CN105393432A - 无线电力传输系统以及送电装置 - Google Patents

Abstract

本公开的无线电力传输系统的送电装置具备：振荡电路，其输出从由直流电源供给的直流电力转换后的交流电力；送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压的规定值；接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压；以及控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率，使所述接收到的电压收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。

Description

无线电力传输系统以及送电装置

技术领域

本公开涉及以无线方式传输电力的无线电力传输系统以及送电装置。

背景技术

近年来，提出了使用被称为谐振磁场耦合方式的新方式以无线(非接触)方式传输电力的技术。例如，专利文献1所公开的无线电力传输系统，通过经由在谐振器(天线)周围的空间所产生的振动能量的渗漏(EvanescentTail：渐逝场)使2个谐振器磁耦合，以无线方式传输振动能量。这样的谐振磁场耦合方式的无线电力传输，与以往的利用了电磁感应的方式相比，能够实现传输距离的飞跃性增大。在谐振器间的耦合系数k比各谐振器的衰减常数Γ1、Γ2之积的平方根大的情况下，能够实现良好的能量传输。

现有技术文献

专利文献1：美国专利申请公开第2008/0278264号说明书

专利文献2：日本特开2010-68657号公报

专利文献3：日本特开昭62-135270号公报

发明内容

但是，对于该以往技术，谋求即使在负载发生变动或天线周围的环境发生变化的情况下也能够对负载输出恒定电压并且高效地传输电力。

本公开的一个技术方案的无线电力传输系统的送电装置，具备：

振荡电路，其经由与第1开关元件连接的第1输出端和与第2开关元件连接的第2输出端，输出从由直流电源供给的直流电力转换后的交流电力；

送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；

存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；

接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压、电流和电力的至少一方；以及

控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，

改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率，

使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。

根据本公开的一个技术方案，提供一种即使在负载发生变动或天线周围的环境发生变化的情况下也能够对负载输出恒定电压并且高效地传输电力的送电装置。

此外，这些总括性或具体的技术方案可以通过系统、方法、集成电路、计算机程序或记录介质来实现，也可以通过系统、装置、方法、集成电路、计算机程序和记录介质的任意组合来实现。

附图说明

图1A是表示本公开的一个技术方案的比较例的无线电力传输系统的传输频率与向负载供给的电压(输出电压)的关系的例子的坐标图。

图1B是表示本公开的一个技术方案的比较例的无线电力传输系统的传输频率与传输效率的关系的例子的坐标图。

图2A是表示实施方式1的无线电力传输系统的硬件构成的图。

图2B是表示实施方式1的无线电力传输系统的概略构成的图。

图3是表示实施方式1的振荡部的框图。

图4A是示意性表示实施方式1的使相位变化的情况下的向开关元件S1～S4分别输入的脉冲的定时的图。

图4B是示意性表示实施方式1的使占空比变化的情况下的向开关元件S1～S4分别输入的脉冲的定时的图。

图5A是表示实施方式1的相位无偏离的情况下的脉冲电压以及输出电压的波形的例子的图。

图5B是表示实施方式1的相位偏离90度的情况下的脉冲电压以及输出电压的波形的例子的图。

图6是表示实施方式1的送电天线以及受电天线的等效电路的例子的图。

图7是表示实施方式1的控制方式的第1例的处理的流程图。

图8是表示实施方式1的与负载的阻抗、传输频率以及相位偏离值对应的输出电压的变化的表。

图9是表示实施方式1的与负载的阻抗以及传输频率对应的传输效率的表。

图10是表示实施方式1的控制方式的第2例的处理的流程图。

图11A是表示实施例1的负载5Ω时的定电压化、传输效率的改善效果的图。

图11B是表示实施例1的负载10Ω时的定电压化、传输效率的改善效果的图。

图11C是表示实施例1的负载20Ω时的定电压化、传输效率的改善效果的图。

图12是表示对实施方式1的振荡电路的构成进行了变更的变形例的框图。

图13是表示实施方式2的送电装置的概略构成的图。

图14A是表示实施方式2的受电装置的概略构成的图。

图14B是表示实施方式2的受电装置的概略构成的图。

图14C是表示实施方式2的受电装置的概略构成的图。

图15是表示实施方式2的控制方式的第3例的处理的流程图。

图16A是表示实施例2的传输频率与受电电压的关系的图。

图16B是表示实施例2的传输频率与相位偏离量的关系的图。

图16C是表示实施例2的传输频率与输入电流的关系的图。

图16D是表示实施例2的传输频率与传输效率的关系的图。

图17是表示实施方式2的搜索控制的一例的示意图。

图18A是表示图17的搜索控制中的时间与控制误差的关系的图。

图18B是表示图17的搜索控制中的时间与频率的关系的图。

图18C是表示图17的搜索控制中的时间与相位偏离量的关系的图。

图18D是表示图17的搜索控制中的时间与电流的关系的图。

图19A是表示与图17不同的搜索控制中的控制误差信息的时间经过的关系的图。

图19B是表示与图17不同的搜索控制中的进行了控制的频率的时间经过的关系的图。

图19C是表示与图17不同的搜索控制中的进行了控制的相位偏离量的时间经过的关系的图。

图19D是表示与图17不同的搜索控制中的在控制误差十分接近0时由输入检测电路检测的电流的时间经过的图。

图20是表示以根据上次的值和上上次的值而预测出的相位偏离量开始输出调整的方式下的控制的例子的图。

图21是表示实施方式2的控制方式的第4例的处理的流程图。

图22A是在占空比为50％的情况下对开关元件S1～S4分别施加的信号的图。

图22B是在占空比为25％的情况下对开关元件S1～S4分别施加的信号的图。

图23是表示实施方式2的控制方式的第5例的处理的流程图。

具体实施方式

(成为本公开的基础的见解)

本发明人对在“背景技术”一栏中记载的无线电力传输系统进行了以下所述的研究。

在专利文献1那样的谐振磁场耦合方式的无线电力传输系统中，为了维持高的传输效率，预先使传输路径上的各电路模块的输入输出阻抗匹配。但是，实际上，由于天线周围的环境发生变化、即送电天线和受电天线间的配置关系发生变化，2个天线的阻抗发生了变化。其结果是，在专利文献1中，无法跟随达到最佳传输效率的频率的变化。另外，在专利文献1中，在负载的阻抗发生了变化的情况下，也无法跟随达到最佳传输效率的频率的变化。

专利文献2公开了在进行电力传输时为了提供最佳传输效率而扫描频率来决定最佳频率的无线电力传输系统。但是，在专利文献2中，仅通过输出电力的频率控制来进行传输效率的调整。

另外，传输系统的阻抗变化，是指在向无线电力传输系统输入的输入电压恒定的情况下输出电压变化。作为这种情况下的应对，专利文献3公开了在轻负载时进行调整逆变器的频率的频率控制的电源系统。另外，在专利文献3中，为了使输出电压恒定，在稳定时调整逆变器的控制脉冲的接通时间比(以后，称为交流电压的输出时间比)。但是，在专利文献3中，仅通过输出电力的频率控制、或仅通过控制交流电压的输出时间比来进行输出电压的调整。

如上所述，专利文献2和专利文献3都没有使用输出电力的频率控制和交流电压的输出时间比的控制这两方来进行输出电压以及传输效率这两方的调整。

以下，首先对仅通过控制控制输出电力的频率而调整了输出电压和传输效率时的问题进行说明。

图1A是表示本公开的一个技术方案的无线电力传输系统的比较例中的、从送电装置向受电装置供给的交流电力的频率(传输频率)与向负载供给的电压(输出电压)的关系的例子的坐标图。本例是使用电路模拟器进行了解析的例子。上述无线电力传输系统的构成与后述的图2A同样。另外，控制从送电装置向受电装置供给的交流电力的控制电路，与专利文献2以及专利文献3同样，仅使用频率控制。另外，送电天线以及受电天线的构成与后述的图6同样。

作为送电天线的规格，例如将电感值设为40(mF)，将相对于频率f0的电阻值设为1.86f0(mΩ)，将谐振电容器容量设为73(pF)，作为受电天线的规格，将电感值设为25.84(mF)，将相对于频率f0的电阻值设为2.22f0(mΩ)，将谐振电容器容量设为750(pF)。接着，将DC电源1030的直流电压Vdc设为12V，将受电装置1020的目标电压设为5V，将频率扫描范围设为110kHz～140kHz，示出了负载的阻抗RL为5Ω、10Ω、20Ω各情况下的例子。

如该坐标图所示，输出电压随着负载的阻抗以及传输频率而变化。因此，在负载的阻抗发生了变化的情况下，为了使输出电压恒定，使传输频率变化即可。例如，在图示的例子中，在负载的阻抗在5Ω～20Ω的范围变动的情况下，为了使输出电压维持为5V，使传输频率在130kHz～150kHz的范围变动即可。

然而，如专利文献2以及专利文献3那样，在为了使输出电压维持恒定而使传输频率变化的情况下，传输效率未必最佳。图1B是表示传输频率与传输效率的关系的例子的坐标图。对图1B进行详细描述，图1B示出了图1A中的RL＝5Ω的情况下的送电装置的传输效率Eff_Tx、送受电天线的传输效率Eff_RF以及整体的传输效率Eff。如该坐标图所示，可知：在传输频率约为110kHz时传输效率成为最大，在130kHz～150kHz的范围内传输效率没有达到最大。

如此，在专利文献2以及专利文献3中，对于目标电压5V而言频率130kHz～150kHz的范围即可，因此在该范围内决定传输频率。但是，实际上，在该传输频率130kHz～150kHz时传输效率低于最大传输效率。在传输频率约为110kHz时传输效率最大。

根据以上所述，可知：仅通过频率控制，难以兼顾以恒定电压向负载输出和以传输效率高的频率进行传输这两方。

接着，在仅通过交流电压的输出时间比而调整了输出电压和传输效率的情况下，仅通过交流电压的输出时间比的调整，虽然能够调整输出电压，但难以兼顾以恒定电压向负载输出和以传输效率高的频率进行传输这两方。在使输出电压恒定的状态下，即使调整交流电压的输出时间比，输出电力的频率也恒定，因此无法应对在送电和受电天线间的配置关系发生了变化后达到最佳传输效率的频率。

本发明人锐意研究的结果是发现了上述问题。认为上述的问题是因以下的理由而产生的。

即，无线电力传输系统通过使2个谐振器(送电天线以及受电天线)以磁方式谐振耦合，在谐振频率下无线传输振动能量。并且，在送电天线与受电天线进行谐振的谐振频率附近，送电受电时的电力损失成为最小。由此，传输效率在2个谐振器的谐振频率的附近(约110kHz)成为最大。另一方面，对于从负载要求的电压，根据设备(受电装置)而要求各种电压。因此，传输效率成为最大的谐振频率的附近(约110kHz)的输出电压不一定成为受电装置要求的电压。例如，对于某负载例如10Ω，传输效率成为最大的传输频率为一个固定值。该情况下，所述决定的传输频率约为110kHz。如图1A所示，可知：与该传输频率(约110kHz)对应的负载的输出电压也为一个固定值，该输出电压为8V。

但是，对智能手机、平板终端、便携电话或电动汽车这些能够进行非接触充电的设备(受电装置)充电的要求电压是各种各样的。例如，在智能手机要求5V的情况下，上述的8V成为了比要求电压高的电压。其结果是，超过了智能手机的要求电压(5V)，若向智能手机提供8V的电压的电力，则有可能会损坏智能手机的电路。

因此，考虑上述问题是由于在送电和受电天线的谐振频率附近成为最大效率的传输频率与受电装置所要求的电压的传输频率不一致而引起的。另外，即使成为最大效率的传输频率与受电装置所要求的电压的传输频率假设一致，当天线周围的环境发生变化、例如送电天线与受电天线的距离发生变化时，送电天线和受电天线的谐振频率发生变化，传输效率成为最大的传输频率发生变化。该情况下，在送电天线和受电天线变化后的谐振频率附近传输效率成为最大。因此，在传输效率成为最大的传输频率与受电装置所要求的电压的传输频率之间产生了偏离。另外，在负载变动的情况下，与天线周围的环境发生变化的情况同样，送电天线和受电天线的谐振频率发生变化，传输效率成为最大的传输频率发生变化。因此，在传输效率成为最大的传输频率与受电装置所要求的电压的传输频率之间产生了偏离。在这些情况下，与上述的情况同样，当符合达到受电装置目标电压的传输频率时，无法以传输效率为最大的电力进行传输。另一方面，当符合传输效率成为最大的传输频率时，不能达到目标电压。

上述问题也认为是由于在送电天线和受电天线的谐振频率附近成为最大效率的传输频率与受电装置所要求的电压的传输频率不一致而引起的。

由此，在无线电力传输系统的送电装置中，在负载发生变动、天线周围的环境发生变化的情况下，也希望能够一边向负载输出恒定电压一边高效地传输电力。另外，希望一边满足各种受电装置的要求电压一边高效地传输电力。

根据以上的考察，本发明人想到了以下的发明的各技术方案。

本公开的送电装置的一个技术方案，具备：

振荡电路，其具有第1开关元件和第2开关元件，经由与所述第1开关元件连接的第1输出端和与所述第2开关元件连接的第2输出端，输出从所述直流电力转换后的交流电力，所述第1开关元件与从直流电源供给的直流电力的高电位侧连接，所述第2开关元件与所述直流电力的低电位侧连接；

送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；

存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；

接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压、电流和电力的至少一方；以及

控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，

改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率，

使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。

在以往的送电装置中，即使使所述接收到电压、电流和电力的至少一方收束于表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值的范围，也没有得到效率成为最大的交流电力。另一方面，即使所述送电装置向所述受电装置输出了效率成为最大的交流电力，所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方也超出了表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值的范围外。

根据本技术方案，一边决定效率成为最大的交流电力的频率，一边变更从所述送电装置的振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比以使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围。

因此，即使在从所述送电装置输出而效率成为最大的所述交流电力的频率与从所述受电装置要求的所述交流电力的电压的频率不一致的状态下，也能够使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，能够使由所述受电装置受电的所述交流电力的效率成为最大。

以下，参照附图来说明本公开的更具体的实施方式。在以下的说明中，对相同或对应的要素标注相同的参照附图标记。

(实施方式1)

图2A是表示本公开的实施方式1的无线电力传输系统的硬件构成的框图。本实施方式的无线电力传输系统具备：将从直流(DC)电源1030输入的直流(DC)能量转换成交流能量而输出的送电装置1000；将从送电装置1000输出的交流能量以无线方式进行传输的送受电天线1010；以及将通过送受电天线1010传输的交流能量转换成直流能量而供给到负载1040的受电装置1020。送受电天线1010包括送电天线1010a和受电天线1010b的对，各天线由包括线圈以及电容器的谐振电路构成。送受电天线1010将通过谐振磁场耦合从送电装置1000输出的交流能量以无线方式传输给受电装置1020。传输来的交流能量通过受电装置1020内的整流电路1021转换成直流(DC)能量，供给到负载1040。

送电装置1000以及送电天线1010a可以搭载于送电装置，受电天线1010b、受电装置1020、负载1040可以搭载于受电装置。受电装置例如可以是智能手机、平板终端、便携终端等电子设备或电动汽车等电动机械。送电装置可以是以无线方式对受电装置供给电力的充电器。负载1040例如可以是二次电池，通过从受电装置1020输出的直流能量而充电。

受电装置1020具有：将从受电天线1010b传输的交流能量转换成直流能量而输出给负载1040的整流电路1021；检测向负载1040输出的电压以及电流的输出检测电路1022；以及将输出检测电路1022的检测结果传递给送电装置1000的通信电路1023。

送电装置1000具有：检测从DC电源1030输入的直流电压以及电流的输入检测电路1002；将所输入的直流能量通过多个开关元件转换成交流能量的振荡电路1001；向振荡电路1001所包含的多个开关元件输出脉冲的脉冲输出电路1007；向脉冲输出电路1007输出脉冲生成指示的控制电路1009；以及接收来自通信电路1023的信号的接收电路1103。振荡电路1001具有根据所输入的脉冲使导通状态变化的多个开关元件，能够通过使各开关元件的导通状态变化来将所输入的直流能量转换成交流能量。接收电路1103接收从通信电路1023传递的输出检测电路1022的检测结果、以及输入检测电路1002的检测结果，并输出给控制电路1009。控制电路1009基于所传递来的输出检测电路1022的检测结果以及输入检测电路1002的检测结果，决定从振荡电路1001输出的电压的频率以及输出时间比。在此，电压的“输出时间比”是指1个周期内输出比预定值(例如最大振幅的几％～20％左右)大的电压的时间的比例，在所述时间以外的时间将送电天线1010a的两端电压固定以相同电位。输出时间比以及将送电天线1010a的两端电压固定以相同电位，可以通过调整向开关元件输入的脉冲的占空比和相位的至少一方来控制。在本实施方式中，说明进行控制以通过调整脉冲的相位来调整输出时间比并且将送电天线1010a的两端电压固定以相同电位的例子。控制电路1009控制脉冲输出电路1007，以使从振荡电路1001输出的电压的频率以及输出时间比分别成为所决定的频率以及输出时间比。更具体而言，控制脉冲输出电路10，以使与所决定的频率以及输出时间比相应的脉冲输出到各开关元件。

通过这样的构成，本实施方式的无线电力传输系统使送电装置1000的输出特性变化，能够使向负载1040供给的电压恒定，并且能够使传输效率接近最大。因此，在负载1040例如是二次电池的情况下，即使相应于充电量而阻抗发生了变动、或受电天线1010b的位置发生偏离而导致系统整体的阻抗发生了变动，也能够持续高效率的充电。

此外，在图2A中，描绘了所述送电天线和所述受电天线具有相同尺寸，但本公开并不限于这样的例子。所述送电天线可以比所述受电天线小型，也可以反过来。另外，送受电线圈1010可以将所述送电天线和所述受电天线的一方或两方包含多个。无线电力传输系统可以具备图示的构成要素以外的要素。

以下，更详细地说明各构成要素。

图2B是表示图2A中的控制电路1009具有的功能性构成的框图。对与图2A共同的构成要素标注相同的参照附图标记。在图2B中，记载了由控制电路1009实现的4个功能块。具体是相位控制部1003、最佳相位检测部1004、频率控制部1005、最佳频率检测部1006。控制电路1009例如可以通过CPU(CentralProcessingUnit)和存储器所存储的计算机程序的组合来实现。通过CPU执行计算机程序所记述的命令群，实现图2B所示的各功能块的功能。或者，也可以通过在一个半导体电路中装载了计算机程序的DSP(DigitalSignalProcessor)等硬件来实现同样的功能。

最佳相位检测部1004基于从通信电路1023传递的输出检测电路1022的检测结果、和输入检测电路1002的检测结果，决定使向负载1040输出的电压成为恒定的最佳的脉冲的相位。相位控制部1003将由最佳相位检测部1004决定的脉冲的相位通知给脉冲输出电路1007。另一方面，最佳频率检测部1006基于从通信电路1023传递的输出检测电路1022的检测结果、和输入检测电路1002的检测结果，决定使传输效率成为最大的最佳的脉冲的频率。频率控制部1005将由最佳频率检测部1006决定的频率通知给脉冲输出电路1007。上述决定的频率是在预定的频率范围内搜索传输效率成为最大的频率而决定的，因此严格意义上也包括上述频率不是传输效率成为最大的频率的情况。归根结底传输效率是最大附近(包括最大点)的频率。另外，上述传输效率成为最大的频率可以是传输效率的值成为预先设定的阈值以上的频率。

在上述实施方式1中，通信电路1023将输出检测电路1022的检测结果传递给最佳相位检测部1004和最佳频率检测部1006。

在此，对受电装置1020与送电装置1000的通信进行说明。如图2B所示，在送电装置的任意场所设置接收电路1103，接收电路从通信电路1023接收输出检测电路1022的检测结果。并且，接收电路可以将检测结果传递给最佳相位检测部1004和最佳频率检测部1006。另外，也可以是最佳相位检测部1004和最佳频率检测部1006具有接收电路而直接接收检测结果。

接收装置1020接收的信息可以是图15中说明的受电装置的要求电压、要求电流或要求电力的要求值以及它们的规定值，还可以是规定值的范围。接着，对要求值、要求值的规定值以及规定值的范围的例子进行叙述。例如，在智能手机的情况下，对于负载的目标电压是5V。此时的所容许的要求电压的规定值例如是±0.04V或-0.04V～+0.04V。进而，电压的规定值的范围例如是5V±0.04V或4.96V～5.04V。

另外，接收装置1020接收的信息可以是向负载供给的电压、电流或电力的实测值。另外，接收装置1020接收的信息可以是图15中说明的输出到负载的交流电力的电压、电流或电力的误差信息(要求值-实测值)。如图2B所示，上述接收电路接收的信息可以保存在配置于送电装置的任意场所的存储器中来取出利用。另外，上述接收电路接收的信息的至少一方可以预先保存在送电装置的存储器中，通过来自受电装置的某种信号将上述信息取出利用。

另外，上述受电装置发送的信息可以保存于配置在受电装置的任意场所的存储器中。

脉冲输出电路1007例如是公知的栅极驱动器，基于从相位控制部1003以及频率控制部1005输入的相位以及频率的信息，生成向振荡电路1001的各开关元件输入的脉冲。

图3是表示本实施方式的振荡电路1001的构成的框图。振荡电路1001具有4个开关元件(S1～S4)。各开关元件例如可以通过MOSFET(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor)等电场效应晶体管来实现。

开关元件S1以及S3的一端通过布线与DC电源1030的电压高的一侧连接，开关元件S2以及S4的一端通过布线与DC电源1030的电压低的一侧连接。此外，此时可以在DC电源1030与开关元件之间插入LC型或CLC型滤波器作为输入滤波器。另外，上述一端的意思是开关元件的输入端子。

振荡电路1001和送电天线1010a通过从开关元件S1与S2之间和开关元件S3与S4之间延伸的布线而连接。通过脉冲输出电路1007向各开关元件的栅极输入脉冲(施加电压)，能够使各开关元件成为导通状态。在本说明书中，有时将对各开关元件的栅极施加电压而流动电流的状态称为“接通(ON)”，将不施加电压而不流动电流的状态称为“断开(OFF)”。

4个开关元件S1～S4由在导通时输出与来自DC电源1030的输入电压相同极性的电压的开关元件对(S1以及S4)和在导通时输出与输入电压相反极性的电压的开关元件对(S2以及S3)构成。通过以频率f0交替地反复使开关元件S1以及S4接通的状态和使开关元件S2以及S3断开的状态，能够将所输入的直流电压转换成频率f0的交流电压。

本实施方式的控制电路1009在电力传输中控制向各开关元件输入的脉冲的频率以及向构成各开关元件对的2个开关元件输入的2个脉冲之间的相位差(有时也称为“相位偏离值”。)Δθ。即，当将在某时刻向开关元件S1、S2输入的脉冲的相位分别设为θ1、θ2时，向开关元件S1、S2输入的脉冲的相位能够分别表示为θ2-Δθ、θ1-Δθ。最佳相位检测部1004以及相位控制部1003使相位差Δθ根据输入检测电路1002以及输出检测电路1022各自的检测结果而变为最佳的值。在此，典型而言，开关元件S2的脉冲设为相对于开关元件S1的脉冲而反转的脉冲，开关元件S2的脉冲的相位设定为相对于开关元件S1的脉冲的相位偏离了半个周期的相位。即，设定为θ2＝θ1+180°。

图4A是示意性表示向开关元件S1～S4分别输入的脉冲的定时(timing)的图。脉冲输出部1007将相对于向开关元件S1的输出脉冲而设置了一定时间的同时断开时间(称为“死区(deadtime)”。)的反转脉冲输出到开关元件S2。同样，将相对于向开关元件S3的输出脉冲而设置了所述一定时间的同时断开时间的反转脉冲输出到开关元件S4。进而，脉冲输出部1007在相位偏离值Δθ为0的情况下输出各脉冲，以使开关元件S1和开关元件S4同时接通，使开关元件S2和开关元件S3同时接通。在向开关元件S1以及S2输入的2个脉冲间和向开关元件S3以及S4输入的2个脉冲间设置死区的理由是防止在脉冲的上升以及下降的瞬间开关元件S1以及S2或开关元件S3以及S4同时接通而产生负载短路导致开关元件损坏。因此，在图4A所示的例子中，各脉冲的占空比设定为比50％小的值。

图5A是表示相位无偏离的情况(Δθ＝0)下的向开关元件S1～S4分别施加的脉冲电压Vgs1～Vgs4、从振荡电路1001输出的电压Va、以及将电压Va转换成了正弦波时的电压Vout的波形的例子的图。图5B是表示相位偏离了90度的情况(Δθ＝90°)下的这些电压的波形的例子的图。如这些图所示，通过使相位偏离值Δθ大于0，从振荡电路1001输出的输出时间比减小，能够随之减小所输出的交流电压的振幅。

此时，相位偏离值Δθ的期间，成为开关元件S1和S3同时接通或开关元件S2和S4同时接通的状态，其结果是，送电天线1010a的两端电压在开关元件S1和S3同时接通的情况下被固定为DC电源1030的高一侧的电压，另外在开关元件S2和S4同时接通的情况下被固定为DC电源1030的低一侧的电压。

由此，与通过断开全部开关元件来减小所述输出时间比的情况相比，送电天线1010a的两端电压不会成为不稳状态，因此能够抑制逆流电流的产生。

此外，在此以对向开关元件S1与S4、开关元件S2与S4输入的控制脉冲的相位实施偏离的方式进行了说明，但也可以如图4B所示以如下的方式来实现：通过提供控制脉冲以使得按开关元件S1与S3的对、开关元件S2与S4的对是相同的占空比、并且按开关元件S1与S2的对、开关元件S3与S4的对施加死区来使相位彼此反转，从而设置将送电天线1010a的两端电压固定在DC电源1030的电压低的一侧的时间。另外，在图4B中，以使开关元件S1与S3的对的占空比比开关元件S2与S4的对的占空比小的例子进行了说明，但也可以反过来使开关元件S1与S3的对的占空比比开关元件S2与S4的对的占空比大，设置将送电天线1010a的两端电压固定在DC电源1030的电压高的一侧的时间。

接着，说明送电天线1010a以及受电天线1010b的构成例。

送电天线1010a以及受电天线1010b能够通过谐振磁场耦合以非接触方式传输频率f0的高频电力。受电天线1010b不与送电天线1010a接触，而与送电天线1010a相离例如数毫米～数十厘米左右。所传输的高频电力的频率(传输频率)f0例如可以设定在50Hz～300GHz的范围内。传输频率也可以设定在20kHz～10GHz的范围内，也可以设定在20kHz～20MHz的范围内，还可以设定在20kHz～1MHz的范围内。

本实施方式的无线电力传输系统中的“天线”不是用于进行放射电磁场的收发的通常的天线，而是用于利用谐振器的电磁场的近旁成分(渐逝场)的耦合来在2个物体间进行能量传输的要素。根据利用了谐振磁场的无线电力传输，不会产生使电磁波向远方传播时所产生的能量损失(放射损失)，因此能够以非常高的效率来传输电力。在这样的利用了谐振电磁场(接近场)的耦合的能量传输中，不仅与利用了法拉第的电磁感应法则的公知的无线电力传输相比损失小，而且能够在相距例如数米的2个谐振器(天线)间高效地传输能量。

为了进行基于这种原理的无线电力传输，使2个谐振天线间产生耦合即可。因此，送电天线1010a和受电天线1010b的谐振频率被设定为与传输频率f0实质上相同的频率。但是，该谐振频率可以不用与传输频率完全一致。

一般而言，已知在具有固有的谐振频率的2个谐振器电耦合的情况下谐振频率发生变化。即使假设2个谐振器的谐振频率相同，通过上述耦合，作为谐振器对的谐振频率也会分离为2个频率。将耦合谐振器对所呈现的2个谐振频率中的频率高的谐振频率称为偶模式的谐振频率(fH)，将频率低的谐振频率称为奇模式的谐振频率(fL)。此时，谐振器间的耦合系数k由以下的式1表示。

k＝(fH2-fL2)÷(fH2+fL2)···(式1)

耦合越强，k的值就越大，2个谐振频率的分离量就越大。在本实施方式中，k的值可以设定为比较低的值、例如0.1<k<0.5，在某例中0.2<k<0.4的范围内。k的值也可以超过0.5，但通过将k的值设定为比0.5小的值，能够获得不容易受到送受天线间的距离的增大、和/或送受天线间的尺寸的非对称性等的影响这样的只有谐振磁场耦合方式才有的效果。

构成各天线的谐振器的Q值也取决于系统要求的天线间电力传输的传输效率以及耦合系数k的值，但可以设定为例如数十～100，在某例中比100大的值。

图6是表示送电天线1010a以及受电天线1010b的等效电路的例子的图。在图6所示的例子中，送电天线1010a是电感器1011a和电容器1012a串联连接的串联谐振电路。受电天线1010b是电感器1011b和电容器1012b并联连接的并联谐振电路。送电天线1010a以及受电天线1010b也具有寄生电阻。送电天线1010a以及受电天线1010b不限于图示的例子，也可以是串联谐振电路和并联谐振电路的任一方。

此外，在本实施方式中，送受电天线1010通过谐振磁场耦合来传输电力，但也可以通过以往的电磁感应方式来传输电力。该情况下，该天线的耦合系数被设定为接近1的值。

接着，说明本实施方式的控制电路1009的控制方式。在本实施方式中，能够采用以下的2种控制方式的任一种。

<控制方式1：相位控制→频率控制>

首先，说明本实施方式的控制方式的第1例。

图7是表示本控制方式的处理的流程图。当从DC电源1030接受直流(DC)能量时，送电装置1000的输入检测电路1002检测从DC电源1030输入的电压以及电流，将检测结果输出给最佳相位检测部1004以及最佳频率检测部1006。相位控制部1003以及频率控制部1005分别将表示预先决定的初始的频率和相位偏离值的信息输出给脉冲输出部1007。基于此，脉冲输出电路1007对振荡电路1001的各开关元件的栅极输出具有该频率以及相位偏离值的振荡控制脉冲(初始传输)。由此，振荡电路1001将从DC电源1030供给的直流能量转换成交流能量，通过送受电线圈1010送出到受电装置1020(步骤S301)。

接着，最佳相位检测部1004判断在与受电装置1020之间是否建立了通信(步骤S302)。通信的建立如后所述通过是否从受电侧的通信电路1023传递来了输出检测电路1022的检测结果来判断。在通信未建立的情况下，相位控制部1003以及频率控制部1005使脉冲输出电路1007停止输出脉冲(步骤S303)。然后，待机直到经过预定时间(步骤S304)，在经过预定时间后再次返回到步骤S301。

在步骤S302中判断为建立了通信的情况下，最佳相位检测部1004以及最佳频率检测部1006从通信电路1023接收关于受电装置的输出电压以及电流的反馈(步骤S305)。具体而言，当受电装置1020接受从DC电源1030经由振荡电路1001以及送受电天线1010送来的能量时，首先，输出检测电路1022检测向负载1040供给的电压以及电流，将该检测结果输出给通信电路1023。通信电路1023将输出检测电路1022的检测结果传递给最佳相位检测部1004以及最佳频率检测部1006。

作为此时的传递方法，例如有如下方法：在整流电路1021的输出端设置使负载阻抗变动的开关，在与振荡电路1001十分不同的频率下使该开关接通/断开。即，相对于负载而并联接入电阻和/或电容，通过切换该接线的导通来使负载阻抗变化。由于负载阻抗的变化，送电装置1000的输入输出也变动，因此通过使开关接通/断开，能够对输出检测电路1022的检测结果进行频率调制而作为信息传递给送电装置1000。在送电装置1000中，能够检测通过开关的接通/断开而产生的送电天线1010a的两端电压的变动、在振荡电路1001的输入端所产生的电流量的变化，通过对检测结果进行解调来读取所传递来的信息。信息的传递方法不限于上述的方法，也可以通过NFC(NearFieldCommunication)、WirelessLAN等完全不同的通信方法来发送信息。

通过这样的方法，最佳相位检测部1004能够在步骤S302中判断是否建立了通信。即，在解调出了来自受电侧的信息时，判断为建立了通信。相反，在无法解调来自受电侧的信息时，判断为未建立通信。

在接收到来自受电装置的反馈之后，最佳相位检测部1004判定向负载1040输出的电压是否在规定值的范围内(步骤S306)。

在建立了通信时，上述的存储器所存储的目标电压和所容许的电压的规定值的范围的信息，被从通信电路发送到送电电路的接收电路。并且，对于负载的目标电压和所容许的电压的规定值的范围的信息被存储在配置于送电电路的任意场所的存储器中。此外，对于负载的目标电压和所容许的电压的规定值的范围被从受电电路发送到了送电电路，但也可以预先存储在送电电路内的任意的存储器中。

该判定参照预先存储在未图示的存储器等记录介质中的表来进行。在本实施方式中，在记录介质中存储有表示与负载1040的阻抗、传输频率以及相位偏离值对应的输出电压的变化的表。另外，也同样存储了在后述的步骤S309中参照的、表示与负载1040的阻抗以及传输频率对应的传输效率的表。图8、9示出了这样的表的一例。这样的表按送电侧的输入电压的值而预先基于实验、模拟来制作。此外，图8、9所示的表可以集中到1个表中，也可以进一步细分。最佳相位检测部1004通过参照图8所示那样的表，基于从通信电路1023传递的输出电压以及输出电流的值和由输入检测电路1002检测出的输入电压的值，检测最佳的相位偏离值。最佳相位检测部1004首先算出在受电侧检测出的输出电压与预先设定的应该输出的目标电压之差，判断该差是否在预定的范围内(步骤S306)。如果该差在预定的范围内，则向最佳频率检测部1006转移处理。另外，如果该差在预定值的范围外，则进行变更相位偏离值的处理(步骤S307)。此时，最佳频率检测部1006基于根据输出电压、电流值而算出的负载阻抗值、上述电压之差、以及上述的表，决定相位偏离值的变化幅度Δθ’，将该信息输出给相位控制部1003。在此，在当前的输出电压值比目标电压值高的情况下，Δθ’为正值，在当前的输出电压值比目标电压值低的情况下，Δθ’为负值。

相位控制部1003根据所述相位偏离值的变化幅度Δθ’和当前的相位偏离值Δθt求出新的相位偏离值(Δθt+Δθ’)，将该信息输出给脉冲输出部1007。脉冲输出部1007将与新的相位偏离值(Δθt+Δθ’)对应的振荡控制脉冲输入到振荡电路1001。具体而言，变更各脉冲的相位，以使向开关元件S3、S4输入的脉冲的相位比向开关元件S1、S2输入的脉冲的相位分别偏离(Δθt+Δθ’)。然后，返回到步骤S305，进行变更相位偏离值的处理，直到在步骤S306中最佳相位检测部1004判定为输出电压与目标电压值之差处于预定的范围内为止。

此外，在本说明中，基于表而决定了相位偏离值，但也可以不以表的形式进行存储而表达为对于与目标值之差的变化式，根据所述变化式来求出相位偏离值。另外，还可以使相位偏离值的变化幅度Δθ’为事先设定的恒定值来求出相位偏离值。

在步骤S306中最佳相位检测部1004判定为输出电压处于规定值的范围内时，最佳频率检测部1006判定传输效率是否达到了峰值(步骤S308)。送电装置100具有存储保持与负载阻抗值和频率对应的传输效率的表(图9)和使频率变化之前的传输效率的存储器。最佳频率检测部1006接受来自通信电路1023的输入和来自输入电力检测电路1002的输入，通过计算两者的电力之比来算出当前的传输效率，与存储保持在存储器中的上次的传输效率进行比较。在比较的结果是当前的传输效率比上次的传输效率高的情况下，判断为还未达到峰值，进行变更频率的处理(步骤S309)。具体而言，最佳频率检测部1006基于与负载阻抗值和传输频率对应的传输效率的表来决定频率的变化幅度，将该结果输出给频率控制部1005。频率控制部1005根据所决定的频率的变化幅度和当前的频率来求出新的频率，并通知给脉冲输出部1007。脉冲输出部1007将新决定的频率的振荡控制脉冲输出给振荡电路1001。如此，以新的频率进行了振荡的结果是受电装置1020的输出电压发生变化。因此，再次进行步骤S305～S307的处理，通过最佳相位偏离检测部1004和相位控制部1003来调整相位偏离值，以使输出电压接近目标电压值。然后，反复进行频率控制和相位控制，直到在步骤S308中最佳频率检测部1006判断为新的传输效率比上次的传输效率低而迎来了峰值为止。如此，最佳频率检测部1006检测传输效率的峰值点，同时能够通过最佳相位检测部1004使受电装置1020的输出电压接近目标电压值。最终在新的传输效率比上次的传输效率低时(步骤S308中“是”)，相位控制部1003以及频率控制部1005分别将上次的相位偏离值以及上次的频率通知给脉冲输出部1007，脉冲输出部1007输出与该频率以及相位偏离值相应的脉冲而继续传输(步骤S310)。如此，最佳频率检测部1006能够检测传输效率成为最高的频率，同时最佳相位检测部1004能够检测使受电装置1020的输出电压成为目标电压值的相位差。由此，能够一边维持受电侧的目标电压值一边维持高的传输效率。

<控制方式2：频率控制→相位控制>

接着，说明本实施方式的控制方式的第2例。图10是表示本控制方式的处理的流程图。在本控制方式中，除了取代上述第1例中的步骤S306～S309而进行步骤S406～S410这一点之外，都与上述第1例相同。因此，以与第1例不同之处为中心来说明。在本控制方式中，在进行了频率控制之后进行相位控制这一点不同于第1例。

与上述第1例同样，在进行了步骤S301的初始传输之后，经过步骤S302～S305的处理，最佳频率检测部1006判断当前的传输效率是否达到了峰值(步骤S406)。具体而言，接受来自通信电路1023的输入和来自输入电力检测部1002的输入，计算两者的电力之比，由此算出当前的传输效率，并与存储保持在存储器中的值进行比较。在比较的结果是新的传输效率比上次的传输效率高的情况下，进行变更频率的处理(步骤S407)。此时，最佳频率检测部1006参照与负载阻抗值和传输频率对应的传输效率的表(图8)来决定频率的变化幅度，将该信息输出给频率控制部1005。频率控制部1005根据所决定的频率的变化幅度和当前的频率来求出新的频率，并通知给脉冲输出部1007。脉冲输出部1007将与所通知的新的频率相应的振荡控制脉冲输入到振荡电路1001。然后，再次返回到步骤S305，反复进行同样的频率控制，直到在步骤S406中最佳频率检测部1006检测到新的传输效率比上次的传输效率低为止。如此，最佳频率检测部1006决定达到传输效率的峰值点的传输频率。

在步骤S406中决定了到达传输效率的峰值点的传输频率时，最佳相位检测部1004判定输出电压是否在规定值的范围内(步骤S408)。与上述第1例同样，算出从通信电路1023输入的输出电压与应该输出的预定的目标电压之差，如果该差在预定值的范围内，则判定为输出电压在规定值的范围内。此时，相位控制部1003以及频率控制部1005将当前的相位偏离值和频率输出给脉冲输出部1007，继续传输(步骤S310)。另一方面，如果输出电压与目标电压之差在预定值的范围外，则进行变更相位偏离值的处理(步骤S409)。具体而言，基于根据输出电压、电流值而算出的负载阻抗值、上述电压之差、以及图8所示的表，决定相位偏离值的变化幅度，将该信息输出给相位控制部1003。相位控制部1003根据相位偏离值的变化幅度和当前的相位偏离值来求出新的相位偏离值，将该信息输出给脉冲输出部1007。脉冲输出部1007将与新决定的相位偏离值相应的振荡控制脉冲输出给振荡电路1001。然后，最佳相位检测部1004再次从通信电路反馈受电装置1020的输出电压以及电流(步骤S410)，进行步骤S408的判定处理。最佳相位检测部1004进行使相位偏离值变化的控制，直到当前的输出电压与目标电压值之差处于上述预定值的范围内为止。

如上所述，在本控制方式中，首先最佳频率检测部1006检测达到传输效率的峰值点的传输频率，接着最佳相位检测部1004检测使受电装置1020的输出电压接近目标电压值的相位偏离值。由此，能够兼顾传输效率和定电压输出这两方。

实施例1

接着，对无线电力传输系统的上述的控制方式的实施例1进行说明。在本实施例中，使用电路模拟器，通过使用进行上述控制的电路模型对传输效率的变化进行比较而验证了本公开的实施方式的效果。在本实施例中，采用与实施方式1同样的构成，作为送电天线的规格，将电感值设为40(mF)，将相对于频率f0的电阻值设为1.86f0(mΩ)，将谐振电容器容量设为73(pF)，作为受电天线的规格，将电感值设为25.84(mF)，将相对于频率f0的电阻值设为2.22f0(mΩ)，将谐振电容器容量设为750(pF)。接着，将DC电源1030的直流电压Vdc设为12V，将受电装置1020的目标电压设为5V，将频率扫描范围设为110kHz～140kHz，将负载阻抗设为5Ω、10Ω、20Ω。

图11A是表示负载5Ω时的与传输频率和相位偏离值对应的传输效率的变动的坐标图。同样，图11B、图11C分别表示负载10Ω时、负载20Ω时的坐标图。

如图11A～11C所示，进行了实施方式1的控制的情况下的系统整体的传输效率，与仅通过频率的控制(相位偏离0度的情况)相比，在负载5Ω、负载10Ω、负载20Ω时分别最大提高了约4.6％、约2.9％、约1％。如图11A～11C所示，可知本公开的实施方式的控制的效果是显著的。

对本公开的实施方式1的变形例进行说明。

图12是表示变更了振荡电路的构成的例子的框图。在该例中，与实施方式1不同之处在于：振荡电路具有2个开关元件而非4个，控制电路取代控制2个脉冲间的相位差(相位偏离值)而控制各脉冲的占空比。关于其他的构成都与实施方式1同样。

图12的振荡电路1101具有2个开关元件S1、S2和2个电容器C1、C2。2个开关元件S1、S2的对和2个电容器C1、C2的对，并联连接于DC电源1030。振荡电路1001和送电天线1010a通过从开关元件S1、S2之间和电容器C1、C2之间延伸的布线而连接。通过脉冲输出电路1007向各开关元件的栅极交替地输入脉冲，将直流电力转换成交流电力。

图2的控制电路1209取代实施方式1中的最佳相位检测部1004以及相位控制部1003而具备最佳占空比检测部1204以及占空比控制部1203。这些要素通过使向开关元件S1、S2输入的脉冲的占空比变化而使从振荡电路1001输出的电压的输出时间比变化。由此，能够使负载的输出电压接近恒定。

在实施方式1的控制中，取代例如图7中的步骤S307或图10中的步骤S409，进行变更脉冲的占空比的处理。因此，预先准备取代图8所示的表中的相位偏离值而记录有占空比的变化量的表。通过这样的控制，与实施方式1同样，能够一边使输出电压维持恒定一边维持高的传输效率。

此外，在实施方式1所示的使用了4个开关元件的构成中，也可以取代相位控制而进行占空比控制。另外，也可以并用相位控制和占空比控制。但是，在进行占空比控制的情况下，为了降低因在全部开关元件断开的状态时所产生的逆流电流而引起的噪声，优选进行控制以使占空比达到45％以上的范围内。在并用相位控制和占空比控制的情况下也因同样的理由而优选提高相位控制的比率。进而，开关元件的数量不限于2个或4个，可以设置更多的开关元件。本公开的无线电力传输系统只要进行基于向送电装置输入的电压以及电流和从受电装置输出的电压以及电流来调整从振荡电路输出的电压的频率以及输出时间比的脉冲控制，如何构成都可以。

(实施方式2)

<控制方式3>

接着，对实施方式2进行说明。本公开的实施方式的控制方式成为第3例。在实施方式1中，从受电装置1020反馈的信息设为了对负载1040的输出电压以及电流的值。但是，也可以设为对预先设定的输出电压以及电流值与输出检测电路检测出的值之差(误差的值)进行反馈的信息。在实施方式2中，以反馈误差的值时的例子进行说明。

图13是表示本实施方式的概略构成要素的框图，对与图2A共同的构成要素标注相同的参照附图标记。图13中记载了通过控制电路1009实现的4个功能块。具体是控制误差判定部1105、最佳控制判定部1106、频率控制部1005以及相位控制部1003。控制电路1009例如可以通过CPU(CentralProcessingUnit)和存储器所存储的计算机程序的组合来实现。通过CPU执行计算机程序所记述的命令群，实现图513所示的各功能块的功能。或者，也可以通过在一个半导体电路中装载了计算机程序的DSP(DigitalSignalProcessor)等硬件来实现同样的功能。

控制误差判定部1105判定从接收电路1103传递的控制误差信息所表示的误差的值是否处于预定的范围内。最佳控制判定部1106基于控制误差判定部1105的判定结果和输入检测电路1002的检测结果，将向负载输入的电压维持为所希望的值，并且决定使传输效率接近最大的最佳的脉冲的定时。具体而言，决定要输出的脉冲的频率以及相位偏离量，将这些信息分别发送给频率控制部1005以及相位控制部1003。相位控制部1003以及频率控制部1005基于从最佳控制判定部1106发送的信息来驱动脉冲输出电路1007。

脉冲输出电路1004例如是公知的栅极驱动器，基于从相位控制部1003以及频率控制部1005分别输入的相位偏离量以及频率的信息，生成向振荡电路1001的各开关元件输入的脉冲。

脉冲输出电路1007检测从DC电源1030输入的电流和电压的至少一方。在DC电源1030是定电压源的情况下，输入检测电路1002可以构成为至少检测电流。在DC电源1030是定电流源的情况下，输入检测电路1002可以构成为至少检测电压。由此，能够控制从脉冲输出电路1007向振荡电路1001的各开关元件输入的脉冲以使送电装置1000的消耗电力接近最小。在以下的说明中，设为DC电源1030是定电压源。

图14A是表示受电装置1020的输出检测电路1022的构成例的图。在本例中，输出检测电路1022通过输出电压检测电路1022a而实现。输出电压检测电路1022a检测向负载1040供给的电压，向误差算出电路1024输出检测结果。误差算出电路1024生成表示所检测出的电压与受电装置1020要求的预定的电压之差的控制误差信息。

通信电路1023将该控制误差信息传递给送电装置1000内的接收电路1103。

此外，在图14A所示的例子中，基于向负载供给的电压算出了控制误差信息，但也可以基于电流或电力来算出控制误差信息。图6B14B是表示受电装置1020的输出检测电路1022的其他构成例的图。在本例中，输出检测电路1022通过输出电流检测电路1022b而实现。输出电流检测电路1022b检测向负载1040供给的电流，将检测结果输出给误差算出电路1024。误差算出电路1024生成表示所检测出的电流与受电装置1020要求的预定的电流之差的控制误差信息。通信电路1023将该控制误差信息发送给送电装置1000内的接收电路1103。

图14C是表示受电装置1020的输出检测电路1022的其他构成例的图。在本例中，输出检测电路1022通过输出电压检测电路1022a以及输出电流检测电路1022b而实现。输出电压检测电路1022a以及输出电流检测电路1022b分别检测向负载1040供给的电压以及电流，将检测结果分别输出给误差算出电路1024。误差算出电路1024根据所检测出的电压以及电流的信息来算出电力，生成表示该电力与受电装置1020要求的预定的电力之差的控制误差信息。通信电路1023将该控制误差信息传递给送电装置1000内的接收电路1103。

从受电装置1020的发送电路1023向送电装置1000的接收电路1003传递信息的传递方法，通过与在此之前说明的实施方式1同样的方式来进行即可，因此在此省略说明。

控制误差信息能够通过例如下述的运算来求出。

(控制误差信息的值)＝(要求值)－(检测值)

在此，检测值是在将受电装置1020接受的交流能量转换成直流能量之后向负载1040输入的电压、电流或电力的值。要求值是受电装置1020要求的电压、电流或电力的值。如果控制误差信息为正值，则表示相对于受电装置1020的要求而供给不足，如果控制误差信息为负值则表示过剩供给，如果控制误差为0，则表示是适当的供给量。控制误差信息的值的决定方法不限定于上述的例子，只要是表示检测值与要求值之差的信息即可。这也不限于表示差本身的数值，可以是从差换算的数值。

如上所述，输出检测电路1022构成为检测向负载1040提供的电压和在负载1040中流动的电流的至少一方即可。在此，“向负载1040提供的电压”不仅是向负载1040直接输入的电压，也可以是与该电压联动而变化的电压。同样，“在负载1040中流动的电压”不仅是在负载1040中直接流动的电流，也可以是与该电流联动而变化的电流。例如，在整流电路1021与负载1040之间存在未图示的电路元件或分支点的情况下，可以在该电路元件或分岐点与整流电路1021之间检测电压和/或电流。

接着，说明本实施方式中的控制电路1009的动作。在以下的说明中，设想如图6A14A所示基于电压生成控制误差信息的情况，但在基于电流或电力生成控制误差信息的情况下以下的动作也同样。

图15是表示控制电路1009的处理的流程图。当送电装置1000从DC电源1030接受直流(DC)能量时，相位控制部1003以及频率控制部1005分别将表示预先决定的初始的频率以及相位偏离量的信息输出给脉冲输出部1004。基于此，脉冲输出电路1004向振荡电路1001的各开关元件的栅极输出具有该频率以及相位偏离量的振荡控制脉冲(初始传输)。由此，振荡电路1001将从DC电源1030供给的直流能量转换成交流能量，通过送受电天线1010向受电装置1020送出(步骤S400)。

接着，控制误差判定部1105从接收电路1003取得由受电装置1020生成的控制误差信息(步骤S401)。如上所述，当受电装置1020接受从DC电源1030经由振荡电路1001以及送受电天线1010发送来的能量时，首先，输出检测电路1022检测向负载1040供给的输出电压，将表示检测结果与所希望的值之差的控制误差信息送出到发送电路1023。发送电路1023将控制误差信息传递给接收电路1003。

在从受电装置接受了控制误差信息的反馈之后，控制误差判定部10051105判定控制误差信息是否在预定的范围内(步骤S402)。如果误差在预定的范围外，则最佳控制判定部1106指示频率控制部1005将频率变更预定的值以使控制误差减小(步骤S403)。然后，返回到步骤S401，控制误差判定部1105经由接收电路1003再次取得控制误差信息。进行步骤S403的变更频率的处理，直到在步骤S402中判定为控制误差信息在预定的范围内。当在步骤S402中判定为控制误差在预定的范围内时，控制电路1009使处理移向步骤S501以后的效率搜索步骤。

步骤S401～步骤S403是用于使输出电压达到预定的范围内的步骤，是效率搜索前的前期准备。由于通过相位偏离量的控制进行的输出电压的调整只有降压功能，所以在相位偏离量为0度时以特定的频率不满足受电装置要求的预定的电压值的情况下，无法以该频率进行相位控制的输出调整。因此，控制电路1009执行步骤S401～S403作为用于决定成为上限的频率的准备步骤，以在使频率变化(在本实施方式中是降低)时使输出电压成为预定的电压值以上。

此外，在要使用的全部频带中预先以使受电电压足够高的方式设计了各天线的线圈的情况下，可以省略步骤S401～步骤S403。另外，在本实施方式中在步骤S403中仅变更了频率以使控制误差减小，但在受电电压的要求值过高而仅通过频率的变更无法满足使控制误差达到预定的范围内这一条件的情况下，可以除了频率之外还变更相位偏离量。

以下，对效率搜索步骤进行说明。在效率搜索步骤中，反复进行第1动作(步骤S502～S504)和第2动作(步骤S505，S506)，所述第1动作是使相位偏离量每次变化预定的值以使控制误差信息所表示的误差收于预定的范围内的动作，所述第2动作是在第1动作结束后使频率变化预定的值以使输入检测电路的检测结果所表示的值(在此为电流的值)接近最小值的动作。更详细而言，控制电路1009在执行了使频率变化的第2动作之后，不改变相位偏离量而再次取得控制误差信息，在控制误差信息所表示的误差不处于上述的预定的范围内时，将此时的相位偏离量的值作为初始值来再次执行第1动作。通过反复进行以上的动作，能够一边使向负载输出的输出电压维持恒定一边使传输效率最佳化。以下，说明各个具体处理。

首先，频率控制部1005将输入检测电路的检测值作为暂时最小值而记录于未图示的存储器等记录介质中，并且使频率变更预定的值(步骤S501)。接着，控制误差判定部1105取得从接收电路1103发送的控制误差信息(步骤S502)。接着，控制误差判定部1105判定控制误差信息的值是否在预定的范围内(步骤S503)。如果误差在预定的范围外，则使相位偏离量变更预定的值以使控制误差减小(步骤S504)。然后，返回到步骤S502，继续变更相位偏离量的处理，直到在步骤S503中判定为控制误差信息在预定的范围内为止。

当在步骤S503中判定为控制误差处于预定的范围内时，使处理移向最佳控制判定部1106，判定由送电装置1000的输入检测电路1002检测出的电流的值是否比上次的值大(步骤S505)。换言之，判定电流的值是否达到了最小值。在当前的电流的值比记录在存储器等记录介质中的上次的电流的值大的情况下，这意味着上次的电流的值是极小值。反过来，在当前的电流的值为上次的电流的值以下的情况下，能够判断为还未达到极小值(最小值)。因此，将记录介质所存储的值与当前的电流值进行比较，在当前的电流值比上次的电流值低的情况下，判断为还未达到最小值，将该电流值作为新的暂时最小值而记录于记录介质，将频率变更预定的量(步骤S506)。如此，当以新的频率进行振荡时，受电装置1020的输出电压变化。因此，控制电路1009再次进行步骤S502～S505的处理，进行变更相位偏离量的处理，直到判定为控制误差信息所表示的差处于预定的范围内为止。当步骤S504的相位偏离量的调整的结果是在步骤S503中判定为控制误差处于预定的范围内时，再次判定送电装置的输入电流(即消耗电力)是否为最小(步骤S505)。若最终新的消耗电力比上次的消耗电力高，则判断为上次的频率下的消耗电力为最小(步骤S505的“是”)，设定为最小时的频率以及相位偏离量来继续送电一定时间(S507)。然后，在经过了预定的时间(例如数秒～数十秒)时，返回到步骤S502，再次反复步骤S502～步骤S507的搜索，始终跟随负载的变化。由此，能够一边维持受电侧要求的目标电压值一边维持高的传输效率。

实施例2

接着，对作为上述的第3方式的实施例2进行说明。在实施例2的无线电力传输系统中，将满足控制误差信息维持在预定的范围内的条件而控制误差无限小的情况下的诸特性的一例示出于图16A～图16D。图16A～图16D是以横轴为频率而在纵轴上分别描绘了受电电压、相位偏离量、送电装置1000的消耗电流、传输效率的图。在控制误差维持在预定的范围内时，如图16A所示，即使使频率按f1、f2、f3、f4的顺序变化，受电电压也维持为恒定的目标电压。为了将控制误差维持在预定的范围内，在各频率，如图8B所示使相位偏离量根据频率而变化即可。在如此控制相位偏离量时，送电装置1000的消耗电流如图16C所示那样变化，在频率f3时电流达到最小。另一方面，传输效率如图16D所示那样变化，在频率f3时效率达到最高。根据以上所述，可知在送电侧的消耗电流达到最小的频率时传输效率达到最高。

如果控制误差信息处于预定的范围内，则向负载提供的电压也维持在预定的范围内，在与负载的变动的间隔相比足够短的时间进行观察时，由负载消耗的受电电力视为恒定。该情况下，明确了在送电侧的消耗电力达到最小的频率时传输效率达到最高。另一方面，电力由电压×电流来表示。在本实施方式中，由于DC电源1030是定电压源，所以向送电装置1000输入的电压恒定。即，送电装置1000的消耗电流最小时，送电侧的消耗电力达到最小，结果是传输效率达到最高。

图17是表示本实施例的搜索控制的一例的示意图。图18A是表示进行了图17所示的搜索控制时的控制误差信息所表示的误差的时间变化的图。同样，图18B是表示进行了搜索控制时的频率的时间经过的图。图18C是表示进行了搜索控制时的相位偏离量的时间经过的图。图18D是表示控制误差十分接近0时由输入检测电路1002检测的电流的时间经过的图。

在本例中，首先，如图17所示，在时刻t0以初始频率f0以及初始相位偏离量开始了控制时，受电电压比目标电压低，因此控制误差示出正值。因此，以使控制误差接近0的方式变更频率。在本例中，频率越低则受电电压越增加，因此使频率从f0减小到f1来使控制误差接近0。该处理与前述的准备步骤S401～S403对应。在时间t1控制误差成为0，将受电电压调整到了目标电压，然后进入效率搜索步骤，使频率从f1向f2变更。由于频率的变更而受电电压从目标电压偏离，相应地使相位偏离量从变更到而再次使受电电压与目标电压一致。反复进行这样的动作的结果是能够判断为在频率f3时电流达到最低，传输效率高。该情况下，在时刻t4以后继续以频率f3进行传输。

在本实施例中，在变更频率时不将开始输出调整的相位偏离量返回到而直接保持上次的频率下的控制误差处于预定的范围内时的相位偏离量。因此，能够抑制变更了频率时与受电侧要求的目标电压的偏离。

控制方法不限定于上述的例子，例如也可以采用图19A～图19D所示的方法。图19A～图19D示出了在变更频率时通过图20所示的根据上次的值和上上次的值而预测出的相位偏离量来开始输出调整的方式下的控制的例子。

图19A是表示控制误差信息的时间经过的图。同样，图19B是表示进行了控制的频率的时间经过的图。图19C是表示进行了控制的相位偏离量的时间经过的图。图19D是表示控制误差十分接近0时由输入检测电路1002检测的电流的时间经过的图。

在时刻t1频率f1时控制误差成为0的相位偏离量为在时间t2频率f2时控制误差成为0的相位偏离量为的情况下，如图20所示，在将频率变更为f3时，能够通过下述的(式2)来预测相位偏离量

···(式2)

因此，在图19C所示的例子中，频率f3下的输出调整被控制成从相位偏离量的状态开始。在时刻t3，将频率变更为f4时，也能够基于同样的式来预测相位偏离量根据这样的控制，与图17、18所示的控制相比，能够缩短输出电压的调整所需的时间，能够进行更高速的控制。

此外，上述的式只不过是单纯的例子，也可以通过其他的方式来求出相位偏离量的初始值等。例如，可以也考虑上上次以前的相位偏离量来算出相位偏离量的预测值。在这些预测控制中，控制电路1009在变更频率时至少基于上次以及上上次的相位偏离量来求出相位偏离量的预测值，将该预测值作为初始值来执行步骤S502～S504的动作即可。

此外，在本实施方式例中，步骤S505中的判定，使用送电侧的电流进行了说明，由于DC电源1030是定电压源，所以电流成为了判断基准。即，如果DC电源1030是定电流源，则判定基准可以使用电压。另外，步骤S505中的判定可以基于送电侧的消耗电力来进行。该情况下，输入检测电路检测送电装置内的电流以及电压这两方来算出消耗电力即可。在DC电源1030的输出电压在负载大时会降低的情况下，通过将电力本身设为判定基准，能够使精度提高。

另外，在上述的说明中，以图17所示的受电电压-频率特性作为了前提，因此一边从高的频率向低的频率变更一边使受电电压接近恒定，但不限定于这样的控制。根据系统的受电电压-频率特性通过最佳的方法来控制频率以及输出时间比即可。

根据本实施例，不需要受电侧的电力本身的信息，而根据控制误差信息来搜索效率最高的频率。在作为WPC(WirelessPowerConsortium)制定的无线供电的国际标准规格的Qi规格下，作为无线电力传输系统中的从受电装置反馈的信息，除了控制误差信息之外还规定了受电侧的电力信息。在Qi规格下，从受电装置反馈的电力信息的发送频度规定为1500msec，控制误差信息的发送频度规定为250msec。因此，在根据受电侧的电力信息和在送电侧检测的电力信息来算出传输效率并且搜索传输效率成为最高的频率的情况下，找到最佳的频率之前所花费的时间长。在本实施方式中，使用控制误差信息，因此能够更高速地搜索最佳的频率。

另外，本实施方式例中的控制，是在接收电路1003接收到预定的范围内的控制误差信息时搜索送电侧的消耗电流成为最小的条件的方式，因此所需的信息只是根据受电侧的电压等算出的控制误差信息和送电侧的电流等的信息即可。因此，与直接算出传输效率的情况(需要送电侧的电流和电压的信息、以及受电侧的电流和电压的信息)相比，所需的信息的量少，能够减轻控制负荷。

<控制方式4>

接着，说明本公开的实施方式的控制方式的第4例。图21是表示控制方式4的送电装置1000的功能构成的框图。对与图2B、13共同的构成要素标注相同的参照附图标记。在控制方式4中，取代相位控制部1003而具备控制脉冲的占空比的占空比控制部1203。除这一点之外都与上述的控制方式3相同。因此，以与上述的控制方式3不同之处为中心来说明。

在控制方式4中，控制电路1009通过使向各开关元件输入的脉冲的占空比变化来调整输出时间比。图22A以及图22B是表示向振荡电路输入的脉冲波形的例子的图。图22A示出了占空比为50％的情况下向开关元件S1～S4分别施加的脉冲电压、从振荡电路1001输出的电压Va、以及将电压Va转换成了正弦波时的电压Vout的波形的一例。图22B示出了占空比为25％的情况下的这些电压的波形的一例。如这些图所示，通过使占空比从50％移开，能够减小所输出的交流电压Va的输出时间比以及正弦波电压Vout的振幅。换言之，在占空比为50％时获得最大输出，能够通过使占空比降低到比50％小的任意的值来进行输出调整。

对于控制方式4的控制流程，在上述的控制方式3的控制流程中，除了与相位控制相关的部分被替换为由占空比控制部1103进行的占空比控制这一点之外都相同。因此，省略详细的动作说明。

此外，图2B所示的振荡电路1001是具有4个开关元件的全桥构成的电路，但在本实施方式中，也可以使用图12所示那样的具有2个开关元件的半桥构成的电路。由此，能够通过更简单的构成来实现本实施方式的高效且稳定的动作。

<控制方式5>

接着，说明本公开的实施方式的控制方式的第5例。图23是表示本实施例的送电装置1000的功能构成的框图。对与图2B以及图13共同的构成要素标注相同的参照附图标记。在本实施例中，在DC电源1030与振荡电路1001之间连接有DC/DC转换器1011。并且，在控制电路1009取代相位控制部1003、占空比控制部1103而具备电压控制部1203这一点上不同于实施方式1以及实施方式2。电压控制部1303构成为控制DC/DC转换器1011的输出电压。除此以外都与实施方式1以及实施方式2相同。在控制方式5中，脉冲输出电路1004以及DC/DC转换器1011构成调整从振荡电路1001输出的电压的频率以及振幅的调整电路。

另外，在控制方式5中，向振荡电路1001的各开关元件输入的脉冲以预定的相位偏离量以及占空比而固定，通过DC/DC转换器1011使向振荡电路1001供给的直流电压变化，由此调整从振荡电路1001输出的电压的振幅。DC/DC转换器1011例如能够采用使用了扼流圈的非绝缘型转换器、使用了变压器的绝缘型转换器等公知的构成。控制电路1009的电压控制部1008c能够通过调整向DC/DC转换器1011所包含的开关元件输入脉冲的输入定时等方法，使DC/DC转换器1011的输出电压变化。

另外，控制方式5的控制流程，除了与相位控制相关的部分被替换为由电压控制部1303使DC/DC转换器1011的输出电压变化的控制这一点之外都与实施方式1的控制流程相同。因此，省略详细的动作说明。

另外，在控制方式5中，也可以与第2实施方式同样使用图12所示那样的半桥构成的振荡电路1001。由此，能够通过比全桥构成更简单的构成来实现本实施方式的高效且稳定的动作。

如上所述，作为本公开的技术的例示而说明了实施方式1～2。然而，本公开的技术不限定于此，也能够适用于适当进行了变更、替换、附加、省略等的实施方式。另外，也能够组合上述实施方式1～2中说明的各构成要素来得到新的实施方式。以下，例示其他的实施例。

在实施例3中说明了图15所示的动作，但这是一例。如上所述，也可以省略准备步骤(S401～S403)而仅执行效率搜索步骤(S501～S507)。另外，控制电路构成为执行使从振荡电路输出的电压的输出时间比或振幅变化预定的值以使控制误差信息所表示的误差收于预定的范围内的第1动作和使从振荡电路输出的电压的频率变化预定的值以使输入检测电路的检测结果所表示的值接近最小值的第2动作即可。

在上述的各实施例中，以受电装置1020具有整流电路1021并且向负载1040供给直流能量作为了前提，但本公开的技术并不限定于这样的构成。例如在向交流电动机等交流负载以无线方式供给能量的用途下，也考虑受电装置1020不具有整流电路1021的构成。该情况下，可以将表示向负载1040提供的电压或在负载中流动的电流的实效值与预定的目标值之差的信息作为控制误差信息来进行上述任意的控制。

(本公开的第1方案所涉及的送电装置)

本公开的第1方案的送电装置，具备：

振荡电路，其具有第1开关元件和第2开关元件，经由与所述第1开关元件连接的第1输出端和与所述第2开关元件连接的第2输出端，输出从所述直流电力转换后的交流电力，所述第1开关元件与从直流电源供给的直流电力的高电位侧连接，所述第2开关元件与所述直流电力的低电位侧连接；

送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；

存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；

接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压、电流和电力的至少一方；以及

控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，

改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率，

使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。

根据上述方案，所述送电装置改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率。所述送电装置不是仅调整所述交流电力的电压的频率，而是变更从所述送电装置振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比。

即，在所述送电装置中，即使使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值的范围，也没有得到效率成为最大的交流电力。

另一方面，即使所述送电装置向所述受电装置输出了效率成为最大的交流电力，所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方也超出了表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值的范围外。

根据本技术方案，一边决定效率成为最大的交流电力的频率，一边变更从所述送电装置的振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，以使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围。

因此，即使在从所述送电装置输出的所述交流电力的电压的频率与由所述受电装置受电的所述交流电力的电压的频率不一致的状态下，也能够使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，能够使由所述受电装置受电的所述交流电力的效率成为最大。

在上述方案中，例如，所述接收电路可以从所述受电装置接收表示所述要求电压、所述要求电流和所述要求电力的至少一方的所述规定值，所述控制电路可以将所述接收到的规定值保存于所述存储器。

在上述方案中，例如，所述控制电路可以使从所述振荡电路输出的交流电力的频率从高频向低频变化来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率。

根据上述方案，通过使所述交流电力的电压的频率从高频向低频变化，能够逐渐提高向所述受电装置的负载供给的电压。其结果是，能够防止瞬间成为高电压，能够避免所述受电装置的内部电路损坏。

在上述方案中，例如，可以在所述效率成为最大的交流电力被决定了时的所述交流电力的频率下，变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比。

根据上述方案，在决定了所述效率成为最大的交流电力的频率之后，变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，因此使交流电力的电压的输出时间比改变的步骤能够以一次而结束。其结果是，能够以短时间满足要求值的规定值同时向负载输出最大效率的交流电力。

在上述方案中，例如，所述控制电路可以在变更所述交流电力的电压的输出时间比而使向所述负载供给的电压收束于所述规定值之后，改变所述交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率。

根据上述方案，首先，使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围。然后，改变所述交流电力的电压的频率来搜索所述交流电力的效率成为最大的交流电力。因此，在所述规定值的范围附近改变所述交流电力的电压的频率，例如，能够降低所述受电装置的内部电路的损坏等不良影响。

在上述方案中，例如，所述接收电路可以从所述受电装置接收表示输出到所述负载的交流电力、输出到所述负载的交流电力的电压、电流和电力的至少一方与所述规定值之间的误差的误差信息，所述控制电路可以使用所述误差信息所表示的所述误差，使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围。

根据上述方案，在所述受电装置中，算出输出到所述负载的交流电力、输出到所述负载的交流电力的电压、电流和电力的至少一方与所述规定值的误差。因此，在所述送电装置中，不用算出所述误差而使用所述接收到的误差信息所表示所述误差使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围即可，能够降低所述送电装置侧的计算负荷。

在上述方案中，例如，所述振荡电路可以是如下的振荡电路：所述第1输出端和所述第2输出端与所述送电天线连接，包括与所述直流电源的电压高的一侧连接的2个所述第1开关元件和与所述直流电源的电压低的一侧连接的2个所述第2开关元件这4个开关元件，根据从所述控制电路供给的脉冲使所述开关元件的导通状态变化，将所述直流能量转换成所述交流能量，所述4个开关元件由包括在导通时输出与所述直流电力相同极性的电压的所述第1开关元件和所述第2开关元件的开关元件对以及包括在导通时输出与所述直流电力相反极性的电压的所述第1开关元件和所述第2开关元件的开关元件对构成，可以变更从所述控制电路向所述开关元件对的2个所述第1开关元件和所述第2开关元件供给的所述脉冲的相位差，改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的所述输出时间比。

根据上述方案，与占空比控制相比，使第1开关元件和第2开关元件同时断开的情况少，因此能够向受电装置供给噪声少的电力。

此外，上述的方案可以作为无线电力传输系统来实现。

(本公开的第2方案的送电装置)

本公开的第2方案的送电装置，具备：

振荡电路，其具有第1开关元件和第2开关元件，经由与所述第1开关元件连接的第1输出端和与所述第2开关元件连接的第2输出端，输出从所述直流电力转换后的交流电力，所述第1开关元件与从直流电源供给的直流电力的高电位侧连接，所述第2开关元件与所述直流电力的低电位侧连接；

输入检测电路，其检测从所述直流电源向所述振荡电路供给的直流电力的电流值；

送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；

存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；

接收电路，其持续接收向所述受电装置的负载供给的电压和电流和任一方；以及

控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，使所述持续接收到的电压和电流的任一方收束于所述规定值的范围，决定从所述直流电源向所述振荡电路供给的直流电力的电流值成为最小的交流电力的频率，

将具有与将所述要求电力除以所述直流电力的电流值成为最小的交流电力而得到的值对应的效率的交流电力作为所述效率为最大的交流电力而输出到所述负载。

根据上述方案，例如，不是决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率，而是决定所述输入检测电路检测的电流值成为最小的交流电力的频率。

即，在从所述直流电源向所述振荡电路供给的直流电力的电流值成为最小的情况下，从所述振荡电路输出的交流电力的效率成为最大。因此，将表示所述受电装置的负载所需要的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值接收一次，并将其保持于送电装置的存储器。根据所述要求电压、所述要求电流能够容易地算出所述要求电力。并且，一边变更交流电力的电压的输出时间比，使持续接收到的电压和电流的任一方收束于所述规定值的范围，一边决定直流电力的电流值成为最小的交流电力的频率。因为将所述要求电力除以所述直流电力的电流值成为最小的交流电力而得到的值是有效率的，所以所述直流电力的电流值成为最小的值，成为交流电力的最大效率点。

如此，能够在比较的短期间内使从所述振荡电路输出的交流电力的效率最大化。

在上述方案中，例如，所述振荡电路可以是如下的振荡电路：所述第1输出端和所述第2输出端与所述送电天线连接，包括与所述直流电源的电压高的一侧连接的2个所述第1开关元件和与所述直流电源的电压低的一侧连接的2个所述第2开关元件这4个开关元件，根据从所述控制电路供给的脉冲使所述开关元件的导通状态变化，将所述直流能量转换成所述交流能量，所述4个开关元件由包括在导通时输出与所述直流电力相同极性的电压的所述第1开关元件和所述第2开关元件的开关元件对以及包括在导通时输出与所述直流电力相反极性的电压的所述第1开关元件和所述第2开关元件的开关元件对构成，可以变更从所述控制电路向所述开关元件对的2个所述第1开关元件和所述第2开关元件供给的所述脉冲的相位差，改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的所述输出时间比。

根据上述方案，与占空比控制相比，使第1开关元件和第2开关元件同时断开的情况少，因此能够向受电装置供给噪声少的电力。

此外，上述的方案可以作为无线电力传输系统来实现。

(本公开的第3方案的送电装置)

本公开的第3方案的送电装置，具备：

振荡电路，其经由与第1开关元件连接的第1输出端和与第2开关元件连接的第2输出端，输出从由直流电源供给的直流电力转换后的交流电力；

送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；

存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；

接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压、电流和电力的至少一方；以及

控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，

改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率，

使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。

根据上述方案，一边决定效率成为最大的交流电力的频率，一边变更从所述送电装置的振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，以使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围。

因此，即使在从所述送电装置输出的所述交流电力的电压的频率与由所述受电装置受电的所述交流电力的电压的频率不一致的状态下，也能够使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，能够使由所述受电装置受电的所述交流电力的效率成为最大。

(本公开的第4方案的送电装置的程序)

本公开的第4方案的送电装置的程序是在送电装置中执行的程序，所述送电装置具备：振荡电路，其经由与第1开关元件连接的第1输出端和与第2开关元件连接的第2输出端，输出从由直流电源供给的直流电力转换后的交流电力；送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；以及接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压、电流和电力的至少一方，

所述程序使所述控制装置的计算机执行以下处理：

使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比；

改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率；以及

使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。

根据上述方案，一边决定效率成为最大的交流电力的频率，一边变更从所述送电装置的振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，以使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围。

因此，即使在从所述送电装置输出的所述交流电力的电压的频率与由所述受电装置受电的所述交流电力的电压的频率不一致的状态下，也能够使所述送电装置从所述受电装置接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，能够使由所述受电装置受电的所述交流电力的效率成为最大。

在上述方案中，例如，可以设为记录有用于使所述送电装置的计算机实现的所述程序的所述计算机可读取的记录介质。

(本公开的第5方案的具有送电装置的无线电力传输系统)

本公开的第5方案的无线电力传输系统，具有：

送电电路，其将所输入的直流能量转换成交流能量而输出；

送电天线，其送出从所述送电电路输出的所述交流能量；

受电天线，其接收从所述送电天线送出的所述交流能量的至少一部分；以及

受电电路，其将所述受电天线接收到的所述交流能量转换成直流能量而供给到负载，

所述受电电路具有：

输出检测电路，其检测向所述负载输出的电压以及电流；和

通信电路，其将所述输出检测电路的检测结果传递给所述送电电路，

所述送电电路具有：

输入检测电路，其检测所输入的直流电压以及直流电流；

振荡电路，其具有根据所输入的脉冲使导通状态变化的多个开关元件，通过使各开关元件的导通状态变化来将所述直流能量转换成所述交流能量；

脉冲输出电路，其生成所述脉冲而输出给各开关元件；以及

控制电路，其控制所述脉冲输出电路，以使从所述振荡电路输出的电压的频率以及输出时间比分别成为基于从所述通信电路传递的所述输出检测电路的检测结果以及所述输入检测电路的检测结果而决定的频率以及输出时间比。

在上述方案中，例如，所述控制电路可以基于所述输出检测电路以及所述输入检测电路各自的检测结果来使所述频率变化，以使传输效率接近最大。

在上述方案中，例如，所述控制电路可以基于所述输出检测电路以及所述输入检测电路各自的检测结果来使从所述振荡电路输出的所述电压的输出时间比变化，以使从所述受电电路向所述负载供给的电压接近预定值。

在上述方案中，例如，所述控制电路可以通过指示所述脉冲输出电路使向各开关元件输入的所述脉冲的占空比变化来使从所述振荡电路输出的所述电压的输出时间比变化。

在上述方案中，例如，所述多个开关元件可以由在导通时输出与输入电压相同极性的电压的开关元件和在导通时输出与输入电压相反极性的电压的开关元件而构成。

在上述方案中，例如，所述多个开关元件可以由在导通时输出与输入电压相同极性的电压的开关元件对以及在导通时输出与输入电压相反极性的电压的开关元件对而构成。

(本公开的第6方案的具有送电装置的无线电力传输系统)

本公开的第6方案的无线电力传输系统，具有：

送电电路，其将所输入的直流能量转换成交流能量而输出；

送电天线，其送出从所述送电电路输出的所述交流能量；

受电天线，其接收从所述送电天线送出的所述交流能量的至少一部分；以及

受电电路，其将所述受电天线接收到的所述交流能量转换成直流能量而供给到负载，

所述受电电路具有：

输出检测电路，其检测向所述负载输出的电压以及电流；和

通信电路，其将所述输出检测电路的检测结果传递给所述送电电路，

所述送电电路具有：

输入检测电路，其检测所输入的直流电压以及直流电流；

振荡电路，其具有根据所输入的脉冲使导通状态变化的4个开关元件，通过使各开关元件的导通状态变化来将所述直流能量转换成所述交流能量，所述4个开关元件由在导通时输出与输入电压相同极性的电压的开关元件对以及在导通时输出与输入电压相反极性的电压的开关元件对而构成，

脉冲输出电路，其生成所述脉冲而输出给各开关元件；以及

控制电路，其基于从所述通信电路传递的所述输出检测电路的检测结果、以及所述输入检测电路的检测结果，决定向所述多个开关元件分别输入的所述脉冲的频率以及向构成各开关元件对的2个开关元件输入的2个脉冲之间的相位差，控制所述脉冲输出电路以使与所决定的所述频率以及所述相位差相应的脉冲输出到各开关元件。

根据上述方案，所述控制电路可以基于所述输出检测电路以及所述输入检测电路各自的检测结果来使所述频率变化，以使传输效率接近最大。

根据上述方案，所述控制电路可以基于所述输出检测电路以及所述输入检测电路各自的检测结果，使向构成各开关元件对的2个开关元件输入的所述2个脉冲之间的相位差变化，以使从所述受电电路向所述负载供给的电压接近预定值。

根据上述方案，所述控制电路可以一边调整所述相位差以使向所述负载供给的电压维持为所述预定值，一边调整所述频率以使所述传输效率接近最大。

根据上述方案，所述控制电路可以在进行了使所述传输效率接近最大的控制之后，进行使所述输出电压接近所述预定值的控制。

根据上述方案，所述控制电路可以在传输开始时在将所述相位差设定为了预先确定的值之后进行调整所述频率的控制。

根据上述方案，在将所述送电天线和所述受电天线的耦合系数设为k时，可以满足0.1<k<0.5。

根据上述方案，所述负载可以是二次电池，所述受电天线以及所述受电电路可以搭载于具备所述二次电池的电子设备。

此外，上述的方案可以作为无线电力传输系统的送电装置来实现。

(本公开的第7方案的具有送电装置的无线电力传输系统)

本公开的第7方案的无线电力传输系统，具有：

送电电路，其将所输入的直流能量转换成交流能量而输出；

送电天线，其送出从所述送电电路输出的所述交流能量；

受电天线，其接收从所述送电天线送出的所述交流能量的至少一部分；以及

受电电路，其将所述受电天线接收到的所述交流能量转换成直流能量而供给到负载，

所述受电电路具有：

输出检测电路，其检测向所述负载提供的电压和在所述负载中流动的电流的至少一方；和

误差算出电路，其算出所述输出检测电路的检测结果所表示的值与预先设定的目标值之间的误差的控制误差信息；以及

发送电路，其将所述控制误差信息传递给所述送电电路，

所述送电电路具有：

输入检测电路，其检测向所述送电电路输入的电压和电流的至少一方；

振荡电路，其将所输入的直流能量转换成交流能量而输出；

调整电路，其调整从所述振荡电路输出的电压的频率以及所述电压的输出时间比或振幅；

接收电路，其接收从所述发送电路传递的所述控制误差信息；以及

控制电路，其控制所述调整电路，以使从所述振荡电路输出的电压的频率以及所述电压的输出时间比或振幅分别成为基于所述控制误差信息以及所述输入检测电路的检测结果而决定的频率以及输出时间比或振幅。

根据上述方案，所述控制电路可以执行使从所述振荡电路输出的电压的输出时间比或振幅变化预定的值以使所述控制误差信息所表示的误差收于预定的范围内的第1动作和使所述电压的频率变化预定的值以使所述输入检测电路的检测结果所表示的值接近最小值的第2动作。

根据上述方案，所述控制电路可以在执行了所述第1动作之后，在所述输入检测电路的检测结果所表示的值尚未达到最小值的情况下执行所述第2动作，在执行了所述第2动作之后，再次取得所述控制误差信息，在所取得的所述控制误差信息所表示的误差不处于所述预定的范围内时，再次执行所述第1动作。

根据上述方案，所述振荡电路可以具有根据所输入的脉冲使导通状态变化的多个开关元件，构成为通过使各开关元件的导通状态变化来将所述直流能量转换成所述交流能量，所述调整电路具有向所述振荡电路的各开关元件输出所述脉冲的脉冲输出电路，所述控制电路通过使从所述脉冲输出电路输出的各脉冲的频率变化来使从所述振荡电路输出的所述电压的频率变化。

根据上述方案，所述多个开关元件可以包括在导通时输出与输入电压相同极性的电压的开关元件对和在导通时输出与输入电压相反极性的电压的开关元件对，所述控制电路可以基于所述控制误差信息以及所述输入检测电路的检测结果，决定应该向所述多个开关元件分别输入的脉冲的频率以及应该向构成各开关元件对的2个开关元件输入的2个脉冲之间的相位偏离量，通过指示所述脉冲输出电路向各开关元件输出与所决定的所述频率以及所述相位偏离量相应的脉冲，控制从所述振荡电路输出的所述电压的频率以及输出时间比。

根据上述方案，所述控制电路可以反复进行使所述相位偏离量每次变化预定的值以使所述控制误差信息所表示的误差收于预定的范围内的第1动作和在第1动作完成后使所述频率变化预定的值以使所述输入检测电路的检测结果所表示的值接近最小值的第2动作。

根据上述方案，所述控制电路可以在执行了所述第2动作之后，不使所述相位偏离量变化而再次取得所述控制误差信息，在所述控制误差信息所表示的误差不处于所述预定的范围内时，将所述相位偏离量的值作为初始值来再次执行所述第1动作。

根据上述方案，所述控制电路可以在所述第2动作中变更所述频率时，对至少基于上次以及上上次的所述相位偏离量而决定的值变更所述相位偏离量来再次取得所述控制误差信息，在所述控制误差信息所表示的误差不处于所述预定的范围内时，将变更后的所述相位偏离量的值作为初始值来再次执行所述第1动作。

根据上述方案，所述控制电路可以通过控制所述脉冲输出电路使向各开关元件输入的所述脉冲的占空比变化，使从所述振荡电路输出的所述电压的输出时间比变化。

根据上述方案，所述调整电路还可以具有使向所述振荡电路输入的直流电压的大小变化的DC/DC转换器，所述控制电路可以通过使从所述DC/DC转换器输出的电压变化来使从所述振荡电路输出的所述电压的振幅变化。

此外，上述的方案可以作为无线电力传输系统的送电装置来实现。

此外，上述的方案可以作为由搭载于无线电力传输系统的送电装置的计算机执行的计算机程序来实现。

产业上的可利用性

本公开的技术能够利用于向例如智能手机、平板终端、笔记本PC等电子设备、电动汽车等电动机械进行充供电的充供电系统。

附图标记说明

1000送电装置

1001振荡电路

1002输入检测电路

1003相位控制部

1004最佳相位检测部

1005频率控制部

1006最佳频率检测部

1007脉冲输出电路

1010送受电天线

1020受电装置

1021整流电路

1022输出检测电路

1022a输出电压检测电路

1022b输出电流检测电路

1023通信电路

1024误差算出电路

1030DC电源

1040负载

1103接收电路

1105控制误差判定部

1106最佳控制判定部

1203占空比控制部

1204最佳占空比检测部

1303电压控制部

Claims (13)

1.一种送电装置，具备：

振荡电路，其具有第1开关元件和第2开关元件，经由与所述第1开关元件连接的第1输出端和与所述第2开关元件连接的第2输出端，输出从所述直流电力转换后的交流电力，所述第1开关元件与从直流电源供给的直流电力的高电位侧连接，所述第2开关元件与所述直流电力的低电位侧连接；

送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；

存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；

接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压、电流和电力的至少一方；以及

控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，

改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率，

使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。

2.根据权利要求1所述的送电装置，

所述接收电路从所述受电装置接收表示所述要求电压、所述要求电流和所述要求电力的至少一方的所述规定值，

所述控制电路将所述接收到的规定值保存于所述存储器。

3.根据权利要求1或2所述的送电装置，

所述控制电路使从所述振荡电路输出的交流电力的频率从高频向低频变化，决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率。

4.根据权利要求3所述的送电装置，

在所述效率成为最大的交流电力被决定了时的所述交流电力的频率下，变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的送电装置，

所述控制电路在变更所述交流电力的电压的输出时间比而使向所述负载供给的电压收束于所述规定值之后，改变所述交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的送电装置，

所述接收电路从所述受电装置接收表示输出到所述负载的交流电力、输出到所述负载的交流电力的电压、电流和电力的至少一方与所述规定值之间的误差的误差信息，

所述控制电路使用所述误差信息所表示的所述误差，使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的送电装置，

所述振荡电路是如下的振荡电路：所述第1输出端和所述第2输出端与所述送电天线连接，包括与所述直流电源的电压高的一侧连接的2个所述第1开关元件和与所述直流电源的电压低的一侧连接的2个所述第2开关元件这4个开关元件，根据从所述控制电路供给的脉冲使所述开关元件的导通状态变化，将所述直流能量转换成所述交流能量，

所述4个开关元件由包括在导通时输出与所述直流电力相同极性的电压的所述第1开关元件和所述第2开关元件的开关元件对以及包括在导通时输出与所述直流电力相反极性的电压的所述第1开关元件和所述第2开关元件的开关元件对构成，变更从所述控制电路向所述开关元件对的2个所述第1开关元件和所述第2开关元件供给的所述脉冲的相位差，改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的所述输出时间比。

8.一种无线电力传输系统，具有权利要求1～7中任一项所述的送电装置和所述受电装置。

9.一种送电装置，具备：

振荡电路，其具有第1开关元件和第2开关元件，经由与所述第1开关元件连接的第1输出端和与所述第2开关元件连接的第2输出端，输出从所述直流电力转换后的交流电力，所述第1开关元件与从直流电源供给的直流电力的高电位侧连接，所述第2开关元件与所述直流电力的低电位侧连接；

输入检测电路，其检测从所述直流电源向所述振荡电路供给的直流电力的电流值；

送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；

存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；

接收电路，其持续接收向所述受电装置的负载供给的电压和电流的任一方；以及

控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，使所述持续接收到的电压和电流的任一方收束于所述规定值的范围，决定从所述直流电源向所述振荡电路供给的直流电力的电流值成为最小的交流电力的频率，

将具有与将所述要求电力除以所述直流电力的电流值成为最小的交流电力而得到的值对应的效率的交流电力作为所述效率为最大的交流电力而输出到所述负载。

10.根据权利要求9所述的送电装置，

所述振荡电路是如下的振荡电路：所述第1输出端和所述第2输出端与所述送电天线连接，包括与所述直流电源的电压高的一侧连接的2个所述第1开关元件和与所述直流电源的电压低的一侧连接的2个所述第2开关元件这4个开关元件，根据从所述控制电路供给的脉冲使所述开关元件的导通状态变化，将所述直流能量转换成所述交流能量，

所述4个开关元件由包括在导通时输出与所述直流电力相同极性的电压的所述第1开关元件和所述第2开关元件的开关元件对以及包括在导通时输出与所述直流电力相反极性的电压的所述第1开关元件和所述第2开关元件的开关元件对构成，变更从所述控制电路向所述开关元件对的2个所述第1开关元件和所述第2开关元件供给的所述脉冲的相位差，改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的所述输出时间比。

11.一种无线电力传输系统，具有权利要求9或10所述的送电装置和所述受电装置。

12.一种送电装置，具备：

振荡电路，其经由与第1开关元件连接的第1输出端和与第2开关元件连接的第2输出端，输出从由直流电源供给的直流电力转换后的交流电力；

送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；

存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；

接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压、电流和电力的至少一方；以及

控制电路，其使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比，

改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率，

使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。

13.一种在送电装置中执行的程序，所述送电装置具备：振荡电路，其经由与第1开关元件连接的第1输出端和与第2开关元件连接的第2输出端，输出从由直流电源供给的直流电力转换后的交流电力；送电天线，其将从所述振荡电路输出的所述交流电力送出，以输出到受电装置的负载；存储器，其保持表示所述受电装置的要求电压、要求电流和要求电力的至少一方的规定值；以及接收电路，其接收向所述受电装置的负载供给的电压、电流和电力的至少一方，

所述程序使所述控制装置的计算机执行以下处理：

使用所述第1开关元件和所述第2开关元件，改变使所述振荡电路的所述第1输出端的电压和所述第2输出端的电压为相同电位的时间来变更从所述振荡电路输出的交流电力的电压的输出时间比；

改变从所述振荡电路输出的交流电力的电压的频率来决定所述交流电力的效率成为最大的交流电力的频率；以及

使所述接收到的电压、电流和电力的至少一方收束于所述规定值的范围，将所述效率为最大的交流电力输出到所述负载。