KR20230145210A

KR20230145210A - 공유 유도-손실 스케일링 인자들을 갖는 무선 전력 시스템들

Info

Publication number: KR20230145210A
Application number: KR1020237032957A
Authority: KR
Inventors: 아담 엘. 슈바르츠; 웨이홍 치우; 뤼양 린; 슈바 라마크리슈난; 자키 무싸우이
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2022-03-18
Publication date: 2023-10-17
Also published as: US20220320911A1; JP2024511370A; CN117044069A; WO2022212094A1; DE112022001811T5; GB2619862A; GB202314791D0; AU2022252156A1

Abstract

무선 전력 시스템은 무선 전력 송신 코일 및 인버터를 갖는 무선 전력 송신 디바이스를 갖는다. 인버터 및 무선 전력 송신 코일은 무선 전력 신호들을 송신하는 데 사용된다. 무선 전력 시스템은 또한 무선 전력 수신 코일을 사용하여 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 무선 전력 수신 디바이스를 갖는다. 무선 전력 수신 디바이스 내의 정류기는 무선 전력 수신 코일로부터의 교류 신호들을 정류하고 대응하는 직류 전력을 생성한다. 전력 손실 계산들은, 커플링된 무선 전력 송신기 및 수신기의 부근에 이물질이 존재할 수 있는지 여부를 결정하는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다. 송신기의 다수의 모델들 및 수신기의 다수의 모델들을 갖는 에코시스템에서, 모델-의존적 스케일링 인자들이 유지되며, 주어진 커플링된 송신기 및 수신기 쌍 사이에서 교환되어, 정확한 전력 손실 추정들이 행해지게 허용할 수 있다.

Description

공유 유도-손실 스케일링 인자들을 갖는 무선 전력 시스템들

본 출원은, 2022년 2월 25일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/681,363호, 및 2021년 3월 30일자로 출원된 미국 가특허 특허 출원 제63/167,971호에 대한 우선권을 주장하며, 이들은 이로써 그들 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.

기술분야

본 출원은 일반적으로 전력 시스템들에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 전자 디바이스들을 충전하기 위한 무선 전력 시스템들에 관한 것이다.

무선 충전 시스템에서, 무선 전력 송신 디바이스는 전력을 무선 전력 수신 디바이스에 무선으로 송신한다. 무선 전력 송신 디바이스는 무선 전력 신호들을 무선 전력 수신 디바이스에 송신하기 위해 무선 전력 송신 코일을 사용한다. 무선 전력 수신 디바이스는 코일 및 정류기 회로부를 갖는다. 무선 전력 수신 디바이스의 코일은 무선 전력 송신 디바이스로부터 교류 무선 전력 신호들을 수신한다. 정류기 회로부는 수신된 신호들을 직류 전력으로 변환한다.

무선 전력 송신 디바이스들은 무선 전력을 무선 전력 수신 디바이스들에 송신할 수 있다. 각각의 무선 전력 송신 디바이스에서, 인버터 및 무선 전력 송신 코일은 무선 전력 신호들을 송신하는 데 사용된다. 무선 전력 수신 디바이스들은 전력이 송신 디바이스들로부터 수신 디바이스들로 전달될 수 있도록 무선 전력 송신 디바이스들에 자기적으로 커플링될 수 있다. 각각의 무선 전력 수신 디바이스에서, 페어링된 송신 디바이스로부터의 무선 전력 신호들은 무선 전력 수신 코일을 사용하여 수신된다. 무선 전력 수신 디바이스 내의 정류기는 무선 전력 수신 코일로부터의 교류 신호들을 정류하고 대응하는 직류 전력을 생성한다.

전력 손실 계산들은, 커플링된 무선 전력 송신기 및 수신기의 부근에 이물질이 존재할 수 있는지 여부를 결정하는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다. 추정된 이물질 전력 손실 값이 미리 결정된 임계치 미만인 것으로 결정되면, 무선 전력 전달 동작들은 정상적으로 진행될 수 있다.

그러나, 추정된 이물질 전력 손실 값이 미리 결정된 임계치 초과인 것으로 결정되면, 이물질이 존재하고, 정상 전력 전달 동작들이 중단되거나 달리 보류될 수 있다고 결론내릴 수 있다.

송신기의 다수의 모델들 및 수신기의 다수의 모델들을 갖는 에코시스템에서, 스케일링 인자들은 송신기들 및 수신기들에 의해 유지될 수 있다. 이러한 스케일링 인자들은 커플링된 송신기-수신기 쌍 내의 송신기와 수신기 사이에서 교환되어, 정확한 전력 손실 추정들이 행해지게 허용할 수 있다.

에코시스템 스케일링 기법들은 또한, 예를 들어, 다수의 유형들의 송신기들 및 수신기들을 갖는 시스템과 같은 커플링된 시스템에서 다른 유형들의 런타임 모델들을 조정하기 위해 더 일반적으로 사용될 수 있다. 이는 정합된 시스템에서 속성들을 계산하기 위해 이러한 모델들에 의존하는 임의의 알고리즘에 유용할 수 있다. 예들로서, 에코시스템 스케일링은 송신기와 수신기 사이의 커플링을 추정할 시에 또는 전력 전달의 최대 전력 전달 또는 코일-코일 효율을 추정할 시에 무선 전력 전달 시스템들에서 사용될 수 있다. 일반적으로, 정합된 디바이스들의 상이한 가능한 치환들을 갖는 임의의 에코시스템은 정합된 디바이스들에 대한 정확한 커플링 모델을 가능하게 하기 위해 런타임 시에 스케일링 인자들 및/또는 다른 파라미터들을 교환할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 무선 전력 시스템의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 무선 전력 시스템의 회로도이다.
도 3은 실시예들에 따른, 무선 전력 시스템들에서 디바이스들을 사용하는 것과 연관된 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 4는 실시예들에 따른, 무선 전력 시스템들에서 디바이스들을 사용하는 것과 연관된 예시적인 동작들의 흐름도이다.

무선 전력 시스템은 무선 전력 송신 디바이스를 포함한다. 무선 전력 송신 디바이스는 무선 전력 수신 디바이스에 전력을 무선으로 송신한다. 무선 전력 송신 디바이스는 충전 퍽(charging puck), 충전 매트, 전력 송신 능력들을 갖는 휴대용 전자 디바이스, 전력 송신 능력들을 갖는 탈착가능 배터리 케이스, 또는 다른 전력 송신기일 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 손목 시계, 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 탈착가능 배터리 케이스, 전자 디바이스 액세서리, 또는 다른 전자 장비와 같은 디바이스일 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 수신 디바이스에 전력을 공급하기 위해 그리고 내부 배터리를 충전하기 위해 무선 전력 송신 디바이스로부터의 전력을 사용한다.

무선 전력은 무선 전력 송신 디바이스 내의 인버터를 사용하여 하나 이상의 무선 전력 송신 코일들을 통해 전류를 구동함으로써 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 수신 디바이스로 송신된다. 무선 전력 수신 디바이스는 수신된 무선 전력 신호들을 직류 전력으로 변환하는 정류기 회로부에 커플링된 하나 이상의 무선 전력 수신 코일들을 갖는다.

종이클립, 동전, 또는 다른 금속성 물체와 같은 이물질이 무선 전력 송신 디바이스의 무선 전력 송신 코일 부근에 존재하면, 이물질의 온도를 증가시킬 수 있는 이물질 내의 와전류 생성이 있을 수 있다. 이물질이 무선 전력 송신 디바이스의 부근에 존재하는지 여부를 결정하기 위해, 전력 손실 추정들이 행해진다. 예를 들어, 송신기에서의 전력 손실의 양 및 수신기에서의 전력 손실의 양이 추정된다. 정류기 회로부로부터의 측정된 출력 전력을 인버터에 대한 입력 전력의 양과 비교함으로써, 그리고 추정된 송신기 및 수신기 손실들을 감산함으로써, 이물질에 의해 흡수되었을 수 있는 전력의 양이 계산될 수 있다. 추정된 이물질 전력이 임계치보다 높으면, 전력 전달이 중단될 수 있고 그리고/또는 다른 적합한 액션이 취해질 수 있다.

이물질 전력 손실 값들을 정확하게 추정하기 위해, 무선 전력 시스템에서의 전력 손실의 다양한 잠재적인 소스들이 고려되어야 한다. 전력 송신기들 및 수신기들에 의해 나타나는 일부 전력 손실들은 송신기들 및 수신기들의 자기 속성들(예를 들어, 스위칭 손실들, 인버터들 및 정류기들 내의 전계 효과 트랜지스터들의 드레인-소스 저항에 의존하는 손실들 등)과 독립적이다. 이들과 같은 손실들은 관련 디바이스 컴포넌트들을 특성화함으로써(예를 들어, 제조 테스트들 및/또는 다른 테스트들 동안 행해진 측정들을 사용하여 트랜지스터 드레인-소스 저항들을 확인함으로써) 고려될 수 있다.

송신기들 및 수신기들은 또한 송신기들 및 수신기들의 유도 속성들에 의존하는 전력 손실들(예를 들어, 때때로 정합-의존적 손실들, 유도 손실들, 자기 손실들 등으로 지칭되는 커플링된 송신기들 및 수신기들의 자기 속성들에 의존하는 손실들)을 나타낸다. 송신기들 및 수신기들의 자기 속성들에 의존하는 전력 손실들의 예들은, 1) 정합된 송신 및 수신 코일들의 교류(AC) 저항들에 의존하는 코일 손실들, 2) 친화적인 금속 손실들(예를 들어, 수신 디바이스의 금속 하우징에서 유도된 와전류들로 인한 전력 손실들), 및 3) 이물질이 송신기와 수신기 사이에 존재하는 이벤트에서 발생하는 이물질 손실들을 포함한다. 송신기 및 수신기의 자기 속성들에 의존하는 것들과 같은 전력 손실들은 때때로 LQK 자기 파라미터들의 관점들에서 특징지어질 수 있으며, 여기서 L은 송신 및 수신 코일들의 인덕턴스를 지칭하고, Q는 코일들의 품질 인자를 지칭하고, K는 코일들의 자기 커플링을 지칭한다.

다수의 상이한 송신기들 및 수신기들을 갖는 무선 전력 에코시스템에서, 송신기들 중 주어진 송신기와 수신기들 중 주어진 수신기 사이의 각각의 페어링은 자기 속성들의 잠재적으로 상이한 세트를 초래할 것이며, 그에 의해, 커플링된 송신기-수신기 쌍의 자기 속성들에 의존하는 전력 손실들의 정확한 평가에 대한 문제들을 제기한다. 정확한 송신기 및 수신기 전력 손실 추정들을 용이하게 하기 위해, 송신기들 및 수신기들과 연관된 자기 전력 손실 파라미터들은 송신기 및 수신기의 다양한 모델들과 기준 유닛들(예를 들어, 기준 송신기들 및 기준 수신기들) 사이의 측정들을 사용하여 결정될 수 있다. 기준 송신기들 및/또는 기준 수신기들을 이용하여 행해진 측정들로부터 정보를 특성화하는 것은 디바이스의 각각의 상이한 모델에 저장될 수 있고, 후속하여, 송신기의 특정 모델이 수신기의 특정 모델과 페어링될 때 정확한 전력 손실 추정들이 행해지는 것을 보장하는 데 도움을 주기 위해 사용될 수 있다.

예시적인 무선 전력 시스템(무선 충전 시스템)이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 무선 전력 시스템(8)은 무선 전력 송신 디바이스(12)와 같은 무선 전력 송신 디바이스를 포함하고, 무선 전력 수신 디바이스(24)와 같은 무선 전력 수신 디바이스를 포함한다. 무선 전력 송신 디바이스(12)는 제어 회로부(16)를 포함한다. 무선 전력 수신 디바이스(24)는 제어 회로부(30)를 포함한다. 제어 회로부(16) 및 제어 회로부(30)와 같은 시스템(8) 내의 제어 회로부는 시스템(8)의 동작을 제어하는 데 사용된다. 이러한 제어 회로부는 마이크로프로세서, 전력 관리 유닛, 기저대역 프로세서, 디지털 신호 프로세서, 마이크로제어기, 및/또는 프로세싱 회로를 갖는 주문형 집적 회로와 연관된 프로세싱 회로부를 포함할 수 있다. 프로세싱 회로부는 디바이스들(12 및 24) 내의 원하는 제어 및 통신 특징부들을 구현한다. 예를 들어, 프로세싱 회로부는, 사용자 입력을 프로세싱하고, 디바이스들(12, 24) 사이의 협상들을 처리하고, 대역-내 및 대역-외 데이터를 전송 및 수신하고, 측정들을 행하고, 전력 손실들을 추정하고, 전력 송신 레벨들을 결정하고, 시스템(8)의 동작을 달리 제어하는 데 사용될 수 있다.

시스템(8) 내의 제어 회로부는 하드웨어(예를 들어, 전용 하드웨어 또는 회로부), 펌웨어, 및/또는 소프트웨어를 사용하여 시스템(8)에서 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 시스템(8)에서 동작들을 수행하기 위한 소프트웨어 코드 및 다른 데이터는 제어 회로부(8) 내의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들(예를 들어, 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 저장 매체들) 상에 저장된다. 소프트웨어 코드는 때때로 소프트웨어, 데이터, 프로그램 명령어들, 명령어들, 또는 코드로 지칭될 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들은 비휘발성 랜덤-액세스 메모리(NVRAM)와 같은 비휘발성 메모리, 하나 이상의 하드 드라이브들(예를 들어, 자기 드라이브들 또는 솔리드 스테이트 드라이브들), 하나 이상의 탈착가능 플래시 드라이브들 또는 다른 탈착가능 매체들 등을 포함할 수 있다. 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들 상에 저장된 소프트웨어는 제어 회로부(16 및/또는 30)의 프로세싱 회로부 상에서 실행될 수 있다. 프로세싱 회로부는 프로세싱 회로부, 하나 이상의 마이크로프로세서들, 중앙 프로세싱 유닛(CPU) 또는 다른 프로세싱 회로부를 갖는 주문형 집적 회로들을 포함할 수 있다.

전력 송신 디바이스(12)는 독립형 전력 어댑터(예를 들어, 전력 어댑터 회로부를 포함하는 무선 충전 매트 또는 충전 퍽)일 수 있거나, 케이블에 의해 전력 어댑터 또는 다른 장비에 커플링되는 무선 충전 매트 또는 퍽일 수 있거나, 휴대용 디바이스일 수 있거나, 가구, 차량, 또는 다른 시스템에 통합된 장비일 수 있거나, 탈착가능 배터리 케이스일 수 있거나, 또는 다른 무선 전력 전달 장비일 수 있다.

전력 수신 디바이스(24)는 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 손목 시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 액세서리, 예컨대 이어버드, 전자 디바이스에 대한 무선 충전된 탈착가능 배터리 케이스, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 벽 콘센트(예를 들어, 교류 전원)에 커플링될 수 있고, 전력을 공급하기 위한 배터리를 가질 수 있고, 그리고/또는 다른 전력의 공급원을 가질 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 벽 콘센트 또는 다른 전원으로부터의 AC 전력을 DC 전력으로 변환하기 위한 교류(AC)-직류(DC) 전력 변환기, 예컨대 AC-DC 전력 변환기(14)를 가질 수 있다. DC 전력은 제어 회로부(16)에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 동작 동안, 제어 회로부(16) 내의 제어기는 무선 전력을 디바이스(24)의 전력 수신 회로부(54)에 송신하기 위해 전력 송신 회로부(52)를 사용한다. 전력 송신 회로부(52)는 무선 전력 송신 코일(들)(36)과 같은 하나 이상의 무선 전력 송신 코일들을 통해 AC 전류 신호들을 생성하기 위하여 제어 회로부(16)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴 온 및 턴 오프되는 스위칭 회로부(예를 들어, 트랜지스터들로 형성된 인버터 회로부(61))를 가질 수 있다. 이러한 코일 구동 신호들은 코일(들)(36)이 무선 전력을 송신하게 한다. 다수의 코일들(36)은 (예를 들어, 디바이스(12)가 무선 충전 매트인 구성들에서) 평면 코일 어레이로 배열될 수 있거나, (예를 들어, 디바이스(12)가 무선 충전 퍽인 구성들에서) 코일들의 클러스터를 형성하도록 배열될 수 있다. 일부 배열들에서, 디바이스(12)(예를 들어, 충전 매트, 퍽 등)는 단일 코일만을 가질 수 있다. 다른 배열들에서, 무선 충전 디바이스는 다수의 코일들(예를 들어, 2개 이상의 코일들, 2개 내지 4개의 코일들, 5개 내지 10개의 코일들, 적어도 10개의 코일들, 25개 미만의 코일들, 또는 다른 적합한 수의 코일들)을 가질 수 있다.

AC 전류들이 하나 이상의 코일들(36)을 통과함에 따라, 교류 전자기(예를 들어, 자기)장들(무선 전력 신호들(44))이 생성되며, 이들은 전력 수신 디바이스(24) 내의 코일(들)(48)과 같은 하나 이상의 대응하는 수신기 코일들에 의해 수신된다. 디바이스(24)는 단일 코일(48), 적어도 2개의 코일들(48), 적어도 3개의 코일들(48), 적어도 4개의 코일들(48), 또는 다른 적합한 수의 코일들(48)을 가질 수 있다. 교류 전자기장들이 코일(들)(48)에 의해 수신될 때, 대응하는 교류 전류들이 코일(들)(48)에 유도된다. 무선 전력을 송신하는 데 사용되는 AC 신호들은 임의의 적합한 주파수(예를 들어, 100 내지 400 ㎑ 등)를 가질 수 있다. 브리지 네트워크 내에 배열된 동기식 정류 금속 산화물 반도체 트랜지스터들과 같은 정류 컴포넌트들을 포함하는 정류기 회로부(50)와 같은 정류기 회로부는 하나 이상의 코일들(48)로부터의 수신된 AC 신호들(전자기 신호들(44)과 연관된 수신된 교류 신호들)을 디바이스(24)에 전력을 공급하기 위한 DC 전압 신호들로 변환한다.

정류기 회로부(50)에 의해 생성된 DC 전압(때때로 정류기 출력 전압 Vrect로 지칭됨)은 배터리(58)와 같은 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있고 디바이스(24) 내의 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(24)는 입출력 디바이스들(56)을 포함할 수 있다. 입력-출력 디바이스들(56)은 사용자 입력을 수집하고 그리고/또는 환경 측정들을 수행하기 위한 입력 디바이스들을 포함할 수 있고, 사용자에게 출력을 제공하기 위한 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 일 예로서, 입력-출력 디바이스들(56)은 디스플레이, 스피커, 카메라, 터치 센서, 주변 광 센서, 및 사용자 입력을 수집하기 위한 다른 디바이스들을 포함하여, 센서 측정을 행하고 그리고/또는 사용자에게 출력을 제공할 수 있다.

디바이스(12) 및/또는 디바이스(24)는 대역-내 또는 대역-외 통신들을 사용하여 무선으로 통신할 수 있다. 디바이스(12)는, 예를 들어, 안테나를 사용하여 무선으로 대역-외 신호들을 디바이스(24)에 송신하는 무선 송수신기 회로부(40)를 가질 수 있다. 무선 송수신기 회로부(40)는 안테나를 사용하여 무선으로 디바이스(24)로부터 대역-외 신호들을 수신하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(24)는 대역-외 신호들을 디바이스(12)에 송신하는 무선 송수신기 회로부(46)를 가질 수 있다. 무선 송수신기(46) 내의 수신기 회로부는 안테나를 사용하여 디바이스(12)로부터 대역-외 신호들을 수신할 수 있다. 디바이스들(12 및 24) 사이의 대역-내 송신들은 코일들(36 및 48)을 사용하여 수행될 수 있다. 하나의 예시적인 구성에서, 주파수-시프트 키잉은 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 대역-내 데이터를 전달하기 위해 사용되고, 진폭-시프트 키잉(amplitude-shift keying, ASK)은 디바이스(24)로부터 디바이스(12)로 대역-내 데이터를 전달하기 위해 사용된다. 이러한 FSK 및 ASK 송신들 동안 전력이 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있다.

제어 회로부(16)는 측정 회로부(41)를 갖는다. 측정 회로부(41)는 (예를 들어, 무선 전력 송신 코일과 연관된 코일 전압과 같은 디바이스(12) 내의 하나 이상의 전압들을 측정하기 위한) 전압 측정 회로부 및/또는 (예를 들어, 무선 전력 송신 코일 전류와 같은 하나 이상의 전류들을 측정하기 위한) 전류 측정 회로부를 포함할 수 있다.

제어 회로부(30)는 측정 회로부(43)를 갖는다. 측정 회로부(43)는 (예를 들어, 무선 전력 송신 코일과 연관된 코일 전압 및/또는 정류기 출력 전압과 같은 디바이스(24) 내의 하나 이상의 전압들을 측정하기 위한) 전압 측정 회로부 및/또는 (예를 들어, 무선 전력 수신 코일 전류 및/또는 정류기 출력 전류와 같은 하나 이상의 전류들을 측정하기 위한) 전류 측정 회로부를 포함할 수 있다.

도 2는 무선 전력 송신 디바이스가 무선 전력 수신 디바이스와 페어링된 예시적인 시나리오에서 시스템(8) 내의 예시적인 무선 전력 회로부를 도시한다. 도 2의 무선 전력 회로부는 무선 전력 송신 디바이스(12) 내의 무선 전력 송신 회로부(52) 및 무선 전력 수신 디바이스(24) 내의 무선 전력 수신 회로부(54)를 포함한다. 동작 동안, 무선 전력 신호들(44)이 무선 전력 송신 회로부(52)에 의해 송신되고 무선 전력 수신 회로부(54)에 의해 수신된다. 도 2의 구성은 (일 예로서) 단일 송신 코일(36) 및 단일 수신 코일(48)을 포함한다. 다른 구현예들에서, 커패시터(70)에 걸친 전압이 측정되고, 코일을 통과하는 전류가 그러한 측정으로부터 추론된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 무선 전력 송신 회로부(52)는 인버터 회로부(61)를 포함한다. 인버터 회로부(인버터)(61)는 신호들을 코일(36)에 제공하는 데 사용될 수 있다.

무선 전력 송신 동안, 디바이스(12)의 제어 회로부는 인버터(61)로 하여금 교류 구동 신호들을 코일(36)에 공급하게 하는 신호들을 인버터(61)의 제어 입력(82)에 공급한다. 커패시터(70)와 같은 회로 컴포넌트들은 도 2에 도시된 바와 같이 코일(36)과 직렬로 커플링될 수 있다. 디바이스(12) 내의 측정 회로부(41)는 디바이스(12)에서 동작 전류들 및 전압들에 대한 측정을 행할 수 있다. 예를 들어, 전압 센서(41A)는 코일(36)에 걸친 코일 전압을 측정하는 데 사용될 수 있고, 전류 센서(41B)는 코일(36)을 통과하는 코일 전류를 측정하는 데 사용될 수 있다.

교류 전류 신호들이 코일(36)에 공급될 때, 대응하는 교류 전자기 신호들(무선 전력 신호들(44))이 무선 전력 수신 회로부(54) 내의 예시적인 코일(48)과 같은 근처의 코일들로 송신된다. 이는 코일(48)에 대응하는 교류(AC) 전류 신호를 유도한다. 커패시터들(72)과 같은 커패시터들은 코일(48)과 직렬로 커플링될 수 있다. 정류기(50)는 코일(48)로부터 AC 전류를 수신하고, 출력 단자들(76)에서 대응하는 직류 전력(예를 들면, 직류 전압(Vrect))을 생성한다. 이러한 전력은 부하에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(24) 내의 측정 회로부(43)는 디바이스(24)에서 동작 전류들 및 전압들에 대한 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 전압 센서(43A)가 Vrect(정류기(50)의 출력 전압)를 측정할 수 있거나, 전압 센서가 코일(48) 상의 코일 전압을 측정할 수 있다. 전류 센서(43B)가 정류기(50)의 정류기 출력 전류를 측정할 수 있거나, 전류 센서가 코일(48)의 전류를 측정할 수 있다.

측정 회로부(41, 43)에 의해 행해진 측정들은, 자기 손실 속성들(예를 들어, 디바이스들(12, 24)에서의 전력 손실들의 양을 특성화하고 송신기 및 수신기의 자기 속성들에 의존하는 계수들 또는 다른 파라미터들)을 추출하도록 프로세싱될 수 있다. 이러한 측정들은 각각의 디바이스 내에 저장될 수 있으며, 존재할 수 있는 임의의 이물질 전력 손실을 정확하게 추정할 시에 디바이스(12)(및 원하는 경우, 디바이스(24))가 이러한 정보를 사용할 수 있도록 디바이스들 사이에서 교환될 수 있다.

원하는 경우, 이러한 측정들은, 송신기 및 수신기가 무선 전력을 얼마나 잘 전달할 수 있는지 및 그에 따라 무선 전력 전달 동작들이 정상적으로 진행하고 있다는 것을 사용자가 통지받을 것인지 여부를 추정하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 측정들은 자기 커플링 계수 K, 무선 전력 전달 효율, 추정된 이물질 전력 손실, 및/또는 정합된 송신기-수신기 쌍의 다른 속성들을 추정하는 데 사용될 수 있다. 이물질이 존재하는지 여부 및 그에 따라 무선 전력 전달을 진행할지 여부를 결정하기 위해 이물질 전력 손실을 추정하는 것에 부가하여 또는 그 대신에, 시스템(10)은, 무선 전력 송신이 적절히 진행되고 있다는 것을 사용자에게 통지하기 위한(예를 들어, 이물질의 존재, 가능한 오정렬, 또는 다른 인자들로 인한 불량한 커플링의 존재에 의해 이러한 프로세스가 좌절되지 않았다는 것을 사용자에게 통지하기 위한) 확인 메시지를 시스템(10)의 사용자에게 제시할지 여부를 결정하기 위해 이러한 정보(예를 들어, 추정된 이물질 전력 손실 및/또는 관련 커플링 및/또는 효율 정보)를 사용할 수 있다. 예시적인 확인 메시지들은 디바이스(24) 상에 제시된 차임(chime) 및/또는 시각적 출력과 같은 오디오 출력을 포함한다. 차임은 가청 차임 톤 및 시각적 사용자 인터페이스 어포던스(예를 들어, 배터리 충전 아이콘 또는 디바이스(24) 내의 디스플레이 또는 다른 디스플레이 상에 디스플레이되는 다른 시각적 경보)의 제시를 수반할 수 있다. 차임을 제공함으로써, (예를 들어, 충전이 완료될 때까지 사용자가 편안하게 시스템(8)으로부터 멀어지고 디바이스들(12 및 24)을 무인 상태(unattended)로 유지하도록) 충전 동작들이 정상적으로 진행되고 있다는 것을 사용자에게 재확인시킨다.

일반적으로, 임의의 적합한 정보가 시스템 내(8)의 디바이스들 사이에서 교환될 수 있고, 이러한 정보는 임의의 적합한 방식으로 사용될 수 있다. 측정 회로부(41, 43)를 사용하여 행해진 것들과 같은 측정들의 교환 및 이물질이 존재하는지 여부를 결정할 시의 이러한 정보의 사용은 예시적인 것이다.

회로부(41 및 43)를 이용한 측정들에 후속하여, 시스템(10)에서 이물질에 의해 잠재적으로 흡수되는 전력의 양은 수학식 1을 사용하여 결정될 수 있다.

PFO = POUT- PIN -PLOSSTX-PLOSSRX (1)

수학식 1에서, PFO는 (존재하는 경우) 존재하는 이물질에 의해 흡수되는 전력의 양을 표현한다. POUT는 출력 전력(예를 들어, 정류기(50)의 출력 전력)을 표현하고, PIN은 입력 전력(예를 들어, 코일(36)에 대한 입력 전력)을 표현하고, PLOSSTX는 디바이스(12)로 인한 전력 손실을 표현하고, PLOSSRX는 디바이스(24)로 인한 전력 손실을 표현한다. POUT 및 PIN의 값들은 (예를 들어, 회로부(41, 43)를 사용하여) 측정될 수 있다.

수학적 모델들은 PLOSSTX 및 PLOSSRX에 대한 함수 표현들을 생성하는 데 사용될 수 있고, 이러한 표현들은 회로부(41, 43)를 사용하여 행해진 측정들과 같은 측정된 동작 파라미터를 사용하여 평가될 수 있다. 예를 들어, 하나의 예시적인 모델링 실시예로, PLOSSTX 및 PLOSSRX는 각각 수학식들 2a 및 3a를 사용하여 계산될 수 있다.

PLOSSTX = b*RAIRTX*(ITX)² (2a)

PLOSSRX = m*RAIRRX*(IRX)² + α*(IRX)² + αDC (3a)

수학식들 2a 및 수학식 3a에서, ITX는 송신기 전류(예를 들어, 코일 전류)를 표현하고, IRX는 수신기 전류(예를 들어, 정류기 출력 전류 또는 일부 실시예들에서는 수신기 코일 전류)를 표현한다. RAIRTX 및 RAIRRX의 값들은 각각 코일들(36, 48)에 대한 측정된 AC 코일 저항들을 표현한다. b, m, α, 및 αDC의 값들은 시스템(8)에서, 커플링된 송신기 및 수신기 쌍의 성능을 특성화하는 모델 파라미터들(때때로 자기 전력 손실 계수들로 지칭됨)이다. 송신기 전력 손실 PLOSSTX는 단지 수학식 2a의 모델에서의 송신기 코일 전력 손실로 인한 것이다. 수신기 전력 손실 PLOSSRX는 수신기 코일 전력 손실들로 인한 것인 제1 컴포넌트(수학식 3의 제1 항)를 갖고, 친화적인 금속 손실들(예를 들어, 전력이 전달되고 있을 때 수신기에서 유도된 와전류들로 인한 손실들)을 표현하는 제2 컴포넌트(수학식 3a에서 마지막 2개의 항들로 구성됨)를 갖는다. 파라미터 b는 때때로 송신기 코일 손실 파라미터 또는 계수로 지칭될 수 있다. 파라미터 m은 때때로 수신기 코일 손실 파라미터 또는 계수로 지칭될 수 있고, 파라미터들 α 및 αDC는 때때로 친화적인 금속 손실 파라미터들 또는 친화적인 금속 손실 계수들로 지칭될 수 있다. 파라미터들 b, m, α, 및 αDC는 커플링될 때 디바이스(12, 24) 사이의 자기 상호작용들에 의존하고, 따라서 때때로 자기 손실 파라미터들 또는 자기 손실 계수들로 지칭될 수 있다.

사용자에게 이용가능한 무선 전력 송신 디바이스의 다수의 상이한 모델들(예를 들어, 디바이스(12)의 상이한 모델들) 및 사용자에게 이용가능한 무선 전력 수신 디바이스의 다수의 상이한 모델들(예를 들어, 디바이스(24)의 상이한 모델들)이 존재하는 에코시스템에서, 자기 손실 파라미터들은 어느 특정 송신기 및 수신기가 함께 페어링되는지의 함수로서 변할 것이다. 일 예로서, 모델 I 송신기 및 모델 J 수신기가 페어링되면, 각각의 디바이스에서의 전력 손실의 양은 이러한 디바이스들이 상이한 디바이스들과 페어링될 때 경험되는 것과 상이할 것이다.

이러한 변형들을 고려하고, 그에 의해, 수학식 1에서 이물질 전력 손실의 정확한 추정을 보장하기 위해, 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자들(때때로 자기 전력 손실 계수 스케일링 인자들로 지칭됨)이 사용된다. 특히, 다수의 상이한 송신기 및 수신기 모델들을 갖는 에코시스템들에서 부정확할 수 있는 수학식들 2a 및 2b의 PLOSSTX 및 PLOSSRX의 모델들은 각각 수학식들 2b 및 3b로 대체될 수 있다.

PLOSSTX = gb*bR*RAIRTX*(ITX)²

(2b)

PLOSSRX = gm*mR*RAIRRX*(IRX)² + gα*αR*(IRX)² + gαDC*αRDC

(3b)

수학식 2b에서, 송신기 코일 손실 파라미터 b는 기준 송신기가 기준 수신기에 커플링될 때 측정된 송신기 손실과 연관된 기준 송신기 코일 손실 값 bR(때때로 송신기 코일 손실 계수로 지칭됨)로 대체되고, 이어서, 이러한 값은 스케일링 인자 gb를 사용하여 스케일링된다. 수학식 3b에서, 수신기 코일 손실 파라미터 m은 기준 수신기 및 송신기가 커플링될 때 측정된 수신기 코일 손실과 연관된 mR(때때로 수신기 코일 손실 계수로 지칭됨)로 대체되고, 이어서, 이러한 값은 스케일링 인자 gm을 사용하여 스케일링된다. 수학식 3b에서, 친화적인 금속 손실 파라미터들 α 및 αDC는 기준 송신기 및 기준 수신기를 이용하여 행해진 측정들을 사용하여 추출된 기준 친화적인 금속 손실 파라미터들(계수들) αR 및 αRDC로 각각 대체된다. 기준 친화적인 금속 손실 파라미터들은 개개의 스케일링 인자들 gα 및 gαDC에 의해 스케일링된다.

PLOSSTX(예를 들어, 수학식 2b 참조) 및 PLOSSRX(예를 들어, 수학식 3b 참조)를 계산할 시에 스케일링 인자들을 사용함으로써, 수학식 1은 송신기 및 수신기의 어느 모델들이 서로 페어링되는 지에 관계없이 만족스럽게 평가될 수 있다.

송신기들 및 수신기들의 스케일링 파라미터들을 결정하기 위해 측정 송신기들 및 수신기들을 사용하는 데 수반되는 예시적인 동작들이 도 3의 흐름도에 도시된다. 도 3의 동작들은 설계 시간에 수행되고, 결과적인 스케일링 인자들이 생성 유닛들에 저장된다. 시스템(8)에서 스케일링 파라미터들을 사용하는 데 수반되는 예시적인 동작들이 도 4에 도시된다. 도 4의 동작들은 런타임에(예를 들어, 송신기 및 수신기가 송신기와 수신기 사이에서 무선 전력을 송신하기 위한 준비로 페어링될 때) 수행된다. 도 3 및 도 4의 예들에서, 특정 모델의 송신기(모델 I 송신기) 및 특정 모델의 수신기(예를 들어, 모델 J 수신기)에 대한 스케일링 인자들이 기준 디바이스 측정들을 사용하여 획득되고 있고, 이어서 후속하여, 모델 I 송신기가 모델 J 수신기와 페어링될 때 사용된다고 가정된다. 일반적으로, 이러한 프로세스는 송신기의 다수의 모델들(모델 I 이외의 모델들)에 대해 그리고 수신기의 다수의 모델들(모델 J 이외의 모델들)에 대해 수행될 것으로 예상된다. 게다가, 특성화된 송신기의 다양한 상이한 모델들 중 임의의 모델은 일반적으로, 특성화된 수신기의 다양한 상이한 모델들 중 임의의 모델과 사용자에 의해 페어링될 수 있다. 이는 모든 사용자들이 동일한 모델의 송신기를 소유하지 않고 모든 사용자들이 동일한 모델의 수신기를 소유하지 않기 때문이다. 본 예에서, 예시적인 사용자는 도 4의 동작들 동안 모델 I 송신기를 모델 J 수신기와 페어링시킨다.

모델 I 송신기 및 모델 J 수신기에 대한 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자들을 측정하는 데 수반되는 동작들이 도 3에 도시된다. 블록(90)의 동작들 동안, 기준 무선 전력 수신 디바이스는 (물리적으로 또는 유한 요소 분석 시뮬레이션 페어링과 같은 시뮬레이션된 페어링을 통해) 기준 무선 전력 송신 디바이스와 페어링된다. 물리적 기준 디바이스들은 중앙집중식 소스로부터 획득될 수 있거나, 또는 보편적으로 분배된 기준 설계에 따라 상이한 디바이스 제조자들에 의해 구성될 수 있다. 일단 페어링되면, 기준 송신기 및 기준 수신기는 전력을 전달하기 시작할 수 있다. 특히, 블록(90)의 동작들 동안, 기준 송신기가 무선 전력 신호들을 기준 수신기에 전송할 수 있는 한편, 내부 동작 파라미터들(예를 들어, 송신기 및 수신기 전류들 및 전압들)이 측정되고 저장된다. 이러한 측정들로부터, 기준 자기 손실 파라미터들이 추출된다(예를 들어, 기준 자기 손실 파라미터들 bR, mR, αR, 및 αRDC의 값들이 획득된다). 물리적으로 페어링된 디바이스들에 대한 측정들 대신에 페어링 시뮬레이션들이 사용되는 시나리오들에서, 유한 요소 분석 시뮬레이션이 커플링된 송신기-수신기 쌍의 LQK를 결정하는 데 사용되고, 이어서 회로 시뮬레이션들이 예상되는 전류들 및 전압들을 결정하는 데 사용된다. 이어서, 이러한 시뮬레이션된 전류들 및 전압들이 자기 손실 파라미터들을 결정하는 데 사용될 수 있다.

기준 자기 손실 파라미터들이 (물리적 측정들 또는 시뮬레이션들 중 어느 하나에 의해) 결정된 이후, 모델 J 수신기는 기준 송신기와 페어링된다. 이러한 디바이스들이 시뮬레이션에서 페어링되는 동안 또는 이러한 디바이스들이 물리적으로 페어링되고 무선 전력이 기준 송신기로부터 모델 J 수신기로 전달되고 있는 동안, 모델 J 수신기에 대한 손실 파라미터 측정들이 획득될 수 있다. 특히, 블록(92)의 동작들 동안, 모델 J 손실 파라미터들(계수들) bRj, mRj, αRj, 및 αRjDC가 획득된다. 이러한 파라미터들 각각 내의 "J" 및 이러한 파라미터들 각각 내의 ("기준"에 대한) R은 모델 J 수신기가 기준 송신기와 함께 동작하고 있는 시나리오에 손실 파라미터들이 특정적이라는 것을 표시한다. 이어서, 모델 J 수신기에 대한 스케일링 인자 gb(수학식 2b)는 수학식 4를 사용하여 계산되고, (예를 들어, 제조 동안 또는 업데이트를 사용하여 나중에) 모든 모델 J 무선 전력 수신 디바이스들에 저장될 수 있다.

gb = bRj/bR (4)

블록(94)의 동작들 동안, 모델 I 송신기는 기준 수신기와 페어링된다. 전력이 무선으로 송신되는 한편, 송신기 동작 파라미터들(예를 들어, 전류들 및 전압들)이 측정된다. 이러한 측정들 또는 시뮬레이션들로부터, 자기 손실 파라미터들 miR, biR, αiR, 및 αiRDC가 모델 I 송신기에 대해 획득된다. 수학식들 5, 6, 및 7을 사용하여, 모델 I 송신기에 대한 스케일링 인자들 gm, gα, 및 gαDC가 이어서 계산된다.

gm = miR/mR (5)

gα = αiR/αR (6)

gαDC = αiRDC/αRDC (7)

이어서, 모델 I 송신기에 대한 스케일링 인자들이 (예를 들어, 제조 동안 또는 업데이트를 사용하여 나중에) 모든 모델 I 송신기들에 저장된다.

모델 I 송신기 및 모델 J 수신기가 사용자에 의해 페어링되는 시나리오에서 모델 I 송신기 및 모델 J 수신기에 대한 스케일링 인자들을 사용하는 데 수반되는 예시적인 동작들이 도 4의 흐름도에 도시된다.

도 4의 동작들 동안, 모델 I 송신기로부터 모델 J로 전력을 무선으로 전달하고자 하는 모델 J 수신기 및 모델 I 송신기를 갖는 사용자는 블록(100)의 동작들 동안 (예를 들어, 단지 일 예로서, 모델 I 충전 퍽을 모델 J 셀룰러 전화기에 자기적으로 부착함으로써) 모델 I 송신기와 모델 J 수신기를 페어링시킨다.

블록(102)의 동작들 동안, 모델 I 송신기 및 모델 J 수신기는 (예를 들어, 저전력 대역-내 통신들 또는 다른 무선 통신들을 사용하여) 그들의 스케일링 인자들과 같은 정보를 교환하고, 전력을 전달한다. 예를 들어, 모델 J 수신기는 도 3의 블록(92)에서 기준 송신기를 이용하여 모델 J 측정들로부터 획득되었던 스케일링 인자 gm의 값을 모델 I 송신기에 전송한다. 모델 I 송신기는 도 3의 블록(94)에서 기준 수신기를 이용하여 모델 I 측정들로부터 획득되었던 스케일링 인자들 gm, gα, 및 gαDC의 값들을 모델 J 수신기에 전송한다.

모델 I 송신기로부터 모델 J 수신기로 전력을 무선으로 전달하는 동안, 송신기 내의 측정 회로부(41) 및 수신기 내의 측정 회로부(43)는 송신기 및 수신기의 동작 파라미터들(예를 들어, 코일 전류들 및 전압들, 정류기 출력 전압 및 전류 등)을 측정할 수 있다. 원하는 경우, 전류 및 전압 측정들은 (예를 들어, 대역-내 무선 통신들을 사용하여) 송신기와 수신기 사이에서 교환될 수 있다.

회로부(41, 43)를 이용하여 측정된 정보는 수학식들 2b 및 3b를 사용하여 PLOSSRX 및 PLOSSTX를 계산하기 위해, 교환된 스케일링 인자들과 함께 사용될 수 있다.

블록(104)의 동작들 동안, 예를 들어, 모델 J 수신기는 정류기 전류 및 정류기 전압(이들의 곱은 POUT임)을 측정할 수 있고, 수학식 3b를 평가하고, 그에 의해 PLOSSRX를 추정하기 위해 블록(102)의 동작들 동안 모델 I 송신기로부터 수신되었던 스케일링 인자들 gm, gα, 및 gαDC와 함께 측정들을 사용할 수 있다. 모델 I 송신기로부터 수신된 스케일링 인자들은 수신기 코일 손실 및 친화적인 금속 손실에 관해 모델 I 송신기의 예상되는 동작 특성들에 대한 정보를 수신기 J에 제공한다.

일 예로서, 수신기 코일 손실을 고려한다. 수신기 J가 기준 송신기와 페어링되었다면, 스케일링 인자 gm의 값은 1.0일 것이다. 이어서, 수신기는 수신기 코일 손실(수신기 코일 손실은 1.0* mR*RAIRRX*(IRX)²임)을 결정하기 위해 수학식 3b의 제1 항을 사용할 수 있으며, 여기서 mR, RAIRRX, 및 수신기 전류 IRX의 값들은 수신기에 알려져 있다. 그러나, 본 상황에서, 수신기 J는 기준 송신기와 페어링되지 않지만, 대신에 송신기 I와 페어링된다. 송신기 I는 기준 송신기보다 정합된 수신기들에서 더 낮은 코일 손실들을 유도하는 것으로 이전에 결정되었을 수 있어서, 송신기 I가 블록(102) 동안 모델 J 수신기로 전달했던 gm의 값은 (일 예로서) 0.9일 수 있다. 모델 J 수신기가 모델 I 송신기로부터의 0.9의 수신된 스케일링 인자 값을 사용하여 수학식 3b를 평가할 때, 모델 J 수신기는 PLOSSRX의 다소 감소된 값(모델 I 송신기의 존재로 인한 것임, 이는 기준 송신기들보다 더 낮은 양들의 수신기 코일 손실을 유도하는 것으로 알려져 있음)을 정확하게 추정할 것이다. 이러한 예가 보여주는 바와 같이, 모델 I 송신기로부터 수신된 스케일링 인자들을 사용함으로써, 수신기가 PLOSSRX를 계산하기 위해 사용하는 자기 손실 파라미터들은 기준 송신기 대신에 모델 I 송신기가 존재한다는 것을 반영하도록 적절하게 스케일링될 수 있으며, 그에 의해, PLOSSRX의 값이 추정되는 정확도를 향상시킨다.

블록(106)의 동작들 동안, 모델 I 송신기는 측정된 송신기 코일 전류 ITX의 측정들, bR 및 RAIRTX의 알려진 값들, 및 수학식 2b를 평가할 시에 수신기로부터 수신된 스케일링 인자 gb를 사용하여 PLOSSTX를 추정한다. 스케일링 인자 gb는 모델 J의 수신기들이 기준 수신기들 대신에 모델 J 수신기들과 페어링되는 송신기들에서의 송신기 코일 손실에 영향을 줄 것으로 어떻게 예상되는지의 반영이다. 일 예로서, 모델 J 수신기들은 페어링된 송신기들로 하여금 기준 수신기들보다 더 많은 송신기 코일 손실을 나타내게 하는 경향이 있을 수 있다. 그 결과, 모델 I 송신기가 모델 J 수신기로부터 수신하는 스케일링 인자 gb의 값은 (일 예로서) 1.1일 수 있다. 수학식 2b를 평가할 때, 이러한 상승된 스케일링 인자는, 모델 I 송신기가 모델 J 수신기에 커플링된다는 사실을 송신기 I가 고려하는 데 도움을 줄 것이고, 따라서, 기준 수신기에 커플링되는 경우보다 더 큰 송신기 코일 손실들을 예상해야 한다.

블록(107)의 동작들 동안, 블록(104)에서 계산되는 PLOSSRX의 값은 페어링된 송신기에 전송될 수 있다.

블록(108)의 동작들 동안, 시스템(8)은 수학식 1을 사용하여 PFO의 값을 평가한다(예를 들어, 존재하는 경우, 추정은 이물질 전력 손실로 이루어진다). 모델 J 수신기로부터 수신된 스케일링 인자 정보를 사용하여 PLOSSTX를 정확하게 추정함으로써 그리고 모델 J 수신기로부터 PLOSSRX의 추정된 값을 수신함으로써, 모델 I 송신기는 수학식 1에 대한 PLOSSTX 및 PLOSSRX 둘 모두를 가질 것이다. PIN의 값은 송신기 코일 전류(ITX)와 측정 회로부(41)로부터의 전압의 곱을 계산함으로써 송신기에 의해 획득될 수 있다. POUT의 값은 정류기 출력 전류 IRX와 측정 회로부(43)로부터 수신된 정류기 출력 전압의 곱을 계산하거나 또는 수신기로부터 POUT를 수신함으로써 송신기에 의해 획득될 수 있다.

블록(108)의 동작들 동안 PFO의 값을 결정한 이후, 송신기는 PFO를 임계 전력 손실 값(TH)과 비교할 수 있다. 이어서, 적합한 액션이 시스템(8)에 의해 취해질 수 있다. 예를 들어, PFO가 TH보다 작다고 결정하는 것에 응답하여, 어떠한 이물질도 존재하지 않고, (예를 들어, 배터리(58)를 충전하도록 전력이 전달될 수 있도록) 전력 전달 동작들이 정상적으로 진행되게 허용될 수 있다고 결론내릴 수 있다. PFO가 TH보다 크다고 결정하는 것에 응답하여, 전력 전달 동작들이 제한될 수 있다. 구현될 수 있는 전력 전달 제한들의 예들은, 모든 전력 전달 동작들을 보류하고 그리고/또는 이미 진행 중이면 전력 전달을 중단하는 것, 전달될 수 있는 전력의 최대 양을 (예를 들어, 시스템(10)의 정상적인 최대 전력 전달 능력들 미만의 미리 결정된 비교적 낮은 전력 레벨로) 제한하는 것, 및/또는 시각적, 가청, 및/또는 진동 경보를 사용자에게 발행하는 것을 포함한다. 사용자에 대한 원하는 경보들(예를 들어, 이물질이 검출되었기 때문에 전력 전달 동작들이 정상적으로 진행되고 있지 않는다는 것을 사용자에게 통지하는 경고들 및/또는 다른 정보 콘텐츠)이 디바이스(12) 내의 그리고/또는 디바이스(24) 내의 출력 디바이스들을 사용하여 제시될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(12) 내의 제어 회로부는 디바이스(24) 내의 디스플레이 상에 제시되는 시각적 경보를 발행하기 위해 디바이스(24) 내의 제어 회로부와 무선으로 통신할 수 있다.

전력 송신 디바이스(12) 및 전력 수신 디바이스(24)는 무선 전력 전달을 제어하기 위해, 수신 전력 및 전력 손실 추정들과 같은 정보를 통신할 수 있는 것이 바람직하다. 그러나, 위에서 설명된 기술은 기능하기 위해 개인 식별가능 정보의 송신을 수반할 필요가 없다. 예방 차원에서, 이러한 충전 기술의 임의의 구현예가 무선 전력 송신기들과 수신기들 사이의 데이터 통신의 사용을 수반하는 한, 통신된 정보가 전력 전달을 제어하기 위해 사용되어야 하고, 구현자들이 사용자들의 프라이버시를 유지하기 위한 업계 또는 정부 요구사항들을 충족시키거나 초과하는 것으로 일반적으로 인식되는 프라이버시 정책들 및 관례들을 따라야 한다는 것을 유의한다.

일 실시예에 따르면, 무선 전력을 무선 전력 수신 디바이스에 제공하도록 구성된 무선 전력 송신 디바이스가 제공되며, 무선 전력 송신 디바이스는, 무선 전력 신호들을 송신하도록 구성된 무선 전력 송신 코일을 갖는 무선 전력 송신 회로부, 및 제어 회로부를 포함하고, 제어 회로부는, 무선 전력 수신 디바이스와 무선 전력 송신 디바이스 사이에서 교환되는 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 전력 손실 값을 추정하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 추정된 이물질 전력 손실 값에 적어도 부분적으로 기초하여 사용자 인터페이스 어포던스를 제시할지 여부를 결정하도록 추가로 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 추정된 이물질 전력 손실 값에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질이 존재하는지 여부를 결정하도록 추가로 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 디바이스는 주어진 수신기 모델의 무선 전력 수신 디바이스를 포함하며, 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 1) 주어진 수신기 모델의 수신기를 기준 송신기에 페어링시킴으로써 결정된 송신기 코일 손실 계수 대 2) 기준 수신기를 기준 송신기에 페어링시킴으로써 결정된 송신기 코일 손실 계수의 비이다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 무선 전력 송신 회로부가 정상 전력 전달 동작들을 시작하기 전에 무선 전력 수신 디바이스와 무선 전력 송신 디바이스의 페어링 시에 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 무선으로 교환하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 1) 전력 입력 값, 2) 전력 출력 값, 3) 송신기 전력 손실 값; 및 4) 수신기 전력 손실 값을 결정함으로써 이물질 전력 손실 값을 추정하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 수신기 전력 손실 값은 수신기 코일 손실 값 및 친화적인 금속 손실 값에 적어도 부분적으로 기초하여 결정된다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 무선 전력 수신 디바이스로부터 수신기 전력 손실 값을 획득하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 수신 코일을 포함하며, 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 무선 전력 송신 코일과 무선 전력 수신 코일 사이의 자기 커플링에 대한 무선 전력 송신 코일에 의한 전력 손실의 의존성을 반영하기 위해 송신기 코일 손실 계수를 스케일링하는 데 사용된다.

일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 획득하도록 구성된 무선 전력 수신 디바이스로서, 무선 전력 수신 디바이스가 제공되며, 무선 전력 수신 디바이스는, 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 무선 전력 수신 코일을 갖는 무선 전력 수신 회로부, 및 적어도 하나의 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 획득하도록 구성된 제어 회로부를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 적어도 하나의 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 송신기로부터 수신된 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 디바이스는 주어진 송신기 모델의 무선 전력 송신 디바이스를 포함하며, 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 1) 주어진 송신기 모델의 송신기를 기준 수신기에 페어링시킴으로써 결정된 수신기 코일 손실 계수 대 2) 기준 송신기와 기준 수신기를 페어링시킴으로써 결정된 수신기 코일 손실 계수의 비이다.

다른 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 디바이스는 주어진 송신기 모델의 무선 전력 송신 디바이스를 포함하며, 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 1) 주어진 송신기 모델의 송신기를 기준 수신기에 페어링시킴으로써 결정된 친화적인 금속 손실 계수 대 2) 기준 송신기와 기준 수신기를 페어링시킴으로써 결정된 친화적인 금속 손실 계수의 비이다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 무선 전력 수신 코일을 사용하여 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 무선 전력 송신 디바이스에 무선으로 송신하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 사용하여 수신기 전력 손실 값을 결정하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 무선 전력 수신 코일을 사용하여 무선 전력 송신 디바이스로부터 수신된 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 획득하도록 구성된 무선 전력 수신 디바이스로서, 무선 전력 수신 디바이스가 제공되며, 무선 전력 수신 디바이스는, 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 무선 전력 수신 코일을 갖는 무선 전력 수신 회로부, 무선 전력 수신 코일로부터의 교류 신호들을 정류하고, 대응하는 직류 전력을 생성하도록 구성된 정류기, 제어 회로부를 포함하고, 제어 회로부는, 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 사용하여 무선 전력 수신기 전력 손실 값을 추정하고, 추정된 무선 전력 수신기 전력 손실 값을 무선 전력 송신 디바이스에 전송하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 무선 전력 송신 디바이스로부터 수신된 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는 부가적인 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 저장하도록 구성되고, 부가적인 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 무선 전력 송신 디바이스에 전송하도록 구성된다.

전술한 것은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 특히, 어느 수신기 손실 계수들 및 어느 스케일링 인자들이 RX 또는 TX에 저장되는지에서 그리고 런타임 시에 TX와 RX 사이에서 교환되는 것에서 상당한 유연성이 존재할 수 있다. 어느 계수들 및 스케일링 인자들이 교환될지의 특정 선택은 제한이 아니다.

Claims

무선 전력을 무선 전력 수신 디바이스에 제공하도록 구성된 무선 전력 송신 디바이스로서,
무선 전력 신호들을 송신하도록 구성된 무선 전력 송신 코일을 갖는 무선 전력 송신 회로부; 및
제어 회로부를 포함하며,
상기 제어 회로부는,
무선 전력 수신 디바이스와 무선 전력 송신 디바이스 사이에서 교환되는 자기(magnetic) 전력 손실 파라미터 스케일링 인자에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질 전력 손실 값을 추정하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로부는 상기 추정된 이물질 전력 손실 값에 적어도 부분적으로 기초하여 사용자 인터페이스 어포던스(affordance)를 제시할지 여부를 결정하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로부는,
상기 추정된 이물질 전력 손실 값에 적어도 부분적으로 기초하여 이물질이 존재하는지 여부를 결정하도록 추가로 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 무선 전력 수신 디바이스는 주어진 수신기 모델의 무선 전력 수신 디바이스를 포함하며, 상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 1) 상기 주어진 수신기 모델의 수신기를 기준 송신기에 페어링시킴으로써 결정된 송신기 코일 손실 계수 대 2) 기준 수신기를 기준 송신기에 페어링시킴으로써 결정된 송신기 코일 손실 계수의 비인, 무선 전력 송신 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 제어 회로부는, 상기 무선 전력 송신 회로부가 정상 전력 전달 동작들을 시작하기 전에 상기 무선 전력 수신 디바이스와 상기 무선 전력 송신 디바이스의 페어링 시에 상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 무선으로 교환하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
제5항에 있어서,
상기 제어 회로부는, 1) 전력 입력 값, 2) 전력 출력 값, 3) 송신기 전력 손실 값; 및 4) 수신기 전력 손실 값을 결정함으로써 상기 이물질 전력 손실 값을 추정하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
제6항에 있어서,
상기 수신기 전력 손실 값은 수신기 코일 손실 값 및 친화적인 금속 손실 값에 적어도 부분적으로 기초하여 결정되는, 무선 전력 송신 디바이스.
제6항에 있어서,
상기 제어 회로부는 상기 무선 전력 수신 디바이스로부터 상기 수신기 전력 손실 값을 획득하도록 구성되는, 무선 전력 송신 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 수신 코일을 포함하며, 상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 상기 무선 전력 송신 코일과 상기 무선 전력 수신 코일 사이의 자기 커플링에 대한 상기 무선 전력 송신 코일에 의한 전력 손실의 의존성을 반영하기 위해 송신기 코일 손실 계수를 스케일링하는 데 사용되는, 무선 전력 송신 디바이스.
무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 획득하도록 구성된 무선 전력 수신 디바이스로서,
무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 무선 전력 수신 코일을 갖는 무선 전력 수신 회로부; 및
적어도 하나의 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 획득하도록 구성된 제어 회로부를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 상기 송신기로부터 수신된 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
제11항에 있어서,
상기 무선 전력 송신 디바이스는 주어진 송신기 모델의 무선 전력 송신 디바이스를 포함하며, 상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 1) 상기 주어진 송신기 모델의 송신기를 기준 수신기에 페어링시킴으로써 결정된 수신기 코일 손실 계수 대 2) 기준 송신기와 기준 수신기를 페어링시킴으로써 결정된 수신기 코일 손실 계수의 비인, 무선 전력 수신 디바이스.
제11항에 있어서,
상기 무선 전력 송신 디바이스는 주어진 송신기 모델의 무선 전력 송신 디바이스를 포함하며, 상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 1) 상기 주어진 송신기 모델의 송신기를 기준 수신기에 페어링시킴으로써 결정된 친화적인 금속 손실 계수 대 2) 기준 송신기와 기준 수신기를 페어링시킴으로써 결정된 친화적인 금속 손실 계수의 비인, 무선 전력 수신 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 무선 전력 수신 디바이스는 주어진 수신기 모델의 무선 전력 수신 디바이스를 포함하며, 상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 1) 상기 주어진 수신기 모델의 수신기를 기준 송신기에 페어링시킴으로써 결정된 송신기 코일 손실 계수 대 2) 기준 수신기를 기준 송신기에 페어링시킴으로써 결정된 송신기 코일 손실 계수의 비인, 무선 전력 수신 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 제어 회로부는 상기 무선 전력 수신 코일을 사용하여 상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 상기 무선 전력 송신 디바이스에 무선으로 송신하도록 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 제어 회로부는 상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 사용하여 수신기 전력 손실 값을 결정하도록 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
제16항에 있어서,
상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 상기 무선 전력 수신 코일을 사용하여 상기 무선 전력 송신 디바이스로부터 수신된 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 획득하도록 구성된 무선 전력 수신 디바이스로서,
무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 무선 전력 수신 코일을 갖는 무선 전력 수신 회로부;
상기 무선 전력 수신 코일로부터의 교류 신호들을 정류하고, 대응하는 직류 전력을 생성하도록 구성된 정류기;
제어 회로부를 포함하며,
상기 제어 회로부는,
자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 사용하여 무선 전력 수신기 전력 손실 값을 추정하고;
상기 추정된 무선 전력 수신기 전력 손실 값을 상기 무선 전력 송신 디바이스에 전송하도록
구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.
제18항에 있어서,
상기 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자는 상기 무선 전력 송신 디바이스로부터 수신된 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 포함하는, 무선 전력 수신 디바이스.
제18항에 있어서,
상기 제어 회로부는 부가적인 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 저장하도록 구성되고, 상기 부가적인 자기 전력 손실 파라미터 스케일링 인자를 상기 무선 전력 송신 디바이스에 전송하도록 구성되는, 무선 전력 수신 디바이스.