KR20220156816A - 컨테이너용 무선 충전기 - Google Patents

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에릭 하인델 굿차일드
제이크 슬래트닉
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아이라, 인크.
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Abstract

무선 충전을 위한 시스템, 방법 및 장치가 개시된다. 충전 장치는 부분적으로-둘러싸인 내부를 제공하는 컨테이너의 벽에 근접하여 장착되도록 구성되는 제1 인쇄 회로 보드; 및 제1 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되고 컨트롤러로부터 수신되는 충전 전류에 응답하여 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 전자기 플럭스를 생성하도록 구성되는 하나 이상의 송신 코일을 갖는다. 충전 전류는 충전가능한 디바이스가 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 배치되었을 때 수신될 수 있다.

Description

컨테이너용 무선 충전기
우선권 주장
본 출원은 2021년 2월 4일자로 미국 특허청에 제출된 특허 출원 번호 제17/168,165호, 2020년 2월 6일자로 미국 특허청에 제출된 가특허 출원 번호 제62/971,211호, 2020년 2월 16일자로 미국 특허청에 제출된 가특허 출원 번호 제62/977,407호 및 2020년 8월15일자로 미국 특허청에 제출된 가특허 출원 번호 제63/066,223호에 대한 우선권 및 이에 대한 이익을 주장하며, 이들 출원의 전체 내용은 전체적으로 아래에 완전히 진술된 바와 같이 그리고 모든 적용가능한 목적을 위해 본원에 참조로 통합된다.
본 발명은 일반적으로 모바일 컴퓨팅 디바이스의 배터리를 포함하는 배터리의 무선 충전에 관한 것이다.
무선 충전 시스템은 특정 타입의 디바이스가 물리적 충전 연결의 사용없이 내부 배터리를 충전할 수 있도록 배치되었다. 무선 충전을 이용할 수 있는 디바이스는 모바일 처리 디바이스 및/또는 통신 디바이스를 포함한다. 무선 전력 컨소시엄에 의해 정의되는 Qi 표준과 같은 표준은 제1 공급자에 의해 제조되는 디바이스가 제2 공급자에 의해 제조되는 충전기를 사용하여 무선으로 충전되게 할 수 있다. 무선 충전을 위한 표준은 디바이스의 상대적으로 간단한 구성에 대해 최적화되고 기본 충전 능력을 제공하는 경향이 있다.
무선 충전 능력의 개선은 모바일 디바이스의 지속적으로 증가하는 복잡성 및 변화하는 폼 팩터(form factor)를 지원하기 위해 요구된다. 예를 들어, 더 빠르고, 더 낮은 전력 검출 기술 및 충전가능한 디바이스의 충전 폼 팩터를 수용하는 충전 표면에 대한 필요성이 존재한다.
도 1은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 충전 표면을 제공하기 위해 이용될 수 있는 충전 셀의 예를 예시한다.
도 2는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 충전 표면의 세그먼트의 단일 층 상에 제공되는 충전 셀의 배열의 예를 예시한다.
도 3은 다수 층이 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 충전 표면의 세그먼트 내에 오버레이될 때 충전 셀의 예를 예시한다.
도 4는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 구성되는 충전 셀의 다수 층을 이용하는 충전 표면에 의해 제공되는 전력 전달 영역의 배열을 예시한다.
도 5는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 충전기 기지국에 제공될 수 있는 무선 송신기를 예시한다.
도 6은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 무선 충전기에서 사용하기 위한 매트릭스 멀티플렉싱 스위칭을 지원하는 제1 토폴로지를 예시한다.
도 7은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 무선 충전기에서 직류 구동을 지원하는 제2 토폴로지를 예시한다.
도 8은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 충전 표면 및 충전가능한 디바이스의 제1 구성을 예시한다.
도 9는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 충전가능한 디바이스가 충전되고 있는 충전 표면 상의 제2 충전 구성을 예시한다.
도 10은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 제공되는 다중-디바이스 무선 충전기의 충전 표면을 예시한다.
도 11은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 컨테이너에 제공될 수 있는 충전 시스템을 예시한다.
도 12는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 컨테이너에 인서트될 수 있는 충전 장치를 예시한다.
도 13은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 분산 충전 표면을 제공하거나 동작시키는 무선 충전 시스템의 예를 예시한다.
도 14는 본 개시의 특정 양태에 따라 제공되는 다수의 충전 디바이스를 포함하는 충전 시스템의 예를 예시한다.
도 15는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 제공되는 모듈식 충전 표면의 결합된 제어 회로의 제1 예를 예시한다.
도 16은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 제공되는 모듈식 충전 표면에 제공될 수 있는 결합된 제어 회로의 제2 예를 예시한다.
도 17은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 컨테이너에 배치되는 장치를 충전시키기 위한 방법의 일 예를 예시하는 흐름도이다.
도 18은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 처리 회로를 이용하는 장치의 일 예를 예시한다.
첨부된 도면과 함께 아래에 진술되는 상세 설명은 다양한 구성의 설명으로서 의도되고 본원에 설명되는 개념이 실시될 수 있는 구성만을 나타내도록 의도되지 않는다. 상세 설명은 다양한 개념의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 상세를 포함한다. 그러나, 이러한 개념은 이러한 특정 상세 없이 실시될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 일부 경우에서, 잘 알려진 구조 및 구성요소는 그러한 개념을 모호화하는 것을 방지하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
무선 충전 시스템의 수 개의 양태는 이제 다양한 장치 및 방법을 참조하여 제시될 것이다. 이러한 장치 및 방법은 다음의 상세 설명에서 설명되고 다양한 블록, 모듈, 구성요소, 회로, 단계, 프로세스, 알고리즘 등(집합적으로 "요소(element)"로서 지칭됨)에 의해 첨부 도면에 예시될 것이다. 이러한 요소는 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 그 임의의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 그러한 요소가 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전체 시스템 상에 부과되는 설계 제약 및 특정 적용에 의존한다.
예로서, 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소의 임의의 조합은 하나 이상의 프로세서를 포함하는 "처리 시스템(processing system)"으로 구현될 수 있다. 프로세서의 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 프로그램가능 로직 디바이스(programmable logic device; PLD), 상태 머신, 게이트형 로직, 이산 하드웨어 회로, 및 본 개시 도처에서 설명되는 다양한 기능을 수행하도록 구성되는 다른 적합한 하드웨어를 포함한다. 처리 시스템에서의 하나 이상의 프로세서는 소프트웨어를 실행시킬 수 있다. 소프트웨어는 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어로서, 또는 달리 지칭되든, 명령어, 명령어 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 객체, 실행파일, 실행 스레드, 절차, 함수 등을 의미하도록 광범위하게 해석되어야 한다. 소프트웨어는 프로세서-판독가능 저장 매체 상에 상주할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체로서 본원에 또한 지칭될 수 있는 프로세서-판독가능 저장 매체는, 예로서, 자기 저장 디바이스(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 디바이스(예를 들어, 카드, 스틱, 키 드라이브), 근거리 통신(NFC) 토큰, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 프로그램가능 ROM(PROM), 소거가능 PROM(EPROM), 전기적 소거가능 PROM(EEPROM), 레지스터, 제거가능 디스크, 반송파, 전송 라인, 및 소프트웨어를 저장 및 송신하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 처리 시스템 내에, 처리 시스템 외부에 상주하거나, 처리 시스템을 포함하는 다수의 엔티티에 걸쳐 분포될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터-프로그램 제품에 구현될 수 있다. 예로서, 컴퓨터-프로그램 제품은 패키징 재료에 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 전체 시스템에 부과되는 전체 설계 제약 및 특정 적용에 따라 본 개시 도처에 제시되는 설명된 기능을 최선으로 구현하는 방법을 인식할 것이다.
개요
본 개시의 특정 양태는 다수의 송신 코일을 사용하여 프리-포지셔닝(free-positioning) 충전 표면을 제공하거나 다수의 수신 디바이스를 동시에 충전할 수 있는 무선 충전 디바이스와 연관되는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 일 양태에서, 무선 충전 디바이스의 컨트롤러는 충전될 디바이스를 위치시킬 수 있고 전력을 수신 디바이스에 전달하기 위해 최적으로 위치되는 하나 이상의 송신 코일을 구성할 수 있다. 충전 셀은 하나 이상의 유도성 송신 코일로 제공되거나 구성될 수 있고 다수의 충전 셀은 충전 표면을 제공하도록 배열되거나 구성될 수 있다. 충전될 디바이스의 위치는 디바이스의 위치를 충전 표면 상의 공지된 위치에 센터링되는 물리적 특성의 변화에 연관시키는 감지 기술을 통해 검출될 수 있다. 일부 예에서, 위치의 감지는 용량성, 저항성, 유도성, 터치, 압력, 부하, 변형(strain), 및/또는 다른 적절한 타입의 감지를 사용하여 구현될 수 있다.
본원에 개시되는 특정 양태는 개선된 무선 충전 시스템에 관한 것이다. 모듈식 표면 요소(modular surface elements)로부터 구성되는 충전 시스템에 의해 제공되는 하나 이상의 표면 상에 충전가능한 디바이스의 자유 배치(free placement)를 수용하는 시스템, 장치 및 방법이 개시된다. 일 예에서, 충전 시스템에 의해 제공되는 단일 표면은 다수의 모듈식 다중 코일 무선 충전 요소의 구성으로부터 형성된다. 다른 예에서, 분산 충전 표면(distributed charging surface)은 다수의 상호연결된 다중 코일 무선 충전 요소를 사용하여 충전 시스템에 의해 제공될 수 있다.
특정 양태는 수신 디바이스에 대한 무선 전력 송신의 효율 및 용량을 개선할 수 있다. 일 예에서, 무선 충전 디바이스는 배터리 충전 전원, 매트릭스로 구성되는 복수의 충전 셀, 각각의 스위치가 매트릭스 내의 코일의 행(row)을 배터리 충전 전원의 제1 단자에 결합시키도록 구성되는 제1 복수의 스위치, 및 각각의 스위치가 매트릭스 내의 코일의 열(column)을 배터리 충전 전원의 제2 단자에 결합시키도록 구성되는 제2 복수의 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 중첩(overlap) 없이 충전 표면에 인접하여 배열될 수 있다.
특정 양태에서, 충전 장치는 부분적으로-둘러싸인 내부(a partially-enclosed interior)를 제공하는 컨테이너의 벽에 근접하여 장착되도록 구성되는 제1 인쇄 회로 보드 및 제1 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되고 컨트롤러로부터 수신되는 충전 전류에 응답하여 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 전자기 플럭스를 생성하도록 구성되는 하나 이상의 송신 코일을 갖는다. 충전 전류는 충전가능한 디바이스가 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 배치되었을 때 수신될 수 있다.
본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 전력은 충전을 위해 인에이블되는 임의의 이산 배치 위치에 관계없이 임의의 정의된 크기 및/또는 형상을 가질 수 있는 충전 표면 상의 어느 곳에나 위치되는 수신 디바이스로 무선 전달될 수 있다. 다수의 디바이스는 단일 충전 표면 상에서 동시에 충전될 수 있다.
충전 셀
본 개시의 특정 양태는 다수의 송신 코일을 갖는 프리-포지셔닝(free-positioning) 충전 표면을 제공하거나 다수의 수신 디바이스를 동시에 충전할 수 있는 무선 충전 디바이스에 적용가능한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 일 양태에서, 프리-포지셔닝 충전 표면에 결합되는 처리 회로는 충전될 디바이스를 위치시키도록 구성될 수 있고 전력을 수신 디바이스에 전달하기 위해 최적으로 위치되는 하나 이상의 전력 송신 코일을 선택하고 구성할 수 있다. 충전 셀은 하나 이상의 유도성 송신 코일로 구성될 수 있고 다수의 충전 셀은 충전 표면을 제공하기 위해 배열되거나 구성될 수 있다. 충전될 디바이스의 위치는 디바이스의 위치를 충전 표면 상의 공지된 위치에 센터링되는 물리적 특성의 변화에 연관시키는 감지 기술을 통해 검출될 수 있다. 일부 예에서, 위치의 감지는 용량성, 저항성, 유도성, 터치, 압력, 부하, 변형, 및/또는 임의의 적절한 유형의 감지를 사용하여 구현될 수 있다.
본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 무선 충전 디바이스의 충전 표면은 충전 디바이스의 표면에 인접하여 배치되는 충전 셀을 사용하여 제공될 수 있다. 일 예에서, 충전 셀은 벌집형 패키징 구성에 따라 배치된다. 충전 셀은 코일에 인접한 충전 표면에 실질적으로 직교하는 축을 따라 자기 필드를 각각 유도할 수 있는 하나 이상의 코일을 사용하여 구현될 수 있다. 본 개시에서, 충전 셀은 하나 이상의 코일을 갖는 요소를 지칭할 수 있으며 여기서 각각의 코일은 충전 셀 내의 다른 코일에 의해 생성되고 공통 축을 따라서 또는 이에 근접하여 지향되는 필드에 대해 부가적인 전자기 필드를 생성하도록 구성된다. 본 설명에서, 충전 셀의 코일은 충전 코일 또는 송신 코일로서 지칭될 수 있다.
일부 예에서, 충전 셀은 공통 축을 따라 스택되는 코일을 포함한다. 하나 이상의 코일은 그들이 충전 표면에 실질적으로 직교하는 유도된 자기 필드에 기여하도록 중첩될 수 있다. 일부 예에서, 충전 셀은 충전 표면의 정의된 부분 내에 배열되고 충전 표면의 정의된 부분 내의 유도된 자기 필드에 기여하는 코일을 포함하며, 자기 필드는 충전 표면에 실질적으로 직교하여 흐르는 자기 플럭스(magnetic flux)에 기여한다. 일부 구현예에서, 충전 셀은 활성화(activating) 전류를 동적으로-정의된 충전 셀에 포함되는 코일에 제공함으로써 구성가능할 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 디바이스는 충전 표면에 걸쳐 배치되는 다수의 코일 스택을 포함할 수 있고, 충전 디바이스는 충전될 디바이스의 위치를 검출할 수 있고 충전될 디바이스에 인접한 충전 셀을 제공하기 위해 일부 조합의 코일 스택을 선택할 수 있다. 일부 경우에서, 충전 셀은 단일 코일을 포함하거나, 단일 코일로서 특징화될 수 있다. 그러나, 충전 셀은 다수의 스택된 코일 및/또는 다수의 인접한 코일 또는 코일 스택을 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 1은 무선 충전 디바이스에서 충전 표면을 제공하도록 배치되고/되거나 구성될 수 있는 충전 셀(100)의 예를 예시한다. 이러한 예에서, 충전 셀(100)은 전력 전달 영역(104)에서 전자기 필드를 생성하기에 충분한 전류를 수신할 수 있는 도체, 와이어 또는 회로 보드 트레이스를 사용하여 구성될 수 있는 하나 이상의 코일(102)을 둘러싸는 실질적으로 육각형 형상을 갖는다. 다양한 구현예에서, 일부 코일(102)은 도 1에 예시되는 육각형 충전 셀(100)을 포함하는 실질적으로 다각형인 형상을 가질 수 있다. 다른 구현예는 다른 형상을 갖는 코일(102)을 포함하거나 사용할 수 있다. 코일(102)의 형상은 제조 기술의 능력 및 한계에 의해 적어도 부분적으로 결정되고/되거나, 인쇄 회로 보드 기판과 같은 기판(106) 상에 충전 셀의 레이아웃(layout)을 최적화하도록 결정될 수 있다. 각각의 코일(102)은 나선형 구성으로 와이어, 인쇄 회로 보드 트레이스 및/또는 다른 도체를 사용하여 구현될 수 있다. 각각의 충전 셀(100)은 상이한 층의 코일(102)이 공통 축(108)을 중심으로 센터링되도록 절연체 또는 기판(106)에 의해 분리되는 2개 이상의 층에 걸쳐 있을 수 있다.
도 2는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 충전 표면의 세그먼트 또는 부분의 단일 층 상에 제공되는 충전 셀(202)의 배열(200)의 예를 예시한다. 충전 셀(202)은 벌집형 패키징 구성에 따라 배열된다. 이러한 예에서, 충전 셀(202)은 오버랩 없이 단대단(end-to-end)으로 배열된다. 이러한 배열은 스루-홀 또는 와이어 상호연결 없이 제공될 수 있다. 다른 배열이 가능하며, 이는 충전 셀(202)의 일부 부분이 중첩되는 배열을 포함한다. 예를 들어, 2개 이상의 코일의 와이어는 어느 정도 인터리빙될 수 있다.
도 3은 다수의 층이 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 충전 표면의 세그먼트 또는 부분 내에 오버레이될 때 2개의 관점(300, 310)으로부터의 충전 셀의 배열의 예를 예시한다. 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 층은 충전 표면 내에 제공된다. 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 각각의 층 내의 충전 셀은 벌집형 패키징 구성에 따라 배열된다. 일 예에서, 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 층은 4개 이상의 층을 갖는 인쇄 회로 보드 상에 형성될 수 있다. 충전 셀(100)의 배열은 예시된 세그먼트에 인접한 지정된 충전 영역의 완전한 커버리지(coverage)를 제공하도록 선택될 수 있다.
도 4는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 구성되는 충전 셀의 다수의 층을 이용하는 충전 디바이스의 충전 표면(400)에 걸쳐 제공되는 전력 전달 영역의 배열을 예시한다. 충전 디바이스는 충전 셀(402, 404, 406, 408)의 4개의 층으로부터 구성될 수 있다. 도 4에서, 충전 셀(402)의 제1 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전달 영역은 "L1"으로 마킹되고, 충전 셀(404)의 제2 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전달 영역은 "L2"로 마킹되고, 충전 셀(406)의 제3 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전달 영역은 "L3"로 마킹되고, 충전 셀(408)의 제4 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전달 영역은 "L4"로 마킹된다.
본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 위치 감지는 충전 셀에서 코일을 형성하는 전기 전도체의 일부 특성에서의 변화에 의존할 수 있다. 전기 전도체의 특성에서의 측정가능한 차이는 커패시턴스, 레지스턴스, 인덕턴스 및/또는 온도를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 충전 표면의 로딩(loading)은 로딩의 포인트 근처에 위치되는 코일의 측정가능한 레지스턴스에 영향을 미칠 수 있다. 일부 구현예에서, 센서는 터치, 압력, 부하 및/또는 변형에서의 변화의 검출을 통해 위치 감지를 가능하게 하기 위해 제공될 수 있다. 본원에 개시되는 특정 양태는 저전력 차동 용량성 감지 기술을 사용하여 충전 표면 상에 자유롭게 배치될 수 있는 디바이스의 위치를 감지할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
무선 송신기
도 5는 무선 충전 디바이스의 기지국에 제공될 수 있는 무선 송신기(500)의 예를 예시한다. 무선 충전 디바이스의 기지국은 무선 충전 디바이스의 동작을 제어하기 위해 사용되는 하나 이상의 처리 회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러(502)는 필터 회로(508)에 의해 필터링되거나 달리 처리되는 피드백 신호를 수신할 수 있다. 컨트롤러는 교류 전류를 공진 회로(506)에 제공하는 드라이버 회로(504)의 동작을 제어할 수 있다. 일부 예에서, 컨트롤러(502)는 드라이버 회로(504)에 의해 출력되는 교류 전류의 주파수를 제어하기 위해 사용되는 디지털 주파수 기준 신호를 생성할 수 있다. 일부 경우에서, 디지털 주파수 기준 신호는 프로그램가능 카운터 등등을 사용하여 생성될 수 있다. 일부 예에서, 드라이버 회로(504)는 전력 인버터 회로 및 직류 소스 또는 입력으로부터 교류 전류를 생성하기 위해 협력하는 하나 이상의 전력 증폭기를 포함한다. 일부 예에서, 디지털 주파수 기준 신호는 드라이버 회로(504)에 의해 또는 다른 회로에 의해 생성될 수 있다. 공진 회로(506)는 커패시터(512) 및 인덕터(514)를 포함한다. 인덕터(514)는 교류 전류에 응답하여 자기 플럭스를 생성한 충전 셀에서 하나 이상의 송신 코일을 나타내거나 포함할 수 있다. 공진 회로(506)는 또한 탱크 회로, LC 탱크 회로, 또는 LC 탱크로서 본원에 지칭될 수 있고, 공진 회로(506)의 LC 노드(510)에서 측정되는 전압(516)은 탱크 전압으로서 지칭될 수 있다.
패시브 핑(passive ping) 기술은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 디바이스의 충전 패드에 근접한 수신 코일의 존재를 식별하기 위해 LC 노드(510)에서 측정되거나 관찰되는 전압 및/또는 전류를 사용할 수 있다. 일부 종래의 무선 충전 디바이스는 공진 회로(506)의 LC 노드(510)에서 전압 또는 공진 회로(506)에서의 전류를 측정하는 회로를 포함한다. 이들 전압 및 전류는 전력 조절 목적을 위해 및/또는 디바이스 사이의 통신을 지원하기 위해 모니터링될 수 있다. 본 개시의 특정 양태에 따르면, 도 5에 예시되는 무선 송신기(500)의 LC 노드(510)에서의 전압은 공진 회로(506)를 통해 송신되는 짧은 버스트의 에너지(핑)에 대한 공진 회로(506)의 응답에 기초하여 충전가능한 디바이스 또는 다른 객체의 존재를 검출할 수 있는 패시브 핑 기술을 지원하기 위해 모니터링될 수 있다.
패시브 핑 발견 기술은 고속의, 저전력 발견을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 패시브 핑은 소량의 에너지를 포함하는 고속 펄스로 공진 회로(506)를 포함하는 네트워크를 구동시킴으로써 생성될 수 있다. 고속 펄스는 공진 회로(506)를 여기시키고 주입된 에너지가 감쇠되고 소멸될 때까지 네트워크가 그것의 자연 공진 주파수에서 진동하게 한다. 고속 펄스에 대한 공진 회로(506)의 응답은 공진 LC 회로의 공진 주파수에 의해 부분적으로 결정될 수 있다. 초기 전압 = V0를 갖는 패시브 핑에 대한 공진 회로(506)의 응답은 다음과 같이 LC 노드(510)에서 관찰되는 전압 VLC에 의해 표현될 수 있다:
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(식 1)
공진 회로(506)는 컨트롤러(502) 또는 다른 프로세서가 객체의 존재를 검출하기 위해 디지털 핑을 사용하고 있을 때 모니터링될 수 있다. 디지털 핑은 일정 기간 동안 공진 회로(506)를 구동시킴으로써 생성된다. 공진 회로(506)는 무선 충전 디바이스의 송신 코일을 포함하는 튜닝된 네트워크이다. 수신 디바이스는 변조 신호의 시그널링 상태에 따라 그것의 전력 수신 회로에 의해 제시되는 임피던스를 수정함으로써 공진 회로(506)에서 관찰되는 전압 또는 전류를 변조할 수 있다. 그 다음, 컨트롤러(502) 또는 다른 프로세서는 수신 디바이스가 근처에 있다는 것을 나타내는 데이터 변조 응답을 기다린다.
선택적 활성화 코일
본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 하나 이상의 충전 셀의 전력 송신 코일은 호환가능한 디바이스를 충전하기 위한 최적의 전자기 필드를 제공하기 위해 선택적으로 활성화될 수 있다. 일부 경우에서, 전력 송신 코일은 충전 셀에 지정될 수 있고, 일부 충전 셀은 다른 충전 셀과 중첩될 수 있다. 최적 충전 구성은 충전 셀 레벨에서 선택될 수 있다. 일부 예에서, 충전 구성은 충전될 디바이스와 정렬되거나 이에 근접하여 위치되도록 결정되는 충전 표면의 충전 셀을 포함할 수 있다. 컨트롤러는 충전될 디바이스의 위치의 검출에 차례로 기초하는 충전 구성에 기초하여 단일 전력 송신 코일 또는 전력 송신 코일의 조합을 활성화시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 무선 충전 디바이스는 충전 이벤트 동안 하나 이상의 전력 송신 코일 또는 하나 이상의 미리정의된 충전 셀을 선택적으로 활성화시킬 수 있는 드라이버 회로를 가질 수 있다.
도 6은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 무선 충전기에서 사용하기 위한 매트릭스 다중화 스위칭을 지원하는 제1 토폴로지(600)를 예시한다. 무선 충전 디바이스는 수신 디바이스를 충전하기 위해 하나 이상의 충전 셀(100)을 선택할 수 있다. 사용되고 있지 않은 충전 셀(100)은 전류 흐름으로부터 분리될 수 있다. 상대적으로 많은 수의 충전 셀(100)은 대응하는 수의 스위치를 요구하는 도 2 및 도 4에 예시되는 벌집형 패키징 구성으로 사용될 수 있다. 본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 충전 셀(100)은 특정 셀이 전력을 공급받을 수 있게 하는 2개 이상의 스위치에 연결되는 다수의 셀을 갖는 매트릭스(608)에 논리적으로 배열될 수 있다. 예시된 토폴로지(600)에서, 2차원 매트릭스(608)가 제공되며, 여기서 차원은 X 및 Y 좌표에 의해 표현될 수 있다. 제1 세트의 스위치(606) 각각은 일 열(column)의 셀 내의 각각의 셀의 제1 단자를 무선 충전 동안 하나 이상의 충전 셀에서 코일을 활성화시키기 위해 전류를 제공하는 전압 또는 전류 소스(602)의 제1 단자에 선택적으로 결합시키도록 구성된다. 제2 세트의 스위치(604) 각각은 일 행(row)의 셀 내의 각각의 셀의 제2 단자를 전압 또는 전류 소스(602)의 제2 단자에 선택적으로 결합시키도록 구성된다. 충전 셀은 셀의 양 단자가 전압 또는 전류 소스(602)에 결합될 때 활성화된다.
매트릭스(608)의 사용은 튜닝된 LC 회로의 네트워크를 동작시키기 위해 요구되는 스위칭 구성요소의 수를 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들어, N개의 개별적으로 연결된 셀은 적어도 N개의 스위치를 필요로 하는 반면, N개의 셀을 갖는 2차원 매트릭스(608)는
Figure pct00002
개의 스위치로 동작될 수 있다. 매트릭스(608)의 사용은 상당한 비용 절감을 생성하고 회로 및/또는 레이아웃 복잡도를 감소시킬 수 있다. 일 예에서, 9-셀 구현예는 6개의 스위치를 사용하는 3x3 매트릭스(608)로 구현되어, 3개의 스위치를 절약할 수 있다. 다른 예에서, 16-셀 구현예는 8개의 스위치를 사용하는 4x4 매트릭스(608)로 구현되어, 8개의 스위치를 절약할 수 있다.
동작 동안, 적어도 2개의 스위치는 하나의 코일 또는 충전 셀을 전압 또는 전류 소스(602)에 능동적으로 결합시키기 위해 폐쇄된다. 다수의 스위치는 전압 또는 전류 소스(602)에 대한 다수의 코일의 연결을 용이하게 하기 위해 한 번에 폐쇄될 수 있다. 다수의 스위치는, 예를 들어, 전력을 수신 디바이스에 전달할 때 다수의 송신 코일을 구동시키는 동작의 모드를 가능하게 하기 위해 폐쇄될 수 있다.
도 7은 각각의 개별 코일 또는 충전 셀이 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 드라이버 회로(702)에 의해 직접 구동되는 제2 토폴로지(700)를 예시한다. 드라이버 회로(702)는 수신 디바이스를 충전하기 위해 코일(704)의 그룹으로부터 하나 이상의 코일 또는 충전 셀(100)을 선택하도록 구성될 수 있다. 충전 셀(100)과 관련하여 본원에 개시되는 개념은 개별 코일 또는 코일 스택의 선택적 활성화에 적용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 사용되고 있지 않은 충전 셀(100)은 어떠한 전류 흐름도 수신하지 않는다. 상대적으로 많은 수의 충전 셀(100)이 사용될 수 있고 스위칭 매트릭스는 개별 코일 또는 코일 그룹을 구동시키기 위해 이용될 수 있다. 일 예에서, 제1 스위칭 매트릭스는 충전 이벤트 동안 사용될 충전 셀 또는 코일 그룹을 정의하는 연결을 구성할 수 있고 제2 스위칭 매트릭스는 충전 셀 및/또는 선택된 코일 그룹을 활성화시키기 위해 사용될 수 있다.
컨테이너에 제공되는 다중 코일 무선 충전기
도 8은 무선 충전 시스템에 의해 제공되는 충전 표면(800)의 예를 예시한다. 충전 표면(800)은 하나 이상의 디바이스, 예컨대 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 컴퓨터, 스마트 워치, 스마트 안경, 헤드셋, 이어버드, 또는 타른 타입의 모바일 디바이스 및/또는 웨어러블 디바이스를 충전하기 위해 사용될 수 있다. 충전될 디바이스는 충전 표면(800)에서 (LP-1 내지 LP-18로 마킹되는) 하나 이상의 송신 코일과 체결하고 전자적으로 결합할 수 있다. 충전 표면(800)은 2차원 영역을 점유하는 평면으로서 도시되지만, 충전 표면(800)은 다른 형상 및 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 다른 충전 표면은 만곡되거나 각진 부분을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 충전 표면(800)은 플렉서블 회로로서 구성될 수 있고 원하는 바와 같이 평탄한 또는 만곡된 형상을 채택할 수 있다.
일부 구현예에서, 충전 표면(800)은 구조 내에 배치되는 하나 이상의 디바이스를 수용하고, 위치시키고 충전하도록 구성되는 구조 내에 제공될 수 있다. 일 예에서, 구조는 또한 컵홀더로서 기능할 수 있거나, 컵홀더 내에 피팅되도록 구성되는 인서트(insert)일 수 있다. 다양한 예에서, 구조는 실린더, 콘, 절두체(frustum)의 형상 또는 다른 형상을 취할 수 있다. 도 9는 충전 표면(800)을 포함하거나 이와 피팅될 수 있는 구조(900, 910, 920)의 예를 예시한다. 원통형 구조(900) 또는 절두원추형 구조(910)는 하나 이상의 충전 표면(800)을 포함하거나 이를 수용 및 유지하도록 구성될 수 있다. 이러한 예에서, 충전 표면(800)은 다수의 충전 표면(800)의 동작을 관리 및 제어할 수 있는 제어 및 드라이버 회로에 결합될 수 있다.
일부 예에서, 플렉서블 충전 표면(800)은 원통형 구조(900) 또는 절두원추형 구조(910)의 벽(902, 912)에 내장될 수 있다. 다른 예에서, 플렉서블 충전 표면(800)은 원통형 구조(900) 또는 절두원추형 구조(910)의 베이스(904, 914)에 내장될 수 있다. 다른 예에서, 플렉서블 충전 표면(800)은 원통형 구조(900) 또는 절두원추형 구조(910)의 벽(902, 912)의 내부 또는 외부 표면에 부착되거나 인접하여 배치될 수 있다. 다른 예에서, 플렉서블 충전 표면(800)은 원통형 구조(900) 또는 절두원추형 구조(910)의 베이스(904, 914)의 상단 또는 하단 표면에 인접하여 부착되거나 배치될 수 있다.
세장형 구조(920)는 충전 표면(800)의 하나 이상의 유닛을 포함하거나 이와 피팅될 수 있다. 일 예에서, 플렉서블 충전 표면(800)은 세장형 구조(920)의 벽(922)에 내장될 수 있다. 다른 예에서, 플렉서블 충전 표면(800)은 세장형 구조(920)의 베이스(924)에 내장될 수 있다. 다른 예에서, 플렉서블 충전 표면(800)은 세장형 구조(920)의 벽(922)의 내부 또는 외부 표면에 인접하여 부착되거나 배치될 수 있다. 다른 예에서, 플렉서블 충전 표면(800)은 세장형 구조(920)의 베이스(904, 914)의 상단 또는 하단 표면에 인접하여 부착되거나 배치될 수 있다. 일부 경우에서, 세장형 구조(920)는 차량의 도어 상의 포켓, 서류가방, 또는 다른 수화물 아이템에서의 포켓일 수 있고/있거나 문서, 필기 도구, 툴(tool), 키 또는 다른 객체를 유지하도록 구성되는 스토리지 시스템의 일부일 수 있다.
예시된 구조(900, 910, 920)는 본 개시의 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 구조의 서브세트를 나타낸다. 컵홀더의 예는 하나 이상의 양태의 설명을 용이하게 하기 위해 사용될 것이다. 설명된 컵홀더는 원통형 구조(900) 또는 절두원추형 구조(910)를 사용하여 구현될 수 있다. 일부 경우에서, 컵홀더는 인서트일 수 있거나, 컵홀더에 배치되는 컵에 대한 절연 슬리브 또는 크기 어댑터의 역할을 할 수 있다.
도 10은 컵홀더(1000, 1020) 내에 충전 표면을 제공하기 위해 결합되는 하나 이상의 충전 요소(1004, 1024)를 포함하는 컵홀더(1000, 1020)의 예를 예시한다. 제1 컵홀더(1000)는 일반적으로 형상에 있어서 원통형이고 제2 컵홀더(1020)는 절두원추형 형상을 갖는다. 예에서, 충전 요소(1004, 1024)는 각각의 컵홀더(1000, 1020)의 벽(1002, 1022)에 내장되거나 이에 부착된다. 일 예에서, 제1 컵홀더(1000)는 자동차, 비행기 또는 다른 차량에서 및/또는 의자 또는 리클라이너와 같은 가구에서 고정구(fixture)의 일부를 형성할 수 있다. 다른 예에서, 제1 컵홀더(1000)는 컵홀더 고정구에 피팅될 수 있는 인서트일 수 있다. 제2 컵홀더(1020)는 제1 컵홀더(1000)와 동일한 방식으로 사용가능할 수 있다. 게다가, 제1 컵홀더(1000) 및/또는 제2 컵홀더(1020)는 개방형(open-ended)일 수 있고 더 큰 컵홀더에서 컵 또는 다른 컨테이너의 절연(insulation)을 제공하고/하거나 핏(fit)을 향상시키기 위해 사용되는 슬리브 또는 칼라(collar)의 역할을 할 수 있다.
제1 컵홀더(1000) 및 제2 컵홀더(1020)의 단면도(1010 및 1030)에 예시된 바와 같이, 충전 요소(1004, 1024)를 배치하기 위한 다양한 옵션이 이용가능하다. 예시된 예에서, 특정 외부 배치 옵션(1012, 1014, 1032, 1034) 및 내부 배치 옵션(1016, 1018, 1036, 1038)이 도시된다. 이러한 옵션은 결코 완전하지 않고 많은 변형예가 고려된다. 일 예에서, 단일의 플렉서블 충전 표면은 제1 컵홀더(1000) 및/또는 제2 컵홀더(1020)의 내부 표면 또는 외부 표면에 부착되거나 결합될 수 있다. 다른 예에서, 다수의 충전 표면은 제1 컵홀더(1000) 및/또는 제2 컵홀더(1020)의 내부 표면 또는 외부 표면에 걸쳐 배치될 수 있다. 다른 예에서, 하나 이상의 충전 표면은 제1 컵홀더(1000) 및/또는 제2 컵홀더(1020)의 벽에 구현될 수 있다. 회로 보드 또는 플렉서블 회로는 외부 전원으로부터 또는, 차량의 경우에 차량 전력 분배 시스템으로부터 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.
외부 배치 옵션(1012, 1014, 1032, 1034) 및/또는 내부 배치 옵션(1016, 1018, 1036, 1038)을 사용하여 배치되는 충전 표면은 플렉서블 회로를 사용하여 구현될 수 있으며, 여기서 충전 표면의 모든 구성요소는 탄성적으로 신장되거나 압축될 수 있다. 충전 표면의 구성요소는 플렉서블 PCB, 하나 이상의 플렉서블 송신 코일 및/또는 플렉서블 페라이트(ferrite) 층을 포함할 수 있다. 제어 회로, 커넥터 및 다른 구성요소는 플렉서블 PCB 상에 배열될 수 있다. 일부 구현예에서, 적어도 일부 제어 회로는 플렉서블 PCB로부터 외부에 위치된다. 일 예에서, 제어 회로는 외부 전원으로부터 또는, 차량의 경우에 차량 전력 분배 시스템으로부터 전력을 수신하는 커넥터를 포함한다.
일부 예에서, 별도의 드라이버 PCB는 충전 표면을 구현하는 하나 이상의 플렉서블 PCB에 연결될 수 있다. 충전 표면을 구현하는 각각의 플렉서블 PCB는 전자기 플럭스가 생성될 수 있는 충전 표면 상에 다수의 포인트를 제공하도록 구성되는 패턴으로 배열되는 다수의 송신 코일을 포함할 수 있으며, 그것에 의해 충전가능한 디바이스에서의 광범위한 수신 코일 배치가 지원될 수 있게 한다.
도 11은 컵홀더, 인서트 및/또는 슬리브와 같은 구조로 제공될 수 있는 충전 시스템의 특정 양태를 예시한다. 제1 구성(1100)에서, 원통형 컵홀더(1102)는 측면 벽에 부착되거나 내장되는 하나 이상의 충전 요소(1104)를 갖는다. 원통형 컵홀더(1102)의 대향 측면 상에 제공되는 2개의 충전 요소(1104)는 원통형 컵홀더(1102)의 벽을 물리적으로 커버하는 것 없이 원통형 컵홀더(1102)의 내부의 360°커버리지(coverage)를 제공할 수 있다. 이러한 예에서, 원통형 컵홀더(1102)의 어딘가에 배치되는 디바이스(1110)를 충전하기 위해 충분한 전자기 플럭스를 제공하는 충전 구성이 선택될 수 있다. 전력은 원통형 컵홀더(1102)의 벽 또는 하단을 통해 제공될 수 있다. 일 예에서, 전력은 외부 전원으로부터 수신된다. 다른 예에서, 전력은 차량 전력 분배 시스템에 직접 결합되는 원통형 컵홀더(1102)로부터 수신되고 원통형 컵홀더(1102)는 충전 요소(1104)를 차량 전력 분배 시스템에 연결하기 위해 배선될 수 있다.
제2 구성(1120)에서, 절두원추형 컵홀더(1122)는 측면 벽의 외부에 부착되는 2개의 충전 요소(1124, 1126)에 의해 제공되는 충전 표면을 갖는다. 일 예에서, 절두원추형 컵홀더(1122)의 대향 측면 상에 제공되는 2개의 충전 요소(1124, 1126)는 절두원추형 컵홀더(1122)의 내부의 360°커버리지를 제공할 수 있어서, 절두원추형 컵홀더(1122) 내의 임의의 위치 또는 배향에 배치되는 디바이스(1130)를 충전하기에 충분한 전자기 플럭스를 제공하는 충전 구성이 선택될 수 있다. 전력은 절두원추형 컵홀더(1122)의 벽 또는 하단을 통해 제공될 수 있다. 일 예에서, 전력은 외부 전원으로부터 수신된다. 다른 예에서, 전력은 차량 전력 분배 시스템에 직접 결합되는 절두원추형 컵홀더(1122)으로부터 수신되고 절두원추형 컵홀더(1122)는 충전 요소(1144)를 차량 전력 분배 시스템에 연결하기 위해 배선될 수 있다.
도 11에 예시되는 충전 구성(1140)은 구조의 벽(1142) 상에 제공되는 다수의 충전 요소(1144, 1146)를 이용한다. 전자기 플럭스(1152, 1154, 1156, 1158)는 충전 요소(1144, 1146)에 의해 생성된다. 예시된 예에서, 2개 이상의 충전 요소(1144, 1146)에 의해 생성되는 전자기 플럭스(1154, 1156) 사이의 보강 간섭(constructive interference)은 충전 요소(1144, 1146)의 송신 코일 사이의 커버리지를 최대화하기 위해 사용될 수 있다.
도 12는 컨테이너(1222)에 인서트될 수 있는 충전 장치(1200)를 예시한다. 예시된 충전 장치(1200)는 인터커넥트(1206)에 의해 결합되는 2개의 PCB(1202 및 1204)를 포함한다. 제1 PCB(1202)는 제1 PCB(1202)의 적어도 일 측면 상에 배치되는 하나 이상의 집적된(integrated) 1208에 전력 관리 및 디바이스 검출 회로를 운반할 수 있다. 제1 PCB(1202)는 외부 전원으로부터 또는 차량 전력 분배 시스템으로부터 전력을 수신할 수 있다.
제2 PCB(1204)는 제2 PCB(1204)의 하나 이상의 측면에 걸쳐 제공되는 다수의 송신 코일을 가질 수 있고 페라이트 또는 다른 타입의 차폐 층을 포함할 수 있다. 제2 PCB(1204)는 하나 이상의 송신 코일에 전압을 가하기 위해 제1 PCB(1202)로부터 충전 전류를 수신할 수 있다. 충전 구성은 제2 PCB(1204)에 인접하여 배치되는 충전가능한 디바이스의 존재 및/또는 위치의 검출에 기초하여 제1 PCB(1202) 상의 하나 이상의 회로에 의해 결정될 수 있다. 일부 예에서, 제1 PCB(1202) 상의 회로는 충전 전류를 충전 구성에 포함되도록 선택되는 송신 코일에 전도하기 위해 제2 PCB(1204) 상의 스위칭 회로와 협력한다.
제1 PCB(1202) 및 제2 PCB(1204)는 인터커넥트(1206)를 통해 결합될 수 있다. 인터커넥트는 전기적 및 기계적 커넥터를 포함할 수 있다. 전기적 커넥터는 와이어, 플렉서블 회로 또는 다른 적절한 전지 전도성 디바이스를 포함할 수 있다. 기계적 커넥터는 인터커넥트(1206) 및/또는 충전 장치의 조작에 의해 야기되는 응력을 견디기 위해 인터커넥트(1206)에게 충분한 인장 강도를 제공하는 탄성, 연결 부재 및 디바이스를 제공할 수 있다.
일 예에서, 기계적 커넥터는 원래 형상으로부터 변형될 수 있는 탄성 밴드를 포함하여, 인터커넥트(1206)가 축을 중심으로 만곡되고/되거나 회전되는 것을 허용한다. 탄성 밴드는 인터커넥트(1206)가 만곡되거나 회전되게 하는 위치에 인터커넥트(1206)가 유지되는 동안 변형 에너지를 흡수하고 유지하도록 구성될 수 있다. 탄성 밴드는 인터커넥트가 해제될 때 변형 에너지를 방출할 수 있어서, 인터커넥트(1206)의 원래 형상이 복원되게 한다.
다른 예에서, 기계적 커넥터는 충전 장치(1200)가 비틀림 스프링(1210)에 의해 정의되는 축을 중심으로 만곡되고/되거나 회전되는 것을 허용하는 비틀림(torsion) 스프링(1210)을 포함한다. 비틀림 스프링(1210)은 인터커넥트(1206)가 만곡되거나 회전되게 하는 위치에서 충전 장치(1200)가 유지되는 동안 변형 에너지를 흡수하고 유지한다. 비틀림 스프링(1210)은 인터커넥트가 해제될 때 변형 에너지를 방출하여, 충전 장치(1200)의 원래 형상이 복원되게 한다.
컨테이너(1222)는 원통형이거나 세장형 형상을 가질 수 있다. 예시된 예에서, 컨테이너(1222)는 원통형이고 컵홀더로서 기능할 수 있다. 충전 장치(1200)는 컨테이너(1222)의 측면 위에 폴딩될 수 있다. 제1 구성(1220)에서, 컵(1224)은 컨테이너(1222) 내에 배치된다. 컨테이너는 실질적으로 컨테이너(1222)의 내부의 전부를 점유할 수 있어서, 제2 PCB(1204)는 수직 또는 거의-수직 배향으로 그리고 컨테이너(1222)의 측면 벽에 대해 푸시된다. 인터커넥트(1206)는 컵(1224)에 의해 제2 PCB(1204) 상에 가해지는 힘에 응답하여 변형된다.
제2 구성(1230)에서, 스마트폰(1232)은 그것이 제2 PCB(1204)에 기대도록 컨테이너(1222) 내에 배치된다. 탄성 기계적 커넥터는, 스마트폰(1232)의 배향에 실질적으로 평행한 제2 PCB(1204)의 배향을 유지하면서, 인터커넥트(1206)가 스마트폰(1232)에 의해 가해지는 힘에 응답하여 변형되는 것을 허용한다. 제2 구성(1230)은 충전 장치(1200)가 제2 PCB(1204)와 스마트폰(1232) 사이의 전자기 플럭스의 최적화된 결합을 허용하는 충전 표면을 스마트폰(1232)에 제공하게 할 수 있다.
본 개시의 특정 양태는 분산 충전 표면을 제공하도록 구성되는 무선 충전 시스템에 적용된다. 제어 로직의 관점으로부터, 분산 충전 표면은 단일의 충전 표면으로 보일 수 있다. 분산 충전 표면은, 단일 로직 충전 표면으로서 동작될 수 있는 물리적 분산 충전 표면 부분을 제공하기 위해 물리적으로 떨어져 위치되는, 2개 이상의 충전 모듈을 사용하여 구현될 수 있다. 그 각각은 또한 독립형 충전 디바이스로서 기능할 수 있다.
도 13은 분산 충전 표면을 제공하거나 동작시키는 무선 충전 시스템(1300)의 예를 예시한다. 분산 충전 표면은 다수의 충전 디바이스(1310a-1310f)에 의해 제공되는 충전 표면을 포함한다. 충전 디바이스(1310a-1310f) 중 하나 이상은 충전 전류를 충전 디바이스(1310a-1310f)의 충전 셀에 지향시키도록 구성되는 로컬(local) 컨트롤러를 포함한다. 충전 디바이스(1310a-1310f) 중 하나 이상은 충전 디바이스(1310a-1310f)의 충전 표면에 가까이 배치되는 하나 이상의 충전가능한 디바이스를 수반하는 충전 절차를 관리하거나 제어하도록 구성될 수 있는 로컬 컨트롤러를 포함한다. 충전 디바이스(1310a-1310f) 중 하나 이상은 충전 디바이스(1310a-1310f)의 충전 표면에 가까이 배치되는 충전가능한 디바이스의 존재를 검출하도록 구성될 수 있는 로컬 컨트롤러를 포함한다. 충전 디바이스(1310a-1310f) 중 하나 이상은 충전 디바이스(1310a-1310f)의 충전 표면에 가까이 배치되는 충전가능한 디바이스를 충전하기 위한 충전 구성을 정의하도록 구성될 수 있는 로컬 컨트롤러를 포함한다.
예시된 무선 충전 시스템(1300)은 자동차 또는 다른 타입의 차량 내에 배치될 수 있고 충전 디바이스(1310a-1310f)는 콘솔, 팔걸이 또는 대쉬보드와 같은 표면에 내장될 수 있거나, 다른 기능에 더하여 휴대용 디바이스를 유지 및 충전하도록 구성될 수 있다. 예시된 무선 충전 시스템(1300)은 또한 컵홀더의 역할을 하는 충전 디바이스(1310a-1310d), 글로브 박스(glove box) 또는 맵홀더(mapholder)에 제공되는 하나 이상의 충전 디바이스(1310e), 및 충전가능한 디바이스가 놓여질 수 있는 표면에 내장되는 하나 이상의 충전 디바이스(1310f)를 포함한다.
일 예에서, 메인 컨트롤러(1302)는 무선 충전 시스템(1300)에 대한 충전 및/또는 디바이스 발견 절차를 관리 및 제어하기 위해 제공된다. 메인 컨트롤러(1302)는 특정 기능을 충전 디바이스(1310a-1310f) 중 하나 이상에 제공되는 로컬 컨트롤러에 위임할 수 있다. 일부 예에서, 메인 컨트롤러(1302)는 충전 디바이스(1310a-1310f) 중 하나에 제공될 수 있다. 일부 예에서, 메인 컨트롤러(1302)는 별개의 엔티티로서 제공될 수 있거나, 차량 내(in-vehicle) 처리 시스템에 구현되거나 이와 협력할 수 있다. 후자의 예에서, 충전 디바이스(1310a-1310f)로부터 메인 컨트롤러(1302)의 물리적 분리는 충전 디바이스(1310a-1310f)가 가구의 물체(object) 또는 차량의 표면에 부착되거나 내장될 수 있는 얇은 층과 협력할 수 있게 할 수 있다. 메인 컨트롤러(1302)는 직렬 버스(1306)를 통해 충전 디바이스(1310a-1310f) 중 하나 이상 또는 차량 내 처리 시스템과 통신할 수 있다. 일부 예에서, 직렬 버스(1306)는 I3C(Inter-Integrated Circuit (I3C)) 프로토콜, CAN(Controller Area Network) 프로토콜, LIN(Local Interconnected Network) 프로토콜 등등에 따라 동작될 수 있다.
전류 소스(1304)가 제공될 수 있으며 이는 충전 디바이스(1310a-1310f)에 의해 사용될 충전 전류(1308)를 생성한다. 전류 소스(1304)는 차량용 전원으로부터 전력을 수신할 수 있다. 일부 예에서, 충전 디바이스(1310a-1310f) 중 하나 이상은 로컬 전류 소스를 포함한다.
일부 예에서, 충전 디바이스(1310a-1310f)는 그들의 각각의 충전 표면을 통해 충전 동작을 모니터링하고, 구성하고 관리하기 위해 사용될 수 있는 로컬 제어 회로를 포함할 수 있다. 일부 경우에서, 제어 회로는 제1 모듈식 충전 디바이스의 로컬 제어 회로가 제2 모듈식 충전 디바이스에서 충전 및/또는 디바이스 발견을 관리하고 제어할 수 있게 하는 처리 디바이스 또는 스위치를 포함하며, 2 모듈식 충전 디바이스가 제1 모듈식 충전 디바이스로부터 이격되거나 그렇지 않으면 물리적으로 분리되는 경우를 포함한다. 제어 회로는 전원, 예컨대 전류 소스(1304)에 대한 액세스를 제어함으로써, 또는 충전 전류(1308)를 상호연결된 충전 디바이스의 다수의 PCB 상에 제공되는 독립적인 코일 그룹에 지향시킴으로써 충전 전류(1308)의 흐름을 제어할 수 있다. 제어 회로는 단일 시스템으로서 관리 및 동작될 수 있는 물리적으로 독립적인 충전 구역을 정의하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 독립적인 충전 구역은 차 또는 다른 차량 또는 운송 형태의 캐빈 내와 같은 한정된 공간 내의 다수의 위치에 배치될 수 있다.
모듈식 또는 물리적-분산 충전 표면은 다양한 크기 및 형상을 갖거나 상이한 크기의 수신 코일을 갖는 디바이스의 동시 무선 충전을 최적화하도록 구성될 수 있다. 디바이스의 동시 무선 충전은 높은 전력 소비와 연관되는 충전 디바이스의 속도를 손상시키는 것 없이 동시에 충전될 수 있을 때 최적화될 수 있다. 일 예에서, 무선 충전 시스템은 태블릿 컴퓨터 및 다수의 더 작은 디바이스 예컨대 스마트워치 또는 휴대폰을 충전할 것으로 예상될 수 있다. 태블릿 컴퓨터의 최적의 충전은 큰 송신 코일의 사용을 필요로 할 수 있는 반면, 더 작은 송신 코일은 충전 표면의 영역 내에 더 많은 수의 충전 셀을 제공함으로써 물리적으로 더 작은 디바이스 또는 낮은 전력 소비와 연관되는 디바이스의 적층(stacking)을 용이하게 할 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 모듈식 또는 물리적-분산 충전 표면의 혼합은 상이한 충전 셀 크기를 갖는 상이한 충전 구역을 제공하기 위해 연결 또는 결합될 수 있다. 본 개시의 다른 양태에서, 특정의 모듈식 또는 물리적-분산 충전 표면은 상이한 충전 셀 크기를 갖는 상이한 충전 구역을 포함할 수 있다. 본 개시의 다른 양태에서, 독립형 충전 표면은 상이한 충전 셀 크기를 갖는 상이한 충전 구역을 포함할 수 있다.
도 14는 본 개시의 특정 양태에 따라 제공되는 다수의 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)를 포함하는 충전 시스템(1400)의 예를 예시한다. 일 예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는 단일의 스케일러블(scalable), 모듈식 충전 표면을 제공하기 위해 물리적으로 접합되거나 상호연결될 수 있다. 일부 예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406) 중 하나 이상은 분산 충전 표면을 제공하기 위해 적어도 하나의 다른 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)로부터 원격으로 위치될 수 있다. 충전 시스템(1400)은 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)와 통신할 수 있는 하나 이상의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 일 예에서, 1차 컨트롤러는 제어 메시지를 데이터 통신 링크를 통해 2차 컨트롤러에 전달할 수 있다. 일부 예에서, 1차 컨트롤러는 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)에서 충전 또는 검출 동작을 제어하기 위해 사용되는 제어 신호를 제공할 수 있다. 일부 예에서, 1차 컨트롤러는 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)에서 전력 흐름을 제어할 수 있다. 일부 예에서, 1차 컨트롤러는 충전 전류를 충전 디바이스(1402, 1404, 1406) 상의 충전 코일의 하나 이상의 그룹에 제공할 수 있다.
각각의 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는 하나 이상의 전력 전달 영역을 에워싸는 하나 이상의 충전 셀을 포함할 수 있다. 각각의 전력 전달 영역은 실질적으로 평면이고 그 연관된 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)의 그 충전 표면에 실질적으로 수직인 축을 중심으로 센터링된다. 일부 예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406) 각각은 컨트롤러 및 전력 관리 회로를 포함하는 독립형 무선 충전기로서 동작할 수 있다. 독립형 무선 충전기는 충전가능한 디바이스를 검출하고, 충전 구성을 생성하고 충전 전류를 충전 구성에 의해 식별되는 하나 이상의 충전 셀에 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 특정의 충전 디바이스(1404, 1406)는 제한된 용량을 갖는 2차 디바이스로서 동작한다. 일 예에서, 제한된-용량 충전 디바이스(1404, 1406)는 전용 커넥터를 통해 충전 전류를 수신하고 충전 전류는 고정된 전기 경로를 통해 또는 1차 충전 디바이스(1404) 또는 다른 집중 또는 분산 컨트롤러에 의해 제어될 수 있는 스위치를 통해 하나 이상의 충전 셀에 지향된다. 다른 예에서, 제한된-용량 충전 디바이스(1404, 1406)는 충전 전류를 수신하고 충전 전류를 선택된 충전 셀에 제공하기 위해 충전 셀을 선택할 수 있는 컨트롤러를 가질 수 있다. 후자의 예에서, 일부 제한된-용량 충전 디바이스(1404, 1406)는 시스템의 하나 이상의 다른 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)와 메시지를 교환하거나, 충전가능한 디바이스와 메시지를 교환하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에서, 제한된-용량 충전 디바이스(1404, 1406)는 충전가능한 디바이스에 대한 검색을 수행할 수 있거나 1차 충전 디바이스(1404) 또는 다른 집중 또는 분산 컨트롤러에 의해 제어되는 충전가능한 디바이스에 대한 검색에 참여하도록 구성될 수 있다.
충전 시스템(1400)은 상호연결된 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)로부터 구성된다. 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는 동일한 또는 상이한 크기 또는 형상을 가질 수 있다. 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는 동일한 또는 상이한 수 또는 구성의 전력 송신 코일을 가질 수 있다. 예시된 예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는 유사한 크기, 형상 및 송신 코일 구성을 갖는 것으로 예시되지만, 충전 시스템(1400)은 상이한 크기, 상이한 형상 또는 상이한 송신 코일을 갖는 충전 디바이스와 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는 일부 구현예에서 도 13에 예시되는 충전 디바이스(1310a-1310f)에 대응할 수 있다.
특정 예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406) 각각은 하나 이상의 커넥터(1412a, 1412b, 1412c, 1414a 1414b, 1414c, 1416a 1416b, 1416c)를 포함하며, 이는 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)를 다중 드롭 직렬 버스(1410)에 결합시키거나 데이지 체인 연결(1408, 1418)을 지원할 수 있다. 일 예에서, 다중 드롭 직렬 버스(1410)는 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)가 커맨드 및 제어 메시지를 교환할 수 있게 하는 직렬 버스로서 구성된다. 일 예에서, 직렬 버스는 I3C 프로토콜, CAN 프로토콜, LIN 프로토콜 등등에 따라 동작된다. 일부 경우에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는 무선으로 통신할 수 있다. 일부 구현예에서, 데이지 체인 연결(1408, 1418)은 충전 디바이스(1402, 1404, 1406) 사이에 충전 전류를 분배하기 위해 사용된다. 데이지 체인 연결(1408, 1418)은 또한 커맨드 및 제어 메시지를 교환하기 위해 사용될 수 있다.
일 예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406) 중 하나 이상은 1차 디바이스의 역할을 할 수 있고 2차 디바이스로서 동작되는 하나 이상의 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)의 동작을 관리하도록 구성되는 처리 회로를 포함할 수 있다. 예시된 예에서, 2개의 충전 디바이스(1404, 1406)는 2차 디바이스로서 동작하고 1차 충전 디바이스(1402)로부터 커맨드를 수신하고 피드백 정보를 1차 충전 디바이스(1402)에 보고하기 위해 다중 드롭 직렬 버스(1410)를 통해 통신하도록 구성되는 처리 회로를 포함할 수 있다. 2차 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는, 충전 전류가 1차 충전 디바이스(1402)의 동작을 통해 전류 소스에 의해 제공될 때, 데이지 체인 연결(1408, 1418)을 통해 제공되는 충전 전류의 흐름을 제공하는 드라이버 회로를 포함하거나 이를 제어할 수 있다.
2차 충전 디바이스(1404, 1406)는 충전 시스템(1400)에 제공되는 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)의 조합을 발견, 열거 및 구성하기 위해 1차 충전 디바이스(1402)와 협력할 수 있다. 일 예에서, 2차 충전 디바이스(1404, 1406)는 1차 충전 디바이스(1402)에 자신을 식별시키고/시키거나 고유 어드레스를 획득하기 위해 직렬 버스 중재(arbitration) 프로세스에 참여한다. 다른 예에서, 2차 충전 디바이스(1404, 1406)는 1차 충전 디바이스(1402)가 다중 드롭 직렬 버스(1410)를 통해 각각의 2차 충전 디바이스(1404, 1406)를 어드레스하기 위해 사용할 수 있는 적어도 2차 어드레스로 사전구성될 수 있다. 1차 충전 디바이스(1402) 2차 충전 디바이스(1404, 1406)를 구성하고, 상태 정보뿐만 아니라 용량, 충전 셀 크기, 개수 및 구성에 대해 2차 충전 디바이스(1404, 1406)에서 정보를 얻기 위해 다중 드롭 직렬 버스(1410)를 사용할 수 있다. 1차 충전 디바이스(1402)는 하나 이상의 충전 동작을 위해 2차 충전 디바이스(1404, 1406)를 구성하도록 다중 드롭 직렬 버스(1410)를 사용할 수 있다.
일부 구현예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406) 각각은 충전 전류를 제공하고 구성하기 위해 사용될 수 있는 전원에 독립적으로 연결될 수 있다. 일 예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406)는 무선 충전에 적절한 주파수를 갖는 교류 전류(AC)를 생성하도록 구성가능한 인버터 또는 스위칭 전원을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 충전 디바이스(1402, 1404, 1406) 각각은 (예를 들어 자동차에서) 다른 디바이스 또는 시스템에 의해 사용되는 다중-목적 통신 버스에 결합될 수 있다. 후자의 구현예에서, 1차 충전 디바이스(1402)는 또한 버스 상의 제어 엔티티일 수 있다.
도 15는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 제공되는 충전 시스템의 결합된 제어 회로(1500)의 제1 예를 예시한다. 각각의 PCB(15101-1512N)는 그 각각의 PCB(15101-1512N)의 동작을 관리하기 위해 컨트롤러(1502)에 의해 구성되고 제어되는 처리 회로(15121-1512N)를 포함한다. 일 예에서, 각각의 처리 회로(15121-1512N)는 커맨드를 수신하고 피드백 정보를 메인 컨트롤러(1502)에 보고하기 위해 직렬 버스(1506)를 통해 통신하도록 구성되는 2차 회로(15141-1514N)를 포함한다. 2차 회로(15141-1514N)는 전류 소스에 의해 인터링크(1508)를 통해 제공되는 충전 전류의 흐름을 제어하는 드라이버 회로(15161-1516N)를 제어할 수 있다.
2차 회로(15141-1514N)는 모듈식 충전 표면에 제공되는 PCB(15101-1512N)의 조합을 발견, 열거 및 구성하기 위해 메인 컨트롤러(1502)와 협력할 수 있다. 일 예에서, 2차 회로(15141-1514N)는 메인 컨트롤러(1502)에 자신을 식별시키고/시키거나 고유 어드레스를 획득하기 위해 중재 프로세스에 참여한다. 다른 예에서, 2차 회로(15141-1514N)는 메인 컨트롤러(1502)가 직렬 버스(1506)를 통해 각각의 2차 회로(15141-1514N)를 어드레스하기 위해 사용할 수 있는 적어도 2차 어드레스로 사전구성될 수 있다. 메인 컨트롤러(1502)는 2차 회로(15141-1514N)를 구성하고, 용량 및 상태 정보에 대해 2차 회로(15141-1514N)에서 정보를 얻고, 하나 이상의 충전 동작을 위해 2차 회로(15141-1514N)를 구성하기 위해 직렬 버스(1506)를 사용할 수 있다.
도 16은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 제공되는 충전 시스템에 제공될 수 있는 결합된 제어 회로(1600)의 제2 예를 예시한다. 각각의 PCB(16101-1612N)는 그 각각의 PCB(16101-1612N)의 동작을 제어하기 위해 메인 컨트롤러(1602)에 의해 구성되고 제어되는 처리 회로(16121-1612N)를 포함한다. 일 예에서, 각각의 처리 회로(16121-1612N)는 커맨드를 수신하고 피드백 정보를 메인 컨트롤러(1602)에 보고하기 위해 직렬 버스(1606)를 통해 통신하도록 구성되는 2차 회로(16141-1614N)를 포함한다. 2차 회로(16141-1614N)는 전류 소스에 의해 인터링크(1608)를 통해 제공되는 충전 전류의 흐름을 제어하는 드라이버 회로(16161-1616N)를 제어할 수 있다.
2차 회로(16141-1614N)는 모듈식 충전 표면에 제공되는 PCB(16101-1612N)의 조합을 발견, 열거 및 구성하기 위해 메인 컨트롤러(1602)와 협력할 수 있다. 예시된 예에서, 2차 회로(16141-1614N)는 데이지 체인 방식으로 연결되며, 그것에 의해 메인 컨트롤러(1602)는 제1의 2차 회로(16141)를 연결 및 구성하고, 그 다음, 이는 제2의 2차 회로(16142)를 직렬 버스(1606)를 통해 메인 컨트롤러(1602)에 결합시킨다. 메인 컨트롤러(1602)는 제2의 2차 회로(16142)를 구성하고 프로세스는 최종 2차 회로(1614N)가 구성될 때까지 계속된다. 다른 예에서, 2차 회로(16141-1614N)는 메인 컨트롤러(1602)가 직렬 버스(1606)를 통해 각각의 2차 회로(16141-1614N)를 어드레스 하기 위해 사용할 수 있는 적어도 2차 어드레스로 사전구성될 수 있다.
도 17은 컨테이너에 배치되는 장치를 충전하기 위한 방법의 일 예를 예시하는 흐름도(1700)이다. 방법은 전력 전달 회로의 컨트롤러에 의해 수행될 수 있다. 블록(1702)에서, 컨트롤러는 충전가능한 디바이스가 컨테이너의 내부 공간 내에 배치되었다고 결정할 수 있다. 블록(1704)에서, 컨트롤러는 충전 전류를 컨테이너의 벽에 근접하여 장착되는 제1 인쇄 회로 보드 상에 형성되는 하나 이상의 송신 코일에 제공할 수 있다. 충전 전류는 하나 이상의 송신 코일이 컨테이너의 내부 공간 내에 전자기 플럭스를 생성하게 하도록 구성될 수 있다.
일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽의 내부 표면에 기계적으로 부착된다. 일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽의 외부 표면에 기계적으로 부착된다. 일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽에 내장된다. 특정 예에서, 제2 인쇄 회로 보드는 벽에 근접하여 장착되며, 여기서 제2 인쇄 회로 보드는 제2 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되는 복수의 송신 코일을 갖는다. 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 복수의 송신 코일은 컨트롤러로부터 수신되는 충전 전류에 응답하여 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 전자기 플럭스를 생성할 시에 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 하나 이상의 송신 코일과 협력할 수 있다.
특정 실시예에서, 제2 인쇄 회로 보드는 인터커넥트에 의해 제1 인쇄 회로 보드에 기계적으로 결합된다. 인터커넥트는 탄성 연결 부재를 포함할 수 있다. 인터커넥트는 스프링을 포함할 수 있다. 인터커넥트는 탄성 연결 부재를 포함할 수 있다.
컨테이너는 컵을 유지하도록 구성될 수 있다. 컨테이너는 컵홀더를 위한 인서트로서 구성될 수 있다.
처리 회로의 예
도 18은 배터리가 무선 충전될 수 있게 하는 충전 디바이스 또는 수신 디바이스에 통합될 수 있는 장치(1800)에 대한 하드웨어 구현의 예를 예시한다. 일부 예에서, 장치(1800)는 본원에 개시되는 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다. 본 개시의 다양한 양태에 따르면, 본원에 개시되는 바와 같은 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소의 임의의 조합은 처리 회로(1802)를 사용하여 구현될 수 있다. 처리 회로(1802)는 하드웨어 및 소프트웨어 모듈의 일부 조합에 의해 제어되는 하나 이상의 프로세서(1804)를 포함할 수 있다. 프로세서(1804)의 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(DSP), SoC, ASIC, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 프로그램가능 로직 디바이스(PLD), 상태 머신, 시퀀서, 게이트형 로직, 이산 하드웨어 회로, 및 본 개시 도처에 설명되는 다양한 기능을 수행하도록 구성되는 다른 적합한 하드웨어를 포함한다. 하나 이상의 프로세서(1804)는 특정 기능을 수행하고, 소프트웨어 모듈(1816) 중 하나에 의해 구성, 증강 또는 제어될 수 있는 전문 프로세서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(1804)는 초기화 동안 로딩되는 소프트웨어 모듈(1816)의 조합을 통해 구성되고, 동작 동안 하나 이상의 소프트웨어 모듈(1816)을 로딩 또는 언로딩함으로써 더 구성될 수 있다.
예시된 예에서, 처리 회로(1802)는 일반적으로 버스(1810)에 의해 표현되는 버스 아키텍처로 구현될 수 있다. 버스(1810)는 처리 회로(1802)의 특정 적용 및 전체 설계 제약에 따라 임의의 수의 상호연결 버스 및 브리지를 포함할 수 있다. 버스(1810)는 하나 이상의 프로세서(1804), 및 스토리지(1806)를 포함하는 다양한 회로를 함께 링크시킨다. 스토리지(1806)는 메모리 디바이스 및 대용량 스토리지 디바이스를 포함할 수 있고, 본원에 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 프로세서-판독가능 매체로서 지칭될 수 있다. 스토리지(1806)는 일시적 스토리지 매체 및/또는 비-일시적 스토리지 매체를 포함할 수 있다.
버스(1810)는 또한 타이밍 소스, 타이머, 주변장치, 전압 조절기, 및 전력 관리 회로와 같은 다양한 다른 회로를 링크시킬 수 있다. 버스 인터페이스(1808)는 버스(1810)와 하나 이상의 송수신기(1812) 사이의 인터페이스를 제공할 수 있다. 일 예에서, 송수신기(1812)는 장치(1800)가 표준-정의된 프로토콜에 따라 충전 또는 수신 디바이스와 통신할 수 있게 하도록 제공될 수 있다. 장치(1800)의 특성(nature)에 따라, 사용자 인터페이스(1818)(예를 들어, 키패드, 디스플레이, 스피커, 마이크로폰, 조이스틱)가 또한 제공될 수 있고, 버스(1810)에 직접적으로 또는 버스 인터페이스(1808)를 통해 통신적으로 결합될 수 있다.
프로세서(1804)는 버스(1810)를 관리하는 것에 대해 그리고 스토리지(1806)를 포함할 수 있는 컴퓨터-판독가능 매체에 저장되는 소프트웨어의 실행을 포함할 수 있는 일반적인 처리에 대해 책임이 있을 수 있다. 이러한 점에서, 프로세서(1804)를 포함하는 처리 회로(1802)는 본원에 개시되는 방법, 기능 및 기술 중 임의의 것을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 스토리지(1806)는 소프트웨어를 실행할 때 프로세서(1804)에 의해 조작되는 데이터를 저장하기 위해 사용될 수 있고, 소프트웨어는 본원에 개시되는 방법 중 임의의 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.
처리 회로(1802) 내의 하나 이상의 프로세서(1804)는 소프트웨어를 실행할 수 있다. 소프트웨어는 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어, 또는 다른 것으로서 지칭되든, 명령어, 명령어 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 객체, 실행파일, 실행 스레드, 절차, 기능, 알고리즘 등을 의미하도록 광범위하게 해석되어야 한다. 소프트웨어는 스토리지(1806) 또는 외부 컴퓨터-판독가능 매체에 컴퓨터-판독가능 형태로 상주할 수 있다. 외부 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1806)는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는, 예로서, 자기 저장 디바이스(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다기능 디스크(DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 디바이스(예를 들어, "플래시 드라이브", 카드, 스틱, 또는 키 드라이브), RAM, ROM, 프로그램가능 판독-전용 메모리(PROM), EEPROM을 포함하는 소거가능 PROM(EPROM), 레지스터, 제거가능 디스크, 및 컴퓨터에 의해 액세스 및 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령어를 저장하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함한다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1806)는 또한, 예로서, 반송파, 전송 라인, 및 컴퓨터에 의해 액세스 및 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령어를 송신하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1806)는 처리 회로(1802)에, 프로세서(1804)에, 처리 회로(1802) 외부에 상주하거나, 처리 회로(1802)를 포함하는 다수의 엔티티에 걸쳐 분포될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1806)는 컴퓨터 프로그램 제품에 구현될 수 있다. 예로서, 컴퓨터 프로그램 제품은 패키징 재료에 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 전체 시스템에 부과되는 전체 설계 제약 및 특정 적용에 따라 본 개시 도처에 제시되는 설명된 기능을 최선으로 구현하는 방법을 인식할 것이다.
스토리지(저장 장치)(1806)는 소프트웨어 모듈(1816)로서 본원에 지칭될 수 있는, 로딩가능한 코드 세그먼트, 모듈, 애플리케이션, 프로그램 등으로 유지되고/되거나 조직되는 소프트웨어를 유지할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1816) 각각은, 처리 회로(1802) 상에 설치 또는 로딩되고 하나 이상의 프로세서(1804)에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서(1804)의 동작을 제어하는 런-타임(run-time) 이미지(1818)에 기여하는 명령어 및 데이터를 포함할 수 있다. 실행될 때, 특정 명령어는 처리 회로(1802)가 본원에 설명되는 특정 방법, 알고리즘 및 프로세스에 따라 기능을 수행하게 할 수 있다.
소프트웨어 모듈(1816) 중 일부는 처리 회로(1802)의 초기화 동안 로딩될 수 있고, 이러한 소프트웨어 모듈(1816)은 본원에 개시되는 다양한 기능의 성능을 가능하게 하기 위해 처리 회로(1802)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 일부 소프트웨어 모듈(1816)은 프로세서(1804)의 논리 회로(2722) 및/또는 내부 디바이스를 구성할 수 있고, 송수신기(1812), 버스 인터페이스(1808), 사용자 인터페이스(1818), 타이머, 수학적 코프로세서(coprocessor) 등과 같은 외부 디바이스에 대한 액세스를 관리할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1816)은 인터럽트 핸들러 및 디바이스 드라이버와 상호작용하고, 처리 회로(1802)에 의해 제공되는 다양한 자원에 대한 액세스를 제어하는 제어 프로그램 및/또는 운영 시스템을 포함할 수 있다. 자원은 메모리, 처리 타임, 송수신기(1812)에 대한 액세스, 사용자 인터페이스(1818) 등을 포함할 수 있다.
처리 회로(1802)의 하나 이상의 프로세서(1804)는 다기능일 수 있으며, 그것에 의해 소프트웨어 모듈(1816)의 일부는 동일한 기능의 상이한 인스턴스 또는 상이한 기능을 수행하도록 로딩되고 구성된다. 하나 이상의 프로세서(1804)는 예를 들어, 사용자 인터페이스(1818), 송수신기(1812), 및 디바이스 드라이버로부터의 입력에 응답하여 개시되는 백그라운드 태스크를 관리하도록 추가적으로 적응될 수 있다. 다수의 기능의 수행을 지원하기 위해, 하나 이상의 프로세서(1804)는 멀티태스킹 환경을 제공하도록 구성될 수 있으며, 그것에 의해 복수의 기능 각각은 필요하거나 원하는 바와 같이 하나 이상의 프로세서(1804)에 의해 서비스되는 한 세트의 태스크로서 구현된다. 일 예에서, 멀티태스킹 환경은 상이한 태스크 사이에서 프로세서(1804)의 제어를 통과시키는 타임쉐어링 프로그램(1820)을 사용하여 구현될 수 있으며, 그것에 의해 각각의 태스크는 임의의 미해결 동작(outstanding operation)의 완료 시 및/또는 인터럽트와 같은 입력에 응답하여 타임쉐어링 프로그램(1820)에 하나 이상의 프로세서(1804)의 제어를 반환한다. 태스크가 하나 이상의 프로세서(1804)를 제어할 때, 처리 회로는 제어 태스크와 연관되는 기능에 의해 처리되는 목적을 위해 효과적으로 특수화된다. 타임쉐어링 프로그램(1820)은 운영 시스템, 라운드-로빈 방식으로 제어를 전달하는 메인 루프, 기능의 우선순위화에 따라 하나 이상의 프로세서(1804)의 제어를 할당하는 기능, 및/또는 하나 이상의 프로세서(1804)의 제어를 핸들링 기능에 제공함으로써 외부 이벤트에 응답하는 인터럽트 구동 메인 루프를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 장치(1800)는 전력 전달 또는 충전 장치를 포함하거나 이로써 동작한다. 장치(1800)는 부분적으로-둘러싸인 내부를 제공하는 컨테이너의 벽에 근접하여 장착되도록 구성되는 제1 인쇄 회로 보드, 및 제1 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되고 컨트롤러로부터 수신되는 충전 전류에 응답하여 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 전자기 플럭스를 생성하도록 구성되는 하나 이상의 송신 코일을 가질 수 있다. 충전 전류는 충전가능한 디바이스가 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 배치되었을 때 수신될 수 있다. 컨테이너는 컵을 유지하도록 구성될 수 있다. 컨테이너는 컵홀더에 대한 인서트로서 구성될 수 있다.
일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽의 내부 표면에 기계적으로 부착된다. 일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽의 외부 표면에 기계적으로 부착된다. 일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽에 내장된다.
특정 예에서, 장치(1800)는 벽에 근접하여 장착되는 제2 인쇄 회로 보드를 가지며, 여기서 제2 인쇄 회로 보드는 제2 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되는 복수의 송신 코일을 갖는다. 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 복수의 송신 코일은 컨트롤러로부터 수신되는 충전 전류에 응답하여 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 전자기 플럭스를 생성할 시에 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 하나 이상의 송신 코일과 협력할 수 있다.
특정 예에서, 장치(1800)는 인터커넥트에 의해 제1 인쇄 회로 보드에 기계적으로 결합되는 제2 인쇄 회로 보드를 갖는다. 인터커넥트는 탄성 연결 부재를 포함할 수 있다. 인터커넥트는 스프링을 포함할 수 있다. 인터커넥트는 탄성 연결 부재를 포함할 수 있다.
일부 예에서, 장치(1800)는 도 13 내지 도 16에 예시되는 무선 충전 시스템과 같은 무선 충전 시스템을 포함하거나 구현한다. 무선 충전 시스템은 복수의 충전 디바이스, 드라이버 회로 및 컨트롤러를 가질 수 있다. 각각의 충전 디바이스는 충전 디바이스의 충전 표면에 실질적으로 수직인 자기 플럭스를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 전력 송신 코일을 포함한다. 드라이버 회로는 충전 전류를 대응하는 충전 구성에 따라 충전 디바이스 중 하나 이상에 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 컨트롤러는 스토리지에 의해 유지되는 명령어 및 정보를 사용하여 구성되며, 컨트롤러에 의해 실행가능한 코드를 포함한다. 컨트롤러는 복수의 충전 디바이스 각각에 통신적으로 결합되고 제1 충전가능한 디바이스가 제1 충전 디바이스에 의해 제공되는 제1 충전 표면 근처에 배치될 때 제1 충전 디바이스의 적어도 하나의 전력 송신 코일이 충전 전류를 수신하게 하도록 구성될 수 있다. 컨트롤러는 메시지를 제1 충전 디바이스의 제1 로컬 컨트롤러에 송신함으로써 제1 충전 절차를 개시하도록 구성될 수 있다. 제1 로컬 컨트롤러는 메시지에 응답하여 적어도 하나의 전력 송신 코일을 드라이버 회로 또는 다른 충전 전류 소스에 결합시키도록 구성될 수 있다. 메시지는 I3C 프로토콜, CAN 버스 프로토콜 또는 LIN 버스 프로토콜에 따라 동작되는 직렬 버스를 통해 송신될 수 있다.
일 예에서, 컨트롤러는 제2 충전가능한 디바이스가 제2 충전 디바이스에 의해 제공되는 제2 충전 표면 근처에 배치되었는지 결정하고, 제2 충전가능한 디바이스가 제2 충전 표면 근처에 배치되었다고 결정한 후 제2 충전 디바이스에서 제2 충전 절차를 개시하도록 더 구성된다. 제2 충전 디바이스의 제2 로컬 컨트롤러는 핑 절차를 사용하여 제2 충전가능한 디바이스를 검출하도록 구성될 수 있다. 충전 장치는 제1 충전 표면 및 제2 충전 표면을 포함하는 분산 충전 표면을 동작시키거나 제공할 수 있다.
일부 예에서, 스토리지(1806)는 명령어 및 정보를 유지하며 여기서 명령어는 하나 이상의 프로세서(1804)가 충전가능한 디바이스가 컨테이너의 내부 공간 내에 배치되었다고 결정하게 하고, 충전 전류를 컨테이너의 벽에 근접하여 장착되는 제1 인쇄 회로 보드 상에 형성되는 하나 이상의 송신 코일에 제공하게 하도록 구성된다. 충전 전류는 하나 이상의 송신 코일이 컨테이너의 내부 공간 내에 전자기 플럭스를 생성하게 하도록 구성될 수 있다. 컨테이너는 컵을 유지하도록 구성될 수 있다. 컨테이너는 컵홀더를 위한 인서트로서 구성될 수 있다.
일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽의 내부 표면에 기계적으로 부착된다. 일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽의 외부 표면에 기계적으로 부착된다. 일 예에서, 제1 인쇄 회로 보드는 벽에 내장된다. 특정 예에서, 제2 인쇄 회로 보드는 벽에 근접하여 장착되며, 여기서 제2 인쇄 회로 보드는 제2 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되는 복수의 송신 코일을 갖는다. 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 복수의 송신 코일은 컨트롤러로부터 수신되는 충전 전류에 응답하여 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 전자기 플럭스를 생성할 시에 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 하나 이상의 송신 코일과 협력할 수 있다.
특정 실시예에서, 제2 인쇄 회로 보드는 인터커넥트에 의해 제1 인쇄 회로 보드에 기계적으로 결합된다. 인터커넥트는 탄성 연결 부재를 포함할 수 있다. 인터커넥트는 스프링을 포함할 수 있다. 인터커넥트는 탄성 연결 부재를 포함할 수 있다.
이전 설명은 임의의 당업자가 본원에 설명되는 다양한 양태를 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 양태에 대한 다양한 수정은 당업자에게 쉽게 명백할 것이고, 본원에 정의되는 일반적인 원리는 다른 양태에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항은 본원에 도시되는 양태에 제한되도록 의도되지 않고, 언어 청구항과 일치하는 전체 범위에 부합되도록 의도되며, 여기서 단수의 요소에 대한 참조는 구체적으로 그렇게 명시되지 않는 한 "하나 및 단지 하나"를 의미하도록 의도되지 않고, 오히려 "하나 이상의"을 의미하도록 의도된다. 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 용어 "일부"는 하나 이상을 지칭한다. 당업자에게 공지되거나 나중에 공지될 본 개시 도처에 설명되는 다양한 양태의 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 참조로 본원에 명시적으로 통합되고 청구항에 의해 망라되도록 의도된다. 더욱이, 본원에 개시되는 어떤 것도 그러한 개시가 청구항에 명시적으로 이용되는지 여부와 관계없이 대중에게 전용되는 것으로 의도되지 않는다. 청구항 요소는 요소가 어구 "~을 위한 수단"을 사용하여 명백하게 인용되지 않거나, 방법 청구항의 경우, 요소가 어구 "~을 위한 단계"를 사용하여 인용되지 않으면, 35 U.S.C. §112, 제6항의 규정 하에 해석되지 않는다.

Claims (26)

  1. 충전 장치로서,
    부분적으로-둘러싸인 내부를 제공하는 컨테이너의 벽에 근접하여 장착되도록 구성되는 제1 인쇄 회로 보드; 및
    상기 제1 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되고 컨트롤러로부터 수신되는 충전 전류에 응답하여 상기 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 전자기 플럭스를 생성하도록 구성되는 하나 이상의 송신 코일을 포함하며,
    상기 충전 전류는 충전가능한 디바이스가 상기 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 배치되었을 때 수신되는, 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 인쇄 회로 보드는 상기 벽의 내부 표면에 기계적으로 부착되는, 충전 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 인쇄 회로 보드는 상기 벽의 외부 표면에 기계적으로 부착되는, 충전 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 인쇄 회로 보드는 상기 벽에 내장되는, 충전 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벽에 근접하여 장착되는 제2 인쇄 회로 보드 - 상기 컨트롤러는 상기 제2 인쇄 회로 보드 상에 제공됨 -; 및
    상기 제2 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되는 복수의 송신 코일;
    을 더 포함하며,
    상기 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 상기 복수의 송신 코일은 상기 컨트롤러로부터 수신되는 상기 충전 전류에 응답하여 상기 부분적으로-둘러싸인 내부 내에 상기 전자기 플럭스를 생성할 시에 상기 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 상기 하나 이상의 송신 코일과 협력하는, 충전 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 인쇄 회로 보드 - 상기 컨트롤러는 상기 제3 인쇄 회로 보드 상에 제공됨 -; 및
    상기 제1 인쇄 회로 보드 및 상기 제3 인쇄 회로 보드를 기계적으로 결합시키도록 구성되는 인터커넥트를 더 포함하는, 충전 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 인터커넥트는 탄성 연결 부재를 포함하는, 충전 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 인터커넥트는 스프링을 포함하는, 충전 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨테이너는 컵을 유지하도록 구성되는, 충전 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨테이너는 컵홀더를 위한 인서트(insert)로서 구성되는, 충전 장치.
  11. 컨테이너에 배치되는 장치를 충전하기 위한 방법으로서,
    충전가능한 디바이스가 상기 컨테이너의 내부 공간에 배치되었는지를 결정하는 단계; 및
    충전 전류를 상기 컨테이너의 벽에 근접하여 장착되는 제1 인쇄 회로 보드 상에 형성되는 하나 이상의 송신 코일에 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 충전 전류는 상기 하나 이상의 송신 코일이 상기 컨테이너의 상기 내부 공간 내에 전자기 플럭스를 생성하게 하도록 구성되는, 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 인쇄 회로 보드는 상기 벽의 내부 표면에 기계적으로 부착되는, 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 제1 인쇄 회로 보드는 상기 벽의 외부 표면에 기계적으로 부착되는, 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 인쇄 회로 보드는 상기 벽에 내장되는, 방법.
  15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 인쇄 회로 보드는 상기 벽에 근접하여 장착되고 상기 제2 인쇄 회로 보드의 적어도 하나의 표면 상에 배열되는 복수의 송신 코일을 갖고, 상기 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 상기 복수의 송신 코일은 상기 충전 전류에 응답하여 상기 컨테이너의 상기 내부 공간 내에 상기 전자기 플럭스를 생성할 시에 상기 제2 인쇄 회로 보드 상에 배열되는 상기 하나 이상의 송신 코일과 협력하는, 방법.
  16. 제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 인쇄 회로 보드는 인터커넥트에 의해 상기 제3 인쇄 회로 보드에 기계적으로 결합되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 인터커넥트는 탄성 연결 부재를 포함하는, 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 인터커넥트는 스프링을 포함하는, 방법.
  19. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨테이너는 컵을 유지하도록 구성되는, 방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨테이너는 컵홀더를 위한 인서트로서 구성되는, 방법.
  21. 무선 충전 시스템으로서,
    복수의 충전 디바이스 - 각각의 충전 디바이스는 상기 각각의 충전 디바이스의 충전 표면에 실질적으로 수직인 자기 플럭스를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 전력 송신 코일을 포함함 -;
    충전 전류를 제공하도록 구성되는 드라이버 회로; 및
    상기 복수의 충전 디바이스 각각에 결합되고 제1 충전 디바이스의 적어도 하나의 전력 송신 코일이 제1 충전가능한 디바이스가 상기 제1 충전 디바이스에 의해 제공되는 제1 충전 표면에 가까이 배치될 때 상기 충전 전류를 수신하게 하도록 구성되는 컨트롤러를 포함하는, 무선 충전 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 컨트롤러는 메시지를 상기 제1 충전 디바이스의 제1 로컬 컨트롤러에 송신함으로써 제1 충전 절차를 개시하도록 구성되며, 상기 제1 로컬 컨트롤러는 상기 메시지에 응답하여 상기 적어도 하나의 전력 송신 코일을 상기 드라이버 회로에 결합시키도록 구성되는, 무선 충전 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 메시지는 I3C(Improved Inter-Integrated Circuit) 프로토콜, CAN(Controller Area Network) 프로토콜 또는 LIN(Local Interconnected Network) 프로토콜에 따라 동작되는 직렬 버스를 통해 송신되는, 무선 충전 시스템.
  24. 제21항 내지 제23 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는:
    제2 충전가능한 디바이스가 제2 충전 디바이스에 의해 제공되는 제2 충전 표면 가까이 배치되는지를 결정하고;
    상기 제2 충전가능한 디바이스가 상기 제2 충전 표면 가까이 배치되는지를 결정한 후 상기 제2 충전 디바이스에서 제2 충전 절차를 개시하도록 더 구성되는, 무선 충전 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제2 충전 디바이스의 제2 로컬 컨트롤러는 핑 절차를 사용하여 상기 제2 충전가능한 디바이스를 검출하도록 구성되는, 무선 충전 시스템.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서,
    상기 무선 충전 시스템은 상기 제1 충전 표면 및 상기 제2 충전 표면을 포함하는 분산 충전 표면을 동작시키는, 무선 충전 시스템.
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