BR112017004940B1

BR112017004940B1 - Transmissor de energia, método para operação de um transmissor de energia, e sistema de transferência de potência sem fio

Info

Publication number: BR112017004940B1
Application number: BR112017004940-6A
Authority: BR
Inventors: Wilhelmus Gerardus Maria Ettes; Antonius Adriaan Maria Staring; Klaas Jacob Lulofs; Eddy Gerrit Veltman
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2022-07-19
Also published as: WO2016041880A1; MX359323B; JP6222792B2; MX2017003285A; RU2017112704A3; ZA201702631B; US20180219419A1; CN107112808B; CN107112808A; US10193393B2; RU2017112704A; EP3195444A1; RU2692482C2; TR201808442T4; BR112017004940A2; EP3195444B1; JP2017528106A

Abstract

TRANSMISSOR DE ENERGIA, MÉTODO PARA OPERAÇÃO DE UM TRANSMISSOR DE ENERGIA, E SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA SEM FIO. A presente invenção se refere a um sistema de transferência de energia sem fio que inclui um receptor de energia e um transmissor de energia que fornece energia ao receptor de energia com o uso de um sinal de energia indutivo. O transmissor de energia compreende um circuito de ressonância variável (201) que tem uma frequência de ressonância variável e que gera um sinal de energia indutivo. Um acionador (203) gera um sinal de acionamento, e um receptor de modulação de carga (303) demodula a modulação de carga do sinal de energia indutivo. Um adaptador (305) adapta a frequência de operação e a frequência de ressonância para convergirem, e especificamente é disposto para controlar a frequência de operação e a frequência de ressonância para serem substancialmente a mesma. A adaptação da frequência de operação e da frequência de ressonância é adicionalmente em resposta a uma medida de qualidade da demodulação. A invenção pode possibilitar a comunicação melhorada e, em particular, pode reduzir distorção na intermodulação.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se à transferência indutiva de energia e, em particular, mas não exclusivamente, a um transmissor de energia que fornece transferência indutiva de energia com o uso de elementos compatíveis com as Especificações Qi.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] O número e a variedade de dispositivos portáteis e móveis em uso aumentaram muito na última década. Por exemplo, o uso de telefones celulares, computadores do tipo tablet, reprodutores de mídia etc. se tornou generalizado. Tais dispositivos são, em geral, alimentados por baterias internas e o típico cenário de uso frequentemente exige a recarga de baterias ou a alimentação direta do dispositivo com cabo a partir de uma fonte de alimentação externa.

[003] A maior parte dos sistemas mais atuais exige uma fiação e/ou contatos elétricos explícitos que são alimentados por uma fonte de alimentação externa. Entretanto, isto tende a não ser prático e exige que o usuário insira conectores fisicamente ou, de outro modo, estabeleça um contato elétrico físico. Isto tende, também, a ser inconveniente para o usuário devido à presença de fios. Além disso, os requisitos de energia tipicamente diferem de modo significativo e, atualmente, a maioria dos dispositivos são dotados de sua própria fonte de alimentação dedicada, o que faz com que um usuário típico tenha um grande número de fontes de alimentação diferentes, sendo cada uma dedicada a um dispositivo específico. Embora o uso de baterias internas possa evitar a necessidade de uma conexão com fio a uma fonte de alimentação durante o uso, isso apenas fornece uma solução parcial, uma vez que as baterias precisarão de recarga (ou substituição, o que é caro). O uso de baterias pode também aumentar substancialmente o peso e potencialmente o custo e o tamanho dos dispositivos.

[004] Para que o usuário tenha uma experiência de uso significativamente melhor, foi proposto o uso de uma fonte de alimentação sem fio, em que a energia é indutivamente transferida de uma bobina transmissora em um dispositivo transmissor de energia para uma bobina receptora nos dispositivos individuais.

[005] A transmissão de energia por meio de indução magnética é um conceito bem conhecido, principalmente aplicado em transformadores, que têm um acoplamento de curta proximidade entre uma bobina transmissora primária e uma bobina receptora secundária. Quando se separa a bobina transmissora primária e a bobina receptora secundária em dois dispositivos, a transferência de energia sem fio entre os dispositivos se torna possível, com base no princípio de um transformador frouxamente acoplado.

[006] Esse tipo de disposição possibilita uma transferência de energia sem fio para o dispositivo sem a necessidade de fios ou de conexões elétricas físicas. De fato, isso pode simplesmente possibilitar que um dispositivo seja colocado adjacente ou sobre a bobina transmissora para ser recarregado ou alimentado externamente. Por exemplo, os dispositivos transmissores de energia podem ter uma superfície horizontal sobre a qual um dispositivo pode simplesmente ser colocado para ser alimentado.

[007] Além disso, essas disposições para transferência de energia sem fio podem ser vantajosamente projetadas para que o dispositivo transmissor de energia possa ser usado com uma gama de dispositivos receptores de energia. Em particular, um padrão de transferência de energia sem fio, conhecido como o padrão Qi, foi definido e está atualmente sob desenvolvimento adicional. Esse padrão possibilita que os dispositivos transmissores de energia que satisfazem o padrão Qi sejam usados com dispositivos receptores de energia que também satisfazem o padrão Qi sem que precisem ser do mesmo fabricante ou ser dedicados um ao outro. O padrão Qi inclui, adicionalmente, algumas funcionalidades que possibilitam que a operação seja adaptada ao dispositivo receptor de energia específico (por exemplo, dependendo da drenagem de potência específica).

[008] O padrão Qi é um padrão desenvolvido pelo consórcio Wireless Power Consortium (Consórcio para Transmissão de Energia Sem Fio) e mais informações podem ser encontradas, por exemplo, no site: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, onde, especificamente, os documentos dos Padrões definidos podem ser encontrados.

[009] O padrão de energia sem fio Qi descreve que um transmissor de energia precisa ser capaz de fornecer uma energia garantida para o receptor de energia. O nível de energia específico necessário depende do design do receptor de energia. Para especificar a energia garantida, um conjunto de receptores de energia de teste e condições de carga são definidos, os quais descrevem o nível de energia garantido para cada uma das condições.

[010] Muitos sistemas de transmissão de energia sem fio, como, por exemplo, Qi, suportam a comunicação do receptor de energia com o transmissor de energia possibilitando, desse modo, que o receptor de energia forneça informações que podem possibilitar que o transmissor de energia se adapte ao receptor de energia específico.

[011] Em muitos sistemas, tal comunicação se dá através de modulação de carga do sinal de transferência de energia. Especificamente, a comunicação é obtida fazendo- se com que o receptor de energia execute uma modulação de carga na qual uma carga aplicada à bobina receptora secundária pelo receptor de energia é variada para fornecer uma modulação do sinal de energia. As alterações resultantes nas características elétricas (por exemplo, variações na drenagem de corrente) podem ser detectadas e decodificadas (demoduladas) pelo transmissor de energia.

[012] Dessa forma, na camada física, o canal de comunicação do receptor de energia para o transmissor de energia usa o sinal de energia como uma portadora de dados. O receptor de energia modula uma carga que é detectada por uma alteração na amplitude e/ou na fase da corrente ou da tensão da bobina transmissora.

[013] Mais informações sobre a aplicação de modulação de carga em Qi podem ser encontradas, por exemplo, no capítulo 6 da Parte 1 da Especificação Qi de energia sem fio (versão 1.0).

[014] Para modulação de carga, o sinal de transferência de energia gerado a partir do indutor do transmissor é usado apropriadamente como um sinal portador (onda portadora) para a modulação de carga introduzida pelas alterações na carga do sinal de transferência de energia no receptor de energia. Para fornecer desempenho aprimorado de transferência de energia, obviamente é necessário que a confiabilidade da comunicação seja a mais alta possível, e, especificamente que a taxa de erros de bit ou de mensagens seja mínima. Entretanto, o desempenho de modulação de carga depende de muitas características e parâmetros operacionais diferentes, incluindo, por exemplo, a frequência do sinal de transferência de energia, os valores de carga específicos para diferentes cargas da modulação de carga etc.

[015] Consequentemente, muitas vezes pode ser difícil alcançar um desempenho de comunicação ideal em um sistema de transferência de energia que usa modulação de carga. Esse aspecto é particularmente importante, na medida em que o desempenho é, com frequência, um ponto de equilíbrio entre o desempenho da comunicação e outras características operacionais e de desempenho. Por exemplo, é comum uma contradição entre os desejos de desempenho ideal de transferência de energia e de comunicação. Tais problemas são, em geral, particularmente importantes para valores mais baixos do acoplamento entre os indutores do receptor de energia e do transmissor de energia, e, dessa forma, particularmente importantes para aplicações em que a distância entre os mesmos pode ser aumentada.

[016] Uma abordagem de transferência de energia melhorada seria, portanto, vantajosa. Em particular, seria vantajosa uma abordagem que permitisse operação melhorada, transferência aprimorada de energia, maior flexibilidade, facilidade de implementação e de operação, comunicação melhorada, erros de comunicação reduzidos, melhor controle de energia, transferência de energia melhorada e/ou melhor desempenho. Especialmente, em vários cenários, seria vantajoso melhorar a comunicação em fatores de acoplamento reduzidos, como ocorre, por exemplo, com o aumento das distâncias entre as bobinas do receptor de energia e do transmissor de energia.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[017] Consequentemente, a invenção busca, de preferência, mitigar, aliviar ou eliminar uma ou mais das desvantagens mencionadas acima, individualmente ou em qualquer combinação.

[018] De acordo com um aspecto da invenção, é apresentado um transmissor de energia para fornecer, de modo sem fio, energia para um receptor de energia com o uso de um sinal de energia indutivo; sendo que o transmissor de energia compreende: um circuito de ressonância variável para gerar o sinal de energia indutivo em resposta a um sinal de acionamento, sendo que o circuito de ressonância variável tem uma frequência de ressonância que é uma frequência de ressonância variável; um acionador para gerar o sinal de acionamento para o circuito de ressonância variável, sendo que o sinal de acionamento tem uma frequência de operação; um receptor de modulação de carga para demodular a modulação de carga do sinal de energia indutivo pelo receptor de energia, e para gerar uma medida de qualidade da demodulação; e um adaptador para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância para convergirem, sendo que a adaptação da frequência de operação e da frequência de ressonância é, adicionalmente, em resposta à medida de qualidade da demodulação.

[019] A invenção pode proporcionar desempenho aprimorado em muitos sistemas de transferência de energia sem fio e pode, em particular, proporcionar comunicação melhorada pela modulação de carga. Em muitas modalidades, a transferência de energia melhorada e, sobretudo, a eficiência melhorada de transferência de energia, pode ser obtida ao mesmo tempo em que fornece, ainda, comunicação confiável com base na modulação de carga do sinal de energia.

[020] Os inventores perceberam, especificamente, que a distorção intermodulação pode degradar a comunicação de modulação de carga, mas pode ser efetivamente mitigada controlando-se e unindo-se a frequência de ressonância de um transmissor de energia e a frequência de operação do sinal de acionamento. Eles perceberam, ainda, que isto pode, em alguns cenários, degradar outros parâmetros de comunicação, como a profundidade da modulação. Os inventores perceberam também que isto pode ser mitigado mediante uma adaptação da frequência de operação e da frequência de ressonância, fazendo ambas as frequências convergir e levando em consideração a medida de qualidade da demodulação.

[021] A invenção pode, por exemplo, reduzir a distorção intermodulação e ao mesmo tempo assegurar que qualquer degradação de outras características de comunicação seja mantida dentro dos limites aceitáveis.

[022] O adaptador pode convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância fazendo com que uma frequência-alvo ou de estado de equilíbrio seja a mesma tanto para a frequência de operação quanto para a frequência de ressonância. Em algumas modalidades, a adaptação para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância pode compreender ou consistir em manter uma convergência (por exemplo, mínima exigida) da frequência de operação e da frequência de ressonância. Em algumas modalidades, a adaptação para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância pode compreender ou consistir em controlar a frequência de operação e a frequência de ressonância primária para serem substancialmente iguais. Em algumas modalidades, a adaptação para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância pode compreender ou consistir em controlar a frequência de operação e a frequência de ressonância primária para terem uma diferença menor que um limiar. O limiar pode ser substancialmente menor que a recíproca de um símbolo de dados (tipicamente, um bit) do período de tempo, como, tipicamente, não mais que dez vezes menor que a recíproca de um símbolo de dados (tipicamente, um bit) de período de tempo. Em muitas modalidades, o limiar pode ser menor que 500 Hz, 200 Hz, 100 Hz, 50 Hz ou 10 Hz.

[023] Em algumas modalidades, o adaptador pode ser disposto para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária ao manter uma relação fixa entre as mesmas. A relação pode ser, especificamente, uma igualdade, ou seja, o adaptador pode manter a mesma frequência para a frequência de operação e a frequência de ressonância primária. Em algumas modalidades, a frequência de operação e a frequência de ressonância primária podem ser controladas por um sinal único comum. Dessa forma, a relação fixa, e, portanto, a convergência, pode ser alcançada pelo controle da frequência de operação e da frequência de ressonância primária a partir do mesmo sinal comum.

[024] Em algumas modalidades, o adaptador pode ser disposto para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária, desviando-as uma em direção à outra.

[025] O sinal de energia pode não ser o sinal de transferência de energia principal para fornecer alta transferência de energia para o receptor de energia. Em muitos cenários, o mesmo pode ser principalmente usado como um veículo de comunicação para a modulação de carga, e pode, por exemplo, fornecer energia para os elementos do próprio receptor de energia, ou até mesmo para apenas a carga usada para a modulação de carga.

[026] O receptor de energia pode fornecer energia para uma carga externa, como para carregar uma bateria ou alimentar um dispositivo.

[027] A adaptação da frequência de operação e da frequência de ressonância pode ser em resposta à medida de qualidade da demodulação no sentido de que a adaptação se baseia/leva em consideração/depende/reflete e/ou é uma função da medida de qualidade da demodulação. A adaptação pode ser em resposta à medida de qualidade da demodulação no sentido de que a frequência de operação e a frequência de ressonância refletem/dependem/são determinadas como uma função da medida de qualidade da demodulação.

[028] O receptor de modulação de carga pode ser disposto para gerar a medida de qualidade da demodulação durante a transferência de energia para o receptor de energia. Especificamente, o receptor de modulação de carga pode ser disposto para gerar a medida de qualidade da demodulação durante a fase de transferência de energia (na qual a energia é transferida ao receptor de energia pelo sinal de energia indutivo). Em muitas modalidades, um valor de medida de qualidade da demodulação pode ser gerado com uma taxa de repetição não inferior a 0,2 Hz, 0,5 Hz, 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz ou possivelmente ainda maior. Em algumas modalidades, um valor de medida de qualidade da demodulação pode ser gerado substancialmente de forma contínua durante a fase de transferência de energia.

[029] De modo similar, o adaptador pode ser disposto para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância durante a transferência de energia ao receptor de energia. Especificamente, o adaptador pode ser disposto para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância durante a fase de transferência de energia (na qual a energia é transferida ao receptor de energia pelo sinal de energia indutivo). Em muitas modalidades, a frequência de operação e a frequência de ressonância podem ser adaptadas com uma taxa de atualização não inferior a 0,2 Hz, 0,5 Hz, 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz ou possivelmente ainda maior. Em algumas modalidades, uma adaptação da frequência de operação e da frequência de ressonância pode ser substancialmente contínua durante a fase de transferência de energia.

[030] Em algumas modalidades, a medida de qualidade da demodulação pode refletir uma confiabilidade de demodulação e/ou probabilidade de erro de dados recebidos pelo receptor de modulação de carga, quando da demodulação da modulação de carga. A medida de qualidade da demodulação pode refletir, especificamente, uma confiabilidade de demodulação dos dados recebidos, como uma taxa de erro ou uma razão sinal/ruído. O receptor de modulação de carga pode ser disposto para determinar a medida de qualidade da demodulação com base na avaliação de uma medida do desempenho de demodulação para uma transmissão em andamento de dados modulados por carga, que está sendo recebida pelo receptor de energia.

[031] De acordo com um recurso opcional da invenção, a medida de qualidade da demodulação compreende uma medida de profundidade da modulação que reflete uma medida de diferença para medições de ao menos uma dentre uma corrente e uma tensão do circuito de ressonância variável para diferentes cargas de modulação da transferência indutiva de energia.

[032] Isto pode proporcionar um desempenho aprimorado em vários cenários, e pode, em particular, proporcionar uma medida eficiente para controlar os valores da frequência de operação e da frequência de ressonância primária.

[033] De acordo com um recurso opcional da invenção, a medida de qualidade da demodulação compreende uma taxa de erro de demodulação de dados.

[034] Isto pode proporcionar um desempenho aprimorado em vários cenários, e pode, em particular, proporcionar uma medida eficiente para controlar os valores da frequência de operação e da frequência de ressonância primária.

[035] De acordo com um recurso opcional da invenção, o adaptador é disposto para alterar a frequência de operação e a frequência de ressonância em resposta a uma detecção da taxa de erro de demodulação de dados que excede um limiar.

[036] Isso pode proporcionar uma complexidade particularmente baixa e um controle eficaz. Por exemplo, o sistema pode possibilitar que a frequência de operação e a frequência de ressonância primária convergidas sejam controladas em resposta a outras características, a menos que isto resulte em uma taxa de erro inaceitável, caso em que a frequência de operação e a frequência de ressonância primária podem ser alteradas para novamente fornecerem uma taxa de erro aceitável.

[037] De acordo com um recurso opcional da invenção, o adaptador é disposto adicionalmente para determinar uma propriedade de transferência de energia, que é uma propriedade de uma transferência de energia ao receptor de energia, e o adaptador é disposto para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância em resposta à propriedade de transferência de energia.

[038] Isso pode proporcionar uma operação particularmente vantajosa. Em particular, o controle da frequência de operação e da frequência de ressonância primária pode ser feito simultaneamente para fornecer transferência de energia e comunicação melhoradas. Dessa forma, a abordagem pode proporcionar uma abordagem eficaz e de baixa complexidade para controlar o ponto de equilíbrio e as preferências contraditórias para a otimização da transferência de energia e a otimização da confiabilidade de comunicação.

[039] A propriedade de transferência de energia pode, especificamente, ser uma propriedade do sinal de energia indutivo, como um valor que indica um nível de energia do sinal de energia indutivo ou a eficiência do sinal de transferência de energia (refletindo a diferença entre uma energia do sinal de energia indutivo e uma energia extraída pelo receptor de energia).

[040] De acordo com um recurso opcional da invenção, a propriedade de transferência de energia reflete ao menos um dentre um nível de energia para o sinal de energia e uma medida de eficiência da transferência de energia.

[041] Isto pode proporcionar, especificamente, um desempenho vantajoso e, em particular, pode proporcionar um ponto de equilíbrio e cooperação entre considerações e funcionalidade de comunicação e de transferência de energia.

[042] De acordo com um recurso opcional da invenção, o transmissor de energia compreende um controlador de energia para adaptar um ciclo de trabalho do sinal de acionamento em resposta a uma solicitação de energia recebida do receptor de energia.

[043] Isto pode possibilitar um controle de energia eficiente, ao mesmo tempo em que proporciona maior liberdade na conversão da frequência de operação e da frequência de ressonância.

[044] De acordo com um recurso opcional da invenção, o adaptador é disposto para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância para desviarem de uma máxima frequência de eficiência de transferência de energia.

[045] Isto pode proporcionar desempenho aprimorado. Em particular, o adaptador pode ser disposto para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância primária para aumentar a eficiência de energia, mas a consideração da medida de qualidade da demodulação pode evitar que isso seja maximizado. Em particular, os inventores perceberam que isto pode degradar a confiabilidade da comunicação de modulação de carga.

[046] De acordo com um recurso opcional da invenção, o adaptador é disposto para adaptar a frequência de ressonância e a frequência de operação em resposta a uma medida de intermodulação indicativa de uma intermodulação entre a frequência de ressonância e a frequência de operação.

[047] Isso pode proporcionar um desempenho vantajoso e/ou uma implementação facilitada em muitos cenários.

[048] De acordo com um recurso opcional da invenção, o adaptador é disposto para executar uma adaptação conjunta da frequência de ressonância e da frequência de ressonância em resposta à medida de qualidade da demodulação, sendo que a adaptação conjunta mantém uma relação fixa entre a frequência de operação e a frequência de ressonância.

[049] Isso pode proporcionar um desempenho aprimorado em muitas modalidades. A adaptação conjunta pode gerar uma saída única que se traduz diretamente em um valor de frequência tanto para a frequência de operação quanto para a frequência de ressonância primária. A relação fixa pode ser uma igualdade, ou seja, a adaptação conjunta pode ser tal que a frequência de operação e a frequência de ressonância primária sejam sempre a mesma. Dessa forma, a adaptação conjunta é disposta para manter a frequência de operação e a frequência de ressonância como sendo substancialmente idênticas.

[050] De acordo com um recurso opcional da invenção, o transmissor de energia é disposto para determinar a medida de qualidade da demodulação em resposta a uma comparação entre a modulação de carga medida e a modulação de carga desejada (esperada) para um padrão de dados de referência.

[051] Isto pode proporcionar uma medida de qualidade da demodulação mais precisa e, consequentemente, um desempenho aprimorado em muitas modalidades.

[052] De acordo com um recurso opcional da invenção, o circuito de ressonância compreende uma impedância capacitiva e uma impedância indutiva; o transmissor de energia compreende adicionalmente um circuito de modificação de frequência para controlar a frequência de ressonância, desacelerando uma alteração de estado para ao menos uma dentre a impedância capacitiva e a impedância indutiva por um intervalo de tempo fracionário de ao menos alguns ciclos do sinal de acionamento, sendo que o circuito de modificação de frequência é disposto para alinhar ao menos um dentre um tempo inicial e um tempo final para o intervalo de tempo fracionário com as transições de um sinal de temporização; e o acionador é disposto para gerar o sinal de temporização para ter transições sincronizadas com o sinal de acionamento.

[053] Isto pode fornecer melhor desempenho em muitos sistemas de transferência de energia sem fio. A mesma pode fornecer adaptação facilitada e/ou melhorada de um transmissor de energia para fornecer uma correlação do transmissor de energia a diferentes receptores de energia. A abordagem pode possibilitar que transmissores de energia se adaptem aos receptores de energia permitindo, desse modo, por exemplo, que os transmissores de energia sejam usados com uma gama de receptores de energia.

[054] A abordagem pode, em particular, proporcionar um modo altamente eficiente para manter a convergência entre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária e, dessa forma, reduzir a intermodulação e melhorar a comunicação.

[055] A desaceleração da alteração de estado pode ser uma desaceleração em relação a um circuito de ressonância incluindo apenas a impedância capacitiva e a impedância indutiva. A impedância capacitiva e a impedância indutiva podem ser geralmente acopladas em uma configuração em série ou paralela. O estado pode ser, especificamente, um estado de energia e, em particular, pode ser uma tensão aplicada à impedância capacitiva e/ou uma corrente através da impedância indutiva.

[056] O intervalo de tempo fracionário tem uma duração que é menor que um período de tempo do sinal de acionamento e, tipicamente, uma duração que é menor que metade de um período de tempo do sinal de acionamento. O tempo inicial e os tempos finais podem ser, tipicamente, instantes de tempo em relação a um instante de tempo/evento de cada ciclo (em que um intervalo de tempo fracionário está presente). Por exemplo, o tempo inicial e o tempo final podem ser considerados em relação a uma interseção zero do sinal de acionamento.

[057] A impedância capacitiva pode ser, tipicamente, um capacitor e a impedância indutiva pode ser geralmente um indutor. Entretanto, em algumas modalidades, a impedância capacitiva e/ou a impedância indutiva pode, por exemplo, incluir também um componente resistivo (tipicamente, componentes do mundo real tenderão a ter um componente resistivo correspondente a perdas etc.).

[058] A frequência de ressonância pode, tipicamente, ser reduzida quanto mais longa for a duração do intervalo de tempo fracionário. O circuito de modulação de frequência pode reduzir uma frequência de ressonância natural da impedância capacitiva e da impedância indutiva (que corresponde a uma frequência na qual as mesmas oscilariam em um circuito de ressonância que consiste apenas na impedância capacitiva e na impedância indutiva). A frequência de ressonância eficaz pode, em muitas modalidades, ser alterada pelo transmissor de energia que aumenta a duração do intervalo de tempo fracionário, por exemplo, ao alterar o tempo inicial e/ou tempo final para o intervalo de tempo fracionário.

[059] Em algumas modalidades, o transmissor de energia pode ser disposto para reduzir a frequência de ressonância, ao aumentar a duração do intervalo de tempo fracionário.

[060] O sinal de temporização pode, em adição às transições às quais a temporização de intervalo de tempo fracionário está alinhada, compreender outras transições. Tais outras transições podem, em muitos cenários, ser ignoradas pelo circuito de modulação de frequência (por exemplo, o circuito de modulação de frequência pode se alinhar, apenas, com transições de borda positiva e ignorar aquelas negativas ou vice-versa). As transições do sinal de temporização podem ser qualquer alteração do valor ou propriedade do sinal de temporização que pode ser detectado e para o qual a temporização pode ser determinada. Em muitas modalidades, o sinal de temporização pode ser disposto para a transição entre dois valores, e as transições podem ser transições entre esses dois valores, ou, por exemplo, podem apenas ser transições em uma direção.

[061] O sinal de energia pode não ser o sinal de transferência de energia principal para fornecer transferência de energia alta para o receptor de energia. Em muitos cenários, o mesmo pode ser principalmente usado como um veículo de comunicação para a modulação de carga, e pode, por exemplo, fornecer energia para os elementos do próprio receptor de energia, ou até mesmo para apenas a carga usada para a modulação de carga.

[062] O receptor de energia pode fornecer energia para uma carga externa, como para carregar uma bateria ou alimentar um dispositivo.

[063] O alinhamento dos tempos iniciais ou finais dos intervalos de tempo fracionários com transições do sinal de temporização pode, em muitos cenários, corresponder aos tempos iniciais ou finais que coincidem, substancialmente, com as transições, por exemplo, dentro de 1/50 avos de um tempo de ciclo.

[064] O transmissor de energia pode ser disposto para desacelerar a alteração de estado, impedindo um fluxo de energia entre a impedância indutiva e a impedância capacitiva durante o intervalo de tempo fracionário.

[065] Isso pode proporcionar melhor desempenho em muitos cenários, e pode, em particular, proporcionar um ajuste eficaz da frequência de ressonância. A abordagem pode facilitar a implementação. O fluxo de energia pode ser impedido enquanto parte da impedância capacitiva para a impedância indutiva, da impedância indutiva para a impedância capacitiva, ou ambos, quando partir da impedância indutiva para a impedância capacitiva e quando partir da impedância capacitiva para a impedância indutiva.

[066] O impedimento do fluxo de energia pode incluir tanto reduzir o fluxo de energia quanto evitar, completamente, qualquer fluxo de energia.

[067] Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência é disposto para desacelerar a alteração de estado, ao impedir o fluxo de corrente entre a ressonância indutiva e a impedância capacitiva durante o intervalo de tempo fracionário.

[068] Isso pode proporcionar, particularmente, o controle eficaz e pode proporcionar uma implementação prática. O fluxo de corrente pode ser um fluxo de corrente positivo ou negativo. O impedimento do fluxo de corrente pode incluir tanto reduzir o fluxo de corrente quanto evitar, completamente, qualquer fluxo de corrente.

[069] De acordo com um recurso opcional da invenção, o circuito de modulação de frequência compreende uma chave e retificador e o circuito de modulação de frequência é disposto para alinhar um dentre o tempo inicial e o tempo final com as transições, e para alinhar o outro dentre o tempo inicial e o tempo final com o chaveamento do retificador entre um estado não condutor e um condutor.

[070] Isso pode proporcionar uma complexidade particularmente baixa e um controle eficaz. Em particular, pode-se possibilitar, em muitos cenários, a adaptação automatizada aos tempos adequados para desacelerar as alterações de estado, como especificamente para as interseções zero adequadas.

[071] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um de operação de um transmissor de energia para fornecer, de modo sem fio, energia para um receptor de energia com o uso de um sinal de energia indutivo, sendo que o transmissor de energia compreende um circuito de ressonância variável para gerar o sinal de energia indutivo em resposta a um sinal de acionamento, sendo que o circuito de ressonância variável tem uma frequência de ressonância que é uma frequência de ressonância variável; sendo que o método compreende: gerar o sinal de acionamento para o circuito de ressonância variável, sendo que o sinal de acionamento tem uma frequência de operação; demodular a modulação de carga do sinal de energia indutivo pelo receptor de energia; gerar uma medida de qualidade da demodulação; e adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância para convergirem, sendo que a adaptação da frequência de operação e da frequência de ressonância é adicionalmente em resposta à medida de qualidade da demodulação.

[072] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um sistema de transferência de energia sem fio que inclui um receptor de energia e um transmissor de energia para fornecer, de modo sem fio, energia ao receptor de energia com o uso de um sinal de energia indutivo; sendo que o transmissor de energia compreende: um circuito de ressonância variável para gerar o sinal de energia indutivo em resposta a um sinal de acionamento, sendo que o circuito de ressonância variável tem uma frequência de ressonância que é uma frequência de ressonância variável; um acionador para gerar o sinal de acionamento para o circuito de ressonância variável, sendo que o sinal de acionamento tem uma frequência de operação; um receptor de modulação de carga para demodular a modulação de carga do sinal de energia indutivo pelo receptor de energia, e para gerar uma medida de qualidade da demodulação; e um adaptador para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância para convergirem, sendo que a adaptação da frequência de operação e da frequência de ressonância é, adicionalmente, em resposta à medida de qualidade da demodulação.

[073] De acordo com um recurso opcional da invenção, o transmissor de energia compreende adicionalmente um transmissor para transmitir uma indicação de um padrão de dados de referência ao receptor de energia, sendo que o receptor de energia é disposto para modular a carga do sinal de energia com o padrão de dados de referência indicado pela indicação do padrão de dados de referência, e o transmissor de energia é disposto para determinar a medida de qualidade da demodulação em resposta a uma comparação entre a modulação de carga medida e a modulação de carga desejada para o padrão de dados de referência.

[074] Isto pode proporcionar uma medida de qualidade da demodulação mais precisa e, consequentemente, um desempenho aprimorado em muitas modalidades. Além disso, isto pode proporcionar uma abordagem mais flexível.

[075] De acordo com um recurso opcional da invenção, o receptor de energia é disposto para modular a carga do sinal de energia com um padrão de dados de referência, e o transmissor de energia é disposto para determinar a medida de qualidade da demodulação em resposta a uma comparação entre a modulação de carga medida e a modulação de carga desejada para o padrão de dados de referência, sendo que o receptor de energia é disposto para determinar uma temporização para a modulação de carga do sinal de energia pelo padrão de dados de referência em relação a um sinal de temporização recebido do transmissor de energia.

[076] Isto pode proporcionar uma medida de qualidade da demodulação mais precisa e, consequentemente, um desempenho aprimorado em muitas modalidades. Isto pode, ainda, facilitar a sincronização entre o transmissor de energia e o receptor de energia.

[077] Esses e outros aspectos, recursos e vantagens da invenção ficarão evidentes e serão elucidados com referência à(s) modalidade(s) descrita(s) a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[078] As modalidades da invenção serão descritas, apenas a título de exemplo, com referência às figuras, nas quais:

[079] a Figura 1 ilustra um exemplo de elementos de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[080] a Figura 2 ilustra um exemplo de elementos de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[081] a Figura 3 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[082] a Figura 4 ilustra um exemplo de elementos de um inversor de meia-ponte para um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[083] a Figura 5 ilustra um exemplo de elementos de um inversor de ponte inteira para um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção; e

[084] a Figura 6 ilustra um exemplo de um diagrama de equivalência de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[085] as Figuras 7 a 11 ilustram exemplos de sinais de diferentes sistemas de transferência de energia e diferentes características operacionais.

[086] a Figura 12 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[087] a Figura 13 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[088] a Figura 14 ilustra exemplos de sinais de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[089] a Figura 15 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[090] a Figura 16 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[091] a Figura 17 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[092] a Figura 18 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[093] a Figura 19 ilustra exemplos de sinais de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[094] a Figura 20 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[095] a Figura 21 ilustra exemplos de sinais de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[096] a Figura 22 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[097] a Figura 23 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[098] a Figura 24 ilustra um exemplo de elementos de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção;

[099] a Figura 25 ilustra exemplos de sinais de um transmissor de energia de acordo com algumas modalidades da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0100] A descrição a seguir tem como foco as modalidades da invenção aplicáveis a um sistema de transferência de energia sem fio com o uso de uma abordagem de transferência de energia como conhecido a partir da Especificação Qi. Entretanto, os versados na técnica compreenderão que a invenção não se limita a essa aplicação, mas que a mesma pode ser aplicada a muitos outros sistemas de transferência de energia sem fio.

[0101] A Figura 1 ilustra um exemplo de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção. O sistema de transferência de energia compreende um transmissor de energia 101 que inclui (ou está acoplado a) uma bobina/indutor de transmissão 103. O sistema compreende adicionalmente um primeiro receptor de energia 105 que inclui (ou está acoplado a) uma bobina/indutor de recepção 107.

[0102] O sistema fornece uma transferência indutiva de energia sem fio do transmissor de energia 101 para o primeiro receptor 105. Especificamente, o transmissor de energia 101 gera um sinal de energia indutivo sem fio (também referido como um sinal de energia, sinal de transferência de energia ou um sinal de energia indutivo), que é propagado como um fluxo magnético pela bobina transmissora 103. O sinal de energia pode, tipicamente, ter uma frequência entre cerca de 100 kHz a cerca de 200 kHz. A bobina transmissora 103 e a bobina receptora 107 são frouxamente acopladas e, dessa forma, a bobina receptora 107 capta (ao menos parte de) o sinal de energia proveniente do transmissor de energia 101. Dessa forma, a energia é transferida do transmissor de energia 101 para o receptor de energia 105 através de um acoplamento indutivo sem fio da bobina transmissora 103 para a bobina receptora 107. O termo “sinal de energia” é usado principalmente para se referir ao sinal indutivo/campo magnético entre a bobina transmissora 103 e a bobina receptora 107 (o sinal do fluxo magnético), mas deve-se considerar que, por equivalência, o termo pode também ser considerado e usado para se referir a um sinal elétrico fornecido à bobina transmissora 103 ou captado pela bobina receptora 107.

[0103] A Figura 2 ilustra a arquitetura do sistema de um exemplo específico do sistema da Figura 1 em um pouco mais de detalhes. Nesse exemplo, o circuito de saída do transmissor de energia 101 inclui um tanque de ressonância ou circuito de ressonância 201 que inclui o indutor de transmissor 103 (na Figura 2, o indutor de transmissor 103 é mostrado, para fins de clareza, externo ao circuito de ressonância 201, mas é considerado parte do mesmo). O circuito de ressonância 201 do transmissor de energia 101 também será referido como o circuito de ressonância primário 201. O circuito de ressonância 201 pode, tipicamente, ser um circuito de ressonância em série ou paralelo, e pode, em particular, consistir em um capacitor de ressonância acoplado em paralelo (ou em série) ao indutor do transmissor 103. O sinal de energia indutivo é gerado pelo acionamento do circuito de ressonância de saída a partir de um acionador 203 que gera um sinal de acionamento com uma frequência de operação adequada (tipicamente, na faixa de frequências de 20 a 200 kHz). Dessa forma, o circuito de ressonância variável/circuito de ressonância primário 201 é disposto para gerar o sinal de energia indutivo em resposta ao sinal de acionamento.

[0104] De modo similar, o circuito do receptor de energia de entrada 105 inclui um circuito de ressonância ou tanque de ressonância 205 que inclui o indutor de receptor 107 (na Figura 2, o indutor de receptor 107 é mostrado, para fins de clareza, externo ao circuito de ressonância 205, mas é considerado como parte do mesmo). O circuito de ressonância 205 do receptor de energia 105 será também chamado de circuito de ressonância secundária 205. O circuito de ressonância secundária 205 pode, tipicamente, ser um circuito de ressonância em série ou paralelo, e pode, em particular, consistir em um capacitor de ressonância acoplado em paralelo (ou em série) ao indutor do receptor 107. O circuito de ressonância secundário 205 é acoplado a um conversor de energia 207 que converte o sinal de transferência de energia recebido, ou seja, o sinal induzido fornecido pelo circuito de ressonância secundário 205, em uma energia que é fornecida para uma carga externa 209 (tipicamente, realizando-se a conversão de CA/CC conforme será conhecido pelo versado). Geralmente, os dois circuitos de ressonância 201, 205 têm frequências de ressonância próximas entre si a fim de obter amplitude de sinal suficiente no receptor de energia 105.

[0105] A carga pode, por exemplo, ser uma bateria e a provisão de energia pode ser para carregar a bateria. Dessa forma, em algumas modalidades, a descrição a seguir pode se aplicar a um cenário que implementa um método de carregamento sem fio de uma bateria. Como um outro exemplo, a carga pode ser um dispositivo e a provisão de energia pode ser para alimentar o dispositivo. Dessa forma, em algumas modalidades, a descrição a seguir pode se aplicar a um cenário que implementa um método de alimentação sem fio de um dispositivo.

[0106] No sistema, o circuito de ressonância 201 do circuito de ressonância primário 201 não é um circuito de ressonância fixo, mas, ao invés disso, é um circuito de ressonância variável que tem uma frequência de ressonância que é uma frequência de ressonância variável. Dessa forma, a frequência de ressonância eficaz do circuito de ressonância 201 pode ser alterada, por exemplo, alterando-se as características do componente de um indutor e/ou capacitor do circuito de ressonância 201.

[0107] O sistema da Figura 2 emprega, consequentemente, um circuito de ressonância ajustável/adaptável/variável a fim de fornecer funcionalidade adicional e/ou operação melhorada. Especificamente, o uso de um circuito de ressonância variável 201 pode possibilitar que a frequência de ressonância do circuito de ressonância 201 seja adaptada para corresponder à frequência de ressonância do circuito de ressonância secundário 205. Tal adaptação pode fornecer transferência de energia melhorada e, especificamente, pode fornecer eficiência de energia melhorada.

[0108] Por exemplo, a frequência de ressonância do circuito de ressonância primário 201, doravante, referida como a frequência de ressonância primária, pode ser definida para ser suficientemente semelhante à frequência de ressonância do circuito de ressonância secundário 205, doravante referida como a frequência de ressonância secundária, para possibilitar o acoplamento para operar no denominado regime ressonante.

[0109] Quando se opera nesse modo, o sistema pode operar em fatores de acoplamento baixos, e com uma eficiência aceitável. O transmissor de energia pode obter essa eficiência ao operar em uma frequência que esteja próxima de sua frequência de ressonância, em que as perdas internas são as menores. Os fatores de acoplamento baixos possibilitam uma tolerância ao posicionamento muito maior, ou uma liberdade de design muito maior em relação ao formato e ao tamanho do dispositivo portátil. Dessa forma, a operação no regime ressonante é atraente.

[0110] Deve-se considerar que qualquer abordagem adequada para alterar a frequência de ressonância primária pode ser usada. Por exemplo, a variação da frequência de ressonância pode ser alcançada pela funcionalidade possibilitar que um indutor ou capacitor de ressonância possa ser ajustável.

[0111] Em algumas modalidades de baixa complexidade, um capacitor variável pode, por exemplo, ser implementado por uma pluralidade de capacitores paralelos, sendo que cada um está em série com uma chave. Por exemplo, pode ser fornecido uma pluralidade de capacitores, sendo que cada um tem metade da capacitância do capacitor anterior. Conectando-se ou desconectando-se o capacitor individual, qualquer capacitância até o dobro da capacitância do capacitor maior pode ser alcançada com uma resolução correspondente a uma capacitância do capacitor menor.

[0112] Deve-se considerar que a variabilidade pode, alternativa ou adicionalmente, por exemplo, ser alcançada, ligando-se e desligando-se as partes do indutor ou por um curto-circuito, por exemplo, em capacitores em série etc.

[0113] Em muitas modalidades, uma abordagem particularmente vantajosa pode ser usada para adaptar a frequência de ressonância efetiva do circuito de ressonância 201. Nessa abordagem, a corrente indutora e/ou a tensão indutora pode ser controlada por uma fração de período de tempo para alguns ciclos da ressonância natural do circuito de ressonância com a duração da fração de período de tempo que determina a frequência de ressonância efetiva do circuito. A abordagem será posteriormente descrita com mais detalhes.

[0114] A Figura 3 ilustra alguns elementos exemplificadores do transmissor de energia 101 da Figura 1, com mais detalhes.

[0115] A Figura 3 ilustra o acionador 203 sendo acoplado ao circuito de ressonância primário 201 que, no exemplo, é mostrado como compreendendo a bobina transmissora 103 e um capacitor de ressonância 300. O circuito de ressonância primário 201 é, no exemplo, um circuito de ressonância variável, em que a frequência de ressonância por der variada. Especificamente, em algumas modalidades, o capacitor de ressonância 300 pode um capacitor variável controlável.

[0116] O acionador 203 gera um sinal de acionamento de tensão variável (e, tipicamente, CA) que é aplicado ao capacitor de ressonância 300 e à bobina transmissora 103. Em outras modalidades, o circuito de ressonância primário 201 pode ser um circuito de ressonância em série, e o sinal de acionamento de tensão pode ser aplicado através do capacitor e do indutor (fornecendo também, assim, um sinal de acionamento à bobina transmissora 103). Em algumas modalidades, o acionador 203 pode ser acoplado diretamente (ou indiretamente) à bobina transmissora 103 e o sinal de acionamento de tensão pode ser fornecido à bobina transmissora 103.

[0117] Dessa forma, no sistema, o acionador 203 gera um sinal de acionamento, o qual é fornecido ao circuito de ressonância primário 201/bobina transmissora 103, fazendo com que a bobina transmissora 103 gere o sinal de energia que fornece energia ao receptor de energia 105. O acionador 203 é disposto para gerar o sinal de acionamento para um circuito de ressonância variável 201. O sinal de acionamento tem uma frequência de operação.

[0118] O acionador 203 gera a corrente e a tensão que são alimentadas para a bobina transmissora 103. O acionador 203 é, tipicamente, um circuito de acionamento sob a forma de um inversor que gera um sinal alternado a partir de uma tensão CC. A saída do acionador 203 é geralmente uma ponte de chaveamento que gera o sinal de acionamento por meio do chaveamento adequado da ponte de chaveamento. A Figura 4 mostra uma ponte de chaveamento/inversor de meia-ponte. As chaves S1 e S2 são controladas de modo que nunca sejam fechadas ao mesmo tempo. Alternativamente, S1 é fechada enquanto S2 é aberta e S2 é fechada enquanto S1 é aberta. As chaves são abertas e fechadas com a frequência desejada, gerando, assim, um sinal alternado na saída. Tipicamente, a saída do inversor está conectada à bobina transmissora através de um capacitor de ressonância. A Figura 5 mostra uma ponte de chaveamento/inversor de ponte inteira. As chaves S1 e S2 são controladas de modo que nunca sejam fechadas ao mesmo tempo. As chaves S3 e S4 são controladas de modo que nunca sejam fechadas ao mesmo tempo. Alternativamente, as chaves S1 e S4 são fechadas enquanto S2 e S3 são abertas e, então, S2 e S3 são fechadas enquanto S1 e S4 são abertas, gerando, assim, um sinal de onda quadrada na saída. As chaves são abertas e fechadas com a frequência desejada.

[0119] O acionador 203 gera, consequentemente, um sinal de acionamento que tem uma dada frequência de operação e aplica esse sinal ao circuito de ressonância primário 201.

[0120] O acionador 203 é, também, acoplado a um controlador do transmissor 301, que compreende a funcionalidade de controle para operar a função de transferência de energia e que pode, especificamente, compreender um controlador disposto para operar o transmissor de energia 101 de acordo com as especificações do padrão Qi, conforme adequado. Por exemplo, o controlador de transmissor 301 pode ser disposto para controlar o transmissor de energia 101 para executar as diferentes fases da Especificação Qi, incluindo a fase de identificação e configuração e a fase de transferência de energia.

[0121] No exemplo, o transmissor de energia 101 compreende uma única bobina transmissora 103 que é acionada pelo acionador 203. Dessa forma, o sinal de energia indutivo sem fio é gerado por uma única bobina transmissora 103. Entretanto, deve-se considerar que, em outras modalidades, o sinal de energia indutivo sem fio pode ser gerado por uma pluralidade de bobinas transmissoras acionadas, por exemplo, em paralelo pelo acionador. Especificamente, várias bobinas transmissoras acionadas por sinais de saída correspondentes (dependentes) do acionador 203 podem ser usadas para gerar o sinal de energia indutivo sem fio. Por exemplo, duas bobinas transmissoras podem ser posicionadas em locais diferentes para fornecer dois pontos de carga para dois receptores de energia. As duas bobinas podem ser alimentadas com o mesmo sinal de saída do acionador 203. Isto pode possibilitar uma distribuição melhorada do sinal de energia indutivo sem fio/campo magnético com a finalidade de suportar múltiplos pontos de carga.

[0122] O transmissor de energia 101 compreende um receptor de modulação de carga na forma de um demodulador 303 que é disposto para receber as mensagens do receptor de energia 105. Especificamente, o demodulador 303 é disposto para demodular a modulação de carga do sinal de energia indutivo sem fio para determinar os dados correspondentes transmitidos a partir do receptor de energia 105. O receptor de modulação de carga/demodulador 303 é, dessa forma, disposto para demodular a modulação de carga do sinal de energia indutivo pelo receptor de energia.

[0123] No nível físico, o canal de comunicação do receptor de energia 105 para o transmissor de energia 101 é implementado com o uso do sinal de energia indutivo sem fio como um veículo de comunicação. O receptor de energia 105 transmite mensagens de dados ao modular a carga da bobina receptora 107.

[0124] Na disposição da Figura 1, o receptor de energia 105 modula a carga do sinal de energia indutivo sem fio. O receptor de energia 105 pode, por exemplo, realizar isso mediante a conexão e desconexão de um capacitor acoplado em paralelo à bobina receptora 107, alterando, assim, a ressonância, e, dessa forma, as características de carga do receptor de energia 105. Essas alterações resultam em variações correspondentes no sinal de energia no lado do transmissor de energia, e, especificamente, na variação na corrente e na tensão do indutor de transmissor 103. Essas alterações são, direta ou indiretamente, detectadas pelo transmissor de energia 101 e usadas para demodular os dados de modulação de carga do receptor de energia 105.

[0125] Especificamente, a modulação de carga pode, por exemplo, ser detectada por uma alteração na amplitude e/ou na fase da corrente/tensão de sinal de acionamento, por uma alteração na corrente/tensão da bobina transmissora 103 e/ou uma alteração de corrente/tensão de um circuito de ressonância. Como outro exemplo, a modulação de carga pode ser detectada por uma alteração na corrente da fonte de alimentação para o acionador 203 (especificamente, para o inversor/ ponte de chaveamento).

[0126] O receptor de energia 105 pode, consequentemente, carregar dados modulados no sinal de energia que o transmissor de energia 101 pode, então, demodular. A abordagem pode, por exemplo, corresponder àquela descrita para o padrão Qi em “System Description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, versão 1.0, julho de 2010, publicado por Wireless Power Consortium”, disponível em http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless- power-specification-part-1.html, também chamado de Especificação Qi de transferência de energia sem fio, em particular, o capítulo 6: Communications Interface (ou em versões posteriores da Especificação).

[0127] A modulação de carga é usada, especificamente, para adaptar a transferência de energia, e, em particular, para implementar um circuito de controle de energia que adapta continuamente o nível de energia transmitida com base nas mensagens de controle de energia recebidas a partir do receptor de energia 105. As mensagens de controle de energia são comunicadas pela modulação de carga.

[0128] A fim de se alcançar um desempenho eficiente, é importante fornecer uma comunicação de modulação de carga de alto desempenho a partir do receptor de energia 105 para o transmissor de energia 101. Todavia, em sistemas de transferência de energia convencionais, a comunicação tende a ficar abaixo do ideal em alguns cenários e situações, levando a uma quantidade maior de erros de comunicação e a um desempenho de transferência de energia abaixo do ideal. Isso se torna especialmente relevante quando o grau de acoplamento entre o transmissor de energia e o receptor de energia é baixo.

[0129] Conforme mencionado, no sistema, o demodulador 303 é disposto para demodular a modulação de carga mediante a detecção de variações de amplitude e/ou de fase da corrente através da bobina transmissora 103 e/ou da tensão aplicada à bobina transmissora 103. Consequentemente, o demodulador 303 é acoplado ao circuito de ressonância primário 201 e é disposto para medir ao menos uma dentre a corrente do indutor através da bobina transmissora 103 e a tensão do indutor sobre a bobina transmissora 103.

[0130] Em algumas modalidades, a corrente e/ou a tensão do indutor pode ser determinada indiretamente, como, por exemplo, mediante a medição das variações da corrente de suprimento ao inversor do acionador 203 ou mediante a medição da corrente ou tensão de um capacitor de ressonância etc. Entretanto, no exemplo específico, a corrente/tensão do indutor é determinada mediante a detecção direta da corrente ou tensão do indutor.

[0131] O transmissor de energia 101 compreende adicionalmente um adaptador 305 que é acoplado ao circuito de ressonância primário 201 e ao acionador 203, e que é disposto para adaptar/controlar tanto a frequência de operação do sinal de acionamento quanto a frequência de ressonância primária do circuito de ressonância primário 201.

[0132] O adaptador 305 é disposto para adaptar a frequência de ressonância primária e a frequência de operação de modo a convergirem uma em direção à outra. Dessa forma, o adaptador 305 é disposto para desviar/acionar a frequência de ressonância primária e a frequência de operação em direção ao mesmo valor. Dessa forma, o adaptador 305 pode ser disposto para acionar tanto a frequência de ressonância primária quanto a frequência de operação em direção à mesma frequência-alvo. Em algumas modalidades, o adaptador 305 pode permitir uma diferença relativamente pequena entre a frequência-alvo para a frequência de operação e a frequência-alvo para a frequência de ressonância primária, por exemplo, em algumas modalidades, o adaptador 305 pode ser disposto para convergir a frequência de operação e o circuito de ressonância primário 201 mediante o desvio de ambos em direção à frequências-alvo, onde o adaptador 305 está disposto para assegurar que a diferença entre as frequências-alvo estejam abaixo de um limiar.

[0133] As frequências-alvo podem ser consideradas frequências-alvo de estado de equilíbrio, ou seja, as frequências que a frequência de operação e a frequência de ressonância primária irão alcançar se as condições de operação forem constantes.

[0134] Em muitas modalidades, o adaptador 305 pode ser disposto para adaptar a frequência de ressonância e a frequência de operação para serem substancialmente iguais. Dessa forma, o adaptador 305 é disposto para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária de modo que a frequência de operação de estado de equilíbrio seja substancialmente igual à frequência de ressonância primária de estado de equilíbrio. A frequência de estado de equilíbrio pode ser a frequência resultante no caso de as características operacionais serem mantidas constantes.

[0135] De fato, em algumas modalidades, o adaptador 305 pode ser disposto para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária ao manter as frequências substancialmente as mesmas, ou seja, a convergência pode corresponder a manter a frequência de operação e a frequência de ressonância primária substancialmente iguais. De fato, em algumas modalidades, a convergência pode ser inerente ao fato do adaptador manter continuamente a frequência de operação e a frequência de ressonância primária totalmente convergidas, ou seja, ao manter continuamente a frequência de ressonância primária e frequência de operação idênticas. Um exemplo específico de tal implementação será descrito mais adiante.

[0136] Em algumas modalidades, o adaptador 305 pode, por exemplo, compreender diferentes circuitos de controle para a adaptação da frequência de operação e para a frequência de ressonância primária. Entretanto, estes circuitos de controle podem ser operados de modo que eles acionem a respectiva frequência em direção ao mesmo valor.

[0137] Isto pode ser implementado, por exemplo, quando um circuito de controle é disposto para rastrear a saída do outro circuito de controle.

[0138] Por exemplo, em algumas modalidades, o adaptador 305 pode compreender um primeiro circuito de controle que define a frequência de operação em resposta a vários parâmetros operacionais incluindo, por exemplo, uma característica de transferência de energia desejada (como uma eficiência de transferência de energia). Além disso, o adaptador 305 pode compreender um segundo circuito de controle que ajusta a frequência de ressonância primária para seguir a frequência de operação. Dessa forma, o segundo circuito de controle pode, simplesmente, ser um circuito de controle que busca configurar a frequência de ressonância primária para o mesmo valor da frequência de operação. Em várias modalidades, o tempo de resposta do segundo circuito de controle pode ser muitas vezes mais rápido que o tempo de resposta do primeiro circuito de controle, o que resulta na primeira frequência de ressonância rastrear a frequência de operação.

[0139] Deve-se considerar que em outras modalidades, o primeiro circuito de controle pode configurar a frequência de ressonância primária e o segundo circuito de controle pode controlar a frequência de operação para rastrear a frequência de ressonância primária.

[0140] Em outras modalidades, o adaptador 305 pode executar uma adaptação conjunta da frequência de operação e da frequência de ressonância, sendo que a adaptação conjunta mantém uma relação fixa entre a frequência de operação e a frequência de ressonância. Por exemplo, um único circuito de controle pode gerar um único sinal que controla ou ajusta diretamente ambas as frequências de operação e de ressonância primária. O único sinal pode controlar diretamente a frequência de operação e a frequência de ressonância primária de modo que sejam as mesmas, embora a frequência comum possa variar. Dessa forma, o sistema pode implementar uma relação fixa entre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária que é uma relação de igualdade, ou seja, que são iguais e, dessa forma, são inteiramente convergidas. Exemplos de tal abordagem serão descritos mais adiante.

[0141] Dessa forma, no transmissor de energia da Figura 3, o adaptador 305 é disposto para unir a frequência de operação à frequência de ressonância primária, e pode, especificamente, bloqueá-las em conjunto de modo que sejam idênticas.

[0142] Além disso, o adaptador 305 é disposto para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância primária, em resposta a uma medida de qualidade da demodulação. Especificamente, em muitas modalidades, o adaptador 305 pode ser disposto para adaptar uma frequência média ou comum para a frequência de operação e a frequência de ressonância primária em resposta a uma medida de qualidade da demodulação. Por exemplo, o adaptador 305 pode ser disposto para assegurar que a frequência de operação e a frequência de ressonância primária sejam idênticas, e adicionalmente que esta frequência comum seja dependente de uma medida de qualidade da demodulação.

[0143] A medida de qualidade da demodulação pode ser gerada pelo demodulador 303, e especificamente pode ser gerada pelo demodulador 303 mediante avaliação de uma comunicação em andamento entre o receptor de energia e o transmissor de energia. Dessa forma, o demodulador 303 pode ser disposto para gerar uma medida de qualidade da demodulação e, especificamente, pode ser disposto para gerar a medida de qualidade da demodulação mediante a determinação de uma métrica de desempenho de demodulação para demodulação de modulação de carga do sinal de energia indutivo pelo receptor de energia. A medida de qualidade da demodulação pode ser gerada para refletir uma confiabilidade de dados decodificados/demodulados e, especificamente, pode ser indicativa de uma taxa de erro ou probabilidade de erro de dados demodulados e/ou uma profundidade de modulação e/ou uma razão sinal/ruído para dados demodulados. Especificamente, a medida de qualidade da demodulação pode ser uma medida que reflete uma probabilidade de erro para dados demodulados.

[0144] Em muitas modalidades, a adaptação da frequência de operação e da frequência de ressonância primária pode também ser dependente de outros parâmetros como, por exemplo, eficiência de transferência de energia. Por exemplo, a frequência comum pode, primeiramente, ser definida para fornecer uma máxima eficiência de transferência de energia. A qualidade de comunicação pode, então, ser medida. Se aceitável, ou seja, se a medida de qualidade da demodulação exceder um limiar, o sistema pode continuar a operar nessa frequência. Entretanto, caso a medida de qualidade da demodulação não exceda o limiar, a frequência comum pode ser alterada, por exemplo, por uma quantidade predeterminada. Caso não resulte em uma qualidade de demodulação aceitável, o processo pode ser repetido até que a medida de qualidade da demodulação exceda o limiar.

[0145] A abordagem do adaptador 305, tanto de convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária, como de adaptar as frequências com base na medida de qualidade da demodulação, pode proporcionar um desempenho substancialmente aprimorado em muitas modalidades. Na verdade, o controle duplo proporciona um efeito sinergético, onde a união da frequência de operação e da frequência de ressonância primária pode proporcionar operação de transferência de energia melhorada, sendo que a medida de qualidade da demodulação é adicionalmente capaz de mitigar efeitos colaterais indesejados que podem resultar dessa união, como, especificamente, sensibilidade reduzida a variações de cargas que fornecem modulação de carga.

[0146] De fato, os inventores perceberam que uma intermodulação substancialmente reduzida pode ser obtida pela união das frequências, mas que isto pode, em alguns cenários e condições de operação, produzir efeitos indesejáveis que podem ser mitigados pela alteração das frequências que consideram a qualidade da comunicação.

[0147] O efeito e realização podem ser ilustrados, considerando-se alguns exemplos práticos. Especificamente, o circuito equivalente da Figura 6 pode ser considerado.

[0148] O diagrama da Figura 6 representa um modelo elétrico simples do sistema de transferência indutiva de energia das Figuras 1 e 2.

[0149] O circuito de ressonância primário 201 é representado pelos componentes Cp, Rcp, Rlp e Lp, onde os resistores representam perdas). O acionador é representado por Vp e Ri. O circuito de ressonância secundário 205 é representado pelos componentes Cs, Rcs, Rls e Ls, onde os resistores representam perdas). O capacitor Cd (com o resistor Rcd representando perdas) cria uma ressonância a 1 MHz, que possibilita que os transmissores de energia que usam a bobina móvel localizem o receptor de energia. O capacitor Cm (com o resistor Rcm representando perdas) e a chave Sm representam a modulação de carga pelo receptor de energia 105. Os diodos D7 a D10 e C1 e R1 representam a carga do receptor de energia 105 (em que os diodos fornecem retificação).

[0150] O circuito foi simulado para valores típicos de um sistema de transferência de energia sem fio do padrão Qi. Em tal sistema, a frequência de ressonância primária está no intervalo de ,

e a frequência de ressonância secundária está no intervalo de .

O fator de acoplamento entre os dois é igual a ,

em que é a indutância mútua entre as duas bobinas. Nos exemplos, o fator de acoplamento é ajustado para um valor de 0,05.

[0151] No exemplo, a frequência de operação e o ciclo de trabalho

do sinal de acionamento podem ser variados, por exemplo, para fornecer as características de transferência de energia desejadas (vide Figura 7).

[0152] O circuito foi analisado com os seguintes valores exemplificativos:

[0153] A Figura 8 ilustra os resultados de simulação para os parâmetros a seguir:

[0154] As duas primeiras curvas ilustram a corrente através da bobina transmissora 103 (Lp) e a segunda curva ilustra uma vista ampliada. A curva mais inferior mostra a modulação de carga pelo receptor de energia (especificamente, o sinal de chave para chave Sm).

[0155] Como pode ser visto, quando o sinal de energia é ativado pela primeira vez, ocorre uma oscilação. Essencialmente, o transmissor de energia opera de modo semelhante a um circuito de ressonância enfraquecido inferior. De fato, a oscilação pode ser considerada um efeito de intermodulação entre o sinal de acionamento e o circuito de ressonância primário 201. Dessa forma, a oscilação representa a intermodulação com uma frequência de f0 — fp = 7 kHz. Pode-se observar também que as oscilações diminuem gradualmente e são atenuadas de modo eficaz em t = 2,0 ms (principalmente, devido à carga do receptor de energia).

[0156] No exemplo, a modulação de carga começa em t = 2,25 ms sendo que o exemplo fornece uma modulação de carga correspondente a um sinal de sincronização com uma frequência de relógio de modulação de — 2 kHz. Como pode ser visto, as alterações de etapa da modulação de carga excitam, de modo eficaz, a intermodulação que resulta nas oscilações, ou seja, as etapas de modulação de carga podem ser consideradas como uma função de etapa que excita o circuito de ressonância enfraquecido inferior. Como pode ser visto, as oscilações são significativas e podem exceder ou substancialmente reduzir a diferença causada pela variação dos dados de modulação de carga. Isso pode reduzir substancialmente a confiabilidade da demodulação e até mesmo em muitos cenários, impedir a demodulação confiável (compensação pelas oscilações na demodulação exigirá funcionalidade muito complexa e geralmente dispendiosa).

[0157] A Figura 9 ilustra os resultados de simulação para os parâmetros a seguir:

[0158] Dessa forma, nesse exemplo, a frequência de operação e a frequência de ressonância primária são ajustadas para o mesmo valor.

[0159] Como pode ser visto, isso remove de modo eficaz as oscilações. De fato, o circuito pode ainda ser considerado correspondente a um circuito de ressonância enfraquecido inferior, porém, nenhum efeito de intermodulação está presente. Como resultado, a demodulação dos dados pode ser substancialmente facilitada e uma demodulação muito mais confiável pode ser realizada.

[0160] Dessa forma, conforme ilustrado, convergindo-se a frequência de operação e a frequência de ressonância primária, a demodulação melhorada da modulação de carga pode ser obtida.

[0161] A Figura 10 ilustra os resultados de simulação para os parâmetros a seguir:

[0162] Dessa forma, nesse exemplo, a frequência de operação e a frequência de ressonância primária são ajustadas para o mesmo valor. Entretanto, ao contrário do cenário da Figura 9, a frequência de operação e a frequência de ressonância primária são, agora, também iguais à frequência de ressonância.

[0163] Novamente, pode-se observar que nenhuma oscilação de intermodulação ocorre em virtude de a frequência de operação e a frequência de ressonância primária convergirem.

[0164] Essa situação pode ser atraente, de uma perspectiva de transferência de energia, na medida em que ela pode resultar em uma transferência de energia muito eficiente e, de fato, pode, em muitos cenários, resultar em uma máxima eficiência de transferência de energia. Dessa forma, a abordagem da transferência de energia que mantém idênticas a frequência de operação e a frequência de ressonância primária, e otimiza a eficiência de energia, pode ser direcionada para tal ponto de operação.

[0165] Entretanto, conforme pode ser observado, se, de um lado, manter a frequência de operação e a frequência de ressonância primária iguais evita oscilações de intermodulação, de outro lado ajustá-las também para que sejam iguais à frequência de ressonância secundária resulta na amplitude não mais tendo uma forte dependência da carga de modulação, ou seja, a profundidade da modulação/demodulação é reduzida para níveis muito baixos, tornando, assim, a demodulação difícil e duvidosa.

[0166] Dessa forma, pode haver requisitos conflitantes entre a adaptação da frequência de ressonância primária/frequência de operação para a transferência de energia e para a comunicação. Além disso, o impacto do ajuste das frequências para os mesmos valores ou similares pode depender da carga específica que é usada para modulação de carga.

[0167] Por exemplo, a Figura 11 ilustra um exemplo correspondendo àquele da Figura 10, mas com a carga de modulação sendo um resistor, ao invés de um capacitor. Como pode ser visto, neste caso, o impacto de se ativar e desativar a carga pode ser diferenciado claramente.

[0168] Em muitos sistemas, o transmissor de energia pode não saber exatamente qual carga de modulação pode ser usada pelo receptor de energia. Entretanto, no transmissor de energia 101 da Figura 3, o adaptador 305 pode controlar a frequência convergida (ou seja, as frequências de ressonância primária/de operação), dependendo de uma medida de qualidade da demodulação. Consequentemente, ele pode ser usado especificamente para evitar que situações como as da Figura 10 ocorram.

[0169] Em muitas modalidades, o adaptador 305 pode ser disposto para adaptar adicionalmente a frequência de operação e a frequência de ressonância primária em resposta a uma propriedade de transferência de energia, como um parâmetro operacional da transferência de energia. O adaptador 305 pode ser disposto especificamente para adaptar um valor de frequência-alvo/comum/convergida para a frequência de operação e a frequência de ressonância primária em resposta a uma propriedade de transferência de energia.

[0170] Dessa forma, o sistema pode ser disposto para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária, e especificamente para manter a frequência de operação e a frequência de ressonância primária bloqueadas uma em relação à outra, enquanto ajusta essa frequência comum com base nas considerações de ambas as operações de comunicação e de transferência de energia.

[0171] A propriedade de transferência de energia pode ser especificamente uma medida da eficiência da transferência de energia. Por exemplo, o adaptador 305 pode ser disposto para adaptar a frequência comum de modo que a eficiência de energia seja aumentada tanto quanto possível, sob a condição que a qualidade da comunicação permaneça suficientemente alta. A adaptação em direção à eficiência máxima irá, tipicamente, direcionar a frequência para a frequência de ressonância secundária. No entanto, como para algumas abordagens de modulação de carga (especificamente abordagens de modulação de carga capacitiva) isso resultará em redução da profundidade de demodulação e, consequentemente, redução na qualidade de comunicação, o adaptador 305 pode ser disposto para detectar quando a medida de qualidade da demodulação cai abaixo de um determinado valor de limiar. Quando isto acontecer, o adaptador 305 poderá alterar a frequência para um ajuste de energia menos eficiente (ou seja, para um ajuste que forneça uma melhor comunicação).

[0172] Dessa forma, no exemplo, o adaptador 305 é disposto para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância de modo que elas desviem da frequência de máxima eficiência de transferência de energia, ou seja, que elas desviem da frequência na qual a transferência de energia terá a maior eficiência. Embora seja desejável aumentar a eficiência, e de fato o adaptador 305 possa ser disposto para desviar o sistema em direção à eficiência aumentada, isto está sujeito à exigência de que a medida de qualidade da demodulação satisfaça os critérios de aceitabilidade. Conforme ilustrado pela Figura 10, isto quase sempre é impraticável na frequência para a qual a eficiência é máxima e, dessa forma, o adaptador 305 é disposto para evitar que a frequência comum alcance esse valor.

[0173] A eficiência da transferência de energia pode, por exemplo, ser determinada quando o transmissor de energia calcula o total de energia fornecida à bobina transmissora 103. O receptor de energia 105 pode calcular o total de energia recebida pela bobina receptora 107 e pode comunicar este valor de volta ao transmissor de energia. O transmissor de energia pode, então, calcular a razão entre os mesmos para determinar a eficiência da transferência de energia. Um outro exemplo é a diferença entre a energia transmitida e a recebida, e essa diferença pode ser usada como uma indicação de eficiência de transferência de energia, ou seja, a diferença pode também ser usada como uma medida da eficiência de transferência de energia.

[0174] Em algumas modalidades, o adaptador 305 pode também ser disposto para adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância primária em resposta a um nível de energia do sinal de energia. O nível de energia pode, especificamente, ser um nível de energia atual do sinal de energia ou pode ser um nível de energia solicitado ou desejado.

[0175] Por exemplo, o receptor de energia pode transmitir mensagens de erro de controle de energia de volta ao transmissor de energia 101, e o adaptador 305 pode, em resposta a essas mensagens de erro de controle de energia, alterar a frequência comum para o sinal de acionamento e para o circuito de ressonância primário 201. Por exemplo, se é solicitado um aumento de energia, a frequência comum pode ser alternada em direção à frequência de ressonância secundária.

[0176] Entretanto, devido ao fato de que a frequência de operação e a frequência de ressonância primária são bloqueadas em conjunto, o uso da frequência de operação para controle de energia tenderá a ser menos eficiente e prático do que, por exemplo, os sistemas convencionais em que a frequência de ressonância primária e a frequência de ressonância secundária são mantidas constantes e somente a frequência de operação é alterada.

[0177] Portanto, em muitas modalidades, o transmissor de energia 101 pode compreender adicionalmente um controlador de energia que é disposto para adaptar o ciclo de trabalho do sinal de acionamento em resposta a solicitações de energia recebidas do receptor de energia. Especificamente, se o receptor de energia 105 solicita um aumento de energia, o ciclo de trabalho é aumentado, e se ele solicita uma diminuição de energia, o ciclo de trabalho é diminuído. Dessa forma, a abordagem de implementação de controle de energia com o uso de ciclo de trabalho (por exemplo, ao invés de alterar a frequência de operação) possibilita um desempenho melhorado e, em particular, fornece um grau adicional de liberdade, o qual pode mitigar o impacto de a frequência de operação e a frequência de ressonância primária serem bloqueadas em conjunto.

[0178] Deve-se considerar que diferentes medidas de qualidade da demodulação podem ser usadas em diferentes modalidades e que qualquer medida que possa fornecer uma indicação, especificamente, de confiabilidade da demodulação pode ser usada. Especificamente, pode-se usar qualquer indicação direta ou indireta de taxa de erro de bit resultante.

[0179] Em muitas modalidades, o demodulador 303 pode gerar a medida de qualidade da demodulação para ser indicativa de uma probabilidade de erro para dados de modulação de carga demodulados/recebidos. Tal medida de qualidade da demodulação pode incluir uma medida direta como uma taxa de erro, mas pode também incluir medidas indiretas, como uma razão sinal/ruído ou uma profundidade de demodulação.

[0180] O demodulador 303 pode ser disposto para gerar a medida de qualidade da demodulação durante uma operação de transferência de energia quando a energia é transferida do transmissor de energia ao receptor de energia pelo sinal de energia indutivo. A medida de qualidade da demodulação pode ser gerada durante uma fase de transferência de energia e, em muitas modalidades, o sistema pode ser disposto para, em intervalos frequentes/regulares durante a fase/operação de transferência de energia, determinar novos valores para a medida de qualidade da demodulação e adaptar a frequência de operação e a frequência de ressonância. Em muitas modalidades, a taxa de atualização de adaptação e/ou a taxa de atualização para a medida de qualidade da demodulação pode ser não inferior a 0,2 Hz, 0,5 Hz, 1 Hz, 10 Hz, 100 Hz.

[0181] De fato, em muitas modalidades, a medida de qualidade da demodulação pode compreender/refletir uma taxa de erro na demodulação de dados, como especificamente uma taxa de erro de bit. A taxa de erro de bit pode, em muitas modalidades, ser medida diretamente. Por exemplo, os dados recebidos podem incluir codificação de conexão de erro, e o número de erros corrigidos por tal código de correção de erro pode ser medido e usado como a medida de qualidade da demodulação.

[0182] Em outras modalidades, os dados recebidos podem compreender uma soma de verificação e a taxa de erro pode ser determinada em resposta aos dados recebidos não corresponderem à soma de verificação recebida.

[0183] Como mencionado anteriormente, o adaptador 305 pode ser disposto para alterar a frequência de operação e a frequência de ressonância quando o mesmo detectar que a medida de qualidade da demodulação se encontra abaixo de um limiar. Como um exemplo específico, o adaptador 305 pode ser disposto para alterar a frequência de operação e a frequência de ressonância quando o mesmo detectar que a taxa de erro na demodulação de dados excede um limiar. O limiar pode, por exemplo, corresponder a nenhum erro, ou seja, caso o adaptador 305 detecte um erro único, ele pode seguir adiante e alterar a frequência comum para diferir ainda mais da frequência de ressonância secundária.

[0184] Em muitos sistemas de transferência de energia sem fio, a quantidade de dados comunicados é relativamente baixa e, consequentemente, pode não ser prático ou vantajoso basear a medida de qualidade da demodulação nos erros de bit reais que ocorrem, visto que os mesmos tipicamente ocorrem apenas em raras situações.

[0185] Em muitas modalidades, outras indicações de confiabilidade da demodulação podem, em vez disso, ser usadas. Por exemplo, o demodulador pode gerar símbolos de decisão programada por software como parte da demodulação, e a medida de qualidade da demodulação pode ser determinada para ser indicativa da confiabilidade determinada indicada por essas decisões programadas por software.

[0186] Em muitas modalidades, a medida de qualidade da demodulação pode compreender uma medida de profundidade da modulação que reflete uma medida de diferença para medições de ao menos uma dentre uma corrente e uma tensão do circuito de ressonância variável para diferentes cargas de modulação da transferência indutiva de energia.

[0187] Especificamente, para modulação de carga, a corrente e/ou a tensão da bobina transmissora 103 variará como uma função da carga pelo receptor de energia 105. Dessa forma, quando a carga de modulação do receptor de energia 105 for alterada, haverá uma alteração na corrente/tensão. A diferença entre esses valores para diferentes ajustes da carga de modulação do receptor de energia pode ser medida e, por exemplo, a diferença ou razão dos mesmos pode representar a profundidade de modulação/demodulação. Quanto maior for a profundidade de demodulação, maior será a probabilidade de que a demodulação seja confiável. Dessa forma, a profundidade de demodulação pode ser uma boa indicação da qualidade da demodulação. Uma vantagem de se considerar a profundidade de demodulação reside em que ela não exige a execução de uma demodulação real para que seja medida. Além disso, cada símbolo de dados pode fornecer uma indicação da profundidade de demodulação e a determinação da medida de qualidade da demodulação não será baseada em eventos tipicamente raros, como erros de bit.

[0188] Especificamente, a profundidade de modulação ou a profundidade de demodulação pode ser uma diferença entre o resultado de uma medição (direta ou indireta) de uma corrente ou tensão do indutor de transmissão para um primeiro estado de carga da modulação de carga e o resultado de uma medição (direta ou indireta) de uma corrente ou tensão do indutor de transmissão para um segundo estado de carga da modulação de carga. Em muitas modalidades, a modulação de carga pode ser executada pelo chaveamento do receptor entre dois estados de carga para a modulação de carga, como, por exemplo, conectar e desconectar um capacitor ao longo do indutor de recepção do receptor de energia. Em tais casos, a profundidade de demodulação pode ser a diferença em medições de corrente/tensão do indutor resultantes dos dois estados de carga. A profundidade de demodulação pode ser medida como um valor absoluto ou relativo, como, por exemplo, a razão entre os valores de medição para os dois estados de carga. A determinação da profundidade de demodulação pode incluir filtragem e/ou cálculo de média de passa-baixa. Por exemplo, a profundidade de demodulação por ser gerada pela comparação de versões filtradas de passa-baixa das primeiras medições para diferentes estados de carga, ou pode, por exemplo, ser gerada pela filtragem de passa-baixa de valores de profundidade de demodulação gerados das primeiras medições para diferentes estados de carga.

[0189] Em algumas modalidades, o adaptador 305 é disposto para adaptar a frequência de ressonância e a frequência de operação em resposta a uma medida de intermodulação indicativa de uma intermodulação entre a frequência de ressonância e a frequência de operação.

[0190] A medida da intermodulação pode, especificamente, ser feita mediante aplicação de um filtro adequado a, por exemplo, uma medição da corrente do indutor do transmissor. O filtro pode ser um filtro de passagem de banda que extrai frequências em uma faixa de frequência, na qual espera-se que as oscilações de intermodulação ocorram. A amplitude da saída deste filtro pode, consequentemente, ser medida e considerada como uma indicação da intermodulação entre a frequência de ressonância e a frequência de operação.

[0191] A medida da intermodulação pode, em algumas modalidades, ser usada pelo adaptador 305 para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária. Por exemplo, um circuito pode ser implementado, o qual ajusta uma dentre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária para minimizar a medida de intermodulação.

[0192] Em algumas modalidades, o adaptador 305 pode adaptar as frequências-alvo da frequência de operação e da frequência de ressonância primária em resposta a uma medida de intermodulação. Por exemplo, em algumas modalidades, a ligação entre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária pode ser relativamente imprecisa e, como resultado, pode ser possível que alguma intermodulação ocorra em alguns cenários. As frequências- alvo podem, nesse caso, depender de quão grande seja a intermodulação atualmente presente. Por exemplo, se a medida de intermodulação for baixa, pode ser aceitável direcionar a frequência de operação e a frequência de ressonância primária para mais próximo da frequência de ressonância primária do que se a medida de intermodulação for mais alta.

[0193] A descrição acima tem seu foco, especificamente, em modalidades em que o adaptador 305 é disposto para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária a um ponto onde elas sejam substancialmente idênticas. Entretanto, deve-se considerar que, em alguns cenários ou situações, o adaptador 305 pode ser disposto para convergir a frequência de ressonância primária e a frequência de operação para serem similares, mas não necessariamente iguais. Por exemplo, o adaptador 305 pode, em algumas modalidades, permitir que haja uma diferença entre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária. Em muitas modalidades, o adaptador 305 pode convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária em direção a uma diferença que seja muito menor que a recíproca de uma duração do símbolo de dados para a modulação de carga. Por exemplo, um símbolo de modulação de carga pode ter uma duração de não mais que 0,5 ms, correspondendo a um valor recíproco de 2 kHz. O adaptador 305 pode ser disposto para convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária para terem uma diferença máxima não maior que um décimo de um valor máximo da recíproca de uma duração do símbolo de modulação de dados, ou seja, no exemplo específico, o adaptador pode possibilitar uma diferença de frequência de até 200 Hz.

[0194] Assegurando-se que qualquer diferença entre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária seja bem mais baixa que a recíproca de um símbolo de dados para modulação de carga, pode-se assegurar que quaisquer oscilações na intermodulação são tão lentas, que não impactam substancialmente a demodulação.

[0195] Deve-se considerar que o adaptador 305 que converge a frequência de operação e a frequência de ressonância primária não exige necessariamente que a convergência seja aumentada, mas pode também incluir a característica de que um nível de convergência seja mantido. Especificamente, o adaptador 305 pode convergir a frequência de operação e a frequência de ressonância primária mediante a adaptação de ao menos uma dentre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária, de modo que uma diferença entre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária não exceda um dado valor. Dessa forma, um dado valor mínimo de convergência entre a frequência de operação e a frequência de ressonância primária pode ser mantido pelo adaptador 305.

[0196] Em algumas modalidades, o transmissor de energia pode ser disposto para determinar a medida de qualidade da demodulação em resposta a uma modulação de carga de um padrão de dados de referência, que, especificamente, pode ser um padrão de dados predeterminado. O padrão de dados de referência/predeterminado pode, dessa forma, ser um padrão que seja conhecido pelo transmissor de energia antecipadamente à comunicação real do padrão. Dessa forma, nesse exemplo, o transmissor de energia pode basear a determinação da medida de qualidade da demodulação no conhecimento dos dados específicos que estão sendo comunicados.

[0197] Especificamente, o demodulador 303 pode ser disposto para gerar uma medida de qualidade da demodulação com base na suposição de que os dados que estão sendo modulados por carga para o sinal de energia são conhecidos e têm valores predeterminados.

[0198] Como um exemplo de baixa complexidade, o demodulador 303 pode simplesmente demodular os dados e determinar se os dados demodulados correspondem ao padrão de dados de referência. A medida de qualidade da demodulação pode, por exemplo, indicar o número de erros detectados, ou, simplesmente, se quaisquer erros foram detectados.

[0199] Como outro exemplo, o padrão de dados predeterminados pode ser determinado para corresponder ao padrão específico desejado para as medições, por exemplo, da corrente do indutor. O demodulador 303 pode comparar as medições reais às medições desejadas (por exemplo, após a normalização) e pode gerar uma medida de diferença indicando quão próximas as medições reais estão das medições desejadas. A medida de diferença pode, em algumas modalidades, ser usada como a medida de qualidade da demodulação. Alternativamente, uma medida de qualidade da demodulação binária pode ser gerada pela comparação da medida de diferença com um limiar, sendo que a medida de qualidade da demodulação indica se o limiar foi excedido ou não.

[0200] O padrão de dados de referência pode, por exemplo, corresponder a um preâmbulo de um pacote de dados, ou pode, de fato, ser um pacote de dados em si mesmo, como, especificamente, um pacote de dados predefinido que compreende somente dados predefinidos.

[0201] Em algumas modalidades, o padrão de dados de referência pode, por exemplo, ser um padrão de dados de bit, que é definido, por exemplo, em uma Especificação Técnica para o sistema. Dessa forma, o padrão de dados de referência pode ser um padrão estático de dados predefinidos.

[0202] Entretanto, em outras modalidades, um padrão de dados de referência mais dinâmico pode ser usado. Por exemplo, o transmissor de energia pode, em algumas modalidades, transmitir uma indicação de um padrão de dados de referência a um receptor de energia. A indicação pode, por exemplo, selecionar um padrão de dados dentre um conjunto predefinido de padrões de dados. Como outro exemplo, o transmissor de energia pode transmitir diretamente o padrão de dados de referência ao receptor de energia, ou seja, a indicação do padrão de dados de referência pode incluir o próprio padrão de dados de referência.

[0203] O receptor de energia pode, então, ser disposto para usar o padrão de referência indicado, ou seja, o receptor de energia pode proceder com a modulação de carga do padrão de dados de referência para com o sinal de energia.

[0204] O transmissor de energia pode, agora, conhecer os dados sendo comunicados e, consequentemente, pode proceder em determinar uma medida de distância que reflete quão proximamente a modulação de carga medida corresponde à modulação de carga desejada para o padrão de dados de referência. O transmissor de energia pode, por exemplo, comparar diretamente os dados demodulados com o padrão de dados de referência, ou pode, por exemplo, comparar as medições reais de corrente do indutor com as medições de corrente desejadas. A medida de diferença pode, em algumas modalidades, ser usada como a medida de qualidade da demodulação.

[0205] Deve-se considerar que o transmissor de energia e o receptor de energia podem compreender uma funcionalidade para sincronizar adequadamente a comparação no transmissor de energia com os tempos de transmissão reais para o padrão de dados de referência pelo receptor de energia.

[0206] Por exemplo, o transmissor de energia pode ser disposto para determinar a medida de qualidade da demodulação para diferentes desvios de tempo dentro de uma janela de tempo adequada, e pode selecionar a medida de qualidade da demodulação mais baixa (visto que isto corresponderá à sincronização de temporização mais próxima). Como outro exemplo, pode ser usado um evento de disparo específico, como, por exemplo, a detecção de uma alteração de passo no carregamento do sinal de energia.

[0207] Em muitas modalidades, a temporização da transmissão do padrão de dados de referência pode ser restrita, de modo que o transmissor de energia possa ser capaz de executar uma previsão razoavelmente precisa da temporização da transmissão.

[0208] Por exemplo, o receptor de energia pode ser solicitado a transmitir o padrão de dados de referência dentro de um dado intervalo de tempo após um evento, como especificamente dentro de um dado intervalo de tempo em que um sinal ou uma mensagem de dados está sendo entregue ao receptor de energia. O transmissor de energia pode, consequentemente, esperar que o padrão de dados de referência seja recebido dentro de um intervalo de tempo bem definido.

[0209] A sincronização de sinal/mensagem da transmissão e a detecção do padrão de dados de referência podem ser, por exemplo, um sinal de inicialização, uma (frequência, amplitude, modulação de fase) do sinal de energia, ou especificamente a transmissão da indicação do padrão de dados de referência.

[0210] A descrição acima tem seu foco em uma descrição na qual a modulação de carga é aplicada ao sinal de energia principal, ou seja, ao sinal de energia que também fornece a transferência de energia principal ao receptor de energia. Entretanto, deve-se considerar que, em outras modalidades, a energia principal pode ser fornecida por um sinal indutivo diferente.

[0211] Por exemplo, um transmissor de energia pode compreender dois indutores, onde um é a bobina de transferência de energia principal que pode gerar um sinal de energia forte, que pode transferir altos níveis de energia. A segunda bobina pode ser predominantemente usada como uma bobina de comunicação, a qual pode fornecer uma portadora de comunicação cuja carga pode ser modulada por uma bobina correspondente no receptor de energia. Essa portadora de comunicação fornece energia para ao menos à carga de modulação, mas pode também, tipicamente, fornecer energia, por exemplo, à funcionalidade interna de comunicação do receptor de energia. Dessa forma, embora tal sinal de comunicação possa não fornecer a transferência de energia total ao receptor de energia (e, de fato, pode haver, por exemplo, um sinal de transferência de energia mais potente), o mesmo é um sinal de energia que fornece energia ao receptor de energia (e ao menos à carga de modulação).

[0212] Deve-se considerar que qualquer abordagem de demodulação adequada pode ser usada com base nas medições da corrente/tensão do indutor. De fato, o versado na técnica reconhecerá que muitas técnicas de demodulação estão disponíveis, incluindo técnicas de máxima probabilidade posteriores ou anteriores. Deve-se considerar, ainda, que qualquer abordagem adequada pode ser usada, por exemplo, para sincronização com símbolos de dados etc.

[0213] Tipicamente, as medições podem ser processadas (tipicamente filtradas ou tendo sua média calculada, por exemplo, com o uso de um filtro que corresponde ao formato dos símbolos de dados), e o resultado pode ser amostrado no instante de amostragem ideal, como é fato bem conhecido pelo versado nas técnicas de demodulação (vide, por exemplo, John Proakis, “Digital Communications”, McGraw Hill, 2008, ISBN 0071263780). O valor da amostra resultante pode ser comparado com os valores desejados para valores de símbolos diferentes e o valor mais próximo é selecionado (com base em uma medida de distância adequada). Dessa forma, pode ser usada uma abordagem de demodulação na qual o sinal recebido (medições) é comparado com o sinal desejado (medições) para possíveis diferentes símbolos de dados, e os dados demodulados são determinados como o possível símbolo de dados que tem a menor distância (tipicamente de Hamming) em relação ao sinal desejado (medições) e selecionados. Deve-se considerar que a determinação/comparação da distância pode incluir processamento como, por exemplo, filtragem e cálculo de média das medições. Dessa forma, tipicamente, uma abordagem de máxima probabilidade, onde o ponto de constelação mais próximo é selecionado, pode ser usada para demodulação.

[0214] Como uma abordagem de baixa complexidade para símbolos de dados binários (ou seja, um “0” ou “1” é transmitido), o demodulador 311 pode determinar um limiar como uma média de longo prazo das medições. O cálculo de média se estenderá sobre múltiplos valores de dados e, tipicamente, corresponderá a um valor de medição médio entre os valores resultantes de um “0” ou um “1”, respectivamente. Ao demodular um bit, o demodulador 311 pode calcular a média das medições ao longo de um período de tempo de um símbolo de dados correspondente (bit). Se o valor resultante estiver acima do limiar de longo prazo, o bit de dados será demodulado como um “0”, e se ele estiver abaixo do limiar de longo prazo, o bit de dados será demodulado como um “1” (presumindo-se que a modulação de carga seja tal que “0” resulte em valores de medições mais altos que “1”).

[0215] Deve-se considerar que muitas técnicas de demodulação possíveis são conhecidas pelos versados na técnica, e que qualquer técnica pode ser usada sem que a invenção seja prejudicada.

[0216] Em algumas modalidades, pode ser usada uma maneira particularmente eficiente de se manter a frequência de operação e a frequência de ressonância primária sendo convergidas. No exemplo, o circuito de ressonância 201 é reiniciado de modo eficaz uma vez para cada ciclo do sinal de acionamento, resultando em que a frequência de ressonância eficaz do circuito de ressonância 201 é dada pela frequência de operação ao invés de pela frequência de ressonância natural do circuito de ressonância 201.

[0217] Na abordagem, o circuito de ressonância primário 201 é controlado dependendo do sinal de acionamento que aciona o circuito de ressonância primário 201 permitindo inerentemente, assim, que a frequência de operação e a frequência de ressonância primária sejam automaticamente vinculadas. De fato, a abordagem possibilita que a frequência de operação e a frequência de ressonância primária sejam, de modo automático e inerente, substancialmente iguais de modo que o sistema possa, simplesmente, adaptar a frequência de operação do sinal de acionamento à frequência de ressonância primária efetiva que é automática e inerentemente adaptada para seguir diretamente. A abordagem pode garantir, especificamente, que cada ciclo da ressonância efetiva do circuito de ressonância primário 201 tenha a mesma duração que o ciclo correspondente do sinal de acionamento. Além disso, a abordagem possibilita que seja obtida com complexidade muito baixa adicional e com uma sobrecarga de controle muito baixa.

[0218] A abordagem específica será descrita com referência à Figura 12, que ilustra elementos do transmissor de energia de acordo com um exemplo de tal abordagem. Deve- se considerar que o exemplo usa um circuito de ressonância em série que pode substituir diretamente o circuito de ressonância em paralelo da Figura 3. Dessa forma, a Figura 12 pode ser considerada para ilustrar elementos específicos do sistema das Figuras 1 a 3 relacionados com a geração do sinal de energia e o bloqueio da frequência de operação e da frequência de ressonância primária em conjunto.

[0219] No exemplo, o transmissor de energia compreende uma impedância indutiva e uma impedância capacitiva que forma um circuito de ressonância.

[0220] No exemplo específico, a impedância indutiva corresponde diretamente a um indutor, mas será observado em outras modalidades que a impedância indutiva pode ser qualquer porta/ elemento com dois terminais que tenha ao menos uma impedância indutiva parcial, ou seja, que tenha um componente de reatância indutiva ou, em outras palavras, que tenha uma impedância complexa com uma parte imaginária positiva. Dessa forma, a impedância indutiva pode ser um circuito ou (equivalente) componente com dois terminais linear para o qual a tensão nos terminais é ao menos parcialmente dependente de um derivado da corrente através do componente/circuito.

[0221] De modo similar, no exemplo específico, a impedância capacitiva corresponde diretamente a um capacitor, mas deve-se considerar em outras modalidades que a impedância capacitiva pode ser qualquer porta/ elemento com dois terminais que tenha ao menos uma impedância capacitiva parcial, ou seja, que tenha um componente de reatância capacitiva ou, em outras palavras, que tenha uma impedância complexa com uma parte imaginária negativa. Dessa forma, a impedância capacitiva pode ser um circuito ou (equivalente) componente com dois terminais linear para o qual a corrente através do circuito/componente nos terminais é ao menos parcialmente dependente de um derivado da tensão através dos terminais.

[0222] Deve-se considerar que, na maioria das modalidades, a parte resistiva das impedâncias indutiva e capacitiva será geralmente muito menor e, frequentemente, desprezível em comparação com o componente de reatância. Isso irá garantir que as oscilações não sejam relativamente enfraquecidas, ou seja, fornecerão um Q relativamente alto para o circuito de ressonância.

[0223] Para fins de clareza e brevidade, a descrição a seguir focará na impedância indutiva que é um indutor (ideal) 1201 e, especificamente, na bobina transmissora 103 das Figuras 1 e 2, e na impedância capacitiva que é um capacitor ideal 1203. Entretanto, deve- se considerar que qualquer referência ao indutor 1201 pode, conforme adequado, ser substituída por uma referência a uma impedância indutiva ou reatância, e que qualquer referência ao capacitor 1203 possa, conforme adequado, ser substituída por uma referência a uma impedância capacitiva ou reatância. Por questão de brevidade, o par do indutor 1201 e do capacitor 1203 será chamado também de componentes ressonantes.

[0224] O indutor 1201 e o capacitor 1203 são acoplados juntos em uma configuração ressonante. No exemplo, o indutor 1201 e o capacitor 1203 são acoplados em ressonância em série, mas deve-se considerar que, em outras modalidades, os mesmos podem ser acoplados em uma configuração de ressonância paralela.

[0225] O indutor 1201 e o capacitor 1203 exibirão uma frequência de ressonância natural que corresponde à frequência de ressonância de um circuito de ressonância que corresponde apenas ao indutor 1201 e ao capacitor 1203. Conforme é bem conhecido, a frequência de ressonância para tal circuito é através de em

que L é a indutância do indutor 1201 e C é a capacitância do capacitor 1203.

[0226] Entretanto, no sistema da Figura 12, o transmissor de energia compreende adicionalmente um circuito de modulação de frequência 1205 que é disposto para controlar a frequência de ressonância para o circuito de ressonância, desacelerando-se uma alteração de estado para o capacitor 1203 e/ou o indutor 1201. O circuito de modulação de frequência 1205 pode ser considerado parte do circuito de ressonância (ou pode ser considerado total ou parcialmente externo a esse). Deve-se considerar também que, embora o circuito de modulação de frequência 1205 seja, na Figura 12, mostrado como único elemento com dois terminais acoplado em série entre o indutor 1201 e o capacitor 1203, isso é meramente um exemplo e que outras configurações serão usadas em outras modalidades. Por exemplo, o circuito de modulação de frequência 1205 no exemplo da Figura 12 tem apenas dois terminais, mas deve-se considerar que, em outras modalidades, o circuito de modulação de frequência 1205 pode ter mais terminais e pode ser conectado a outras partes do circuito, incluindo, por exemplo, trilhos de fonte de alimentação para o acionador.

[0227] O circuito de modulação de frequência 1205 é disposto para modificar a frequência de ressonância, desacelerando-se uma alteração de estado para um ou ambos dentre o indutor 1201 e o capacitor 1203. O estado do indutor 1201 e do capacitor 1203 pode ser considerado como representado pelos valores de energia atuais para o componente e, especificamente, pode ser considerado corresponder à corrente do indutor 1201

e à tensão do capacitor 1203

[0228] Em um circuito de ressonância convencional formado por um capacitor e indutor, a ressonância é obtida pela alteração de fase contínua e periódica que resulta do fluxo de energia para frente e para trás entre o capacitor (em que a energia é armazenada como energia de potencial elétrico) e o indutor (em que a energia é armazenada como energia de potencial magnético). A velocidade das alterações de estado e o fluxo de energia em tal sistema são dados por meio dos valores do capacitor e do indutor e isso resulta nas f = 1 oscilações na frequência de ressonância natural de .

[0229] Entretanto, no sistema da Figura 12, o circuito de ressonância não está autorizado a realizar, simplesmente, uma oscilação que ocorre livremente, mas, ao invés disso, o circuito de modulação de frequência 1205 desacelera a alteração de estado para ao menos um dentre o indutor 1201 e o capacitor 1203 durante um intervalo de tempo fracionário de alguns, e geralmente, todos os ciclos.

[0230] A alteração de estado é, dessa forma, desacelerada durante o intervalo de tempo fracionário em relação à alteração de estado de um circuito de ressonância que ocorre livremente que compreende apenas o capacitor 1203 e o indutor 1201.

[0231] Especialmente, a alteração de estado é desacelerada impedindo-se o fluxo de energia entre o capacitor 1203 e o indutor 1201 (desacelerando-se o fluxo de energia do indutor 1201 para o capacitor 1203, a partir do capacitor 1203 para o indutor 1201, ou tanto do indutor 1201 para o capacitor 1203 quanto do capacitor 1203 para o indutor 1201). Em um circuito ressonante, os fluxos de corrente positiva do indutor 1201 para o capacitor 1203 para metade de um ciclo ressonante, e do capacitor 1203 para o indutor 1201 para a outra metade de um ciclo ressonante. Em muitas modalidades, a desaceleração do fluxo de energia pode ser obtida impedindo-se que a corrente flua entre os componentes ressonantes. Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência 1205 pode ser disposto para impedir a corrente do indutor 1201 para o capacitor 1203, por exemplo, levando-se (alguma ou toda) a corrente do indutor 1201 em direção oposta ao capacitor 1203 (incluindo, potencialmente, levando tanto correntes negativas quanto positivas em direção oposta ao capacitor 1203). Em outras modalidades, o circuito de modulação de frequência 1205 pode ser disposto para impedir a corrente do capacitor 1203 para o indutor 1201, por exemplo, desconectando-se o capacitor 1203 do indutor 1201 durante o intervalo de tempo fracionário (desse modo, ajustando-se também a tensão através do indutor para zero, ou seja, para o indutor, tanto a corrente quanto a tensão são ajustadas para zero).

[0232] Nesses exemplos, o fluxo de corrente entre os componentes ressonantes é, então, reduzido ou até mesmo evitado completamente durante o intervalo de tempo fracionário. Durante esse intervalo de tempo fracionário, a alteração de estado de ao menos um dos componentes será desacelerada ou parada completamente. Se isso for realizado durante inúmeros ciclos e, especificamente, em cada ciclo, o efeito será que o circuito de ressonância se comportará como se estivesse em ressonância em uma frequência mais baixa do que a frequência de ressonância natural para a configuração de circuito de ressonância que ocorre naturalmente. Essa frequência menor será chamada de frequência de ressonância efetiva do circuito de ressonância.

[0233] O circuito de modulação de frequência 1205 pode, desse modo, controlar e ajustar a frequência de ressonância efetiva para ser menor que a frequência de ressonância natural. A frequência de ressonância efetiva real, no sistema da Figura 12, é controlada pelo circuito de modulação de frequência 1205 que é capaz de variar a temporização/duração do intervalo de tempo fracionário. Dessa forma, quanto maior for o intervalo de tempo fracionário, maior será o efeito de desacelerar a alteração de estado e, dessa forma, menor será a frequência de ressonância efetiva.

[0234] No sistema da Figura 12, o circuito de modulação de frequência 1205 não é meramente controlado de modo independente para fornecer uma frequência de ressonância desejada. Ao invés disso, a operação do circuito de modulação de frequência 1205 é intimamente integrada com o acionamento do circuito de ressonância 201 e, dessa forma, com a transferência de energia e a operação geral do sistema de transferência de energia.

[0235] Especificamente, no sistema da Figura 12, o acionador 203 gera um sinal de temporização e alimenta o circuito de modulação de frequência 1205 com o mesmo. O sinal de temporização inclui transições que indicam quando o intervalo de tempo fracionário deve começar, terminar ou ambos (pode haver outras transições que são ignoradas). O circuito de modulação de frequência 1205 é disposto para alinhar os intervalos de tempo fracionários com essas transições.

[0236] Dessa forma, as transições do sinal de temporização controlam a temporização do intervalo de tempo fracionário e, controlam especificamente um tempo inicial, um tempo final ou tanto o tempo inicial quanto o final. O circuito de modulação de frequência 1205 define, consequentemente, o tempo inicial e/ou final do intervalo de tempo fracionário do sinal de temporização. Tipicamente, o sinal de temporização é um sinal de chave que é usado para controlar uma chave do circuito de modulação de frequência 1205 que pode ativar/desativar o impedimento do fluxo de energia, ou seja, pode ativar/desativar a desaceleração da alteração de estado. O sinal de temporização pode incluir transições que podem ser detectadas pelo circuito de modulação de frequência 1205 e usadas por esse para controlar direta ou indiretamente uma chave para chaveamento do impedimento de corrente. O circuito de modulação de frequência 1205 geralmente alinha um tempo inicial ou final com as transições, comutando entre a aceleração e desaceleração substancialmente ao mesmo tempo em que a transição correspondente (diga-se dentro de 1/50 de um período de tempo de ciclo).

[0237] Dessa forma, no sistema, o acionador 203 controla ao menos parte da temporização do intervalo de tempo fracionário. Além disso, o acionador 203 é disposto para controlar o sinal de temporização de modo que esse, e, consequentemente, o intervalo de tempo fracionário, seja sincronizado com o sinal de acionamento. Especificamente, o acionador compreende um sincronizador 1207 que gera o sinal de temporização e o sincroniza em relação ao sinal de acionamento.

[0238] Consequentemente, na modalidade, a temporização do intervalo de tempo fracionário é estreitamente associada ao sinal de acionamento. Essa ligação fornece uma correspondência próxima entre o acionamento do circuito de ressonância 201 e a ressonância eficaz do circuito de ressonância 201. A ligação do sinal de acionamento e do sinal de temporização possibilita especificamente que uma frequência de ressonância seja automaticamente travada para ter a mesma frequência que uma frequência de operação do sinal de acionamento. De fato, o sincronizador 1207 pode sincronizar o sinal de temporização, e então, o intervalo de tempo fracionário, de modo que cada tempo de ciclo do circuito de ressonância 201 seja o mesmo que o tempo de ciclo para o ciclo do sinal de acionamento correspondente. Dessa forma, a abordagem de controlar o intervalo de tempo fracionário pelo o acionador e o fato de isso se basear no sinal de acionamento pode fornecer um sistema em que uma frequência de ressonância é sempre a mesma que o sinal de acionamento. De fato, mesmo os períodos de tempo individuais de cada tempo de ciclo individual podem ser controlados para serem os mesmos.

[0239] A abordagem não só possibilita a baixa complexidade e, por exemplo, não exige quaisquer medições ou detecções de quaisquer sinais do circuito de ressonância 201 (como indutor ou corrente de capacitor ou tensão), como também pode garantir automaticamente que as frequências sejam idênticas.

[0240] A abordagem pode fornecer inúmeras vantagens. Em particular, pode-se reduzir, e em muitas modalidades impedir, a intermodulação. Pode-se, também, em muitas modalidades, fornecer transferência de energia melhorada, e especificamente pode-se melhorar a eficácia de transferência de energia. Tipicamente, a eficácia de transferência de energia é aumentada quanto mais próximas entre si forem uma frequência de ressonância primária, uma frequência de ressonância secundária e uma frequência de operação do sinal de acionamento. A abordagem descrita possibilita que uma frequência de operação e uma frequência de ressonância primária sejam mais próxima e automaticamente unidas enquanto possibilita que as mesmas sejam variadas para se correlacionarem à frequência de ressonância secundária. Consequentemente, apenas uma adaptação do sinal de acionamento a uma frequência de ressonância secundária pode ser aplicada com uma frequência de ressonância primária que também é automaticamente definida.

[0241] A Figura 13 ilustra um exemplo do transmissor de energia da Figura 12 em que o circuito de modulação de frequência 1205 é disposto para desacelerar a alteração de estado do capacitor 1203. No exemplo, o circuito de modulação de frequência 1205 é disposto para desviar a corrente do indutor 1201 em direção oposta ao capacitor 1203 durante o intervalo de tempo fracionário. O desvio é obtido por uma chave 1301 que é acoplada em paralelo com o capacitor 1203 e que é disposto para entrar em curto-circuito. Dessa forma, o circuito de modulação de frequência 1205 pode ser implementado por uma chave controlável.

[0242] No exemplo, a chave 1301 é fechada durante o intervalo de tempo fracionário. A abertura e o fechamento da chave 1301 são controlados pelas transições do sinal de temporização geradas pelo acionador 203 e são consequentemente sincronizados com o sinal de chave. Quando a chave for fechada, a corrente que está fluindo através do indutor 1201, e que, de outro modo, carregaria ou descarregaria o capacitor 1203, é, em vez disso, desviada através da chave 1301. Dessa forma, ao colocar em curto-circuito o capacitor 1203, a corrente desvia do capacitor 1203 e, consequentemente, não carrega o capacitor. No exemplo, a chave 1301 é disposta para fechar em um instante de tempo que corresponde à tensão através do capacitor 1203 que é zero. Nesse momento, há corrente substancial através do indutor 1201 (de fato, a corrente estará no nível máximo). Entretanto, ao colocar a chave em curto-circuito, essa corrente não flui mais através do capacitor 1203, mas fluirá, ao invés disso, através da chave 1301. Consequentemente, o curto-circuito do capacitor 1203 garante que a tensão seja mantida em zero, ou seja, o estado do capacitor 1203 é mantido constante.

[0243] Deve-se observar que a chave 1301 forma, consequentemente, uma trajetória de desvio de corrente que pode desviar tanto a corrente positiva quanto a negativa do capacitor 1203.

[0244] Após uma determinada duração, ou seja, no fim do intervalo de tempo fracionário, a chave é aberta novamente resultando, desse modo, na corrente que flui através do indutor que flui, agora, para o capacitor 1203 (ou para fora do mesmo). Como resultado, o capacitor 1203 começa a carregar e a tensão do capacitor muda consequentemente. Isso resultará no aumento da capacitância efetiva do capacitor 1203, conforme “visto” a partir do indutor, e, dessa forma, na redução da frequência de ressonância. A frequência de ressonância eficaz resultante dependerá da temporização do intervalo de tempo fracionário com duração crescente que resulta na frequência de ressonância eficaz reduzida.

[0245] Especificamente, ao colocar o capacitor em curto-circuito por parte do período do sinal de acionamento, a capacitância efetiva será aumentada.

[0246] Para ilustrar esse efeito, pode ser considerado um capacitor CI que é carregado com uma corrente Média

por um tempo t2 até uma tensão A tensão

A tensão

pode ser expressa como:

[0247] Considerando-se, ao invés disso, um outro capacitor C2 com um valor menor do que CI, mas que está em curto-circuito de 0 a t1 e carregado no intervalo de tempo de t1 a t2, esse capacitor é carregado com a mesma corrente média

até a tensão

Para C2 a tensão pode ser determinada como:

[0248] Se e forem iguais em t2, então C1 pode ser expresso por:

[0249] Em outras palavras, embora o capacitor C2 seja menor em valor, no tempo t2, ambos os capacitores são carregados com a mesma tensão. No tempo t2, o capacitor C2 expõe o indutor à mesma tensão que o capacitor C1. Dessa forma, o efeito do curto-circuito consiste em aumentar a capacitância efetiva (ou aparente) do capacitor conforme “visto” pelo indutor.

[0250] Um exemplo dos sinais no circuito da Figura 13 é fornecido na Figura 14. No exemplo, a indutância do indutor 1201 é Lp = 200 uH e a capacitância do capacitor 1203 é Cp = 8,2 nF, resultando na frequência de ressonância natural de:

[0251] No exemplo, a curva superior mostra o sinal de acionamento.

[0252] Como pode ser visto, para cada ciclo, a chave 1301 é disposta para colocar o capacitor 1203 em curto- circuito durante um primeiro intervalo de tempo fracionário (para uma interseção positiva zero da tensão do capacitor) e durante um segundo intervalo de tempo fracionário (para uma interseção negativa zero da tensão de capacitor). Em cada intervalo de tempo fracionário, a tensão é, dessa forma, mantida constante por aproximadamente 1 μs. Durante esse tempo, a tensão do capacitor 1203 não muda. De modo similar, a corrente através do indutor 1201 dificilmente muda devido (é quase constante no valor máximo) ao indutor 1201 não ser exposto a uma tensão.

[0253] Como pode ser visto, a frequência de ressonância eficaz é diminuída e, de fato, no exemplo, uma frequência de ressonância eficaz de cerca de 102 kHz é obtida.

[0254] A frequência de ressonância eficaz exata pode ser definida simplesmente ajustando-se a duração dos intervalos de tempo fracionários. Quanto mais longa a duração, menor a frequência.

[0255] Além disso, pode-se ver que, se a duração entre os pulsos do sinal de acionamento for mantida constante, uma frequência de operação do sinal de acionamento pode ser alterada pela duração dos pulsos de sinais de acionamento em alteração. Entretanto, isso irá resultar diretamente na alteração da borda direita do sinal de temporização do mesmo modo, e mantendo-se a borda esquerda do sinal de temporização acoplada à interseção zero do capacitor, isso resulta na alteração de intervalos de tempo fracionários de modo correspondente. Consequentemente, uma frequência de ressonância seguirá diretamente uma frequência de operação de sinal de acionamento e será, inerentemente, a mesma.

[0256] A Figura 8 ilustra uma outra modalidade do sistema da Figura 12. Nesse exemplo, o circuito de modulação de frequência é disposto para desacelerar a alteração de estado para a impedância indutiva, impedindo-se o fluxo de corrente (e, especificamente, a taxa de alteração do fluxo de corrente) a partir da impedância capacitiva para a impedância indutiva durante o intervalo de tempo fracionário, ou reduzindo-se, de modo equivalente, a tensão imposta pelo capacitor sobre a capacitância indutiva. Especificamente, no exemplo, o circuito de modulação de frequência é disposto para desacelerar a alteração de estado para a impedância indutiva, bloqueando-se o fluxo de corrente da impedância capacitiva para a impedância indutiva durante o intervalo de tempo fracionário, ou, equivalentemente, definindo-se a tensão do indutor para zero.

[0257] No exemplo, a corrente do capacitor 1203 para o indutor 1201 é bloqueada por uma chave 1501 que está em série com o indutor 1201. No exemplo, o acionador 203 é disposto para desconectar efetivamente o acoplamento entre o capacitor 1203 e o indutor 1201 para parte do ciclo de ressonância. O acionador 203 sincroniza a chave 1501 com o sinal de acionamento e, em princípio, opera conforme descrito para o exemplo da Figura 13. De fato, no exemplo da Figura 13, a chave 1301 é disposta para congelar a tensão através do capacitor 1203 em zero, controlando-se a corrente através do capacitor 1203 para ser zero. No exemplo da Figura 15, a chave 1501 é disposta para congelar a corrente através do indutor 1201 em zero, desconectando-se o indutor 1201 do capacitor 1203 e, então, removendo-se a influência da tensão do capacitor no indutor. Dessa forma, as duas abordagens são equivalentes com a consideração de que as operações de um capacitor e um indutor são as mesmas quando os papéis da corrente e da tensão são trocados. De fato, os sinais da Figura 14 poderiam também se aplicar ao exemplo da Figura 15 se as curvas para a corrente de indutor e a tensão de capacitor forem trocadas, respectivamente, com a tensão de capacitor e a corrente de indutor.

[0258] Deve-se notar também que nos exemplos fornecidos, a alteração de estado tanto do capacitor 1203 quanto do indutor 1201 é desacelerada, ou substancialmente congelada, durante o intervalo de tempo fracionário. De fato, no exemplo da Figura 13, durante o intervalo de tempo fracionário, nenhuma corrente chega ao capacitor 1203 e a tensão é constante em zero. Entretanto, dessa forma, define-se também a tensão através do indutor 1201 para zero e, dessa forma, a corrente de indutor é substancialmente constante, ou seja, não há, substancialmente, alteração de estado para o indutor 1201. De modo similar, no exemplo da Figura 15, durante o intervalo de tempo fracionário, nenhuma corrente pode fluir a partir do capacitor 1203 e, consequentemente, a tensão através do capacitor 1203 será substancialmente constante, ou seja, não há, substancialmente, alteração de estado para o capacitor 1201.

[0259] Nos exemplos anteriores, o início dos intervalos de tempo fracionários foi sincronizado com (e, especificamente, alinhado com) as interseções zero, respectivamente, da tensão de indutor e da corrente de capacitor. Em particular, o tempo inicial dos intervalos de tempo fracionários é alinhado com as interseções zero, respectivamente, da tensão de capacitor e da corrente de indutor. Isso fornece vantagens específicas quando o fluxo de corrente entre o capacitor 1203 e o indutor 1201 for reduzido completamente para zero durante os intervalos de tempo fracionários. Entretanto, deve-se considerar que, em algumas modalidades, mais reduções graduais no fluxo de corrente podem ser usadas.

[0260] Deve-se considerar que a desaceleração da alteração de estado e o fluxo de energia entre o capacitor 1203 e o indutor 1201 podem ser obtidos, reduzindo-se ao invés de impedindo completamente o fluxo de corrente entre os componentes ressonantes. A corrente reduzida pode, por exemplo, ser obtida através de uma corrente que regula o circuito que, por exemplo, poderia ser controlado em tempo real por um microcontrolador.

[0261] Entretanto, como um outro exemplo, a redução pode, por exemplo, ser obtida pela inclusão de um capacitor ou indutor adicional durante os intervalos de tempo fracionários. Por exemplo, no exemplo da Figura 16, um capacitor de redução de corrente adicional 1601 é inserido em série com a chave da Figura 13. Durante o intervalo de tempo fracionário, a chave 1301 não coloca o capacitor 1203 em curto-circuito, mas insere o capacitor de redução de corrente 1601 em paralelo. Isso resulta na corrente para o capacitor 1203 ser reduzida como parte da corrente que flui para o capacitor de redução de corrente 1601 durante o intervalo de tempo fracionário reduzindo, assim, a alteração de estado do capacitor 1203 e, então, a tensão que o capacitor 1203 impõe ao indutor (o capacitor de redução de corrente 1601 é carregado e descarregado em conjunto com o capacitor 1203).

[0262] O exemplo correspondente para o indutor 1201 é mostrado na Figura 17. Nesse exemplo, um indutor de redução de corrente 1701 é inserido em série com o indutor 1201 e a chave 1703 é acoplada em paralelo com o indutor de redução de corrente 1701. Nesse exemplo, a chave 1703 é aberta durante o intervalo de tempo fracionário que resulta na indutância eficaz que é aumentada. Consequentemente, a alteração de corrente através do indutor é reduzida (à medida que a tensão que o capacitor 1203 impõe é, agora, dividida entre os indutores 1201 e 1701 e, então, a tensão resultante que o capacitor 1203 impõe ao indutor 1201 é reduzida) durante o intervalo de tempo fracionário. No fim do intervalo de tempo fracionário, a chave 1703 é fechada colocando, desse modo, o indutor de redução de corrente 1701 em curto-circuito.

[0263] A seguir, a operação do sistema será descrita adicionalmente com referência a um sistema em que o acionador 203 compreende uma ponte de chaveamento/inversor para gerar o sinal de acionamento. A ponte de chaveamento pode ser, especificamente, uma meia-ponte ou uma ponte inteira que corresponde aos exemplos das Figuras 3 e 4.

[0264] No exemplo, o acionador 203 gera, ademais, o sinal de temporização para ter transições que controlam diretamente o intervalo de tempo fracionário. Especificamente, o sinal é gerado para ter transições que ocorrem em tempos que correspondem (e que geralmente são substancialmente idênticos, diga-se dentro de 1/50 avos de um tempo de ciclo) ao tempo inicial do intervalo de tempo fracionário, em tempos que correspondem (e que geralmente são substancialmente idênticos, diga-se dentro de 1/50 avos de um tempo de ciclo) ao tempo final do intervalo de tempo fracionário, ou tanto em tempos que correspondem (e que geralmente são substancialmente idênticos, diga-se dentro de 1/50 avos de um tempo de ciclo) ao tempo inicial quanto ao tempo final do intervalo de tempo fracionário.

[0265] Além disso, nos exemplos, o acionador 203 é disposto para sincronizar o sinal de temporização com um (ou mais) dos sinais de chave que controlam as chaves da ponte de chaveamento. Dessa forma, assim como o sinal de acionamento é gerado pelo chaveamento das chaves na ponte de chaveamento, a sincronização do sinal de temporização e, dessa forma, dos intervalos de tempo fracionários, com o sinal de chave também fornece uma sincronização com o sinal de acionamento.

[0266] A Figura 18 mostra um exemplo de um modelo elétrico de elementos de um exemplo do sistema de transferência indutiva de energia das Figuras 1 e 2.

[0267] O circuito de ressonância primário 201 é representado pelos componentes Cp e Lp, (correspondentes ao capacitor 1203 e ao indutor 1201). O acionador é representado por Vp e a ponte de chaveamento formada pelas chaves M1 a M4 que, no exemplo específico, são FETs. O circuito de ressonância secundário 205 é representado pelos componentes Cs, Ls. O capacitor Cd cria uma ressonância a 1 MHz, que possibilita que os transmissores de energia que usam uma bobina móvel localizem o receptor de energia (por exemplo, de acordo com os princípios descritos em Qi Wireless Power Specification (versão 1.0)). O capacitor Cm e a chave Sm representam a modulação de carga pelo receptor de energia 105. Os diodos D7 a D10 e C1 e R1 representam a carga do receptor de energia 105 (em que os diodos fornecem retificação).

[0268] No exemplo, quando a chave S1 estiver aberta e fechada com um ciclo de trabalho adequado, a capacitância eficaz se torna maior que a capacitância do capacitor 1203 (Cp) por si próprio. Se for desejado que a frequência de ressonância eficaz do transmissor de energia seja inferior à frequência de ressonância natural, então, a chave S1 é fechada por um curto período de tempo logo após a tensão através de Cp passar a tensão zero de negativa para positiva e/ou vice-versa. Isso é ilustrado na Figura 19 que primeiro mostra o sinal de acionamento e o sinal de temporização controlando a chave S, em seguida, a corrente através do indutor 1201, e, finalmente, a tensão através do capacitor (correspondente à Figura 14). O sinal de acionamento é aplicado ao circuito ressonante com uma frequência

ciclo de trabalho D de 93 kHz e 10%, respectivamente, ou seja, o sinal de acionamento tem uma frequência de operação de 93 kHz. No exemplo, a frequência de ressonância natural

tanque ressonante é 100 kHz. Consequentemente, a tensão através do circuito de ressonância (representada por V (esquerda, direita)) deve, para um circuito de ressonância de execução livre, retardar a corrente

o que significa que a mesma está operando em modo capacitivo. Entretanto, no sistema da Figura 18, a chave S1 promove curto-circuito do capacitor Cp, de modo que a primeira harmônica da tensão V (esquerda, direita) e a corrente

estejam em fase, o que significa que o transmissor de energia opera em ressonância. Dessa forma, essa ressonância é obtida ao se proibir que a tensão através do capacitor Cp aumente (ou diminua) logo após o evento de uma interseção zero da tensão V(Cp) fechando-se a chave S1 com um ciclo de trabalho adequado. Isso desvia, de modo eficaz, a corrente do indutor na direção oposta do capacitor Cp.

[0269] Um exemplo de uma abordagem, que em muitas modalidades será mais prática que o exemplo da Figura 18, é fornecida na Figura 20. No exemplo, da Figura 20, uma simplificação da temporização da Figura 18 é alcançada, a qual pode fornecer flexibilidade adicional.

[0270] No exemplo da Figura 20, a chave é substituída por duas trajetórias de desvio de corrente, sendo que uma fornece um curto-circuito para a corrente que flui em uma direção, e uma para a corrente que flui na outra direção. No exemplo, cada trajetória de desvio de corrente inclui um retificador (especificamente, um diodo) que garante que a corrente pode apenas fluir em uma direção para tal trajetória.

[0271] Nesse exemplo, a corrente positiva através do tanque ressonante é agora desativada pelo D6/M6 e a corrente negativa é desativada pelo D5/M5. Diodos D5 e D6 evitam os diodos de corpo de M5 e M6 de conduzirem. A Chave/FET M6 é controlada exatamente pelo mesmo sinal que a Chave/ FET M4, ou seja, no exemplo, o sinal da chave para controlar a temporização do intervalo de tempo fracionário é exatamente o mesmo que o sinal de chave para uma dentre as chaves da ponte de chaveamento. De fato, ao menos um dentre os tempos inicial e final do intervalo de tempo fracionário não é apenas sincronizado, porém, também coincide com um chaveamento de uma dentre as chaves da ponte de chaveamento que geram o sinal de acionamento.

[0272] De fato, quando a chave M4 está conduzindo, a tensão

é ressonante de negativo para positivo. Quando essa tensão se torna positiva, o diodo D6 começa a conduzir imediatamente devido à chave M6 já estar no estado ativo. Desse modo, a corrente através de

comuta naturalmente do capacitor

em direção a D6/M6 sem a necessidade de controle de temporização complexo. Isso é adicionalmente ilustrado na Figura 21.

[0273] Uma situação similar ocorre para a segunda trajetória de M5/ D5. De fato, nesse exemplo, o sinal de chave de controle para a chave M5 é diretamente gerado para coincidir com o chaveamento de M3.

[0274] No exemplo, cada uma dentre as trajetórias de desvio de corrente (D5/ M5 e D6/M6), consequentemente, compreende tanto uma chave quanto um retificador. Isso possibilita uma temporização mais flexível do intervalo de tempo fracionário.

[0275] Especificamente, o uso tanto de uma chave quanto de um retificador possibilita que o transmissor de energia alinhe um dentre o tempo inicial e o tempo final dos intervalos de tempo fracionários às transições nos sinais de temporização, enquanto o outro é automaticamente gerado pelo retificador, ou seja, é determinado pelo chaveamento do retificador entre um estado condutor e estado não condutor.

[0276] No exemplo da Figura 20, a chave pode ser chaveada para um estado condutor durante o tempo em que a tensão do capacitor for negativa. Entretanto, devido ao diodo D6, a trajetória de desvio de corrente de D6/M6 não conduz qualquer corrente e, dessa forma, não desvia qualquer corrente (negativa ou positiva) do capacitor 1203. Dessa forma, a temporização exata da ativação de chaveamento da chave M6 é irrelevante, visto que essa não constitui o início de um intervalo de tempo fracionário no qual a corrente é desviada para a direção oposta.

[0277] Entretanto, logo após uma interseção zero da tensão através do capacitor 1203, o diodo D6 começará a conduzir (assim que a tensão for suficientemente alta para fornecer polarização direta suficiente). Dessa forma, quando diodo D6 se comuta do estado não condutor para o estado condutor, a trajetória de desvio de corrente começa a desviar a corrente do indutor 1201 para a direção oposta do capacitor 1203. Dessa forma, o início do intervalo de tempo fracionário é controlado pelo chaveamento de diodo do estado não condutor para o estado condutor e não é dependente de quando a chave M6 comuta. Dessa forma, o tempo inicial do intervalo de tempo fracionário pode não ser alinhado com o sinal de temporização.

[0278] A trajetória de desvio de corrente continuará a desviar a corrente até que a chave M6 seja chaveada para o estado aberto (contanto que haja corrente fluindo do indutor na direção dianteira do diodo D6). Dessa forma, o tempo final do intervalo de tempo fracionário é alinhado com as transições do sinal de temporização, e, dessa forma, com as transições do sinal de chave para a chave M4.

[0279] Consequentemente, no exemplo da Figura 20, e conforme ilustrado pela Figura 21, o transmissor de energia é disposto para alinhar o tempo inicial dos intervalos de tempo fracionários com o chaveamento do retificador (diodo D6) de um estado não condutor para um condutor, enquanto o tempo final é alinhado com as transições no sinal de temporização, e, dessa forma, com as transições no sinal de chave. De fato, o mesmo sinal de chave pode ser usado tanto para a chave da trajetória de desvio de corrente quanto para a chave da ponte de chaveamento.

[0280] Deve-se considerar que em outras modalidades, os mesmos princípios podem, por exemplo, ser aplicados para controlar o final do intervalo de tempo fracionário em resposta a um estado condutor de chaveamento de retificador, que inclui, potencialmente, terminar o intervalo de tempo fracionário quando um retificador se chavear do estado condutor para o estado não condutor. Tais implementações podem, por exemplo, ser úteis quando o bloqueio da corrente para o indutor for empregado, por exemplo, em vez de desviar a corrente do capacitor.

[0281] A abordagem tem uma variedade de vantagens particulares. De fato, ela possibilita uma sincronização automática do início dos intervalos de tempo fracionários com interseções zero da tensão de capacitor e/ou da corrente de indutor. Dessa forma, o início do intervalo de tempo fracionário é automaticamente alinhado com tempos em que os componentes podem facilmente estar em curto-circuito ou desconectados, desse modo, permitindo uma modalidade de complexidade inferior.

[0282] Outra vantagem significativa reside em que é fornecida flexibilidade adicional na geração do sinal de acionamento e do sinal de chave para a ponte de chaveamento. Especificamente, visto que os intervalos de tempo fracionários são sincronizados apenas a uma borda do sinal de chaves, a outra pode (dentro da razão) ser variada livremente. Isso possibilita, especificamente, que o ciclo de trabalho seja variado e, dessa forma, possibilita que o acionador varie dinamicamente o nível de energia do sinal de transferência de energia gerado sem alterar, por exemplo, a frequência de operação ou o nível de amplitude do sinal.

[0283] De fato, a abordagem possibilita uma geração muito simplificada do sinal de acionamento. Especificamente, em vez de acionar as chaves correspondentes da ponte de chaveamento (M1 / M4 e M2/M3 respectivamente) apenas durante o intervalo de tempo relativamente curto no qual o sinal de acionamento está ativo (ou seja, como na primeira curva da Figura 21), todas as chaves podem ser operadas, substancialmente, pelos sinais de onda quadrada com um ciclo de trabalho de 50%. O ciclo de trabalho do sinal de acionamento pode, então, ser gerado pela diferença de fase relativa entre esses sinais de acionamento. Entretanto, visto que apenas uma dentre as bordas controla a temporização dos intervalos de tempo fracionários, isso não afeta o intervalo de tempo fracionário.

[0284] Além disso, a abordagem ainda garante que o primeiro receptor de energia 105 e a frequência de operação são travados de modo inerente com o mesmo valor. Especificamente, isso resulta do fato de que as oscilações do circuito de ressonância 201 são reiniciadas de modo eficaz para cada ciclo do sinal de acionamento.

[0285] Deve-se observar que no exemplo da Figura 20, os níveis de tensão no sistema geralmente exigem que as chaves que controlam o intervalo de tempo fracionário (ou seja, a chave M5 e M6) são acionadas através de comutadores de nível de alta de tensão, que são geralmente implementados com o uso de dois transformadores de pulso extra.

[0286] Entretanto, isso pode ser parcialmente evitado no sistema da Figura 22 (especificamente, o comutador de nível de alta de tensão pode ser evitado para a chave M6). Nesse exemplo, duas trajetórias de desvio de corrente são acopladas entre o ponto de junção do indutor 1201 e o capacitor 1203 e os trilhos de energia para o fornecimento de energia à ponte de chaveamento.

[0287] A operação do sistema da Figura 22 é semelhante ao exemplo da Figura 20 e fornece simplesmente uma trajetória diferente de volta para a fonte de alimentação para a corrente que é desviada. Entretanto, uma diferença importante é que as chaves M5 e M6 são chamadas, respectivamente, de trilho de tensão e terra para o inversor, ou seja, em tensões fixas. Isso pode, substancialmente, facilitar o acionamento das chaves, por exemplo, quando essas forem implementadas como MOSFETs. No exemplo, a chave M6 pode ser implementada por um MOSFET que é acionado diretamente pelo mesmo sinal de chave que M4. Entretanto, uma implementação MOSFET M5 exigiria uma transformada de pulso visto que a tensão da fonte desse MOSFET terá valores de tensão negativos.

[0288] A Figura 23 ilustra uma modificação do sistema da Figura 22. Nesse exemplo, a trajetória de desvio de corrente para trilho de tensão, ou seja, a trajetória de desvio de corrente que compreende D5/M5 foi completamente removida. Embora esse sistema introduza intervalos de tempo fracionários apenas para metade das interseções zero (ou seja, apenas uma interseção zero por ciclo), constatou-se que fornece um ajuste eficaz da frequência de ressonância eficaz.

[0289] Dessa forma, no sistema da Figura 23, uma trajetória de desvio de corrente compreende uma chave e um retificador acoplados em uma configuração em série, sendo que uma extremidade da trajetória de desvio de corrente é acoplada ao ponto de junção entre o indutor e o capacitor e a outra extremidade da trajetória de desvio de corrente é acoplada ao trilho de fornecimento aterrado para a ponte de chaveamento. No sistema, e retificador alinha os tempos iniciais dos intervalos de tempo fracionários com o tempo quando o retificador comuta de um estado não condutor para um condutor, enquanto que os tempos finais do intervalo de tempo fracionário são alinhados com o chaveamento de chave M4 da ponte de chaveamento.

[0290] A abordagem possibilita uma abordagem de complexidade muito baixa para adaptar a frequência de ressonância de um transmissor de energia de modo que o mesmo se correlacione ao sinal de acionamento. A abordagem pode fornecer especificamente um sistema automático no qual a frequência do sinal de acionamento sempre é a mesma que a frequência de ressonância do circuito de ressonância primário, e vice-versa.

[0291] Para ilustrar o travamento da frequência de operação e da frequência de ressonância primária, o sistema da Figura 24 pode ser considerado. O exemplo ilustra o acionador 203 que aciona o circuito ressonante que compreende o indutor 1201 (L) e o capacitor 1203 (C). Se o acionador aplica uma tensão de passo ao circuito ressonante, o mesmo começa a oscilar na frequência de ressonância conhecida

Essas oscilações são visíveis na corrente I (linha desenhada) passando através do sistema, e a tensão V (linha tracejada) na junção entre o indutor 1201 e o capacitor 1203. Na presença de enfraquecimento, as oscilações desaparecem após algum tempo, resultando em um estado de equilíbrio no qual o capacitor 1203 é carregado para a tensão da etapa do acionador 203. Na prática, o circuito ressonante tem um fator Q alto, ou seja, enfraquecimento baixo, que significa que as oscilações continuam por muitos períodos da frequência ressonante.

[0292] Se o acionador 203 aplicar um sinal em uma frequência que é igual à frequência de ressonância, as oscilações podem ser mantidas indefinidamente, mesmo na presença de enfraquecimento. Nesse caso, as correntes muito altas podem passar através do circuito. Entretanto, se o acionador 203 aplica um sinal em uma frequência que seja diferente da frequência de ressonância, o sistema não “oscilará” muito bem, resultando em que uma corrente muito inferior passa através do circuito. De fato, no último caso, os sinais de corrente e tensão no circuito conterão duas frequências, a saber, a frequência de acionamento e a frequência de ressonância, em que a frequência de ressonância será mais acentuada com um fator Q mais alto do circuito de tanque ressonante. As duas frequências nos sinais de corrente e tensão levam a uma frequência de batida em suas amplitudes — isso também é, algumas vezes, chamado (incorretamente) de intermodulação entre as duas frequências. Em um sistema de transferência de energia sem fio, que depende da modulação de amplitude — conforme obtido através de modulação de carga no lado de recebimento de energia do sistema — isto pode tornar a confiabilidade das comunicações difícil, se não impossível. É, portanto, vantajoso, se não essencial, em certos casos, operar o sistema na frequência que é igual à frequência de ressonância.

[0293] Fechando-se a chave SW1 ou a chave SW2 após a conclusão de um ciclo das oscilações na frequência de ressonância, oscilações adicionais em tal frequência serão inibidas. Em outras palavras, o estado de alteração dos sinais de corrente e tensão no circuito será desacelerado — para zero nesse exemplo. A abertura da chave novamente no início do próximo ciclo do sinal de acionamento reinicia a oscilação em uma frequência de ressonância, como se o sinal de acionamento fosse aplicado pela primeira vez. Isso significa que as fases do sinal de corrente ou sinal de tensão são redefinidas para corresponderem à fase do sinal de acionamento. Em outras palavras, a frequência dos ciclos no circuito se torna, de modo eficaz, igual à frequência de acionamento — porém, as mesmas não têm mais um formato sinusoidal. Na Figura 25, o lado esquerdo mostra as formas de onda resultantes para fechar SW1 em uma interseção zero negativo para positivo da corrente, e a figura do lado direito mostra a forma de onda resultante para fechar SW2 em uma interseção zero negativo para positivo da tensão. As formas de onda desenhadas representam a corrente; as formas de onda tracejadas representam a tensão; e as linhas pontilhadas representam o sinal de acionamento — neste caso, uma onda quadrada.

[0294] Deve-se observar que dependendo da diferença entre a frequência de acionamento e a frequência de ressonância, o sistema também pode trabalhar para suprimir de modo eficaz as batidas nos sinais de corrente e tensão, operando-se a chave (ou chaves) uma vez a cada alguns ciclos, em oposição a uma vez a cada ciclo. Por exemplo, se as frequências de acionamento abordarem a frequência de ressonância, a frequência das batidas aumenta e as alterações resultantes na amplitude levam múltiplos ciclos para crescerem. Redefinir as fases a cada alguns ciclos é, em tal caso, suficiente para manter a sensibilidade para comunicações com base em modulação de carga em um nível suficiente, ao mesmo tempo em que reduz perdas potenciais no sistema, que podem surgir da operação da chave (ou chaves).

[0295] A sincronização da operação das chaves pode ser alcançada de diversas formas, como, por exemplo, descrito anteriormente para as várias modalidades diferentes. A abertura da chave é sincronizada mais facilmente com uma borda — por exemplo, uma borda de elevação — de um sinal de acionamento de onda quadrada ou onda de pulso. Para fechar a chave, um sistema de medição pode ser adicionado ao circuito de tanque, que dispara em uma interseção zero negativo para positivo do sinal de corrente ou tensão. Alguns versados na técnica serão capazes de projetar muitos tipos de circuitos que realizam essa funcionalidade.

[0296] No caso de um sistema de energia sem fio que compreende um acionador único que aciona múltiplos circuitos de tanque em paralelo, que é uma implementação vantajosa para obter maior tolerância de posicionamento (lateral) do receptor de energia, é difícil — se não impossível — operar o sistema na frequência de ressonância. A razão é que, devido à dispersão natural nos valores de indutância e capacitância dos componentes que são usados para implementar o sistema de energia sem fio, cada circuito de tanque ressonante tem, tipicamente, uma frequência de ressonância diferente. Limitando-se o fator Q de cada circuito de tanque ressonante, o componente de sinal de corrente e tensão em uma frequência de ressonância pode ser mantido baixo em relação ao componente de sinal na frequência de acionamento. Isso mantém as batidas na amplitude em verificação, de modo que as comunicações com base na modulação de amplitude permaneçam possíveis. Entretanto, uma desvantagem dessa abordagem reside em que um fator Q baixo exige um acoplamento relativamente alto a fim de manter a eficácia da transferência de energia suficientemente boa. Em outras palavras, o fator Q baixo não possibilita que uma distância grande entre as partes de transmissão e recepção de energia do sistema.

[0297] Inibindo-se as oscilações que ocorrem livremente, conforme descrito acima, as pulsações entre as várias frequências no sistema — a frequência de acionamento, bem como as diferentes frequências de ressonância dos múltiplos circuitos de tanque ressonante — podem ser mantidas em verificação, possibilitando comunicações por meio de modulação de amplitude. Em outras palavras, se torna possível realizar um transmissor de energia baseado em matriz ou de múltiplas bobinas com Q alto que é capaz de demodular comunicações de amplitude de um receptor de energia que é posicionado em uma distância muito maior.

[0298] A descrição fornecida acima com referência específica às Figuras 12 a 25, fornece, assim, modalidades exemplificadoras de vários recursos. Especificamente, os recursos e conceitos a seguir podem ser aplicados nos exemplos específicos descritos ou, de fato, em outros circuitos com o uso de abordagens correspondentes.

[0299] Em algumas modalidades, o circuito de modulação de frequência pode ser disposto para desacelerar a alteração de estado, ao impedir um fluxo de energia entre a impedância indutiva e a impedância capacitiva durante o intervalo de tempo fracionário.

[0300] Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência é disposto para desacelerar a alteração de estado, impedindo-se o fluxo de corrente entre a ressonância indutiva e a impedância capacitiva durante o intervalo de tempo fracionário.

[0301] Isso pode proporcionar, particularmente, o controle eficaz e pode proporcionar uma implementação prática. O fluxo de corrente pode ser um fluxo de corrente positivo ou negativo. O impedimento do fluxo de corrente pode incluir tanto reduzir o fluxo de corrente quanto evitar, completamente, qualquer fluxo de corrente.

[0302] Em muitas modalidades, o acionador compreende uma ponte de chaveamento para gerar o sinal de acionamento; sendo que o acionador é disposto para sincronizar as transições do sinal de temporização para transições de um sinal de chave para uma chave da ponte de chaveamento.

[0303] Isso pode proporcionar melhor desempenho em muitos cenários e pode, em particular, possibilitar uma implementação muito eficiente e prática. Um controle com baixa complexidade, porém preciso, pode ser obtido em muitas modalidades.

[0304] Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência compreende uma chave e retificador, e o circuito de modulação de frequência é disposto para alinhar um dentre o tempo inicial e o tempo final com as transições e para alinhar o outro dentre o tempo inicial e o tempo final com o chaveamento do retificador entre um estado não condutor e um condutor.

[0305] Isso pode fornecer um controle de complexidade particularmente baixa e eficaz. Em particular, pode-se possibilitar, em muitos cenários, a adaptação automatizada aos tempos adequados para desacelerar as alterações de estado, como especificamente para as interseções zero adequadas.

[0306] O alinhamento dos tempos inicial e final em resposta aos parâmetros diferentes pode fornecer flexibilidade adicional e, em particular, pode possibilitar mais flexibilidade de parâmetros de controle do sinal de acionamento, como especialmente, o ciclo de trabalho.

[0307] Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência é disposto para desacelerar a alteração de estado para a impedância capacitiva ao desviar a corrente da impedância indutiva em direção oposta à impedância capacitiva durante os intervalos de tempo fracionários.

[0308] Isso pode proporcionar um desempenho particularmente eficaz enquanto possibilita a implementação facilitada e de complexidade geralmente baixa.

[0309] Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência compreende uma trajetória de desvio de corrente disposta para desviar a corrente da ressonância indutiva na direção oposta à impedância capacitiva, sendo que a trajetória de desvio de corrente compreende uma chave para conectar e desconectar a trajetória de desvio de corrente; e o circuito de modulação de frequência é disposto para alinhar o chaveamento da chave com o sinal de temporização.

[0310] Isso pode proporcionar um desempenho particularmente eficaz enquanto possibilita a implementação facilitada e de complexidade geralmente baixa.

[0311] Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência compreende uma chave e retificador acoplados em uma configuração em série, e o circuito de modulação de frequência é disposto para alinhar um dentre o tempo inicial e o tempo final com as transições e para sincronizar o outro dentre o tempo inicial e o tempo final com o chaveamento do retificador entre um estado condutor e não-condutor.

[0312] Isso pode fornecer um controle de complexidade particularmente baixa e eficaz. Em particular, pode-se possibilitar, em muitos cenários, a adaptação automatizada aos tempos adequados para desacelerar as alterações de estado, como especificamente para as interseções zero adequadas.

[0313] O alinhamento dos tempos inicial e final em resposta aos parâmetros diferentes fornece flexibilidade adicional e, em particular, pode possibilitar mais flexibilidade de parâmetros de controle do sinal de acionamento, como especialmente, o ciclo de trabalho.

[0314] Em muitas modalidades, o tempo inicial dos intervalos de tempo fracionários pode ser alinhado com o chaveamento do retificador de um estado não condutor para um condutor, e os tempos finais são controlados pelo sinal de temporização.

[0315] Em muitas modalidades, uma primeira extremidade da trajetória de desvio de corrente é acoplada a um ponto de junção entre a impedância indutiva e a impedância capacitiva.

[0316] Isso pode proporcionar uma implementação particularmente vantajosa que possibilita a operação eficaz e ainda facilitada. Em muitas modalidades, a abordagem pode reduzir a complexidade do circuito de modulação de frequência, como especificamente o número de componentes dedicados necessário.

[0317] Em muitas modalidades, uma segunda extremidade da trajetória de desvio de corrente é acoplada a um trilho de fornecimento de tensão.

[0318] Isso pode proporcionar uma implementação particularmente vantajosa que possibilita a operação eficaz e ainda facilitada. Em muitas modalidades, a abordagem pode reduzir a complexidade do circuito de modulação de frequência, como especificamente o número de componentes dedicados necessário. Em muitas modalidades, isso pode facilitar o acionamento da chave para conectar e desconectar a trajetória de desvio de corrente.

[0319] Em muitas modalidades, o acionador compreende uma ponte de chaveamento que gera o sinal de acionamento; e o acionador é disposto para sincronizar as transições do sinal de temporização para coincidir com transições de um sinal de chave para uma chave da ponte de chaveamento.

[0320] Isso pode proporcionar melhor desempenho e/ou implementação simplificada. A sincronização pode, especificamente, alinhar em relação ao tempo as transições do sinal de temporização com aquelas do sinal de chave, diga-se, por exemplo, dentro de 1/50 avos do período de tempo para o sinal de acionamento.

[0321] Em muitas modalidades, a trajetória de desvio de corrente compreende uma chave e retificador acoplados em uma configuração em série, sendo que uma primeira extremidade da trajetória de desvio de corrente é acoplada a um ponto de junção entre a impedância indutiva e a impedância capacitiva, e uma segunda extremidade da trajetória de desvio de corrente é acoplada a um trilho de fornecimento aterrado para a ponte de chaveamento, e o transmissor de energia é disposto para alinhar tempos iniciais do intervalo de tempo fracionário com um tempo de chaveamento do retificador de um estado não condutor para um condutor, e para alinhar tempos finais do intervalo de tempo fracionário com um chaveamento de uma chave da ponte de chaveamento.

[0322] Isso pode proporcionar um desempenho e/ou implementação particularmente vantajoso.

[0323] Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência é disposto para desacelerar a alteração de estado para a impedância indutiva ao impedir o fluxo de corrente da impedância capacitiva para a impedância indutiva durante o intervalo de tempo fracionário.

[0324] Isso pode proporcionar um desempenho particularmente eficaz enquanto possibilita a implementação facilitada e de complexidade geralmente baixa.

[0325] Em muitas modalidades, o circuito de modulação de frequência é disposto para desacelerar a alteração de estado para a impedância indutiva ao bloquear o fluxo de corrente da impedância capacitiva para a impedância indutiva durante o intervalo de tempo fracionário.

[0326] Deve-se considerar que, a título de clareza, a descrição acima descreveu modalidades da invenção com referência a diferentes circuitos, unidades e processadores funcionais. Entretanto, ficará evidente que qualquer distribuição adequada de funcionalidade entre os diferentes circuitos, unidades ou processadores funcionais pode ser usada sem se desviar da invenção. Por exemplo, a funcionalidade ilustrada a ser executada por processadores ou controladores separados pode ser executada pelo mesmo processador ou pelos mesmos controladores. Por isso, as referências a unidades ou circuitos funcionais específicos devem ser consideradas apenas como referências a meios adequados para fornecer a funcionalidade descrita e não como indicativas de uma estrutura física ou de uma organização lógica ou física estrita.

[0327] A invenção pode ser implementada em qualquer forma adequada, incluindo hardware, software, firmware ou qualquer combinação dos mesmos. A invenção pode, opcionalmente, ser implementada, ao menos parcialmente, como software de computador que é executado em um ou mais processadores de dados e/ou processadores de sinal digital. Os elementos e os componentes de uma modalidade da invenção podem ser fisica, funcional e logicamente implementados de qualquer forma adequada. De fato, a funcionalidade pode ser implementada em uma unidade única, em uma pluralidade de unidades ou como parte de outras unidades funcionais. Assim, a invenção pode ser implementada em uma unidade única ou pode ser física e funcionalmente distribuída entre diferentes unidades, circuitos e processadores.

[0328] Embora a presente invenção tenha sido descrita em conexão com algumas modalidades, não se pretende limitá-la à forma específica aqui apresentada. Ao invés disso, o escopo da presente invenção é limitado apenas pelas reivindicações em anexo. Adicionalmente, embora possa parecer que um recurso é descrito em conexão com modalidades específicas, o versado na técnica reconhecerá que vários recursos das modalidades descritas podem ser combinados de acordo com a invenção. Nas reivindicações, o termo “que compreende” não exclui a presença de outros elementos ou outras etapas.

[0329] Além disso, embora individualmente mencionados, uma pluralidade de meios, elementos, circuitos ou etapas de métodos podem ser implementados, por exemplo por meio de um único circuito, uma única unidade ou um único processador. Adicionalmente, embora recursos individuais possam estar incluídos em reivindicações diferentes, eles podem ser vantajosamente combinados, e sua inclusão em reivindicações diferentes não implica que uma combinação de recursos não seja viável e/ou vantajosa. Além disso, a inclusão de um recurso em uma categoria de reivindicações não implica na limitação a tal categoria, mas, ao invés disso, indica que o recurso é igualmente aplicável a outras categorias das reivindicações, conforme for adequado. Além disso, a ordem dos recursos nas reivindicações não implica em nenhuma ordem específica na qual os recursos precisam ser trabalhados e, em particular, a ordem das etapas individuais em uma reivindicação de método não implica que as etapas precisam ser executadas nessa ordem. As etapas podem, na verdade, ser executadas em qualquer ordem adequada. Além disso, referências no singular não excluem uma pluralidade. Dessa forma, as referências a “um(a)”, “uns/umas”, “primeiro(a)”, “segundo(a)” etc., não excluem uma pluralidade. Os sinais de referência nas reivindicações são fornecidos meramente como exemplos esclarecedores e não devem ser interpretados como limitadores do escopo das reivindicações de forma alguma.

Claims

1. TRANSMISSOR DE ENERGIA (101), para fornecer, de modo sem fio, potência para um receptor de energia (105) por meio de um sinal indutivo de potência, compreendendo: um circuito de ressonância variável (201) para gerar o sinal indutivo de potência em resposta a um sinal de acionamento, sendo que o circuito de ressonância variável (201) tem uma frequência de ressonância que é uma frequência de ressonância variável; um acionador (203) para gerar o sinal de acionamento para o circuito de ressonância variável (201), sendo que o sinal de acionamento tem uma frequência operacional; um receptor de modulação de carga (303) para demodular a modulação de carga do sinal indutivo de potência pelo receptor de energia (105) e para gerar uma medição de qualidade da demodulação; e um adaptador (305) para adaptar a frequência operacional e a frequência de ressonância para convergirem, caracterizado pela adaptação da frequência operacional e da frequência de ressonância serem adicionalmente em resposta à medição de qualidade da demodulação.

2. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela medição de qualidade da demodulação compreender uma medida de profundidade da modulação que reflete uma medida de diferença para medições de ao menos uma dentre uma corrente e uma tensão do circuito de ressonância variável (201) para cargas de modulação diferentes da transferência de potência indutiva.

3. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela medição de qualidade da demodulação compreender uma taxa de erro de demodulação de dados.

4. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo adaptador (305) ser disposto para alterar a frequência operacional e a frequência de ressonância em resposta a uma detecção da taxa de erro de demodulação de dados que excede um limiar.

5. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo adaptador (305) ser disposto adicionalmente para determinar uma propriedade de transferência de potência, que é uma propriedade de uma transferência de potência para o receptor de energia (105), e pelo adaptador (305) ser disposto para adaptar a frequência operacional e a frequência de ressonância em resposta à propriedade de transferência de potência.

6. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela propriedade de transferência de potência refletir ao menos um dentre um nível de potência para o sinal de potência e uma medida de eficiência da transferência de potência.

7. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender adicionalmente um controlador de potência para adaptar um ciclo de trabalho do sinal de acionamento em resposta a uma solicitação de potência recebida do receptor de energia (105).

8. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo adaptador (305) ser disposto para adaptar a frequência operacional e a frequência de ressonância para desviarem de uma frequência de eficiência máxima de transferência de potência.

9. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo adaptador (305) ser disposto para adaptar a frequência de ressonância e a frequência operacional em resposta a uma medida de intermodulação indicativa de uma intermodulação entre a frequência de ressonância e a frequência operacional.

10. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo adaptador (305) ser disposto para executar uma adaptação conjunta da frequência operacional e da frequência de ressonância em resposta à medição de qualidade da demodulação, sendo que a adaptação conjunta mantém uma relação fixa entre a frequência operacional e a frequência de ressonância.

11. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo adaptador (305) ser disposto para adaptar a frequência de ressonância e a frequência operacional para serem substancialmente iguais.

12. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo transmissor de potência ser disposto para determinar a medição de qualidade da demodulação em resposta a uma comparação entre a modulação de carga medida e a modulação de carga esperada para um padrão de dados de referência.

13. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo circuito de ressonância (201) compreender uma impedância capacitiva (1203) e uma impedância indutiva (1201); pelo transmissor de potência compreender adicionalmente um circuito de modificação de frequência (1205) para controlar a frequência de ressonância desacelerando uma alteração de estado para ao menos uma dentre a impedância capacitiva (1203) e a impedância indutiva (1201) por um intervalo de tempo fracionário de ao menos alguns ciclos do sinal de acionamento, sendo que o circuito de modificação de frequência (1205) é disposto para alinhar ao menos um dentre um tempo de partida e um tempo final do intervalo de tempo fracionário para transições de um sinal de temporização; e pelo acionador (203) ser disposto para gerar o sinal de temporização para ter transições sincronizadas com o sinal de acionamento.

14. TRANSMISSOR (101), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo circuito de modificação de frequência (1205) compreender uma chave (M6) e um retificador (D6), e o circuito de modificação de frequência (1205) ser disposto para alinhar um dentre o tempo de partida e o tempo final com as transições e para alinhar o outro dentre o tempo de partida e o tempo final com o retificador (D6) que comuta entre um estado não condutor e um estado condutor.

15. MÉTODO PARA OPERAÇÃO DE UM TRANSMISSOR DE ENERGIA (101), para fornecer, de modo sem fio, potência para um receptor de energia (105) com o uso de um sinal indutivo de potência, sendo que o transmissor de energia (101) compreende um circuito de ressonância variável (201) para gerar o sinal indutivo de potência em resposta a um sinal de acionamento, sendo que o circuito de ressonância variável (201) tem uma frequência de ressonância que é uma frequência de ressonância variável; caracterizado por compreender: geração do sinal de acionamento para o circuito de ressonância variável (201), sendo que o sinal de acionamento tem uma frequência operacional; demodulação da modulação de carga do sinal indutivo de potência pelo receptor de energia (105); geração de uma medição de qualidade da demodulação; e adaptação da frequência operacional e a frequência de ressonância para convergirem, sendo que a adaptação da frequência operacional e da frequência de ressonância é adicionalmente em resposta à medição de qualidade da demodulação.

16. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA SEM FIO, caracterizado por incluir um receptor de energia (105) e um transmissor de energia (101) para fornecer, de modo sem fio, potência para o receptor de energia (105) com o uso de um sinal indutivo de potência; sendo que o transmissor de energia (101) compreende: um circuito de ressonância variável (201) para gerar o sinal indutivo de potência em resposta a um sinal de acionamento, sendo que o circuito de ressonância variável (201) tem uma frequência de ressonância que é uma frequência de ressonância variável; um acionador (203) para gerar o sinal de acionamento para o circuito de ressonância variável (201), sendo que o sinal de acionamento tem uma frequência operacional; um receptor de modulação de carga (303) para demodular a modulação de carga do sinal indutivo de potência pelo receptor de energia (105) e para gerar uma medição de qualidade da demodulação; e um adaptador (305) para adaptar a frequência operacional e a frequência de ressonância para convergirem, sendo que a adaptação da frequência operacional e da frequência de ressonância é adicionalmente em resposta a uma medição de qualidade da demodulação.

17. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo transmissor de potência compreender adicionalmente um transmissor para transmitir uma indicação de um padrão de dados de referência ao receptor de energia (105), sendo que o receptor de energia (105) é disposto para modular a carga do sinal de potência com o padrão de dados de referência indicado pela indicação do padrão de dados de referência, e o transmissor de energia (101) é disposto para determinar a medição de qualidade da demodulação em resposta a uma comparação entre a modulação de carga medida e a modulação de carga esperada para o padrão de dados de referência.

18. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo receptor de energia (105) ser disposto para modular a carga do sinal de energia com um padrão de dados de referência, e pelo transmissor de potência ser disposto para determinar a medição de qualidade da demodulação em resposta a uma comparação entre a modulação de carga medida e a modulação de carga esperada para o padrão de dados de referência, sendo que o receptor de energia (105) é disposto para determinar uma temporização para a modulação de carga do sinal de potência pelo padrão de dados de referência em relação a um sinal de temporização recebido do transmissor de energia (101).