JP2011507481A - 誘導電力転送 - Google Patents

Abstract

誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる検出方法であって，該１次ユニットは電磁誘導によって，前記１次ユニットの近傍に配置された前記システムの少なくとも一つの２次ユニットへ，及び／又は前記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，前記方法は駆動状態において，前記１次ユニットの１又は複数の１次コイルへ供給された電気駆動信号の強度が，第１値から第２値へ変化するように前記１次ユニットを駆動するステップと，前記１次ユニットの電気特性に対する前記駆動の影響を評価するステップと，前記２次ユニット及び／又は前記１次ユニットの近傍に配置された異物の存在を，前記の評価した影響に応じて検出するステップと，を有する。

Description

本発明は，例えば可搬型の電気デバイス又は電子デバイスに給電するために用いる誘導電力転送の方法と，装置と，システムと，に関する。

可搬型デバイスに給電するのに適した誘導電力転送システムは，次の二つの部分からなっていてもよい。
・少なくとも一つの１次コイルを備え，該１次コイルを交番電流で駆動し，時間変動磁束を生成する１次ユニット
・上記の１次ユニットと別個の，２次コイルを備える２次ユニット

２次コイルが，１次コイルが生成する時間変動磁束の近傍に置かれたとき，変動磁束は２次コイルに交番電流を誘起し，１次ユニットから２次ユニットへ電力を誘電で転送することができる。

一般に，２次ユニットは転送された電力を外部負荷に供給し，２次ユニットは，負荷を含む主物体（２次デバイス）に入れて，又は主物体によって運搬することができる。例えば主物体は，再充電可能なバッテリ又は電池を備えた可搬型の電気デバイス又は電子デバイスであってよい。この場合，負荷は，バッテリ又は電池を充電するバッテリ充電回路であってよい。あるいは，２次ユニットを適切なバッテリ充電回路と共に，このような再充電可能電池又はバッテリ（２次デバイス）に組み込んでもよい。

このような誘導電力転送システムの一つのクラスが，英国特許出願公開第GB2388716A号明細書に記載されている。このクラスのシステムの注目すべき特徴は，１次ユニットの磁気系が物理的に「開放型」の性質を有する，すなわち磁気経路の重要な部分が空間を通ることである。これによって，１次ユニットが種々の形状及びサイズの２次ユニットへ，そして同時に複数の２次ユニットへ，電力を供給することができる。このような「開放型」システムの別の例が，英国特許出願公開第GB2389720A号明細書に記載されている。ここではこのような「開放型」システム及び「複数デバイス」システムに注目するが，これは単に例であって，本発明は，例えば１次ユニットと２次ユニットとの間にほとんど１対１の関係があり，配置自由度がほとんどない実質的に「閉鎖型」のシステムなど，すべての誘導システムに拡張できることを理解されたい。

「開放型」システムに戻ると，このようなシステムはいくつかの課題がある。第１の課題は，１次ユニットが１００％の効率であり得ないことである。例えば，電子回路におけスイッチング損失及び１次コイルにおけるI^２R損失は，２次ユニットが存在しないとき，又は充電を要する２次ユニットがないときでさえ，電力を消費する。これはエネルギの浪費であり，この状況においては１次ユニットが低電力の「待機モード」に入ることが望ましい。

このようなシステムにおける第２の課題は，一般に（金属製の）異物が１次コイルの近傍に置かれて，コイルと結合することを機構的に防ぐことができないことである。金属製の異物は，その中に渦電流が誘起されることがある。このような渦電流は磁束を排除するように作用するが，材料が抵抗値を有するため，流れる渦電流が，物体を加熱させるI^２R損失を起こすことがある。

加熱が大きい場合として，恐らく，とりわけ次の二つの特定の場合がある。
・任意の金属の抵抗値が高いとき，例えば不純物を含み，薄いとき
・材料が強磁性のとき，例えば鋼を含むとき。このような材料は高透磁率を有し，材料内に高磁束密度を励起し，大渦電流，したがって大I^２R損失を生じさせる。

本願においては，電力流出を起こす異物を，「寄生負荷」と呼ぶ。寄生負荷があるとき，それらが加熱しないように１次ユニットは任意選択で「終了モード」に入ってもよい。

これら二つの課題を解決するために，従前から種々の方法が検討されてきた。

２次ユニットが充電を必要としないとき，電力を浪費しないという，第１の課題を解決するために従来検討された解決方法は次のとおりである。

・第１の方法においては，２次ユニットは充電中誘導性負荷を調整して，１次ユニットから取得する電力に対応する変化を生じさせ，１次ユニットに情報を返信する。これは，１次ユニットに待機モードに入らないように指示する。

・第２の方法においては，１次ユニットは，１次ユニットを流れる電流，及び／又は１次コイルに現れる電圧の変化によって，２次ユニットがあるのか，異物があるのかを判定する。充電を要する２次ユニットが検出されたときは，１次ユニットは待機モードに入らないでよい。

・第３の方法においては，１次ユニットは駆動周波数，したがって（共振によって）同調した２次ユニットとの結合係数を変える。２次ユニットが電力を消費していないときは，周波数を掃引したとき取得される電力に大きな差がなく，したがって１次ユニットは待機状態に入る。

・第４の方法においては，１次ユニットは１次コイルを流れる電力を測定して，測定値がしきい値以下のとき，脈動待機状態に入る。

・第５の方法においては，１次ユニットは検出コイルを含み，該検出コイルには，２次ユニットの位置に応じて逆結合される電力が生じる。デバイスがないときは，１次ユニットは待機モードに入る。

・第６の方法においては，２次ユニットは１次ユニットのスロットにかん合して，１次ユニットを起動する機械的突起を備える。

・第７の方法においては，１次ユニットは二つのコイルを駆動し，２次ユニットには対応する二つの受電用２次コイルがある。１次ユニットは各１次コイルから配電される電力を測定し，該電力がしきい値以下のとき待機モードに入る。

・第８の方法においては，１次ユニットは共振タンク及び制御回路を備え，制御回路は，誘電リンクを介して電力を供給するために必要な量よりもわずかに多いエネルギを共振タンクに維持するように働く。電力需要が低下したとき，制御回路は共振タンクに更なるエネルギが蓄積されることを停止するように働く。

・第９の方法においては，１次ユニットは，１次コイルの平均電流を検出して参照値と比較する比較器を含む。平均電流が参照レベル以下のとき，１次ユニットは無負荷状態にあると推定される。

・第１０の方法においては，１次ユニットは，測定段階で１次コイルを非駆動共振状態に置いて共振タンクとして作用するようにし，共振タンク内のエネルギ減衰を測定して，どれだけのエネルギが取り出されたかを判定する。２次ユニットは別のこのような測定段階において１次コイルに別の負荷を置くように構成され，２次ユニットがあるときは，１次ユニットから取り出される電力に差が検出される。２次ユニットがないときは，１次ユニットは待機モードに入る。

・第１１の方法においては，２次ユニットは，測定段階で無負荷状態に設定され，その間１次ユニットは１次コイルから取り出される電力を測定する。１次コイルから取り出される電力が，測定段階に入ったとき実質的に変化しないときは，電力を必要とする２次ユニットがないと推定され，１次ユニットは待機モードに入ってもよい。

・第１２の方法においては，２次ユニットは，自己の電力要求条件に関する情報を１次ユニットに伝送する。そして１次ユニットは１次コイルから取り出される電力を測定し，上記の電力要求条件と比較する。このような情報が受信されないときは，１次ユニットは２次ユニットがないと判定し，待機モードに入ってもよい。

寄生負荷についての第２の課題を解決するために，従来検討された解決方法は次のとおりである。

・第１３の方法においては，１次ユニットは駆動周波数を変える。このシステムにおいて２次ユニットは同調しており，この周波数変化は１次ユニットから取り出される電力の変化になる。負荷が代わりに金属片であったときは，周波数を変えることは大きな影響がなく，１次ユニットは終了モードに入る。

・第１４の方法においては，２次ユニットの鍵が１次ユニットを起動する。２次ユニットがあるときは，どんな異物も物理的に排除されることを仮定している。

・第１５の方法においては，１次ユニットは二つの１次コイルを駆動して２次ユニットへ電力を供給する。二つのコイルによって供給される電力量が異なるときは，１次ユニットは負荷は有効な２次ユニットではないと推定して，終了モードへ入る。

・第１６の方法においては，１次ユニットは，１次ユニットの各コイルにおける電圧及び電流の不均衡を検出するために用いられる比較器を含む。このような不均衡は，異物が検出されたことを示すものと考えられる。

・第１７の方法においては，２次ユニットは充電の際に自己の誘導性負荷を変化させて，１次ユニットから取り出される電力に対応する変動を生じさせ，１次ユニットへ情報を返信する。このような情報が１次ユニットで受信されないときは，２次ユニットがないか，異物があると推定される。

・第１８の方法においては，１次ユニットは１次コイルを流れる電流及び／又は１次コイルに現れる電圧の変化によって，２次ユニットがあるか，異物があるかを判定する。異物が検出されたときは，１次ユニットは終了モードに入る。

・第１９の方法においては，１次ユニットは，測定段階で１次コイルを非駆動共振状態に置く。一連の測定段階が実行され，その間に２次ユニットは１次コイルに種々の負荷を置く。測定段階は，１次ユニットが予期しない寄生負荷（すなわち異物）があるかどうかを判定できるように構成される。異物があると判定されたときは，１次ユニットは終了モードに入ってもよい。

・第２０の方法においては， ２次ユニットは，測定段階では無負荷状態に設定され，その間１次ユニットは１次コイルから取り出される電力を測定する。測定段階で１次コイルから取り出される電力が，例えばしきい値以上であるとき，異物があると判定され，１次ユニットは終了モードに入ってもよい。

・第２１の方法においては，２次ユニットは，自己の電力要求条件に関する情報を１次ユニットに伝送する。そして１次ユニットは１次コイルから取り出される電力を測定し，上記の電力要求条件と比較する。取り出された電力が必要な電力をしきい値以上超えるときは，異物があると判定され，１次ユニットは終了モードに入ってもよい。

これらの方法のうちいくつかは，１次ユニットと２次ユニットとの間の１対１関係を想定している。したがってそれらの方法は，英国特許出願公開第GB2388716A号明細書に記載されているように，同時に１を超える２次ユニット（又は二次デバイス）があるようなシステムには十分ではない。例えばそれらの方法は，二つの２次ユニットがあり，一方は充電が必要であり，他方は必要でないときには機能しない。

これらの方法のいくつかは，有効な２次ユニットがあるとき，異物（例えば金属片）をうまく処理することができない。これらの方法のいくつかは，有効な２次ユニットが物理的又は電気的に存在することは，すべての異物がその２次ユニットによって物理的に除外されること意味すると仮定している。しかしこのことは，英国特許出願公開GB2388716A号明細書に記載されているように，特に２次ユニットが１次ユニットに対して任意の位置にあるときには必ずしも成り立たない。

これらの方法のいくつかは，ＥＭＣ（電磁両立性）性能の点で好ましくない。例えば，上記の第３及び第１０の方法は周波数変動を伴い，このような変動はほかのシステムへの干渉を起こすことがある。通常誘導デバイスは，指定された周波数の「煙突」又は「窓」の中，すなわちほかのシステムが用いている周波数範囲とは別個のある周波数範囲内で動作するように設計される。動作周波数を変動させる，すなわち変えることによって，誘導システムがＥＭＣ要求条件に抵触する危険性が増加する。したがって，生じ得る欠点を明らかにするため，これらの方法をより詳細に検討する。

第３の方法において，システムは２次側は共振状態にあるが，１次側は共振状態にない。したがって，有効な２次デバイスが１次ユニットの近傍に置かれたとき，全体の回路は共振周波数を有する。その結果，駆動周波数を変えると，２次側へ配電される電力が変わり，したがってまた１次検出抵抗器の電流も変わる。有効な２次デバイスがないときは，システムは共振せず，したがって，駆動周波数の変化は，第１順位には重大な影響を与えないことがある。

共振状態の１次側を持たないことは，欠点になることがある。インダクタのインピーダンスに対抗する電気容量がないと，駆動が困難な高インピーダンスになる。そうするとシステムは非効率になることがある。共振状態のシステムにおいては，エネルギは即時電圧変化として，インダクタとコンデンサとの間を循環する。電気容量がないと，インダクタから流出するエネルギは単に駆動電子回路で消費されることになる。

共振コンデンサが１次コイルに追加されているときは，システムは次のとおり適切に機能しないことがある。１次側の近傍に非共振状態の異物があるときも，共振状態の１次側のために，周波数に対して配電される電力に，また検出電流にも依然として変化が生じる。この１次回路は，２次側のコンデンサのために，１次コイルと２次コイルとが非常に強く結合したときは，１次コイルにコンデンサが付加されていなくても共振することがある。しかしこれは，磁気回路の少なくとも一部に空気がある非接触型システムには実用的ではない。

以前に検討された第３の方法は，十分な信号対ノイズ比を得るために，１０％の周波数変化を用いる。スペクトラムの観点からすれば，周波数上の１０％は実際非常に大きい変化である。通常，放射が許可された，ある「煙突」があり，それらはこの周波数変化を収容するには十分広くないことがある。別の考察によれば，変化自体が周波数上，基本波のいずれかの側に長く広がった複数の高調波を発生させることがある。この周波数変化はまた，いくつかの期間に配電される電力を低下させることになる。すなわち負荷は，利用できる電力のこの周期的な低下をうまく処理することができなければならない。

以前に検討された第１０の方法に戻ると，システムは，１次ユニットが１次コイルへの配電を一時的に停止できるように機能する。これによってシステム内のエネルギをゼロまで減衰させ，減衰速度を測定することによって，システム内の損失を測定することができる。三つの測定値は，負荷損失及び「友好的寄生損失」（例えば有効な２次ユニットに含まれる金属部品）から寄生損失を隔離するようになっている。この特定の方法の主な欠点は，電力が停止されることである。すなわち，測定値は，電力が活性に転送されていない非駆動状態において取得される。したがって，２次デバイス内に大きなコンデンサを備えることが望ましい。このようなコンデンサは物理的に大きいことがあり，したがって，携帯電話機のような近代的２次デバイスに組み込むには望ましくない。しかし一つの欠点は，突然電力を停止すると過渡現象を起こし，周波数スペクトラムが広がることである（ステップ応答のフーリエ変換と対比されたい）。エネルギがインダクタとコンデンサの間を巡回して減衰するとき，このエネルギは，開放型システムでは露出していることがある１次コイルから放射される。この放射電力の広いスペクトラムは，ＥＭＣに関して問題となることがある。

以前に検討された第２０の方法は，２次ユニットが測定段階では無負荷状態に設定されるものであり，測定段階の電力転送を維持するために，各２次ユニット内の大きな保持用（hold-up）コンデンサを利用する必要がある。これは，費用及びサイズの点で欠点となる。

以前に検討された第２１の方法は，２次ユニットが自己の電力要求条件に関する情報を１次ユニットへ伝送するものであり，通信リンクを実現する必要がある。これは技術的に複雑であり，例えば複数の２次ユニットがあるとき，ある程度の衝突検出を必要とすることがある。

上述の課題のいくつか，又はすべてを解決することが望ましい。

本発明の第１態様の実施例によれば，誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる検出方法が提供される。上記１次ユニットは電磁誘導によって，上記１次ユニットの近傍に配置された上記システムの少なくとも一つの２次ユニットへ，及び／又は上記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，上記方法は，駆動状態において，上記１次ユニットの１又は複数の１次コイルへ供給された電気駆動信号の強度が，第１値から第２値へ変化するように上記１次ユニットを駆動するステップと，上記１次ユニットの電気特性に対する上記駆動の影響を評価するステップと，上記１次ユニットの近傍に配置された上記２次ユニット及び／又は異物の存在を，上記の評価した影響に応じて検出するステップと，を有する。

上記１次ユニットの前記電気特性は，上記１次ユニットから取り出される電力のレベルであってもよいし，例えば取り出される電力レベルによって変化する特性であってもよい。

本発明の実施例においては，評価値（例えば測定値）は，非駆動状態ではなく駆動状態で取得される。すなわち，電力転送を停止する必要はなく，２次ユニットには相当な大きさの蓄積コンデンサは必要ない。さらに，本発明の実施例は周波数変動法に依存せず，このことは，システム容量の点と，ＥＭＣ性能の点との，双方の点で有利である。「駆動状態」とは，駆動信号が能動的に供給され，受動的に供給されているのではないことを意味すると解釈してもよい。１次ユニットは，例えば一時的に能動的に供給することによって「待機」又は「停止」状態にあるとき，このような駆動信号に入ってもよい。

このようにして１次ユニットを駆動することによって，１次ユニットの近傍にある１又は複数の２次ユニット及び／又は異物を検出できると有利である。すなわち本方法は，１次ユニットと，取り扱う２次ユニット及び／又は異物との間の，１対１関係だけでなく，「１対多」関係も許容する。

このような方法は，信号強度を実質的に変化するように，１次ユニットを駆動するステップを伴う。このような変化は，取り出される電力におけるノイズ又はほかの小さな変化が補償されるように，実質的（すなわち実質のあるもの）であることが望ましい。このようにして１次ユニットを駆動する一つの選択可能な方法は，１次ユニットの１又は複数の１次コイルの電圧レベルを変えることであり，これについて以降明らかにする。

このような方法は，電力を必要としている２次ユニットと，必要としていない２次ユニットとの存在を検知し，及び任意選択でそれらを区別するようにしてもよい。このような方法は，上記のような誘導電力転送システムにおける誘導電力転送を制御するのに適しており，異物が検出されたとき，及び／又は電力を必要としている２次ユニットが検出されなかったとき，１次ユニットからの誘導電力供給を制限又は停止することを含んでもよい。

このような駆動ステップは，１次ユニットの１又は複数の１次コイルに供給される電気駆動信号の強度を，第１値から第２値へ変えるように１次ユニットを制御するステップを含む。駆動信号の強度を変えるステップは，比較的直截的な駆動方法であり，したがって費用及び複雑度の点で有利である。これに対して，駆動信号に関するほかのパラメータを変えるステップは複雑で望ましくない副作用を有することがある。例えば駆動信号の周波数を変えるステップは，ＥＭＣ（電磁両立性）性能を悪くすることがある。一つの実施例においては，過渡現象に関する問題を避けるために，駆動信号強度を階段状に変えるのではなく，徐々に上下させることができる。

第１値及び第２値は，電気駆動信号を特徴付けることができる。例えば駆動信号は，強度が本質的に時間と共に変化する変動信号又は交番信号であってもよい。上記の値は，（例えば，ピーク値又はＲＭＳ値の意味で）変動信号又は交番信号を特徴付ける。

このような値は，１次ユニットの１又は複数の１次コイルに印加される交番電位差のピーク値又は平均二乗根値であってよい。類似してこのような値は，１次ユニットの１又は複数の１次コイルを通過する交番電流のピーク値又は平均二乗根値であってよい。これらの種類の値は，制御及び維持が比較的容易である。

このような１次ユニットの１次コイルの信号は，その強度が変わったとき安定するまで時間が掛かることがある。したがって，本方法は任意選択で，１次ユニットの動作が安定するために十分長く第１値及び第２値を一定に維持するステップを含む。

第２値は，第１値より大きくてもよいし，逆に第２値が第１値より小さくてもよい。第２値は，第１値より５〜１０％（例えば１０％）大きくてもよいし，小さくてもよい。一つの実施例においては，例えば異物がある場合，取り出される電力量を増加させるように，第２値を第１値より大きくすることが望ましい。２次ユニットにおける電力調整はＢｕｃｋ調整器によってもよい。Ｂｕｃｋ調整器の動作は，入力電圧が出力電圧に近ければ近いほど，一般に効率がよくなる。Ｂｕｃｋ調整器は一般に，電圧の降圧変換（down-convert）だけができる。Ｂｏｏｓｔ変換器は昇圧変換ができ，一般にＢｕｃｋ変換器より効率が悪い。取り出される電力量を増加させるようにすることによって，すなわち測定段階で電圧を上げることによって，ほとんどの時間は電圧をより低い電圧にし，効率は良くなる。一つの実施例においては，Ｂｕｃｋ変換器／調整器よりもＢｏｏｓｔ変換器を用いるのが望ましい。

１次ユニットは，ＤＣ電気駆動信号を，関係する１又は複数の１次コイルへ供給する時間変動電気駆動信号へ変換するＤＣ‐ＡＣ変換手段（例えば逆変換器又はほかのＤＣ‐ＡＣ変換器）を含んでもよい。この場合，このような駆動ステップは変換手段の動作を制御するステップを含んでもよい。変換手段の動作は，デューティサイクルによって管理してもよい。この場合，駆動ステップは，ＤＣ‐ＡＣ変換手段のデューティサイクルを制御するステップを含んでもよい。

１次ユニットはまた，ＤＣ入力信号に応じてＤＣ電気駆動信号を出力するＤＣ‐ＤＣ変換手段を含んでもよい。この場合，このような駆動ステップは，ＤＣ‐ＤＣ変換手段の動作を制御するステップを含んでもよい。ＤＣ‐ＤＣ変換手段の動作はデューティサイクルによって管理してもよい。この場合，駆動ステップは，ＤＣ‐ＤＣ変換手段のデューティサイクルを制御するステップを含んでもよい。

ＤＣ‐ＡＣ変換手段よりも，ＤＣ‐ＤＣ変換手段を制御する方が好ましいことがある。ＤＣ‐ＡＣ変換手段におけるデューティサイクルが５０％でないと，偶数次，奇数次の高調波を生じることがある。偶数次（例えば第２）高調波は，奇数次高調波よりも周波数範囲の中心に近いので，共振回路によってうまくろ波できないことがある。

このような駆動ステップは，いずれも１次ユニットの駆動状態である，変化前の既存状態から変化に続く変化後の状態へ，１次ユニットの動作を再設定するステップを含むと考えてもよい。したがってこのような評価は，取り出される電力のレベル又は取り出される電力のレベルによって変化する特性のような１次ユニットの電気特性のレベルの，既存状態と変化後の状態とにおける測定値を取得するステップを含んでもよい。この方法は，既存状態では第１値を維持し，変化後の状態では第２値を維持するステップを含んでもよい。この方法は，有効な測定値を取得するために十分長く第１値及び第２値を確実に維持するステップを伴うと有利である。

このような評価は，１次コイル信号に関する電圧測定値及び電流測定値を取得するステップを含んでもよい。このような測定値は１次コイルにおいて直接取得する必要はなく，例えば上述のＤＣ電気駆動信号に関する電圧測定値及び／又は電流測定値であってもよい。この測定値は直接１次コイルにおいて取得してもよいし，少なくとも上記の変換手段のＡＣ側で取得してもよく，この場合，測定値は，上述の時間変動電気駆動信号に関する電圧測定値及び電流測定値であってもよい。

この方法は，電圧及び／又は電流について一連の標本を取得するステップと，上記一連の標本に基づいて評価を行うステップと，を伴ってもよい。このような標本は，評価の信頼性を改善するために平均をとってもよいし，あるほかの方法で結合してもよい。更なる改善のために，駆動ステップ及び評価ステップが方法ステップの集合を形成すると考えてもよく，上記方法は，上記集合を複数回実行するステップと，上記集合を２回以上実行することによって検出を行うステップと，を含んでもよい。このような方法で，更なる平均ステップを用いてもよい。

１次ユニットの電気特性が前記駆動の結果実質的に変化したと判定されたとき，異物が１次ユニットの近傍にあると判定してもよい。（例えば）１次コイルの電圧が実質的に増加したとき，異物（例えば鍵束又は金属のかたまり）は実質的により多くの電力を取り出し，又は電圧が実質的に低下したときは実質的により少ない電力を取り出す。

本システムの２次ユニットは，１次ユニットの近傍にあって該１次ユニットから誘導で電力を受電しているとき，２次ユニットの電気特性が前記駆動に予期した方法で応答するように任意選択で構成される。この方法は更に，評価及び予期した応答の結果に応じて，２次ユニット及び／又は異物が１次ユニットの近傍にあるかどうか判定するステップを含む。例えば結果は，予期した応答と比較してもよい。

２次ユニットの電気特性は，該２次ユニットが前記１次ユニットから取り出された電力，すなわち例えば１次ユニットから取り出した電力によって変化する特性であってもよい。

評価の結果が予期した応答と少なくとも部分的に関連しない（又は対応しない，符合しない，特徴を有しない）とき，異物があると判定してもよい。評価の結果が予期した応答と少なくとも部分的に関連するとき，２次ユニットがあると判定してもよい。２次ユニットの少なくとも一つに関して，予期した応答は，該２次ユニットの電気特性が駆動に応答して実質的に変化しなくてもよい。例えば，電力量が得られる限り，２次ユニットが同一の電力量を１次ユニットから取り出すように調整してもよい。

一つの２次ユニットに関する予期した応答は，別の２次ユニットに関する予期した応答と異なってもよい。このような予期した応答は，関係する２次ユニットが異なる種別のものであるためか，及び／又は２次ユニットが別の種別の２次デバイスに組み込まれているために異なることがある。

このことを考慮して，本方法は前記１次ユニットにおいて，電力を必要とする状態にある２次ユニットから，該２次ユニットに関する前記予期した応答に関する情報を受信するステップを更に含む。この情報は，関係する予期した応答を直接詳細に示すものである必要はない。例えば情報は単に関係する２次ユニット種別を特定するものであってもよく，方法は，特定された２次ユニット種別に応じて予期した応答を判定するステップを更に含んでもよい。例えば，１次ユニットが，種々の種別の２次ユニットの予期される応答を詳細に示した情報を記憶（又は利用できるように）してもよい。

方法は，検出ステップを実行するとき，２次ユニットが１次ユニットに与える寄生負荷に関する２次ユニット補償情報を用いて，２次ユニットの寄生負荷を補償するステップを任意選択で更に含む。例えばこのようにして，存在が予期される２次ユニットの中にあり，したがって避けることができない金属（又はあるほかの寄生負荷）を補償することができる。この補償がないと，２次ユニット内の大きな寄生負荷が，異物として検出されることがある。このような２次ユニット補償情報は，１次ユニットが２次ユニットから受信してもよい。

１又は複数の２次ユニットから１次ユニットで受信されたこのような情報の一部又は全部を，誘導電力転送によって構成されるリンクとは別個の通信リンク，例えばＲＦＩＤリンク，あるほかの別個の通信リンク，無線，又はほかの方法を介して受信してもよい。例えば，赤外線又は超音波の通信を用いてもよい。情報の一部又は全部を，誘導電力転送によって構成される誘導通信リンクを介して受信してもよい。通信リンクの任意の組合せを用いてもよい。

本方法は，検出ステップを実行するとき，１次ユニット自体の損失に関する１次ユニット補償情報を用いて該損失を補償するステップを更に含んでもよい。例えばこのような方法で存在が予期される１次ユニットの中にあり，したがって避けることができない金属（又はあるほかの寄生負荷）を補償することができる。この補償がないと，１次ユニット内の大きな寄生負荷が，異物として検出されることがある。このような１次ユニット補償情報の一部または全部を，１次ユニットが実効的に電磁的に隔離されているとき，１次ユニットが取得した測定値から導出してもよい。

１次ユニットの近傍にある異物の検出に続いて，方法は１次ユニットからの誘導電力供給を制限又は停止するステップを更に含んでもよい。これは，動作の「停止」モードに入るステップと呼んでもよい。電力を必要とする１又は複数の２次ユニットの検出に続いて，方法は，１次ユニットからの誘導電力供給を要求に合うように維持，すなわち調整するステップを更に含んでもよい。これば，動作の「動作」モード又は「正常」モードに入るステップと呼んでもよい。電力を必要とする１又は複数の２次ユニットがないとき，電力を必要としない１又は複数の２次ユニットの検出に続いて，方法は１次ユニットからの誘導電力供給を制限又は停止するステップを更に含んでもよい。これは，動作の「待機」モードに入るステップと呼んでもよい。

終了モードに入るときを検出するステップに加えて，待機モードに入るステップの条件を検出することが望ましい。例えば，第１態様の方法において，電力を必要としている２次ユニットの予期される振る舞いが検出されなかったとき，誘導電力供給を制限又は停止できる。これは，（異物があった結果であるより）電力を必要としていないすべての存在する２次ユニットの結果であってよい。１次ユニットは，終了モードから出るためにユーザ入力を必要とするが，待機モードから出るためにはユーザ入力を必要としないように構成してもよい。

本発明は，いくつかの実施例においては単一の１次コイルを駆動するのに役立ち，ほかの実施例においては複数の異なる１次コイルを駆動するのに役立つ。例えば一つの実施例は，第１強度の信号で駆動される第１の１次コイルから，第２強度で駆動される第２の１次コイルへの切替え，又は例えば第１の数（例えば１個）の１次コイルの駆動と，第１の数と異なる第２の数（たとえば２以上）の１次コイルの同時駆動との切替え，を含んでもよい。

本発明の第２態様の実施例によれば，誘導電力転送システムに用いる１次ユニットが提供される。この１次ユニットは，電磁誘導によって，上記１次ユニットの近傍に配置された上記システムの少なくとも一つの２次ユニットへ，及び／又は上記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，１次ユニットの近傍にある純抵抗負荷が１次ユニットから取り出す電力量が実質的に変化するように１次ユニットを駆動する駆動手段（例えば駆動回路）と，上記１次ユニットの電気特性に対する上記駆動の影響を評価する手段（例えば回路）と，上記１次ユニットの近傍に配置された上記２次ユニット及び／又は異物の存在を，上記の評価した影響に応じて検出する手段（例えば回路）と，を備える。

本発明の第３態様の実施例によれば，１次ユニット及び少なくとも一つの２次ユニットを備えた誘導電力転送システムが提供される。上記１次ユニットは，電磁誘導によって，上記１次ユニットの近傍に配置された少なくとも一つの上記２次ユニットへ，及び／又は上記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，上記システムは，１次ユニットの近傍にある純抵抗負荷が１次ユニットから取り出す電力量が実質的に変化するように１次ユニットを駆動する駆動手段（例えば駆動回路）と，上記１次ユニットの電気特性に対する上記駆動の影響を評価する手段（例えば回路）と，上記１次ユニットの近傍に配置された上記２次ユニット及び／又は異物の存在を，上記の評価した影響に応じて検出する手段（例えば回路）と，を備える。

本発明の第４態様の実施例によれば，計算機プログラムが提供される。この計算機プログラムは１次ユニットの計算デバイス上で実行されると，１次ユニットに本発明の上述の第１態様による検出方法を実行させる。このような計算機プログラムは，任意の適切な搬送媒体に記憶してもよく，また例えばインターネットの一部であるリンクのような通信リンクを介して搬送信号として送信してもよい。

本発明の第５態様の実施例によれば，１次ユニットから，該１次ユニットと異なる２次ユニットへ電磁誘導によって電力を転送するシステムが提供される。上記１次ユニットは，１次コイルと，該１次コイルに接続された交番電圧又は交番電流源と，上記１次ユニットの電圧又は電流を少なくとも二つのレベルの間に調整する手段（例えば回路）と，上記１次コイルによって取り出される電力を測定する手段（例えば回路）と，を含む。上記２次ユニットは，２次コイルと，電圧又は電流変換器とを含み，上記の電圧又は電流調整器は，上記２次コイルから取り出される電力が，電圧又は電流の入力レベルの既知の関数であるように作用し，上記１次ユニットは，少なくとも二つの１次コイルの電圧又は電流のレベルで１次コイルが取り出す電力を測定し，それに応じて１次コイルへ配電する電力を停止又は制限する。

本発明の第６態様の実施例によれば，１次ユニットと異なる２次ユニットへ電磁誘導によって電力を転送する１次ユニットが提供される。上記１次ユニットは１次コイルと，該１次コイルに接続された交番電圧又は交番電流源と，上記１次ユニットの電圧又は電流を少なくとも二つのレベルの間に調整する手段（例えば回路）と，上記１次コイルによって取り出される電力を測定する手段（例えば回路）と，を含み，少なくとも二つの１次コイルの電圧又は電流のレベルで１次コイルが取り出す電力を測定し，それに応じて１次コイルへ配電する電力を停止又は制限する。

本発明の第７態様の実施例によれば，１次ユニットから，該１次ユニットと異なる２次ユニットへ電磁誘導によって電力を転送する方法が提供される。この方法は，１次ユニットの１次コイルへ交番電流又は交番電圧を供給するステップと，１次ユニットにおいて取り出される電力の第１測定値を取得するステップと，１次ユニットに供給する電流又は電圧の強度を変えるステップと，１次ユニットにおいて取り出される電力の第２測定値を取得するステップと，上記第１測定値及び第２測定値の結果に応じて，１次ユニットの１次コイルに供給される交番電流又は交番電圧の強度を停止又は制限するステップと，を含む。

本発明の第８態様の実施例によれば，１次ユニットから，該１次ユニットと異なる２次ユニットへ電磁誘導によって電力を転送するシステムが提供される。上記１次ユニットは，１次コイルと，該１次コイルに接続された交番電圧又は交番電流源と，上記１次ユニットの電圧又は電流を少なくとも二つのレベルの間に調整する手段（例えば回路）と，上記１次コイルによって取り出される電力を測定する手段と，を含む。上記２次ユニットは，２次コイルと，電圧又は電流変換器とを含み，上記の電圧又は電流変換器は，上記２次コイルから取り出される電力が，２次コイルの電圧又は電流と実質的に独立であるように作用し，上記１次ユニットは，少なくとも二つの１次コイルの電圧又は電流のレベルで１次コイルが取り出す電力を測定し，大きな差があるとき，電力を停止又は制限する。

本発明の第９態様の実施例によれば，１次ユニットと異なる２次ユニットへ電磁誘導によって電力を転送する１次ユニットが提供される。上記１次ユニットは，１次コイルと，該１次コイルに接続された交番電圧又は交番電流源と，上記１次ユニットの電圧又は電流を少なくとも二つのレベルの間に調整する手段（例えば回路）と，上記１次コイルによって取り出される電力を測定する手段（例えば回路）と，を含む。上記１次ユニットは，少なくとも二つの１次コイルの電圧又は電流のレベルで１次コイルが取り出す電力を測定し，大きな差があるとき，電力を停止又は制限する。

本発明の第１０態様の実施例によれば，１次ユニットから１次ユニットと異なる２次ユニットへ電磁誘導によって電力を転送する方法が提供される。この方法は，１次ユニットの１次コイルへ交番電流又は交番電圧を供給するステップと，１次ユニットにおいて取り出される電力の第１測定値を取得するステップと，１次ユニットに供給する電流又は電圧の強度を変えるステップと，１次ユニットにおいて取り出される電力の第２測定値を取得するステップと，上記第１測定値と第２測定値との間に大きな差があるとき，１次ユニットの１次コイルに供給される電流又は電圧を停止又は制限するステップと，を含む。

本発明の第１１態様の実施例によれば，誘導電力転送システムの１次ユニットにおいて用いる検出方法が提供される。１次ユニットは電磁誘導によって，上記１次ユニットの近傍に配置された上記システムの少なくとも一つの２次ユニットへ，及び／又は上記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，上記方法は，１次ユニットの近傍にある純抵抗負荷（又は非制御負荷，実質的に純抵抗負荷だけを含む試験ユニット，若しくは１次ユニットの動作周波数近傍で共振しない負荷）が１次ユニットから取り出す電力量が実質的に変わるように上記１次ユニットを駆動するステップと，上記１次ユニットの電気特性（例えば１次ユニットから取り出される電力レベル）に対する上記駆動の影響を評価するステップと，上記１次ユニットの近傍に配置された２次ユニット及び／又は異物の存在を，上記の評価した影響に応じて検出するステップと，を含む。

本発明の第１２態様の実施例によれば，誘導電力転送システムの１次ユニットにおいて用いる電圧モード及び／又は電流モード検出方法が提供される。１次ユニットは電磁誘導によって，上記１次ユニットの近傍に配置された上記システムの少なくとも一つの２次ユニットへ，及び／又は上記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，上記方法は，１次ユニットの近傍にある純抵抗負荷（又は非制御負荷，実質的に純抵抗負荷だけを含む試験ユニット，若しくは１次ユニットの動作周波数近傍で共振しない負荷）が１次ユニットから取り出す電力量が実質的に変わるように上記１次ユニットを駆動するステップと，上記１次ユニットの電気特性（例えば１次ユニットから取り出される電力レベル）に対する上記駆動の影響を評価するステップと，上記１次ユニットの近傍に配置された２次ユニット及び／又は異物の存在を，上記の評価した影響に応じて検出するステップと，を含む。

本発明の第１３態様の実施例によれば，誘導電力転送システムの１次ユニットにおいて用いる検出方法が提供される。１次ユニットは電磁誘導によって，上記１次ユニットの近傍に配置された上記システムの少なくとも一つの２次ユニットへ，及び／又は上記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，上記方法は，駆動状態において，１次ユニットの近傍にある純抵抗負荷（又は非制御負荷，実質的に純抵抗負荷だけを含む試験ユニット，若しくは１次ユニットの動作周波数近傍で共振しない負荷）が１次ユニットから取り出す電力量が実質的に変わるように上記１次ユニットを駆動するステップと，上記１次ユニットの電気特性（例えば１次ユニットから取り出される電力レベル）に対する上記駆動の影響を評価するステップと，上記１次ユニットの近傍に配置された２次ユニット及び／又は異物の存在を，上記の評価した影響に応じて検出するステップと，を含む。

本発明の更なる態様（及びしたがって実施例）は，例えば２次ユニットが電圧調整器と，電流調整器と，電圧及び電流の組合せの調整，すなわち電力調整器と，を備える上述の態様のうち一つを想定する。

方法の態様を，類推で１次ユニットの態様と，システムの態様と，計算機プログラムの態様とに適用してもよく，その逆でもよい。

ここで例として添付の図面を参照する。

本発明の一つの実施例による誘導電力転送システムの要素の概略図である。 本発明の一つの実施例による方法を表すフローチャートである。 図１のシステムの別の概略図である。 図１のシステムの種々の動作モード及びこれら種々の動作モード間の切替え条件を示す概略図である。 図４の各モードが選択される条件を示す図である。 図４の各モードが選択される条件を示す図である。 図４の各モードが選択される条件を示す図である。 図４の各モードが選択される条件を示す図である。 図４の各モードが選択される条件を示す図である。 本発明の一つの実施例による別のシステムの概略図である。 異物が１次コイルから見た等価回路に及ぼす影響を示す，１次コイル及び共振コンデンサの等価回路を示す図である。 異物が１次コイルから見た等価回路に及ぼす影響を示す，１次コイル及び共振コンデンサの等価回路を示す図である。 異物が１次コイルから見た等価回路に及ぼす影響を示す，１次コイル及び共振コンデンサの等価回路を示す図である。 異物が１次コイルから見た等価回路に及ぼす影響を示す，１次コイル及び共振コンデンサの等価回路を示す図である。 電圧Ｖ_ｄと，電流Ｉ_ｄと，取り出される電力との波形をそれぞれ示す三組のグラフを示す図である。 電圧Ｖ_ｄと，電流Ｉ_ｄと，取り出される電力との波形をそれぞれ示す三組のグラフを示す図である。 電圧Ｖ_ｄと，電流Ｉ_ｄと，取り出される電力との波形をそれぞれ示す三組のグラフを示す図である。 図８に示したものと類似のグラフである。 図８に示したものと類似のグラフである。 図８に示したものと類似のグラフである。 図８に示したものと類似のグラフである。 図８に示したものと類似のグラフである。 図８に示したものと類似のグラフである。 図８に示したものと類似のグラフである。 図８に示したものと類似のグラフである。 図８に示したものと類似のグラフである。 測定値を取得できるときに関する例を示すために図８Ａを拡大した図である。 図６のシステムの種々の条件下でのタイミング図である。 図６のシステムの種々の条件下でのタイミング図である。 図６のシステムの種々の条件下でのタイミング図である。 本発明の一つの実施例による別の方法のフローチャートである。 本発明の一つの実施例による別のシステムの概略図である。 リチウムイオンバッテリを充電するための典型的な電流及び電圧曲線を示す図である。 システムの２次ユニットと入れ替えることができる２次ユニットの概略図である。 更なる２次ユニットの概略図である。 更なる２次ユニットの概略図である。 本発明の一つの実施例による別の１次ユニットの概略図である。 １次ユニット８１０の概略図である。 １次ユニット９１０の概略図である。 １次ユニット１０１０の概略図である。 本発明のいくつかの実施例による１次ユニットの充電面の許容可能なコイル配置を示す概略図である。 本発明のいくつかの実施例による１次ユニットの充電面の許容可能なコイル配置を示す概略図である。 本発明の一つの実施例による１次ユニットの概略図である。

図１は，本発明の一つの実施例による誘導電力転送システム１の要素の概略図である。システム１は，１次ユニット１０及び少なくとも一つの２次ユニット２０を含む。１次ユニット１０自体もまた本発明を実現している。

１次ユニット１０は，１次コイル１２と，１次コイル１２に接続され，電気駆動信号を供給して電磁界を発生させる電気駆動ユニット１４と，を含む。制御ユニット１５は電気駆動ユニット１４に接続され，調整ユニット１６と，評価ユニット１７と，検出ユニット１８と，を含む。

調整ユニット１６は電気駆動ユニット１４に接続され，１次コイル１２に印加される複数の電気駆動信号，又は少なくとも一つの電気駆動信号を調整，すなわち制御する。制御ユニット１７は電気駆動ユニット１４に接続されて，発生された電磁界を介して１次コイルから取り出される電力量を評価する。検出ユニット１８は評価ユニット１７に接続され，評価ユニット１７が行った評価に応じて，１次ユニットの近傍にある実体（entity）の存在を検出する。これについて以降更に説明する。

検出ユニット１８は，任意選択で評価ユニット１６に接続され，１次コイル１２に印加される電気駆動信号が，上記の検出に応じて制御されるようにする。例えば，１次ユニット１０の動作モードは検出に応じて，例えば１次ユニット１０が「充電」，「待機」，「終了」のうち一つの動作モードに置かれるように制御してもよい。

上述のとおり，１次ユニット１０は電磁界を発生させるように構成され，この電磁界は１次コイル１２の近傍で（１次ユニットの充電面，すなわち電力転送面に関して水平の電磁界，又は垂直の電磁界として誘起される）。システム１はこの電磁界を用いて，１次ユニット１０の近傍に配置された電力を必要とする１又は複数の２次ユニット２０へ，及び／又は好ましいことではないが，これもまた上記近傍に配置された１又は複数の異物３０へ，電力を転送する。金属片をこのような異物と考えてもよい。（上述のような）異物は，実質的な「寄生負荷」と考えてもよい。

１次ユニット１０は，例えば各２次ユニット２０を直接その上に置いてもよいし，近傍に置いてもよい電力転送面をなす平坦な台を備える適当な形態であってよい。この場合電磁界は表面の電力転送領域に分布していてもよい。これは英国特許出願公開第GB2388716A号明細書に記載されたとおりであり，ここの全体を参照する。１次ユニットのこの形態は，１又は複数の２次ユニット２０及び１又は複数の異物３０が同時に１次ユニットの近傍に配置され，そこから電力を受電するようにしてもよいことを認識されたい。１次ユニット１０の多くのほかの形態も，１又は複数の２次ユニット２０及び１又は複数の異物３０が同時に１次ユニットの近傍に配置され，そこから電力を受電するようにしてもよいことを認識されたい。１次ユニット１０の別の選択可能な形態は棚であって，２次ユニット２０をその上において電力を受電することができる。このような形態は，２次デバイスの一部を磁界の外に置くことができるので有利である。

２次ユニット２０は１次ユニット１０から分離することができ，２次ユニット２０が１次ユニット１０の近傍にあるとき，１次ユニット１０が発生する電磁界と結合する２次コイル２２を含む。このようにして，１次ユニット１０から２次ユニット２０へ，直接の電導性接続なしに誘導で電力を転送することができる。

１次コイル１２及び２次コイル２２は任意の適切な形態の，例えばフェライト又は非晶質金属のような高透磁率成型物(former）の周りに巻いた銅線であってもよい。Ｌｉｔｚ線は，特にこのような状況で用いることができる種類の線である。Ｌｉｔｚ線は，互いに撚った多数の撚り線であって，表皮効果及び近接効果を減少させる働きをする。１次コイル１２及び２次コイル２２は，例えば大きさ，巻き数，芯種別，物理配置，などの点で互いに異なっていてもよい。複数の１次コイル及び２次コイルを用いてもよく，１次コイル及び２次コイルの数は互いに異なってもよい。

２次ユニット２０は外部負荷（図示していない。またここでは２次ユニットの「実際の負荷」と呼んでもよい）に接続し，上記外部負荷に誘導で受電した電力を供給するように構成してもよい。２次ユニット２０は，可搬型電気デバイス若しくは電子デバイス，又は再充電可能バッテリ若しくは電池のような，電力を必要とする物体（２次デバイス）の中で，又は物体によって運搬してもよい。２次ユニット２０及び２次ユニット２０が給電することができる物体（２次デバイス）の選択可能な設計に関する更なる情報は，（既出の）英国特許出願公開第GB2388716A号明細書で得ることができる。英国特許出願公開第GB2388716A号明細書では，このような２次ユニットを２次デバイスと呼ぶことがある。

本発明においては，２次ユニット（及び／又はこのようなユニットを含む２次デバイス）は電力を必要とする任意の電気デバイス又は電子デバイスと考えてもよく，例えば（すなわち排他的ではなく）携帯電話機，ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント），ラップトップ計算機，パーソナルステレオ装置，ＭＰ３再生機及びその類似物，無線ヘッドセット，車両充電ユニット，調理器具のような家庭用器具，クレジットカードのようなパーソナルカード，商品追跡に有用な無線タグ，などの可搬型デバイスであってよい。

使用中，１次ユニット１０は測定段階に入ってもよく，その間に調整ユニット１６は，１次ユニットの１又は複数の１次コイルに供給される電気駆動信号の強度が，例えば（信号を特徴付ける）第１値から（信号を特徴付ける）第２値へ変化するように，１次ユニットを駆動するように作用する。このような駆動ステップは，近傍にある，所定の純抵抗負荷，無調整負荷，又は実質的に純抵抗負荷だけを含む試験ユニット，が１次ユニットから取り出すであろう電力量を変化させると考えられる。評価ユニット１７は，１次ユニットから取り出される電力レベルのこのような変化の影響を評価する。このような電力は，一般には２次ユニット２０及び／又は異物３０によって取り出されるが，いわゆる「友好的な」寄生負荷（以降で更に説明する）における損失もまた，考慮しなければならないことがある。検出ユニット１８は，評価ユニット１７が行った評価に応じて，１次ユニットの近傍にある２次ユニット２０及び／又は異物３０の存在を検出することができる。

異物３０が検出されたとき，１次ユニット１０は終了モードに入ってもよい。このような異物３０が検出されなかった場合１次ユニット１０は，電力を必要とする２次ユニット２０が検出されたときは充電モードに入って（又は留まって）もよいし，電力を必要とするこのような２次ユニット２０が検出されなかったときは，待機モードに入って（又は留まって）もよい。例えば２次ユニット２０があるが電力を必要としていないときは，待機モードに入ってもよい。

本発明の実施例は，次の考え方によって動作すると考えてもよい。一つの実施例においては，２次ユニット２０は，１次ユニット１０の調整ユニット１６が生じさせた変更に応答して，既知の電力要求条件特性を有するように構成される。別の実施例においては，２次ユニット２０は，調整ユニット１６が生じさせた変化にかかわらず，実質的に一定の電力量が１次ユニット１０から取り出される（これが，好ましい上記電力要求条件特性である）ように調整される。これに対して異物は一般に無調整負荷であり，したがって異物３０が取り出す電力は，調整ユニット１６が生じさせた変化に対応して変化する。２次ユニット２０の電力要求条件特性（すなわち，実質的に一定の電力が取り出される，又はこのようなあるほかの特性）が異物の特性と実質的に異なっている限り，１次ユニット１０は，評価ユニット１７において１次ユニットから取り出される電力を評価することによって，検出ユニット１８において２次ユニット２０及び／又は異物３０の存在を検出することができる。

図２は，本発明の一つの実施例による方法４０を表すフローチャートである。方法４０は，１次ユニット１０内で実行してもよい。方法４０は，ステップＳ２と，Ｓ４と，Ｓ６と，を含む。

ステップＳ２及びＳ４は実効的に同時，又は一般に並行して実行される。ステップＳ２において，１次ユニット１０の１又は複数の１次コイルに供給される電気駆動信号の強度が変更される。これは調整／制御ユニット１６によって実行される。ステップＳ４において，１次ユニットから取り出される電力の変化の影響が評価される。これは評価ユニット１７によって実行される。

ステップＳ６は，ステップＳ２及びＳ４の後で実行される。ステップＳ６において，２次ユニット２０及び／又は異物３０の存在が，ステップＳ４で評価された影響に応じて検出される。これは検出ユニット１８によって実行される。

図２には示していないが，ステップＳ６の検出に続いて，１次ユニットは充電，待機又は終了の動作モードに置かれてもよい。

上記のとおり１次ユニット１０は，例えば複数の２次ユニット２０が同時に電力を受電できるようにする平板又はほかの形態をとってもよい。このような形態は，一つの２次ユニット２０が１次ユニット１０に対していくつかの異なる位置又は方向から電力を受電できるようにする。１次ユニットのこのような形態を組み立てる方法の例については，英国特許出願公開第GB2388716A号明細書を参照されたい。図３は，この可能性を示すための，上部から見たシステム１の概略図である。１次ユニット１０は，電力を誘導で受電するための，電力転送面に設置された三つの２次ユニット２０（可搬型電気デバイス／電子デバイスに組み込まれて示されている）を有する。この三つの２次ユニット２０は，別個の種別／種類のもの（及び／又は別個の種別／種類に組み込まれている）として示されているが，互いに同一であってもよい。１次ユニット１０はまた，電力転送面上にある異物３０も有し，該異物は鍵束のような金属物体であってもよい。この場合，異物３０の検出によって，１次ユニットが終了モードに入るようにしてもよい。

待機モード及び終了モードにおいては，１次ユニットからの誘導による電力供給は，電力を節約し，及び／又は異物が過熱するのを防ぐために，制限又は停止してもよい。１次ユニットは，何らかの方法でリセットされるまで，終了モードに留まってもよい。このようなリセットは，１次ユニット１０のユーザが手動で開始してもよいし，代替として，制御ユニット１５が周期的に，すなわち時々，誘導電力供給を開始して，図２の方法４０の各ステップを反復することによって測定段階を実行してもよい。すなわち，異物３０が１次ユニット１０の近傍から除去されたかどうかを判定するために，時々測定段階を実行してもよい。これらの測定段階はまた，電力を必要とする２次ユニット２０があるかどうかも検出することができる。

図４は，システム１の種々の動作モード及びこれら種々のモード間の切替え条件を示す概略図である。この三つの動作モードは，動作モード（又は充電モード）６０と，終了モード６２と，待機モード６４と，である。一つの実施例においては，「設定」モードのようなほかの動作モードがあってもよいことを理解されたい。

動作モード６０において，１次ユニット１０はほとんどの時間，充電状態にある（すなわち，誘導電力を供給している）が，上述のとおり周期的に測定段階６６，６８に入る。測定段階６６の結果，電力を必要とする２次ユニット２０がないと判定されたときは，１次ユニット１０は待機モード６４に入る。測定段階６８の結果，大きな寄生負荷（すなわち異物３０）があると判定されたときは，１次ユニット１０は終了モード６２へ移行する。

待機モード６４においては，電気駆動ユニット１４はほとんどの時間停止しており，したがってほとんど電力を消費しない。周期的に，すなわち時々，１次ユニット１０は充電モードに入り（すなわち誘導で電力を供給し），動作モード６０に入るのが望ましいか，終了モード６２に入るのが望ましいかを検査するために，測定段階７０，７２を実行する。そうでなければ待機モード６４に留まる。

終了モードの対応する測定段階７４，７６は，機能的には待機モードと同一である。しかしこの二つのモードは，ユーザに大きな寄生負荷（すなわち異物３０）を取り除くように促すＬＥＤのような，いくつかのユーザインタフェース機能によって区別することができる。

図５Ａ〜５Ｅは，システム１において図４の各モードが選択される条件を示している。図５Ａにおいては，１次ユニット１０の近傍に２次ユニット２０がない。この場合，１次ユニット１０は待機モード６４にある。図５Ｂにおいては，１次ユニット１０の近傍に２次ユニット２０はないが，大きな寄生負荷（すなわち異物３０）がある。この場合，１次ユニット１０は終了モード６２にある。図５Ｃにおいては，２次ユニット２０及び大きな寄生負荷双方が同時に１次ユニット１０の近傍にある。この場合，１次ユニットは終了モード６２にある。図５Ｄにおいては，２次ユニット２０が１次ユニット１０の近傍にあるが，２次ユニット２０に接続された負荷（実際の負荷）は，現在電力を必要としていない。この場合，移動体ユニット１０は待機モード６４にある。最後に図５Ｅにおいては，２次ユニット２０があり，負荷は充電又は動作するために電力を必要としている。したがって１次ユニット１０は動作モード６０にある。

図６は，本発明の一つの実施例によるシステム１００の概略図である。システム１００は，図１のシステム１と均等と考えてもよく，したがって，１次コイル１２を備える１次ユニット１０と，２次コイル２２を備える２次ユニット２０と，を含む。電力は，システム１に関して前に説明したものと実質的に同一の方法で１次コイル１２から２次コイル２２へ電磁誘導によって転送される。

図６には示されていないが，システム１００は複数の２次ユニット２０を含んでもよく，これらの２次ユニット２０は１次ユニット１０から同時に誘導電力を受電してもよいことを理解されたい。さらに，異物３０（これも図６には示されていない）も，上記の２次ユニット２０と同時にあってよい。

システム１００の１次ユニット１０は，１次コイル１２に加えてＤＣ／ＤＣ変換器１０２と，逆変換器１０４と，コンデンサ１０６と，抵抗器１０８と，差動増幅器１１０と，緩衝増幅器１１２及び１１４と，マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）１１６と，を含む。システム１００の２次ユニット２０は，２次コイル２２に加えて整流器１１８と，ＤＣ／ＤＣ変換器１２０と，負荷１２２と，コンデンサ１２４と，差動増幅器１２６と，を含む。緩衝増幅器１１４はピーク検出器と考えてもよく，コイル１２のピーク電圧を測定するために用いられる。

図６から，２次ユニット２０は電力を必要とする物体である可搬型デバイスの中に組み込まれていることが分かるであろう。簡潔にするために，可搬型デバイスは２次ユニット２０と同一であるかのように示されているが，２次ユニット２０は，可搬型デバイスの（例えば取り外し可能な）部品であってもよい。したがって負荷１２２は２次ユニット２０の実際の負荷と考えてもよいが，２次ユニット２０から分離可能であってよい。システム１００の１次ユニット１０は，電磁誘導によって可搬型デバイス２０を充電することができる充電器として示されている。

システム１００の１次ユニット１０内で，ＤＣ／ＤＣ変換器１０２は外部ＤＣ入力を受電するように接続され，受電したＤＣ入力をより低いＤＣ電圧Ｖ_ｄに降圧変換することができる。ＤＣ／ＤＣ変換器１０２は，高能率にするためスイッチモードのＢｕｃｋ変換器であってもよい。ＤＣ／ＤＣ変換器１０２は逆変換器１０４を駆動するように接続され，逆変換器は出力にＡＣ電圧を発生させる。逆変換器１０４は，参照発振器（図示していない）から駆動されるＭＯＳＦＥＴ半橋絡（half-bridge）回路であってよい。

逆変換器１０４によるＡＣ電圧出力は，１次誘導コイル１２を駆動するために用いられる。コンデンサ１０６は１次コイル１２と直列に接続され，そのコイル／コンデンサ合成回路は，逆変換器１０４の動作周波数で共振するように構成される。１次コイルを駆動する電気駆動信号（すなわち，逆変換器１０４の出力）にある高調波を減少させるため，逆変換器１０４と１次コイル１２との間にＬＣ安定回路（図示していない）を設けることが望ましい。１次コイル１２のピークコイル電圧Ｖ_ｐｃは，逆変換器に続く回路（すなわち，１次コイル１２及びコンデンサ１０６を含む）が共振するように構成されているので，通常はＤＣ電圧Ｖ_ｄよりもずっと大きい。

本実施例において，動作周波数は一定と考えられ，したがって以降言及しない。しかし動作周波数は，効率のために当然可変（すなわち調整可能）であってよい。実際のところ周波数は，コイル電圧（すなわちコイルの電気駆動信号の強度）を調整する方法として調整してもよい。例えば，１次コイルが共振するように構成されているときは，この周波数を変えることによって駆動信号の強度を変えることができる。

システム１００の２次ユニット２０（可搬型デバイス）において，２次コイル２２は，整流器１１８の入力にコンデンサ１２４と直列に接続され，ここでもまたコイル／コンデンサ合成回路は共振する。使用中２次コイル２２は，１次コイル１２から電磁誘導を介して受電したＡＣ電圧を整流器に加える。整流器１１８はこのＡＣ電圧を整流して，ＤＣ／ＤＣ変換器１２０にＤＣ電圧を出力する。ＤＣ／ＤＣ変換器１２０は，コイルからの整流された電圧を，負荷１２２が必要とする入力電圧に合うように降圧変換する。

ＤＣ／ＤＣ変換器１２０は，線形変換器よりも（変換器１０２に類似の）スイッチモード変換器とすることが好ましい。スイッチモード変換器は，通常線形変換器よりもずっと効率よく，一方のＤＣ電圧から他方のＤＣ電圧へ変換することができる。さらに，スイッチモード変換器は線形変換器の場合よりも，通常入力電圧に対する効率変動が少ない。線形変換器は抵抗器によって過剰電圧を落とす。したがって，入力電圧と出力電圧との間の差が大きければ大きいほど，効率は低くなる。この入力電圧に対する効率変動は，システム１００の２次ユニット２０が取り出す電力が入力電圧と独立でないようにするので，本発明の実現をより困難にすることがある。

２次ユニット２０のＤＣ／ＤＣ変換器１２０は，任意選択で負荷１２２に定電圧を与えるように構成される。この定電圧は差動増幅器１２６を含む帰還ループによって維持される。ＤＣ／ＤＣ変換器１２０の入力電圧変化に関係なく負荷１２２の所要入力電圧Ｖ_ｌｏａｄを維持するために，本質的にＤＣ／ＤＣ変換器１２０の出力電圧を用いてＤＣ／ＤＣ変換器１２０のデューティサイクルを制御する。

例えば負荷１２２が充電サイクルを有するバッテリであるとき，負荷１２２の電圧要求条件は時間と共に変化することがある。したがって，ＤＣ／ＤＣ変換器１２０は，このような充電サイクルの別個の部分では別個のレベルで所要負荷電圧Ｖ_ｌｏａｄを維持するように構成してもよい。しかし所要負荷電圧Ｖ_ｌｏａｄは，特定の測定段階又は測定段階の集合では比較的一定に見えるように，通常比較的遅い時間尺度で変化する。

システム１００の１次ユニット１０は１次コイル電圧Ｖ_ｐｃを所定の電圧レベルに調整する。これは，緩衝増幅器（ピーク検出器）１１４及びマイクロプロセッサユニット１１６を含む帰還ループによって達成される。図６に示すように，１次コイル電圧は本質的に緩衝増幅器１１４によって緩和されて，マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）１１６に入力される。１次コイル電圧に応じて，マイクロプロセッサユニット１１６は，１次コイル電圧Ｖ_ｐｃを所定のレベルに維持するために，ＤＣ／ＤＣ変換器１０２のデューティサイクルを制御してもよい。この帰還は，高速応答のためのアナログ帰還と，広いダイナミックレンジのためのマイクロプロセッサユニット１１６を介したデジタル帰還との合成であってよい。１次ユニット１０は，２次ユニット２０が呈する負荷（及び／又は任意のほかのこのような２次ユニット２０又は異物３０）に関係なく，１次コイル電圧Ｖ_ｐｃを所定のレベルに維持するように構成される。

システム１００の１次ユニット１０はまた，１次コイル１２を介して取り出される電力量を測定することもできる。この実施例においては，これは，１次ユニット１００は電圧Ｖ_ｄ及びＤＣ／ＤＣ変換器１０２から取り出される電流Ｉ_ｄの双方を測定することによって達成される。電圧レベルＶ_ｄは，緩衝増幅器１１２を介してマイクロプロセッサユニット１１６へ入力され，緩衝増幅器は適切なレベルシフト及びバッファリングを行う。抵抗器１０８は，ＤＣ／ＤＣ変換器１０２と逆変換器１０４との間に電流Ｉ_ｄが通過するように接続される。したがってこの電流Ｉ_ｄは抵抗器１０８の電圧を差動増幅器１１０で測定することによって測定され，差動増幅器１１０の出力はマイクロプロセッサユニット１１６に入力される。この点で電圧及び電流を測定することは，信号がＤＣであるという利点がある。マイクロプロセッサユニット１１６内で，電圧がアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）を用いて標本化され，ノイズを減少させるために低域通過ろ波される。このろ波の一部として平均化を用いてもよい。本実施例においては，電圧Ｖ_ｄ及び電流Ｉ_ｄの値が，マイクロプロセッサユニット１１６内で測定されて，取り出された電力を判定するために互いに乗算される。

上述のとおり，金属物体（すなわち異物３０）が１次コイル１２によって誘起された電磁界に結合し，電気渦電流が金属面に誘起される。この渦電流は，金属面（表皮厚さによって判定される）に限定されるので，金属面は渦電流が巡回する小さな横断面を有し，したがって比較的高いＡＣ抵抗値にさらされる。したがって，金属物体は抵抗負荷のように見え，抵抗値は材料の種別と，動作周波数（すなわち１次コイル１２を通るＡＣ電流の周波数）と，に依存する。

図７Ａ〜７Ｄは，１次コイル１２及び共振コンデンサ１０６の等価回路を示し，１次コイル１２によって観測される，異物３０が等価回路に対して及ぼす影響を示す。

図７Ａは，１次コイル１２及び共振コンデンサ１０６を備え，近傍に異物３０がある１次回路を示す図である。異物は図７Ｂ〜７Ｄそれぞれにもあると考えられるが，簡潔にするため図示していない。図７Ａにおいて，異物は影響を持たない，すなわちまるでないかのように考えられる。したがって，図７Ａの等価回路は，図６と同一である。

実際の回路において，インダクタ１２及びコンデンサ１０６は寄生物（例えば，コンデンサの電気直列抵抗と，インダクタの抵抗と，巻線間の電気容量と）を有し，純粋な電気容量及びインダクタンスではない。

図７Ｂは，異物３０が導体（例えば銅又はアルミニウム）であるときの電気等価回路を示す図である。巡回する渦電流は，異物３０の内部に誘起される。これらはインダクタンスを減少させるように作用する。金属は，導体厚みと，その抵抗値と，磁界の周波数と，に応じたＡＣ抵抗も有する。これは追加の損失となる。この影響は，インダクタンス１３２と抵抗１３４との直列合成回路が，１次コイル１２と並列になっているかのようになる。異物３０としての厚い銅片は，例えば比較的低い周波数において，インダクタンスの変化という支配的な影響を有する。しかし異物３０としての薄い銅片は，抵抗変化という支配的な影響を有する。一般に導体の影響は，１次回路のインダクタンスを減少させ，共振周波数を増加させることである。この損失は電力の散逸になり，異物が過熱する。特に，異物３０が大きくなく，したがって熱を効果的に散逸させられないとき，非常に高温になることがある。したがってこのような金属の存在は，電源から取り出される電力の増加として観察されることがある。

図７Ｃは，非導電性又は低導電性の磁気材料（例えばフェライト）が異物３０として存在するときの，電気等価回路を示す図である。磁気材料が存在すると，磁気回路全体のリラクタンスが変化する。これは，実効インダクタンスを増加させるという効果を有する。しかし直列抵抗で表される損失がもたらされる。この影響は，インダクタンス１３２と抵抗１３４との直列合成回路が１次コイル１２と直列にあるかのようになる。したがって，磁気材料があると，１次回路のインダクタンスを増加させ，共振周波数を低下させる。抵抗１３４があると損失がもたらされて電源から取り出される電力を増加させる。

図７Ｄは，磁気特性及び導電特性双方を有する異物３０（例えばケイ素鋼）があるときの電気等価回路を示す図である。この影響は，インダクタンス１３２と抵抗１３４との直列合成回路が１次コイル１２と並列にあるかのようになる。このような材料は，その組成に応じてインダクタンスを増加させたり，減少させたりすることがある。又は，二つのインダクタンスの変化が類似であるときは，実際にはインダクタンスは変わらないことがある。このように共振周波数は，減少したり，増加したり，又は同一に留まったりすることがある。しかし抵抗１３４があると，損失がもたらされて電源から取り出される電力を増加させる。

このように，共振周波数の変化を調べても，異物の存在を高信頼で示さないことがある。異物としての磁気材料がシステムと遭遇することは少ないという見方もできる。しかし，正当な２次デバイスと同時に，導電性の異物が存在する可能性は依然としてある。この正当な２次デバイスは通常，磁心に巻いたコイル，又は代替として裏に磁気シールドを有する平面コイルのいずれかを備える。このデバイスに関係する磁気材料があるとインダクタンスが増加することがあり，導電性異物があると，インダクタンスが低下することがある。相対的な程度に応じて，インダクタンスが増加することもあるし，減少することもあるし，変化しないこともあるが，通常は正当なデバイスのインダクタンスの変化が支配的である。このように，異物の影響を隔離して異物を高信頼で検出することは実際上非常に困難である。

図８Ａ〜８Ｃは，電圧Ｖ_ｄと，電流Ｉ_ｄと，１次ユニット１０から取り出される電力Ｐと，の波形をそれぞれ示す三つのグラフの集合である。取り出される電力Ｐの波形は，電圧Ｖ_ｄの波形及び電流Ｉ_ｄの波形を乗算して得られる。図８Ａ〜８Ｃに関しては，電力を必要とする２次ユニット２０が１次ユニット１０の近傍にあり，異物３０はないことを仮定している。

ほとんどの時間，１次ユニット１０は「正常」状態にあり，定電圧Ｖ_ｄを逆変換器１０４の入力に供給する。周期的に，すなわち時々，測定段階が実行される。この段階で電圧レベルＶ_ｄが変更され，この場合には約１０％増加する。電圧Ｖ_ｄが１０％増加された状態は「増強」状態と呼ばれ，図８Ａ〜８Ｃにおいて，そのように特定されている。図８Ａ〜８Ｃから，第２の変化は電圧レベルＶ_ｄが増強状態から正常状態へ戻るように起きることが分かるであろう。したがって，二つの測定段階が起きたと考えてもよいが，ここでは第１の変化，すなわち正常状態から増強状態への変化に注目する。

この測定段階は，異物３０の存在を検査するために用いられる。増強期間における電圧レベルＶ_ｄの増加に応答して，ＡＣコイル電圧Ｖ_ｐｃもまた増強される。その結果，２次ユニット２０のＡＣコイル電圧もまた増加し，次いで整流器１１８で整流されたＤＣ電圧出力もまた増加する。しかし上述のとおり，２次ユニット２０のＤＣ／ＤＣ変換器１２０は，負荷１２２に定電圧Ｖ_ｌｏａｄを供給し続けるために，帰還ループを介して調整される。そしてこのことは，２次コイル１２２が取り出す総電力が近似的に一定である（整流器１１８及びＤＣ／ＤＣ変換器１２０双方の，入力電圧に対する効率の比較的重要ではない変化は無視する）ように，ＤＣ／ＤＣ変換器１２０が取り出す電流が減少することを意味する。したがって１次コイル１２が取り出す電流が減少し，したがって電流Ｉ_ｄもまた，図８Ｂに示すように減少する。したがって，増強状態において電圧Ｖ_ｄが増加するにもかかわらず，１次ユニット１０のＤＣ／ＤＣ変換器１０２から取り出される電力Ｐは，図８Ｃに示すように近似的に一定に留まる。

図９Ａ〜９Ｃは，各グラフが１次コイル１２の近傍に金属物体（異物３０）があり，電力を必要とする２次ユニット２０がない場合を表している点を除いて，図８Ａ〜８Ｃに類似する。１次ユニット１０は，図８Ａ〜８Ｃと同一の方法，すなわち正常状態から増強状態へ電圧レベルＶ_ｄを増強する。しかしここでは，定電力を取り出す調整された負荷がある代わりに，図７Ｂ〜７Ｄに示したものと等価な抵抗負荷がある。このような抵抗負荷は調整ができないので，したがって電流Ｖ_ｄが増加したとき電流Ｉ_ｄもまた図９Ｂに示すよう約１０％増加し，したがって取り出される電力Ｐは約２１％増加する。

実際のシステムではいくらかの非線形性があることがあり，これを考慮する必要がある。例えば整流器１１８にダイオードが用いられているときは，整流器の効率が高い方の電圧（すなわち増強された電圧）で増加するように，このダイオードで低下する電圧は一般には大きく変化しない。さらに，ＤＣ／ＤＣ変換器１２０の実際の効率は入力電圧の変化に伴って変化する。したがって，図９Ｃの電力変化をしきい値レベルと比較し，異物の存在を確証するにはこのしきい値を超える電力差を必要とする（しきい値以下の電力差は，上記のような非線形性によって生じたと推定する）ことが望ましい。

図１０Ａ〜１０Ｃ及び図１１Ａ〜１１Ｃは，ここでは電力を必要とする２次ユニット２０及び金属片（異物３０）が双方とも同時に存在すると仮定する点を除いて，図８Ａ〜８Ｃ及び図９Ａ〜９Ｃと類似する。この状況においては，２次ユニット２０の調整された負荷は，電圧Ｖ_ｄが増加したとき電流Ｉ_ｄを低下させるが，金属（異物３０）は，電圧Ｖ_ｄが増加したとき電流Ｉ_ｄが増加する。図１０Ａ〜１０Ｃは２次ユニット２０による電流変化が，金属によるものより大きい場合を示し，図１１Ａ〜１１Ｃは，金属による電流変化が，２次ユニット２０によるものより大きい場合を示している。金属片は調整できない抵抗負荷となるので，取り出される電力Ｐは，金属があるとき増加することを理解されたい。

上記より，電圧レベルＶ_ｄが変化したとき，取り出される電力Ｐの変化を評価することによって，１次ユニット１０の近傍に電力を必要とする２次ユニット２０があるのか，及び／又は異物３０があるのかを判定することができることが分かる。この評価を実行する方法の一例は，変化前後に測定を行うことである。図１２は図８Ａを拡大したものであり，このような測定を行うときに関する例を提供するものである。取り出される電力Ｐは，最初に正常状態で測定される。別の事象が起きてからシステムが安定するまで，十分な時間Ｓ１が取られる。この時間Ｓ１の間に各フィルタをリセットしてもよい。そして正常状態の間の測定期間Ａで電流Ｉ_ｄ及び電圧Ｖ_ｄを標本化し，平均値又はろ波した値を取得してもよい。上述のとおり，取り出される電力Ｐは電圧Ｖ_ｄ及び電流Ｉ_ｄを共に乗算することによって計算される。次に，電圧レベルＶ_ｄを１０％増加させて，増強状態に入る。前の測定から別の安定期間Ｓ２後の第２測定期間Ｂで電流及び電圧を再度標本化して平均化／ろ波する。再度，取り出される電力Ｐを電圧Ｖ_ｄ及び電流Ｉ_ｄを共に乗算することによって計算する。

技術的には一つの実施例において，（電圧を制御しながら）電流を測定するだけで電力レベルを評価することができる。すなわち，電圧を測定して，電圧と電流を乗算することはやや冗長である。単純な形態においては，ある電圧を設定し，電流を測定し，そして別の電圧を設定し，電流を測定することによって本発明を実現してもよい。すなわち，単に電力レベルの「測定値」又は「指示子」ではなく，特に電力値を取得することは本質的ではない。したがってここに開示する実施例は，そのように解釈することが望ましい。

増強状態において取り出される電力Ｐが正常状態で取り出される値より所定量だけ超えたとき（例えばしきい値量を超える），１次ユニットの近傍に異物があると判定してもよい。しかしある実施例においては，バッテリのような負荷１２２の充電サイクルがあるゾーンから次のゾーンへ変わるとき，２次ユニットの負荷が二つの測定時点で変わることが起こり得る。したがって，二組の測定を続けて実行することが望ましい。この組は，別々の測定段階を含むと考えてもよいし，共に一つの測定段階を形成すると考えてもよい。各組の測定値が双方とも一貫しているとき，異物３０が実際に存在すると判定してもよい。

図１３Ａ〜１３Ｃは，種々の条件下のシステム１００のタイミング図である。図１３Ａは，正常動作のシステム１００であって，１次ユニット１０の近傍に２次ユニット２０があり，異物３０はない場合である。周期的に，すなわち時々，１次ユニット１０は上述のとおり電圧レベルＶ_ｄを増強し，二組の測定を行って，異物３０があるかどうかを検査する。二つの測定結果がある許容誤差の範囲内にあるとき，システムは異物３０がなく，別の組の測定を行う必要はないと推定してもよい。そしてシステムは，別の組のこのような測定を実行するまで，所定期間待機する。図１３Ａの例では，このような測定の各組の間に例えば５００ミリ秒の期間があり，増強状態は，例えば１０ミリ秒だけ維持される。

図１３Ｂは，異物３０が検出されたときのシステムを示す図である。ここで第１組の測定は，電力レベルに大きな差を示したと想定し，直ちに第２組の測定が行われる。二組の測定値が互いに一貫しているとき。システムは電力供給をゼロに減少し，電力が異物３０に配電されて異物が過熱することを避ける。これはシステムが上述の終了モードに入ることと均等であると考えてもよい。

図１３Ｃは，異物３０があるときのシステムを示す図である。したがってシステムは終了モードにあり，時々異物３０が除去されたかどうか知るために検査を行うことを仮定する。したがってほとんどの時間，異物が加熱することを避けるために電圧は印加されていない（すなわち，電力レベルＶ_ｄはゼロである）。周期的に，測定を行う前に電圧レベルＶ_ｄは正常状態に上げられる。異物３０は依然として存在し，１次ユニット１０は二組の測定を行い，そして電圧レベルＶ_ｄを再びゼロに減少させる。しかし，異物３０が除去されたときは，第１組の電力測定は互いに実質的に同一であり，正常動作状態を再開してもよい。これはシステムが終了モードのまま，動作モードに入ることと均等であると考えてもよい。

ある場合には，（正常電圧及び増強電圧よりも）低い電圧が印加されたとき，２次デバイス負荷調整が働くことが可能である。この場合，正常状態及び増強状態よりも双方とも低い（又はいずれか一方が低い）二つの電圧レベルで測定できるようにしてもよい。

図１４は，本発明の一つの実施例による方法２００のフロー図である。方法２００はステップＳ２００〜Ｓ２４４を含み，システム１００が用いてもよい。

ステップＳ２００において，電力（すなわち電圧レベルＶ_ｄ）が「正常」状態に設定され，システムは，ステップＳ２０２において安定するまで，ここでは１０ｍｓの間待機する。ステップＳ２０４において取り出される電力Ｐが測定され，ステップＳ２０６において値Ｐ１として記憶される。ステップＳ２０８において，取り出される電力Ｐ１があるしきい値電力レベルＸより大きいかどうかを知るために検査が行われる。取り出される電力Ｐ１がＸより小さいか等しいとき，電力を必要とするデバイスはないと推定され，ステップＳ２１０において電力が停止される（すなわち，電圧レベルＶ_ｄがゼロに設定される）。電力を必要とする２次ユニットがないとき，システムは２次ユニットが現れたかどうか知るためにステップＳ２００へ戻るまで，ステップＳ２１２において所定の時間，ここでは５００ｍｓ待機する。（例えば２次デバイスに組み込まれた）２次ユニットがあるが，その２次ユニットは電力を必要としていないことがある。これについて以降検討する。

ステップＳ２０８において，取り出される電力Ｐ１がＸより大きいと判定されたとき，電力（すなわち電圧レベルＶ_ｄ）がステップＳ２１４において「増強」状態に上げられる。そしてシステムは安定するまで，ステップＳ２１６において再度１０ｍｓだけ待機する。ステップＳ２１８において，取り出される電力Ｐが測定されて，ステップＳ２２０において値Ｐ２として記憶される。そして電力はステップＳ２２２において「正常」状態に戻る。

ステップＳ２２４において，Ｐ２とＰ１との差，すなわちＰ２−Ｐ１が与えられたしきい値Ｙより小さいか等しいかが判定される。そうであったとき，値Ｐ２及びＰ１は互いに実質的に同一と考えられ，したがって金属（すなわち異物３０）はないと推定される。この場合，方法は電力を「正常」状態のままとしてステップＳ２１２へ進み，システムはステップＳ２００へ戻るまで所定の時間，ここでは５００ｍｓだけ待機する。

Ｐ２−Ｐ１がしきい値Ｙより大きいと判定されたときは，金属（すなわち異物３０）があることを意味するか，又は現在の２次ユニット２０の実際の負荷が，二つの測定時点の間に変わったことを意味する。このあいまい性を解決するため，「正常」状態及び「増強」状態それぞれについて，更に二回の測定を行う。

これに関して方法はステップＳ２２６へ進み，システムは「正常」状態に安定するまで，ここでは１０ｍｓ待機する。ステップＳ２２８において，取り出される電力Ｐが測定され，ステップ２３０において値Ｐ３として記憶される。そしてステップＳ２３２において，電力（すなわち電圧レベルＶ_ｄ）が「増強」状態に上げられ，システムはステップＳ２３４において安定するまで再度１０ｍｓ待機する。ステップＳ２３６において，取り出される電力Ｐが測定され，ステップＳ２３８において値Ｐ４として記憶される。そしてステップＳ２４０において電力は「正常」状態に戻る。

ステップＳ２４２において，Ｐ４とＰ３との差，すなわちＰ４−Ｐ３がしきい値Ｙよりも小さいか等しいかが判定される。これはステップＳ２２４で行われた判定に類似している。したがって，このようにして第２組の測定値（Ｐ３，Ｐ４）が第１組の測定値（Ｐ１，Ｐ２）と比較できることが分かるであろう。

第２組の測定値もまたＹよりも大きな差を示すときは，システムは金属（すなわち異物３０）があると判定して，ステップＳ２１０に進んで電力を「Ｏｆｆ」に設定する。あるいは方法は電力を「正常」状態のままとしてステップＳ２１２へ進み，システムはステップＳ２００へ戻るまで所定の時間，ここでは５００ｍｓだけ待機する。ステップＳ２００に戻って，システムは変化（例えば充電コイルの近傍に置かれたある金属）があったかどうか知るために再度検査を行う。

しきい値レベルＹは，システム内にあるノイズ及び任意の不確定性によるどんな誤差も収容するに十分大きいことが必要である。検出される寄生損失のレベルを低下させて，不確定性を減少させることができる。

システム内の損失は次のとおり配分される。
１．固定パッド損失（すなわち１次ユニット１０内）
２．可変パッド損失（すなわち１次ユニット１０内）
３．固定受電器損失（すなわち２次ユニット２０内，又は２次デバイス内）
４．可変受電器損失（すなわち２次ユニット２０内，又は２次デバイス内）
５．負荷（すなわち実際の負荷１２２）
６．「寄生」損失（例えば無関係の金属物体）
７．「友好的寄生」損失（例えば２次ユニット又は２次デバイス内にある金属）

固定損失（１，３）は，「正常」状態又は「増強」状態にかかわらず，測定間で同一である。負荷もまた各測定間で同一である（負荷が各測定間で大きく変化する場合に対処するため，第２組の測定が用いられる）。可変損失（２，４）は測定の不確定性を増加させる。コイル電圧に対する効率に関してシステムを較正することによって，この不確定性を補償することができる。得られる測定値は，「寄生」損失及び「友好的寄生」損失（６，７）の合成を検出することになる。「友好的寄生」（７）と判定して不確定性を減少させることができる。例えば，可搬型デバイス（２次ユニット２０又は２次ユニット２０を組み込んだ２次デバイス）は，起動時に「友好的寄生」が何であるかを充電器（１次ユニット１０）に伝送してもよい（又は，この情報を表すデバイス種別のような符号を伝送してもよい）。したがって，このような追加情報を用いることによって，システムの正確さと耐性を改善することができる。

図１５は，本発明の一つの実施例によるシステム３００の概略図である。システム３００はシステム１及び１００と均等であると考えてもよく，したがって１次コイル１２を備えた１次ユニット１０と，２次コイル２２を備えた２次ユニット２０と，を含む。システム１に関して上述したものと実質的に同一の方法で，１次コイル１２から２次コイル２２へ電磁誘導で電力が転送される。

図１５には示していないが，システム３００は複数の２次ユニット２０を含んでもよく，これらの２次ユニット２０が１次ユニット１０から同時に誘導電力を受電してもよいことを理解されたい。さらにこのような２次ユニット２０と同時に，異物３０（これも図１５には示していない）が存在することがある。

システム３００はシステム１００に非常に類似しており，したがって簡潔にするため同一の参照符号が用いられており，重複する説明は省く。システム３００は，取り出される電力Ｐが１次コイル１２において電圧及び電流を測定することによって判定される点で，システム１００と異なっている。このことは，測定がシステム１００のように逆変換器１０４の入力ではなく，１次コイル１２において直接行われるので，より正確であるという利点を有する。しかしシステム３００は，ｉ）１次コイル１２において測定される電圧及び電流がＡＣであり，したがって特に波形がひずんでいるとき判定が困難であること，ｉｉ）取り出される電力を，１次コイル１２及びコンデンサ１０６を含む共振回路に蓄積されたエネルギと区別するために，電圧と電流との間の位相角を測定することが望ましいこと，ｉｉｉ）１次コイルの電圧が，逆変換器１０４の入力よりもずっと高いこと，のために，システム１００よりも不利なことがある。

システム３００において，１次コイル１２の電圧はピーク検出器（緩衝増幅器１１４によって実現される）で測定され，電流は電流変成器／感知器３０２（緩衝増幅器３１２経由）で測定される。均等に，システム１００のように，直列感知抵抗器を用いて電流を測定してもよい。コイル１２が取り出す電力Ｐを判定するために，マイクロプロセッサユニット３１６（システム１００のマイクロプロセッサユニット１１６と均等）が，１次コイル１２のｒｍｓＡＣ電圧Ｖ_ａｃ（電圧Ｖ_ｐｃと均等）と，１次コイル１２を通過するｒｍｓＡＣ電流Ｉ_ａｃと，を測定し，それらの間の位相差φを判定する。そして取り出される電力は，Ｐ＝Ｖ_ａｃＩ_ａｃ｜ｃｏｓφ｜で与えられる。ＡＣ電流及び電圧の測定において，ロックイン増幅器（マイクロプロセッサユニット３１６内のデジタル式，又はマイクロプロセッサユニットの外部のアナログ式）を用いるのが望ましい。これは，逆変換器１０４において用いられる参照発振器を用いて，必要な信号に“ロックイン”し，信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を劇的に改善できる。

システム１００及び３００を見ると，一つの実施例においては，これらシステムの種々の別の点，例えばＤＣ／ＤＣ変換器１０２の入力で，取り出される電力Ｐを判定するために望ましい電圧及び電流を測定することができる。

上記の実施例において，検討した主な構成は，負荷１２２へ低電圧を供給する構成である。しかしほかの実施例では，バッテリを直接充電することも可能である。図１６は，リチウムイオンバッテリを充電するための典型的な電流及び電圧曲線を示している（リチウムポリマバッテリ及びほかの派生物の曲線も類似である）。始めに，バッテリが著しく放電しているときは，低レベル（最大値の約１０％）の定電流が供給される。これは普通細流（trickle）充電と呼ばれる。これはバッテリが約３Ｖになるまで続けられる。この時点以降，バッテリが４．２Ｖになるまで最大レベルの定電流が供給される。この時点で出力電圧は４．２Ｖに調整され，充電電流が最大値の約７％になるまで徐々に減少される。このように定電流調整及び定電圧調整双方を，充電サイクルの種々の点で用いてもよい。

図１７は，本発明の更なる実施例を形成するための，システム１，１００及び３００の２次ユニット２０と入れ替えてもよい２次ユニット４２０の概略図である。したがって２次ユニット２０に関して既に上述した２次ユニット４２０の要素は同一の参照符号を付し，重複する説明は省く。

２次ユニット４２０は，実際の負荷として（すなわち負荷１２２の代わりに）バッテリ４２２を有する。充電制御器４２４は整流器１１８とバッテリ４２２との間に配置され，ＤＣ／ＤＣ変換器４２６と，差動増幅器（すなわち演算増幅器）４２８，４３０及び４３２と，抵抗器４３４と，を含む。ＤＣ／ＤＣ変換器４２６は，２次ユニット２０のＤＣ／ＤＣ変換器１２０と類似して，整流器１１８とバッテリ４２２との間に接続される。すなわち，整流器１１８の電圧出力を，バッテリ４２２へ供給するために降圧変換する。抵抗器４３４は，バッテリへ流入する電流Ｉ_ｌｏａｄが通過するように，ＤＣ／ＤＣ変換器４２６とバッテリ４２２との間に接続される。差動増幅器４２８及び４３０は，抵抗器４３４の電圧としてこの電流を測定し，電流Ｉ_ｌｏａｄの測定値（電流感知量）をＤＣ／ＤＣ変換器４２６へ入力するように接続される。演算増幅器４３２は，バッテリ４２２に供給される電圧Ｖ_ｌｏａｄを測定し，この測定値（電圧感知量）もＤＣ／ＤＣ変換器４２６へ入力されるように接続される。図１６に戻ると，定電圧段階では目的は電圧を調整することであり，定電流段階では目的は電流を調整することである。

差動増幅器（すなわち演算増幅器）４２８，４３０，４３２の双方の経路からの出力は，ＤＣ／ＤＣ変換器のデューティサイクルを制御するために用いられる。デューティサイクルを変えると，入力電圧と出力電圧との比が変わる。均等に，時間上の与えられた点で出力にある種の負荷が加わると，ＤＣ／ＤＣ電圧出力は必要な電流を与えるように調整できる。２次ユニット４２０は，双方の経路の出力を入力とする制御ユニットを備え，それによってＤＣ／ＤＣ変換器のデューティサイクルを調整すると考えてもよい。この制御機能は，例えばＭＯＳＦＥＴを制御する適切な論理回路を含む電子回路チップなど，多くの異なった方法で実現することができる。

ところで，本発明の実施例のいずれかにおけるＤＣ／ＤＣ変換器は，降圧変換器ではなく昇圧変換器（Ｂｏｏｓｔ変換器）又は昇圧／降圧変換器（Ｂｕｃｋ‐Ｂｏｏｓｔ変換器）であってもよい。しかし，通常降圧変換器が最も効率がよい。

定電流段階で，電流感知器は１次的には電流Ｉ_ｌｏａｄを一定に調整するために用いられる。１次ユニット１０の電圧Ｖ_ｄが増加したとき，受電器コイル２２の電圧，したがってＤＣ／ＤＣ変換器４２６の整流電圧入力も対応して増加する。帰還がないと，Ｖ_ｌｏａｄ及びＩ_ｌｏａｄ双方が増加する。しかし電流感知器からの帰還は，負荷電流Ｉ_ｌｏａｄが確実に一定に保たれるように作用する。この結果，受電器コイル（２次コイル）２２の電流は減少する。したがって，１次コイル１２の電流が減少する。このようにして１次コイルが取り出す電力Ｐは，電圧レベルに対する効率の変化，又はほかの可変損失を無視すれば，近似的に同一に保たれる。

電圧調整モード及び電流調整モード双方において，充電制御器４２４が取り出す電力は２次コイル２２の電圧と近似的に独立である。２次コイル電圧のどんな変化も，２次コイル電流の変化に反映される。充電制御器４２４の電力要求条件は時間と共に変化するが，上述の本発明の実施例の使用中に行われる測定に比べれば比較的ゆっくりしている。したがって，１次コイル電圧が増加したとき，１次コイル電流は対応して減少して取り出される総電力Ｐは近似的に同一に保たれる。

いくつかの充電制御器４２４は，細流充電段階で反復した電流スパイクが起きることが分かった。このスパイク期間が測定を行う期間と偶然一致すると，誤った結果を引き起こすことがある。これは，二組の測定ではなく三組の測定を行い，第１組と第２組との間の時間に対して，第２組と第３組との間の時間が確実に十分異なるようにすることによって克服できる。

ＤＣ／ＤＣ変換器１２０，４２６は，定電流又は定電圧の状態で動作する必要がないことを理解されたい。２次ユニットが取り出す電力Ｐが，２次コイル２２の入力電圧に対して変化しない（又は予測どおりに，すなわちある所定の方法で変化する）とき，システムは正常に動作する。これは，負荷１２２，４２２にどんな電圧又は電流が供給されるかにかかわらない。

図１８及び図１９はそれぞれ，２次ユニット５２０及び６２０の概略図であって，システム（さらに１次ユニットを含む）が特に負荷１２２，４２２へ供給される電圧又は電流ではなく，取り出される電力Ｐの調整に集中できるように構成されている。２次ユニット５２０及び６２０は，本発明の更なる実施例を形成するために，２次ユニット２０及び４２０と入れ替えてもよい。

図１８を参照すると，２次ユニット５２０は，（図６の２次ユニット２０と同一の参照符号で記した要素に加え）演算増幅器５０２と，抵抗器５０４と，電圧感知点５０５と，制御ユニット５０６と，を含む。図６と比較すると分かるように，演算増幅器５０２と，抵抗器５０４と，電圧感知点５０５とは，制御ユニット５０６へ，ＤＣ／ＤＣ変換器１２０への電圧入力及び電流入力を表す，電圧測定値及び電流測定値を供給するように接続されている。制御ユニット５０６は，入力電圧が変化したときＤＣ／ＤＣ変換器１２０の動作を調整して入力電流を修正し，１次ユニットから取り出される総電力Ｐが一定に保たれるようにすることができる。

図１９を参照すると，２次ユニット６２０は，（図６の２次ユニット２０と同一の参照符号で記した要素に加え）ＡＣ電流感知点６０２と，緩衝増幅器６０４と，ＡＣ電圧感知点６０５と，制御ユニット６０６と，を含む。図１５と比較すると分かるように，ＡＣ電流感知点６０２と，緩衝増幅器６０４と，ＡＣ電圧感知点６０５とは，整流器１１８へのＡＣ電圧入力及びＡＣ電流入力を表す，ＡＣ電圧測定値及びＡＣ電流測定値を制御ユニット６０６へ供給するように接続されている。制御ユニット６０６は，ＡＣコイル電圧を監視してＤＣ／ＤＣ変換器１２０の動作を調整し，取り出される総電力Ｐが（１次又は２次の）コイル電圧と独立であるようにする。

図２０は本発明の一つの実施例による１次ユニット７１０の概略図であって，逆変換器１０４と，１次コイル１２と，コンデンサ１０６との間にＬＣ安定回路７０２があることを除いて，図６の１次ユニット１０と同一である。したがって，１次ユニット７１０及び１０で共通の要素は同一の参照符号を付し，重複する説明は省略する。ＬＣ安定回路７０２は，低域通過ろ波器を形成するように接続された直列インダクタ７０４及び並列コンデンサ７０６を含む。低域通過ろ波は，逆変換器１０４からの高調波を減少させるので，ＬＣ安定回路７０２を設けると有利である。これは，不要高調波がほかの機器（例えばラジオ受信器）に干渉を起こす，すなわちシステムが規制放射量に適合することを妨げることがあるので有用である。

図２１〜図２３はそれぞれ，１次ユニット８１０，９１０及び１０１０の概略図であって，それぞれ上述の１次ユニットに極めて類似しており，したがって本発明の更なる実施例を形成する。したがって，１次ユニット８１０，９１０及び１０１０の既に上述した要素は同一の参照符号を付し，重複する説明は省略する。

１次ユニット８１０，９１０及び１０１０に共通する特徴は，一つの１次コイル１２ではなく，複数の１次コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…をそれぞれが有することである。複数の１次コイルを用いて同時に複数の２次ユニット（又はこのような２次ユニットを組み込んだ２次デバイス）を充電することができる。１次コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…は，互いに並列に構成されている。複数の２次ユニットをうまく処理するため以外の目的で，複数の１次コイルを設けてもよい。例えば複数の１次コイルは，冗長性のためであってもよいし，一つの２次デバイスが１次ユニットに対していくつかの場所（別々の１次コイルによって規定される）のいずれかにおいて，電力を受電できるようにするものでもよい。さらに，単独の１次コイルに供給される電圧（又はあるほかの信号の強度）を変えることによって得られる電力の変化をもたらす代わりに，第１電圧で動作する第１の１次コイルから，第１電圧と異なる第２電圧で動作する第２の１次コイルへ切り替えることもできる。これは，「正常」状態と「増強」状態との差が，各１次コイルを切り替えることによってもたらされてもよいし，同時に動作する１次コイルの数を変えることによってもよいし，種々の１次コイルへ供給される信号強度を変えてもよいし，これらの方法のある組合せであってもよい。

上述の本発明の方法を，１次ユニット８１０，９１０及び１０１０が用いられるときと同一の方法で用いてもよい。一つの違いは，一つのこのような１次コイルではなく，存在する１次コイルの並列合成回路があることである。１次ユニット８１０は図６の１次ユニット１０と類似しており，取り出される電力Ｐは逆変換器１０４の前で測定され，１次ユニット９１０は図１５の１次ユニット１０に類似しており，電力は逆変換器１０４の後で測定されることを理解されたい。

この構成においては，位相誤差を減少させ，電力測定精度を向上させるために，共振コンデンサの前のノードで測定を行ってもよい。一つの実施例においては，すべてのコイルについて一つの電流感知器を有するのではなく，図２３に示すように個々のコイルごとに電流感知器を有すると有利である。これによって，特に大きく変化する負荷があるとき，又はいくつかのコイルは給電するデバイスを有し，ほかのコイルは有しないとき，取り出される電力の総量を推定することが容易になる。例えば異なる１次コイルが互いに離れて配置されていてもよいし，例えば配列をなして互いに接近して配置されていてもよい。

ところでＡＣ電流測定に関しては，図２２のように電流変成器（電流感知器）を用いてもよいし，図２３のように感知抵抗器を用いてもよい。どちらの方法も，測定のためにピーク検知器又は平均器を用いてもよい。電流感知器の一つの利点は，抵抗器より損失が少ないことである。しかし電流感知器は一般に抵抗器より高価である。図２３のようにコイルの大規模な配列があるときは，恐らく感知抵抗器を使うと費用効果がよいであろう。

図２４及び図２５は，本発明のいくつかの実施例の１次ユニットの充電面上の実施可能なコイル配置の概略図である。このようないくつかの実施例においては，２次ユニットを充電のためにこのような充電面のどこにでも，又は実質的にどこにでも置くことができる。示した各ケースにおいて，関係する１次ユニットは複数の１次コイルを含む。図２４においては，充電面はフェライトコア巻線１１００の配列，すなわちフェライト背面板１１０２上に巻かれたコイル１１００の配列を有する。図２５においては，充電面はＰＣＢ（印刷回路基板）１２０２にエッチングした，印刷６角スパイラルコイル１２００の配列を有する。図２５において，各６角構成物１２００は，個別コイルと考えてよい。長方形１２０４は，充電する（すなわちそこから誘導で電力を受電する）１次ユニットの充電面に置かれた上記の２次ユニットを組み込んだ２次ユニット，すなわち２次デバイスの取り得る形状（footprint）を表す。一つの実施例においては，２次ユニットの形状は，充電面上の充電範囲よりも小さく，複数の２次ユニットを同時に充電してもよいことを理解されたい。

本発明を実現する，複数の１次コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…を有する１次コイルは，近傍に２次ユニットの２次コイル２２がある１次コイルに電流を供給し，ほかの１次コイルには（電力を浪費しないように）電流を供給しないように構成してもよい。したがって上述の本発明の方法は，このような１次ユニットに用いることができる。すなわち，単に一つのコイルではなく電気的に並列の１次コイルの配列があると考えてもよい。しかしこの場合，１次ユニットは，適切なコイルだけが起動されるように，各１次コイルを回路に接続及び回路から切断できるように構成してもよい。図２６はこのような１次ユニット１３１０の概略図である。

１次ユニット１３１０は，上述の図２１の１次ユニット８１０に極めて類似している。したがって１次ユニット１３１０の既に上述した要素は同一の参照符号を付し，重複する説明は省略する。１次ユニット８１０は，１次コイル１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…にそれぞれ直列に接続されたスイッチＳＷ‐Ａ，ＳＷ‐Ｂ，ＳＷ‐Ｃ…を含み，これらの対応する１次コイルを回路に接続し，回路から切断するように動作する。類推によって，図２２及び図２３に示したものと均等な１次ユニットもまた実現できることを理解されたい。

システムを共振状態に保つため，総インダクタンスを確実に同一に保つことが望ましい。これは，「ダミーコイル」として用いられる１次コイル内の別個のインダクタを備えることによって達成することができる。したがって，最大数よりも少ない１次コイルがエネルギを与えられた（回路に接続された）とき，必要な数の「ダミーコイル」が回路に接続されて総インダクタンスを同一に保つ。

本発明のいくつかの実施例においては，多くの異なるトポロジを有するＢｕｃｋ変換器，Ｂｏｏｓｔ変換器，及びＢｕｃｋ‐Ｂｏｏｓｔ変換器を含む多くの異なった種別のＤＣ／ＤＣ変換器を用いることができる。本発明の２次ユニットが，定電流負荷，定電圧負荷，又はこの二つのある別の組合せであってよい負荷（複数の負荷であってもよい）を含むことができる。例えば可搬型デバイス（２次ユニットを組み込んだ２次デバイス）は，バッテリを充電するために充電制御器が必要とするもの以外に，内部機能のためにも電力を必要とすることがある。

本発明のいくつかの実施例においては，定電流又は定電圧にするために２次ユニットで行われる調整は本質的ではない。本発明のシステムは，可搬型デバイスが取り出す電力Ｐが，入力電圧（例えば１次ユニットの電圧Ｖ_ｄ）に対して変化しないとき，動作してもよい。これは，２次ユニットの負荷にどのような電圧又は電流が供給されるかにかかわらない。調整は定電力でなくてもよく，入力電圧に関して，取り出される電力Ｐが既知の従属性を有するように構成してもよい。この状況において，１次ユニット（充電器）は（測定される電力要求条件変化をなす）二つの１次コイル電圧レベルで電力測定を行ってもよい。１次コイルと２次コイルとの結合に関する知識を用いて，二つの対応する２次コイル電圧を決定できる。２次ユニットの入力電圧に対する電力要求条件変化の知識を用いて，二つの測定に対する予期される電力要求条件変化を決定できる。測定された電力要求条件変化が，予期される電力要求条件変化と大きく異なる（例えば大きい）とき，充電器は金属（すなわち異物）があるに違いないと推論する。受電器（２次ユニット）が，充電器と受電器との間の結合程度に関して，充電器（１次ユニット）に情報を伝送するか，又は受電した電圧を直接伝送することが望ましい。二回以上の測定を行って，多項式を当てはめることが望ましい。ほかの派生情報（例えば導関数）を，異物があるかどうかの判定に用いてもよい。

上述の実施例は負荷にＤＣ電圧を出力し，その結果，可搬型デバイス（２次ユニット）に整流器を有するが，そうでなければならない訳ではない。例えば負荷にＡＣ電圧を供給することができる。この場合でも本発明を実現することができる。すなわち２次ユニットが取り出す電力Ｐが一定に保たれるか，異物がないとき入力電圧に対して既知の従属性を有することを確実にすることができる。

本発明のいくつかの実施例は，可搬型デバイス（２次ユニット）と充電器（１次ユニット）との通信が本質的ではない，すなわち任意選択であるため，有利である。したがって本発明のいくつかの実施例は，通信が本質的であるシステムよりもコストが低い。本発明のいくつかの実施例は，有効な可搬型デバイス（２次ユニット）があるとき，金属（異物）を検出することができる。本発明のいくつかの実施例はまた，鋼又はケイ素鋼によってだまされない。すなわち，これらの実施例は位相／周波数シフト測定に頼らないので，２次ユニットとこのような異物とを区別することができる。本発明のいくつかの実施例はまた，本発明の多くの態様をマイクロプロセッサ内のソフトウェアで実現できるので，ハードウェアの点で費用効果がよい。

本発明の上記の態様のいずれにおいても，特に方法の態様においては，種々の特徴をハードウェアで実現してもよいし，１又は複数のプロセッサ上で動作するソフトウェアモジュールとして実現してもよい。一つの態様の特徴は，ほかの態様のいずれにも適用することができる。

本発明はまた，ここで説明した方法のいずれをも実行する計算機プログラム又は計算機プログラム製品と，ここで説明した方法のいずれをも実行するプログラムを記憶させた計算機可読媒体と，を提供する。本発明を実現する計算機プログラムは，計算機可読媒体に記憶してもよいし，例えばインターネットのウェブサイトから提供されるダウンロード可能データ信号のような信号の形態であってもよいし，任意のほかの形態であってもよい。

Claims (43)

1. 誘導電力転送システムの１次ユニットに用いる検出方法であって，該１次ユニットは電磁誘導によって，前記１次ユニットの近傍に配置された前記システムの少なくとも一つの２次ユニットへ，及び／又は前記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，前記方法は
   駆動状態において，前記１次ユニットの１又は複数の１次コイルへ供給された電気駆動信号の強度が，第１値から第２値へ変化するように前記１次ユニットを駆動するステップと，
   前記１次ユニットの電気特性に対する前記駆動の影響を評価するステップと，
   前記１次ユニットの近傍に配置された前記２次ユニット及び／又は異物の存在を，前記の評価した影響に応じて検出するステップと，
   を有する検出方法。
2. 前記１次ユニットの前記電気特性は，前記１次ユニットから取り出される電力のレベルとする請求項１に記載の検出方法。
3. 前記の各値は，前記電気駆動信号を特徴付ける請求項１又は２に記載の検出方法。
4. 前記の各値は，前記１次ユニットの１又は複数の１次コイルに印加される交番電位差のピーク値又は平均二乗根値とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の検出方法。
5. 前記の各値は，前記１次ユニットの１又は複数の１次コイルを通る交番電流のピーク値又は平均二乗根値とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の検出方法。
6. 前記第１値及び第２値を，前記１次ユニットの動作が安定するために十分長く一定に維持するステップを有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の検出方法。
7. 前記第２値は前記第１値より大きい請求項１〜６のいずれか一項に記載の検出方法。
8. 前記１次ユニットは，ＤＣ電気駆動信号を，関係する前記１又は複数の１次コイルへ供給する時間変動電気駆動信号に変換する変換手段を備え，前記の駆動ステップは該変換手段の動作を制御するステップを含む請求項１〜７のいずれか一項に記載の検出方法。
9. 前記変換手段の動作はデューティサイクルによって管理され，前記の駆動ステップは，前記変換手段のデューティサイクルを制御するステップを含む請求項７に記載の検出方法。
10. 前記の駆動ステップは，前記１次ユニットの動作を，前記変化の前の既存状態から前記変化に続く変化後の状態へ再設定するステップを含み，前記の評価ステップは，前記既存状態及び前記変化後の状態において，前記１次ユニットの電気特性の測定値を得るステップを含む請求項１〜９のいずれか一項に記載の検出方法。
11. 前記既存状態においては前記第１値を維持し，前記変化後の状態においては前記第２値を維持するステップを有する請求項１０に記載の検出方法。
12. 前記の評価ステップは，１次コイル信号に関する電圧測定値及び／又は電流測定値を取得するステップを含む請求項１〜１１のいずれか一項に記載の検出方法。
13. ＤＣ電気駆動信号に関する前記電圧測定値及び／又は電流測定値を取得するステップを更に含む請求項８を参照する請求項１２に記載の検出方法。
14. 時間変動電気駆動信号に関する前記電圧測定値及び／又は電流測定値を取得するステップを更に含む請求項８を参照する請求項１２又は１３に記載の検出方法。
15. 前記電圧及び／又は電流について一連の標本を取得するステップと，前記一連の標本を用いて前記評価を行うステップと，を有する請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の検出方法。
16. 前記の駆動ステップ及び評価ステップが方法ステップの集合を形成し，前記方法は，前記集合を複数回実行するステップと，前記集合を２回以上実行することによって前記検出を行うステップと，を有する請求項１〜１５のいずれか一項に記載の検出方法。
17. 前記１次ユニットの電気特性が前記駆動の結果実質的に変化したと判定されたとき，前記異物が前記１次ユニットの近傍にあると判定するステップを有する請求項１〜１６のいずれか一項に記載の検出方法。
18. 前記システムの前記２次ユニットは，前記１次ユニットの近傍にあって該１次ユニットから誘導で電力を受電しているとき，前記２次ユニットの電気特性が前記駆動に予期した方法で応答するように構成され，前記方法は，前記評価及び前記の予期した応答の結果に応じて，前記２次ユニット及び／又は異物が前記１次ユニットの近傍にあるかどうか判定するステップを更に有する請求項１〜１７のいずれか一項に記載の検出方法。
19. 前記２次ユニットの電気特性は，該２次ユニットが前記１次ユニットから取り出された電力とする請求項１８に記載の検出方法。
20. 前記評価の結果が前記予期した応答と少なくとも部分的に関連しないとき，異物があると判定するステップを有する請求項１８又は１９に記載の検出方法。
21. 前記評価の結果が前記予期した応答と少なくとも部分的に関連するとき，２次ユニットがあると判定するステップを有する請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の検出方法。
22. 前記２次ユニットの少なくとも一つに関して，前記予期した応答は，該２次ユニットの電気特性が前記駆動に応答して実質的に変化しないこととする請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の検出方法。
23. 一つの前記２次ユニットに関する予期した応答は，別の前記２次ユニットに関する予期した応答と異なる請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の検出方法。
24. 前記１次ユニットにおいて，電力を必要とする状態にある２次ユニットから，該２次ユニットに関する前記予期した応答に関する情報を受信するステップを更に有する請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の検出方法。
25. 前記情報は関係する２次ユニット種別を特定し，前記方法は，前記の特定された２次ユニット種別に応じて前記予期した応答を判定するステップを更に有する請求項２４に記載の検出方法。
26. 前記の検出ステップを実行するとき，前記２次ユニットが前記１次ユニットに与える寄生負荷に関する２次ユニット補償情報を用いて，前記の２次ユニットの寄生負荷を補償するステップを更に有する請求項１〜２５のいずれか一項に記載の検出方法。
27. 前記２次ユニット補償情報を前記２次ユニットから受信するステップを有する請求項２６に記載の検出方法。
28. 前記情報の一部又は全部が，前記の誘導電力転送によって構成されるリンクとは別個の通信リンクを介して受信される請求項２４〜２７のいずれか一項に記載の検出方法。
29. 前記通信リンクは，ＲＦＩＤリンクとする請求項２８に記載の検出方法。
30. 前記情報の一部又は全部が，前記の誘導電力転送によって構成される誘導通信リンクを介して受信される請求項２４〜２９のいずれか一項に記載の検出方法。
31. 前記の検出ステップを実行するとき，前記１次ユニット自体の損失に関する１次ユニット補償情報を用いて該損失を補償するステップを更に有する請求項１〜３０のいずれか一項に記載の検出方法。
32. 前記１次ユニットが実効的に電磁的に隔離されているとき，該１次ユニットが取得した測定値から，前記１次ユニット補償情報の一部又は全部を導出するステップを更に有する請求項３１に記載の検出方法。
33. 前記１次ユニットの近傍にある異物の検出に続いて，前記１次ユニットからの誘導電力供給を制限又は停止するステップを更に有する請求項１〜３２のいずれか一項に記載の検出方法。
34. 電力を必要とする１又は複数の２次ユニットの検出に続いて，前記１次ユニットからの誘導電力供給を要求に合うように維持又は調整するステップを更に有する請求項１〜３３のいずれか一項に記載の検出方法。
35. 電力を必要とする１又は複数の２次ユニットがないとき，電力を必要としない１又は複数の２次ユニットの検出に続いて，前記１次ユニットからの誘導電力供給を制限又は停止するステップを更に有する請求項１〜３４のいずれか一項に記載の検出方法。
36. 誘導電力転送システムに用いる１次ユニットであって，電磁誘導によって，前記１次ユニットの近傍に配置された前記システムの少なくとも一つの２次ユニットへ，及び／又は前記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，
    駆動状態において，前記１次ユニットの１又は複数の１次コイルへ供給された電気駆動信号の強度が，第１値から第２値へ変化するように前記１次ユニットを駆動する駆動手段と，
    前記１次ユニットの電気特性に対する前記駆動の影響を評価する手段と，
    前記１次ユニットの近傍に配置された前記２次ユニット及び／又は異物の存在を，前記の評価した影響に応じて検出する手段と，
    を備える１次ユニット。
37. 前記１次ユニットの前記電気特性は，前記１次ユニットから取り出される電力のレベルとする請求項３６に記載の１次ユニット。
38. １次ユニット及び少なくとも一つの２次ユニットを備えた誘導電力転送システムであって，前記１次ユニットは，電磁誘導によって，前記１次ユニットの近傍に配置された少なくとも一つの前記２次ユニットへ，及び／又は前記近傍に配置された異物へ，無線で電力を転送することができ，前記システムは，
    駆動状態において，前記１次ユニットの１又は複数の１次コイルへ供給された電気駆動信号の強度が，第１値から第２値へ変化するように前記１次ユニットを駆動する駆動手段と，
    前記１次ユニットの電気特性に対する前記駆動の影響を評価する手段と，
    前記１次ユニットの近傍に配置された前記２次ユニット及び／又は異物の存在を，前記の評価した影響に応じて検出する手段と，
    を備える誘導電力転送システム。
39. 前記１次ユニットの前記電気特性は，前記１次ユニットから取り出される電力のレベルとする請求項３８に記載の誘導電力転送システム。
40. 前記システムの前記２次ユニットは，前記１次ユニットの近傍にあって該１次ユニットから誘導で電力を受電しているとき，前記２次ユニットの電気特性が前記駆動に予期した方法で応答するように構成され，前記方法は，前記評価及び前記の予期した応答の結果に応じて，前記２次ユニット及び／又は異物が前記１次ユニットの近傍にあるかどうか判定するステップを更に有する請求項３８又は３９に記載の誘導電力転送システム。
41. 前記２次ユニットの電気特性は，該２次ユニットが前記１次ユニットから取り出された電力とする請求項４０に記載の誘導電力転送システム。
42. 前記２次ユニットの少なくとも一つに関して，前記予期した応答は，該２次ユニットの電気特性が前記駆動に応答して実質的に変化しないこととする請求項４０又は４１に記載の誘導電力転送システム。
43. 実質的に付属の図面を参照して説明したとおりの検出方法，１次ユニット又は誘導電力転送システム。

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