(57)【要約】【課題】損失量を低く抑えつつ送電装置の電力を立ち上げる。【解決手段】本発明の一態様としての無線電力伝送制御装置は、入力部と、出力部と、無線電力伝送制御部とを備える。前記入力部は、送電装置から送電される電力を示す第１の電力情報を受信する。前記入力部は、受電装置により受電される電力を示す第２の電力情報を受信する。前記出力部は、前記送電装置の送電電圧を指示する第１の制御信号を出力する。前記出力部は、前記受電装置のインピーダンスを指示する第２の制御信号を出力する。前記無線電力伝送制御部は、前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が小さくなるように前記第２の制御信号を生成し、前記第１の電力情報と第１の目標値の差が小さく、または前記第２の電力情報と第２の目標値の差が小さくなるように、前記第１の制御信号を生成する。【選択図】図１
2014103751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電装置により送電される電力を示す第１の電力情報、および受電装置により受電される電力を示す第２の電力情報を受信する入力部と、
前記送電装置の送電電圧を指示する第１の制御信号、および前記受電装置のインピーダンスを指示する第２の制御信号を出力する出力部と、
前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が小さくなるように前記第２の制御信号を生成し、前記第１の電力情報と第１の目標値の差が小さく、または前記第２の電力情報と第２の目標値の差が小さくなるように、前記第１の制御信号を生成することにより、前記送電装置の送電電力の立ち上げ制御を行う、無線電力伝送制御部と、
を備えた無線電力伝送制御装置。
【請求項２】
前記無線電力伝送制御部は、前記第１の電力情報が前記第１の目標値よりも小さい場合、または前記第２の電力情報が前記第２の目標値よりも小さい場合に、前記送電電圧を増加させるように前記第１の制御信号を変更し、
前記第１の電力情報が前記第１の目標値よりも大きい場合、または前記第２の電力情報が前記第２の目標値よりも大きい場合に、前記送電電圧を減少させるように前記第１の制御信号を変更する
請求項１に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項３】
前記無線電力伝送制御部は、前記インピーダンスを順次増加または減少させるように前記第２の制御信号を変更する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項４】
前記無線電力伝送制御部は、前記送電装置の電圧、または前記送電装置の電流、または前記受電装置の電圧、または前記受電装置の電流の少なくとも一つ以上の情報を受信し、
前記電圧、または電流が閾値よりも大きい場合、電圧、または電流が小さくなるように、前記第２の制御信号を変更する
請求項１に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項５】
前記入力部および前記出力部は、前記第１および第２の電力情報を受信し、かつ前記第１および第２の制御信号を出力する１つの入出力端子である
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項６】
前記入力部は、前記第１および第２の電力情報を受信する１つの入力端子である
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項７】
前記出力部は、前記第１および第２の制御信号を出力する１つの出力端子である
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項８】
前記入力部は、前記第１の電力情報を受信する第１の入力端子と、前記第２の電力情報を受信する第２の入力端子とを含み、
前記出力部は、前記第１の制御信号を出力する第１の出力端子と、前記第２の制御信号を出力する第２の出力端子とを含み、
前記第１の入力端子および前記第１の出力端子に接続され、前記送電装置と無線通信を行う無線通信部
をさらに備えた請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項９】
前記入力部は、前記第１の電力情報を受信する第１の入力端子と、前記第２の電力情報を受信する第２の入力端子とを含み、
前記出力部は、前記第１の制御信号を出力する第１の出力端子と、前記第２の制御信号を出力する第２の出力端子とを含み、
前記第２の入力端子および前記第２の出力端子に接続され、前記受電装置と無線通信を行う無線通信部
をさらに備えた請求項１ないし４のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１０】
前記入力部は、前記送電装置の送電電圧および送電電流の少なくとも一方を示す情報を受信し、
前記無線電力伝送制御部は、前記送電電圧または前記送電電流が、それぞれの基準値より小さくなるように、前記第２の制御信号を変更する
請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１１】
前記入力部は、前記受電装置の受電電圧および受電電流の少なくとも一方を示す情報を受信し、
前記無線電力伝送制御部は、前記受電電圧、または前記受電電流が、それぞれの基準値より小さくなるように、前記第２の制御信号を変更する
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１２】
前記無線電力伝送制御部は、前記送電電圧を順次増加または減少させるように前記第１の制御信号を変更し、前記第１の制御信号の変更量を、前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が大きいほど小さくなるように設定する
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１３】
前記無線電力伝送制御部は、前記送電電圧を順次増加または減少させるように前記第１の制御信号を変更し、前記第１の制御信号の変更量を、目標値に対する前記第１電力情報が示す電力の比が大きいほど小さくなるように設定する
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１４】
前記無線電力伝送制御部は、前記インピーダンスを順次増加または減少させるように前記第２の制御信号を変更し、前記第２の制御信号の変更量を、前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が大きいほど小さくなるように決定する
請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１５】
前記無線電力伝送制御部は、前記インピーダンスを順次増加または減少させるように前記第２の制御信号を変更し、前記第２の制御信号の変更量を、目標値に対する前記第１電力情報が示す電力の比が大きいほど小さくなるように設定する
請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１６】
前記無線電力伝送制御部は、前記第１の制御信号を第１刻み幅ずつ増加または減少させ、前記第２の制御信号を第２刻み幅ずつ増加または減少させ、
前記立ち上げ制御に失敗したときは、前記第１刻み幅および前記第２刻み幅の値を小さくして、再度前記立ち上げ制御を実行する
ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１７】
前記無線電力伝送制御部は、前記送電装置の送電コイルおよび前記受電装置の受電コイル間の位置関係または結合係数に基づき、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号のうちの少なくとも一方の初期値を設定する
請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１８】
前記無線電力伝送制御部は、前記受電装置に接続される負荷の状態に基づき、前記第１の制御信号および前記第２の制御信号のうちの少なくとも一方の初期値を設定する
請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項１９】
緊急停止信号を受信する緊急停止信号入力部を備え、
前記無線電力伝送制御部は、前記緊急停止信号入力部で前記緊急停止信号が受信されたときは、前記立ち上げ制御を停止する
請求項１ないし１８のいずれか一項に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項２０】
電力を送電する送電ユニットと、
前記送電ユニットから送電される電力を示す第１の電力情報を受信する入力部と
送電電圧を指示する第１の制御信号を前記送電ユニットに出力する出力部と、
受電装置が前記送電ユニットから受電する電力を示す第２の電力情報を前記受電装置から受信し、前記受電装置のインピーダンスを指示する第２の制御信号を前記受電装置に送信する無線通信部と、
前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が小さくなるように前記第２の制御信号を生成し、前記第１の電力情報と第１の目標値の差が小さく、または前記第２の電力情報と第２の目標値の差が小さくなるように、前記第１の制御信号を生成することにより、前記送電ユニットの送電電力の立ち上げ制御を行う無線電力伝送制御部と、
を備えた送電装置。
【請求項２１】
送電装置から電力を受電する受電ユニットと、
前記送電装置から送電される電力を示す第１の電力情報を前記送電装置から受信し、送電電圧を指示する第１の制御信号を前記送電装置に送信する無線通信部と、
前記受電ユニットが前記送電装置から受電する電力を示す第２の電力情報を受信する入力部と、
前記受電ユニットのインピーダンスを指示する第２の制御信号を前記受電ユニットに出力する出力部と
前記無線電力伝送制御部は、前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が小さくなるように前記第２の制御信号を生成し、前記第１の電力情報と第１の目標値の差が小さく、または前記第２の電力情報と第２の目標値の差が小さくなるように、前記第１の制御信号を生成することにより、前記送電ユニットの送電電力の立ち上げ制御を行う、無線電力伝送制御部と、
を備えた受電装置。
【請求項２２】
送電電圧を変更可能な電力を生成する電源と、前記電力を送電する送電コイルとを含む送電装置と、
前記送電コイルからの電力を受電する受電装置と、インピーダンス可変回路と、前記インピーダンス可変回路を介して受信される前記電力を消費または蓄積する負荷とを含む受電装置と、
前記送電装置の送電電力の立ち上げ制御を行う無線電力伝送制御装置と、を備え、
前記無線電力伝送制御装置は、
前記送電装置から送電される電力を示す第１の電力情報、および  前記受電装置が前記送電装置から受電する電力を示す第２の電力情報を受信する入力部と、
前記送電装置の送電電圧を指示する第１の制御信号、および  前記インピーダンス可変回路のインピーダンスを指示する第２の制御信号を出力する出力部と、含み、
前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が小さくなるように前記第２の制御信号を生成し、
前記第１の電力情報と第１の目標値の差が小さくなるように、または前記第２の電力情報と第２の目標値の差が小さくなるように、前記第１の制御信号を生成する
無線電力伝送システム。
【請求項２３】
前記インピーダンス可変回路は、DC-DCコンバータである
請求項２２に記載の無線電力伝送システム。
【請求項２４】
前記負荷は充電池である
請求項２０または２１に記載の無線電力伝送システム。
【請求項２５】
前記第１の目標値または前記第２の目標値は、前記送電装置の出力可能な電力に基づいて設定される
請求項２２ないし２４のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
【請求項２６】
前記受電装置は、前記第１の目標値または前記第２の目標値に関する指示情報を前記無線電力伝送制御装置に通知し、
前記無線電力伝送制御装置は、前記指示情報に基づき、前記第１の目標値または前記第２の目標値を設定する
請求項２２ないし２４のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
【請求項２７】
前記無線電力伝送制御装置は、前記送電装置または前記受電装置を管理する電力マネジメントシステムから通知される指示情報に基づき、前記第１の目標値または前記第２の目標値を設定する
請求項２２ないし２４のいずれか一項に記載の無線電力伝送システム。
【請求項２８】
第１送受電装置および第２送受電装置間の電力伝送を制御する無線電力伝送制御装置であって、
入力部と、出力部と、無線電力伝送制御部とを備え、
前記第１送受電装置から前記第２送受電装置に電力を送電する第１伝送モードでは、
前記入力部は、前記第１送受電装置から送電される電力を示す第１の電力情報を受信し、前記第２送受電装置が前記第１送受電装置から受電する電力を示す第２の電力情報を受信し、
前記出力部は、前記第１送受電装置の送電電圧を指示する第１の制御信号を出力し、前記第２送受電装置のインピーダンスを指示する第２の制御信号を出力し、
前記無線電力伝送制御部は、前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が小さくなるように前記第２の制御信号を生成し、前記第１の電力情報と第１の目標値の差が小さく、または前記第２の電力情報と第２の目標値の差が小さくなるように、前記第１の制御信号を生成することにより前記第１送電装置の送電電力の立ち上げ制御を行い
前記第２送受電装置から前記第１送受電装置に電力を送電する第２伝送モードでは、
前記入力部は、前記第２送受電装置から送電される電力を示す第３の電力情報を受信し、前記第１送受電装置が前記第２送受電装置から受電する電力を示す第４の電力情報を受信し、
前記出力部は、前記第２送受電装置の送電電圧を指示する第３の制御信号を出力し、前記第１送受電装置のインピーダンスを指示する第４の制御信号を出力し、
前記無線電力伝送制御部は、前記第３の電力情報と前記第４の電力情報の差が小さくなるように前記第４の制御信号を生成し、前記第３の電力情報と第３の目標値の差が小さく、または前記第４の電力情報と第４の目標値の差が小さくなるように前記第３の制御信号を生成することにより、前記第２送電装置の送電電力の立ち上げ制御を行う
無線電力伝送制御装置。
【請求項２９】
無線通信部をさらに備え、
前記入力部は、前記第１および第４の電力情報を受信する第１の入力端子と、前記第２および第３の電力情報を受信する第２の入力端子とを含み、
前記出力部は、前記第１および第４の制御信号を出力する第１の出力端子と、前記第２および第３の制御信号を出力する第２の出力端子とを含み、
前記無線通信部は、前記第１の入力端子および前記第１の出力端子に接続され、前記第１の送受電装置と無線通信を行う
請求項２８に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項３０】
前記第２送受電装置をさらに備えた
請求項２９に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項３１】
無線通信部をさらに備え、
前記入力部は、前記第１および第４の電力情報を受信する第１の入力端子と、前記第２および第３の電力情報を受信する第２の入力端子とを含み、
前記出力部は、前記第１および第４の制御信号を出力する第１の出力端子と、前記第２および第３の制御信号を出力する第２の出力端子とを含み、
前記無線通信部は、前記第２の入力端子および前記第２の出力端子に接続され、前記第２の送受電装置と無線通信を行う
請求項２８に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項３２】
前記第１送受電装置をさらに備えた
請求項３１に記載の無線電力伝送制御装置。
【請求項３３】
送電装置、受電装置、制御部を有する無線電力伝送装置であって、
前記送電装置内にコイルと容量を含む共振子を備え、
前記受電装置内にコイルと容量を含む共振子を備え、
前記送電装置内の共振子の電圧、または電流の少なくとも一方を検出する手段と
前記受電装置内の共振子の電圧、または電流の少なくとも一方を検出する手段と
前記送電装置の送電電圧を変更する手段と、
前記受電装置のインピーダンスを変更する手段と、を備え
前記制御部は、前記送電装置の送電電圧、および前記受電装置のインピーダンスの変更を制御することで前記送電装置の立上げ制御を行うことを特徴とする無線電力伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無線電力伝送制御装置、送電装置、受電装置および無線電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線電力伝送技術において、負荷や給電部、受電部のインピーダンス、伝送距離など様々なパラメータに依存して、電力の伝送効率が変化することが知られている。ここで、伝送効率（あるいは単に効率）とは、送電側の電源から供給される電力と受電される電力の比と定義する。
【０００３】
無線電力伝送を行う際には、受電側のインピーダンスを適切な値に設定して、送電側を立ち上げることが望ましい。適切な値にインピーダンスが設定されない場合、十分な効率が得られず、電力の増加と共に損失が増大する可能性がある。
【０００４】
従来、低電力でインピーダンス整合の調整を行った後、大電力での送電に移行することで、高効率での大電力の伝送を実現する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１０５４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の従来技術では、伝送する電力量に依存しない、もしくは依存量が小さいパラメータに関しては、低電力における調整により、適切な値にインピーダンスを設定することができる。しかしながら、伝送する電力に依存したパラメータが存在する場合、低電力で調整を行った後、大電力に移行するとパラメータが変動するため、インピーダンスが適切な値からずれ、十分な効率が得られない可能性がある。例えば、バッテリを負荷として接続する場合、バッテリに供給する電力に応じてバッテリのインピーダンスは大きく変動する。
【０００７】
本発明の一側面は、損失量を低く抑えつつ送電装置の出力電力を立ち上げることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様としての無線電力伝送制御装置は、入力部と、出力部と、無線電力伝送制御部とを備える。
【０００９】
前記入力部は、送電装置により送電される電力を示す第１の電力情報を受信する。
【００１０】
前記入力部は、前記受電装置により受電される電力を示す第２の電力情報を受信する。
【００１１】
前記出力部は、前記送電装置の送電電圧を指示する第１の制御信号を出力する。
【００１２】
前記出力部は、前記受電装置のインピーダンスを指示する第２の制御信号を出力する。
【００１３】
前記無線電力伝送制御部は、前記第１の電力情報と前記第２の電力情報の差が小さくなるように前記第２の制御信号を生成し、前記第１の電力情報と第１の目標値の差が小さく、または前記第２の電力情報と第２の目標値の差が小さくなるように、前記第１の制御信号を生成することにより、前記送電装置の送電電力の立ち上げ制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態にかかる無線電力伝送制御装置のブロック図。
【図２】一実施形態にかかるシステム例(１)を示す図。
【図３】一実施形態にかかるシステム例(２)を示す図。
【図４】一実施形態にかかる無線電力伝送制御装置の動作フロー例を示す図。
【図５】送電ユニットの構成例を示す図。
【図６】受電ユニットの構成例を示す図。
【図７】電力マネジメントユニットの接続例を示す図。
【図８】電力と効率の時間変化の一例を示す図。
【図９】電流および電圧を判定に利用する動作フロー例を示す図。
【図１０】変更刻み幅を損失情報に応じて変更する動作フロー例を示す図。
【図１１】変更刻み幅を送電電力と目標電力の比に応じて変更する動作フロー例を示す図。
【図１２】送電電圧指示情報と受電側インピーダンス指示情報との初期値の決定を含む動作フロー例を示す図。
【図１３】失敗時に変更刻み幅を変更して再実行を行う場合の動作フロー例を示す図。
【図１４】異常検出入力を持つ無線電力伝送制御装置の構成例を示す図。
【図１５】双方向の伝送に用いる場合の無線電力伝送制御装置の構成例を示す図。
【図１６】双方向の伝送システムの構成例を示す図。
【図１７】一実施形態にかかる無線電力伝送制御装置の変形例を示す図。
【図１８】一実施形態にかかる無線電力伝送制御装置の他の変形例を示す図。
【図１９】一実施形態にかかる無線電力伝送制御装置のさらに他の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【第１の実施の形態】
【００１６】
図１に本実施形態にかかる無線電力伝送制御装置の構成を示す。本装置は、電力の伝送効率を推定する技術、および、伝送距離や負荷のインピーダンスなどの伝送条件にかかわらず、伝送効率を高い値に制御する技術に関する。
【００１７】
図１の無線電力伝送制御装置は、入力部としての第１の入力端子１および第２の入力端子２と、出力部としての第１の出力端子１１および第２の出力端子１２と、無線電力伝送制御部２１を備える。
【００１８】
第１の入力端子１は、送電側から送出される電力を示す第１の電力情報（送電電力情報）を受信する。第２の入力端子２は、受電側で受電される電力を示す第２の電力情報（受電電力情報）を受信する。第１の出力端子１１は、送電側の送電電圧を指示する第１の制御信号（送電電圧指示情報）を出力する。第２の出力端子１２は、受電側のインピーダンスを指示する第２の制御信号（受電側インピーダンス指示情報）を出力する。
【００１９】
無線電力伝送制御部２１は、送電側の送電電力の立ち上げ制御を行う。無線電力伝送制御部２１は、第１の電力情報と第２の電力情報の差が小さくなるように、第２の制御信号（受電側インピーダンス指示情報）を生成する。
【００２０】
また、無線電力伝送制御部２１は、第１の電力情報を第１の目標値に近づけるように、または第２の電力情報を第２の目標値に近づけるように、第１の制御信号（送電電圧指示情報）を生成する。すなわち、第１の電力情報と第１の目標値の差が小さくなるように、または第２の電力情報と第２の目標値の差が小さくなるように、第１の制御信号（送電電圧指示情報）を生成する。
【００２１】
図２に、本実施形態にかかる無線電力伝送システムを示す。
【００２２】
本システムは、送電装置と、受電装置とを含む。
【００２３】
受電装置は、無線電力伝送制御部２１、第１の入力端子１、第２の入力端子２、第１の出力端子１１、第２の出力端子１２と、無線通信装置２２と、受電ユニット２３と、負荷２４とを含む。無線電力伝送制御部２１は、図１に示した無線電力伝送制御装置と同じ構成を有する。
【００２４】
送電装置は、無線通信装置３２と、送電ユニット３３とを備える無線電力伝送装置である。
【００２５】
送電ユニット３３は、第１の制御信号（送電電圧指示情報）に応じて送電電圧を変化させる手段を有する。受電ユニット２３は、送電側から見た受電ユニットのインピーダンスを、第２の制御信号（受電側インピーダンス指示情報）に応じて変化させる手段を有する。
【００２６】
送電ユニット３３と、第１の入力端子１および第１の出力端子１１は、無線通信装置２２、３２を介して、無線により接続される。受電ユニット２３と、第２の入力端子２および第２の出力端子１２は有線により接続される。
【００２７】
無線電力伝送制御部２１は、無線通信装置３２、２２を介して、送電側から第１の電力情報（送電電力情報）を第1の入力端子１で受信し、受電ユニット２３から第２の電力情報（受電電力情報）を第２の入力端子２で受信する。無線電力伝送制御部２１は、送電電圧指示情報を、第１の出力端子１１から無線通信装置３２、２２を介して送電側に送信し、第２の出力端子１２から受電側インピーダンス指示情報を受電ユニット２３に出力する。
【００２８】
図２では、無線伝力伝送制御部を受電側に設けたが、送電側に設けてもよい。図３に、無線電力伝送制御部を送電側に設けたシステム構成を示す。図３のシステムは、無線電力伝送制御部を含む送電装置と、受電装置とを示す。図２と同一名称の要素には同一の符号を付する。
【００２９】
送電ユニット３３と第１の入力端子１および第１の出力端子１１はそれぞれ有線にて接続される。受電ユニット２３と第２の入力端子２および第２の出力端子１２は、無線通信装置３２、２２を介して、無線にて接続される。
【００３０】
また、図示しないが、無線電力伝送制御部を、送電装置および受電装置と分離した独立の装置として構成してもよい。この場合、当該装置が、送電装置と受電装置の双方と、無線を介して接続されてもよい。
【００３１】
図４に、無線電力伝送制御部２１による送電装置の立ち上げ制御の動作フローを示す。
【００３２】
送電開始（ステップ１）時には、送電装置の送電電圧を指示する第1の制御信号と、受電側のインピーダンスを指示する第２の制御信号はともに初期値に設定される（ステップ２）。
【００３３】
次に、送電側および受電側の送電電力および受電電力の情報である第１の電力情報および第２の電力情報の取得を行う（ステップ３）。
【００３４】
取得した電力情報は、第１の入力端子１および第２の入力端子２からそれぞれ無線電力伝送制御部２１に入力される。
【００３５】
無線電力伝送制御部２１は、入力された二つの電力情報の差分が小さくなるように、第２の制御信号（受電側インピーダンス指示情報）を変更する。具体的に、二つの電力情報の差を求めることにより損失情報を導出し（ステップ４）、損失情報が基準値以上であれば（ステップ５のYES）、第２の制御信号を損失情報が小さくなるように変更する（ステップ８）。変更後、再び上記２つの電力情報の取得動作を行う。第２の制御信号を変更する方法は任意の方法でよい。例えば所定の刻み幅（変更量）で、第２の制御信号を、増加または減少させればよい。ここでは、２つの電力情報の差分により損失情報を取得したが、別の方法を用いてもよい。たとえば、２つの電量情報と、損失情報とを対応づけたテーブルを用意しておき、テーブルを参照することで、損失情報を取得してもよい。なお損失情報の算出は必須ではなく、２つの電力情報の差分が小さくなるように第２の制御信号を変更する方法であれば、任意の方法を用いることができる。
【００３６】
損失情報が基準値未満である場合には（ステップ５のNO）、第１の電力情報および第２の電力情報のうち少なくとも一方を目標値に近づけるように、第１の制御信号（送電側電圧指示情報）を更新する。まず、第１の電力情報および第２の電力情報のうち少なくとも一方を目標値と比較する（ステップ６）。図４の例では、第２の電力情報を目標値と比較する場合を示しているが、第１の電力情報を用いてもよい。あるいは、第１、第２の電力情報の双方をそれぞれ基準値と比較してもよい。第２の電力情報と目標値の関係が所定の関係であれば（ステップ６のYES）、立上げ制御を終了する（ステップ９）。
【００３７】
ここで、所定の関係とは、たとえば受電電力情報（第２の電力情報）が目標値以上、目標値との差の絶対値が所定値以下、などである。送電電力情報（第１の電力情報）を利用して同様の判定を行ってもよい。送電電力情報と受電電力情報のそれぞれを、それぞれの目標値と比較した結果を用いて、判定してもよい。立ち上げ制御を終了した後は、異なる制御動作に移行してもよいし、あるいは、制御の動作を停止して他の制御部に動作を引き継いでもよい。例えば、送電電力を維持したまま、電力効率をさらに向上させるために送電ユニット、および受電ユニットのいずれかのパラメータを掃引し、効率が向上する条件を探索してもよい。また、送電電力を一定に維持する制御に移行してもよい。
【００３８】
第１または第２の電力情報と目標値が所定の関係を満たさない場合には（ステップ６のNO）、送電側電圧を指示する第１の制御信号（送電電圧指示情報）を変更する。たとえば、第１または第２の電力情報が目標値より小さければ、電力を増加させるために送電電圧が増加するように第１の制御信号を変更する。第１または第２の電力情報が目標値より大きければ、電力を減少させるために送電電圧が減少するように第１の制御信号を変更する。第１の制御信号を変更した後は、再び上記２つの電力情報の取得動作を繰り返す。第１の制御信号を変更する方法は、たとえば、所定の刻み幅で、増加、または減少させればよい。
【００３９】
なお、図４には図示していないが、第１の制御信号、または第２の制御信号を変更した後、再度第１および第２の電力情報を取得するまでには、適切な待機時間を設けることが望ましい。
【００４０】
また、第２の制御信号を変更するステップ８において、第２の制御信号を変更する方法は、以下の方法が可能である。例えば初期値を最大値に設定し、第２の制御信号を変更する際には、順次小さい側に、所定の刻み幅で変更する。あるいは、逆に、初期値を最小値に設定し、第２の制御信号を変更する際には、順次大きい側に、所定の刻み幅で変更する。その他、網羅的に第２の制御信号を変更できる方法であれば、いかなる方法を用いてもよい。
【００４１】
上述の動作において、第１または第２の電力情報は電力そのものを示す以外に、電流または電圧により間接的に電力を推定することが可能な場合は、電流または電圧またはこれらの両方の情報でもよい。
【００４２】
図５に送電ユニット３３の具体例、図６に受電ユニット２３の具体例を示す。
【００４３】
送電ユニット３３は、可変ＤＣ電圧源４１、インバータ（ＤＣ−ＡＣ変換回路）４２、送電コイル４３および容量４４を備える。送電コイル４３と容量４４は直列に接続されている。ただし、コイルと容量は並列に接続されてもよい。あるいは、複数の容量を用いて、コイルと直列および並列にそれぞれ容量を接続してもよい。可変ＤＣ電圧源４１は、可変ＤＣを生成可能な手段であれば、任意の構成を用いることができる。たとえば可変ＤＣ電圧源４１は、交流源に接続されたＡＣ−ＤＣ変換装置でもよい。あるいは、可変ＤＣ電圧源４１は、交流源に接続されたＡＣ−ＤＣ変換装置と、その出力側に配置したＤＣ−ＤＣ変換装置とを含んでも良い。あるいは、可変ＤＣ電圧源４１は、交流源に接続されたＡＣ−ＤＣ変換装置と、当該ＡＣ−ＤＣ変換装置の出力側に配置したＡＣ−ＡＣ変換装置と、当該ＡＣ−ＡＣ変換装置の出力側に配置したＡＣ−ＤＣ変換装置とを含んでも良い。可変ＤＣ電圧源４１は、当該交流源を含んでも良い。
【００４４】
第１の電力情報（送電電力情報）を取得する箇所は、送電ユニット内の任意の箇所でよい。例えば送電電力情報は、図５の可変ＤＣ電源４１およびインバータ４２間の端子１において測定可能なＤＣの電力、電流、電圧のいずれかを用いた情報でもよい。または、送電電力情報は、インバータ４２および送電容量４４間の端子２において測定可能なＡＣの電力、電流、電圧のいずれかを用いた情報でもよい。
【００４５】
送電電圧を第１の制御信号によって可変にする手段は、可変ＤＣ電源４１の電圧値を変更することで実現してもよい。または、インバータ４２出力のＡＣ信号の波形を調整することで実現してもよい。例えばインバータ４２に入力される制御信号のデューティーを変更することや、制御信号の位相関係を変更することで、送電電圧の等価的な出力振幅を調整してもよい。または、これらを組み合わせてもよい。
【００４６】
図６に示す受電ユニットは、整流器（ＡＣ−ＤＣ変換回路）５１、ＤＣ−ＤＣコンバータ５２、受電コイル５３および容量５４を備える。受電コイル５３と容量５４は直列に接続されている。ただし、送電ユニットと同様、コイルと容量が並列に接続されてもよい。あるいは、複数の容量を用いて、コイルと直列および並列にそれぞれ容量を接続してもよい。受電容量５４と整流器５１との間に、ＡＣ−ＡＣ変換器を追加して、整流器５１へ与えるＡＣの出力を変えてもよい。
【００４７】
第２の電力情報（受電電力情報）を取得する箇所は、受電ユニット内の任意の個所でよい。例えば受電電力情報は、図６の整流器５１およびＤＣ−ＤＣ変換器５２間の端子１において測定可能なＤＣの電力、電流、電圧のいずれかを用いた情報でもよい。または、受電電力情報は、受電容量５４および整流器５１間の端子２において測定可能なＡＣの電力、電流、電圧のいずれかを用いた情報でもよい。
【００４８】
負荷２４に対するインピーダンスを第２の制御信号に応じて可変にする手段は、図６の構成では、ＤＣ−ＤＣ変換回路５２の変換比を変更することで実現できる。本構成の場合、負荷２４に対するインピーダンスが、ＤＣ−ＤＣ変換回路５２の変換比に応じた値で変換される。結果として送電側から見た受電ユニットのインピーダンスを可変にすることができる。
【００４９】
送電電力情報の目標値または受電電力情報の目標値は、固定値でもよく、受電ユニット、または受電ユニットに接続される負荷に応じて決めてもよい。例えば、受電ユニットが許容できる最大電力に応じて、目標値を設定してもよい。あるいは、負荷が消費可能な最大電力に応じて、目標値を設定してもよい。もしくは、送電ユニットが供給できる最大電力に応じて、目標値を設定してもよい。また、送電装置または受電装置が接続される電力マネジメントシステムが指示する情報に応じて、目標値を設定してもよい。さらには、これらのうち複数の情報を組み合わせて、目標値を決定してもよい。
【００５０】
図７に、電力マネジメントシステムを送電装置に接続した構成例を示す。電力マネジメントシステム６１は、たとえば家庭に配置されるHEMSでもよい。電力マネジメントシステム６１は、系統からの電力または蓄電池等を用いて、送電装置および電力消費機器６２、６３の電力使用を管理する。電力マネジメントシステム６１は、送電装置の無線電力伝送制御部２１に、上記目標値を指示する情報を、有線または無線により送信する。図７では送電装置に電力マネジメントシステムを接続する構成を示したが、電力マネジメントシステムを受電装置に接続してもよい。この場合、受電装置に無線電力伝送制御部が設けられても良い。受電装置はたとえばＥＶ等の自動車に配置され、負荷２４は蓄電池でもよい。
【００５１】
図８に、本実施形態にかかる無線電力伝送制御装置を用いた場合の電力、損失、効率の時間変化の一例を示す。ここでは、第２の電力情報（受電電力）と目標値との差が小さくなるように制御する場合を示している。損失が一定以下に制限されており、時間と共に送電電力、受電電力、効率が増大し、受電電力が目標値に到達している。
【００５２】
以上、本発明の実施形態によれば、低損失で、安全、かつ確実に、送電装置の電力を立ち上げることが可能となる。また、電力依存性のあるパラメータが存在する場合でも、既定の損失量を超えずに、電力を立ち上げることが可能となる。
【第２の実施の形態】
【００５３】
本発明に関する第２の実施の形態について、図９を用いて説明する。
【００５４】
図９は、本実施の形態にかかる無線電力伝送制御装置の動作フローを示す。本動作フローにおいて、ステップ５以外のステップ、図４と同様であるため、説明を省略する。
【００５５】
第１の実施の形態では、第１および第２の電力情報の差である損失情報のみを基準に第２の制御信号（受信側インピーダンス指示情報）を更新するかの判定を行っていた。これに対し、本実施の形態では、図９のステップ５に示すように、損失情報に加えて、送電ユニットの電流情報および電圧情報、受電ユニットの電流情報および電圧情報を用いて判定を行う。
【００５６】
図９のように、損失情報、送電ユニットの電流情報および電圧情報、受電ユニットの電流情報および電圧情報の少なくともいずれかがが、それぞれの基準値以上であれば、第２の制御信号を変更する。これにより、損失に加え、送電側の電流および電圧、受電側の電流および電圧も、それぞれの基準値以下で立ち上げることが可能となる。
【００５７】
また、必要に応じて、これらの情報の一部のみを用いてもよい。例えば、送電または受電側の電流の取りうる値に対して送電装置または受電装置が許容できる電流量が十分に大きければ、送電ユニットまたは受電ユニットの電流情報を用いずに判定を行ってもよい。同様に、送電または受電側の電圧の取りうる値に対して、送電装置または受電装置が許容できる電圧値が十分大きければ、送電ユニットまたは受電ユニットの電圧情報を用いずに判定を行ってもよい。
【００５８】
電圧および電流の情報を取得するのに用いる端子は、電力と同様、任意の端子でよい。例えば図５に示した端子１および端子２、図６に示した端子１および端子２等を用いることができる。
【００５９】
なお、以上に示した動作において、基準値または目標値と比較を行う際、基準値または目標値の代わりに、基準範囲または目標範囲を用い、その範囲内か範囲外かを判定するようにしてもよい。このことは、第１の実施の形態および後述する他の実施形態についても同様に成立する。
【第３の実施の形態】
【００６０】
本発明に関する第３の実施の形態を、図１０を用いて説明する。
【００６１】
図１０は、本実施の形態にかかる無線電力伝送制御装置の動作フローを示す。図４と同一のステップには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態では、第１の実施の形態の動作に加えて、第１の制御信号を変更する際の刻み幅（変更量）を変更するステップ１４、１５、および、第２の制御信号を変更する際の刻み幅を変更するステップ１０、１２を有する。
【００６３】
図１０のステップ５では、第１の基準値を用いて損失情報との比較を行う。損失情報が第１の基準値以上であれば、次に当該損失情報が第２の基準値以上かを判断する（ステップ１１）。第２の基準値は第１の基準値よりも大きい値である。損失情報が第２の基準値以上であれば、第２の制御信号を変更する際の刻み幅をβに設定し（ステップ１２）、第２の基準値より小さければ、第２の制御信号を変更する際の刻み幅をＮ×βに設定する（ステップ１２）。Ｎは１より大きい任意の実数である。つまり、損失が大きいほど刻み幅を小さくする。第２の基準値は、装置が許容できる損失に対して、所定のマージンを持って設定することを想定している。第２の基準値よりも損失が大きい場合には、損失が装置の許容値に近いため、大きな刻み幅で変更すると許容値を超えてしまう恐れがある。そのため、損失が第２の基準値以上の場合には、ステップ１２で刻み幅を細かく設定する。逆に損失が第２の基準値より小さければ、粗い刻み幅で変更しても損失が装置の許容値を超えるリスクが小さいため、ステップ１０で粗い刻み幅での変更を行う。
【００６４】
ステップ６では、第２の電力情報と目標値との差を基準値と比較する。当該差が基準値以上であれば、次に当該差を第３の基準値と比較する（ステップ１３）。第３の基準値はステップ６で用いる基準値より大きな値である。当該差が第３の基準値以上であれば、第１の制御信号を変更する際の刻み幅をＭ×αに設定し（ステップ１５）、第３の基準値より小さければαに設定する（ステップ１４）。Ｎは１より大きい任意の実数である。つまり、当該差が第３の基準値より小さい場合は第２の電力情報が目標値に近いため、粗い刻み幅で変更すると、第２の電力情報が目標値をオーバーする可能性があるため、ステップ１４で刻み幅を小さくする。
【００６５】
以上のように、損失情報が第２の基準値より小さい場合には、第２の制御信号の変更の刻み幅が大きくなる。また上記差が第３の基準値より大きい場合は、第１の制御信号の変更の刻み幅が大きくなる。よって、立ち上げをより短時間で終了することが可能となる。
【００６６】
図１０では、損失情報が第２の基準値より小さい場合に、第２の制御信号の刻み幅を大きくする場合について示したが、受電電力情報が基準値より小さい場合を判定基準として用いてもよい。また、同様に送電電力情報が基準値より小さい場合を判定基準としてもよい。
【００６７】
図１０のステップ１１、１３の動作を変更したフローチャートを図１１に示す。ステップ１１、１３以外のステップは図１０と同様である。図１１のステップ１１、１３に示すように、送電電力情報と目標値との比が基準値以上か否かを判定してもよい。ステップ１１で当該比が基準値以上と判断した場合は、刻み幅をβに、基準値より小さいと判断した場合は、刻み幅をＮ×βにする。また、ステップ１３で当該比が基準値以上と判断した場合は、刻み幅をαに、基準値より小さいと判断した場合は、刻み幅をＭ×αにする。なお、ステップ１１、１３で用いる基準値は同じ値でもよいし、異なる値でもよい。
【００６８】
同様に受電電力情報と目標値の比を判定基準として用いてもよい。さらに、送電電力情報および受電電力情報の差と、送電電力の目標値との比を判定基準として用いてもよい。または、送電電力情報および受電電力情報の差と、受電電力の目標値との比を判定基準として用いてもよい。
【００６９】
この他、損失、電流、電圧等が一定以上低い値であることを検出できる手段なら任意の手段を、刻み幅を変更する判定基準として用いることができる。
【００７０】
図１０および図１１では、第１および第２の制御信号ともに刻み幅を変更する場合について示したが、どちらか一方のみの刻み幅を変更する構成としてもよい。
【００７１】
また、図１０および図１１では、設定可能な刻み幅が２種類の場合について示したが、判定基準を複数設けることで、３種類以上の刻み幅を設定可能としてもよい。
【第４の実施の形態】
【００７２】
本発明に関する第４の実施の形態を、図１２を用いて説明する。
【００７３】
図１２は、本実施の形態にかかる無線電力伝送制御装置の動作フローを示す。図４と同一のステップには同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態では、第1および第２の制御信号の初期値を設定する前に、送電ユニットと受電ユニットの結合状態に関する情報の取得を行うステップ１０と、取得した情報に基づき、第１の制御信号および第２の制御信号の初期値を決定するステップ１１を有する。結合状態としては、たとえば、結合係数、送電コイルおよび受電コイル間の位置関係などがある。初期値を決定するステップ１１は、所定の計算式を用いて導出してもよく、あらかじめ準備されたルックアップテーブルを用いて導出してもよい。
【００７５】
初期値の決定には、結合状態に関する情報以外の複数の情報を利用してもよい。例えば、送電ユニットの共振周波数、受電ユニットの共振周波数、送電周波数、負荷の状態、などを利用してもよい。
【００７６】
これにより、立上げをより短時間で終了することが可能となる。
【第５の実施の形態】
【００７７】
本発明に関する第５の実施の形態を、図１３を用いて説明する。
【００７８】
図１３は、本実施の形態にかかる無線電力伝送制御装置の動作フローを示す。
【００７９】
まず、開始時（ステップ２１）、第１の制御信号および第２の制御信号の変更刻み幅をそれぞれＮ×α、Ｍ×βに設定する（ステップ２２、２３）。Ｎ、Ｍは１より大きい実数である。
【００８０】
その後、立ち上げフローを実行する(ステップ２４)。ここで、立ち上げフローとは、たとえば図４に示した送電装置の立ち上げ制御のフローのことである。
【００８１】
立ち上げフローの実行が正常に終了したかの判定を行う（ステップ２５）。ここで、正常に終了しない場合とは、例えば送電側または受電側の電流が許容量を超えたことによる停止、送電側または受電側の電圧が許容量を超えたことによる停止、所定の時間で立ち上げ制御が終了しない、などの各種事象の発生を意味する。
【００８２】
正常に終了したら、本フローの処理を終了し（ステップ２６）、正常に終了しない場合、第１および第２の制御信号の変更刻み幅をそれぞれα、βに変更し（ステップ２７、２８）、再度立ち上げフローの実行を行う。
【００８３】
このような処理を行うことで、制御信号の刻み幅が大きいことによる失敗が生じた場合に、制御信号の刻み幅を小さくすることで、失敗を回避することができる可能性がある。
【００８４】
なお、刻み幅の変更は、第１、第２の制御信号のどちらか一方に対してのみ行う構成としてもよい。
【第６の実施の形態】
【００８５】
第６の実施の形態に係る無線電力伝送制御装置を図１４に示す。図１４の無線電力伝送制御装置は、図１に示した第１の実施の形態に加えて、緊急停止信号が入力される緊急停止信号入部としての第３の入力端子１３を有する。図１と同じ要素には同一の符号を付してある。
【００８６】
無線電力伝送制御部７１は、第１の実施の形態と同様に、図４に示す立ち上げ制御動作を実行する。第１の実施の形態との違いは、当該立ち上げ動作の実行中に、第３の入力端子１３から緊急停止信号が入力された場合、無線電力伝送制御部７１は、当該立ち上げ制御動作を停止する。これにより、送電ユニットまたは受電ユニットの温度が閾値以上になった、装置の電圧・電流が大きく変動した、通信が断絶した、などの異常発生時に、緊急停止を行うことが可能となる。
【第７の実施の形態】
【００８７】
第７の実施の形態に係る無線電力伝送制御装置を図１５に示す。
【００８８】
図１に示した無線電力伝送制御装置は、図２または図３に示したシステムに用いられた。当該システムでは、片側の装置が送電のみを行い、もう一方の装置が受電のみを行う。これに対し、図１５に示す無線電力伝送制御装置は、２つの装置間で送電と受電の関係が固定されない、図１６に示すようなシステムに用いることができる。
【００８９】
図１６に示すように、本システムは、第１の送受電装置と、第２の送受電装置とを備える。第１の送受電装置は、電力の送電および受電の両方が可能な送受電ユニット１と無線通信装置３２を備える。第２の送受電装置は、電力の送電および受電の両方が可能な送受電ユニット２と、無線電力伝送制御部８１と、無線通信装置２２と、第１の入力端子１と、第２の入力端子２と、第１の出力端子１１と、第２の出力端子１２とを備える。無線通信装置２２は第１の入力端子１と第１の出力端子１１に接続され、送受電ユニット１は、第１の入力端子１と第１の出力端子１１に、無線通信装置３２，２２を介して接続される。
【００９０】
本例では、無線電力伝送制御部は第２の送受電装置に設けられているが、第１の送受電装置に設けられても良い。この場合、無線通信装置３２は第２の入力端子２と第２の出力端子１２に接続され、送受電ユニット２は、第１の入力端子２と第１の出力端子１２に、無線通信装置３２，２２を介して接続される。
【００９１】
図１６の上図は、送受電ユニット１が送電ユニット、送受電ユニット２が受電ユニットとして用いられる場合を示す。この場合には、第１の入力端子１には送受電ユニット１の送電電力情報（第１の電力情報）、第２の入力端子２には送受電ユニット２の受電電力情報（第２の電力情報）が入力される。また、第１の出力端子１１から送受電ユニット１への送電電圧指示情報、第２の出力端子１２から送受電ユニット２への受電側インピーダンス指示情報が出力される。なお、送受電ユニット２に供給された電力は負荷２４で消費または蓄積される。
【００９２】
図１６の下図は、送受電ユニット２が送電ユニット、送受電ユニット１が受電ユニットとして用いられる場合を示す。この場合には、第１の入力端子１に送受電ユニット１の受電電力情報（第３の電力情報）、第２の入力端子２に送受電ユニット２の送電電力情報（第４の電力情報）が入力される。また、第１の出力端子１１から送受電ユニット１へ受電側インピーダンス指示情報、第２の出力端子２から送受電ユニット２へ送電電圧指示情報が出力される。なお、送受電ユニット１に供給された電力は負荷３４で消費または蓄積される。
【第８の実施の形態】
【００９３】
第１〜第７の実施の形態では無線電力伝送制御部２１に、４つの端子、すなわち、第１の電力情報を受信する第１の入力端子１、第２の電力情報を受信する第２の入力端子２、送電電圧指示情報を出力する第１の出力端子１１、受電側インピーダンス指示情報を出力する第２の出力端子１２が設けられていた（図１参照）。このような４端子構成は１つの例に過ぎず、他の端子構成も可能である。
【００９４】
図１７に、図１に示す４つの端子を１つの入出力端子３にまとめた構成を示す。この構成では、１つの入出力端子３が無線電力伝送制御部９１に設けられている。１つの入出力端子３で第１の電力情報および第２の電力情報を受信し、また送電電圧指示情報および受電側インピーダンス指示情報を１つの入出力端子３から出力する。これらの送受信する情報には送信側でヘッダ等の通知情報（以下、ヘッダに統一）を付加し、情報の受信側でヘッダを解析することで、受信側で情報の取捨選択を行う。すなわち、ヘッダを解析することで、受信した情報の中から、受信側は必要な情報を取得する。不要な情報は廃棄すればよい。ヘッダへ記載する規則は事前に何らかの取り決めをしておけばよい。
【００９５】
図１８では４つの端子のすべてを１つにまとめた構成を示したが、入力側の２つの端子のみを１つにまとめた構成も可能である。この構成を図１８に示す。入力側の２つの端子が１つの入力端子４にまとめている。出力側は図１と同様に２端子構成である。１つの入力端子４で第１の電力情報および第２の電力情報を受信する。事前に取り決めた規則で生成したヘッダを送信側で情報に付加し、受信側（無線電力伝送制御部９２）では、受信した情報に付加されたヘッダを解析することで、受信した情報の中から、必要な情報（第１の電力情報または第２の電力情報）を特定および取得する。不要な情報を受信した場合は、当該情報を廃棄すればよい。
【００９６】
図１９は出力側の２つの端子を１つにまとめた構成を示す。出力側の２つの端子が１つの出力端子５にまとめている。入力側は図１と同様に２端子構成である。１つの出力端子５で送電電圧指示情報および受電側インピーダンス指示情報を出力する。無線電力伝送制御部９３は、送信する情報に、事前に取り決めたルールで作成したヘッダを付加する。受信側では情報に付加されているヘッダを解析することで、受信した情報の中から、必要な情報（送電電圧指示情報または受電側インピーダンス指示情報）を特定および取得する。
【００９７】
さらに図１８の構成と図１９の構成を組み合わせて、入力側の２つの端子を１つにまとめ、かつ、出力側の２つの端子も１つにまとめることも可能である。この場合、入力側が１つの入力端子、出力側が１つの出力端子の２端子構成となる。
【００９８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【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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