(57)【要約】【課題】送電部および受電部の近傍に侵入した異物を、誤検知を抑制しつつ簡易な構成で検知可能とする。【解決手段】異物検出部１６０は、送電部および受電部の近傍に侵入した異物１７０を検出する。異物検出部１６０は、送信アンテナ１７２と、受信アンテナ１７３，１７４と、ミキサ１７５，１７６と、ローカル発信器１７７と、位相差検知部１７８と、判定部１７９とを含む。受信アンテナ１７３，１７４は、送信アンテナ１７２から送信される電波の反射波を受信する。位相差検知部１７８は、受信アンテナ１７３，１７４によって受信される受信波の間の位相差を検知する。判定部１７９は、受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置から電力を受ける受電装置であって、
前記送電装置の送電部から非接触で受電するための受電部と、
前記受電部の近傍に侵入した異物を検出するための異物検出部とを備え、
前記異物検出部は、
電波を送信する送信部と、
前記送信部から送信される電波の反射波を受信する複数の受信部と、
前記複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する検知部とを含む、受電装置。
【請求項２】
前記複数の受信部は、前記複数の受信部によって設定される検知領域および前記受電部を前記送電部の設置面に沿って平面視したときに、前記検知領域が前記受電部を含むように配置される、請求項１に記載の受電装置。
【請求項３】
前記送信部および前記複数の受信部は、前記送信部および前記複数の受信部を前記送電部の設置面に沿ってさらに平面視したときに、前記送信部および前記複数の受信部が前記検知領域の外部に位置するように配置される、請求項２に記載の受電装置。
【請求項４】
前記送信部は、無指向性の送信アンテナを含み、
前記送信アンテナは、前記送信アンテナを前記送電部の設置面に沿ってさらに平面視したときに、前記送信アンテナが前記検知領域の内部に位置するように配置される、請求項２に記載の受電装置。
【請求項５】
前記複数の受信部は、複数の受信アンテナ対を含み、
前記検知部は、
前記複数の受信アンテナ対に対応して設けられ、各々が対応の受信アンテナ対において受信される受信波間の位相差に基づいて異物の有無を判定する複数の判定部と、
前記複数の判定部の判定結果に基づいて異物の検知結果を出力する回路とを含む、請求項４に記載の受電装置。
【請求項６】
前記送信アンテナは、複数の周波数の電波を送信し、
前記複数の受信部は、前記複数の周波数の電波をそれぞれ受信する、請求項５に記載の受電装置。
【請求項７】
前記受電部の固有周波数と前記送電部の固有周波数との差は、前記受電部の固有周波数または前記送電部の固有周波数の±１０％以下である、請求項１に記載の受電装置。
【請求項８】
前記受電部と前記送電部との結合係数は０．３以下である、請求項１に記載の受電装置。
【請求項９】
前記受電部は、前記受電部と前記送電部との間に形成される磁界と、前記受電部と前記送電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、前記送電部から受電し、
前記磁界および前記電界は、前記受電部と前記送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する、請求項１に記載の受電装置。
【請求項１０】
送電装置から電力を受ける受電装置を備える車両であって、
前記受電装置は、
前記送電装置の送電部から非接触で受電するための受電部と、
前記受電部の近傍に侵入した異物を検出するための異物検出部とを含み、
前記異物検出部は、
電波を送信する送信部と、
前記送信部から送信される電波の反射波を受信する複数の受信部と、
前記複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する検知部とを含む、車両。
【請求項１１】
前記複数の受信部は、前記複数の受信部によって設定される検知領域および車体を前記送電部の設置面に沿って平面視したときに、前記車体の領域内に前記検知領域が含まれるように配置される、請求項１０に記載の車両。
【請求項１２】
受電装置へ電力を供給する送電装置であって、
前記受電装置の受電部へ非接触で送電するための送電部と、
前記送電部の近傍に侵入した異物を検出するための異物検出部とを備え、
前記異物検出部は、
電波を送信する送信部と、
前記送信部から送信される電波の反射波を受信する複数の受信部と、
前記複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する検知部とを含む、送電装置。
【請求項１３】
前記複数の受信部は、前記複数の受信部によって設定される検知領域を前記送電部の設置面に沿って平面視したときに、前記検知領域が前記送電部を含むように配置される、請求項１２に記載の送電装置。
【請求項１４】
送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムであって、
前記受電装置へ非接触で送電するための送電部と、
前記送電部から非接触で受電するための受電部と、
前記送電部および前記受電部の近傍に侵入した異物を検出するための異物検出部とを備え、
前記異物検出部は、
電波を送信する送信部と、
前記送信部から送信される電波の反射波を受信する複数の受信部と、
前記複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する検知部とを含む、電力伝送システム。
【請求項１５】
前記複数の受信部は、前記複数の受信部によって設定される検知領域および前記受電部を前記送電部の設置面に沿って平面視したときに、前記検知領域が前記送電部および前記受電部を含むように配置される、請求項１４に記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、受電装置およびそれを備える車両、送電装置、ならびに電力伝送システムに関し、特に、受電装置の受電部および送電装置の送電部の近傍に侵入した異物を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際公開第２０１３／００１８１２号パンフレット（特許文献１）は、給電装置から受電装置へ非接触で電力を供給する電力伝送システムにおいて、一次コイルと二次コイルとの間への異物を確実に検知可能とする技術を開示する。この電力伝送システムにおいては、たとえば、給電装置は、送電用の一次コイルと、一次コイルを覆うカバーと、カバー上の物体（異物）の動きを検知可能な動き検知手段とを備える。
【０００３】
動き検知手段は、ドップラーセンサによって構成される。ドップラーセンサは、送信アンテナと、送信アンテナに隣接して配置される受信アンテナとを含む。ドップラーセンサは、受信電波の周波数と送信電波の周波数との差分であるドップラー周波数を算出することによって、物体の移動速度（動き）を検知する。これにより、一次コイルと受電装置の二次コイルとの間への異物の侵入を確実に検知することができるとされる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／００１８１２号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２０１２／０９０３４１号パンフレット
【特許文献３】特開２００９−８７１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
異物の目標検知領域に対してセンサの検出領域を合わせこむには、センサの配置箇所、送信／受信アンテナのアンテナパターン、電波の送受信方向、送信電波の大きき等の調整が必要である。１つのセンサ（たとえばドップラーセンサ）では、このような調整の自由度が低く、アンテナの設置自由度も低くなる。また、１つのセンサでは、検知対象物の反射強度が大きい場合には、マルチパスの影響等によって誤検出をする可能性も高まる。
【０００６】
ドップラーセンサを複数配置することによって誤検出を回避することも考えられるが、その場合には、複数のドップラーセンサにより検出される、分解された速度ベクトルに基づいて物体の移動速度（動き）を算出する必要があり、処理が複雑になる。また、ドップラーセンサは、電波法によって使用可能な周波数が規定されており、使用に際して制約が多い。
【０００７】
それゆえに、この発明の目的は、送電装置から非接触で受電する受電装置において、受電部の近傍に侵入した異物を、誤検知を抑制しつつ簡易な構成で検知可能とすることである。
【０００８】
また、この発明の別の目的は、受電装置へ非接触で送電する送電装置において、送電部の近傍に侵入した異物を、誤検知を抑制しつつ簡易な構成で検知可能とすることである。
【０００９】
また、この発明の別の目的は、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムにおいて、送電部および受電部の近傍に侵入した異物を、誤検知を抑制しつつ簡易な構成で検知可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明によれば、受電装置は、送電装置から電力を受ける受電装置であって、受電部と、異物検出部とを備える。受電部は、送電装置の送電部から非接触で受電する。異物検出部は、受電部の近傍に侵入した異物を検出する。異物検出部は、送信部と、複数の受信部と、検知部とを含む。送信部は、電波を送信する。複数の受信部は、送信部から送信される電波の反射波を受信する。検知部は、複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する。
【００１１】
好ましくは、複数の受信部は、複数の受信部によって設定される検知領域および受電部を送電部の設置面に沿って平面視したときに、検知領域が受電部を含むように配置される。
【００１２】
さらに好ましくは、送信部および複数の受信部は、送信部および複数の受信部を送電部の設置面に沿ってさらに平面視したときに、送信部および複数の受信部が検知領域の外部に位置するように配置される。
【００１３】
また、好ましくは、送信部は、無指向性の送信アンテナを含む。送信アンテナは、送信アンテナを送電部の設置面に沿ってさらに平面視したときに、送信アンテナが検知領域の内部に位置するように配置される。
【００１４】
さらに好ましくは、複数の受信部は、複数の受信アンテナ対を含む。検知部は、複数の判定部と、回路とを含む。複数の判定部は、複数の受信アンテナ対に対応して設けられ、各判定部は、対応の受信アンテナ対において受信される受信波間の位相差に基づいて異物の有無を判定する。回路は、複数の判定部の判定結果に基づいて異物の検知結果を出力する。
【００１５】
さらに好ましくは、送信アンテナは、複数の周波数の電波を送信する。複数の受信部は、複数の周波数の電波をそれぞれ受信する。
【００１６】
好ましくは、受電部の固有周波数と送電部の固有周波数との差は、受電部の固有周波数または送電部の固有周波数の±１０％以下である。
【００１７】
また、好ましくは、受電部と送電部との結合係数は０．３以下である。
また、好ましくは、受電部は、受電部と送電部との間に形成される磁界と、受電部と送電部との間に形成される電界との少なくとも一方を通じて、送電部から受電する。磁界および電界は、受電部と送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する。
【００１８】
また、この発明によれば、車両は、送電装置から電力を受ける受電装置を備える。受電装置は、受電部と、異物検出部とを含む。受電部は、送電装置の送電部から非接触で受電する。異物検出部は、受電部の近傍に侵入した異物を検出する。異物検出部は、送信部と、複数の受信部と、検知部とを含む。送信部は、電波を送信する。複数の受信部は、送信部から送信される電波の反射波を受信する。検知部は、複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する。
【００１９】
好ましくは、複数の受信部は、複数の受信部によって設定される検知領域および車体を送電部の設置面に沿って平面視したときに、車体の領域内に検知領域が含まれるように配置される。
【００２０】
また、この発明によれば、送電装置は、受電装置へ電力を供給する送電装置であって、送電部と、異物検出部とを備える。送電部は、受電装置の受電部へ非接触で送電する。異物検出部は、送電部の近傍に侵入した異物を検出する。異物検出部は、送信部と、複数の受信部と、検知部とを含む。送信部は、電波を送信する。複数の受信部は、送信部から送信される電波の反射波を受信する。検知部は、複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する。
【００２１】
好ましくは、複数の受信部は、複数の受信部によって設定される検知領域を送電部の設置面に沿って平面視したときに、検知領域が送電部を含むように配置される。
【００２２】
また、この発明によれば、電力伝送システムは、送電装置から受電装置へ非接触で電力を伝送する電力伝送システムであって、送電部と、受電部と、異物検出部とを備える。送電部は、受電装置へ非接触で送電する。受電部は、送電部から非接触で受電する。異物検出部は、送電部および受電部の近傍に侵入した異物を検出する。異物検出部は、送信部と、複数の受信部と、検知部とを含む。送信部は、電波を送信する。複数の受信部は、送信部から送信される電波の反射波を受信する。検知部は、複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知する。
【００２３】
好ましくは、複数の受信部は、複数の受信部によって設定される検知領域および受電部を送電部の設置面に沿って平面視したときに、検知領域が送電部および受電部を含むように配置される。
【発明の効果】
【００２４】
この発明においては、送信部から送信される電波の反射波を受信する受信部が複数設けられるので、１つのセンサ（１つの送信部と１つの受信部）の場合に比べて誤検知を低減できる。また、複数の受信部によって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知するので、送信部および受信部を備えるドップラーセンサを複数備える場合に比べて、処理を簡易化できる。したがって、この発明によれば、侵入した異物を、誤検知を抑制しつつ簡易な構成で検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の実施の形態１による電力伝送システムの全体構成図である。
【図２】車両の底面を示した図である。
【図３】受電装置の分解斜視図である。
【図４】受電部および送電装置の送電部を示す斜視図である。
【図５】受電部が送電部と対向するように車両が停車した状態を示す斜視図である。
【図６】受電部が送電部と対向した状態における車両の一部を示す側面図である。
【図７】異物検出部の構成を機能的に示すブロック図である。
【図８】送信アンテナおよび受信アンテナによる異物の検知領域を示した図である。
【図９】車両ＥＣＵにより実行される異物有無の判定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】送電部および受電部の構成を示した図である。
【図１１】送電部および受電部の他の構成例を示した図である。
【図１２】送電装置から車両への電力伝送時の等価回路図である。
【図１３】電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。
【図１４】送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。
【図１５】固有周波数を固定した状態で、エアギャップを変化させたときの電力伝送効率と、送電部に供給される電流の周波数との関係を示すグラフである。
【図１６】電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。
【図１７】検知領域内に異物が侵入したときの受信波の位相差および低域通過処理を行なった位相差の波形を示した図である。
【図１８】実施の形態１の変形例１における異物有無の判定処理を説明するためのフローチャートである。
【図１９】実施の形態１の変形例２における、送信アンテナおよび受信アンテナの配置および異物の検知領域を示した図である。
【図２０】実施の形態２における異物検出部の構成を機能的に示すブロック図である。
【図２１】実施の形態２における送信アンテナおよび受信アンテナによる異物の検知領域を示した図である。
【図２２】実施の形態３における異物検出部の構成を機能的に示すブロック図である。
【図２３】異物検出部の他の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２７】
［実施の形態１］
（電力伝送システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態１による電力伝送システムの全体構成図である。図１を参照して、この電力伝送システムは、車両１００と、送電装置２００とを備える。車両１００は、受電部１１０と、整流回路１２５と、蓄電装置１３０と、動力生成装置１４０と、車両ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）１５０と、異物検出部１６０とを含む。送電装置２００は、高周波電源２２０と、送電部２３０とを含む。
【００２８】
車両１００の受電部１１０は、送電装置２００の送電部２３０から送出される電力を非接触で受電して整流回路１２５へ出力する。この実施の形態１では、地中または地表に送電部２３０が設けられ、受電部１１０は、車体下部のたとえば車両後方側に設けられる。なお、受電部１１０の配設箇所はこれに限定されるものではなく、地中または地表に送電部２３０が設けられる場合に、受電部１１０は、車体下部の車両前方側は中央部に設けてもよい。受電部１１０は、一例として、コイルおよびキャパシタを含む共振回路によって構成される。受電部１１０の具体的な構成については、送電装置２００の送電部２３０とともに後ほど説明する。
【００２９】
整流回路１２５は、受電部１１０から受ける交流電力を直流電力に変換し、その変換された直流電力を蓄電装置１３０へ出力することによって蓄電装置１３０を充電する。蓄電装置１３０は、再充電可能な直流電源であり、たとえばリチウムイオンやニッケル水素などの二次電池によって構成される。蓄電装置１３０は、整流回路１２５から出力される電力を蓄えるほか、動力生成装置１４０によって発電される電力も蓄える。そして、蓄電装置１３０は、その蓄えられた電力を動力生成装置１４０へ供給する。なお、蓄電装置１３０として大容量のキャパシタも採用可能である。
【００３０】
動力生成装置１４０は、蓄電装置１３０に蓄えられる電力を用いて車両１００の走行駆動力を発生する。特に図示しないが、動力生成装置１４０は、たとえば、蓄電装置１３０から電力を受けるインバータ、インバータによって駆動されるモータ、モータによって駆動される駆動輪等を含む。なお、動力生成装置１４０は、蓄電装置１３０を充電するための発電機と、その発電機を駆動可能なエンジンを含んでもよい。
【００３１】
異物検出部１６０は、受電部１１０および送電装置２００の送電部２３０の近傍に侵入した異物（図示せず）を検出するためのセンサ装置である。なお、異物とは、異物検出部１６０の検出範囲に本来存在しないものであり、たとえば、所定間隔を空けて非接触で電力伝送を行なう電力伝送システムの送電部と受電部との間に存在する金属片（飲料缶やお金等）や動物等が想定される。
【００３２】
異物検出部１６０は、電波式の物体検出センサであり、送信部から電波を送信し、受信部によって受信される、送信部から送信された電波の反射波に基づいて物体（異物）を検出する。異物検出部１６０は、この実施の形態１では、受電部１１０の配置に対応して、車体下部の車両後方側に設置される。そして、異物検出部１６０が異物を検知可能な領域を示す検知領域および受電部１１０を地面に投影したときに、異物検出部１６０は、その検知領域が受電部１１０を含むように配置される。すなわち、異物検出部１６０は、送電部２３０から受電部１１０への電力伝送時に受電部１１０に対向する送電部２３０を検知領域に含むように配置される。異物検出部１６０の配置および構成については、後ほど詳しく説明する。
【００３３】
車両ＥＣＵ１５０は、蓄電装置１３０から充電状態（ＳＯＣ：State  Of  Charge）に関する充電情報を受け、その充電情報に基づいて送電装置２００による蓄電装置１３０の充電を制御する。また、車両ＥＣＵ１５０は、異物検出部１６０の検知信号に基づいて異物の有無を判定し、異物が存在すると判定された場合には、受電部１１０による受電を停止するための制御を実行するとともに、利用者に対してその旨を報知する。たとえば、車両ＥＣＵ１５０は、図示しない通信手段によって、送電装置２００から車両１００への送電を停止するための送電停止指令を送電装置２００へ送信する。
【００３４】
送電装置２００においては、高周波電源２２０は、たとえば系統電源２１０から電力を受けて高周波の交流電力を生成する。送電部２３０は、高周波電源２２０から高周波の交流電力の供給を受け、車両１００の受電部１１０へ非接触で電力を伝送する。一例として、送電部２３０は、コイルおよびキャパシタを含む共振回路によって構成される。なお、送電部２３０の具体的な構成についても、車両１００の受電部１１０とともに後ほど説明する。
【００３５】
図２は、車両１００の底面を示した図である。この図２を参照して、「Ｄ」は鉛直方向下方を示す。「Ｌ」は車両左方向を示し、「Ｒ」は車両右方向を示す。また、「Ｆ」は車両前方向を示し、「Ｂ」は車両後方向を示す。車両１００の底面とは、車両１００のタイヤが地面と接地された状態において、車両１００の鉛直方向下方から車両１００を見たときに見える面である。そして、受電部１１０を含む受電装置１１１、および異物検出部１６０は、車両１００の底面に設けられる。
【００３６】
なお、受電装置１１１および異物検出部１６０が底面に設けられるとは、フロアパネルに直付けされている場合や、フロアパネルやサイドメンバ、クロスメンバ等から懸架されている場合を含む。また、受電部１１０が底面に設けられるとは、受電装置１１１が底面に設けられた状態において、受電装置１１１の筐体内に受電部１１０が収容されていることを意味する。
【００３７】
受電部１１０（受電装置１１１）は、この実施の形態１では、車体中央部Ｐ１よりも車両後方向Ｂ側であって、車体の幅方向の略中央に配置される。
【００３８】
異物検出部１６０は、送信アンテナ１７２と、受信アンテナ１７３，１７４とを含む。送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４は、受電装置１１１の近傍に配設され、この実施の形態１では、受電装置１１１の車両後方向Ｂ側に配設される。また、この実施の形態１では、送信アンテナ１７２は、車体の幅方向の略中央部に配設され、受信アンテナ１７３，１７４は、それぞれ送信アンテナ１７２の車両右方向Ｒ側および車両左方向Ｌ側に配設される。
【００３９】
送信アンテナ１７２は、車両ＥＣＵ１５０（図１）からの指令に基づいて、異物検知用に所定周波数の電波を送信する。受信アンテナ１７３，１７４は、送信アンテナ１７２から送信された電波の反射波を受信し、その受信結果を車両ＥＣＵ１５０へ送信する。
【００４０】
図３は、受電装置１１１の分解斜視図である。図３を参照して、受電装置１１１は、受電部１１０と、受電部１１０を内部に収容する筐体１１６とを備える。受電部１１０は、コイルユニット１１４と、キャパシタ１１５とを含む。コイルユニット１１４は、フェライトコア１１３と、コイル（二次コイル）１１２とを含む。フェライトコア１１３は、板状に形成される。コイル１１２は、フェライトコア１１３の周面に巻回される。なお、フェライトコア１１３を樹脂性の固定部材内に収容し、コイル１１２をこの固定部材の周面に巻きつけることで、コイル１１２をフェライトコア１１３に装着するようにしてもよい。そして、コイル１１２は、整流回路１２５（図１）に電気的に接続される。キャパシタ１１５は、コイル１１２に電気的に接続される。なお、受電部１１０において、キャパシタ１１５は、必須の構成ではない。
【００４１】
筐体１１６は、開口部を有する有底状のシールド１１７と、シールド１１７の開口部を閉塞するように配置された蓋部１１８とを備える。シールド１１７は、フロアパネル１０６と対向する天板部と、天板部から鉛直方向下方Ｄに垂れ下がる環状の周壁部とを含む。シールド１１７は、たとえば、銅などの金属材料から形成される。蓋部１１８は、シールド１１７の開口部を閉塞するように形成され、たとえば樹脂材料などから形成される。
【００４２】
図４は、受電部１１０および送電装置２００の送電部２３０を示す斜視図である。図４を参照して、送電部２３０は、筐体２３６の内部に収容される。送電部２３０は、コイルユニット２３４と、キャパシタ２３５とを含む。コイルユニット２３４は、フェライトコア２３３と、コイル（一次コイル）２３２とを含む。フェライトコア２３３は、板状に形成される。コイル２３２は、フェライトコア２３３の周面に巻回される。なお、フェライトコア２３３を樹脂性の固定部材内に収容し、コイル２３２をこの固定部材の周面に巻きつけることで、コイル２３２をフェライトコア２３３に装着するようにしてもよい。そして、コイル２３２は、高周波電源２２０（図１）に接続される。キャパシタ２３５は、コイル２３２に電気的に接続される。なお、送電部２３０においても、キャパシタ２３５は、必須の構成ではない。
【００４３】
筐体２３６は、鉛直方向上方Ｕに向けて開口する開口部が形成されたシールド２３７と、このシールド２３７の開口部を閉塞するように配置された図示しない蓋部とを含む。シールド２３７は、たとえば、銅などの金属材料から形成される。
【００４４】
受電部１１０と送電部２３０との間で電力を伝送する際には、受電部１１０と送電部２３０とが鉛直方向に対向する。なお、この実施の形態１において、受電部１１０の大きさと送電部２３０の大きさとは、実質的に同じ大きさとされているが、たとえば送電部２３０を受電部１１０よりも大きく形成してもよい。
【００４５】
図５は、受電部１１０が送電部２３０と対向するように車両１００が停車した状態を示す斜視図であり、図６は、受電部１１０が送電部２３０と対向した状態における車両１００の一部を示す側面図である。図５および図６を参照して、受電部１１０は、送電部２３０の上方に配置され、送電部２３０と対向する。
【００４６】
（異物検出部の構成）
図７は、異物検出部１６０の構成を機能的に示すブロック図である。図７を参照して、異物検出部１６０は、発信器１７１と、送信アンテナ１７２と、受信アンテナ１７３，１７４と、ミキサ１７５，１７６と、ローカル発信器１７７と、位相差検出器１７８と、判定部１７９とを含む。
【００４７】
発信器１７１は、高周波のＲＦ（Radio  Frequency）信号を生成し、その生成したＲＦ信号を送信アンテナ１７２へ出力する。発信器１７１により生成されるＲＦ信号の周波数は、たとえば２．４ＧＨｚ程度である。送信アンテナ１７２は、異物１７０を検知する所定の検知領域を含む領域に向けて、発信器１７１から受けるＲＦ信号を送信する。なお、この実施の形態１では、送信アンテナ１７２は、指向性のアンテナである。
【００４８】
検知領域内に異物１７０が存在すると、送信アンテナ１７２から送信されたＲＦ信号は、異物１７０によって反射される。そして、受信アンテナ１７３，１７４の各々は、送信アンテナ１７２から送信されたＲＦ信号の反射波を受信する。
【００４９】
ミキサ１７５は、受信アンテナ１７３によって受信されるＲＦ信号を示す信号ＲＦ１をローカル発信器１７７の出力と混合し、ＲＦ信号よりも低周波のＩＦ（Intermediate  Frequency）信号である信号ＩＦ１を出力する。ミキサ１７６は、受信アンテナ１７４によって受信されるＲＦ信号を示す信号ＲＦ２をローカル発信器１７７の出力と混合し、信号ＩＦ２を出力する。信号ＩＦ１，ＩＦ２の周波数は、たとえば４０ＭＨｚ程度である。すなわち、信号ＩＦ１，ＩＦ２の周波数が４０ＭＨｚ程度となるように、ローカル発信器１７７の周波数が設定される。
【００５０】
位相差検出器１７８は、信号ＩＦ１，ＩＦ２間の位相差Δφを検出する。なお、ミキサ１７５，１７６およびローカル発信器１７７によって受信波の周波数変換を行なっても、位相情報は周波数変換後の信号に受け継がれるので、位相差検出器１７８は、信号ＲＦ１，ＲＦ２間の位相差Δφを検出しているとも言える。なお、位相差検出器１７８には、市販の位相差検出器あるいは位相比較器を用いることができ、アナログ方式のものであってもよいし、デジタル方式のものであってもよい。
【００５１】
判定部１７９は、位相差検出器１７８によって検出された位相差Δφに基づいて、検知領域内における異物１７０の有無を判定する。以下、受信アンテナ１７３，１７４により受信される受信波の位相差Δφに基づく異物１７０の検出原理について説明する。
【００５２】
受信波である信号ＲＦ１，ＲＦ２の位相をそれぞれφ１，φ２とすると、位相φ１，φ２は次式によって表わされる。
【００５３】
φ１＝φ０１−４π×Ｒ１／λ  …（１）
φ２＝φ０２−４π×Ｒ２／λ  …（２）
ここで、φ０１は信号ＲＦ１の初期位相を示し、φ０２は信号ＲＦ２の初期位相を示す。また、Ｒ１は、送信アンテナ１７２→異物１７０→受信アンテナ１７３の空間伝播距離を示し、Ｒ２は、送信アンテナ１７２→異物１７０→受信アンテナ１７４の空間伝播距離を示す。λは電波の波長を示す。
【００５４】
式（１），（２）より、位相差Δφは次式のようになる。
Δφ＝φ１−φ２＝（φ０１−φ０２）−４π（Ｒ１−Ｒ２）／λ  …（３）
位相差Δφの時間微分は次式によって表わされる。
【００５５】
ｄφ／ｄｔ＝４π（Ｖ２−Ｖ１）／λ  …（４）
ここで、Ｖ１は、異物１７０の受信アンテナ１７３への接近速度を示し、Ｖ２は、異物１７０の受信アンテナ１７４への接近速度を示す。したがって、位相差Δφの時間変化の周波数をｆとすると、ｄφ／ｄｔ＝ω＝２πｆであるから、周波数ｆは次式によって表わされる。
【００５６】
ｆ＝２×（Ｖ２−Ｖ１）／λ  …（５）
式（５）より、異物１７０の移動時には周波数ｆが変化し、異物１７０の静止時には周波数ｆは０の直流値を持つ。したがって、位相差Δφの周波数ｆを検出することによって、検知領域内を移動する異物１７０を検出することができる。なお、式（５）から、Ｖ１とＶ２との速度差が大きいほど周波数ｆは大きくなり、異物の検出感度は高くなるので、受信アンテナ１７３，１７４の間隔は広くとるのが好ましい。また、式（３）より、位相差Δφを初期位相差Δφ０（＝φ０１−φ０２）と比較することによって、検知領域内への侵入後に静止した異物１７０の有無も検出可能である。
【００５７】
なお、ミキサ１７５，１７６および位相差検出器１７８は、市販のＩＣ（Integrated  Circuit）等によって構成され、判定部１７９は、車両ＥＣＵ１５０（図１）内に設けられる。
【００５８】
図８は、送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４による異物の検知領域を示した図である。図８を参照して、この図は、各アンテナおよびそれらの検知領域を車両１００の鉛直方向上方から平面視したときのものである。
【００５９】
領域Ａ１は、検知領域を定めるための基準領域を示し、領域Ａ２は、送信アンテナ１７２の検出領域を示す。領域Ａ３は、受信アンテナ１７３の検出領域を示し、領域Ａ４は、受信アンテナ１７４の検出領域を示す。
【００６０】
領域Ａ２〜Ａ４が重複する斜線領域が異物検出部１６０の検知領域であり、受信アンテナ１７３，１７４により受信される受信波の位相差Δφに基づいて異物１７０の有無が検知される。そして、検知領域（斜線領域）内に受電部１１０（受電部１１０に対向する送電部２３０）が含まれるように、送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４が配設され、かつ、領域Ａ１〜Ａ４が設定される。
【００６１】
なお、検知領域（斜線領域）は、図示されない車体の領域内に含まれる。すなわち、車体の領域内に検知領域（斜線領域）が含まれるように、送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４が配設され、かつ、領域Ａ１〜Ａ４が設定される。
【００６２】
図９は、車両ＥＣＵ１５０により実行される異物有無の判定処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートについては、予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて実行されることにより実現される。あるいは、全部または一部のステップについて、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【００６３】
図９を参照して、処理が開始されると、車両ＥＣＵ１５０は、位相差検出器１７８（図７）からの位相差Δφを初期位相差Δφ０として読み込む（ステップＳ１０）。次いで、車両ＥＣＵ１５０は、位相差検出器１７８からの位相差Δφを読み込む（ステップＳ２０）。そして、車両ＥＣＵ１５０は、ステップＳ２０において読み込んだ位相差Δφの時間変化の周波数ｆを算出する（ステップＳ３０）。周波数ｆの算出には、フーリエ変換等の公知の手法を用いることができる。
【００６４】
次いで、車両ＥＣＵ１５０は、算出された周波数ｆが０であるか否かを判定する（ステップＳ４０）。なお、周波数ｆが０であるとは、厳密に０の場合だけでなく、値の小さい所定のしきい値よりも周波数ｆが低い場合も含む。周波数ｆが０でないと判定されると（ステップＳ４０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、周波数ｆが所定のしきい値ｆ１よりも高いか否かを判定する（ステップＳ５０）。このしきい値ｆ１は、検知領域内を移動する異物の有無を判定するための判定値であり、上記の式（５）に基づいて予め設定される。
【００６５】
そして、周波数ｆがしきい値ｆ１よりも高いと判定されると（ステップＳ５０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１５０は、検知領域内を移動する異物が存在するものと判定する（ステップＳ６０）。ステップＳ５０において周波数ｆがしきい値ｆ１以下であると判定されると（ステップＳ５０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、検知領域内に異物はないものと判定する（ステップＳ７０）。
【００６６】
一方、ステップＳ４０において周波数ｆが０であると判定されると（ステップＳ４０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１５０は、ステップＳ２０において読み込まれた位相差ΔφとステップＳ１０において読み込まれた初期位相差Δφ０との差の絶対値が所定のしきい値ＴＨ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ８０）。このしきい値ＴＨ１は、検知領域内に侵入して停止した異物の有無を判定するための判定値である。
【００６７】
そして、位相差Δφと初期位相差Δφ０との差の絶対値がしきい値ＴＨ１よりも大きいと判定されると（ステップＳ８０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１５０は、検知領域内に侵入して停止した異物が存在するものと判定する（ステップＳ９０）。位相差Δφと初期位相差Δφ０との差の絶対値がしきい値ＴＨ１以下であると判定されたときは（ステップＳ８０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、ステップＳ７０へ処理を移行し、検知領域内に異物はないものと判定される。
【００６８】
上記のステップＳ６０、Ｓ７０またはＳ８０に続いて、車両ＥＣＵ１５０は、異物有無の判定処理の終了が指示されたか否かを判定する（ステップＳ１００）。そして、判定処理が継続されるときは（ステップＳ１００においてＮＯ）、ステップＳ２０へ処理が戻され、位相差検出器１７８から位相差Δφが再度読み込まれる。
【００６９】
（非接触電力伝送の原理）
図１０は、送電部２３０および受電部１１０の構成を示した図である。図１０を参照して、送電部２３０は、コイル２３２（以下「共振コイル」とも称し、「共鳴コイル」等と適宜称してもよい。）と、キャパシタ２３５と、コイル２３８（以下「電磁誘導コイル」とも称する。）とを含む。
【００７０】
電磁誘導コイル２３８は、電磁誘導により共振コイル２３２と磁気的に結合可能である。電磁誘導コイル２３８は、高周波電源２２０（図１）から供給される交流電力を、電磁誘導によって共振コイル２３２に伝達する。共振コイル２３２は、電磁誘導コイル２３８から伝達された電力を、車両１００の受電部１１０へ非接触で転送する。
【００７１】
受電部１１０は、コイル１１２（以下「共振コイル」とも称し、「共鳴コイル」等と適宜称してもよい。）と、キャパシタ１１５と、コイル１２０（以下「電磁誘導コイル」とも称する。）とを含む。
【００７２】
共振コイル１１２は、送電部２３０の共振コイル２３２から非接触で電力を受電する。電磁誘導コイル１２０は、電磁誘導により共振コイル１１２と磁気的に結合可能である。電磁誘導コイル１２０は、共振コイル１１２により受電された電力を電磁誘導により取出して整流回路１２５（図１）へ出力する。
【００７３】
なお、図１０においては、受電部１１０および送電部２３０がそれぞれ電磁誘導コイル１２０，２３８を有する構成を示したが、図１１に示される構成のように、受電部１１０および送電部２３０が電磁誘導コイルを備えない構成とすることも可能である。この場合には、送電部２３０においては、共振コイル２３２が高周波電源２２０（図１）に接続され、受電部１１０においては、共振コイル１１２が整流回路１２５（図１）に接続される。
【００７４】
なお、送電部２３０において、キャパシタ２３５（２３９）は、共振コイル２３２に直列に接続されて共振コイル２３２とＬＣ共振回路を形成するが、キャパシタ２３５（２３９）は、共振コイル２３２に並列に接続してもよい。また、受電部１１０においても、キャパシタ１１５（１２１）は、共振コイル１１２に直列に接続されて共振コイル１１２とＬＣ共振回路を形成するが、キャパシタ１１５（１２１）は、共振コイル１１２に並列に接続してもよい。
【００７５】
図１２は、送電装置２００から車両１００への電力伝送時の等価回路図である。図１２を参照して、送電装置２００において、送電部２３０の電磁誘導コイル２３８は、共振コイル２３２と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル２３２と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル２３８は、電磁誘導により共振コイル２３２と磁気的に結合し、高周波電源２２０から供給される高周波電力を電磁誘導により共振コイル２３２へ供給する。
【００７６】
共振コイル２３２は、キャパシタ２３５とともにＬＣ共振回路を形成する。なお、後述するように、車両１００の受電部１１０においてもＬＣ共振回路が形成される。共振コイル２３２およびキャパシタ２３５によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数と、受電部１１０のＬＣ共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％以下である。そして、共振コイル２３２は、電磁誘導コイル２３８から電磁誘導により電力を受け、車両１００の受電部１１０へ非接触で送電する。
【００７７】
なお、電磁誘導コイル２３８は、高周波電源２２０から共振コイル２３２への給電を容易にするために設けられるものであり、図１１に示したように、電磁誘導コイル２３８を設けずに共振コイル２３２に高周波電源２２０を直接接続してもよい。また、キャパシタ２３５は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル２３２の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ２３５を設けない構成としてもよい。
【００７８】
一方、車両１００において、受電部１１０の共振コイル１１２は、キャパシタ１１５とともにＬＣ共振回路を形成する。上述のように、共振コイル１１２およびキャパシタ１１５によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数と、送電装置２００の送電部２３０における、共振コイル２３２およびキャパシタ２３５によって形成されるＬＣ共振回路の固有周波数との差は、前者の固有周波数または後者の固有周波数の±１０％である。そして、共振コイル１１２は、送電装置２００の送電部２３０から非接触で受電する。
【００７９】
電磁誘導コイル１２０は、共振コイル１１２と所定の間隔をおいて、たとえば共振コイル１１２と略同軸上に設けられる。電磁誘導コイル１２０は、電磁誘導により共振コイル１１２と磁気的に結合し、共振コイル１１２によって受電された電力を電磁誘導により取出して電気負荷１２２へ出力する。なお、電気負荷１２２は、受電部１１０によって受電された電力を受ける電気機器であり、具体的には、整流回路１２５（図１）以降の電気機器を包括的に表わしたものである。
【００８０】
なお、電磁誘導コイル１２０は、共振コイル１１２からの電力の取出しを容易にするために設けられるものであり、図１１に示したように、電磁誘導コイル１２０を設けずに共振コイル１１２を電気負荷１２２に直接接続してもよい。また、キャパシタ１１５は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイル１１２の浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ１１５を設けない構成としてもよい。
【００８１】
送電装置２００において、高周波電源２２０から電磁誘導コイル２３８へ高周波の交流電力が供給され、電磁誘導コイル２３８を用いて共振コイル２３２へ電力が供給される。そうすると、共振コイル２３２と車両１００の共振コイル１１２との間に形成される磁界を通じて共振コイル２３２から共振コイル１１２へエネルギ（電力）が移動する。共振コイル１１２へ移動したエネルギ（電力）は、電磁誘導コイル１２０を用いて取出され、車両１００の電気負荷１２２へ伝送される。
【００８２】
上述のように、この電力伝送システムにおいては、送電装置２００の送電部２３０の固有周波数と、車両１００の受電部１１０の固有周波数との差は、送電部２３０の固有周波数または受電部１１０の固有周波数の±１０％以下である。このような範囲に送電部２３０および受電部１１０の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができる。一方、上記の固有周波数の差が±１０％よりも大きくなると、電力伝送効率が１０％よりも小さくなり、電力伝送時間が長くなるなどの弊害が生じる可能性がある。
【００８３】
なお、送電部２３０（受電部１１０）の固有周波数とは、送電部２３０（受電部１１０）を構成する電気回路（共振回路）が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、送電部２３０（受電部１１０）を構成する電気回路（共振回路）において、制動力または電気抵抗を実質的に零としたときの固有周波数は、送電部２３０（受電部１１０）の共振周波数とも呼ばれる。
【００８４】
図１３および図１４を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図１３は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。また、図１４は、送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。
【００８５】
図１３を参照して、電力伝送システム８９は、送電部９０と、受電部９１とを備える。送電部９０は、第１コイル９２と、第２コイル９３とを含む。第２コイル９３は、共振コイル９４と、共振コイル９４に設けられたキャパシタ９５とを含む。受電部９１は、第３コイル９６と、第４コイル９７とを備える。第３コイル９６は、共振コイル９９とこの共振コイル９９に接続されたキャパシタ９８とを含む。
【００８６】
共振コイル９４のインダクタンスをインダクタンスＬｔとし、キャパシタ９５のキャパシタンスをキャパシタンスＣ１とする。また、共振コイル９９のインダクタンスをインダクタンスＬｒとし、キャパシタ９８のキャパシタンスをキャパシタンスＣ２とする。このように各パラメータを設定すると、第２コイル９３の固有周波数ｆ１は、下記の式（６）
によって示され、第３コイル９６の固有周波数ｆ２は下記の式（７）によって示される。
【００８７】
ｆ１＝１／｛２π（Ｌｔ×Ｃ１）1/2｝  …  （６）
ｆ２＝１／｛２π（Ｌｒ×Ｃ２）1/2｝  …  （７）
ここで、インダクタンスＬｒおよびキャパシタンスＣ１，Ｃ２を固定して、インダクタンスＬｔのみを変化させた場合において、第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図１４に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル９４および共振コイル９９の相対的な位置関係は固定とし、さらに、第２コイル９３に供給される電流の周波数は一定である。
【００８８】
図１４に示すグラフのうち、横軸は固有周波数のズレ（％）を示し、縦軸は一定周波数の電流における電力伝送効率（％）を示す。固有周波数のズレ（％）は、下記の式（８）によって示される。
【００８９】
（固有周波数のズレ）＝｛（ｆ１−ｆ２）／ｆ２｝×１００（％）  …  （８）
図１４から明らかなように、固有周波数のズレ（％）が０％の場合には、電力伝送効率は１００％近くとなる。固有周波数のズレ（％）が±５％の場合には、電力伝送効率は４０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１０％の場合には、電力伝送効率は１０％程度となる。固有周波数のズレ（％）が±１５％の場合には、電力伝送効率は５％程度となる。すなわち、固有周波数のズレ（％）の絶対値（固有周波数の差）が、第３コイル９６の固有周波数の１０％以下の範囲となるように第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ（％）の絶対値が第３コイル９６の固有周波数の５％以下となるように第２コイル９３および第３コイル９６の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ（登録商標）：株式会社ＪＳＯＬ製）を採用している。
【００９０】
再び図１２を参照して、送電部２３０および受電部１１０は、送電部２３０と受電部１１０との間に形成される磁界および電界の少なくとも一方を通じて、非接触で電力を授受する。送電部２３０と受電部１１０との間に形成される磁界および／または電界は、特定の周波数で振動する。そして、送電部２３０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２３０から受電部１１０へ電力が伝送される。
【００９１】
ここで、送電部２３０の周囲に形成される特定の周波数の磁界について説明する。「特定の周波数の磁界」は、典型的には、電力伝送効率と送電部２３０に供給される電流の周波数と関連性を有する。そこで、まず、電力伝送効率と、送電部２３０に供給される電流の周波数との関係について説明する。送電部２３０から受電部１１０に電力を伝送するときの電力伝送効率は、送電部２３０および受電部１１０間の距離などの様々な要因よって変化する。たとえば、送電部２３０および受電部１１０の固有周波数（共振周波数）をｆ０とし、送電部２３０に供給される電流の周波数をｆ３とし、送電部２３０および受電部１１０の間のエアギャップをエアギャップＡＧとする。
【００９２】
図１５は、固有周波数ｆ０を固定した状態で、エアギャップＡＧを変化させたときの電力伝送効率と、送電部２３０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を示すグラフである。図１５を参照して、横軸は、送電部２３０に供給される電流の周波数ｆ３を示し、縦軸は、電力伝送効率（％）を示す。効率曲線Ｌ１は、エアギャップＡＧが小さいときの電力伝送効率と、送電部２３０に供給される電流の周波数ｆ３との関係を模式的に示す。この効率曲線Ｌ１に示すように、エアギャップＡＧが小さい場合には、電力伝送効率のピークは周波数ｆ４，ｆ５（ｆ４＜ｆ５）において生じる。エアギャップＡＧを大きくすると、電力伝送効率が高くなるときの２つのピークは、互いに近づくように変化する。そして、効率曲線Ｌ２に示すように、エアギャップＡＧを所定距離よりも大きくすると、電力伝送効率のピークは１つとなり、送電部２３０に供給される電流の周波数が周波数ｆ６のときに電力伝送効率がピークとなる。エアギャップＡＧを効率曲線Ｌ２の状態よりもさらに大きくすると、効率曲線Ｌ３に示すように電力伝送効率のピークが小さくなる。
【００９３】
たとえば、電力伝送効率の向上を図るため手法として次のような手法が考えられる。第１の手法としては、エアギャップＡＧにあわせて、送電部２３０に供給される電流の周波数を一定として、キャパシタ２３５やキャパシタ１１５のキャパシタンスを変化させることで、送電部２３０と受電部１１０との間での電力伝送効率の特性を変化させる手法が考えられる。具体的には、送電部２３０に供給される電流の周波数を一定とした状態で、電力伝送効率がピークとなるように、キャパシタ２３５およびキャパシタ１１５のキャパシタンスを調整する。この手法では、エアギャップＡＧの大きさに関係なく、送電部２３０および受電部１１０に流れる電流の周波数は一定である。
【００９４】
また、第２の手法としては、エアギャップＡＧの大きさに基づいて、送電部２３０に供給される電流の周波数を調整する手法である。たとえば、電力伝送特性が効率曲線Ｌ１となる場合には、周波数ｆ４またはｆ５の電流を送電部２３０に供給する。周波数特性が効率曲線Ｌ２，Ｌ３となる場合には、周波数ｆ６の電流を送電部２３０に供給する。この場合においては、エアギャップＡＧの大きさに合わせて送電部２３０および受電部１１０に流れる電流の周波数を変化させることになる。
【００９５】
第１の手法では、送電部２３０を流れる電流の周波数は、固定された一定の周波数となり、第２の手法では、送電部２３０を流れる周波数は、エアギャップＡＧによって適宜変化する周波数となる。第１の手法や第２の手法などによって、電力伝送効率が高くなるように設定された特定の周波数の電流が送電部２３０に供給される。送電部２３０に特定の周波数の電流が流れることで、送電部２３０の周囲には、特定の周波数で振動する磁界（電磁界）が形成される。受電部１１０は、受電部１１０と送電部２３０との間に形成され、かつ特定の周波数で振動する磁界を通じて送電部２３０から電力を受電している。したがって、「特定の周波数で振動する磁界」とは、必ずしも固定された周波数の磁界とは限らない。なお、上記の例では、エアギャップＡＧに着目して、送電部２３０に供給される電流の周波数を設定するようにしているが、電力伝送効率は、送電部２３０および受電部１１０の水平方向のズレ等のように他の要因によっても変化するものであり、当該他の要因に基づいて、送電部２３０に供給される電流の周波数を調整する場合がある。
【００９６】
なお、上記では、送電部２３０および受電部１１０にコイル（たとえばヘリカルコイル）を採用したが、コイルに代えて、メアンダラインなどのアンテナなどを採用してもよい。メアンダラインなどのアンテナなどを採用した場合には、送電部２３０に特定の周波数の電流が流れることで、特定の周波数の電界が送電部２３０の周囲に形成される。そして、この電界を通して、送電部２３０と受電部１１０との間で電力伝送が行なわれる。
【００９７】
この電力伝送システムにおいては、電磁界の「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用することで、送電および受電効率の向上が図られている。
【００９８】
図１６は、電流源または磁流源からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図１６を参照して、電磁界は３つの成分から成る。曲線ｋ１は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線ｋ２は、波源からの距離の２乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線ｋ３は、波源からの距離の３乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。なお、電磁界の波長を「λ」とすると、「輻射電磁界」と「誘導電磁界」と「静電磁界」との強さが略等しくなる距離は、λ／２πと表わすことができる。
【００９９】
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、この実施の形態に係る電力伝送システムでは、この「静電磁界」が支配的な近接場（エバネッセント場）を利用してエネルギ（電力）の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接する固有周波数を有する送電部２３０および受電部１１０（たとえば一対のＬＣ共振コイル）を共鳴させることにより、送電部２３０から他方の受電部１１０へエネルギ（電力）を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギを伝播しないので、遠方までエネルギを伝播する「輻射電磁界」によってエネルギ（電力）を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギ損失で送電することができる。
【０１００】
このように、この電力伝送システムにおいては、送電部２３０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２３０と受電部１１０との間で非接触によって電力が伝送される。送電部２３０と受電部１１０との間に形成されるこのような電磁場は、たとえば、近接場共振（共鳴）結合場という場合がある。送電部２３０と受電部１１０との間の結合係数（κ）は、たとえば、０．３以下程度であり、好ましくは、０．１以下である。当然のことながら、結合係数（κ）を０．１〜０．３程度の範囲も採用することができる。結合係数（κ）は、このような値に限定されるものでなく、電力伝送が良好となる種々の値をとり得る。
【０１０１】
なお、結合係数（κ）は、送電部２３０と受電部１１０との間の距離によって変動する。電力伝送時における送電部２３０と受電部１１０との間のエアギャップが小さいときには、結合係数（κ）は、たとえば、０．８〜０．６程度である。なお、当然のことながら、送電部２３０と受電部１１０との間の距離によっては、結合係数（κ）は、０．６以下となる。そして、送電部２３０と受電部１１０とが離れた状態で電力伝送が実施されると、結合係数（κ）は、０．３以下となる。
【０１０２】
なお、電力伝送における、上記のような送電部２３０と受電部１１０との結合を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「磁場共振（共鳴）結合」、「近接場共振（共鳴）結合」、「電磁界（電磁場）共振結合」、「電界（電場）共振結合」等という。「電磁界（電磁場）共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界（磁場）共鳴結合」、「電界（電場）共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
【０１０３】
送電部２３０と受電部１１０とが上記のようにコイルによって形成される場合には、送電部２３０と受電部１１０とは、主に磁界（磁場）によって結合し、「磁気共鳴結合」または「磁界（磁場）共鳴結合」が形成される。なお、送電部２３０と受電部１１０とに、たとえば、メアンダライン等のアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送電部２３０と受電部１１０とは、主に電界（電場）によって結合し、「電界（電場）共鳴結合」が形成される。
【０１０４】
以上のように、この実施の形態１においては、送信アンテナ１７２から送信される電波の反射波を受信する複数（２つ）の受信アンテナ１７３，１７４が設けられるので、１つのセンサ（１つの送信部と１つの受信部）の場合に比べて誤検知を低減できる。また、受信アンテナ１７３，１７４によって受信される受信波の間の位相差Δφに基づいて異物を検知するので、送信部および受信部を備えるドップラーセンサを複数備える場合に比べて、処理を簡易化できる。したがって、この実施の形態１によれば、侵入した異物を、誤検知を抑制しつつ簡易な構成で検知することができる。
【０１０５】
また、この実施の形態１においては、受信アンテナ１７３，１７４は、受信アンテナ１７３，１７４によって設定される検知領域および受電部１１０を車両１００の鉛直方向上方から平面視したときに、検知領域が受電部１１０を含むように配置される。したがって、この実施の形態１によれば、送電部２３０から受電部１１０への電力伝送時に送電部２３０および受電部１１０の近傍に侵入した異物を検知することができる。
【０１０６】
また、送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４は、送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４を車両１００の鉛直方向上方から平面視したときに、送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４が検知領域の外部に位置するように配置される。このような配置により、送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４の配置の自由度は高い。
【０１０７】
また、受信アンテナ１７３，１７４は、受信アンテナ１７３，１７４によって設定される検知領域および車体を車両１００の鉛直方向上方から平面視したときに、車体の領域内に検知領域が含まれるように配置される。したがって、この実施の形態１によれば、車両１００の周囲を通過する人等を異物として誤検知することを防止することができる。
【０１０８】
また、この実施の形態１によれば、ドップラーセンサに比べて使用周波数が低いので、センサのコストを低減することができる。また、送信回路および受信回路を共通の筐体に収容し、送信アンテナおよび受信アンテナについては自由に配置できるので、車両搭載性も良い。さらに、ドップラーセンサを複数備える場合には使用周波数を異ならせる必要があるところ、この実施の形態１では、そのような対応は不要である。
【０１０９】
［実施の形態１の変形例１］
上記の実施の形態１では、受信アンテナ１７３，１７４により受信される受信波の位相差Δφの周波数ｆを算出するものとしたが、位相差Δφの周波数ｆの算出処理に代えて、位相差Δφに対して低域通過処理が行ない、その処理結果を用いて異物の有無を判定することも可能である。
【０１１０】
図１７は、検知領域内に異物が侵入したときの受信波の位相差Δφおよび低域通過処理を行なった位相差Δφｆの波形を示した図である。図１７を参照して、時刻ｔ１において、検知領域内に異物が侵入すると、受信アンテナ１７３，１７４により受信される受信波の位相差Δφは、異物の移動速度に応じた周波数ｆで振動する。低域通過処理後の位相差Δφｆについては、位相差Δφが振動し始めると値が小さくなり、振動が本格的になると値はさらに小さくなる。そして、時刻ｔ２おいて、位相差Δφｆがしきい値ＴＨ２を下回ると、検知領域内に異物が侵入したものと判定される。
【０１１１】
検知領域内で異物が静止すると、位相差Δφｆの値は上昇するが、その値は、検知領域に異物が侵入する前の位相差を示す初期位相差Δφ０とは異なる。そこで、位相差Δφｆと初期位相差Δφ０との差の絶対値がしきい値ＴＨ１よりも大きいときは、検知領域内に侵入して静止した異物が存在するものと判定される。位相差Δφｆと初期位相差Δφ０との差の絶対値がしきい値ＴＨ１以下となれば、異物は検知領域外に出ていったものと判定される。
【０１１２】
図１８は、この変形例１における異物有無の判定処理を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートについても、予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて実行されることにより実現される。あるいは、全部または一部のステップについて、専用のハードウェア（電子回路）を構築して処理を実現することも可能である。
【０１１３】
図１８を参照して、処理が開始されると、車両ＥＣＵ１５０は、位相差検出器１７８（図７）からの位相差Δφを初期位相差Δφ０として読み込む（ステップＳ１１０）。次いで、車両ＥＣＵ１５０は、位相差検出器１７８からの位相差Δφを読み込む（ステップＳ１２０）。そして、車両ＥＣＵ１５０は、位相差Δφに対して低域通過処理を実行する（ステップＳ１３０）。
【０１１４】
この低域通過処理は、位相差Δφの直流成分を抽出し、直流成分以外をカットすることを目的として実行される。すなわち、上記の式（５）によって示されるように、検知領域内に異物が侵入すると、位相差Δφが周波数ｆで振動する。そこで、低域通過処理後の位相差Δφｆの値が小さいときは、検知領域内に異物（動体物）が侵入したものと判定することができる。また、低域通過処理後の位相差Δφｆと初期位相差Δφ０との差が大きいときは、検知領域内に侵入した後に静止した異物が検知領域内に存在するものと判定することができる。
【０１１５】
ステップＳ１３０において位相差Δφに対して低域通過処理が実施されると、車両ＥＣＵ１５０は、低域通過処理後の位相差ΔφｆとステップＳ１０において読み込まれた初期位相差Δφ０との差の絶対値がしきい値ＴＨ１よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１４０）。位相差Δφｆと初期位相差Δφ０との差の絶対値がしきい値ＴＨ１以下であると判定されると（ステップＳ１４０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、検知領域内に異物はないものと判定する（ステップＳ１８０）。
【０１１６】
ステップＳ１４０において、位相差Δφｆと初期位相差Δφ０との差の絶対値がしきい値ＴＨ１よりも大きいと判定されると（ステップＳ１４０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１５０は、低域通過処理後の位相差Δφｆが所定のしきい値ＴＨ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１５０）。このしきい値ＴＨ２は、検知領域内への異物（移動体）の侵入を判定するための判定値である。
【０１１７】
そして、位相差Δφｆがしきい値ＴＨ２よりも小さいと判定されると（ステップＳ１５０においてＹＥＳ）、車両ＥＣＵ１５０は、検知領域内を移動する異物が存在するものと判定する（ステップＳ１６０）。一方、ステップＳ１５０において、位相差Δφｆがしきい値ＴＨ２以上であると判定されると（ステップＳ１５０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、検知領域内に侵入して停止した異物が存在するものと判定する（ステップＳ１７０）。
【０１１８】
上記のステップＳ１６０、Ｓ１７０またはＳ１８０に続いて、車両ＥＣＵ１５０は、異物有無の判定処理の終了が指示されたか否かを判定し（ステップＳ１９０）、判定処理が継続されるときは（ステップＳ１９０においてＮＯ）、車両ＥＣＵ１５０は、ステップＳ１２０へ処理を戻す。
【０１１９】
この変形例１によれば、周波数演算により位相差Δφの周波数ｆを求めることなく、簡易な処理（位相差Δφの低域通過処理）を用いて異物の有無を判定することができる。
【０１２０】
［実施の形態１の変形例２］
この変形例２は、受信アンテナ１７３，１７４の配置が上記の実施の形態１と異なる。
【０１２１】
図１９は、この変形例２における、送信アンテナ１７２および受信アンテナ１７３，１７４の配置および異物の検知領域を示した図である。図１９を参照して、受信アンテナ１７３，１７４は、領域Ａ１の対角に配置される。そして、領域Ａ２〜Ａ４が重複する斜線領域において、受信アンテナ１７３，１７４により受信される受信波の位相差Δφに基づいて異物１７０の有無が検知される。
【０１２２】
この変形例２によれば、上記の実施の形態１に比べて異物の検知領域を拡大することができる。なお、この変形例２に上記の変形例１を組合わせることも可能である。
【０１２３】
［実施の形態２］
上記の実施の形態１およびその変形例１，２では、一対の受信アンテナ１７３，１７４により電波を受信することによって異物を検出するものとしたが、以下の実施の形態では、二対の受信アンテナが設けられ、誤検出のさらなる低減が図られる。
【０１２４】
図２０は、実施の形態２における異物検出部の構成を機能的に示すブロック図である。図２０を参照して、異物検出部１６０Ａは、図７に示した実施の形態１における異物検出部１６０の構成において、受信アンテナ１８０，１８１、ミキサ１８２，１８３、ローカル発信器１８４、位相差検出器１８５、判定部１８６、およびＡＮＤ回路１８７をさらに含み、送信アンテナ１７２に代えて送信アンテナ１９１を含む。
【０１２５】
送信アンテナ１９１は、無指向性のアンテナである点において上述の送信アンテナ１７２と異なる。そして、送信アンテナ１９１は、発信器１７１から受けるＲＦ信号を周囲に対して送信する。
【０１２６】
受信アンテナ１８０，１８１の各々は、送信アンテナ１９１から送信されたＲＦ信号の反射波を受信する。ミキサ１８２は、受信アンテナ１８０によって受信されるＲＦ信号を示す信号ＲＦ３をローカル発信器１８４の出力と混合し、ＩＦ信号である信号ＩＦ３を出力する。ミキサ１８３は、受信アンテナ１８１によって受信されるＲＦ信号を示す信号ＲＦ４をローカル発信器１８４の出力と混合し、信号ＩＦ４を出力する。信号ＩＦ３，ＩＦ４の周波数も、信号ＩＦ１，ＩＦ２と同様にたとえば４０ＭＨｚ程度である。すなわち、信号ＩＦ３，ＩＦ４の周波数が４０ＭＨｚ程度となるように、ローカル発信器１８４の周波数が設定される。
【０１２７】
位相差検出器１８５は、信号ＩＦ３，ＩＦ４間（信号ＲＦ３，ＲＦ４間）の位相差Δφ２を検出する。なお、位相差検出器１８５も、位相差検出器１７８と同様に市販の位相差検出器あるいは位相比較器を用いることができ、アナログ方式のものであってもよいし、デジタル方式のものであってもよい。
【０１２８】
判定部１８６は、位相差検出器１８５によって検出された位相差Δφ２に基づいて、検知領域内における異物１７０の有無を判定する。ＡＮＤ回路１８７は、判定部１７９，１８６の出力の論理積を演算し、その演算結果を最終的な判定結果として出力する。すなわち、この異物検出部１６０Ａでは、二対の受信アンテナによる検出結果の論理積を異物の有無の最終的な検出結果とすることによって、誤検出の低減が図られている。
【０１２９】
図２１は、実施の形態２における送信アンテナ１９１および受信アンテナ１７３，１７４，１８０，１８１による異物の検知領域を示した図である。図２１を参照して、この図も、上記の図８や図１９と同様に、各アンテナおよびそれらの検知領域を車両１００の鉛直方向上方から平面視したときのものである。
【０１３０】
受信アンテナ１７３，１７４，１８０，１８１は、検知領域を定めるための基準領域を示す領域Ａ１のコーナーに配設される。領域Ａ３〜Ａ６は、それぞれ受信アンテナ１７３，１７４，１８０，１８１の検出領域を示す。
【０１３１】
領域Ａ２は、送信アンテナ１９１の検出領域を示す。領域Ａ２は、領域Ａ１を含む。すなわち、領域Ａ２が領域Ａ１を含むように無指向性の送信アンテナ１９１が配設される。具体的には、送信アンテナ１９１は、斜線で示される異物検知領域の内部に位置するように配置される。
【０１３２】
送信アンテナ１９１および受信アンテナ１７３，１７４，１８０，１８１のこのような配置のもと、受信アンテナ１７３，１７４により受信される受信波の位相差Δφ１に基づき異物の有無が判定される領域Ａ２〜Ａ４の重複領域と、受信アンテナ１８０，１８１により受信される受信波の位相差Δφ２に基づき異物の有無が判定される領域Ａ２，Ａ５，Ａ６の重複領域とが重複する斜線領域、すなわち領域Ａ２〜Ａ６が重複する斜線領域において、異物の有無が検知される。
【０１３３】
以上のように、この実施の形態２によれば、二対の受信アンテナを用いて異物を検知するので、誤検出のさらなる低減を図ることができる。
【０１３４】
また、送信アンテナ１９１は無指向性であり、異物の検知領域および送信アンテナ１９１を車両１００の鉛直方向上方から平面視したときに、送信アンテナ１９１が検知領域の内部に位置するように送信アンテナ１９１が配置される。したがって、この実施の形態２では、受信アンテナの配置の自由度は極めて高い。
【０１３５】
［実施の形態３］
上記の実施の形態２では、送信アンテナ１９１から送信される電波の周波数は１つであり、受信アンテナ１７３，１７４と受信アンテナ１８０，１８１とでは、同一周波数の電波が受信される。この実施の形態３では、送信アンテナ１９１から２種類の周波数の電波が送信され、受信アンテナ１７３，１７４と受信アンテナ１８０，１８１とで異なる周波数の電波が受信される。
【０１３６】
図２２は、実施の形態３における異物検出部の構成を機能的に示すブロック図である。図２２を参照して、異物検出部１６０Ｂは、図２０に示した実施の形態２における異物検出部１６０Ａの構成において、発信器１７１に代えて、発信器１８８，１８９と、ミキサ１９０とを備える。
【０１３７】
発信器１８８は、高周波のＲＦ信号を生成する。発信器１８８により生成されるＲＦ信号の周波数は、たとえば２．４ＧＨｚ程度である。ミキサ１９０は、発信器１８８により生成されるＲＦ信号を発信器１８９からの信号と混合して送信アンテナ１９１へ出力する。発信器１８９が生成する信号の周波数は、たとえば数十ＭＨｚ程度である。これにより、たとえば、発信器１８８により生成されるＲＦ信号の周波数を２４７５ＭＨｚとし、発信器１８９により生成される信号の周波数を２０ＭＨｚとすると、ミキサ１９０からは、２４７５ＭＨｚ±２０ＭＨｚ＝２４５５ＭＨｚ，２４９５ＭＨｚの２種類のＲＦ信号が出力される。
【０１３８】
そして、受信アンテナ１７３，１７４から成る受信部は、一方の周波数成分を有するＲＦ信号から算出される位相差Δφ１に基づいて異物を検出するように設計され、受信アンテナ１８０，１８１から成る受信部は、他方の周波数成分を有するＲＦ信号から算出される位相差Δφ２に基づいて異物を検出するように設計される。
【０１３９】
なお、この実施の形態３における送信アンテナ１９１および受信アンテナ１７３，１７４，１８０，１８１の配置および領域Ａ１〜Ａ６の設定については、図２１に示した実施の形態２と同じである。
【０１４０】
あるいは、図２３に示すように、受信アンテナ１７３，１７４，１８０，１８１に代えて、より指向性の高い受信アンテナ１７３Ａ，１７４Ａ，１８０Ａ，１８１Ａを用いて検知領域を設定してもよい。
【０１４１】
この実施の形態３によれば、受信アンテナ１７３，１７４と受信アンテナ１８０，１８１とで空間的に異なる検知領域を形成することができ、アンテナの設置自由度が向上する。また、受信アンテナ１７３，１７４から成る受信部と、受信アンテナ１８０，１８１から成る受信部とで異なる周波数を用いることによって、混信を確実に防止して誤検出の可能性をさらに低減することができる。
【０１４２】
なお、上記の実施の形態２，３において、ＡＮＤ回路１８７に代えて、論理和を演算するＯＲ回路を用いてもよい。この場合は、誤検出の可能性はやや高まるけれども、異物の検知範囲を広くとることができる。
【０１４３】
なお、上記の各実施の形態においては、受電装置１１１（受電部１１０）は、車両１００の底面に固設されるものとしたが、受電装置１１１（受電部１１０）は可動式のものであってもよい。すなわち、送電装置２００からの受電時に受電装置１１１（受電部１１０）が待機位置から受電位置へ移動するタイプのものにおいて、受電装置１１１（受電部１１０）の受電位置において、送電部２３０、受電部１１０および異物の検知領域を車両１００の鉛直方向上方から平面視したときに検知領域が送電部２３０および受電部１１０を含むように、送信アンテナおよび受信アンテナを配置するようにしてもよい。さらに、待機位置の受電装置１１１（受電部１１０）も検知領域が含むように、送信アンテナおよび受信アンテナを配置するようにしてもよい。
【０１４４】
また、上記の各実施の形態においては、送信アンテナおよび受信アンテナを含む異物検出部１６０（１６０Ａ，１６０Ｂ）は、車両１００に設けられるものとしたが、送電装置２００側に異物検出部を設けてもよい。また、車両１００と送電装置２００との双方に異物検出部を設けてもよい。
【０１４５】
また、上記の各実施の形態においては、２つの受信アンテナによって受信される受信波の間の位相差に基づいて異物を検知するものとしたが、受信アンテナの数は３つ以上であってもよい。また、上記の実施の形態２，３では、二対の受信アンテナを用いて異物を検知するものとしたが、三対以上の受信アンテナを用いて異物を検知してもよい。
【０１４６】
また、上記の各実施の形態では、送電部２３０と受電部１１０とを電磁界によって共振（共鳴）させることで、送電部２３０から受電部１１０へ非接触で電力が伝送されるものとしたが、電磁誘導により送電部２３０から受電部１１０へ非接触で電力を伝送してもよい。なお、送電部２３０と受電部１１０との間で電磁誘導により電力が伝送される場合には、送電部２３０と受電部１１０との結合係数κは、１．０に近い値となる。
【０１４７】
また、上記の各実施の形態では、送電装置２００から非接触で受電する受電装置１１１が車両１００に搭載される場合について説明したが、この発明の適用範囲は、必ずしも受電装置が車両に搭載されるものに限定されるものではなく、車両以外に搭載される受電装置にも適用可能である。
【０１４８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４９】
１００  車両、１０２  前輪、１０４  後輪、１０６  フロアパネル、１１０  受電部、１１１  受電装置、１１２，１２０，２３２，２３８  コイル、１１３，２３３  フェライトコア、１１４，２３４  コイルユニット、１１５，２３５  キャパシタ、１１６，２３６  筐体、１１７，２３７  シールド、１１８  蓋部、１２２  電気負荷、１２５  整流回路、１３０  蓄電装置、１４０  動力生成装置、１５０  車両ＥＣＵ、１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ  異物検出部、１７１，１８８，１８９  発信器、１７２，１９１  送信アンテナ、１７３，１７４，１８０，１８１，１７３Ａ，１７４Ａ，１８０Ａ，１８１Ａ  受信アンテナ、１７５，１７６，１８２，１８３，１９０  ミキサ、１７７，１８４  ローカル発信器、１７８，１８５  位相差検出器、１７９，１８６  判定部、１８７  ＡＮＤ回路、２００  送電装置、２１０  系統電源、２２０  高周波電源、２３０  送電部。
【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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