非接触供电系统、非接触供电装置、非接触供电程序以及非接触供电方法

摘要

母机送电控制部将对多个线圈提供的电力决定为与基于多个线圈的互感的阻抗矩阵的实元素的特征向量成比例。

说明书

技术领域

本发明涉及非接触供电系统、非接触供电装置、非接触供电程序以及非 接触供电方法。

背景技术

在无线供电中，已知有使用磁场共振的非接触供电系统。在专利文献1 中，记载了在发送侧设备（母机）与接收侧设备（子机）之间的一对一的供 电方法。此外，在专利文献1中记载有子机通过通信部件向母机侧发送磁场、 功率信息、位置信息的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利申请公开第2011/0018361号说明书

专利文献2：特开2012-75304号公报

专利文献3：特表2011-517265号公报

发明内容

发明要解决的课题

然后，在设置了多个母机的住宅等房屋，有时使用多个无线家电（子机）。 此时，存在从母机至子机的电力传输效率由于多个母机之间或者母机与子机 的干扰而降低的情况。

此外，在专利文献2中，在地板铺设线圈共振元件，向子机的位置设置 该线圈共振元件的电力传输路径，从而向子机传输电力。

但是，在专利文献2中，由于在电力传输路径上的线圈共振元件上流过 电流因此欧姆损耗较大，无法传输高效的能量。

此外在专利文献3中，从多个母机向主线圈流过电流，且向其他的线圈 中的至少一个线圈流过反向电流，从而减少漂移磁场，强化母机与子机的结 合。

但是，在专利文献3中，在子机的线圈到达将四个线圈配置成正方形格 子状的基本单元（母机的线圈组）的格子中心时，在四个线圈上流过相同方 向的电流的情况下的效率较高，但如果流过反向电流，则效率降低。此外， 子机的线圈和母机的线圈之间的距离需要设为母机的线圈直径的1/4以下， 因此无法进行远距离的能量传输。此外，在专利文献3中，没有公开用于决 定在线圈流过的电流的通用算法，因此无法有效地决定在线圈流过的电流。 此外，在专利文献3中，由于进行1比特的导通状态与截止状态的控制，因 此提高效率方面存在限制。

本发明鉴于上述问题而完成，提供能够提高电力的传输效率的非接触供 电系统、非接触供电装置、非接触供电程序以及非接触供电方法。

用于解决课题的手段

另外，在数学上与以下项目等价的部分全部设为本申请的范围。

（1）本发明用于解决上述的课题，本发明的一个方式是一种非接触供电 系统，具有N个（N为2以上的整数）的母机电力发送部、至少一个子机电 力接收部、以及用于决定对所述N个母机电力发送部提供的电信号的分配决 定部，其特征在于，

所述电信号于元素中具有电流或电压或其线性耦合量，所述分配决定部 将所述电信号决定为如下：在设为于元素中具有对所述各母机电力发送部提 供的电信号的N行×1列维向量X时，将矩阵A设为N行×N列的正则的厄 密矩阵，从而式（1）（～是转置矩阵，*是复共轭）的标量为非负，

[数1]

${\tilde{X}}^{*}\mathrm{AX}...\left(1\right)$

所述子机电力接收部起作用时的所述电信号的2维形式矩阵是表示能量 的耗散且以其系数作为元素的N行×N列的厄密的矩阵B，式（2）的标量表 示能耗，

[数2]

${\tilde{X}}^{*}\mathrm{BX}...\left(2\right)$

矩阵A示为式（3）时，

[数3]

$A={\tilde{C}}^{*}C...\left(3\right)$

所述电信号成比例于对由式（4）表示的矩阵D

[数4]

$D={\tilde{C}}^{*-1}{\mathrm{BC}}^{-1}...\left(4\right)$

对于非零的特征值的特征向量Y的线性耦合从左起乘以所述矩阵C的向量 CY的元素。

（2）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在于， 所述矩阵B是与在所述子机电力接收部起作用时的各个所述母机电力发送部 的端子有关的阻抗矩阵的实数部分或导纳矩阵的实数部分的矩阵，所述分配 决定部基于表示所述电信号的二维形式的正值确定的能量矩阵即基准矩阵、 该矩阵B，决定对所述N个母机电力发送部提供的电信号。

（3）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在于， 所述分配决定部将对所述N个母机电力发送部提供的电信号决定为，与基于 所述矩阵D的对于最大特征值的特征向量Y算出的向量CY的元素成比例， 或者与基于所述矩阵D的对于最小特征值的特征向量Y算出的向量CY的元 素成比例。

（4）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在于， 所述矩阵A是单位矩阵。

（5）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在于， 所述矩阵A是在所述子机电力接收部不存在时的阻抗矩阵的实数部分或导纳 矩阵的实数部分。

（6）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在于， 所述矩阵A是各个所述母机电力发送部的阻抗矩阵的虚数部分、电容矩阵的 实数部分、以及电感矩阵的实数部分的任一个。

（7）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在于， 所述二维形式的式（1）的标量是蓄积于某特定区域的空间的场的能量的总和。

（8）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在于， 所述分配决定部将对所述N个母机供电发送部提供的所述电信号决定为如 下：与所述特征向量的元素中的绝对值最大的元素对应的电流成为额定电流， 或者与所述特征向量的元素中的绝对值最大的元素对应的电压成为额定电 压。

（9）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在于， 所述基准矩阵是在所述子机电力接收部不存在时的阻抗矩阵的实数部分或导 纳矩阵的实数部分，或者是所述N个母机电力发送部之间的电感矩阵的实数 部分，或者是在所述母机电力发送部之间的阻抗矩阵的虚数部分或所述母机 电力发送部之间的导纳矩阵的虚数部分在空间中的特定区域激发的能量由所 述电信号的二维形式表示时的厄密的系数矩阵。

（10）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，在所述分配决定部中将对所述N个母机电力发送部提供的电信号决定为 所述向量Y收敛于所述矩阵D的特征向量。

（11）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，所述子机电力接收部具有用于限制来自所述N个母机电力发送部的供电 的受电拒绝模式。

（12）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，具有控制部，其限制被供电的所述电信号，从而输出给所述母机电力发 送部。

（13）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，所述控制部通过与所述电信号的能量相比其能量耗散可忽略的元件，限 制所述电信号。

（14）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，所述母机电力发送部具有电力发送部，所述子机电力接收部具有电力接 收部，所述电力发送部以及所述电力接收部各自具有电感，通过基于所述电 力发送部的电感和所述电力接收部的电感的谐振，从而磁场耦合。

（15）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，所述母机电力发送部具有电力发送部，所述子机电力接收部具有电力接 收部，所述电力发送部以及所述电力接收部具有电容器，通过基于所述电力 发送部的电容器以及所述电力接收部的电容器的谐振，从而静电耦合。

（16）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，所述控制部具有多个电容器和多个切换部，所述多个电容器的一端互相 连接，另一端分别与各切换部的输入端连接，所述多个切换部的输出端互相 连接，该连接的点与线圈连接，所述分配决定部基于表示在依次切换所述切 换部时在所述线圈施加的电压的信息以及表示在所述电容器流过的电流的信 息，决定对所述N个母机电力发送部提供的电信号的分配。

（17）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，所述控制部具有：多个电容器；以及多个切换部，所述切换部具有第1～ 第3端口，且具有端口切换开关，其在所述第1～第3端口内，切换所述第1 或所述第2端口与所述第3端口的连接，所述多个切换部的所述第1端口互 相连接，该连接的第1连接点被连接于电源部，所述第2端口互相连接，该 第2端口分别接地，所述第3端口连接于所述多个电容器中的一个电容器的 一端，所述多个电容器的另一端互相连接，该连接的第2连接点与线圈连接， 所述切换部基于表示在依次切换该切换部时在所述第2连接点流过的电流的 信息以及表示在线圈上施加的电压的信息，决定对所述N个母机电力发送部 提供的电信号的分配。

（18）此外，本发明的一个方式在上述的非接触供电系统中，其特征在 于，所述电信号从比所述母机电力发送部的数量少的数量的电源提供。

（19）本发明用于解决上述课题，本发明的一个方式是一种非接触供电 系统，具有：N个（N为2以上的整数）母机电力发送部、至少一个子机电 力接收部、以及决定对所述N个母机电力发送部提供的电信号的分配决定部， 其特征在于，所述电信号于元素中具有电流或电压或其线性耦合量，所述分 配决定部将对所述N个母机电力发送部提供的所述电信号决定为：与在所述 子机电力接收部存在时的阻抗矩阵的实数部分或导纳矩阵的实数部分的矩阵 B的对于非0的特征值的特征值向量的元素成比例。

（20）本发明用于解决上述课题，本发明的一个方式是一种非接触供电 装置，具有：N个（N为2以上的整数）母机电力发送部、至少一个子机电 力接收部、决定对所述N个母机电力发送部提供的电信号的分配决定部，其 特征在于，所述电信号于元素中具有电流或电压或其线性耦合量，所述分配 决定部将所述电信号决定为如下：在设为于元素中具有对所述各母机电力发 送部提供的电信号的N行×1列的N维向量X时，将矩阵A设为N行×N 列的正则的厄密矩阵，式（5）（～是转置矩阵，*是复共轭）的标量为非负，

[数5]

${\tilde{X}}^{*}\mathrm{AX}...\left(5\right)$

所述子机电力接收部起作用时的所述电信号的2维形式矩阵是表示能量 的耗散且以其系数作为元素的N行×N列的厄密的矩阵B，式（6）的标量表 示能耗，

[数6]

${\tilde{X}}^{*}\mathrm{BX}...\left(6\right)$

矩阵A示为式（7）时，

[数7]

$A={\tilde{C}}^{*}C...\left(7\right)$

所述电信号成比例于对由式（8）表示的矩阵D

[数8]

$D={\tilde{C}}^{*-1}{\mathrm{BC}}^{-1}...\left(8\right)$

对于非零的特征值的特征向量Y的线性耦合从左起乘以所述矩阵C的向量 CY的元素。

（21）本发明用于解决上述的课题，本发明的一个方式是一种非接触供 电装置，具有：N个（N为2以上的整数）母机电力发送部、至少一个子机 电力接收部、决定对所述N个母机电力发送部提供的电信号的分配决定部， 其特征在于，所述电信号于元素中具有电流或电压或其线性耦合量，所述分 配决定部将对所述N个母机电力发送部提供的所述电信号决定为，与在所述 子机电力接收部存在时的阻抗矩阵的实数部分或导纳矩阵的实数部分的矩阵 B对于非0的特征值的特征向量的元素成比例。

（22）本发明用于解决上述课题，本发明的一个方式是一种非接触供电 程序，用于使非接触供电系统的非接触供电装置的计算机执行如下步骤，其 中电信号于元素中具有电流或电压或其线性耦合量，且所述非接触供电系统 具有：N个（N为2以上的整数）母机电力发送部、至少一个子机电力接收 部、决定对所述N个母机电力发送部提供的所述电信号的分配决定部：所述 分配决定部将所述电信号决定为如下：在设为于元素中具有对所述各母机电 力发送部提供的电信号的N行×1列的N维向量X时，将矩阵A设为N行 ×N列的正则的厄密矩阵，式（9）（～是转置矩阵，*是复共轭）的标量为非 负，

[数9]

${\tilde{X}}^{*}\mathrm{AX}...\left(9\right)$

所述子机电力接收部起作用时的所述电信号的2维形式矩阵是表示能量 的耗散且以其系数作为元素的N行×N列的厄密的矩阵B，式（10）的标量 表示能耗，

[数10]

${\tilde{X}}^{*}\mathrm{BX}...\left(10\right)$

矩阵A示为式（11）时，

[数11]

$A={\tilde{C}}^{*}C...\left(11\right)$

所述电信号成比例于对由式（12）表示的矩阵D

[数12]

$D={\tilde{C}}^{*-1}{\mathrm{BC}}^{-1}...\left(12\right)$

对于非0的特征值的特征向量Y的线性耦合从左起乘以所述矩阵C的向量 CY的元素。

（23）本发明用于解决上述课题，本发明的一个方式是一种非接触供电 程序，用于使非接触供电系统的非接触供电装置的计算机执行如下步骤，其 中电信号于元素中具有电流或电压或其线性耦合量，且所述非接触供电系统 具有：N个（N为2以上的整数）母机电力发送部、至少一个子机电力接收 部、决定对所述N个母机电力发送部提供的所述电信号的分配决定部：所述 分配决定部将对所述N个母机电力发送部提供的所述电信号决定为，与在所 述子机电力接收部存在时的阻抗矩阵的实数部分或导纳矩阵的实数部分的矩 阵B对于非0的特征值的特征向量的元素成比例。

（24）本发明用于解决上述课题，本发明的一个方式是一种非接触供电 方法，具有如下步骤：在非接触供电系统的非接触供电装置中，电信号于元 素中具有电流或电压或其线性耦合量，且所述非接触供电系统具有：N个（N 为2以上的整数）母机电力发送部、至少一个子机电力接收部、决定对所述 N个母机电力发送部提供的所述电信号的分配决定部，所述分配决定部将所 述电信号决定为如下：在设为于元素中具有对所述各母机电力发送部提供的 电信号的N维向量X时，将矩阵A设为N行×N列的正则的厄密矩阵，式 （13）（～是转置矩阵，*是复共轭）的标量为非负，

[数13]

${\tilde{X}}^{*}\mathrm{AX}...\left(13\right)$

所述子机电力接收部起作用时的所述电信号的2维形式矩阵是表示能量 的耗散且以其系数作为元素的N行×N列的厄密的矩阵B，式（14）的标量 表示能耗，

[数14]

${\tilde{X}}^{*}\mathrm{BX}...\left(14\right)$

矩阵A示为式（15）时，

[数15]

$A={\tilde{C}}^{*}C...\left(15\right)$

所述电信号成比例于对由式（16）表示的矩阵D

[数16]

$D={\tilde{C}}^{*-1}{\mathrm{BC}}^{-1}...\left(16\right)$

对于非0的特征值的特征向量Y的线性耦合从左起乘以所述矩阵C的向量 CY的元素。

（25）本发明用于解决上述课题，本发明的一个方式是一种非接触供电 方法，具有如下步骤：在非接触供电系统的非接触供电装置中，电信号于元 素中具有电流或电压或其线性耦合量，且所述非接触供电系统具有：N个（N 为2以上的整数）母机电力发送部、至少一个子机电力接收部、决定对所述 N个母机电力发送部提供的所述电信号的分配决定部，所述分配决定部将对 所述N个母机电力发送部提供的所述电信号决定为，与在所述子机电力接收 部存在时的阻抗矩阵的实数部分或导纳矩阵的实数部分的矩阵B对于非0的 特征值的特征向量的元素成比例。

发明效果

根据本发明，能够提高电力的传输效率。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的无线供电系统的示意图。

图2是表示本实施方式的母机与子机的结构的概略模块图。

图3是表示本实施方式的母机供电控制部的结构的概略模块图。

图4A是表示本实施方式的电流分配决定部的结构的概略模块图。

图4B是说明本实施方式的线圈具有寄生电容时的等效电路的图。

图5是表示本实施方式的电流分配决定部的动作的一例的流程图。

图6A是表示本实施方式的仿真的结果的图。

图6B是表示本实施方式的仿真的结果的图。

图7是表示本实施方式的变形例1的电流分配决定部的结构的概略模块 图。

图8是表示本实施方式的变形例1的电流分配决定部的动作的其他一例 的流程图。

图9是表示本实施方式的变形例2的母机与子机的结构的概略模块图。

图10是表示了本发明的第2实施方式的电流分配决定部的结构的一例的 概略模块图。

图11是表示本实施方式的电流分配决定部的动作的一例的流程图。

图12A是表示本实施方式的仿真的结果的图。

图12B是表示本实施方式的仿真的结果的图。

图12C是表示本实施方式的仿真的结果的图。

图13A是表示本发明的第3实施方式的母机与子机的结构的概略模块 图。

图13B是表示本发明的第3实施方式的电流方向切换部的结构的概略电 路图。

图14是表示本实施方式的电流控制部的结构的概略模块图。

图15是表示本实施方式的母机供电控制部的结构的概略模块图。

图16是表示在本实施方式的选择表格存储部中存储的选择表格的一例 的示意图。

图17是表示本实施方式的电容器的数目与从母机至子机的能量传输效 率的关系的图表。

图18是图1的变形例的无线供电系统的示意图。

图19是图9的变形例的无线供电系统的示意图。

图20是图13A的变形例的无线供电系统的示意图。

图21是表示本发明的第4实施方式的母机与子机的结构的概略模块图。

图22是表示本实施方式的电流控制部的结构的模块图。

图23是本实施方式的母机的等效电路图。

图24是表示本发明的第5实施方式的母机与子机的结构的概略模块图。

图25是说明Re(Y)的特征值λ与|1-βλ_n|的关系的图。

具体实施方式

（第1实施方式）

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的第1实施方式的无线供电系统的示意图。

在该图中，无线供电系统具有母机送电控制部1、N个母机2-1～2-N（还 将各自称为母机2-n）、以及M个子机3-1～3-M（还将各自称为子机3-m）。

母机送电控制部1控制向多个母机2-n提供的电流。这里，母机送电控 制部1基于由存在子机的情况下的母机之间的阻抗（有关电阻的值）矩阵的 实数部分生成的行列式的实数部分构成的实数阻抗矩阵Z相对于不是“0”或 “大致0”的特征值的特征向量，控制电流。例如，母机送电控制部1基于 实数阻抗矩阵Z的特征值中特征值的绝对值是最大特征值的绝对值（称为最 大特征值）的5%以上的特征向量来控制电流。

由此，在无线供电系统中，由于能够考虑多个母机2-n之间的相互电感 的影响而供电，能够提高从多个母机2-n至子机3-m的电力的传输效率。

母机2-n按照母机送电控制部1的控制，将电力（电流）变换为磁场， 向空间发出磁场。子机3-m将从多个母机2-n辐射的磁场能量变换为电力而 接收。子机3-m利用所接收到的电力进行各种动作。

<关于母机2-n以及子机3-m>

图2是表示本实施方式的母机2-n以及子机3-m的结构的概略模块图。 在该图中，母机2-n包含电源部21-n、电流计24-n、电压计25-n、开关26-n、 以及电力发送部28-n。电力发送部28-n包含电容器22-n、线圈23-n。另外， 在图2中，信号线仅标记了母机送电控制部1与母机2-1的连接，但母机送 电控制部1与其他母机2-n也同样连接有信号线，且取得同步。

电源部21-n将从母机送电控制部1输入的电流提供给母机2-n的电路。 这里，如后所述，从母机送电控制部1输入的电流是被设定为其振幅与特征 电流向量的电流比相等且其相位与流过各母机2-n的线圈23-n的电流的相位 （即，流过电流计24-n的电流的相位）完全相等的电流。这是因为向各母机 的线圈23-n提供的电流不仅频率相同，相位也需要一致。电容器22-n是通过 静电电容储备电荷或放出电荷的无源元件。线圈23-n例如是将导线卷成螺旋 状的元件。线圈23-n通过由于所流过的电流而产生的磁场，储备能量或放出 能量的无源电气元件。电流计24-n是测定复电流的大小的仪器，能够同时测 定其电流振幅以及相位。另外，电源部21-n也可以是接受从母机送电控制部 1输入的电流的连接器。

电流计24-n只要是例如A/D转换器那样能够输出电流的实时波形的仪器 即可。即，电流计24-n是测定复电流的仪器，能够同时测定其电流振幅以及 相位。电压计25-n只要是例如A/D转换器那样那个输出电压的实时波形的器 件也就可以。开关26-n进行电气电路的开闭。即，电压计25-n是测定复电压 的仪器，能够同时测定器电压振幅以及相位。其中，认为负的电流是其相位 相同且振幅为负。

在图2中，电源部21-n的一端连接到电容器22-n的一端，另外经由电 流计24-n以及开关26-n连接到线圈23-n的一端。电容器22-n的一端连接到 电源部21-n的一端，另外经由电流计24-n以及开关26-n连接到线圈23-n的 一端。电压计25-n的一端连接到线圈23-n的一端。

电源部21-n的另一端连接到电容器22-n的另一端、电压计25-n的另一 端、以及线圈23-n的另一端。电容器22-n的另一端连接到电源部21-n的另 一端、以及线圈23-n的另一端。电压计25-n的另一端连接到线圈23-n的一 端。

电流计24-n的一端连接到电源部21-n的一端、以及电容器22-n的一端。 电流计24-n的另一端经由开关26-n连接到电压计25-n的一端以及线圈23-n 的另一端。

即，母机2-n的电路是线圈23-n与电容器22-n并列连接的谐振电路。在 母机2-n的电路中，基于从电源部21-n输入的电流而流过线圈23-n的电流变 化，从而在线圈23-n中产生磁场。

此外，电流计24-n测定在线圈23-n流过的电流。电压计25-n测定线圈 23-n被施加的电压。开关26-n在断开的情况下，将线圈23-n和电压计25-n 从电源部21-n和电容器22-n、电流计24-n断开。由此，电压计25-n能够测 定在线圈23-n产生的电压（例如，后述的电压的大小V_ij）而不受电源部21-n 和电容器22-n的影响。

在图2中，子机3-m包含开关33-m、整流器34-m、蓄电设备35-m、电 压计36-m、负载37-m、以及开关控制部38-m、以及电力接收部39-m。电力 接收部39-m包含线圈31-m、电容器32-m。

线圈31-m是通过由于流过的电流而形成的磁场，储备能量或者放出能 量的无源电气元件。电容器32-m是通过静电电容，储备电荷或放出电荷的无 源元件。开关33-m进行电气电路的开闭。整流器34-m将交流电力变换为直 流电流。蓄电设备35-m是能够通过充电重复使用的蓄电元件，能够利用蓄电 池或电容器。

另外，各子机3-m中包含的蓄电设备（又称为蓄电池）35-m可以分别是 不同的蓄电电容（静电电容）。电压计36-m是测定电压的仪器。负载37-m是 消耗电能的设备。

开关控制部38-m基于电压计36-m所测定的电压，进行开关的开闭。具 体来说，开关控制部38-m在由电压计36-m测定的电压是预先决定的阈值以 上时，断开开关33-m。另一方面，开关控制部38-m在由电压计36-m测定的 电压小于预先决定的阈值时，使开关33-m闭合。

线圈31-m的一端经由开关33-m连接到电容器32-m的一端以及整流器 34-m的输入侧的一端。电容器32-m的一端经由开关33-m连接到线圈31-m 的一端，另外连接到整流器34-m的输入侧的一端。

线圈31-m的另一端连接到电容器32-m的另一端以及整流器34的输入 侧的另一端。电容器32-m的另一端连接到线圈31-m的另一端，另外连接到 整流器34-m的输入侧的另一端。

整流器34-m的输出侧的一端连接到蓄电池35-m的一端、电压计36-m 的一端以及负载37-m的一端。蓄电池35-m的一端连接到整流器34-m的输 出侧的一端、电压计36-m的一端、负载37-m的一端。电压计36-m的另一 端连接到整流器34-m的输出侧的另一端、蓄电池35-m的另一端、负载37-m 的另一端。负载37-m的一端连接到整流器34-m的一端、蓄电池35-m的一 端、电压计36-m的一端。

整流器34-m的输出侧的另一端连接到蓄电池35-m的另一端、电压计 36-m的另一端、负载37-m的另一端。蓄电池35-m的另一端连接到整流器的 输出侧的另一端、电压计36-m的另一端、负载37-m的另一端。电压计36-m 的另一端连接到整流器34-m的输出侧的另一端、蓄电池35-m的另一端、负 载37-m的另一端。负载37-m的另一端连接到整流器34-m的另一端、蓄电 池35-m的另一端、电压计36-m的另一端。

线圈31-m与电容器32-m一并构成谐振电路，与由多个母机2-n的线圈 23-n产生的磁场共振。由此，线圈31-m上产生感应电流。所产生的感应电流 （交流）通过整流器34-2变换为直流的电流。变换后的直流电流储备到蓄电 池35-m，或者被提供给负载37-m。蓄电池35-m中储备的电力被提供给负载 37-m。

<关于母机送电控制部1>

图3是表示本实施方式的母机送电控制部1的结构的模块图。在该图中， 母机送电控制部1包含复电压检测部11、复电流检测部12、电流分配决定部 （分配决定部）13、电流振幅控制部15、存储部16以及控制部17。

复电压检测部11从母机2-n的电压计25-n分别被输入用于表示电压计 25-n所测定的电压的电压信息。复电压检测部11在电流为Acosωt时，对从 电压计25-n输入的电压信息所表示的电压乘以与其相同频率的cosωt以及 sinωt，并经由低频滤波器取出其低频元素或DC元素，并分别设为实数元素、 虚数元素。复电压检测部11将表示所算出的电压的振幅以及相位元素的复电 压信息向电流分配决定部13输出。复电压检测部11在电压为单一频率元素 时，可以将电流采用正的最大值时的电压值设为实数元素，将此时起延后1/4 周期的时刻的电压值设为虚数元素。复电流检测部12在电流为单一频率元素 时，可以将电压采用正的最大值时的电流值设为实数元素，将此时起延后1/4 周期的时刻的电流值设为虚数元素。

复电流检测部12从电流计24-n分别被输入表示由电流计24-n测定的电 流的电流信息。复电流检测部12对从电流计24-n输入的电流信息所表示的 电流分别乘以与其相同频率的cosωt以及sinωt，并经由低频滤波器取出其 低频元素或DC元素，并基于所取出的低频元素或DC元素算出振幅元素、 相位元素。复电流检测部12将表示算出的电流的振幅以及相位元素的复电流 信息向电流分配决定部13以及电流振幅控制部15输出。

电流分配决定部13在从控制部17被输入使电流流过的通电命令时，向 开关26-n（1≤n≤N）输出开关切换信号，所述开关切换信号仅使一个母机 2-j的开关26-j闭合，使其他母机2-n（n≠j）的开关26-n断开。这里，电流 分配决定部13从j=1起至j=N为止依次输出开关切换信号。

电流分配决定部13在开关26-j基于开关切换信号而闭合时，将在母机 2-i（i=1～N）中测定的信息写入存储部16。具体来说，电流分配决定部13在 开关26-j基于开关切换信号而闭合时，将从复电压检测部11输入的复电压信 息（通过V_ij表示电压计25-i所测定的电压的大小）以及从复电流检测部12 输入的复电流信息（通过I_ij表示电流计24-i测定的电流的大小，本实施方式 中为I_ii=I₀）写入存储部16。

电流分配决定部13在输出开关切换信号后，从存储部16读取复电压信 息以及复电流信息，并基于所读取的信息，决定对多个母机2-n分别提供的 电流比（称为电流决定处理）。电流分配决定部13将表示所决定的电流比的 信息向电流振幅控制部15输出。另外，在电流决定处理结束后，电流分配决 定部13将使所有开关26-n闭合的开关切换信号向开关26-n输出。

电流振幅控制部15从商用电源接受电力。电流振幅控制部15基于从电 流分配决定部13输入的信息所表示的电流比，将从商用电源提供的电流分配 给母机2-n。电流振幅控制部15将分配的电流（电信号）提供给母机2-n的 电源部21-n。此外，电流振幅控制部15基于在复电流检测部12算出的复电 流信息，控制向电源部21-n提供的电流，使得流过各线圈23-n（即电流计24-n） 的电流的相位相等。其中，电流的振幅还包括负的振幅。此外，电流的相位 相等是相位为0度、或180度的情况。另外，也可以由电流振幅控制部15将 用于控制流过线圈23-n的电流的振幅以及相位的信号输出给电源部21-n，电 源部21-n基于被输入的用于控制电流的振幅以及相位的信号，控制要输出的 电流的振幅以及相位。另外，电流振幅控制部15也可以将电流分配成对母机 2-n提供的电流之和不超过商用电源的额定电流。此外，电流振幅控制部15 将电流分配成对母机2-n提供的电流的平方和不超过天线的允许功耗。此外， 电流振幅控制部15将电流分配成对各母机2-n提供的电流中最大的电流不超 过母机的额定电流。另外，本发明中，电信号可以是电压、电流和电压的线 性耦合量。

控制部17在无线供电系统启动时或者定期地向电流分配决定部13输出 更新命令。

图4A是表示本实施方式的电流分配决定部13的结构的模块图。在该图 中，电流分配决定部13包含通电母机选择部131、被测定母机选择部132、 电压、电流输入部133、阻抗矩阵生成部134、以及电流向量生成部135。

通电母机选择部131选择一个母机2-j，将用于仅使所选择的母机2-j的 开关26-j闭合的开关切换信号输出给开关26-j。通电母机选择部131在只有 开关26-j闭合的期间，对该母机2-j提供电流值已知的电流（电流计24-j中 的电流的大小为I₀、角频率为ω₀）。

被测定母机选择部132在母机2-j的开关26-j闭合的期间，依次选择母 机2-i（1≤i≤N）。

电压、电流输入部133针对通电母机选择部131选择的母机2-i，将从复 电压检测部11输入的复电压信息（电压的大小V_ij）、以及从复电流检测部12 输入的复电压信息（电流的大小I_ij）写入存储部16。

阻抗矩阵生成部134基于在存储部16中存储的复电压信息所表示的电压 的大小V_ij，生成阻抗矩阵Z（由有关电阻的值构成的元素的实部表示能量耗 散的电路矩阵）。具体来说，阻抗矩阵生成部134利用下式（17），生成阻抗 矩阵Z的i行j列元素Z_ij。

[数17]

$Z_{\mathrm{ij}}=\frac{V_{\mathrm{ij}}}{I_0}...\left(17\right)$

阻抗矩阵生成部134将表示所生成的阻抗矩阵Z的阻抗信息向电流向量 生成部135输出。

电流向量生成部135关于阻抗信息所表示的阻抗矩阵Z的实数元素生成 的行列式（实数阻抗矩阵），算出特征值、以及与其对应的特征向量（称为电 流向量I。通过I_i表示第i个元素）。即，电流向量生成部135算出阻抗矩阵Z 的特征向量，基于特征向量，决定提供给多个母机2-n的电力。

具体来说，电流向量生成部135算出通过下式（18）表示的电流向量I。 另外，电流向量I是实数向量。

[数18]

Re(Z)I＝λI                  …(18)

电流向量生成部135通过解由式（18）表示的特征值问题的特征方程式， 根据同时求出的变换矩阵算出电流向量I。另外，电流向量生成部135利用 LR分解法算出电流向量I，但本发明并不限定于此，也可以使用QR分解法 等现有的方法算出。即，电流向量生成部135将向多个母机2-n（线圈23-n） 提供的电力决定为成比例于阻抗矩阵Z的实数元素的特征向量。

电流向量生成部135从算出的电流向量I中，选择相对于电流向量I的 特征值成为最大值（又称为最大特征值）时的电流向量I。即，电流向量生成 部135将对多个线圈23-n提供的电力决定为对于电流向量I的固有值成为最 大。

电流向量生成部135将所选择的电流向量I除以I的绝对值|I|，并将相除 后的i元素I_i/|I|决定作为对母机2-i提供的电流的比例（电流比）。即，电流向 量生成部135决定对多个母机2-n的每一个提供的电流比。另外，电流比中 还包含-（负）值。

电流向量生成部135将表示所决定的电流比的信息向电流振幅控制部15 输出。电流向量生成部135将用于使所有开关26-n闭合的开关切换信号向开 关26-n输出。另外，式（18）中的Re（Z）实对称，因此特征值λ也成为实 数。此外，与其对应的特征向量的元素也全部成为实数，因此电流比成为用 于同相驱动电流和电压的驱动控制信号。（另外，此时，从电源部21-n输出 的电流的相位之间不成为同相。）

<关于作用效果>

以下，说明在将电流向量生成部135决定的电流比的电流提供给母机2-n 时的作用效果。

（电感矩阵和阻抗矩阵）

母机2-1～2-N中总体有N个线圈23-1～23-N，子机3-1～3-M总体有M个 线圈31-1～31-M。各线圈23-1～23-N、31-1～31-M分别具有自感，且各线圈之 间存在互感。若通过（N+M）×（N+M）阶的电感矩阵L的形式写互感，则 成为式（19）。

[数19]

这里，向量l_0m是（N×1）阶的矩阵，是从子机3-m的线圈31-m看到的 与各母机2-n的线圈23-n之间的互感。此外，向量l_m0是（1×N）阶的矩阵， 是l_0m的转置矩阵。1_m是子机3-m的线圈31-m的自感。子机3-m之间的互感 由于是受电侧且其值也小，因此将其忽略。这里，设将[l_0m、……、l_0M]的矩 阵称为L_PC。L_PC是（N×M）的矩阵。设将[l_m0、……、l_M0]^T的矩阵称为L_CP。。 L_CP是（M×N）的矩阵，是从母机2-n的线圈23-n看到的与各子机3-m的线 圈31-m之间的互感。设将[1₁、……、0、……、0、……1_M]的矩阵称为L_CC。 L_CC是（M×M）的矩阵。设将L₀的矩阵设为L_PP。L_PP是（N×N）的矩阵， 是母机2-n之间的互感。L₀是如以下的式（20）那样表示的母机的电感矩阵。

[数20]

L_i表示线圈23-i的自感，L_ij表示线圈23-i与线圈23-j之间的互感。这样， 在本实施方式的无线供电系统中，电感矩阵L如用式（19）、（20）表示那样 成为[N+M]×[N+M]阶的矩阵。用于表示在利用该电感矩阵表现的母机2-n流 过了角频率为ω的电流时的各线圈23-n的阻抗的阻抗矩阵成为如下式（21） 那样表示的N×N阶的矩阵。

[数21]

$Z=\mathrm{j\omega L}+\underset{m}{\Sigma }{\omega }^2\frac{l_{m0}{\tilde{l}}_{0m}}{{\zeta }_m+{\mathrm{j\omega l}}_m}...\left(21\right)$

这里，j为虚数单位，ω为在线圈流过的电流的角频率，ζ_m是从第m个 子机3-m的线圈31-m看到的包括子机3-m的耦合电路的阻抗。此外，l_m是 第m个子机的自感，矩阵l_om是第m个子机与各母机之间的互感。即，阻抗 矩阵Z基于多个线圈23-n。

（母机的线圈的功耗）

接着，通过利用了电流与阻抗矩阵的式子来表示在母机2-n的线圈23-n 中消耗的能量。在母机2-n的线圈23-n中消耗的能量成为通过由于在线圈23-n 中流过电流而产生的磁场向子机传输的能量、以及线圈23-n的电阻引起的电 阻损耗之和。由于与通过磁场向子机传输的能量相比电阻损耗小，因此被阻 抗矩阵Z作为扰动而导入。在线圈23-1～23-N整体中传输的能量P成为式 （22）。

[数22]

$\left(\begin{array}{c}P=\frac{1}{2}({\tilde{I}}^{*}V+\tilde{I}V*)=\frac{1}{2}({\tilde{I}}^{*}\mathrm{ZI}+\tilde{I}{Z}^{*}{I}^{*})\\ =\frac{1}{2}\left\{\right[\mathrm{Re}\left(\tilde{I}\right)-\mathrm{jIm}\left(\tilde{I}\right)\left]\right[\mathrm{Re}\left(z\right)+\mathrm{JIm}\left(Z\right)\left]\right[\mathrm{Re}\left(I\right)+\mathrm{jIm}\left(I\right)]+[\mathrm{Re}\left(\tilde{I}\right)+\mathrm{jIm}\left(\tilde{I}\right)\left]\right[\mathrm{Re}\left(Z\right)-\mathrm{jIm}\left(Z\right)\left]\right[\mathrm{Re}\left(I\right)-\mathrm{jIm}\left(I\right)\left]\right\}\\ =[\mathrm{Re}\left(\tilde{I}\right)\mathrm{Re}\left(Z\right)\mathrm{Re}\left(I\right)+\mathrm{Im}\left(\tilde{I}\right)\mathrm{Re}\left(Z\right)\mathrm{Im}\left(I\right)\\ =[\mathrm{Re}\left(\tilde{I}\right),\mathrm{Im}\left(\tilde{I}\right)]\left(\begin{array}{cc}\mathrm{Re}\left(Z\right)& 0\\ 0& \mathrm{Re}\left(Z\right)\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{Re}\left(I\right)\\ \mathrm{Im}\left(I\right)\end{array}\right)\\ ={\tilde{I}}^{*}\left[\mathrm{Re}\left(Z\right)\right]I\end{array}\right)...\left(22\right)$

从而，在P成为最大时，提供线圈23-1～23-N的功耗（成比例于磁场的 能量）成为最大的电流向量（流过各母机的线圈23-n的电流比）。此时，通 常，损耗主要是母机的线圈23-1～23-N的电阻损耗，因此通过实施|I|2=一定（标 准化条件），在线圈相同时等于施加了损耗一定的条件。另外，Z是对称矩阵， 因此ReZ成为实对称矩阵。

另外，当向母机2-n提供的电信号为电压时，标准化条件是|V|²=一定。

图4B是说明在本实施方式的线圈23-n具有寄生电容时的等效电路的图。 在图4B中，线圈L’是具有寄生电容C’的线圈，C’是线圈L’具有的寄生电容， Ant是天线的等效电路。

如图4B所示，当线圈23-n具有寄生电容时，代替在线圈23-n流过的电 流I，在天线的等效电路流过的电流I与电压V的线性耦合如下式（23）表示。

[数23]

I’＝I-jωc'V               …(23)

在式（23）中，I’是在天线的等效电路Ant的线圈L’部流过的电流。因 此，将该电流耦合的电流I’按照上述的顺序使用而代替I，从而在P成为最大 时，能够算出线圈23-1～23-N的功耗（成比例于磁场的能量）成为最大的电 流向量（流过各母机的线圈23-n的电流比）。

（电流向量的计算）

在|I|²=一定的条件下，求出使式（22）最大化的电流向量I数学上等价于 求出具有以下所示的特征方程式（24）的最大特征值的电流向量I。

[数24]

Re(Z)I＝λI               …(24)

从而，通过使式（24）的实矩阵ReZ对角化，求出多个特征值以及与各 特征值对应的电流向量。即，电流向量生成部135决定向多个母机2-n（线圈 23-n）提供的电力，使得流过多个母机2-n（线圈23-n）的电流的平方和成为 一定。这里，Re（Z）是实对称矩阵，因此λ全部是实数。从而，子机仅消 耗能量，特征值采用正值。

在这些特征值、电流向量中与最大的特征值对应的电流向量是提供最大 的功率转发效率的电流向量。

这里，式（21）的第二项中表现的第m个子机3-m与各母机2-1～2-N之 间的互感之间的直积如（25）那样成为N×N阶的矩阵。

[数25]

$l_{n0}{\tilde{l}}_{0n}...\left(25\right)$

该矩阵的秩通常为母机的数目M。因此，在上述的电感矩阵（的实部） 的特征值中，具有正特征值的是M个，剩余的N-M个特征值成为0。

特征值0对应的电流向量无法对所有的子机3-m发送电力，仅仅成为线 圈23-1～23-N中的电阻损耗的原因，因此通过这样的电流向量所表示的电流 的线性耦合示出的电流即使流过线圈23-1～23-N也成为浪费。

<关于无线供电系统的动作>

图5是表示本实施方式的电流分配决定部13的动作的一例的流程图。

（步骤S501）通电母机选择部131若被输入更新命令，则对电流向量的 存储部16的母机选择计数器j代入0。此后进入步骤S502。

（步骤S502）通电母机选择部131使存储部16的母机选择计数器j增 加1。此后进入步骤S503。

（步骤S503）通电母机选择部131使母机2-j的开关26-j闭合，使其他 的母机2-n（n≠j）的开关26-n断开。此后进入步骤S504。

（步骤S504）电流分配决定部13向母机2-j的线圈23-j提供电流。复电 压检测部11从母机2-i的电压计25-i分别被输入用于表示由电压计25-i测定 的电压（V_ij）的电压信息。复电流检测部12从电流计24-i分别被输入用于表 示由电流计24-i测定的电流（I_ij）的电流信息。这里，i≠j时I_ij=0。此后进入 步骤S505。

（步骤S505）阻抗矩阵生成部134判定是否j=N。在判定为j=N时，进 入步骤S506。在判定为j≠N时，返回步骤S502。

（步骤S506）阻抗矩阵生成部134算出以在步骤S504中求出的V_ij为元 素的矩阵作为矩阵V。阻抗矩阵生成部134算出以在步骤S504中求出的I_ij为元素的矩阵作为矩阵I。阻抗矩阵生成部134利用下式（26），算出阻抗矩 阵Z的元素Z_ij。

[数26]

$Z_{\mathrm{ij}}=\frac{V_{\mathrm{ij}}}{I_0}...\left(26\right)$

此后，进入步骤S507。

（步骤S507）电流向量生成部135针对在步骤S506算出的阻抗矩阵Z， 在总电流的平方和为一定（|I|²=一定）的条件下解出特征方程式（24）。这样 获得的解是特征值以及与特征值对应的电流向量I。电流向量生成部135在算 出的电流向量I中，选择对于电流向量I的特征值成为最大值（又称为最大特 征值）时的电流向量I。

电流向量生成部135将选择的电流向量I除以I的绝对值|I|，并将除后的 I_i/|I|的i元素决定作为对母机2-i提供的电流比。

（步骤S508）

电流向量生成部135将表示所决定的电流比的信息输出给电流振幅控制 部15。电流振幅控制部15将被输入的信息所表示的电流比的电流提供给各 母机2-n。具体来说，将成比例于Ii/|I|的电流提供给母机2-i的线圈23-i。

这样，根据本实施方式，在无线供电系统中，将对多个线圈23-n提供的 电力决定为，基于多个线圈23-n的互感的阻抗矩阵Z的实元素生成的实阻抗 矩阵持最大特征值。具体来说，在无线供电系统中，算出阻抗矩阵Z的特征 向量（电流向量I），基于电流向量I，对多个线圈23-n提供电流。由此，在 无线供电系统中，能够还包含多个母机2-n之间的互感的影响而供电，能够 提高从多个母机2-n至子机3-m的电力的传输效率。

此外，根据本实施方式，在无线供电系统中，将对多个线圈23-n提供的 电力决定为，流过多个线圈23-n的电流的大小I的平方和成为一定。由此， 在无线供电系统中，以线圈23-n中的能耗（成比例于电流的大小I的平方和） 一定为基础，能够以最大的能量效率从多个母机2-n向子机3-m提供电力。

此外，根据本实施方式，在无线供电系统中，将对多个线圈23-n提供的 电力决定为，对于电流向量I的特征值成为最大的特征值。由此，在无线供 电系统中，能够使多个母机2-n提供的电力最大，能够提高从多个母机2-n 至子机3-m的电力的传输效率。

另外，在上述实施方式中，电流向量生成部135也可以将对多个线圈23-n 提供的电力决定为，成为阻抗矩阵Z的特征向量（电流向量I）的非零元素的 线性耦合。

此外，在上述实施方式中，电流向量生成部135也可以选择与最大特征 值以外的特征值对应的电流向量I。例如，电流向量生成部135也可以选择与 第二大的特征值（又称为第二特征值）对应的电流向量I。

在此，建筑物等有钢筋结构的建筑物。在该建筑物的房间内，有时最大 特征值成为对钢筋的供电对应的特征值。电流向量生成部135通过选择第二 特征值，在无线供电系统中，即使在钢筋结构的建筑物的房间内，能够防止 对钢筋提供的电力。即，在无线供电系统中，通过选择与各个特征值对应的 电流向量I，能够防止对子机3-m以外的导电体提供电力，能够提高从母机 2-n至子机3-m的电力的传输效率。

另外，也可以选择与第三个以上的特征值对应的特征向量。

<仿真>

图6A以及图6B是表示本实施方式的仿真结果的图。在该图中，x轴和 y轴表示空间坐标，xy平面是平行于地板的面。z轴表示电力的大小。在图 6A以及图6B的仿真中，表示将10×10个（450mm间隔）的线圈23-n铺设 于地面，向位于从地面相隔1m和0.5m的位置的子机天线发送电力的情况下 的电流模式。在图6A以及图6B的仿真中，在线圈23-n、31-m的大小对母 机2-n、子机3-m均相同，线圈的直径充分小的假设下进行了计算。

在图6A以及图6B中，在标有标号601的点601和标有标号611的点 611，在离地面的距离为0.5m的高度设置有子机3-1。在标有标号602的点 602和标有标号612的点612，在离地面的距离为1m的高度设置有子机3-2。

图6A是在电流向量生成部135选择了与最大特征值对应的情况下的电 流向量I时的图。在图6A中，子机3-1中的电力是124.241。

图6B是在电流向量生成部135选择了与第二特征值对应的情况下的电 流向量I时的图。在图6B中，子机3-2中的电力在任意标度下为7.37623。

这样，电流向量生成部135选择与各个特征值对应的电流向量I，从而 能够选择要提供电力的子机3-m。

图7是表示本实施方式的变形例1的电流分配决定部13a的结构的模块 图。比较图7和图4A，电流分配决定部13a的通电母机选择部131a和阻抗 矩阵生成部134a不同。其他结构所具有的功能相同，因此对其他结构省略说 明。

通电母机选择部131a将用于使所有的母机2-n的开关26-n闭合的开关 切换信号输出给开关26-n。通电母机选择部131a选择一个母机2-j，并使电 流值为已知的电流（电流计24-j中的电流的大小为I₀，角频率ω₀）提供到该 母机2-j。另外，被测定母机选择部132在对母机2-j提供电流的期间，依次 选择母机2-i，并将其复电压信息以及复电压信息写入存储部16。通电母机选 择部131a以及被测定母机选择部132对所有的j进行同样的处理。

图8是表示本实施方式的变形例1的电流分配决定部13a的动作的其他 一例的流程图。本变形例应用于母机2-n没有开关26-n的情况（即，开关26-n 始终导通的情况）。

（步骤S801）通电母机选择部131a若被输入更新命令，则对电流向量 的存储部16的母机选择计数器j代入0。此后进入步骤S802。

（步骤S802）通电母机选择部131a使存储部16的母机选择计数器j增 加1。此后进入步骤S803。

（步骤S803）电流分配决定部13a向母机2-j的线圈23-j提供电流。此 后进入步骤S804。此时，n≠j的母机的电源部21-n也会流过感应电流，但也 可以设为可能。

（步骤S804）复电压检测部11从各母机2-i的电压计25-i被输入表示电 压计25-i所测定的电压（V_ij）的电压信息。复电流检测部12从各电流计24-i 被输入表示电流计24-i所测定的电流（I_ij）的电流信息。此后进入步骤S805。

（步骤S805）阻抗矩阵生成部134a判定是否j=N。在判定为j=N时， 进入步骤S806。在判定为j≠N时，返回步骤S802。

（步骤S806）阻抗矩阵生成部134a利用下式（27），算出阻抗矩阵Z的 元素Zik（k是从1至N的整数）。

[数27]

$V_{\mathrm{ij}}=\underset{k=1}{\overset{N}{\Sigma }}{Z}_{\mathrm{ik}}{I}_{\mathrm{kj}}...\left(27\right)$

这里，式（27）是具有N×N个未知数Z_ik的N×N个联立方程式。

阻抗矩阵生成部134a通过解该联立方程式（27），获得阻抗矩阵Z的元 素Z_ik。另外，Z_ik是目标矩阵，因此独立的元素是N×（N-1）/2。但是，在 此，将其忽略而解出联立方程式。此时，在复的范围内成为Z_ik=Z_ki。此后， 进入步骤S807。

（步骤S807）电流向量生成部135对在步骤S806中算出的阻抗矩阵Z， 在总电流的平方和一定（|I|²=一定）的条件下解特征方程式（24）。这样获得 的解是特征值以及与特征值对应的电流向量I。电流向量生成部135选择在算 出的电流向量I中对应的特征值成为最大特征值的电流向量I。

电流向量生成部135基于所选择的电流向量I，算出I_i/|I|，并将算出的Ii/|I| 决定作为向母机2-i提供的电流比。

（步骤S808）

电流向量生成部135将表示所决定的电流比的信息向电流振幅控制部15 输出。电流振幅控制部15将被输入的信息所表示的电流比的电流提供给各母 机2-n。具体来说，将成比例于I_i/|I|的电流提供给母机2-i的线圈23-i。

这样，根据本实施方式的变形例1，即使在母机2-n没有开关26-n的情 况下，能够计算电流向量I。从而，根据电流向量I表示的电流比，能够向母 机2-i的线圈23-i提供电流。

在上述实施方式中，说明图2所示的子机3-m的开关33-m的动作。在 母机没有进行阻抗测定的期间，即进行电力传送的期间（S508或S808），在 电压计36测量的充电电压超过预先决定的阈值时，开关控制部38判定为充 电完成。在判定为充电完成时，开关控制部38输出用于使开关33-m断开的 开闭信号，开关33-m断开，不再进行充电。另外，子机3-m的开关33-m的 切换频度比母机2-n的阻抗矩阵的更新间隔充分大，在该更新间隔内，子机 3-m的开关33-m可以不切换。或者，开关33-m的切换也可以与母机2-n的 阻抗矩阵的更新同步。此时，在母机2-n和子机3-m之间，需要进行无线等 同步信号的发送接收的设备。

这里，通过控制部17的更新命令，若电流分配决定部13再次决定电流 比，则算出开关33-m断开的子机3-m被忽略的阻抗矩阵Z。此时，电流分配 决定部13选择不对子机3-m提供电力的电流向量I。例如，电流分配决定部 13选择与最大特征值对应的电流向量I，从而在无线供电系统中，以子机3-1 为中心提供电力。此后，如果子机3-1断开开关，则电流分配决定部13选择 与其他的最大特征值对应的电流向量I。由此，在无线供电系统中，例如，以 子机3-2为中心开始提供电力。

这样，通过开闭子机3-m的开关33-m，在无线供电系统中，能够依次选 择提供大电力的子机3-m。

其中，即使在没有开关33-m的情况下，在无线供电系统中，也能够依 次选择提供大电力的子机3-m。

图9是表示本实施方式的变形例2的母机以及子机的结构的概略模块图。 该图是表示了子机3-m没有开关的情况的图。在图9中，未图示的母机送电 控制部1和母机20-n的信号线被连接，取得了同步。在图9中，电流计24-1 是测定复电流的仪器，能够同时测定其电流振幅以及相位。电压计25-1是测 定复电压的仪器，能够同时测定其电压振幅以及相位。另外，电源部21-n也 可以是接受从母机送电控制部1输入的电流的连接器。

此时，蓄电池35-m继续充电。认为从电容器32-m看负载的阻抗的实部 随着充电状态上升而变大，从母机看到的特征值下降。即，在无线供电系统 中，供电的优先顺序自然下降，变得不被供电（受电拒绝模式）。此外，此时， 在无线供电系统中，能够降低导入开关33-m的成本。另外，子机3-m中， 有开关33-m的子机和没有开关33-m的子机也可以混合存在。

（第2实施方式）

以下，说明本发明的第2实施方式。在本实施方式的无线供电系统中， 将对多个母机的线圈提供的电力决定为，收敛于与阻抗矩阵Z的最大特征值 对应的特征向量。本实施方式的母机2-n以及子机3-m与第1实施方式相同。 不同点在于，母机送电控制部1具有不同的电流分配决定部13b代替电流分 配决定部13。但是母机送电控制部1中的其他结构与第1实施方式相同，因 此省略说明。

图10是表示了本发明的第2实施方式的电流分配决定部13b的结构的一 例的模块图。在该图中，电流分配决定部13b包含初始电流向量生成部136 以及电流向量生成部137。

初始电流向量生成部136在从控制部17被输入更新命令时，作为乘幂法 的初始值，对所有的线圈23-n提供相同振幅I（0）、相同相位的电流。具体 来说，初始电流向量生成部136将表示比相同的电流比的信息输出给电流振 幅控制部15。其中，初始电流可以不是相同振幅、相同相位。

电流向量生成部137基于从复电压检测部11输入的复电压信息以及从复 电流检测部12输入的复电流信息，提取各母机的复电压的、与复电流相同相 位的元素，并决定与该元素成比例的电流比（称为电流决定处理）。电流向量 生成部137将表示所决定的电流比的信息输出给电流振幅控制部15。此后， 电流向量生成部137重复电流决定处理。

图11是表示本实施方式的电流分配决定部13b的动作的一例的流程图。

（步骤S1001）初始电流向量生成部136若被输入更新命令，则对表示 重复次数的计数器k代入0。此后，进入步骤S1002。

（步骤S1002）初始电流向量生成部136将表示比相同的电流比的信息 输出给电流振幅控制部15。由此，电流振幅控制部15将相同振幅且相同相 位的电流I_i（0）提供给母机2-i。此后，进入步骤S1003。

（步骤S1003）电流向量生成部137存储表示在步骤S1002中输出的电 流比的信息、以及表示在步骤S1005中决定的电流比的信息。此后，进入步 骤S1004。

（步骤S1004）电流向量生成部137将从复电压检测部11输入的复电压 信息写入存储部16。这里，当重复次数为k时，在母机2-i的电流计24-i测 定的电压，通过V_i（k）表示与在复电流检测部12中测定的电流同相的元素。 此后，进入步骤S1005。

（步骤S1005）电流向量生成部137利用下式（28）决定电流向量I（k+1） 的i元素I_i（k+1）。

[数28]

$I_i(k+1)=I_{\max }\left(\frac{V_i\left(k\right)}{V_{\max }\left(k\right)}\right)=\alpha \left(k\right)V_i\left(k\right)=\alpha \left(k\right){\Sigma }_{j=1}^N\mathrm{Re}\left(Z_{\mathrm{ij}}\right)I_j\left(k\right)...\left(28\right)$

这里，V_max（k）表示i=1～N下的V_i（k）的绝对值的最大值。此外，I_max是预先决定的值，例如，是电流振幅控制部15的最大额定电流。电流向量生 成部137决定在式（28）中决定的电流向量元素，此后，进入步骤S1006。

（步骤S1006）电流向量生成部137对计数器k带入k+1。

此后，进入步骤S1003。

<关于作用效果>

以下，说明将电流向量生成部137决定的电流比的电流提供给母机2-n 时的作用效果。

由于特征值取正值，因此如果子机最少有一个则特征值λ0满足λ0>0。

[数29]

[Re(Z)/λ0]^k＝Pdiag(λ0/λ0)^k，(λ1/λ0)^k，…(λ(N-1)/λ0)^k)P^-1                                          …(29)

这里，P=（I0，I1，……In），In是对于第n个特征值的大小为1的特征 向量（电流向量、N×1的列向量），其满足式（29）。

diag（a0、a1、……、aN-1）是对角矩阵，变量表示对角元素。如果考 虑k→∞的极限，则成为式（30）。

[数30]

[Re(Z)/λ0]^k＝Pdiag(1，0，…0)P^-1    …(30)

从而，最大特征值以外的特征向量收敛于0。

如以下所示，通过进行重复计算，能够求出与最大特征值对应的电流向 量而不计算联立方程式和对角化等。

首先，对所有线圈流过向量表示为I（0）的同振幅、同相位的电流时， 如果将与在第n个线圈观测的流过的电流同相位的电压元素通过向量表示为 V（0），则式（31）的关系成立。

[数31]

V(0)=Re(Z)I(0)    …(31)

这里，V（k）、I（k）等的k表示是第几个重复计算。通过对这里计算的 V（0）乘以系数α（0），如下式（32）那样求出I（1）。

[数32]

I(1)=α(0)V(1)    …(32)

利用这里计算的I（1），如式（33）那样求出V（1）。

[数33]

V(1)=Re(Z)I(1)    …(33)

以下，通过重复，I（k）表示为式（34）。

[数34]

J(k)=Re(Z)^kα(0)…α(k-1)I(0)    …(34)

这里，也可以将α决定为电流元素的最大值成为额定电流，也可以将α 决定为N个发送电力之和成为额定。各电流元素之比按照上面的式子决定。 这样决定的I（k）收敛于最大特征值的特征向量。

如以上所述，电流分配决定部13b通过重复电流决定处理，使I（k）收 敛于最大特征值的特征向量。即，电流分配决定部13b将母机2-n对线圈23-n 提供的电力决定为I（k）收敛于阻抗矩阵Z的特征向量。换言之，电流分配 决定部13b将母机2-n对线圈23-n提供的电力决定为阻抗矩阵Z的实元素持 最大特征值。

这样，根据本实施方式，在无线供电系统中，将母机2-n对线圈23-n提 供的电力决定为收敛于阻抗矩阵Z的特征向量。由此，在无线供电系统中， 能够提高从多个母机2-n至子机3-m的电力的传输效率。

图12A、图12B、以及图12C是表示本实施方式的仿真结果的图。在该 图中，x轴和y轴表示空间坐标，xy平面是与地面平行的面。z轴表示电力的 大小。图12A、图12B以及图12C的仿真中，表示在地面铺设10×10个（450mm 间隔）的线圈23-n，对位于从地面相隔1m和0.5m的位置的子机天线发送电 力时的电流模式。在图12A、图12B、图12C的仿真中，在线圈23-n、31-m 的大小在母机2-n、子机3-m均相同，且线圈的直径充分小的假设下进行了计 算。

在图12A、图12B、以及图12C中，在标有标号1101的点1101和标有 标号1111的点1111和标有标号1121的点1121，在离地面的距离为0.5m的 高度设置有子机3-1。在标有标号1102的点1102和标有标号1112的点1112 以及标有标号1122的点1122，在离地面的距离为1m的高度设置有子机3-2。

图12A是初始电流向量生成部136选择了对所有的线圈23-n发送相同振 幅、相同相位的电流向量I的情况下的图。在图12A中，在xy平面上发送均 匀的电力。

图12B表示电流向量生成部137进行了第一次的重复计算后的电流模 式。表示不仅对点1111还对点1112发送电力的情况。

图12C表示电流向量生成部137进行了第二次的重复计算后的电流模 式。表示仅对点1121发送电力的情况。在图12C中，子机3-1中的电力在任 意标度下为124.236。这与在图6A所示的子机3-1中的电力几乎相等，表示 重复计算收敛。

（第3实施方式）

以下，说明本发明的第3实施方式。在本实施方式的无线供电系统中， 由N台母机共享一台高频电源。即，对母机提供的电流从数量少于母机的数 量的高频电源提供。母机通过限制从高频电源提供的电流，控制对母机的线 圈提供的电流。

图13A是表示本实施方式的母机2b-n以及子机3-m的结构的概略模块 图。本实施方式中的母机送电控制部1b、高频电源4b、电流接受部21b-n、 电流控制部（控制部）26b-n、以及电流方向切换部27-n以外的结构与第1 实施方式相同，因此省略其说明。此外，在图13A中，信号线仅标记了母机 送电控制部1b和母机2b-1的连接，但母机送电控制部1b和其他母机2b-n 也同样连接有信号线，且取得了同步。另外，电流接受部21b-n可以是接受 从母机送电控制部1b输入的电流的连接器。

高频电源4b将从商用电源接受的电力变换为高频电流，并将变换的高频 电流输出给电流接受部21b-1～21b-N。电流接受部21b-n将从高频电源4b输 入的高频电流提供给电流控制部26b-n。

母机送电控制部1b基于由电流计24-n测定的电流、以及由电压计25-n 测定的电压，生成选择器切换信号。此外，母机送电控制部1b基于由电流计 24-n测定的电流、以及由电压计25-n测定的电压设定电流，根据设定的电流 的正负来生成电流方向切换信号。

电流控制部26b-n基于由母机送电控制部1b生成的选择器切换信号，限 制从电流接受部21b-n输入的电流，从而控制在线圈23-n流过的电流。

电流方向切换部27-n基于由母机送电控制部1b生成的电流方向切换信 号，切换在线圈23-n流过的电流的方向。

电流计24-1是测定复电流的仪器，能够同时测定其电流振幅以及相位。 电压计25-1是测定复电压的仪器，能够同时测定其电压振幅以及相位。

图13B是表示本实施方式的电流方向切换部27-n的结构的概略电路图。 如图13B所示，电流方向切换部27-n具有选择器Sb₁n、Sb₂n。选择器Sb₁n、 Sb₂n的切换例如取得在电流计24-n（图13A）流过的电流的方向，由电流方 向切换部27-n切换在线圈23-n流过的电流的方向。选择器Sb₁n、Sb₂n例如 是继电器。

如图13B所示，选择器Sb₁n、Sb₂n具有三个端口。选择器Sb₁n的输入 端子连接到电压计25-n的一端，输出端子的其中一个连接到线圈23-n的一端， 输出端子的另一个连接到线圈23-n的另一端。选择器Sb₂n的输入端子连接到 电压计25-n的另一端，输出端子的一端连接到线圈23-n的另一端，输出端子 的另一个连接到线圈23-n的一端。

图14是表示本实施方式的电流控制部26b-n的结构的模块图。电流控制 部26b-n包含B个电容器C1～CB、以及选择器262b-n。各电容器的电容Cb （1≤b≤B）由式（35）来表示。即，电容器C1～CB的电容C₁～C_B分别不同。

[数35]

$C_b=\frac{1}{{\omega }^2{L}_{\mathrm{an}}}{(1+\frac{B}{\mathrm{\alpha b}})}^{-1}...\left(35\right)$

这里，α表示任意的常数（在本实施方式中，设α=0.1），ω表示高频电 源4b输出的高频的角频率，B表示电容器的数量，L_an表示母机2-n的线圈的 电感。其中，若α过大，则C_b变大，在线圈流过的电流的相位偏移，因此最 好α≤0.5。

B个电容器C1～CB的一端连接到电流计24-n。B个电容器C1～CB的另 一端连接到标有标号S1～SB的端子S1～SB。这里，端子是选择器（切换部） 262b-n的端子。另外，标有标号S0的端子S0设为开放。这是不起作用的开 关，但在只有它成为导通状态时，表示切断电流，能够省略软件。选择器262b-n 的另一端连接到线圈23-n以及电压计25-n的一端。电流控制部26b-n根据从 电流分配决定部13b输入的选择器切换信号切换选择器262b-n的连接。这里， 电流控制部26b-n使端子S1～SB中的其中一个与选择器262b-n连接。即，开 关切换信号是表示要使哪个电容器C1～CB与线圈23-n连接的信号。其中， 本发明不限定于此，选择器262b-n也可以使与两个以上的端子S1～SB连接。 此外，对于负的电流，电流方向切换部27-n使电流的方向反转。

图15是表示本实施方式的母机送电控制部1b的结构的模块图。本实施 方式中的电流分配决定部13b、电流振幅控制部15b、以及选择表格存储部 18b以外的结构与第1实施方式中的母机送电控制部1相同，因此省略其说 明。

电流分配决定部13b在从控制部17被输入更新命令时，将选择器切换信 号输出到电流控制部26b-n。这里，选择器切换信号仅使一个母机2b-j的选择 器262b-j连接到端子SB，使其他母机2b-n（n≠j）的选择器262b-i（n≠j） 连接到端子S0的选择器切换信号。

电流分配决定部13b在选择器262b-j基于选择器切换信号连接到端子SB 时，将在母机2b-j（j=1～N）中测定的信息写入存储部16。具体来说，电流 分配决定部13b在选择器262b-j基于选择器切换信号连接到端子SB时，将 从复电压检测部11输入的复电压信息（由V_ij来表示电压计25-i测定的电压 的大小）以及从复电流检测部12输入的复电流信息（由I_ij表示电流计24-i 测定的电流的大小。本实施方式中，I_ii=I₀）写入存储部16。

电流分配决定部13b在输出了选择器切换信号后，从存储部16读取复电 压信息以及复电流信息。电流分配决定部13b基于读取到的信息，决定对多 个母机2b-n分别提供的电流比。电流分配决定部13b将表示所决定的电流比 的信息输出给电流振幅控制部15b。

电流振幅控制部15b基于用于表示从电流分配决定部13b输入的电流比 的信息所表示的电流比，生成选择器切换信号。具体来说，电流振幅控制部 15b基于选择表格存储部18b存储的选择表格，生成各电流控制部26b-n的选 择器切换信号。选择表格的细节将在后面叙述。

电流振幅控制部15b将所生成的选择器切换信号输出给电流控制部 26b-n。电流振幅控制部15b输出用于控制振幅的选择器切换信号，但不输出 用于控制相位的信号。这是因为在本实施方式中，在能够控制电流相位的基 础上，如果Cb充分小，则在线圈23-n流过与对电流接受部21b-n提供的电 流几乎相同相位的电流。

选择表格存储部18b存储选择表格。

图16是表示在选择表格存储部18b存储的选择表格的一例的概略图。在 图16所示的例子中，是说明在图14中B=10的例子的图。如图所示，选择 表格具有电流比γ以及选择器端子的各项目的列。选择表格是按照每个电流 比由存储选择器选择信息的行和列构成的二维的表格形式的表格。

标有标号P1的数据表示在电流比γ为0时，选择器262b-n选择端子S0 的情况。标有标号P2的数据表示在电流比γ大于0～小于0.1时选择器262b-n 选择端子S1的情况。标有P10的数据表示在电流比γ大于0.9且小于1时选 择器262b-n选择端子S10的情况。

图17是表示电容器的数量B、从母机向子机的能量传输效率之间的关系 的图表。纵轴表示传输效率（任意标度），横轴表示电容器的数量B。

这里，传输效率是将从所有的母机向所有子机传输的能量总和除以在母 机的线圈23-n流过的电流的平方和（在线圈消耗的焦耳热）的值。即，传输 效率是将从所有母机向所有子机传输的能量的总和除以线圈的电阻损耗的综 总和的值。

传输效率随着电容器的数量B增加而增加，几乎在B=8左右时饱和。即， 表示电容器有8个左右就足够。

这样，在本实施方式中，电流控制部26b-n通过限制从高频电源4b提供 的电力而生成由电流分配决定部13b决定的电信号。根据上述结构，在本实 施方式中，能够在各母机2b-n中共享高频电源。电流控制部26b-n由开关和 电容器构成，因此与各母机2b-n具有高频电源的情况相比能够削减成本。

在上述实施方式中，说明了使线圈和电容器并列连接而使其谐振的例子， 但也可以如图18～图20所示那样将线圈和电容器串联连接而构成。图18是 图1的变形例的无线供电系统的概略图。图19是表示图9的变形例的母机和 子机的结构的概略模块图。图20是表示图13A的变形例的母机和子机的结 构的概略模块图。另外，在图19中，电源部21-n可以是接受从母机送电控 制部1输入的电流的连接器。在图20中，电流接受部21b-n也可以是接受从 母机送电控制部1b输入的电流的连接器。

如图18所示，无线供电系统具有母机送电控制部1、N个母机2a-1～2a-N （又将其分别称为母机2a-n）、以及M个子机3-1～3-M（又将其分别成为子 机3-m）。在图18中，电流计是测定复电流的仪器，能够同时测定其电流振 幅以及相位。电压计是测定复电压的仪器，能够同时测定其电压振幅以及相 位。

如该图所示，在母机2a-n中，电容器经由电流计串联连接到线圈。

如图19所示，M个子机30a-1～30a-M（又将其分别称为子机30a-m）包 含整流器34-m、蓄电设备35-m、负载37-m、以及电力接收部39a-m-n。电 力接收部39a-m包含线圈31-m、电容器32a-m。N个母机20-1～20-N的结构 与图9相同。在图19中，与图9一样连接有未图示的母机送电控制部1和母 机20-n的信号线，且取得了同步。此外，电流计24-1是测定复电流的仪器， 能够同时测定其电流振幅以及相位。电压计25-1是测定复电压的仪器，能够 同时测定其电压振幅以及相位。

如该图所示，电容器32a-m的一端串联连接到线圈31-m的一端，另一 端连接到整流器34-m的输入侧的一端。

如图20所示，M个子机3a-1～3a-M（又将其分别称为3a-m）包含开关 33-m、整流器34-m、蓄电设备35-m、电压计36-m、负载37-m、开关控制部 38-m、电力接收部39b-m。电力接收部39a-m包含线圈31-m、以及电容器 32b-m。N个母机2b-1～2b-N的结构与图13A相同。在图20中，信号线仅标 记有母机送电控制部1b和母机2b-1的连接，但母机送电控制部1b和其他的 母机2b-n也同样连接有信号线，且取得了同步。此外，电流计24-1是测定复 电流的仪器，能够同时测定其电流振幅和相位。电压计25-1是测定复电压的 仪器，能够同时测定其电压振幅以及相位。

如该图所示，电容器32b-m经由开关33-m串联连接到线圈31-m。电容 器32b-m的一端连接到开关33-m的另一端，另一端连接到整流器34-m的输 入侧的一端。

在上述实施方式中，在具有N个（N为1以上的整数）的母机电力发送 部（1或1b）、至少一个子机电力接收部（子机3-n）、决定对所述多个母机电 力发送部提供的电信号的分配决定部（电流分配决定部13）的非接触供电系 统中，电信号具有电流或电压或者其线性耦合量于元素中，分配决定部将对 N个母机电力发送部提供的所述电信号决定为，基于子机电力接收部存在时 的阻抗矩阵的实部或导纳矩阵的实部的矩阵B和电信号的矩阵表示能量的耗 散时成比例于对于矩阵B的非零的特征值的特征值向量的元素。

电流分配决定部13例如以下那样决定对多个母机2-n提供的电信号。

如果将Z₀设为没有子机3-n时的阻抗矩阵、将Z设为有子机3-n时的阻 抗矩阵，则传输损耗Loss表示为下式（36），传输功率Power表示为下式（37）。

[数36]

$\mathrm{Loss}={\tilde{I}}^{*}\mathrm{Re}\left(Z_0\right)\overrightarrow{I}...\left(36\right)$

[数37]

$\mathrm{Power}={\tilde{I}}^{*}\mathrm{Re}\left(Z\right)\overrightarrow{I}...\left(37\right)$

在式（36）以及式（37）中，I是如下式（38）那样具有电流I₁……I_N的元素的矩阵。此外，在I的上面标记的“～（波浪号）”表示转置矩阵，在I 的右上标记的“*（星号）”表示复共轭。

[数38]

$I=\left(\begin{array}{c}{I}_1\\ .\\ .\\ .\\ I_N\end{array}\right)...\left(38\right)$

电流分配决定部13在有子机3-n时，将电流I向量（电流模式）决定为 在使传输损耗Loss设为一定时传输功率Power最大。例如，电流分配决定部 13利用使将传输功率Power除以传输损耗Loss后的值最大的电流I向量，去 驱动母机2-n的线圈23-n。

此外，在上述实施方式中，说明了在式（22）中，作为能量P成为最大 的电流向量的条件，施加了在母机2-n之间的线圈相同时损耗一定的条件的 例子，但并不限定于此。母机2-n之间的线圈也可以不同。

接着，说明母机2-n之间的线圈不同的情况。

首先，将没有子机3-n时的阻抗矩阵设为Z₀。另外，Z₀的实部Re（Z₀） 是厄密矩阵。因此，Re（Z₀）的特征值ρ₁……ρ_N是实数，取0以上的值。 多数情况下，ρ_n=0表示阻抗0，因此事实上ρ_n大于0。从而，能够将Re（Z₀） 看做正则。将Z₀的实部Re（Z₀）的特征值表示为ρ₁……ρ_N（其中ρ₁…… ρ_N是0以上的值），将标准化后的特征值向量表示为下式（39）。N是母机 2-n的个数。矩阵J是N×N的单元矩阵。

[数39]

J＝[J₁…J_N]    …(39)

利用式（22），如下式（40）那样表示Re（Z₀）。

[数40]

其中，在式（40）中，ρ是下式（41）。式（39）～式（40）中，阻抗 矩阵Z₀预先在存储部16中作为表格来存储。电流分配决定部13利用在存储 部16中存储的阻抗矩阵Z₀算出Re（Z₀）的特征值、以及标准化后的特征值 向量。

[数41]

接着，将有子机3-n时的阻抗矩阵设为Z。该阻抗矩阵Z是根据子机3-n 的配置或个数而变化的值。因此，电流分配决定部13利用所测定的电流值以 及电压值算出阻抗矩阵Z。这里，将能量T表示为下式（42），将对于能量T 的最大特征值的特征向量a表示为下式（43）。

[数42]

[数43]

另外，在式（43）中，I是在有子机3-n时的母机2-n流过的电流的列向 量。

这里，在传输损耗Loss近似表示为下式（44）的情况下，在将该传输损 耗Loss设为一定值时，使下式（45）表示的传输功率Power设为最大对应于 在利用特征向量a表示的下式（46）的传输Loss一定的条件下使利用特征向 量a和能量T表示的下式（47）的传输功率Power最大。

[数44]

$\mathrm{Loss}={\tilde{I}}^{*}\mathrm{Re}\left(Z_0\right)\overrightarrow{I}...\left(44\right)$

[数45]

$\mathrm{Power}={\tilde{I}}^{*}\mathrm{Re}\left(Z\right)\overrightarrow{I}...\left(45\right)$

[数46]

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Loss}={\tilde{I}}^{*}\mathrm{Re}\left(Z_0\right)I\\ ={\tilde{a}}^{*}a\end{array}\right)...\left(46\right)$

[数47]

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{Power}={\tilde{I}}^{*}\mathrm{Re}\left(Z\right)I\\ ={\tilde{a}}^{*}\mathrm{Ta}\end{array}\right)...\left(47\right)$

电流分配决定部13利用式（42）算出能量T，算出该能量T的特征值。 然后，电流分配决定部13从特征值中提取最大特征值，算出对于所提取的最 大特征值的特征向量a。电流分配决定部13将所算出的特征向量a代入利用 I表示了式（43）的下式（48）而算出电流元素的矩阵I。

[数48]

即使在母机2-n之间的线圈不同的情况下，通过将这样算出的电流元素 的矩阵I施加到母机2-n，在没有子机3-m时，也能够使在母机2-n的线圈耗 散的平均能量的传输功率Power最大。

以上，根据本发明，在具有N个（N为2以上的整数）的母机电力发送 部（母机2-n）、至少一个子机电力接收部（子机3-m）、以及决定对N个母机 电力发送部提供的电信号的分配决定部（电流分配决定部13）的非接触供电 系统中，电信号于元素中具有电流或电压或者其线性耦合量，分配决定部在 将对各母机电力发送部提供的电信号决定为如下：在设为于元素中具有对各 母机电力发送部提供的电信号的N行×1列的N维向量X时，将矩阵A（生 成二维形式的矩阵）设为N行×N列的正则的厄密矩阵，从而式（1）的标量 为正，子机电力接收部起作用时的电信号的2维形式矩阵是表示能量的耗散 且以其系数作为元素的N行×N列的厄密的矩阵B，式（2）的标量表示能耗， 矩阵A示为式（3）时，电信号成比例于对由式（4）表示的矩阵D（能量T （式42））的非零的特征值的特征向量Y的线性耦合从左起乘以矩阵C（ρ） 的向量CY的元素。

这里，在将矩阵X的元素设为x_n（n=1、……、N），将矩阵A的元素设 为a_ij（a_ij=a_ji^*）时，式（1）表示为下式（49）。

[数49]

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}{a}_{\mathrm{ij}}{x}_i^{*}{x}_j...\left(49\right)$

此外，在将矩阵B的元素设为b_ij（b_ij=b_ji^*）时，式（2）表示为下式（50）。

[数50]

$\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}{b}_{\mathrm{ij}}{x}_i^{*}{x}_j...\left(50\right)$

此时，矩阵A是E（单位矩阵）。矩阵C与矩阵C的转置矩阵的复共轭 相等，且与单位矩阵E相等。矩阵D与从Re（Z）的左右乘以单位矩阵E的 矩阵相等，即与矩阵Re（Z）相等。Y是Re（Z）的特征向量，因此向量CY 与向量EY相等，即与特征向量Y相等。

另外，当母机2-n之间的线圈23-n相同时，上述的矩阵A以及矩阵B 分别是单位矩阵。此外，矩阵A是子机不存在时的阻抗矩阵Z₀的实部Re（Z₀）。 此外，矩阵A是基于线圈23-n的天线的电感矩阵的实部。进而，矩阵A是 式（49）蓄积于某特定区域的空间的场能量的总和。

上述中，说明了用于决定平均损耗的能量最大量的方法，但即便不用损 耗来规定，只要是正值确定（特征值全部为正）的二维形式（基准矩阵）即 可。例如，说明取代所述的Re（Z₀）（基准矩阵）而代入了对表示为下式（51） 的母机2-n之间的互感矩阵（基准矩阵）乘以1/2的值的情况。

[数51]

此外，下式（52）所示的能量E表示在所有空间蓄积的母机2-n感应的 磁场的能量。

[数52]

$E=\frac{1}{2}{\tilde{I}}^{*}\mathrm{LI}...\left(52\right)$

因此，取代Re（Z₀）而改写为式（51）的（1/2）L等于解决在所有空间 蓄积的母机2-n感应的磁场中蓄积的能量设为一定时的最大传输功率的问题。

此外，如果将某特定空间（只是不是所有空间）蓄积的磁场的能量E’表 示为下式（53），则解决在将特定空间蓄积的磁场能量设为一定时的最大传递 功率问题。

若在此将L设为没有子机时的电感矩阵，则该能量E’是只有母机2-n感 应的磁场的能量。此外，若将L设为有子机时的电感矩阵，则该能量E’是母 机2-n和子机3-m感应的磁场的能量。

[数53]

$E=\frac{1}{2}{\tilde{I}}^{*}{L}^{\prime }I...\left(53\right)$

其中，在式（53）中，L’是下式（54）。

[数54]

（第4实施方式）

以下，说明本发明的第4实施方式。在本实施方式的无线供电系统中， 与第3实施方式一样，N台母机共享一台高频电源。在本实施方式中，说明 电流控制部具有谐振电路的例子。

图21是表示本实施方式的母机2c-n以及子机3-m的结构的概略模块图。 本实施方式的母机2c-n以外的结构与第3实施方式相同，因此省略说明。

如图21所示，N个母机2c-1～2c-N（又将其分别称为母机2c-n）包含电 流接受部21b-n、电流计24-n、电压计25-n、电流方向切换部27-n、以及电 力发送部28c-n。电力发送部28c-n包含电流控制部（控制部）26c-n、线圈 23-n。在第3实施方式中，电流控制部26b-n的一端经由电流计24-1连接到 电流接受部21b-n的一端，另一端连接到电压计25-n的一端和线圈23-n的一 端（参照图13A）。另一方面，在本实施方式中，电流控制部26c-n的一端直 接连接到电流接受部21b-n的一端，另一端经由电流计24-1连接到电压计25-n 的一端和线圈23-n的一端。在图21中，信号线仅标记了母机送电控制部1b 和母机2c-1的连接，但母机送电控制部1b和其他母机2c-n也同样连接有信 号线，且取得了同步。此外，电流计24-1是测定复电流的仪器，能够同时测 定其电流振幅以及相位。电压计25-1是测定复电压的仪器，能够同时测定其 电压振幅以及相位。另外，电流接受部21b-n也可以是接受从母机送电控制 部1b输入的电流的连接器。

电流控制部26c-n基于由母机送电控制部1b生成的选择器切换信号，限 制从电流接受部21b-n输入的电流，从而控制在线圈23-n流过的电流。

电流方向切换部27-n基于母机送电控制部1b生成的电流方向切换信号， 切换在线圈23-n流过的电流的方向。

图22是表示本实施方式的电流控制部26c-n的结构的模块图。电流控制 部26c-n包含B个（B为正整数）的电容器Ca0～Ca（B-1）、以及B个选择器 （切换部）Sa0～Sa（B-1）。

选择器Sa0～Sa（B-1）分别具有两个输入端子（第1端口、第2端口）a （a0、a1、……、a（B-1））和b（b0、b1、……、b（B-1））、一个输出端子 （第3端口）c（c0、c1、……、c（B-1））、以及用于进行切换使得输入端子 中的其中一个与输出端子连接的端口切换开关。选择器Sa0～Sa（B-1）根据 母机送电控制部1b的电流振幅控制部15b生成的选择器切换信号，一个输入 端子a或b连接到输出端子。选择器Sa0的一个输入端子a0连接到电流接受 部21b-n的一端，另一个输入端子b0连接到电流接受部21b-n的另一端且被 接地，输出端子c0连接到电容器Ca0的一端。以下，同样地，选择器Sak（k 是1至B-1的整数）的一个输入端子ak连接到电流接受部21b-n的一端，另 一个输入端子bk连接到电流接受部21b-n的另一端且被接地，输出端子ck 连接到线圈Cak的一端。选择器Sa0～Sa（B-1）例如是继电器。

电容器Ca0～Ca（B-1）的另一端之间互相连接，该连接点连接到电流计 24-n。

这里，说明根据选择器切换信号切换选择器Sa0～Sa（B-1）的情况下的 母机2-n中的选择器和电容器。在切换了选择器Sa0～Sa（B-1）的情况下，电 容器Ca0～Ca（B-1）的一端连接到电流接受部21b-n，或者被接地。因此，选 择器Sa0～Sa（B-1）、电容器Ca0～Ca（B-1）可通过串联连接于经由电流计24-n 连接的线圈Ln的可变电容器、并联连接于线圈Ln的可变电容器的等效电路 来表示。

图23是本实施方式的母机2c-n的等效电路图。具有谐振电路的N个母 机2c-1’～2c-N’（又将其分别称为母机2c-n’）分别包含可变电容器Ca₁n、可 变电容器Ca₂n、线圈Ln、电流方向切换部27-n。

电流方向切换部27-n具有选择器Sb₁n、Sb₂n。选择器Sb₁n、Sb₂n的切 换联动地基于母机送电控制部1b生成的电流方向切换信号，由电流方向切换 部27-n切换在线圈23-n流过的电流的方向。选择器Sb₁n、Sb₂n例如是继电 器。

可变电容器Ca₁n可通过一端连接于高频电源4b’（包含高频电源4b’的 电流接受部）的一端，另一端连接于可变电容器Ca₂n的一端和线圈Ln的一 端的等效电路来表示。

如图23所示，母机2c-1’的谐振频率ω₁是1/（（L1（Ca₁1+Ca₂1）））。 同样，母机2c-2’的谐振频率ω₂是1/（（L2（Ca₁2+Ca₂2））），母机2c-N’ 的谐振频率ω_N是1/（（LN（Ca₁N+Ca₂N））），最好使各谐振频率ω_N是相 同。此外，母机2c-n之间的互感最好小于母机2c-n和子机3-m之间的互感。

即，在图22中，在各母机2c-n的电流控制部26c-n具有的电容器Ca0～Ca （B-1）的合计电容互相相同，线圈L0～L（B-1）的电感互相相同，与电容器 Ca0～Ca（B-1）的一端连接的电流接受部21b-n的输出部的阻抗大致看做0 时，即使切换选择器Sa0～Sa（B-1），各母机2c-n的谐振频率ω相同。各母机 2c-n的谐振频率ω_n的平方（ω_n²）表示为下式（55）。此外，在各母机2c-n的 各线圈23-n施加的电压V_l在高频电源4b的电压为V₀时表示为下式（56）。

[数55]

${\omega }^2=L\left(\underset{i=0}{\overset{B-1}{\Sigma }}{C}_i\right)...\left(55\right)$

[数56]

电源分配决定部13b依次切换母机2c-1的选择器Sa0～Sa（B-1）。例如， 进行切换，使得只有选择器Sa0切换到电流接受部21b-n侧，使其他的选择 器Sa1～Sa（B-1）接地。电流分配决定部13b将基于此时的电流计24-n的测 定值的复电流信息写入存储部16。电流分配决定部13b基于存储于存储部16 的值，切换选择器Sa1～Sa（B-1），使得在电容器Ca0～Ca（B-1）和线圈L（B-1） 的连接点（第2连接点）流过的电流成为期望的电流。在切换了选择器Sa1～Sa （B-1）后，例如电流振幅控制部15b利用电压计25-n取得施加于线圈L（B-1） 上的电压，基于所取得的电流值和电压值，如上述那样决定对母机2c-n提供 的电流比。电流分配决定部13b将表示所决定的电流比的信息向电流振幅控 制部15b输出。

在没有谐振电路的情况下，有时如果为了谐振而不提高输入的电压值则 电流难以流过（例如第3实施方式），但根据本实施方式，由于有谐振电路， 因此即使不提高电压值也可获得电流流过的效果。此外，在本实施方式中， 能够固定母机2c-n的谐振频率。

此外，在本实施方式中，母机送电控制部1b测定流过电流计24-1的电 流值，并切换母机2c-n的选择器Sa0～Sa（B-1）以便流过规定的电流，从而 能够使母机2c-n起到电流源的作用。此外，在图22中，通过使电容器的电 容成为C_i+1=C_i×2（i是0以上的整数），从而利用较少的电容器以及选择器 能够选择较多的电压值或电流值。

此外，也可以利用图23所示的等效电路的两个可变电容器Ca₁n以及Ca₂n 进行控制。此时，母机送电控制部1b进行控制使得可变电容器Ca₁n和Ca₂n 的合计电容一定。

（第5实施方式）

以下，说明本发明的第5实施方式。图24是表示本实施方式的母机2d-n 以及子机3-m的结构的概略模块图。本实施方式的母机2d-n以外的结构与第 3实施方式相同，因此省略其说明。此外，子机3-m的结构与图20相同。另 外，电流接受部21b-n也可以是接受从母机送电控制部1b输入的电流的连接 器。

如图24所示，N个母机2d-1～2d-N（又将其分别称为母机2d-n）包含电 流接受部21b-n、电流计24-n、电压计25-n、电流方向切换部27-n、以及电 力发送部28c-n。电力发送部28c-n包含电流控制部（控制部）26c-n以及线 圈23-n。

在图24中，信号线仅标记了母机送电控制部1b和母机2d-1的连接，但 母机送电控制部1b和其他母机2d-n也同样连接有信号线，且取得了同步。 此外，电流计24-1测定复电流的仪器，能够同时测定其电流振幅以及相位。 电压计25-1是测定复电压的仪器，能够同时测定其电压振幅以及相位。

此外，在图24中，电流控制部26c-n的结构是与图4的实施方式的图22 相同的结构。电流方向切换部27-n的结构与第4实施方式的图23相同。

在第4实施方式（图21）中，假设如第2实施方式中说明那样重复测定 与开关的切换时，成为如下的顺序。

首先，母机送电控制部1b通过电流计24-n测定流过线圈23-n的电流。 接着，母机送电控制部1b基于测定的电流，切换电流控制部26c-n的选择器 Sa0～Sa（B-1）（参照图22），使得电流值成为期望的值。接着，母机送电控 制部1b测定在此时的线圈23-n施加的同相的电压，并利用在第2实施方式 中说明的重复方法。

但是，要将电流值控制在期望的值，需要迅速切换电流控制部26c-n的 选择器，因此选择器为机械式继电器时几乎难以实现。

因此，在第4实施方式中，说明即便选择器是机械式继电器也能够应用 的计算方法。

主要的步骤如下。

步骤（1）母机送电控制部1b进行控制使得电流控制部26c-n内的选择 器Sa0～Sa（B-1）的输出端子c0～c（B-1）全部连接于电源侧。

步骤（2）接着，母机送电控制部1b决定V_（k+1），使得下一次在电流控 制部26c-n的电容器Ca0～Ca（B-1）的连接点流过的电流成为下式（57）。另 外，k是0以上的整数。

[数57]

V_(k+1)＝α_(k)(V_(k)-βI_(k))    …(57)

步骤（3）重复步骤（2）。

接着，说明重复了（3）时的收敛状态。

在图24中，在母机2d-n和子机3-m均取得了匹配，从而母机2d-n之间 和子机3-m之间的磁场耦合小时，能够如下式（58）那样利用（N×M）× （N×M）矩阵来表示。

[数58]

$\left(\begin{array}{c}{V}_p\\ -{\mathrm{RI}}_c\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}\gamma & \mathrm{j\omega }{L}_{\mathrm{PC}}\\ \mathrm{j\omega }{L}_{\mathrm{CP}}& 0\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{I}_P\\ I_C\end{array}\right)...\left(58\right)$

在式（58）中，I_P是以在母机2d-n的线圈23-n流过的电流作为元素的（N ×1）矩阵，I_C是以在子机3-m的线圈31-m流过的电流作为元素的（M×1） 矩阵，将从子机3-m的负载侧流向线圈23-m的电流设为正。V_P是施加在母 机2d-n的线圈23-n的电压。此外，R是子机3-m的负载矩阵。此外，L_PC是 从子机3-m的线圈31-m看到的与各母机2d-n的线圈23-n之间的互感。L_CP是从各母机2d-n的线圈23-n看到的与子机3-m的线圈31-m之间的互感。γ 是于对角元素中具有线圈23-n的电阻损耗的实对角矩阵。此外，L_PC的转置 矩阵等于L_PC。另外，在式（58）中，左上的N×M矩阵是实对角矩阵表示 能够忽略母机2d-n之间的线圈23-n的耦合，电流控制部26c-n的电容器 Ca0～Ca（B-1）与线圈23-n匹配。此外，关于子机3-m的线圈31-m的电阻， 这里为了简化而除外。

如果通过式（58），消除I_C而求出V_P和I_P之间的关系，则成为下式（59）。

[数59]

V_P＝(r+ω²L_PCR^-1L_CP)I_P

＝(Re(Y))I_P        …(59)

这里，如果解I_P，则成为下式（60）。

[数60]

l_p=Y·V_P      …(60)

在式（60）中，导纳Y是下式（61）。

[数61]

Y≡(r+ω²L_PC，R^-1L_CP)^-1      …(61)

在式（61）中，由于导纳Y是实对角矩阵，因此可写成Re（Y）。因此， 如式（59）那样，V_P能够以Re（Y）和I_P的乘积来表示。

如式（61）所示，由于Re（Y）是实数，因此如果电压V_P是实数，电 流I_P也成为实数。因此，式（57）的α_（k）以及β也是实数。这里，如果设为 I_P=I_（k），则V_（k+1）表示为下式（62）。

[数62]

V_(k+1)＝α_(k)(V_(k)-βI_(k)) =α_(k)(1-βRe(Y))I_(k)    …(62)

通过式（62），V_（k）表示为下式（63）。

[数63]

V_(k)=α_(k)(1-βRe(Y))α_(k-1)(1-βRe(Y))...α₍₀₎（1-βRe(Y))I₍₀₎＝α_(k)α_(k-1)...α₍₀₎(₁-βRe(Y))^kI₍₀₎                                         …(63)

在式（63）中，如果将Re（Y）的特征值设为λ_n，则由于λ_n是实数且 0以上，因此（1-βRe（Y））的特征值成为下式（64）。

[数64]

1-βλ_n        …(64)

图25是说明Re（Y）的特征值λ和|1-βλ_n|的关系的图。在图25中， 横轴是特征值λ，纵轴是|1-βλ_n|。

如图25那样，收敛于下式（65）取最大值的特征向量。其结果，如果将 β决定为在导纳Y的最小特征值（P11）中式（65）成为最大，则收敛的向 量收敛于线圈23-n的阻抗Z_A的最大特征值。

[数65]

|1-βλn|    …(65)

如以上那样，根据本实施方式，由于无需为了使电流值成为期望的值而 频繁地切换选择器，因此即使选择器是机械式继电器也能够应用。

另外，在上述的各实施方式中，优选在输出开关切换信号之前将高频电 源4b的输出设为“0”。由此，能够防止由于在开关切换时在接触点施加高电 压而产生火花，能够延长开关的寿命。此外，对图2的开关26-n、图9的开 关26-n、图14的选择器262b-n、图19的开关26-n、选择器Sa0～Sa（B-1） 例如可利用半导体开关。

另外，电流控制部26b-n也可同时使多个端子S1～SB和线圈23-n连接。

另外，在电流控制部26b-n中，也可以代替电容器而利用晶体管或FET （场效应晶体管）等元件而进行电流的控制。如果利用这些元件，则与对线 圈提供的电力相比，可以忽略电流控制部26b-n中的能量耗散。

另外，在上述的实施方式中，表示了利用一台高频电源4b的例，但电源 的数量也可以不是一台。此时，最好多个电源能够输出相同的电流量，但是 也不一定限定于此。

另外，在上述的实施方式中，表示了母机送电控制部1内的电流振幅控 制部15向母机输出电力的例子，但控制电源的振幅的部分也可以内置于各母 机2-n，此时，也可以将表示电流分配决定部13决定的电流比的信息作为信 号而发送给各母机2-n，在各母机2-n中控制振幅。

另外，在上述各实施方式中，说明了控制对母机2-n提供的电流的情况， 但本发明并不限定于此，也可以控制对母机2-n施加的电压。

另外，在上述的实施方式中，对子机3-m输入的电力被蓄电池35蓄积， 且作为直流电源提供给负载，但也可以通过进一步具有DC-AC转换器，将交 流的电力提供给负载。

此外，在上述各实施方式中，母机2-n也可以代替线圈23-n而具有天线， 子机3-m代替线圈31-m而具有天线。

另外，在上述各实施方式中利用的电信号不是切换导通状态和截止状态 的信号，是多比特的控制值或连续值的控制值。

另外，在第1实施方式～第5实施方式中，说明了利用阻抗矩阵Z的例 子，但也可以代替阻抗矩阵Z而利用导纳矩阵、电感矩阵、或者电容矩阵。

此外，在本发明中，通过基于各母机（2-n、2b-n、20-n、2a-n）具有的 电力发送部28-n的电感、以及各子机（3-m、30-m、30a-m、3a-m）具有的电 力接收部39-m的电感的谐振，进行磁场耦合。

此外，在本发明中，通过基于各母机（2-n、2b-n、20-n、2a-n）具有的 电力发送部28-n的电容、以及各子机（3-m、30-m、30a-m、3a-m）具有的电 力接收部39-m的电容的谐振，进行静电耦合。

另外，也可以将上述各实施方式中的母机送电控制部1、1a、1b的一部 分通过计算机来实现。此时，也可以将用于实现该控制功能的程序记录在计 算机可读取的记录介质，使计算机读入记录在该记录介质中的程序并执行， 从而实现。另外，设这里所说的“计算机系统”是指内置在母机送电控制部 1、1a、1b的计算机系统，包含OS和周边设备等的硬件。此外，“计算机可 读取的记录介质”是指软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等可移动介质、计算 机系统中内置的硬盘等存储装置。此外，“计算机可读取的记录介质”还可以 包含经由因特网等网络或电话线路等通信线路发送程序时的通信线那样短时 间且动态地保持程序的介质、成为此时的服务器、客户机的计算机系统内部 的易失性存储器那样一定时间保持程序的介质在内。此外，上述程序也可以 是用于实现所述功能的一部分的程序，也可以是能够通过在计算机系统中已 经记录的程序的组合来实现所述功能的程序。

此外，也可以将上述的实施方式中的母机送电控制部1、1a、1b的一部 分或全部作为LSI（大规模集成电路）等集成电路来实现。母机送电控制部1、 1a、1b的各功能模块可以分别进行处理器化，也可以将一部分或者全部集成 而进行处理器化。此外，集成电路化的方法并不限定于LSI，也可以通过专 用电路、或者通用处理器来实现。此外，当由于半导体技术的进步而出现了 代替LSI的集成电路化技术的情况下，也可以利用基于该技术的集成电路。

此外，在上述的各实施方式中，通过将阻抗作为导纳、将电压作为电流、 将电流作为电压，也能够进行同样的控制。

标号说明

1、1b……母机送电控制部、2-n、2b-n、20-n、2a-n（n=1～N）……母机、 3-m、30-m、30a-m、3a-m（m=1～M）……子机、4b……高频电源、11……复 电压检测部、12……复电流检测部、13、13a、13b……电流分配决定部（分 配决定部）、15、15b……电流振幅控制部、16……存储部、17……控制部、 18、18b……选择表格存储部、21-n……电源部、21b-n……电流接受部、 22-n……电容器、23-n……线圈、24-n……电流计、25-n……电压计、26-n…… 开关、26b-n、26c-n……电流控制部、27-n……电流方向切换部、28-n……电 力发送部、31-m……线圈、32-m、32a-m、32b-m……电容器、33-m……开关、 34-m……整流器、35-m……蓄电池、36-m……电压计、37-m……负载、 38-m……开关控制部、39-m……电力接收部、131、131a……通电母机选择部、 132……被测定母机选择部、133……电压、电流输入部、134、134a……阻抗 矩阵生成部、135……电流向量生成部、136……初始电流向量生成部、137…… 电流向量生成部、CB……电容器、252b-n、Sa0～SaB……选择器。