KR20240006518A

KR20240006518A - 자유 포지셔닝 다중 장치 무선 충전기

Info

Publication number: KR20240006518A
Application number: KR1020237036749A
Authority: KR
Inventors: 에릭 하인델 굿차일드; 마그네 네르하임; 사이먼 맥엘레아; 알렉산다르 페트로빅; 모하메드 알리 사켓 토칼다니; 제임스 스콧
Original assignee: 아이라, 인크.
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2022-03-25
Publication date: 2024-01-15
Also published as: TW202249388A; WO2022204496A1; EP4315555A1; JP2024512598A; US20220311278A1; CN117461240A

Abstract

무선 충전을 위한 시스템, 방법 및 장치가 개시된다. 무선 충전 디바이스는 복수의 평면 전력 송신 코일, 코일 기판 및 드라이버 회로를 갖는다. 각각의 평면 전력 송신 코일은 전력 전달 영역을 둘러싸는 나선형 권선으로서 형성될 수 있다. 일 예에서, 각각의 평면 전력 송신 코일은 다중 스트랜드 와이어를 나선형으로 권선함으로써 형성되며, 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 스트랜드는 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 다른 스트랜드로부터 전기적으로 절연된다. 코일 기판은 그 안에 형성되는 복수의 컷아웃을 가질 수 있다. 복수의 컷아웃은 미리구성된 3차원 배열로 평면 전력 송신 코일을 고정하도록 구성될 수 있다. 드라이버 회로는 충전가능한 디바이스가 무선 충전 디바이스 상에 또는 근처에 배치될 때 평면 전력 송신 코일 중 하나 이상에 충전 전류를 제공하도록 구성될 수 있다.

Description

자유 포지셔닝 다중 장치 무선 충전기

우선권 주장

본 출원은 2023년 3월 24일자로 미국 특허청에 출원된 특허 출원 번호 제17/703,978호 및 2021년 3월 26일자로 미국 특허청에 출원된 가특허 출원 번호 제63/166,964호에 대한 우선권 및 그 이익을 주장하고 본 출원의 전체 내용은 전체적으로 아래에 완전히 진술된 바와 같이 그리고 모든 적용가능한 목적을 위해 참조로 본원에 통합된다.

본 발명은 일반적으로 모바일 컴퓨팅 디바이스의 배터리를 포함하는 배터리의 무선 충전에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 평면 리츠(Litz) 송신 코일을 사용하여 무선 전력 송신의 효율을 개선하는 것에 관한 것이다.

무선 충전 시스템은 특정 타입의 디바이스가 물리적 충전 연결을 사용하는 것 없이 내부 배터리를 충전할 수 있도록 배치되었다. 무선 충전을 이용할 수 있는 디바이스는 모바일 처리 디바이스 및/또는 통신 디바이스를 포함한다. 무선 전력 컨소시엄에 의해 정의되는 Qi 표준과 같은 표준은 제1 공급자에 의해 제조되는 디바이스가 제2 공급자에 의해 제조되는 충전기를 사용하여 무선으로 충전되게 할 수 있다. 무선 충전을 위한 표준은 디바이스의 상대적으로 간단한 구성에 대해 최적화되고 기본 충전 능력을 제공하는 경향이 있다.

무선 충전 능력의 개선은 모바일 디바이스의 지속적으로 증가하는 복잡성 및 변화하는 폼 팩터(form factor)를 지원하고 무선 충전 디바이스의 새로운 용도를 지원하기 위해 요구된다. 예를 들어, 더 큰 효율로 더 높은 전력을 제공하는 충전 디바이스에 대한 필요성이 존재한다.

도 1은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 무선 충전 디바이스에 의해 제공되는 충전 표면 상에 제공될 수 있는 충전 셀의 예를 예시한다.
도 2는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 무선 충전 디바이스에 의해 제공되는 충전 표면의 세그먼트의 단일 층 상에 제공되는 충전 셀의 배열의 예를 예시한다.
도 3은 충전 셀의 다수의 층이 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 무선 충전 디바이스에 의해 제공되는 충전 표면의 세그먼트 내에 오버레이될 때 충전 셀의 배열의 예를 예시한다.
도 4는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 구성되는 충전 셀의 다수의 층을 이용하는 충전 디바이스의 충전 표면에 의해 제공되는 전력 전달 영역의 배열을 예시한다.
도 5는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 충전기 기지국에 제공될 수 있는 무선 전력 송신기를 예시한다.
도 6은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 무선 충전 디바이스에서 사용하기 위한 매트릭스 다중화 스위칭을 지원하는 제1 토폴로지를 예시한다.
도 7은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 무선 충전 디바이스에서 직류 구동을 지원하는 제2 토폴로지를 예시한다.
도 8은 본 개시의 특정 양태에 따라 구성되는 충전 셀 레이아웃(layout)을 예시한다.
도 9는 본 개시의 특정 양태에 따라 구성되는 리츠 송신 코일의 예를 예시한다.
도 10은 본 개시의 특정 양태에 따라 다수의 중첩 리츠 코일이 제공되는 충전 표면의 일부의 예를 예시한다.
도 11은 본 개시의 특정 양태에 따라 리츠 코일로부터 구성되는 무선 충전 디바이스의 충전 표면을 예시한다.
도 12는 본 개시의 특정 양태에 따라 제공되는 리츠 코일 기판의 특정 양태를 예시한다.
도 13은 본 개시의 특정 양태에 따라 리츠 코일 기판 내에 유지되는 리츠 코일의 투명도(transparent view)를 제공한다.
도 14는 본 개시의 특정 양태에 따라 기판 내의 리츠 코일의 배치를 예시한다.
도 15는 본 개시의 특정 양태에 따라 기계적 키잉 메커니즘(mechanical keying mechanism)을 제공하는 기판 구성의 예를 예시한다.
도 16은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 처리 회로를 이용하는 장치의 일 예를 예시한다.
도 17은 본 개시의 특정 양태에 따라 충전 디바이스를 구성하는 방법을 예시한다.

첨부된 도면과 함께 아래에 진술되는 상세 설명은 다양한 구성의 설명으로서 의도되고 본원에 설명되는 개념이 실시될 수 있는 구성만을 나타내도록 의도되지 않는다. 상세 설명은 다양한 개념의 완전한 이해를 제공하기 위해 특정 상세를 포함한다. 그러나, 이러한 개념은 이러한 특정 상세 없이 실시될 수 있다는 점이 당업자에게 명백할 것이다. 일부 경우에서, 잘 알려진 구조 및 구성요소는 그러한 개념을 모호화하는 것을 방지하기 위해 블록도 형태로 도시된다.

이제, 무선 충전 시스템의 수 개의 양태는 다양한 장치 및 방법을 참조하여 제시될 것이다. 이들 장치 및 방법은 다음의 상세 설명에서 설명되고 다양한 블록, 모듈, 구성요소, 회로, 단계, 프로세스, 알고리즘 등(집합적으로 "요소(element)"로서 지칭됨)에 의해 첨부 도면에 예시될 것이다. 이들 요소는 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 그 임의의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 그러한 요소가 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 전체 시스템 상에 부과되는 설계 제약 및 특정 적용에 의존한다.

예로서, 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소의 임의의 조합은 하나 이상의 프로세서를 포함하는 "처리 시스템(processing system)"으로 구현될 수 있다. 프로세서의 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 필드 프로그램가능 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 프로그램가능 로직 디바이스(programmable logic device; PLD), 상태 머신, 게이트형 로직, 이산 하드웨어 회로, 및 본 개시 도처에서 설명되는 다양한 기능을 수행하도록 구성되는 다른 적합한 하드웨어를 포함한다. 처리 시스템에서의 하나 이상의 프로세서는 소프트웨어를 실행시킬 수 있다. 소프트웨어는 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어로서, 또는 달리 지칭되든, 명령어, 명령어 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 객체, 실행파일, 실행 스레드, 절차, 함수 등을 의미하도록 광범위하게 해석되어야 한다. 소프트웨어는 프로세서-판독가능 저장 매체 상에 상주할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체로서 본원에 또한 지칭될 수 있는 프로세서-판독가능 저장 매체는, 예로서, 자기 저장 디바이스(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 디바이스(예를 들어, 카드, 스틱, 키 드라이브), 근거리 통신(NFC) 토큰, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 프로그램가능 ROM(PROM), 소거가능 PROM(EPROM), 전기적 소거가능 PROM(EEPROM), 레지스터, 제거가능 디스크, 반송파, 전송 라인, 및 소프트웨어를 저장 및 송신하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 처리 시스템 내에, 처리 시스템 외부에 상주하거나, 처리 시스템을 포함하는 다수의 엔티티에 걸쳐 분포될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체는 컴퓨터-프로그램 제품에 구현될 수 있다. 예로서, 컴퓨터-프로그램 제품은 패키징 재료에 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 전체 시스템에 부과되는 전체 설계 제약 및 특정 적용에 따라 본 개시 도처에 제시되는 설명된 기능을 최선으로 구현하는 방법을 인식할 것이다.

개요

본 개시의 특정 양태는 다수의 송신 코일을 사용하여 자유-포지셔닝(free-positioning) 충전 표면을 제공하거나 다수의 수신 디바이스를 동시에 충전할 수 있는 무선 충전 디바이스와 연관되는 시스템, 장치 및 방법에 관한 것이다. 일 양태에서, 무선 충전 디바이스의 컨트롤러는 충전될 디바이스의 위치를 찾을 수 있고 수신 디바이스에 전력을 전달하기 위해 최적으로 위치되는 하나 이상의 송신 코일을 구성할 수 있다. 충전 셀은 하나 이상의 유도성 송신 코일로 제공되거나 구성될 수 있고 다수의 충전 셀은 충전 표면을 제공하기 위해 배열되거나 구성될 수 있다. 충전될 디바이스의 위치는 디바이스의 위치를 충전 표면 상의 공지된 위치에 센터링되는 물리적 특성의 변화에 연관시키는 감지 기술을 통해 검출될 수 있다. 일부 예에서, 위치 감지는 용량성, 저항성, 유도성, 터치, 압력, 부하, 스트레인(strain), 및/또는 다른 적절한 유형의 감지를 사용하여 구현될 수 있다.

본 개시의 일 양태에서, 복수의 충전 셀 내의 각각의 충전 셀은 리츠 코일에 중앙 전력 전달 영역을 제공하는 평면 또는 실질적 평탄 권선(winding)을 형성하기 위해 리츠 와이어를 사용하여 구성될 수 있다. 각각의 충전 셀은 동축 또는 중첩 전력 전달 영역을 갖는 다수의 리츠 코일을 포함하거나 이와 연관될 수 있다. 복수의 충전 셀은 충전 셀의 중첩 없이 충전 디바이스의 충전 표면에 인접하여 배열될 수 있다.

일 예에서, 무선 충전 디바이스는 복수의 평면 전력 송신 코일, 코일 기판 및 드라이버 회로를 갖는다. 복수의 평면 전력 송신 코일 각각은 전력 전달 영역을 둘러싸는 나선형 권선으로서 형성될 수 있다. 일 예에서, 각각의 평면 전력 송신 코일은 다중 스트랜드 와이어(multi-strand wire)를 나선형으로 권선함으로써 형성되며, 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 스트랜드는 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 다른 스트랜드로부터 전기적으로 절연된다. 코일 기판은 그 안에 형성되는 복수의 컷아웃(cutout)을 가질 수 있다. 복수의 컷아웃은 복수의 평면 전력 송신 코일을 미리구성된 3차원 배열로 고정하도록 구성될 수 있다. 드라이버 회로는 충전가능한 디바이스가 무선 충전 디바이스 상에 또는 근처에 배치될 때 복수의 평면 전력 송신 코일 중 하나 이상에 충전 전류를 제공하도록 구성될 수 있다.

충전 셀

본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 무선 충전 디바이스의 충전 표면은 충전 디바이스의 표면에 인접하여 배치되는 충전 셀을 사용하여 제공될 수 있다. 일 예에서, 충전 셀은 벌집 패키징 구성에 따라 충전 표면의 하나 이상의 층에 배치된다. 충전 셀은 코일에 인접하는 충전 디바이스의 충전 표면에 실질적으로 직교하는 축을 따라 자기 필드를 각각 유도할 수 있는 하나 이상의 코일을 사용하여 구현될 수 있다. 본 설명에서, 충전 셀은 하나 이상의 코일을 갖는 요소를 지칭할 수 있으며 여기서 각각의 코일은 충전 셀의 다른 코일에 의해 생성되고 공통 축을 따라 또는 근접하여 지향되는 필드에 대해 부가적인 전자기 필드를 생성하도록 구성된다. 본 개시에서, 충전 셀의 코일은 충전 코일, 송신 코일, 리츠 코일 또는 이들 용어의 일부 조합을 사용하여 지칭될 수 있다.

일부 구현예에서, 충전 셀은 공통 축을 따라 스택되고/되거나 그들이 충전 디바이스의 표면에 실질적으로 직교하도록 유도되는 자기 필드에 기여하도록 중첩되는 코일을 포함한다. 일부 구현예에서, 충전 셀은 충전 디바이스의 표면의 정의된 부분 내에 배열되고 충전 표면의 정의된 부분 내의 유도된 자기 필드에 기여하는 코일을 포함하며, 자기 필드는 충전 표면에 실질적으로 직교하여 흐르는 자기 플럭스에 기여한다. 일부 구현예에서, 충전 셀은 하나 이상의 동적으로 정의된 충전 셀에 포함되는 코일에 활성화 전류를 제공함으로써 구성가능하게 될 수 있다. 예를 들어, 무선 충전 디바이스는 충전 표면에 걸쳐 배치되는 다수의 코일 스택을 포함할 수 있고, 무선 충전 디바이스는 하나 이상의 코일 스택에 대한 근접성(proximity)에 기초하여 충전될 디바이스의 위치를 검출할 수 있다. 충전 디바이스는 충전될 디바이스에 인접한 충전 셀을 정의하거나 제공하기 위해 코일 스택의 일부 조합을 선택할 수 있다. 일부 경우에서, 충전 셀은 단일 코일을 포함하거나, 단일 코일로서 특징지어질 수 있다. 그러나, 충전 셀은 다수의 스택된 코일 및/또는 다수의 인접한 코일 또는 코일 스택을 포함할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 코일은 본원에서 충전 코일, 무선 충전 코일, 송신기 코일, 송신 코일, 전력 송신 코일, 전력 송신기 코일 등등으로서 지칭될 수 있다.

도 1은 무선 충전 디바이스의 충전 표면을 제공하기 위해 배치되고/되거나 구성될 수 있는 충전 셀(100)의 예를 예시한다. 본 개시에서, 충전 표면은 하나 이상의 기판(106) 상에 제공되는 충전 셀(100)의 어레이를 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 하나 이상의 집적 회로(IC) 및/또는 별개의 전자 부품(component)을 포함하는 회로는 기판(106) 중 하나 이상에 제공될 수 있다. 회로는 전력을 수신 디바이스에 송신하기 위해 사용되는 코일에 제공되는 전류를 제어하기 위해 사용되는 드라이버 및 스위치를 포함할 수 있다. 회로는 본원에 개시되는 특정 기능을 수행하도록 구성될 수 있는 하나 이상의 프로세서 및/또는 하나 이상의 컨트롤러를 포함하는 처리 회로로서 구성될 수 있다. 일부 경우에서, 처리 회로의 일부 또는 전부는 충전 디바이스 외부에 제공될 수 있다. 일부 경우에서, 전원은 충전 디바이스에 결합될 수 있다.

충전 셀(100)은 충전 디바이스의 외부 표면 영역에 가까이 근접하여 제공될 수 있으며, 그 상에서 하나 이상의 디바이스는 충전을 위해 배치될 수 있다. 충전 디바이스는 충전 셀(100)의 다수의 인스턴스(instance)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 충전 셀(100)은 하나 이상의 코일(102)을 획정하거나 둘러싸는 실질적으로 육각형의 형상을 갖는다. 각각의 코일은 전력 전달 영역(104)에 전자기 필드를 생성하기에 충분한 전류를 수신할 수 있는 도체, 와이어 또는 회로 보드 트레이스(trace)를 사용하여 구성될 수 있다. 다양한 구현예에서, 일부 코일(102)은, 도 1에 예시되는 육각형 충전 셀(100)을 포함하는, 실질적으로 다각형인 전반적인 형상을 가질 수 있다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 코일은 평탄 나선형 형상 또는 실질적으로 원형인 형상을 가질 수 있다. 다른 구현예는 원형 또는 타원형의 형태이거나 일부 다른 형상을 갖는 코일(102)을 제공한다. 코일(102)의 형상은 각각의 코일의 권선 수, 제조 기술의 능력 및 한계에 의해 적어도 부분적으로 결정되고/되거나, 인쇄 회로 보드 기판과 같은 기판(106) 상에 충전 셀의 레이아웃(layout)을 최적화하도록 결정될 수 있다. 각각의 코일(102)은 와이어, 인쇄 회로 보드 트레이스 및/또는 나선형 구성의 다른 커넥터를 사용하여 구현될 수 있다. 각각의 충전 셀(100)은 상이한 층의 코일(102)이 공통 축(108)을 중심으로 센터링되도록 절연체 또는 기판(106)에 의해 분리되는 2개 이상의 층에 걸칠 수 있다.

도 2는 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응된 충전 시스템에 포함될 수 있는 충전 표면의 세그먼트 또는 일부의 단일 층 상에 제공되는 충전 셀(202)의 배열(200)의 예를 예시한다. 충전 셀(202)은 벌집형 패키징 구성에 따라 배열된다. 이러한 예에서, 충전 셀(202)은 중첩(overlap) 없이 단대단(end-to-end)으로 배열된다. 이러한 배열은 스루-홀(through-hole) 또는 와이어 상호연결 없이 제공될 수 있다. 다른 배열이 가능하며, 이는 충전 셀(202)의 일부 부분이 중첩되는 배열을 포함한다. 예를 들어, 2개 이상의 코일의 와이어는 인터리빙되거나, 동심원으로 배열되거나 어느 정도 오버레이될 수 있다.

도 3은 다수의 층이 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응될 수 있는 충전 표면의 세그먼트 또는 일부 내에 오버레이될 때 2개의 관점(300, 310)으로부터의 충전 셀의 배열의 예를 예시한다. 이러한 예에서, 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 4개의 층이 충전 표면 내에 제공된다. 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 각각의 층 내의 충전 셀은 벌집형 패키징 구성에 따라 배열된다. 일 예에서, 충전 셀(302, 304, 306, 308)의 층은 4개 이상의 구리 층을 갖는 인쇄 회로 보드 상에 형성될 수 있다. 충전 셀(100)의 배열은 예시된 세그먼트에 인접하는 지정된 충전 영역의 완전한 커버리지(coverage)를 제공하도록 선택될 수 있다.

도 4는 본원에 개시되는 특정 양태에 따른 충전 시스템에 의해 제공되는 충전 표면(400)에 정의되거나 구성되는 전력 전달 영역의 배열을 예시한다. 예시된 충전 표면(400)은 충전 셀(402, 404, 406, 408)의 4개의 층을 사용하여 구성된다. 도 4에서, 충전 셀(402)의 제1 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L1"으로 마킹되고, 충전 셀(404)의 제2 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L2"로 마킹되고, 충전 셀(406)의 제3 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L3"로 마킹되고, 충전 셀(408)의 제4 층에 있는 충전 셀에 의해 제공되는 각각의 전력 전송 영역은 "L4"로 마킹된다.

무선 송신기

도 5는 무선 충전 디바이스의 기지국에 제공될 수 있는 무선 송신기(500)의 특정 양태를 예시한다. 무선 충전 디바이스의 기지국은 무선 충전 디바이스의 동작을 제어하기 위해 사용되는 하나 이상의 처리 회로를 포함할 수 있다. 컨트롤러(502)는 필터 회로(508)에 의해 필터링되거나 달리 처리되는 피드백 신호를 수신할 수 있다. 컨트롤러는 교류를 공진 회로(506)에 제공하는 드라이버 회로(504)의 동작을 제어할 수 있다. 일부 예에서, 컨트롤러(502)는 드라이버 회로(504)에 의해 출력되는 교류의 주파수를 제어하기 위해 사용되는 디지털 주파수 기준 신호를 생성한다. 일부 경우에서, 디지털 주파수 기준 신호는 프로그램가능한 카운터 등등을 사용하여 생성될 수 있다. 일부 예에서, 드라이버 회로(504)는 직류 소스 또는 입력으로부터 교류를 생성하기 위해 협력하는 하나 이상의 전력 증폭기 및 전력 인버터 회로를 포함한다. 일부 예에서, 디지털 주파수 기준 신호는 드라이버 회로(504)에 의해 또는 다른 회로에 의해 생성될 수 있다. 공진 회로(506)는 커패시터(512) 및 인덕터(514)를 포함한다. 인덕터(514)는 교류에 응답하여 자기 플럭스를 생성한 충전 셀의 하나 이상의 송신 코일을 나타내거나 포함할 수 있다. 공진 회로(506)는 또한 본원에서 탱크 회로, LC 탱크 회로, 또는 LC 탱크로서 지칭될 수 있고, 공진 회로(506)의 LC 노드(510)에서 측정되는 전압(516)은 탱크 전압으로서 지칭될 수 있다.

수동 핑(Passive ping) 기술은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 디바이스의 충전 패드에 근접한 수신 코일의 존재를 식별하기 위해 LC 노드(510)에서 측정되거나 관찰되는 전압 및/또는 전류를 사용할 수 있다. 일부 종래의 무선 충전 디바이스는 공진 회로(506)의 LC 노드(510)의 전압 또는 공진 회로(506)의 전류를 측정하는 회로를 포함한다. 이들 전압 및 전류는 전력 조절 목적을 위해 및/또는 디바이스 사이의 통신을 지원하기 위해 모니터링될 수 있다. 본 개시의 특정 양태에 따르면, 도 5에 예시되는 무선 송신기(500)의 LC 노드(510)의 전압은 공진 회로(506)를 통해 송신되는 짧은 에너지 버스트(핑)에 대한 공진 회로(506)의 응답에 기초하여 충전가능한 디바이스 또는 다른 객체(object)의 존재를 검출할 수 있는 수동 핑 기술을 지원하기 위해 모니터링될 수 있다.

수동 핑 발견(discovery) 기술은 고속, 저전력 발견을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 수동 핑은 소량의 에너지를 포함하는 고속 펄스로 공진 회로(506)를 포함하는 네트워크를 통해 저전력, 고속 펄스를 구동시킴으로써 생성될 수 있다. 고속 펄스는 공진 회로(506)를 여기시키고 주입된 에너지가 감쇠되고 소산될 때까지 네트워크가 그것의 고유 공진 주파수에서 진동하게 한다. 고속 펄스에 대한 공진 회로(506)의 응답은 공진 LC 회로의 공진 주파수에 의해 부분적으로 결정될 수 있다. 초기 전압 = V ₀을 갖는 수동 핑에 대한 공진 회로(506)의 응답은 다음과 같이 LC 노드(510)에서 관찰되는 전압(V _LC )에 의해 표현될 수 있다:

공진 회로(506)는 컨트롤러(502) 또는 다른 프로세서가 객체의 존재를 검출하기 위해 디지털 핑을 사용하고 있을 때 모니터링될 수 있다. 디지털 핑은 일정 기간 동안 공진 회로(506)를 구동함으로써 생성된다. 공진 회로(506)는 무선 충전 디바이스의 송신 코일을 포함하는 튜닝된 네트워크이다. 수신 디바이스는 변조 신호의 시그널링 상태에 따라 그것의 전력 수신 회로에 의해 제공되는 임피던스를 수정함으로써 공진 회로(506)에서 관찰되는 전압 또는 전류를 변조할 수 있다. 그 다음, 컨트롤러(502) 또는 다른 프로세서는 수신 디바이스가 근처에 있다는 것을 나타내는 데이터 변조된 응답을 기다린다.

선택적 코일 활성화

본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 하나 이상의 충전 셀의 전력 송신 코일은 호환가능한 디바이스를 충전하기 위한 최적의 전자기 필드를 제공하기 위해 선택적으로 활성화될 수 있다. 일부 경우에서, 전력 송신 코일은 충전 셀에 할당될 수 있고, 일부 충전 셀은 다른 충전 셀과 중첩될 수 있다. 최적의 충전 구성은 충전 셀 레벨에서 선택될 수 있다. 일부 예에서, 충전 구성은 충전될 디바이스와 정렬되거나 이에 가까이 위치되도록 결정되는 충전 표면의 충전 셀을 포함할 수 있다. 컨트롤러는 차례로 충전될 디바이스의 위치의 검출에 기초하는 충전 구성에 기초하여 단일 전력 송신 코일 또는 전력 송신 코일의 조합을 활성화시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 무선 충전 디바이스는 충전 이벤트 동안 하나 이상의 전력 송신 코일 또는 하나 이상의 미리정의된 충전 셀을 선택적으로 활성화시킬 수 있는 드라이버 회로를 가질 수 있다.

도 6은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 적응되는 무선 충전 디바이스에서 사용하기 위한 매트릭스 다중화 스위칭을 지원하는 제1 토폴로지(topology)(600)를 예시한다. 무선 충전 디바이스는 수신 디바이스를 충전하기 위해 하나 이상의 충전 셀(100)을 선택할 수 있다. 사용되지 않는 충전 셀(100)은 전류 흐름으로부터 분리될 수 있다. 상대적으로 큰 수의 충전 셀(100)이 도 2 및 도 3에 예시되는 벌집형 패키징 구조에 사용될 수 있으며, 대응하는 수의 스위치를 필요로 한다. 본원에 개시되는 특정 양태에 따르면, 충전 셀(100)은 특정 셀이 전력을 공급받을 수 있도록 하는 2개 이상의 스위치에 연결되는 다수의 셀을 갖는 매트릭스(608)로 논리적으로 배열될 수 있다. 예시된 토폴로지(600)에서, 2차원 매트릭스(608)가 제공되며, 여기서 차원은 X 및 Y 좌표에 의해 표현될 수 있다. 제1 세트의 스위치(606) 각각은 무선 충전 동안 하나 이상의 충전 셀의 코일을 활성화시키기 위해 전류를 제공하는 전압 또는 전류 소스(602)의 제1 단자에 셀의 열(column) 내의 각각의 셀의 제1 단자를 선택적으로 결합시키도록 구성된다. 제2 세트의 스위치(604) 각각은 전압 또는 전류 소스(602)의 제2 단자에 셀의 행(row) 내의 각각의 셀의 제2 단자를 선택적으로 결합시키도록 구성된다. 충전 셀은 셀의 두 단자가 전압 또는 전류 소스(602)에 결합될 때 활성화된다.

매트릭스(608)의 사용은 튜닝된 LC 회로의 네트워크를 동작시키기 위해 필요한 스위치 구성요소의 수를 상당히 감소시킬 수 있다. 예를 들어, N개의 개별 연결된 셀은 적어도 N개의 스위치를 필요로 하는 반면, N개의 셀을 갖는 2차원 매트릭스(608)는 개의 스위치로 동작될 수 있다. 매트릭스(608)의 사용은 상당한 비용 절감을 생성하고 회로 및/또는 레이아웃 복잡도를 감소시킬 수 있다. 일 예에서, 9-셀 구현은 6개의 스위치를 사용하여 3x3 매트릭스(608)로 구현될 수 있어서, 3개의 스위치를 절약할 수 있다. 다른 예에서, 16-셀 구현은 8개의 스위치를 사용하여 4x4 매트릭스(608)로 구현될 수 있어서, 8개의 스위치를 절약할 수 있다.

동작 동안, 적어도 2개의 스위치는 하나의 코일 또는 충전 셀을 전압 또는 전류 소스(602)에 능동적으로 결합시키기 위해 폐쇄된다. 다수의 스위치는 전압 또는 전류 소스(602)에 대한 다수의 코일 또는 충전 셀의 연결을 용이하게 하기 위해 한번에 폐쇄될 수 있다. 다수의 스위치는, 예를 들어, 전력을 수신 디바이스에 전달할 때 다수의 송신 코일을 구동시키는 동작 모드를 가능하게 하기 위해 폐쇄될 수 있다.

도 7은 제2 토폴로지(700)를 예시하며 여기서 각각의 개별 코일 또는 충전 셀은 본원에 개시되는 특정 양태에 따라 드라이버 회로(702)에 의해 직접적으로 구동된다. 드라이버 회로(702)는 수신 디바이스를 충전하기 위해 코일(704)의 그룹으로부터 하나 이상의 코일 또는 충전 셀(100)을 선택하도록 구성될 수 있다. 충전 셀(100)과 관련하여 본원에 개시되는 개념은 개별 코일 또는 코일 스택의 선택적 활성화에 적용될 수 있다는 점이 이해될 것이다. 사용되지 않는 충전 셀(100)은 전류 흐름을 수신하지 않는다. 상대적으로 큰 수의 충전 셀(100)이 사용될 수 있고 스위칭 매트릭스는 개별 코일 또는 코일 그룹을 구동시키기 위해 이용될 수 있다. 일 예에서, 제1 스위칭 매트릭스는 충전 이벤트 동안 사용될 충전 셀 또는 코일 그룹을 정의하는 연결을 구성할 수 있고 제2 스위칭 매트릭스는 충전 셀 및/또는 선택된 코일 그룹을 활성화시키기 위해 사용될 수 있다.

도 8은 본 개시의 특정 양태에 따라 구성되는 충전 셀 레이아웃(800)을 예시한다. 예시된 예에서, 충전 셀 레이아웃(800)은 절연성 접착층(826)에 의해 접합되거나 결합되는 한 쌍의 2층 PCB(822 또는 824)의 금속층 상에 구현되는 4층 구조를 사용하여 제공된다. 다른 예에서, 4층 구조는 단일 4층 PCB의 금속층 상에 구현될 수 있다.

예시된 예에서, 활성 충전 셀(802)은 4층 구조 중 제1 층 상에 제공되고 다른 3개의 층 상에 제공되는 충전 셀(804, 806, 808)은 활성 충전 셀(802)의 권선(winding)과 중첩되는 권선을 가질 수 있다. 일 예에서, 각각의 충전 셀은 PCB(822 또는 824)의 하나의 측면 상에 감소하는 반경 트레이스(812 또는 816)로서 형성되는 권선을 갖는 송신 코일을 포함한다. 일 예에서, 감소하는 반경 트레이스(812)는 실질적으로 평활한 곡선의 나선형 형상을 갖는다. 다른 예에서, 감소하는 반경 트레이스(816)는 세그먼트화되고 일반적으로 육각형의 형상이다. 감소하는 반경 트레이스(812 및 816)는 각각 자기 코어 물질(814 및 818)에 인접하여 제공될 수 있다. 자기 코어 물질(814 및 818)은 연성 페라이트(ferrite)와 같은 낮은 보자력 물질로부터 형성될 수 있다. 일 예에서, 자기 코어 물질(814 및 818)은 접착층에 통합된다. 다른 예에서, 자기 코어 물질(814 및 818)은 접착층에 부착되거나 접착층 사이에 샌드위치될 수 있다.

한 쌍의 2층 PCB(822 또는 824)의 측방향 단면(810)의 부분도(820)는 충전 셀 레이아웃(800)의 추가 양태를 예시한다. 일부 예에서, 제2 층의 충전 셀(804), 제3 층의 충전 셀(806) 및 제2 층의 충전 셀(808)은 활성 충전 셀(802)과 부분적으로 중첩된다. 권선에 의해 점유되는 금속층(832, 834, 836 및 838)의 영역은 짙은(soild) 블랙으로 도시되며, 개별 트레이스는 명시적으로 도시되지 않는다. 금속층(832, 834, 836 및 838) 각각은 PCB(822 또는 824)의 측면 상에 제공된다. 평면 자기 코어(842)는 PCB(822 및 824)의 2개의 인접한 금속층(834 및 836) 사이에 제공된다. 평면 자기 코어(842)는 접착층에 또는 접착층(826, 828) 사이에 포함될 수 있다. 평면 자기 코어(842) 및 접착층(826, 828)은 전기적으로 비-전도성이다.

PCB 상에 형성되는 송신 코일을 포함하는 단일-코일 및 다중-코일 무선 충전 시스템에 직면하는 과제는 송신 코일을 형성하거나 공급하는 트레이스의 전류 전달 능력, 표피 효과, 인접한 권선으로부터 유도되는 와전류, 및 다른 전자기 문제로 인한 비효율적인 전력 전달을 포함한다. 표피 효과 손실은 전류가 트레이스 또는 와이어의 최외각 도달 범위(표피)에서 흐르는 경향이 있는 고주파 신호를 전달하는 트레이스 또는 와이어에서 발생한다. 트레이스 또는 와이어의 표피에서의 전류의 집중(집중)은 고주파 AC 전류를 전달하기 위해 사용되는 트레이스 또는 와이어의 단면적의 비율(percentage)의 감소로 인해 트레이스 또는 와이어의 저항(resistance)을 효과적으로 증가시킬 수 있다. 무선 충전 디바이스에서 더 높은 전력 전달 비율에 대한 증가하는 요구는 무선 충전 디바이스의 송신 코일을 통한 전력 송신의 효율을 개선함으로써 적어도 부분적으로 충족될 수 있다. 종래의 수신 디바이스는 송신기로부터 최대로 5W까지 요구할 수 있는 반면, 차세대의 수신 디바이스는 충전 프로세스를 촉진시키기 위해 15W 이상을 요구할 수 있다.

본 개시의 특정 양태는 무선 충전 디바이스가 수신 디바이스에 대한 무선 전력 전달의 효율을 개선할 수 있게 한다. 송신된 전력은 송신 코일 설계 및 연관된 제조 기술에 대한 개선을 통해 증가될 수 있다. 일 예에서, 다수의 개별적인 와이어-형성 송신 코일은 미리할당된 3차원(3D) 위치에서 코일을 수용하는 기판을 사용하여 정렬되어 조립되고 유지될 수 있다.

도 9는 본 개시의 특정 양태에 따라 구성되는 송신 코일의 예를 예시한다. 송신 코일은 다중 스트랜드된 리츠 와이어로부터 권선될 수 있고 각각의 송신 코일은 와이어 테일(904, 906)을 통해 연결될 수 있고 송신 코일은 본원에 리츠 코일(900)로서 지칭될 수 있다. 와이어 테일(904)의 단면도로부터 인식될 수 있는 바와 같이, 리츠 와이어의 각각의 스트랜드(910)는 표피 효과 손실을 완화시키거나 실질적으로 감소시키기에 충분히 얇은 절연 도체로서 형성된다. 표피 효과 손실은 전류가 와이어의 최외각 도달 범위(표피)에서 흐르는 경향이 있는 고주파 신호를 전달하는 와이어에서 발생한다. 스트랜드(910)는 그들의 개별 특성을 유지하기 위해 절연되고 개별 스트랜드(910)의 상대적인 포지셔닝(positioning)은 리츠 와이어의 거리에 걸쳐 변경되도록 트위스트된다. 일부 경우에서, 스트랜드(910)는 외부 절연 층(908)에 의해 결속된다. 리츠 코일(900)은 전력 전달 영역(902)에 대응하는 개방된 내부를 갖는 실질적 평면 코일로서 권선된다.

도 10은 다수의 중첩 코일에 의해 제공되는 무선 충전 디바이스(1000)에서 충전 표면을 제공하도록 구성되는 리츠 코일의 예를 예시한다. 예시된 예에서, 코일 각각은 도 9의 리츠 코일(900)의 버전 또는 사본이다. 리츠 코일(900)의 3개의 층은 무선 충전 디바이스(1000)의 특정 양태의 예시를 용이하게 하도록 도시된다. 일부 예에서, 리츠 코일(900)은 4개의 층으로 배열되고 충전 디바이스의 충전 표면 상의 임의의 이용가능한 위치에 배치되는 수신하는 충전가능한 디바이스의 충전을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 무선 충전 디바이스(1000)에 제공되는 리츠 코일(900)의 층의 수 및 리츠 코일(900)의 배열은 충전 표면의 용도(application), 크기 및 형상 그리고 리츠 코일(900) 당 전력 전달 요건에 따라 가변될 수 있다.

무선 충전 디바이스(1000)는 충전 표면 상의 또는 근처의 충전가능한 디바이스의 위치, 충전 표면 상의 또는 근처의 다른 충전가능한 디바이스 또는 외부 객체의 위치, 전력 수신 코일의 수 및 위치, 충전 표면 또는 충전가능한 디바이스의 온도, 및 충전가능한 디바이스와 협상되거나 사양에 의해 정의되는 전력 송신 레벨을 포함하는 충전가능한 디바이스의 물리적 특성에 기초하여 선택되는 충전 구성을 사용하여 전체 표면 충전 능력을 보장하기 위해 본 개시의 특정 양태에 따라 구축 및 구성될 수 있다. 충전 구성은 코일의 다수의 층 중 하나에 위치되는 하나 이상의 리츠 코일(900)을 사용하여 충전가능한 디바이스에 대한 전력 전달을 최적화하도록 선택될 수 있다. 충전 구성을 통해 획득가능한 최적화는 열적 관리, 전류 분포, 자기 플럭스 집중 및 위치와 관련될 수 있다. 충전 구성을 통해 획득가능한 최적화는 무선 충전 디바이스(1000)에 의해 또는 무선 충전 디바이스(1000)에 의해 제공되는 하나 이상의 충전 표면을 통해 수행되는 다수의 동시 충전 트랜잭션(transaction)과 관련될 수 있다.

충전 표면과 관련하여 리츠 코일(900)의 구성은 설계 요건에 의해 정확히 정의될 수 있다. 조립될 리츠 코일(900)의 수는 관리 및 정렬하기 어려울 수 있고 리츠 코일(900)의 포지셔닝의 가변성은 일부 완성된 디바이스에서 코일의 부정확한 구성을 야기할 수 있다. 일부 경우에서, 리츠 코일(900)은 접착제 또는 에폭시 수지를 사용하여 제 위치에 유지될 수 있다. 그러나, 리츠 코일(900)은 접착제 또는 수지의 적용 전에 정확하게 위치되어야만 하고 접착제의 적용 동안 야기되는 이동은 완성된 무선 충전 디바이스의 동작에 영향을 미칠 수 있다. 본 개시의 특정 양태에 따르면, 기판은 리츠 코일(900)을 수용하고 무선 충전 디바이스의 수명 동안 원하는 구성으로 리츠 코일(900)을 유지하기 위해 제공될 수 있다.

도 11은 본 개시의 특정 양태에 따라 리츠 코일(900)로부터 구성되는 무선 충전 디바이스(1100)의 충전 코일을 예시한다. 분해도(1120)는 리츠 코일을 수용하고 설계자에 의해 정의되는 공차를 충족시키는 코일 사이의 3D 변위를 갖는 미리정의된 다층 리츠 코일 구조(1124)로 리츠 코일을 유지시키도록 구성되는 리츠 코일 기판(1122)을 도시한다. 리츠 코일 기판(1122)은 또한 다층 리츠 코일 구조(1124)와 페라이트 층(1126) 또는 다른 유형의 자기 물질 사이의 공간 관계를 정의할 수 있다. 기계적 가이드 및/또는 채널은 코일의 단방향 확장가능한 대량 제조 정확도를 보장하기 위해 리츠 코일 기판(1122)에 구축될 수 있다. 예를 들어, 다층 리츠 코일 구조(1124) 내의 각각의 리츠 코일(900)은 리츠 코일 기판(1122)에 형성되는 대응하는 컷아웃, 캐비티, 리세스, 함몰부 또는 중공에 단일 방향으로 삽입될 수 있다. 그것의 할당된 위치에 삽입될 때, 리츠 코일(900)은 리츠 코일 기판(1122) 및 충전 표면에 의해 점유되는 3차원 공간 내에 제한될 수 있다.

도 12는 본 개시의 특정 양태에 따라 무선 충전 디바이스에 제공되는 리츠 코일 기판(1200)의 특정 양태를 예시한다. 리츠 코일 기판(1200)은 하나 이상의 리츠 코일(900)을 수용하도록 구성되는 컷아웃, 캐비티, 리세스, 함몰부 또는 중공을 포함할 수 있다. 리츠 코일 기판(1200)은 폴리머, 아세테이트, 비닐, 니트릴 고무, 라텍스, 압출 폴리스티렌 폼(foam) 및/또는 다른 물질로부터 형성될 수 있다. 일부 경우에서, 인쇄 회로 보드는 리츠 코일 기판(1200)을 제공하기 위해 조합되는 컷아웃, 캐비티, 리세스, 함몰부 또는 중공으로 형성되거나, 에칭되거나, 기계 가공되거나 달리 구성될 수 있다. 리츠 코일 기판(1200)은 또한 리츠 코일의 다층 배열과 페라이트 층(1228) 또는 자기 물질의 다른 유형의 층 사이의 공간 관계를 정의할 수 있다.

본 개시의 특정 양태에 따르면, 리츠 코일 기판(1200)은 리츠 코일(900)이 순서화된 조립에서 제 위치에 배치될 수 있게 하는 다수의 컷아웃을 가질 수 있다. 일부 예에서, 컷아웃은 리츠 코일 기판(1200)이 3D 프린팅, 성형, 압출 및/또는 저압 팽창에 의해 제조될 때 미리형성될 수 있다. 일부 예에서, 컷아웃은 밀링, 연삭, 에칭, 연마, 화학적 부식, 화학적 용해에 의해 또는 리츠 코일 기판(1200)을 형성하기 위해 사용되는 물질과 함께 사용하기에 적합한 다른 기술에 의해 형성될 수 있다.

리츠 코일 기판(1200)의 특정 양태가 단면도(1220)에 예시된다. 예시된 리츠 코일 기판(1200)은 4층 충전 표면을 제공하고 단면도(1220)는 4개의 리츠 코일(1224a-1224d)의 배치 및 조립의 예를 예시한다. 리츠 코일 기판(1200)은 제1 리츠 코일(1224a)을 수용하는 리츠 코일 기판(1200)에 깊은, 제1 컷아웃(1226a)을 갖는다. 이러한 제1 컷아웃(1226a)은 일부 예에서 완전한 원으로서 형성될 수 있다. 다른 예에서, 제1 컷아웃(1226a)은 리츠 코일 기판(1200)의 동일한 평면에서 다른 컷아웃과 중첩될 수 있다.

제1 리츠 코일(1224a)이 제1 컷아웃(1226a) 내에 고정되었을 때, 제2 리츠 코일(1224b)은 리츠 코일 기판(1200)의 제2 컷아웃(1226b)에 배치될 수 있다. 리츠 코일 기판(1200) 내의 위치에 있을 때, 제2 리츠 코일(1224b)은 제1 리츠 코일(1224a)을 포함하는 평면 위의 평면에 놓인다. 제2 리츠 코일(1224b)의 일부는 제1 리츠 코일(1224a)의 일부와 중첩된다. 제1 리츠 코일(1224a) 및 제2 리츠 코일(1224b)의 수평 중심선을 포함하는 평면의 이격(separation)은 제1 컷아웃(1226a) 및 제2 컷아웃(1226b)의 깊이의 상대적인 차이에 의해 구성될 수 있다.

제3 리츠 코일(1224c)은 리츠 코일 기판(1200)에서 깊은, 제3 컷아웃(1226c)에 의해 수용된다. 이러한 제3 컷아웃(1226c)은 일부 예에서 완전한 원으로서 형성될 수 있다. 다른 예에서, 제3 컷아웃(1226c)은 동일한 평면에서 다른 컷아웃과 중첩될 수 있다. 일 예에서, 제3 컷아웃(1226c)은, 제1 리츠 코일(1224a)의 하면이 상면 또는 제3 리츠 코일(1224c)의 일부 다른 부분과 동일한 평면에 있을 때, 스루-홀을 야기하는 제1 제1 컷아웃(1226a)과 부분적으로 중첩될 수 있다.

제3 리츠 코일(1224c)이 제3 컷아웃(1226c) 내에 고정되었을 때, 제4 리츠 코일(1224d)는 제4 컷아웃(1226d)에 배치될 수 있다. 제4 리츠 코일(1224d)은 제3 리츠 코일(1224c)을 포함하는 평면 아래의 평면에 놓인다. 제4 리츠 코일(1224d)의 일부는 리츠 코일 기판(1200) 내에 고정될 때 제3 리츠 코일(1224c)의 일부와 중첩된다. 제3 리츠 코일(1224c) 및 제4 리츠 코일(1224d)의 수평 중심선을 포함하는 평면의 이격(separation)은 제3 컷아웃(1226c) 및 제4 컷아웃(1226d)의 깊이의 상대적인 차이에 의해 구성될 수 있다.

리츠 코일(1224a-1224d)은, 리츠 코일 기판(1200)이 폼(foam) 물질로부터 제조되는 때를 포함하여, 압력 피트(fit)를 통해 리츠 코일 기판(1200) 내에 고정될 수 있다. 일부 예에서, 리츠 코일(1224a-1224d)은 접착제에 의해 리츠 코일 기판(1200) 내에 고정될 수 있다. 일부 예에서, 리츠 코일(1224a-1224d)은 기계적 수단에 의해 리츠 코일 기판(1200) 내에 고정될 수 있다. 도 13은 본 개시의 특정 양태에 따라 리츠 코일 기판 내에 유지되는 리츠 코일의 투명도(1300)를 제공한다.

도 14는 본 개시의 특정 양태에 따라 충전 표면을 제공하기 위해 사용되는 리츠 코일 기판(1420)의 일부 내의 리츠 코일(1400)의 배치를 예시한다. 리츠 코일(1400)은 리츠 코일 기판(1420)에 형성되는 (집합적으로 본원에서 컷아웃(1428)으로서 지칭되는) 컷아웃, 캐비티, 리세스, 함몰 또는 중공에 수용될 수 있다. 컷아웃(1428)은 리츠 코일(1400)의 공칭 외경(1402)에 기초하여 선택되는 직경을 갖는다. 리츠 코일 기판(1420)은 또한 무선 충전 디바이스의 송신 회로에 결합되는 커넥터, 핀, 또는 솔더링 패드에 리츠 코일(1400)의 와이어 테일(1404, 1406)을 전달하거나 유지하도록 구성되는 가이드, 덕트, 스루-홀 또는 채널(1424, 1426)을 포함한다. 예시된 예에서, 하나의 채널(1426)은 리츠 코일(1400)의 코어에서 비롯되는 와이어 테일(1406)을 전달하기 위해 리츠 코일(1400)의 아래 또는 위로 연장될 수 있다. 리츠 코일(1400)을 도시하는 단면도(1410)는 리츠 코일(1400) 아래에서 와이어 테일(1406)의 라우팅을 예시한다. 단면도(1410)는 또한 기판 본체(1412) 및 여기서 기판 본체(1412) 아래에 배치되는 페라이트 층(1414)의 개념적 표현을 제공한다.

본 개시의 일 양태에서, 리츠 코일 기판은 충전 표면에 대해 리츠 코일의 정확한 물리적 또는 기계적 배치를 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 다른 양태에서, 리츠 코일 기판은 무선 충전 디바이스의 송신 회로에 대한 리츠 코일의 적절한 전기적 연결을 가능하게 하는 키잉 메커니즘으로서 동작하는 가이드, 덕트, 스루-홀 또는 채널로 구성되거나 제조될 수 있다.

도 14에 예시되는 채널(1424, 1426) 사이의 물리적 변위는 와이어 테일(1404, 1406)이 드라이버 회로에 결합되는 의도된 종단 지점 또는 위치에 리츠 코일(1400)의 와이어 테일(1404, 1406)이 안내되는 것을 보장하기에 충분할 수 있다. 일부 경우에서, 와이어 테일(1404, 1406)은 리츠 코일(1400)의 의도된 입력이 출력으로서 연결되고 리츠 코일(1400)의 의도된 출력이 입력으로서 연결되도록 일부 지점에서 트위스트될 수 있는 것이 가능한다. 그러한 잘못된 연결은 충전 구성에서 사용되는 다른 리츠 코일에 의해 생성되는 자기 플럭스를 상쇄하거나 방해하는 경향이 있는 리츠 코일(1400)에 의해 생성될 역위상(out-of-phase) 자기 플럭스를 야기할 것이다. 제조 또는 조립 동안 코일 오배치에 의해 야기되는 자기 플럭스 역전은 위상 오차로서 지칭될 수 있고, 충전 디바이스를 비효율적이거나 작동하지 않게 만들 수 있다. 와이어 라우팅 문제의 가능성은 양산(mass production) 동안 증가하고 핸들링 동안 플립된 코일의 배치, 와이어 테일(1404, 1406)의 만곡(bending) 및 다른 핸들링 문제로부터 발생할 수 있다.

도 15는 본 개시의 특정 양태에 따라 적응된 기판 구성(1500, 1520)의 예를 예시한다. 예시된 기판 구성(1500, 1520)은 무선 충전 디바이스의 조립 동안 와이어 라우팅 문제의 가능성을 제거하거나 최소화할 수 있는 키잉 메커니즘을 제공한다. 각각의 예에서, 리츠 코일(1502, 1522)은 리츠 코일 기판(1510 또는 1530)에 형성되는 (본원에서 컷아웃(1512 또는 1532)으로서 집합적으로 지칭되는) 컷아웃, 캐비티, 리세스, 함몰부 또는 중공에 수용된다. 컷아웃(1512, 1532)은 공칭 외경 또는 리츠 코일(1502, 1522)에 기초하여 선택되는 직경을 갖는다. 리츠 코일 기판(1510 또는 1530)은 또한 리츠 코일(1502)의 와이어 테일(1504 및 1506) 또는 리츠 코일(1522)의 와이어 테일(1524 및 1526)을 전달하거나 유지하도록 구성되는 가이드, 덕트, 스루-홀 또는 채널(1514 및 1516 또는 1544 및 1546)을 포함한다. 일 예에서, 채널(1514 및 1516 또는 1544 및 1546)은 무선 충전 디바이스의 송신 회로 또는 다이버(diver) 회로에 결합되는 커넥터, 핀, 또는 솔더링 패드로 이어질 수 있다. 예시된 예에서, 하나의 채널(1516, 1536)은 리츠 코일(1502, 1522)의 중심에서 비롯되는 와이어 테일(1506)을 종단 또는 결합 지점으로 전달하기 위해 리츠 코일(1502)의 아래 또는 위로 연장되거나 리츠 코일로 이어질 수 있다.

제1 예에서, 리츠 코일(1502)은 코일의 코어에서 비롯되고 와이어 테일(1504, 1506) 사이의 물리적 분리(separation)가 강화되도록 다른 와이어 테일(1504)이 정렬되는 라인으로부터 멀리 각도를 이루는 와이어 테일(1506)을 갖는다. 각진 와이어 테일(1506)은 코일 권선과 와이어 테일(1506)의 중첩이 최소화되도록 코일 레이아웃의 반경과 정렬될 수 있다. 일부 구현예에서 와이어 테일(1506)은 다른 와이어 테일(1504)과 평행한 방향으로 그리고 리츠 코일(1502)의 반경의 적어도 1/4의 거리에서 코일 권선을 횡단할 수 있다. 와이어 테일(1504, 1506) 사이의 각도는 설계 또는 응용(application) 필요성에 기초하여 선택될 수 있다. 도 15에 예시된 예에서, 대략 45°의 와이어 테일(1504, 1506) 사이의 각도가 선택된다. 다른 구현예는 와이어 테일(1504, 1506) 사이에 90°각도 또는 둔각을 제공한다.

제2 예에서, 리츠 코일(1522)은 코일의 코어에서 비롯되고 리츠 코일 기판(1530)을 통해 충전 표면의 다른 층으로 스루-홀의 수단에 의해 전도되는 와이어 테일(1526)을 갖는다. 다른 와이어 테일(1524)은 또한 리츠 코일(1522)의 둘레(perimeter)를 넘어 기판을 통과한다.

본원에 제공되는 코일 조립체의 예 및 이들 예의 변형예는 리츠 코일(1400, 1502, 1522)의 조립이 자기 플럭스 생성에 위상 오차를 도입하는 위험이 최소이거나 전혀 없는 상태에서 자동화되거나 확장될 수 있도록 할 수 있다. 본 개시의 특정 양태에 따라 구성되는 가이드, 덕트, 스루-홀 또는 채널(1424, 1426, 1514, 1516, 1544, 1546)은 코일이 무선 충전 디바이스의 제조 또는 조립 중에 플립되거나, 회전되거나 그렇지 않으면 오정렬되는 동안 장착되는 것을 실질적으로 불가능하게 만든다. 가이드, 덕트, 스루-홀 또는 채널(1424, 1426, 1514, 1516, 1544, 1546)은 코일이 올바는 방식으로 장착될 때 기판에 피팅되지만 코일이 부적절하게 삽입될 때 기판 조립체가 오정렬되거나, 미스피팅되거나, 적절하게 폐쇄되거나 잠기지 않도록 제작될 수 있다.

처리 회로의 예

도 16은 배터리가 무선 충전될 수 있게 하는 충전 디바이스 또는 수신 디바이스에 통합될 수 있는 장치(1600)에 대한 하드웨어 구현의 예를 예시한다. 일부 예에서, 장치(1600)는 본원에 개시되는 하나 이상의 기능을 수행할 수 있다. 본 개시의 다양한 양태에 따르면, 본원에 개시되는 바와 같은 요소, 또는 요소의 임의의 부분, 또는 요소의 임의의 조합은 처리 회로(1602)를 사용하여 구현될 수 있다. 처리 회로(1602)는 하드웨어 및 소프트웨어 모듈의 일부 조합에 의해 제어되는 하나 이상의 프로세서(1604)를 포함할 수 있다. 프로세서(1604)의 예는 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, DSP, SoC, ASIC, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 프로그램가능 로직 디바이스(PLD), 상태 머신, 시퀀서, 게이트형 로직, 이산 하드웨어 회로, 및 본 개시 도처에 설명되는 다양한 기능을 수행하도록 구성되는 다른 적합한 하드웨어를 포함한다. 하나 이상의 프로세서(1604)는 특정 기능을 수행하고, 소프트웨어 모듈(1616) 중 하나에 의해 구성, 증강 또는 제어될 수 있는 전문 프로세서를 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(1604)는 초기화 동안 로딩되는 소프트웨어 모듈(1616)의 조합을 통해 구성되고, 동작 동안 하나 이상의 소프트웨어 모듈(1616)을 로딩 또는 언로딩함으로써 더 구성될 수 있다.

예시된 예에서, 처리 회로(1602)는 일반적으로 버스(1610)에 의해 표현되는 버스 아키텍처로 구현될 수 있다. 버스(1610)는 처리 회로(1602)의 특정 적용 및 전체 설계 제약에 따라 임의의 수의 상호연결 버스 및 브리지를 포함할 수 있다. 버스(1610)는 하나 이상의 프로세서(1604), 및 스토리지(1606)를 포함하는 다양한 회로를 함께 링크시킨다. 스토리지(1606)는 메모리 디바이스 및 대용량 스토리지 디바이스를 포함할 수 있고, 본원에 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 프로세서-판독가능 매체로서 지칭될 수 있다. 스토리지(1606)는 일시적 스토리지 매체 및/또는 비-일시적 스토리지 매체를 포함할 수 있다.

버스(1610)는 또한 타이밍 소스, 타이머, 주변장치, 전압 조절기, 및 전력 관리 회로와 같은 다양한 다른 회로를 링크시킬 수 있다. 버스 인터페이스(1608)는 버스(1610)와 하나 이상의 송수신기(1612) 사이의 인터페이스를 제공할 수 있다. 일 예에서, 송수신기(1612)는 장치(1600)가 표준-정의된 프로토콜에 따라 충전 또는 수신 디바이스와 통신할 수 있게 하도록 제공될 수 있다. 장치(1600)의 특성(nature)에 따라, 사용자 인터페이스(1618)(예를 들어, 키패드, 디스플레이, 스피커, 마이크로폰, 조이스틱)가 또한 제공될 수 있고, 버스(1610)에 직접적으로 또는 버스 인터페이스(1608)를 통해 통신적으로 결합될 수 있다.

프로세서(1604)는 버스(1610)를 관리하는 것에 대해 그리고 스토리지(1606)를 포함할 수 있는 컴퓨터-판독가능 매체에 저장되는 소프트웨어의 실행을 포함할 수 있는 일반적인 처리에 대해 책임이 있을 수 있다. 이러한 점에서, 프로세서(1604)를 포함하는 처리 회로(1602)는 본원에 개시되는 방법, 기능 및 기술 중 임의의 것을 구현하기 위해 사용될 수 있다. 스토리지(1606)는 소프트웨어를 실행할 때 프로세서(1604)에 의해 조작되는 데이터를 저장하기 위해 사용될 수 있고, 소프트웨어는 본원에 개시되는 방법 중 임의의 방법을 구현하도록 구성될 수 있다.

처리 회로(1602) 내의 하나 이상의 프로세서(1604)는 소프트웨어를 실행할 수 있다. 소프트웨어는 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 하드웨어 기술 언어, 또는 다른 것으로서 지칭되든, 명령어, 명령어 세트, 코드, 코드 세그먼트, 프로그램 코드, 프로그램, 서브프로그램, 소프트웨어 모듈, 애플리케이션, 소프트웨어 애플리케이션, 소프트웨어 패키지, 루틴, 서브루틴, 객체, 실행파일, 실행 스레드, 절차, 기능, 알고리즘 등을 의미하도록 광범위하게 해석되어야 한다. 소프트웨어는 스토리지(1606) 또는 외부 컴퓨터-판독가능 매체에 컴퓨터-판독가능 형태로 상주할 수 있다. 외부 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1606)는 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체는, 예로서, 자기 저장 디바이스(예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립), 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD) 또는 디지털 다기능 디스크(DVD)), 스마트 카드, 플래시 메모리 디바이스(예를 들어, "플래시 드라이브", 카드, 스틱, 또는 키 드라이브), RAM, ROM, 프로그램가능 판독-전용 메모리(PROM), EEPROM을 포함하는 소거가능 PROM(EPROM), 레지스터, 제거가능 디스크, 및 컴퓨터에 의해 액세스 및 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령어를 저장하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함한다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1606)는 또한, 예로서, 반송파, 전송 라인, 및 컴퓨터에 의해 액세스 및 판독될 수 있는 소프트웨어 및/또는 명령어를 송신하기 위한 임의의 다른 적합한 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1606)는 처리 회로(1602)에, 프로세서(1604)에, 처리 회로(1602) 외부에 상주하거나, 처리 회로(1602)를 포함하는 다수의 엔티티에 걸쳐 분포될 수 있다. 컴퓨터-판독가능 매체 및/또는 스토리지(1606)는 컴퓨터 프로그램 제품에 구현될 수 있다. 예로서, 컴퓨터 프로그램 제품은 패키징 재료에 컴퓨터-판독가능 매체를 포함할 수 있다. 당업자는 전체 시스템에 부과되는 전체 설계 제약 및 특정 적용에 따라 본 개시 도처에 제시되는 설명된 기능을 최선으로 구현하는 방법을 인식할 것이다.

스토리지(1606)는, 소프트웨어 모듈(1616)로서 본원에 지칭될 수 있는, 로딩가능한 코드 세그먼트, 모듈, 애플리케이션, 프로그램 등으로 소프트웨어를 유지하고/하거나 조직할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1616) 각각은, 처리 회로(1602) 상에 설치 또는 로딩되고 하나 이상의 프로세서(1604)에 의해 실행될 때, 하나 이상의 프로세서(1604)의 동작을 제어하는 런-타임(run-time) 이미지(1616)에 기여하는 명령어 및 데이터를 포함할 수 있다. 실행될 때, 특정 명령어는 처리 회로(1602)가 본원에 설명되는 특정 방법, 알고리즘 및 프로세스에 따라 기능을 수행하게 할 수 있다.

소프트웨어 모듈(1616) 중 일부는 처리 회로(1602)의 초기화 동안 로딩될 수 있고, 이러한 소프트웨어 모듈(1616)은 본원에 개시되는 다양한 기능의 성능을 가능하게 하기 위해 처리 회로(1602)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 일부 소프트웨어 모듈(1616)은 프로세서(1604)의 논리 회로(2716) 및/또는 내부 디바이스를 구성할 수 있고, 송수신기(1612), 버스 인터페이스(1608), 사용자 인터페이스(1618), 타이머, 수학적 코프로세서(coprocessor) 등과 같은 외부 디바이스에 대한 액세스를 관리할 수 있다. 소프트웨어 모듈(1616)은 인터럽트 핸들러 및 디바이스 드라이버와 상호작용하고, 처리 회로(1602)에 의해 제공되는 다양한 자원에 대한 액세스를 제어하는 제어 프로그램 및/또는 운영 시스템을 포함할 수 있다. 자원은 메모리, 처리 타임, 송수신기(1612)에 대한 액세스, 사용자 인터페이스(1618) 등을 포함할 수 있다.

처리 회로(1602)의 하나 이상의 프로세서(1604)는 다기능일 수 있으며, 그것에 의해 소프트웨어 모듈(1616)의 일부는 동일한 기능의 상이한 인스턴스 또는 상이한 기능을 수행하도록 로딩되고 구성된다. 하나 이상의 프로세서(1604)는 예를 들어, 사용자 인터페이스(1618), 송수신기(1612), 및 디바이스 드라이버로부터의 입력에 응답하여 개시되는 백그라운드 태스크를 관리하도록 추가적으로 적응될 수 있다. 다수의 기능의 수행을 지원하기 위해, 하나 이상의 프로세서(1604)는 멀티태스킹 환경을 제공하도록 구성될 수 있으며, 그것에 의해 복수의 기능 각각은 필요하거나 원하는 바와 같이 하나 이상의 프로세서(1604)에 의해 서비스되는 한 세트의 태스크로서 구현된다. 일 예에서, 멀티태스킹 환경은 상이한 태스크 사이에서 프로세서(1604)의 제어를 통과시키는 타임쉐어링 프로그램(1620)을 사용하여 구현될 수 있으며, 그것에 의해 각각의 태스크는 임의의 미해결 동작(outstanding operation)의 완료 시 및/또는 인터럽트와 같은 입력에 응답하여 타임쉐어링 프로그램(1620)에 하나 이상의 프로세서(1604)의 제어를 반환한다. 태스크가 하나 이상의 프로세서(1604)를 제어할 때, 처리 회로는 제어 태스크와 연관되는 기능에 의해 처리되는 목적을 위해 효과적으로 특수화된다. 타임쉐어링 프로그램(1620)은 운영 시스템, 라운드-로빈 방식으로 제어를 전달하는 메인 루프, 기능의 우선순위화에 따라 하나 이상의 프로세서(1604)의 제어를 할당하는 기능, 및/또는 하나 이상의 프로세서(1604)의 제어를 핸들링 기능에 제공함으로써 외부 이벤트에 응답하는 인터럽트 구동 메인 루프를 포함할 수 있다.

일 구현예에서, 장치(1600)는 드라이버 회로에 결합되는 배터리 충전 전원, 복수의 충전 셀 및 하나 이상의 프로세서(1604)에 포함될 수 있는 컨트롤러를 갖는 무선 충전 장치를 포함하거나 이로써 동작한다. 복수의 충전 셀은 충전 표면을 제공하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 코일은 전하 전달 영역을 통해 전자기 필드를 지향시키도록 구성될 수 있다.

일 예에서, 무선 충전 디바이스는 복수의 평면 전력 송신 코일, 코일 기판 및 드라이버 회로를 갖는다. 복수의 평면 전력 송신 코일 각각은 전력 전달 영역을 둘러싸는 나선형 권선으로서 형성될 수 있다. 일 예에서, 각각의 평면 전력 송신 코일은 다중 스트랜드 와이어를 나선형으로 권선함으로써 형성되며, 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 스트랜드는 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 다른 스트랜드로부터 전기적으로 절연된다. 코일 기판은 그 안에 제공되는 하나 이상의 채널 또는 덕트를 가질 수 있다. 각각의 채널 또는 덕트는 다중 스트랜드 와이어의 테일 단부를 평면 전력 송신 코일 중 하나로부터 하나의 평면 전력 송신 코일이 드라이버 회로에 결합되는 지점까지 전달하도록 구성될 수 있다. 채널 또는 덕트는 원하는 하나의 평면 전력 송신 코일의 단일 방향을 허용하는 패턴으로 배열될 수 있다. 코일 기판은 그 안에 형성되는 복수의 컷아웃을 가질 수 있다. 복수의 컷아웃은 복수의 평면 전력 송신 코일을 미리구성된 3차원 배열로 고정하도록 구성될 수 있다. 드라이버 회로는 충전가능한 디바이스가 무선 충전 디바이스 상에 또는 근처에 배치될 때 복수의 평면 전력 송신 코일 중 하나 이상에 충전 전류를 제공하도록 구성될 수 있다. 일부 예에서, 컷아웃은 적어도 하나의 채널, 적어도 하나의 덕트 또는 적어도 하나의 스루-홀과 병합된다.

일부 예에서, 미리구성된 3차원 배열은 복수의 평면 전력 송신 코일의 전력 전달 영역의 조합으로서 코일 기판의 상면을 통해 충전 표면을 제공한다. 페라이트 층은 코일 기판의 하면에 인접하여 제공될 수 있다.

일부 예에서, 미리구성된 3차원 배열은 복수의 수직 평편에 평면 전력 송신 코일을 제공한다. 미리구성된 3차원 배열은 제1 평면 전력 송신 코일과 제 2 평면 전력 송신 코일의 중첩을 제공할 수 있다. 제1 평면 전력 송신 코일 및 제2 평면 전력 송신 코일은 상이한 수직 평면에 고정될 수 있다.

일부 예에서, 코일 기판은 폴리머, 아세테이트, 비닐, 니트릴 고무, 라텍스, 압출 폴리스티렌 폼(foam)으로부터 형성된다. 일 예에서, 코일 기판은 성형된 폴리머로부터 형성될 수 있고 복수의 컷아웃은 성형 동안 코일 기판에 형성될 수 있다. 다른 예에서, 코일 기판은 3차원 프린팅에 의해 형성되고, 복수의 컷아웃은 프린팅 동안 코일 기판에 형성된다. 다른 예에서, 복수의 컷아웃은 밀링, 연삭, 에칭, 연마, 화학적 부식 또는 화학적 용해에 의해 형성된다.

본 개시의 특정 양태에서, 코일 기판은 기판의 본체 내에 미리구성된 3차원 배열로 형성되는 복수의 컷아웃 및 기판의 본체에 형성되는 하나 이상의 채널을 갖는다. 복수의 컷아웃 각각은 다중 스트랜드 와이어로부터 형성되는 평면 전력 송신 코일을 고정하도록 구성될 수 있다. 각각의 채널은 다중 스트랜드 와이어의 테일 단부를 연관된 평면 전력 송신 코일로부터 결합 지점까지 전달하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 채널은 연관된 평면 전력 송신 코일의 단일 방향을 허용하는 패턴으로 배열될 수 있다.

도 17은 충전 디바이스를 구성하기 위한 방법을 예시하는 흐름도(1700)이다. 블록(1702)에서, 제1 평면 전력 송신 코일은 코일 기판에 형성되는 제1 컷아웃에 삽입될 수 있다. 제1 컷아웃은 미리구성된 3차원 배열 내에 제1 평면 전력 송신 코일을 고정하도록 구성될 수 있다. 블록(1704)에서, 제2 평면 전력 송신 코일은 코일 기판에 형성되는 제2 컷아웃에 삽입될 수 있다. 제2 컷아웃은 미리구성된 3차원 배열 내에 제2 평면 전력 송신 코일을 고정하도록 구성될 수 있다. 블록(1706)에서, 드라이버 회로는 충전가능한 디바이스가 무선 충전 디바이스 상에 또는 근처에 배치될 때 제1 평면 전력 송신 코일 또는 제2 평면 전력 송신 코일에 충전 전류를 제공하도록 구성될 수 있다. 제1 평면 전력 송신 코일 및 제2 평면 전력 송신 코일은 각각의 전력 전달 영역을 둘러싸는 나선형 권선으로서 형성될 수 있다. 일 예에서, 제1 평면 전력 송신 코일 및 제2 평면 전력 송신 코일은 다중 스트랜드 와이어를 포함한다. 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 스트랜드는 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 다른 스트랜드로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 이러한 예에서, 다중 스트랜드 와이어는 스트랜드가 함께 트위스트되는 리츠 와이어일 수 있다.

일부 예에서, 미리구성된 3차원 배열은 복수의 수직 평면에 평면 전력 송신 코일을 제공한다. 미리구성된 3차원 배열은 제1 평면 전력 송신 코일과 제2 평면 전력 송신 코일 사이에 중첩을 제공할 수 있다. 제1 컷아웃 및 제2 컷아웃은 상이한 수직 평면에 제공될 수 있다.

이전 설명은 임의의 당업자가 본원에 설명되는 다양한 양태를 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 양태에 대한 다양한 수정은 당업자에게 쉽게 명백할 것이고, 본원에 정의되는 일반적인 원리는 다른 양태에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항은 본원에 도시되는 양태에 제한되도록 의도되지 않고, 언어 청구항과 일치하는 전체 범위에 부합되도록 의도되며, 여기서 단수의 요소에 대한 참조는 구체적으로 그렇게 명시되지 않는 한 "하나 및 단지 하나"를 의미하도록 의도되지 않고, 오히려 "하나 이상의"을 의미하도록 의도된다. 달리 구체적으로 명시되지 않는 한, 용어 "일부"는 하나 이상을 지칭한다. 당업자에게 공지되거나 나중에 공지될 본 개시 도처에 설명되는 다양한 양태의 요소에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물은 참조로 본원에 명시적으로 통합되고 청구항에 의해 망라되도록 의도된다. 더욱이, 본원에 개시되는 어떤 것도 그러한 개시가 청구항에 명시적으로 이용되는지 여부와 관계없이 대중에게 전용되는 것으로 의도되지 않는다. 청구항 요소는 요소가 어구 "~을 위한 수단"을 사용하여 명백하게 인용되지 않거나, 방법 청구항의 경우, 요소가 어구 "~을 위한 단계"를 사용하여 인용되지 않으면, 35 U.S.C. §162, 제6항의 규정 하에 해석되지 않는다.

Claims

무선 충전 디바이스로서,
복수의 평면 전력 송신 코일 - 각각의 평면 전력 송신 코일은 전력 전달 영역을 둘러싸는 나선형 권선으로서 형성됨 -;
복수의 컷아웃이 형성된 코일 기판 - 상기 복수의 컷아웃은 미리구성된 3차원 배열로 상기 복수의 평면 전력 송신 코일을 고정하도록 구성됨 -; 및
충전가능한 디바이스가 상기 무선 충전 디바이스 상에 또는 근처에 배치될 때 상기 복수의 평면 전력 송신 코일 중 하나 이상에 충전 전류를 제공하도록 구성되는 드라이버 회로를 포함하는, 무선 충전 디바이스.
제1항에 있어서,
각각의 평면 전력 송신 코일은 다중 스트랜드 와이어를 나선형으로 권선함으로써 형성되며, 상기 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 스트랜드는 상기 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 다른 스트랜드로부터 전기적으로 절연되는, 무선 충전 디바이스.
제2항에 있어서,
상기 코일 기판은:
상기 다중 스트랜드 와이어의 테일 단부를 상기 평면 전력 송신 코일 중 하나로부터 상기 하나의 평면 전력 송신 코일이 상기 드라이버 회로에 결합되는 지점까지 전달하도록 각각 구성되는 하나 이상의 채널 또는 덕트를 포함하는, 무선 충전 디바이스.
제3항에 있어서,
상기 채널 또는 덕트는 상기 하나의 평면 전력 송신 코일의 단일 방향을 허용하는 패턴으로 배열되는, 무선 충전 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 미리구성된 3차원 배열은 상기 복수의 평면 전력 송신 코일의 전력 전달 영역의 조합으로서 상기 코일 기판의 상면을 통해 충전 표면을 제공하는, 무선 충전 디바이스.
제3항에 있어서,
상기 코일 기판의 하면에 인접하여 제공되는 페라이트 층을 더 포함하는, 무선 충전 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 미리구성된 3차원 배열은 복수의 수직 평면에 평면 전력 송신 코일을 제공하는, 무선 충전 디바이스.
제7항에 있어서,
상기 미리구성된 3차원 배열은 제1 평면 전력 송신 코일과 제2 평면 전력 송신 코일의 중첩을 제공하고, 상기 제1 평면 전력 송신 코일 및 상기 제2 평면 전력 송신 코일은 상이한 수직 평면에 고정되는, 무선 충전 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 코일 기판은 성형 폴리머로부터 형성되는, 무선 충전 디바이스.
제9항에 있어서,
상기 복수의 컷아웃은 성형 동안 상기 코일 기판에 형성되는, 무선 충전 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 코일 기판은 3차원 프린팅에 의해 형성되고, 상기 복수의 컷아웃은 프린팅 동안 상기 코일 기판에 형성되는, 무선 충전 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 코일 기판은 폴리머, 아세테이트, 비닐, 니트릴 고무, 라텍스, 압출 폴리스티렌 폼(foam)으로부터 형성되는, 무선 충전 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 복수의 컷아웃은 밀링, 연삭, 에칭, 연마, 화학적 부식 또는 화학적 용해로부터 형성되는, 무선 충전 디바이스.
무선 충전 디바이스를 구성하기 위한 방법으로서,
제1 평면 전력 송신 코일을 코일 기판에 형성되는 제1 컷아웃에 삽입하는 단계 - 상기 제1 컷아웃은 미리구성된 3차원 배열 내에 상기 제1 평면 전력 송신 코일을 고정하도록 구성됨 -;
제2 평면 전력 송신 코일을 상기 코일 기판에 형성되는 제2 컷아웃에 삽입하는 단계 - 상기 제2 컷아웃은 상기 미리구성된 3차원 배열 내에 상기 제2 평면 전력 송신 코일을 고정하도록 구성됨 -; 및
충전가능한 디바이스가 상기 무선 충전 디바이스 상에 또는 근처에 배치될 때 상기 상기 제1 평면 전력 송신 코일 또는 상기 제2 평면 전력 송신 코일에 충전 전류를 제공하도록 드라이버 회로를 구성하는 단계를 포함하며,
상기 제1 평면 전력 송신 코일 및 상기 제2 평면 전력 송신 코일은 각각의 전력 전달 영역을 둘러싸는 나선형 권선으로서 형성되는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 제1 평면 전력 송신 코일 및 상기 제2 평면 전력 송신 코일은 다중 스트랜드 와이어를 포함하며, 상기 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 스트랜드는 상기 다중 스트랜드 와이어 내의 각각의 다른 스트랜드로부터 전기적으로 절연되는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 미리구성된 3차원 배열은 복수의 평면 전력 송신 코일의 전력 전달 영역의 조합으로서 상기 코일 기판의 상면을 통해 충전 표면을 제공하는, 방법.
제16항에 있어서,
상기 코일 기판의 하면에 인접하여 제공되는 페라이트 층을 더 포함하는, 방법.
제14항에 있어서,
상기 미리구성된 3차원 배열은 복수의 수직 평면에 평면 전력 송신 코일을 제공하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 미리구성된 3차원 배열은 상기 제1 평면 전력 송신 코일과 상기 제2 평면 전력 송신 코일 사이에 중첩을 제공하고, 상기 제1 컷아웃 및 상기 제2 컷아웃은 상이한 수직 평면에 제공되는, 방법.
코일 기판으로서,
상기 기판의 본체 내에 미리구성된 3차원 배열로 형성되는 복수의 컷아웃 - 상기 복수의 컷아웃 각각은 다중 스트랜드 와이어로부터 형성되는 평면 전력 송신 코일을 고정하도록 구성됨 -; 및
상기 기판의 상기 본체에 형성되는 하나 이상의 채널 - 각각의 채널은 상기 다중 스트랜드 와이어의 테일 단부를 연관된 평면 전력 송신 코일로부터 결합 지점까지 전달 구성됨 -을 포함하며,
상기 하나 이상의 채널은 상기 연관된 평면 전력 송신 코일의 단일 방향을 허용하는 패턴으로 배열되는, 코일 기판.