BR112021010732A2

BR112021010732A2 - Dispositivo de transferência de energia, sistema de transferência de energia sem fio, e método de operação para um dispositivo de transferência de energia

Info

Publication number: BR112021010732A2
Application number: BR112021010732-0A
Authority: BR
Inventors: Wilhelmus Gerardus Maria Ettes; Eddy Gerrit Veltman; Henricus Antonius Gerardus Van Vugt
Original assignee: Koninklijke Philips N.V.
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2021-08-24
Also published as: MX2021006424A; EP3891862B1; WO2020114926A1; KR20210096662A; US11695303B2; US11949255B2; EP4040636A1; CN113169586A; EP3891862A1; US20220037936A1; JP2022515589A; PL3891862T3; CN113169586B; EP4040636C0; EP4040636B1; US20230361627A1; ES2914391T3; JP7301128B2; ZA202104621B; EP3664253A1

Abstract

dispositivo de transferência de energia, sistema detransferência de energia sem fio, e método de operação para um dispositivo de transferência de energia. a presente invenção se refere a um dispositivo de transferência de energia que é um transmissor de energia (201) ou um receptor de energia (205) que conduz a transferência de energia com o uso de um sinal eletromagnético de transferência de energia que emprega um período de tempo de repetição que compreende um intervalo de tempo de transferência de energia e um intervalo de tempo de detecção de objeto. um circuito de transferência de energia (303, 307) compreende uma bobina de transferência de energia (203, 207) que recebe ou gera o sinal de transferência de energia durante os intervalos de tempo de transferência de energia. um comunicador (315, 323) se comunica com o outro dispositivo por meio de um sinal de comunicação eletromagnético. um circuito de ressonância de comunicação (317, 321) compreende uma antena de comunicação (319, 325) para transmitir ou receber o sinal de comunicação eletromagnético. durante a comunicação, o circuito de ressonância de comunicação (317, 321) fornece ao comunicador (315, 323) uma ressonância em uma primeira frequência de ressonância. um controlador (333, 335) adapta o circuito de ressonância de comunicação para não fornecer ao comunicador a ressonância, na primeira frequência de ressonância, durante intervalos de tempo de detecção de objeto. a abordagem pode proporcionar uma detecção aprimorada de objetos de ressonância, como cartões inteligentes (por exemplo, cartões nfc).

Description

DISPOSITIVO DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA, SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA SEM FIO, E MÉTODO DE OPERAÇÃO PARA UM DISPOSITIVO DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção se refere a uma transferência de energia sem fio e, em particular, mas não exclusivamente, a uma transferência de energia de alta potência, como, por exemplo, para alimentar eletrodomésticos de cozinha.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A maior parte dos produtos elétricos atuais exige um contato elétrico dedicado para ser alimentado a partir de uma fonte de alimentação externa. Entretanto, isto tende a não ser prático e exige que o usuário insira conectores fisicamente ou, de outro modo, estabeleça um contato elétrico físico. Geralmente, os requisitos de energia também diferem significativamente e, atualmente, a maioria dos dispositivos é dotada de sua própria fonte de alimentação dedicada, o que faz com que um usuário típico tenha várias diferentes fontes de alimentação, cada uma dedicada a um dispositivo específico. Embora o uso de baterias internas possa evitar a necessidade de uma conexão com fio a uma fonte de alimentação durante o uso, isso apenas fornece uma solução parcial, uma vez que as baterias precisarão de recarga (ou substituição). O uso de baterias pode também aumentar substancialmente o peso e potencialmente o custo e o tamanho dos dispositivos.

[003] Para que o usuário tenha uma experiência de uso significativamente melhor, foi proposto o uso de uma fonte de alimentação sem fio, em que a energia é indutivamente transferida de uma bobina transmissora em um dispositivo transmissor de energia para uma bobina receptora nos dispositivos individuais.

[004] A transmissão de energia por meio de indução magnética é um conceito bem conhecido, aplicado principalmente em transformadores que têm um acoplamento justo entre uma bobina/um indutor transmissor(a) primário(a) e uma bobina receptora secundária. Separando-se a bobina transmissora primária e a bobina receptora secundária entre dois dispositivos, possibilita-se a transferência de energia sem fio entre os mesmos com base no princípio de um transformador acoplado frouxamente.

[005] Esse tipo de disposição possibilita uma transferência de energia sem fio para o dispositivo sem a necessidade de fios ou de que conexões elétricas físicas sejam feitas. De fato, isso pode simplesmente possibilitar que um dispositivo seja colocado adjacente ou sobre a bobina transmissora para ser recarregado ou alimentado externamente. Por exemplo, os dispositivos transmissores de energia podem ter uma superfície horizontal sobre a qual um dispositivo pode simplesmente ser colocado para ser alimentado.

[006] Além disso, tais disposições para transferência de energia sem fio podem ser vantajosamente projetadas de modo que o dispositivo transmissor de energia possa ser usado com uma gama de dispositivos receptores de energia. Em particular, foi definida uma abordagem de transferência de energia sem fio, conhecida como Especificação Qi, e que está atualmente sob desenvolvimento adicional. Essa abordagem possibilita que os dispositivos transmissores de energia que satisfazem a Especificação Qi sejam usados com dispositivos receptores de energia que também satisfazem a

Especificação Qi, sem que precisem ser oriundos do mesmo fabricante ou ser dedicados um ao outro. O padrão Qi inclui, adicionalmente, algumas funcionalidades que possibilitam que a operação seja adaptada ao dispositivo receptor de energia específico (por exemplo, dependendo da drenagem de energia específica).

[007] A Especificação Qi é desenvolvida pelo consórcio Wireless Power Consortium (Consórcio para transmissão de energia sem fio) e mais informações podem ser encontradas, por exemplo, no site: http://www.wirelesspowerconsortium.com/index.html, onde podem ser encontrados em particular os documentos de Relatório descritivo definidos.

[008] Para oferecer suporte à transferência eficiente de energia sem fio, os sistemas de transferência de energia sem fio, como os sistemas baseados em Qi, utilizam comunicação substancial entre o transmissor de energia e o receptor de energia. Inicialmente, o Qi só suportava a comunicação do receptor de energia para o transmissor de energia com o uso de modulação de carga do sinal de transferência de energia. Entretanto, desenvolvimentos do padrão introduziram uma comunicação bidirecional e muitas funções são suportadas pelas trocas de comunicação entre o receptor de energia e o transmissor de energia. Em muitos sistemas, a comunicação do transmissor de energia para o receptor de energia é realizada pela modulação do sinal de transferência de energia. Entretanto, também foi proposto o uso da funcionalidade de comunicação, que é independente do sinal de transferência de energia e que não usa o sinal de transferência de energia como uma portadora sendo modulada.

Por exemplo, a comunicação entre o transmissor de energia e o receptor de energia pode ser obtida por meio de um sistema de comunicação de curto alcance como as abordagens de comunicação RFID/NFC.

[009] O uso de uma abordagem de comunicação separada pode, em muitas situações, proporcionar melhor desempenho e, por exemplo, fornecer comunicação mais rápida com maior confiabilidade de comunicação e um impacto reduzido na transferência de energia contínua.

[010] Em sistemas de transferência de energia, como Qi, o campo eletromagnético gerado para transferir os níveis de potência necessários ao receptor de energia é, muitas vezes, muito substancial. A presença de um campo forte como esse pode, em muitas situações, ter um impacto sobre o ambiente circundante. Por exemplo, um possível problema com a transferência de energia sem fio é que a energia pode ser involuntariamente transferida para, por exemplo, objetos metálicos que por acaso estejam nas proximidades do transmissor de energia.

[011] Para reduzir o risco de tais cenários decorrentes, foi proposto introduzir a detecção de objeto estranho em que o transmissor de energia pode detectar a presença de um objeto estranho e reduzir a energia transmitida e/ou gerar um alerta de usuário quando uma detecção positiva ocorre. Por exemplo, o sistema Qi inclui uma funcionalidade para detectar um objeto estranho e para reduzir a energia se um objeto estranho for detectado. Especificamente, a especificação Qi versão 1.2.1, na seção 11, descreve vários métodos de detecção de um objeto estranho.

[012] Um método para detectar tais objetos estranhos é revelado no documento WO2015018868A1. Um outro exemplo é fornecido no documento WO 2012127335 o qual revela uma abordagem com base na determinação de perdas de energia desconhecidas. Na abordagem, tanto o receptor de energia quanto o transmissor de energia medem suas energias, e o receptor comunica sua energia recebida medida ao transmissor de energia. Quando o transmissor de energia detecta uma diferença significativa entre a energia enviada pelo transmissor e a energia recebida pelo receptor, um objeto estranho pode, possivelmente, estar presente, e a transferência de energia pode ser reduzida ou abortada por motivos de segurança. Este método de perda de energia exige medições de energia exatas sincronizadas executadas pelo transmissor de energia e pelo receptor de energia.

[013] Por exemplo, no padrão de transferência de energia Qi, o receptor de energia estima sua energia recebida, por exemplo, por meio da medição da tensão e corrente retificadas, da multiplicação das mesmas e adição de uma estimativa das perdas de energia interna no receptor de energia (por exemplo, perdas do retificador, da bobina receptora, partes metálicas que fazem parte do receptor etc.). O receptor de energia relata a energia recebida determinada para o transmissor de energia com uma taxa mínima, por exemplo, a cada quatro segundos.

[014] O transmissor de energia estima sua energia transmitida, por exemplo, por meio da medição da tensão de entrada CC e corrente do inversor, da multiplicação das mesmas e correção do resultado por meio da subtração de uma estimativa das perdas de energia interna no transmissor como, por exemplo, a perda de energia estimada no inversor, na bobina primária e nas partes metálicas que fazem parte do transmissor de energia.

[015] O transmissor de energia pode estimar a perda de energia subtraindo a energia recebida relatada a partir da energia transmitida. Se a diferença exceder um limiar, o transmissor assumirá que a energia em excesso é dissipada em um objeto estranho e pode, então, interromper a transferência de energia.

[016] Alternativamente, foi proposto medir a qualidade ou o fator Q do circuito ressonante formado pelas bobinas primária e secundária juntamente com as capacitâncias e resistências correspondentes. Uma redução no fator Q medido pode ser indicativo de que um objeto estranho esteja presente.

[017] Na prática, tende a ser difícil obter exatidão de detecção suficiente com o uso dos métodos descritos na Especificação Qi.

[018] Um problema específico foi identificado como sendo a detecção de cartões inteligentes e itens similares, como, por exemplo, cartões NFC.

[019] Um cartão inteligente sem contato é tipicamente um pequeno dispositivo para comunicação sem contato com o uso de acoplamento eletromagnético entre uma antena sintonizada de um leitor e um circuito de ressonância de um receptor. Em muitas situações, o cartão inteligente é um dispositivo passivo alimentado pelo sinal induzido no circuito de ressonância. Isso possibilita que cartões baratos sejam produzidos e usados com uma variedade de leitores. Frequentemente, um cartão inteligente é usado como uma credencial sem contato e tende a ter o tamanho de um cartão de crédito.

[020] Tipicamente, um circuito integrado (chip) incorporado pode armazenar (e às vezes processar) dados e se comunicar com um leitor através de um protocolo/padrão adequado, como o uso especificamente de comunicação de campo próximo (“NFC” - near field communication). Os usos mais comuns incluem bilhetes de transporte público, cartões bancários e passaportes.

[021] Conforme ilustrado pelo exemplo da Figura 1, tipicamente um cartão inteligente NFC 101 pode compreender eletricamente uma bobina de antena L, um capacitor de sintonização C, um retificador 103 e um chip de NFC 105 alimentado pelo sinal extraído pelo circuito de ressonância formado pelo capacitor C e pela bobina L. Na maioria dos casos, a ressonância paralela de um cartão inteligente é sintonizada a uma frequência de ressonância de 13,56 MHz.

[022] A Figura 1 ilustra, também, um modelo simplificado de um leitor NFC 107 para leitura dos dados armazenados no cartão inteligente. Um leitor NFC compreende tipicamente um chip de leitor NFC 109 e uma antena NFC 111 que também é sintonizada a uma frequência de ressonância de 13,56 MHz. Se o cartão inteligente 101 for colocado na proximidade do leitor NFC 107, a bobina de antena L é exposta ao campo magnético de 13,56 MHz do leitor NFC 107 e o chip de NFC 105 é energizado através do pino Vcc. Uma vez energizado, o chip de NFC 105 no cartão inteligente é capaz de modular seu próprio Vcc por meio de modulação de carga, enviando, assim, dados de volta ao leitor NFC 107. O tempo entre a energização do chip de NFC no cartão inteligente e o envio de informações de volta ao leitor NFC situa-se, tipicamente, na faixa de cerca de 30 a 50 ms.

[023] Descobriu-se que a detecção de tais cartões é particularmente importante devido ao fato de eles serem muito populares e quase ubíquos em muitos ambientes típicos de uso para transferência de energia sem fio (por exemplo, em casas) e devido à sensibilidade de tais cartões à presença de campos eletromagnéticos fortes. De fato, descobriu-se que a intensidade do campo eletromagnético empregada em muitos sistemas de transferência de energia sem fio, como especificamente para transferências com nível de potência mais alto, em muitos cenários pode potencialmente danificar os cartões. Descobriu-se que cartões inteligentes podem ser danificados se expostos a um campo magnético de CA forte, mesmo que a frequência do campo seja muito diferente da frequência de ressonância de 13,56 MHz. Se, por exemplo, um campo magnético de CA forte da ordem de 20 a 200 kHz for exposto à bobina de antena L da Figura 1, a tensão retificada Vcc pode se tornar alta demais e destruir o chip de NFC 101. Além disso, o tempo necessário para danificar o cartão pode ser muito mais curto que 30 a 50 ms (obviamente, dependendo do nível do campo magnético de CA ao qual o cartão inteligente é exposto). Isso significa que o chip de NFC no interior do cartão inteligente pode ser destruído por um campo magnético de CA forte.

[024] Descobriu-se, ao mesmo tempo, que é particularmente difícil detectar tais cartões com o uso de abordagens convencionais de detecção de objeto estranho, uma vez que eles tipicamente contêm quantidades relativamente pequenas de metal. Isso faz com que seja muito desafiador obter uma detecção com exatidão e confiabilidade suficientemente altas.

[025] Para resolver esse problema, foi proposto introduzir detectores especificamente direcionados à detecção da presença de cartões inteligentes e dispositivos similares.

Esses detectores de cartão inteligente são tipicamente baseados na detecção da presença de um circuito de ressonância com frequências de ressonância que correspondem à ressonância esperada de um cartão inteligente.

[026] Descobriu-se que tal detecção dedicada fornece um desempenho de detecção aprimorado, permitindo a detecção de um cartão inteligente em muitos cenários. Entretanto, descobriu-se que a confiabilidade e a precisão da detecção de cartões inteligentes na prática tendem a ser mais baixas do que o preferencial, resultando em detecções potencialmente perdidas ou detecções de falsos positivos.

[027] Portanto, uma abordagem de transferência de energia aprimorada seria vantajosa, em particular, uma abordagem que permitisse maior flexibilidade, custo reduzido, complexidade reduzida, comunicação aprimorada, operação aprimorada de transferência de energia, desempenho aprimorado de detecção de objeto, uma operação de transferência de energia mais confiável e/ou segura, risco reduzido a outros objetos, como especificamente a cartões inteligentes e similares, precisão e/ou confiabilidade e/ou exatidão aprimoradas na detecção de objetos estranhos, como cartões inteligentes ou similares, e/ou desempenho aprimorado.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[028] Consequentemente, a invenção busca, de preferência, mitigar, aliviar ou eliminar uma ou mais das desvantagens mencionadas acima, individualmente ou em qualquer combinação.

[029] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um dispositivo de transferência de energia para a transferência de energia sem fio de um transmissor de energia para um receptor de energia com o uso de um sinal eletromagnético de transferência de energia, sendo que o dispositivo de transferência de energia é um dentre o transmissor de energia e o receptor de energia, e o sinal de transferência de energia durante uma fase de transferência de energia emprega um período de tempo de repetição que compreende um intervalo de tempo de transferência de energia e um intervalo de tempo de detecção de objeto que não se sobrepõe ao intervalo de tempo de transferência de energia, sendo que um limite de energia do sinal de transferência de energia é mais baixo para o intervalo de tempo de detecção de objeto do que para o intervalo de tempo de transferência de energia, sendo que o dispositivo de transferência de energia compreende: um circuito de transferência de energia que compreende uma bobina de transferência de energia para receber ou gerar o sinal de transferência de energia durante os intervalos de tempo de transferência de energia; um comunicador para se comunicar com um dispositivo complementar que é o outro dispositivo dentre o receptor de energia ou o transmissor de energia por meio de um sinal de comunicação eletromagnético; um circuito de ressonância de comunicação que compreende uma antena de comunicação para transmitir ou receber o sinal de comunicação eletromagnético, sendo que o circuito de ressonância de comunicação durante a comunicação é disposto para fornecer uma ressonância em uma primeira frequência de ressonância ao comunicador; e um controlador para adaptar o circuito de ressonância de comunicação para não fornecer ao comunicador a ressonância, na primeira frequência de ressonância durante intervalos de tempo de detecção de objeto.

[030] A invenção pode permitir uma operação aprimorada em muitas modalidades e pode especialmente permitir uma detecção aprimorada, mais rápida e/ou facilitada de, em particular, objetos com ressonâncias para campos eletromagnéticos em frequências próximas à primeira frequência de ressonância, sendo que a detecção pode ser realizada pelo dispositivo de transferência de energia ou pelo dispositivo de transferência de energia complementar. O transmissor de energia pode executar a detecção de objeto com base em uma suposição do objeto que compreende uma ressonância ao redor da primeira frequência de ressonância (por exemplo, dentro de 5 ou 10%). A abordagem pode possibilitar que essa detecção seja aprimorada, por exemplo, permitindo que a detecção seja realizada em intervalos de tempo curtos e/ou com maior precisão e confiabilidade.

[031] A abordagem pode, em particular, fornecer uma operação que reduz a interferência que um circuito de comunicação pode fornecer a uma função de detecção de objeto baseada em ressonância que se baseia em uma suposição de uma ressonância que corresponde (de maneira aproximada ou exata) à frequência de ressonância de comunicação/à primeira frequência de ressonância.

[032] A abordagem pode, em particular, permitir a detecção aprimorada de cartões inteligentes estranhos, como cartões inteligentes de NFC, em um sistema de transferência de energia sem fio que usa comunicação correspondente, por exemplo, comunicação de NFC, entre o receptor de energia e o transmissor de energia.

[033] Em muitas modalidades, uma duração do intervalo de tempo de detecção de objeto não é maior que 5%,

10% ou 20% da duração do período de tempo de repetição. Em muitas modalidades, a duração do intervalo de transferência de energia não é menor que 70%, 80% ou 90% do período de tempo.

[034] Em muitas modalidades, o período de tempo de repetição pode incluir, também, ao menos um intervalo de tempo de comunicação. O intervalo de tempo de comunicação pode não se sobrepor ao intervalo de tempo de transferência de energia e ao intervalo de tempo de detecção de objeto. Durante um intervalo de tempo de comunicação, o nível de potência do sinal de transferência de energia pode estar sujeito a um limite máximo mais baixo do que durante o intervalo de tempo de transferência de energia. Em muitas modalidades, o sinal de transferência de energia pode ter um nível de potência baixo durante intervalos de tempo de comunicação e intervalos de tempo de detecção de objeto, e um nível de potência alto durante intervalos de tempo de transferência de energia.

[035] Em muitas modalidades, o período de tempo de repetição pode ser um período de tempo de repetição periódico. Em muitas modalidades, cada período de tempo de repetição pode ter uma duração de não mais que 0,5 segundo, 1 segundo, 2 segundos ou 5 segundos.

[036] A temporização dos intervalos de tempo de detecção de objeto e/ou dos intervalos de tempo de transferência de energia pode ser independente das propriedades de transferência de energia, troca de dados entre o transmissor de energia e o receptor de energia, detecções de objeto, solicitações de energia e requisitos de transferência de energia. A temporização dos intervalos de tempo de detecção de objeto pode ser predeterminada dentro de um período de tempo de repetição e/ou pode ser a mesma em períodos de tempo de repetição consecutivos. A temporização relativa de um intervalo de tempo de detecção de objeto dentro de um período de tempo de repetição pode ser inalterada entre períodos de tempo de repetição consecutivos e pode ser fixa. A temporização de intervalos de tempo de detecção de objeto dentro dos períodos de tempo de repetição pode ser constante (por ao menos alguns períodos de tempo consecutivos). Em muitas modalidades, um período de tempo pode ser dividido em uma pluralidade de intervalos de tempo incluindo ao menos um intervalo de tempo de transferência de energia e um intervalo de tempo de detecção de objeto. A temporização dos intervalos de tempo dentro do período de tempo de repetição (por exemplo, em relação a um tempo de início ou de término do período de tempo de repetição) pode ser a mesma para períodos de tempo consecutivos.

[037] O receptor de energia pode estar presente e solicitar energia ao longo de toda a fase de transferência de energia. O receptor de energia pode ser detectado/determinado como estando presente (pelo transmissor de energia) ao longo de toda a fase de transferência de energia.

[038] Em muitas modalidades, o controlador pode controlar o circuito de ressonância de comunicação para ter uma ressonância na primeira frequência de ressonância durante a comunicação e, especificamente, durante os intervalos de tempo de comunicação, e para não ter uma ressonância na primeira frequência de ressonância durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[039] De acordo com um recurso opcional da invenção, o controlador está disposto de modo a desacoplar o circuito de ressonância de comunicação do comunicador durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[040] De acordo com um recurso opcional da invenção, o controlador é disposto de modo a dessintonizar o circuito de ressonância de comunicação da primeira frequência de ressonância durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[041] De acordo com um recurso opcional da invenção, o controlador é disposto de modo a dessintonizar o circuito de ressonância de comunicação para uma segunda frequência de ressonância durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[042] De acordo com um recurso opcional da invenção, a segunda frequência está fora de uma faixa de frequências de 90% da primeira frequência de ressonância a 110% da primeira frequência de ressonância.

[043] De acordo com um recurso opcional da invenção, o controlador é disposto de modo a alterar uma capacitância de ressonância do circuito de ressonância de comunicação durante o intervalo de tempo de detecção de objeto em relação a durante a comunicação.

[044] Os recursos adicionais acima podem proporcionar um desempenho aprimorado e/ou uma implementação facilitada em muitas modalidades. A dessintonização do circuito de ressonância de comunicação pode corresponder à modificação do circuito de ressonância para ressoar em uma frequência diferente ou pode corresponder à modificação do circuito de ressonância para não ter mais uma ressonância (correspondente à desativação do circuito de ressonância).

[045] De acordo com um recurso opcional da invenção, a primeira frequência de ressonância se desvia em não mais que 5% de uma frequência de portadora do sinal de comunicação eletromagnético.

[046] Isso pode proporcionar desempenho aprimorado em muitas modalidades. Em modalidades típicas, a primeira frequência de ressonância pode ser substancialmente idêntica à frequência do sinal de comunicação eletromagnético possibilitando, assim, uma comunicação otimizada. Entretanto, na prática, a primeira frequência de ressonância pode diferir ligeiramente da frequência de comunicação, por exemplo, devido à sintonização imperfeita resultante de variâncias e tolerâncias de componentes.

[047] De acordo com um recurso opcional da invenção, o dispositivo de transferência de energia é o transmissor de energia.

[048] A invenção pode fornecer um transmissor de energia aprimorado.

[049] De acordo com um recurso opcional da invenção, o dispositivo de transferência de energia compreende adicionalmente um detector de objeto para detectar uma presença de um objeto que compreende um circuito de ressonância com uma frequência de ressonância correspondente à primeira frequência de ressonância.

[050] A invenção pode possibilitar a detecção aprimorada de dispositivos/objetos que compreendem circuitos de ressonância, como, por exemplo, cartões de NFC, por um transmissor de energia. O objeto pode compreender um circuito de ressonância que tem uma frequência de ressonância presumida como estando dentro de 5% da primeira frequência de ressonância.

[051] Em muitas modalidades, o dispositivo de transferência de energia pode compreender um detector de objeto para detectar uma presença de um objeto em resposta a um carregamento de um sinal eletromagnético de teste gerado pelo detector de objeto, sendo que o sinal eletromagnético de teste tem uma frequência correspondente à primeira frequência de ressonância. O sinal eletromagnético de teste pode ter uma frequência igual à primeira frequência de ressonância ou pode, tipicamente, estar dentro de 2 ou 5% da primeira frequência de ressonância. O sinal eletromagnético de teste pode, em algumas modalidades, ser gerado por uma antena/bobina diferente da antena de comunicação. O sinal eletromagnético de teste pode, em algumas modalidades, ser gerado pela antena de comunicação, que pode ser uma bobina de comunicação. O sinal eletromagnético de teste pode, em algumas modalidades, ser gerado por uma antena/bobina diferente da bobina de transferência de energia.

[052] Em muitas modalidades, o dispositivo de transferência de energia pode compreender um detector de objeto para detectar uma presença de um objeto que compreende um circuito de ressonância que tem uma frequência de ressonância que satisfaz um critério de similaridade em relação à primeira frequência de ressonância.

[053] Em muitas modalidades, o dispositivo de transferência de energia pode compreender um detector de objeto para detectar uma presença de um objeto em resposta a um carregamento de sinal eletromagnético de teste gerado que tem uma frequência que se desvia em menos que um limiar, digamos, de 1%, da primeira frequência de ressonância.

[054] Em algumas modalidades, a detecção pode depender da ressonância do carregamento do sinal de transferência de potência que satisfaz um critério de similaridade em relação à primeira frequência de ressonância. O critério de similaridade pode ser avaliado explicitamente ou pode, por exemplo, ser implícito por uma busca por uma frequência de ressonância que é limitada a um intervalo que compreende a primeira frequência de ressonância.

[055] Um critério de similaridade pode depender das preferências e dos requisitos específicos da modalidade individual. O critério de similaridade pode incluir um requisito de que uma frequência de ressonância detectada do objeto e a primeira frequência de ressonância sejam diferentes em menos que um limiar.

[056] De acordo com um recurso opcional da invenção, o controlador é disposto de modo a desacoplar o circuito de ressonância de comunicação do comunicador e acoplá- lo ao detector de objeto durante intervalos de tempo de detecção de objeto.

[057] Isso pode permitir um desempenho particularmente eficiente e, especialmente, um desempenho de detecção aprimorado. Isso pode reduzir ainda mais a complexidade e, por exemplo, os requisitos de componente, reduzindo, assim, o custo, etc.

[058] De acordo com um recurso opcional da invenção, o dispositivo de transferência de energia é o receptor de energia.

[059] A invenção pode fornecer um transmissor de energia aprimorado.

[060] De acordo com um recurso opcional da invenção, o dispositivo de transferência de energia compreende,

adicionalmente, um sincronizador para sincronizar o controlador a variações de nível do sinal de transferência de energia.

[061] Isso pode proporcionar um desempenho eficiente, porém de baixa complexidade.

[062] De acordo com um recurso opcional da invenção, é fornecido um sistema de transferência de energia sem fio que compreende um receptor de energia e um transmissor de energia conforme descrito acima.

[063] A invenção pode fornecer um sistema de transferência de energia sem fio aprimorado.

[064] De acordo com um aspecto da invenção, é fornecido um método de operação de um dispositivo de transferência de energia para a transferência de energia sem fio de um transmissor de energia para um receptor de energia com o uso de um sinal eletromagnético de transferência de energia, sendo que o dispositivo de transferência de energia é um dentre o transmissor de energia e o receptor de energia, e o sinal de transferência de energia durante uma fase de transferência de energia emprega um período de tempo de repetição que compreende um intervalo de tempo de transferência de energia e um intervalo de tempo de detecção de objeto que não se sobrepõe ao intervalo de tempo de transferência de energia, sendo que um limite de energia do sinal de transferência de energia é mais baixo para o intervalo de tempo de detecção de objeto do que para o intervalo de tempo de transferência de energia, sendo que o dispositivo de transferência de energia compreende um circuito de ressonância de comunicação que compreende uma antena de comunicação para transmitir ou receber o sinal de comunicação eletromagnético, sendo que o método compreende:

um circuito de transferência de energia que compreende uma bobina de transferência de energia que recebe ou gera o sinal de transferência de energia durante os intervalos de tempo de transferência de energia; comunicação com um dispositivo complementar que é o outro dispositivo dentre o receptor de energia ou o transmissor de energia através de um sinal de comunicação eletromagnético; controlar o circuito de ressonância de comunicação que é disposto de modo a fornecer uma ressonância em uma primeira frequência de ressonância ao comunicador durante a comunicação; e adaptar o circuito de ressonância de comunicação para não fornecer ao comunicador a ressonância na primeira frequência de ressonância durante intervalos de tempo de detecção de objeto.

[065] Esses e outros aspectos, recursos e vantagens da invenção ficarão evidentes e serão elucidados com referência às uma ou mais modalidades descritas a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[066] As modalidades da invenção serão descritas, apenas a título de exemplo, com referência aos desenhos, nos quais: − a Figura 1 ilustra um exemplo de elementos de um leitor NFC e de um cartão NFC; − a Figura 2 ilustra um exemplo de elementos de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção; − a Figura 3 ilustra um exemplo de elementos de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção; − a Figura 4 ilustra um exemplo de um período de tempo de repetição de um sinal de transferência de energia para um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção; − a Figura 5 ilustra um exemplo de elementos de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção; − a Figura 6 ilustra um exemplo de elementos de um receptor de energia de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção; e − a Figura 7 ilustra um exemplo de elementos de um receptor de energia de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[067] A descrição a seguir tem como foco as modalidades da invenção aplicáveis a um sistema de transferência de energia sem fio com o uso de uma abordagem de transferência de energia, conforme conhecido a partir da especificação Qi. Entretanto, será reconhecido que a invenção não se limita a essa aplicação, mas que a mesma pode ser aplicada a muitos outros sistemas de transferência de energia sem fio.

[068] A Figura 2 ilustra um exemplo de um sistema de transferência de energia de acordo com algumas modalidades da invenção. O sistema de transferência de energia compreende um transmissor de energia 201 que inclui (ou está acoplado a) um indutor/bobina transmissora 203. O sistema compreende, adicionalmente, um receptor de energia 205 que inclui (ou está acoplado a) um indutor/bobina receptora 207.

[069] O sistema fornece um sinal eletromagnético de transferência de energia que pode transferir energia indutivamente do transmissor de energia 201 para o receptor de energia 205. Especificamente, o transmissor de energia 201 gera um sinal eletromagnético, que é propagado como um fluxo magnético pelo indutor ou bobina transmissora 203. O sinal de transferência de energia pode tipicamente ter uma frequência entre cerca de 20 kHz e 500 kHz, e frequentemente para sistemas compatíveis com Qi tipicamente na faixa de 95 kHz a 205 kHz e (ou, por exemplo, para eletrodomésticos de energia alta, a frequência pode, por exemplo, tipicamente estar na faixa entre 20 kHz e 80 kHz). A bobina transmissora 203 e a bobina receptora de energia 207 são frouxamente acopladas e, dessa forma, a bobina receptora de energia 207 capta o (ou ao menos parte do) sinal de transferência de energia do transmissor de energia 201. Dessa forma, a energia é transferida do transmissor de energia 201 ao receptor de energia 205 por meio de um acoplamento indutivo sem fio da bobina transmissora 203 para a bobina receptora de energia 207. O termo “sinal de transferência de energia” é usado principalmente para se referir ao sinal indutivo/campo magnético entre a bobina transmissora 203 e a bobina receptora de energia 207 (o sinal de fluxo magnético), mas deve-se considerar que, por equivalência, o termo pode também ser considerado e usado para se referir a um sinal elétrico fornecido à bobina transmissora 203 ou captado pela bobina receptora de energia 207.

[070] No exemplo, o receptor de energia 205 é especificamente um receptor de energia que recebe energia por meio da bobina receptora 207. Entretanto, em outras modalidades, o receptor de energia 205 pode compreender um elemento metálico, como um elemento de aquecimento metálico e, nesse caso, o sinal de transferência de energia induz diretamente correntes parasitas, resultando em um aquecimento direto do elemento.

[071] O sistema está disposto de modo a transferir níveis de energia substanciais, e especificamente, o transmissor de energia pode suportar níveis de energia acima de 500 mW, 1 W, 5 W, 50 W, 100 W ou 500 W, em muitas modalidades. Por exemplo, para aplicações correspondentes à Especificação Qi, as transferências de energia podem estar tipicamente na faixa de energia de 1 a 5 W para aplicações de baixa potência (o perfil de potência básico), até 15 W para a Especificação Qi versão 1.2, na faixa de até 100 W para aplicações de potência mais alta como ferramentas eletromecânicas, computadores do tipo laptop, drones, robôs, etc., e superior a 100 W e até mais que 2.400 W para aplicações de potência muito alta, como, por exemplo, eletrodomésticos.

[072] Na sequência, a operação do transmissor de energia 201 e do receptor de energia 205 será descrita com referência específica a uma modalidade, genericamente de acordo com a especificação Qi (exceto para as modificações e melhorias aqui descritas (ou consequentes)) ou adequada para a especificação de cozinha de potência mais alta sendo desenvolvida pelo Wireless Power Consortium. Em particular, o transmissor de energia 201 e o receptor de energia 205 podem seguir ou ser substancialmente compatíveis com elementos da Especificação Qi versão 1.0, 1.1 ou 1.2 (exceto para as modificações e melhorias aqui descritas (ou consequentes)).

[073] Em sistemas de transferência de energia sem fio, a presença de um objeto (tipicamente um elemento condutivo que extrai energia do sinal de transferência de energia e que não faz parte do transmissor de energia 201 ou do receptor de energia 205, ou seja, é um elemento inesperado, indesejado e/ou que interfere na transferência de energia) pode ser altamente desvantajosa durante uma transferência de energia. Tal objeto indesejado está no campo conhecido como um objeto estranho.

[074] Um objeto estranho pode não só reduzir a eficiência ao adicionar uma perda de energia à operação, mas pode também degradar a própria operação de transferência de energia (por exemplo, ao interferir na eficiência de transferência de energia ou extrair energia não diretamente controlada, por exemplo, pelo laço de transferência de energia). Além disso, a indução de correntes no objeto estranho (especificamente correntes parasitas na parte metálica de um objeto estranho) pode resultar em um frequente aquecimento do objeto estranho altamente indesejável.

[075] A fim de lidar com tais cenários, sistemas de transferência de energia sem fio como Qi incluem funcionalidade para detecção de objeto estranho. Especificamente, o transmissor de energia compreende funcionalidade que busca detectar se um objeto estranho está presente. Em caso positivo, o transmissor de energia pode, por exemplo, interromper a transferência de energia ou reduzir a quantidade máxima de energia que pode ser transferida.

[076] As atuais abordagens propostas pelas Especificações Qi são baseadas na detecção de uma perda de energia (comparando a energia transmitida e a energia recebida relatada) ou detecção de degradações na qualidade Q do circuito de ressonância de saída.

[077] A Figura 3 ilustra o sistema de transferência de energia da Figura 2 com mais detalhes.

[078] No exemplo, o transmissor de energia 201 inclui um acionador 301 que pode gerar um sinal de acionamento que é fornecido a um circuito de ressonância de energia 303 que inclui a bobina transmissora 203. A bobina transmissora 203 gera o sinal eletromagnético de transferência de energia, que pode fornecer uma transferência de energia ao receptor de energia 205. O sinal de transferência de energia é fornecido durante intervalos de tempo de transferência de energia da fase de transferência de energia.

[079] O acionador 301 pode compreender tipicamente um circuito de saída sob a forma de um inversor, formado tipicamente com o acionamento de uma ponte completa ou meia-ponte, conforme será bem conhecido pelo versado na técnica.

[080] O transmissor de energia 201 compreende adicionalmente um controlador de transmissor de energia 305 que é disposto de modo a controlar a operação do transmissor de energia 201 de acordo com os princípios operacionais desejados. Especificamente, o transmissor de energia 201 pode incluir muitas das funcionalidades necessárias para executar o controle de energia de acordo com as Especificações Qi.

[081] O controlador do transmissor de energia 305 é, em particular, disposto de modo a controlar a geração do sinal de acionamento pelo acionador 301 e pode controlar especificamente o nível de potência do sinal de acionamento e, consequentemente, o nível do sinal de transferência de energia gerado. O controlador do transmissor de energia 305 compreende um controlador de laço de energia que controla um nível de potência do sinal de transferência de energia em resposta às mensagens de controle de energia recebidas do receptor de energia 205 durante a fase de controle de energia.

[082] A bobina receptora 207 é parte de um circuito receptor de energia 307 que pode compreender tipicamente um ou mais capacitores que formam um circuito de ressonância com a bobina receptora 207. Durante a transferência de energia, uma corrente é induzida na bobina receptora 207, e o circuito receptor de energia 307, dessa maneira, extrai energia do sinal de transferência de energia. O sinal é acoplado a um conversor de energia ou extrator de energia 309 que é disposto para processar e controlar a energia extraída e fornecê-la a uma carga 311. O extrator de energia 309 pode incluir tipicamente retificadores, controladores de tensão ou corrente, etc., que serão bem conhecidos pelo versado na técnica. O extrator de energia 309 pode fornecer uma trajetória de controle de energia que converte a energia extraída pela bobina receptora 207 em um suprimento adequado para uma carga 311 como, por exemplo, uma bateria que é carregada, ou um dispositivo que é alimentado.

[083] O receptor de energia compreende adicionalmente um controlador do receptor de energia 313 que pode incluir várias funcionalidades de controlador de receptor de energia necessárias para executar a transferência de energia e, em particular, funções necessárias para executar a transferência de energia de acordo com as Especificações Qi.

[084] O transmissor de energia 201 e o receptor de energia 205 incluem, ainda, meios para comunicação um com o outro. No exemplo, a comunicação não é (ou ao menos não é exclusivamente) obtida mediante a modulação e a demodulação do sinal de transferência de energia, mas, em vez disso, é usado um sistema de comunicação separado de curto alcance. O sistema de comunicação de curto alcance pode, tipicamente, ter um alcance de não mais que 1 metro e, frequentemente, não mais que 50 cm ou mesmo 20 cm. O sistema de comunicação de curto alcance usa, tipicamente, uma frequência de portadora substancialmente mais alta que uma frequência e, tipicamente, ao menos 10 vezes mais alta que a frequência de portadora do sinal de transferência de energia. Em muitas modalidades, a frequência de portadora é de pelo menos 1 MHz e, frequentemente, pelo menos 10 MHz.

[085] No exemplo específico, o receptor de energia 205 e o transmissor de energia 201 se comunicam com o uso de uma abordagem de comunicação de NFC. Em algumas modalidades, apenas parte da comunicação será feita por meio do sistema de comunicação de NFC, enquanto outra comunicação pode ser feita por outros meios, por exemplo, mediante o uso do sinal de transferência de energia como uma portadora de comunicação. Por exemplo, a abordagem de comunicação de NFC pode ser usada para ler parâmetros específicos do receptor de energia mediante o uso da comunicação de NFC, ao mesmo tempo que usa, por exemplo, modulação de carga do sinal de transferência de energia para comunicar mensagens de erro de controle de energia, etc.

[086] No exemplo, o transmissor de energia 201 compreende um primeiro comunicador 315 que é disposto para se comunicar com o receptor de energia 205 através de um sinal de comunicação eletromagnético.

[087] O primeiro comunicador 315 é acoplado a um primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 que compreende uma primeira antena de comunicação 319 que gera o sinal de comunicação eletromagnético. O primeiro comunicador 315 pode gerar especificamente um sinal de acionamento de comunicação que é fornecido ao primeiro circuito de ressonância de comunicação 317. O primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 é uma carga para o primeiro comunicador 315 e fornece uma ressonância em uma dada primeira frequência de ressonância. Tipicamente, o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 compreende um circuito sintonizado que inclui a primeira antena de comunicação 319. Por exemplo, a primeira antena de comunicação 319 pode ser uma bobina que é acoplada a um ou mais capacitores para formar um circuito de ressonância/sintonizado.

[088] O circuito de ressonância é tipicamente sintonizado com a frequência de portadora do sinal de comunicação eletromagnético, fazendo com que o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 forneça uma antena muito eficiente para o primeiro comunicador 315. Na prática, pode haver certa discrepância entre a primeira frequência de ressonância e a frequência de portadora, por exemplo, devido a tolerâncias e variações de componentes, à presença de material condutor, etc. Entretanto, tipicamente é possível manter a primeira frequência de ressonância dentro de 5%, e frequentemente dentro de 1%, da frequência de portadora.

[089] De modo correspondente, o receptor de energia 205 compreende um segundo circuito de ressonância de comunicação 321 que é acoplado a um segundo comunicador 323. O segundo circuito de ressonância de comunicação 321 é complementar ao primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 e compreende, de modo correspondente, uma antena de comunicação (chamada de segunda antena de comunicação 325). A segunda antena de comunicação 325 é disposta para receber o sinal de comunicação eletromagnético no sentido de que uma corrente é induzida na segunda antena de comunicação 325.

[090] O segundo circuito de ressonância de comunicação 321 é acoplado ao segundo comunicador 323 e fornece uma impedância com uma ressonância em uma dada segunda frequência de ressonância. O segundo circuito de ressonância de comunicação 321 fornece, consequentemente, uma fonte com uma impedância/carga ao segundo comunicador 323 que tem uma ressonância em uma dada segunda frequência de ressonância. Tipicamente, o segundo circuito de ressonância de comunicação 321 compreende um circuito sintonizado que inclui a segunda antena de comunicação 325. Por exemplo, a segunda antena de comunicação 325 pode ser uma bobina que é acoplada a um ou mais capacitores para formar um circuito de ressonância/sintonizado.

[091] O circuito de ressonância é tipicamente sintonizado com a frequência de portadora do sinal de comunicação eletromagnético e com a primeira frequência de ressonância, fazendo com que o segundo circuito de ressonância de comunicação 321 forneça uma antena muito eficiente. Na prática, pode haver algumas discrepâncias entre as frequências, por exemplo, devido a tolerâncias e variações de componentes, à presença de material condutor, etc. Entretanto, geralmente é possível manter a segunda frequência de ressonância dentro de 5%, e frequentemente dentro de 1%, da frequência de portadora e/ou da primeira frequência de ressonância.

[092] No exemplo, a comunicação de curto alcance usa modulação de carga para se comunicar a partir do receptor de energia 205 com o transmissor de energia 201. O primeiro comunicador 315 gera um sinal de acionamento para o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317, resultando na geração do sinal de comunicação eletromagnético. O segundo comunicador 323 varia a carga do segundo circuito de ressonância de comunicação 321 dependendo dos dados a serem comunicados ao transmissor de energia 201. Essa variação de carga resulta em variações no sinal de acionamento (por exemplo, variações de corrente) que podem ser detectadas pelo primeiro comunicador 315.

[093] A comunicação de curto alcance pode usar especificamente uma abordagem de NFC com o primeiro comunicador 315/primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 implementando a funcionalidade correspondente a um leitor NFC, e o segundo comunicador 323/segundo circuito de ressonância de comunicação 321 implementando a funcionalidade correspondente a uma etiqueta ou cartão NFC. Dessa forma, o receptor de energia 205 pode emular efetivamente um cartão NFC, permitindo, assim, que o mesmo seja lido pela função de leitor NFC do transmissor de energia 201.

[094] Em muitas modalidades, como aquelas que usam a abordagem de NFC, a frequência de portadora é (nominalmente) de 13,56 MHz e, portanto, a primeira e a segunda frequências de ressonância são (próximas) de 13,56 MHz.

[095] A fim de detectar a presença de elementos metálicos (condutivos) inesperados, como chaves ou moedas, que são aquecidos ao serem expostos a um campo magnético grande, os transmissores de energia típicos tendem a incluir uma funcionalidade de detecção de objeto estranho especificamente destinada a detectar se quaisquer elementos condutivos indesejados estão provavelmente presentes no campo eletromagnético gerado. Tal detecção de objeto estranho é convencionalmente baseada na avaliação do fator de qualidade da frequência de ressonância de energia ou não é levada em consideração quanto à perda de potência para o sinal de transferência de energia. Entretanto, embora isso possa fornecer um desempenho aceitável em muitos cenários e para muitos tipos de objetos, descobriu-se que há um problema específico com cartões inteligentes, como cartões NFC ou RFID, uma vez que estes tendem a compreender apenas pequenas quantidades de metal que são difíceis de se detectar com segurança.

[096] Isso tende a ser um problema na prática, uma vez que tais cartões são suscetíveis a serem danificados por um campo magnético forte. Por exemplo, um cartão NFC pode ser danificado por um campo eletromagnético forte com frequência na faixa entre 20 e 200 kHz apesar de ser disposto para usar uma frequência de portadora de 13,56 MHz. Por exemplo, um campo magnético forte pode resultar em uma tensão Vcc retificada que pode ser tão alta que destrói o chip de NFC. Esse dano pode ocorrer mesmo após uma exposição muito curta ao campo magnético, como, por exemplo, após apenas 10 a 20 ms.

[097] Para evitar que esses cartões inteligentes sejam danificados por um campo magnético forte gerado pelo transmissor de energia, foi proposto que os transmissores de energia compreendam um assim chamado sistema de detecção de cartão inteligente (“SCD” - Smart Card Detection) destinado diretamente à detecção de tais cartões. De modo mais genérico, alguns transmissores de energia incluem um circuito de detecção de dispositivo de ressonância que é disposto para detectar a presença de um circuito de ressonância em uma dada frequência (ou próximo a ela, isto é, dentro de uma faixa de frequências adequada). Essa função de detecção de ressonância pode, especificamente, executar uma detecção que se baseia em parâmetros específicos do dispositivo que é detectado, como especificamente destinado a detectar a presença de uma frequência de ressonância que tem uma dada frequência de ressonância. O circuito de detecção do dispositivo de ressonância pode ser especificamente disposto de modo a gerar um sinal de teste que será particularmente afetado pela presença de um circuito de ressonância com os parâmetros esperados e, especificamente, com a frequência de ressonância esperada.

[098] Como um exemplo específico, um sinal de teste pode ser gerado com uma frequência correspondente à frequência de ressonância nominal. Por exemplo, um sinal de acionamento de teste com uma frequência correspondente à frequência nominal pode ser fornecido a um circuito de ressonância sintonizado com a frequência de ressonância nominal e com uma bobina disposta para operar como uma antena. Se um dispositivo com um circuito de ressonância sintonizado na (ou próximo à) frequência de ressonância nominal for trazido para perto do circuito de detecção, ele terá um forte impacto sobre o circuito de ressonância de detecção e isso pode ser detectado, por exemplo, como alterações na corrente do sinal de acionamento.

[099] Tal abordagem pode possibilitar uma detecção da presença de um dispositivo que compreende tal circuito de ressonância mesmo em situações em que abordagens convencionais de detecção de objeto estranho de perda de energia ou fator Q não são úteis devido à necessidade de que uma quantidade relativamente alta de metal esteja presente para a detecção. Por exemplo, ela permite a detecção de, por exemplo, cartões inteligentes como cartões NFC.

[100] Isso tem um grande impacto prático, já que cartões inteligentes podem ser danificados ao serem expostos a um campo magnético de CA forte, mesmo a uma frequência significativamente diferente. Isso é, em particular, um problema para aplicações de transferência de energia sem fio com nível de potência mais alto, como aquelas que são desenvolvidas para eletrodomésticos nos quais, por exemplo, uma chaleira ou panela pode ser alimentada. Nesses sistemas, pode ser necessário um sistema de detecção para cartões inteligentes que seja altamente sensível.

[101] O transmissor de energia 201 da Figura 3 compreende um detector de objeto sob a forma de um detector de dispositivo de ressonância 327 que é disposto para detectar a presença de um circuito de ressonância que tem uma frequência de ressonância nominal/predeterminada (por exemplo, que pode ser presumida como estando dentro de uma dada faixa de frequências que compreende uma frequência de ressonância nominal que o detector de dispositivo de ressonância 327 tem por objetivo detectar) e, dessa forma, um dispositivo que compreende tal circuito de ressonância.

[102] No exemplo, o detector de dispositivo de ressonância 327 compreende um circuito de ressonância de detecção 329 que é sintonizado na frequência de ressonância de detecção nominal. No exemplo, o detector de dispositivo de ressonância 327 é um detector de cartão inteligente disposto para detectar, por exemplo, cartões NFC e, consequentemente, é sintonizado em (aproximadamente) 13,56 MHz. O circuito de ressonância de detecção 329 está acoplado a um acionador/oscilador 331 que é disposto de modo a gerar um sinal de portadora com uma frequência da frequência de ressonância de detecção nominal. Dessa forma, o oscilador no exemplo específico gera um sinal de acionamento de 13,56 MHz e alimenta o circuito de ressonância de detecção 329 com ele.

[103] O detector de dispositivo de ressonância 327 compreende adicionalmente um processador de detecção 332 que é acoplado ao oscilador 331. O processador de detecção 332 é disposto de modo a avaliar um parâmetro do sinal de acionamento, como, por exemplo, a corrente de acionamento. Se o parâmetro de acionamento se desvia daquele esperado no caso de nenhum cartão inteligente estar presente, o processador de detecção 332 prossegue para determinar que um cartão inteligente está potencialmente presente. Em caso afirmativo, esse resultado de detecção é fornecido ao controlador do transmissor de energia 301 que prossegue para executar uma ação adequada, por exemplo, pode interromper uma transferência de energia ou reduzir o nível de potência máximo.

[104] O processador de detecção 332 pode ser especificamente disposto de modo a detectar a presença de um objeto que tem uma frequência de ressonância correspondente àquela do circuito de ressonância de detecção 329 (e aquela do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317), isto é, correspondente à primeira frequência de ressonância. O detector de objeto pode detectar uma presença de um objeto que compreende um circuito de ressonância que tem uma frequência de ressonância que corresponde à frequência de ressonância do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 mediante a determinação de uma corrente de bobina para um circuito de ressonância (o circuito de ressonância de detecção 329) que tem a mesma frequência de ressonância e/ou com o uso de um sinal de acionamento que tem a mesma frequência de ressonância. O detector de objeto/detector de dispositivo de ressonância 327 pode ser disposto para detectar uma presença de um objeto que compreende um circuito de ressonância que tem uma frequência de ressonância que corresponde à primeira frequência de ressonância pela determinação de um carregamento de um sinal eletromagnético de teste gerado que tem uma frequência que se desvia da primeira frequência de ressonância em menos que um limiar (o limiar pode ser tipicamente, por exemplo, 0,1%, 0,5%, 1%, 5% ou 10% da primeira frequência de ressonância). Geralmente, o sinal eletromagnético gerado tem uma frequência substancialmente igual à primeira frequência de ressonância. No exemplo da Figura 3, o oscilador 331 é disposto de modo a gerar um sinal de acionamento para o circuito de ressonância de detecção 329, de modo que seja gerado o sinal eletromagnético de teste (detecção de objeto). O sinal de acionamento é gerado especificamente para ter uma frequência substancialmente igual à primeira frequência de ressonância.

[105] Para proporcionar uma detecção aprimorada, o sinal de transferência de energia durante a fase de transferência de energia emprega um período de tempo de repetição que compreende ao menos um intervalo de tempo de transferência de energia e ao menos um intervalo de tempo de detecção de objeto, sendo que esses intervalos de tempo não se sobrepõem. Durante os intervalos de tempo de transferência de energia, o transmissor de energia 201 transfere energia para o receptor de energia 205 mediante a geração de um sinal de transferência de energia que tem o nível de potência necessário para fornecer a potência necessária ao receptor de energia

205. Especificamente, o nível de potência durante os intervalos de tempo de transferência de energia é definido em resposta às mensagens de controle de potência recebidas do receptor de energia 205.

[106] O período de tempo de repetição é tipicamente um período de tempo de repetição periódico. Em muitas modalidades, cada período de tempo de repetição pode ter uma duração de não mais que 0,5 segundo, 1 segundo, 2 segundos ou 5 segundos. O período de tempo de repetição pode ser especificamente um período de tempo de repetição periódica com um período de não mais que 0,5 segundo, 1 segundo, 2 segundos ou 5 segundos.

[107] Durante os intervalos de tempo de detecção de objeto, o nível de potência é tipicamente reduzido substancialmente, respectivamente, para durante os intervalos de tempo de transferência de energia. Especificamente, o limite máximo de energia durante os intervalos de tempo de detecção de objeto é menor do que durante os intervalos de tempo de transferência de energia e, tipicamente, a um nível muito mais baixo. Por exemplo, durante os intervalos de tempo de detecção de objeto, o nível máximo de potência pode ser restrito a um limite que é menor que 0,5 W, 1 W, 5 W ou 10 W. O limite de energia durante o sinal de transferência de energia pode, tipicamente, ser ao menos 5, 10, 50 ou 100 vezes maior. Dessa forma, o campo eletromagnético do sinal de transferência de energia é substancialmente mais baixo durante os intervalos de tempo de transferência de energia do que durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[108] Em muitas modalidades, o nível de potência pode ser ajustado para um nível de potência fixo durante os intervalos de tempo de detecção de objeto e, especificamente, pode, em algumas modalidades, ser ajustado para substancialmente zero, isto é, o sinal de transferência de potência pode ser desligado. Uma vantagem de tal abordagem é que o campo eletromagnético do sinal de transferência de energia durante os intervalos de tempo de detecção de objeto não é apenas muito baixo, mas também constante e previsível.

[109] Um exemplo de um período de tempo de repetição é ilustrado na Figura 4, onde intervalos de tempo de transferência de energia são indicados por PT e intervalos de tempo de detecção de objeto são indicados por D. No exemplo, cada período de tempo PRD compreende apenas um intervalo de tempo de detecção de objeto e um intervalo de tempo de transferência de energia, e estes (bem como o próprio período de tempo) têm a mesma duração em cada período. Entretanto, deve-se considerar que, em outras modalidades, outros intervalos de tempo também podem ser incluídos em um período de tempo (como, por exemplo, intervalos de comunicação) ou uma pluralidade de intervalos de tempo de detecção de objeto e/ou intervalos de tempo de transferência de energia podem ser incluídos em cada período de tempo. Além disso, a duração dos intervalos de tempo diferentes (e, de fato, o próprio período de tempo) pode, em algumas modalidades, variar dinamicamente.

[110] O período de tempo de repetição pode, em muitas modalidades, ser um período de tempo invariante, fixo, constante ou mesmo predeterminado. Em muitas modalidades, a duração de cada período de tempo pode ser constante (ao menos para alguns períodos de tempo consecutivos), e a temporização dos intervalos de tempo de detecção de objeto dentro dos períodos de tempo pode ser invariante, fixa, constante ou mesmo predeterminada. Em muitas modalidades, como no exemplo da Figura 4, os períodos de tempo individuais são idênticos. A temporização do período de tempo de repetição e, tipicamente, dos intervalos de tempo de detecção de objeto e/ou dos intervalos de tempo de transferência de energia é fixa e constante.

[111] No sistema, o transmissor de energia é, dessa forma, disposto de modo a executar a transferência de energia durante o intervalo de tempo de transferência de energia dos períodos de tempo da fase de transferência de energia. Especificamente, durante esses intervalos de tempo, o transmissor de energia 201 e o receptor de energia 205 podem operar um laço de controle de energia (o laço de controle de energia pode ser baseado em comunicação no intervalo de tempo de sinal de transferência de energia ou pode, por exemplo, ser baseado em comunicação fora do intervalo de tempo de sinal de transferência de energia, como em intervalos de tempo de comunicação dedicados. Por exemplo, cada intervalo de tempo de objeto estranho pode ser separado por uma pluralidade de alternantes intervalos de tempo de sinal de transferência de energia e intervalos de tempo de comunicação). Assim, o nível da energia sendo transferida pode ser dinamicamente variado.

[112] Em algumas modalidades, o receptor de energia 205 pode ser também disposto de modo a reduzir a carga do sinal de transferência de energia durante os intervalos de tempo de detecção de objeto. Por exemplo, ele pode desconectar ou desacoplar uma carga para reduzir a energia extraída do sinal de transferência de energia durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[113] Na abordagem, a detecção de objeto pelo detector de dispositivo de ressonância 327 e a transferência de energia são, assim, separadas no domínio de tempo, resultando, assim, em interferência cruzada reduzida da transferência de energia para a detecção de objeto/cartão.

Dessa forma, a interferência causada pelo sinal de transferência de energia para a detecção do cartão de ressonância/cartão inteligente é reduzida. Além disso, a variabilidade e a incerteza resultantes de variações nas condições de operação para a transferência de energia podem ser isoladas da detecção de objeto, resultando em um desempenho de detecção mais confiável e preciso.

[114] Entretanto, os inventores perceberam que apesar dessa abordagem, a detecção de dispositivos de ressonância tende a não ser tão precisa quanto desejado em muitos cenários. Eles perceberam, adicionalmente, que o desempenho de detecção pode ser aprimorado mediante o controle da operação do circuito de comunicação e, especificamente, mediante o controle do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 e/ou do segundo circuito de ressonância de comunicação 321. No sistema da Figura 1, o transmissor de energia 201 e/ou o receptor de energia 205 compreendem meios para adaptar seu circuito de ressonância de comunicação, de modo que ele proporcione uma ressonância em uma primeira frequência de ressonância durante a comunicação, mas não proporcione essa ressonância na primeira frequência de ressonância durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[115] Especificamente, o transmissor de energia 201 compreende um primeiro controlador 333 que é disposto para controlar o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317, de modo que o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 forneça a primeira frequência de ressonância durante os tempos em que o sistema de comunicação de curto alcance é usado para a comunicação com o receptor de energia 205, mas não durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[116] A comunicação que usa o sistema de comunicação de curto alcance é feita fora dos intervalos de tempo de detecção de objeto. Dessa forma, o primeiro comunicador 315 e o segundo comunicador 323 são dispostos de modo a realizar a comunicação fora dos intervalos de tempo de detecção de objeto. A temporização do período de tempo de repetição pode ser controlada pelo controlador do transmissor de energia 305, e um sinal de temporização pode ser fornecido ao primeiro comunicador 315 para controlar quando a comunicação ocorre. Em algumas modalidades, o período de tempo de repetição pode incluir intervalos de tempo de comunicação dedicados que não se sobrepõem aos intervalos de tempo de transferência de energia e aos intervalos de tempo de detecção de objeto e, especificamente, o nível de potência do sinal de transferência de energia pode ser reduzido durante esses intervalos de tempo de comunicação (correspondentes à abordagem para os intervalos de tempo de detecção de objeto). Em outras modalidades, a comunicação pelo primeiro comunicador com o uso do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 pode ser feita simultaneamente com a transferência de energia, isto é, durante os intervalos de tempo de transferência de energia.

[117] Durante a comunicação pelo primeiro comunicador 315 (especificamente durante intervalos de tempo de comunicação, se sobrepostos ou não aos intervalos de tempo de transferência de energia), o primeiro controlador 333 controla o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 para fornecer a ressonância na primeira frequência de ressonância e, dessa forma, permite uma comunicação otimizada. Entretanto, durante os intervalos de tempo de detecção de objeto, o primeiro controlador 333 controla o primeiro circuito de comunicação por ressonância 317 para não fornecer essa frequência de ressonância. Isso pode ser conseguido de várias maneiras.

[118] Em algumas modalidades, o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 pode ser dessintonizado para alterar a frequência de ressonância durante os intervalos de tempo de detecção de objeto. Dessa forma, o primeiro controlador 333 pode controlar o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 para alterar o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 de modo a ter uma frequência de ressonância diferente, chamada de frequência de ressonância modificada, durante os intervalos de tempo de detecção de objeto em vez de durante os intervalos de tempo de comunicação.

[119] A frequência de ressonância pode, por exemplo, ser alterada mediante a ativação (ou desativação) de um componente de ressonância adicional, como, por exemplo, um capacitor que forma parte do circuito de ressonância. Por exemplo, durante os intervalos de tempo de detecção de objeto, o primeiro controlador 333 pode controlar o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 para fazer o chaveamento em um capacitor adicional que altera a capacitância de ressonância eficaz do circuito de ressonância, alterando, assim, a frequência de ressonância.

[120] A frequência de ressonância será tipicamente alterada de modo relativamente substancial e, na maioria das modalidades, será alterada de modo que a frequência de ressonância modificada seja substancialmente diferente da primeira. Na maioria das modalidades, a frequência de ressonância modificada está fora de uma faixa de 90% da primeira frequência de ressonância a 110% da primeira frequência de ressonância. Isso tenderá a resultar em um impacto significativamente reduzido do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 sobre as detecções de objeto pelo detector de dispositivo de ressonância 327. Em algumas modalidades, o desvio pode ser não menor que 20%, 50% ou mesmo 100%.

[121] Em algumas modalidades, o primeiro controlador 333 pode ser disposto de modo a controlar o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 para não fornecer uma ressonância ao primeiro comunicador 315 durante os intervalos de tempo de detecção de objeto. Isso pode ser obtido, por exemplo, modificando-se o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 para não ter nenhuma ressonância ou por desacoplar/desconectar o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 do primeiro comunicador 315.

[122] No caso anterior, o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 pode, por exemplo, compreender uma chave que desconecta a primeira antena de comunicação do restante do circuito de ressonância do qual faz parte ou, por exemplo, desconecta o(s) capacitor(es) de ressonância do circuito de ressonância. Isso alterará efetivamente o circuito para não formar um circuito de ressonância durante os intervalos de tempo de detecção de objeto. A chave pode, então, ser controlada pelo primeiro controlador 333.

[123] Nessas modalidades, o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 pode, dessa forma, ainda oscilar no primeiro circuito de ressonância, mas será desacoplado do primeiro comunicador 205. Em muitas dessas modalidades, o transmissor de energia 201 pode, ainda, ser disposto para acoplar o circuito receptor de energia 307 ao detector de dispositivo de ressonância 327 durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[124] Por exemplo, conforme ilustrado na Figura 5, o transmissor de energia 201 pode compreender uma chave adicional 501 que faz a comutação do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 de ser acoplado ao primeiro comunicador 205 para ser acoplado ao detector de dispositivo de ressonância 327 e, especificamente, ao oscilador 331. A chave é controlada pelo primeiro controlador 333 e é disposta para fazer a comutação de modo a acoplar o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 ao primeiro comunicador 315 durante a comunicação (por exemplo, durante os intervalos de tempo de comunicação do período de tempo de repetição) e de modo a acoplar o primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 ao detector de dispositivo de ressonância 327 durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[125] Essa abordagem pode proporcionar uma operação particularmente eficiente, já que permite que o circuito seja reutilizado entre funções muito diferentes, permitindo, assim, a redução de custos, a complexidade, o tamanho, etc.

[126] Os inventores perceberam que as abordagens de modificar ou remover a frequência de ressonância da funcionalidade de comunicação durante a execução da detecção de objeto para um cartão ou dispositivo de ressonância podem proporcionar uma detecção aprimorada do dispositivo de ressonância à medida que remove ou reduz a interferência entre a função de comunicação e as funções de detecção. Isso é particularmente vantajoso para muitas modalidades práticas nas quais a comunicação usa uma frequência correspondente à frequência de ressonância que o detector de dispositivo de ressonância 327 busca detectar. Por exemplo, isso é particularmente vantajoso quando se tenta detectar cartões NFC em sistemas de transferência de energia sem fio que usam uma abordagem de NFC para comunicação entre o receptor de energia e o transmissor de energia.

[127] Em muitas modalidades, é possível tornar a antena de comunicação sintonizada “invisível” para o circuito de detecção de objeto e, especialmente em algumas modalidades, isso pode ser conseguido combinando-se a detecção de objeto e as antenas/bobinas de comunicação em um sistema integrado.

[128] Os desempenhos de detecção e comunicação são aprimorados pela aplicação de uma abordagem de divisão de tempo na qual essas funções são executadas em momentos diferentes. Entretanto, os inventores perceberam que isso, por si só, frequentemente não alcança um ótimo desempenho de detecção na prática. Eles perceberam que a remoção da frequência de ressonância para o circuito de comunicação durante a detecção de objeto/dispositivo de ressonância pode melhorar substancialmente o desempenho de detecção.

[129] Experimentos práticos para sistemas do tipo Qi mostraram que o uso de divisão de tempo entre comunicação e detecção pode fornecer um desempenho aprimorado, mas que ainda não é tão confiável quanto desejado. Isso pode exigir especificamente intervalos de detecção bastante longos para se obter um desempenho de detecção suficientemente confiável. Em muitos desses sistemas, o tempo de detecção pode, na prática, ser da ordem de 30 a 40 ms, enquanto a abordagem descrita pode reduzir isso para cerca de

0,2 a 2,0 ms. Isso é particularmente vantajoso e significativo em muitas modalidades uma vez que faz com que o tempo de detecção fique em linha com aquele tempo tipicamente necessário para detecções de objeto de não ressonância, como especificamente detecção de objeto estranho convencional com base em medições de perda de energia ou fator Q. Isso, em particular, possibilita que essas operações sejam executadas simultaneamente e significa especificamente que os intervalos de tempo de detecção de objeto podem ser usados simultaneamente tanto para detecção de dispositivo de ressonância quanto para detecção de objeto estranho com base na detecção de material condutor/metal.

[130] Em algumas modalidades, o transmissor de energia 201 pode compreender também um detector de objeto estranho de não ressonância disposto de modo a executar a detecção de objeto estranho durante os intervalos de tempo de detecção de objeto. O detector de objeto estranho de não ressonância pode ser disposto de modo a executar perda de energia e/ou detecção de objeto estranho de fator de qualidade. A detecção de objeto estranho pode ser uma detecção da presença de um elemento condutivo, como a presença de metal.

[131] Em muitas modalidades, o receptor de energia 205 pode, alternativa ou adicionalmente, também estar disposto de modo a modificar a operação de ressonância do segundo circuito de ressonância de comunicação 321 durante os intervalos de tempo de detecção de objeto em relação a quando a comunicação está sendo executada.

[132] O receptor de energia 205 compreende um segundo controlador 335 que é disposto para controlar o segundo circuito de ressonância de comunicação 321. O segundo circuito de ressonância de comunicação 321 pode operar de modo correspondente ao primeiro comunicador 205 e pode, especificamente, controlar o segundo circuito de ressonância de comunicação 321 para alterar sua frequência de ressonância ou impedir completamente a ressonância durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[133] Os comentários e descrições anteriormente fornecidos em relação ao primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 e ao primeiro controlador 333 se aplicam mutatis mutandis ao segundo circuito de ressonância de comunicação 321 e ao segundo controlador 335.

[134] Dessa forma, o segundo controlador 335 pode ser disposto de modo a controlar o segundo circuito de ressonância de comunicação 321 para ligar ou desligar um componente de ressonância, como um segundo capacitor em série ou paralelo, alterando, assim, a frequência de ressonância. Em outras modalidades, o segundo controlador 335 pode controlar o segundo circuito de ressonância de comunicação 321 para desconectar a segunda antena de comunicação 325 do capacitor de ressonância correspondente, impedindo, assim, a ressonância.

[135] Embora o transmissor de energia 201 gere o sinal de transferência de energia e, dessa forma, tenha inerentemente conhecimento da temporização do período de tempo de repetição empregado, o receptor de energia 205 pode não ter essas informações disponíveis. Portanto, em muitas modalidades o receptor de energia 205 pode compreender uma funcionalidade para sincronizar a operação do segundo controlador 335 com o período de tempo de repetição do sinal de transferência de energia.

[136] O controlador do receptor de energia 313 pode, por exemplo, sincronizar o segundo controlador 335 com variações de nível (variações no nível) do sinal de transferência de energia. O nível de potência do sinal induzido é durante os intervalos de tempo de transferência de energia tipicamente muito mais altos que durante os intervalos de tempo de detecção de objeto. Portanto, uma transição do nível de potência pode ser detectada entre os intervalos de tempo, e isso pode ser usado para sincronizar uma base de tempo local com o sinal de transferência de energia e, dessa forma, pode ser usado para sincronizar o chaveamento do segundo circuito de ressonância de comunicação 321 para o período de tempo de repetição do sinal de transferência de energia.

[137] Em algumas modalidades, durante os intervalos de tempo de detecção de objeto, o transmissor de energia 201 tem energia reduzida do sinal de transferência de energia a um nível em que o receptor de energia 205 não recebe substancialmente nenhuma energia. A energia transmitida pelo transmissor de energia 201 será, nesse caso, principalmente absorvida por um objeto estranho próximo ao transmissor de energia 201. Isso pode ser medido com uma precisão muito maior porque a incerteza da energia transferida em direção ao receptor de energia 205 não está mais na equação. Portanto, uma detecção de objeto estranho baseada em não ressonância aprimorada pode ser obtida. Além disso, a detecção de objeto com base em ressonância aprimorada (pelo detector de dispositivo de ressonância 327) pode ser obtida à medida que a interferência causada pelo sinal de transferência de energia também é reduzida na frequência substancialmente diferente da ressonância (por exemplo, 13,56 MHz). Adicionalmente, mediante a remoção da ressonância do segundo circuito de ressonância de comunicação 321 (e do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317), a interferência do circuito de comunicação é reduzida.

[138] Como exemplo, se a carga do receptor de energia 205 for uma bateria com uma certa tensão de bateria Ubatt, conforme exemplificado na Figura 6, a transferência de energia para o receptor de energia 205 pode ser efetivamente desconectada mediante a redução do sinal de energia/campo magnético gerado pelo transmissor de energia 201. Esse é o caso quando a tensão induzida U_Rx na entrada do retificador do receptor é menor que a tensão de bateria Ubatt. Nesse caso, os diodos D1 a D4 da ponte retificadora não conduzem e nenhuma corrente flui para a bateria (a carga). Os diodos atuam como uma chave de desconexão passiva. Embora o transmissor de energia 201 tenha reduzido a energia transferida durante o intervalo de tempo de detecção de objeto, o sinal de acionamento para fazer o chaveamento do segundo circuito de ressonância de comunicação 321 (isto é, o sinal de temporização que representa o período de tempo de repetição) pode ser facilmente derivado da tensão induzida U_Rx por meio de demodulação da amplitude.

[139] Como outro exemplo ilustrado na Figura 7, se a carga do receptor de potência 205 não for uma bateria, mas, por exemplo, uma carga resistiva, a desconexão da carga não ocorrerá automaticamente pelo nível de potência que é reduzido. Os diodos D1 a D4 da ponte retificadora permanecerão no modo de condução. Com a chave S3, os diodos D1 a D4 podem ser colocados em modo de não condução para desconectar eficazmente a carga Rload. O sinal de acionamento para comutar o segundo circuito de ressonância de comunicação 321 pode novamente ser derivado da tensão induzida U_Rx por meio de demodulação da amplitude.

[140] Em muitas modalidades, a temporização exata da comutação da operação do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 e do segundo circuito de ressonância de comunicação 321 não é crítica. Em muitas modalidades, o primeiro controlador 333 e o segundo controlador 335 podem estar dispostos de modo a fazer a comutação do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317 e do segundo circuito de ressonância de comunicação 321 para não fornecer ressonância na primeira frequência com uma margem de tempo adequada antes do início de um intervalo de tempo de detecção de objeto e com uma margem de tempo adequada após o final de um intervalo de tempo de detecção de objeto. Dessa forma, nenhuma ressonância na primeira frequência de ressonância está presente durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

[141] De modo similar, o primeiro controlador 333 e o segundo controlador 335 podem fazer a comutação do primeiro circuito de ressonância de comunicação 317/segundo circuito de ressonância de comunicação 321 para a primeira frequência de ressonância, antes de iniciar qualquer comunicação, e podem não fazer a comutação até após a comunicação.

[142] Em muitas modalidades, um período de tempo de repetição pode compreender tanto um intervalo de tempo de detecção de objeto como um intervalo de tempo de comunicação com intervalos de transferência de energia entre os mesmos. Em tal modalidade, o primeiro controlador 333/segundo controlador 335 pode, em princípio, fazer a comutação em qualquer momento durante os intervalos de transferência de energia. Como esses são tipicamente muito longos em comparação tanto com os intervalos de tempo de comunicação quanto com os intervalos de tempo de detecção de objeto, isso tende a não fornecer requisitos rigorosos de temporização e possibilitar que até mesmo uma sincronização de precisão relativamente baixa seja suficiente. Entretanto, em muitas modalidades, é desejável maximizar o tempo no qual os circuitos de ressonância têm uma ressonância na primeira frequência de ressonância e, portanto, a comutação pode, em muitas modalidades, ser feito logo antes do (ou mesmo ao entrar no) intervalo de tempo de detecção de objeto e logo após o (ou mesmo ao sair do) intervalo de tempo de detecção de objeto. Isso pode permitir que o primeiro comunicador 315 forneça uma portadora de comunicação durante a maior parte do período de tempo de repetição, o que pode ser útil em modalidades nas quais alguma funcionalidade do receptor de energia (por exemplo, o segundo comunicador) é alimentada por energia extraída do sinal de comunicação.

[143] Embora a descrição anterior tenha se concentrado na detecção de cartões inteligentes, será reconhecido que ela pode ser usada para a detecção de outros objetos e, especificamente, de outros dispositivos de ressonância que têm uma ressonância em relação a um campo magnético no qual o dispositivo está presente.

[144] Deve-se considerar também que, em muitas modalidades, tanto o transmissor de energia quanto o receptor de energia farão a comutação da frequência de ressonância dos circuitos de ressonância de comunicação, mas que, em algumas modalidades, apenas um dentre o transmissor de energia e o receptor de energia pode aplicar essa abordagem. Isso pode ainda fornecer uma detecção aprimorada e reduzir a interferência entre a função de comunicação e a função de detecção.

[145] Deve-se considerar que, para maior clareza, a descrição acima descreveu as modalidades da invenção com referência a diferentes circuitos, unidades e processadores funcionais. Entretanto, ficará evidente que qualquer distribuição adequada de funcionalidade entre os diferentes circuitos, unidades ou processadores funcionais pode ser usada sem se desviar da invenção. Por exemplo, a funcionalidade ilustrada a ser executada por processadores ou controladores separados pode ser executada pelo mesmo processador ou pelos mesmos controladores. Por isso, as referências a unidades ou circuitos funcionais específicos devem ser consideradas apenas como referências a meios adequados para fornecer a funcionalidade descrita e não como indicativas de uma estrutura ou organização lógica ou física estrita.

[146] A invenção pode ser implementada em qualquer forma adequada, incluindo hardware, software, firmware ou qualquer combinação dos mesmos. A invenção pode, opcionalmente, ser implementada, ao menos parcialmente, como software de computador que é executado em um ou mais processadores de dados e/ou processadores de sinal digital. Os elementos e componentes de uma modalidade da invenção podem ser física, funcional e logicamente implementados de qualquer forma adequada. De fato, a funcionalidade pode ser implementada em uma única unidade, em uma pluralidade de unidades ou como parte de outras unidades funcionais. Assim, a invenção pode ser implementada em uma unidade única ou pode ser distribuída física e funcionalmente entre diferentes unidades, circuitos e processadores.

[147] Embora a presente invenção tenha sido descrita em conexão com algumas modalidades, não se pretende limitá-la à forma específica aqui apresentada. Ao invés disso, o escopo da presente invenção é limitado apenas pelas reivindicações em anexo. Adicionalmente, embora possa parecer que um recurso é descrito em conexão com modalidades específicas, o versado na técnica reconhecerá que vários recursos das modalidades descritas podem ser combinados de acordo com a invenção. Nas reivindicações, o termo “que compreende” não exclui a presença de outros elementos ou outras etapas.

[148] Além disso, embora individualmente mencionados, uma pluralidade de meios, elementos, circuitos ou etapas de métodos podem ser implementados, por exemplo, por meio de um único circuito, uma única unidade ou um único processador. Adicionalmente, embora recursos individuais possam estar incluídos em reivindicações diferentes, eles podem ser vantajosamente combinados, e sua inclusão em reivindicações diferentes não implica que uma combinação de recursos não seja viável e/ou vantajosa. Além disso, a inclusão de um recurso em uma categoria de reivindicações não implica na limitação a tal categoria, mas, ao invés disso, indica que o recurso é igualmente aplicável a outras categorias das reivindicações, conforme for adequado. Além disso, a ordem dos recursos nas reivindicações não implica em nenhuma ordem específica na qual os recursos precisam ser trabalhados e, em particular, a ordem das etapas individuais em uma reivindicação de método não implica que as etapas precisam ser executadas nessa ordem. As etapas podem, na verdade, ser executadas em qualquer ordem adequada. Além disso,

referências no singular não excluem uma pluralidade.

Dessa forma, as referências a “um(a)”, “uns/umas”, “primeiro(a)”, “segundo(a)” etc., não excluem uma pluralidade.

Os sinais de referência nas reivindicações são fornecidos meramente como exemplos esclarecedores e não devem ser interpretados como limitadores do escopo das reivindicações de forma alguma.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. DISPOSITIVO DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA, para transferência de energia sem fio de um transmissor de energia (201) para um receptor de energia (205) com o uso de um sinal eletromagnético de transferência de energia, sendo que o dispositivo de transferência de energia é um dentre o transmissor de energia (201) e o receptor de energia (205) e o sinal de transferência de energia durante uma fase de transferência de energia emprega um período de tempo de repetição que compreende um intervalo de tempo de transferência de energia e um intervalo de tempo de detecção de objeto que não se sobrepõe ao intervalo de tempo de transferência de energia, em que um limite de energia do sinal de transferência de energia é mais baixo para o intervalo de tempo de detecção de objeto do que para o intervalo de tempo de transferência de energia, sendo o dispositivo de transferência de energia caracterizado por compreender: um circuito de transferência de energia (303, 307) que compreende uma bobina de transferência de energia (203, 207) para receber ou gerar o sinal de transferência de energia durante os intervalos de tempo de transferência de energia; um comunicador (315, 323) para se comunicar com um dispositivo complementar que é o outro dispositivo dentre o receptor de energia (205) ou o transmissor de energia (201) por meio de um sinal de comunicação eletromagnético; um circuito de ressonância de comunicação (317, 321) que compreende uma antena de comunicação (319, 325) para transmitir ou receber o sinal de comunicação eletromagnético, sendo que o circuito de ressonância de comunicação (317, 321) durante a comunicação é disposto para fornecer uma ressonância em uma primeira frequência de ressonância ao comunicador (315, 323); e um controlador (333, 335) para adaptar o circuito de ressonância de comunicação para não fornecer ao comunicador a ressonância, na primeira frequência de ressonância, durante intervalos de tempo de detecção de objeto.

2. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador (333, 335) ser disposto de modo a desacoplar o circuito de ressonância de comunicação (317, 321) do comunicador (315, 323) durante intervalos de tempo de detecção de objeto.

3. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo controlador (333, 335) ser disposto de modo a dessintonizar o circuito de ressonância de comunicação (317, 321) da primeira frequência de ressonância durante intervalos de tempo de detecção de objeto.

4. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo controlador (333, 335) ser disposto de modo a dessintonizar o circuito de ressonância de comunicação (317, 321) para uma segunda frequência de ressonância durante os intervalos de tempo de detecção de objeto.

5. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela segunda frequência estar fora de uma faixa de frequências de 90% da primeira frequência de ressonância a 110% da primeira frequência de ressonância.

6. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo controlador (333, 335) ser disposto de modo a alterar uma capacitância de ressonância do circuito de ressonância de comunicação (317,

321) durante o intervalo de tempo de detecção de objeto em relação a durante a comunicação.

7. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela primeira frequência de ressonância se desviar em não mais que 5% de uma frequência de portadora do sinal de comunicação eletromagnético.

8. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo dispositivo de transferência de energia ser o transmissor de energia (201).

9. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender adicionalmente um detector de objeto (327) para detectar uma presença de um objeto que compreende um circuito de ressonância que tem uma frequência de ressonância correspondente à primeira frequência de ressonância.

10. DISPOSITIVO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo controlador (333, 335) ser disposto de modo a desacoplar o circuito de ressonância de comunicação do comunicador (315, 323) e acoplá-lo ao detector de objeto (327) durante intervalos de tempo de detecção de objeto.

11. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo dispositivo de transferência de energia ser o receptor de energia (205).

12. DISPOSITIVO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender adicionalmente um sincronizador (313) para sincronizar a adaptação do circuito de ressonância de comunicação pelo controlador (335) a variações de nível do sinal de transferência de energia.

13. SISTEMA DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA SEM FIO, caracterizado por compreender um transmissor de energia (201) conforme definido na reivindicação 8 e um receptor de energia (205) conforme definido na reivindicação 11.

14. MÉTODO DE OPERAÇÃO PARA UM DISPOSITIVO DE TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA para a transferência de energia sem fio de um transmissor de energia (201) para um receptor de energia (205) com o uso de um sinal eletromagnético de transferência de energia, sendo que o dispositivo de transferência de energia é um dentre o transmissor de energia (201) e o receptor de energia (205), e o sinal de transferência de energia durante uma fase de transferência de energia emprega um período de tempo de repetição que compreende um intervalo de tempo de transferência de energia e um intervalo de tempo de detecção de objeto que não se sobrepõe ao intervalo de tempo de transferência de energia, em que um limite de energia do sinal de transferência de energia é mais baixo para o intervalo de tempo de detecção de objeto do que para o intervalo de tempo de transferência de energia, sendo que o dispositivo de transferência de energia compreende um circuito de ressonância de comunicação (317, 321) que compreende uma antena de comunicação (319, 325) para transmitir ou receber o sinal de comunicação eletromagnético, sendo que o método é caracterizado por compreender: um circuito de transferência de energia (303, 307) que compreende uma bobina de transferência de energia (203, 207) que recebe ou gera o sinal de transferência de energia durante os intervalos de tempo de transferência de energia; comunicação com um dispositivo complementar que é o outro dispositivo dentre o receptor de energia (205) ou o transmissor de energia (201) por meio de um sinal de comunicação eletromagnético; controlar o circuito de ressonância de comunicação (317, 321) que está disposto de modo a fornecer uma ressonância em uma primeira frequência de ressonância ao comunicador (315, 323) durante a comunicação; e adaptar o circuito de ressonância de comunicação para não fornecer ao comunicador a ressonância, na primeira frequência de ressonância, durante intervalos de tempo de detecção de objeto.