KR20230124563A - 무선 충전 패드의 온도 조절 - Google Patents

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KR20230124563A
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에릭 하인델 굿차일드
데이비드 러셀
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아이라, 인크.
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Abstract

무선 충전 디바이스는 컨트롤러 및 충전 디바이스의 표면 근처에 위치되고 전자기 필드를 송신하도록 구성되는 적어도 하나의 코일 및 송신 코일을 구동하도록 구성되는 제1 드라이버 회로를 갖는다. 컨트롤러는 드라이버 회로가 충전 전류를 송신 코일에 제공하게 하고, 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩하게 하고, 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 충전 전류의 진폭을 감소시키게 하고, 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도와 동일하거나 이를 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시하게 하도록 구성된다. 일 예에서, 더 낮은 송신 전력에 대한 요청은 충전 전류 상에 중첩되는 ASK-변조된 신호로 제공될 수 있다.

Description

무선 충전 패드의 온도 조절
우선권 주장
본 출원은 2020년 11월 2일자로 미국 특허청에 제출된 특허 출원 번호 제17/087,610호에 대한 우선권 및 그 이익을 주장하고, 상기 출원의 전체 내용은 전체적으로 아래에 진술된 바와 같이 그리고 모든 적용가능한 목적을 위해 참조로 본원에 통합된다.
본 발명은 일반적으로 모바일 컴퓨팅 디바이스의 배터리를 포함하는 배터리의 무선 충전에 관한 것이고, 보다 구체적으로는 충전 동안 과열의 검출 및 개선에 관한 것이다.
무선 충전 시스템은 특정 타입의 디바이스가 물리적 충전 연결의 사용 없이 내부 배터리를 충전할 수 있도록 배치되었다. 무선 충전을 이용할 수 있는 디바이스는 모바일 처리 디바이스 및/또는 통신 디바이스를 포함한다. 무선 전력 컨소시엄에 의해 정의되는 Qi 표준과 같은 표준은 제1 공급자에 의해 제조되는 디바이스가 제2 공급자에 의해 제조되는 충전기를 사용하여 무선으로 충전되게 할 수 있다. 무선 충전을 위한 표준은 디바이스의 상대적으로 간단한 구성에 대해 최적화되고 기본 충전 기능을 제공하는 경향이 있다.
무선 충전 기능의 개선은 모바일 디바이스의 지속적으로 증가하는 복잡성 및 변화하는 폼 팩터를 지원하기 위해 요구된다. 예를 들어, 충전 디바이스가 충전 디바이스의 표면 상에서 충전가능한 디바이스를 검출하고 위치를 찾아내고, 무선 충전 동작 동안 충전가능한 디바이스의 제거 또는 재배치를 검출할 수 있게 하는 더 빠르고, 더 낮은 전력 검출 기술에 대한 필요성이 존재한다.
도 1은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 무선 충전 디바이스에 의해 제공되는 충전 표면상에 제공될 수 있는 충전 셀의 예를 예시한다.
도 2는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 무선 충전 디바이스에 의해 제공되는 충전 표면의 세그먼트의 단일 층 상에 제공되는 충전 셀의 배열의 예를 예시한다.
도 3은 충전 셀의 다수의 층이 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 무선 충전 디바이스에 의해 제공되는 충전 표면의 세그먼트 내에 오버레이될 때 충전 셀의 배열의 예를 예시한다.
도 4는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 구성되는 충전 셀의 다수의 층을 이용하는 충전 디바이스의 충전 표면에 의해 제공되는 전력 전송 영역의 배열을 예시한다.
도 5는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 충전기 기지국에 제공될 수 있는 무선 송신기를 예시한다.
도 6은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 ASK 복조를 지원하는 마이크로컨트롤러를 예시한다.
도 7은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 전력 수신기와 전력 송신기 사이에서 교환되는 메시지를 디지털적으로 인코딩하도록 적응될 수 있는 인코딩 방식(encoding scheme)의 예를 예시한다.
도 8은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 무선 충전기에서 송신 코일의 직접 구동을 지원하는 토폴로지(topology)를 예시한다.
도 9는 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 충전 디바이스의 표면 상에 제공되는 온도 센서를 도시하는 2차원 뷰를 제공한다.
도 10은 본 개시의 특정 양태에 따라 제공되는 온도 센서의 구성을 도시하는 횡단면도를 제공한다.
도 11은 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 충전 디바이스에 의해 관리되는 냉각 프로세스를 예시한다.
도 12는 본 개시의 특정 양태에 따라 다중-코일 무선 충전 시스템에 의해 충전 중인 디바이스에서 열 냉각을 관리하기 위한 방법의 제1 예를 예시한다.
도 13은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 처리 회로를 이용하는 장치의 일 예를 예시한다.
도 14는 본 개시의 특정 양태에 따라 다중-코일 무선 충전 시스템에 의해 충전 중인 디바이스에서 열 냉각을 관리하기 위한 방법의 제2 예를 예시한다.
첨부된 도면과 함께 아래에 진술되는 상세 설명은 다양한 구성의 설명으로서 의도되고 본원에 설명되는 개념이 실시될 수 있는 구성만을 나타내도록 의도되지 않는다. 상세 설명은 다양한 개념의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 상세를 포함한다. 그러나, 이러한 개념은 이러한 특정 상세 없이 실시될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 일부 경우에서, 잘 알려진 구조 및 구성요소는 그러한 개념을 모호화하는 것을 방지하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
무선 충전 시스템의 수개의 양태는 이제 다양한 장치 및 방법을 참조하여 제시될 것이다. 이러한 장치 및 방법은 다음의 상세 설명에서 설명되고 다양한 블록, 모듈, 구성요소, 회로, 단계, 프로세스, 알고리즘 등(집합적으로 "요소(element)"로서 지칭됨)에 의해 첨부 도면에 예시될 것이다. 이러한 요소는 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 그 임의의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 그러한 요소가 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전체 시스템 상에 부과되는 설계 제약 및 특정 적용에 의존한다.
예로서, 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소의 임의의 조합은 하나 이상의 프로세서를 포함하는 "처리 시스템(processing system)"으로 구현될 수 있다. 프로세서의 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 프로그램가능 로직 디바이스(programmable logic device; PLD), 상태 머신, 게이트형 로직, 이산 하드웨어 회로, 및 본 개시 도처에서 설명되는 다양한 기능을 수행하도록 구성되는 다른 적합한 하드웨어를 포함한다. 처리 시스템에서의 하나 이상의 프로세서는 소프트웨어를 실행시킬 수 있다. 소프트웨어는 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어로서, 또는 달리 지칭되든, 명령어, 명령어 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 객체, 실행파일, 실행 스레드, 절차, 함수 등을 의미하도록 광범위하게 해석되어야 한다. 소프트웨어는 프로세서-판독가능 저장 매체 상에 상주할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체로서 본원에 또한 지칭될 수 있는 프로세서-판독가능 저장 매체는, 예로서, 자기 저장 디바이스(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 디바이스(예를 들어, 카드, 스틱, 키 드라이브), 근거리 통신(NFC) 토큰, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 프로그램가능 ROM(PROM), 소거가능 PROM(EPROM), 전기적 소거가능 PROM(EEPROM), 레지스터, 제거가능 디스크, 반송파, 전송 라인, 및 소프트웨어를 저장 및 송신하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 처리 시스템 내에, 처리 시스템 외부에 상주하거나, 처리 시스템을 포함하는 다수의 엔티티에 걸쳐 분포될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터-프로그램 제품에 구현될 수 있다. 예로서, 컴퓨터-프로그램 제품은 패키징 재료에 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 전체 시스템에 부과되는 전체 설계 제약 및 특정 적용에 따라 본 개시 도처에 제시되는 설명된 기능을 최선으로 구현하는 방법을 인식할 것이다.
개요
본 개시의 특정 양태는 무선 충전 디바이스 및 기술에 적용가능한 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 충전 셀은 충전 디바이스에서 충전 표면을 제공하기 위해 하나 이상의 유도 코일로 구성될 수 있으며 여기서 충전 표면은 충전 디바이스가 다수의 충전가능한 디바이스를 무선으로 충전할 수 있게 한다. 충전될 디바이스의 위치는 디바이스의 위치를 충전 표면 상의 공지된 위치에 센터링되는 물리적 특성의 변화에 연관시키는 감지 기술을 통해 검출될 수 있다. 위치의 감지는 용량성, 저항성, 유도성, 터치, 압력, 부하, 변형(strain), 및/또는 다른 적절한 타입의 감지를 사용하여 구현될 수 있다.
본 개시의 일 양태에서, 장치는 배터리 충전 전원, 매트릭스로 구성되는 복수의 충전 셀, 각각의 스위치가 매트릭스의 코일의 행(row)을 배터리 충전 전원의 제1 단자에 연결하도록 구성되는 제1 복수의 스위치, 및 각각의 스위치가 매트릭스의 코일의 열(column)을 배터리 충전 전원의 제2 단자에 연결하도록 구성되는 제2 복수의 스위치를 갖는다. 복수의 충전 셀의 각각의 충전 셀은 전력 전송 영역을 둘러싸는 하나 이상의 코일을 포함할 수 있다. 복수의 충전 셀은 복수의 충전 셀에서 충전 셀의 전력 전송 영역의 중첩(overlap) 없이 충전 디바이스의 충전 표면에 인접하여 배열될 수 있다.
일부 경우에서, 장치는 또한 충전 표면으로서 지칭될 수 있다. 전력은 장치의 표면 상의 어디에나 위치되는 수신 디바이스에 무선으로 전송될 수 있다. 디바이스는 임의로 정의된 크기 및/또는 형상을 가질 수 있고 충전을 위해 가능한 임의의 개별 배치 위치에 관계없이 배치될 수 있다. 다수의 디바이스는 단일 충전 표면 상에서 동시에 충전될 수 있다. 장치는 충전 표면에 걸쳐 하나 이상의 디바이스의 모션을 추적할 수 있다. 본원에 개시되는 특정 개념은 단일 송신 코일 또는 충전 셀을 갖는 충전 디바이스에 동일하게 적용된다.
본 개시의 다양한 양태에서, 다중-디바이스 충전을 위해 구성되는 무선 충전 디바이스는 과온도(overtemperature) 상태가 동시에 충전되는 다수의 디바이스 중 하나에 존재하는 때를 결정, 계산 또는 추정할 수 있다. 무선 충전 디바이스는 과온도 상태를 갖는 것으로 식별되는 수신 디바이스에서 온도를 감소시키기 위해 조치를 취할 수 있다. 무선 충전 디바이스는 디바이스의 표면 근처에 배치되는 송신 코일을 구동하도록 드라이버 회로를 구성하고, 드라이버 회로가 충전 전류를 송신 코일에 제공하게 하고, 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩하고, 과온도 상태가 충전 중인 디바이스에 존재하는지 또는 이에 표시되는지 여부를 결정할 수 있다. 과온도 상태는 표준, 프로토콜 또는 설계자에 의해 정의되는 최대 온도를 초과하는 배터리의 온도에 대응할 수 있다. 과온도 상태는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도를 초과할 때 표시될 수 있다. 무선 충전 디바이스는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 충전 전류의 진폭을 감소시킬 수 있다. 무선 충전 디바이스는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도와 동일하거나 이를 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시할 수 있다.
충전 셀
본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 충전 표면은 충전 디바이스에서 충전 셀을 사용하여 제공될 수 있으며, 여기서 충전 셀은 충전 표면에 인접하여 배치된다. 일 실시예에서, 충전 셀은 벌집 패키징 구성에 따라 충전 표면의 하나 이상의 층에 배치된다. 충전 셀은 코일에 인접한 충전 표면에 실질적으로 직교하는 축을 따라 자기 필드를 각각 유도할 수 있는 하나 이상의 코일을 사용하여 구현될 수 있다. 본 설명에서, 충전 셀은 하나 이상의 코일을 갖는 요소를 지칭할 수 있으며 여기서 각각의 코일은 충전 셀의 다른 코일에 의해 생성되고 공통 축을 따라 또는 이에 근접하여 지향되는 필드에 대해 부가적인 전자기 필드를 생성하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 충전 셀은 공통 축을 따라 스택되고/되거나 오버랩되는 코일을 포함함으로써 그들은 충전 표면에 실질적으로 직교하는 유도된 자기 필드에 기여한다. 일부 구현예에서, 충전 셀은 충전 표면의 정의된 부분 내에 배열되고 충전 셀과 연관되는 충전 표면의 실질적 직교 부분 내의 유도된 자기 필드에 기여하는 코일을 포함한다. 일부 구현예에서, 충전 셀은 활성화 전류를 동적으로 정의된 충전 셀에 포함되는 코일에 제공함으로써 구성가능할 수 있다. 예를 들어, 충전 디바이스는 충전 표면에 걸쳐 배치되는 다수의 코일 스택을 포함할 수 있고, 충전 디바이스는 충전될 디바이스의 위치를 검출할 수 있고 충전될 디바이스에 인접한 충전 셀을 제공하기 위해 코일 스택의 일부 조합을 선택할 수 있다. 일부 경우에서, 충전 셀은 단일 코일을 포함하거나, 단일 코일로서 특징지어질 수 있다. 그러나, 충전 셀은 다수의 스택된 코일 및/또는 다수의 인접한 코일 또는 코일 스택을 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 코일은 충전 코일, 무선 충전 코일, 송신기 코일, 송신 코일, 전력 송신 코일, 전력 송신기 코일 등으로서 본원에 지칭될 수 있다.
도 1은 충전 디바이스의 충전 표면을 제공하도록 배치되고/되거나 구성될 수 있는 충전 셀(100)의 예를 예시한다. 본원에 설명되는 바와 같이, 충전 표면은 하나 이상의 기판(106) 상에 제공되는 충전 셀(100)의 어레이를 포함할 수 있다. 하나 이상의 집적 회로(IC) 및/또는 별개의 전자 부품(electronic component)을 포함하는 회로는 하나 이상의 기판(106) 상에 제공될 수 있다. 회로는 전력을 수신 디바이스에 송신하기 위해 사용되는 코일에 제공되는 전류를 제어하기 위해 사용되는 드라이버 및 스위치를 포함할 수 있다. 회로는 본원에 개시되는 특정 기능을 수행하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 프로세서 및/또는 하나 이상의 컨트롤러를 포함하는 처리 회로로서 구성될 수 있다. 일부 경우에서, 처리 회로의 일부 또는 전부는 충전 디바이스 외부에 제공될 수 있다. 일부 경우에서, 전원은 충전 디바이스에 결합될 수 있다.
충전 셀(100)은 충전 디바이스의 외부 표면 영역에 가까이 근접하여 제공될 수 있으며, 그 상에 하나 이상의 디바이스가 충전을 위해 배치될 수 있다. 충전 디바이스는 충전 셀(100)의 다수의 인스턴스(instance)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 충전 셀(100)은 하나 이상의 코일(102)을 둘러싸는 실질적으로 육각형 형상을 가지며, 이는 전력 전송 영역(104)에서 전자기 필드를 생성하기에 충분한 전류를 수신할 수 있는 도체, 와이어 또는 회로 보드 트레이스를 사용하여 구성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 일부 코일(102)은 도 1에 예시되는 육각형 충전 셀(100)을 포함하는 실질적으로 다각형인 형상을 가질 수 있다. 다른 구현예는 다른 형상을 갖는 코일(102)을 제공한다. 코일(102)의 형상은 제조 기술의 능력 및 한계에 의해 적어도 부분적으로 결정되고/되거나, 인쇄 회로 보드 기판과 같은 기판(106) 상에 충전 셀의 레이아웃(layout)을 최적화하도록 결정될 수 있다. 각각의 코일(102)은 와이어, 인쇄 회로 보드 트레이스 및/또는 나선형 구성의 다른 커넥터를 사용하여 구현될 수 있다. 각각의 충전 셀(100)은 상이한 층의 코일(102)이 공통 축(108)을 중심으로 센터링되도록 절연체 또는 기판(106)에 의해 분리되는 2개 이상의 층에 걸쳐 있을 수 있다.
도 2는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 충전 디바이스의 충전 표면의 세그먼트의 단일 층 상에 제공되는 충전 셀(202)의 배열(200)의 예를 예시한다. 충전 셀(202)은 벌집형 패키징 구성에 따라 배열된다. 이러한 예에서, 충전 셀(202)은 중첩(overlap) 없이 단대단(end-to-end)으로 배열된다. 이러한 배열은 스루-홀(through-hole) 또는 와이어 상호연결 없이 제공될 수 있다. 다른 배열이 가능하며, 이는 충전 셀(202)의 일부 부분이 중첩되는 배열을 포함한다. 예를 들어, 2개 이상의 코일의 와이어는 어느 정도 인터리빙될 수 있다.
도 3은 다수의 층이 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 충전 표면의 세그먼트 내에 오버레이될 때 2개의 관점(예를 들어, 상단 뷰(300) 및 프로파일 뷰)으로부터의 충전 셀의 배열의 예를 예시한다. 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 층은 충전 표면의 세그먼트 내에 제공된다. 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 각각의 층 내의 충전 셀은 벌집형 패키징 구성에 따라 배열된다. 일 예에서, 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 층은 4개 이상의 층을 갖는 인쇄 회로 보드 상에 형성될 수 있다. 충전 셀(100)의 배열은 예시된 세그먼트에 인접한 지정된 충전 영역의 완전한 커버리지(coverage)를 제공하도록 선택될 수 있다.
도 4는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 구성되는 충전 셀의 다수의 층을 이용하는 충전 표면(400)에 제공되는 전력 전송 영역의 배열을 예시한다. 예시된 충전 표면은 충전 셀(402, 404, 406, 408)의 4개의 층으로부터 구성된다. 도 4에서, 충전 셀(402)의 제1 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L1"으로 마킹되고, 충전 셀(404)의 제2 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L2"로 마킹되고, 충전 셀(406)의 제3 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L3"로 마킹되고, 충전 셀(408)의 제4 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L4"로 마킹된다.
무선 송신기
도 5는 충전기 기지국에 제공될 수 있는 무선 송신기(500)를 예시한다. 컨트롤러(502)는 컨디셔닝 회로(conditioning circuit)(508)에 의해 필터링되거나 달리 처리되는 피드백 신호를 수신할 수 있다. 컨트롤러는 커패시터(512) 및 인덕터(514)를 포함하는 공진 회로(506)에 교류(alternating current)를 제공하는 드라이버 회로(504)의 동작을 제어할 수 있다. 공진 회로(506)는 또한 탱크 회로, LC 탱크 회로, 또는 LC 탱크로서 본원에 지칭될 수 있고, 공진 회로(506)의 LC 노드(510)에서 측정되는 전압(516)은 탱크 전압으로서 지칭될 수 있다.
무선 송신기(500)는 호환가능한 디바이스가 발견 절차 동안 충전 표면 상에 배치되었는지 여부를 결정하기 위해 충전 디바이스에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 충전 디바이스는 호환가능한 디바이스가 무선 송신기(500)를 통해 간헐적인 테스트 신호(능동 또는 디지털 핑)를 전송함으로써 충전 표면 상에 배치되었는지 여부를 결정할 수 있으며, 여기서 공진 회로(506)는 호환가능한 디바이스가 테스트 신호에 응답할 때 인코딩된 신호를 검출 또는 수신할 수 있다. 충전 디바이스는 표준, 관례, 제조업체 또는 애플리케이션에 의해 정의되는 응답 신호를 수신한 후 적어도 하나의 충전 셀에서 하나 이상의 코일을 활성화하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 호환가능한 디바이스는 충전 디바이스가 호환가능한 디바이스를 충전하기 위해 사용될 최적의 충전 셀을 발견할 수 있도록 수신된 신호 강도를 전달함으로써 핑에 응답할 수 있다. 발견 절차는 충전 디바이스가 발견된 디바이스를 충전하기 위해 사용될 충전 구성을 결정할 수 있도록 할 수 있다. 충전 구성은 발견된 디바이스를 충전할 때 충전 전류를 수신할 하나 이상의 송신 코일 또는 충전 셀, 발견된 디바이스에 송신될 전력의 레벨, 발견된 디바이스에 송신될 전력의 최대 및 최소 레벨을 정의할 수 있다.
수동 핑 기술은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 디바이스의 충전 패드에 근접하는 수신 코일의 존재를 식별하기 위해 LC 노드(510)에서 측정 또는 관찰되는 전압 및/또는 전류를 사용할 수 있다. 많은 종래의 무선 충전기 송신기에서, 회로는 LC 노드(510)에서 전압을 측정하거나 LC 네트워크에서 전류를 측정하기 위해 제공된다. 이러한 전압 및 전류는 전력 조절 목적을 위해 또는 디바이스 사이의 통신을 지원하기 위해 모니터링될 수 있다. 도 5에 예시된 예에서, LC 노드(510)의 전압이 모니터링되지만, 전류는 짧은 펄스가 공진 회로(506)에 제공되는 수동 핑을 지원하기 위해 추가적으로 또는 대안적으로 모니터링될 수 있다는 점이 고려된다. 수동 핑(초기 전압 V 0)에 대한 공진 회로(506)의 응답은 LC 노드(510)의 전압(V LC )에 의해 표현될 수 있으며, 예컨대 다음과 같다:
(식 1).
본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 하나 이상의 충전 셀의 코일은 호환가능한 디바이스를 충전하기 위한 최적의 전자기 필드를 제공하기 위해 선택적으로 활성화될 수 있다. 일부 경우에서, 코일은 충전 셀에 할당될 수 있고, 일부 충전 셀은 다른 충전 셀과 중첩될 수 있다. 후자의 경우에서, 최적의 충전 구성은 충전 셀 레벨에서 선택될 수 있다. 다른 경우에서, 충전 셀은 충전 디바이스의 표면 상의 충전될 디바이스의 배치에 기초하여 정의될 수 있다. 이러한 다른 경우에서, 각각의 충전 이벤트에 대해 활성화되는 코일의 조합은 가변될 수 있다. 일부 구현예에서, 충전 디바이스는 충전 이벤트 동안 활성화를 위해 하나 이상의 셀 및/또는 하나 이상의 미리정의된 충전 셀을 선택할 수 있는 드라이버 회로를 포함할 수 있다.
충전 디바이스는 충전될 디바이스로부터 수신되는 정보에 부분적으로 기초하여 충전 구성을 정의할 수 있다. 충전될 디바이스는 충전 디바이스로부터의 전력 전송을 통해 수신되는 전류를 변조함으로써 그것의 신원(identity) 및 요청된 전력 전송 레벨을 통신할 수 있다. 충전될 디바이스는 그것이 수신 코일에 제공하는 부하를 변경함으로써 수신된 전류를 변조할 수 있다. 부하의 변경은 송신 코일을 통해 흐르는 전류 또는 탱크 전압을 측정함으로써 변조 신호를 캡처할 수 있는 충전 디바이스에 대한 전자기적 결합(coupling)을 통해 반영된다. 일 예에서, 정보는 진폭 시프트 키이(Amplitude Shift Key; ASK) 변조를 사용하여 탱크 전압에서 인코딩될 수 있다.
도 6은 ASK-변조된 신호를 수신하고 디코딩하도록 구성될 수 있는 처리 회로(600)의 예를 예시한다. 처리 회로(600)는 ASK-변조된 신호(612)를 사용하여 송신될 메시지 및/또는 수신된 ASK-변조된 신호(612)로부터 디코딩되는 메시지를 저장할 수 있는 메모리 디바이스(604) 및/또는 레지스터에 결합될 수 있는 프로세서(602)를 포함한다. 처리 회로(600)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 일부 조합을 사용하여 구현될 수 있는 ASK 디코더(606)를 포함한다. ASK 디코더(606)는 송신된 ASK-변조된 신호(612)의 타이밍을 제어하고 수신된 ASK-변조된 신호(612)의 샘플링 및 디코딩을 제어하기 위해 클록 생성 또는 복구 회로(recovery circuit)로부터 수신되는 클록 신호를 사용할 수 있다.
도 7은 전력 수신기와 전력 송신기 사이에서 교환되는 메시지를 디지털적으로 인코딩하도록 적응될 수 있는 인코딩 방식(700, 720)의 예를 예시한다. 제1 예에서, 차동 2상(bi-phase) 인코딩 방식(700)은 데이터 신호(704)의 위상에서 이진 비트를 인코딩한다. 예시된 예에서, 데이터 바이트(706)의 각각의 비트는 인코더 클록 신호(702)의 대응하는 사이클(708)에서 인코딩된다. 각각의 비트의 값은 대응하는 사이클(708) 동안 데이터 신호(704)의 전이(710)(위상 변화)의 존재 또는 부재로 인코딩된다.
제2 예에서, 전원(724)은 전력 신호 진폭 인코딩 방식(720)을 사용하여 인코딩된다. 예시된 예에서, 데이터 바이트(726)의 이진 비트는 전원(724)의 레벨로 인코딩된다. 데이터 바이트(726)의 각각의 비트는 인코더 클록 신호(722)의 대응하는 사이클(728)에서 인코딩된다. 각각의 비트의 값은 대응하는 사이클(708) 동안 전원(724)의 공칭 100% 전압 레벨(730)에 대한 전원(724)의 전압 레벨로 인코딩된다.
코일을 선택적으로 활성화
본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 하나 이상의 충전 셀의 송신 코일은 호환가능한 디바이스를 충전하기 위한 최적의 전자기 필드를 제공하기 위해 선택적으로 활성화될 수 있다. 일부 경우에서, 송신 코일은 충전 셀에 할당될 수 있고, 일부 충전 셀은 다른 충전 셀과 중첩될 수 있다. 후자의 경우에서, 최적의 충전 구성은 충전 셀 레벨에서 선택될 수 있다. 다른 경우에서, 충전 셀은 충전 디바이스의 표면 상의 충전될 디바이스의 배치에 기초하여 정의될 수 있다. 이러한 다른 경우에서, 각각의 충전 이벤트에 대해 활성화되는 코일의 조합은 가변될 수 있다. 일부 구현예에서, 충전 디바이스는 충전 이벤트 동안 활성화를 위해 하나 이상의 셀 및/또는 하나 이상의 미리정의된 충전 셀을 선택할 수 있는 드라이버 회로를 포함할 수 있다.
도 8은 각각의 코일 또는 충전 셀이 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 드라이버 회로(802)에 의해 개별적으로 및/또는 직접적으로 구동되는 토폴로지(topology)(800)의 예를 예시한다. 드라이버 회로(802)는 수신 디바이스를 충전하기 위해 코일(804)의 그룹으로부터 하나 이상의 코일 또는 충전 셀(100)을 선택하도록 구성될 수 있다. 충전 셀(100)과 관련하여 본원에 개시되는 개념은 개별 코일 또는 코일 스택의 선택적 활성화에 적용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 사용하지 않는 충전 셀(100)은 전류 흐름을 수신하지 않는다. 상대적으로 다수의 충전 셀(100)이 사용될 수 있고 스위칭 매트릭스는 개별 코일 또는 코일의 그룹을 구동하기 위해 이용될 수 있다. 일 예에서, 제1 스위칭 매트릭스는 충전 이벤트 동안 사용될 충전 셀 또는 코일의 그룹을 정의하는 연결을 구성할 수 있고 제2 스위칭 매트릭스는 충전 셀 및/또는 선택된 코일의 그룹을 활성화하기 위해 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 매트릭스 스위칭 방식(scheme)은 수신 디바이스를 충전하기 위해 코일(804)의 그룹으로부터 충전 셀(100)을 선택하도록 이용될 수 있다. 상대적으로 다수의 충전 셀(100)이 도 2 및 도 3에 예시되는 벌집 패키징 구성으로 사용될 수 있고, 충전 셀(100) 중 적어도 일부는 스위칭 매트릭스에서 논리적으로 배열 또는 연결될 수 있다. 스위칭 매트릭스의 사용은 튜닝된 LC 회로의 네트워크를 동작시키기 위해 필요한 스위칭 구성요소의 수를 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들어, N개의 개별 연결된 셀은 적어도 N개의 스위치를 필요로 하는 반면, N개의 셀을 갖는 2차원 매트릭스는 개의 스위치로 동작될 수 있다. 일 예에서, 9-셀의 구현예는 6개의 스위치를 사용하는 3x3 매트릭스로 구현될 수 있어서, 3개의 스위치를 절약한다. 다른 예에서, 16-셀의 구현예는 8개의 스위치를 사용하는 4x4 매트릭스로 구현될 수 있어서, 8개의 스위치를 절약한다. 동작 동안 적어도 2개의 스위치는 하나의 코일을 무선 송신기 및/또는 수신기 회로에 능동적으로 결합하기 위해 폐쇄된다. 다수의 스위치는 무선 송신기 및/또는 수신기 회로에 대한 다수의 코일의 연결을 용이하게 하기 위해 한 번에 폐쇄될 수 있다. 다수의 스위치는, 예를 들어, 전력을 수신 디바이스에 전송할 때 다수의 송신 코일을 구동하는 동작 모드를 가능하게 하기 위해 폐쇄될 수 있다.
다중-디바이스, 다중-코일 무선 충전기의 열 조절
모바일 통신 디바이스에서 사용되는 배터리는 고전류 인출(draw) 또는 고전류 충전 동작 동안 발열 문제에 민감할 수 있다. 디바이스에 설치되는 배터리는 디바이스가 제한된 히트싱크(heatsink) 기능 또는 열 소산 기능을 가질 때 과열(overheating)에 민감할 수 있다. 예를 들어, 모바일 통신 디바이스의 배터리는 공기흐름이 제한되도록 배터리의 부피와 거의 일치하는 작은 공간 내에 위치될 수 있다. 제한된 공기흐름은 배터리 충전 및 방전 동안 발생되는 손실(loss)을 통해 생성되는 열의 소산을 억제할 수 있어서, 배터리 근처 및 전체적으로 모바일 통신 디바이스 내에 열 축적을 야기한다. 열 생성, 축적 및 소산의 제어는 배터리에 대한 손상을 방지하고 배터리의 구성성분의 폭발 또는 연소를 야기할 수 있는 잠재적인 폭주 화학 작용을 회피하기 위해 필요하다. 특정 산업체는 과열로부터 배터리를 보호하는 방식으로 배터리 동작을 관리하기 위한 표준 및 프로토콜을 정의하고 공표한다. 예를 들어, 일본 전자 및 정보 기술 산업 협회(JEITA)는 리튬-이온(Lithium-Ion) 배터리에 대한 동작 제한을 정의한다. 리튬-이온 배터리는 부분적으로 그들의 고-에너지 밀도로 인해 휴대용 전자 장비에서 널리 사용되고, JEITA 지침 및 절차는 리튬-이온 배터리의 발화를 방지하도록 의도된다.
JEITA는 상승된 온도에서 동작되는 리튬-이온 배터리에 영향을 미치는 동작 조건을 정의한다. 일 예에서, 펄스식 전류 충전 기술은 리튬-이온 배터리의 수명, 충전 속도, 충전 용량, 방전 기능 및 온도 제어를 개선하기 위해 사용된다. JEITA는 범위가 20% 내지 80% 사이에 이르는 듀티 사이클을 정의한다.
본 개시의 특정 양태는, 충전 디바이스가 다중-디바이스, 다중-코일 무선 충전기일 때를 포함하는, 배터리 충전 디바이스 동안 충전가능한 디바이스에서 과온도 이벤트를 모니터링, 제한 및/또는 제어하기 위한 기술, 회로 및 방법을 제공한다. 무선 충전기에 대해 또는 이에 의해 정의되는 충전 구성에 대한 수정을 통한 과온도 이벤트의 제한 및 개선은 JEITA 프로토콜에 따라 충전가능한 디바이스를 동작시킬 때 비효율적인 충전 듀티 사이클의 부과를 회피할 수 있다.
무선 충전기는 전형적으로 충전 중인 디바이스에서 배터리의 충전의 온도 또는 상태를 인식하지 못한다. 충전 중인 디바이스는 배터리 온도를 모니터링할 수 있고 더 낮은 충전 전력을 요청하거나 냉각이 완료될 때까지 충전을 종료함으로써 온도 문제에 응답할 수 있다. 충전 중인 디바이스에 의한 더 낮은 충전 전력 또는 충전 종료를 위한 요청은 온도-관련된 이유 외에도 다양한 이유에 대해 이루어질 수 있다. 예를 들어, 충전 전력의 감소는 충전 중인 디바이스의 배터리가 전용량(full capacity)에 있거나 전용량에 접근하고 있을 때 요청될 수 있다. 따라서, 충전 전력의 변경 요청은 충전 디바이스가 충전 중인 디바이스의 배터리의 충전의 상태를 인식하지 못할 때 배터리 충전 및 온도 상태에 기초한 요청을 구별하기 위한 신뢰할 수 없는 지표(indicator)이다.
본 개시의 일 양태에서, 충전 디바이스(또한 "충전 패드"로서 지칭될 수 있음)의 표면에서 측정되는 온도는 충전 전력의 변경 요청에 대한 가능한 이유를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 일 예에서, 충전 디바이스의 표면의 온도가 공칭이거나 미리구성된 범위 내에 있을 때 충전 전력의 감소 요청은 충전 중인 디바이스의 배터리가 전용량에 있거나 전용량에 접근하고 있다는 것을 나타낼 수 있다. 다른 예에서, 충전 디바이스의 표면의 온도가 공칭 최대 온도를 초과하거나 미리구성된 온도 범위 외부에 있을 때 충전 전력의 감소 요청은 충전 중인 디바이스의 배터리가 상승된 온도를 경험하고 있다는 것을 나타낼 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 개시의 특정 양태에 따라 온도를 측정하도록 계측화될 수 있는 다중-디바이스 무선 충전 디바이스의 구성(900, 1000, 1020)을 예시한다. 도 9는 온도 센서(9041-9046 및 9061-9064)가 무선 충전 디바이스의 표면(902) 상에 제공되는 충전 셀(LP1-LP18)의 어레이의 둘레(perimeter) 주위에 배치되는 무선 충전 디바이스의 구성(900)의 2차원 뷰를 제공한다. 수평 온도 센서(9041-9046) 및 수직 온도 센서(9061-9064)의 조합은 무선 충전 디바이스의 표면(902)에 걸쳐 온도의 추정된 또는 계산된 매핑을 가능하게 할 수 있다. 온도 센서(9041-9046 및 9061-9064)는 열전대 또는 다른 온도측정(thermometric) 디바이스를 포함할 수 있다.
다른 예에서, 온도 센서는 각각의 충전 셀의 중심에, 또는 각각의 충전 셀의 쌍 사이에 제공될 수 있다. 도 10은 대응하는 충전 셀(10041-10043)과 수직 정렬로 제공되는 온도 센서(10081-10083 및 10281-10283)의 상이한 구성(1000, 1020)의 횡단면도를 제공한다. 온도 센서(10081-10083 및 10281-10283)는 열전대 또는 다른 온도측정 디바이스를 포함할 수 있다. 온도 센서(10081-10083, 10281-10283)는 무선 충전 디바이스의 표면 상에 또는 근처에 위치되는 열 전도성 층(1006, 1026)에 내장되거나, 이에 부착되거나, 그렇지 않으며 이와 열 연통하도록 제공될 수 있다.
열 전도성 층(1006, 1026)은 추가로 전기 절연의 역할을 할 수 있거나 무선 충전 디바이스의 표면(902)의 전자기 특성을 제공하거나, 향상시키거나 구성할 수 있다. 제1 구성(1000)에서, 열 전도성 층(1006)은 무선 충전 디바이스의 표면(902)의 상단에 또는 그 근처에 그리고 충전 셀(10041-10043) 아래에 제공된다. 제2 구성(1020)에서, 열 전도성 층(1026)은 충전 셀(10041-10043) 위의 층에 제공된다. 다른 구성(미도시)에서, 온도 센서는 충전 셀과 동일한 층에 제공되고 각각의 충전 셀의 중심에 또는 충전 셀 사이에 위치될 수 있다. 무선 충전 디바이스는 감소된 전력 전송에 대한 요청이 배터리 온도 문제가 충전 중인 디바이스에 의해 검출되었음을 나타내는지 여부를 결정할 때 표면 온도를 고려하도록 구성될 수 있다.
일부 구현예에서, 온도 센서(9041-9046, 9061-9064, 10081-10083 및 10281-10283)는 계측형(instrumented) 충전가능한 디바이스를 사용하여 교정될 수 있다. 일 예에서, 계측형 충전가능한 디바이스는 하나 이상의 충전 셀(10041-10043)에 걸쳐 무선 충전 디바이스의 표면(902) 상에 배치된다. 계측형 충전가능한 디바이스에 의해 취해지는 내부 온도 측정치 및 온도 센서(9041-9046, 9061-9064 또는 10081-10083)에 의해 포착되는 표면 온도의 동시 측정치는 정상 동작 동안 충전가능한 디바이스의 내부 온도를 추정하기 위해 무선 충전 디바이스의 컨트롤러(1002)에 의해 사용가능한 정보를 제공하기 위해 비교 및 상관될 수 있다. 일 예에서, 무선 충전 디바이스는 정상 동작 동안 충전 중인 디바이스의 내부 온도의 추정치를 획득하기 위해 무선 충전 디바이스의 표면 온도를 사용하여 색인화될 수 있는 룩업 테이블로 구성될 수 있다.
본 개시의 특정 양태에 따르면, 무선 충전 디바이스는 충전 중인 디바이스가 패드 또는 표면 온도 및 전력 인출(draw)에 대한 요청을 포함하는 정보의 조합에 기초하여 냉각을 시도하고 있다는 것을 결정할 수 있다. 무선 충전 디바이스는, 온도의 변화가 충전 중인 디바이스 내에서 발생하였다는 것을 추정 또는 추론하기 위해 무선 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도의 변화를 모니터링하면서, 충전 전력을 더 낮은 레벨로 감소시킴으로써 냉각을 보조할 수 있다. 무선 충전 디바이스는 온도가 충분한 속도로 경사질 수 없을 때 충전을 종료할 수 있다. 무선 충전 디바이스는 온도가 냉각 중인 디바이스에 대한 충전을 종료한 후 충분한 속도로 경사될 수 없을 때 하나 이상의 다른 디바이스에 대한 충전을 감소시키거나 종료할 수 있다.
도 11의 그래프(1100)는 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 충전 디바이스에 의해 관리되는 냉각 프로세스를 예시한다. 그래프는 충전 중인 디바이스에 의해 측정되거나 추정되는 배터리 온도(1102)를 나타내는 곡선을 포함하며, 이는 무선 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도에 대한 일부 대응성 또는 상관성을 가질 수 있다. 무선 충전 디바이스는 무선 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도에 기초하여 충전 중인 디바이스의 내부 온도를 추정할 수 있다.
초기에, 배터리 온도(1102)는 고온 한계(1130)가 제1 시점(1104)에 도달될 때까지 증가하고 있다. 고온 한계(1130)는 충전 중인 디바이스의 배터리에 대해 정의되는 최대 온도에 대응할 수 있다. 프로토콜 또는 산업 표준은 최대 온도가 도달된 때 충전 전력에 제한을 가할 수 있다. 충전 중인 디바이스는 더 낮은 전력 전송률을 야기하는 송신된 전력을 수정하기 위한 요청을 발행할 수 있다. 일 예에서, 충전 중인 디바이스는 전력 전송이 고온 배터리를 충전하기 위한 프로토콜 또는 표준에 의해 정의되는 듀티 사이클을 준수하게 하도록 의도되는 요청을 발행할 수 있다. 듀티 사이클을 통한 충전에 부여되는 제한은 충전 및 온도 감소에서 비효율성을 야기할 수 있다.
일 양태에서, 무선 충전 디바이스는 무선 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 충전 중인 디바이스의 배터리 온도(1102)가 고온 제한(1130)에 도달하였거나 고온 제한(1130)의 범위 내에 있다는 것을 나타내는 임계 온도 레벨을 초과할 때 과온도 이벤트와 송신된 전력을 수정하기 위한 요청을 연관시킬 수 있다. 무선 충전 디바이스는 과온도 이벤트가 발생했다고 결정될 때 냉각 모드(1120)로 진입할 수 있다. 냉각 모드(1120)는 측정된 또는 추정된 배터리 온도(1102)가 저온 임계값(1132)에 도달할 때까지 지속될 수 있다. 다수의 단계(phase) 또는 스테이지(stage)가 냉각 모드(1120)에 대해 정의될 수 있다.
냉각 모드(1120)의 제1 스테이지(1122)는 열 제한이 트리거된 후 또는 고온 제한(1130)이 도달된 후 시작된다. 제1 스테이지(1122)에서, 무선 충전 디바이스는 충전 중인 디바이스로부터의 단절(disconnection)을 트리거하거나 야기하지 않는 더 낮은 레벨로 송신된 전력을 감소시킬 수 있다. 송신된 전력의 더 낮은 레벨은 충전 중인 디바이스에 대한 소산된 전력의 최저 레벨과 연관될 수 있고 측정된 또는 추정된 배터리 온도(1102)의 강하(drop)가 예상될 수 있다. 제한된 기간(duration)이 냉각 모드(1120)에 대해 정의될 수 있고, 배터리 온도(1102)는 냉각 모드(1120)의 기간 내에서 저온 임계값(1132)의 레벨로 강하할 것으로 예상될 수 있다. 배터리 온도(1102)의 열 구배(gradient)는 배터리 온도(1102)가 냉각 모드(1120) 동안 저온 임계값(1132) 아래로 떨어질 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위해 모니터링될 수 있다. 예시된 예에서, 배터리 온도(1102)의 변화율은 가변되고 다수의 온도 구배(1106, 1108, 1110)를 특징으로 할 수 있다. 온도 구배(1106, 1108, 1110)는 지정된 타이머 간격에 의해 정의되는 기간에 걸쳐 측정된 또는 추정된 배터리 온도(1102)의 차이에 기초하여 계산될 수 있다.
초기 온도 구배(1106)는 냉각 모드(1120)가 유효한 동안 배터리 온도(1102)가 저온 임계값(1132)에 도달할 가능성과 일치한다. 배터리 온도(1102)의 변화율은 2개의 나중에 발생하는 온도 구배(1108 및 1110) 및 제로 구배(1112)로의 레벨링(levelling)에 의해 표시되는 바와 같이 감소한다. 따라서, 예시된 예에서, 측정된 또는 추정된 배터리 온도(1102)는 냉각 모드(1120)가 유효한 동안 저온 임계값(1132)에 도달하지 않을 것이라는 점이 명백하다. 이러한 예에서, 제1 스테이지(1122)는 종료되고 제2 스테이지(1124)가 개시된다.
제2 스테이지(1124)에서, 무선 충전 디바이스는 충전 중인 디바이스에 대한 전력 송신을 종료한다. 송신된 전력의 부재는 충전으로부터 발생하는 에너지 소산을 제거하고 배터리 온도(1102)의 강하(1114)는 다른 가열원의 부재로 예상된다. 배터리 온도(1102)의 열 구배는 배터리 온도(1102)가 미리구성된 최대 냉각 기간 내의 냉각 모드(1120) 동안 저온 임계값(1132) 아래로 떨어질 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위해 모니터링될 수 있다. 미리구성된 최대 냉각 기간은 표준, 프로토콜에 의해 또는 충전 중인 디바이스의 유형 또는 기능을 식별하는 정보에 기초하여 정의될 수 있다. 미리구성된 최대 냉각 기간은 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 충전 구성에 의해 지정될 수 있다. 예시된 예에서, 배터리 온도(1102)의 변화율은 일정하게 유지되거나 배터리 온도(1102)가 저온 임계값(1132) 아래로 떨어질 가능성이 없다는 것을 나타내는 구배를 갖는다. 여기서, 제2 스테이지(1124)는 종료되고 제3 스테이지(1126)가 개시된다.
제3 스테이지(1126)에서, 무선 충전 디바이스에 의해 하나 이상의 인접한 디바이스에 송신되는 전력 레벨은 감소되거나 종료된다. 제3 스테이지(1126)에서, 냉각은 다수의 디바이스에 걸쳐 강제되고 인접한 디바이스의 충전에 수반되는 충전 셀에서 측정되는 온도가 또한 모니터링될 수 있다. 일부 구현예에서, 열 차단(cutoff) 또는 제한은 모든 디바이스가 냉각되도록 야기하기 위해 무선 충전 디바이스의 표면(902)에 걸쳐 전역적으로 적용될 수 있으며, 그것에 의해 무선 충전 디바이스 및 무선 충전 디바이스의 표면(902)에 배치되는 모든 디바이스를 포함하는 충전 시스템을 냉각한다. 배터리 온도(1102)의 열 구배는 배터리 온도(1102)가 냉각 모드(1120) 동안 저온 임계값(1132) 아래로 떨어질 가능성이 있는지 여부를 결정하기 위해 모니터링될 수 있다. 예시된 예에서, 배터리 온도(1102)의 강하(1116)가 발생한다.
도 12는 다중-코일 무선 충전 시스템에 의해 충전 중인 디바이스에서 열 냉각을 관리하기 위한 방법의 제1 예를 예시하는 흐름도(1200)이다. 방법은 다중-코일 무선 충전 시스템에서 컨트롤러(1002)에 의해 수행된다. 다중-코일 무선 충전 시스템은 다수의 충전가능한 디바이스를 동시에 충전할 수 있다. 블록(1202)에서, 컨트롤러(1002)는 다중-코일 무선 충전 시스템의 표면(902) 상에 또는 근처에 배치된 수신 디바이스의 존재를 검출할 수 있다. 컨트롤러(1002)는 충전 구성을 생성하기 위해 수신 디바이스와 질의(interrogate) 및/또는 협상(negotiate)할 수 있다. 그 다음, 컨트롤러(1002)는 충전 전류가 충전 구성에 따라 다중-코일 무선 충전 시스템의 하나 이상의 송신 코일에 제공되게 할 수 있다.
블록(1204)에서, 컨트롤러(1002)는 온도 제한이 수신 디바이스에서 도달되었는지 여부를 결정할 수 있다. 온도 제한은 수신 디바이스에서 충전 중인 배터리의 온도와 관련될 수 있다. 온도 제한은 다중-코일 무선 충전 시스템의 표면에서 측정되는 온도에 기초하여 도달된 것으로 결정될 수 있다. 컨트롤러(1002)가 온도 제한이 도달되지 않았다고 결정할 때, 충전은 블록(1202)에서 계속된다. 컨트롤러(1002)가 온도 제한이 도달되었다고 결정할 때, 컨트롤러(1002)는 수신 디바이스로부터의 전력 감소에 대한 요청을 수신 디바이스가 그것의 온도를 감소시키기 위해 시도하고 있다는 표시(indication)로서 해석할 수 있고, 컨트롤러(1002)는 블록(1206)으로 진행할 수 있다.
일 예에서, 컨트롤러(1002)는 블록(1206)에서 요청된 전력 레벨이 충전 구성, 프로토콜 또는 시스템 구성에 의해 정의되는 최소 전력 레벨 아래에 있는지 여부를 결정할 수 있다. 요청된 전력 레벨이 최소 전력 레벨을 초과하거나 동일할 때, 충전은 블록(1202)에서 요청된, 감소된 전력 레벨에서 계속될 수 있다. 요청된 전력 레벨이 최소 전력 레벨 미만일 때, 컨트롤러(1002)는 수신 디바이스가 냉각을 시도하고 있다고 결정할 수 있고 블록(1208)에서 냉각 모드로 진입할 수 있다. 수신 디바이스는 프로토콜에 의해 정의되는 듀티 사이클을 구현하기 위해 최소 전력 레벨 미만을 요청하였을 수 있다.
일부 경우에서, 컨트롤러(1002)는 온도 제한이 도달되지 않았을 때 송신된 전력의 변경에 대한 요청 및 수신 디바이스로부터 수신되는 충전 전력 레벨에 관한 하나 이상의 요청에 응답할 수 있다.
처리 회로의 예
도 13은 배터리가 무선 충전될 수 있게 하는 충전 디바이스 또는 수신 디바이스에 통합될 수 있는 장치(1300)에 대한 하드웨어 구현의 예를 예시한다. 일부 예에서, 장치(1300)는 본원에 개시되는 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다. 본 개시의 다양한 양태에 따르면, 본원에 개시되는 바와 같은 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소의 임의의 조합은 처리 회로(1302)를 사용하여 구현될 수 있다. 처리 회로(1302)는 하드웨어 및 소프트웨어 모듈의 일부 조합에 의해 제어되는 하나 이상의 프로세서(1304)를 포함할 수 있다. 프로세서(1304)의 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), SoC, 주문형 집적 회로(Application Specific Integrated Circuit; ASIC), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 프로그램가능 로직 디바이스(programmable logic device; PLD), 상태 머신, 시퀀서, 게이트형 로직, 이산 하드웨어 회로, 및 본 개시 도처에 설명되는 다양한 기능을 수행하도록 구성되는 다른 적합한 하드웨어를 포함한다. 하나 이상의 프로세서(1304)는 특정 기능을 수행하고, 소프트웨어 모듈(1316) 중 하나에 의해 구성, 증강 또는 제어될 수 있는 전문 프로세서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(1304)는 초기화 동안 로딩되는 소프트웨어 모듈(1316)의 조합을 통해 구성되고, 동작 동안 하나 이상의 소프트웨어 모듈(1316)을 로딩 또는 언로딩함으로써 더 구성될 수 있다.
예시된 예에서, 처리 회로(1302)는 일반적으로 버스(1310)에 의해 표현되는 버스 아키텍처로 구현될 수 있다. 버스(1310)는 처리 회로(1302)의 특정 적용 및 전체 설계 제약에 따라 임의의 수의 상호연결 버스 및 브리지를 포함할 수 있다. 버스(1310)는 하나 이상의 프로세서(1304), 및 스토리지(1306)를 포함하는 다양한 회로를 함께 링크시킨다. 스토리지(1306)는 메모리 디바이스 및 대용량 스토리지 디바이스를 포함할 수 있고, 본원에 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 프로세서-판독가능 매체로서 지칭될 수 있다. 스토리지(1306)는 일시적 스토리지 매체 및/또는 비-일시적 스토리지 매체를 포함할 수 있다.
버스(1310)는 또한 타이밍 소스, 타이머, 주변장치, 전압 조절기, 및 전력 관리 회로와 같은 다양한 다른 회로를 링크시킬 수 있다. 버스 인터페이스(1308)는 버스(1310)와 하나 이상의 송수신기(1312) 사이의 인터페이스를 제공할 수 있다. 일 예에서, 송수신기(1312)는 장치(1300)가 표준-정의된 프로토콜에 따라 충전 또는 수신 디바이스와 통신할 수 있게 하도록 제공될 수 있다. 장치(1300)의 특성(nature)에 따라, 사용자 인터페이스(1318)(예를 들어, 키패드, 디스플레이, 스피커, 마이크로폰, 조이스틱)가 또한 제공될 수 있고, 버스(1310)에 직접적으로 또는 버스 인터페이스(1308)를 통해 통신적으로 결합될 수 있다.
프로세서(1304)는 버스(1310)를 관리하는 것에 대해 그리고 스토리지(1306)를 포함할 수 있는 컴퓨터-판독가능 매체에 저장되는 소프트웨어의 실행을 포함할 수 있는 일반적인 처리에 대해 책임이 있을 수 있다. 이러한 점에서, 프로세서(1304)를 포함하는 처리 회로(1302)는 본원에 개시되는 방법, 기능 및 기술 중 임의의 것을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 스토리지(1306)는 소프트웨어를 실행할 때 프로세서(1304)에 의해 조작되는 데이터를 저장하기 위해 사용될 수 있고, 소프트웨어는 본원에 개시되는 방법 중 임의의 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.
처리 회로(1302) 내의 하나 이상의 프로세서(1304)는 소프트웨어를 실행할 수 있다. 소프트웨어는 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어, 또는 다른 것으로서 지칭되든, 명령어, 명령어 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 객체, 실행파일, 실행 스레드, 절차, 기능, 알고리즘 등을 의미하도록 광범위하게 해석되어야 한다. 소프트웨어는 스토리지(1306) 또는 외부 컴퓨터-판독가능 매체에 컴퓨터-판독가능 형태로 상주할 수 있다. 외부 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1306)는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는, 예로서, 자기 저장 디바이스(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다기능 디스크(DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 디바이스(예를 들어, "플래시 드라이브", 카드, 스틱, 또는 키 드라이브), RAM, ROM, 프로그램가능 판독-전용 메모리(PROM), EEPROM을 포함하는 소거가능 PROM(EPROM), 레지스터, 제거가능 디스크, 및 컴퓨터에 의해 액세스 및 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령어를 저장하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함한다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1306)는 또한, 예로서, 반송파, 전송 라인, 및 컴퓨터에 의해 액세스 및 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령어를 송신하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1306)는 처리 회로(1302)에, 프로세서(1304)에, 처리 회로(1302) 외부에 상주하거나, 처리 회로(1302)를 포함하는 다수의 엔티티에 걸쳐 분포될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1306)는 컴퓨터 프로그램 제품에 구현될 수 있다. 예로서, 컴퓨터 프로그램 제품은 패키징 재료에 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 전체 시스템에 부과되는 전체 설계 제약 및 특정 적용에 따라 본 개시 도처에 제시되는 설명된 기능을 최선으로 구현하는 방법을 인식할 것이다.
스토리지(1306)는, 소프트웨어 모듈(1316)로서 본원에 지칭될 수 있는, 로딩가능한 코드 세그먼트, 모듈, 애플리케이션, 프로그램 등으로 소프트웨어를 유지하고/하거나 조직할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1316) 각각은, 처리 회로(1302) 상에 설치 또는 로딩되고 하나 이상의 프로세서(1304)에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서(1304)의 동작을 제어하는 런-타임(run-time) 이미지(1313)에 기여하는 명령 및 데이터를 포함할 수 있다. 실행될 때, 특정 명령어는 처리 회로(1302)가 본원에 설명되는 특정 방법, 알고리즘 및 프로세스에 따라 기능을 수행하게 할 수 있다.
소프트웨어 모듈(1316) 중 일부는 처리 회로(1302)의 초기화 동안 로딩될 수 있고, 이러한 소프트웨어 모듈(1316)은 본원에 개시되는 다양한 기능의 성능을 가능하게 하기 위해 처리 회로(1302)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 일부 소프트웨어 모듈(1316)은 프로세서(1304)의 논리 회로(2713) 및/또는 내부 디바이스를 구성할 수 있고, 송수신기(1312), 버스 인터페이스(1308), 사용자 인터페이스(1318), 타이머, 수학적 코프로세서(coprocessor) 등과 같은 외부 디바이스에 대한 액세스를 관리할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1316)은 인터럽트 핸들러 및 디바이스 드라이버와 상호작용하고, 처리 회로(1302)에 의해 제공되는 다양한 자원에 대한 액세스를 제어하는 제어 프로그램 및/또는 운영 시스템을 포함할 수 있다. 자원은 메모리, 처리 타임, 송수신기(1312)에 대한 액세스, 사용자 인터페이스(1318) 등을 포함할 수 있다.
처리 회로(1302)의 하나 이상의 프로세서(1304)는 다기능일 수 있으며, 그것에 의해 소프트웨어 모듈(1316)의 일부는 동일한 기능의 상이한 인스턴스 또는 상이한 기능을 수행하도록 로딩되고 구성된다. 하나 이상의 프로세서(1304)는 예를 들어, 사용자 인터페이스(1318), 송수신기(1312), 및 디바이스 드라이버로부터의 입력에 응답하여 개시되는 백그라운드 태스크를 관리하도록 추가적으로 적응될 수 있다. 다수의 기능의 수행을 지원하기 위해, 하나 이상의 프로세서(1304)는 멀티태스킹 환경을 제공하도록 구성될 수 있으며, 그것에 의해 복수의 기능 각각은 필요하거나 원하는 바와 같이 하나 이상의 프로세서(1304)에 의해 서비스되는 한 세트의 태스크로서 구현된다. 일 예에서, 멀티태스킹 환경은 상이한 태스크 사이에서 프로세서(1304)의 제어를 통과시키는 타임쉐어링 프로그램(1320)을 사용하여 구현될 수 있으며, 그것에 의해 각각의 태스크는 임의의 미해결 동작(outstanding operation)의 완료 시 및/또는 인터럽트와 같은 입력에 응답하여 타임쉐어링 프로그램(1320)에 하나 이상의 프로세서(1304)의 제어를 반환한다. 태스크가 하나 이상의 프로세서(1304)를 제어할 때, 처리 회로는 제어 태스크와 연관되는 기능에 의해 처리되는 목적을 위해 효과적으로 특수화된다. 타임쉐어링 프로그램(1320)은 운영 시스템, 라운드-로빈 방식으로 제어를 전달하는 메인 루프, 기능의 우선순위화에 따라 하나 이상의 프로세서(1304)의 제어를 할당하는 기능, 및/또는 하나 이상의 프로세서(1304)의 제어를 핸들링 기능에 제공함으로써 외부 이벤트에 응답하는 인터럽트 구동 메인 루프를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 장치(1300)는 충전 회로에 결합되는 배터리 충전 전원, 복수의 충전 셀, 하나 이상의 드라이버 회로(예를 들어 도 5 및 도 8 참고) 및 하나 이상의 프로세서(1304)에 포함될 수 있는 컨트롤러를 갖는 무선 충전 디바이스를 포함하거나 이로써 동작한다. 하나 이상의 드라이버 회로는 송신 코일에 흐르는 전류 또는 탱크 전압으로부터 ASK-변조된 메시지를 디코딩하도록 구성될 수 있다. 복수의 충전 셀은 충전 표면을 제공하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 코일은 각각의 충전 셀의 전하 전송 영역을 통해 전자기 필드를 지향시키도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 드라이버 회로는 충전 디바이스의 표면 근처에 위치되는 송신 코일을 구동하도록 구성되는 제1 드라이버 회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 드라이버 회로가 충전 전류를 송신 코일에 제공하게 하고, 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩하게 하고, 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 충전 전류의 진폭을 감소시키게 하고, 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도와 동일하거나 이를 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시하게 하도록 구성될 수 있다. 일 예에서, 더 낮은 송신 전력에 대한 요청은 충전 전류 상에 중첩되는 ASK-변조된 신호로 제공될 수 있다.
일 예에서, 하나 이상의 센서는 장치(1300)의 충전 표면에 열전도적으로 결합되고 충전 디바이스의 표면의 적어도 일부의 주기적 온도 측정치를 제공하도록 구성될 수 있다. 임계 온도 레벨은 충전 절차 동안 수행되는 이전 교정(calibration)으로부터 획득된다. 임계 온도와 동일하거나 이를 초과하는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도는 온도 제한을 초과하는 내부 온도를 갖는 충전 중인 디바이스를 나타낼 수 있다.
일부 예에서, 임계 전압 레벨은 룩업 테이블에서 유지된다. 룩업 테이블은 복수의 디바이스 유형 각각에 대한 임계 온도를 포함할 수 있다. 컨트롤러는 냉각 시퀀스를 개시할 때 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 응답하여 최소 송신 전력을 제공하도록 더 구성될 수 있다. 컨트롤러는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하고, 온도 측정치의 시계열의 구배가 충전 디바이스의 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 충전 전류를 종료하도록 더 구성될 수 있다.
일부 예에서, 컨트롤러는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하도록 더 구성되고, 온도 측정치의 시계열의 구배가 충전 디바이스의 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시킬 수 있다.
일부 예에서, 컨트롤러는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제1 시계열의 제1 구배를 결정하고, 온도 측정치의 제1 시계열의 제1 구배가 충전 디바이스의 표면이 제1 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 충전 전류를 종료하고, 충전 전류를 종료한 후 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배를 결정하고, 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배가 충전 디바이스의 표면이 제2 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키도록 더 구성된다.
특정 예에서, 스토리지(1306)는 명령 및 정보를 유지하며 여기서 명령은 하나 이상의 프로세서(1304)가 충전 디바이스의 표면 근처에 위치되는 송신 코일을 구동하도록 드라이버 회로를 구성하게 하고, 드라이버 회로가 충전 전류를 송신 코일에 제공하게 하고, 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩하게 하고, 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 충전 전류의 진폭을 감소시키게 하고, 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도와 동일하거나 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시하게 하도록 구성된다.
일부 예에서, 명령은 충전 디바이스의 표면에 열전도적으로 결합되는 하나 이상의 센서로부터 온도 측정치를 수신, 획득 또는 검색하도록 구성될 수 있다. 임계 온도의 값은 충전 절차 동안 수행되는 이전 교정으로부터 획득될 수 있다. 임계 온도와 동일하거나 이를 초과하는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도는 온도 제한을 초과하는 내부 온도를 갖는 충전 중인 디바이스를 나타낼 수 있다.
일부 예에서, 임계 전압 레벨은 룩업 테이블에서 유지된다. 룩업 테이블은 복수의 디바이스 유형 각각에 대한 임계 온도를 포함할 수 있다. 명령은 냉각 시퀀스를 개시할 때 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 응답하여 최소 송신 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 명령은 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하고, 온도 측정치의 시계열의 구배가 충전 디바이스의 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 충전 전류를 종료하도록 구성될 수 있다. 명령은 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하고, 온도 측정치의 시계열의 구배가 충전 디바이스의 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키도록 구성될 수 있다.
일부 예에서, 명령은 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제1 시계열의 제1 구배를 결정하고, 온도 측정치의 제1 시계열의 제1 구배가 충전 디바이스의 표면이 제1 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 충전 전류를 종료하고, 충전 전류를 종료한 후 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배를 결정하고, 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배가 충전 디바이스의 표면이 제2 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키도록 구성될 수 있다.
도 14는 본 개시의 특정 양태에 따라 충전 디바이스를 동작시키기 위한 방법을 예시하는 흐름도(1400)이다. 방법은 충전 디바이스의 컨트롤러를 사용하여 수행될 수 있다. 블록(1402)에서, 컨트롤러는 충전 디바이스의 표면 근처에 위치되는 송신 코일을 구동하도록 드라이버 회로를 구성할 수 있다. 블록(1404)에서, 컨트롤러는 드라이버 회로가 충전 전류를 송신 코일에 제공하게 할 수 있다. 블록(1406)에서, 컨트롤러는 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩할 수 있다. 블록(1408)에서, 컨트롤러는 과온도 상태가 충전 중인 디바이스에 존재하는지 또는 이에 표시되는지 여부를 결정할 수 있다. 과온도 상태는 표준, 프로토콜 또는 설계자에 의해 정의되는 최대 온도를 초과하는 배터리의 온도에 대응할 수 있다. 과온도 상태는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도를 초과할 때 표시될 수 있다. 일 예에서, 그리고 블록(1410)에서, 컨트롤러는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 충전 전류의 진폭을 감소시킬 수 있다. 다른 예에서, 그리고 블록(1412)에서, 컨트롤러는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도와 동일하거나 이를 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시할 수 있다.
일부 예에서, 컨트롤러는 충전 디바이스의 표면에 열전도적으로 결합되는 하나 이상의 센서로부터 온도 측정치를 수신할 수 있다. 센서는 그것이 표면에 내장되거나, 예를 들어, 열 전도성 접착제를 사용하여 충전 디바이스의 표면에 고정 또는 부착될 때 충전 디바이스의 표면에 열전도적으로 결합될 수 있다. 일부 경우에서, 임계 온도의 값은 충전 절차 동안 이전 교정으로부터 획득될 수 있다. 일부 경우에서, 임계 온도와 동일하거나 이를 초과하는 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도는 온도 제한을 초과하는 내부 온도를 갖는 충전 중인 디바이스를 나타낸다.
특정 예에서, 임계 전압 레벨은 룩업 테이블에서 유지된다. 룩업 테이블은 복수의 디바이스 유형 각각에 대한 임계 전압 레벨을 포함할 수 있다.
특정 예에서, 냉각 시퀀스는 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 응답하여 최소 송신 전력을 제공함으로써 개시될 수 있다. 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정의 시계열의 구배는 결정, 추정 또는 계산될 수 있다. 충전 전류는 온도 측정의 시계열의 구배가 충전 디바이스의 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 종료될 수 있다. 충전 디바이스의 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력은 온도 측정의 시계열의 구배가 충전 디바이스의 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 감소될 수 있다.
특정 예에서, 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제1 시계열의 제1 구배가 결정될 수 있다. 충전 전류는 온도 측정치의 제1 시계열의 제1 구배가 충전 디바이스의 표면이 제1 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 종료될 수 있다. 제1 냉각 기간은 표준, 프로토콜 또는 시스템 설계자에 의해 정의될 수 있다. 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배는 충전 전류를 종료한 후 결정될 수 있다. 충전 디바이스의 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력은 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배가 충전 디바이스의 표면이 제2 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 감소될 수 있다.
일부 구현 예는 다음의 넘버링된 항(clause)에서 설명된다:
1. 충전 디바이스를 동작시키기 위한 방법으로서, 다음: 즉, 상기 충전 디바이스의 표면 근처에 위치되는 송신 코일을 구동하도록 드라이버 회로를 구성하는 단계; 상기 드라이버 회로가 충전 전류를 상기 송신 코일에 제공하게 하는 단계; 상기 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩하는 단계; 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 상기 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 상기 충전 전류의 진폭을 감소시키는 단계; 및
상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도가 상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 다음: 즉, 상기 충전 디바이스의 상기 표면에 열전도적으로 결합되는 하나 이상의 센서로부터 온도 측정치를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 임계 온도는 충전 절차 동안 수행되는 이전 교정에 기초하여 구성되는, 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과하는 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도는 온도 제한을 초과하는 내부 온도를 갖는 충전 중인 디바이스를 나타내는, 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계 온도는 룩업 테이블에서 정의되는, 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 룩업 테이블은 복수의 디바이스 유형 각각에 대한 임계 온도를 포함하는, 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각 시퀀스를 개시하는 단계는: 상기 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 응답하여 최소 송신 전력을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하는 단계; 및 상기 온도 측정치의 시계열의 상기 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 전류를 종료하는 단계를 더 포함하는, 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 다음: 즉, 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하는 단계; 및 상기 온도 측정치의 시계열의 상기 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과하는 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도는 온도 제한을 초과하는 내부 온도를 갖는 충전 중인 디바이스를 나타내는, 방법.
11. 충전 디바이스로서, 다음: 즉, 상기 충전 디바이스의 표면 근처에 위치되는 송신 코일을 구동하도록 구성되는 드라이버 회로; 및 컨트롤러를 포함하며, 상기 컨트롤러는: 상기 드라이버 회로가 충전 전류를 상기 송신 코일에 제공하게 하고; 상기 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩하고; 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 상기 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 상기 충전 전류의 진폭을 감소시키고; 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도가 상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시하도록, 구성되는, 충전 디바이스.
12. 제11항에 있어서, 다음: 즉, 상기 충전 디바이스의 상기 표면에 열전도적으로 결합되고 상기 충전 디바이스의 상기 표면의 적어도 일부의 주기적 온도 측정치를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 더 포함하는, 충전 디바이스.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 임계 온도는 충전 절차 동안 수행되는 이전 교정에 기초하여 구성되는, 충전 디바이스.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과하는 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도는 온도 제한을 초과하는 내부 온도를 갖는 충전 중인 디바이스를 나타내는, 충전 디바이스.
15. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계 온도는 룩업 테이블에서 정의되는, 충전 디바이스.
16. 제15항에 있어서, 상기 룩업 테이블은 복수의 디바이스 유형 각각에 대한 임계 온도를 포함하는, 충전 디바이스.
17. 제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는: 냉각 시퀀스를 개시할 때 상기 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 응답하여 최소 송신 전력을 제공하도록 더 구성되는, 충전 디바이스.
18. 제17항에 있어서, 상기 컨트롤러는: 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하고; 상기 온도 측정치의 시계열의 상기 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 전류를 종료하도록 더 구성되는, 충전 디바이스.
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 컨트롤러는: 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하고; 상기 온도 측정치의 시계열의 상기 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 냉각 기간 재시작 온도 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키도록 더 구성되는, 충전 디바이스.
20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컨트롤러는: 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제1 시계열의 제1 구배를 결정하고, 상기 온도 측정치의 제1 시계열의 상기 제1 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 제1 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 전류를 종료하고, 상기 충전 전류를 종료한 후 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배를 결정하고, 온도 측정치의 상기 제2 시계열의 상기 제2 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 제2 냉각 기간 동안 상기 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 상기 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키도록 더 구성되는, 충전 디바이스.
이전 설명은 임의의 당업자가 본원에 설명되는 다양한 양태를 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 양태에 대한 다양한 수정은 당업자에게 쉽게 명백할 것이고, 본원에 정의되는 일반적인 원리는 다른 양태에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항은 본원에 도시되는 양태에 제한되도록 의도되지 않고, 언어 청구항과 일치하는 전체 범위에 부합되도록 의도되며, 여기서 단수의 요소에 대한 참조는 구체적으로 그렇게 명시되지 않는 한 "하나 및 단지 하나"를 의미하도록 의도되지 않고, 오히려 "하나 이상의"을 의미하도록 의도된다. 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 용어 "일부"는 하나 이상을 지칭한다. 당업자에게 공지되거나 나중에 공지될 본 개시 도처에 설명되는 다양한 양태의 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 참조로 본원에 명시적으로 통합되고 청구항에 의해 망라되도록 의도된다. 더욱이, 본원에 개시되는 어떤 것도 그러한 개시가 청구항에 명시적으로 이용되는지 여부와 관계없이 대중에게 전용되는 것으로 의도되지 않는다. 청구항 요소는 요소가 어구 "~을 위한 수단"을 사용하여 명백하게 인용되지 않거나, 방법 청구항의 경우, 요소가 어구 "~을 위한 단계"를 사용하여 인용되지 않으면, 35 U.S.C. §112, 제6항의 규정 하에 해석되지 않는다.

Claims (20)

  1. 충전 디바이스를 동작시키기 위한 방법으로서,
    상기 충전 디바이스의 표면 근처에 위치되는 송신 코일을 구동하도록 드라이버 회로를 구성하는 단계;
    상기 드라이버 회로가 충전 전류를 상기 송신 코일에 제공하게 하는 단계;
    상기 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩하는 단계;
    상기 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 상기 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 상기 충전 전류의 진폭을 감소시키는 단계; 및
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도가 상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에 열전도적으로 결합되는 하나 이상의 센서로부터 온도 측정치를 수신하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 임계 온도는 충전 절차 동안 수행되는 이전 교정에 기초하여 구성되는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과하는 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도는 온도 제한을 초과하는 내부 온도를 갖는 충전 중인 디바이스를 나타내는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 임계 온도는 룩업 테이블에서 정의되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은 복수의 디바이스 유형 각각에 대한 임계 온도를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 시퀀스를 개시하는 단계는: 상기 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 응답하여 최소 송신 전력을 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하는 단계; 및
    상기 온도 측정치의 시계열의 상기 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 전류를 종료하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하는 단계; 및
    상기 온도 측정치의 시계열의 상기 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키는 단계,
    를 더 포함하는, 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제1 시계열의 제1 구배를 결정하는 단계;
    상기 온도 측정치의 제1 시계열의 상기 제1 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 제1 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 전류를 종료하는 단계;
    상기 충전 전류를 종료한 후 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배를 결정하는 단계; 및
    상기 온도 측정치의 제2 시계열의 상기 제2 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 제2 냉각 기간 동안 상기 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 상기 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 충전 디바이스로서,
    상기 충전 디바이스의 표면 근처에 위치되는 송신 코일을 구동하도록 구성되는 드라이버 회로; 및
    컨트롤러를 포함하며,
    상기 컨트롤러는:
    상기 드라이버 회로가 충전 전류를 상기 송신 코일에 제공하게 하고;
    상기 충전 전류의 변조로부터 더 낮은 송신 전력에 대한 요청을 디코딩하고;
    상기 충전 디바이스의 표면에서 측정되는 온도가 임계 온도 미만일 때 상기 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 따라 상기 충전 전류의 진폭을 감소시키고;
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도가 상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과할 때 냉각 시퀀스를 개시하도록,
    구성된, 충전 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에 열전도적으로 결합되고 상기 충전 디바이스의 상기 표면의 적어도 일부의 주기적 온도 측정치를 제공하도록 구성되는 하나 이상의 센서를 더 포함하는, 충전 디바이스.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 임계 온도는 충전 절차 동안 수행되는 이전 교정에 기초하여 구성되는, 충전 디바이스.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 임계 온도와 동일하거나 이를 초과하는 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 상기 온도는 온도 제한을 초과하는 내부 온도를 갖는 충전 중인 디바이스를 나타내는, 충전 디바이스.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 임계 온도는 룩업 테이블에서 정의되는, 충전 디바이스.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은 복수의 디바이스 유형 각각에 대한 임계 온도를 포함하는, 충전 디바이스.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 컨트롤러는:
    냉각 시퀀스를 개시할 때 상기 더 낮은 송신 전력에 대한 요청에 응답하여 최소 송신 전력을 제공하도록 더 구성되는, 충전 디바이스.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 컨트롤러는:
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하고;
    상기 온도 측정치의 시계열의 상기 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 전류를 종료하도록,
    더 구성되는, 충전 디바이스.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 컨트롤러는:
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 시계열의 구배를 결정하고;
    상기 온도 측정치의 시계열의 상기 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키도록,
    더 구성되는, 충전 디바이스.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 컨트롤러는:
    상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제1 시계열에서 제1 구배를 결정하고,
    상기 온도 측정치의 제1 시계열의 상기 제1 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 제1 냉각 기간 동안 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 전류를 종료하고,
    상기 충전 전류를 종료한 후 상기 충전 디바이스의 상기 표면에서 측정되는 온도 측정치의 제2 시계열의 제2 구배를 결정하고,
    상기 온도 측정치의 제2 시계열의 상기 제2 구배가 상기 충전 디바이스의 상기 표면이 제2 냉각 기간 동안 상기 충전 중인 디바이스에 대해 정의되는 상기 재시작 온도 이상으로 유지될 것임을 나타낼 때 상기 충전 디바이스에서 하나 이상의 다른 드라이버 회로의 전력 출력을 감소시키도록,
    더 구성되는, 충전 디바이스.
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