JPWO2012169584A1 - 非接触給電システム、非接触給電装置、非接触給電プログラム、及び非接触給電方法 - Google Patents

Abstract

親機送電制御部は、複数のコイルの相互インダクタンスに基づいたインピーダンスマトリクスの実成分の固有ベクトルに比例するように、複数のコイルに供給する電力を決定する。

Description

本発明は、非接触給電システム、非接触給電装置、非接触給電プログラム、及び非接触給電方法に関する。

ワイヤレス給電では、磁界共鳴を使った非接触給電システムが知られている。特許文献１には、送信側機器（親機）と受信側機器（子機）との間の１対１の給電方法が記載されている。また、特許文献１には、子機が磁界やパワー情報、位置情報を通信手段により親機側に送信することが記載されている。

米国特許出願公開第２０１１／００１８３６１号明細書 特開２０１２−７５３０４号公報 特表２０１１−５１７２６５号公報

ところで、複数の親機を設けた住宅などの部屋で、複数のワイヤレス家電（子機）を使用する場合がある。この場合、複数の親機同士又は親機と子機の干渉により、親機から子機への電力の伝送効率が低下する場合があった。
また、特許文献２では、フロアーにコイル共鳴素子を敷き詰め、子機の位置までこのコイル共振素子の電力伝送経路を設けることで、子機に電力を伝送する。
しかしながら、特許文献２では、電力伝送経路上のコイル共鳴素子に電流を流しているのでオーム損失が大きいため、高効率のエネルギーを伝送できない。
また特許文献３では、複数の親機から主コイルに電流を流し、その他のコイルのうち、少なくとも１つのコイルへ逆向きの電流を流して漂流磁界を減らして親機と子機との結合を強めることが開示されている。
しかしながら、特許文献３では、正方格子状に４つのコイルを配置したベースユニット（親機のコイル群）の格子の中心に子機のコイルがきた場合、４つのコイルには同じ方向の電流を流した方が効率が良いが、反対方向に電流を流すと、効率が低下する。また、子機のコイルと親機のコイルとの距離は、親機のコイルの直径の１／４以下にする必要があるので、遠距離のエネルギー伝送ができない。また、特許文献３では、コイルに流す電流を決定するユニバーサルなアルゴリズムが開示されていないため、コイルに流す電流を効率よく決定できない。また、特許文献３では、１ビットのオン状態とオフ状態の制御を行っているため、効率の向上には限界がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、電力の伝送効率を向上できる非接触給電システム、非接触給電装置、非接触給電プログラム、及び非接触給電方法を提供する。

なお、下記の項目と数学的に等価なものは全て範囲とする。
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムにおいて、前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、前記配分決定部は、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（１）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、

前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（２）のスカラーがエネルギー消費を表し、

行列Ａが式（３）のように表されるとき、

式（４）で表される行列Ｄ

の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃを乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電システムである。

（２）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記行列Ｂは、前記子機電力受信部が機能するときの前記親機電力送信部それぞれの端子に関するインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列であり、前記配分決定部は、前記電気信号の２次形式を表す正値確定なエルミート行列である基準行列と、当該行列Ｂに基づいて、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定することを特徴とする。

（３）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記配分決定部は、前記行列Ｄの最大固有値に対する固有ベクトルＹに基づいて算出されるベクトルＣＹの成分に比例するように、又は前記行列Ｄの最小固有値に対する固有ベクトルＹに基づいて算出されるベクトルＣＹの成分に比例するように、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定することを特徴とする。

（４）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記行列Ａは、単位行列であることを特徴とする。

（５）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記行列Ａは、前記子機電力受信部が存在しないときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部であることを特徴とする。

（６）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記行列Ａは、前記親機電力送信部それぞれのインピーダンス行列の虚部、キャパシタンス行列の実部、及びインダクタンス行列の実部のいずれかであることを特徴とする。

（７）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記２次形式の式（１）のスカラーがある特定領域の空間に蓄えられる場のエネルギーの総和であることを特徴とする。

（８）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記配分決定部は、前記固有ベクトルの成分のうち絶対値が最大となる成分に対応する電流が電流定格となるように、又は前記固有ベクトルの成分のうち絶対値が最大となる成分に対応する電圧が電圧定格となるように、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定することを特徴とする。

（９）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記基準行列は、前記子機電力受信部が存在しないときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部であり、あるいは前記Ｎ個の親機電力送信部間のインダクタンス行列の実部であり、あるいは前記親機電力送信部間のインピーダンス行列の虚部又は前記親機電力送信部間のアドミタンス行列の虚部が空間中の特定領域に誘導されるエネルギーが前記電気信号の２次形式で表されるときのエルミートな係数マトリクスであることを特徴とする。

（１０）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記配分決定部において前記ベクトルＹが、前記行列Ｄの固有ベクトルに収束するように、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定することを特徴とする。

（１１）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記子機電力受信部は、前記Ｎ個の親機電力送信部からの給電を制限する受電拒否モードを有することを特徴とする。

（１２）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、供給される前記電気信号を制限して、前記親機電力送信部へ出力する制御部を備えることを特徴とする。

（１３）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記制御部は、エネルギー散逸が、前記電気信号のエネルギーに比べて無視できる素子によって前記電気信号を制限することを特徴とする。

（１４）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記親機電力送信部は、電力送信部を備え、前記子機電力受信部は、電力受信部を備え、前記電力送信部及び前記電力受信部は、各々インダクタを備え、前記電力送信部のインダクタと前記電力受信部のインダクタとに基づく共振により磁界結合していることを特徴とする。

（１５）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記親機電力送信部は、電力送信部を備え、前記子機電力受信部は、電力受信部を備え、前記電力送信部及び前記電力受信部は、キャパシタを備え、前記電力送信部のキャパシタと前記電力受信部のキャパシタとに基づく共振により静電結合していることを特徴とする。

（１６）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記制御部は、複数のキャパシタと複数の切替部とを備え、前記複数のキャパシタは、一端が互いに接続され、他端が各々、各切替部の入力端に接続され、前記複数の切替部の出力端は、互いに接続され、該接続された点がコイルと接続され、前記配分決定部は、前記切替部を順次、切り替えたときに前記コイルかかる電圧を示す情報及び前記キャパシタに流れる電流を示す情報に基づいて、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号の配分を決定することを特徴とする。

（１７）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記制御部は、複数のキャパシタと、第１〜第３のポートを有し、前記第１〜第３のポートの内、前記第１又は前記第２のポートと前記第３のポートとの接続を切り替えるポート切替スイッチを有する複数の切替部と、を備え、前記複数の切替部は、前記第１のポートが互いに接続され、該接続された第１の接続点が電源部に接続され、前記第２のポートが互いに接続され、該第２のポートそれぞれが接地され、前記第３のポートが前記複数のキャパシタのうちの１つのキャパシタの一端に接続され、前記複数のキャパシタは、他端が互いに接続され、該接続された第２の接続点がコイルと接続され、前記切替部は、該切替部を順次、切り替えたときに前記第２の接続点に流れる電流を示す情報及びコイルにかかる電圧を示す情報に基づいて、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号の配分を決定することを特徴とする。

（１８）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記電気信号は、前記親機電力送信部の数より少数の電源から供給されることを特徴とする。

（１９）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムにおいて、前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、前記配分決定部が、前記子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するように前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電システムである。

（２０）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電装置において、前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、前記配分決定部は、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（５）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、

前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（６）のスカラーがエネルギー消費を表し、

行列Ａが式（７）のように表されるとき、

式（８）で表される行列Ｄ

の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃを乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電装置である。

（２１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電装置において、前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、前記配分決定部が、前記子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するように前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電装置である。

（２２）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置のコンピュータに、前記配分決定部が、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（９）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、

前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（１０）のスカラーがエネルギー消費を表し、

行列Ａが式（１１）のように表されるとき、

式（１２）で表される行列Ｄ

の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃを乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように前記電気信号を決定する手順を実行させるための非接触給電プログラムである。

（２３）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置のコンピュータに、前記配分決定部が、前記子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するように前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する手順を実行させるための非接触給電プログラムである。

（２４）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置において、前記配分決定部が、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（１３）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、

前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（１４）のスカラーがエネルギー消費を表し、

行列Ａが式（１５）のように表されるとき、

式（１６）で表される行列Ｄ

の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃを乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように前記電気信号を決定する手順を有する非接触給電方法である。

（２５）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置において、前記配分決定部が、前記子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するように前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する手順を有する非接触給電方法である。

本発明によれば、電力の伝送効率を向上できる。

本発明の第１の実施形態に係るワイヤレス給電システムを示す概略図である。 本実施形態に係る親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る親機送電制御部の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る電流配分決定部の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係るコイルが浮遊容量を有する場合の等価回路を説明する図である。 本実施形態に係る電流配分決定部の動作の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係るシミュレーションの結果を示す図である。 本実施形態に係るシミュレーションの結果を示す図である。 本実施形態の変形例１に係る電流配分決定部の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態の変形例１に係る電流配分決定部の動作の別の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の変形例２に係る親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る電流配分決定部の構成の一例を示した概略ブロック図である。 本実施形態に係る電流配分決定部の動作の一例を示すフローチャートである。 本実施形態に係るシミュレーションの結果を示す図である。 本実施形態に係るシミュレーションの結果を示す図である。 本実施形態に係るシミュレーションの結果を示す図である。 本発明の第３の実施形態に係る親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る電流方向切替部の構成を示す概略回路図である。 本実施形態に係る電流制御部の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る親機送電制御部の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る選択テーブル記憶部に記憶される選択テーブルの一例を示す概略図である。 本実施形態に係るコンデンサの数と親機から子機へのエネルギーの伝送効率の関係を示すグラフである。 図１の変形例に係るワイヤレス給電システムの概略図である。 図９の変形例に係るワイヤレス給電システムの概略図である。 図１３Ａの変形例に係るワイヤレス給電システムの概略図である。 本発明の第４の実施形態に係る親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。 本実施形態に係る電流制御部の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る親機の等価回路図である。 本発明の第５の実施形態に係る親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。 Ｒｅ（Ｙ）の固有値λと｜１−βλ_ｎ｜との関係を説明する図である。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るワイヤレス給電システムを示す概略図である。
この図において、ワイヤレス給電システムは、親機送電制御部１、Ｎ個の親機２−１〜２−Ｎ（各々を親機２−ｎとも称す）、及び、Ｍ個の子機３−１〜３−Ｍ（各々を子機３−ｍとも称す）を具備する。
親機送電制御部１は、複数の親機２−ｎに供給する電流を制御する。ここで、親機送電制御部１は、子機存在下での親機間のインピーダンス（抵抗に関する値）マトリクスの実部が作る行列の実部からなる実インピーダンスマトリクスＺの‘０’又は ‘略０’でない固有値に対応する固有ベクトルに基づいて電流を制御する。例えば、親機送電制御部１は、実インピーダンスマトリクスＺの固有値のうち、固有値の絶対値が、最大の固有値の絶対値（最大固有値と呼ぶ）の５％以上である固有ベクトルに基づいて電流を制御する。
これにより、ワイヤレス給電システムでは、複数の親機２−ｎ間の相互インダクタンスの影響も含めて給電することができ、複数の親機２−ｎから子機３−ｍへの電力の伝送効率を向上できる。
親機２−ｎは、親機送電制御部１の制御に従って、電力（電流）を磁界に変換し、空間に向けて磁界を発生する。子機３−ｍは、複数の親機２−ｎから放射された磁界のエネルギーを電力に変換して受電する。子機３−ｍは、受電した電力を利用して、様々な動作を行う。

＜親機２−ｎ及び子機３−ｍについて＞
図２は、本実施形態に係る親機２−ｎ及び子機３−ｍの構成を示す概略ブロック図である。この図において、親機２−ｎは、電源部２１−ｎ、電流計２４−ｎ、電圧計２５−ｎ、スイッチ２６−ｎ、及び電力送信部２８−ｎを含んで構成される。電力送信部２８−ｎは、キャパシタ２２−ｎ、コイル２３−ｎを含んで構成される。なお、図２では、信号線は親機送電制御部１と親機２−１の接続のみを表記しているが、親機送電制御部１と他の親機２−ｎについても信号線は同様に接続されており、同期が取れている。

電源部２１−ｎは、親機送電制御部１から入力された電流を親機２−ｎの回路に供給する。ここで、親機送電制御部１から入力された電流は、後述するように、その振幅が固有電流ベクトルの電流比と等しく、位相は各親機２−ｎのコイル２３−ｎを流れる電流の位相（つまり、電流計２４−ｎを流れる電流の位相）が全て等しくなるように設定された電流である。これは、各親機のコイル２３−ｎに供給される電流が、周波数のみならず位相までも一致している必要があるためである。キャパシタ２２−ｎは、静電容量により電荷を蓄えたり、放出したりする受動素子である。コイル２３−ｎは、例えば、導線をらせん状に巻いたものである。コイル２３−ｎは、流れる電流によって生ずる磁界によって、エネルギーを蓄えたり、放出したりする受動電気部品である。電流計２４−ｎは、複素電流の大きさを測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。なお、電源部２１−ｎは、親機送電制御部１から入力された電流を受け入れるコネクタであってもよい。
電流計２４−ｎは、たとえば、Ａ／Ｄコンバータのように、電流の実時間波形を出力できるものであればよい。すなわち、電流計２４−ｎは、複素電流を測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。電圧計２５−ｎは、たとえば、Ａ／Ｄコンバータのように、電圧の実時間波形を出力できるものであればそれでもよい。スイッチ２６−ｎは、電気回路の開閉を行う。すなわち、電圧計２５−ｎは、複素電圧を測定する計器であり、その電圧振幅および位相を同時に測定できるものである。ただし、負の電流は、位相が等しく振幅が負であると考えられる。

図２において、電源部２１−ｎの一端は、キャパシタ２２−ｎの一端に接続され、また、電流計２４−ｎ及びスイッチ２６−ｎを介してコイル２３−ｎの一端に接続されている。キャパシタ２２−ｎの一端は、電源部２１−ｎの一端に接続され、また、電流計２４−ｎ及びスイッチ２６−ｎを介してコイル２３−ｎの一端に接続されている。電圧計２５−ｎの一端は、コイル２３−ｎの一端に接続されている。
電源部２１−ｎの他端は、キャパシタ２２−ｎの他端、電圧計２５−ｎの他端、及びコイル２３−ｎの他端に接続されている。キャパシタ２２−ｎの他端は、電源部２１−ｎの他端、及びコイル２３−ｎの他端に接続されている。電圧計２５−ｎの他端は、コイル２３−ｎの一端に接続されている。
電流計２４−ｎの一端は、電源部２１−ｎの一端、及びキャパシタ２２−ｎの一端に接続されている。電流計２４−ｎの他端は、スイッチ２６−ｎを介して、電圧計２５−ｎの一端及びコイル２３−ｎの他端に接続されている。

つまり、親機２−ｎの回路は、コイル２３−ｎとキャパシタ２２−ｎが並列に接続されている共振回路である。親機２−ｎの回路では、電源部２１−ｎから入力された電流に基づいてコイル２３−ｎに流れる電流が変化することで、コイル２３−ｎでは磁界が発生する。
また、電流計２４−ｎは、コイル２３−ｎに流れる電流を測定する。電圧計２５−ｎは、コイル２３−ｎに印加される電圧を測定する。スイッチ２６−ｎは、開いた場合に、コイル２３−ｎと電圧計２５−ｎを、電源部２１−ｎやキャパシタ２２−ｎ、電流計２４−ｎから切り離す。これにより、電圧計２５−ｎは、電源部２１−ｎやキャパシタ２２−ｎの影響を受けることなくコイル２３−ｎに発生した電圧（例えば、後述する電圧の大きさＶ_ｉｊ）を測定できる。

図２において、子機３−ｍは、スイッチ３３−ｍ、整流器３４−ｍ、蓄電デバイス３５−ｍ、電圧計３６−ｍ、負荷３７−ｍ、及びスイッチ制御部３８−ｍ、及び電力受信部３９―ｍを含んで構成される。電力受信部３９―ｍは、コイル３１−ｍ、キャパシタ３２−ｍを含んで構成される。
コイル３１−ｍは、流れる電流によって形成される磁界によって、エネルギーを蓄えたり、放出したりする受動電気部品である。キャパシタ３２−ｍは、静電容量により電荷を蓄えたり、放出したりする受動素子である。スイッチ３３−ｍは、電気回路の開閉を行う。整流器３４−ｍは、交流電力を直流電流に変換する。蓄電デバイス３５−ｍは、充電によって繰り返し使用できる蓄電素子であり、蓄電池やキャパシタを用いることができる。
なお、各子機３−ｍに含まれる蓄電デバイス（蓄電池ともいう）３５−ｍは、それぞれ異なる蓄電容量（静電容量）であってもよい。電圧計３６−ｍは、電圧を測定する計器である。負荷３７−ｍは、電気エネルギーを消費するものである。
スイッチ制御部３８−ｍは、電圧計３６−ｍが測定した電圧に基づいて、スイッチの開閉を行う。具体的には、スイッチ制御部３８−ｍは、電圧計３６−ｍが測定した電圧が予め定められた閾値以上であるときは、スイッチ３３−ｍを開く。一方、スイッチ制御部３８−ｍは、電圧計３６−ｍが測定した電圧が予め定められた閾値未満であるときは、スイッチ３３−ｍを閉じさせる。

コイル３１−ｍの一端は、スイッチ３３−ｍを介して、キャパシタ３２−ｍの一端及び整流器３４−ｍの入力側の一端に接続されている。キャパシタ３２−ｍの一端は、スイッチ３３−ｍを介してコイル３１−ｍの一端に接続され、また、整流器３４−ｍの入力側の一端に接続されている。
コイル３１−ｍの他端は、キャパシタ３２−ｍの他端及び整流器３４の入力側の他端と接続されている。キャパシタ３２−ｍの他端は、コイル３１−ｍの他端に接続され、また、整流器３４−ｍの入力側の他端に接続されている。

整流器３４−ｍの出力側の一端は、蓄電池３５−ｍの一端、電圧計３６−ｍの一端及び負荷３７−ｍの一端と接続されている。蓄電池３５−ｍの一端は、整流器３４−ｍの出力側の一端、電圧計３６−ｍの一端、負荷３７−ｍの一端と接続されている。電圧計３６−ｍの他の一端は、整流器３４−ｍの出力側の他の一端、蓄電池３５−ｍの他の一端、負荷３７−ｍの他の一端と接続されている。負荷３７−ｍの一端は、整流器３４−ｍの一端、蓄電池３５−ｍの一端、電圧計３６−ｍの一端と接続されている。
整流器３４−ｍの出力側の他の一端は、蓄電池３５−ｍの他の一端、電圧計３６−ｍの他の一端、負荷３７−ｍの他の一端と接続されている。蓄電池３５−ｍの他の一端は、整流器の出力側の他の一端、電圧計３６−ｍの他の一端、負荷３７−ｍの他の一端と接続されている。電圧計３６−ｍの他の一端は、整流器３４−ｍの出力側の他の一端、蓄電池３５−ｍの他の一端、負荷３７−ｍの他の一端と接続されている。負荷３７−ｍの他の一端は、整流器３４−ｍの他の一端、蓄電池３５−ｍの他の一端、電圧計３６−ｍの他の一端と接続されている。

コイル３１−ｍは、キャパシタ３２−ｍと共振回路を構成し、複数の親機２−ｎのコイル２３−ｎが発生した磁界と共鳴する。これにより、コイル３１−ｍには、誘導電流が発生する。発生した誘導電流（交流）は、整流器３４−２で直流の電流に変換される。変換された直流電流は、蓄電池３５−ｍに蓄えられ、又は、負荷３７−ｍに供給される。蓄電池３５−ｍに蓄えられた電力は、負荷３７−ｍに供給される。

＜親機送電制御部１について＞
図３は、本実施形態に係る親機送電制御部１の構成を示すブロック図である。この図において、親機送電制御部１は、複素電圧検出部１１、複素電流検出部１２、電流配分決定部（配分決定部）１３、電流振幅制御部１５、記憶部１６及び制御部１７を含んで構成される。

複素電圧検出部１１は、親機２−ｎの電圧計２５−ｎ各々から、電圧計２５−ｎが測定した電圧を示す電圧情報を入力される。複素電圧検出部１１は、電流がＡｃｏｓωｔの時、電圧計２５−ｎから入力された電圧情報が示す電圧に、それと同一の周波数のｃｏｓωｔ及びｓｉｎωｔをそれぞれ乗じ、ローパスフィルタを介してその低周波成分又はＤＣ成分を取り出し、それぞれを実数成分、虚数成分とする。複素電圧検出部１１は、算出した電圧の振幅及び位相成分を示す複素電圧情報を電流配分決定部１３へ出力する。複素電圧検出部１１は、電圧が単一周波数成分の時、電流が正の最大値を取るときの電圧値を実成分とし、そこから１／４周期遅れた時刻の電圧値を虚成分としてもよい。複素電流検出部１２は、電流が単一周波数成分の時、電圧が正の最大値を取るときの電流値を実成分とし、そこから１／４周期遅れた時刻の電流値を虚成分としてもよい。

複素電流検出部１２は、電流計２４−ｎ各々から、電流計２４−ｎが測定した電流を示す電流情報を入力される。複素電流検出部１２は、電流計２４−ｎから入力された電流情報が示す電流に、それと同一の周波数のｃｏｓωｔ及びｓｉｎωｔをそれぞれ乗じ、ローパスフィルタを介してその低周波成分又はＤＣ成分を取り出し、取り出した低周波成分又はＤＣ成分に基づいて振幅成分、位相成分を算出する。複素電流検出部１２は、算出した電流の振幅及び位相成分を示す複素電流情報を電流配分決定部１３及び電流振幅制御部１５へ出力する。

電流配分決定部１３は、制御部１７から電流を流す通電命令が入力された場合に、１つの親機２−ｊのスイッチ２６−ｊだけを閉じさせ、他の親機２−ｎ（ｎ≠ｊ）のスイッチ２６−ｎを開かせるスイッチ切替信号をスイッチ２６−ｎ（１≦ｎ≦Ｎ）へ出力する。ここで、電流配分決定部１３は、ｊ＝１からｊ＝Ｎまで、順にスイッチ切替信号を出力する。
電流配分決定部１３は、スイッチ切替信号に基づいてスイッチ２６−ｊが閉じられたときに、親機２−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で測定された情報を記憶部１６に書き込む。具体的には、電流配分決定部１３は、スイッチ切替信号に基づいてスイッチ２６−ｊが閉じられたときに、複素電圧検出部１１から入力された複素電圧情報（電圧計２５−ｉが測定した電圧の大きさをＶ_ｉｊで表す）及び複素電流検出部１２から入力された複素電流情報（電流計２４−ｉが測定した電流の大きさＩ_ｉｊで表す。本実施形態では、Ｉ_ｉｉ＝Ｉ_０）を記憶部１６に書き込む。

電流配分決定部１３は、スイッチ切替信号を出力後、複素電圧情報及び複素電流情報を記憶部１６から読み出し、読み出した情報に基づいて、複数の親機２−ｎ各々に供給する電流比を決定する（電流決定処理という）。電流配分決定部１３は、決定した電流比を示す情報を、電流振幅制御部１５へ出力する。なお、電流決定処理の終了後、電流配分決定部１３は、スイッチ２６−ｎのすべてを閉じさせるスイッチ切替信号を、スイッチ２６−ｎへ出力する。

電流振幅制御部１５は、商用電源から電力を受電する。電流振幅制御部１５は、電流配分決定部１３から入力された情報が示す電流比に基づいて、商用電源から供給された電流を、親機２−ｎに割り当てる。電流振幅制御部１５は、割り当てた電流（電気信号）を、親機２−ｎの電源部２１−ｎへ供給する。また、電流振幅制御部１５は、複素電流検出部１２で算出した複素電流情報に基づいて、各コイル２３−ｎ（つまり電流計２４−ｎ）を流れる電流の位相が等しくなるように、電源部２１−ｎへ供給する電流を制御する。ただし、電流の振幅は負の振幅も含める。また、電流の位相が等しいとは、位相が０度、又は１８０度の場合である。なお、電流振幅制御部１５がコイル２３−ｎを流れる電流の振幅及び位相を制御する信号を電源部２１−ｎに出力し、電源部２１−ｎは、入力された電流の振幅及び位相を制御する信号に基づいて、出力する電流の振幅及び位相を制御してもよい。なお、電流振幅制御部１５は、親機２−ｎに供給する電流の和が商用電源の定格電流を超えないように電流を割り当ててもよい。また、電流振幅制御部１５は、親機２−ｎに供給する電流の二乗和がアンテナの許容損失を超えないように電流を割り当ててもよい。また、電流振幅制御部１５は、各親機２−ｎに供給する電流のうち最大のものが、親機の定格電流を超えないように、電流を割り当ててもよい。なお、本発明において電気信号は、電圧、電流と電圧との線形結合量であってもよい。
制御部１７は、ワイヤレス給電システムの起動時又は定期的に、更新命令を電流配分決定部１３へ出力する。

図４Ａは、本実施形態に係る電流配分決定部１３の構成を示すブロック図である。この図において、電流配分決定部１３は、通電親機選択部１３１、被測定親機選択部１３２、電圧、電流入力部１３３、インピーダンスマトリクス生成部１３４、及び電流ベクトル生成部１３５を含んで構成される。

通電親機選択部１３１は、１個の親機２−ｊを選択し、選択した親機２−ｊのスイッチ２６−ｊだけを閉じさせるスイッチ切替信号をスイッチ２６−ｊへ出力する。通電親機選択部１３１は、スイッチ２６−ｊだけを閉じている間に、その親機２−ｊに対して、電流値が既知の電流（電流計２４−ｊにおける電流の大きさがＩ_０、角周波数ω_０）を供給させる。

被測定親機選択部１３２は、親機２−ｊのスイッチ２６−ｊが閉じている間に、親機２−ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を、順に選択する。
電圧、電流入力部１３３は、通電親機選択部１３１が選択した親機２−ｉについて、複素電圧検出部１１から入力された複素電圧情報（電圧の大きさＶ_ｉｊ）、及び、複素電流検出部１２から入力された複素電圧情報（電流の大きさＩ_ｉｊ）を記憶部１６に書き込む。

インピーダンスマトリクス生成部１３４は、記憶部１６に記憶された複素電圧情報が示す電圧の大きさＶ_ｉｊに基づいて、インピーダンスマトリクスＺ（抵抗に関する値から構成され成分の実部がエネルギーの散逸を表す回路マトリクス）を生成する。具体的には、インピーダンスマトリクス生成部１３４は、次式（１７）を用いて、インピーダンスマトリクスＺのｉ行ｊ列成分Ｚ_ｉｊを生成する。

インピーダンスマトリクス生成部１３４は、生成したインピーダンスマトリクスＺを示すインピーダンス情報を、電流ベクトル生成部１３５へ出力する。

電流ベクトル生成部１３５は、インピーダンス情報が示すインピーダンスマトリクスＺの実成分が作る行列（実インピーダンスマトリクス）について、固有値と、それに対応する固有ベクトル（電流ベクトルＩという。ｉ番目の成分をＩ_ｉで表す）を算出する。すなわち、電流ベクトル生成部１３５は、インピーダンスマトリクスＺの固有ベクトルを算出し、固有ベクトルに基づいて、複数の親機２−ｎに供給する電力を決定する。
具体的には、電流ベクトル生成部１３５は、次式（１８）で表される電流ベクトルＩを算出する。なお、電流ベクトルＩは実ベクトルである。

電流ベクトル生成部１３５は、式（１８）で表される固有値問題の永年方程式を解くことで、同時に求められる変換行列から電流ベクトルＩを算出する。なお、電流ベクトル生成部１３５は、ＬＲ分解法を用いて電流ベクトルＩを算出するが、本発明はこれに限らず、ＱＲ分解法等、既知の手法を用いて算出してもよい。すなわち、電流ベクトル生成部１３５は、インピーダンスマトリクスＺの実成分の固有ベクトルに比例するように、複数の親機２−ｎ（コイル２３−ｎ）に供給する電流を決定する。

電流ベクトル生成部１３５は、算出した電流ベクトルＩのうち、電流ベクトルＩに対する固有値が最大値（最大固有値とも称する）となる場合の電流ベクトルＩを選択する。つまり、電流ベクトル生成部１３５は、電流ベクトルＩに対する固有値が最大のものになるように、複数のコイル２３−ｎに供給する電力を決定する。
電流ベクトル生成部１３５は、選択した電流ベクトルＩをＩの絶対値｜Ｉ｜で除算し、除算後のｉ成分であるＩ_ｉ／｜Ｉ｜を親機２−ｉに供給する電流の割合（電流比）として決定する。つまり、電流ベクトル生成部１３５は、複数の親機２−ｎ各々に供給する電流比を決定する。なお、電流比には、−（マイナス）値も含まれる。
電流ベクトル生成部１３５は、決定した電流比を示す情報を電流振幅制御部１５へ出力する。電流ベクトル生成部１３５は、スイッチ２６−ｎのすべてを閉じさせるスイッチ切替信号を、スイッチ２６−ｎへ出力する。なお、式（１８）中のＲｅ（Ｚ）は実対称であるので、固有値λも実数となる。また、それに対応する固有ベクトルの成分も全て実数となるため、電流比は、電流と電圧を同相で駆動するための駆動制御信号となる。（なお、この時、電源部２１−ｎから出る電流の位相同士は同相とはならない。）

＜作用効果について＞
以下、電流ベクトル生成部１３５が決定した電流比の電流を、親機２−ｎに供給した場合の作用効果について説明をする。

（インダクタンスマトリクスとインピーダンスマトリクス）
親機２−１〜２−Ｎには全部でＮ個のコイル２３−１〜２３−Ｎが、子機３−１〜３−Ｍには全部でＭ個のコイル３１−１〜３１−Ｍがある。各コイル２３−１〜２３−Ｎ、３１−１〜３１−Ｍは、それぞれ自己インダクタンスを持つとともに、各コイル間に相互インダクタンスが存在する。これを（Ｎ＋Ｍ）×（Ｎ＋Ｍ）次のインダクタンスマトリクスＬの形で書くと式（１９）のようになる。

ここで、ベクトルｌ_０ｍは、（Ｎ×１）次の行列であり、子機３−ｍのコイル３１−ｍから見た各親機２−ｎのコイル２３−ｎとの間の相互インダクタンスである。また、ベクトルｌ_ｍ０は、(１×Ｎ)次の行列であり、ｌ_０ｍの転置行列である。ｌ_ｍは、子機３−ｍのコイル３１−ｍの自己インダクタンスである。子機３−ｍ間の相互インダクタンスは、受電側であり、値も小さいため無視する。ここで、［ｌ_０ｍ、…、ｌ_０Ｍ］の行列をＬ_ＰＣというものとする。Ｌ_ＰＣは、（Ｎ×Ｍ）の行列である。［ｌ_ｍ０、…、ｌ_Ｍ０］^Ｔの行列をＬ_ＣＰというものとする。Ｌ_ＣＰは、（Ｍ×Ｎ）の行列であり、親機２−ｎのコイル２３−ｎから見た各子機３−ｍのコイル３１−ｍとの間の相互インダクタンスである。［ｌ_１、…、０、…、０、…ｌ_Ｍ］の行列をＬ_ＣＣというものとする。Ｌ_ＣＣは、（Ｍ×Ｍ）の行列である。Ｌ_０の行列をＬ_ＰＰというものとする。Ｌ_ｐｐは、（Ｎ×Ｎ）の行列であり、親機２−ｎ間の相互インダクタンスである。Ｌ_０は、以下の次式（２０）のように表される親機のインダクタンスマトリクスである。

Ｌ_ｉは、コイル２３−ｉの自己インダクタンス、Ｌ_ｉｊは、コイル２３−ｉとコイル２３−ｊの間の相互インダクタンスを表す。このように、本実施形態に係るワイヤレス給電システムでは、インダクタンスマトリクスＬは式（１９）、（２０）で表されるように［Ｎ＋Ｍ］×［Ｎ＋Ｍ］次元の行列となる。このインダクタンスマトリクスで表される親機２−ｎに角周波数ωの電流を流した場合の各コイル２３−ｎのインピーダンスを表すインピーダンスマトリクスは、次式（２１）のように表されるＮ×Ｎ次元の行列となる。

ここでｊは虚数単位、ωはコイルに流される電流の角周波数、ζ_ｍはｍ番目の子機３−ｍのコイル３１−ｍから見た子機３−ｍの整合回路を含むインピーダンスである。また、ｌ_ｍは、ｍ番目の子機の自己インダクタンス、ベクトルｌ_0ｍはｍ番目の子機の各親機との相互インダクタンスである。すなわち、インピーダンスマトリクスＺは、複数のコイル２３−ｎに基づくものである。

（親機のコイルの消費エネルギー）
次に、親機２−ｎのコイル２３−ｎで消費されるエネルギーを、電流とインピーダンスマトリクスを用いた式で表す。親機２−ｎのコイル２３−ｎで消費されるエネルギーは、コイル２３−ｎを流れる電流によって生ずる磁界によって子機に伝送されるエネルギーと、コイル２３−ｎの抵抗によるオーム損失の和となる。オーム損失は、磁界によって子機に伝送されるエネルギーに比べて小さいため、インピーダンスマトリクスＺに摂動として取り入れられる。コイル２３−１〜２３−Ｎ全体で伝送されるエネルギーＰは、式（２２）となる。

従って、Ｐが最大となる時、コイル２３−１〜２３−Ｎの消費エネルギー（磁界のエネルギーに比例）が最大となる電流ベクトル（各親機のコイル２３−ｎに流す電流比）が与えられる。この際、通常、損失は親機のコイル２３−１〜２３−Ｎのオーム損失が主であるので、｜Ｉ｜^２＝一定（規格化条件）を課すことにより、コイルが同一のときは、損失一定の条件を課すこととなる。なお、Ｚは対称行列なので、ＲｅＺは実対称行列となる。
なお、親機２−ｎに供給する電気信号が電圧の場合、規格化条件は、｜Ｖ｜^２＝一定である。

図４Ｂは、本実施形態に係るコイル２３−ｎが浮遊容量を有する場合の等価回路を説明する図である。図４Ｂにおいて、コイルＬ’は、浮遊容量Ｃ’を有するコイルであり、Ｃ’はコイルＬ’が有する浮遊容量であり、Ａｎｔはアンテナの等価回路である。
図４Ｂに示すように、コイル２３―ｎが浮遊容量を有する場合、コイル２３−ｎに流れる電流Ｉに代わって、アンテナの等価回路に流れる電流Ｉと電圧Ｖとの線形結合は次式（２３）のように表される。

式（２３）において、Ｉ’は、アンテナの等価回路ＡｎｔのコイルＬ’部に流れる電流である。このため、この電流結合した電流Ｉ’を、上述した手順でＩの代わりに用いることで、Ｐが最大となる時、コイル２３−１〜２３−Ｎの消費エネルギー（磁界のエネルギーに比例）が最大となる電流ベクトル（各親機のコイル２３−ｎに流す電流比）を算出することができる。

（電流ベクトルの算出）
｜Ｉ｜^２＝一定の条件下で、式（２２）を最大化する電流ベクトルＩを求めることは、次に示す永年方程式（２４）の最大固有値を持つ電流ベクトルＩを求めることと数学的に等価である。

従って式（２４）の実行列ＲｅＺを対角化することにより、複数の固有値及びそれぞれの固有値に対応する電流ベクトルが求められる。すなわち、電流ベクトル生成部１３５は、複数の親機２−ｎ（コイル２３−ｎ）を流れる電流の２乗の和が一定になるように、複数の親機２−ｎ（コイル２３−ｎ）に供給する電力を決定する。ここで、Ｒｅ（Ｚ）は実対称行列であるので、λは全て実数である。従って、子機はエネルギーを消費するのみであり、固有値は正の値をとる。
これらの固有値、電流ベクトルの中で最大の固有値に対応する電流ベクトルが、最大の電力転送効率を与える電流ベクトルである。
ここで、式（２１）の第２項に現れるｍ番目の子機３−ｍの各親機２−１〜２−Ｎとの相互インダクタンス同士の直積は、（２５）のようにＮ×Ｎ次元の行列となる。

この行列のランクは、通常は親機の数Ｍである。そのため、上記のインピーダンスマトリクス（の実部）の固有値のうち、正の固有値を持つものはＭ個であり、残りのＮ−Ｍ個の固有値は０となる。
固有値が０に対応する電流ベクトルは、すべての子機３−ｍに電力を送ることができず、コイル２３−１〜２３−Ｎでのオーム損失の原因となるだけであるため、このような電流ベクトルが示す電流の線形結合で表される電流を、コイル２３−１〜２３−Ｎに流しても無駄となる。

＜ワイヤレス給電システムの動作について＞
図５は、本実施形態に係る電流配分決定部１３の動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ５０１)通電親機選択部１３１は、更新命令を入力されると、電流ベクトルの記憶部１６の親機選択カウンタｊに０を代入する。その後ステップＳ５０２に進む。
（ステップＳ５０２）通電親機選択部１３１は、記憶部１６の親機選択カウンタｊを１増加させる。その後ステップＳ５０３に進む。

（ステップＳ５０３)通電親機選択部１３１は、親機２−ｊのスイッチ２６−ｊを閉じさせ、他の親機２−ｎ（ｎ≠ｊ）のスイッチ２６−ｎを開かせる。その後ステップＳ５０４に進む。
（ステップＳ５０４）電流配分決定部１３は、親機２−ｊのコイル２３−ｊに電流を供給する。複素電圧検出部１１は、親機２−ｉの電圧計２５−ｉ各々から、電圧計２５−ｉが測定した電圧（Ｖ_ｉｊ）を示す電圧情報を入力される。複素電流検出部１２は、電流計２４−ｉ各々から、電流計２４−ｉが測定した電流（Ｉ_ｉｊ）を示す電流情報を入力される。ここで、ｉ≠ｊのときＩ_ｉｊ＝０である。その後ステップＳ５０５に進む。

（ステップＳ５０５）インピーダンスマトリクス生成部１３４は、ｊ＝Ｎであるか否かを判定する。ｊ＝Ｎであると判定された場合は、ステップＳ５０６に進む。ｊ≠Ｎと判定された場合は、ステップＳ５０２に戻る。
（ステップＳ５０６）インピーダンスマトリクス生成部１３４は、ステップＳ５０４で求められたＶ_ｉｊを成分とする行列を行列Ｖとして算出する。インピーダンスマトリクス生成部１３４は、ステップＳ５０４で求められたＩ_ｉｊを成分とする行列を行列Ｉとして算出する。インピーダンスマトリクス生成部１３４は、次式（２６）を用いて、インピーダンスマトリクスＺの成分Ｚ_ｉｊを算出する。

その後、Ｓ５０７へ進む。

（ステップＳ５０７）電流ベクトル生成部１３５は、ステップＳ５０６で算出されたインピーダンスマトリクスＺについて永年方程式（２４）を総電流の二乗和が一定（｜Ｉ｜^２＝一定）の条件下で解く。このようにして得られる解は、固有値及び固有値に対応する電流ベクトルＩである。電流ベクトル生成部１３５は、算出した電流ベクトルＩのうち、電流ベクトルＩに対する固有値が最大値（最大固有値とも称する）となる場合の電流ベクトルＩを選択する。
電流ベクトル生成部１３５は、選択した電流ベクトルＩをＩの絶対値｜Ｉ｜で除算し、除算後のＩ_ｉ／｜Ｉ｜のｉ成分を親機２−ｉに供給する電流比として決定する。
（ステップＳ５０８）
電流ベクトル生成部１３５は、決定した電流比を示す情報を電流振幅制御部１５に出力する。電流振幅制御部１５は、入力された情報が示す電流比の電流を、各親機２−ｎに供給する。具体的には、Ｉ_ｉ／｜Ｉ｜に比例する電流を、親機２−ｉのコイル２３−ｉに供給する。

このように、本実施形態によれば、ワイヤレス給電システムでは、複数のコイル２３−ｎの相互インダクタンスに基づいたインピーダンスマトリクスＺの実成分が作る実インピーダンスマトリクスが最大固有値を持つように、複数のコイル２３−ｎに供給する電力を決定する。具体的には、ワイヤレス給電システムでは、インピーダンスマトリクスＺの固有ベクトル（電流ベクトルＩ）を算出し、電流ベクトルＩに基づいて、複数のコイル２３−ｎに電流を供給する。これにより、ワイヤレス給電システムでは、複数の親機２−ｎ間の相互インダクタンスの影響も含めて給電することができ、複数の親機２−ｎから子機３−ｍへの電力の伝送効率を向上できる。
また、本実施形態によれば、ワイヤレス給電システムでは、複数のコイル２３−ｎを流れる電流の大きさＩの２乗の和が一定になるように、複数のコイル２３−ｎに供給する電力を決定する。これにより、ワイヤレス給電システムでは、コイル２３−ｎでのエネルギー損失（電流の大きさＩの２乗の和に比例）を一定のもとで、最大のエネルギー効率で複数の親機２−ｎから子機３−ｍへ電力を供給できる。
また、本実施形態によれば、ワイヤレス給電システムでは、電流ベクトルＩに対する固有値が最大のものになるように、複数のコイル２３−ｎに供給する電力を決定する。これにより、ワイヤレス給電システムでは、複数の親機２−ｎが供給する電力が最大にでき、複数の親機２−ｎから子機３−ｍへの電力の伝送効率を向上できる。

なお、上記実施形態において、電流ベクトル生成部１３５は、インピーダンスマトリクスＺの固有ベクトル（電流ベクトルＩ）の非零成分の線形結合となるように、複数のコイル２３−ｎに供給する電力を決定してもよい。

また、上記実施形態において、電流ベクトル生成部１３５は、最大固有値以外の固有値に対応する電流ベクトルＩを選択してもよい。例えば、電流ベクトル生成部１３５は、２番目に値の大きい固有値（第二固有値とも称する）に対応する電流ベクトルＩを選択してもよい。
この点、建物等には、鉄筋構造のものがある。この建物の部屋では、最大固有値は鉄筋に対する給電に対応するものになる場合がある。電流ベクトル生成部１３５が第二固有値を選択することで、ワイヤレス給電システムでは、鉄筋構造の建物の部屋でも、鉄筋に電力を供給してしまうことを防止できる。つまり、ワイヤレス給電システムでは、種々の固有値に対応する電流ベクトルＩを選択することで、子機３−ｍ以外の伝導体に電力を供給してしまうことを防止でき、親機２−ｎから子機３−ｍへの電力の伝送効率を向上できる。
なお、３番目以上の固有値に対応する固有ベクトルを選択してもよい。

＜シミュレーション＞
図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態に係るシミュレーションの結果を示す図である。この図において、ｘ軸とｙ軸は空間座標を表し、ｘｙ平面は床面と平行の面である。ｚ軸は、電力の大きさを表す。図６Ａ及び図６Ｂのシミュレーションでは、１０×１０個（４５０ｍｍ間隔）のコイル２３−ｎを床に付設し、床から１ｍと０．５ｍの位置にある子機アンテナに電力を送信する場合の電流パターンを示す。図６Ａ及び図６Ｂのシミュレーションでは、コイル２３−ｎ、３１−ｍの大きさは、親機２−ｎ、子機３−ｍ共に同一であり、コイルの直径が十分小さいという仮定の下で計算を行った。
図６Ａ及び図６Ｂにおいて、符号６０１を付した点６０１と符号６１１を付した点６１１には、床からの距離が０．５ｍの高さに子機３−１が設置されている。符号６０２を付した点６０２と符号６１２を付した点６１２には、床からの距離が１ｍの高さに子機３−２が設置されている。

図６Ａは、電流ベクトル生成部１３５が最大固有値に対応する場合の電流ベクトルＩを選択した場合の図である。図６Ａにおいて、子機３−１での電力は１２４．２４１であった。
図６Ｂは、電流ベクトル生成部１３５が第二固有値に対応する場合の電流ベクトルＩを選択した場合の図である。図６Ｂにおいて、子機３−２での電力は、任意スケールで７．３７６２３であった。
このように、電流ベクトル生成部１３５が各々の固有値に対応する電流ベクトルＩを選択することで、電力を供給する子機３−ｍを選択できる。

図７は、本実施形態の変形例１に係る電流配分決定部１３ａの構成を示すブロック図である。図７と図４Ａとを比較すると、電流配分決定部１３ａの通電親機選択部１３１ａ及びインピーダンスマトリクス生成部１３４ａが異なる。その他の構成が持つ機能は同じであるので、その他の構成についての説明は省略する。

通電親機選択部１３１ａは、すべての親機２−ｎのスイッチ２６−ｎを閉じさせるスイッチ切替信号をスイッチ２６−ｎへ出力する。通電親機選択部１３１ａは、親機２−ｊを１つ選択し、その親機２−ｊに対して、電流値が既知の電流（電流計２４−ｊにおける電流の大きさがＩ_０、角周波数ω_０）を供給させる。なお、被測定親機選択部１３２は、親機２−ｊに電流が供給されている間に、親機２−ｉを順に選択して、その複素電圧情報及び複素電圧情報を記憶部１６に書き込む。通電親機選択部１３１ａ及び被測定親機選択部１３２は、すべてのｊについて同様の処理を行う。

図８は、本実施形態の変形例１に係る電流配分決定部１３ａの動作の別の一例を示すフローチャートである。本変形例は、親機２−ｎにスイッチ２６−ｎがない場合（つまり、スイッチ２６−ｎは常にＯｎの場合）に適用する。
（ステップＳ８０１)通電親機選択部１３１ａは、更新命令を入力されると、電流ベクトルの記憶部１６の親機選択カウンタｊに０を代入する。その後ステップＳ８０２に進む。
（ステップＳ８０２）通電親機選択部１３１ａは、記憶部１６の親機選択カウンタｊを１増加させる。その後ステップＳ８０３に進む。

（ステップＳ８０３）電流配分決定部１３ａは、親機２−ｊのコイル２３−ｊに電流を供給する。その後ステップＳ８０４に進む。このとき、ｎ≠ｊの親機の電源部２１−ｎにも誘導電流が流れることがあるが、それも可としてもよい。
（ステップＳ８０４）複素電圧検出部１１は、親機２−ｉの電圧計２５−ｉ各々から、電圧計２５−ｉが測定した電圧（Ｖ_ｉｊ）を示す電圧情報を入力される。複素電流検出部１２は、電流計２４−ｉ各々から、電流計２４−ｉが測定した電流（Ｉ_ｉｊ）を示す電流情報を入力される。その後ステップＳ８０５に進む。

（ステップＳ８０５）インピーダンスマトリクス生成部１３４ａは、ｊ＝Ｎであるか否かを判定する。ｊ＝Ｎであると判定された場合は、ステップＳ８０６に進む。ｊ≠Ｎと判定された場合は、ステップＳ８０２に戻る。
（ステップＳ８０６）インピーダンスマトリクス生成部１３４ａは、次式（２７）を用いて、インピーダンスマトリクスＺの成分Ｚ_ｉｋ（ｋは１からＮまでの整数）を算出する。

ここで、式（２７）は、Ｎ×Ｎ個の未知数Ｚ_ｉｋを持つＮ×Ｎ個の連立方程式である。
インピーダンスマトリクス生成部１３４ａは、この連立方程式（２７）解くことによりインピーダンスマトリクスＺの成分Ｚ_ｉｋを得る。なお、Ｚ_ｉｋは、対象行列であるので、独立な成分はＮ×（Ｎ−１）／２である。しかし、ここではそのことを無視して連立方程式を解く。この場合、複素の範囲でＺ_ｉｋ＝Ｚ_ｋｉとなる。その後、ステップＳ８０７へ進む。

（ステップＳ８０７）電流ベクトル生成部１３５は、ステップＳ８０６で算出されたインピーダンスマトリクスＺについて永年方程式（２４）を総電流の二乗和が一定（｜Ｉ｜^２＝一定）の条件下で解く。このようにして得られる解は、固有値及び固有値に対応する電流ベクトルＩである。電流ベクトル生成部１３５は、算出した電流ベクトルＩのうち対応する固有値が最大固有値となる電流ベクトルＩを選択する。
電流ベクトル生成部１３５は、選択した電流ベクトルＩに基づいてＩ_ｉ／｜Ｉ｜を算出し、算出したＩ_ｉ／｜Ｉ｜を親機２−ｉに供給する電流比として決定する。
（ステップＳ８０８）
電流ベクトル生成部１３５は、決定した電流比を示す情報を電流振幅制御部１５に出力する。電流振幅制御部１５は、入力された情報が示す電流比の電流を、各親機２−ｎに供給する。具体的には、Ｉ_ｉ／｜Ｉ｜に比例する電流を、親機２−ｉのコイル２３−ｉに供給する。

このように、本実施形態の変形例１によれば、親機２−ｎにスイッチ２６−ｎがない場合でも、電流ベクトルＩを計算できる。したがって、電流ベクトルＩが示す電流比に応じて、親機２−ｉのコイル２３−ｉに電流を供給することができる。

上記実施形態において、図２に示した子機３−ｍのスイッチ３３−ｍの働きについて説明をする。親機がインピーダンス測定を行っていない期間、すなわち電力転送を行っている期間（Ｓ５０８orＳ８０８）において、電圧計３６が計測した充電電圧が予め定められた閾値よりも大きくなったときには、スイッチ制御部３８が、充電が完了したと判定する。充電が完了したと判定した場合、スイッチ制御部３８は、スイッチ３３−ｍを開かせる開閉信号を出力し、スイッチ３３−ｍは開き、これ以上充電は行われない。なお、子機３−ｍのスイッチ３３−ｍの切り変わりの頻度は、親機２−ｎのインピーダンスマトリクスの更新間隔より十分大きく、該更新間隔内では、子機３−ｍのスイッチ３３−ｍは切り変わらないとしてよい。或いは、スイッチ３３−ｍの切り変わりは、親機２−ｎのインピーダンスマトリクスの更新と同期させてもよい。この場合、親機２−ｎと子機３−ｍとの間には、無線などの同期信号の送受信を行うデバイスが必要となる。

ここで、制御部１７の更新命令により、電流配分決定部１３が、再度、電流比を決定すると、スイッチ３３−ｍが開いている子機３−ｍが無視されたインピーダンスマトリクスＺが算出される。この場合、電流配分決定部１３は、子機３−ｍに電力を供給しない電流ベクトルＩを選択する。例えば、電流配分決定部１３が最大固有値に対応する電流ベクトルＩを選択することにより、ワイヤレス給電システムでは、子機３−１を中心に電力が供給される。その後、子機３−１がスイッチを開くと、電流配分決定部１３が別の最大固有値に対応する電流ベクトルＩを選択する。これにより、ワイヤレス給電システムでは、例えば、子機３−２を中心に電力が供給され始める。
このように、子機３−ｍのスイッチ３３−ｍを開閉することにより、ワイヤレス給電システムでは、大きな電力を給電する子機３−ｍを順次選択できる。

ただし、スイッチ３３−ｍがない場合でも、ワイヤレス給電システムでは、大きな電力を給電する子機３−ｍを順次選択できる。
図９は、本実施形態の変形例２に係る親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。この図は、子機３−ｍにスイッチがない場合を示した図である。図９において、不図示の親機送電制御部１と親機２０−ｎの信号線は接続されており、同期が取れている。図９において、電流計２４−１は、複素電流を測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。電圧計２５−１は、複素電圧を測定する計器であり、その電圧振幅および位相を同時に測定できるものである。なお、電源部２１−ｎは、親機送電制御部１から入力された電流を受け入れるコネクタであってもよい。
この場合、蓄電池３５−ｍの充電は続けられる。キャパシタ３２−ｍから負荷を見たインピーダンスの実部はチャージ状態が上がるにつれて大きくなり、親機から見た固有値は低下するものと考える。つまり、ワイヤレス給電システムでは、自然に給電の優先順位が下がり、給電されなくなる（受電拒否モード）。また、この場合には、ワイヤレス給電システムでは、スイッチ３３−ｍを導入するコストを低減できる。なお、子機３−ｍには、スイッチ３３−ｍを有するものと有しないものが混在してもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態に係るワイヤレス給電システムでは、インピーダンスマトリクスＺの最大固有値に対応する固有ベクトルに収束するように、複数の親機のコイルに供給する電力を決定する。本実施形態に係る親機２−ｎ及び子機３−ｍは、第１の実施形態のものと同じである。親機送電制御部１は、電流配分決定部１３に代えて、別種の電流配分決定部１３ｂを備える点が異なる。しかし、親機送電制御部１における他の構成は、第１の実施形態と同じであるので、説明は省略する。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係る電流配分決定部１３ｂの構成の一例を示したブロック図である。この図において、電流配分決定部１３ｂは、初期電流ベクトル生成部１３６、及び電流ベクトル生成部１３７を含んで構成される。
初期電流ベクトル生成部１３６は、制御部１７から更新命令が入力された場合に、べき乗法の初期値として、すべてのコイル２３−ｎに同じ振幅Ｉ（０）、同位相の電流を供給させる。具体的には、初期電流ベクトル生成部１３６は、比が同一のとなる電流比を示す情報を電流振幅制御部１５に出力する。ただし、初期電流は同じ振幅、同じ位相でなくてもよい。
電流ベクトル生成部１３７は、複素電圧検出部１１から入力された複素電圧情報及び複素電流検出部１２から入力された複素電流情報に基づいて、各親機の複素電圧の、複素電流と同相の成分を抽出し、その成分に比例した電流比を決定する（電流決定処理という）。電流ベクトル生成部１３７は、決定した電流比を示す情報を電流振幅制御部１５に出力する。その後、電流ベクトル生成部１３７は、電流決定処理を繰り返す。

図１１は、本実施形態に係る電流配分決定部１３ｂの動作の一例を示すフローチャートである。
（ステップＳ１００１)初期電流ベクトル生成部１３６は、更新命令を入力されると、繰り返し回数を示すカウンタｋに０を代入する。その後、ステップＳ１００２に進む。
（ステップＳ１００２)初期電流ベクトル生成部１３６は、比が同一のとなる電流比を示す情報を電流振幅制御部１５に出力する。これにより、電流振幅制御部１５は、同じ振幅で同位相の電流Ｉ_ｉ（０）を、親機２−ｉへ供給する。その後、ステップＳ１００３に進む。

（ステップＳ１００３）電流ベクトル生成部１３７は、ステップＳ１００２で出力した電流比を示す情報、及びステップＳ１００５で決定した電流比を示す情報を記憶する。その後、ステップＳ１００４へ進む。
（ステップＳ１００４）電流ベクトル生成部１３７は、複素電圧検出部１１から入力された複素電圧情報を、記憶部１６に書き込む。ここで、繰り返し回数がｋのときに、親機２−ｉの電流計２４−ｉが測定した電圧で、複素電流検出部１２で測定された電流と同相の成分をＶ_ｉ（ｋ）で表す。その後、ステップＳ１００５へ進む。

（ステップＳ１００５）電流ベクトル生成部１３７は、次式（２８）を用いて電流ベクトルＩ（ｋ＋１）のｉ成分Ｉ_ｉ（ｋ＋１）を決定する。

ここで、Ｖ_ｍａｘ（ｋ）は、ｉ＝１〜ＮでのＶ_ｉ（ｋ）の絶対値の最大値を示す。また、Ｉ_ｍａｘは、予め定められた値であり、例えば、電流振幅制御部１５の最大定格電流である。電流ベクトル生成部１３７は、式（２８）で決定した電流ベクトル成分を決定し、その後、ステップＳ１００６へ進む。

（ステップＳ１００６）電流ベクトル生成部１３７は、カウンタｋにｋ＋１を代入する。
その後、ステップＳ１００３へ戻る。

＜作用効果について＞
以下、電流ベクトル生成部１３７が決定した電流比の電流を、親機２−ｎに供給した場合の作用効果について説明をする。
固有値は正の値をとるため、子機が最低１つあるとその固有値λ０は、λ０＞０を満たす。

ここで、Ｐ＝（Ｉ０，Ｉ１，・・・Ｉｎ）、Ｉｎはｎ番目の固有値に対する大きさが１の固有ベクトル（電流ベクトル、Ｎ×１の列ベクトル）であり、式（２９）を満たすものである。

ｄｉａｇ（ａ０、ａ１、・・・、ａＮ−１）は対角行列であり、変数は対角成分を表す。ｋ→∞の極限を考えると、式（３０）のようになる。

よって、最大固有値以外の固有ベクトルは０に収束する。

以下に示すように繰り返し計算を行うことにより、最大固有値に対応する電流ベクトルを、連立方程式や対角化などの計算をすることなく求めることができる。
まず、全コイルに同振幅、同位相の電流をベクトル表示でＩ（０）を流したときｎ番目のコイルに観測される流した電流と同位相の電圧成分をベクトル表示でＶ（０）とすると式（３１）の関係が成り立つ。

ここで、Ｖ（ｋ）、Ｉ(ｋ)などのｋは、何番目の繰り返し計算であるかを表す。ここで算出したＶ（０）に係数α（０）を乗じることにより次式（３２）のようにＩ（１）を求める。

ここで算出したＩ（１）を用いてＶ（１）を式（３３）のように求める。

以下、繰り返すことにより、Ｉ（ｋ）は式（３４）のように表される。

ここで、αは、電流成分の最大値が定格電流になるように決定してもよいし、Ｎ個の送信電力の和が定格になるように決めてもよい。各電流成分間の比は、上の式に従って決定される。このようにして決定したＩ（ｋ）は最大固有値の固有ベクトルに収束する。
以上のように、電流配分決定部１３ｂは、電流決定処理を繰り返すことにより、Ｉ（ｋ）を最大固有値の固有ベクトルに収束させる。すなわち、電流配分決定部１３ｂは、インピーダンスマトリクスＺの固有ベクトルに収束するように、親機２−ｎはコイル２３−ｎに供給する電力を決定する。換言すれば、電流配分決定部１３ｂは、インピーダンスマトリクスＺの実成分が最大固有値を持つように、親機２−ｎはコイル２３−ｎに供給する。

このように、本実施形態によれば、ワイヤレス給電システムでは、インピーダンスマトリクスＺの固有ベクトルに収束するように、親機２−ｎはコイル２３−ｎに供給する電力を決定する。これにより、ワイヤレス給電システムでは、複数の親機２−ｎから子機３−ｍへの電力の伝送効率を向上できる。

図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃは、本実施形態に係るシミュレーションの結果を示す図である。この図において、ｘ軸とｙ軸は空間座標を表し、ｘｙ平面は床面と平行の面である。ｚ軸は、電力の大きさを表す。図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃのシミュレーションでは、１０×１０個（４５０ｍｍ間隔）のコイル２３−ｎを床に付設し、床から１ｍと０．５ｍの位置にある子機アンテナに電力を送信する場合の電流パターンを示す。図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃのシミュレーションでは、コイル２３−ｎ、３１−ｍの大きさは、親機２−ｎ、子機３−ｍ共に同一であり、コイルの直径が十分小さいという仮定の下で計算を行った。
図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｃにおいて、符号１１０１を付した点１１０１と符号１１１１を付した点１１１１と符号１１２１を付した点１１２１には、床からの距離が０．５ｍの高さに子機３−１が設置されている。符号１１０２を付した点１１０２と符号１１１２を付した点１１１２と符号１１２２を付した点１１２２には、床からの距離が１ｍの高さに子機３−２が設置されている。

図１２Ａは、初期電流ベクトル生成部１３６が同じ振幅、同位相をすべてのコイル２３−ｎに送信する電流ベクトルＩを選択した場合の図である。図１２Ａにおいて、ｘｙ平面上に均一な電力が送信されている。
図１２Ｂは、電流ベクトル生成部１３７が第１回目の繰り返し計算を行った後の電流パターンを示す。点１１１１のみならず点１１１２にも電力が送信されていることを示している。
図１２Ｃは、電流ベクトル生成部１３７が第２回目の繰り返し計算を行った後の電流パターンを示す。点１１２１のみに電力が送信されていることを示している。図１２Ｃにおいて、子機３−１での電力は任意スケールで１２４．２３６であった。これは、図６Ａで示した子機３−１での電力とほぼ等しく、繰り返し計算は収束していることを示している。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係るワイヤレス給電システムでは、１台の高周波電源をＮ台の親機で共有する。つまり、親機に供給される電流は、親機の数より少数の高周波電源から供給される。親機は、高周波電源から供給される電流を制限することにより、親機のコイルに供給される電流を制御する。

図１３Ａは、本実施形態に係る親機２ｂ−ｎ及び子機３−ｍの構成を示す概略ブロック図である。本実施形態における、親機送電制御部１ｂ、高周波電源４ｂ、電流受入部２１ｂ−ｎ、電流制御部（制御部）２６ｂ−ｎ、及び電流方向切替部２７−ｎ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。また、図１３Ａにおいて、信号線は親機送電制御部１ｂと親機２ｂ−１の接続のみを表記しているが、親機送電制御部１ｂと他の親機２ｂ−ｎについても信号線は同様に接続されており、同期が取れている。なお、電流受入部２１ｂ−ｎは、親機送電制御部１ｂから入力された電流を受け入れるコネクタであってもよい。

高周波電源４ｂは、商用電源から受電した電力を高周波電流に変換し、変換された高周波電流を電流受入部２１ｂ−１〜２１ｂ−Ｎに出力する。
電流受入部２１ｂ−ｎは、高周波電源４ｂから入力された高周波電流を電流制御部２６ｂ−ｎに供給する。
親機送電制御部１ｂは、電流計２４−ｎが測定した電流、及び、電圧計２５−ｎが測定した電圧に基づいて、セレクタ切替信号を生成する。また、親機送電制御部１ｂは、電流計２４−ｎが測定した電流、及び電圧計２５−ｎが測定した電圧に基づいて電流を設定し、設定した電流の正負に応じて電流方向切替信号を生成する。
電流制御部２６ｂ−ｎは、親機送電制御部１ｂが生成したセレクタ切替信号に基づいて、電流受入部２１ｂ−ｎから入力された電流を制限することにより、コイル２３−ｎに流れる電流を制御する。
電流方向切替部２７−ｎは、親機送電制御部１ｂが生成した電流方向切替信号に基づき、コイル２３−ｎに流れる電流の向きを切り替える。
電流計２４−１は、複素電流を測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。電圧計２５−１は、複素電圧を測定する計器であり、その電圧振幅および位相を同時に測定できるものである。

図１３Ｂは、本実施形態に係る電流方向切替部２７−ｎの構成を示す概略回路図である。図１３Ｂに示すように、電流方向切替部２７−ｎは、セレクタＳｂ_１ｎ、Ｓｂ_２ｎを備えている。セレクタＳｂ_１ｎ、Ｓｂ_２ｎの切り替えは、例えば電流計２４−ｎ（図１３Ａ）に流れる電流の向きを取得し、電流方向切替部２７−ｎがコイル２３−ｎに流れる電流の向きを切り替える。セレクタＳｂ_１ｎ、Ｓｂ_２ｎは、例えばリレーである。
図１３Ｂに示すように、セレクタＳｂ_１ｎ、Ｓｂ_２ｎは、３つのポートを有している。セレクタＳｂ_１ｎは、入力端子が電圧計２５−ｎの一端に接続され、出力端子の一方がコイル２３−ｎの一端に接続され、出力端子の他方がコイル２３−ｎの他端に接続されている。セレクタＳｂ_２ｎは、入力端子が電圧計２５−ｎの他端に接続され、出力端子の一方がコイル２３−ｎの他端に接続され、出力端子の他方がコイル２３−ｎの一端に接続されている。

図１４は、本実施形態に係る電流制御部２６ｂ−ｎの構成を示すブロック図である。電流制御部２６ｂ−ｎは、Ｂ個のコンデンサＣ１〜ＣＢ、及びセレクタ２６２ｂ−ｎを含んで備える。各コンデンサの容量Ｃ_ｂ（１≦ｂ≦Ｂ）は、式（３５）で表される。つまり、コンデンサＣ１〜ＣＢの容量Ｃ_１〜Ｃ_Ｂは、それぞれ異なる。

ここで、αは任意の定数（本実施形態では、α＝０．１とする）、ωは、高周波電源４ｂが出力する高周波の角周波数、Ｂはコンデンサの数、Ｌ_ａｎは親機２−ｎのコイルのインダクタンスを表す。ただし、αを大きすぎるとＣ_ｂが大きくなり、コイルに流れる電流の位相がずれることになるため、α≦０．５が望ましい。
Ｂ個のコンデンサＣ１〜ＣＢの一端は電流計２４−ｎに接続される。Ｂ個のコンデンサＣ１〜ＣＢの他の一端は符合Ｓ１〜ＳＢを付した端子Ｓ１〜ＳＢに接続される。ここで、端子とは、セレクタ（切替部）２６２ｂ−ｎの端子である。なお、符合Ｓ０を付した端子Ｓ０は開放とする。これは、機能しないスイッチであるが、これのみがオン状態になるときは、電流を遮断することを表し、ソフトウェアを簡略できる。セレクタ２６２ｂ−ｎの他の一端は、コイル２３−ｎ及び電圧計２５−ｎの一端と接続される。電流制御部２６ｂ−ｎは、電流配分決定部１３ｂから入力されたセレクタ切替信号に応じてセレクタ２６２ｂ−ｎの接続を切り替える。ここで、電流制御部２６ｂ−ｎは、端子Ｓ１〜ＳＢのうちの１つとセレクタ２６２ｂ−ｎを接続させる。つまり、スイッチ切替信号は、どのコンデンサＣ１〜ＣＢとコイル２３−ｎとを接続させるかを示す信号である。ただし、本発明はこれに限られず、セレクタ２６２ｂ−ｎは、２つ以上の端子Ｓ１〜ＳＢと接続させてもよい。また、負の電流に対しては、電流方向切替部２７−ｎが電流の向きを反転させる。

図１５は、本実施形態に係る親機送電制御部１ｂの構成を示すブロック図である。本実施形態における、電流配分決定部１３ｂ、電流振幅制御部１５ｂ、及び選択テーブル記憶部１８ｂ以外の構成は、第１の実施形態における親機送電制御部１と同様のものであるため説明を省略する。

電流配分決定部１３ｂは、制御部１７から更新命令が入力されたときに、セレクタ切替信号を電流制御部２６ｂ−ｎへ出力する。ここで、セレクタ切替信号は、１つの親機２ｂ−ｊのセレクタ２６２ｂ−ｊだけを端子ＳＢに接続させ、他の親機２ｂ−ｎ（ｎ≠ｊ）のセレクタ２６２ｂ−ｉ（ｎ≠ｊ）を端子Ｓ０に接続させるセレクタ切替信号である。
電流配分決定部１３ｂは、セレクタ切替信号に基づいてセレクタ２６２ｂ−ｊが端子ＳＢに接続されたときに、親機２ｂ−ｊ（ｊ＝１〜Ｎ）で測定された情報を記憶部１６に書き込む。具体的には、電流配分決定部１３ｂは、セレクタ切替信号に基づいてセレクタ２６２ｂ−ｊが端子ＳＢに接続されたときに、複素電圧検出部１１から入力された複素電圧情報（電圧計２５−ｉが測定した電圧の大きさをＶ_ｉｊで表す）及び複素電流検出部１２から入力された複素電流情報（電流計２４−ｉが測定した電流の大きさをＩ_ｉｊで表す。本実施形態では、Ｉ_ｉｉ＝Ｉ_０）を記憶部１６に書き込む。

電流配分決定部１３ｂは、セレクタ切替信号を出力した後、複素電圧情報及び複素電流情報を記憶部１６から読み出す。電流配分決定部１３ｂは、読み出した情報に基づいて、複数の親機２ｂ−ｎ各々に供給する電流比を決定する。電流配分決定部１３ｂは、決定した電流比を示す情報を、電流振幅制御部１５ｂへ出力する。

電流振幅制御部１５ｂは、電流配分決定部１３ｂから入力された電流比を示す情報が示す電流比に基づいて、セレクタ切替信号を生成する。具体的には、電流振幅制御部１５ｂは、選択テーブル記憶部１８ｂが記憶する選択テーブルに基づいて、各電流制御部２６ｂ−ｎのセレクタ切替信号を生成する。選択テーブルの詳細については後述する。
電流振幅制御部１５ｂは、生成したセレクタ切替信号を電流制御部２６ｂ−ｎに出力する。電流振幅制御部１５ｂは、振幅を制御するセレクタ切替信号を出力するが、位相を制御する信号は出力しない。これは、本実施形態では、電流位相は制御できる上に、Ｃｂが十分小さければ電流受入部２１ｂ−ｎに供給した電流とほぼ同位相の電流がコイル２３−ｎに流れるからである。

選択テーブル記憶部１８ｂは、選択テーブルを記憶する。
図１６は、選択テーブル記憶部１８ｂに記憶される選択テーブルの一例を示す概略図である。図１６に示した例では、図１４において、Ｂ＝１０の例を説明する図である。図示するように選択テーブルは、電流比γ及びセレクタ端子の各項目の列を有している。選択テーブルは、電流比毎にセレクタ選択情報が格納される行と列からなる２次元の表形式のデータである。
符合Ｐ１を付したデータは、電流比γが０のとき、セレクタ２６２ｂ−ｎが端子Ｓ０を選択することを示している。符合Ｐ２を付したデータは、電流比γが０より大きく〜０．１以下のときにセレクタ２６２ｂ−ｎが端子Ｓ１を選択することを示している。符合Ｐ１０を付したデータは、電流比γが０．９より大きく１以下のときにセレクタ２６２ｂ−ｎが端子Ｓ１０を選択することを示している。

図１７は、コンデンサの数Ｂと、親機から子機へのエネルギーの伝送効率の関係を示すグラフである。縦軸は、伝送効率（任意スケール）、横軸は、コンデンサの数Ｂを表す。
ここで、伝送効率とは、全ての親機から全ての子機へ伝送されたエネルギーの総和を、親機のコイル２３−ｎに流した電流の二乗和（コイルで消費されるジュール熱）で除した値である。つまり、伝送効率とは、全ての親機から全ての子機へ伝送されたエネルギーの総和を、コイルのオーム損失の総和で除した値である。
伝送効率は、コンデンサの数Ｂが増加するに従って増加し、ほぼＢ＝８程度で飽和する。つまり、コンデンサは８個程度あれば十分であることを示している。

このように、本実施形態では、電流制御部２６ｂ−ｎは、電流配分決定部１３ｂが決定した電気信号を、高周波電源４ｂから供給される電力を制限することにより生成する。上記の構成により、本実施形態では、高周波電源を各親機２ｂ−ｎで共有できる。電流制御部２６ｂ−ｎは、スイッチおよびコンデンサで構成されるため、各親機２ｂ−ｎに高周波電源を備える場合に比べてコストを削減できる。

上記の実施形態では、コイルとキャパシタとを並列に接続して共振させる例を説明したが、図１８〜図２０に示すようにコイルとキャパシタとを直列に接続するように構成してもよい。図１８は、図１の変形例に係るワイヤレス給電システムの概略図である。図１９は、図９の変形例に係る親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。図２０は、図１３Ａの変形例に係る親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。なお、図１９において電源部２１−ｎは、親機送電制御部１から入力された電流を受け入れるコネクタであってもよい。図２０において電流受入部２１ｂ−ｎは、親機送電制御部１ｂから入力された電流を受け入れるコネクタであってもよい。

図１８に示すように、ワイヤレス給電システムは、親機送電制御部１、Ｎ個の親機２ａ−１〜２ａ−Ｎ（各々を親機２ａ−ｎとも称す）、及び、Ｍ個の子機３−１〜３−Ｍ（各々を子機３−ｍとも称す）を具備する。図１８において、電流計は、複素電流を測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。電圧計は、複素電圧を測定する計器であり、その電圧振幅および位相を同時に測定できるものである。
この図のように、親機２ａ−ｎにおいて、キャパシタは、電流計を介してコイルに直列に接続されている。

図１９に示すように、Ｍ個の子機３０ａ−１〜３０ａ−Ｍ（各々を子機３０ａ−ｍとも称す）は、整流器３４−ｍ、蓄電デバイス３５−ｍ、及び負荷３７−ｍ、及び電力受信部３９ａ−ｍ−ｎを含んで構成される。電力受信部３９ａ−ｍは、コイル３１−ｍ、キャパシタ３２ａ−ｍを含んで構成される。Ｎ個の親機２０−１〜２０−Ｎの構成は図９と同様である。図１９において、図９と同様に不図示の親機送電制御部１と親機２０−ｎの信号線は接続されており、同期が取れている。また、電流計２４−１は、複素電流を測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。電圧計２５−１は、複素電圧を測定する計器であり、その電圧振幅および位相を同時に測定できるものである。
この図のように、キャパシタ３２ａ−ｍは、一端がコイル３１−ｍの一端に直列に接続され、他端が整流器３４−ｍの入力側の一端に接続されている。

図２０に示すように、Ｍ個の子機３ａ−１〜３ａ−Ｍ（各々を子機３ａ−ｍとも称す）は、スイッチ３３−ｍ、整流器３４−ｍ、蓄電デバイス３５−ｍ、電圧計３６−ｍ、負荷３７−ｍ、及びスイッチ制御部３８−ｍ、電力受信部３９ｂ−ｍを含んで構成される。電力受信部３９ａ−ｍは、コイル３１−ｍ、キャパシタ３２ｂ−ｍを含んで構成される。Ｎ個の親機２ｂ−１〜２ｂ−Ｎの構成は図１３Ａと同様である。図２０において、信号線は親機送電制御部１ｂと親機２ｂ−１の接続のみを表記しているが、親機送電制御部１ｂと他の親機２ｂ−ｎについても信号線は同様に接続されており、同期が取れている。また、電流計２４−１は、複素電流を測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。電圧計２５−１は、複素電圧を測定する計器であり、その電圧振幅および位相を同時に測定できるものである。
この図のように、キャパシタ３２ｂ−ｍは、スイッチ３３−ｍを介してコイル３１−ｍと直列に接続されている。キャパシタ３２ｂ−ｍは、一端がスイッチ３３−ｍの他端に接続され、他端が整流器３４−ｍの入力側の一端に接続されている。

上記の実施形態では、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の親機電力送信部（１または１ｂ）と、少なくとも一つの子機電力受信部（子機３−ｎ）と、前記複数の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部（電流配分決定部１３）を具備する非接触給電システムにおいて、電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、配分決定部が、子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂと電気信号とに基づく行列が、エネルギーの散逸を表すとき行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するようにＮ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定している。
電流配分決定部１３は、複数の親機２−ｎに供給する電気信号の決定を、例えば以下のように行う。
Ｚ_０を子機３−ｎが無いときのインピーダンス行列、Ｚを子機３−ｎがあるときのインピーダンス行列とすると、伝送損失Ｌｏｓｓは次式（３６）のように表され、伝送パワーＰｏｗｅｒは次式（３７）のように表される。

式（３６）及び式（３７）において、Ｉは、次式（３８）のように、電流Ｉ_１・・・Ｉ_Ｎを要素に持つ行列である。また、Ｉの上に付した「〜（チルダ）」は、転置行列を表し、Ｉの右上に付した「＊（アスタリスク）」は、複素共役を表している。

電流配分決定部１３は、子機３−ｎがある場合、伝送損失Ｌｏｓｓを一定としたとき伝送パワーＰｏｗｅｒを最大にするように電流Ｉベクトル（電流パターン）を決定する。例えば、電流配分決定部１３は、伝送パワーＰｏｗｅｒを伝送損失Ｌｏｓｓで除算した値を最大にする電流Ｉベクトルを用いて、親機２−ｎのコイル２３−ｎを駆動する。

また、上記の実施形態では、式（２２）において、エネルギーＰが最大となる電流ベクトルの条件として、親機２−ｎ間のコイルが同一の場合に、損失一定の条件を課す例を説明したが、これに限られない。親機２−ｎ間のコイルが異っていてもよい。

次に、親機２−ｎ間のコイルが異なる場合について説明する。
まず、子機３−ｎが無いときのインピーダンス行列をＺ_０とする。なお、Ｚ_０の実部Ｒｅ（Ｚ_０）は、エルミート行列である。このため、Ｒｅ（Ｚ_０）の固有値ρ_１・・・ρ_Ｎは実数であり、０以上の値を取る。多くの場合、ρ_ｎ＝０は抵抗０を表すために、事実上はρ_ｎは０より大きい。従って、Ｒｅ（Ｚ_０）を正則とみなすことができる。Ｚ_０の実部Ｒｅ（Ｚ_０）の固有値をρ_１・・・ρ_Ｎ（ただしρ_１・・・ρ_Ｎは０以上の値）のように表し、規格化された固有値ベクトルを次式（３９）のように表す。Ｎは、親機２−ｎの個数である。行列Ｊは、Ｎ×Ｎのユニタリ行列である。

式（２２）を用いて、Ｒｅ（Ｚ_０）を、次式（４０）のように表す。

ただし、式（４０）において、√ρは、次式（４１）である。式（３９）〜式（４０）において、インピーダンス行列Ｚ_０は、予め記憶部１６にテーブルとして記憶させておく。電流配分決定部１３は、Ｒｅ（Ｚ_０）の固有値、及び規格化された固有値ベクトルを、記憶部１６に記憶されているインピーダンス行列Ｚ_０を用いて算出する。

次に、子機３−ｎが有るときのインピーダンス行列をＺとする。このインピーダンス行列Ｚは、子機３−ｎの配置又は個数により変化する値である。このため、電流配分決定部１３は、測定した電流値及び電圧値を用いてインピーダンス行列Ｚを算出する。ここで、エネルギーＴを次式（４２）のように表し、エネルギーＴの最大固有値に対する固有ベクトルａを次式（４３）のように表す。

なお、式（４３）において、Ｉは、子機３−ｎがあるときの親機２−ｎに流れる電流の列ベクトルである。
ここで、伝送損失Ｌｏｓｓが、近似的に次式（４４）のように表せる場合、この伝送損失Ｌｏｓｓを一定値としたとき、次式（４５）のように表される伝送パワーＰｏｗｅｒを最大にすることは、固有ベクトルａを用いて表した次式（４６）の伝送Ｌｏｓｓを一定の条件下で、固有ベクトルａとエネルギーＴを用いて表した次式（４７）の伝送パワーＰｏｗｅｒを最大にすることに対応する。

電流配分決定部１３は、式（４２）を用いてエネルギーＴを算出し、このエネルギーＴの固有値を算出する。そして、電流配分決定部１３は、固有値の中から最大固有値を抽出し、抽出した最大固有値に対する固有ベクトルａを算出する。電流配分決定部１３は、算出した固有ベクトルａを、式（４３）をＩで表した次式（４８）に代入して電流成分の行列Ｉを算出する。

親機２−ｎ間のコイルが異なる場合であっても、このように算出した電流成分の行列Ｉを親機２−ｎに印加することにより、子機３−ｍが無い場合に、親機２−ｎのコイルで散逸されるエネルギー当たりの伝送パワーＰｏｗｅｒを最大にすることができる。

以上のように、本発明によれば、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部（親機２−ｎ）と、少なくとも一つの子機電力受信部（子機３−ｍ）と、Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部（電流配分決定部１３）を具備する非接触給電システムにおいて、電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、配分決定部は、各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列Ａ（２次形式を作る行列）をＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（１）のスカラーが正であり、子機電力受信部が機能するときの電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（２）のスカラーがエネルギー消費を表し、行列Ａが式（３）のように表されるとき、式（４）で表される行列Ｄ（エネルギーＴ（式４２））の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から行列Ｃ（√ρ）を乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように電気信号を決定する。

ここで行列Ｘの要素をｘ_ｎ（ｎ＝１、・・・、Ｎ）とし、行列Ａの要素をａ_ｉｊ（ａ_ｉｊ＝ａ_ｊｉ ^＊）とすると、式（１）は次式（４９）のように表される。

また、行列Ｂの要素をｂ_ｉｊ（ｂ_ｉｊ＝ｂ_ｊｉ ^＊）とすると、式（２）は次式（５０）のように表される。

この場合、行列Ａは、Ｅ（単位行列）である。行列Ｃは、行列Ｃの転置行列の複素共役と等しく、かつ単位行列Ｅと等しい。行列Ｄは、Ｒｅ（Ｚ）の左右から単位行列Ｅを乗じたものと等しく、すなわちＲｅ（Ｚ）と等しい。ＹはＲｅ（Ｚ）の固有ベクトルであるので、ベクトルＣＹは、ベクトルＥＹに等しく、すなわち固有ベクトルＹと等しい。

なお、親機２−ｎ間のコイル２３−ｎが同一の場合、上述した行列Ａ及び行列Ｂは、各々、単位行列である。また、行列Ａは、子機が存在しないときのインピーダンス行列Ｚ_０の実部Ｒｅ（Ｚ_０）である。また、行列Ａは、コイル２３−ｎに基づくアンテナのインダクタンス行列の実部である。さらに、行列Ａは、式（４９）が、ある特定領域の空間に蓄えられる場のエネルギーの総和であるものである。

上記では、損失当たりのエネルギー最大量を決定する方法を説明したが、これは損失で規定しなくても、正値確定（固有値が全て正）な２次形式（基準行列）であればよい。例えば、前記のＲｅ（Ｚ_０）（基準行列）に換えて、次式（５１）のように表される親機２−ｎ間の相互インダクタンス行列（基準行列）に１／２を乗じた値を導入した場合について説明する。

また、次式（５２）に示すエネルギーＥは、全空間に蓄えられる親機２−ｎが誘導する磁界のエネルギーを表している。

このため、Ｒｅ（Ｚ_０）に換えて式（５１）の（１／２）Ｌに書き換えることは、全空間に蓄えられる親機２−ｎが誘導する磁界に蓄えられるエネルギーを一定にしたときの最大伝送パワーの問題を解くことになる。
また、ある特定空間（ただし全空間ではない）に蓄えられる磁界のエネルギーＥ’を次式（５３）のように表すと、特定空間に蓄えられる磁界エネルギーを一定にしたときの最大伝達パワー問題を解くこととなる。
このエネルギーＥ’は、ここでLを子機がないときのインダクタンス行列とすれば親機２−ｎのみの誘導する磁界のエネルギーである。また、このエネルギーＥ’は、Lを子機があるときのインダクタンス行列とすれば親機２−ｎと子機３−ｍが誘導する磁界のエネルギーである。

ただし、式（５３）において、Ｌ’は、次式（５４）である。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について説明する。本実施形態に係るワイヤレス給電システムでは、第３実施形態と同様に１台の高周波電源をＮ台の親機で共有する。本実施形態では、電流制御部が共振回路を有する例を説明する。

図２１は、本実施形態に係る親機２ｃ−ｎ及び子機３−ｍの構成を示す概略ブロック図である。本実施形態における親機２ｃ−ｎ以外の構成は、第３の実施形態と同様であるため説明を省略する。

図２１に示すように、Ｎ個の親機２ｃ−１〜２ｃ−Ｎ（各々を親機２ｃ−ｎとも称す）は、電流受入部２１ｂ−ｎ、電流計２４−ｎ、電圧計２５−ｎ、電流方向切替部２７−ｎ、及び電力送信部２８ｃ−ｎを含んで構成されている。電力送信部２８ｃ−ｎは、電流制御部（制御部）２６ｃ−ｎ、コイル２３−ｎを含んで構成されている。第３の実施形態では、電流制御部２６ｂ−ｎは、一端が電流計２４−１を介して電流受入部２１ｂ−ｎの一端に接続され、他端が電圧計２５−ｎの一端とコイル２３−ｎの一端とに接続されている（図１３Ａ参照）。一方、本実施形態では、電流制御部２６ｃ−ｎは、一端が直接、電流受入部２１ｂ−ｎの一端に接続され、他端が電流計２４−１を介して電圧計２５−ｎの一端とコイル２３−ｎの一端とに接続されている。図２１において、信号線は親機送電制御部１ｂと親機２ｃ−１の接続のみを表記しているが、親機送電制御部１ｂと他の親機２ｃ−ｎについても信号線は同様に接続されており、同期が取れている。また、電流計２４−１は、複素電流を測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。電圧計２５−１は、複素電圧を測定する計器であり、その電圧振幅および位相を同時に測定できるものである。なお、電流受入部２１ｂ−ｎは、親機送電制御部１ｂから入力された電流を受け入れるコネクタであってもよい。
電流制御部２６ｃ−ｎは、親機送電制御部１ｂが生成したセレクタ切替信号に基づいて、電流受入部２１ｂ−ｎから入力された電流を制限することにより、コイル２３−ｎに流れる電流を制御する。
電流方向切替部２７−ｎは、親機送電制御部１ｂが生成した電流方向切替信号に基づいて、コイル２３−ｎに流れる電流の向きを切り替える。

図２２は、本実施形態に係る電流制御部２６ｃ−ｎの構成を示すブロック図である。電流制御部２６ｃ−ｎは、Ｂ個（Ｂは正の整数）のコンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）、及びＢ個のセレクタ（切替部）Ｓａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）を含んで構成されている。
セレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）は、各々２つの入力端子（第１のポート、第２のポート）ａ（ａ０、ａ１、…、ａ（Ｂ−１））とｂ（ｂ０、ｂ１、…、ｂ（Ｂ−１））、１つの出力端子（第３のポート）ｃ（ｃ０、ｃ１、…、ｃ（Ｂ−１））、及び入力端子の一方を出力端子と接続するように切り替えるポート切替スイッチを有している。セレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）は、親機送電制御部１ｂの電流振幅制御部１５ｂが生成したセレクタ切替信号に応じて、一方の入力端子ａ又はｂが出力端子に接続される。セレクタＳａ０は、一方の入力端子ａ０が電流受入部２１ｂ−ｎの一端に接続され、他方の入力端子ｂ０が電流受入部２１ｂ−ｎの他端に接続され且つ接地され、出力端子ｃ０がコンデンサＣａ０の一端に接続されている。以下同様に、セレクタＳａｋ（ｋは１からＢ−１までの整数）は、一方の入力端子ａｋが電流受入部２１ｂ−ｎの一端に接続され、他方の入力端子ｂｋが電流受入部２１ｂ−ｎの他端に接続され且つ接地され、出力端子ｃｋがコイルＣａｋの一端に接続されている。セレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）は、例えばリレーである。
コンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）の他端同士は接続され、この接続点は電流計２４−ｎに接続されている。

ここで、セレクタ切替信号に応じてセレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）を切り替えた場合の親機２−ｎにおけるセレクタとコンデンサについて説明する。セレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）を切り替えた場合、コンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）の一端は、電流受入部２１ｂ−ｎに接続されるか、又は接地される。このため、セレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）、コンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）は、電流計２４−ｎを介して接続されているコイルＬｎに直列に接続される可変コンデンサと、コイルＬｎと並列に接続される可変コンデンサの等価回路で表すことができる。

図２３は、本実施形態に係る親機２ｃ−ｎの等価回路図である。共振回路を有するＮ個の親機２ｃ−１’〜２ｃ−Ｎ’（各々を親機２ｃ−ｎ’とも称す）は、それぞれ可変コンデンサＣａ_１ｎ、可変コンデンサＣａ_２ｎ、コイルＬｎ、電流方向切替部２７−ｎを含んで構成されている。
電流方向切替部２７−ｎは、セレクタＳｂ_１ｎ、Ｓｂ_２ｎを備えている。セレクタＳｂ_１ｎ、Ｓｂ_２ｎの切り替えは、連動して、親機送電制御部１ｂが生成した電流方向切替信号に基づいて、電流方向切替部２７−ｎがコイル２３−ｎに流れる電流の向きを切り替える。セレクタＳｂ_１ｎ、Ｓｂ_２ｎは、例えばリレーである。
可変コンデンサＣａ_１ｎは、一端が高周波電源４ｂ’（含む電流受入部）の一端に接続され、他端が可変コンデンサＣａ_２ｎの一端とコイルＬｎの一端とに接続されている等価回路で表すことができる。
図２３に示すように、親機２ｃ−１’の共振周波数ω_１は１／（√（Ｌ１（Ｃａ_１１＋Ｃａ_２１）））である。同様に、親機２ｃ−２’の共振周波数ω_２は１／（√（Ｌ２（Ｃａ_１２＋Ｃａ_２２）））であり、親機２ｃ−Ｎ’の共振周波数ω_Ｎは１／（√（ＬＮ（Ｃａ_１Ｎ＋Ｃａ_２Ｎ）））であり、各共振周波数ω_ｎを等しくするのが望ましい。また、親機２ｃ−ｎ間の相互インダクタンスは、親機２ｃ−ｎと子機３−ｍとの間の相互インダクタンスより小さいことが望ましい。
すなわち、図２２において、各親機２ｃ−ｎの電流制御部２６ｃ−ｎが備えるコンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）の合計容量が互いに等しく、コイルＬ０〜Ｌ（Ｂ−１）のインダクタンスが互いに等しく、コンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）の一端に接続される電流受入部２１ｂ−ｎの出力部のインピーダンスを略０とみなせる場合、セレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）を切り替えても各親機２ｃ−ｎの共振周波数ωは等しくなる。各親機２ｃ−ｎの共振周波数ω_ｎの２乗（ω_ｎ ^２）は、次式（５５）のように表される。また、各親機２ｃ−ｎの各コイル２３−ｎにかかる電圧Ｖ_ｌは、高周波電源４ｂの電圧がＶ_０の場合、次式（５６）のように表される。

電流配分決定部１３ｂは、親機２ｃ−１のセレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）を順次、切り替える。例えば、セレクタＳａ０のみ電流受入部２１ｂ−ｎ側に切り替え、他のセレクタＳａ１〜Ｓａ（Ｂ−１）を接地させるように切り替える。電流配分決定部１３ｂは、このときの電流計２４−ｎの測定値に基づく複素電流情報を記憶部１６に書き込む。電流配分決定部１３ｂは、記憶部１６に記憶させた値に基づいて、コンデンサコンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）とコイルＬ（Ｂ−１）との接続点（第２接続点）に流れる電流が所望の電流になるようにセレクタＳａ１〜Ｓａ（Ｂ−１）を切り替える。セレクタＳａ１〜Ｓａ（Ｂ−１）を切り替えた後、例えば電流振幅制御部１５ｂは、コイルＬ（Ｂ−１）にかかる電圧を電圧計２５−ｎを用いて取得し、取得した電流値と電圧値とに基づいて、上述したように親機２ｃ−ｎに供給する電流比を決定する。電流配分決定部１３ｂは、決定した電流比を示す情報を、電流振幅制御部１５ｂへ出力する。

共振回路を有していない場合、共振させるために入力する電圧値を高くしないと電流が流れにくい場合があったが（例えば第３の実施形態）、本実施形態によれば、共振回路を有しているため電圧値をあげなくても電流が流れる効果が得られる。また、本実施形態では、親機２ｃ−ｎの共振周波数を一定にすることができる。

また、本実施形態において、親機送電制御部１ｂは、電流計２４−１を流れる電流値を計測し、所定の電流が流れるように親機２ｃ−ｎのセレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）を切り替えることで、親機２ｃ−ｎを電流源として作用させることができる。また、図２２において、コンデンサの容量をＣ_ｉ＋１＝Ｃ_ｉ×２（ｉは０以上の整数）になるようにすることで、少ないコンデンサ及びセレクタにより、多くの電圧値または電流値を選択することができる。
また、図２３に示した等価回路の２つの可変コンデンサＣａ_１ｎとＣａ_２ｎとを用いて制御するようにしてもよい。この場合、親機送電制御部１ｂは、可変コンデンサＣａ_１ｎとＣａ_２ｎとの合計容量が一定になるように制御する。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について説明する。図２４は、本実施形態に係る親機２ｄ−ｎ及び子機３−ｍの構成を示す概略ブロック図である。本実施形態における親機２ｄ−ｎ以外の構成は、第３の実施形態と同様であるため説明を省略する。また、子機３−ｍの構成は、図２０と同様である。なお、電流受入部２１ｂ−ｎは、親機送電制御部１ｂから入力された電流を受け入れるコネクタであってもよい。

図２４に示すように、Ｎ個の親機２ｄ−１〜２ｄ−Ｎ（各々を親機２ｄ−ｎとも称す）は、電流受入部２１ｂ−ｎ、電流計２４−ｎ、電圧計２５−ｎ、電流方向切替部２７−ｎ、及び電力送信部２８ｃ−ｎを含んで構成されている。及び電力送信部２８ｃ−ｎは、電流制御部（制御部）２６ｃ−ｎ、コイル２３−ｎを含んで構成されている。
図２４において、信号線は親機送電制御部１ｂと親機２ｄ−１の接続のみを表記しているが、親機送電制御部１ｂと他の親機２ｄ−ｎについても信号線は同様に接続されており、同期が取れている。また、電流計２４−１は、複素電流を測定する計器であり、その電流振幅および位相を同時に測定できるものである。電圧計２５−１は、複素電圧を測定する計器であり、その電圧振幅および位相を同時に測定できるものである。
また、図２４において、電流制御部２６ｃ−ｎの構成は、第４の実施形態の図２２と同様の構成である。電流方向切替部２７−ｎの構成は、第４の実施形態の図２３と同様である。

第４の実施形態（図２１）において、仮に第２の実施形態で説明したように測定とスイッチの切り替えとを繰り返す場合、以下のような手順となる。
まず、親機送電制御部１ｂは、電流計２４−ｎによりコイル２３−ｎに流れる電流を測定する。次に、親機送電制御部１ｂは、測定した電流に基づいて電流制御部２６ｃ−ｎのセレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）（図２２参照）を切り替えて電流値が所望の値となるようにする。次に、親機送電制御部１ｂは、そのときのコイル２３−ｎにかかる同相の電圧を測定し、第２の実施形態で説明した繰り返し方を用いる。
しかしながら、電流値を所望の値に制御するには、電流制御部２６ｃ−ｎのセレクタを素早く切り替える必要があるため、セレクタがメカニカルなリレーでは、実現がやや困難である。

このため、第４の実施形態では、セレクタがメカニカルなリレーであっても適用可能な算出方法について説明する。
主な手順は以下である。
手順（１）親機送電制御部１ｂは、電流制御部２６ｃ−ｎ内のセレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）の出力端子ｃ０〜ｃ（Ｂ−１）を全て電源側に接続されるように制御する。
手順（２）次に、親機送電制御部１ｂは、電流制御部２６ｃ−ｎのコンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）の接続点に流れる次回の電流が、次式（５７）になるようにＶ_{（ｋ＋１）}を決める。なお、ｋは０以上の整数である。

手順（３）手順（２）を繰り返す。

次に、（３）を繰り返した場合の収束状態について説明する。
図２４において、親機２ｄ−ｎ、子機３−ｍともに整合がとれていて、親機２ｄ−ｎ間と子機３−ｍ間の磁界結合が小さい場合、次式（５８）のように（Ｎ×Ｍ）×（Ｎ×Ｍ）行列を用いて表すことができる。

式（５８）において、Ｉ_Ｐは親機２ｄ−ｎのコイル２３−ｎに流れる電流を成分とする（Ｎ×１）行列であり、Ｉ_Ｃは、子機３−ｍのコイル３１−ｍに流れる電流を成分とする（Ｍ×１）行列であり、子機３−ｍの負荷側からコイル２３−ｍに流れる電流を正とする。Ｖ_Ｐは、親機２ｄ―ｎのコイル２３−ｎにかかる電圧である。また、Ｒは、子機３−ｍの負荷行列である。また、Ｌ_ＰＣは、子機３−ｍのコイル３１−ｍから見た各親機２ｄ−ｎのコイル２３−ｎとの間の相互インダクタンスである。Ｌ_ＣＰは、各親機２ｄ−ｎのコイル２３−ｎから見た子機３−ｍのコイル３１−ｍとの間の相互インダクタンスである。γは、コイル２３−ｎのオーム損失を対角成分に持つ実対角行列である。また、Ｌ_ＰＣの転置行列は、Ｌ_ＰＣと等しい。なお、式（５８）において、左上のＮ×Ｍ行列が実対角行列であることは、親機２ｄ−ｎ間のコイル２３−ｎの結合を無視でき、電流制御部２６ｃ−ｎのコンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）がコイル２３−ｎと整合していることを表している。また、子機３−ｍのコイル３１−ｍの抵抗については、簡素化のため、ここでは除外している。

式（５８）より、Ｉ_Ｃを消去してＶ_ＰとＩ_Ｐとの関係を求めると、次式（５９）のようになる。

ここで、Ｉ_Ｐについて解くと、次式（６０）のようになる。

式（６０）において、アドミタンスＹは、次式（６１）である。

式（６１）において、アドミタンスＹは実対角行列であるので、Ｒｅ（Ｙ）と書ける。このため、式（５９）のように、Ｖ_Ｐは、Ｒｅ（Ｙ）とＩ_ｐとの積で表すことができる。
式（６１）のように、Ｒｅ（Ｙ）は実数なので、電圧Ｖ_Ｐが実数であれば、電流Ｉ_Ｐも実数となる。このため、式（５７）のα_（ｋ）及びβも実数である。ここで、Ｉ_Ｐ＝Ｉ_（ｋ）とすると、Ｖ_{（ｋ＋１）}は、次式（６２）のように表される。

式（６２）より、Ｖ_（ｋ）は、次式（６３）のように表される。

式（６３）において、Ｒｅ（Ｙ）の固有値をλｎとすると、λｎは実数であり０以上であるため、（１−βＲｅ（Ｙ））の固有値は次式（６４）になる。

図２５は、Ｒｅ（Ｙ）の固有値λと｜１−βλ_ｎ｜との関係を説明する図である。図２５において、横軸は固定値λであり、縦軸は｜１−βλ_ｎ｜である。
図２５のように、次式（６５）が最大値をとる固有ベクトルに収束する。この結果、アドミタンスＹの最小固有値（Ｐ１１）で式（６５）が最大になるようにβを決定すれば、収束するベクトルは、コイル２３−ｎのインピーダンスＺ_Ａの最大固有値に収束する。

以上のように、本実施形態によれば、電流値を所望の値にするためにセレクタを頻繁に切り替えなくともよいため、セレクタがメカニカルなリレーであっても適用可能である。

なお、上記の各実施形態では、スイッチ切替信号の出力前に高周波電源４ｂの出力を「０」とすることが好ましい。これにより、スイッチ切替時に接点に高電圧がかかることによる火花の発生を防ぐことができ、スイッチの寿命を長くすることができる。また、図２のスイッチ２６−ｎ、図９のスイッチ２６−ｎ、図１４のセレクタ２６２ｂ−ｎ、図１９のスイッチ２６−ｎ、セレクタＳａ０〜Ｓａ（Ｂ−１）には、例えば半導体スイッチを用いてもよい。
なお、電流制御部２６ｂ−ｎは、同時に複数の端子Ｓ１〜ＳＢとコイル２３−ｎとを接続させてもよい。
なお、電流制御部２６ｂ−ｎでは、コンデンサの代わりにトランジスタやＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｔｏｒ）などの素子を用いて電流の制御を行ってもよい。これらの素子を用いれば、電流制御部２６ｂ−ｎにおけるエネルギー散逸が、コイルに供給する電力に比べて無視しうる。
なお、上記の実施形態では、１台の高周波電源４ｂを用いた例を示したが、電源の数は１台でなくてもよい。そのとき、複数の電源は同一の電流量を出力できるものが望ましいが、必ずしもそれに限られない。

上記各実施形態では、親機送電制御部１内にある電流振幅制御部１５が親機に電力を出力する例を示したが、電源の振幅を制御する部分は各親機２−ｎに内蔵されていてもよく、その場合は、電流配分決定部１３が決定した電流比を示す情報を各親機２−ｎに信号として送信し、各親機２−ｎで振幅を制御してもよい。

なお、上記各実施形態においては、親機２−ｎに供給する電流を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、親機２−ｎに印加する電圧を制御してもよい。
なお、上記の実施形態では、子機３−ｍに入力された電力は、蓄電池３５に蓄電され、直流電源として負荷に供給されたが、ＤＣ−ＡＣコンバータを更に備えることにより、交流の電力を負荷に供給するようにしてもよい。
また、上記各実施形態において、親機２−ｎはコイル２３−ｎに代えて、子機３−ｍはコイル３１−ｍに代えて、アンテナを備えてもよい。

なお、上記の各実施形態で用いる電気信号は、オン状態とオフ状態を切り替える信号ではなく、多ビットの制御値、又は連続値の制御値である。

なお、第１の実施形態〜第５の実施形態では、インピーダンス行列Ｚを用いる例を説明したが、インピーダンス行列Ｚの代わりにアドミタンス行列、インダクタンス行列、またはキャパシタンス行列を用いるようにしてもよい。

また、本発明において、各親機（２−ｎ、２ｂ−ｎ、２０−ｎ、２ａ−ｎ）が備える電力送信部２８−ｎのインダクタンスと、各子機（３−ｍ、３０−ｍ、３０ａ−ｍ、３ａ−ｍ）が備える電力受信部３９−ｍのインダクタンスとに基づいく共振によって、磁界結合している。
また、本発明において、各親機（２−ｎ、２ｂ−ｎ、２０−ｎ、２ａ−ｎ）が備える電力送信部２８−ｎのキャパシタンスと、各子機（３−ｍ、３０−ｍ、３０ａ−ｍ、３ａ−ｍ）が備える電力受信部３９−ｍのキャパシタンスとに基づいく共振によって、静電結合していてもよい。

なお、上記各実施形態における親機送電制御部１、１ａ、１ｂの一部をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、親機送電制御部１、１ａ、１ｂに内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
また、上述した実施形態における親機送電制御部１、１ａ、１ｂの一部、または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現しても良い。親機送電制御部１、１ａ、１ｂの各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
また、上記の各実施形態において、インピーダンスをアドミッタンスと、電圧を電流と、電流を電圧とすることによっても同様な制御をすることが可能である。

１、１ｂ・・・親機送電制御部、２−ｎ、２ｂ−ｎ、２０−ｎ、２ａ−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）・・・親機、３−ｍ、３０−ｍ、３０ａ−ｍ、３ａ−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）・・・子機、４ｂ・・・高周波電源、１１・・・複素電圧検知部、１２・・・複素電流検知部、１３、１３ａ、１３ｂ・・・電流配分決定部（配分決定部）、１５、１５ｂ・・・電流振幅制御部、１６・・・記憶部、１７・・・制御部、１８、１８ｂ・・・選択テーブル記憶部、２１−ｎ・・・電源部、２１ｂ−ｎ・・・電流受入部、２２−ｎ・・・キャパシタ、２３−ｎ・・・コイル、２４−ｎ・・・電流計、２５−ｎ・・・電圧計、２６−ｎ・・・スイッチ、２６ｂ−ｎ、２６ｃ−ｎ・・・電流制御部、２７−ｎ・・・電流方向切替部、２８−ｎ・・・電力送信部、３１−ｍ・・・コイル、３２−ｍ、３２ａ−ｍ、３２ｂ−ｍ・・・キャパシタ、３３−ｍ・・・スイッチ、３４−ｍ・・・整流器、３５−ｍ・・・蓄電池、３６−ｍ・・・電圧計、３７−ｍ・・・負荷、３８−ｍ・・・スイッチ制御部、３９−ｍ・・・電力受信部、１３１、１３１ａ・・・通電親機選択部、１３２・・・被測定親機選択部、１３３・・・電圧、電流入力部、１３４、１３４ａ・・・インピーダンスマトリクス生成部、１３５・・・電流ベクトル生成部、１３６・・・初期電流ベクトル生成部、１３７・・・電流ベクトル生成部、ＣＢ・・・コンデンサ、２６２ｂ―ｎ、Ｓａ０〜ＳａＢ・・・セレクタ

なお、下記の項目と数学的に等価なものは全て範囲とする。
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムにおいて、前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、前記配分決定部は、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（１）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、

前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（２）のスカラーがエネルギー消費を表し、

行列Ａが式（３）のように表されるとき、

式（４）で表される行列Ｄ

の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃ ^−１ を乗じたベクトルＣ ^−１ Ｙの成分に比例するように前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電システムである。

（３）また、本発明の一態様は、上記の非接触給電システムにおいて、前記配分決定部は、前記行列Ｄの最大固有値に対する固有ベクトルＹに基づいて算出されるベクトルＣ ^−１ Ｙの成分に比例するように、又は前記行列Ｄの最小固有値に対する固有ベクトルＹに基づいて算出されるベクトルＣ ^−１ Ｙの成分に比例するように、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定することを特徴とする。

（２０）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電装置において、前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、前記配分決定部は、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（５）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、

前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（６）のスカラーがエネルギー消費を表し、

行列Ａが式（７）のように表されるとき、

式（８）で表される行列Ｄ

の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃ ^−１ を乗じたベクトルＣ ^−１ Ｙの成分に比例するように前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電装置である。

（２２）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置のコンピュータに、前記配分決定部が、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（９）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、

前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（１０）のスカラーがエネルギー消費を表し、

行列Ａが式（１１）のように表されるとき、

式（１２）で表される行列Ｄ

の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃ ^−１ を乗じたベクトルＣ ^−１ Ｙの成分に比例するように前記電気信号を決定する手順を実行させるための非接触給電プログラムである。

（２４）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置において、前記配分決定部が、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（１３）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、

前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（１４）のスカラーがエネルギー消費を表し、

行列Ａが式（１５）のように表されるとき、

式（１６）で表される行列Ｄ

の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃ ^−１ を乗じたベクトルＣ ^−１ Ｙの成分に比例するように前記電気信号を決定する手順を有する非接触給電方法である。

図２において、電源部２１−ｎの一端は、キャパシタ２２−ｎの一端に接続され、また、電流計２４−ｎ及びスイッチ２６−ｎを介してコイル２３−ｎの一端に接続されている。キャパシタ２２−ｎの一端は、電源部２１−ｎの一端に接続され、また、電流計２４−ｎ及びスイッチ２６−ｎを介してコイル２３−ｎの一端に接続されている。電圧計２５−ｎの一端は、コイル２３−ｎの一端に接続されている。
電源部２１−ｎの他端は、キャパシタ２２−ｎの他端、電圧計２５−ｎの他端、及びコイル２３−ｎの他端に接続されている。キャパシタ２２−ｎの他端は、電源部２１−ｎの他端、及びコイル２３−ｎの他端に接続されている。電圧計２５−ｎの他端は、コイル２３−ｎの他端に接続されている。
電流計２４−ｎの一端は、電源部２１−ｎの一端、及びキャパシタ２２−ｎの一端に接続されている。電流計２４−ｎの他端は、スイッチ２６−ｎを介して、電圧計２５−ｎの一端及びコイル２３−ｎの一端に接続されている。

整流器３４−ｍの出力側の一端は、蓄電池３５−ｍの一端、電圧計３６−ｍの一端及び負荷３７−ｍの一端と接続されている。蓄電池３５−ｍの一端は、整流器３４−ｍの出力側の一端、電圧計３６−ｍの一端、負荷３７−ｍの一端と接続されている。電圧計３６−ｍの他の一端は、整流器３４−ｍの出力側の他の一端、蓄電池３５−ｍの他の一端、負荷３７−ｍの他の一端と接続されている。負荷３７−ｍの一端は、整流器３４−ｍの一端、蓄電池３５−ｍの一端、電圧計３６−ｍの一端と接続されている。
整流器３４−ｍの出力側の他の一端は、蓄電池３５−ｍの他の一端、電圧計３６−ｍの他の一端、負荷３７−ｍの他の一端と接続されている。蓄電池３５−ｍの他の一端は、整流器の出力側の他の一端、電圧計３６−ｍの他の一端、負荷３７−ｍの他の一端と接続されている。電圧計３６−ｍの他の一端は、整流器３４−ｍの出力側の他の一端、蓄電池３５−ｍの他の一端、負荷３７−ｍの他の一端と接続されている。負荷３７−ｍの他の一端は、整流器３４−ｍの出力側の他の一端、蓄電池３５−ｍの他の一端、電圧計３６−ｍの他の一端と接続されている。

被測定親機選択部１３２は、親機２−ｊのスイッチ２６−ｊが閉じている間に、親機２−ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を、順に選択する。
電圧、電流入力部１３３は、通電親機選択部１３１が選択した親機２−ｉについて、複素電圧検出部１１から入力された複素電圧情報（電圧の大きさＶｉｊ）、及び、複素電流検出部１２から入力された複素電流情報（電流の大きさＩｉｊ）を記憶部１６に書き込む。

通電親機選択部１３１ａは、すべての親機２−ｎのスイッチ２６−ｎを閉じさせるスイッチ切替信号をスイッチ２６−ｎへ出力する。通電親機選択部１３１ａは、親機２−ｊを１つ選択し、その親機２−ｊに対して、電流値が既知の電流（電流計２４−ｊにおける電流の大きさがＩ０、角周波数ω０）を供給させる。なお、被測定親機選択部１３２は、親機２−ｊに電流が供給されている間に、親機２−ｉを順に選択して、その複素電圧情報及び複素電流情報を記憶部１６に書き込む。通電親機選択部１３１ａ及び被測定親機選択部１３２は、すべてのｊについて同様の処理を行う。

以上のように、本発明によれば、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部（親機２−ｎ）と、少なくとも一つの子機電力受信部（子機３−ｍ）と、Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部（電流配分決定部１３）を具備する非接触給電システムにおいて、電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、配分決定部は、各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列Ａ（２次形式を作る行列）をＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（１）のスカラーが正であり、子機電力受信部が機能するときの電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（２）のスカラーがエネルギー消費を表し、行列Ａが式（３）のように表されるとき、式（４）で表される行列Ｄ（エネルギーＴ（式４２））の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から行列Ｃ（√ρ）の−１乗を乗じたベクトルＣ ^−１ Ｙの成分に比例するように電気信号を決定する。

この場合、行列Ａは、Ｅ（単位行列）である。行列Ｃは、行列Ｃの転置行列の複素共役と等しく、かつ単位行列Ｅと等しい。行列Ｄは、Ｒｅ（Ｚ）の左右から単位行列Ｅを乗じたものと等しく、すなわちＲｅ（Ｚ）と等しい。ＹはＲｅ（Ｚ）の固有ベクトルであるので、ベクトルＣ ^−１ Ｙは、ベクトルＥＹに等しく、すなわち固有ベクトルＹと等しい。

Claims (25)

1. Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムにおいて、
   前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、
   前記配分決定部は、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（１）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、
   

   

   前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（２）のスカラーがエネルギー消費を表し、
   

   

   行列Ａが式（３）のように表されるとき、
   

   

   式（４）で表される行列Ｄ
   

   

   の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃを乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電システム。
2. 前記行列Ｂは、前記子機電力受信部が機能するときの前記親機電力送信部それぞれの端子に関するインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列であり、
   前記配分決定部は、前記電気信号の２次形式を表す正値確定なエルミート行列である基準行列と、当該行列Ｂに基づいて、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定することを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
3. 前記配分決定部は、前記行列Ｄの最大固有値に対する固有ベクトルＹに基づいて算出されるベクトルＣＹの成分に比例するように、又は前記行列Ｄの最小固有値に対する固有ベクトルＹに基づいて算出されるベクトルＣＹの成分に比例するように、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定することを特徴とする請求項２に記載の非接触給電システム。
4. 前記行列Ａは、単位行列であることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電システム。
5. 前記行列Ａは、前記子機電力受信部が存在しないときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部であることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の非接触給電システム。
6. 前記行列Ａは、前記親機電力送信部それぞれのインピーダンス行列の虚部、キャパシタンス行列の実部、及びインダクタンス行列の実部のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の非接触給電システム。
7. 前記２次形式の式（１）のスカラーがある特定領域の空間に蓄えられる場のエネルギーの総和であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
8. 前記配分決定部は、前記固有ベクトルの成分のうち絶対値が最大となる成分に対応する電流が電流定格となるように、又は前記固有ベクトルの成分のうち絶対値が最大となる成分に対応する電圧が電圧定格となるように、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
9. 前記基準行列は、前記子機電力受信部が存在しないときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部であり、あるいは前記Ｎ個の親機電力送信部間のインダクタンス行列の実部であり、あるいは前記親機電力送信部間のインピーダンス行列の虚部又は前記親機電力送信部間のアドミタンス行列の虚部が空間中の特定領域に誘導されるエネルギーが前記電気信号の２次形式で表されるときのエルミートな係数マトリクスであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の非接触給電システム。
10. 前記配分決定部において前記ベクトルＹが、前記行列Ｄの固有ベクトルに収束するように、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
11. 前記子機電力受信部は、前記Ｎ個の親機電力送信部からの給電を制限する受電拒否モードを有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
12. 供給される前記電気信号を制限して、前記親機電力送信部へ出力する制御部を備えることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
13. 前記制御部は、エネルギー散逸が、前記電気信号のエネルギーに比べて無視できる素子によって前記電気信号を制限することを特徴とする請求項１２に記載の非接触給電システム。
14. 前記親機電力送信部は、電力送信部を備え、
    前記子機電力受信部は、電力受信部を備え、
    前記電力送信部及び前記電力受信部は、各々インダクタを備え、
    前記電力送信部のインダクタと前記電力受信部のインダクタとに基づく共振により磁界結合していることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
15. 前記親機電力送信部は、電力送信部を備え、
    前記子機電力受信部は、電力受信部を備え、
    前記電力送信部及び前記電力受信部は、キャパシタを備え、
    前記電力送信部のキャパシタと前記電力受信部のキャパシタとに基づく共振により静電結合していることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
16. 前記制御部は、複数のキャパシタと複数の切替部とを備え、
    前記複数のキャパシタは、一端が互いに接続され、他端が各々、各切替部の入力端に接続され、
    前記複数の切替部の出力端は、互いに接続され、該接続された点がコイルと接続され、
    前記配分決定部は、前記切替部を順次、切り替えたときに前記コイルかかる電圧を示す情報及び前記キャパシタに流れる電流を示す情報に基づいて、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号の配分を決定することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の非接触給電システム。
17. 前記制御部は、
    複数のキャパシタと、
    第１〜第３のポートを有し、前記第１〜第３のポートの内、前記第１又は前記第２のポートと前記第３のポートとの接続を切り替えるポート切替スイッチを有する複数の切替部と、
    を備え、
    前記複数の切替部は、前記第１のポートが互いに接続され、該接続された第１の接続点が電源部に接続され、前記第２のポートが互いに接続され、該第２のポートそれぞれが接地され、前記第３のポートが前記複数のキャパシタのうちの１つのキャパシタの一端に接続され、
    前記複数のキャパシタは、他端が互いに接続され、該接続された第２の接続点がコイルと接続され、
    前記切替部は、該切替部を順次、切り替えたときに前記第２の接続点に流れる電流を示す情報及びコイルにかかる電圧を示す情報に基づいて、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号の配分を決定することを特徴とする請求項１２または１３に記載の非接触給電システム。
18. 前記電気信号は、前記親機電力送信部の数より少数の電源から供給されることを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
19. Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムにおいて、
    前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、
    前記配分決定部が、前記子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するように前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電システム。
20. Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電装置において、
    前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、
    前記配分決定部は、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（５）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、
    

    

    前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（６）のスカラーがエネルギー消費を表し、
    

    

    行列Ａが式（７）のように表されるとき、
    

    

    式（８）で表される行列Ｄ
    

    

    の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃを乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電装置。
21. Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電装置において、
    前記電気信号は、電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、
    前記配分決定部が、前記子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するように前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定することを特徴とする非接触給電装置。
22. 電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置のコンピュータに、
    前記配分決定部が、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（９）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、
    

    

    前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（１０）のスカラーがエネルギー消費を表し、
    

    

    行列Ａが式（１１）のように表されるとき、
    

    

    式（１２）で表される行列Ｄ
    

    

    の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃを乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように前記電気信号を決定する手順を実行させるための非接触給電プログラム。
23. 電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置のコンピュータに、
    前記配分決定部が、前記子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するように前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する手順を実行させるための非接触給電プログラム。
24. 電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置において、
    前記配分決定部が、前記各親機電力送信部に供給する電気信号を成分に持つＮ行×１列のＮ次元のベクトルＸとするとき、行列ＡをＮ行×Ｎ列の正則なエルミート行列として、式（１３）（〜は転置行列であり＊は複素共役であり）のスカラーが非負であり、
    

    

    前記子機電力受信部が機能するときの前記電気信号の２次形式行列がエネルギーの散逸を表しその係数を成分とするＮ行×Ｎ列のエルミートである行列Ｂであり、式（１４）のスカラーがエネルギー消費を表し、
    

    

    行列Ａが式（１５）のように表されるとき、
    

    

    式（１６）で表される行列Ｄ
    

    

    の非０の固有値に対する固有ベクトルＹの線形結合に左から前記行列Ｃを乗じたベクトルＣＹの成分に比例するように前記電気信号を決定する手順を有する非接触給電方法。
25. 電気信号は電流又は電圧あるいはその線形結合量を成分に有し、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の親機電力送信部と、少なくとも一つの子機電力受信部と、前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する配分決定部を具備する非接触給電システムの非接触給電装置において、
    前記配分決定部が、前記子機電力受信部が存在するときのインピーダンス行列の実部又はアドミタンス行列の実部の行列Ｂの非０の固有値に対する固有値ベクトルの成分に比例するように前記Ｎ個の親機電力送信部に供給する前記電気信号を決定する手順を有する非接触給電方法。

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