KR20220169405A - 무선 전력 전송 회로들에 대한 피드백 제어 방식들 - Google Patents

무선 전력 전송 회로들에 대한 피드백 제어 방식들 Download PDF

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KR20220169405A
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지유안 후
알린 아이. 게르게스쿠
아라쉬 메라비
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애플 인크.
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Abstract

셀룰러 전화기들, 손목시계 디바이스들, 태블릿 컴퓨터들, 무선 이어버드들, 및 다른 휴대용 디바이스들과 같은 휴대용 전자 디바이스들은 배터리들을 사용한다. 이러한 디바이스들 내의 배터리들은 무선 전력 시스템을 사용하여 충전될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 태블릿 컴퓨터들 및 셀룰러 전화기들과 같은 디바이스들을 무선 충전 퍽(puck) 또는 매트 상에 놓고 무선으로 이러한 디바이스들을 충전할 수 있다. 무선 전력 시스템들은 전력 송신 디바이스 및 전력 수신 디바이스를 포함한다. 전력 송신 및 수신 디바이스들 내의 코일들은 무선 전력 신호들을 송신 및 수신하는 데 사용된다. 송신 및 수신 코일들 사이의 결합은 무선 충전 효율 및 수신 디바이스에서 생성된 전력에 영향을 미칠 수 있다. 무선 전력 전송 시스템들의 효율을 최적화하기 위한 피드백 제어 방식들이 본 명세서에 개시된다.

Description

무선 전력 전송 회로들에 대한 피드백 제어 방식들{FEEDBACK CONTROL SCHEMES FOR WIRELESS POWER TRANSFER CIRCUITS}
우선권
본 발명은 2021년 6월 18일에 출원되고, 발명의 명칭이 "Feedback Control Schemes for Wireless Power Transfer Circuits"인, 미국 특허 가출원 제63/212,252호의 35 U.S.C. §119(e) 하의 이익을 주장하며, 이는 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 무선 충전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 전력 시스템들에서의 무선 전력 전송에 대한 피드백 제어 방식들에 관한 것이다.
셀룰러 전화기들, 손목시계 디바이스들, 태블릿 컴퓨터들, 무선 이어버드들, 및 다른 휴대용 디바이스들과 같은 휴대용 전자 디바이스들은 배터리들을 사용한다. 이러한 디바이스들 내의 배터리들은 배터리 충전 시스템을 사용하여 충전될 수 있다. 사용자들의 편의성을 향상시키기 위해, 휴대용 전자 디바이스들 내의 배터리들이 무선으로 충전될 수 있게 하는 무선 전력 시스템들이 제공되었다. 전력 송신 및 수신 디바이스들 내의 코일들은 무선 전력 신호들을 송신 및 수신하는 데 사용될 수 있다. 송신 및 수신 코일들 사이의 결합은 무선 충전 효율 및 수신 디바이스에서 생성된 전력에 영향을 미칠 수 있다.
전술한 배경 논의는 단지 독자를 돕기 위한 것으로 의도된다. 본 명세서에 기술된 혁신들을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 전술한 논의는 종래 시스템의 임의의 특정 요소가 본 명세서에 기술된 혁신들과 함께 사용하기에 적합하지 않음을 나타내는 것으로 간주되어서는 안 되며, 본 명세서에 기술된 혁신들을 구현하는 데 임의의 요소가 필수적임을 나타내는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에 기술된 혁신들의 구현들 및 응용은 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.
무선 전력 시스템들은 전력 송신 디바이스 및 전력 수신 디바이스를 포함한다. 전력 송신 및 수신 디바이스들 내의 코일들은 무선 전력 신호들을 송신 및 수신하는 데 사용된다. 송신 및 수신 코일들 사이의 결합은 무선 충전 효율 및 수신 디바이스에서 생성된 전력에 영향을 미칠 수 있다.
예시적인 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 전송 코일을 포함할 수 있다. 또한, 수신 디바이스는 무선 전력 전송 코일에 결합되고 무선 전력 전송 코일로부터의 신호들을 출력 전압으로 정류하도록 구성된 정류기 회로부를 포함한다. 수신 디바이스는 또한, 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절하고, 무선 전력 송신 디바이스로부터 인버터 입력 전압을 나타내는 상태 메시지를 수신하고, 인버터 입력 전압의 상태에 기초하여 타겟 출력 전압을 조절하도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.
다른 예시적인 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 전송 코일을 포함할 수 있다. 또한, 수신 디바이스는 무선 전력 전송 코일에 결합되고 무선 전력 전송 코일로부터의 신호들을 출력 전압으로 정류하도록 구성된 정류기 회로부를 포함한다. 수신 디바이스는 또한, 정류기 회로부의 특성을 측정하고, 정류기 회로부의 측정된 특성에 기초하여 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 결정하고, 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 동적으로 조절도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.
다른 예시적인 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 전송 코일을 포함할 수 있다. 또한, 수신 디바이스는 무선 전력 전송 코일에 결합되고 무선 전력 전송 코일로부터의 신호들을 출력 전압으로 정류하도록 구성된 정류기 회로부를 포함한다. 수신 디바이스는 또한 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절하도록 구성된 제어 회로부를 포함한다. 제어 회로부는 또한 무선 전력 송신 디바이스에 무선 전력 송신 디바이스의 인버터의 동작 조건을 나타내는 정보를 요청할 수 있고, 무선 전력 전송 코일은 인버터를 사용하여 무선 전력 송신 디바이스에 의해 송신되는 무선 전력 신호들을 수신한다.
전술한 발명의 내용 및 하기의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면들과 관련하여 읽을 때 더 잘 이해된다. 도면들에서, 설명의 목적으로, 다수의 특정 세부사항들이 개시된 기술을 구현하는 변형예들에 대한 이해를 제공하기 위해 기재된다. 그러나, 본 개시내용은 많은 상이한 형태들을 취할 수 있고, 도면들에 개시된 구체적인 예들로 제한되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 실용적인 경우, 유사한 부호들은 전체에 걸쳐 유사한 요소들을 지칭한다. 도면에서:
도 1은 본 개시내용의 일 양태에 따른 예시적인 무선 전력 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 개시내용의 일 양태에 따른, 무선 전력을 수신하기 위한 코일을 갖는 예시적인 무선 전력 수신 디바이스의 분해도이다.
도 3a는 본 개시내용의 일 양태에 따른, 무선 전력 수신 코일들을 충전하기 위한 코일을 갖는 예시적인 무선 전력 송신 디바이스의 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 무선 전력 송신 디바이스의 평면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 무선 전력 시스템에서 전력 송신 및 수신 디바이스들 사이의 무선 전력 전송에 대한 종래 기술의 제어 방법의 예시적인 플롯이다.
도 5는 본 개시내용의 일 양태에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 대한 피드백 제어 방식의 예시적인 플롯이다.
도 6은 본 개시내용의 일 양태에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 대한 다른 피드백 제어 방식의 예시적인 플롯이다.
도 7은 도 5 및 도 6에 예시된 피드백 제어 방식들을 사용하여 무선 전력 전송 시스템의 전력 수신 디바이스에 구현된 예시적인 제어 루프 알고리즘의 흐름도이다.
셀룰러 전화기들, 손목시계 디바이스들, 태블릿 컴퓨터들, 무선 이어버드들, 및 다른 휴대용 디바이스들과 같은 휴대용 전자 디바이스들은 배터리들을 사용한다. 이러한 디바이스들 내의 배터리들은 무선 충전 시스템을 사용하여 충전될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 손목시계 디바이스들 및 셀룰러 전화기들과 같은 디바이스들을 무선 충전 매트 상에 놓고 무선으로 이러한 디바이스들을 충전할 수 있다.
예시적인 무선 전력 시스템이 도 1에 도시되어 있다. 무선 전력 시스템(8)은 전자 디바이스들(10)을 포함한다. 전자 디바이스들(10)은 무선 전력을 송신하는 전자 디바이스들 및/또는 무선 전력을 수신하는 전자 디바이스들을 포함한다. 배터리 충전은 수신된 전력의 공동 사용이기 때문에, 시스템(8)에서의 무선 전력 전송 동작들은 때때로 배터리 충전 동작들로 지칭된다. 그러나, 원하는 경우, 전력은 또한 수신 디바이스에 제공되어 배터리 충전 없이 디스플레이 또는 수신 디바이스의 다른 회로부를 동작시킬 수 있다. 따라서, 무선 전력은 전자 디바이스들 내의 배터리들을 충전하고 다른 디바이스 구성요소들에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다.
충전은 디바이스(12)와 같은 전력 송신 디바이스로부터 디바이스(24)와 같은 전력 수신 디바이스로 전력을 무선으로(예컨대, 유도 충전을 사용하여) 전송함으로써 수행될 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스들 내의 코일들은 무선 전력 신호들을 송신 및 수신하는 데 사용될 수 있다. 도 1의 예에서, 전력은 무선 전력 신호들(44)을 사용하여 무선으로 전송되고 있다. 디바이스(24)의 무선 충전 효율은 부분적으로 디바이스(12) 상의 코일(42)과 디바이스(24) 상의 코일(48) 사이의 결합(본 명세서에서 송신 디바이스(12)와 수신 디바이스(24) 사이의 결합으로도 지칭됨)에 의해 영향을 받는다.
X, Y 및 Z 차원들에서 코일들(42, 48)의 물리적 정렬은 전자기 결합에 영향을 미친다. x = 0, y = 0의 오프셋은 코일들(42, 48)의 중심들이 X-Y 평면에서 정렬됨을 의미한다. z = 0의 오프셋은 코일들(42, 48)을 포함하는 2개의 디바이스들의 표면들 사이의 거리가 최소 거리에 있음을 의미할 수 있다. 예를 들어, 전력 송신 디바이스(12) 및 전력 수신 디바이스(24)는 모두 2개의 디바이스들을 분리하는 케이스를 갖지 않는다. (x, y, z) = (0, 0, 0)의 오프셋은 최상의 결합 조건으로 지칭될 수 있다. 또한, (r, z) = (0, 0)의 오프셋(여기서 "r"은 코일(42)과 코일(48)의 중심들 사이의 오프셋 반경)도 최상의 결합 조건으로 지칭될 수 있다.
디바이스(12) 상의 코일(42)과 디바이스(24) 상의 코일(48) 사이의 전자기 결합은 위치 허용 오차 범위에 걸쳐 동작하도록 설계될 수 있다. 일 예에서, 무선 전력 전송 시스템은 코일들(42, 48)의 중심들이 X-Y 평면에서 5 mm 이내에 정렬되도록, 그리고 디바이스들(12, 24)의 표면들 사이의 거리가 Z 방향으로 5 mm 이내가 되도록 최적화될 수 있다. 이러한 설계 기준들은 "5 mm x 5 mm" 오프셋으로 지칭될 수 있다. 이 예에서, "양호한" 결합은 전력 수신 디바이스(24)의 코일(48) 중심이 전력 송신 디바이스(12)의 코일(42)의 중심의 5 mm x 5 mm 이내에 정렬될 때 발생할 것이다. 이러한 배향에서, 시스템은 코일들이 +/- 5 mm로 오프셋될 때 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 최대 전력을 송신하도록 설계되었기 때문에 양호한 충전이 발생할 수 있다. 계속해서 5 mm x 5 mm 설계의 예에서, 전력 송신 및 수신 코일들이 +/- 5 mm 설계 기준들보다 더 많이 오프셋되는 결합은 "불량" 결합으로 분류될 수 있다. 당업자는 무선 전력 전송 시스템이 이러한 예시적인 위치 허용 오차 범위에 의해 제한되지 않고, 본 명세서에 기술된 바와 같은 본 발명의 범위 및 사상을 벗어나지 않고 대안적인 범위들(예컨대, +/- 1 mm, +/- 2 mm, +/- 3 mm, +/- 4 mm, +/- 6 mm 이상 등)로 설계될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
송신 및 수신 코일들 사이의 양호한 결합은 효율적인 무선 전력 전송을 촉진할 수 있다. 송신 및 수신 코일들 사이의 불량한 결합은 무선 충전 효율 및 수신 디바이스(24)에서 생성된 전력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 무선 전력 전송 시스템들의 효율을 최적화하기 위한 피드백 제어 방식들이 본 명세서에 개시된다.
시스템(8)의 동작 동안, 무선 전력 전송 디바이스(12)는 무선으로 디바이스(24)와 같은 하나 이상의 무선 전력 수신 디바이스들에 전력을 전송한다. 무선 전력 수신 디바이스들은 손목시계들, 셀룰러 전화기들, 태블릿 컴퓨터들, 랩톱 컴퓨터들, 이어 버드들, 이어 버드들 및 다른 디바이스들을 위한 배터리 케이스들, 태블릿 컴퓨터 펜슬들(예컨대, 스타일러스들) 및 다른 입력-출력 디바이스들(예컨대, 액세서리 디바이스들), 웨어러블 디바이스들, 또는 다른 전자 장비와 같은 전자 디바이스들을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스는 충전될 휴대용 디바이스들을 수용하는 충전 표면(예컨대, 평면 충전 표면)을 갖는 무선 충전 퍽(puck) 또는 매트, 태블릿 컴퓨터 또는 무선 전력 송신 회로부를 구비한 다른 휴대용 전자 디바이스(예컨대, 무선 전력 송신 회로부를 갖는 디바이스들(24) 중 하나), 또는 다른 무선 전력 송신 디바이스와 같은 전자 디바이스일 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스들은, 내부 구성요소들에 전력을 공급하고 내부 배터리들을 충전하기 위한 무선 전력 송신 디바이스로부터의 전력을 사용한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 디바이스(12)는 제어 회로부(16)를 포함한다. 무선 전력 수신 디바이스(24)는 제어 회로부(30)를 포함한다. 제어 회로부(16) 및 제어 회로부(30)와 같은 시스템(8) 내의 제어 회로부(및/또는 다른 디바이스들(10) 내의 제어 회로부)가 시스템(8)의 동작을 제어하는 데 사용된다. 이 제어 회로부는 마이크로프로세서들, 전력 관리 유닛들, 기저대역 프로세서들, 디지털 신호 프로세서들, 마이크로제어기들, 및/또는 프로세싱 회로들을 갖는 주문형 집적 회로들과 연관된 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로부는 디바이스들(12, 24) 내의 원하는 제어 및 통신 특징부들을 구현한다. 예를 들어, 프로세싱 회로부는 본 명세서에서 논의된 제어 루프들을 작동하고, 코일들을 선택하고, 코일 구동 신호들의 위상들 및 크기들을 조정하고, 전력 송신 레벨들을 결정하고, 센서 데이터 및 다른 데이터를 프로세싱하고, 사용자 입력을 프로세싱하고, 디바이스들(12, 24) 간의 협상을 조율하고, 대역내 및 대역외 데이터를 송신 및 수신하고, 측정을 실시하고, 충전 동작들을 시작 및 중단하고, 디바이스들(10)을 온/오프하고, 디바이스들(10)을 저전력 수면 모드들로 전환하고, 다른 방식으로 시스템(8)의 동작을 제어하는 데 사용될 수 있다.
시스템(8) 내의 제어 회로부는 하드웨어(예컨대, 전용 하드웨어 또는 회로부), 펌웨어, 및/또는 소프트웨어를 사용하여 시스템(8)에서 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 시스템(8)에서 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드는 제어 회로부(8) 내의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들(예컨대, 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 저장 매체들) 상에 저장된다. 소프트웨어 코드는 때때로 소프트웨어, 데이터, 프로그램 명령어들, 명령어들, 또는 코드로 지칭될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들은 비휘발성 랜덤-액세스 메모리(NVRAM)와 같은 비휘발성 메모리, 하나 이상의 하드 드라이브들(예컨대, 자기 드라이브들 또는 솔리드 스테이트 드라이브들), 하나 이상의 탈착가능 플래시 드라이브들 또는 다른 탈착가능 매체들 등을 포함할 수 있다. 비-일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상에 저장된 소프트웨어는 디바이스들(10)의 프로세싱 회로부(예컨대, 제어 회로부(16 및/또는 30)) 상에서 실행될 수 있다. 프로세싱 회로부는 프로세싱 회로부, 하나 이상의 마이크로프로세서들, 중앙 프로세싱 유닛(CPU) 또는 다른 프로세싱 회로부를 갖는 주문형 집적 회로들을 포함할 수 있다.
전력 송신 디바이스(12)는 독립형 전력 어댑터(예컨대, 전력 어댑터 회로부를 포함하는 무선 충전 퍽 또는 매트)일 수 있거나, 케이블에 의해 전력 어댑터 또는 다른 장비에 결합되는 무선 충전 퍽 또는 매트일 수 있거나, 휴대용 전자 디바이스(셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터 등)일 수 있거나, 가구, 차량, 또는 다른 시스템에 통합된 장비일 수 있거나, 또는 다른 무선 전력 전송 장비일 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스(12)가 무선 충전 퍽, 매트 또는 휴대용 전자 디바이스인 예시적인 구성들은 때때로 예로써 본 명세서에 기재된다.
전력 수신 디바이스(24)는 손목시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 디바이스, 이어버드와 같은 액세서리, 무선 태블릿 컴퓨터 펜슬과 같은 태블릿 컴퓨터 입력 디바이스, 배터리 케이스, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 벽 콘센트(예컨대, 교류 전원)에 결합될 수 있고, 전력을 공급하기 위한 배터리를 가질 수 있고/있거나 다른 전력의 공급원을 가질 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 벽 콘센트 또는 다른 전원으로부터의 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 교류(AC)-직류(DC) 전력 변환기, 예컨대 AC-DC 전력 변환기(14)를 가질 수 있다. 일부 구성들에서, AC-DC 전력 변환기(14)에는 디바이스(12)의 인클로저(예컨대, 무선 충전 매트 인클로저 또는 휴대용 전자 디바이스 인클로저)와는 별개의 인클로저(예컨대, 전력 브릭(brick) 인클로저)가 제공될 수 있고, 케이블을 이용하여 전력 변환기로부터의 DC 전력을 디바이스(12)에 결합시킬 수 있다. DC 전력은 제어 회로부(16)에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.
동작 동안, 제어 회로부(16) 내의 제어기는 무선 전력을 디바이스(24)의 전력 수신 회로부(54)에 송신하기 위해 전력 송신 회로부(52)를 사용할 수 있다. 전력 송신 회로부(52)는 하나 이상의 송신 코일들(42)을 통해 AC 전류 신호들을 생성하기 위하여 제어 회로부(16)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴 온/턴 오프되는 스위칭 회로부(예컨대, 트랜지스터들로 형성된 인버터 회로부(60))를 가질 수 있다. 코일들(42)은 디바이스(12)가 무선 충전 매트인 구성들에서와 같이 평면 코일 어레이로 배열될 수 있거나 또는 다른 구성들로 배열될 수 있다. 일부 배열들에서, 디바이스(12)는 단일 코일을 가질 수 있다. 디바이스(12)가 다수의 코일들을 갖는 배열들에서, 코일들은 하나 이상의 층들에 배열될 수 있다. 상이한 층들에서 코일들은 서로 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있다.
AC 전류가 하나 이상의 코일들(42)을 통과함에 따라, 시변 전자기(예컨대, 자기) 장(신호들(44))이 생성되며, 이는 전력 수신 디바이스(24) 내의 코일(48)과 같은 하나 이상의 대응하는 수신기 코일들에 의해 수신된다. 시변 전자기 장이 코일(48)에 의해 수신될 때, 대응하는 교류 전류가 코일(48)에 유도된다. 브리지 네트워크 내에 배열된 동기 정류 금속 산화물 반도체 트랜지스터들과 같은 정류 구성요소들을 포함하는 정류기(50)와 같은 정류기 회로부는 코일(48)로부터 수신된 AC 신호들을 디바이스(24)에 전력공급하기 위한 DC 전압 신호들로 변환한다.
정류기(50)에 의해 생성된 DC 전압은 배터리(58)와 같은 에너지 저장 디바이스에 전력을 공급(충전)하는 데 사용될 수 있고, 디바이스(24) 내의 다른 구성요소들에 전력공급하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(24)는 디스플레이, 터치 센서, 통신 회로들, 오디오 구성요소들, 센서들, 태블릿 컴퓨터 내의 터치 센서 또는 (예컨대, 펜슬 입력 등을 제공하기 위한) 터치 센서를 구비한 다른 디바이스에 의해 감지되는 전자기 신호들을 생성하는 구성요소들, 및 다른 구성요소들과 같은 입력-출력 디바이스들(56)을 포함할 수 있고, 이러한 구성요소들은 정류기(50)에 의해 생성된 DC 전압(및/또는 배터리(58) 또는 디바이스(24) 내의 다른 에너지 저장 디바이스에 의해 생성되는 DC 전압)에 의해 전력공급될 수 있다.
디바이스(12) 및/또는 디바이스(24)는 무선으로(예컨대, 대역내 및 대역외 통신을 이용하여) 통신할 수 있다. 디바이스(12)는, 예를 들어, 안테나를 사용하여 무선으로 대역외 신호들을 디바이스(24)로 송신하는 무선 송수신기(TX/RX) 회로부(40)를 가질 수 있다. 무선 송수신기 회로부(40)는 안테나를 사용하여 무선으로 디바이스(24)로부터 대역외 신호들을 수신하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(24)는 대역외 신호들을 디바이스(12)로 송신하는 무선 송수신기 회로부(46)를 가질 수 있다. 무선 송수신기(46) 내의 수신기 회로부는 안테나를 사용하여 디바이스(12)로부터 대역외 신호들을 수신할 수 있다. 일부 구성들에서, 디바이스들(10)은 로컬 영역 네트워크들 및/또는 광역 네트워크들(예컨대, 인터넷)을 통해 통신할 수 있다.
무선 송수신기 회로부(40)는 하나 이상의 코일들(42)을 사용하여 무선 송수신기 회로부(46)로 대역내 신호들을 송신할 수 있으며 이들은 코일(48)을 사용하여 무선 송수신기 회로부(46)에 의해 수신된다. 디바이스(12)와 디바이스(24) 사이의 대역내 통신을 지원하기 위해 임의의 적합한 변조 방식이 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 구성에서, 주파수-시프트 키잉(frequency-shift keying, FSK)은 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 대역내 데이터를 전달하기 위해 사용되고, 진폭-시프트 키잉(amplitude-shift keying, ASK)은 디바이스(24)로부터 디바이스(12)로 대역내 데이터를 전달하기 위해 사용된다. 이러한 FSK 및 ASK 송신 동안 전력이 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있다. 원하는 경우, 다른 타입들의 대역내 통신들이 이용될 수 있다.
무선 전력 송신 동작들 동안, 회로부(52)는 주어진 전력 송신 주파수에서 AC 구동 신호들을 하나 이상의 코일들(42)에 공급한다. 전력 송신 주파수는, 예를 들어, 약 125 ㎑, 적어도 80 ㎑, 적어도 100 ㎑, 500 ㎑ 미만, 300 ㎑ 미만, 150 ㎑ 미만, 80 ㎑ 내지 150 ㎑, 또는 다른 적합한 무선 전력 주파수의 미리 결정된 주파수일 수 있다. 일부 구성들에서, 전력 송신 주파수는 디바이스들(12, 24) 사이의 통신에서 협상될 수 있다. 다른 구성들에서, 전력 송신 주파수는 고정될 수 있다.
무선 전력 전송 동작들 동안, 전력 송신 회로부(52)는 전력 송신 주파수에서 전자기 신호들(44)을 생성하기 위해 하나 이상의 코일들(42)로 AC 신호들을 구동하고 있고, 무선 송수신기 회로부(40)는 구동 AC 신호들(44)을 통해 데이터 및 정보를 송신하기 위해 FSK 변조를 사용할 수 있다. 디바이스(24)에서, 코일(48)은 전자기 신호들(44)을 수신하는 데 사용된다. 전력 수신 회로부(54)는 코일(48) 및 정류기(50) 상에 수신된 신호들을 사용하여 DC 전력을 생성한다. 동시에, 무선 송수신기 회로부(46)는 FSK 복조를 사용하여 송신된 대역내 데이터를 신호들(44)로부터 추출한다. 이러한 접근법은, FSK 데이터(예컨대, FSK 데이터 패킷들)가 코일들(42, 48)을 사용하여 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 대역내 송신되는 동안, 전력이 동시에 코일들(42, 48)을 사용하여 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있게 한다. 원하는 경우, 디바이스(12)와 디바이스(24) 간에 다른 타입들의 대역내 통신이 사용될 수 있다.
디바이스(24)와 디바이스(12) 간의 대역내 통신은 ASK 변조 및 복조 기술 또는 다른 적합한 대역내 통신 기술들을 이용할 수 있다. 무선 송수신기 회로부(46)는 전력 수신 회로부(54)(예컨대, 코일(48))의 임피던스를 변조하기 위해 스위치(예컨대, 코일(48)에 결합된 송수신기(46) 내의 하나 이상의 트랜지스터들)를 사용함으로써 대역내 데이터를 디바이스(12)로 송신한다. 이는 이어서 신호(44)의 진폭 및 코일(들)(42)을 통과하는 AC 신호의 진폭을 변조한다. 무선 송수신기 회로부(40)는 코일(들)(42)을 통과하는 AC 신호의 진폭을 모니터링하고, ASK 복조를 사용하여, 무선 송수신기 회로부(46)에 의해 송신되었던 이들 신호들로부터 송신된 대역내 데이터를 추출한다. ASK 통신의 사용은 ASK 데이터 비트들의 스트림(예컨대, 일련의 ASK 데이터 패킷들)이 디바이스(24)로부터 디바이스(12)로 코일들(48, 42)을 이용하여 대역내 송신되도록 하는데, 그 동안 전력이 동시에 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 코일들(42, 48)을 이용하여 무선으로 전달된다.
제어 회로부(16)는 디바이스(12)와 연관된 충전 표면 상의 외부 물체들을 검출하는 외부 물체 측정 회로부(41)(때때로 이물질 검출 회로부 또는 외부 물체 검출 회로부로 지칭됨)를 가질 수 있다. 회로부(41)는 코일들, 종이 클립들, 및 다른 금속성 물체들과 같은 이물질들을 검출할 수 있고, 무선 전력 수신 디바이스들(24)의 존재를 검출할 수 있다. 객체 검출 동작 및 특성감별 동작들 동안, 외부 객체 측정 회로부(41)는 코일들(42) 상에서 측정을 실시하여 디바이스(12) 상에 임의의 디바이스들(24)이 존재하는지 여부(예컨대, 디바이스들(24)이 디바이스(12) 상에 존재하는 것으로 의심되는지 여부)를 결정하는 데 사용될 수 있다. 제어 회로부(30) 내의 측정 회로부(43)는 코일(48)에서 전류 및 전압 측정들을 수행하는 데 사용될 수 있고/있거나 무선 전력 수신 회로부(54)에 대한 다른 측정을 실시하는 데 사용될 수 있다. 제어 회로부(16) 내의 측정 회로부(41)는 코일(들)(42)에서 전류 및 전압 측정들을 수행하는 데 사용될 수 있고/있거나 무선 전력 송신 회로부(52)에 대한 다른 측정들을 실시하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(12)가 다수의 코일들(42)을 포함하는 시나리오들에서, 제어 회로부(16)는 각각의 코일(42)을 사용하여 순차적으로 그리고/또는 동시에 측정들을 수행할 수 있다. 제어 회로부(16)는 측정 회로부(41)를 사용하여 수행된 측정들을 디바이스(24)와 연관된 미리 결정된 특성들(예컨대, 충전 중인 디바이스(24)의 타입을 식별하기 위해 제어 회로부(16)가 사용하는 상이한 타입들의 디바이스들(24)과 연관된 미리 결정된 특성들)과 비교할 수 있다.
도 2는 예시적인 무선 전력 수신 디바이스(24)의 분해도를 예시한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신 디바이스(24)는 내부 공동을 정의하도록 정합할 수 있는 하부 하우징(64) 및 상부 하우징(62)과 같은 하우징을 포함한다. 하부 하우징(64)은 디바이스(24)를 무선으로 충전하기 위해 디바이스(12)의 충전 표면 상에 또는 그 위에 배치되는 표면(74)(본 명세서에서 후면(74)으로도 지칭됨)을 갖는다. 예를 들어, 디바이스(12)의 후면(74)과 충전 표면(82) 둘 모두는 무선 충전 동안 도 2의 X-Y 평면에 실질적으로 평행하게 놓일 수 있다. 디스플레이 스크린(예컨대, OLED 디스플레이) 또는 다른 입력-출력 디바이스들이 표면(72)(본 명세서에서 상부 표면(74)으로도 지칭됨) 상의 상부 하우징(64)에 장착될 수 있다.
디바이스(24)는 하부 하우징(64) 상에 또는 상부 하우징(62)과 하부 하우징(64)에 의해 형성된 내부 공동 내에 하나 이상의 코일들(48)을 포함한다. 하우징(62, 64)은 금속 재료들, 유전체 재료들, 또는 이들 및/또는 다른 재료들의 조합들을 포함할 수 있다. 디바이스(24)는 코일(48) 부근에 강자성 차폐부(66) 및 열 차폐부(65)를 선택적으로 포함할 수 있다. 열 차폐부(65)는 코일(48)과 배터리 및 디바이스(24)의 다른 구성요소들 사이에 열 절연을 제공하는 흑연 또는 유사한 층을 포함할 수 있다. 강자성 차폐부(66)는 전력 코일(48)과 열 차폐부(65) 사이에 위치될 수 있다. 강자성 차폐부(66)는 전력 송신 디바이스(12) 내의 코일(42)과 더 높은 결합을 얻기 위해 자기 자속을 재지향시키기 위한 자기장 차폐부로서 작용할 수 있으며, 이는 개선된 충전 효율을 야기할 수 있다. 디바이스(24)는 코일(48)을 하부 하우징(64)에 부착시키는 접착 구성요소(67)를 선택적으로 포함할 수 있다. 접착 구성요소(67)는 감압 접착제(PSA)와 같은 접착제 재료의 단일 시트일 수 있다. 코일(48)은 선택적으로, 코일(48)을 수용하도록 크기가 정해지고 형상화된 절결 영역(68) 내에서 하부 하우징(64)에 부착될 수 있다.
일부 상황들에서, 사용자는 하부 하우징(64)의 후면(74)이 충전 표면 상에 평평하게 놓이도록 디바이스(24)를 디바이스(12)의 충전 표면 상에 놓을 수 있다. 이러한 예시적인 구성에서, 코일(48)의 중심축은 디바이스(12) 내의 코일(42)의 중심축에 평행하게 연장되고, 코일(42)로부터의 자기장은 코일(48)을 통과할 수 있다. 자기장은 디바이스(24)를 무선으로 충전하는 데 사용되는 코일(48)에 전류를 유도한다.
도 3a는 예시적인 구성에서의 무선 전력 송신 디바이스(12)의 사시도이고, 도 3b는 무선 전력 송신 디바이스(12)의 평면도이다. 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 디바이스(12)는 전력 수신 디바이스(24) 내의 코일(48)에 무선 전력을 전송하기 위해 충전 표면(82)에 코일(42)을 가질 수 있다. 하나의 예시적인 구성으로, 디바이스(12)는, 충전 표면(82)에 대향하고 탁상 또는 다른 표면과 같은 아래에 놓인 표면 상에 놓이는 평면 표면(84)을 갖는 무선 충전 퍽이다. 사용자는 디바이스(24)를 충전하기 위해 디바이스(24)를 충전 표면(82) 상에 놓을 수 있다. 디바이스(24)(도 2)의 후면(74) 및 충전 표면(82)은 무선 충전 동안 도 3의 X-Y 평면에 실질적으로 평행한 평면들 내에 놓인다.
디바이스(12)는 자기장을 생성하기 위해 도 1의 대응하는 인버터(60)를 사용하여 코일(42)을 구동할 수 있다. 디바이스(24)가 충전 표면(82)에 놓여 있는 동안, 자기장은 코일(48)을 통과하여 코일(48)에 디바이스(24)를 무선으로 충전하는 역할을 하는 전류를 유도한다. 코일(42)과 코일(48) 사이의 전자기 결합은 코일(48)이 코일(42)을 중심으로 할 때 최적화된다. 그러나, 코일(42)의 크기는 충전 표면(82) 상의 디바이스(24)의 배치에 대한 도 3의 X축 및 Y 축을 따른 약간의 위치 허용 오차를 허용한다. 위에서 언급한 바와 같이, 디바이스(24)의 무선 충전 효율은 부분적으로 디바이스(12) 상의 코일(42)과 디바이스(24) 상의 코일(48) 사이의 결합에 의해 결정된다.
도 4는 종래 기술의 제어 방법(400)에 대한 설계 제약들의 예시적인 플롯이다. 도 4는 Y축에 전압을 표시하고 X축에 전력을 표시한다. 도 4는 전력 송신 디바이스(12)와 전력 수신 디바이스(24) 사이의 양호한 결합에서 발생하는 예시적인 정류기 출력 전압("Vrect") 부하 라인(410A), 및 전력 송신 디바이스(12)와 전력 수신 디바이스(24) 사이의 불량한 결합에서 발생하는 예시적인 Vrect 부하 라인(410B)을 포함한 것으로, 두 경우 모두 전력 송신 디바이스(12) 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있을 때이다. 제어 방법에서, 전력 수신 디바이스는 일정한 타겟 레벨(430)에서 정류기 출력 전압을 조절하려고 시도한다. 제어 루프가 인버터 입력 전압을 감소시켜 Vrect를 타겟 레벨이 되게 이끌 수 있기 때문에, 부하 라인(410A, 410B)이 조절 타겟(430) 위에 있는 영역에서 조절이 달성될 수 있다. 인버터 입력 전압이 더 증가될 수 없기 때문에, 부하 라인(410B)이 타겟 레벨(430) 아래에 있는 영역에서는 조절이 달성될 수 없다. 양호한 결합에서, 시스템은 440A에서 최대 전력을 달성할 수 있다. 그러나, 불량한 결합에서, 시스템은 단지 440B에서 감소된 전력을 달성할 수 있는데, 그 이유는 시스템이 최대 가용 인버터 입력 전압(420)과 무선 전력 송신 및 수신 디바이스들 사이의 약한 자기 결합에 의해 제약을 받기 때문이다.
도 5는 본 개시내용의 일 양태에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 대한 피드백 제어 방식의 예시적인 플롯이다. 전력 수신 디바이스(24)에서 구현된 제어 루프는 타겟 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절하고, 전력 송신 디바이스 인버터 입력 전압이 최대 인버터 입력 전압 레벨에 있고 부하가 증가할 때 타겟 정류기 출력 전압이 폴드백(fold back)하게 한다(즉, 타겟 정류기 출력 전압 레벨이 강하하게 됨).
도 5는 Y축에 전압을 표시하고 X축에 전력을 표시한다. 도 5는 전력 송신 디바이스 인버터 입력 전압이 그의 최대 레벨에 있을 때 전력 송신 디바이스(12)와 전력 수신 디바이스(24) 사이의 불량한 결합에서 발생하는 예시적인 정류기 출력 전압("Vrect") 부하 라인(510)을 포함한다. 부하 라인(510)에 예시된 부하는 X축을 따라 좌측으로부터 우측으로 이동함에 따라 경부하로부터 중부하로 전이한다.
곡선(520)은 전력 송신 디바이스 인버터 입력 전압을 표시한다. 곡선(520)은 제1 부분(520A)을 포함하며, 이 부분에서는 부하 라인(510)에 표시된 부하가 증가함에 따라 인버터 입력 전압이 522에서 최대 인버터 입력 전압까지 램프업한다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 제어 루프는 인버터 입력 전압 곡선(520)의 이 영역에서, 타겟 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절할 수 있다(즉, 전력 수신 디바이스에 의해 Vrect 조절이 달성 가능함). 곡선(520)은 제2 부분(520B)을 포함하며, 이 부분에서는 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있고 더 이상 증가될 수 없기 때문에 Vrect 조절이 달성 가능하지 않다. 부하 전력을 더 증가시키면 Vrect가 타겟 레벨(530) 아래로 떨어진다.
곡선(530)은 전력 수신 디바이스 정류기 타겟 출력 전압을 표시한다. 도시된 바와 같이, 곡선(530)은 제1 부분(530A)을 포함하며, 이 부분에서 전력 수신 디바이스는 부하 라인(510)을 따라 부하가 증가함에 따라 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절한다. 곡선(530)은 제2 부분(530B)을 포함하며, 이 부분에서 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있고 부하가 계속 증가할 때 532에서 트리거되는 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드에서 동작한다. 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드는 타겟 정류기 출력 전압 레벨이 강하하게 하고, 제어 루프는 부하가 라인(510)을 따라 더 증가함에 따라 타겟 정류기 출력 전압을 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨로 적응적으로 조정한다. 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드에 있는 동안, 전력 수신 디바이스 제어 회로부(30)는 타겟 정류기 출력 전압이 미리 결정된 최소 폴드백 정류기 출력 전압 레벨 아래로 강하하지 않도록 요구할 수 있으며, 이에 의해 정류기(50)가 적어도 최소 정류기 출력 전력을 생성하는 것을 보장할 수 있다.
타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드 제어 루프 알고리즘은 전력 수신 디바이스(24)에서 구현된다. 무선 전력 전송 동안, 전력 송신 디바이스(12)는 인버터 입력 전압 상태를 나타내는 정보를 전력 수신 디바이스(24)로 통신할 수 있다. 예를 들어, 정보는 인버터 입력 전압이 최대 인버터 입력 전압 레벨에 있음을 나타내는 메시지일 수 있다. 대안적으로, 정보는 인버터 입력 전압 값을 식별할 수 있다. 통신은 인버터 입력 전압 정보를 운반하는 패킷에 있을 수 있다. 다른 예에서, 정보는 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 도달했는지 여부를 나타내기 위한 기존 데이터 패킷 내의 1-비트 플래그일 수 있다. 전력 송신기(12)로부터 전력 수신기(24)로의 통신은 위에서 논의된 바와 같은 주파수 시프트 키잉(FSK) 기술을 사용하여 발생할 수 있다. 대안적으로, 원하는 경우 다른 타입들의 대역내 또는 대역외 통신들이 사용될 수 있다.
다른 예에서, 전력 수신 디바이스(24)는 전력 송신 디바이스(12)에 전력 송신 디바이스의 인버터의 동작 조건을 나타내는 정보를 요청할 수 있으며, 무선 전력 전송 코일(48)은 인버터를 사용하여 무선 전력 송신 디바이스(12)에 의해 송신된 무선 전력 신호들을 수신한다. 또한, 정보는 무선 전력 전송 디바이스(12)의 인버터가 그의 최대 입력 전압에서 동작하고 있는지 여부를 나타내는 상태를 포함할 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)가 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있음을 나타내는 전력 수신 디바이스(24)에 응답하면, 전력 수신 디바이스(24)는 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있는 동안 위에서 논의된 바와 같이 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드를 트리거하여 타겟 정류기 출력 전압을 적응적으로 조정할 수 있다.
도 6은 본 개시내용의 일 양태에 따른, 무선 전력 전송 시스템에 대한 다른 피드백 제어 방식(600)의 예시적인 플롯이다. 제어 방식(600)은 경부하에서 충전 효율을 개선할 수 있고, 위에서 논의된 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드를 포함할 수 있다. 경부하 충전 효율은 경부하에 대한 전력 송신 디바이스 인버터 입력 전압을 감소시킴으로써 개선될 수 있다. 전력 수신 디바이스(24)에서 구현된 제어 루프는 전력 수신 디바이스 정류기 출력 전력 또는 출력 전류의 함수로서 타겟 정류기 출력 전압을 동적으로 제어한다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 타겟 정류기 출력 전압 레벨은 경부하에서 낮고, 부하가 중부하로 증가함에 따라 높은 타겟 정류기 출력 전압 레벨로 증가한다. 부하 및 타겟 정류기 출력 전압은 전력 수신 디바이스(24) 동작 조건들에 따라 변할 수 있다. 예시적인 동작 조건들은 배터리의 충전 상태, 디바이스가 비디오를 재생하고 있는지 또는 비디오게임과 같이 전력을 많이 사용하는 애플리케이션을 실행하고 있는지 여부를 포함한다. 타겟 정류기 출력 전압 함수(곡선(630))는 최상의 결합 조건에 대해 설계될 수 있고, 타겟 정류기 출력 전압 함수 곡선 부분(630C)에 도시된 바와 같이, 보다 불량한 결합 조건들에서 타겟 정류기 출력 전압이 폴드백되게 한다.
도 6은 Y축에 전압을 표시하고 X축에 전력을 표시한다. 도 6은 전력 송신 디바이스 인버터 입력 전압이 그의 최대 레벨에 있을 때 전력 송신 디바이스(12)와 전력 수신 디바이스(24) 사이의 불량한 결합에서 발생하는 예시적인 정류기 출력 전압("Vrect") 부하 라인(610)을 포함한다. 부하 라인(610)에 예시된 부하는 X축을 따라 좌측으로부터 우측으로 이동함에 따라 경부하로부터 중부하로 전이한다.
곡선(620)은 전력 송신 디바이스 인버터 입력 전압을 표시한다. 곡선(620)은 제1 부분(620A)을 포함하며, 이 부분에서 송신 디바이스 인버터 입력 전압은 부하 라인(610)의 가장 좌측 부분에 도시된 바와 같이 경부하에 대해 낮은 레벨에 있다. 곡선(620)은 제2 부분(620B)을 포함하며, 이 부분에서 인버터 입력 전압은 부하 라인(610)에 표현된 부하가 경부하에서 중부하로 전이함에 따라 낮은 레벨로부터 622에서의 최대 인버터 입력 전압 레벨로 증가한다. 곡선(620)은 인버터 입력 전압이 최대 인버터 입력 전압 레벨에 있는 동작 조건을 표현하는 제3 부분(620C)을 포함한다.
곡선(630)은 정류기 출력 전력의 함수로서 전력 수신 디바이스 정류기 타겟 출력 전압을 표시한다. 도시된 바와 같이, 곡선(630)은 제1 부분(630A)을 포함하며, 이 부분에서는 부하 라인(610)의 가장 좌측 부분에 도시된 바와 같이 정류기 출력 전력이 낮고, 정류기 출력 전압은 경부하에 대한 최소 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 조절되도록 설계된다. 최소 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절하는 것은, 인버터 입력 전압이 저전압 레벨에서 유지되기 때문에(즉, 인버터 입력 전압 곡선 제1 부분(620A)), 경부하에서의 충전 효율을 향상시킬 수 있다.
곡선(630)은 제2 부분(630B) 및 제3 부분(630B1)을 포함하며, 이 부분들에서는 정류기 출력 전력이 증가하고 타겟 정류기 출력 전압은 부하가 경부하에서 중부하로 전이됨에 따라 최소 타겟 정류기 출력 전압 레벨로부터 최대 타겟 정류기 출력 전압 레벨(634)로 증가하도록 설계된다. 그러나, 전력 송신기(12)와 전력 수신기(24) 사이의 불량한 결합으로 인해, 전력 수신기는 제3 부분(630B1)에 예시된 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절할 수 없을 수 있으며, 그 이유는 전력 송신기 인버터 입력 전압이 최대 인버터 입력 전압 레벨에 있기 때문이다. 이러한 경우, 곡선(630)의 제4 부분(630C)은, 전력 송신 디바이스 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있고 라인(610)에 따라 부하가 계속 증가할 때 632에서 트리거되는 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드에서 동작하는 전력 수신 디바이스를 예시한다. 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드는 타겟 정류기 출력 전압 레벨이 강하하게 하고, 제어 루프는 부하가 라인(610)을 따라 더 증가함에 따라 타겟 정류기 출력 전압을 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨로 적응적으로 조정한다. 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드에 있는 동안, 전력 수신 디바이스 제어 회로부(30)는 타겟 정류기 출력 전압이 미리 결정된 최소 폴드백 정류기 출력 전압 레벨 아래로 강하하지 않도록 요구할 수 있으며, 이에 의해 정류기(50)가 적어도 최소 정류기 출력 전력을 생성하는 것을 보장할 수 있다.
타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드 제어 루프 알고리즘은 전력 수신 디바이스(24)에서 구현된다. 무선 전력 전송 동안, 전력 송신 디바이스(12)는 인버터 입력 전압 상태를 나타내는 정보를 전력 수신 디바이스(24)로 통신할 수 있다. 예를 들어, 정보는 인버터 입력 전압이 최대 인버터 입력 전압 레벨에 있음을 나타내는 메시지일 수 있다. 대안적으로, 정보는 인버터 입력 전압 값을 식별할 수 있다. 통신은 인버터 입력 전압 정보를 운반하는 패킷에 있을 수 있다. 다른 예에서, 정보는 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 도달했는지 여부를 나타내기 위한 기존 데이터 패킷 내의 1-비트 플래그일 수 있다. 전력 송신기(12)로부터 전력 수신기(24)로의 통신은 위에서 논의된 바와 같은 주파수 시프트 키잉(FSK) 기술을 사용하여 발생할 수 있다. 대안적으로, 원하는 경우 다른 타입들의 대역내 또는 대역외 통신들이 사용될 수 있다.
다른 예에서, 전력 수신 디바이스(24)는 전력 송신 디바이스(12)에 전력 송신 디바이스의 인버터의 동작 조건을 나타내는 정보를 요청할 수 있으며, 무선 전력 전송 코일(48)은 인버터를 사용하여 무선 전력 송신 디바이스(12)에 의해 송신된 무선 전력 신호들을 수신한다. 또한, 정보는 무선 전력 전송 디바이스(12)의 인버터가 그의 최대 입력 전압에서 동작하고 있는지 여부를 나타내는 상태를 포함할 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)가 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있음을 나타내는 전력 수신 디바이스(24)에 응답하면, 전력 수신 디바이스(24)는 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있는 동안 위에서 논의된 바와 같이 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드를 트리거하여 타겟 정류기 출력 전압을 적응적으로 조정할 수 있다.
도 7은 도 5 및 도 6에 예시된 피드백 제어 방식들(500, 600)을 사용하여 무선 전력 전송 시스템의 전력 수신 디바이스(24)에 구현된 예시적인 제어 루프 알고리즘의 흐름도이다. 먼저 도 7의 흐름도를 도 5에 도시된 피드백 제어 방식(500)의 예시적인 동작과 관련하여 논의할 것이다.
무선 전력 시스템(8)에서, 무선 전력 수신 디바이스(24)는 통신의 마스터이고, 무선 전력 시스템(8)에서의 전력 전송을 제어한다. 수신 디바이스(24)는 무선 전력 송신 디바이스(12)로부터 전자기 신호들(44)을 수신하도록 구성된다. 전력 전송 전에, 그리고 전력 전송 동안, 수신 디바이스(24) 및 송신 디바이스(12)는 최대 허용 전력 레벨을 협상할 수 있다. 전력 수신 디바이스(24)는 무선 전력 전송 코일(48)을 포함한다. 또한, 수신 디바이스(24)는, 무선 전력 전송 코일(48)에 결합되고 무선 전력 전송 코일로부터의 신호들을 출력 전압으로 정류하도록 구성된 정류기 회로부(50)를 포함한다. 수신 디바이스(24)는 또한 정류기 출력 전압을 타겟 출력 전압 레벨(예컨대, 도 5의 530A)로 조절하고, 송신 디바이스(12)로부터 인버터 입력 전압을 나타내는 상태 메시지를 수신하고, 인버터 입력 전압의 상태에 따라 타겟 정류기 출력 전압을 조정하도록 구성된 제어 회로부(30)를 포함한다.
도 7을 참조하면, 단계(704)에서, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 (예컨대, 회로부(43)를 사용하여) 현재 정류기 출력 전압 값을 측정하고 그것이 타겟 전압 정류기 출력 레벨 이상인지를 결정한다. 그렇다면, 단계(706)에서, 수신 디바이스는 최대 허용 전력에 도달할 때까지 부하 전력을 램프업하고 단계(708)로 진행할 수 있다. 현재 정류기 출력 전압 값이 타겟 정류기 출력 전압 레벨 미만인 경우, 수신 디바이스는 단계(708)로 직접 진행한다.
단계(708)에서, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있는지, 예컨대 도 5의 인버터 입력 전압 곡선 부분(520B)을 따른 동작 조건에 있는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 제어 회로부(30)는 송신 디바이스(12)로부터 수신된 인버터 입력 전압을 나타내는 상태 메시지에 기초하여 이러한 결정을 할 수 있다. 다른 예에서, 전력 수신 디바이스(24)는 인버터 입력 전압 상태를 나타내는 정보를 전력 송신 디바이스(12)에게 요청할 수 있다. 어느 예에서든, 상태가 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있지 않음을 나타내는 경우(예컨대, 도 5의 인버터 입력 전압 곡선 제1 부분(520A)을 따른 동작 조건), 수신 디바이스(24)는 단계(710)로 진행한다.
단계(710)에서, 제어 회로부(30)는 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절한다. 단계(712)에서, 제어 회로부(30)는 전력 송신 디바이스에 대한 피드백 정보를 제공함으로써 전력 송신 디바이스가 정류기 출력 전압을 조정할 수 있게 하기 위해 제어 에러 패킷(Control Error Packet, CEP)을 산출한다. 단계(730)에서, 수신 디바이스(24)는 CEP를 송신 디바이스(12)로 송신한다. 송신 디바이스(12)는 인버터 입력 전압을 조정하기 위해 CEP 내의 정보를 사용할 수 있다.
단계(708)를 참조하면, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)가 인버터 입력 전압 상태 메시지가 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있음을 나타낸다고 결정하는 경우(예컨대, 도 5의 인버터 입력 전압 곡선 제2 부분(520B)을 따른 동작 조건), 수신 디바이스는 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드로 진입한다(예컨대, 정류기 출력 전압 곡선 제2 부분(530B)을 따른 동작 조건). 단계(720)에서, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 (예컨대, 회로부(43)를 사용하여) 현재 정류기 출력 전압 값을 측정한다. 폴드백 모드에 있는 동안, 현재 정류기 출력 전압 값은 타겟 정류기 출력 전압 레벨 아래에 있을 수 있다. 따라서, 수신 디바이스(24)는 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 현재 정류기 출력 전압 값으로 설정하고, 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절한다. 단계(722)에서, 수신 디바이스(24)는 제어 에러 패킷(CEP)을 산출하지 않는다; 대신에, 수신 디바이스(24)는 전력 송신 디바이스(12)에 더 많은 전력을 요청하는 값을 CEP에 할당한다. 더 많은 전력에 대한 CEP 요청은 송신 디바이스(12)로 하여금 인버터 입력 전압을 증가시키도록 할 수 있고, 이에 의해 인버터 입력 전압이 인버터 입력 전압 최대 레벨에서 유지되는 것을 보장할 수 있다. 단계(730)에서, 수신 디바이스(24)는 CEP를 송신 디바이스(12)로 송신한다.
인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있는 동안, 수신 디바이스(24)는 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드에서 계속해서 동작하고(즉, 도 7의 단계들(720, 722)), 정류기 출력 전압이 강하하게 할 것이다. 폴드백 모드는 수신 디바이스(24)가 부하가 변화함에 따라, 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨로 적응적으로 조정할 수 있게 한다(예컨대, 정류기 출력 전압 곡선 제2 부분(530B)을 따른 동작 조건). 폴드백 모드에 있는 동안, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 타겟 정류기 출력 전압 레벨이 최소 폴드백 전압 레벨 아래로 강하하지 않도록 요구할 수 있다. 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 단계(720)에서 측정된 현재 정류기 출력 전압 값을 최소 폴드백 전압 레벨과 비교할 수 있다. 제어 회로부(30)가 현재 정류기 출력 전압 값이 최소 폴드백 전압 레벨 미만이라고 결정하면, 제어 회로부(30)는 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 최소 폴드백 전압 레벨로 설정하고, 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절할 수 있다. 최소 정류기 출력 전압 레벨을 제어함으로써, 수신 디바이스(24)는 정류기(50)가 최소 출력 전력을 생성하는 것을 보장할 수 있다.
수신 디바이스(24)는 단계(704)에서 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)가 현재 정류기 출력 전압 값이 타겟 정류기 출력 전압 레벨 이상이라고 결정할 때(예컨대, 도 5의 정류기 출력 전압 곡선 제2 부분(530A)을 따른 동작 조건), 폴드백 모드에서의 작동을 멈출 것이다. 이와 같이, 송신 디바이스(12) 인버터 입력 전압은 최대 레벨에 있지 않을 것이다; 오히려, 도 5의 인버터 입력 전압 곡선 제1 부분(520A)을 따른 동작 조건에 있을 것이다. 단계(708)에서, 수신 디바이스(24)는 도 7의 흐름도의 좌측의 제어 루프로 진행하여 단계들(710, 712)에 따라 타겟 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절하고 CEP를 산출할 것이다.
다음, 도 7의 흐름도를 도 6에 도시된 피드백 제어 방식(600)의 예시적인 동작과 관련하여 논의할 것이다. 전술한 바와 같이, 피드백 제어 방식(600)은 경부하에서 충전 효율을 개선할 수 있고, 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드 제어 루프를 포함할 수 있다.
무선 전력 시스템(8)에서, 무선 전력 수신 디바이스(24)는 통신의 마스터이고, 무선 전력 시스템(8)에서의 전력 전송을 제어한다. 수신 디바이스(24)는 무선 전력 송신 디바이스(12)로부터 전자기 신호들(44)을 수신하도록 구성된다. 전력 전송 전에, 그리고 전력 전송 동안, 수신 디바이스(24) 및 송신 디바이스(12)는 최대 허용 전력 레벨을 협상할 수 있다. 전력 수신 디바이스(24)는 무선 전력 전송 코일(48)을 포함한다. 또한, 수신 디바이스(24)는 무선 전력 전송 코일(48)에 결합되고 무선 전력 전송 코일로부터의 신호들을 출력 전압으로 정류하도록 구성된 정류기 회로부(50)를 포함한다. 수신 디바이스(24)는 또한 (예컨대, 회로부(43)를 사용하여) 정류기 회로부(50)의 특성을 측정하도록 구성된 제어 회로부(30)를 포함한다. 예를 들어, 정류기 회로부 특성은 정류기 출력 전력 및/또는 정류기 출력 전류일 수 있다.
제어 회로부(30)는 정류기 회로부(50)의 측정된 특성의 함수에 기초하여 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 결정하고 동적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 타겟 정류기 출력 전압은 도 6의 곡선(630)에 도시된 바와 같이 정류기 출력 전력의 함수로서 결정 및 제어될 수 있다. 타겟 정류기 출력 전압 함수(곡선(630))는 최상의 결합 조건(즉, 곡선 부분들(630A, 630B, 630B1)에 대해 설계될 수 있고, 보다 불량한 결합 조건들(즉, 곡선 부분(630C))에서 타겟 정류기 출력 전압이 폴드백될 수 있게 한다. 타겟 정류기 출력 전압 함수는 경부하(예컨대, 낮은 정류기 출력 전력이 요구됨)에서 낮은 타겟 정류기 출력 전압을 제공하고, 중부하(예컨대, 높은 정류기 출력 전력이 요구됨)에서 높은 타겟 정류기 출력 전압을 제공할 수 있다.
도 7의 단계(704)를 참조하면, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 (예컨대, 회로부(43)를 사용하여) 현재 정류기 출력 전력을 측정하고, 측정된 정류기 출력 전력의 함수로서 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 결정한다. 제어 회로부(30)는 또한 현재 정류기 출력 전압 값을 측정하고, 그것이 타겟 전압 정류기 출력 레벨 이상인지를 결정한다. 그렇다면, 단계(706)에서, 수신 디바이스(24)는 최대 허용 전력에 도달할 때까지 부하 전력을 램프업하고 단계(708)로 진행할 수 있다. 현재 정류기 출력 전압 값이 타겟 정류기 출력 전압 레벨 미만인 경우, 수신 디바이스는 단계(708)로 직접 진행한다.
단계(708)에서, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있는지, 예컨대 도 6의 인버터 입력 전압 곡선 부분(620C)을 따른 동작 조건에 있는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 제어 회로부(30)는 송신 디바이스(12)로부터 수신된 인버터 입력 전압을 나타내는 상태 메시지에 기초하여 이러한 결정을 할 수 있다. 다른 예에서, 전력 수신 디바이스(24)는 인버터 입력 전압 상태를 나타내는 정보를 전력 송신 디바이스(12)에게 요청할 수 있다. 어느 예에서든, 상태가 도 6의 인버터 입력 전압 곡선 부분들(620A 또는 620B)을 따른 동작 조건과 같이 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있지 않음을 나타내는 경우, 수신 디바이스(24)는 단계(710)로 진행한다.
단계(710)에서, 제어 회로부(30)는 측정된 정류기 출력 전력의 함수로서 결정된 타겟 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절한다(예컨대, 도 6의 설계 타겟 정류기 출력 전압 부분(630A 또는 630B)을 따른 동작 조건). 단계(712)에서, 제어 회로부(30)는 전력 송신 디바이스에 대한 피드백 정보를 제공함으로써 전력 수신 디바이스가 정류기 출력 전압을 조정할 수 있게 하기 위해 제어 에러 패킷(CEP)을 산출한다. 단계(730)에서, 수신 디바이스(24)는 CEP를 송신 디바이스(12)로 송신한다. 송신 디바이스(12)는 인버터 입력 전압을 조정하기 위해 CEP 내의 정보를 사용할 수 있다.
다시 단계(708)를 참조하면, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)가 인버터 입력 전압 상태 메시지가 인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있음을 나타낸다고 결정하는 경우(예컨대, 도 6의 인버터 입력 전압 곡선 부분(620C)을 따른 동작 조건), 수신 디바이스는 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드로 진입한다(예컨대, 정류기 출력 전압 곡선 부분(630C)을 따른 동작 조건). 단계(720)에서, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 (예컨대, 회로부(43)를 사용하여) 현재 정류기 출력 전압 값을 측정한다. 폴드백 모드에 있는 동안, 현재 정류기 출력 전압 값은 타겟 정류기 출력 전압 레벨 아래에 있을 수 있다. 따라서, 수신 디바이스(24)는 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 현재 정류기 출력 전압 값으로 설정하고, 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절한다. 단계(722)에서, 수신 디바이스(24)는 CEP를 산출하지 않는다; 대신에, 수신 디바이스(24)는 전력 송신 디바이스(12)에 더 많은 전력을 요청하는 값을 CEP에 할당한다. 더 많은 전력에 대한 CEP 요청은 송신 디바이스(12)로 하여금 인버터 입력 전압을 증가시키도록 할 수 있고, 이에 의해 인버터 입력 전압이 인버터 입력 전압 최대 레벨에서 유지되는 것을 보장할 수 있다. 단계(730)에서, 수신 디바이스(24)는 CEP를 송신 디바이스(12)로 송신한다.
인버터 입력 전압이 최대 레벨에 있는 동안, 수신 디바이스(24)는 타겟 정류기 출력 전압 폴드백 모드에서 계속해서 동작하고(즉, 도 7의 단계들(720, 722)), 정류기 출력 전압이 강하하게 할 것이다. 폴드백 모드는 수신 디바이스(24)가 부하가 변화함에 따라, 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨로 적응적으로 조정할 수 있게 한다(예컨대, 정류기 출력 전압 곡선 부분(630C)을 따른 동작 조건). 폴드백 모드에 있는 동안, 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 타겟 정류기 출력 전압 레벨이 최소 폴드백 전압 레벨 아래로 강하하지 않도록 요구할 수 있다. 수신 디바이스(24) 제어 회로부(30)는 단계(720)에서 측정된 현재 정류기 출력 전압 값을 최소 폴드백 전압 레벨과 비교할 수 있다. 제어 회로부(30)가 현재 정류기 출력 전압 값이 최소 폴드백 전압 레벨 미만이라고 결정하면, 제어 회로부(30)는 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 최소 폴드백 전압 레벨로 설정하고, 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 정류기 출력 전압을 조절할 수 있다. 최소 정류기 출력 전압 레벨을 제어함으로써, 수신 디바이스(24)는 정류기(50)가 최소 정류기 출력 전력을 생성하는 것을 보장할 수 있다.
전술한 설명은 설명의 목적을 위해 제공되며 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명이 예시적인 예들 또는 방법들을 참조하여 기술되었지만, 본 명세서에서 사용된 단어들은 제한으로써의 단어들이라기 보다는 설명 및 예시로써의 단어들인 것으로 이해된다. 또한, 본 발명이 특정 구조, 방법들 및 예들을 참조하여 본 명세서에 기술되었지만, 본 발명은 본 발명이 첨부된 청구범위의 범위 내에 있는 모든 구조들, 방법들 및 용도들로 확장되므로, 본 명세서에 개시된 세부 사항들에 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서의 교시들의 이익을 얻는 관련 기술 분야의 당업자는 본 명세서에 기재된 바와 같은 본 발명에 대해 수많은 수정들을 수행할 수 있고, 첨부된 청구범위에 의해 정의된 본 발명의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고 변경들이 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 무선 전력 수신 디바이스로서,
    무선 전력 전송 코일;
    상기 무선 전력 전송 코일에 결합되고, 상기 무선 전력 전송 코일로부터의 신호들을 출력 전압으로 정류하도록 구성된 정류기 회로부; 및
    제어 회로부를 포함하며, 상기 제어 회로부는:
    타겟 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하고;
    상기 무선 전력 송신 디바이스로부터, 인버터 입력 전압을 나타내는 상태 메시지를 수신하고;
    상기 인버터 입력 전압의 상기 상태에 기초하여 상기 타겟 출력 전압을 조정하도록 구성된, 무선 전력 수신 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로부는, 상기 무선 전력 송신 디바이스로부터 수신된 상기 상태 메시지에 기초하여, 상기 인버터 입력 전압이 최대 레벨인지 여부를 결정하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인버터 입력 전압은 상기 최대 레벨에 있고, 상기 제어 회로부는:
    현재 정류기 출력 전압 값을 측정하고;
    새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 상기 현재 정류기 출력 전압 값으로 설정하고;
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 현재 정류기 출력 전압 값을 상기 미리 결정된 타겟 정류기 출력 전압 레벨과 비교하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 현재 정류기 출력 전압 값이 상기 미리 결정된 타겟 정류기 출력 전압 레벨 미만인 것으로 결정하고, 상기 제어 회로부는 더 많은 전력을 요구하기 위해 제어 에러 패킷(Control Error Packet, CEP)을 상기 무선 전력 송신 디바이스로 송신하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제어 회로부는
    상기 현재 정류기 전압 값을 최소 폴드백(fold back) 전압 레벨과 비교하도록 추가로 구성되며,
    상기 제어 회로부가 상기 현재 정류기 출력 전압 값이 상기 최소 폴드백 전압 레벨 이하인 것으로 결정하면, 상기 제어 회로부는:
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 상기 최소 폴드백 전압 레벨로 설정하고;
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  7. 제2항에 있어서, 상기 인버터 입력 전압은 상기 최대 레벨에 있지 않고, 상기 제어 회로부는
    상기 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  8. 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 무선 전력 수신 디바이스로서,
    무선 전력 전송 코일;
    상기 무선 전력 전송 코일에 결합되고, 상기 무선 전력 전송 코일로부터의 신호들을 출력 전압으로 정류하도록 구성된 정류기 회로부; 및
    제어 회로부를 포함하며, 상기 제어 회로부는:
    상기 정류기 회로부의 특성을 측정하고;
    상기 정류기 회로부의 상기 측정된 특성에 기초하여 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 결정하고;
    상기 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 동적으로 조절하도록 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 정류기 회로부의 상기 특성은 정류기 출력 전력 및 정류기 출력 전류 중 하나를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제어 회로부는:
    상기 무선 전력 송신 디바이스로부터, 인버터 입력 전압을 나타내는 상태 메시지를 수신하고;
    상기 인버터 입력 전압의 상기 상태에 기초하여 상기 타겟 정류기 출력 전압을 조정하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어 회로부는, 상기 무선 전력 송신 디바이스로부터 수신된 상기 상태 메시지에 기초하여, 상기 인버터 입력 전압이 최대 레벨인지 여부를 결정하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 인버터 입력 전압은 상기 최대 레벨에 있고, 상기 제어 회로부는:
    현재 정류기 출력 전압 값을 측정하고;
    새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 상기 현재 정류기 출력 전압 값으로 설정하고;
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어 회로부는:
    상기 정류기 회로부의 상기 특성을 측정하고;
    상기 정류기 회로부의 상기 측정된 특성에 기초하여 상기 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 결정하고;
    상기 현재 정류기 출력 전압 값을 상기 타겟 정류기 출력 전압 레벨과 비교하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제어 회로부는 상기 현재 정류기 출력 전압 값이 상기 타겟 정류기 출력 전압 레벨 미만인 것으로 결정하고, 상기 제어 회로부는 더 많은 전력을 요구하기 위해 제어 에러 패킷(CEP)을 상기 무선 전력 송신 디바이스로 송신하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제어 회로부는
    상기 현재 정류기 전압 값을 최소 폴드백 전압 레벨과 비교하도록 추가로 구성되며,
    상기 제어 회로부가 상기 현재 정류기 출력 전압 값이 상기 최소 폴드백 전압 레벨 이하인 것으로 결정하면, 상기 제어 회로부는:
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 상기 최소 폴드백 전압 레벨로 설정하고;
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  16. 제11항에 있어서, 상기 인버터 입력 전압은 상기 최대 레벨에 있지 않고, 상기 제어 회로부는:
    상기 정류기 회로부의 상기 특성을 측정하고;
    상기 정류기 회로부의 상기 측정된 특성에 기초하여 상기 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 결정하고;
    상기 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  17. 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 무선 전력 수신 디바이스로서,
    무선 전력 전송 코일;
    상기 무선 전력 전송 코일에 결합되고, 상기 무선 전력 전송 코일로부터의 신호들을 출력 전압으로 정류하도록 구성된 정류기 회로부; 및
    제어 회로부를 포함하며, 상기 제어 회로부는:
    타겟 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하고;
    상기 무선 전력 송신 디바이스에 상기 무선 전력 송신 디바이스의 인버터의 동작 조건을 나타내는 정보를 요청하도록 구성되며, 상기 무선 전력 송신 코일은 상기 인버터를 사용하여 상기 무선 전력 전송 디바이스에 의해 송신되는 무선 전력 신호들을 수신하는, 무선 전력 수신 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 정보는 상기 무선 전력 송신기의 상기 인버터가 그의 최대 입력 전압에서 동작하고 있는지 여부를 나타내는 상태를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 무선 전력 송신기는 그의 최대 입력 전압에서 동작하고, 상기 제어 회로부는:
    현재 정류기 출력 전압 값을 측정하고;
    새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 상기 현재 정류기 출력 전압 값으로 설정하고;
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제어 회로부는
    상기 현재 정류기 전압 값을 최소 폴드백 전압 레벨과 비교하도록 추가로 구성되며,
    상기 제어 회로부가 상기 현재 정류기 출력 전압 값이 상기 최소 폴드백 전압 레벨 이하인 것으로 결정하면, 상기 제어 회로부는:
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨을 상기 최소 폴드백 전압 레벨로 설정하고;
    상기 새로운 타겟 정류기 출력 전압 레벨에서 상기 정류기 출력 전압을 조절하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
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