KR20230134591A

KR20230134591A - 무선 전력 전달 시스템에서 이물질 검출

Info

Publication number: KR20230134591A
Application number: KR1020237029121A
Authority: KR
Inventors: 비스와나단 카나카사바이; 수바라오 타티콘다; 자얀티 가네쉬; 조긴더 야다브; 바트 수마 메마나 나라야나
Original assignee: 제네럴 일렉트릭 컴퍼니
Priority date: 2021-02-16
Filing date: 2022-02-16
Publication date: 2023-09-21
Also published as: US20240094426A1; CN117136484A; EP4295467A1; JP2024506666A; WO2022177948A1

Abstract

본 개시내용은 WPT(wireless power transfer) 시스템에서 FOD(foreign object detection)을 위한 시스템들, 방법들 및 장치들을 제공한다. 일부 구현들은 일반적으로 적어도 2개의 검출 코일들을 포함하는 코일 쌍을 통하는 차동 전류를 측정 및 비교하는 동안 여기되는 검출 코일들의 사용과 관련된다. 이물질은 하나 이상의 다른 검출 코일들과 비교하여 하나 이상의 검출 코일들에 대한 임피던스의 변화를 야기할 수 있다. 코일 쌍의 차동 전류를 검출함으로써, 검출 장치는 이물질이 코일 쌍의 검출 코일들 중 하나에 근접한 것으로 결정할 수 있다. 본 개시내용은 이물질 검출을 개선하기 위해 검출 코일들의 설계, 구조, 레이아웃 및 동작들에 대한 여러 옵션들을 제공한다.

Description

무선 전력 전달 시스템에서 이물질 검출

본 특허 출원은 2021년 2월 16일에 "FOREIGN OBJECT DETECTION IN A WIRELESS POWER TRANSFER SYSTEM"라는 제목으로 출원되고 양수인에게 양도된 인도 정식 특허 출원 번호 202111006541의 우선권을 주장한다. 이전의 출원의 개시내용은 본 특허 출원의 일부로 고려되고, 본 특허 출원에 인용에 의해 포함된다.

본 개시내용은 일반적으로 무선 전력에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 출원은 무선 전력 전달 시스템에서 이물질 검출에 관한 것이다.

기술은 무선 전력 송신 장치로부터 무선 전력 수신 장치로 무선 전력 송신이 가능하도록 개발되었다. 무선 전력 수신 장치의 예들은 다른 예들 중에서도, 일부 유형의 모바일 디바이스들, 소형 전자 디바이스들, 컴퓨터들, 태블릿들, 가제트(gadget)들, 가전기기들(이를테면, 코드리스 블렌더들, 주전자들, 또는 믹서들) 및 일부 유형의 더 큰 전자 디바이스들을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신은 무접촉(contactless) 전력 송신 또는 비접촉(non-contact) 전력 송신으로서 지칭될 수 있다. 무선 전력 송신 장치의 1차 코일과 무선 전력 수신 장치의 2차 코일 사이의 유도 커플링(inductive coupling) 또는 공진 커플링을 이용하여 무선 전력이 전달될 수 있다. 예컨대, 무선 전력 송신 장치는 전자기장을 생성하는 1차 코일을 포함할 수 있다. 전자기장은 무선 전력 수신 장치의 2차 코일이 1차 코일에 근접하게 배치될 때 2차 코일에 기전력을 유도할 수 있다. 이 구성에서, 전자기장은 전력을 2차 코일에 무선으로 전달할 수 있다.

무선 전력 전달 시스템에서, 금속 이물질(이를테면, 다른 예들 중에서도, 키, 동전, 금속 캔 또는 알루미늄 호일 등)이 전자기장 근처에 있을 때, 금속 이물질은 와상 전류들로 인해 바람직하지 않게 가열될 수 있다. 이는 화재 안전 위험들과 같은 안전 위험들을 초래할 수 있다. 또한, 무선 전력 전달 프로세스의 효율성이 의도치 않게 영향을 받거나 중단될 수 있다. 무선 전력 전달 시스템에서 이물질들을 검출하는 기존 기술들은 이러한 안전 위험들을 방지하는 데 불충분하거나 비효율적일 수 있다.

본 발명의 시스템들, 방법들, 및 장치들 각각은 수 개의 혁신적인 양상들을 가지며, 그 양상들 중 어떠한 단일 양상도 본원에서 개시된 바람직한 속성들을 단독으로 담당하지 않는다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 하나의 혁신적인 양상은 WPT(wireless power transfer) 시스템의 검출 장치로서 구현될 수 있다. 검출 장치는 적어도 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 포함하는 복수의 검출 코일들을 포함할 수 있다. 검출 장치는 제1 FOD(foreign object detection) 기간 동안 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 동시에 여기시키도록 구성된 제1 드라이버를 포함할 수 있다. 검출 장치는 FOD 기간 동안 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일과 연관된 제1 차동 전류를 검출하도록 구성된 차동 전류 감지 장치를 포함할 수 있다. 검출 장치는 제1 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛을 포함할 수 있다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 다른 혁신적인 양상은 WPT 시스템의 검출 장치로서 구현될 수 있다. 검출 장치는 WPT 시스템의 복수의 전력 전달 코일들의 잠재적 결합된 표면 영역보다 적어도 임계 크기만큼 더 큰 FOD 스캔 영역을 형성하도록 배열된 복수의 검출 코일들을 포함할 수 있다. 검출 장치는 FOD 스캔 영역 내 이물질의 검출에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛을 포함할 수 있다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 다른 혁신적인 양상은 WPT 시스템으로서 구현될 수 있다. WPT 시스템은 적어도 하나의 1차 코일 및 1차 코일의 크기보다 적어도 제1 크기만큼 더 큰 제1 FOD 스캔 영역을 형성하도록 배열된 제1 복수의 검출 코일들을 포함하는 무선 전력 송신 장치를 포함할 수 있다. WPT 시스템은 적어도 하나의 2차 코일 및 2차 코일의 크기보다 적어도 제2 크기만큼 큰 제2 FOD 스캔 영역을 형성하도록 배열된 제2 복수의 검출 코일들을 포함하는 무선 전력 수신 장치를 포함할 수 있다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 다른 혁신적인 양상은 WPT 시스템의 검출 장치의 방법으로서 구현될 수 있다. 방법은 제1 FOD 기간 동안 적어도 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 동시에 여기시키는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 차동 전류 감지 장치에 의해, FOD 기간 동안 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일과 연관된 제1 차동 전류를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 하나 이상의 구현들의 세부사항들은, 아래의 첨부 도면들 및 설명에서 기술된다. 다른 특징들, 양상들, 및 이점들은 설명, 도면들, 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 하기 도면들의 상대적 치수들은 실척대로 도시되지 않을 수 있음을 유의한다.
도 1은 예시적인 무선 전력 전달 시스템의 블록도를 도시한다.
도 2는 무선 전력 전달 시스템에서 예시적인 검출 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 차동 전류를 측정하기 위해 검출 코일들의 쌍을 여기시키도록 구성된 예시적인 검출 장치의 블록도를 도시한다.
도 4는 차동 전류들의 예시적인 크기들에 관한 차트를 도시한다.
도 5는 차동 전류에 의해 유도된 검출 전압에 기초한 예시적인 검출 장치의 블록도를 도시한다.
도 6은 코일 쌍의 예시적인 전기적 구성의 회로도를 도시한다.
도 7은 다수의 코일 쌍들의 예시적인 전기적 구성의 회로도를 도시한다.
도 8a는 다수의 코일 쌍들을 갖는 검출 장치에 대한 예시적인 타이밍도를 도시한다.
도 8b는 다수의 코일 쌍들을 갖는 검출 장치에 대한 다른 예시적인 타이밍도를 도시한다.
도 8c는 다수의 코일 쌍들을 갖는 검출 장치에 대한 다른 예시적인 타이밍도를 도시한다.
도 9a는 연관된 검출 존들에서 다수의 코일 쌍들의 다이어그램을 도시한다.
도 9b는 도 9a의 다수의 코일 쌍들을 사용한 이물질의 예시적인 검출을 도시한다.
도 10은 연관된 검출 존들에서 다수의 코일 쌍들의 다른 다이어그램을 도시한다.
도 11은 검출 코일들의 예시적인 라인 다이어그램을 도시한다.
도 12는 전력 전달 코일 필드의 영향을 감소시키기 위한 특징들을 갖는 검출 코일들의 예시 라인 다이어그램들을 도시한다.
도 13은 이물질 또는 무선 전력 수신 장치의 움직임 간을 구별할 수 있는 다수의 코일 쌍들의 다이어그램을 도시한다.
도 14는 이물질 또는 무선 전력 수신 장치의 움직임의 결과로서 코일 쌍들의 차동 전류들에 의해 유도되는 검출 전압들을 비교한 예시적인 차트들을 도시한다.
도 15는 무선 전력 수신 장치의 움직임에 기초하여 코일 쌍들의 검출 전압들을 적응시키도록 구성된 예시적인 검출 장치의 블록도를 도시한다.
도 16은 예시적인 이물질 검출 스캔 영역들의 그림 다이어그램을 도시한다.
도 17은 일부 구현들에 따라 이물질을 검출하기 위한 예시적인 프로세스의 흐름도를 도시한다.
도 18은 무선 전력 전달 시스템에서 사용하기 위한 예시적인 장치의 블록도를 도시한다.
다양한 도면들 내의 유사한 참조 번호들 및 지정들은 유사한 요소들을 표시한다.

WPT(wireless power transfer) 시스템은 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 무선 전력 수신 장치 내 하나 이상의 대응하는 2차 코일들에 무선 에너지를 (무선 전력 신호로서) 송신하는 하나 이상의 1차 코일들을 포함할 수 있다. 1차 코일은 무선 전력 송신 장치에서 무선 에너지(이를테면, 전자기장을 생성하는 유도 또는 자기 공진 에너지)의 소스를 지칭한다. 무선 전력 수신 장치에 위치된 2차 코일은 전자기장을 통해 무선 에너지를 수신할 수 있다. 경우에 따라, 이물질(때로는 금속 이물질로서 또한 지칭됨)이 전자기장 근처에 있을 수 있다. 이물질은 WPT 시스템의 일부가 아니라, WPT 시스템의 동작 환경에 의도치 않게 존재하는 전기 전도성이거나 검출 가능한 자기 투자율을 가진 오브젝트일 수 있다. 이물질들의 비-제한적 예들은 철 오브젝트, 금속 캔, 동전, 금속 숟가락, 키, 알루미늄 호일 또는 다른 전기 전도성 또는 철 오브젝트들을 포함할 수 있다. 이물질이 전자기장 근처에 있을 때, 이물질은 무선 전력 전달에 부정적인 영향을 미치거나 와전류들로 인해 바람직하지 않게 가열될 수 있다.

무선 전력 전달 시스템들에서 이물질들을 검출하기 위한 다양한 기술들이 있다. 일부 기술들은 1차 코일 내 전류의 주파수의 변동에 기초하여 이물질의 존재 검출하고, 1차 코일 내 전류 및 전압의 불균형 디스패리티들을 검출하고, 1차 코일로부터 드로우된 전력의 측정들에 기초한 전력 손실을 계산하는 등을 포함할 수 있다. 검출 기술들 중 일부에서, 무선 전력 전달이 개시된 후 이물질들의 검출에 일부 지연이 있을 수 있다. 이물질은 이 기간 동안 무선 전력 신호로부터의 에너지를 흡수할 수 있으며, 이는 전력의 낭비 또는 안전하지 않은 가열을 초래할 수 있다. WPT 시스템들이 더 높은 전력량에 대해 개발됨에 따라, 이물질들이 안전하지 않은 온도들로 빠르게 가열될 잠재적 위험이 증가하였다.

본 개시내용은 무선 전력 전달 시스템 시스템에서 FOD(foreign object detection)을 위한 시스템들, 방법들 및 장치들을 제공한다. 일부 구현들은 일반적으로 검출 장치(이를테면, 검출 매트이거나 WPT 시스템의 구성요소와 통합됨)에서 검출 코일들의 사용에 관련된다. 검출 코일들의 쌍은 검출 코일들의 쌍을 통한 차동 전류를 측정하고 비교하기 위해 FOD 기간 동안 여기될 수 있다. 차동 전류는 WPT 시스템의 동작 환경에서 이물질의 존재의 결과로서 하나의 검출 코일과 연관된 임피던스 차이의 결과일 수 있다. 예컨대, 이물질은 하나 이상의 다른 검출 코일들과 비교하여 하나 이상의 검출 코일들에 대한 임피던스의 변화를 야기할 수 있다. 상이한 임피던스의 결과로서, 다양한 검출 코일들이 에너자이징될 때 이들은 상이한 양의 전류를 드로우할 수 있다. 간결함을 위해, 본 개시내용은 적어도 2개의 검출 코일들을 포함하는 코일 쌍의 설명을 포함한다. 코일 쌍의 검출 코일들과 연관된 전류의 양의 차이는 차동 전류로서 지칭될 수 있다. 코일 쌍의 차동 전류를 검출함으로써, 검출 장치는 이물질이 코일 쌍의 검출 코일들 중 하나에 근접한 것으로 결정할 수 있다. 차동 전류에 기초한 이물질 검출에 대한 설명 외에도, 본 개시내용은 이물질 검출을 개선하기 위해 검출 코일들의 설계 및 레이아웃에 대한 여러 옵션들을 제공한다. 또한, 본 개시내용은 예시적인 회로 설계 옵션들, 레이아웃 설계 옵션들, 검출 코일 설계 옵션들 및 이물질 검출을 개선하기 위한 기술들을 제공한다. 예컨대, 제공된 설계 옵션들 중 일부는 고유한 검출 코일 설계들 및 검출 장치 내 상이한 코일 쌍들과 연관된 차동 전류들의 비교를 사용하여 이물질 검출의 정확도를 개선할 수 있다. 무선 전력 전달 동안 무선 전력 수신 장치의 움직임은 이물질이 없는 경우에도 임피던스 변화를 야기할 수 있다. 바람직하게는, 본 개시내용의 일부 기술들은 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 임피던스의 변화들에 대해 이물질에 의해 야기되는 임피던스의 변화들을 구별할 수 있다.

코일 쌍은 FOD 기간 동안 동시에 여기될 수 있는(에너자이징(energized)되는 것으로서 또한 지칭됨) 둘 이상의 검출 코일들을 지칭한다. 2개 이상의 검출 코일들은 WPT 시스템의 인터페이스 공간에서 개개의 이물질 검출 존들(간결히 "검출 존들"로서 또한 지칭됨)에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 존들은 WPT 시스템의 기본 자기장에 대해 대칭적으로 위치될 수 있다. 예컨대, 검출 존들은 무선 전력 송신 장치의 1차 코일에 대한 스캔 영역을 커버할 수 있다. 일부 구현에서, 검출 존들은 무선 전력 수신 장치의 2차 코일과 관련하여 대칭적으로 위치될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 검출 존들은 1차 코일 및 2차 코일 둘 모두에 대해 위치된다. 기본 자기장은 WPT 시스템의 무선 전력 송신 장치와 같은 송신 유닛에 의해 유도되는 자기장을 지칭한다. 검출 코일들은 기본 자기장에서 사용하도록 구성된 검출 장치(이를테면, 검출 매트 또는 다른 디바이스)에 있을 수 있다. 예컨대, 검출 장치는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 인터페이스 공간에서 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 장치는 무선 전력 송신 장치의 일부일 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 장치는 무선 전력 수신 장치의 일부일 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 장치는 무선 전력 송신 장치 및 무선 전력 수신 장치에 독립적인 자립형(stand-alone) 디바이스일 수 있다.

코일 쌍은 FOD 기간 동안 고주파 신호(이를테면, 일 예로서 200kHz 이상)를 사용하여 코일 쌍의 검출 코일들을 동시에 여기시키는 드라이버에 병렬 회로로 커플링될 수 있다. 해당 코일 쌍에 대한 차동 전류는 FOD 기간 동안 측정될 수 있다. 검출 장치는 이러한 코일 쌍들을 여러 개 가질 수 있고 코일 쌍들에 대한 개개의 차동 전류를 측정할 수 있다. 본 개시내용은 일부 구현들에서 인접하지 않은 코일 쌍들이 동시에 여기될 수 있도록 검출 존들에서 검출 코일들의 예시적인 레이아웃들을 포함한다. 대안적으로, 각각의 코일 쌍은 교차 간섭을 방지하기 위해 상이한 FOD 기간들 동안 여기될 수 있다. 각각의 코일 쌍과 연관된 차동 전류를 측정하고 코일 쌍들에 대한 다양한 차동 전류들을 비교함으로써, 검출 장치는 이물질이 존재하는지를 결정할 수 있다. 그리고, 일부 구현들에서, 검출 장치는 하나 이상의 코일 쌍들과 관련하여 이물질의 위치를 결정할 수 있다.

일부 구현들에서, 코일 쌍과 연관된 차동 전류를 결정하기 위해 차동 전류 감지 장치가 사용될 수 있다. 예컨대, 차동 전류 감지 장치는 코일 쌍의 차동 전류가 증가함에 따라 증가하는 크기를 갖는 검출 전압(또는 다른 검출 가능한 출력 값)을 생성할 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지다. 본 개시내용은 자기 코어(이를테면, 토로이드(toroid)) 및 차동 전류 감지 회로를 포함하는 예시적인 차동 전류 감지 장치를 설명한다. 코일 쌍의 각각의 검출 코일의 하나의 레그는 자기 코어를 반대 방향으로 통과할 수 있다. 검출 코일들과 연관된 전류들은 자기 코어와의 플럭스 링키지를 생성한다. 검출 코일들의 전류들이 동일하거나 유사할 때, 이들의 플럭스 링키지들이 서로 상쇄(또는 거의 상쇄)되어서, 자기 코어에서 생성되는 결합된 플럭스는 낮다. 전류들이 유사하지 않을 때(더 큰 차동 전류를 표시함), 자기 코어에서 더 높은 결합된 플럭스가 생성된다.

일부 구현들에서, 차동 전류 감지 회로는 자기 코어 주위에 래핑된 센서 코일을 포함할 수 있다. 자기 코어에서 생성된 자기 플럭스는 차동 전류 감지 회로에서 전압 신호를 유도할 수 있다. 해당 전기 신호는 검출 코일들 내 차동 전류에 의존하는 크기를 갖는 직류 전압(검출 전압으로서 지칭됨)을 생성하기 위해 정류 및 필터링될 수 있다. 따라서 모든 각각의 코일 쌍에 대해, 검출 전압은 FOD 기간 동안 해당 코일 쌍들 내 차동 전류를 나타낼 수 있다.

일부 구현들에서, 검출 장치는 검출 존들에 분산된 다수의 코일 쌍들을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 존들은 오버랩하지 않을 수 있고(또는 부분적으로만 오버랩할 수 있음) WPT 시스템의 기본 자기장에 대해 대칭적으로 위치될 수 있다. 예컨대, 원형 검출 영역(스캔 영역으로서 또한 지칭됨)은 원형 검출 영역에 대해 부채꼴 형상을 갖는 검출 존들로 분할될 수 있다. 검출 장치는 각각의 FOD 기간 동안 어떤 코일 쌍이 여기되는지를 제어할 수 있다. 예컨대, 검출 장치는 상이한 FOD 기간에서 각각의 코일 쌍을 여기시킬 수 있다. 대안적으로, 검출 장치는 인접하지 않은 검출에 있는 하나 초과의 코일 쌍을 여기시킬 수 있다. 따라서, 검출 장치는 인접한 검출 코일이 각각의 FOD 기간에 특정 코일 쌍에 대한 차동 전류 측정을 간섭하는 것을 방지할 수 있다.

일부 구현들에서, 검출 장치는 다수의 코일 쌍들과 연관된 검출 전압들(차동 전류들에 대응함)을 결정할 수 있다. 통상적으로 무선 전력 수신 장치는 다수의 코일 쌍들에 동시에 걸쳐 있을 정도로 충분히 크다. 반대로, 이물질은 무선 전력 수신 장치보다 작을 수 있다. 이물질은 단 하나의 코일 쌍에만 걸쳐 있거나 두 개의 코일 쌍들에 걸쳐 있을 수 있다. 검출 장치는 얼마나 많은 코일 쌍들이 차동 전류의 변화를 갖는지에 기초하여 이물질 유입에 대해 무선 전력 수신 장치의 움직임을 구별할 수 있다. 예컨대, 임계량의 다수의 코일 쌍들에 대한 검출 전압들이 차동 전류들의 변화를 표시할 때, 검출 장치는 이러한 변화가 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의한 결과라고 결정할 수 있다. 하나의 코일 쌍(또는 임계량 미만)에 대한 검출 전압들이 차동 전류의 변화를 표시할 때, 검출 장치는 이러한 변화가 이물질의 유입에 의한 결과라고 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 장치는 무선 전력 수신 장치의 움직임이 발생한 것으로 결정하는 것에 대한 응답으로, 다수의 코일 쌍들에 대한 검출 전압들을 수정 또는 오프셋할 수 있다. 따라서, 검출 전압들의 후속 비교를 위해, 검출 장치는 WPT 시스템의 자기장 내에서 무선 전력 수신 장치의 현재 위치를 참작하도록 검출 전압들을 조정할 수 있다. 따라서, 무선 전력 전달 동안 유입되는 이물질을 검출하기 위한 정확한 기술을 제공하면서도 무선 전력 수신 장치의 정상적인 임피던스 영향을 참작함으로써 후속 FOD 절차의 정확도가 개선될 수 있다.

본 개시내용은 검출 장치에 사용되는 검출 코일들에 대한 예시적인 설계들을 제공한다. 예컨대, 검출 코일들의 크기, 형상, 구성 및 위치에 대해 제공되는 옵션들은 차동 전류에 기초하는 이물질 검출의 정확도를 개선할 수 있다. 검출 코일들의 크기는 무선 전력 수신 장치에 비해 상대적으로 작은 크기를 갖는 이물질 및 무선 전력 수신 장치의 크기들의 이질적인 차이들에 기초하여 선택될 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 코일 쌍의 검출 코일들의 크기 및 형상은 균일할 수 있고 그리하여 코일들 자체의 임피던스 차이들을 정규화할 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 코일들은 검출 코일들이 더 높은 주파수(이를테면, 200kHz)에서 여기될 때 낮은 임피던스를 제공하면서 전력 전달 주파수(이를테면, 50kHz)에 대한 검출 코일들의 임피던스를 증가시키는 커패시턴스로 구성될 수 있다.

일부 구현들에서, 코일 쌍들은 다각형 또는 원형 형상 스캔 영역에서 사용하기 위해 구조화될 수 있다. 예컨대, 검출 코일들은 각자의 비-오버랩 검출 존들에 배치될 때, 이들은 다각형 또는 원형 형상 스캔 영역을 형성하도록 삼각형 또는 부채꼴 형상을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 일부 코일 쌍들은 스캔 영역의 중심에서 좁은 검출 영역을 방지하도록 구조화될 수 있는 반면, 다른 코일 쌍들은 스캔 영역의 중심 영역을 커버하도록 더 큰 검출 영역으로 구조화될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 코일 쌍들의 검출 코일들은 중심 영역을 커버하도록 부가적인 부분을 갖는 삼각형 또는 부채꼴 형상을 가질 수 있는 반면, 다른 코일 쌍들의 검출 코일들은 다각형 또는 원형 형상 스캔 영역의 나머지 부분들을 충전하기 위해 사다리꼴 또는 환형 부채꼴 형상을 가질 수 있다.

일부 구현들에서, 각각의 검출 코일은 단일 검출 코일을 형성하기 위해 직렬로 연결된 더 작은 서브 코일들의 모음으로서 구조화될 수 있다. 더 작은 서브 코일들의 크기는 검출 코일이 더 작은 이물질의 임피던스 영향을 더 잘 캡처하는 것을 가능하게 한다. 또한, 일부 구현들에서, 서브 코일들은 WPT 시스템의 기본 자기장(이를테면, 무선 전력 전달 동안)이 전체적으로 검출 코일에 전압을 더 적게 유도하거나 전혀 유도하지 않도록 반대 방향들로 감길 수 있다. 따라서, 검출 장치는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 무선 전력 전달 동안 기본 자기장 내에 머물 수 있다. 기본 자기장에 의해 서브 코일들에 유도된 전압은 서로 상쇄되거나 검출 코일에 유도된 전체 전압을 감소시킬 수 있다.

본 개시내용은 FOD 스캔 영역에서 검출 코일들의 사용을 설명한다. 일부 구현들에서, FOD 스캔 영역의 크기는 WPT 시스템의 전력 전달 코일들의 결합된 표면 영역보다 클 수 있다. 예컨대, 무선 전력 송신 장치의 1차 코일은 제1 직경을 가질 수 있고, 무선 전력 수신 장치의 2차 코일은 제2 직경을 가질 수 있다. 무선 전력 수신 장치 및 무선 전력 송신 장치의 최적의 배치는 1차 코일과 2차 코일의 중심이 완벽하게 정렬될 때일 수 있다. 그러나 이것이 실제 동작 환경에서 항상 해당하는 것은 아니다. WPT 시스템은 2차 코일 및 1차 코일이 오정렬되는 오정렬 허용오차를 허용할 수 있지만 여전히 무선 전력 전달이 가능할 수 있다. 한편, 오정렬된 1차 코일 및 2차 코일의 표면 영역들 바로 바깥 영역에 이물질이 유입될 수 있다. 해당 위치에서도, 이물질은 무선 전력 전달 동안 기본 자기장으로부터 에너지를 흡수하고 무선 전력 전달의 효율성을 감소시키거나 위험한 온도들로 가열할 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, FOD 스캔 영역의 임계 크기는 오정렬 허용오차를 고려하여 전력 전달 코일들의 결합된 표면 영역보다 더 클 수 있다. 일부 구현들에서, FOD 스캔 영역은 1차 코일 직경 및 2차 코일 직경 중 더 큰 것보다 적어도 10% 더 큰 직경을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, FOD 스캔 영역은 더 큰 전력 전달 코일에 WPT 시스템에 의해 허용되는 오정렬 허용오차를 더한 것보다 적어도 10% 더 큰 직경을 가질 수 있다.

일부 구현들에서, FOD 스캔 영역은 1차 코일, 2차 코일, 이들의 현재 정렬 또는 이들의 임의의 조합의 특성들에 기초하여 동적으로 결정될 수 있다. 예컨대, 다중 검출 존들을 갖는 검출 장치에서, 검출 존들은 현재 동작 조건들에 기초하여 동적으로 선택되거나 비활성화(enable)될 수 있다. 동적 FOD 스캔 영역 크기는, 오정렬 허용오차에 더하여, 전력 전달 코일들의 잠재적 결합된 표면 영역 또는 풋프린트보다 적어도 임계 크기 만큼 더 큰(예컨대, 10% 더 큰 직경 또는 20% 더 큰 반경) 것에 기초할 수 있다.

일부 구현들에서, 검출 장치는 2개의 부분들을 포함할 수 있어서, 제1 부분은 무선 전력 송신 장치의 1차 코일과 관련하여 이물질들을 검출하고 제2 부분은 무선 전력 수신 장치의 2차 코일과 관련하여 이물질들을 검출한다. 부분들 각각은 각자의 전력 전달 코일들의 직경보다 적어도 임계 크기만큼 큰 FOD 스캔 영역에서 이물질들을 검출할 수 있다. 이러한 구성에서, 1차 코일 및 2차 코일이 오정렬될 때조차도, 검출 장치는 1차 코일 및 2차 코일에 대해 기본 자기장 내 이물질들을 검출할 수 있다. 검출 장치의 2개의 부분들로서 설명되지만, 일부 구현들에서, 각각의 부분은 별개의 검출 매트들로서 구성될 수 있다. 예컨대, 제1 검출 매트는 무선 전력 송신 장치에 구성, 부착 또는 통합될 수 있고, 제2 검출 매트는 무선 전력 수신 장치에 구성, 부착 또는 통합될 수 있다.

본 개시내용에 설명된 청구 대상의 특정한 구현들은, 다음의 잠재적인 장점들 중 하나 이상을 실현하기 위해 구현될 수 있다. 검출 장치는 무선 전력 전달 이전에 또는 무선 전력 전달 동안 FOD 기간에 이물질들을 검출할 수 있다. 본 개시내용의 기술들은 유리하게는, 무선 전력 전달에 대한 검출 장치의 영향을 최소화하고, 그 반대의 경우도 마찬가지다. 또한, 본 개시내용의 예시적인 검출 코일 설계는 유리하게는, 코일 쌍 내 차동 전류들을 사용하여 정확한 이물질 검출을 가능하게 한다. 검출 존들의 예시적인 레이아웃은 FOD 스캔 영역에서 이물질들의 빠르고 정확한 검출을 가능하게 할 수 있다. FOD 스캔 영역은 무선 전력 전달 주변의 이물질이 안전 레벨을 넘어 가열되지 않도록 보장하기에 충분한 크기일 수 있다.

다음의 설명은, 본 발명의 혁신적인 양상들을 설명하려는 목적들을 위한 특정한 구현들에 관한 것이다. 그러나, 당업자는, 본원에서의 교시들이 다수의 상이한 방식들로 적용될 수 있음을 용이하게 인식할 것이다. 설명된 구현들은 무선 전력 전달을 위한 임의의 수단, 장치, 시스템 또는 방법으로 구현될 수 있다.

도 1은 예시적인 무선 전력 전달 시스템(100)의 블록도를 도시한다. 무선 전력 전달 시스템은 무선 전력 송신 장치(102) 및 무선 전력 수신 장치(118)를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치는 1차 코일(110)을 포함한다. 1차 코일(110)은 전력 신호 생성기(106)와 연관될 수 있다. 1차 코일(110)은 무선 전력(무선 에너지로서 또한 지칭될 수 있음)을 송신하는 와이어 코일일 수 있다. 1차 코일(110)은 유도 또는 자기 공진 필드를 사용하여 무선 에너지를 송신할 수 있다. 전력 신호 생성기 및 1차 코일은 함께 무선 전력 전달 동안 기본 자기장을 생성할 수 있다. 전력 신호 생성기(106)는 1차 코일(110)이 무선 전력 신호를 생성하게 하도록 1차 코일(110)에 전력을 제공하는 구성요소들(미도시)을 포함할 수 있다. 예컨대, 전력 신호 생성기(106)는 하나 이상의 스위치들, 드라이버들, 직렬 커패시터들, 정류기들 또는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 장치(102)는 또한 전력 신호 생성기(106)의 구성요소들을 제어하는 송신 제어기(108)를 포함할 수 있다. 예컨대, 송신 제어기(108)는 동작점(이를테면, 전압 또는 전류)을 결정하고, 동작점에 따라 전력 신호 생성기(106)를 제어할 수 있다.

일부 구현들에서, 전력 신호 생성기(106), 송신 제어기(108) 및 다른 구성요소들(미도시)은 집합적으로 전력 송신기 회로로서 지칭될 수 있다. 전력 송신기 회로의 일부 또는 전부는 하나 이상의 무선 전력 수신 장치들에 대한 무선 전력을 제어하고 송신하기 위한 본 개시내용의 특징들을 구현하는 집적 회로(IC)로서 구체화될 수 있다. 송신 제어기(108)는 마이크로제어기, 전용 프로세서, 집적 회로, 주문형 집적 회로(ASIC) 또는 임의의 다른 적합한 전자 디바이스로서 구현될 수 있다.

전원(112)은 무선 전력 송신 장치(102) 내 전력 송신 회로에 전력을 제공할 수 있다. 전원(112)은 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 변환할 수 있다. 예컨대, 전원(112)은 외부 전력 공급기(이를테면, 주전원들)로부터 AC 전력을 수신하고 AC 전력을 전력 신호 생성기(106)에 의해 사용되는 DC 전력으로 변환하는 변환기를 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 통신 유닛(142)은 1차 코일(110) 또는 전력 신호 생성기(106)의 구성요소들에 커플링되어 무선 전력 신호를 통해 통신들을 전송 및 수신할 수 있다. 제1 통신 유닛(142)은 무선 전력 신호를 통해 무선 신호들의 송신 및 수신을 야기하는 하나 이상의 스위치들 및 다른 구성요소들을 제어하기 위한 로직을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 통신 유닛(142)은 정보를 무선 전력 신호에 부가된 변조 신호들로 변환하는 변조기들 또는 복조기들을 포함할 수 있다. 일 예에서, 제1 통신 유닛(142)은 무선 전력 송신 장치(102)로부터 무선 전력 수신 장치(118)로의 통신을 위해 무선 전력 신호와 결합되는 FSK(frequency shift key) 변조된 신호로 송신 제어기(108)로부터의 데이터를 변환할 수 있다. 다른 예에서, 제1 통신 유닛(142)은 전력 신호 생성기(106) 또는 1차 코일(110)로부터 부하 변조된 ASK(amplitude shift key) 신호들을 감지하고 ASK 신호들을 복조하여 제1 통신 유닛(142)이 송신 제어기(108)에 제공하는 데이터를 획득할 수 있다.

일부 구현들에서, 무선 전력 송신 장치(102)는 무선 통신 인터페이스(114)를 포함할 수 있다. 무선 통신 인터페이스(114)는 제1 통신 코일(116)(코일 또는 루프 안테나일 수 있음)에 연결될 수 있다. 무선 통신 인터페이스(114)는 제1 통신 코일(116)을 통해 무선 통신 신호들의 송신 및 수신을 야기하는 하나 이상의 스위치들 및 다른 구성요소들을 제어하기 위한 로직을 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 통신 인터페이스(114)는 단거리 라디오 주파수 통신(이를테면, Bluetooth^TM) 또는 NFC(Near-Field Communication)를 지원할 수 있다. NFC는 13.56 MHz의 캐리어 주파수 상에서 데이터 전달이 발생하게 하는 기술이다. 무선 통신 유닛(114)은 또한 임의의 적합한 통신 프로토콜을 지원할 수 있다.

송신 제어기(108)는 무선 전력 수신 장치(118)의 존재 또는 근접을 검출할 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 전력 수신 장치(118)의 존재 또는 근접도는 전력 신호 생성기(106) 및 1차 코일(110)에 의해 생성되는 주기적인 저전력 신호에 대한 응답으로 부하 변화에 기초하여 검출될 수 있다. 일부 구현들에서, 무선 전력 수신 장치(118)의 존재 또는 근접도는 무선 전력 송신 장치(102)에서 무선 통신 인터페이스(114)의 주기적인 핑 프로세스 동안 발생할 수 있다.

송신 제어기(108)는 무선 전력 송신 장치(102)가 무선 전력 수신 장치(118)에 제공하는 무선 전력의 특성들을 제어할 수 있다. 무선 전력 수신 장치(118)를 검출한 후, 송신 제어기(108)는 무선 전력 수신 장치(118)로부터 정보를 수신할 수 있다. 예컨대, 송신 제어기(108)는 무선 전력 수신 장치(118)와의 핸드쉐이킹 프로세스(hand shaking process) 동안 정보를 수신할 수 있다. 정보는 무선 전력 수신 장치(118)에 관한 정보(이를테면, 다른 예들 중에서도, 전력 등급, 제조업체, 모델 또는 표준 송신기에서 동작할 때 수신기의 파라미터들)를 포함할 수 있다. 송신 제어기(108)는 무선 전력 수신 장치(118)에 제공하는 무선 전력에 대한 적어도 하나의 동작 제어 파라미터(이를테면, 주파수, 듀티 사이클, 전압 등)를 결정하기 위해 이 정보를 이용할 수 있다. 무선 전력을 구성하기 위해, 송신 제어기(108)는 무선 전력의 주파수, 듀티 사이클, 전압 또는 전력 신호 생성기(106)의 임의의 다른 적합한 특성을 수정할 수 있다.

무선 전력 수신 장치(118)는 2차 코일(120), 정류기(126) 및 수신기 제어기(128)를 포함할 수 있다. 2차 코일(120)이 1차 코일(110)에 정렬되면, 2차 코일(120)은 1차 코일(110)로부터의 수신된 무선 전력 신호에 기초하여 유도 전압을 생성할 수 있다. 커패시터는 2차 코일(120)과 정류기(126) 사이에 직렬로 있을 수 있다. 정류기(126)는 유도 전압을 정류하여 유도 전압을 부하(130)에 제공할 수 있다. 일부 구현들에서, 부하(130)는 무선 전력 수신 장치(118) 외부에 있고 정류기(126)로부터 전기 라인들을 통해 커플링될 수 있다.

수신기 제어기(128)는 정류기(126) 및 제2 통신 유닛(152)에 연결될 수 있다. 제2 통신 유닛(152)은 정류기(126) 또는 2차 코일(120)의 구성요소들에 커플링되어 무선 전력 신호를 통해 통신들을 전송 또는 수신할 수 있다. 제2 통신 유닛(152)은 무선 전력 신호들을 통해 통신 신호들의 송신 및 수신을 야기하는 하나 이상의 스위치들 및 다른 구성요소들을 제어하기 위한 로직을 포함할 수 있다. 예컨대, 제2 통신 유닛(152)은 정보를 ASK 또는 FSK 변조된 신호들로 변환하는 변조기들 또는 복조기들을 포함할 수 있다. 일 예에서, 제2 통신 유닛(152)은 무선 전력 수신 장치(118)로부터 무선 전력 송신 장치(102)로의 통신을 위해 무선 전력 신호를 부하 변조하는데 사용되는 ASK 변조된 신호로 수신기 제어기(128)로부터의 데이터를 변환할 수 있다. 다른 예에서, 제2 통신 유닛(152)은 2차 코일(120) 또는 정류기(126)에서 무선 전력 신호 내 FSK 신호들을 감지하고 FSK 신호들을 복조하여 제2 통신 유닛(152)이 수신기 제어기(128)에 제공하는 데이터를 획득할 수 있다.

일부 구현들에서, 무선 전력 수신 장치(118)는 무선 통신 인터페이스(132)를 포함할 수 있다. 무선 통신 인터페이스(132)는 제2 통신 코일(134)(코일 또는 루프 안테나일 수 있음)을 통해 무선으로 통신하기 위한 변조 및 복조 회로들을 포함할 수 있다. 따라서, 수신기 제어기(128)는 NFC 통신들 또는 Bluetooth을 사용하여 무선 통신 인터페이스(132) 및 무선 통신 인터페이스(114)를 통해 송신 제어기(108)와 무선으로 통신할 수 있다.

일부 기존의 무선 전력 시스템들에서, 1차 코일은 무선 표준에 의해 미리 결정된 등급까지 2차 코일에 무선 에너지를 전달할 수 있다. 예컨대, 저전력 무선 전력 신호는 5와트(5W), 9W, 12W 또는 15W를 전달할 수 있다. 저전력 무선 전력 시스템은 다수의 전자 디바이스들에 적합한 최대 15와트의 에너지를 전달할 수 있다. 더 많은 전력을 요구하는 기기들 또는 디바이스들에 대한 무선 전력 송신을 지원하기 위해 더 높은 전력의 무선 시스템이 개발되고 있다. 예컨대, 고출력 코드리스 주방 송신기는 2.2kW 정도의 높은 전력을 공급할 수 있다.

인터페이스 공간(180)은 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 공간을 디마킹(demark)할 수 있다. 예컨대, 인터페이스 공간은 무선 전력 수신 장치가 배치될 수 있는 무선 전력 송신 장치의 표면을 포함할 수 있다. 1차 코일(110)과 2차 코일 사이의 거리는 인터페이스 공간에서의 표면의 두께를 포함할 수 있다. 무선 전력 전달 동안, 1차 코일(110)은 인터페이스 공간을 통해 그리고 2차 코일이 배치된 동작 환경으로 자기장(기본 자기장으로서 지칭됨)을 유도할 수 있다. 따라서, "동작 환경"은 시스템 내 기본 자기장에 의해 정의되며, 여기서 1차 코일(110)의 기본 자기장은 검출 가능하게 존재하고 2차 코일 또는 이물질(190)(FO(190)로서 도시됨)과 검출 가능하게 상호 작용할 수 있다. WPT 시스템의 동작 환경에 존재하는 이물질(190)은 기본 자기장과의 상호 작용으로 인해 온도의 증가를 경험할 수 있다. 따라서, 이물질이 검출될 때, 무선 전력 송신 장치는 기본 자기장의 생성을 중단하거나, 그렇지 않으면, 무선 전력 송신 장치가 이물질로 하여금 안전 레벨을 넘어 가열되게 할 정도로 충분한 양의 에너지를 이물질에서 전달하는 것을 방지할 수 있다. 이물질을 검출하기 위한 종래의 기술들은 무선 전력 수신 장치에 의해 수신된 전력량이 무선 전력 송신 장치에 의해 출력된 전력량과 비교되고 전력 손실을 이물질(190)에 귀착시키는 전력 손실 참작법(power loss accounting)에 기초할 수 있다. 그러나 이러한 기술들은 단독으로 사용될 때, 특히 고전력 무선 전력 전달 시스템들에서 이물질을 검출하는 데 너무 느리거나 부정확하거나 불충분할 수 있다.

도 2는 무선 전력 전달 시스템(200)의 예시적인 검출 장치의 블록도를 도시한다. 무선 전력 전달 시스템(200)은 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이 무선 전력 송신 장치(102)(1차 코일(110)을 가짐), 인터페이스 공간(180) 및 무선 전력 수신 장치(118)(2차 코일(120)을 가짐)를 포함한다. 간략화를 위해, 무선 전력 송신 장치(102) 및 무선 전력 수신 장치(118)의 다른 구성요소들이 도 2에 도시되지 않는다. 검출 장치(이를테면, 도 2에 도시된 FOD 매트(150) 또는 그 변동들)는 본 개시내용의 일부 양상들에 따라 이물질의 존재를 검출할 수 있는 복수의 검출 코일들(170)을 포함할 수 있다. 검출 코일들(170)은 1차 코일(110) 및 2차 코일(120)의 상대적 전위 오버랩 표면 영역보다 적어도 임계치 만큼 큰 면적을 커버하도록 패턴으로 배열될 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 장치는 FOD 매트(150)를 포함할 수 있고 검출 코일들은 FOD 매트(150) 내부 또는 그 위에 구성될 수 있다. 도 2에는 도시되지 않았지만, 일부 구현들에서, FOD 매트는 인터페이스 공간의 전체 영역에 대해 연장될 수 있다. 대안적으로, FOD 매트(및 그 안에 있는 검출 코일들의 수량 또는 구성)는 1차 코일(110), 2차 코일 또는 둘 모두의 크기를 정의하는 기술 사양에 기초하여 크기가 정해질 수 있다. 도 2의 예는 표면의 또는 표면 상의 FOD 매트(150)로서 전개된 검출 장치를 도시하지만, 일부 구현들에서, 검출 장치는 송신기 코일(110)과 수신기 코일(120) 사이의 공간에서 임의의 표면 또는 구조 상에 또는 그 안에 배치될 수 있다.

FOD 매트(150)는 제어 유닛(155)과 연관될 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 유닛(155)은 제어 유닛(155)이 감지 코일(170)에 근접하여 이물질(190)을 검줄하는지에 기초하여 무선 전력 송신 장치(102)의 무선 전력 전달 동작을 활성화(enable) 또는 비활성화(disable)하도록 무선 전력 송신 장치(102)와 통신(점선 화살표(157)로 도시됨)할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 유닛(155)은 제어 유닛(155)이 감지 코일(170)에 근접하여 이물질(190)을 검줄하는지에 기초하여 무선 전력 수신 장치(118)의 무선 전력 전달 동작을 활성화 또는 비활성화하도록 무선 전력 수신 장치(118)와 통신(미도시)할 수 있다. 단 하나의 FOD 매트(150)만이 도 2에서 도시되지만, 일부 구현들에서, 2개 이상의 FOD 매트들이 WPT 시스템에서 전개될 수 있다. 예컨대, 제어 유닛(155)은 스토브 탑(stove top) 또는 다른 무선 전력 기기에서 상이한 무선 전력 송신 장치들의 상이한 1차 코일들과 관련하여 위치되는 FOD 매트들(미도시)을 이용하여 이물질 검출을 수행할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 하나의 FOD 매트는 무선 전력 송신 장치와 관련하여 위치될 수 있고, 다른 FOD 매트는 무선 전력 수신 장치와 관련하여 위치될 수 있다. FOD 매트들 각각은 동일하거나 상이한 이물질 제어 유닛들(도 2의 제어 유닛(155)을 참조하여 설명된 기능들을 수행함)에 연결될 수 있다.

제어 유닛(155)이 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 수신 장치와 통신하게 하는 기술들은 변동될 수 있다. 예컨대, 제어 유닛(155)은 무선 전력 송신 장치(102)의 송신 제어기(미도시) 또는 무선 전력 수신 장치(118)의 수신기 제어기(미도시)와의 유선 통신 링크(미도시)를 가질 수 있다. 제어 유닛(155)은 무선 전력 송신 장치(102) 또는 무선 전력 수신 장치(118) 또는 둘 모두와의 무선 통신 링크(미도시)에 의해 통신할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어 유닛(155)은 통신 프로토콜이 필요 없이 핀 라인 또는 다른 제어 신호를 이용하여 무선 전력 송신 장치(102) 또는 무선 전력 수신 장치(118)와 통신할 수 있다.

FOD 매트(150)는 가요성 매트, 순응성(conformable) 매트, 강성 매트 또는 플러그 앤 플레이 매트, 자립형 매트 또는 이들의 조합일 수 있다. FOD 매트(150)의 기판은 전기 절연성 재료로 만들어질 수 있다. 일부 구현들에서, FOD 매트(150)는 (이를테면, 무선 전력 수신 장치(118)가 대형 기기일 때) FOD 매트(150) 상의 무선 전력 수신 장치의 움직임에 견딜 수 있도록 기계적 내마모성 재료를 더 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, FOD 매트(150)는 추가로 실외 적용을 위해 설계될 수 있고 온도, 습도를 견디도록 설계될 수 있고 물 침투에 저항할 수 있다. 검출 코일들(170)은 FOD 매트(150)의 기판 상에 배치되거나 사용자의 안전 및 미관을 위해 FOD 매트(150)의 기판에 매립될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 검출 코일들(170)은 FOD 매트(150)의 기판 상에 인쇄되고, 몰딩되고, 직조되거나 부가적으로 제조될 수 있다.

검출 코일들(170)은 쌍들로 동작될 수 있다. 예컨대, 제1 검출 코일(171) 및 제2 검출 코일(172)은 코일 쌍을 형성할 수 있다. 제어 유닛은 (통상적으로, 기본 자기장에 사용되는 주파수보다 높은) 고주파를 이용하여 제1 검출 코일(171) 및 제2 검출 코일(172)을 여기시킬 수 있다. 존재할 때, 이물질은 제1 검출 코일(171)이 제2 검출 코일(172)(이물질이 존재하지 않는 경우)과 비교하여 상이한 임피던스를 경험하게 할 수 있다. 제1 검출 코일(171) 및 제2 검출 코일(172)을 통해 드로우되는 전류를 비교함으로써, 제어 유닛은 이물질이 제1 검출 코일(171) 또는 제2 검출 코일(172) 주변에 존재하는 것으로 결정할 수 있다. 코일 쌍에 의해 드로우되는 전류의 차이는 차동 전류로서 지칭될 수 있다. 제어 유닛이 차동 전류에 기초하여 이물질이 존재하는 것으로 결정할 때, 제어 유닛은 무선 전력 송신 장치로 하여금 무선 전력 전송을 중단하게 할 수 있다.

도 3은 차동 전류를 측정하기 위해 검출 코일들의 쌍을 여기시키도록 구성된 예시적인 FOD 매트의 블록도(300)를 도시한다. 도 3은 제1 검출 코일(171) 및 제2 검출 코일(172)을 포함하는 코일 쌍을 도시한다. 코일 쌍은 드라이버(305)에 병렬로 연결된다. 따라서, 코일 쌍 내 검출 코일들 중 하나가 여기될 때, 남은 하나의 검출 코일도 여기된다. 간결함을 위해, 도 3의 예는 2개의 검출 코일들을 갖는 코일 쌍으로서 설명된다. 각각의 검출 코일(171 및 172)은 (도 11 및 도 12를 참조하여 추가로 설명되는 바와 같이) 단일 코일일 수 있거나 직렬로 연결된 둘 이상의 서브 코일들로 구성될 수 있다.

드라이버(305)는 코일 쌍(이 예에서 제1 검출 코일(171) 및 제2 검출 코일(172))에 동작 가능하게 커플링될 수 있다. 드라이버(305)는 코일 연결부들(311, 312)을 통해 교류 신호를 사용하여 코일 쌍의 검출 코일들(171 및 172)을 동시에 여기시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현 들에서, 이물질(190)이 존재하지 않을 때, 제1 검출 코일(171) 및 제2 검출 코일(172)의 임피던스 값들은 동일하거나 유사할 수 있다. 그러나, 이물질(190)이 존재할 때, 이물질(190)은 제1 검출 코일(171)이 제1 임피던스 값을 갖고 제2 검출 코일(172)이 제2 임피던스 값을 갖도록 검출 코일들(171 및 172) 중 하나에 대한 임피던스의 변화를 야기할 수 있다. 임피던스의 차이는 코일 연결부들(311, 312)을 통해 드로우되는 전류의 양이 상이하게 할 수 있다. 차동 전류(350)는 코일 연결부들(311, 312)을 통해 드로우된 전류의 비교를 지칭할 수 있다. 이물질(190)이 존재하지 않고 검출 코일들(171 및 172)의 임피던스가 동일하거나 유사할 때, 코일 연결부들(311, 312)을 통해 드로우되는 전류의 양은 동일하거나 유사할 수 있다. 따라서, 차동 전류(350)는 차이가 거의 없거나 전혀 없음을 표시하는 낮은 값일 수 있다. 반대로, 이물질(190)이 제1 검출 코일(171) 중 하나 근처에 존재할 때, 해당 제1 검출 코일(171)의 임피던스는 변하여 차동 전류(350)로 하여금 코일 연결부들(311 및 312)을 통해 드로우되는 더 높은 전류의 차이를 표시하게 할 것이다.

도 4는 차동 전류들의 예시적인 크기들에 관한 차트(400)를 도시한다. 예컨대, 도 4는 (도 3의 차동 전류(350)의 예들로서) 차동 전류들(350A 및 350B)의 예시적인 크기들 및 이물질이 존재하는지를 결정하기 위해 차동 전류가 어떻게 사용될 수 있는지를 그림으로 예시한다. 이물질이 존재하지 않을 때(그래프(411)에 도시됨), 차동 전류(350A)의 크기는 차동 전류 임계 레벨(420)보다 낮을 수 있다. 이물질이 존재할 때(그래프(412)에 도시됨), 차동 전류(350B)의 크기는 차동 전류 임계 레벨보다 높을 수 있다. 차동 전류 임계 레벨은 검출 장치의 원하는 감도에 기초하여 구성 가능한 파라미터일 수 있다.

도 4의 예에 도시된 예에서, 이물질은 차동 전류가 차동 전류 임계치를 초과할 때 검출된다. 일부 구현들에서, 이물질은 차동 전류의 변화량에 기초하여 검출된다. 예컨대, 차동 전류는 베이스라인 상태 동안 더 높고 그 후 이물질이 검출될 면 임계량 아래로 감소할 수 있다. 차동 전류는 이물질이 존재할 때 (이전 측정 또는 베이스라인 측정과 비교하여) 더 커지거나 더 작아질 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 차동 전류의 변화량은 이물질의 존재를 표시할 수 있다. 차동 전류량의 변화는 델타 임계치와 비교되어 변화가 이물질의 유입에 기초하는지를 결정할 수 있다.

도 5는 차동 전류에 의해 유도된 검출 전압에 기초한 예시적인 검출 장치(500)의 블록도를 도시한다. 예시적인 검출 장치는 본원에서 설명된 바와 같이 쌍들로 배열된 검출 코일들을 포함할 수 있다. 예컨대, 예시적인 검출 장치는 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 검출 코일들의 쌍(171 및 172)(코일 쌍으로서 지칭됨)을 포함할 수 있다. 간결함을 위해, WPT 시스템의 드라이버 및 기타 구성요소들은 도 5에서 도시되지 않는다. 그러나, 검출 장치는 FOD 기간 동안 코일 쌍을 동시에 여기시키도록 구성된 드라이버(미도시)를 포함한다. 이물질(190)의 존재(또는 그의 부재)는 코일 연결부들(311 및 312)에서 측정 가능한 차동 전류를 야기할 수 있다. 도 5는 차동 전류를 측정하는 데 사용할 수 있는 차동 전류 감지 장치의 일 예를 제공한다. 차동 전류 감지 장치는 자기 코어(510), 차동 전류 감지 회로(501) 및 제어 유닛(155)을 포함할 수 있다. 제어 유닛(155)은 코일 연결부들(311, 312)의 차동 전류에 기초하여 이물질 검출 신호(580)를 생성하도록 구성될 수 있다.

코일 연결부들(311, 312) 상의 전류들이 자기 코어(510)를 통과할 때, 전류의 차이는 자기 코어에서 플럭스 링키지를 생성한다. 코일 연결부들(311 및 312)은 코일 연결부들(311 및 312) 내 동일한 전류가 더 작은 플럭스 링키지를 생성하는 반면, 코일 연결부들(311 및 312) 내 전류의 차이들은 더 큰 플럭스 링키지를 생성하도록 반대 방향들로 자기 코어를 통과한다. 자기 코어(510)의 플럭스 링키지는 자기 코어(510) 주위에 감긴 센서 코일(520)에 대응하는 전기 신호를 유도할 수 있다. 자기적으로 포화되지 않은 자기 코어(510)의 조건들 하에서 이러한 유도된 전기 신호는 코일 연결부들(311 및 312)의 전류 사이의 차이에 의존하는(이를테면, 이 차이와 관련되거나 비례하는) 유도 전압(522)을 갖고 검출 코일들(171 및 172)의 코일 쌍들 사이의 차동 전류의 측정을 나타낸다.

차동 전류 감지 회로(501)는 또한 DC 검출 전압(545)(검출 전압(545)으로서 지칭됨)을 생성하기 위해 유도된 전압 신호를 수신 및 정류하는 정류기(530)를 포함할 수 있다. 선택적 필터(540)는 검출 전압을 제어 유닛(155)에 전송하기 전에 검출 전압을 필터링할 수 있다. 일 예에서, 필터(540)는 측정으로부터 고주파 구성요소들을 필터링하도록 구성된다. 일부 구현들에서, 제어 유닛(155)은 검출 전압의 절대 값을 검출 임계치(565)와 비교하도록 구성된 비교기(560)를 포함할 수 있다. 검출 전압과 검출 임계치(565)의 비교에 기초하여, 제어 유닛(155)은 이물질 검출 신호(580) 또는 다른 제어 신호를 WPT 시스템의 구성요소(이를테면, 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 수신 장치)에 통신할 수 있다. 예컨대, 검출 전압의 절대 값이 검출 임계치(565)보다 클 때, 제어 유닛(155)은 이물질이 존재함을 표시할 수 있다. 대안적으로, 이물질이 존재하는 경우의 검출 전압은 이물질이 없을 때의 검출 전압보다 낮을 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 검출 전압의 절대 값의 변화(이전 또는 베이스라인 측정에서 현재 측정까지)는 델타 임계치와 비교될 수 있고 이물질은 변화량이 델타 임계치보다 클 때 검출될 수 있다.

제어 유닛(155)은 검출 전압의 절대 값(크기로서 지칭됨)을 생성하는 구성요소(555)를 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 또한 검출 전압에 오프셋 값(간결함을 위해 때로는 "오프셋"으로서 지칭됨)을 더하거나 검출 전압으로부터 오프셋 값을 빼도록 구성된 교정 유닛(550)을 포함할 수 있다. 예컨대, 오프셋 값은 검출 코일들(171 및 172)의 코일 쌍의 정상적인 임피던스 차이에 기초할 수 있거나, 검출 장치의 베이스라인 측정에 기초할 수 있다. 일부 구현들에서, 오프셋 값은 검출 코일들(171 및 172)의 제조 동안 또는 제조 후에 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 오프셋 값은 이물질이 존재하지 않을 때 검출 장치의 베이스라인 측정 동안 제어 유닛 또는 다른 테스트 장비(미도시)에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 오프셋 값은 검출 장치가 어디에 설치된지에 의존하여, FOD 매트, 무선 전력 송신 장치 또는 무선 전력 수신 장치의 다른 구성요소에 의해 야기되는 미세한 임피던스 차이를 참작할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 오프셋 값은 WPT 시스템의 동작 환경에서 무선 전력 수신 장치가 이전 측정 동안 결정한 결과로서 임피던스 차이 결정에 기초할 수 있다.

도 6은 단일 코일 쌍의 예시적인 전기적 구성(600)의 회로도를 도시한다. 전원(602)은 드라이버(690)에 전력을 제공할 수 있다. 드라이버(690)는 FOD 기간 동안 제1 검출 코일(171) 및 제2 검출 코일(172)을 동시에 여기시키도록 구성될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 검출 코일들(171 및 172)은 드라이버와 병렬로 연결될 수 있다. 검출 코일들(171 및 172) 각각은 커패시터(C1 또는 C2)를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 코일들(171 및 172)은, 각각 인덕터들(L1, L2)로서 지칭될 수 있다. 드라이버 제어기(680)는 검출 장치의 제어 유닛의 일부일 수 있거나 검출 장치의 별개의 논리적 구성요소로서 구현될 수 있다. 드라이버는 풀 브리지 인버터(full bridge inverter)일 수 있다. 차동 전류를 측정하기 위해 코일 쌍이 여기되는 FOD 기간 동안, 드라이버 제어기는 드라이버가 검출 코일들(171 및 172)에 대한 AC 전기 신호를 생성하게 하도록 드라이버의 게이트들(A, B, C 및 D)을 제어할 수 있다. 일부 구현들에서, FOD 기간은 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 간의 무선 전력 전달 이전에 발생할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, FOD 기간은 이물질 검출 절차를 수행하기 위해 진행 중인 무선 전력 전달이 중단되는 측정 갭 시간 기간과 연관될 수 있다. 도 6은 검출 코일들(171 및 172)이 차동 전류 감지 장치의 자기 코어(510)를 통과하는 코일 연결부들을 갖는 구성을 예시한다. 코일 연결부들은 (도 6에 도시된 바와 같이) 반대 방향들로 자기 코어를 통과할 수 있다.

도 7은 다수의 코일 쌍들의 예시적인 전기적 구성의 회로도(700)를 도시한다. 본원에서 설명된 바와 같이, 검출 장치는 대응하는 검출 존들과 연관된 다수의 코일 쌍들을 활용할 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 장치는, 특히 코일 쌍들이 인접하지 않은 검출 존들과 연관될 때 하나 초과의 코일 쌍을 동시에 여기시킬 수 있다. 회로도에서, 4개의 코일 쌍들이 도시된다. 제1 코일 쌍은 제1 및 제2 검출 코일들(171 및 172)을 포함한다. 제2 코일 쌍은 제3 및 제4 검출 코일들(173 및 174)을 포함한다. 제3 코일 쌍은 제5 및 제6 검출 코일들(175 및 176)을 포함한다. 제4 코일 쌍은 제7 및 제8 검출 코일들(177 및 178)을 포함한다. 도 7의 예는 교육적 목적을 위해 제공되며 검출 장치는 임의의 다양한 코일 쌍들을 가질 수 있다는 것이 명백해야 한다.

회로도(700)는 드라이버 유닛(790)에 전력을 제공하도록 구성된 전원(602)을 포함한다. 드라이버 유닛(790)은 하나 이상의 드라이버들을 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 드라이버 유닛(790)은 하프 브리지 인버터들로서 표현되는 2개의 드라이버들을 포함할 수 있다. 제1 드라이버는 제1 하프-브리지 인버터를 형성하는 디바이스들(712 및 714)을 포함한다. 제2 드라이버는 제2 하프-브리지 인버터를 형성하는 디바이스들(716 및 718)을 포함한다. 드라이버 제어기(780)는 제1 드라이버 및 제2 드라이버가 상이한 시간들에 코일 쌍을 여기시키기 위해 조정된 방식으로 동작할 수 있도록 제어 신호들(A, B, C 및 D)을 사용하여 디바이스의 동작들을 제어할 수 있다.

각각의 코일 쌍은 대응하는 자기 코어(722, 724, 726 및 728)를 통과할 수 있다. 도 7에 별개의 자기 코어들로서 예시되지만, 일부 구현들에서, 자기 코어당 하나의 코일 쌍만이 FOD 기간 동안 여기되지 않는 경우, 일부 코일 쌍들이 동일한 자기 코어를 공유하게 함으로써 자기 코어들의 수량이 감소될 수 있다. 제1 FOD 기간 동안, 드라이버 제어기(780)는 제1 코일 쌍(검출 코일들(171 및 172))이 여기되게 하고 제3 코일 쌍(검출 코일들(175 및 176))이 또한 여기되게 할 수 있다. 자기 코어들(722, 724) 각각과 연관된 차동 전류 감지 회로(미도시)는 제1 FOD 기간 동안 제1 코일 쌍 및 제3 코일 쌍과 연관된 검출 전압을 측정할 수 있다. 제2 FOD 기간 동안, 드라이버 제어기(780)는 제2 코일 쌍(검출 코일들(173 및 174))이 여기되게 하고 제4 코일 쌍(검출 코일들(177 및 178))이 또한 여기되게 할 수 있다. 자기 코어들(726, 728) 각각과 연관된 차동 전류 감지 회로(미도시)는 제2 FOD 기간 동안 제2 코일 쌍 및 제4 코일 쌍과 연관된 검출 전압을 측정할 수 있다. 따라서, 회로도는 드라이버 제어기(780)가 패턴에 따라 드라이버 유닛(790)에 의한 다수의 코일 쌍들의 여기를 관리하는 것을 가능하게 한다.

도 8a는 다수의 코일 쌍들을 갖는 검출 장치에 대한 예시적인 타이밍도(801)를 도시한다. 타이밍도(801)는 WPT 시스템에서 무선 전력 전달의 타이밍(860) 및 검출 장치의 이물질 절차의 타이밍(880)을 도시한다. 일부 구현들에서, 이물질 절차는 무선 전력 전달(870) 이전에 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 이물질 검출 절차는 무선 전력 전달의 기본 자기장에 의해 더 적은 간섭이 야기되는 채로 이물질 절차가 발생하는 것을 가능하게 하기 위해, 무선 전력 전달(805)이 중단되는 측정 갭(850) 동안 수행될 수 있다. 도 8a는 상이한 코일 쌍(810, 820, 830 및 840)이 각각의 FOD 기간(851, 852, 853 및 854)에서 여기되는 순차적인 패턴을 도시한다. 예컨대, 제1 코일 쌍(810)이 여기될 수 있고 그것의 차동 전류가 제1 FOD 기간(851) 동안 측정될 수 있다. 그 후, 검출 장치는 제1 코일 쌍(810)의 여기를 중단하고 제2 FOD 기간(852) 동안 제2 코일 쌍(820)을 여기시켜서, 제2 코일 쌍(820)의 차동 전류가 측정될 수 있다. 제3 코일 쌍(830)은 제3 FOD 기간(853) 동안 여기될 수 있고, 제4 코일 쌍(840)은 제4 FOD 기간(854) 동안 여기될 수 있다. 이러한 방식으로, 각각의 코일 쌍은 상이한 FOD 기간 동안 여기될 수 있어서, 그것의 관련된 차동 전류가 다른 코일 쌍들의 간섭이 없이 측정될 수 있다.

도 8b는 다수의 코일 쌍들을 갖는 검출 장치에 대한 다른 예시적인 타이밍도(802)를 도시한다. 도 8a에서와 같이, 타이밍도(802)는 WPT 시스템에서 무선 전력 전달의 타이밍(860)을 도시한다. 도 8a와 달리, 검출 장치는 각각의 FOD 기간 동안 다수의 코일 쌍들을 여기시킬 수 있다. 예컨대, 제1 FOD 기간(851) 동안, 검출 장치는 제1 코일 쌍(810) 및 제3 코일 쌍(830)을 여기시키고 각자의 차동 전류들을 측정할 수 있다. 제2 FOD 기간(852) 동안, 검출 장치는 제2 코일 쌍(820) 및 제4 코일 쌍(840)을 여기시키고 각자의 차동 전류들을 측정할 수 있다. 따라서, 측정 갭(850)이 단축되고 이물질 검출이 더 빠르게 수행될 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 장치는 다양한 코일 쌍들을 여기시키기 위해 도 7을 참조하여 설명된 회로도를 사용할 수 있다. 동일한 FOD 기간 동안 어떤 코일 쌍을 여기시킬지에 관한 한 가지 고려사항은 코일 쌍들에 대한 검출 코일들의 근접도 또는 인접성이다. 도 8b의 예는 제1 코일 쌍(810) 및 제3 코일 쌍(830)이 인접하지 않은 검출 존들에 있는(그리고 제2 코일 쌍(820) 및 제4 코일 쌍(840)이 인접하지 않은 검출 존들에 있는) 설계에 기초한다. 도 9a, 도 9b 및 도 10은 도 8b를 참조하여 설명된 패턴으로 인접하지 않은 코일 쌍들을 사용하는 일부 예시적인 레이아웃들을 제공한다.

도 8c는 다수의 코일 쌍들을 갖는 검출 장치에 대한 다른 예시적인 타이밍도(803)를 도시한다. 도 8b에서와 같이, 도 8c의 타이밍도(803)는 WPT 시스템에서 무선 전력 전달의 타이밍(860)을 도시한다. 도 8c에 사용된 코일 어레인지먼트는 도 8b를 참조하여 설명된 것과 유사할 수 있다. 도 8c는 무선 전력 전달 기간들 동안 FOD 기간들이 산재될 수 있는 구현을 도시한다. 예컨대, 제1 FOD 기간(853) 동안, 검출 장치는 제1 코일 쌍(810) 및 제3 코일 쌍(830)을 여기시키고 각자의 차동 전류들을 측정할 수 있다. 제1 FOD 기간(853) 이후에, WPT 시스템은 다음 FOD 기간(제2 FOD 기간(854)으로 도시됨) 전에 무선 전력 전달 기간(871)을 가질 수 있다. 제2 FOD 기간(854) 동안, 검출 장치는 제2 코일 쌍(820) 및 제4 코일 쌍(840)을 여기시키고 각자의 차동 전류들을 측정할 수 있다. 다른 무선 전력 전달 기간(872)은 제2 FOD 기간(854)을 따를 수 있다. FOD 기간들(853, 854)은 무선 전력 전달(871, 872) 기간들 사이에 산재될 수 있다.

도 9a는 연관된 검출 존들에서 다수의 코일 쌍들의 다이어그램(900)을 도시한다. 코일 쌍들은 검출 존들과 연관될 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 매트는 여러 검출 존들을 포함할 수 있다. 검출 존들은 검출 코일들이 원형 또는 다각형 형상 스캔 영역을 커버할 수 있도록 기하학적 형상들과 유사할 수 있다. 검출 존들은 검출 매트의 개별 구역들을 정의할 수 있다. 검출 존들은 서로 물리적으로 분리되거나 격리되지 않을 수 있다. 그러나, 검출 존들은 서로 전기적으로 격리될 수 있고 이들이 사용되는 FOD 기간들에 기초하여 추가로 격리될 수 있다. 간결함을 위해, 본 개시내용에서 기하학적 형상들이 설명되지만, 일부 구현들에서, 다른 형상들이 사용될 수 있다. 도 9a의 예는 삼각형 형상 검출 코일들(171, 172, 173, 174, 175, 176, 177 및 178)을 예시한다. 간결함을 위해, 검출 코일들(171, 172, 173, 174, 175, 176, 177 및 178)은 각각 L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7 및 L8로서 지칭된다. 검출 코일들은 삼각형 형상일 수 있고 (도 9a의 예에서 팔각형과 같은) 다각형을 형성하는 검출 존들에 배열될 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 코일들은 원형 형상 FOD 스캔 영역을 형성하도록 부채꼴 형상을 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 코일들은 다른 형상들의 코일들을 가질 수 있다. 코일들은 균일한 형상, 크기, 구성 재료 등으로 이루어져 비용 효율적인 설계를 발생시킬 수 있다.

도 9a는 또한 이러한 어레인지먼트로 형성된 코일 쌍들(901)을 도시한다. 제1 코일 쌍(810)은 코일들(L1 및 L2)을 포함할 수 있다. 도 9a에 예시된 바와 같이, 코일들(L1, L2)은 WPT 시스템의 기본 자기장(미도시)에 대해 대칭적으로 배열된 검출 존들에 위치될 수 있다. 제2 코일 쌍(820)은 코일들(L3 및 L4)을 포함할 수 있다. 제3 코일 쌍(830)은 코일들(L5 및 L6)을 포함할 수 있다. 제4 코일 쌍(840)은 코일들(L7 및 L8)을 포함할 수 있다. 제1 코일 쌍(810)은 제2 코일 쌍(820) 및 제4 코일 쌍(840)에 인접한 것으로 지칭될 수 있는데, 이는 적어도 하나의 검출 코일(제1 검출 코일(171))이 이들 코일 쌍들의 검출 코일(이를테면, 제4 검출 코일(174) 및 제7 검출 코일(177))에 인접하기 때문이다. 반대로, 제1 코일 쌍(810) 및 제3 코일 쌍(830)은 이들 코일 쌍들의 코일들(L1, L2, L5 및 L6)이 인접하지 않기 때문에 인접하지 않은 코일 쌍들일 수 있다. 따라서, 도 8을 참조하여 설명된 패턴과 유사하게, 제1 코일 쌍(810) 및 제3 코일 쌍(830)은 동일한 제1 FOD 기간 동안 활용될 수 있다. 그리고 제2 코일 쌍(820) 및 제4 코일 쌍(840)은 동일한 제2 FOD 기간 동안 활용될 수 있는 인접하지 않은 코일 쌍들이다.

도 9b는 도 9a의 예시적인 다수의 코일 쌍들을 사용한 이물질의 예시적인 검출을 도시한다. 일 예에서, 이물질(960)은 코일(L3)에 근접하여 위치될 수 있다. 코일 쌍들(L3 및 L4)이 여기될 때, 이들 검출 코일들은 상이한 전류들을 드로우할 것이고 차동 전류는 이물질이 이들 코일들 중 하나 근처에 위치됨을 표시할 수 있다. 다른 예에서, 이물질(970)은 코일들(L5 및 L7)의 인접한 에지들에 위치될 수 있다. 그러나 이들 인접한 코일들을 포함하는 코일 쌍들은 상이한 FOD 기간들 동안 여기되기 때문에, 이물질이 여전히 검출될 수 있다. 코일들(L5 및 L6)의 코일 쌍이 여기될 때, 이물질이 해당 코일 쌍에 차동 전류를 야기할 것이다. 코일들(L7 및 L8)의 코일 쌍이 (상이한 FOD 기간에서) 여기될 때, 이물질은 해당 코일 쌍에 차동 전류를 야기할 것이다.

FOD 스캔 영역의 중앙 영역(980)에서, 다수의 검출 코일들이 아주 근접하여 있을 수 있다. 따라서 다수의 코일 쌍들을 여기시킬 때, 하나의 코일 쌍으로부터의 자기 플럭스가 동시에 여기된 다른 코일 쌍의 자기 플럭스에 영향을 미쳐 FO 존재의 잘못된 결정을 초래할 가능성이 있다. 또한, 검출 코일들 자체가 WPT 시스템의 기본 자기장으로부터 에너지를 흡수할 수 있다. 중심(980) 근처에 검출 코일들의 집중은 기본 자기장에 의해 야기된 가열 또는 무선 전력 전달과의 간섭을 초래할 수 있다. 따라서, 일부 구현들에서, 검출 코일들은 중심 영역(980)에서 코일 재료의 집중을 감소시키도록 설계될 수 있다.

도 10은 연관된 검출 존들에서 다수의 코일 쌍들의 다른 다이어그램(1000)을 도시한다. 레이아웃 다이어그램은 본원에서 설명된 바와 같이 검출 코일들(171, 172, 173, 174, 175, 176, 177 및 178)(각각 L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7 및 L7로서 지칭됨)을 포함한다. 도 9a 및 도 9b와 달리, 제1 및 제2 검출 코일들(171 및 172)은 도 9b를 참조하여 설명된 중심 영역(980)에의 코일들의 집중을 해결하기 위해 상이한 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 제1 코일 쌍(코일 L1, L2)은 FOD 스캔 영역의 삼각형 또는 부채꼴 형상 부분 및 FOD 스캔 영역의 중심 영역을 커버하도록 구성될 수 있다. 다른 코일들(L3, L4, L5, L6, L7 및 L8)은 FOD 스캔 영역 내의 사다리꼴 또는 환형 부채꼴 형상 검출 존들을 커버할 수 있다. 도 10에서의 검출 코일들의 형상들은 시로서 제공된다는 것이 이해되어야 한다. 다른 형상들이 가능할 수 있다. 예컨대, 하나 초과의 코일 쌍이 중심 영역을 커버하도록 고유한 설계를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 중심 영역은 검출 코일들이 동일한 형상인 코일 쌍에 의해 커버될 수 있다. 대안적으로, 코일 쌍 중 단 하나의 검출 코일만이 중심 영역을 커버할 수 있고, 해당 검출 코일의 부가적인 섹션에 의해 야기되는 임피던스의 차이는 오프셋 값을 사용하여 검출 장치의 제어 유닛에 의해 참작될 수 있다.

도 11은 검출 코일들의 예시적인 라인 다이어그램들을 도시한다. 제1 라인 다이어그램(1110)은 직렬로 연결된 다수의 서브 코일들로 구성된 예시적인 검출 코일을 예시한다. 서브 코일들은 함께 단일 검출 코일을 형성한다. 제1 라인 다이어그램은 도 10을 참조하여 설명한 검출 코일들(L3, L4, L5, L6, L7 및 L8)의 일 예일 수 있다. 제1 라인 다이어그램은 검출 코일을 형성하기 위해 결합된 8개의 서브 코일들을 도시한다. 서브 코일들의 사용은 검출 코일이 더 커지는 것을 가능하게 하여, 더 작은 이물질의 임피던스 응답을 위해 더 작은 크기의 서브 코일을 사용하면서도, 검출 장치의 비용과 복잡성을 감소시킬 수 있다. 제2 라인 다이어그램(1120)은 직렬로 연결된 다수의 서브 코일들로 구성된 예시적인 검출 코일을 예시한다. 제2 라인 다이어그램은 도 10을 참조하여 설명된 검출 코일들(L1 및 L2)의 예일 수 있다. 제2 라인 다이어그램은 검출 코일을 형성하기 위해 결합된 10개의 서브 코일들을 도시한다. 제2 라인 다이어그램은 제1 라인 다이어그램과 동일한 8개의 서브 코일들을 포함하고 FOD 스캔 영역의 중심 영역의 일부를 커버하도록 두 개의 서브 코일들을 또한 포함한다.

도 12는 전력 전달 코일 필드의 영향을 감소시키기 위한 특징들을 갖는 검출 코일들의 예시 라인 다이어그램을 도시한다. 제1 라인 다이어그램 및 제2 라인 다이어그램은 도 11을 참조하여 설명된 것과 동일하다. 도 12는 WPT 시스템의 기본 자기장의 영향을 감소시키기 위해 각각의 검출 코일 내의 인접한 서브 코일들이 반대 방향들로 감길 수 있음을 도시한다. 예컨대, 제1 서브 코일(1211)은 제1 방향(이를테면, 반시계 방향)으로 감기고, 그의 인접한 서브 코일(1212)은 제2 방향(이를테면, 시계 방향)으로 감길 수 있다. 서브 코일들의 레이아웃은 (WPT 시스템의 기본 자기장으로부터) 서브 코일들에 유도된 임의의 전압이 거의 상쇄되고 검출 코일 단자들에 걸친 전체 전압이 작을 가능성을 증가시킬 수 있다. 이는 다른 이익들 중에서도, 검출 장치의 일부 전자 장치를 보호하여, 전력 손실을 감소시키거나 서브 코일들의 가열을 최소화할 수 있다. 도 12는 또한 인접한 서브 코일들이 제2 라인 다이어그램에서 반대 방향들로 감길 수 있는 방법을 예시한다.

부가적으로 또는 대안적으로, 도 12에 예시된 검출 코일들은 검출 코일들의 하나 또는 양 단자들에 커패시터들(1230)을 포함할 수 있다. 커패시터들(1230)은 각각 도 6 및 도 7에 도시된 커패시터들(C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8)의 예들일 수 있다. 일부 WPT 시스템들은 50kHz의 최대 전력 주파수까지의 주파수를 사용하여 무선 전력을 송신할 수 있다. 본 개시내용의 일부 구현들에 따르면, 검출 코일들은 더 높은 주파수(이를테면, 200kHz 이상)를 사용하여 여기될 수 있다. 커패시터들(1230)은 검출 코일을 통한 기본 자기장(50kHz 이하)으로 인한 순환 전류들의 영향을 감소시킬 수 있다. 커패시터들(1230)의 직렬 커패시턴스는 여전히 검출 장치의 고주파 동작을 가능하게 하면서, 50kHz 무선 전력 신호에 높은 임피던스를 도입할 수 있다.

도 13은 이물질 또는 무선 전력 수신 장치의 움직임 간을 구별할 수 있는 다수의 코일 쌍들의 다이어그램을 도시한다. 도 13의 레이아웃은 도 10을 참조하여 설명된 다수의 코일 쌍들의 예시적인 구성을 활용한다. 1차 코일(미도시)은 코일들(L1-L8)에 의해 커버되는 검출 존들 아래에 그리고 중심에 포지셔닝될 수 있다. 제1 예(1301)는 검출 코일들의 어레이 위에서 제1 포지션(1310)으로부터 제2 포지션(1320)으로 이동하는 2차 코일(간결함을 위해, 단일 원으로 도시됨)을 예시한다. 2차 코일은 금속 및 페라이트 구성요소들을 포함하기 때문에, 2차 코일은 검출 코일의 임피던스의 변화를 야기할 수 있다. 따라서, 코일 쌍들의 차동 전류들이 측정될 때, 2차 코일 자체가 다양한 코일 쌍들에 차동 전류를 야기할 수 있다. 그러나 검출 코일들의 크기에 비해 2차 코일이 상대적으로 크기 때문에, 다수의 코일 쌍들이 차동 전류의 변화를 측정할 것이다. 이에 비해, 제2 예(1302)는 WPT 시스템의 동작 환경에 도입된 이물질(1330)을 예시한다. 이물질은 검출 코일들의 크기에 비해 상대적으로 작다. 따라서, 아마도 하나 또는 두 개의 코일 쌍들만이 이물질의 도입의 결과로서 차동 전류의 변화를 측정할 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 코일들(L1-L8)(및 그의 서브 코일들)의 크기는 기술 사양에 부합하는 2차 코일의 표준화된 크기(또는 크기들)에 기초하여 선택될 수 있다. 유사하게, 검출 코일들(L1-L8)의 크기는 동작 환경으로 유입될 가능성이 있는 이물질들의 잠재적인 크기에 기초하여 선택될 수 있다. 예컨대, 주방 WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치는 다른 예들 중에서도, 숟가락, 포크, 동전, 키, 양철통 또는 금속판을 검출하기 위해 검출 코일들의 크기를 적절히 정할 수 있다. EV WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치는 다른 예들 중에서도, 렌치, 알루미늄 캔, 가스 탱크, 와셔, 너트 또는 나사를 검출하기 위해 적절히 크기가 정해질 수 있다. 데스크톱 WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치는 이물질(이를테면, 다른 예들 중에서, 펜, 키들, 컴퓨터 구성요소, 반지 또는 썸 드라이브(thumb drive))을 검출하기 위해 적절히 크기가 정해질 수 있다.

도 14는 이물질 또는 무선 전력 수신 장치의 움직임의 결과로서 코일 쌍들의 차동 전류들에 의해 유도되는 검출 전압들을 비교한 예시적인 차트들(1400)을 도시한다. 제1 예(1410)에서, 검출 장치는 검출 전압들의 베이스라인 교정을 설정할 수 있다. 예컨대, 검출 장치는 테스트 교정 또는 베이스라인 오프셋 값들에 기초하여 각각의 코일 쌍에 대한 검출 전압들에 오프셋 값들을 더할 수 있다. 검출 전압들(1411, 1412, 1413 및 1414)은 다수의 코일 쌍들(이를테면, 본원에서 설명된 코일 쌍들(810, 820, 830 및 840))의 차동 전류들에 의해 유도된 검출 전압들을 도시한다. 검출 장치는 검출 전압들에 기초하여 이물질이 존재하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 예컨대, 검출 장치는 각각의 검출 전압과 검출 임계치를 비교하여 각각의 코일 쌍에 대해, 이물질이 존재하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 검출 장치는 각각의 검출 전압에 대한 변화량을 델타 임계치와 비교하고 변화량이 델타 임계치 미만일 때 이물질이 존재하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 이물질이 존재하지 않는다는 결정에 기초하여, WPT 시스템은 무선 전력 전달을 시작할 수 있다. 검출 장치는 WPT 시스템에서 무선 전력 수신 장치의 존재에 기초하여 교정 값들(오프셋 값들로서 또한 지칭됨)의 세트를 결정할 수 있다. 교정 값들의 세트는 후속 이물질 검출 절차 동안 코일 쌍들에 대한 검출 전압들을 조정하는 데 사용될 수 있다.

제2 예시(1420)(이를테면, 후속 측정)에서, 무선 전력 수신 장치는 이전 측정과 연관된 이전 위치로부터 이동했을 수 있다. 해당 움직임은 코일 쌍들에 대한 검출 전압들의 변화를 야기할 수 있다. 예컨대, 검출 전압들(1421, 1422, 1423 및 1424)은 다수의 코일 쌍들의 차동 전류들에 의해 유도된 검출 전압들을 도시한다. 제2 예에서, 제2, 제3 및 제4 코일 쌍에 대응하는 검출 전압들(1422, 1423 및 1424)이 변경되었다. 검출 전압들(1422, 1423 및 1424)의 변화들은 본 설명의 편의를 위해 각각 1426, 1427 및 1428에 원으로 표시된다. 교육적 목적을 위해 검출 전압들(1426, 1427 및 1428에서 원으로 표시됨)의 감소로 예시되지만, 일부 구현들에서, 변화는 검출 전압의 증가일 수 있다. 변화가 증가인지 감소인지에 관계없이, 검출 장치는 얼마나 많은 코일 쌍들이 델타 임계치를 초과하는 검출 전압 변화를 가졌는지를 결정할 수 있다. 검출 장치는, 임계량 초과의 코일 쌍들이 각자의 검출 전압들에서의 변화를 가졌었기 때문에, 변화들이 무선 전력 수신 장치의 움직임의 결과임을 결정할 수 있다. 임계량은 구성 가능한 파라미터이거나 미리 결정될 수 있다. 일부 구현들에서, 3개 이상의 코일 쌍들의 변화는 무선 전력 전달 동안 무선 전력 수신 장치의 움직임의 결과인 것으로 간주될 수 있다. 검출 전압들의 변화가 무선 전력 수신 장치의 움직임의 결과인 것으로 검출 장치가 결정되면, 검출 장치는 무선 전력 수신 장치의 새로운 포지션을 참작하도록 검출 전압들에 대한 오프셋 값들의 세트를 조정할 수 있다. 일부 구현들에서, 오프셋 값들은, 검출 장치가 무선 전력 수신 장치의 움직임을 검출한 경우 무선 전력 전달 동안 지속적으로 조정될 수 있다. 일단 무선 전력 전달이 완료되거나 그렇지 않고 중단되면, 검출 장치는 오프셋 값들을 베이스라인 교정으로 다시 리셋할 수 있다.

제3 예(1430)에서, 무선 전력 전달 동안 이물질이 동작 환경으로 유입될 수 있다. 도 9를 참조하여 설명된 바와 같이, 이물질은 단 하나 또는 두 개의 코일 쌍들의 차동 전류에만 영향을 미칠 수 있다. 검출 전압들(1431, 1432, 1433 및 1434)은 다수의 코일 쌍들의 차동 전류들에 의해 유도된 검출 전압들을 도시한다. 제3 예에서는, 제2 코일 쌍의 검출 전압(1432)이 변경되었다. 검출 전압(1432)의 변화는 본 설명의 편의를 위해 1436으로 원으로 표시된다. 검출 전압의 변화를 갖는 코일 쌍들의 수량이 임계량 미만이기 때문에, 검출 장치는 변화가 제2 코일 쌍의 검출 코일들에 근접한 이물질의 유입의 결과인 것으로 결정할 수 있다. 검출 장치는 이물질이 과열되는 것을 방지하기 위해 무선 전력 전달을 중단하도록 이물질 검출 신호 또는 제어 신호를 WPT 시스템에 전송할 수 있다.

도 15는 무선 전력 수신 장치의 움직임에 기초하여 코일 쌍들의 검출 전압들을 적응시키도록 구성된 예시적인 검출 장치의 블록도(1500)를 도시한다. 블록도(1500)는 다수의 코일 쌍들을 갖는 검출 장치 내 제어 유닛의 특징들을 설명할 수 있다. 제어 유닛은 제1, 제2, 제3 및 제4 코일 쌍들 각각으로부터 검출 전압들(1511, 1512, 1513 및 1514)을 수신하도록 구성될 수 있다. 검출 전압들 각각은 코일 쌍들과 연관된 상이한 차동 전류 감지 회로들을 사용하여 획득될 수 있다. 검출 전압들(1511, 1512, 1513 및 1514)은 각각, 오프셋 값들(1521, 1522, 1523 및 1524)의 세트를 이용하여 조정될 수 있다. 초기에, 오프셋 값들의 세트(집합적으로, 오프셋 값들(1570)로서 지칭됨)는 검출 장치의 베이스라인 교정에 기초할 수 있다. 검출 전압들(1511, 1512, 1513 및 1514)의 절대 값들(크기들)은 각각, 구성요소들(1551, 1552, 1553 및 1554)에 의해 결정될 수 있다. 비교기(1560)는 각각 조정된 검출 전압을 검출 임계치(1565)와 비교하여 이물질이 특정 코일 쌍의 검출 코일 근처에 위치되는지를 결정할 수 있다. 일부 구현들에서, 검출 전압들 중 임의의 하나가 검출 임계치보다 높은 경우, 비교기는 이물질이 검출되었음을 표시하는 FOD 신호(1580)를 전송할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 비교기는 이물질 검출 절차의 이전 반복으로부터 변한 검출 전압의 양을 결정할 수 있다. 예컨대, 비교기는 검출 전압이 얼마나 많이 변했는지를 표시하는 변화 카운트를 결정할 수 있다. 변화 카운트가 변화 임계치를 초과하는 경우, 비교기는 변화들이 무선 전력 수신 장치의 움직임의 결과인 것으로 결정할 수 있고 이물질 검출 절차의 후속 반복을 위해 오프셋 값들(1570)을 조정할 수 있다. 대안적으로, 변화 카운트가 변화 임계치 미만인 경우, FOD 신호(1580)는 검출 임계치에 대한 검출 전압 각각의 비교에만 기초할 수 있다.

도 16은 예시적인 이물질 검출 스캔 영역들의 그림 다이어그램을 도시한다. 제1 예(1601)에서, FOD 스캔 영역(1632)은 1차 코일(1610) 및 2차 코일(1620)의 결합된 오버랩 표면 영역에 기초할 수 있다. 일부 구현들에서, FOD 스캔 영역은 임의의 잠재적인 오정렬 허용오차를 포함하여 결합된 오버랩 표면 영역보다 클 수 있다. 예컨대, 제1 예는 오정렬 허용오차 내에서 2차 코일의 여러 잠재적 배치들을 도시한다. FOD 스캔 영역은 1차 코일 및 2차 코일의 최대 허용되는 오정렬을 고려하여 1차 코일(1610) 및 2차 코일(1620)의 잠재적 영역보다 적어도 임계 크기만큼 더 클 수 있다. 일부 구현들에서, FOD 스캔 영역은 1차 코일 및 최대로 오정렬된 2차 코일의 잠재적 영역보다 적어도 10% 더 큰 직경을 갖는 원형 영역일 수 있다. 예로서, 1차 코일의 직경이 210mm(millimeters)이고, 2차 코일의 직경이 235mm이고, 허용된 오정렬 허용오차가 50mm인 경우, FOD 스캔 영역(1632)은 358.5 mm (2*((235/2) + (0.1*(235/2)) + (50)))일 수 있다. FOD 스캔 영역(1632)에 대한 358.5mm의 값은 1차 코일 및 2차 코일 중 가장 큰 코일에 기초할 수 있다. 이 예에서, 2차 코일이 더 크다(235mm). 공식은 FOD 스캔 영역(1632)의 직경을 결정하기 위해 2차 코일의 반경(235/2) 더하기 2차 코일의 반경의 10%(0.2 * 235) 더하기 오정렬 허용오차(50)의 합을 2의 값으로 곱하는 것을 포함한다. 예시적인 계산이 교육 목적을 위해 제공되고 다른 계산들 또는 공식들이 다양한 전력 전달 코일들의 크기에 기초하여 FOD 스캔 영역의 크기를 결정하기 위해 수행될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

제2 예(1602)에서, 검출 장치는 2개의 FOD 스캔 영역 - 1차 코일과 관련된 제1 FOD 스캔 영역(1612) 및 2차 코일과 관련된 제2 FOD 스캔 영역(1622) - 을 활용할 수 있다. FOD 스캔 영역들(1612 및 1622)은 각자의 전력 전달 코일들(각각, 1차 코일 및 2차 코일)보다 적어도 임계 크기만큼 더 클 수 있다. 예컨대, 제1 FOD 스캔 영역은 1차 코일의 직경보다 적어도 10% 더 큰 직경을 가질 수 있다. 제2 FOD 스캔 영역(1622)은 2차 코일의 직경보다 적어도 10% 더 큰 직경을 가질 수 있다. 2개의 FOD 스캔 영역들을 사용할 수 있는 기회는 어떠한 잠재적인 오정렬에 관계없이 전력 전달 코일들에 대한 이물질들의 검출을 가능하게 한다. 일부 구현들에서, 제1 검출 장치는 1차 코일과 함께 활용될 수 있고 제2 검출 장치는 2차 코일과 함께 사용될 수 있다.

도 17은 일부 구현들에 따라 금속 이물질을 검출하기 위한 예시적인 프로세스(1700)의 흐름도를 도시한다. 프로세스(1700)의 동작들은 본원에서 설명된 바와 같은 검출 장치에 의해 구현될 수 있다. 예컨대, 프로세스(1700)의 동작들은 도 2 내지 도 16을 참조하여 설명된 검출 장치에 의해 구현될 수 있다. 검출 장치는 본원에서 설명된 어레인지먼트들 및 구성들 중 임의의 것은 검출 코일들을 가질 수 있다. 간결함을 위해, 동작들은 장치에 의해 수행되는 것으로서 설명된다. 블록(1710)에서, 장치는 제1 FOD 기간 동안 적어도 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 동시에 여기시킬 수 있다. 블록(1720)에서, 장치는 차동 전류 감지 장치에 의해, FOD 기간 동안 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일과 연관된 제1 차동 전류를 검출할 수 있다. 블록(1730)에서, 장치는 제1 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 검출 신호를 생성할 수 있다.

도 18은 무선 전력 전달 시스템에서 사용하기 위한 예시적인 장치(1800)의 블록도를 도시한다. 일부 구현들에서, 장치(1800)는 본원에서 설명된 검출 장치들 중 임의의 것과 같은 검출 장치일 수 있다. 장치(1800)는, (가능하게는, 다수의 프로세서들, 다수의 코어들, 다수의 노드들을 포함하고 그리고/또는 멀티-스레딩을 구현하는 등의) 프로세서(1802)를 포함할 수 있다. 장치(1800)는 또한 메모리(1806)를 포함할 수 있다. 메모리(1806)는 시스템 메모리 또는 본원에서 설명된 컴퓨터 판독 가능 매체들의 가능한 실현들 중 임의의 하나 이상일 수 있다. 장치(1800)는 또한 버스(1811)(이를테면, PCI, ISA, PCI-Express, HyperTransport®,InfiniBand®, NuBus®, AHB, AXI 등)를 포함할 수 있다.

장치(1800)는 (코일 어레이(1864)와 같은) 다수의 검출 코일들의 여기를 관리하도록 구성된 하나 이상의 제어기(들)(1862)를 포함할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어기(들)(1862)는 프로세서(1802), 메모리(1806) 및 버스(1811) 내에 분산될 수 있다. 제어기(들)(1862)는 본원에서 설명된 동작들 중 일부 또는 전부를 수행할 수 있다. 예컨대, 제어기(들)(1862)는 본원에서 설명된 드라이버 제어기의 특징들을 구현할 수 있다.

메모리(1806)는 도 1 내지 도 17을 참조하여 설명된 구현들의 기능을 구현하기 위해 프로세서(1802)에 의해 실행 가능한 컴퓨터 명령들을 포함할 수 있다. 이러한 기능들 중 임의의 기능은 부분적으로 (또는 전체적으로) 하드웨어로 또는 프로세서(1802) 상에서 구현될 수 있다. 예컨대, 기능은, 주문형 집적 회로(ASIC)로, 프로세서(1802)에 구현된 로직에서, 주변 디바이스 또는 카드 상의 코-프로세서(co-processor)에서 등으로 구현될 수 있다. 또한, 실현들은 도 18에 예시되지 않은 더 많은 구성요소들 또는 더 적은 구성요소들을 포함할 수 있다. 프로세서(1802), 메모리(1806) 및 제어기(들)(1862)는 버스(1811)에 커플링될 수 있다. 버스(1811)에 커플링되는 것으로 예시되지만, 메모리(1806)는 프로세서(1802)에 커플링될 수 있다.

도 1 내지 도 18 및 본원에서 설명되는 동작들은, 예시적인 구현들을 이해하는 것을 보조하도록 의도된 예들이고, 잠재적인 구현들을 제한하거나 청구항들의 범위를 제한하기 위해 사용되지 않아야 한다. 일부 구현들은 부가적인 동작들을 수행할 수 있고, 더 적은 동작들을 수행할 수 있고, 동작들을 병렬로 또는 상이한 순서로 수행할 수 있으며, 그리고 일부 동작들을 상이하게 수행할 수 있다.

전술한 개시내용은 예시 및 설명을 제공하지만, 포괄적이거나 또는 양상들을 개시된 바로 그 형태로 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 수정들 또는 변형들이 위의 개시내용을 고려하여 수행될 수 있거나 또는 양상들의 실시로부터 획득될 수 있다. 본 개시내용의 양상들이 다양한 예들의 관점에서 설명되었지만, 예들 중 임의의 것으로부터의 양상들의 임의의 조합이 또한 본 개시내용의 범위 내에 있다. 본 개시내용의 예들은 교육적 목적을 위해 제공된다. 원에서 설명된 다른 예에 추가하여 또는 대안적으로, 예들은 다음 구현 옵션들의 임의의 조합을 포함한다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 하나의 혁신적인 양상은 WPT(wireless power transfer) 시스템의 검출 장치로서 구현될 수 있다. 검출 장치는 적어도 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 포함하는 복수의 검출 코일들을 포함할 수 있다. 검출 장치는 제1 FOD(foreign object detection) 기간 동안 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 동시에 여기시키도록 구성된 제1 드라이버를 포함할 수 있다. 검출 장치는 FOD 기간 동안 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일과 연관된 제1 차동 전류를 검출하도록 구성된 차동 전류 감지 장치를 포함할 수 있다. 검출 장치는 제1 차동 전류에 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 검출 장치는 복수의 검출 코일들을 포함하는 매트를 포함할 수 있다. 매트는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 인터페이스 공간에 사용되도록 구성될 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 차동 전류는 FOD 기간 동안 제1 검출 코일의 제1 전류와 제2 검출 코일의 제2 전류 사이의 차이에 기초한다.

일부 구현들에서, 차동 전류 감지 장치는 적어도 제1 자기 코어를 포함하고, 제1 자기 코어를 통해, 제1 검출 코일의 제1 전류가 제1 방향으로 통과하고 제2 검출 코일의 제2 전류가 제2 방향으로 통과하여서, 제1 전류와 제2 전류의 차이가 제1 차동 전류를 나타내는 플럭스 링키지를 제1 자기 코어에서 발생시킨다.

일부 구현들에서, 차동 전류 감지 장치는 제1 자기 코어 주위에 감겨진 제1 센서 코일을 포함하는 제1 차동 전류 감지 회로를 더 포함한다. 제1 자기 코어는 링키지 플럭스에 기초하여 제1 센서 코일에 제1 전기 신호를 유도하도록 구성될 수 있다. 제1 전기 신호의 유도 전압의 크기는 제1 차동 전류의 크기에 기초할 수 있다.

일부 구현들에서, 차동 전류 감지 회로는 제1 전기 신호를 제1 검출 전압을 갖는 직류(DC) 신호로 정류하도록 구성된 정류기를 더 포함한다. 차동 전류 감지 회로는 DC 신호의 제1 검출 전압을 안정화시키도록 구성된 필터를 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 제1 교정된 검출 전압을 생성하기 위해 제1 검출 전압에 제1 오프셋을 더하거나 제1 검출 전압으로부터 제1 오프셋을 빼도록 구성된다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 제1 교정된 검출 전압의 절대 값을 검출 임계치와 비교하도록 구성된다. 이물질 검출 신호는 제1 교정된 검출 전압이 검출 임계치를 초과할 때 이물질이 존재함을 표시할 수 있다. 이물질 검출 신호는 제1 교정된 검출 전압이 검출 임계치 미만일 때 이물질이 존재하지 않음을 표시할 수 있다.

일부 구현들에서, 이물질 검출 신호는 제1 교정된 검출 전압의 변화가 델타 임계치를 초과할 때 이물질이 존재함을 표시할 수 있다. 이물질 검출 신호는 제1 교정된 검출 전압의 변화가 델타 임계치 미만일 때 이물질이 존재하지 않음을 표시할 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일은 WPT 시스템의 인터페이스 공간에서 개개의 검출 존들에 포지셔닝된다.

일부 구현들에서, 검출 존들은 WPT 시스템의 1차 코일 또는 2차 코일 중 어느 하나 또는 둘 모두에 대해 대칭적으로 위치된다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들은 하나 이상의 코일 쌍들을 포함하고, 각각의 코일 쌍은 드라이버에 병렬로 연결된 적어도 2개의 연관된 검출 코일들을 갖는다. 제1 코일 쌍은 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 각각의 코일 쌍은 WPT 시스템의 인터페이스 공간에서 적어도 2개의 검출 존들과 연관된다.

일부 구현들에서, 하나 이상의 코일 쌍들은 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 각각 제1 검출 존 및 제2 검출 존에 포함하는 제1 코일 쌍을 포함한다. 일부 구현들에서, 검출 장치는 제3 검출 코일 및 제4 검출 코일을 각각 제3 검출 존 및 제4 검출 존에 포함하는 제2 코일 쌍을 포함한다.

일부 구현들에서, 하나 이상의 코일 쌍들은 제5 검출 코일 및 제6 검출 코일을 각각 제5 검출 존 및 제6 검출 존에 포함하는 제3 코일 쌍을 더 포함한다.

일부 구현들에서, 하나 이상의 코일 쌍들은 제7 검출 코일 및 제8 검출 코일을 각각 제7 검출 존 및 제8 검출 존에 포함하는 제4 코일 쌍을 더 포함한다.

일부 구현들에서, 검출 장치는 드라이버들이 개개의 FOD 기간 동안 각각의 코일 쌍의 적어도 2개의 연관된 검출 코일들을 동시에 여기시키도록 하나 이상의 코일 쌍들과 연관된 드라이버들을 제어하도록 구성된 드라이버 제어기를 포함할 수 있다. 차동 전류 감지 장치는 개개의 FOD 기간 동안 각각의 코일 쌍과 연관된 대응하는 차동 전류를 검출하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 각각의 코일 쌍과 연관된 대응하는 차동 전류에 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하도록 구성될 수 있다.

일부 구현들에서, 드라이버 제어기는 하나의 코일 쌍이 개개의 FOD 기간 각각 동안 여기되도록 드라이버들이 연속적인 패턴으로 하나 이상의 코일 쌍들을 여기시키게 하도록 구성된다.

일부 구현들에서, 드라이버 제어기는 둘 이상의 코일 쌍들이 개개의 FOD 기간 각각 동안 여기되도록 드라이버들이 미리 결정된 패턴으로 하나 이상의 코일 쌍들을 여기시키게 하도록 구성된다. 개개의 FOD 기간 각각에서 둘 이상의 코일 쌍들은 인접하지 않은 검출 존들에 있을 수 있다.

일부 구현들에서, 차동 전류 감지 장치는 복수의 검출 전압들을 획득하도록 구성된 복수의 차동 전류 감지 회로들을 포함하고, 각각의 검출 전압은 개개의 코일 쌍의 차동 전류에 대응한다. 복수의 검출 전압들은 적어도 제1 코일 쌍의 제1 차동 전류에 기초하는 크기의 제1 검출 전압 및 제2 코일 쌍의 제2 차동 전류에 의존한 크기의 제2 검출 전압을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 오프셋 값들의 세트에 기초하여 복수의 검출 전압들을 조정하도록 구성된다. 오프셋 값들의 세트는 제1 검출 전압에 대한 제1 오프셋 값 및 제2 검출 전압에 대한 제2 오프셋 값을 적어도 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 오프셋 값들의 세트는 초기에, 각각의 코일 쌍에 대한 적어도 2개의 연관된 검출 코일들 사이의 임피던스 차이들의 베이스라인 측정에 기초한다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 각각의 검출 전압에 대한 연속적인 FOD 기간들에 걸쳐 복수의 검출 전압들의 변화들을 검출하도록 구성된다. 제어 유닛은 각각의 검출 전압에 대해 연속적인 FOD 기간들에 걸쳐 변한 복수의 검출 전압들의 양을 나타내는 변화 카운트를 결정하도록 구성될 수 있다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 변화 카운트에 기초하여 복수의 검출 전압들의 변화들이 WPT 시스템 내 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는지를 결정하도록 구성된다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 변화 카운트가 카운트 임계치 이상일 때, 복수의 검출 전압들의 변화들이 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 결정하도록 구성된다. 제어 유닛은 변화 카운트가 카운트 임계치 미만일 때 복수의 검출 전압들의 변화들이 이물질의 존재에 의해 야기되는 것으로 결정할 수 있다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 복수의 검출 전압들의 변화 카운트 대 총 카운트의 비율을 결정하도록 구성된다. 제어 유닛은 비율이 비율 임계치 이상일 때, 복수의 검출 전압들의 변화들이 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 결정하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛은 비율이 비율 임계치 미만일 때 복수의 검출 전압들의 변화들이 이물질의 존재에 의해 야기되는 것으로 결정할 수 있다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 복수의 검출 전압들의 변화가 WPT 시스템 내 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 제어 유닛이 결정할 때, 복수의 검출 전압들의 변화들에 기초하여 오프셋 값들의 세트를 수정하도록 구성된다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 WPT 시스템 내 무선 전력 수신 장치의 움직임을 참작하도록 오프셋 값들의 세트를 지속적으로 교정하도록 구성된다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들은 동일하게 성형된 검출 코일들을 포함한다.

일부 구현들에서, 각각의 코일 쌍에서 적어도 2개의 연관된 검출 코일들 각각은 삼각형 형상 또는 부채꼴 형상을 가져서, 복수의 검출 코일들이 대응하는 검출 존들에 배치된다. 복수의 검출 코일들은 다각형 또는 원형 형상 FOD 스캔 영역을 형성할 수 있다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들은 제1 형상을 갖는 하나 이상의 코일 쌍들 및 제2 형상을 갖는 하나 이상의 다른 코일 쌍들을 포함한다.

일부 구현들에서, 제1 형상은 실질적으로 사다리꼴 형상 또는 환형 부채꼴 형상이어서, 대응하는 검출 존들에 배치될 때, 제1 형상의 하나 이상의 코일 쌍들은 FOD 스캔 영역의 중심 영역을 배제한 다각형 또는 원형 형상 FOD 스캔 영역의 일부를 형성한다. 제2 형상은 실질적으로 다각형 형상 또는 부채꼴 형상과 결합된 삼각형 또는 부채꼴 형상이어서, 대응하는 검출 존들에 배치될 때, 제2 형상의 하나 이상의 다른 코일 쌍들은 FOD 스캔 영역의 중심 영역을 포함한 다각형 또는 원형 형상 FOD 스캔 영역을 완성할 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 코일 쌍의 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일은 FOD 스캔 영역의 삼각형 또는 부채꼴 형상 부분 및 FOD 스캔 영역의 중심 영역을 커버하도록 구성된다. 복수의 검출 코일들 중 나머지 검출 코일들은 사다리꼴 또는 환형 부채꼴 형상 부분들을 커버하여서, 복수의 검출 코일들은 중심 영역이 제1 코일 쌍과 연관된 다각형 또는 원형 형상 FOD 스캔 영역의 일부를 형성할 수 있다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들의 각각의 검출 코일은 기준 이물질의 크기보다 크다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들의 각각의 검출 코일은 기준 이물질이 동시에 2개 초과의 코일 쌍들에 걸쳐 있을 수 없을 정도로 충분히 더 큰 크기이다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들의 각각의 검출 코일은 단일 검출 코일을 형성하도록 직렬로 연결된 서브 코일들로 형성된다.

일부 구현들에서, 각각의 서브 코일은 단일 검출 코일에 대한 전체 커버리지 영역을 형성하도록 하나 이상의 다른 서브 코일들에 인접하다.

일부 구현들에서, 단일 검출 코일은 인접한 서브 코일들이 반대 방향들로 감기고 그리하여 단일 검출 코일 상에서 WPT 시스템의 기본 자기장의 영향을 감소시키도록 구성된다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들의 각각의 검출 코일은 WPT 시스템의 기본 자기장의 영향을 감소시키도록 구성된 직렬 커패시턴스를 포함한다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들은 리츠선에 의해 구성된다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들은 PCB(printed circuit board) 상에 구성된다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들은 여기될 때, WPT 시스템의 전력 전달 주파수를 초과하는 FOD 스캔 주파수에서 동작된다.

일부 구현들에서, FOD 스캔 주파수는 200kHz(kilohertz) 이상이다. WPT 시스템의 전력 전달 주파수는 50kHz 이하일 수 있다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들은 복수의 검출 존들을 커버하도록 배열된다. 복수의 검출 존들은 WPT 시스템의 1차 코일 및 2차 코일의 결합된 표면 영역보다 적어도 임계 크기만큼 더 큰 FOD 스캔 영역을 형성할 수 있다.

일부 구현들에서, 임계 크기는 1차 코일 및 2차 코일 중 더 큰 코일의 직경에 기초하여 결정된다.

일부 구현들에서, 임계 크기는 WPT 시스템에 의해 지원되는 가장 큰 2차 코일의 직경에 기초한다.

일부 구현들에서, 임계 크기는 WPT 시스템에 의해 지원되는 1차 코일 및 가장 큰 2차 코일 중 더 큰 코일의 직경보다 적어도 10% 더 크다.

일부 구현들에서, 임계 크기는 추가로, 무선 전력 전달이 비활성화되기 전에 1차 코일과 2차 코일 사이에 허용되는 최대 오정렬 허용오차에 기초한다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들은 복수의 검출 존들을 커버하도록 배열된다. 복수의 검출 존들은 동적 FOD 스캔 영역을 형성하기 위해 제어 유닛에 의해 선택적으로 활성화 또는 비활성화될 수 있다.

일부 구현들에서, 제어 유닛은 추가로, WPT 시스템의 1차 코일 및 2차 코일의 잠재적 결합된 표면 영역에 기초하여 동적 FOD 스캔 영역을 결정하도록 구성된다.

일부 구현들에서, 동적 FOD 스캔 영역은 1차 코일과 2차 코일 사이에 허용되는 최대 오정렬 허용오차뿐만 아니라 부가적인 인접 표면 영역을 커버할 정도로 충분히 크다.

일부 구현들에서, 부가적인 인접 표면 영역은 동적 FOD 스캔 영역이 최대 오정렬 허용오차를 포함하는 WPT 시스템에 의해 지원되는 1차 코일 및 2차 코일 중에서 가장 큰 직경보다 직경이 적어도 10% 더 크게 되게 한다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들의 제1 서브세트는 WPT 시스템의 무선 전력 송신 장치 상에 있고, 복수의 검출 코일들의 제2 서브세트는 WPT 시스템의 무선 전력 수신 장치 상에 있다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 다른 혁신적인 양상은 WPT(wireless power transfer) 시스템의 검출 장치로서 구현될 수 있다. 검출 장치는 WPT(wireless power transfer) 시스템의 복수의 전력 전달 코일들의 잠재적인 표면 영역보다 적어도 임계 크기만큼 더 큰 FOD(foreign object detection) 스캔 영역을 형성하도록 배열된 복수의 검출 코일들을 포함할 수 있다. 검출 장치는 FOD 스캔 영역 내 이물질의 검출에 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 복수의 전력 전달 코일들은 무선 전력 송신 장치의 1차 코일 및 무선 전력 수신 장치의 2차 코일을 포함한다. 임계 크기는 1차 코일 및 2차 코일 중 더 큰 코일의 직경에 기초하여 결정될 수 있다.

일부 구현들에서, 임계 크기는 추가로, WPT 시스템이 1차 코일 및 2차 코일의 오정렬을 허용하는 최대 오정렬 허용오차에 기초한다.

일부 구현들에서, 복수의 검출 코일들의 제1 서브세트는 WPT 시스템의 무선 전력 송신 장치 상에 또는 무선 전력 송신 장치에 배열되고, 복수의 검출 코일들의 제2 서브세트는 WPT 시스템의 무선 전력 수신 장치 상에 또는 무선 전력 수신 장치에 배열된다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 다른 혁신적인 양상은 시스템으로서 구현될 수 있다. 시스템은 적어도 하나의 1차 코일 및 1차 코일의 크기보다 적어도 제1 크기만큼 더 큰 제1 FOD(foreign object detection) 스캔 영역을 형성하도록 배열된 제1 복수의 검출 코일들을 포함하는 무선 전력 송신 장치를 포함한다. 시스템은 적어도 하나의 2차 코일 및 2차 코일의 크기보다 적어도 제2 크기만큼 큰 제2 FOD 스캔 영역을 형성하도록 배열된 제2 복수의 검출 코일들을 포함하는 무선 전력 수신 장치를 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 FOD 스캔 영역의 제1 크기는 1차 코일의 직경에 기초한다. 제2 FOD 스캔 영역의 제2 크기는 2차 코일의 직경에 기초할 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 크기는 1차 코일의 직경보다 적어도 10% 더 크고, 제2 크기는 2차 코일의 직경보다 적어도 10% 더 크다.

본 개시내용에서 설명되는 청구 대상의 다른 혁신적인 양상은 WPT(wireless power transfer) 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법으로서 구현될 수 있다. 방법은 제1 FOD(foreign object detection) 기간 동안 적어도 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 동시에 여기시키는 것을 포함할 수 있다. 방법은 차동 전류 감지 장치에 의해, FOD 기간 동안 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일과 연관된 제1 차동 전류를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 제1 차동 전류에 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 제1 차동 전류를 검출하는 것은 제1 검출 코일의 제1 전류를 제1 방향으로 제1 자기 코어를 통과시키고 제2 검출 코일의 제2 전류를 제2 방향으로 제1 자기 코어를 통과시켜서, 제1 전류와 제2 전류의 차이는 제1 차동 전류를 나타내는 플럭스 링키지를 제1 자기 코어에서 발생시키는 것을 포함한다.

일부 구현들에서, 제1 자기 코어는 링키지 플럭스에 기초하여 제1 센서 코일에 제1 전기 신호를 유도하도록 구성된다. 제1 전기 신호의 유도 전압의 크기는 제1 차동 전류의 크기에 기초할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 제1 전기 신호를 제1 검출 전압을 갖는 직류(DC) 신호로 정류하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 필터에 의해, DC 신호의 제1 검출 전압을 안정화시키는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 제어 유닛은 제1 교정된 검출 전압을 생성하기 위해 제1 검출 전압에 제1 오프셋을 더하거나 제1 검출 전압으로부터 제1 오프셋을 빼는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 이물질 검출 신호를 결정하기 위해 제1 교정된 검출 전압의 절대 값을 검출 임계치와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 이물질 검출 신호는 제1 교정된 검출 전압이 검출 임계치를 초과할 때 이물질이 존재함을 표시할 수 있다. 이물질 검출 신호는 제1 교정된 검출 전압이 검출 임계치 미만일 때 이물질이 존재하지 않음을 표시할 수 있다.

일부 구현들에서, 검출 장치는 하나 이상의 코일 쌍들로서 구성된 복수의 검출 코일들은 포함하고, 각각의 코일 쌍은 드라이버에 병렬로 연결된 적어도 2개의 연관된 검출 코일들을 갖는다. 제1 코일 쌍은 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 개개의 FOD 기간 동안 각각의 코일 쌍의 적어도 2개의 연관된 검출 코일들을 동시에 여기시키는 것을 포함할 수 있다. 방법은 개개의 FOD 기간 동안 각각의 코일 쌍과 연관된 대응하는 차동 전류를 검출하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 각각의 코일 쌍과 연관된 대응하는 차동 전류에 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 하나의 코일 쌍이 개개의 FOD 기간 각각 동안 여기되도록 연속적인 패턴으로 하나 이상의 코일 쌍들을 여기시키는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 둘 이상의 코일 쌍들이 개개의 FOD 기간 각각 동안 여기되도록 미리 결정된 패턴으로 하나 이상의 코일 쌍들을 여기시키는 것을 포함할 수 있다. 개개의 FOD 기간 각각에서 둘 이상의 코일 쌍들은 인접하지 않은 검출 존들에 있을 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 복수의 차동 전류 감지 회로들에 의해, 복수의 검출 전압들을 획득하는 것을 포함할 수 있다. 각각의 검출 전압은 개개의 코일 쌍의 차동 전류에 대응할 수 있다. 복수의 검출 전압들은 적어도 제1 코일 쌍의 제1 차동 전류에 기초하는 크기의 제1 검출 전압 및 제2 코일 쌍의 제2 차동 전류에 의존한 크기의 제2 검출 전압을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 오프셋 값들의 세트에 기초하여 복수의 검출 전압들을 조정하는 것을 포함할 수 있다. 오프셋 값들의 세트는 제1 검출 전압에 대한 제1 오프셋 값 및 제2 검출 전압에 대한 제2 오프셋 값을 적어도 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 각각의 검출 전압에 대한 연속적인 FOD 기간들에 걸쳐 복수의 검출 전압들의 변화들을 검출하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 각각의 검출 전압에 대해 연속적인 FOD 기간들에 걸쳐 변한 복수의 검출 전압들의 양을 나타내는 변화 카운트를 결정하는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 변화 카운트에 기초하여 복수의 검출 전압들의 변화들이 WPT 시스템 내 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는지를 결정하는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 변화 카운트가 카운트 임계치 이상일 때, 복수의 검출 전압들의 변화들이 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 결정하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 변화 카운트가 카운트 임계치 미만일 때 복수의 검출 전압들의 변화들이 이물질의 존재에 의해 야기되는 것으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 복수의 검출 전압들의 변화 카운트 대 총 카운트의 비율을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 비율이 비율 임계치 이상일 때, 복수의 검출 전압들의 변화들이 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 결정하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 비율이 비율 임계치 미만일 때 복수의 검출 전압들의 변화들이 이물질의 존재에 의해 야기되는 것으로 결정하는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 복수의 검출 전압들의 변화가 WPT 시스템 내 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 제어 유닛이 결정할 때, 복수의 검출 전압들의 변화들에 기초하여 오프셋 값들의 세트를 수정하는 것을 포함할 수 있다.

일부 구현들에서, 방법은 WPT 시스템 내 무선 전력 수신 장치의 움직임을 참작하도록 오프셋 값들의 세트를 지속적으로 교정하는 것을 포함할 수 있다.

본 명세서에 설명된 도면들, 동작들 및 구성요소들은 예시적인 구현들을 이해하는 것을 보조하도록 의도된 예들이고, 잠재적인 구현들을 제한하거나 청구항들의 범위를 제한하기 위해 사용되지 않아야 한다. 일부 구현들은 부가적인 동작들을 수행할 수 있고, 더 적은 동작들을 수행할 수 있고, 동작들을 병렬로 또는 상이한 순서로 수행할 수 있으며, 그리고 일부 동작들을 상이하게 수행할 수 있다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 일 리스트의 아이템들 “중 적어도 하나” 또는 “중 하나 이상”이라는 구문은, 단일 멤버들을 포함하여 그들 아이템들의 임의의 결합을 지칭한다. 예컨대, "a, b 또는 c 중 적어도 하나"는 a만, b만, c만, a 및 b의 조합, a 및 c의 조합, b 및 c의 조합, 그리고 a 및 b 및 c의 조합의 가능성들을 커버하는 것으로 의도된다.

본원에서 개시된 구현들과 관련하여 설명된 다양한 예시적 구성요소들, 로직, 로직 블록들, 모듈들, 회로들, 동작들 및 알고리즘 프로세스들은 본 명세서에 개시된 구조들 및 그의 구조적 등가물들을 포함하는 전자 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어의 조합으로서 구현될 수 있다. 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어의 상호교환 가능성은 기능의 관점들에서 일반적으로 설명되었으며, 위에서 설명된 다양한 예시적인 구성요소들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 프로세스들에서 예시된다. 이러한 기능성이 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들 및 특정 애플리케이션에 의존한다.

본원에서 개시된 양상들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 구성요소들, 로직들, 로직 블록들, 모듈들 및 회로들을 구현하는데 사용된 하드웨어 및 데이터 프로세싱 장치는, 범용 단일-칩 또는 멀티-칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적회로(ASIC), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그래밍가능 로직 디바이스(PLD), 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 구성요소들, 또는 본 명세서에 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 이들의 임의의 조합으로 구현 또는 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서, 또는 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 결합(예컨대, DSP와 마이크로프로세서의 결합, 다수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 결합된 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 그러한 구성)으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정한 프로세스들, 동작들 및 방법들은, 주어진 기능에 특정한 회로에 의해 수행될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 본 명세서에서 설명된 청구 대상의 일부 양상들은 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예컨대, 본원에서 개시된 구성요소들의 다양한 기능들, 또는 본원에서 개시된 방법, 동작, 프로세스 또는 알고리즘의 다양한 블록들 또는 단계들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램들은 본원에서 설명된 디바이스들의 구성요소들을 포함하는 데이터 프로세싱 장치에 의해 실행하거나 그 데이터 프로세싱 장치의 동작을 제어하기 위해 하나 이상의 실체가 있는 프로세서 판독 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 상에 인코딩된 비일시적 프로세서 실행 가능 또는 컴퓨터 실행 가능 명령들을 포함할 수 있다. 제한이 아닌 예로서, 그러한 저장 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 저장소, 자기 디스크 저장 또는 다른 자기 저장 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 프로그램 코드를 저장하는 데 사용될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 위의 것들의 조합들이 또한 저장 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다.

본 개시내용에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 자명할 수 있으며, 본원에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본원에서 도시된 구현들로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 본원에서 개시된 본 개시내용, 원리들 및 신규한 특성들과 일치하는 가장 넓은 범위에 부합할 것이다.

부가적으로, 별개의 구현들의 맥락에서 본 명세서에 설명된 다양한 특징들은 또한, 단일 구현으로 조합하여 구현될 수 있다. 대조적으로, 단일 구현의 맥락에서 설명된 다양한 특징들은 또한, 별개로 다수의 구현들로 또는 임의의 적합한 서브조합으로 구현될 수 있다. 따라서, 특징들이 특정 조합들로 작용하는 것으로 위에서 설명되고 심지어 초기에 이와 같이 청구될 수 있지만, 일부 경우들에서, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 그 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브조합 또는 서브조합의 변동에 관련될 수 있다.

유사하게, 동작들이 특정한 순서로 도면들에 도시되지만, 이것은, 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 그러한 동작들이 도시된 특정 순서 또는 순차적인 순서로 수행되거나, 모든 예시된 동작들이 수행된다는 것을 요구하는 것으로서 이해되지는 않아야 한다. 추가로, 도면들은 흐름도(flowchart 또는 flow diagram)의 형태로 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이, 개략적으로 예시된 예시적인 프로세스들에 통합될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 부가적인 동작들은, 예시된 동작들 중 임의의 동작 이전에, 이후에, 동시에, 또는 그 중간에 수행될 수 있다. 일부 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 위에서 설명된 구현에서의 다양한 시스템 구성요소들의 분리는 모든 구현들에서 그러한 분리를 요구하는 것으로서 이해되지는 않아야 하고, 그리고 설명된 프로그램 구성요소들 및 시스템들이 일반적으로, 단일 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 제품들로 패키징될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

WPT(wireless power transfer) 시스템의 검출 장치로서,
적어도 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 포함하는 복수의 검출 코일들;
제1 FOD(foreign object detection) 기간 동안 상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일을 동시에 여기시키도록 구성된 제1 드라이버;
상기 FOD 기간 동안 상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일과 연관된 제1 차동 전류를 검출하도록 구성된 차동 전류 감지 장치; 및
상기 제1 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제1 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들을 포함하는 매트(mat)를 더 포함하고, 상기 매트는 무선 전력 송신 장치와 무선 전력 수신 장치 사이의 인터페이스 공간에 사용되도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 차동 전류는 상기 FOD 기간 동안 상기 제1 검출 코일의 제1 전류와 상기 제2 검출 코일의 제2 전류 사이의 차이에 기초하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제3 항에 있어서,
상기 차동 전류 감지 장치는,
적어도 제1 자기 코어를 포함하고, 상기 제1 자기 코어를 통해, 상기 제1 검출 코일의 제1 전류가 제1 방향으로 통과하고 상기 제2 검출 코일의 제2 전류가 제2 방향으로 통과하여서, 상기 제1 전류와 상기 제2 전류의 차이가 상기 제1 차동 전류를 나타내는 플럭스 링키지(flux linkage)를 상기 제1 자기 코어에서 발생시키는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제4 항에 있어서,
상기 차동 전류 감지 장치는,
상기 제1 자기 코어 주위에 감긴 제1 센서 코일을 포함하는 제1 차동 전류 감지 회로를 더 포함하고, 상기 제1 자기 코어는 상기 플럭스 링키지에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 제1 센서 코일에서 제1 전기 신호를 유도하도록 구성되며, 상기 제1 전기 신호의 유도된 전압의 크기는 적어도 부분적으로 상기 제1 차동 전류의 크기에 기초하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제5 항에 있어서,
상기 차동 전류 감지 회로는,
상기 제1 전기 신호를 제1 검출 전압을 갖는 직류(DC) 신호로 정류하도록 구성된 정류기; 및
상기 DC 신호의 제1 검출 전압을 안정화시키도록 구성된 필터를 더 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 제1 교정된 검출 전압을 생성하기 위해 상기 제1 검출 전압에 제1 오프셋을 더하거나 상기 제1 검출 전압으로부터 제1 오프셋을 빼도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제7 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 제1 교정된 검출 전압의 절대 값을 검출 임계치와 비교하도록 구성되고, 상기 이물질 검출 신호는 상기 제1 교정된 검출 전압이 상기 검출 임계치를 초과할 때 이물질이 존재함을 표시하고, 상기 이물질 검출 신호는 상기 제1 교정된 검출 전압이 상기 검출 임계치 미만일 때 상기 이물질이 존재하지 않음을 표시하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일은 상기 WPT 시스템의 인터페이스 공간에서 개개의 검출 존들에 포지셔닝되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제9 항에 있어서,
상기 검출 존들은 상기 WPT 시스템의 1차 코일 또는 2차 코일 중 어느 하나 또는 둘 모두에 대해 대칭적으로 위치되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들은 하나 이상의 코일 쌍들을 포함하고, 각각의 코일 쌍은 드라이버에 병렬로 연결된 적어도 2개의 연관된 검출 코일들을 갖고, 상기 제1 코일 쌍은 상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일을 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항에 있어서,
각각의 코일 쌍은 상기 WPT 시스템의 인터페이스 공간에서 적어도 2개의 검출 존들과 연관되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제12 항에 있어서,
상기 하나 이상의 코일 쌍들은,
상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일을 각각 제1 검출 존 및 제2 검출 존에 포함하는 제1 코일 쌍; 및
제3 검출 코일 및 제4 검출 코일을 각각 제3 검출 존 및 제4 검출 존에 포함하는 제2 코일 쌍을 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제13 항에 있어서,
상기 하나 이상의 코일 쌍들은,
제5 검출 코일 및 제6 검출 코일을 각각 제5 검출 존 및 제6 검출 존에 포함하는 제3 코일 쌍을 더 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제14 항에 있어서,
상기 하나 이상의 코일 쌍들은,
제7 검출 코일 및 제8 검출 코일을 각각 제7 검출 존 및 제8 검출 존에 포함하는 제4 코일 쌍을 더 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
드라이버들이 개개의 FOD 기간 동안 각각의 코일 쌍의 적어도 2개의 연관된 검출 코일들을 동시에 여기시키도록 상기 하나 이상의 코일 쌍들과 연관된 상기 드라이버들을 제어하도록 구성된 드라이버 제어기를 더 포함하고,
상기 차동 전류 감지 장치는 상기 개개의 FOD 기간 동안 각각의 코일 쌍과 연관된 대응하는 차동 전류를 검출하도록 구성되고,
상기 제어 유닛은 각각의 코일 쌍과 연관된 상기 대응하는 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 이물질 검출 신호를 생성하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제16 항에 있어서,
상기 드라이버 제어기는 하나의 코일 쌍이 개개의 FOD 기간 각각 동안 여기되도록 상기 드라이버들이 연속적인 패턴으로 상기 하나 이상의 코일 쌍들을 여기시키게 하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제16 항에 있어서,
상기 드라이버 제어기는 둘 이상의 코일 쌍들이 개개의 FOD 기간 각각 동안 여기되도록 상기 드라이버들이 미리 결정된 패턴으로 상기 하나 이상의 코일 쌍들을 여기시키게 하도록 구성되고, 개개의 FOD 기간 각각에서 상기 둘 이상의 코일 쌍들은 인접하지 않은 검출 존들에 있는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차동 전류 감지 장치는,
복수의 검출 전압들을 획득하도록 구성된 복수의 차동 전류 감지 회로들을 포함하고, 각각의 검출 전압은 개개의 코일 쌍의 차동 전류에 대응하고, 상기 복수의 검출 전압들은 상기 제1 코일 쌍의 제1 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하는 크기의 제1 검출 전압 및 상기 제2 코일 쌍의 제2 차동 전류에 의존하는 크기의 제2 검출 전압을 적어도 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제19 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 적어도 오프셋 값들의 세트에 기초하여 상기 복수의 검출 전압들을 조정하도록 구성되고, 상기 오프셋 값들의 세트는 상기 제1 검출 전압에 대한 제1 오프셋 값 및 상기 제2 검출 전압에 대한 제2 오프셋 값을 적어도 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제20 항에 있어서,
상기 오프셋 값들의 세트는 초기에, 각각의 코일 쌍에 대한 적어도 2개의 연관된 검출 코일들 사이의 임피던스 차이들의 베이스라인 측정에 기초하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제20 항 또는 제21 항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
각각의 검출 전압에 대해 연속적인 FOD 기간들에 걸쳐 상기 복수의 검출 전압들의 변화들을 검출하고; 그리고
각각의 검출 전압에 대해 상기 연속적인 FOD 기간들에 걸쳐 변한 상기 복수의 검출 전압들의 양을 나타내는 변화 카운트를 결정하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제22 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 변화 카운트에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 상기 WPT 시스템 내 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는지를 결정하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제23 항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 변화 카운트가 카운트 임계치 이상일 때, 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 상기 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 결정하고, 그리고
상기 변화 카운트가 상기 카운트 임계치 미만일 때 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 이물질의 존재에 의해 야기되는 것으로 결정하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제23 항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 복수의 검출 전압들의 변화 카운트 대 총 카운트의 비율을 결정하고,
상기 비율이 비율 임계치 이상일 때, 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 상기 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 결정하고, 그리고
상기 비율이 상기 비율 임계치 미만일 때 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 이물질의 존재에 의해 야기되는 것으로 결정하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제23 항 내지 제25 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛은,
상기 복수의 검출 전압들의 변화가 상기 WPT 시스템 내 상기 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 상기 제어 유닛이 결정할 때, 상기 복수의 검출 전압들의 변화들에 기초하여 상기 오프셋 값들의 세트를 수정하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제26 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 WPT 시스템 내 상기 무선 전력 수신 장치의 움직임을 참작하도록 상기 오프셋 값들의 세트를 지속적으로 교정하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들은 동일하게 성형된 검출 코일들을 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제28 항에 있어서,
각각의 코일 쌍에서 상기 적어도 2개의 연관된 검출 코일들 각각은 삼각형 형상 또는 부채꼴 형상을 가져서, 상기 복수의 검출 코일들이 대응하는 검출 존들에 배치될 때, 상기 복수의 검출 코일들은 다각형 또는 원형 형상 FOD 스캔 영역을 형성하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들은 제1 형상을 갖는 하나 이상의 코일 쌍들 및 제2 형상을 갖는 하나 이상의 다른 코일 쌍들을 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제30 항에 있어서,
상기 제1 형상은 실질적으로 사다리꼴 형상 또는 환형 부채꼴 형상이어서, 대응하는 검출 존들에 배치될 때, 상기 제1 형상의 하나 이상의 코일 쌍들은 상기 FOD 스캔 영역의 중심 영역을 배제한 다각형 또는 원형 형상 FOD 스캔 영역의 일부를 형성하고; 그리고
상기 제2 형상은 실질적으로 다각형 형상 또는 부채꼴 형상과 결합된 삼각형 또는 부채꼴 형상이어서, 대응하는 검출 존들에 배치될 때, 상기 제2 형상의 하나 이상의 다른 코일 쌍들은 상기 FOD 스캔 영역의 중심 영역을 포함한 다각형 또는 원형 형상 FOD 스캔 영역을 완성하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제30 항에 있어서,
상기 제1 코일 쌍의 상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일은 FOD 스캔 영역의 삼각형 또는 부채꼴 형상 부분 및 상기 FOD 스캔 영역의 중심 영역을 커버하도록 구성되고; 그리고
상기 복수의 검출 코일들 중 나머지 검출 코일들은 사다리꼴 또는 환형 부채꼴 형상 부분들을 커버하여서, 상기 복수의 검출 코일들은 상기 중심 영역이 상기 제1 코일 쌍과 연관된 다각형 또는 원형 형상 FOD 스캔 영역의 일부를 형성하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들의 각각의 검출 코일은 기준 이물질의 크기보다 큰,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제32 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들의 각각의 검출 코일은 기준 이물질이 동시에 2개 초과의 코일 쌍들에 걸쳐 있을 수 없을 정도로 충분히 더 큰 크기인,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제34 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들의 각각의 검출 코일은 단일 검출 코일을 형성하도록 직렬로 연결된 서브 코일들로 형성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제35 항에 있어서,
각각의 서브 코일은 상기 단일 검출 코일에 대한 전체 커버리지 영역을 형성하도록 하나 이상의 다른 서브 코일들에 인접하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제35 항 또는 제36 항에 있어서,
상기 단일 검출 코일은 인접한 서브 코일들이 반대 방향들로 감기고 그리하여 상기 단일 검출 코일 상에서 상기 WPT 시스템의 기본 자기장의 영향을 감소시키도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제37 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들의 각각의 검출 코일은 상기 WPT 시스템의 기본 자기장의 영향을 감소시키도록 구성된 직렬 커패시턴스를 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제38 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들은 리츠선에 의해 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제38 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들은 PCB(printed circuit board) 상에 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제11 항 내지 제40 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들은 여기될 때, 상기 WPT 시스템의 전력 전달 주파수를 초과하는 FOD 스캔 주파수에서 동작되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제41 항에 있어서,
상기 FOD 스캔 주파수는 200kHz(kilohertz) 이상이고, 상기 WPT 시스템의 전력 전달 주파수는 50kHz 이하인,
WPT 시스템의 검출 장치.
제1 항 내지 제42 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들은 복수의 검출 존들을 커버하도록 배열되고, 상기 복수의 검출 존들은 상기 WPT 시스템의 1차 코일 및 2차 코일의 결합된 표면 영역보다 적어도 임계 크기만큼 더 큰 FOD 스캔 영역을 형성하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제43 항에 있어서,
상기 임계 크기는 상기 1차 코일 및 상기 2차 코일 중 더 큰 코일의 직경에 기초하여 결정되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제43 항에 있어서,
상기 임계 크기는 상기 WPT 시스템에 의해 지원되는 가장 큰 2차 코일의 직경에 기초하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제43 항 내지 제45 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계 크기는 상기 WPT 시스템에 의해 지원되는 1차 코일 및 가장 큰 2차 코일 중 더 큰 코일의 직경보다 적어도 10% 더 큰,
WPT 시스템의 검출 장치.
제43 항 내지 제46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계 크기는 추가로, 무선 전력 전달이 비활성화되기 전에 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이에 허용되는 최대 오정렬 허용오차에 적어도 부분적으로 기초하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제1 항 내지 제47 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들은 복수의 검출 존들을 커버하도록 배열되고, 상기 복수의 검출 존들은 동적 FOD 스캔 영역을 형성하기 위해 상기 제어 유닛에 의해 선택적으로 활성화 또는 비활성화되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제48 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 추가로,
상기 WPT 시스템의 1차 코일과 2차 코일의 잠재적 결합된 표면 영역에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 동적 FOD 스캔 영역을 결정하도록 구성되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제49 항에 있어서,
상기 동적 FOD 스캔 영역은 상기 1차 코일과 상기 2차 코일 사이에 허용되는 최대 오정렬 허용오차뿐만 아니라 부가적인 인접 표면 영역을 커버할 정도로 충분히 큰,
WPT 시스템의 검출 장치.
제50 항에 있어서,
상기 부가적인 인접 표면 영역은 상기 동적 FOD 스캔 영역이 상기 최대 오정렬 허용오차를 포함하는 상기 WPT 시스템에 의해 지원되는 상기 1차 코일 및 상기 2차 코일 중에서 가장 큰 직경보다 직경이 적어도 10% 더 크게 되게 하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제1 항 내지 제51 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들의 제1 서브세트는 상기 WPT 시스템의 무선 전력 송신 장치 상에 있고, 상기 복수의 검출 코일들의 제2 서브세트는 상기 WPT 시스템의 무선 전력 수신 장치 상에 있는,
WPT 시스템의 검출 장치.
검출 장치로서,
WPT(wireless power transfer) 시스템의 복수의 전력 전달 코일들의 잠재적인 표면 영역보다 적어도 임계 크기만큼 더 큰 FOD(foreign object detection) 스캔 영역을 형성하도록 배열된 복수의 검출 코일들; 및
상기 FOD 스캔 영역 내 이물질의 검출에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하도록 구성된 제어 유닛을 포함하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제53 항에 있어서,
상기 복수의 전력 전달 코일들은 무선 전력 송신 장치의 1차 코일 및 무선 전력 수신 장치의 2차 코일을 포함하고, 상기 임계 크기는 상기 1차 코일 및 상기 2차 코일 중 더 큰 코일의 직경에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제53 항에 있어서,
상기 임계 크기는 상기 WPT 시스템에 의해 지원되는 가장 큰 2차 코일의 직경에 기초하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제53 항 내지 제55 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계 크기는 상기 WPT 시스템에 의해 지원되는 1차 코일 및 가장 큰 2차 코일 중 더 큰 코일의 직경보다 적어도 10% 더 큰,
WPT 시스템의 검출 장치.
제53 항 내지 제56 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임계 크기는 추가로, 상기 WPT 시스템이 상기 1차 코일 및 상기 2차 코일의 오정렬을 허용하는 최대 오정렬 허용오차에 적어도 부분적으로 기초하는,
WPT 시스템의 검출 장치.
제53 항 내지 제57 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 코일들의 제1 서브세트는 상기 WPT 시스템의 무선 전력 송신 장치 상에 또는 상기 무선 전력 송신 장치에 배열되고, 상기 복수의 검출 코일들의 제2 서브세트는 상기 WPT 시스템의 무선 전력 수신 장치 상에 또는 상기 무선 전력 수신 장치에 배열되는,
WPT 시스템의 검출 장치.
시스템으로서,
적어도 하나의 1차 코일 및 상기 1차 코일의 크기보다 적어도 제1 크기만큼 더 큰 제1 FOD(foreign object detection) 스캔 영역을 형성하도록 배열된 제1 복수의 검출 코일들을 포함하는 무선 전력 송신 장치; 및
적어도 하나의 2차 코일 및 상기 2차 코일의 크기보다 적어도 제2 크기만큼 더 큰 제2 FOD 스캔 영역을 형성하도록 배열된 제2 복수의 검출 코일들을 포함하는 무선 전력 수신 장치를 포함하는,
시스템.
제59 항에 있어서,
상기 제1 FOD 스캔 영역의 제1 크기는 상기 1차 코일의 직경에 적어도 부분적으로 기초하고 상기 제2 FOD 스캔 영역의 제2 크기는 상기 2차 코일의 직경에 적어도 부분적으로 기초하는,
시스템.
제59 항에 있어서,
상기 제1 크기는 상기 1차 코일의 직경보다 적어도 10% 더 크고, 상기 제2 크기는 상기 2차 코일의 직경보다 적어도 10% 더 큰,
시스템.
WPT(wireless power transfer) 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법으로서,
제1 FOD(foreign object detection) 기간 동안 적어도 제1 검출 코일 및 제2 검출 코일을 동시에 여기시키는 단계;
차동 전류 감지 장치에 의해, 상기 FOD 기간 동안 상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일과 연관된 제1 차동 전류를 검출하는 단계; 및
제어 유닛에 의해, 상기 제1 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 검출 신호를 생성하는 단계를 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제62 항에 있어서,
상기 제1 차동 전류는 상기 FOD 기간 동안 상기 제1 검출 코일의 제1 전류와 상기 제2 검출 코일의 제2 전류 사이의 차이에 기초하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제63 항에 있어서,
상기 제1 차동 전류를 검출하는 단계는,
상기 제1 검출 코일의 제1 전류를 제1 방향으로 제1 자기 코어를 통과시키고 상기 제2 검출 코일의 제2 전류를 제2 방향으로 상기 제1 자기 코어를 통과시켜서, 상기 제1 전류와 제2 전류의 차이는 상기 제1 차동 전류를 나타내는 플럭스 링키지를 상기 제1 자기 코어에서 발생시키는 단계를 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제64 항에 있어서,
상기 제1 자기 코어는 상기 플럭스 링키지에 적어도 부분적으로 기초하여 제1 센서 코일에서 제1 전기 신호를 유도하도록 구성되며, 상기 제1 전기 신호의 유도된 전압의 크기는 적어도 부분적으로 상기 제1 차동 전류의 크기에 기초하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제65 항에 있어서,
상기 제1 전기 신호를 제1 검출 전압을 갖는 직류(DC) 신호로 정류하는 단계; 및
필터에 의해, 상기 DC 신호의 제1 검출 전압을 안정화시키는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제66 항에 있어서,
상기 제어 유닛은 제1 교정된 검출 전압을 생성하기 위해 상기 제1 검출 전압에 제1 오프셋을 더하거나 제1 검출 전압으로부터 제1 오프셋을 빼는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제67 항에 있어서,
상기 이물질 검출 신호를 결정하기 위해 상기 제1 교정된 검출 전압의 절대 값을 검출 임계치와 비교하는 단계를 더 포함하고,
상기 이물질 검출 신호는 상기 제1 교정된 검출 전압이 상기 검출 임계치를 초과할 때 이물질이 존재함을 표시하고, 상기 이물질 검출 신호는 상기 제1 교정된 검출 전압이 상기 검출 임계치 미만일 때 상기 이물질이 존재하지 않음을 표시하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제62 항 내지 제68 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일은 상기 WPT 시스템의 인터페이스 공간에서 개개의 검출 존들에 포지셔닝되는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제69 항에 있어서,
상기 검출 존들은 상기 WPT 시스템의 1차 코일 또는 2차 코일 중 어느 하나 또는 둘 모두에 대해 대칭적으로 위치되는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제62 항 내지 제70 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검출 장치는 하나 이상의 코일 쌍들로서 구성된 복수의 검출 코일들을 포함하고, 각각의 코일 쌍은 드라이버에 병렬로 연결된 적어도 2개의 연관된 검출 코일들을 갖고, 상기 제1 코일 쌍은 상기 제1 검출 코일 및 상기 제2 검출 코일을 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제71 항에 있어서,
각각의 코일 쌍은 상기 WPT 시스템의 인터페이스 공간에서 적어도 2개의 검출 존들과 연관되는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제71 항 또는 제72 항에 있어서,
개개의 FOD 기간 동안 각각의 코일 쌍의 적어도 2개의 연관된 검출 코일들을 동시에 여기시키는 단계;
상기 개개의 FOD 기간 동안 각각의 코일 쌍과 연관된 대응하는 차동 전류를 검출하는 단계; 및
각각의 코일 쌍과 연관된 상기 대응하는 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 이물질 검출 신호를 생성하는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제73 항에 있어서,
하나의 코일 쌍이 개개의 FOD 기간 각각 동안 여기되도록 연속적인 패턴으로 상기 하나 이상의 코일 쌍들을 여기시키는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제73 항에 있어서,
둘 이상의 코일 쌍들이 개개의 FOD 기간 각각 동안 여기되도록 미리 결정된 패턴으로 상기 하나 이상의 코일 쌍들을 여기시키는 단계를 더 포함하고, 개개의 FOD 기간 각각에서 상기 둘 이상의 코일 쌍들은 인접하지 않은 검출 존들에 있는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제71 항 내지 제75 항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 차동 전류 감지 회로들에 의해, 복수의 검출 전압들을 획득하는 단계를 더 포함하고,
각각의 검출 전압은 개개의 코일 쌍의 차동 전류에 대응하고, 상기 복수의 검출 전압들은 상기 제1 코일 쌍의 제1 차동 전류에 적어도 부분적으로 기초하는 크기의 제1 검출 전압 및 상기 제2 코일 쌍의 제2 차동 전류에 의존하는 크기의 제2 검출 전압을 적어도 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제76 항에 있어서,
오프셋 값들의 세트에 기초하여 상기 복수의 검출 전압들을 조정하는 단계를 더 포함하고,
상기 오프셋 값들의 세트는 적어도 상기 제1 검출 전압에 대한 제1 오프셋 값 및 상기 제2 검출 전압에 대한 제2 오프셋 값을 적어도 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제77 항에 있어서,
상기 오프셋 값들의 세트는 초기에, 각각의 코일 쌍에 대한 적어도 2개의 연관된 검출 코일들 사이의 임피던스 차이들의 베이스라인 측정에 기초하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제77 항 또는 제78 항에 있어서,
각각의 검출 전압에 대해 연속적인 FOD 기간들에 걸쳐 상기 복수의 검출 전압들의 변화들을 검출하는 단계; 및
각각의 검출 전압에 대해 상기 연속적인 FOD 기간들에 걸쳐 변한 상기 복수의 검출 전압들의 양을 나타내는 변화 카운트를 결정하는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제79 항에 있어서,
상기 변화 카운트에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 상기 WPT 시스템 내 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는지를 결정하는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제80 항에 있어서,
상기 변화 카운트가 카운트 임계치 이상일 때, 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 상기 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 결정하는 단계, 및
상기 변화 카운트가 상기 카운트 임계치 미만일 때 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 이물질의 존재에 의해 야기되는 것으로 결정하는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제80 항에 있어서, ,
상기 복수의 검출 전압들의 변화 카운트 대 총 카운트의 비율을 결정하는 단계;
상기 비율이 비율 임계치 이상일 때, 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 상기 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 결정하는 단계; 및
상기 비율이 상기 비율 임계치 미만일 때 상기 복수의 검출 전압들의 변화들이 이물질의 존재에 의해 야기되는 것으로 결정하는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제80 항 내지 제82 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 검출 전압들의 변화가 상기 WPT 시스템 내 상기 무선 전력 수신 장치의 움직임에 의해 야기되는 것으로 상기 제어 유닛이 결정할 때, 상기 복수의 검출 전압들의 변화들에 기초하여 상기 오프셋 값들의 세트를 수정하는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.
제83 항에 있어서,
상기 WPT 시스템 내 상기 무선 전력 수신 장치의 움직임을 참작하도록 상기 오프셋 값들의 세트를 지속적으로 교정하는 단계를 더 포함하는,
WPT 시스템에서 사용하기 위한 검출 장치의 방법.