电力发送装置及控制方法 |
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| 申请号 | CN201410136737.6 | 申请日 | 2014-04-04 | 公开(公告)号 | CN104104157B | 公开(公告)日 | 2017-10-13 |
| 申请人 | 佳能株式会社; | 发明人 | 七野隆広; 江口正; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种电 力 发送装置及控制方法。向电力接收装置进行电力发送的电力发送装置包括具有 开关 元件的 放大器 ，从电力接收装置接收负载电力量，检测用于评价所述放大器的效率的值，并基于所述负载电力量以及所检测到的用于评价所述效率的值，来增加或减少供给至所述放大器的 电压 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电力发送装置，其向电力接收装置进行电力发送，该电力发送装置包括： |
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| 说明书全文 | 电力发送装置及控制方法技术领域[0001] 本发明涉及一种电力发送装置及其控制方法。 背景技术[0002] 近年来，无线电力发送技术已得到广泛的研究和开发。利用该技术，由于负载消耗的电力的变动（以下称为“负载变动”）、以及发送装置与接收装置之间的距离的变动（例如，天线之间的距离的变动。以下称为“间距变动”（gap variation）），使得电力发送效率下降（Takehiro Imura et al,“Experimental Analysis of High Efficiency Power Transfer using Resonance of Magnetic Antennas for the Near Field”,Proceedings of the IEE-Japan Industry Applications Society Conference II,August2008,p.539-542）。此外，使用E类放大器作为电力发送装置的技术也已被开发（日本特开2012-146289号公报）。在图2中，示出了E类放大器106的结构的示例。E类放大器106由N通道MOSFET200（以下称为“FET200”）、两个电感器及两个电容器构成。此外，E类放大器106包括FET200中的栅极201、漏极202和源极203作为端子。E类放大器106使用被输入至栅极201的脉冲来切换供给的DC（直流）电压（以下称为“Vdd”）204，并且将该DC电压204转换为AC（交流）电压。 [0003] 接下来，将参照图4，来描述在将E类放大器106应用于电力发送系统的情况下的FET200外围的电压波形。图4是示出FET200外围的电压波形随时间的变动的图，然而该变动的详情将在实施例中进行描述。在图4中，点划线400是栅极201与源极203之间的电压（以下称为“Vgs”）的波形。根据点划线400，FET200在时间T0转变到截止（off）状态，并且在从时间T0到时间T1的时段中处于截止状态。然后，FET200在时间T1转变到导通（on）状态。双点划线401是当E类放大器106进行理想操作时的、漏极202与源极203之间的电压（以下称为“Vds”）的波形。根据双点划线401，在FET200转变到导通状态的时间T1的Vds是0伏特，并且Vds的斜率（slope）也是0。在此，“斜率”是指通过将Vds的改变对时间求微分而获得的值。 [0004] 由此，E类放大器106在FET200处于截止状态的时段（从时间T0到时间T1）中使Vds共振。此外，在理想的情况下，当Vds是0伏特、并且Vds的斜率是0时，FET200转变到导通状态（以下称为“零电压开关”）。这减少了开关损耗，并且能够实现高效率的电力转换。此外，能够通过增加或减小Vdd204，来设置E类放大器106的输出设置值（以下称为“设置值”），并且如果Vdd204增大，则设置值增大。请注意，本说明书中记载的时间T1全部表示FET200转变到导通状态的时间。 [0005] 接下来，将参照图6，来描述在发生负载变动或间距变动的情况下的、FET200外围的电压波形。图6是示出在发生负载变动或间距变动的情况下的FET200外围的电压波形随时间的变动的图，然而该变动的详情将在实施例中进行描述。点线（dotted line）601是在发生负载变动或间距变动的情况下的Vds波形的示例。根据点线601，在时间T1，Vds不是0伏特，并且Vds的斜率不是0。此时，在FET200中发生开关损耗，并且效率下降。因此，有必要解决如下的问题：在发生负载变动或间距变动的情况下，由FET200中的开关损耗而导致效率降低。 发明内容[0006] 本发明是鉴于上述问题而做出的，并且实现了高效率的电力发送系统，而不必考虑电力发送系统中的负载变动及间距变动。 [0007] 根据本发明的第一方面，提供了一种电力发送装置，其向电力接收装置进行电力发送，该电力发送装置包括：放大器，其包括开关元件；检测单元，其被配置为检测用于评价所述放大器的效率的值；以及电力控制单元，其被配置为基于由所述检测单元检测到的所述用于评价所述效率的值，来增加或减少供给至所述放大器的电压。 [0008] 根据本发明的第二方面，提供了一种电力发送装置的控制方法，所述电力发送装置向电力接收装置进行电力发送，所述电力发送装置具有包括开关元件的放大器，所述控制方法包括：检测用于评价所述放大器的效率的值；以及基于在所述检测步骤中检测到的所述用于评价所述效率的值，来增加或减少供给至所述放大器的电压。 附图说明[0010] 图1是示出根据第一实施例的电力发送系统的结构的图。 [0011] 图2是示出E类放大器的结构的图。 [0012] 图3A及图3B是示出根据第一实施例的电力发送系统的状态的图。 [0013] 图4是示出在电力消耗减少的情况下的Vds波形的图。 [0014] 图5是示出根据第一实施例的电力发送装置的操作的流程图。 [0015] 图6是示出在电力消耗增加的情况下的Vds波形的图。 [0016] 图7是示出在检测单元检测出Vds的情况下的确定表的图。 [0017] 图8是示出Vds波形的局部极大点的图。 [0018] 图9A是示出Vds波形的局部极大点检测结果的图，并且图9B是示出在检测单元检测出局部极大点的情况下的确定表的图。 [0019] 图10是示出漏极波形的图。 [0020] 图11是示出在检测单元检测出Id的情况下的确定表的图。 [0021] 图12A是示出针对电力控制前的Pout的Zin及效率的图，并且图12B是示出针对电力控制后的Pout的Zin及效率的图。 [0022] 图13是示出在检测单元检测出Zin的情况下的确定表的图。 [0023] 图14是示出表示由检测单元进行的检测的结果与Vdd之间的关系的确定表的图。 [0024] 图15是示出根据第二实施例的电力发送系统的结构的图。 [0025] 图16是示出根据第二实施例的电力发送系统的状态的图。 [0026] 图17是示出在发生负载变动及间距变动的情况下的Vds波形的图。 [0027] 图18是示出根据第二实施例的电力发送装置的操作的流程图。 [0028] 图19是示出根据第三实施例的电力发送系统的结构的图。 [0029] 图20是示出根据第三实施例的电力发送装置的操作的流程图(1)。 [0030] 图21是示出根据第三实施例的电力发送装置的操作的流程图(2)。 [0031] 图22A及图22B是示出根据第三实施例的电力发送装置的操作的流程图(3)。 [0032] 图23是示出根据第三实施例的电力发送系统的结构的变形例的图。 [0033] 图24是示出根据第四实施例的电力发送系统的结构的图。 [0034] 图25是示出根据第四实施例的电力发送装置和电力接收装置的操作的流程图。 具体实施方式[0035] 下面，将参照附图来详细地描述本发明。请注意，以下实施例中所示的结构仅仅是示例，并且本发明不局限于所例示的结构。 [0036] 第一实施例 [0037] 本实施例将描述在电力发送系统中发生负载变动的情况。图1是示出根据本实施例的电力发送系统的结构的图。在图1中，电力发送装置100经由发送路径115向电力接收装置109发送电力。在电力发送装置100中，电力控制单元101具有控制由电力发送装置100发送的电力的功能，并且通过增加或减小连接到E类放大器106的DC电压Vdd204，来进行本实施例中的电力控制。检测单元102检测图4中的时间T1处的Vds（漏极202与源极203之间的电压）。确定单元103基于检测单元102的检测结果来参照确定表116，并且确定电力控制单元101的操作。稍后，将详细描述存储在确定表116中的信息，以及确定单元103的操作。定时器 104用于抑制检测单元102的操作，直到由电力控制单元101控制的电力以及来自后述恒定电压电路113的输出稳定为止。 [0038] 计数器105具有计数电力控制单元101进行操作的次数的功能，并且在次数达到上限值的情况下，停止电力发送装置100的电力发送功能。因为这样，计数器105还具有存储电力控制单元101已进行操作的次数（以下称为“当前值”）以及极限值的功能。共振电路107使电力发送天线108、发送路径115及电力接收天线110在从E类放大器106输出的AC电压的频率下共振，并且匹配E类放大器106与电力发送天线108之间的阻抗。电力发送天线108把从共振电路107输出的电力，经由发送路径115发送到电力接收装置109。 [0039] 另一方面，当在电力接收装置109中、电力接收天线110及共振电路111接收到电力之后，整流器电路112将由共振电路111输出的AC电压转换为DC电压。恒定电压电路113把从整流器电路112供给的DC电压，转换为负载藉以工作的电压值。负载114消耗由恒定电压电路113输出的电力。请注意，在本实施例中，负载114在10V的电压下工作。 [0040] 图3A及图3B是示出在负载114的电力消耗改变的情况下的、根据本实施例的电力发送系统的状态的评价的表格。图3A示出了负载114的电力消耗减少的情况，并且图3B示出了负载114的电力消耗增加的情况。图3A和图3B分别示出了表示各状态（306a至309a，306b至308b）的值。具体而言，针对状态306a至309a中的各个，图3A示出了Vdd（供给的DC电压204）300a、E类放大器106的输出的设置值301a，以及负载114的电力消耗（以下称为“Pout”） 302a。此外，针对各状态，图3A示出了根据本实施例的电力发送系统的电力发送效率303a、被供给至负载114的电压值304a（以下称为“Vout”），以及设置值301a的最佳值305a。图3B是关于状态306b至308b的、与图3A类似的表格。请注意，最佳值305a是通过将Pout除以零电压开关时的效率而获得的值。 [0041] 在图3A中，状态306a及状态309a是零电压开关状态，并且设置值301a和最佳值305a在各状态下相等。此外，在图3B中，状态306b及状态308b是零电压开关状态，并且设置值301b和最佳值305b在两状态下均相等。 [0042] 图4示出了在图3A中所示的状态306a至309a期间的、作为FET的输出波形的Vds波形。图4示出了在负载114的电力消耗（Pout）减少的情况下的Vds波形及Vgs波形。如前所述，点划线400是用于在导通状态与截止状态之间转变的Vgs波形。在图4中，在图3A中的状态306a期间的Vds波形是双点划线401，状态307a期间的Vds波形是点线402，状态308a期间的Vds波形是虚线（broken line）403，并且状态309a期间的Vds波形是实线404。 [0043] 此外，图6示了图3B中所示的306b至308b的Vds波形。图6示出了在负载114的电力消耗（Pout）增加的情况下的Vds波形及Vgs波形。与图4类似地，点划线400是Vgs波形。在图6中，在图3B中的状态306b期间的Vds波形是双点划线600，状态307b期间的Vds波形是点线601，并且状态308b期间的Vds波形是实线602。 [0044] 接下来，将参照图7来描述根据本实施例的电力发送装置100的操作。图7示出了确定表116的示例。图7中的确定表116用于在检测单元102检测出时间T1的Vds的情况下，使确定单元103确定电力控制单元101的操作。换言之，确定单元103使用由检测单元102检测出的Vds来参照表格116，从而确定状态。在图7中，状态700表示检测出的Vds是0V的情况。亦即，这是零电压开关状态，并且如前所述，这是设置值及Pout适当的状态。该状态在本实施例中被定义为“状态1”。在状态1的情况下，确定单元103不进行电力控制（电力控制705中是“无”）。 [0045] 状态701表示检测出的Vds大于0V的情况，并且这是设置值小于最佳值的状态。该状态在本实施例中被定义为“状态2”。在状态2的情况下，由于开关损耗等的影响，使得与状态1相比，效率较低。在状态2的情况下，确定单元103进行如下的处理，即通过增加Vdd来增加设置值（电力控制705是“增加Vdd”）。 [0046] 状态702表示检测出的Vds小于0V的情况，并且这是设置值大于最佳值的状态。该状态在本实施例中被定义为“状态3”。在状态3的情况下，同样地，由于开关损耗等的影响，使得与状态1相比，效率较低。在状态3的情况下，确定单元103进行如下的处理，即通过减少Vdd来减少设置值（电力控制705是“减少Vdd”）。 [0047] 接下来，将参照图5来描述根据本实施例的电力发送装置100的操作。图5是示出根据本实施例的电力发送装置的操作的流程图。请注意，计数器的极限值被设置为“5”。首先，将描述Pout减少的情况。首先，电力发送系统的状态是由图3A中的状态306a表示的状态。换言之，Pout（302a）是10W，并且E类放大器106处于零电压开关状态。此时，Vdd（300a）是17V，E类放大器的设置值（301a）是11.8V，效率（303a）是85%，并且Pout（302a）是10W。另外，10V（Vout，304a）经由恒定电压电路113被供给至负载114。由于状态306a是零电压开关状态，因此，最佳值（305a）是值11.8W，该值是通过将作为Pout（302a）的10W除以作为效率（303a）的85%而获得的，并且该值等于作为设置值（301a）的11.8W。 [0048] 在该状态下，开始图5中的处理，并且检测单元102检测图4中的时间T1处的Vds（步骤S500）。此时的Vds波形由图4中的双点划线401来表示。此时，当前状态是零电压开关状态，并且检测单元102的检测结果是Vds=0V。接下来，确定单元103参照图7中的确定表116，并且确定当前状态是否为状态1（步骤S501）。由于检测单元102的检测结果是Vds=0V，因此，确定单元103确定当前状态是状态1（步骤S501：是）。因此，确定单元103不进行电力控制单元101的控制（步骤S511）。然后，确定单元103将计数器105的当前值初始化为0（步骤S509），并且过程返回到步骤S500的处理。 [0049] 在此，假设Pout已减少到1W。此时的电力发送系统的状态是由图3A中的状态307a表示的状态，并且Pout（302a）已减少到1W。此外，Vdd（300a）是17V，因此，与状态306a时的Vdd（300a）相比没有改变。由于Vdd未改变，因此，根据Vdd的大小来确定的设置值（301a）也未改变，并且是11.8W。如前所述，通过把Pout（302a中的1W），除以作为零电压开关状态（状态306a）下的效率（303a）的85%，而获得最佳值（305a）。因此，状态307a的最佳值（305a）是通过将1W除以85%而获得的1.2W。设置值（301a）是11.8W，该值大于并且不等于最佳值1.2W。因此，由于开关损耗等的影响，效率（303a）降低到36%。在此，为了提高效率，有必要进行如下的处理，即使设置（301a）减小并等于最佳值（305a）。 [0050] 返回图5，检测单元102再一次检测Vds（步骤S500）。此时的状态是由图3A中的状态307a表示的状态，并且Vds波形由图4中的点线402来表示。根据点线402，Vds在先于时间T1的时间T2达到0V。在这种情况下，电流在时间T1流到FET200中的漏极202与源极203之间的寄生二极管（未示出），并且Vds是-1V，该电压与寄生二极管的正向电压基本匹配。因此，由检测单元102检测出的Vds检测结果是Vds=-1V。 [0051] 接下来，确定单元103参照确定表116，并且确定当前状态是否为状态1（步骤S501）。由于检测单元102的检测结果是Vds=-1V，因此，确定单元103确定当前状态不是状态1（步骤S501：否）。然后，在使计数器105的当前值递增1（步骤S502）之后，比较当前值和极限值（S503）。当前值是“1”，该值小于极限值“5”（步骤S503：否）。接下来，确定单元103参照确定表116，并且确定当前状态是否为状态3（步骤S504）。由于检测单元102的检测结果是Vds=-1V，因此，确定单元103确定当前状态是状态3（步骤S504：是）。然后，确定单元103在图7中的确定表中参照状态3的电力控制705，选择“减少Vdd”作为电力控制单元101的操作，并且指示电力控制单元101。在接收到来自确定单元103的指令之后，电力控制单元101减少Vdd（步骤S505），从而降低E类放大器106的设置值。 [0052] 在电力控制单元101在步骤S505中进行电力控制之后，确定单元103启动定时器104（步骤S507）。这是为了防止检测单元102工作，直到来自E类放大器106及恒定电压电路 113的输出稳定为止。定时器104测量预定的一定时间段，并且当时间到达时（步骤S508： 是），过程返回到步骤S500的处理。 [0053] 在此，由于电力控制单元101进行的控制，Vdd已减少到9V，并且设置值是3.5W。此时的电力发送系统的状态是由图3A中的状态308a表示的状态。在该状态下，3.5W的设置值（301a）大于1.2W的最佳值，但是，设置值（301a）与最佳值（305a）之差比在状态307a的情况下小。因此，效率（303a）已从在状态307a的情况下的36%提高到64%。此时的Vds波形由图4中的虚线403来表示。根据虚线403，Vds在先于时间T1的时间T2达到0V，并且与状态307a的情况类似地，时间T1的Vds是-1V。因此，基于前面描述的从步骤S501到步骤S508的处理，确定单元103及电力控制单元101在进一步降低E类放大器106的设置值的方向上控制Vdd。换言之，电力控制单元101通过减少Vdd（步骤S505），来降低E类放大器的设置值。在步骤S507及步骤S508的处理结束之后，过程返回到步骤S500的处理。 [0054] 在此，Vdd（300a）已进一步降低到5V，并且设置值（301a）是1.2W。此时的电力发送系统的状态是由图3A中的状态309a表示的状态。在该状态下，1.2W的设置值（301a）等于如下的值，即通过把1W的Pout（302a）、除以零电压开关的状态（状态306a）下的85%的效率（303a）而获得的值。换言之，状态309a是零电压开关状态，并且效率（303a）也已提高到85%。此时的Vds波形由图4中的实线404来表示。根据实线404，很显然，在时间T1，当前状态是零电压开关的状态。因此，返回图5，检测单元检测出图4中的时间T1的Vds为Vds=0（步骤S500），确定单元103确定状态是状态1（步骤S501：是），并且在步骤S511及S509的处理之后，过程返回到步骤S500的处理。 [0055] 接下来，将描述Pout增加的情况。电力发送系统的状态已从作为零电压开关状态的、图3B中的状态306b，转变到状态307b。换言之，Pout（302b）已从10W增加到18W。此时，Vdd（300b）是17V，并且没有改变。由于Vdd未改变，因此，根据Vdd的大小来确定的设置值（301b）也未改变，并且是11.8W。最佳值（305b）是21.2W，这是通过把18W的Pout（302b）、除以零电压开关时（状态306b）的85%的效率（303b）而获得的值。11.8W的设置值（301b）小于并且不等于21.2W的最佳值（305b）。因此，效率（303b）降低到80%。在此，为了提高效率，有必要进行如下的处理，即提高设置值（301b）并使之等于最佳值（305b）。 [0056] 返回图5，检测单元102检测Vds（步骤S500）。此时的Vds波形由图6中的点线601来表示。根据点线601，时间T1的Vds是30V。因此，由检测单元102检测出的Vds检测结果是Vds=30V。由于检测单元102的检测结果是Vds=30V，因此，确定单元103参照确定表116，并且确定当前状态不是状态1（步骤S501：否）。此外，使计数器递增（步骤S502），并且如果计数器的当前值低于最佳值（步骤S503：否），则确定单元103参照确定表116，并且确定当前状态是否为状态3。确定单元103确定当前状态不是状态3（步骤S504：否），并且确定当前状态是状态2（步骤S513）。然后，确定单元103在图7中的确定表中参照状态2的电力控制705，选择“增加Vdd”作为电力控制单元101的操作，并且指示电力控制单元101。在接收到来自确定单元103的指令之后，电力控制单元101增加Vdd（步骤S506），从而提高E类放大器106的设置值。 [0057] 在此，电力控制单元101已将Vdd提高到23V。此时的电力发送系统的状态是由图3B中的状态308b表示的状态。此时，设置值301b已提高到21.2W。此时的设置值（301b）等于如下的值，即通过把18W的Pout（302b）、除以零电压开关的状态（状态306b）下的85%的效率（303b）而获得的值。换言之，状态308b是零电压开关的状态，并且效率（303b）也已提高到85%。此时的Vds波形由图6中的实线602来表示。根据实线602，在时间T1，当前状态是零电压开关的状态。 [0058] 请注意，在本实施例中，在已使计数器递增（步骤S502）之后、比较当前值和极限值的情况下，如果两值相等（步骤S503：是），则确定单元103确定效率将不会收敛，并且停止电力发送（步骤S510）。妨碍效率收敛的因素的示例有如下的情况，即由于电力发送装置100或电力接收装置109中的故障，负载变动超过电力控制单元101能够进行控制的范围，等等。通过利用这种处理来停止电力发送，能够确保电力发送系统中的安全性。 [0059] 另外，在本实施例中配设了定时器104，并且在来自E类放大器106及恒定电压电路113的输出稳定之后，或者换言之，在经过一定量的时间之后，检测单元102及确定单元103被允许操作（步骤S507，步骤S508）。根据这种处理，能够避免在输出不稳定的过渡状态下，电力控制单元101基于检测单元102检测Vds（步骤S500）的结果控制Vdd（步骤S505及S506）。 [0060] 如上所述，检测单元102在时间T1检测Vds，并且基于检测结果，确定单元103由确定表来确定当前状态（状态1至状态3中的任意状态）。然后，确定单元103进一步参照确定表，并且控制电力控制单元101，以便增大或减小E类放大器106的设置值。因此，能够使当负载114的电力消耗减小时已下降的效率，收敛至零电压开关时的效率（高效率）。 [0061] 变形例1 [0062] 在上面的描述中，检测单元102被配置为在时间T1检测Vds的电压值，以便确定电力发送系统的状态（状态1至状态3中的任意状态），但是本发明不局限于此。换言之，如下的结构也是可能的，即检测当FET200处于截止状态时的Vds波形的局部极大值。具体而言，检测单元102检测从图4中的时间T0开始到时间T1以前（不包括T1）的Vds的局部极大点，并且确定单元103基于检测结果来确定状态。下面，将参照图8至图12B，来描述用于使用检测出的局部极大值来确定状态的方法。 [0063] 图8是示出在状态1至状态3下的Vds波形及其局部极大点的图。实线800表示零电压开关状态（状态1）的情况。另外，双点划线801表示最佳值（305a，305b）小于E类放大器106的设置值（301a，301b）的状态（状态3）的情况，并且，点线802表示相反地、最佳值大于E类放大器106的设置值的状态（状态2）的情况。三角形标记803表示状态1期间的Vds波形的局部极大点，方形标记804表示状态3期间的Vds波形的局部极大点，并且圆形标记805表示状态2期间的Vds波形的局部极大点。时间806表示与三角形标记803相对应的时间，并且电压807表示与三角形标记803相对应的Vds的电压值。时间808表示与方形标记804相对应的时间，并且电压809表示与方形标记804相对应的Vds的电压值。时间810表示与圆形标记805相对应的时间，并且电压811表示与圆形标记805相对应的Vds的电压值。在该变形例中，在图5中的步骤S500的处理中，检测单元102使用在零电压开关状态（状态1）的情况下的局部极大点（三角形标记803）作为基准，检测该局部极大点的Vds的电压值及时间与Vds波形的局部极大点的Vds的电压值及时间之差。 [0064] 图9A示出了针对Vds的局部极大值的检测结果。结果903是针对状态1下的局部极大点（三角形标记803）的检测结果。由于三角形标记803是当检测状态2及状态3下的局部极大点的Vds及时间时的基准，因此，Vds900和时间901都是零。结果902是针对状态3下的局部极大点（方形标记804）的检测结果。根据结果902，方形标记804处的Vds（809）是5V，高于三角形标记803处的Vds（807）（Vds(900)=5V），并且与三角形标记803处的时间（806）相比，方形标记804处的时间（808）晚0.5μs（时间(1101)=0.5μs）。Vds900和时间901的符号都是正的。结果904是针对状态2下的局部极大点（圆形标记805）的检测结果。根据结果904，圆形标记805处的Vds（811）是5V，低于三角形标记803处的Vds（807）（Vds(900)=-5V），并且与三角形标记803处的时间（806）相比，圆形标记805处的时间（810）早0.5μs（时间(901)=-0.5μs）。Vds900和时间901的符号都是负的。 [0065] 图9B示出了当检测单元102获得图9A中所示的检测结果时、由确定单元103在图5中的步骤S501及S504的处理中参照的确定表116。在图9B中，状态911表示Vds和时间的符号均为正的情况，并且确定单元103确定当前状态是状态3。在这种情况下，根据来自确定单元103的指令，电力控制单元101减少Vdd。此外，状态910表示Vds和时间的符号均为负的情况，并且确定单元103确定当前状态是状态2。在这种情况下，根据来自确定单元103的指令，电力控制单元101增加Vdd。 [0066] 由此，在检测单元102被配置为在FET200截止的状态下检测Vds波形的局部极大值、并且确定单元103基于检测结果来控制电力控制单元101的情况下，也能够获得与前述实施例相同的效果。另外，根据图9B，由于Vds905和时间906的符号在状态910及状态911下匹配，因此，如下的结构也是可能的，即检测单元102检测图9A中的Vds900和时间901中的一者。 [0067] 变形例2 [0068] 作为另一变形例，如下的结构也是可能的，即检测单元102在时间T1检测从漏极202流向源极203的漏极电流（以下称为“Id”）。下面，将参照图10至图11，来描述用于使用检测出的Id来确定状态的方法。图10是示出Id波形的图。波形1000表示状态1下的Id波形，并且在时间T1是0A。波形1001表示状态3下的Id波形，在时间T1是约-1A，并且Id小于0。波形 1002表示状态2下的Id波形，在时间T1是约10A，并且Id大于0。 [0069] 图11示出了在检测单元102检测出Id的情况下、由确定单元103在图5中的步骤S501及S504的处理中参照的确定表116。在图11中，状态1101表示Id（1103）大于0A的情况，并且确定单元103确定当前状态是状态2。在这种情况下，根据来自确定单元103的指令，电力控制单元101增加Vdd（步骤S506）。此外，状态1102表示Id（1103）小于0A的情况，并且确定单元103确定当前状态是状态3（步骤S504：是）。在这种情况下，根据来自确定单元103的指令，电力控制单元101减少Vdd（步骤S505）。状态1100表示Id1103是0A的情况，并且确定单元103确定设置值是适当的（步骤S501中为“是”，步骤S511）。在这种情况下，确定单元103不向电力控制单元101指示电力控制。 [0070] 由此，在检测单元102检测时间T1处的Id、并且确定单元103基于检测结果来控制电力控制单元101的情况下，也能够获得与前述实施例类似的效果。 [0071] 变形例3 [0072] 此外，作为另一变形例，如下的结构也是可能的，即检测单元102检测Vdd204的电压值及电流值，并且基于这些计算结果，来计算E类放大器106的输入阻抗（以下称为“Zin”）。下面，将参照图12至图13，来描述用于使用检测出的Zin来确定状态的方法。图12A示出了Pout的改变、Zin和效率之间的关系。图12A中的实线1200a代表Zin。黑色三角形标记1202a是当Pout是10W时（图3中的状态306a）的状态1期间的Zin，并且在这种情况下，Zin是 23欧姆。根据实线1200a，如果与状态1期间的Zin（三角形标记1202a）相比，Pout减小，并且进入了状态3（例如，图3A中的状态307a），则Zin增加。另一方面，如果Pout增大，并且进入了状态2（例如，图3B中的状态307b），则Zin减少。 [0073] 此外，图12A中的虚线1201a代表效率，并且白色三角形标记1203a是Pout为10W的状态1期间的效率，并且根据图3A中的状态306a，效率是85%。根据虚线1201a，很显示，效率在白色三角形标记1203a处达到峰值，并且在Pout减少的情况下以及在Pout增加的情况下下降。换言之，在从状态1进入状态2或状态3时，效率下降。因此，基于实线1200a及虚线1201a能够了解到，E类放大器106具有如下的特征，即用于实现高效率的Zin被唯一地确定。 [0074] 图13示出了当检测单元102检测出Zin时、由确定单元103在图6中的步骤S501及S504的处理中参照的确定表。在图13中，状态1301表示Zin（1303）小于23欧姆的情况，并且确定单元103确定当前状态是状态2。在这种情况下，根据来自确定单元103的指令，电力控制单元101增加Vdd（步骤S506）。此外，状态1302表示Zin1303大于23欧姆的情况，并且确定单元103确定当前状态是状态3（步骤S504：是）。在这种情况下，根据来自确定单元103的指令，电力控制单元101减少Vdd（步骤S505）。此外，状态1300表示Zin1303是23欧姆的情况，并且确定单元103确定设置值是适当的（步骤S501中为“是”，步骤S511）。在这种情况下，确定单元103不向电力控制单元101指示电力控制。 [0075] 图12B示出了在电力控制单元101基于图13中的确定表进行了操作的情况下、Pout的改变、Zin和效率之间的关系。图12B中的实线1200b代表Zin。三角形标记1202b是当Pout是10W时（图3A中的状态306a）的状态1期间的Zin，并且在这种情况下，Zin是23欧姆。根据实线1200b，即使Pout增加，Zin也不改变。此外，图12B中的虚线1201b代表效率，并且白色三角形标记1203b是Pout为10W的状态1期间的效率，并且根据图3A中的状态306a，效率是85%。根据虚线1201b，即使Pout增加，效率也等于白色三角形标记1203b的值。换言之，即使从状态1进入状态2或状态3，效率也不改变。 [0076] 由此，在检测单元102检测Zin、确定单元103基于检测结果来确定系统状态、并根据该状态来控制电力控制单元101的情况下，也实现了与前述实施例类似的效果。该结构不仅适用于E类放大器，而且适用于实现高效率的Zin被唯一确定的电力发送装置。 [0077] 变形例4 [0078] 此外，作为另一变形例，如下的结构也是可能的，即基于检测单元102的检测结果，确定单元103确定Vdd204的值。下面，将参照图14，来描述用于基于检测单元102的检测结果来确定Vdd204的值的方法。图14示出了能够被应用于该变形例的确定表116的示例。针对各状态，图14示出了作为检测单元102的检测结果的Zin1403、Pout1404、设置值1405，以及用于使E类放大器106输出设置值1405的电力的Vdd1406。状态1400表示Pout是1W的情况（图3A中的状态307a）。此时，Zin1403是134欧姆，并且对应于图12A中的圆形标记1204a。确定单元103参照Vdd1406，确定要向Vdd204施加5V，并且根据基于该确定的指令，电力控制单元101向Vdd204施加5V。在这种情况下，系统状态是状态309a，并且E类放大器106处于零电压开关状态。 [0079] 状态1402表示Pout是18W的情况（图3B中的状态307b）。此时，Zin1403是13欧姆，并且对应于方形标记1205a。确定单元103参照Vdd1406，确定要向Vdd204施加23V，并且根据基于该确定的指令，电力控制单元101向Vdd204施加23V。在这种情况下，系统状态是状态308b，并且E类放大器106处于零电压开关状态。由此，当检测单元102被配置为检测E类放大器106的输入阻抗、并且确定单元103被配置为基于检测结果来确定Vdd204的值时，也实现了与前述实施例类似的效果。此外，通过在确定表116中相互关联地存储E类放大器106的Zin和施加的Vdd，能够在更早的时间，使效率收敛至零电压开关时的效率（高效率）。请注意，在该变形例中，在确定表116中与Zin相关联地存储Vdd，但是，也可以与其他检测结果相关联地存储Vdd。 [0080] 请注意，在上面的实施例中，描述了使Vds共振的电压共振放大器作为示例，但是，如下的结构也是可能的，即使用通过使Id共振来实现零电流开关的电流共振放大器。在这种情况下，检测单元102被配置为检测Id。另外，在该实施例中，使用了如下的结构，即通过控制DC电压Vdd204，来设置E类放大器的输出，但是，也可以使用如下的结构，即通过控制FET200导通或截止时的占空比，来设置输出，例如，可以使用利用PWM控制的输出设置。另外，通过定时器104，将检测单元102及确定单元103的操作置于待机状态，但是，利用使得电力接收装置109向电力发送装置100通知恒定电压电路113的输出值稳定的手段，也能够获得类似的效果。 [0081] 第二实施例 [0082] 在本实施例中，将描述在可能同时发生负载变动和间距变动的情况下的电力发送装置的控制。如果发生间距变动，则当从共振电路107观察发送路径115时的阻抗发生偏移，因而，在共振电路107与E类放大器106之间生成反射波，并且效率降低。图15是示出根据本实施例的电力发送系统的结构的图。与图1相比，添加了匹配控制单元1500。匹配控制单元1500在共振电路107与E类放大器106之间执行阻抗匹配（以下称为“匹配”）的任务，以便抑制反射波。 [0083] 图16是示出在负载114的电力消耗改变的情况下的、根据本实施例的电力发送系统的状态的表格。间距1605是电力发送装置100与电力接收装置109之间的距离，并且例如代表电力发送天线108与电力接收天线110之间的距离。在图16中，状态1606是与图3A中的状态306a相同的状态，并且是零电压开关状态。此时的间距1605是55mm。图17示出了本实施例中的Vds波形及Vgs波形。与图4类似地，点划线400是Vgs波形。在图17中，图15中的状态1607期间的Vds波形是点线1700，状态1608期间的Vds波形是虚线1701，并且状态1610期间的Vds波形是双点划线1702。此外，图18是示出根据本实施例的电力发送装置的操作的流程图。与图5相比，添加了步骤S1800至S1802的处理。 [0084] 接下来，将参照图18来描述根据本实施例的电力发送装置的操作。首先，状态从图16中的状态1606转变到状态1607，Pout1602增加到18W，并且间距1605改变为95mm。此时，效率1603降低到44%。此时的Vds波形由图17中的点线1700来表示。如果发生负载变动、间距变动或这两者，则E类放大器106将不再处于零电压开关状态。此时，检测单元102检测时间T1的Vds（步骤S1800）。根据点线1700，在时间T1，Vds大于0，并且E类放大器106未处于零电压开关状态。因此，确定单元103识别出发生了负载变动、间距变动或这两者。 [0085] 接下来，确定单元103确定是否实现了匹配（步骤S1801）。在状态1607下，由于间距1605已改变为95mm，所以未实现匹配（步骤S2201：否）。在此，使用如下的结构，即根据在匹配控制单元中配设了闪烁器、并且观察反射波的结构，来确定匹配质量。因此，匹配控制单元1500进行匹配控制，以便能够实现匹配（步骤S1802）。匹配控制具有如下的结构，例如匹配控制单元由多个元件（电容器或电感器）构成，并且通过在所述多个元件之间切换来实现匹配，等等。状态1608表示执行了匹配控制之后的系统状态。与执行匹配控制之前的状态 1607相比，执行匹配控制之后的状态1608的效率1603上升到80%。状态1608与针对负载变动的上述状态307b相同。此外，虚线1701示出了此时的Vds波形，并且虚线1701与针对负载变动的图6中的上述点线601相同。 [0086] 这样，由于去除了间距变动导致的反射波的影响（效率降低），因此，仅负载变动的影响成为效率降低的原因。在实现匹配时（步骤S1801：是），确定单元103仅需要处置负载变动，因而，基于前述的从步骤S500到步骤S514的流程，来进行用于补偿由负载变动导致的效率降低的控制。状态1609示出了控制后的系统状态。状态1609与针对负载变动的上述状态308b相同，并且，能够去除在状态1607下产生的负载变动及间距变动的影响，并且能够实现高效率的发送。 [0087] 在此，将简要描述先于匹配控制（步骤S1802）来进行电力控制（步骤S505及S506）的情况。在状态1607下，由于时间T1的Vds大于0（点线1700），因此，确定单元103基于图7中所示的确定表116而增加了Vdd。状态1610示出了此时的系统状态。状态1610下的效率1603是41%，这甚至低于状态1607下的效率44%。此时的Vds波形由双点划线1702来表示。很显然，与点线1700相比，双点划线1702的时间T1的Vds更大，并且开关损耗进一步增加。这样，如果在匹配控制之前进行电力控制，则效率将进一步降低，因而，需要在电力控制之前进行匹配控制。 [0088] 如上所述，在本实施例中，由于具有先于电力控制（即图5中的步骤S505及S506）来进行匹配控制（步骤S2202）的结构，因此，能够使由于负载变动和间距变动两者而降低的效率，收敛至零电压开关时的效率。请注意，在上述实施例中，具有MOFSET的E类放大器被描述作为示例，但是，在将MOFSET改变为其他的情况下，只要放大器是具有开关元件的放大器，则本发明也是适用的。 [0089] 根据上面的实施例，即使在发生了负载变动或间距变动的情况下，也能够根据状态适当地改变Vdd，并且将设置值设置为适当的值，从而使降低的效率收敛至零电压开关状态的效率（高效率）。 [0090] 第三实施例 [0091] 在本实施例中，电力发送装置和电力接收装置各自具有用于与对方装置通信的通信工具，并且，将描述在电力发送装置经由通信工具从电力接收装置接收电力接收装置的负载变动信息的情况下的、电力发送装置的控制。 [0092] 图19是示出根据本实施例的电力发送系统的结构的图。在图19中，与图1共有的元件用与图1相同的附图标记来表示。一般而言，当从电力发送装置向电力接收装置发送电力时，需要利用ID的交换等来指定电力传送对方，以防止向错误的对方装置发送电力，以及防止从错误的装置接收电力。为了交换ID，需要在电力发送装置与电力接收装置之间进行通信。 [0093] 在电力接收装置109中，电力接收单元1901进行电力接收处理，通信单元1902进行ID交换等，并且通信天线1903被用于电力接收装置109的通信。另一方面，在电力发送装置100中，由通信单元1904经由通信天线1905以及电力接收装置109的通信天线1903，来与由发送路线1906连接的电力接收装置109的通信单元1902进行通信。电力接收控制单元1901具有进行电力接收处理的功能、将用于初始认证的ID输出到通信单元1902的功能、在初始认证之后将恒定电压电路113的输出连接到负载114的功能，以及基于从恒定电压电路113输出的电流来计算负载114的电力消耗的功能等。在本实施例中，电力接收装置109把由电力接收控制单元1901计算出的负载114的电力消耗，周期性地从通信单元1902发送到电力发送装置100。电力发送装置100能够一直监视从电力接收装置109接收的负载114的电力消耗。 [0094] 接下来，将参照图20至图22来描述根据本实施例的电力发送装置100的操作。图20至图22是示出由根据本实施例的电力发送装置进行的操作的流程图。在图20中，电力发送装置100首先经由通信单元1904与电力接收装置109进行初始认证，然后开始电力发送（步骤S2001）。接下来，在步骤S2002中，电力发送装置100在根据确定单元103的状态确定阶段中，确定第一实施例的变形例3的描述中的、图13中所示的状态1至状态3。图21示出了步骤S2002中的状态确定阶段的详细操作。检测单元102基于E类放大器106的漏极电压Vdd及漏极电流Id，来计算输入阻抗Zin（步骤S2101）。如果Zin等于初始状态下的阻抗Z0（图13中的23欧姆）（步骤S2102：是），则确定单元103确定当前状态是状态1（步骤S2104）。另一方面，如果确定Zin不等于Z0（步骤S2102：否），并且Zin小于Z0（步骤S2103：是），则确定单元103确定当前状态是状态2（步骤S2105）。此外，如果确定Zin大于Z0（步骤S2103：否），则确定单元103确定当前状态是状态3（步骤S2106）。 [0095] 接下来，电力发送装置100经由通信单元1904，从电力接收装置109接收负载114的电力消耗（以下称为“负载量”）（步骤S2003）。如果接收到的负载量是0，则确定单元103确定电力接收装置109不需要接收电力（步骤S2004：是），并且电力发送装置100结束电力发送（步骤S2013）。在图20中，当负载量是0时，电力发送装置100结束电力发送，但是，也可以由于电力发送装置100从电力接收装置109接收到电力接收结束的通知，而结束电力发送。在接收到的负载量不是0（步骤S2004：否）、并且负载量没有变动（步骤S2005：否）的情况下，如果在步骤S2002中确定的状态是状态1（步骤S2014：是），则确定单元103确定状态没有改变，并且返回到步骤S2002中的状态确定阶段。另一方面，如果步骤S2014中的状态不是状态1（步骤S2014：否），则确定单元103在步骤S2002中的状态确定阶段中，确定位置变动是状态不再为状态1的原因（步骤S2015），并且在步骤S2016中，电力发送装置100进行天线阻抗控制（以下称为“天线Z控制”）。 [0096] 如果负载量有变动（步骤S2005：是），则检测单元102检查天线是否已匹配（步骤S2006）。这是为了排除如下的可能性，即在与负载量变动相同的时段中，可能在天线匹配中发生了错误，或者说可能发生了电力接收装置109的位置变动，并且，这是为了使得能够针对负载量的变动，更准确地控制E类放大器的漏极电压Vdd。如果在天线的匹配中发生了错误（步骤S2006：否），则电力发送装置100进行天线Z控制（步骤S2007）。能够设想，利用基于循环器（未示出）、AC电压或电流计的换算等，来进行步骤S2016、步骤S2006及步骤S2007中的天线阻抗检测。此外，可以使用不同的方法来检测天线阻抗。在天线Z控制（步骤S2007、S2016）之后，确定单元103再一次进行状态确定（步骤S2008）。在此，如果负载量没有改变，并且在通过位置变动进行的天线Z控制之后，电力发送效率未改变，则状态是状态1（步骤S2009：是）。在这种情况下，电力发送装置100不需要调整E类放大器106的漏极电压Vdd。 [0097] 如果在步骤S2009中确定状态不是状态1（步骤S2009：否），则过程转入到步骤S2010中的Vdd调整阶段。图22A示出了Vdd调整阶段的详情。如果Vdd的当前值是极限值（步骤S2201：是），则电力发送装置100停止电力发送（步骤S2206），并且处理结束。Vdd调整阶段对应于状态2或状态3。如果状态是状态3（步骤S2022：是），则设置值较大（步骤S2207），因而，电力发送装置100减少Vdd（步骤S2208）。如果状态不是状态3（步骤S2022：否），则状态是状态2（步骤S2203），并且确定设置值较小（步骤S2204），因而，电力发送装置100增加Vdd（步骤S2205）。 [0098] 图22B示出了Vdd调整阶段的另一方法。图22B包括向图22A中的步骤添加的步骤S2209至S2212的操作。在本实施例中，电力发送装置100从电力接收装置109接收电力量，因而，如果在天线Z控制之后的电力传送期间的效率是已知的，则能够设置E类放大器的Vdd。图23是示出根据本实施例的变形例的电力发送系统的结构的图。图23包括向图19的电力发送装置100中添加的电力发送电力预测单元2101。电力发送电力预测单元2101把经由通信单元1904接收到的电力接收装置109的负载量，除以诸如直到当前时间为止使用的效率等的临时效率，从而通过由此获得的值，来预测电力发送量（电力发送电力量）。在图22B中的步骤S2209中，电力发送装置100使用电力发送电力预测单元2101，以基于接收到的负载量来计算预测的电力发送量。电力发送装置100通过基于计算出的电力发送量计算Vdd来设置Vdd（步骤S2210），并且进行电力发送。在此，由于电力发送装置与电力接收装置之间的效率是临时值，因此，由电力发送电力预测单元2101预测的电力发送电力仅能够经历粗略的调整。为了更精确地确定电力发送电力，电力发送装置100再一次转入到步骤S2211中的状态确定阶段，并且调整Vdd以匹配确定的状态。 [0099] 与上述实施例类似地，在本实施例中的电力发送装置100中还配设了定时器104，并且在调整之后，来自E类放大器106及恒定电压电路113的输出变得稳定，或者说是经过一定量的时间，之后，检测单元102及确定单元103被允许操作（步骤S2002）。通过这种处理，能够防止在输出不稳定的过渡状态下进行步骤S2007及S2016中的天线Z控制。此外，与其他实施例类似地，能够防止检测单元102在输出不稳定的过渡状态下检测Zin（图20中的步骤S2008），并且防止检测单元102基于该结果来控制Vdd（步骤S2010）。 [0100] 请注意，在本实施例中，电力发送装置100始终或周期性地从图20中的电力接收装置109接收负载量，但是，也可以仅在处于电力接收待机状态的同时存在负载变动的情况下，从电力接收装置109接收负载量。此外，在图19中，通信天线1903及1905被描述为具有与电力发送天线108及电力接收天线110不同的结构。然而，也可以利用相同的频带来进行电力传送和通信，并且可以使用单个天线作为通信天线和电力传送天线。另外，在本实施例中，检测单元102检测E类放大器的电源阻抗。然而，与其他实施例类似地，检测单元102也可以检测在E类放大器中存在漏极与源极之间的电压Vds的定时处的该值或者漏极电流Id。 [0101] 第四实施例 [0102] 在本实施例中，电力发送装置和电力接收装置各自具有用于与对方装置通信的通信工具，并且，将描述当电力发送装置与电力接收装置进行天线阻抗匹配时的控制的示例。在第三实施例中描述的图20中的步骤S2007及S2016中，电力发送装置100进行天线阻抗控制（以下称为“天线Z控制”）。如上所述，根据相对于电力接收装置的位置的误差，以及电力接收侧的负载的改变，从电力发送装置观察到的天线阻抗发生变动。因此，通过在天线Z控制期间设置电力接收装置的恒定负载，更易于针对由相对于电力接收装置的位置的误差所导致的天线阻抗的改变，来进行匹配控制。 [0103] 图24是示出本实施例的电力发送系统的结构的图。与图19相比，电力发送装置100包括添加的恒定Z模式控制单元，并且，电力接收装置109包括添加的负载切换开关2202及恒定负载2203。作为初始值，恒定负载2203的值对应于在电力接收装置109也接收电力的情况下的负载阻抗。 [0104] 图25是在图20中的步骤S2007及S2016中的天线Z控制期间的、电力发送装置100和电力接收装置109的流程图。当在图25中启动电力发送装置100中的恒定Z控制单元2201时，电力发送装置100向电力接收装置109通知将进入天线Z控制模式（步骤S2501）。当电力接收装置109接收到天线Z控制模式通知时（步骤S2507：是），电力接收控制单元1901操作负载切换开关2202，并且连接到恒定负载2203（步骤S2508）。为了进行天线Z控制，电力发送装置100仅需要发送能够用以检测来自电力接收装置109的反射的最低量电力，因而，在发送天线Z模式通知（步骤S2501）之后，进行用于天线Z控制的低电力发送（步骤S2502）。电力发送装置100使用循环器等（未示出）分离来自电力接收装置的反射电力，检测反射电力，并且进行阻抗匹配控制，以便使反射电力最小化（步骤S2503）。 [0105] 当天线Z控制完成时，电力发送装置100向电力接收装置109发送天线Z控制模式结束通知（步骤S2504）。当电力接收装置109接收到天线Z控制模式结束通知时（步骤S2309：是），电力接收控制单元1901在步骤S2510中将负载切换开关2202操作至正常值（图24中的整流电流112）。电力接收装置109切换到正常负载，随后向电力发送装置100发送正常模式通知（步骤S2511）。另一方面，在检测到来自电力接收装置109的正常模式通知时（步骤S2505：是），电力发送装置100开始正常电力发送，并且天线Z控制模式完成。 [0106] 如上所述，如果要在电力发送装置与电力接收装置之间进行通信，则能够通过在天线Z控制时将电力接收装置切换到恒定负载，来避免由电力接收负载变动导致的天线阻抗变动的影响。通过运用该实施例，能够针对由电力发送装置和电力接收装置的相对位置的位置误差导致的天线阻抗改变，进行更容易的匹配控制。 [0107] 其他实施方式 [0108] 另外，可以通过读出并执行记录在存储介质（例如，非临时性计算机可读存储介质）上的计算机可执行指令、以执行本发明的上述实施例中的一个或更多实施例的功能的系统或装置的计算机，来实现本发明的各实施例，并且，可以利用由通过例如读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令、以执行上述实施例中的一个或更多实施例的功能的系统或装置的计算机来执行的方法，来实现本发明的各实施例。所述计算机可以包括中央处理单元（CPU）、微处理单元（MPU）或其他电路中的一者或更多，并且可以包括分开的计算机或分开的计算机处理器的网络。所述计算机可执行指令可以例如从网络或存储介质被提供给计算机。所述存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、分布式计算系统的存储器、光盘（诸如压缩盘（CD）、数字多用途盘（DVD）或蓝光盘（BD）TM）、闪存设备、存储卡等中的一者或更多。 |
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