ES2838648T3 - Transferencia de potencia inductiva inalámbrica - Google Patents

Abstract

Un transmisor de potencia (101) dispuesto para transferir potencia a un receptor de potencia (105) mediante una señal de potencia inductiva inalámbrica, comprendiendo el transmisor de potencia (101): un inductor (103) dispuesto para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica; un generador de señales de potencia (201) dispuesto para impulsar el inductor (103) para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica; un controlador de calibración (211) dispuesto para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105), determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia (105) y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia (101); un limitador de potencia (205) dispuesto para restringir una potencia proporcionada al inductor (103) para que no exceda un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105); un receptor (207) dispuesto para recibir indicaciones de potencia recibida del receptor de potencia (105); y un detector (209) dispuesto para detectar un consumo de potencia parásita en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida que excede un umbral.

Description

DESCRIPCIÓN

Transferencia de potencia inductiva inalámbrica

Campo de la invención

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

Antecedentes de la invención

En la última década se ha disparo el número y la variedad de dispositivos portátiles y móviles en uso. Por ejemplo, el uso de teléfonos móviles, tabletas, reproductores multimedia, etc., se ha vuelto omnipresente. Dichos dispositivos generalmente se alimentan con baterías internas y el contexto de uso habitual a menudo requiere la recarga de las baterías o una alimentación directa, por cable, del dispositivo desde una fuente de alimentación externa.

La mayoría de los sistemas actuales requieren un cableado y/o contactos eléctricos específicos para alimentarse desde una fuente de alimentación externa. Sin embargo, esto tiende a ser poco práctico y requiere que el usuario inserte físicamente unos conectores o que establezca de otro modo un contacto eléctrico físico. También tiende a ser inconveniente para el usuario ya que introduce tramos de cable. Normalmente, los requisitos de potencia también difieren significativamente, y actualmente la mayoría de los dispositivos cuentan con su propia fuente de alimentación dedicada, lo que tiene como resultado que un usuario típico tenga una gran cantidad de fuentes de alimentación 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 alimentación cuando está en uso, esto solo proporciona una solución parcial, ya que las baterías necesitarán recargarse (o ser sustituidas, lo cual es costoso). El uso de baterías también puede aumentar sustancialmente el peso y potencialmente el coste y tamaño de los dispositivos.

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

La transmisión de potencia por inducción magnética es un concepto bien conocido, aplicado principalmente en transformadores, en los que hay un acoplamiento directo entre la bobina transmisora principal y una bobina de recepción secundaria. Al separar la bobina de transmisión principal y la bobina de recepción secundaria en dos dispositivos, se posibilita la transferencia de potencia inalámbrica entre los mismos basándose en el principio de un transformador de acoplamiento indirecto.

Tal disposición permite una transferencia de potencia inalámbrica al dispositivo sin necesidad de cables o de conexiones eléctricas físicas. De hecho, puede permitir que simplemente colocando un dispositivo adyacente a o encima de la bobina transmisora se pueda recargar o alimentar externamente. Por ejemplo, los dispositivos de transmisión de potencia pueden disponerse con una superficie horizontal sobre la que simplemente haya que colocar un dispositivo para alimentarlo.

Asimismo, tales disposiciones de transferencia de potencia inalámbrica pueden estar ventajosamente diseñadas para que el dispositivo transmisor de potencia se pueda utilizar con una amplia gama de dispositivos receptores de potencia. En particular, se ha definido un estándar de transferencia de potencia inalámbrica conocido como estándar Qi y actualmente se está desarrollando aún más. Este estándar permite que los dispositivos de transmisión de potencia que cumplen el estándar Qi se utilicen con dispositivos receptores de potencia que también cumplen el estándar Qi sin que estos tengan que ser del mismo fabricante o ser exclusivos los unos para los otros. El estándar Qi además incluye algunas funciones para permitir que la operación se adapte al dispositivo receptor de potencia específico (por ejemplo, dependiendo del consumo de potencia específico).

El estándar Qi está desarrollado por Wireless Power Consortium y se puede encontrar más información, por ejemplo, en su sitio web: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, donde se pueden encontrar, en particular, los documentos sobre los Estándares definidos.

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

Qi originalmente definía una transferencia de potencia inalámbrica para dispositivos de baja potencia que se consideraban dispositivos con un consumo energético inferior a 5 W. Los sistemas que entran dentro del alcance de este estándar utilizan un acoplamiento inductivo entre dos bobinas planas para transferir potencia del transmisor de potencia al receptor de potencia. La distancia entre las dos bobinas habitualmente es de 5 mm. Es posible ampliar el rango de cobertura hasta al menos 40 mm.

Sin embargo, se está trabajando para aumentar la potencia disponible y, en particular, se está ampliando el estándar para incluir dispositivos de potencia media que son dispositivos que tienen un consumo energético superior a 5 W.

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

Comunicación

El estándar Qi soporta una comunicación del receptor de potencia al transmisor de potencia, permitiendo así que el receptor de potencia proporcione información que permite que el transmisor de potencia se adapte al receptor de potencia específico. En el estándar actual, se ha definido un enlace de comunicación unidireccional del receptor de potencia al transmisor de potencia y el planteamiento se basa en una filosofía según la cual el receptor de potencia es el elemento controlador. Para preparar y controlar la transferencia de potencia entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia, el receptor de potencia comunica específicamente información al transmisor de potencia.

La comunicación unidireccional se obtiene haciendo que el receptor de potencia realice una modulación de carga en la que el receptor de potencia varía una carga aplicada a la bobina de recepción secundaria para proporcionar una modulación de la señal de potencia. 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 potencia.

Por tanto, en la capa física, el canal de comunicación del receptor de potencia al transmisor de potencia utiliza la señal de potencia como portadora de datos. El receptor de potencia modula una carga que es detectada por un cambio en la amplitud y/o fase de la corriente o tensión de la bobina transmisora. Los datos están formateados en bytes y paquetes.

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

Aunque el estándar Qi usa un enlace de comunicación unidireccional, se ha propuesto introducir una comunicación del transmisor de potencia al receptor de potencia. Sin embargo, no es fácil incluir un vínculo bidireccional de este tipo y está sujeto a una gran cantidad de dificultades y desafíos. Por ejemplo, el sistema resultante debe seguir siendo compatible con versiones anteriores y, por ejemplo, debe seguir admitiendo transmisores y receptores de potencia que no son capaces de una comunicación bidireccional. Asimismo, las restricciones técnicas en términos de, por ejemplo, opciones de modulación, variaciones de potencia, opciones de transmisión, etc. son muy restrictivas, ya que deben adaptarse a los parámetros existentes. También es importante que el coste y la complejidad se mantengan bajos y, por ejemplo, es deseable que se minimice el requisito de hardware adicional, que la detección sea fácil y fiable, etc. También es importante que la comunicación del transmisor de potencia al receptor de potencia no afecte, degrade o interfiera con la comunicación del receptor de potencia al transmisor de potencia. Asimismo, un requisito de suma importancia es que el enlace de comunicación no degrade de forma inaceptable la capacidad de transferencia de potencia del sistema.

Por consiguiente, hay muchos desafíos y dificultades asociados con la mejora de un sistema de transferencia de potencia como el estándar Qi para que incluya una comunicación bidireccional.

Control del sistema

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

El sistema puede estar en las siguientes fases:

Fase de selección

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

En la fase de selección, el transmisor de potencia puede estar en un modo de espera, pero detectará la posible presencia de un objeto. De forma similar, el receptor esperará la presencia de una señal de potencia.

Fase de 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 potencia (al menos de forma intermitente) proporciona una señal de potencia. Esta señal de potencia es detectada por el receptor de potencia que procede a enviar un paquete inicial al transmisor de potencia. Específicamente, si hay un receptor de potencia presente en la interfaz del transmisor de potencia, el receptor de potencia comunica un paquete de intensidad inicial de la señal al transmisor de potencia. El paquete de intensidad de la señal proporciona una indicación sobre el grado de acoplamiento entre la bobina transmisora de potencia y la bobina de recepción de potencia. El paquete de intensidad de la señal es detectado por el transmisor de potencia.

Fase de identificación y configuración:

El transmisor de potencia y el receptor de potencia proceden entonces a la fase de identificación y configuración en la que el receptor de potencia comunica al menos un identificador y una potencia requerida. La información se comunica en múltiples paquetes de datos por modulación de carga. El transmisor de potencia mantiene una señal de potencia constante durante la fase de identificación y configuración para permitir que la modulación de carga sea detectada. Específicamente, el transmisor de potencia proporciona una señal de potencia con amplitud, frecuencia y fase constante para este fin (excepto por el cambio causado por la modulación de carga).

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

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

Fase de transferencia de potencia:

A continuación, el sistema procede a la fase de transferencia de potencia en la que el transmisor de potencia proporciona la señal de potencia requerida y el receptor de potencia conecta la carga de salida para suministrar la potencia recibida.

Durante esta fase, el receptor de potencia supervisa las condiciones de carga de salida y mide específicamente el error de control entre el valor real y el valor deseado de un punto operativo determinado. Comunica estos errores de control en mensajes de error de control al transmisor de potencia con una cadencia mínima de, por ejemplo, cada 250 ms. Esto proporciona una indicación de que el receptor de potencia continúa presente al transmisor de potencia. Además, los mensajes de error de control se utilizan para implementar un control de potencia de bucle cerrado donde el transmisor de potencia adapta la señal de potencia para minimizar el error notificado. Específicamente, si el valor real del punto operativo es igual al valor deseado, el receptor de potencia comunica un error de control con un valor cero, lo que no produce cambios en la señal de potencia. En caso de que el receptor de potencia comunique un error de control distinto a cero, el transmisor de potencia ajustará la señal de potencia en consecuencia.

Un problema potencial con la transferencia de potencia inalámbrica es que la potencia puede transferirse involuntariamente a, por ejemplo, objetos metálicos. Por ejemplo, si un objeto extraño, como, por ejemplo, una moneda, llave, anillo, etc., se coloca sobre la plataforma del transmisor de potencia dispuesta para recibir un receptor de potencia, el flujo magnético generado por la bobina transmisora introducirá corrientes parásitas en los objetos metálicos que harán que los objetos se calienten. El aumento de calor puede ser muy significativo y, de hecho, puede resultar en un riesgo de dolor y daño para los humanos que posteriormente recojan los objetos.

Los experimentos han demostrado que los objetos metálicos colocados en la superficie de un transmisor de potencia pueden alcanzar una temperatura alta no deseada (superior a 60 °C) a temperaturas ambientales normales (20 °C) incluso con una disipación de potencia en el objeto tan baja como 500 mW. Para la comparación, las quemaduras de la piel causadas por el contacto con objetos calientes comienzan a temperaturas de aproximadamente 65 °C.

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

La disipación de potencia en un objeto extraño se puede estimar a partir de la diferencia entre la potencia transmitida y recibida. Para evitar que se disipe demasiada potencia en un objeto extraño, el transmisor puede terminar la transferencia de potencia si la pérdida de potencia excede un umbral.

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

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

El transmisor de potencia puede estimar la pérdida de potencia restando la potencia recibida informada de la potencia transmitida. Si la diferencia excede un umbral, el transmisor asumirá que se disipa demasiada potencia en un objeto extraño y puede después proceder a terminar la transferencia de potencia.

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

Las mediciones pueden sincronizarse entre el receptor de potencia y el transmisor de potencia. Para conseguirlo, el receptor de potencia puede comunicar los parámetros de una ventana de tiempo al transmisor de potencia durante la configuración. Esta ventana de tiempo indica el período en el que el receptor de potencia determina el promedio de la potencia recibida. La ventana de tiempo se define en relación con un tiempo de referencia que es el momento en el que el primer bit de un paquete de potencia recibido se comunica del receptor de potencia al transmisor de potencia. Los parámetros de configuración para esta ventana de tiempo 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 potencia, es importante que la pérdida de potencia se determine con suficiente precisión para garantizar que se detecte la presencia de un objeto extraño. En primer lugar, debe asegurarse que se detecte un objeto extraño que absorba una potencia significativa del campo magnético. Para garantizar esto, cualquier error en la estimación de la pérdida de potencia calculada a partir de la potencia transmitida y recibida debe ser menor que el nivel aceptable de absorción de potencia en un objeto extraño. De forma similar, para evitar falsas detecciones, la precisión del cálculo de la pérdida de potencia debe ser lo suficientemente precisa para no dar como resultado valores estimados de pérdida de potencia que sean demasiado altos cuando no hay ningún objeto extraño presente.

Es sustancialmente más difícil determinar las estimaciones de potencia transmitida y recibida con suficiente precisión a niveles de potencia más altos que a niveles de potencia más bajos. Por ejemplo, asumiendo que una incertidumbre de las estimaciones de la potencia transmitida y recibida es ± 3 %, esto puede llevar a un error de

- ± 150 mW a 5 W de potencia transmitida y recibida, y

- ± 1,5 W a 50 W de potencia transmitida y recibida.

Por tanto, mientras que tal precisión puede ser aceptable para una operación de transferencia de baja potencia, no es aceptable para una operación de transferencia de alta potencia.

Normalmente, se requiere que el transmisor de potencia sea capaz de detectar el consumo de potencia de objetos extraños de solo 350 mW o incluso menos. Esto requiere una estimación muy precisa de la potencia recibida y la potencia transmitida. Esto es particularmente difícil a altos niveles de potencia y, con frecuencia, los receptores de potencia tienen dificultades para generar estimaciones que sean suficientemente precisas. Sin embargo, si el receptor de potencia sobreestima la potencia recibida, esto puede provocar que no se detecten objetos extraños que consuman potencia. Por el contrario, si el receptor de potencia subestima la potencia recibida, esto puede dar lugar a detecciones falsas donde el transmisor de potencia finaliza la transferencia de potencia a pesar de que no hay objetos extraños presentes.

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

El documento WO2005/109597 desvela un sistema de transferencia de potencia en el que el transmisor de potencia puede operar en diferentes modos y, en particular, puede cambiar automáticamente el transmisor de potencia a un modo de apagado si una carga parásita total excede un umbral dado. Sin embargo, para detectar la carga parasitaria total, el sistema entra en modos de medición dedicados en los que la transferencia de potencia se termina efectivamente por la desconexión de la carga del receptor de potencia. Por tanto, la transferencia de potencia se interrumpe y no se puede realizar durante la fase de medición. Para diferenciar entre diferentes cargas del transmisor de potencia, El documento WO2005/109597 desvela que se deben ingresar modos de medición específicos en los que algunas de las cargas se pueden desconectar. Sin embargo, este planteamiento no solo es complejo y engorroso, sino que también da como resultado una transferencia de potencia intermitente. Asimismo, el sistema es intrínsecamente relativamente inexacto y, por lo tanto, no es adecuado para transferencias de potencia más altas. El sistema incluye calibración solo para el transmisor de potencia, y se aplica el mismo planteamiento independientemente de, por ejemplo, el consumo de potencia y si es posible una calibración de potencia precisa.

El documento EP 2490342 A2 desvela un sistema de transferencia de potencia inalámbrico en el que un dispositivo de transmisión de potencia y un dispositivo de recepción de potencia intercambia información de capacidad de potencia antes de una transferencia de potencia.

Sería ventajoso un sistema de transferencia de potencia mejorado. En particular, sería ventajoso un planteamiento que permita una operación mejorada mientras se mantiene un planteamiento amigable para el usuario. En particular, un planteamiento que permite una operación más fácil para el usuario al tiempo que garantiza una operación segura, especialmente a niveles de potencia más altos, sería ventajoso. Un sistema de transferencia de potencia mejorado que permita una mayor flexibilidad, una implementación facilitada, una operación facilitada, una operación más segura, un riesgo reducido de calentamiento de objetos extraños, una mayor precisión y/o un rendimiento mejorado sería ventajoso.

Sumario de la invención

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

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un transmisor de potencia para transferir potencia a un receptor de potencia utilizando una señal de potencia inductiva inalámbrica, comprendiendo el transmisor de potencia: un inductor para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica; un generador de señales de potencia para activar el inductor para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica; un controlador de calibración para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia, determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia; un limitador de potencia dispuesto para restringir la potencia proporcionada al inductor para que no exceda un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia; un receptor para recibir indicaciones de potencia recibida del receptor de potencia; y un detector para detectar un consumo de potencia parásita en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida que excede un umbral.

La invención puede permitir una operación más segura de un sistema de transferencia de potencia. El planteamiento puede permitir una seguridad mejorada a niveles de potencia más altos al tiempo que permite una baja complejidad y una operación facilitada a niveles de potencia más bajos. En particular, los niveles de potencia más altos pueden limitarse a emparejamientos de transmisores de potencia y receptores de potencia que ya han sido calibrados de modo que se pueda lograr una mayor precisión al estimar, por ejemplo, cualquier pérdida de potencia parásita, por ejemplo, asociada con objetos extraños. Una operación más segura a niveles de potencia más altos se puede combinar con una baja complejidad y, en particular, un rendimiento sin calibración, a niveles inferiores. Por tanto, se puede lograr una combinación mejorada de simplicidad y seguridad de operación.

La invención puede permitir una detección mejorada de potencia no contabilizada. Normalmente, puede permitir una detección mejorada de objetos extraños y, en particular, en muchas realizaciones, puede garantizar que la potencia disipada en los objetos extraños se mantenga en niveles seguros. Esto se puede lograr incluso para niveles de potencia más altos.

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

La relación esperada puede ser una función que como entrada tiene una indicación de potencia transmitida y como salida tiene una indicación de potencia recibida. Por tanto, la función puede reflejar la indicación de potencia recibida que se espera para una determinada indicación de potencia transmitida. Por tanto, la función se puede utilizar para estimar la indicación de potencia recibida que debería recibirse durante la operación normal. Si una indicación de potencia recibida real coincide con la indicación de potencia recibida esperada (de acuerdo con un criterio de coincidencia adecuado), entonces esto puede usarse como una indicación de que actualmente no ocurren condiciones de operación inusuales, y específicamente se puede estimar que no hay pérdidas de potencia parásita (significativas). Sin embargo, si la indicación de potencia recibida real no coincide con la indicación de potencia recibida esperada, entonces esto puede usarse como una indicación de que existen condiciones de operación inusuales, y específicamente que pueden estar presentes pérdidas de potencia parásita significativas.

De forma similar, la relación esperada puede ser una función que como entrada tiene una indicación de potencia recibida y como salida tiene una indicación de potencia transmitida. Por tanto, la función puede reflejar la indicación de potencia transmitida que se espera para una determinada indicación de potencia recibida. Por tanto, la función se puede utilizar para estimar la indicación de potencia transmitida que debe medirse cuando se recibe una determinada indicación de potencia recibida durante la operación normal. Si una indicación de potencia transmitida medida real coincide con la indicación de potencia transmitida esperada (de acuerdo con un criterio de coincidencia adecuado), entonces esto puede usarse como una indicación de que actualmente no ocurren condiciones de operación inusuales, y específicamente se puede estimar que no hay pérdidas de potencia parásita (significativas). Sin embargo, si la indicación de potencia transmitida real no coincide con la indicación de potencia transmitida esperada, entonces esto puede usarse como una indicación de que existen condiciones de operación inusuales, y específicamente que pueden estar presentes pérdidas de potencia parásita significativas.

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

La desviación puede calcularse para un solo valor de una de las indicaciones de potencia recibida o la indicación de potencia transmitida, como, por ejemplo, un valor actual de una de las indicaciones.

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

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

Puede determinarse un valor de compensación para reflejar la diferencia entre la una o más indicaciones de potencia recibida y la una o más indicaciones de potencia transmitida. El valor de compensación puede ser un valor compuesto que comprende una pluralidad de valores. Por ejemplo, el valor de compensación puede ser un conjunto de valores para diferentes niveles de potencia. 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, tal como, por ejemplo, una función que relaciona las indicaciones de potencia recibida con las indicaciones de transmisión de potencia esperada, o relaciona las indicaciones de transmisión de potencia esperada con las indicaciones de potencia recibida. Por tanto, la relación esperada puede indicarse mediante un valor de compensación o un conjunto de valores de compensación.

La potencia que está restringida por el limitador de potencia puede ser, por ejemplo, una potencia compleja en el inductor que incluye tanto la potencia real (disipada) como la potencia reactiva, por ejemplo, puede ser la potencia aparente. En algunas realizaciones, la potencia que está restringida puede ser únicamente la potencia real (transmitida).

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

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

Restringir la potencia restringiendo la potencia aparente, tal como restringiendo la corriente del inductor, puede ser ventajoso en muchas realizaciones. Específicamente al limitar la corriente es posible limitar directamente el potencial magnético y la tensión inducida. Una tensión baja es intrínsecamente más segura que una tensión alta.

El limitador de potencia puede restringir también la potencia proporcionada al inversor y, como consecuencia, restringir la potencia al inductor.

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

La indicación de potencia recibida puede ser, por ejemplo, una estimación de potencia recibida generada por el receptor de potencia, o puede, por ejemplo, proporcionarse como un valor de corriente y/o tensión. La indicación de potencia recibida puede incluir un consumo de potencia de una carga, así como posiblemente un consumo de potencia debido a pérdidas en el receptor de potencia. La indicación de potencia transmitida puede ser indicativa de una potencia de entrada para el transmisor de potencia y/o para el generador de señales de potencia. Específicamente, el generador de señales de potencia puede comprender un inversor que acciona el inductor y la señal de potencia transmitida puede ser indicativa de la potencia de entrada al inversor. En algunas realizaciones, la indicación de potencia transmitida puede reflejar la potencia alimentada al inductor. En algunas realizaciones, la indicación de potencia 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 potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada comparando una indicación de potencia de transmisión esperada con una indicación de potencia de transmisión actual. La indicación de potencia de transmisión actual puede ser, por ejemplo, una potencia de transmisión medida, por ejemplo, calculada a partir de mediciones de la corriente del inductor, tensión del inductor, etc. La indicación de potencia de transmisión esperada puede generarse aplicando una relación (o función) esperada a una indicación de potencia recibida. Se puede considerar que la desviación excede el umbral si la diferencia entre la potencia de transmisión esperada y la potencia de transmisión actual excede un umbral.

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

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

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

La invención puede permitir una detección mejorada de potencia no contabilizada. Normalmente, puede permitir una detección mejorada de objetos extraños y, en particular, en muchas realizaciones, puede garantizar que la potencia disipada en los objetos extraños se mantenga en niveles seguros. Esto se puede lograr incluso para niveles de potencia más altos.

La operación mejorada puede proporcionarse mediante un proceso de calibración. La calibración basada en las indicaciones de potencia recibida y las indicaciones de potencia transmitida proporciona una calibración del emparejamiento específico entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia. Por tanto, en lugar de utilizar una calibración genérica para un receptor genérico, la calibración es directamente para el receptor de potencia individual que forma parte de la transferencia de potencia. En este sentido, se puede lograr una mayor precisión permitiendo, por ejemplo, una operación más segura a niveles de potencia más altos.

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el calibrador está configurado para solicitar una entrada del usuario y para realizar la calibración de pérdida de potencia solo cuando se recibe la entrada del usuario.

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

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el calibrador está dispuesto para realizar la calibración de pérdida de potencia determinando inicialmente una primera relación esperada en un primer nivel de potencia y determinando después una segunda relación esperada en un segundo nivel de potencia usando la primera relación esperada, siendo el segundo nivel de potencia superior al primer nivel de potencia.

Este planteamiento puede garantizar una operación segura 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 potencia más altos.

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

Un planteamiento de este tipo puede garantizar una operación segura 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 potencia proporcionada al inductor está restringida al mismo nivel que durante la fase de transferencia de potencia.

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

Esto puede permitir una mayor precisión. En particular, la fase de transferencia de potencia suele ser mucho más larga que cualquier fase de calibración y, en consecuencia, pueden estar disponibles más mediciones/puntos de muestra para proporcionar una relación esperada 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 potencia 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 potencia puede normalmente 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 la relación esperada está dispuesto para no adaptar la relación esperada en respuesta a las indicaciones de potencia transmitida y las indicaciones de potencia recibida en respuesta a una detección de una desviación entre la relación entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida supera un umbral.

Esto puede asegurar una operación más confiable y puede reducir específicamente el riesgo de la presencia de un objeto extraño que resulte en una adaptación de la relación esperada.

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

Esto puede proporcionar una operación mejorada y/o facilitada. En muchos contextos, puede reducir el número de calibraciones que se deben realizar. Por ejemplo, en muchas realizaciones, puede permitir muchas sesiones de transferencia de potencia sin la necesidad de una entrada de usuario dedicada. En muchas realizaciones, puede permitir una transferencia de potencia más rápida para los receptores de potencia que se han utilizado previamente con el transmisor de potencia.

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

De acuerdo con una característica opcional de la invención, el controlador de calibración está dispuesto para iniciar la calibración de pérdida de potencia en respuesta a una detección de que no se almacenan datos de relación esperados 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, por lo general, cuando se utilizan receptores de potencia con el transmisor de potencia 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 potencia.

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

Esto puede proporcionar una experiencia de usuario mejorada y puede reducir la cantidad de calibraciones necesarias.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de transferencia de potencia que comprende un transmisor de potencia y un receptor de potencia, estando el transmisor de potencia dispuesto para transferir potencia al receptor de potencia mediante una señal de potencia inductiva inalámbrica, comprendiendo el transmisor de potencia: un inductor para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica; un generador de señales de potencia para activar el inductor para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica; comprendiendo además el sistema de transferencia de potencia: un controlador de calibración para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia, determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia; un limitador de potencia dispuesto para restringir la potencia proporcionada al inductor para que no exceda un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia, un receptor para recibir indicaciones de potencia recibida del receptor de potencia; y un detector para detectar un consumo de potencia parásita en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida que excede un umbral.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método de operación para un transmisor de potencia dispuesto para transferir potencia a un receptor de potencia utilizando una señal de potencia inductiva inalámbrica, comprendiendo el método: activar un inductor para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica; determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia, determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia; restringir la potencia proporcionada al inductor para que no exceda un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia; recibir indicaciones de potencia recibida del receptor de potencia; y detectar un consumo de potencia parásita en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida que excede un umbral.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un receptor de potencia para recibir potencia de un transmisor de potencia a través de una señal de potencia inductiva inalámbrica, comprendiendo el receptor de potencia: un inductor para recibir la señal de potencia inductiva inalámbrica; un controlador de calibración para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia, determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia; un limitador de potencia dispuesto para restringir una potencia solicitada del transmisor de potencia para que no supere un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia; y un detector para detectar un consumo de potencia parásita en respuesta a una desviación entre una relación entre una indicación de potencia transmitida recibida del transmisor de potencia y una indicación de potencia recibida del receptor de potencia y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida que excede un umbral.

Estos y otros aspectos, características y ventajas de la invención se apreciarán y se dilucidarán mejor a partir de y con referencia a la realización o realizaciones que se describen a continuación.

Breve descripción de los dibujos

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

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

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

la Figura 5 ilustra un ejemplo de los elementos de un transmisor de potencia 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 potencia de acuerdo con algunas realizaciones de la invención. El sistema de transferencia de potencia comprende un transmisor de potencia 101 que incluye (o está acoplado a) una bobina transmisora/inductor 103. El sistema además comprende un receptor de potencia 105 que incluye (o está acoplado a) una bobina de recepción/un inductor 107.

El sistema proporciona una transferencia de potencia inductiva e inalámbrica del transmisor de potencia 101 al receptor de potencia 105. Específicamente, el transmisor de potencia 101 genera una señal de potencia que se propaga como un flujo magnético por la bobina transmisora 103. La señal de potencia normalmente puede tener una frecuencia de aproximadamente 100 kHz a 200 kHz. La bobina de transmisión 103 y la bobina de recepción 105 están acopladas indirectamente y, de este modo, la bobina de recepción capta (al menos parte de) la señal de potencia del transmisor de potencia 101. Por tanto, la potencia se transfiere del transmisor de potencia 101 al receptor de potencia 105 mediante un acoplamiento inductivo e inalámbrico de la bobina de transmisión 103 a la bobina de recepción 107. La expresión señal de potencia 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 usarse 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.

En lo sucesivo, se describe la operación del transmisor de potencia 101 y del receptor de potencia 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 potencia 101 y el receptor de potencia 103 pueden ser sustancialmente compatibles con la versión 1.0 o 1.1 de la Especificación Qi (excepto por las modificaciones y mejoras aquí descritas (o consecuentes)).

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

A nivel físico, el canal de comunicación del receptor de potencia 105 al transmisor de potencia 101 se implementa utilizando la señal de potencia como portadora. El receptor de potencia 105 modula la carga de la bobina de recepción 105. Esto da como resultado variaciones correspondientes en la señal de potencia del lado del transmisor de potencia. La modulación de carga se puede detectar por un cambio en la amplitud y/o fase de la corriente de la bobina transmisora 105 o, como alternativa o adicionalmente, por un cambio en la tensión de la bobina transmisora 105. Basándose en este principio, el receptor de potencia 105 puede modular datos que el transmisor de potencia 101 demodula. Estos datos están formateados en bytes y paquetes. Se puede encontrar más información en el documento "System description, Wireless Power Transfer, Volume I: Low Power, Part 1: Interface Definition, Versión 1.0, julio de 2010, publicado por Wireless Power Consortium" disponible en http://www.wirelesspowerconsortium.com/downloads/wireless-power-specification-part-1.html, también denominada especificación de potencia inalámbrica Qi, en particular, el capítulo 6: Communications Interface.

Para controlar la transferencia de potencia, el sistema puede pasar por diferentes fases, en particular, una fase de selección, una fase de ping, una fase de identificación y configuración y una fase de transferencia de potencia. Se puede encontrar más información en el capítulo 5 de la parte 1, de la especificación de potencia inalámbrica Qi.

Inicialmente, el transmisor de potencia 101 está en la fase de selección en la que simplemente supervisa la presencia potencial de un receptor de potencia. El transmisor de potencia 101 puede utilizar una variedad de métodos para este fin, por ejemplo, como se describe en la especificación de potencia inalámbrica Qi. Si se detecta tal presencia potencial, el transmisor de potencia 101 entra en la fase de ping en la que se genera temporalmente una señal de potencia. El receptor de potencia 105 puede aplicar la señal recibida para encender su electrónica. Después de recibir la señal de potencia, el receptor de potencia 105 comunica un paquete inicial al transmisor de potencia 101. Específicamente, se transmite un paquete de intensidad de la señal que indica el grado de acoplamiento entre el transmisor de potencia y el receptor de potencia. Se puede encontrar más información en el capítulo 6.3.1 de la parte 1, de la especificación de potencia inalámbrica Qi. Por tanto, en la fase de Ping se determina si un receptor de potencia 105 está presente en la interfaz del transmisor de potencia 101.

Al recibir el mensaje de intensidad de la señal, el transmisor de potencia 101 avanza a la fase de identificación y configuración. En esta fase, el receptor de potencia 105 mantiene su carga de salida desconectada y se comunica con el transmisor de potencia 101 utilizando una modulación de carga. El transmisor de potencia proporciona una señal de potencia de amplitud, frecuencia y fase constante para este fin (con la excepción del cambio causado por la modulación de carga). El transmisor de potencia 101 utiliza los mensajes para configurarse a sí mismo según lo solicitado por el receptor de potencia 105.

Tras la fase de identificación y configuración, el sistema avanza a la fase de transferencia de potencia donde tiene lugar la transferencia real de potencia. Específicamente, después de haber comunicado su requisito de potencia, el receptor de potencia 105 conecta la carga de salida y le suministra la potencia recibida. El receptor de potencia 105 supervisa la carga de salida y mide el error de control entre el valor real y el valor deseado de cierto punto operativo. Comunica dichos errores de control al transmisor de potencia 101 con una cadencia mínima de, por ejemplo, cada 250 ms para indicar estos errores al transmisor de potencia 101, así como el deseo de un cambio o de ningún cambio, de la señal de potencia.

La Figura 2 ilustra el transmisor de potencia 101 con más detalle.

La bobina transmisora 103 está acoplada a un generador de señales de potencia 201 que acciona el inductor para proporcionar la señal de potencia. El generador de señales de potencia 201 genera así la corriente y la tensión que se alimentan a la bobina transmisora 103. El generador de señales de potencia 201 es normalmente un circuito de transmisión en forma de un inversor que genera una señal alterna a partir de una tensión de CC. La Figura 3 muestra un inversor de medio puente. Los interruptores S1 y S2 se controlan de forma que nunca se cierren al mismo tiempo. Como alternativa, 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 está conectada a la bobina transmisora mediante un condensador de resonancia. La Figura 4 muestra un inversor de puente completo. Los interruptores S1 y S2 se controlan de forma que nunca se cierren al mismo tiempo. Los interruptores s 3 y S4 se controlan de forma que nunca se cierren al mismo tiempo. Como alternativa, los interruptores S1 y S4 están cerrados mientras S2 y S3 están abiertos, y después S2 y S3 están cerrados 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 potencia 201 comprende también una funcionalidad de control para operar la función de transferencia de potencia y puede comprender específicamente un controlador dispuesto para operar el transmisor de potencia 101 de acuerdo con el estándar Qi. Por ejemplo, el controlador puede estar dispuesto para realizar la identificación y configuración, así como las fases de transferencia de potencia del estándar Qi.

De forma adicional, el transmisor de potencia 101 comprende un controlador de calibración 203 que está dispuesto para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia.

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

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

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

En muchas realizaciones, la indicación de potencia recibida puede proporcionarse directamente como un valor de potencia. 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 potencia recibida puede proporcionarse como la corriente o tensión inducida en la bobina de recepción 107.

El transmisor de potencia 101 puede asimismo calcular una estimación de la potencia transmitida. Como un simple ejemplo, la indicación de potencia transmitida puede determinarse como la potencia que se alimenta a la bobina transmisora 103 o puede, por ejemplo, determinarse como la potencia de entrada a la etapa inversora del generador de señales de potencia 201. Por ejemplo, el transmisor de potencia 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 continuación, puede determinar la potencia correspondiente (promediada en el tiempo) basándose en estos valores. A modo de otro ejemplo, la tensión de alimentación del inversor es normalmente constante, y el transmisor de potencia 101 puede medir la corriente consumida por el inversor y multiplicarla por la tensión constante para determinar la potencia de entrada al inversor. Esta potencia se puede utilizar como indicación de potencia del transmisor. En algunas realizaciones, uno o más valores que pueden usarse para calcular una potencia transmitida pueden usarse directamente como una indicación de potencia del transmisor. Por ejemplo, una corriente de entrada de inversor medida puede compararse con una corriente de entrada de inversor esperada para una indicación de potencia recibida dada (y posiblemente también dependiendo de otros parámetros). Si la desviación supera un umbral, el consumo de potencia parásita puede considerarse demasiado alto.

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

La pérdida de potencia en la bobina transmisora 103 se puede calcular como:

P^{bobina de pérdida} _ R ' I^bobina2

donde^bobina es la corriente rms 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 potencia transmitida se puede estimar mediante:

P^tx _ V^bobina' I^bobina' cos(^) - R ' I^bobina2

donde V^bobina es la tensión sobre la bobina transmisora 103 y O es la fase entre V^bobina e I^bobina.

R puede depender de la frecuencia de la corriente de la bobina transmisora, por ejemplo, de acuerdo con una función como: R = R^b + R^f ' f, donde R^b es la parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente, R^f es la parte dependiente de la frecuencia de la resistencia equivalente y f es la frecuencia.

Normalmente se utilizan valores promediados en el tiempo, por ejemplo, con los valores de potencia determinándose como valores medios en intervalos de tiempo adecuados, con los intervalos de tiempo estando preferiblemente sincronizados entre el transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105.

Las indicaciones de potencia recibida y transmitidas pueden compararse. En caso de que las indicaciones se proporcionen directamente como niveles de potencia, los niveles de potencia pueden compararse entre sí. En un sistema ideal no se producen pérdidas en ningún lugar y la potencia transmitida será idéntica a la potencia recibida. Sin embargo, en sistemas prácticos, se producirán varias pérdidas, incluidas pérdidas en el transmisor de potencia 101, en el receptor de potencia 105, y de hecho por parte de la potencia absorbida fuera del receptor de potencia 105 (y transmisor de potencia 101). Algunas de estas pérdidas normalmente se pueden estimar, como la pérdida en la bobina transmisora 103 o en el rectificador del receptor de potencia 105. Sin embargo, no todas las pérdidas de potencia pueden estimarse de forma efectiva y todavía quedan algunas pérdidas de potencia desconocidas, incluso si no hay objetos extraños presentes. Estas pérdidas de potencia parásita introducirán una diferencia entre los niveles de potencia compensados. También, la incertidumbre de estimación de las pérdidas que se estiman introducirá una diferencia entre los niveles reales de potencia recibida y transmitida. Finalmente, la incertidumbre de la medición en la determinación de los niveles de potencia transmitida y recibida puede introducir una incertidumbre que introduce una diferencia entre la potencia transmitida y recibida.

Por tanto, existe una relación entre la potencia transmitida y la potencia recibida y, por tanto, entre una indicación de potencia transmitida y la correspondiente indicación de potencia recibida. Sin embargo, en implementaciones prácticas, la relación exacta entre la potencia transmitida y la potencia recibida no se conoce ya que depende de una serie de factores desconocidos. Sin embargo, normalmente se puede estimar una relación esperada aproximada. Por ejemplo, se puede aplicar una estimación de que el nivel de potencia transmitida es igual al nivel de potencia recibido 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 potencia.

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

Una función esperada de este tipo puede permitir determinar las desviaciones. Por ejemplo, se puede considerar que la función refleja la situación donde hay objetos extraños presentes, es decir, la relación esperada proporciona la indicación de potencia de recepción que debería recibirse para una determinada indicación de potencia de transmisión, o la indicación de potencia de transmisión que debería medirse para una determinada indicación de potencia de recepción, cuando no hay pérdidas inusuales. Cuando se recibe una nueva indicación de potencia de recepción que indica un nivel de potencia de recepción específico desde el receptor de potencia 105, el transmisor de potencia 101 puede evaluar la función para determinar si este nivel de potencia corresponde a un nivel de potencia de transmisión calculado de acuerdo con la función esperada.

Por ejemplo, la función puede proporcionar una potencia de transmisión esperada para un nivel de potencia de recepción dado, y el nivel de potencia recibido puede usarse como entrada. La potencia de transmisión esperada puede corresponder, por ejemplo, directamente a la potencia de transmisión que se ha medido/calculado durante la fase de calibración para este nivel de potencia recibido. La potencia de transmisión esperada resultante se compara luego con la potencia de transmisión calculada. Equivalentemente, la función puede proporcionar una potencia de recepción esperada para un nivel de potencia de transmisión dado, y el nivel de potencia de transmisión calculado puede usarse como entrada. El nivel de potencia recibida esperado resultante se compara luego con el nivel de potencia recibido real proporcionado por el receptor de potencia 105.

Si la comparación revela una desviación demasiado grande, esto indica la presencia de una pérdida de potencia inesperada. Esto puede ser causado específicamente por un objeto extraño colocado demasiado cerca o sobre el transmisor de potencia 101. Una pérdida de potencia de ese tipo puede resultar en un calentamiento significativo del objeto extraño que puede resultar en daños o lesiones. Por lo tanto, el transmisor de potencia 101 puede proceder a terminar la transferencia de potencia en un escenario de este tipo.

Por tanto, la relación esperada proporciona una indicación de potencia de transmisión esperada o una indicación de potencia de recepción esperada. Si los valores reales coinciden con los valores esperados, esto se debe a que la relación esperada proporciona un modelo preciso de la transferencia de potencia. Puesto que la relación esperada se determina durante la calibración, donde se puede garantizar que no hay pérdidas de potencia parásita, la relación esperada modela el escenario cuando no hay pérdidas de potencia parásita. 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 potencia parásita. Dicho de otra forma, si la relación real entre la indicación de potencia real transmitida y la correspondiente indicación de potencia real recibida es la misma (o se desvía en menos de un umbral dado), entonces actualmente no hay pérdidas parásitas.

A modo de ejemplo, la relación esperada puede ser una que proporcione una indicación de potencia recibida esperada en función de una indicación de potencia transmitida. La relación esperada puede determinarse, por ejemplo, usando una función que, por ejemplo, se haya determinado durante una fase de calibración en la que se aseguró que no había objetos extraños cerca. Durante la calibración, el receptor de potencia puede haber establecido la potencia de salida en diferentes niveles y para cada uno de los niveles se puede haber calculado una indicación de potencia transmitida. Para cada nivel, las indicaciones de potencia recibida desde el receptor de potencia 105 pueden haber sido registradas y el valor medio determinado. Para cada nivel de potencia, la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida (promedio) pueden entonces almacenarse como la relación esperada. Por tanto, se ha determinado una relación esperada que para una entrada de una indicación de potencia transmitida proporciona la indicación de potencia recibida que se espera cuando no hay pérdida de potencia parásita. Puede determinarse una relación esperada para todos los valores posibles de la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida o solo para un subconjunto. En algunas realizaciones, las relaciones esperadas pueden, por ejemplo, estar representadas por una función que para un valor de una indicación de potencia transmitida proporciona un valor de la indicación de potencia recibida, o por una función que para un valor de una indicación de potencia recibida proporciona un valor de la indicación de indicación de potencia transmitida de potencia.

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

El detector 209 analiza entonces la indicación de potencia recibida real que se ha recibido del receptor de potencia 105. Si la relación entre la indicación de potencia transmitida real y la indicación de potencia recibida real es la misma que la relación entre la indicación de potencia transmitida real y la indicación de potencia recibida esperada (es decir, la relación esperada), entonces 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 existen pérdidas parasitarias.

La coincidencia entre las relaciones esperadas y reales se puede determinar simplemente comparando la indicación de potencia recibida esperada determinada con la indicación de potencia recibida real. Si estas difieren en menos de un umbral determinado, esto indica que las relaciones reales y esperadas son lo suficientemente cercanas como para considerar que no hay pérdidas parasitarias. De otra forma, el detector 209 determina que hay pérdidas parásitas actualmente presentes.

En otras realizaciones, la comparación de la relación esperada con la relación real puede evaluarse considerando una indicación de potencia recibida real y determinando después la indicación de potencia transmitida esperada correspondiente a este valor. La comparación se puede realizar comparando esta indicación de potencia transmitida esperada con la indicación de potencia transmitida calculada real. Si están lo suficientemente cerca (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 potencia parásita. De otra forma, el detector 209 determina que hay pérdidas parásitas actualmente presentes.

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

Se apreciará que tanto el planteamiento de comparar las indicaciones de potencia recibida esperada y real con una indicación de potencia transmitida dada como el planteamiento de comparar las indicaciones de potencia transmitida esperada y real con una indicación de potencia recibida dada (o ambas) corresponde inherentemente a una comparación de la relación esperada entre una indicación de potencia transmitida y una indicación de potencia recibida y la relación real entre estas.

Sin embargo, para poder detectar desviaciones suficientemente pequeñas, la función esperada debe ser lo suficientemente precisa. Puesto que la potencia máxima que es aceptable para no contabilizarse (y, por lo tanto, posiblemente para disiparse en objetos extraños) es un valor constante (normalmente, aproximadamente, digamos, 250mW - 500 mW), la precisión de la función esperada se vuelve significativamente más crítica a niveles de potencia más altos que a niveles más bajos. Por ejemplo, para una potencia transmitida de 1W, la incertidumbre puede ser de hasta un 25 %, mientras que para una potencia 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 potencia transmitida y recibida se clasifican en diferentes categorías. Algunos factores serán constantes y dependerán de las características del transmisor de potencia 101 y del receptor de potencia 105. Tales factores incluyen la disipación de potencia en los gabinetes 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 potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia 101 y del receptor de potencia 105. Esta calibración de pérdida de potencia puede determinar la relación esperada y puede introducir específicamente una compensación o adaptación a una función esperada existente o predeterminada de forma que refleje con mayor precisión la relación entre la potencia transmitida y recibida. En particular, tal calibración puede compensar la primera categoría de factores desconocidos. Por ejemplo, una calibración puede reflejar el sesgo en las mediciones, las pérdidas de potencia en varios circuitos del transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105, etc. Por tanto, si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia y la relación esperada se ha adaptado en consecuencia, se puede lograr un resultado significativamente más preciso. De hecho, normalmente, la calibración de pérdida de potencia puede reducir la incertidumbre de, digamos un ± 5 % a aproximadamente un ± 0,5 %. Una mejora de este tipo puede permitir que el sistema se utilice a niveles de potencia sustancialmente más altos mientras que permite la misma precisión de detección de cualquier pérdida de potencia no contabilizada.

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

Por consiguiente, el sistema de las Figuras 1 y 2 está dispuesto para adaptar la operación del sistema de modo que se pueda minimizar el número de calibraciones de pérdida de potencia y al mismo tiempo permitir una operación a alta potencia.

En el sistema, el controlador de calibración 203 determina si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento específico del transmisor de potencia y el receptor de potencia. Se observa que la calibración no es simplemente una calibración para el transmisor de potencia 103 o una calibración para el receptor de potencia 105. En cambio, es una calibración que es para el emparejamiento específico del transmisor de potencia y el receptor de potencia, y proporciona específicamente una relación esperada para este par/combinación específica de transmisor de potencia y receptor de potencia.

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

El limitador 205 está dispuesto para restringir la potencia a la bobina transmisora 103 a menos que se haya realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia y del receptor de potencia. Por tanto, si no se ha realizado ninguna calibración de pérdida de potencia, la potencia (y en muchas realizaciones específicamente la potencia aparente o la corriente del inductor/bobina) está restringida para estar por debajo de un umbral (posiblemente adaptable). El umbral se selecciona normalmente para asegurar que la pérdida de potencia no contabilizada que se puede detectar usando una relación esperada no adaptada predeterminada sea lo suficientemente baja para garantizar una operación segura. Sin embargo, si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento, la relación esperada se ha adaptado para ser significativamente más precisa. Por consiguiente, el rendimiento de detección de pérdidas de potencia no contabilizadas se mejora significativamente y, por lo tanto, el limitador 205 permite potencia por encima del umbral.

Por tanto, el sistema puede permitir una operación segura a altos niveles de potencia (por ejemplo, hasta 50 W o 100 W) al tiempo que permite una operación sin calibración para niveles de potencia bajos (por ejemplo, hasta 5 W). Por tanto, se proporciona una experiencia de usuario más conveniente y, al mismo tiempo, permite transferencias de potencia seguras de alto nivel de potencia.

El limitador 205 puede restringir, por ejemplo, la corriente proporcionando una señal de control al generador 201 de señales de potencia que indica una corriente máxima de bobina. A modo de otro ejemplo, el limitador 205 puede incluir un limitador de corriente en la conexión del generador 201 de señales de potencia 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 señales de potencia.

La restricción de potencia puede ser específicamente restringiendo la corriente del inductor/bobina. Un planteamiento de este tipo 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 constante la tensión del riel (tensión de alimentación) al circuito de transmisión (y específicamente a un inversor) durante la operación. 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 inductor también depende de la tensión del inductor.

Otro ejemplo de una potencia que puede estar restringida es la potencia aparente que se puede dar como el producto de la tensión RMS y la corriente RMS para el inductor, o de forma equivalente, como las raíces cuadradas de las sumas de la potencia real al cuadrado y la potencia reactiva.

El transmisor de potencia 101 de la Figura 2 comprende además la funcionalidad para detectar consumos de potencia parásita, como el consumo de potencia normalmente parásita de un objeto extraño. Un consumo de potencia parásita es un consumo de potencia que no está asociado con el receptor de potencia 105, y que normalmente 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 potencia 101.

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

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

El receptor 207 está acoplado a un detector 209 que está dispuesto para detectar el consumo de potencia parásita. Particularmente, el detector 209 está dispuesto para detectar si el consumo de potencia parásita excede un umbral dado. El detector 209 hace esto determinando la desviación entre la relación real entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre estos valores. Por tanto, si no hay consumo de potencia parásita, es probable que la relación real entre la indicación de potencia recibida y la indicación de potencia transmitida sea casi la misma que la relación esperada, es decir, como la relación esperada refleja/modela la situación de transferencia de potencia donde no hay pérdidas de potencia parásita, la relación real coincidirá con esta relación esperada cuando de hecho no haya pérdidas de potencia parásita presentes. Sin embargo, si hay un consumo de potencia parásita sustancial, 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 potencia parásita) pero se reflejará en la relación real. Por lo tanto, la desviación entre estos será relativamente grande, lo que permitirá detectar el consumo de potencia parásita a partir de esta desviación. Dicho de otra forma, en un escenario que no se parece al escenario de calibración cuando no existen pérdidas de potencia parásita, la relación esperada será un modelo deficiente para la operación 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 potencia de recepción (es decir, entre los valores esperados y reales). En algunas realizaciones, las desviaciones pueden detectarse comparando valores de las indicaciones de potencia de transmisión (es decir, entre los valores esperados y reales).

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

Por tanto, el detector 209 detecta si el consumo de potencia parásita que no se refleja en la relación esperada es tan alto que provoca que una desviación relativa a la relación real exceda un umbral.

Cuando se haya calibrado el emparejamiento del transmisor de potencia 101 y del receptor de potencia 105, la relación esperada será una relación esperada calibrada o adaptada, es decir, reflejará las características específicas del emparejamiento específico del transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105. Por tanto, no proporcionará simplemente valores esperados genéricos (de las indicaciones de potencia de recepción o de las indicaciones de potencia de transmisión) sino que proporcionará valores que se esperan para ese transmisor de potencia 101 y receptor de potencia 105 específicos. Por tanto, la relación esperada puede reflejar características específicas de los dispositivos individuales, como, por ejemplo, características que dependen de las variaciones de los componentes. Por consiguiente, la detección será precisa a niveles de potencia más altos, permitiendo así la detección de consumos de potencia parásita incluso relativamente pequeños.

La detección de un consumo de potencia parásita por encima de un umbral puede deberse a la presencia de un objeto extraño. Por lo tanto, el detector 209 está dispuesto para proporcionar una señal de control al generador de señales de potencia 201 que hace que se termine la operación de transferencia de potencia. En consecuencia, el planteamiento puede evitar un calentamiento inaceptable de objetos extraños y proporcionar una operación segura.

El transmisor de potencia 101 de la Figura 2 comprende un calibrador 211 que es capaz de realizar una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia 101 y del receptor de potencia 105. Por tanto, el calibrador 211 puede realizar una calibración de pérdida de potencia para determinar la relación esperada entre las indicaciones de potencia recibida y las indicaciones de potencia transmitida. La calibración puede generar una relación esperada mejorada al modificar una relación esperada nominal o predeterminada o puede generar directamente una nueva relación esperada específica para el emparejamiento, es decir, la determinación (o adaptación) de la relación esperada puede realizarse de forma que se pueda suponer con certeza suficientemente alta que refleja un escenario sin pérdidas de potencia parásita. Esto puede hacerse, por ejemplo, mediante una operación de calibración dedicada donde se solicita al usuario que se asegure de que no haya objetos extraños en las proximidades. Como alternativa o adicionalmente, se puede lograr realizando la calibración durante un intervalo de tiempo prolongado en el que se puede suponer que durante la mayor parte del tiempo no hay pérdidas de potencia parásita. Esto puede, por ejemplo, combinarse con procedimientos de calibración más complejos que, por ejemplo, pueden ignorar los valores cuando las diferencias entre la potencia de transmisión calculada y la potencia de recepción notificada superan un nivel dado.

Por tanto, el calibrador 211 puede determinar valores específicos que luego se usan para adaptar la relación o pueden determinar directamente de forma equivalente la relación esperada. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el calibrador 211 puede determinar un valor adicional que debería añadirse a una relación esperada por defecto o nominal. Dicho valor adicional puede representar, por ejemplo, el consumo de potencia que no se tiene en cuenta en la relación nominal esperada.

A modo de otro ejemplo, el calibrador puede determinar coeficientes u otros parámetros de una función que representa la relación esperada. Los coeficientes se pueden determinar directamente o se puede aplicar 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 potencia recibida informadas y las indicaciones de potencia transmitida calculadas. Se pueden realizar varias mediciones asociadas durante el proceso de calibración y se puede realizar un ajuste de curva entre la relación esperada y los conjuntos de datos obtenidos. Por tanto, los parámetros nominales pueden modificarse hasta que se proporcione una función que se ajuste lo suficiente a los valores medidos. Estos parámetros pueden usarse luego para definir la relación esperada adaptada.

Equivalentemente, el calibrador 211 puede proporcionar una relación esperada de uso específica. Por ejemplo, pueden realizarse varias mediciones para proporcionar puntos de muestra que relacionan la indicación de potencia recibida con la incitación de potencia transmitida para varios valores diferentes de la indicación de potencia recibida/indicación de potencia transmitida. Se puede generar una tabla de consulta directamente basándose en estas mediciones, de modo que para una determinada, digamos, indicación de potencia recibida, la tabla de consulta almacenará la correspondiente indicación de potencia transmitida obtenida de las mediciones. En algunas realizaciones, los puntos de medición se pueden utilizar directamente, es decir, los pares obtenidos de indicación de potencia recibida e indicación de potencia transmitida pueden almacenarse directamente en la tabla de consulta. Sin embargo, normalmente algún promedio, filtrado o suavizado se aplicará. También se apreciará que se puede utilizar la interpolación para indicaciones de potencia recibida/indicaciones de potencia transmitida que no corresponden directamente a los valores almacenados.

El calibrador 211 está en el ejemplo de la Figura 2 dispuestos para realizar la calibración de pérdida de potencia en función de los valores de indicación de potencia recibidos informados, es decir, se basa en mediciones y datos que pueden generarse durante la operación normal. En otras realizaciones, el calibrador 211 puede disponerse alternativa o adicionalmente para realizar una calibración dedicada que, por ejemplo, se basa en mediciones, mensajes u operaciones que no son operaciones normales de una operación de transferencia de potencia.

En el ejemplo de la Figura 2, el calibrador 211 recibe una serie de indicaciones de potencia recibida del receptor de potencia 105. También determina una serie de indicaciones de potencia transmitida para el transmisor de potencia 101. A continuación, los valores se pueden promediar durante una ventana de tiempo para proporcionar estimaciones más fiables. Las ventanas de tiempo se sincronizan entre el transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105 de forma que se generan los valores correspondientes. El par resultante de una indicación de potencia recibida promediada y una indicación de potencia transmitida promediada proporciona un punto de datos para la relación esperada. En consecuencia, la relación esperada se adapta de modo que proporcione una relación que proporcione una aproximación lo más cercana posible al punto de datos.

Normalmente, el calibrador 211 generará una pluralidad de puntos de datos correspondientes a diferentes niveles de potencia. Por tanto, después de generar un punto de datos, el receptor de potencia 105 puede cambiar la carga y el transmisor de potencia 101 puede cambiar la potencia transmitida en consecuencia. Este cambio de nivel de potencia se puede lograr utilizando mensajes y operaciones de control definidas para la operación normal de transferencia de potencia. Cuando se haya configurado el nuevo nivel de potencia, el calibrador 211 procede a repetir el proceso de medición para generar un nuevo punto de datos con una indicación de potencia transmitida medida y la correspondiente indicación de potencia recibida.

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

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

Después de la calibración, la relación esperada refleja en consecuencia estrechamente la relación entre una indicación de potencia recibida y una indicación de potencia transmitida para este transmisor de potencia específico 101 y el receptor de potencia 105, es decir, para el emparejamiento específico de este transmisor de potencia 101 y el receptor de potencia 105. La relación esperada refleja asimismo esta relación cuando no hay pérdidas de potencia parásita. Por consiguiente, se puede llevar a cabo una evaluación precisa de la pérdida de potencia parásita, lo que permite una operación segura a niveles de potencia más altos.

Tal y como se ha mencionado previamente, la calibración de pérdida de potencia se puede realizar asumiendo que no hay pérdidas parasitarias asociadas con objetos extraños. Para garantizar esto, el calibrador 211 está dispuesto 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 potencia 101. El calibrador 211 está dispuesto para proceder únicamente a realizar la calibración de pérdida de potencia cuando se ha recibido dicha entrada de confirmación del usuario. Por tanto, se asegura que ningún objeto metálico absorbe potencia en particular durante la fase de calibración y que, en consecuencia, la diferencia entre la potencia transmitida y la potencia recibida se debe únicamente al transmisor de potencia 101 y al receptor de potencia 105 y, por lo tanto, 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 potencia, el transmisor de potencia 101 puede evaluar una o más condiciones para asegurar que los valores de potencia recibidos sean adecuados para la calibración. Pueden aplicarse, por ejemplo, las siguientes condiciones:

Condición 1:

Puede ser necesario que el usuario haya recibido instrucciones para evitar la presencia de objetos extraños (en particular de metal) cerca de la superficie de interfaz del transmisor de potencia. Las instrucciones pueden, por ejemplo, proporcionarse en una interfaz de usuario, como una pantalla, del transmisor de potencia 101. También se pueden proporcionar instrucciones en un manual de usuario para el transmisor de potencia 101. El transmisor de potencia puede, por ejemplo, en tales ejemplos proporcionar una indicación que requiera que el usuario lea las instrucciones del manual.

Condición 2:

Puede ser necesaria una respuesta del usuario en respuesta a la indicación del transmisor de potencia 101. El transmisor de potencia 101 puede indicar al usuario que debe realizarse una calibración, por ejemplo, mediante una indicación visual que se enciende, o el deseo de realizar una calibración se indica en una pantalla. En respuesta, se puede solicitar que el usuario proporcione una entrada de usuario activa, por ejemplo, presionando un botón adecuado. Por tanto, la indicación del deseo de realizar la calibración puede considerarse como una solicitud para que el usuario se asegure de que no se coloquen objetos extraños/metálicos cerca de la superficie del transmisor de potencia 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 presentes cerca de la superficie del transmisor de potencia.

Condición 3:

Puede ser necesario que el usuario haya configurado el transmisor de potencia 101 en un modo de calibración. En algunas realizaciones, la interfaz de usuario del transmisor de potencia 101 puede proporcionar medios para introducir el transmisor de potencia en un modo de calibración (o para sacar el transmisor de potencia 101 de tal modo). Si el usuario configura el transmisor de potencia 101 en un 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 potencia.

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

En algunas realizaciones, se puede colocar un nuevo receptor de potencia 105 cerca del transmisor de potencia 101 para que comience una transferencia de potencia. Si la potencia solicitada por el receptor de potencia 105 es suficientemente baja, es decir, inferior al umbral utilizado por el limitador 205, el transmisor de potencia 101 puede proceder a proporcionar directamente la potencia al receptor de potencia 105 sin que se requiera ninguna calibración. Sin embargo, puesto que no se ha realizado ninguna calibración, el limitador 205 restringe la corriente de la bobina a la bobina transmisora 103, y los niveles de potencia por encima del nivel correspondiente a esta corriente máxima no son soportados por el transmisor de potencia 101. Sin embargo, si el receptor de potencia 105 solicita una potencia tan alta, el transmisor de potencia 101 procede a iniciar una fase de calibración en la que se realiza una calibración de pérdida de potencia. La fase puede iniciarse solicitando una entrada del usuario que confirme que no hay objetos extraños presentes 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 potencia de recepción e indicaciones de potencia transmitida para el emparejamiento del transmisor de potencia 101 específico y el receptor de potencia 105. Después procede a adaptar la relación esperada para que coincida con estos puntos de datos. Después de la calibración, el transmisor de potencia 101 procede a soportar el nivel de potencia más alto mientras supervisa continuamente las pérdidas de potencia parásita inaceptables. Si se detecta una pérdida de potencia de este tipo, finaliza la fase de transferencia de potencia.

Por tanto, el planteamiento puede proporcionar una operación segura y fácil de usar con calibraciones reducidas para que solo se realicen cuando sea necesario para soportar niveles de potencia más altos.

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

Un ejemplo de tal transmisor de potencia 101 se ilustra en la Figura 3. El transmisor de potencia 101 corresponde al de la Figura 2 excepto que incluye además una memoria de calibración 501 acoplada al controlador calibrador 203.

En el ejemplo de la Figura 3, el controlador 203 del calibrador está dispuesto para almacenar los datos de calibración en la memoria de calibración 501 después de que se haya realizado una calibración. Por tanto, una vez que el calibrador 211 ha realizado una calibración de pérdida de potencia, los valores de calibración resultantes se alimentan al controlador 203 del calibrador que los almacena en la memoria de calibración 501. De forma adicional, se almacena una identidad del receptor de potencia 105 para el que se ha realizado la calibración.

La identidad del receptor de potencia 105 se determina en respuesta a un mensaje que se transmite desde el receptor de potencia 105 mediante modulación de carga. Los sistemas de transferencia de potencia tales como Qi comprenden disposiciones para la comunicación del receptor de potencia 105 de una identidad (por ejemplo, un número de identidad único) al transmisor de potencia 101. En particular, en Qi, la identidad del receptor de potencia 105 se proporciona al transmisor de potencia 101 como parte de la fase de Identificación y Configuración. Por tanto, el controlador 203 del calibrador 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 compensación, coeficientes u otros parámetros de una función que describen la relación esperada. Equivalentemente, los valores de compensación pueden ser directamente la relación esperada adaptada. Por ejemplo, el controlador 203 del calibrador puede almacenar directamente los valores correspondientes para las indicaciones de potencia recibida y las indicaciones de potencia transmitida. Específicamente, el controlador 203 del calibrador 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 potencia 105, el controlador del calibrador 203 procede a determinar si se ha realizado la calibración de pérdida de potencia para este emparejamiento de transmisor de potencia y receptor de potencia basándose en la identidad del receptor de potencia 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 potencia 105 durante la fase de identificación y configuración y una de las identidades almacenadas en la memoria de calibración 501, el emparejamiento específico del transmisor de potencia y el receptor de potencia se ha calibrado previamente. Por consiguiente, el controlador del calibrador 203 puede extraer los valores de compensación y utilizar estos datos para proporcionar una relación esperada adaptada que se adapta específicamente a este emparejamiento del transmisor de potencia 101 y receptor de potencia 105.

Como resultado, se proporciona una relación esperada más precisa sin necesidad de realizar una (nueva) calibración de pérdida de potencia. La transferencia de potencia procede entonces de forma normal con el limitador 205 permitiendo niveles de potencia superiores a los correspondientes al umbral de corriente de la bobina de limitación.

Si no se encuentra ninguna coincidencia en la memoria de calibración 501, el controlador 203 del calibrador considera que no se ha realizado ninguna calibración de pérdida de potencia. Por consiguiente, prosigue con la transferencia de potencia mientras restringe la corriente máxima de la bobina para que esté por debajo del umbral límite.

Si el receptor de potencia 105 requiere una potencia superior a la que puede proporcionar el transmisor de potencia 101 bajo esta restricción, el controlador 203 del calibrador procede a iniciar una calibración de pérdida de potencia como se ha descrito previamente. El resultado de dicha calibración se usa luego para generar una relación esperada más precisa que se puede usar en los niveles de potencia más altos. Asimismo, los resultados de la calibración se almacenan en la memoria de calibración 501 junto con la identidad del receptor de potencia 105. La próxima vez que se utilice el receptor de potencia 105 con el transmisor de potencia 101, se puede admitir directamente en el nivel de potencia más alto sin necesidad de realizar ninguna nueva calibración.

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

En algunas realizaciones, el calibrador 211 puede estar dispuesto para realizar la calibración en una pluralidad de subfases o submodos en los que los resultados de la fase o modos previos se utilizan en los actuales.

Específicamente, el calibrador 211 puede realizar primero una calibración de pérdida de potencia en la que se realizan valores de compensación para un primer conjunto o intervalo de niveles de potencia. Por ejemplo, se puede realizar una calibración manteniendo el nivel de potencia por debajo, por ejemplo, 5W. A este bajo nivel de potencia, se puede usar una relación esperada por defecto o nominal para detectar si se experimenta una pérdida de potencia inaceptable no contabilizada. En particular, Incluso una relación esperada relativamente inexacta puede permitir que el sistema detecte si la pérdida de potencia en un objeto extraño aumenta más allá, digamos, 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 potencia transmitida y las indicaciones de potencia recibida.

El calibrador puede entonces proceder a realizar una segunda operación de calibración de pérdida de potencia para un segundo conjunto o intervalo de niveles de potencia en el que el segundo conjunto/intervalo incluye niveles de potencia que son más altos que para la primera operación de calibración. Por ejemplo, se puede realizar una calibración para niveles de potencia de hasta, digamos 20W. Durante esta segunda operación de calibración, el detector 209 continúa controlando las pérdidas de potencia parásita que son inaceptablemente altas. Sin embargo, lo hace utilizando la relación esperada que resultó de la primera operación de calibración. Por consiguiente, aunque la adaptación se ha basado en puntos de datos para niveles de potencia inferiores a 5 W, es muy probable que proporcione una estimación más precisa de la relación entre las indicaciones de potencia transmitida y las indicaciones de potencia recibida también para niveles de potencia superiores. En consecuencia, la detección confiable de, por ejemplo, objeciones externas se puede realizar a niveles de potencia más altos, como hasta el límite de 20 W. Por consiguiente, se puede aumentar el nivel de potencia y se pueden determinar valores de compensación para los niveles de potencia más altos. En consecuencia, la relación esperada se puede refinar aún más para proporcionar una estimación más precisa a niveles de potencia más altos.

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

Como ejemplo específico de la operación del transmisor de potencia 101 de la Figura 3, el calibrador 203 puede comprobar primero si el emparejamiento del receptor de potencia y el transmisor de potencia se ha calibrado antes. En caso contrario, el transmisor de potencia 101 entra en un primer submodo de calibración en el que el nivel de potencia de salida está restringido. Si ha sido calibrado, en cambio, el transmisor de potencia 101 entra en un segundo submodo de calibración en el que pueden aplicarse niveles de potencia más altos. En otras realizaciones, en tales casos, puede omitir completamente la calibración.

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

Se espera que la precisión de la potencia recibida informada esté dentro de un rango de tolerancia predefinido en relación con la potencia recibida real.

El transmisor de potencia 101 sigue entonces el procedimiento estándar para entrar en el modo de transferencia de potencia. Mientras proporciona potencia al receptor de potencia 103, el transmisor de potencia 101 mide los parámetros necesarios para determinar la potencia transmitida y al mismo tiempo recopila los valores de potencia recibidos informados. El transmisor de potencia 101 también comprueba que la diferencia entre la potencia transmitida y recibida no supere un umbral de seguridad, es decir, el detector detecta que la desviación de la relación esperada no excede un umbral dado.

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

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

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

o corriente de la bobina

o tensión de la bobina

o frecuencia de la señal de potencia

o corriente del inversor

o tensión de CC.

Cuando se haya completado el primer submodo de calibración, el calibrador 211 puede pasar al segundo submodo de calibración.

En el segundo submodo de calibración, el transmisor de potencia 101 no limita el nivel máximo de transferencia de potencia o la corriente de la bobina, pero permite un nivel de potencia hasta un nivel máximo de potencia indicado por el receptor de potencia 101. El transmisor de potencia 101 puede usar los valores de potencia recibidos para niveles de potencia más altos para extender la calibración a niveles de potencia más altos.

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

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

Sin embargo, la tasa de adaptación durante la fase de transferencia de potencia normal es normalmente sustancialmente más baja que durante una calibración. Por tanto, específicamente, una constante de tiempo para adaptar el valor de compensación durante la fase de transferencia de potencia 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 al menos 2, 5 o incluso 10 veces.

La tasa de adaptación más lenta durante la fase de transferencia de potencia refleja que la adaptación normalmente se puede realizar durante un período de tiempo mucho más largo, 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 haya objetos extraños). Por tanto, la adaptación durante la fase de transferencia de potencia se utiliza a menudo para ajustar o refinar la relación esperada.

Por tanto, durante la fase de transferencia de potencia, el transmisor de potencia 101 puede mejorar la precisión de la relación esperada utilizando el mismo planteamiento que durante la calibración de pérdida de potencia. Asimismo, puesto que se puede esperar que el transmisor de potencia 101 recopile muchos más valores de potencia recibidos informados en este modo que en el modo de calibración (debido al mayor tiempo en el que el transmisor de potencia 101 está en esta fase) y puesto que el transmisor de potencia no puede confiar en los valores de potencia recibida informados tanto como en la fase de calibración, el transmisor de potencia 101 adapta la relación esperada de forma más conservadora que en el modo de calibración. Por ejemplo, el transmisor de potencia 101 adapta la relación esperada solo con cambios marginales y solo después de recibir datos durante un período de tiempo más largo.

Asimismo, 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 potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre estas excede un umbral.

Específicamente, si un punto de datos cae fuera de ciertos límites, el transmisor de potencia 101 ignora el punto de datos cuando adapta la relación esperada. Además, si la diferencia entre las relaciones reales y esperadas está por encima de un umbral puesto que, el transmisor de potencia 101 terminará la transferencia de potencia. Dicho de otra forma, el detector 209 está operativo como se ha descrito anteriormente.

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

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

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

Si la pérdida de potencia continúa superando el umbral, el transmisor de potencia 101 cambia del modo que excede la pérdida de potencia a un modo de error y termina la transferencia de potencia.

El transmisor de potencia 101 de la Figura 3 puede adaptar específicamente una relación esperada que permita la estimación de la potencia transmitida a partir de valores de potencia recibidos proporcionados por el receptor de potencia 105.

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

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

El siguiente proceso de adaptación se puede realizar, por ejemplo, para cada valor de potencia recibido.

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

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

P ^pérdida _ R ' I^bobina2

donde

Ibobina es la corriente de la bobina en la bobina de transmisión 103,

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

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

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

R - Rb Rff,

donde

R^b es la parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente,

R^f es la parte dependiente de la frecuencia de la resistencia equivalente, y

f es la frecuencia.

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

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

promediar las muestras de la corriente de la bobina primaria para generar I^bobinaprom

promediar las muestras de la potencia de entrada a la bobina primaria para generar P^entradaprom

promediar las muestras de la pérdida de potencia en la bobina de transmisión para generar P^pérdidaprom

El promedio se aplica sobre la ventana de tiempo que el receptor de potencia 105 indica que se ha utilizado cuando el receptor de potencia 105 determina la potencia recibida informada.

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

La diferencia (P^Diferencia) entre la potencia transmitida promediada calculada (P^{p t} ) y la potencia recibida informada (P^{p r} ) se determina después como:

P^Diferencia - P^pt - P^{p r} ,

donde

P^pt se determina como P^entradaprom - P^pérdidaprom; donde

P^entradaprom es la entrada promedio a la bobina primaria,

P^pérdidaprom es la pérdida de potencia promedio en la bobina transmisora,

P^pérdidaprom se determina como R - I^bobinaprom2; donde

I^bobinaprom es la corriente promedio de la bobina transmisora.

El valor P^Diferencia en consecuencia representa una diferencia entre la potencia de transmisión y la potencia recibida proporcionada desde el receptor de potencia 105. También representa una desviación de la relación real entre la potencia transmitida y la potencia recibida de la relación esperada, ya que en este caso la relación esperada es que P^pt - P^pr debe ser cero, es decir, que P^pt -como se ha calculado anteriormente debe ser igual a la potencia recibida informada P^{p r} .

El valor P^Diferencia por lo tanto, puede usarse directamente como una indicación de la pérdida de potencia parasitaria que no se tiene en cuenta en la relación esperada. Por tanto, P^Diferencia puede ser utilizado directamente por el detector 209 para estimar si hay un objeto extraño presente.

Asimismo, el transmisor de potencia 101 puede proceder a adaptar la relación esperada. Específicamente, la relación esperada está representada por (entre otros) el parámetro de la parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente.

El transmisor de potencia puede adaptar este parámetro y calcular una nueva parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente (R^bnuevo) de modo que después de volver a calcular la potencia transmitida de acuerdo con la explicación anterior, la diferencia entre la potencia transmitida y recibida se desplaza hacia un valor cercano a cero. En muchos casos, puede ser deseable tener un sesgo para la desviación y, por lo tanto, la diferencia entre los cambios de potencia transmitidos y recibidos puede desplazarse hacia un valor que se encuentre en el medio entre dos valores: P^{DiferenciaMin} y P^{DiferenciaMax}.

Estos límites son, por ejemplo:

P^{DiferenciaMin}---300 m^V,

P^{DiferenciaMax} _ 50 m^V.

El transmisor de potencia adapta en consecuencia el parámetro Rbnuevo para dar como resultado un cálculo más cercano a PDiferencia= -125mW.

Por ejemplo, el transmisor de potencia puede derivar la nueva parte independiente de la frecuencia de la resistencia equivalente (R^bnuevo) como sigue.

P^PTnueva = P^PTanterior + factor de adaptación ■ (P^pr - 125mW - P^PTanterior), con

PPTnueva siendo la nueva potencia transmitida estimada,

PPTanterior siendo la anterior potencia transmitida estimada, y

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

Asimismo,

P^PTnueva = P ^entradaprom - P ^{pérdidanueva},

donde

P ^{pérdidanueva} = R^nuevo I^bobinaprom2-con

R^nuevo = R^bnuevo + R^f

Esto conduce a una adaptación del parámetro R^bnuevo de acuerdo con la siguiente ecuación:

R^bnuevo= (P ^entradaprom -(P^PTanterior + factor de adaptación ■ (P^pr - 125m^V - P^PTanterior)))/I^bobinaprom2 - R^f La descripción anterior se ha centrado en la implementación de funciones en el transmisor de potencia 101. Sin embargo, se apreciará que, en algunas realizaciones, la detección del consumo de potencia parásita se puede realizar en el receptor de potencia 105. Por ejemplo, el receptor de potencia 105 puede comprender una memoria que almacena valores de calibración para diferentes transmisores de potencia. Si se detecta que se va a realizar una configuración de transferencia de potencia con un transmisor de potencia 101 para el que el receptor de potencia 105 tiene datos de calibración, puede proceder a solicitar un nivel de potencia que puede ser relativamente alto. Sin embargo, si no hay datos de calibración en la memoria, el receptor de potencia 105 procede a restringir las solicitudes de potencia a niveles de potencia que permiten una operación segura con respecto, por ejemplo, a posibles objetos extraños.

Por ejemplo, un receptor de potencia 105 puede alimentar dos cargas diferentes o puede operar en dos modos diferentes. Por ejemplo, puede operar en un modo de carga lenta limitando así la corriente de carga a la batería a, por ejemplo, 1A, o puede operar en un modo de carga rápida permitiendo así una corriente de carga a la batería de, por ejemplo, 2A o más. A modo de otro ejemplo, puede operar en un modo de carga en el que carga la batería de un dispositivo o en un modo de operación completo en el que proporciona suficiente potencia al dispositivo para operar sin consumir corriente de la batería. Si el receptor de potencia 105 detecta que el transmisor de potencia 101 corresponde a un emparejamiento de calibración almacenado en la memoria, puede proceder a solicitar potencia suficiente para ambas cargas o para soportar ambos modos operativos. Sin embargo, si no hay datos de calibración para el transmisor de potencia 101, puede proceder a solicitar únicamente potencia suficiente para una carga o para el modo de menor demanda de potencia. Por ejemplo, puede permitir solo una carga lenta de la batería y no una carga rápida o una operación completa del dispositivo.

También, en algunas realizaciones, la detección de si la relación actual entre las indicaciones de potencia de transmisión y las indicaciones de potencia de recepción coincide con la relación esperada puede realizarse en el receptor de potencia 105. Específicamente, el transmisor de potencia 101 puede comunicar la potencia de transmisión calculada actual al receptor de potencia 105 que puede, basándose en una indicación de potencia de recepción determinada, y los datos de calibración proceder para determinar si la potencia de transmisión calculada actual corresponde a la potencia de transmisión esperada. Se apreciará que la mayoría de los principios y planteamientos de la descripción anterior pueden usarse de forma equivalente en el receptor de potencia 105.

Se apreciará que, en la descripción anterior, por razones de claridad, se han descrito realizaciones de la invención con referencia a diferentes circuitos, unidades y procesadores funcionales. Sin embargo, resultará evidente que cualquier distribución adecuada de funcionalidad entre diferentes circuitos, unidades o procesadores funcionales se puede utilizar sin desmerecer la invención. Por ejemplo, la funcionalidad ilustrada para ser realizada por procesadores o controladores distintos puede ser realizada por el mismo procesador o controladores. Así pues, las referencias a unidades o circuitos funcionales específicos deben verse únicamente como referencias a medios adecuados para proporcionar la funcionalidad descrita, en lugar de como indicaciones de una estructura u organización lógica o física estricta.

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

Aunque la presente invención se ha descrito en relación con algunas realizaciones, no se pretende que esté limitada a la forma específica establecida en este documento. En cambio, el alcance de la presente invención solo está limitado por las reivindicaciones adjuntas. Adicionalmente, aunque una característica puede parecer descrita en conexión con realizaciones particulares, un experto en la materia reconocería que se pueden combinar varias características de las realizaciones descritas de acuerdo con la invención. En las reivindicaciones, el término comprendiendo no excluye la presencia de otros elementos o etapas.

Asimismo, aunque se enumeren individualmente, una pluralidad de medios, elementos, circuitos o etapas del método pueden implementarse, por ejemplo, mediante un solo circuito, unidad o procesador. Adicionalmente, aunque las características individuales pueden incluirse en diferentes reivindicaciones, estas se pueden combinar posiblemente de forma ventajosa, y la inclusión en diferentes reivindicaciones no implica que una combinación de características no es factible ni/o ventajosa. Además, 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 reclamaciones, según corresponda. Asimismo, el orden de las características en las reivindicaciones no implica ningún orden específico en el que se deban trabajar las características y, en particular, el orden de las etapas individuales en una reivindicación de método no implica que las etapas deban realizarse en este orden. En cambio, las etapas pueden realizarse en cualquier orden adecuado. De forma adicional, las referencias singulares no excluyen una pluralidad. Por lo tanto, las referencias a "n", "una", "primer", "segundo", etc., no excluye una pluralidad. Los signos de referencia en las reivindicaciones se proporcionan simplemente como un ejemplo aclaratorio y no se interpretarán como limitantes del alcance de las reivindicaciones de ninguna forma.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

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

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

un generador de señales de potencia (201) dispuesto para impulsar el inductor (103) para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica;

un controlador de calibración (211) dispuesto para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105), determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia (105) y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia (101);

un limitador de potencia (205) dispuesto para restringir una potencia proporcionada al inductor (103) para que no exceda un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105);

un receptor (207) dispuesto para recibir indicaciones de potencia recibida del receptor de potencia (105); y un detector (209) dispuesto para detectar un consumo de potencia parásita en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida que excede un umbral.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

una memoria (203) dispuesta para almacenar identidades y datos de relación esperados para receptores de potencia;

un receptor (207) dispuesto para recibir una primera identidad del receptor de potencia (105); y

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

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

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

12. Un sistema de transferencia de potencia que comprende un transmisor de potencia (101) y un receptor de potencia (105), estando el transmisor de potencia (101) dispuesto para transferir potencia al receptor de potencia (105) mediante una señal de potencia inductiva inalámbrica, comprendiendo el transmisor de potencia (101):

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

un generador de señales de potencia (201) dispuesto para impulsar el inductor (103) para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica; comprendiendo, además, el sistema de transferencia de potencia:

un controlador de calibración (211) dispuesto para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105), determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia (105) y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia (101);

un limitador de potencia (205) dispuesto para restringir una potencia proporcionada al inductor (103) para que no exceda un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105); un receptor (207) dispuesto para recibir indicaciones de potencia recibida del receptor de potencia (105); y

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

13. Un método de operación para un transmisor de potencia (101) dispuesto para transferir potencia a un receptor de potencia (105) mediante una señal de potencia inductiva inalámbrica, comprendiendo el método:

accionar un inductor (103) para proporcionar la señal de potencia inductiva inalámbrica;

determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105), determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia (105) y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia (101);

restringir una potencia proporcionada al inductor (103) para que no exceda un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105); y

recibir indicaciones de potencia recibida desde el receptor de potencia (105); y

detectar un consumo de potencia parásita en respuesta a una desviación entre una relación entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida que excede un umbral.

14. Un receptor de potencia (105) dispuesto para recibir potencia de un transmisor de potencia (101) a través de una señal de potencia inductiva inalámbrica, comprendiendo el receptor de potencia (105):

un inductor (103) dispuesto para recibir la señal de potencia inductiva inalámbrica;

un controlador de calibración dispuesto para determinar si se ha realizado una calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105), determinando la calibración de pérdida de potencia una relación esperada entre una indicación de potencia recibida proporcionada por el receptor de potencia (105) y una indicación de potencia transmitida para el transmisor de potencia (101); y un limitador de potencia dispuesto para restringir una potencia solicitada de un transmisor de potencia (101) para que no exceda un umbral a menos que se haya realizado la calibración de pérdida de potencia para el emparejamiento del transmisor de potencia (101) y del receptor de potencia (105); y

un detector dispuesto para detectar un consumo de potencia parásita en respuesta a una desviación entre una relación entre una indicación de potencia transmitida recibida del transmisor de potencia (101) y una indicación de potencia recibida del receptor de potencia (105) y la relación esperada entre la indicación de potencia transmitida y la indicación de potencia recibida que excede un umbral.