JP2014212681A - 送電装置、その制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】受電装置へ電力伝送を行う送電装置は、スイッチング素子を含む増幅器を含み、増幅器の効率を評価する値を検出し、検出された効率を評価する値に基づいて増幅器に供給する電圧を増減する。効率を評価する値は、増幅器におけるスイッチング素子がオフ状態からオン状態に遷移するまでの、スイッチング素子の出力波形、スイッチング素子が出力する電圧値または電流値、スイッチング素子が出力する電圧値が極大値となる時間または電圧値、増幅器の入力インピーダンスである。
【選択図】図5
Description
本実施形態では、電力伝送システムにおいて負荷変動が発生する場合について説明する。図1は、本実施形態によるに電力伝送システムの構成図である。図1において、送電装置100は受電装置109に伝送路115を介して電力を伝送する。送電装置100において、電力制御部101は送電装置100が送電する電力を制御する機能を持ち、本実施形態ではE級増幅器106に接続される直流電圧Vdd204を増減することによって電力制御を行う。検出部102は、図4の時間T1のタイミングにおけるVds(ドレイン202とソース203間の電圧)を検出する。判定部103は、検出部102の検出結果に基づいて判定テーブル116を参照し、電力制御部101の動作を決定する。判定テーブル116の格納情報および、判定部103の動作については後述する。タイマ104は、電力制御部101が制御する電力および後述する定電圧回路113の出力が安定するまで検出部102の動作を抑制する為に使用される。
以上の説明では、電力伝送システムの状態(状態1乃至状態3のいずれか)を判断する為に、検出部102は時間T1におけるVdsの電圧値を検出する構成としたが、これに限定されない。すなわち、FET200がオフ状態におけるVds波形の極大値を検出する構成としてもよい。具体的には、検出部102は図4における時間T0から時間T1より前(時間T1は含まない)のVdsの極大点を検出し、判定部103はこの検出結果に基づいて状態を判断する。以下に、検出した極大値を用いて状態を判断する方法について図8乃至図12を参照して説明する。
別の変形例として、検出部102が、時間T1においてドレイン202からソース203に流れるドレイン電流(以下、Idと称する)検出する構成としてもよい。以下に、検出したIdを用いて状態を判断する方法について、図10乃至図11を参照して説明する。図10にId波形を示す。波形1000は状態1におけるId波形を示し、時間T1において0Aである。波形1001は状態3におけるId波形を示し、時間T1において約−1Aであり、Idは0より小である。波形1002は状態2におけるId波形示し、時間T1において約10Aのスパイク電流が流れ、Idは0より大である。
また、別の変形例として、検出部102が、Vdd204の電圧値および電流値を検出し、その結果から、E級増幅器106の入力インピーダンス(以下、Zinと称する)を算出する構成としてもよい。以下に、検出したZinを用いて状態を判断する方法について、図12乃至図13を参照して説明する。図12(a)にPoutの変化とZinおよび効率の関係を示す。図12(a)において実線1200aはZinを表す。黒三角印1202aはPoutが10Wの時(図3の状態306a)で状態1の時のZinであり、この場合Zinは23ohmを示す。実線1200aによれば、状態1の時のZin(三角印1202a)と比較して、Poutが小さくなり状態3になる場合(例えば図3の状態307a)は、Zinは増加する。一方、Poutが大きくなり状態2になる場合(例えば図3の状態307b)は、Zinは減少する。
また、別の変形例として、検出部102の検出結果に基づいて、判定部103は、Vdd204の値を決定する構成としてもよい。以下に、検出部102の検出結果に基づいてVdd204の値を決定する方法について、図14を参照して説明する。図14に、この変形例に適用できる判定テーブル116の一例を示す。図14には、各状態について検出部102の検出結果であるZin1403、Pout1404、設定値1405、およびE級増幅器106が設定値1405の電力を出力する為のVdd1406が示されている。状態1400はPoutが1Wの場合(図3の状態307a)を表す。この時、Zin1403は134ohmであり、図12(a)の丸印1204aに対応する。判定部103はVdd1406を参照し、Vdd204に5Vを印加すると判定し、この判定に基づく指示により、電力制御部101はVdd204に5Vを印加する。この場合、システム状態は状態309aとなりE級増幅器106はゼロ電圧スイッチング状態となる。
本実施形態では、負荷変動とギャップ変動が同時に起こりうる場合の送電装置の制御について説明する。ギャップ変動が起きた場合、共振回路107から伝送路115を見たインピーダンスがずれる為、共振回路107とE級増幅器106の間で反射波が発生し、効率が低下する。図15は本実施形態による電力伝送システムの構成図である。図1と比較して、整合制御部1500が加わっている。整合制御部1500は、反射波を抑える為に共振回路107とE級増幅器106間のインピーダンス整合(以下、整合と称する)をとる働きをする。
本実施形態では、送電装置と受電装置それぞれが、相手装置との間で通信する通信手段を有し、送電装置が受電装置の負荷変動情報を通信手段を介して受電装置から受信する場合の送電装置の制御について説明する。
本実施形態では、送電装置と受電装置それぞれが、相手装置との間で通信する通信手段を有し、送電装置が受電装置とアンテナインピーダンス整合を行う際の制御の一例について説明する。第3実施形態で説明した図20のS2007、S2016において、送電装置100はアンテナインピーダンス制御(以後アンテナZ制御)を行っている。上述したように、送電装置から見たアンテナ側のインピーダンスは、受電装置との相対的な位置ずれと、受電側の負荷の変化によって変動する。よってアンテナZ制御において、受電装置の負荷を一定にすることで、受電装置との相対的な位置ずれに起因するアンテナインピーダンス変化に対応する整合の制御が容易になる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施例の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (11)
- 受電装置へ電力伝送を行う送電装置であって、
スイッチング素子を含む増幅器と、
前記増幅器の効率を評価する値を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記効率を評価する値に基づいて前記増幅器に供給する電圧を増減する電力制御手段を備えることを特徴とする送電装置。 - 前記効率を評価する値は、前記増幅器における前記スイッチング素子がオフ状態からオン状態に遷移するまでの、前記スイッチング素子の出力波形に基づくことを特徴とする請求項1に記載の送電装置。
- 前記効率を評価する値は、前記増幅器における前記スイッチング素子のオフ状態からオン状態への遷移のタイミングにおける前記スイッチング素子が出力する電圧値であることを特徴とする請求項1または2に記載の送電装置。
- 前記効率を評価する値は、前記増幅器における前記スイッチング素子のオフ状態からオン状態への遷移のタイミングにおける前記スイッチング素子が出力する電流値であることを特徴とする請求項1または2に記載の送電装置。
- 前記効率を評価する値は、前記増幅器における前記スイッチング素子がオフ状態からオン状態に遷移するまでの、前記スイッチング素子が出力する電圧値が極大値となる時間または電圧値であることを特徴とする請求項1または2に記載の送電装置。
- 前記効率を評価する値は、前記増幅器における前記スイッチング素子がオフ状態からオン状態に遷移するまでの、前記増幅器の入力インピーダンスであることを特徴とする請求項1に記載の送電装置。
- 前記検出手段によって検出された結果に基づいて、前記増幅器に供給する電圧を決定する決定手段を更に設け、
前記電力制御手段は前記決定手段によって決定された電圧に従って前記増幅器に供給する電圧を増減することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の送電装置。 - 前記受電装置との間の距離が変動することによる影響を取り除く整合手段を更に備え、
前記検出手段は前記整合手段によって前記影響が取り除かれた後に、前記増幅器の効率を評価する値を検出することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の送電装置。 - 前記受電装置と通信する通信手段を更に備え、
前記電力制御手段は、前記通信手段によって受信された前記受電装置の負荷の消費電力量に基づいて、前記増幅器に供給する電圧を増減する請求項1に記載の送電装置。 - スイッチング素子を含む増幅器を備え、受電装置へ電力伝送を行う送電装置の制御方法であって、
前記増幅器の効率を評価する値を検出する検出工程と、
前記検出工程において検出された前記効率を評価する値に基づいて前記増幅器に供給する電圧を増減する電力制御工程を有することを特徴とする送電装置の制御方法。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の送電装置としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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