ES3030545T3

ES3030545T3 - Wireless power transfer

Info

Publication number: ES3030545T3
Application number: ES22734119T
Authority: ES
Inventors: Johannes Wilhelmus Draak; Wilhelmus Gerardus Maria Ettes; Pascal Leonard Maria Theodoor Lebens; Klaas Jakob Lulofs
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2021-06-08
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2025-06-30
Anticipated expiration: 2042-05-30
Also published as: MX2023014493A; EP4352855C0; JP7649392B2; EP4352855A1; EP4352855B1; JP2024522158A; WO2022258403A1; US20250118993A1; EP4102681A1; KR20240017082A; BR112023025470A2; PL4352855T3; CN117529869A

Abstract

Un transmisor de potencia (101) alimenta a un receptor de potencia (105) mediante una señal de transferencia de potencia generada por una señal de excitación alimentada a una bobina transmisora (103). Un primer controlador (209) del transmisor de potencia (101) controla un parámetro de la señal de excitación según un primer modo, que consiste en operar un bucle de control de potencia para controlar la señal de transferencia de potencia en respuesta a los mensajes de error de control de potencia recibidos del receptor de potencia (105). Un segundo controlador (211) controla el parámetro de la señal de excitación según un segundo modo, que consiste en ajustar el parámetro de la señal de excitación en respuesta a al menos un valor de consigna de la señal de transferencia de potencia recibido del receptor de potencia (105). Un circuito (213) selecciona entre el primer y el segundo modo de funcionamiento en respuesta a una solicitud de modo de control de transferencia de potencia recibida del receptor de potencia (105), y un circuito de temporización (215) varía un parámetro de temporización para los intervalos de tiempo de comunicación entre ambos modos de funcionamiento. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Transferencia inalámbrica de potencia

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La invención se refiere a la transferencia inalámbrica de potencia y, en particular, pero no exclusivamente, a la transferencia inalámbrica de potencia para electrodomésticos de cocina de alta potencia.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La mayoría de los productos eléctricos actuales requieren un contacto eléctrico dedicado con el fin de alimentarse desde un suministro de potencia externo. Sin embargo, esto tiende a ser poco práctico y requiere que el usuario inserte físicamente conectores o establezca un contacto eléctrico físico. Típicamente, los requisitos de potencia también difieren significativamente, y actualmente la mayoría de los dispositivos están provistos de su propio suministro de potencia dedicado, lo que resulta en que un usuario típico tenga un gran número de suministros de potencia diferentes, cada suministro de potencia está dedicado a un dispositivo específico. Aunque el uso de baterías internas puede evitar la necesidad de una conexión por cable a un suministro de potencia durante su uso, esto solo proporciona una solución parcial, ya que las baterías necesitarán recargarse (o reemplazarse). El uso de baterías también puede aumentar sustancialmente el peso y potencialmente el coste y el tamaño de los dispositivos.

Con el fin de proporcionar una experiencia de usuario significativamente mejorada, se ha propuesto el uso de un suministro de potencia inalámbrico en el que la potencia se transfiere de forma inductiva desde un inductor transmisor en un dispositivo transmisor de potencia a una bobina receptora en los dispositivos individuales.

La transmisión de potencia por medio de inducción magnética es un concepto bien conocido, aplicado principalmente en transformadores que tienen un acoplamiento estrecho entre un inductor/bobina transmisora primaria y una bobina receptora secundaria. Al separar la bobina transmisora primaria y la bobina receptora secundaria entre dos dispositivos, la transferencia inalámbrica de potencia entre estos se hace posible en base al principio de un transformador de acoplamiento holgado.

Una disposición de este tipo permite una transferencia inalámbrica de potencia al dispositivo sin necesidad de utilizar ningún cable o realizar ninguna conexión eléctrica física. De hecho, sencillamente puede permitir que un dispositivo se coloque adyacente a, o encima de, la bobina transmisora para recargarse o alimentarse externamente. Por ejemplo, dispositivos transmisores de potencia pueden disponerse con una superficie horizontal en la que sencillamente se puede colocar un dispositivo para alimentarse.

Es más, dichas disposiciones de transferencia inalámbrica de potencia pueden diseñarse ventajosamente de modo que el dispositivo transmisor de potencia pueda utilizarse con una gama de dispositivos receptores de potencia. En particular, se ha definido una estrategia de transferencia inalámbrica de potencia, conocido como las especificaciones de Qi, que en la actualidad se está desarrollando aún más. Esta estrategia permite que los dispositivos transmisores de potencia que cumplen con las especificaciones de Qi se utilicen con dispositivos receptores de potencia que también cumplen con las especificaciones de Qi sin que estos tengan que ser del mismo fabricante o tener que estar dedicados entre sí. El estándar de Qi incluye además alguna funcionalidad para permitir que el funcionamiento se adapte al dispositivo receptor de potencia específico (por ejemplo, dependiendo del drenaje de potencia específico).

La especificación de Qi es desarrollada por el Consorcio de potencia inalámbrica y se puede encontrar más información, por ejemplo, en su sitio web: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, donde en particular se pueden encontrar los documentos de especificación definidos.

El Consorcio de potencia inalámbrica está desarrollando aún más el estándar Ki de cocinas sin cables, que se basa en el éxito del estándar Qi para permitir aplicaciones de mayor potencia, específicamente para electrodomésticos de cocina. El estándar amplía el Qi para permitir transferencias de potencia de más de 2 kW, al mismo tiempo que permite un ahorro y un funcionamiento flexible.

Los electrodomésticos de cocina sin cables se alimentan mediante la transferencia de potencia de forma inalámbrica desde una bobina transmisora de potencia a una bobina receptora de potencia. La bobina transmisora de potencia es accionada por un inversor que puede suministrar 0-2500 W de potencia a un circuito resonante que incluye la bobina transmisora. Antes de encender el inversor, se establece un canal de comunicación entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia. Cuando se ha establecido la comunicación y se ha realizado la identificación de los dos dispositivos, el transmisor de potencia puede iniciar la transmisión de potencia al receptor de potencia.

Se prevé que exista una amplia gama de transmisores y receptores de potencia. Por ejemplo, los tamaños de las bobinas, los valores de inducción y las cargas pueden variar sustancialmente. Además, la colocación del receptor de potencia con respecto al transmisor de potencia puede variar, lo que resulta en cambios sustanciales en el acoplamiento entre las bobinas de transferencia de potencia. Por consiguiente, los parámetros y condiciones del sistema para la transferencia de potencia pueden variar sustancialmente.

Es más, las condiciones de funcionamiento y específicamente los niveles de transferencia de potencia pueden variar sustancialmente. Por ejemplo, los dispositivos de recepción de potencia pueden tener varios modos en los que funcionan. Por ejemplo, en un electrodoméstico de freidora de aire, el elemento de calentamiento se puede encender y apagar, lo que resulta en un etapa de carga de entre 50 y 1200 W, lo cual se produce repetidamente durante el funcionamiento para mantener una temperatura constante.

Los dispositivos también pueden proporcionar cargas no lineales, por ejemplo, en lugar de un componente resistivo, un dispositivo receptor de potencia puede comprender un motor (por ejemplo, un procesador de alimentos). Esto da lugar a una respuesta completamente diferente del sistema y tiene un gran impacto en el diseño del sistema de control.

Con el fin de adaptar el funcionamiento a características y parámetros variables, dichos sistemas de transferencia de potencia inalámbrica típicamente implementan un bucle de control de potencia para dirigir el sistema al punto de funcionamiento apropiado. En dicho bucle de control de potencia, el receptor de potencia envía regularmente y con frecuencia (en Qi el intervalo máximo es de 250 ms) mensajes de error de potencia que dan instrucciones al transmisor de potencia para aumentar o disminuir el nivel de potencia de la señal de transferencia de potencia generada. El receptor de potencia puede generar los mensajes de error de potencia basándose en una comparación de la potencia recibida y la potencia recibida deseada. El transmisor de potencia puede entonces aumentar y disminuir dinámicamente la potencia en respuesta a las peticiones, lo que permite que el receptor de potencia controle el funcionamiento hasta un punto de funcionamiento deseado.

Sin embargo, aunque dicha estrategia de control de potencia tiende a proporcionar un rendimiento ventajoso en muchos escenarios, tiende a no ser óptimo en todas las circunstancias. Tiende a ser un funcionamiento complejo que requiere una alta tasa de señalización. Además, tiende a proporcionar un rendimiento dinámico subóptimo en algunos escenarios y el diseño dinámico suele ser un compromiso entre el rendimiento del ruido y la respuesta transitoria.

En particular, muchos electrodomésticos de Ki previstos, tales como electrodomésticos de calentamiento (por ejemplo, hervidores) se contemplan como dispositivos de muy bajo coste, y con el fin de lograr dicho bajo coste, se desea que la funcionalidad requerida se minimice en la medida de lo posible. Sin embargo, la estrategia de bucle de control de potencia convencional tiende a ser relativamente compleja y no solo requiere una funcionalidad de comunicación que admita una tasa de datos relativamente alta, sino que también requiere una funcionalidad de medición y una potencia de procesamiento adecuadas con el fin de medir las condiciones de funcionamiento y generar mensajes de error de potencia adecuados. Esto aumenta el coste de los dispositivos y puede dificultar el desarrollo de dispositivos de muy bajo coste.

La comunicación entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia en los sistemas de transferencia de potencia inalámbrica es fundamental para el funcionamiento eficaz del sistema. Con el fin de admitir una transferencia de potencia inalámbrica eficaz, los sistemas de transferencia de potencia inalámbrica, tales como los sistemas basados en Qi y Ki, utilizan una comunicación sustancial entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia. Inicialmente, Qi solo admitía la comunicación desde el receptor de potencia al transmisor de potencia utilizando la modulación de carga de la señal de transferencia de potencia. Sin embargo, los desarrollos del estándar han introducido la comunicación bidireccional y muchas funciones son compatibles con los intercambios de comunicación entre el receptor de potencia y el transmisor de potencia. En muchos sistemas, la comunicación desde el transmisor de potencia al receptor de potencia se logra con la modulación de la señal de transferencia de potencia. En los documentos US2018/323647A1, WO2021/048019A1 y US2018/323648A1 se describen ejemplos de sistemas de transferencia de potencia inalámbricos que emplean comunicación entre el receptor de potencia y el transmisor de potencia.

Sin embargo, como esto tiende a ser menos adecuado para los niveles de potencia más altos, los sistemas como Ki utilizan una funcionalidad de comunicación que es independiente de la señal de transferencia de potencia y que no utiliza la señal de transferencia de potencia como portadora que es modulada por los datos. En particular, la comunicación entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia se puede lograr mediante un sistema de comunicación de corto alcance, tal como el uso específico de tecnología de comunicación basada en NFC (comunicación de campo cercano).

El uso de la funcionalidad de comunicación dedicada puede, en muchas situaciones, proporcionar un rendimiento mejorado y, por ejemplo, puede proporcionar una comunicación más rápida con una mayor fiabilidad de comunicación y un impacto reducido en la transferencia de potencia en curso.

En muchas realizaciones, el receptor de potencia puede incluir una funcionalidad de comunicación NFC que proporciona una función de comunicación parecida a una tarjeta inteligente sin contacto NFC que es típicamente un pequeño dispositivo para la comunicación sin contacto que utiliza un acoplamiento electromagnético entre una antena sintonizada de un lector y un circuito de resonancia de un receptor. En muchas situaciones, la tarjeta inteligente es un dispositivo pasivo alimentado por la señal inducida en el circuito de resonancia. De forma similar, la funcionalidad de comunicación NFC de un receptor de potencia puede alimentarse por la portadora NFC en algunas situaciones, tales como durante el arranque.

Sin embargo, aunque el uso de una funcionalidad de comunicación dedicada, tal como NFC, puede proporcionar un rendimiento y un funcionamiento ventajosos en muchas situaciones, puede no ser óptimo en todas las situaciones.

Los sistemas inalámbricos de transferencia de potencia pueden generar interferencias electromagnéticas y, con el fin de lograr la compatibilidad electromagnética con otros dispositivos, se requiere que esta interferencia electromagnética no sea demasiado excesiva. La interferencia electromagnética generada por la señal de transferencia de potencia no solo puede interferir con otros dispositivos eléctricos, sino que también puede interferir con los propios dispositivos de transferencia de potencia. En particular, la interferencia electromagnética provocada por la señal de transferencia de potencia puede interferir con la funcionalidad de comunicación, por ejemplo, según lo proporcionado por la funcionalidad de comunicación NFC.

Típicamente, el transmisor de potencia está sujeto a un estricto límite de interferencia electromagnética y, a menudo, está limitado por máscaras de frecuencia que indican los niveles de interferencia electromagnética permitidos según la frecuencia. Sin embargo, dichos requisitos de interferencia electromagnética pueden ser muy difíciles de lograr y, en particular, cuando la señal de transferencia de potencia no está de forma continua al mismo nivel, se pueden generar interferencias electromagnéticas. Por ejemplo, apagar repetidamente la señal de transferencia de potencia tiende a aumentar los componentes armónicos sustanciales que a menudo pueden no cumplir con los requisitos de compatibilidad electromagnética.

Así pues, un funcionamiento mejorado para un sistema de transferencia de potencia sería ventajoso, en particular, sería ventajoso una estrategia que permita una mayor flexibilidad, un coste reducido, una complejidad reducida, un funcionamiento mejorado para las operaciones del sistema de transferencia de potencia, una adaptación mejorada, un rendimiento dinámico mejorado, una adaptabilidad mejorada, una compatibilidad con versiones anteriores, requisitos de señalización reducidos, requisitos reducidos para las mediciones del receptor de potencia, un rendimiento de comunicación mejorado, una interferencia electromagnética reducida, una compatibilidad electromagnética mejorada, soporte para dispositivos de coste reducido y/o un rendimiento mejorado.

El documento US 2018/323647 A1 describe un sistema de transferencia de potencia inalámbrica controlada equipado con comunicación, donde el sistema puede funcionar en una fase de espera y en una fase de transferencia de potencia.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

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

Según un aspecto de la invención, se proporciona un transmisor de potencia para proporcionar potencia de forma inalámbrica a un receptor de potencia por medio de una señal de transferencia de potencia inductiva; el transmisor de potencia comprende: una bobina transmisora dispuesta para generar la señal de transferencia de potencia; un controlador dispuesto para generar una señal de accionamiento para que la bobina transmisora genere la señal de transferencia de potencia, el accionador está dispuesto para generar la señal de accionamiento que emplee intervalos de tiempo de transferencia de potencia durante los cuales la señal de transferencia de potencia está dispuesta para transferir potencia al receptor de potencia e intervalos de tiempo de comunicación durante los cuales una potencia de la señal de transferencia de potencia se reduce en relación con el intervalo de tiempo de transferencia de potencia; un receptor para recibir mensajes desde el receptor de potencia durante intervalos de tiempo de comunicación; un primer controlador dispuesto para controlar un parámetro de la señal de accionamiento según un primer modo de funcionamiento, el primer modo de funcionamiento comprende hacer funcionar un bucle de control de potencia para controlar una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor de potencia, una duración máxima entre los mensajes de error de control de la potencia que no es superior a 300 ms; un segundo controlador dispuesto para controlar el parámetro de la señal de accionamiento según un segundo modo de funcionamiento, el segundo modo de funcionamiento comprende establecer el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta a por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia recibido desde el receptor de potencia, el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia es indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia, una duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia que no es inferior a un segundo, el segundo modo de funcionamiento comprende no hacer funcionar ningún bucle de control de potencia que controle la señal de accionamiento en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor de potencia; y un circuito dispuesto para seleccionar entre el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento en respuesta a una petición del modo de control de la transferencia de potencia recibida desde el receptor de potencia; y un circuito de temporización dispuesto para variar un parámetro de temporización en los intervalos de tiempo de comunicación dependiendo de si el transmisor de potencia funciona en el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento, siendo el parámetro de temporización un parámetro seleccionado del grupo que consiste en: una duración de los intervalos de tiempo de comunicación y una frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación.

La invención puede proporcionar un rendimiento mejorado en muchas realizaciones, y puede proporcionar una operación de transferencia de potencia globalmente mejorada en muchos sistemas y realizaciones. En particular, puede permitir que un transmisor de potencia admita dinámicamente tanto dispositivos receptores de potencia de complejidad relativamente alta que requieren un suministro de potencia exacto como dispositivos receptores de potencia de baja complejidad que pueden no requerir un aprovisionamiento de potencia estrechamente controlado o altamente exacto. La estrategia puede facilitar la admisión de dispositivos receptores de potencia de muy baja complejidad, lo que permite el desarrollo y la producción de dispositivos de menor coste. En particular, la estrategia puede facilitar la admisión de dispositivos de calentamiento de muy bajo coste, tales como hervidores, sartenes o electrodomésticos de cocina similares. Por ejemplo, un dispositivo de calentamiento de bajo coste admitirse eficazmente sin requerir que dicho dispositivo incluya mediciones de señales de carga eléctrica dedicadas o mecanismos de notificación complejos. Por ejemplo, un dispositivo de calentamiento puede admitirse sin ninguna medición o, por ejemplo, utilizando solo una sencilla medición de temperatura para encender o apagar el calentamiento dependiendo de la temperatura de calentamiento actual.

En muchas realizaciones, la estrategia puede proporcionar un soporte mejorado para diferentes tipos de receptores de potencia y cargas. En particular, en muchas realizaciones, el primer modo de funcionamiento puede ser altamente adecuado para proporcionar potencia a cargas no lineales, tales como algunos motores, y el segundo modo de funcionamiento puede proporcionar un rendimiento altamente ventajoso para cargas lineales mientras se logra una baja complejidad y/o coste.

La invención puede proporcionar una comunicación mejorada en muchas realizaciones y, en particular, en muchas realizaciones puede proporcionar una comunicación mejorada entre un transmisor de potencia y un receptor de potencia utilizando un canal de comunicación no admitido por la señal de transferencia de potencia como portadora. La invención puede proporcionar una transferencia de potencia mejorada en muchas realizaciones.

En muchas realizaciones, la invención puede proporcionar una adaptación mejorada a diferentes requisitos/preferencias de comunicación en los diferentes modos. En muchas realizaciones, puede dar como resultado una interferencia electromagnética reducida. Por ejemplo, para los niveles de potencia más altos, el transmisor de potencia puede funcionar en el segundo modo de funcionamiento con el circuito de temporización mediante la adaptación del parámetro de temporización para dar como resultado una menor interferencia electromagnética. En muchas realizaciones, el circuito de temporización puede controlar el parámetro de temporización de modo que se puedan lograr armónicos reducidos de intervalos de tiempo de comunicación repetidos.

La estrategia a menudo puede proporcionar un mejor rendimiento al proporcionar un mejor compromiso entre la atenuación/prevención de interferencias y otros efectos desventajosos.

En algunas realizaciones, el transmisor de potencia (por ejemplo, específicamente el accionador) puede estar dispuesto para no generar una señal de accionamiento y/o una señal de transferencia de potencia durante un intervalo de tiempo de comunicación.

La duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia que no es inferior a un segundo puede ser una duración máxima posible entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia que se reciben desde el receptor de potencia. Una duración entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia que se reciben desde el receptor de potencia puede sobrepasar un segundo y, por lo tanto, el receptor de potencia puede disponerse para transmitir valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia con una duración entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia que puede sobrepasar un segundo, y a menudo 2 s, 5 s, 10 s o 1 min.

La duración máxima entre los mensajes de error de control de la potencia que no es superior a 300 ms puede ser una duración máxima posible entre los mensajes de error de control de la potencia que se reciben desde el receptor de potencia. La duración entre los mensajes de error de control de la potencia que se reciben desde el receptor de potencia no puede sobrepasar los 300 ms y, por lo tanto, el receptor de potencia puede estar dispuesto para transmitir mensajes de error de control de la potencia con una duración entre los mensajes de error de control de la potencia que no puede sobrepasar los 300 ms.

En muchas realizaciones, el transmisor de potencia está dispuesto para no recibir ningún mensaje de error de control de la potencia cuando está en el segundo modo de funcionamiento y/o para ignorar los mensajes de error de control de la potencia recibidos. En muchas realizaciones, el transmisor de potencia está dispuesto para realizar la transferencia de potencia sin requerir mensajes de error de control de la potencia cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

La señal de accionamiento puede emplear intervalos de tiempo de transferencia de potencia e intervalos de tiempo de comunicación tanto cuando está en el primer modo de funcionamiento como cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Según una característica opcional de la invención, el accionador está dispuesto para emplear una trama de tiempo repetitiva para la señal de transferencia de potencia, comprendiendo cada trama de tiempo repetitiva por lo menos un intervalo de tiempo de transferencia de potencia y por lo menos algunas tramas de tiempo repetitivas comprendiendo por lo menos un intervalo de tiempo de comunicación.

Esto puede mejorar y/o facilitar el funcionamiento en muchas realizaciones. En muchas realizaciones, puede facilitar la coordinación entre el transmisor de potencia y las funciones de comunicación del receptor de potencia.

Según una característica opcional de la invención, el circuito de temporización está dispuesto para asignar una mayor proporción de una trama de tiempo repetitiva al por lo menos un intervalo de tiempo de comunicación cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Esto puede mejorar y/o facilitar el funcionamiento en muchas realizaciones. En muchas realizaciones, puede proporcionar una adaptación mejorada a los requisitos y características de comunicación en el primer y segundo modo de funcionamiento, al mismo tiempo que permite reducir la interferencia electromagnética en el segundo modo de funcionamiento.

Según una característica opcional de la invención, el circuito de temporización está dispuesto para incluir un intervalo de tiempo de comunicación en todas las tramas de tiempo repetitivas cuando está en el primer modo de funcionamiento y para incluir un intervalo de tiempo de comunicación solo en un subconjunto de tramas de tiempo repetitivas cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Esto puede mejorar y/o facilitar el funcionamiento en muchas realizaciones. En particular, puede permitir un control y adaptación de baja complejidad, práctico y/o robusto de los recursos de comunicación disponibles para el transmisor de potencia y el receptor de potencia en los diferentes modos de funcionamiento.

Según una característica opcional de la invención, el circuito de temporización está dispuesto para establecer una duración de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Según una característica opcional de la invención, el circuito de temporización está dispuesto para establecer un ciclo de trabajo de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Según una característica opcional de la invención, el circuito de temporización está dispuesto para establecer una frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Según una característica opcional de la invención, el accionador está dispuesto para recibir el suministro de una señal de suministro de potencia variable y el transmisor de potencia está dispuesto para alinear un tiempo central del intervalo de tiempo de comunicación con un mínimo de potencia para la señal de suministro de potencia variable.

Esto puede proporcionar un rendimiento y/u funcionamiento mejorados en muchas realizaciones, y puede reducir específicamente el impacto de las interrupciones en la señal de transferencia de potencia y/o puede reducir la interferencia electromagnética, incluida en particular la interferencia electromagnética resultante de, o afectada negativamente por, la presencia de intervalos de tiempo de comunicación.

Según una característica opcional de la invención, el transmisor de potencia está dispuesto para terminar la transferencia de potencia en respuesta a una detección de que no se han recibido mensajes de error de control de la potencia durante un tiempo que sobrepasa un primer umbral cuando está en el primer modo de funcionamiento y para no terminar la transferencia de potencia si no se ha recibido ningún valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia durante un tiempo que sobrepasa un segundo umbral cuando está en el segundo modo de funcionamiento, siendo el segundo umbral por lo menos dos veces el primer umbral.

En muchas realizaciones, el primer umbral puede ser de no más de 300 ms, 500 ms, 1 s, 5 s. En muchas realizaciones, el segundo umbral puede ser de no menos de 1 s, 5 s, 30 s, 1 min, 10 min.

Según una característica opcional de la invención, los mensajes de error de control de la potencia son indicativos de un cambio relativo solicitado en la propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia y los mensajes de valor de ajuste son indicativos de un valor absoluto solicitado de la propiedad de potencia objetivo.

Esto puede proporcionar un funcionamiento ventajoso en muchas realizaciones y, en particular, en muchas realizaciones, puede permitir un funcionamiento eficaz y de baja complejidad en ambos modos de funcionamiento. En algunas realizaciones, las duraciones entre los mensajes de error de control de la potencia no son superiores a 300 ms y una duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia no es inferior a 10 s.

Los modos de funcionamiento pueden tener características temporales sustancialmente diferentes. Una duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia puede ser una duración en la que se garantiza que la transferencia de potencia se mantendrá sin recibir un nuevo valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia. El transmisor de potencia puede estar dispuesto para funcionar en el segundo modo de funcionamiento sin recibir un nuevo valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia durante un tiempo de no menos de 10 s.

En muchas realizaciones, una duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia no es inferior a 30 s, 1 min o incluso 5 min.

En algunas realizaciones, una constante de tiempo para el bucle de control de potencia y una constante de tiempo para cambiar el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta al por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia difiere en un factor de por lo menos dos, cinco o incluso diez.

Los modos de funcionamiento pueden tener características temporales sustancialmente diferentes. Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado en muchas realizaciones.

En algunas realizaciones, el segundo controlador implementa un bucle de control de la señal de accionamiento comprendiendo: un estimador para generar una indicación de nivel de potencia para la señal de transferencia de potencia; un comparador para generar una señal de error en respuesta a una comparación entre la indicación de nivel de potencia y una potencia de referencia determinada a partir del por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia; y un adaptador para adaptar el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta a la señal de error.

Esto puede proporcionar un funcionamiento y/o rendimiento y/o implementación ventajosa en muchas realizaciones. En muchas realizaciones, una constante de tiempo del bucle de control de la señal de accionamiento no es más de la mitad de una tasa de actualización para el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia. En muchas realizaciones, una duración entre la recepción de los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia del por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia no es inferior a 5 s.

En algunas realizaciones, cuando está en el segundo modo de funcionamiento, el parámetro de la señal de accionamiento solo se cambia en respuesta a la recepción de un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia del por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia.

Esto puede proporcionar un rendimiento mejorado en muchas realizaciones.

En muchas realizaciones, el parámetro de la señal de accionamiento es por lo menos uno de: una corriente; una tensión; una fase; un ciclo de trabajo; y una frecuencia.

En algunas realizaciones, el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia es indicativo de un nivel de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia.

Esto puede proporcionar un rendimiento particularmente ventajoso en muchas realizaciones y escenarios. A menudo puede permitir un funcionamiento de baja complejidad pero fiable.

En muchas realizaciones, el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia es indicativo de por lo menos uno de: un nivel de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia; un nivel de corriente objetivo para la señal de accionamiento; un nivel de tensión objetivo para la señal de accionamiento; una fase objetivo para la señal de accionamiento; un ciclo de trabajo objetivo para la señal de transferencia de potencia; y una frecuencia objetivo para la señal de transferencia de potencia.

Según una característica opcional de la invención, por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia está vinculado a un intervalo de tiempo de validez y el segundo controlador está dispuesto para establecer el parámetro de la señal de accionamiento en un valor nominal al final del intervalo de tiempo de validez.

Según una característica opcional de la invención, se proporciona un sistema de transferencia inalámbrica de potencia comprendiendo un transmisor de potencia como se describe anteriormente y el receptor de potencia, comprendiendo el receptor de potencia: una bobina para extraer potencia de la señal de transferencia de potencia; un circuito de potencia para proporcionar la potencia extraída de la señal de transferencia de potencia a una carga; un transmisor para transmitir el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia al transmisor de potencia durante un intervalo de tiempo de comunicación.

En algunas realizaciones, el receptor de potencia está dispuesto para transmitir el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia como indicativo de una propiedad de potencia objetivo predeterminada para la señal de transferencia de potencia.

Según una característica opcional de la invención, el receptor de potencia está dispuesto para transmitir el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia como indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia independientemente de cualquier valor medido para una señal eléctrica provista a la carga.

En algunas realizaciones, el receptor de potencia está dispuesto para transmitir el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia en respuesta a un valor medido para una señal eléctrica provista a la carga.

En muchas realizaciones, el receptor de potencia está dispuesto para funcionar en una pluralidad de modos de carga y el receptor de potencia está dispuesto para transmitir un nuevo valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia al transmisor de potencia cuando se conmuta el modo de carga.

Según una característica opcional de la invención, el receptor de potencia está dispuesto para funcionar en una pluralidad de modos de carga y el receptor de potencia está dispuesto para no transmitir un nuevo valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia al transmisor de potencia a menos que se conmute el modo de carga.

Se puede proporcionar un receptor de potencia para recibir potencia de forma inalámbrica desde un receptor de potencia por medio de una señal de transferencia de potencia inductiva; el receptor de potencia comprende: una bobina receptora dispuesta para extraer la potencia de la señal de transferencia de potencia; un circuito de potencia acoplado a la bobina receptora y dispuesto para proporcionar potencia desde la bobina receptora a una carga; un transmisor para transmitir mensajes al transmisor de potencia, el transmisor está dispuesto para transmitir una petición del modo de control de la transferencia de potencia al transmisor de potencia, la petición del modo de control de la transferencia de potencia es indicativa de una petición para que el transmisor de potencia controle un parámetro de la señal de accionamiento según un primer modo de funcionamiento o según un segundo modo de funcionamiento, en el que el primer modo de funcionamiento comprende hacer funcionar un bucle de control de potencia para controlar una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor de potencia; y el segundo modo de funcionamiento comprende establecer el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta a por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia recibido desde el receptor de potencia, el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia es indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia.

En muchas realizaciones, el transmisor está dispuesto además para transmitir el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia al transmisor de potencia.

Según un aspecto de la invención, se proporciona un procedimiento de funcionamiento para un transmisor de potencia que proporciona potencia de forma inalámbrica a un receptor de potencia por medio de una señal de transferencia de potencia inductiva; el transmisor de potencia comprende: una bobina transmisora dispuesta para generar la señal de transferencia de potencia; y el procedimiento comprende: generar una señal de accionamiento para que la bobina transmisora genere la señal de transferencia de potencia, la señal de accionamiento se genera para emplear intervalos de tiempo de transferencia de potencia durante los cuales la señal de transferencia de potencia está dispuesta para transferir potencia al receptor de potencia e intervalos de tiempo de comunicación durante los cuales una potencia de la señal de transferencia de potencia se reduce en relación con el intervalo de tiempo de transferencia de potencia; recibir mensajes desde el receptor de potencia durante intervalos de tiempo de comunicación; controlar un parámetro de la señal de accionamiento según un primer modo de funcionamiento, el primer modo de funcionamiento comprende hacer funcionar un bucle de control de potencia para controlar una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor de potencia, la duración máxima entre los mensajes de error de control de la potencia no es superior a 300 ms; controlar el parámetro de la señal de accionamiento según un segundo modo de funcionamiento, el segundo modo de funcionamiento comprende establecer el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta a por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia recibido desde el receptor de potencia, el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia es indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia, una duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia no es menor que un segundo, el segundo modo de funcionamiento comprende no hacer funcionar ningún bucle de control de potencia que controle la señal de accionamiento en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor de potencia; seleccionar entre el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento en respuesta a una petición del modo de control de la transferencia de potencia recibida desde el receptor de potencia; y variar un parámetro de temporización para los intervalos de tiempo de comunicación dependiendo de si el transmisor de potencia funciona en el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento, siendo el parámetro de temporización un parámetro seleccionado del grupo que consiste en: una duración de los intervalos de tiempo de comunicación y una frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación.

Se puede proporcionar un procedimiento de funcionamiento para un receptor de potencia que recibe energía de forma inalámbrica desde un receptor de potencia por medio de una señal de transferencia de potencia inductiva; el receptor de potencia comprende: una bobina receptora dispuesta para extraer energía de la señal de transferencia de potencia; y un circuito de energía acoplado a la bobina receptora y dispuesto para proporcionar energía desde la bobina receptora a una carga; un transmisor para transmitir mensajes al transmisor de potencia, y el procedimiento comprende que el transmisor transmita una transferencia de potencia petición de modo de control al transmisor de potencia, la petición del modo de control de la transferencia de potencia es indicativa de una petición para que el transmisor de potencia controle un parámetro de la señal de accionamiento según un primer modo de funcionamiento o según un segundo modo de funcionamiento, en el que el primer modo de funcionamiento comprende hacer funcionar un bucle de control de potencia para controlar una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor de potencia; y el segundo modo de funcionamiento comprende establecer el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta a por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia recibido desde el receptor de potencia, siendo el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia.

Estos y otros aspectos, características y ventajas de la invención resultarán evidentes y se esclarecerán en referencia a las realizaciones que se describen a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las realizaciones de la invención se describirán solo a modo de ejemplo, en referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La FIG. 1 ilustra un ejemplo de elementos de un sistema de transferencia de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 2 ilustra un ejemplo de elementos de un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención; la FIG. 3 ilustra un ejemplo de elementos de un receptor de potencia según algunas realizaciones de la invención; la FIG. 4 ilustra un ejemplo de elementos de una trayectoria de transferencia de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 5 ilustra un ejemplo de elementos de una trayectoria de transferencia de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 6 ilustra un ejemplo de elementos de una trayectoria de transferencia de potencia según algunas realizaciones de la invención; y

la FIG. 7 ilustra un ejemplo de elementos de una trayectoria de transferencia de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 8 ilustra un ejemplo de una trama de tiempo repetitiva para una señal de transferencia de potencia; la FIG. 9 ilustra un ejemplo de un inversor de medio puente para un transmisor de potencia;

la FIG. 10 ilustra un ejemplo de un inversor de puente completo para un transmisor de potencia;

la FIG. 11 ilustra un ejemplo de una señal de transferencia de potencia según algunas realizaciones de la invención; la FIG. 12 ilustra un ejemplo de intervalos de tiempo de comunicación, intervalo de tiempo de detección de objetos extraños y una señal de accionamiento para un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 13 ilustra un ejemplo de interferencia electromagnética y requisitos de interferencia para un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 14 ilustra un ejemplo de interferencia electromagnética y requisitos de interferencia para un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 15 ilustra un ejemplo de intervalos de tiempo de comunicación, intervalo de tiempo de detección de objetos extraños y una señal de accionamiento para un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 16 ilustra un ejemplo de interferencia electromagnética y requisitos de interferencia para un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención;

la FIG. 17 ilustra un ejemplo de intervalos de tiempo de comunicación, intervalo de tiempo de detección de objetos extraños y una señal de accionamiento para un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención; y

la FIG. 18 ilustra un ejemplo de interferencia electromagnética y requisitos de interferencia para un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES

La siguiente descripción se centra en realizaciones de la invención aplicables a un sistema de transferencia de potencia inalámbrica que utiliza una estrategia de transferencia de potencia tal como el conocido a partir de la especificación de Qi. Sin embargo, se apreciará que la invención no se limita a esta aplicación, sino que se puede aplicar a muchos otros sistemas de transferencia de potencia inalámbrica.

La FIG. 1 ilustra un ejemplo de un sistema de transferencia de potencia según algunas realizaciones de la invención. El sistema de transferencia de potencia comprende un transmisor 101 de potencia que incluye (o está acoplado a) una bobina transmisora/inductor 103. El sistema comprende además un receptor 105 de potencia que incluye (o está acoplado a) una bobina receptora/inductor 107.

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

La señal de transferencia de potencia puede tener típicamente una frecuencia entre alrededor de 20 kHz y alrededor de 500 kHz, y a menudo para sistemas compatibles con Qi típicamente en el intervalo de 95 kHz a 205 kHz (o, por ejemplo, en aplicaciones de cocinas de alta potencia, la frecuencia puede estar típicamente, por ejemplo, en el intervalo entre 20 kHz a 80 kHz). La bobina 103 transmisora y la bobina 107 receptora de potencia están acopladas holgadamente y, por lo tanto, la bobina 107 receptora de potencia capta (por lo menos parte de) la señal de transferencia de potencia del transmisor 101 de potencia. Así, la potencia se transfiere del transmisor 101 de potencia al receptor 105 de potencia por medio de un acoplamiento inductivo inalámbrico de la bobina 103 transmisora a la bobina 107 receptora de potencia. El término señal de transferencia de potencia se utiliza principalmente para referirse a la señal inductiva/campo magnético entre la bobina 103 transmisora y la bobina 107 receptora de potencia (la señal de flujo magnético), pero se apreciará que, por equivalencia, también se puede considerar y utilizar como referencia a una señal eléctrica provista a la bobina 103 transmisora o captada por la bobina 107 receptora de potencia.

En el ejemplo, el receptor 105 de potencia es específicamente un receptor de potencia que recibe potencia por medio de la bobina 107 receptora. Sin embargo, en otras realizaciones, el receptor 105 de potencia puede comprender un elemento metálico, tal como un elemento de calentamiento metálico, en cuyo caso la señal de transferencia de potencia induce directamente corrientes de Foucault que dan como resultado un calentamiento directo del elemento.

El sistema está dispuesto para transferir niveles de potencia sustanciales, y específicamente el transmisor de potencia puede admitir niveles de potencia superiores a 500 mW, 1 W, 5 W, 50 W, 100 W o 500 W en muchas realizaciones. Por ejemplo, para las aplicaciones correspondientes a Qi, las transferencias de potencia pueden estar típicamente en el intervalo de potencia de 1-5 W en aplicaciones de baja potencia (el perfil de potencia básico), hasta 15 W para la versión 1.2 de la especificación de Qi, en el intervalo de hasta 100 W en aplicaciones de mayor potencia tales como herramientas eléctricas, ordenadores portátiles, drones, robots, etc., y más de 100 W y hasta más de 1000 W en aplicaciones de muy alta potencia, tales como, por ejemplo, aplicaciones de cocina.

A continuación, se describirá el funcionamiento del transmisor 101 de potencia y el receptor 105 de potencia en referencia específica a una realización generalmente según la especificación de Qi (excepto por las modificaciones y mejoras descritas en esta invención (o consecuentes)) o adecuadas para la especificación de cocina de mayor potencia que está desarrollando el Consorcio de potencia inalámbrica. En particular, el transmisor 101 de potencia y el receptor 105 de potencia pueden seguir, o ser sustancialmente compatibles con, elementos de la especificación de Qi versión 1.0, 1.1 o 1.2 o la especificación de Ki de cocina sin cables (excepto las modificaciones y mejoras descritas en esta invención (o consecuentes)).

La FIG. 2 ilustra un ejemplo de elementos de un transmisor de potencia según algunas realizaciones de la invención.

El transmisor 101 de potencia incluye un accionador 201 que puede generar una señal de accionamiento que se suministra a la bobina 103 transmisora que, a su vez, genera la señal de transferencia de potencia electromagnética, lo que proporciona una transferencia de potencia al receptor 105 de potencia. La señal de transferencia de potencia se proporciona durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia de la fase de transferencia de potencia.

En el ejemplo, la bobina 103 transmisora forma parte del circuito de depósito que en el ejemplo específico está formado por la bobina 103 transmisora y un condensador 203 transmisor acoplado en paralelo para formar un circuito de resonancia/depósito en paralelo. Se apreciará que en muchas otras realizaciones, la bobina 103 transmisora puede formar parte de un circuito de resonancia/depósito en serie.

El accionador 201 puede comprender típicamente un circuito de salida en forma de un inversor, formado típicamente al accionar un puente completo o medio puente como será bien conocido por el experto en la materia.

El transmisor 101 de potencia comprende además un controlador 205 del transmisor de potencia que está dispuesto para controlar el funcionamiento del transmisor 101 de potencia según los principios de funcionamiento deseados.

Para recibir datos y mensajes desde el receptor 105 de potencia, el transmisor 101 de potencia comprende un primer comunicador 207 que está dispuesto para recibir datos y mensajes desde el receptor 105 de potencia (como apreciará el experto en la materia, un mensaje de datos puede proporcionar uno o más bits de información). En algunas realizaciones, el receptor 105 de potencia está dispuesto para modular la carga de la señal de transferencia de potencia generada por la bobina 103 transmisora, y el primer comunicador 207 está dispuesto para detectar variaciones de la tensión y/o la corriente de la bobina 103 transmisora y para desmodular la modulación de carga basándose en estas. El experto en la materia conocerá los principios de la modulación de carga, como, por ejemplo, los utilizados en los sistemas de transferencia de potencia inalámbrica Qi, y por lo tanto, estos no se describirán con más detalle.

En muchas realizaciones, el primer comunicador 207 también puede estar dispuesto para transmitir datos al receptor 105 de potencia, por ejemplo, con la modulación de la señal de transferencia de potencia como será bien conocido por el experto en la materia.

En la realización ejemplar descrita específica, la comunicación se realiza utilizando un canal de comunicación separado que se puede lograr utilizando una bobina de comunicación separada, o de hecho utilizando la bobina 103 transmisora. Por ejemplo, se puede implementar la comunicación de campo cercano (NFC) o se puede superponer una portadora de alta frecuencia (por ejemplo, con una frecuencia portadora de 13,56 MHz) en la señal de transferencia de potencia. En muchas realizaciones, el primer comunicador 207 puede ser un lector de tarjetas NFC o RFID.

Se apreciará que estos son meramente ejemplos y que se puede usar cualquier medio o función para comunicar mensajes/datos entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia (en cualquier dirección).

La FIG. 3 ilustra algunos elementos ejemplares del receptor 105 de potencia.

La bobina 107 receptora está acoplada a un controlador 301 del receptor de potencia que acopla la bobina 107 receptora a una carga 303 por medio de un conmutador 305 (es decir, es una carga 305 conmutable). El controlador 301 del receptor de potencia incluye una trayectoria de control de potencia que convierte la potencia extraída por la bobina 107 receptora en un suministro adecuado para la carga 303. Además, el controlador 301 del receptor de potencia puede incluir diversas funcionalidades del controlador del receptor de potencia requeridas para realizar la transferencia de potencia y, en particular, las funciones requeridas para realizar la transferencia de potencia según las especificaciones de Qi o Ki.

En muchas, pero no todas, las realizaciones, la bobina 107 receptora puede formar parte de un circuito de depósito/resonancia y puede estar acoplada en paralelo o en serie con un condensador. Así, en muchas realizaciones, la transferencia de potencia puede ser una transferencia de potencia resonante entre circuitos de resonancia.

Con el fin de admitir la comunicación desde el receptor 105 de potencia al transmisor 101 de potencia, el receptor 105 de potencia comprende un segundo comunicador 307. El segundo comunicador 307 puede ser específicamente un modulador de carga dispuesto para variar la carga de la bobina 107 receptora en respuesta a los datos que se transmitirán al transmisor 101 de potencia. Las variaciones de carga son detectadas y desmoduladas por el transmisor 101 de potencia como será conocido por el experto en la materia. En muchas realizaciones, el segundo comunicador 307 puede estar dispuesto además para recibir datos del transmisor 101 de potencia, por ejemplo, mediante la desmodulación de una modulación de la señal de transferencia de potencia como será conocido por el experto en la materia.

En muchas realizaciones, el segundo comunicador 307 está dispuesto para comunicarse sin utilizar la señal de transferencia de potencia y específicamente puede ser para un sistema de comunicación separado, por ejemplo, puede ser una unidad de comunicación NFC.

Específicamente, el primer comunicador 207 y el segundo comunicador 307 pueden ser funciones de comunicación coincidentes/ complementarias dispuestas para comunicarse entre sí.

El sistema está dispuesto para controlar la señal de accionamiento de modo que la señal de transferencia de potencia alcance parámetros/propiedades de funcionamiento adecuados y la transferencia de potencia funcione en un punto de funcionamiento adecuado. De hecho, el sistema está dispuesto para funcionar en diferentes modos que emplean diferentes estrategias para controlar la señal de accionamiento y la señal de transferencia de potencia. Además, el modo de funcionamiento puede seleccionarse por el receptor de potencia que puede transmitir un mensaje al transmisor de potencia para controlar esto para que funcione en el modo seleccionado.

El transmisor 101 de potencia comprende un primer controlador 209 que está acoplado al primer comunicador 207 y al accionador 201 (así como posiblemente otras funciones tal como el controlador 205 de transmisión). El primer controlador 209 está dispuesto para controlar un parámetro de la señal de accionamiento según un primer modo de funcionamiento. En este primer modo de funcionamiento, el sistema y el transmisor de potencia hacen funcionar un bucle de control de potencia donde se controla una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia que se reciben desde el receptor de potencia.

A intervalos regulares, y típicamente frecuentes, el receptor de potencia transmite un mensaje de error de control de potencia al transmisor de potencia. Como ejemplo, el receptor 105 de potencia puede comprender una funcionalidad para admitir dicho bucle de control de potencia, que incluye que el controlador 301 del receptor de potencia puede, por ejemplo, monitorizar de forma continua la potencia o la tensión de una señal de carga proporcionada a la carga y detectar si esta está por encima o por debajo de un valor deseado. Puede generar a intervalos regulares un mensaje de error de control de potencia que solicita que el nivel de potencia de la señal de transferencia de potencia aumente o disminuya, y puede transmitir este mensaje de error de control de potencia al transmisor de potencia (utilizando el canal de comunicación formado por el primer y el segundo comunicador 209,307).

Cuando se recibe un mensaje de error de control de potencia desde el receptor de potencia, se reenvía al primer controlador 209 que puede determinar cómo se debe modificar el parámetro de la señal de accionamiento para aumentar o disminuir el nivel de potencia de la señal de transferencia de potencia según se solicite. Si la transferencia de potencia funciona en el primer modo, el primer controlador 209 puede entonces controlar y adaptar el parámetro de señal de accionamiento en consecuencia.

En este primer modo de funcionamiento, se emplea en consecuencia un bucle de control de potencia que controla una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia para dar como resultado el punto de funcionamiento deseado en el receptor de potencia.

El bucle de control de potencia que se hace funcionar en el primer modo de funcionamiento puede en algunas realizaciones ser un bucle de control de potencia según los requisitos y especificaciones de las especificaciones de electrodomésticos de cocina Qi o Ki.

El transmisor 101 de potencia de la FIG. 2 también puede funcionar en un segundo modo de funcionamiento. El transmisor 101 de potencia comprende un segundo controlador 211 que está acoplado al primer comunicador 207 y al accionador 201 (así como posiblemente otras funciones como el controlador 205 de transmisión). El segundo controlador 211 está dispuesto para controlar el parámetro de la señal de accionamiento según un segundo modo de funcionamiento. El segundo controlador 211 está en este segundo modo de funcionamiento dispuesto para establecer el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta a un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia recibido desde el receptor de potencia donde el valor de ajuste es indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia.

El valor de ajuste puede indicar, por ejemplo, un nivel de potencia fijo absoluto de la señal de transferencia de potencia. De hecho, mientras que los mensajes de error de control de la potencia son típicamente indicativos de los cambios relativos solicitados, los valores de ajuste son típicamente indicativos de los valores absolutos solicitados de la propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia. El segundo controlador 211 puede entonces controlar la señal de accionamiento en respuesta a este nivel de potencia fijo absoluto solicitado y puede, por ejemplo, establecer la tensión, la corriente o la frecuencia de modo que se genere una señal de transferencia de potencia con el nivel de potencia deseado. El segundo controlador 211 puede a continuación disponerse para mantener este nivel constante.

El receptor 101 de potencia puede, por ejemplo, ser capaz de enviar solo el valor de ajuste al comienzo de un funcionamiento de potencia y el transmisor de potencia puede proceder a mantener este nivel de potencia constante durante toda la transferencia de potencia. Así, en este caso, no se realiza ningún control de potencia en el segundo modo de funcionamiento, sino que se mantiene un nivel de potencia fijo que ha sido solicitado por el receptor de potencia.

Dicha estrategia puede ser muy adecuada para algunos dispositivos y electrodomésticos receptores de potencia. En particular, puede permitir que se implementen dispositivos de baja complejidad sin requerir que se implemente la retroalimentación del bucle de control de potencia. Por ejemplo, para un hervidor, típicamente meramente se requiere que se induzca una potencia aproximada en un elemento de calentamiento sin necesidad de que este sea un nivel de potencia específico exacto o adaptado dinámicamente.

En el segundo modo de funcionamiento, el bucle de control de potencia puede no estar operativo y no se realiza ninguna adaptación de la señal de accionamiento en respuesta a los mensajes de error del bucle de control de potencia que se reciben desde el receptor de potencia. En el segundo modo de funcionamiento, el transmisor de potencia puede estar dispuesto para no emplear ningún bucle de control de potencia que incluya el receptor de potencia. En el segundo modo de funcionamiento, el bucle de control de potencia empleado en el primer modo de funcionamiento puede desactivarse y puede no afectar a la señal de accionamiento.

Los niveles de potencia que se pueden proporcionar en los dos modos de funcionamiento pueden ser los mismos en muchas realizaciones, o de hecho puede ser posible proporcionar incluso más potencia en el segundo modo de funcionamiento que en el primer modo de funcionamiento. En muchas realizaciones, un nivel de potencia máximo (permitido) en el segundo modo de funcionamiento es por lo menos tan alto como un nivel de potencia máximo (permitido) para el primer modo de funcionamiento. El nivel de potencia máxima puede estar restringido por muchas cosas, tal como la potencia de suministro, las características de los componentes, los límites de seguridad, etc., y estos factores pueden ser independientes del modo de funcionamiento y el modo de funcionamiento puede no cambiar el nivel de potencia máxima que se permite proporcionar/extraer por el receptor de potencia.

Se pueden adaptar diferentes parámetros de la señal de accionamiento (por el primer controlador 209 y el segundo controlador 211) en diferentes realizaciones y los valores de ajuste pueden ser indicativos de diferentes propiedades de la señal de transferencia de potencia. La siguiente descripción se centrará en ejemplos donde el valor de ajuste es indicativo de un nivel de potencia solicitado o deseado de la señal de transferencia de potencia y el parámetro de señal de accionamiento ajustado es la potencia real de la señal de accionamiento. En la mayoría de los casos, las pérdidas de potencia en, por ejemplo, el circuito de resonancia y la bobina 103 transmisora son relativamente bajas y el nivel de potencia de la señal de transferencia de potencia puede considerarse/suponerse que es el mismo que el nivel de potencia de la señal de accionamiento. En otros casos, el sistema puede incluir consideraciones de una diferencia entre el parámetro de la señal de accionamiento y la propiedad de la señal de transferencia de potencia al determinar el valor del parámetro de la señal de accionamiento. Por ejemplo, el segundo controlador 211 puede tener en cuenta que se produce una pérdida en el circuito de salida y compensar al establecer el nivel de potencia de la señal de accionamiento para que sea más alto que el solicitado por el valor de ajuste, por ejemplo, se puede establecer para que sea un 10 % más alto o se puede utilizar una función dedicada (por ejemplo, implementada como una tabla de consulta rellenada por un proceso de calibración) para convertir el valor del valor de ajuste en un valor objetivo adecuado para el parámetro/nivel de potencia de la señal de accionamiento.

El transmisor de potencia comprende además un circuito 213 de selección que está dispuesto para conmutar el transmisor de potencia entre los modos de funcionamiento primero y segundo. En el ejemplo, el circuito 213 de selección está dispuesto para seleccionar entre el primer y el segundo modo al controlar que el primer controlador 209 o el segundo controlador 211 estén activos y para proporcionar una señal de control al accionador para adaptar el parámetro de la señal de accionamiento. En otras realizaciones, se pueden utilizar otras estrategias tales como, por ejemplo, seleccionar entre las salidas de los dos controladores 209, 211 y acoplar solo la salida apropiada al accionador 201, controlar el accionador 201 para que solo reaccione a las señales del controlador apropiado, etc.

El circuito 213 de selección está acoplado al primer comunicador 207. El receptor de potencia está dispuesto para transmitir una petición del modo de control de la transferencia de potencia al transmisor de potencia donde la petición del modo de control de la transferencia de potencia es indicativa de un modo de funcionamiento solicitado por el transmisor de potencia. En el ejemplo específico, la petición del modo de control de la transferencia de potencia puede indicar una petición para que el transmisor de potencia funcione en el primer modo de funcionamiento o en el segundo modo de funcionamiento (se apreciará que en otras realizaciones pueden ser posibles más de dos modos de funcionamiento).

El circuito 213 de selección está dispuesto para seleccionar el modo de funcionamiento indicado por la petición del modo de control de la transferencia de potencia y, específicamente, la selección del primer o segundo modo de funcionamiento que se utilizará con la transferencia de potencia al receptor de potencia se realiza según la petición del modo de control de la transferencia de potencia. Así, en la estrategia, el receptor de potencia transmite una petición del modo de control de la transferencia de potencia que controla la operación de control de la señal de transferencia de potencia del transmisor de potencia.

La estrategia puede permitir que un transmisor de potencia funcione con una gama de receptores de potencia diferentes que incluyen receptores de potencia más complejos y operaciones de transferencia de potencia que requieren un suministro de potencia controlado con exactitud y que pueden admitir un bucle de control de potencia completo. También puede admitir receptores de potencia sencillos que meramente requieren una transferencia de potencia aproximada y que no son sensibles a las variaciones de potencia. Esto puede, por ejemplo, permitir que se admitan receptores de potencia de muy bajo coste sin sacrificar el rendimiento potencial que se puede proporcionar a los receptores de potencia de gama alta y más exigentes. La estrategia puede proporcionar un rendimiento mejorado que se puede adaptar de forma eficaz y con baja complejidad a los requisitos y preferencias específicos de la operación de transferencia de potencia individual y el receptor de potencia.

Una ventaja de la estrategia es, además, que puede permitir que la transferencia de potencia se adapte a diferentes cargas. Por ejemplo, el primer modo de funcionamiento puede ser altamente adecuado tanto para cargas lineales como no lineales, tales como motores, mientras que el segundo modo de funcionamiento puede ser principalmente adecuado para cargas que son lineales o sustancialmente lineales. Así, el segundo modo de funcionamiento puede seleccionarse y utilizarse para cargas lineales, por ejemplo, resistivas, con un funcionamiento de baja complejidad. Sin embargo, incluso si una carga no lineal no es crítica en términos de la exactitud del aprovisionamiento de potencia requerida, aún puede ser ventajoso seleccionar el primer modo de funcionamiento, ya que esto proporcionará una compensación mejorada para la no linealidad.

Como un ejemplo específico para ilustrar la estrategia, un electrodoméstico de cocina sin cables puede alimentarse mediante la transferencia de potencia de forma inalámbrica desde una bobina 103 transmisora a un receptor de potencia con la bobina 103 transmisora accionada por un accionador/inversor que puede suministrar 0-2500 W de potencia al circuito resonante comprendiendo la bobina 103 transmisora. Antes de encender el inversor, se establece un canal de comunicación entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia. Cuando se ha establecido la comunicación y se ha ejecutado la identificación de los dos dispositivos, el transmisor de potencia puede iniciar la transmisión de potencia al receptor de potencia. Un circuito de equivalencia para la operación de transferencia de potencia se muestra en la FIG. 4.

Puede existir una amplia gama de transmisores y receptores de potencia. Por ejemplo, los tamaños de bobina, los valores de inducción y las cargas pueden variar sustancialmente. Por consiguiente, los parámetros del sistema, tales como los representados por los componentes de equivalencia en la FIG. 4, varían con dispositivos específicos y las construcciones mecánicas. Además, la colocación del receptor de potencia cambiará el acoplamiento entre las bobinas (Lp y Ls), lo que provocará cambios en el comportamiento del sistema.

Es más, los dispositivos pueden tener varios modos en los que funcionan, por ejemplo: se pueden encender o apagar varias cargas. Por ejemplo, un elemento de calentamiento puede encenderse y apagarse, lo que da como resultado pasos de carga entre, por ejemplo, 50 W y 1200 W.

Los sistemas convencionales tienden a utilizar un bucle de control de potencia para asegurar que se alcance el punto de funcionamiento correcto. Este bucle de control cambia la cantidad de potencia que se transmite al receptor de potencia. La potencia recibida (o tensión o corriente) puede medirse por el receptor de potencia y compararse con un valor de referencia para generar una indicación de error. El receptor de potencia puede enviar esta indicación de error al sistema de control en el transmisor de potencia que puede adaptar la señal de accionamiento para minimizar el error estático. La indicación de error se transmite como un mensaje de error de control de potencia. Un bucle de control de este tipo tendrá un determinado tiempo de respuesta y los retrasos internos y el filtrado de paso bajo impiden que un bucle alcance inmediatamente el punto de funcionamiento correcto.

El transmisor de potencia descrito en referencia a la FIG. 2 puede disponerse para funcionar con un receptor de potencia convencional utilizando dicho bucle de control de potencia cuando está en el primer modo de funcionamiento.

Sin embargo, dependiendo del electrodoméstico y la aplicación, la velocidad para alcanzar el punto de funcionamiento correcto puede ser de gran importancia. Es más, con algunos electrodomésticos no es muy importante que se alcance un nivel de potencia exacto específico, y puede ser suficiente que el nivel de potencia provisto esté en un intervalo adecuado que en algunos casos puede variar sustancialmente.

Para dichos receptores de potencia y aplicaciones, el control de la potencia de la señal de transferencia de potencia puede basarse en que el receptor de potencia transmita un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia, y el transmisor de potencia sencillamente controla la señal de accionamiento para proporcionar esta propiedad de potencia sin implementar el bucle completo normal de control de potencia que se implementa en el primer modo de funcionamiento. Así, con dichos electrodomésticos y aplicaciones, el transmisor de potencia puede funcionar en el segundo modo de funcionamiento.

El receptor de potencia puede transmitir la petición del modo de control de la transferencia de potencia al transmisor de potencia antes de la transferencia de potencia, se puede seleccionar el control preferido. Por ejemplo, si el electrodoméstico requiere un bucle de control rápido, la potencia recibida se puede medir en el electrodoméstico y los mensajes de error de control de la potencia apropiados se pueden enviar al transmisor de potencia. Si solo se requieren cambios de potencia poco frecuentes y un aprovisionamiento de potencia aproximado, el control de transferencia de la potencia puede basarse en el receptor de potencia que transmite un punto de ajuste al transmisor de potencia.

La estrategia puede proporcionar la oportunidad de reducir el coste del electrodoméstico, dado que no se necesitan medios caros de medición y control de la potencia. Esto permite que se puedan producir electrodomésticos muy sencillos sin incluir ningún circuito de medición interno.

En algunas realizaciones, el funcionamiento cuando está en el segundo modo de funcionamiento puede ser un funcionamiento sustancialmente estático. Específicamente, el segundo controlador 211 puede estar dispuesto para cambiar solo el parámetro de la señal de accionamiento cuando se recibe un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia desde el receptor de potencia. Así, el transmisor de potencia puede recibir un valor de ajuste y luego puede establecer de forma fija el parámetro de la señal de accionamiento para proporcionar un punto de funcionamiento según este valor de ajuste hasta que se reciba un nuevo valor de ajuste.

En este ejemplo, el valor de ajuste puede ser específicamente indicativo de una propiedad de potencia objetivo predeterminada para la señal de transferencia de potencia. Por ejemplo, un receptor de potencia puede diseñarse para un nivel de potencia determinado. Por ejemplo, un elemento de calentamiento de un hervidor puede diseñarse para una potencia inducida de, por ejemplo, 2 kW. Dicho receptor de potencia puede estar dispuesto para transmitir un valor de ajuste correspondiente al nivel de potencia predeterminado y puede no incluir ninguna medición u otras consideraciones de las condiciones actuales, etc. Por el contrario, se puede implementar una estrategia de baja complejidad donde, cada vez que dicho receptor de potencia inicia una transferencia de potencia, transmite un valor de ajuste que solicita al transmisor de potencia que controle el funcionamiento para proporcionar la potencia solicitada, es decir, en el ejemplo específico, cada vez que el hervidor inicia una transferencia de potencia, envía un valor de ajuste que solicita que se proporcione una potencia fija de 2 kW de forma continua y constante. El transmisor de potencia luego procede a establecer el parámetro de la señal de accionamiento para proporcionar una señal de transferencia de potencia con dicho nivel de potencia, típicamente mediante el control del parámetro de la señal de accionamiento para dar como resultado un nivel de potencia de la señal de accionamiento de 2 kW (o ligeramente mayor).

En muchas realizaciones estáticas, el receptor de potencia puede transmitir un valor de ajuste que es indicativo de una propiedad de potencia objetivo que es independiente de cualquier valor medido para una señal eléctrica provista a la carga. Así, el receptor de potencia puede generar el valor de ajuste sin ninguna consideración o medición de la señal de carga eléctrica y, de hecho, en muchas realizaciones puede ser completamente independiente de cualquier condición o medición actual. En dichas realizaciones, el controlador 301 del receptor de potencia puede almacenar uno (o más) valores de ajuste adecuados que pueden recuperarse y transmitirse al transmisor de potencia durante la inicialización de la transferencia de potencia.

La FIG. 5 ilustra un ejemplo de las trayectorias de transferencia y control de potencia que pueden existir en dicha realización. Dicha estrategia puede, como se ha mencionado, ser muy adecuada para un hervidor de baja complejidad que puede transmitir sencillamente un valor de ajuste con una petición de potencia predeterminada como parte de la configuración de transferencia de potencia, con el transmisor de potencia que sigue este nivel de potencia durante todo el funcionamiento. En muchas realizaciones, el valor de ajuste puede sencillamente solicitar que se proporcione el máximo nivel de potencia posible.

En este ejemplo, el electrodoméstico receptor de potencia en sí no contiene ninguna electrónica de medición y solo transmite la señal del valor de ajuste de potencia. Esto puede hacer que el electrodoméstico sea más barato que uno que contenga circuitos de medición. Puede haber un pequeño error de estado estacionario en la potencia real que recibe el electrodoméstico, pero para los electrodomésticos de calentamiento esto típicamente no es problemático. La influencia de los parámetros cambiantes del sistema (por ejemplo, debido a que el receptor de potencia se mueve) podría pasar desapercibida con dicha estrategia.

En algunas realizaciones, el receptor de potencia puede estar dispuesto para funcionar en una pluralidad de modos de carga. Cada modo de carga puede estar asociado con un conjunto diferente de parámetros para la señal de carga que se proporciona a la carga. Por ejemplo, cada modo de carga puede estar asociado con una potencia diferente que se proporciona a la carga, con una combinación diferente de tensión y corriente que se proporciona a la carga, etc. Por ejemplo, un hervidor puede estar dispuesto para funcionar en un modo de alta potencia, un modo de baja potencia o puede estar apagado.

Cada uno de estos modos puede estar asociado con un punto de ajuste diferente, tal como con una potencia objetivo/requerida/solicitada diferente para la señal de transferencia de potencia. En una realización de este tipo, cada vez que el receptor de potencia conmuta a un nuevo modo de carga, puede transmitir un nuevo valor de ajuste. Por ejemplo, el controlador 301 del receptor de potencia puede almacenar el valor de ajuste apropiado para cada modo de carga y cuando conmuta a un nuevo modo de carga, el valor de ajuste para esto puede recuperarse y transmitirse al transmisor de potencia. El transmisor de potencia puede entonces adaptarse al nuevo valor de ajuste. De hecho, en muchas realizaciones, el cambio en la señal de carga provista a la carga se logra por medio de la transmisión del nuevo valor de ajuste y la adaptación por parte del transmisor de potencia.

En muchas realizaciones, el receptor de potencia puede estar dispuesto para no transmitir un nuevo valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia al transmisor de potencia a menos que se conmute el modo de carga. Por ejemplo, cada vez que el receptor de potencia conmuta a un nuevo modo de carga, el receptor de potencia transmite un nuevo valor de ajuste, pero no se transmiten valores de ajuste adicionales cuando el sistema funciona en el mismo modo de carga.

Por lo tanto, el sistema puede proporcionar un funcionamiento simple y estático y un control de la señal de transferencia de potencia, pero aun así permitir que se admitan diferentes modos de carga con diferentes características.

En algunas realizaciones, el receptor de potencia puede no realizar ninguna medición de parámetros eléctricos de la señal de carga alimentada a la carga, pero puede adaptar el funcionamiento en respuesta a mediciones de otras realizaciones, tales como movimiento, vibración o temperatura.

Por ejemplo, como se ilustra en la FIG. 6, el hervidor de la FIG. 5 puede comprender en algunas realizaciones un termómetro 601 que mide la temperatura del líquido en el hervidor. El termómetro 601 está acoplado a un circuito 603 de medición que convierte la señal de medición en una representación de datos adecuada que se suministra al controlador 301 del receptor de potencia.

En dicho caso, el controlador 301 del receptor de potencia puede estar dispuesto para determinar que se debe transmitir un nuevo valor de ajuste en respuesta a la medición de una propiedad no eléctrica que cumple con un criterio. Por ejemplo, si se detecta movimiento, el controlador 301 del receptor de potencia puede transmitir un valor de ajuste que conmuta la señal de transferencia de potencia a un nivel de potencia más bajo, de modo que existe un riesgo reducido de inducción involuntaria en otros elementos.

La estrategia también se puede combinar con un receptor de potencia que funcione en diferentes modos de carga. Por ejemplo, si la medición cumple con el criterio, el receptor de potencia puede conmutar a un modo de carga diferente y se puede transmitir un nuevo valor de ajuste. Como un ejemplo específico, un hervidor puede incluir un termómetro que mide la temperatura del líquido que se está calentando. Cuando se inicia una nueva operación de transferencia de potencia, el receptor de potencia puede conmutar a un modo de carga máxima y una indicación del valor de ajuste que solicita la máxima potencia puede transmitirse al transmisor de potencia, lo que da como resultado una transferencia de potencia del nivel de potencia máximo (por ejemplo, 2 kW). Si el termómetro indica que se ha alcanzado el punto de ebullición, el receptor de potencia puede cambiar a un modo de baja potencia, por ejemplo, con un nivel de potencia de 50 W. Si la temperatura ahora cae por debajo de un nivel determinado, por ejemplo, 90 °C, el receptor de potencia puede volver a la potencia máxima y un valor de ajuste que solicita la potencia máxima puede transmitirse al transmisor de potencia. De esta manera, el líquido puede lograr un calentamiento a una temperatura deseada pero permitir un funcionamiento de muy baja complejidad.

La estrategia descrita puede utilizarse para admitir, en particular, electrodomésticos de calentamiento con medios de control muy sencillos. Por ejemplo, es deseable que un dispositivo de calentamiento Ki (por ejemplo, un hervidor) se pueda producir como un electrodoméstico de bajo coste para competir con otros dispositivos de calentamiento (tales como, por ejemplo, hervidores con cable baratos). Con el fin de mantener un coste muy bajo, es importante minimizar los requisitos y la funcionalidad que deben incluirse. La estrategia actual puede dar como resultado unos mecanismos de control de muy baja complejidad que no requieren mucha funcionalidad y reducen específicamente los requisitos de medición y notificación. Este último puede ser muy significativo, ya que, por ejemplo, puede permitir que se fabrique un receptor de potencia utilizando, por ejemplo, solo comunicación NFC en lugar de una comunicación Bluetooth más costosa. Además, este soporte se puede proporcionar sin sacrificar el soporte en dispositivos más complejos y caros que requieren un control de potencia exacto.

La estrategia actual permite que un electrodoméstico de calentamiento de bajo coste de este tipo sencillamente publicite una petición sencilla de potencia estática al transmisor de potencia, con el transmisor de potencia que luego procesa esto para generar una señal de transferencia de potencia con las propiedades adecuadas. Esto se logra mediante el transmisor de potencia que ajusta el parámetro de señal de accionamiento adecuadamente, por ejemplo, utilizando un bucle de control interno rápido de la señal de accionamiento.

En dicho caso, el receptor de potencia/electrodoméstico de calentamiento puede sencillamente recibir la potencia y no realizar ninguna otra operación de control. Sin embargo, en muchas realizaciones, puede incluir una medición de temperatura de bajo coste que mide la temperatura y sencillamente comprueba si esta ha alcanzado una temperatura determinada o no. Cuando la temperatura alcanza este nivel, puede, por ejemplo, transmitir un nuevo valor de ajuste que, por ejemplo, puede corresponder a una orden de apagado (el nuevo valor de ajuste es salida cero) o, por ejemplo, puede corresponder a un valor de potencia bajo.

De hecho, en muchas realizaciones, los niveles de potencia pueden ser fijos (o, por ejemplo, comunicarse una vez durante la inicialización del dispositivo) y el valor de ajuste puede comunicarse como un valor binario simple. Por ejemplo, una indicación de valor de ajuste de 1 puede dar como resultado una señal de transferencia de potencia con un nivel de potencia de, por ejemplo, 2000 W y una indicación de valor de ajuste de 0 puede dar como resultado una señal de transferencia de potencia con un nivel de potencia de, por ejemplo, 50 W(o, por ejemplo, 0 W).

En algunas realizaciones, se puede tomar una estrategia más dinámica donde el receptor de potencia está dispuesto para transmitir el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia en respuesta a un valor medido para una señal eléctrica provista a la carga. El controlador 301 del receptor de potencia puede determinar específicamente un valor adecuado para la propiedad de potencia objetivo de la señal de transferencia de potencia en respuesta al valor medido para la señal de carga eléctrica. Así, en algunas realizaciones, el controlador 301 del receptor de potencia puede estar dispuesto para transmitir una nueva indicación de valor de ajuste cuando se detecta que el valor o valores medidos cumplen con un criterio. De forma adicional o alternativa, el valor de ajuste, por ejemplo, el nivel de potencia solicitado, puede determinarse a partir del valor medido.

Un ejemplo de dicha estrategia donde la tensión de la señal provista a la carga se mide y se utiliza para controlar la transmisión del valor de ajuste se muestra en la FIG. 7.

En el ejemplo, el controlador 301 del receptor de potencia mide la tensión de carga (por ejemplo, la tensión del motor) U_Rx y evalúa si esto cumple con un criterio. Específicamente, en muchas realizaciones, el controlador 301 del receptor de potencia puede comparar la tensión de la señal de carga U_Rx con un nivel de referencia deseado U_Rx_set. Si la diferencia sobrepasa un nivel determinado, el controlador 301 del receptor de potencia puede proceder a generar y transmitir una nueva indicación de valor de ajuste. Por ejemplo, si la tensión medida es demasiado baja, se puede solicitar un nivel de potencia más alto de la señal de transferencia de potencia y si es demasiado alto, se puede solicitar un nivel de potencia más bajo de la señal de transferencia de potencia.

En muchas realizaciones, el segundo controlador 211 puede estar dispuesto para controlar el parámetro de accionamiento con la implementación de un bucle de control en el transmisor de potencia que utiliza el valor de ajuste recibido como valor de referencia u objetivo, es decir, se determina un valor objetivo para una propiedad del bucle basándose en el valor de ajuste, y el bucle se hace funcionar de modo que se minimiza una señal de error entre este y un parámetro del bucle actual.

Las FIG. 5-7 ilustran un ejemplo donde el segundo controlador 211 implementa dicho bucle de control interno de la señal de accionamiento del transmisor de potencia.

En los ejemplos, el bucle de control de la señal de accionamiento se basa en mediciones de potencia. Se determina un nivel de potencia objetivo para el bucle de control en respuesta a la indicación del valor de ajuste recibido y la propiedad de potencia para la señal de transferencia de potencia. En muchas realizaciones, la referencia de potencia Pset puede establecerse sencillamente en el nivel de potencia solicitado para la señal de transferencia de potencia. Un estimador determina una indicación de nivel de potencia Pmed para la señal de transferencia de potencia. En los ejemplos de las FIG. 5-7, esto se basa en una estimación de potencia para la señal de accionamiento y específicamente al medir la corriente y la tensión de la señal de accionamiento generada por el accionador 201 y al determinar una estimación de potencia de filtro de paso bajo/promedio a partir de una multiplicación de estas mediciones.

Un comparador puede entonces comparar la potencia de señal de accionamiento estimada Pmed y la referencia de potencia Pset para generar una señal de error Perr que representa una indicación de error del nivel de potencia indicativa de la diferencia entre estas. La señal de error Perr se filtra mediante un filtro de paso bajo PID 1 que incluye por lo menos una integración. La señal resultante Dcon es una señal de error que se suministra a un adaptador dispuesto para cambiar el nivel de potencia de la señal de accionamiento, en el ejemplo al cambiar el ciclo de trabajo de la señal de accionamiento utilizando un pulso con modulación (PWM) de la salida del accionador 201.

En algunas realizaciones, el segundo modo de funcionamiento puede incluir, en consecuencia, el transmisor de potencia que implementa un bucle de control de retroalimentación local para controlar la señal de accionamiento y, por lo tanto, la señal de transferencia de potencia. Esto puede proporcionar una adaptación exacta y rápida al valor de ajuste específico, pero puede permitir dispositivos receptores de potencia de baja complejidad y bajo coste.

En dichas realizaciones, el rendimiento de adaptación y el funcionamiento del bucle de control de la señal de accionamiento del transmisor de potencia interno es típicamente mucho más rápido que cualquier cambio o variación que pueda resultar de las actualizaciones del valor de ajuste. En muchas realizaciones, la constante de tiempo del bucle de control de la señal de accionamiento no es más de la mitad, y a menudo en porcentaje, el 1/10 o 1/100 de una tasa de actualización para los valores de ajuste. En muchas aplicaciones, el tiempo que tarda el bucle de control de la señal de accionamiento en adaptarse a un nuevo valor de ajuste puede considerarse sustancialmente instantáneo en comparación con las temporizaciones de las operaciones asociadas con un nuevo valor de ajuste.

Por lo tanto, la estrategia descrita puede permitir que un único transmisor de potencia funcione en diferentes modos de control de la señal de transferencia de potencia bajo el control del receptor de potencia.

El bucle de control de potencia del primer modo de funcionamiento típicamente es muy rápido para adaptarse a las variaciones, mientras que la estrategia del valor de ajuste del segundo modo de funcionamiento tiende a ser mucho más lento. De hecho, típicamente, las dos estrategias se utilizan respectivamente con receptores de potencia que requieren un control de potencia exacto y rápido y receptores de potencia que no son sensibles a las variaciones o inexactitudes de potencia y donde los únicos cambios son lentos e infrecuentes (tales como, por ejemplo, cuando se cambia el modo de carga).

De hecho, en la mayoría de las aplicaciones, las duraciones entre los mensajes de error de control de la potencia no son superiores a 300 ms (por ejemplo, en sistemas compatibles con Qi o Ki, se debe transmitir un mensaje de error de control de la potencia por lo menos cada 250 ms) y una duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia no es inferior a 10 s, o incluso 50 s o 100 s. De hecho, en muchas realizaciones, no hay necesidad de ninguna actualización del valor de ajuste y la duración máxima entre los valores de ajuste puede ser infinita en principio.

Por el contrario, la duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia no es inferior a 1 segundo y el transmisor de potencia está dispuesto para funcionar en el segundo modo de funcionamiento durante no menos de un segundo sin recibir ningún valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia. El transmisor de potencia cuando funciona en el segundo modo de funcionamiento está dispuesto para continuar la transferencia de potencia durante un tiempo de no menos de un segundo, y típicamente de no menos de 5 s, 10 s, 60 s y, de hecho, a menudo indefinidamente. Así, cuando está en el segundo modo de funcionamiento, la transferencia de potencia continúa basándose en un último valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia recibida, incluso si no se recibe ningún otro valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia durante un intervalo no inferior a 5 s, 10 s, 60 s y, de hecho, a menudo indefinidamente.

En muchas realizaciones, el transmisor de potencia puede, cuando funciona en el primer modo de funcionamiento, estar dispuesto para terminar la transferencia de potencia si se detecta que no se han recibido mensajes de error de control de la potencia durante un tiempo mayor que un primer umbral. Este primer umbral puede ser específicamente de 250-300 ms en muchas aplicaciones donde se requiere que se transmita un mensaje de error de control de potencia por lo menos cada 250 ms (tales como en sistemas Qi o Ki). En algunas realizaciones, el umbral puede seleccionarse más alto para permitir potencialmente algunas transmisiones fallidas. En muchas realizaciones, el primer umbral puede no ser inferior a 250 ms, 300 ms, 500 ms, 1 s.

Por el contrario, cuando está en el segundo modo de funcionamiento el transmisor de potencia está dispuesto para no terminar la transferencia de potencia incluso si no se ha recibido ningún valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia durante un tiempo más largo que un segundo umbral que es por lo menos el doble del primer umbral, y a menudo por lo menos 10 o 100 veces el primer umbral. En muchas realizaciones, el transmisor de potencia está dispuesto para no terminar la transferencia de potencia incluso si nunca se recibe un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia después de los primeros valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia, es decir, si solo se recibe un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia. Así, en muchas realizaciones, no se requieren valores de ajuste de transmisión y recepción repetidos de la señal de transferencia de potencia cuando está en el segundo modo de funcionamiento. Más bien, en muchas realizaciones, solo se requiere un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia inicial con el transmisor de potencia que mantiene el nivel de potencia correspondiente hasta que se reciba un nuevo valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia, o posiblemente si no se reciben más valores de ajuste de señal de transferencia de potencia hasta que finalice la operación de transferencia de potencia o los sistemas conmuten al primer modo de funcionamiento.

En muchas realizaciones, no se reciben mensajes de error de control de la potencia cuando está en el segundo modo de funcionamiento. En muchas realizaciones, el transmisor de potencia puede estar dispuesto para continuar un funcionamiento de la transferencia de potencia cuando está en el segundo modo de funcionamiento, incluso si no se reciben datos del transmisor de potencia que solicitan un cambio del nivel de potencia. En muchas realizaciones, el segundo umbral puede no ser inferior a 1 s, 10 s, 60 s, 10 min.

En muchas realizaciones, una constante de tiempo para el bucle de control de potencia y una constante de tiempo para cambiar el parámetro de señal de accionamiento en respuesta a un nuevo valor de ajuste difiere en un factor de por lo menos dos, y a menudo en un factor de por lo menos 5, 10, 20 o 100. En la mayoría de las realizaciones, el bucle de control de potencia reaccionará rápidamente, mientras que la estrategia de valor de ajuste es sustancialmente estático.

De hecho, en muchas realizaciones, el intervalo entre los valores de ajuste de recepción que se transmiten no es inferior a 5 s, 10 s o incluso 60 s.

Se apreciará que se pueden controlar diferentes parámetros de la señal de accionamiento en diferentes realizaciones. Por ejemplo, como se describe anteriormente, el primer controlador 209 y el segundo controlador 211 pueden controlar directamente el nivel de potencia de la señal de accionamiento, por ejemplo, usando el bucle de control de la señal de accionamiento según se ha descrito previamente.

En algunas realizaciones, la adaptación puede realizarse al adaptar la corriente y/o la tensión de la señal de accionamiento. Por ejemplo, se puede proporcionar una tensión de suministro fija al accionador 201 y la señal de accionamiento puede tener una amplitud de tensión fija correspondiente. En dichas realizaciones, la adaptación puede ser mediante la adaptación de la corriente de la señal de accionamiento.

En algunas realizaciones, la adaptación de la potencia de la señal de transferencia de potencia puede ser mediante la adaptación de un ciclo de trabajo de la señal de accionamiento. Por ejemplo, típicamente, aumentar el ciclo de trabajo aumentará el nivel de potencia promedio, mientras que disminuir el ciclo de trabajo, lo reducirá.

En algunas realizaciones, la adaptación puede lograrse mediante la adaptación de la frecuencia de la señal de accionamiento. Por ejemplo, en un circuito de salida resonante, cambiar la frecuencia para que esté más cerca de la frecuencia de resonancia da como resultado un mayor nivel de transferencia de potencia y cambiarla para que esté más lejos de la frecuencia de resonancia reduce el nivel de potencia.

En algunas realizaciones, la adaptación puede realizarse mediante la adaptación de la fase de la señal de accionamiento. Por ejemplo, la modulación de desplazamiento de fase se puede aplicar a un inversor de puente completo.

En muchas realizaciones, el valor de ajuste puede ser indicativo del nivel de potencia objetivo de la señal de transferencia de potencia. De forma adicional o alternativa, el valor de ajuste puede indicar directamente otros posibles parámetros que pueden ser indicativos de una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia, tal como, por ejemplo, un ciclo de trabajo objetivo para la señal de transferencia de potencia o una frecuencia objetivo para la señal de transferencia de potencia. De hecho, en algunas realizaciones, el valor de ajuste puede indicar directamente un parámetro o propiedad de la señal de accionamiento, tal como un nivel de corriente objetivo o un nivel de tensión objetivo para la señal de accionamiento.

El funcionamiento del sistema de transferencia de potencia inalámbrica se basa en la comunicación entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia y, en particular, el bucle de control de potencia se basa en transmisiones frecuentes de mensajes (mensajes de error de control de la potencia) desde el receptor de potencia al transmisor de potencia. La fiabilidad y eficacia de la comunicación entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia es de gran importancia y tiene un alto impacto en el rendimiento global sobre la transferencia de potencia inalámbrica. En muchos sistemas prácticos, el rendimiento ventajoso se logra mediante el uso de la comunicación basada en las especificaciones NFC como se ha mencionado previamente.

Por lo tanto, en muchas realizaciones, el sistema utiliza NFC como medio para comunicarse entre el transmisor de potencia inalámbrico y el receptor de potencia. Una ventaja de la NFC es que, como consecuencia de la naturaleza de muy corto alcance del canal de comunicación, proporciona una relación física unívoca entre las bobinas de potencia y de comunicación, de modo que el riesgo de comunicación entre el transmisor de potencia y un receptor de potencia que no es el que se alimenta con el transmisor de potencia es muy pequeño. Además, la portadora NFC se puede extraer y utilizar para suministrar potencia al sistema electrónico de comunicación del receptor inalámbrico sin iniciar el transmisor de potencia.

Sin embargo, un problema para la comunicación en un sistema de transferencia inalámbrica de potencia, incluido uno que utiliza NFC, es que la comunicación puede ser susceptible de interferencia desde la señal de potencia. Mientras que la portadora de comunicación puede tener una frecuencia muy diferente a la frecuencia de funcionamiento de la señal de accionamiento y la señal de transferencia de potencia (por ejemplo, 13,56MHz en relación con 20-80 kHz), el nivel de potencia de la señal de transferencia de potencia en sistemas tales como Ki puede ser muy alto y es típicamente varios órdenes de magnitud más alto que la potencia de la portadora de comunicación. Por consiguiente, puede producirse una interferencia cruzada sustancial que puede afectar al rendimiento de la comunicación y, en consecuencia, al rendimiento de la transferencia de potencia en su totalidad.

En muchos sistemas, tales como específicamente en Ki, este problema se ha abordado mediante la separación de la transferencia de potencia y la comunicación (NFC) en el tiempo, y específicamente se puede utilizar una estrategia de división de tiempo donde una trama de tiempo repetitiva se divide en por lo menos un intervalo de tiempo de transferencia de potencia y un intervalo de tiempo de comunicación. En dichos casos, la transferencia de potencia solo puede realizarse fuera del intervalo de tiempo de comunicación y, por lo tanto, puede evitarse la interferencia de la transferencia de potencia en la comunicación.

En el ejemplo de la FIG. 1 y 2, el accionador 201 está dispuesto para generar la señal de accionamiento para separar la comunicación y la transferencia de potencia en intervalos de tiempo de comunicación disjuntos y específicamente en intervalos de tiempo de comunicación e intervalos de tiempo de transferencia de potencia. En los ejemplos de realizaciones siguientes se describirá donde el accionador 201 emplea una trama de tiempo repetitiva para la señal de accionamiento y la señal de transferencia de potencia durante la fase de transferencia de potencia cuando está en el primer modo de funcionamiento, y opcionalmente también cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

La trama de tiempo repetitiva comprende por lo menos un intervalo de tiempo de transferencia de potencia y un intervalo de tiempo de comunicación. Se ilustra un ejemplo de dicha trama de tiempo repetitiva en la FIG. 8 donde los intervalos de tiempo de transferencia de potencia se indican mediante PT y los intervalos de tiempo de comunicación se indican mediante C. En el ejemplo, cada trama de tiempo FRM comprende solo un intervalo de tiempo de comunicación C y un intervalo de tiempo de transferencia de potencia PT y estos (así como la trama de tiempo en sí) tienen sustancialmente la misma duración en cada trama. Sin embargo, se apreciará que en otras realizaciones, también se pueden incluir otros intervalos de tiempo en una trama de tiempo repetitiva (tal como, por ejemplo, intervalos de detección de objetos extraños) o se puede incluir una pluralidad de intervalos de tiempo de comunicación y/o intervalos de tiempo de transferencia de potencia en cada trama de tiempo. Es más, la duración de los diferentes intervalos de tiempo (y, de hecho, la propia trama de tiempo) pueden variar dinámicamente en algunas realizaciones, como se describirá más adelante.

En el ejemplo, la transferencia de potencia se realiza en los intervalos de tiempo de transferencia de potencia. El accionador está dispuesto para generar la señal de accionamiento y, por lo tanto, la señal de transferencia de potencia durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia y, específicamente, se genera una señal de accionamiento que tiene una amplitud/potencia distinta de cero durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia. Sin embargo, durante los intervalos de tiempo de comunicación se utiliza un nivel de potencia reducido y, específicamente, en muchas realizaciones no se genera ninguna señal de transferencia de potencia. Típicamente, esto se logra mediante el accionador 201 que no genera ninguna señal de accionamiento durante los intervalos de tiempo de comunicación (o, de manera equivalente, la señal de accionamiento se controla para que tenga una amplitud/potencia de cero o cercana a cero (por ejemplo, específicamente, la señal de accionamiento se genera con una amplitud que es menor que un umbral de amplitud de 0, 1, 2 ,3 o 5, o 10 V y/o la señal de accionamiento se genera con una potencia que es menor que un umbral de potencia de menos de 1, 2, 3, 5, 10 W o, por ejemplo, 1, 2, 3, 5 o 10 % de una potencia máxima para la transferencia de potencia)).

La separación de la comunicación y la transferencia de potencia en el tiempo, y específicamente el uso de una trama de tiempo repetitiva, puede resultar en una interferencia cruzada sustancialmente reducida (y posiblemente nula) de la transferencia de potencia en la operación de comunicación. Así, la interferencia provocada en la comunicación a partir de la señal de transferencia de potencia puede reducirse sustancialmente y, de hecho, puede reducirse a sustancialmente cero. Esto puede variar, mejorar sustancialmente el rendimiento y la fiabilidad de la comunicación, lo que da lugar a una operación de transferencia de potencia mejorada y más fiable.

En la fase de transferencia de potencia, el transmisor de potencia está dispuesto para realizar la transferencia de potencia durante el intervalo de tiempo de transferencia de potencia de las tramas de tiempo. Específicamente, durante estos intervalos de tiempo y cuando funciona en el primer modo, el transmisor 101 de potencia y el receptor 105 de potencia pueden hacer funcionar un bucle de control de potencia. El bucle de control de potencia puede basarse en la comunicación dentro del intervalo de tiempo de transferencia de potencia o puede, por ejemplo, basarse en la comunicación fuera del intervalo de tiempo de transferencia de potencia, tal como en intervalos de tiempo de comunicación dedicados. Así, el nivel de la potencia que se transfiere puede variar dinámicamente. En los intervalos de tiempo de comunicación, la señal de transferencia de potencia se puede apagar de forma eficaz, pero se pueden comunicar mensajes de error de control de la potencia para controlar las operaciones de bucle de potencia durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia.

Sin embargo, mientras que dicha separación temporal entre la comunicación y la transferencia de potencia puede proporcionar una serie de ventajas sustanciales, también puede tener algunas desventajas asociadas. Por ejemplo, la interrupción repetida puede en muchas situaciones dar como resultado un ruido audible (por ejemplo, provocado por los efectos mecánicos del objeto circundante en respuesta a las variaciones del campo magnético generado). Asimismo, el encendido y el apagado de la señal de accionamiento y la señal de transferencia de potencia puede dar como resultado armónicos de amplitud que pueden generar ruido eléctrico y electromagnético. Por ejemplo, la interrupción de la señal de alimentación puede generar interferencias electromagnéticas (por ejemplo, armónicos de 50 Hz) en el suministro principal. Cuanto mayor sea la interrupción de la potencia como consecuencia del intervalo de tiempo de comunicación, mayor será el filtro necesario para suprimir suficientemente el ruido. Un intervalo de tiempo de comunicación más grande también puede resultar en que el encendido/apagado de la potencia se produce para los niveles de potencia más altos, lo que puede resultar en un aumento del ruido relacionado con la red y potencialmente se genere más interferencia electromagnética.

Además, la falta de una señal de transferencia de potencia durante los intervalos de tiempo de comunicación requiere que la potencia se proporcione durante un tiempo más corto, lo que resulta en un mayor nivel de potencia durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia. Además, como la transferencia de potencia puede ser intermitente, para muchas aplicaciones es necesario que el receptor de potencia comprenda alguna forma de depósito de energía (por ejemplo, un condensador) para mantener el suministro de potencia durante los intervalos de tiempo de comunicación. En muchas estrategias, un requisito para apagar la transferencia de potencia con el fin de comunicarse puede dar como resultado que la comunicación se restrinja a mensajes de datos cortos con el fin de minimizar la duración de las interrupciones de la transferencia de potencia. Las desventajas tienden a ser de creciente importancia para aumentar los niveles de transferencia de potencia y tienden a ser muy significativas en aplicaciones tales como Ki que pueden utilizarse para transferir niveles de potencia muy altos.

El transmisor de potencia de la FIG. 2 comprende un circuito 215 de temporización que está dispuesto para controlar la temporización de los intervalos de tiempo de comunicación, y específicamente el circuito 215 de temporización está dispuesto para variar un parámetro de temporización en los intervalos de tiempo de comunicación entre el primer y el segundo modo de funcionamiento. Así, el circuito 213 de selección puede cambiar una propiedad de temporización para los intervalos de tiempo de comunicación dependiendo de si el transmisor de potencia funciona en el primer modo de funcionamiento o en el segundo modo de funcionamiento.

En particular, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para asignar una proporción de tiempo (típicamente sustancialmente) mayor a los intervalos de tiempo de comunicación cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento. Por lo tanto, el sistema puede adaptar dinámicamente la función de comunicación para diferenciar entre los diferentes modos de funcionamiento. El transmisor de potencia de la FIG. 2 puede proporcionar un rendimiento mejorado al adaptar el rendimiento de la comunicación y específicamente la división de tiempo en (por lo menos) intervalos de tiempo de transferencia de potencia e intervalos de tiempo de comunicación de modo que se adapten más estrechamente a las diferentes preferencias de comunicación de los diferentes modos de funcionamiento. Esto puede permitir, por ejemplo, una transferencia de potencia mejorada, un funcionamiento de menor complejidad, una interferencia electromagnética reducida y una compatibilidad electromagnética mejorada.

De hecho, en algunas realizaciones, incluso se puede disponer un receptor de potencia para seleccionar entre los diferentes modos de funcionamiento en base a la interferencia electromagnética aceptable. Por ejemplo, un receptor de potencia puede seleccionar funcionar en el primer modo de funcionamiento y luego conmutar al segundo modo de funcionamiento si esto da como resultado una interferencia electromagnética demasiado excesiva. Como un ejemplo específico, la estrategia puede permitir que un dispositivo receptor de potencia utilice un control de potencia total para los niveles de potencia más bajos donde la interferencia electromagnética es relativamente baja. Sin embargo, la interferencia electromagnética puede aumentar para aumentar los niveles de transferencia de potencia y, en consecuencia, el dispositivo receptor de potencia puede conmutar al segundo modo de funcionamiento para los niveles de potencia más altos, lo que reduce la interferencia electromagnética en el nivel de potencia determinado.

El sistema de transferencia de potencia puede estar dispuesto para proporcionar menos capacidad de comunicación cuando está en el segundo modo de funcionamiento que cuando está en el primer modo de funcionamiento. La capacidad de comunicación reducida en el segundo modo de funcionamiento puede hacerse viable mediante la implementación del segundo modo de funcionamiento con una comunicación reducida entre el receptor de potencia y el transmisor de potencia más cuando está en el segundo modo que cuando está en el primer modo. En particular, el segundo modo de funcionamiento no requiere mensajes de error de control de la potencia frecuentes para admitir un bucle de control de potencia dinámico y, de hecho, en muchas realizaciones puede implementarse sin ninguna retroalimentación de potencia, excepto por un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia inicial. Así, el sistema puede, por ejemplo, proporcionar una adaptación dinámica y flexible de las compromisos entre, por ejemplo, la eficacia de la transferencia de potencia, la flexibilidad, la exactitud, la interferencia electromagnética, etc., por un lado, y la complejidad y la compatibilidad electromagnética por el otro.

Por consiguiente, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para reducir la capacidad de comunicación en el segundo modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento puede estar dispuesto para emplear menos comunicación para admitir la transferencia de potencia.

En particular, cuando en el segundo modo de funcionamiento se emplea, por ejemplo, control estático, es necesario enviar menos datos y menos mensajes desde el receptor de potencia al transmisor de potencia y el circuito 215 de temporización puede adaptarse para emplear intervalos de tiempo de comunicación más cortos o menos frecuentes.

En muchas realizaciones, la señal de accionamiento y la señal de transferencia de potencia se accionan para emplear una trama de tiempo repetitiva que incluye intervalos de tiempo de transferencia de potencia (en los que se transfiere potencia y típicamente se hace funcionar el bucle de control de potencia) e intervalos de tiempo de potencia reducidos (en los que la potencia se reduce en relación con los intervalos de tiempo de transferencia de potencia). Estos intervalos de tiempo de potencia reducida se pueden utilizar típicamente como intervalos de tiempo de comunicación durante los cuales se puede realizar por lo menos alguna comunicación (sin o con una interferencia reducida desde la transferencia de potencia). En algunas realizaciones, los intervalos de tiempo de potencia reducida también se pueden utilizar para la detección de objetos extraños y, de hecho, en algunas realizaciones, se pueden utilizar intervalos de tiempo de potencia reducida para realizar la comunicación simultánea y la detección de objetos extraños.

En muchas realizaciones, el accionador 201 puede suministrarse con una señal de suministro de potencia variable, y típicamente con una tensión de suministro variable. La señal de accionamiento puede generarse típicamente para tener una amplitud que sigue a la señal de suministro de potencia variable y específicamente que sigue a la tensión de suministro variable.

Por ejemplo, la salida del accionador 201 es típicamente un puente de conmutación que genera la señal de accionamiento mediante la conmutación adecuada de los conmutadores del puente de conmutación. La FIG. 9 muestra un puente/inversor de conmutador de medio puente. Los conmutadores S1 y S2 se controlan de modo que nunca se cierran al mismo tiempo. De forma alternativa, S1 está cerrado mientras S2 está abierto y S2 está cerrado mientras S1 está abierto. Los conmutadores se abren y cierran con la frecuencia deseada, con lo cual se genera una señal alterna en la salida. Típicamente, la salida del inversor está conectada al inductor del transmisor por medio de un condensador de resonancia. La FIG. 10 muestra un puente/inversor de conmutador de puente completo. Los conmutadores S1 y S2 se controlan de modo que nunca se cierran al mismo tiempo. Los conmutadores S3 y S4 se controlan de modo que nunca se cierran al mismo tiempo. De forma alternativa, los conmutadores S1 y S4 están cerrados mientras S2 y S3 están abiertos, y luego S2 y S3 están cerrados mientras S1 y S4 están abiertos, con lo cual crean una señal de onda cuadrada en la salida. Los conmutadores se abren y cierran con la frecuencia deseada. En dicho accionador, la tensión de suministro puede ser una tensión de suministro variable y la señal de accionamiento puede generarse para tener una amplitud igual a la tensión de suministro, excepto por una pequeña caída de tensión sobre los elementos conmutadores.

Por ejemplo, en muchas realizaciones, la tensión de suministro para el accionador 201 (y específicamente para el inversor de salida, tal como los de las FIG. 9 y 10) puede generarse a partir de una tensión de red de CA rectificada (y posiblemente parcialmente suavizada). En una tensión no suavizada y rectificada, la tensión de suministro de entrada y, por lo tanto, la tensión de la señal de accionamiento, alcanzarán un mínimo de cero voltios en los momentos correspondientes a los cruces por cero de la tensión de red. En las tensiones de suministro rectificadas parcialmente suavizadas, la tensión/potencia mínima puede producirse con un retraso en relación con los cruces por cero y puede ser superior a cero voltios.

En dichas realizaciones, los intervalos de tiempo de potencia reducida/detección de objetos extraños/comunicación pueden sincronizarse con los mínimos en la señal/tensión de suministro (absoluta). El circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para sincronizar el intervalo de tiempo de comunicación de modo que el tiempo de los mínimos de la señal de suministro de potencia variable se encuentra dentro de los intervalos de tiempo de potencia reducida, y típicamente de modo que el intervalo de tiempo de comunicación esté centrado alrededor de estos mínimos.

En muchas realizaciones, la temporización de los intervalos de tiempo de potencia reducida/intervalos de tiempo de comunicación son tales que están centrados alrededor del tiempo de los mínimos de la señal de suministro de potencia variable y, por lo tanto, típicamente también alrededor de los mínimos de la señal de transferencia de potencia. En muchas realizaciones, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para controlar la temporización de los intervalos de tiempo de comunicación de modo que estén sustancialmente centrados alrededor de los niveles cero de la tensión de suministro de entrada (a menudo cruces por cero de la tensión de red de entrada).

Por ejemplo, en el accionador 201 que se suministra con una tensión de red rectificada de 50 Hz, se produce un cruce por cero de la red y, por lo tanto, un mínimo de la tensión y potencia de alimentación rectificada, a intervalos de 10 ms, y cada trama de tiempo repetitiva puede establecerse para tener una duración de 10 ms. Un ejemplo de la señal de transferencia de potencia/señal de accionamiento resultante se ilustra en la FIG. 11 que muestra la señal de accionamiento/señal de transferencia de potencia durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia PT y los intervalos de tiempo de comunicación C.

En muchas realizaciones, se puede emplear una trama de tiempo repetitiva tanto en el primer como en el segundo modo de funcionamiento y, además, los intervalos de tiempo de comunicación pueden estar ubicados alrededor de los mínimos de potencia/amplitud para la potencia de suministro. Al utilizar dicha trama de tiempo repetida, la comunicación y la transferencia de potencia se pueden separar en el dominio del tiempo, lo que resulta en una interferencia cruzada sustancialmente reducida (y posiblemente nula) de la transferencia de potencia en la comunicación. Así, la interferencia provocada en la comunicación por la señal de transferencia de potencia puede reducirse sustancialmente y, de hecho, puede reducirse a sustancialmente cero. Esto puede mejorar sustancialmente el rendimiento y la fiabilidad de la comunicación, lo que da lugar a una operación de transferencia de potencia mejorada y más fiable.

En la fase de transferencia de potencia, el transmisor de potencia está dispuesto para realizar la transferencia de potencia durante el intervalo de tiempo de transferencia de potencia de las tramas de tiempo. Específicamente, cuando está en el primer modo de funcionamiento, el transmisor 101 de potencia y el receptor 105 de potencia pueden hacer funcionar un bucle de control de potencia durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia basándose en la comunicación realizada durante los intervalos de tiempo de comunicación. Así, el nivel de la potencia que se transfiere puede variar dinámicamente. En los intervalos de tiempo de comunicación, la señal de transferencia de potencia se puede apagar de forma eficaz, pero se pueden comunicar mensajes de error de control de la potencia para controlar las operaciones de bucle de potencia durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia.

Sin embargo, mientras que dicha separación temporal entre la comunicación y la transferencia de potencia puede proporcionar una serie de ventajas sustanciales, también puede tener algunas desventajas asociadas. Por ejemplo, como se ha mencionado previamente, la interrupción repetida puede en muchas situaciones dar como resultado ruido audible, y el encendido y el apagado de la señal de accionamiento y la señal de transferencia de potencia puede dar como resultado armónicos de amplitud que pueden generar ruido eléctrico y electromagnético e interferencia y ruido electromagnético (armónicos de 50 Hz).

Además, la falta de una señal de transferencia de potencia durante los intervalos de tiempo de comunicación requiere que la potencia se proporcione durante un tiempo más corto, lo que resulta en un mayor nivel de potencia durante los intervalos de tiempo de transferencia de potencia. Además, como la transferencia de potencia puede ser intermitente, en muchas aplicaciones es necesario que el receptor de potencia comprenda alguna forma de depósito de energía. Un intervalo de tiempo de comunicación más corto también puede limitar sustancialmente la comunicación y esto puede afectar al rendimiento de la transferencia de potencia.

La FIG. 12 ilustra un ejemplo en el que se puede usar una trama de tiempo repetitiva que incluye un intervalo de tiempo de comunicación alterna (T_slot_com) y un intervalo de tiempo de detección de objetos extraños (T_slot_fod) separados por señales de transferencia de potencia. La trama de tiempo repetitiva tiene una duración igual a un período de tiempo de la potencia de suministro y el intervalo de tiempo de comunicación y el intervalo de tiempo de detección de objetos extraños se encuentran alrededor de los cruces por cero/mínimos de la potencia de suministro. La FIG. 12 muestra además un ejemplo de la corriente de la señal de accionamiento (Imains) en un ejemplo en el que la duración de la ranura de tiempo de los intervalos de tiempo de comunicación y los intervalos de tiempo de detección de objetos extraños es de 1,2 ms y para una transferencia de potencia de 2,2 kW.

La FIG. 13 ilustra los armónicos resultantes que pueden surgir en comparación con los límites aceptables según IEC 61000-3-2: límites para las emisiones de corriente armónica. Como se ilustra, la corriente consumida y la presencia de los intervalos de tiempo de baja potencia dan como resultado armónicos que están cerca del límite de IEC 61000 3-2. Sería preferible tener amplitudes más bajas de estos armónicos.

Además, la magnitud de los armónicos depende del nivel de potencia y aumentar el nivel de potencia dará como resultado que ya no se cumplan los límites. Por ejemplo, la FIG. 14 muestra un ejemplo correspondiente con el nivel de potencia aumentado a 3 kW.

En algunas realizaciones, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para reducir la duración de los intervalos de tiempo de comunicación (y a menudo también otros intervalos de tiempo de potencia reducida, tal como cualquier intervalo de tiempo de detección de objetos extraños) cuando está en el segundo modo de funcionamiento en relación con cuando está en el primer modo de funcionamiento. Por ejemplo, la FIG. 15 ilustra un ejemplo correspondiente a la FIG. 12, pero con el transmisor de potencia en el segundo modo de funcionamiento y los intervalos de tiempo de potencia reducida en consecuencia reducidos, en el ejemplo a 0,6 ms. La FIG. 16 ilustra la respuesta de armónicos correspondiente para una transferencia de potencia de 3 kW correspondiente a la FIG. 14. En comparación, se puede observar que el nivel de los armónicos se reduce sustancialmente y, de hecho, la reducción de la duración de la ranura de tiempo da como resultado que los armónicos cumplan con el límite de IEC.

En algunas realizaciones, un receptor de potencia puede estar dispuesto en consecuencia para funcionar en el primer modo de funcionamiento para los niveles de potencia más bajos. Sin embargo, si el receptor de potencia determina que se requiere una transferencia de potencia por encima de un nivel determinado, puede transmitir una petición al transmisor de potencia para conmutar al segundo modo de funcionamiento, y puede transmitir un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia que indica el nivel de transferencia de potencia deseado. El transmisor de potencia puede conmutar al segundo modo de funcionamiento, establecer el nivel de potencia en la cantidad solicitada y reducir la duración de los intervalos de tiempo de comunicación, por ejemplo, en el ejemplo específico de 1,2 ms a 0,6 ms. Dicha estrategia puede, por ejemplo, permitir una mayor transferencia de potencia al mismo tiempo que asegura que la interferencia electromagnética se mantenga por debajo de un nivel requerido.

En algunas realizaciones, el circuito 215 de temporización está dispuesto en consecuencia para establecer una duración de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento. La duración más corta cuando está en el segundo modo puede reducir los armónicos y la interferencia electromagnética, etc., pero puede no permitir transmisiones frecuentes de los mensajes de error de control de la potencia. Por el contrario, cuando está en el primer modo de funcionamiento, la mayor duración de los intervalos de tiempo de comunicación puede permitir más información y mensajes más largos y esto puede utilizarse para admitir el bucle de control de potencia y puede establecerse específicamente para que sea suficiente para permitir la comunicación frecuente de los mensajes de error de control de la potencia.

En algunas realizaciones, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para variar una frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación entre los diferentes modos de funcionamiento. El circuito 215 de temporización puede variar/adaptar la duración entre los intervalos de tiempo de comunicación dependiendo de si el transmisor de potencia funciona en el primer o el segundo modo de funcionamiento. Así, en muchas realizaciones, el circuito 215 de temporización está dispuesto para establecer una frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Como ejemplo, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para mantener la duración de cada intervalo de tiempo de comunicación en una duración constante. Por ejemplo, la duración de un intervalo de tiempo de comunicación puede disponerse para que sea lo suficientemente grande como para permitir que se transmita un mensaje completo desde el receptor de potencia al transmisor de potencia (o viceversa). Si los mensajes pueden tener diferentes longitudes, la duración del intervalo de tiempo de comunicación puede establecerse, por ejemplo, en el valor más bajo que asegure que se pueda transmitir el mensaje más largo posible. Como un ejemplo específico, la duración de los intervalos de tiempo de comunicación puede establecerse para fijarse en, por ejemplo, 1,2 ms con el primer y el segundo modo de funcionamiento.

Sin embargo, la duración entre los intervalos de tiempo de comunicación, y por lo tanto la frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación, puede ajustarse para que sea (potencialmente muy) diferente en los dos modos. Por ejemplo, en el primer modo de funcionamiento, los intervalos de tiempo de comunicación pueden sincronizarse con variaciones de la potencia de suministro y un intervalo de tiempo de comunicación puede incluirse cada vez que la potencia de suministro alcanza un mínimo de potencia, típicamente correspondiente a un cruce por cero de un suministro de potencia principal. Para una frecuencia de red de 50 Hz, la frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación puede ser de 100 Hz correspondiente a un nuevo intervalo de tiempo de comunicación que se produce con intervalos de 10 ms.

Por el contrario, cuando el transmisor de potencia está en el segundo modo de funcionamiento, los intervalos de tiempo de comunicación pueden producirse a una frecuencia mucho más baja. Por ejemplo, solo se puede generar un intervalo de tiempo de comunicación, por ejemplo, cada segundo o cada 10 s. Así, mientras que todavía se puede transmitir un mensaje completo en cada intervalo de tiempo de comunicación, se implementa una tasa mucho más baja de mensajes de datos. En este escenario, puede no ser posible admitir una adaptación rápida de la transferencia de potencia y, por ejemplo, un bucle de control de potencia de reacción rápida. Sin embargo, el segundo modo de funcionamiento es específicamente uno en el que se utiliza un funcionamiento estático, por lo que la necesidad de un funcionamiento y adaptación tan rápidos no es necesaria.

En muchas realizaciones, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para establecer un ciclo de trabajo de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento. El ciclo de trabajo puede ser la relación de tiempo en los intervalos de tiempo de comunicación en relación con el tiempo combinado en los intervalos de tiempo de comunicación y en los intervalos de tiempo de transferencia de potencia. El ciclo de trabajo puede ser una relación entre la duración de un intervalo de tiempo de comunicación y la suma de la duración del intervalo de tiempo de comunicación y una duración de un intervalo de tiempo de transferencia de potencia (específicamente un intervalo de tiempo de transferencia de potencia adyacente).

Así, cuando está en el primer modo de funcionamiento, el circuito 215 de temporización puede aumentar el tiempo relativo dedicado en un intervalo de tiempo de comunicación en comparación con el tiempo dedicado en un intervalo de tiempo de transferencia de potencia. Este aumento en el ciclo de trabajo puede lograrse con el aumento de la duración y/o la frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación cuando está en el primer modo de funcionamiento en comparación con cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Como se ha mencionado previamente, en muchas realizaciones, el transmisor de potencia puede emplear una trama de tiempo repetitiva para la señal de accionamiento y la señal de transferencia de potencia. La trama de tiempo repetitiva puede emplearse en algunas realizaciones durante el primer modo de funcionamiento, pero no durante el segundo modo de funcionamiento. Por ejemplo, cuando está en el primer modo de funcionamiento, una trama de tiempo puede repetirse, por ejemplo, cada 10 o 20 ms para un suministro de 50 Hz. Cada trama de tiempo se puede dividir en un intervalo de tiempo de transferencia de potencia y un intervalo de tiempo de comunicación y se puede utilizar la misma división en cada trama de tiempo. Por el contrario, en el segundo modo de funcionamiento, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para generar intervalos de tiempo de comunicación en una base ad-hoc o semialeatoria.

Por ejemplo, cuando está en el segundo modo de funcionamiento, el circuito 215 de temporización puede variar aleatoriamente la duración entre los intervalos de tiempo de comunicación (típicamente sujeta a un límite superior y/o inferior en la duración). Cuando el circuito 215 de temporización determina que se inicia un nuevo intervalo de tiempo de comunicación, puede apagar la señal de transferencia de potencia y generar una portadora de comunicación. El receptor de potencia puede detectar que la potencia está apagada y/o que una portadora de comunicación está presente, y en respuesta puede proceder a transmitir cualquier mensaje pendiente al transmisor de potencia, por ejemplo, modulando la carga de la portadora.

Dicha variación ad hoc y/o (pseudo)aleatoria de la duración entre los intervalos de tiempo de comunicación puede tener, por ejemplo, la ventaja de propagar la interferencia electromagnética en la frecuencia. Específicamente, en lugar de concentrar la interferencia electromagnética en los armónicos de una frecuencia del intervalo de tiempo de comunicación, la variación puede distribuir más equitativamente la energía de interferencia electromagnética en frecuencia para dar como resultado una menor densidad de ruido.

En algunas realizaciones, también se puede emplear una trama de tiempo repetitiva cuando el transmisor de potencia está en el segundo modo de funcionamiento. Sin embargo, la trama de tiempo repetitiva puede modificarse cuando está en el segundo modo de funcionamiento en comparación con cuando está en el primer modo de funcionamiento.

En muchas realizaciones, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para cambiar la proporción de una trama de tiempo repetitiva que se asigna a los intervalos de tiempo de comunicación entre las diferentes realizaciones y específicamente puede estar dispuesto para reducir la proporción cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

Específicamente, en una trama de tiempo repetido que tiene el mismo período de tiempo en el primer y el segundo modo de funcionamiento, la duración del intervalo de tiempo de comunicación puede reducirse. Como un ejemplo específico correspondiente a los ejemplos proporcionados anteriormente, el circuito 215 de temporización puede reducir la duración de los intervalos de tiempo de comunicación de 1,2 ms a 0,6 ms cuando se conmuta del primer modo de funcionamiento al segundo modo de funcionamiento mientras se conserva una duración fija de las tramas de tiempo repetitivas como 10 ms (como, por ejemplo, en los ejemplos de las FIG. 12 y 15, respectivamente.

En algunas realizaciones, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para cambiar la frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación en la trama de tiempo repetitiva dependiendo del modo de funcionamiento. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para aumentar la duración entre los intervalos de tiempo de comunicación cuando se conmuta al segundo modo de funcionamiento. Esto se puede lograr, por ejemplo, con el cambio de la duración/frecuencia de repetición de la trama de tiempo repetitiva. Por ejemplo, el circuito 215 de temporización puede imponer el patrón de la FIG. 12 cuando está en el primer modo de funcionamiento y luego conmutar al patrón de la FIG. 17 cuando está en el segundo modo de funcionamiento. En el ejemplo de la FIG. 17, la duración de los intervalos de tiempo de comunicación (y de los intervalos de tiempo de detección de objetos extraños) se mantiene en 1,2 ms, pero solo la mitad de los mínimos de la potencia de suministro están asociados con intervalos de tiempo de potencia reducidos. Así, el ejemplo de la FIG. 17 puede considerarse que corresponde al ejemplo de la FIG. 12, pero con la duración de una trama de tiempo repetitiva que se duplica. Esto puede dar como resultado una interferencia reducida y puede dar como resultado específicamente armónicos que se producen con la mitad de la frecuencia pero a niveles reducidos como se muestra en la FIG. 18.

En algunas realizaciones, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para adaptar si los intervalos de tiempo de comunicación están incluidos en la trama de tiempo repetitiva para seguir un patrón diferente cuando está en el primer modo de funcionamiento y cuando está en el segundo modo de funcionamiento. Específicamente, cuando está en el primer modo de funcionamiento, el circuito 215 de temporización puede controlar el transmisor de potencia para generar un intervalo de tiempo de comunicación en todas las tramas de tiempo repetitivas. Sin embargo, cuando se conmuta al segundo modo de funcionamiento, el circuito 215 de temporización puede proceder a generar intervalos de tiempo de comunicación en solo algunas tramas de tiempo repetitivas.

Por ejemplo, el transmisor de potencia puede, cuando está en el segundo modo de funcionamiento, continuar empleando una trama de tiempo repetitiva que tiene la misma duración, pero solo puede incluir un intervalo de tiempo de comunicación en solo cada dos tramas de tiempo (correspondiente a la frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación que se reduce en un factor de dos al conmutar del primer modo de funcionamiento al segundo modo de funcionamiento). En otros casos, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para incluir solo intervalos de tiempo de comunicación en cada tercera, cuarta, etc. trama de tiempo repetitiva. En algunas realizaciones, el patrón de tramas de tiempo repetitivas que incluyen un intervalo de tiempo de comunicación puede ser no periódico y puede, por ejemplo, estar según un patrón predeterminado. En incluso otras realizaciones, las tramas de tiempo repetitivas en las que se incluye un intervalo de tiempo de comunicación pueden ser pseudoaleatorias.

Se apreciará que se pueden usar diferentes estrategias en diferentes realizaciones dependiendo de las preferencias y los requisitos específicos de la realización. También se apreciará que se pueden combinar diferentes estrategias, por ejemplo, el circuito 215 de temporización puede estar dispuesto para cambiar tanto la duración del intervalo de tiempo de comunicación como la frecuencia entre los dos modos de funcionamiento diferentes.

Las estrategias descritas pueden adaptar la comunicación, y específicamente una propiedad de temporización de los intervalos de tiempo de comunicación, a los diferentes funcionamientos en los dos modos diferentes. Específicamente, el recurso de comunicación disponible para la comunicación entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia puede adaptarse para reflejar que estos pueden diferir (a menudo sustancialmente) entre los dos modos. Esto puede utilizarse específicamente para reducir la interferencia electromagnética y aumentar la compatibilidad electromagnética. Específicamente, la interferencia de los armónicos de los intervalos de tiempo de comunicación puede reducirse muy sustancialmente en muchas realizaciones.

Se apreciará que la descripción anterior para una mayor claridad ha descrito realizaciones de la invención en referencia a diferentes circuitos, conjuntos y procesadores funcionales. Sin embargo, será evidente que se puede usar cualquier distribución adecuada de funcionalidad entre diferentes circuitos, unidades o procesadores funcionales sin restar importancia a la invención. Por ejemplo, la funcionalidad ilustrada para realizarse mediante procesadores o controladores separados se puede realizar mediante el mismo procesador o controladores. Así pues, las referencias a unidades o circuitos funcionales específicos solo deben verse 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, incluido hardware, software, firmware o cualquier combinación de estos. La invención se puede implementar opcionalmente por lo menos en parte como software informático que se ejecuta en uno o más procesadores de datos y/o procesadores de señales digitales. Los elementos y componentes de una realización de la invención pueden implementarse física, funcional y lógicamente de cualquier manera adecuada. De hecho, la funcionalidad puede implementarse en una sola unidad, en una pluralidad de unidades o como parte de otras unidades funcionales. Como tal, la invención puede implementarse en una sola unidad o puede distribuirse física y funcionalmente entre diferentes unidades, circuitos y procesadores.

Aunque la presente invención se ha descrito en relación con algunas realizaciones, no pretende quedar limitada a la forma específica expuesta en esta invención. 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 relación con realizaciones particulares, un experto en la materia reconocerá que se pueden combinar diversas características de las realizaciones descritas según la invención. En las reivindicaciones, el término “comprendiendo” 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 objetos extraños, es decir, se prefiere en virtud de que se determina en el proceso de adaptación. Las referencias a un valor preferido podrían sustituirse por referencias a, por ejemplo, un primer valor.

Es más, aunque se enumeran individualmente, se puede implementar una pluralidad de medios, elementos, circuitos o etapas de procedimiento, por ejemplo, por un único circuito, unidad o procesador. Además, aunque pueden incluirse características individuales en diferentes reivindicaciones, estas pueden combinarse posiblemente de manera ventajosa, y la inclusión en diferentes reivindicaciones no implica que una combinación de características no sea viable y/o ventajosa. Asimismo, la inclusión de una característica en una categoría de reivindicaciones no implica una limitación a esta categoría, sino que indica que la característica es igualmente aplicable a otras categorías de reivindicaciones, según corresponda. Es más, el orden de las características en las reivindicaciones no implica ningún orden específico en el que deban trabajarse las características y, en particular, el orden de las etapas individuales en una reivindicación de procedimiento no implica que las etapas deban realizarse en este orden. Más bien, las etapas se pueden realizar en cualquier orden adecuado. Además, las referencias singulares no excluyen una pluralidad. Así, las referencias a "un", "uno/a", "primer(o)/primera", "segundo/segunda", etc., no excluyen una pluralidad. Los signos de referencia en las reivindicaciones se proporcionan meramente como un ejemplo aclaratorio y de ninguna manera deben interpretarse como limitativos del alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un transmisor (101) de potencia para proporcionar potencia de forma inalámbrica a un receptor (105) de potencia por medio de una señal de transferencia de potencia inductiva; comprendiendo el transmisor (101) de potencia:

una bobina (103) transmisora dispuesta para generar la señal de transferencia de potencia;

un accionador (201) dispuesto para generar una señal de accionamiento para que la bobina (103) transmisora genere la señal de transferencia de potencia, estando dispuesto el accionador (201) para generar la señal de accionamiento que emplee intervalos de tiempo de transferencia de potencia durante los cuales la señal de transferencia de potencia está dispuesta para transferir potencia al receptor (105) de potencia;

un receptor (207) dispuesto para recibir mensajes desde el receptor (105) de potencia;

un primer controlador (209) dispuesto para controlar un parámetro de la señal de accionamiento según un primer modo de funcionamiento, comprendiendo el primer modo de funcionamiento hacer funcionar un bucle de control de potencia para controlar una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor (105) de potencia, una duración máxima entre los mensajes de error de control de la potencia que no es superior a 300 ms;

un segundo controlador (211) dispuesto para controlar el parámetro de la señal de accionamiento según un segundo modo de funcionamiento, comprendiendo el segundo modo de funcionamiento establecer el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta a por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia recibido desde el receptor (105) de potencia, siendo el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia, siendo una duración máxima entre los valores de ajuste de señal de transferencia de potencia no menor que un segundo; y un circuito (213) dispuesto para seleccionar entre el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento en respuesta a una petición del modo de control de la transferencia de potencia recibida desde el receptor (105) de potencia;

caracterizado porque

el accionador (201) está dispuesto además para generar la señal de accionamiento que emplee intervalos de tiempo de comunicación durante los cuales una potencia de la señal de transferencia de potencia se reduce en relación con el intervalo de tiempo de transferencia de potencia;

el receptor (207) está dispuesto para recibir mensajes desde el receptor (105) de potencia durante los intervalos de tiempo de comunicación;

el segundo modo de funcionamiento comprende no hacer funcionar ningún bucle de control de potencia que controle la señal de accionamiento en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor (105) de potencia;

y porque el transmisor (101) de potencia comprende además un circuito (215) de temporización dispuesto para variar un parámetro de temporización en los intervalos de tiempo de comunicación dependiendo de si el transmisor de potencia funciona en el primer modo de funcionamiento o en el segundo modo de funcionamiento, siendo el parámetro de temporización un parámetro seleccionado del grupo que consiste en:

una duración de los intervalos de tiempo de comunicación, y

una frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación.

2. El transmisor de potencia según la reivindicación 1, en el que el accionador (201) está dispuesto para emplear una trama de tiempo repetitiva para la señal de transferencia de potencia, comprendiendo cada trama de tiempo repetitiva por lo menos un intervalo de tiempo de transferencia de potencia y por lo menos algunas tramas de tiempo repetitivas comprendiendo por lo menos un intervalo de tiempo de comunicación.

3. El transmisor de potencia según la reivindicación 2, en el que el circuito (215) de temporización está dispuesto para asignar una mayor proporción de una trama de tiempo repetitiva al por lo menos un intervalo de tiempo de comunicación cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

4. El transmisor de potencia según la reivindicación 2 o 3, en el que el circuito (215) de temporización está dispuesto para incluir un intervalo de tiempo de comunicación en todas las tramas de tiempo repetitivas cuando está en el primer modo de funcionamiento y para incluir un intervalo de tiempo de comunicación solo en un subconjunto de tramas de tiempo repetitivas cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

5. El transmisor de potencia según cualquier reivindicación anterior, en el que el circuito (215) de temporización está dispuesto para establecer la duración de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

6. El transmisor de potencia según cualquier reivindicación anterior, en el que el circuito (215) de temporización está dispuesto para establecer un ciclo de trabajo de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

7. El transmisor de potencia según cualquier reivindicación anterior, en el que el circuito (215) de temporización está dispuesto para establecer la frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación para que sea mayor cuando está en el primer modo de funcionamiento que cuando está en el segundo modo de funcionamiento.

8. El transmisor de potencia según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el accionador (201) está dispuesto para recibir el suministro de una señal de suministro de potencia variable y el transmisor de potencia está dispuesto para alinear un tiempo central del intervalo de tiempo de comunicación con un mínimo de señal para la señal de suministro de potencia variable.

9. El transmisor de potencia según cualquier reivindicación anterior, en el que el transmisor de potencia está dispuesto para terminar la transferencia de potencia en respuesta a una detección de que no se han recibido mensajes de error de control de la potencia durante un tiempo que sobrepase un primer umbral cuando está en el primer modo de funcionamiento y para no terminar la transferencia de potencia si no se ha recibido un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia durante un tiempo que sobrepase un segundo umbral cuando está en el segundo modo de funcionamiento, siendo el segundo umbral por lo menos dos veces el primer umbral.

10. El transmisor de potencia según cualquier reivindicación anterior, en el que los mensajes de error de control de la potencia son indicativos de un cambio relativo solicitado en la propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia y los mensajes de valor de ajuste son indicativos de un valor absoluto solicitado de la propiedad de potencia objetivo.

11. El transmisor de potencia según cualquier reivindicación anterior, en el que el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia está vinculado a un intervalo de tiempo de validez y el segundo controlador (211) está dispuesto para establecer el parámetro de la señal de accionamiento en un valor nominal al final del intervalo de tiempo de validez.

12. Un sistema de transferencia de potencia inalámbrico comprendiendo el transmisor (101) de potencia de cualquier reivindicación anterior y el receptor (105) de potencia, comprendiendo el receptor (105) de potencia:

una bobina (107) dispuesta para extraer potencia de la señal de transferencia de potencia;

un circuito (301, 305) de potencia dispuesto para proporcionar la potencia extraída de la señal de transferencia de potencia a una carga (303);

un transmisor (307) dispuesto para transmitir el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia al transmisor de potencia durante un intervalo de tiempo de comunicación.

13. El sistema de transferencia inalámbrica de potencia según la reivindicación 12, en el que el receptor (105) de potencia está dispuesto para transmitir el por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia como indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia independientemente de cualquier valor medido para una señal eléctrica provista a la carga (303).

14. El sistema de transferencia de potencia inalámbrico según la reivindicación 12 o 13, en el que el receptor (105) de potencia está dispuesto para funcionar en una pluralidad de modos de carga y el receptor (105) de potencia está dispuesto para no transmitir un nuevo valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia al transmisor (101) de potencia a menos que se conmute el modo de carga.

15. Un procedimiento de funcionamiento para un transmisor (101) de potencia que proporciona de forma inalámbrica potencia a un receptor (105) de potencia por medio de una señal de transferencia de potencia inductiva; comprendiendo el transmisor (101) de potencia:

una bobina (103) transmisora dispuesta para generar la señal de transferencia de potencia; y el procedimiento comprende:

generar una señal de accionamiento para que la bobina (103) transmisora genere la señal de transferencia de potencia, generándose la señal de accionamiento para emplear intervalos de tiempo de transferencia de potencia durante los cuales la señal de transferencia de potencia está dispuesta para transferir potencia al receptor (105) de potencia e intervalos de tiempo de comunicación durante los cuales una potencia de la señal de transferencia de potencia se reduce en relación con el intervalo de tiempo de transferencia de potencia;

recibir mensajes desde el receptor (105) de potencia durante los intervalos de tiempo de comunicación; controlar un parámetro de la señal de accionamiento según un primer modo de funcionamiento, el primer modo de funcionamiento comprende hacer funcionar un bucle de control de potencia para controlar una propiedad de potencia de la señal de transferencia de potencia en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor (105) de potencia, una duración máxima entre los mensajes de error de control de la potencia que no es superior a 300 ms;

controlar el parámetro de la señal de accionamiento según un segundo modo de funcionamiento, comprendiendo el segundo modo de funcionamiento establecer el parámetro de la señal de accionamiento en respuesta a por lo menos un valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia recibido desde el receptor (105) de potencia, siendo el valor de ajuste de la señal de transferencia de potencia indicativo de una propiedad de potencia objetivo para la señal de transferencia de potencia, siendo una duración máxima entre los valores de ajuste de la señal de transferencia de potencia no menor que un segundo, comprendiendo el segundo modo de funcionamiento no hacer funcionar ningún bucle de control de potencia que controle la señal de accionamiento en respuesta a los mensajes de error de control de la potencia recibidos desde el receptor (105) de potencia;

seleccionar entre el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento en respuesta a una petición del modo de control de la transferencia de potencia recibida desde el receptor (105) de potencia; y variar un parámetro de temporización para los intervalos de tiempo de comunicación dependiendo de si el transmisor de potencia funciona en el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento, siendo el parámetro de temporización un parámetro seleccionado del grupo que consiste en:

una duración de los intervalos de tiempo de comunicación, y

una frecuencia de los intervalos de tiempo de comunicación.