KR20230028508A - 무선 전력 송신 디바이스에 대한 충전 상태 정보 - Google Patents

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KR20230028508A
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자이드 에이. 아부칼라프
알렉세이 이. 코수트
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애플 인크.
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Abstract

무선 전력 시스템은 전력 송신 디바이스들, 전력 수신 디바이스들, 및 전력 송신 및 수신 디바이스들을 포함할 수 있다. 구성 단계 동안(예를 들어, 다른 디바이스에 인접하게 배치될 때), 배터리 구동형 송신 디바이스는 송신 디바이스 내의 배터리의 존재를 식별하는 정보를 추가 디바이스에 송신할 수 있다. 배터리 구동형 송신 디바이스는 자신의 충전 상태(state of charge)를 대역내 통신을 사용하여 전력 수신 디바이스에 주기적으로 보고할 수 있다. 배터리 구동형 송신 디바이스는 전력 전달 단계 전에(예를 들어, 구성 단계에서) 또는 전력 전달 단계 동안 자신의 충전 상태를 보고할 수 있다. 배터리 구동형 송신 디바이스는 전력 수신 디바이스로부터의 충전 상태 질의에 응답하여 자신의 충전 상태를 전력 수신 디바이스에 보고할 수 있다. 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스의 배터리의 충전 상태를 디스플레이할 수 있다.

Description

무선 전력 송신 디바이스에 대한 충전 상태 정보
본 출원은 2020년 11월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/100,598호, 2020년 7월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/047,797호, 및 2020년 7월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/047,779호에 대한 우선권을 주장하며, 이들은 이로써 그들 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.
기술분야
본 출원은 일반적으로 전력 시스템들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 전자 디바이스들을 충전하기 위한 무선 전력 시스템들에 관한 것이다.
무선 충전 시스템에서, 충전 매트와 같은 무선 전력 송신 디바이스는 휴대용 전자 디바이스와 같은 무선 전력 수신 디바이스로 전력을 무선으로 송신한다. 무선 전력 수신 디바이스는 코일 및 정류기 회로부를 갖는다. 코일은 무선 충전 매트로부터 교류 무선 전력 신호들을 수신한다. 정류기 회로부는 수신된 신호들을 직류 전력으로 변환한다.
무선 전력 시스템은 하나 이상의 무선 전력 송신 디바이스들, 하나 이상의 무선 전력 수신 디바이스들, 및 하나 이상의 무선 전력 송신 및 수신 디바이스들을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스는 코일 및 코일에 결합된 무선 전력 송신 회로부를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 회로부는 코일을 이용하여 무선 전력 신호들을 송신하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 코일 및 무선 전력 신호들을 직류 전력으로 변환하도록 구성된 정류기 회로부를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 및 수신 디바이스는 적어도 하나의 코일과 무선 전력 송신 회로부 및 무선 전력 수신 회로부 둘 모두를 포함할 수 있다.
전력 송신 및 수신 디바이스들(뿐만 아니라 일부 전용 전력 송신 디바이스들)은 배터리들을 포함할 수 있다. 이러한 배터리 구동형 디바이스들은 전력 송신 모드에서 동작할 수 있으며, 배터리 구동형 송신 디바이스들로 지칭될 수 있다. 구성 단계 동안(예를 들어, 다른 디바이스에 인접하게 배치될 때), 배터리 구동형 송신 디바이스들은 송신 디바이스 내의 배터리의 존재를 식별하는 정보를 추가 디바이스에 송신할 수 있다.
배터리 구동형 송신 디바이스는 자신의 충전 상태(state of charge)를 대역내 통신을 사용하여 전력 수신 디바이스에 주기적으로 보고할 수 있다. 배터리 구동형 송신 디바이스는 전력 전달 단계 전에(예를 들어, 구성 단계에서) 또는 전력 전달 단계 동안 자신의 충전 상태를 보고할 수 있다. 일부 경우들에서, 배터리 구동형 송신 디바이스는 전력 수신 디바이스로부터의 충전 상태 질의(query)에 응답하여 자신의 충전 상태를 전력 수신 디바이스에 보고할 수 있다.
전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스의 배터리의 충전 상태를 디스플레이할 수 있다. 전력 송신 디바이스의 배터리의 충전 상태가 임계치 아래로 떨어지는 경우, 전력 수신 디바이스는 무선 충전 동작들이 임박하여 종료될 것임을 사용자에게 통지할 수 있다. 전력 송신 디바이스 또는 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스의 배터리의 충전 상태에 기초하여 역할 스왑(role swap)을 개시할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 무선 전력 시스템의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 무선 전력 송신 및 수신 회로부의 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 무선 전력 송신 및 수신 디바이스에 대한 예시적인 동작 모드들의 상태도이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시예에 따른, 디폴트 전력 수신 디바이스가 디폴트 전력 송신 디바이스에 인접하게 배치되어 궁극적으로 역할들을 스왑하는 방법을 보여주는 타이밍도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 디폴트 전력 수신 디바이스가 다른 전력 수신 디바이스에 인접하게 배치되어 궁극적으로 전력 송신 모드로 스위칭할 수 있는 방법을 보여주는 타이밍도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 전력 수신 모드 또는 전력 송신 모드에서 디바이스로부터 역할 스왑 능력 정보 및 다른 충전 정보를 전송하는 데 사용될 수 있는 예시적인 패킷의 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 전력 수신 모드 또는 전력 송신 모드에서 디바이스로부터 역할 스왑 요청을 전송하는 데 사용될 수 있는 예시적인 패킷의 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 전력 전달 단계 전에 전력 역할 스왑이 발생할 수 있는 방법을 보여주는 타이밍도이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 전력 전달 단계 동안 전력 역할 스왑이 발생할 수 있는 방법을 보여주는 타이밍도이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 전력 송신 및 수신 디바이스를 동작시키기 위한 예시적인 방법 단계들의 흐름도이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 전력 수신 디바이스가 전력 수신 디바이스 및 인접한 전력 송신 디바이스 둘 모두에 대한 배터리 충전 상태 정보를 디스플레이할 수 있는 방법을 보여주는 예시적인 충전 시스템의 평면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 전력 수신 디바이스가 전력 송신 디바이스에 충전 상태 질의를 전송하고 후속적으로 전력 송신 디바이스 내의 배터리의 충전 상태를 수신할 수 있는 방법을 보여주는 타이밍도이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 무선 충전 동안 자신의 충전 상태를 전력 수신 디바이스에 송신하는 전력 송신 디바이스를 동작시키기 위한 예시적인 방법 단계들의 흐름도이다.
도 14는 일 실시예에 따른, 무선 충전 동안 전력 송신 디바이스의 배터리의 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신하는 전력 수신 디바이스를 동작시키기 위한 예시적인 방법 단계들의 흐름도이다.
무선 전력 시스템은 무선 전력을 송신하는 하나 이상의 전자 디바이스들, 무선 전력을 수신하는 하나 이상의 전자 디바이스들, 및 무선 전력을 송신할 뿐만 아니라 수신하는 하나 이상의 전자 디바이스들을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스는, 예들로서, 무선 충전 매트 또는 무선 충전 퍽(puck)일 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는, 예들로서, 손목 시계, 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 또는 다른 전자 장비와 같은 디바이스일 수 있다. 무선 전력 송신 및 수신 디바이스는 전자 디바이스 케이스(예를 들어, 셀룰러 전화기용 케이스) 또는 다른 유형의 전자 디바이스일 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스는 무선 전력 수신 디바이스로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 디바이스에 전력을 공급하기 위해 그리고 내부 배터리를 충전하기 위해 무선 전력 송신 디바이스로부터의 전력을 사용한다.
무선 전력은 하나 이상의 무선 전력 송신 코일들을 사용하여 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 수신 디바이스로 송신된다. 무선 전력 수신 디바이스는 수신된 무선 전력 신호들을 직류 전력으로 변환하는 정류기 회로부에 결합된 하나 이상의 무선 전력 수신 코일들을 갖는다.
예시적인 무선 전력 시스템(무선 충전 시스템)이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 시스템(8)은 무선 전력 송신 디바이스(12)와 같은 하나 이상의 무선 전력 송신 디바이스들, 무선 전력 수신 디바이스(24)와 같은 하나 이상의 무선 전력 수신 디바이스들, 및 무선 전력 송신 및 수신 디바이스(18)와 같은 무선 전력을 송신할 뿐만 아니라 수신할 수 있는 하나 이상의 전자 디바이스들을 포함할 수 있다. 각각의 유형의 디바이스의 하나 이상은 임의의 주어진 시간에 무선 전력 시스템에 존재할 수 있고, 디바이스들은 유동적인 방식으로 시스템에 추가되고 그로부터 제거된다는 것이 이해되어야 한다. 추가적으로, 하나 이상의 디바이스들은 테더링된(tethered) 상태(디바이스가 벽 콘센트 또는 다른 전원으로부터 전력을 수신하는 경우)와 언테더링된(untethered) 상태(디바이스 배터리가 디바이스에 전력을 공급하는 데 사용되는 경우) 사이에서 스위칭할 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스(18)의 기능은 주어진 시간에 시스템의 배열에 의존하여 변할 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스는 일부 시나리오들에서는 전력의 송신만을 할 수 있고, 일부 시나리오들에서는 전력의 수신만을 할 수 있고, 일부 시나리오들에서는 전력의 송신 및 수신 둘 모두를 할 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 일부 시나리오들에서 전력 수신 디바이스(24)로 직접 전력을 송신할 수 있다. 다른 시나리오들에서, 전력 송신 디바이스(12)는 전력 송신 및 수신 디바이스(18)로 전력을 송신할 수 있는데, 이러한 전력 송신 및 수신 디바이스는 이어서, 전력 수신 디바이스(24)로 전력을 송신할 수 있다. 각각의 디바이스의 기능 및 시스템 내의 각각의 디바이스 사이의 유도 결합은, 디바이스들이 시스템에 추가되고 그로부터 제거됨에 따라 업데이트될 수 있다.
무선 전력 송신 디바이스(12)는 제어 회로부(16)를 포함한다. 무선 전력 수신 디바이스(24)는 제어 회로부(30)를 포함한다. 무선 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 제어 회로부(78)를 포함한다. 제어 회로부(16), 제어 회로부(30), 및 제어 회로부(78)와 같은 시스템(8) 내의 제어 회로부는 시스템(8)의 동작을 제어하는 데 사용된다. 이 제어 회로부는 마이크로프로세서, 전력 관리 유닛, 기저대역 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로제어기, 및/또는 프로세싱 회로를 갖는 주문형 집적 회로와 연관된 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로부는 디바이스들(12, 18, 24)에서 원하는 제어 및 통신 특징부들을 구현한다. 예를 들어, 프로세싱 회로부는, 코일들을 선택하고, 전력 송신 레벨들을 결정하고, 이물질들을 검출하고 다른 태스크들을 수행하기 위해 센서 데이터 및 다른 데이터를 프로세싱하고, 사용자 입력을 프로세싱하고, 디바이스들(12, 18, 24) 사이의 협상들을 핸들링하고, 대역내 및 대역외 데이터를 전송 및 수신하고, 측정들을 행하고, 시스템(8)의 동작을 다른 방식으로 제어하는 데 사용될 수 있다.
시스템(8) 내의 제어 회로부는 하드웨어(예를 들어, 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(16, 30, 및/또는 78) 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(예를 들어, 자기 드라이브들 또는 솔리드 스테이트 드라이브들), 하나 이상의 탈착가능 플래시 드라이브들 또는 다른 탈착가능 매체들 등을 포함할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들 상에 저장된 소프트웨어는 제어 회로부(16, 30, 및/또는 78)의 프로세싱 회로부 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(예를 들어, 전력 어댑터 회로부를 포함하는 무선 충전 매트 또는 충전 퍽)일 수 있거나, 케이블에 의해 전력 어댑터 또는 다른 장비에 결합되는 무선 충전 매트 또는 퍽일 수 있거나, 휴대용 디바이스일 수 있거나, 가구, 차량, 또는 다른 시스템에 통합된 장비일 수 있거나, 탈착가능 배터리 케이스일 수 있거나, 또는 다른 무선 전력 전달 장비일 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스(12)가 무선 충전 매트 또는 퍽인 예시적인 구성들은 때때로, 본 명세서에서 일 예로서 설명된다.
전력 수신 디바이스(24)는 손목 시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이어버드와 같은 액세서리, 또는 다른 전자 장비와 같은 휴대용 전자 디바이스일 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 벽 콘센트(예를 들어, 교류 전원)에 결합될 수 있고, 전력을 공급하기 위한 배터리(32)를 가질 수 있고, 그리고/또는 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. 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 사용한다. 간단히, 전력 송신 디바이스(12)가 전력 수신 디바이스(24)로 무선 전력을 송신하는 일 예가 본 명세서에 설명된다. 그러나, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)가 무선 전력 전달 동작들 동안 전력 송신 디바이스 및 전력 수신 디바이스 중 하나 또는 둘 모두를 대체할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
전력 송신 회로부(52)는 무선 전력 송신 코일(들)(36)과 같은 하나 이상의 무선 전력 송신 코일들을 통해 AC 전류 신호들을 생성하기 위하여 제어 회로부(16)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴 온 및 턴 오프되는 스위칭 회로부(예를 들어, 트랜지스터들로 형성된 인버터 회로부(61))를 가질 수 있다. 이러한 코일 구동 신호들은 코일(들)(36)이 무선 전력을 송신하게 한다. 코일들(36)은 평면형 코일 어레이로 배열될 수 있거나, 또는 코일들의 클러스터를 형성하도록 배열될 수 있다. 일부 배열들에서, 디바이스(12)(예를 들어, 충전 매트, 퍽 등)는 단일 코일만을 가질 수 있다. 다른 배열들에서, 무선 충전 디바이스는 다수의 코일들(예를 들어, 2개 이상의 코일들, 5 내지 10개의 코일들, 적어도 10개의 코일들, 10 내지 30개의 코일들, 35개 미만의 코일들, 25개 미만의 코일들, 또는 다른 적합한 수의 코일들)을 가질 수 있다.
AC 전류들이 하나 이상의 코일들(36)을 통과함에 따라, 전력 수신 디바이스(24) 내의 코일(들)(48)과 같은 하나 이상의 대응하는 수신기 코일들에 의해 수신되는 교류 전자기장들(예컨대, 자기장들)(무선 전력 신호들(44))이 생성된다. 다시 말해, 코일들(36) 중 하나 이상은 코일들(48) 중 하나 이상에 유도 결합된다. 디바이스(24)는 단일 코일(48), 적어도 2개의 코일들(48), 적어도 3개의 코일들(48), 적어도 4개의 코일들(48), 또는 다른 적합한 수의 코일들(48)을 가질 수 있다. 교류 전자기장들이 코일(들)(48)에 의해 수신될 때, 대응하는 교류 전류들이 코일(들)(48)에 유도된다. 무선 전력을 송신하는 데 사용되는 AC 신호들은 임의의 적합한 주파수(예를 들어, 100 내지 250 ㎑ 등)를 가질 수 있다. 브리지 네트워크 내에 배열된 동기 정류 금속 산화물 반도체 트랜지스터들과 같은 정류 컴포넌트들을 포함하는 정류기 회로부(50)와 같은 정류기 회로부는 하나 이상의 코일들(48)로부터의 수신된 AC 신호들(전자기 신호들(44)과 연관된 수신된 교류 신호들)을 디바이스(24)에 전력을 공급하기 위한 DC 전압 신호들로 변환한다.
정류기 회로부(50)에 의해 생성된 DC 전압(때때로 정류기 출력 전압 Vrect로 지칭됨)은 배터리(58)와 같은 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있고 디바이스(24) 내의 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(24)는 입출력 디바이스들(56)을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(56)은 사용자 입력을 수집하고 그리고/또는 환경 측정들을 수행하기 위한 입력 디바이스들을 포함할 수 있고, 사용자에게 출력을 제공하기 위한 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 입출력 디바이스들(56)은 시각적 출력을 생성하기 위한 디스플레이(스크린), 오디오 신호들로서 출력을 제시하기 위한 스피커, 사용자에게 상태 정보 및/또는 다른 정보를 제공하는 광을 방출하기 위한 발광 다이오드 상태 표시등들 및 다른 발광 컴포넌트들, 진동들 및 다른 햅틱 출력을 생성하기 위한 햅틱 디바이스들, 및/또는 다른 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(56)은 또한, 사용자로부터의 입력을 수집하고 그리고/또는 시스템(8)의 주변들의 측정들을 수행하기 위한 센서들을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(56)에 포함될 수 있는 예시적인 센서들은 3차원 센서들(예를 들면, 광 빔들을 방출하고 타깃이 광 빔들에 의해 조명될 때 생성되는 광 스폿들로부터 3차원 이미지들에 대한 이미지 데이터를 수집하기 위해 2차원 디지털 이미지 센서들을 사용하는 구조화된 광 센서들과 같은 3차원 이미지 센서들, 양안 이미징 장치 내의 2개 이상의 카메라를 사용하여 3차원 이미지들을 수집하는 양안 3차원 이미지 센서들, 3차원 lidar(light detection and ranging) 센서들, 3차원 라디오 주파수 센서들, 또는 3차원 이미지 데이터를 수집하는 다른 센서들), 카메라들(예를 들면, 각자의 적외선 및/또는 가시 디지털 이미지 센서들을 갖는 적외선 및/또는 가시 카메라들 및/또는 자외선 광 카메라들), 시선 추적 센서들(예를 들면, 이미지 센서에 기초한 시선 추적 시스템, 및 원하는 경우, 사용자의 눈들로부터 반사된 후에 이미지 센서를 사용하여 추적되는 하나 이상의 광 빔들을 방출하는 광원), 터치 센서들, 버튼들, 용량성 근접 센서들, 광-기반(광학) 근접 센서들, 예컨대 적외선 근접 센서들, 다른 근접 센서들, 힘 센서들, 스위치들에 기초한 접촉 센서들과 같은 센서들, 가스 센서들, 압력 센서들, 수분 센서들, 자기 센서들, 오디오 센서들(마이크로폰들), 주변광 센서들, (예를 들면, 광을 방출하고 반사된 광을 측정함으로써) 타깃 물체들에 대해 스펙트럼 측정 및 다른 측정을 수행하기 위한 광학 센서들, 음성 커맨드들 및 다른 오디오 입력을 수집하기 위한 마이크로폰들, 거리 센서들, 모션, 위치, 및/또는 배향에 관한 정보를 수집하도록 구성되는 모션, 위치, 및/또는 배향 센서들(예를 들면, 가속도계들, 자이로스코프들, 나침반들, 및/또는 이들 센서 전부 또는 이들 센서 중 하나 또는 둘의 서브세트를 포함하는 관성 측정 유닛들), 버튼 누르기 입력을 검출하는 버튼들과 같은 센서들, 조이스틱 움직임을 검출하는 센서들을 갖는 조이스틱들, 키보드들, 및/또는 다른 센서들을 포함한다. 디바이스(12)는 선택적으로, 하나 이상의 입출력 디바이스들(70)(예컨대, 입출력 디바이스들(56)과 관련하여 기술된 유형의 입력 디바이스들 및/또는 출력 디바이스들)을 가질 수 있다. 디바이스(18)는 선택적으로, 하나 이상의 입출력 디바이스들(92)(예컨대, 입출력 디바이스들(56)과 관련하여 기술된 유형의 입력 디바이스들 및/또는 출력 디바이스들)을 가질 수 있다.
디바이스(12), 디바이스(18), 및/또는 디바이스(24)는 대역내 또는 대역외 통신들을 사용하여 무선으로 통신할 수 있다. 디바이스(12)는, 예를 들어, 안테나를 사용하여 대역외 신호들을 (예를 들어, 디바이스(18) 또는 디바이스(24)로) 무선으로 송신하는 무선 송수신기 회로부(40)를 가질 수 있다. 무선 송수신기 회로부(40)는 안테나를 사용하여 디바이스(18 또는 24)로부터 대역외 신호들을 무선으로 수신하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(24)는 대역외 신호들을 송신하는 무선 송수신기 회로부(46)를 가질 수 있다. 무선 송수신기(46) 내의 수신기 회로부는 안테나를 사용하여 대역외 신호들을 수신할 수 있다. 디바이스(18)는 대역외 신호들을 송신하는 무선 송수신기 회로부(80)를 가질 수 있다. 무선 송수신기(80) 내의 수신기 회로부는 안테나를 사용하여 대역외 신호들을 수신할 수 있다. 무선 송수신기 회로부(40, 46, 80)는 또한, 코일들(36, 48, 90)을 사용하여 디바이스들(12, 24, 18) 사이의 대역내 송신들에 사용될 수 있다.
주파수-시프트 키잉(frequency-shift keying, FSK) 및/또는 진폭-시프트 키잉(amplitude-shift keying, ASK)은 디바이스들(12, 18, 24) 사이에서 대역내 데이터를 전달하는 데 사용될 수 있다. 이러한 FSK 및 ASK 송신들 동안 전력이 무선으로 전달될 수 있다.
전력 송신 디바이스(12), 전력 송신 및 수신 디바이스(18), 및 전력 수신 디바이스(24)가 무선 전력 전달을 제어하기 위해 수신된 전력, 배터리 충전 상태들 등과 같은 정보를 통신할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 위에서 설명된 기술은 기능하기 위해 개인 식별가능 정보의 송신을 수반할 필요가 없다. 예방 차원에서, 이러한 충전 기술의 임의의 구현이 개인 식별가능 정보의 사용을 수반하는 한, 구현자들이 일반적으로 사용자들의 프라이버시를 유지하기 위한 업계 또는 정부 요구사항들을 충족시키거나 초과하는 것으로 인식되는 프라이버시 정책들 및 관례들을 따라야 한다는 것을 유의한다. 특히, 개인 식별가능 정보 데이터는 의도하지 않은 또는 인가되지 않은 액세스 또는 사용의 위험들을 최소화하도록 관리되고 핸들링되어야 하며, 인가된 사용의 성질이 사용자들에게 명확히 표시되어야 한다.
제어 회로부(16)는 디바이스(12)의 하우징의 충전 표면 상의 외부 물체들을 검출하기 위해(예를 들어, 충전 매트의 상부 상에서, 또는, 원하는 경우, 충전 퍽의 결합 표면에 인접한 물체들을 검출하기 위해) 사용될 수 있는 외부 물체 측정 회로부(41)를 갖는다. 디바이스(12)의 하우징은 디바이스(12)의 코일(들)(36) 및 다른 회로부를 둘러싸는 중합체 벽들, 다른 유전체의 벽들, 및/또는 다른 하우징 벽 구조물들을 가질 수 있다. 충전 표면은 디바이스(12)의 상부 하우징 벽의 평면 외측 표면에 의해 형성될 수 있거나 또는 다른 형상들(예를 들어, 오목 또는 볼록 형상들 등)을 가질 수 있다. 디바이스(12)가 충전 퍽을 형성하는 배열들에서, 충전 퍽은 디바이스(24)의 형상과 정합하는 표면 형상을 가질 수 있다. 퍽 또는 다른 디바이스(12)는, 원하는 경우, (예컨대, 코일(48)이 무선 충전 동안 코일(36)과 정렬되도록) 디바이스(12)를 디바이스(24)에 탈착가능하게 부착하는 자석들을 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(예를 들어, 회로부(41)는 하나 이상의 코일들(48) 및/또는 코일들(48)과 연관된 자기 코어 재료의 존재를 검출할 수 있다). 물체 검출 및 특성화 동작들 동안, 외부 물체(이물질) 측정 회로부(41)는, 코일(48)이 존재하는지 여부 및/또는 동전들 또는 종이클립들과 같은 이물질들이 존재하는지 여부를 표시할 수 있는 코일(들)(36)에 대한 측정들, 예컨대 Q-인자 측정들, 공진 주파수 측정들, 및/또는 인덕턴스 측정들을 수행하는 데 사용될 수 있다. 측정 회로부는 또한, 용량성 센서를 사용하여 센서 측정들을 행하는 데 사용될 수 있고, 온도 측정들을 행하는 데 사용될 수 있고, 그리고/또는 이물질 또는 다른 외부 물체(예를 들어, 디바이스(18 또는 24))가 디바이스(12) 상에 존재하는지의 여부를 나타내는 정보를 수집하기 위해 다른 방식으로 사용될 수 있다.
일부 구성들에서, 디바이스(12)의 제어 회로부(예를 들어, 회로부(41) 및/또는 다른 제어 회로부(16))는 전력 카운팅 이물질 검출 방식을 구현할 수 있다. 이러한 접근법을 이용하여, 디바이스(12)는 (예를 들어, 대역내 통신들을 통해) 디바이스(24)로부터, 디바이스(24)가 무선으로 수신하는 전력의 양(예를 들어, 4.5 W)을 나타내는 정보를 수신한다. 디바이스(12)는 (예를 들어, 디바이스(12)가 인버터(61)로부터 코일(36)을 구동시키는 데 사용되는 신호의 크기를 알기 때문에) 얼마나 많은 전력(예를 들어, 5.0 W)이 송신되고 있는지를 안다. 송신된 전력(예를 들어, 5.0 W)을 수신된 전력(예를 들어, 4.5 W)과 비교함으로써, 디바이스(12)는 이물질에서 흐르는 와전류들로 인해 무선 전력이 소산되고 있는지 여부를 결정할 수 있다. 소산된 전력(예를 들어, 이러한 예에서는 0.5 W)이 미리 결정된 임계량을 초과하면, 또는 무선 전력 전달 프로세스의 효율이 예상된 것보다 낮으면, 디바이스(12)는 이물질이 존재한다고 결론내릴 수 있다. 이들과 같은 전력 카운팅 기법들은, 회로부(41)를 사용하여 수행되는 용량성 감지 이물질 검출 기법들 및/또는 다른 외부 물체 측정 동작들과 함께 사용될 수 있다.
일부 실시예들에서, 제어 회로부(16)의 측정 회로부(41)는 신호 생성기 회로부(예를 들어, 하나 이상의 프로브 주파수들에서 AC 프로브 신호들을 생성하기 위한 발진기 회로부, 임펄스 응답들이 측정될 수 있도록 임펄스 응답들을 생성할 수 있는 펄스 생성기)를 포함하고 그리고/또는 시스템(8) 내의 코일들을 에너자이징(energize)하기 위해 디바이스(12)로부터의 무선 전력 신호들의 송신을 사용한다. 회로부(41)는 또한, 시스템(8)의 응답을 측정하기 위한 회로들(예를 들어, 아날로그-디지털 변환기 회로들, 필터들, 아날로그 결합기들, 디지털 프로세싱 회로부 등)을 포함할 수 있다.
전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 케이블에 의해 전력 어댑터 또는 다른 장비에 결합되는 무선 충전 매트 또는 퍽일 수 있고, 가구, 차량, 또는 다른 시스템에 통합된 장비일 수 있고, 탈착가능 배터리 케이스일 수 있고, 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 손목 시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이어버드와 같은 액세서리, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 무선 전력의 송신 및 수신 둘 모두를 할 수 있다. 따라서, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 전력 송신 디바이스(12)와 유사한 전력 송신 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 또한, 전력 수신 디바이스(24)와 유사한 전력 수신 컴포넌트들을 포함할 수 있다.
전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 벽 콘센트 또는 다른 전원으로부터의 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 변환하기 위한 AC-DC 전력 변환기, 예컨대 AC-DC 전력 변환기(96)를 가질 수 있다. DC 전력은 제어 회로부(78)에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 제어 회로부(78)는 (코일들(90)을 사용한) 대역내 통신들 및 (안테나를 사용한) 대역외 통신들을 위한 무선 송수신기 회로부(80)를 포함한다. 제어 회로부(78)는 또한, 선택적으로, 측정 회로부(82)(예를 들어, 측정 회로부(41)와 관련하여 설명된 유형의 측정 회로부)를 포함할 수 있다.
디바이스(18) 내의 무선 전력 회로부(84)는 인버터(86) 및 정류기(88) 둘 모두를 포함할 수 있다. 인버터 회로부(86)(예를 들어, 트랜지스터들로부터 형성됨)는 코일(들)(90)과 같은 하나 이상의 코일들을 통해 AC 전류 신호들을 생성하기 위해 제어 회로부(78)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 이러한 코일 구동 신호들은 코일(들)(90)이 무선 전력을 송신하게 한다. 코일들(90)은 평면형 코일 어레이로 배열될 수 있거나, 또는 코일들의 클러스터를 형성하도록 배열될 수 있다. 일부 배열들에서, 디바이스(18)는 단일 코일만을 가질 수 있다. 다른 배열들에서, 디바이스(18)는 다수의 코일들(예를 들어, 2개 이상의 코일들, 5 내지 10개의 코일들, 적어도 10개의 코일들, 10 내지 30개의 코일들, 35개 미만의 코일들, 25개 미만의 코일들, 또는 다른 적합한 수의 코일들)을 가질 수 있다.
AC 전류들이 하나 이상의 코일들(90)을 통과함에 따라, 전력 수신 디바이스(24) 내의 코일(들)(48)과 같은 하나 이상의 대응하는 수신기 코일들에 의해 수신되는 교류 전자기장들(예컨대, 자기장들)(무선 전력 신호들(44))이 생성된다. 다시 말해, 코일들(90) 중 하나 이상은 코일들(48) 중 하나 이상에 유도 결합될 수 있다.
전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 또한, (예를 들어, 전력 송신 디바이스(12)로부터) 무선 전력을 수신할 수 있다. 코일(들)(90)은 송신 코일들(36)로부터 교류 전자기장들을 수신하여, 코일(들)(90) 내에 대응하는 교류 전류들을 초래할 수 있다. 브리지 네트워크 내에 배열된 동기 정류 금속 산화물 반도체 트랜지스터들과 같은 정류 컴포넌트들을 포함하는 정류기 회로부(88)와 같은 정류기 회로부는 하나 이상의 코일들(90)로부터의 수신된 AC 신호들(전자기 신호들(44)과 연관된 수신된 교류 신호들)을 디바이스(18)에 전력을 공급하기 위한 DC 전압 신호들로 변환한다. 정류기 회로부(88)에 의해 생성된 DC 전압은 배터리(94)와 같은 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있고 디바이스(18) 내의 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다.
도 1의 각각의 유형의 디바이스 사이의 교번 전자기장들의 묘사는 (가능한 유도 결합의 유형을 보여주기 위해) 단지 예시적이다. 실제로, 교번 전자기장들은 시스템 내의 선택 디바이스들 사이에만 전달될 것이다. 예를 들어, 송신 디바이스(12)는 디바이스(24) 및 디바이스(18)로 전력을 송신할 수 있다(반면, 디바이스(18)가 디바이스(18)로 전력을 개별적으로 송신하지는 않음). 다른 예에서, 송신 디바이스(12)는 (디바이스(12)로부터 디바이스(24)로의 전력의 직접 교환 없이) 전력을 24로 송신하는 디바이스(18)로 전력을 송신한다.
일부 응용들에서, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 (예를 들어, 인버터(86) 및 코일(들)(90)을 사용하여) 무선 전력을 송신만 한다. 일부 응용들에서, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 (예를 들어, 정류기(88) 및 코일(들)(90)을 사용하여) 무선 전력을 수신만 한다. 일부 응용들에서, 전력 송신 및 수신 디바이스는 무선 전력을 동시에 수신 및 송신한다. 무선 전력을 동시에 수신 및 송신할 때, 디바이스(18)는 인버터(86) 및 정류기(88)와 연관된 전력 송신 및 전력 수신 동작들 둘 모두를 선택적으로 수행할 수 있다(예를 들어, 디바이스(18)는 정류기를 사용하여 배터리를 충전하고 디바이스를 동작시키고, 독립적으로, 인버터를 사용하여 원하는 양의 전력을 송신함). 대안적으로, 디바이스(18)는 전력을 정류하지 않으면서 수신된 무선 전력 신호들을 중계할 수 있다. 디바이스(18)는 무선 전력 송신 및 무선 전력 수신 둘 모두에 사용되는 하나의 코일만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 디바이스(18)는 적어도 하나의 전용 무선 전력 송신 코일 및 적어도 하나의 전용 무선 전력 수신 코일을 가질 수 있다. 디바이스(18)는 무선 전력 송신 및 무선 전력 수신 둘 모두에 모두 사용되는 다수의 코일들을 가질 수 있다. 디바이스(18) 내의 상이한 코일들은 선택적으로, 상이한 동작 모드들에서 함께 단락될 수 있다.
도 2는 시스템(8)에 대한 예시적인 무선 충전 회로부의 회로도이다. 전력 송신 디바이스(12) 및 전력 수신 디바이스(24)의 무선 충전 회로부가 도시되어 있다. 그러나, 디바이스(18)는 전력 송신 및 전력 수신 둘 모두를 위한 대응하는 컴포넌트들을 가질 수 있고, 원하는 경우, 디바이스(12) 및/또는 디바이스(24) 중 어느 하나를 대신하여 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회로부(52)는 하나 이상의 코일들(36) 및 커패시터(71)와 같은 커패시터들을 포함하는 출력 회로를 통해 송신되는 무선 전력 신호들을 생성하는 하나 이상의 인버터들(61)과 같은 인버터 회로부 또는 다른 구동 회로부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스(12)는 각각이 구동 신호들을 각각의 코일(36)에 공급하는 다수의 개별적으로 제어되는 인버터들(61)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 인버터(61)는 스위칭 회로부를 사용하여 다수의 코일들(36) 사이에 공유된다.
동작 동안, 인버터(들)(61)에 대한 제어 신호들은 제어 입력(74)에서 제어 회로부(16)에 의해 제공된다. 단일 인버터(61) 및 단일 코일(36)이 도 2의 예에 도시되어 있지만, 원한다면, 다수의 인버터들(61) 및 다수의 코일들(36)이 사용될 수 있다. 다수의 코일 구성에서, 스위칭 회로부(예를 들어, 멀티플렉서 회로부)는 단일 인버터(61)를 다수의 코일들(36)에 결합하는 데 사용될 수 있고/있거나 각각의 코일(36)은 각각의 인버터(61)에 결합될 수 있다. 무선 전력 송신 동작들 동안, 하나 이상의 선택된 인버터들(61) 내의 트랜지스터들은 제어 회로부(16)로부터의 AC 제어 신호들에 의해 구동된다. 인버터들 사이의 상대적 위상은 동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 인버터들(61)은 동상 또는 이상(예를 들어, 180도 위상이 다름)의 출력 신호들을 생성할 수 있다.
인버터(들)(61)(예를 들어, 회로부(52) 내의 트랜지스터들 또는 다른 스위치들)를 사용한 구동 신호들의 적용은 선택된 코일들(36) 및 커패시터들(71)로부터 형성된 출력 회로들이 디바이스(24) 내의 하나 이상의 코일들(48) 및 하나 이상의 커패시터들(72)로부터 형성된 무선 전력 수신 회로를 사용하여 무선 전력 수신 회로부(54)에 의해 수신되는 교류 전자기장들(신호들(44))을 생성하게 한다.
원하는 경우, 구동 코일들(36) 사이의 상대적 위상(예를 들어, 구동되고 있는 코일들(36) 중 다른 인접한 코일에 대한 구동되고 있는 코일들(36) 중 하나의 코일의 위상)은 제어 회로부(16)에 의해 조정되어 디바이스(12)와 디바이스(24) 사이의 무선 전력 전달을 향상시키는 것을 도울 수 있다. 정류기 회로부(50)는 하나 이상의 코일들(48)(예를 들어, 한 쌍의 코일들)에 결합되고, 수신된 전력을 AC로부터 DC로 변환하고, 디바이스(24) 내의 부하 회로부에 전력을 공급하기 위해(예를 들어, 배터리(58)를 충전하기 위해, 디스플레이 및/또는 다른 입출력 디바이스들(56)에 전력을 공급하기 위해, 그리고/또는 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위해) 정류기 출력 단자들(76)에 걸쳐 대응하는 직류 출력 전압(Vrect)을 공급한다. 단일 코일(48) 또는 다수의 코일들(48)이 디바이스(24) 내에 포함될 수 있다. 예시적인 구성에서, 디바이스(24)는 적어도 2개의 코일들(48)을 갖는 손목시계 또는 다른 휴대용 디바이스일 수 있다. 이들 2개의(또는 그 이상의) 코일들(48)은 무선 전력을 수신할 때 함께 사용될 수 있다. 원하는 경우, 다른 구성들이 이용될 수 있다.
앞서 언급된 바와 같이, 코일들(36 및 48)을 사용한 대역내 송신들은 디바이스들(12 및 24) 사이에서 정보를 전달(예컨대, 송신 및 수신)하는 데 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 구성에서, 주파수-시프트 키잉(FSK)은 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 대역내 데이터를 송신하기 위해 사용되고, 진폭-시프트 키잉(ASK)은 디바이스(24)로부터 디바이스(12)로 대역내 데이터를 송신하기 위해 사용된다. 다시 말해, 무선 전력을 송신하는 디바이스는 (어느 하나의 디바이스가 전용 전력 송신/수신 디바이스(12/24)인지 아니면 전력 송신 및 수신 디바이스(18)인지에 관계없이) FSK를 사용하여 대역내 데이터를, 무선 전력을 수신하는 디바이스로 송신할 수 있다. 무선 전력을 수신하는 디바이스는 (어느 하나의 디바이스가 전용 전력 송신/수신 디바이스(12/24)인지 아니면 전력 송신 및 수신 디바이스(18)인지에 관계없이) ASK를 사용하여 대역내 데이터를, 무선 전력을 송신하는 디바이스로 송신할 수 있다.
이러한 FSK 및 ASK 송신들 동안 전력이 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있다. 전력 송신 회로부(52)는 전력 송신 주파수에서 신호들(44)을 생성하기 위해 하나 이상의 코일(36)들로 AC 신호들을 구동하고 있는 한편, 무선 송수신기 회로부(40)는 구동 AC 신호들의 전력 송신 주파수를 변조하고 그에 의해 신호들(44)의 주파수를 변조하기 위해 FSK 변조를 사용할 수 있다. 디바이스(24)에서, 코일(48)은 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 코일(들)(48)을 통과하는 AC 신호의 주파수를 모니터링하고, FSK 복조를 사용하여 송신된 대역내 데이터를 신호들(44)로부터 추출한다. 이러한 접근법은, FSK 데이터(예컨대, FSK 데이터 패킷들)가 코일들(36, 48)을 사용하여 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 대역내 송신되게 하면서, 전력이 동시에 코일들(36, 48)을 사용하여 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있게 한다.
디바이스(24)와 디바이스(12) 사이의 대역내 통신들은 ASK 변조 및 복조 기법들을 사용할 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)(36)을 통과하는 AC 신호의 진폭을 변조한다. 무선 송수신기 회로부(40)는 코일(들)(36)을 통과하는 AC 신호의 진폭을 모니터링하고, ASK 복조를 사용하여, 무선 송수신기 회로부(46)에 의해 송신되었던 이들 신호들로부터 송신된 대역내 데이터를 추출한다. ASK 통신들의 사용은, ASK 데이터 비트들(예컨대, ASK 데이터 패킷들)이 코일들(48 및 36)을 사용하여 디바이스(24)로부터 디바이스(12)로 대역내 송신되는 동안, 전력이 동시에 코일들(36, 48)을 사용하여 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있게 한다.
전력 송신 디바이스(12)로부터 전력 수신 디바이스(24)로 대역내 데이터를 전달하기 위해 사용되는 FSK 변조 및 전력 수신 디바이스(24)로부터 전력 송신 디바이스(12)로 대역내 데이터를 전달하기 위해 사용되는 ASK 변조의 예는 단지 예시적이다. 일반적으로, 전력 송신 디바이스(12)로부터 전력 수신 디바이스(24)로 그리고 전력 수신 디바이스(24)로부터 전력 송신 디바이스(12)로 정보를 전달하기 위해 임의의 원하는 통신 기법들이 사용될 수 있다. 일반적으로, 무선 전력은 (ASK 또는 FSK를 사용하여) 대역내 통신들 동안 디바이스들 사이에서 동시에 전달될 수 있다.
무선 전력의 송신을 위해 사용되는 전력 송신 주파수는, 예를 들어, 약 125 ㎑, 적어도 80 ㎑, 적어도 100 ㎑, 100 ㎑ 내지 205 ㎑, 500 ㎑ 미만, 300 ㎑ 미만의 미리 결정된 주파수, 또는 다른 적합한 무선 전력 주파수일 수 있다. 일부 구성들에서, 전력 송신 주파수는 디바이스들(12, 24) 사이의 통신들에서 협상될 수 있다. 다른 구성들에서, 전력 송신 주파수는 고정될 수 있다.
디바이스들 사이의 데이터 송신을 위한 대역내 통신을 사용하는 동안 전력이 디바이스들 사이에서 동시에 전달될 수 있다는 것이 기술되었다. 다시 말해, 일부 예들에서, 대역내 통신들은 전력 송신 신호의 변조(예컨대, 전력 송신 주파수를 변조하는 것 또는 전력 송신 주파수에서의 신호의 진폭을 변조하는 것)에 의존할 수 있다. 그러나, 전력 송신 신호들의 변조에 의존하지 않는 다른 통신 기법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 신호들(때때로 대역내 신호들로 지칭됨)은 전력 송신 주파수와 상이한 주파수로 시스템 내의 코일들 사이에서 전달될 수 있다. 코일들(예를 들어, 코일들(36, 48, 90))을 사용하여 전달되는 (전력 송신 주파수와 동일한 주파수 또는 그와 상이한 주파수에서의) 신호들은 대역내 신호들로 간주될 수 있다.
게다가, 대역내 통신은 디바이스들이 전력 전달 레이트, 전력 송신 주파수 등에 동의하기 전에 디바이스들 사이에서 발생할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 초기 검출 및 유도 결합 이후, 디바이스들은 호환성을 결정하거나, 전력 전달 주파수를 협상하거나, 전력 전달 레이트를 협상하는 등을 위해 핸드셰이크 프로세스를 겪을 수 있다. 이러한 프로세스 동안, 대역내 통신은 전력 송신 주파수에서 신호들의 FSK 및/또는 ASK 변조를 수반할 수 있다. 따라서, 이러한 프로세스 동안 무선 전력이 송신된다. 이는 전력 수신 디바이스가 잔여 배터리 전력을 거의 또는 전혀 갖지 않더라도 디바이스들이 핸드셰이크 프로세스를 완료할 수 있게 하기 때문에 유리하다. 대역내 통신들 동안의 이러한 무선 전력 송신은, 궁극적으로 디바이스들 사이의 협상들이 무선 전력의 지속적인 송신을 초래하지 않더라도(예컨대, 디바이스들이 전용 전력 전달 단계에 진입하지 않더라도) 핸드셰이크 프로세스 동안 발생할 수 있다.
전술된 FSK 및 ASK 변조 및 복조 기법들은 시스템(8) 내의 임의의 2개의 디바이스들 사이에서 데이터 패킷들을 송신하는 데 사용될 수 있다. 각각의 데이터 패킷은 다수의 데이터 비트들(때때로 비트들로 지칭됨)을 포함할 수 있다. 데이터 비트들은 바이트들로 그룹화될 수 있는데, 각각의 바이트는 임의의 원하는 수의 비트들(예를 들어, 8개의 비트들)을 포함한다.
전력 송신 및 수신 디바이스(18) 내의 적어도 하나의 코일은 (무선 충전 시스템 내의 조건들에 따라) 무선 전력을 송신 또는 수신하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 코일은 무선 전력을 동시에 송신 및 수신하지 않는다. 따라서, 디바이스 내의 제어 회로부는 코일이 임의의 주어진 시간에 무선 전력을 송신하는 데 또는 수신하는 데 사용되는지를 제어하기 위해 사용될 수 있다.
전력 송신 및 수신 디바이스(18) 내의 주어진 코일이 무선 전력을 송신하는 데 또는 수신하는 데 사용되는지를 결정하기 위해 프로토콜이 사용될 수 있다. 프로토콜은 무선 충전 시스템 내의 디바이스들의 유형, 무선 충전 시스템들 내의 디바이스들의 배터리 충전 레벨들, 및/또는 무선 충전 시스템 내의 디바이스들이 추가 전원들에 결합되는지 여부(예를 들어, 테더링된 또는 언테더링된)와 같은 많은 인자들을 고려할 수 있다. 프로토콜은 전력 송신 및 수신 디바이스(18) 내의 코일을, 주어진 시스템 조건들에 대한 최적 모드에 배치할 수 있다.
전력 송신 및 수신 디바이스(18)가 무선 충전 시스템에 추가될 때, 디바이스는 적절한 모드에 진입하고 가능한 한 빨리 전력 전달을 시작하는 것이 바람직할 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스(18)가 충전 시스템에 추가되었음을 사용자에게 통지하기 위해 충전 시스템 내의 하나 이상의 디바이스들에 의해 사용자 통지가 또한 출력될 수 있다. 사용자 통지는 전력 송신 및 수신 디바이스(18)가 충전을 송신 및/또는 수신하는 데 사용되고 있는지 여부를 나타낼 수 있다. 이상적으로는, 디바이스가 시스템에 추가되는 것과 사용자 통지가 사용자에게 출력되는 것 사이에 최소한의 레이턴시가 있다. 대부분의 사용 사례들에서 레이턴시를 최소화하는 한 가지 방법은 각각의 디바이스에 디폴트 모드를 할당하는 것이다. 디폴트 모드는 무선 충전을 송신하거나 수신할 수 있는 코일에 대한 가장 가능성있는 모드에 대응할 수 있다.
예를 들어, 충전을 송신하거나 수신하도록 구성된 무선 전력 코일을 갖는 셀룰러 전화기를 고려한다. 대부분의 사용 사례들에서, 셀룰러 전화기는 무선 전력을 수신하는 데 사용될 수 있다(예를 들어, 셀룰러 전화기가 충전 매트 상에 배치될 때). 그러나, 일부 사용 사례들에서, 셀룰러 전화기는 (예를 들어, 추가 전자 디바이스로) 무선 전력을 송신하는 데 사용될 수 있다. 가장 일반적인 사용 사례는 셀룰러 전화기가 무선 전력을 수신하는 것이기 때문에, 무선 전력 코일은 무선 전력을 수신하는 디폴트 모드를 가질 수 있다.
다른 예로서, 충전을 송신하거나 수신하도록 구성된 무선 전력 코일을 갖는 배터리 케이스의 예를 고려한다. 대부분의 사용 사례들에서, 배터리 케이스는 (예를 들어, 케이스에 의해 유지된 셀룰러 전화기로) 무선 전력을 송신하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 일부 사용 사례들에서, 배터리 케이스는 (예를 들어, 충전 매트로부터) 무선 전력을 수신하는 데 사용될 수 있다. 가장 일반적인 사용 사례는 배터리 케이스가 무선 전력을 송신하는 것이기 때문에, 무선 전력 코일은 무선 전력을 송신하는 디폴트 모드를 가질 수 있다.
도 3은 전력 송신 및 수신 디바이스가 전력 송신 모드와 전력 수신 모드 사이에서 스위칭할 수 있는 방법을 보여주는 상태도이다. 단순화를 위해, 디바이스가 단일 코일을 포함하는 예가 먼저 고려될 것이다. 이 예에서, 단일 코일은 모드(102)에서 전력을 송신하거나 모드(104)에서 전력을 수신하는 데 사용될 수 있다. 전력 송신 모드(102)에서, 무선 전력 회로부(84) 내의 인버터(86)(도 1 참조)는 코일을 사용하여 무선 전력 신호들을 송신하는 데 사용될 수 있다. 코일, 무선 전력 회로부, 및/또는 전체 디바이스는 전력 송신 모드(102)에 있는 것으로 지칭될 수 있다. 전력 수신 모드(104)에서, 무선 전력 회로부(84) 내의 정류기(88)(도 1 참조)는 코일을 사용하여 수신된 무선 전력 신호들을 정류하는 데 사용될 수 있다. 코일, 무선 전력 회로부, 및/또는 전체 디바이스는 전력 수신 모드(104)에 있는 것으로 지칭될 수 있다.
전력 송신 모드(102)에서, (인버터(86)의) 인버터 회로부가 인에이블되는 동안 코일에 결합된 (정류기(88)의) 정류기 회로부는 디스에이블될 수 있다. 유사하게, 전력 수신 모드(104)에서, (정류기(88)의) 정류기 회로부가 인에이블되는 동안 코일에 결합된 (인버터(86)의) 인버터 회로부는 디스에이블될 수 있다.
전력 송신 모드(102)에서, 무선 송수신기 회로부(80)는, 동시에 코일을 사용하여 전력 수신 디바이스에 무선 전력을 송신하는 동안, 코일을 사용하여 대응하는 전력 수신 디바이스에 정보를 송신하기 위해 주파수-시프트 키잉(예를 들어, FSK 변조)을 사용하도록 구성될 수 있다. 전력 송신 모드(102)에서, 무선 송수신기 회로부(80)는, 동시에 코일을 사용하여 전력 수신 디바이스에 무선 전력을 송신하는 동안, 코일을 사용하여 대응하는 전력 수신 디바이스로부터 정보를 수신하기 위해 진폭-시프트 키잉(예를 들어, ASK 복조)을 사용하도록 구성될 수 있다. 전력 수신 모드(104)에서, 무선 송수신기 회로부(80)는, 동시에 코일을 사용하여 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 수신하는 동안, 코일을 사용하여 대응하는 전력 송신 디바이스에 정보를 송신하기 위해 진폭-시프트 키잉(예를 들어, ASK 변조)을 사용하도록 구성될 수 있다. 전력 수신 모드(104)에서, 무선 송수신기 회로부(80)는, 동시에 코일을 사용하여 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 수신하는 동안, 코일을 사용하여 대응하는 전력 송신 디바이스로부터 정보를 수신하기 위해 주파수-시프트 키잉(예를 들어, FSK 복조)을 사용하도록 구성될 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 일반적으로, 임의의 원하는 통신 방식이 사용될 수 있다.
전력 송신 모드 또는 전력 수신 모드에 있는 단일 코일을 갖는 디바이스(18)의 예는 단지 예시적인 것이다. 일반적으로, 디바이스(18)는 원하는 수의 코일들을 가질 수 있다. 코일들 중 일부는 무선 전력을 송신만 할 수 있다. 코일들 중 일부는 무선 전력을 수신만 할 수 있다. 코일들 중 일부는 무선 전력을 송신 또는 수신할 수 있다. 무선 전력을 송신 또는 수신하는 코일들 중에서, 제어 회로부는 코일들의 동작 모드를 총괄하여 또는 개별적으로 제어할 수 있다. 본 명세서에서, 단순화를 위해, 무선 전력을 송신하거나 수신하는 단일 코일을 갖는 전력 송신 및 수신 디바이스(18)의 예가 설명된다.
이전에 언급된 바와 같이, 디바이스는 송신 또는 수신 모드에서 동작할 수 있는 각각의 코일에 대한 연관된 디폴트 모드를 가질 수 있다. 2개의 전력 송신 및 수신 디바이스들이 서로 인접하게 배치될 때(예를 들어, 무선 전력 전달을 위해 두 디바이스들 내의 코일들을 정렬함), 디바이스들은 전력 전달 링크를 확립하려고 시도할 수 있다. 하나의 예시적인 방식에서, 디바이스들은 역할(예를 들어, 전력 송신기 또는 전력 수신기)을 무작위로 할당받을 수 있다. 그러나, 초기 역할들을 무작위로 할당하는 대신에, 위에서 논의된 바와 같이 디폴트 역할들을 사용하는 것은 전력 전달 링크를 확립하고 디바이스들 사이의 링크를 사용자에게 통지하는 시간을 최소화할 수 있다. 따라서, 두 디바이스들 사이의 식별, 구성 및/또는 협상 단계들 동안, 각각의 디바이스는 자신의 디폴트 역할을 맡을 수 있다. 무선 충전 시스템의 실시간 조건들이 디바이스들이 그들이 비-디폴트 역할들에 있을 것을 지시하는 경우, 디바이스들 중 하나는 역할 스왑(때때로 모드 변경으로 지칭됨)을 요청할 수 있다. 예를 들어, 디폴트 전력 수신기는 전력 송신 모드로 스위칭할 수 있고/있거나 디폴트 전력 송신기는 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다. 역할 스왑은 전력 전달 단계 전에 또는 동안에 발생할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 디바이스들이 그들의 디폴트 역할들에서 시작하고 궁극적으로 전력 전달 단계를 시작하기 전에 역할들을 스위칭할 수 있는 방법을 보여주는 타이밍도들이다. 도 4a 및 도 4b의 예에서, 제1 디바이스(디바이스 1)는 제2 디바이스(2)에 인접하게 배치된다. 디바이스 1 및 디바이스 2는 둘 모두 전력 송신 및 수신 디바이스들일 수 있으므로 전력 송신 모드 및 전력 수신 모드 둘 모두에서 동작할 수 있다. 디바이스 1은 전력 수신 모드의 디폴트 모드를 갖는 셀룰러 전화기일 수 있다. 디바이스 2는 전력 송신 모드의 디폴트 모드를 갖는 배터리 케이스일 수 있다. 따라서, 디바이스 1은 초기에 전력 수신 디바이스로서 동작하고 디바이스 2는 초기에 전력 송신 디바이스로서 동작한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 디바이스 1은 t1에서 추가 디바이스의 존재를 검출할 수 있다. 디바이스 1은 디바이스 1 내의 센서의 변화를 사용하여 추가 디바이스를 검출할 수 있다. 예를 들어, 디바이스 1의 입출력 컴포넌트들(92)(도 1에서와 같음)은 근거리 통신(NFC) 코일 또는 홀 효과 센서(자기장의 크기를 측정하는 센서)와 같은 전자기에 민감한 센서를 포함할 수 있다. 다른 예로서, 입출력 컴포넌트들(92)은 디바이스 1이 추가 디바이스(예를 들어, 디바이스 2)에 부딪칠 때를 검출하도록 구성되는 가속도계를 포함할 수 있다. 디바이스 1은 또한 무선 전력 코일 자체(예를 들어, 무선 전력을 송신하거나 수신하는 데에도 사용되는 코일(90))를 사용하여 디바이스 2를 검출할 수 있다. 일반적으로, 전술한 컴포넌트들의 임의의 서브세트(예를 들어, 하나 이상)로부터의 입력이 디바이스 2의 존재를 검출하는 데 사용될 수 있다.
디바이스 2가 t1에서 검출되면, 디바이스 1은 선택적으로 t2에서 NFC 스캔을 개시할 수 있다. NFC 스캔은 디바이스 2의 디바이스 유형을 식별하고/하거나 디바이스 2로부터 다른 정보를 획득하는 데 사용될 수 있다.
디바이스 2는 자신의 디폴트 모드에 기초하여 송신 디바이스로서 동작하고 있다. 디바이스 2는 디바이스 1이 디바이스 2의 존재를 검출하는 방법과 유사하게(예를 들어, 코일, 전자기에 민감한 센서를 사용하여, 가속도계를 사용하여 등) 디바이스 1의 존재를 검출할 수 있다. 궁극적으로, 디바이스 2는 (검출된 추가 디바이스가 무선 충전 동작들을 위한 호환가능한 디바이스인지를 결정하기 위해) 핑(ping) 단계에 진입할 수 있다. 핑 단계 동안, 디바이스 2는 디바이스 1과의 통신을 확립하려고 시도한다. 도시된 바와 같이, t3에서, 디바이스 2는 디바이스 2 내의 코일에 전력 신호가 인가되는 디지털 핑을 실행할 수 있다. 용어 디지털 핑은 (수신기 디바이스의 존재를 초기에 검출하기 위해 사용될 수 있는 아날로그 핑과 대조적으로) 수신기 디바이스에 전력을 공급하는 더 긴 핑을 지칭할 수 있다. 용어 핑은 때때로 단순화를 위해 디지털 핑 대신에 사용될 수 있다. 호환가능한 전력 수신기가 실제로 존재하는 경우(도 4a에서와 같이), 수신기는 디지털 핑으로부터 전력 필드를 검출하고 (예를 들어, ASK 대역내 통신을 통해) 응답을 제공할 수 있고 디바이스들은 식별 및 구성 단계에 진입할 수 있다. 호환가능한 전력 수신기가 존재하지 않는 경우, 전력 송신기(디바이스 2)는 선택 단계(여기서 송신기는 잠재적으로 전력 수신기들일 수 있는 인접한 물체들을 모니터링함)로 되돌아갈 수 있다.
도 4a에서, 디바이스 1은 t3에서 디지털 핑을 수신하고 디바이스들은 식별 및 구성 단계에 진입한다. 식별 및 구성 단계 동안, 디바이스들 1 및 2는 수신기에 의해 요구되는 전력량, 송신기로부터 이용가능한 전력량 등과 같은 정보를 교환할 수 있다. 두 디바이스들 모두에 의해 전력 전달량이 협상되고 동의되는 협상 단계가 또한 발생할 수 있다. 디바이스들이 전력 전달 레벨에 동의하면, 디바이스들은, 동의된 전력 전달 레벨에서 지속적인 무선 전력 전달이 발생하는, 전력 전달 단계에 진입할 것이다. 전력 전달 단계 이전의 통신들은 구성 단계, 식별 및 구성 단계, 식별 단계, 협상 단계, 핸드셰이크 단계 등으로 총칭될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 전력 전달 단계 이전의 통신들은 상이한 단계들(예를 들어, 구성 단계, 식별 단계, 및 협상 단계)로 그룹화될 수 있다.
도 4a에 도시된 바와 같이, t4에서 디바이스 1은 디바이스 2에 구성/능력 패킷(106)(때때로 간단히 구성 패킷(106) 또는 능력 패킷(106)으로 지칭됨)을 전송할 수 있다. 디바이스 1이 수신 모드에서 동작하고 있기 때문에, 디바이스 1이 동시에 디바이스 2로부터 무선 전력을 수신하는 동안 패킷은 ASK 변조를 사용하여(예를 들어, 디지털 핑의 일부로서 디바이스 2로부터 수신된 전력 신호를 변조함으로써) 디바이스 1로부터 전송될 수 있다. 구성/능력 패킷은 수신기가 모드들을 스왑할(예를 들어, 수신 모드로부터 송신 모드로 스위칭할) 수 있는지 여부를 나타내는 적어도 하나의 비트를 포함할 수 있다. 일 예로서, 전용 전력 수신 디바이스(예를 들어, 도 1의 디바이스(24))는 이 비트를 '0'과 같도록 설정할 수 있고 전력 송신 및 수신 디바이스(예를 들어, 도 1의 디바이스(18))는 이 비트를 '1'과 같도록 설정할 수 있다.
수신 디바이스의 스왑 능력들을 나타내는 비트는 전력 등급(power class), 최대 전력 값, 윈도우 크기, 윈도우 오프셋, 'Prop' 비트, 'Neg' 비트, FSK 극성에 관한 정보를 제공하는 극성 비트, FSK 변조 깊이를 선택하는 데 사용되는 깊이 비트들, 및/또는 얼마나 많은 선택적 구성 패킷들이 송신될 것인지를 식별하는 카운트와 같은 다른 정보를 포함하는 구성 패킷에 통합될 수 있다. 대안적으로, 수신 디바이스의 스왑 능력들을 나타내는 비트는 디바이스의 잠재적인 역할 스왑과 관련된 다른 정보(예를 들어, 충전 상태 정보, 디바이스가 유선 전력에 테더링되는지 여부 등)를 포함하는 전용 패킷에 통합될 수 있다.
t5에서 디바이스 2는 디바이스 1에 구성/능력 패킷(108)(때때로 간단히 구성 패킷(108) 또는 능력 패킷(108)으로 지칭됨)을 전송할 수 있다. 디바이스 2가 송신 모드에서 동작하고 있기 때문에, 패킷은, (예를 들어, 디지털 핑에 사용되는 전력 신호를 변조함으로써) 동시에 디바이스 1에 무선 전력을 송신하는 동안, FSK 변조를 사용하여 디바이스 2로부터 전송될 수 있다. 구성/능력 패킷은 송신기가 모드들을 스왑할(예를 들어, 송신 모드로부터 수신 모드로 스위칭할) 수 있는지 여부를 나타내는 적어도 하나의 비트를 포함할 수 있다. 일 예로서, 전용 전력 송신 디바이스(예를 들어, 도 1의 디바이스(12))는 이 비트를 '0'과 같도록 설정할 수 있고 전력 송신 및 수신 디바이스(예를 들어, 도 1의 디바이스(18))는 이 비트를 '1'과 같도록 설정할 수 있다.
송신 디바이스의 스왑 능력들을 나타내는 비트는 협상가능한 부하 전력, 잠재적 부하 전력, 및/또는 버퍼 크기와 같은 다른 정보를 포함하는 능력 패킷에 통합될 수 있다. 대안적으로, 송신 디바이스의 스왑 능력들을 나타내는 비트는 디바이스의 잠재적인 역할 스왑과 관련된 정보(예를 들어, 충전 상태 정보, 디바이스가 유선 전력에 테더링되는지 여부 등)를 포함하는 전용 패킷에 통합될 수 있다.
디바이스들이 스왑 능력 정보 및 다른 관련 정보를 교환하면, 하나 또는 두 디바이스 내의 제어 회로부는 역할 스왑을 개시할지 여부를 결정할 수 있다. 실시간 조건들에 기초하여, 디바이스 1이 자신의 디폴트 수신 모드로부터 송신 모드로 스왑하고 무선 전력을 디바이스 2(이는 자신의 디폴트 송신 모드로부터 수신 모드로 스왑할 것임)로 송신하는 것이 때때로 바람직할 수 있다. 디바이스 1 또는 디바이스 2는 실시간 조건들에 따라 스왑 요청을 개시할 수 있다. 일 예에서, 수신 디바이스 내의 제어 회로부는 역할 스왑이 적절한지 여부를 결정하기 위해 전력 프로토콜을 사용한다. 수신 디바이스는, 송신기 능력들에 관한 정보 및 다른 정보에 기초하여, 일부 경우들에서 역할 스왑이 적절하다고 결정할 수 있다.
역할 스왑이 적절하다고 결정한 후, 디바이스 1은 t6에서 스왑 요청 패킷(110)을 전송할 수 있다. 스왑 요청 패킷은 스왑 요청에 대한 이유를 포함할 수 있다. 일 예로서, 디바이스 1은 유선 전원에 테더링될 수 있다. 전력 프로토콜은 디바이스 1이 이 조건에서 송신기로서 역할을 하도록 지시할 수 있다. 따라서, 스왑 요청 패킷(110)은 스왑에 대한 이유로서 테더의 존재를 포함할 수 있다.
디바이스 2는 전력 스왑 요청을 수락하고 t7에서 수신기 모드로 스위칭할 수 있다. 디바이스 2는 선택적으로, 스왑 요청이 수락되었음을 나타내는 확인응답을 디바이스 1로 다시 전송할 수 있다. 일부 경우들에서, 디바이스 2는 스왑 요청을 거부할 것을 선택할 수 있다(예를 들어, 디바이스 2도 테더링되어 있으므로 무선 전력을 수신할 필요가 없는 경우). 수신기 모드로 스위칭하는 동안, 디바이스 2는 디지털 핑(이는 t3과 t7 사이에서 대역내 통신에 사용되었음)을 종료할 수 있다.
도 4b(이는 단순히 도 4a의 타이밍도의 연속임)에 도시된 바와 같이, 디바이스 1은 선택적으로 t8에서 NFC 스캔을 시작할 수 있다. NFC 스캔은 디바이스 2의 디바이스 유형을 식별하고/하거나 디바이스 2로부터 다른 정보를 획득하는 데 사용될 수 있다.
t9에서, 디바이스 1은 사용자 인터페이스(UI) 업데이트를 수행할 수 있다. 사용자 인터페이스 업데이트는 (예를 들어, 디스플레이, 상태 표시등, 스피커, 햅틱 출력 디바이스, 또는 다른 원하는 입출력 컴포넌트를 사용하는) 사용자에게 출력되는 사용자 통지를 포함할 수 있다. 사용자 통지는 전력 송신 및 수신 디바이스가 송신 모드에서 동작하고 있음을 나타낼 수 있다. 사용자 통지는 또한 디바이스 2 내의 배터리의 충전 상태 및/또는 디바이스 1의 배터리의 충전 상태와 같은 정보를 포함할 수 있다.
t10에서, 이제 전력 송신 모드에서, 디바이스 1은 디바이스 1 내의 코일에 전력 신호가 인가되는 디지털 핑 단계에 진입할 수 있다. 디바이스 2(이제 전력 수신 모드에 있음)는 디지털 핑으로부터 전력 필드를 검출하고 (예를 들어, ASK 대역내 통신을 통해) 응답을 제공할 수 있다. 디바이스들은 식별 및 구성 단계에 진입하고, 전력 전달 레벨을 협상하고, 궁극적으로 협상된 레벨에서 지속적인 무선 전력 전달을 갖는 전력 전달 단계에 진입할 수 있다.
t9에서의 사용자 인터페이스 업데이트는 사용자 경험을 최적화하도록 설계될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 다시 말해서, 사용자 인터페이스 업데이트는 디바이스 1의 동작의 실제 모드들 및 타이밍을 반영할 필요가 없다. 실제로, 디바이스 1은 전력 수신 모드에서 동작하고 있고 t3과 t6 사이에서 (디지털 핑으로부터) 전력 신호들을 수신하고 있다. 그러나, 이 초기 모드는 추후에, 전력 전달 단계에 진입하기 전에 변경될 수 있으므로(도 4a 및 도 4b의 경우와 같이), 사용자 통지는 아직 출력되지 않을 수 있다.
디바이스 1이 수신 모드로부터 송신 모드로 모드들을 스위칭하면, 사용자 통지는 출력될 수 있다(디바이스 1이 디바이스 2와 함께 전력 전달 단계에 진입하기 전이라도). 디바이스 1이 t6에서 스왑 요청을 전송하면, 디바이스 1은 궁극적으로 전력 송신 모드에서 동작할 것이라는 것이 알려진다. 유사하게, 디바이스 2에 관한 모든 정보(예를 들어, 충전 상태 정보, 디바이스 유형 정보)는 t6까지는 알려진다. 따라서, t6에서 디바이스 1은 사용자 인터페이스 업데이트를 로딩하기 시작하고 가능한 한 빨리 사용자 통지를 출력할 수 있다(디바이스들이 함께 배치되는 것과 통지가 출력되는 것 사이의 레이턴시를 최소화하기 위해). 이 예에서, 사용자 통지가 준비되고 로딩되는 데 t6과 t9 사이의 시간이 걸린다. 준비가 되면, 사용자 통지는 t9에서 출력된다. 다시, 사용자 통지는, 디바이스들이 아직 협상되지 않았고 전력 전달 단계에 진입하지 않았음에도 불구하고, 디바이스 1이 디바이스 2에 능동적으로 전력을 전달하고 있음을 나타낼 수 있다.
요약하면, 사용자 통지는 두 디바이스들 사이의 무선 전력 교환의 예상된 최종 결과를 반영하도록 설계될 수 있다. 사용자 통지는 최종 결과가 실제로 달성되기 전에 예상된 최종 결과에 기초하여 출력될 수 있고, 사용자 통지는 최종 결과 이전에 발생하는 중간 상태들을 반영하지 않을 수 있다. 이 방식은 사용자에 대한 경험을 최적화한다.
도 5는 디폴트 역할에서 시작하고 궁극적으로 전력 전달 단계를 시작하기 전에 역할들을 스위칭하는 디바이스의 다른 예를 보여주는 타이밍도이다. 도 5의 예에서, 제1 디바이스(디바이스 1)는 제2 디바이스(2)에 인접하게 배치된다. 디바이스 1은 전력 송신 및 수신 디바이스일 수 있으므로 송신 모드 및 수신 모드 둘 모두에서 동작할 수 있다. 디바이스 2는 전용 전력 수신 디바이스(예를 들어, 무선 전력을 수신하기만 하는 액세서리) 또는 방전된(dead) 배터리를 갖는 전력 송신 및 수신 디바이스(따라서 이 시간에 전력을 수신할 수만 있음)일 수 있다. 디바이스 1은 전력 수신 모드의 디폴트 모드를 갖는 셀룰러 전화기일 수 있다. 디바이스 2는 전용 무선 전력 수신기인 액세서리일 수 있다. 따라서, 디바이스 1은 초기에 전력 수신 디바이스로서 동작하고 디바이스 2도 초기에 전력 수신 디바이스로서 동작한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 디바이스 1은 t1에서 추가 디바이스의 존재를 검출할 수 있다. 디바이스 1은 디바이스 1 내의 센서(예를 들어, NFC 코일 또는 홀 효과 센서와 같은 전자기에 민감한 센서, 가속도계 등)의 변화 또는 무선 전력 코일에 의해 검출된 변화를 사용하여 추가 디바이스를 검출할 수 있다. 디바이스 2가 t1에서 검출되면, 디바이스 1은 선택적으로 t2에서 NFC 스캔을 개시할 수 있다. NFC 스캔은 디바이스 2의 디바이스 유형을 식별하고/하거나 디바이스 2로부터 다른 정보를 획득하기 위해 사용될(이를 시도할) 수 있다. 그러나, 이 경우 디바이스 2는 NFC 통신 기능을 갖지 않을 수 있다(디바이스 2가 NFC 통신 능력들이 없는 전용 수신기이거나, 또는 디바이스 2가 방전된 배터리를 가져서 통신할 수 없기 때문임). 따라서, NFC 스캔은 디바이스 2와 통신하지 않고 t3에서 종료될 수 있다.
NFC 스캔 동안의 통신의 결여는 디바이스 2의 상태를 나타낸다. 이 정보는, 디바이스의 존재를 나타내는 t1에서의 검출된 변화와 조합하여, 디바이스 1에 의해, 디바이스 2가 현재 조건들에서 무선 전력을 수신만 할 수 있다고 결정하는 데 사용될 수 있다. 검출된 디바이스로부터 디지털 핑을 수신하지 않고 t1에서의 초기 검출로부터 미리 결정된 길이의 시간이 경과한 후, t4에서, 디바이스 1은 '타임아웃'되고 디폴트 전력 수신 모드로부터 전력 송신 모드로 모드를 스위칭할 수 있다. 타임아웃은 (디바이스 2가 실제로 송신 모드에서 동작하고 있었다면) 디바이스 1이 디지털 핑을 수신했었을 것임을 보장하기에 충분히 길 수 있다. 디지털 핑을 수신하지 않고 타임아웃 기간이 만료되면, 디바이스 1은 자신의 디폴트 역할로부터 전력 송신 모드로 스위칭한다. 타임아웃 기간은 임의의 원하는 시간 길이(예를 들어, 300밀리초 초과, 400밀리초 초과, 500밀리초 초과, 1초 초과, 1초 미만, 300밀리초 내지 700밀리초 사이, 450밀리초 내지 550밀리초 사이 등)일 수 있다.
전력 송신기 모드로 스위칭한 후, 디바이스 1은 t5에서 디바이스 1 내의 코일에 전력 신호가 인가되는 디지털 핑 단계에 진입할 수 있다. 디바이스 2(수신 모드에 있음)는 디지털 핑으로부터 전력 필드를 검출하고 (예를 들어, ASK 대역내 통신을 통해) 응답을 제공할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 디바이스 2는 t5에서 디지털 핑을 수신하고 디바이스들은 식별 및 구성 단계에 진입한다. 식별 및 구성 단계 동안, 디바이스들 1 및 2는 수신기에 의해 요구되는 전력량, 송신기로부터 이용가능한 전력량 등과 같은 정보를 교환할 수 있다. 두 디바이스들 모두에 의해 전력 전달량이 협상되고 동의되는 협상 단계가 또한 발생할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, t6에서 디바이스 2는 디바이스 1에 수신기 구성/능력 패킷(106)을 전송할 수 있다. 디바이스 2가 수신 모드에서 동작하고 있기 때문에, 디바이스 1로부터 무선 전력을 동시에 수신하는 동안, 패킷은 ASK 변조를 사용하여(예를 들어, 디지털 핑의 일부로서 디바이스 1로부터 수신된 전력 신호를 변조함으로써) 디바이스 2로부터 전송될 수 있다. 구성/능력 패킷은 수신기가 모드들을 스왑할(예를 들어, 전력 수신 모드로부터 전력 송신 모드로 스위칭할) 수 있는지 여부를 나타내는 적어도 하나의 비트를 포함할 수 있다.
t7에서, 디바이스 1은 디바이스 2에 송신기 구성/능력 패킷(108)을 전송할 수 있다. 디바이스 1이 송신 모드에서 동작하고 있기 때문에, 패킷은, (예를 들어, 디지털 핑에 사용되는 전력 신호를 변조함으로써) 동시에 디바이스 2에 무선 전력을 송신하는 동안, FSK 변조를 사용하여 디바이스 1로부터 전송될 수 있다. 구성/능력 패킷은 송신기가 모드들을 스왑할(예를 들어, 전력 송신 모드로부터 전력 수신 모드로 스위칭할) 수 있는지 여부를 나타내는 적어도 하나의 비트를 포함할 수 있다.
디바이스 1이 t6에서 능력 패킷(106)을 수신할 때, 디바이스 1은 디바이스 1의 충전 상태를 업데이트하기 위해 사용자 통지를 준비하고 로딩하기에 충분한 정보를 갖는다. 도 4a 및 도 4b와 관련하여 논의된 바와 유사하게, 사용자 통지는, 디바이스들이 실제로 전력 전달 단계에 진입하기 전에 준비되고 로딩될 수 있다. 도 5의 t6에서, 디바이스 1은 그것이 디바이스 2에 전력을 전달할 것임을 알고, 디바이스 2로부터의 임의의 추가적인 필요한 정보(예를 들어, 충전 상태 정보, 디바이스 유형 등)를 알고 있다. 따라서, 사용자 통지(때때로 차임(chime)으로 지칭됨)는 t6에서 개시될 수 있다.
사용자 인터페이스 업데이트는 t8에서 수행될 수 있다(예를 들어, 일단 로딩되면 가능한 한 빨리). 사용자 인터페이스 업데이트들(예를 들어, 도 4 및 도 5에서 디바이스 1과 관련하여 설명된 바와 같음)은 또한 디바이스 2에서 발생할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 디바이스 2 사용자 인터페이스 업데이트들은 디바이스 1 사용자 인터페이스 업데이트들과 동기식으로 또는 비동기식으로 발생할 수 있다. 일부 경우들에서, 디바이스들 1 및 2는 오디오, 시각적, 및/또는 햅틱 표시자를 동기식으로 출력할 수 있다.
디바이스들 1 및 2로부터의 사용자 통지(예를 들어, 출력)는 오디오 피드백, 시각적 피드백, 햅틱 피드백, 및 임의의 다른 원하는 유형의 피드백 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디바이스들은, 사용자 통지(때때로 표시자 또는 출력으로 지칭됨)에서 (예컨대, 애니메이션 또는 다른 시각적 피드백을 디스플레이하기 위한) 디스플레이, (예컨대, 시각적 피드백을 제공하기 위한) 상태 표시등, (예컨대, 오디오 표시자를 제공하기 위한) 스피커, 또는 (예컨대, 햅틱 피드백을 제공하기 위한) 진동기와 같은 입출력 디바이스들을 사용할 수 있다. 상이한 디바이스들은 상이한 피드백을 제공할 수 있다. 예를 들어, 셀룰러 전화기 및 손목시계는 애니메이션을 디스플레이하기 위해 디스플레이를 사용하고 햅틱 피드백을 제공하기 위해 진동기를 사용할 수 있다. 이어버드를 위한 배터리 케이스는 시각적 피드백을 제공하기 위해 상태 표시등을 사용할 수 있다.
도 4 및 도 5의 NFC 스캔의 예는 단지 예시적인 것이다. 일반적으로, NFC 스캔 대신에 임의의 원하는 통신(예를 들어, 블루투스 통신들)이 사용될 수 있다.
이전에 논의된 바와 같이, 구성/능력 패킷들(106, 108)은 선택적으로 디바이스의 능력들/구성/상태에 관련된 정보를 송신하기 위한 전용 패킷들일 수 있다. 도 6은 패킷(106) 또는 패킷(108)에 사용될 수 있는 예시적인 패킷의 도면이다. 도시된 바와 같이, 패킷은 디바이스(예를 들어, 패킷을 전송하는 디바이스)가 역할들을 스왑할(예를 들어, 전력 송신 모드로부터 전력 수신 모드로, 또는 그 반대로 스위칭할) 수 있는지 여부를 나타내는 비트(b7)를 갖는 제1 바이트(B0)를 포함한다. 일 예로서, 스왑 비트는 디바이스가 전력 송신 및 수신 디바이스일 때 제1 값('1')일 수 있고, 스왑 비트는 디바이스가 전용 전력 송신 디바이스 또는 전용 전력 수신 디바이스일 때 제2 값('0')일 수 있다.
제1 바이트는 또는 디바이스가 테더링되었는지 여부를 나타내는 비트(b6)를 포함한다. 일 예로서, 테더링됨(tethered) 비트는 디바이스가 외부 전원에 대한 연결을 가질 때(예를 들어, 벽 콘센트에 플러그인됨) 제1 값('1')일 수 있다. 외부 전원에 대한 연결은 일반적으로 유선일 수 있지만 일부 경우들에서는 무선일 수 있다. 테더링됨 비트는 디바이스가 외부 전원에 대한 연결을 갖지 않을 때(예를 들어, 벽 콘센트에 플러그인되지 않음) 제2 값('0')일 수 있다. 비트들 b0 내지 b5는 예비되어 있다.
패킷은 또한 디바이스 내의 배터리의 충전 상태(배터리 레벨)를 전달하기 위한 적어도 하나의 비트(예를 들어, 도 6에서의 b0 내지 b6)를 갖는 바이트(B1)를 포함할 수 있다. 디바이스가 (예를 들어, 내부 배터리가 없는 전력 송신기들의 경우) 배터리를 갖지 않음을 나타내는 미리 결정된 값이 있을 수 있다. 그렇지 않으면, 배터리 레벨은 디바이스 배터리의 현재 충전 상태를 표현한다.
도 7은 (전력 송신기 또는 전력 수신기에 의해 전송된) 스왑 요청에 사용될 수 있는 예시적인 패킷의 도면이다. 도시된 바와 같이, 패킷(110)은 스왑 요청에 대한 이유를 식별하는 데 사용되는 복수의 비트들(예를 들어, 비트들 b0 내지 b7)을 갖는 하나의 바이트를 포함할 수 있다. 스왑 요청에 대한 이유들은 전원 변경(예를 들어, 디바이스가 새로 테더링되거나 디바이스가 새로 언테더링됨), 배터리 레벨 증가, 배터리 레벨 감소, 사용자 요청 변경 등을 포함할 수 있다. 사용자 요청 변경은 사용자가 디바이스의 전력 모드를 (예를 들어, 전력 송신 모드로부터 전력 수신 모드로 또는 그 반대로) 수동으로 스왑하기 위해 디바이스 내의 입출력 컴포넌트들을 사용할 때 발생할 수 있다.
전력 역할 스왑은 전력 전달 단계 전에 또는 전력 전달 단계 동안에 발생할 수 있다. 전력 역할 스왑에 대한 필요성은 역할 스왑을 보증하기에 충분한 상황들을 식별하는 전력 프로토콜에 따라 결정될 수 있다. 전력 역할 결정들을 하기 위해 전력 프로토콜에 의해 사용될 수 있는 많은 유형의 지침들이 있다. 일 예로서, 테더링된 디바이스들(예를 들어, 유선 전원과 같은 외부 전원에 결합된 디바이스들)은 다른 디바이스들을 충전하기 위해 전력 송신 모드에서 동작하는 것이 바람직할 수 있다. 디폴트 전력 수신기인 전력 송신 및 수신 디바이스가 테더링되는 경우, 전력 프로토콜은 전력 송신 및 수신 디바이스를 전력 수신 모드로부터 전력 송신 모드로 스왑하는 것을 제안할 수 있다.
다른 예로서, 더 높은 배터리 충전 레벨을 갖는 디바이스들은 전력 송신 모드에 있고 더 낮은 배터리 레벨들을 갖는 디바이스들은 전력 수신 모드에 있는 것이 바람직할 수 있다. 배터리 충전 레벨들(예를 들어, 충전 상태들)은 미리 결정된 임계치들 둘 모두 및/또는 서로와 비교될 수 있다. 예를 들어, '높은' 충전 상태 디바이스들을 식별하는 데 사용되는 제1 충전 상태 임계치(예를 들어, 80%, 90%, 95%, 80% 초과, 50% 초과, 60% 내지 90% 등)가 있을 수 있다. 임계치보다 큰 충전 상태를 갖는 디바이스는 높은 충전 상태 디바이스로 간주될 수 있다. 유사하게, '낮은' 충전 상태 디바이스들을 식별하는 데 사용되는 제2 충전 상태 임계치(예를 들어, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 30% 미만, 50% 미만, 1% 내지 30% 등)가 있을 수 있다. 임계치보다 낮은 충전 상태를 갖는 디바이스는 낮은 충전 상태 디바이스로 간주될 수 있다. 높은 충전 상태를 갖는 디바이스들은 전력 송신기들인 것이 바람직할 수 있는 반면, 낮은 충전 상태를 갖는 디바이스들은 전력 수신기들인 것이 바람직할 수 있다.
두 디바이스들의 충전 상태는 또한 서로 비교될 수 있다. 높은 충전 상태를 갖는 디바이스는 전력 송신기인 것이 바람직할 수 있고, 낮은 충전 상태를 갖는 디바이스는 전력 수신기인 것이 바람직할 수 있다. 일부 경우들에서, 충전 상태 차이는 역할 스왑을 보장하기 위해 임계 크기보다 클 필요가 있을 수 있다. 예를 들어, 무선 전력을 송신 및 수신하는 것 둘 모두를 할 수 있는 랩톱 컴퓨터 및 무선 전력을 송신 및 수신하는 것 둘 모두를 할 수 있는 셀룰러 전화기의 예를 고려한다. 랩톱 컴퓨터는 디폴트 전력 송신기일 수 있는 반면 셀룰러 전화기는 디폴트 전력 수신기일 수 있다. 랩톱 컴퓨터의 충전 상태가 50%이고 셀룰러 전화기의 충전 상태가 55%인 경우, 디바이스들은 디폴트 역할들을 유지할 수 있고 랩톱은 셀룰러 전화기로 무선 전력을 전달할 수 있다. 랩톱 컴퓨터의 충전 상태가 10%이고 셀룰러 전화기의 충전 상태가 90%인 경우, 디바이스들은 그들의 디폴트 역할들로부터 스위칭할 수 있고 셀룰러 전화기가 랩톱 컴퓨터로 무선 전력을 전달할 수 있다. 10%/90% 예에서, 충전 상태의 차이는 임계치(예를 들어, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 5% 내지 60%, 50% 미만 등)보다 클 수 있다. 충전 상태의 차이는 역할 스왑이 적절한지 여부를 결정하기 위해 높은 또는 낮은 충전 상태 디바이스들로서 하나 이상의 디바이스들의 상태와 조합하여 사용될 수 있다.
도 8 및 도 9는 전력 전달 단계 전에 또는 동안에 역할 스왑 요청이 전송될 수 있는 방법을 보여주는 도면들이다. 도 8은 전력 전달 단계 전에 발생하는 역할 스왑의 예를 도시한다. 먼저, 역할 스왑 요청(111)이 디바이스 1로부터 디바이스 2로 전송될 수 있다. 역할 스왑 요청(111)은 스왑 요청에 대한 이유를 갖는 패킷(예를 들어, 도 7의 패킷(110))을 포함할 수 있다. 요청을 수신한 후, 디바이스 2는 스왑 요청을 수락하는 응답(112)(확인응답)을 전송할 수 있다. 이에 따라, 디바이스들은 전력 역할 스왑(114)에서 전력 역할들을 스왑한다. 전력 역할들이 스왑되면, 디바이스들은 협상 단계(116)로 진행할 수 있다. 원하는 경우 전력 역할 스왑 후에 식별 및 구성 단계가 또한 포함될 수 있다. 마지막으로, 디바이스들이 전력 전달 레벨에 동의한 후, 디바이스들은 (지속적인 전력 전달이 발생하는) 전력 전달 단계(118)에 진입할 수 있다.
도 9는 전력 전달 단계 동안 발생하는 역할 스왑의 예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 디바이스들은 전력 전달 단계(122)(예를 들어, 동의된 전력 레벨에서의 지속적인 전력 송신)에 있을 수 있다. 이어서, 무선 전력이 송신되는 동안, 역할 스왑 요청(124)이 디바이스 1로부터 디바이스 2로 전송될 수 있다. 역할 스왑 요청(124)은 스왑 요청에 대한 이유를 갖는 패킷(예를 들어, 도 7의 패킷(110))을 포함할 수 있다. 요청을 수신한 후, 디바이스 2는 스왑 요청을 수락하는 응답(126)(확인응답)을 전송할 수 있다. 이에 따라, 디바이스들은 전력 역할 스왑(128)에서 전력 역할들을 스왑한다. 전력 역할들을 스왑한 후, 디바이스들은 식별, 구성 및 협상 단계들 중 하나 이상을 통해 진행할 수 있고, 궁극적으로 새로운 역할들을 사용하여 새로운 전력 전달 단계를 시작할 수 있다.
도 8 및 도 9에서, 디바이스 1은 전력 송신 모드 또는 전력 수신 모드에서 시작할 수 있다. 유사하게, 디바이스 2는 전력 송신 모드 또는 전력 수신 모드에서 시작할 수 있다.
역할 스왑이 발생할 수 있는 상황의 제1 예로서, 테더링된 셀룰러 전화기가 언테더링된 배터리 케이스에 인접하게 배치되는 예를 고려한다. 셀룰러 전화기는 전력 수신 모드로 디폴트될 수 있고 배터리 케이스는 전력 송신 모드로 디폴트될 수 있다. 디폴트 모드들에서 디바이스들 사이에 유도 결합(때때로 유도 링크로 지칭됨)이 확립될 수 있다(예를 들어, 배터리 케이스로부터 셀룰러 전화기로 송신되는 디지털 핑을 사용하여). 유도 결합을 사용하여, 디바이스들은 능력 정보(예를 들어, 충전 상태 정보, 테더 상태 정보, 디바이스 유형 정보, 스왑 능력 정보 등)를 교환할 수 있다. 교환된 정보에 기초하여, 하나 또는 두 디바이스 내의 제어 회로부는 전력 프로토콜에 기초하여 역할들을 스왑하기 위한 명령어를 생성할 수 있다. 이 경우, 테더링된 셀룰러 전화기가 전력 송신기인 것이 바람직하다. 따라서, 셀룰러 전화기는 배터리 케이스에 스왑 요청을 전송한다. 배터리 케이스는 요청을 수락하고 디바이스들은 역할들을 스왑한다. 역할들을 스왑한 후, 셀룰러 전화기는 배터리 케이스에 무선 전력을 송신한다.
셀룰러 전화기가 배터리 케이스에 무선 전력을 송신하는 동안, 셀룰러 전화기는 테더링된 상태로부터 언테더링된 상태로 스위칭할 수 있다(예를 들어, 셀룰러 전화기는 유선 전원으로부터 분리될 수 있다). 셀룰러 전화기의 이러한 상태 변화는 셀룰러 전화기로부터 배터리 케이스로 전달될 수 있다(예를 들어, 능력 패킷(108)을 사용하여). 셀룰러 전화기의 업데이트된 상태에 기초하여, 하나 또는 두 디바이스 내의 제어 회로부는 전력 프로토콜에 기초하여 역할들을 스왑하기 위한 명령어를 생성할 수 있다. 이제 셀룰러 전화기는 더 이상 테더링되지 않으므로, 셀룰러 전화기는 전력 수신기로서의 그의 디폴트 역할로 되돌아가는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 디바이스들은 역할들을 스왑할 있다. 역할들을 스왑한 후, 배터리 케이스는 셀룰러 전화기에 무선 전력을 송신한다.
역할 스왑이 발생할 수 있는 상황의 다른 예로서, 제1 언테더링된 셀룰러 전화기가 제2 언테더링된 셀룰러 전화기에 인접하게 배치되는 예를 고려한다. 셀룰러 전화기들은 둘 모두 전력 수신 모드로 디폴트될 수 있다. 이 경우, 더 높은 충전 상태를 갖는 셀룰러 전화기는 전력 송신 모드로 스왑하고 더 낮은 충전 상태를 갖는 셀룰러 전화기에 무선 전력을 송신할 수 있다.
도 10은 다른 디바이스와의 결합 동안 전력 송신 및 수신 디바이스(예를 들어, 도 1의 디바이스(18))를 동작시키기 위한 예시적인 방법 단계들을 보여주는 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 단계(132)에서 전력 송신 및 수신 디바이스는 (예를 들어, 무선 전력 코일(90) 또는 가속도계, 홀 효과 센서, NFC 코일 등과 같은 다른 컴포넌트를 사용하여) 추가 전자 디바이스의 존재를 검출할 수 있다. 추가 전자 디바이스를 검출하는 것에 응답하여, 디바이스(18) 내의 무선 전력 회로부 및 무선 전력 코일은 구성 단계에 진입할 수 있고 단계(134)에서 디폴트 모드에 배치될 수 있다. 디폴트 모드는 디바이스(18)가 외부 전자 디바이스에 인접하게 배치될 때마다(예를 들어, 디바이스(18)가 새롭게 검출된 디바이스와의 구성 단계에 새롭게 진입할 때마다) 디바이스(18)(및 구체적으로 디바이스 내의 무선 전력 코일 및 대응하는 무선 전력 회로부)가 되돌아가는 모드일 수 있다. 다시 말해서, 단계(132)에서 추가 디바이스가 검출될 때마다, 코일 및 무선 전력 회로부는 동일한 디폴트 모드(예를 들어, 전력 수신 모드(104) 또는 전력 송신 모드(102))에 배치된다. 언테더링된 전력 송신 및 수신 디바이스가 방전된 배터리를 갖는 경우(예를 들어, 충전 레벨이 남아있지 않음), 디바이스는, 추가 디바이스를 검출하고 송신 모드에서의 구성 단계에 진입할 전력이 없으므로, 반드시 수신 모드에 있어야 한다는 점에 유의해야 한다.
무선 전력 회로부가 디폴트 모드에 배치된 후, 디바이스는 추가 전자 디바이스와의 유도 결합을 확립하려고 시도할 수 있다(예를 들어, 디지털 핑을 송신하거나 수신함으로써). 단계(136)에서 유도 결합이 확립되면, 방법은 단계(140)로 진행할 수 있다. 디폴트 모드가 전력 송신 모드일 때, 디바이스는 송신된 디지털 핑에 응답하여 추가 디바이스로부터 패킷(예를 들어, ASK 패킷)을 수신할 때 유도 결합이 확립된다는 것을 알 수 있다. 디폴트 모드가 전력 수신 모드일 때, 디바이스는 추가 디바이스로부터 디지털 핑을 수신할 때 유도 결합이 확립되는 것을 알 수 있다.
유도 결합이 미리 결정된 기간(예를 들어, 도 5와 관련하여 논의된 타임아웃 임계치) 내에 확립되지 않는 경우, 방법은 단계(138)로 진행할 수 있다. 단계(138)에서, 디바이스는 무선 전력 회로부 및 코일의 모드를 디폴트 모드로부터 대체 모드로 스위칭할 수 있다. 다시 말해서, 전력 송신 및 수신 디바이스 내의 제어 회로부는 모드 변경을 표현하는 명령어로서 타임아웃을 해석하도록 구성된다. 디폴트 모드가 전력 송신 모드인 경우, 디바이스는 전력 송신 모드로부터 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있다. 디폴트 모드가 전력 수신 모드인 경우, 디바이스는 전력 수신 모드로부터 전력 송신 모드로 스위칭할 수 있다. 단계(138)에서 디폴트 모드로부터 스위칭한 후, 전력 송신 및 수신 디바이스는 추가 전자 디바이스와 유도 결합을 다시 확립하는 것을 목표로 할 것이다. 유도 결합이 확립된다고 가정하면, 방법은 단계(140)로 진행한다.
단계(140)에서, 전력 송신 및 수신 디바이스 및 추가 전자 디바이스가 모드 변경 능력들(예를 들어, 모드들을 변경할 수 있는 디바이스임) 및 무선 충전 정보(예를 들어, 충전 상태 정보, 테더링 정보, 디바이스 유형 등)와 같은 정보를 교환하는 데 대역내 통신이 사용될 수 있다. 도 4 내지 도 6과 관련하여 도시되고 논의된 패킷들(106, 108)은 이 정보의 일부 또는 전부를 교환하는 데 사용될 수 있다. 디바이스들은 각각 그 디바이스의 역할 스왑 능력들을 나타내는 적어도 하나의 비트를 포함하는 패킷을 송신할 수 있다.
단계(140)에서 정보를 교환한 후, 디바이스들은 단계(142)에서 적절한 경우 모드들을 스위칭할 수 있다. 선택적 모드 스위치는 하나 또는 두 디바이스 내의 제어 회로부에 의해 사용되는 전력 프로토콜에 기초하여 결정될 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스 내의 제어 회로부는 전력 프로토콜로부터의 출력을, 모드 변경을 표현하는 명령어로서 해석할 수 있다. 모드 변경은 전력 전달 단계가 시작되기 전에 발생할 수 있다. 디바이스는 하나 또는 두 디바이스의 충전 상태에 응답하여, 디바이스들 중 하나가 유선 전원에 결합되는 것에 응답하여 등으로 디폴트 모드로부터 스위칭할 수 있다. 특정 예로서, 디폴트 무선 전력 수신기는, 디폴트 무선 전력 수신기가 주 전원(main power)과 같은 유선 충전원에 결합되는 경우, 무선 전력 송신 모드로 스위칭할 수 있다.
다음으로, 단계(144)에서, 디바이스들은 (예를 들어, 협상된 전력 전달 레벨에서) 전력 전달 단계에 진입할 수 있다. 전력 전달 단계 동안, 디바이스들은 단계(146)에서 적절한 경우 모드들을 스위칭할 수 있다. 이러한 선택적 모드 스위치는 하나 또는 두 디바이스 내의 제어 회로부에 의해 사용되는 전력 프로토콜에 기초하여 결정될 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스 내의 제어 회로부는 전력 프로토콜로부터의 출력을, 모드 변경을 표현하는 명령어로서 해석할 수 있다. 디바이스는 디바이스들 중 하나의 충전 상태가 미리 결정된 임계치 아래로 떨어지는 것에 응답하여, 전력 수신 디바이스가 유선 전원에 결합되는 것에 응답하여 등으로 디폴트 모드로부터 스위칭할 수 있다.
배터리 구동형 디바이스는 자신의 충전 상태를 대역내 통신을 사용하여 전력 수신 디바이스에 송신할 수 있다. 전용 전력 송신 디바이스들(예를 들어, 도 1의 디바이스(12)) 및 전력 송신 및 수신 디바이스들(예를 들어, 도 1의 디바이스(18)) 둘 모두는 배터리들을 포함할 수 있다. 이들 디바이스는 무선 전력이 추가 전자 디바이스에 송신되는 전력 송신 모드에서 동작할 수 있다. 사용자 인터페이스 업데이트들, 무선 충전 시스템 내의 역할 스왑들을 허용하기 위해, 그리고/또는 사용자에게 전력 전달의 종료를 통지하기 위해, 전력 송신 모드에 있는 디바이스는, 동시에 코일을 사용하여 전력 수신 디바이스에 무선 전력을 송신하는 동안, 자신의 배터리 충전 상태를 코일을 사용하여 대역내 통신(예를 들어, FSK 변조)을 사용하여 전력 수신 디바이스에 송신할 수 있다.
도 11은 제2 디바이스(204)(예를 들어, 디바이스 2)에 인접한 제1 디바이스(202)(예를 들어, 디바이스 1)를 갖는 예시적인 무선 충전 시스템의 평면도이다. 도 11의 예에서, 디바이스 1은 셀룰러 전화기(전력 송신 및 수신 디바이스 또는 전용 전력 수신 디바이스일 수 있음)이고, 디바이스 2는 배터리 케이스(전력 송신 및 수신 디바이스 또는 전용 전력 송신 디바이스일 수 있음)이다. 이들 예들은 단지 예시적인 것이다. 일반적으로, 디바이스 1 및 디바이스 2는 임의의 유형의 디바이스일 수 있다.
배터리 케이스(204)는 주변 측벽들에 의해 둘러싸인 후방 벽을 갖는 직사각형 리세스 및/또는 케이스가 디바이스(202)를 수용하고 그에 결합될 수 있게 하는 다른 적합한 결합 구조물들(스트랩들, 클립들, 슬리브, 코너 포켓들 등)을 포함할 수 있다. 케이스는 선택적으로, 가요성 구조물들을 이용해 후방 커버 부분에 결합되는 전방 커버 부분을 포함할 수 있다. 전방 커버 부분은 디바이스(202)의 전면을 선택적으로 덮도록 구성될 수 있다.
동작 동안, 디바이스(204)는 전력 송신 모드에서 동작할 수 있고 디바이스(202)는 전력 수신 모드에서 동작할 수 있다. 이 구성에 있는 동안, 디바이스(204)는 자신의 배터리 충전 상태를 디바이스(202)에 송신할 수 있다. 디바이스(204)는 주어진 무선 전력 코일을 이용해 무선 전력을 송신하는 동안 주어진 무선 전력 코일 및 대역내 통신(예를 들어, FSK 변조)을 사용하여 디바이스(202)에 배터리 충전 상태를 송신할 수 있다.
디바이스(202)는 배터리 충전 상태 정보(206)(때때로 배터리 충전 상태, 배터리 충전 정보, 배터리 충전 상태 표시자 등으로 지칭됨)를 디스플레이할 수 있다. 배터리 충전 상태 정보(206)는 디바이스 1(디바이스(202))의 배터리의 충전 상태를 표현할 수 있다. 추가적으로, 디바이스(202)는 배터리 충전 상태 정보(208)(때때로 배터리 충전 상태, 배터리 충전 정보, 배터리 충전 상태 표시자 등으로 지칭됨)를 디스플레이할 수 있다. 배터리 충전 상태 정보(208)는 디바이스 2(디바이스(204))의 배터리의 충전 상태를 표현할 수 있다. 디바이스(202)는 대역내 통신을 사용하여 디바이스(204)로부터 수신된 배터리 충전 상태 정보에 기초하여 배터리 충전 상태 정보(208)를 디스플레이할 수 있다.
전력 송신 모드에서의 배터리 구동형 디바이스는 구성 단계(예를 들어, 전력 전달 단계 전) 및 전력 전달 단계 둘 모두에서 자신의 충전 상태를 송신할 수 있다. 도 4 및 도 5와 관련하여 도시된 바와 같이, 전력 송신 모드에서의 디바이스는 전력 송신 디바이스의 배터리의 충전 상태에 대한 정보를 포함하는 능력 패킷(예를 들어, 패킷(108))을 송신할 수 있다. 이는 전력 전달 단계 전에(예를 들어, 구성 단계 동안) 전력 송신기로부터 전력 수신 디바이스로 송신되는 (전력 송신기의 배터리에 대한) 충전 상태 정보의 예이다.
다른 예에서, 전력 송신 디바이스는 무선 전력 전달 동안(예를 들어, 전력 수신 디바이스로부터의 질의에 응답하여) 자신의 충전 상태를 송신할 수 있다. 도 12는 이러한 유형의 예를 보여주는 타이밍도이다. 도시된 바와 같이, 디바이스 1은 디바이스 2에 충전 상태 질의(210)를 전송할 수 있다. 충전 상태 질의는 코일이 디바이스 2로부터 무선 전력을 수신하는 동안 코일을 이용한 대역내 통신들(예를 들어, ASK 변조)을 사용하여 전송될 수 있다.
충전 상태 질의를 수신하는 것에 응답하여, 디바이스 2는 자신의 충전 상태(212)를 디바이스 1에 전송할 수 있다. 충전 상태는, 코일이 디바이스 1에 무선 전력을 송신하는 동안 코일을 이용한 대역내 통신들(예를 들어, FSK 변조)을 사용하여 디바이스 2로부터 디바이스 1로 송신될 수 있다. 일 예에서, 충전 상태는 전력 송신 디바이스의 테더 상태 및 전력 송신 디바이스의 스왑 능력들에 관한 정보를 또한 포함하는 송신기 능력 패킷(예를 들어, 도 6에 도시된 패킷(108))의 일부로서 디바이스 2로부터 디바이스 1로 송신될 수 있다. 다른 예에서, 충전 상태는 송신 디바이스 배터리의 충전 상태만을 포함하는 전용 패킷으로(예를 들어, 테더 상태 및 스왑 능력들에 관한 정보는 생략될 수 있음) 디바이스 2로부터 디바이스 1로 송신될 수 있다.
디바이스 1이 디바이스 2로부터 디바이스 2 내의 배터리의 충전 상태를 수신할 때, 디바이스 1은 적절한 조치를 취할 수 있다. 일 예로서, 디바이스 1은 디바이스 2에 대한 배터리 충전 상태 정보(208)를 디스플레이하는 자신의 사용자 인터페이스를 업데이트할 수 있다. 다른 예로서, 디바이스 1은 디바이스 2의 배터리의 충전 상태가 임계치(예를 들어, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 30% 미만, 50% 미만, 1% 내지 30% 등) 미만임을 식별할 수 있다. 디바이스 2 배터리의 충전 상태가 임계치 미만임을 식별하는 것에 응답하여, 디바이스 1은 디바이스 2에게 더 적은 전력을 전달하도록(예를 들어, 전력 전달 레벨을 감소시키도록) 지시할 수 있거나 디바이스 2에게 전력을 전달하는 것을 완전히 중단하도록 지시할 수 있다. 추가로 또는 대신에, 디바이스 1은 디바이스 2로부터 디바이스 1로의 전력 송신이 곧 중단될 것임을 사용자에게 통지하기 위해 (예를 들어, 오디오 피드백, 시각적 피드백, 및 햅틱 피드백 중 하나 이상을 사용하여) 사용자 통지를 출력할 수 있다. 또 다른 예로서, 디바이스 1은 디바이스 2가 전력 수신 모드로 스위칭하고 디바이스 1이 전력 송신 모드로 스위칭하도록 역할 스왑을 요청할 수 있다.
디바이스 2가 디바이스 1로부터의 질의에 응답하여 디바이스 1에 자신의 배터리의 충전 상태를 송신하는 도 12의 예는 단지 예시적인 것이다. 디바이스 2는 또한, 충전 상태가 임계치(예를 들어, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 30% 미만, 50% 미만, 1% 내지 30% 등) 미만임을 식별하는 것에 응답하여, 디바이스 1이 유선 전원에 테더링되는 것에 응답하여, 디바이스 1의 배터리의 충전 상태가 디바이스 2의 배터리의 충전 상태보다 큰 것에 응답하여, 디바이스 1이 큰 저장 용량(예를 들어, 디바이스 2 배터리보다 더 큰 저장 용량)을 갖는 배터리를 갖는 것에 응답하여 등에서, 자신의 배터리의 충전 상태를 송신할 수 있다. 디바이스 2는 또한, 충전 상태가 임계치(예를 들어, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 30% 미만, 50% 미만, 1% 내지 30% 등) 미만임을 식별하는 것에 응답하여, 디바이스 1이 유선 전원에 테더링되는 것에 응답하여, 디바이스 1의 배터리의 충전 상태가 디바이스 2의 배터리의 충전 상태보다 큰 것에 응답하여, 디바이스 1이 큰 저장 용량(예를 들어, 디바이스 2 배터리보다 더 큰 저장 용량)을 갖는 배터리를 갖는 것에 응답하여 등에서, 전력 전달을 종료하기 위한 역할 스왑 요청을 전송할 수 있다.
도 13은 전력 송신 모드에서 디바이스를 동작시키기 위한 예시적인 방법 단계들의 흐름도이다. 전력 송신 모드에서의 디바이스는 또한 전력 수신 모드에서 동작가능할 수 있지만, 디바이스는 때때로 전력 송신 디바이스로 지칭될 것이다. 단계(222)에서, 전력 송신 디바이스는 대역내 통신(예를 들어, FSK 변조)을 사용하여 전력 송신 디바이스가 배터리를 갖는다는 것을 식별하는 정보를 송신할 수 있다. 이 정보는 능력 패킷의 일부로서(도 6에서와 같이) 또는 임의의 다른 원하는 패킷의 일부로서 송신될 수 있다. 단계(222)는 구성 단계 동안(예를 들어, 전력 전달 단계 전에) 발생할 수 있다. 전력 송신 디바이스는 또한 선택적으로 단계(222) 동안 추가 무선 충전 정보를 송신할 수 있다. 이러한 선택적 정보는 (일 예로서) 전력 송신 디바이스의 배터리에 대한 충전 상태 정보를 포함할 수 있다. 패킷(108)의 다른 정보(예를 들어, 테더 정보, 스왑 능력들 등)는 또한 단계(222) 동안 전력 송신 디바이스로부터 전력 수신 디바이스로 송신될 수 있다.
전력 송신 디바이스는 무선 전력을 전력 수신 디바이스로 전달하기 위해 코일이 사용되는 전력 전달 단계를 시작할 수 있다. 이어서, 단계(224)에서, 전력 송신 디바이스는 전력 수신 디바이스로부터 충전 상태 질의를 수신할 수 있다. 전력 송신 디바이스는 코일로부터 전력 수신 디바이스로 전력이 전달되는 동안 코일을 이용한 대역내 통신(예를 들어, ASK 복조)을 사용하여 충전 상태 질의를 수신할 수 있다.
충전 상태 질의를 수신하는 것에 응답하여, 전력 송신 디바이스는 단계(226)에서 자신의 배터리에 대한 충전 상태를 전력 수신 디바이스에 송신할 수 있다. 전력 송신 디바이스는 대역내 통신(예를 들어, FSK 변조)을 사용하여 자신의 배터리에 대한 충전 상태를 전력 수신 디바이스에 송신할 수 있다.
일부 경우들에서 배터리를 포함하지 않는 전력 송신 디바이스가 충전 상태 질의를 수신할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 경우들에서, 전력 송신 디바이스는 전력 송신 디바이스가 배터리를 포함하지 않음을 전력 수신 디바이스에 나타내는 미리 결정된 값으로 응답할 수 있다.
하나의 가능한 무선 통신 방식에서, 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스와의 무선 충전 동작들을 중단할지 여부를 결정할 수 있다. 즉, 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스 배터리의 충전 상태(예를 들어, 충전 상태가 임계치 미만일 때)에 기초하여 무선 충전을 스로틀링할지 또는 중단할지 여부를 결정한다. 이 예에서, 전력 수신 디바이스는 선택적으로, 전력 전달의 크기를 감소시키거나 전력 전달을 완전히 중단하라는 명령어를 전력 송신 디바이스에 전송할 수 있다.
그러나, 대안적인 예에서, 전력 송신 디바이스는 자신의 충전 상태(예를 들어, 충전 상태가 소정 임계치 미만일 때)에 기초하여 무선 충전을 스로틀링하거나 중단하도록 결정할 수 있다. 이 예에서, 전력 송신 디바이스는, 충전 상태가 낮고 전력 송신 디바이스가 전력 전달의 크기를 감소시키거나 전력 전달을 완전히 중단할 계획이라는 것을 나타내는 메시지를 전력 수신 디바이스에 선택적으로 전송할 수 있다. 전력 송신 디바이스는 최대 가용 전력을 감소시키고 이 업데이트된 능력 정보를 전력 수신 디바이스에 전송할 수 있다.
전력 송신 디바이스는 충전 상태가 임계치(예를 들어, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 30% 미만, 50% 미만, 1% 내지 30%, 1% 내지 10%, 1% 내지 20% 등) 미만인 것에 응답하여 자신의 충전 상태를 전력 수신 디바이스에 송신할 수 있다. 대안적으로, 전력 송신 디바이스는, 전력 수신 디바이스가 유선 전력에 테더링되어 있고/있거나, 높은 충전 상태(예를 들어, 임계치보다 더 높거나, 송신기 배터리의 충전 상태보다 더 높음)를 갖고/갖거나, 큰 배터리 용량을 갖는다는 것(이러한 조건들은 역할 스왑을 촉진하기에 충분할 수 있으므로)을 나타내는 정보에 기초하여 자신의 충전 상태를 전력 수신 디바이스에 송신할 수 있다.
배터리 구동형 무선 전력 송신 디바이스가 자신의 충전 상태를 송신한 후(예를 들어, 단계(226)에서와 같이), 무선 전력 송신 디바이스는 추후에 모드들을 변경할 수 있다(디바이스가 또한 무선 전력을 수신할 수 있는 경우). 다수의 가능한 시나리오들은 배터리 구동형 송신 디바이스가 무선 전력 수신 모드로 스위칭하는 것으로 이어질 수 있다. 이러한 시나리오들은 전력 수신 디바이스가 유선 전원에 결합되는 것, 배터리 구동형 송신 디바이스가 전력 수신 디바이스로부터 제거(분리)되고 유선 전원을 갖는 상이한 디바이스(예를 들어, 충전 매트)의 상이한 코일에 유도 결합되는 것, 배터리 구동형 송신 디바이스의 충전 상태가 임계치 아래로 떨어지는 것 등을 포함한다.
도 14는 전력 수신 모드에서 디바이스를 동작시키기 위한 예시적인 방법 단계들의 흐름도이다. 전력 수신 모드에서의 디바이스는 또한 전력 송신 모드에서 동작가능할 수 있지만, 디바이스는 때때로 전력 수신 디바이스로 지칭될 것이다. 도시된 바와 같이, 단계(232)에서 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스의 배터리와 연관된 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신할 수 있다. 동시에, 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스의 배터리를 사용하여 생성되는 무선 신호들을 전력 송신 디바이스로부터 수신할 수 있다. 전력 수신 디바이스는 대역내 통신들(예를 들어, FSK 복조)을 사용하여 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신할 수 있다.
전력 송신 디바이스의 배터리와 연관된 충전 상태를 나타내는 메시지는 배터리의 충전 상태의 크기를 포함할 수 있다. 이 예에서, 전력 수신 디바이스는 단계(234)에서 충전 상태가 임계치 미만인지 여부를 결정할 수 있다. 임계치는 임의의 원하는 크기(예를 들어, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 30% 미만, 50% 미만, 1% 내지 30%, 1% 내지 10%, 1% 내지 20% 등)일 수 있다. 충전 상태가 임계치 초과인 경우, 전력 수신 디바이스는 실질적인 조치를 취하지 않을 수 있다. 후속 시간에, 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스의 배터리의 업데이트된 충전 상태를 획득하기 위해 (예를 들어, ASK 변조를 사용하여) 전력 송신 디바이스에 질의를 선택적으로 전송할 수 있다. 충전 상태가 임계치 초과인 경우, 전력 수신 디바이스는 선택적으로 자신의 사용자 인터페이스를 업데이트할 수 있다(예를 들어, 도 11의 최신 배터리 충전 상태 정보(208)를 제시하기 위해).
충전 상태가 임계치 미만인 경우, 본 방법은 단계(236)로 진행할 수 있다. 도시된 바와 같이, 단계(236)에서 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스의 배터리의 충전 상태로 인한 무선 전력 전달에서의 임박한 또는 동시 중지를 나타내는 사용자 통지를 제시할 수 있다. 예를 들어, 사용자 통지는 텍스트를 포함하는 가시적 통지일 수 있고, 오디오 피드백을 포함할 수 있고, 그리고/또는 햅틱 피드백을 포함할 수 있다.
또한 단계(236)에서, 전력 수신 디바이스는 전력 전달 동작들을 감소시키거나 중단하라는 명령어를 전력 송신 디바이스에 전송할 수 있다. 대안적으로, 전력 수신 디바이스는 전력 송신 디바이스가 송신 디바이스 배터리로부터의 모든 나머지 전력을 송신하게 할 수 있다.
일부 경우들에서, 단계(232)에서 수신된 충전 상태를 나타내는 메시지는 충전 상태의 크기를 명시적으로 포함하지 않을 수 있다. 대신에, 메시지는 전력 전달이 임박하여 중지될 것임을 나타내는 '전력 전달 종료' 패킷일 수 있다. 전력 전달 종료 패킷은 전력 전달의 종료에 대한 이유를 포함할 수 있다. 이 예에서, 전력 전달 종료 패킷에 대한 이유는 전력 송신 디바이스 내의 배터리의 충전 상태가 주어진 임계치 아래로 떨어졌다는 것일 수 있다. 이 경우, 본 방법은 전력 전달의 임박한 종료에 대한 사용자 통지를 제시하기 위해 (파선 화살표로 도시된 바와 같이) 단계(236)로 바로 진행할 수 있다.
배터리 케이스가 자신의 충전 상태를 셀룰러 전화기에 송신하는 본 명세서에 설명된 예는 단지 예시적인 것이다. 다른 예에서, 2개의 셀룰러 전화기들이 서로 인접하게 배치될 수 있는데, 하나는 전력 송신 디바이스로서 역할을 하고 하나는 전력 수신 디바이스로서 역할을 한다. 디바이스들은 충전 상태 정보뿐만 아니라 다른 충전 정보를 교환할 수 있다. 이러한 맥락에서, 배터리 구동형 셀룰러 전화기는 추가 셀룰러 전화기에 무선 전력을 또한 동시에 송신하는 코일 및 FSK 변조를 사용하여 자신의 배터리의 충전 상태를 추가 셀룰러 전화기에 송신할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스와 함께 무선 충전 시스템에서 동작가능한 전자 디바이스로서, 충전 상태를 갖는 배터리, 무선 전력 신호들을 송신하도록 구성된 코일을 갖는 무선 전력 송신 회로부, 및 제어 회로부를 포함하는 전자 디바이스가 제공되며, 제어 회로부는, 코일을 사용하여, 전자 디바이스 내의 배터리의 존재를 식별하는 정보를 추가 전자 디바이스에 송신하고, 코일을 사용하여, 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의(query)를 수신하고, 그리고 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의를 수신하는 것에 응답하여, 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 전자 디바이스에 송신하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의를 수신하는 것은, 코일을 사용하여 추가 전자 디바이스 내의 무선 충전 코일에 무선 전력 신호들을 송신하는 동안, 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의를 수신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 전자 디바이스에 송신하는 것은, 코일을 사용하여 추가 전자 디바이스 내의 무선 충전 코일에 무선 전력 신호들을 송신하는 동안, 배터리의 충전 상태를 추가 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스 내의 배터리의 존재를 식별하는 정보를 추가 전자 디바이스에 송신하는 것은, 구성 단계 동안 전자 디바이스 내의 배터리의 존재를 식별하는 정보를 추가 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함하고, 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 전자 디바이스에 송신하는 것은 전력 전달 단계 동안 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의를 수신하는 것은, 진폭-시프트 키잉 통신을 사용하여 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의를 수신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의를 수신하는 것은, 주파수-시프트 키잉 복조를 사용하여 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의를 수신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스 내의 배터리의 존재를 식별하는 정보를 추가 전자 디바이스에 송신하는 것은, 주파수-시프트 키잉 변조를 사용하여 전자 디바이스 내의 배터리의 존재를 식별하는 정보를 추가 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 전자 디바이스에 송신한 후, 추가 전자 디바이스로부터 모드 변경 요청을 수신하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 추가 전자 디바이스로부터 모드 변경 요청을 수신하는 것에 따라, 코일이 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성되는 전력 수신 모드로 코일을 스위칭하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 추가로, 배터리의 충전 상태를 추가 전자 디바이스에 송신한 후, 추가 전자 디바이스가 유선 전원에 결합되는 것에 응답하여, 코일이 무선 전력 신호들을 송신하도록 구성되는 송신 모드로부터 코일이 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성되는 수신 모드로 코일을 스위칭하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 추가로, 배터리의 충전 상태를 추가 전자 디바이스에 송신한 후, 전자 디바이스가 추가 전자 디바이스로부터 분리되고 상이한 전자 디바이스에 결합되는 것에 응답하여, 코일이 무선 전력 신호들을 송신하도록 구성되는 송신 모드로부터 코일이 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성되는 수신 모드로 코일을 스위칭하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된 전자 디바이스로서, 추가 전자 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 코일, 및 제어 회로부를 포함하는 전자 디바이스가 제공되고, 제어 회로부는, 코일을 사용하여, 추가 전자 디바이스의 배터리와 연관된 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신하고, 충전 상태가 임계치 미만인지 여부를 결정하고, 그리고 충전 상태가 임계치 미만이라고 결정하는 것에 응답하여, 배터리의 충전 상태로 인한 무선 전력 전달에서의 중지를 나타내는 가시적 통지를 제시하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스의 배터리로부터의 전력은 코일에 의해 수신되는 무선 전력 신호들을 제공하는 데 사용된다.
다른 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스의 배터리와 연관된 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신하는 것은, 코일을 사용하여 추가 전자 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하는 동안, 추가 전자 디바이스의 배터리와 연관된 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 임계치는 1% 내지 30%이다.
다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 디스플레이를 포함하고, 가시적 통지를 제시하는 것은 디스플레이 상에 가시적 통지를 디스플레이하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스의 배터리와 연관된 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신하는 것은, 주파수-시프트 키잉 복조를 사용하여 추가 전자 디바이스의 배터리와 연관된 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신하는 것을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 추가 전자 디바이스와 함께 무선 충전 시스템에서 동작가능한 전자 디바이스로서, 코일을 포함하는 무선 전력 회로부, 충전 상태를 갖고 무선 전력 회로부에 전력을 공급하도록 구성된 배터리, 및 제어 회로부를 포함하는 전자 디바이스가 제공되고, 제어 회로부는, 코일이 추가 전자 디바이스의 추가 코일에 무선 전력 신호들을 송신하는 송신 모드에서 무선 전력 회로부를 동작시키고, 송신 모드에 있는 동안, 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 코일에 송신하고, 그리고 배터리의 충전 상태를 추가 코일에 송신한 후, 송신 모드로부터, 코일이 무선 전력 신호들을 수신하는 수신 모드로 무선 전력 회로부를 스위칭하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 송신 모드로부터, 코일이 무선 전력 신호들을 수신하는 수신 모드로 무선 전력 회로부를 스위칭하는 것은, 추가 전자 디바이스가 유선 전원에 결합되는 것에 응답하여 송신 모드로부터 수신 모드로 무선 전력 회로부를 스위칭하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 송신 모드로부터, 코일이 무선 전력 신호들을 수신하는 수신 모드로 무선 전력 회로부를 스위칭하는 것은, 코일이 추가 코일로부터 분리되고 상이한 전자 디바이스의 상이한 코일에 유도 결합되는 것에 응답하여 송신 모드로부터 수신 모드로 무선 전력 회로부를 스위칭하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 충전 상태가 임계치 미만인지 여부를 결정하도록 구성되고, 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 코일에 송신하는 것은, 충전 상태가 임계치 미만이라고 결정하는 것에 따라 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 코일에 송신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 추가 전자 디바이스가 유선 전원에 연결됨을 나타내는 정보를 추가 전자 디바이스로부터 수신하도록 구성되고, 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 코일에 송신하는 것은, 추가 전자 디바이스가 유선 전원에 연결됨을 나타내는 정보를 추가 전자 디바이스로부터 수신하는 것에 따라 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 코일에 송신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 배터리는 제1 배터리이고, 충전 상태는 제1 충전 상태이고 제어 회로부는, 추가 전자 디바이스로부터 추가 전자 디바이스의 제2 배터리에 대한 제2 충전 상태를 수신하고, 그리고 제1 충전 상태를 제2 충전 상태와 비교하도록 구성되고, 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 코일에 송신하는 것은, 제1 충전 상태와 제2 충전 상태를 비교하는 것에 응답하여 코일을 사용하여 배터리의 충전 상태를 추가 코일에 송신하는 것을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 추가로, 송신 모드로부터 수신 모드로 무선 전력 회로부를 스위칭한 후, 코일을 사용하여 진폭-시프트 키잉 변조를 사용하여 추가 코일에 정보를 전송하도록 구성된다.
다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 추가로, 진폭-시프트 키잉 변조를 사용하여 추가 코일에 정보를 전송한 후, 코일을 사용하여 주파수-시프트 키잉 복조를 사용하여 추가 코일로부터 정보를 수신하도록 구성된다.
전술한 것은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims (25)

  1. 추가 전자 디바이스와 함께 무선 충전 시스템에서 동작가능한 전자 디바이스로서,
    충전 상태(state of charge)를 갖는 배터리;
    무선 전력 신호들을 송신하도록 구성된 코일을 갖는 무선 전력 송신 회로부; 및
    제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는,
    상기 코일을 사용하여, 상기 전자 디바이스 내의 상기 배터리의 존재를 식별하는 정보를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하고;
    상기 코일을 사용하여, 상기 추가 전자 디바이스로부터 충전 상태 질의(query)를 수신하고; 그리고
    상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 충전 상태 질의를 수신하는 것에 응답하여, 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 충전 상태 질의를 수신하는 것은, 상기 코일을 사용하여 상기 추가 전자 디바이스 내의 무선 충전 코일에 상기 무선 전력 신호들을 송신하는 동안, 상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 충전 상태 질의를 수신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  3. 제2항에 있어서, 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하는 것은, 상기 코일을 사용하여 상기 추가 전자 디바이스 내의 상기 무선 충전 코일에 상기 무선 전력 신호들을 송신하는 동안, 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전자 디바이스 내의 상기 배터리의 존재를 식별하는 상기 정보를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하는 것은, 구성 단계 동안 상기 전자 디바이스 내의 상기 배터리의 존재를 식별하는 상기 정보를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함하고, 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하는 것은 전력 전달 단계 동안 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 충전 상태 질의를 수신하는 것은, 진폭-시프트 키잉 통신(amplitude-shift keying communication)을 사용하여 상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 충전 상태 질의를 수신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 충전 상태 질의를 수신하는 것은, 주파수-시프트 키잉 복조(frequency-shift keying demodulation)를 사용하여 상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 충전 상태 질의를 수신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  7. 제5항에 있어서, 상기 전자 디바이스 내의 상기 배터리의 존재를 식별하는 상기 정보를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하는 것은, 주파수-시프트 키잉 변조를 사용하여 상기 전자 디바이스 내의 상기 배터리의 존재를 식별하는 상기 정보를 상기 추가 전자 디바이스에 송신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
    상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 전자 디바이스에 송신한 후, 상기 추가 전자 디바이스로부터 모드 변경 요청을 수신하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
    상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 모드 변경 요청을 수신하는 것에 따라, 상기 코일이 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성되는 전력 수신 모드로 상기 코일을 스위칭하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로부는 추가로, 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 전자 디바이스에 송신한 후,
    상기 추가 전자 디바이스가 유선 전원에 결합되는 것에 응답하여, 상기 코일이 무선 전력 신호들을 송신하도록 구성되는 송신 모드로부터 상기 코일이 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성되는 수신 모드로 상기 코일을 스위칭하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제어 회로부는 추가로, 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 전자 디바이스에 송신한 후,
    상기 전자 디바이스가 상기 추가 전자 디바이스로부터 분리되고 상이한 전자 디바이스에 결합되는 것에 응답하여, 상기 코일이 무선 전력 신호들을 송신하도록 구성되는 송신 모드로부터 상기 코일이 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성되는 수신 모드로 상기 코일을 스위칭하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  12. 추가 전자 디바이스로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된 전자 디바이스로서,
    상기 추가 전자 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 코일; 및
    제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는,
    상기 코일을 사용하여, 상기 추가 전자 디바이스의 배터리와 연관된 충전 상태를 나타내는 메시지를 수신하고;
    상기 충전 상태가 임계치 미만인지 여부를 결정하고; 그리고
    상기 충전 상태가 상기 임계치 미만이라고 결정하는 것에 응답하여, 상기 배터리의 상기 충전 상태로 인한 무선 전력 전달에서의 중지를 나타내는 가시적 통지를 제시하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 추가 전자 디바이스의 상기 배터리로부터의 전력은 상기 코일에 의해 수신되는 상기 무선 전력 신호들을 제공하는 데 사용되는, 전자 디바이스.
  14. 제12항에 있어서, 상기 추가 전자 디바이스의 상기 배터리와 연관된 상기 충전 상태를 나타내는 상기 메시지를 수신하는 것은, 상기 코일을 사용하여 상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 무선 전력 신호들을 수신하는 동안, 상기 추가 전자 디바이스의 상기 배터리와 연관된 상기 충전 상태를 나타내는 상기 메시지를 수신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  15. 제12항에 있어서, 상기 임계치는 1% 내지 30%인, 전자 디바이스.
  16. 제12항에 있어서, 상기 전자 디바이스는,
    디스플레이를 추가로 포함하고, 상기 가시적 통지를 제시하는 것은 상기 디스플레이 상에 상기 가시적 통지를 디스플레이하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  17. 제12항에 있어서, 상기 추가 전자 디바이스의 상기 배터리와 연관된 상기 충전 상태를 나타내는 상기 메시지를 수신하는 것은, 주파수-시프트 키잉 복조를 사용하여 상기 추가 전자 디바이스의 상기 배터리와 연관된 상기 충전 상태를 나타내는 상기 메시지를 수신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  18. 추가 전자 디바이스와 함께 무선 충전 시스템에서 동작가능한 전자 디바이스로서,
    코일을 포함하는 무선 전력 회로부;
    충전 상태를 갖고 상기 무선 전력 회로부에 전력을 공급하도록 구성된 배터리; 및
    제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는,
    상기 코일이 상기 추가 전자 디바이스의 추가 코일에 무선 전력 신호들을 송신하는 송신 모드에서 상기 무선 전력 회로부를 동작시키고;
    상기 송신 모드에 있는 동안, 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 코일에 송신하고; 그리고
    상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 코일에 송신한 후, 상기 송신 모드로부터, 상기 코일이 무선 전력 신호들을 수신하는 수신 모드로 상기 무선 전력 회로부를 스위칭하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  19. 제18항에 있어서, 상기 송신 모드로부터, 상기 코일이 무선 전력 신호들을 수신하는 상기 수신 모드로 상기 무선 전력 회로부를 스위칭하는 것은, 상기 추가 전자 디바이스가 유선 전원에 결합되는 것에 응답하여 상기 송신 모드로부터 상기 수신 모드로 상기 무선 전력 회로부를 스위칭하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  20. 제18항에 있어서, 상기 송신 모드로부터, 상기 코일이 무선 전력 신호들을 수신하는 상기 수신 모드로 상기 무선 전력 회로부를 스위칭하는 것은, 상기 코일이 상기 추가 코일로부터 분리되고 상이한 전자 디바이스의 상이한 코일에 유도 결합되는 것에 응답하여 상기 송신 모드로부터 상기 수신 모드로 상기 무선 전력 회로부를 스위칭하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  21. 제18항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
    상기 충전 상태가 임계치 미만인지 여부를 결정하도록 구성되고, 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 코일에 송신하는 것은, 상기 충전 상태가 상기 임계치 미만이라고 결정하는 것에 따라 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 코일에 송신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  22. 제18항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
    상기 추가 전자 디바이스가 유선 전원에 연결됨을 나타내는 정보를 상기 추가 전자 디바이스로부터 수신하도록 구성되고, 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 코일에 송신하는 것은, 상기 추가 전자 디바이스가 상기 유선 전원에 연결됨을 나타내는 상기 정보를 상기 추가 전자 디바이스로부터 수신하는 것에 따라 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 코일에 송신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  23. 제18항에 있어서, 상기 배터리는 제1 배터리이고, 상기 충전 상태는 제1 충전 상태이고, 상기 제어 회로부는,
    상기 추가 전자 디바이스로부터 상기 추가 전자 디바이스의 제2 배터리에 대한 제2 충전 상태를 수신하고; 그리고
    상기 제1 충전 상태를 상기 제2 충전 상태와 비교하도록 구성되고, 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 코일에 송신하는 것은, 상기 제1 충전 상태와 상기 제2 충전 상태를 비교하는 것에 응답하여 상기 코일을 사용하여 상기 배터리의 상기 충전 상태를 상기 추가 코일에 송신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
  24. 제18항에 있어서, 상기 제어 회로부는 추가로,
    상기 송신 모드로부터 상기 수신 모드로 상기 무선 전력 회로부를 스위칭한 후, 상기 코일을 사용하여 진폭-시프트 키잉 변조를 사용하여 상기 추가 코일에 정보를 전송하도록 구성되는, 전자 디바이스.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제어 회로부는 추가로,
    진폭-시프트 키잉 변조를 사용하여 상기 추가 코일에 상기 정보를 전송한 후, 상기 코일을 사용하여 주파수-시프트 키잉 복조를 사용하여 상기 추가 코일로부터 정보를 수신하도록 구성되는, 전자 디바이스.
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