KR20170083099A - 전자 디바이스들을 충전하기 위한 시스템 - Google Patents

전자 디바이스들을 충전하기 위한 시스템 Download PDF

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KR20170083099A
KR20170083099A KR1020177015702A KR20177015702A KR20170083099A KR 20170083099 A KR20170083099 A KR 20170083099A KR 1020177015702 A KR1020177015702 A KR 1020177015702A KR 20177015702 A KR20177015702 A KR 20177015702A KR 20170083099 A KR20170083099 A KR 20170083099A
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벤자민 마틴 킹
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Abstract

전자 디바이스들을 충전하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은: 각각이 하나 이상의 전력 전송 요소들 (212)을 포함하는 하나 이상의 무선 전력 전송기들 (202); 무선 전력 수신기들을 포함하는 하나 이상의 수신기 전자 디바이스들 (204)로, 각 수신기는 하나 이상의 전력 수신 요소들 (216)을 가지며, 상기 전송기들 (202) 및 수신기들 (204)은 상기 전송 요소들 (212) 및 수신 요소들 (216) 사이에서 무선으로 전력을 전달하도록 구성된, 하나 이상의 수신기 전자 디바이스들 (204); 그리고 유선 접속을 경유하여 파워 서플라이로부터 전력을 수신하도록 구성된 하나 이상의 비-수신기 전자 디바이스들을 포함하며, 여기에서 상기 하나 이상의 전송기들 (202)은 상기 하나 이상의 비-수신기 전자 디바이스들의 상기 유선 접속을 경유하여 상기 파워 서플라이로부터 전력을 수신하도록 구성된다.

Description

전자 디바이스들을 충전하기 위한 시스템 {SYSTEM FOR CHARGING ELECTRONIC DEVICES}
본 발명은 무선 전력 전달의 분야에 관한 것이다. 더 상세하게는, 배타적이지는 않지만, 본 발명은 소비자 전자 디바이스들에 무선으로 전력을 공급하고 충전하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
많은 소비자 전자 디바이스들은 휴대용이며 그리고 그처럼 전력의 재충전가능 소스들을 필요로 한다. 일반적으로, 소비자 디바이스들 및 그것들의 충전을 위한 방법과 시스템은 다른 소비자 디바이스들과는 분리하여 설계된다. 이것은 한 편으로는 물리적인 (예를 들면, 사이즈, 치수들, 산업적 디자인) 그리고 전기적인 (예를 들면, 동작을 위해 필요한 전력 레벨들) 두 모든 점에서 상기 디바이스들의 상이한 규격들로 인해서, 그리고 다른 한 편으로는 설계를 강제하는 표준들이나 다른 가이드라인들의 부재로 인해서 보통 발생한다.
소비자 디바이스들의 몇몇의 제조자들 및 조달자들은 자신들의 디바이스들에게 전력을 공급하고 충전하는 메커니즘을 자신들의 경쟁자의 제품들에서 사용되는 것들과 시장에서의 차별화의 포인트로서 이용한다. 그러나, 개별 회사들의 제품 라인들 중의 상이한 디바이스들 사이에서조차 전력 공급/충전의 방식에서 많은 변이들이 존재한다. 이것은 상호운영성 (interoperability)의 다른 모습들이 이득으로서 거래되는 경우인 제품 라인들에서 특히 사용자 불만족의 결과로 이끌 수 있다. 예를 들면, 소비자는 디바이스들 전체에서의 정보, 데이터, 이미지들, 레코딩들 및/또는 소프트웨어 구매들의 공유, 향상된 기능성을 위해 디바이스들 서로간의 인터액션 등처럼 제공된 상호운영성을 즐기기 위해서 하나의 회사 또는 브랜드로부터 여러 제품들을 구비할 수 있을 것이지만, 상이한 전력 어댑터들, 커넥터들 등과 같은 상이한 제품들에게 전력을 공급하고 충전하기 위한 별개의, 개별적인 또는 그룹화된 수단/디바이스들을 사용할 것이 요청될 수 있을 것이며, 그럼으로써 이식가능성을 줄어들게 한다.
그런 제품들, 그리고 심지어는 상이한 제조자들이나 브랜드들의 제품들의 증가되는 상호운영성은 전력공급/충전 양식에서의 몇몇 공통성에 의해 제공될 수 있을 것이다. 그러나, 그렇지 않다면 그런 공통성은 상이한 디바이스들의 설계 또는 그것들의 시장성을 방해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명은 상이한 유형의 소비자 디바이스들 사이에서의 상호운영의 다른 모습들을 향상시키며 그리고 그 디바이스들의 완전한 재설계를 필요로 하지 않는 방식으로, 상기 상이한 유형의 소비자 디바이스들에게 전력을 공급하고 충전하는 공통의 모습을 제공하기 위한 시스템을 제공한다.
예시적인 일 실시예에 따라 전력 전달을 위한 시스템, 그리고 그 시스템을 동작시키는 방법이 제공된다.
한 모습에서, 전자 디바이스들을 충전하기 위한 시스템이 제공되며, 여기에서 상기 시스템은 하나 이상의 무선 전력 전송기들을 구비하며, 각 전송기는 하나 이상의 전력 전송 요소들을 가지며, 무선 전력 수신기들을 포함하는 하나 이상의 수신기 전자 디바이스들을 구비하며, 각 수신기는 하나 이상의 전력 수신 요소들을 가지며, 상기 전송기들 및 수신기들은 상기 전송 요소들 및 수신 요소들 사이에서 무선으로 전력을 전달하도록 구성되며, 그리고 유선 접속을 경유하여 파워 서플라이로부터 전력을 수신하도록 구성된 하나 이상의 비-수신기 전자 디바이스들을 구비한다. 상기 하나 이상의 전송기들은 상기 하나 이상의 비-수신기 전자 디바이스들의 상기 유선 접속을 경유하여 상기 파워 서플라이로부터 전력을 수신하도록 구성된다.
상기 하나 이상의 수신기 디바이스들은 상기 하나 이상의 비-수신기 전자 디바이스들의 상기 유선 접속을 경유하여 상기 파워 서플라이로부터 전력을 수신할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 유선 접속은 하나 이상의 케이블이며, 각 케이블은 커넥터부를 가진다. 상기 커넥터부들 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 전송기들 중 하나를 수용하도록 적응될 수 있으며 그리고 상기 하나 이상의 수신기 디바이스들 중 하나는 그 수신기 디바이스의 수신기가 상기 전송기 커넥터부에게 전력을 전달하게 배치되도록 구성될 수 있다.
상기 전송기 커넥터부 및 구성된 수신기 디바이스는 자기적 접속을 경유하여 물리적으로 접속할 수 있다.
상기 하나 이상의 전송기들 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 비-수신기 디바이스들 중 하나에 통합될 수 있다.
"포함한다", "포함하는" 그리고 "포함함"의 용어들은 변하는 권한 하에서 배타적인 의미 또는 포괄적인 의미 중 어느 하나로 귀착될 수 있다는 것이 인정된다. 이 명세서의 목적을 위해서 그리고 다르게 언급되지 않는다면, 이 용어들은 포괄적인 의미를 가지는 것으로 의도되며, 즉, 그 용어들은, 목록화된 컴포넌트들을 포함하며, 그 목록화된 컴포넌트들을 사용하는 것은 직접적으로 참조하는 것이며, 그리고 가능한 다른 비-특정된 컴포넌트들이나 요소들을 또한 포함하는 것을 의미하는 것으로 여겨질 것이다.
본 명세서에서 어떤 종래 기술을 참조한다고 하더라도, 그것은 그런 종래 기술이 공중의 일반적인 기술의 일부를 형성하는 것으로 인정하는 것은 아니다..
본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.
본 명세서에 통합되어 일부를 형성하는 동반된 도면들은 본 발명의 실시예들을 예시하며, 그리고 위에서 주어진 본 발명의 일반적인 설명, 그리고 아래에서 주어지는 실시예들의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원칙들을 설명하기 위해 소용이 된다.
도 1은 본 발명의 전형적인 응용을 도시한다.
도 2는 본 발명의 무선 전력 전달 시스템의 예시적인 구성을 도시한다.
도 3은 소비자 디바이스들을 위한 유선 전력 양식을 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 소비자 디바이스들의 무선 전력 양식을 도시한다.
도 5는 유선 파워 서플라이 접속을 구비한 무선 전력 전송기를 도시한다.
도 6은 무선 전력 수신기 디바이스들이 도 5의 전력 전송기를 이용하여 동시에 충전되고 있는 예시의 사용 경우를 도시한다.
도 7은 수신기 디바이스들에게 무선 전력을 공급하면서 비-핸드헬드 휴대용 디바이스에게 유선 전력공급받는 접속을 제공하도록 구성된 전력 전송기를 도시한다.
도 8은 수신기 디바이스를 무선으로 충전하는 통합된 전력 전송기를 구비한 비-핸드헬드 휴대용 디바이스의 사용 경우를 도시한다.
도 9는 주변 디바이스들과 통신하는 전력 전송기에 의해 충전되고 있는 수신기 디바이스들의 사용 경우를 도시한다.
도 10은 수신기 다중 디바이스들의 충전 관리 및 상호운영성을 제공하는 무선 전력-경관의 예시적인 실시예를 도시한다.
유도성 전력 전달 (inductive power transfer (IPT)) 기술은 증가하는 성장의 분야이며 그리고 IPT 시스템들은 넓은 응용분야에서 그리고 다양한 구성들을 포함하여 이제 활용된다. 한가지 그런 응용분야는 소위 '충전-매트들' 또는 '패드들'에서 IPT 시스템들을 사용하는 것이다. 그런 충전 매트들은 무선으로 충전되거나 전력을 공급받기 위해 휴대용 전자 디바이스들이 놓여질 수 있는 평면형의 충전 표면을 보통 제공할 것이다. 보통, 상기 충전 매트는 상기 충전 매트의 평면형 충전 표면에 평행하게 배치된 하나 이상의 전력 전송 코일들을 구비한 전력 전송기를 포함한다. 상기 전송기는 상기 전송 코일들을 구동하여, 상기 전송 코일들이 상기 평면형 표면에 아주 근접한 곳에 시변 (time-varying) 자기장을 생성하도록 한다. 휴대용 전자 디바이스들이 상기 평면형 표면 상에 또는 근처에 가깝게 놓여질 때에, 상기 시변 자기장은 상기 디바이스와 연관된 적합한 수신기 (예를 들면, 상기 디바이스 그 자체에 통합된 수신기)의 수신 코일에서 교류 전류를 유도할 것이다. 수신된 전력은 그러면 배터리를 충전하거나, 또는 상기 디바이스나 몇몇의 다른 부하에 전력을 공급하기 위해 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 전형적인 IPT 시스템 (100)의 전형적인 응용을 예시한다. 전송기 또는 충전 패드 (102)는 자신 위에 배치된 복수의 소비자 전자 디바이스들 (104)을 구비하며, 그래서 상기 디바이스들의 전기적인 부하들 또는 에너지 저장 요소들, 예를 들면, 배터리들이 무선 또는 비접촉식 방식으로 전력을 이용하여 충전될 수 있도록 하며, 여기에서 상기 전송기는 상기 다중의 수신기 디바이스들을 독립적으로 충전하도록 구성된다. 이 도시된 예에서, 전송기 전자장치들과 수신기 전자장치들 사이에 소-결합 (loose-coupling) 기술들을 이용하여 IPT 필드를 경유하여 상기 패드와 디바이스들 사이에 전력이 제공된다. 그러나, 용량성 전력 전달과 같은 다른 유형의 무선 전력 전달이 그런 시스템을 위해 가능할 수 있다.
상기 무선 전력 전달 시스템의 예시적인 구성들은 본 출원인의 이전의 특허 출원 PCT 공개 No. WO 2014/070026 및 US 임시 특허 출원 No. 62/070,042으로 2014년 8월 12일에 출원된 System and Method for Power Transfer 제목의 출원에서 설명된 구성들을 포함하며, 상기 출원들 둘 모두의 내용들은 본원에 참조로서 명시적으로 통합된다. 예를 들면, 도 2는 US 임시 특허 출원 No. 62/070,042에서 개시된 IPT 시스템 (200)을 도시한다. 상기 시스템 (200)에서, 전송기 (202)가 제공되어, 다중의 수신기들 (204, 206 및 208)에게 전력을 전달하도록 구성된다. 이 예에서, 세 개의 수신기들이 전송기 '패드' 상에 위치한 도 1에서 보이는 '스마트폰들'과 같은 소비자 디바이스 구성인 것으로 보이지만, 상기 전송기의 '패드'는, 각각이 자신의 공간적인 크기들 및 전력 레벨을 구비한 동일한 유형의 또는 상이한 유형의 둘 이상의 수신기 디바이스들을 수용하고 전력을 공급하기 위해 - 예를 들면, 자신의 배터리들을 충전하기 위해서 스마트폰은 약 5 와트 내지 약 7.5 와트의 전력을 필요로 할 수 있으며 태블릿은 약 15 와트의 전력을 필요로 할 수 있다 - 크기가 조절될 수 있다는 것을 다음의 설명을 기반으로 한 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들은 이해할 것이다.
상기 전송기 (202)는 블록도 모습으로 예시되어 자신의 전자 장치들 및 컴포넌트들을 보여준다. 상기 수신기들로의 전송을 위한 전력은 파워 서플라이 (210)로부터 상기 전송기로 입력된다. 상기 파워 서플라이 (210)는 상기 전송기 (202)로 AC 전력 또는 DC 전력 중 어느 하나를 공급할 수 있다. 상기 파워 서플라이 (210)는, 예를 들면, 간선으로부터의 AC 전력 또는 배터리들로부터의 DC 전력, 조절된 DC 파워 서플라이 또는 어댑터, PC 등으로의 USB 전력 접속일 수 있으며, 그리고 입력 방법은 (나중에 설명되는 것처럼) 유선이나 무선 접속을 경유할 수 있을 것이다. 어떤 경우에, 전송기 (202)를 위한 회로는 상기 입력 전력을 전력 전송 요소들 (212)를 경유한 전달을 위한 적합한 신호들로 변환한다. 상기 전송 요소들 (212)은 어레이 (214) 내에 제공된다. 보이는 것처럼, 상기 전송 요소들 (212)은 하나 이상의 상기 요소들이 상기 수신기 디바이스들 (204 - 208) 중 하나의 수신 요소 (216)로 전력을 전달하기 위해 사용되도록 구성된다.
본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에 의해 이해되듯이, IPT에서 상기 전송 요소들 및 수신 요소들은 1차 (전송) 코일들 및 2차 또는 픽-업 (수신) 코일들로서 제공된 유도성 요소들이다 - 상기 2차 코일들은, 그 2차 코일들이 인접하여 있고 그리고 교류 전류 (AC)가 상기 전송 코일들을 통해서 지나갈 때에 유도된 자기장을 경유하여 그 2차 코일들 사이로 전력이 전달될 때에 서로에게 유도성으로 결합된다. 도 2의 도시에서, 상기 수신기 코일들 (216)은 유사한 해칭으로 예시된 커플링된 전송기 코일들 및 수신기 코일들의 그룹들을 구비한 전송기 코일들 (212)과 멀리 있는 것으로 보인다; 이것은 설명을 쉽게 하기 위한 것일 뿐이며 그리고 동작에 있어서 상기 수신기 코일들은 자신들이 커플링된 전송기 코일들의 위를 덮는다.
여기에서 "코일들"의 용어를 사용하는 것은 유도성 "코일들" - 그 내부에서 전기 전도성 와이어가 3차원적인 코일 형상들이나 2차원의 평면형 코일 형상들로 권선되고, 전기 전도성 물질이 하나 이상의 PCB '레이어들' 위쪽으로 인쇄 회로 기판 (PCB) 기술들을 이용하여 3차원 코일 형상들로, 그리고 다른 코일-유사 형상들로 조립된다 - 을 지시하는 것을 의미한다는 것이 이해될 것이다. "코일들"의 용어를 사용하는 것은 이 의미로 제한되는 것을 의미하지는 않는다. 또한, 상기 전송기 코일들 및 수신기 코일들은 도 2에서 보이는 2차원에서 일반적으로 타원형 형상인 것으로 도시된다; 이것은 단지 예시일 뿐이며 그리고 원형, 삼각형, 정사각형, 직사각형, 및 다른 다각형 형상들이 어레이 구성에 도움이 되는 경우에 그런 형상들과 같은 다른 2차원 형상들이 가능하며, 이는 나중에 더욱 상세하게 설명된다.
상기 시스템의 효율적인 운영을 가능하게 하기 위해서, 상기 전송기 (202)가, 근접한 수신기 디바이스들의 수신기 코일들 (216)에게 결합될 수 있는 자신의 전송기 코일들 (212)에게 전력만을 공급하는 것이 필요하다. 이 방식에서, 공급된 전력은 상기 수신기(들)에게로 전력을 전달하기 위해서 사용되며 상기 전송기 코일들 그 자체에게 전력을 공급하기 위해서 사용되지는 않는다. 이 선택적인 동작은 상기 전송기 코일들에 관한 상기 수신기 코일들의 위치에 대한 지식을 필요로 하며, 이것은 나중에 상세하게 설명될 것이다.
상기 어레이 (214)의 다중의 전송기 코일들에게 선택적으로 전력을 공급하기 위한 가장 간단한 방식은 각 코일이나 적어도 상기 어레이 내 코일들의 그룹들에게 전용인 구동 전자 장치들을 제공하는 것이다. 이 솔루션이 간단하지만, 필요한 전자 회로의 양이 많아서 추가적인 회로 복잡도, 크기 및 비용의 결과를 가져온다. 증가된 회로 복잡도는 더 많은 컴포넌트 개수들이 필요하며, 이는 효율적인 IPT를 위해 필요한 효율성과 상충하는 회로에서의 가능한 손실들을 증가시킨다는 것을 의미한다. 증가된 비용은 제조자들 및 판매자들을 위한 금융적인 수익들이 작으며 그래서 최적화될 것이 필요한 소비자 전자 산업에 대해서는 특히 관계가 있다. 따라서, 상기 IPT 전송기는 모든 전송기 코일들에게 공통인 구동 전자 장치들을 활용할 수 있을 것이다. 이것은 필요한 회로를 간단하게 만들지만 상기 구동 회로를 제어하는 방식의 복잡성을 증가시킨다. 그러나 이전에 인용된 PCT 공개 No. WO 2014/070026 및 미국 임시 특허 출원 No. 62/070,042에서 개시된 것들처럼, 수신기 디바이스들을 탐지하고 그 탐지된 디바이스들에게 전력을 공급하기 위해 적용 가능한 전송 코일들을 선택하기 위한 적합한 제어 방법들이 사용될 때에는 이 증가된 제어 복잡성은 견딜만하다. 상기 전송기 구성과 독립적으로, 상기 시스템이 충전 패드와 가까이에 있는 물체들을 수신기 또는 전력을 공급받지 않아야만 하는 어떤 다른 (금속성) 물체, 즉, 소위 "이질적 물체 (foreign object)" 또는 "기생 부하 (parasitic load)"로 구별하는 것이 중요하며, 이는 그런 물체의 바람직하지 않은 가열을 피하기 위한 것이다. 그런 탐지를 위한 그리고 "우호적인" 물체 (예를 들면, 수신기)와 이질적 물체 사이의 구별을 위한 다양한 방법들이 알려져 있으며, 그리고 본 발명에 동등하게 적용가능하다.
상기 전송기 구동 전자 장치는 도 2에서 구동 또는 제어 회로 (218)로 예시된다. 상기 제어 회로 (218)는 제어기 (220), 전송 전력 컨디셔너 (222) 및 선택기 (224)를 포함한다. 상기 제어기 (220)는 마이크로제어기 또는 마이크로프로세서와 같은 프로그래머블 집적 회로의 모습인 디지털 제어기로, 또는 이산 회로 컴포넌트들의 모습인 아날로그 제어기로 제공될 수 있다.
전송 전력 컨디셔너 (222)는 상기 전송기 코일들을 구동하기 위한 입력 전력을 컨디셔닝하기 위해 사용되며, 따라서 상기 전송 전력 컨디셔너 (222)의 구성은 사용된 파워 서플라이 (210) 및 전송기 코일 회로의 요구사항들에 종속된다. 예를 들어, 상기 파워 서플라이 (210)가 DC 전력을 공급한다면, 상기 전송 전력 컨디셔너 (222)는 전력 정류 기능을 구비한 DC-AC 인버터이며, 반면에 상기 파워 서플라이 (210)가 AC 전력을 공급한다면, 상기 전송 전력 컨디셔너 (222)는 전력 조절 (regulation) 기능을 구비한 AC-DC 인버터 및 전력 정류 기능을 구비한 DC-AC 인버터의 조합이어서, DC 전송 링크를 경유하여 AC 대 AC 전력 컨디셔닝 (conditioning)을 제공한다. 파워 서플라이 (210)가 AC 전력을 공급할 때에 전송 전력 컨디셔너 (222)를 직접 AC-AC 컨버터로 구성하는 것이 가능하지만, 그런 직접 컨버터들은 고주파수 출력들을 생성하는 능력이 없음으로 인해 IPT 애플리케이션들을 위해 적합하지 않은 것이 보통이다. 전력을 정류하는 DC-AC 인버터는, 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게 잘 알려진, 비-동기식 구성 또는 동기식 구성 중 어느 하나인, 반-브리지 정류기와 같은 스위치-기반 정류기 또는 다이오드 기반의 스위치들이나 트랜지스터, FET들 (field-effect transistors)이나 MOSFET들 (Metal-Oxide-Semiconductor FETs)과 같은 반도체 스위치들과 같은 스위치들을 구비한 전-브리지 정류기로 제공될 수 있다. 상기 전력 조절 (regulating) DC-AC 컨버터는, 스텝-업 (부스트) 컨버터, 스텝-다운 (벅 (Buck)) 컨버터, 벅-부스트 컨버터, 또는 상기 시스템 (200)의 특정 애플리케이션에서 전력을 조절하기에 적합한 유형의 다른 컨버터와 결합된 AC-대-DC 컨버터 (ADC)로 제공될 수 있다.
상기 선택기 (224)는, 각 전송기 코일들 (212)과는 분리되며, 그 각 전송기 코일들에 연결된 스위치들의 어레이나 배터리로 또는 각 전송 회로들 내에서 분리하여 상기 코일들 (212)과 통합된 스위치들로 제공될 수 있다. 상기 선택기 (224)는 역다중화기 그리고 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들이 잘 이해할 수 있는 방식으로 상기 스위치들을 구동하기 위한 시프트 레지스터를 또한 포함할 수 있다. 전송기 코일들 (212)의 어레이 (214)는 여러 방식으로 구성될 수 있다. 상기 전송기 코일들은 상기 수신기 코일들과 실질적으로 동일한 치수들 및 구성을 가져서, 전송기 코일 및 수신기 코일의 커플링된 쌍들이 가능하도록 구성될 수 있다. 대안으로, 상기 전송기 코일들은 상기 수신기 코일들보다 더 크게 또는 더 작게 그리고/또는 상기 수신기 코일들과 상이한 구성을 가지도록 구성될 수 있다. 실제로, 상이한 유형의 수신기 디바이스들은 상이한 치수 및 구성을 가진 수신기 코일들을 가질 수 있으며, 그래서 이런 상대적인 구성들의 조합이 본 발명의 시스템 및 방법에 의해 지원되도록 할 수 있다.
도 2의 예에서, 전송기 코일들 (212)은 치수에 있어서 상기 수신기 코일들 (216)보다 더 작지만, 동일한 구성, 즉, 대체적으로 타원형인 것으로 도시된다. 그런 구성에서, 복수의 전송기 코일들 (212)이 각자의 수신기 코일 (216)과 커플링될 수 있으며, 해칭된 전송기 코일 그룹들 (212a, 212b 및 212c)로 예시된다. 단일의 더 큰 수신기 코일에게 전력을 공급하기 위해 다중의 전송기 코일들을 사용하는 것은 상기 전송기 및 구동 회로의 효율적인 사용을 통해 전달된 전력의 양을 최적화시킨다. 도 2에 도시된 것처럼, 상기 그룹들의 전송기 코일들은 위에 놓인 수신기 코일의 배치에 상대적인 방위를 포함한 것을 기반으로 하여 선택된다.
도 2의 어레이 (214)는 전송 코일들 (212)을 배열하는 가장 간단한 모습이다. 즉, 전송 코일들의 반복된 패턴이 단일의 레이어 또는 평면에 제공되며, 각 코일은 상기 어레이 내 모든 다른 코일들과 대체적으로 동일 평면이다. 비록 이 구성이 단순함의 이점들을 제공하지만, 규칙적으로 또는 불규칙적으로 배열된 전송 코일들의 겹침 또는 레이어 사이의 오프셋들을 구비한 또는 구비하지 않은 코일들의 다중-레이어 또는 다중-평면 어레이들을 포함한 상기 어레이의 다른 구성들이 가능하다. 그런 증가된 복잡성을 갖는 어레이들은 커플링 자기장 내 향상된 균일함과 같은 다른 이점들을 제공한다.
도 2를 더 참조하면, 상기 전송기 (202)는 상기 시스템 (200)의 사용자에 의한 사용을 위해 기구 (226)를 또한 포함한다. 상기 기구 (226)는 버튼들과 같은 사용자 제어들 및/또는 도 1에서 예시된 광 방출 다이오드들 (LEDs)과 같은 인디케이터들을 포함할 수 있다. 상기 기구 (226)는 상기 제어기 (220)나 상기 시스템의 동작에 관련된 정보의 입력 및 출력을 위해 사용 가능한 다른 제어 회로에 연결되거나 그 제어기나 제어 회로에 의해 제어될 수 있다.
이전에 선언된 것처럼, 상기 전송기는 동일 유형의 또는 상이한 유형의 둘 이상의 수신기 디바이스들을 수용하고 전력을 공급할 수 있다. 이 맥락에서, 본 발명의 시스템은 상기 전송기에게 제시되고 있는 수신기 디바이스의 '유형'을 식별할 수 있고 그리고 이 식별을 통해 수신기 디바이스의 복수의 '유형들'을 충전하는 것을 지원할 수 있다. 이것은 식별 코드들을 이용하여 자기 스스로를 전송기에게 식별시키는 상기 수신기 디바이스에 의해 달성될 수 있다. 수신기 디바이스가 상기 전송기 표면 상에 어느 곳에 위치하는가를 탐지하고 그리고 그 수신기 디바이스를 식별하기 위해서, 상기 전송기 및 상기 수신기(들) 사이에서의 통신 프로토콜이 사용될 수 있으며, 그 경우에 상기 IPT 시스템과는 분리된 (제1) 데이터 통신 채널들 중 어느 하나가 이미 소비자 디바이스에 이용가능한 것과 같은, 예를 들면, 라디오 주파수 (radio frequency (RF)), 원거리통신, Wi-Fi, 블루투스 (BluetoothTM) 등이 사용될 수 있으며, 또는, 예를 들면, 상기 전송된 필드 신호 및/또는 반사되어 수신된 필드 신호를 주파수 변조 (FM), 진폭 변조 (AM), 위상 변조 (PM) 또는 그것들의 조합을 이용하여 변조함으로써 상기 IPT 분야 그 자체가 (제2) 전력 (IPT) 통신 채널을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 그런 IPT 변조를 달성하기 위해 많은 메커니즘들이 알려져 있으며 그리고 가능한 예시적인 메커니즘들은 본 출원인의 이전의 특허 출원 US 임시 특허 출원 No. 62/070,042 (이전에 인용되었음) 그리고 US 임시 특허 출원 No. 62/074,747 (Method and System of Communication 제목으로 2014년 11월 4일에 출원됨)에서 설명된 것들을 포함하며, 이 출원들의 내용들은 명??거으로 본원에 참조로서 편입된다.
이전에 설명된 것처럼, 수신기 디바이스가 시스템의 전송기의 커플링하게 가깝게 가져와질 때에, 상기 수신기 디바이스의 전력공급/충전이 허용되고/가능해지기 이전에 상기 수신기 디바이스의 존재, 상대적인 로케이션 및 신원이 먼저 확인된다. 이 기능은 상기 전송기의 디바이스 위치의 공간적인 자유 및 다중 디바이스들의 동시 충전을 지원하는 것만이 아니라, 상기 디바이스들의 호환성있는 방식으로 전력을 공급받고/충전되는 것도 또한 보장한다. 전력 레벨 등이 아닌, 수신기들의 상이한 유형들 사이에서의 한 가지 기능적인 차이는 수신기-측에서의 전력 흐름 제어를, 예를 들면, 상기 시스템의 전송기-측에서만 반대되는 것으로서 포함한다는 것이다. 즉, 전력 흐름 제어는 상기 수신기 및 상기 전송기 사이에서의 통신들을 통해 제공될 수 있으며, 이 경우에 전송되고 있는 전력의 양을 변경함으로써, 전송된 전력에서의 변화들을 위해 상기 수신기로부터의 그런 통신에 상기 전송기가 응답하며 그리고/또는 상기 전력 흐름 제어는 상기 수신기 그 자체에서 제공될 수 있을 것이다.
전력 흐름 제어는 상기 수신기의 상대적인 포지셔닝 및 유형이 알려지지 않은 동적 시스템에서 필요하며, 이는 재충전가능 배터리와 같은 상기 수신기 디바이스의 부하가 과도 충전되거나 과소 충전되지 않는다는 것을 보장하기 위해서이며, 그래서 전송된 전력이 과도하게 그리고 바람직하지 않게 소비되지 않도록하며 또는 원치 않는 과열을 일으키지 않도록 한다. 상기 수신된 전력 관리 회로의 예시적인 모습들은 본 출원인의 이전의 특허 출원들인 미국 임시 출원 번호들 61/930,191 및61/990,409 로 각각 2014년 1월 22일 및 2014년 5월 8일에 출원된 둘 모두의 제목이 Coupled-Coil Power Control for Inductive Power Transfer Systems인 출원들 그리고 뉴질랜드 임시 특허 출원 번호들 617604, 617606 및 620979로, 각각 2013년 11월 11일, 2013년 11월 11일 및 2014년 2월 7일에 출원되었으며, 각 제목이 Power Receiver Having Magnetic Signature And Method Of Operating Same, Contactless Power Receiver And Method of Operating Same, 그리고 Inductive Power Receiver With Resonant Coupling Regulator인 출원들에 개시된 동조 회로 및 전력 조절 구성들을 포함하며, 상기 출원들의 내용들은 본원에 모두가 명시적으로 편입된다.
상기 설명된 IPT 시스템은 무선 전력 상호운영성 또는 "전력-경관 (power-scape)"을 가능하게 한다. 도 3은 데이터 공유 및 레버리지 기능성처럼 다양한 수단들 사이에서 상호 운영하는 것을 가능하게 하는 소비자 디바이스들을 위한 전통적인 전력 양식을 도시한다. 이 전통적인 전력-경관에서 볼 수 있듯이, 많은 디바이스들은 전력공급/충전을 제공하기 위한 상이한 메커니즘을 가진다. 이 전통적인 유선 전력-경관에서의 전력 접속들은 표 1에서 열겨된 것과 같다:
(A)는 전력 코드를 사용하여 직접 연결된 간선 전력이다;
(B)는 (전력 코드를 구비하여 또는 구비하지 않고) 어댑터 유닛이나 케이블 접속을 이용하여 간접적으로 연결된 간선 전력이다;
(C)는 케이블 접속을 이용하여 직접적으로 연결된 DC 전력이다.
(D)는 커스텀 무선 전력 시스템이다; 그리고
(E)는 외부 배터리 유닛이다.
디바이스 유형 예들 접속
비-배터리 전력공급 또는 고정 PC, 외부 하드 드라이브, 접속 유닛들, 모니터, 화이트웨어 (A)
비-핸드헬드 휴대용 랩탑 컴퓨터들 (B)
핸드셀드 휴대용 스마트폰, 태블릿, 뮤직 플레이어, 게이밍 디바이스 (B) 또는 (C)
웨어러블 스마트-시계, 헤드폰 (C) 또는 (D)
주변기기 무선 키보드, 무선 마우스 (D) 또는 (E)
반면에, 도 4는 본 발명에 의해 제공된 개선된 전력-경관을 도시한다. 본 발명의 전력-경관에서 볼 수 있듯이, 도 3의 많은 디바이스들은 무선 전력 전달 시스템의 사용 및 통합으로 인해 전력공급/충전을 제공하기 위한 공통의 메커니즘을 공유하는 것이 가능하다. 이 무선 전력-경관에서의 디바이스들 및 전력 접속들에 대한 수정들은 표 2에서 열거된다 (표 2에서의 디바이스 예들은 표 1에서와 동일하다):
(F)는 공통의 무선 전력 시스템이다.
디바이스 유형 수정 접속
비-배터리 전력공급 또는 비-고정 통합된 무선 전력 전송기 (A)
비-핸드헬드 휴대용 통합된 무선 전력 수신기 (B) + (F)
핸드셀드 휴대용 통합된 무선 전력 수신기 (B) 또는 (C) + (F)
웨어러블 통합된 무선 전력 수신기 (B) 또는 (C) + (F)
주변기기 통합된 무선 전력 수신기 (B) 또는 (C) + (F)
표 1 및 표 2의 비교로부터 볼 수 있는 것처럼, 상기 무선 전력-경관에서 상이한 유형의 디바이스들 사이에서 더욱 많은 접속들이 공유된다. 이것은, 무선 전력 기능들을 상기 유형의 디바이스로 통합함으로써 부분적으로 용이하게 되지만, 무선 전력 전달 시스템의 전송기-측에 전력을 공급하기 위한 (나중에 설명되는 수정을 구비한 또는 구비하지 않은) 기존의 유선 전력 접속들을 활용함으로써 또한 용이해진다.
전력 전송기를 비-배터리 전력 공급받는 디바이스 또는 비-휴대용 디바이스로 통합하는 것에 관련하여, 이것은 근접한 수신기 디바이스들로의 무선 전력 전달을 허용하는 방식으로, 이전에 설명된 상기 전송기 '패드'의 전자 컴포넌트들을 그 디바이스들에게 통합함으로써 수행될 수 있다. 이 구성에서 상기 간선 전력 코드는 상기 전송기 디바이스 그 자체로의 상기 파워 서플라이 접속을 유지하지만, 그러나 아래에서 설명되는 다른 접속들은 추가의 공통성을 위해 또한 가능하다.
전력 수신기를 비-핸드헬드 및 핸드헬드 휴대용, 웨어러블 및 주변 디바이스들에 통합하는 것에 관련하여, 이것은 근접 전송기 디바이스들로부터의 무선 전력 전달을 허용하는 방식으로, 이전에 설명된 상기 수신기의 전자 컴포넌트들을 그 디바이스들에게 통합함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 그런 수신기 디바이스들은 상기 무선 전력 가능한 비-배터리 전력 공급받는 또는 비-휴대용 디바이스들에 의해 그리고 이전에 설명된 전송기 패드에 의해 무선으로 전력을 공급받고/충전될 수 있다. 유리하게도, (파워 코드 포함하거나 또는 파워 코드 없는) 어댑터 유닛 및 케이블 접속을 이용한 간접적인 간선 전력 접속 그리고 전통적인 비-핸드헬드 및 핸드헬드 휴대용, 웨어러블 및 주변 디바이스들을 위해 사용된 케이블을 이용한 DC 전력 접속은, 원하는 경우 상기 수신기 디바이스들로의 유선 전력 접속들은 물론이며, 상기 전송기 패드로의 전력 접속으로서 (예를 들면, 도 2에서의 파워 서플라이 (210)로서) 사용될 수 있다. 이것은 이미 개발된 그리고 공유된 접속 유형들이 유지되어, 본 발명의 상기 시스템을 채택하는 시간 및 비용을 줄어들게 한다는 것을 의미한다.
도 5는 비-핸드헬드 및 핸드헬드 휴대용 디바이스들을 위해 전통적으로 사용된 유선 파워 서플라이 접속 (502)를 구비한 예시의 전력 전송기 패드 (500)를 도시하며, 그리고 도 6은 핸드헬드 휴대용 디바이스 (504) 및 웨어러블 디바이스 (506)가 도 5의 전송기 패드 (500)를 이용하여 동시에 충전되고 있는 예시의 사용 경우를 도시한다. 이 방식에서, 다른 경우에는 상이한 전력 커넥터들을 필요로 했을 상기 핸드헬드 휴대용 및 웨어러블 디바이스들이 동일한 접속 유형/커넥터 (502)를 사용할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 유리한 실시예를 도시하며, 여기에서 전송기 패드 (500)는 핸드헬드 휴대용 및 주변 디바이스들 (504, 512)로 무선 전력 접속을 제공하면서 비-핸드헬드 휴대용 디바이스 (510) (또는 비-배터리 전력공급 또는 고정 디바이스)로 유선 전력공급 접속 (508)을 제공하도록 구성된다. 이것은, 전송기 전자장치들에 의해 제공된 어떤 필요한 조절/정류를 구비한 상기 유선 전력공급 접속 (508)으로의 유선 파워 서플라이 접속 (502)에 의해 상기 전송기 패드로 제공된 전력의 관통-접속 (through-connection)을 제공함으로써 달성된다. 이 방식에서, 상기 전송기 패드는 상대적으로 컴팩트한 방식으로 유지될 수 있으며, 그러면서도 상기 패드 상에 물리적으로 배치될 수 있는 것보다 더 많은 디바이스들에게 전력을 공급/충전하는 것을 허용하며 그리고 다른 경우에는 상이한 전력 커넥터들을 필요로 할 수 있을 비-핸드헬드 및 핸드헬드 휴대용 및 웨어러블 디바이스들이 동일한 접속 유형을 사용하는 것을 가능하게 한다.
대안의 실시예로서, 상기 전형적인 유선 커넥터는 그 자체가 무선 전력 전송기 또는 트랜시버로서 구성될 수 있다. 이 방식에서, 상기 디바이스 (상기 전력 전송기 패드를 포함함) 내 상기 전형적인 전력 접속 홀, 슬롯 등은 무선 전력 수신기로 대체된다. 그런 무선 전력 접속 장치의 전자 구성은 상대적으로 간단할 수 있으며, 이는 전송 코일 및 수신 코일 사이의 거리 (소위 "z-높이")가 고정되며 상대적으로 작아서, 즉, 약 0.5mm 내지 약 2.0mm이며, 그래서 (이전에 설명된) 제한되지 않은 무선 전력 시스템에서 발생하는 동작/시스템 주파수에서의 동적 변화들이 제거되도록 하며, 그럼으로써 더 간단한 전력 흐름 제어를 필요로 하도록 하기 때문이다. 이 방식에서, 소형화된 모습인 (이전에 설명된) 상기 전송 코일 및 연관된 전자장치와 같은 상기 무선 전력 전달 전자장치들은 상기 커넥터 (502) 그 자체의 단자 (514) 내에 수납될 수 있을 것이다 (도 5 참조). 상기 고정된 접속 거리는 예를 들면 자기 접속에 의해 제공될 수 있다. 이것은 상기 디바이스들의 하우징들/케이징 내에서 파열부들을 또한 제거하는 것을 가능하게 할 것이며, 이는 수명 및 유지보수 문제들을 개선할 수 있을 것이며, 예를 들면, 상기 디바이스들은 실질적으로 용접 밀봉될 수 있으며, 그럼으로써 방수 및 방진을 제공할 것이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예를 도시하며, 여기에서 무선 전력 전송기는 비-핸드헬드 휴대용 디바이스 (510)로 또한 통합되며, 그래서 통합된 수신기 디바이스를 구비한 (도시된) 상기 주변 기기 (512), 또는 핸드헬드 휴대용 또는 웨어러블 디바이스의 무선 충전이 발생할 수 있도록 한다. 이것은 비-핸드헬드 휴대용 디바이스 내에 별개의 전송기들 및 수신기들을 제공함으로써 달성될 수 있으며, 여기에서 상기 수신기는 상기 유선/무선 파워 서플라이로부터 (예를 들면, 소위 "리피터" 구성) 또는 상기 비-핸드헬드 휴대용 디바이스의 배터리로부터, 또는 트랜시버를 제공함으로써 (예를 들면, 소위 양-방향성 구성), 전력을 공급받는다. 이 배치는, 예를 들면, 상기 핸드헬드 휴대용 디바이스들 내에 또한 제공될 수 있을 것이다.
본 발명의 앞에서 설명된 실시예들은 무선 전력 전달 시스템 내 복수의 디바이스 유형들을 위해 전통적으로 사용된 복수의 유선 접속들/커넥터들의 재-사용을 제공하기 위한 메커니즘을 제공하며, 그래서 상기 디바이스 유형들의 상호운영성이 향상되도록 한다. 또한, 이 상호운영성의 향상은 다음처럼 제공될 수 있다.
설명된 상기 상이한 디바이스 유형들은 이전에 설명된 정보 및 기능성을 공유하는 것들일 수 있다. 이 상호운영성은 상기 디바이스들에게 이용가능한 하드웨어 및/또는 소프트웨어에 이해 제공될 수 있으며, 그리고 엔터테인먼트 콘텐트, (소프트웨어 업데이트들과 같은) 운영 콘텐트, 사용자 계정 액세스 및 유지보수 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 엔터테인먼트 시스템에 관하여, 소프트웨어 인터페이스는 상기 디바이스들의 전자 메모리를 이용하여 상기 디바이스들 중 하나 이상에 적재될 수 있으며 또는 상기 디바이스들에게 이용 가능한 통신 채널들을 이용하여 상기 디바이스들에 의해 액세스될 수 있다. 상기 소프트웨어 인터페이스는 상기 디바이스의 사용자 및/또는 소유자가 상기 디바이스들 중 하나 이상을 이용하여 재생하거나 실행시킬 수 있는 (예를 들면, 플레이할 수 있는) 디지털 음악, 필름들 등과 같은 엔터테인먼트 콘텐트의 하나 이상의 저장소들로의 액세스를 제공할 수 있다. 상기 하드웨어 인터페이스는, 예를 들면, 상기 소프트웨어 인터페이스로의 액세스를 위해 전용인 접속 유닛과 같은 비-배터리 전력공급 또는 고정 디바이스들일 수 있다. 상기 유선 전력-경관에서, 이 엔터테인먼트 시스템으로의 액세스는 다양한 메커니즘들을 이용하여 각 개별 디바이스에서 수행되는 것이 일반적이다. 또한, 상기 디바이스들의 동작 및 구성을 동기화하기 위해 그리고 기본적인 기능성을 가능하게 하기 위해서, 특정의 그리고 (유선 또는 무선 중 어느 하나로) 접속된 데이터 통신 인터액션들이 개별 디바이스들 사이에서 보통 필요하다. 예를 들면, 데이터 전달을 제공하기 위해서 상이한 디바이스들이 몇몇의 포인트에서 분리된 디바이스에 연결되지 않으면서도 그 상이한 디바이스들에 의해 정보가 공유되지 않을 수 있다.
본 발명의 상기 전력 전송기 패드가 사용자의 그런 디바이스들 중 많은 것에게 전력을 공급하고/충전하는 중심 수단을 제공하기 때문에, 본 발명의 추가의 실시예에서, 상기 전력 전송기 및/또는 수신기는 상호운영 장치 또는 "허브 (hub)"로서 구성되며, 그래서 상기 무선 전력-경관이 상기 디바이스들을 위한 네트워크로서 동작하도록 한다. 상기 전력 전송기들의 전자장치들은, 상기 네트워크 내 수신기 및 비-수신기 디바이스들과 통신하기 위해 그리고 상기 소프트웨어 인터페이스 데이터를 호스트하는 데이터베이스 또는 중앙 저장소를 구비한 외부 호스트 서버와 통신하기 위해 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게 이해되는 방식으로 구성된다. 이것은 다음의 것들 중 하나 이상에 의해 수행될 수 있다:
- 개인용 영역 네트워크 (PAN)
o 다음의 것들 사이에서의 단거리 범위 네트워크들
- 전력 전송기들 및 디바이스들; 그리고
- 디바이스들 및 디바이스들
o 예를 들면, 블루투스 (BluetoothTM), 트랜스퍼젯 (TransferJetTM), NFC (near-field communication), IPT 필드를 경유한 통신들
- 로컬 영역 네트워크 (LAN)
o 다음의 것들 사이에서의 중간 범위 네트워크들:
- 전력 전송기들 및 라우터들;
- 디바이스들 및 라우터들;
- 라우터들 및 라우터들; 그리고
- 전력 전송기들 및 디바이스들
o 예를 들면, 유선 (예컨대, 이더넷), 무선 (예컨데, Wi-Fi)
- 광역 네트워크 (WAN)
o 긴 거리 범위 네트워크로 다음의 것들을 연결시킴:
- 인터넷으로의 전력 전송기들, 라우터들 및 디바이스들
o 예를 들면, 유선 (예컨데, ADSL 등), 무선 (예컨데, LTE, 3G 등)
상기 전력 전송기는, 상기 수신기 디바이스들이 상기 호스트 서버, 비-수신기 디바이스들, 및/또는 서로에게 통신하고 그리고/또는 동기하기 위한 수단을 제공하기 위해 이 네트워크 내에 구성될 수 있다.
일 예에서, (비-배터리 전력공급 또는 통합된 전력 전송기를 구비한 고정 디바이스들과 같은) 각각의 전력 전송기 패드 또는 디바이스는 액세스 코드 또는 키를 구비하여 구성되며, 이는 상기 호스트 서버 또는 상기 네트워크 내 상기 비-배터리 전력공급 또는 고정 디바이스들 상에 적재된 로컬 소프트웨어 인터페이스와의 수신기 디바이스 통신들을 위해 필요하다. 따라서, 상기 수신기 디바이스들은 IPT 또는 데이터 통신 채널들 중 어느 하나를 경유하여 상기 전력 전송기로 데이터 액세스 요청들을 전달하도록 구성된다. 상기 전력 전송기들 및 수신기들 내 상기 설명된 식별 코드들의 사용은, 이 데이터 액세스 요청들을 용이하게 하기 위해 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에 의해 이해되는 것처럼 사용될 수 있다. 그래서, 상기 수신기 디바이스들이 상기 네트워크의 전력 전송기들과 전력 전달하는 근방으로 운반될 때에, 그 사이에서의 통신 링크가 상기 식별 코드들을 기반으로 하여 설립되고/협상되며 그리고 상기 전력 수신기로부터의 어떤 데이터 액세스 요청들이, 상기 전력 전송기에 의해 상기 액세스 코드를 단독으로 또는 상기 전송기 및/또는 수신기의 식별 코드와 함께 이용함으로써, 상기 호스트 서버로 라우팅되며 또는 비-수신기 디바이스들로네트워크 구성된다.
이 예는 여러 방식들로 구현될 수 있을 것이며 그리고 상기 전력 전달과 함께, 또는 독립적으로, 또는 전력 전달과는 분리하여 제공될 수 있을 것이다. 예를 들면, 상기 전력 수신기로부터의 디코딩된 식별 (또는 다른 구성) 코드로부터 상기 전력 전송기에 의해 확인될 수 있을 상대적인 크기, 치수 등과 같이 앞에서 설명된 전력 전송 코일 어레이 (212) 및 상기 수신기 코일 (216) 사이의 알려진 관계를 이용함으로써, 상기 수신기 코일(들)의 상대적인 로케이션만이 아니라 상기 수신기 코일(들)의 상기 전송기 코일들에 대한 상대적인 방위도 상기 전력 전송기에 의해 추론된다. 예를 들면, 이 상대적인 방위는 다음과 같은 특정 상호운용 모드들을 채택할 것인가의 여부를 결정하기 위해 상기 전송기의 제어기에 의해 사용된다:
(1) 상기 수신기 디바이스와 상기 호스트 서버나 다른 네트워크 구성된 디바이스들 사이에서의 데이터 통신의 어떤 라우팅도 없이 상기 전력 수신기로 전력 전달만을 허용한다;
(2) 상기 전력 수신기로의 어떤 전력 전달도 없이 상기 수신기 디바이스와 상기 호스트 서버나 다른 네트워크 구성된 디바이스들 사이의 데이터 통신의 라우팅만을 허용한다; 또는
(3) 상기 전력 수신기로의 전력 전달 그리고 상기 수신기 디바이스와 상기 호스트 서버나 다른 네트워크 구성된 디바이스들 사이의 데이터 통신들의 라우팅 둘 모두를 허용한다.
도 9는 이 예의 사용 경우를 도시하며, 여기에서 상기 전력 전송기 패드에 의해 충전되고 있는 하나 이상의 수신기 디바이스들 (504, 506)은 전력 전송기 (500)를 경유하여, 무선 (또는 유선) 스피커들과 같은 주변 기기들 (512)에게 엔터테인먼트 데이터를 전달하고 스트리밍할 수 있다.
상기 "허브" 실시예는 복수의 수신기 및 비-수신기 디바이스들의 충전 상태가 모니터되고 사용자 및/또는 호스트 서버에게 보고되도록 하는 메커니즘을 또한 제공한다. 도 10은 사용자에게 속한 (예를 들면, 가정에서의 사용자들의 랩탑, 직장에서의 태블릿, 및 자신들의 스마트폰) 또는 거주지 (예를 들면, 가정) 내의 여러 디바이스들의 상호운영성 및 충전 관리를 제공하는 무선 전력-경관 (1000)의 예시의 실시예를 도시한다. 이 예에서, 데이터베이스 (516)가 호스트 서버로서 제공된다. 상기 데이터베이스 (516)는 식별 코드들에 의해 관리되는, 네트워크 내 모든 전력 전송기들 (충전 스테이션들) (500), 수신기 디바이스들 (504, 506, 510, 512), 및 라우터들 (518)과 같은 비-수신기 디바이스들의 '디렉토리'를 관리하는 충전 네트워크의 일부이며, 여기에서 이 네트워크 디바이스들을 상기 디렉토리에 등록하는 것은, 예컨데 상기 식별 코드들을 이용하여 수행된다.
상기 디렉토리는, 상기 데이터베이스 (516) 및/또는 하나 이상의 충전 스테이션들, 디바이스들 및/또는 라우터들 (예를 들면, 마스터 "유닛"은 그 유형의 다른 유닛들, 즉, 통계적으로 또는 동적으로 세팅될 수 있을 슬레이브들인 충전 스테이션, 디바이스 또는 라우터와 함께 제공될 수 있다), 또는 그것들의 조합으로 제공된 "허브"에 의해 유지될 수 있다. 상기 디렉토리는 여러 요소에 걸쳐서 분할될 수 있으며 또는 여러 요소들에 걸쳐서 복제될 수 있으며 그리고 일정하기 위해 또는 주기적으로 업데이트되기 위해 동적일 수 있다.
상기 디렉토리를 제공하는 것은 상기 충전 네트워크가 상기 네트워크 내 통신 및 디바이스들로의 전력공급/충전을 여러 방식들로 관리하는 것을 가능하게 한다. 예를 들면, WAN이 제공된다면, 수신기 디바이스들을 충전하는 것은 원격으로 관리될 수 있다 (예를 들면, 집에서의 디바이스들의 충전 상태는 사용자에 의해 직장에서의 컴퓨터로부터 리뷰될 수 있을 것이다). 각 디바이스의 충전 상태는, 예컨대 이전에 설명된 것처럼, 상기 충전 스테이션들 (500)을 경유하여 상기 데이터베이스 (516)나 마스터 유닛으로 전달되며, 그래서 상기 네트워크 내 디바이스들의 충전 상태가 알려지도록 하며 그리고 상기 디바이스들이 상기 네트워크를 떠나거나 범위 내에 있다면 (예를 들면, 수신기 가능 자동차 키들이 사용되고 있거나 또는 수신기 가능 랩톱들, 스마트폰들이 꺼진다) 그 충전 상태가 추정될 수 있도록 한다. 그런 추정들은 미리 정해진 구성 데이터 또는 측정된 이력적인 데이터를 이용하여 계산되며, 이 경우에 데이터베이스 또는 마스터 유닛은 각 디바이스에 대한 충전 사이클들, 배터리 수명 등의 이력 및 다른 통계치들을 유지한다. 예를 들면, 수신기 가능 자동차 키들이 충전 스테이션 상에서 충전되었던 이후 4개월이며, 그러면 상기 "허브"는 알려진 배터리 수명 그리고 그 키들의 예상된 사용에 기반하여 20% 충전이 남아있다고 추정할 수 있을 것이다.
상기 충전 네트워크의 모습들을 제어하기 위해 적합한 사용자 인터페이스를 제공함으로써, 상기 네트워크에 연결된 수신기 디바이스들로부터 사용자를 위해 상기 "허브"로의 액세스가 제공된다. 상기 사용자 인터페이스는 마스터 (및 슬레이브) 유닛(들)에서 액세스 가능할 수 있으며 또는 스마트폰 상의 터치 스크린과 같은 디스플레이 수단을 구비한 수신기 디바이스들로 적재되고/스트리밍될 수 있다. 이것은 사용자가, 전력/레이트/시간, 충전 스테이션들의 활성화, 및 구성 정보의 세팅을 포함하여 상기 디바이스들 충전을 관리하고 제어하는 것을 가능하게 한다. 상기 "허브"는 언제 충전이 필요하고 또는 완료되는가를, 예를 들면, 이메일이나 SMS (simple message service)를 경유하여 사용자에게 표시하기 위해 경보들을 조정하도록 구성될 수 있으며, 그리고 충전하고 있는 수신기 디바이스들에게 Wi-Fi 크리덴셜들을 "푸시 (push)"하는 것이 가능해질 수 있다.
본 발명의 상기 충전 네트워크는 사용자 중심의 또는 제어가능 환경의 맥락으로 위에서 설명되었다. 그러나, 상기 충전 네트워크를 기업 환경에 배치하고 구성하는 것이 가능하다. 추가의 일 실시예에서, 상기 충전 스테이션들은, 통합된 전력 전송기들을 구비한 POS (point of sale) 스테이션들 및 사업 하부구조와 같은 공중 장소 및/또는 법인 위치들 내에서 기업체에 의해 제공된다. 따라서, 예를 들면, 식별 코드들 및 사용자 인터페이스를 이용하여 상기 충전 네트워크의 디렉토리에 등록된 수신기 디바이스들은 지불 또는 적합한 코드의 입력/전달 시의 활성화를 통한 충전 스테이션들과의 거래들 동안에 무선 전력 충전을 수신한다. 그런 기업 시스템은 등록된 사용자 수신기 디바이스들로부터 정보 및 이력 데이터를 수집하고 그리고 그 정보를 위에서 설명된 것과 동일한 방식으로 저장할 수 있을 것이며, 이는 충전/전력공급 사용을 추적하고 그리고 후-지불 계정 과금 등을 가능하게 하기 위한 것이다.
본 발명이 본 발명의 실시예들의 설명에 의해서 예시되었지만, 그리고 상기 실시예들이 상세하게 설명되었지만, 그것은 첨부된 청구항들의 범위를 그런 상세한 내용으로 한정하거나 어떤 방식이건 제한하려는 의도는 아니다. 추가의 이점들 및 수정들은 본 발명이 속한 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자들에게 쉽게 나타날 것이다. 그러므로, 더 넓은 모습들에서의 본 발명은 특정 상세 내용들, 대표적인 장치 및 방법, 그리고 보여지고 설명된 예시적인 예들로 한정되지 않는다. 따라서, 일반적인 특허적인 개념의 사상 또는 범위에서 벗어나지 않으면서도 그런 상세한 내용들로부터 이탈된 것들이 만들어질 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 전자 디바이스들을 충전하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
    각각이 하나 이상의 전력 전송 요소들을 포함하는 하나 이상의 무선 전력 전송기들;
    무선 전력 수신기들을 포함하는 하나 이상의 수신기 전자 디바이스들로, 각 수신기는 하나 이상의 전력 수신 요소들을 포함하며, 상기 전송기들 및 수신기들은 상기 전송 요소들 및 수신 요소들 사이에서 무선으로 전력을 전달하도록 구성된, 하나 이상의 수신기 전자 디바이스들; 그리고
    유선 접속을 경유하여 파워 서플라이로부터 전력을 수신하도록 구성된 하나 이상의 비-수신기 전자 디바이스들을 포함하며,
    상기 하나 이상의 전송기들은 상기 하나 이상의 비-수신기 전자 디바이스들의 상기 유선 접속을 경유하여 상기 파워 서플라이로부터 전력을 수신하도록 구성된, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 수신기 디바이스들은 상기 하나 이상의 비-수신기 전자 디바이스들의 상기 유선 접속을 경유하여 상기 파워 서플라이로부터 전력을 수신할 수 있도록 구성된, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유선 접속은 하나 이상의 케이블이며, 각 케이블은 커넥터부를 가지며; 그리고
    상기 커넥터부들 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 전송기들 중 하나를 수용하도록 적응되며 그리고 상기 하나 이상의 수신기 디바이스들 중 하나는 그 수신기 디바이스의 수신기가 상기 전송기 커넥터부에게 전력을 전달하게 배치되도록 구성된, 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전송기 커넥터부 및 구성된 수신기 디바이스는 자기적 접속을 경유하여 물리적으로 접속하는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 전송기들 중 적어도 하나는 상기 하나 이상의 비-수신기 디바이스들 중 하나에 통합된, 시스템.
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