KR20230062577A - Methods and systems for wireless power transfer - Google Patents
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Abstract
무선 전력 전달을 위한 방법은 바람직하게는 다음 단계를 포함한다: 송신기-수신기 근접성 결정 단계, 송신 파라미터 평가 단계, 및/또는 송신 계획에 기초한 전력 송신 단계. 무선 전력 전달을 위한 시스템은 바람직하게는 복수의 수신기 및 하나 이상의 송신기를 포함한다.The method for wireless power transfer preferably includes the following steps: determining transmitter-receiver proximity, evaluating transmission parameters, and/or transmitting power based on a transmission plan. A system for wireless power transfer preferably includes a plurality of receivers and one or more transmitters.
Description
관련 출원에 대한 교차-참조Cross-reference to related applications
본 출원은 2020년 8월 20일자로 출원된 미국 출원 일련 번호 제17/006,242호에 대한 우선권을 주장하며, 이는 본 참조에 의해 전체적으로 통합된다.This application claims priority to US Application Serial No. 17/006,242, filed on August 20, 2020, which is incorporated in its entirety by this reference.
본 출원은 2017년 6월 6일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/515,962호, 및 2017년 6월 7일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/516,572호의 이익을 주장하는, 2018년 6월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제16/001,725호의 연속 출원인, 2019년 5월 17일자로 출원된 미국 출원 일련 번호 제16/415,664호의 일부 연속 출원인, 2019년 12월 6일자로 출원된 미국 출원 일련 번호 제16/706,131호, 및 또한 2018년 3월 8일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/640,269호, 2018년 9월 11일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/729,860호, 2018년 11월 27일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/772,052호, 및 2018년 11월 28일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/772,425호의 이익을 주장하는, 2019년 3월 7일자로 출원된 미국 출원 일련 번호 제16/295,684호의 연속 출원인, 2019년 8월 13일자로 출원된 미국 출원 일련 번호 제16/539,288호의 일부 연속 출원, 및 또한 2018년 11월 30일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/773,935호, 및 2019년 8월 19일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/888,817호의 이익을 주장하고, 또한 2019년 3월 12일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제62/817,063호에 대한 우선권을 주장하는 2019년 11월 27일자로 출원된 미국 출원 일련 번호 제16/698,196호의 일부 연속 출원에 관한 것이며, 그 각각은 본 참조에 의해 전체적으로 통합된다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Application Serial No. 62/515,962, filed June 6, 2017, and U.S. Provisional Application Serial No. 62/516,572, filed June 7, 2017, filed June 2018 Continuing Applicant of U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725, filed on May 6, Serial Applicant in Part of U.S. Application Serial No. 16/415,664, filed on May 17, 2019, United States Filed on December 6, 2019 Application Serial No. 16/706,131, and also U.S. Provisional Application Serial No. 62/640,269, filed March 8, 2018, U.S. Provisional Application Serial No. 62/729,860, filed September 11, 2018, 2018 filed on March 7, 2019, claiming the benefit of U.S. Provisional Application Serial No. 62/772,052, filed on November 27, 2018, and U.S. Provisional Application Serial No. 62/772,425, filed on November 28, 2018; Serial Applicant in U.S. Application Serial No. 16/295,684 filed on August 13, 2019, Partial Serial Application in U.S. Application Serial No. 16/539,288 filed on August 13, 2019, and also U.S. Provisional Application Serial Number filed on November 30, 2018 62/773,935, and U.S. Provisional Application Serial No. 62/888,817, filed on August 19, 2019, also filed on March 12, 2019, in U.S. Provisional Application Serial No. 62/817,063; is a continuation-in-part of U.S. Application Serial No. 16/698,196, filed on November 27, 2019, claiming priority to, each of which is incorporated in its entirety by this reference.
본 발명은 일반적으로 무선 전력 전달 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 무선 전력 전달 분야에서 새롭고 유용한 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates generally to the field of wireless power transfer, and more specifically to new and useful methods and systems in the field of wireless power transfer.
전형적인 무선 전력 전달 시스템은 그들을 빔포밍(beamforming) 구성으로 제한하며, 이는 고성능(high-performance) 결과를 제공하지 않을 수 있다. 따라서, 무선 전력 전달 분야에서 무선 전력 전달을 위한 새롭고 유용한 방법 및 시스템을 생성할 필요성이 존재한다.Typical wireless power transfer systems limit them to beamforming configurations, which may not provide high-performance results. Accordingly, a need exists in the field of wireless power transfer to create new and useful methods and systems for wireless power transfer.
도 1a는 방법의 실시예의 개략도이다.
도 1b는 방법의 실시예의 요소의 개략도이다.
도 1c는 도 1b에 도시된 요소의 예의 개략도이다.
도 2a는 시스템의 제1 실시예의 개략도이다.
도 2b 내지 도 2c는 각각 시스템의 송신기 및 수신기 예의 개략도이다.
도 2d는 시스템의 제2 실시예의 개략도이다.
도 3은 방법의 예의 요소의 개략도이다.1A is a schematic diagram of an embodiment of a method.
1B is a schematic diagram of elements of an embodiment of the method.
1C is a schematic diagram of an example of the elements shown in FIG. 1B.
2A is a schematic diagram of a first embodiment of a system.
2b-2c are schematic diagrams of example transmitters and receivers of the system, respectively.
2d is a schematic diagram of a second embodiment of the system.
3 is a schematic diagram of elements of an example of a method.
본 발명의 바람직한 실시예의 다음 설명은 본 발명을 이러한 바람직한 실시예에 제한하도록 의도되지 않고, 오히려 임의의 당업자가 본 발명을 만들고 사용할 수 있게 하도록 의도된다.The following description of preferred embodiments of the present invention is not intended to limit the present invention to these preferred embodiments, but rather to enable any person skilled in the art to make and use the present invention.
1. 개요(Overview).1. Overview.
무선 전력 전달을 위한 방법은 바람직하게는 다음을 포함한다: (예를 들어, 도 1a 및/또는 도 3에 도시된 바와 같이) 송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100), 송신 파라미터 평가 단계(S400), 및/또는 송신 계획에 기초한 전력 송신 단계(S700). 무선 전력 전달을 위한 시스템은 바람직하게는 (예를 들어, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이) 복수의 수신기 및 하나 이상의 송신기를 포함한다. 시스템이 다수의 송신기를 포함하는 실시예에서, 방법은 선택적으로 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2019년 12월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 제16/706,131호에 설명되는 바와 같은 하나 이상의 요소를 포함할 수 있으며; 예를 들어, 방법은 미국 특허 출원 제16/706,131호에 설명되는 바와 같이 수행될 수 있지만, '송신 파라미터 값 결정 단계(S200)'로서 본원에 설명되는 요소는 대신에 '송신 파라미터 평가 단계(S400)'에 관하여 본원에 설명되는 바와 같이 수행될 수 있다(및/또는 미국 특허 출원 제16/706,131호에 설명되는 바와 같은 하나 이상의 요소를 또한 유지하면서, 본원에 설명되는 하나 이상의 요소를 포함할 수 있음). 그러나, 시스템 및/또는 방법은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다. 방법은 바람직하게는 상술한 시스템을 사용하여 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시스템(들)을 사용하여 수행될 수 있다.The method for wireless power transfer preferably includes: determining transmitter-receiver proximity (eg, as shown in FIG. 1A and/or FIG. 3) (S100), evaluating transmission parameters (S400). , and/or power transmission step based on the transmission plan (S700). A system for wireless power transfer preferably includes a plurality of receivers and one or more transmitters (eg, as shown in FIGS. 2A-2D ). In embodiments where the system includes multiple transmitters, the method may optionally be covered by a U.S. Patent entitled "Method and System for Wireless Power Delivery" filed on December 6, 2019, which is hereby incorporated in its entirety by this reference. may include one or more elements as described in application Ser. No. 16/706,131; For example, the method may be performed as described in US patent application Ser. No. 16/706,131, but elements described herein as 'transmission parameter value determination step (S200)' are instead 'transmission parameter evaluation step (S400)'. )' (and/or may include one or more elements described herein while also retaining one or more elements as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/706,131). has exist). However, the systems and/or methods may additionally or alternatively include any other suitable elements. The method is preferably performed using the system described above, but may additionally or alternatively be performed using any other suitable system(s).
전형적인 방법 및 시스템을 사용하여 효율적인 무선 전력 전달을 위한 전력 송신 설정을 결정하는 것은 어렵고 및/또는 시간-집약적일 수 있다. 후보 전력 송신 설정의 평가는 (예를 들어, 1-100 ms 이상을 요구하는) 느린 프로세스일 수 있다. 게다가, 전력 송신 설정은 전형적으로 다수의 파라미터를 수반하고, 따라서 검색 공간은 매우 클 수 있어서, 그것의 전체 탐색을 불가능하게 한다. 또한, 시스템의 요소 및 주변 요소는 자주 이동할 수 있어서, 잠재적으로 이전 솔루션을 무효화하고 새로운 검색을 필요로 한다. 이러한 문제를 고려하여, 발명자는 신속-결정된 솔루션(예를 들어, 한계 또는 최적 결과의 임계 범위 내에서 전력 송신을 야기하는 솔루션)이 너무 긴 검색 후에만 발견되는 전반적-최적(globally-optimal) 솔루션보다 우수할 수 있다는 점을 발견하였다.Determining power transmission settings for efficient wireless power transfer using typical methods and systems can be difficult and/or time-intensive. Evaluation of candidate power transmission settings can be a slow process (eg, requiring 1-100 ms or more). Moreover, power transmission settings typically involve a large number of parameters, and thus the search space can be very large, making a full search of it impossible. Additionally, elements of the system and surrounding elements can move frequently, potentially invalidating previous solutions and requiring new searches. In view of this problem, the inventors propose a globally-optimal solution in which a rapidly-determined solution (e.g., one that results in power transmission within a limit or critical range of an optimal result) is found only after too long a search. We found that it could be better.
2. 이익(Benefits).2. Benefits.
방법은 허용가능한 및/또는 바람직한 전력 송신 설정을 결정하기 위해 필요한 시간을 상당히 감소시킬 수 있다. 첫째, 방법은 로컬 검색(local search) 또는 확률론적 글로벌 검색(stochastic global search)을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 전형적으로 결정론적 글로벌 검색보다 훨씬 더 적은 시간에서 충분한 솔루션을 발견할 수 있다. 또한, 방법은 수신기의 서브세트(예를 들어, 수신기 그룹 예컨대 수신기 쌍)에 대한 목적 함수(objective functions)만을 기초하여 다변량(multi-variate) 및/또는 다목적 검색(multi-objective)을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 전형적으로, 특히 다수의 수신기(예를 들어, 2, 3, 4, 5, 10, 5-10, 10-30과 같은 수신기의 임계 수보다 더 큰, 30보다 더 큰 등)에 대해, 모든 그러한 수신기에 대한 목적 함수에 기초하여 다변량 또는 다목적 검색보다 훨씬 더 적은 시간에서 충분한 솔루션을 발견할 수 있다(예를 들어, 여기서 상이한 수신기 그룹에 대한 복수의 최적 구성은 그 후에 많은 수신기에 대한 만족스러운 전력 전달을 달성하기 위해 이용될 수 있음). 이러한 검색 시간 감소는 종종 (예를 들어, 변화하는 요소 방향을 갖는 시스템에서) 매우 우수한 에너지 송신 결과를 생성할 것이다.The method can significantly reduce the time required to determine acceptable and/or desirable power transmission settings. First, the method may include performing a local search or a stochastic global search, which can typically find a sufficient solution in much less time than a deterministic global search. . Additionally, the method may include performing a multi-variate and/or multi-objective search based only on objective functions for a subset of receivers (eg, a group of receivers such as a pair of receivers). , which typically includes a number of receivers (e.g. greater than 30, greater than a threshold number of receivers such as 2, 3, 4, 5, 10, 5-10, 10-30). etc.), can find a sufficient solution in much less time than a multivariate or multipurpose search based on the objective function for all such receivers (e.g., where multiple optimal configurations for different groups of receivers are then can be used to achieve satisfactory power delivery for many receivers). This search time reduction will often produce very good energy transfer results (eg, in systems with changing element orientations).
둘째, (예를 들어, 로컬 및/또는 글로벌 검색 동안) 전력 송신 설정의 평가(evaluation of power transmission settings)는, 예컨대 설정에 따라 송신기를 구성하고/하거나, 설정을 사용하여 전력 송신의 결과를 (예를 들어, 수신기 또는 수신기들에서) 측정하고/하거나, 상이한 엔티티 사이에서 결과를 통신(예를 들어, 수신기로부터 송신기로 결과를 송신)하기 위한 필요성으로 인해, 시간-소모적일 수 있다. 그러한 시간 소비를 감소시키기 위해, 방법은 선택적으로 (예를 들어, 최적화 검색이 현재 수행되고 있는 것과 같은 현재 고려 중인 수신기 또는 수신기들, 및 송신기에 대한 무선 통신 링크를 갖는 임의의 다른 수신기와 같은 시스템의 임의의 다른 적절한 수신기들 모두에 대한) 평가(예를 들어, 결과) 및/또는 연관된 정보를 추정하고/하거나 캐싱하는 단계를 포함하며, 그것에 의해 전체 평가 대신에 추정된 및/또는 캐싱된 값의 빠른 룩업을 허용한다.Second, evaluation of power transmission settings (e.g., during local and/or global searches), e.g., configuring the transmitter according to the settings and/or using the settings to determine the result of the power transmission ( It can be time-consuming, eg, due to the need to measure (eg at a receiver or receivers) and/or communicate results between different entities (eg, transmit results from a receiver to a transmitter). To reduce such time consumption, the method can optionally be used (e.g., a system such as the receiver or receivers currently under consideration, such as the one on which the optimization search is currently being performed, and any other receiver having a wireless communication link to the transmitter). estimating and/or caching the evaluation (e.g., result) and/or associated information for all other suitable receivers of , whereby the estimated and/or cached value instead of the entire evaluation allows fast lookup of
셋째, 전력 송신 최적화 기술(예를 들어, 실시간 최적화 기술, 예컨대 파라미터와 연관되는 측정된 결과에 기초한 송신 파라미터에 대한 최적화)을 이용하는 것은, 환경 및/또는 시스템 구성에서 잠재적인 변화에도 불구하고, 수신기 및/또는 송신기 안테나에서 슈퍼게이닝 거동(supergaining behavior)의 여기(excitation) 및/또는 유지(maintenance)를 가능하게 할 수 있다. 또한, 전력 송신을 위한 순음(pure-tone)(및/또는 실질적으로 순음) 신호의 사용은, (예를 들어, 그러한 안테나 및/또는 그 주위에서 전형적으로 생성되는 고에너지 감쇠장에서 발생하는) 그러한 안테나와 전형적으로 연관되는 협대역폭(예를 들어, 부분(fractional) 임피던스 대역폭)에도 불구하고, 그러한 슈퍼게이닝 안테나의 사용을 실현가능하게 만들 수 있다. 슈퍼게이닝 안테나는 전형적인 안테나보다 훨씬 더 높은 이득을 나타낼 수 있으며, 그것에 의해, 예를 들어, 증가된 전력 송신 속도(rate) 및/또는 감소된 수신기 및/또는 송신기 크기를 가능하게 할 수 있다. 그러나, 방법 및 시스템은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 이익을 수여할 수 있다.Third, using power transmission optimization techniques (e.g., real-time optimization techniques, such as optimization of transmission parameters based on measured results associated with the parameters), despite potential changes in the environment and/or system configuration, the receiver and/or enable excitation and/or maintenance of supergaining behavior in the transmitter antenna. Further, the use of pure-tone (and/or substantially pure-tone) signals for power transmission (e.g., arising from high-energy attenuating fields typically created around such antennas and/or around them) Despite the narrow bandwidth (eg, fractional impedance bandwidth) typically associated with such antennas, it may make the use of such supergaining antennas feasible. A supergaining antenna may exhibit much higher gain than a typical antenna, thereby enabling, for example, increased power transmission rate and/or reduced receiver and/or transmitter size. However, the methods and systems may additionally or alternatively confer any other suitable benefit.
3. 시스템(System).3. System.
시스템의 송신기(들)는 바람직하게는 송신 안테나와 같은 하나 이상의 송신 요소(예를 들어, 전자기 방사, 예컨대 RF 및/또는 마이크로파 전력을 송신하도록 구성되는 요소)를 포함한다. 안테나 및/또는 다른 송신 요소는 협대역 요소(예를 들어, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 500, 30-100, 100-150, 150-300, 300-1000과 같은 임계값보다 더 큰, 또는 1000보다 더 큰 등의 품질 계수), 광대역 요소(예를 들어, 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150, 1-5, 5-15, 15-30, 30-50, 50-100, 100-150, 150-300, 300-1000과 같은 임계값 미만, 또는 1 미만 등의 품질 계수)이고/이거나, 임의의 다른 적절한 대역폭을 가질 수 있다. 송신 요소는 선택적으로 (예를 들어, 송신 요소의 송신 및/또는 공진 주파수를 제어하도록 구성되는) 하나 이상의 주파수 적응 요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 송신기는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명이 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에서 (예를 들어, 시스템의 송신기에 관하여) 설명되는 바와 같은 하나 이상의 요소를 포함하며, 이는 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합된다.The transmitter(s) of the system preferably include one or more transmitting elements (eg, elements configured to transmit electromagnetic radiation, such as RF and/or microwave power), such as transmit antennas. The antenna and/or other transmit element may be a narrowband element (e.g., a critical value greater than, or quality factor greater than 1000, etc.), broadband factor (e.g., 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150, 1-5, 5-15, 15 quality factor below a threshold such as -30, 30-50, 50-100, 100-150, 150-300, 300-1000, or less than 1) and/or any other suitable bandwidth. The transmit element may optionally include one or more frequency adaptation elements (eg, configured to control the transmit and/or resonant frequency of the transmit element). In some embodiments, the transmitter is described in U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725, filed on June 6, 2018, entitled "Method and System for Wireless Power Delivery" (e.g., with respect to the transmitter of the system). ) includes one or more elements as described, which are entirely incorporated herein by this reference.
송신 요소는 바람직하게는 복수의 제어가능(예를 들어, 적응형) 송신 요소(예를 들어, 루프, 모노폴, 다이폴 등), 예컨대 위상- 및/또는 진폭-제어가능 요소를 포함한다. 예를 들어, 송신 요소는 하나 이상의 제어가능(예를 들어, 적응형) 안테나 어레이(예를 들어, 선형 어레이, 평면 어레이, 3-D 어레이 등; 위상 어레이, 전자적 제어가능 어레이 등)를 정의할 수 있다.The transmit element preferably includes a plurality of controllable (eg adaptive) transmit elements (eg loop, monopole, dipole, etc.), such as phase- and/or amplitude-controllable elements. For example, a transmit element may define one or more controllable (eg, adaptive) antenna arrays (eg, linear arrays, planar arrays, 3-D arrays, etc.; phased arrays, electronically controllable arrays, etc.) can
송신 요소는 바람직하게는 복수의 능동 요소(예를 들어, 피드(feed)에 의해 능동적으로 구동되도록 구성되는 안테나와 같은 요소), 보다 바람직하게는 독립적 제어가능 능동 안테나(예를 들어, 여기서 각각의 능동 안테나는 시스템의 모든 다른 안테나와 독립적으로 개별적으로 제어될 수 있고; 여기서 능동 안테나의 그룹은 함께 제어될 수 있고, 여기서 각각의 그룹은 모든 다른 그룹으로부터 독립적으로 제어가능한 등)를 포함한다. 제1 변형예에서, 각각의 능동 안테나가 구동되는 진폭 및/또는 위상은 (예를 들어, 각각의 능동 안테나에 대한 별도의 IQ 변조기 또는 위상 시프터를 통해) 독립적으로 제어될 수 있다. 제2 변형예에서, 능동 안테나는 하나 이상의 안테나 그룹으로 분리되며, 여기서 그룹의 안테나는 (예를 들어, 각각의 그룹에 대한 단일 IQ 변조기 또는 위상 시프터를 통해) 함께 제어된다. 예를 들어, 그룹의 안테나는 서로에 대해 고정 위상 오프셋(예를 들어, 그룹의 모든 안테나가 서로 동일한 위상을 갖는 것과 같은 제로 오프셋; 비-제로 오프셋; 등)을 갖는다(예를 들어, 여기서 고정 위상 오프셋은 IQ 변조기 또는 위상 시프터와 각각의 안테나 사이의 트레이스 길이(trace length)의 차이에 의해 정의됨). 그러나, 능동 안테나는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 구성될 수 있다.The transmitting element is preferably a plurality of active elements (eg, antenna-like elements configured to be actively driven by a feed), more preferably independently controllable active antennas (eg, where each Active antennas may be individually controllable independently of all other antennas in the system; where groups of active antennas may be controlled together, where each group may be independently controllable from all other groups, etc. In a first variant, the amplitude and/or phase at which each active antenna is driven can be independently controlled (eg, via a separate IQ modulator or phase shifter for each active antenna). In a second variant, the active antennas are separated into one or more antenna groups, where the antennas of the groups are controlled together (eg, via a single IQ modulator or phase shifter for each group). For example, the antennas in a group have a fixed phase offset (e.g., zero offset such that all antennas in the group are in phase with each other; non-zero offset; etc.) with respect to each other (e.g., fixed here Phase offset is defined by the difference in trace length between the IQ modulator or phase shifter and each antenna). However, an active antenna may additionally or alternatively be configured in any other suitable manner.
송신 요소는 추가적으로 또는 대안적으로 (예를 들어, 능동 안테나 중 하나 이상에 전기적으로 및/또는 공진적으로 커플링되어, 그것에 의해 송신기의 송신 특성을 변경하도록 구성되는) 하나 이상의 수동 안테나를 포함할 수 있다. 일 예에서, 시스템은 하나 이상의 전기적 구성요소(예를 들어, 저항, 커패시터, 및/또는 인덕터와 같은 수동 구성요소; 능동 안테나 및/또는 다른 수동 안테나 중 하나 이상과 같은 안테나 등)에 대한 수동 안테나 중 하나 이상의 전기적 커플링(예를 들어, 연결, 공진 커플링 등) 및/또는 디커플링을 (예를 들어, 소프트웨어-제어 스위치와 같은 스위치를 통해; 가변 커패시터와 같은 가변 전기적 속성을 갖는 요소 등을 통해) 제어하도록 구성된다. 제1 예에서, 복수의 수동 안테나는 (예를 들어, 2개 이상의 그러한 안테나를 전기적으로 연결하도록 동작가능한 스위치를 통해) 서로 전기적으로 연결되고/되거나 분리될 수 있다. 제2 예에서, 가변 커패시터(예를 들어, 버랙터) 및/또는 다른 가변(예를 들어, 연속-가변) 요소는 하나 이상의 수동 안테나에 전기적으로 커플링(예를 들어, 전기적으로 연결)되어, 어레이 및/또는 그들의 피드에서 다른 안테나(예를 들어, 다른 수동 안테나, 능동 안테나 등)에 대한 수동 안테나의 로딩 및/또는 그들의 커플링의 제어를 가능하게 한다(예를 들어, 여기서 안테나에 커플링되는 가변 요소 중 하나 이상의 속성을 가변시키는 것은 어레이의 네트 패턴(net pattern)을 제어하도록 기능할 수 있음). 이러한 제2 예의 특정 예에서, 적응형 안테나 어레이는 단일 능동 안테나 및 복수의 수동 안테나를 포함하며, 여기서 수동 안테나 중 하나 이상은 하나 이상의 가변 구성요소에 전기적으로 커플링된다.The transmit element may additionally or alternatively include one or more passive antennas (e.g., configured to be electrically and/or resonantly coupled to one or more of the active antennas, thereby changing transmission characteristics of the transmitter). can In one example, a system may include a passive antenna for one or more electrical components (eg, passive components such as resistors, capacitors, and/or inductors; antennas such as one or more of active antennas and/or other passive antennas; etc.) electrical coupling (eg, coupling, resonant coupling, etc.) and/or decoupling (eg, via a switch such as a software-controlled switch; an element with variable electrical properties, such as a variable capacitor, etc.) through) is configured to control. In a first example, the plurality of passive antennas may be electrically connected and/or disconnected from each other (eg, via a switch operable to electrically connect two or more such antennas). In a second example, a variable capacitor (eg, varactor) and/or other variable (eg, continuously-varying) element is electrically coupled (eg, electrically connected) to one or more passive antennas to , enabling control of the loading of passive antennas and/or their coupling to other antennas (e.g., other passive antennas, active antennas, etc.) Varying one or more attributes of the ringed mutable elements may serve to control the net pattern of the array). In certain examples of this second example, the adaptive antenna array includes a single active antenna and a plurality of passive antennas, wherein one or more of the passive antennas are electrically coupled to one or more variable components.
안테나(예를 들어, 능동 안테나, 수동 안테나 등)로서 본원에 지칭되지만, 당업자는 송신 요소가 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 유형의 송신 요소(예를 들어, 능동 송신 요소, 수동 송신 요소 등)를 포함한다는 점을 인식할 것이다. 안테나 어레이로서 본원에 지칭되지만, 당업자는 송신 요소가 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 송신 요소의 어레이 및/또는 임의의 다른 적절한 배열(예를 들어, 비주기적 배열과 같은 어레이 이외의 배열)의 송신 요소를 포함할 수 있다는 점을 인식할 것이다.Although referred to herein as an antenna (eg, active antenna, passive antenna, etc.), one skilled in the art would understand that a transmit element may additionally or alternatively be any other suitable type of transmit element (eg, active transmit element, passive transmit element, etc.). ) will be appreciated. Although referred to herein as an antenna array, those skilled in the art will understand that a transmit element may additionally or alternatively be any other suitable array of transmit elements and/or any other suitable arrangement (eg, arrangement other than an array such as an aperiodic arrangement). It will be appreciated that it may include a transmit element.
송신기는 바람직하게는 하나 이상의 전원에 커플링된다(예를 들어, 전도성 와이어에 의해 연결되는 것과 같이 전기적으로 커플링되고; 전원으로부터 전력을 수신하도록 구성되는 등). 전원은 원격 전원(예를 들어, 전력 그리드, 외부 전력 발전기, 외부 전력 저장 디바이스 등) 및/또는 전력 저장 모듈을 포함할 수 있다(예를 들어, 여기서 전력 전달 디바이스는 전력 저장 모듈(들)을 포함함). 전력 저장 모듈은 바람직하게는 배터리, 보다 바람직하게는 2차 배터리이지만 대안적으로 1차 배터리를 포함하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 (예를 들어, 배터리와 조합으로 빠른 방전을 촉진하는) 커패시터, 연료 소스(예를 들어, 금속 수소화물)를 갖는 연료 전지, 선택적으로 열 소스(예를 들어, 방사성 물질, 연료 및 버너 등)를 갖는 열 에너지 변환기(예를 들어, 열이온 변환기, 열전기 변환기, 기계적 열 엔진 등), 기계적 에너지 변환기(예를 들어, 진동 에너지 하베스터), 태양 에너지 변환기, 및/또는 임의의 다른 적절한 전원을 포함할 수 있다. 2차 배터리는 리튬 포스페이스 화학적 성질, 리튬 이온 폴리머 화학적 성질, 리튬 이온 화학적 성질, 니켈 금속 수소화물 화학적 성질, 납산 화학적 성질, 니켈 카드뮴 화학적 성질, 금속 수소화물 화학적 성질, 니켈 망간 코발트 화학적 성질, 마그네슘 화학적 성질, 또는 임의의 다른 적절한 화학적 성질을 가질 수 있다. 1차 배터리는 리튬 티오닐 클로라이드 화학적 성질, 아연-탄소 화학적 성질, 아연 클로라이드 화학적 성질, 알칼리성 화학적 성질, 옥시 니켈 수산화물 화학적 성질, 리튬-철 이황화물 화학적 성질, 리튬-망간 산화물 화학적 성질, 아연-공기 화학적 성질, 은 산화물 화학적 성질, 또는 임의의 다른 적절한 화학적 성질을 가질 수 있다.The transmitter is preferably coupled to one or more power sources (eg, electrically coupled, such as connected by conductive wires; configured to receive power from a power source, etc.). The power source may include a remote power source (eg, a power grid, external power generator, external power storage device, etc.) and/or a power storage module (eg, where the power delivery device includes the power storage module(s)). included). The power storage module preferably includes a battery, more preferably a secondary battery but alternatively a primary battery, but additionally or alternatively includes a capacitor (e.g. in combination with a battery to promote rapid discharge), a fuel A fuel cell with a source (eg metal hydride), optionally a thermal energy converter (eg a thermionic converter, a thermoelectric converter, a mechanical heat engines, etc.), mechanical energy converters (eg, vibration energy harvesters), solar energy converters, and/or any other suitable power source. Secondary batteries are lithium phosphate chemistry, lithium ion polymer chemistry, lithium ion chemistry, nickel metal hydride chemistry, lead acid chemistry, nickel cadmium chemistry, metal hydride chemistry, nickel manganese cobalt chemistry, magnesium chemical nature, or any other suitable chemical nature. Primary batteries are lithium thionyl chloride chemistry, zinc-carbon chemistry, zinc chloride chemistry, alkaline chemistry, oxy-nickel hydroxide chemistry, lithium-iron disulfide chemistry, lithium-manganese oxide chemistry, zinc-air chemistry, silver oxide chemistry, or any other suitable chemistry.
그러나, 송신기(들)는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 적절한 배열의 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.However, the transmitter(s) may additionally or alternatively include any other suitable elements in any suitable arrangement.
시스템의 수신기는 (예를 들어, 송신기에 의해 송신되는 전자기 방사를 수신하도록 구성되는) 하나 이상의 안테나를 포함할 수 있다. 수신기는 선택적으로 하나 이상의 클라이언트 디바이스(예를 들어, 배터리 및/또는 배터리-포함 디바이스, 예컨대 스마트폰 및/또는 다른 전기 및/또는 전자 사용자 디바이스)를 포함하고/하거나 이에 전기적으로 커플링(예를 들어, 이에 전력을 전달하도록 구성)될 수 있다. 수신기는 선택적으로 하나 이상의 버퍼 에너지 저장소(예를 들어, 배터리), 예컨대 배터리 안테나(들)와 클라이언트 디바이스 사이(예를 들어, 안테나(들)와 클라이언트 디바이스에 연결되도록 구성되는 전기 출력 사이)에 전기적으로 커플링되는 배터리를 포함할 수 있으며, 이는 (불균일한 속도로 및/또는 불균일한 특성으로 전력을 제공할 수 있는) 안테나와 (실질적으로 일정한 속도로 및/또는 실질적으로 일정한 특성으로 전력 공급을 필요로 하고/하거나 이로부터 이익을 얻을 수 있고, 수신기로부터 일시적으로 분리될 수 있는 등의) 클라이언트 디바이스 사이의 버퍼로서 기능할 수 있다. 일부 실시예에서, 수신기는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "System and Method for Wireless Power Reception"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,628호, 및/또는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에서 (예를 들어, 시스템의 수신기에 관하여) 설명되는 바와 같은 하나 이상의 요소를 포함하며, 그 각각은 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합된다.A receiver of the system may include one or more antennas (eg, configured to receive electromagnetic radiation transmitted by the transmitter). The receiver optionally includes and/or is electrically coupled (eg, a battery and/or battery-containing device, such as a smartphone and/or other electrical and/or electronic user device) to one or more client devices eg, configured to deliver power thereto). The receiver is optionally electrically connected between one or more buffer energy stores (eg, batteries), such as battery antenna(s), and the client device (eg, between the antenna(s) and an electrical output configured to be coupled to the client device). a battery coupled to an antenna (which may provide power at a non-uniform rate and/or with a non-uniform characteristic) and a power supply (with a substantially constant rate and/or substantially constant characteristic). may serve as a buffer between client devices (which may require and/or benefit from, may be temporarily disconnected from the receiver, etc.). In some embodiments, the receiver is described in U.S. Patent Application Serial No. 16/001,628, entitled "System and Method for Wireless Power Reception," filed on June 6, 2018, and/or filed on June 6, 2018. Each of which includes one or more elements as described (e.g., with respect to a receiver of a system) in US Patent Application Serial No. 16/001,725, entitled "Method and System for Wireless Power Delivery" are incorporated herein in their entirety by this reference.
안테나는 바람직하게는 전력(예를 들어, 수신기에 송신되는 전자기 방사, 바람직하게는 전파(propagating) 또는 "원거리장" 방사이지만, 추가적으로 또는 대안적으로 감쇠(evanescent) 또는 "근거리장" 방사)을 수신하고 수신된 전력을 수신기로 커플링하도록 기능한다.The antenna preferably transmits power (e.g. electromagnetic radiation transmitted to the receiver, preferably propagating or "far field" radiation, but additionally or alternatively evanescent or "near field" radiation). It functions to receive and couple the received power to the receiver.
안테나는 지향성 안테나, 무지향성 안테나, 및/또는 임의의 다른 적절한 안테나를 포함할 수 있다. 안테나는 협대역 요소(예를 들어, 임계값, 예컨대 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 500, 30-100, 100-150, 150-300, 300-1000보다 더 크거나, 1000보다 더 큰 등의 품질 계수), 광대역 요소(예를 들어, 임계값, 예컨대 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150, 1-5, 5-15, 15-30, 30-50, 50-100, 100-150, 150-300, 300-1000 미만이거나, 1 미만 등의 품질 계수)를 포함하고/하거나, 임의의 다른 적절한 대역폭을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 송신기(예를 들어, 능동 안테나, 수동 안테나 등) 및/또는 수신기의 안테나 중 일부 또는 전부는 하나 이상의 긴밀하게(tightly)-커플링된 공진기 어레이를 포함하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 느슨하게-결합된 어레이, 희소(sparse) 어레이, 단일 공진기, 및/또는 임의의 다른 적절한 안테나 요소를 포함할 수 있다. 공진기는 공진 루프, 교차-공진기, 스플릿-링 공진기, 전기-유도-용량 공진기, (예를 들어, 그들의 공진 파장에 비해 작은) 다른 물리적으로 작은 공진기, 및/또는 임의의 다른 적절한 공진기를 포함할 수 있다. 그러나, 공진기는 달리 구성될 수 있다.The antenna may include a directional antenna, an omnidirectional antenna, and/or any other suitable antenna. The antenna has a narrowband element (e.g. greater than a threshold, e.g. quality factor greater than 1000, etc.), broadband factor (e.g. threshold, e.g. 5, 10, 20, 30, 50, 75, 100, 125, 150, 1-5, 5-15, 15-30 , 30-50, 50-100, 100-150, 150-300, 300-1000, or less than 1 quality factor) and/or may have any other suitable bandwidth. In some embodiments, some or all of the antennas of the transmitter (e.g., active antenna, passive antenna, etc.) and/or receiver include one or more tightly-coupled resonator arrays, but additionally or alternatively may include a loosely-coupled array, a sparse array, a single resonator, and/or any other suitable antenna element. Resonators may include resonant loops, cross-resonators, split-ring resonators, electrical-induction-capacitance resonators, other physically small resonators (e.g., small relative to their resonant wavelength), and/or any other suitable resonators. can However, the resonator may be configured otherwise.
안테나(들)는 선택적으로 상이한 방향으로 배열되는 다수의 어레이(및/또는 다른 공진기 배열)를 포함할 수 있으며, 이는 상이한 편파(예를 들어, 직교 편파)의 방사에 효율적으로 커플링하도록 기능할 수 있다. 제1 실시예에서, 안테나는 병렬 공진기 층(예를 들어, 병렬 공진기 어레이)을 포함하며, 각각의 층은 상이한 면내(in-plane) 공진기 방향(예를 들어, 직교 방향, 사각으로 배향되는 방향 등)을 갖는다. 제2 실시예에서, 안테나는 비-평행 평면(예를 들어, 직교 평면, 사각으로 배향되는 평면 등) 상에 공진기를 포함한다. 그러나, 안테나(들)은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 공진기 및/또는 다른 안테나 요소를 포함할 수 있고, 임의의 다른 적절한 배열을 가질 수 있다. 안테나(들)는 메타물질(metamaterial)이거나 임의의 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.The antenna(s) may optionally include multiple arrays (and/or other arrangements of resonators) arranged in different directions, which will serve to efficiently couple radiation of different polarizations (eg, orthogonal polarizations). can In a first embodiment, the antenna includes layers of parallel resonators (eg, arrays of parallel resonators), each layer having a different in-plane resonator orientation (eg, orthogonal orientation, orientation that is oriented squarely). etc.) have In a second embodiment, the antenna includes resonators on non-parallel planes (eg, orthogonal planes, quadrilaterally oriented planes, etc.). However, the antenna(s) may additionally or alternatively include any other suitable resonator and/or other antenna element, and may have any other suitable arrangement. The antenna(s) may be metamaterial or have any other suitable configuration.
안테나(예를 들어, 능동 안테나, 수동 안테나 등)로서 본원에 지칭되지만, 당업자는 수신기 안테나가 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 유형의 수신 요소를 포함할 수 있다는 점을 인식할 것이다.Although referred to herein as an antenna (eg, active antenna, passive antenna, etc.), those skilled in the art will recognize that a receiver antenna may additionally or alternatively include any other suitable type of receiving element.
송신기 및 수신기는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 형태(예를 들어, 음파, 광학 등)로 에너지를 송신 및/또는 수신하고/하거나, 임의의 다른 적절한 역할(들)을 수행하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 송신기의 전부 또는 일부는 추가적으로 수신기로서 기능할 수 있고/있거나 수신기의 전부 또는 일부는 추가적으로 송신기로서 기능할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 복수의 등가 디바이스를 포함할 수 있으며, 그 각각은 무선으로 다른 디바이스 각각으로 전력을 송신하고 이로부터 전력을 수신할 수 있다.The transmitter and receiver may additionally or alternatively be configured to transmit and/or receive energy in any other suitable form (eg, sonic, optical, etc.) and/or perform any other suitable role(s). there is. In an embodiment, all or a portion of a transmitter may additionally function as a receiver and/or all or a portion of a receiver may additionally function as a transmitter. For example, a system can include a plurality of equivalent devices, each of which can wirelessly transmit power to and receive power from each of the other devices.
송신기 및 수신기는 바람직하게는 무선 통신 모듈을 각각 포함하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 유선 통신 모듈 또는 임의의 다른 적절한 통신 모듈을 포함할 수 있거나, 통신 모듈을 생략할 수 있다. 무선 통신 모듈은 바람직하게는 하나 이상의 무선 통신 프로토콜(예를 들어, WiFi, Bluetooth, BLE, NFC, RF, IR, Zigbee, Z-wave 등)을 지원한다(예를 들어, 이를 사용하여 통신을 가능하게 함). 그러나, 송신기 및 수신기는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.The transmitter and receiver preferably each include a wireless communication module, but may additionally or alternatively include a wired communication module or any other suitable communication module, or the communication module may be omitted. The wireless communication module preferably supports (eg, enables communication using) one or more wireless communication protocols (eg, WiFi, Bluetooth, BLE, NFC, RF, IR, Zigbee, Z-wave, etc.) make). However, the transmitter and receiver may additionally or alternatively include any other suitable element.
송신기 및 수신기는 바람직하게는 서로에 대해 임의의 및/또는 동적 배열을 갖는다. 일 예에서, 시스템은 고정된 위치를 갖는 송신기, 및 복수의 수신기를 포함하며, 그 각각은 시간이 경과함에 따라 (예를 들어, 송신기, 서로 등에 대해) 위치 및 방향에서 다수의 변화를 겪는다. 시스템은 선택적으로 다른 근처의 객체(예를 들어, 무선 전력 송신에 대한 장애물)가 또한 시스템의 요소에 대해 임의의 및/또는 동적 배열을 가질 수 있는 설정으로 배열될 수 있다. 그러나, 시스템은 임의의 다른 적절한 배열을 정의할 수 있다.The transmitter and receiver preferably have random and/or dynamic arrangements relative to each other. In one example, a system includes a transmitter with a fixed position, and a plurality of receivers, each of which undergoes multiple changes in position and orientation over time (eg, relative to the transmitter, each other, etc.). The system may optionally be arranged in a setup where other nearby objects (eg, obstacles to wireless power transmission) may also have random and/or dynamic arrangements to the elements of the system. However, the system may define any other suitable arrangement.
RF-민감 구성요소(예를 들어, 민감 전자장치)를 갖는 클라이언트 디바이스의 경우, (예를 들어, 전력 전달 디바이스에 의해 송신되는 RF 전력에 소산되는) 하나 이상의 소산 요소(dissipative element)는 선택적으로 RF-민감 구성요소(및/또는 입사 RF 강도를 최소화하는 것이 바람직할 수 있는 임의의 다른 요소) 근처에 배치될 수 있다. 소산 요소의 그러한 배치는 (예를 들어, 방법에 관하여 아래에 설명되는 바와 같은) 송신 최적화 알고리즘이 민감 구성요소 근처에 높은 RF 강도를 생성하는 송신 조건을 회피하게 하고/하거나 민감 구성요소 근처에 높은 RF 강도를 생성하지 않는 송신 조건을 구현하게 할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 네거티브-피드백 수신기는 (예를 들어, 상술한 수신기(들)에 더하여) 선택적으로 RF-민감 구성요소(및/또는 입사 RF 강도를 최소화하는 것이 바람직할 수 있는 임의의 다른 요소) 근처에 배치될 수 있다. 그러한 네거티브-피드백 수신기는 바람직하게는 수신기에 관하여 상술한 요소 중 일부 또는 전부를 포함(및/또는 클라이언트 디바이스에 커플링되는 수신기를 갖는, 무선 통신 모듈과 같은, 일부 요소를 공유)한다. 예를 들어, 네거티브-피드백 수신기는 (예를 들어, RF-민감 구성요소에 대한 그들의 근접성을 나타내고/내거나 이와 연관되는, 프로그래밍과 같은, 식별자(identifier) 및/또는 구성을 제외하고) 상술한 수신기와 실질적으로 동일할 수 있다.For client devices having RF-sensitive components (eg, sensitive electronics), one or more dissipative elements (eg, dissipative elements dissipated in RF power transmitted by the power delivery device) optionally include It can be placed near RF-sensitive components (and/or any other element for which it may be desirable to minimize the incident RF intensity). Such placement of dissipative elements allows transmission optimization algorithms (e.g., as described below with respect to methods) to avoid transmission conditions that produce high RF strength near sensitive components and/or to avoid high RF strength near sensitive components. It is possible to implement a transmission condition that does not generate RF strength. Additionally or alternatively, the negative-feedback receiver (e.g., in addition to the receiver(s) described above) optionally includes an RF-sensitive component (and/or any other component in which it may be desirable to minimize incident RF strength). element) can be placed nearby. Such negative-feedback receiver preferably includes some or all of the elements described above with respect to the receiver (and/or shares some elements, such as a wireless communication module, with the receiver coupled to a client device). For example, a negative-feedback receiver (eg, excluding identifiers and/or configurations, such as programming, that indicate their proximity to and/or are associated with RF-sensitive components) is a receiver described above. may be substantially the same as
일부 실시예에서, 시스템은 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에 설명된 바와 같은 하나 이상의 요소(및/또는 전체 시스템)를 포함한다. 그러나, 시스템은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 적절한 배열의 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.In some embodiments, the system is described in U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725, entitled "Method and System for Wireless Power Delivery," filed on June 6, 2018, which is incorporated herein in its entirety by this reference. includes one or more elements (and/or the entire system) as described. However, the system may additionally or alternatively include any other suitable elements in any suitable arrangement.
4. 방법(Method).4. Method.
4.1 송신기-수신기 근접성 결정(Determining transmitter-receiver proximity).4.1 Determining transmitter-receiver proximity.
송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)는 (예를 들어, 송신기로부터 하나 이상의 수신기로) 무선 전력 전달을 위한 기회를 나타내도록 기능할 수 있다. S100은 바람직하게는 하나 이상의 송신기의 범위에 있는(예를 들어, 송신기와 통신 범위에 있고, 송신기와 통신을 확립하였고, 송신기로부터 임계 거리 미만에 있고, 임계 속도보다 더 큰 속도로 송신기로부터 전력을 수신할 수 있도록 예상되는 등의) 수신기 세트를 결정하는 단계를 포함한다. 예를 들어, S100은 하나 이상의 수신기가 송신기의 송신 범위(예를 들어, 효율적인 전력 송신, 실질적인 전력 송신, 임의의 측정가능한 전력 송신 등을 가능하게 하는 범위)에 있다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 송신기-수신기 근접성은 바람직하게는 무선 통신을 사용하여(예를 들어, 송신기 및 수신기의 무선 통신 모듈을 사용하여) 결정된다. 예를 들어, 하나의 디바이스는 다른 디바이스가 그들 사이의 무선 통신의 설정, 무선 통신 신호 강도(예를 들어, RSSI), 무선 연결을 통해 통신되는 정보, 및/또는 임의의 다른 적절한 표시에 기초하여 근처에 있다고 결정할 수 있다.The transmitter-receiver proximity determination step S100 may serve to indicate opportunities for wireless power transfer (eg, from a transmitter to one or more receivers). S100 is preferably in range of one or more transmitters (e.g., in communication range with the transmitter, established communication with the transmitter, less than a threshold distance from the transmitter, and receiving power from the transmitter at a rate greater than the threshold rate). and determining a set of receivers (eg, expected to be able to receive). For example, S100 may include determining that one or more receivers are within transmission range of the transmitter (e.g., a range enabling efficient power transmission, substantial power transmission, any measurable power transmission, etc.) . Transmitter-receiver proximity is preferably determined using wireless communication (eg, using wireless communication modules of the transmitter and receiver). For example, one device may allow another device to establish a wireless communication between them, wireless communication signal strength (e.g., RSSI), information communicated over a wireless connection, and/or any other suitable indication. You may decide to be nearby.
송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)는 추가적으로 또는 대안적으로 광학 인식(예를 들어, 송신기의 카메라에 의해 캡처되는 이미지에서 근처 수신기를 검출하는 단계), 사용자 입력(예를 들어, 버튼 누름)을 수신하는 단계, 무선 전력 전달의 변화를 검출하는 단계, 및/또는 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력을 제1 수신기에 무선으로 송신하는 송신기는 제1 수신기에 전달되는 전력의 감소에 기초하여 제2 수신기의 도착을 검출할 수 있다.Transmitter-receiver proximity determination step S100 may additionally or alternatively use optical recognition (e.g., detecting a nearby receiver in an image captured by the transmitter's camera), user input (e.g., a button press), receiving, detecting a change in wireless power transfer, and/or any other suitable element. For example, a transmitter wirelessly transmitting power to a first receiver may detect the arrival of a second receiver based on a decrease in power delivered to the first receiver.
S100은 추가적으로 또는 대안적으로 수신기 및/또는 송신기(들)에 대한 정보를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 정보는 디바이스 유형(예를 들어, 모델, 일련 번호 등), 전력 요구 사항(예를 들어, 배터리 충전 상태, 현재 전력 드로우(draw) 등), 아마도 (예를 들어, 전형적인, 계획된, 예측된 등의) 근접 시의 체류 시간, 아마도 근접한 동안 위치 안정성(예를 들어, 테이블 상의 고정, 사용자 의류 주머니 내의 이동 등), 디바이스 위치(예를 들어, 삼변측량/삼각측량, 광학 인식, 시선(line-of-sight) 근접성 센서, 디바이스 IMU 판독, 디바이스 GPS 판독 등에 기초함), 및/또는 임의의 다른 적절한 정보를 포함할 수 있다. 그러나, S100은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함하거나 달리 수행될 수 있다.S100 may additionally or alternatively include determining information about the receiver and/or transmitter(s). Information may include device type (eg, model, serial number, etc.), power requirements (eg, battery state of charge, current power draw, etc.), possibly (eg, typical, planned, predicted, etc.) ) time of stay in proximity, possibly stability of position while in proximity (e.g., stationary on table, movement in user's clothing pocket, etc.), device position (e.g., trilateration/triangulation, optical recognition, line-of-sight). of-sight) based on proximity sensors, device IMU readings, device GPS readings, etc.), and/or any other suitable information. However, S100 may additionally or alternatively include any other suitable element or otherwise be performed.
4.2 송신 파라미터 평가(Assessing transmission parameters).4.2 Assessing transmission parameters.
송신 파라미터 평가 단계(S400)는 바람직하게는 (예를 들어, 송신기로부터 수신기로) 효율적인 전력 송신을 가능하게 할 수 있는 하나 이상의 송신 파라미터 값 세트(송신 구성)를 결정하도록 기능한다. S400은 바람직하게는 송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)에 응답하여 수행되고, 추가적으로 또는 대안적으로 송신 성능 및/또는 요구 사항의 변경을 결정하는 단계에 응답하여 수행될 수 있다. 그러나, S400은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에서 수행될 수 있다. 송신 파라미터는 다음을 포함할 수 있다: 하나 이상의 안테나의 (예를 들어, 기준 안테나의 송신 위상과 같은 기준 위상에 대한) 송신 위상 및/또는 송신 진폭, 빔포밍 파라미터 예컨대 빔 방향(예를 들어, 방위각 및 편각과 같은 빔 방향을 설명하는 각도), 다른 공간 파라미터(예를 들어, 고- 및/또는 저-강도 여기의 영역의 위치 및/또는 방향), 슈퍼게이닝 여기 파라미터 예컨대 슈퍼게이닝 수신기 유형, 위치, 및/또는 방향, 하나 이상의 안테나에 커플링되는 저항, 커패시턴스, 및/또는 인덕턴스와 같은 수동 안테나 파라미터(예를 들어, 전기적 구성요소 커플링 파라미터), 및/또는 임의의 다른 적절한 파라미터. 제1 예에서, 송신 파라미터는 하나 이상의 능동 안테나 및/또는 안테나 그룹(예를 들어, 하드웨어-정의 그룹, 소프트웨어-정의 그룹 등), 바람직하게는 송신기(예를 들어, 안테나 어레이, 예컨대 위상 안테나 어레이 또는 다른 적응형 안테나 어레이) 또는 송신기들의 각각의 능동 안테나에 대한 송신 위상 및/또는 진폭을 포함한다. 제2 예에서, 송신 파라미터는 안테나(예를 들어, 여기서 별도의 빔포밍 네트워크를 각각 정의하는, 소프트웨어-정의 안테나 그룹과 같은, 하나 이상의 안테나 그룹)에 의해 정의되는 하나 이상의 빔포밍 네트워크(예를 들어, 로트만 렌즈(Rotman lens), 버틀러 매트릭스(Butler matrix) 등)와 연관되는 빔포밍 파라미터를 포함한다. 제3 예에서, 송신 파라미터는 송신기(예를 들어, 여기서 별도의 슈퍼게이닝 구조를 각각 정의하는, 하드웨어- 및/또는 소프트웨어-정의 안테나 그룹과 같은, 하나 이상의 안테나 그룹) 및/또는 수신기의 안테나에 의해 정의되는 하나 이상의 슈퍼게이닝 구조(예를 들어, 안테나, 어레이 등)와 연관되는 슈퍼게이닝 여기(excitation) 파라미터를 포함한다. 그러나, 송신 파라미터는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 파라미터를 포함할 수 있다.The transmission parameter evaluation step S400 preferably functions to determine one or more sets of transmission parameter values (transmission configurations) that can enable efficient power transmission (e.g., from transmitter to receiver). S400 is preferably performed in response to determining transmitter-receiver proximity (S100) and may additionally or alternatively be performed in response to determining a change in transmission performance and/or requirements. However, S400 may additionally or alternatively be performed at any other suitable time. Transmission parameters may include: transmit phase and/or transmit amplitude (eg, relative to a reference phase, such as that of a reference antenna) of one or more antennas, beamforming parameters such as beam direction (eg, angles describing the beam direction, such as azimuth and deflection), other spatial parameters (e.g., position and/or orientation of areas of high- and/or low-intensity excitation), supergaining excitation parameters such as supergaining receivers passive antenna parameters such as type, location, and/or orientation, resistance, capacitance, and/or inductance coupled to one or more antennas (e.g., electrical component coupling parameters), and/or any other suitable parameters. . In a first example, the transmission parameters are one or more active antennas and/or groups of antennas (eg, hardware-defined groups, software-defined groups, etc.), preferably transmitters (eg, antenna arrays, e.g., phased antenna arrays). or other adaptive antenna array) or transmit phase and/or amplitude for each active antenna of the transmitters. In a second example, the transmission parameters are defined by one or more beamforming networks (eg, groups of one or more antennas, such as software-defined antenna groups, each defining a separate beamforming network herein). For example, a Rotman lens, a Butler matrix, and the like) and related beamforming parameters. In a third example, the transmission parameters are the antennas of the transmitter (e.g., one or more groups of antennas, such as hardware- and/or software-defined antenna groups, each defining a separate supergaining structure herein) and/or the receiver. Includes supergaining excitation parameters associated with one or more supergaining structures (eg, antennas, arrays, etc.) defined by However, the transmission parameters may additionally or alternatively include any other suitable parameters.
송신 파라미터 평가 단계(S400)는 선택적으로 하나 이상의 안테나 그룹(예를 들어, 소프트웨어-정의 안테나 그룹)을 결정하는 단계를 포함할 수 있으며, 이는 송신 파라미터 공간(예를 들어, 룸과 같은 공간 영역 내의 객체 위치 및/또는 방향에 의해 정의되는 물리적 공간과는 별개인, 송신 파라미터에 의해 정의되는 공간)의 차원을 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 각각의 능동 안테나와 연관되는 파라미터(예를 들어, 송신 위상 및/또는 진폭)를 독립적으로 제어하기 보다는, 송신 파라미터 공간의 차원은 각각의 안테나 그룹과 연관되는 파라미터(예를 들어, 송신 위상 및/또는 진폭, 빔포밍 파라미터, 슈퍼게이닝 여기 파라미터 등)로 감소될 수 있다. 제1 실시예에서, 그룹은 (예를 들어, 송신기의 속성에 기초하여; 예컨대 고정된 위치에 설치되는 송신기에 대해, 송신기 근처에 고정된 요소의 속성 등에 기초하여) 미리 결정된다. 제2 실시예에서, 그룹은, (예를 들어, 시스템의 하나 이상의 수신기에서 수신되는 무선 전력과 연관되는 데이터와 같은, 아래에 설명되는 바와 같이 결정되는 데이터를 사용하여) 통계적 분석 및/또는 머신 러닝 기술에 기초하는 바와 같이, 동적으로 결정된다. 예를 들어, 주성분 분석 및/또는 클러스터링 기술(예를 들어, k-평균 클러스터링, X-평균 클러스터링, 스펙트럼 클러스터링 등)은 안테나 그룹을 결정하기 위해 이용될 수 있다(예를 들어, 여기서 고도로 상관된 안테나 및/또는 안테나 파라미터는 함께 그룹화되며, 여기서 클러스터의 안테나는 함께 그룹화되는 등). 그러나, 안테나 그룹은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있거나, 안테나 그룹이 결정되지 않을 수 있다.Evaluating transmission parameters (S400) may optionally include determining one or more antenna groups (eg, software-defined antenna groups), which may include determining a transmission parameter space (eg, within a spatial domain such as a room). space defined by transmission parameters, separate from the physical space defined by object position and/or orientation). For example, rather than independently controlling the parameters associated with each active antenna (e.g., transmit phase and/or amplitude), the dimensions of the transmit parameter space are the parameters associated with each group of antennas (e.g., transmit phase and/or amplitude). transmission phase and/or amplitude, beamforming parameters, supergaining excitation parameters, etc.). In a first embodiment, the group is predetermined (e.g., based on attributes of the transmitters; e.g., for transmitters installed in fixed locations, based on attributes of fixed elements near the transmitters, etc.). In a second embodiment, the group may perform statistical analysis and/or machine analysis (eg, using data determined as described below, such as data associated with wireless power received at one or more receivers of the system). As based on running technique, it is determined dynamically. For example, principal component analysis and/or clustering techniques (e.g., k-means clustering, X-means clustering, spectral clustering, etc.) may be used to determine antenna groups (e.g., here highly correlated antennas and/or antenna parameters are grouped together, where antennas in a cluster are grouped together, etc.). However, the antenna group may additionally or alternatively be determined in any other suitable manner, or the antenna group may not be determined.
S400은 바람직하게는, (예를 들어, 도 1b 내지 도 1c에 도시된 바와 같이), 예비 평가 수행 단계(S410), 수신기 그룹 결정 단계(S420), 송신 구성 최적화 단계(S430), 및/또는 송신 계획 결정 단계(S440)를 포함한다. 그러나, S400은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 송신 파라미터 평가 단계를 포함한다.S400 preferably includes (e.g., as shown in FIGS. 1B-1C), performing a preliminary evaluation step S410, determining a receiver group step S420, optimizing a transmission configuration step S430, and/or A transmission plan determination step (S440) is included. However, S400 additionally or alternatively includes a transmission parameter evaluation step in any other suitable manner.
4.2.1 예비 평가 수행(Performing preliminary assessments).4.2.1 Performing preliminary assessments.
예비 평가 수행 단계(S410)는 바람직하게는 송신 파라미터 공간과 목표 공간(예를 들어, 각각의 수신기에 대한 전력 전달을 나타내는 공간)의 포인트 사이의 매핑 세트를 결정하도록 기능하며, 보다 바람직하게는 수신기 중 하나 이상에 대한 전력 전달을 위한 하나 이상의 효율적인 송신 구성에 (송신 파라미터 공간에서) 가까운 포인트를 포함하도록 기능한다. S410은 바람직하게는 송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)에 응답하여 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에서 수행될 수 있다.Performing preliminary evaluation step S410 preferably functions to determine a set of mappings between points in a transmission parameter space and a target space (e.g., a space representing the power delivery for each receiver), more preferably the receiver function to include points proximate (in transmission parameter space) to one or more efficient transmission configurations for power transfer to one or more of S410 is preferably performed in response to the transmitter-receiver proximity determination step S100, but may additionally or alternatively be performed at any other suitable time.
S410은 바람직하게는 하나 이상의 송신 구성을 평가하는 단계를 포함한다. 각각의 송신 구성은 바람직하게는 (예를 들어, 송신 파라미터 값 결정 단계(S200)에 관하여, 예컨대 특히 후보 송신 파라미터 값 평가 단계(S220)에 관하여 설명된 바와 같이) 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에 설명된 바와 같이 평가되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 평가될 수 있다. 평가되는 각각의 송신 구성에 대해, S410은 바람직하게는 대응하는 목표 공간 값(예를 들어, 각각의 수신기에서, 예컨대 송신기의 통신 범위 내의 각각의 수신기에서 수신되는 전력; 송신 전력 값 예컨대 송신된 전력 또는 송신기에 의해 소비되는 전력에 의해 분할되는 수신기에서 수신되는 전력으로서 계산될 수 있는, 전력 전달 효율과 같은, 그러한 전력에 비례하는 값 등)을 결정하는 단계 및/또는 캐싱하는 단계를 포함한다.S410 preferably includes evaluating one or more transmission configurations. Each transmission configuration is preferably incorporated herein in its entirety by this reference (e.g., as described with respect to transmission parameter value determination step S200, such as in particular with respect to candidate transmission parameter value evaluation step S220). U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725, filed on June 6, 2018, entitled "Method and System for Wireless Power Delivery", is evaluated as described, but additionally or alternatively, any other suitable method can be evaluated. For each transmission configuration being evaluated, S410 preferably provides a corresponding target spatial value (e.g., power received at each receiver, e.g., at each receiver within communication range of the transmitter; transmit power value, e.g., transmitted power). or a value proportional to such power, such as power transfer efficiency, which may be calculated as the power received at the receiver divided by the power consumed by the transmitter) and/or caching.
일부 예에서, S410은, 각각의 수신기(예를 들어, 송신기의 통신 범위 내의 각각의 수신기)에 대해, 그러한 수신기에 대한 최적 송신기 구성을 결정하기 위해 검색(예를 들어, 단일-값 목적 함수 검색)을 수행하는 단계를 포함한다. 검색은 바람직하게는 임의의 다른 수신기의 성능을 고려하지 않고 수행된다. 그러나, 검색 동안 다른 수신기(및/또는 임의의 네거티브-피드백 수신기)의 성능과 연관되는 정보(예를 들어, 다른 수신기에 의해 수신되는 전력)는 바람직하게는 (예를 들어, S410의 일부로서 수행되는 검색과 같은 후속 검색에서의 사용을 위해, 수신기 그룹 결정 단계(S420) 및/또는 송신 구성 최적화 단계(S430)에서의 사용 등을 위해) 결정 및/또는 캐싱된다. 검색은 (예를 들어, 송신 파라미터 값 결정 단계(S200)에 관하여 설명된 바와 같이) 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명이 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에 설명된 바와 같이 및/또는 임의의 다른 적절한 방식으로 수행될 수 있다.In some examples, S410 searches (e.g., single-valued objective function search) to determine, for each receiver (e.g., each receiver within communication range of the transmitter), an optimal transmitter configuration for that receiver. ). The search is preferably performed without considering the capabilities of any other receivers. However, information associated with the performance of the other receivers (and/or any negative-feedback receivers) during the search (e.g., power received by the other receivers) is preferably (e.g., performed as part of S410). determined and/or cached for use in a subsequent search, such as for use in a receiver group determination step (S420) and/or transmission configuration optimization step (S430), etc.). The search (e.g., as described with respect to the transmission parameter value determination step S200) is for an invention filed on June 6, 2018 entitled "Method and System for Wireless Power Delivery", US Patent Application Serial No. 16/001,725 and/or in any other suitable manner.
이러한 검색은 바람직하게는, 빔포밍 파라미터 공간에 대한(예를 들어, 빔형 패턴의 방위각 및 편각에 의해 정의되는 공간에 대한) 검색과 같이, (예를 들어, 빔포밍 및/또는 빔형 패턴에 관하여 설명된 바와 같이, 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에 설명된 바와 같이) 빔형 패턴에 제한된다. 따라서, 검색은 바람직하게는 (예를 들어, 그러한 수신기에 대한 최적 빔형 패턴의 방위각 및 편각에 의해 표현되는) 각각의 수신기의 추정된 각도 위치를 결정하는 것을 야기하고, 선택적으로 최적 빔형 패턴과 연관되는 메트릭(metric)(예를 들어, 수신기에 의해 수신되는 전력, 전력 전달 효율 등)을 결정하는 것을 야기할 수 있다. 검색 공간의 제한된 차원성(dimensionality)(예를 들어, 방위각 및 편각 각각에 대응하는 2차원)으로 인해, 빔형 패턴의 검색은 바람직하게는 글로벌 검색 (예를 들어, 철저한 글로벌 검색, 결정론적 글로벌 검색, 확률론적 글로벌 검색 등)이지만, 추가적으로 또는 대안적으로 로컬 검색 및/또는 임의의 다른 적절한 검색 기술(들)을 포함할 수 있다.Such a search is preferably performed (e.g., with respect to beamforming and/or beamlike patterns), such as a search over a beamforming parameter space (e.g., over a space defined by the azimuth and polarization angles of the beamlike pattern). As described, as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725 entitled "Method and System for Wireless Power Delivery" filed on June 6, 2018, which is incorporated herein in its entirety by this reference. as) limited to beam-like patterns. Accordingly, the search preferably results in determining each receiver's estimated angular position (e.g., represented by the azimuth and polarization of the optimal beamforming pattern for that receiver), and optionally associated with the optimal beamforming pattern. determining a metric (eg, power received by the receiver, power delivery efficiency, etc.) Due to the limited dimensionality of the search space (e.g., two dimensions corresponding to azimuth and declination, respectively), the search of beamlike patterns is preferably a global search (e.g., exhaustive global search, deterministic global search). , probabilistic global search, etc.), but may additionally or alternatively include local search and/or any other suitable search technique(s).
그러나, 검색은 추가적으로 또는 대안적으로 빔형 패턴에 제한되지 않는 송신 구성에 대한 검색을 포함할 수 있다. 일부 그러한 실시예에서, 이러한 검색은 (예를 들어, 로컬 최적 검색 수행 단계(S230)에 관하여 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에 설명된 바와 같이) 로컬 최적 검색에 제한되는 반면, 다른 그러한 실시예에서, 수신기의 일부 또는 전부에 대한 검색은 (예를 들어, 글로벌 최적 검색 수행 단계(S240)에 관하여 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에 설명되는 바와 같이) 글로벌 최적 검색을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 방법은 선택적으로 최적화된 송신 구성을 위해 높은 RF 필드 강도의 하나 이상의 영역을 결정하는 단계(예를 들어, 송신 파라미터에 기초하여 산출하는 단계), 및, 이러한 영역(또는 영역들)에 기초하여, 최적화가 수행된 수신기에 대한 위치 정보를 결정하는 단계(예를 들어, 수신기가 최고-강도 영역 근처에 위치될 가능성이 있다고 결정하는 단계)를 포함한다.However, the search may additionally or alternatively include a search for transmission configurations that are not limited to beamlike patterns. In some such embodiments, such searches are limited to local best searches (eg, as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725 with respect to the performing local best search step S230), while other such implementations In an example, the search for some or all of the receivers may include a global best search (eg, as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725 with respect to performing a global best search step S240). . In such embodiments, the method optionally includes determining (eg, calculating based on transmission parameters) one or more regions of high RF field strength for an optimized transmission configuration, and such regions (or regions). ), determining location information for the receiver on which optimization has been performed (eg, determining that the receiver is likely to be located near the highest-intensity area).
추가적으로 또는 대안적으로, 하나 이상의 다른 수신기의 성능은 이러한 검색의 수행 동안 고려될 수 있다. 예에서, 검색이 기반으로 하는 목적 함수는 다수의 수신기의 성능의 함수(예를 들어, 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에 설명되는 바와 같이, 각각의 수신기에서 수신되는 전력의 다변수 함수 및/또는 임의의 다른 적절한 다변수 함수)일 수 있고/있거나, 검색은 다목적 검색일 수 있다(예를 들어, 여기서 각각의 목적 함수는 상이한 수신기 또는 상이한 수신기 세트와 연관됨). 시스템이 (예를 들어, RF-민감 구성요소에 근접하여 배열되는) 하나 이상의 네거티브-피드백 수신기를 포함하는 변형예에서, 하나 이상의 네거티브-피드백 수신기에서 수신되는 전력은 이러한 검색의 수행 동안 고려될 수 있다. 예를 들어, 목적 함수(들)는 네거티브-피드백 수신기 중 하나 이상에 대한 전력 전달과 연관되는 하나 이상의 페널티 항(penalty term) 을 포함할 수 있다(예를 들어, 여기서 목적 함수 값은 네거티브-피드백 수신기에 대한 전력 전달을 감소시킴으로써 개선됨).Additionally or alternatively, the performance of one or more other receivers may be taken into account while performing this search. In an example, the objective function on which the search is based is a function of the performance of a number of receivers (e.g., a patent filed on June 6, 2018 entitled "Method and System for As described in U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725, "Wireless Power Delivery", the search may be a multivariate function of the power received at each receiver and/or any other suitable multivariable function), and/or the search may be It can be a multipurpose search (eg, where each objective function is associated with a different receiver or a different set of receivers). In variations where the system includes one or more negative-feedback receivers (e.g., arranged proximate to the RF-sensitive component), the power received at the one or more negative-feedback receivers may be taken into account while performing this search. there is. For example, the objective function(s) can include one or more penalty terms associated with power delivery to one or more of the negative-feedback receivers (e.g., where the objective function value is negative-feedback improved by reducing power delivery to the receiver).
그러나, S410은 임의의 다른 적절한 방식으로 예비 평가 수행 단계를 포함할 수 있다.However, S410 may include performing a preliminary evaluation in any other suitable manner.
4.2.24.2.2 수신기 그룹 결정(Determining receiver groups). Determining receiver groups.
수신기 그룹 결정 단계(S420)는 바람직하게는 동일한 송신 구성 하에서 잘 수행할 수 있는(예를 들어, 수행할 것으로 예상되는) 하나 이상의 수신기 그룹을 결정하도록 기능한다. 바람직하게는, 각각의 수신기 그룹에 대해, 신속한 및/또는 효율적인 전력 송신이 (예를 들어, 임계 값의 초과에서) 각각의 그룹의 각각의 수신기에 달성되는 송신 구성을 결정하는 것이 가능한 것으로 예상된다.The receiver group determination step S420 preferably functions to determine one or more receiver groups that can perform well (eg, are expected to perform) under the same transmission configuration. Preferably, it is contemplated that for each group of receivers, it will be possible to determine a transmission configuration in which rapid and/or efficient transmission of power is achieved to each receiver of each group (e.g., above a threshold). .
S420은 바람직하게는 S410에 응답하여(예를 들어, S410의 완료 시) 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에서 수행될 수 있다.S420 is preferably performed in response to S410 (eg, upon completion of S410), but may additionally or alternatively be performed at any other suitable time.
S420은 바람직하게는 수신기 그룹 세트를 결정하는 단계를 포함한다. 각각의 그룹은 바람직하게는 적은 수의 수신기(예를 들어, 2 또는 3개의 수신기)를 포함하지만 추가적으로 또는 대안적으로 더 큰 수의 수신기(예를 들어, 4개, 5개, 6-10개, 10개 이상 등)를 포함할 수 있다. 수신기 그룹 세트는 바람직하게는 모든 수신기에 걸쳐 있다(예를 들어, 각각의 수신기는 적어도 하나의 수신기 그룹에 포함됨). 수신기 그룹은 분리되거나 중복될 수 있다. 일부 예에서, 수신기 그룹의 수는 수신기(예를 들어, 각각의 수신기는 다수의 수신기 그룹에 포함됨)의 수보다 더 크다(예를 들어, 예컨대 2배 이상, 10배 이상 등보다 훨씬 더 큼).S420 preferably includes determining a receiver group set. Each group preferably includes a small number of receivers (eg 2 or 3 receivers) but additionally or alternatively a larger number of receivers (eg 4, 5, 6-10 receivers). , 10 or more, etc.). The set of receiver groups preferably spans all receivers (eg each receiver is included in at least one receiver group). Receiver groups can be separate or overlapping. In some examples, the number of groups of receivers is greater than the number of receivers (eg, each receiver is included in multiple groups of receivers) (e.g., much greater than, for example, 2x or more, 10x or more, etc.) .
제1 실시예에서, 원하는 그룹 크기 또는 크기들의 모든 가능한 조합이 상이한 수신기 그룹으로서 사용된다. 예를 들어, 2-3개의 수신기의 원하는 그룹 크기에 대해, S420은 상이한 수신기 그룹으로서 모든 가능한 수신기 쌍 및 모든 가능한 수신기 삼중쌍(triplet)을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.In a first embodiment, all possible combinations of desired group sizes or sizes are used as different receiver groups. For example, for a desired group size of 2-3 receivers, S420 may include selecting all possible receiver pairs and all possible receiver triplets as different receiver groups.
제2 실시예에서, 수신기는 공간적 고려 사항에 기초하여 그룹화된다(예를 들어, 물리적 공간에서 서로 근접하고/하거나, 송신기로부터 유사한 방향으로 배열되는 수신기는 함께 그룹화될 수 있음). 이러한 실시예에서, 수신기 그룹을 결정하는 단계는 바람직하게는 공간적 고려 사항에 기초하여 수신기의 서브세트(예를 들어, 분리된 및/또는 중복된 서브세트)를 결정하는 단계, 및 그 다음에 그러한 서브세트로부터 수신기 그룹을 선택하는 단계를 포함한다.In a second embodiment, receivers are grouped based on spatial considerations (eg, receivers that are close to each other in physical space and/or oriented in a similar direction from the transmitter may be grouped together). In such an embodiment, determining a group of receivers preferably includes determining a subset of receivers (e.g., disjoint and/or overlapping subsets) based on spatial considerations, followed by such and selecting a group of receivers from the subset.
이러한 실시예에서, 서로에 대한 수신기의 근접성은 바람직하게는 S410에서 결정되는 정보(예를 들어, 방위각 및 편각에 의해 표현되는 바와 같은, 송신기로부터 수신기로의 방향; 전력 송신 효율에 기초하여 결정되는 바와 같은, 송신기까지의 거리에 대한 프록시 등)에 기초하여 결정된다. 빔형 패턴의 각도는 수신기의 실제 위치를 나타내지 않고, 오히려 송신기로부터 수신기로의 '에너지-송신 방향'을 나타낼 수 있다는 점을 주목한다(예를 들어, 여기서 빔형 패턴은 에너지를 반사 요소를 향해 지향시키며, 이는 그 다음에 에너지를 수신기로 재지향시킴). 따라서, 수신기 그룹화는 실제 공간 위치에 기초하지 않고, 오히려 이러한 에너지-송신 방향과 연관되는 에너지-송신 공간의 위치에 기초할 수 있다.In this embodiment, the proximity of the receivers to each other is preferably determined based on the information determined in S410 (e.g., the direction from the transmitter to the receiver, as represented by the azimuth and declination angles; the power transmission efficiency). , a proxy for distance to the transmitter, etc.). Note that the angle of the beamlike pattern may not represent the actual position of the receiver, but rather the 'energy-transmission direction' from the transmitter to the receiver (e.g., where the beamlike pattern directs energy towards the reflective element and , which then redirects the energy to the receiver). Accordingly, grouping of receivers may not be based on actual spatial locations, but rather on locations in energy-transmitting space associated with these energy-transmitting directions.
그러나, 이러한 실시예에서, 수신기 근접성은 추가적으로 또는 대안적으로 보조 정보, 예컨대 수신된 신호 강도 표시(예를 들어, 다른 수신기의 무선 통신 모듈로부터 수신되는 신호에 기초한, 수신기 무선 통신 모듈에서 결정되는 RSSI), (예를 들어, 수신기, 송신기, 보조 디바이스 등의) 공간 센서, (예를 들어, 수신기, 송신기, 보조 디바이스 등에 의해 샘플링되는) 이미징 데이터, 및/또는 (예를 들어, 송신기-수신기 근접성 결정 단계(S100)에 관하여 상술한 바와 같은) 임의의 다른 적절한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.However, in such an embodiment, the receiver proximity may additionally or alternatively include auxiliary information, such as a received signal strength indication (e.g., an RSSI determined at a receiver radio communication module based on a signal received from another receiver's radio communication module). ), spatial sensors (eg, receivers, transmitters, auxiliary devices, etc.), imaging data (eg, sampled by receivers, transmitters, auxiliary devices, etc.), and/or (eg, transmitter-receiver proximity). It may be determined based on any other suitable information (as described above with respect to determining step S100).
이러한 실시예의 일 예에서, 수신기의 서브세트는 수신기 사이의 각도 거리에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 서브세트는 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 50°, 60°, 5-15°, 15-25°, 20-30°, 30-45°, 45-60°등의 꼭지각(apex angle)과 같은 임계 꼭지각(원추 중심축에서 그 표면까지의 각도의 두 배)을 갖는 (송신기에서 정점이 있는) 원추형 영역 내에 속하는 모든 수신기를 포함할 수 있다. 이러한 예의 변형예에서, 서브세트는 추가적으로 또는 대안적으로 수신기와 연관되는 메트릭(예를 들어, 전력, 전력 전달 효율 등)에 기초하고/하거나 (예를 들어, 보조 정보에 기초하여 결정되는) 수신기 사이의 거리에 기초하여 제한될 수 있으며, 예컨대 여기서 원추형 영역 및 임계 거리(예를 들어, 공간 거리, 전력 전달 메트릭의 차이 등) 내의 수신기만이 동일한 서브세트에 배치된다. 일부 변형예에서, 서브세트(및/또는 수신기 그룹)는 공간 정보(예를 들어, 각도 정보 예컨대 방위각 및/또는 편각, 거리 정보 예컨대 전력 전달 메트릭, 보조 정보에 기초하여 결정되는 공간 정보 등) 및/또는 그 도함수에 기초하고/하거나, 임의의 다른 적절한 정보에 기초하여 바람직하게 수행되는, 분류 알고리즘(예를 들어, 클러스터링 알고리즘)과 같은, 하나 이상의 통계 및/또는 머신 러닝 기술을 사용하여 결정된다. 클러스터링은, 예를 들어, k-평균 클러스터링, X-평균 클러스터링, 스펙트럼 클러스터링, 및/또는 임의의 다른 적절한 클러스터링 기술을 사용하여 수행될 수 있다.In one example of this embodiment, the subset of receivers may be determined based on the angular distance between the receivers. For example, the subsets are 10°, 15°, 20°, 25°, 30°, 35°, 40°, 50°, 60°, 5-15°, 15-25°, 20-30°, 30°. Includes all receivers falling within the conical region (peaked at the transmitter) with a critical apex angle (twice the angle from the central axis of the cone to its surface) equal to the apex angle of -45°, 45-60°, etc. can do. In a variation of this example, the subset is additionally or alternatively based on a metric associated with the receiver (eg, power, power transfer efficiency, etc.) and/or (eg, determined based on auxiliary information) the receiver. may be limited based on the distance between them, eg, where only receivers within the conical area and a threshold distance (eg, spatial distance, difference in power transfer metric, etc.) are placed in the same subset. In some variations, a subset (and/or group of receivers) may include spatial information (e.g., angular information such as azimuth and/or polarization, distance information such as power transfer metrics, spatial information determined based on auxiliary information, etc.) and and/or determined using one or more statistical and/or machine learning techniques, such as classification algorithms (eg clustering algorithms), which are preferably performed based on their derivatives and/or based on any other suitable information. . Clustering may be performed using, for example, k-means clustering, X-means clustering, spectral clustering, and/or any other suitable clustering technique.
이러한 실시예에서, 단일 서브세트로부터 전적으로 선택되는 원하는 그룹 크기 또는 크기들의 모든 가능한 조합은 바람직하게는 상이한 수신기 그룹으로서 사용된다. 예를 들어, 2-3개의 수신기의 원하는 그룹 크기에 대해, 서브세트로부터 수신기 그룹을 선택하는 단계는, 각각의 서브세트에 대해, 서브세트의 모든 가능한 수신기 쌍 및 서브세트의 모든 가능한 수신기 삼중쌍을 상이한 수신기 그룹으로서 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 그러나, 수신기 그룹은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있다.In this embodiment, all possible combinations of desired group sizes or sizes selected entirely from a single subset are preferably used as different receiver groups. For a desired group size of, e.g., 2-3 receivers, selecting a group of receivers from the subsets may include, for each subset, all possible receiver pairs in the subset and all possible receiver triplets in the subset. may include selecting as different receiver groups. However, the receiver group may additionally or alternatively be determined in any other suitable manner.
제3 실시예에서, 그룹은 무작위로 결정된다. 제6 실시예에서, 특정 크기(예를 들어, 모든 쌍, 모든 삼중쌍, 크기 4의 모든 그룹 등) 또는 크기들의 모든 가능한 수신기 그룹이 사용된다.In a third embodiment, groups are randomly determined. In a sixth embodiment, all possible receiver groups of a particular size (eg, all pairs, all triple pairs, all groups of size 4, etc.) or sizes are used.
제4 실시예에서(예를 들어, 여기서 S410은 바람직하게는 빔형 패턴에 제한되지 않은 하나 이상의 최적화 수행 단계를 포함하고, 여기서 S430은 바람직하게는 다목적 최적화 수행 단계를 포함하는 등), 그룹은 (예를 들어, '수신기 그룹 결정 단계(S420)'에 관하여 미국 특허 출원 제16/539,288호에 설명되는 바와 같이) 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2019년 8월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 제16/539,288호에 설명되는 바와 같이 결정된다. 그러나, 수신기 그룹은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있다.In the fourth embodiment (eg, where S410 preferably includes one or more optimization performing steps not limited to beam-like patterns, where S430 preferably includes a multipurpose optimization performing step, etc.), the group is ( For example, as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/539,288 with respect to 'Receiver Group Determination Step (S420)') filed on August 13, 2019, which is incorporated herein in its entirety by this reference, entitled As described in this "Method and System for Wireless Power Delivery," US patent application Ser. No. 16/539,288. However, the receiver group may additionally or alternatively be determined in any other suitable manner.
S420은 선택적으로, 임의의 수신기 그룹에 수신기를 포함하지 않는 것과 같이, 고려 사항으로부터 하나 이상의 수신기(예를 들어, 충분히 높은 전력 전달이 어렵거나 달성하기 불가능한 수신기)를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 수신기(또는 그 서브세트)에 대해, 공지된 송신 구성이 임계 값(예를 들어, 미리결정된 값; 수신기의 전력 소비 및/또는 충전 상태에 대한 값; 다른 목적 함수 값, 예컨대 평균 또는 가장 낮은 목적 함수 최대값에 대한 값; 등)보다 더 큰 (고려 사항 하의 수신기와 연관되는 목적 함수에 대한) 목적 함수 값을 달성하지 않는 경우, 수신기는 고려 사항으로부터 제거될 수 있다. 그러나, 수신기는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 결정에 기초하여 고려 사항으로부터 제거될 수 있다.S420 may optionally include removing one or more receivers from consideration (e.g., receivers where sufficiently high power delivery is difficult or impossible to achieve), such as not including the receiver in any receiver group. . For example, for each receiver (or subset thereof), a known transmission configuration may be a threshold value (e.g., a predetermined value; a value for the receiver's power consumption and/or state of charge; another objective function value; A receiver may be removed from consideration if it does not achieve an objective function value (for the objective function associated with the receiver under consideration) greater than, eg, the average or value for the lowest objective function maximum; etc. However, the receiver may additionally or alternatively be removed from consideration based on any other suitable determination.
일부 실시예에서, S400은 선택적으로 (예를 들어, 최적화 중 하나 이상의 결과에 기초하여, 예컨대 목적 함수 값에 기초하여) 송신 구성 최적화 단계(S430) 동안 및/또는 그 후에 수신기 그룹 결정 단계(S420)를 포함할 수 있다. 예를 들어, S420은, (예를 들어, 다목적 최적화를 수행하는 동안 및/또는 그 후에 수신기 그룹을 결정하는 단계에 관하여 미국 특허 출원 제16/539,288호에 설명되는 바와 같이) 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2019년 8월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 제16/539,288호에 예로서 설명되는 바와 같은, 하나 이상의 예비 최적화(예를 들어, 여기서 S430은 관대한 수렴 기준을 사용하여 수행되고, 짧은 시간 또는 사이클 수 동안 수행되는 등)의 결과에 기초하는 바와 같이, 수신기 그룹을 수정(및/또는 새로운 그룹을 결정)하기 위해 반복될 수 있다.In some embodiments, S400 optionally includes (e.g., based on one or more results of the optimization, such as based on an objective function value) during and/or after transmission configuration optimization step S430 and/or after receiver group determination step S420. ) may be included. For example, S420 is disclosed in its entirety by this reference (e.g., as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/539,288 with respect to determining a group of receivers during and/or after performing multipurpose optimization). One or more preliminary optimizations (e.g., For example, where S430 is performed using a lenient convergence criterion, performed for a short time or number of cycles, etc.), it may be repeated to modify the receiver group (and/or determine a new group) based on the result. can
그러나, S420은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로, 임의의 다른 적절한 시간에서, 및/또는 임의의 다른 적절한 정보에 기초하여 수신기 그룹을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.However, S420 may additionally or alternatively include determining a group of receivers in any other suitable manner, at any other suitable time, and/or based on any other suitable information.
4.2.34.2.3 송신 구성 최적화(Optimizing transmission configurations). Optimizing transmission configurations.
송신 구성 최적화 단계(S430)는 바람직하게는 하나 이상의 성능 기준에 맞는 송신 구성(예를 들어, 각각의 수신기 그룹에 대한 하나의 구성, 하나 이상의 파레토 프론트(Pareto front)에 가까운 복수의 구성 등)을 결정하도록 기능한다. S430은 바람직하게는 다음 단계를 포함한다: (예를 들어, 도 1c에 도시된 바와 같이) 멀티 빔 구성 결정 단계(S432), 멀티 빔 구성의 서브세트 선택 단계(S434), 및/또는 구성 최적화 수행 단계(S436).The transmission configuration optimization step (S430) preferably selects transmission configurations that meet one or more performance criteria (eg, one configuration for each receiver group, a plurality of configurations close to one or more Pareto fronts, etc.) function to decide S430 preferably includes the following steps: determining a multi-beam configuration (eg, as shown in FIG. 1C) (S432), selecting a subset of the multi-beam configuration (S434), and/or optimizing the configuration. Perform step (S436).
멀티 빔 구성 결정 단계(S432)는 바람직하게는 각각의 수신기 그룹(예를 들어, S420에서 결정되는 각각의 그룹)에 대해 멀티 빔 구성(예를 들어, 상이한 방향으로 전파되는 수 개의 빔형 요소를 야기하는 송신 구성, 예컨대 그러한 멀티 빔 송신 패턴을 야기하는 송신 파라미터 값)을 결정하도록 기능하며, 보다 바람직하게는 여기서 멀티 빔 패턴의 각각의 빔형 요소는, 도 3에 예로서 도시된 바와 같이, (예를 들어, 실제 공간 위치의 관점이 아닌 경우, '에너지-송신 공간'에서) 그룹의 상이한 수신기를 향하여 실질적으로 지향된다. 그러나, S432는 추가적으로 또는 대안적으로 수신기 그룹의 임의의 적절한 서브세트에 대한 멀티 빔 구성 결정 단계, 및/또는 임의의 다른 적절한 멀티 빔 구성 결정 단계를 포함할 수 있다.The step of determining the multi-beam configuration (S432) preferably results in a multi-beam configuration (eg, several beam-like elements propagating in different directions) for each group of receivers (eg, each group determined in S420). (e.g. transmission parameter values that cause such a multi-beam transmission pattern), more preferably wherein each beamlike element of the multi-beam pattern, as shown by way of example in FIG. For example, if not in terms of real spatial location, in the 'energy-transmission space'), it is actually directed towards the different receivers of the group. However, S432 may additionally or alternatively include determining a multi-beam configuration for any suitable subset of receiver groups, and/or determining any other suitable multi-beam configuration.
멀티 빔 구성은 (예를 들어, 수신기에 대한 전력 송신 및 이와의 통신을 통한 것과 같은, 송신 구성의 반복 평가에 기초하여 부분적으로 또는 전체적으로 결정되기보다는) 산출되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 멀티 빔 구성은 송신기에서 및/또는 송신기의 동작 및/또는 그와의 통신을 제어하는 제어 요소에서 산출될 있다. 멀티 빔 구성을 산출하는 것에 대한 하나 이상의 접근법은 (예를 들어, 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 Balanis, Constantine A.. Antenna Theory: Analysis and Design. United Kingdom, Wiley, 2016에 설명되는 바와 같이) 이용될 수 있다.The multi-beam configuration is preferably calculated (rather than partially or wholly determined based on iterative evaluation of the transmission configuration, eg, through transmission of power to and communication with the receiver). For example, the multi-beam configuration may be produced at the transmitter and/or at a control element that controls operation of and/or communication with the transmitter. One or more approaches to generating multi-beam configurations (e.g., as described in Balanis, Constantine A.. Antenna Theory: Analysis and Design. United Kingdom, Wiley, 2016, which is incorporated herein in its entirety by this reference) ) can be used.
제1 예에서, 구성은 (예를 들어, 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는, Booker, H. G., & Clemmow, P. C. (1950). The concept of an angular spectrum of plane waves, and its relation to that of polar diagram and aperture distribution. Proceedings of the IEE-Part III: Radio and Communication Engineering, 97(45), 11-17에 설명되는 바와 같이) 푸리에(Fourier) 변환-기반 접근법을 사용하여 산출된다.In a first example, the construct is (e.g. Booker, HG, & Clemmow, PC (1950), which is incorporated herein in its entirety by this reference. The concept of an angular spectrum of plane waves, and its relation to that of The polar diagram and aperture distribution (as described in Proceedings of the IEE-Part III: Radio and Communication Engineering , 97 (45), 11-17) is calculated using a Fourier transform-based approach.
제2 예에서, 구성은 (예를 들어, 그 각각이 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 Woodward, P. M. (1946). A method of calculating the field over a plane aperture required to produce a given polar diagram. Journal of the Institution of Electrical Engineers-Part IIIA: Radiolocation, 93(10), 1554-1558 및/또는 Woodward, P. M., & Lawson, J. D. (1948). The theoretical precision with which an arbitrary radiation-pattern may be obtained from a source of finite size. Journal of the Institution of Electrical Engineers-Part III: Radio and Communication Engineering, 95(37), 363-370에 설명되는 바와 같이) Woodward-Lawson 방법을 사용하여 산출된다.In a second example, the configuration is (eg, Woodward, PM (1946), each of which is incorporated herein in its entirety by this reference. A method of calculating the field over a plane aperture required to produce a given polar diagram. Journal of the Institution of Electrical Engineers-Part IIIA: Radiolocation , 93 (10), 1554-1558 and/or Woodward, PM, & Lawson, JD (1948).The theoretical precision with which an arbitrary radiation-pattern may be obtained from a source of finite size (as described in Journal of the Institution of Electrical Engineers-Part III: Radio and Communication Engineering , 95 (37), 363-370)) is calculated using the Woodward-Lawson method.
제3 예에서, 구성은 오차 최적화 접근법을 사용하여 산출된다. 예를 들어, 이러한 접근법은 다음 단계를 포함할 수 있다: 공간의 위치 세트에서 원하는 값(예를 들어, 필드 강도 값)을 결정하는 단계(예를 들어, 세트의 각각의 위치에서 원하는 패턴의 공간 샘플을 결정하는 단계); 후보 구성을 결정하는 단계; 후보 구성에서 기인하는 위치 세트에서 값을 결정하는 단계(예를 들어, 여기서 결과 값은 바람직하게는 후보 구성에 기초하여 산출되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 후보 구성에 기초한 실제 송신에 기초하여 샘플링될 수 있음); (예를 들어, 후보 구성에 대한 원하는 값과 결정된 값 사이의 차이에 기초하여) 후보 구성과 연관되는 오차(예를 들어, 최소 평균 제곱 오차)를 결정하는 단계; 및 바람직하게는 (예를 들어, 최적화 기술에 기초하여, 예컨대 최적화 알고리즘에 따라) 새로운 후보 구성을 반복적으로 선택하는 단계를 포함하는, 이러한 오차를 최소화하기 위해 (예를 들어, 송신 구성 파라미터, 예컨대 각각의 송신 요소와 연관되는 진폭 및/또는 위상에 의해 정의되는 공간에 대해) 최적화 기술을 수행하고 연관된 오차를 결정하는 단계.In a third example, the configuration is calculated using an error optimization approach. For example, this approach may include the following steps: Determining a desired value (eg, field strength value) at a set of locations in space (eg, a desired pattern of space at each location in the set). determining a sample); determining a candidate configuration; Determining a value in the set of locations resulting from the candidate configuration (e.g., where the resulting value is preferably calculated based on the candidate configuration, but may additionally or alternatively be sampled based on an actual transmission based on the candidate configuration). has exist); determining an error (eg, minimum mean square error) associated with the candidate configuration (eg, based on a difference between the determined value and the desired value for the candidate configuration); and preferably iteratively selecting new candidate configurations (e.g. based on an optimization technique, e.g. according to an optimization algorithm) to minimize such errors (e.g. transmission configuration parameters such as performing an optimization technique (for a space defined by the amplitude and/or phase associated with each transmit element) and determining an associated error.
제4 예에서, 구성은 중첩 접근법을 사용하여 계산된다. 예를 들어, 이러한 접근법은 다음 단계를 포함할 수 있다: (예를 들어, 수신기의 위치에 기초하여, 예컨대 송신기로부터 수신기로의 방향 및 거리 둘 다에 기초하여) 수신기 그룹의 각각의 수신기에 대해, (예를 들어, 수신기와 각각의 송신 요소 사이의 거리의 차이에 기초하여) 송신기의 각각의 송신 요소에 대한 위상 오프셋을 결정하는 단계; 및 각각의 수신기와 연관되는 위상 오프셋의 중첩(예를 들어, 평균, 가중 평균 등)을 생성하는 단계.In a fourth example, configurations are computed using a superposition approach. For example, this approach may include the following steps: For each receiver in a group of receivers (e.g., based on the location of the receiver, such as based on both direction and distance from the transmitter to the receiver) , determining a phase offset for each transmit element of the transmitter (eg, based on a difference in distance between the receiver and each transmit element); and generating a superposition (eg, average, weighted average, etc.) of the phase offsets associated with each receiver.
제5 예에서, 구성은 상술한 예의 하나 이상의 조합 및/또는 멀티 빔 구성 산출에 대한 임의의 다른 적절한 접근법을 사용하여 산출된다. 그러나, S432는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 멀티 빔 구성을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In a fifth example, a configuration is calculated using a combination of one or more of the foregoing examples and/or any other suitable approach to calculating a multi-beam configuration. However, S432 may additionally or alternatively include determining the multi-beam configuration in any other suitable manner.
멀티 빔 구성의 서브세트 선택 단계(S434)는 바람직하게는 S432에서 결정되는 멀티 빔 구성으로부터 성능 기준에 맞는 구성을 선택하도록 기능한다. 대안적인 실시예에서, S434는 수행되지 않는다(예를 들어, 여기서 S432에서 결정되는 모든 멀티 빔 구성은 S436에서의 사용을 위해 이용가능함). S434는 바람직하게는, S432에서 결정되는 각각의 멀티 빔 구성에 대해, 그 성능을 결정하고 그러한 성능과 임계 성능 값을 비교하는 단계를 포함한다.The step of selecting a subset of multi-beam configurations (S434) preferably functions to select a configuration that meets the performance criteria from the multi-beam configurations determined in S432. In an alternative embodiment, S434 is not performed (eg, where all multi-beam configurations determined at S432 are available for use at S436). S434 preferably includes, for each multi-beam configuration determined in S432, determining its performance and comparing such performance with a threshold performance value.
구성의 성능을 결정하는 단계는 바람직하게는 (예를 들어, 송신 파라미터 값 결정 단계(S200)에 관하여, 예컨대 특히 후보 송신 파라미터 값 평가 단계(S220)에 관하여 설명된 바와 같이) 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2018년 6월 6일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/001,725호에 설명된 바와 같이 구성을 평가하는 단계를 포함하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 평가될 수 있다. 각각의 구성에 대해, 그것의 성능은 바람직하게는 그것이 생성된 수신기 그룹의 수신기와 연관되어 평가되며(예를 들어, 구성의 성능은 수신기 그룹의 각각의 수신기에 대한 전력 전달 메트릭에 기초함); 그러나, 시스템의 다른 수신기에 대한 그것의 성능은 선택적으로 또한 결정(및/또는 캐싱)될 수 있다.Determining the performance of the configuration is preferably performed entirely by this reference (e.g. as described with respect to determining transmission parameter values step S200, e.g., in particular with respect to evaluating candidate transmission parameter values step S220). Evaluating the configuration as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/001,725, entitled "Method and System for Wireless Power Delivery," filed on June 6, 2018, which is incorporated herein; Additionally or alternatively, it may be evaluated in any other suitable way. For each configuration, its performance is preferably evaluated in association with the receivers of the receiver group in which it was created (eg, the configuration's performance is based on a power delivery metric for each receiver in the receiver group); However, its performance relative to other receivers in the system may optionally also be determined (and/or cached).
임계 성능 값은 바람직하게는 연관된 수신기 그룹에 기초하여(예를 들어, 그룹의 수신기에 대해 예상되는 달성가능한 전력 전달 메트릭에 기초하여) 결정된다. 예를 들어, 임계 값은, 그룹의 각각의 수신기에 대해, 수신기에 대한 전력 송신과 연관되는 메트릭(예를 들어, 최적화된 단일-빔 또는 최적화된 임의의-패턴의 단일 수신기 전력 전달 메트릭)에 기초하여 결정될 수 있다. 특정 예에서, 임계 값은 그룹의 각각의 수신기에 대해 최적화된 단일-빔 메트릭의 평균의 임계 비율(예를 들어, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 100%, 20-50%, 50-75%, 75-90%, 90-100%, 100% 초과 등)과 동일하다(예를 들어, 각각 0.4, 0.6, 및 0.7의 단일-빔 전력 전달 효율을 갖는 3개의 수신기를 갖는 수신기 그룹에서, 임계 성능 값은 평균 전력 전달 효율의 80%와 동일할 수도 있으며, 이는 대략 0.453이다).The threshold performance value is preferably determined based on a group of associated receivers (e.g., based on an expected achievable power transfer metric for the receivers in the group). For example, the threshold value is, for each receiver in the group, a metric associated with power transmission to the receiver (eg, an optimized single-beam or optimized random-pattern single receiver power transfer metric). can be determined based on In a particular example, the threshold is a threshold percentage of the average of the single-beam metrics optimized for each receiver in the group (e.g., 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 100% , 20-50%, 50-75%, 75-90%, 90-100%, greater than 100%, etc.) (e.g., with single-beam power transfer efficiencies of 0.4, 0.6, and 0.7 respectively). In a receiver group with three receivers, the threshold performance value may equal 80% of the average power transfer efficiency, which is approximately 0.453).
그러나, 임계 성능 값은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 수신기에 기초하여(예를 들어, 수신기에 대한 전력 송신과 연관되는 메트릭, 예컨대 최적화된 단일-빔 또는 최적화된 임의의-패턴의 단일 수신기 전력 전달 메트릭에 기초하여), 다른 멀티 빔 구성(및/또는 임의의 다른 적절한 구성)의 성능에 기초하여, 미리결정된 값에 기초하여, 및/또는 임의의 다른 적절한 정보에 기초하여 결정될 수 있다.However, the threshold performance value may additionally or alternatively be based on any other suitable receiver (e.g., a metric associated with power transmission to the receiver, e.g., optimized single-beam or optimized arbitrary-pattern single receiver). based on a power transfer metric), based on performance of another multi-beam configuration (and/or any other suitable configuration), based on a predetermined value, and/or based on any other suitable information.
임계 성능 값보다 더 양호한 성능을 갖는 모든 구성은 바람직하게는 선택된 서브세트에 포함된다. 그러나, 서브세트는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 서브세트는 (예를 들어, 아마도 임계 성능 값보다 더 양호한 구성을 배제하는) 구성의 임계 수에만 제한되고/되거나, (예를 들어, 아마도 임계 성능 값보다 더 나쁜 구성을 포함하는) 구성의 적어도 임계 수를 포함하도록 요구될 수 있고/있거나, 수신기 세트에 걸쳐 있는 수신기 그룹으로부터 구성을 포함하도록 요구될 수 있다. 그러나, S434는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 임의의 다른 적절한 서브세트를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.All configurations with performance better than the threshold performance value are preferably included in the selected subset. However, the subset may additionally or alternatively be selected in any other suitable manner. For example, the subset is limited to only a threshold number of configurations (e.g., presumably excluding configurations better than a threshold performance value), and/or (e.g., possibly including configurations worse than a threshold performance value). ) may be required to contain at least a threshold number of configurations, and/or may be required to include configurations from a group of receivers spanning a set of receivers. However, S434 may additionally or alternatively include selecting any other suitable subset in any other suitable manner.
구성 최적화 수행 단계(S436)는 바람직하게는 멀티 빔 구성(예를 들어, S434에서 선택되는 구성 중 일부 또는 전부, S432에서 결정되는 구성 등)을 개선하도록 기능한다. S436은 바람직하게는 S434에서 선택되는 서브세트의 각각의 구성에 대해 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 그 서브세트 및/또는 임의의 다른 적절한 송신 구성에 대해 수행될 수 있다.The configuration optimization step (S436) preferably functions to improve the multi-beam configuration (eg, some or all of the configurations selected in S434, the configuration determined in S432, etc.). S436 is preferably performed for each configuration of the subset selected in S434, but may additionally or alternatively be performed for that subset and/or any other suitable transmission configuration.
최적화될 각각의 구성(예를 들어, 멀티 빔 구성)에 대해, S436은 바람직하게는 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2019년 12월 16일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 번호 제16/715,266호에 설명된 바와 같이 최적화를 수행하는 단계를 포함한다. 최적화는 바람직하게는 '송신 파라미터 값 결정 단계(S200)'에 관하여(예를 들어, '로컬 최적 검색 수행 단계(S230)' 및/또는 '글로벌 최적 검색 수행 단계(S240)'에 관하여) 미국 특허 출원 제16/715,266호에 설명되는 바와 같이 수행되며, 여기서 최적화될 구성은 바람직하게는 최적 검색 또는 검색들(예를 들어, 로컬 검색, 글로벌 검색 예컨대 확률론적 글로벌 검색 등)을 위한 초기 파라미터 값으로서 사용된다.For each configuration to be optimized (e.g. multi-beam configuration), S436 is preferably filed on December 16, 2019 entitled "Method and System for Wireless and performing optimization as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/715,266, "Power Delivery". Optimization is preferably performed according to the US patent regarding 'determining transmission parameter value step (S200)' (eg, 'performing local optimal search step (S230)' and/or 'performing global optimal search step (S240)') It is performed as described in application Ser. No. 16/715,266, where the configuration to be optimized is preferably as an initial parameter value for an optimal search or searches (eg local search, global search such as probabilistic global search, etc.). used
구성은 바람직하게는 다변량 목적 함수, 예컨대 복수의 수신기(예를 들어, 최적화될 구성과 연관되는 수신기 그룹의 수신기)의 성능에 의존하는 함수에 기초하여 최적화된다. 제1 예에서, 목적 함수는 고려되는 각각의 수신기(예를 들어, 그룹의 각각의 수신기)에 대한 성능 메트릭(예를 들어, 전력, 전력 전달 효율 등)의 합(또는 평균, 가중 평균 등)과 동일할 수 있으며; 그러한 목적은 그룹의 수신기에 전달되는 총 전력을 최대화하도록 기능할 수 있다. 제2 예에서, 목적 함수는 고려되는 수신기의 성능 메트릭의 비-선형(바람직하게는 서브-선형) 함수의 합(또는 평균, 가중 평균 등), 예컨대 각각의 메트릭의 로그(logarithm)의 합과 동일할 수 있으며; 그러한 목적은, 그것이 보다 성능 기준에 맞는 수신기에 대한 전력 송신에서 더 큰 감소를 야기하는(예를 들어, 수신기 사이의 성능을 균등화하는 것을 우선시하는) 경우에도, 적어도 전력을 수신하고 있는 수신기에 대한 전력 송신을 개선하는 것을 우선시하도록 기능할 수 있다. 일부 변형예에서, 목적 함수는 고려되는 수신기와 연관되는 값의 가중 합 또는 평균일 수 있다. 예를 들어, S436은 더 빠른 전력 전달을 요구하는 수신기(예를 들어, 낮은 저장 에너지 상태와 연관되는 수신기, 수신기가 수신하고 있는 것보다 더 많은 전력을 디바이스에 제공하는 수신기, 전력 손실의 결과가 높은 디바이스에 전력을 제공하는 수신기, 임의의 다른 적절한 수신기 우선순위화 등)와 연관되는 가중치를 증가시키는 단계, 및/또는 신속한 전력 전달을 요구하지 않는 수신기(예를 들어, 수신기 높은 저장 에너지 상태와 연관되는 수신기, 상당한 전력을 임의의 디바이스에 제공하지 않는 수신기, 전력 손실의 결과가 낮은 디바이스에만 전력을 제공하는 수신기, 임의의 다른 적절한 수신기 우선순위화 등)와 연관되는 가중치를 감소시키는 단계를 포함할 수 있으며; 특정 예에서, 하나 이상의 수신기에 대한 가중치는 (예를 들어, 수신기가 전체 에너지 저장 디바이스와 연관되고/되거나 전력을 임의의 다른 디바이스에 제공하지 않는 경우) 제로로 설정될 수 있다. 일부 예에서, 수신기 우선순위화는 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2019년 12월 16일자로 출원된 발명의 몇칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 제16/715,266호에 설명되는 바와 같이 결정될 수 있고/있거나, 아래에 설명되는 원하는 전력 전달과 연관되는 메트릭에 기초하여(및/또는 그러한 메트릭을 결정하기 위해 아래에 설명되는 바와 같은 유사한 정보에 기초하여) 결정될 수 있다. 그러나, S436은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 목적 함수(들)에 기초하여 최적화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.The configuration is preferably optimized based on a multivariate objective function, eg, a function that depends on the performance of a plurality of receivers (eg, receivers in a group of receivers associated with the configuration to be optimized). In a first example, the objective function is the sum (or average, weighted average, etc.) of performance metrics (e.g., power, power transfer efficiency, etc.) for each receiver considered (e.g., each receiver in a group). may be the same as; Such an objective may serve to maximize the total power delivered to the receivers of the group. In a second example, the objective function is the sum (or average, weighted average, etc.) of non-linear (preferably sub-linear) functions of the performance metrics of the receiver under consideration, e.g., the sum of the logarithms of each metric and may be the same; Such an objective, even if it results in a greater reduction in power transmission to a receiver that meets the performance criteria (e.g., prioritizes equalizing performance between receivers), at least for the receiver that is receiving power. It can function to prioritize improving power transmission. In some variations, the objective function may be a weighted sum or average of values associated with the receivers under consideration. For example, S436 can be applied to a receiver that requires faster power delivery (e.g., a receiver that is associated with a low stored energy state, a receiver that provides more power to a device than the receiver is receiving, and that results in power loss). increasing weights associated with receivers that provide power to high devices, any other appropriate receiver prioritization, etc.), and/or receivers that do not require rapid power transfer (e.g., receiver high stored energy states and reducing weights associated with associated receivers, receivers that do not provide significant power to any devices, receivers that provide power only to devices that result in low power loss, any other suitable receiver prioritization, etc.) can; In certain instances, the weight for one or more receivers may be set to zero (eg, if the receiver is associated with an entire energy storage device and/or does not provide power to any other device). In some examples, receiver prioritization is described in U.S. Patent Application Serial No. 16/715,266, entitled "Method and System for Wireless Power Delivery," filed on December 16, 2019, which is incorporated herein in its entirety by this reference. It may be determined as described and/or may be determined based on a metric associated with the desired power delivery described below (and/or based on similar information as described below for determining such metric). However, S436 may additionally or alternatively include performing optimization based on any other suitable objective function(s).
일부 실시예에서, S436은 (예를 들어, 미국 특허 출원 제16/539,288호 및/또는 미국 특허 출원 제16/899,473호의 S430에 관하여 설명되는 바와 같이, 그 각각이 본 참조에 의해 전체적으로 본원에 통합되는 2019년 8월 13일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 제16/539,288호, 및/또는 2020년 6월 11일자로 출원된 발명의 명칭이 "Multi-Objective Optimization and/or Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 제16/899,473호에 설명된 바와 같이) 하나 이상의 다목적 검색을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, S436은, 최적화될 각각의 구성에 대해, 각각의 복수의 성능 기준에 맞는 송신 구성(예를 들어, 하나 이상의 파레토 프론트, 예컨대 최적화될 구성과 연관되는 수신기 그룹에서 수신기의 성능에 대한 파레토 프론트에 가까운 구성)을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.In some embodiments, S436 is (eg, as described with respect to S430 in US Patent Application Serial No. 16/539,288 and/or US Patent Application Serial No. 16/899,473, each of which is entirely incorporated herein by this reference). U.S. Patent Application Serial No. 16/539,288, filed on August 13, 2019, entitled "Method and System for Wireless Power Delivery," and/or filed on June 11, 2020, entitled "Method and System for Wireless Power Delivery" as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/899,473, "Multi-Objective Optimization and/or Wireless Power Delivery"). For example, S436 specifies, for each configuration to be optimized, transmission configurations that fit each of the plurality of performance criteria (e.g., one or more Pareto fronts, e. determining a configuration close to the Pareto front).
그러나, S430 및/또는 S436은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 송신 구성을 최적화하는 단계를 포함할 수 있다.However, S430 and/or S436 may additionally or alternatively include optimizing the transmission configuration in any other suitable manner.
4.2.44.2.4 송신 계획 결정(Determining a transmission plan). Determining a transmission plan.
송신 계획 결정 단계(S440)는 바람직하게는 전력이 어떻게 수신기에 송신될 것인지를 결정하도록 기능한다. S440은 바람직하게는 S430을 수행하는 것에 응답하여 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에서 수행될 수 있다. S440은 바람직하게는 다음: 즉, 원하는 전력 전달 결정 단계(S441), 송신 구성 세트 선택 단계(S442), 및/또는 송신 구성에 대한 기간 결정 단계(S443)를 포함하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.The transmission plan determination step S440 preferably functions to determine how power will be transmitted to the receiver. S440 is preferably performed in response to performing S430, but may additionally or alternatively be performed at any other suitable time. S440 preferably includes the following: determining desired power transfer (S441), selecting transmission configuration set (S442), and/or determining duration for transmission configuration (S443), but additionally or alternatively, any may include other suitable elements of
원하는 전력 전달 결정 단계(S441)는 바람직하게는 다음: 즉, 각각의 수신기에 대해, 그러한 수신기에 대한 원하는 전력 전달과 연관되는 메트릭을 결정하는 단계를 포함한다. 메트릭은 바람직하게는 전달된 총 에너지, 예컨대 배터리(예를 들어, 수신기와 연관되는 클라이언트 디바이스의 배터리)를 임계 값으로 충전하기 위해 필요한 에너지이다. 메트릭은 대안적으로 전력 전달 메트릭, 예컨대 전달된 평균 또는 최소 전력(예를 들어, 수신기에 의해 전력이 공급되는 디바이스에 의한 예상 평균 전력 소비와 동일하거나 이보다 더 큰 평균 또는 최소 값)일 수 있다. 그러나, 메트릭은 대안적으로 디바이스 에너지 상태 및/또는 소비와 같은 정보에 기초하여 결정되는 임의의 다른 메트릭일 수 있거나, 임의의 다른 적절한 메트릭일 수 있다. 메트릭(및/또는 메트릭을 결정하기 위한 정보)은 바람직하게는 (예를 들어, 무선 통신을 통해) 수신기로부터 (예를 들어, 송신기에 의해) 수신되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있다. S441은 바람직하게는 (예를 들어, 송신기의 통신 범위 내에서) 각각의 수신기에 대해 수행되지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 적절한 수신기 세트에 대해 수행될 수 있다.Determining the desired power delivery step S441 preferably includes: for each receiver, determining a metric associated with the desired power delivery for that receiver. The metric is preferably the total energy delivered, eg the energy required to charge a battery (eg a battery of a client device associated with the receiver) to a threshold value. The metric may alternatively be a power transfer metric, such as an average or minimum power delivered (eg, an average or minimum value equal to or greater than the expected average power consumption by the device powered by the receiver). However, the metric may alternatively be any other metric determined based on information such as device energy state and/or consumption, or may be any other suitable metric. The metric (and/or information for determining the metric) is preferably received from a receiver (eg, by a transmitter) (eg, via wireless communication), but additionally or alternatively in any other suitable manner. can be determined by S441 is preferably performed for each receiver (eg, within communication range of the transmitter), but may additionally or alternatively be performed for any suitable set of receivers.
시스템이 하나 이상의 네거티브-피드백 수신기를 포함하는 실시예에서, S441은, 하나 이상의 네거티브-피드백 수신기에 대해(바람직하게는, 모든 그러한 수신기에 대해), 연관된 메트릭을 (예를 들어, 상술한 바와 같이) 결정하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 네거티브-피드백 수신기와 연관되는 메트릭은 최대 전력(예를 들어, 열 소산 타임프레임에 대해 평균화되는 바와 같은 평균 전력, 순시 전력 등) 및/또는 총 에너지 전달 값일 수 있다. 그러나, S441은 추가적으로 또는 대안적으로 네거티브-피드백 수신기를 임의의 다른 적절한 방식으로 설명하는 단계를 포함할 수 있다.In embodiments where the system includes one or more negative-feedback receivers, S441 returns, for one or more negative-feedback receivers (preferably for all such receivers), an associated metric (e.g., as described above). ) may optionally include a step of determining. For example, a metric associated with a negative-feedback receiver may be a maximum power (eg, average power as averaged over a heat dissipation timeframe, instantaneous power, etc.) and/or total energy transfer value. However, S441 may additionally or alternatively include describing the negative-feedback receiver in any other suitable manner.
S441은, 예컨대 각각의 수신기에 대해 연관된 메트릭을 제로로 설정함으로써, 고려 사항으로부터 하나 이상의 수신기(예를 들어, 충분히 높은 전력 전달이 달성하기 어렵거나 불가능한 수신기)를 제거하는 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 수신기(또는 그 서브세트)에 대해, 공지된 송신 구성이 임계 값(예를 들어, 미리결정된 값; 수신기의 전력 소비 및/또는 충전 상태에 관한 값; 다른 목적 함수 값에 관한 값, 예컨대 평균 목적 함수 최대값, S430(예를 들어, S436)에서 결정되는 송신 구성 또는 그 서브세트 예컨대 목적 함수에 기초하여 결정되는 서브세트에 대한 평균 목적 함수 값, 가장 낮은 목적 함수 최대값, S430(예를 들어, S436)에서 결정되는 복수의 송신 구성 또는 그 서브세트 예컨대 목적 함수에 기초하여 결정되는 서브세트에 대한 가장 낮은 목적 함수 값; 등)보다 더 큰 (고려 중인 수신기와 연관되는 목적 함수에 대한) 목적 함수 값을 달성할 수 없는 경우, 수신기는 고려 사항으로부터 제거될 수 있다. 그러나, S441은 추가적으로 또는 대안적으로 메트릭을 임의의 다른 적절한 방식으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.S441 may optionally include removing one or more receivers from consideration (eg, receivers for which sufficiently high power delivery is difficult or impossible to achieve), such as by setting an associated metric for each receiver to zero. there is. For example, for each receiver (or subset thereof), a known transmission configuration may be applied to a threshold value (eg, a predetermined value; a value relating to the power consumption and/or state of charge of the receiver; to another objective function value). value, eg, the average objective function maximum value, the average objective function value for the transmission configuration determined in S430 (eg, S436) or the subset determined based on the objective function, eg, the lowest objective function maximum value , the lowest objective function value for the plurality of transmission configurations determined in S430 (eg, S436) or a subset thereof, e.g., the subset determined based on the objective function; etc. (associated with the receiver under consideration). If the objective function value (for the objective function) cannot be achieved, the receiver may be removed from consideration. However, S441 may additionally or alternatively include determining the metric in any other suitable way.
송신 구성 세트 선택 단계(S442)는 바람직하게는 S430에서 결정되는 송신 구성(예를 들어, S436에서 생성되는 최적화된 구성, S432에서 결정되고/되거나 S434에서 선택되는 멀티 빔 구성 등)으로부터 선택하는 단계를 포함한다. 다목적 최적화가 수행되는 일부 예에서, 이것은 S430에서 결정되는 복수의 비-지배적 송신 구성으로부터 선택하는 단계를 포함할 수 있다(예를 들어, 각각의 복수는 상이한 수신기 그룹과 연관됨). S442는 바람직하게는 이러한 구성의 서브세트를 선택하는 단계를 포함한다. 예를 들어, S442는 각각의 복수로부터 송신 구성의 임계 수(예를 들어, 1, 2, 3, 4-9, 10-30, 30-100 등)를 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 예에서, S442는 각각의 복수로부터 단일 송신 구성을 선택하는 단계를 포함한다.The transmission configuration set selection step S442 is preferably a step of selecting from transmission configurations determined in S430 (e.g., an optimized configuration generated in S436, a multi-beam configuration determined in S432 and/or selected in S434, etc.) includes In some examples where multipurpose optimization is performed, this may include selecting from a plurality of non-dominant transmission configurations determined at S430 (eg, each plurality associated with a different receiver group). S442 preferably includes selecting a subset of these configurations. For example, S442 may include selecting a threshold number of transmission configurations (eg, 1, 2, 3, 4-9, 10-30, 30-100, etc.) from each plurality. In a particular example, S442 includes selecting a single transmission configuration from each plurality.
이러한 구성의 서브세트(예를 들어, 최적 서브세트)를 선택하는 단계는 (예를 들어, 최적 서브세트를 결정하기 위해) 최적화 검색을 수행하는 단계를 포함할 수 있으며, 여기서 최적 서브세트는 바람직하게는 최적 송신 계획과 연관되는 서브세트(예를 들어, 최적 송신 계획이 비-제로 충전 시간 및/또는 듀티 사이클을 특정하는 구성의 서브세트)이다. 검색을 수행하는 단계는 바람직하게는 후보 서브세트를 평가하는 단계(예를 들어, 후보 서브세트에 기초하여 목적 함수를 평가하는 단계)를 포함한다. 후보 서브세트를 평가하기 위해, 후보 서브세트에 대한 전력 송신 기간은 (예를 들어, S443에 관하여 아래에 설명되는 바와 같이) 결정될 수 있으며, 여기서 후보 서브세트 메트릭은 이러한 기간(예를 들어, 기간의 합)에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 검색의 최적화 목표는 총 충전 시간(예를 들어, 모든 수신기에 대한 원하는 에너지 전달을 달성하기 위해 필요한 시간)을 최소화하는 것일 수 있다. 검색은 하나 이상의 이산 최적화 알고리즘, 예컨대 그리드 검색(예를 들어, 적응형 그리드 검색), 힐 클라이밍(hill climbing) 알고리즘, 이산 진화(discrete evolutionary) 알고리즘, 및/또는 임의의 다른 적절한 알고리즘을 사용하여 (예를 들어, 후보 서브세트 메트릭에 기초하여) 수행될 수 있다. 시스템이 하나 이상의 네거티브-피드백 수신기를 포함하는 실시예에서, 검색은 네거티브-피드백 수신기 메트릭에 기초하여 선택적으로 제한될 수 있다(예를 들어, 여기서 최대 임계 전력 및/또는 에너지는 초과되지 않음). 그러나, 최적 서브세트는 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 결정될 수 있다(또는 임의의 다른 적절한 서브세트가 선택될 수 있음).Selecting a subset of such configurations (eg, the optimal subset) may include performing an optimization search (eg, to determine the optimal subset), where the optimal subset is preferred. Preferably a subset associated with an optimal transmission plan (eg, a subset of configurations in which the optimal transmission plan specifies a non-zero charge time and/or duty cycle). Performing the search preferably includes evaluating a subset of candidates (eg, evaluating an objective function based on the subset of candidates). To evaluate a candidate subset, a power transmission period for the candidate subset may be determined (e.g., as described below with respect to S443), where the candidate subset metric is such a period (e.g., period It can be determined based on the sum of). For example, an optimization goal of the search may be to minimize the total charging time (eg, the time required to achieve a desired energy delivery to all receivers). The search may be performed using one or more discrete optimization algorithms, such as a grid search (eg, adaptive grid search), a hill climbing algorithm, a discrete evolutionary algorithm, and/or any other suitable algorithm ( eg based on a candidate subset metric). In embodiments where the system includes one or more negative-feedback receivers, the search may optionally be limited based on negative-feedback receiver metrics (eg, where a maximum threshold power and/or energy is not exceeded). However, the optimal subset may additionally or alternatively be determined in any other suitable way (or any other suitable subset may be selected).
대안적으로, S442는, (예를 들어, 고려 사항으로부터 임의의 그러한 구성을 제외하지 않는) S436에서 생성되는 모든 최적화된 구성과 같이, S430에서 결정되는 모든 송신 구성을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, S436이 (예를 들어, 복수보다는 각각의 수신기 그룹에 대해 단일의 최적화된 구성을 야기하는) 다목적 최적화를 수행하기 보다는 다변량 목적 함수에 기초하여 최적화를 수행하는 단계를 포함하는 실시예에서, 그것은 S436에서 생성되는 모든 송신 구성을 선택하는 것이 바람직할 수 있다.Alternatively, S442 may include selecting all transmission configurations determined in S430, such as all optimized configurations generated in S436 (eg, not excluding any such configuration from consideration). there is. For example, an embodiment in which S436 includes performing optimization based on a multivariate objective function rather than performing multipurpose optimization (e.g., resulting in a single optimized configuration for each group of receivers rather than multiple). , it may be desirable to select all transmission configurations generated in S436.
S442는 선택적으로 단일 수신기('단일-수신기 구성')와 각각 연관되는(예를 들어, 이에 대해 최적화되는) 하나 이상의 송신 구성을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, S442는, 상술한 바와 같은 송신 구성(예를 들어, S436에서 생성되는 구성)을 선택하는 단계에 더하여, 각각의 수신기(예를 들어, 송신기에 근접하는 각각의 수신기)에 대한 단일-수신기 구성을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 각각의 단일-수신기 구성은 바람직하게는 그것이 연관되는(예를 들어, S410 및/또는 임의의 다른 적절한 시간 동안 최적화되는) 단일 수신기의 성능에만 기초하여 최적화되는(예를 들어, 본 참조에 기초하여 전체적으로 본원에 통합되는 2019년 12월 16일자로 출원된 발명의 명칭이 "Method and System for Wireless Power Delivery"인 미국 특허 출원 제16/715,266호에 설명된 바와 같이 최적화되는) 송신 구성이다. 그러나, 단일-수신기 구성은 추가적으로 또는 대안적으로 S410에서 결정되는 빔형 패턴과 연관되는 구성을 포함할 수 있고/있거나, 임의의 다른 적절한 구성을 포함할 수 있다. 이러한 단일-수신기 구성을 포함하는 단계는, 일부 또는 모든 멀티-수신기 구성이 그들의 장소에서 사용될 수도 있는 단일-수신기 구성보다 상당히 덜 성능 기준에 맞는 경우에서와 같이, S430에서 결정되는 멀티-수신기 구성에 더하여(및/또는 이를 대신하여) 그러한 구성의 사용을 가능하게 하도록 기능할 수 있다.S442 may optionally include selecting one or more transmission configurations each associated with (eg, optimized for) a single receiver ('single-receiver configuration'). For example, S442, in addition to selecting the transmission configuration as described above (e.g., the configuration generated in S436), may include a single signal for each receiver (e.g., each receiver in close proximity to the transmitter). - may include selecting a receiver configuration. Each single-receiver configuration is preferably optimized only based on the performance of the single receiver with which it is associated (eg, optimized during S410 and/or any other suitable time) (eg, based on this reference). optimized as described in U.S. Patent Application Serial No. 16/715,266 entitled "Method and System for Wireless Power Delivery" filed on December 16, 2019, which is incorporated herein in its entirety. However, the single-receiver configuration may additionally or alternatively include a configuration associated with the beamlike pattern determined in S410 and/or may include any other suitable configuration. The step of including such a single-receiver configuration may affect the multi-receiver configuration determined in S430, such as in cases where some or all of the multi-receiver configurations meet significantly less performance criteria than the single-receiver configurations that may be used in their place. In addition (and/or in lieu of) it may serve to enable the use of such configurations.
송신 구성에 대한 기간 결정 단계(S443)는 바람직하게는 송신 구성의 서브세트(예를 들어, S442에서 선택되는 최적 서브세트, S442에서 수행되는 최적 서브세트에 대한 검색 동안 고려되는 후보 서브세트 등)에 대해 수행된다. S443은 바람직하게는 선형 프로그래밍 문제를 해결하는 단계를 포함한다.The determining period for transmission configuration step S443 preferably comprises a subset of transmission configurations (e.g., the optimal subset selected in S442, the candidate subset considered during the search for optimal subsets performed in S442, etc.) is performed for S443 preferably includes solving the linear programming problem.
이러한 문제에 대해, 제약은 바람직하게는 (예를 들어, S441에서 결정되는 원하는 전력 전달에 기초하여) 각각의 수신기에 원하는 양의 에너지를 전달하는 것이다. 예를 들어, 각각의 수신기에 대한 제약은 다음과 같이 표현될 수 있으며,For this problem, the constraint is preferably to deliver a desired amount of energy to each receiver (e.g., based on the desired power delivery determined in S441). For example, the constraints for each receiver can be expressed as
여기서 각각의 는 고려되는 서브세트의 송신 구성을 나타내고, 는 송신 구성 하에서 수신기 i에 전달되는 전력을 나타내고, 는 수신기 i에 전달될 최소 총 에너지를 나타내고 는 송신이 송신 구성 하에서 수행되어야만 하는 시간 기간(S443을 수행함으로써 해결되는 시간 기간)을 나타내고; 바람직하게는 여기서 합(sum)은 서브세트의 모든 구성에 대해 취해지지만, 대안적으로 여기서합은 연관된 수신기 세트가 수신기 i를 포함하는 (서브세트)의 송신 구성에 대해서만 취해지고/지거나, 임의의 다른 적절한 송신 구성에 대해 취해진다. 하나 이상의 수신기가 우선순위 상태(예를 들어, 우선순위 범주 예컨대 고, 중, 또는 저 충전 우선순위; 우선순위 랭킹; 수치 우선순위 스코어; 등)와 연관되는 실시예에서, 제약은 우선순위 상태에 기초하여 선택적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 제약은, 모든 수신기의 메트릭을 만족시키는 총 송신 시간이 증가되는(예를 들어, 여기서, 미변경 제약과 비교할 때, 높은-우선순위 수신기를 만족시키기 위해 요구되는 송신 시간이 감소되지만 낮은-우선순위 수신기를 만족시키기 위해 요구되는 송신 시간이 증가되는) 경우에도, 결과 송신 계획이 더 높은-우선순위 수신기로 전력 전달을 우선시하도록 변경될 수 있다. 시스템이 하나 이상의 네거티브-피드백 수신기를 포함하는 실시예에서, 선형 프로그래밍 문제는 추가적으로 또는 대안적으로 네거티브-피드백 수신기 메트릭에 기초하여 제약될 수 있다(예를 들어, 여기서 최대 임계 전력 및/또는 에너지는 초과되지 않음).here each denotes the transmission configuration of the considered subset, is the send configuration Represents the power delivered to receiver i under denotes the minimum total energy to be delivered to receiver i is the send configuration indicates a time period to be performed under (a time period resolved by performing S443); Preferably the sum here is taken over all configurations of the subset, but alternatively the sum here is taken only over transmission configurations of (subset) in which the associated set of receivers includes receiver i , and/or any Other suitable transmission configurations are taken. In embodiments where one or more receivers are associated with a priority state (e.g., a priority category such as high, medium, or low charging priority; a priority ranking; a numerical priority score; etc.), a constraint is placed on the priority state. can be selectively changed based on For example, a constraint may be such that the total transmission time satisfying the metric of all receivers is increased (e.g., where the transmission time required to satisfy a high-priority receiver is reduced when compared to the unchanged constraint, but Even if the transmission time required to satisfy a lower-priority receiver is increased), the resulting transmission plan can be changed to prioritize power delivery to a higher-priority receiver. In embodiments where the system includes one or more negative-feedback receivers, the linear programming problem may additionally or alternatively be constrained based on a negative-feedback receiver metric (e.g., where the maximum threshold power and/or energy is not exceeded).
선형 프로그래밍 문제의 목적은 바람직하게는 제약을 만족시키기 위해 필요한 총 송신 시간(예를 들어, 개별 기간의 합, )을 최소화하는 것이다. 선형 프로그래밍 문제는 하나 이상의 Simplex 알고리즘, 크리스-크로스(criss-cross) 알고리즘, 내부 포인트 방법(예를 들어, 경로 추종 방법, 타원체 방법, Karmarkar 알고리즘, Affine 스케일링 방법, Mehrotra 예측자-수정자 방법 등), 컬럼 생성 알고리즘, 및/또는 임의의 다른 적절한 선형 프로그래밍 접근법을 사용하여 해결될 수 있다.The objective of the linear programming problem is preferably the total transmission time required to satisfy the constraint (e.g., the sum of the individual periods, ) is to be minimized. A linear programming problem can be solved using one or more simplex algorithms, criss-cross algorithms, interior point methods (e.g., path-following methods, ellipsoid methods, Karmarkar algorithms, Affine scaling methods, Mehrotra predictor-corrector methods, etc.) , column generation algorithms, and/or any other suitable linear programming approach.
그러나, S443은 추가적으로 또는 대안적으로 기간(또는 그 서브세트)의 비선형 함수를 최적화함으로써 및/또는 임의의 다른 적절한 방식으로 기간을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.However, S443 may additionally or alternatively include determining the duration by optimizing a non-linear function of the duration (or subset thereof) and/or in any other suitable manner.
S440은 바람직하게는 송신 계획을 결정하는 단계를 포함하며, 여기서 계획은 바람직하게는 (예를 들어, S442에서 선택되는) 최적 서브세트 및, 최적 서브세트의 각각의 송신 구성에 대해, (예를 들어, S443에서 결정되는) 연관된 송신 기간 및/또는 (예를 들어, 모든 송신 기간의 합에 의해 분할되는 연관된 송신 구성에 대한 송신 기간과 동일한 바와 같은, 송신 기간에 기초하여 결정되는) 듀티 사이클을 나타낸다(예를 들어, 이를 포함함). 그러나, S440은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 송신 계획을 임의의 적절한 방식으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.S440 preferably includes determining a transmission plan, wherein the plan preferably includes, for an optimal subset (e.g., selected in S442) and, for each transmission configuration of the optimal subset, (e.g., the associated transmission period (eg, determined at S443) and/or the duty cycle (eg, determined based on the transmission period, as equal to the transmission period for the associated transmission configuration divided by the sum of all transmission periods). indicates (eg, includes). However, S440 may additionally or alternatively include determining any other suitable transmission plan in any suitable way.
4.3 송신 계획에 기초한 전력 송신(Transmitting power based on the transmission plan).4.3 Transmitting power based on the transmission plan.
송신 계획에 기초한 전력 송신 단계(S700)는 수신기로 전력을 무선으로 전달하도록 기능할 수 있다. 전력은 바람직하게는 송신 파라미터 평가 단계(S400)에 응답하여(예를 들어, 송신 계획 결정 단계(S440)에 응답하여) 송신되지만(S700), 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 시간에서 수행될 수 있다. 전력은 바람직하게는 송신기의 범위 내의 수신기의 체류 시간 전체에 걸쳐 송신되지만(S700), 추가적으로 또는 대안적으로 수신기 동작 파라미터(예를 들어, 충전 상태)에 기초한 스케줄에 따라, 및/또는 임의의 다른 적절한 타이밍으로 간헐적으로 송신될 수 있다.The power transmission step (S700) based on the transmission plan may serve to wirelessly transfer power to the receiver. Power is preferably transmitted (S700) in response to the transmission parameter evaluation step (S400) (e.g., in response to the transmission plan determination step (S440)), but may additionally or alternatively be performed at any other suitable time. can Power is preferably transmitted throughout the time of stay of the receiver within range of the transmitter (S700), but additionally or alternatively according to a schedule based on a receiver operating parameter (eg, state of charge), and/or any other It can be transmitted intermittently with appropriate timing.
S700은 바람직하게는 계획(예를 들어, 구성의 최적 서브세트)에 의해 표시되는 송신 구성을 통해 순환하는 단계를 포함하며, 보다 바람직하게는 여기서 그러한 순환(cycling)은 (예를 들어, 연관된 기간 및/또는 듀티 사이클에 비례하여) 계획에 의해 표시되는 바와 같이 시간-가중된다. 예를 들어, 구성은 미리결정된 총 사이클 빈도(cycle frequency)로 순환될 수 있으며, 각각의 기간은 미리결정된 수의 시간 슬라이스로 분할(예를 들어, 동일하게 분할)될 수 있고/있거나, 구성은 임의의 다른 적절한 속도로 순환될 수 있다. 대안적으로, 구성은 시간-가중(및/또는 임의의 다른 적절한 시간-가중) 없이 순환될 수 있으며, 예컨대 여기서 구성은 원하는 기간이 경과되었으면 순환으로부터 제거된다. 그러나, S700은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 적절한 기간 동안 임의의 다른 적절한 송신 구성 하에서 송신하는 단계를 포함할 수 있다.S700 preferably includes cycling through the transmission configurations indicated by the plan (e.g., an optimal subset of configurations), more preferably wherein such cycling comprises (e.g., an associated period of time). and/or proportional to the duty cycle) are time-weighted as indicated by the plan. For example, the configuration can be cycled at a predetermined total cycle frequency, each period can be divided into (eg equally divided) a predetermined number of time slices, and/or the configuration can It may be cycled at any other suitable rate. Alternatively, a configuration can be cycled without time-weighting (and/or any other suitable time-weighting), eg, where a configuration is removed from circulation once a desired period of time has elapsed. However, S700 may additionally or alternatively include transmitting under any other suitable transmission configuration for any suitable period of time.
전력은 바람직하게는 하나 이상의 순음(또는 임계 대역폭 미만의 대역폭을 정의하는 것과 같은 실질적 순음) 신호로서 송신되지만(예를 들어, 이는 하나 이상의 슈퍼게이닝 구조 및/또는 다른 협대역폭 안테나를 이용하는 실시예에서 유익할 수 있음), 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 형태(예를 들어, 더 넓은-대역폭 안테나를 이용하는 실시예, 통신 신호가 전력과 함께 송신되는 실시예 등)로 송신될 수 있다. 제1 특정 예에서, 방사(radiation)는 GHz-규모의 주파수(예를 들어, 5-10 GHz, 예컨대 5.8 GHz 및/또는 5.8 GHz 초과)를 갖는다. 제2 특정 예에서, 방사는 수백의 MHz-규모의 주파수(예를 들어, 100-500 MHz, 예컨대 433 MHz 및/또는 433 MHz 미만; 700-1100 MHz, 예컨대 806-821 MHz, 851-870 MHz, 896-902 MHz, 902-928 MHz, 및/또는 935-941 MHz; 등)를 갖는다. 그러나, 전력은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 형태로 수신될 수 있다.The power is preferably transmitted as one or more pure-tone (or substantially pure-tone, such as defining a bandwidth less than the threshold bandwidth) signal (e.g., this may be implemented using one or more supergaining structures and/or other narrow-bandwidth antennas). may be beneficial), or may additionally or alternatively be transmitted in any other suitable form (eg, embodiments using wider-bandwidth antennas, embodiments in which communication signals are transmitted with power, etc.). In a first specific example, the radiation has a GHz-scale frequency (eg, 5-10 GHz, such as 5.8 GHz and/or greater than 5.8 GHz). In a second specific example, the radiation is emitted at hundreds of MHz-scale frequencies (e.g., 100-500 MHz, such as 433 MHz and/or less than 433 MHz; 700-1100 MHz, such as 806-821 MHz, 851-870 MHz). , 896-902 MHz, 902-928 MHz, and/or 935-941 MHz; etc.). However, power may additionally or alternatively be received in any other suitable form.
S400(또는 그 하나 이상의 요소)은 선택적으로 전력 송신 단계(S700) 동안 반복될 수 있다(예를 들어, 여기서 전력 송신은 송신 파라미터 재평가 동안 일시적으로 중단됨). S400의 반복 수행은 바람직하게는 가장 최근에 결정된 송신 구성을 초기 값으로서 사용하지만, 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 값을 사용할 수 있다(예를 들어, S400의 초기 수행 동안 수행된 바와 같이, 다른 이전에-결정된 값 등을 사용함). S400은 전달된 전력에서 (예를 들어, 절대 또는 상대 임계값보다 더 큰) 변화를 검출하는 단계, (예를 들어, 수신기 및/또는 송신기 측정, 예컨대 IMU 측정에 기초하여) 이동을 검출하는 단계, 시스템에 근접한 추가 수신기 및/또는 송신기를 검출하는 단계(S100), 하나 이상의 수신기에 대한 (예를 들어, 갱신된 배터리 충전 정보에 기초하여) 원하는 전력 전달의 변화를 검출하는 단계(예를 들어, 그러한 변화에 응답하여 S440을 반복하는 단계), 사용자 입력을 수신하는 단계에 응답하여 반복될 수 있고/있거나, (예를 들어, 미리결정된 속도에서; 바람직하게는 더 낮은 안정성이 더 빠른 속도에 대응하는, 시스템 및/또는 그 성능의 관찰된 및/또는 예상된 시간적 및/또는 공간적 안정성에 기초하여 결정된 바와 같은, 동적으로-결정된 속도 등에서) 주기적으로, 산발적으로, 무작위로 반복될 수 있고/있거나, 임의의 다른 적절한 시간에서 반복될 수 있다. 그러나, 전력은 임의의 다른 적절한 방식으로 송신될 수 있고(S700), 방법은 추가적으로 또는 대안적으로 임의의 다른 적절한 방식으로 수행되는 임의의 다른 적절한 요소를 포함할 수 있다.S400 (or one or more elements thereof) may optionally be repeated during power transmission phase S700 (eg, where power transmission is temporarily suspended during transmission parameter re-evaluation). The iterative performance of S400 preferably uses the most recently determined transmission configuration as an initial value, but may additionally or alternatively use any other suitable value (e.g., as performed during the initial performance of S400, using other previously-determined values, etc.). S400 includes detecting a change (eg, greater than an absolute or relative threshold) in delivered power, detecting movement (eg, based on receiver and/or transmitter measurements, such as IMU measurements). , detecting additional receivers and/or transmitters proximate to the system (S100), detecting a change in desired power delivery (e.g., based on updated battery charging information) for one or more receivers (e.g., based on updated battery charging information). , repeating S440 in response to such a change), repeating in response to receiving user input, and/or (e.g., at a predetermined rate; preferably at a higher rate with lower stability). correspondingly, periodically, sporadically, randomly (at a dynamically-determined rate, etc.), as determined based on observed and/or expected temporal and/or spatial stability of the system and/or its performance; or may be repeated at any other suitable time. However, power may be transmitted in any other suitable manner (S700), and the method may additionally or alternatively include any other suitable element performed in any other suitable manner.
간결성을 위해 생략되었지만, 바람직한 실시예는 다양한 시스템 구성요소 및 다양한 방법 프로세스의 모든 조합 및 순열을 포함한다. 더욱이, 바람직한 방법의 다양한 프로세스는 적어도 부분적으로 컴퓨터-판독가능 명령을 저장하는 컴퓨터-판독가능 매체를 수용하도록 구성되는 머신으로서 구체화되고/되거나 구현될 수 있다. 명령은 바람직하게는 시스템과 통합되는 컴퓨터-실행가능 구성요소에 의해 실행되는 것이 바람직하다. 컴퓨터-판독가능 매체는 임의의 적절한 컴퓨터 판독가능 매체 예컨대 RAM, ROM, 플래시 메모리, EEPROM, 광학적 디바이스(CD 또는 DVD), 하드 드라이브, 플로피 드라이브, 또는 임의의 적절한 디바이스 상에 저장될 수 있다. 컴퓨터-실행가능 구성요소는 바람직하게는 일반 또는 애플리케이션 특정 처리 서브시스템이지만, 임의의 적절한 전용 하드웨어 디바이스 또는 하드웨어/펌웨어 조합 디바이스가 추가적으로 또는 대안적으로 명령을 실행할 수 있다.Although omitted for brevity, preferred embodiments include all combinations and permutations of the various system components and various method processes. Moreover, various processes of a preferred method may be embodied and/or implemented at least in part as a machine configured to receive a computer-readable medium having computer-readable instructions stored thereon. Instructions are preferably executed by computer-executable components that are integrated with the system. A computer-readable medium may be stored on any suitable computer-readable medium such as RAM, ROM, flash memory, EEPROM, an optical device (CD or DVD), hard drive, floppy drive, or any suitable device. The computer-executable component is preferably a generic or application-specific processing subsystem, although any suitable dedicated hardware device or hardware/firmware combination device may additionally or alternatively execute instructions.
도면은 바람직한 실시예, 예시적 구성, 및 그 변형에 따른 시스템, 방법 및 컴퓨터 프로그램 제품의 가능한 구현의 아키텍처, 기능 및 동작을 예시한다. 이와 관련하여, 흐름도 또는 블록도의 각각의 블록은 모듈, 세그먼트, 단계, 또는 코드 부분을 나타낼 수 있으며, 이는 특정 논리 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행가능한 명령을 포함한다. 또한, 일부 대안적인 구현에서, 블록에 언급되는 기능은 도면에 언급되는 순서로부터 벗어나서 발생할 수 있다는 점이 주목되어야만 한다. 예를 들어, 연속으로 도시된 2개의 블록은, 실제로, 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 수반되는 기능에 따라, 블록은 때때로 역순으로 실행될 수 있다. 또한, 블록도 및/또는 흐름도 예시의 각각의 블록, 및 블록도 및/또는 흐름도 예시의 블록의 조합은 특정 기능 또는 액트(act)를 수행하는 특수 목적 하드웨어-기반 시스템, 또는 특수 목적 하드웨어 및 컴퓨터 명령의 조합에 의해 구현될 수 있다는 점이 주목될 것이다.The drawings illustrate the architecture, function, and operation of possible implementations of systems, methods, and computer program products according to preferred embodiments, exemplary configurations, and variations thereof. In this regard, each block of a flowchart or block diagram may represent a module, segment, step, or portion of code, which includes one or more executable instructions for implementing a particular logical function(s). It should also be noted that in some alternative implementations, functions referred to in blocks may occur out of the order in which they are referred to in the figures. For example, two blocks shown in succession may, in fact, be executed substantially concurrently, or depending on the function involved, the blocks may sometimes be executed in reverse order. In addition, each block in the block diagram and/or flow diagram examples, and the combination of blocks in the block diagram and/or flow diagram examples, is a special purpose hardware-based system, or special purpose hardware and computer that performs a particular function or act. It will be noted that it can be implemented by a combination of commands.
당업자가 이전의 상세화된 설명으로부터 그리고 도면 및 청구항으로부터 인식하는 바와 같이, 수정 및 변경은 다음의 청구항에 정의되는 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것 없이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 이루어 질 수 있다.As those skilled in the art will recognize from the preceding detailed description and from the drawings and claims, modifications and variations can be made to the preferred embodiments of the invention without departing from the scope of the invention as defined in the following claims.
Claims (19)
송신기로부터 제1 수신기로 무선 전력 송신을 위한 제1 송신 방향을 결정하는 단계 - 상기 제1 수신기는 제1 전력 수신 메트릭과 연관됨 -;
상기 송신기로부터 상기 제1 수신기와 분리된 제2 수신기로 무선 전력 송신을 위한 상기 제1 송신 방향과 다른 제2 송신 방향을 결정하는 단계 - 상기 제2 수신기는 제2 전력 수신 메트릭과 연관됨 -;
상기 제1 및 제2 송신 방향에 기초하여, 상기 송신기에 대한 멀티 빔 구성을 산출하는 단계 - 상기 멀티 빔 구성은 멀티 빔 송신 패턴과 연관되며, 상기 멀티 빔 송신 패턴은:
실질적으로 상기 제1 송신 방향을 따르는 제1 빔; 및
실질적으로 상기 제2 송신 방향을 따르는 제2 빔을 포함함 -;
상기 멀티 빔 구성에 기초하여, 상기 송신기에 대한 최적화된 구성을 결정하는 단계 - 상기 최적화된 구성을 결정하는 단계는 상기 최적화된 구성에 기초하여 상기 제1 및 제2 전력 수신 메트릭을 평가하는 단계를 포함함 -; 및
상기 송신기에서, 실질적으로 상기 최적화된 구성에 기초하여 상기 제1 및 제2 수신기에 전력을 무선으로 송신하는 단계를 포함하는, 방법.As a method for wireless power transmission,
determining a first transmit direction for wireless power transmission from a transmitter to a first receiver, the first receiver being associated with a first power reception metric;
determining a second transmission direction different from the first transmission direction for wireless power transmission from the transmitter to a second receiver separate from the first receiver, the second receiver being associated with a second power reception metric;
Calculating a multi-beam configuration for the transmitter based on the first and second transmission directions, the multi-beam configuration being associated with a multi-beam transmission pattern, the multi-beam transmission pattern comprising:
a first beam substantially along the first transmission direction; and
comprising a second beam substantially along the second transmission direction;
Determining an optimized configuration for the transmitter based on the multi-beam configuration, wherein determining the optimized configuration comprises evaluating the first and second power reception metrics based on the optimized configuration. contains -; and
wirelessly transmitting, at the transmitter, power to the first and second receivers substantially based on the optimized configuration.
상기 최적화된 구성에 기초하여 상기 제1 및 제2 전력 수신 메트릭을 평가하는 단계는:
상기 송신기에서, 시간 간격 전체에 걸쳐, 상기 최적화된 구성에 기초하여 전력을 송신하는 단계;
상기 제1 수신기에서, 상기 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신되는 전력을 수신하는 단계;
상기 시간 간격 동안 상기 제1 수신기에서 수신되는 제1 전력량을 결정하는 단계;
상기 제1 전력량에 기초하여 상기 제1 전력 수신 메트릭을 평가하는 단계;
상기 제2 수신기에서, 상기 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신되는 전력을 수신하는 단계;
상기 시간 간격 동안 상기 제2 수신기에서 수신되는 제2 전력량을 결정하는 단계; 및
상기 제2 전력량에 기초하여 상기 제2 전력 수신 메트릭을 평가하는 단계를 포함하는, 방법.According to claim 1,
Evaluating the first and second power reception metrics based on the optimized configuration comprises:
at the transmitter, transmitting power based on the optimized configuration over a time interval;
receiving, at the first receiver, power transmitted by the transmitter during the time interval;
determining a first amount of power received by the first receiver during the time interval;
evaluating the first power reception metric based on the first amount of power;
receiving, at the second receiver, power transmitted by the transmitter during the time interval;
determining a second amount of power received by the second receiver during the time interval; and
Evaluating the second power reception metric based on the second amount of power.
상기 제1 전력 수신 메트릭은 상기 시간 간격 동안 상기 제1 수신기에 대한 전력 전달 효율에 실질적으로 비례하고;
상기 제2 전력 수신 메트릭은 상기 시간 간격 동안 상기 제2 수신기에 대한 전력 전달 효율에 실질적으로 비례하는, 방법.According to claim 2,
the first power reception metric is substantially proportional to an efficiency of power transfer to the first receiver during the time interval;
wherein the second power reception metric is substantially proportional to an efficiency of power transfer to the second receiver during the time interval.
상기 최적화된 구성을 결정하는 단계는, 목적 함수 및 상기 멀티 빔 구성에 기초하여, 복수의 송신기 구성 각각에 대해, 상기 송신기 구성에 대한 상기 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하는 최적 검색을 수행하는 단계를 포함하며; 상기 복수의 각각의 송신기 구성에 대해, 상기 송신기 구성에 대한 상기 목적 함수를 평가하는 단계는:
상기 송신기에서, 각각의 시간 간격 전체에 걸쳐, 상기 송신기 구성에 기초하여 전력을 송신하는 단계;
상기 제1 수신기에서, 상기 각각의 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신되는 전력을 수신하는 단계;
상기 각각의 시간 간격 동안 상기 제1 수신기에서 수신되는 각각의 제1 전력량을 결정하는 단계;
상기 각각의 제1 전력량에 기초하여 상기 제1 전력 수신 메트릭을 평가하는 단계;
상기 제2 수신기에서, 상기 각각의 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신되는 전력을 수신하는 단계;
상기 각각의 시간 간격 동안 상기 제2 수신기에서 수신되는 각각의 제2 전력량을 결정하는 단계;
상기 각각의 제2 전력량에 기초하여 상기 제2 전력 수신 메트릭을 평가하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 전력 수신 메트릭에 기초하여, 상기 목적 함수의 각각의 값을 산출하는 단계를 포함하는, 방법.According to claim 1,
The determining of the optimized configuration may include performing an optimal search including evaluating the objective function for the transmitter configuration for each of a plurality of transmitter configurations based on an objective function and the multi-beam configuration. includes; For each transmitter configuration of the plurality, evaluating the objective function for the transmitter configuration:
at the transmitter, transmitting power over each time interval based on the transmitter configuration;
receiving, at the first receiver, power transmitted by the transmitter during each time interval;
determining each first amount of power received at the first receiver during each time interval;
evaluating the first power reception metric based on the respective first amount of power;
receiving, at the second receiver, power transmitted by the transmitter during each time interval;
determining each second amount of power received at the second receiver during each time interval;
evaluating the second power reception metric based on the respective second amount of power; and
calculating each value of the objective function based on the first and second power reception metrics.
상기 복수의 송신기 구성은 상기 멀티 빔 구성을 포함하는, 방법.According to claim 4,
Wherein the plurality of transmitter configurations include the multi-beam configuration.
상기 최적 검색은 로컬 최적 검색이며, 상기 최적 검색을 수행하는 단계는 무구배(gradient-free) 로컬 검색 알고리즘을 구현하는 단계를 포함하는, 방법.According to claim 4,
wherein the best search is a local best search, and wherein performing the best search comprises implementing a gradient-free local search algorithm.
상기 최적 검색은 확률론적 글로벌 최적 검색을 포함하는, 방법.According to claim 4,
wherein the best search comprises a probabilistic global best search.
상기 멀티 빔 구성에 기초하여, 복수의 최적화된 구성을 결정하는 단계를 더 포함하되, 상기 복수는 상기 최적화된 구성을 포함하며, 상기 복수를 결정하는 단계는, 상기 제1 및 제2 전력 수신 메트릭 및 상기 멀티 빔 구성에 기초하여, 다목적 최적 검색을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.According to claim 1,
Based on the multi-beam configuration, further comprising determining a plurality of optimized configurations, wherein the plurality includes the optimized configuration, and the determining of the plurality comprises the first and second power reception metrics. and performing a multi-purpose optimal search based on the multi-beam configuration.
상기 제1 및 제2 전력 수신 메트릭에 기초하여 충전 계획을 결정하는 단계로서, 상기 충전 계획은:
상기 복수의 제1 최적화된 구성;
상기 제1 송신기 구성과 연관되는 제1 듀티 사이클;
상기 복수의 제2 최적화된 구성; 및
상기 제2 송신기 구성과 연관되는 제2 듀티 사이클을 포함하는, 상기 충전 계획을 결정하는 단계; 및
상기 송신기에서, 상기 충전 계획에 기초하여 상기 제1 및 제2 수신기에 전력을 무선으로 송신하는 단계를 더 포함하는, 방법.According to claim 8,
Determining a charging plan based on the first and second power reception metrics, the charging plan comprising:
the plurality of first optimized configurations;
a first duty cycle associated with the first transmitter configuration;
the plurality of second optimized configurations; and
determining the charging plan comprising a second duty cycle associated with the second transmitter configuration; and
at the transmitter, wirelessly transmitting power to the first and second receivers based on the charging plan.
상기 방법은 상기 송신기로부터 상기 제1 및 제2 수신기와 분리된 제3 수신기로 무선 전력 송신을 위해 상기 제1 및 제2 송신 방향과 다른 제3 송신 방향을 결정하는 단계 - 상기 제3 수신기는 제3 전력 수신 메트릭과 연관됨 -를 더 포함하고;
상기 멀티 빔 구성은 상기 제3 송신 방향에 추가로 기초하여 결정되고 - 상기 멀티 빔 송신 패턴은 실질적으로 상기 제3 송신 방향을 따라 제3 빔을 더 포함함 -;
상기 최적화된 구성을 결정하는 단계는 상기 최적화된 구성에 기초하여 상기 제3 전력 수신 메트릭을 평가하는 단계를 더 포함하는, 방법.According to claim 1,
The method includes determining a third transmission direction different from the first and second transmission directions for wireless power transmission from the transmitter to a third receiver separate from the first and second receivers, the third receiver comprising a second transmission direction. 3 associated with a power reception metric;
the multi-beam configuration is determined further based on the third transmission direction, the multi-beam transmission pattern further including a third beam substantially along the third transmission direction;
Wherein determining the optimized configuration further comprises evaluating the third power reception metric based on the optimized configuration.
복수의 송신 방향을 결정하는 단계 - 상기 복수의 송신 방향의 각각의 송신 방향은 상기 송신기로부터 상기 복수의 수신기의 상이한 수신기로의 무선 전력 송신과 연관됨 -;
상기 복수의 수신기의 서브세트를 선택하는 단계 - 상기 서브세트의 각각의 수신기는:
상기 복수의 송신 방향의 서브세트의 각각의 송신 방향; 및
복수의 메트릭의 각각의 전력 수신 메트릭과 연관됨 -;
상기 송신 방향의 서브세트에 기초하여, 상기 송신기에 대한 멀티 빔 구성을 산출하는 단계 - 상기 멀티 빔 구성은 멀티 빔 송신 패턴과 연관되며, 상기 멀티 빔 송신 패턴은 복수의 빔을 포함하되, 상기 복수의 각각의 빔은 실질적으로 상기 서브세트의 상이한 송신 방향을 따라 지향됨 -;
목적 함수 및 상기 멀티 빔 구성에 기초하여, 상기 송신기에 대한 최적화된 구성을 결정하기 위해 최적 검색을 수행하는 단계 - 상기 최적 검색을 수행하는 단계는, 복수의 송신기 구성 각각에 대해, 상기 송신기 구성에 대한 상기 목적 함수를 평가하는 단계를 포함하되, 상기 목적 함수는 상기 복수의 메트릭에 기초하여 결정됨 -; 및
상기 송신기에서, 실질적으로 상기 최적화된 구성에 기초하여 상기 수신기의 서브세트에 전력을 무선으로 송신하는 단계를 포함하는, 방법.A method for wireless power transmission from a transmitter to a plurality of receivers, the method comprising:
determining a plurality of transmission directions, each transmission direction of the plurality of transmission directions being associated with wireless power transmission from the transmitter to a different receiver of the plurality of receivers;
selecting a subset of the plurality of receivers, wherein each receiver in the subset:
each transmission direction of the subset of the plurality of transmission directions; and
associated with each power reception metric of the plurality of metrics;
calculating a multi-beam configuration for the transmitter based on the subset of transmission directions, the multi-beam configuration being associated with a multi-beam transmission pattern, the multi-beam transmission pattern comprising a plurality of beams, each beam of is directed along a substantially different transmit direction of the subset;
performing an optimal search to determine an optimized configuration for the transmitter based on an objective function and the multi-beam configuration, wherein performing the optimal search comprises, for each of a plurality of transmitter configurations, the transmitter configuration evaluating the objective function for , wherein the objective function is determined based on the plurality of metrics; and
wirelessly transmitting, at the transmitter, power to a subset of the receivers substantially based on the optimized configuration.
상기 복수의 각각의 송신기 구성에 대해, 상기 송신기 구성에 대한 상기 목적 함수를 평가하는 단계는:
상기 송신기에서, 각각의 시간 간격 전체에 걸쳐, 상기 송신기 구성에 기초하여 전력을 송신하는 단계;
상기 수신기의 서브세트의 각각의 수신기에 대해:
상기 수신기에서, 상기 각각의 시간 간격 동안, 상기 송신기에 의해 송신되는 전력을 수신하는 단계;
상기 각각의 시간 간격 동안 상기 수신기에서 수신되는 각각의 전력량을 결정하는 단계; 및
상기 각각의 전력량에 기초하여, 상기 수신기와 연관되는 상기 각각의 전력 수신 메트릭을 평가하는 단계; 및
상기 복수의 메트릭에 기초하여, 상기 목적 함수의 각각의 값을 산출하는 단계를 포함하는, 방법.According to claim 11,
For each transmitter configuration of the plurality, evaluating the objective function for the transmitter configuration:
at the transmitter, transmitting power over each time interval based on the transmitter configuration;
For each receiver in the subset of receivers:
receiving, at the receiver, power transmitted by the transmitter during each of the time intervals;
determining each amount of power received at the receiver during each time interval; and
based on the respective amount of power, evaluating each power reception metric associated with the receiver; and
calculating each value of the objective function based on the plurality of metrics.
상기 복수의 송신 방향을 결정하는 단계는:
상기 송신기에서, 일련의 빔형 송신 패턴을 생성하는 단계 - 상기 일련의 각각의 빔형 송신 패턴은 각각의 송신 방향을 따라 지향되는 각각의 빔을 정의함 -;
상기 송신기가 상기 일련의 빔형 송신 패턴을 생성하는 동안, 상기 서브세트의 각각의 수신기에서, 상기 수신기에서 수신되는 각각의 전력량을 결정하는 단계; 및
상기 서브세트의 각각의 수신기에 대해, 상기 일련의 빔형 송신 패턴 및 상기 수신기에서 수신되는 상기 각각의 전력량에 기초하여, 상기 수신기에 대한 무선 전력 송신을 위한 송신 방향을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.According to claim 11,
The step of determining the plurality of transmission directions includes:
generating, at the transmitter, a series of beamlike transmission patterns, each beamlike transmission pattern in the series defining a respective beam directed along a respective transmission direction;
determining, at each receiver in the subset, an amount of power received at each receiver while the transmitter generates the series of beamlike transmission patterns; and
For each receiver in the subset, determining a transmission direction for wireless power transmission to the receiver based on the series of beamlike transmission patterns and the respective amount of power received at the receiver. .
상기 송신기는 상기 서브세트의 상기 수신기에서 수신되는 상기 전력량에 기초하여 상기 일련의 빔형 송신 패턴을 생성하는, 방법.According to claim 13,
wherein the transmitter generates the series of beamlike transmission patterns based on the amount of power received at the receivers in the subset.
상기 서브세트의 각각의 수신기에 대해, 상기 수신기에 대한 무선 전력 송신을 위한 상기 송신 방향을 결정하는 단계는 상기 수신기에 대한 전력 송신 효율이 최대화되는 상기 일련의 최적 빔형 송신 패턴을 선택하는 단계를 포함하며, 상기 최적 빔형 송신 패턴은 실질적으로 상기 송신 방향을 따라 배열되는, 방법.According to claim 13,
For each receiver in the subset, determining the transmission direction for wireless power transmission to the receiver includes selecting the series of optimal beamlike transmission patterns in which efficiency of power transmission to the receiver is maximized. and wherein the optimal beamlike transmission pattern is arranged substantially along the transmission direction.
상기 멀티 빔 구성을 산출하는 단계는: 퓨리에 변환-기반 접근법, Woodward-Lawson 방법-기반 접근법, 오류 최적화 접근법, 또는 중첩 접근법 중 적어도 하나를 사용하여 수행되는, 방법.According to claim 11,
Wherein the step of calculating the multi-beam configuration is performed using at least one of: a Fourier transform-based approach, a Woodward-Lawson method-based approach, an error optimization approach, or a superposition approach.
상기 복수의 수신기는 상기 수신기의 서브세트로 구성되는, 방법.According to claim 11,
wherein the plurality of receivers is comprised of a subset of the receivers.
상기 최적 검색은 로컬 최적 검색을 포함하는, 방법.According to claim 11,
Wherein the best search comprises a local best search.
상기 송신기에 대한 임의의 구성에 대해, 각각의 전력 수신 메트릭 각각은, 상기 구성을 사용하여, 상기 각각의 전력 수신 메트릭과 연관되는 상기 수신기에 대한 전력 송신 효율에 실질적으로 비례하는, 방법.According to claim 11,
For any configuration for the transmitter, each respective power reception metric is substantially proportional to a power transmission efficiency for the receiver associated with the respective power reception metric using the configuration.
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