(57)【要約】【課題】効率よく非接触給電する。【解決手段】非接触で給電する少なくとも一つの親機電力送信部と、前記少なくとも一つの親機電力送信部から非接触で給電を受ける少なくとも一つの子機電力受信部を具備する非接触給電システムであって、トランスまたはコンデンサから構成される補償回路を少なくとも一つ備え、複数の上記親機電力送信部のうちから選択されうる２個の親機電力送信部からなる組のうち少なくとも１つ以上の組において、該組を構成する親機電力送信部が上記補償回路を介して接続されているか、または複数の上記子機電力受信部のうちから選択されうる２個の子機電力受信部からなる組のうち少なくとも１つ以上の組において、該組を構成する子機電力受信部が上記補償回路を介して接続されている。【選択図】図３０
2014050257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接触で給電する少なくとも一つの親機電力送信部と、前記少なくとも一つの親機電力送信部から非接触で給電を受ける少なくとも一つの子機電力受信部を具備する非接触給電システムであって、
トランスまたはコンデンサから構成される補償回路を少なくとも一つ備え、
複数の前記親機電力送信部のうちから選択されうる２個の親機電力送信部からなる組のうち少なくとも１つ以上の組において、該組を構成する親機電力送信部が前記補償回路を介して接続されているか、
または複数の前記子機電力受信部のうちから選択されうる２個の子機電力受信部からなる組のうち少なくとも１つ以上の組において、該組を構成する子機電力受信部が前記補償回路を介して接続されていることを特徴とする非接触給電システム。
【請求項２】
前記子機電力受信部の間、または前記親機電力送信部の間を接続する前記補償回路はそれぞれ親機電力送信部がないときの子機電力受信部の端子間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンス、または子機電力受信部がないときの親機電力送信部の端子間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスが略０にな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。
【請求項３】
前記子機電力受信部の間、または前記親機電力送信部の間を接続する前記補償回路はそれぞれ親機電力送信部がないときの子機電力受信部の端子間の自己インピーダンスまたは自己アドミッタンス、または子機電力受信部がないときの親機電力送信部の端子間の自己インピーダンスまたは自己アドミッタンスが略０にな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。
【請求項４】
前記複数の親機電力送信部を具備する非接触給電の場合、
前記親機電力送信部それぞれは、電力を送信する電力送信素子を備え、
前記子機電力受信部が存在しないときの、前記親機電力送信部の端子間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの絶対値が予め決められた範囲に収まるように、複数の前記親機電力送信部のうち、２個の親機電力送信部からなる組の少なくとも１つ以上の組において、前記電力送信素子同士の間にトランスまたはコンデンサから構成される補償回路を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項５】
前記親機電力送信部の間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの絶対値が予め決められた範囲に収まるというのは、前記親機電力送信部の間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの値が略０となる条件を満たすことであることを特徴とする請求項４に記載の非接触給電システム。
【請求項６】
前記電力送信素子の間の距離が予め決められた範囲にある前記電力送信素子の間に、トランスまたはコンデンサから構成される補償回路を備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の非接触給電システム。
【請求項７】
前記電力送信素子はコイルであって、
相互インダクタンスが正であるコイルの組であって、該コイルの組のコイル間の距離が予め決められた範囲にあるコイルの組のコイル間に、コンデンサから構成される補償回路を備えることを特徴とする請求項６に記載の非接触給電システム。
【請求項８】
複数の前記コイルは、中実方陣の形に並べて配置されており、
前記コイルを該コイルの巻きの軸方向から見た平面視において、縦または横に隣接するコイル間で、コイルの相互インダクタンスが正であり、前記平面視において、縦または横に隣接するコイル間にコンデンサから構成される補償回路を備えることを特徴とする請求項７に記載の非接触給電システム。
【請求項９】
前記親機電力送信部の数は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）であって、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配分決定部を更に具備する非接触給電システムであって、
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、
【数１】
2014050257.tif 000064
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、
【数２】
2014050257.tif 000065
行列Ａが式（３）のように表されるとき、
【数３】
2014050257.tif 000066
式（４）で表される行列Ｄ
【数４】
2014050257.tif 000067
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の逆行列である行列Ｃ−１を乗じたベクトルＣ−１Ｙ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請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の非接触給電システム。
【請求項１０】
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９に記載の非接触給電システム。
【請求項１１】
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−１Ｙ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−１Ｙ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１０に記載の非接触給電システム。
【請求項１２】
前記行列Ａは、単位行列であることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項１３】
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９から請求項１１のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項１４】
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９から請求項１１のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項１５】
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９から請求項１４のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項１６】
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９から請求項１５のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項１７】
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１０または請求項１１に記載の非接触給電システム。
【請求項１８】
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９から請求項１７のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項１９】
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９から請求項１８のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項２０】
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９から請求項１９のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項２１】
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２０に記載の非接触給電システム。
【請求項２２】
前記親機電力送信部は、電力を送信する電力送信素子としてのインダクタ、及びキャパシタを備え、
前記子機電力受信部は、電力を受信する電力受信素子としてのインダクタ、及びキャパシタを備え、
前記親機電力送信部のインダクタ、及びキャパシタ、前記子機電力受信部のインダクタ、及びキャパシタからなる回路の共振による磁界結合により、前記親機電力送信部のインダクタから前記子機電力受信部のインダクタへと電力を給電することを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項２３】
前記親機電力送信部は、電力を送信する電力送信素子としてのキャパシタ、及びインダクタを備え、
前記子機電力受信部は、電力を受信する電力受信素子としてのキャパシタ、及びインダクタを備え、
前記親機電力送信部のインダクタ、及びキャパシタ、前記子機電力受信部のインダクタ、及びキャパシタからなる回路の共振による静電結合により、前記親機電力送信部のキャパシタから前記子機電力受信部のキャパシタへと電力を給電することを特徴とする請求項１から請求項２１のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項２４】
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に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２０または請求項２１に記載の非接触給電システム。
【請求項２５】
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２０または請求項２１に記載の非接触給電システム。
【請求項２６】
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９から請求項２１、請求項２４のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【請求項２７】
複数の前記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更に具備する非接触給電システムであって、
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複数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８のいずれか一項に記載の非接触給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００１８３６１号明細書
【特許文献２】特開２０１２−７５３０４号公報
【特許文献３】特表２０１１−５１７２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、非接触で給電する少なくとも一つの親機電力送信部と、前記少なくとも一つの親機電力送信部から非接触で給電を受ける少なくとも一つの子機電力受信部を具備する非接触給電システムであって、トランスまたはコンデンサから構成される補償回路を少なくとも一つ備え、複数の前記親機電力送信部のうちから選択されうる２個の親機電力送信部からなる組のうち少なくとも１つ以上の組において、該組を構成する親機電力送信部が前記補償回路を介して接続されているか、または複数の前記子機電力受信部のうちから選択されうる２個の子機電力受信部からなる組のうち少なくとも１つ以上の組において、該組を構成する子機電力受信部が前記補償回路を介して接続されていることを特徴とする非接触給電システムである。
【０００７】
（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、前記子機電力受信部の間、または前記親機電力送信部の間を接続する前記補償回路はそれぞれ親機電力送信部、子機電力受信部がないときの端子間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスが略０になることを特徴とする。
【０００８】
（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、前記子機電力受信部の間、または前記親機電力送信部の間を接続する前記補償回路はそれぞれ親機電力送信部、子機電力受信部がないときの端子間の自己インピーダンスまたは自己アドミッタンスが略０になることを特徴とする。
【０００９】
（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、前記複数の親機電力送信部を具備する非接触給電システムの場合、前記親機電力送信部それぞれは、電力を送信する電力送信素子を備え、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が、前記電気信号を決定する際に用いる、前記子機電力受信部が存在しないときの、前記親機電力送信部端子間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの絶対値が予め決められた範囲に収まるように、複数の前記親機電力送信部のうち、２個の親機電力送信部からなる組の少なくとも１つ以上の組において、各親機電力送信部が備える、電力を送信する電力送信素子同士の間にトランスまたはコンデンサから構成される補償回路を備えることを特徴とする。
【００１０】
（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、前記親機電力送信部の間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの絶対値が予め決められた範囲に収まるというのは、前記親機電力送信部の間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの値が略０となる条件を満たすことである。略０とは、補償回路を入れていないときの親機電力送信部間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスよりも十分に小さく、さらには親機電力送信部と子機電力受信部の間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスよりも十分小さいことである。
【００１１】
（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、前記電力送信素子の間の距離が予め決められた範囲にある前記電力送信素子の間に、トランスまたはコンデンサから構成される補償回路を備えることを特徴とする。
【００１２】
（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、前記電力送信素子はコイルであって、相互インダクタンスが正であるコイルの組であって、該コイルの組のコイル間の距離が予め決められた範囲にあるコイルの組のコイル間に、トランスまたはコンデンサから構成される補償回路を備えることを特徴とする。
【００１３】
（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、複数の前記コイルは中実方陣の形に並べて配置されており、前記コイルを該コイルの巻きの軸方向から見た平面視において、縦または横に隣接するコイル間で、コイルの相互インダクタンスが正であり、前記平面視において、縦または横に隣接するコイル間にトランスまたはコンデンサから構成される補償回路を備えることを特徴とする。
【００１４】
（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、前記親機電力送信部の数は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）であって、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配分決定部を更に具備する非接触給電システムであって、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、
【数１】
2014050257.tif 000003
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、
【数２】
2014050257.tif 000004
行列Ａが式（３）のように表されるとき、
【数３】
2014050257.tif 000005
式（４）で表される行列Ｄ
【数４】
2014050257.tif 000006
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の逆行列である行列Ｃ−１を乗じたベクトルＣ−１Ｙ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。
【００１５】
（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。
【００１６】
（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−１Ｙ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−１Ｙ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。
【００１７】
（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、前記行列Ａは、単位行列であることを特徴とする。
【００１８】
（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。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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。
【００２１】
（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。
【００２２】
（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。
【００２３】
（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。
【００２４】
（１９）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。
【００２５】
（２０）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。
【００２６】
（２１）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。
【００２７】
（２２）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、電力を送信する前記電力送信素子としてのインダクタ、及びキャパシタを備え、前記子機電力受信部は、電力を受信する電力受信素子としてのインダクタ、及びキャパシタを備え、前記親機電力送信部のインダクタ、及びキャパシタ、前記子機電力受信部のインダクタ、及びキャパシタからなる回路の共振による磁界結合により、前記送信部のインダクタから前記受信部のインダクタへと電力を給電することを特徴とする。
【００２８】
（２３）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、電力を送信する前記電力送信素子としてのキャパシタ、及びインダクタを備え、前記子機電力受信部は、電力を受信する電力受信素子としてのキャパシタ、及びインダクタを備え、前記親機電力送信部のインダクタ、及びキャパシタ、前記子機電力受信部のインダクタ、及びキャパシタからなる回路の共振による静電結合により、前記送信部のキャパシタから前記受信部のキャパシタへと電力を給電することを特徴とする。
【００２９】
（２４）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に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。
【００３０】
（２５）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。
【００３１】
（２６）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。
【００３２】
（２７）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、本発明の一態様は、複数の前記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更に具備する非接触給電システムであって、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複数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。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、電力の伝送効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ワイヤレス給電システム１０１を示す概略図である。
【図２】ワイヤレス給電システム１０１における親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。
【図３】ワイヤレス給電システム１０１における親機送電制御部１の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】ワイヤレス給電システム１０１における電流配分決定部１３の構成を示す概略ブロック図、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。
【図５】ワイヤレス給電システム１０１における電流配分決定部１３の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】ワイヤレス給電システム１０１についてのシミュレーションの結果を示す図である。
【図７】ワイヤレス給電システム１０１の変形例であるワイヤレス給電システム１０１ｍ１における電流配分決定部１３ａの構成を示す概略ブロック図である。
【図８】ワイヤレス給電システム１０１ｍ１における電流配分決定部１３ａの動作の別の一例を示すフローチャートである。
【図９】ワイヤレス給電システム１０１の変形例であるワイヤレス給電システム１０１ｍ２における親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。
【図１０】ワイヤレス給電システム１０２における電流配分決定部１３ｂの構成の一例を示した概略ブロック図である。
【図１１】ワイヤレス給電システム１０２における電流配分決定部１３ｂの動作の一例を示すフローチャートである。
【図１２】ワイヤレス給電システム１０２についてのシミュレーションの結果を示す図である。
【図１３】ワイヤレス給電システム１０３における親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。
【図１４】ワイヤレス給電システム１０３における電流方向切替部２７−ｎの構成を示す概略回路図、電流制御部２６ｂ−ｎの構成を示す概略ブロック図である。
【図１５】ワイヤレス給電システム１０３における親機送電制御部１ｂの構成を示す概略ブロック図である。
【図１６】ワイヤレス給電システム１０３における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１７】電流制御部２６ｂ−ｎの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１８】ワイヤレス給電システム１０１の変形例であるワイヤレス給電システム１０１ａの概略図である。
【図１９】ワイヤレス給電システム１０１ｍ２の変形例であるワイヤレス給電システム１０１ｍ２ａの概略図である。
【図２０】ワイヤレス給電システム１０３の変形例であるワイヤレス給電システム１０３ａの概略図である。
【図２１】ワイヤレス給電システム１０４における親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。
【図２２】ワイヤレス給電システム１０４における電流制御部２６ｃ−ｎの構成を示すブロック図である。
【図２３】ワイヤレス給電システム１０４における親機２ｃ−ｎの等価回路図である。
【図２４】ワイヤレス給電システム１０５における親機２ｄ−ｎ及び子機３−ｍの構成を示す概略ブロック図である。
【図２５】Ｒｅ（Ｙ）の固有値λと｜１−βλｎ｜との関係を説明する図である。
【図２６】ワイヤレス給電システム１０６における補償トランス部２９Ｔの構成について説明するための図である。
【図２７】ワイヤレス給電システム１０７における補償コンデンサ部２９Ｃの構成について説明するための図である。
【図２８】補償コンデンサを用いる場合の親機コイルの配置図である。
【図２９】補償コンデンサＣｃｉｊ、コンデンサＣｄｉの容量値Ｃｉを示す図である。
【図３０】ワイヤレス給電システム１０８における親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。
【図３１】ワイヤレス給電システム１０８の親機コイルの配置図である。
【図３２】親機コイル上を子機コイルが直線ＬＣに沿って移動する際の伝送効率について示す図である。
【図３３】親機コイル上を子機コイルが直線ＬＰに沿って移動する際の伝送効率について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。なお、本発明は、ワイヤレス給電システムにおいて、親機から遠くに存在する子機へ電力を伝送する際の伝送効率を向上するための補償回路を備えることを特徴とする。そのため、まず前提となるワイヤレス給電システム（１０１、１０１ｍ１、１０１ｍ２、１０２、１０３、１０１ａ、１０１ｍ２ａ、１０３ａ、１０４、１０５）について、以下に説明し、その後に補償回路を備えたワイヤレス給電システム（ワイヤレス給電システム１０６、１０７、１０８）について説明する。
【００３６】
（ワイヤレス給電システム１０１）
図１は、ワイヤレス給電システム１０１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。
【００３７】
＜親機２−ｎ及び子機３−ｍについて＞
図２は、ワイヤレス給電システム１０１における親機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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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Ｖｉｊ）を測定できる。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
＜親機送電制御部１について＞
図３は、ワイヤレス給電システム１０１における親機送電制御部１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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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Ｖｉｊ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Ｉｉｊで表す。ここでは、Ｉｉｉ＝Ｉ０）を記憶部１６に書き込む。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
図４は、ワイヤレス給電システム１０１における電流配分決定部１３の構成を示す概略ブロック図、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。図４（ａ）は、ワイヤレス給電システム１０１における電流配分決定部１３の構成を示す概略ブロック図であり、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。
【００５２】
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Ｉ０、角周波数ω０）を供給させる。
【００５３】
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圧情報（電流の大きさＩｉｊ）を記憶部１６に書き込む。
【００５４】
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Ｖｉｊ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（５）を用いて、インピーダンスマトリクスＺのｉ行ｊ列成分Ｚｉｊを生成する。
【００５５】
【数５】
2014050257.tif 000007
【００５６】
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。
【００５７】
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Ｉｉ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（６）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。
【００５８】
【数６】
2014050257.tif 000008
【００５９】
電流ベクトル生成部１３５は、式（６）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。
【００６０】
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Ｉｉ／｜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（６）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。）
【００６１】
＜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。
【００６２】
（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（７）のようになる。
【００６３】
【数７】
2014050257.tif 000009
【００６４】
ここで、ベクトルｌ０ｍ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ｌｍ０は、(１×Ｎ)次の行列であり、ｌ０ｍの転置行列である。ｌｍ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、［ｌ０ｍ、…、ｌ０Ｍ］の行列をＬＰＣというものとする。ＬＰＣは、（Ｎ×Ｍ）の行列である。［ｌｍ０、…、ｌＭ０］Ｔの行列をＬＣＰというものとする。ＬＣＰ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。［ｌ１、…、０、…、０、…ｌＭ］の行列をＬＣＣというものとする。ＬＣＣは、（Ｍ×Ｍ）の行列である。Ｌ０の行列をＬＰＰというものとする。Ｌｐｐ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。Ｌ０は、以下の次式（８）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。
【００６５】
【数８】
2014050257.tif 000010
【００６６】
Ｌｉは、コイル２３−ｉの自己インダクタンス、Ｌｉｊ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、ワイヤレス給電システム１０１では、インダクタンスマトリクスＬは式（７）、式（８）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（９）のように表されるＮ×Ｎ次元の行列となる。
【００６７】
【数９】
2014050257.tif 000011
【００６８】
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、ζｍ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、ｌｍは、ｍ番目の子機の自己インダクタンス、ベクトルｌ0ｍ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。
【００６９】
（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（１０）となる。
【００７０】
【数１０】
2014050257.tif 000012
【００７１】
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。
【００７２】
図４（ｂ）は、ワイヤレス給電システム１０１におけるコイル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４（ｂ）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（１１）のように表される。
【００７３】
【数１１】
2014050257.tif 000013
【００７４】
式（１１）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。
【００７５】
（電流ベクトルの算出）
｜Ｉ｜２＝一定の条件下で、式（１０）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（１２）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。
【００７６】
【数１２】
2014050257.tif 000014
【００７７】
従って式（１２）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（９）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、式（１３）のようにＮ×Ｎ次元の行列となる。
【００７８】
【数１３】
2014050257.tif 000015
【００７９】
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。
【００８０】
＜ワイヤレス給電システムの動作について＞
図５は、ワイヤレス給電システム１０１における電流配分決定部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。
【００８１】
（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（Ｖｉｊ）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（Ｉｉｊ）を示す電流情報を入力される。ここで、ｉ≠ｊのときＩｉｊ＝０である。その後ステップＳ５０５に進む。
【００８２】
（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Ｖｉｊ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Ｉｉｊ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（１４）を用いて、インピーダンスマトリクスＺの成分Ｚｉｊを算出する。
【００８３】
【数１４】
2014050257.tif 000016
【００８４】
その後、Ｓ５０７へ進む。
【００８５】
（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（１２）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Ｉｉ／｜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、Ｉｉ／｜Ｉ｜に比例する電流を、親機２−ｉのコイル２３−ｉに供給する。
【００８６】
このように、ワイヤレス給電システム１０１によれば、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、ワイヤレス給電システム１０１によれば、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、ワイヤレス給電システム１０１によれば、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。
【００８７】
なお、上記ワイヤレス給電システム１０１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。
【００８８】
また、上記ワイヤレス給電システム１０１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。
【００８９】
＜シミュレーション＞
図６は、ワイヤレス給電システム１０１についての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６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６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６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。
【００９０】
図６（ａ）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６（ａ）において、子機３−１での電力は１２４．２４１であった。
図６（ｂ）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６（ｂ）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。
【００９１】
図７は、ワイヤレス給電システム１０１の変形例であるワイヤレス給電システム１０１ｍ１における電流配分決定部１３ａの構成を示す概略ブロック図である。図７と図４（ａ）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。
【００９２】
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。
【００９３】
図８は、ワイヤレス給電システム１０１ｍ１における電流配分決定部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。
【００９４】
（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（Ｖｉｊ）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（Ｉｉｊ）を示す電流情報を入力される。その後ステップＳ８０５に進む。
【００９５】
（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（１５）を用いて、インピーダンスマトリクスＺの成分Ｚｉｋ（ｋは１からＮまでの整数）を算出する。
【００９６】
【数１５】
2014050257.tif 000017
【００９７】
ここで、式（２７）は、Ｎ×Ｎ個の未知数Ｚｉｋ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（１５）を解くことによりインピーダンスマトリクスＺの成分Ｚｉｋを得る。なお、Ｚｉｋ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Ｚｉｋ＝Ｚｋｉとなる。その後、ステップＳ８０７へ進む。
【００９８】
（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（１２）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Ｉｉ／｜Ｉ｜を算出し、算出したＩｉ／｜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、Ｉｉ／｜Ｉ｜に比例する電流を、親機２−ｉのコイル２３−ｉに供給する。
【００９９】
このように、ワイヤレス給電システム１０１ｍ１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。
【０１００】
上記ワイヤレス給電システム１０１ｍ１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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、ワイヤレス給電システム１０１の変形例であるワイヤレス給電システム１０１ｍ２におけ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。
【０１０３】
（ワイヤレス給電システム１０２）
以下、ワイヤレス給電システム１０２について説明する。ワイヤレス給電システム１０２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。ワイヤレス給電システム１０２における親機２−ｎ及び子機３−ｍは、ワイヤレス給電システム１０１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、ワイヤレス給電システム１０１と同じであるので、説明は省略する。
【０１０４】
図１０は、ワイヤレス給電システム１０２における電流配分決定部１３ｂの構成の一例を示した概略ブロック図である。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。
【０１０５】
図１１は、ワイヤレス給電システム１０２における電流配分決定部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Ｉｉ（０）を、親機２−ｉへ供給する。その後、ステップＳ１００３に進む。
【０１０６】
（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Ｖｉ（ｋ）で表す。その後、ステップＳ１００５へ進む。
【０１０７】
（ステップＳ１００５）電流ベクトル生成部１３７は、次式（１６）を用いて電流ベクトルＩ（ｋ＋１）のｉ成分Ｉｉ（ｋ＋１）を決定する。
【０１０８】
【数１６】
2014050257.tif 000018
【０１０９】
ここで、Ｖｍａｘ（ｋ）は、ｉ＝１〜ＮでのＶｉ（ｋ）の絶対値の最大値を示す。また、Ｉｍａｘ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（１６）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。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
＜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。
【０１１２】
【数１７】
2014050257.tif 000019
【０１１３】
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（１７）を満たすものである。
【０１１４】
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（１８）のようになる。
【０１１５】
【数１８】
2014050257.tif 000020
【０１１６】
よって、最大固有値以外の固有ベクトルは０に収束する。
【０１１７】
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（１９）の関係が成り立つ。
【０１１８】
【数１９】
2014050257.tif 000021
【０１１９】
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（２０）のようにＩ（１）を求める。
【０１２０】
【数２０】
2014050257.tif 000022
【０１２１】
ここで算出したＩ（１）を用いてＶ（１）を式（２１）のように求める。
【０１２２】
【数２１】
2014050257.tif 000023
【０１２３】
以下、繰り返すことにより、Ｉ（ｋ）は式（２２）のように表される。
【０１２４】
【数２２】
2014050257.tif 000024
【０１２５】
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。
【０１２６】
このように、ワイヤレス給電システム１０２によれば、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。
なお、電流配分決定部１３ｂは、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、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もよい。
【０１２７】
図１２は、ワイヤレス給電システム１０２について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１２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。
【０１２８】
図１２（ａ）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１２（ｂ）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１２（ｃ）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。
【０１２９】
（ワイヤレス給電システム１０３）
以下、ワイヤレス給電システム１０３について説明する。ワイヤレス給電システム１０３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。
【０１３０】
図１３は、ワイヤレス給電システム１０３における親機２ｂ−ｎ及び子機３−ｍの構成を示す概略ブロック図である。ワイヤレス給電システム１０３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、ワイヤレス給電システム１０１と同様であるため説明を省略する。また、図１３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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
図１４は、ワイヤレス給電システム１０３における電流方向切替部２７−ｎの構成を示す概略回路図、電流制御部２６ｂ−ｎの構成を示す概略ブロック図である。
図１４（ａ）は、ワイヤレス給電システム１０３における電流方向切替部２７−ｎの構成を示す概略回路図である。図１４（ａ）に示すように、電流方向切替部２７−ｎは、セレクタＳｂ１ｎ、Ｓｂ２ｎを備えている。セレクタＳｂ１ｎ、Ｓｂ２ｎの切り替えは、例えば電流計２４−ｎ（図１３参照）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Ｓｂ１ｎ、Ｓｂ２ｎは、例えばリレーである。
図１４（ａ）に示すように、セレクタＳｂ１ｎ、Ｓｂ２ｎは、３つのポートを有している。セレクタＳｂ１ｎ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Ｓｂ２ｎ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。
【０１３３】
図１４（ｂ）は、ワイヤレス給電システム１０３における電流制御部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Ｃｂ（１≦ｂ≦Ｂ）は、式（２３）で表される。つまり、コンデンサＣ１〜ＣＢの容量Ｃ１〜ＣＢは、それぞれ異なる。
【０１３４】
【数２３】
2014050257.tif 000025
【０１３５】
ここで、αは任意の定数（ここでは、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、Ｌａｎ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Ｃｂ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。
【０１３６】
図１５は、ワイヤレス給電システム１０３における親機送電制御部１ｂの構成を示す概略ブロック図である。ワイヤレス給電システム１０３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、ワイヤレス給電システム１０１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。
【０１３７】
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Ｖｉｊ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Ｉｉｊで表す。ここでは、Ｉｉｉ＝Ｉ０）を記憶部１６に書き込む。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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、ワイヤレス給電システム１０３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。
【０１４０】
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、ワイヤレス給電システム１０３における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（ｂ）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。
【０１４１】
図１７は、電流制御部２６ｂ−ｎのコンデンサの数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。
【０１４２】
このように、ワイヤレス給電システム１０３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、ワイヤレス給電システム１０３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。
【０１４３】
上記のワイヤレス給電システム１０３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、ワイヤレス給電システム１０１の変形例であるワイヤレス給電システム１０１ａの概略図である。図１９は、ワイヤレス給電システム１０１ｍ２の変形例であるワイヤレス給電システム１０１ｍ２ａの概略図である。図２０は、ワイヤレス給電システム１０３の変形例であるワイヤレス給電システム１０３ａの概略図である。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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
上記のワイヤレス給電システムでは、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。
Ｚ０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（２４）のように表され、伝送パワーＰｏｗｅｒは次式（２５）のように表される。
【０１４８】
【数２４】
2014050257.tif 000026
【０１４９】
【数２５】
2014050257.tif 000027
【０１５０】
式（２４）及び式（２５）において、Ｉは、次式（２６）のように、電流Ｉ１・・・ＩＮ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。
【０１５１】
【数２６】
2014050257.tif 000028
【０１５２】
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。
【０１５３】
また、上記のワイヤレス給電システムでは、式（１０）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。
【０１５４】
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Ｚ０とする。なお、Ｚ０の実部Ｒｅ（Ｚ０）は、エルミート行列である。このため、Ｒｅ（Ｚ０）の固有値ρ１・・・ρＮは実数であり、０以上の値を取る。多くの場合、ρｎ＝０は抵抗０を表すために、事実上はρｎは０より大きい。従って、Ｒｅ（Ｚ０）を正則とみなすことができる。Ｚ０の実部Ｒｅ（Ｚ０）の固有値をρ１・・・ρＮ（ただしρ１・・・ρＮ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（２７）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。
【０１５５】
【数２７】
2014050257.tif 000029
【０１５６】
式（１０）を用いて、Ｒｅ（Ｚ０）を、次式（２８）のように表す。
【０１５７】
【数２８】
2014050257.tif 000030
【０１５８】
ただし、式（２８）において、√ρは、次式（２９）である。式（２７）〜式（２８）において、インピーダンス行列Ｚ０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（Ｚ０）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Ｚ０を用いて算出する。
【０１５９】
【数２９】
2014050257.tif 000031
【０１６０】
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（３０）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（３１）のように表す。
【０１６１】
【数３０】
2014050257.tif 000032
【０１６２】
【数３１】
2014050257.tif 000033
【０１６３】
なお、式（３１）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（３２）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（３３）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（３４）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（３５）の伝送パワーＰｏｗｅｒを最大にすることに対応する。
【０１６４】
【数３２】
2014050257.tif 000034
【０１６５】
【数３３】
2014050257.tif 000035
【０１６６】
【数３４】
2014050257.tif 000036
【０１６７】
【数３５】
2014050257.tif 000037
【０１６８】
電流配分決定部１３は、式（３０）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（３１）をＩで表した次式（３６）に代入して電流成分の行列Ｉを算出する。
【０１６９】
【数３６】
2014050257.tif 000038
【０１７０】
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。
【０１７１】
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−１（√ρ−１）を乗じたベクトルＣ−１Ｙの成分に比例するように電気信号を決定する。
なお、ここでの各行列、各ベクトルと上述した各行列、各ベクトルとの対応は、次の通りである。すなわち、ベクトルＸは、電流配分決定部１３が親機２−ｎのコイル２３−ｎを駆動する際に用いる電流Ｉベクトルである。また、行列Ａは、子機３−ｎが無いときのインピーダンス行列をＺ０として、インピーダンス行列Ｚ０の実部Ｒｅ（Ｚ０）であるエルミート行列である。また、行列Ｂは、子機３−ｎがあるときのインピーダンス行列Ｚである。また、行列Ｃは、行列Ｄを表わす式（３０）の右辺（√ρ）−１である。
子機があるときの親機に流す電気信号（電流Ｉベクトル）は、固有ベクトルＹ（固有ベクトルａ）を用いて、式（３６）に示すように、行列Ｙに左から行列Ｃの逆行列Ｃ−１を乗じたＣ−１Ｙと表わされる。
【０１７２】
ここで行列Ｘの要素をｘｎ（ｎ＝１、・・・、Ｎ）とし、行列Ａの要素をａｉｊ（ａｉｊ＝ａｊｉ＊）とすると、式（１）は次式（３７）のように表される。
【０１７３】
【数３７】
2014050257.tif 000039
【０１７４】
また、行列Ｂの要素をｂｉｊ（ｂｉｊ＝ｂｊｉ＊）とすると、式（２）は次式（３８）のように表される。
【０１７５】
【数３８】
2014050257.tif 000040
【０１７６】
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。
【０１７７】
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Ｚ０の実部Ｒｅ（Ｚ０）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（３７）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。
【０１７８】
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（Ｚ０）（基準行列）に換えて、次式（３９）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。
【０１７９】
【数３９】
2014050257.tif 000041
【０１８０】
また、次式（４０）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。
【０１８１】
【数４０】
2014050257.tif 000042
【０１８２】
このため、Ｒｅ（Ｚ０）に換えて式（３９）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（４１）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。
【０１８３】
【数４１】
2014050257.tif 000043
【０１８４】
ただし、式（４１）において、Ｌ’は、次式（４２）である。
【０１８５】
【数４２】
2014050257.tif 000044
【０１８６】
（ワイヤレス給電システム１０４）
以下、ワイヤレス給電システム１０４について説明する。ワイヤレス給電システム１０４では、ワイヤレス給電システム１０３と同様に１台の高周波電源をＮ台の親機で共有する。ワイヤレス給電システム１０４では、電流制御部が共振回路を有する例を説明する。
【０１８７】
図２１は、ワイヤレス給電システム１０４における親機２ｃ−ｎ及び子機３−ｍの構成を示す概略ブロック図である。ワイヤレス給電システム１０４における親機２ｃ−ｎ以外の構成は、ワイヤレス給電システム１０３と同様であるため説明を省略する。
【０１８８】
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。ワイヤレス給電システム１０３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、ワイヤレス給電システム１０４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。
【０１８９】
図２２は、ワイヤレス給電システム１０４における電流制御部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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
図２３は、ワイヤレス給電システム１０４における親機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Ｃａ１ｎ、可変コンデンサＣａ２ｎ、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Ｓｂ１ｎ、Ｓｂ２ｎを備えている。セレクタＳｂ１ｎ、Ｓｂ２ｎ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Ｓｂ１ｎ、Ｓｂ２ｎは、例えばリレーである。
可変コンデンサＣａ１ｎ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Ｃａ２ｎ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ω１は１／（√（Ｌ１（Ｃａ１１＋Ｃａ２１）））である。同様に、親機２ｃ−２’の共振周波数ω２は１／（√（Ｌ２（Ｃａ１２＋Ｃａ２２）））であり、親機２ｃ−Ｎ’の共振周波数ωＮは１／（√（ＬＮ（Ｃａ１Ｎ＋Ｃａ２Ｎ）））であり、各共振周波数ωｎ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ωｎの２乗（ωｎ２）は、次式（４３）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Ｖｌは、高周波電源４ｂの電圧がＶ０の場合、次式（４４）のように表される。
【０１９２】
【数４３】
2014050257.tif 000045
【０１９３】
【数４４】
2014050257.tif 000046
【０１９４】
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。
【０１９５】
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（例えばワイヤレス給電システム１０３）、ワイヤレス給電システム１０４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、ワイヤレス給電システム１０４では、親機２ｃ−ｎの共振周波数を一定にすることができる。
【０１９６】
また、ワイヤレス給電システム１０４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Ｃｉ＋１＝Ｃｉ×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Ｃａ１ｎとＣａ２ｎ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Ｃａ１ｎとＣａ２ｎとの合計容量が一定になるように制御する。
【０１９７】
（ワイヤレス給電システム１０５）
以下、ワイヤレス給電システム１０５について説明する。図２４は、ワイヤレス給電システム１０５における親機２ｄ−ｎ及び子機３−ｍの構成を示す概略ブロック図である。ワイヤレス給電システム１０５における親機２ｄ−ｎ以外の構成は、ワイヤレス給電システム１０３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。
【０１９８】
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、ワイヤレス給電システム１０４の電流制御部２６ｃ−ｎ（図２２）と同様の構成である。電流方向切替部２７−ｎの構成は、ワイヤレス給電システム１０４の電流方向切替部２７−ｎ（図２３）と同様である。
【０１９９】
ワイヤレス給電システム１０４（図２１）において、仮にワイヤレス給電システム１０２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、ワイヤレス給電システム１０２で説明した繰り返し法を用いる。
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。
【０２００】
このため、ワイヤレス給電システム１０５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（４５）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。
【０２０１】
【数４５】
2014050257.tif 000047
【０２０２】
手順（３）手順（２）を繰り返す。
【０２０３】
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。
【０２０４】
【数４６】
2014050257.tif 000048
【０２０５】
式（４６）において、ＩＰ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、ＩＣ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。ＶＰ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、ＬＰＣ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。ＬＣＰ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、ＬＰＣの転置行列は、ＬＰＣと等しい。なお、式（４６）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。
【０２０６】
式（４６）より、ＩＣを消去してＶＰとＩＰとの関係を求めると、次式（４７）のようになる。
【０２０７】
【数４７】
2014050257.tif 000049
【０２０８】
ここで、ＩＰについて解くと、次式（４８）のようになる。
【０２０９】
【数４８】
2014050257.tif 000050
【０２１０】
式（４８）において、アドミタンスＹは、次式（４９）である。
【０２１１】
【数４９】
2014050257.tif 000051
【０２１２】
式（４９）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（４７）のように、ＶＰは、Ｒｅ（Ｙ）とＩｐとの積で表すことができる。
式（４９）のように、Ｒｅ（Ｙ）は実数なので、電圧ＶＰが実数であれば、電流ＩＰも実数となる。このため、式（４５）のα（ｋ）及びβも実数である。ここで、ＩＰ＝Ｉ（ｋ）とすると、Ｖ（ｋ＋１）は、次式（５０）のように表される。
【０２１３】
【数５０】
2014050257.tif 000052
【０２１４】
式（５０）より、Ｖ（ｋ）は、次式（５１）のように表される。
【０２１５】
【数５１】
2014050257.tif 000053
【０２１６】
式（５１）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（５２）になる。
【０２１７】
【数５２】
2014050257.tif 000054
【０２１８】
図２５は、Ｒｅ（Ｙ）の固有値λと｜１−βλｎ｜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−βλｎ｜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（５３）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ＺＡの最大固有値に収束する。
【０２１９】
【数５３】
2014050257.tif 000055
【０２２０】
以上のように、ワイヤレス給電システム１０５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。
【０２２１】
上述したワイヤレス給電システム１０３では、親機２ｂ−ｎのコイル２３−ｎと、電流制御部２６ｂ−ｎにおけるコンデンサＣ１〜ＣＢと、が共振条件を満たしていない。そのため、ワイヤレス給電システム１０３では、高周波電源４ｂの出力電圧を高くしなければ、子機に対して効率よくエネルギーを伝送できない。
そこで、以下に示す実施形態では、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を高める手法について説明する。
【０２２２】
（第１の実施形態）
親機２ｂ−ｎのコイル２３−ｎに対して、直列にコンデンサを接続することにより、共振をとることができるが、これは親機２ｂ−ｎのコイルが１つの場合に限られる。ワイヤレス給電システム１０３（図１３）のように、親機２−ｎのコイル（電力を送信する電力送信素子）がＮ個（Ｎ≧２）と複数個ある場合、子機がない場合のインピーダンス行列Ｚ０（ここでは、インピーダンス行列Ｚｐｐとする）は、次式（５４）で表される。
【０２２３】
【数５４】
2014050257.tif 000056
【０２２４】
ここで、Ｌｉｊ（ｊ≠ｉ）は、親機２−ｉのコイル２３−ｉと親機２−ｊのコイル２３−ｊとの間の相互インダクタンス、ωは、高周波電源４ｂが出力する高周波の角周波数を表す。但し、式（５４）の行列内のｊは虚数単位である。
式（５４）に示すように、インピーダンス行列Ｚｐｐには、親機２−ｉのコイルと親機２−ｊのコイルの間の相互インダクタンスＬｉｊ（ｊ≠ｉ）に起因するインピーダンスが非対角項（ｉ＝ｊである対角項以外の成分）に残る。このように非対称項にインピーダンスが残ると、親機から離れた子機、すなわち親機コイルとの磁気結合が小さい子機コイル（電力を受信する電力受信素子）に、エネルギーを伝送することが困難となる。
【０２２５】
そこで、本実施形態のワイヤレス給電システム１０６では、親機２−ｉのコイルと親機２−ｊのコイルの間に補償トランス部２９Ｔ（補償回路）を設けることにより、上記インピーダンス行列Ｚｐｐの非対称項（非対角成分）を略０とし、インピーダンス行列Ｚｐｐを略０とする。ここで、略０とは、補償回路を入れていないとき親機２−ｉ間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスよりも十分に小さく、さらには親機２−ｉと子機３−ｉの間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスよりも十分小さいことである。
インピーダンス行列Ｚｐｐの非対称項（非対角成分）を略０とすることは、親機電力送信部端子間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの絶対値を略０にすることである。
ワイヤレス給電システム１０６は、この補償トランス部２９Ｔを備える構成以外の構成については、図１３に示すワイヤレス給電システム１０３と同様の構成であるので、以下では、適宜図１３を参照しつつ補償トランス部の構成について詳細に説明する。
【０２２６】
図２６は、ワイヤレス給電システム１０６における補償トランス部２９Ｔの構成について説明するための図である。
図２６においては、図１３に示すワイヤレス給電システム１０３のコイル２３−１〜コイル２３−Ｎのうち、コイル２３−１〜コイル２３−３を示す。なお、ワイヤレス給電システム１０６の親機コイルは、ワイヤレス給電システム１０３の親機コイルと同様であり、以下では、コイル２３−１〜コイル２３−Ｎからなる部分をアンテナ部２３Ｇと称する。また、各々のコイルの自己インダクタンスを、コイル２３−１、コイル２３−２、コイル２３−３、・・・、コイル２３−Ｎに対応して、それぞれＬ１１、Ｌ２２、Ｌ３３、・・・、ＬＮＮとする。
【０２２７】
また、図２６では、ワイヤレス給電システム１０３の電流制御部２６ｂ−ｎ（図１４（ａ））において、記憶部１６に書き込まれるインピーダンスＺｐｐが略０となるときのコンデンサをコンデンサＣｄ１〜Ｃｄ３で示している。
ワイヤレス給電システム１０６は、ワイヤレス給電システム１０３と同様に電流制御部２６ｂ−ｎを有し、コンデンサＣｄ１〜ＣｄＮを有する。そこで、以下では、コンデンサＣｄ１〜ＣｄＮからなる部分を共振コンデンサ部２６Ｇと称する。また、各々の容量値はコンデンサＣｄ１、Ｃｄ２、Ｃｄ３、・・・、ＣｄＮに対応して、それぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・、ＣＮとする。
【０２２８】
なお、例えば、図１４（ｂ）において、電流振幅制御部１５ｂが端子Ｓ１とコイルＳ２３−ｎを導通させた場合、コンデンサＣｄｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、図１４（ｂ）に示す電流制御部２６ｂ−ｎのコンデンサＣ１〜ＣＢのうち、コンデンサＣ１である。ワイヤレス給電システム１０６の動作時、すなわち、子機がある場合のインピーダンス行列Ｚを算出する際には、子機の個数、及び位置に応じて電流制御部２６ｂ−ｎのコンデンサＣ１〜ＣＢのいずれかが選択される。そのため、各親機におけるコンデンサＣ１以外のコンデンサＣ２〜ＣＢの容量値は、コンデンサＣ１の容量値の設定値、及び子機の予定個数、及び予定位置に応じて、子機がある場合のインピーダンス行列Ｚが略０となるように設定される。ここで、インピーダンス行列Ｚｐｐの非対称項（非対角成分）を略０とすることは、親機電力送信部の間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの絶対値を略０にすることである。
【０２２９】
また、図２６では、コイル２３−１〜コイル２３−３に対応して設けられるトランス（補償トランスＴ１２、Ｔ１３、Ｔ２３）を示している。ワイヤレス給電システム１０６は、ワイヤレス給電システム１０３と相違し、コイル２３−１〜コイル２３−Ｎのうち２つのコイルからなるコイルの組の間に補償トランスが挿入されている。これらの補償トランスからなる部分を補償トランス部２９Ｔと称する。なお、補償トランスの数は、コイルの組の数と同じく、最大でＮ×（Ｎ−１）／２である。ここでは、その最大の数だけ補償トランスが設けられる場合の補償トランスの相互インダクタンスを、トランスＴ１２、トランスＴ１３、・・・、トランスＴ１Ｎ、トランスＴ２３、・・・、トランスＴ（Ｎ−１）Ｎに対応して、それぞれＭ１２、Ｍ１３、・・・、Ｍ１Ｎ、Ｍ２３、・・・、Ｍ（Ｎ−１）Ｎとする。
【０２３０】
ここで、補償トランス部２９Ｔを構成する各トランスＴｉｊの相互インダクタンスは、Ｍｉｊ＝−Ｌｉｊとなるように設定される。
なお、Ｎ個のコイル２３−１〜２３−Ｎの全てのペア、すなわちＮ×（Ｎ−１）／２個のペアの全てに対して、トランスを設けることが望ましいが、配置とコストとの関係から、自己インダクタンスＬｉｊが伝送効率上無視できないほど大きいペアに対してのみトランスを設けてもよい。
【０２３１】
また、補償トランス部２９Ｔを構成する各補償トランスの構成は、コアレストランスであってもよく、トランスのサイズを小さくするという観点と、ある補償トランスからの漏れ磁界がアンテナ部２３Ｇや他の補償トランスとカップリングすることを防止するという観点から、コア付きトランスとしてもよい。また、補償トランスとしてコア付きトランスを用いる場合、トランスコアにおけるエネルギー損失は、ワイヤレス給電システム１０６におけるエネルギーの伝送効率の低下を招くので、トランスコアにエアギャップを設ける構成としてもよい。
【０２３２】
親機２−ｎのコイル同士の間に補償トランスを設けたときの、インピーダンス行列Ｚｐｐは、次式（５５）で表される。
【０２３３】
【数５５】
2014050257.tif 000057
【０２３４】
ここで、式（５５）中のｊは虚数単位である。式（５５）のインピーダンス行列Ｚｐｐにおいては、共振コンデンサ部２６Ｇ（第１項）、補償トランス部２９Ｔ（第２項）、及びアンテナ部２３Ｇ（第３項）各々のインピーダンス行列を第１〜第３項に分けて示している。このうち、第２項と第３項、すなわち、補償トランス部２９Ｔを示す行列と、アンテナ部２３Ｇを示す行列の和をインピーダンス行列Ｚｐｐ’と称する。インピーダンス行列Ｚｐｐ’の非対角項は、補償トランスの相互インダクタンスＭｉｊを、Ｍｉｊ＝−Ｌｉｊとなるように設定したので、０となる。つまり、補償トランスを用いることにより、インピーダンス行列Ｚｐｐ’を対角行列とすることができる。従って、共振コンデンサ部２６Ｇにおける各コンデンサの容量値Ｃｉ（ｉ＝１〜Ｎ）をＣｉ×（Ｍｉｉ＋Ｌｉｉ）＝１／（ω２）の共振条件を満足するように設定することにより、インピーダンス行列Ｚｐｐを略０にできる。
【０２３５】
このように、ワイヤレス給電システム１０６では、図１３に示すワイヤレス給電システム１０３に対して、ワイヤレス給電システム１０３における電流方向切替部２７−１〜電流切替部２７−Ｎと、コイル２３−１〜２３−Ｎとの間に、補償トランス部２９Ｔを設ける。この設計方法の手順を下記に示す。
【０２３６】
（手順１）Ｍｉｊ＝−Ｌｉｊ（ｉ≠ｊ）となるように、トランスＴｉｊの相互インダクタンスを決定する。なお、式（５５）において、Ｍｉｊ＝Ｍｊｉ、Ｌｉｊ＝Ｌｊｉとする。これにより、インピーダンス行列Ｚ０の非対角成分を略０とすることができる。
【０２３７】
（手順２）式（５５）において、補償トランスの相互インダクタンスＭｉｉをｉ番目のチャネルに接続されている補償トランスの自己インダクタンスの総和とする。すなわち、Ｍｉｉを各トランスに磁界の漏れがないことを前提として、次式（５６）で表す値とする。
【０２３８】
【数５６】
2014050257.tif 000058
【０２３９】
（手順３）Ｃ’ｉ×（Ｍｉｉ＋Ｌｉｉ）＝１／（ω２）を満たすようにＣ’ｉを決定し、各電流制御部２６ｂ−ｉ（ｎ＝１〜Ｎ）のコンデンサＣｄｉ（図１４参照）の容量値をこのＣ’ｉの容量値に設定する。これにより、インピーダンス行列Ｚ０の対角成分を略０とすることができる。
【０２４０】
これにより、ワイヤレス給電システム１０６において、電流配分決定部１３が算出に用いるインピーダンス行列Ｚ０（予め記憶部１６にテーブルとして記憶させておく行列）は、補償回路を設けることにより、その非対称項（非対角成分）が略０となり、さらに共振条件を満たすことにより、その対角成分もほぼ０となるため、略０となる。電流配分決定部１３は、Ｒｅ（Ｚ０）の固有値、及び規格化された固有値ベクトルを、この記憶部１６に記憶されているインピーダンス行列Ｚ０を用いて算出する。
また、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、子機３−ｎの配置又は個数により変化する値であるインピーダンス行列Ｚを算出する。そして、電流配分決定部１３は、インピーダンス行列Ｚ０、及びインピーダンス行列Ｚに基づいて、式（３１）により行列Ｉを算出し、算出した行列Ｉの各成分が示す電流をそれぞれ対応する親機２−ｎに印加する。
これにより、ワイヤレス給電システム１０６において、伝送パワーＰｏｗｅｒを最大にすることができることに加えて、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を高めることができ、親機との磁気結合が小さい子機コイルに、エネルギーを伝送することが可能となる。
【０２４１】
（第２の実施形態）
第１の実施形態のワイヤレス給電システム１０６で示した補償トランス部２９Ｔを、コンデンサ（以下、補償コンデンサと称す）で構成した補償コンデンサ部２９Ｃ（補償回路）に置き換えた場合のワイヤレス給電システム（ワイヤレス給電システム１０７とする）について説明する。ワイヤレス給電システム１０７は、補償トランス部２９Ｔが補償コンデンサ部２９Ｃとなる以外の構成については、ワイヤレス給電システム１０６と同様の構成である。そのため、以下では、適宜、ワイヤレス給電システム１０６の構成と比較しつつ、補償コンデンサ部２９Ｃの構成について詳細に説明する。
図２７は、ワイヤレス給電システム１０７における補償コンデンサ部２９Ｃの構成について説明するための図である。
ワイヤレス給電システム１０７は、ワイヤレス給電システム１０６と同様に、コイル２３−１〜コイル２３−Ｎ（図２７においてはコイル２３−１〜コイル２３−３を示す）を有する。なお、以下の説明では、これらの親機のコイルからなる部分を、図２６と同様にアンテナ部２３Ｇと称する。また、各々のコイルの自己インダクタンスを、ワイヤレス給電システム１０６と同様に、コイル２３−１、コイル２３−２、コイル２３−３、・・・、コイル２３−Ｎに対応して、それぞれＬ１１、Ｌ２２、Ｌ３３、・・・、ＬＮＮとする。
【０２４２】
ワイヤレス給電システム１０７は、ワイヤレス給電システム１０６と同様に電流制御部２６ｂ−ｎを有し、コンデンサＣｄ１〜ＣｄＮ（図２７においては、その一部であるコンデンサＣｄ１〜Ｃｄ３を示す）を有する。そこで、以下では、コンデンサＣｄ１〜ＣｄＮからなる部分を、図２６と同様に共振コンデンサ部２６Ｇと称する。また、ワイヤレス給電システム１０６と同様に、各々の容量値はコンデンサＣｄ１、Ｃｄ２、Ｃｄ３、・・・、ＣｄＮに対応して、それぞれＣ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・、ＣＮとする。
【０２４３】
なお、例えば、図１４（ｂ）において、電流振幅制御部１５ｂが端子Ｓ１とコイルＳ２３−ｎを導通させた場合、コンデンサＣｄｎは、ワイヤレス給電システム１０６と同様に、図１４（ｂ）に示す電流制御部２６ｂ−ｎのコンデンサＣ１〜ＣＢのうち、コンデンサＣ１である。ワイヤレス給電システムの動作時、すなわち、子機がある場合のインピーダンス行列Ｚを算出する際には、子機の個数、及び位置に応じて電流制御部２６ｂ−ｎのコンデンサＣ１〜ＣＢのいずれかが選択される。そのため、各親機におけるコンデンサＣ１以外のコンデンサＣ２〜ＣＢの容量値は、コンデンサＣ１の容量値の設定値、及び子機の予定個数、及び予定位置に応じて、子機がある場合のインピーダンス行列Ｚが略０となるように設定される。
【０２４４】
また、図２７では、コイル２３−１〜コイル２３−３に対応して設けられるコンデンサ（補償コンデンサＣｃ１２、Ｃｃ１３、Ｃｃ２３）を示している。ワイヤレス給電システム１０７は、ワイヤレス給電システム１０６の補償トランス部２９Ｔの代りに、コイル２３−１〜コイル２３−Ｎのうち２つのコイルからなるコイルの組の間に補償コンデンサが挿入されている。これらの補償コンデンサからなる部分を補償コンデンサ部２９Ｃと称する。なお、補償コンデンサの数は、コイルの組の数と同じく、最大でＮ×（Ｎ−１）／２である。ここでは、最大設けられる場合の補償コンデンサの容量値を、補償コンデンサＣｃ１２、補償コンデンサＣｃ１３、・・・、補償コンデンサＣｃ１Ｎ、補償コンデンサＣｃ２３、・・・、補償コンデンサＣｃ（Ｎ−１）Ｎに対応して、それぞれＣ１２、Ｃ１３、・・・、Ｃ１Ｎ、Ｃ２３、・・・、Ｃ（Ｎ−１）Ｎとする。
なお、補償コンデンサ部２９Ｃは、ワイヤレス給電システム１０６の補償トランス部２９Ｔと同様に、電流方向切替部２７−１〜電流切替部２７−Ｎと、コイル２３−１〜２３−Ｎとの間に設けられる（図１３に示すワイヤレス給電システム１０３参照）。
また、補償コンデンサ部２９Ｃを構成する各補償コンデンサＣｃｉｊの容量値は、以下のように計算された後、この計算結果に応じて設定される。
【０２４５】
親機２−ｎのコイル同士の間に補償コンデンサを設けたときの、インピーダンス行列Ｚｐｐの計算手法について、以下に説明する。
図２７に示す回路において、コンデンサＣｄ１〜ＣｄＮの一端（電流計２４−ｎ側）を接地したときのアンテナ部２３Ｇ側から見たアドミタンス行列Ｙｐｐの成分をｙｃｉｊとすると、ｙｃｉｊ（ｉ≠ｊ）については次式（５７）で表される。
【０２４６】
【数５７】
2014050257.tif 000059
【０２４７】
なお、式（５７）を用いるに際して、Ｃｊｉ＝Ｃｉｊである。
またｙｃｉｉについては次式（５８）で表される。
【０２４８】
【数５８】
2014050257.tif 000060
【０２４９】
このとき、次式（５９）を満たせば、インピーダンス行列Ｚｐｐは０となる。
【０２５０】
【数５９】
2014050257.tif 000061
【０２５１】
ここで、インピーダンス行列ＺＡは、図２７に示すアンテナ部２３Ｇのインピーダンス行列である。
ワイヤレス給電システム１０６と同様に、インピーダンス行列Ｚｐｐを０にするための設計方法の手順を下記に示す。
（手順１）インピーダンス行列ＺＡの逆行列、すなわち式（５９）の右辺を計算し、左辺のアドミタンス行列Ｙｐｐを算出する。
【０２５２】
（手順２）手順１にて算出したアドミタンス行列Ｙｐｐの非対角項の成分から、式（５７）を用いて、補償コンデンサＣｃｉｊの容量値Ｃｉｊを算出する。
【０２５３】
（手順３）手順２にて算出した容量値Ｃｉｊから、式（５８）を用いて、コンデンサＣｄｉの容量値Ｃｉを算出する。
これにより、式（５９）が満たされるので、インピーダンス行列Ｚｐｐは、その非対称項（非対角成分）が略０となり、補償トランスを用いたワイヤレス給電システム１０６と同様に、インピーダンス行列Ｚｐｐを略０とすることができる。
【０２５４】
なお、この手法では、補償コンデンサＣｃｉｊの容量値Ｃｉｊ、コンデンサＣｄｉの容量値Ｃｉが全て正（プラス）の値となった場合に、図２７に示す回路を実現できるが、負（マイナス）になったときは、そのようなコンデンサは存在しないので、図２７に示す回路を実現できない。
そのため、アンテナコイルのコイル巻きの方向を隣接するコイル２３−Ｎ間で変化させ、カップリングが大きい親機コイル間に設ける補償コンデンサＣｃｉｊの容量値Ｃｉｊをプラスの値とする。なお、カップリングが小さい親機コイル間の補償コンデンサの容量値が小さい場合、当該補償コンデンサの容量値を０とみなし、補償コンデンサを設定しない。
以下、図２８、及び図２９を参照して、補償コンデンサの具体的な配置方法について説明する。
【０２５５】
図２８は、補償コンデンサを用いる場合の親機コイルの配置図の一例である。また、図２９は、図２８の例の場合における補償コンデンサＣｃｉｊの容量値Ｃｉｊの一例を示す図である。
図２８は、１６個のコイル２３−１〜２３−１６を、一辺が４個の中実方陣の形に並べて配置した例について示している。なお、図２８の例において、各コイルは、線間３ｍｍで巻き数が６０ターンであり、隣り合うコイルとは０．３６３ｍのピッチで配置されている。また、図２７において、各コイルについてその内側に符号「Ｒ」または符号「Ｌ」が記載されている。符号「Ｒ」は電流を＋方向に流した時の向きが右回り、符号「Ｌ」は電流を＋方向に流した時の向きが左回りであることを示している。すなわち、図２８に示す各コイルは、縦または横に隣接するコイル同士において、電流を＋方向に流した時の向きが逆向きとなるように設定されている。
【０２５６】
この配置の場合、インピーダンスＺｐｐを略０とする上述した計算手法により、補償コンデンサＣｉｊの容量値は、単位をｐＦ（ピコファラッド）として、図２９に示す値となる。例えば、コンデンサＣｄｉの容量値Ｃｉは、それぞれ、図２９にｉ＝ｊで示す箇所の値である８７３０ｐＦ〜９４３２ｐＦの間の値となる。
また、隣接するコイル間に設ける補償コンデンサの容量値は、全てプラスの値である６９１ｐＦ〜７３７ｐＦの間の値となる。例えば、図２８に示すコイル２３−６を取り囲むコイル２３−１〜２３−３、コイル２３−５、コイル２３−７、コイル２３−９〜２３−１１との間に設ける補償電流を＋方向に流した時の向きコンデンサの容量値（計算値）は、次の値となる。すなわち、最小ピッチで隣接するコイル２３−２、コイル２３−５、コイル２３−７、コイル２３−１０との間に設ける補償コンデンサＣｃ６・２、Ｃｃ６・５、Ｃｃ６・７、Ｃｃ６・１０の容量値Ｃ６・２、Ｃ６・５、Ｃ６・７、Ｃ６・１０は、それぞれ図２９に示すように７２６ｐＦ、７２６ｐＦ、７３７ｐＦ、７３７ｐＦと、正の値となる。一方、斜め方向に隣接するコイル２３−１、コイル２３−３、コイル２３−９、コイル２３−１１との間に設ける補償コンデンサＣｃ６・１、Ｃｃ６・３、Ｃｃ６・９、Ｃｃ６・１１の容量値Ｃ６・１、Ｃ６・３、Ｃ６・９、Ｃ６・１１は、それぞれ図２９に示すように−２６９ｐＦ、−２７７ｐＦ、−２７７ｐＦ、−２８６ｐＦと、負の値となる。なお、残りの最近接でも第２近接でもないコイル２３−４、コイル２３−８、コイル２３−１２〜２３−１６との間に設ける補償コンデンサＣｃ６・４、Ｃｃ６・８、Ｃｃ６・１２〜Ｃｃ６・１６の容量値Ｃ６・４、Ｃ６・８、Ｃ６・１２〜Ｃ６・１６は、それぞれ図２９に示すように８３ｐＦ、−１２７ｐＦ、８８ｐＦ、８３ｐＦ、−１２７ｐＦ、８８ｐＦ、−４３ｐＦとなる。これらの値は、絶対値がコイル２３−６を取り囲むコイルとの間に設ける補償コンデンサの容量値に比べ小さな値となる。このように、最小ピッチで隣接するコイル間の容量値は全てプラスであり、最小ピッチ以上離れたコイルとの間の容量値は、負の値となるか、正での値であってもその値が最小ピッチで隣接するコイル間の容量値に比べて無視できるほど小さい。そのため、本実施形態では、一例として、これらの容量値を０とみなし、容量値を０とみなした所には補償コンデンサを挿入しない。
【０２５７】
以上、本実施形態において、コイル２３−１〜２３−９は、中実方陣の形に並べて配置されており、コイルを該コイルの巻きの軸方向から見た平面視において、縦または横に隣接するコイル間で、コイルの相互インダクタンスが正であり、上記平面視において、縦または横に隣接するコイル間にコンデンサから構成される補償回路を備える。このため、アドミタンス行列Ｙｐｐの非対角項の成分の虚部が正になるので、コイル間に挿入される補償回路をコンデンサで実現することができる。また、電流配分決定部１３が算出に用いるインピーダンス行列Ｚ０（予め記憶部１６にテーブルとして記憶させておく行列）の非対称項（非対角成分）のうち、縦または横に隣接するコイル間に相当する成分を小さくすることができる。その結果、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を向上させることができる。
【０２５８】
これにより、補償回路としてコンデンサ補償部を用いたワイヤレス給電システム１０７において、電流配分決定部１３が算出に用いるインピーダンス行列Ｚ０（予め記憶部１６にテーブルとして記憶させておく行列）は、補償回路を設けることにより、その非対称項（非対角成分）が略０となり、さらに共振条件を満たすことにより、その対角成分もほぼ０となるため、略０となる。電流配分決定部１３は、Ｒｅ（Ｚ０）の固有値、及び規格化された固有値ベクトルを、この記憶部１６に記憶されているインピーダンス行列Ｚ０を用いて算出する。
また、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、子機３−ｎの配置又は個数により変化する値であるインピーダンス行列Ｚを算出する。そして、電流配分決定部１３は、インピーダンス行列Ｚ０、及びインピーダンス行列Ｚに基づいて、式（３１）により行列Ｉを算出し、算出した行列Ｉの各成分が示す電流をそれぞれ対応する親機２−ｎに印加する。
これにより、ワイヤレス給電システム１０７において、伝送パワーＰｏｗｅｒを最大にすることができることに加えて、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を高めることができ、親機コイルとの磁界結合が小さい子機コイルに、エネルギーを伝送することが可能となる。
【０２５９】
なお、相互インダクタンスが正であるコイルの組であって、該コイルの組のコイル間の距離が予め決められた範囲にあるコイルの組のコイル間に、コンデンサから構成される補償回路を備えていてもよい。ここで、コイルの相互インダクタンスが正であるコイルの組とは、例えば、コイルを該コイルの巻きの軸方向から見た平面視において、コイルの巻き方を同一にし、かつ電流の方向が逆であるコイルの組である。また、コイルの相互インダクタンスが正であるコイルの組とは、例えば、同一軸上に平行に配置されたコイルの組であって、コイルの巻き方を同一にし、かつ電流の方向が逆であるコイルの組である。これにより、電流配分決定部１３が算出に用いるインピーダンス行列Ｚ０（予め記憶部１６にテーブルとして記憶させておく行列）の非対称項（非対角成分）を小さくすることができる。その結果、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を向上させることができる。
【０２６０】
また、これに限らず、電力送信素子（例えば、コイルまたはトランス）の間の距離が予め決められた範囲にある電力送信素子の間に、トランスまたはコンデンサから構成される補償回路を備えていてもよい。これにより、電流配分決定部１３が算出に用いるインピーダンス行列Ｚ０（予め記憶部１６にテーブルとして記憶させておく行列）の非対称項（非対角成分）を小さくすることができる。その結果、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を向上させることができる。
【０２６１】
また、これに限らず、Ｎ個の前記親機電力送信部のうち、２個の親機電力送信部からなる組の少なくとも１つ以上の組において、各親機電力送信部が備える、電力を送信する電力送信素子同士の間にトランスまたはコンデンサから構成されてもよい。これにより、電流配分決定部１３が算出に用いるインピーダンス行列Ｚ０（予め記憶部１６にテーブルとして記憶させておく行列）の非対称項（非対角成分）を小さくすることができる。その結果、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を向上させることができる。
【０２６２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、ワイヤレス給電システム１０６で示した補償トランス部２９Ｔを、ワイヤレス給電システム１０４に適用した場合のワイヤレス給電システム（ワイヤレス給電システム１０８とする）について説明する。
図３０は、ワイヤレス給電システム１０８における親機及び子機の構成を示す概略ブロック図である。
ワイヤレス給電システム１０８では、補償トランス部２９Ｔを備える点がワイヤレス給電システム１０４と相違し、それ以外の構成はワイヤレス給電システム１０４と同様であるため説明を省略する。
なお、ワイヤレス給電システム１０８の説明では、図２２の電流制御部２６ｃ−ｎ（ｉ＝１〜Ｎ）におけるコンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）の容量値をＣｉ１〜ＣｉＢとする。また、ワイヤレス給電システム１０８では、上記Ｂの値は３〜約１０の値が好ましく、すなわち、電流制御部２６ｃ−ｎにおけるコンデンサの個数は３〜８程度が好ましい。
【０２６３】
電流制御部２６ｃ−ｎにおけるコンデンサＣａ０〜Ｃａ（Ｂ−１）の容量値Ｃｉｊは、ワイヤレス給電システム１０６についての手順１〜手順３により算出される。
すなわち、手順３において算出された容量値Ｃ’ｉが、次式（６０）を満たすように容量値Ｃｉｊに振り分けられる。
【０２６４】
【数６０】
2014050257.tif 000062
【０２６５】
なお、各容量値Ｃｉｊへの振り分けに際し、次式（６１）に従って、各容量値Ｃｉｊが設定される。
【０２６６】
【数６１】
2014050257.tif 000063
【０２６７】
これにより、ワイヤレス給電システム１０８において、電流配分決定部１３が算出に用いるインピーダンス行列Ｚ０（予め記憶部１６にテーブルとして記憶させておく行列）は、補償回路を設けることにより、その非対称項（非対角成分）が略０となり、さらに共振条件を満たすことにより、その対角成分もほぼ０となるため、略０となる。電流配分決定部１３は、Ｒｅ（Ｚ０）の固有値、及び規格化された固有値ベクトルを、この記憶部１６に記憶されているインピーダンス行列Ｚ０を用いて算出する。
また、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、子機３−ｎの配置又は個数により変化する値であるインピーダンス行列Ｚを算出する。そして、電流配分決定部１３は、インピーダンス行列Ｚ０、及びインピーダンス行列Ｚに基づいて、式（３１）により行列Ｉを算出し、算出した行列Ｉの各成分が示す電流をそれぞれ対応する親機２−ｎに印加する。
これにより、ワイヤレス給電システム１０８において、伝送パワーＰｏｗｅｒを最大にすることができることに加えて、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を高めることができ、親機コイルとの磁界結合が小さい子機コイルに、エネルギーを伝送することが可能となる。
【０２６８】
なお、インピーダンス行列Ｚを算出する際、補償トランス部２９Ｔから子機側を見たインピーダンス行列（式（５５）の第２項と第３項に相当する）が対角行列になっていることが重要である。子機が存在する場合、子機同士のカップリングが無視できる場合、式（９）によれば子機のカップリングにより、この行列の非対角成分が表われることはない。
【０２６９】
続いて、ワイヤレス給電システム１０８による伝送効率の向上について、図面を参照して説明する。
図３１は、ワイヤレス給電システム１０８の親機コイルの配置図である。また、図３２は、親機コイル上を子機コイルが直線ＬＣに沿って移動する際の伝送効率について示す図である。また、図３３は、親機コイル上を子機コイルが直線ＬＰに沿って移動する際の伝送効率について示す図である。
図３１は、９個のコイル２３−１〜２３−９を、一辺が３個の中実方陣の形に並べて配置した例について示している。なお、図３１において、各コイルは、線間３ｍｍで巻き数が６０ターンであり、隣り合うコイルとは０．４５０ｍのピッチで配置されている。また、図３１（ａ）は、コイル２３−５の中心からコイル２３−６の中心を通る直線ＬＣに沿って子機コイルの中心が移動する場合を示しており、図３１（ｂ）は、直線ＬＣを親機コイルの配置の半ピッチ分Ｙ軸の＋方向へ平行にずらした直線ＬＰに沿って子機コイルの中心が移動する場合を示している。なお、ここでは、子機コイル（コイル３３−Ｍ）は１つであるものとする。また、子機コイルは、例えば線間１８ｍｍで巻き数が１０ターンであるものとする。
【０２７０】
図３２は、子機コイルの中心が図３１（ａ）に示す移動をしたときの、すなわち図３１（ａ）における直線ＬＣを移動したときの伝送効率を示している。図３２（ａ）〜図３２（ｄ）各々において、縦軸は伝送効率、横軸は図３１（ａ）におけるｘ座標を表す。図３２（ａ）〜図３２（ｄ）は、それぞれ親機コイルと子機コイルとの距離（親機が存在するｚ＝０の面と、子機が移動するｚ＝Ｚｃの面との距離）Ｚｃを、０．３ｍ、０．５ｍ、０．７ｍ、０．９ｍとしたときの伝送効率を示している。
【０２７１】
また、図３２（ａ）〜図３２（ｄ）各々において、曲線Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、ＬＡと補償トランスの配置との関係は以下の通りである。
すなわち、直線Ｌ０は、補償トランス部２９Ｔがない場合の伝送効率を示している。
曲線Ｌ１は、最近接の親機コイル同士の間にのみ補償トランスを設けた場合の伝送効率を示している。例えば、図３１（ａ）のコイル２３−５であれば、最小ピッチの位置にあるコイル２３−２、２３−４、２３−６、２３−８との間に補償トランスを設ける場合である。
【０２７２】
曲線Ｌ２は、最近接の親機コイル同士の間と、最近接の次に近接する第２近接の親機コイルとの間に補償トランスを設ける場合の伝送効率を示している。例えば、図３１（ａ）のコイル２３−５であれば、最近接のコイルであるコイル２３−２、２３−４、２３−６、２３−８との間と、第２近接のコイルであるコイル２３−１、２３−３、２３−７、２３−９との間とに、補償トランスを設ける場合である。また、コイル２３−１であれば、コイル２３−４とコイル２３−２とが最近接のコイルであり、コイル２３−５が第２近接のコイルであり、これらのコイルとの間に補償トランスを設け、他のコイル２３−３、コイル２３−６〜２３−９との間には補償トランスを設けない。
曲線ＬＡは、コイル２３−１から２３−９のうちから、２個のコイルを選択する全ての組み合わせ、すなわち３６組のコイルの組全てについて補償トランスを設ける場合の伝送効率を示している。
【０２７３】
また、図３３は、子機コイルの中心が図３１（ｂ）に示す移動をしたときの、すなわち図３１（ｂ）における直線ＬＰを移動したときの伝送効率を示している。図３３（ａ）〜図３３（ｄ）各々において、縦軸は伝送効率、横軸は図３１（ｂ）におけるｘ座標を表す。図３３（ａ）〜図３３（ｄ）は、それぞれ親機コイルと子機コイルとの距離Ｚｃを、０．３ｍ、０．５ｍ、０．７ｍ、０．９ｍとしたときの伝送効率を示している。また、図３３（ａ）〜図３３（ｄ）各々において、曲線Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、ＬＡと補償トランスの配置との関係は、上述の図３２と同様である。
【０２７４】
図３２、図３３に示すように、いずれの高さ（Ｚｃ）でも補償トランスを全く設けない場合（曲線Ｌ０）に比べて、全てのコイルの組の間に補償トランスを設ける場合（曲線ＬＡ）は、当然に伝送効率が改善される。
また、距離Ｚｃが０．７ｍまでは、最近接コイルの間のみに補償トランスを設けた場合（曲線Ｌ１）であっても、曲線ＬＡの場合ほどではないが、第２近接まで補償トランスを設けた場合（曲線Ｌ２）に比べて遜色なく伝送効率を改善できていることがわかる。このことから、ワイヤレス給電システム１０８では、補償トランスをコイルの組全てについてまで設けずに、最近接のコイル同士の間に設けることにより、全く補償トランスを設けない場合に比べて伝送効率を向上できている。
【０２７５】
なお、各実施形態において、親機電力送信部の間におけるインピーダンス行列またはアドミッタンス行列の成分の少なくとも非対角項が略０となる条件を満たすようにしたが、親機電力送信部の間におけるインピーダンス行列またはアドミッタンス行列の成分の少なくとも非対角項が予め決められた範囲に収まるようにしてもよい。その場合、親機電力送信部それぞれが、電力を送信する電力送信素子（例えば、コイル）を備え、子機電力受信部が存在しないときの、親機電力送信部の間におけるインピーダンス行列またはアドミッタンス行列の成分の少なくとも非対角項が予め決められた範囲に収まるように、複数の親機電力送信部のうち、２個の親機電力送信部からなる組の少なくとも１つ以上の組において、電力送信素子同士の間にトランスまたはコンデンサから構成される補償回路を備えるようにしてもよい。これにより、親機電力送信部の間における相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスの絶対値を小さくすることができる。その結果、高周波電源４ｂの出力電圧が低くてもエネルギーの伝送効率を向上させることができる。
【０２７６】
以上をまとめると、非接触で給電する少なくとも一つの親機電力送信部と、少なくとも一つの親機電力送信部から非接触で給電を受ける少なくとも一つの子機電力受信部を具備する非接触給電システムであって、トランスまたはコンデンサから構成される補償回路を少なくとも一つ備え、複数の親機電力送信部のうちから選択されうる２個の親機電力送信部からなる組のうち少なくとも１つ以上の組において、該組を構成する親機電力送信部が上記補償回路を介して接続されているか、または複数の子機電力受信部のうちから選択されうる２個の子機電力受信部からなる組のうち少なくとも１つ以上の組において、該組を構成する子機電力受信部が上記補償回路を介して接続されている。
【０２７７】
また、前記子機電力受信部の間、または親機電力送信部の間を接続する前記補償回路はそれぞれ親機電力送信部がないときの子機電力受信部の端子間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンス、または子機電力受信部がないときの親機電力送信部の端子間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスが略０になる。ここで略０とは、補償回路を入れていないとき親機電力送信部間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスよりも十分に小さく、さらには親機電力送信部と子機電力受信部との間の相互インピーダンスまたは相互アドミッタンスよりも十分小さいことである。これにより、インピーダンス行列またはアドミッタンス行列の比対角成分を略０にすることにより、伝送効率を向上させることができる。
【０２７８】
また、子機電力受信部の間、または親機電力送信部の間を接続する前記補償回路はそれぞれ親機電力送信部がないときの子機電力受信部の端子間の自己インピーダンスまたは自己アドミッタンス、または子機電力受信部がないときの親機電力送信部の端子間の自己インピーダンスまたは自己アドミッタンスが略０になる。これにより、インピーダンス行列またはアドミッタンス行列の対角成分を略０にすることにより、伝送効率を向上させることができる。
【０２７９】
なお、上記のワイヤレス給電システムでは、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、上記のワイヤレス給電システムでは、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。
【０２８０】
上記各ワイヤレス給電システムでは、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。
【０２８１】
なお、上記各ワイヤレス給電システムにおいては、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、上記のワイヤレス給電システムでは、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、上記各ワイヤレス給電システムにおいて、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。
【０２８２】
なお、上記の各ワイヤレス給電システム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。
【０２８３】
なお、上記ワイヤレス給電システムでは、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。
【０２８４】
また、上記ワイヤレス給電システムにおいて、親機電力送信部（２−ｎ、２ｂ−ｎ、２０−ｎ、２ａ−ｎ、２ｃ−ｎ、２ｄ−ｎ）は、電力を送信する電力送信素子としてのインダクタ（２３−ｎ）、及びキャパシタ（２２−ｎ、電流制御部２６ｂ−ｎにおけるコンデンサ、電流制御部２６ｃ−ｎにおけるコンデンサ）を備える。子機電力受信部（３−ｍ、３０−ｍ、３０ａ−ｍ、３ａ−ｍ）は、電力を受信する電力受信素子としてのインダクタ（３１−ｍ）、及びキャパシタ（３２−ｍ、３２ａ―ｍ、３２ｂ−ｍ）を備える。
ワイヤレス給電システムでは、親機電力送信部のインダクタ、及びキャパシタ、子機電力受信部のインダクタ、及びキャパシタからなる回路の共振による磁界結合により、送信部のインダクタから受信部のインダクタへと電力を給電する。
なお、ワイヤレス給電システムを、以下の構成としてもよい。すなわち、電力送信部が、電力を送信する電力送信素子としてのキャパシタ、及びインダクタを備え、子機電力受信部が、電力を受信する電力受信素子としてのキャパシタ、及びインダクタを備える。そして、親機電力送信部のインダクタ、及びキャパシタ、子機電力受信部のインダクタ、及びキャパシタからなる回路の共振による静電結合により、送信部のキャパシタから受信部のキャパシタへと電力を給電する構成としてよい。
【０２８５】
なお、上記各ワイヤレス給電システム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、上述したワイヤレス給電システム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、上記の各ワイヤレス給電システムにおいて、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。
【符号の説明】
【０２８６】
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、２３Ｇ・・・アンテナ部、２６Ｇ・・・共振コンデンサ部、２９Ｔ・・・補償トランス部、２９Ｃ・・・補償コンデンサ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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