ES3033650T3

ES3033650T3 - Wireless inductive power transfer

Info

Publication number: ES3033650T3
Application number: ES20204848T
Authority: ES
Inventors: Wageningen Andries Van
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2012-10-16
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2025-08-06
Anticipated expiration: 2033-09-13
Also published as: BR112015008218A2; RU2015118173A; EP3800765C0; CN104704710B; US10141782B2; JP2019115260A; BR112015008218B1; US20150263532A1; WO2014060871A1; EP3800765B1; PL2909917T3; JP2015535168A; RU2639726C2; EP4583365A3; US20170294806A1; CN104704710A; JP6860608B2; EP3800765A1; JP6276772B2; JP2018093723A

Abstract

Un transmisor de potencia (101) transfiere potencia a un receptor de potencia (105) mediante una señal de potencia inalámbrica. El transmisor de potencia (101) comprende un inductor (103) accionado por un generador de señales de potencia (201) para proporcionar la señal de potencia. Un controlador de calibración (211) determina si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y el receptor de potencia (105). La calibración adapta una relación esperada entre la indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia (105) mediante modulación de carga y la indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia (101). Un limitador de potencia (205) restringe la potencia suministrada al inductor para que no supere un umbral, a menos que se haya realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento. La relación esperada puede utilizarse para detectar pérdidas de potencia no contabilizadas, por ejemplo, debidas a la presencia de objetos extraños. La relación esperada calibrada puede proporcionar una mayor precisión, lo que permite una detección precisa a niveles de potencia más altos. A niveles de potencia más bajos, dicha precisión no es necesaria y no es necesario realizar ninguna calibración. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Transferencia inalámbrica de energía inductiva

CAMPO DE LA INVENCIÓN

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

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El número y la variedad de dispositivos portátiles y móviles en uso se han disparado en la última década. Por ejemplo, el uso de teléfonos móviles, tabletas, reproductores multimedia, etc. se ha hecho omnipresente. Por lo general, estos dispositivos funcionan con baterías internas y su uso típico suele requerir la recarga de las baterías o la energía directa por cable del dispositivo desde una fuente de energía externa.

La mayoría de los sistemas actuales requieren un cableado y/o contactos eléctricos explícitos para ser alimentados desde una fuente de energía externa. Sin embargo, esto tiende a ser poco práctico y requiere que el usuario inserte físicamente conectores o establezca de otro modo un contacto eléctrico físico. También suele ser incómodo para el usuario al introducir longitudes de cable. Normalmente, los requisitos de energía también difieren significativamente y, en la actualidad, la mayoría de los dispositivos se suministran con su propia fuente de energía dedicada, lo que hace que un usuario típico tenga un gran número de fuentes de energía diferentes, cada una dedicada a un dispositivo específico. Aunque el uso de baterías internas puede evitar la necesidad de una conexión por cable a una fuente de energía durante el uso, esto sólo proporciona una solución parcial, ya que las baterías tendrán que recargarse (o sustituirse, lo que es caro). 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 utilizar una fuente de energía inalámbrica en la que la energía se transfiere inductivamente desde una bobina transmisora en un dispositivo transmisor de energía a una bobina receptora en los dispositivos individuales.

La transmisión de energía por inducción magnética es un concepto bien conocido, aplicado sobre todo en transformadores, que tienen un acoplamiento apretado entre la bobina transmisora primaria y una bobina receptora secundaria. Al separar la bobina transmisora primaria y la receptora secundaria entre dos dispositivos, se hace posible la transferencia inalámbrica de energía entre éstas basándose en el principio de un transformador débilmente acoplado.

Dicha disposición permite una transferencia inalámbrica de energía al dispositivo sin necesidad de cables o conexiones eléctricas físicas. De hecho, puede permitir simplemente colocar un dispositivo junto a la bobina transmisora o encima de ella para recargarlo o alimentarlo externamente. Por ejemplo, los dispositivos transmisores de energía pueden disponer de una superficie horizontal sobre la que simplemente se puede colocar un dispositivo para alimentarlo.

Además, tales disposiciones de transferencia de energía inalámbrica pueden diseñarse ventajosamente de tal manera que el dispositivo transmisor de energía pueda utilizarse con una gama de dispositivos receptores de energía. En concreto, se ha definido una norma de transferencia inalámbrica de energía conocida como norma Qi, que actualmente se está desarrollando. Esta norma permite que los dispositivos transmisores de energía que cumplen la norma Qi se utilicen con dispositivos receptores de energía que también cumplen la norma Qi sin que tengan que ser del mismo fabricante ni estar dedicados el uno al otro. El estándar Qi incluye además algunas funciones que permiten adaptar el funcionamiento al dispositivo receptor de energía específico (por ejemplo, en función del consumo de energía específico).

El estándar Qi es desarrollado por el Wireless Power Consortium y puede encontrarse más información, por ejemplo, en su sitio web:

http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, donde en particular se pueden encontrar los documentos de Estándares definidos.

El estándar de energía inalámbrica Qi describe que un transmisor de energía debe ser capaz de proporcionar una energía garantizada al receptor de energía. El nivel de energía específico necesario depende del diseño del receptor de energía. Para especificar la energía garantizada, se define un conjunto de receptores de energía de prueba y condiciones de carga que describen el nivel de energía garantizado para cada una de las condiciones.

Qi definió originalmente una transferencia de energía inalámbrica para dispositivos de baja energía considerados como dispositivos que tienen un consumo de energía inferior a 5 W. Los sistemas que entran en el ámbito de esta norma utilizan el acoplamiento inductivo entre dos bobinas planas para transferir energía desde el transmisor de energía al receptor de energía. La distancia entre las dos bobinas suele ser de 5 mm. Es posible ampliar ese rango hasta al menos 40 mm.

Sin embargo, se está trabajando para aumentar la energía disponible y, en particular, la norma se está ampliando a dispositivos de energía media que son dispositivos que tienen un consumo de energía de más de 5 W.

El estándar Qi define una serie de requisitos técnicos, parámetros y procedimientos operativos que debe cumplir un dispositivo compatible.

Comunicación

El estándar Qi soporta la comunicación desde el receptor de energía al transmisor de energía permitiendo así al receptor de energía proporcionar información que puede permitir al transmisor de energía adaptarse al receptor de energía específico. En la norma actual, se ha definido un enlace de comunicación unidireccional desde el receptor de energía al transmisor de energía y el enfoque se basa en la filosofía de que el receptor de energía es el elemento de control. Para preparar y controlar la transferencia de energía entre el transmisor de energía y el receptor de energía, el receptor de energía comunica específicamente información al transmisor de energía.

La comunicación unidireccional se consigue mediante el receptor de energía que realiza modulación de carga en la que una carga aplicada a la bobina del receptor secundario por el receptor de energía se varía para proporcionar una modulación de la señal de energía. Los cambios resultantes en las características eléctricas (por ejemplo, variaciones en el consumo de corriente) pueden ser detectados y decodificados (demodulados) por el transmisor de energía.

Así, en la capa física, el canal de comunicación del receptor de energía al transmisor de energía utiliza la señal de energía como portadora de datos. El receptor de energía modula una carga que se detecta por un cambio en la amplitud y/o fase de la corriente o tensión de la bobina transmisora. Los datos se formatean en bytes y paquetes.

Se puede encontrar más información en el capítulo 6 de la parte 1 la especificación de energía inalámbrica Qi (versión 1.0).

Aunque Qi utiliza un enlace de comunicación unidireccional, se ha propuesto introducir la comunicación desde el transmisor de energía al receptor de energía. Sin embargo, incluir un enlace bidireccional de este tipo no es trivial y está sujeto a un gran número de dificultades y retos. Por ejemplo, el sistema resultante debe seguir siendo compatible con versiones anteriores y, por ejemplo, con transmisores y receptores de energía que no sean capaces de comunicación bidireccional. Además, las restricciones técnicas en cuanto a, por ejemplo, opciones de modulación, variaciones de energía, opciones de transmisión, etc., son muy restrictivas, ya que tienen que ajustarse a los parámetros existentes. También es importante que el coste y la complejidad se mantengan bajos y, por ejemplo, es deseable que el requisito de hardware adicional sea mínimo, que la detección sea fácil y fiable, etc. También es importante que la comunicación del transmisor de energía al receptor de energía no afecte, degrade o interfiera con la comunicación del receptor de energía al transmisor de energía. Además, un requisito fundamental es que el enlace de comunicación no degrade de forma inaceptable la capacidad de transferencia de energía del sistema.

En consecuencia, muchos retos y dificultades están asociados con la mejora de un sistema de transferencia de energía como Qi para incluir la comunicación bidireccional.

Control del sistema

Para controlar el sistema inalámbrico de transferencia de energía, el estándar Qi especifica una serie de fases o modos en los que el sistema puede estar en diferentes momentos de la operación. Encontrará más detalles en el capítulo 5 de la parte 1 de la especificación de energía inalámbrica Qi (versión 1.0).

El sistema puede encontrarse en las siguientes fases:

Fase de selección

Esta fase es la fase típica cuando no se utiliza el sistema, es decir, cuando no hay acoplamiento entre un transmisor de energía y un receptor de energía (es decir, no hay ningún receptor de energía situado cerca del transmisor de energía).

En la fase de selección, el transmisor de energía puede estar en modo de espera, pero detectará para detectar una posible presencia de un objeto. Del mismo modo, el receptor esperará la presencia de una señal de energía.

Fase Ping

Si el transmisor detecta la posible presencia de un objeto, por ejemplo debido a un cambio de capacitancia, el sistema procede a la fase de ping en la que el transmisor de energía (al menos intermitentemente) proporciona una señal de energía. Esta señal de energía es detectada por el receptor de energía que procede a enviar un primer paquete al transmisor de energía. Específicamente, si un receptor de energía está presente en la interfaz del transmisor de energía, el receptor de energía comunica un paquete de intensidad de señal inicial al transmisor de energía. El paquete de intensidad de señal proporciona una indicación del grado de acoplamiento entre la bobina transmisora de energía y la bobina receptora de energía. El transmisor de energía detecta el paquete de intensidad de la señal.

Fase de identificación y configuración

El transmisor de energía y el receptor de energía pasan entonces a la fase de identificación y configuración en la que el receptor de energía comunica al menos un identificador y una energía requerida. La información se comunica en múltiples paquetes de datos mediante modulación de carga. El transmisor de energía mantiene una señal de energía constante durante la fase de identificación y configuración para poder detectar la modulación de la carga. Específicamente, el transmisor de energía proporciona una señal de energía con amplitud, frecuencia y fase constantes para este propósito (excepto por el cambio causado por la modulación de carga).

En la preparación de la transferencia de energía real, el receptor de energía puede aplicar la señal recibida para encender su electrónica pero mantiene su carga de salida desconectada. El receptor de energía comunica paquetes al transmisor de energía. Estos paquetes incluyen mensajes obligatorios, como el paquete de identificación y configuración, o pueden incluir algunos mensajes opcionales definidos, como un paquete de identificación ampliado o un paquete de bloqueo de energía.

El transmisor de energía procede a configurar la señal de energía de acuerdo con la información recibida del receptor de energía.

Fase de transferencia de energía

El sistema procede entonces a la fase de transferencia de energía en la que el transmisor de energía proporciona la señal de energía requerida y el receptor de energía conecta la carga de salida para suministrarle la energía recibida.

Durante esta fase, el receptor de energía monitoriza las condiciones de carga de salida, y en concreto mide el error de control entre el valor real y el valor deseado de un determinado punto de funcionamiento. Comunica estos errores de control en mensajes de error de control al transmisor de energía con una frecuencia mínima de, por ejemplo, cada 250 ms. Esto proporciona una indicación de la presencia continua del receptor de energía al transmisor de energía. Además, los mensajes de error de control se utilizan para implementar un control de energía de bucle cerrado en el que el transmisor de energía adapta la señal de energía para minimizar el error notificado. Concretamente, si el valor real del punto de funcionamiento es igual al valor deseado, el receptor de energía comunica un error de control con valor cero que da lugar a que no se produzca ningún cambio en la señal de energía. En caso de que el receptor de energía comunique un error de control distinto de cero, el transmisor de energía ajustará la señal de energía en consecuencia.

Un problema potencial con la transferencia de energía inalámbrica es que la energía puede transferirse involuntariamente a, por ejemplo, objetos metálicos. Por ejemplo, si un objeto extraño, como una moneda, una llave, un anillo, etc., se coloca sobre la plataforma del transmisor de energía dispuesta para recibir un receptor de energía, el flujo magnético generado por la bobina del transmisor introducirá corrientes de Foucault en los objetos metálicos que provocarán el calentamiento de los objetos. El aumento de calor puede ser muy importante y, de hecho, puede suponer un riesgo de dolor y daños para las personas que recojan posteriormente los objetos.

Los experimentos han demostrado que los objetos metálicos colocados en la superficie de un transmisor de energía pueden alcanzar una temperatura elevada no deseada (superior a 60 °C) a temperaturas ambientales normales (20 °C) incluso para una disipación de energía en el objeto tan baja como 500 mW. A título comparativo, las quemaduras cutáneas causadas por el contacto con objetos calientes comienzan a temperaturas de unos 65 °C.

Para prevenir tales escenarios, se ha propuesto introducir la detección de objetos extraños donde el transmisor de energía puede detectar la presencia de un objeto extraño y reducir la energía de transmisión y/o generar una alerta al usuario cuando se produce una detección positiva. Por ejemplo, el sistema Qi incluye funcionalidades para detectar un objeto extraño y para reducir la energía si se detecta un objeto extraño.

La disipación de energía en un objeto extraño puede estimarse a partir de la diferencia entre la energía transmitida y la energía recibida. Para evitar que se disipe demasiada energía en un objeto extraño, el transmisor puede interrumpir la transferencia de energía si la pérdida de energía supera un umbral.

En el estándar de transferencia de energía Qi, el receptor de energía estima su energía recibida, por ejemplo, midiendo la tensión y la corriente rectificadas, multiplicándolas y añadiendo una estimación de las pérdidas de energía internas en el receptor de energía (por ejemplo, pérdidas del rectificador, de la bobina receptora, de las piezas metálicas que forman parte del receptor, etc.). El receptor de energía comunica la energía recibida determinada al transmisor de energía con una frecuencia mínima de, por ejemplo, cada cuatro segundos.

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

El transmisor de energía puede estimar la pérdida de energía restando la energía recibida notificada de la energía transmitida. Si la diferencia supera un umbral, el transmisor supondrá que se ha disipado demasiada energía en un objeto extraño y podrá proceder a interrumpir la transferencia de energía.

Específicamente, la transferencia de energía se termina cuando la pérdida de energía estimada PT - PR es mayor que un umbral donde PT es la energía transmitida estimada y PR es la energía recibida estimada.

Las mediciones pueden sincronizarse entre el receptor de energía y el transmisor de energía. Para ello, el receptor de energía puede comunicar los parámetros de una ventana de tiempo al transmisor de energía durante la configuración. Esta ventana de tiempo indica el periodo en el que el receptor de energía determina la media de la energía recibida. La ventana de tiempo se define en relación con un tiempo de referencia que es el tiempo en el que el primer bit de un paquete de energía recibido se comunica del receptor de energía al transmisor de energía. Los parámetros de configuración de esta ventana temporal consisten en una duración de la ventana y una hora de inicio relativa a la hora de referencia.

Al realizar esta detección de pérdida de energía, es importante que la pérdida de energía se determine con suficiente precisión para garantizar que se detecta la presencia de un objeto extraño. En primer lugar, hay que asegurarse de que se detecta un objeto extraño que absorbe una energía significativa del campo magnético. Para garantizarlo, cualquier error en la estimación de la pérdida de energía calculada a partir de la energía transmitida y recibida debe ser inferior al nivel aceptable de absorción de energía en un objeto extraño. Del mismo modo, para evitar falsas detecciones, la precisión del cálculo de la pérdida de energía debe ser lo suficientemente exacta como para no dar lugar a valores estimados de pérdida de energía demasiado elevados cuando no haya ningún objeto extraño.

Es sustancialmente más difícil determinar las estimaciones de energía transmitida y recibida con suficiente precisión a niveles de energía más altos que para niveles de energía más bajos. Por ejemplo, suponiendo que la incertidumbre de las estimaciones de la energía transmitida y recibida sea de ±3 %, esto puede dar lugar a un error de

• ±150 mW a 5 W de energía transmitida y recibida, y

• ±1,5 W a 50 W de energía transmitida y recibida.

Así, mientras que tal precisión puede ser aceptable para una operación de transferencia de baja energía no es aceptable para una operación de transferencia de alta energía.

Típicamente, se requiere que el transmisor de energía debe ser capaz de detectar el consumo de energía de objetos extraños de sólo 350 mW o incluso inferior. Esto requiere una estimación muy precisa de la energía recibida y la energía transmitida. Esto resulta especialmente difícil a niveles de energía elevados, y con frecuencia es difícil que los receptores de energía generen estimaciones lo suficientemente precisas. Sin embargo, si el receptor de energía sobreestima la energía recibida, puede ocurrir que no se detecte el consumo de energía por objetos extraños. Por el contrario, si el receptor de energía subestima la energía recibida, pueden producirse falsas detecciones en las que el transmisor de energía interrumpa la transferencia de energía a pesar de no haber objetos extraños presentes.

El documento US2011/0196544 divulga que la detección de objetos extraños puede basarse en la evaluación de si una corriente primaria medida para el inductor del transmisor de energía difiere de una corriente primaria esperada. La corriente primaria prevista se determina en función de la tensión y las corrientes del receptor de energía medidas después de la rectificación. Los coeficientes exactos se determinan mediante el ajuste de curvas utilizando datos recogidos mediante lecturas externas de corriente y tensión. Sin embargo, aunque este enfoque puede permitir la detección de objetos extraños, suele requerir procesos engorrosos para determinar las relaciones esperadas. Aunque esta determinación puede realizarse, por ejemplo, durante la fabricación, este enfoque sólo permitirá determinar la relación esperada para receptores genéricos. Como normalmente habrá un alto grado de variación entre los diferentes receptores de energía, esto hará que el enfoque sea inviable o poco práctico a niveles de energía más altos.

El documento WO2005/109597 divulga un sistema de transferencia de energía en el que el transmisor de energía puede funcionar en diferentes modos y, en particular, puede conmutar automáticamente el transmisor de energía a un modo de desconexión si una carga parásita total supera un umbral determinado. Sin embargo, para detectar la carga parasitaria total, el sistema entra en modos de medición específicos en los que la transferencia de energía se interrumpe de forma efectiva al desconectarse la carga del receptor de energía. Así, la transferencia de energía se interrumpe y no puede realizarse durante la fase de medición. Para diferenciar entre las distintas cargas del transmisor de energía, el documento WO2005/109597 divulga que deben introducirse modos de medición específicos en los que algunas de las cargas puedan desconectarse. Sin embargo, este planteamiento no sólo es complejo y engorroso, sino que además da lugar a una transferencia de energía intermitente. Además, el sistema es intrínsecamente relativamente impreciso y, por tanto, no es adecuado para transferencias de mayor energía. El sistema incluye la calibración sólo para el transmisor de energía, y se aplica el mismo enfoque independientemente de, por ejemplo, el consumo de energía y de si es posible una calibración precisa de la energía.

El documento EP 2490 342 A2 divulga un sistema de transferencia de energía inalámbrica en el que un dispositivo de transmisión de energía y un dispositivo de recepción de energía intercambian información de capacidad de energía antes de una transferencia de energía.

Un sistema de transferencia de energía mejorado sería ventajoso. En particular, sería ventajoso un enfoque que permitiera mejorar el funcionamiento manteniendo al mismo tiempo la facilidad de uso. En particular, sería ventajoso un enfoque que permitiera un manejo más sencillo por parte del usuario y que, al mismo tiempo, garantizara un funcionamiento seguro, especialmente a niveles de energía más elevados. Sería ventajoso disponer de un sistema de transferencia de energía mejorado que permitiera una mayor flexibilidad, facilitara la implementación, facilitara el funcionamiento, ofreciera un funcionamiento más seguro, redujera el riesgo de calentamiento por objetos extraños, aumentara la precisión y/o mejorara el rendimiento.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

En consecuencia, la Invención busca preferentemente mitigar, aliviar o eliminar una o más de las desventajas anteriormente mencionadas individualmente o en cualquier combinación.

Según un aspecto de la invención se proporciona un transmisor de energía para transferir energía a un receptor de energía usando una señal de energía inductiva inalámbrica, el transmisor de energía que comprende: un inductor para proporcionar la señal de energía inductiva inalámbrica; un generador de señal de energía para accionar el inductor para proporcionar la señal de energía inductiva inalámbrica; un controlador de calibración para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de energía para el emparejamiento de transmisor de energía y receptor de energía, determinando la calibración de pérdida de energía una relación esperada entre una indicación de energía recibida proporcionada por el receptor de energía y una indicación de energía transmitida para el transmisor de energía; un limitador de energía dispuesto para restringir la energía suministrada al inductor para que no supere un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de energía para el emparejamiento de transmisor de energía y receptor de energía; un receptor para recibir indicaciones de energía recibidas del receptor de energía, en el que las indicaciones de energía recibidas son proporcionadas por el receptor de energía mediante modulación de carga; y un detector para detectar un consumo de energía parásito en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida que supera un umbral.

La invención puede permitir un funcionamiento más seguro para un sistema de transferencia de energía. Este planteamiento puede permitir mejorar la seguridad a niveles de energía más elevados y, al mismo tiempo, reducir la complejidad y facilitar el funcionamiento a niveles de energía más bajos. En particular, los niveles de energía más elevados pueden restringirse a emparejamientos de transmisores y receptores de energía que ya hayan sido calibrados, de modo que pueda lograrse una mayor precisión al estimar, por ejemplo, cualquier pérdida de energía parasitaria, por ejemplo, asociada a objetos extraños. Un funcionamiento más seguro a niveles de energía más altos puede combinarse con una baja complejidad y, en particular, un rendimiento sin calibración, a niveles más bajos. De este modo, se consigue una combinación mejorada de sencillez y seguridad de funcionamiento.

La invención puede permitir mejorar la detección de energía no contabilizada. Por lo general, puede permitir una mejor detección de objetos extraños y, en particular, en muchas realizaciones, puede garantizar que la energía disipada en los objetos extraños se mantenga en niveles seguros. Esto puede lograrse incluso para niveles de energía más altos.

La relación esperada relaciona una indicación de energía recibida con una indicación de energía transmitida. Por ejemplo, la relación esperada puede proporcionar una indicación de energía recibida esperada para una indicación de energía transmitida dada, o puede, por ejemplo, proporcionar una indicación de energía transmitida esperada para una indicación de energía recibida dada. En el primer caso, la desviación puede determinarse como una diferencia entre la indicación de energía recibida real y la indicación de energía recibida esperada. En este último caso, la desviación puede determinarse como una diferencia entre la indicación de energía transmitida real y la indicación de energía transmitida esperada.

La relación esperada puede ser una función que como entrada tiene una indicación de energía transmitida y como salida tiene una indicación de energía recibida. De este modo, la función puede reflejar la indicación de energía recibida que se espera para una determinada indicación de energía transmitida. Así, la función puede utilizarse para estimar la indicación de energía recibida que debería recibirse durante el funcionamiento normal. Si una indicación de energía recibida real coincide con la indicación de energía recibida esperada (de acuerdo con un criterio de coincidencia adecuado), esto puede utilizarse como indicación de que no se dan actualmente condiciones de funcionamiento inusuales y, en concreto, puede estimarse que no hay pérdidas de energía parasitarias (significativas). Sin embargo, si la indicación de energía recibida real no coincide con la indicación de energía recibida esperada, esto se puede utilizar como una indicación de que existen condiciones de funcionamiento inusuales y, específicamente, de que puede haber pérdidas de energía parasitarias significativas.

De forma similar, la relación esperada puede ser una función que como entrada tiene una indicación de energía recibida y como salida tiene una indicación de energía transmitida. De este modo, la función puede reflejar la indicación de energía transmitida que se espera para una determinada indicación de energía recibida. Así, la función puede utilizarse para estimar la indicación de energía transmitida que debe medirse cuando se recibe una determinada indicación de energía recibida durante el funcionamiento normal. Si una indicación de energía transmitida medida real coincide con la indicación de energía transmitida esperada (de acuerdo con un criterio de coincidencia adecuado), esto puede utilizarse como indicación de que no se dan actualmente condiciones de funcionamiento inusuales y, en concreto, puede estimarse que no existen pérdidas de energía parasitarias (significativas). Sin embargo, si la indicación de energía transmitida real no coincide con la indicación de energía transmitida esperada, esto puede utilizarse como una indicación de que existen condiciones de funcionamiento inusuales y, en concreto, de que puede haber pérdidas de energía parasitarias significativas.

La determinación de la relación esperada puede corresponder específicamente a, o incluir, una adaptación de una relación esperada. Por ejemplo, puede proporcionarse una relación esperada estándar y genérica, que puede ajustarse a las condiciones de corriente específicas medidas para el transmisor de energía específico y el receptor de energía específico. Además, la adaptación puede ser continua y, por ejemplo, incluir una adaptación y ajuste continuos a las condiciones actuales. Así, la adaptación puede, por ejemplo, hacer que la relación prevista se ajuste para reflejar los cambios debidos, por ejemplo, a variaciones de temperatura, tolerancias y variaciones de los componentes, características del transmisor de energía y/o del receptor de energía, etc.

La desviación puede calcularse para un único valor de una de las indicaciones de energía recibida o de energía transmitida, como por ejemplo un valor actual de una de las indicaciones.

La calibración de pérdida de energía puede comparar las indicaciones de energía recibida notificadas proporcionadas por el receptor de energía con las indicaciones de energía transmitida calculadas para el transmisor de energía.

En algunas realizaciones, la indicación de energía transmitida puede ser uno o más valores que pueden utilizarse para calcular la energía transmitida, como por ejemplo una corriente de inductor, una tensión de inductor, una diferencia de fase entre la tensión y la corriente de inductor, una corriente de entrada de accionamiento de bobina (por ejemplo, inversor) o una tensión de entrada de accionamiento de bobina (por ejemplo, inversor).

Puede determinarse un valor de compensación para reflejar la diferencia entre la(s) indicación(es) de energía recibida y la(s) indicación(es) de energía transmitida. El valor de compensación puede ser un valor compuesto que comprenda una pluralidad de valores. Por ejemplo, el valor de compensación puede ser un conjunto de valores para diferentes niveles de energía. En algunas realizaciones, cada elemento del valor de compensación puede ser un valor escalar (o un conjunto de valores escalares). En algunas realizaciones, cada elemento del valor de compensación puede ser una función, como por ejemplo una función que relacione las indicaciones de energía recibida con las indicaciones de energía de transmisión esperada, o que relacione las indicaciones de energía de transmisión esperada con las indicaciones de energía recibida. De este modo, la relación prevista puede indicarse mediante un valor de compensación o un conjunto de valores de compensación.

La energía que restringe el limitador de energía puede ser, por ejemplo, una energía compleja en el inductor que incluya tanto la energía real (disipada) como la energía reactiva, por ejemplo, puede ser la energía aparente. En algunas realizaciones, la energía restringida puede ser sólo la energía real (transmitida).

El limitador de energía puede disponerse para reducir la energía aparente del inductor. Específicamente, el limitador de energía puede restringir la energía aparente dada como el producto de la tensión RMS y la corriente RMS en el inductor.

El limitador de energía puede disponerse específicamente para reducir la corriente del inductor para que no supere un umbral a menos que se haya realizado una calibración de pérdida de energía para el emparejamiento de transmisor de energía y receptor de energía. Esto puede ser particularmente atractivo en los casos en que la tensión del inductor se mantiene sustancialmente constante.

La restricción de la energía mediante la restricción de la energía aparente, tal como mediante la restricción de la corriente del inductor, puede ser ventajosa en muchas realizaciones. En concreto, limitando la corriente es posible limitar directamente el potencial magnético y la tensión inducida. Una baja tensión es intrínsecamente más segura que una alta tensión.

El limitador de energía también puede restringir la energía suministrada al inversor y como consecuencia restringir la energía al inductor.

El umbral puede ser un umbral estático, fijo. Por ejemplo, el umbral (para restringir la energía al inductor) puede corresponder a una corriente del inductor de 1 A, 2 A, etc., a una energía aparente de 10 VA, 20 VA, etc., o a un nivel de energía transmitida de 1 W, 2 W, 5 W, 10 W o 20 W. En algunas realizaciones, el transmisor de energía puede estar dispuesto para establecer el umbral en respuesta a una característica del receptor de energía.

La indicación de energía recibida puede ser, por ejemplo, una estimación de energía recibida generada por el receptor de energía, o puede proporcionarse, por ejemplo, como un valor de corriente y/o tensión. La indicación de energía recibida puede incluir un consumo de energía de una carga, así como posiblemente un consumo de energía debido a pérdidas en el receptor de energía. La indicación de energía transmitida puede ser indicativa de una energía de entrada para el transmisor de energía y/o para el generador de señales de energía. Específicamente, el generador de señal de energía puede comprender un inversor que acciona el inductory la señal de energía transmitida puede ser indicativa de la energía de entrada al inversor. En algunas realizaciones, la indicación de energía transmitida puede reflejar la energía suministrada al inductor. En algunas realizaciones, la indicación de energía transmitida puede ser una indicación de corriente y/o tensión.

En algunas realizaciones, el detector puede estar dispuesto para determinar la desviación entre la relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada comparando una indicación de energía de transmisión esperada con una indicación de energía de transmisión actual. La indicación de energía de transmisión actual puede ser, por ejemplo, una energía de transmisión medida, por ejemplo, calculada a partir de mediciones de la corriente del inductor, la tensión del inductor, etc. La indicación de energía de transmisión prevista puede generarse aplicando una relación (o función) prevista a una indicación de energía recibida. Puede considerarse que la desviación supera el umbral si la diferencia entre la energía de transmisión prevista y la energía de transmisión actual supera un umbral.

En algunas realizaciones, el detector puede disponerse para determinar la desviación entre la relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada comparando una indicación de energía recibida esperada con una indicación de energía recibida actual. Una indicación de energía de transmisión actual puede generarse como una energía de transmisión medida, por ejemplo, calculada a partir de mediciones de la corriente del inductor, la tensión del inductor, etc. La indicación de energía recibida prevista puede generarse aplicando una relación (o función) prevista a la indicación de energía de transmisión actual. Puede considerarse que la desviación supera el umbral si la diferencia entre la indicación de energía recibida prevista y la indicación de energía recibida supera un umbral.

Un objeto extraño puede ser un objeto que no es un receptor de energía dispuesto para recibir energía mediante una transferencia de energía inalámbrica desde el transmisor de energía.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el transmisor de energía comprende además: un calibrador para realizar la calibración de pérdida de energía para determinar la relación esperada durante una fase de calibración, determinándose la relación esperada mediante una comparación de al menos una indicación de energía transmitida y al menos una indicación de energía recibida durante la fase de calibración.

El funcionamiento mejorado puede proporcionarse mediante un proceso de calibración. La calibración basada en las indicaciones de energía recibida y las indicaciones de energía transmitida proporciona una calibración del emparejamiento específico entre el transmisor de energía y el receptor de energía. Así, en lugar de utilizar una calibración genérica para un receptor genérico, la calibración es directamente para el receptor de energía individual que forma parte de la transferencia de energía. De este modo, puede lograrse una mayor precisión, lo que permite, por ejemplo, un funcionamiento más seguro a niveles de energía más elevados.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el calibrador está dispuesto para solicitar una entrada de usuario, y para realizar únicamente la calibración de pérdida de energía cuando se recibe la entrada de usuario.

Esto puede proporcionar una precisión mejorada de la calibración. En particular, puede garantizar que la calibración pueda realizarse asumiendo que no hay objetos extraños presentes, permitiendo así una mejor detección de diferencias resultantes de objetos extraños.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el calibrador está dispuesto para realizar la calibración de pérdida inferior determinando inicialmente una primera relación esperada a un primer nivel de energía y determinando a continuación una segunda relación esperada a un segundo nivel de energía utilizando la primera relación esperada, siendo el segundo nivel de energía mayor que el primer nivel de energía.

Tal enfoque puede garantizar un funcionamiento seguro incluso durante el proceso de calibración. En particular, puede permitir una mejor detección de objetos extraños a lo largo de todo el proceso de calibración, y específicamente a niveles de energía más elevados.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el calibrador está dispuesto para, al determinar el segundo nivel de energía, restringir la energía proporcionada al inductor en respuesta a una detección de que una relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida difiere de la relación esperada entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida.

Tal enfoque puede garantizar un funcionamiento seguro incluso durante el proceso de calibración y puede proteger específicamente contra el calentamiento inaceptable de objetos extraños durante todo el proceso de calibración. En muchas realizaciones, la energía suministrada al inductor se limita al mismo nivel que durante la fase de transferencia de energía.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el transmisor de energía comprende además un adaptador de relación esperada dispuesto para adaptar la relación esperada durante una fase de transferencia de energía, adaptándose la relación esperada en respuesta a una comparación de al menos una indicación de energía transmitida y al menos una indicación de energía recibida durante la fase de transferencia de energía.

Esto puede permitir una precisión mejorada. En particular, la fase de transferencia de energía suele ser mucho más larga que cualquier fase de calibración y, en consecuencia, puede disponerse de más mediciones/puntos de muestreo para proporcionar una relación prevista más precisa.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, una tasa de adaptación para adaptar la relación esperada durante la fase de transferencia de energía es menor que una tasa de adaptación para determinar la relación esperada durante la fase de calibración.

Esto puede proporcionar una precisión mejorada al tiempo que permite procedimientos de calibración relativamente cortos. La constante de tiempo para la fase de transferencia de energía puede ser típicamente al menos 2, 5 o 10 veces mayor que la constante de tiempo para la fase de calibración.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el adaptador de relación esperada está dispuesto para no adaptar la relación esperada en respuesta a indicaciones de energía transmitida e indicaciones de energía recibida en respuesta a una detección de que una desviación entre la relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida supera un umbral.

Esto puede garantizar un funcionamiento más fiable, y puede reducir específicamente el riesgo de que la presencia de un objeto extraño provoque una adaptación de la relación esperada.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el transmisor de energía comprende además: una memoria para almacenar identidades y datos de relación esperados para receptores de energía; un receptor para recibir una primera identidad del receptor de energía; y en el que el controlador de calibración está dispuesto para determinar si se ha realizado la calibración de pérdida de energía para el emparejamiento de transmisor de energía y receptor de energía en respuesta a la primera identidad y las identidades almacenadas en la memoria.

Esto puede proporcionar un funcionamiento facilitado y/o mejorado. En muchos casos, puede reducir el número de calibraciones necesarias. Por ejemplo, puede en muchas realizaciones permitir muchas sesiones de transferencia de energía sin la necesidad de entrada de usuario dedicado. En muchas realizaciones puede permitir una transferencia de energía más rápida para los receptores de energía que se han utilizado previamente con el transmisor de energía.

El controlador de calibración puede determinar que se ha realizado una calibración de pérdida de energía si se almacena un valor de compensación en la memoria para la identidad del receptor de energía.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el controlador de calibración está dispuesto para iniciar la calibración de pérdida de energía en respuesta a una detección de que no se almacenan datos de relación esperada válidos para la primera identidad.

Esto puede proporcionar una experiencia de usuario mejorada y puede permitir que la calibración se realice cuando sea necesario, y típicamente cuando los receptores de energía se utilizan con el transmisor de energía por primera vez.

Los valores de compensación determinados por el proceso de calibración pueden almacenarse en la memoria junto con la identidad del receptor de energía.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el controlador de calibración está dispuesto para omitir la calibración de pérdida de energía y extraer los datos de relación esperados para la identidad del receptor de energía de la memoria si la identidad del receptor de energía coincide con una de las identidades almacenadas en la memoria.

Esto puede proporcionar una experiencia de usuario mejorada y puede reducir el número de calibraciones necesarias.

Según un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de transferencia de energía como se define en la reivindicación 12.

Según un aspecto de la invención, se proporciona un método como se define en la reivindicación 13.

Estos y otros aspectos, características y ventajas de la invención serán aparentes y se dilucidarán con referencia a la(s) realización(es) descrita(s) a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Las realizaciones de la invención se describirán, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos, en los que

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

La figura 2 ilustra un ejemplo de elementos de un transmisor de energía de acuerdo con algunas realizaciones de la invención;

La figura 3 ilustra un ejemplo de elementos de un inversor de medio puente para un transmisor de energía de acuerdo con algunas realizaciones de la invención;

La figura 4 ilustra un ejemplo de elementos de un inversor de puente completo para un transmisor de energía de acuerdo con algunas realizaciones de la invención; y

La figura 5 ilustra un ejemplo de elementos de un transmisor de energía de acuerdo con algunas realizaciones de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE ALGUNAS REALIZACIONES DE LA INVENCIÓN

La figura 1 ilustra un ejemplo de un sistema de transferencia de energía de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. El sistema de transferencia de energía comprende un transmisor de energía 101 que incluye (o está acoplado a) una bobina/inductor transmisor 103. El sistema comprende además un receptor de energía 105 que incluye (o está acoplado a) una bobina/inductor receptor 107.

El sistema proporciona una transferencia de energía inductiva inalámbrica desde el transmisor de energía 101 al receptor de energía 105. En concreto, el transmisor de energía 101 genera una señal de energía que se propaga en forma de flujo magnético por la bobina transmisora 103. La señal de energía puede tener una frecuencia de entre 100 kHz y 200 kHz. La bobina transmisora 103 y la bobina receptora 105 están débilmente acopladas, por lo que la bobina receptora recoge (al menos parte de) la señal de energía del transmisor de energía 101. Así, la energía se transfiere del transmisor de energía 101 al receptor de energía 105 a través de un acoplamiento inductivo inalámbrico de la bobina transmisora 103 a la bobina receptora 107. El término señal de energía se utiliza principalmente para referirse a la señal inductiva entre la bobina transmisora 103 y la bobina receptora 107 (la señal de flujo magnético), pero se apreciará que por equivalencia también puede considerarse y utilizarse como una referencia a la señal eléctrica proporcionada a la bobina transmisora 103, o de hecho a la señal eléctrica de la bobina receptora 107.

A continuación, se describirá el funcionamiento del transmisor de energía 101 y del receptor de energía 105 con referencia específica a una realización de acuerdo con el estándar Qi (excepto por las modificaciones y mejoras aquí descritas (o consecuentes)). En particular, el transmisor de energía 101 y el receptor de energía 103 pueden ser sustancialmente compatibles con la Especificación Qi versión 1.0 o 1.1 (excepto por las modificaciones y mejoras aquí descritas (o consecuentes)).

Para preparar y controlar la transferencia de energía entre el transmisor de energía 101 y el receptor de energía 105 en el sistema de transferencia inalámbrica de energía, el receptor de energía 105 comunica información al transmisor de energía 101. Dicha comunicación se ha normalizado en la Especificación Qi versión 1.0 y 1.1.

A nivel físico, el canal de comunicación desde el receptor de energía 105 al transmisor de energía 101 se implementa utilizando la señal de energía como portadora. El receptor de energía 105 modula la carga de la bobina receptora 105. El resultado son las correspondientes variaciones de la señal de energía en el lado del transmisor de energía. La modulación de carga puede ser detectada por un cambio en la amplitud y/o fase de la corriente de la bobina transmisora 105, o alternativa o adicionalmente por un cambio en el tensión de la bobina transmisora 105. Basándose en este principio, el receptor de energía 105 puede modular datos que el transmisor de energía 101 demodula. Estos datos están formateados en bytes y paquetes. Encontrará más información en la "Descripción del sistema, Transferencia inalámbrica de energía, Volumen I": Bajo consumo, Parte 1: Definición de Interfaz, Versión 1.0 Julio 2010, publicada por Wireless Power Consortium" disponible en http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html, también llamada especificación de energía inalámbrica Qi, en particular el capítulo 6: Interfaz de Comunicaciones.

Para controlar la transferencia de energía, el sistema puede proceder a través de diferentes fases, en particular una fase de selección, una fase de ping, una fase de identificación y configuración y una fase de transferencia de energía.

Encontrará más información en el capítulo 5 de la parte 1 de la especificación de energía inalámbrica Qi.

Inicialmente, el transmisor de energía 101 se encuentra en la fase de selección en la que se limita a vigilar la posible presencia de un receptor de energía. El transmisor de energía 101 puede utilizar una variedad de métodos para este fin, por ejemplo, como se describe en la especificación de energía inalámbrica Qi. Si se detecta dicha presencia potencial, el transmisor de energía 101 entra en la fase de ping, en la que se genera temporalmente una señal de energía. El receptor de energía 105 puede aplicar la señal recibida para alimentar sus componentes electrónicos. Tras recibir la señal de energía, el receptor de energía 105 comunica un paquete inicial al transmisor de energía 101. En concreto, se transmite un paquete de intensidad de señal que indica el grado de acoplamiento entre el transmisor de energía y el receptor de energía. Encontrará más información en el capítulo 6.3.1 de la parte 1 de la especificación de energía inalámbrica Qi. Así, en la fase ping se determina si un receptor de energía 105 está presente en la interfaz del transmisor de energía 101.

Al recibir el mensaje de intensidad de señal, el transmisor de energía 101 pasa a la fase de Identificación y Configuración. En esta fase, el receptor de energía 105 mantiene su carga de salida desconectada y se comunica con el transmisor de energía 101 utilizando modulación de carga. Para ello, el transmisor de energía proporciona una señal de energía de amplitud, frecuencia y fase constantes (a excepción del cambio provocado por la modulación de la carga). Los mensajes son utilizados por el transmisor de energía 101 para configurarse según lo solicitado por el receptor de energía 105.

Tras la fase de Identificación y Configuración, el sistema pasa a la fase de transferencia de energía, en la que tiene lugar la transferencia de energía propiamente dicha. Concretamente, tras haber comunicado su necesidad de energía, el receptor de energía 105 conecta la carga de salida y la alimenta con la energía recibida. El receptor de energía 105 supervisa la carga de salida y mide el error de control entre el valor real y el valor deseado de un determinado punto de funcionamiento. Comunica dichos errores de control al transmisor de energía 101a una frecuencia mínima de, por ejemplo, cada 250 ms para indicar estos errores al transmisor de energía 101, así como el deseo de un cambio, o de ningún cambio, de la señal de energía.

La figura 2 ilustra el transmisor de energía 101 con más detalle.

La bobina transmisora 103 está acoplada a un generador de señal de energía 201 que acciona el inductor para proporcionar la señal de energía. El generador de señales de energía 201 genera así la corriente y la tensión que se alimentan a la bobina transmisora 103. El generador de señal de energía 201 suele ser un circuito de accionamiento en forma de inversor que genera una señal alterna a partir de una tensión continua. La figura 3 muestra un inversor de medio puente. Los interruptores S1 y S2 se controlan de forma que nunca estén cerrados al mismo tiempo. Alternativamente, S1 está cerrado mientras S2 está abierto y S2 está cerrado mientras S1 está abierto. Los interruptores se abren y cierran con la frecuencia deseada, generando así una señal alterna en la salida. Normalmente, la salida del inversor se conecta a la bobina transmisora a través de un condensador de resonancia. La figura 4 muestra un inversor de puente completo. Los interruptores S1 y S2 se controlan de forma que nunca estén cerrados al mismo tiempo. Los interruptores S3 y S4 se controlan de forma que nunca estén cerrados al mismo tiempo. Los interruptores S1 y S4 se cierran alternativamente mientras S2 y S3 están abiertos, y luego S2 y S3 se cierran mientras S1 y S4 están abiertos, creando así una señal de onda de bloque en la salida. Los interruptores se abren y cierran con la frecuencia deseada.

El generador de señales de energía 201 también comprende funcionalidad de control para operar la función de transferencia de energía y puede comprender específicamente un controlador dispuesto para operar el transmisor de energía 101 de acuerdo con el estándar Qi. Por ejemplo, el controlador puede estar preparado para llevar a cabo las fases de identificación y configuración, así como la transferencia de energía del estándar Qi.

Además, el transmisor de energía 101 comprende un controlador de calibración 203 que está dispuesto para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de energía para el emparejamiento de transmisor de energía y receptor de energía.

La calibración de la pérdida de energía puede proporcionar uno o más valores o funciones de compensación para la relación esperada entre las indicaciones de la energía recibida que son proporcionadas por el receptor y las indicaciones de la energía que es transmitida por el transmisor de energía 101.

Específicamente, en los sistemas de transferencia de energía tales como el estándar Qi, se requiere que el receptor de energía 105 comunique los valores de energía recibidos al transmisor de energía 101. Los valores de energía recibida son indicativos de la energía que recibe el receptor de energía 105.

En algunas realizaciones, el receptor de energía 105 puede informar de un valor de energía recibida que corresponde directamente a la energía que se proporciona a la carga del receptor de energía 105. Sin embargo, en muchas realizaciones, el receptor de energía 105 generará un valor de energía recibida que también incluye la pérdida/disipación de energía en el propio receptor de energía 105. Por lo tanto, la indicación de energía recibida notificada puede incluir tanto la energía suministrada a la carga como la pérdida de energía en el propio receptor de energía 105. Por ejemplo, puede incluir la pérdida de energía medida o estimada en los circuitos de rectificación y/o en la bobina receptora.

En muchas realizaciones, la indicación de energía recibida puede proporcionarse directamente como un valor de energía. Sin embargo, se apreciará que en otras realizaciones se pueden proporcionar otras indicaciones, como una corriente y/o tensión. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la indicación de energía recibida puede proporcionarse como la corriente o tensión inducida en la bobina receptora 107.

El transmisor de energía 101 puede además calcular una estimación de la energía transmitida. A modo de ejemplo sencillo, la indicación de energía transmitida puede determinarse como la energía que se alimenta a la bobina transmisora 103 o puede, por ejemplo, determinarse como la energía de entrada a la etapa inversora del generador de señales de energía 201. Por ejemplo, el transmisor de energía 101 puede medir la corriente a través de la bobina transmisora, la tensión sobre la bobina transmisora 103 y la diferencia de fase entre la tensión y la corriente. A partir de estos valores, puede determinar la energía correspondiente (promediada en el tiempo). Por ejemplo, la tensión de energía del inversor suele ser constante y el transmisor de energía 101 puede medir la corriente consumida por el inversor y multiplicarla por la tensión constante para determinar la energía de entrada al inversor. Esta energía puede utilizarse como indicación de energía del transmisor. En algunas realizaciones, uno o más valores que pueden utilizarse para calcular una energía transmitida pueden utilizarse directamente como indicación de energía del transmisor. Por ejemplo, una corriente de entrada del inversor medida puede compararse con una corriente de entrada del inversor esperada para una indicación de energía recibida dada (y posiblemente también dependiente de otros parámetros). Si la desviación supera un umbral, el consumo de energía parasitario puede considerarse demasiado elevado.

En muchas realizaciones, se genera una indicación de energía transmitida ligeramente más compleja. En particular, el enfoque puede compensar la energía calculada por las pérdidas en el propio transmisor de energía 101. En particular, se pueden calcular las pérdidas en la propia bobina transmisora 103, y la energía de entrada se puede compensar por este valor para proporcionar una indicación mejorada de la energía que se transmite desde la bobina transmisora 103.

La pérdida de energía en la bobina transmisora 103 puede calcularse como:

rPp é rd id a b o b in a_ Dn -ÍI b o b in a 2

donde Ibobina es la corriente eficaz a través de la bobina transmisora 103 y R es la resistencia equivalente de la bobina transmisora 103. Suponiendo que se conoce la resistencia, la energía transmitida puede estimarse mediante:

P ’t x ^ b o b in a - ^ b o b in a -COS(^)R . ^ b o b in a 2

donde Vbobina es la tensión sobre la bobina transmisora 103 y O es la fase entre Vbobina e Ibobina.

R puede depender de la frecuencia de la corriente de la bobina transmisora, por ejemplo según una función como: R = Rb Rf - f, donde Rb es la parte de la resistencia equivalente independiente de la frecuencia, Rf es la parte de la resistencia equivalente dependiente de la frecuencia, y f es la frecuencia.

Típicamente se utilizan valores promediados en el tiempo, por ejemplo, determinándose los valores de energía como valores medios en intervalos de tiempo adecuados, estando los intervalos de tiempo preferentemente sincronizados entre el transmisor de energía 101 y el receptor de energía 105.

Las indicaciones de energía recibida y transmitida pueden compararse. En caso de que las indicaciones se proporcionen directamente como niveles de energía, los niveles de energía pueden compararse entre sí. En un sistema ideal no hay pérdidas en ninguna parte y la energía transmitida será idéntica a la recibida. Sin embargo, en los sistemas prácticos, se producirán varias pérdidas, incluidas las pérdidas en el transmisor de energía 101, en el receptor de energía 105 y, de hecho, parte de la energía se absorberá fuera del receptor de energía 105 (y del transmisor de energía 101). Algunas de estas pérdidas pueden ser típicamente estimadas, como la pérdida en la bobina transmisora 103 o en el rectificador del receptor de energía 105. Sin embargo, no todas las pérdidas de energía pueden estimarse eficazmente y sigue habiendo una serie de pérdidas de energía desconocidas incluso si no hay objetos extraños presentes. Estas pérdidas de energía parasitarias introducirán una diferencia entre los niveles de energía compensados. Además, la incertidumbre en la estimación de las pérdidas introducirá una diferencia entre los niveles reales de energía recibida y transmitida. Por último, la incertidumbre de medición en la determinación de los niveles de energía transmitida y recibida puede introducir una incertidumbre que introduce una diferencia entre la energía transmitida y la recibida.

Por lo tanto, existe una relación entre la energía transmitida y la energía recibida, y por lo tanto entre una indicación de energía transmitida y la correspondiente indicación de energía recibida. Sin embargo, en la práctica, no se conoce la relación exacta entre la energía transmitida y la energía recibida, ya que depende de una serie de factores desconocidos. Sin embargo, normalmente se puede estimar una relación aproximada esperada. Por ejemplo, se puede aplicar una estimación de que el nivel de energía transmitida es igual al nivel de energía recibida más la pérdida en la bobina transmisora 103 más un valor adicional. El valor adicional puede basarse en una estimación de la pérdida total de energía.

El transmisor de energía 101 está dispuesto para generar una relación esperada que indica la indicación de energía de recepción que debería recibirse durante el funcionamiento normal cuando se mide una indicación de energía de transmisión dada y/o que indica la indicación de energía de transmisión que debería medirse cuando se recibe una indicación de energía de recepción dada del receptor de energía 105. Así, se genera una relación (función) esperada que para una entrada de una indicación de energía de recepción recibida proporciona una indicación de energía de transmisión esperada (es decir, la que se esperaría durante el funcionamiento normal) y/o que para una entrada de una indicación de energía de transmisión medida proporciona una indicación de energía de recepción esperada (es decir, la que se espera recibir del receptor de energía 105 durante el funcionamiento normal).

Tal función esperada puede permitir determinar las desviaciones. Por ejemplo, puede considerarse que la función refleja la situación en la que no hay objetos extraños, es decir, la relación prevista proporciona la indicación de energía de recepción que debería recibirse para una indicación de energía de transmisión dada, o la indicación de energía de transmisión que debería medirse para una indicación de energía de recepción dada, cuando no hay pérdidas inusuales. Cuando se recibe del receptor de energía 105 una nueva indicación de energía de recepción que indica un nivel de energía de recepción específico, el transmisor de energía 101 puede evaluar la función para determinar si este nivel de energía corresponde a un nivel de energía de transmisión calculado de acuerdo con la función esperada.

Por ejemplo, la función puede proporcionar una energía de transmisión esperada para un nivel de energía de recepción dado, y el nivel de energía recibido puede utilizarse como entrada. La energía de transmisión esperada puede, por ejemplo, corresponder directamente a la energía de transmisión que se midió/calculó durante la fase de calibración para este nivel de energía recibida. A continuación, se compara la energía de transmisión prevista resultante con la energía de transmisión calculada. De forma equivalente, la función puede proporcionar una energía de recepción esperada para un nivel de energía de transmisión dado, y el nivel de energía de transmisión calculado puede utilizarse como entrada. El nivel de energía recibida esperado resultante se compara entonces con el nivel de energía recibida real proporcionado por el receptor de energía 105.

Si la comparación revela una desviación demasiado grande, esto indica la presencia de una pérdida de energía inesperada. Esto puede deberse específicamente a la colocación de un objeto extraño demasiado cerca o sobre el transmisor de energía 101. Una pérdida de energía de este tipo puede provocar un calentamiento importante del objeto extraño que puede causar daños o lesiones. El transmisor de energía 101 puede, por tanto, proceder a finalizar la transferencia de energía en tal escenario.

La relación esperada proporciona así una indicación de energía de transmisión esperada o una indicación de energía de recepción esperada. Si los valores reales coinciden con los previstos, es porque la relación prevista proporciona un modelo exacto de la transferencia de energía. Dado que la relación esperada se determina durante el calibrado cuando se puede garantizar que no hay pérdida de energía parasitaria, la relación esperada modela el escenario cuando no hay pérdidas de energía parasitarias. Por lo tanto, si los valores reales coinciden con los valores esperados, la situación actual corresponderá a la modelada por la relación esperada, es decir, corresponderá a una situación sin pérdidas de energía parasitarias. En otras palabras, si la relación real entre la indicación de energía real transmitida y la correspondiente indicación de energía real recibida es la misma (o se desvía en menos de un umbral determinado), entonces actualmente no hay pérdidas parásitas.

A modo de ejemplo, la relación esperada puede ser una que proporcione una indicación de energía recibida esperada como una función de una indicación de energía transmitida. La relación esperada puede determinarse, por ejemplo, utilizando una función que se haya determinado, por ejemplo, durante una fase de calibración en la que se haya comprobado que no hay objetos extraños cerca. Durante la calibración, el receptor de energía puede haber ajustado la energía de salida a diferentes niveles y para cada uno de los niveles se puede haber calculado una indicación de energía transmitida. Para cada nivel, las indicaciones de energía recibidas del receptor de energía 105 pueden haber sido registradas y el valor medio determinado. Para cada nivel de energía, la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida (media) pueden almacenarse como la relación esperada. Así, se ha determinado una relación esperada que para una entrada de una indicación de energía transmitida proporciona la indicación de energía recibida que se espera cuando no hay pérdida de energía parasitaria. Puede determinarse una relación esperada para todos los valores posibles de la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida o sólo para un subconjunto. En algunas realizaciones, la(s) relación(es) esperada(s) puede(n) estar representada(s), por ejemplo, por una función que para un valor de una indicación de energía transmitida proporciona un valor de la indicación de energía recibida, o por una función que para un valor de una indicación de energía recibida proporciona un valor de la indicación de energía transmitida.

Durante la transferencia de energía normal, el transmisor de energía 101 puede, por ejemplo, calcular una indicación de energía transmitida basándose en valores medidos. Para al menos algunas de estas indicaciones de energía transmitida calculadas, el detector 209 determina cuál es la indicación de energía recibida esperada, por ejemplo, puede acceder a una tabla de consulta que proporciona la indicación de energía recibida media que se encontró para esa indicación de energía transmitida durante la fase de calibración. La indicación de energía recibida esperada representa así la relación esperada entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida para este valor de la indicación de energía transmitida.

A continuación, el detector 209 analiza la indicación de energía real recibida que se recibió del receptor de energía 105. Si la relación entre la indicación de energía transmitida real y la indicación de energía recibida real es la misma que la relación entre la indicación de energía transmitida real y la indicación de energía recibida esperada (es decir, la relación esperada), esto refleja que la relación esperada proporciona un buen modelo para el escenario real experimentado actualmente. Como la relación esperada se determina para un escenario sin pérdidas parasitarias, una relación real que coincida con la relación esperada indica que actualmente no hay pérdidas parasitarias. Por el contrario, si las dos relaciones no coinciden, indica que actualmente hay pérdidas parásitas.

La coincidencia entre las relaciones esperada y real puede determinarse simplemente comparando la indicación de energía recibida esperada determinada con la indicación de energía recibida real. Si éstas difieren en menos de un umbral determinado, ello indica que las relaciones real y prevista son lo suficientemente próximas como para considerar que no existen pérdidas parásitas. En caso contrario, el detector 209 determina que existen pérdidas parásitas.

En otras realizaciones, la comparación de la relación esperada con la relación real puede evaluarse considerando una indicación de energía recibida real y determinando a continuación la indicación de energía transmitida esperada correspondiente a este valor. La comparación puede realizarse comparando esta indicación de energía transmitida esperada con la indicación de energía transmitida calculada real. Si son suficientemente cercanas (diferencia menor que un umbral), entonces la diferencia entre la relación esperada y la relación de función real es suficientemente cercana para que el detector 209 determine que no hay pérdidas de energía parasitarias. En caso contrario, el detector 209 determina que existen pérdidas parásitas.

Así, en algunas realizaciones, el detector 209 puede determinar que existen pérdidas parasitarias si la indicación de energía transmitida esperada se desvía de la indicación de energía transmitida real en más de un umbral. En algunas realizaciones, el detector 209 puede determinar que hay pérdidas parásitas si la indicación de energía recibida esperada se desvía de la indicación de energía recibida real en más de un umbral.

Se apreciará que tanto el enfoque de comparar las indicaciones de energía recibida esperada y real para una indicación de energía transmitida dada como el enfoque de comparar las indicaciones de energía transmitida esperada y real para una indicación de energía recibida dada (o ambos) corresponden inherentemente a una comparación de la relación esperada entre una indicación de energía transmitida y una indicación de energía recibida y la relación real entre estas.

Sin embargo, para poder detectar desviaciones suficientemente pequeñas, la función esperada debe ser suficientemente precisa. Dado que la energía máxima aceptable que no se contabiliza (y que, por tanto, puede disiparse en objetos extraños) es un valor constante (de unos 250 a 500 mW, por ejemplo), la precisión de la función esperada es mucho más crítica a niveles de energía más altos que a niveles más bajos. Por ejemplo, para una energía de transmisión de 1 W, la incertidumbre puede llegar al 25 %, mientras que para una energía de transmisión de 50 W, la precisión requerida es del 0,5 % para el mismo rendimiento de detección.

Los factores desconocidos de la relación entre la energía transmitida y la energía recibida se clasifican en diferentes categorías. Algunos factores serán constantes y dependerán de las características del transmisor de energía 101 y del receptor de energía 105. Tales factores incluyen la disipación de energía en los armarios de los dispositivos, cualquier sesgo constante en las operaciones de medición, etc. Otros factores pueden ser aleatorios y variables, como el ruido de medición.

En el sistema de la figura 1, se puede realizar una calibración de pérdida de energía para el emparejamiento del transmisor de energía 101 y el receptor de energía 105. Esta calibración de la pérdida de energía puede determinar la relación esperada, y puede introducir específicamente una compensación o adaptación a una función esperada existente o predeterminada de forma que ésta refleje con mayor precisión la relación entre la energía transmitida y la energía recibida. En particular, dicha calibración puede compensar la primera categoría de factores desconocidos. Por ejemplo, una calibración puede reflejar el sesgo en las mediciones, las pérdidas de energía en diversos circuitos del transmisor de energía 101 y el receptor de energía 105, etc. De este modo, si se ha realizado una calibración de las pérdidas de energía y la relación prevista se ha adaptado en consecuencia, se puede obtener un resultado significativamente más preciso. De hecho, normalmente, la calibración de la pérdida de energía puede reducir la incertidumbre de, digamos, ±5 % a alrededor de ±0,5 %. Dicha mejora puede permitir que el sistema se utilice a niveles de energía sustancialmente más altos, permitiendo al mismo tiempo la misma precisión en la detección de cualquier pérdida de energía no contabilizada.

Por lo tanto, a menudo es ventajoso realizar una calibración de la pérdida de energía y adaptar la relación esperada para que sea más precisa. Sin embargo, la calibración de la pérdida de energía es una operación adicional que muchos usuarios pueden considerar incómoda y engorrosa. Por lo tanto, es muy conveniente reducir el número de calibraciones de pérdida de energía necesarias.

En consecuencia, el sistema de las figuras 1 y 2 está dispuesto para adaptar el funcionamiento del sistema de tal manera que el número de calibraciones de pérdida de energía puede ser minimizado al tiempo que permite el funcionamiento de alta energía.

En el sistema, el controlador de calibración 203 determina si se ha realizado una calibración de pérdida de energía para el emparejamiento específico del transmisor de energía y el receptor de energía. Cabe señalar que la calibración no es meramente una calibración para el transmisor de energía 103 o una calibración para el receptor de energía 105. Más bien, se trata de una calibración que es para el emparejamiento específico del transmisor de energía y el receptor de energía, y proporciona específicamente una relación esperada para este par/combinación específica de transmisor de energía y receptor de energía.

El controlador de calibración 203 está acoplado a un limitador 205 al que se alimenta una indicación de si se ha realizado la calibración de pérdida de energía. El limitador 205 está acoplado además al generador de señales de energía 201 y puede proporcionar una entrada de control que restringe la energía que se puede suministrar, y que específicamente puede restringir la corriente máxima de la bobina.

El limitador 205 está dispuesto para restringir la energía a la bobina transmisora 103 a menos que se haya realizado una calibración de pérdida de energía para el emparejamiento de transmisor de energía y receptor de energía. Por lo tanto, si no se ha realizado ninguna calibración de pérdida de energía, la energía (y en muchas realizaciones específicamente la energía aparente o la corriente del inductor/bobina) se restringe para que esté por debajo de un umbral (posiblemente adaptable). El umbral suele seleccionarse para garantizar que la pérdida de energía no contabilizada que puede detectarse utilizando una relación esperada no adaptada por defecto sea lo suficientemente baja como para garantizar un funcionamiento seguro. Sin embargo, si se ha realizado una calibración de la pérdida de energía para el emparejamiento, la relación esperada se ha adaptado para ser significativamente más precisa. En consecuencia, el rendimiento de detección de pérdidas de energía no contabilizadas mejora significativamente y, por lo tanto, el limitador 205 permite una energía superior al umbral.

De este modo, el sistema puede permitir un funcionamiento seguro a niveles de energía elevados (por ejemplo, hasta 50 W o 100 W) al tiempo que permite un funcionamiento sin calibración para niveles de energía bajos (por ejemplo, hasta 5 W). De este modo, se proporciona una experiencia de usuario más cómoda y, al mismo tiempo, se posibilitan transferencias seguras de energía de alto nivel.

El limitador 205 puede, por ejemplo, restringir la corriente proporcionando una señal de control al generador de señales de energía 201 indicando una corriente máxima de bobina. Como otro ejemplo, el limitador 205 puede incluir un limitador de corriente en la conexión desde el generador de señal de energía 201 a la bobina transmisora 103. Como otro ejemplo, el limitador 205 puede incluir un limitador de corriente para la corriente de entrada del generador de señal de energía.

La restricción de energía puede ser específicamente restringiendo la corriente del inductor/bobina. Tal enfoque puede ser particularmente adecuado para realizaciones o escenarios en los que la tensión del inductor se mantiene sustancialmente constante. Este puede ser el caso en muchas realizaciones manteniendo una tensión de carril (tensión de energía) al circuito de accionamiento (y específicamente a un inversor) constante durante el funcionamiento. Sin embargo, la corriente del inductor también puede ser un parámetro de seguridad útil para controlar incluso cuando la tensión del inductor varía, ya que la corriente del inductortambién depende de la tensión del inductor.

Otro ejemplo de energía que puede restringirse es la energía aparente que puede darse como el producto de la tensión RMS y la corriente RMS para el inductor, o equivalentemente como las raíces cuadradas de las sumas de la energía real y la energía reactiva elevadas al cuadrado.

El transmisor de energía 101 de la figura 2 comprende además funciones para detectar consumos de energía parásitos, como el consumo de energía típicamente parásito de un objeto extraño. Un consumo de energía parásito es un consumo de energía que no está asociado con el receptor de energía 105, y que típicamente puede estar asociado con objetos extraños que pueden colocarse cerca de la bobina transmisora 103, como por ejemplo llaves, anillos o monedas colocados en el transmisor de energía 101.

El transmisor de energía 101 comprende un receptor 207 que está dispuesto para recibir mensajes del receptor de energía 105. Los mensajes se proporcionan mediante modulación de carga, como sabrá el experto.

El receptor 207 puede recibir específicamente indicaciones de energía recibidas del receptor de energía 105. Las indicaciones de energía recibidas proporcionan una indicación de la energía consumida por el receptor de energía 105. En algunas realizaciones, las indicaciones de energía recibida pueden incluir alguna consideración de las pérdidas de energía en el receptor de energía 105.

El receptor 207 está acoplado a un detector 209 que está dispuesto para detectar el consumo de energía parasitario.

En particular, el detector 209 está dispuesto para detectar si el consumo de energía parasitario supera un umbral determinado. El detector 209 hace esto determinando la desviación entre la relación real entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada entre estos valores. Por lo tanto, si no hay consumo de energía parasitario, es probable que la relación real entre la indicación de energía recibida y la indicación de energía transmitida sea casi la misma que la relación esperada, es decir, como la relación esperada refleja/modela la situación de transferencia de energía cuando no hay pérdidas de energía parasitarias, la relación real coincidirá con esta relación esperada cuando efectivamente no hay pérdidas de energía parasitarias presentes. Sin embargo, si hay un consumo de energía parasitaria importante, esto no se reflejará en la relación esperada (ya que se determina durante la fase de calibración, cuando se puede garantizar que no hay pérdidas de energía parasitaria), sino que se reflejará en la relación real. Por lo tanto, la desviación entre estos será relativamente grande, lo que permitirá detectar el consumo de energía parasitario a partir de esta desviación. En otras palabras, en un escenario que no se asemeja al escenario de calibración cuando no existen pérdida de energía parasitaria, la relación esperada será un modelo deficiente para el funcionamiento real y, por lo tanto, proporcionará valores esperados que se desvían sustancialmente de los valores reales.

En algunas realizaciones, las desviaciones pueden detectarse comparando los valores de las indicaciones de energía de recepción (es decir, entre los valores esperados y los valores reales). En algunas realizaciones, las desviaciones pueden detectarse comparando los valores de las indicaciones de energía de transmisión (es decir, entre los valores esperados y los reales).

Por ejemplo, la desviación puede detectarse derivando la indicación de energía transmitida esperada a partir de la indicación de energía recibida proporcionada por el receptor de energía 105 y comparándola con la indicación de energía transmitida calculada real. Alternativa o adicionalmente, la indicación de energía recibida esperada puede derivarse de la indicación de energía transmitida calculada real y el resultado puede compararse con la indicación de energía recibida real proporcionada por el receptor de energía 105.

Así, el detector 209 detecta si el consumo de energía parásito que no se refleja en la relación esperada es tan elevado que provoca una desviación relativa a la relación real que supera un umbral.

Cuando el emparejamiento del transmisor de energía 101 y el receptor de energía 105 ha sido calibrado, la relación esperada será una relación esperada calibrada o adaptada, es decir, reflejará las características específicas del emparejamiento específico del transmisor de energía 101 y el receptor de energía 105. Por lo tanto, no se limitará a proporcionar valores esperados genéricos (de las indicaciones de energía de recepción o de las indicaciones de energía de transmisión), sino que proporcionará valores esperados para ese transmisor de energía 101 y ese receptor de energía 105 específicos. Así, la relación esperada puede reflejar características específicas de los dispositivos individuales, como, por ejemplo, características dependientes de las variaciones de los componentes. Por consiguiente, la detección será precisa a niveles de energía más elevados, lo que permitirá detectar incluso consumos parasitarios de energía relativamente pequeños.

La detección de un consumo de energía parasitario por encima de un umbral puede estar causada por la presencia de un objeto extraño. Por lo tanto, el detector 209 está dispuesto para proporcionar una señal de control al generador de señal de energía 201 que hace que se termine la operación de transferencia de energía. En consecuencia, este método puede evitar el calentamiento inaceptable de objetos extraños y proporcionar un funcionamiento seguro.

El transmisor de energía 101 de la figura 2 comprende un calibrador 211 que es capaz de realizar una calibración de pérdida de energía para el emparejamiento del transmisor de energía 101 y el receptor de energía 105. De este modo, el calibrador 211 puede realizar una calibración de pérdida de energía para determinar la relación esperada entre las indicaciones de energía recibida y las indicaciones de energía transmitida. El calibrado puede generar una relación esperada mejorada modificando una relación esperada por defecto o nominal o puede generar directamente una nueva relación esperada específica para el emparejamiento. La calibración, es decir, la determinación (o adaptación) de la relación esperada, puede realizarse de forma que pueda asumirse con suficiente certeza que refleja un escenario sin pérdidas de energía parasitarias. Esto puede hacerse, por ejemplo, mediante una operación de calibración específica en la que se pide al usuario que se asegure de que no hay objetos extraños en las proximidades. Alternativa o adicionalmente, se puede conseguir realizando el calibrado durante un intervalo de tiempo largo en el que se pueda suponer que durante la mayor parte del tiempo no hay pérdidas de energía parasitarias. Esto puede combinarse, por ejemplo, con procedimientos de calibración más complejos que, por ejemplo, pueden ignorar valores cuando las diferencias entre la energía de transmisión calculada y la energía de recepción notificada superan un nivel determinado.

De este modo, el calibrador 211 puede determinar valores específicos que luego se utilizan para adaptar la relación o puede equivalentemente determinar directamente la relación esperada. Por ejemplo, en algunas realizaciones el calibrador 211 puede determinar un valor adicional que debe añadirse a una relación por defecto o nominal esperada. Este valor adicional puede representar, por ejemplo, el consumo de energía que no se tiene en cuenta en la relación nominal prevista.

Como otro ejemplo, el calibrador puede determinar coeficientes u otros parámetros de una función que representa la relación esperada. Los coeficientes pueden determinarse directamente o puede aplicarse un valor de modificación a los coeficientes nominales. Por ejemplo, puede almacenarse una función nominal que se considera que representa una relación típica esperada entre las indicaciones de energía recibida notificadas y las indicaciones de energía transmitida calculadas. Durante el proceso de calibración pueden realizarse varias mediciones asociadas y puede llevarse a cabo un ajuste de curvas entre la relación esperada y los conjuntos de datos obtenidos. Así, los parámetros nominales pueden modificarse hasta obtener una función que se ajuste lo suficiente a los valores medidos. A continuación, estos parámetros pueden utilizarse para definir la relación esperada adaptada.

Equivalentemente, el calibrador 211 puede proporcionar una relación esperada específica a utilizar. Por ejemplo, puede realizarse una serie de mediciones para proporcionar puntos de muestra que relacionen la indicación de energía recibida con la incitación de energía transmitida para una serie de valores diferentes de la indicación de energía recibida/indicación de energía transmitida. Una tabla de consulta puede generarse directamente a partir de estas mediciones, de modo que para una determinada indicación de energía recibida, por ejemplo, la tabla de consulta almacenará la correspondiente indicación de energía transmitida obtenida a partir de las mediciones. En algunas realizaciones, los puntos de medición pueden utilizarse directamente, es decir, los pares obtenidos de indicación de energía recibida e indicación de energía transmitida pueden almacenarse directamente en la tabla de consulta. Sin embargo, normalmente se aplica algún tipo de promediado, filtrado o suavizado. También se apreciará que puede utilizarse la interpolación para las indicaciones de energía recibida/transmitida que no se correspondan directamente con los valores almacenados.

El calibrador 211 es en el ejemplo de la figura 2 dispuesto para realizar la calibración de la pérdida de energía basándose en los valores de indicación de energía recibida comunicados, es decir, se basa en mediciones y datos que pueden generarse durante el funcionamiento normal. En otras realizaciones, el calibrador 211 puede, alternativa o adicionalmente, estar preparado para realizar una calibración específica que, por ejemplo, se base en mediciones, mensajería u operaciones que no sean operaciones normales de una operación de transferencia de energía.

En el ejemplo de la figura 2, el calibrador 211 recibe del receptor de energía 105 un número de indicaciones de energía recibidas. También determina un número de indicaciones de energía transmitida para el transmisor de energía 101. A continuación, los valores pueden promediarse a lo largo de una ventana temporal para obtener estimaciones más fiables. Las ventanas de tiempo se sincronizan entre el transmisor de energía 101 y el receptor de energía 105 de forma que se generan los valores correspondientes. El par resultante de una indicación de energía recibida promediada y una indicación de energía transmitida promediada proporciona un punto de datos para la relación esperada. En consecuencia, la relación esperada se adapta de forma que proporcione una relación lo más aproximada posible al punto de datos.

Típicamente, el calibrador 211 generará una pluralidad de puntos de datos correspondientes a diferentes niveles de energía. Así, después de generar un punto de datos, el receptor de energía 105 puede cambiar la carga y el transmisor de energía 101 puede cambiar la energía transmitida en consecuencia. Este cambio de nivel de energía puede lograrse utilizando operaciones de mensajería y control definidas para el funcionamiento normal de transferencia de energía. Cuando se ha configurado el nuevo nivel de energía, el calibrador 211 procede a repetir el proceso de medición para generar un nuevo punto de datos con una indicación de energía transmitida medida y la correspondiente indicación de energía recibida.

El calibrador 211 puede entonces proceder a generar la relación esperada adaptada o calibrada, por ejemplo variando parámetros de una función nominal que relaciona la indicación de energía recibida con una indicación de energía transmitida correspondiente. En concreto, pueden utilizarse algoritmos de ajuste de curvas. Como otro ejemplo, los puntos de datos pueden almacenarse en una tabla de consulta con valores para otros niveles de energía generados por interpolación.

El calibrador 211 también puede restringir la calibración a puntos de datos a niveles de energía más altos para generar una relación esperada. Dado que cabe esperar que la desviación entre la energía transmitida y la recibida sea mayor a niveles de energía elevados, el calibrador 211 puede, en consecuencia, establecer una relación precisa para los niveles de energía más relevantes. Una desviación a bajos niveles de energía puede ser ya lo suficientemente baja como para no requerir ninguna calibración específica (emparejamiento). Alternativamente, el calibrador 211 puede extrapolar la relación de los niveles de energía más altos a los niveles de energía más bajos, por ejemplo, mediante la adaptación proporcional de la función que calcula la energía transmitida a partir de los parámetros medidos.

Tras la calibración, la relación esperada refleja en consecuencia estrechamente la relación entre una indicación de energía recibida y una indicación de energía transmitida para este transmisor de energía 101 y receptor de energía 105 específicos, es decir, para el emparejamiento específico de este transmisor de energía 101 y receptor de energía 105. La relación esperada refleja además esta relación cuando no hay pérdida de energía parasitaria. En consecuencia, se puede llevar a cabo una evaluación precisa de la pérdida de energía parasitaria, lo que permite un funcionamiento seguro a niveles de energía más elevados.

Como se ha mencionado anteriormente, la calibración de la pérdida de energía se puede realizar bajo el supuesto de que no hay pérdidas parásitas asociadas con objetos extraños. Para ello, el calibrador 211 está preparado para solicitar una entrada del usuario. La entrada del usuario se toma como una confirmación de que el escenario de calibración requerido está en su lugar, y específicamente que no hay objetos extraños cerca del transmisor de energía 101. El calibrador 211 está preparado para realizar la calibración de pérdida de energía sólo cuando se ha recibido la confirmación del usuario. De este modo, se garantiza que durante la fase de calibración los objetos metálicos no absorban energía alguna y que, por consiguiente, la diferencia entre la energía transmitida y la energía recibida se deba únicamente al transmisor de energía 101 y al receptor de energía 105, por lo que debe incluirse en la calibración.

Como ejemplo más específico, antes de iniciar la fase de calibración en la que se realiza la calibración de pérdida de energía, el transmisor de energía 101 puede evaluar una o más condiciones para asegurar que los valores de energía recibidos son adecuados para la calibración. Pueden aplicarse, por ejemplo, las siguientes condiciones:

Condición 1:

Puede ser necesario que el usuario haya sido instruido para evitar la presencia de cualquier objeto extraño (en particular metálico) cerca de la superficie de interfaz del transmisor de energía. Las instrucciones pueden proporcionarse, por ejemplo, en una interfaz de usuario, como una pantalla, del transmisor de energía 101. También pueden proporcionarse instrucciones en un manual de usuario del transmisor de energía 101. En tales ejemplos, el transmisor de energía puede, por ejemplo, proporcionar una indicación que exija al usuario leer las instrucciones del manual.

Condición 2:

Puede requerirse una respuesta del usuario en respuesta a la indicación del transmisor de energía 101. El transmisor de energía 101 puede indicar al usuario que debe realizar una calibración, por ejemplo, encendiendo una indicación visual o indicando en una pantalla el deseo de realizar una calibración. En respuesta, se puede solicitar que el usuario proporcione una entrada de usuario activa, por ejemplo, pulsando un botón adecuado. La indicación del deseo de realizar el calibrado puede considerarse, por tanto, como una petición al usuario para que se asegure de que no hay objetos extraños/metálicos cerca de la superficie del transmisor de energía 101. La entrada de confirmación proporcionada por el usuario puede considerarse como una confirmación por parte del usuario de que no hay objetos extraños/metálicos cerca de la superficie del transmisor de energía.

Condición 3:

Puede ser necesario que el usuario haya puesto el transmisor de energía 101 en un modo de calibración. En algunas realizaciones, la interfaz de usuario del transmisor de energía 101 puede proporcionar medios para introducir el transmisor de energía en un modo de calibración (o para salir del transmisor de energía 101 de dicho modo). Si el usuario pone el transmisor de energía 101 en modo de calibración, se supone que el usuario ha realizado los procedimientos de seguridad requeridos y no ha colocado ningún objeto extraño/metálico cerca de la superficie del transmisor de energía.

En algunas realizaciones, el receptor de energía 105 también puede ser capaz de entrar en un modo de calibración de pérdida de energía, por ejemplo para permitirle realizar la calibración para diferentes cargas de receptor de energía. En tales casos, el transmisor de energía 101 puede esperar la confirmación de que el receptor de energía 105 está en el modo de calibración antes de iniciar la calibración de la pérdida de energía. La confirmación puede ser proporcionada, por ejemplo, por una entrada del usuario o puede ser proporcionada, por ejemplo, por el receptor de energía 105 comunicando un mensaje por modulación de carga de la señal de energía donde el mensaje indica que el receptor de energía 105 ha entrado en el modo de calibración.

En algunas realizaciones, un nuevo receptor de energía 105 puede colocarse cerca del transmisor de energía 101 para que comience una transferencia de energía. Si la energía solicitada por el receptor de energía 105 es suficientemente baja, es decir, inferior al umbral utilizado por el limitador 205, el transmisor de energía 101 puede proceder a suministrar directamente la energía al receptor de energía 105 sin que sea necesaria ninguna calibración. Sin embargo, como no se ha realizado ninguna calibración, el limitador 205 restringe la corriente de la bobina transmisora 103, y los niveles de energía por encima del nivel correspondiente a esta corriente máxima no son soportados por el transmisor de energía 101. Sin embargo, si el receptor de energía 105 solicita dicha energía superior, el transmisor de energía 101 procede a iniciar una fase de calibración en la que se realiza una calibración de la pérdida de energía. La fase puede iniciarse solicitando al usuario que confirme que no hay objetos extraños y que la calibración debe continuar. Cuando se recibe la confirmación, el calibrador 211 procede a realizar la calibración y genera un número de puntos de datos de las correspondientes indicaciones de energía recibida e indicaciones de energía transmitida para el emparejamiento específico de transmisor de energía 101 y receptor de energía 105. A continuación, procede a adaptar la relación esperada para que coincida con estos puntos de datos. Tras la calibración, el transmisor de energía 101 procede a admitir el nivel de energía más alto mientras supervisa continuamente que no se produzcan pérdida de energía parasitaria inaceptables. Si se detecta una pérdida de energía de este tipo, se interrumpe la fase de transferencia de energía.

Por lo tanto, el enfoque puede proporcionar un funcionamiento seguro y fácil de usar con calibraciones reducidas a sólo realizarse cuando sea necesario para soportar niveles de energía más altos.

En muchas realizaciones, el transmisor de energía 101 puede reducir aún más el número de calibraciones que se realizan y, de hecho, puede restringir las calibraciones para que sólo se realicen si se requiere alta energía y el receptor de energía 105 no se ha utilizado previamente con el transmisor de energía 101.

Un ejemplo de dicho transmisor de energía 101 se ilustra en la figura 3. El transmisor de energía 101 corresponde al de la figura 2 excepto que incluye además una memoria de calibración 501 acoplada al controlador del calibrador 203.

En el ejemplo de la figura 3, el controlador del calibrador 203 está preparado para almacenar los datos de calibración en la memoria de calibración 501 después de que se haya realizado una calibración. Así, una vez que el calibrador 211 ha realizado una calibración de pérdida de energía, los valores de calibración resultantes se envían al controlador 203 del calibrador, que los almacena en la memoria de calibración 501. Además, se almacena una identidad del receptor de energía 105 para el que se ha realizado la calibración.

La identidad del receptor de energía 105 se determina en respuesta a un mensaje que se transmite desde el receptor de energía 105 por modulación de carga. Los sistemas de transferencia de energía como Qi incluyen disposiciones para que el receptor de energía 105 comunique una identidad (por ejemplo, un número de identidad único) al transmisor de energía 101. En particular, en Qi la identidad del receptor de energía 105 se proporciona al transmisor de energía 101 como parte de la fase de Identificación y Configuración. Así, el controlador del calibrador 203 puede extraer esta identidad y almacenarla junto con los valores de compensación que se determinan durante la calibración.

Se apreciará que los valores de calibración almacenados pueden ser, por ejemplo, valores de desplazamiento, coeficientes u otros parámetros de una función que describe la relación esperada. Equivalentemente, los valores de compensación pueden ser directamente la relación esperada adaptada. Por ejemplo, el controlador calibrador 203 puede almacenar directamente los valores correspondientes para las indicaciones de energía recibida y las indicaciones de energía transmitida. En concreto, el controlador del calibrador 203 puede almacenar valores de compensación que definen una tabla de consulta.

En la realización de la figura 3, cuando se detecta un nuevo receptor de energía 105, el controlador del calibrador 203 procede a determinar si se ha realizado la calibración de pérdida de energía para este emparejamiento de transmisor de energía y receptor de energía basándose en la identidad del receptor de energía 105 y las identidades que están almacenadas en la memoria de calibración 501.

Específicamente, si hay una coincidencia entre la identidad proporcionada por el receptor de energía 105 durante la fase de Identificación y Configuración y una de las identidades almacenadas en la memoria de calibración 501, el emparejamiento específico de transmisor de energía y receptor de energía ha sido calibrado previamente. En consecuencia, el controlador calibrador 203 puede extraer los valores de compensación y utilizar estos datos para proporcionar una relación esperada adaptada que se adapte específicamente a este emparejamiento de transmisor de energía 101 y receptor de energía 105.

Como resultado, se proporciona una relación esperada más precisa sin necesidad de realizar una (nueva) calibración de pérdida de energía. A continuación, la transferencia de energía sigue su curso normal y el limitador 205 permite niveles de energía superiores a los correspondientes al umbral de corriente de la bobina limitadora.

Si no se encuentra ninguna coincidencia en la memoria de calibración 501, el controlador del calibrador 203 considera que no se ha realizado ninguna calibración de pérdida de energía. En consecuencia, procede a la transferencia de energía mientras restringe la corriente máxima de la bobina para que esté por debajo del umbral de limitación.

Si el receptor de energía 105 requiere una energía superior a la que puede proporcionar el transmisor de energía 101 bajo esta restricción, el controlador calibrador 203 procede a iniciar una calibración de pérdida de energía como se ha descrito anteriormente. El resultado de dicha calibración se utiliza entonces para generar una relación esperada más precisa que puede utilizarse en los niveles de energía más altos. Además, los resultados de la calibración se almacenan en la memoria de calibración 501 junto con la identidad del receptor de energía 105. La próxima vez que se utilice el receptor de energía 105 con el transmisor de energía 101, podrá ser soportado directamente al nivel de energía superior sin necesidad de realizar una nueva calibración.

Se apreciará que en algunas realizaciones, pueden imponerse criterios para que los valores de compensación almacenados se consideren válidos. Concretamente, puede exigirse que el tiempo transcurrido desde la última calibración sea inferior a un umbral determinado. Así, cuando se almacenan los resultados de la calibración, el controlador 203 del calibrador también puede almacenar una marca de tiempo o un tiempo de caducidad. Si los datos de compensación almacenados no son válidos para el receptor de energía 105, puede ser necesario realizar una nueva calibración de pérdida de energía.

En algunas realizaciones, el calibrador 211 puede disponerse para realizar la calibración en una pluralidad de subfases o submodos en los que los resultados de la(s) fase(s)/modo(s) anterior(es) se utiliza(n) en la(s) actual(es).

Específicamente, el calibrador 211 puede realizar primero una calibración de pérdida de energía en la que se realizan valores de compensación para un primer conjunto o intervalo de niveles de energía. Por ejemplo, se puede realizar una calibración manteniendo el nivel de energía por debajo de, por ejemplo, 5 W. A este bajo nivel de energía, se puede utilizar una relación por defecto o nominal esperada para detectar si se experimenta una pérdida de energía inaceptable no contabilizada. En particular, incluso una relación esperada relativamente imprecisa puede permitir al sistema detectar si la pérdida de energía en un objeto extraño aumenta más allá de, por ejemplo, 250 mW. Basándose en esta primera operación de calibración, el calibrador 211 puede proceder a adaptar la relación esperada para proporcionar una indicación más precisa de la relación entre las indicaciones de energía transmitida y las indicaciones de energía recibida.

El calibrador puede entonces proceder a realizar una segunda operación de calibración de pérdida de energía para un segundo conjunto o intervalo de niveles de energía donde el segundo conjunto/intervalo incluye niveles de energía que son más altos que para la primera operación de calibración. Por ejemplo, se puede realizar una calibración para niveles de energía de hasta, digamos, 20 W. Durante esta segunda operación de calibración, el detector 209 continúa monitorizando las pérdida de energía parasitaria que son inaceptablemente altas. Sin embargo, lo hace utilizando la relación esperada resultante de la primera operación de calibrado. Por consiguiente, aunque la adaptación se basó en puntos de datos para niveles de energía inferiores a 5 W, es muy probable que proporcione una estimación más precisa de la relación entre las indicaciones de energía transmitida y las indicaciones de energía recibida también para niveles de energía superiores. Por consiguiente, la detección fiable de, por ejemplo, objetos extraños puede realizarse a niveles de energía más elevados, como hasta el límite de 20 W. En consecuencia, se puede aumentar el nivel de energía y determinar los valores de compensación para los niveles de energía más altos. En consecuencia, la relación prevista puede afinarse aún más para proporcionar una estimación más precisa a niveles de energía más elevados.

El calibrador puede, por ejemplo, continuar realizando una tercera operación de calibración, por ejemplo, para niveles de energía de hasta 50 W. Esta tercera operación de calibración puede utilizar la relación esperada resultante de la segunda calibración.

Como ejemplo específico del funcionamiento del transmisor de energía 101 de la figura 3, el calibrador 203 puede comprobar en primer lugar si el emparejamiento del receptor de energía y el transmisor de energía se ha calibrado anteriormente. En caso contrario, el transmisor de energía 101 entra en un primer submodo de calibración en el que se restringe el nivel de energía de salida. Si se ha calibrado, el transmisor de energía 101 entra en un segundo submodo de calibración en el que se pueden aplicar niveles de energía más altos. En otros casos, puede omitir completamente la calibración.

En el primer submodo de calibración, el transmisor de energía 101 limita el nivel de transferencia de energía aun nivel máximo conservador que permite la detección de objetos extraños utilizando la relación nominal esperada, es decir, se considera guardado aunque el transmisor de energía 101 no tenga información de calibración para el receptor de energía 103 específico.

Se espera que la precisión de la energía recibida notificada esté dentro de un intervalo de tolerancia predefinido relativamente a la energía recibida real.

El transmisor de energía 101 sigue entonces el procedimiento estándar para entrar en el modo de transferencia de energía. Mientras suministra energía al receptor de energía 103, el transmisor de energía 101 mide los parámetros necesarios para determinar la energía transmitida y, al mismo tiempo, recoge los valores de energía recibida notificados. El transmisor de energía 101 también comprueba que la diferencia entre la energía transmitida y la recibida no supere un umbral de seguridad, es decir, el detector detecta que la desviación de la relación esperada no supera un umbral determinado.

Después de recoger suficientes valores de energía recibidos, el transmisor de energía 101 procede a generar una relación esperada calibrada. Específicamente, la relación esperada puede ser una que permita calcular la indicación de energía recibida esperada a partir de varios parámetros del transmisor relacionados con la energía transmitida desde el transmisor de energía 101.

Específicamente, el transmisor de energía 101 puede determinar una función que permite calcular una energía recibida en función de parámetros medidos del transmisor de energía 101. La función puede considerarse como la energía recibida notificada esperada o como una energía transmitida calibrada para este receptor de energía 101 en particular. Alternativamente, el transmisor de energía puede determinar una función que permita determinar la diferencia entre la energía transmitida y la energía recibida en función de los parámetros medidos.

Los parámetros medidos del transmisor de energía pueden incluir, por ejemplo:

° corriente de la bobina

° tensión de la bobina

° frecuencia de la señal de energía.

° corriente del inversor

° tensión continua.

Cuando se ha completado el primer submodo de calibración, el calibrador 211 puede proceder al segundo submodo de calibración.

En el segundo submodo de calibración, el transmisor de energía 101 no limita el nivel de transferencia de energía o la corriente de bobina máximos, sino que permite un nivel de energía hasta un nivel de energía máximo indicado por el receptor de energía 101. El transmisor de energía 101 puede utilizar los valores de energía recibidos para niveles de energía superiores para ampliar la calibración a niveles de energía superiores.

En algunas realizaciones, el transmisor de energía 101 puede estar dispuesto para adaptar la relación esperada durante una fase de transferencia de energía.

La adaptación de la fase de transferencia de energía puede basarse en una comparación de las indicaciones de energía transmitida y las indicaciones de energía recibida que se determinan y reciben durante la fase de transferencia de energía normal. Específicamente, se puede utilizar el mismo enfoque descrito para la calibración de la pérdida de energía por el calibrador 211.

Sin embargo, la tasa de adaptación durante la fase de transferencia de energía normal es típicamente sustancialmente menor que durante una calibración. Así, específicamente, una constante de tiempo para adaptar el valor de compensación durante la fase de transferencia de energía puede ser mayor que una constante de tiempo para determinar el valor de compensación durante la fase de calibración. Normalmente, la diferencia en la tasa de adaptación/constante de tiempo es de al menos 2, 5 o incluso 10 veces.

La tasa de adaptación más lenta durante la fase de transferencia de energía refleja que la adaptación puede realizarse típicamente durante una duración mucho mayor, utilizando más puntos de medición, la relación esperada ya es bastante precisa y el escenario de medición es menos seguro que durante la fase de calibración (por ejemplo, no se incluye la participación específica del usuario para garantizar que no hay objetos extraños). Así, la adaptación durante la fase de transferencia de energía se utiliza a menudo para afinar o refinar la relación prevista.

Así, durante la fase de transferencia de energía, el transmisor de energía 101 puede mejorar la precisión de la relación esperada utilizando el mismo enfoque que durante la calibración de la pérdida de energía. Además, dado que cabe esperar que el transmisor de energía 101 recopile muchos más valores de energía recibida notificados en este modo que en el modo de calibración (debido al mayor tiempo en el que el transmisor de energía 101 se encuentra en esta fase) y dado que el transmisor de energía no puede confiar en los valores de energía recibida notificados tanto como en la fase de calibración, el transmisor de energía 101 adapta la relación esperada de forma más conservadora que en el modo de calibración. Por ejemplo, el transmisor de energía 101 adapta la relación esperada sólo con cambios marginales y sólo después de recibir datos durante un período de tiempo más largo.

Además, para evitar que la relación esperada se adapte para reflejar, por ejemplo, la presencia de objetos extraños, la relación esperada no se adapta cuando se detecta que la desviación entre la relación real entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada entre estas supera un umbral.

Específicamente, si un punto de datos cae fuera de ciertos límites, el transmisor de energía 101 ignora el punto de datos al adaptar la relación esperada. Además, si la diferencia entre las relaciones reales y las esperadas supera un umbral determinado, el transmisor de energía 101 interrumpirá la transferencia de energía. En otras palabras, el detector 209 es operativo como se ha descrito anteriormente.

En algunas realizaciones, el transmisor de energía 101 puede no proceder directamente a terminar la fase de transferencia de energía, sino que puede proceder a entrar en un modo de pérdida de energía excedida. En este modo, el transmisor de energía 101 no adapta la relación esperada. Sin embargo, puede reducir el nivel de energía de la transferencia de energía, ya que se sospecha que un objeto extraño puede absorber energía del campo magnético.

El transmisor de energía 101 puede involucrar al usuario, por ejemplo, proporcionando una alerta al usuario para indicar una advertencia. Puede, por ejemplo, pedir una confirmación de que no hay objetos extraños cerca de la superficie de interfaz del transmisor de energía 101 y utilizar dicha confirmación para volver al modo normal.

El transmisor de energía 101 también puede volver al modo normal si otros valores de energía recibidos conducen a una pérdida de energía que ya no supera el umbral.

Si la pérdida de energía continúa excediendo el umbral, el transmisor de energía 101 cambia del modo de exceder la pérdida de energía a un modo de error y termina la transferencia de energía.

El transmisor de energía 101 de la figura 3 puede adaptar específicamente una relación esperada que permita la estimación de la energía transmitida a partir de unos valores de energía recibida proporcionados por el receptor de energía 105.

Después de recoger suficientes datos / valores de energía recibidos, el transmisor de energía 101 puede almacenar los parámetros que son necesarios para calcular la energía transmitida para este receptor de energía 103 particular. Los parámetros se almacenan en una ubicación de la memoria de calibración 501 a la que se puede acceder mediante el identificador del receptor de energía 105.

Este enfoque puede aplicarse en el modo de calibración, pero también en el modo normal de transferencia de energía. La diferencia entre estos dos modos puede establecerse aplicando un factor de adaptación relativamente grande y utilizando una cantidad limitada de valores de energía recibida en el modo de calibración, reduciendo así el tiempo de calibración. En el modo de transferencia de energía normal se puede utilizar un factor de adaptación relativamente pequeño y una gran cantidad de valores de energía recibida al adaptar los parámetros para calcular la energía transmitida.

El siguiente proceso de adaptación puede realizarse, por ejemplo, para cada valor de energía recibido.

El transmisor de energía 101 puede medir primero la corriente de bobina y la energía de entrada de la bobina de transmisión 103 y, en consecuencia, estimar la pérdida de energía en la bobina de transmisión 103 de acuerdo con una función predeterminada.

Esta función de pérdida de energía podría ser, por ejemplo, la siguiente.

rPp é rd id a_ D ÍI b o b in a 2

donde

Ibobina es la corriente de la bobina de transmisión 103,

Ppérdida es la pérdida de energía estimada en el transmisor de energía 101,

R representa la resistencia equivalente para calcular la pérdida de energía en función de Ibobina.

R puede depender de la frecuencia de la corriente de la bobina transmisora, por ejemplo, según una función como:

R = Rb Rr E

donde

Rb es la parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente,

Rf es la parte de la resistencia equivalente que depende de la frecuencia, y

f es la frecuencia.

A continuación, se almacenan en memoria muestras de estos (tres) parámetros, por ejemplo, cada milisegundo.

En la recepción de un mensaje de energía recibido del receptor de energía 105, el transmisor de energía 101 puede proceder a:

promediar las muestras de la corriente de la bobina primaria para generar Ibobinapromedio.

promediar las muestras de la energía de entrada a la bobina primaria para generar Pentradapromedio. promediar las muestras de la pérdida de energía en la bobina de transmisión para generar Ppérdidapromedio.

El promediado se aplica sobre la ventana de tiempo que se indica por el receptor de energía 105 que se ha utilizado cuando el receptor de energía 105 determinó la energía recibida notificada.

Se supone que el transmisor de energía no ha cambiado la frecuencia en la ventana de tiempo.

La diferencia (Poif) entre la energía transmitida promediada calculada (P<p t>) y la energía recibida notificada (P<p r>) se determina entonces como:

PDif Ppr Pp

donde

P<PT>se determina como p<entradapromedio>-P<pérdidapromedio;>

P<entradapromedio>es la entrada media a la bobina primaria,

P<pérdidapromedio>es la pérdida de energía media en la bobina del transmisor,

P<pérdidapromedio>se determina c° m° R - I<bobinapromedio2>; donde

I<bobinapromedio>es la corriente media de la bobina del transmisor.

El valor Poif representa en consecuencia una diferencia entre la energía de transmisión y la energía recibida proporcionada desde el receptor de energía 105. También representa una desviación de la relación real entre la energía transmitida y la energía recibida con respecto a la relación esperada, ya que en este caso la relación esperada es que P<pt>- P<pr>sea cero, es decir, que P<pt>-tal como se ha calculado anteriormente- sea igual a la energía recibida notificada Ppr.

De este modo, el valor Poif puede utilizarse directamente como indicación de la pérdida de energía parasitaria que no se tiene en cuenta en la relación esperada. Así, Poif puede ser utilizado directamente por el detector 209 para estimar si un objeto extraño está presente.

Además, el transmisor de energía 101 puede proceder a adaptar la relación prevista. Concretamente, la relación esperada está representada (entre otros) por el parámetro de la parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente.

El transmisor de energía puede adaptar este parámetro y calcular una nueva parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente (Rbnueva) tal que después de recalcular la energía transmitida según la explicación anterior, la diferencia entre la energía transmitida y la energía recibida se desplace hacia un valor próximo a cero.

En muchos casos puede ser deseable tener un sesgo para la desviación, por lo que la diferencia entre los desplazamientos de energía transmitida y recibida puede desplazarse hacia un valor que se encuentre en el medio entre dos valores: PoifMm y PüifMáx.

Estos límites son, por ejemplo:

El transmisor de energía adapta en consecuencia el parámetro Rbnueva para dar como resultado un cálculo más cercano a Ppif= -125mW.

Por ejemplo, el transmisor de energía puede derivar la nueva parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente (Rbnueva) como sigue.

con

PpTnueva siendo la nueva energía transmitida estimada,

siendo PpTantigua la antigua energía transmitida estimada, y

adaptfactor es un valor escalar que controla la velocidad de la adaptación.

Además

donde

con

Esto conduce a una adaptación del parámetro R<bnueva>según la siguiente ecuación:

La descripción anterior se ha centrado en la implementación de funciones en el transmisor de energía 101. Sin embargo, se apreciará que en algunas realizaciones, la detección del consumo de energía parasitario puede realizarse en el receptor de energía 105. Por ejemplo, el receptor de energía 105 puede comprender una memoria que almacene valores de calibración para diferentes transmisores de energía. Si se detecta que se va a realizar una configuración de transferencia de energía con un transmisor de energía 101 para el que el receptor de energía 105 tiene datos de calibración, puede proceder a solicitar un nivel de energía que puede ser relativamente alto. Sin embargo, si no hay datos de calibración en la memoria, el receptor de energía 105 procede a restringir las solicitudes de energía a niveles de energía que permitan un funcionamiento seguro con respecto a, por ejemplo, posibles objetos extraños.

Por ejemplo, un receptor de energía 105 puede alimentar dos cargas diferentes o puede ser capaz de operar en dos modos diferentes. Por ejemplo, puede funcionar en un modo de carga lenta, limitando así la corriente de carga de la batería a, por ejemplo, 1A, o puede funcionar en un modo de carga rápida, permitiendo así una corriente de carga de la batería de, por ejemplo, 2A o más. Como otro ejemplo, puede ser capaz de operar en un modo de carga en el que carga una batería para un dispositivo o en un modo de funcionamiento completo en el que proporciona suficiente energía al dispositivo para funcionar sin tomar corriente de la batería. Si el receptor de energía 105 detecta que el transmisor de energía 101 corresponde a un emparejamiento de calibración almacenado en la memoria, puede proceder a solicitar energía suficiente para ambas cargas o para soportar ambos modos operativos. Sin embargo, si no hay datos de calibración para el transmisor de energía 101, puede proceder a solicitar sólo la energía suficiente para una carga o para el modo menos exigente en energía. Por ejemplo, puede permitir sólo una carga lenta de la batería y no una carga rápida o el funcionamiento completo del dispositivo.

Además, en algunas realizaciones, la detección de si la relación actual entre las indicaciones de energía de transmisión y las indicaciones de energía de recepción coinciden con la relación esperada puede realizarse en el receptor 105 de energía. Específicamente, el transmisor de energía 101 puede comunicar la energía de transmisión calculada actual al receptor de energía 105, que puede, basándose en una indicación de energía de recepción determinada y en los datos de calibración, proceder a determinar si la energía de transmisión calculada actual corresponde a la energía de transmisión esperada. Se apreciará que la mayoría de los principios y enfoques de la descripción anterior pueden utilizarse equivalentemente en el receptor de energía 105.

Se apreciará que la descripción anterior para mayor claridad ha descrito realizaciones de la invención con referencia a diferentes circuitos funcionales, unidades y procesadores. Sin embargo, es evidente que cualquier distribución adecuada de la funcionalidad entre los diferentes circuitos funcionales, unidades o procesadores se puede utilizar sin menoscabo de la invención. Por ejemplo, la funcionalidad ilustrada para ser realizada por procesadores o controladores separados puede ser realizada por el mismo procesador o controladores. Por lo tanto, las referencias a unidades funcionales o circuitos específicos sólo deben considerarse referencias a medios adecuados para proporcionar la funcionalidad descrita y no indicativas de una estructura u organización lógica o física estricta.

La invención puede implementarse en cualquier forma adecuada, incluyendo hardware, software, firmware o cualquier combinación de estos. La invención puede implementarse opcionalmente, al 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 forma 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 limitarse a la forma específica aquí expuesta. Más bien, el ámbito de la presente invención está limitado únicamente por las reivindicaciones que la acompañan. Además, aunque una característica pueda parecer descrita en relación con realizaciones particulares, un experto en la materia reconocería que varias características de las realizaciones descritas pueden combinarse de acuerdo con la invención. En las reivindicaciones, el término que comprende no excluye la presencia de otros elementos o etapas.

Además, aunque enumerados individualmente, una pluralidad de medios, elementos, circuitos o etapas de método pueden ser implementados, por ejemplo, por un único circuito, unidad o procesador. Además, aunque las características individuales pueden incluirse en diferentes reivindicaciones, éstas pueden combinarse ventajosamente, y la inclusión en diferentes reivindicaciones no implica que una combinación de características no sea factible 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 proceda. Además, el orden de las características en las reivindicaciones no implica ningún orden específico en el que las características deban trabajarse y, en particular, el orden de las etapas individuales en una reivindicación de método no implica que las etapas deban realizarse en este orden. Más bien, las etapas pueden realizarse en cualquier orden adecuado. Además, las referencias singulares no excluyen una pluralidad. Así, las referencias a "un", "una", "primero", "segundo", etc. no excluyen una pluralidad. Los signos de referencia en las reivindicaciones se proporcionan meramente como ejemplo clarificador y no deben interpretarse como limitativos del ámbito de las reivindicaciones en modo alguno.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un transmisor de energía (101) para transferir energía a un receptor de energía (105) utilizando una señal de energía inductiva inalámbrica, comprendiendo el transmisor de energía (101):

un inductor (103) dispuesto para proporcionar la señal de energía inductiva inalámbrica;

un generador de señales de energía (201) dispuesto para accionar el inductor (103) a fin de proporcionar la señal de energía inductiva inalámbrica;

un controlador de calibración (211) dispuesto para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de energía para el emparejamiento del transmisor de energía (101) y el receptor de energía (105), determinando la calibración de pérdida de energía una relación esperada entre una indicación de energía recibida proporcionada por el receptor de energía (105) y una indicación de energía transmitida para el transmisor de energía (101); un limitador de energía (205) dispuesto para restringir una energía suministrada al inductor (103) para que no supere un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de energía para el emparejamiento del transmisor de energía (101) y el receptor de energía (105);

un receptor (207) dispuesto para recibir indicaciones de energía recibidas del receptor de energía (105), en el que las indicaciones de energía recibidas son proporcionadas por el receptor de energía mediante modulación de carga; y

un detector (209) dispuesto para detectar un consumo de energía parásito en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida que supera un umbral.

2. El transmisor de energía de la reivindicación 1, que comprende además:

un calibrador (211) dispuesto para realizar la calibración de la pérdida de energía para determinar la relación esperada durante una fase de calibración, determinándose la relación esperada por comparación de al menos una indicación de energía transmitida y al menos una indicación de energía recibida durante la fase de calibración.

3. El transmisor de energía de la reivindicación 2, en el que el calibrador (211) está dispuesto para solicitar una entrada de usuario, y sólo realizar la calibración de pérdida de energía cuando se recibe la entrada del usuario.

4. El transmisor de energía de la reivindicación 2 o 3, en el que el calibrador (211) está dispuesto para realizar la calibración de la pérdida de energía determinando inicialmente una primera relación esperada a un primer nivel de energía y determinando a continuación una segunda relación esperada a un segundo nivel de energía utilizando la primera relación esperada, siendo el segundo nivel de energía superior al primer nivel de energía.

5. El transmisor de energía de la reivindicación 4, en el que el calibrador (211) está dispuesto para, al determinar el segundo nivel de energía, restringir la energía suministrada al inductor en respuesta a una detección de que una relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida difiere de la relación esperada entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida.

6. El transmisor de energía de la reivindicación 2, que comprende además un adaptador de relación esperada dispuesto para adaptar la relación esperada durante una fase de transferencia de energía, adaptándose la relación esperada en respuesta a una comparación de al menos una indicación de energía transmitida y al menos una indicación de energía recibida durante la fase de transferencia de energía.

7. El transmisor de energía de la reivindicación 6, en el que una tasa de adaptación para adaptar la relación esperada durante la fase de transferencia de energía es inferior a una tasa de adaptación para determinar la relación esperada durante la fase de calibración.

8. El transmisor de energía de la reivindicación 6 o 7, en el que el adaptador de relación esperada está dispuesto para no adaptar la relación esperada en respuesta a las indicaciones de energía transmitida y las indicaciones de energía recibida en respuesta a una detección de que una desviación entre la relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida supera un umbral.

9. El transmisor de energía de la reivindicación 1, 2, 4 o 6, que comprende además:

una memoria (203) dispuesta para almacenar las identidades y los datos de relación previstos para los receptores de energía;

el receptor (207) dispuesto para recibir una primera identidad del receptor de energía (105); y

en el que el controlador de calibración (203) está dispuesto para determinar si se ha realizado la calibración de pérdida de energía para el emparejamiento del transmisor de energía (101) y el receptor de energía (103) en respuesta a la primera identidad y las identidades almacenadas en la memoria.

10. El transmisor de energía de la reivindicación 9, en el que el controlador de calibración (203) está dispuesto para iniciar la calibración de pérdida de energía en respuesta a una detección de que no hay datos de relación esperada válidos almacenados para la primera identidad.

11. El transmisor de energía de la reivindicación 9, en el que el controlador de calibración (203) está dispuesto para omitir la calibración de pérdida de energía y extraer los datos de relación esperados para la identidad del receptor de energía (105) de la memoria si la identidad del receptor de energía (105) coincide con una de las identidades almacenadas en la memoria.

12. Un sistema de transferencia de energía que comprende el transmisor de energía (101) de acuerdo con la reivindicación 1 y un receptor de energía (105), estando dispuesto el transmisor de energía (101) para transferir energía al receptor de energía (105) utilizando una señal de energía inductiva inalámbrica.

13. Un método de funcionamiento para el transmisor de energía (101) de acuerdo con la reivindicación 1 dispuesto para transferir energía a un receptor de energía (105) utilizando una señal de energía inductiva inalámbrica, comprendiendo el método:

el generador de señales de energía (201) acciona el inductor (103) para proporcionar la señal de energía inductiva inalámbrica;

el controlador de calibración (211) determina si se ha realizado una calibración de pérdida de energía para el transmisor de energía (101) y el receptor de energía (105) emparejados, determinando la calibración de pérdida de energía una relación esperada entre una indicación de energía recibida proporcionada por el receptor de energía (105) y una indicación de energía transmitida para el transmisor de energía (101);

el limitador de energía (205) restringe la energía suministrada al inductor (103) para que no supere un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de energía para el transmisor de energía (101) y el receptor de energía (105) emparejados; y

el receptor (207) recibe las indicaciones de energía recibidas del receptor de energía (105), en el que las indicaciones de energía recibidas son proporcionadas por el receptor de energía mediante modulación de carga; y

el detector (209) detecta un consumo de energía parasitaria en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida y la relación esperada entre la indicación de energía transmitida y la indicación de energía recibida que excede un umbral.