(57)【要約】  誘導電力送信器のための物体検出システム２００であって、励起コイル２０２と、検出コイル２０４と、を備え、前記システムは、前記励起コイル２０２への励起電流の印加に応じた前記検出コイル２０４における複素インピーダンスの指標を決定するよう構成され、前記システムはさらに、複素インピーダンスの前記指標を用いて、物体の存在およびその物体のタイプを検出するよう構成される。【選択図】図１
2018503063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導電力送信器のための物体検出システムであって、
励起コイルと、
検出コイルと、を備え、
前記システムは、前記励起コイルへの励起電流の印加に応じた前記検出コイルにおける複素インピーダンスの指標を決定するよう構成され、
前記システムはさらに、複素インピーダンスの前記指標を用いて、物体の存在およびその物体のタイプを検出するよう構成される、物体検出システム。
【請求項２】
前記複素インピーダンスの位相の変化に応じた前記検出コイルにおける第１タイプの物体、
前記複素インピーダンスの大きさの変化に応じた第２タイプの物体、
前記複素インピーダンスの大きさのしきい値を超えた低下に応じた第３タイプの物体、のうちのひとつ以上を検出するようさらに構成される請求項１に記載の物体検出システム。
【請求項３】
所定の第１範囲内における複素インピーダンスの前記指標の極形式での大きさの変化を決定することに応じた前記検出コイルにおける受信器タイプの物体、
所定の第２範囲内における複素インピーダンスの前記指標の極形式での大きさの変化を決定することに応じた前記検出コイルにおける異物タイプの物体、のうちのひとつ以上を検出するようさらに構成される請求項１に記載の物体検出システム。
【請求項４】
所定の第１範囲内における複素インピーダンスの前記指標の前記極形式での大きさの変化を決定することは、複素インピーダンスの前記指標の前記極形式での大きさの受信器検出しきい値を超えた増大を決定することを含み、
所定の第２範囲内における複素インピーダンスの前記指標の前記極形式での大きさの変化を決定することは、複素インピーダンスの前記指標の極形式での大きさの異物検出しきい値を超えた低下を決定することを含む請求項３に記載の物体検出システム。
【請求項５】
極形式での大きさの増大または低下を決定することは、極形式での大きさの現在の指標と極形式での大きさの過去の指標との比を算出することによって決定される請求項４に記載の物体検出システム。
【請求項６】
複素インピーダンスの前記指標は、前記検出コイルの電圧の同相成分および直交成分から決定される請求項１から５のいずれか一項に記載の物体検出システム。
【請求項７】
複数の検出コイルのアレイをさらに備え、
各検出コイルにおいて複素インピーダンスの指標を決定することができる請求項１から６のいずれか一項に記載の物体検出システム。
【請求項８】
前記複数の検出コイルのグループにおける、複素インピーダンスの所定の指標からの変化の統計的分散を算出するようさらに構成され、
前記システムは、前記統計的分散が統計的分散検出しきい値を上回ることに応じて物体の存在および物体のタイプを検出するよう構成される請求項７に記載の物体検出システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の物体検出システムを備える誘導電力送信器。
【請求項１０】
誘導電力移送（ＩＰＴ）フィールドを生成するよう構成された少なくともひとつの電力伝送コイルを備え、
前記物体検出システムは前記ＩＰＴフィールドから実質的に分離されている請求項９に記載の誘導電力送信器。
【請求項１１】
前記励起コイルおよび／または前記検出コイルは、各ループにおける前記ＩＰＴフィールドからの実質的に一様な磁束のために構成された二重カウンター巻きループである請求項１０に記載の誘導電力送信器。
【請求項１２】
誘導電力移送（ＩＰＴ）フィールドを生成するよう構成された少なくともひとつの電力伝送コイルを備え、
前記物体検出システムは前記電力伝送コイルを前記励起コイルとして用いる請求項９に記載の誘導電力送信器。
【請求項１３】
前記物体検出システムによる物体の存在およびその物体のタイプの検出に依存して、前記送信器と受信器との間の誘導電力移送が制御される請求項９から１２のいずれか一項に記載の誘導電力送信器。
【請求項１４】
誘導電力移送（ＩＰＴ）フィールドを生成するよう構成された少なくともひとつの電力伝送コイルと、
前記ＩＰＴフィールド内のまたはそれに隣接した物体を検出するよう構成された物体検出システムと、を備え、
前記物体検出システムは前記ＩＰＴフィールドから実質的に分離されている誘導電力送信器。
【請求項１５】
前記物体検出システムは前記ＩＰＴフィールドから実質的に周波数的に分離されている請求項１４に記載の送信器。
【請求項１６】
前記物体検出システムは前記ＩＰＴフィールドから実質的に磁場的に分離されている請求項１４に記載の送信器。
【請求項１７】
前記物体検出システムはひとつ以上の励起コイルとひとつ以上の検出コイルとを備え、前記励起コイルおよび／または前記検出コイルを通る前記ＩＰＴフィールドからの全磁束が最小化される請求項１４から１６のいずれか一項に記載の送信器。
【請求項１８】
前記励起コイルおよび／または前記検出コイルは、
各ループにおける前記ＩＰＴフィールドからの実質的に一様な磁束のために構成された二重カウンター巻きループ、
前記ＩＰＴフィールドからの実質的に一様な量の対向磁束のために構成された単一巻きループ、
各ループにおける前記ＩＰＴフィールドからの実質的に非一様な磁束のために構成された、各ループにおける非一様なループサイズおよび／または非一様な巻き数を伴う二重カウンター巻きループ、からなるグループから選択される請求項１７に記載の送信器。
【請求項１９】
前記ＩＰＴフィールドにおける複数のヌルは、前記検出コイルのより低い感度の領域と実質的に一致するよう構成される請求項１７または１８に記載の送信器。
【請求項２０】
各励起コイルおよび／または検出コイルは、前記少なくともひとつの伝送コイルに関連付けられた対応するＩＰＴ磁性コアの周りに配置される請求項１７から１９のいずれか一項に記載の送信器。
【請求項２１】
前記励起コイルおよび前記検出コイルは、プリント回路基板の同じ側に設けられる請求項１７から２０のいずれか一項に記載の送信器。
【請求項２２】
前記物体検出システムは前記励起コイルへの駆動信号を前記検出コイルからの検出信号と混合または乗算するよう構成されたミキサを備える請求項１７から２１のいずれか一項に記載の送信器。
【請求項２３】
前記駆動信号は９０度位相切り替えされている請求項２２に記載の送信器。
【請求項２４】
前記物体検出システムは前記位相切り替えされたミキサ出力に基づいて、前記検出信号の前記大きさおよび前記位相を決定するよう構成される請求項２２または２３に記載の送信器。
【請求項２５】
前記物体検出システムは、前記検出信号の前記決定された大きさおよび位相から極形式での大きさを決定するよう、かつ、現在決定された極形式での大きさと過去に決定された極形式での大きさとの比を算出することで前記比の時間に亘る増減を検出するよう、構成される請求項２３に記載の送信器。
【請求項２６】
複数の前記検出コイルからの前記検出信号はマルチプレクサに接続される請求項２３に記載の送信器。
【請求項２７】
前記物体検出システムは、
所定の物体を所定の位置に置くことと、
前記伝送コイル、前記励起コイルおよび／または前記検出コイル間の位相シフトを所定のひとつ以上のパラメータに対して比べることと、
所定のフィールドを生成して前記検出コイルの出力を所定のひとつ以上のパラメータに対して比べることと、に基づいてひとつ以上の物体決定パラメータを較正および／または調整するよう構成される請求項１７から２６のいずれか一項に記載の送信器。
【請求項２８】
前記物体検出システムは方向性である請求項１４から２７のいずれか一項に記載の送信器。
【請求項２９】
前記物体検出システムは検出された物体のタイプおよび／または位置を決定するよう構成される請求項１４から２８のいずれか一項に記載の送信器。
【請求項３０】
前記タイプは、金属物体、磁性物体および誘導電力受信器からなるグループから選択される請求項２９に記載の送信器。
【請求項３１】
誘導電力送信器の近くの物体の存在およびタイプを検出する方法であって、
励起コイルへの励起電流の印加に応じた検出コイルにおける複素インピーダンスの指標を決定することであって、両方のコイルは前記誘導電力送信器の近くにある、決定することと、
複素インピーダンスの前記指標を用いて、物体の存在およびその物体のタイプを検出することと、を含む方法。
【請求項３２】
所定の第１範囲内における複素インピーダンスの前記指標の極形式での大きさの変化を決定することに応じた受信器タイプの物体、
所定の第２範囲内における複素インピーダンスの前記指標の極形式での大きさの変化を決定することに応じた異物タイプの物体、を検出することをさらに含む請求項３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に誘導電力送信器に関し、特に、しかしながら非排他的に、誘導電力移送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰＴシステムはよく知られ、確立された技術領域（例えば、電動歯ブラシの無線給電）であると共に、進展している技術（例えば、「充電マット」上での携帯デバイスの無線給電）でもある。典型的には、電力送信器は伝送コイルまたは複数の伝送コイルから時間変化する磁場を生成する。この磁場は電力受信器内の適切な受信コイルに交流電流を誘起し、次いでこの交流電流を用いて電池を充電したり、デバイスまたは他の負荷に給電することができる。
【０００３】
特に携帯デバイスの無線給電のためのＩＰＴシステムについて、無線電力が受信デバイスのみに移送され、いわゆる異物には移送されないことが重要である。異物は、充電マット（例えば、インタフェース面）上に置かれてはいるが受信デバイスの一部ではない物体として定義できる。そのような異物の典型的な例は、硬貨や鍵やクリップなどの金属含有寄生要素である。例えば、寄生金属がアクティブなＩＰＴ領域の近くにある場合、それは、電力移送中に、振動する磁場に起因する渦電流により熱せられうる。そのような寄生金属の温度が許容できないレベルまで上昇するのを防ぐために、電力送信器は電力受信器と異物とを区別し、タイミングよく電力移送を中止することができるべきである。
【０００４】
インタフェース面上の異物の加熱を検出する従来手法は、電力損失方法を用いる。この方法では、電力送信器によって生成された磁場に起因して、携帯デバイス内に含まれる電力受信器内で消費された総電力量を表すのに受信電力ＰＰＲを用いる。受信電力は、電力受信器の出力から利用可能な電力とその出力電力を生成する際に失われた電力とを足し合わせたものに等しい。電力受信器はそのＰＰＲを電力送信器に伝達し、これにより電力送信器は電力損失が許容可能な設定限度内にあるか否かを決定することができ、もし否であれば電力送信器は異物の存在を示すかもしれない異常な振る舞いを決定し、電力伝送を中止する。しかしながら、この電力損失説明方法は、それ自体、異物の実際の検出を提供せず、ただ予期せぬ振る舞いの発生を提供するだけである。
【０００５】
これに対して、国際特許出願公開第WO2014/095722号は、送信器内にあり、プライマリＩＰＴ送信コイルとは別の励起コイルおよび検出コイルを用いる異物検出方法を提案する。その場合、検出巻き線の出力電圧の変化または検出巻き線のインダクタンスの変化のいずれかを用いて物体の存在可能性を決定する。しかしながら、このシステムは、ベースのインダクタンスを決定するために複雑な較正を必要とする。それはまた、鉄製物体または磁性物体との比較で金属物体に対して感度が低く、したがって異物と好ましい物体、例えば受信器デバイス、とを区別する手段を提供しない。プライマリＩＰＴフィールドの動作が検出に及ぼす望まれない効果は考慮されておらず、また特徴付けられてもいないので、提案された方法は信頼性に欠ける虞がある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、公衆に、便利な選択を提供することである。
【０００７】
ひとつの例示的な実施の形態によると、誘導電力移送（ＩＰＴ）フィールドを生成するよう構成された少なくともひとつの伝送コイルと、前記ＩＰＴフィールド内のまたはそれに隣接した物体を検出するよう構成された物体検出システムと、を備え、前記物体検出システムは前記ＩＰＴフィールドから実質的に分離されている。
【０００８】
「comprise」、「comprises」および「comprising」という用語には、種々の法域の下、排他的な意味または包括的な意味のいずれかが与えられてもよいことは理解される。本明細書の目的のために、およびそうでないと記載されない限り、これらの用語は包括的な意味を有することが意図される。すなわち、これらの用語は、直接的に参照されるリストされたコンポーネントと、潜在的に他の非特定コンポーネントまたは要素と、を含むことを意味するものとしてとらえられるであろう。
【０００９】
本明細書における文書への参照は、それが先行技術であるとの認定も、それが技術常識の一部を形成するとの認定も、構成するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付の図面は本明細書に組み入れられ本明細書の一部を形成する。添付の図面は本発明の実施の形態を説明し、上述の本発明の概括的な説明および後述の実施の形態の詳細な説明と共に本発明の原理を説明する役割を有する。
【００１１】
【図１】誘導電力移送システムの模式図である。
【図２】物体検出システムのブロック図である。
【図３】二重ＯＤコイルの模式図である。
【図４】単一ＯＤコイルの模式図である。
【図５】他の二重ＯＤコイルの模式図である。
【図６】伝送コイルレイアウトの模式図である。
【図７】フェライトの周りでインタリーブされたＯＤコイルおよびＩＰＴコイルを示す模式図である。
【図８】ＰＣＢベースのＯＤコイルの断面図である。
【図９】ＩＰＴフェライトを用いて励起コイルにより生成された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フロー図である。
【図１０Ｂ】他の検出アルゴリズムのフロー図である。
【図１１】励起コイルドライバの模式図である。
【図１２】励起コイルドライバの回路図である。
【図１３】検出器の模式図である。
【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】さらなる実施の形態の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１には、誘導電力移送（ＩＰＴ）システム１が概略的に示される。ＩＰＴシステムは、誘導電力送信器２と、誘導電力受信器３と、を含む。誘導電力送信器２は、適切な電源４（例えば、商用電源または電池）に接続される。誘導電力送信器２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ（用いられる電源のタイプによる）などのコンバータ５および例えばコンバータ５（もし存在すれば）と接続されるインバータ６のうちのひとつ以上を有する送信器回路を含んでもよい。インバータ６は伝送コイルまたは複数の伝送コイル７にＡＣ信号を供給し、これにより伝送コイルまたは複数の伝送コイル７は交流磁場を生成する。ある構成では、伝送コイル７はインバータ５とは別体のものとみなされてもよい。伝送コイルまたは複数の伝送コイル７はキャパシタ（不図示）と並列または直列に接続されることで、共振回路を生成してもよい。
【００１３】
コントローラ８は、誘導電力送信器２の各部と接続されてもよい。コントローラ８は、誘導電力送信器２の各部から入力を受け、各部の動作を制御する出力を生成する。コントローラ８は、例えば電力フロー、チューニング、伝送コイルへの選択的給電、誘導電力受信器検出および／または通信を含む誘導電力送信器２の能力に依存して、その誘導電力送信器２の種々の態様を制御するよう構成された単一のユニットまたは別個の複数のユニットとして実装されてもよい。コントローラ８は、測定され算出されたデータを保持するためのメモリを内部的に有してもよいし、またはそのような目的のために外部メモリと接続されてもよい。
【００１４】
誘導電力受信器３は受信コイルまたは複数の受信コイル９を含み、そのコイル９は受信回路と接続され、その受信回路は電力調整回路１０を含んでもよく、その電力調整回路１０は次いで負荷１１に電力を供給する。誘導電力送信器２のコイルと誘導電力受信器３のコイルとが適切に結合した場合、伝送コイルまたは複数の伝送コイル７により生成された交流磁場が受信コイルまたは複数の受信コイル９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にとって適切な形態に変換するよう構成され、例えば電力整流器または電力調節回路もしくはその両方の組み合わせを含んでもよい。受信コイルまたは複数の受信コイル９はキャパシタ（不図示）と並列または直列に接続されることで、共振回路を生成してもよい。ある誘導電力受信器では、受信器はコントローラ１２を含んでもよく、そのコントローラ１２は受信コイルまたは複数の受信コイル９のチューニング、電力調整回路１０の動作、および／または通信を制御してもよい。
【００１５】
「コイル」という用語は、電流が磁場を生成する導電性構造を含んでもよい。例えば、誘導「コイル（coils）」は、三次元形状または二次元平面形状の導電性ワイヤや、プリント回路基板（ＰＣＢ）技術を用いて複数のＰＣＢ「層」の上の三次元形状や他のコイル状形状に加工された導電性物質であってもよい。「コイル」という用語の使用は、単数形であれ複数形であれ、この意味で限定的であるべきでない。アプリケーションに応じて他の構成を用いてもよい。
【００１６】
例示的な送信器２が図２に示される。インバータ６は伝送コイル７に電力を供給することでＩＰＴフィールドを生成する。物体検出（ＯＤ）回路２００は、ＩＰＴフィールドとは別の検出（ＯＤ）フィールドを生成する励起コイルまたは複数の励起コイル２０２と、送信器２上のまたはそれに隣接した物体の存在および／または位置を検知するために用いられる検出コイルまたは複数の検出コイル２０４と、を含む。送信器２のコントローラ８は、直接的にまたは別個の制御回路を介して、励起コイル２０２に提供されるべき励起を決定するよう、かつ、検出コイル２０４からの出力信号を処理するよう、構成されてもよい。
【００１７】
これは、アプリケーションの要件に依存して、単一の励起コイルおよび検出コイルアレイ、励起コイルアレイおよび単一の検出コイル、励起コイルアレイおよび検出コイルアレイ、励起および検出の両方のための単一のコイルの使用、および／または励起コイルとしてのＩＰＴコイルの使用（およびＩＰＴ周波数の使用またはＩＰＴフィールドに対する励起信号変調）、を含んでもよい。
【００１８】
ある実施の形態では、検出技術は磁気視覚システムの一形態として考えられてもよく、それは、励起信号を電力受信器（または検出フィールド内の他の導体）へ送信し、そのように送信された励起信号が散乱されてセンサアレイに戻ってきて、そのセンサアレイを連続的にまたは周期的に監視することによって動作してもよい。励起信号の後方散乱の強度および遅延を測定し、アレイに亘り各位置において個別に解析してもよい。次いでこれを用いて物体（好ましい物体および異物の両方）を検出し、かつ、ＩＰＴフィールドにおけるまたは送信器表面上のそのような物体、例えば複数の受信器、の位置および／または移動を追跡してもよい。それはまた、電力受信器の受信コイルなどの好ましい物体と重なり合っている異物を検出することができる。
【００１９】
検出アレイは、その分解能がかなりの異物を検知するか「発見」してその位置を決めるのに十分な程度でありながら、電話やタブレットや携帯型ＰＣや他の携帯型充電式装置のうちのひとつ以上の存在および位置を特定することができるのに十分な開口を伴うように、構成される。
【００２０】
ひとつ以上の実施の形態は、反射ではなくむしろ、（物体への、または励起コイルと検出コイルとの間での）エネルギの移送を決定することに直接的または間接的に依存してもよい。言い換えると、励起コイル、物体および／または検出コイルの間の結合係数を用いて、異物（または好ましい物体）などの物体の性質および／または位置を決定する。
【００２１】
ＩＰＴフィールドからの分離
ＯＤフィールドは物体の検出のために用いられ、一方でＩＰＴフィールドは電子デバイス間で意味のあるレベルの電力を無線移送するために用いられる。したがって、ＩＰＴフィールドの電力はＯＤフィールドよりも何桁も大きい。この場合、電力移送中に物体検出装置を有効に動作させるためには、ＯＤフィールドをＩＰＴフィールドから実質的に分離することが望ましい。そのような分離を達成する多くの方法を本明細書で説明する。これにより、ＩＰＴフィールドの動作が検出に与える望まれない影響を最小化することができ、その結果、本発明の検出方法の信頼性をより高め、かつより堅牢にすることができる。
【００２２】
ＯＤフィールドは、ＩＰＴフィールドで用いられる周波数よりも相当高いか相当低い周波数を有するように生成可能である。これによりＩＰＴフィールドからの周波数的隔離が可能となり、また、共振が物体について設定される可能性により硬貨などの物理的に小さい物体の感度を向上できる。よく用いられるＩＰＴアプリケーションでは、ＩＰＴフィールドは約１１０ｋＨｚから約２０５ｋＨｚまでの動作周波数を有し、ＯＤフィールド周波数としてはＭＨｚ領域よりも高い、例えば約１ＭＨｚか、またはｋＨｚ領域よりも低い、例えば５ｋＨｚ、が用いられてもよい。そのような周波数は、所定のタイプの異物に対する感度の向上を提供してもよい。このようにして、ＯＤフィールドはＩＰＴフィールドから周波数的に分離される。
【００２３】
したがって、ある実施の形態では、ＯＤフィールドの駆動は、ひとつのＯＤフィールド周波数が物体検出に用いられ、この周波数がＩＰＴフィールド周波数よりも高いか低い、例えば約５ｋＨｚか約１ＭＨｚであるように構成されてもよい。代替的な実施の形態では、ＯＤフィールドの駆動は、いわゆる周波数「ホッピング」または「掃引」を用いて、ＯＤフィールド周波数の範囲が用いられるよう構成されてもよい。既に説明した例示的レベルの周りのいくつかの異なる周波数を用いてもよい。その周波数において物体検出測定が行われる。例えば、ＩＰＴフィールド周波数よりも高いＯＤフィールド周波数について、約８００ｋＨｚ、約１ＭＨｚおよび約１．２ＭＨｚのそれぞれにおいて測定を行ってもよく、ＩＰＴフィールド周波数よりも低いＯＤフィールド周波数について、約１ｋＨｚ、約５ｋＨｚおよび約１０ｋＨｚのそれぞれにおいて測定を行ってもよい。この周波数ホッピングは異物と好ましい物体との区別を向上させる能力を提供するので有利である。例えば、受信器コイルを共振回路の一部として有する電力受信器および例えば金属やフェライトなどの非共振物体は、特定のＯＤフィールド周波数においてＯＤフィールドに対して同様な応答を提供してもよい。これは、例えば、選択されたＯＤフィールド周波数がＩＰＴフィールド周波数の調波であることに起因して生じうる。しかしながら、そのような共振受信器は異なるＯＤフィールド周波数において異なる応答を提供するであろうし、一方で非共振物体の応答は実質的に周波数とは独立である。
【００２４】
励起コイル２０２および／または検出コイル２０４（ＯＤコイルと総称される）は、正のＩＰＴ磁束および等価な負のＩＰＴ磁束をおおよそ囲むように構成されてもよい。このようにして、ＯＤフィールドはＩＰＴフィールドから実質的に磁場的に分離される。これは、多くの方法により達成可能である。例えば、ＩＰＴ伝送コイルまたは各ＩＰＴ伝送コイルのなかの対称位置（すなわち、ひとつの伝送コイルの寸法または「フットプリント」のなかで、そのコイルの水平面に対してそのコイルの上か下で、囲まれる）において、カウンター巻き（すなわち、時計回りおよび反時計回り）ＯＤコイルが用いられてもよく、各カウンター巻きＯＤコイルに等量の磁束があってもよい。さらなる例では、各ＯＤコイルの部分はＩＰＴ伝送コイルの内側および外側にあってもよい。さらに別の例では、異なる巻き数（すなわち、時計回り巻き部分対反時計回り巻き部分）を伴うひとつ以上の伝送コイルにより生成されたＩＰＴフィールドの非対称部分において、カウンター巻きＯＤコイルが用いられてもよい。
【００２５】
図３は、二重励起／検出コイル３００の例を示す。コイル３００は、時計回り巻き部分３０２と反時計回り部分３０４とを有する。コイル３００はひとつのＩＰＴ伝送コイル７の中に完全に包含されている。そこでは、時計回り部分３０２および反時計回り部分３０４は、伝送コイル７を通る対称線３０６の両側に設けられる。これにより、各部分３０２、３０４にそれぞれ等しい量のＩＰＴ磁束が通る。この例示的な実施の形態では、逆に巻かれた部分３０２、３０４は、当業者には理解される方法で互いに結合される別個の巻き線として形成されてもよいし、または「数字の８」の（実質的に対称な）構成で巻かれた単一巻き線として形成されてもよい。
【００２６】
図４は、単一励起／検出コイル４００の例を示す。コイル４００は、ひとつのＩＰＴ伝送コイル７に対して外側（第１）の部分４０２と内側（第２）の部分４０４とを有する。すなわち、コイル４００は伝送コイル７と重なるように構成され、この場合、外側部分４０２はＩＰＴ伝送コイル７の外となるよう構成され、一方で内側部分４０４はＩＰＴ伝送コイル７の内となるよう構成され、等量の（逆向きの）ＩＰＴ磁束が各部分４０２、４０４を通過する。
【００２７】
図５は、別の二重励起／検出コイル５００の例を示す。コイル５００は、時計回り巻き部分５０２と反時計回り部分５０４とを有する。コイル５００はひとつのＩＰＴ伝送コイル７の中に完全に包含されている。そこでは、時計回り部分５０２および反時計回り部分５０４は、伝送コイル７を通る非対称線５０６の両側に設けられる。これにより、各部分５０２、５０４にそれぞれ異なる量のＩＰＴ磁束が通る。本例では、逆に巻かれた部分５０２、５０４を通るＩＰＴ磁束は各部分５０２、５０４の不均一な巻き数を用いることで均一化され、その不均一な巻き数はＩＰＴ磁束の不均一または不均一なインピーダンスを実質的に補償するように算出され、その補償はコイル部分巻き線５０２、５０４の相対サイズ（例えば、厚さ、直径等）や導電性（例えば、異なる導電性物質を用いることによって）を調整することによってなされ、その相対サイズや導電性はＩＰＴ磁束の不均一さを実質的に補償するよう算出される。図３の例のように、逆に巻かれた部分５０２、５０４は、互いに結合される別個の巻き線として形成されてもよいし、または「数字の８」の（実質的に非対称なまたは歪んだ）構成で巻かれた単一巻き線として形成されてもよい。
【００２８】
アプリケーションに応じて他の形態の分離を用いてもよい。伝送コイルとは別個のひとつ以上の励起コイルを用いて検出フィールドを生成する実施の形態では、上述のように磁束を相殺する態様で巻かれるのは励起コイルであるが、一方でひとつ以上の伝送コイルを用いて検出フィールドを生成する実施の形態では、検出コイルを上述のように磁束を相殺する態様で巻くことで、例えば伝送コイルアレイ内の他の伝送コイルから生成されたＩＰＴフィールドからの分離を提供することを注意しておく。
【００２９】
励起コイルおよび検出コイルのレイアウト
感度を高めるため、および／または製造コストを低減するため、ＯＤコイルにおけるいくつかの特徴が提供されてもよい。
【００３０】
伝送コイルのアレイの例が図６に示される。各伝送またはＩＰＴコイル６０２は、規則的に配置された多くのＩＰＴフェライト要素（コア）６０４の周りに設けられる。ＩＰＴコイル６０２は矩形アレイ構造に配置され、リニア（２Ｄ）、重畳（図６に示されるように）または三次元的（３Ｄ）に配置されてもよい。コイルおよびアレイ自体は、異なる幾何形状または任意の形状を有するよう構成されてもよい。フェライトコア（のアレイ）を用いることで、ＩＰＴコイル６０２によって生成されるＩＰＴフィールドを当業者には理解される態様で強化することができる。フェライトコア（のアレイ）は、米国特許仮出願第62/070,042号（タイトル「System and Method for Power Transfer」、２０１４年８月１２日出願）に記載されるように、伝送コイルアレイに対して配置構成されてもよい。その仮出願は、参照によりその全体が本明細書に明示的に組み入れられる。この場合、各フェライト要素の上面（ＩＰＴシステムのｚ軸に対してのものであって、ｚ軸は伝送コイルの面に垂直であり、ｚ軸に沿っていわゆる「ｚ高さ（z-height）」が、ＩＰＴシステムの伝送コイルと受信コイルとの間の距離として定義される）がＩＰＴコイル６０２から突き出るかまたは、フェライト要素の上面が伝送コイル面の最上面と共面となるかまたはそれよりも下となるように、構成されてもよい。フェライト要素は実質的に平坦であるかまたは丸い上面を有してもよい。後述の通り、そのようなフェライト要素がＩＰＴアレイに存在する場合、それらは検出フィールドのためにも有利に用いられうる。
【００３１】
図７は図６のＩＰＴコイル６０２のアレイを示し、該ＩＰＴコイル６０２は例示的構成において検出コイル７０２のアレイでインターリーブされている。各ＩＰＴコイル６０２は四つのフェライトコア６０４を囲む。検出コイル７０２のそれぞれはフェライトコア６０４のうちのひとつの上面の上に（すなわち、フェライト要素の上面の平面と平行であるがそこよりも上にある平面内に）設けられる。この場合、単一のフェライトコアは、図７の態様に示されるように、対応する検出コイルによって囲まれるかまたはその中に包含される。この構成により、コア６０４のフェライト物質は、検出コイル７０２がＯＤフィールドの強化を通じてより高感度となることを可能とする。これはＩＰＴフィールドにおける効果と同様である。しかしながら、フェライトコア６０４がＩＰＴフィールドの磁束をコアの位置に集束させるので、コア間のスペースにおけるＩＰＴ磁束はそれに対応して疎となる。したがって、いくつかの領域は、小さいがゼロではないＩＰＴ磁束を伴うＩＰＴフィールドヌル７０４を形成してもよい。同様に、検出コイル７０２の感度はフェライトコア６０４間では落ちる。したがって、ＩＰＴフィールドヌル７０４と低感度ＯＤフィールド領域とを揃えることは、これらのポイントにのみ存在する異物は同様にＩＰＴ磁束を受けることはなく、したがって加熱のリスクを低減できることから、望ましいものでありうる。
【００３２】
励起コイル２０２は同様に伝送コイル７でインターリーブされてもよい。また、アプリケーション要件に依存して、フェライト要素６０４を用いて、励起コイルアレイにより生成されるＯＤフィールドの強度を増やしてもよい。
【００３３】
図８は、プリント回路基板（ＰＣＢ）として作成されるＯＤコイルアレイを示す。ＰＣＢ８０４のベース層８０２は伝送コイルアレイおよびフェライト要素を有してもよい。ＰＣＢ８０４は、二つの銅トレース層８０８および８０１を両側に備える基板層８０６を含んでもよい。下側トレース８０８（ベース層８０２に面する）は励起コイル２０２を含んでもよい。上側トレース８１０は検出コイル２０４を含んでもよい。このようにすることで、ＯＤコイルアレイのサイズは最小化されうる。
【００３４】
図９は、図８の下側トレース８０８についての、例示的なフィールド分布９００を示す。ここでは、励起コイルは各フェライト要素６０４を（検出コイルについて前述した態様で）囲むよう構成される。前述のように、検出コイルおよび／または励起コイルはＩＰＴ伝送コイルアレイのフェライト構造を用いる。また、フィールド線は各フェライト要素６０４の極９０２に集中する。本実施の形態では、フェライト要素６０４（およびしたがってＰＣＢ８０４）は、フェライトのベースまたは基板（バックプレート）９０４でもあるベースまたは基板（バックプレート）９０４の上に設けられる。したがって、ベースプレート９０４は、ＩＰＴコイルアレイおよびＯＤコイルアレイの下側（前述の次元平面に対して）のシールドとして作用し、その結果、コイルアレイの下側の金属物体は加熱されないし、誤検出されることもない。このように、ＯＤ回路２００は方向性である。
【００３５】
本実施の形態では、フェライト要素は、フェライトバックプレートに取り付けられた別個の要素であってもよいし、適切な製造を通じてバックプレートと一体とされてもよい。あるいはまた、アプリケーションに依存して、例えばＩＰＴコイルアレイがそのような要素を用いない場合には、ＯＤコイルは別個のフェライト要素／コアを組み入れることで、検出感度を高めてもよい。
【００３６】
検出ＨＷおよびアルゴリズム
上述の通り、送信器２のコントローラ８は各検出コイルから電圧を直接的にまたは間接的に提供され、各位置に対して大きさおよび位相を時間に亘って抽出する。このため、コントローラ８は励起コイルドライバと検出回路とを含んでもよい。
【００３７】
上述の通り、異物と好ましい物体、例えば電力受信器、とを区別する手段が要求される。存在する物体の種類を区別するのに用いられうるひとつの方法は、励起コイルと励起（ＯＤ）フィールドに影響を与えている送信パッド上の物体との間の結合ファクタの測定である。出願人は、ほぼ金属からなる物体はＯＤフィールドとの結合を抑制する（より低い電圧振幅出力）傾向があり、一方でかなり多量のフェライトを有する物体は結合を強化する（より高い電圧振幅出力）傾向があり、共振ピックアップや二次回路を有する電力受信器などの共振構成は後方散乱信号に位相シフトを引き起こす傾向があることを見出した。したがって、ＯＤフィールドの振る舞いにおけるこれらの特徴が適切に決定される場合、誘導ピックアップコイルのフェライトシールドなどの「好ましい」物体と、硬貨などの「異」物と、を区別することが可能である。
【００３８】
図１０Ａは、物体を検出するための例示的なアルゴリズム１０００を示す。ステップ１００２では、コントローラ８はＯＤアレイの各位置における電圧の振幅および位相を決定する。任意の位置において位相が変わった場合（ステップ１００４）、ステップ１００６において、電力受信器が存在することを示すようこの位置を更新する。位相は変わらなかったが振幅が増大した場合（ステップ１００８）、ステップ１０１０において、磁性物質が存在することを示すようにこの位置を更新する。振幅が増大せず減少した場合（ステップ１０１２）、ステップ１０１４において、金属物質が存在することを示すようにこの位置を更新する。ＯＤアレイの各位置について決定が続き（ステップ１０１６）、次いで連続的に、周期的に、または所定のひとつ以上のイベントの発生時に、繰り返される。
【００３９】
図１０Ａのアルゴリズム１０００は、振幅および位相の相対変化を決定することによって受信器および異物の検出が比較的単純に提供される例を示す。これらの変化は多くの種々のシナリオにおいて存在するが、変化量を環境的および／または回路電気ノイズと区別することは難しい。受信器および異物の両方が存在するシナリオでは変化は区別不能でありうる。図１０Ｂは、そのような状況において、物体検出を追加的により容易にするための他の例示的なアルゴリズム１０５０を示す。
【００４０】
アルゴリズム１０５０は、環境条件（すなわち、物体が存在しない）での検出コイル７０２のあるグループに亘る測定にはある変動がありうることを認識し、これらのグループを用いて標準偏差の測定を提供する。出願人は、これらのグループが隣り合う検出コイルを含み、製造工程および公差に起因する変動を伴うコイルアレイの概略的トポロジをおおよそ表すことを見出した。例えば、アレイは四つより多い辺を有する多角形を表し、そのなかに定義される四つ以下の辺を有するサブ多角形が異なる検出コイルグループを提供してもよい。例えば、アレイが「十字形」（１２辺多角形）である場合、その中に三つの四辺多角形を定義することができ、その結果三つの検出コイルグループが定義され、各グループ内のコイルはそのグループ内の他のコイルと実質的に一致する特性を有するが、他のグループのコイルとは異なる特性を有してもよい。コイルのこのグループ化によると、それらのグループ内のコイルに亘る（振幅および／または位相）測定の区別を、測定確度の良好な確からしさを伴いつつ行うことが可能となる。
【００４１】
したがって、図１０Ｂでは、ステップ１０５２において、コントローラ８は当業者には理解される態様でＯＤアレイの各グループ内における、電圧振幅よって表される極形式での大きさおよび位相の標準偏差を決定する。標準偏差が通常パラメータの範囲内にある場合、前述の通り、コントローラ８は連続的に、周期的にまたは所定のイベント時にＯＤアレイをサンプリングすることを続ける。しかしながら、任意のグループ内で標準偏差が所定のしきい値量（例えば、既知の製造公差に基づいて予め決定される）を上回る場合、ひとつ以上の物体が充電面の近くにあると決定する（ステップ１０５４）。コントローラ８は、次いで、その中に物体を有すると決定されたグループ内の各検出コイルについて、またはＯＤアレイの全ての検出コイルについて、極形式での大きさの現在の測定値（すなわち、ｔ（ｎ））と極形式での大きさの（直近）過去の測定値（すなわち、ｔ（ｎ−１））との比を式（１）のように計算する。この比は、設定位置での表面上の変化を表す。
Ratiot(n) = Polar Magnitudet(n) / Polar Magnitudet(n-1)
（１）
コントローラ８は次いで一連のチェックを実行することで、算出された比に基づいて、存在する物体のタイプを検出する。ステップ１０５６では、グループ（または表面）内で最大の比の増大が受信器検出しきい値よりも大きいか否かを決定することによって受信器チェックが行われ、「はい」であれば最大の比の増大の位置が決定され（ステップ１０５８）、決定された検出コイルにおける受信器の位置が報告され（ステップ１０６０）、これによりＩＰＴアレイを用いた電力移送が開始されうる。ステップ１０５６の結果が「いいえ」の場合、ステップ１０６２では、グループ（または表面）内で最大の比の減少が異物検出しきい値よりも大きいか否かを決定することによって異物チェックが行われ、「はい」であれば最大の比の減少の位置が決定され（ステップ１０６４）、決定された検出コイルにおける異物の位置が報告され（ステップ１０６６）、これによりＩＰＴアレイを用いた電力移送は不可となる。ステップ１０６２の結果が「いいえ」の場合、ステップ１０６８では、未知の物体が存在すると決定され、その結果ＩＰＴアレイを用いた電力移送は不可となる。この「未知」の物体は、受信器しきい値および異物しきい値の適切な選択により、受信器と異物との組み合わせを表してもよい。当業者には理解される態様での種々のシナリオの測定およびモデル化を通じて、そのような選択を行うことができる。
【００４２】
図１０Ａおよび図１０Ｂで示され説明されたステップのシーケンスは単なる例示であって、シーケンスは変更されてもよく、また適宜並列なステップで置換されてもよいことは理解される。
【００４３】
図１１は、励起コイルドライバ１１００の一例を示す。ＭＣＵ１１０２は、所望のＯＤフィールド周波数を有するＰＷＭ１１０３と、９０度位相シフトした信号１１０５と、を提供する。所望のＯＤフィールド周波数は例えば５ｋＨｚ／１ＭＨｚ（または、１ｋＨｚから１０ｋＨｚの周波数範囲または８００ｋＨｚから１．２ＭＨｚの周波数範囲）である。両方の信号はフィルタ１１０４を用いてローパスフィルタされる。その結果、高調波を除去することによりＰＷＭ方形波から正弦波が生成される。フィルタされた信号は検出器（後述）に提供される。電力増幅器１１０６は、過大な電力を使用せずに良好な信号対ノイズ比が提供されるように、励起コイル２０２への信号を十分な量だけスケールする。
【００４４】
図１２は、励起コイルドライバ回路１２００のための他の例示的回路を示す。二つの同等な信号チェーンが用いられる。一方のチェーン１２０２は高い駆動能力を有するオペアンプ（opamp）１２０４を用いて励起コイル２０２を駆動する。他方のチェーン１２０６はコントローラ（検出器）を駆動する。ＭＣＵ１１０２は、励起チェーン１２０２に対する、検出チェーン１２０６への駆動信号の位相を変えることができる。これにより、０度リファレンスまたは９０度リファレンスを検出器に提供することができる（後述）。
【００４５】
あるいはまた、実際の励起出力を位相スプリッタ（例えば、Ｒ／ＣまたはＣ／Ｒネットワーク）に入力し、互いに９０度位相がずれた二つの信号を生成し、電子スイッチを用いて一方または他方を選択してもよい。
【００４６】
図１３は、検出コイルアレイを有する検出器１３００の一例を示す。各検出コイル２０４はマルチプレクサ１３０２に接続される。マルチプレクサ１３０２は、連続的にまたは周期的に全ての検出コイルを巡回するよう信号１３０３でプログラムされているか、または物体が検出された所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、上述の励起信号（電圧）は上述のようにＭＣＵ１１０２のソフトウエアによってスイッチ１３０５を用いて位相スイッチされる。増幅されたマルチプレクサ出力はミキサ１３０６によって、励起ドライバからの二つの異なる位相スイッチされた励起電圧１３０８と混合（乗算）される。あるいはまた、混合はＤＳＰまたはマイクロプロセッサによってなされてもよい。ミキサの出力はフィルタ１３１０によってローパスフィルタされ、ＡＤＣ１３１２によってデジタル的にサンプルされる。フィルタ１３１０の応答は、検出コイルが切り替えられるレートを決定する。したがって、ＯＤフィールドサンプリングの分解能についてのアプリケーション要件にしたがって、静定時間を選択すべきである。
【００４７】
混合および／または乗算のこの構成は、可変フィルタを要することなく励起の周波数を追跡できるという利点を有する。さらに、位相切り替えにより、ＭＣＵ１１０２はデジタル信号から振幅および位相情報を抽出できるようになる。励起コイルからの電圧の周波数は、検出コイルからの電圧の周波数と同じであるから、その二つの信号を乗算することにより、二倍の周波数にシフトアップされた信号とＤＣ信号とからなるひとつの合成信号が生じる。ローパスフィルタ１３１０はより高い周波数の信号をフィルタする。励起リファレンス電圧を９０度だけ位相シフトさせ、ＤＣレベルの二番目の読みをとることにより、例えば式（２）を用いて、二つのミキサＤＣ出力の振幅の除算の逆正接として位相を算出することができる。
【数１】
2018503063.tif 000003
（２）
【００４８】
図１４および図１５は、検出器の例示的回路を示す。全ての検出コイル２０４の出力は、直列に接続されたひとつ以上のマルチプレクサ１４０２、１４０４の入力と接続され、最終的な出力１４０６はオペアンプ１４０８によって増幅される。オペアンプ１４０８の出力はギルバートセルミキサ１５０２に渡される。これに続き、増幅器１５０４はＡＤＣ１３１２の入力範囲に合うような利得およびＤＣオフセットの両方を提供する。
【００４９】
電力消費は低い（約１０ｍＷ）ので、連続的なＯＤフィールドを提供するために、励起コイル／検出コイルは連続的に駆動されてもよい。あるいはまた、ＯＤフィールドはパルス化されてもよく、この場合、電力消費をさらに低減することができる。
【００５０】
検出フィールドから絶対的測定がなされ、検出フィールドはＩＰＴフィールドから分離されているので、異物が開始段階で送信「パッド」上に既に存在している場合、この異物は検出されず、周囲環境の単なる一部となるであろう。これを避けるべく使用前に送信器を較正するために、既知の性質を有する物理的な（例えば、金属ディスク）またはデジタル的な（例えば、較正ファクタ）較正トークンを用いてもよい。これは、較正トークンを設定位置に置き、位置および物体タイプが正しく決定されるまでアルゴリズム出力を調整することによりなされる。
【００５１】
あるいはまた、使用前に、プライマリコイル、励起コイルおよび検出コイル間の位相および振幅の相対測定値を相対期待値と比較することで、開始環境に何か異常なものがあるか決定してもよい。これは、手動で環境をチェックするための警告を生成するか、またはアルゴリズムを調整するために用いられうる。
【００５２】
さらなる代替構成では、既存のコイルを通じてまたは所定の間隔離れた追加のコイルを通じて、既知の信号をシステムに注入することによって、較正ファクタを決定してもよい。これにより、手動での較正および／またはシステム外の較正物体（例えば、較正トークン）の必要性を回避することができる。
【００５３】
さらなる実施の形態が図１６に関して説明され、それは前述の特徴のある組み合わせを含む。単一の送信アレイから複数の受信器に給電することは、ＰＲｘ（誘導電力受信器）電力移送の存在下で異物の電力消費を検出することの課題のダイナミックレンジを増大させる。これは、複数のＰＲｘユニットをサポートすることが関連するＰＴｘ（誘導電力送信器）電力移送トータルレベルを実質的に増大させるからである。
【００５４】
追加的な電力受信器が電力送信製品に追加されるにつれて、（ひとつのＰＲｘの近くの空間に局在化した）空間測定は、その課題のダイナミックレンジを制限するための方法を提供する。
【００５５】
インタフェース領域（受信器を置くための送信器面）に亘って空間的に分布する検出コイルのアレイ内の各検出コイルまたはセルにおける結合ファクタの測定または複素インピーダンスの評価は、以下を示す便利な指標を提供できる。
−物体がインタフェース面に置かれたとき（および場所）の物体検出、
−物体が実質的に金属的か否か、
−物体がフェライトを含むか否か、
−物体がＬ−Ｃ並列共振タンクなどの共振回路を有するか否か。
【００５６】
本明細書で説明される実施の形態は独立して用いられてもよく、または異物検出の他の方法と合わせて用いられてもよい。
【００５７】
図１６を参照すると、物体検出システムは以下のシステムブロックを備える。
ａ）ＦＯＤ励起コイル（１６０５）は導体または導体アレイ（これは、プライマリコイルから分離されるか隔離されていてもよい）からなり、該導体または導体アレイは印加電流がインタフェース領域の平面を通じて磁束を生成するようにインタフェース領域または面をカバーするよう配置される。導体は、プライマリコイルからの（同じ導体のカウンター巻きセクションへの）磁束リンクが総誘導電圧を最小化するように、「二重カウンター巻きループ」構成で配置されてもよい。
ｂ）ＦＯＤ検出コイルアレイ（１６１０）は、インタフェース面に亘って空間的に分布するセルのアレイからなる。各セルは、インタフェース面の近くまたはその上に置かれた物体とリンクする（すなわち、それを通過する）磁束であってＦＯＤ励起コイルによって生成された磁束、がＦＯＤ検出コイルアレイの少なくともひとつのセル内の導体ともリンクするように構成された導体を含む。
ｃ）励起コイルドライバ（１６１５）回路は、ＦＯＤ励起コイルに、連続的なまたはパルス的な励起電流を印加する。
ｄ）物体検出部（１６２０）は、ＦＯＤ検出コイルアレイの各セルにおける複素インピーダンスを測定し、評価する。典型的には、これは、各セルからの信号を処理する測定回路を備えてもよく、この場合、その信号は数値演算部によって評価されてもよい。
【００５８】
異物（１６２５）および正当な誘導電力受信器（１６３０）もまた示されている。励起コイル（１６３５にて）および受信器（１６３０にて）のそれぞれについてのフェライトシールドもまた示されており、これを用いることで、正当な受信器（１６３０）を検出することができる利点がある。
【００５９】
実施の形態は、各セルの出力ベクトルの大きさまたは極形式での大きさを複素インピーダンスの指標として以下の様に評価してもよい。
１．励起コイルドライバをイネーブルすることにより、励起電流IFOD-excitationを印加する。IFOD-excitationの大きさおよび周波数は（システム実装属性と合わせて）、ΦforeignとΦFOD-Detection-Coil-N（各セルにおける）とΦPRx-Secondary-Coilとにおいて十分なレベルの磁束を生成するように設定される。この場合、物体検出システムは二つの異なる物体グループ（異物または正当受信器）の複素インピーダンスを（複素インピーダンスの指標を決定することによって）、それらを区別するのに十分な確度で、評価することができる。IFOD-excitationの周波数は、多くの場合、ＰＲｘ（１６３０）のLs、Cs、およびCdによって形成される共振検出周波数fdに近いがそれに厳密に等しくはない点である。
２．ＦＯＤ検出コイルアレイの各セル（１６１０）について、終了インピーダンスを印加し、各LFOD-Detection-Coil-N−物体検出回路（１６２０）によって実装される−での電圧信号の振幅および位相を測定する。複素インピーダンスの指標。
３．セル出力信号の同相成分および直交成分をローカルリファレンス（励起コイルドライバ出力など）で測定することによって、振幅を評価することができる。ベクトルの大きさまたは極形式での大きさを、測定された同相成分および直交成分の二乗の和の平方根として評価することができる。同様に、ベクトル位相角度を、同相成分を直交成分で除した比の逆正接を計算することによって評価することができる。しかしながら、代替的に、これらの測定を決定するための他の方法を用いてもよい。
【００６０】
検出コイルにおける複素インピーダンスの指標を用いた物体の存在およびタイプ検出は以下のように行われてもよい。
１．インタフェース面上に何も物体がない場合の各セルの出力ベクトル大きさを評価することによって、「空ボード（empty board）」補正値（例えば、送信器の電源投入時のもの）を記録する。
２．アレイにおけるセル出力ベクトル大きさ（すなわち、複素インピーダンスの指標）の統計的分散（すなわち、標準偏差の二乗）としてσFOD-Detection-Coils2を周期的に計算する（各セルについての補正値を減算した後の正味値を用いる）。
３．σFOD-Detection-Coils2がしきい値karray_changeを下回る場合、アイドルのままとし、ステップ２に戻る。しきい値karray_changeは、最終的なシステム実装での予備実験によって確立されてもよい。
４．各セル出力ベクトル大きさをそのセルについての過去の測定で除した比Nslope_cell_Nを評価する。
５．Nslope_cell_Nがしきい値kslope_PRXfound_minを上回る場合、正当なＰＲｘが見つけられた。しきい値kslope_PRXfound_minは、最終的なシステム実装での予備実験によって確立されてもよい。
６．Nslope_cell_Nがしきい値kslope_PRXfound_maxを下回る場合、異物（または異物およびＰＲｘの両方が一緒に）が見つけられた。しきい値kslope_PRXfound_maxは、最終的なシステム実装での予備実験によって確立されてもよい。
７．確度を改善するために、IFOD-excitationの交流周波数でこの分析を繰り返してもよい。
【００６１】
代替的な構成では、送信器の電力コイルはまた物体検出システムの励起コイルとして用いられてもよい。同様に、励起コイルは、送信器の別個の電力コイルから分離されていなくてもよい。検出コイルのアレイが用いられたが、代替的に、単一の検出コイルを用いてもよい。さらなる代替として、電力コイルを検出コイルとして用いてもよい。さらに、複素インピーダンスの異なる指標を用いてもよい。また、複素インピーダンスの指標を用いて、異なるタイプ（受信器および異物に加えて）を検出してもよい。
【００６２】
受信器検出しきい値を上回る極形式での大きさの増大を決定する（すなわち、Nslope_cell_N > kslope_PRXfound_min）ことに応じて物体の受信器タイプを検出するものとして実施の形態が説明されたが、所定範囲内の変化などの、極形式での大きさに対するより上位概念的な関係を用いてもよい。同様に、物体の異物タイプの検出が異物検出しきい値を上回る極形式での大きさの減少（すなわち、Nslope_cell_N < kslope_PRXfound_max）に応じたものとして説明されたが、所定の第２範囲内の変化などの、極形式での大きさに対するより上位概念的な関係を用いてもよい。
【００６３】
複素インピーダンスの指標は、検出コイルの同相電圧成分および直交電圧成分から決定されてもよい。これは、アナログ回路コンポーネントおよびデジタル処理の組み合わせにより決定されてもよい−すなわち極形式での大きさ。
【００６４】
実際、コイルのパラメータの違いおよび／または変化を説明する際の確度を改善するために、物体検出アルゴリズムは測定値に「かなりの」変化が検出された場合にのみ実行されてもよい。これは、検出コイル（またはこれらのサブグループ）の複素インピーダンスの所定指標（例えば、「空ボード」値）からの変化の算出された統計的分散が統計的分散検出しきい値を上回る場合（すなわち、σFOD-Detection-Coils2 > karray_change）に生じるよう構成されてもよい。
【００６５】
本発明の実施の形態の説明によって本発明を説明し、また実施の形態を詳細に説明したが、添付の請求項の範囲をそのような詳細に制限したり限定したりするような出願人の意図は全くない。当業者には、追加的な利点や変形例は容易に明らかであろう。したがって、より広い態様における本発明は、示され説明された具体的な詳細や代表的な装置および方法や説明的例示に制限されない。したがって、出願人の大きな発明概念の精神や範囲から逸脱することなしに、そのような詳細からの逸脱がなされうる。
【図１】
2018503063.tif 000004
【図２】
2018503063.tif 000005
【図３】
2018503063.tif 000006
【図４】
2018503063.tif 000007
【図５】
2018503063.tif 000008
【図６】
2018503063.tif 000009
【図７】
2018503063.tif 000010
【図８】
2018503063.tif 000011
【図９】
2018503063.tif 000012
【図１０Ａ】
2018503063.tif 000013
【図１０Ｂ】
2018503063.tif 000014
【図１１】
2018503063.tif 000015
【図１２】
2018503063.tif 000016
【図１３】
2018503063.tif 000017
【図１４】
2018503063.tif 000018
【図１５】
2018503063.tif 000019
【図１６】
2018503063.tif 000020
【国際調査報告】
2018503063.tif 000021
2018503063.tif 000022
2018503063.tif 000023