(57)【要約】【課題】改善された誘導電力送信機を提供する。【解決手段】誘導電力送信機は、コイルを有する送信回路であって、第１の周波数において、又はその周波数のあたりで、誘導電力伝達又は対象物検出用に調整された、適合された、又は最適化された送信回路と、第１の周波数において送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、コイルに隣接した所定の認証されていないデバイスからの応答を発生するために、インバータを制御して、第２のより高い周波数において送信回路を駆動させ、所定のハンドシェーク信号によって第２のより高い周波数において信号を変調させるように構成されたコントローラと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルを有する送信回路であって、第１の周波数において、又はその周波数の周囲で、誘導電力伝達又は対象物検出のために調整、適合、又は最適化された送信回路と、
前記第１の周波数において前記送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、
前記コイルに隣接した所定の認証されていないデバイスからの応答を発生するために、第２のより高い周波数において前記送信回路を駆動し、所定のハンドシェーク信号にしたがい前記第２のより高い周波数において信号を変調するために前記インバータを制御するように構成されたコントローラと、を備える、誘導電力送信機。
【請求項２】
前記コイルは電力送信コイル又は対象物検出コイルであり、ＮＦＣリーダコイル又はＲＦＩＤタグリーダコイルではない、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項３】
前記送信回路を前記第１の周波数に同調させるために、前記インバータとコイルとの間に直列の同調コンデンサを更に備える、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項４】
誘導電力伝達用に構成された誘導電力送信機であって、前記コントローラは、所定の認証されていないデバイスからの前記応答の検出に応答して、前記第１の周波数における前記送信回路の駆動をディスエーブルにするように構成されている、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項５】
誘導電力伝達用に構成された誘導電力送信機であって、前記コントローラは、所定の認証されていないデバイスからの前記応答の検出に応答して、後続のより高い電力レベルにおける前記送信回路の駆動をディスエーブルにするように構成されている、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項６】
前記第１の周波数は誘導電力伝達用の１００〜２００ｋＨｚ又は対象物検出用の６００〜７００ｋＨｚであり、前記第２の周波数は１〜２ＭＨｚ又は１３〜１４ＭＨである、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項７】
前記所定のハンドシェーク信号は、オンオフキーイング又は前記第２のより高い周波数のＡＳＫマンチェスターコード化変調を含む、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項８】
所定の第３の周波数を検出することによって所定の認証されていないデバイスからの前記応答を検出するように構成された検出回路を更に備える、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項９】
前記第３の周波数は、実質的に１０６〜３１８、４２４〜４８０、８４７〜８４８ｋＨｚである、請求項８に記載の誘導電力送信機。
【請求項１０】
前記認証されていないデバイスはＲＦＩＤ対象物である、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項１１】
前記所定の認証されていないデバイスは、前記第２の周波数よりも高いキャリア周波数を有する指定されたハンドシェーク信号を有する、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項１２】
前記所定のハンドシェーク信号は一連のポーリングコマンドを含み、前記指定されたハンドシェーク信号は一連のポーリングコマンドを含み、それぞれの所定のハンドシェーク信号のポーリングコマンドのサイクル数は、個々のそれぞれの指定されたハンドシェーク信号のポーリングコマンドのサイクル数と同じである、請求項１１に記載の誘導電力送信機。
【請求項１３】
前記コントローラは、認証されていない共振デバイスを有する認証された受信機に、認証されていない共振デバイスをディスエーブルにするように命令するために、前記インバータを制御して、前記第２の周波数に先立って第４の周波数で前記送信回路を駆動させ、前記第４の周波数を所定の信号によって変調させる、請求項１に記載の誘導電力送信機。
【請求項１４】
コイルを有する送信回路と、
前記送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、
前記コイルに隣接した所定の認証されていないデバイスからの応答を発生するために、前記インバータを制御して、ハンドシェーク周波数において前記送信回路を駆動させ、所定のハンドシェーク信号にしたがい前記ハンドシェーク周波数において信号を変調させるように構成されたコントローラと、を備える誘導電力送信機であって、
前記所定の認証されていないデバイスは、前記ハンドシェーク周波数よりも高いキャリア周波数を有する指定されたハンドシェーク信号を有し、
前記所定のハンドシェーク信号は一連のポーリングコマンドを含み、前記指定されたハンドシェーク信号は一連のポーリングコマンドを含み、それぞれの所定のハンドシェーク信号のポーリングコマンドのサイクル数は、個々のそれぞれの指定されたハンドシェーク信号のポーリングコマンドのサイクル数と同じである、誘導電力送信機。
【請求項１５】
前記ハンドシェーク周波数は６．７８ＭＨｚ未満であり、前記キャリア周波数は１３〜１４ＭＨｚであり、かつ／又は前記ハンドシェーク周波数は１００ｋＨｚ〜３ＭＨｚである、請求項１４に記載の誘導電力送信機。
【請求項１６】
前記所定のハンドシェーク信号の前記ポーリングコマンド及び前記指定されたハンドシェーク信号の前記ポーリングコマンドのそれぞれは、対応する数のビットを含み、それぞれのビットが、そのそれぞれの信号周波数の同一のサイクル数を含む、請求項１４に記載の誘導電力送信機。
【請求項１７】
所定の第３の周波数を検出することによって所定の認証されていないデバイスからの前記応答を検出するように構成された検出回路を更に備える、請求項１４に記載の誘導電力送信機。
【請求項１８】
前記指定されたハンドシェーク信号はＮＦＣ要求であり、前記第３の周波数は前記ハンドシェーク周波数のサブキャリアである、請求項１７に記載の誘導電力送信機。
【請求項１９】
コイルを有する受信機回路と、
認証されていない共振デバイスと、
誘導電力送信機によって送信された前記コイルにおけるディスエーブル信号を検出し、前記ディスエーブル信号に依存して前記認証されていない共振デバイスをディスエーブルにし、前記コイルにおける信号を変調して、電力伝達を開始するように前記送信機に命じるように構成されたコントローラと、を備える、誘導電力受信機。
【請求項２０】
前記ディスエーブル信号は、１００〜２００ｋＨｚにあるＩＰＴ信号バーストであり、持続時間は所定のホールドオフ時間未満である、請求項１４に記載の誘導電力送信機。
【請求項２１】
コイルを有する送信機回路と、
前記送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、
前記インバータを制御して、ピング周波数において前記送信回路を駆動し、ディスエーブル信号にしたがって前記ピング周波数における信号を変調し、認証された受信機内の認証されていない共振デバイスをディスエーブルにし、前記コイルにおける開始信号を検出して、前記認証された受信機への電力伝達を開始するように構成されたコントローラと、を備える、誘導電力送信機。
【請求項２２】
前記ピング周波数は、前記開始信号の動作周波数の所定の範囲内部にあり、所定の短い期間を有する、請求項２１に記載の誘導電力送信機。
【請求項２３】
少なくとも１つの多目的コイルと、
前記ＩＰＴ磁界内の対象物又は隣接する対象物を検出するように構成された対象物検出システムと、を備える誘導電力送信機であって、
前記対象物検出システムは、前記多目的コイルにエネルギーを供給し、所定の認証されていない対象物からの応答を発生するように構成されたハンドシェーク信号を送信し、有効な応答を受信することに基づいて、認証されていない対象物が検出された場合には、誘導電力伝達をディスエーブルにする、誘導電力送信機。
【請求項２４】
前記ハンドシェーク信号は、前記認証されていない対象物の予期されたキャリア周波数と比較して格段に低い周波数であり、かつ／又は前記認証されていない対象物はＲＦＩＤ又はＮＦＣのタグである、請求項２３に記載の誘導電力送信機。
【請求項２５】
前記ハンドシェーク信号の前記周波数は５００ｋＨｚ〜５ＭＨｚである、請求項２４に記載の誘導電力送信機。
【請求項２６】
前記コイルは、前記ハンドシェーク信号の前記周波数と比較して非常に異なる周波数に同調されている、請求項２３に記載の誘導電力送信機。
【請求項２７】
前記ハンドシェーク信号の前記周波数はほぼ１３．５６ＭＨｚであり、前記コイルは５０ｋＨｚ〜２ＭＨｚの周波数に同調されている、請求項２３に記載の誘導電力送信機。
【請求項２８】
前記有効な応答は、タイプＡ、タイプＢ、タイプＶ、又はタイプＦのプロトコル応答メッセージに関するものである、請求項２３に記載の誘導電力送信機。
【請求項２９】
前記コイルにおける電圧又は電流を測定して、
認証された受信機によって送信された信号であるか、
所定の認証されていない対象物によって送信された信号であるか、を判定するように構成された後方散乱検出回路を更に備える、請求項２３に記載の誘導電力送信機。
【請求項３０】
前記後方散乱検出回路は、変流器と、前記認証された受信機信号用の第１のバンドパスフィルタと、前記所定の認証されていない対象物信号用の第２のバンドパスフィルタと、を備える、請求項２９に記載の誘導電力送信機。
【請求項３１】
前記多目的コイルは電力送信コイル又は対象物検出コイルであり、ＮＦＣリーダコイル又はＲＦＩＤタグリーダコイルではない、請求項２３に記載の誘導電力送信機。
【請求項３２】
誘導電力送信機用の対象物検出システムであって、
認証された誘導電力受信機及び／又は認証されていない対象物に関連付けられた所定の署名を記憶するように構成されたメモリを備え、
前記認証されていない対象物に関連付けられた前記所定の署名のうちの１つ以上を検出すること、
及び／又は、前記認証された受信機に関連付けられた前記所定の署名のうちの前記１つ以上に相当しない署名を検出することに応答して、認証されていない対象物を指示するように構成されている、対象物検出システム。
【請求項３３】
反射インピーダンスが、前記送信機からＩＰＴ磁界が投射される空間にあるか又は隣接するかを判定するように構成されたコイル及び回路を更に備える対象物検出システムであって、前記所定の署名は所定の反射インピーダンス署名又は所定の有効電力署名である、請求項３２に記載の対象物検出システム。
【請求項３４】
前記認証されていない対象物はＮＦＣ又はＲＦＩＤのタグを含み、前記認証されていない対象物に関連付けられた前記所定の反射インピーダンス署名は、
第１の時間におけるＲＦＩＤ周波数に密接した周波数における大きさに類似した、ＲＦＩＤ周波数における大きさであり、
前記ＲＦＩＤ周波数における大きさは、後続の時間における前記密接した周波数における大きさよりも実質的に大きい、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項３５】
前記認証されていない対象物に関連付けられた前記所定の反射インピーダンス署名は、Ｑの高い第１のインピーダンス及び後続のＱの低い第２のインピーダンスを含む、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項３６】
前記認証されていない対象物に関連付けられた前記所定の有効電力署名が、より高い第１の電力レベル及び後続のより低い第２の電力レベルを含み、前記認証された受信機に関連付けられた所定の有効電力署名は、より低い第１の電力レベル及び後続のより高い第２の電力レベルを含む、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項３７】
前記反射インピーダンスが、承認された受信機に関連付けられた周波数の外にある周波数において閾値を超えていることを判定することによって、承認されていない対象物を検出するように更に構成されている、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項３８】
前記認証されていない受信機に関連付けられた前記所定の反射インピーダンス署名は、ＲＦＩＤタグの始動に対応する、反射インピーダンスの２段階の変化を含む、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項３９】
前記認証されていない受信機に関連付けられた前記所定の反射インピーダンス署名は、承認されていないデバイスからの所定の通信信号に対応する、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項４０】
前記認証されていない受信機に関連付けられた前記所定の反射インピーダンス署名は、所定の振幅変調された反射インピーダンスである、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項４１】
前記認証されていない受信機に関連付けられた前記所定の反射インピーダンス署名は、通常はＲＦＩＤタグとリーダとによって管理されている完全なハンドシェーク通信シーケンスの第１の部分を含む所定の通信シーケンスである、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項４２】
承認されていないデバイスの検出は、承認されたデバイスを検出して電力を伝達するために前記送信機によって使用される送信電力レベルよりも低い送信電力レベルを使用して達成される、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項４３】
前記対象物検出システムは、承認されていないデバイスを検出するために前記誘導電力送信機の電力送信コイルを使用する、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項４４】
前記反射インピーダンスを判定するために励磁コイル及び受信コイルを更に備える、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項４５】
承認されていないデバイスの検出に応答して前記誘導電力送信機による電力伝達をディスエーブルにするように更に構成されている、請求項３３に記載の対象物検出システム。
【請求項４６】
誘導電力伝達（ＩＰＴ）磁界を発生するように構成された少なくとも１つの電力送信コイルと、
前記ＩＰＴ磁界内の対象物又は隣接する対象物を検出するように構成された対象物検出システムと、を備える誘導電力送信機であって、
前記対象物検出システムは、承認されていない共振デバイスを検出するように構成されている、誘導電力送信機。
【請求項４７】
前記承認されていないデバイスは承認されていない共振デバイスを含む、請求項４６に記載の送信機。
【請求項４８】
前記承認されていないデバイスはＲＦＩＤタグを含む、請求項４６に記載の送信機。
【請求項４９】
前記対象物検出システムは、複数の所定の周波数において反射インピーダンスを判定するように構成されている、請求項４６に記載の送信機。
【請求項５０】
前記複数の所定の周波数は複数の承認された共振デバイスの共振周波数を含む、請求項４９に記載の送信機。
【請求項５１】
前記複数の所定の周波数は複数の承認されていない共振デバイスの共振周波数を含む、請求項４９に記載の送信機。
【請求項５２】
前記複数の所定の周波数は、承認された共振デバイスの周波数の外にある周波数範囲を走査することを含む、請求項４９に記載の送信機。
【請求項５３】
周波数のスペクトルにわたる励磁を発生するためのスイープ又は多重スイッチング周波数源と、前記周波数のスペクトルにスイープ又はスイッチングされる検出システムと、を更に備える、請求項４９に記載の送信機。
【請求項５４】
前記対象物検出システムは、承認されたデバイスに関連付けられた周波数の外にある周波数における閾値を反射インピーダンスが超えていると判定することによって、承認されていないデバイスを検出するように構成されている、請求項４６に記載の送信機。
【請求項５５】
前記対象物検出システムは、反射インピーダンス測定値の所定の変化を検出することによって、承認されていないデバイスを検出するように構成されている、請求項５４に記載の送信機。
【請求項５６】
前記所定の変化は、ＲＦＩＤタグの始動に対応するインピーダンスの２段階の変化を含む、請求項５５に記載の送信機。
【請求項５７】
前記所定の変化は、承認されていないデバイスからの所定の通信信号に対応する、請求項５５に記載の送信機。
【請求項５８】
前記所定の変化は所定の振幅変調された反射インピーダンスである、請求項５５に記載の送信機。
【請求項５９】
前記所定の変化は、通常はＲＦＩＤタグ及びリーダによって管理されている完全なハンドシェーク通信シーケンスの第１の部分を含む所定の通信シーケンスである、請求項５５に記載の送信機。
【請求項６０】
前記対象物検出システムは、電力伝達を試行する前に１つ以上の承認されていないデバイスとの通信を試行するように構成されている、請求項４６に記載の送信機。
【請求項６１】
承認されていないデバイスの検出は、承認されたデバイスとの相互作用に使用される電力レベルよりも低いＴｘ電力レベルを使用して達成される、請求項４６に記載の送信機。
【請求項６２】
前記対象物検出システムは、承認されていないデバイスを検出するのに前記電力送信コイルを使用する、請求項４６に記載の送信機。
【請求項６３】
前記対象物検出システムは、前記電力送信コイルとは別個の励磁コイル及び受信コイルを使用する、請求項４６に記載の送信機。
【請求項６４】
承認されていないデバイスの検出に応答して電力伝達をディスエーブルにするように構成されている、請求項４６に記載の送信機。
【請求項６５】
誘導電力送信機用の対象物検出システムであって、
複数の周波数において反射インピーダンスを判定するように構成されたコイル及び回路と、
認証された誘導電力受信機に関連付けられた所定の周波数及び／又は認証されていない受信機に関連付けられた所定の周波数を記憶するように構成されたメモリと、を備え、
前記認証されていない受信機に関連付けられた前記所定の周波数における反射インピーダンスの所定の増加又は減少を検出すること、
及び／又は、前記認証された誘導電力受信機に関連付けられていない周波数における反射インピーダンスの所定の増加を検出することに応答して、認証されていない受信機を指示するように構成されている、対象物検出システム。
【請求項６６】
前記認証されていない受信機はＲＦＩＤタグに対応する、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６７】
反射インピーダンスにおける前記所定の増加又は減少は、所定の周波数変化にわたる閾値の増加である、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６８】
前記対象物検出システムは、
前記認証されていない受信機に関連付けられた前記所定の周波数における反射インピーダンスの所定の増加が最初に検出され、続いて前記反射インピーダンスの変化が検出されること、
及び／又は前記認証された誘導電力受信機に関連付けられていない周波数における反射インピーダンスの所定の増加が最初に検出され、続いて前記反射インピーダンスの変化が検出されることに応答して、前記認証されていない受信機を指示するように更に構成されている、請求項６５に記載のシステム。
【請求項６９】
反射インピーダンスにおける前記変化は、所定時間の後の所定の減少である、請求項６５に記載のシステム。
【請求項７０】
それぞれの電力レベルにおける反射インピーダンスを判定するために、異なる電力レベルで前記コイルを駆動するように構成されている、請求項６５に記載のシステム。
【請求項７１】
反射インピーダンスの前記検出される変化は、前記コイルが異なる電力レベルで駆動されることに応答して判定される、請求項７０に記載のシステム。
【請求項７２】
誘導電力送信機用の、コイル及び回路を備えた対象物検出システムを動作させる方法であって、
第１の電力レベルで前記コイルを駆動して第１の反射インピーダンスを判定することと、
より高い第２の電力レベルで前記コイルを駆動して第２の反射インピーダンスを判定することと、
ただし、所定の認証されていない受信機の動作を始動するのに、前記第１の電力レベルは不十分であるが前記第２の電力レベルは十分であり、
前記第１の反射インピーダンスと前記第２の反射インピーダンスの間の所定の差を判定することに応答して、認証されていない受信機を検出することと、を含む、方法。
【請求項７３】
前記認証されていないデバイスはＲＦＩＤタグである、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
誘導電力送信機用の対象物検出システムを動作させる方法であって、
複数の周波数において反射インピーダンスを判定することと、
認証されていない受信機に関連付けられた所定の周波数における反射インピーダンスの所定の増加又は減少を検出すること、
及び／又は認証された誘導電力受信機に関連付けられていない周波数における反射インピーダンスの所定の増加を検出することに応答して、認証されていない受信機を指示することと、を含む、方法。
【請求項７５】
コイルを含み、第１の周波数に同調された送信回路と、前記第１の周波数において前記送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、を含む誘導電力送信機を動作させる方法であって、
より高い第２の周波数において、前記コイルに隣接したあらゆる所定の認証されていないデバイスを検出するために前記送信回路を駆動することと、
前記認証されていないデバイスにより認識可能な所定のハンドシェーク信号にしたがって前記より高い第２の周波数を変調することと、
所定の応答を検出することに応答して、前記認証されていないデバイスの存在を指示することと、を含む、方法。
【請求項７６】
前記指示することに応答して、前記誘導電力送信機によって電力伝達をディスエーブルにすることを更に含む、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
前記所定の応答は所定の第３の周波数を含む、請求項７５に記載の方法。
【請求項７８】
認証された受信機が、認証されていない共振デバイスを含み、かつ前記ハンドシェーク信号を受信した場合には、前記認証されていない共振デバイスがディスエーブルにされる、請求項７５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に誘導電力送信機に関し、詳細には誘導電力伝達システムに関するものであるが、これに限定されない。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰＴシステムには、確立した技術の周知の分野（例えば電動歯ブラシの無線充電）及び開発途上の技術（例えばハンドヘルドデバイスの「充電マット」上の無線充電）がある。典型的には、電力送信機は、送信コイル（複数可）から時変磁界を発生する。この磁界によって電力受信機内の適切な受信コイルに交流電流が誘起され、次いで、バッテリーを充電するため、又はデバイス若しくは他の負荷に給電するために使用され得る。
【０００３】
ハンドヘルドデバイスの無線充電のＩＰＴシステムに関して、無線電力が、いわゆる異物（充電マット（例えば境界面）上に置かれた、受信機デバイスの一部ではないあらゆる対象物と定義され得る）ではなく、受信機デバイスにのみ伝達されることが特に重要である。そのような異物の典型例としては、コイン、キー、クリップなどの、金属を含んでいる寄生要素が挙げられる。例えば、有効なＩＰＴエリアの近くに寄生金属があると、振動磁界に由来する渦電流によって電力伝達中に熱くなり得る。そのような寄生金属の温度が受け入れ難いレベルまで上昇するのを防ぐために、電力送信機は、電力受信機と異物を識別して、電力伝達を適時に中断することができるべきである。
【０００４】
境界面上の異物の加熱を検出する既存の方法は、電力損失方法を使用する。この方法では、電力送信機によって生成された磁界のためにハンドヘルドデバイスに包含された電力受信機の内部で消費される電力の総量を示すために受信電力ＰＰＲが使用される。受信電力は、電力受信機の出力から利用可能な電力に、その出力電力を生成する際に失われるあらゆる電力を加えたものに等しい。電力受信機はそのＰＰＲを電力送信機に通信し、その結果、電力送信機は、電力損失が許容できる設定された限界の範囲内にあるかどうかを判定し、範囲内でなければ、異物の存在を示し得る異常な挙動を判定して送電を中断することができる。しかしながら、この電力損失の計算方法は、不測の挙動の出現を検出するのみで、それ自体が実際に異物を検出するわけではない。
【０００５】
対照的に、国際特許公開番号ＷＯ２０１４／０９５７２２は、送信機の内部の、一次側ＩＰＴ送信コイル（複数可）と分離した励起コイル及び検出コイルを使用する異物検出の方法を提案している。その場合、対象物の予想される存在を判定するために、検出巻線の出力電圧又はインダクタンスのどちらかの変化が使用される。しかしながら、このシステムは、基本インダクタンスを判定するのに複雑な較正を必要とする。このシステムは、金属対象物に対する鉄又は磁性対象物の感度も悪く、したがって、異物と例えば受信機デバイスといった役に立つ対象物とを判別するための手段は提供されない。検出に対する一次側ＩＰＴ磁界の動作の何らかの望ましくない影響も考慮又は特徴付けがなされておらず、提案された方法は信頼性が低い可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、改善された誘導電力送信機を提供すること、又は有用な選択を公に提供することを目的とするものである。
【０００７】
例示的な一実施形態によって提供される誘導電力送信機は、
コイルを有する送信回路であって、第１の周波数において、又はその周波数のあたりで、誘導電力伝達又は対象物検出用に調整された、適合された、又は最適化された送信回路と、
第１の周波数において送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、
コイルに隣接隣接した所定の認証されていないデバイスからの応答を発生するために、第２のより高い周波数において送信回路を駆動して所定のハンドシェーク信号によって第２のより高い周波数において信号を変調するためのインバータを、制御するように構成されたコントローラと、を備える。
【０００８】
第２の例示的実施形態によって提供される誘導電力送信機は、
コイルを有する送信回路と、
送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、
コイルに隣接隣接した所定の認証されていないデバイスからの応答を発生するために、インバータを制御して、第１のハンドシェーク周波数において送信回路を駆動させ、所定のハンドシェーク信号によって第１のハンドシェーク周波数において信号を変調させるように構成されたコントローラと、を備え、
所定の認証されていないデバイスは、第１のハンドシェーク周波数よりも高いキャリア周波数を有する指定されたハンドシェーク信号を有し、
所定のハンドシェーク信号は一連のポーリングコマンドを含み、指定されたハンドシェーク信号は一連のポーリングコマンドを含み、それぞれの所定のハンドシェーク信号のポーリングコマンドのサイクル数は、個々のそれぞれの指定されたハンドシェーク信号のポーリングコマンドのサイクル数と同じである。
【０００９】
第３の例示的実施形態によって提供される誘導電力受信機は、
コイルを有する受信機回路と、
認証されていない共振デバイスと、
誘導電力送信機によって送られたコイルにおけるディスエーブル信号を検出し、ディスエーブル信号に依存して、認証されていない共振デバイスをディスエーブルにし、コイルにおける信号を変調して、電力伝達を開始するように送信機に命じるように構成されたコントローラと、を備える。
【００１０】
第４の例示的実施形態によって提供される誘導電力送信機は、
コイルを有する送信機回路と、
送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、
インバータを制御して、第１のピング周波数において送信回路を駆動させ、ディスエーブル信号によって第１のピング周波数における信号を変調させ、認証された受信機内の認証されていない共振デバイスをディスエーブルにさせ、コイルにおける開始信号を検出して、認証された受信機への電力伝達を始動させるように構成されたコントローラと、を備える。
【００１１】
第５の例示的実施形態によって提供される誘導電力送信機は、
少なくとも１つの多目的コイルと、
ＩＰＴ磁界内の対象物又は隣接隣接する対象物を検出するように構成された対象物検出システムと、を備え、
対象物検出システムは、多目的コイルにエネルギーを与え、所定の認証されていない対象物からの応答を発生するように構成されたハンドシェーク信号を送って有効な応答を受信することに基づいて、認証されていない対象物を検出する。
【００１２】
第６の例示的実施形態によって提供される、誘導電力送信機用の対象物検出システムは、
認証された誘導電力受信機に関連付けられた所定の署名及び／又は認証されていない対象物を記憶するように構成されたメモリを備え、
対象物検出システムは、
認証されていない対象物に関連付けられた、所定の署名のうちの１つ以上を検出すること、
及び／又は、認証された受信機に関連付けられた所定の署名に相当しない署名を検出することに応答して、認証されていない対象物を示すように構成されている。
【００１３】
第７の例示的実施形態によって提供される誘導電力送信機は、
誘導電力伝達（inductive power transfer、ＩＰＴ）磁界を発生するように構成された少なくとも１つの電力送信コイルと、
ＩＰＴ磁界内の対象物又は隣接隣接する対象物を検出するように構成された対象物検出システムと、を備え、
対象物検出システムは、承認されていない共振デバイスを検出するように構成されている。
【００１４】
第８の例示的実施形態によって提供される、誘導電力送信機用の対象物検出システムは、
複数の周波数における反射インピーダンスを判定するように構成されたコイル及び回路と、
認証された誘導電力受信機に関連付けられた所定の周波数及び／又は認証されていない受信機に関連付けられた所定の周波数を記憶するように構成されたメモリと、を備え、
この対象物検出システムは、
認証されていない受信機に関連付けられた所定の周波数における反射インピーダンスの所定の増加又は減少を検出すること、
及び／又は、認証された誘導電力受信機に関連付けられていない周波数における反射インピーダンスの所定の増加を検出することに応答して、認証されていない受信機を指示するように構成されている。
【００１５】
第９の例示的実施形態によれば、誘導電力送信機用の、コイル及び回路を備える対象物検出システムを動作させる方法が提供され、この方法は、第１の電力レベルでコイルを駆動して第１の反射インピーダンスを判定することと、
第２のより高い電力レベルでコイルを駆動して第２の反射インピーダンスを判定することであって、
所定の認証されていない受信機の動作を始動するのに、第１の電力レベルは不十分であるが第２の電力レベルは十分である、判定することと、
第１の反射インピーダンスと第２の反射インピーダンスの間の所定の差を判定することに応答して、認証されていない受信機を検出することと、を含む。
【００１６】
第１０の例示的実施形態によれば、誘導電力送信機用の対象物検出システムを動作させる方法が提供され、この方法は、
複数の周波数における反射インピーダンスを判定することと、
認証されていない受信機を指示することであって、
認証されていない受信機に関連付けられた所定の周波数における反射インピーダンスの所定の増加又は減少を検出すること、
及び／又は認証された誘導電力受信機に関連付けられていない周波数における反射インピーダンスの所定の増加を検出することに応答して、認証されていない受信機を指示することと、を含む。
【００１７】
第１１の例示的実施形態によって提供される誘導電力送信機は、
コイルを有する送信回路であって、誘導電力伝達用又は対象物検出用の第１の周波数に同調された送信回路と、
第１の周波数において送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、
コイルに隣接した所定の認証されていないデバイスからの応答を発生するために、第２のより高い周波数において送信回路を駆動して所定のハンドシェーク信号によって第２のより高い周波数を変調するためのインバータを、制御するように構成されたコントローラと、を備える。
【００１８】
第１２の例示的実施形態によれば、コイルを含んで第１の周波数に同調された送信回路を備える、誘導電力送信機と、第１の周波数において送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、を動作させる方法が提供され、この方法は、
第２のより高い周波数において、コイルに隣接したあらゆる所定の認証されていないデバイスを検出するために送信回路を駆動することと、
認証されていないデバイスが認識し得る所定のハンドシェーク信号によって第２のより高い周波数を変調することと、
所定の応答を検出することに応答して、認証されていないデバイスの存在を指示することと、を含む。
【００１９】
第１３の例示的実施形態によって提供される誘導電力送信機は、
コイルを有する送信回路と、
送信回路を駆動するように動作可能なインバータと、
コイルに隣接した所定の認証されていないデバイスからの応答を発生するために、インバータを制御して、第１のハンドシェーク周波数において送信回路を駆動させ、所定のハンドシェーク信号によって第１のハンドシェーク周波数において信号を変調させるように構成されたコントローラと、を備え、
所定の認証されていないデバイスは、第１のハンドシェーク周波数よりも高いキャリア周波数を有する指定されたハンドシェーク信号を有し、
所定のハンドシェーク信号は一連の変調状態を含み、指定されたハンドシェーク信号は一連の変調状態を含み、それぞれの所定の変調状態のハンドシェーク信号系列のサイクル数は、個々のそれぞれの指定された変調状態のハンドシェーク信号系列のサイクル数と同じである。
【００２０】
「備える、含む（comprise）」、「備える、含む（comprises）」、及び「備える、含む（comprising）」という用語は、様々な権限下で、排他的な意味にも包括的な意味にも対応付けられ得ることが認められている。本明細書の目的のために、特に述べられない限り、これらの用語は包括的な意味を有することを意図しており、すなわち直接的に参照される列挙された構成要素を含み、また、明言されていない他の構成要素や要素も含む可能性があることを意図して採用されることになる。
【００２１】
本明細書におけるいかなる文献の参照も、従来技術であること又は共通の一般知識の一部を形成することの承認を構成するわけではない。
【００２２】
添付の図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を説明し、上記で示された発明の全般的な説明及び以下で示される実施形態の詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するのに役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】誘導電力伝達システムの概略図である。
【図２】対象物検出システムのブロック図である。
【図３】二重ＯＤコイルの概略図である。
【図４】単一ＯＤコイルの概略図である。
【図５】別の二重ＯＤコイルの概略図である。
【図６】送信コイルのレイアウトの概略図である。
【図７】フェライトのまわりに介挿されたＯＤコイル及びＩＰＴコイルを示す概略図である。
【図８】ＰＣＢベースのＯＤコイルの断面図である。
【図９】ＩＰＴフェライトを使用する励磁コイルによって発生される磁束線のシミュレーションである。
【図１０Ａ】検出アルゴリズムの流れ図である。
【図１０Ｂ】別の検出アルゴリズムの流れ図である。
【図１１】励磁コイル駆動回路の概略図である。
【図１２】励磁コイル駆動回路の回路図である。
【図１３】検出器の概略図である。
【図１４】マルチプレクサの回路図である。
【図１５】ミキサの回路図である。
【図１６】更なる実施形態の概略図である。
【図１７】様々な共振デバイスのインピーダンスのグラフである。
【図１８Ａ】様々な共振デバイスの有効電力のグラフである。
【図１８Ｂ】様々な共振デバイスの有効電力のグラフである。
【図１９ａ】ＲＦＩＤ／ＮＦＣタグなどの認証されていない共振デバイスを検出する署名方法の流れ図である。
【図１９ｂ】異なるキャリア周波数におけるポーリングコマンドのグラフである。
【図２０】１ＭＨｚにおけるポーリング要求を有する送信機の回路図である。
【図２１】ポーリングコマンドを送ってＲＦＩＤ／ＮＦＣタグなどの認証されていない共振デバイスを検出する方法の流れ図である。
【図２２】１３．５６ＭＨｚにおけるポーリング要求を有する送信機の回路図である。
【図２３】送信機から信号を送って有効な受信機におけるＮＦＣエミュレーションをディスエーブルにする方法の流れ図である。
【図２４】送信機からの信号を受信して有効な受信機におけるＮＦＣエミュレーションをディスエーブルにする方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１には誘導電力伝達（ＩＰＴ）システムが全体的に示されている。ＩＰＴシステムは誘導電力送信機２及び誘導電力受信機３を含む。誘導電力送信機２は適切な電源４（商用電源又はバッテリーなど）に接続されている。誘導電力送信機２は、（使用される電源のタイプに依存して）例えばＡＣ−ＤＣコンバータといった１つ以上のコンバータ５と、例えばコンバータ５に接続されたインバータ６（存在する場合）と、を有する送信機回路を含み得る。インバータ６が送信コイル７（複数可）にＡＣ信号を供給して、送信コイル７（複数可）が交番磁界を発生する。いくつかの構成では、送信コイル７が、インバータ５から分離していることも考えられ得る。送信コイル７（複数可）は、並列又は直列のいずれかにおいてコンデンサ（図示せず）に接続されて、共振回路を作ってよい。
【００２５】
コントローラ８は、誘導電力送信機２のそれぞれの部分に接続されてよい。コントローラ８は、誘導電力送信機２のそれぞれの部分から入力を受信して、それぞれの部分の動作を制御する出力を生成する。コントローラ８は、例えば電力潮流、同調、送信コイルの選択的励磁、誘導電力受信機の検出、及び／又は通信を含むその能力に依存して、誘導電力送信機２の様々な様相を制御するように構成された単一のユニット又は個別のユニットとして実装されてよい。コントローラ８は、測定データ及び計算データを記憶するためのメモリを内部に含んでよく、又はそのような目的のために外部メモリに接続されてよい。
【００２６】
誘導電力受信機３は受信機回路に接続された受信コイル９（複数可）を含み、受信機回路は負荷１１に電力を供給する電力調整回路１０を含み得る。誘導電力送信機２のコイルと誘導電力受信機３のコイルが適切に結合されているとき、送信コイル７（複数可）によって発生された交番磁界が受信コイル９（複数可）に交流電流を誘起する。電力調整回路１０は、誘導電流を負荷１１にとって適切な形式に変換するように構成されており、例えば大電力整流器、電源調整回路、又は両方の組合せを含み得る。受信コイル９（複数可）は、並列又は直列のいずれかにコンデンサ（図示せず）に接続されて共振回路を作り得る。いくつかの誘導電力受信機では、受信機は、受信コイル９（複数可）の同調、電力調整回路１０の動作、及び／又は通信を制御するコントローラ１２を含み得る。
【００２７】
「コイル」という用語は、電流が磁界を発生する導電性構造を含み得る。例えば、誘導「コイル」は、３次元の形状又は２次元の平面形状の導電性線、プリント回路板（ＰＣＢ）技術を使用して複数のＰＣＢ「層」の上の３次元の形状に製作された導電性材料、及び他のコイル状の形状であり得る。単数又は複数のいずれかでの「コイル」という用語の使用は、この意味において限定的であることを意味しない。用途に依存して他の構成が使用され得る。
【００２８】
図２には例示的送信機２が示されている。インバータ６が送信コイル７に電力を供給して、ＩＰＴ磁界を発生する。対象物検出（object detection、ＯＤ）回路２００は、ＩＰＴ磁界から分離した対象物検出（ＯＤ）磁界を発生するための励磁コイル２０２（複数可）と、送信機２上の、又は送信機２に隣接した対象物の、存在及び／又は位置を感知するために使用される検出コイル２０４（複数可）と、を含む。送信機２のコントローラ８は、励磁コイル２０２に供給される励磁を、直接、又は個別の制御回路を介して判定し、検出コイル２０４からの出力信号を処理するように構成されている。
【００２９】
これは、単一の励磁コイル及び検出コイルのアレイ、励磁コイルのアレイ及び単一の検出コイル、励磁コイルのアレイ及び検出コイルのアレイを包含し得、用途の要件に依存して、単一コイルを励磁と検出の両方に使用し、かつ／又は励磁コイル（複数可）としてＩＰＴコイルを使用する（また、ＩＰＴ周波数を使用するか、又は励磁信号をＩＰＴ磁界の上に変調する）。
【００３０】
一実施形態では、この検出技術は、電力受信機（又は検出磁界における他の導電性対象物）に励磁信号を送信し、次いで、これが、連続的に又は周期的に監視されるセンサのアレイへと後方散乱されることによって作動する磁気視覚システムの形態と考えられてよい。励磁信号の後方散乱の強度及び遅延が測定され、アレイにわたってそれぞれの位置において別々に分析されてよい。これは、次いで、対象物（役に立つ対象物と異物の両方）を検出して、複数の受信機などのそのような対象物の位置及び／又は移動を、ＩＰＴ磁界において、又は送信機の表面上で、追跡するために使用され得る。この検出技術は、電力受信機の受信コイル（複数可）などの役に立つ対象物に重畳している異物も検出し得る。
【００３１】
検出アレイは、重要な異物が感知されるか又は「見られ」て確認されるのに十分な分解能があるように構築されており、１つ以上の電話又はことによるとタブレット若しくはポータブルＰＣ若しくは他のポータブルの再充電可能な機器の存在及び位置を識別することができるように、十分な開口を有する。
【００３２】
１つ以上の実施形態は、反射ではなくエネルギー伝達（対象物へのエネルギー伝達又は励磁コイルと検出器コイルの間のエネルギー伝達のいずれか）に直接又は間接的に頼って判定してよい。言い換えれば、励磁コイル、対象物及び／又は検出器コイルの間の結合係数が、例えば異物（又は役に立つ対象物）といった対象物の性質及び／又は位置を判定するのに使用される。
【００３３】
ＩＰＴ磁界からの結合解除
ＯＤ磁界は対象物の検出に使用されるが、ＩＰＴ磁界は、電子デバイス間で、意味のあるレベルの電力を無線で伝達するために使用される。それゆえに、ＩＰＴ磁界のパワーはＯＤ磁界よりも数桁大きく、電力伝達中に対象物検出装置を効果的に動作させるためには、ＩＰＴ磁界からＯＤ磁界を実質的に結合解除するのが望ましいことであり得る。そのような結合解除を達成する多くの方法をここで説明する。このように、検出に対するＩＰＴ磁界の動作のいかなる望ましくない影響も最小限になり、それによって、本発明の検出方法が、より確実かつ頑健になる。
【００３４】
ＯＤ磁界は、ＩＰＴ磁界用に使用される周波数よりもかなり高い周波数又はかなり低い周波数を有するように生成される。これにより、ＩＰＴ磁界からの周波数分離が可能になる上に、対象物において共振が生じ得るために、通貨などの物理的に小さな対象物の感度が増加する。ＩＰＴの一般的な用途に関して、ＩＰＴ磁界が約１１０ｋＨｚ〜約２０５ｋＨｚの動作周波数を有する場合には、約１ＭＨｚなどのより高いＭＨｚ領域又は約５ｋＨｚなどのより低いｋＨｚ領域のＯＤ磁界周波数が使用されてよい。そのような周波数は、一定のタイプの異物に対して感度を良くすることもできる。このように、ＯＤ磁界はＩＰＴ磁界からの周波数結合を解除される。
【００３５】
それゆえに、一実施形態では、ＯＤ磁界の駆動は、１つのＯＤ磁界周波数が対象物検出に使用されるように構成され、この周波数は、例えば約５ｋＨｚといったＩＰＴ磁界周波数よりも低いもの又は約１ＭＨｚといったＩＰＴ磁界周波数よりもより高いものになる。代替実施形態では、ＯＤ磁界の駆動は、いわゆる周波数「ホッピング」又は周波数「スイープ」を使用して、一連のＯＤ磁界周波数が使用されるように構成される。対象物検出のための測定が行われる、既に説明された典型的なレベルに関して、いくつかの異なる周波数が使用され得る。例えば、ＩＰＴ磁界周波数よりも高いＯＤ磁界周波数については、測定は約８００ｋＨｚ、約１ＭＨｚ、及び約１．２ＭＨｚのそれぞれにおいて行われてよく、ＩＰＴ磁界周波数よりも低いＯＤ磁界周波数については、測定は、約１ｋＨｚ、約５ｋＨｚ、及び約１０ｋＨｚのそれぞれにおいて行われてよい。この周波数ホッピングにより、異物と役に立つ対象物の間を判別する能力が有利に向上する。例えば、共振回路と、例えば金属又はフェライトといった非共振対象物の一部として受信機コイル（複数可）と、を有する電力受信機については、特別のＯＤ磁界周波数におけるＯＤ磁界に対して類似した反応をもたらし得る。例えば、これは、選択されたＯＤ磁界周波数がＩＰＴ磁界周波数の高調波であるために生じる可能性がある。しかしながら、そのような共振受信機は異なるＯＤ磁界周波数において異なる応答をもたらすはずであるが、非共振の対象物の応答は実質的に周波数に依存しない。
【００３６】
（総体としてＯＤコイルと称される）励磁コイル２０２（複数可）及び／又は検出コイル（複数可）２０４は、正のＩＰＴ磁束及び同等の負のＩＰＴ磁束をほぼ包含するように構成され得る。このように、ＯＤ磁界はＩＰＴ磁界からの磁気結合を実質的に解除される。これは多くのやり方で達成され得る。例えば、逆巻きの（すなわち右巻きと左巻きの）ＯＤコイルが、それぞれの逆巻きのＯＤコイルにおいて等しい磁束を有する、それぞれのＩＰＴ送信機コイルの内部の、又はそれぞれのＩＰＴ送信機コイルの（すなわち、そのコイルの寸法の範囲内の、又はそのコイルの水平面に対するそのコイルの上若しくは下の送信コイルの「フットプリント」に包含された）対称の位置で使用されてよい。それぞれのＯＤコイルの更なる例示の部分が、ＩＰＴ送信機コイルの内部及び外部にあり得る。（右巻きの部分対左巻きの部分において）異なる巻数を有する１つ以上の送信機コイルによって生成されたＩＰＴ磁界の非対称の部分において、なお更なる例示の逆巻きのＯＤコイルが使用され得る。
【００３７】
図３は、二重の励磁／検出コイル３００の例を示す。コイル３００は、右巻きの部分３０２及び左巻きの部分３０４を有する。コイル３００は、全体として、送信機コイル７を通る対称軸３０６の両側に置かれた右巻きの部分３０２と左巻きの部分３０４を有する１つのＩＰＴ送信機コイル７の内部にあり、その結果、それぞれの部分３０２、３０４を等しい量のＩＰＴ磁束が通る。この例示的実施形態では、逆に巻かれた部分３０２、３０４は、当該技術分野に精通している者によって理解されるやり方で互いに結合された個別の巻線又は（実質的に対称な）「８の字形の」構成に巻かれた単一巻線として形成されてよい。
【００３８】
図４は、単一の励磁／検出コイル４００の例を示す。コイル４００は、１つのＩＰＴ送信機コイル７に対して外側の（第１の）部分４０２及び内側の（第２の）部分４０４を有する。すなわち、コイル４００は送信機コイル７に重畳するように構成されており、その結果、等しい量の（逆向きの）ＩＰＴ磁束がそれぞれの部分４０２、４０４を通り抜けるように、外側の部分４０２はＩＰＴ送信機コイル７への外部に構成されており、内側の部分４０４はＩＰＴ送信機コイル７の内部に構成されている。
【００３９】
図５は、二重の励磁／検出コイル５００の別の例を示す。コイル５００は、右巻きの部分５０２及び左巻きの部分５０４を有する。コイル５００は、全体として、送信機コイル７を通る非対称軸５０６の両側に置かれた右巻きの部分５０２と左巻きの部分５０４を有する１つのＩＰＴ送信機コイル７の内部にあり、その結果、それぞれの部分５０２、５０４を異なる量のＩＰＴ磁束が通る。この例では、逆巻きの部分５０２、５０４を通るＩＰＴ磁束は、コイル部分の巻線５０２、５０４の相対的なサイズ（例えば厚さ、直径など）又は（例えば異なる導体材料を使用することにより）導電率を、ＩＰＴ磁束の不均衡を実質的に補償するように計算された構成にすることより、それぞれの部分５０２、５０４において、ＩＰＴ磁束の不均衡又は不均衡なインピーダンスを実質的に補償するように意図された不均衡な巻数を使用することによってバランスをとられ得る。図３の例のように、逆巻きの部分５０２と５０４は、互いに結合された個別の巻線又は（実質的に非対称の、又は斜めになった）「８の字形」に巻かれた単一巻線として形成され得る。
【００４０】
用途に依存して、結合解除の他の形態が使用され得る。送信機コイル（複数可）から分離された１つ以上の励磁コイルが検出磁界の発生用に使用される実施形態では、前述の磁束を相殺するやり方で巻かれるのは励磁コイルであるが、１つ以上の送信機コイルが検出磁界の発生用に使用される実施形態では、例えば送信機コイルアレイにおける他の送信機コイルから発生されるＩＰＴ磁束からの結合を解除するために前述の磁束を相殺するやり方で巻かれるのは検出コイルであることが注意される。
【００４１】
励磁コイル及び検出コイルのレイアウト
感度を増加するため、及び／又は製造原価を低減するために、ＯＤコイル内のいくつかの機能が提供され得る。
【００４２】
送信コイルのアレイの一例が図６に示されている。系統的に構成されたＩＰＴフェライト要素（コア）６０４のまわりに、それぞれの送信又はＩＰＴのコイル６０２が設けられている。ＩＰＴコイル６０２は矩形のアレイ構造で構成され、直線状に（２Ｄ）、重畳して、又は（図６のように）３次元的に（３Ｄ）構成されてよい。コイル及びアレイ自体は、異なる幾何学的形状又は任意の形状を有するように構成されてよい。フェライトコア（のアレイ）は、ＩＰＴコイル６０２によって発生されたＩＰＴ磁界を、当該技術分野に精通している者によって理解されるやり方で増強するために使用され、また、全体の内容が参照によって明白に本明細書に組み込まれている、２０１４年８月１２日に出願したＳｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒという名称の米国特許仮出願第６２／０７０，０４２号に説明されているような送信機コイルアレイに関連して、それぞれのフェライト要素の上部表面が（送信機コイルの面に対して垂直なＩＰＴシステムのＺ軸（それに沿って、いわゆる「ｚ方向の高さ」がＩＰＴシステムの送信コイルと受信コイルの間の距離として定義される）に関して）、ＩＰＴコイル６０２から出るように構成され、かつ寸法設定されてよく、又は、フェライト要素の上部の表面が、送信コイルの最上の面に対して共面であるか若しくは下にあるように構成されてよい。フェライト要素の上部の表面は、実質的に平坦でよく、又は丸みがあってもよい。以下に述べるように、そのようなフェライト要素がＩＰＴアレイに存在すると、それらは磁界の検出用にも有利に使用され得る。
【００４３】
図７は、例示的な構成において、図６のＩＰＴコイルのアレイ６０２に検出コイルのアレイ７０２を介挿したものを示す。それぞれのＩＰＴコイル６０２が４つのフェライトコア６０４を包含する。検出コイル７０２のそれぞれが、フェライトコア６０４のうちの１つの上部表面の上に（すなわち、フェライト要素の上部表面に対して平行ではあるが高められた面に）構成されており、その結果、図７の態様において見られるように、単一のフェライトコアがそれぞれの検出コイルによって囲まれるか又は包囲される。この機構により、コア６０４のフェライト材料は、ＯＤ磁界を増強することによって、ＩＰＴ磁界の効果と同様に、検出コイル７０２がより高感度になることを可能にする。しかしながら、フェライトコア６０４がコアの位置にＩＰＴ磁界の磁束を集中するので、コア間の空間のＩＰＴ磁束は相応して密度が低い。それゆえに、いくつかのエリアは、ＩＰＴ磁束が低値ではあるがゼロではないＩＰＴ磁界空７０４を形成し得る。同様に、フェライトコア６０４の間で検出コイル７０２の感度も下がる。したがって、全体としてこれらのポイントにあるいかなる異物も同様にＩＰＴ磁束を受けず、加熱のリスクが低減するので、ＩＰＴ磁界空７０４及びより低い感度のＯＤ磁界領域の位置調整は望ましいものであり得る。
【００４４】
励磁コイル２０２は、同様に送信コイル７を介挿されてよく、励磁コイルアレイによって生成されるＯＤ磁界の強度を高めるために、用途要件に依存してフェライト要素６０４が使用され得る。
【００４５】
図８は、プリント回路基板（ＰＣＢ）として構築されたＯＤコイルアレイを示す。ＰＣＢ  ８０４のベース層８０２は、送信コイルのアレイ及びフェライト要素を有し得る。ＰＣＢ  ８０４は、一方の側に銅トレース層８０８があって他方の側に銅トレース層８０１がある基板層８０６を含み得る。（ベース層８０２に面する）下側トレース８０８は、励磁コイル２０２を含み得る。上部トレース８１０は検出コイル２０４を含み得る。このように、ＯＤコイルアレイのサイズが最小化され得る。
【００４６】
図９は、励磁コイルが（検出コイルに関して以前に論じられたやり方で）それぞれのフェライト要素６０４を囲むように構成されている、図８の下側トレース８０８に関する例示的な磁界分布９００を示す。検出コイル及び／又は励磁コイルは、上記で説明されたようなＩＰＴ送信機コイルアレイのフェライト構造を使用し、磁界ラインはそれぞれのフェライト要素６０４の極９０２に集中する。この実施形態では、フェライト要素６０４（したがってＰＣＢ  ８０４）は、これもフェライト製のベース又は基板（裏板）９０４上に設けられている。したがって、底板９０４は、コイルアレイの下のいかなる金属も加熱されたり誤って検出されたりすることのないように、ＩＰＴ及びＯＤのコイルのアレイの（以前に説明された次元平面に関して）下側のためのシールドとして働く。このように、ＯＤ回路２００は指向性がある。
【００４７】
この実施形態では、フェライト要素はフェライト裏板に付けられた個別の要素でよく、又は適切な製造によって裏板と一体になってもよい。ＯＤコイルは、あるいは、例えばＩＰＴコイルアレイがそのような要素を使用していない、といった用途に依存して、検出の感度を高めるために個別のフェライト要素／コアを組み込んでよい。
【００４８】
検出ＨＷ及びアルゴリズム
前述のように、送信機２のコントローラ８は、それぞれの検出コイルからの電圧で直接又は間接的に給電されて、それぞれの位置に対する振幅及び位相を経時的に抽出する。この目的のために、コントローラ８は励磁コイル駆動回路及び検出回路を含み得る。
【００４９】
以前に論じたように、異物と例えば電力受信機といった役に立つ対象物を判別するための手段が必要である。存在する対象物の種類を判別するために使用され得る方法の１つには、励磁コイルと、励磁（ＯＤ）磁界に影響を及ぼしている送信パッドの上の対象物の間の結合係数を測定するものがある。本出願者は、主として金属を含む対象物は、ＯＤ磁界に対する結合を抑制する（電圧振幅出力を低下させる）傾向があるが、比較的際立った量のフェライトを有する対象物は、結合を強化する（電圧振幅出力を大きくする）傾向があり、共振ピックアップ又は二次回路を有する電力受信機などの共振構造は、後方散乱信号における位相シフトを誘起する傾向があることに気付いた。したがって、ＯＤ磁界の挙動におけるこれらの特性が適切に判定されれば、誘導ピックアップコイルのフェライト保護などの「役に立つ」対象物をコインなどの「異物」から区別することができる。
【００５０】
図１０Ａは対象物を検出する例示的なアルゴリズム１０００を示す。コントローラ８は、ステップ１００２において、ＯＤアレイのそれぞれの位置における電圧の大きさ及び位相を判定する。何らかの位置において位相が変化している場合（ステップ１００４）には、ステップ１００６において、この位置は電力受信機が存在することを指示するように更新される。位相は変化していないが大きさが増加している場合（ステップ１００８）には、ステップ１０１０において、この位置は磁性材料が存在することを指示するように更新される。大きさが減少している場合（ステップ１０１２）には、ステップ１０１４において、この位置は金属材料が存在することを指示するように更新される。この判定はＯＤアレイにおけるそれぞれの位置について継続し（ステップ１０１６）、次いで、連続的に、周期的に、又は所定のイベント（複数可）が発生したとき繰り返される。
【００５１】
図１０Ａのアルゴリズム１０００は、相対的な大きさ及び位相変化を判定することにより、受信機及び異物が比較的簡単に検出される例を図解するものである。これらの変化は多くの様々なシナリオにあるが、変化の量は、環境ノイズ及び／又は回路の電子ノイズから区別するのが難しいことがある。変化は、受信機と異物の両方が存在するシナリオにおいても区別不能なことがある。図１０Ｂは、そのような状況において対象物の検出を更に促進するための別の例示的なアルゴリズム１０５０を示す。
【００５２】
アルゴリズム１０５０は、検出コイル７０２の一定のグループにわたる周囲の（すなわち対象物が存在しない）条件において、測定におけるある程度の変動があり得ることを認識して、標準偏差の尺度をもたらすためにこれらのグループを使用する。本出願者は、これらのグループが近隣の検出コイルを含み、一般にコイルアレイの全体的なトポロジーの代表であり、変動は製造工程及び公差によるものであることに気付いた。例えば、アレイは４つを超える縁を有する多角形を表現し得、その中に画定された４つ以下の縁を有するサブ多角形が異なる検出コイルグループをもたらし、例えばアレイが「十字形」（１２の縁の多角形）であれば、その中に４つの縁の多角形が３つ画定され得て、３つの検出コイルグループが画定され、それぞれのグループの内部のコイルが、そのグループの他のコイルと実質的に一致した特性を有し、他のグループのコイルとは異なる特性を有し得る。この、コイルのグループ化は、それらのグループ内のコイルにわたる測定において、測定の正確さにおける合理的な確実性を伴う（大きさ及び／又は位相）の差が生じることを可能にするものであり、それによって対象物の確実な検出をもたらす。
【００５３】
それゆえに、図１０Ｂでは、コントローラ８は、ステップ１０５２において、当該技術分野に精通している者によって理解されるやり方で、ＯＤアレイのそれぞれのグループの内部の電圧の大きさ及び位相によって表現される極の大きさの標準偏差を判定する。標準偏差が通常のパラメータの範囲内にあれば、コントローラ８は、前述のように、連続的に、周期的に、又は定義されたイベントにおいて、ＯＤアレイをサンプリングし続ける。しかしながら、何らかのグループの中で標準偏差が一定の閾値量（例えば既知の製造公差に基づいて前もって定義されたもの）よりも大きければ、充電表面に近接した１つ以上の対象物があると判定される（ステップ１０５４）。次いで、コントローラ８は、対象物（複数可）を有すると判定されたグループの内部のそれぞれの検出コイルについて、又はＯＤアレイのすべての検出コイルについて、式（１）のように、現在（すなわちｔ（ｎ））の極の大きさの測定値と（直）前（すなわちｔ（ｎ−１））の極の大きさ測定値の比を計算する。この比は、設定された位置における表面上での式（１）の変化を表現するものである。
【００５４】
【数１】
2020129961.tif 000003
【００５５】
次いで、コントローラ８は、存在する対象物（複数可）のタイプを検出するために、計算された比に基づいて一連の検査を実行する。ステップ１０５６において、グループ（又は表面）の内部における比の増加の最大値が受信機の検出閾値よりも大きいかどうか判定することによって、受信機（複数可）に関する検査が遂行され、「ｙｅｓ」であれば、比の増加が最大の位置が判定され（ステップ１０５８）、ＩＰＴアレイを使用して電力伝達を始めることができるように、判定された検出コイルにおける受信機の位置が報告される（ステップ１０６０）。ステップ１０５６の結果が「ｎｏ」であれば、次いで、ステップ１０６２において、グループ（又は表面）の内部において最も大幅な比の減少が異物の検出閾値よりも小さいかどうか判定することによって異物（複数可）に関する検査が遂行され、「ｙｅｓ」であれば、最も大幅な比の減少の位置が判定され（ステップ１０６４）、ＩＰＴアレイを使用する電力伝達が許可されないように、判定され検出コイルにおける異物の位置が報告される（ステップ１０６６）。ステップ１０６２の結果が「ｎｏ」であれば、次いで、ステップ１０６８において、ＩＰＴアレイを使用する電力伝達がイネーブルにされないように、未知の対象物が存在と判定する。この「未知の」対象物は、受信機の閾値と異物の閾値を適切に選択することにより、受信機と異物の組合せを表現し得る。そのような選択は、測定と、当該技術分野に精通している者によって理解されるやり方で様々なシナリオをモデル化することと、を通じてなされてよい。
【００５６】
図１０Ａ及び図１０Ｂに図解されて説明されたステップのシーケンスは単なる例示であり、シーケンスは、必要に応じて並行ステップに変更されるか又は置換され得ることが理解される。
【００５７】
図１１は、励磁コイル駆動回路１１００の例を示す。ＭＣＵ  １１０２は、例えば５ｋＨｚ／１ＭＨｚ（又は１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ／８００ｋＨｚ〜１．２ＭＨｚの周波数範囲）といった所望のＯＤ磁界周波数において、ＰＷＭ信号１１０３並びに９０°位相シフトした信号１１０５を供給する。どちらの信号も、ＰＷＭ矩形波から高調波を除去することによって正弦波を形成するために、フィルタ１１０４を使用してローパスフィルタリングされてから、検出器（後に説明する）に供給される。電力増幅器１１０６は、過度の電力を使用することなく優れたＳＮ比がもたらされるように、励磁コイル２０２への信号を十分な量だけスケーリングする。
【００５８】
図１２は励磁コイル駆動回路１２００に関する別の例示的な回路を示す。２つの同一の信号チェーンが使用されており、１つのチェーン１２０２は、大きな駆動能力を備えた演算増幅器（オペアンプ）１２０４を使用して励磁コイル２０２を駆動する。他のチェーン１２０６はコントローラ（検出器）を駆動する。ＭＣＵ  １１０２は、励磁チェーン１２０２に対して、検出器チェーン１２０６への駆動信号の位相を変化させることができる。このように、０°又は９０°の基準が検出器に提示され得る（後に説明する）。
【００５９】
あるいは、互いに対して９０°位相の２つの信号を発生するために、実際の励磁出力が分相器（例えばＲ／Ｃ及びＣ／Ｒネットワーク）に供給され、次いで、いずれかを選択するために電子スイッチが使用される。
【００６０】
図１３は、検出コイルアレイを有する検出器１３００の例を示す。それぞれの検出コイル２０４がマルチプレクサ１３０２に接続されている。マルチプレクサ１３０２は、信号１３０３を用いて、検出コイルのすべてを連続的に、若しくは周期的に、循環するようにプログラムされてよく、又は対象物が検出された一定の検出コイルに集中してもよい。マルチプレクサ出力は増幅器１３０４によって増幅され、前述の励磁信号（電圧）は、上記で説明されたように、ＭＣＵ  １１０２のソフトウェアにより、スイッチ１３０５を使用して位相スイッチングされる。増幅されたマルチプレクサ出力は、ミキサ１３０６によって、励磁駆動回路からの２つの異なる位相スイッチングされた励磁電圧１３０８と混合される（掛け算される）。あるいは、混合は、ＤＳＰ又はマイクロプロセッサによって行われ得る。ミキサの出力は、フィルタ１３１０によってローパスフィルタリングされ、ＡＤＣ  １３１２によってデジタルサンプリングされる。フィルタ１３１０の応答が検出コイルのスイッチングレートを判定し、したがって、整定時間は、ＯＤ磁界サンプリングの分解能についての用途要件によって選択されるべきである。
【００６１】
混合及び／又は多重化の構成には、可変フィルタを必要とせずに励磁の周波数を追跡するという長所がある。更に、位相スイッチングにより、ＭＣＵ  １１０２はデジタル信号から振幅及び位相の情報を抽出することができる。励磁コイル（複数可）からの電圧が検出コイル（複数可）からの電圧と同じ周波数であるので、２つの信号を掛け算すると、結果として、周波数が２倍の成分及びＤＣ成分からなる１つのコンポジット信号が生じる。ローパスフィルタ１３１０は、より高い周波数の信号を除去する。次いで、励磁基準電圧を９０°だけ位相シフトし、ＤＣレベルの第２の読取り値を得ることにより、位相は、例えば式（２）を使用して、２つのミキサのＤＣ出力の大きさの割り算の逆正接として計算され得る。
【００６２】
【数２】
2020129961.tif 000004
【００６３】
図１４及び図１５は、検出器用の例示的な回路を示す。すべての検出器コイル２０４の出力は、直列に接続された１つ以上のマルチプレクサ１４０２、１４０４の入力に接続され、最終的な出力１４０６がオペアンプ１４０８によって増幅される。オペアンプ１４０８出力はギルバートセルミキサ１５０２に渡される。ギルバートセルミキサ１５０２に続く増幅器１５０４は、ＡＤＣ  １３１２の入力範囲に適するように、ゲインとＤＣオフセットの両方をもたらす。
【００６４】
励磁／検出コイルは、電力消費が小さいので（約１０ｍＷ）、連続的なＯＤ磁界をもたらすように連続的に駆動することができる。あるいは、ＯＤ磁界はパルス化され得て、電力消費が更に小さくなり得る。
【００６５】
検出磁界がＩＰＴ磁界から結合解除されているので、検出磁界から絶対測定が行われるとき、送信機「パッド」上に異物が既に存在する場合にも、始動時にはこの異物が検出されず、単に周囲の環境の一部になる可能性がある。これを避けるために、使用に先立って送信機を較正するために、設定された位置に送信機を置き、位置及び対象物タイプが正しく判定されるまでアルゴリズム出力を調整することにより、既知の特性の物理的（例えば金属ディスク）又はデジタル（例えば較正係数）の較正トークンが使用され得る。
【００６６】
あるいは、使用に先立って、始動環境における何か異常なものを判定するために、一次側コイル、励磁コイル及び検出コイルの間の相対的な位相及び振幅の測定値が、相対的な期待値に対して比較され得る。これは、環境を手動で検査するための警報を発生するため、又はアルゴリズムを調節するために、使用され得る。
【００６７】
更なる代替形態では、既存のコイル又は一定の間隔における特別なコイル（複数可）を通じてシステムに既知の信号を注入することにより、較正係数が判定され得る。これは、手動の較正及び／又はシステムの外部の較正対象物（例えば較正トークン）の必要性を回避し得る。
【００６８】
前述の特徴のうちのいくつかの組合せを含む更なる実施形態が、図１６を参照しながら説明される。単一の送信機アレイから複数の受信機に給電すると、誘導電力受信機（inductive power receiver、ＰＲｘ）の電力伝達が存在する状態における異物ワット損を検出する問題のダイナミックレンジが拡大する。これは、複数のＰＲｘユニットをサポートすると、関連する、合計の、誘導電力送信機（inductive power transmitter、ＰＴｘ）の電力伝達レベルがかなり高まるためである。
【００６９】
（１つのＰＲｘを近似する空間に局部化された）空間測定は、その電力送信機製品に対して追加の電力受信機が付加されるので、問題のダイナミックレンジを抑制するやり方をもたらす。
【００７０】
境界領域（受信機を置くための送信機表面）にわたって空間的に分配された検出器コイルのアレイにおけるそれぞれの検出器コイル又はセルの複素インピーダンス若しくは結合係数の測定値を評価すると、
−対象物が境界面上に置かれたときの対象物検出（及び置かれた場所の検出）、
−対象物が性質上は実質的に金属であるかどうか、
−対象物がフェライトを包含しているかどうか、
−対象物がＬ−Ｃ並列共振タンクなどの共振回路を有するかどうか、といった有用な指示をもたらすことができる。
【００７１】
ここで説明された実施形態は、独立して、又は異物検出の他の方法と併せて使用され得る。
【００７２】
図１６を参照して、対象物検出システムは以下のシステムブロックを備える。
ａ）印加される電流が境界エリアの面を通る磁束を生成するように、境界エリア又は表面をカバーするように置かれた、導体又は導体のアレイ（これは一次コイルから分離して結合解除されてよい）からなるＦＯＤ励磁コイル（１６０５）。導体（複数可）は、一次コイルからの（同じ導体の逆巻き部分への）磁束鎖交が正味の誘起電圧を最小化するように、「二重の逆巻きループ」構成で置かれ得る。
ｂ）境界面にわたって空間に分配されたセルのアレイからなるＦＯＤ検出コイルアレイ（１６１０）。それぞれのセルが、ＦＯＤ励磁コイルによって発生されたいかなる磁束も、境界面の近く又は境界面上に置かれた対象物と鎖交し（すなわち通り抜け）、ＦＯＤ検出コイルアレイの少なくとも１つのセルにおける導体とも鎖交するように構成された導体（複数可）を包含する。
ｃ）ＦＯＤ励磁コイルに連続的な励磁電流又はパルス化された励磁電流を印加する励磁コイル駆動回路（１６１５）回路。
ｄ）ＦＯＤ検出コイルアレイのそれぞれのセルにおいて複素インピーダンスを測定して評価する対象物検出ユニット（１６２０）。典型的には、これは、それぞれのセルからの信号を、数値計算ユニットによって評価することができるように処理する測定回路で構成されことになる。
【００７３】
異物（１６２５）及び有効な誘導電力受信機（１６３０）も示されている。（１６３５の）励磁コイルのそれぞれのためのフェライトシールド及び（１６３０の）受信機も示されており、有利には有効な受信機（１６３０）を検出するために使用される。
【００７４】
この実施形態は、それぞれのセルの出力ベクトルの大きさ又は極の大きさを、複素インピーダンスの尺度として、以下のように評価してよい。
１．励磁コイル駆動回路を有効化することにより、励磁電流ＩFOD-excitationを印加する。対象物検出システムが、２つの異なる対象物グループ（異物又は有効な受信機）の複素インピーダンスを、（複素インピーダンスの尺度を判定することにより）それらを識別するための十分な正確さを伴って評価することができるように、ＩFOD-excitationの大きさ及び周波数は（システム実装形態の属性と併せて）Φforeign、（それぞれのセルにおける）ΦFOD-Detection-Coil-N、ΦPRx-Secondary-Coilの十分なレベルの磁束を生成するように構成されている。ＩFOD-excitationの周波数は、典型的にはＰＲｘ（１６３０）内のＬs、Ｃs、及びＣdによって形成された共振検出周波数ｆdに近いものであるが、正確に等しいわけではない。
２．ＦＯＤ検出コイルアレイにおけるそれぞれのセル（１６１０）に対して終端インピーダンスを与え、それぞれのＬFOD-Detection-Coil-Nにおいて電圧信号の振幅及び位相を測定する。これは、対象物検出回路（１６２０）によって実施される複素インピーダンスの測定である。
３．振幅は、同相であって（励磁コイル駆動回路出力などの）局部的基準に対して直角位相であるセル出力信号の成分を測定することによって評価され得る。ベクトル又は極の大きさは、測定された同相成分及び直角位相成分の平方の合計の平方根として評価され得る。同様に、ベクトルの位相角は、同相成分を直角位相成分で割った比の逆正接すなわちアークタンジェントを計算することによって評価され得る。しかしながら、これらの測定値を判定する他の方法が代替として使用され得る。
【００７５】
検出コイルにおける複素インピーダンスの尺度を使用する対象物の存在及びタイプの検出は、以下のように遂行され得る。
１．境界面上に対象物がないとき、それぞれのセルの出力ベクトルの大きさを評価することによって、（たとえば送信機の電源投入時の）「空ボード」の風袋値を記録する。
２．アレイにおけるセルの出力ベクトルの大きさ（すなわち複素インピーダンスの尺度）の統計的な分散（すなわち標準偏差の２乗）として、σFOD-Detection-Coils2を周期的に計算する（それぞれのセルについて風袋値を差し引いた後の正味の値を使用する）。
３．σFOD-Detection-Coils2が閾値ｋ,array_change，未満であれば、アイドル状態のままにしてステップ２へ戻る。閾値ｋarray_changeは最終的なシステム実装形態に対する事前の実験によって確立されてよい。
４．それぞれのセルの出力ベクトルの大きさをそのセルに関する以前の測定値で割った比であるＮslope_cell_Nを評価する。
５．Ｎslope_cell_Nが閾値ｋslope_PRXfound_minを超えていれば、有効なＰＲｘが見いだされた。閾値ｋslope_PRXfound_minは、最終的なシステム実装形態に対する事前の実験によって確立されてよい。
６．Ｎslope_cell_Nが閾値ｋslope_PRXfound_max未満であれば、異物（又は異物とＰＲｘの両方）が見いだされた。閾値ｋslope_PRXfound_maxは最終的なシステム実装形態に対する事前の実験によって確立されてよい。
７．この調査は、精度を改善するために、ＩFOD-excitationの代替周波数において繰り返され得る。
【００７６】
代替機構では、対象物検出システムの励磁コイルとして送信機の電力コイルも使用され得る。同様に、励磁コイルは、送信機の個別の電力コイルから結合解除されなくてもよい。検出コイルのアレイが採用されてきたが、あるいは単一の検出コイルが使用されてもよい。更なる代替形態として、検出コイルとして電力コイルが採用され得る。その上、複素インピーダンスの異なる尺度が使用され得る。（受信機及び異物に加えて）異なるタイプが、複素インピーダンスの尺度を使用して検出され得る。
【００７７】
極の大きさが受信機検出閾値を超えて増加した（すなわち、Ｎslope_cell_N＞ｋslope_PRXfound_min）と判定するのに応答して受信機タイプの対象物を検出することとしての実施形態が説明されてきたが、所定の範囲内の変化など、極の大きさとのより一般的な関係が使用され得る。同様に、対象物の異物タイプの検出は、極の大きさが異物検出閾値未満まで減少する（すなわちＮslope_cell_N＜ｋslope_PRXfound_max）のに応答することとして説明されてきたが、第２の所定の範囲内の変化など、極の大きさとのより一般的な関係が使用され得る。
【００７８】
複素インピーダンスの尺度は、検出コイル（複数可）の同相の電圧成分及び直角位相の電圧成分から判定されてよい。これは、アナログ回路成分とデジタル処理の組合せ−すなわち極の大きさによって判定され得る。
【００７９】
対象物検出アルゴリズムは、実際のコイルのパラメータにおける差及び／又は変化を明らかにする際の精度を改善するために、測定値における「大幅な」変化が検出された場合にのみ実行されてよい。これは、検出コイル（又はこれらのサブグループ）における複素インピーダンスの所定の尺度（例えば「空のボード」値）からの変化の計算された統計的な分散が、統計的な分散検出閾値を超えたとき（すなわちσFOD-Detection-Coils2＞ｋarray_change）生じるように構成されてよい。
【００８０】
異物の改善された検出
受信機対象物は、ＩＰＴ受信機対象物の予期された周波数範囲内の複素インピーダンスにおける予期された変化を提示し得るが、生来の共振周波数に近い周波数において複素インピーダンスが変化する他の共振デバイスがあり得る。一例としてＲＦＩＤタグが挙げられる。受信機デバイスがＲＦＩＤタグとともに存在する場合、主要なＩＰＴ磁界がイネーブルになるとＲＦＩＤタグが焼ける恐れがある。これは望ましくないであろう。そのような対象物は、対象物がない状態又は考えられる受信機が見いだされた状態のいずれかから区別不能なことがある。
【００８１】
（ＲＦＩＤタグなどの）異物は、Ｑｉ受信機（又は対象物がない状態）によって生成されるものに類似でもある励磁コイルと検出コイルの間の結合の変化に影響を及ぼし得る。以前に説明された対象物検出の方法のうちの１つ以上が、これを、選択された構成（たとえば励磁周波数の選択）及び感度のレベルに依存して、検出信号の大きさ及び／又は位相の、受信機対象物と比較しての明白な変化に類似のものとして解釈する可能性がある。
【００８２】
以前に説明された対象物検出の方法のうちの１つ以上が、対象物の存在の有無及びタイプを更に確立するためにデジタルピングを遂行する可能性がある。しかしながら、デジタルピングをそのように実行すると、（例えばＭｉＦａｒｅ近接キャリアアクセスカードが）例えばバス又は列車の近接チケットカード、ＮＦＣクレジットカードといった電子システムを含む一定の異物に対して復元不能な損害をもたらすことが懸念される。加えて、（例えばＲＦＩＤといった電子システムを包含して）そのような高感度な異物が、無線充電可能な携帯電話と同時に置かれる状況では、対象物検出システムは、承認済みの無線充電可能な携帯電話があるために、この異物をうまく検出できない可能性がある。そのようなカードが、無線充電可能な携帯電話の近くに（又は例えば保護スリープ若しくは財布の中といった同じ場所に）しばしばあるとすれば、これは最適に及ばないであろう。
【００８３】
本発明者は、システムが、充電区域の内部に（例えば、近くに有効な電力受信機もあるのに、可能な受信機又は非対象物として検出されかねないＲＦＩＤタグといった）対象物の周波数依存の特性（例えば共振）を検出することによって、瞬間的にさえ電力伝達を試行するのを防止するのが有益であり得ると判断した。
【００８４】
例えば、ＲＦＩＤタグは、特定の動作周波数において共振し、システムがこの特定の周波数において走査すると、検出器コイルに対する励磁の結合の大幅な変化を提示するはずであることが知られている。
【００８５】
他の共振デバイスを検出するために、技術の１つには、様々な承認されていないデバイスに関して予期される周波数において応答を判定するものがある。この状況では、承認されていないデバイスとは、送信機とともに使用することが承認されているＩＰＴ受信機デバイスとは別のあらゆるものを意味する。承認されているデバイスは、Ｑｉ  ｖｅｒ  １．１以上に準拠のＩＰＴ受信機を含み得る。承認されていないデバイスは、他の共振デバイス又は非共振デバイスを含み得る。例えばＲＦＩＤタグは、例えば以下の周波数帯で共振することが知られている。
１２０〜１５０ｋＨｚ（ＬＦ）
１３．５６ＭＨｚ（ＨＦ）のＩＳＭ周波数帯
４３３ＭＨｚ（ＵＨＦ）
８６５〜８６８ＭＨｚ（欧州）
８６０〜９６０ＭＨｚ
９０２〜９２８ＭＨｚ（北米）のＵＨＦのＩＳＭ周波数帯
２．４ＧＨｚ（マイクロ波）のＩＳＭ周波数帯
５７２５〜５８７５ＭＨｚ（マイクロ波）のＩＳＭ周波数帯
２４．１２５、６１．２５、１２２．５、２４５ＧＨｚのＩＳＭ周波数帯
【００８６】
これらのＲＦＩＤ周波数のうちのいずれかの周波数又はそれに隣接した周波数で、閾値よりも大きいインピーダンス又は閾値よりも小さいインピーダンスが判定されると、システムは、承認されていない共振デバイスが存在すると判定してＩＰＴをディスエーブルにすることになる。用途に依存して、他の承認されていないデバイスが含まれている可能性がある。例えば、図１７では、このシステムは約１３．５６ＭＨｚにおいて閾値１７０２よりも大きいインピーダンス又は閾値１７０２よりも小さいインピーダンスを検査することになる。承認されていないデバイスの周波数が承認されたＩＰＴデバイスの共振周波数に近い場合には、非常に精細に同調された励磁及び検出のシステムが必要とされるはずである。
【００８７】
あるいは、システムは、何らかの異常な応答を探して、承認された受信機デバイスに関する予期された周波数とは別の範囲の周波数ホッピング又は周波数走査をすることができる。例えば、承認されたＩＰＴデバイスは、（用途の要件に従って選択され得る）以下の周波数の範囲内で共振すると期待され得る。
７０〜１５０ｋＨｚ：例えば１００ｋＨｚ又は１２０ｋＨｚ
９００ｋＨｚ〜１．１ＭＨｚ：（例えばＱｉ  １．１の規格に従って）例えば１ＭＨｚ
【００８８】
それらの周波数から離れた何らかの周波数で、閾値よりも大きいインピーダンス又は閾値よりも小さいインピーダンスが判定されると、システムは、承認されていない共振デバイスが存在すると判定してＩＰＴをディスエーブルにすることになる。例えば、図１７において、システムは、１２０ｋＨｚ及び１ＭＨｚとは別の周波数において、閾値１７０４、１７０６よりも小さいインピーダンス又は閾値１７０４、１７０６よりも大きいインピーダンスを検査することになる。
【００８９】
これは、ＯＤシステム２００の（スペクトルの）周波数インピーダンス応答を測定し、このスペクトル応答が既知の望ましい範囲に含まれることを検査して、問題の異物（例えばＲＦＩＤタグ）が存在してはならないようにすることによって実施され得る。一例としては、受信機の存在を認める７０〜１５０ｋＨｚの範囲の、幅の広いピークに関する（比較的）広い許容エリアがあったとしても、１２０〜１４０ｋＨｚの狭いスパイクが見いだされた場合には、ＬＦのＲＦＩＤタグが存在すると見なされ得る。共振応答の幅は、対象物が承認されているか否かを判定するために使用され得る。これは応答の「Ｑ」又は帯域幅に相当する。
【００９０】
ＲＦＩＤタグ及び他の認証されていないデバイスからのこれらの予期される反射インピーダンス応答又は所定の反射インピーダンス応答は、認証されていないデバイスに関連付けられた所定の反射インピーダンス署名と考えられ得る。これらの署名は、特定の周波数及び送信される電力レベルに関連付けられ得、認証されていないデバイスの存在を検出するために対象物検出システムによって記憶され得る。この対象物検出システムは、それに加えて、又はその代わりに、認証されたデバイスに関連付けられた所定の反射インピーダンス署名を記憶してよく、その結果、反射インピーダンス署名が、認証されたデバイスに関連付けられていないと判定されたとき、認証されていないデバイスが検出され得る。様々な反射インピーダンス署名の例を、以下でより詳細に説明する。
【００９１】
更なる代替形態では、システムは、ＲＦＩＤチップが一旦始動すると、それに関連付けられたインピーダンスにおける２段階の変化を検出してよい。これは、承認されたＩＰＴデバイスのものに近い共振周波数を有する承認されていないデバイスを区別するのを支援することができる。図１７に示されるように、ＲＦＩＤチップは、当初は第１の電力レベルで走査されたとき、当初は約１３．５６ＭＨｚにおいて大きなＱの共振１７０８を表はずである。異なる磁界強度レベル又は励磁の期間において、ＲＦＩＤチップは、始動する場合／始動しない場合において、かなり異なる量の電力を引き込み得る（すなわち、かなり異なる量のインピーダンスを表し得る）。次いで、ＲＦＩＤタグがオンになって、より小さいＱの共振１７１０を表すことになる。この特徴的な２段階のインピーダンス変化又は「圧縮効果」が検出され得て、ＩＰＴをディスエーブルにすることができる。この変化は、（増加する）入力刺激に対して変化する、観測された出力応答の比例性の低下としても説明され得る。これは、分圧器回路網を形成する、入力刺激における直列インピーダンスを用いて実施することができ、そのゲインは、フィルタキャパシタンスが充電されるときのインピーダンスにおけるこの変化とともに変化する。次いで、このゲインが、そのような認証されていないデバイスが存在するかどうか評価するために閾値と比較され得る比例する振幅電圧信号を生成するために採用され得る。
【００９２】
所与の電力レベル及び所定のＲＦＩＤタグに関して、チップが始動する前の期間を予期することができる。言い換えれば、第１のインピーダンスからなる「署名」が使用され得、次いで所定時間の後に、より確信してＲＦＩＤタグを検出するために、ＲＦＩＤタグの共振周波数における第２のインピーダンスが使用され得る。この方法は、互いに類似した共振周波数を有するＲＦＩＤタグと認証された受信機（Ｑｉ受信機など）を区別するのにも有効であり得る。
【００９３】
２段階のインピーダンス変化の方法は、予期された共振周波数におけるインピーダンス変化を判定する方法とともに使用され得る。あるいは、２段階のインピーダンス変化の方法は、以下の一実施形態で論じられるように、ＲＦＩＤタグ又は認証された受信機の共振周波数によらずに使用され得る。
【００９４】
更なる代替形態では、ＲＦＩＤチップなどの異物の共振周波数におけるものであってもなくてもよい励磁磁界を印加することによって、特有の半導体接合の閾値電圧（例えば１つのシリコンダイオードにつき０．７Ｖ）が一旦超えられると、システムは、整流器ダイオード又は他の半導体デバイスのバイアスに関連付けられた、インピーダンスにおける２段階の変化を検出し得る。
【００９５】
例えば、システムは、例えば９００ＭＨｚのＲＦＩＤタグとＱｉ受信機の１ＭＨｚ±１０％の二重共振回路を区別するために、所定の周波数における大きさ又は時間応答の非線形の変化又は段階的な変化を調査してよい。ＲＦＩＤタグは、励磁のレベルに著しく依存して変化する応答を提示し得、それは、小さい励磁レベルでは狭い応答（高いＱ）であり得、次いで、励磁レベルが増加されたとき、それに応答して、より多くの電力を引き込み始めるようにＲＦＩＤアクティブ回路を刺激するように（それを分流する小さな等価インピーダンスを有する並列共振タンクのために、広い帯域幅で小さなＱへと）徐々に変化し得る。
【００９６】
加えて、ＲＦＩＤアクティブ回路は、当初は（ｔ＝０ミリ秒）軽い負荷（高インピーダンス）であるが、内部の蓄積キャパシタンスを充電するのに十分な時間（例えばｔ＝１０ミリ秒）が経過すると大きい負荷（低インピーダンス）になり、共振受信機回路における共振を構築するか、又は接続された回路（例えばＲＦＩＤチップ）の半導体接合にバイアスをかける。
【００９７】
インピーダンスの変化は、ＲＦＩＤ周波数におけるインピーダンスの大きさから、ＲＦＩＤ周波数に密接した周波数におけるインピーダンス大きさまで、測定することによって検出され得る。ＲＦＩＤタグに関して、これは、当初は高いＱの共振１７０８であるときには顕著な差を有するはずである。後に、１７１０で、ＲＦＩＤ周波数におけるインピーダンスの大きさと、ＲＦＩＤ周波数に密接した周波数におけるインピーダンスの大きさの間の差が低減したことが測定されると、ＮＦＣのＰＩＣＣカード／タグ対象物の存在を確認するのに使用され得る。
【００９８】
ＲＦＩＤタグに関連付けられた署名は、有効電力署名を使用しても検出され得る。例えば図１８Ａに示されるように、電力は、コンデンサが充電されている間、当初は１８０２で、比較的大きいものであり得る。一旦充電されると、状態機械の稼動電力が最小になるので、電力は１８０４でかなり減少する。他方では、図１８Ｂにおいて、Ｑｉ受信機は初期の電力レベル１８０６を有し、ハンドシェークの後に１８０８に増加するのみである。Ｑｉ受信機内のマイクロプロセッサは、ＲＦＩＤタグの状態機械よりもはるかに大きな電力を使用する。
【００９９】
図１９（ａ）は、ＲＦＩＤ署名の方法１９００に関する流れ図を示す。１９０２で、送信機は、ＩＰＴ磁界における対象物に関する第１のインピーダンス又は電力レベルを検出する。１９０４で、送信機は、ＩＰＴ磁界における対象物に関する第２のインピーダンス又は電力レベルを検出する。次いで、１９０６で、送信機は、認証されていない対象物（例えばＲＦＩＤ／ＮＦＣデバイス）及び／又は認証されたＩＰＴ受信機に関する既知の署名のライブラリに対して第１及び第２の測定値を照合する。認証されていない対象物が検出されると、１９０８で、ＩＰＴはディスエーブルにされる。
【０１００】
認証されていないデバイスからの通信アクティビティに対して反射インピーダンス署名が関連付けられてよい。例えば、いくつかのＲＦＩＤタグは後方散乱通信を使用し、いくつかは送信（アクティブタグ、典型的にはＬＦの１２０ｋＨｚ又は４３３、８４８ＭＨｚのもの）を発生する。ＯＤシステム２００は、有効になったときのＲＦＩＤチップによって発生されている後方散乱通信を「読み取る」ことができる。ＯＤシステム２００は、この応答を起動するのにＲＦＩＤチップを採用する必要はなく、ＲＦＩＤタグを立ち上げるはずの適切な信号を送って、ＲＦＩＤタグによる有効なハンドシェーク返信の構成要素となる既知のサブキャリア変調を監視することができる。初期信号は、ＲＦＩＤリーダ用の標準的なキャリア周波数（例えばＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４４３−２で定義されているような１３．５６ＭＨｚ）よりもはるかに低いＱｉの１ＭＨｚのデジタルピング周波数などの周波数であり得る。ＯＤシステム２００は、必ずしもＲＦＩＤ方式（例えばＮＦＣ）によって規定された周波数においてではなく、ＲＦＩＤ対象物が待つように設計されているコマンドシーケンスを送信する（例えばＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４４３−３によって規定されているように「ＲＥＱＡ」、「ＷＵＰＡ」、「ＲＥＱＢ」、「ＷＵＰＢ」を順次に送る）ポーリング処理を行なってよく、その結果、前述の変調クロック又はサブキャリアがＲＦＩＤチップによって発生される。ＯＤシステム２００は、例えばＲＦＩＤタグとＲＦＩＤリーダの間で生じるはずの通常のハンドシェークメッセージの最初の部分又は切り詰めた部分といった、ＲＦＩＤタグからの所定の通信シーケンスを検出するように構成されてよい。ＲＦＩＤリーダの完全なメッセージの解読能力のうちのいかなるものも実施する必要はなく、サブキャリア変調応答を検出するだけでよい。例えば、ＯＤシステム２００は、様々なＲＦＩＤシステムにおいて規定されている検出可能なサブキャリア振幅変調（例としては、タイプＡ（オン／オフキーイング（On-Off Keying、ＯＯＫ）、ミラーコーディング）、タイプＢ（１０％  ＡＳＫ、マンチェスターコーディング）、タイプＦ（ＪＩＳ  Ｘ  ６３１９−４による１０％  ＡＳＫ、マンチェスターコーディング）、又はタイプＶ（ＢＰＳＫ、ＮＲＺ−Ｌ）を使用する、ｆcがポーリング要求を送る周波数とは無関係な１３．５６ＭＨｚのｆc／１２８、ｆc／６４、ｆc／３２、ｆc／１６が挙げられ、タイプＡ、ＢについてはＩＳＯ／ＩＥＣ  １４４４３−２によって規定されており、タイプＦについてはＪＩＳ  Ｘ  ６３１９−４によって規定されており、タイプＶについてはＩＳＯ／ＩＥＣ  １５６９３によって規定されている）を探してよい。
【０１０１】
送信機が、より低い周波数でポーリングコマンドを送る場合には、コマンドを認識するには、標準的なＮＦＣ又はＲＦＩＤのタグ向けの確実な適応が必要となり得る。ポーリングコマンドは、それぞれのタイプの受信機向けのそれぞれのコマンドを経て循環する。受信機は、それ自体のタイプに関するコマンドを検出したとき応答する。
【０１０２】
あるタイプのＲＦＩＤタグは、それほど正確でない局部発振器（例えばカード／タグにおけるオンチップのＲ−Ｃ発振器）を訓練するか又は同期させることにより、入来キャリア周波数に対して、局部的（すなわち、カード／タグＰＩＣＣ対象物に内蔵の）精密時間ベース（すなわち水晶振動子又はシリコンＭＥＭＳ発振器などの時間基準）を使用せずに、ポーリングコマンドの変調パターンを検出する。そのような訓練された局部発振器は、次いで、有効なポーリングコマンドを検出するために、第１の状態（例えばの０％  ＡＳＫの未変調のレベル）としてキャリアが存在するか又はその最大の振幅であることが認められる期間を、第２の状態（例えば−１０％  ＡＳＫ又は−１００％  ＡＳＫの変調レベル、すなわちオフ）としてキャリアが存在しないか又はその最小の振幅であることが認められる期間と比較して測定することにより、２つの変調状態を検出するのに使用され得る。したがって、使用されているキャリア周波数が標準値よりも低い場合には、標準的なキャリア周波数よりも低い周波数を使用しているそれぞれのビットのサイクル数又は期間が、標準的なキャリア周波数において定義されるようなキャリアの同一のサイクル数と一致するように、ポーリングコマンドにおけるそれぞれの変調ビットの期間を増加する必要があり得る。これが使用されるのは、サイクルカウンティング（又は、同様な意味合いで、時間基準として使用するためにキャリアからクロック信号を抽出すること）が、予期された信号を検出してそれらに応答するのに、ＰＩＣＣカード／タグ上に、補助の、又は独立した、精密な時間基準を必要としない単純な機構であるためである。しかしながら、キャリアからクロック信号を抽出することにより、ＰＩＣＣカード／タグは、周波数を１３．５６ＭＨｚの標準値に設定されたキャリアの実装形態に完全に頼ってしまい、それからのいかなる乖離も認識しないことになる。したがって、上記の手法は、ＲＦＩＤ対象物を、承認（ＡＴＱ−Ａ／ＡＴＱ−Ｂ（ＡＴＱ−Ｃなど））を伴って応答させるように刺激するのに、なお効果があるはずである。
【０１０３】
例えば、ポーリングコマンドが表１に示されるような一連のビットを含んでいる場合には、
【０１０４】
【表１】
2020129961.tif 000005
【０１０５】
同一のサイクル数／ビットを得るための変調期間は、表２に示されるように、１３ＭＨｚに関するものの１０倍になる。
【０１０６】
【表２】
2020129961.tif 000006
【０１０７】
図１９（ｂ）は、１３．５６ＭＨｚのポーリングコマンド１９１０を１．３ＭＨｚのポーリングコマンド１９１２と比較して示す。これは、ＲＦＩＤ対象物の応答を起動するために同一のサイクル数が存在することを保証するものである。
【０１０８】
ＰＩＣＣ（ＮＦＣカード／タグ）からの応答を刺激するためのＲＦＩＤポーリング要求は、以前に説明されたように、ＩＰＴ送信コイル７によって発生され得る。これに対する利点は、個別のＲＦＩＤ／ＮＦＣリーダアンテナ及び回路が不要なことである。典型的には、ほとんどのＩＰＴ送信機が、受信機と通信するためにＡＳＫ後方散乱通信モジュールを含むことになる。これは、典型的には、変流器及び２ｋＨｚ（受信機がＩＰＴ磁界を変調する周波数）のバンドパスフィルタを含み、又は同等の電圧モード検出が使用され得る。この場合、送信機２は、図２０に示されるような通信モジュール２０００を含む。変調器２００２は、コイル７の電圧にポーリングコマンド２００４を導入する。ポーリングコマンドは範囲内の何らかのＮＦＣ又はＲＦＩＤのタグによって受信され、タグは、一旦エネルギーを与えられると、サブキャリア周波数においてＩＰＴ信号を振幅変調する。これは、１つ以上のバンドパスフィルタを有する変流器で（又は電圧測定によって）検出される。フィルタ２００８は、ＲＦＩＤ／ＮＦＣタグ２０１０（又は予期されたＲＦＩＤ／ＮＦＣの応答周波数のあたりの範囲のバンドパスフィルタ）からの応答に対して、その承認応答を変調するのに使用される、予期されたＰＩＣＣ（カード／タグ）のサブキャリア周波数（すなわち２１２、４２４又は８４８ｋＨｚ）のあたりに中心周波数がある。有効な応答が受信されると、ＩＰＴはディスエーブルにされる。バンドパスフィルタは、典型的なＲＦＩＤ／ＮＦＣの応答を包含するのに適切な、例えば１０６〜３１８、４２４〜４８０、及び８４７〜８４８ｋＨｚといった帯域幅を有し得る。
【０１０９】
キャリア周波数が１３．５６ＭＨｚ未満であると、承認（ＡＴＱ−Ａ／ＡＴＱ−Ｂ、ＡＴＱ−Ｃなど）変調の周波数も比例して低下してよい。その場合、バンドパスフィルタは、予期される低下した周波数のＲＦＩＤ／ＮＦＣ応答に適切な帯域幅を有してよい。例えば、１３．５６ＭＨｚのキャリアに対する８４８ｋＨｚのサブキャリア変調仕様によって８つのキャリアサイクルが示唆される場合には、同様な意味合いで、１．３５６ＭＨｚのキャリアを使用することによって、刺激されたカード／タグＰＩＣＣの応答は８４．８ｋＨｚのサブキャリアになるはずである。それゆえに、変調検出フィルタは、この予期された周波数範囲（この例では８４．８ｋＨｚ）を中心とするか又は含むべきである。
【０１１０】
そのような復調器の実装形態の論理回路部分に必要とされる帯域幅を縮小するために、信号を直流に変換するための整流器及びコンデンサのフィルタとともに、並列の（ノッチ周波数において高インピーダンスの）、又は直列の（ノッチ周波数において低インピーダンスの）共振タンクを含む、簡単な大きさ検出器が採用され得て、比較的小さい帯域幅のＡＤＣを使用する低コストのマイクロコントローラで、サブキャリアの大きさを検出し、したがってその存在を検出することが可能になる。
【０１１１】
一旦サブキャリアが検出されると、電力送信機はアイドル状態又はスリープ状態に戻ることになる。それに続く、対象物又は対象物の位置の変化の検出は、上記のサブキャリアの探索を繰り返すことによる、ＮＦＣ対象物の存在に対する新規の探索になる。
【０１１２】
図２１は、ＲＦＩＤサブキャリア変調技術に関する流れ図２１００を示す。２１０２で、送信機は、（個別のＲＦＩＤ／ＮＦＣリーダモジュールとは対照的に）ＩＰＴコイル又はＯＤコイルを使用してポーリングコマンドを送る。コイルは第１の周波数に同調され、所定のＮＦＣ／ＲＦＩＤ対象物のポーリングコマンドをエミュレートするために第２のより高い周波数で変調される。２１０４で、範囲内の何らかのＲＦＩＤ／ＮＦＣタグがコマンドを受信して応答を送る。２１０６で、送信機は、ＮＦＣ／ＲＦＩＤ対象物の所定の応答に対応する第３の周波数において何らかの有効なＲＦＩＤ／ＮＦＣ応答を検出する。第３の周波数において有効な応答が受信されると、これはＮＦＣ／ＲＦＩＤ対象物の存在を示し、２１０８でＩＰＴをディスエーブルにする。
【０１１３】
あるいは、ポーリングコマンド２２００は、図２２に示されるようなインバータ２２０１によって、例えば１３．５６ＭＨｚといった予期されたＦｃ周波数で送られてよい。この場合、２２０２では、ＩＰＴコイル７又はＯＤコイル２０２は、かなり低い周波数において同調されることになる。ＲＦＩＤ／ＮＦＣタグ２２０２は８４８ｋＨｚにおいて返信し、これが、１つ以上のバンドパスフィルタを有する変流器２２０６によって検出される。第１のフィルタ２２１０は、ＲＦＩＤ／ＮＦＣタグ２２０４からの応答を得るために、約８４８ｋＨｚに中心周波数がある。
【０１１４】
一部の場合には、送信機の送信回路は同調用可変コンデンサによって１００ｋＨｚに同調されるのではなく、コイルのインダクタンス及びインバータの駆動電圧を選択することによってこの周波数に適合するか又は最適化されることになる。例えば、電力伝達回路は、コイルに１０回の巻線を使用すると１０マイクロヘンリーのインダクタンスを有し得る。１００ｋＨｚにおいて、これは、ほぼ６Ωのリアクタンスをもたらすが、このコイルを１３ＭＨｚで駆動するとほぼ８００Ωのリアクタンスをもたらし、類似の大きさの電流を駆動するのに、はるかに高い電圧を必要とする。それゆえに、インバータが適切な動作パラメータ（例えば５Ｖ）を用いてより高い周波数で駆動することができるように、ＮＦＣリーダのコイルは、より少ない巻数でより大きなサイズの、はるかに低いインダクタンスを有することになる。何らかの隣接した認証されていないデバイスからの応答を刺激するために、はるかに高い周波数の１１０ｋＨｚに最適化されたＩＰＴ回路を駆動するなら、結果として生じる磁界を検出するための十分な電流をＲＦＩＤカードに与えるために、インバータを、例えば２０Ｖといった高い電圧で駆動する必要があり得る。
【０１１５】
認証された受信機が検出された場合、インバータ２２０１はコイル７へ通常のＩＰＴ信号を送る。インバータ２２０１は、受信機３と通信するために、ＩＰＴ電圧も１ＭＨｚで変調してよい。第２のフィルタ２２０８は、ＩＰＴ受信機３からの標準的なＡＳＫ後方散乱通信の応答のために、約２ｋＨｚに中心周波数がある。
【０１１６】
電力送信コイルは、ほぼ１２ｕＨのインダクタンスであって、ほぼ１００ｋＨｚに同調され得る。ほとんどのＲＦＩＤの実装形態は、１３．５６ＭＨｚに同調されるために１〜４ｕＨ以下を使用する。したがって、ポーリング要求は多目的コイルから送られる。つまり、例えばＩＰＴ電力伝達のコイル又は例えば対象物検出コイル２０２といった、第１の目的を有するコイルである。第２の目的は、近くのＮＦＣ／ＲＦＩＤタグなどの、何らかの認証されていない対象物に、ポーリング要求を送ることである。対比として、個別のＮＦＣ／ＲＦＩＤタグリーダモジュールを組み込むことは、１つの目的のみを有するリーダコイルを含むことになる。
【０１１７】
あるいは、他のタイプの認証されていない対象物用の他の通信プロトコル、及び／又は更なるタイプの認証されていない対象物用の署名が含まれてよい。
【０１１８】
例えば、ＮＦＣ−Ｆ（日本で鉄道輸送に使用されているソニーのＦｅｌｉｃａカード）プロトコルは、サブキャリアを発生するようには見えないが、２１２ｋｂｉｔ／秒の正味のシンボルレートでＰＣＤのキャリアを直接変調する。この種のカードに対応する検出器はほぼ２１２ｋＨｚになるはずであるが、メッセージコンテンツは、この２１２ｋＨｚの「メジアン」シンボルレートのまわりに周波数コンテンツ（すなわち側波帯）をかなり広げるはずである。文献は、マンチェスターコーディングのパワースペクトル密度（power spectral density、ｐｓｄ）がビットレートの０〜１５０％であることを示唆しており、そのため、恐らく２１２×１．５＝３１８ｋＨｚの検出帯域幅を規定する。大多数の信号電力はビットレートの５０％〜１００％にあるはずであり、そのため、恐らく２１２×０．５＝１０６ｋＨｚから２１２ｋＨｚまでであろう。
【０１１９】
ＯＤシステム２００は、存在する可能性があるいかなるＲＦＩＤタグの破壊も回避するために、認証されたデバイスと相互作用するために通常採用される電力レベルよりも低い電力レベルを使用して、認証されていないデバイス及び／又は認証されたデバイスに関連付けられた反射インピーダンス署名の検出を実施してよい。そこで、ＯＤシステムによるそのようなデバイスの検出は、誘導電力送信機による電力伝達をディスエーブルにすることになる。上記の実施形態を使用して実施される初期の異物検出段階は、デジタルピング段階に先立って、認証されたデバイスを検出するためにデジタルピング段階で使用される電力レベルよりも低い電力レベル使用して実行され得る。例えば、ポーリングコマンドは、デジタルピングの電力の５０％又は２０％で送られてよい。
【０１２０】
認証されたＱｉ受信機を包含する製品がカード／タグ（ＰＩＣＣ）エミュレーションモードにおけるＮＦＣの機能も包含している場合に生じる「誤判定」を防止するために、受信機は、例えば、既知の、又は送信機によって充電するのに可能性のある受信機を検出するために使用すると申告された、１ＭＨｚの信号又は他のインパルス刺激（例えば１７５ｋＨｚのバースト）といったＱｉピングを検出したとき、最初に、そのＮＦＣのＰＩＣＣエミュレーション機能をディスエーブルにすることができる。受信機は、ＮＦＣエミュレーション機能も有する場合は常に、電力伝達回路の整流電圧（Ｖｒ）においてインパルスが検出された場合には、送信機がＲＦＩＤ対象物を探索するとき、誤判定をしないために、一時的に（例えば５秒間）その機能を無効にするべきである。
【０１２１】
ＲＦＩＤピング中又は検出検索中に、より確実にそのような誤判定を解消するために、Ｑｉ送信機は、認証されたＱｉ受信機に対して、同受信機がＱｉ送信機によってまさに調査されようとしていることを通知する、１ＭＨｚ、１７５ｋＨｚ、又は１１０ｋＨｚにおけるトーンバーストなどの取り決められた信号を発するべきである。
【０１２２】
他の共振デバイスを検出するこの方法は、以前に言及された対象物検出用の手法のうちの任意のものと組み合わされてよい。
【０１２３】
送信機によって採用された方法が図２３に示されている。２３０２で、送信機は、有効な受信機、ＲＦＩＤを含む異物などの、新しく置かれた対象物を監視するためにアナログピングを使用する。アナログピング用に様々な方法が採用され、これはＱｉ仕様によって定義されない。例えば、これはＩＰＴ送信機コイルに対する短い刺激によって実施されて、何らかの反射インピーダンスを探してよい。あるいは個別の対象物検出コイルが使用されてもよい。
【０１２４】
２３０２で、アナログピングには、受信機に対して違った行動をとるように信号伝達するために使用され得る所定の信号であるＲＦＩＤピングが補われてよい。これは、アナログピングを検出するために受信機に頼るよりも、頑健であり得る。ＲＦＩＤピングはアナログピングとは別のステップであり得、又は、ＲＦＩＤピングがアナログピングを置換して、何らかの対象物の検出用並びに受信機に対する信号伝達用に使用されることになる。
【０１２５】
ＲＦＩＤピングは、好ましくは、より高度な目的で、これが任意のＱｉ受信機への電力ゲインを離調して、より安定した励磁レベルを誘起するので、標準的な電力伝達の周波数範囲における短い低電力トーンバーストによって実施され得る。したがって、デジタルピングに使用されるのと同一の１７５ｋＨｚの信号が使用され得るが、欧州のスペクトル規定のために、より優れた周波数は約１４５ｋＨｚにあり得る。ＲＦＩＤピングは、エネルギーが例えば１２アンペア回数と同等の磁界レベル制限されており、また、デジタルピングを受信するときに使用される最低限の許容できる不成功のＱｉピング位相時間ｔping＋ｔexpire＝６５＋９０＝１５５ミリ秒未満の期間であるため、デジタルピングから区別される。これは、ＲＦＩＤピングによってＱｉ受信機がピング段階から先へ進んで電力伝達が開始してしまうのを防止することを保証する。
【０１２６】
次いで、送信機は、特定のＲＦＩＤ検出方法２３０４及び／又はより一般的なＦＯＤ方法を遂行してよい。ここで、Ｑｉ受信機におけるいかなるＮＦＣカード／タグエミュレーション機能もディスエーブルにされたことが分かっており、組み込まれたＮＦＣエミュレーション機能がＮＦＣのＲＥＱＡ信号などに応答しないので、ここでのＲＦＩＤ探索は「誤判定」の結果をもたらさないはずである。
【０１２７】
送信機は、ＦＯＤ／ＲＦＩＤが見いだされていないと想定して、次いで、デジタルピングから始まるＱｉ開始プロトコル２３０６へ進み、これは、典型的には１７５ｋＨｚにおける連続トーンであって、典型的にはＲＦＩＤピングよりも電力が大きいはずであり、バッテリーを内蔵していない受信機の給電を可能にする。次いで、受信機から送信機への通信が、通常のやり方でトーンの負荷変調を使用して確立される。
【０１２８】
受信機によって採用された方法２４００が図２４に示されている。受信機が、ＮＦＣエミュレーション機能（例えばロイヤルティーカードなどをエミュレートするもの）を有するスマートフォン又は類似のものであって、この機能がオンであると、この方法は特定のＲＦＩＤ検出方法を混同して電話への電力伝達を防止することがある。送信機上に置かれたすべての他の対象物は、このプロトコルの影響を受けないはずである。
【０１２９】
２４０２で、受信機は、ＲＦＩＤピング（前述のようにアナログピングであり得る）用のコイルを監視する。ＲＦＩＤピングは、基本的に、受信機に信号伝達して、そのＮＦＣエミュレーション機能をオフにする。送信機がＲＦＩＤピングを使用せずインパルスなどの既存のアナログピングを使用している場合には、受信機は、これを検出して、送信機がそのエミュレーション機能のオフ状態を信号伝達していると宣言することがなお可能であり得る。
【０１３０】
次いで、２４０４で、受信機は（ＯＮであれば）所定時間にわたってそのＮＦＣエミュレーション機能をオフにする。所定時間は、送信機がＲＦＩＤ検出方法を実行することを可能にするのに十分なものである。０．５秒は、Ｑｉ送信機にとって、受信機が置かれたとき電力伝達を開始するのに最低限必要な始動時間であり、そのため適切な期間と言える。０．５秒以内で電力伝達が始まっていなければ、受信機はたいがい少しも給電されないであろう（例えばＦＯＤ阻止）。
【０１３１】
次いで、２４０６で、期間の最後において、Ｒｘは、Ｔｘからデジタルピングを受信するのに応答して指定されたＱｉ開始プロトコルに従う。
【０１３２】
対象物検出システムが送信機の電力コイルから分離した励磁コイル及び受信機コイルを使用する実施形態が説明されてきたが、代替機構では、対象物検出システムは、１つ以上の送信機の電力コイル、又は電力送信機コイル、励磁コイル及び受信機コイルの組合せを使用してよい。
【０１３３】
本発明が、その実施形態を説明することによって例証され、実施形態が詳細に説明されてきたが、本出願者は、添付の特許請求の範囲をそのような細部に制限すること、又は多少なりとも限定することを意図するものではない。当該技術分野に精通している者には、更なる利点及び修正形態が容易に出現するであろう。したがって、より広範な態様における本発明は、具体的な詳細、代表的な装置及び方法、並びに示されかつ説明された実例となる例に限定されない。それゆえに、本出願者の一般的な発明概念の精神又は範囲から逸脱することなく、そのような詳細からの離脱がなされ得る。
【図１】
2020129961.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９ａ】
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【図１９ｂ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月20日(2020.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線電力送信コイルと、
無線電力受信機の接近及びＲＦＩＤデバイスの接近を検出するように構成される検出回路と、
前記無線電力送信コイルに接続され、前記無線電力送信コイルを使用して無線電力送信フィールドを生成するように構成される送信回路と、
制御回路と、を備える無線電力送信機であって、
前記制御回路は、
前記無線電力受信機が前記無線電力送信コイルに接近し、前記ＲＦＩＤデバイスが前記無線電力送信コイルに接近していないことを検出すると、前記無線電力送信コイルを使用して前記無線電力送信フィールドを生成するように前記送信回路を制御し、
前記ＲＦＩＤデバイスが前記無線電力送信コイルに接近していることを検出すると、前記無線電力送信コイルを使用して前記無線電力送信フィールドを生成することを止めるように前記送信回路を制御する、ように構成され、
対象物検出フィールドが、前記無線電力送信フィールドから周波数的又は磁気的に分離されている、無線電力送信機。
【請求項２】
前記送信回路は、前記対象物検出フィールドを生成するように構成される、請求項１に記載の無線電力送信機。
【請求項３】
前記検出回路は、前記対象物検出フィールドを生成するように構成される、請求項１に記載の無線電力送信機。
【請求項４】
対象物検出コイルをさらに備え、前記検出回路は、前記対象物検出コイルに接続されている、請求項１に記載の無線電力送信機。
【請求項５】
複数の対象物検出コイルを備え、前記複数の対象物検出コイルは、
検出コイルと、
励起コイルと、を備え、
前記励起コイルは、
無線電力送信コイルと、
分離励起コイルと、から構成される群から選択される、請求項４に記載の無線電力送信機。
【請求項６】
前記制御回路は、
前記送信回路又は検出回路を使用して、所定の周波数範囲で前記励起コイルを駆動し、
前記検出回路を使用して、１つ以上の周波数範囲における前記検出コイルのインダクタンスを確認し、
前記インダクタンスが閾値より上又は下であることの確認に従って、ＲＦＩＤデバイスが、前記複数の対象物検出コイルの１つに接近していることを決定する、ように構成される、請求項５に記載の無線電力送信機。
【請求項７】
前記制御回路は、
前記送信回路又は検出回路を使用して、第１の電力レベルにおいて、前記所定の周波数範囲で前記励起コイルを駆動し、
前記検出回路を使用して、前記第１の電力レベルにおいて、前記１つ以上の周波数範囲における前記検出コイルのインダクタンスを確認し、
前記送信回路又は検出回路を使用して、前記第１の電力レベルより高い第２の電力レベルにおいて、前記所定の周波数範囲で前記励起コイルを駆動し、
前記検出回路を使用して、前記第２の電力レベルにおいて、前記１つ以上の周波数範囲における前記検出コイルのインダクタンスを確認する、ように構成される、請求項６に記載の無線電力送信機。
【請求項８】
前記第１の電力レベルは、ＲＦＩＤデバイスのパワースタートアップを開始するのに不十分であり、前記第２の電力レベルは、ＲＦＩＤデバイスのパワースタートアップを開始するのに十分である、請求項７に記載の無線電力送信機。
【請求項９】
前記所定の周波数範囲は、認証された共振デバイスに関連する周波数を除外している、請求項８に記載の無線電力送信機。
【請求項１０】
検出された無線周波数識別（ＲＦＩＤ）サイン又は近距離無線通信（ＮＦＣ）サインに応答して、無線電力送信機を制御する方法であって、
前記無線電力送信機の誘導性電力送信フィールド内の対象物に関連する第１のインピーダンス又は第１の電力レベルのうちの少なくとも１つを検出し、
前記対象物に関連する第２のインピーダンス又は第２の電力レベルのうちの少なくとも１つを検出し、
検出した前記インピーダンス又は前記電力レベルを、認証されていないＲＦＩＤ／ＮＦＣデバイスの既知のサインのライブラリと比較し、
認証されていないＲＦＩＤ／ＮＦＣデバイスが検出された場合、無線電力送信を中止し、
対象物検出フィールドが、前記無線電力送信フィールドから周波数的又は磁気的に分離されている、方法。
【請求項１１】
第１のインピーダンス又は第１の電力レベルのうちの少なくとも１つを検出すること、及び第２のインピーダンス又は第２の電力レベルのうちの少なくとも１つを検出することは、ＲＦＩＤチップのスタートアップに関連するインピーダンスの変化を検出することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
第１のインピーダンス又は第１の電力レベルのうちの少なくとも１つを検出すること、及び第２のインピーダンス又は第２の電力レベルのうちの少なくとも１つを検出することは、ＲＦＩＤチップのスタートアップに関連する電力消費量の変化を検出することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
第１のインピーダンス又は第１の電力レベルのうちの少なくとも１つを検出すること、及び第２のインピーダンス又は第２の電力レベルのうちの少なくとも１つを検出することは、ＲＦＩＤデバイスの期待共振周波数におけるインピーダンス変化を検出することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記期待共振周波数は１３．５６ＭＨｚである、請求項１３に記載の方法。
【外国語明細書】
2020129961000001.pdf