ES2827838T3

ES2827838T3 - Transferencia de potencia inductiva inalámbrica

Info

Publication number: ES2827838T3
Application number: ES18202893T
Authority: ES
Inventors: Neil Francis Joye; Wageningen Andries Van; Wilhelmus Gerardus Maria Ettes
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2014-07-01
Publication date: 2021-05-24
Anticipated expiration: 2034-07-01
Also published as: US20160156232A1; HUE042426T2; CN105379055B; MX2016000421A; ES2715712T3; EP3462570B1; US10263470B2; PL3022825T3; TR201904133T4; WO2015007518A1; BR112016000731B1; CN105379055A; MX350379B; EP3462570A1; RU2016104883A; EP3022825A1; RU2658864C2; PL3462570T3; BR112016000731A2; JP6422963B2

Abstract

Un aparato para un sistema de transferencia de potencia inalámbrica que incluye un transmisor de potencia (101) dispuesto para proporcionar una transferencia de potencia a un receptor de potencia (105) a través de una señal de transferencia de potencia inductiva inalámbrica, proporcionándose la señal de transferencia de potencia durante una fase de transferencia de potencia en un intervalo de tiempo de potencia de una trama de tiempo de señal de transferencia de potencia periódicamente repetitiva que tiene una frecuencia de repetición no menor de 5 Hz y no mayor de 200 Hz, comprendiendo además la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia un intervalo de tiempo de potencia reducida, reduciéndose una potencia de la señal de transferencia de potencia durante el intervalo de tiempo de potencia reducida en relación con el intervalo de tiempo de potencia; comprendiendo el aparato: un inductor de transferencia de potencia (103, 107) configurado para transferir la señal de transferencia de potencia; una antena de comunicación dispuesta para comunicación de corto alcance; una unidad de comunicación de corto alcance (305, 405) acoplada a la antena de comunicación y dispuesta para comunicar mensajes de datos con una segunda entidad que es al menos uno del transmisor de potencia (101) y el receptor de potencia (105) usando la comunicación de corto alcance, teniendo la comunicación de corto alcance un alcance que no excede 20 cm y usando una señal de portadora separada distinta de la señal de transferencia de potencia; y un sincronizador (309, 409) dispuesto para sincronizar la comunicación de corto alcance a la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia de tal forma que la comunicación de corto alcance se restringe a los intervalos de tiempo de potencia reducida.

Description

DESCRIPCIÓN

Transferencia de potencia inductiva inalámbrica

Campo de la invención

La invención se refiere a transferencia de potencia inductiva y, en particular, pero no exclusivamente, a un sistema de transferencia de potencia inductiva de acuerdo con la norma de transferencia de potencia inalámbrica Qi.

Antecedentes de la invención

Muchos sistemas requieren un cableado y/o contactos eléctricos para suministrar potencia eléctrica a dispositivos. Omitir estos alambres y contactos proporciona una experiencia de usuario mejorada. Tradicionalmente, esto se ha conseguido usando baterías ubicadas en los dispositivos, pero este enfoque tiene un número de desventajas que incluyen peso adicional, volumen y la necesidad de sustituir o recargar frecuentemente las baterías. Recientemente, el enfoque de uso de transferencia de potencia inductiva inalámbrica ha recibido un interés creciente.

Parte de este interés creciente se debe al número y variedad de dispositivos portátiles y móviles que han explotado en la última década. Por ejemplo, el uso de teléfonos móviles, tabletas, reproductores de medios, etc. se ha vuelto generalizado. Tales dispositivos se alimentan generalmente mediante baterías internas y el escenario de uso típico a menudo requiere recargar las baterías o alimentación por cable del dispositivo a partir de una fuente de alimentación externa.

Como se ha mencionado, la mayoría de dispositivos actuales requieren un cableado y/o contactos eléctricos explícitos para alimentarse a partir de una fuente de alimentación externa. Sin embargo, esto tiende a ser poco práctico y requiere que el usuario inserte físicamente conectores o establezca de otra manera un contacto eléctrico físico. También tiende a ser inconveniente para el usuario mediante la introducción de longitudes de alambre. Habitualmente, los requisitos de potencia también difieren significativamente y actualmente la mayoría de dispositivos están provistos de su propia fuente de alimentación especializada que resulta en que un usuario típico tiene un gran número de diferentes fuentes de alimentación, estando cada fuente de alimentación especializada para un dispositivo específico. Aunque las baterías internas pueden evitar la necesidad de una conexión por cable a una fuente de alimentación externa, este enfoque únicamente proporciona una solución parcial ya que las baterías necesitarán recargarse (o sustituirse, lo que es caro). El uso de baterías puede añadirse también sustancialmente al peso y coste y tamaño potencial de los dispositivos.

Para proporcionar una experiencia de usuario significativamente mejorada, se ha propuesto usar una fuente de alimentación inalámbrica en la que la potencia se transfiere inductivamente desde una bobina transmisora en un dispositivo transmisor de potencia a una bobina receptora en los dispositivos individuales.

La transmisión de potencia a través de inducción magnética es un concepto bien conocido, aplicado principalmente en transformadores que tienen un acoplamiento estrecho entre la bobina transmisora primaria y la bobina receptora secundaria. Separando la bobina transmisora primaria y la bobina receptora secundaria entre dos dispositivos, la transferencia de potencia inalámbrica entre los dispositivos se vuelve posible basándose en el principio de un transformador con bajo grado de acoplamiento.

Una disposición de este tipo permite una transferencia de potencia inalámbrica al dispositivo sin requerir ningún alambre o conexión eléctrica. De hecho, puede permitir simplemente que un dispositivo se sitúe adyacente a, o encima de, la bobina transmisora para recargarse o alimentarse externamente. Por ejemplo, los dispositivos transmisores de potencia pueden disponerse con una superficie horizontal sobre la que puede situarse simplemente un dispositivo para alimentarse.

Además, tales disposiciones de transferencia de potencia inalámbrica pueden diseñarse ventajosamente de tal forma que el dispositivo transmisor de potencia puede usarse con un abanico de dispositivos receptores de potencia. En particular, se ha definido una norma de transferencia de potencia inalámbrica conocida como la norma Qi y se está desarrollando adicionalmente en la actualidad. Esta norma permite que dispositivos transmisores de potencia que cumplen con la norma Qi se usen con dispositivos receptores de potencia que también cumplen con la norma Qi sin que estos tengan que ser del mismo fabricante o tengan que estar especializados entre sí. La norma Qi adicionalmente incluye alguna funcionalidad para permitir que la operación se adapte al dispositivo receptor de potencia específico (por ejemplo, dependiendo del consumo de potencia específico).

La norma Qi se desarrolla por el Consorcio para la Energía Inalámbrica y puede encontrarse más información, por ejemplo, en su página web: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html. en la que en particular pueden encontrarse los documentos de normas definidas.

Para soportar el interfuncionamiento e interoperabilidad de transmisores de potencia y receptores de potencia, es preferible que estos dispositivos puedan comunicarse entre sí, es decir, es deseable si se soporta la comunicación entre el transmisor de potencia y receptor de potencia, y preferible si la comunicación se soporta en ambas direcciones. El documento WO2013030648A divulga un sistema de carga de terminal móvil en el que se proporciona un dispositivo de fuente de alimentación dentro de una cabina de vehículo y está configurado para realizar una operación de carga para cargar un terminal móvil. En el sistema, la carga del terminal móvil por el dispositivo de fuente de alimentación puede inhibirse cuando se produce una comunicación entre una clave electrónica dentro de la cabina de vehículo y un dispositivo de comunicación dentro de vehículo. El documento WO2013030648A se refiere a comunicación no relacionada con la operación de carga y no describe comunicación de carga de potencia.

El documento US2012056485A1 divulga un sistema de transferencia de potencia inalámbrica que realiza transferencia de potencia eléctrica y comunicación de señales mediante resonancia de campo magnético. Un aparato de transferencia de potencia incluye un controlador para conmutar un resonador entre un factor Q alto para la transferencia de potencia eléctrica y un factor Q bajo para la comunicación de señales.

La norma Qi soporta comunicación desde el receptor de potencia al transmisor de potencia, habilitando de este modo que el receptor de potencia proporcione información que puede permitir que el transmisor de potencia se adapte al receptor de potencia específico. En la norma actual, se ha definido un enlace de comunicación unidireccional desde el receptor de potencia al transmisor de potencia y el enfoque se basa en una filosofía del receptor de potencia siendo el elemento de control. Para preparar y controlar la transferencia de potencia entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia, el receptor de potencia comunica específicamente información al transmisor de potencia. La comunicación unidireccional se consigue por el receptor de potencia realizando modulación de carga en la que se varía una carga aplicada a la bobina receptora secundaria por el receptor de potencia para proporcionar una modulación de la señal de transferencia de potencia. Los cambios resultantes en las características eléctricas (por ejemplo, variaciones en el consumo actual) pueden detectarse y decodificarse (demodularse) por el transmisor de potencia.

Sin embargo, una limitación del sistema Qi es que no soporta comunicación desde el transmisor de potencia al receptor de potencia (al menos en la especificación Qi de baja potencia). Además, modulación de carga tal como la desarrollada para Qi puede ser subóptima en algunas aplicaciones.

De hecho, la comunicación entre el receptor y transmisor en un sistema de transferencia de potencia tal como el sistema Qi se enfrenta a múltiples retos y dificultades. En particular, habitualmente existe un conflicto entre los requisitos y características de la señal de transferencia de potencia y los deseos para la comunicación. Habitualmente, el sistema requiere una interacción cercana entre la transferencia de potencia y funciones de comunicación. Por ejemplo, el sistema se diseña basándose en el concepto de que únicamente se acopla inductivamente una señal entre el transmisor y el receptor de potencia, en concreto, la propia señal de transferencia de potencia. Sin embargo, usar la propia señal de transferencia de potencia no únicamente para realizar una transferencia de potencia, sino también para transportar información resulta en dificultades.

Por ejemplo, en muchos escenarios, la amplitud de señal de transferencia de potencia puede variar dinámica y periódicamente resultando en que la señal de transferencia de potencia no siempre es adecuada para modulación. De hecho, si la amplitud de señal de transferencia de potencia se reduce temporalmente a sustancialmente cero, no hay señal a modular - ya sea para directamente, por ejemplo, modulación de amplitud o frecuencia de la señal de transferencia de potencia para proporcionar comunicación desde el transmisor de potencia al receptor de potencia o para modulación de carga de la señal de transferencia de potencia para proporcionar comunicación desde el receptor de potencia al transmisor de potencia.

Como otro ejemplo, usar un enfoque de modulación de carga en el que el receptor de potencia comunica datos mediante modulación de carga (tal como en el sistema Qi) requiere que la carga normal sea relativamente constante. Sin embargo, esto no puede garantizarse en muchas aplicaciones.

Por ejemplo, si transferencia de potencia inalámbrica tiene que usarse para alimentar a un aparato accionado por motor (tal como, por ejemplo, una batidora), la amplitud de esta corriente está relacionada fuertemente con la carga del motor. Si la carga de motor está cambiando, la corriente de motor también cambia. Esto resulta en que la amplitud de la corriente de inversor también cambia con la carga. Esta variación de carga interferirá con la modulación de carga, resultando en una comunicación degradada. De hecho, en la práctica, habitualmente es muy difícil detectar modulación de carga para cargas que incluyen un motor como parte de la carga.

Para abordar tales problemas, se ha propuesto usar una tecnología de comunicación totalmente separada para proporcionar comunicación entre el transmisor de potencia y receptor de potencia. Sin embargo, mientras que un enfoque de este tipo puede resolver algunos problemas, habitualmente introduce otras desventajas.

Por ejemplo, habitualmente introduce un riesgo de que puede establecerse una comunicación que no es entre las dos partes implicadas en la transferencia de potencia. Esto conducirá habitualmente a una operación deficiente y potencialmente menos segura. Por ejemplo, el uso de canales de comunicación separados podría resultar en interferencia entre las operaciones de diferentes operaciones de transferencia de potencia que podría resultar en una situación no deseable con niveles de potencia excesivos. Por ejemplo, las operaciones de control pueden interferir entre sí, por ejemplo, usándose los datos de control desde el receptor de potencia de una operación de transferencia de potencia para controlar la transferencia de potencia de otro receptor de potencia cercano. La separación entre señales de comunicación y de transferencia de potencia puede resultar en una operación menos robusta y menos segura contra fallos.

Por lo tanto, sería ventajoso un sistema de transferencia de potencia mejorado y, en particular, sería ventajoso un sistema que permite soporte de comunicación mejorado, fiabilidad aumentada, flexibilidad aumentada, implementación facilitada, sensibilidad reducida a variaciones de carga, seguridad mejorada y/o rendimiento mejorado.

Sumario de la invención

Por consiguiente, la invención busca preferiblemente mitigar, aliviar o eliminar una o más de las desventajas anteriormente mencionadas individualmente o en cualquier combinación.

De acuerdo con un aspecto de la invención se proporciona un aparato para un sistema de transferencia de potencia inalámbrica que incluye un transmisor de potencia dispuesto para proporcionar una transferencia de potencia a un receptor de potencia a través de una señal de transferencia de potencia inductiva inalámbrica, proporcionándose la señal de transferencia de potencia durante una fase de transferencia de potencia en un intervalo de tiempo de potencia de una trama de tiempo de señal de transferencia de potencia periódicamente repetitiva que tiene una frecuencia de repetición no menor de 5 Hz y no mayor de 200 Hz, comprendiendo además la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia un intervalo de tiempo de potencia reducida, reduciéndose una potencia de la señal de transferencia de potencia durante el intervalo de tiempo de potencia reducida en relación con el intervalo de tiempo de potencia; comprendiendo el aparato: un inductor de transferencia de potencia configurado para transferir la señal de transferencia de potencia; una antena de comunicación dispuesta para comunicación de corto alcance; una unidad de comunicación de corto alcance dispuesta para comunicar mensajes de datos, siendo una segunda entidad al menos uno del transmisor de potencia y el receptor de potencia usando la comunicación de corto alcance, teniendo la comunicación de corto alcance un alcance que no excede 20 cm y usando una señal de portadora separada distinta de la señal de transferencia de potencia; y un sincronizador dispuesto para sincronizar la comunicación de corto alcance a la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia de tal forma que la comunicación de corto alcance se restringe a los intervalos de tiempo de potencia reducida.

La invención puede proporcionar comunicación mejorada y/u operación mejorada, más fiable o incluso potencialmente más segura en muchos sistemas de transferencia de potencia.

El enfoque puede proporcionar específicamente en muchos escenarios los beneficios de usar un canal de comunicación separado, separado de la señal de transferencia de potencia, sin introducir los riesgos potenciales y desventajas asociadas normalmente con el mismo.

La invención puede permitir una interconexión mejorada entre sistemas separados basándose en señales electromagnéticas. El enfoque puede permitir provisión de potencia y comunicación separadas, permitiendo de este modo optimización individual de cada una. Además, el enfoque puede mitigar la interferencia entre diferentes sistemas que se basan ambos en señales electromagnéticas coexistiendo en un espacio pequeño. En particular, el enfoque puede permitir que la comunicación se separe de la provisión de potencia mientras aún realiza comunicación durante la fase de transferencia de potencia en la que se genera un campo magnético fuerte por la señal de transferencia de potencia.

De hecho, la invención puede combinar el uso de una transferencia de potencia inductiva de corto alcance con un sistema de comunicación de corto alcance mientras evita o mitiga la interferencia entre estos, permitiendo de este modo que se consiga una operación fiable. Los inventores se han dado cuenta de que usar un enlace de comunicación separado puede introducir riesgos de que la presencia de más de un receptor de potencia o transmisor de potencia pueda resultar en efectos no deseados, y que estos efectos pueden mitigarse usando enlaces de comunicación con alcances comparables al alcance de la transferencia de potencia inductiva. Los inventores se han dado cuenta adicionalmente que tal comunicación de corto alcance y operaciones de transferencia de potencia pueden hacerse para coexistir y cooperar a pesar del conflicto aparente entre las necesidades de dos campos magnéticos de corto alcance (y especialmente siendo el campo magnético de señal de transferencia de potencia un campo magnético muy fuerte).

El enfoque puede proporcionar, por lo tanto, beneficios teniendo alcances muy cortos tanto de transferencia de potencia como comunicación mientras supera al mismo tiempo las desventajas de que tanto la transferencia de potencia como la comunicación sean de corto alcance. El enfoque puede superar específicamente el prejuicio de que la comunicación de corto alcance no es práctica en sistemas de transferencia de potencia inalámbrica debido a la fuerte interferencia que resulta de proporcionar potencia al receptor de potencia. La invención puede modificar la operación de transferencia de potencia para acomodar requisitos de la comunicación. Por lo tanto, en lugar del enfoque convencional de adaptar el enfoque de comunicación para adecuarse a un requisito de transferencia de potencia continua, el sistema toma el enfoque opuesto y adapta las características de transferencia de potencia a los requisitos asociados con la introducción de un sistema de comunicación de corto alcance. Por lo tanto, la operación de transferencia de potencia en términos de provisión de potencia puede compensarse con el rendimiento de comunicación y los beneficios operacionales del uso de un sistema de comunicación de corto alcance.

El enfoque puede permitir específicamente una operación más fiable y puede recudir el riesgo de interferencia entre las operaciones de múltiples entidades de transferencia de potencia (receptores o transmisores) y transferencias de potencia que pueden ser óptimas entre sí. El enfoque también puede permitir una comunicación sustancialmente mejorada, que incluye comunicación bidireccional, comunicación de tasa de datos mayor y/o una comunicación más fiable.

Si el aparato es un transmisor de potencia, la segunda entidad puede ser un receptor de potencia. Si el aparato es un receptor de potencia, la segunda entidad puede ser un transmisor de potencia.

El alcance de comunicación de 20 cm puede medirse, en algunas realizaciones, en una dirección dada, y específicamente en la dirección de un plano en el que una bobina plana de transmisor de potencia se forma para radiar la señal de transferencia de potencia.

La unidad de sincronizador puede disponerse para sincronizar el intercambio de datos que tendrá lugar en los intervalos de tiempo de potencia reducida. El sincronizador puede sincronizar, en algunas realizaciones, una función de transmisión del aparato para transmitir datos únicamente en intervalos de tiempo de potencia reducida. En algunas realizaciones o escenarios, la función de transmisión puede transmitir, por ejemplo, una portadora en otros intervalos de tiempo (específicamente en los intervalos de tiempo de potencia), pero puede restringir que la comunicación de datos sea en los intervalos de tiempo de potencia reducida. El sincronizador puede sincronizar, en algunas realizaciones, una función de recepción del aparato para recibir datos únicamente en los intervalos de tiempo de potencia reducida.

En algunas realizaciones, la comunicación de corto alcance se dispone para transmitir datos (mensajes) únicamente en los intervalos de tiempo de potencia reducida.

En algunas realizaciones, la comunicación de corto alcance se dispone para recibir datos (mensajes) únicamente en los intervalos de tiempo de potencia reducida.

En algunas realizaciones, el alcance de comunicación puede no exceder de 10 cm.

En la mayoría de realizaciones, la duración de los intervalos de tiempo de potencia reducida será menor, y habitualmente sustancialmente menor, que la duración de los intervalos de tiempo de potencia. En muchas realizaciones, el ciclo de trabajo puede no exceder del 20 %, 10 % o incluso 5 %. El ciclo de trabajo exacto puede proporcionar una compensación ventajosa entre capacidad de comunicación y eficiencia de transferencia de potencia. Para muchos sistemas de transferencia de potencia, se encuentra una compensación ventajosa para un ciclo de trabajo de no más del 10 %.

Una duración de los intervalos de tiempo de potencia reducida puede estar ventajosamente, en muchas realizaciones, en el intervalo de 1 ms a 5 ms, y/o la duración de los intervalos de tiempo de potencia puede estar ventajosamente, en muchas realizaciones, en el intervalo de 5 ms a 10 ms.

La duración de una trama de tiempo no es menor de 5 ms ni mayor de 200 ms.

En algunas realizaciones, una frecuencia de portadora de la portadora no es menor del doble de una frecuencia de la señal de transferencia de potencia.

Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado en muchas realizaciones, y habitualmente puede proporcionar específicamente interferencia reducida a la comunicación de corto alcance desde la señal de transferencia de potencia. En algunas realizaciones, un nivel de potencia de la señal de transferencia de potencia durante un intervalo de tiempo de potencia reducida en una primera trama de tiempo no es mayor del 20 % de un nivel de potencia de la señal de transferencia de potencia durante un intervalo de tiempo de potencia durante la primera trama de tiempo.

Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado.

La potencia de la señal de transferencia de potencia en los intervalos de tiempo de potencia reducida puede limitarse habitualmente para que no sea mayor del 20 %, 10 % o 5 % de la potencia máxima posible en un intervalo de tiempo de potencia. En muchos escenarios, la señal de transferencia de potencia en los intervalos de tiempo de potencia reducida puede no ser mayor del 20 %, 10 % o 5 % de la potencia en intervalos de tiempo de potencia adyacentes. En muchas realizaciones, los intervalos de tiempo de potencia reducida pueden corresponder sustancialmente a intervalos de tiempo de apagado. En muchas realizaciones, el transmisor de potencia puede disponerse para apagar la señal de transferencia de potencia durante los intervalos de tiempo de potencia reducida. En tales intervalos de tiempo de apagado, no puede generarse ninguna señal de transferencia de potencia. La comunicación de corto alcance puede ser una comunicación de Comunicación de Campo Cercano, NFC.

Los inventores se han dado cuenta de que sistemas de transferencia de potencia, tales como el sistema Qi, pueden modificarse para permitir que la norma de comunicación NFC se use para comunicación (bidireccional) entre un receptor de potencia y un transmisor de potencia y que esto puede permitir una operación mejorada y más fiable. En particular, NFC puede proporcionar, en comparación con otros enfoques de comunicación tales como Bluetooth™ o WiFi™, una operación más fiable con riesgo reducido de que las comunicaciones desde diferentes dispositivos se confundan. El enfoque permite que se use NFC con un sistema de transferencia de potencia a pesar de que la comunicación utilice comunicación de campo cercano y, por lo tanto, opere donde la transferencia de potencia también induce un campo magnético muy fuerte.

El enfoque puede reducir el coste y proporcionar una comunicación que es particularmente adecuada para transferencias de potencia, ya que puede conseguirse una tasa de datos lo suficientemente alta mientras se restringe la comunicación a alcances muy pequeños, habitualmente asegurando que únicamente otra entidad de comunicación pueda estar presente dentro del alcance dado.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, la unidad de comunicación de corto alcance es operable para operar como un iniciador que inicia un enlace de comunicación de corto alcance a la segunda entidad.

En algunas realizaciones y escenarios, el aparato puede operar como un iniciador y la segunda entidad puede operar como un objetivo. En algunas realizaciones y escenarios, la segunda entidad puede operar como un iniciador y el aparato puede operar como un objetivo.

Por ejemplo, el aparato puede ser un transmisor de potencia y puede operar como un iniciador que inicia la comunicación NFC con el receptor de potencia. Como otro ejemplo, el aparato puede ser un receptor de potencia y puede operar como un iniciador que inicia la comunicación n Fc con el transmisor de potencia.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, la unidad de comunicación de corto alcance se dispone para responder a un mensaje de datos recibido desde la segunda entidad en el intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se recibe el mensaje de datos desde la segunda entidad.

En algunas realizaciones, puede realizarse comunicación bidireccional dentro de una única ranura/intervalo de tiempo. Por ejemplo, la segunda entidad puede ser un iniciador y puede transmitir un primer mensaje al aparato en un intervalo de tiempo de potencia reducida dado. El aparato puede ser un objetivo y puede responder al primer mensaje transmitiendo un segundo mensaje a la segunda entidad, transmitiéndose el segundo mensaje dentro del mismo intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se recibió el primer mensaje.

En algunas realizaciones, la unidad de comunicación de corto alcance se dispone para recibir un mensaje de datos desde la segunda entidad en un intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se transmite un mensaje de datos a la segunda entidad. Por ejemplo, el aparato puede ser un iniciador y puede transmitir un primer mensaje a la segunda entidad en un intervalo de tiempo de potencia reducida dado. La segunda entidad puede ser un objetivo y puede responder al primer mensaje transmitiendo un segundo mensaje al aparato, transmitiéndose el segundo mensaje dentro del mismo intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se recibió el primer mensaje. El aparato puede disponerse para recibir este segundo mensaje en el mismo intervalo de tiempo de potencia reducida en el que transmitió el primer mensaje.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, la unidad de comunicación de corto alcance se dispone para responder a un mensaje de datos recibido desde la segunda entidad en un intervalo de tiempo de potencia reducida posterior al intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se recibe el mensaje de datos desde la segunda entidad.

En algunas realizaciones, puede realizarse comunicación bidireccional dentro de dos ranuras/intervalos de tiempo consecutivos. Por ejemplo, la segunda entidad puede ser un iniciador y puede transmitir un primer mensaje al aparato en un intervalo de tiempo de potencia reducida dado. El aparato puede ser un objetivo y puede responder al primer mensaje transmitiendo un segundo mensaje a la segunda entidad, transmitiéndose el segundo mensaje en el siguiente intervalo de tiempo de potencia reducida, es decir, en el intervalo de tiempo de potencia reducida que sigue al intervalo en el que se recibió el primer mensaje.

En algunas realizaciones, la unidad de comunicación de corto alcance se dispone para recibir un mensaje de datos de respuesta desde la segunda entidad en un intervalo de tiempo de potencia reducida posterior a un intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se transmite un mensaje de datos a la segunda entidad.

Por ejemplo, el aparato puede ser un iniciador y puede transmitir un primer mensaje a la segunda entidad en un intervalo de tiempo de potencia reducida dado. La segunda entidad puede ser un objetivo y puede responder al primer mensaje transmitiendo un segundo mensaje al aparato, transmitiéndose el segundo mensaje en el siguiente intervalo de tiempo de potencia reducida, es decir, en el intervalo de tiempo de potencia reducida que sigue al intervalo en el que se recibió el primer mensaje. El aparato puede disponerse para recibir este segundo mensaje en este siguiente intervalo de tiempo de potencia reducida, es decir, en el intervalo de tiempo de potencia reducida que sigue al intervalo en el que transmitió el primer mensaje.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, la unidad de comunicación de corto alcance se dispone para realizar al menos una primera operación antes de entrar en una fase de transferencia de potencia, comprendiendo la al menos primera operación una operación seleccionada a partir de: una detección de capacidad de comunicación de la segunda entidad; una detección de colisión de comunicación; una inicialización de sesión de comunicación entre el aparato y la segunda entidad; una activación de dispositivo de la segunda entidad.

Esto puede proporcionar rendimiento mejorado en muchos escenarios y puede asegurar, en particular, una operación facilitada y/o más fiable. En particular, puede permitir que una trama de tiempo optimizada para la comunicación en curso y control durante la transferencia de potencia no necesite comprometerse por, por ejemplo, requisitos de temporización de procedimientos no realizados regularmente durante tal comunicación.

La detección de colisión de comunicación puede ser específicamente una detección de otras unidades de comunicación de corto alcance que operan y específicamente transmiten dentro del alcance de comunicación de la unidad de comunicación de corto alcance.

En algunas realizaciones, la unidad de comunicación de corto alcance se dispone para transmitir repetidamente una identificación del aparato a la segunda entidad.

El enfoque puede mejorar adicionalmente la fiabilidad y asegurar que la comunicación es entre el transmisor de potencia y receptor de potencia previstos a pesar del uso de un enlace de comunicación separado de la señal de transferencia de potencia. El enfoque puede permitir específicamente que la segunda entidad compruebe que recibe mensajes de datos desde la fuente prevista.

En algunas realizaciones, el aparato comprende adicionalmente un controlador de transferencia de potencia dispuesto para inhibir la transferencia de potencia en respuesta a no recibir una indicación de una identidad de la segunda entidad que coincide con un valor de identificación esperado.

El enfoque puede mejorar adicionalmente la fiabilidad y asegurar que la comunicación es entre el transmisor de potencia y receptor de potencia previstos a pesar del uso de un enlace de comunicación separado de la señal de transferencia de potencia. El enfoque puede reducir específicamente el riesgo de que un nivel de transferencia de potencia indeseablemente alta que resulta de la comunicación sea con una segunda entidad no implicada en la transferencia de potencia.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el aparato es el transmisor de potencia.

La invención puede proporcionar un transmisor de potencia mejorado que puede soportar una operación mejorada en un sistema de transferencia de potencia. En particular, puede proporcionarse una comunicación mejorada y más fiable, permitiendo de este modo una transferencia de potencia mejorada.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el aparato comprende adicionalmente una fuente de potencia configurada para proporcionar una señal de fuente de potencia periódicamente variable, siendo una frecuencia de variaciones periódicas en la señal de fuente de potencia menor de 1 kHz; un generador de señal de transferencia de potencia configurado para generar una señal de accionamiento para un inductor de transmisión de potencia a partir de la señal de fuente de potencia, comprendiendo el generador de señal de transferencia de potencia: un convertidor de frecuencia dispuesto para generar una frecuencia de la señal de accionamiento mayor que la frecuencia de variaciones periódicas en la señal de fuente de potencia, y un limitador configurado para restringir que una potencia de la señal de accionamiento alimentada al inductor de transmisión de potencia esté por debajo de un umbral en los intervalos de tiempo de potencia reducida; y un sincronizador de fuente de potencia configurado para sincronizar los intervalos de tiempo de potencia reducida con variaciones periódicas en la señal de fuente de potencia. Esto puede permitir rendimiento mejorado, y puede permitir, en particular, que se reduzca el impacto sobre la transferencia de potencia.

En muchas realizaciones, la señal de fuente de potencia es una señal de transferencia de potencia de CC variable. En algunas realizaciones, la fuente de potencia se dispone para generar la señal de fuente de potencia en respuesta a una rectificación de una señal de CA, y los intervalos de tiempo de potencia reducida pueden sincronizarse a cruces de cero de la señal de CA.

En algunas realizaciones, el limitador puede disponerse para desacoplar el inductor de transmisión de potencia del convertidor de frecuencia durante los intervalos de tiempo de potencia reducida.

En muchas realizaciones, los intervalos de tiempo de potencia reducida corresponden a intervalos de tiempo durante los cuales un nivel de la señal de fuente de potencia está por debajo de un umbral.

Esto puede permitir transferencia de potencia mejorada en muchas realizaciones.

En muchas realizaciones, los intervalos de tiempo de potencia reducida corresponden a intervalos de tiempo durante los cuales un nivel de la señal de fuente de potencia está por debajo de un umbral. El sincronizador de fuente de potencia puede seleccionar que los intervalos de tiempo de potencia reducida sean intervalos de tiempo en los que el nivel de la señal de fuente de potencia está por debajo de un umbral.

En muchas realizaciones, el generador de señal de transferencia de potencia puede disponerse para generar la señal de transferencia de potencia para que tenga una frecuencia no mayor de cinco veces la frecuencia de las variaciones periódicas, y habitualmente para que tenga una frecuencia sustancialmente idéntica a o el doble de la frecuencia de las variaciones periódicas.

En algunas realizaciones, el sincronizador de fuente de potencia se dispone para sincronizar los intervalos de tiempo de potencia reducida para corresponder a mínimos periódicos de un absoluto de la señal de fuente de potencia. Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado. El sincronizador de fuente de potencia puede disponerse específicamente para sincronizar los intervalos de tiempo de potencia reducida para corresponder a cruces de cero de la señal de fuente de potencia. El absoluto de la señal de fuente de potencia puede corresponder a una señal de fuente de potencia rectificada. El sincronizador de fuente de potencia se dispone para sincronizar los intervalos de tiempo de potencia reducida para corresponder a mínimos periódicos de un valor absoluto de la señal de fuente de potencia. El valor puede ser un valor de potencia, tensión o corriente.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, la unidad de comunicación de corto alcance se dispone para realizar una detección de posibles entidades de comunicación con las que puede comunicarse mediante comunicación de corto alcance, y el aparato comprende adicionalmente un controlador de transferencia de potencia dispuesto para inhibir la transferencia de potencia si se detecta más de una posible entidad de comunicación.

El enfoque puede permitir fiabilidad mejorada y puede reducir el riesgo de un transmisor de potencia que se comunica involuntariamente con un receptor de potencia que no es el objetivo de la transferencia de potencia.

Por ejemplo, el transmisor de potencia puede realizar una detección de colisión (por ejemplo, una resolución de colisión de NFC) para detectar otras entidades de comunicación dentro del alcance. El transmisor de potencia puede inhibir una transferencia de potencia si se detecta más de otra entidad de comunicación. La transferencia de potencia puede inhibirse limitando la potencia de la señal de transferencia de potencia a un nivel dado (que corresponde a una operación segura) o, por ejemplo, apagando la señal de transferencia de potencia, o terminando (o no continuando con o comenzando) la operación de transferencia de potencia.

En algunas realizaciones, el aparato comprende adicionalmente un controlador de transferencia de potencia dispuesto para inhibir la transferencia de potencia en respuesta a una detección de que no se recibe un mensaje de respuesta esperado desde la segunda entidad dentro de un intervalo de tiempo.

El enfoque puede mejorar adicionalmente la fiabilidad y asegurar que se proporciona potencia únicamente si la comunicación es, de hecho, con el receptor de potencia implicado en la transferencia de potencia. La transferencia de potencia puede inhibirse limitando la potencia de la señal de transferencia de potencia a un nivel dado (que corresponde a una operación segura) o, por ejemplo, apagando la señal de transferencia de potencia, o terminando (o no continuando con o comenzando) la operación de transferencia de potencia.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el aparato comprende adicionalmente un controlador de transferencia de potencia dispuesto para inhibir la transferencia de potencia en respuesta a una detección de una ausencia de una señal de radio desde la segunda entidad.

El enfoque puede aplicarse, por ejemplo, a comunicación NFC en la que la segunda entidad es un iniciador que se supone que genera una señal de portadora y en la que la unidad de comunicación (de la primera entidad) es un objetivo.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el aparato es el receptor de potencia.

La invención puede proporcionar un receptor de potencia mejorado que puede soportar una operación mejorada en un sistema de transferencia de potencia. En particular, puede proporcionarse una comunicación mejorada y más fiable, permitiendo de este modo una transferencia de potencia mejorada.

La unidad de comunicación puede comprender, en algunas realizaciones, una etiqueta de NFC pasiva.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el aparato comprende adicionalmente un controlador dispuesto para reducir una potencia a una carga del receptor de potencia en respuesta a una detección de una ausencia de una señal de comunicación desde la segunda entidad.

El enfoque puede permitir una operación mejorada y/o más fiable y puede evitar proporcionar potencialmente potencia excesiva a una carga en escenarios en los que puede proporcionarse una señal de transferencia de potencia por un transmisor de potencia no controlado por el receptor de potencia.

La reducción de potencia a la carga puede ser desconectando una bobina receptora de potencia (para recibir la señal de transferencia de potencia) de la carga, y o cortocircuitando la carga.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el aparato comprende adicionalmente una interfaz de usuario dispuesta para generar una alerta de usuario en respuesta a una detección de una ausencia de una señal de comunicación desde la segunda entidad.

El enfoque puede permitir una operación mejorada y/o más fiable y puede alertar al usuario de un escenario potencial en el que puede proporcionarse potencia al receptor de potencia mediante un transmisor de potencia no controlado por el receptor de potencia.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, la unidad de comunicación de corto alcance se dispone para inhibir terminación de enlace de comunicación con la segunda entidad en respuesta a una detección de que la señal de transferencia de potencia está presente.

El enfoque puede permitir una operación mejorada y/o más fiable y puede reducir el riesgo de que la transferencia de potencia al receptor de potencia se controle por otro receptor de potencia.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el sincronizador se dispone para determinar una temporización de la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia en respuesta a variaciones de potencia de la señal de transferencia de potencia.

Esto puede permitir una operación fiable y puede proporcionar, en particular, un enfoque eficiente, fiable y de baja complejidad para sincronizar la funcionalidad de comunicación del receptor de potencia.

De acuerdo con un aspecto de la invención se proporciona un método de operación para un sistema de transferencia de potencia inalámbrica que incluye un transmisor de potencia dispuesto para proporcionar una transferencia de potencia a un receptor de potencia a través de una señal de transferencia de potencia inductiva inalámbrica, proporcionándose la señal de transferencia de potencia en un intervalo de tiempo de potencia de una trama de tiempo de señal de transferencia de potencia periódicamente repetitiva que tiene una frecuencia de repetición no menor de 5 Hz y no mayor de 200 Hz, comprendiendo además la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia un intervalo de tiempo de potencia reducida, reduciéndose una potencia de la señal de transferencia de potencia durante el intervalo de tiempo reducido en relación con el intervalo de tiempo de potencia; comprendiendo el método durante una fase de transferencia de potencia realizar las etapas de: comunicación de mensajes de datos siendo una segunda entidad al menos uno del transmisor de potencia y el receptor de potencia usando comunicación de corto alcance basándose en una señal de portadora separada distinta de la señal de transferencia de potencia y usando una antena de comunicación diferente de un inductor de transferencia de potencia para la transferencia de la señal de transferencia de potencia, teniendo la comunicación de corto alcance un alcance que no excede 20 cm; y sincronización de la comunicación de corto alcance a la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia de tal forma que la comunicación de corto alcance se restringe a los intervalos de tiempo de potencia reducida.

Estos y otros aspectos, características y ventajas de la invención serán evidentes a partir de y se aclararán con referencia a la realización o realizaciones descritas en lo sucesivo.

Breve descripción de los dibujos

Realizaciones de la invención se describirán, por medio de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos, en los que

La Figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema de transferencia de potencia que comprende un transmisor de potencia y un receptor de potencia de acuerdo con algunas realizaciones de la invención;

La Figura 2 ilustra un ejemplo de elementos de un transmisor de potencia de acuerdo con algunas realizaciones de la invención;

La Figura 3 ilustra un ejemplo de elementos de un transmisor de potencia de acuerdo con algunas realizaciones de la invención;

La Figura 4 ilustra un ejemplo de elementos de un receptor de potencia de acuerdo con algunas realizaciones de la invención;

La Figura 5 ilustra un ejemplo de un posible diagrama de temporización para señales del sistema de transferencia de potencia de la Figura 1;

La Figura 6 ilustra un ejemplo de un posible diagrama de temporización para señales del sistema de transferencia de potencia de la Figura 1;

La Figura 7 ilustra un ejemplo de un posible escenario en un sistema de transferencia de potencia;

La Figura 8 ilustra un ejemplo de elementos de un accionador para el transmisor de potencia de la Figura 3; La Figura 9 ilustra un ejemplo de señales en un transmisor de potencia;

Las Figuras 10 y 11 ilustran ejemplos de un circuito de accionamiento para una bobina de transmisión de un transmisor de potencia;

La Figura 12 ilustra un ejemplo de señales en el transmisor de potencia de la Figura 3;

La Figura 13 ilustra un ejemplo de un posible diagrama de temporización para señales del sistema de transferencia de potencia de la Figura 1; y

Las Figuras 14 y 15 ilustran ejemplos de disposiciones de bobinas de potencia en el sistema de transferencia de la Figura 1.

Descripción detallada de las realizaciones

La siguiente descripción se centra en realizaciones de la invención aplicables a un sistema de transferencia de potencia de tipo Qi, pero se apreciará que la invención no se limita a esta aplicación, sino que puede aplicarse a muchos otros sistemas de transferencia de potencia.

La Figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema de transferencia de potencia de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. El sistema de transferencia de potencia comprende un transmisor de potencia 101 que incluye (o se acopla a) un inductor/bonina de transferencia de potencia de transmisión que en adelante se denominará como la bobina transmisora 103. El sistema comprende adicionalmente un receptor de potencia 105 que incluye (o se acopla a) un inductor/bonina de transferencia de potencia de recepción que en adelante se denominará como la bobina receptora 107.

El sistema proporciona una transferencia de potencia inductiva inalámbrica desde el transmisor de potencia 101 al receptor de potencia 105. Específicamente, el transmisor de potencia 101 genera una señal de transferencia de potencia que se propaga como un flujo magnético por la bobina transmisora 103. La señal de transferencia de potencia puede tener habitualmente una frecuencia entre aproximadamente 20 kHz hasta 200 kHz. La bobina transmisora 103 y la bobina receptora 107 se acoplan con bajo grado de acoplamiento y, por lo tanto, la bobina receptora recoge (al menos parte de) la señal de transferencia de potencia del transmisor de potencia 101. Por lo tanto, la potencia se transfiere desde el transmisor de potencia 101 al receptor de potencia 105 a través de un acoplamiento inductivo inalámbrico desde la bobina transmisora 103 a la bobina receptora 107. La bobina transmisora 103 y la bobina receptora 107 se disponen, por lo tanto, para transferir la señal de transferencia de potencia a través del transmisor de potencia 101 hasta el receptor de potencia 105. El término señal de transferencia de potencia se usa principalmente para referirse a la señal inductiva entre la bobina transmisora 103 y la bobina receptora 107 (la señal de flujo magnético), pero se apreciará que por equivalencia también puede considerarse y usarse como una referencia para la señal eléctrica proporcionada a la bobina transmisora 103 o, de hecho, a la señal eléctrica de la bobina receptora 107.

En algunas realizaciones, la bobina de transferencia de potencia receptora 107 puede incluso ser una entidad de transferencia de potencia receptora que cuando se expone a la señal de transferencia de potencia inductiva se calienta debido a las corrientes de Foucault inducidas o adicionalmente mediante pérdidas de histéresis debido a un comportamiento ferromagnético. Por ejemplo, la bobina receptora 107 puede ser una placa de hierro para un aparato que se calienta inductivamente. Por lo tanto, en algunas realizaciones, la bobina receptora 107 puede ser un elemento eléctricamente conductor que se calienta mediante corrientes de Foucault inducidas o adicionalmente mediante pérdidas de histéresis debido a un comportamiento ferromagnético. En un ejemplo de este tipo, la bobina receptora 107, por lo tanto, también forma inherentemente la carga.

A continuación, se describirá la operación del transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105 con referencia específica a una realización de acuerdo con la norma Qi (excepto para las modificaciones y mejoras descritas (o consecuentes) en este documento). En particular, el transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105 pueden ser sustancialmente compatibles con la versión 1.0 o 1.1 de la especificación Qi (excepto para las modificaciones y mejoras descritas (o consecuentes) en este documento).

Para controlar la transferencia de potencia, el sistema puede proceder a través de diferentes fases, en particular, una fase de selección, una fase de ping, una fase de identificación y configuración y una fase de transferencia de potencia. Puede encontrarse más información en el capítulo 5 de la parte 1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi.

Inicialmente, el transmisor de potencia 101 está en la fase de selección, en la que solamente supervisa la presencia potencial de un receptor de potencia. El transmisor de potencia 101 puede usar una variedad de métodos para este propósito, por ejemplo, como se describe en la especificación de potencia inalámbrica Qi. Si se detecta una presencia potencial de este tipo, el transmisor de potencia 101 entra en la fase de ping, en la que se genera temporalmente una señal de transferencia de potencia. La señal se conoce como una señal de ping. El receptor de potencia 105 puede aplicar la señal recibida para alimentar su electrónica. Después de recibir la señal de transferencia de potencia, el receptor de potencia 105 comunica un paquete inicial al transmisor de potencia 101. Específicamente, se transmite un paquete de intensidad de señal que indica el grado de acoplamiento entre transmisor de potencia y receptor de potencia. Puede encontrarse más información en el capítulo 6.3.1 de la parte 1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi. Por lo tanto, en la fase de ping se determina si un receptor de potencia 105 está presente en la interfaz del transmisor de potencia 101.

Tras recibir el mensaje de intensidad de señal, el transmisor de potencia 101 se mueve a la fase de identificación y configuración. En esta fase, el receptor de potencia 105 mantiene su carga de salida desconectada y en sistemas Qi convencionales un receptor de potencia 105 en esta fase se comunica con el transmisor de potencia 101 usando modulación de carga. En tales sistemas, el transmisor de potencia proporciona una señal de transferencia de potencia de amplitud, frecuencia y fase constantes para este propósito (con la excepción del cambio provocado por la modulación de carga). Los mensajes se usan por el transmisor de alimentación 101 para configurarse a sí mismo según se solicita por el receptor de potencia 105. Los mensajes desde el receptor de potencia no se comunican continuamente, sino que se comunican en intervalos.

A continuación de la fase de identificación y configuración, el sistema se mueve a la fase de transferencia de potencia, en la que tiene lugar la transferencia de potencia real. Específicamente, después de haber comunicado su requisito de potencia, el receptor de potencia 105 conecta la carga de salida y suministra la misma con la potencia recibida. El receptor de potencia 105 supervisa la carga de salida y mide el error de control entre el valor real y el valor deseado de un cierto punto de operación. Comunica tales errores de control al transmisor de potencia 101 a una tasa mínima de, por ejemplo, cada 250 ms para indicar estos errores al transmisor de potencia 101 así como también el deseo de un cambio, o ningún cambio, de la señal de transferencia de potencia. Por lo tanto, en la fase de transferencia de potencia, el receptor de potencia 105 también se comunica con el transmisor de potencia.

El sistema de transferencia de potencia de la Figura 1 utiliza comunicación entre el transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105.

Se ha normalizado un enfoque para comunicación desde un receptor de potencia a un transmisor de potencia en la versión 1.0 y 1.1 de la especificación Qi.

De acuerdo con esta norma, se implementa un canal de comunicación desde el receptor de potencia al transmisor de potencia usando la señal de transferencia de potencia como portadora. El receptor de potencia modula la carga de la bobina receptora. Esto resulta en correspondientes variaciones en la señal de transferencia de potencia en el lado de transmisor de potencia. La modulación de carga puede detectarse mediante un cambio en la amplitud y/o fase de la corriente de bobina transmisora o, como alternativa o adicionalmente, mediante un cambio en la tensión de la bobina transmisora. Basándose en este principio, el receptor de potencia puede modular datos que demodula el transmisor de potencia. Estos datos se formatean en bytes y paquetes. Puede encontrarse más información en "System description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Versión 1.0, julio de 2010, publicada por el Consorcio para la Energía Inalámbrica" disponible a través de http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html, también llamada la especificación de potencia inalámbrica Qi, en particular el capítulo 6: Interfaz de comunicaciones.

Se observa que las versiones 1.0 y 1.1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi definen únicamente comunicación desde el receptor de potencia al transmisor de potencia, es decir, define únicamente una comunicación unidireccional.

El sistema de la Figura 1 usa un enfoque diferente para la comunicación que el divulgado en las versiones 1.0 y 1.1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi. Sin embargo, se apreciará que este enfoque diferente a la comunicación puede usarse junto con otros enfoques de comunicación, incluyendo el enfoque de comunicación de las versiones 1.0 y 1.1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi. Por ejemplo, para un sistema de tipo Qi, el enfoque de comunicación de las versiones 1.0 y 1.1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi puede usarse para toda comunicación que se especifica para que se realice por las versiones 1.0 y 1.1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi, pero soportándose una comunicación adicional por el enfoque diferente descrito a continuación. También, se apreciará que el sistema puede comunicar de acuerdo con las versiones 1.0 y 1.1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi en algunas fases o modos pero no en otros. Por ejemplo, puede usar modulación de carga estándar durante la fase de identificación y configuración, en la que la señal de transferencia de potencia y cargas externas pueden ser constantes, pero no durante la fase de transferencia de potencia, en la que este no es el caso. En el sistema de la Figura 1, la comunicación entre el receptor de potencia 105 y transmisor de potencia 101 se mejora con respecto a la comunicación normalizada de las versiones 1.0 y 1.1 de la especificación de potencia inalámbrica Qi.

En primer lugar, el sistema soporta comunicación de mensajes desde el transmisor de potencia 101 al receptor de potencia 105 y, en particular, permite que el transmisor de potencia 101 transmita datos al receptor de potencia 105. En segundo lugar, la comunicación desde el receptor de potencia 105 al transmisor de potencia 101 puede usar una comunicación mejorada y puede no limitarse a comunicación por modulación de carga.

En particular, el sistema de la Figura 1 utiliza un segundo enlace de comunicación que es independiente de la señal de transferencia de potencia en el sentido de que no implica ninguna modulación de la señal de transferencia de potencia o usa la señal de transferencia de potencia como una portadora. El enlace de comunicación es un enlace de comunicación de corto alcance con un alcance no mayor de 20 cm. Por lo tanto, se garantiza una comunicación únicamente hasta una distancia de 20 cm. En algunas realizaciones, el alcance no es de más de 10 cm. De hecho, en muchas realizaciones, los alcances de comunicación típicos pueden estar en la vecindad de unos pocos centímetros. El enlace de comunicación de corto alcance puede ser específicamente un enlace de comunicación NFC.

En muchas realizaciones, el segundo enlace de comunicación se forma mediante comunicación de corto alcance que es independiente de la transferencia de potencia y la señal de transferencia de potencia. El sistema de comunicación de corto alcance no usa específicamente la señal de transferencia de potencia, sino que es independiente de la presencia de esta. La comunicación de corto alcance puede realizarse incluso cuando la señal de transferencia de potencia no está presente, de hecho la comunicación de corto alcance puede, a menudo, ser más fiable y tener probabilidades de error reducidas cuando la señal de transferencia de potencia no está presente. Por lo tanto, en lugar del enfoque convencional en el que se usa la misma señal tanto para transferencia de potencia como para comunicación, el sistema de la Figura 1 proporciona comunicación y transferencia de potencia diferenciadas mediante la comunicación basándose en la modulación de una portadora separada en lugar de la modulación de la señal de transferencia de potencia (aunque alguna comunicación entre el transmisor de potencia 101 y receptor de potencia 105 puede realizarse posiblemente adicionalmente usando la señal de transferencia de potencia, tal como, por ejemplo, comunicación heredada durante la fase de identificación y configuración).

La comunicación de corto alcance, por consiguiente, se basa en el uso de una portadora que no es (parte de) la señal de transferencia de potencia. Específicamente, los datos que se comunican a través de la interfaz aérea de comunicación de corto alcance se comunican modulando una portadora de comunicación. La portadora de comunicación es independiente de la señal de transferencia de potencia y habitualmente tiene una frecuencia y nivel de potencia sustancialmente diferentes. Habitualmente la frecuencia de la portadora de comunicación no es menor del doble de la frecuencia de la señal de transferencia de potencia y el nivel de potencia habitualmente es menor que la mitad, y a menudo mucho mejor (tal como, por ejemplo, una décima parte, quincuagésima parte o una centésima parte) del nivel de potencia máxima de la señal de transferencia de potencia en la señal de transferencia de potencia. La comunicación de corto alcance usa además diferentes inductores para comunicar la portadora/señal de comunicación que para transferir la señal de transferencia de potencia desde el transmisor de potencia 101 al receptor de potencia 105. Específicamente, la portadora de comunicación se transfiere usando antenas de comunicación de corto alcance y no usan la bobina transmisora 103 o la bobina receptora 107.

Por lo tanto, la comunicación de corto alcance y la transferencia de potencia son, en el sistema de la Figura 1, funciones y sistemas sustancialmente independientes y separados. Sin embargo, mientras que el uso de tales sistemas diferentes e independientes puede proporcionar un número de ventajas, también puede haber un número de dificultades asociadas. Específicamente, en un sistema en el que dos sistemas independientes se basan ambos en señales electromagnéticas que coexisten en el mismo espacio, los sistemas provocarán interferencia entre sí. En particular, el campo electromagnético muy fuerte generado por la señal de transferencia de potencia provocará un alto grado de interferencia que puede impactar sustancialmente en la comunicación de corto alcance.

El sistema de la Figura 1 permite que un enlace de comunicación de corto alcance de este tipo coexista con la señal electromagnética fuerte generada por el transmisor de potencia 101 para la transferencia de potencia adaptando la señal de transferencia de potencia para usar una trama de tiempo de división de tiempo y sincronizando la comunicación de corto alcance a esta trama de tiempo.

En particular, en lugar de usar una transferencia de potencia continua como en sistemas existentes, los sistemas actuales aplican una trama de tiempo a la señal de transferencia de potencia. La trama de tiempo comprende al menos dos tipos de intervalos de tiempo/ranuras de tiempo, en concreto intervalos de tiempo de potencia en los que se genera una señal de transferencia de potencia que tiene la potencia requerida para la transferencia de potencia y un intervalo de tiempo de potencia reducida en el que únicamente se proporciona una señal de transferencia de potencia de nivel de potencia reducida. De hecho, en muchas realizaciones, la señal de transferencia de potencia puede estar completamente apagada durante los intervalos de tiempo de potencia reducida. El enfoque de adaptación de la operación de transferencia de potencia y de hacer esta discontinua de forma efectiva permite que la comunicación de corto alcance coexista con la transferencia de potencia. El enfoque permite que la comunicación de corto alcance se realice durante la fase de transferencia de potencia. Por lo tanto, durante la fase de transferencia de potencia en la que se está transfiriendo potencia al receptor de potencia 105, el transmisor de potencia 101 genera una señal de transferencia de potencia muy fuerte para generar la potencia requerida al receptor de potencia 105. Una señal fuerte de este tipo a menudo puede provocar interferencia muy sustancial a la comunicación de corto alcance que, de hecho, está operando en la ubicación en la que la señal de transferencia de potencia es más fuerte.

El enfoque puede abordar un número de desventajas asociadas con enfoques convencionales.

Por ejemplo, puede superar las desventajas de uso de la señal de transferencia de potencia como una señal de portadora para la comunicación. Por ejemplo, para muchas cargas, tales como motores, las variaciones dinámicas son muy significativas y esto puede hacer, en muchos escenarios, que la modulación de carga sea relativamente poco fiable o incluso inviable. También, la modulación de la señal de transferencia de potencia tiende a ser relativamente lenta y resultar en tasas de datos de comunicación muy bajas.

Sin embargo, usando un enlace de comunicación separado, tal como un enlace de comunicación NFC, junto con el enfoque de división de tiempo sincronizado, permite que las características de transferencia de potencia se desacoplen del enlace de comunicación, permitiendo de este modo una comunicación más fiable y más rápida. Además, la comunicación de corto alcance proporciona una protección aumentada contra interferencia operacional desde otras operaciones de transferencia de potencia que se están realizando cerca de la transferencia de potencia.

De hecho, si se usan canales de comunicación separados, esto podría resultar en interferencia entre las operaciones de diferentes transferencias de potencia, que podría resultar en una situación potencialmente peligrosa con altos niveles de potencia. Por ejemplo, las operaciones de control pueden interferir entre sí, por ejemplo, mediante el uso de los datos de control del receptor de potencia de una operación de transferencia de potencia para controlar la transferencia de potencia a otro receptor de potencia cercano. La separación entre señales de comunicación y de transferencia de potencia puede resultar en una operación menos robusta y menos segura contra fallos.

En particular, la comunicación por modulación de carga tiende inherentemente a asegurar que los datos se comunican entre el receptor de potencia 105 y transmisor de potencia 101 correctos, es decir, el transmisor de potencia 101 puede suponer con fiabilidad que los datos recibidos pueden usarse para controlar la operación de transferencia de potencia. Sin embargo, los inventores se han dado cuenta de que cuando se usa un enlace de comunicación separado, que es independiente de la señal de transferencia de potencia, existe un riesgo de que los datos transmitidos desde el receptor de potencia 105 puedan no recibirse por el transmisor de potencia 101 que suministra potencia al receptor de potencia 105, o puedan recibirse por un transmisor de potencia 101 que no suministra potencia al receptor de potencia 105. De manera similar, existe un riesgo de que datos recibidos por el transmisor de potencia 101 no se hayan originado desde el receptor de potencia 105 esperado.

Este problema puede ser particularmente significativo para situaciones en las que una pluralidad de transmisores de potencia que se colocan dentro de un área limitada pueden transferir simultáneamente potencia a una pluralidad de receptores de potencia.

El problema también puede ser particularmente significativo para transmisores de potencia que incluyen una pluralidad de bobinas de transmisión y son capaces de soportar simultáneamente una pluralidad de transferencias de potencia.

Como un ejemplo, el uso de un enlace de comunicación RF separado puede no requerir que el receptor de potencia 105 se coloque correctamente para que se efectúe la comunicación. Específicamente, el hecho de que es posible efectuar una comunicación satisfactoria habitualmente no garantizará que la bobina receptora 107 esté colocada lo suficientemente cerca a la bobina de transmisión 103. Si un receptor de potencia controla un transmisor de potencia a través de tal canal de comunicación, el sistema puede no estar seguro, por lo tanto, de que la bobina receptora está colocada lo suficientemente cerca de la bobina de transmisión (y, por lo tanto, el acoplamiento entre la bobina receptora y la bobina de transmisión puede ser muy bajo). Es posible que el receptor de potencia siga solicitando al transmisor de potencia alimentación hasta que la potencia proporcionada sea lo suficientemente alta para que el receptor de potencia reciba suficiente potencia incluso con el acoplamiento ineficiente actual. Sin embargo, esto puede requerir que se induzca un campo magnético muy fuerte y esto podría conducir a una exposición inesperada e indeseada del usuario u objetos metálicos al campo magnético generado por el transmisor de potencia.

El transmisor de potencia y receptor de potencia pueden incluir una funcionalidad adicional para verificar y comprobar la posición del receptor de potencia, pero tal funcionalidad adicional habitualmente añadirá complejidad y coste.

También, el uso simultáneo de múltiples aparatos con receptores de potencia individuales podría conducir a una situación en la que un primer receptor de potencia acoplado a un primer transmisor de potencia interfiere con un segundo receptor de potencia acoplado a un segundo transmisor de potencia. Las señales de control del primer receptor de potencia podrían elegirse por el segundo transmisor de potencia o viceversa. Esto podría resultar, por ejemplo, en que el segundo transmisor de potencia se controla para generar un campo magnético alto que no es apropiado para el segundo receptor de potencia. Por ejemplo, si el primer receptor de potencia detecta que el nivel de la señal de transferencia de potencia debería aumentarse, puede solicitar un aumento de potencia. Sin embargo, esta petición podría recibirse por el segundo transmisor de potencia en lugar del primer transmisor de potencia, y resultará entonces en que se aumenta la señal de transferencia de potencia proporcionada por el segundo transmisor de potencia al segundo receptor de potencia. El primer receptor de potencia detectará aún que el nivel de la señal de transferencia de potencia es demasiado bajo (ya que la señal de transferencia de potencia desde el primer transmisor de potencia no ha cambiado), y continuará, por lo tanto, solicitando un aumento de potencia. Por lo tanto, el segundo transmisor de potencia continuará aumentando el nivel de potencia. Este aumento de potencia continuo podría conducir a daños, excesiva generación de calor y, en general, a una situación indeseable e incluso potencialmente insegura para el segundo receptor de potencia y el aparato asociado.

Como un escenario ilustrativo específico para ilustrar el problema, un usuario puede poner una tetera encima de un primer transmisor de potencia en la cocina. El primer transmisor de potencia puede detectar que se sitúa un objeto en su interfaz de transferencia de potencia y puede proporcionar una señal de transferencia de potencia con potencia baja a la tetera para poner en marcha su electrónica. La tetera envía información a través del enlace de comunicación RF al transmisor de potencia para iniciar y controlar el transmisor de potencia para proporcionar potencia. Después de algún tiempo, el usuario puede decidir poner una sartén en el primer transmisor de potencia y, por consiguiente, puede mover la tetera a un segundo transmisor de potencia cerca del primer transmisor de potencia. El segundo transmisor de potencia detecta la tetera y, bajo el control de la tetera, transferirá potencia a esta. El primer transmisor de potencia puede detectar la sartén, pero aún recibirá los datos de control desde la tetera. El primer transmisor de potencia proporcionará, por lo tanto, potencia a la sartén, pero la señal de transferencia de potencia se controlará por la tetera, resultando en posiblemente un calentamiento inesperado de la sartén. El usuario habitualmente no será consciente de esta situación y puede, por ejemplo, tocar la sartén que puede estar inapropiadamente caliente.

Como otro ejemplo, puede encontrarse el mismo escenario, pero con la adición de una encimera no resistente al calor. La tetera puede construirse de tal forma que no calienta la superficie en la que está colocada incluso cuando el agua en la tetera ha llegado al punto de ebullición. La sartén podría ser una sartén convencional para cocina de inducción, pero únicamente pretende usarse en una placa de vidrio de cerámica. En esta situación, la sartén podría dañar la encimera no resistente al calor, porque no contiene ningún medio para limitar la disipación de la energía cuando el primer transmisor de potencia está aún bajo el control de la tetera mientras la sartén se coloca en el primer transmisor de potencia.

También pueden surgir problemas, por ejemplo, en escenarios en los que el transmisor de potencia puede comprender una pluralidad de bobinas de transmisión. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2, un transmisor de potencia puede comprender un controlador de potencia, PCU, que controla una pluralidad de elementos de transmisión, TE, comprendiendo cada uno una bobina de transmisión. Al mismo tiempo, una unidad de comunicación, CU, separada puede recibir datos desde un enlace de comunicación RF separado. En un escenario de este tipo, un primer receptor de potencia puede colocarse en un primero de los elementos de transmisión/bobinas, TE. Por ejemplo, un teléfono móvil puede colocarse en el conjunto de bobina de transmisión, y puede comenzar una transferencia de potencia al teléfono móvil. El teléfono móvil puede transmitir datos de control de vuelta al transmisor de potencia usando el enlace de comunicación RF, y la señal de transferencia de potencia de la primera bobina de transmisión, TE, puede disponerse en consonancia. El usuario puede desear ahora cambiar a un segundo móvil. Puede mover el primer teléfono móvil ligeramente a un lado para hacer hueco para el nuevo teléfono que puede resultar en que el primer teléfono móvil está colocado ahora sobre una bobina de transmisión diferente, tal como, por ejemplo, sobre una bobina de transmisión vecina. Sin embargo, esto puede no detectarse por el sistema y de hecho el enlace de comunicación inverso desde el primer teléfono móvil aún funcionará. El primer teléfono móvil solicitará aumentos de potencia para compensar el bajo acoplamiento resultando en un campo magnético muy grande que se genera potencialmente por la primera bobina de transmisión. De hecho, en muchos escenarios, el segundo teléfono móvil podría colocarse potencialmente encima de la primera bobina de transmisión y en consecuencia experimentaría el campo magnético alto sin ninguna probabilidad de reducir el mismo. Por lo tanto, el control de la transferencia de potencia puede perderse de forma efectiva y, de hecho, en algunos escenarios la transferencia de potencia para un móvil puede controlarse por el otro y viceversa.

El uso de un enlace de comunicación de corto alcance tal como NFC asegura que aunque se usa un enlace de comunicación separado independiente de la señal de transferencia de potencia, existe una relación geométrica garantizada entre el transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105. En muchas realizaciones, esto puede ser suficiente para aliviar o superar los problemas descritos. Por ejemplo, asegurando que el único receptor de potencia 105 dentro de un alcance de 20 cm de la bobina de transmisión 103 es, de hecho, el receptor de potencia 105 implicado en la transferencia de potencia, puede asegurarse que la comunicación es, de hecho, entre el receptor de potencia 105 y transmisor de potencia 101 que realizan la transferencia de potencia. De hecho, incluso en escenarios en los que esto quizás no puede garantizarse, la probabilidad de que surja un problema puede reducirse sustancialmente.

La siguiente descripción se centrará en realizaciones en las que el enlace de comunicación que es independiente de la señal de transferencia de potencia es un enlace de comunicación NFC.

La Figura 3 ilustra en más detalle elementos del transmisor de potencia 101 de la Figura 1 y la Figura 4 ilustra en más detalle elementos del receptor de potencia 105 de la Figura 1.

El transmisor de potencia 101 comprende la bobina de transmisión 103 que se acopla a un accionador 301 que se dispone para generar la señal de accionamiento de la bobina de transmisión 103 y, por lo tanto, se dispone para generar la señal de accionamiento que se traduce en la señal de transferencia de potencia inductiva. El accionador 301 se dispone para generar una señal de CA con un nivel de potencia deseado que se alimenta a la bobina de transmisión 103 para generar la señal de transferencia de potencia. Se apreciará que el accionador 301 puede comprender una funcionalidad adecuada para generar la señal de accionamiento como será bien conocido para el experto en la materia. Por ejemplo, el accionador 301 puede comprender un inversor para convertir una señal de fuente de alimentación de c C en una señal de CA de una frecuencia adecuada (habitualmente aproximadamente 50 - 200 kHz) para la transferencia de potencia. Se apreciará también que el accionador 301 puede comprender una funcionalidad de control adecuada para operar las diferentes fases del sistema de transferencia de potencia. En muchos casos, el accionador 301 contendrá uno o más condensadores para realizar un circuito de resonancia con la bobina de potencia 103 para una frecuencia elegida.

El accionador 301 se acopla a un controlador de potencia 303 que se dispone para controlar la potencia de la señal de transferencia de potencia. Específicamente, el controlador de potencia 303 puede generar una señal de control que se alimenta al accionador 301 y que indica el nivel de potencia para la señal de accionamiento. El accionador 301 puede escalar, a continuación, la señal de accionamiento para tener una correspondiente amplitud.

El transmisor de potencia 101 comprende además una primera unidad de comunicación 305 que se dispone para comunicarse con el receptor de potencia 105. Específicamente, la primera unidad de comunicación 305 puede comunicar datos al receptor de potencia 105 en un enlace de comunicación directo y recibir datos desde el receptor de potencia 105 en un enlace de comunicación inverso. Los enlaces de comunicación son enlaces de comunicación RF de corto alcance y, por consiguiente, el transmisor de potencia 101 también comprende una antena 307 acoplada a la primera unidad de comunicación 305.

La antena 307 puede ser cualquier elemento adecuado para convertir una señal eléctrica en una señal de comunicación electromagnética, tal como específicamente un radiador electromagnético, antena, inductor o bobina.

En el ejemplo específico, la primera unidad de comunicación 305 es una unidad de comunicación NFC y, por lo tanto, los enlaces de comunicación son enlaces de comunicación NFC. La antena 307 puede ser específicamente una bobina plana de NFC.

La primera unidad de comunicación 305 puede intercambiar, por lo tanto, mensajes de datos con el receptor de potencia 105 usando comunicación de corto alcance, y específicamente usando comunicación NFC. El alcance de la comunicación se limita a no más de 20 cm y en muchas realizaciones a no más de 10 cm. Enlaces de comunicación típicos pueden estar en distancia de únicamente unos pocos centímetros.

El alcance de comunicación puede ser la distancia máxima entre las antenas que permite una comunicación fiable. Puede considerarse que una comunicación fiable requiera que una tasa de error esté por debajo de un umbral, tal como, por ejemplo, una tasa de errores de bits de menos de 10-3.

La primera unidad de comunicación 305 puede transmitir mensajes de datos al receptor de potencia 105 a través del enlace de comunicación NFC o puede recibir mensajes de datos desde el receptor de potencia 105 a través del enlace de comunicación NFC. Específicamente, la primera unidad de comunicación 305 puede transmitir un mensaje de reenvío al receptor de potencia 105 a través del enlace de comunicación NFC, esperándose que el receptor de potencia 105 responda transmitiendo un mensaje de respuesta de vuelta al transmisor de potencia 101 a través del enlace de comunicación NFC. Puede requerirse, por ejemplo, que el mensaje de respuesta confirme que el enlace de comunicación inverso es de hecho un enlace con el receptor de potencia 105 que está tomando parte en la transferencia de potencia.

En algunas realizaciones, puede establecerse únicamente uno de los enlaces de comunicación por la comunicación de corto alcance (NFC). Por ejemplo, en algunas realizaciones, el enlace de comunicación directo puede establecerse usando modulación de la señal de transferencia de potencia mientras que el enlace de comunicación inverso se establece usando comunicación NFC. Como otro ejemplo, en algunas realizaciones, el enlace de comunicación inverso puede establecerse usando modulación de carga de la señal de transferencia de potencia mientras que el enlace de comunicación directo se establece usando comunicación NFC.

El receptor de potencia 105 comprende un controlador de transferencia de potencia 401 que se acopla a la bobina receptora 107 y que recibe la señal de transferencia de potencia. El controlador de transferencia de potencia 401 se acopla adicionalmente a una carga 403 y es capaz de recibir la señal de transferencia de potencia y generar una señal de fuente de alimentación adecuada para la carga 403. El controlador de transferencia de potencia 401 puede comprender, por ejemplo, un rectificador (de puente completo), circuitería de suavizado y circuitería de control de tensión o potencia como será bien conocido para el experto. En muchos casos, el receptor de potencia contiene uno o más condensadores para realizar una circuitería de resonancia con la bobina receptora 107 para una frecuencia elegida.

El controlador de transferencia de potencia 401 es además capaz de controlar el receptor de potencia 105 y de soportar específicamente la operación de función de transferencia que incluye soportar las diferentes fases de una transferencia de potencia Qi.

El receptor de potencia 105 adicionalmente comprende una segunda unidad de comunicación 405 que es una unidad de comunicación de corto alcance. Específicamente, la segunda unidad de comunicación 405 puede comunicar datos al transmisor de potencia 101 en un enlace de comunicación inverso y recibir datos desde el transmisor de potencia 101 en un enlace de comunicación directo. Los enlaces de comunicación son enlaces de comunicación RF de corto alcance y, por consiguiente, el receptor de potencia 105 también comprende una antena 407 acoplada a la segunda unidad de comunicación 405.

La antena 407 puede ser cualquier elemento adecuado para convertir una señal de comunicación electromagnética en una señal eléctrica, tal como específicamente un radiador electromagnético, antena, inductor o bobina.

En el ejemplo específico, la segunda unidad de comunicación 405 es una unidad de comunicación NFC y, por lo tanto, los enlaces de comunicación son enlaces de comunicación NFC. La antena 407 puede ser específicamente una bobina plana de NFC.

La segunda unidad de comunicación 405 puede intercambiar, por lo tanto, mensajes de datos con el transmisor de potencia 101 usando comunicación de corto alcance, y específicamente usando comunicación NFC. La segunda unidad de comunicación 405 puede transmitir mensajes de datos al transmisor de potencia 101 a través del enlace de comunicación NFC, o puede recibir mensajes de datos desde el transmisor de potencia 101 a través del enlace de comunicación NFC. Específicamente, la segunda unidad de comunicación 405 puede transmitir un mensaje de reenvío al transmisor de potencia 101 a través del enlace de comunicación NFC inverso. El transmisor de potencia 101 puede responder, a continuación, a este mensaje transmitiendo un mensaje de respuesta de vuelta al transmisor de potencia 101 a través del enlace de comunicación NFC directo.

Como otro ejemplo, el transmisor de potencia 101 puede implementar un iniciador de NFC y el receptor de potencia 105 puede implementar un objetivo de NFC. El iniciador de NFC (es decir, el transmisor de potencia 101) puede enviar una petición en el enlace de comunicación NFC directo y el objetivo de NFC (es decir, el receptor de potencia 105) puede enviar una respuesta en el enlace de comunicación inverso NFC. Esta respuesta puede ser, o puede incluir, una confirmación de que el enlace de comunicación NFC directo es de hecho un enlace al receptor de potencia 105 correcto.

El sistema utiliza, por consiguiente, un sistema de comunicación que está separado de la transferencia de potencia y específicamente, y que no implica ninguna modulación de la señal de transferencia de potencia. Sin embargo, en el sistema de las Figuras 1-4, la comunicación NFC no se implementa solamente independientemente de la transferencia de potencia, sino que las operaciones se integran y coordinan entre sí. La integración es de tal forma que la transferencia de potencia y comunicación NFC operan en una disposición sincronizada y multiplexada por división de tiempo.

Específicamente, la transferencia de potencia se modifica de tal forma que no es una transferencia de potencia continua, sino que se usa una señal de transferencia de potencia discontinua. De hecho, tanto la transferencia de potencia como la comunicación NFC se disponen para operar de acuerdo con una trama de tiempo repetitiva. La trama de tiempo repetitiva comprende al menos un intervalo de tiempo en el que se realiza la transferencia de potencia. Este intervalo de potencia se denomina, por lo tanto, como un intervalo de tiempo de potencia (o intervalo de tiempo de transferencia de potencia). Cada trama de tiempo además comprende al menos un intervalo de tiempo en el que se reduce la potencia de la señal de transferencia de potencia, y habitualmente se reduce a sustancialmente cero. Este intervalo de tiempo se denomina, por consiguiente, como un intervalo de tiempo de potencia reducida.

La Figura 5 ilustra un ejemplo de un diagrama de temporización para el sistema de la Figura 1.

En el ejemplo, cada trama de tiempo repetitiva comprende un intervalo de tiempo de potencia y un intervalo de tiempo de potencia reducida. En el ejemplo, la potencia de la señal de transferencia de potencia se reduce a cero en el intervalo de tiempo de potencia reducida. En la Figura 5 el intervalo de tiempo de potencia se denomina como "Ventana P" y los intervalos de tiempo de potencia reducida se denominan como "Ventana Z".

Se apreciará que en algunas realizaciones o escenarios, la potencia de la señal de transferencia de potencia puede no reducirse a cero en los intervalos de tiempo de potencia reducida, pero puede limitarse a un nivel inferior siendo un nivel que es menor que la potencia máxima posible de la señal de transferencia de potencia durante los intervalos de tiempo de potencia, tal como, por ejemplo, restringiendo el nivel de potencia a un nivel de potencia para el que se sabe que la interferencia provocada a la comunicación NFC es aceptable.

En el sistema de la Figura 1, la comunicación NFC no se realiza solamente para cumplir con la norma de comunicación NFC, sino que también se realiza para integrarse con la operación de transferencia de potencia, y específicamente la comunicación NFC se realiza de forma síncrona con la trama de tiempo de la señal de transferencia de potencia, es decir, se sincroniza con las variaciones de potencia de la señal de transferencia de potencia. Por lo tanto, en el sistema de la Figura 1, la funcionalidad para proporcionar potencia a través de la señal de transferencia de potencia y la comunicación de corto alcance usando la portadora de comunicación se sincronizan entre sí y, de hecho, la portadora de comunicación se sincroniza con la señal de transferencia de potencia. Adicionalmente, esta sincronización de la comunicación y la transferencia de potencia se realiza durante la fase de transferencia de potencia, en la que el transmisor de potencia 101 está proporcionando potencia al receptor de potencia 105, permitiendo o mejorando de este modo la comunicación de corto alcance simultáneamente con la transferencia de potencia.

Específicamente, el transmisor de potencia 101 de la Figura 3 comprende un primer sincronizador 309 acoplado al accionador 301 y la primera unidad de comunicación 305. El primer sincronizador 309 se dispone para sincronizar la comunicación de corto alcance (NFC) a la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia de tal forma que la comunicación de corto alcance (NFC) se restringe a los intervalos de tiempo de potencia reducida.

De manera similar, el receptor de potencia 105 comprende un segundo sincronizador 409 acoplado al controlador de potencia 401 y la segunda unidad de comunicación 405. El segundo sincronizador 409 se dispone para sincronizar la comunicación de corto alcance (NFC) a la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia de tal forma que la comunicación de corto alcance (NFC) se restringe a los intervalos de tiempo de potencia reducida.

Por lo tanto, la primera y segunda unidades de comunicación 305, 405 se controlan de tal forma que la comunicación a través del enlace de comunicación NFC se limita a los intervalos de tiempo de potencia reducida. Específicamente, la transmisión de un mensaje de datos se realiza únicamente durante un intervalo de tiempo de potencia reducida y no se produce ninguna transmisión de datos fuera de estos (aunque en algunas realizaciones el transmisor de NFC de una de la señal de primera y segunda unidad de comunicación 305, 405 puede transmitir, por ejemplo, de forma continua una portadora no modulada, por ejemplo, para alimentar una unidad de comunicación NFC pasiva).

Por ejemplo, puede realizarse comunicación NFC en un modo pasivo en el que el objetivo es una entidad de comunicación NFC pasiva que no comprende una funcionalidad para alimentarse a sí misma. En el modo pasivo, el iniciador genera un campo de RF y el objetivo se alimenta mediante este campo. El objetivo responde modulando el campo de RF existente. Como se ha mencionado anteriormente, el iniciador puede implementarse en el lado de transmisor de potencia o en el lado de receptor de potencia. Sin embargo, si el objetivo se sitúa en el lado receptor de potencia, el objetivo podría alimentarse directamente desde el iniciador. Esta solución podría evitar la implementación de una fuente de alimentación interna (por ejemplo, una batería) y la generación de una señal de portadora (es decir, un oscilador local) en el receptor de potencia.

En algunas realizaciones, el primer sincronizador 309 y/o el segundo sincronizador 409 se disponen para sincronizar la transmisión de un mensaje de datos con el intervalo de tiempo de potencia reducida. Por lo tanto, el primer sincronizador 309 puede proporcionar una señal de temporización a la primera unidad de comunicación 305 que se usa por la primera unidad de comunicación 305 para cronometrar la transmisión de un mensaje de datos al receptor de potencia 105. De manera similar, el segundo sincronizador 409 puede proporcionar una señal de temporización a la segunda unidad de comunicación 405 que se usa por la primera unidad de comunicación 405 para cronometrar la transmisión de un mensaje de datos al transmisor de potencia 101.

De manera similar, en algunas realizaciones, el primer sincronizador 309 y/o el segundo sincronizador 409 se disponen para sincronizar la recepción de un mensaje de datos al intervalo de tiempo de potencia reducida. Por lo tanto, el primer sincronizador 309 puede proporcionar una señal de temporización a la primera unidad de comunicación 305 que se usa por la primera unidad de comunicación 305 para cronometrar cuándo el receptor de la primera unidad de comunicación 305 puede recibir un mensaje de datos desde el receptor de potencia 105. El primer sincronizador 309 puede asegurar, por consiguiente, que únicamente pueden recibirse mensajes de datos transmitidos en los intervalos de tiempo correctos. Esto puede usarse para reducir potencia y/o para reducir adicionalmente el riesgo de que se reciban mensajes de datos desde otras fuentes diferentes del receptor de potencia 105 previsto. De manera similar, el segundo sincronizador 409 puede proporcionar una señal de temporización a la segunda unidad de comunicación 405 que se usa por esta para cronometrar la recepción de un mensaje de datos desde el transmisor de potencia 101.

En la mayoría de realizaciones, la duración del intervalo de tiempo de potencia (o la duración combinada de los intervalos de tiempo de potencia en caso de que haya más de uno) dentro de cada trama de tiempo es mayor que el intervalo de tiempo de potencia reducida (o la duración combinada de los intervalos de tiempo de potencia reducida en caso de que haya más de uno) dentro de cada trama de tiempo. En muchas realizaciones, es al menos 2, 3, 5 o incluso 10 veces más largo. En las realizaciones, en las que cada trama de tiempo comprende únicamente un intervalo de tiempo de potencia y un intervalo de tiempo de potencia reducida, el ciclo de trabajo (para el intervalo de tiempo de potencia reducida) habitualmente no es mayor del 20 %, 10 % o incluso 5 %.

Esto puede ser habitualmente ventajoso proporcionando suficiente tiempo para establecer un canal de comunicación de suficiente capacidad sin impactar de forma inaceptable sobre la transferencia de potencia.

La trama de tiempo puede tener habitualmente una duración no menor de 5 ms y no mayor de 200 ms. Adicionalmente, la trama de tiempo es una trama de tiempo periódicamente repetitiva. Por consiguiente, la frecuencia de repetición es habitualmente no menor de 5 Hz y no mayor de 200 Hz. Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado en muchos escenarios y puede permitir específicamente que el sistema de comunicación de corto alcance proporcione comunicación lo suficientemente rápida, reduciéndose la máxima espera hasta que los datos pueden comunicarse a duraciones que no resultarán en un impacto inaceptable sobre el rendimiento de transferencia de potencia. Por lo tanto, tenderá a proporcionar tiempos de respuesta lo suficientemente rápidos para que la transferencia de potencia permanezca efectiva.

La temporización de trama de tiempo habitualmente estará fácilmente disponible en el transmisor de potencia 101 ya que puede proporcionarse al primer sincronizador 309 la misma base de tiempo que se usa para controlar (por ejemplo, mediante compuerta) la señal de transferencia de potencia (o puede generarse por el primer sincronizador 309 y alimentarse al controlador de potencia 303). En el receptor de potencia 105, la temporización puede derivarse a partir de la propia señal de transferencia de potencia mediante la detección de las transiciones entre los intervalos de tiempo de potencia y el intervalo de tiempo de potencia reducida basándose en las variaciones de nivel de potencia (por ejemplo, usando un circuito de disparador de Schmidt). Por ejemplo, un primer bucle de enganche de fase puede basarse en transiciones de borde de caída (es decir, desde intervalo de tiempo de potencia a intervalo de tiempo de potencia reducida) para generar una señal de base de tiempo sincronizada con las transiciones desde intervalos de tiempo de potencia a intervalos de tiempo de potencia reducida. Un segundo bucle de enganche de fase puede basarse en transiciones de borde de subida (es decir, desde intervalos de tiempo de potencia reducida a intervalos de tiempo de potencia) para generar una señal de base de tiempo sincronizada con las transiciones desde intervalos de tiempo de potencia reducida a intervalos de tiempo de potencia. A continuación dos señales generales pueden tener un ciclo de trabajo de, por ejemplo, el 50 % y puede generarse una señal de base de tiempo sincronizada con ambas transiciones combinando las dos señales generadas (usando, por ejemplo, una función O o Y).

La Figura 5 adicionalmente ilustra un ejemplo de comunicación NFC sincronizada. En el ejemplo, un iniciador (que en diferentes realizaciones y escenarios puede ser o bien el transmisor de potencia o bien el receptor de potencia) transmite un mensaje de datos en un primer intervalo de tiempo de potencia reducida. Un objetivo (que en diferentes realizaciones y escenarios puede ser o bien el receptor de potencia o bien el transmisor de potencia) recibe el mensaje de datos en el primer intervalo de tiempo de potencia reducida. En el intervalo de tiempo de potencia reducida posterior, el objetivo responde transmitiendo un mensaje de respuesta al iniciador.

Por lo tanto, en el ejemplo, las unidades de comunicación 305, 405 se disponen para responder a un mensaje de datos en el que la respuesta se transmite en un intervalo de tiempo de potencia reducida posterior al intervalo en el que se recibe el mensaje de datos.

Por lo tanto en el ejemplo, cada intervalo de tiempo de potencia reducida proporciona comunicación en una dirección. A continuación de la transmisión de un mensaje de datos en una dirección, la parte receptora transmite un mensaje de respuesta en el siguiente intervalo de tiempo de potencia reducida.

Debido al tiempo de operación de actividad de intercambio de datos multiplexado con la transferencia de potencia, el tiempo disponible para transmitir mensajes de datos es limitado. Esto puede reducir la cantidad de datos que puede transmitirse, y específicamente la cantidad de datos que puede transmitirse dentro de un intervalo de tiempo de potencia reducida. La transmisión en únicamente una dirección en cada intervalo de tiempo puede proporcionar, a menudo, una comunicación más eficiente con menor sobrecarga, permitiendo de este modo una mayor tasa de datos general.

Sin embargo, en algunas realizaciones puede ser deseable tener una respuesta más rápida a mensajes de datos.

En algunas realizaciones, las unidades de comunicación 305, 405 pueden disponerse para responder a un mensaje de datos en el mismo intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se recibe mensaje de datos.

Un ejemplo de una comunicación de este tipo se ilustra en la Figura 6. En el ejemplo, el iniciador envía sus datos durante un intervalo de tiempo de potencia reducida y el objetivo envía su respuesta durante el mismo intervalo de tiempo de potencia reducida.

La transmisión del mensaje de respuesta en el mismo intervalo de tiempo de potencia reducida puede proporcionar ventajas adicionales.

Antes de generar un campo de operación, el iniciador debería realizar prevención de colisión de RF de acuerdo con la norma NFC (ref., por ejemplo, ISO/IEC_18092: Tecnología de la información - Telecomunicaciones e intercambio de información entre sistemas - Comunicación de Campo Cercano - Interfaz y Protocolo (NFCIP-1), Segunda edición, 15 de marzo de 2013). Específicamente, un iniciador no generará su propio campo de RF mientras se detecte otro campo de RF. Tal colisión de RF se concibe para evitar que comunicaciones NFC interfieran entre sí.

Cuando se realiza una colisión de RF en modo de comunicación activo (es decir, el objetivo genera su propio campo de RF), el sistema introduce un intervalo de tiempo desde el tiempo en el que se apaga el campo de RF generado por el iniciador hasta el tiempo en el que se enciende el campo de RF generado por el objetivo. Durante este intervalo de tiempo, el iniciador y el objetivo no generan ningún campo de RF. La duración de este intervalo de tiempo se conoce como el tiempo de retardo activo T^adty se determina como:

768/fc (“ 56.6 |js) < T^adt< 2559/fc (= 188.7 js )

en la que fc es la frecuencia de portadora (es decir, 13,56 MHz). Después del tiempo de retardo activo, existe un tiempo de guarda T^arfgque es el tiempo entre encender el campo de r F del objetivo y comenzar a enviar el mensaje de respuesta. T^arfgdebe ser mayor o igual a 1024/fc (“ 75,5 ms). Sin embargo, estos requisitos de temporización para prevención de colisión de RF a menudo pueden no permitir que el mensaje de respuesta esté en un intervalo de tiempo de potencia reducida posterior ya que los retardos excederán los requisitos de n Fc . Por lo tanto, puede ser ventajoso, en muchas realizaciones, tener transmisiones bidireccionales en cada intervalo de tiempo de potencia reducida. En el sistema de la Figura 1, las unidades de comunicación 305, 405 se disponen adicionalmente para realizar un número de operaciones para soportar los enlaces de comunicación.

Tales operaciones pueden incluir detectar la capacidad de comunicación de la otra entidad de comunicación. Por ejemplo, el iniciador puede determinar la capacidad de comunicación del objetivo, y puede determinar específicamente, por ejemplo, si el objetivo es un objetivo activo o pasivo, qué modo de NFC soporta, etc.

Otra operación que puede realizarse para soportar el enlace o enlaces de comunicación es detección de colisión que puede realizarse específicamente para detectar cualquier comunicación de corto alcance simultánea que se esté realizando, tal como, por ejemplo, se describe en la norma NFC para resolución de colisión.

Otra operación que puede realizarse para soportar el enlace o enlaces de comunicación es una inicialización de sesión de comunicación que puede inicializar la comunicación entre el transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105 (y entre el iniciador y el objetivo). Específicamente, la comunicación puede establecerse siguiendo un procedimiento especificado que implica determinación y adaptación de capacidades de comunicación, intercambio de entidades, etc.

La operación puede ser específicamente una activación de dispositivo en el que un iniciador puede activar, por ejemplo, un objetivo en preparación para la comunicación.

Específicamente, para NFC las operaciones pueden incluir actividades de detección de tecnología, resolución de colisión y activación de dispositivo (descritas en, por ejemplo, Especificación de Actividad de NFC, Especificación Técnica, Versión 1.0, Foro de NFC, 18 de noviembre de 2010).

En muchas realizaciones, estas funciones pueden realizarse antes de la fase de transferencia de potencia, es decir, se realizan antes de que el transmisor de potencia comienza a transmitir potencia al (carga del) receptor de potencia. Las actividades son actividades que llevan relativamente mucho tiempo y en muchas realizaciones sus requisitos de temporización pueden no ser compatibles con el esquema de intercambio de datos descrito. Por lo tanto, si estas actividades se realizasen durante la transferencia de potencia, puede no garantizarse una correcta ejecución para algunos escenarios de algunas realizaciones.

El enfoque puede incluir adicionalmente diversos enfoques con el objetivo de reducir el riesgo de que la comunicación no sea entre el transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105 previstos.

En muchas realizaciones, la unidad de comunicación de corto alcance 305, 405 del receptor de potencia 105 y/o el transmisor de potencia 101 pueden ser para realizar una detección de posibles candidatos de comunicación para la comunicación de corto alcance. Esto puede realizarse, por ejemplo, durante la actividad de resolución de colisión de una comunicación NFC. Por ejemplo, la unidad de comunicación del iniciador puede generar una señal de RF y, a continuación, supervisar para ver cuántos objetivos potenciales proporcionan una respuesta.

Si se detecta más de un candidato de comunicación potencial (es decir, más de un objetivo para el ejemplo de NFC), la unidad de comunicación indica esto al controlador de potencia 303 (o bien directamente o bien, por ejemplo, a través de modulación de carga si la detección es en el receptor de potencia 105). El controlador de potencia 303 procede a continuación a inhibir la transferencia de potencia, por ejemplo, o bien terminando una transferencia de potencia, no inicializando una transferencia de potencia prevista, restringiendo el límite de potencia máxima, etc.

Como un ejemplo específico para NFC, si, durante la actividad de resolución de colisión, el iniciador detecta más de un objetivo, el transmisor de potencia 101 no generará una señal de transferencia de potencia. Por lo tanto el transmisor de potencia 101 no transmite potencia mientras se detecte más de un objetivo. Esto puede reducir el riesgo de que un transmisor de potencia o receptor de potencia podría comunicarse con más de un receptor de potencia o transmisor de potencia, respectivamente.

Esto puede evitar, por consiguiente, diversos escenarios no deseados.

Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 7, si un segundo receptor de potencia (App n.° 2) se sitúa en proximidad cercana al receptor de potencia previsto (App n.° 1), que recibe potencia desde un transmisor de potencia (Tx n.° 1), de tal manera que está en el alcance de comunicación del dispositivo de NFC implementado en Tx n.° 1, entonces el App n.° 2 podría también comunicar y recibir potencia desde el transmisor de potencia. El App n.° 2, que se supone que no tiene que recibir potencia, podría calentarse, por lo tanto, involuntariamente resultando en una situación no deseada.

En un escenario en el que dos receptores de potencia (por ejemplo, dos aparatos) pueden comunicarse con el mismo transmisor de potencia, los dos aparatos podrían transmitir comandos contradictorios al transmisor de potencia. Por ejemplo, uno podría solicitar más potencia, mientras que el segundo aparato necesita menos potencia.

Si se emplea la tecnología de señal de NFC-F en modo de comunicación pasivo, el comando SENSF_REQ, descrito en Protocolo Digital de NFC, Especificación Técnica, Versión 1.0, Foro de NFC, 17 de noviembre de 2010, puede usarse por el iniciador para sondear el campo operativo en busca de objetivos. Para cada respuesta SENSF_RES válida, el iniciador incrementa su contador de dispositivos (ref., por ejemplo, Especificación de Actividad de NFC, Especificación Técnica, Versión 1.0, Foro de NFC, 18 de noviembre de 2010.) Esta tarea se realiza por la actividad de resolución de colisión. El número de objetivos que se han contado es el número de dispositivos objetivo configurados con la tecnología de señal de NFC-F dentro del alcance de comunicación del iniciador. Por lo tanto, si este número es mayor de uno, el transmisor de potencia puede inhibir la señal de transferencia de potencia.

En algunas realizaciones, el receptor de potencia 105 puede disponerse para desconectar la señal de la bobina receptora de potencia 107 de la carga 403 en respuesta a que no hay ningún enlace de comunicación de corto alcance establecido por la segunda unidad de comunicación 405. En tales realizaciones, la bobina receptora de potencia 107 puede desconectarse a no ser que la segunda unidad de comunicación 405 haya establecido un enlace de comunicación de corto alcance con un transmisor de potencia 101. Específicamente, para NFC, la bobina receptora 107 se desconecta a no ser que el receptor de potencia 105 sea un dispositivo de NFC activado. En muchas realizaciones, la bobina receptora 107 también puede desconectarse de la circuitería interna del receptor de potencia 105.

El enfoque puede reducir el impacto del receptor de potencia 105 que recibe involuntariamente una señal de transferencia de potencia que se concibe para proporcionar potencia a otro receptor de potencia próximo.

Como un ejemplo específico, en un escenario en el que se emplea la tecnología de señal de NFC-A en modo de comunicación pasivo, el comando SDD_REQ, descrito en Protocolo Digital de NFC, Especificación Técnica, Versión 1.0, Foro de NFC, 17 de noviembre de 2010, puede usarse por el iniciador para detectar si más de un dispositivo de la misma tecnología (NFC-A en este caso) está en el campo operativo del iniciador. Esto puede detectarse durante la actividad de resolución de colisión. Por lo tanto, si en el ejemplo descrito en la Figura 7, Tx n.° 1 y App n.° 1 se comunican usando NFC-A y App n.° 2 es capaz únicamente de comunicarse usando NFC-F, el iniciador no detectará que más de un dispositivo está en su alcance de comunicación. En este caso, el App n.° 2 también recibiría potencia de Tx n.° 1.

Para evitar una situación de este tipo, las bobinas de potencia de un receptor de potencia pueden desconectarse, en algunas realizaciones, de al menos la carga, y habitualmente de otras partes del receptor de potencia, si no se ha realizado activación de dispositivo (para el enlace de comunicación NFC). En otras palabras, la bobina de potencia del receptor de potencia 105 puede desconectarse, en algunas realizaciones, de la carga a no ser que la unidad de comunicación NFC esté activada.

Los ejemplos anteriores describen que el receptor de potencia 105 se dispone para desconectar la señal de la bobina receptora de potencia 107 de la carga. Sin embargo, en algunas realizaciones, el receptor de potencia 105 no puede desconectar la señal de la bobina receptora de potencia 107 de la carga.

En tales escenarios, el receptor de potencia 105 puede disponerse para reducir la potencia a la carga 403 en respuesta a que no hay ningún enlace de comunicación de corto alcance establecido por la segunda unidad de comunicación 405. En tales realizaciones, la bobina receptora de potencia 107 puede cortocircuitarse o el circuito de resonancia fijado al receptor bobina 107 puede desajustarse a no ser que la segunda unidad de comunicación 405 haya establecido un enlace de comunicación de corto alcance con un transmisor de potencia 101.

En algunas realizaciones, el receptor de potencia 105 puede comprender una interfaz de usuario y puede generar una alerta de usuario en respuesta a una detección de una presencia de una señal de transferencia de potencia y que no haya ningún enlace de comunicación de corto alcance establecido por la unidad de comunicación.

Por ejemplo, si el receptor de potencia 105 incluye un elemento de calefacción inductivo (es decir, una sartén inteligente) en lugar de una bobina receptora de potencia, no es posible desconectar la bobina receptora 107 de otra circuitería, y podría producirse un calentamiento involuntario del elemento de calefacción inductivo si el receptor de potencia se coloca para recibir una señal de transferencia de potencia prevista para otro receptor de potencia. En este caso, el aparato puede avisar al usuario de esta situación no deseada con, por ejemplo, un ruido audible y/o una luz de aviso. Un usuario puede abordar, a continuación, manualmente la situación.

En algunas realizaciones, el controlador de potencia 303 se dispone para inhibir la transferencia de potencia en respuesta a una detección de que no se recibe un mensaje de respuesta esperado desde la segunda entidad dentro de un intervalo de tiempo dado. El mensaje puede ser, por ejemplo, un mensaje de respuesta especializado esperado en respuesta a un mensaje transmitido desde el transmisor de potencia 101 o puede ser, por ejemplo, un mensaje que se espera que transmita el receptor de potencia 105 como parte de la operación normal. Por ejemplo, durante operación de transferencia de potencia, el receptor de potencia 105 debería transmitir mensajes de control de potencia al menos cada 250 ms o más rápido. Si tales mensajes no se reciben a tiempo, el controlador de potencia 303 puede proceder a inhibir la transferencia de potencia, y específicamente puede terminar la transferencia de potencia o reducir el nivel de potencia de la señal de transferencia de potencia (particularmente a cero).

El enfoque puede detectar, por ejemplo, si se ha retirado el receptor de potencia 105 durante la transferencia de potencia. La operación puede depender de qué entidad es el iniciador. Si el iniciador se implementa en el lado de transmisor de potencia, el iniciador no recibirá una respuesta del objetivo durante el intervalo de tiempo de potencia reducida si se ha retirado el receptor de potencia. La primera unidad de comunicación 305 puede generar, por consiguiente, un error de tiempo en espera y en respuesta el controlador de potencia 303 puede terminar la transferencia de potencia.

En algunas realizaciones, el controlador de potencia 303 puede disponerse para inhibir la transferencia de potencia en respuesta a una detección de una ausencia de una señal de radio desde el receptor de potencia 105.

Por ejemplo, si el iniciador se sitúa en el lado de receptor de potencia, se implementa un objetivo en el lado de transmisor de potencia. Si la comunicación se basa en el modo de comunicación activo, el objetivo no detectará el campo de RF generado por el iniciador cuando está en modo escucha. Si la comunicación es modo de comunicación pasivo, el objetivo no se alimentará más por el iniciador. Por lo tanto, ya sea en modo de comunicación activo o pasivo, puede detectarse la ausencia de la señal de RF desde el iniciador (el receptor de potencia 105), y la detección de la ausencia de esta señal puede alimentarse al controlador de potencia 303 que por consiguiente puede proceder a inhibir la transferencia de potencia, habitualmente terminando la transferencia de potencia.

En algunas realizaciones, la segunda unidad de comunicación 405 se dispone para evitar una finalización del enlace de comunicación con el transmisor de potencia 101 en respuesta a una detección de que la señal de transferencia de potencia está presente. Específicamente, la segunda unidad de comunicación 405 no terminará el enlace de comunicación mientras esté presente una señal de transferencia de potencia (en los intervalos de tiempo de potencia). Por lo tanto, el enlace de comunicación de corto alcance se soporta por la segunda unidad de comunicación 405 mientras haya una señal de transferencia de potencia desde el transmisor de potencia 101 durante los intervalos de tiempo de potencia. Esto puede reducir el riesgo de que el transmisor de potencia 101 se controle accidentalmente por un receptor de potencia 105 no previsto.

Específicamente, para comunicación NFC, no se realiza una actividad de desactivación de dispositivo mientras el transmisor de potencia transmita una señal de transferencia de potencia. Esto puede evitar que un segundo aparato (por ejemplo, App n.° 2 en la Figura 7) que está dentro del alcance de comunicación del transmisor de potencia (Tx n.° 1 de la Figura 7) sea capaz de comunicarse con el transmisor de potencia (Tx n.° 1 de la Figura 7) mientras este está transmitiendo potencia e intercambiando datos con un primer aparato (App n.° 1 de la Figura 7). Ya que la comunicación NFC soporta únicamente comunicación entre dos entidades, el mantenimiento de un enlace de comunicación puede evitar que se establezca otro (específicamente si la comunicación entre las dos entidades está en la fase de intercambio de datos).

En algunas realizaciones, el transmisor de potencia 101 y/o el receptor de potencia 105 también pueden disponerse para transmitir datos de identificación y para supervisar si se recibe la identificación esperada.

Específicamente, el iniciador puede solicitar, a intervalos regulares, un número de identificación del objetivo con el que se está comunicando. En respuesta, el iniciador recibirá el número de identificación y comprobará si coincide con el valor esperado. Si no coincide, la transferencia de potencia puede inhibirse, y habitualmente puede terminarse. Específicamente, si el transmisor de potencia 101 no recibe una identificación correcta desde el receptor de potencia 105 (por ejemplo, como parte de los otros mensajes de datos recibidos desde el receptor de potencia 105), se informa al controlador de potencia 303 y, por consiguiente, procede a terminar la transferencia de potencia.

En tales ejemplos, el receptor de potencia 105 puede transmitir de forma repetitiva, por lo tanto, una identificación de sí mismo al segundo transmisor de potencia 101. Las transmisiones pueden ser a petición del transmisor de potencia 101 o pueden generarse independientemente, tal como, por ejemplo, incluyendo una identificación en todos los mensajes, o transmitiendo la documentación a intervalos regulares.

Por lo tanto, el sistema puede incluir medidas de precaución adicionales que pueden ayudar, por ejemplo, a reducir el riesgo de que un transmisor de potencia se comunique con más de un receptor de potencia, que un transmisor de potencia proporcione potencia a un receptor de potencia con el que no está en comunicación, que un transmisor de potencia se comunique con un receptor de potencia con el que no se inicializó un enlace de comunicación y/o que un receptor de potencia se comunique con más de un transmisor de potencia.

Como se ha mencionado anteriormente, los enlaces de comunicación directos y/o inversos son enlaces de comunicación que no utilizan la bobina de transmisión 103, la bobina receptora 107 o, de hecho, la señal de transferencia de potencia. En su lugar, en el sistema de la Figura 1 hay enlaces de comunicación independientes que no se ven afectados por variaciones en las características de la transferencia de potencia, y específicamente no se ven afectados por las variaciones de la carga de la señal de transferencia de potencia. Por consiguiente, el enfoque permite una comunicación significativamente mejorada con sensibilidad sustancialmente reducida a, por ejemplo, variaciones de carga dinámica.

También, la aplicación de comunicación específicamente NFC permite que se usen sistemas de comunicación existentes que incluyen chips transmisores y receptores, antenas, protocolo de comunicación, etc., que ya están disponibles en el mercado. No necesitan desarrollarse métodos de comunicación especializados. Por lo tanto, podría ganarse una ganancia significativa en tiempo de desarrollo, así como coste reducido debido a economías de escala. Adicionalmente, puede conseguirse una tasa de datos sustancialmente aumentada con específicamente NFC soportando una tasa de datos máxima de hasta 424 kbit/s. Esta velocidad de comunicación es mucho mayor que los 2 kbit/s conseguidos por la especificación de potencia inalámbrica Qi para potencia baja incluso si se tiene en cuenta la comunicación discontinua.

Adicionalmente, usando NFC que tiene un alcance de comunicación máximo de aproximadamente 4 - 10 cm, puede asegurarse que el transmisor de potencia 101 recibe datos de control desde un receptor de potencia 105 que está muy cerca, reduciendo de este modo o eliminando potencialmente el riesgo de que una transferencia de potencia se controle por un receptor de potencia diferente del implicado en la transferencia de potencia. El chip y antena de NFC pueden situarse en el transmisor de potencia de tal manera que puede comunicarse únicamente con un receptor de potencia que está colocado sustancialmente sobre o cerca de la bobina de transmisión y no con un receptor de potencia colocado sobre otra bobina de transmisión o transmisor de potencia. Por lo tanto, se establecería únicamente un enlace de comunicación entre un transmisor de potencia y un receptor de potencia al que está proporcionando potencia. Se evitaría la comunicación con un receptor de potencia colocado encima de un transmisor de potencia diferente ya que el receptor de potencia estaría fuera del alcance de comunicación del transmisor de potencia. En algunas realizaciones, el transmisor de potencia puede disponerse para generar la señal de transferencia de potencia a partir de una señal de transferencia de potencia de c C variable.

Un ejemplo de accionador de este tipo se ilustra en la Figura 8. La Figura 9 ilustra ejemplos de formas de onda de señales para señales del accionador 201.

El accionador 201 comprende una fuente de potencia 801 que genera una señal de fuente de potencia. La fuente de potencia 801 es una señal periódicamente variable que tiene una frecuencia de las variaciones periódicas no mayor de 1 kHz, y habitualmente no mayor de 500 Hz o 200 Hz. En muchas realizaciones, las variaciones periódicas corresponden a las variaciones de una señal de CA de entrada, y específicamente a variaciones periódicas que resultan de una señal de red eléctrica de entrada que tiene una frecuencia de entre 40 Hz y 70 Hz (habitualmente 50 Hz o 60 Hz). Las variaciones periódicas pueden resultar específicamente a partir de una rectificación de una señal de CA de entrada, y puede tener, por consiguiente, habitualmente una frecuencia que corresponde a la frecuencia de la señal de CA de entrada (rectificación única) o el doble de la frecuencia de la señal de CA de entrada (rectificación doble).

La señal de fuente de potencia es, por consiguiente, una señal periódicamente variable que puede tener una corriente/tensión/potencia periódicamente variable. Las variaciones tienen una frecuencia baja no mayor de 1 kHz y habitualmente la señal de fuente de potencia es una señal de frecuencia baja con una frecuencia que corresponde a la de la señal de CA de entrada (o el doble de esta).

Específicamente en el ejemplo, un convertidor de CA a CC que recibe una señal de CA y genera una señal de CC con un nivel variable. En el ejemplo específico, la fuente de potencia 801 recibe una señal de onda sinusoidal derivada de red eléctrica con una frecuencia de 50 Hz o 60 Hz (Ured_eléctrica de la Figura 9). La fuente de potencia 801 realiza una rectificación de onda completa de la señal de onda sinusoidal. Por lo tanto, se genera una señal de fuente de potencia que corresponde a la señal Udc_abs de la Figura 9.

En el ejemplo específico, la fuente de potencia 801 no incluye ningún condensador de suavizado y, por lo tanto, la señal de fuente de potencia corresponde a una señal de onda sinusoidal rectificada de onda completa. Sin embargo, en otras realizaciones, la fuente de potencia 801 puede comprender un condensador que suaviza la señal rectificada generando de este modo una señal de fuente de potencia con menos variación de nivel. Sin embargo, en la mayoría de realizaciones el condensador puede ser relativamente pequeño resultando en una señal de fuente de potencia con un nivel que varía sustancialmente, al menos para algunas cargas. Por ejemplo en muchos escenarios, la ondulación puede ser al menos el 25 % o 50 % de la carga completa.

Por lo tanto, se genera una señal de fuente de potencia de CC que tiene una tensión variable. La tensión variable se debe a las variaciones del nivel de CA y, por lo tanto, la señal de fuente de potencia de CC es una señal periódica con un periodo del doble de la frecuencia de la red eléctrica, es decir, con un periodo de 10 ms para una señal de entrada de 50 Hz.

La fuente de potencia 801 se acopla a un generador de señal de transferencia de potencia 803 que recibe la señal de fuente de potencia y que a partir de esta genera una señal de accionamiento para el inductor 103 que se acopla al generador de señal de transferencia de potencia 803.

El generador de señal de transferencia de potencia 803 comprende específicamente un convertidor de frecuencia 805 que se dispone para generar la frecuencia de la señal de accionamiento mayor que la frecuencia de la señal de transferencia de potencia. El convertidor de frecuencia puede aumentar una frecuencia de la señal de accionamiento en relación con la señal de transferencia de potencia. El inductor 103 se acciona por una señal de accionamiento que tiene una frecuencia sustancialmente mayor que la frecuencia de la señal de fuente de potencia. El periodo de la señal de fuente de potencia es habitualmente no menor de 2,5 ms o incluso 5 ms (correspondiendo a una frecuencia de 400 Hz o 200 Hz respectivamente). Sin embargo, la señal de accionamiento habitualmente tiene una frecuencia de al menos 20 kHz a 200 kHz. Durante los intervalos de transferencia de potencia, la señal de accionamiento puede determinarse específicamente como:

d(t)=p(t)-x(t)

en la que p(t) es la señal de fuente de potencia y x(t) es una señal con frecuencia mayor que p(t), y habitualmente con una frecuencia mucho mayor (por ejemplo, habitualmente 100 veces mayor o más). Para reducir pérdidas, x(t) es habitualmente una señal de CA, es decir, tiene un valor promedio de cero.

x(t) puede ser, por ejemplo, una onda sinusoidal. Sin embargo, en el ejemplo de la Figura 8, x(t) corresponde a una señal de onda cuadrada. La conversión de frecuencia se realiza, en el ejemplo, mediante una operación de conmutación en lugar de mediante una multiplicación. Específicamente, el convertidor de frecuencia 805 comprende un circuito de conmutación al que se proporciona la señal de fuente de potencia como una tensión de alimentación y que se acopla al inductor 103 a través de elementos de conmutación que proporciona un efecto que corresponde a la multiplicación de la señal de fuente de potencia y una señal de conversión de frecuencia x(t).

En el sistema de la Figura 8, el convertidor de frecuencia 805 incluye un circuito de accionamiento en forma de un inversor que genera una señal alterna a partir de la tensión de CC variable de la señal de fuente de potencia que se usa como una tensión de alimentación. La Figura 10 muestra un ejemplo de un inversor de medio puente. Los conmutadores S1 y S2 se controlan de tal modo que nunca están cerrados al mismo tiempo. De forma alterna S1 está cerrado mientras S2 está abierto, y S2 está cerrado mientras S1 está abierto. Los conmutadores se abren y cierran con la frecuencia deseada, generando de este modo una señal alterna en la salida. La Figura 11 muestra un inversor de puente completo. Los conmutadores S1 y S2 se controlan de tal modo que nunca están cerrados al mismo tiempo. De manera similar, los conmutadores S3 y S4 se controlan de tal forma que nunca están cerrados al mismo tiempo. De forma alterna los conmutadores S1 y S4 están cerrados mientras S2 y S3 están abiertos, y entonces S2 y S3 están cerrados mientras S1 y S4 están abiertos, creando de este modo una señal de onda cuadrada en la salida. Los conmutadores se abren y cierran con la frecuencia deseada.

La señal resultante Uac_HF se ilustra en la Figura 9. La aplicación de esta señal a la bobina de transmisión 103 que habitualmente incluye una señal de resonancia resultaría en la señal Uac_TX de la Figura 9.

Sin embargo, en el accionador 201 de la Figura 8, la señal generada por el convertidor de frecuencia 805 no se alimenta directamente a la bobina transmisora 103. En su lugar, la señal se alimenta a un limitador 807 que se dispone para restringir la potencia de la señal de accionamiento que se alimenta al inductor de tal forma que esta potencia está por debajo de un umbral dado durante los intervalos de tiempo de potencia reducida, es decir, durante los intervalos de comunicación. La salida del limitador 807 se alimenta a la bobina transmisora 103. Habitualmente este acoplamiento incluye un circuito resonante (que puede considerarse parte del limitador 807).

Como un ejemplo específico, el limitador 807 puede restringir simplemente la potencia de la señal que se alimenta a la bobina transmisora 103 desconectando la bobina transmisora 103 de la salida del convertidor de frecuencia 805. Por lo tanto, en el ejemplo, la señal desde el convertidor de frecuencia 805 se acopla a la bobina transmisora 103 durante intervalos de transferencia de potencia que se interrumpen por intervalos de comunicación en los que la señal desde el convertidor de frecuencia 805 no se acopla a la bobina transmisora 103.

El limitador 807 también puede ser una parte intrínseca del inversor. Como un ejemplo específico, los convertidores en un inversor de puente completo, que normalmente se conmutan con una diferencia de fase, significando que al menos parte del tiempo los convertidores S1 y S4 están cerrados mientras S2 y S3 están abiertos y viceversa, puede detenerse la generación de la onda cuadrada mediante la conmutación sin diferencia de fase, que significa que los conmutadores S1 y S3 están cerrados mientras S2 y S4 están abiertos y viceversa. En general, la intensidad de señal de transferencia de potencia puede controlarse mediante la fase en el puente completo. Cuanto más estén en fase los convertidores, menor será la amplitud de la señal de transferencia de potencia, cuanto más estén fuera de base los convertidores, mayor será la amplitud de la señal de transferencia de potencia.

La Figura 12 ilustra las señales resultantes (usando la misma notación que para la Figura 9). La figura muestra primero la señal Ured_eléctrica que es la señal de red eléctrica alimentada a la fuente de potencia. Esta señal es rectificada de onda completa para generar una señal de fuente de potencia variable de nivel de señal que corresponde a Udc_abs como se muestra en la Figura 9. El convertidor de frecuencia 805 convierte esta, a continuación, a una señal de alta frecuencia que corresponde a Uac_HF de las Figuras 9 y 12. Sin embargo, en lugar de solo alimentar esta señal a la bobina transmisora 103/circuito resonante, la señal se controla por compuerta (es decir, se conecta y desconecta) de acuerdo con la señal de compuerta señal On_Off_ZeroX de la Figura 12. Cuando esta señal de compuerta tiene un valor bajo, la señal de transferencia de potencia generada por el convertidor de frecuencia 805 se acopla a la bobina transmisora 103/circuito resonante y cuando esta señal de compuerta tiene un valor bajo, la señal de transferencia de potencia generada por el convertidor de frecuencia 805 no se acopla a la bobina transmisora 103/circuito resonante. Por lo tanto, la señal resultante después del control por compuerta se muestra como Uac_HF de la Figura 12 que después de un suavizado por el circuito resonante se convierte en la señal Uac_Tx de la Figura 12. Por lo tanto, la señal de transferencia de potencia alimentada a la bobina transmisora 103 corresponde a la señal Uac_Tx de la Figura 12 en este ejemplo específico.

Como un ejemplo, el limitador 807 puede incorporarse con el inversor de medio puente o puente completo. Cuando la señal de compuerta señal On_Off_ZeroX tiene un valor bajo, todos los convertidores del inversor de medio puente o puente completo pueden conmutarse a un estado no conductor, haciendo que la señal de transferencia de potencia no se acople a la bobina transmisora.

La señal de compuerta, por lo tanto, define intervalos de transferencia de potencia en los que la señal de accionamiento de transferencia de potencia se alimenta a la bobina transmisora 103. Estos intervalos de transferencia de potencia se interrumpen por intervalos de tiempo de potencia reducida en los que la señal de transferencia de potencia no se alimenta a la bobina transmisora 103. En el accionador de la Figura 8, estos intervalos de tiempo/intervalos de tiempo de potencia reducida repetitivos se usan en su lugar para comunicación de corto alcance entre el transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105, es decir, se usan como intervalos de comunicación (indicados por la señal de portadora de NFC de la Figura 12).

Por lo tanto, los intervalos de tiempo de potencia reducida no se generan, en este caso, aleatoria o independientemente de la señal de transferencia de potencia, sino que se sincronizan con las variaciones en la señal de transferencia de potencia. Específicamente, los intervalos de tiempo de potencia reducida corresponden a intervalos de tiempo para los que un valor/nivel de la señal de fuente de potencia está por debajo de un umbral.

Por lo tanto, un sincronizador de fuente de potencia puede sincronizar los intervalos de tiempo de potencia reducida con variaciones periódicas en la señal de fuente de potencia, y específicamente esto puede conseguirse por la conmutación de señal de compuerta entre valores altos y bajos en momentos apropiados.

El sincronizador de fuente de potencia puede sincronizar específicamente los intervalos de tiempo de potencia reducida para corresponder a mínimos periódicos del valor absoluto de la señal de fuente de potencia. Para una señal de CC variable, esto puede corresponder a los mínimos periódicos del valor de la señal de fuente de potencia. Para una señal de CA, esto puede corresponder a los mínimos periódicos del valor de la señal de fuente de potencia como sería después de rectificarse. De hecho, para una señal de CA, esto puede corresponder a los cruces de cero del valor de la señal de fuente de potencia. El sincronizador de fuente de potencia puede medir específicamente la tensión de la señal de fuente de potencia y sincronizar con esta tensión. Sin embargo, de forma equivalente, el sincronizador de fuente de potencia puede medir la corriente o potencia de la señal de fuente de potencia y sincronizar con esta corriente o potencia. De hecho, una sincronización basándose en medición de uno de estos valores también resultará en una sincronización basándose en los otros valores. Por lo tanto, se apreciará que cualquier parámetro apropiado puede usarse para realizar la sincronización.

El sincronizador de fuente de potencia puede realizar, en muchas realizaciones, una sincronización de tal forma que una frecuencia de intervalos de tiempo de potencia reducida no es más de cinco veces mayor o menor que la frecuencia de las variaciones periódicas. En muchas realizaciones, el sincronizador de fuente de potencia puede realizar, en muchas realizaciones, una sincronización de tal forma que una frecuencia de los intervalos de tiempo de potencia reducida es la misma que o el doble de la frecuencia de las variaciones periódicas. De hecho, en muchas realizaciones, se genera un intervalo de tiempo de potencia reducida para cada mínima de una absoluta de la señal de fuente de potencia.

De hecho, en el ejemplo de la Figura 12, se genera un intervalo de tiempo reducido para cada cruce de cero de la señal de entrada de CA, que corresponde a cada mínima de la señal de entrada rectificada.

Esencialmente, los intervalos de tiempo de potencia reducida se seleccionan para corresponder a los cruces de cero de la señal de fuente de potencia Ured_eléctrica y, por lo tanto, a las partes de la señal en la que la transferencia de potencia es la menos eficiente. Este enfoque puede resultar en una transferencia de potencia más eficiente.

Como se ilustra por la portadora de la señal (NFC) en la Figura 12, la comunicación NFC se sincroniza con los intervalos de tiempo de potencia reducida y, por lo tanto, con los cruces de cero de la señal de fuente de potencia. A continuación, se proporcionarán algunos comentarios específicos relacionados con implementaciones de NFC. En algunas realizaciones, la comunicación NFC puede estar de acuerdo con el Protocolo NFC-A / NFC-DEP.

En este caso, en el modo de interrogación (es decir, desde el iniciador al objetivo), la señal transmitida es una señal de portadora de 13,56 MHz modulada usando una codificación Miller modificada con modulación ASK del 100 %. En el modo de escucha (es decir, desde el objetivo al iniciador), el objetivo responde modulando la señal de portadora usando una codificación Manchester con modulación de subportadora OOK. La duración de bit para NFC-A es igual a aproximadamente 9,44 ms. Por lo tanto, puede conseguirse una tasa de datos de 106 kbit/s.

En el ejemplo, una duración típica para un intervalo de tiempo de potencia reducida puede ser de aproximadamente 2 ms. Durante un intervalo de tiempo de potencia reducida, el iniciador transmite paquetes de datos de acuerdo con la codificación de nivel bit, el formato de trama, el formato de datos y el formato de carga útil definidos como se definen en el Protocolo Digital de NFC, Especificación Técnica, Versión 1.0, Foro de NFC, 17 de noviembre de 2010.

En la Figura 13 se ilustra un diagrama de temporización de la operación. En el ejemplo:

- El primer bit de la trama transmitida se selecciona para que se produzca en el inicio de intervalo de tiempo de potencia reducida/ventana de tiempo. Se introduce un pequeño retardo de tiempo (ta-tü) entre el inicio de la ventana de tiempo y la transición del primer bit.

- El último bit de la trama transmitida (es decir, el último bit del final de la trama) se selecciona para que se produzca antes del final del intervalo de tiempo de potencia reducida/ventana de tiempo.

Por lo tanto, las unidades de comunicación se desencadenan por los sincronizadores en el inicio de un intervalo de tiempo de potencia reducida/ventana de tiempo.

Como se representa en la Figura 13, el Tiempo de Retardo de Trama interrogacióndEscucha (FDTinterrogación^ Escucha) es igual a tc-tb. En esta figura, el iniciador está enviando datos durante una ventana de intervalo de tiempo de potencia reducida y el objetivo está respondiendo durante el siguiente intervalo de tiempo de potencia reducida. FDTinterrogacion^ Escucha puede diseñarse para cumplir con los siguientes requisitos de temporización:

- FDTinterrogacion^ Escucha debería ser mayor que el Tiempo de Retardo de Trama mínimo definido en la norma de NFC.

El Tiempo de Retardo de Trama mínimo es, en todos los casos, menor que el periodo de tiempo t2-t-i. Por lo tanto, el requisito se cumple inherentemente.

- FDTinterrogacion^ Escucha debería ser menor que el Tiempo de Espera de Respuesta (RWT) definido en la norma de NFC. El Tiempo de Espera de Respuesta define el tiempo dentro del cual el objetivo tiene que enviar el Inicio de Datos (SoD) de su respuesta después del fin de una trama de interrogación. Se calcula mediante la fórmula:

RWT=(256 x 16/fc) x 2WT

en la que fc es la frecuencia de portadora (es decir, 13,56 MHz) y WT es un valor en el intervalo de 0 a 14. El valor WT se transmite al iniciador durante la actividad de activación de objetivo. Para tener una operación segura, se selecciona que RWT sea mayor que el intervalo de tiempo de potencia (t2-t-i). Este valor es habitualmente aproximadamente 8 ms. Por lo tanto, el valor WT debe ser igual a o mayor de 5, que corresponde a un RWT de aproximadamente igual a 9,67 ms. Para una operación segura, puede usarse un valor igual o mayor de 6.

- Como se ilustra en la Figura 13, si el iniciador está enviando datos durante un intervalo de tiempo de potencia reducida y el objetivo está respondiendo durante el siguiente intervalo de tiempo de potencia reducida, FDTinterrogacion^ Escucha debería ser mayor que la ventana de tiempo durante la que se transfiere potencia (t2-t-i) y menor que la ventana de tiempo t3-t-i.

- Si el objetivo está respondiendo durante el mismo intervalo de tiempo de potencia reducida usado por el iniciador para transmitir sus datos, FDTinterrogación^ Escucha debería ser lo suficientemente pequeño (habitualmente en el orden de 100 ms) para tener td-ta < M a

El Tiempo de Retardo de Trama Escuchad-interrogación (FDT^a,^{interrogación}) es el tiempo entre una trama de escucha y una de interrogación. No se define un valor máximo FDT^a,^{interrogación},^máx. Por lo tanto, después de que el objetivo ha respondido, el iniciador es libre de elegir qué intervalo de tiempo de potencia reducida está usando para enviar los siguientes paquetes de datos.

En algunas realizaciones, la comunicación NFC puede estar de acuerdo con el protocolo NFC-F / NFC-DEP.

En este ejemplo, en ambas direcciones de transmisión (es decir, modo de interrogación y modo de escucha), la señal transmitida es una señal de portadora de 13,56 MHz modulada usando una codificación Manchester eon modulación ASK. Una ventaja de NFC-F sobre NFC-A es que se pueden conseguir mayores tasas de datos. Se puede conseguir una tasa de datos de 212 kbit/s o 424 kbit/s.

Los mismos requisitos de temporización como se ilustran para el protocolo NFC-A / NFC-DEP también pueden ser aplicables en tales realizaciones.

En algunas realizaciones, la comunicación NFC puede estar de acuerdo con el protocolo NFC-A / Etiqueta Tipo 4A / ISO-DEP.

En algunas realizaciones, la comunicación NFC puede estar de acuerdo con el protocolo NFC-F / Etiqueta Tipo 3 / Semidúplex.

La plataforma de Etiqueta Tipo 3 usa Tiempos de Retardo de Trama de NFC-F. Usa el Tiempo de Respuesta Máximo (MRT), según se define por la norma de NFC para los requisitos de temporización. Para tener una operación segura, se selecciona que MRT sea mayor que el intervalo de tiempo de potencia (t2-t-i). MRT se calcula mediante la fórmula:

MRT = T x ((A+1) n (B+1)) x 4E

en la que:

- El parámetro n indica el tamaño para el campo Bloque (es decir, el número de bloques) en los comandos COMPROBAR o ACTUALIZAR.

- El valor T es igual a 302,1 ms (256x16/fc).

- El parámetro A, B y E se transmiten al iniciador cuando sondea el campo operativo. Como se muestra en la Figura 13, estos parámetros deben elegirse para ser mayores que el Tiempo de Retardo de Trama Interrogación^Escucha (tc-tb).

A continuación, se proporcionarán algunos comentarios en relación con la posible colocación física con referencia específica a realizaciones de NFC.

La disposición física puede buscar evitar que una unidad de comunicación NFC (iniciador u objetivo) implementada en un transmisor de potencia sea capaz de comunicarse con una unidad de comunicación NFC implementada en otro transmisor de potencia. Por lo tanto, para obtener la distancia más pequeña posible entre dos transmisores de potencia, la bobina de las unidades de comunicación NFC (es decir, sus antenas) pueden:

- situarse en el mismo plano que las bobinas de potencia.

- alinearse con el centro de las bobinas de potencia.

Esta configuración se representa en la Figura 14. Como se muestra, puede seleccionarse que la distancia entre dos bobinas de NFC sea mayor de 10 cm, que es aproximadamente el alcance de comunicación máximo alcanzable. Por lo tanto, puede seleccionarse que la distancia entre centros D entre dos transmisores de potencia sea mayor de dNFC 10 cm, en la que dNFC es el diámetro de una bobina de NFC. En el anexo de la Especificación Analógica de NFC, se proporciona un diseño de referencia. Las bobinas de NFC tienen un diámetro exterior de 7 cm. Por lo tanto, puede seleccionarse que D sea mayor de 17 cm. Si se usan bobinas de NFC que son mayores que las bobinas proporcionadas en el diseño de referencia, la distancia puede aumentarse.

También puede emplearse una topología de bobina similar bobina (es decir, bobinas de NFC alineadas con el centro de las bobinas de potencia) para las bobinas de NFC implementadas en el receptor de potencia. En ese caso, un enlace de comunicación entre un transmisor de potencia y un receptor de potencia puede producirse únicamente si estas dos entidades se alinean para transferencia de potencia, aunque aún se permite un pequeño desajuste (que depende del grosor superior de la encimera y del alcance de comunicación). Si el aparato con alimentación inalámbrica incluye un calentamiento inductivo (es decir, una sartén inteligente) en lugar de una bobina receptora de potencia, puede seleccionarse que la NFC se alinee con el centro del sistema de calentamiento inductivo.

Ya que un receptor de potencia podría tener su bobina de NFC 10 cm alejada de la bobina de NFC de su transmisor de potencia y aún ser capaz de comunicar, un segundo transmisor de potencia debería situarse a una distancia D mayor de 2*dNFC 10 cm para evitar un enlace de comunicación entre el receptor de potencia y el segundo transmisor de potencia; siendo dNFc el diámetro de una bobina de NFC. Esta configuración se muestra en la Figura 15. Como un peor caso, se considera un grosor superior de encimera igual a cero. Con las dimensiones del diseño de referencia proporcionado en la Especificación Analógica de NFC, D debería ser mayor de 24 cm.

Si se sitúa un segundo aparato con alimentación inalámbrica en la superficie superior de la encimera, su bobina de NFC debería situarse a más de 10 cm del centro de la bobina de NFC del transmisor para no tener ningún enlace de comunicación entre el transmisor de potencia y este segundo aparato.

Se apreciará que la anterior descripción, por claridad, tiene realizaciones descritas de la invención con referencia a diferentes circuitos, unidades y procesadores funcionales. Sin embargo, será evidente que puede usarse cualquier distribución de funcionalidad adecuada entre diferentes circuitos, unidades o procesadores funcionales sin restar valor a la invención. Por ejemplo, la funcionalidad ilustrada para realizarse por procesadores o controladores separados puede realizarse por el mismo procesador o controladores. Por lo tanto, referencias a unidades o circuitos funcionales específicos deben interpretarse únicamente como referencias a medios adecuados para proporcionar la funcionalidad descrita, en lugar de indicativos de una estructura u organización lógica o física estricta.

La invención puede implementarse de cualquier forma adecuada incluyendo hardware, software, firmware o cualquier combinación de estos. La invención puede implementarse opcionalmente, al menos parcialmente, como software informático que se ejecuta en uno o más procesadores de datos y/o procesadores de señales digitales. Los elementos y componentes de una realización de la invención pueden implementarse física, funcional y lógicamente de cualquier forma adecuada. De hecho la funcionalidad puede implementarse en una única unidad, en una pluralidad de unidades o como parte de otras unidades funcionales. Como tal, la invención puede implementarse en una única unidad o puede distribuirse física y funcionalmente entre diferentes unidades, circuitos y procesadores.

Aunque la presente invención se ha descrito en conexión con algunas realizaciones, no pretende limitarse a la forma específica expuesta en este documento. En su lugar, el alcance de la presente invención se limita únicamente por las reivindicaciones adjuntas. Adicionalmente, aunque una característica puede aparecer que se describe en conexión con realizaciones particulares, un experto en la materia reconocería que diversas características de las realizaciones descritas pueden combinarse de acuerdo con la invención. En las reivindicaciones, la expresión que comprende no excluye la presencia de otros elementos o etapas.

Adicionalmente, aunque listados individualmente, una pluralidad de medios, elementos, circuitos o etapas de método pueden implementarse por, por ejemplo, un único circuito, unidad o procesador. Adicionalmente, aunque pueden incluirse características individuales en diferentes reivindicaciones, estas pueden posiblemente combinarse ventajosamente y la inclusión en diferentes reivindicaciones no implica que una combinación de características no es viable y/o ventajosa. También, la inclusión de una característica en una categoría de las reivindicaciones no implica una limitación a esta categoría, sino que indica que la característica es igualmente aplicable a otras categorías de reivindicaciones, según sea apropiado. Adicionalmente, el orden de características en las reivindicaciones no implica ningún orden específico en el que las características deben trabajarse y en particular el orden de etapas individuales en un método reivindicación no implica que las etapas deban realizarse en este orden. En su lugar, las etapas pueden realizarse en cualquier orden adecuado. Además, las referencias en singular no excluyen una pluralidad. Por lo tanto, referencias a "un", "una", "primero", "segundo", etc. no excluyen una pluralidad. Los signos de referencia en las reivindicaciones se proporcionan simplemente como un ejemplo clarificador que no deben interpretarse como limitativos del alcance de las reivindicaciones en ninguna forma.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato para un sistema de transferencia de potencia inalámbrica que incluye un transmisor de potencia (101) dispuesto para proporcionar una transferencia de potencia a un receptor de potencia (105) a través de una señal de transferencia de potencia inductiva inalámbrica, proporcionándose la señal de transferencia de potencia durante una fase de transferencia de potencia en un intervalo de tiempo de potencia de una trama de tiempo de señal de transferencia de potencia periódicamente repetitiva que tiene una frecuencia de repetición no menor de 5 Hz y no mayor de 200 Hz, comprendiendo además la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia un intervalo de tiempo de potencia reducida, reduciéndose una potencia de la señal de transferencia de potencia durante el intervalo de tiempo de potencia reducida en relación con el intervalo de tiempo de potencia; comprendiendo el aparato: un inductor de transferencia de potencia (103, 107) configurado para transferir la señal de transferencia de potencia;

una antena de comunicación dispuesta para comunicación de corto alcance;

una unidad de comunicación de corto alcance (305, 405) acoplada a la antena de comunicación y dispuesta para comunicar mensajes de datos con una segunda entidad que es al menos uno del transmisor de potencia (101) y el receptor de potencia (105) usando la comunicación de corto alcance, teniendo la comunicación de corto alcance un alcance que no excede 20 cm y usando una señal de portadora separada distinta de la señal de transferencia de potencia; y

un sincronizador (309, 409) dispuesto para sincronizar la comunicación de corto alcance a la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia de tal forma que la comunicación de corto alcance se restringe a los intervalos de tiempo de potencia reducida.

2. El aparato de la reivindicación 1, en el que la comunicación de corto alcance es una comunicación de Comunicación de Campo Cercano, NFC, y la unidad de comunicación de corto alcance (305, 405) es operable para operar como un iniciador que inicia un enlace de comunicación de corto alcance a la segunda entidad.

3. El aparato de la reivindicación 1, en el que la unidad de comunicación de corto alcance (305, 405) se dispone para responder a un mensaje de datos recibido desde la segunda entidad en el intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se recibe el mensaje de datos desde la segunda entidad.

4. El aparato de la reivindicación 1, en el que la unidad de comunicación de corto alcance (305, 405) se dispone para responder a un mensaje de datos recibido desde la segunda entidad en un intervalo de tiempo de potencia reducida posterior al intervalo de tiempo de potencia reducida en el que se recibe el mensaje de datos desde la segunda entidad.

5. El aparato de la reivindicación 1, en el que la unidad de comunicación de corto alcance (305, 405) se dispone para realizar al menos una primera operación antes de entrar en una fase de transferencia de potencia, comprendiendo la al menos primera operación una operación seleccionada a partir de:

una detección de capacidad de comunicación de la segunda entidad;

una detección de colisión de comunicación;

una inicialización de sesión de comunicación entre el aparato y la segunda entidad;

una activación de dispositivo de la segunda entidad.

6. El aparato de la reivindicación 1, en el que el aparato es el transmisor de potencia (101).

7. El aparato de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente

una fuente de potencia (801) configurada para proporcionar una señal de fuente de potencia periódicamente variable, no siendo una frecuencia de variaciones periódicas en la señal de fuente de potencia mayor de 1 kHz;

un generador de señal de transferencia de potencia (803) configurado para generar una señal de accionamiento para un inductor de transmisión de potencia (103) a partir de la señal de fuente de potencia, comprendiendo el generador de señal de transferencia de potencia (803):

un convertidor de frecuencia (805) dispuesto para generar una frecuencia de la señal de accionamiento mayor que la frecuencia de variaciones periódicas en la señal de fuente de potencia, y

un limitador (807) configurado para restringir que una potencia de la señal de accionamiento alimentada al inductor de transmisión de potencia (103) esté por debajo de un umbral en los intervalos de tiempo de potencia reducida; y un sincronizador de fuente de potencia configurado para sincronizar los intervalos de tiempo de potencia reducida con variaciones periódicas en la señal de fuente de potencia.

8. El aparato de la reivindicación 6, en el que la unidad de comunicación de corto alcance (305) se dispone para realizar una detección de posibles entidades de comunicación con las que puede comunicarse mediante comunicación de corto alcance, y el aparato comprende adicionalmente un controlador de transferencia de potencia (303) dispuesto para inhibir la transferencia de potencia si se detecta más de una posible entidad de comunicación.

9. El aparato de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente un controlador de transferencia de potencia (303) dispuesto para inhibir la transferencia de potencia en respuesta a una detección de una ausencia de una señal de radio desde la segunda entidad.

10. El aparato de la reivindicación 1, en el que el aparato es el receptor de potencia (105).

11. El aparato de la reivindicación 10, que comprende adicionalmente un controlador (401) dispuesto para reducir una potencia a una carga (403) del receptor de potencia (105) en respuesta a una detección de una ausencia de una señal de comunicación desde la segunda entidad.

12. El aparato de la reivindicación 10, que comprende adicionalmente una interfaz de usuario dispuesta para generar una alerta de usuario en respuesta a una detección de una ausencia de una señal de comunicación desde la segunda entidad.

13. El aparato de la reivindicación 10, en el que la unidad de comunicación de corto alcance (409) se dispone para inhibir la terminación de enlace de comunicación con la segunda entidad en respuesta a una detección de que la señal de transferencia de potencia está presente.

14. El aparato de la reivindicación 10, en el que el sincronizador (409) se dispone para determinar una temporización de la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia en respuesta a variaciones de potencia periódicas de la señal de transferencia de potencia.

15. Un método de operación para un sistema de transferencia de potencia inalámbrica que incluye un transmisor de potencia (101) dispuesto para proporcionar una transferencia de potencia a un receptor de potencia (105) a través de una señal de transferencia de potencia inductiva inalámbrica, proporcionándose la señal de transferencia de potencia en un intervalo de tiempo de potencia de una trama de tiempo de señal de transferencia de potencia periódicamente repetitiva que tiene una frecuencia de repetición no menor de 5 Hz y no mayor de 200 Hz, comprendiendo además la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia un intervalo de tiempo de potencia reducida, reduciéndose una potencia de la señal de transferencia de potencia durante el intervalo de tiempo reducido en relación con el intervalo de tiempo de potencia; comprendiendo el método durante una fase de transferencia de potencia la realización de las etapas de:

comunicación de mensajes de datos con una segunda entidad que es al menos uno del transmisor de potencia (101) y el receptor de potencia (105) usando comunicación de corto alcance basándose en una señal de portadora separada distinta de la señal de transferencia de potencia y usando una antena de comunicación diferente de un inductor de transferencia de potencia (103, 107) para la transferencia de la señal de transferencia de potencia, teniendo la comunicación de corto alcance un alcance que no excede 20 cm; y sincronización de la comunicación de corto alcance a la trama de tiempo de señal de transferencia de potencia de tal forma que la comunicación de corto alcance se restringe a los intervalos de tiempo de potencia reducida.