KR20240033273A

KR20240033273A - 무선 전력 모드 스위칭

Info

Publication number: KR20240033273A
Application number: KR1020247005570A
Authority: KR
Inventors: 리신 시; 웨이홍 치우; 젤린 쑤; 자키 무사우니; 매튜 제이. 차발코
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2022-07-14
Publication date: 2024-03-12
Also published as: WO2023027825A2; WO2023027825A3; CN117837055A; US20230059432A1

Abstract

(무선 전력을 송신 및 수신 둘 다 할 수 있는) 전자 디바이스는 탈착가능 액세서리(이는 무선 전력만을 수신함)에 물리적으로 그리고 유도적으로 결합될 수 있다. 전자 디바이스 및 탈착가능 액세서리는 선택적으로 전력 송신 디바이스 상에 배치될 수 있다. 전자 디바이스 및 탈착가능 액세서리가 무선 전력 송신 디바이스 상에 배치되는 것에 응답하여, 전자 디바이스는 전력 송신 모드(여기서 전자 디바이스는 탈착가능 액세서리로 무선 전력을 송신함)로부터 전력 수신 모드(여기서 전자 디바이스는 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 수신함)로 스위칭할 수 있다. 이러한 시나리오에서 전자 디바이스가 무선 전력 송신 디바이스를 검출하고 전력 수신 모드로 스위칭하는 것을 보장하기 위해, 전자 디바이스는 전력 송신 모드에 있는 동안 슬립 기간들에 의해 분리된 버스트들로 무선 전력을 송신할 수 있다.

Description

무선 전력 모드 스위칭

본 출원은, 2021년 10월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제17/513,581호, 및 2021년 8월 23일자로 출원된 미국 가특허 출원 제63/236,084호에 대한 우선권을 주장하며, 이들은 이로써 그들 전체가 본 명세서에 참고로 포함된다.

기술분야

본 출원은 대체적으로 전력 시스템들에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 전자 디바이스들을 충전하기 위한 무선 전력 시스템들에 관한 것이다.

무선 충전 시스템에서, 충전 매트와 같은 무선 전력 송신 디바이스는 휴대용 전자 디바이스와 같은 무선 전력 수신 디바이스로 무선 전력을 송신한다. 무선 전력 수신 디바이스는 코일 및 정류기 회로부를 갖는다. 코일은 무선 충전 매트로부터 교류 무선 전력 신호들을 수신한다. 정류기 회로부는 수신된 신호들을 직류 전력으로 변환한다.

무선 전력 시스템은 하나 이상의 무선 전력 송신 디바이스들, 하나 이상의 무선 전력 수신 디바이스들, 및 하나 이상의 무선 전력 송신 및 수신 디바이스들을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스는 코일 및 코일에 결합된 무선 전력 송신 회로부를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 회로부는 코일을 이용하여 무선 전력 신호들을 송신하도록 구성될 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하도록 구성된 코일 및 무선 전력 신호들을 직류 전력으로 변환하도록 구성된 정류기 회로부를 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 및 수신 디바이스는 적어도 하나의 코일과 무선 전력 송신 회로부 및 무선 전력 수신 회로부 둘 모두를 포함할 수 있다.

(무선 전력을 송신 및 수신 둘 다 할 수 있는) 전자 디바이스는 탈착가능 액세서리(이는 무선 전력만을 수신함)에 물리적으로 그리고 유도적으로 결합될 수 있다. 탈착가능 액세서리는 탈착가능 액세서리가 전자 디바이스에 결합될 때 전자 디바이스로부터 무선 전력을 수신하도록 구성된 무선 충전 코일을 가질 수 있다. 전자 디바이스 및 탈착가능 액세서리는 선택적으로 전력 송신 디바이스 상에 배치될 수 있다.

전자 디바이스 및 (부착된) 탈착가능 액세서리가 무선 전력 송신 디바이스 상에 배치되는 것에 응답하여, 전자 디바이스는 전력 송신 모드(여기서 전자 디바이스는 탈착가능 액세서리로 무선 전력을 송신함)로부터 전력 수신 모드(여기서 전자 디바이스는 무선 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 수신함)로 스위칭할 수 있다. 이러한 시나리오에서 전자 디바이스가 무선 전력 송신 디바이스를 검출하고 전력 수신 모드로 스위칭하는 것을 보장하기 위해, 전자 디바이스는 전력 송신 모드에 있는 동안 슬립 기간들에 의해 분리된 버스트들로 무선 전력을 송신할 수 있다. 전자 디바이스 및 (부착된) 탈착가능 액세서리가 무선 전력 송신 디바이스 상에 있는 동안, 탈착가능 액세서리는 무선 전력 송신 디바이스에 의해 송신된 무선 전력의 일부를 전자 디바이스로 사이펀(siphon)할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 예시적인 무선 전력 시스템의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 예시적인 무선 전력 송신 및 수신 회로부의 회로도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 무선 전력 시스템에 포함될 수 있는 예시적인 탈착가능 액세서리의 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 탈착가능 액세서리에 부착되는 전자 디바이스를 포함하는 예시적인 무선 전력 시스템의 측단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 탈착가능 액세서리에 부착되고 전력 송신 디바이스에 유도적으로 결합되는 전자 디바이스를 포함하는 예시적인 무선 전력 시스템의 측단면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른, 개재되는 탈착가능 액세서리 없이 무선 전력 송신 디바이스에 유도적으로 결합되는 전자 디바이스를 포함하는 예시적인 무선 전력 시스템의 측단면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른, 충전 퍽 및 셀룰러 전화기의 예시적인 동작들을 보여주는 타이밍도이다.
도 8은 일 실시예에 따른, 무선 전력 시스템 내의 전자 디바이스에 대한 예시적인 동작 모드들의 상태도이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 탈착가능 액세서리에 부착되는 것에 응답하여 전자 디바이스에 의해 수행되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 탈착가능 액세서리에 부착된 동안 전력 송신 매트 상에 배치되는 것에 응답하여 전자 디바이스에 의해 수행되는 예시적인 동작들의 흐름도이다.

무선 전력 시스템은 무선 전력을 송신하는 하나 이상의 전자 디바이스들, 무선 전력을 수신하는 하나 이상의 전자 디바이스들, 및 무선 전력을 송신할 뿐만 아니라 수신하는 하나 이상의 전자 디바이스들을 포함할 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스는, 예들로서, 무선 충전 매트 또는 무선 충전 퍽(puck)일 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는, 예들로서, 손목 시계, 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 케이스와 같은 액세서리, 또는 다른 전자 장비와 같은 디바이스일 수 있다. 무선 전력 송신 및 수신 디바이스는 전자 디바이스 케이스(예컨대, 셀룰러 전화기용 케이스), 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 무선 전력 송신 디바이스는 무선 전력 수신 디바이스로 전력을 무선으로 송신할 수 있다. 무선 전력 수신 디바이스는 디바이스에 전력을 공급하기 위해 그리고 내부 배터리를 충전하기 위해 무선 전력 송신 디바이스로부터의 전력을 사용한다.

하나의 예시적인 구성에서, 셀룰러 전화기와 같은 전자 디바이스는 무선 전력을 수신 및 송신 둘 다 하도록 구성될 수 있다. 셀룰러 전화기는 무선 전력을 수신하도록 구성된 액세서리 디바이스로 동작가능할 수 있다. 셀룰러 전화기는 선택적으로 액세서리 디바이스와 정합할 수 있다. 셀룰러 전화기가 액세서리 디바이스와 정합될 때, 셀룰러 전화기는 무선 전력을 액세서리 디바이스로 전달할 수 있다. 셀룰러 전화기 및 정합된 액세서리 디바이스가 충전 퍽과 같은 전력 송신 디바이스 상에 배치될 때, 셀룰러 전화기는 전력 송신 모드로부터 전력 수신 모드로 스위칭할 수 있고, 충전 퍽으로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 액세서리 디바이스는 이러한 구성에서 충전 퍽에 의해 송신된 전력의 일부를 사이펀할 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 하나 이상의 무선 전력 송신 디바이스들, 무선 전력 수신 디바이스(24)와 같은 하나 이상의 무선 전력 수신 디바이스들, 및 무선 전력 송신 및 수신 디바이스(18)와 같은 무선 전력을 (동시에 또는 별개의 시간들에) 송신할 뿐만 아니라 수신할 수 있는 하나 이상의 전자 디바이스들을 포함할 수 있다. 각각의 유형의 디바이스의 하나 이상은 임의의 주어진 시간에 무선 전력 시스템에 존재할 수 있고, 디바이스들은 유동적인 방식으로 시스템에 추가되고 그로부터 제거된다는 것이 이해되어야 한다. 추가적으로, 하나 이상의 디바이스들은 테더링된(tethered) 상태(디바이스가 벽 콘센트 또는 다른 전원으로부터 전력을 수신하는 경우)와 언테더링된(untethered) 상태(디바이스 배터리가 디바이스에 전력을 공급하는 데 사용되는 경우) 사이에서 스위칭할 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스(18)의 기능은 주어진 시간에 시스템의 배열에 의존하여 변할 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스는 일부 시나리오들에서는 전력의 송신만을 할 수 있고, 일부 시나리오들에서는 전력의 수신만을 할 수 있고, 일부 시나리오들에서는 전력의 송신 및 수신 둘 모두를 할 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 일부 시나리오들에서 전력 수신 디바이스(24)로 직접 전력을 송신할 수 있다. 다른 시나리오들에서, 전력 송신 디바이스(12)는 전력 송신 및 수신 디바이스(18)로 전력을 송신할 수 있는데, 이러한 전력 송신 및 수신 디바이스는 이어서, 전력 수신 디바이스(24)로 전력을 송신할 수 있다. 각각의 디바이스의 기능 및 시스템 내의 각각의 디바이스 사이의 유도 결합은, 디바이스들이 시스템에 추가되고 그로부터 제거됨에 따라 업데이트될 수 있다.

무선 전력 송신 디바이스(12)는 제어 회로부(16)를 포함한다. 무선 전력 수신 디바이스(24)는 제어 회로부(30)를 포함한다. 무선 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 제어 회로부(78)를 포함한다. 제어 회로부(16), 제어 회로부(30), 및 제어 회로부(78)와 같은 시스템(8) 내의 제어 회로부는 시스템(8)의 동작을 제어하는 데 사용된다. 이 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, 18, 24)에서 원하는 제어 및 통신 특징부들을 구현한다. 예를 들어, 프로세싱 회로부는, 코일들을 선택하고, 전력 송신 레벨들을 결정하고, 이물질들을 검출하고 다른 태스크들을 수행하기 위해 센서 데이터 및 다른 데이터를 프로세싱하고, 사용자 입력을 프로세싱하고, 디바이스들(12, 18, 24) 사이의 협상들을 핸들링하고, 대역내 및 대역외 데이터를 전송 및 수신하고, 측정들을 행하고, 시스템(8)의 동작을 다른 방식으로 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 코드는 제어 회로부(8) 내의 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체들(예컨대, 유형의(tangible) 컴퓨터 판독가능 저장 매체들) 상에 저장된다. 소프트웨어 코드는 때때로 소프트웨어, 데이터, 프로그램 명령들, 명령들, 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, 30, 및/또는 78)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 연결되는 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. 무선 전력 송신 디바이스(12)가 무선 충전 매트 또는 퍽인 예시적인 구성들은 때때로, 본 명세서에서 일 예로서 설명된다.

전력 수신 디바이스(24)는 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 손목시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이어버드와 같은 액세서리, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 전력 송신 디바이스(12)는 벽 콘센트(예를 들어, 교류 전원)에 연결될 수 있고, 전력을 공급하기 위한 배터리(32)를 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. 간단히, 전력 송신 디바이스(12)가 전력 수신 디바이스(24)로 무선 전력을 송신하는 일 예가 본 명세서에 설명된다. 그러나, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)가 무선 전력 전달 동작들 동안 전력 송신 디바이스 및 전력 수신 디바이스 중 하나 또는 둘 모두를 대체할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

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. 코일들(36)은 평면형 코일 어레이로 배열될 수 있거나, 또는 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, 5 내지 10개의 코일들, 적어도 10개의 코일들, 10 내지 30개의 코일들, 35개 미만의 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. 다시 말해, 코일들(36) 중 하나 이상은 코일들(48) 중 하나 이상에 유도 결합된다. 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 컴포넌트들(예컨대, 제어 회로부(30), 입출력 디바이스들(56) 등)에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디바이스(24)는 입출력 디바이스들(56)을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(56)은 사용자 입력을 수집하고 그리고/또는 환경 측정들을 행하기 위한 입력 디바이스들을 포함할 수 있고, 사용자에게 출력을 제공하기 위한 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 일례로서, 입출력 디바이스들(56)은 시각적 출력을 생성하기 위한 디스플레이(스크린), 오디오 신호들로서 출력을 제시하기 위한 스피커, 사용자에게 상태 정보 및/또는 다른 정보를 제공하는 광을 방출하기 위한 발광 다이오드 상태 표시등들 및 다른 발광 컴포넌트들, 진동들 및 다른 햅틱 출력을 생성하기 위한 햅틱 디바이스들, 및/또는 다른 출력 디바이스들을 포함할 수 있다. 입출력 디바이스들(56)은 또한, 사용자로부터의 입력을 수집하고 그리고/또는 시스템(8)의 주변들의 측정들을 수행하기 위한 센서들을 포함할 수 있다. 디바이스(12)는 선택적으로, 하나 이상의 입출력 디바이스들(70)(예컨대, 입출력 디바이스들(56)과 관련하여 기술된 유형의 입력 디바이스들 및/또는 출력 디바이스들)을 가질 수 있다. 디바이스(18)는 선택적으로, 하나 이상의 입출력 디바이스들(92)(예컨대, 입출력 디바이스들(56)과 관련하여 기술된 유형의 입력 디바이스들 및/또는 출력 디바이스들)을 가질 수 있다.

배터리들(58, 94)을 각각 포함하는 전력 수신 디바이스(24) 및 전력 송신 및 수신 디바이스(18)의 도 1의 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 전자 디바이스는 배터리 대신에 전하를 저장하기 위한 슈퍼커패시터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전력 수신 디바이스(24)는 배터리(58) 대신에 슈퍼커패시터를 포함할 수 있다. 따라서, 배터리(58)는 때때로, 전력 저장 디바이스(58) 또는 슈퍼커패시터(58)로 지칭될 수 있다. 유사하게, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 배터리(94) 대신에 슈퍼커패시터를 포함할 수 있다. 따라서, 배터리(94)는 때때로, 전력 저장 디바이스(94) 또는 슈퍼커패시터(94)로 지칭될 수 있다.

디바이스(12), 디바이스(18), 및/또는 디바이스(24)는 대역내 또는 대역외 통신들을 사용하여 무선으로 통신할 수 있다. 일부 예들에서, 주파수-시프트 키잉(frequency-shift keying, FSK) 및/또는 진폭-시프트 키잉(amplitude-shift keying, ASK)은 디바이스들(12, 18, 24) 사이에서 대역내 데이터를 전달하는 데 사용될 수 있다. 이러한 FSK 및 ASK 송신들 동안 전력이 무선으로 전달될 수 있다. 일부 예들에서, 디바이스(12)는 안테나를 사용하여 대역외 신호들을 (예를 들어, 디바이스(18) 또는 디바이스(24)로) 무선으로 송신하는 무선 송수신기 회로부(40)를 갖는다. 무선 송수신기 회로부(40)는 안테나를 사용하여 디바이스(18 또는 24)로부터 대역외 신호들을 무선으로 수신하는 데 사용될 수 있다. 디바이스(24)는 대역외 신호들을 송신하는 무선 송수신기 회로부(46)를 가질 수 있다. 무선 송수신기(46) 내의 수신기 회로부는 안테나를 사용하여 대역외 신호들을 수신할 수 있다. 디바이스(18)는 대역외 신호들을 송신하는 무선 송수신기 회로부(80)를 가질 수 있다. 무선 송수신기(80) 내의 수신기 회로부는 안테나를 사용하여 대역외 신호들을 수신할 수 있다. 무선 송수신기 회로부(40, 46, 80)는 또한, 코일들(36, 48, 90)을 사용하여 디바이스들(12, 24, 18) 사이의 대역내 송신들에 사용될 수 있다.

전력 송신 디바이스(12), 전력 송신 및 수신 디바이스(18), 및 전력 수신 디바이스(24)가 무선 전력 전달을 제어하기 위해 수신된 전력과 같은 소정의 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 구현이 개인 식별가능 정보의 사용을 수반하는 한, 구현자들이 일반적으로 사용자들의 프라이버시를 유지하기 위한 업계 또는 정부 요구사항들을 충족시키거나 초과하는 것으로 인식되는 프라이버시 정책들 및 관례들을 따라야 한다는 것을 유의한다.

제어 회로부(16)는 디바이스(12)의 하우징의 충전 표면 상의 외부 물체들을 검출하기 위해(예를 들어, 충전 매트의 상부 상에서, 또는, 원하는 경우, 충전 퍽의 결합 표면에 인접한 물체들을 검출하기 위해) 사용될 수 있는 외부 물체 측정 회로부(41)를 갖는다. 충전 표면은 디바이스(12)의 상부 하우징 벽의 평면 외측 표면에 의해 형성될 수 있거나 또는 다른 형상들(예를 들어, 오목 또는 볼록 형상들 등)을 가질 수 있다. 디바이스(12)가 충전 퍽을 형성하는 배열들에서, 충전 퍽은 디바이스(24)의 형상과 정합하는 표면 형상을 가질 수 있다. 퍽 또는 다른 디바이스(12)는, 원하는 경우, (예컨대, 코일(48)이 무선 충전 동안 코일(36)과 정렬되도록) 디바이스(12)를 디바이스(24)에 탈착가능하게 부착하는 자석들을 가질 수 있다.

회로부(41)는 코일들, 종이 클립들, 및 다른 금속성 물체들과 같은 이물질들을 검출할 수 있고, 무선 전력 수신 디바이스들(24)의 존재를 검출할 수 있다(예를 들어, 회로부(41)는 하나 이상의 코일들(48) 및/또는 코일들(48)과 연관된 자기 코어 재료의 존재를 검출할 수 있다). 측정 회로부(41)는 또한, 용량성 센서를 사용하여 센서 측정들을 행하는 데 사용될 수 있고, 온도 측정들을 행하는 데 사용될 수 있고, 그리고/또는 이물질 또는 다른 외부 물체(예를 들어, 디바이스(18 또는 24))가 디바이스(12) 상에 존재하는지의 여부를 나타내는 정보를 수집하기 위해 다른 방식으로 사용될 수 있다.

전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 케이블에 의해 전력 어댑터(예컨대, AC-USB 전력 어댑터) 또는 다른 장비에 연결되는 무선 충전 매트 또는 퍽일 수 있고, 가구, 차량, 또는 다른 시스템에 통합된 장비일 수 있고, 탈착가능 배터리 케이스일 수 있고, 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 손목 시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이어버드와 같은 액세서리, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 무선 전력의 송신 및 수신 둘 모두를 할 수 있다. 따라서, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 전력 송신 디바이스(12)와 유사한 전력 송신 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 또한, 전력 수신 디바이스(24)와 유사한 전력 수신 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 벽 콘센트 또는 다른 전원으로부터의 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 변환하기 위한 AC-DC 전력 변환기, 예컨대 AC-DC 전력 변환기(96)를 가질 수 있다. DC 전력은 제어 회로부(78)에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다. 제어 회로부(78)는 (코일들(90)을 사용한) 대역내 통신들 및 (안테나를 사용한) 대역외 통신들을 위한 무선 송수신기 회로부(80)를 포함한다. 제어 회로부(78)는 또한, 선택적으로, 측정 회로부(82)(예를 들어, 측정 회로부(41)와 관련하여 설명된 유형의 측정 회로부)를 포함할 수 있다.

디바이스(18) 내의 무선 전력 회로부(84)는 인버터(86) 및 정류기(88) 둘 모두를 포함할 수 있다. 인버터 회로부(86)(예를 들어, 트랜지스터들로부터 형성됨)는 코일(들)(90)과 같은 하나 이상의 코일들을 통해 AC 전류 신호들을 생성하기 위해 제어 회로부(78)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴 온 및 턴 오프될 수 있다. 이러한 코일 구동 신호들은 코일(들)(90)이 무선 전력을 송신하게 한다. 코일들(90)은 평면형 코일 어레이로 배열될 수 있거나, 또는 코일들의 클러스터를 형성하도록 배열될 수 있다. 일부 배열들에서, 디바이스(18)는 단일 코일만을 가질 수 있다. 다른 배열들에서, 디바이스(18)는 다수의 코일들(예를 들어, 2개 이상의 코일들, 5 내지 10개의 코일들, 적어도 10개의 코일들, 10 내지 30개의 코일들, 35개 미만의 코일들, 25개 미만의 코일들, 또는 다른 적합한 수의 코일들)을 가질 수 있다.

AC 전류들이 하나 이상의 코일들(90)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. 다시 말해, 코일들(90) 중 하나 이상은 코일들(48) 중 하나 이상에 유도 결합될 수 있다.

전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 또한, (예를 들어, 전력 송신 디바이스(12)로부터) 무선 전력을 수신할 수 있다. 코일(들)(90)은 송신 코일들(36)로부터 교류 전자기장들을 수신하여, 코일(들)(90) 내에 대응하는 교류 전류들을 초래할 수 있다. 브리지 네트워크 내에 배열된 동기식 정류 금속 산화물 반도체 트랜지스터들과 같은 정류 컴포넌트들을 포함하는 정류기 회로부(88)와 같은 정류기 회로부는 하나 이상의 코일들(90)로부터의 수신된 AC 신호들(전자기 신호들(44)과 연관된 수신된 교류 신호들)을 디바이스(18)에 전력을 공급하기 위한 DC 전압 신호들로 변환한다. 정류기 회로부(88)에 의해 생성된 DC 전압은 배터리(94)와 같은 배터리를 충전하는 데 사용될 수 있고 디바이스(18) 내의 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하는 데 사용될 수 있다.

도 1의 각각의 유형의 디바이스 사이의 교번 전자기장들의 묘사는 (가능한 유도 결합의 유형을 보여주기 위해) 단지 예시적이다. 실제로, 교번 전자기장들은 시스템 내의 선택 디바이스들 사이에만 전달될 것이다. 예를 들어, 송신 디바이스(12)는 디바이스(24) 및 디바이스(18)로 전력을 송신할 수 있다(반면, 디바이스(18)가 디바이스(18)로 전력을 개별적으로 송신하지는 않음). 다른 예에서, 송신 디바이스(12)는 (디바이스(12)로부터 디바이스(24)로의 전력의 직접 교환 없이) 전력을 24로 송신하는 디바이스(18)로 전력을 송신한다.

일부 응용들에서, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 (예를 들어, 인버터(86) 및 코일(들)(90)을 사용하여) 무선 전력을 송신만 한다. 일부 응용들에서, 전력 송신 및 수신 디바이스(18)는 (예를 들어, 정류기(88) 및 코일(들)(90)을 사용하여) 무선 전력을 수신만 한다. 일부 응용들에서, 전력 송신 및 수신 디바이스는 무선 전력을 동시에 수신 및 송신한다. 무선 전력을 동시에 수신 및 송신할 때, 디바이스(18)는 인버터(86) 및 정류기(88)와 연관된 전력 송신 및 전력 수신 동작들 둘 모두를 선택적으로 수행할 수 있다(예를 들어, 디바이스(18)는 정류기를 사용하여 배터리를 충전하고 디바이스를 동작시키고, 독립적으로, 인버터를 사용하여 원하는 양의 전력을 송신함). 대안적으로, 디바이스(18)는 전력을 정류하지 않으면서 수신된 무선 전력 신호들을 중계할 수 있다. 디바이스(18)는 무선 전력 송신 및 무선 전력 수신 둘 모두에 사용되는 하나의 코일만을 포함할 수 있다. 대안적으로, 디바이스(18)는 적어도 하나의 전용 무선 전력 송신 코일 및 적어도 하나의 전용 무선 전력 수신 코일을 가질 수 있다. 디바이스(18)는 무선 전력 송신 및 무선 전력 수신 둘 모두에 모두 사용되는 다수의 코일들을 가질 수 있다. 디바이스(18) 내의 상이한 코일들은 선택적으로, 상이한 동작 모드들에서 함께 단락될 수 있다.

도 2는 시스템(8)에 대한 예시적인 무선 충전 회로부의 회로도이다. 전력 송신 디바이스(12) 및 전력 수신 디바이스(24)의 무선 충전 회로부가 도시되어 있다. 그러나, 디바이스(18)는 전력 송신 및 전력 수신 둘 모두를 위한 대응하는 컴포넌트들을 가질 수 있고, 원하는 경우, 디바이스(12) 및/또는 디바이스(24) 중 어느 하나를 대신하여 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회로부(52)는 하나 이상의 코일들(36) 및 커패시터(71)와 같은 커패시터들을 포함하는 출력 회로를 통해 송신되는 무선 전력 신호들을 생성하는 하나 이상의 인버터들(61)과 같은 인버터 회로부 또는 다른 구동 회로부를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 디바이스(12)는 각각이 구동 신호들을 각각의 코일(36)에 공급하는 다수의 개별적으로 제어되는 인버터들(61)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 인버터(61)는 스위칭 회로부를 사용하여 다수의 코일들(36) 사이에 공유된다.

동작 동안, 인버터(들)(61)에 대한 제어 신호들은 제어 입력(74)에서 제어 회로부(16)에 의해 제공된다. 단일 인버터(61) 및 단일 코일(36)이 도 2의 예에 도시되어 있지만, 원한다면, 다수의 인버터들(61) 및 다수의 코일들(36)이 사용될 수 있다. 다수의 코일 구성에서, 스위칭 회로부(예를 들어, 멀티플렉서 회로부)는 단일 인버터(61)를 다수의 코일들(36)에 결합하는 데 사용될 수 있고/있거나 각각의 코일(36)은 각각의 인버터(61)에 결합될 수 있다. 무선 전력 송신 동작들 동안, 하나 이상의 선택된 인버터들(61) 내의 트랜지스터들은 제어 회로부(16)로부터의 AC 제어 신호들에 의해 구동된다. 인버터들 사이의 상대적 위상은 동적으로 조정될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 인버터들(61)은 동상 또는 이상(예를 들어, 180도 위상이 다름)의 출력 신호들을 생성할 수 있다.

인버터(들)(61)(예를 들어, 회로부(52) 내의 트랜지스터들 또는 다른 스위치들)를 사용한 구동 신호들의 적용은 선택된 코일들(36) 및 커패시터들(71)로부터 형성된 출력 회로들로 하여금, 디바이스(24) 내의 하나 이상의 코일들(48) 및 하나 이상의 커패시터들(72)로부터 형성된 무선 전력 수신 회로를 사용하여 무선 전력 수신 회로부(54)에 의해 수신되는 교류 전자기장들(신호들(44))을 생성하게 한다.

원하는 경우, 구동 코일들(36) 사이의 상대적 위상(예를 들어, 구동되고 있는 코일들(36) 중 다른 인접한 코일에 대한 구동되고 있는 코일들(36) 중 하나의 코일의 위상)은 제어 회로부(16)에 의해 조정되어 디바이스(12)와 디바이스(24) 사이의 무선 전력 전달을 향상시키는 것을 도울 수 있다. 정류기 회로부(50)는 하나 이상의 코일들(48)에 결합되고, 수신된 전력을 AC로부터 DC로 변환하고, 디바이스(24) 내의 부하 회로부에 전력을 공급하기 위해(예를 들어, 전력 저장 디바이스(58)를 충전하기 위해, 디스플레이 및/또는 다른 입출력 디바이스들(56)에 전력을 공급하기 위해, 그리고/또는 다른 컴포넌트들에 전력을 공급하기 위해) 정류기 출력 단자들(76)에 걸쳐 대응하는 직류 출력 전압 Vrect를 공급한다. 단일 코일(48) 또는 다수의 코일들(48)이 디바이스(24) 내에 포함될 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 코일들(36 및 48)을 사용한 대역내 송신들은 디바이스들(12 및 24) 사이에서 정보를 전달(예컨대, 송신 및 수신)하는 데 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 구성에서, 주파수-시프트 키잉(FSK)은 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 대역내 데이터를 송신하기 위해 사용되고, 진폭-시프트 키잉(ASK)은 디바이스(24)로부터 디바이스(12)로 대역내 데이터를 송신하기 위해 사용된다. 다시 말해, 무선 전력을 송신하는 디바이스는 (어느 하나의 디바이스가 전용 전력 송신/수신 디바이스(12/24)인지 아니면 전력 송신 및 수신 디바이스(18)인지에 관계없이) FSK를 사용하여 대역내 데이터를, 무선 전력을 수신하는 디바이스로 송신할 수 있다. 무선 전력을 수신하는 디바이스는 (어느 하나의 디바이스가 전용 전력 송신/수신 디바이스(12/24)인지 아니면 전력 송신 및 수신 디바이스(18)인지에 관계없이) ASK를 사용하여 대역내 데이터를, 무선 전력을 송신하는 디바이스로 송신할 수 있다.

이러한 FSK 및 ASK 송신들 동안 전력이 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있다. 전력 송신 회로부(52)는 전력 송신 주파수에서 신호들(44)을 생성하기 위해 하나 이상의 코일(36)들로 AC 신호들을 구동하고 있는 한편, 무선 송수신기 회로부(40)는 구동 AC 신호들의 전력 송신 주파수를 변조하고 그에 의해 신호들(44)의 주파수를 변조하기 위해 FSK 변조를 사용할 수 있다. 디바이스(24)에서, 코일(48)은 신호들(44)을 수신하는 데 사용된다. 전력 수신 회로부(54)는 코일(48) 및 정류기(50) 상에 수신된 신호들을 사용하여 DC 전력을 생성한다. 동시에, 무선 송수신기 회로부(46)는 코일(들)(48)을 통과하는 AC 신호의 주파수를 모니터링하고, FSK 복조를 사용하여 송신된 대역내 데이터를 신호들(44)로부터 추출한다. 이러한 접근법은, FSK 데이터(예컨대, FSK 데이터 패킷들)가 코일들(36, 48)을 사용하여 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 대역내 송신되게 하면서, 전력이 동시에 코일들(36, 48)을 사용하여 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있게 한다.

디바이스(24)와 디바이스(12) 사이의 대역내 통신들은 ASK 변조 및 복조 기법들을 사용할 수 있다. 무선 송수신기 회로부(46)는 전력 수신 회로부(54)(예컨대, 코일(48))의 임피던스를 변조하기 위해 스위치(예컨대, 코일(48)에 결합된 송수신기(46) 내의 하나 이상의 트랜지스터들)를 사용함으로써 대역내 데이터를 디바이스(12)로 송신한다. 이는, 이어서, 신호(44)의 진폭 및 코일(들)(36)을 통과하는 AC 신호의 진폭을 변조한다. 무선 송수신기 회로부(40)는 코일(들)(36)을 통과하는 AC 신호의 진폭을 모니터링하고, ASK 복조를 사용하여, 무선 송수신기 회로부(46)에 의해 송신되었던 이들 신호들로부터 송신된 대역내 데이터를 추출한다. ASK 통신들의 사용은, ASK 데이터 비트들(예컨대, ASK 데이터 패킷들)이 코일들(48 및 36)을 사용하여 디바이스(24)로부터 디바이스(12)로 대역내 송신되는 동안, 전력이 동시에 코일들(36, 48)을 사용하여 디바이스(12)로부터 디바이스(24)로 무선으로 전달될 수 있게 한다.

전력 송신 디바이스(12)로부터 전력 수신 디바이스(24)로 대역내 데이터를 전달하기 위해 사용되는 FSK 변조 및 전력 수신 디바이스(24)로부터 전력 송신 디바이스(12)로 대역내 데이터를 전달하기 위해 사용되는 ASK 변조의 예는 단지 예시적이다. 일반적으로, 전력 송신 디바이스(12)로부터 전력 수신 디바이스(24)로 그리고 전력 수신 디바이스(24)로부터 전력 송신 디바이스(12)로 정보를 전달하기 위해 임의의 원하는 통신 기법들이 사용될 수 있다. 일반적으로, 무선 전력은 (ASK 또는 FSK를 사용하여) 대역내 통신들 동안 디바이스들 사이에서 동시에 전달될 수 있다.

무선 전력의 송신을 위해 사용되는 전력 송신 주파수는, 예를 들어, 적어도 80 ㎑, 적어도 100 ㎑, 100 ㎑ 내지 205 ㎑, 500 ㎑ 미만, 300 ㎑ 미만, 100 ㎑ 내지 400 ㎑의 사전결정된 주파수, 또는 다른 적합한 무선 전력 주파수일 수 있다. 일부 구성들에서, 전력 송신 주파수는 디바이스들(12, 24) 사이의 통신들에서 협상될 수 있다. 다른 구성들에서, 전력 송신 주파수는 고정될 수 있다.

디바이스들 사이의 데이터 송신을 위한 대역내 통신을 사용하는 동안 전력이 디바이스들 사이에서 동시에 전달될 수 있다는 것이 기술되었다. 다시 말해, 일부 예들에서, 대역내 통신들은 전력 송신 신호의 변조(예컨대, 전력 송신 주파수를 변조하는 것 또는 전력 송신 주파수에서의 신호의 진폭을 변조하는 것)에 의존할 수 있다. 그러나, 전력 송신 신호들의 변조에 의존하지 않는 다른 통신 기법들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 신호들(때때로 대역내 신호들로 지칭됨)은 전력 송신 주파수와 상이한 주파수로 시스템 내의 코일들 사이에서 전달될 수 있다. 코일들(예를 들어, 코일들(36, 48, 90))을 사용하여 전달되는 (전력 송신 주파수와 동일한 주파수 또는 그와 상이한 주파수에서의) 신호들은 대역내 신호들로 간주될 수 있다.

게다가, 대역내 통신은 디바이스들이 전력 전달 레이트, 전력 송신 주파수 등에 동의하기 전에 디바이스들 사이에서 발생할 수 있다는 것을 유의해야 한다. 초기 검출 및 유도 결합 이후, 디바이스들은 호환성을 결정하거나, 전력 전달 주파수를 협상하거나, 전력 전달 레이트를 협상하는 등을 위해 핸드셰이크 프로세스를 겪을 수 있다. 이러한 프로세스 동안, 대역내 통신은 전력 송신 주파수에서 신호들의 FSK 및/또는 ASK 변조를 수반할 수 있다. 따라서, 이러한 프로세스 동안 무선 전력이 송신된다. 이는 전력 수신 디바이스가 잔여 배터리 전력을 거의 또는 전혀 갖지 않더라도 디바이스들이 핸드셰이크 프로세스를 완료할 수 있게 하기 때문에 유리하다. 대역내 통신들 동안의 이러한 무선 전력 송신은, 궁극적으로 디바이스들 사이의 협상들이 무선 전력의 지속적인 송신을 초래하지 않더라도(예컨대, 디바이스들이 전용 전력 전달 단계에 진입하지 않더라도) 핸드셰이크 프로세스 동안 발생할 수 있다.

전력 송신 및 수신 디바이스(18) 내의 적어도 하나의 코일은 (무선 충전 시스템 내의 조건들에 따라) 무선 전력을 송신 또는 수신하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 코일은 무선 전력을 동시에 송신 및 수신하지 않는다. 따라서, 디바이스 내의 제어 회로부는 코일이 임의의 주어진 시간에 무선 전력을 송신하는 데 또는 수신하는 데 사용되는지를 제어하기 위해 사용될 수 있다.

무선 충전 시스템(8) 내의 디바이스는 선택적으로, 케이스와 같은 탈착가능 액세서리에 결합될 수 있다(예컨대, 물리적으로 결합됨). 케이스는 선택적으로 무선 충전 기능을 가질 수 있다(예를 들어, 케이스는 무선 전력을 수신 및/또는 송신할 수 있다). 디바이스가 탈착가능 액세서리에 물리적으로 결합되고 탈착가능 액세서리가 무선 충전 기능을 가질 때, 디바이스 및 탈착가능 액세서리는 또한 유도적으로 결합될 수 있다. 도 3은 탈착가능 케이스와 같은 액세서리의 평면도이다.

탈착가능 액세서리(102)(때때로 탈착가능 케이스 또는 탈착가능 커버로 지칭됨)는 케이스(102)가 다른 디바이스와 정합할 수 있게 하는 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다. 액세서리(102) 및 그것이 결합되는 디바이스는 각각 전력 송신 디바이스, 전력 수신 디바이스, 또는 전력 송신 및 수신 디바이스로서 역할을 할 수 있다. 액세서리(102)에 의해 보유된 디바이스는 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 손목시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이어버드와 같은 액세서리, 또는 다른 전자 장비일 수 있다.

도 3의 예에서, 액세서리(102)는 주변 측벽들(102W)에 의해 둘러싸인 벽(102R)을 갖는 직사각형 리세스 및/또는 액세서리(102)가 부가적인 디바이스를 수용하고 그에 결합될 수 있게 하는 다른 적합한 결합 구조체들(스트랩들, 클립들, 슬리브, 코너 포켓들 등)을 포함한다. 벽(102R)은 디바이스에 결합될 때 디바이스의 후방 면에 인접하게 포지셔닝될 수 있고, 따라서 때때로 후방 벽(102R)으로 지칭될 수 있다. 액세서리(102)에서 부가적인 디바이스를 보호하는 것이 요구될 때, 디바이스(예를 들어, 디바이스의 하우징)는 액세서리(102)의 측벽들(102W) 및/또는 후방 벽(102R)에 의해 형성된 리세스 내로 압입(press fit)될 수 있거나, 자석들, 클립들, 또는 스트랩들을 사용하여 액세서리(102)에 결합될 수 있거나, 또는 다른 방식으로 액세서리(102)에 결합될 수 있다. 액세서리(102)는 직물, 가죽, 중합체, 다른 재료들, 및/또는 이들 재료들의 조합들로 형성될 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 액세서리(102)는, 일부 실시예들에서, 각각이 무선 전력을 송신 및/또는 수신하는 하나 이상의 코일들을 포함할 수 있다.

도 4는 탈착가능 케이스(102)에 유도적으로 결합된 디바이스(100)를 보여주는 측단면도이다. 도 4의 디바이스(100) 및 탈착가능 케이스(102)는 또한 물리적으로 부착된다(예컨대, 탈착가능 케이스(102)가 디바이스(100)를 수용함). 디바이스(100)는 하우징(164) 및 하우징 내의 무선 전력 코일(122)을 가질 수 있다. 하우징(164)은 플라스틱, 유리, 세라믹, 섬유 복합재, 금속(예를 들어, 스테인레스강, 알루미늄 등), 다른 적합한 재료, 또는 이들 재료 중 임의의 2개 이상의 조합으로 형성될 수 있다. 케이스(102)는 하우징(164)의 형상에 순응하는 리세스를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 예에서, 디바이스(100)는 전력 송신 및 수신 디바이스(예를 들어, 도 1의 디바이스(18))이다. 대체적으로, 디바이스(100)는 탈착가능 배터리 케이스, 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 손목시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이어버드와 같은 액세서리, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 본 명세서에서, 디바이스(100)가 무선 전력을 송신 및 수신 둘 다 할 수 있는 셀룰러 전화기와 같은 휴대용 전자 디바이스인 예가 설명될 것이다. 디바이스(100) 내의 코일(122)은 주어진 시간에 무선 전력을 송신할 수 있거나 또는 무선 전력을 수신할 수 있다.

탈착가능 케이스(102)는 하나 이상의 유전체 층들(142)(예를 들어, 벌크 유전체 재료), 예컨대 직물, 가죽, 중합체(예를 들어, 폴리우레탄), 다른 재료들, 및/또는 이들 재료들의 조합들의 하나 이상의 층들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 코일들이 유전체 재료의 하나 이상의 층들에 임베딩될 수 있다. 대체적으로, 디바이스(102)는 탈착가능 배터리 케이스, 휴대용 전자 디바이스, 예컨대 손목시계, 셀룰러 전화기, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 이어버드와 같은 액세서리, 다른 액세서리 디바이스(예컨대, 케이스), 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 본 명세서에서, 디바이스(102)가 무선 전력을 수신하도록 구성된 (그러나 무선 전력을 송신하지 않는) 케이스와 같은 액세서리 디바이스인 예가 설명될 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 탈착가능 케이스(102)는 제1 코일(114)을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 코일(114)은 탈착가능 케이스(102)의 제1 표면(106)에 인접할 수 있다. 탈착가능 케이스는 탈착가능 케이스(102)가 디바이스(100)에 물리적으로 결합될 때 표면(106)이 디바이스(100)에 인접하게 포지셔닝되도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 코일(114)은 탈착가능 케이스(102)가 디바이스(100)에 물리적으로 (그리고 유도적으로) 결합될 때 디바이스(100)(및 대응하는 코일(122)에 인접하게 포지셔닝될 수 있다. 따라서, 코일(114)은 디바이스(100)로부터 무선 전력을 수신하는 데 사용될 수 있다.

코일(122)은 무선 전력 신호들을 송신 또는 수신할 수 있다. 코일(122)이 추가적인 코일에 유도적으로 결합되지 않을 때, 코일(122)은 대기 모드에 있을 수 있다. 코일(122)이 대기 중에(예컨대, 대기 모드 또는 대기 상태에) 있을 때, 코일은 무선 전력 신호들을 연속적으로 송신 또는 수신하지 않는다. 다시 말하면, 대기 모드는 코일이 전용 전력 전달 단계에 진입하지 않았을 때 발생한다. 코일(122)이 대기 모드에 있는 동안, 디바이스(100)는 표면(108)에 인접한 다른 디바이스의 존재를 (예컨대, 코일(122) 또는 디바이스 내의 다른 센서를 사용하여) 간헐적으로 검사할 수 있다. 예를 들어, 코일(122)은 다른 디바이스가 시스템에 추가되는 것을 모니터링하기 위해 대기 중에 있는 동안 저전력 핑들을 간헐적으로 송신할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 자기 센서(예컨대, 홀 효과 센서), 다른 유형의 센서, 근거리 통신(near-field communication, NFC) 안테나, 또는 다른 원하는 컴포넌트가 디바이스(100)의 표면(108)에 인접한 다른 디바이스를 검출하는 데 사용될 수 있다. 코일(122)은 추가적으로, 대기 중에 있는 동안 송신(예컨대, ASK 송신)을 전송하도록 준비될 수 있다. 코일(122)이 시스템 내의 다른 디바이스로부터 디지털 핑을 수신하는 경우, 코일은 송신으로 즉시 응답할 수 있다.

디바이스(100)가 디바이스(102)에 결합될 때, 디바이스(100) 내의 자기 센서 또는 다른 센서는 액세서리 디바이스(102)의 존재를 검출할 수 있다. 자기 센서에 의한 액세서리 디바이스의 검출은 디바이스(100)와 디바이스(102) 사이의 근거리 통신을 트리거할 수 있다. 디바이스(100)는 근거리 통신을 사용하여, 존재하는 액세서리 디바이스(102)의 유형을 검증할 수 있다. 이러한 예에서, 디바이스(100)는 디바이스(102)가 전력 수신 디바이스 (예컨대, 무선 전력만을 수신하도록 구성된 디바이스)임을 식별한다. 따라서, 디바이스(100)는 코일(122)이 무선 전력 신호들을 송신하는 전력 전달 모드에 진입할 수 있다.

코일(122)이 코일(114)로 무선 전력을 송신하는 데 사용될 때, 인버터 회로부(예컨대, 도 1의 인버터(86))는 코일(122)을 구동하여 자속을 생성할 수 있다. 디바이스(102) 내의 코일(114)은 정류기 회로부(예컨대, 도 1의 정류기(50))에 결합될 수 있다. 정류기 회로부는 코일(114)로부터의 수신된 AC 신호들을, 디바이스(102)에 전력을 공급하고/하거나 디바이스(102) 내의 슈퍼커패시터(58)를 충전하기 위한 DC 전압 신호들로 컨버팅한다.

일부 상황들에서, 디바이스(100) 및 액세서리(102)는 함께 물리적으로 결합될 수 있고, 전력 송신 디바이스 상에 배치될 수 있다. 이러한 유형의 상황이 도 5에 도시되어 있다. 이러한 시나리오에서, 전력 송신 디바이스(104)는 디바이스(100)에 무선 전력을 송신할 수 있다. 동시에, 디바이스(102)는 송신된 전력의 일부를 사이펀하여, 그의 슈퍼커패시터를 또한 충전할 수 있다(예컨대, 디바이스(104)는 디바이스들(100, 102) 둘 모두에 무선 전력을 송신함).

도 1과 관련하여 논의된 것과 유사하게, 도 5의 전력 송신 디바이스(104)는 무선 충전 매트, 무선 충전 퍽(예컨대, 전용 무선 전력 송신 디바이스), 또는 다른 전자 디바이스(예컨대, 충전 케이스와 같은 무선 전력 송신 및 수신 디바이스)일 수 있다. 전력 송신 디바이스(104)가 무선 충전 퍽인 예가 본 명세서에서 설명된다. 무선 충전 퍽(104)은 벽 콘센트(예를 들어, 교류 전원)에 연결될 수 있다. 이러한 전원으로부터의 전력을 사용하여, 무선 충전 퍽(104)은 하나 이상의 디바이스들에 무선 전력을 송신할 수 있다.

도 5에서, 전력 송신 디바이스(104) 내의 코일(126)은 디바이스(100) 내의 코일(122)로 무선 전력 신호들을 송신할 수 있다. 인버터 회로부는 코일(126)을 구동하여 자속을 생성할 수 있다. 디바이스(100) 내의 코일(122)은 정류기 회로부(예컨대, 도 1의 정류기(88))에 결합될 수 있다. 정류기 회로부는 코일(122)로부터의 수신된 AC 신호들을, 디바이스(100)에 전력을 공급하고/하거나 디바이스(100) 내의 배터리를 충전하기 위한 DC 전압 신호들로 컨버팅한다.

코일(126)이 디바이스(100) 내의 코일(122)로 무선 전력 신호들을 송신하는 동안, 액세서리(102) 내의 코일(114)이 무선 전력 신호들 중 일부를 사이펀할 수 있다. 다시 말하면, 일차 무선 전력 전달 동작은 코일(126)과 코일(122) 사이에서의 것이다. 전력 전달 동작들은 개재되는 액세서리 디바이스(102)의 존재를 고려하지 않고서 수행될 수 있다. 다시 말하면, 전력 송신 주파수는 디바이스들(100, 104)에 관한 정보에 기초하여 디바이스들(100, 104)에 의해 선택될 수 있다. 디바이스들(100, 104)은 초기 핸드셰이크 절차들 동안 액세서리(102)의 존재를 고려하지 않을 수 있다.

일단 디바이스들(100, 104)이 전력 전달 단계에 진입하면, 액세서리(102)는 전력 송신 디바이스(104)에 의해 송신된 전력의 일부를 사이펀할 수 있다. 액세서리 디바이스(102)는 액세서리 디바이스(102)가 존재할 때 디바이스(104)로부터 디바이스(100)로의 전력 전달의 효율을 최대화하기 위해 작은 두께(110)를 가질 수 있다. 두께(110)(예컨대, 액세서리의 후방 벽의 두께)는, 예를 들어 10 밀리미터 미만, 8 밀리미터 미만, 6 밀리미터 미만, 4 밀리미터 미만, 3 밀리미터 미만, 2 밀리미터 미만, 1 밀리미터 미만, 0.1 밀리미터 내지 5 밀리미터 등일 수 있다.

일부 시나리오들에서, 디바이스(100)는 개재되는 액세서리 디바이스(102) 없이 전력 송신 디바이스(104) 상에 배치될 수 있다. 이러한 유형의 상황이 도 6에 도시되어 있다. 이러한 시나리오에서, 전력 송신 디바이스(104)는 디바이스(100)에 무선 전력을 송신할 수 있다. 특히, 디바이스들(104, 100)의 동작은 도 5에 대해 도 6에서 변경되지 않을 수 있다. 다시 말하면, 액세서리가 (도 5에서의) 하나의 시나리오에서는 존재하고 (도 6에서의) 다른 시나리오에서는 부재하더라도, 디바이스(104)는 도 5에서와 동일한 절차를 사용하여 도 6에서 디바이스(100)로 무선 전력을 송신한다.

코일들(114, 122, 126) 각각은 단일 스트랜드 전도체, 병렬로 연결된 다수의 와이어들을 갖는 다중 스트랜드 전도체, 편조 와이어, 리츠(Litz) 와이어, 인쇄 회로 기판 상의 다층 트랙들과 같은 전도성 잉크 또는 전도성 트레이스, 또는 코일들을 형성하기에 적합한 다른 전도성 요소들로부터 권취될 수 있다.

디바이스들(100, 102, 104)은 또한, 선택적으로, 자기 정렬 구조체들을 포함할 수 있다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 디바이스(100)는 자기 정렬 구조체(124)를 포함한다. 디바이스(102)는 제1 자기 정렬 구조체(118) 및 제2 자기 정렬 구조체(116)를 포함한다. 디바이스(104)는 자기 정렬 구조체(128)를 포함한다. 시스템 내의 각각의 자기 정렬 구조체는 시스템 내의 대응하는 자기 정렬 구조체와 자기적으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 송신 디바이스(104) 내의 정렬 구조체(128)는 탈착가능 액세서리(102) 내의 정렬 구조체(116)와 자기적으로 결합될 수 있다. 디바이스(104) 내의 정렬 구조체(128)가 디바이스(102) 내의 정렬 구조체(116)에 결합될 때, 코일(126)은 코일(114)과 정렬될 수 있다. 따라서, 자기 정렬 구조체들은 코일(126)에 대한 코일(114)의 적절한 정렬을 보장한다. 디바이스(100)가 액세서리 디바이스(102)의 존재 없이 송신기(104) 상에 배치될 때, 송신 디바이스(104) 내의 정렬 구조체(128)는 디바이스(100) 내의 정렬 구조체(124)와 자기적으로 결합될 수 있다. 디바이스(104) 내의 정렬 구조체(128)가 디바이스(100) 내의 정렬 구조체(124)에 결합될 때, 코일(126)은 코일(122)과 정렬될 수 있다. 따라서, 자기 정렬 구조체들은 코일(126)에 대한 코일(122)의 적절한 정렬을 보장한다.

탈착가능 액세서리(102) 내의 정렬 구조체(118)는 디바이스(100) 내의 정렬 구조체(124)와 자기적으로 결합될 수 있다. 디바이스(102) 내의 정렬 구조체(118)가 디바이스(100) 내의 정렬 구조체(124)에 결합될 때, 코일(114)은 코일(122)과 정렬될 수 있다. 따라서, 자기 정렬 구조체들은 코일(122) 및 코일(114)의 적절한 정렬을 보장한다.

자기 정렬 구조체(128)에 결합되는 제1 자기 정렬 구조체(116) 및 자기 정렬 구조체(124)에 결합되는 제2 자기 정렬 구조체(118)를 포함하는 디바이스(102)의 도 4 및 도 5에서의 예는 단지 예시적인 것이다. 대신에, 디바이스(102)는 자기 정렬 구조체(128) 및 자기 정렬 구조체(124) 둘 모두에 자기적으로 결합되는 단일 자기 정렬 구조체를 포함할 수 있다.

자기 정렬 구조체들(128, 116, 118, 124)은 영구 자석들(예컨대, 시간 경과에 따라 그들의 자성을 유지하는 경자성 재료들로 형성됨)일 수 있다. 자기 정렬 구조체들은 각자의 코일을 측방향으로 둘러쌀 수 있다. 정렬 구조체들은 때때로 환형 또는 원형으로 설명될 수 있다. 자기 정렬 구조체(128)는 중심 개구를 가질 수 있으며, 이때 코일(126)이 중심 개구에 형성된다. 정렬 구조체(128) 및 코일(126)은 동심일 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 원하는 경우, 다른 배열들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 정렬 구조체(128)는 코일(126)의 대향 측면들 상에 2개의 별개의 영구 자석들로서 형성될 수 있다. 다른 예에서, 복수의 별개의 영구 자석들은 코일(126) 주위에 원형(환형) 패턴(예를 들어, 원을 형성하는 점선들)으로 배열될 수 있다. 별개의 영구 자석들은 아치형 배열을 가질 수 있다. 정렬 구조체(128) 및 코일(126)에 대해 설명된 전술된 자기 정렬 구조체 및 코일 배열들은 정렬 구조체들 및 코일들의 세트들(예컨대, 정렬 구조체(116)와 코일(114), 정렬 구조체(118)와 코일(114), 및 정렬 구조체(124)와 코일(122)) 중 임의의 것에 적용될 수 있다.

각각의 코일(예컨대, 코일들(114, 122, 126))은 선택적으로, 임의의 원하는 설계의 대응하는 자기 코어를 가질 수 있다. 하나의 가능한 배열에서, 자기 코어는 포트 코어(pot-core) 설계(예컨대, 코일을 수용하는 링 형상 중공 부분을 갖는 인클로저)에 포함될 수 있다. 또 다른 가능한 배열에서, 바 형상 페라이트 상의 권선이 사용될 수 있다. 임의의 원하는 자기 코어 및 코일 설계(예를 들어, U자형 코어, C자형 코어, E자형 코어, 토로이드 코어 등)가 사용될 수 있다. 각각의 코일은 임의의 원하는 수의 권선들을 가질 수 있다. 디바이스들(100, 102, 104) 내의 코일들 및 자기 코어들의 정확한 기하학적 구조는 특정 설계에 맞춰질 수 있다. 디바이스(100)는 특히 무선 전력 송신 디바이스(104)와 공동작용하도록 설계될 수 있다. 그러나, 이는 단지 예시적인 것이다. 디바이스(100)는, 일부 경우들에서, 특히 전력 송신 디바이스(104)와 공동작용하도록 설계되지 않을 수 있다. 일반적으로, 각각의 디바이스는 상이한 코일 배열들, 상이한 자기 요소들(또는 자기 요소들이 없음)(예를 들어, 자기 코어들), 상이한 코일 및 자기 요소 크기들, 상이한 코일 및 자기 요소 형상들, 및 다른 상이한 특성들을 가질 수 있다.

도 7은 셀룰러 전화기가 충전 퍽 상에 배치될 때 디바이스(100)(예컨대, 셀룰러 전화기) 및 디바이스(104)(예컨대, 충전 퍽)의 동작들을 보여주는 타임라인이다. 도 7의 예에서, t₁ 전에, 셀룰러 전화기는 액세서리 디바이스(102)와 같은 액세서리 디바이스에 부착(예컨대, 물리적으로 그리고 유도적으로 결합)될 수 있다. 이러한 예에서, 디바이스(100)의 코일(122)은 전력 송신 모드에 있고, 액세서리 디바이스(102) 내의 코일(114)로 무선 전력을 송신한다.

디바이스(100) 및 부착된 탈착가능 액세서리(102)가 충전 퍽(104) 상에 배치될 때, 디바이스(100)(및 액세서리 디바이스(102))가 퍽(104)으로부터 무선 전력을 획득하는 것이 바람직하다. 그러나, 디바이스(100)가 액세서리 디바이스(102)로 무선 전력을 송신하고 있는 동안, 디바이스(100)가 충전 퍽(104)의 존재를 검출하기 위한 기법이 필요하다. 일부 실시예들에서, 디바이스(100)가 디바이스(104)에 대한 부착을 검출할 수 있음을 여전히 보장하면서 디바이스(100)가 액세서리(102)로 충분한 무선 전력을 전달할 수 있게 하기 위해, 디바이스(100)는 교류 무선 전력 신호들을 버스트들로 송신한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 셀룰러 전화기(100)는 t₁과 t₂ 사이의 송신 버스트 기간에 무선 전력을 송신한다. t₁ 내지 t₂에서, 인버터 회로부(예컨대, 도 1의 인버터(86))는 디바이스(100) 내의 코일(122)을 구동하여 (예컨대, 100 ㎑ 내지 400 ㎑의 주파수에서) 교류 무선 전력 신호들을 생성할 수 있다. 셀룰러 전화기(100)는 t₂에서 교류 무선 전력 신호들을 송신하는 것을 중지하고, t₂내지 t₅에서 슬립 기간에 진입한다. t₂ 내지 t₃에서, 코일(122)은 코일이 교류 무선 전력 신호들을 송신하지 않는 슬립 기간(때때로, 대기 기간으로 지칭됨)에 있다. 슬립 기간에 있는 동안, 디바이스(100)는 (예컨대, 코일(122) 및/또는 디바이스(100) 내의 추가적인 센서들/컴포넌트들을 사용하여) 충전 퍽(104)으로부터의 통신/그의 존재를 모니터링할 수 있다.

액세서리(102)에 부착된 동안 (그리고 충전 퍽(104)에는 부착되지 않음), 셀룰러 전화기(100)는 전력 송신 버스트 기간들(여기서 코일은 AC 무선 전력 신호들을 송신함)과 슬립 기간들(여기서 코일은 AC 무선 전력 신호들을 송신하지 않음) 사이에서 연속적으로 사이클링(교번)할 수 있다. 도 7에서 t₁ 전에, 셀룰러 전화기(100)는 전력 송신 버스트 기간들과 슬립 기간들 사이에서 반복적으로 스위칭되었을 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 슬립 기간이 t₅에서 종료된 후에, 다른 전력 전송 버스트 기간이 t₅와 t₇ 사이에서 발생한다. t₇에서, 셀룰러 전화기는 슬립 기간으로 다시 스위칭한다.

버스트 기간의 지속기간(134)은 각각의 사이클에서 슬립 기간의 지속기간(136) 미만일 수 있다. 대체적으로, 지속기간들(134, 136)은 임의의 원하는 크기들을 가질 수 있다. 지속기간(134)은 300 밀리초 미만, 200 밀리초 미만, 100 밀리초 미만, 50 밀리초 미만, 300 밀리초 초과, 200 밀리초 초과, 100 밀리초 초과, 50 밀리초 초과 등일 수 있다. 지속기간(136)은 1000 밀리초 미만, 500 밀리초 미만, 300 밀리초 미만, 200 밀리초 미만, 100 밀리초 미만, 50 밀리초 미만, 1000 밀리초 초과, 500 밀리초 초과, 300 밀리초 초과, 200 밀리초 초과, 100 밀리초 초과, 50 밀리초 초과 등일 수 있다.

사이클의 총 시간(예컨대, 크기들(134, 136)의 합)에 대한 지속기간(134)의 크기는 무선 전력 송신 모드의 듀티 사이클(예컨대, AC 신호들이 각각의 사이클에서 송신되는 시간의 백분율)로 지칭될 수 있다. 듀티 사이클은 100% 미만, 80% 미만, 60% 미만, 40% 미만, 20% 미만, 10% 미만, 60% 초과, 40% 초과, 20% 초과, 10% 초과, 5% 초과 등일 수 있다.

각각의 버스트 기간 동안, 코일은 각자의 듀티 사이클을 또한 갖는 교류 무선 전력 신호들을 송신한다는 것이 이해되어야 한다. 송신된 AC 무선 전력 신호들의 듀티 사이클은 90% 미만, 75% 미만, 50% 미만, 30% 미만, 10% 초과, 30% 초과, 50% 초과 등일 수 있다.

지속기간들(134, 136)의 크기들은 무선 전력 시스템 내의 조건들에 기초하여 튜닝될 수 있다. 특히, 액세서리 디바이스가 더 높은 부하를 갖는 (그리고 따라서 더 많은 전력을 소비하는) 경우, 지속기간(134)은 더 높을 수 있고, 액세서리 디바이스가 더 낮은 부하를 갖는 (그리고 따라서 더 적은 전력을 소비하는) 경우, 지속기간(134)은 더 낮을 수 있다. 유사하게, 지속기간(136)은, 액세서리 디바이스가 더 낮은 부하를 갖는 경우에는 증가될 수 있고, 액세서리 디바이스가 더 높은 부하를 갖는 경우에는 감소될 수 있다.

t₈ 전에, 셀룰러 전화기 및 정합된 액세서리 디바이스는 충전 퍽에 부착되지 않는다. 이러한 시간 동안, 충전 퍽(104)은 충전 퍽 상의 디바이스의 존재를 모니터링하기 위해 저전력 핑들(때때로, 아날로그 핑들로 지칭됨)을 간헐적으로 송신한다. 각각의 저전력 핑 동안, 테스트 펄스가 송신기 코일(126)에 인가된다. 코일(126)의 전압은 테스트 펄스가 송신기 코일(126)에 인가될 때 모니터링될 수 있다. 공칭 대기 값으로부터의 코일 전압의 편차는 디바이스가 충전 퍽(104) 상에 존재함을 표시할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 충전 퍽(138)은 t₁, t₂, t₃, t₄, 및 t₆에서 저전력 핑을 방출할 수 있다.충전 퍽은 이러한 기간 동안(예컨대, t₈ 전에) 어떠한 배치된 객체들도 검출하지 않고, 따라서 규칙적인 간격으로 저전력 핑들을 방출한다. 각각의 저전력 핑 사이의 간격(138)은 5초 미만, 1000 밀리초 미만, 500 밀리초 미만, 300 밀리초 미만, 200 밀리초 미만, 100 밀리초 미만, 50 밀리초 미만, 1000 밀리초 초과, 500 밀리초 초과, 300 밀리초 초과, 200 밀리초 초과, 100 밀리초 초과, 50 밀리초 초과 등일 수 있다.

t₈에서, 셀룰러 전화기(100)는 (정합된 액세서리 디바이스(102)와 함께) 충전 퍽(104) 상에 배치되고, 셀룰러 전화기(100)가 전력 송신 모드로부터 전력 수신 모드로 스위칭하는 것이 바람직하다. 충전 퍽과 셀룰러 전화기(및 정합된 액세서리 디바이스) 사이의 부착 후에, 충전 퍽(104)은 규칙적인 간격(138)에 따라 t₉에서 저전력 핑을 송신한다. 셀룰러 전화기가 충전 퍽 상에 존재하기 때문에, 충전 퍽(104)은 저전력 핑 동안 매트 상의 물체의 존재를 검출할 수 있다. 매트 상의 물체의 존재를 검증하기 위해, 충전 퍽은 t₉ 내지 t₁₀에서 추가적인 저전력 핑들을 송신할 수 있다. 충전 퍽이 무선 전력을 수신할 수 있는 디바이스가 충전 퍽 상에 배치되었다고 확신한 후에, 충전 퍽은 t₁₀에서 핸드셰이크 단계에 진입한다. 핸드셰이크 단계 동안, 디바이스들은 전력 전달의 주파수 및/또는 레이트를 협상한다. 핸드셰이크 단계(및 연관된 전력 전달 협상)가 완료된 후에, 디바이스들은 동의된 전력 전달 파라미터들을 사용하여 전용 전력 전달 단계에 진입한다.

핸드셰이크 단계 동안, 저레벨 무선 전력 신호들은 무선 전력 송신 디바이스로부터 송신될 수 있다(예컨대, 디지털 핑 동작들이 수행될 수 있음). 핸드셰이크 단계 동안, 무선 전력 수신 디바이스 내의 전력 통신 회로부에 충분한 전력이 공급된다. 핸드셰이크 단계 동안 제공된 무선 전력 신호들(예컨대, 디지털 핑들)은 t₁, t₂, t₃ 등에서 아날로그 핑들보다 더 긴 펄스들을 포함할 수 있다. 추가적으로, 핸드셰이크 단계에서의 무선 전력 신호들은 (하나가 실제로 존재하는 경우) 전력 수신 디바이스(100)를 활성화하기에 충분한 전력을 제공한다. 디바이스(104) 내의 제어 회로부 및 그의 연관된 통신 회로부에 전력을 공급함으로써, 디바이스들(100, 104)은 후속적으로, 후속 무선 전력 전달 동작들 동안 사용할 시스템(8)에 대한 적절한 무선 전력 전달 레벨(예를 들어, 5 W, 10 W와 같은 상당히 더 큰 전력 또는 정상적인 무선 전력 송신 동작들과 연관된 다른 비교적 큰 값(이는 대체적으로, 핸드셰이크 단계 동안 사용되는 전력보다 적어도 5배, 적어도 10배, 또는 적어도 25배 더 큼))을 결정하기 위해 무선 링크(예를 들어, 대역내 링크)를 통해 협상할 수 있다.

또한, t₁₀에서, 충전 퍽(104)에 의한 핸드셰이크 단계의 개시 시에, 셀룰러 전화기(100)가 무선 전력 수신 모드에 진입한다. 셀룰러 전화기(100)는 액세서리 디바이스로 무선 전력을 송신하는 것을 중지하고, 대신에 충전 퍽으로부터 무선 전력을 수신한다.

지속기간들(136, 138)의 크기는 셀룰러 전화기의 슬립 기간들이 저전력 핑 및 충전 퍽(104)으로부터의 핸드셰이크 진행의 후속 개시와의 중첩을 보장하기에 충분히 길다는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 다시 말하면, (t₈에서의) 부착 전의 (t₆에서의) 마지막 저전력 핑과 충전 퍽이 셀룰러 전화기에 부착되고 디바이스의 존재를 검출한 후의 t₁₀에서의 핸드셰이크 절차의 개시 사이에 지속기간(140)이 있다. 핸드셰이크 단계가 개시될 때 셀룰러 전화기(100)가 슬립 모드에 있다는 것(및 따라서, 전력 전달 파라미터들을 협상하기 위해 셀룰러 전화기가 통신할 수 있다는 것)을 보장하기 위해, 지속기간(140)은 슬립 기간의 지속기간(136)보다 더 짧을 수 있다. 이것은, 셀룰러 전화기가 t₁₀에서 핸드셰이크 개시를 검출하지 않고 바람직하지 않게는 (셀룰러 전화기가 무선 충전 퍽 상에 있더라도) 전력 송신 모드에 유지되는 시나리오를 방지한다. 지속기간(138)은 또한 지속기간(136)보다 더 짧을 수 있다.

도 7에 명시적으로 도시되어 있지 않지만, 액세서리 디바이스는 도 7의 동작들 전체에 걸쳐 무선 전력 수신 모드에서 유지될 수 있다. 셀룰러 전화기가 충전 퍽 상에 배치되기 전에, 액세서리 디바이스는 셀룰러 전화기에 부착되고, 전력 송신 버스트들 동안(예컨대, t₁ 내지 t₂ 그리고 t₅ 내지 t₇에서) 셀룰러 전화기로부터 무선 전력을 수신한다. 셀룰러 전화기가 슬립 기간들에 있는 동안, 액세서리 디바이스는 셀룰러 전화기로부터 무선 전력을 수신하지 않고, 대신에 (예컨대, 슈퍼커패시터로부터) 저장된 전력을 사용하여 동작한다. 셀룰러 전화기(및 정합된 액세서리)가 충전 퍽 상에 배치된 후에, 셀룰러 전화기는 전력 수신 모드로 스위칭하고, 충전 퍽으로부터 무선 전력을 수신한다. 액세서리 디바이스는 이러한 프로세스 전체에 걸쳐 수신 모드에서 유지된다. 충전 퍽이 무선 전력을 셀룰러 전화기로 전달할 때, 액세서리 디바이스는 무선 전력의 일부를 사이펀할 수 있고, 사이펀된 전력을 사용하여 액세서리 내의 전력 저장 디바이스를 동작 및/또는 충전할 수 있다.

특히, 충전 퍽(104)의 동작들은 액세서리 디바이스(102)의 존재에 의한 영향을 받지 않는다. 다시 말하면, 충전 퍽(104)에 대한 도 7의 타임라인은, 셀룰러 전화기 및 정합된 (개재되는) 액세서리가 충전 퍽에 부착되어 있든 아니면 (정합된 액세서리 없이) 셀룰러 전화기만이 충전 퍽에 부착되어 있든 동일하다.

도 8은 시스템(8) 내의 디바이스(100)에 대한 예시적인 동작 모드들을 보여주는 상태도이다. 디바이스(100)는 코일(122)이 (예컨대, 전력 송신 디바이스(104) 내의 코일(126)로부터, 탈착가능 액세서리 내의 코일로부터, 등으로부터) 무선 전력을 수신하는 수신 모드(202)에서 동작가능할 수 있다. 수신 모드에서, 디바이스(100) 내의 정류기 회로부는 코일(122)로부터의 수신된 AC 신호들을, 디바이스(100)에 전력을 공급하고/하거나 디바이스(100) 내의 배터리를 충전하기 위한 DC 전압 신호들로 컨버팅한다.

디바이스(100)는 디바이스(100)가 전력 송신 디바이스(104)에 유도적으로 결합되는 동안 수신 모드에서 동작할 수 있다. 일부 배열들에서, 디바이스(100)는 무선 전력을 송신할 수 있는 액세서리 디바이스에 유도적으로 결합된 동안 수신 모드에서 동작할 수 있다. 예를 들어, 디바이스(100)는 배터리 및 무선 전력 코일을 포함하는 배터리 케이스에 유도적으로 결합될 수 있다. 디바이스(100)는 배터리 케이스에 유도적으로 결합된 동안 배터리 케이스로부터 무선 전력을 수신할 수 있다.

디바이스(100)는 또한, 코일(122)이 무선 전력을 송신하는 송신 모드(204)에서 동작가능할 수 있다. 디바이스(100)는 액세서리 디바이스(102)와 같은 액세서리 디바이스로 무선 전력을 송신할 수 있다. 송신 모드에서, 코일(122)에 결합된 인버터 회로부(86)(예컨대, 트랜지스터들로부터 형성됨)는 코일(122)을 통해 AC 전류 신호들을 생성하기 위해 제어 회로부(78)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴온 및 턴 오프될 수 있다. 이러한 코일 구동 신호들은 코일(122)이 디바이스(102) 내의 코일(114)로 무선 전력을 송신하게 한다.

송신 모드에서, 디바이스(100)는 무선 전력이 송신되지 않는 슬립 기간들에 의해 분리된 버스트들로 무선 전력을 송신할 수 있다. 무선 전력 송신 버스트들 동안, 코일(122)에 결합된 인버터 회로부(86)(예컨대, 트랜지스터들로부터 형성됨)는 코일(122)을 통해 AC 전류 신호들을 생성하기 위해 제어 회로부(78)에 의해 제공되는 제어 신호들에 기초하여 턴온 및 턴 오프될 수 있다. 버스트들 사이의 슬립 기간들 동안, 디바이스(100)는 AC 무선 전력 신호들을 송신하지 않고, 충전 퍽(104)과 같은 전력 송신 디바이스로부터의 디지털 핑들을 모니터링한다.

디바이스(100)는 디바이스(100)가 (전용 전력 수신 디바이스인) 탈착가능 액세서리(102)에 유도적으로 결합되는 동안 송신 모드에서 동작할 수 있다. 일부 경우들에서, 디바이스(100)는 (배터리 팩과 같은) 무선 전력 송신 및 수신 디바이스인 액세서리에 결합될 수 있다. 디바이스(100)는 또한, 디바이스(100)가 전력 케이블 및 전압 컨버터, 예컨대 AC-USB 어댑터를 통해 주 전력에 테더링되는 동안 송신 모드에서 동작할 수 있다(그리고 배터리 팩에 무선 전력을 송신함).

디바이스(100)는 셀룰러 전화기(및 정합된 액세서리 디바이스)가 전력 송신 디바이스로부터 제거되는 것에 응답하여 수신 모드로부터 송신 모드로 스위칭할 수 있다.

탈착가능 액세서리(102)의 충전 상태가 매우 낮고 디바이스(100)의 충전 상태가 매우 높은 경우, 디바이스(100)는 송신 모드(204)에서 동작할 수 있다. 디바이스들(100, 102)은 충전 상태의 정보를 교환할 수 있고, 적절한 경우, 디바이스(100)를 송신 모드로 (그리고 디바이스(102)를 그의 수신 모드로) 스위칭할 수 있다. 다른 예로서, 사용자는 디바이스가 탈착가능 액세서리(102)에 유도적으로 결합되는 동안 디바이스(100)의 모드를 수동으로 스위칭할 수 있다.

도 9는 무선 전력 시스템에서 셀룰러 전화기에 의해 수행되는 예시적인 동작들의 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 셀룰러 전화기(예컨대, 디바이스(100))는 단계(302)에서 추가적인 디바이스의 존재를 검출할 수 있다. 추가적인 디바이스를 검출하기 위해, 셀룰러 전화기는 홀 효과 센서(자기장의 크기를 측정하는 센서)와 같은 전자기에 민감한 센서를 사용할 수 있다. 이러한 예는 단지 예시적인 것이다. 가속도계(예컨대, 이는 셀룰러 전화기가 추가적인 디바이스에 언제 범핑하는지를 검출함) 또는 무선 전력 코일 자체(예컨대, 무선 전력을 송신 또는 수신하는 데 또한 사용되는 코일(122))는 추가적인 디바이스의 존재를 검출하는 데 사용될 수 있다. 대체적으로, 디바이스(100) 내의 입출력 컴포넌트들의 임의의 서브세트(예를 들어, 그들 중 하나 이상)로부터의 입력이 추가적인 디바이스의 존재를 검출하는 데 사용될 수 있다.

일단 추가적인 디바이스가 검출되면, 셀룰러 전화기(100)는 선택적으로 단계(304) 동안 NFC 스캔을 개시할 수 있다. NFC 통신은 추가적인 디바이스의 디바이스 유형(예컨대, 무선 전력만을 수신하는 탈착가능 액세서리, 무선 전력을 송신 또는 수신하는 탈착가능 액세서리 등)을 식별하고/하거나 추가적인 디바이스로부터 다른 정보를 획득하는 데 사용될 수 있다.

추가적인 디바이스가 무선 전력만을 수신하는 액세서리 디바이스(102)라고 결정하는 것에 응답하여, 셀룰러 전화기(100)는 단계(306)에서 전력 송신 모드에 진입할 수 있다. 전력 송신 모드에서, 코일(122)은 무선 전력을 버스트들로 액세서리 디바이스로 송신한다. 또한, 단계(306)에서, 대역외 통신(예컨대, 코일들(114, 122)과 별개로 형성된 안테나들을 사용하는 블루투스 통신)이 셀룰러 전화기(100)와 액세서리 디바이스(102) 사이에서 개시될 수 있다. 셀룰러 전화기(100)는 셀룰러 전화기가 액세서리 디바이스에 부착되는 동안 액세서리 디바이스로 무선 전력을 계속해서 송신할 수 있다.

도 10은 셀룰러 전화기가 전력 송신 모드로부터 전력 수신 모드로 스위칭할 때 무선 전력 시스템에서 셀룰러 전화기에 의해 수행되는 예시적인 동작들의 흐름도이다. 단계(402)의 시작 시에, 셀룰러 전화기(100)는 (예컨대, 도 9의 단계(306)의 종료에서 설명된 바와 같이) 액세서리 디바이스(102)에 물리적으로 부착되고 유도적으로 결합된다. 셀룰러 전화기(100)는 무선 전력이 액세서리 디바이스로 버스트들로 송신되는 전력 송신 모드(예컨대, 도 8의 모드(204))에 있다. 단계(402) 동안, 셀룰러 전화기는 충전 퍽(104)과 같은 무선 전력 송신 디바이스에 부착된다.

다음으로, 단계(404)에서, 셀룰러 전화기는 무선 전력 송신 디바이스로부터 디지털 핑을 수신한다. 셀룰러 전화기는 셀룰러 전화기가 (도 7과 관련하여 도시되고 논의되는 바와 같이) 전력 전송 버스트들 사이에서 슬립 기간에 있는 동안 디지털 핑을 수신할 수 있다. 따라서, 셀룰러 전화기는, 디지털 핑을 검출하고 전력 송신 디바이스와의 핸드셰이크 절차에 진입할 수 있다. 디지털 핑을 검출하는 것에 응답하여, 셀룰러 전화기는 단계(406)에서 전력 송신 모드로부터 전력 수신 모드로 스위칭한다. 전력 수신 모드에서, 셀룰러 전화기는 전력 송신 디바이스와의 핸드셰이크 절차들을 종료하며, 셀룰러 전화기가 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력을 수신하는 전력 전달 단계를 개시한다.

셀룰러 전화기 및 액세서리 디바이스가 충전 퍽 상에 존재하는 동안, 셀룰러 전화기는 충전 퍽으로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 액세서리 디바이스는 또한, (예컨대, 충전 퍽으로부터 송신된 전력을 사이펀함으로써) 충전 퍽으로부터 무선 전력을 수신할 수 있다. 일부 후속 지점에서, 셀룰러 전화기는 셀룰러 전화기(및 정합된 액세서리 디바이스)가 충전 퍽으로부터 제거되었음을 나타내는 정류기 전압의 강하를 검출할 수 있다. 셀룰러 전화기(및 정합된 액세서리 디바이스)가 충전 퍽으로부터 제거되었다고 결정하는 것에 응답하여, 셀룰러 전화기는 전력 송신 모드로 다시 복귀할 수 있고, 무선 전력의 버스트들을 액세서리 디바이스로 송신할 수 있다.

다른 시나리오에서, 셀룰러 전화기는 완전히 충전될 수 있고, 그 후, (셀룰러 전화기가 전력 송신 디바이스 상에 여전히 존재하더라도) 전력 송신 디바이스(104)로부터 무선 전력을 수신하는 것을 중지할 수 있다. 그러나, 일부 시나리오들에서, 셀룰러 전화기는 액세서리 디바이스(102) 전에 완전히 충전될 수 있거나, 또는 액세서리 디바이스(102)는 셀룰러 전화기보다 더 빠르게 전하를 잃을 수 있다. 이것은 액세서리 디바이스(102)가 바람직하지 않게 낮은 전하를 갖는 결과를 초래할 수 있다(그 이유는 그것이 셀룰러 전화기(100)가 충전 퍽(104)으로부터 전력을 요구하지 않는 것으로 인해 어떠한 무선 전력도 수신하고 있지 않기 때문임). 이러한 유형의 시나리오를 방지하고 액세서리 디바이스(102)가 충분한 충전을 갖는다는 것을 보장하기 위해, 셀룰러 전화기(100)(이는 그것이 액세서리 디바이스(102)에 정합된다는 것을 알고 있음)가 충전 퍽(104)으로부터의 저전력 핑들 사이에서 짧은 지속기간을 협상할 수 있다.

셀룰러 전화기(100)가 완전히 충전되고 충전 퍽(104)으로부터의 전용 전력 전달을 필요로 하지 않더라도, 충전 퍽(104)은 셀룰러 전화기(100)가 전력 전달 동작들을 재개할 필요가 있는지의 여부를 결정하기 위해 셀룰러 전화기로 저전력 핑들을 간헐적으로 송신할 수 있다. 이러한 핑들 사이의 지속기간이 짧은 경우, 핑들은 액세서리 디바이스(102)(이는 저전력 핑들로부터 전력의 일부를 사이펀함)를 충전하기에 충분한 전력을 제공할 수 있다. 충전 퍽(104)으로부터의 저전력 핑들은 액세서리(102)를 충전할 때 셀룰러 전화기(100)에 의해 사용되는 송신 버스트들을 에뮬레이팅한다.

일 실시예에 따르면, 추가적인 전자 디바이스 및 전력 송신 디바이스를 갖는 무선 충전 시스템에서 동작가능한 전자 디바이스가 제공되며, 전자 디바이스는 추가적인 전자 디바이스에 대한 제1 부착을 검출하도록, 제1 부착을 검출하는 것에 따라, 교번하는 제1 기간들 및 제2 기간들을 포함하는 전력 송신 모드에 진입하도록 - 코일은 제1 기간들에서 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하고, 코일은 제2 기간들에서 추가적인 전자 디바이스로 교류 전력 무선 신호들을 송신하지 않음 -, 제2 기간들 중 하나 동안, 전력 송신 디바이스에 대한 제2 부착을 검출하도록, 그리고 제2 부착을 검출하는 것에 따라, 전력 송신 모드로부터, 코일이 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하는 전력 수신 모드로 스위칭하도록 구성된 코일 및 제어 회로부를 포함하는 무선 전력 회로부를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 제2 부착을 검출하는 것은 전력 송신 디바이스로부터 디지털 핑을 수신하는 것을 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 제1 기간들 각각은 제1 지속기간을 갖고, 제2 기간들 각각은 제1 지속기간보다 큰 제2 지속기간을 갖는다.

다른 실시예에 따르면, 제어 회로부는, 전력 송신 디바이스의 충전 표면으로부터 제거되는 것에 응답하여 전력 수신 모드로부터 전력 송신 모드로 스위칭하도록 추가로 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 추가적인 전자 디바이스는 전자 디바이스가 제1 및 제2 부착들을 가질 때 전력 송신 디바이스와 코일 사이에 개재되는 추가적인 코일을 갖는다.

다른 실시예에 따르면, 추가적인 코일은 전자 디바이스가 제1 및 제2 부착들을 가질 때 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들 중 일부를 사이펀하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 전자기에 민감한 센서를 추가로 포함하고, 제1 부착을 검출하는 것은 센서를 사용하여 추가적인 전자 디바이스의 존재를 검출하는 것을 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 전자 디바이스가 제1 부착을 가질 때 추가적인 전자 디바이스 내의 제2 자기 정렬 구조체에 자기적으로 결합하도록 구성된 제1 자기 정렬 구조체를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 제1 자기 정렬 구조체 및 코일은 동심이다.

다른 실시예에 따르면, 제1 자기 정렬 구조체는 전자 디바이스가 제2 부착을 가질 때 전력 송신 디바이스 내의 제3 자기 정렬 구조체에 자기적으로 결합하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 추가적인 전자 디바이스는 평면 표면을 형성하는 적어도 하나의 유전체 층을 갖고, 평면 표면은 추가적인 전자 디바이스가 전자 디바이스에 부착되는 동안 전자 디바이스의 후방 면에 인접하도록 구성된다.

다른 실시예에 따르면, 추가적인 전자 디바이스는 전자 디바이스를 수용하도록 구성된 리세스를 한정하는 후방 벽 및 주변 측벽들을 갖는 케이스이다.

다른 실시예에 따르면, 제2 기간들 각각은 50 밀리초 초과인 지속기간을 갖는다.

다른 실시예에 따르면, 코일에 의해 송신된 교류 무선 전력 신호들은 100 ㎑ 내지 400 ㎑의 주파수를 갖는다.

일 실시예에 따르면, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 추가적인 전자 디바이스 및 전력 송신 디바이스를 갖는 무선 충전 시스템에서 동작가능한 전자 디바이스의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성된 하나 이상의 프로그램들을 저장하며, 전자 디바이스는 코일을 포함하는 무선 전력 회로부를 포함하고, 하나 이상의 프로그램들은, 추가적인 전자 디바이스에 대한 제1 부착을 검출하기 위한, 제1 부착을 검출하는 것에 따라, 교번하는 제1 기간들 및 제2 기간들을 포함하는 전력 송신 모드에 진입하기 위한 - 코일은 제1 기간들에서 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하고, 코일은 제2 기간들에서 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하지 않음 -, 제2 기간들 중 하나 동안, 전력 송신 디바이스에 대한 제2 부착을 검출하기 위한, 그리고 제2 부착을 검출하는 것에 따라, 전력 송신 모드로부터, 코일이 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하는 전력 수신 모드로 스위칭하기 위한 명령들을 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 하나 이상의 프로그램들은, 전력 송신 디바이스의 충전 표면으로부터 제거되는 것에 응답하여 전력 수신 모드로부터 전력 송신 모드로 스위칭하기 위한 명령들을 추가로 포함한다.

일 실시예에 따르면, 추가적인 전자 디바이스 및 전력 송신 디바이스를 갖는 무선 충전 시스템에서 전자 디바이스를 동작시키는 방법이 제공되며, 전자 디바이스는 코일을 포함하는 무선 전력 회로부를 포함하고, 방법은 추가적인 전자 디바이스에 대한 제1 부착을 검출하는 단계, 제1 부착을 검출하는 것에 따라, 교번하는 제1 기간들 및 제2 기간들을 포함하는 전력 송신 모드에 진입하는 단계 - 코일은 제1 기간들에서 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하고, 코일은 제2 기간들에서 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하지 않음 -, 제2 기간들 중 하나 동안, 전력 송신 디바이스에 대한 제2 부착을 검출하는 단계, 및 제2 부착을 검출하는 것에 따라, 전력 송신 모드로부터, 코일이 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하는 전력 수신 모드로 스위칭하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에 따르면, 방법은, 전력 송신 디바이스의 충전 표면으로부터 제거되는 것에 응답하여 전력 수신 모드로부터 전력 송신 모드로 스위칭하는 단계를 포함한다.

전술한 것은 단지 예시적인 것이며, 설명된 실시예들에 대해 다양한 수정들이 이루어질 수 있다. 전술한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.

Claims

추가적인 전자 디바이스 및 전력 송신 디바이스를 갖는 무선 충전 시스템에서 동작가능한 전자 디바이스로서,
코일을 포함하는 무선 전력 회로부; 및
제어 회로부를 포함하고, 상기 제어 회로부는,
상기 추가적인 전자 디바이스에 대한 제1 부착을 검출하도록;
상기 제1 부착을 검출하는 것에 따라, 교번하는 제1 기간들 및 제2 기간들을 포함하는 전력 송신 모드에 진입하도록 - 상기 코일은 상기 제1 기간들에서 상기 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하고, 상기 코일은 상기 제2 기간들에서 상기 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하지 않음 -;
상기 제2 기간들 중 하나 동안, 상기 전력 송신 디바이스에 대한 제2 부착을 검출하도록; 그리고
상기 제2 부착을 검출하는 것에 따라, 상기 전력 송신 모드로부터, 상기 코일이 상기 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하는 전력 수신 모드로 스위칭하도록 구성되는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제2 부착을 검출하는 것은 상기 전력 송신 디바이스로부터 디지털 핑을 수신하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제1 기간들 각각은 제1 지속기간을 갖고, 상기 제2 기간들 각각은 상기 제1 지속기간보다 큰 제2 지속기간을 갖는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제어 회로부는,
상기 전력 송신 디바이스의 충전 표면으로부터 제거되는 것에 응답하여 상기 전력 수신 모드로부터 상기 전력 송신 모드로 스위칭하도록 추가로 구성되는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 추가적인 전자 디바이스는 상기 전자 디바이스가 상기 제1 및 제2 부착들을 가질 때 상기 전력 송신 디바이스와 상기 코일 사이에 개재되는 추가적인 코일을 갖는, 전자 디바이스.
제5항에 있어서, 상기 추가적인 코일은 상기 전자 디바이스가 상기 제1 및 제2 부착들을 가질 때 상기 전력 송신 디바이스로부터 상기 무선 전력 신호들 중 일부를 사이펀(siphon)하도록 구성되는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서,
전자기에 민감한 센서를 추가로 포함하고, 상기 제1 부착을 검출하는 것은 상기 센서를 사용하여 상기 추가적인 전자 디바이스의 존재를 검출하는 것을 포함하는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 전자 디바이스가 상기 제1 부착을 가질 때 상기 추가적인 전자 디바이스 내의 제2 자기 정렬 구조체에 자기적으로 결합하도록 구성된 제1 자기 정렬 구조체를 추가로 포함하는, 전자 디바이스.
제8항에 있어서, 상기 제1 자기 정렬 구조체 및 상기 코일은 동심인, 전자 디바이스.
제8항에 있어서, 상기 제1 자기 정렬 구조체는 상기 전자 디바이스가 상기 제2 부착을 가질 때 상기 전력 송신 디바이스 내의 제3 자기 정렬 구조체에 자기적으로 결합하도록 구성되는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 추가적인 전자 디바이스는 평면 표면을 형성하는 적어도 하나의 유전체 층을 갖고, 상기 평면 표면은 상기 추가적인 전자 디바이스가 상기 전자 디바이스에 부착되는 동안 상기 전자 디바이스의 후방 면에 인접하도록 구성되는, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 추가적인 전자 디바이스는 상기 전자 디바이스를 수용하도록 구성된 리세스를 한정하는 후방 벽 및 주변 측벽들을 갖는 케이스인, 전자 디바이스.
제1항에 있어서, 상기 제2 기간들 각각은 50 밀리초 초과인 지속기간을 갖는, 전자 디바이스.
제13항에 있어서, 상기 코일에 의해 송신된 상기 교류 무선 전력 신호들은 100 ㎑ 내지 400 ㎑의 주파수를 갖는, 전자 디바이스.
추가적인 전자 디바이스 및 전력 송신 디바이스를 갖는 무선 충전 시스템에서 동작가능한 전자 디바이스의 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성된 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 전자 디바이스는 코일을 포함하는 무선 전력 회로부를 포함하고, 상기 하나 이상의 프로그램들은,
상기 추가적인 전자 디바이스에 대한 제1 부착을 검출하기 위한;
상기 제1 부착을 검출하는 것에 따라, 교번하는 제1 기간들 및 제2 기간들을 포함하는 전력 송신 모드에 진입하기 위한 - 상기 코일은 상기 제1 기간들에서 상기 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하고, 상기 코일은 상기 제2 기간들에서 상기 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하지 않음 -;
상기 제2 기간들 중 하나 동안, 상기 전력 송신 디바이스에 대한 제2 부착을 검출하기 위한; 그리고
상기 제2 부착을 검출하는 것에 따라, 상기 전력 송신 모드로부터, 상기 코일이 상기 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하는 전력 수신 모드로 스위칭하기 위한 명령들을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제15항에 있어서, 상기 제2 부착을 검출하는 것은 상기 전력 송신 디바이스로부터 디지털 핑을 수신하는 것을 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 프로그램들은,
상기 전력 송신 디바이스의 충전 표면으로부터 제거되는 것에 응답하여 상기 전력 수신 모드로부터 상기 전력 송신 모드로 스위칭하기 위한 명령들을 추가로 포함하는, 비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
추가적인 전자 디바이스 및 전력 송신 디바이스를 갖는 무선 충전 시스템에서 전자 디바이스를 동작시키는 방법으로서, 상기 전자 디바이스는 코일을 포함하는 무선 전력 회로부를 포함하고, 상기 방법은,
상기 추가적인 전자 디바이스에 대한 제1 부착을 검출하는 단계;
상기 제1 부착을 검출하는 것에 따라, 교번하는 제1 기간들 및 제2 기간들을 포함하는 전력 송신 모드에 진입하는 단계 - 상기 코일은 상기 제1 기간들에서 상기 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하고, 상기 코일은 상기 제2 기간들에서 상기 추가적인 전자 디바이스로 교류 무선 전력 신호들을 송신하지 않음 -;
상기 제2 기간들 중 하나 동안, 상기 전력 송신 디바이스에 대한 제2 부착을 검출하는 단계; 및
상기 제2 부착을 검출하는 것에 따라, 상기 전력 송신 모드로부터, 상기 코일이 상기 전력 송신 디바이스로부터 무선 전력 신호들을 수신하는 전력 수신 모드로 스위칭하는 단계를 포함하는, 방법.
제18항에 있어서, 상기 제2 부착을 검출하는 것은 상기 전력 송신 디바이스로부터 디지털 핑을 수신하는 것을 포함하는, 방법.
제18항에 있어서,
상기 전력 송신 디바이스의 충전 표면으로부터 제거되는 것에 응답하여 상기 전력 수신 모드로부터 상기 전력 송신 모드로 스위칭하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.