식별할 때 추가의 파라미터로서 공진 주파수 변화에 변화를 이용할 수 있다.
블록(1208)에서, 컨트롤러는 타이머를 사용하고/하거나 초기 VO 진폭 및 감쇠 특성을 평가하는데 사용되는 임계 진폭 사이에서 경과된 공진 회로의 발진의 사이클을 카운트할 수 있다. 일 예에서, VO/2는 임계 진폭으로서 선택될 수 있다. 블록(1210)에서, 초기 VO 진폭 및 임계 진폭 간의 경과된 시간 또는 사이클의 수는 공진 회로의 발진의 진폭의 감쇠를 특징화하고 특성화된 감쇠를 해당 공칭 감쇠 특성과 비교하는데 사용될 수 있다. 블록(1210)에서, 주파수 및 지연 특성 변화가 검출되지 않으면, 컨트롤러는 송신 코일 부근에 오브젝트가 근접하여 배치되지 않는다는 결정으로 절차를 종료할 수 있다. 블록(1210)에서 주파수 및/또는 지연 특성 변화가 검출되면, 블록(1212)에서 컨트롤러는 오브젝트를 식별할 수 있다.
블록(1212)에서, 컨트롤러는 충전 표면을 포함하는 충전 패드 상에 놓인 수신 장치를 식별하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는, 예를 들어, 패시브 핑을 제공하는 송신 코일과 정렬되지 않은 수신 장치를 포함하는 충전 패드 상에 최적으로 배치되지 않은 다른 유형의 오브젝트 또는 수신 장치를 무시하도록 구성될 수 있다. 어떤 구현예에서, 컨트롤러는 공진 주파수, 감쇠 시간, 공진 주파수 변화, 감쇠 시간 변화 및/또는 Q 인자 추정치에 의해 인덱싱된 룩업표를 사용할 수 있다. 룩업표는 특정 장치 유형을 식별하는 정보 및/또는 식별된 장치를 충전할 때 사용될 충전 파라미터 또는 장치 유형을 제공할 수 있다.
패시브 핑은 공진 회로(906)의 LC 노드(510)에서 관찰된 공칭 공진 주파수의 반주기보다 작을 수 있는 매우 짧은 여기 펄스를 이용한다. 종래의 핑은 16,000 이상의 사이클 동안 송신 코일을 액티브하게 구동할 수 있다. 종래의 핑에 의해 소비된 전력 및 시간은 패시브 핑의 전력 및 시간 사용을 몇자리수의 진폭만큼 초과할 수 있다. 일 예에서, 패시브 핑은 약 ~100 μs의 최대 핑 시간으로 핑당 대략 0.25μJ를 소비하지만, 종래의 액티브 핑은 약 90ms의 최대 핑 시간으로 핑당 대략 80μJ를 소비한다. 이 예에서, 에너지 소실은 320,000의 인자만큼 감소될 수 있고, 핑당 시간은 900의 인자만큼 감소될 수 있다. 다른 예에서, 여기 펄스는 다수의 사이클에 대응하지만 공진 회로(906)의 LC 노드(510)에서 관찰된 공칭 공진 주파수의 30 사이클보다 작은 지속 기간을 가질 수 있다. 일 예에서, 멀티-사이클 여기 펄스는 10 사이클보다 작은 지속 기간을 갖는다.
패시브 핑은 또한 용량 감지 등의 또 다른 감소된 전력 감지 방법론과 결합될 수 있다. 용량 감지 등은 충전 표면에 근접한 오브젝트의 존재 또는 부재를 결정하는 울트라 로우 전력 검출 방법을 제공할 수 있다. 용량 감지 검출 후에, 패시브 핑은 각 코일 상에서 순차적으로 또는 동시에 전송되어 잠재적인 수신 장치 및/또는 오브젝트가 위치하는 곳의 더 정확한 맵을 생성할 수 있다. 패시브 핑 절차가 수행된 후, 액티브 핑(예를 들어, 액티브 디지털 핑)이 가장 가능성있는 장치 위치에 제공될 수 있다. 장치 위치 감지, 식별 및 충전을 위한 예시적인 알고리즘이 도 14에 도시된다.
도 13은 여기에 개시된 특정 양태들에 따라 구현되는 무선 충전 장치에 의해 채용될 수 있는 다중 감지 및/또는 질문(interrogation) 기술을 포함하는 전력 전달 관리 절차를 예시하는 흐름도(1300)이다. 절차는 주기적으로 개시될 수 있고, 어떤 경우에는 무선 충전 장치가 저전력 또는 슬립(sleep) 상태를 종료한 후에 개시될 수 있다. 일 예에서, 절차는 충전 패드 상의 장치의 배치에 대한 서브-초(sub-second) 응답을 제공하도록 계산된 주파수에서 반복될 수 있다. 절차의 첫 번째 실행 동안 및/또는 충전 패드에 놓인 장치의 충전이 완료된 후 오류 조건이 감지된 경우 절차가 다시 시작될 수 있다.
블록(1302)에서, 컨트롤러는 정전용량 근접 감지를 사용하여 초기 탐색을 수행할 수 있다. 정전용량 근접 감지는 낮은 전력 소모로 신속하게 수행될 수 있다. 일 예에서, 정전용량 근접 감지는 반복적으로 수행될 수 있으며, 여기서 하나 이상의 전송 코일은 각 반복에서 테스트된다. 각 반복에서 테스트되는 전송 코일의 수는 컨트롤러에 이용가능한 감지 회로의 수에 따라 결정될 수 있다. 블록(1304)에서, 컨트롤러는 정전용량 근접 감지가 송신 코일들 중 하나에 근접한 오브젝트의 존재 또는 잠재적 존재를 검출했는지 여부를 결정할 수 있다. 정전용량 근접 감지에 의해 오브젝트가 검출되지 않으면, 컨트롤러는 블록(1324)에서 충전 디바이스가 저전력, 유휴 및/또는 슬립 상태에 들어가게 할 수 있다. 오브젝트가 검출된 경우, 컨트롤러는 블록(1306)에서 패시브 핑 감지를 개시할 수 있다.
블록(1306)에서, 컨트롤러는 (정전용량 감지가 사용되지 않는 경우) 감지하거나 하나 이상의 N 송신 코일 근처에 있는 오브젝트의 존재를 확인하고/하거나 근접하게 위치하는 오브젝트의 특성을 평가하기 위해 패시브 핑 감지를 개시할 수 있다. 패시브 핑 감지는 비슷한 양의 전력을 소비할 수 있지만 정전용량 근접 감지보다 시간이 더 오래 걸린다. 일 예에서, 각 패시브 핑은 약 100μs에 완료될 수 있으며 0.25μJ를 소모할 수 있다. 정전용량 근접 감지에 의해 관심 대상으로 식별된 각 전송 코일에 패시브 핑이 제공될 수 있다. 일부 구현예에서, 패시브 핑은, 오버레이된 송신 코일들을 포함하여, 정전용량 근접 감지에 의해 관심 대상인 것으로 식별된 각각의 송신 코일 근처의 송신 코일들에 제공될 수 있다. 블록(1308)에서, 컨트롤러는 수신 장치일 수 있는 송신 코일 중의 하나에 근접한 잠재적으로 충전가능한 장치의 존재를 패시브 핑 감지가 검출했는지를 결정할 수 있다. 잠재적 충전가능 장치가 검출되지 않으면, 패시브 핑 감지가 블록(1306)에서 계속되어 N개의 코일에서 다음 코일을 테스트할 수 있다. 모든 N개의 코일이 결정 블록(1308)에 도시된 바와 같이 테스트될 때까지 패시브 핑 감지가 계속된다. 일 예에서, 컨트롤러는 모든 송신 코일이 테스트된 후 패시브 핑 감지를 종료한다. 모든 N개의 코일(또는 다른 예에서 N개의 코일의 결정된 서브세트)가 결정 블록(1310)에 의해 도시된 바와 같이 테스트된 후, 컨트롤러는 블록(1312)에서 도시된 바와 같이 오브젝트를 검출한 모든 코일에 대한 액티브 디지털 핑 감지를 개시할 수 있다. 다른 태양에서, 패시브 핑 감지는 액티브 핑의 결과가 얻어진 후 재개될 수 있다.
블록(1312)에서, 컨트롤러는 잠재적으로 충전 가능한 장치를 조사하기 위해 액티브 핑을 사용할 수 있다. 액티브 핑은 패시브 핑 감지에 의해 식별된 송신 코일에 제공될 수 있다. 일 예에서, 표준 정의 액티브 핑 교환은 약 90ms 내에 완료될 수 있고 80mJ를 소비할 수 있다. 잠재적으로 충전 가능한 장치와 관련된 각 전송 코일에 액티브 핑이 제공될 수 있다.
블록(1312)에서, 컨트롤러는 충전 가능 장치를 추가로 식별 및 구성할 수 있다. 블록(1312)에서 제공되는 액티브 핑은 충전 가능 장치를 식별하는 정보를 포함하는 응답을 전송하도록 충전 가능 장치를 자극하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 컨트롤러는 패시브 핑에 의해 검출된 잠재적으로 충전 가능한 장치를 식별하거나 구성하는 데 실패할 수 있고, 컨트롤러는 블록(1306)에서 패시브 핑에 기초하여 검색을 재개할 수 있다. 블록(1314)에서, 컨트롤러는 베이스라인 충전 프로파일 또는 협상된 충전 프로필이 식별된 충전 가능 장치를 충전하는데 사용되어야 하는지를 결정할 수 있다. 베이스라인 또는 디폴트 충전 프로파일은 표준에 의해 정의될 수 있다. 일 예에서, 베이스라인 프로파일은 충전 전력을 5W로 제한한다. 다른 예에서, 협상된 충전 프로파일은 최대 15W에서 충전이 진행되도록 할 수 있다. 베이스라인 충전 프로파일이 선택되면, 컨트롤러는 블록(1320)에서 전력 전송(충전)을 시작할 수 있다.
블록(1316)에서, 컨트롤러는 전력 전달을 최적화할 수 있는 표준 정의 협상 및 칼리브레이션 프로세스를 개시할 수 있다. 컨트롤러는 베이스라인 충전 프로파일에 대해 정의된 전력 프로파일과 상이한 확장된 전력 프로파일을 결정하기 위해 충전 가능 장치와 협상할 수 있다. 컨트롤러는 협상 및 칼리브레이션 프로세스가 실패했다고 블록(1318)에서 결정할 수 있고 전력 전달 관리 절차를 종료할 수 있다. 컨트롤러가 협상 및 칼리브레이션 프로세스가 성공했다고 블록(1318)에서 결정할 때, 협상된 프로파일에 따른 충전은 블록(1320)에서 시작될 수 있다.
블록(1322)에서, 컨트롤러는 충전이 성공적으로 완료되었는지 여부를 결정할 수 있다. 경우에 따라, 협상된 프로필이 전력 전달을 제어하는데 사용될 때 오류가 감지될 수 있다. 후자의 경우에, 컨트롤러는 블록 (1316)에서 프로파일을 재협상 및/또는 재구성하도록 시도할 수 있다. 컨트롤러는 충전이 성공적으로 완료되었을 때 전력 전달 관리 절차를 종료할 수 있다.
디지털 핑 록아웃(Digital Ping Lockout)
수신 장치의 일부(예를 들어, 장치의 충전 코일에 인접하지 않은 장치의 프레임 부분) 또는 다른 비 수신기 오브젝트가 멀티-코일 패드 충전 표면에 오버레이될 때, 이러한 부분 또는 오브젝트는 장치 부분 또는 다른 비수신기 오브젝트의 검출후 재발하는 디지털 또는 액티브 핑을 트리거할 수 있다. 이들 부분 또는 오브젝트가 비수신이므로, 이들은 액티브 또는 디지털 핑에 대한 핑 응답을 산출하지 않을 것이다. 이들 디지털 핑은 추가의 신호 잡음을 생성하고 전력을 낭비할 수 있다. 이들은 또한, 디지털 핑의 반복이 충분히 빈번하면, 오브젝트의 원치 않는 및 심지어 유해한 히팅에 기여할 수 있다. 따라서, 본 개시는 다수의 핑의 연속 발생이 모니터링되는 디지털 핑 록아웃 프로세스를 제공하고, 어떤 소정의 시간 또는 또는 핑의 카운트 후에 핑이 검출된 수신기 또는 오브젝트로부터 핑 응답을 수신하지 않으면(예를 들어, NACK), 신호 잡음, 낭비된 전력 및 원치 않는 오브젝트의 히팅을 피하기 위하여 디지털 핑(즉, 오브젝트에 대한 디지털 핑의 록아웃)을 중지할 것이다.
도 14는 불필요한 디지털 핑이 무선 충전 장치(1400)에서 발생하는 예시적인 시나리오를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 무선 충전 장치(1400)는 다수의 충전 코일(또는 충전 코일)(1404)을 포함하는 충전 표면(1402)을 포함한다. 이 예에서, LP1 내지 LP18로 라벨링된 18개의 코일(1404)이 존재한다.
또한, 무선 충전이 가능한 전자 장치 등의 수신(Rx) 장치(1406)가 도시된다. 그러나, 다른 예에서, 장치(1406)는 패시브 또는 아날로그 핑으로 검출가능하지만 핑 응답 또는 승인(ACK)을 제공할 수 없는 비수신 장치(non-receiving device)일 수 있다. 추가적으로, Rx 장치(1406)가 무선 충전이 가능한 장치인 경우, 장치(1406) 내의 코일(1408)은 장치(1406)에 충전 에너지를 공급하는데 사용되는 코일(LP4)(또한 14044로 표기됨) 중의 하나에 근접하게 배치될 수 있다. 추가적으로, 범위 또는 영역(1410)은 코일(1408)이 코일(14044)로부터 디지털 또는 액티브 핑을 수신하고 그에 응답할 수 있는 영역을 나타내는 것으로 도시된다. 이 영역(1410) 밖에서, 충전 장치(1400)의 다른 코일은 코일(1404)로부터 패시브 또는 아날로그 핑에 의해 검출될 수신 장치(1406)의 부분에 의해 커버될 수 있지만, 코일 또는 다른 감지/송신 수단이 장치(1406)의 이들 위치에 위치하지 않음에 따라 핑 응답을 수신하지 않을 것이다. 패시브 또는 아날로그 핑을 통해 장치(1406)를 감지할 수 있지만 핑 응답을 수신하지 않을 충전 장치(1400)의 충전 코일의 예는 수평선으로 음영처리되고, 코일(LP1, LP2, LP5, 및 LP7-LP10 (즉, 14041, 14042, 14045, 및 14047-140410)을 포함한다. 코이들 코일(14041, 14042, 14045, and 14047-140410)의 경우, 패시브 핑이 이들 부분 또는 오브젝트의 존재를 검출하므로, 도 13과 연결하여 설명된 바와 같이 정상 절차가 이들 코일로 디지털 또는 액티브 핑을 발행한다. 그러나, 상술한 바와 같이, 이들 코일에 의한 액티브 또는 디지털 핑은 시스템 잡음, 전력 낭비 및 원치않는 오브젝트의 히팅을 초래할 수 있다.
따라서, 도 15는 수신 장치 또는 오브젝트로부터 핑 응답을 수신하지 않는 코일에 의한 디지털 핑을 중지(즉, 디지털 핑 록아웃)하기 위하여 장치(1400) 등의 무선 충전 장치에서 구현될 수 있는 방법(1500)의 흐름도이다. 이 방법은 도 13의 정상 절차로 발생할 수 있는 잡음, 전력 낭비 및 히팅을 완화시킨다. 특히, 방법(1500)은 블록(1502)에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 코일(예를 들어, 14041)로부터의 아날로그 핑에 의해 오브젝트가 검출되었는지에 대한 제1 결정을 포함한다. 오브젝트가 검출되면, 흐름도는 디지털 핑이 코일에 의해 실행되는 블록(1504)로 진행한다. 오브젝트가 검출되지 않으면, 흐름도는 NACK 카운터 또는 유사한 기능이 리셋되는 블록(1504)으로 진행한다. NACK 카운터는 아래에 설명되는 바와 같이 코일에 의해 전송된 디지털 핑의 수를 제한하기 위하여 코일이 디지털 핑 응답을 수신하지 않을 때 각각의 인스턴스를 카운트하는데 사용되는 것에 주목된다. 블록(1506)으로부터, 흐름도는 패시브 또는 아날로그 핑 프로세스를 재시작하여 오브젝트가 존재하는지를 검출하려고 시도하는 방법(1500)의 시작으로 되돌아가는 것에 주목한다.
블록(1504)에서 디지털 핑이 수행된 후, 결정 블록(1508)에 도시된 바와 같이 디지털 핑에 대한 핑 응답이 오브젝트로부터 코일에서 수신되는지를 체크한다. 응답이 수신되면, 흐름도는 NACK 카운트 또는 카운터가 리셋되는 블록(1510)으로 진행한다.
대안으로, 블록(1510)에서, 디지털 핑에 응답하여 응답이 수신되지 않으면, 흐름도는 NACK 카운트 또는 카운터가 1만큼 증가하는 블록(1512)으로 진행한다. 다음으로, 흐름도는 NACK 카운터의 현재 값이 각각의 디지털 핑으로부터의 연속적인 무응답의 최대수에 대응하는 소정의 임계값과 비교되는 결정 블록(1514)으로 진행한다. NACK 카운트 또는 카운터의 현재 값이 임계값을 초과하지 않으면, 흐름도는 시작, 아날로그 핑, 아날로그 핑을 통한 블록(1502)에서의 오브젝트의 존재의 결정 및 아날로그 핑에 의해 결정된 바와 같이 오브젝트가 여전히 존재하는 경우의 후속 디지털 핑으로 되돌아간다.
블록(1514)에서 결정된 바와 같이 NACK 카운트 또는 카운터가 최대수의 연속적인 무응답 디지털 핑이 전송된 것을 나타내는 소정의 임계값을 초과하면, 흐름도는 블록(1516)으로 진행한다. 블록(1516)에서, 아날로그 핑이 계속되어 오브젝트의 존재를 체크할 수 있다. 결정 블록(1516) (및 아날로그 핑)은 오브젝트가 이동하여 더이상 검출되지 않을 때까지 루프에서 계속된다. 블록(1516)이 루프에서 계속되므로, 무응답 오브젝트가 존재하고 코일에 의해 검출되는 동안 디지털 핑은 중단되거나 록아웃된다. 오브젝트가 제거되면, 플로우는 NACK 카운트 또는 카운터가 리셋되는 블록(1506)으로 진행하고, 플로우는 방법(1500)의 시작으로 진행한다. 따라서, 방법(1500)은 무응답 오브젝트를 위해 코일에 의해 발행된 연속적인 디지털 핑의 수를 제한한다. 어떤 태양에서, NACK 카운트는 일 예로서 3으로 설정될 수 있지만, 이로 제한되지 않고 그보다 작거나 클 수 있다.
추가의 태양에서, 방법(1500)은 수동 핑으로 오브젝트를 검출하는 각각의 코일을 위해 구현될 수 있다. 예를 들어, 방법(1500)은 도 14에서 수신 장치(1406)를 검출하는 코일(LP1, LP2, LP5, 및 LP7-LP10 (즉, 14041, 14042, 14045, 및 14047-140410))의 각각과 같은 코일의 각각에 대해 구현될 수 있다.
도 16은 배터리가 무선으로 충전될 수 있도록 하는 충전 장치에 통합될 수 있는 장치(1600)에 대한 하드웨어 구현의 예를 예시하는 도면이다. 일부 예들에서, 장치(1600)는 여기에 개시된 하나 이상의 기능들을 수행할 수 있다. 본 개시물의 다양한 양태들에 따르면, 여기에 개시된 바와 같은 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소들의 임의의 조합은 프로세싱 회로(1602)를 사용하여 구현될 수 있다. 프로세싱 회로(1602)는 하드웨어 및 소프트웨어 모듈의 임의의 조합에 의해 제어되는 하나 이상의 프로세서(1604)를 포함할 수 있다. 프로세서(1604)의 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP), SoC, ASIC, FPGA(field programmable gate arrays), PLD(programmable logic device), 상태 머신, 시퀀서, 게이트 로직, 개별 하드웨어 회로, 및 기타 적절한 본 개시물 전체에 걸쳐 설명된 다양한 기능을 수행하도록 구성된 하드웨어를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(1604)는, 특정 기능을 수행하고 소프트웨어 모듈(1616) 중 하나에 의해 구성, 증대 또는 제어될 수 있는 특수 프로세서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(1604)는 초기화 동안 로드된 소프트웨어 모듈(1616)의 조합을 통해 구성될 수 있고, 동작 동안 하나 이상의 소프트웨어 모듈(1616)을 로드 또는 언로드함으로써 추가로 구성될 수 있다.
예시된 예에서, 프로세싱 회로(1602)는 일반적으로 버스(1610)로 표시되는 버스 아키텍처로 구현될 수 있다. 버스(1610)는 프로세싱 회로(1602)의 특정 애플리케이션 및 전반적인 디자인 제약에 따라 임의의 수의 상호 연결된 버스 및 브리지를 포함할 수 있다. 버스(1610)는 하나 이상의 프로세서(1604) 및 저장 장치(1606)를 포함하는 다양한 회로를 함께 링크한다. 저장 장치(1606)는 메모리 장치 및 대용량 저장 장치를 포함할 수 있고 여기에서 컴퓨터 판독가능 매체 및/또는 프로세서 판독가능 매체로 지칭될 수 있다. 저장 장치(1606)는 임시 저장 매체 및/또는 비일시적 저장 매체를 포함할 수 있다.
버스(1610)는 또한 타이밍 소스, 타이머, 주변기기, 전압 조정기, 및 전력 관리 회로와 같은 다양한 다른 회로를 링크할 수 있다. 버스 인터페이스(1608)는 버스(1610)와 하나 이상의 트랜시버(1612) 사이의 인터페이스를 제공할 수 있다. 일 예에서, 트랜시버(1612)는 장치(1600)가 표준 정의 프로토콜에 따라 충전 또는 수신 장치와 통신할 수 있도록 제공될 수 있다. 장치(1600)의 특성에 따라, 사용자 인터페이스(1618)(예를 들어, 키패드, 디스플레이, 스피커, 마이크, 조이스틱)가 또한 제공될 수 있고, 버스(1610)에 직접 또는 버스 인터페이스(1608)를 통해 통신 가능하게 연결될 수 있다.
프로세서(1604)는 버스(1610)를 관리하고 저장 장치(1606)를 포함할 수 있는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 소프트웨어의 실행을 포함할 수 있는 일반 프로세싱을 담당할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(1604)를 포함하는 프로세싱 회로(1602)는 여기에 개시된 방법, 기능 및 기술 중 임의의 것을 구현하는 데 사용될 수 있다. 저장 장치(1606)는 소프트웨어를 실행할 때 프로세서(1604)에 의해 조작되는 데이터를 저장하는 데 사용될 수 있고, 소프트웨어는 여기에 개시된 방법 중 임의의 하나를 구현하도록 구성될 수 있다.
프로세싱 회로(1602)의 하나 이상의 프로세서(1604)는 소프트웨어를 실행할 수 있다. 소프트웨어는, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 설명 언어 등으로 지칭되든지 간에, 명령, 명령 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 오브젝트, 실행 파일, 실행 스레드, 절차, 기능을 의미하는 것으로 광범위하게 해석된다. 소프트웨어는 저장 장치(1606) 또는 외부 컴퓨터 판독 가능 매체에 컴퓨터 판독 가능 형태로 상주할 수 있다. 외부 컴퓨터 판독 가능 매체 및/또는 저장 장치(1606)는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체는 예를 들어 자기 저장 장치(예: 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광학 디스크(예: 콤팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다목적 디스크( DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 장치(예: "플래시 드라이브", 카드, 스틱 또는 키 드라이브), RAM, ROM, 프로그래머블 리드 온리 메모리(PROM), EEPRO을 포함하는 소거가능 PROM (EPROM), 레지스터, 리무버블 디스크, 및 컴퓨터에 의해 액세스하고 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령을 저장하기 위한 기타 적절한 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체 및/또는 저장 장치(1606)는 또한 예를 들어 반송파, 전송 라인, 및 컴퓨터에 의해 액세스 및 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령을 전송하기 위한 임의의 다른 적절한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체 및/또는 저장 장치(1606)는 프로세싱 회로(1602), 프로세서(1604), 프로세싱 회로(1602) 외부에 상주하거나, 프로세싱 회로(1602)를 포함하는 다수의 엔티티에 걸쳐 분산될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체 및/또는 저장 장치(1606)는 컴퓨터 프로그램 제품에 구현될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 프로그램 제품은 패키징 재료에 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 특정 애플리케이션 및 전체 시스템에 부과된 전체 설계 제약에 따라 본 개시물 전체에 걸쳐 제시된 설명된 기능을 가장 잘 구현하는 방법을 인식할 것이다.
저장 장치(1606)는 여기에서 소프트웨어 모듈(1616)로 지칭될 수 있는 로드 가능한 코드 세그먼트, 모듈, 애플리케이션, 프로그램 등으로 유지 및/또는 구성된 소프트웨어를 유지할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1616) 각각은, 프로세싱 회로(1602)에 설치 또는 로드되고 하나 이상의 프로세서(1604)에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서(1604)의 동작을 제어하는 런타임 이미지(1614)에 기여하는 명령 및 데이터를 포함할 수 있다. 실행될 때, 특정 명령은 프로세싱 회로(1602)가 여기에 설명된 특정 방법, 알고리즘 및 프로세스에 따라 기능을 수행하도록 할 수 있다.
소프트웨어 모듈(1616) 중 일부는 프로세싱 회로(1602)의 초기화 동안 로드될 수 있고, 이러한 소프트웨어 모듈(1616)은 여기에 개시된 다양한 기능의 수행을 가능하게 하도록 프로세싱 회로(1602)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 일부 소프트웨어 모듈(1616)은 프로세서(1604)의 내부 장치 및/또는 논리 회로(1622)를 구성할 수 있고 트랜시버(1612), 버스 인터페이스(1608), 사용자 인터페이스(1618), 타이머, 수학적 코프로세서 등의 외부 장치로의 액세스를 관리할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1616)은, 인터럽트 핸들러 및 장치 드라이버와 상호 작용하고 프로세싱 회로(1602)에 의해 제공되는 다양한 리소스에 대한 액세스를 제어하는 제어 프로그램 및/또는 운영 체제를 포함할 수 있다. 리소스는 메모리, 프로세싱 시간, 트랜시버(1612), 사용자 인터페이스(1618) 등을 포함할 수 있다.
프로세싱 회로(1602)의 하나 이상의 프로세서(1604)는 다기능일 수 있고, 이에 의해 소프트웨어 모듈(1616) 중 일부는 동일한 기능의 상이한 기능 또는 상이한 인스턴스를 수행하도록 로드되고 구성된다. 하나 이상의 프로세서(1604)는 예를 들어 사용자 인터페이스(1618), 트랜시버(1612), 및 장치 드라이버로부터의 입력에 응답하여 개시되는 백그라운드 작업을 관리하도록 추가적으로 적응될 수 있다. 다중 기능의 성능을 지원하기 위해, 하나 이상의 프로세서(1604)는 멀티태스킹 환경을 제공하도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 복수의 기능 각각은 필요하거나 원하는 대로 하나 이상의 프로세서(1604)에 의해 서비스되는 태스크 세트로서 구현된다. 일 예에서, 멀티태스킹 환경은 상이한 태스크들 사이에서 프로세서(1604)의 제어를 전달하는 시분할 프로그램(1620)을 사용하여 구현될 수 있으며, 이에 의해 각 태스크는 임의의 미해결 작업의 완료 시 및/또는 인터럽트와 같은 입력에 대한 응답으로 하나 이상의 프로세서(1604)의 제어를 시분할 프로그램(1620)에 반환한다. 태스크가 하나 이상의 프로세서(1604)를 제어할 때, 프로세싱 회로는 제어 태스크와 연관된 기능에 의해 처리되는 목적을 위해 효과적으로 특수화된다. 시분할 프로그램(1620)은 운영 체제, 라운드 로빈 기반으로 제어를 전달하는 메인 루프, 기능의 우선 순위에 따라 하나 이상의 프로세서(1604)의 제어를 할당하는 기능, 및/또는 하나 이상의 프로세서(1604)의 제어를 핸들링 기능에 제공함으로써 외부 이벤트에 응답하는 인터럽트 구동 메인 루프를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 장치(1600)는 충전 회로에 결합된 배터리 충전 파워 소스, 복수의 충전 셀 및 컨트롤러를 갖는 무선 충전 장치를 포함하거나 그로서 동작하고, 이는 하나 이상의 프로세서(1604)에 포함되거나 그로 구현될 수 있다. 복수의 충전 셀은 충전 표면을 제공하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 코일은 각각의 충전 셀의 전하 전달 영역을 통해 전자기장을 향하도록(direct) 구성될 수 있다. 컨트롤러는, 수신 장치가 충전 표면에 배치될 때 충전 회로가 공진 회로에 충전 전류를 제공하도록 하고, 공진 회로와 연관된 전압 또는 전류 레벨의 변화 또는 변화율을 또는 수신 장치로 전달된 전력의 변화 또는 변화 비율을 검출하고, 전압 또는 전류 레벨의 변화의 변화 또는 변화율 또는 수신 장치로 전달되는 전력의 변화 또는 변화율이 임계값을 초과하면 충전 표면으로부터 수신 장치가 제거된 것으로 결정하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 공진 회로는 송신 코일을 포함한다. 컨트롤러는 송신 코일의 단자에서 측정된 전압이 임계 전압을 초과할 때 충전 표면으로부터 수신 장치가 제거되었다고 결정하도록 추가로 구성될 수 있다. 일 예에서, 임계 전압 레벨은 룩업표에 의해 유지되고 송신 코일이 전자기적으로 결합해제될 때 결정된다. 다른 예에서, 임계 전압 레벨은 수신 장치가 충전 표면에 처음 배치될 때 결정된다.
소정 구현예에서, 컨트롤러는 송신 장치가 (무선 충전 표면에 배치된) 무선 충전 장치에 인접한 전력 수신 장치(예를 들어, PRx)에 의해 수신될 수 있는 핑을 발행하도록 추가로 구성될 수 있다. 추가적으로, 송신 코일은 전력 수신 장치(PRx)로부터 ASK 변조 응답 등의 핑 응답을 수신하도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 공진 회로에서 측정된 값은 임계 전류 레벨보다 작은 크기를 갖는다. 일 예에서, 임계 전류 레벨은 룩업표에 의해 유지되고 공진 회로에서 오브젝트가 코일과 전자기적으로 결합되지 않을 때 결정된다. 다른 예에서, 임계 전류 레벨은 수신 장치가 충전 표면에 처음 배치될 때 결정된다.
일부 구현예에서, 장치(1600)는 충전 장치의 외부 표면에 근접하여 위치하는 하나 이상의 센서를 갖는다. 컨트롤러는, 하나 이상의 센서로부터 측정치를 수신하고 측정치 중의 하나가 수신 장치의 물리적 제거를 나타낼 때 공진 회로와 연관된 전압 또는 전류 레벨을 측정하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 저장 장치(1606)는 명령 및 정보를 유지하고, 여기서, 명령은 하나 이상의 프로세서(1604)가 충전 장치의 적어도 하나의 코일을 이용하여 적어도 하나의 패시브 핑을 통해 충전 회로의 표면에 근접한 오브젝트를 검출하도록 구성된다. 특히, 패시브 또는 아날로그 핑으로 오브젝트를 검출하는 이 기능은 일 예로서 도 15의 블록(1502)의 프로세스를 포함할 수 있다.
추가의 구현예에서, 저장 장치(1606)는 명령 및 정보를 포함하고, 여기서, 명령은 하나 이상의 프로세서(1604)가 적어도 하나의 코일로부터의 하나 이상의 액티브 핑으로 검출된 오브젝트를 핑하도록 구성된다. 특히, 디지털 또는 액티브의 이 기능은 일 예로서 도 15의 블록(1504)의 프로세스를 포함할 수 있다.
추가적으로, 저장 장치(1606)는 명령 및 정보를 포함하고, 여기서, 명령은 하나 이상의 프로세서(1604)가 적어도 하나의 코일로부터의 하나 이상의 액티브 핑에 응답하여 오브젝트로부터의 적어도 하나의 코일로 핑 응답이 수신되는지를 결정하도록 구성된다. 특히, 이 기능은 일 예로서 도 15의 블록(1506)의 프로세스를 포함할 수 있다.
또한, 저장 장치(1606)는 명령 및 정보를 포함하고, 여기서, 명령은 하나 이상의 프로세서(1604)가 적어도 하나의 코일로부터의 연속적으로 발행된 액티브 핑의 카운트가 소정의 값을 초과한 후 적어도 하나의 코일에서 핑 응답이 수신되지 않을 때 적어도 하나의 코일로부터의 액티브 핑으로 검출된 오브젝트의 핑을 중지하도록 구성된다. 특히, 이 기능은 일 예로서 도 15의 블록(1512 및 1514)의 프로세스를 포함할 수 있다.
도 17은 본 개시의 소정의 양태에 따라 충전 장치를 동작시키는 방법(1700)을 나타내는 플로우챠트이다. 방법(1700)은 충전 장치의 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다. 블록(1702)에서, 컨트롤러는 충전 장치의 적어도 하나의 코일을 이용하여 적어도 하나의 패시브 핑을 통해 충전 장치의 표면에 근접한 오브젝트를 검출할 수 있다.
추가적으로, 컨트롤러는 블록(1704)에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 코일로부터의 하나 이상의 액티브 핑으로 검출된 오브젝트를 핑할 수 있다. 또한, 컨트롤러는 블록(1706)에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 코일로부터의 하나 이상의 액티브 핑에 응답하여 오브젝트로부터 적어도 하나의 코일로 핑 응답이 수신되는지를 결정할 수 있다. 또한, 컨트롤러는, 적어도 하나의 코일로부터의 연속적으로 발행된 액티브 핑의 카운트가 소정의 수를 초과한 후 적어도 하나의 코일에서 핑 응답이 수신되지 않으면, 블록(1708)에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 코일로부터의 액티브 핑으로 검출된 오브젝트의 핑을 중지할 수 있다.
이전 설명은 당업자가 여기에 설명된 다양한 측면을 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 측면에 대한 다양한 수정은 당업자에게 용이하게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리는 다른 측면에 적용될 수 있다. 따라서, 청구범위는 여기에 표시된 측면으로 제한되도록 의도되지 않고 언어 청구범위와 일치하는 전체 범위에 따라야 하며, 여기서 단수의 요소에 대한 언급은 다르게 구성되지 않는 한 "하나 및 오직 하나"를 의미하는 것이 아니라, 오히려 "하나 이상"이다. 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 용어 "일부"는 하나 이상을 나타낸다. 당업자에게 알려져 있거나 이후에 알려지게 되는 본 개시물 전체에 걸쳐 설명된 다양한 측면의 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 참조에 의해 본원에 명시적으로 포함되고 청구범위에 포함되는 것으로 의도된다. 더욱이, 여기에 공개된 어떤 것도 그러한 공개가 청구범위에 명시적으로 인용되었는지 여부에 관계없이 대중에게 헌정되도록 의도되지 않는다. 요소가 "~을 위한 수단"이라는 문구를 사용하여 명시적으로 인용되지 않는 한 또는 방법 청구의 경우 "~을 위한 단계"라는 문구를 사용하여 요소가 인용되지 않는 한, 어떠한 청구 요소도 35 U.S.C. §112, 여섯 번째 문단하에서 해석되지 않는다.

Claims (15)

  1. 충전 장치를 동작하는 방법으로서,
    상기 충전 장치의 적어도 하나의 코일을 이용하여 적어도 하나의 패시브 핑을 통해 상기 충전 장치의 표면에 근접한 오브젝트를 검출하는 단계;
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 하나 이상의 액티브 핑으로 상기 검출된 오브젝트를 핑하는 단계;
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 상기 하나 이상의 액티브 핑에 응답하여 상기 오브젝트로부터 상기 적어도 하나의 코일로 핑 응답이 수신되는지를 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 연속적으로 발행된 액티브 핑의 카운트가 소정의 수를 초과한 후 상기 적어도 하나의 코일에서 핑 응답이 수신되지 않을 때 상기 적어도 하나의 코일로부터의 액티브 핑으로 상기 검출된 오브젝트의 핑을 중지하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    액티브 핑을 이용하여 상기 검출된 오브젝트의 핑을 중지한 후 패시브 핑을 통해 상기 오브젝트가 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접한지를 주기적으로 검출하는 단계; 및
    패시브 핑을 통해 상기 오브젝트가 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접한지를 주기적으로 검출하는 것을 통해 상기 오브젝트가 더이상 검출되지 않을 때 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 충전 장치의 적어도 하나의 코일을 이용하여 적어도 하나의 패시브 핑을 통해 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접하여 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하는 단계를 더 포함하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 상기 하나 이상의 패시브 핑에 응답하여 오브젝트가 검출되지 않을 때 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하는 단계를 더 포함하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오브젝트는, 액티브 핑에 응답하도록 동작가능한 적어도 하나의 수신 코일 부분 및 패시브 핑으로 검출가능하고 상기 액티브 핑에 응답하지 않는 적어도 하나의 부분을 포함하는 수신기 장치를 포함하는 방법.
  6. 충전 회로; 및
    컨트롤러를 포함하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 충전 장치의 적어도 하나의 코일을 이용하여 적어도 하나의 패시브 핑을 통해 상기 충전 장치의 표면에 근접한 오브젝트를 검출하고,
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 하나 이상의 액티브 핑으로 상기 검출된 오브젝트를 핑하고,
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 상기 하나 이상의 액티브 핑에 응답하여 상기 오브젝트로부터 상기 적어도 하나의 코일로 핑 응답이 수신되는지를 결정하고,
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 연속적으로 발행된 액티브 핑의 카운트가 소정의 수를 초과한 후 상기 적어도 하나의 코일에서 핑 응답이 수신되지 않을 때 상기 적어도 하나의 코일로부터의 액티브 핑으로 상기 검출된 오브젝트의 핑을 중지하도록 구성되는 충전 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    액티브 핑을 이용하여 상기 검출된 오브젝트의 핑을 중지한 후 패시브 핑을 통해 상기 오브젝트가 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접한지를 주기적으로 검출하고,
    패시브 핑을 통해 상기 오브젝트가 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접한지를 주기적으로 검출하는 것을 통해 상기 오브젝트가 더이상 검출되지 않을 때 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하도록 구성되는 충전 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 충전 장치의 적어도 하나의 코일을 이용하여 적어도 하나의 패시브 핑을 통해 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접하여 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하도록 구성되는 충전 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 컨트롤러는,
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 상기 하나 이상의 패시브 핑에 응답하여 오브젝트가 검출되지 않을 때 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하도록 구성되는 충전 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 오브젝트는, 액티브 핑에 응답하도록 동작가능한 적어도 하나의 수신 코일 부분 및 패시브 핑으로 검출가능하고 상기 액티브 핑에 응답하지 않는 적어도 하나의 부분을 포함하는 수신기 장치를 포함하는 방법.
  11. 프로세서에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서가,
    충전 장치의 적어도 하나의 코일을 이용하여 적어도 하나의 패시브 핑을 통해 상기 충전 장치의 표면에 근접한 오브젝트를 검출하고,
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 하나 이상의 액티브 핑으로 상기 검출된 오브젝트를 핑하고,
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 상기 하나 이상의 액티브 핑에 응답하여 상기 오브젝트로부터 상기 적어도 하나의 코일로 핑 응답이 수신되는지를 결정하고,
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 연속적으로 발행된 액티브 핑의 카운트가 소정의 수를 초과한 후 상기 적어도 하나의 코일에서 핑 응답이 수신되지 않을 때 상기 적어도 하나의 코일로부터의 액티브 핑으로 상기 검출된 오브젝트의 핑을 중지하도록 하는
    코드를 포함하는 프로세서 판독가능 저장 매체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서가
    액티브 핑을 이용하여 상기 검출된 오브젝트의 핑을 중지한 후 패시브 핑을 통해 상기 오브젝트가 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접한지를 주기적으로 검출하고,
    패시브 핑을 통해 상기 오브젝트가 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접한지를 주기적으로 검출하는 것을 통해 상기 오브젝트가 더이상 검출되지 않을 때 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하도록 하는
    코드를 더 포함하는 프로세서 판독가능 저장 매체.
  13. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서가
    상기 충전 장치의 적어도 하나의 코일을 이용하여 적어도 하나의 패시브 핑을 통해 상기 충전 장치의 상기 표면에 근접하여 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하도록 하는
    코드를 더 포함하는 프로세서 판독가능 저장 매체.
  14. 제11항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로세서가
    상기 적어도 하나의 코일로부터의 상기 하나 이상의 패시브 핑에 응답하여 오브젝트가 검출되지 않을 때 연속적으로 발행된 액티브 핑의 상기 카운트를 리셋하도록 하는
    코드를 더 포함하는 프로세서 판독가능 저장 매체.
  15. 제11항에 있어서, 상기 오브젝트는,
    액티브 핑에 응답하도록 동작가능한 적어도 하나의 수신 코일 부분 및 패시브 핑으로 검출가능하고 상기 액티브 핑에 응답하지 않는 적어도 하나의 부분을 포함하는 수신기 장치를 포함하는 프로세서 판독가능 저장 매체.
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