ES2960320T3

ES2960320T3 - Transferencia de energía inalámbrica

Info

Publication number: ES2960320T3
Application number: ES19723147T
Authority: ES
Inventors: Wilhelmus Ettes; Wageningen Andries Van
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2024-03-04
Anticipated expiration: 2039-05-15
Also published as: US11303152B2; EP3570410A1; CN112119568A; EP3794709A1; US11689060B2; MX2020011998A; PL3794709T3; WO2019219778A1; EP3794709C0; EP3794709B1; JP7138730B2; JP2021523667A; US20210218282A1; US20220200352A1

Abstract

Un receptor de energía recibe una transferencia de energía inalámbrica a partir de una señal de transferencia de energía generada por un transmisor de energía inalámbrico durante una fase de transferencia de energía. La señal de transferencia de energía que emplea un marco de tiempo repetido durante la fase de transferencia de energía donde el marco comprende al menos un intervalo de tiempo de transferencia de energía y un intervalo de tiempo de detección de objetos extraños. El receptor de energía comprende un sincronizador (311) que sincroniza una referencia de tiempo local con el marco de tiempo repetido y un controlador de carga (309) que desconecta una carga (303) durante al menos parte de los intervalos de tiempo de detección de objetos extraños durante al menos parte. de la fase de transferencia de energía. El momento de la desconexión depende de la referencia horaria local. Un controlador de modo (313) cambia entre un primer modo operativo y un segundo modo operativo para los intervalos de tiempo de transferencia de energía en respuesta a una medida de confiabilidad para la sincronización. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Transferencia de energía inalámbrica

Campo de la invención

La invención se refiere al funcionamiento de un sistema de transferencia de energía inalámbrica y en particular, pero no exclusivamente, a la detección de un objeto extraño en un sistema de transferencia de energía inalámbrica. Antecedentes de la invención

La mayoría de los productos eléctricos actuales requieren un contacto eléctrico dedicado para poder ser alimentados desde una fuente de alimentación externa. Sin embargo, esto tiende a ser poco práctico y requiere que el usuario inserte físicamente conectores o establezca de otro modo un contacto eléctrico físico. Normalmente, los requisitos de energía también difieren significativamente y actualmente la mayoría de los dispositivos cuentan con su propia fuente de alimentación dedicada, teniendo como resultado que un usuario típico tenga una gran cantidad de fuentes de alimentación diferentes, cada una de las cuales está dedicada a un dispositivo específico. Aunque el uso de baterías internas puede evitar la necesidad de una conexión por cable a una fuente de alimentación durante el uso, esto solo proporciona una solución parcial ya que será necesario recargar (o reemplazar) las baterías. El uso de baterías también puede aumentar sustancialmente el peso y potencialmente el coste y tamaño de los dispositivos. Para proporcionar una experiencia de usuario significativamente mejorada, se ha propuesto utilizar una fuente de alimentación inalámbrica en la que la energía se transfiere de forma inductiva desde un inductor transmisor en un dispositivo transmisor de energía a una bobina receptora en los dispositivos individuales.

La transmisión de energía mediante inducción magnética es un concepto bien conocido, que se aplica principalmente en transformadores que tienen un acoplamiento estrecho entre un inductor/bobina transmisor primario y una bobina receptora secundaria. Al separar la bobina transmisora primaria y la bobina receptora secundaria entre dos dispositivos, se hace posible la transferencia inalámbrica de energía entre ellos basándose en el principio de un transformador acoplado débilmente.

Una disposición de este tipo permite una transferencia de energía inalámbrica al dispositivo sin necesidad de realizar ningún cable o conexiones eléctricas físicas. De hecho, puede permitir simplemente colocar un dispositivo junto a, o encima, de la bobina transmisora para recargarlo o alimentarlo externamente. Por ejemplo, los dispositivos transmisores de energía pueden disponerse con una superficie horizontal sobre la cual se puede colocar simplemente un dispositivo para recibir energía.

Además, dichas disposiciones de transferencia de energía inalámbrica pueden diseñarse ventajosamente de manera que el dispositivo transmisor de energía pueda usarse con una variedad de dispositivos receptores de energía. En particular, se ha definido un enfoque de transferencia de energía inalámbrica, conocido como especificaciones Qi, que actualmente se está desarrollando aún más. Este enfoque permite que los dispositivos transmisores de energía que cumplen con las especificaciones Qi se utilicen con dispositivos receptores de energía que también cumplan con las especificaciones Qi sin que estos tengan que ser del mismo fabricante o tengan que estar dedicados entre sí. El estándar Qi incluye además algunas funciones para permitir que el funcionamiento se adapte al dispositivo receptor de energía específico (por ejemplo, dependiendo del consumo de energía específico).

La especificación Qi es desarrollada por el Consorcio de Energía Inalámbrica y se puede obtener más información, por ejemplo, en su sitio web; En particular, se pueden encontrar los documentos de especificación definidos.

En los sistemas de transferencia de energía, tal como el Qi, el campo electromagnético generado para transferir los niveles requeridos de energía al receptor de energía suele ser muy sustancial. La presencia de un campo tan intenso puede en muchas situaciones tener un impacto en el entorno.

Por ejemplo, un problema potencial con la transferencia de energía inalámbrica es que la energía puede transferirse involuntariamente, por ejemplo, a objetos metálicos que se encuentren en las inmediaciones del transmisor de energía. Por ejemplo, si un objeto extraño, tal como por ejemplo, una moneda, una llave, un anillo, etc., se coloca sobre la plataforma del transmisor de energía dispuesta para recibir un receptor de energía, el flujo magnético generado por la bobina del transmisor introducirá corrientes parásitas en los objetos metálicos que harán que los objetos se calienten. El aumento de calor puede ser muy significativo y puede resultar altamente desventajoso. Para reducir el riesgo de que surjan tales escenarios, se ha propuesto introducir la detección de un objeto extraño donde el transmisor de energía puede detectar la presencia de un objeto extraño y reducir la energía de transmisión y/o generar una alerta para el usuario cuando ocurre una detección positiva. Por ejemplo, el sistema Qi incluye una funcionalidad para detectar un objeto extraño y para reducir la energía si se detecta un objeto extraño. Específicamente, la sección 11 de la versión 1.2.1 de la especificación Qi describe varios métodos de detección de un objeto extraño.

Un método para detectar dichos objetos extraños se describe en el documento WO2015018868A1. Otro ejemplo se proporciona en el documento WO 2012127335, que describe un enfoque basado en la determinación de pérdidas de energía desconocidas. En el enfoque, tanto el receptor de energía como el transmisor de energía miden su energía y el receptor comunica su energía recibida medida al transmisor de energía. Cuando el transmisor de energía detecta una diferencia significativa entre la energía enviada por el transmisor y la energía recibida por el receptor, es posible que haya un objeto extraño no deseado y la transferencia de energía puede reducirse o cancelarse por razones de seguridad. Este método de pérdida de energía requiere mediciones de energía precisas y sincronizadas realizadas por el transmisor de energía y el receptor de energía. En el documento US2016/0126747A1 se describe un ejemplo de un enfoque de detección de un objeto extraño en un sistema de transmisión de energía en el que el receptor de energía puede conmutar cargas.

Por ejemplo, en el estándar de transferencia de energía Qi, el receptor de energía estima su energía recibida, por ejemplo, midiendo la tensión y la corriente rectificadas, multiplicándolas y sumando una estimación de las pérdidas de energía internas en el receptor de energía (por ejemplo, pérdidas del rectificador, la bobina del receptor, partes metálicas que forman parte del receptor, etc.). El receptor de energía informa sobre la energía recibida determinada al transmisor de energía con una velocidad mínima de, por ejemplo, cada cuatro segundos.

El transmisor de energía estima su energía transmitida, por ejemplo, midiendo la tensión de entrada de CC y la corriente del inversor, multiplicándolos y corrigiendo el resultado restando una estimación de las pérdidas de energía internas en el transmisor, tal como por ejemplo, la pérdida de energía estimada en el inversor, la bobina primaria y las partes metálicas que forman parte del transmisor de energía.

El transmisor de energía puede estimar la pérdida de energía restando la energía recibida informada de la energía transmitida. Si la diferencia excede un umbral, el transmisor asumirá que se disipa demasiada energía en un objeto extraño y luego puede proceder a terminar la transferencia de energía (o ajustar los parámetros operativos, de forma consiguiente, por ejemplo, restringir la transferencia de energía para que esté por debajo de un nivel dado).

Alternativamente, se ha propuesto medir la calidad o factor Q del circuito resonante formado por las bobinas primaria y secundaria junto con las correspondientes capacitancias y resistencias. Una reducción en el factor Q medido puede ser indicativa de la presencia de un objeto extraño.

En la práctica, tiende a ser difícil lograr una precisión de detección suficiente utilizando los métodos descritos en la especificación Qi. Esta dificultad se ve agravada por una serie de incertidumbres sobre las condiciones operativas específicas actuales.

Por ejemplo, un problema particular es la posible presencia de metales amigables (es decir, partes metálicas del dispositivo que incorpora el receptor de energía o el transmisor de energía) ya que las propiedades magnéticas y eléctricas de estos pueden ser desconocidas (y variar entre diferentes dispositivos) y, por lo tanto, puede resultar difícil compensarlas.

Además, puede producirse un calentamiento no deseado incluso si se disipan cantidades relativamente pequeñas de energía en un objeto metálico extraño. Por lo tanto, es necesario detectar incluso una pequeña discrepancia de energía entre la energía transmitida y recibida y esto puede ser particularmente difícil cuando aumentan los niveles de energía de la transferencia de energía.

En muchos escenarios, el enfoque de degradación del factor Q puede tener una mejor sensibilidad para detectar la presencia de objetos metálicos. Sin embargo, es posible que aún no proporcione suficiente precisión y, por ejemplo, también puede sufrir la influencia de metales amigables.

El rendimiento de la detección de un objeto extraño está sujeta a las condiciones de funcionamiento específicas que están presentes cuando se realiza la prueba. Por ejemplo, si, como se describe en la especificación Qi, se realiza una medición para la detección de un objeto extraño en la fase de selección de un proceso de inicialización de transferencia de energía, la señal que el transmisor de energía proporciona para la medición debe ser lo suficientemente pequeña como para evitar que despierte el receptor de energía. Sin embargo, para una señal tan pequeña, la relación señal/ruido es normalmente pobre, lo que da como resultado una precisión reducida de la medición.

El requisito de una señal de medición pequeña puede tener como resultado otros efectos no ventajosos. Un receptor de energía expuesto a una pequeña señal de medición puede presentar una corriente de fuga que depende del nivel de la señal de medición, el acoplamiento entre la bobina primaria y secundaria y el estado de carga de un condensador en la salida del rectificador. Por lo tanto, esta corriente de fuga puede ser diferente según las condiciones reales. Dado que la corriente de fuga influye en la impedancia reflejada en la bobina del transmisor de energía, la medición del factor de calidad también dependerá de las condiciones de corriente específicas.

Otro problema es que la detección de un objeto extraño suele ser una prueba muy sensible en la que se desea que se detecten cambios relativamente pequeños causados por la presencia de un objeto extraño en un entorno con posiblemente una gran variación de las condiciones de funcionamiento y escenarios para los cuales se está realizando la prueba.

Por consiguiente, los algoritmos actuales tienden a ser subóptimos y, en algunos escenarios y ejemplos, pueden proporcionar un rendimiento inferior al óptimo. En particular, pueden dar como resultado que no se detecte la presencia de objetos extraños, o detecciones falsas de objetos extraños cuando no están presentes.

Las dificultades de una detección precisa de un objeto extraño son particularmente difíciles en escenarios en los que el nivel de energía de la señal de transferencia de energía es alto y/o cuando varía. Por tanto, la detección de un objeto extraño es particularmente difícil durante la fase de transferencia de energía y especialmente para los receptores de energía que representan una carga grande y variable. Además, tiende a haber requisitos conflictivos para la detección de un objeto extraño y la transferencia de energía y, de hecho, la transferencia de energía a menudo tiende a interferir con la detección de un objeto extraño. Sin embargo, modificar la operación de transferencia de energía para mejorar la detección de un objeto extraño tiende a tener un impacto perjudicial en la transferencia de energía.

Otras operaciones del sistema de transferencia de energía pueden además ser sensibles a dichos efectos. Por ejemplo, en muchas situaciones, la comunicación entre el transmisor de energía y el receptor de energía puede verse afectada negativamente por grandes cargas y, en particular, por grandes variaciones de carga.

En muchos sistemas, la comunicación desde el receptor de energía al transmisor de energía puede utilizar modulación de carga donde la carga de la señal de transferencia de energía varía dependiendo de los datos que se van a transmitir. Sin embargo, dicha modulación de carga puede ser difícil de detectar si la carga de transferencia de energía de la señal de transferencia de energía varía al mismo tiempo. De manera similar, la comunicación desde el transmisor de energía al receptor de energía se puede lograr modulando la señal de transferencia de energía (por ejemplo, modulación de amplitud o frecuencia), pero la interferencia en dicha modulación puede ser causada por variaciones en los parámetros de la señal de transferencia de energía debido a una carga variable.

De hecho, incluso si se utiliza un portador completamente separado para la comunicación, tal como un enlace de comunicación NFC, un campo electromagnético muy grande y variable causado por la señal de transferencia de energía puede causar interferencias sustanciales a pesar de estar en una banda de frecuencia muy diferente.

Por tanto, la presencia de la señal de transferencia de energía y la carga de la misma pueden tener un impacto perjudicial en otras operaciones, tales como la detección de un objeto extraño y las operaciones de comunicación. Por lo tanto, sería ventajoso un funcionamiento mejorado para un sistema de transferencia de energía, en particular, sería ventajoso un enfoque que permita una mayor flexibilidad, un coste reducido, una complejidad reducida, una detección de un objeto extraño mejorada, una comunicación mejorada, un soporte mejorado para diferentes cargas, una adaptabilidad mejorada, una compatibilidad con versiones anteriores, un impacto reducido en la operación de transferencia de energía, una operación de transferencia de energía mejorada y/o un rendimiento mejorado.

Resumen de la invención

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

Según un aspecto de la invención, se proporciona un receptor de energía según la reivindicación 1.

La invención puede proporcionar un rendimiento mejorado en muchos modos de realización y puede proporcionar una operación de transferencia de energía mejorada global en muchos sistemas y modos de realización. Por ejemplo, en muchos modos de realización, la detección de un objeto extraño se puede lograr realizando dichas detecciones durante intervalos de tiempo creados para proporcionar condiciones particularmente ventajosas.

En muchos modos de realización, el enfoque puede reducir la complejidad y en muchos sistemas puede proporcionar un alto grado de compatibilidad con versiones anteriores. Específicamente, el enfoque puede ser particularmente adecuado para mejorar la detección de un objeto extraño en sistemas de transferencia de energía inalámbrica Qi, por ejemplo, funcionando según la versión 1.2 o anterior de las especificaciones Qi.

En muchos modos de realización, la invención puede proporcionar un funcionamiento más fiable y/o seguro. En particular, puede mitigar y reducir el riesgo de que se produzcan condiciones de sobretensión al desconectar la carga. Por ejemplo, el nivel de energía de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía puede reducirse cuando la medida de fiabilidad indica que la sincronización no es fiable, reduciendo por tanto el riesgo de que se induzca una sobretensión inaceptable si se produce la desconexión durante un intervalo de tiempo de transferencia de energía.

En muchos modos de realización, la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño no es más del 5 %, el 10 % o el 20 % de la duración del período de tiempo. En muchos modos de realización, la duración del (de los) intervalo(s) de tiempo de detección de un objeto extraño no es inferior al 70 %, el 80 % o el 90 % del periodo de tiempo.

Durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño, el nivel de energía de la señal de transferencia de energía puede reducirse correspondiendo al nivel de energía que se transfiere desde el transmisor de energía al receptor de energía que se está reduciendo. Durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño, un nivel de energía transferida desde el transmisor de energía al receptor de energía puede reducirse con respecto a un nivel de energía transferido desde el transmisor de energía al receptor de energía durante el intervalo de tiempo de transferencia de energía. Se puede considerar específicamente que el nivel de energía y las referencias a energía y nivel de energía, se relacionan con la energía real ( IUCos 9).

El primer y segundo modos de funcionamiento emplean diferentes parámetros de transferencia de energía mediante al menos uno de: aplicar un límite diferente para un nivel de señal de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento; emplear una carga diferente de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento; y aplicar un límite diferente a la tasa de cambios para los niveles de energía de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento. El sincronizador puede estar dispuesto para generar la medida de fiabilidad para la sincronización.

Según una característica opcional de la invención, el sincronizador está dispuesto para realizar una sincronización de la referencia de tiempo local con el periodo de tiempo repetido al entrar en la fase de transferencia de energía, el controlador de modo está dispuesto para controlar el receptor de energía para que funcione en el primer modo de funcionamiento al entrar en la fase de transferencia de energía y para cambiar el receptor de energía al segundo modo de funcionamiento en respuesta a una detección de que la medida de fiabilidad para la sincronización excede un umbral.

Esto puede proporcionar un funcionamiento mejorado en muchos modos de realización que incluyen normalmente una operación de transferencia de energía más fiable y/o segura y/o una detección mejorada de un objeto extraño. En particular, el enfoque puede permitir una inicialización mejorada de la transferencia de energía para escenarios en los que el receptor de energía busca extraer una gran cantidad de energía durante la fase de transferencia de energía.

Según una característica opcional de la invención, el receptor de energía comprende además un controlador de nivel de señal para transmitir solicitudes de nivel de señal para la señal de transferencia de energía al transmisor de energía; el controlador de nivel de señal que está dispuesto para controlar el nivel de señal de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de transferencia de energía para que difiera de un nivel de señal de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño cuando se encuentra en el primer modo de funcionamiento; y en el que el sincronizador está dispuesto para sincronizarse en respuesta a variaciones de señal entre los intervalos de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado en muchos modos de realización y puede proporcionar una adaptación y sincronización de temporización inicial fiable.

Según una característica opcional de la invención, el sincronizador está dispuesto para determinar la medida de fiabilidad para la sincronización en respuesta a una duración de operación en el primer modo de funcionamiento. Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado en muchos modos de realización.

Según una característica opcional de la invención, el receptor de energía comprende además un iniciador que está dispuesto para determinar un conjunto de parámetros para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño comunicándose con el transmisor de energía antes de entrar en la fase de transferencia de energía, el conjunto de parámetros que comprende al menos uno de: a. una duración de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño; b. un intervalo entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño; y c. un nivel de señal para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Esto puede proporcionar un funcionamiento más fiable y, en particular, puede permitir la adaptación del funcionamiento a las condiciones específicas.

Según una característica opcional de la invención, el sincronizador está dispuesto para realizar la sincronización basándose en el conjunto de parámetros.

Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado y puede permitir una adaptación ventajosa de las condiciones de funcionamiento con parámetros determinados mediante negociación y ajuste posterior, por ejemplo mediante sincronización automática.

Según una característica opcional de la invención, el sincronizador está dispuesto para determinar la medida de fiabilidad en respuesta a una comparación de un parámetro de sincronización para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño determinados a partir de la referencia de tiempo local y el parámetro de sincronización correspondiente del conjunto de parámetros.

Esto puede proporcionar una determinación particularmente ventajosa de la medida de fiabilidad.

Según una característica opcional de la invención, el receptor de energía está dispuesto para controlar el transmisor de energía para limitar un nivel de señal de la señal de transferencia de energía a un nivel que es más bajo cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Esto puede proporcionar un funcionamiento mejorado y/o más fiable en muchos modos de realización y, en particular, puede mitigar y/o reducir el riesgo de condiciones de sobretensión.

Según una característica opcional de la invención, el controlador de carga está dispuesto para desconectar una carga de la señal de transferencia de energía durante intervalos de tiempo de transferencia de energía cuando está en el primer modo de funcionamiento pero no cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Esto puede proporcionar un funcionamiento mejorado.

Según una característica opcional de la invención, el receptor de energía comprende además un controlador de nivel de energía para transmitir solicitudes de nivel de energía para la señal de transferencia de energía al transmisor de energía; el controlador del nivel de energía que está dispuesto para limitar una tasa de cambio para los niveles de energía cuando está en el primer modo de funcionamiento a un nivel más bajo que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Según una característica opcional de la invención, el sincronizador está dispuesto para determinar la medida de fiabilidad para la sincronización en respuesta a una comparación de niveles de señal para la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Según una característica opcional de la invención, el controlador de modo está dispuesto para cambiar el receptor de energía del segundo modo de funcionamiento al primer modo de funcionamiento en respuesta a una detección de que la medida de fiabilidad para la sincronización está por debajo de un umbral.

Según una característica opcional de la invención, el controlador de carga está dispuesto para reconectar la carga durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño durante al menos parte de la fase de transferencia de energía, la temporización de la reconexión la cual es dependiente de la referencia de tiempo local. Según una característica opcional de la invención, el receptor de energía comprende además un limitador de corriente para restringir una corriente a la carga cuando se vuelve a conectar la carga.

Según un aspecto de la invención, se proporciona un método según la reivindicación 15.

Estos y otros aspectos, características y ventajas de la invención serán evidentes y dilucidados con referencia al (a los) modo(s) de realización que se describe(n) a continuación.

Breve descripción de los dibujos

Se describirán modos de realización de la invención, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos, en los que

la figura 1 ilustra un ejemplo de elementos de un sistema de transferencia de energía según algunos modos de realización de la invención;

la figura 2 ilustra un ejemplo de elementos de un transmisor de energía según algunos modos de realización de la invención;

la figura 3 ilustra un ejemplo de elementos de un receptor de energía según algunos modos de realización de la invención;

la figura 4 ilustra un ejemplo de elementos de una etapa de salida de un transmisor de energía;

la figura 5 ilustra un ejemplo de elementos de un receptor de energía según algunos modos de realización de la invención;

la figura 6 ilustra un ejemplo de un periodo de tiempo para un sistema de transferencia de energía inalámbrica de la figura 1; y

la figura 7 ilustra un ejemplo de un periodo de tiempo para un sistema de transferencia de energía inalámbrica según algunos modos de realización de la invención;

la figura 8 ilustra un ejemplo de elementos de un receptor de energía según algunos modos de realización de la invención;

la figura 9 ilustra un ejemplo de elementos de un receptor de energía según algunos modos de realización de la invención.

Descripción detallada de los modos de realización

La siguiente descripción se centra en modos de realización de la invención aplicables a un sistema inalámbrico de transferencia de energía que utiliza un enfoque de transferencia de energía tal como el conocido por la especificación Qi. Sin embargo, se apreciará que la invención no se limita a esta aplicación sino que puede aplicarse a muchos otros sistemas de transferencia de energía inalámbrica.

La figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema de transferencia de energía según algunos modos de realización de la invención. El sistema de transferencia de energía comprende un transmisor 101 de energía que incluye (o está conectado a) una bobina/inductor 103 transmisor. El sistema comprende además un receptor 105 de energía que incluye (o está acoplado a) una bobina/inductor 107 receptor.

El sistema proporciona una señal de transferencia de energía electromagnética que puede transferir energía de manera inductiva desde el transmisor 101 de energía al receptor 105 de energía. Específicamente, el transmisor 101 de energía genera una señal electromagnética, que se propaga como un flujo magnético por la bobina o inductor 103 transmisor. La señal de transferencia de energía puede corresponder al componente de transferencia de energía electromagnética que representa la transferencia de energía desde el transmisor de energía al receptor de energía y puede considerarse que corresponde al componente del campo electromagnético generado que transfiere energía desde el transmisor de energía al receptor de energía. Por ejemplo, si no hay carga en la bobina 107 receptora, el receptor de energía no extraerá energía del campo electromagnético generado (aparte de las pérdidas). En tal escenario, la activación de la bobina 103 transmisora puede generar un campo electromagnético de intensidad de campo potencialmente alta, pero el nivel de energía de la señal de transferencia de energía será cero (aparte de las pérdidas). En algunas situaciones, donde hay presente un objeto extraño, se puede considerar que la señal de transferencia de energía incluye un componente correspondiente a la transferencia de energía al objeto extraño y, por lo tanto, se puede considerar que la señal de transferencia de energía corresponde a la energía que se extrae del Campo electromagnético generado por el transmisor de energía.

La señal de transferencia de energía normalmente puede tener una frecuencia de entre aproximadamente 20 kHz y aproximadamente 500 kHz y, a menudo, para sistemas compatibles con Qi, normalmente en el rango de 95 kHz a 205 kHz (o, por ejemplo, para aplicaciones de cocina de alta potencia, la frecuencia puede, por ejemplo, normalmente estar en el rango entre 20 kHz y 80 kHz). La bobina 103 transmisora y la bobina 107 receptora de energía están ligeramente acopladas y, por lo tanto, la bobina 107 receptora de energía capta (al menos parte de) la señal de transferencia de energía del transmisor 101 de energía. Por lo tanto, la energía se transfiere desde el transmisor 101 de energía al receptor 105 de energía a través de un acoplamiento inductivo inalámbrico desde la bobina 103 transmisora a la bobina 107 receptora de energía. El término señal de transferencia de energía se usa principalmente para referirse a la señal inductiva/campo magnético entre la bobina 103 transmisora y la bobina 107 receptora de energía (la señal de flujo magnético), pero se apreciará que por equivalencia también puede considerarse y usarse como una referencia a una señal eléctrica proporcionada a la bobina 103 transmisora o captada por la bobina 107 receptora de energía.

En el ejemplo, el receptor 105 de energía es específicamente un receptor de energía que recibe energía a través de la bobina 107 receptora. Sin embargo, en otros modos de realización, el receptor 105 de energía puede comprender un elemento metálico, tal como un elemento de calentamiento metálico, en cuyo caso la señal de transferencia de energía induce directamente corrientes parásitas que tienen como resultado un calentamiento directo del elemento. El sistema está dispuesto para transferir niveles de energía sustanciales y, específicamente, el transmisor de energía puede soportar niveles de potencia por encima de 500 mW, 1 W, 5 W, 50 W, 100 W o 500 W en muchos modos de realización. Por ejemplo, para las aplicaciones correspondientes de Qi, las transferencias de energía normalmente pueden estar en el rango de potencia de 1 a 5 W para aplicaciones de baja potencia (el perfil de energía básico), hasta 15 W para la versión 1.2 de la especificación Qi, en el rango de hasta 100 W para aplicaciones de mayor potencia, tales como herramientas eléctricas, ordenadores portátiles, drones, robots, etc. y más de 100 W y hasta más de 1000 W para aplicaciones de muy alta potencia, tal como por ejemplo, aplicaciones de cocina.

A continuación, se describirá el funcionamiento del transmisor 101 de energía y del receptor 105 de energía con referencia específica a un modo de realización generalmente según la especificación Qi (excepto por las modificaciones y mejoras descritas en este documento (o resultantes)) o adecuada para la especificación de cocina de mayor potencia desarrollada por el Consorcio de Energía Inalámbrica. En particular, el transmisor 101 de energía y el receptor 105 de energía pueden seguir, o ser sustancialmente compatibles con, elementos de la especificación Qi versión 1.0, 1.1 o 1.2 (excepto por las modificaciones y mejoras descritas en el presente documento (o resultantes)).

A continuación, el funcionamiento del sistema de la figura 1 se describirá centrándose específicamente en la detección de un objeto extraño.

En los sistemas de transferencia de energía inalámbrica, la presencia de un objeto (normalmente un elemento conductor que extrae energía de la señal de transferencia de energía y que no forma parte del transmisor 101 de energía o del receptor 105 de energía, es decir, que es un elemento no intencionado, no deseado y/o que interfiere a la transferencia de energía) puede ser muy poco ventajoso durante una transferencia de energía. Un objeto no deseado de este tipo se conoce como objeto extraño.

Un objeto extraño no sólo puede reducir la eficiencia al agregar una pérdida de energía a la operación, sino que también puede degradar la propia operación de transferencia de energía (por ejemplo, al interferir con la eficiencia de la transferencia de energía o al extraer energía no controlada directamente, por ejemplo, por el bucle de transferencia de energía). Además, la inducción de corrientes en el objeto extraño (en particular, corrientes parásitas en la parte metálica de un objeto extraño) puede tener como resultado un calentamiento a menudo altamente indeseable del objeto extraño.

Para abordar estos escenarios, los sistemas de transferencia de energía inalámbrica como Qi incluyen funcionalidad para la detección de un objeto extraño. Específicamente, el transmisor de energía comprende una funcionalidad que busca detectar si hay un objeto extraño presente. Si es así, el transmisor de energía puede, por ejemplo, terminar la transferencia de energía o reducir la cantidad máxima de energía que se puede transferir.

Los inventores se han dado cuenta de que la detección de un objeto extraño convencional funciona de manera subóptima y que esto se debe en parte a variaciones e incertidumbres en las condiciones operativas específicas y al escenario en el que se realiza la detección de un objeto extraño, incluidas variaciones e incertidumbres en las propiedades del transmisor de energía, propiedades del receptor de energía, condiciones de prueba aplicadas, etc. Un ejemplo de los desafíos que enfrentan las pruebas de detección de un objeto extraño es el requisito de realizar mediciones suficientemente precisas para lograr una detección de un objeto extraño suficientemente fiable. Por ejemplo, si tiene lugar una medición para la detección de un objeto extraño en la fase de selección de una fase de inicialización de transferencia de energía Qi, la señal que el transmisor de energía proporciona para esta medición tiene que ser lo suficientemente pequeña como para no despertar el receptor de energía. Sin embargo, esto normalmente tiene como resultado relaciones señal/ruido deficientes, lo que lleva a una precisión de detección reducida. Por lo tanto, el rendimiento de la detección puede ser sensible al nivel de señal específico aplicado y normalmente habrá requisitos contradictorios.

Un receptor de energía expuesto a una pequeña señal electromagnética puede mostrar una corriente de fuga que depende del nivel de la señal electromagnética, el acoplamiento entre la bobina primaria y secundaria y el estado de carga del condensador en la salida del rectificador. Por lo tanto, esta corriente de fuga puede variar dependiendo de las condiciones reales experimentadas actualmente y dependiendo de los parámetros específicos (por ejemplo, propiedades del condensador) del receptor de energía individual. Dado que la corriente de fuga influye en la impedancia reflejada en la bobina primaria, la medición del factor de calidad también depende de las condiciones reales y esto normalmente impide una detección óptima.

Otro problema más al detectar un objeto extraño basándose, por ejemplo, en las indicaciones de energía recibida informadas en diferentes cargas o niveles de señal pueden ser menos fiables de lo deseado debido a que las relaciones entre la energía transmitida y recibida son diferentes para diferentes cargas y niveles de señal.

El sistema de la figura 1 utiliza un enfoque para la detección de un objeto extraño que busca reducir la incertidumbre y la sensibilidad a las variaciones y, por consiguiente, busca proporcionar una detección mejorada de un objeto extraño. En muchos modos de realización, el enfoque puede proporcionar una detección mejorada de un objeto extraño y específicamente en muchos modos de realización puede proporcionar una detección de un objeto extraño más precisa y/o fiable. El enfoque puede además permitir una baja complejidad y bajos requisitos de recursos. Una ventaja del enfoque es que puede ser adecuado para su inclusión en muchos sistemas existentes, tal como específicamente en un sistema de transferencia de energía inalámbrica Qi y de hecho que esto a menudo puede lograrse con pocas modificaciones.

Como se describirá con más detalle a continuación, el enfoque utiliza un enfoque de división de tiempo durante la fase de transferencia de energía en el que las operaciones, tales como la detección de un objeto extraño y la transferencia de energía, pueden, por ejemplo, realizarse en diferentes intervalos de tiempo, permitiendo por tanto que la interferencia entre estos (específicamente el impacto de la transferencia de energía en la detección de un objeto extraño) se reduzca sustancialmente.

Específicamente, para el sistema inalámbrico de transferencia de energía, la señal de transferencia de energía está sujeta a un periodo de tiempo repetido que comprende al menos un intervalo de tiempo de transferencia de energía y un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño.

El transmisor de energía está dispuesto para realizar la detección de un objeto extraño durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y para facilitar esta operación, el receptor de energía está dispuesto para desconectar una carga, reduciendo por tanto la carga de la señal de transferencia de energía en comparación con durante los intervalos de transferencia de energía para los cuales se conecta la carga de modo que cargue la señal de transferencia de energía.

En particular, muchos enfoques de detección de un objeto extraño se vuelven más precisos si la energía recibida/extraída por el receptor de energía se reduce a (cerca de) cero desconectando la carga. En esta condición, si el transmisor de energía proporciona energía, es probable que sea absorbida principalmente por un objeto extraño en las proximidades del transmisor de energía. Dicha energía extraída de un objeto extraño puede medirse y detectarse con una precisión mucho mayor porque el nivel de energía y la incertidumbre de la energía extraída por el receptor de energía se reducen sustancialmente y normalmente se reducirán, por ejemplo, a solamente el extraído por el metal amigable del receptor de energía. Esto no solo aumenta el impacto relativo del objeto extraño en la señal de transferencia de energía, sino que también puede normalmente permitir una compensación más precisa de la energía extraída por el receptor de energía (por ejemplo, la energía extraída por un metal amigable se puede estimar durante un proceso de calibración y posteriormente compensado en el algoritmo de detección de un objeto extraño).

La desconexión de la carga durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño tiene como resultado que el nivel de energía de la señal de transferencia de energía se reduzca durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño con respecto al intervalo de tiempo de transferencia de energía y normalmente la energía extraída por el receptor de energía puede ser no inferior a 5, 10 o 50 veces menor que el nivel de energía durante el intervalo de tiempo de transferencia de energía.

El transmisor de energía, por tanto, realiza la detección de un objeto extraño durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño cuando la carga de la señal de transferencia de energía por el receptor de energía se reduce sustancialmente. Además, el receptor de energía se sincroniza con el periodo de tiempo repetido en la señal de transferencia de energía y lo utiliza para sincronizar la desconexión de la carga de manera que se alinee con los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño. Normalmente, la carga se desconectará poco después del inicio determinado del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño y se volverá a conectar poco antes de su final, proporcionando así un pequeño margen de seguridad. Como resultado de las operaciones sincronizadas en el periodo de tiempo del transmisor de energía y del receptor de energía, se realiza una detección mejorada de un objeto extraño mientras que se permite un alto nivel de energía transferida.

La figura 2 ilustra elementos del transmisor 101 de energía y la figura 3 ilustra elementos del receptor 105 de energía de la figura 1 con más detalle.

El transmisor 101 de energía incluye un controlador 201 que puede generar una señal de activación que se alimenta a la bobina 103 transmisora que a cambio genera un campo electromagnético y por lo tanto la señal de transferencia de energía electromagnética que proporciona transferencia de energía al receptor 105 de energía. La señal de transferencia de energía se proporciona (al menos) durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía de la fase de transferencia de energía.

El controlador 201 normalmente puede comprender un circuito de salida en forma de un inversor, normalmente formado activando un puente completo o medio puente, como será bien conocido por el experto en la materia. La figura 4 ilustra un ejemplo de una etapa de salida típica de un transmisor de energía donde un inversor está formado por cuatro FET acoplados en una configuración de puente y con la bobina 103 transmisora (LTx) además acoplada a un condensador (CTx) para formar un circuito de salida resonante.

El transmisor 101 de energía comprende además un controlador 203 de transmisor de energía que está dispuesto para controlar el funcionamiento del transmisor 101 de energía según los principios de funcionamiento deseados.

Específicamente, el transmisor 101 de energía puede incluir muchas de las funcionalidades requeridas para realizar el control de energía según las especificaciones Qi.

El controlador 203 del transmisor de energía está dispuesto en particular para controlar la generación de la señal de activación por el controlador 201 y puede controlar específicamente el nivel de energía de la señal de activación y, por consiguiente, el nivel de la señal de transferencia de energía/campo electromagnético generado. El controlador 203 del transmisor de energía comprende un controlador de bucle de energía que controla un nivel de energía de la señal de transferencia de energía en respuesta a los mensajes de control de energía recibidos desde el receptor 105 de energía durante la fase de control de energía.

Para recibir datos y mensajes desde el receptor 105 de energía, el transmisor 101 de energía comprende un primer comunicador 205 que está dispuesto para recibir datos y mensajes desde el receptor 105 de energía (como apreciará el experto, un mensaje de datos puede proporcionar uno o más bits de información). En el ejemplo, el receptor 105 de energía está dispuesto para modular en carga la señal de transferencia de energía generada por la bobina 103 transmisora y el primer comunicador 205 está dispuesto para detectar variaciones en la tensión y/o corriente de la bobina 103 transmisora y para demodular la modulación de carga basada en estos. El experto será cosciente de los principios de la modulación de carga, como por ejemplo, los utilizados en sistemas de transferencia de energía inalámbrica Qi y, por lo tanto, no se describirán con más detalle.

En muchos modos de realización, el primer comunicador 205 está dispuesto además para transmitir datos al receptor 105 de energía y puede estar dispuesto específicamente para modular la señal de transferencia de energía usando modulación de frecuencia, amplitud o fase.

En algunos modos de realización, la comunicación se puede realizar usando un canal de comunicación separado que se puede lograr usando una bobina de comunicación separada, o incluso usando la bobina 103 transmisora. Por ejemplo, en algunos modos de realización se puede implementar comunicación de campo cercano o se puede superponer un portador de alta frecuencia (por ejemplo, con una frecuencia portadora de 13,56 MHz) sobre la señal de transferencia de energía.

En el sistema de las figuras 1-3, la comunicación se produce durante la fase de transferencia de energía realizada en los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño. Específicamente, algunos o incluso todos los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño también pueden usarse como intervalos de tiempo de comunicación en los que se realiza la comunicación entre el transmisor 101 de energía y el receptor 105 de energía. Específicamente, el controlador 203 del transmisor puede sincronizar el primer comunicador 205 de manera que la operación de comunicación (normalmente tanto de recepción como de transmisión de datos) se realice en (y normalmente solo en) los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño/intervalos de tiempo de comunicación de la fase de transferencia de energía, es decir, en los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño que se asignan para la comunicación.

Esto puede mejorar sustancialmente el rendimiento de la comunicación.

El transmisor 101 de energía comprende además un detector 207 de un objeto extraño que está dispuesto para realizar pruebas de detección de un objeto extraño, es decir, para detectar específicamente si es probable que haya elementos conductores no deseados presentes dentro del campo electromagnético generado.

En el sistema, las pruebas de detección de un objeto extraño se basan en mediciones realizadas durante intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, es decir, durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño que están asignados a la detección de un objeto extraño.

Como se describirá más adelante con más detalle, durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, el nivel de energía de la señal de transferencia de energía se reduce por el receptor de energía que desconecta su carga y reduce la carga general de la señal de transferencia de energía. La desconexión de la carga corresponde a desacoplar la carga de la señal de transferencia de energía (y por esto los términos desconectar y desacoplar la carga de la señal de transferencia de energía pueden considerarse sinónimos). Por consiguiente, la carga se desacoplará/desconectará de la señal de transferencia de energía y de la bobina 107 receptora.

En muchos modos de realización, el receptor 105 de energía puede disponerse para minimizar la carga de la señal de transferencia de energía para que solo corresponda a la carga resultante del metal amigable (partes metálicas del propio receptor de energía) y posible una pequeña cantidad de energía utilizada por la funcionalidad de control del receptor de energía. El receptor de energía a menudo puede desconectar completamente la carga objetivo de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño. Esto puede, por ejemplo, reducir a menudo la carga de la señal de transferencia de energía de, por ejemplo, de 5-50 W durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía a menos de 500 mW durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Cabe señalar que el nivel de energía de la señal de transferencia de energía puede reducirse sin que esto tenga como resultado (o sea causado por) una reducción en la intensidad del campo electromagnético generado. Por ejemplo, el receptor de energía que desconecta la carga dará como resultado una cantidad reducida de energía extraída del campo electromagnético y de la señal de transferencia de energía y por lo tanto de la señal de activación a la bobina 103 transmisora. Sin embargo, esto no tiene por qué tener como resultado una reducción en la intensidad del campo generado y, de hecho, puede tener como resultado una intensidad de campo grande a medida que se reduce el campo electromagnético opuesto causado por la corriente en la bobina 107 receptora.

Por lo tanto, en muchos modos de realización, los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño se caracterizan por una transferencia de energía reducida desde el transmisor de energía al receptor de energía en comparación con la de durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía (o al menos por una transferencia de energía máxima posible/disponible reducida desde el transmisor de energía al receptor de energía en comparación con la transferencia de energía máxima posible/disponible durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía). Sin embargo, la intensidad del campo electromagnético generado por la bobina 103 transmisora puede permanecer igual o incluso aumentar.

De hecho, en muchos modos de realización en los que la detección de un objeto extraño se basa en medir la carga del campo electromagnético generado por la bobina 103 transmisora, puede ser deseable adaptar la señal de activación de modo que el campo electromagnético generado tenga una intensidad de campo adecuada para realizar la operación prevista durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Es posible que esta sea incluso una intensidad de campo mayor que durante el intervalo de tiempo de transferencia de energía, pero la cantidad de energía que se transfiere se reduce debido a que el receptor de energía desconecta la carga. Sin embargo, en la mayoría de las implementaciones es deseable que la intensidad del campo no sea demasiado alta cuando el receptor desconecta la carga (para mitigar las condiciones de sobretensión).

La carga reducida permite una detección de un objeto extraño mucho más precisa en muchas situaciones. Esto tendrá como resultado que la energía disipada en un objeto extraño sea una proporción mucho mayor de la disipación de energía total y, de hecho, normalmente, la energía disipada del objeto extraño excedió la energía disipada en el receptor de energía, por lo tanto haciendo más fácil la detección de la disipación de energía de este objeto extraño

En el enfoque de la figura 2, la señal de prueba electromagnética es generada por el controlador 201 que activa la bobina transmisora y, por lo tanto, se puede considerar que la señal de prueba electromagnética corresponde a la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño. Sin embargo, se apreciará que en algunos modos de realización, la señal de prueba electromagnética puede generarse mediante una bobina diferente a la bobina 103 transmisora (por ejemplo, una bobina de prueba dedicada). A continuación, el término señal de transferencia de energía se utilizará para referirse a la señal de campo electromagnético generada por el transmisor de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía y durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Durante un intervalo en el que se realiza la detección de un objeto extraño, es decir, durante un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño, el detector 207 de un objeto extraño puede evaluar las condiciones para determinar si un objeto extraño se considera presente o no. Durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño, el transmisor 101 de energía genera una señal de prueba electromagnética y la detección de un objeto extraño se basa en la evaluación de características y propiedades de esta señal.

Por ejemplo, el nivel de energía de (la energía extraída de) la señal de transferencia de energía generada se puede usar como una indicación de la energía extraída por posibles objetos extraños (normalmente comparándola con la extracción de energía esperada del receptor 105 de energía). El nivel de energía de la señal de transferencia de energía refleja la energía que se extrae del campo electromagnético generado por elementos conductores (incluyendo la bobina 107 receptora) presentes en el campo electromagnético. Por tanto indica la energía extraída por la combinación del receptor 105 de energía así como cualquier objeto extraño que pueda estar presente. La diferencia entre el nivel de energía de la señal de transferencia de energía y la energía extraída por el receptor 105 de energía refleja por consiguiente la energía extraída por cualquier objeto extraño presente. La detección de un objeto extraño puede ser, por ejemplo, una detección de baja complejidad en la que se considera que ha ocurrido una detección de un objeto extraño si la diferencia entre el nivel de energía de la señal electromagnética (en lo sucesivo referida como nivel de energía de transmisión) excede la energía informada extraída por el receptor 105 de energía (en lo sucesivo referida como nivel de energía recibida).

En el enfoque, la detección de un objeto extraño se basa por consiguiente en una comparación del nivel de energía entre un nivel de energía transmitido y un nivel de energía recibido informado. La reacción ante la detección de un objeto extraño puede ser diferente en diferentes modos de realización. Sin embargo, en muchos modos de realización, el transmisor 101 de energía puede estar dispuesto para terminar una transferencia de energía (al menos temporalmente) en respuesta a una detección de un objeto extraño. En otros modos de realización, se puede disponer para imponer límites de energía reducidos a la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía mientras se permite que continúe la transferencia de energía.

La figura 3 ilustra algunos elementos de ejemplo del receptor 105 de energía.

La bobina 107 receptora está acoplada a un controlador 301 del receptor de energía que acopla la bobina 107 receptora a una carga 303 a través de un conmutador 305 (es decir, es una carga 305 conmutable). El controlador 301 del receptor de energía incluye una ruta de control de energía que convierte la energía extraída por la bobina 107 receptora en un suministro adecuado para la carga. Además, el controlador 301 del receptor de energía puede incluir varias funcionalidades del controlador del receptor de energía requeridas para realizar la transferencia de energía y, en particular, funciones requeridas para realizar la transferencia de energía según las especificaciones Qi. Para soportar la comunicación desde el receptor 105 de energía al transmisor 101 de energía, el receptor 105 de energía comprende un segundo comunicador 307.

El segundo comunicador 307 está dispuesto para transmitir datos al transmisor de energía variando la carga de la bobina 107 receptora en respuesta a los datos que se van a transmitir al transmisor 101 de energía. Las variaciones de carga son entonces detectadas y demoduladas por el transmisor 101 de energía como sabrá el experto en la técnica.

En el ejemplo, el segundo comunicador 307 está además dispuesto para demodular la modulación de amplitud, frecuencia y/o fase de la señal de transferencia de energía para recuperar datos transmitidos desde el transmisor de energía.

El controlador 301 del receptor de energía está dispuesto además para controlar el segundo comunicador 307 de manera que la comunicación durante la fase de transferencia de energía se realice en los intervalos de comunicación, es decir, durante los intervalos de tiempo en los que se reduce el nivel de energía de la señal de transferencia de energía.

Por tanto, de manera similar a que el primer comunicador sincronice la comunicación con el receptor de energía para que se produzca durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, el segundo comunicador también sincroniza la comunicación con el transmisor de energía para que se produzca durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

La figura 5 ilustra un diagrama de circuito de elementos de un ejemplo de una ruta de energía del receptor 105 de energía. En el ejemplo, el receptor 105 de energía comprende la bobina 107 receptora a la que se hace referencia con la designación LRX. En el ejemplo, la bobina 107 receptora es parte de un circuito de resonancia y, por consiguiente, el receptor 105 de energía también incluye un condensador de resonancia CRX. La bobina 107 receptora se somete a la señal/campo electromagnético y, por consiguiente, se induce una tensión/corriente de CA en la bobina. El circuito de resonancia está acoplado a un puente rectificador con un condensador C1 de suavizado acoplado a la salida del puente. Por tanto, se genera una tensión de CC sobre el condensador C1. La magnitud de la ondulación de la tensión de CC dependerá del tamaño del condensador de suavizado así como de la carga.

El puente B1 y el condensador C1 de suavizado están acoplados a la carga 303 que se indica mediante el signo de referencia RL a través del conmutador 305 que se ilustra mediante el conmutador S1. Por consiguiente, el conmutador 305 se puede usar para conectar o desconectar la carga de la ruta de alimentación y, por lo tanto, la carga es una carga 305 conmutable. Se apreciará que, si bien el conmutador S1 se muestra como un conmutador convencional, puede, por supuesto, implementarse mediante cualquier medio adecuado, incluido normalmente mediante un MOSFET. También se apreciará que la carga 303 se ilustra como un puerto pasivo simple pero que, por supuesto, puede ser cualquier carga adecuada. Por ejemplo, la carga 303 puede ser una batería a cargar, un teléfono móvil u otro dispositivo de comunicación o informático, puede ser una carga pasiva simple, etc. De hecho, no es necesario que la carga 303 sea una carga interna externa o dedicada, sino que puede incluir, por ejemplo, elementos del propio receptor 105 de energía. Por tanto, la carga 303 ilustrada en las figuras 3 y 5 se puede considerar que representa cualquier carga de la bobina 107 receptora/la señal electromagnética que puede desconectarse mediante el conmutador 305/S1 y, por consiguiente, también se refiere como carga 305 conmutable. La figura 5 ilustra además un condensador C2 de modulación de carga que se puede conectar o desconectar en paralelo al circuito de resonancia basándose en la conmutación del conmutador S2. El segundo comunicador 307 puede estar dispuesto para controlar el conmutador S2 de manera que la carga del condensador C2 de modulación pueda conectarse y desconectarse en respuesta a los datos que se van a transmitir al transmisor 101 de energía, proporcionando por tanto una modulación de carga.

El receptor 105 de energía está dispuesto para entrar en un modo de energía reducida durante el(los) intervalo(s) de tiempo de detección de un objeto extraño de cada periodo de tiempo durante la fase de transferencia de energía. En el ejemplo, el receptor 105 de energía comprende un controlador 309 de carga que controla el conmutador 305 (de manera equivalente, el conmutador 305 puede considerarse parte del controlador de carga). Durante un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño, el controlador 309 de carga puede desconectar la carga 303 del receptor de energía, es decir, desconecta una carga del controlador 301 del receptor de energía y, por lo tanto, una carga de la bobina 107 receptora. Por lo tanto, de esta manera el controlador 309 de carga puede reducir la carga de la bobina 107 receptora durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Además, no sólo se reduce la carga del receptor 105 de energía, lo que facilita la detección de otras pérdidas de energía o la detección de modulación, sino que a menudo, lo que es más importante, el receptor 105 de energía entra en un estado más bien definido o cierto en el que se reduce el impacto de las variaciones de carga en la señal de transferencia de energía.

En el ejemplo de la figura 5, el conmutador S1 se puede usar para desconectar la carga durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Se apreciará que en modos de realización en los que la carga conmutable 303 requiere un suministro de energía más constante, el conmutador S1 puede colocarse antes del condensador C1 o puede proporcionarse otro depósito de energía después del conmutador S1 para suministrar energía a la carga 303 conmutable durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño.

Se apreciará que la carga de la bobina 107 receptora puede que no se apague completamente durante el intervalo de detección de un objeto extraño. Por ejemplo, el receptor 105 de energía aún puede extraer energía para, por ejemplo, hacer funcionar algunos circuitos internos. Por tanto, el controlador 309 de carga puede estar dispuesto para desconectar una carga de la carga de la bobina 107 receptora y al mismo tiempo permitir que la bobina 107 receptora sea cargada por una o más cargas diferentes. De hecho, se puede considerar que la carga de la bobina 107 receptora está compuesta por una carga que está desconectada por el controlador 309 de carga durante el intervalo de detección de un objeto extraño y una carga que no está desconectada por el controlador 309 de carga. Por lo tanto, se puede considerar que la carga 303 representa la carga que es desconectada por la bobina 107 receptora durante el intervalo de detección de un objeto extraño. Esta carga puede incluir una carga externa o interna para la cual se establece la transferencia de energía, pero también puede incluir, por ejemplo, una funcionalidad de control interno apagada temporalmente durante el intervalo de detección de un objeto extraño.

El controlador 301 del receptor de energía está dispuesto para establecer un bucle de control de energía con el transmisor 101 de energía. Específicamente, el controlador 301 del receptor de energía puede transmitir mensajes de control de energía al transmisor 101 de energía y en respuesta el transmisor 101 de energía puede cambiar el nivel de energía de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Normalmente, el controlador 301 del receptor de energía puede generar mensajes de error de control de energía que indican una solicitud para que el transmisor 101 de energía aumente o disminuya el nivel de energía. El controlador 301 del receptor de energía puede determinar los mensajes de error apropiados comparando un valor medido con un valor de referencia. Durante la transferencia de energía, el controlador 301 del receptor de energía puede comparar el nivel de energía proporcionado con el nivel de energía requerido y solicitar un nivel de energía aumentado o disminuido basándose en esta comparación.

Como se mencionó anteriormente, el sistema aplica un periodo de tiempo repetido durante la fase de transferencia de energía donde el periodo de tiempo comprende al menos un intervalo de tiempo de transferencia de energía y un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Un ejemplo de dicho periodo de tiempo repetido se ilustra en la figura 6 donde los intervalos de tiempo de transferencia de energía se indican mediante PT y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño se indican mediante D. En el ejemplo, cada periodo de tiempo FRM comprende solo un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño y un intervalo de tiempo de transferencia de energía. Sin embargo, se apreciará que en otros modos de realización, también se pueden incluir otros intervalos de tiempo en un periodo de tiempo o se pueden incluir una pluralidad de intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y/o intervalos de tiempo de transferencia de energía en cada periodo de tiempo. Específicamente, un periodo de tiempo repetido puede comprender diferentes tipos de intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, tales como uno o más intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y uno o más intervalos de tiempo de comunicación.

En el enfoque, la detección de un objeto extraño (y, por ejemplo, operaciones tales como la comunicación) se puede realizar en los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y, por lo tanto, la detección de un objeto extraño (y, por ejemplo, la comunicación) y la transferencia de energía se pueden separar en el dominio del tiempo, lo que tiene como resultado una reducción de las interferencias cruzadas desde la transferencia de energía hasta la comunicación/detección de un objeto extraño. Por tanto, la variabilidad y la incertidumbre resultantes de las variaciones en las condiciones operativas para la transferencia de energía se pueden aislar de la detección (comunicación) de un objeto extraño, lo que da como resultado una detección (comunicación) de un objeto extraño más fiable y precisa.

En la fase de transferencia de energía, el transmisor de energía está por tanto dispuesto para realizar la transferencia de energía durante el intervalo de tiempo de transferencia de energía de los periodos de tiempo de la fase de transferencia de energía. Específicamente, durante estos intervalos de tiempo, el transmisor de energía y el receptor de energía pueden hacer funcionar un bucle de control de energía (el bucle de control de energía puede basarse en la comunicación dentro de intervalos de tiempo de comunicación correspondientes a intervalos de tiempo repetidos). Por tanto, el nivel de energía que se transfiere puede variarse dinámicamente.

En los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño de los periodos de tiempo de la fase de transferencia de energía, el receptor de energía desconecta/desacopla una carga teniendo como resultado una reducción en el nivel de energía transferido al receptor de energía por la señal de transferencia de energía.

Como se mencionó anteriormente, la reducción en el nivel de energía no necesariamente corresponde a una reducción de la intensidad del campo electromagnético generado. Por ejemplo, cuando el nivel de transferencia de energía se reduce significativamente al reducirse la carga del campo por el receptor de energía, por ejemplo, Al desconectar la carga 303, la intensidad del campo electromagnético resultante/el nivel de señal de la señal electromagnética generada puede aumentar. De hecho, normalmente puede ser deseable mantener la intensidad del campo magnético relativamente alta para medir una disipación de energía suficiente en un objeto extraño y, por tanto, para facilitar y mejorar la detección de un objeto extraño. Al mismo tiempo, normalmente es deseable que la intensidad del campo sea suficientemente baja para no causar condiciones de sobretensión inaceptables cuando la carga 303 está desconectada.

Por consiguiente, el receptor 105 de energía puede reducir una carga por el receptor de energía de la señal de transferencia de energía durante un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Específicamente, la carga de la señal de transferencia de energía (que funciona como una señal de prueba electromagnética) por el receptor de energía durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño será menor que la carga de la señal de transferencia de energía por el receptor de energía durante el intervalo de tiempo de transferencia de energía (la carga puede, por ejemplo, considerarse la impedancia resistiva efectiva de, respectivamente, la bobina 103 transmisora y la bobina 209 de prueba durante el intervalo de tiempo de transferencia de energía y el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño, respectivamente).

Al reducir el nivel de energía extraída por el receptor de energía, la presencia de cualquier objeto extraño se vuelve más fácil de detectar. Esto puede deberse a que se reduce la cantidad total de energía extraída, lo que facilita la detección de niveles de energía más bajos para la energía extraída por un objeto extraño. Además, al desconectar la carga, el receptor de energía normalmente puede entrar en un estado predeterminado (o al menos más fácil de predecir), facilitando por tanto la compensación para el receptor de energía cuando se realiza la prueba de detección de un objeto extraño.

Por tanto, la desconexión de la carga 303 conmutable no sólo reduce la carga de la señal de transferencia de energía sino que también puede proporcionar que esta carga sea más predecible y tenga una variación reducida. Normalmente, la carga de un transmisor de energía por un receptor de energía puede variar sustancialmente no sólo de una aplicación a otra, sino también en función del tiempo para la misma aplicación y sesión de transferencia de energía. El bucle de control de energía se hace funcionar durante la fase de transferencia de energía para adaptarse a tales variaciones. Sin embargo, al introducir un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño en el que se puede desconectar la carga, es posible introducir el receptor de energía en un modo de referencia en el que la carga del campo electromagnético es más predecible. Por tanto, por ejemplo, Las pruebas de detección de un objeto extraño se pueden realizar basándose en la suposición de que el receptor de energía está en este modo de referencia o prueba y, por lo tanto por ejemplo, se puede partir de una carga predeterminada de la señal de prueba electromagnética. Por tanto, el enfoque puede no sólo permitir que se reduzca la carga del receptor 105 de energía (mejorando así la precisión al ser mayor el impacto relativo de cualquier objeto extraño), sino que también permite que esto sea más predecible, facilitando por lo tanto la compensación por la presencia del receptor de energía durante la prueba de detección de un objeto extraño.

Por tanto, el sistema de las figuras 1-5 proporciona un enfoque de prueba de detección de un objeto extraño muy mejorado en el que las pruebas de detección de un objeto extraño se realizan en condiciones mucho más controladas, permitiendo por lo tanto realizar pruebas de detección de un objeto extraño más precisas y fiables.

Un problema importante en un sistema de este tipo es que es importante que el receptor de energía y el transmisor de energía estén estrechamente sincronizados y es específicamente importante que el receptor de energía conecte y, en particular, desconecte la carga en los momentos apropiados. Por ejemplo, durante una operación típica de transferencia de energía, el nivel de energía de la señal de transferencia de energía puede ser muy alto durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Si la carga del receptor de energía se desconecta durante un momento en que el transmisor de energía genera un campo magnético y una señal de transferencia de energía tan fuertes, se puede inducir una sobretensión en el receptor de energía cuando se desconecta la carga. Cuando se desconecta la carga, el circuito resonante del transmisor de energía, que está acoplado a través de la bobina (103) transmisora y la bobina (107) receptora del receptor de energía ya no es amortiguado por la carga. De hecho, existe el riesgo de que la tensión inducida en el receptor de energía pueda aumentar a un nivel que pueda causar daños a los componentes del receptor de energía cuando desconecta la carga.

Sin embargo, el periodo de tiempo repetido permite que el transmisor de energía reduzca el nivel de señal durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño a un nivel en el que la tensión inducida no dañe los componentes del receptor de energía. Si el receptor de energía desconecta su carga después de una reducción adecuada de la intensidad del campo electromagnético/nivel de señal, se puede evitar la condición de sobretensión en el momento de la desconexión. Por ejemplo, el receptor de energía puede medir, por ejemplo, la tensión inducida en su bobina receptora para detectar una reducción de la señal de energía con el fin de utilizar esta como disparador para el inicio de un intervalo de detección de un objeto extraño y puede proceder a desconectar su carga en este disparador. Sin embargo, este a menudo no es un método muy fiable, porque la reducción puede haber sido causada por otras condiciones además de una indicación del inicio de un intervalo de detección de un objeto extraño. Por ejemplo, el transmisor de energía puede reducir la señal de energía debido a un error de control recibido previamente desde el receptor de energía. También, un cambio en la carga puede provocar una reducción de la tensión inducida en la bobina receptora. Por lo tanto, el receptor de energía necesita un método fiable para determinar el inicio de un intervalo de detección de un objeto extraño en situaciones donde la señal de energía es alta en los intervalos de transferencia de energía para evitar una sobretensión y daños a sus componentes al desconectar la carga.

Al final del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño, la carga se vuelve a conectar a la bobina 107 receptora de modo que cargue la señal de transferencia de energía. Nuevamente, es deseable que la carga se conecte antes del intervalo de tiempo de transferencia de energía para garantizar que el campo electromagnético aumentado no induzca una tensión demasiado alta que tenga como resultado una condición de sobretensión. Nuevamente, el receptor de energía necesita un método fiable para volver a conectar su carga a tiempo, es decir, antes de que el transmisor de energía aumente el nivel de la señal.

Por tanto, normalmente resulta ventajoso que la desconexión y la reconexión de la carga se produzcan dentro del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Sin embargo, es deseable que el tiempo disponible para la detección de un objeto extraño sea lo suficientemente grande como para permitir una medición precisa (con un promedio suficiente). Además, estas preferencias conflictivas están limitadas por el deseo general de hacer que los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño sean lo más cortos posible para aumentar la eficiencia y minimizar las interrupciones en la transferencia efectiva de energía. Por lo tanto, es deseable desconectar la carga poco después del inicio del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño y conectar la carga lo más cerca posible del final del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Para lograr una desconexión segura de la carga y un rendimiento óptimo, es importante sincronizar de manera fiable y cercana el funcionamiento del receptor de energía y en particular el controlador 309 de carga, con el periodo de tiempo repetido.

La sincronización de las operaciones del receptor de energía se basa en una referencia de tiempo/base de tiempo local y el controlador 309 de carga está dispuesto para cronometrar la conexión y la desconexión de la carga 303 en base a la referencia de tiempo/base de tiempo local. Además, el receptor 105 de energía comprende un sincronizador 311 que está dispuesto para sincronizar la referencia de tiempo local con el marco temporal repetido. Por lo tanto, el receptor 105 de energía comprende una funcionalidad para sincronizar la conexión y desconexión de la carga 303 con el periodo de tiempo repetido de la señal de transferencia de energía.

Por ejemplo, la referencia de hora local puede implementarse usando un temporizador/reloj, etc., como sabrá bien el experto en la materia. En algunos modos de realización, este temporizador/reloj puede ser una base de tiempo de funcionamiento libre y el sincronizador 311 puede determinar tiempos de esta base de tiempo de funcionamiento libre que corresponden a los diferentes intervalos/espacios de tiempo del periodo de tiempo repetido. Por ejemplo, el sincronizador 311 puede determinar qué valores de tiempo de la base de tiempo corresponden al principio y al final de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y la conexión y desconexión de la carga 303 puede programarse entonces para que ocurra en estos momentos (normalmente con un pequeño desplazamiento).

En otros modos de realización, el sincronizador 311 puede disponerse para variar parámetros o configuraciones de la referencia de tiempo de manera que se alinee con el periodo de tiempo repetido. Por ejemplo, se puede iniciar un temporizador de cuenta regresiva cuando el sincronizador 311 considera que comienza un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño (o justo después) y puede tener una duración determinada para corresponder a la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño según lo determinado por el sincronizador 311 (o un poco más corto). El controlador 309 de carga puede entonces disponerse para desconectar la carga 303 cuando se inicia el temporizador de cuenta regresiva y volver a conectarla cuando el temporizador de cuenta regresiva haya terminado la cuenta regresiva.

En muchos modos de realización, el sincronizador 311 puede estar dispuesto para implementar un bucle de temporización generando una señal de error para reflejar las diferencias entre el periodo de tiempo repetido y el bucle de temporización. El bucle de temporización puede entonces ser controlado por esta señal de error, lo que tiene como resultado un sesgo hacia una minimización del error/diferencia de temporización y, por lo tanto, tiene como resultado que el bucle de temporización se sincronice con el periodo de tiempo repetido. Por ejemplo, se puede implementar un bucle de bloqueo de fase de temporización para generar un reloj de tiempo local que esté sincronizado con el periodo de tiempo repetido y específicamente con los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Se apreciará que el enfoque específico para sincronizar la referencia de tiempo local con el periodo de tiempo repetido puede depender de las preferencias y requisitos específicos del modo de realización individual.

Por ejemplo, en algunos modos de realización, la entrada al inversor que acciona la bobina 103 transmisora puede generar una señal de activación que tiene variaciones dinámicas que pueden sincronizarse con el periodo de tiempo repetido (por ejemplo, el inversor puede alimentarse con una tensión de suministro de energía que varía periódicamente (por ejemplo, generada por rectificación de una tensión de alimentación de CA)). Esto puede tener como resultado variaciones periódicas y sincronizadas en la señal de transferencia de energía que el sincronizador 311 puede detectar y sincronizar.

Sin embargo, en muchos transmisores de energía, dichas variaciones periódicas en la señal de activación/señal de transferencia de energía no son prácticas ni deseables, por ejemplo, normalmente se utiliza una tensión de CC suavizada y regulada como tensión de suministro al inversor. En dichos modos de realización, el transmisor de energía puede estar dispuesto para variar las propiedades de la señal de transferencia de energía/campo electromagnético generado/señal entre intervalos de transferencia de energía e intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y el sincronizador 311 puede estar dispuesto para sincronizar la referencia de tiempo local basándose en estas variaciones.

El sincronizador 311 por tanto permite específicamente sincronizar estrechamente la temporización de conexión y desconexión de la carga 303 con el periodo de tiempo repetido y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño. Puede permitir específicamente que la desconexión se produzca poco después del inicio de un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño y que la reconexión se produzca poco antes del final de un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño, garantizando por tanto que la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño pueda reducirse y se puedan minimizar los gastos generales y el margen para garantizar un funcionamiento fiable al conectar y desconectar una carga.

Sin embargo, en el receptor de energía de la figura 3, el sincronizador 311 no sólo realiza la sincronización sino que también procede a generar una medida de fiabilidad de la sincronización. La medida de fiabilidad se genera como una indicación de la fiabilidad/precisión estimada de la sincronización. Puede considerarse específicamente que refleje como de cerca está sincronizada la referencia de tiempo con el periodo de tiempo repetido y/o la probabilidad de que la sincronización esté dentro de una ventana de sincronización dada. La medida de fiabilidad puede generarse para proporcionar una estimación de la diferencia entre la referencia de tiempo sincronizada y el periodo de tiempo repetido. La estimación puede ser una estimación probabilística.

Se apreciará que si bien se describirán varios enfoques diferentes para determinar una medida de fiabilidad, el enfoque específico dependerá de las preferencias y requisitos del modo de realización individual y que el experto puede utilizar muchos enfoques más o menos precisos.

El receptor 105 de energía comprende además un controlador 313 de modo al que se le suministra la medida de fiabilidad determinada para la sincronización. El controlador 313 de modo está dispuesto para cambiar el receptor 105 de energía entre diferentes modos de funcionamiento y específicamente está dispuesto para cambiar el receptor de energía entre un primer modo de funcionamiento y un segundo modo de funcionamiento para los intervalos de tiempo de transferencia de energía en respuesta a la medida de fiabilidad. Por lo tanto, el receptor 105 de energía está dispuesto para funcionar de manera diferente durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía dependiendo de la fiabilidad de la sincronización del receptor 105 de energía y específicamente de la sincronización de la desconexión de la carga, con el periodo de tiempo repetido.

En muchos modos de realización, el nivel de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía se reduce cuando está en el primer modo con respecto a cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Por consiguiente, el rendimiento de sincronización se tiene en cuenta para el funcionamiento del receptor de energía y, de hecho, el funcionamiento se adapta durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía dependiendo de la fiabilidad de la sincronización de la desconexión (y normalmente la reconexión) de la carga, incluso si estas acciones ocurren durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

El primer y segundo modos de funcionamiento pueden emplear específicamente diferentes parámetros de transferencia de energía para la operación de transferencia de energía. Por ejemplo, los niveles de energía solicitados y/o la carga y la energía extraída de la señal de transferencia de energía pueden ser diferentes en el primer y segundo modos de funcionamiento. El primer y segundo modos de funcionamiento pueden emplear diferentes parámetros de transferencia de energía mediante al menos uno de: aplicar un límite diferente para un nivel de señal de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento; emplear una carga diferente de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento; aplicar un límite diferente a la tasa de cambios para los niveles de energía de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento. Estos ejemplos se describirán con más detalle más adelante.

El controlador 313 de modo puede estar dispuesto específicamente para cambiar el receptor 105 de energía del primer modo (de funcionamiento) al segundo modo (de funcionamiento) en respuesta a una detección de que la medida de fiabilidad aumenta por encima de un umbral dado. De manera similar, el controlador 313 de modo puede estar dispuesto para cambiar el receptor 105 de energía del segundo modo (de funcionamiento) al primer modo (de funcionamiento) en respuesta a una detección de que la medida de fiabilidad cae por debajo de un umbral dado (los dos umbrales pueden ser iguales pero no necesariamente). Por lo tanto, el receptor 105 de energía puede funcionar en diferentes modos durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía dependiendo de si la sincronización es fiable o no.

Esto puede proporcionar un funcionamiento más fiable y seguro en muchos modos de realización.

Por ejemplo, en algunos modos de realización, el receptor 105 de energía y específicamente el controlador 309 de carga están dispuestos para desconectar la carga 303 durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía cuando está en el primer modo pero no cuando está en el segundo modo. De hecho, en este ejemplo, la carga 303 puede en algunos modos de realización desconectarse durante todo el período de tiempo repetido cuando se está en el primer modo, mientras que se emplea la desconexión periódica de la carga 303 durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño cuando funciona en el segundo modo. Por consiguiente, cuando la medida de fiabilidad indica que la sincronización no es fiable, la carga 303 puede desconectarse tanto durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía como durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y normalmente durante toda la duración del período de tiempo repetido, mientras que cuando la medida de fiabilidad indica que la sincronización es fiable, la carga 303 sólo se desconecta temporalmente durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Además, para evitar una tensión inducida inaceptablemente alta en el receptor de energía, el receptor de energía puede garantizar que el nivel de señal proporcionado por el transmisor de energía sea suficientemente bajo. El receptor de energía puede controlar el nivel de la señal de energía proporcionada por el transmisor de energía enviando errores de control. Específicamente, si se considera que la sincronización no es fiable, el receptor de energía puede controlar el transmisor de energía para reducir el nivel de energía/intensidad de la señal.

En este enfoque, el primer modo garantiza que no haya desconexiones de la carga durante momentos en los que la señal inducida pueda tener potencialmente un valor grande. Por lo tanto, errores o imprecisiones en la sincronización no tendrán como resultado condiciones de sobretensión que ocurran por desconexiones durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Sin embargo, cuando la sincronización es suficientemente precisa para garantizar que las desconexiones se produzcan dentro de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, el sistema pasa a un modo de funcionamiento en el que se realiza la transferencia de energía (el nivel de señal proporcionado por el transmisor de energía puede controlarse a un nivel alto por el receptor de energía) y la carga conectada durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño. Este cambio entre diferentes modos de funcionamiento puede permitir que los parámetros y criterios de diseño para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y la desconexión de carga sean mucho más fiables en el segundo modo de funcionamiento, mientras que permiten un ajuste mucho más estricto y con menos margen. Esto evita una condición de sobretensión que puede causar daños a los componentes eléctricos del receptor de energía y puede reducir el tiempo requerido para que los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño se reduzcan ya que se requiere menos margen desde el inicio de un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño hasta la desconexión de carga.

En algunos modos de realización, un enfoque de este tipo puede aplicarse durante toda la fase de transferencia de energía y, por ejemplo, el receptor de energía puede monitorear continuamente el estado de la sincronización y cambiar al primer modo si la medida de fiabilidad se vuelve indicativa de que la sincronización no es suficientemente fiable y luego cambiar de nuevo al funcionamiento normal cuando la medida de fiabilidad indica que la sincronización vuelve a ser fiable.

Esto puede ser adecuado para algunas aplicaciones, tal como la carga de batería no crítica, pero puede no ser adecuado para otras aplicaciones en las que se requiere un rendimiento de transferencia de energía continuo garantizado. En dichos escenarios, el receptor de energía puede, por ejemplo, estar dispuesto para terminar la operación de transferencia de energía por completo si la sincronización deja de ser fiable. Además, en dichos modos de realización, los parámetros pueden determinarse para garantizar que dicha situación ocurra sólo en muy raras ocasiones.

En muchos modos de realización, el sistema puede disponerse para adoptar una fase de sincronización inicialmente cuando entra en la fase de transferencia de energía. Por tanto, la fase de transferencia de energía puede comenzar con un intervalo de sincronización en el que se realiza la sincronización del receptor de energía con el intervalo de tiempo de energía reducido de la señal de transferencia de energía. En dichos modos de realización, el receptor de energía puede entrar en la fase de transferencia de energía y en la fase/intervalo de tiempo de sincronización en el primer modo de funcionamiento y solo cambiar al segundo modo cuando la medida de fiabilidad indica que la sincronización es suficientemente fiable. Un enfoque de este tipo suele resultar ventajoso incluso para aplicaciones más críticas que requieren una transferencia de energía continua.

Por tanto, en muchos modos de realización, el controlador 313 de modo controla el receptor 105 de energía para que funcione en el primer modo de funcionamiento cuando entra en la fase de transferencia de energía. Además, al entrar en la fase de transferencia de energía, el sincronizador 311 realiza la sincronización de la referencia de tiempo local con el marco temporal repetido. Por lo tanto, el sistema puede iniciar la fase de transferencia de energía en un estado y modo en el que el receptor 105 de energía no está (se garantiza que esté suficientemente) sincronizado con el periodo de tiempo repetido. Sin embargo, esto se compensa con el receptor 105 de energía funcionando en el primer modo, que puede diseñarse para proporcionar un rendimiento apropiado para la situación en la que el receptor 105 de energía no está sincronizado con el transmisor 101 de energía/el periodo de tiempo repetido. En el ejemplo específico, esto se logra manteniendo la carga 303 permanentemente desconectada durante todo el período de tiempo repetido, garantizando por tanto que no puedan ocurrir condiciones de sobretensión causadas por la desconexión de la carga 303.

Adicionalmente, el nivel de señal proporcionado por el transmisor de energía bajo control del receptor de energía normalmente se reduce en el primer modo para garantizar que no se produzca sobretensión mientras la carga esté permanentemente desconectada.

Normalmente, el funcionamiento es tal que genera reducciones del nivel de señal y de carga mano a mano:

1. Un nivel de señal alto y una carga desconectada pueden provocar una sobretensión e incluso daños potenciales en el receptor de energía.

2. Un nivel de señal bajo y una carga conectada pueden provocar una subtensión y hacer que el receptor de energía deje de funcionar.

Por consiguiente, el receptor de energía puede modificar el funcionamiento de tanto la conexión/desconexión de cargas como el ajuste del nivel de señal según el modo en el que esté funcionando el receptor de energía.

En el ejemplo específico, se entra en una fase inicial segura en la que se puede realizar la sincronización (o se puede lograr una sincronización más precisa) y durante la cual el receptor de energía está dispuesto para funcionar en un modo "seguro" donde errores de sincronización no tienen como resultado condiciones potencialmente dañinas que surjan. El receptor de energía en el ejemplo específico desconecta la carga 303 durante toda la fase de sincronización y controla además el transmisor de energía para generar un campo electromagnético con un nivel de señal que es suficientemente bajo.

El controlador 313 de modo mantiene el receptor 105 de energía en este primer modo (seguro) hasta que la medida de fiabilidad indica que la sincronización es suficientemente precisa, momento en el cual cambia el controlador de modo 313 al segundo modo de funcionamiento en el que se produce la transferencia de energía "normal” y específicamente en el que la carga 303 está conectada durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Por lo tanto, el receptor 105 de energía permanece en el modo de sincronización "seguro" hasta que la medida de fiabilidad indique que se ha logrado una sincronización suficientemente precisa y fiable.

Se apreciará que mientras que en el ejemplo anterior la carga 303 se desconecta completamente durante la fase de sincronización, este no es necesariamente el caso en otros modos de realización. Por ejemplo, en algunos modos de realización, solo una parte de la carga 303 puede desconectarse durante la fase de sincronización, es decir, el receptor 105 de energía puede estar dispuesto para acoplar una carga más ligera a la bobina 107 receptora durante la fase de sincronización que durante la transferencia de energía normal. Por ejemplo, la carga puede reducirse a un nivel en el que la condición de sobretensión sea aceptable.

Se pueden usar diferentes enfoques y algoritmos para sincronizar la referencia de tiempo local con el periodo de tiempo repetido en diferentes modos de realización. En muchos modos de realización, el transmisor 101 de energía puede disponerse para variar el nivel del campo electromagnético generado de manera que las variaciones estén sincronizadas con el periodo de tiempo repetido. El sincronizador 311 puede entonces monitorear las variaciones de nivel y sincronizar la referencia de tiempo con esto.

Como ejemplo, el transmisor 101 de energía puede estar dispuesto para insertar un patrón o firma corto y predeterminado de variaciones de nivel al inicio de cada cuadro de tiempo repetido y el sincronizador 311 puede estar dispuesto para detectar este patrón/firma y determinar el momento de inicio del período de tiempo repetido desde la temporización del patrón/firma detectada.

En muchos modos de realización, el transmisor 101 de energía puede estar dispuesto para generar la señal electromagnética de manera que el nivel de señal sea diferente en los intervalos de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y el sincronizador 311 puede estar dispuesto para sincronizar la referencia de tiempo local con las variaciones de nivel de señal resultantes. Específicamente, el sincronizador 311 puede detectar la temporización de las transiciones de nivel de la señal de transferencia de energía (específicamente la señal inducida en la bobina receptora de energía) y ajustar o compensar la referencia de tiempo local de modo que la temporización del periodo de tiempo repetido generado localmente corresponda a estas transiciones. Por ejemplo, en algunos modos de realización, la diferencia de tiempo entre las transiciones de nivel de señal detectadas y la transición esperada entre un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño y un intervalo de tiempo de transferencia de energía según la referencia de tiempo local puede usarse como una señal de error para un bucle de temporización de bloqueo en fase que controla la referencia de tiempo local.

En algunos modos de realización, el transmisor de energía puede estar dispuesto para introducir o garantizar dichas transiciones de forma autónoma. Sin embargo, en otros modos de realización, el receptor de energía puede estar dispuesto para comunicarse con el transmisor de energía para garantizar dichas variaciones del nivel de señal.

Por ejemplo, el controlador 301 del receptor de energía puede estar dispuesto para transmitir solicitudes de nivel de señal para la señal de transferencia de energía al transmisor de energía durante la fase de sincronización y, por tanto, mientras el receptor de energía está funcionando en el primer modo. Estas solicitudes de nivel de señal pueden seleccionarse de manera que el nivel de señal de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de transferencia de energía difiera de un nivel de señal de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de detección de un objeto extraño. Puede controlar además el transmisor de energía para generar un nivel de señal que sea suficientemente bajo para no generar condiciones de sobretensión inaceptables.

Específicamente, el transmisor 101 de energía puede disponerse para proporcionar un nivel de señal determinado durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, tales como, por ejemplo, un nivel predeterminado o un nivel determinado previamente en comunicación con el receptor de energía (como se describirá más adelante). Por tanto, el transmisor de energía puede estar dispuesto para establecer el nivel de señal para la señal de activación y por tanto para el campo electromagnético generado, a este valor estático durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño de los periodos. Sin embargo, el sistema puede operar un bucle de control de energía para ajustar dinámicamente los niveles de los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Este bucle de control de energía puede estar activo durante toda la fase de transferencia de energía y usarse para adaptar la señal de transferencia de energía para proporcionar el nivel de energía requerido. Sin embargo, durante la fase de sincronización, el receptor de energía puede utilizar el bucle de control de energía para adaptar el nivel de señal de los intervalos de tiempo de transferencia de energía para que sea diferente del de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Por ejemplo, el receptor de energía puede transmitir solicitudes de encendido hasta que el sincronizador 311 detecte de forma precisa las transiciones del nivel de la señal (y, por ejemplo, hasta que estas transiciones tengan una magnitud dada). El receptor de energía puede entonces continuar transmitiendo solicitudes de encendido y apagado para mantener el nivel durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía en este nivel preferido.

Durante la fase de sincronización, el receptor de energía puede, por consiguiente, utilizar el bucle de control de energía para generar condiciones adecuadas para la sincronización. Una ventaja particular de dicho enfoque es que puede utilizar una funcionalidad ya utilizada para la operación de transferencia de energía real. Por ejemplo, el transmisor de energía puede simplemente entrar en la fase de transferencia de energía estableciendo un nivel de señal predeterminado para la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y haciendo funcionar el bucle de control de energía para establecer el nivel durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Este enfoque puede continuar durante toda la fase de transferencia de energía independientemente de si el receptor de energía está en la fase de sincronización o no y, por tanto, de si el receptor de energía está funcionando en el primer o segundo modo. De hecho, el transmisor de energía puede no ser consciente de que el receptor de energía realiza una operación de sincronización o de que esto es incluso posible. Por lo tanto, el enfoque puede proporcionar un funcionamiento más simple del transmisor de energía y una compatibilidad mejorada hacia atrás ya que no se requieren cambios específicos en el transmisor de energía para soportar la fase de sincronización.

En muchos modos de realización, el sistema está dispuesto para determinar parámetros para el período de tiempo repetido mediante una negociación/comunicación entre el receptor de energía y el transmisor de energía. Esto se puede realizar antes del inicio de la fase de transferencia de energía y, por lo tanto, antes de la fase de transferencia de energía, se puede determinar un conjunto de parámetros que se va a utilizar durante la fase de transferencia de energía.

El conjunto de parámetros (que en algunos casos puede incluir solo un único parámetro) determinado por la comunicación antes de entrar en la fase de transferencia de energía puede incluir uno o más de una duración de los intervalos de tiempo de un objeto extraño; un intervalo entre intervalos de tiempo de un objeto extraño; y un nivel de señal para los intervalos de detección de un objeto extraño.

Por tanto, el transmisor de energía y el receptor de energía pueden emplear una fase de preparación o intervalo de tiempo antes de la fase de transferencia de energía en el que se comunican entre sí para determinar uno o más parámetros para el funcionamiento de la fase de transferencia de energía posterior. El funcionamiento en la fase de transferencia de energía podrá entonces basarse en los parámetros determinados durante esta fase de preparación.

Por ejemplo, en muchos modos de realización, el receptor de energía puede transmitir uno o más mensajes al transmisor de energía solicitando que se aplique un valor de parámetro durante la fase de transferencia de energía. Por ejemplo, puede solicitar un nivel de señal específico de la señal electromagnética generada o una propiedad de temporización específica de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño. El transmisor de energía y el receptor de energía pueden entonces proceder a aplicar estos valores de parámetro y específicamente estos ajustes de temporización para la operación consiguiente.

En muchos modos de realización, el transmisor de energía y el receptor de energía pueden en particular estar dispuestos para comunicarse con el fin de establecer una duración de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y/o la duración entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y normalmente la duración entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño consecutivos.

El enfoque puede proporcionar compensaciones mejoradas y puede, en particular, permitir que el funcionamiento se adapte a las propiedades específicas de los dispositivos individuales y, en muchos modos de realización, a las características específicas de la operación de transferencia de energía individual. Por ejemplo, la temporización puede adaptarse para reflejar el nivel de energía de la transferencia de energía.

El enfoque puede abordar que la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño puede afectar el comportamiento no solo del transmisor de energía y del receptor de energía sino también potencialmente de la carga final, tal como, por ejemplo, un dispositivo que se alimenta desde el receptor de energía.

A menudo, si el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño es demasiado largo, el dispositivo puede sufrir una disminución de la tensión de suministro efectivo. Esto es especialmente relevante cuando el almacenamiento de energía del dispositivo es limitado, como por ejemplo cuando un condensador en la entrada del dispositivo (salida del receptor de energía) es más pequeño de lo deseado. El dispositivo debe ser capaz de puentear el tiempo durante el cual se interrumpe la transferencia de energía y esto normalmente requiere un condensador que sea relativamente grande (se observará que en muchos modos de realización, el receptor de energía puede comprender él miso dicho condensador así como potencialmente una regulación de tensión para proporcionar una tensión de salida constante. Sin embargo, esto sólo significa que el problema descrito será relevante para el receptor de energía en lugar de para el dispositivo de carga externo).

Si el espacio de tiempo es demasiado corto, es posible que el transmisor de energía no pueda realizar la operación específica de manera aceptable. Por ejemplo, es posible que el transmisor de energía no pueda realizar una medición FOD con suficiente precisión, por ejemplo, porque la señal de medición no se ha estabilizado cuando se ejecutan las mediciones, o porque no se puede tomar un número de muestras suficiente. Como otro ejemplo, un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño que sea demasiado corto puede que no proporcione un ancho de banda de comunicación suficiente, por ejemplo, puede que no sea posible comunicar suficientes datos para informar de los informes de control de energía y el suministro de otros resultados de medición.

La duración óptima del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño puede, por consiguiente, depender de una serie de características y propiedades, tales como los parámetros de funcionamiento específicos y la implementación del receptor de energía. En algunos modos de realización, el receptor de energía puede, por consiguiente, transmitir un mensaje al transmisor de energía y el transmisor de energía puede estar dispuesto para adaptar la temporización del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño en respuesta a este mensaje. El mensaje puede ser específicamente una solicitud explícita para una duración dada del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. En muchos modos de realización, el receptor de energía puede evaluar las condiciones de funcionamiento, tales como la energía consumida por la carga externa y puede calcular un tiempo máximo durante el cual el depósito/condensador de energía es capaz de mantener una carga suficiente para evitar que la tensión de suministro a la carga caiga demasiado. Por ejemplo, la duración máxima puede ser el doble de alta para una carga de 1A en comparación con una carga de 2A. El receptor de energía puede así transmitir una solicitud con una duración que es dos veces mayor para una carga de 2A que para una carga de 1A.

Como otro ejemplo, se pueden predeterminar valores adecuados para la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño para el receptor de energía, por ejemplo durante la fase de fabricación. Por ejemplo, el receptor de energía puede ser un cargador de batería con una corriente de carga máxima. La duración de tiempo correspondiente durante el cual el condensador incorporado puede retener suficiente carga para proporcionar la corriente de carga máxima se puede determinar durante la fase de diseño y almacenarse permanentemente en el receptor de energía durante la fase de fabricación. Al iniciar la transferencia de energía con un transmisor de energía, el receptor de energía puede recuperar este valor y transmitir una solicitud para la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño al transmisor de energía. Luego, la fase de transferencia de energía puede continuar usando un periodo de tiempo repetido con intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño según el valor almacenado. Como los requisitos y funciones de los receptores de energía pueden variar muy sustancialmente, esto puede permitir que el transmisor de energía y la operación de transferencia de energía se adapten a las características individuales del receptor de energía.

En algunos modos de realización, el sistema puede estar dispuesto para establecer una duración entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño basándose en un mensaje transmitido desde el receptor de energía al transmisor de energía. El sistema puede establecer específicamente la duración entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño de periodos de tiempo repetidos consecutivos y puede adaptar efectivamente la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño en respuesta a mensajes desde el receptor de energía al transmisor de energía.

Para proporcionar una transferencia de energía promedio suficiente, el nivel de energía pico de la transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía aumenta cuanto más corta sea la duración de estos. En muchos modos de realización, el nivel de transferencia de energía puede estar limitado (por el transmisor de energía o posiblemente por el receptor de energía que sólo puede estar diseñado para extraer una cantidad máxima dada de energía). En dichos casos, el receptor de energía puede transmitir una solicitud de duración entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño que sea suficiente para garantizar que el condensador se cargue completamente antes del inicio del siguiente intervalo de tiempo repetido (esto es particularmente apropiado para modos de realización en los que el transmisor de energía desconecta la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño).

En algunos modos de realización, se puede transmitir una única solicitud relacionada tanto con la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño como con la duración entre estos. Por ejemplo, en algunos modos de realización, el periodo de tiempo repetido puede tener una duración constante y el receptor de energía puede solicitar que se aplique un ciclo de trabajo específico.

En muchos modos de realización, el transmisor de energía está dispuesto para imponer un requisito de duración mínima sobre la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Esta duración mínima se puede utilizar para garantizar que la operación que se va a realizar en el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño tenga realmente tiempo suficiente para lograr el resultado deseado. Por ejemplo, puede garantizar que la detección de un objeto extraño se pueda realizar con suficiente fiabilidad (incluido el tiempo suficiente para configurar y estabilizar la señal de medición). Como otro ejemplo, el transmisor de energía puede estar dispuesto para requerir una duración mínima para que la comunicación tenga suficiente ancho de banda.

En muchos modos de realización, el transmisor de energía está dispuesto para imponer un requisito de duración máxima en la duración entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño. Esta duración máxima se puede utilizar para garantizar que la operación que se va a realizar en el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño se realiza con suficiente frecuencia. Por ejemplo, puede garantizar que la detección de un objeto extraño se realice con una frecuencia suficientemente alta para garantizar que se detectará la aparición de un objeto extraño antes de que pueda calentarse a niveles inaceptables. Como otro ejemplo, puede garantizar que la comunicación se realice con suficiente frecuencia (por ejemplo, permitiendo una velocidad de actualización suficiente para el bucle de control de energía).

Como otro ejemplo más, en algunos modos de realización, las mediciones para la detección de un objeto extraño pueden distribuirse en múltiples intervalos de energía reducidos para mejorar la precisión y/o agregar cierta redundancia. Esto permite una mayor precisión en la detección de un objeto extraño. Si la duración de un tiempo de energía reducida es corta y, por lo tanto, solo permite una pequeña cantidad de muestras/mediciones, la duración entre los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño puede ser corta para compensar y permitir que se realice una cantidad suficiente de muestras/mediciones que se van a adquirir dentro de un tiempo determinado requerido que garantiza que se detecte un objeto extraño antes de que se caliente demasiado.

De manera similar, el receptor de energía puede estar dispuesto para imponer restricciones a los valores de temporización. Por ejemplo, el receptor de energía puede determinar un valor deseado durante la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño sujeto a un valor máximo que garantice que se pueda proporcionar suficiente energía a una carga externa sin descargar el depósito de energía (normalmente un condensador) teniendo como resultado caídas de tensión inaceptables.

De manera similar, el receptor de energía puede, como se mencionó anteriormente, determinar un valor deseado para la duración entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño sujeto a un valor mínimo que garantice que el condensador del receptor de energía pueda recargarse completamente.

En muchos modos de realización, las propiedades de temporización del intervalo de tiempo repetido estarán sujetas a requisitos impuestos tanto por el receptor de energía como por el transmisor de energía. Normalmente, tanto el transmisor de energía como el receptor de energía tendrán requisitos que deberán cumplirse simultáneamente para que se adopte el valor de temporización. Por ejemplo, el ajuste de la duración del intervalo de tiempo repetido y/o la duración entre intervalos de tiempo repetidos consecutivos está sujeto a que los valores cumplan los requisitos tanto del transmisor de energía como del receptor de energía.

Además, en muchos modos de realización, este puede ser normalmente uno de los dispositivos (es decir, el receptor de energía o el transmisor de energía) que impone una restricción al valor máximo y el otro dispositivo que impone una restricción al valor mínimo de la propiedad de temporización establecida.

Específicamente, como se explicó anteriormente, en muchos modos de realización, la duración del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño puede estar sujeta a una duración mínima impuesta por el transmisor de energía y una duración máxima impuesta por el receptor de energía.

De manera similar, en muchos modos de realización, la duración entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño puede estar sujeta a una duración máxima impuesta por el transmisor de energía y una duración mínima impuesta por el receptor de energía.

Dichas implementaciones pueden imponer un control eficiente de los tiempos adecuados para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño en muchos modos de realización y pueden permitir una complejidad reducida y un interfuncionamiento más fácil con ambos dispositivos de forma independiente, garantizando que los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño tendrán propiedades de tiempo que permitan un rendimiento aceptable para ambos dispositivos y, por tanto, para la transferencia de energía global.

El enfoque exacto y el intercambio de mensajes utilizados para establecer las propiedades de temporización de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño depende de las preferencias y requisitos del modo de realización individual y se pueden usar diferentes enfoques en diferentes sistemas.

Sin embargo, en muchos sistemas, tal como normalmente para implementaciones de tipo Qi, el enfoque se basa en que el receptor de energía transmite solicitudes de valores de temporización adecuados y el transmisor de energía acepta o rechaza los valores rechazados.

De manera similar, el receptor de energía puede solicitar que se aplique un nivel de señal determinado durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño enviando una indicación durante la fase de preparación. Esta solicitud puede basarse en mediciones que indiquen el impacto que el metal amigable del receptor de energía tendrá en la señal generada, en cualquier energía mínima requerida para proporcionarse al receptor de energía durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, para evitar una sobretensión, etc. La solicitud normalmente se basará en estimaciones de un transmisor de energía nominal y de las condiciones de funcionamiento y, por lo tanto, tenderá a reflejar el peor de los escenarios. Sin embargo, en muchos modos de realización se puede utilizar para proporcionar una configuración inicial que luego se puede refinar durante la fase de transferencia de energía en respuesta a mediciones reales de las condiciones de funcionamiento.

Una ventaja del enfoque es que el impacto del metal amigable del receptor de energía sobre un campo electromagnético predeterminado se puede determinar, por ejemplo, durante la fase de fabricación o de diseño. El receptor de energía puede entonces informar de este valor al transmisor de energía, lo que puede compensar el efecto del receptor de energía al realizar la detección de un objeto extraño. Esta compensación puede ser muy precisa si el receptor de energía se somete a una intensidad de campo electromagnético correspondiente durante la prueba de detección de un objeto extraño.

La figura 7 ilustra un ejemplo (simplificado) de cómo puede funcionar el sistema.

Inicialmente, antes de la fase de transferencia de energía, se implementa un espacio de tiempo de preparación, PREP TS. Durante este espacio de tiempo de preparación, el receptor de energía desconecta la carga 303.

Esto significa que no se entrega ninguna (o muy poca) energía a la carga y, por lo tanto, se extrae de la señal generada por el transmisor de energía. El transmisor de energía puede controlar la señal de activación a la bobina 103 transmisora para establecer una situación en la que se aplican preferiblemente las siguientes condiciones: - La influencia del metal amigable del dispositivo receptor de energía sobre el campo magnético es conocida por el receptor de energía o puede ser determinada de forma precisa por el receptor de energía. Por ejemplo, el receptor de energía conoce la disipación de energía en el metal amigable para una amplitud y frecuencia dadas del campo magnético.

- El transmisor de energía puede medir de forma precisa la influencia combinada del metal amigable y un objeto extraño, si está presente. Por ejemplo, la energía transmitida puede ser determinada de forma precisa por el transmisor de energía.

Como resultado, el sistema puede determinar de forma precisa la influencia de un objeto extraño en el campo magnético. Esta influencia está relacionada preferiblemente con el aumento esperado de temperatura causado por la disipación de energía en el objeto extraño causada por su exposición al campo magnético de la bobina 103 transmisora cuando el transmisor de energía está proporcionando energía al receptor de energía.

Para establecer la situación anterior, el receptor de energía puede proporcionar información sobre un campo magnético apropiado, por ejemplo, comunicando su tipo, el rango de frecuencia permitido y opcionalmente la amplitud requerida de la señal de CA para la bobina 103 transmisora. Esto último depende, por supuesto, del diseño de la bobina 103 transmisora. Además, el receptor de energía podría tener una bobina de medición cuya tensión inducida dé una buena indicación del campo al que está expuesto el metal amigable del dispositivo. En ese caso, el receptor de energía podría proporcionar información de control al transmisor de energía para controlar el campo hasta un nivel en el que el receptor de energía pueda determinar de forma precisa la influencia del metal amigable. Una vez que se ha establecido la situación anterior, el transmisor de energía puede almacenar la configuración de la señal de activación y la influencia esperada del metal amigable según lo determine el receptor de energía.

Además, se puede realizar una comunicación para determinar parámetros de temporización adecuados para el periodo de tiempo repetido, tales como la duración del periodo de tiempo repetido y de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

Al final de la fase de preparación, es posible que se haya establecido un conjunto de parámetros de temporización y un nivel de señal de detección de un objeto extraño. Específicamente, la fase de preparación puede haber determinado las condiciones de la señal de medición para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, la duración de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y el tiempo entre los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

El transmisor de energía utilizará estos valores durante la fase de transferencia de energía. Sin embargo, alguna variación/incertidumbre normalmente estará presente, por ejemplo, con respecto a la sincronización exacta de las transiciones entre el intervalo de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

El sistema puede entonces entrar en la fase de transferencia de energía en la que se aplica el periodo de tiempo repetido. En el ejemplo de la figura 7, el periodo de tiempo repetido comienza con un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño seguido de un intervalo de tiempo de transferencia de energía. El sistema comienza en la fase de sincronización en la que la carga 303 se desconecta durante todo el período de tiempo repetido, incluyendo tanto el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño como el intervalo de tiempo de transferencia de energía. Esto está en la figura 7 indicado por el término NP (Sin energía).

El sistema realiza además la sincronización y cuando la medida de fiabilidad indica que esto se ha logrado a un nivel/fiabilidad deseado mientras se mantiene la señal de energía a un nivel en el que no se produce sobretensión en el receptor de energía, el sistema cambia al segundo modo de funcionamiento correspondiente a la operación normal de transferencia de energía. En este modo, la carga 303 todavía está desconectada durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño pero está conectada durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Esto se indica mediante el término "PWR" (Energía) en la figura 7. Por simplicidad y brevedad, la figura 7 ilustra la fase de sincronización que comprende sólo un único periodo de tiempo repetido, pero se apreciará que normalmente incluye una pluralidad de periodos de tiempo repetidos (en muchas aplicaciones, la fase de sincronización puede incluir no menos de 10 o 20 periodos de tiempo repetidos (dependiendo de cuándo se considera que se ha alcanzado la sincronización)).

Como ejemplo de la operación específica durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño se incluye el receptor de energía que tiene la carga 303 desconectada como se expuso anteriormente. Esto significa que no se entrega ninguna (o muy poca) energía al receptor de carga/energía. El transmisor de energía aplica la configuración almacenada de la señal de accionamiento y mide la influencia combinada del metal amigable y cualquier objeto extraño presente. Compara esta influencia con la influencia esperada almacenada del metal amigable para determinar el impacto del objeto extraño. Luego puede determinar la amplitud máxima de la señal de accionamiento/señal de transferencia de energía en relación con la frecuencia a la que considera que la situación es segura, es decir, a la que espera que el aumento de temperatura de un objeto extraño esté dentro de límites seguros. Luego, el transmisor de energía limitará la señal de transferencia de energía a este nivel máximo e informará de una advertencia si el receptor de energía intenta controlar la señal de transferencia de energía a un nivel por encima de este máximo. Por tanto, en este ejemplo, la fase de transferencia de energía no termina en presencia de un objeto extraño sino que más bien el nivel máximo de la señal de transferencia de energía se reduce a un nivel que garantiza que el aumento de temperatura en el objeto extraño se restringe a niveles aceptables. Si el transmisor de energía detecta un cambio en el impacto combinado del metal amigable y el objeto extraño, puede volver a la fase de preparación para restablecer las condiciones para la medición de detección de un objeto extraño. Para evitar activaciones tempranas para volver al espacio de tiempo de preparación, el transmisor de energía puede combinar los resultados de múltiples espacios de tiempo FOD (por ejemplo, aplicar una ventana de promedio) y/o ajustar la señal de activación dentro de ciertos márgenes.

En muchos modos de realización, el sincronizador 311 está dispuesto para realizar la sincronización basándose en el conjunto de parámetros determinados durante la fase de preparación. Por ejemplo, los parámetros determinados pueden usarse como parámetros iniciales para la sincronización y, por lo tanto, los valores iniciales de los parámetros de temporización pueden establecerse para que correspondan a los determinados en la fase de preparación. Por ejemplo, la primera estimación de las transiciones de tiempo desde el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño al intervalo de tiempo de transferencia de energía (y viceversa) puede determinarse a partir de la duración acordada de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y la duración entre estos (la duración de un período de tiempo que se repite). Estos parámetros pueden usarse entonces como parámetros iniciales para la sincronización, por ejemplo, se pueden usar como parámetros iniciales para un bucle de temporización bloqueado de fase, determinando luego los valores de error iniciales para reflejar la diferencia entre los tiempos de transición de nivel medidos y los valores predeterminados.

En otros modos de realización, los valores determinados durante la fase de preparación pueden imponer restricciones a la sincronización. Por ejemplo, el sincronizador 311 puede establecer de forma fija la duración de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y la duración entre los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño a los valores determinados durante la fase de preparación. El sincronizador 311 puede entonces adaptar el desplazamiento de temporización, es decir, el instante de tiempo para las transiciones, para lograr los mejores resultados (el error más pequeño) en estas condiciones.

Se apreciará que pueden usarse diferentes enfoques para determinar la medida de fiabilidad. En muchos modos de realización, la medida de fiabilidad se puede determinar basándose en una señal de error que indica la diferencia entre los valores actuales y los valores medidos. Por ejemplo, la señal de error (promediada/filtrada con paso bajo) de un bucle de temporización bloqueado en fase puede proporcionar una buena indicación de la precisión y fiabilidad de la sincronización. En otros modos de realización, la medida de fiabilidad puede determinarse alternativa o adicionalmente dependiendo de la variación de los valores de temporización. Por ejemplo, la sincronización puede ser inicialmente relativamente poco fiable y, por lo tanto, los cambios en, por ejemplo, la temporización del inicio de un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño puede variar sustancialmente. Sin embargo, a medida que la sincronización se vuelve más precisa, la variación puede establecerse en el valor correcto y los cambios y variaciones pueden reducirse.

En algunos modos de realización, la determinación de la medida de fiabilidad puede tener en cuenta cuánto tiempo ha funcionado el receptor de energía en el primer modo. En algunos modos de realización, se puede considerar que la sincronización es inicialmente fiable pero que mejorará con el tiempo. En algunos modos de realización, la medida de fiabilidad puede generarse para que sea indicativa de una fiabilidad menor para duraciones más cortas que para duraciones más largas. Como ejemplo de baja complejidad, la medida de fiabilidad se puede configurar para indicar una sincronización no fiable hasta que la operación de sincronización haya estado activa durante un tiempo dado. Este tiempo normalmente dependerá de las propiedades dinámicas de la sincronización, tal como por ejemplo de las propiedades dinámicas del bucle de temporización (por ejemplo, la tasa de adaptación). Después de este tiempo, la medida de fiabilidad se puede establecer en un valor que depende del tamaño de la señal de error. Tal enfoque puede evitar que una medida de fiabilidad indique una alta fiabilidad debido a una señal de error baja inicial coincidente antes de que el bucle se haya adaptado adecuadamente a la temporización para dar como resultado un cambio al segundo modo de funcionamiento. Esto puede impedir que el receptor de energía cambie al segundo modo antes de que se haya logrado correctamente la sincronización.

En algunos modos de realización, la medida de fiabilidad se puede determinar en respuesta a los parámetros determinados durante la fase de preparación. Por ejemplo, el sincronizador 311 puede estar dispuesto para sincronizarse libremente con el periodo de tiempo repetido basándose, por ejemplo, en detecciones de transiciones de nivel. Las propiedades de temporización resultantes, específicamente la duración resultante de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y el intervalo entre éstos, pueden compararse entonces con los valores determinados durante la fase de preparación. La medida de fiabilidad puede generarse para reflejar el grado de coincidencia de los valores de sincronización con los valores de la fase predeterminada (que en este caso puede considerarse que corresponden a los valores que se sabe que aplica el transmisor de energía).

En algunos modos de realización, el sincronizador 311 puede disponerse para determinar la medida de fiabilidad para la sincronización basándose en una comparación de niveles de señal para la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de un objeto extraño, respectivamente. Un enfoque de este tipo puede ser adecuado en particular para determinar una medida de fiabilidad durante la fase de transferencia de energía después de cualquier fase de sincronización potencial, durante la operación de transferencia de energía "normal".

En muchos modos de realización, el sincronizador 311 puede sincronizarse continuamente con el periodo de tiempo repetido de la señal de transferencia de energía durante la fase de transferencia de energía para rastrear variaciones (ya sea en la temporización del transmisor de energía o de la referencia de tiempo local) a lo largo de una potencialmente muy prolongada operación de transferencia de energía. Como se describió anteriormente, dicha sincronización puede basarse en detectar transiciones de nivel de energía en las transiciones entre los intervalos de tiempo. Sin embargo, el receptor de energía puede adaptar dinámicamente el nivel de energía de la señal de transferencia de energía para que coincida con las condiciones de carga y, por consiguiente, es posible que el nivel de señal de transferencia de energía requerido durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía se acerque al nivel predeterminado utilizado durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía. En dicho caso, es posible que el sincronizador 311 no pueda detectar de forma precisa las transiciones y, por lo tanto, puede fallar la sincronización. Por tanto, en algunos ejemplos, el sincronizador 311 puede establecer la medida de fiabilidad en un nivel bajo que indica una sincronización pobre si no es capaz de detectar pasos de nivel de señal suficientemente grandes.

Los ejemplos anteriores se centraron en el cambio del primer modo al segundo modo al detectar que la medida de fiabilidad indica que la sincronización es suficientemente fiable. Sin embargo, alternativa o adicionalmente, el controlador 313 de modo puede estar dispuesto para cambiar el receptor de energía del segundo modo al primer modo basándose en la medida de fiabilidad. Específicamente, si la medida de fiabilidad cae por debajo de un umbral durante la fase de transferencia de energía y cuando está en el segundo modo, indicando por lo tanto que la sincronización ya no es fiable, el controlador 313 de modo puede cambiar de nuevo el receptor de energía al primer modo de funcionamiento. Por tanto, como ejemplo específico, si la fiabilidad de la sincronización llega a ser baja durante la operación de transferencia de energía "normal", el controlador 313 de modo puede cambiar el receptor de energía al primer modo donde la carga de energía también se desconecta durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía, garantizando por lo tanto que no puedan ocurrir condiciones dañinas de sobretensión. El receptor de energía puede además iniciar un proceso de sincronización dedicado y, por ejemplo, comunicarse con el transmisor de energía para aplicar los parámetros adecuados para dicha sincronización.

En algunos modos de realización, el receptor de energía puede estar dispuesto en el primer modo de funcionamiento para tomar acciones que probablemente mejoren la operación de sincronización. De hecho, en muchos modos de realización, el receptor de energía puede proceder a desconectar solo la carga 303 durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y aún mantenerla conectada durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía, es decir, puede que no haya diferencias específicas en la operación de carga entre el primer y segundo modos. Sin embargo, el receptor de energía puede estar dispuesto para modificar la operación de sincronización y puede comunicarse específicamente con el transmisor de energía para cambiar los parámetros de la señal de transferencia de energía que facilitarán la sincronización por el receptor de energía.

Como ejemplo específico, el controlador 301 del receptor de energía puede estar dispuesto para comunicarse con el transmisor de energía para hacer que este cambie los niveles de señal de la señal de transferencia de energía/campo electromagnético generado de manera que aumenta la diferencia entre los intervalos de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, facilitando por tanto la detección de las transiciones entre los diferentes tipos de intervalos.

Por ejemplo, como se describió anteriormente, el controlador 301 del receptor de energía está dispuesto para implementar un bucle de control de energía y para transmitir mensajes de control de energía al transmisor de energía. El transmisor de energía adapta el nivel de señal durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía en respuesta a estos mensajes y el controlador 301 del receptor de energía está dispuesto para generar las solicitudes para hacer que la energía extraída coincida con la requerida por el receptor de energía para alimentar la carga 303.

Sin embargo, si el receptor de energía está en el segundo modo (y la transferencia de energía normal está en curso) y la medida de fiabilidad cae por debajo de un umbral que indica que la sincronización ya no es suficientemente precisa (por ejemplo, porque los niveles en el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño y el intervalo de tiempo de transferencia de energía son casi iguales), el controlador 313 de modo puede cambiar el receptor de energía al primer modo de funcionamiento en el que cambia el funcionamiento para los mensajes de control de energía de modo que se generen para dar como resultado una diferencia grande (más grande) entre los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Por tanto, incluso si el nivel de energía es suficiente (o demasiado alto) para que el receptor de energía alimente la carga 303, el controlador 301 del receptor de energía puede continuar transmitiendo solicitudes de encendido para aumentar la diferencia entre los niveles de señal para intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y los intervalos de tiempo de transferencia de energía. Por ejemplo, las solicitudes de encendido pueden transmitirse hasta que la diferencia detectada sea suficientemente alta y entonces puede continuarse el control de energía para mantener este nivel. Por lo tanto, en dicho ejemplo, la operación de control de energía puede pasar de basarse en parámetros de la operación de transferencia de energía (el nivel de energía requerido) a basarse en parámetros de sincronización (el paso de nivel de señal entre los intervalos de tiempo).

Un enfoque de este tipo puede ser particularmente ventajoso para mantener una sincronización fiable durante toda la fase de transferencia de energía y puede ser aplicable, por ejemplo, a modos de realización en los que no se realiza ninguna fase de sincronización inicial al entrar en la fase de transferencia de energía. Por ejemplo, la fase de transferencia de energía puede simplemente comenzar basándose en los valores de los parámetros iniciales determinados durante la fase de preparación sin requerir ningún ajuste fino inicial de la sincronización. La fase de transferencia de energía puede, por consiguiente, iniciarse directamente con el receptor de energía en el segundo modo de funcionamiento. Sin embargo, si se detecta que la sincronización durante la fase de transferencia de energía se vuelve inexacta/no fiable, el controlador 313 de modo puede cambiar el receptor de energía al primer modo de funcionamiento para realizar la (re)sincronización.

Dicho enfoque se aplicará normalmente solo cuando la carga conectada no extrae mucha energía (tiene un valor resistivo relativamente alto).

De hecho, iniciar directamente la fase de transferencia de energía en el segundo modo de funcionamiento es aquel para una demanda de energía alta, el receptor de energía busca controlar rápidamente el transmisor de energía para proporcionar un nivel de señal alto, porque de lo contrario la tensión en el receptor de energía puede caer por debajo de un nivel en el que pueda operar. El nivel de carga externa normalmente no está bajo el control del receptor de energía; el receptor tiene que tratar con la carga dada.

El enfoque puede proporcionar un funcionamiento particularmente eficiente en el ejemplo en el que la sincronización durante la fase de transferencia de energía se realiza basándose en la detección de variaciones del nivel de señal entre los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y los intervalos de tiempo de transferencia de energía.

Como otro ejemplo, en algunos modos de realización, el controlador 301 del receptor de energía puede estar dispuesto para limitar una tasa de cambio para los niveles de energía cuando está en el primer modo de funcionamiento a un nivel más bajo que cuando está en el segundo modo de funcionamiento. Por ejemplo, cuando el receptor de energía está funcionando durante la transferencia de energía "normal" y en el segundo modo de funcionamiento, el receptor de energía puede transmitir mensajes de control de energía que permiten una adaptación rápida del bucle de control de energía para que pueda seguir variaciones rápidas. Sin embargo, si la medida de fiabilidad indica que la sincronización no es fiable, por ejemplo, debido a la determinación de que el nivel de señal cambia entre los intervalos de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño son bajos, el controlador de modo 313 puede cambiar el receptor de energía al primer modo de funcionamiento en el que la tasa de cambio puede estar sustancialmente limitada. Específicamente, la dinámica del bucle de control de energía se puede cambiar para implementar un bucle muy lento y puede aumentar sólo gradualmente el nivel de energía para dar tiempo a una resincronización y evitar una condición de sobretensión en el receptor de energía cuando se desconecta la carga que, de lo contrario, puede haber sido causado por un rápido aumento de la señal de energía, mientras que la sincronización puede que aún no sea fiable. En muchos modos de realización, la adaptación puede ser asimétrica de modo que se admita una reducción rápida en el nivel de energía pero sólo sean posibles aumentos muy lentos.

En otros modos de realización, el controlador 301 del receptor de energía puede estar dispuesto en dicha situación para restringir el transmisor de energía para proporcionar un nivel de señal de energía máximo al cambiar al primer modo, es decir, puede permitir un nivel de señal de energía más alto cuando está en el segundo modo que cuando está en el primer modo de funcionamiento.

En el sistema, el receptor de energía, cuando funciona en el segundo modo, puede estar dispuesto para desconectar la carga 303 poco después del inicio de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y puede estar dispuesto para reconectarla poco antes del final de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño, en los que tanto la conexión como la desconexión se determinan basándose en la referencia de tiempo local sincronizada con el periodo de tiempo repetido de la señal de transferencia de energía. Por ejemplo, se pueden determinar los tiempos de inicio y finalización de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño y se pueden establecer en estos los tiempos de conmutación para desconectar y volver a conectar, pero normalmente con un breve desplazamiento de tiempo predeterminado para garantizar que las transiciones siempre ocurran dentro de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

En algunos modos de realización, el receptor de energía puede comprender un limitador de corriente dispuesto para restringir la corriente a la carga al volver a conectarla. Específicamente, el limitador de corriente puede estar dispuesto para limitar la tasa de cambio de la corriente a un límite dado de modo que sólo se logre un aumento gradual en lugar de arriesgarse a una gran corriente de irrupción cuando se vuelve a conectar la carga 303 (que, por ejemplo, puede ocurrir si la carga 303 incluye un gran componente capacitivo). El limitador de corriente puede, por ejemplo, implementarse en forma de inductor.

Las figuras 8-10 pueden usarse para ilustrar ejemplos de circuitos para dicho enfoque con la carga 303 teniendo tanto un componente de carga resistivaRloadcomo una carga capacitiva significativaCload.

En los ejemplos, la carga 303 se desconecta al inicio del intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño correspondiente a la apertura del conmutador S. En el ejemplo, la tensión sobreCbridgepermanece constante durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño. Sin embargo, la tensión sobreCloadse reduce debido aRload(efectivamente,Cloadpuede actuar como un depósito de energía que alimenta la carga representada porRloaddurante el tiempo que la carga 303 está desconectada, es decir, durante el intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño).

En esta situación, si no se incluye ninguna restricción actual como en el ejemplo de la figura 8, una corriente de irrupción relativamente alta puede fluir desdeCbridgeaCloadpara reequilibrar estas tensiones.

Una solución para abordar este problema es restringir el cambio actual, por ejemplo, incluyendo un inductor entre los condensadoresCbridgeyCloadpara evitar dichas sobretensiones. Otro enfoque y a menudo preferido, puede ser implementar un convertidor reductor utilizando S como elemento conmutador del convertidor reductor. Un ejemplo de este tipo se da en la figura 9 donde se introducenDbuckyLbuckpara crear el convertidor reductor. En muchos modos de realización, es posible que esto no aumente sustancialmente la complejidad ya que dichos componentes a menudo ya están instalados ya que la mayoría de las aplicaciones requieren algún control posterior de la tensión a través de la cargaRloadde todos modos.

Se apreciará que la descripción anterior para mayor claridad ha descrito modos de realización de la invención con referencia a diferentes circuitos, unidades y procesadores funcionales. Sin embargo, será evidente que se puede utilizar cualquier distribución adecuada de funcionalidad entre diferentes circuitos, unidades o procesadores funcionales sin desmerecer la invención. Por ejemplo, la funcionalidad ilustrada para ser realizada por procesadores o controladores separados puede ser realizada por el mismo procesador o controladores. Por lo tanto, las referencias a unidades o circuitos funcionales específicos deben considerarse únicamente como referencias a medios adecuados para proporcionar la funcionalidad descrita en lugar de ser indicativas de una estructura u organización lógica o física estricta.

La invención se puede implementar en cualquier forma adecuada, incluyendo hardware, software, firmware o cualquier combinación de estos. Opcionalmente, la invención puede implementarse 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 un modo de 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 relación con algunos modos de realización, no pretende limitarse a la forma específica establecida en el presente documento. Más bien, el alcance de la presente invención está limitado únicamente por las reivindicaciones adjuntas. Además, aunque puede parecer que se describe una característica en conexión con modos de realización particulares, un experto en la técnica reconocerá que se pueden combinar varias características de los modos de realización descritos según la invención. En las reivindicaciones, el término que comprende no excluye la presencia de otros elementos o etapas.

Se apreciará que la referencia a un valor preferido no implica ninguna limitación más allá de que sea el valor determinado en el modo de inicialización de detección de un objeto extraño, es decir, se prefiere en virtud de lo que se está determinando en el proceso de adaptación. Las referencias a un valor preferido podrían sustituirse por referencias a, por ejemplo, un primer valor.

Además, aunque se enumeran individualmente, se pueden implementar una pluralidad de medios, elementos, circuitos o etapas del método, por ejemplo, un solo circuito, unidad o procesador. Además, aunque se pueden incluir características individuales en diferentes reivindicaciones, estas posiblemente se pueden combinar ventajosamente y la inclusión en diferentes reivindicaciones no implica que una combinación de características no sea factible y/o ventajosa. También, la inclusión de una característica en una categoría de reivindicaciones no implica una limitación a esta categoría, sino que más bien indica que la característica es igualmente aplicable a otras categorías de reivindicaciones, según corresponda. Además, el orden de las características en las reivindicaciones no implica ningún orden específico en el que se deban trabajar las características y, en particular, el orden de las etapas individuales en una reivindicación de método no implica que las etapas deban realizarse en este orden. Más bien, las etapas pueden realizarse en cualquier orden adecuado. Además, las referencias singulares no excluyen la pluralidad. Por tanto, las referencias a "un/uno/una", "primero", "segundo", etc., no excluyen una pluralidad. Los signos de referencia en las reivindicaciones se proporcionan simplemente como un ejemplo aclaratorio y no se interpretarán como limitativos del alcance de las reivindicaciones de ninguna manera.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un receptor de energía para recibir una transferencia de energía inalámbrica desde una señal de transferencia de energía desde un transmisor de energía inalámbrica durante una fase de transferencia de energía, la señal de transferencia de energía durante la fase de transferencia de energía que emplea un periodo de tiempo repetido que comprende al menos un intervalo de tiempo de transferencia de energía para transferir energía desde el transmisor de energía inalámbrica al receptor de energía y un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño asignado a la detección de un objeto extraño y que tiene un nivel de energía reducido de la señal de transferencia de energía en comparación con el intervalo de tiempo de transferencia de energía; el receptor de energía que se caracteriza por que comprende:

un sincronizador (311) configurado para sincronizar una referencia de tiempo local con el periodo de tiempo repetido, el sincronizador que está dispuesto para variar una configuración de la referencia de tiempo local para alinearla con el periodo de tiempo repetido;

un controlador (309) de carga configurado para reducir un nivel de energía de la señal de transferencia de energía desconectando una carga (303) durante al menos parte de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño durante al menos parte de la fase de transferencia de energía, una temporización de la desconexión que es dependiente de la referencia de tiempo local;

un controlador (313) de modo configurado para cambiar entre un primer modo de funcionamiento y un segundo modo de funcionamiento para los intervalos de tiempo de transferencia de energía en respuesta a una medida de fiabilidad para la sincronización, en donde se emplean diferentes parámetros de transferencia de energía en el primer modo de funcionamiento y en el segundo modo de funcionamiento;

en donde el primer y segundo modos de funcionamiento emplean diferentes parámetros de transferencia de energía mediante al menos uno de: aplicar un límite diferente para un nivel de señal de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento; emplear una carga diferente de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento; y aplicar un límite diferente a la tasa de cambios para los niveles de energía de la señal de transferencia de energía en el primer y segundo modos de funcionamiento.

2. El receptor de energía de la reivindicación 1, en el que el sincronizador (311) está dispuesto para realizar una sincronización de la referencia de tiempo local con el periodo de tiempo repetido al entrar en la fase de transferencia de energía, el controlador de modo (313) está dispuesto para controlar el receptor de energía para que funcione en el primer modo de funcionamiento al entrar en la fase de transferencia de energía y para cambiar el receptor de energía al segundo modo de funcionamiento en respuesta a una detección de que la medida de fiabilidad para la sincronización excede un umbral.

3. El receptor de energía de la reivindicación 2, que comprende además un controlador (301) de nivel de señal configurado para transmitir solicitudes de nivel de señal para la señal de transferencia de energía al transmisor de energía; el controlador (301) de nivel de señal que está dispuesto para controlar el nivel de señal de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de transferencia de energía para que difiera de un nivel de señal de la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño cuando se encuentra en el primer modo de funcionamiento; y en donde el sincronizador (311) está dispuesto para sincronizarse en respuesta a variaciones de señal entre los intervalos de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

4. El receptor de energía de cualquier reivindicación anterior, en donde el sincronizador (311) está dispuesto para determinar la medida de fiabilidad para la sincronización en respuesta a una duración de operación en el primer modo de funcionamiento.

5. El receptor de energía de cualquier reivindicación anterior que comprende además un iniciador (301) que está dispuesto para determinar un conjunto de parámetros para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño comunicándose con el transmisor de energía antes de entrar en la fase de transferencia de energía, el conjunto de parámetros que comprende al menos uno de:

a. una duración de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño;

b. un intervalo entre intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño; y

c. un nivel de señal para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

6. El receptor de energía de la reivindicación 5, en donde el sincronizador (311) está dispuesto para realizar la sincronización basándose en el conjunto de parámetros.

7. El receptor de energía de la reivindicación 5 o 6, en donde el sincronizador (311) está dispuesto para determinar la medida de fiabilidad en respuesta a una comparación de un parámetro de temporización para los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño determinados a partir de la referencia de tiempo local y el parámetro de temporización correspondiente del conjunto de parámetros.

8. El receptor de energía de cualquier reivindicación anterior, en el que el receptor de energía está dispuesto para controlar el transmisor de energía para limitar un nivel de señal de la señal de transferencia de energía a un nivel que sea inferior en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

9. El receptor de energía de cualquier reivindicación anterior en donde el controlador (309) de carga está dispuesto para desconectar una carga de la señal de transferencia de energía durante intervalos de tiempo de transferencia de energía cuando está en el primer modo de funcionamiento pero no cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

10. El receptor de energía de cualquier reivindicación anterior, que comprende además un controlador (301) de nivel de energía configurado para transmitir solicitudes de nivel de energía para la señal de transferencia de energía al transmisor de energía; el controlador (301) de nivel de energía que está dispuesto para limitar una tasa de cambio para los niveles de energía cuando está en el primer modo de funcionamiento a un nivel más bajo que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

11. El receptor de energía de cualquier reivindicación anterior, en donde el sincronizador (311) está dispuesto para determinar la medida de fiabilidad para la sincronización en respuesta a una comparación de niveles de señal para la señal de transferencia de energía durante los intervalos de tiempo de transferencia de energía y los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño.

12. El receptor de energía de cualquier reivindicación anterior, en donde el controlador (313) de modo está dispuesto para cambiar el receptor de energía del segundo modo de funcionamiento al primer modo de funcionamiento en respuesta a una detección de que la medida de fiabilidad para la sincronización está por debajo de un umbral.

13. El receptor de energía de cualquier reivindicación anterior, en el que el controlador (309) de carga está dispuesto para reconectar la carga durante los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño durante al menos parte de la fase de transferencia de energía, una temporización de la reconexión que depende de la referencia de tiempo local.

14. El receptor de energía de la reivindicación 13 que comprende además un limitador de corriente para restringir una corriente a la carga cuando se reconecta la carga.

15. Un método de funcionamiento para un receptor de energía que recibe transferencia de energía inalámbrica desde una señal de transferencia de energía desde un transmisor de energía inalámbrico durante una fase de transferencia de energía, la señal de transferencia de energía durante la fase de transferencia de energía que emplea un periodo de tiempo repetido que comprende al menos un intervalo de tiempo de transferencia de energía para transferir energía desde el transmisor de energía inalámbrico al receptor de energía y un intervalo de tiempo de detección de un objeto extraño asignado a la detección de un objeto extraño y que tiene un nivel de energía reducido de la señal de transferencia de energía en comparación con el intervalo de tiempo de transferencia de energía; el método que se caracteriza por que comprende:

sincronizar una referencia de tiempo local con el periodo de tiempo repetido, la sincronización que varía una configuración de la referencia de tiempo local para alinearla con el periodo de tiempo repetido;

reducir un nivel de energía de la señal de transferencia de energía desconectando una carga (303) durante al menos parte de los intervalos de tiempo de detección de un objeto extraño durante al menos parte de la fase de transferencia de energía, una temporización de la desconexión que depende de la referencia de tiempo local; y cambiar entre un primer modo de funcionamiento y un segundo modo de funcionamiento para los intervalos de tiempo de transferencia de energía en respuesta a una medida de fiabilidad para la sincronización, en donde se emplean diferentes parámetros de transferencia de energía en el primer modo de funcionamiento y en el segundo modo de funcionamiento;