KR101685694B1

KR101685694B1 - 로컬 컴퓨팅 환경에서의 무선 전력 이용

Info

Publication number: KR101685694B1
Application number: KR1020157036328A
Authority: KR
Inventors: 마이클 에프. 쿨버트; 브렛 씨. 빌브리; 데이비드 아이. 사이먼; 피터 엠. 아놀드
Original assignee: 애플 인크.
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2016-12-13
Anticipated expiration: 2030-11-10
Also published as: CN102612674B; KR101581301B1; KR20160145841A; EP2502124A2; JP2013511255A; KR20160008243A; TW201145747A; CN104953626A; US9466989B2; US20120303980A1; JP2014195400A; KR101393758B1; CN102612674A; US9086864B2; KR20140005377A; KR20120093365A; JP2015216841A; US10199873B2; JP2017163834A; US20150263540A1

Abstract

무선으로 전력을 공급받는 로컬 컴퓨팅 환경의 다양한 실시예들이 기술된다. 무선으로 전력을 공급받는 로컬 컴퓨팅 환경은 다수의 적절하게 구성된 디바이스들 중 임의의 디바이스에 전력을 무선으로 제공하도록 구성된 적어도 근거리장 자기 공진(NFMR) 전원을 포함한다. 기술된 실시예들에서, NFMR 전원으로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성된 디바이스들은 NFMR 전원 전송 디바이스의 특성 사이즈의 수배의 거리 D보다 더 멀리 미치지 않는 근거리장으로서 알려진 영역 내에 위치해야 한다. 통상적으로, 거리 D는 1 미터 정도일 수 있다.

Description

로컬 컴퓨팅 환경에서의 무선 전력 이용{WIRELESS POWER UTILIZATION IN A LOCAL COMPUTING ENVIRONMENT}

기술된 실시예들은 일반적으로 휴대용 컴퓨팅 환경에서의 무선 전력 전송의 이용에 관한 것이다.

과거, 무선으로 전력을 전송하는 것은 상당히 제한된 응용예들에 대해서는 성공적이었다. 특히, 무선 전원 및 무선 전력 수신기가 서로 매우 근접하게 위치하는 응용예들만 성공적이었다. 이러한 배열에서, 무선 전원 및 무선 전력 수신기는 통상적으로 자기장에 의해 유도성으로 결합되어 있어, 그 전원 및 수신기 모두를 혼란시킬 수 있다(entangle). 상대적으로 낮은 전력(mW 정도)을 요구하는 응용예들에 대해서는 매우 적합하지만, 이러한 동일한 프로세스는 더 많은 전력(적어도 수 와트 내지 수백 와트 정도)을 요구하거나, 또는 전원 및 전력 수신기가 서로 더 멀리, 예를 들어 수 인치 내지 수 피트만큼 떨어져 위치하는 응용예들에 대해서는 적합하지 않다.

그러나, 사용가능한 전력이 전원으로부터 근거리장(near field)이라 불리는 거리 내에 위치하는 수신기로 무선으로 전송될 수 있다는 점이 발견되었다(Annals of Physics 323 (2008) 34-38 페이지, Karalis 등에 의한, "Efficient wireless non-radiative mid-range energy transfer" 참조). 근거리장이라 함은, 전송에 관련된 두 물체들 모두의 크기보다 수배 더 큰 거리(대부분의 응용예에 대해 약 1 미터 정도) 내에서, 상대적으로 큰 전력량(적어도 수 와트 정도)이 무선 전원 디바이스와 수신기 사이에서 수용가능한 효율성을 가지고 전송될 수 있는 것을 의미한다. 이러한 방식으로, 제한된 응용예들에 대해 적절한 거리에 걸쳐 사용가능한 전력량을 무선 전송하는 것에 대한 실제적이고 실용적인 방식이 실현될 수 있다. 통상적으로, 무선 전자 디바이스와 같은 배터리의 전력을 공급받는 각각의 디바이스는 그 자신의 충전기 및 전원을 요구하는데, 이 전원을 일반적으로, 교류(AC) 전력 콘센트이다. 이러한 유선 구성은 다수의 디바이스들이 충전을 필요로 하는 경우 불편해진다.

송신기와 충전될 전자 디바이스에 결합된 수신기 사이의 다양한 OTA(over-the-air) 또는 무선 전력 전송이 수행되었고, 이러한 전송은 일반적으로 2개의 카테고리로 분류된다. 하나의 카테고리는 전송 안테나와 충전될 디바이스 상의 수신 안테나 사이의 평면파 복사의 결합에 기초한다. 수신 안테나는 복사된 전력을 수집하고 배터리를 충전하기 위해 이를 정류한다. 안테나들은 일반적으로 결합 효율을 개선하기 위해 공진 길이이다. 이러한 방식은 전력 결합이 안테나들 사이의 거리에 따라 빨리 떨어져서, 적당한 거리(예를 들어, 1 내지 2 미터 미만)에 걸쳐 충전하는 것이 어려워진다는 사실 때문에 문제가 있다.

다른 기법들은, 예를 들어, "충전" 매트 혹은 표면에 포함되는 전송 안테나와 충전될 전자 디바이스에 포함된 수신 안테나(정류 회로를 더한 것) 사이의 유도성 결합에 의존한다. 이러한 방식은 전송 안테나와 수신 안테나 사이의 간격이 매우 근접해야 한다는(예를 들어, 수천 분의 1 미터 이내) 단점을 가진다. 이러한 방식은 동일한 영역 내의 다수의 디바이스들을 동시에 충전할 능력을 가지지만, 이러한 영역은 통상적으로 매우 작으며 사용자가 디바이스들을 특정 영역에 정확히 위치시킬 것을 요구한다.

무선 전력 전송에 있어서는, 전력 전송 효율을 증가시키기 위해 변화하는 전력 레벨들 및 다중화된 시간들에서 무선 전력을 전송 및 중계하기 위한 장치들 및 방법들에 대한 요구가 존재한다.

또한, 무선으로 전력을 공급받는 로컬 컴퓨팅 환경에서 주변 디바이스들 사이의 효율적이며 사용자 친화적인 상호작용을 위한 방법들, 시스템들 및 장치가 요구된다. 특히, 사용자 경험을 향상시키고 효율적인 전력 이용을 제공하기 위해, 무선 전력 환경의 상황에서 복수의 주변 디바이스들 사이의 협력이 요구된다.

본 발명은 컴퓨팅 환경에서 무선 근거리장 자기 공진(near field magnetic resonance; NFMR) 전력 전송을 이용하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.

다양한 실시예들에서, 무선 전원으로부터 무선으로 전력을 수신하는 복수의 주변 디바이스들 사이의 상호작용을 위한 방법들, 시스템들 및 장치가 기술된다. 일 실시예에서, 가상 충전 영역이 생성될 수 있다. 가상 충전 영역은 NFMR 전원을 포함하는 중심 스테이션으로부터 약 일(1) 미터로 확장할 수 있다. 가상 충전 영역은 적절하게 구성된 주변 디바이스들, 예를 들어, 마우스, 키보드 등이 NFMR 전원과 그 주변 디바이스에 포함된 NFMR 공진 회로 사이에 형성된 NFMR 채널을 통해 전력을 수신할 수 있는 영역을 정의할 수 있다. 이러한 방식으로, NFMR 전원과 NFMR 공진 회로 모두가 서로에 튜닝되는 경우, 사용가능한 전력이 2개의 공진 디바이스들 사이에 형성된 전력 전도 채널을 통해 전달될 수 있다.

일부 실시예들에서, 주변 디바이스들 중 적어도 하나는 변경될 수 있는 값을 가지는 적어도 하나의 회로 소자(예를 들어, 저항기, 인덕터 또는 커패시터)를 가지는 튜닝가능한 공진기 회로를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 튜닝가능한 공진기 회로는 NFMR 전원의 공진 주파수에 관련하여 튜닝가능한 공진기 회로를 디튜닝(de-tuning)함으로써 NFMR 전원으로부터 디커플링될 수 있다(de-coupled). 이러한 방식으로, 튜닝가능한 회로의 유효 Q 값은 본질적으로 전력이 전송되지 않는 포인트로 감소된다. 일 실시예에서, 복수의 주변 디바이스들 중 적어도 하나는 사용가능한 전력이 전송될 수 있는 복수의 주변 디바이스들 중 다른 하나의 주변 디바이스로의 NFMR 채널을 설정함으로써, 그 다른 디바이스에 전력을 재공진시키도록 적응된 제2 NFMR 공진기 회로를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, NFMR 전원은 주파수와 같은 공진 특성들을 수정함으로써 가상 충전 영역 내의 임의의 보이드(void)들을 제거할 수 있다.

전력을 무선으로 전송하는 방법은 전원 전송 안테나의 근거리장 내에 전자기장의 제1 결합 모드 영역을 생성하고, 이 결합 모드 영역 내에서 상기 전자기장과 제1 수신기 디바이스의 수신기 안테나를 결합시키고, 제1 수신기 디바이스의 전송 안테나의 근거리장 내에 제1 결합 모드 영역과는 상이한 상기 전자기장의 제2 결합 모드 영역을 생성하고, 제1 수신기 디바이스의 전송 안테나의 근거리장 내의 제2 수신기 디바이스의 수신 안테나에 전자기장을 결합시키고, 전자기장의 제1 결합 모드 영역을 사용하여 전원 전송 안테나에 의해 전원으로부터 제1 수신기 디바이스로 전력을 무선으로 전달하고, 제1 수신기 디바이스로 무선으로 전달되는 전력의 적어도 일부분을 전자기장의 제2 결합 모드 영역을 사용하여 제1 수신기 전송 안테나에 의해 제2 수신기 디바이스로 재전송함으로써 상기 적어도 일부 전력을 무선으로 전달하는 것에 의해 수행될 수 있다.

무선으로 전력을 공급받는 로컬 컴퓨팅 환경의 장점들 중 하나는 개선된 사용자 경험을 제공할 잠재성이다. 예를 들어, 꼴사납고 거추장스러운 케이블들을 제거하고, 배터리를 교체할 필요성을 제거함으로써, 사용하기에 용이하고 효율적인 로컬 컴퓨팅 환경이 사용자에게 제공될 수 있다.

포함된 도면은 예시을 위한 것이며, 오직 개시된 실시예들에 대한 가능한 구조들 및 배열들의 예들을 제공하는 역할을 한다. 이들 도면들은 실시예들의 범위 및 사상에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 설명된 실시예들에 대해 이루어질 수 있는 형태 및 상세내용의 어떠한 변경도 결코 제한하지 않는다.
도 1은 기술된 실시예들에 따른 대표적인 튜닝가능한 공진기 회로들을 예시하는 도면이다.
도 2는 기술된 실시예들에 따른 대표적인 가상 충전 영역을 도시하는 도면이다.
도 3은 기술된 실시예들에 따른 대표적인 하이브리드 전력 회로를 도시하는 도면이다.
도 4는 기술된 실시예들에 따른 전력을 분배하기 위한 대표적인 시간 다중화를 도시하는 도면이다.
도 5는 다양한 예시적인 실시예에 따른 무선 전송 또는 충전 시스템을 예시하는 도면이다.
도 6은 무선 전력 전송 시스템의 간략화된 개략도를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 명세서에서 "자기" 안테나로 불릴 수도 있는 "루프" 안테나로서 구성되는 예시적인 실시예들에서 사용되는 안테나를 도시하는 도면이다.
도 8은 기술된 실시예들에 따른 흐름도 상세 프로세스(800)를 도시하는 도면이다.

무선으로 전력을 공급받는 로컬 컴퓨팅 환경의 다양한 실시예들이 기술된다. 무선으로 전력을 공급받는 로컬 컴퓨팅 환경은 다수의 적절하게 구성된 디바이스들 중 임의의 디바이스에 전력을 무선으로 제공하도록 구성된 근거리장 자기 공진(NFMR) 전원을 적어도 포함한다. 기술된 실시예들에서, NFMR 전원으로부터 무선으로 전력을 수신하도록 구성된 디바이스들은 NFMR 전원 전송 디바이스의 특성 사이즈의 수배일 수 있는 거리 D보다 더 멀리 미치지 않는 근거리장으로 알려진 영역에 위치할 수 있다. 통상적으로 거리 D는 1 미터 정도일 수 있다.

도 1은 기술된 실시예들에 따른 다양한 대표적인 튜닝가능한 회로를 도시한다. 대표적인 튜닝가능한 회로는 직렬 RLC(저항기(R), 인덕터(L), 커패시터(C)) 회로(102)를 포함할 수 있다. 이러한 배열에서, 공진 주파수는 컴포넌트 값들 중 임의의 것을 변경시킴으로써 튜닝(즉, 변경)될 수 있다. 예를 들어, 회로(102)에서, 커패시터(C)는 회로(102)를 튜닝하기 위해 사용되는 가변 커패시터일 수 있다. 유사하게, 회로(104)(하틀레이 발진기로 알려짐)는 LC 회로(106)를 튜닝할 수 있는 것으로서 전술된 실시예들에서의 튜닝가능한 회로로서 사용될 수 있다.

도 2는 기술된 실시예들에 따른 대표적인 가상 충전 영역(200)을 도시한다. 가상 충전 영역(200)은 영역 R 내에 배치된 적절하게 구성된 디바이스들에 대한 충전 영역 R을 제공한다. NFMR 전원은 데스크톱 컴퓨터와 같은 중앙 유닛에 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 데스크톱 컴퓨터는 NFMR 전원에 컴퓨팅 자원을 제공할 수 있다. 근거리장 자기 공진(NFMR) 전원은 전력을 전송하기 위해 전원 및 싱크의 공진들 사이에 형성된 공진 채널에 의해 근거리장 자기 결합에 의존하는 높은 Q 회로를 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다. NFMR 전원은, 예를 들어, 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터 등에 포함된 독립형 유닛일 수 있다. 다른 실시예들에서, NFMR 전원은 데스크톱과 같은 레거시 디바이스에 접속될 수 있고, 이에 의해 디바이스들을 개장(retrofit)하는 능력을 제공할 수 있는 동글(dongle)과 같은 휴대용 타입 유닛의 형태를 취할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, NFMR 전원을 둘러싸기 위해 사용되는 하우징 또는 하우징의 일부분은 NFMR 전원의 유효 범위를 확장시키도록 기능할 수 있다.

이러한 방식으로, 적절하게 구성된 주변 디바이스들은 NFMR 전원으로부터 직접 전력을 공급받을 수 있다. 이렇게 함에 있어서, 적절한 주파수로 튜닝되는 경우 주변 디바이스들은 NFMR 전원으로부터 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 이렇게 함에 있어서, 적절하게 튜닝된 주변 디바이스는 NFMR 전원 및 그렇게 튜닝된 임의의 다른 주변 디바이스들을 포함할 수 있는 공진 회로의 일부분인 것으로 간주될 수 있다. 이러한 회로의 일부분으로서, 각각의 디바이스는 NFMR 전원에 의해 감지될 수 있는 대응하는 부하와 연관되어 있다. 따라서, 공진 회로는, 공진 회로로부터 디바이스들을 추가하거나 제거함으로써 변경될 수 있는 특성 부하를 가질 수 있다. 예를 들어, 휴대용 미디어 플레이어와 같은 적절하게 구성된 디바이스가 NFMR 전원의 범위 내에 오는 경우, 그 휴대용 미디어 플레이어와 연관된 부하는 그 휴대용 미디어 플레이어가 적절하게 튜닝되어 있을 때(그리고 튜닝되어 있다면) NFMR 전원에 의해 감지될 수 있다. 일부 경우들에서, NFMR 전원의 범위 내로 온 디바이스가 WiFi 또는 블루투스와 같은 표준 통신 프로토콜을 사용하여 자신의 초기 존재를 전달할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 그러나, 공진 회로로 통합되면, 디바이스는 하기에 상세하게 기술되는 통신 백 채널을 사용할 수 있다. 따라서, 공진 회로의 특성 부하 인자(characteristic load factor)의 임의의 변경은, 예를 들어, 전력 분배 등에 의해 공진 회로 내의 다양한 디바이스들을 제어하기 위해 NFMR 전원에 의해 사용될 수 있는 정보를 전달할 수 있다.

일부 실시예들에서, 주변 디바이스들 중 특정 디바이스들은 NFMR 전원으로부터 직접 전력을 수신할 수 있는 재-공진기 회로를 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 디바이스들은 또한 주변 디바이스들 중 다른 디바이스들에 수신된 전력의 일부분을 전송할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 가상 충전 영역(200)은 NFMR 전원을 포함할 수 있는 중앙 유닛(202)(데스크톱 컴퓨터), 키보드(204), 마우스(206), 및 휴대용 미디어 플레이어(208)를 포함한다. 일 실시예에서, 키보드(204)는 (범위 R 내에 위치하는 경우) 마우스(206) 및 휴대용 미디어 플레이어(208)와 같이 데스크톱 컴퓨터(202) 내에 포함된 NFMR 전원으로부터 직접 전력을 수신하도록 구성될 수 있다.

일부 경우들에서, 예를 들어, 마우스(206)에 직접 전력을 제공하기 위한 데스크톱 컴퓨터(202)의 능력은 임의의 개수의 인자들로 인해 감소할 수 있다. 이러한 인자들은, 예를 들어, NFMR 전원으로부터 전력을 요구하는 다른 디바이스들의 영역 R 내로의 추가, NFMR과 마우스(206) 사이에 형성된 직접 전력 채널을 방해하는 장애물 등을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 키보드(204)는 NFMR 전원으로부터 키보드(204)로 전달되는 전력의 일부분이 키보드(204) 내의 재-공진기 전송 유닛(미도시)에 의해 전달될 수 있도록 재-공진기로서 기능할 수 있다. 이러한 방식으로, 마우스(206)가 겪는 임의의 전력 손실은 키보드(204)로부터 수신되는 전력에 의해 개선될 수 있다. 이러한 배열은 일시적일 수 있거나, 마우스(206)가 NFMR 전원으로부터 직접 충분한 전력을 수신할 수 없는 한 지속할 수 있다. 다른 경우들에서, 영역 R 내에 휴대용 미디어 플레이어(208)를 위치시키는 것은 키보드(204) 및 마우스(206)에 대해 사용가능한 전력량을 감소시킬 수 있다. 이러한 경우, 키보드(206) 내의 배터리가 완전히 충전되는(또는 추가적인 충전이 필요하지 않은) 경우, 키보드(206)는 충전 회로를 디커플링시키면서 동시에 여전히 마우스(206)에 전력을 제공하는 재-공진기 회로를 유지할 수 있다.

일부 실시예들에서, 동글(210)은 (예를 들어, USB 포트 또는 케이블에 의해) 데스크톱 컴퓨터(202)에 접속될 수 있다. 이렇게 접속되면, 동글(210)은, 이후 NFMR 전원에 대한 범위 확장기로서 기능할 수 있다. 이러한 방식으로, 동글(210)은 데스크톱 컴퓨터(202)에 포함된 NFMR 전원에 의해 전력이 제공될 수 있는 범위를 확장할 수 있다. 일부 경우들에서, 동글(210)은 NFMR 전원으로부터 이미 수신된 전력을 재공진시킬 수 있는 반면, 다른 경우들에서, 동글(210)은 그 자신의 NFMR 전원을 포함할 수 있다. 그 자신의 NFMR 전원을 가짐으로써, 동글(210)은 데스크톱(202)에 포함된 NFMR 전원에 의해 제공되는 전력과는 별도로 가상 충전 영역(200) 내의 해당 디바이스들에 무선으로 추가 전력을 제공할 수 있다. 일부 실시예들에서, 데스크톱 컴퓨터(202)의 하우징(또는 그 일부분)이 NFMR 전원의 일부분으로서 공진기로서 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.

도 3은 기술된 실시예들에 따른 대표적인 하이브리드 전력 회로(300)를 도시한다. 기술된 바와 같이, 하이브리드 전력 회로(300)는 리튬 이온 폴리머(LiPO) 배터리와 같은 장기 저장 디바이스들에 대해 요구되는 큰 전력 요건에 NFMR 전원의 저전력 전달 성능을 매치시킬 수 있다. 휴대 전화, 휴대용 미디어 플레이어 등과 같은 이러한 디바이스들 내의 배터리들은 NFMR 전원으로부터 사용가능한 것보다 더 클 수 있는 상대적으로 대용량의 충전 전력을 요구할 수 있다. 따라서, NFMR 전원을 사용하여 LiPO와 같은 이들 고용량 배터리들을 충전시키는 것은 어렵다. 그러나, NFMR 전원에 의해 전달되는 전력에 의해 충전될 수 있는 단기 전하 저장 디바이스(예를 들어, 커패시터, 울트라 커패시터 등)는 배터리에 전달되기 전에 일시적으로 전하를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 충분한 전하가 단기 전하 저장 디바이스에 저장되면, 저장된 전하는 장기 전하 저장 디바이스(예를 들어, LiPO 배터리)를 충전하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 커패시터(302), (NFMR 전원으로부터 전력 P를 수신할 수 있는) 커패시터 충전 회로(304), (배터리(306)의 형태를 취할 수 있는) 장기 전력 저장 유닛(306), 및 배터리 충전 회로(308)를 가지는 대표적인 하이브리드 전력 회로(300)를 도시한다. 기술된 실시예에서, NFMR 전원에 의해 제공되는 전력 P는 "졸졸 흘러(trickle)" 커패시터(302) 충전할 수 있다. 충분한 전하가 커패시터(302)에 저장되면, 커패시터 충전 회로(304)는 커패시터 전압 VC를 감지하고, 완전히 충전된 커패시터(302)를 배터리 충전 회로(308)에 의해 배터리(306)로 스위칭할 수 있다. 이러한 방식으로, 커패시터(302)에 저장된 전하 Q는 배터리(306)의 전하를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 커패시터(302)가 (커패시터 충전 회로(304)에 의해 결정되는 바와 같이) 방전되면, 커패시터(302)는 다시 NFMR 전원으로부터 전력 P를 수신할 수 있다.

무선으로 전력을 공급받는 로컬 컴퓨팅 환경의 장점들 중 하나는 개선된 사용자 경험을 제공할 잠재성이다. 예를 들어, 꼴사납고 거추장스러운 케이블들을 제거하고, 배터리를 교체할 필요성을 제거함으로써, 사용하기에 용이하고 효율적인 로컬 컴퓨팅 환경이 사용자에게 제공될 수 있다. 그러나, 이러한 개선된 사용자 경험을 제공하기 위해, 무선으로 전력을 공급받는 로컬 컴퓨팅 환경을 구성하는 다양한 디바이스들이 서로, 그리고 NFMR 전원과 상호작용할 수 있다면 유리할 것이다. 이러한 상호작용은, 예를 들어, 얼마만큼의 양이 요구되든 간에 범위 내에 디바이스들 중 임의의 디바이스에 NFMR 전원에 의해 전력을 제공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, (제1 공진기 회로를 가지는) NFMR 전원 및 (제2 공진기 회로를 가지는) 수신 회로 사이에 전달되는 전력량은 위에 기술된 방침을 따라 제2 공진기 회로를 튜닝(또는 디튜닝)함으로써 제어될 수 있다. 디바이스가 튜닝되는 경우, 튜닝된 디바이스는 공진 회로의 일부분이 될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 디바이스와 연관된 부하는 공진 회로의 일부분으로서 NFMR 전원에 의해 "간주될" 수 있다. 이러한 부하는, 이후, NFMR 전원에 의해, 공진 회로의 전력 요건들 및 요구되는 전력이 공진 회로에 포함된 다양한 디바이스들 사이에 어떻게 분배되어야 하는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 한편, 디바이스가 "디튜닝"하는 경우, 디바이스는 NFMR 전원과 더 이상 공진하지 않고, 공진 회로로부터 효과적으로 제거되며 추가 전력을 거의 또는 전혀 수신하지 않는다.

다양한 환경 인자들이 NFMR 전원으로부터 공진 회로에 포함된 해당 디바이스들로의 전력 전송의 효율성에 대한 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, NFMR 전원과 무선으로 전력을 수신하는 해당 디바이스 사이의 자기 결합을 방해할 수 있는 임의의 물체(예를 들어, 금속)가 공급되는 전력량 및 전력 전송의 효율 모두에 악영향을 줄 수 있다. 이러한 전송되는 전력 또는 전력 전송 효율의 감소는, 특정 디바이스들이 최고 효율성에서 동작하고, 중요한 기능들을 실행할 만큼 충분한 전력을 가지지 않거나, 또는 일부 경우들에서, 전혀 동작할 수 없는 확률을 증가시킬 뿐만 아니라, NFMR 전원에 대해 과도한 부담을 줄 수 있다. 일 실시예에서, 디바이스가 더 많은 전력을 요구하거나 전력의 감소를 경험하였음을 나타내는, 디바이스에 의해 NFMR 전원에 제공되는 피드백은 NFMR 전원으로 하여금 그 디바이스가 이러한 전력 감소를 경험한 이유 또는 이유들을 확인하려고 시도하게 할 수 있다. 예를 들어, 그 디바이스가 보이드 영역(보이드는 실질적으로 감소한 전력 전송 또는 효율 인자를 가지는 영역으로서 정의됨) 내로 이동하는 경우, NFMR 전원은 선택된 공진 인자들(예를 들어, 공진 주파수)을 수정함으로써 보이드 영역을 이동시키려 할 수 있으며, 이에 의해 (바라건대 NFMR 전원에 무선으로 결합된 디바이스들의 동작 영역의 범위를 벗어나서) 보이드 영역을 이동시키는 효과를 가진다. 일 실시예에서, NFMR 전원은 전력 전송 효율이 예를 들어, 영향을 받은 디바이스(들)로부터의 피드백에 기초하여 디바이스(들)에 대한 임계 미만으로 떨어졌다고 결정할 수 있다. 그 응답으로, NFMR 전원은 전력 효율이 임계를 초과하도록 복원될 때까지 자기 공진 신호의 주파수를 수정함으로써, 전력을 증가시킴으로써, 또는 일부 경우들에서, 더 많은 전력을 요구하는 해당 디바이스들에 제공될 수 있는 전력을 자유롭게 하기 위해 덜 중요하거나 덜 사용된 디바이스들로 하여금 자신을 디튜닝하게 함(이에 의해 공진 회로에서 자신을 제거함)으로써 응답할 수 있다. 이들 동작들은 사용자가 그 동작들이 발생하는 것에 대해 알지 못하는 방식으로 배경에서 수행될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 또 다른 실시예에서, 전력 소스는 전력 전달을 최적화하기 위해, 다른 링크들에 대해, 위상, 주파수 및/또는 신호 진폭을 변경시킬 수 있다.

NFMR 전원과 결합된 다양한 디바이스들 사이에 더욱 강건한 통신을 제공하기 위해, 각각의 디바이스는 블루투스 또는 WiFi와 같은 직접 통신 채널을 사용하여 NFMR 전원에 긍정적인 피드백을 제공할 수 있다. 그러나, 간접 통신 채널 또한 사용될 수 있다는 점에 유의한다. 이러한 간접 통신 채널은 NFMR 전원과 무선으로 결합된 디바이스들의 수(및 타입)에 의해 중재된 공진 회로 부하 인자를 사용하여 형성될 수 있다. 각각의 디바이스가 연관된 공진 부하(즉, 디바이스가 적절한 공진 주파수로 튜닝되는 경우 NFMR 전원에 의해 인지되는 부하)를 가지므로, 공진 회로 내의 디바이스 또는 디바이스들의 부하 상태에 의해 중재된 간접 통신 채널이 NFMR 전원과의 사이에 설정될 수 있다. 예를 들어, NFMR 전원은 전체 공진 부하를 확인함(즉, 공진 회로 상의 부하를 감지함)으로써 공진 회로의 특정 부하 상태를 특성화할 수 있다. 부하 상태에 대한 임의의 변경들은 공진 회로의 상태의 변경을 나타낼 수 있고, 이것은 공진 회로에 이전에 포함된(즉, NFMR 전원 공진 주파수에 튜닝된) 디바이스들 중 하나 이상이 없어졌거나 디튜닝하였음을 추론할 수 있다. 일부 경우들에서, 모스 부호형 통신 프로토콜이 NFMR 전원과 디바이스들 각각 사이에 설정될 수 있다. 이러한 모스 부호형 통신 프로토콜은 디바이스가 식별가능한 패턴을 사용하여 자신을 튜닝하고 디튜닝하는 것에 기초할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 간단한 디바이스 식별자가 NFMR 전원에 전달될 수 있다. 이러한 배열을 사용하여, 자신을 디튜닝하고 자신을 공진 회로로부터 삭제하기로 결정한 디바이스는 NFMR 전원에 자신의 의도를 신호로 알리고, 자신을 식별할 수 있다. 이러한 방식으로, NFMR 전원은 공진 회로 및 그 내부에 포함되는 디바이스들의 상태에 대한 더욱 명확한 이해를 가질 수 있다. 이러한 디바이스 대 디바이스 통신 채널(백 채널이라고도 함)은 간단한 정보를 전달할 수 있다. 이러한 정보는 예를 들어, 디바이스 식별자, 동기화 플래그 등을 포함할 수 있다. 이러한 통신 채널은 독립적이며, 예를 들어, WiFi 또는 블루투스에 의해 제공되는 다른 통신 채널들과는 별개라는 점에 유의해야 한다.

예를 들어, 키보드가 자신의 배터리를 충전하기 위해 NFMR 전원에 의해 무선으로 제공되는 전력을 사용하는 경우, 키보드가 배터리가 실질적으로 완전히 충전되었다고 결정하면, 키보드는 NFMR 전원으로부터의 전력이 (적어도 배터리가 미리 설정된 레벨로 방전될 때까지) 더 이상 요구되지 않는다고 결정할 수 있다. 이러한 경우, 키보드는 자신이 더 이상 전력을 요구하지 않음을(또는 적어도 자신이 향후 어떤 시점에 전력을 요구한다는 것을 신호로 알릴 때까지) NFMR 전원에 통지할 수 있다. 이러한 경우, NFMR는 (예를 들어, NFMR 전원이 다수의 주파수 범위들 또는 대역들에서 전력을 전송하도록 갖추어진 경우 상이한 공진 주파수를 사용하여) 키보드로부터 다른 곳으로 전력을 돌릴 수 있거나, 또는 키보드가 자신을 디튜닝함으로써 (스스로 또는 지시받은 대로) 공진 회로로부터 자신을 제거할 수 있다. 이러한 방식으로, 공진 회로의 부하가 감소되어 공진 회로 내의 다른 디바이스들에 더 많은 전력이 무선으로 전달되게 할 수 있다. 효율 및 환경적 이유로, NFMR 전원은 요구되는 만큼의 전력만을 제공할 것이라는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 배터리가 충전되면, 더 적은 전력이 요구된다. 이러한 방식으로, 배터리의 충전 상태가 NFMR 전원에 전달될 수 있고, NFMR 전원은 키보드에 전달되는 전력을 감소시키거나 감속함(throttling back)으로써 응답할 수 있다.

디바이스가 디튜닝의 프로세스에 의해 공진 회로로부터 제거될 수 있는 반면, 디바이스가 자신을 튜닝함으로써 공진 회로에 추가될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 튜닝(및 반대로 디튜닝)이라 함은, 회로 특성(예를 들어, 저항)이 변경되어 회로 Q가 튜닝의 경우 증가하고 디튜닝의 경우 감소할 수 있다는 것을 의미한다. 회로에 대한 Q의 상대적 증가 또는 감소는 회로 또는 회로가 사용되는 응용예들에 따라 다를 수 있다는 점에 유의해야 한다.

디바이스가 전원의 범위 R 내에 오는 경우, 전원이 겪는 부하는 디바이스에 대응하는 해당 양만큼 증가한다. 이러한 방식으로, 취해질 동작을 유발할 수 있는 근접도 검출이 발생한 것으로 간주될 수 있다. 예를 들어, 휴대용 미디어 플레이어가 데스크톱 컴퓨터의 범위 R 내에 오는 경우, 전원이 경험하는 부하의 변경에 의해 생성된 근접도 신호는 데스크톱 컴퓨터로 하여금, 예를 들어, 휴대용 미디어 플레이어와 데스크톱 컴퓨터 사이의 동기화 프로세스를 개시하게 할 수 있다.

공진 회로 내의 다양한 디바이스들 사이에 설정된 통신 채널들은 디바이스들이 이들 사이에 어느 디바이스가 NFMR 전원에 의해 공급되는 전력에 대해 우선권을 얻는지를 결정하는 데 사용될 수 있다. 다른 경우들에서, (NFMR 전원 및 임의의 연관된 컴퓨팅 자원들을 포함하는) 호스트 디바이스는 통합관리자(aggregator)로서 기능할 수 있다. 통합관리자라 함은, 호스트 디바이스가 전력을 수신하기 위한 해당 디바이스들의 우선권, 얼마나 많은 전력을 수신할지, 그리고 얼마나 오래 수신할지를 결정할 수 있다는 것을 의미한다. 일부 디바이스들 및/또는 디바이스에 의해 수행되는 일부 동작들이 다른 디바이스들 및/또는 동작들보다 더 높은 우선권을 가질 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, 높은 우선권의 디바이스(들)는 (예를 들어, 마우스를 사용하는 것 대 휴대용 미디어 플레이어를 충전하는 것과 같은) 동작을 위해 보장된 전력을 요구할 수 있다. 호스트 디바이스는 임의의 적절한 우선권 메커니즘(예를 들어, 라운드 로빈)을 사용할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 전력을 수신하는 디바이스들은 어느 디바이스가 우선권을 가지는지를 결정하기 위해 그들 자신 사이에 통신할 수 있다. 디바이스들은 예를 들어, 특정 기능을 수행하기 위한 최소 전력량, 모든 기능들을 수행하기 위해 요구되는 최대 전력과 같은 그들 자신의 동작점들을 이해한다. 이러한 방식으로, 각각의 디바이스는 요구되는 전력량, 수행될 수 있는 기능들의 리스트, 및 동작을 위해 요구되는 최소 전력량을 제공할 수 있다. 전원은 얼마나 많은 전력이 전달될 수 있는지 그리고 어느 디바이스가 그것이 요구하는 전력을 획득할 수 있는지를 결정할 수 있다. 일부 경우들에서, 디바이스들 자신이 우선권을 설정할 수 있고, 다른 경우들에서, 호스트 디바이스가 우선권을 설정할 수 있다. 디바이스가 전력을 수신하고 있지 않은 경우, 디바이스는 디튜닝에 의해 자신을 공진 회로로부터 제거하고, 재-튜닝에 의해 회로로 되돌아간다.

NFMR 전원이 공진 회로에 포함된 다수의 디바이스들에 무선으로 전력을 제공하기 위해 임의의 개수의 프로토콜들을 사용할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 예를 들어, NFMR 전원은 각각이 특정 주파수에서 공진하도록 구성된 복수의 공진기 회로들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, NFMR 전원은 상이한 주파수 대역들을 사용하여 전력을 직교하여 제공할 수 있다. 이러한 방식으로, 디바이스는 NFMR 전원에 의해 제공되는 주파수 대역들을 사용하기 위해 다수의 공진 주파수들을 가질 수 있다. 예를 들어, NFMR 전원은 다수의 주파수 대역들을 사용하여 전력을 무선으로 제공할 수 있는데, 여기서 다수의 디바이스들은 각각 특정 주파수로 자신을 튜닝할 수 있다. 이러한 방식으로, 주파수 시프팅 기법들이 NFMR 전원의 범위 내의 복수의 디바이스들에 더욱 효율적으로 전력을 전송하기 위해 사용될 수 있다.

단일 NFMR 전원이 둘 이상의 디바이스에 전력을 독립적으로 전송하기 위한 다른 메커니즘은 도 4에 도시되는 바와 같은 시간 다중화를 포함한다. 예시된 바와 같이, 디바이스들(400, 402 및 404)은 각각, 임의의 한 시점에서 디바이스들 중 오직 하나가 전력을 수신하도록 교대로 그들 자신을 튜닝 및 디튜닝할 수 있다. 예를 들어, 기간 1 동안, 디바이스(400)는 사용가능한 공진 주파수들 중 적어도 하나로 자신을 튜닝함으로써 전력을 수신하는 반면 디바이스들(402 및 404)은 디튜닝된다. 디바이스(400)가 그것의 전력 사이클을 완료하면, 디바이스(400)는 자신을 디튜닝하고 디바이스(402)는 자신을 튜닝하여 NFMR 전원으로부터 무선으로 전력을 수신한다. 디바이스(402)가 그것의 전력 사이클을 완료하면, 디바이스(402)는 자신을 디튜닝하고, 디바이스(404)는 자신을 공진 주파수들 중 적어도 하나로 튜닝하여 NFMR 전원으로부터 전력을 수신한다. 다른 실시예들에서, NFMR 전원은 NFMR이 각각이 특정 디바이스로 튜닝되는 다수의 주파수들 사이에서 토글링할 수 있는 주파수 다중화를 사용할 수 있다. 디바이스는 그 디바이스가 전원의 현재 주파수와 공진하는 경우에만 전력을 수신할 수 있다.

폐쇄 루프 제어는 또한 공진 회로 내의 디바이스들의 동작 모드들에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 키보드는 소스와 키보드 사이의 거리(및 임의의 간섭 물체의 존재)에 의존할 소스로부터 수신된 전력량을 결정할 수 있다. 수신된 전력이 임계 미만으로 떨어지는 경우, 키보드는 더 많은 배터리 전력을 사용할 수 있거나 또는 소스가 전력을 증가시킬 것을 요청할 수 있다. 일부 경우들에서, 수신된 전력이 키보드의 현재 동작 요건들을 만족시키도록 증가될 수 없는 경우, 키보드는 예를 들어, 백라이트의 감소 등에 의해 그것의 전력 요건들을 감소시키기 위한 동작을 취할 수 있다. 전술된 바와 같이, 키보드에 의해 수신되는 전력에 대한 감소는 거리의 증가가 아닌 많은 다른 인자들에 의해 야기될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 이러한 인자들은, 예를 들어, 보이드들, 물체들, 회로에 추가된 다른 디바이스들 등의 존재를 포함할 수 있다.

도 5는 다양한 예시적인 실시예들에 따른 무선 전송 또는 충전 시스템(500)을 예시한다. 입력 전력(502)은 에너지 전송을 제공하기 위한 복사장(radiated field)(506)을 생성하기 위한 송신기(504)에 제공된다. 수신기(508)는 복사장(506)에 결합되고, 출력 전력(510)에 결합된 디바이스(미도시)에 의한 저장 또는 소비를 위한 출력 전력(510)을 생성한다. 송신기(504) 및 수신기(508) 모두는 거리(512)만큼 분리된다. 일 예시적인 실시예에서, 송신기(504) 및 수신기(508)는 상호 공진 관계에 따라 구성되며, 수신기(508)의 공진 주파수 및 송신기(504)의 공진 주파수가 매우 가까운 경우, 송신기(504)와 수신기(508) 사이의 전송 손실들은 수신기(508)가 복사장(506)의 "근거리장" 내에 위치할 때 최소가 된다.

송신기(504)는 에너지 전송의 수단을 제공하기 위한 전송 안테나(514)를 더 포함하고, 수신기(508)는 에너지 수신의 수단을 제공하기 위한 수신 안테나(518)를 더 포함한다. 전송 안테나 및 수신 안테나는 연관될 응용예들 및 디바이스들에 따라 사이즈가 정해진다. 언급된 바와 같이, 효율적인 에너지 전송은 원거리장(far field)으로 전자기파 내의 에너지의 대부분을 전파하는 것보다는 전송 안테나의 근거리장 내의 에너지의 많은 부분을 수신 안테나에 결합시킴으로써 발생한다. 이러한 근거리장 내에 있을 때, 전송 안테나(514)와 수신 안테나(518) 사이에 결합 모드가 전개될 수 있다. 이러한 근거리장 결합이 발생할 수 있는 안테나들(514 및 518) 주위의 영역은 여기서 결합 모드 영역(coupling-mode region)이라고 한다.

도 6은 무선 전력 전송 시스템의 간략화된 개략도를 도시한다. 송신기(604)는 발진기(622), 전력 증폭기(624) 및 필터 및 매칭 회로(626)를 포함한다. 발진기는 조정 신호(623)에 응답하여 조정될 수 있는, 요구되는 주파수를 생성하도록 구성된다. 발진기 신호는 제어 신호(625)에 응답하여 증폭량으로 전력 증폭기(624)에 의해 증폭될 수 있다. 고조파 또는 다른 원치 않는 주파수들을 필터링하고 송신기(604)의 임피던스를 전송 안테나(514)에 매칭시키기 위한 필터 및 매칭 회로(626)가 포함될 수 있다.

수신기(608)는 도 6에 도시된 바와 같이 배터리(636)를 충전하기 위한 DC 전력 출력을 생성하거나 또는 수신기에 결합된 디바이스(미도시)에 전력을 공급하기 위한 매칭 회로(632) 및 정류기 및 스위칭 회로(634)를 포함할 수 있다. 수신기(508)의 임피던스를 수신 안테나(518)에 매칭시키기 위해 매칭 회로(632)가 포함될 수 있다. 수신기(508) 및 송신기(504)는 별도의 통신 채널(619)(예를 들어, 블루투스, 지그비, 셀룰러 등) 상에서 통신할 수 있다.

도 7에 예시된 바와 같이, 예시적인 실시예들에서 사용되는 안테나들은 "루프" 안테나(750)로서 구성될 수 있으며, 이는 또한 "자기" 안테나로서 여기서 불릴 수 있다. 루프 안테나는 페라이트 코어와 같은 물리적 코어 또는 에어 코어를 포함하도록 구성될 수 있다. 에어 코어 루프 안테나는 코어 근처에 배치된 외래의 물리적 디바이스에 대해 더욱 내성이 있을 수 있다. 또한, 에어 코어 루프 안테나는 코어 영역 내의 다른 컴포넌트들의 배치를 허용한다. 또한, 에어 코어 루프는 전송 안테나(514)(도 5, 6)의 결합 모드 영역이 더욱 강력할 수 있는 전송 안테나(514)(도 5, 6)의 면 내의 수신 안테나(518)(도 5, 6)의 배치를 더욱 용이하게 가능하게 할 수 있다.

언급된 바와 같이, 송신기(504)와 수신기(508) 사이의 에너지의 효율적 전송은 송신기(504)와 수신기(508) 사이의 매치되거나 거의 매치된 공진 동안 발생한다. 그러나, 심지어 송신기(504)와 수신기(508) 사이의 공진이 매치되지 않는 경우라 할지라도, 에너지는 더 낮은 효율로 전송될 수 있다. 에너지 전송은, 전송 안테나로부터의 에너지를 자유 공간으로 전파하는 것보다는, 전송 안테나의 근거리장으로부터의 에너지를, 이러한 근거리장이 설정되어 있는 이웃에 존재하는 수신 안테나에 결합시킴으로써 발생한다.

루프 또는 자기 안테나들의 공진 주파수는 인덕턴스 및 커패시턴스에 기반한다. 루프 안테나 내의 인덕턴스는 일반적으로 단순히 루프에 의해 생성된 인덕턴스인 반면, 일반적으로 요구되는 공진 주파수에서 공진 구조를 생성하기 위해 루프 안테나의 인덕턴스에 커패시턴스가 추가된다. 비제한적인 예로서, 커패시터(752) 및 커패시터(754)가 공진 신호(756)를 생성하는 공진 회로를 생성하기 위해 안테나에 추가될 수 있다. 따라서, 더 큰 직경의 루프 안테나들에 대해, 공진을 유도하기 위해 요구되는 커패시턴스의 크기는 루프의 직경 또는 인덕턴스가 증가함에 따라 감소한다. 또한, 루프 또는 자기 안테나의 직경이 증가함에 따라, 근거리장의 효율적인 에너지 전송 영역이 증가한다. 물론, 다른 공진 회로들이 가능하다. 또 다른 비제한적인 예로서, 커패시터가 루프 안테나의 2개의 단자들 사이에 병렬로 배치될 수 있다. 추가로, 당업자는 전송 안테나들에 대해, 공진 신호(756)가 루프 안테나(750)에 대한 입력일 수 있다는 점을 인지할 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예들은 서로의 근거리장들 내에 있는 2개의 안테나들 사이에 전력을 결합시키는 것을 포함한다. 언급된 바와 같이, 근거리장은 전자기장이 존재하지만 안테나로부터 전파하거나 복사하지 않을 수 있는 안테나 근처의 영역이다. 이들은 통상적으로 거의 안테나의 물리적 부피인 부피로 한정된다. 본 발명의 예시적인 실시예들에서는, 단일 및 다중-권선 루프 안테나와 같은 자기 타입 안테나들이 전송(Tx) 및 수신(Rx) 안테나 시스템들 모두에 대해 사용되는데, 그 이유는 자기 근거리장 진폭들이 전자-타입 안테나(예를 들어, 소형 다이폴)의 전기 근거리장들에 비해 자기 타입 안테나들에 대해 더 높은 경향이 있기 때문이다. 이는 해당 쌍 사이의 잠재적으로 더 높은 결합을 허용한다. 또한, "전기" 안테나들(예를 들어, 다이폴 및 모노폴) 또는 자기 안테나와 전기 안테나와 조합이 또한 참작된다.

Tx 안테나는 원거리장 및 이전에 언급된 유도성 방식들에 의해 허용되는 것보다 훨씬 더 큰 거리에서 소형 Rx 안테나로의 양호한 결합(예를 들어, >-4 dB)을 달성하기에 충분히 큰 안테나 사이즈를 가지며 충분히 낮은 주파수에서 동작할 수 있다. Tx 안테나가 정확하게 사이즈가 정해지면, 호스트 디바이스 상의 Rx 안테나가 구동된 Tx 루프 안테나의 결합 모드 영역 내에(즉, 근거리장 내에) 배치되는 경우, 높은 결합 레벨(예를 들어, -1 내지 -4 dB)이 달성될 수 있다.

도 8은 기술된 실시예들에 따른 흐름도 상세 프로세스(800)를 도시한다. 프로세스(800)는 전원 전송 안테나의 근거리장 내에 전자기장의 제1 결합 모드 영역을 생성함으로써 802에서 시작할 수 있다. 다음으로, 804에서, 전자기장 및 제1 수신기 디바이스의 수신기 안테나가 결합 모드 영역과 결합된다. 806에서, 제1 결합 모드 영역과는 상이한 전자기장의 제2 결합 모드 영역이 제1 수신기 디바이스의 전송 안테나의 근거리장을 이용하여 생성된다. 808에서, 전자기장은 제1 수신기 디바이스의 전송 안테나의 근거리장 내에서 제2 수신기 디바이스의 수신 안테나에 결합된다. 810에서, 전자기장의 제1 결합 모드 영역을 사용하여 전원 전송 안테나에 의해 전원으로부터 제1 수신기 디바이스로 전력이 무선으로 전달된다. 812에서, 제1 수신기 디바이스로 무선으로 전달되는 전력의 적어도 일부분이 전자기장의 제2 결합 모드 영역을 사용하여 제1 수신기 전송 안테나에 의해 제2 수신기 디바이스로 무선으로 재전송된다.

Claims

무선으로 전력을 전송하는 방법으로서,
무선 전원에서:
상기 무선 전원의 제1 주파수 대역을 이용하여 상기 무선 전원으로부터 외부 장치의 공진 회로로 전력을 무선으로 전달하는 단계;
상기 외부 장치로부터 상기 무선 전원으로부터 무선으로 수신한 전력량의 표시를, 상기 제1 주파수 대역 외의 통신 채널을 통해, 수신하는 단계; 및
상기 외부 장치에 의해 요구되는 전력량이 변경되었다고 결정되는 경우 상기 외부 장치의 공진 회로가 상기 제1 주파수 대역과 상이한 상기 무선 전원의 제2 주파수 대역에 튜닝되도록 하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 외부 장치에 관련된 정보를 포함하는 무선 네트워킹 프로토콜을 통하여 상기 외부 장치로부터 통신을 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
제2항에 있어서,
상기 정보는 상기 외부 장치의 현재 부하 상태 및/또는 현재 전력 요건(power requirement)을 포함하는, 방법.
제3항에 있어서,
상기 무선 전원은 상기 현재 부하 상태 및/또는 상기 현재 전력 요건에 따라서 상기 외부 장치로 무선으로 전력을 전달하는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 무선 전원에서 상기 외부 장치와 상이한 다른 외부 장치로부터 통신을 수신하는 단계를 더 포함하는 방법.
제5항에 있어서,
상기 외부 장치들 중 하나 또는 모두는 그들 각자의 통신들 동안 그들 각자의 현재 부하 상태들 및/또는 그들 각자의 현재 전력 요건을 무선 전력 유닛으로 통신하는, 방법.
제6항에 있어서,
상기 무선 전원은 그들 각자의 현재 부하 상태들 및/또는 그들 각자의 전력 요건에 따라 상기 외부 장치들 간에 무선 전력 분배를 무선으로 중재하는, 방법.
제7항에 있어서,
상기 외부 장치들은 그들 각자의 현재 부하 상태들 및/또는 그들 각자의 전력 요건을 서로에게 통신하는, 방법.
제8항에 있어서,
상기 외부 장치들 중 하나는, 상기 다른 외부 장치의 대응하는 전력 요건에 기초하여 필요한 경우, 상기 무선 전원으로부터 무선으로 수신한 전력의 적어도 일부를 상기 다른 외부 장치로 전달하는, 방법.
외부 장치로 전력을 무선 전송하도록 구성된 무선 전원으로서,
상기 외부 장치로 상기 무선 전원의 제1 주파수 대역에서의 전력을 무선으로 제공하도록 구성된 공진 전송기를 가지는 무선 전력 전송기; 및
i) 상기 외부 장치로부터 상기 무선 전원으로부터 무선으로 수신한 전력량의 표시를, 상기 제1 주파수 대역 외의 통신 채널을 통해, 수신하고,
(ii) 상기 외부 장치에 의해 요구되는 전력량이 변경되었다고 결정되는 경우 상기 외부 장치가 상기 제1 주파수 대역과 상이한 상기 무선 전원의 제2 주파수 대역에 튜닝되도록 하는 프로세서로부터의 명령을 전송하도록 구성되는 무선 통신 장치
를 포함하는 무선 전원.
제10항에 있어서,
상기 무선 전원은 상기 무선 전원에 결합된 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치로 통합되는 무선 전원.
제11항에 있어서,
상기 외부 장치는 상기 컴퓨팅 장치와 함께 사용되는 주변 장치(peripheral device)인, 무선 전원.
제12항에 있어서,
상기 무선 전력 전송기는 상기 컴퓨팅 장치로부터 연장되는 무선 충전 존(wireless charging zone)을 정의하는, 무선 전원.
제13항에 있어서,
상기 주변 장치는 상기 무선 충전 존에 있는 동안 상기 주변 장치의 동작 가능성(operability)을 유지하기 위하여 충분한 전력량을 무선으로 수신하는, 무선 전원.
컴퓨팅 장치로서,
프로세서;
상기 프로세서에 결합되고 전력을 제공하도록 구성된 전원을 포함하는 무선 전력 유닛
- 상기 전원은 공진 주파수에서의 전자기장을 생성하도록 구성된 공진 회로에 결합되고, 상기 전자기장은 상기 전력의 적어도 일부와 연관됨 - ;
상기 무선 전력 유닛을 휴대하는(carry) 하우징 바디 - 상기 하우징 바디의 무선 주파수(RF) 방사 부분(emissive portion)은 상기 공진 주파수에서의 상기 전자기장을 사용하여 상기 RF 방사 부분으로부터 외부 장치로 전력을 무선으로 전달하기 위한 무선 전력 전송기로서 동작하도록 구성됨 -; 및
상기 외부 장치로부터의 통신을 수신할 수 있는 RF 송수신기 유닛을 포함하고, 상기 외부 장치는, 상기 통신 동안, 상기 외부 장치의 현재 부하 상태 및/또는 현재 전력 요건을 상기 컴퓨팅 장치로 통신하는, 컴퓨팅 장치.
제15항에 있어서,
상기 RF 송수신기 유닛은 다른 외부 장치로부터 통신을 수신할 수 있고, 상기 다른 외부 장치는, 상기 통신 동안, 상기 다른 외부 장치의 현재 부하 상태 및/또는 현재 전력 요건을 상기 컴퓨팅 장치로 통신하는, 컴퓨팅 장치.
제16항에 있어서,
상기 RF 송수신기 유닛은 그들 각자의 현재 부하 상태들 및/또는 그들 각자의 전력 요건에 따라 상기 외부 장치들 간에 무선 전력 분배를 무선으로 중재하기 위하여, 상기 외부 장치 및 상기 다른 외부 장치로 정보를 통신할 수 있는, 컴퓨팅 장치.
제15항에 있어서,
상기 RF 송수신기 유닛에서 무선 네트워킹 프로토콜을 통하여 수신된 정보는 상기 프로세서로 전달되며, 그 다음 상기 프로세서는 상기 무선 전력 유닛에게 상기 하우징 바디의 RF 방사 부분을 통하여 상기 외부 장치로 전력을 무선으로 전달하도록 지시하는, 컴퓨팅 장치.
제18항에 있어서,
상기 외부 장치의 상기 현재 부하 상태 및/또는 상기 현재 전력 요건에 따라서 전력량이 무선으로 전달되는, 컴퓨팅 장치.
제15항에 있어서,
상기 하우징의 상기 RF 방사 부분은 상기 하우징의 RF 방사를 위해 사용되지 않는 부분으로부터 전기적으로 격리되어 있는, 컴퓨팅 장치.