(57)【要約】      （修正有）【課題】移動する受電コイルに対して非接触で給電する際の給電効率を高めた非接触給電装置を提供する。【解決手段】走行する移動体に対して非接触で電力を供給する非接触給電装置において、移動体に設けられた受電コイル７に対して、磁気的な結合によって非接触で電力を送電する送電コイル４と、電源からの電力を送電コイル４に供給する送電回路と、送電回路に流れる電流又は送電回路の電圧を測定する測定手段と、送電コイル４から受電コイル７に送電可能な範囲を示す送電可能範囲内に、受電コイル７が入ったことをコイル進入として検知し、受電コイル７が送電可能範囲から出たことをコイル退出として検知する検知手段と、送電コイル４から受電コイル７への送電を制御する制御手段とを備え、検知手段は、コイル位置検知閾値と、測定手段により測定された測定値とを比較し、コイル進入及びコイル退出を検知する。【選択図】図２
2015073380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に走行する移動体に対して非接触で電力を供給する非接触給電装置において、
前記移動体に設けられた受電コイルに対して、少なくとも磁気的な結合によって非接触で電力を送電する送電コイルと、
電源からの電力を前記送電コイルに供給する送電回路と、
前記送電回路に流れる電流又は前記送電回路の電圧を測定する測定手段と、
前記送電コイルから前記受電コイルに送電可能な範囲を示す送電可能範囲内に、前記受電コイルが入ったことをコイル進入として検知し、前記受電コイルが前記送電可能範囲から出たことをコイル退出として検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に応じて、前記送電コイルから前記受電コイルへの送電を制御する制御手段とを備え、
前記検知手段は、
前記受電コイルが前記送電可能範囲内に存在しない無負荷の状態で、前記送電回路に流れる電流又は前記送電回路の電圧を示すコイル位置検知閾値と、前記測定手段により測定された測定値とを比較し、その比較結果に基づいて前記コイル進入及び前記コイル退出を検知する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項２】
請求項１記載の非接触給電装置において、
前記検知手段は、
前記測定値が前記コイル位置検知閾値で推移している状態から前記測定値が前記コイル位置検知閾値と異なる値に変化した場合には、前記コイル進入として検知し、
前記測定値が前記コイル位置検知閾値と異なる値である状態から前記測定値が前記コイル位置検知閾値で推移する状態に変化した場合には、前記コイル退出として検知する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の非接触給電装置において、
前記検知手段は、
前記測定値が前記コイル位置検知閾値と異なる値から前記コイル位置検知閾値以上に変化した後に、前記測定値が所定の時間、前記コイル位置検知閾値で推移した場合には、前記コイル退出として検知する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記送電コイルは、前記所定の方向に沿って並べられた複数のコイルを有し、
前記制御手段は、
前記複数のコイルに含まれる第１のコイルの前記コイル侵入、又は、前記第１コイルの前記コイル退出の検知結果に基づいて、前記複数のコイルに含まれる前記第２コイルへの通電のタイミングを制御する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記送電可能範囲を通過する前記受電コイルの通過速度を算出し、算出した前記通過速度に基づいて前記送電コイルの到達時間を推定する推定手段をさらに備え、
前記送電コイルは、前記所定の方向に沿って並べられた複数のコイルを有し、
前記推定手段は、
前記コイル進入及び前記コイル退出の検知結果に基づいて、前記受電コイルが前記複数のコイルのうちの第１コイルの前記送電可能範囲を通過する通過時間を算出し、
前記所定の方向への前記第１コイルの長さ及び前記通過時間から前記第１コイルの前記通過速度を算出し、
前記複数のコイルのうち、前記所定の方向で前記第１コイルの隣に位置する第２コイルと前記第１コイルとの間の距離及び前記通過速度から、前記受電コイルの前記第２コイルへ到着する時間を前記第２コイルの到着予定時間として推定し、
前記制御手段は、
前記推定手段により推定された前記第２コイルの到着予定時間に基づいて、前記第２コイルへの通電のタイミングを制御する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記送電可能範囲を通過する前記受電コイルの通過速度を算出し、算出した前記通過速度に基づいて前記送電コイルの通過推定速度を推定する推定手段とをさらに備え、
前記送電コイルは、少なくともＮ＋２個（Ｎは自然数）の複数のコイルを有し、
前記推定手段は、
前記コイル進入及び前記コイル退出の検知結果に基づいて、前記受電コイルが前記複数のコイルのＮ番目、Ｎ＋１番目、Ｎ＋２番目の前記送電可能範囲を通過するそれぞれの前記通過速度を、Ｎ番目、Ｎ＋１番目、Ｎ＋２番目の通過速度としてそれぞれ算出し、
前記Ｎ番目の通過速度と前記Ｎ＋１番目の通過速度に基づき、前記受電コイルがＮ＋２番目の前記送電可能範囲を通過する通過速度を前記Ｎ＋２番目の前記通過推定速度として推定し、
前記検知手段は、
前記Ｎ＋２番目の通過速度が前記通過推定速度より大きい場合には、前記移動体が前記送電コイルを並べた給電路から逸脱したと検知する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の非接触給電装置において、
前記制御手段は、
前記逸脱が検知された場合には、前記送電回路から前記送電コイルに出力する電力を、前記逸脱の検知前に、前記送電回路から前記送電コイルに出力していた電力よりも低い電力に設定し、
前記検知手段は、
前記逸脱の検知後に前記コイル進入を検知した場合には、前記移動体が前記給電路に復帰したと検知する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の非接触給電装置において、
前記送電可能範囲を通過する受電コイルの通過速度を算出し、算出した前記通過速度に基づいて前記送電コイルの到達予定時間を推定する推定手段をさらに備え、
前記送電コイルは、前記所定の方向に沿って並べられた複数のコイルを有し、
前記推定手段は、
前記コイル進入及び前記コイル退出の検知結果に基づいて、前記受電コイルが前記複数のコイルのうち第１コイルの前記送電可能範囲を通過する通過時間を算出し、
前記所定の方向への前記第１コイルの長さ及び前記第１コイルの前記通過時間から前記第１コイルの前記通過速度を算出し、
前記複数のコイルのうち、前記所定の方向で前記第１コイルの隣に位置する第２コイルと前記第１コイルとの間の距離及び前記第１コイルの前記通過速度から、前記受電コイルが前記第２コイルの前記送電可能範囲へ到着する時間を前記第２コイルの到着予定時間として推定し、
前記検知手段は、
前記受電コイルが前記第１コイルの前記送電可能範囲を通過してから、前記第２コイルの前記到着予定時間の経過までに、前記第２コイルへの前記コイル進入を検知しない場合には、前記移動体が前記送電コイルを並べた給電路上で停止したと検知する
ことを特徴とする非接触給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触給電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マトリックス状に複数の給電用コイルを配置した給電用コイルシートと、各給電用コイルに給電用の電力を印加するための給電用回路が形成された給電用回路シートと、マトリックス状に位置検出用コイルを配置した位置検出用コイルシートと、各位置検出用コイルを走査するように通電するための位置検出用回路が形成された位置検出用回路シートと、により給電シートを構成する。そして、位置検出用回路シートにおける各有機トランジスタを走査するよう順にオンオフして給電シート上のいずれかの位置に、受電用のコイルを備える電子機器が存在するか否かを検出する給電シートが開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２００８−３２７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の給電シートは、給電シート上に受電用コイルが有るか否かを判別するのみである。そのため、受電用コイルを備えた移動体が給電シート上を移動する場合には、移動体の動きに対して、受電用コイルの位置の検知タイミングを合わせることができず、移動する受電コイルに対して効率よく給電できない、という問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、移動する受電コイルに対して非接触で給電する際の給電効率を高めた非接触給電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、送電回路に流れる電流又は送電回路の電圧を測定し、測定された測定値とコイル位置検知閾値とを比較することで、送電可能範囲内に、受電コイルが入ったこと及び受電コイルが送電可能範囲から出たことを検知し、その検知結果に応じて、送電コイルから受電コイルへの送電を制御することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、移動体の走行により受電コイルが移動する際に、受電コイルが送電可能範囲内に入るタイミングと、受電コイルが送電可能範囲から出るタイミングを把握しているので、受電コイルが送電可能範囲内に位置するタイミングに合わせて、送電回路から送電コイルへの通電を制御することができ、その結果として給電効率を高める、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る非接触給電システムの回路図である。
【図２】図１の非接触給電システムの概要を示す図である。
【図３】図１の送電コイルと受電コイルとの間の結合係数を説明するための図である。図３（ａ）は、受電コイルが送電コイルの送電可能範囲に進入する直前の状態を示したコイルの平面図である。図３（ｂ）は、受電コイルが送電コイルの送電可能範囲に進入及び退出したときの状態を示したコイルの平面図である。図３（ｃ）は、受電コイルが送電コイルの送電可能範囲から退出する直前の状態を示したコイルの平面図である。図３（ｄ）は受電コイルの位置に応じて結合係数の変化を説明するためのグラフであり、結合係数の時間特性を示すグラフである。
【図４】図１の受電コイルが送電コイルの送電可能範囲を通過する際の、電源出力電流の時間特性と、結合係数の時間特性を示すグラフである。
【図５】図２の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す図である。
【図７】図６の受電コイルが送電コイルの送電可能範囲を通過する際の、電源出力電流の時間特性と、結合係数の時間特性を示すグラフである。
【図８】図６の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す図である。
【図１０】図９の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す図である。
【図１２】図１１に示す非接触給電システムにおいて、車両が給電路の送電コイル上を走行した際の車両の軌跡と、電源装置の出力電流の時間特性との関係を示す図である。
【図１３】図１１に示す非接触給電システムにおいて、送電コイルの位置に対する通過速度の推移を示すグラフと、受電コイルの中心点の軌跡を説明するための送電コイルの平面図である。
【図１４】図１１の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す図である。
【図１６】図１５に示す非接触給電システムにおいて、車両が給電路の送電コイル上を走行した際の車両の軌跡を説明するためのスイッチと送電コイルの概要図である。
【図１７】図１６に示すように車両が給電路に侵入した場合に、電源装置の出力電流の時間特性を示すグラフである。
【図１８】図１５の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す図である。
【図２０】図２０（ａ）は、車両が送電コイル間で停車した状態を示す概念図である。図２０（ｂ）は電源装置の出力電流の時間特性を示すグラフである。
【図２１】図１８の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係る非接触給電装置を含む非接触給電システムの回路図である。本例の非接触給電システムは、電気自動車やハイブリッド車両等の車両に設けられたバッテリ又は負荷に対して、地上側の給電装置から、非接触で電力を供給することで、バッテリを充電しモータを駆動させるシステムとして用いられる。なお、本例の非接触給電システムは、車両に限らず、他の移動体に搭載されてもよい。
【００１１】
図１は、非接触給電システムの電気回路図を示している。本実施の形態に係る非接触給電システムは、三相交流電源装置１０と、高周波交流電源２０と、高周波交流電源２０から出力された電力の非接触給電を行う非接触給電部３０と、非接触給電部３０により電力が供給される負荷部４０とを備えている。
【００１２】
高周波交流電源２０は、商用周波数の交流電力を出力する三相交流電源装置１０に接続され、整流器２１と、昇降圧チョッパ２２と、インバータ２３とを備えている。整流器２１は、ダイオード２１ａとダイオード２１ｂ、ダイオード２１ｃとダイオード２１ｄ、及び、ダイオード２１ｅとダイオード２１ｆを三並列に接続し、それぞれの中間接続点に三相交流電源装置１０の出力を接続する。整流器２１は、三相交流電源装置１０から出力される三相交流を整流し、昇降圧チョッパ２２に出力する。
【００１３】
昇降圧チョッパ２２は、整流器２１により整流された電力を昇降圧する回路である。昇圧チョッパ２２は、トランジスタで構成されるスイッチング素子２２ａと、ダイオード２２ｂと、コイル２２ｃと、ダイオード２２ｄと、コンデンサ２２ｅとを備えている。昇降圧チョッパ２２の入力側には、スイッチング素子２２ａとダイオード２２ｂの並列回路が接続され、昇降圧チョッパ２２の出力側にはコンデンサ２２ｅが接続されている。スイッチング素子２２ａ及びダイオード２２ｂは互いに逆方向の向きで、並列接続されている。また、スイッチング素子２２ａ及びダイオード２２ｂの並列回路とコンデンサ２２ｅの間には、コイル２２ｃ及びダイオード２２ｄが接続されている。
【００１４】
インバータ２３は、電圧型インバータであって、昇降圧された電力を高周波交流電力に変換する回路であり、非接触給電部３０に対して、数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚの交流を供給する。インバータ２３は、ＭＯＳＦＥＴ又はＩＧＢＴのパワートランジスタ等にダイオードを並列に接続した並列回路２３ａ〜２３ｄをブリッジ状に接続する。トランジスタとダイオードは互いに逆方向で、並列に接続されている。そして、並列回路２３ａと並列回路２３ｂの接続点である中間接続点、及び、並列回路２３ｃと並列回路２３ｄの接続点である中間接続点が送電側共振回路３１に接続されている。
【００１５】
非接触給電部３０は、少なくとも磁気的な結合により非接触で電力を供給する回路である。本例では、コイル間で磁気的に結合させる際に、磁気共鳴を用いている。非接触給電部３０は、送電コイル３１ａと受電コイル３１ｂにより形成されるトランス対して、１次側を高周波交流電源２０に、２次側を負荷部４０に接続する。
【００１６】
非接触給電部３０は、トランスの入力側に送電側共振回路３１と、トランスの出力側に受電側共振回路３２を有する。送電側共振回路３１は、送電コイル３１ａと送電コイル３１ａに直列に接続されるコンデンサ３１ｂを有する。受電側共振回路３２は、受電コイル３２ａと、受電コイル３２ａに並列に接続されるコンデンサ３２ｂと、受電コイル３２ａとコンデンサ３２ｂとの並列回路に直列に接続されるコンデンサ３２ｃとを有する。
【００１７】
負荷部４０は、非接触給電部３０により供給された電力を消費する車両側の負荷である。負荷部４０は、整流部４１と、バッテリ４２と、インバータ４３と、モータ４４を備えている。整流部４１は、非接触給電部３０より供給される交流電力を直流に整流する回路であり、ダイオード４１ａ〜４１ｄのブリッジ回路で構成されている。バッテリ４２は、整流部４１で整流された直流電力により充電される二次電池である。バッテリ４２は、負荷部４０を備えた車両の動力用の電源である。インバータ４３は、整流部４１に整流された直流電力を交流電力に変換する変換回路である。モータ４４は、車両の駆動源であって、インバータ４３により変換された交流電力により駆動し、減速機及びドライブシャフトを介して駆動輪に駆動力を伝達する。本例の非接触給電システムは、走行中の車両に対して非接触で電力を供給するシステムであって、非接触で電力を給電する際の給電対象は、バッテリ４２、インバータ４３、及びモータ４４になる。
【００１８】
次に、図２を用いて、本例の非接触給電システムの概要となる構成を説明する。図２は、本例の非接触給電システムの概要を示す概要図である。
【００１９】
非接触給電システムのうち、地上に設けられる１次側の非接触給電装置は、電源装置１と、共振回路２と、スイッチ３と、送電コイル４と、センサ５と、ピークホールド回路６と、コントローラ１００とを備えている。電源装置１は、上記の三相交流電源装置１０及び高周波交流電源２０に相当する。共振回路２は、送電側共振回路３１に相当する。スイッチ３は、送電コイル３１ａと共振回路２との間の電気的な導通及び遮断を切り替えるスイッチである。
【００２０】
送電コイル４は、車両の走行車線に沿うように複数並べられており、上記の送電コイル３１ａに相当する。車両の進行方向に沿う、送電コイル４の長さについて説明する。
送電コイル４の長さが車両長と比較して短すぎる場合には、給電できる時間が短くなる。また、送電コイル４の長さが車両長と比較して長すぎる場合には、受電コイル７が対向しない部分に対して、磁界を発生させることになり損失になってしまう。そのため、本例において、それぞれの送電コイル４の長さは、車両２００の車両長と同程度としている。
【００２１】
スイッチ３は送電コイル４と対応して設けられており、送電コイル４がｎ個並べられた場合には、スイッチ３もｎ個設けられる。そして、ｎ個のスイッチ３は、ｎ個の送電コイル４と送電回路２と間に、それぞれ接続される。図２に示すＳＷの括弧書きは、共振回路２に近い方から順に振られた番号であり、スイッチ３の並び順を表している。
【００２２】
そして、受電コイル７に対して電力を非接触で送電できる給電路は、１つの電源に対して、ｎ個のスイッチ３及びｎ個の送電コイル４を備えている。ｎ個の送電コイル４を並べた方向が、給電路における車両２００の走行方向となる。また、スイッチ３と同様に、共振回路２に近い方から、１番目の送電コイル４、２番目の送電コイル４が順に並べられ、ｎ番目の送電コイル４まで並べられている。
【００２３】
センサ５は、電源装置１から共振回路２に入力される電流を測定することで、電源装置１から送電コイル４へ電力を供給する送電回路の電流を測定している。センサ５の測定値はピークホールド回路６に出力される。
【００２４】
ピークホールド回路６は、センサ５で検出された検出電流のピーク値を保持する回路である。ピークホールド回路６で保持されたピーク値（電流の測定値）はコントローラ１００に出力される。
【００２５】
受電コイル７は、車両２００に設けられたコイルであり、図１の受電コイル３２ａに相当する。受電コイル７は、複数の送電コイル４のうち１個のコイルと対応した形状になっており、送電コイル４の形状に対して、コイル間の結合を高める形状になっており、例えば、受電コイル７のコイル面は、当該１個のコイルのコイル面と同形状とする。
【００２６】
コントローラ１００は、ピークホールド回路６で保持される測定値に基づいて、送電コイル４の送電可能範囲内に受電コイル７が入ったか否かを検知しつつ、スイッチ３及び電源装置１を制御する。コントローラ１００は、コイル進入検知部１０１と、コイル退出検知部１０２と、給電制御部１０３とを有している。
【００２７】
コイル進入検知部１０１は、ピークホールド回路６で保持された測定値に基づいて、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲に入ったことを示すコイル進入を、ｎ個のコイル４毎に検知する。コイル退出検知部１０１は、ピークホールド回路６で保持された測定値に基づいて、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲から退出したことを示すコイル退出を、ｎ個のコイル４毎に検知する。コイル進入検知部１０１及びコイル退出検知部１０２は、検知結果を給電制御部１０３に出力する。なお、送電可能範囲ついては後述する。
【００２８】
給電制御部１０３は、コイル進入検知部１０１及びコイル退出検知部１０２の検知結果に基づいて、ｎ個のスイッチ３をそれぞれ制御する。例えば、受電コイル７が、２番目のスイッチに接続された送電コイル４と、対向している場合には、給電制御部１０３は、２番目のスイッチＳＷ（２）をオンにし、その他のスイッチＳＷ（１、３、４．．．ｎ）をオフにする。これにより、送電側の電力ロスが低減されつつ、受電コイル７へお送電効率が向上する。
【００２９】
次に、走行中の車両に対して非接触で電力を供給する際、コイル間の位置関係とスイッチ３のオン、オフの状態について、図２を用いて説明する。
【００３０】
車両２００が、送電コイル４を備えた給電路を走行した場合には、受電コイル７は、まずスイッチＳＷ（１）に接続された送電コイル４と対向し、次にスイッチＳＷ（２）に接続された送電コイル４と対向し、順に、スイッチＳＷ（ｎ）に接続された送電コイル４と対向する。このとき、電源装置１の出力電流が、ｎ個の送電コイル４のうち、受電コイル７と対向している送電コイル４に流れて、受電コイル３２ａと対向していない送電コイル４には、出力電流ができるだけ流れないように、コントローラ１００がスイッチＳＷ（ｎ）を制御できれば、漏洩磁束を減らしつつ、給電する際の電力ロスも減少できる。
【００３１】
図２に示すように、送電コイル４から受電コイル７に電力を送電可能な送電可能範囲Ａは、受電コイル７の位置で表される。送電可能範囲Ａは、送電コイル４及び受電コイル３２ａの形状に応じて予め決まっており、送電コイル４のコイル面と平行な面において、コイル面の鉛直方向（送電コイル４の上の車両２００のシャーシに向かう方向）に所定の間隔を空けた、仮想的な範囲で示される。すなわち、受電コイル２１のコイル面の少なくとも一部が送電可能範囲Ａに入った場合に、受電コイル７と送電コイル４との間で、磁気的な結合が生じ、電力を送電できる状態となる。
【００３２】
また、スイッチＳＷ（ｎ）のオン、オフの制御は、上記のように電力効率を高めるためには、移動する受電コイル７の位置に応じて、スイッチＳＷ（ｎ）のオン、オフを切り替えなければならない。そこで、本例では、以下に説明するように、移動する受電コイル７の位置を把握するために、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲へ進入したこと、及び、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲から退出したことを、ｎ個の送電コイル４毎に検知する。そして、コイルの進入及び退出の検知結果に応じて、スイッチＳＷ（ｎ）を切り替えることで、送電コイル４から受電コイル７への送電を制御している。
【００３３】
ところで、受電コイル７の位置の検知方法として、受電コイル７を備えた車両が移動せずに止まっている場合には、車両の負荷のインピーダンス（電圧を電流で割った物理定数）の変化を測定することで、送電コイル４に対する受電コイル７の位置を検知することも考えられる。停止中の車両に対して、電力の供給対象となる負荷はバッテリだけであって、当該バッテリが非接触給電により充電されたとしても、負荷のインピーダンス変化は遅い。インピーダンスの測定は、電気回路の応答に対して非常に遅いが、上記のように、停止中の車両のバッテリのインピーダンス変化も遅い。そのため、停車中の車両の受電コイルの位置は、インピーダンスの変化から検知できる。
【００３４】
一方、本例のように、走行中の車両に対する非接触給電システムにおいて、負荷部４０にインバータ４３及びモータ４４を含めた場合には、負荷部４０のインピーダンスはバッテリ４２だけでなくモータ４４の使用電力量（回生時含む）にも影響する。さらに、モータ４４の使用電力量は、ドライバの意志に応じて不規則に変化する。すなわち、インピーダンスは、速い時間で頻繁に変化する。そのため、本例のような、移動体に対して非接触で電力を供給するシステムでは、負荷部４０のインピーダンスを測定することは、受電コイル７の位置を検知するためには、現実的ではない。そこで、本例では、以下に説明するように、コイル間の結合係数に応じて変化する、送電回路側の電流変化又は電圧変化を用いて、受電コイル７の位置を検知している。
【００３５】
まず、図３を用いて、送電コイル４及び受電コイル７間の結合係数の変化について、説明する。結合係数はコイル間の結合状態を表す物理的な変数であり、この値によって送電される電力量が変化する。
【００３６】
図３はコイル間の結合係数を説明するための図である。図３（ａ）は、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲に進入する直前の状態を示したコイルの平面図である。図３（ｂ）は、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲に進入及び退出したときの状態を示したコイルの平面図である。図３（ｃ）は、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲から退出する直前の状態を示したコイルの平面図である。図３（ｄ）は受電コイル７の位置に応じて結合係数の変化を説明するためのグラフであり、結合係数の時間特性を示すグラフである。なお、図３では説明を容易にするために、送電コイル４のコイル面を大きな矩形で表し、受電コイル７のコイル面を小さな矩形で表している。
【００３７】
図３で示す結合係数の変化の条件として、受電コイル７は送電コイル４上を一定の速度で移動している。そのため、図３（ｄ）の横軸に示す時間は、受電コイル７の位置に相当する。そして、図３（ｄ）の時間ｔ１は受電コイル７が送電可能範囲に入る時の時刻を示し、時間ｔ２は受電コイル７のコイル面が送電可能範囲に完全に進入した時の時刻を示し、時間ｔ３は受電コイル７が送電可能範囲からでる時の時刻を示し、時間ｔ４は受電コイル７のコイル面が送電可能範囲から完全に退出した時の時刻を示す。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲外である場合には、図３（ｄ）の時間０から時間ｔ１までの特性で示すように、結合係数はゼロである。受電コイル７が、図３（ａ）に示す位置から図３（ｂ）に示す位置に移動するにつれて、受電コイル７のコイル面のうち送電可能範囲と重なる部分の面積が大きくなる。そのため、図３（ｄ）の時間ｔ１から時間ｔ２までの特性で示すように、結合係数は時間に比例して大きくなる。
【００３９】
そして、受電コイル７のコイル面が送電可能範囲に完全に進入すると、図３（ｄ）の時間ｔ２から時間ｔ３までの特性で示すように、結合係数は一定になる。
【００４０】
また、受電コイル７が、図３（ｂ）に示す位置から図３（ｃ）に示す位置に移動するにつれて、受電コイル７のコイル面のうち送電可能範囲と重なる部分の面積が小さくなる。そのため、図３（ｄ）の時間ｔ３から時間ｔ４までの特性で示すように、結合係数は時間に比例して小さくなる。そして、受電コイル７のコイル面が送電可能範囲に完全に退出すると、図３（ｄ）の時間ｔ４以降の特性で示すように、結合係数はゼロになる。
【００４１】
すなわち、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲の外にある場合には、結合係数はゼロとなり、受電コイル７のコイル面の少なくとも一部が送電可能範囲内あれば、結合係数が、ゼロより大きい値となる。なお、図３の説明では、説明を容易にするために、結合係数の変化の特性を直線で示したが、結合係数はコイル形状等により曲線状に変化することもある。
【００４２】
次に、図４を用いて、結合係数の変化に伴う、送電回路側の電流変化について説明する。図４は、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲を通過する際の、電源出力電流の時間特性と、結合係数の時間特性を示すグラフである。グラフａは電源出力電流の時間特性を示し、グラフｂは結合係数の時間特性を示す。なお、電源装置１の出力電圧は一定に保たれている。グラフの横軸に示す時間は、受電コイル７を備えた車両２００が１つの送電コイル４を通過するまでの時間を示しており、図４に示す時間０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、図３に示す時間０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と同じである。
【００４３】
時間０からの時間ｔ１間は、結合係数がゼロの状態で推移し、電源装置１の出力電流は一定値（Ｉ０）となる。電流値（Ｉ０）は、受電コイルが送電可能範囲内に存在しない無負荷の状態で、電源装置１から送電コイル４に流れる電流を示している。なお、無負荷状態とは、結合係数がゼロの状態である。時間ｔ１になり、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲に進入すると、グラフａに示すように結合係数がゼロから上昇する。結合係数がゼロより大きくなると、受電側の負荷が送電側に影響を与えるため、電源装置１の出力電流は、一定値（Ｉ０）よりも低くなる。そして、時間ｔ１からの時間ｔ２の間では、結合係数の増加に伴い、電源装置１の出力電流は減少する。
【００４４】
時間ｔ２から時間ｔ３までの間では、受電コイル２１が送電コイル４の送電可能範囲内を移動し、結合係数は一定の値（κ０）で推移する。そのため、電源装置１の出力電流は、電流値（Ｉ０）より低い電流値（Ｉ１）で推移する。
【００４５】
時間ｔ３から時間ｔ４までの間では、時間の経過と共に、送電コイル４と受電コイル７との対向するコイル面の面積が減少するため、結合係数は低下する。また、電源装置１の出力電流は、結合係数の低下に伴って、電流値（Ｉ１）から電流値（Ｉ０）に上昇する。時間ｔ４以降、受電コイル７が送電可能範囲から退出すると、結合係数はゼロで推移し、電源装置１の出力電流は電流値（Ｉ０）で推移する。
【００４６】
なお、電源装置１の出力電流を一定に保った場合には、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲に進入し、結合係数がゼロより大きくなると、電源装置１の出力電圧が所定値より高くなる。また、電源装置１の出力電流を一定に保ちつつ、受電コイル７が送電可能範囲内を移動する場合には、電源装置１の出力電圧が上昇後の一定の電圧値で推移する。そして、受電コイル７が送電可能範囲内から退出すると、電源装置１の出力電圧は、結合係数の上昇に伴い、低下し、元の所定値に戻る。
【００４７】
すなわち、図３に示すように、送電コイル４に対する受電コイル７の位置は結合係数の変化と相関し、結合係数の変化は、電源装置１の出力電流（または出力電圧）の変化と相関する。そのため、本例は、電源装置１の出力電流をセンサ５で測定した上で、結合係数とセンサ５の測定値の変化との相関性を利用して、受電コイル７の送電可能範囲への進入及び退出を検知する。
【００４８】
以下、コントローラ１００による受電コイル７の位置の検知制御と、検知結果に基づく給電制御について、図２及び図４を用いて、説明する。
【００４９】
非接触給電装置のメインスイッチ（図示しない）がオンになると、給電制御部１０３は、複数のスイッチ３のうち、１番目のスイッチ３（図２のＳＷ（１））をオンにし、他のスイッチ（２からｎ）をオフにする。また、給電制御部１０３は、受電コイル７の位置を検知するために、電源装置１からの出力電圧を一定に保つよう、電源装置１に含まれるインバータ２３のスイッチング素子を制御する。なお、メインスイッチは、例えば車両２００から起動信号を送信することで、オンにしてよく、あるいは、地上側に設けた赤外線センサ等を用いて、車両２００が給電路に進入したことを検知した上で、オンにしてもよい。
【００５０】
コントローラ１００には、受電コイル７の位置を検知するための電流閾値が予め保存されている。電流閾値は、受電コイルが送電可能範囲内に存在しない無負荷の状態で、電源装置１から送電コイル４に流れる電流を示している。また、電流閾値は、図４に示す電流値（Ｉ０）に設定されている。
【００５１】
１番目のスイッチ３がオンにし、他のスイッチ３（図２のＳＷ（２〜ｎ））がオフにした状態で、電源装置１から電圧が出力されると、センサ５は電源装置１の出力電流を検出し、ピークホールド回路６は、センサ５の電流の測定値を保持する。ピークホールド回路６で保持されたピーク値（測定値）がコントローラ１００に入力されると、コントローラ１００は、コイル進入検知部１０１により、送電コイル４（１番目）へのコイル進入を検知する。
【００５２】
コイル進入検知部１０１は、ピーク値と電流閾値とを比較する。ピーク値が電流閾値以上である場合には、コイル侵入検知部１０１は、受電コイル７が送電可能範囲へ侵入していないと判定する。一方、ピーク値が電流閾値未満である場合には、コイル侵入検知部１０１は、受電コイル７が送電可能範囲へ侵入したと判定し、当該判定結果を、送電コイル４（１番目）へのコイル進入として検知する。すなわち、ピーク値が電流閾値以上で推移している状態では、コイル侵入検知部１０１は、受電コイル７が送電可能範囲へ侵入していないことを検知する。そして、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上で推移している状態から、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）未満の異なる値に変化した場合には、コイル侵入検知部１０１は送電コイル４（１番目）へのコイル進入として検知する。コイル進入検知部１０１は検知結果を、給電制御部１０３に出力する。
【００５３】
コントローラ１００は、コイル進入検知部１０１によりコイル進入を検知した後に、コイル退出検知部１０２により、送電コイル４（１番目）へのコイル退出を検知する。
【００５４】
コイル退出検知部１０２は、ピーク値と電流閾値（Ｉ０）とを比較する。ピーク値が電流閾値未満である場合には、コイル退出検知部１０２は、受電コイル７が送電可能範囲から退出していないと判定する。一方、ピーク値が電流閾値以上である場合には、コイル退出検知部１０２は、受電コイル７が送電可能範囲から退出したと判定し、当該判定結果を、送電コイル４（１番目）からのコイル退出として検知する。すなわち、ピーク値が電流閾値未満で推移している状態では、コイル退出検知部１０２は、受電コイル７が送電可能範囲から退出していないことを検知する。そして、ピーク値が電流閾値未満で推移している状態から、ピーク値が電流閾値以上の異なる値に変化した場合、言い換えると、ピーク値が無負荷状態である電流閾値に戻った場合には、コイル退出検知部１０２は送電コイル４（１番目）からのコイル退出として検知する。コイル退出検知部１０２は検知結果を、給電制御部１０３に出力する。
【００５５】
給電制御部１０３は、コイル進入検知部１０１及びコイル退出検知部１０２の検知結果によって、送電コイル４（１番目）に関して、コイル進入及びコイル退出を検知した場合には、１番目のスイッチ３をオンからオフに切り替え、２番目のスイッチ３をオフからオンに切り替え、３番目以降のスイッチ３をオフ状態で維持させる。
【００５６】
なお、１番目のスイッチ３は、コイル退出検知部１０２によりコイル退出を検知し、所定時間の経過後（ただし、受電コイル７が２番目の送電コイルの送電可能範囲に進入する前であること）に、ターンオフさせてもよい。また、２番目のスイッチ３は、１番目のスイッチ３のターンオフの後、所定時間の経過後（ただし、受電コイル７が２番目の送電コイルの送電可能範囲に進入する前であること）に、ターンオンさせてもよい。さらに、１番目のスイッチ３及び２番目のスイッチ３がオフ状態の間、給電制御部１０３は、電源装置１から出力を、コイル位置の検知時と比較して低くしてもよい。
【００５７】
そして、コントローラ１００は、１番目の送電コイル４に関するコイル位置の検知と同様に、コイル進入検知部１０１及びコイル退出検知部１０２により、２番目の送電コイル３について、コイル進入及びコイル退出を検知する。また、コントローラ１００は、２番目の送電コイル３に関するコイル位置の検知結果に応じて、２番目のスイッチ３及び３番目のスイッチ４のオン、オフを制御する。
【００５８】
コントローラ１００は、３番目以降の送電コイル４に関しても、コイル位置の検知制御を行いつつ、コイル位置の検知結果と対応させつつ、車両２００の走行に応じて、複数のスイッチ３のオン、オフを、順次切り替える。これにより、コントローラ１００はコイル進入検知部１０１及びコイル退出検知部１０２の検知結果に応じて、送電コイル４から受電コイル７への送電を制御する。さらに、上記のように、コイル位置の検知結果に応じて、スイッチ３のオン、オフを切り替えることで、受電コイル７との間で磁気的に結合できる送電コイル４のみに通電できるため、給電効率が向上する。
【００５９】
次に、図５を用いて、本例の非接触給電装置の制御フローを説明する。図５は、本例の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。なお、以下の制御フローの説明及び図５で示されるＮは、制御対象となるスイッチ３の並び順を示しており、Ｎｔｈは、スイッチ３の数及び送電コイル４の数を示しており、ｎ個のスイッチ３及び送電コイル４が設けられた場合には、Ｎｔｈはｎとなる。
【００６０】
本例の非接触給電装置のメインスイッチがオンになると、ステップＳ１にて、コントローラ１００はスイッチ（Ｎ）をオンにする。Ｎの初期値は「１」であるため、メインスイッチがオンの直後は、１番目のスイッチ３をオンにする。
【００６１】
ステップＳ２にて、コントローラ１００は、給電制御部１０３により、電源装置１から電流を出力する。ステップＳ３にて、ピークホールド回路６は、センサ５で測定される電流のピーク値（Ｉｐ）を保持しつつ、保持したピーク値をコントローラ１００に出力する。
【００６２】
コントローラ１００は、コイル進入検知部１０１により、ピークホールド回路６で保持されたピーク値（Ｉｐ）と、コイル進入を検知するための電流閾値（Ｉｔｈ）とを比較する（ステップＳ４）。ピーク値（Ｉｐ）が電流閾値以上である場合には、ステップＳ３に戻る。
【００６３】
一方、ピーク値（Ｉｐ）が電流閾値未満である場合には、コイル進入検知部１０１は、受電コイル７がｎ番目の送電コイル４の送電可能範囲に進入したと判定することで、コイル進入を検知する。またコイル進入検知部１０１は、検知結果を給電制御部１０３に出力する（ステップＳ５）。
【００６４】
ステップＳ６にて、ピークホールド回路６は、センサ５で測定される電流のピーク値（Ｉｐ）を保持しつつ、保持したピーク値をコントローラ１００に出力する。コントローラ１００は、コイル退出検知部１０２により、ピークホールド回路６で保持されたピーク値（Ｉｐ）と、コイル退出を検知するための電流閾値（Ｉｔｈ）とを比較する（ステップＳ７）。ピーク値（Ｉｐ）が電流閾値未満である場合には、ステップＳ６に戻る。
【００６５】
一方、ピーク値（Ｉｐ）が電流閾値以上である場合には、コイル進入検知部１０１は、受電コイル７がｎ番目の送電コイル４の送電可能範囲から退出したと判定することで、コイル退出を検知する。またコイル退出検知部１０２は、検知結果を給電制御部１０３に出力する（ステップＳ８）。
【００６６】
ステップＳ９にて、給電制御部１０３は、オン状態であるｎ番目のスイッチ３をオフにする。ステップＳ１０にて、コントローラ１００は、ステップＳ１及びステップＳ９で、オン、オフを切り替えたスイッチ３の番号（Ｎ）と、スイッチ３の個数（Ｎｔｈ）とを比較することで、全てのスイッチ３を制御したか否かを判定する。スイッチ３の番号（Ｎ）がスイッチ３の個数（Ｎｔｈ）より小さい場合には、ステップＳ１１にて、切り替え対象となるスイッチ３の番号（Ｎ）を、インクリメントさせた上で、ステップＳ１に戻る。
【００６７】
一方、スイッチ３の番号（Ｎ）がスイッチ３の個数（Ｎｔｈ）以上である場合には、ステップＳ１２にて、給電制御部１０３は電源装置１から出力電流をゼロにすることで、出力を停止する。そして、本例の非接触給電装置による制御フローが終了する。
【００６８】
上記のように、本例は、電源装置１からの送電コイル４に電力を送電する回路の電流を測定し、測定された電流と電流閾値との比較結果に基づいて、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲に進入したこと（コイル進入）及び受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲から退出したこと（コイル退出）をそれぞれ検知する。また、本例は、コイル進入及びコイル退出の検知結果に応じて、送電コイル４か受電コイル７への送電を制御する。これにより、本例は、車両２００の情報（車両側で検出される情報）を用いずに、コイル進入及びコイル退出を検知することができるため、受電コイル７の検知用のセンサを削減できる。また、コイル進入及びコイル退出の検知結果に応じて、送電コイル４への通電を制御でき、その結果として、給電効率を高めることができる。
【００６９】
また本例は、センサ５の測定値が電流閾値で推移している状態から、当該測定値が電流閾値と異なる値に変化した場合には、コイル進入として検知し、当該測定値が前記電流閾値と異なる値である状態から、測定値が電流閾値で推移する状態に変化した場合には、コイル退出として検知する。これにより、電源装置１から出力の変化に応じて、受電コイル７の位置を適切に検知できる。また、本例は、センサ５の測定値が、電流閾値（無負荷時の電流値）で推移している状態から、電流閾値とは異なる値に変化し、測定値が所定の時間、当該異なる値で推移している状態から、電流閾値に戻ることを、検知している。これにより、本例は、無負荷時に相当する電流と、負荷がある時の電流との間で、複数回の電流変化を検知していることになるため、コイル位置の検知精度を高めることができる。
【００７０】
なお、図１に示した非接触給電システムの構成は一例であり、電源部分、共振回路は他の回路構成であってもよい。また、負荷部４０は、モータ４４を複数にしてもよく、または他の負荷として、燃料電池、発電用エンジン、ソーラー電池等を加えてもよい。さらに、本例の非接触給電システムによる給電対象は、バッテリ４２だけでもよく、あるいは、インバータ４３及びモータ４４だけでもよい。
【００７１】
また、図２に示した非接触給電システムのスイッチ３は一例であり、制御ロジックに対して送電コイルへの通電を切換えることが可能であればどのような構成であってもよい。
【００７２】
なお、コイルの位置の検知のために設定される電流閾値について、受電コイル７のコイル面の少なくとも一部が送電可能範囲内に進入したときに、受電コイル７の送電可能範囲への進入と判定する、または、受電コイル７のコイル面の少なくとも一部が送電可能範囲外に退出したときに、受電コイル７の送電可能範囲からの退出と判定する場合には、電流閾値は電流値（Ｉ０）に設定されればよい。
【００７３】
また、受電コイル７のコイル面の全てが送電可能範囲内に入ったときに、受電コイル７の送電可能範囲への進入と判定する、または、受電コイル７のコイル面の全てが送電可能範囲外に退出したときに、受電コイル７の送電可能範囲からの退出と判定する場合には、電流閾値は電流値（Ｉ１）に設定されればよい。そして、ピークホールド回路６のピーク値が電流値（Ｉ１）より高い値から、電流値（Ｉ１）に達した場合に、コイル進入検知部１０１は受電コイル７の送電可能範囲への進入として検知する。また、ピークホールド回路６のピーク値が電流値（Ｉ１）から、電流値（Ｉ１）より高い値に変化した場合に、コイル進入検知部１０１は受電コイル７の送電可能範囲からの退出として検知する。
【００７４】
また、電流閾値は、受電コイル７の送電可能範囲への進入及び受電コイル７の送電可能範囲からの退出を、それぞれ検知する際に、異なる値に設定されてもよい。
【００７５】
なお、本例は、電源装置１からの出力電流に基づき、コイル進入及びコイル退出を判定したが、電源装置１からの出力電圧に基づき、コイル進入及びコイル退出を判定してもよい。
【００７６】
なお、図１に示した送電側共振回路３１及び受電側共振回路３２は、一例にすぎず、それぞれ他の共振回路であってもよい。
【００７７】
また、送電コイル４（２番目）の通電タイミング（すなわち、２番目のスイッチ３のターンオンのタイミング）は、受電コイル７が送電コイル（１番目）の送電可能範囲に侵入したタイミング、又は、受電コイル７が送電コイル（１番目）の送電可能範囲から退出したタイミングに基づいて制御してもよい。例えば、給電路を走行する車両の速度が規定されている場合には、受電コイル７が送電コイル（１番目）の送電可能範囲に侵入するタイミングを検知できれば、２番目以降の送電コイル４へのコイル侵入のタイミング、コイル退出のタイミングを推定できる。同様に、受電コイル７が送電コイル（１番目）の送電可能範囲から退出するタイミングを検知できれば、２番目以降の送電コイル４へのコイル侵入のタイミング、コイル退出のタイミングを推定できる。
【００７８】
これにより、本例は、送電コイル４へのコイル侵入、又は、送電コイル４からのコイル退出を検知し、この検知結果に基づいて、他の送電コイル４への通電のタイミングを制御する。その結果として、本例は、車両の走行に合わせて漏洩磁束の減少及び給電効率の向上を実現するように、複数の送電コイル４への通電タイミングを、高精度で制御できる。
【００７９】
上記のコンデンサ３１ｂを少なくとも含む回路、又は、共振回路２が、本発明に係る「送電回路」に相当し、コイル進入検知部１０１及びコイル退出検知部１０２が本発明の「検知手段」に相当し、給電制御部１０３が本発明の「制御手段」に相当する。
【００８０】
《第２実施形態》
図６は、本例の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す概要図である。本例では上述した第１実施形態に対して、コントローラ１００に定常状態検知部１０４を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
【００８１】
図６に示すように、コントローラ１００は定常状態検知部１０４を有している。定常状態検知部１０４は、電源装置１の出力電流の測定値が電流閾値と異なる値から電流閾値に変化した後に、当該測定値が所定の時間、電流閾値で推移したか否かを検知する。
【００８２】
車両の走行中に、非接触で電力を供給する本例のシステムでは、バッテリ４２の状態、モータ４４の状態等により、車両側の消費電力が走行中、リアルタイムで変化する。また、車両側の消費電力が変化する場合には、給電システムを構成する共振回路の共振点が、設計時からずれることがある。そして、受電コイル７の位置が送電コイル４の送電可能範囲内にある場合に、電源装置１の出力電流が電流閾値（Ｉ０）より高くなることがある。
【００８３】
図７は、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲を通過する際の、電源出力電流の時間特性と、結合係数の時間特性を示すグラフである。グラフａは電源出力電流の時間特性を示し、グラフｂは結合係数の時間特性を示す。なお、電源装置１の出力電圧は一定に保たれている。グラフの横軸に示す時間は、受電コイル７を備えた車両２００が１つの送電コイル４を通過するまでの時間を示しており、図７に示す時間０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、図３及び図４に示す時間０、ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と同じである。
【００８４】
例えば、図７に示す例では、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲から完全に退出する前に、出力電流が電流閾値（Ｉ０）より高くなっている。そのため、ある一点の時刻で、出力電流と電流閾値（Ｉ０）とを比較するのみでは、図７に示すような、局所的な出力電流の上昇を、コイル退出として誤って検出する可能性がある。そのため本例は、以下に説明するように、出力電流が電流閾値（Ｉ０）以上になった後に、出力電流が電流閾値（Ｉ０）で定常的に推移することを、コイル退出として検知することで、上記のような誤検出を防ぐ。
【００８５】
コイル退出検知部１０２は、コイル進入検知部１０１によりコイル進入を検知した後に、ピークホールド回路６で保持されるピーク値と電流閾値（Ｉ０）とを、所定の周期で比較する。当該所定の周期は、例えば、センサ５の測定周期と対応させればよい。
【００８６】
そして、コイル退出検知部１０２は、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上である場合には、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上であることを示した信号を、定常状態検知部１０４に出力する。また、コイル退出検知部１０２は、定常状態検知部１０４により、電流閾値（Ｉ０）の定常状態であることを示す信号を受信するまでは、ピーク値と電流閾値（Ｉ０）とを比較し、比較結果に応じて、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上である旨の信号を、定常状態検知部１０４に出力する。
【００８７】
図７に示す例では、時刻ｔａ以降、ピーク値（電源装置１の出力電流）が電流閾値（Ｉ０）以上になっている。そのため、コイル退出検知部１０２は、時刻ｔａ以降、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上である旨の信号を、定常状態検知部１０４に出力し続ける。
【００８８】
定常状態検知部１０４は、コイル退出検知部１０２から出力される信号をカウントする。また定常状態検知部１０４には、出力電流が電流閾値（Ｉ０）で定常的に推移したことを示す閾値が、予め設定されている。定常状態検知部１０４は、コイル退出検知部１０２からの出力信号のカウント数と、定常状態の判定用の閾値とを比較する。なお、判定用の閾値はセンサ５の精度等に基づいて設定すればよい。
【００８９】
そして、出力信号のカウント数が閾値に達した場合に、定常状態検知部１０４は、電流閾値（Ｉ０）の定常状態であることを示す信号を、コイル退出検知部１０２に出力する。コイル退出検知部１０２は、定常状態検知部１０４からの信号を受信することで、コイル退出を検知し検知結果を給電制御部１０３に出力する。
【００９０】
また、コイル退出検知部１０２は、コイル進入検知部１０１によりコイル進入を検知し、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上になった後であって、定常状態検知部１０４からの定常状態を示す信号を受信する前に、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）未満になった場合には、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）未満である旨の信号を、定常状態検知部１０４に出力する。
【００９１】
定常状態検知部１０４は、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上である旨の信号をカウント中、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）未満である旨の信号を受信した場合には、カウントをリセットする。これにより、共振回路の共振点がずれて、出力電流が極値的に変化した場合には、コイル退出検知部１０２はコイル退出として検知しない。
【００９２】
次に、図８を用いて、本例の非接触給電装置の制御フローを説明する。図８は、本例の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。なお、以下の制御フローの説明及び図８で示されるＮ及びＮｔｈは、第１実施形態と同様である。またＴは、定常状態検知部１０４のカウント数であり、Ｔｔｈは、定常状態の判定用の閾値である。
【００９３】
なお、ステップＳ２１〜Ｓ２６の制御処理、及び、ステップＳ３２〜Ｓ３５の制御処理は、第１実施形態に係るステップＳ１〜Ｓ６の制御処理、及び、ステップＳ９〜Ｓ１２の制御処理と同様であるため、説明を省略する。
【００９４】
ステップＳ２６の制御処理後、ステップＳ２７にて、コントローラ１００は、コイル退出検知部１０２により、ピークホールド回路６で保持されたピーク値（Ｉｐ）と、コイル退出を検知するための電流閾値（Ｉｔｈ）とを比較する。
【００９５】
ピーク値（Ｉｐ）が電流閾値（Ｉｔｈ）以上である場合には、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上である旨の信号が、コイル退出検知部１０３から定常状態検知部１０４に出力され、ステップＳ２８に進む。ステップＳ２８にて、定常状態検知部１０４は、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）以上である旨の信号を受信しつつ、カウント数（Ｔ）をカウントアップし、ステップＳ３０に進む。
【００９６】
一方、ピーク値（Ｉｐ）が電流閾値（Ｉｔｈ）未満である場合には、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）未満である旨の信号を、コイル退出検知部１０３から定常状態検知部１０４に出力しつつ、ステップＳ２９に進む。ステップＳ２９にて、定常状態検知部１０４は、ピーク値が電流閾値（Ｉ０）未満である旨の信号を受信すると、カウント数（Ｔ）をリセットし、ステップＳ２６に戻る。
【００９７】
ステップＳ３０にて、定常状態検知部１０４は、カウント数（Ｔ）と閾値（Ｔｔｈ）とを比較する。カウント数（Ｔ）が閾値（Ｔｔｈ）未満である場合には、ステップＳ２６に戻る。一方、カウント数（Ｔ）が閾値（Ｔｔｈ）以上である場合には、定常状態検知部１０４は、出力電流が電流閾値（Ｉ０）の定常状態であることを示す信号を、コイル退出検知部１０２に出力する。コイル退出検知部１０２は、当該信号に基づいて、コイル退出を検知し、検知結果を給電制御部１０３に出力する（ステップＳ３１）。
【００９８】
上記のように、本例は、出力電流の測定値が電流閾値と異なる値から当該電流閾値以上に変化した後に、測定値が所定の時間、電流閾値で推移した場合には、コイル退出として検知する。これにより、本例は２次側の消費電力の状態によらず、コイル退出を検知することができる。その結果として、コイル進入及びコイル退出の検知結果に応じて、送電コイル４への通電を制御でき、給電効率を高めることができる。
【００９９】
上記の定常状態検知部１０４が本発明の「検知手段」に相当する。
【０１００】
《第３実施形態》
図９は、本例の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す概要図である。本例では上述した第１実施形態に対して、コントローラ１００に到着時間推定部１０５を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１又は第２実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１０１】
図９に示すように、コントローラ１００は到着時間推定部１０５を有している。到着時間推定部１０５は、送電コイル４の送電可能範囲を通過する受電コイルの通過速度を算出し、算出した通過速度に基づいて、次の送電コイル４の到達時間を推定する。
【０１０２】
ところで、例えば、受電コイル７が、複数の送電コイル４の設置間隔、言い換えると、給電路上で送電コイル４を配置しない領域に存在する場合には、送電を行ったとしても、損失になってしまう。そのため、送電コイル４から受電コイル７への給電効率を高め、送電コイル４からの漏洩磁束を減らすためには、受電コイル７が送電コイル４の上にある時に合わせて、送電コイル４から受電コイル７に送電することが好ましい。
【０１０３】
さらに、本例の非接触給電装置を給電路に設置した場合には、複数の送電コイル４の設置間隔は様々である。また、給電路を走行する車両の車速も様々である。そのため、給電効率を高めるためには、受電コイル７の位置を検知した上で、スイッチ３のオン、オフの切り替えのタイミングを、受電コイル７の位置に合わせなければならない。そのため本例は、以下に説明するように、コイル進入及びコイル退出の検知結果から、送電コイル４の送電可能範囲を通過する受電コイルの通過速度を算出しつつ、算出した通過速度に基づいて、次の送電コイル４の到達時間を推定する。そして、本例は、推定された到着時間に基づいてスイッチ３を制御し、送電コイル４への通電のタイミングを制御している。
【０１０４】
コイル進入検知部１０１は、コイル進入の検知結果を、給電制御部１０３及び到着時間推定部１０５に出力する。またコイル退出検知部１０２は、コイル退出の検知結果を、給電制御部１０３及び到着時間推定部１０５に出力する。
【０１０５】
到着時間推定部１０５は、１番目の送電コイル４への通電中にコイル進入検知部１０１から出力されたコイル進入の検知結果、及び、コイル退出検知部１０１から出力されたコイル退出の検知結果から、受電コイル７が１番目の送電コイル４の送電可能範囲に進入してから退出までの時間を計測する。また、到着時間推定部１０５は、車両２００の進行方向（言い換えると、給電路の長手方向への延在方向）への送電コイル４の長さ（Ｌ１）を、計測した時間で割ることで、受電コイル７の通過速度を算出する。なお、送電コイル４の長さ（Ｌ１）は設計時に予め決まっており、コントローラ１００に予め記憶されている。また、他の送電コイル４の長さについても同様に記憶されている。
【０１０６】
また到着時間推定部１０５は、１番目の送電コイル４と２番目の送電コイル４との間の距離（Ｌ１２、１番目のコイルと２番目のコイルの設置間隔）を、算出した通過速度で割ることで、受電コイル７が２番目の送電コイル４へ到着するまでの到着時間を算出する。なお、コイル間の間隔（Ｌ１２）は設計時に予め決まっており、コントローラ１００に予め記憶されている。また、他の送電コイル４のコイル間の間隔についても同様に記憶されている。
【０１０７】
そして、到着時間推定部１０５は、算出した到着時間を、２番目の送電コイル４へ到着予定時間として推定し、推定した到着予定時間の情報を給電制御部１０３に出力する。
【０１０８】
給電制御部１０３は、コイル退出検知部１０２により１番目の送電コイル４に関してコイル退出を検知した場合には、１番目のスイッチ３をオンからオフに切り替える。このとき、２番目のスイッチ３を含め他のスイッチ３は、オフ状態のままである。
【０１０９】
そして、給電制御部１０３は、１番目のスイッチ３をオンからオフに切り替えると、時間を計測し、計測時間が到着時間推定部１０５で推定した推定時間を経過したか否かを判定する。１番目のスイッチ３をオンからオフに切り替えた後の経過時間が、到着時間推定部１０５の推定時間に達した場合には、給電制御部１０３は、２番目のスイッチ３をオンにし、２番目のスイッチ３以外の他のスイッチをオフ状態のままとする。
【０１１０】
これにより、受電コイル７が２番目の送電コイル４の送電可能範囲への進入に合わせて、２番目のスイッチ３をオンにして、２番目の送電コイル４からの送電を行うことができる。
【０１１１】
コントローラ１００は、３番目以降のスイッチ３のターンオンのタイミング及び３番目以降の送電コイル４の通電のタイミングも、上記と同様に行う。
【０１１２】
次に、図１０を用いて、本例の非接触給電装置の制御フローを説明する。図１０は、本例の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。なお、以下の制御フローの説明及び図１０で示されるＮ及びＮｔｈは、第１実施形態と同様である。
【０１１３】
なお、ステップＳ４１〜Ｓ５１の制御処理、及び、ステップＳ５４制御処理は、第１実施形態に係るステップＳ１〜Ｓ１１の制御処理、及び、ステップＳ１２の制御処理と同様であるため、説明を省略する。ただし、ステップＳ４５の制御処理において、コイル進入検知部１０１はコイル進入の検知結果を到着時間推定部１０５に出力する。また、ステップＳ４８の制御処理において、コイル退出検知部１０２はコイル退出の検知結果を到着時間推定部１０５に出力する。
【０１１４】
ステップ５１において、制御対象となったスイッチ３の番号（Ｎ）がスイッチ３の個数（Ｎｔｈ）より小さい場合には、ステップＳ５２にて、到着時間推定部１０５は、Ｎ番目の送電コイル４について、受電コイル７の通過速度を算出しつつ、当該通過速度と、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４の間隔とに基づいて、Ｎ＋１番目の送電コイル４への到着時間を推定する。
【０１１５】
ステップＳ５３にて、給電制御部１０３は、受電コイル７がＮ番目の送電コイル４を退出した時間からの時間を計測し、計測時間が到着時間推定部１０５で推定した推定時間を経過したか否かを判定する。推定時間が経過していない場合には、計測時間が推定時間に達するまで、ステップＳ５３の処理を繰り返す。一方、推定時間が経過した場合には、ステップＳ５４に進む。
【０１１６】
上記のように、本例は、コイル進入及びコイル退出の検知結果に基づいて、受電コイル７がＮ番目の送電コイル４を通過する通過時間を算出し、Ｎ番目の送電コイル４の長さ及び当該通過時間から通過速度を算出し、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間の距離及び当該通過速度から、Ｎ＋１番目の送電コイル４への到着時間を推定し、推定された時間に基づいて、Ｎ＋１番目の送電コイル４への通電のタイミングを制御する。なお、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４は、給電路において、車両２００の進行方向に沿って並べられたコイルであり、互いに隣り合うコイルである。これにより、漏洩磁束の減少及び給電効率の向上を実現するように、複数の送電コイル４への通電タイミングを、高精度で制御できる。
【０１１７】
なお上記の到着時間推定部が本発明の「推定手段」に相当する。
【０１１８】
《第４実施形態》
図１１は、本例の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す概要図である。本例では上述した第１実施形態に対して、コントローラ１００に通過速度推定部１０６及び逸脱検知部１０７を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態と同じであり、第１〜第３実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１１９】
図１１に示すように、コントローラ１００は、通過速度推定部１０６と逸脱検知部１０７を有している。通過速度推定部１０６は、各送電コイル４の送電可能範囲を通過する受電コイル７の通過速度を、それぞれ算出する。また通過速度推定部１０６は、Ｎ番目以前の送電コイル４について受電コイル７の通過速度を算出しつつ、算出した通過速度に基づいて、Ｎ＋１番目の送電コイル４について受電コイル７の通過速度を通過推定速度として推定する。逸脱検知部１０７は、通過速度推定部１０６により算出された通過速度と推定された通過推定速度との比較結果に基づいて、車両が給電路から逸脱したか否かを検知する。
【０１２０】
ところで、例えば、車両が、本例の非接触給電装置を備えた給電路を走行する際には、車両が、蛇行し給電路の途中から逸脱する場合がある。このような場合には、非接触給電装置は、逸脱した地点以降に設置された送電コイル４に対して通電しても、電力が無駄になってしまう。車両の給電路からの逸脱を検出する方法として、各送電コイル４に受電コイル７の位置センサを設け、当該センサにより受電コイル７を検知した場合に、対応する送電コイル４に対して通電を行うことも考えられる。しかしながら、コイルの位置検知用のセンサを別途設ける必要があるため、コストが高くなる、という問題ある。そのため本例は、以下に説明するように、コイル進入及びコイル退出の検知結果から車両２００が給電路から逸脱したことを検知している。
【０１２１】
コイル進入検知部１０１はコイル進入の検知結果を給電制御部１０３及び到着時間推定部１０５に出力する。またコイル退出検知部１０２は、コイル退出の検知結果を給電制御部１０３及び到着時間推定部１０５に出力する。
【０１２２】
通過速度推定部１０６は、１番目の送電コイル４への通電中にコイル進入検知部１０１から出力されたコイル進入の検知結果、及び、コイル退出検知部１０１から出力されたコイル退出の検知結果から、受電コイル７が１番目の送電コイル４の送電可能範囲に進入してから退出までの時間を計測する。また、通過速度推定部１０６は、車両２００の進行方向（言い換えると、給電路の長手方向への延在方向）への送電コイル４の長さ（Ｌ１）を、計測した時間で割ることで、受電コイル７の通過速度を算出する。なお、送電コイル４の長さ（Ｌ１）は設計時に予め決まっており、コントローラ１００に予め記憶されている。また、他の送電コイル４の長さについても同様に記憶されている。
【０１２３】
通過速度推定部１０６は、２番目の送電コイル４以降のコイルについても、上記と同様に、各送電コイル４を通過する受電コイル７の通過速度を、それぞれ算出する。通過速度推定部１０６は、算出した通過速度を逸脱検知部１０７に出力する。
【０１２４】
逸脱検知部１０７は、１番目の送電コイル４を通過する受電コイル７の通過速度（Ｖ１）と、２番目の送電コイル４を通過する受電コイル７の通過速度（Ｖ２）に基づいて、以下の式（１）を用いて、３番目の送電コイル４を通過する受電コイル７の通過速度を、通過推定速度（Ｖ’３）として、算出する。なお、式（１）は、式を一般化しており、ｎ＋１番目の通過推定速度（Ｖ’ｎ＋１）を、ｎ−１番目の通過速度（Ｖｎ−１）及びｎ番目の通過速度（Ｖｎ）から算出する式で示されている。
【数１】
2015073380.tif 000003
ただし、ｎは２以上の自然数である。
【０１２５】
また、逸脱検知部１０７は、４番目の送電コイル４以降のコイルについても、上記と同様に、各送電コイル４を通過する受電コイル７の通過速度を、それぞれ算出する。そして、逸脱検出部１０７は、通過速度推定部により算出されたｎ番目の通過速度（Ｖｎ）と、ｎ番目の通過推定速度（Ｖ’ｎ）とを比較することで、車両２００が給電路から逸脱したか否かを検知する。
【０１２６】
ここで、図１２及び図１３を用いて、通過速度と、車両の給電路からの逸脱との関係について説明する。図１２は、車両が給電路の送電コイル４上を走行した際の車両の軌跡と、電源装置１の出力電流の時間特性との関係を示す図である。図１２（ａ）は、車両が給電路に沿うよう走行した場合であって、送電コイル４の平面図と、電流特性のグラフを示す。図１２（ｂ）は、車両が給電路の途中で旋回して走行した場合であって、送電コイル４の平面図と、電流特性のグラフを示す。グラフａは電流特性のグラフであり、「ｂ」で示す矢印は、走行車両の軌跡である。なお、走行車両の軌跡は、受電コイル７のコイル面の中心点とする。Ｌ１は、車両２００の進行方向への送電コイル４の長さを示す。なお、図１２で示す送電コイル４の形状は一例である。また、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）において、車両が送電コイル４上を走行する際の車速は同じである。
【０１２７】
図１２（ａ）に示すように、給電路を直進した場合には、受電コイル７のコイル面の中心点は、送電コイル４のコイル面（送電可能範囲に相当）に対して、直線を描くような軌跡となる。そのため、受電コイル７の中心点の軌跡のうち、コイル面内の軌跡の長さは長くなる。また、時刻ｔ１の時点で、受電コイル７は送電コイル４の送電可能範囲に進入し、時刻ｔ２の時点で、受電コイル７は送電コイル４の送電可能範囲から退出する。時刻ｔ１と時刻ｔ２と間の時間がΔｔａとなり、当該時間Δｔａは、送電コイル４のコイル面内における受電コイル７の軌跡の長さに相当する。
【０１２８】
一方、図１２（ａ）に示すように、給電路を旋回した場合には、受電コイル７のコイル面の中心点は、送電コイル４のコイル面に対して、曲線を描くような軌跡となる。また、図１２（ａ）と同じ、時刻ｔ１の時点で、受電コイル７が送電コイル４の送電可能範囲に進入したとすると、受電コイル７が送電可能範囲から退出する時刻ｔ３は、図１２（ａ）の時刻ｔ２よりも、速い時間となる。そのため、時刻ｔ１と時刻ｔ３と間の時間がΔｔｂは、時間Δｔａよりも短くなる。そして、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示す状態で、通過速度推定部１０６が、上記の要領で、それぞれの通過速度（＝Ｌ１／Δｔａ、Ｌ１／Δｔｂ）を算出すると、図１２（ｂ）に示す状態のときの通過速度（Ｖｂ）は、図１２（ａ）に示す状態のときの通過速度（Ｖａ）よりも大きくなる。
【０１２９】
図１３は、給電路上に５個の送電コイル４を並べた状態で、車両が一定の加速度で給電路を走行した場合に、送電コイル4の位置に対する通過速度の推移を示すグラフと、受電コイル７の中心点の軌跡を説明するための送電コイル４の平面図である。
【０１３０】
図１３において、車両２００は、給電路のうち、ｎ−３番目からｎ−１番目の送電コイル４を含む経路では、直進し、ｎ番目の送電コイル４の位置から旋回し、ｎ＋１番目の送電コイル４の位置で、給電路から逸脱したとする。
【０１３１】
ｎ−３番目からｎ−１番目では、車速は比例して大きくなる。そして、ｎ−３番目からｎ−１番目において、受電コイル７の中心点の軌跡のうち、各送電コイル４のコイル面内の軌跡の長さは同じである。そのため、通過速度（Ｖｎ−３、Ｖｎ−２、Ｖｎ−１）は、比例して大きくなる。
【０１３２】
ｎ番目では、送電コイル４のコイル面における、受電コイル７の中心点の軌跡は、車両の旋回に伴い、曲線を描くが、車両は給電路を完全に逸脱していない。そのため、当該軌跡は、ｎ−３番目からｎ−１番目のときと比較して、少し長くなる程度である。ｎ番目の通過速度（Ｖｎ）は、ｎ−３番目からｎ−１番目のときと比較して、少し長くなる程度であり、図１３に示した比例直線のグラフｂ上で示される。
【０１３３】
ｎ＋１番目では、送電コイル４のコイル面における、受電コイル７の中心点の軌跡は、給電路からの車両の逸脱により、ｎ−３番目〜ｎ番目のときと比較して、極端に短くなっている。そして、ｎ＋１番目の通過速度（Ｖｎ＋１）は、ｎ−３番目からｎ番目のときと比較して、大きくなる。
【０１３４】
通過速度推定部１０６は、図１３に示したｎ−１番目の通過速度（Ｖｎ−１）とｎ番目の通過速度（Ｖｎ）とを用いて、上記の式（１）より通過推定速度（Ｖ’ｎ＋１）を推定する。そして、ｎ−３番目からｎ番目の通過速度は、送電コイル７の位置に対して比例関係にあるため、上記の（１）に基づき推定された通過推定速度（Ｖ’ｎ＋１）も、ｎ−３番目からｎ番目の通過速度と同様に、比例関係になる。
【０１３５】
すなわち、送電コイル４のコイル面上で、車両が給電路から逸脱した場合には、算出された通過速度（実際の通過速度）が、通過推定速度（Ｖ’ｎ＋１）より大きくなる。そのため、逸脱検知部１０７は、算出されたｎ＋１番目の通過速度（Ｖｎ＋１）と、ｎ＋１番目の通過推定速度（Ｖ’ｎ＋１）とを比較し、通過速度（Ｖｎ＋１）が通過推定速度（Ｖ’ｎ＋１）より大きい場合には、ｎ＋１番目の送電コイルの位置で、車両が給電路から逸脱した、と判定する。これにより、逸脱検知部１０７は、車両２００の給電路からの逸脱を検知する。そして、逸脱検知部１０７は、逸脱の検知結果を給電制御部１０３に出力する。
【０１３６】
給電制御部１０３は、逸脱検知部１０７により給電路からの逸脱を検知した場合には、オンになっているスイッチ３をオフにしつつ、電源装置１からの出力電流を停止する。これにより、車両が給電路から逸脱した場合に、送電コイル４からの無駄な送電を停止できるため、損失を減らすことができる。
【０１３７】
次に、図１４を用いて、本例の非接触給電装置の制御フローを説明する。図１４は、本例の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。なお、以下の制御フローの説明及び図１４で示されるＮ及びＮｔｈは、第１実施形態と同様である。
【０１３８】
なお、ステップＳ６１〜Ｓ７０の制御処理、及び、ステップＳ７５、Ｓ７６制御処理は、第１実施形態に係るステップＳ１〜Ｓ１０の制御処理、及び、ステップＳ１１、Ｓ１２の制御処理と同様であるため、説明を省略する。ただし、ステップＳ６５の制御処理において、コイル進入検知部１０１はコイル進入の検知結果を通過速度推定部１０６に出力する。また、ステップＳ６８の制御処理において、コイル退出検知部１０２はコイル退出の検知結果を通過速度推定部１０６に出力する。
【０１３９】
ステップＳ７０において、制御対象となったスイッチ３の番号（Ｎ）がスイッチ３の個数（Ｎｔｈ）より小さい場合には、ステップＳ７１にて、通過速度推定部１０６は、ｎ−２番目の通過速度（Ｖｎ−２）及びｎ−１番目の通過速度（Ｖｎ−１）に基づいて、ｎ番目の通過推定速度（Ｖ’ｎ）を推定する。
【０１４０】
ステップＳ７２にて、通過速度推定部１０６は、ｎ番目の送電コイル４に関するコイル進入の検知結果及びコイル退出の検知結果に基づき、ｎ番目の通過速度（Ｖｎ）を算出する。ステップＳ７３にて、逸脱検知部１０７は、ｎ番目の通過推定速度（Ｖ’ｎ）とｎ番目の通過速度（Ｖｎ）とを比較する。
【０１４１】
ｎ番目の通過速度（Ｖｎ）がｎ番目の通過推定速度（Ｖ’ｎ）より大きい場合には、逸脱検知部１０７は、ｎ番目の送電コイルの位置で、車両が給電路から逸脱したと、判定し、逸脱を検知した検知結果を給電制御部１０に出力する。そして、ステップＳ７６に進む。
【０１４２】
一方、ｎ番目の通過速度（Ｖｎ）がｎ番目の通過推定速度（Ｖ’ｎ）以下である場合には、逸脱検知部１０７は、ｎ番目の送電コイルの位置で、車両が給電路から逸脱していない、と判定する。そして、ステップＳ７５に進む。
【０１４３】
上記のように、本例は、コイル進入及びコイル退出の検知結果に基づいて、受電コイル７がＮ番目、Ｎ＋１番目、Ｎ＋２番目の送電可能範囲を通過するそれぞれの通過速度を、Ｎ番目、Ｎ＋１番目、Ｎ＋２番目の通過速度としてそれぞれ算出し、Ｎ番目の通過速度とＮ＋１番目の通過時間に基づき、受電コイル７がＮ＋２番目の送電可能範囲を通過する通過時間をＮ＋２番目の通過推定速度として推定し、Ｎ＋２番目の通過速度が当該通過推定速度より大きい場合には、車両２００が複数の送電コイル７を並べた給電路から逸脱したと検知する。これにより、本例は、受電コイル７の位置を検知するセンサを用いずに、車両の給電路からの逸脱を検知できる。また本例は、検知結果に応じて、送電を制御することで、不要な通電を抑制できる。
【０１４４】
なお、本例において、逸脱検知部１０７は、Ｎ番目の通過速度とＮ番目の通過推定速度との差分を算出し、算出された差分が逸脱の判定閾値より大きい場合に、ｎ番目の送電コイルの位置で、車両が給電路から逸脱したと、判定してもよい。このとき、当該判定閾値は、本例の非接触給電装置の設置場所である、高速道路、一般道路、又は登坂路等の給電路の種類に応じて、設定すればよい。
【０１４５】
上記の追加速度推定部１０６が本発明の「推定手段」に相当し、逸脱検知部１０７が本発明の「検知手段」に相当する。
【０１４６】
《第５実施形態》
図１５は、本例の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す概要図である。本例では上述した第４実施形態に対して、コントローラ１００に復帰検知部１０８を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第４実施形態と同じであり、第１〜第４実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１４７】
図１５に示すように、コントローラ１００は復帰検知部１０８を有している。給電制御部１０３は、逸脱検知部１０７により車両が給電路から逸脱したことを検知した場合には、逸脱した位置に相当するスイッチ３をオフにしつつ、当該スイッチ３の次の順番以降のスイッチ３を順次オンにする。例えば、逸脱がＮ番目の送電コイル４の位置で検知された場合には、給電制御部１０３はＮ＋１番目以降のスイッチ３を、１つずつ順次、オン及びオフを切り替える。また、給電制御部１０３は、給電モードから復帰検知モードに遷移して、電源装置１の出力電流を設定する。給電モードは、車両２００の負荷部４０に対して電力を給電するためのモードであって、電源装置１の出力電流を高くするモードである。一方、復帰検知モードは、送電コイル４に通電することで、コイル侵入検知部１０１によるコイル進入を検知のみを可能とするモードである。そして、復帰検知モード時の電源装置１の出力電流は、給電モード時の出力電流と比較して、低い。
【０１４８】
コイル侵入検知部１０１には、復帰検知モード時に、コイル侵入を検知するための電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）が予め設定されている。電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）は、給電モード時に、受電コイルの位置を検知するための電流閾値よりも低い値に設定されている。そして、給電モードから復帰検知モードに切り替わった場合には、コイル進入検知部１０１は、コイル進入検知用の閾値を、電流閾値（Ｉｔｈ）から電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）に切り替える。コイル侵入検知部１０１は、ピークホールド回路６で保持されたピーク値と電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）とを比較し、ピーク値が電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）未満である場合には、受電コイル７が送電可能範囲へ侵入したと検知する。また、
【０１４９】
また、コイル侵入検知部１０１は、ピーク値が電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）未満になったときに、オンになっていたスイッチ３を特定し、特定されたスイッチ３と対応する送電コイル４の位置を、受電コイル７の侵入があった位置として特定する。そして、コイル侵入検知部１０１は、コイル侵入の検知結果と、受電コイル７の侵入があった位置の位置情報を、復帰検知部１０８に出力する。
【０１５０】
復帰検知部１０８は、逸脱検知部１０７より車両の給電路からの逸脱を検知した後に、コイル侵入検知部１０１によりコイル侵入を検知した場合には、車両が給電路に復帰したと検知する。
【０１５１】
次に、具体例を用いて、車両の給電路への復帰を検知する際の制御について、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は、給電路に配置された、Ｎ番目、Ｎ＋１番目、Ｎ＋２番目の送電コイル４及びスイッチ３と、給電路に進入する車両の軌跡を示した概要図である。また図１７は、図１６に示すように車両が給電路に侵入した場合に、電源装置１の出力電流の時間特性を示すグラフである。なお、車両２００の速度は一定であり、図１７のグラフの横軸で示される時間は、走行する車両２００の位置に相当する。
位置にも相当する。
【０１５２】
図１６に示すように、車両２００は、Ｎ番目の送電コイル４の位置よりも前の位置で、給電路から逸脱しており、Ｎ＋１番目の送電コイル４の位置で、給電路に進入したとする。
【０１５３】
車両がＮ番目の送電コイル４の付近（送電可能範囲の外側）を通過する時には、電源装置１は復帰検知モードで制御されている。そのため、電源装置１の出力電流は、電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）の一定値で推移する。
【０１５４】
そして、車両がＮ＋１番目の送電コイル４の送電可能範囲に進入した時（図１７の時刻ｔｎ＋１＿ａ）に、出力電流が電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）よりも小さくなる。コイル侵入検知部１０１は、Ｎ＋１番目のスイッチ３をオンにした状態で、時刻ｔｎ＋１＿ａの時点で、出力電流が電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）未満であることを検知することで、コイル侵入を検知する。
【０１５５】
出力電流は、時間ｔｎ＋１＿ａの時点以降、電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）より低い一定値で推移する。そして、車両がＮ＋１番目の送電コイル４の送電可能範囲から退出した時（図１７の時間ｔｎ＋１＿ｂの時点）に、出力電流が電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）まで戻る。なお、コイル退出検知部１０２は、時刻ｔｎ＋１＿ｂのタイミングで、コイル退出を検知してもよい。
【０１５６】
復帰検知部１０８は、時間ｔｎ＋１＿ａの時点よりも前の時刻に、逸脱検知部１０７より車両の給電路からの逸脱を検知し、少なくとも時間ｔｎ＋１＿ｃ（車両２００が、Ｎ＋２番目の送電コイル４の送電可能範囲に侵入する前の時間）までの時点で、コイル侵入検知部１０１によりコイル侵入を検知しているため、車両２００が給電路に復帰したと検知する。このとき復帰検知部１０８は、オンになっているスイッチ３の番号から、受電コイル７の侵入があった位置を特定する。そして、復帰検知部１０８は、復帰の検知結果と、受電コイル７の侵入があった位置の情報を、給電制御部１０３に出力する。
【０１５７】
給電制御部１０３は、時刻ｔｎ＋２（車両２００が、Ｎ＋２番目の送電コイル４の送電可能範囲に侵入する前の時間）の時点で、復帰検知モードから、給電モードに切り替えて、電源装置１の出力電流を高くする。そして、時刻ｔｎ＋２以降、出力電流は、車両１が給電路を走行する場合の特性（図２のグラフａ）と同様の特性で推移する。これにより、本例は、復帰の検知後、出力電流を給電モード時の電流に戻して給電を再開させることで、車両が給電路から逸脱し復帰した場合でも給電を行うことができる。
【０１５８】
次に、図１８を用いて、本例の非接触給電装置の制御フローを説明する。図１８は、本例の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。なお、以下の制御フローは、第４実施形態で説明したステップＳ７４の制御処理の後に行う制御フローである。
【０１５９】
ステップＳ７４において、車両の給電路からの逸脱を検知した後、ステップＳ７５にて、給電制御部１０３は、給電モードから復帰検知モードに切り替える。ステップＳ７６にて、切り替え対象となるスイッチ３の番号（Ｎ）を、インクリメントする。
【０１６０】
ステップＳ７７にて、給電制御部１０３は、Ｎ番目のスイッチをオンにする。ステップＳ７８にて、給電制御部１０３は、復帰検知モードに基づく電流を、電源装置１から出力させる。ステップＳ７９にて、ピークホールド回路６は、センサ５で測定される電流のピーク値（Ｉｐ）を保持しつつ、保持したピーク値をコントローラ１００に出力する。コントローラ１００は、コイル退出検知部１０２により、ピークホールド回路６で保持されたピーク値（Ｉｐ）と、コイル退出を検知するための電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）とを比較する（ステップＳ８０）。
【０１６１】
ピーク値（Ｉｐ）が電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）以上である場合には、コイル侵入検知部１０１は、ｎ番目の送電コイル４の位置で、受電コイルの侵入があったことを検知し、コイル侵入の検知結果及びコイル侵入の位置情報を、復帰検知部１０８に出力する。復帰検知部１０８は、コイル侵入検知部１０１によるコイル侵入の検知結果に基づき、車両が給電路に復帰したことを検知する。また復帰検知部１０８は検知結果を給電制御部１０３に出力する（ステップＳ８１）。
【０１６２】
ステップＳ８２にて、コントローラ１００は、復帰検知モードから給電モードに切り替え、コイル進入検知部１０２は、コイル進入の検知用の閾値を、電流閾値（Ｉｔｈ）から電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）に切り替え、ステップＳ６１（図１４を参照）に進む。
【０１６３】
ステップＳ８３０において、ピーク値（Ｉｐ）が電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）未満である場合には、コントローラ１００は、Ｓ７７でスイッチ３をオンにしてからの経過時間が所定時間に達したか否かを判定する。当該所定時間は、復帰検知モードにて、Ｎ番目以降のスイッチ３を順番にオンに切り替える際の、切り替えの時間間隔である。
【０１６４】
経過時間が所定時間を経過していない場合にはステップＳ７９に戻る。一方、経過時間が所定時間を経過した場合には、コントローラ１００は、ステップＳ７７で、オンに切り替えたスイッチ３の番号（Ｎ）と、スイッチ３の個数（Ｎｔｈ）とを比較することで、復帰検知モードにおいて、対象となる全てのスイッチ３を制御したか否かを判定する（ステップＳ８４）。
【０１６５】
オンに切り替えたスイッチ３の番号（Ｎ）が個数（Ｎｔｈ）に達した場合には、Ｓ７４で逸脱を検知した後に、車両２００が給電路に復帰しなかったことになり、ステップＳ８５にて、給電制御部１０３は電源装置１から出力電流をゼロにすることで、出力を停止する。そして、本例の非接触給電装置による制御フローが終了する。
【０１６６】
一方、ステップＳ８４において、オンに切り替えたスイッチ３の番号（Ｎ）が個数（Ｎｔｈ）に達していない場合には、ステップＳ７６に戻る。
【０１６７】
上記のように、本例は、車両２００の給電路からの逸脱を検知した場合には、電源装置１から送電コイル４に出力する電力を、当該逸脱の検知前に、電源装置１から送電コイル４に出力していた電力よりも低い電力に設定し、当該逸脱の検知後にコイル進入を検知した場合には、車両２００が給電路に復帰したと検知する。これにより、本例は、受電コイル７の位置を検知するセンサを用いずに、車両の給電路への復帰を検知できる。また、逸脱した後に車両が再び給電路に復帰したことを検知し、検知結果に応じて、送電を制御することで、給電を再開することができる。
【０１６８】
上記の復帰検知部１０８が本発明の「検知部」に相当する。
【０１６９】
《第６実施形態》
図１９は、本例の他の実施形態に係る非接触給電システムの概要を示す概要図である。本例では上述した第３実施形態に対して、コントローラ１００に停車検知部１０９を設ける点が異なる。これ以外の構成は上述した第３実施形態と同じであり、第１〜第５実施形態の記載を適宜、援用する。
【０１７０】
コントローラ１００は、停車検知部１０９を有している。停車検知部１０９は、車両２００が給電路上で、複数の送電コイル４の間で、停車したか否かを判定する。到着時間推定部１０５は、Ｎ番目の送電コイル４の送電可能範囲を通過する通過速度（Ｖｎ）を算出する。また、到着時間推定部１０５は、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間の距離を、算出した通過速度（Ｖｎ）で割ることで、受電コイル７がＮ＋１番目の送電コイル４への到着する時間を推定する。到着時間推定部１０５は、推定した到着時間の情報を停車検知部１０９に出力する。
【０１７１】
停車検知部１０９は、コイル退出検知部１０２によりコイル退出を検知してからの経過時間を計測する。また停車検知部１０９は、計測した時間と、到着時間推定部１０５で推定された推定時間とを比較する。
【０１７２】
計測時間が推定時間より長い場合には、受電コイル７が、推定された時間までにＮ＋１番目の送電コイル４に進入していないことになるため、停車検知部１０９は、車両が、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で停車したとして検知する。
【０１７３】
一方、計測時間が推定時間を経過する前に、コイル侵入検知部１０１が、Ｎ＋１番目の送電コイル４へのコイル侵入を検知した場合には、停車検知部１０９は、車両が、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で停車したと検知しない。また、停車検知部１０９は、計測していた時間をリセットする。
【０１７４】
給電制御部１０３は、停車検知部１０９により、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で停車したことを検知した場合には、給電モードから待機モードに遷移して、電源装置１の出力電流を設定する。待機モードは、送電コイル４に通電することで、コイル侵入検知部１０１によるコイル進入を検知のみを可能とするモードである。そして、待機モード時の電源装置１の出力電流は、給電モード時の出力電流と比較して低い。また給電制御部１０３は、Ｎ＋１番目のスイッチ３をオンにする。
【０１７５】
コイル侵入検知部１０１には、待機モード時に、コイル侵入を検知するための電流閾値（Ｉｔｈ＿ｄ）が予め設定されている。電流閾値（Ｉｔｈ＿ｄ）は、給電モード時に、受電コイルの位置を検知するための電流閾値よりも低い値に設定されている。そして、給電モードから復帰検知モードに切り替わった場合には、コイル進入検知部１０１は、コイル進入検知用の閾値を、電流閾値（Ｉｔｈ）から電流閾値（Ｉｔｈ＿ｃ）に切り替える。コイル侵入検知部１０１は、ピークホールド回路６で保持されたピーク値と電流閾値（Ｉｔｈ＿ｄ）とを比較し、ピーク値が電流閾値（Ｉｔｈ＿ｄ）未満である場合には、受電コイル７が送電可能範囲へ侵入したと検知する。
【０１７６】
これにより、車両が再び給電路を走行し、受電コイル７がＮ＋１番目の送電コイルの送電可能範囲に進入した場合には、コイル進入検知部１０１はコイル進入を検知できる。そして、給電制御部１０３は、コイル進入を検知後に、待機モードから給電モードに遷移して、電源装置１の出力電流を設定し、給電を再開させる。
【０１７７】
次に、具体例を用いて、車両がＮ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で停車してから、車両が再び給電路を走行し、給電が再開されるまでの制御を、図２０を用いて説明する。図２０（ａ）は、車両２００がＮ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で停車している状態を示す概要図である。図２０（ｂ）は、電源装置１の出力電流の時間特性を示す。図２０（ｂ）の横軸で示した時間に対する車両２００の状態について、時間０から時間ｔ１の間では、車両２００はＮ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間を走行し、時間ｔ１の時点で、コイル間で停車する。そして、時間ｔ１から時間ｔ３の間では、車両２００はコイル間での停車した状態であり、時間ｔ３の時点で、走行を開始する。そして、時間ｔ４の時点で、車両２００の受電コイル７がＮ＋１番目の送電コイル４の送電可能範囲に進入する。
【０１７８】
コイル侵入検知部１０１は、図２０（ｂ）に示す時刻０よりも前の時間に、Ｎ番目の送電コイル４へのコイル侵入を検知している。そして、コイル侵入検知部１０１は、時間０の時点で、Ｎ番目の送電コイル４からのコイル退出を検知する。また、到着時間推定部１０５は、当該コイル侵入の検知結果及び当該コイル退出の検知結果の検出結果に基づいて、Ｎ＋１番目の送電コイルへの到着予定時間を推定する。到着予定時間は時間ｔ２に相当する。
【０１７９】
給電制御部１０３は、Ｎ番目のスイッチ３をオフにし、Ｎ＋１番目のスイッチ３をオンにする。なお、Ｎ＋１番目のスイッチ３のターンオンのタイミングは、Ｎ番目のスイッチ３のターンオフから所定の時間の経過後に、設定してもよい。停車検知部１０９は、時間０からの経過時間を計測することで、Ｎ番目の送電コイル４のコイル退出を検知してからの経過時間を計測している。
【０１８０】
時間ｔ１の時点では車両２００はＮ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で停車しているが、コイル退出を検知してからの経過時間が到着予定時間（時間ｔ２）を経過していない。そのため、停車検知部１０９は、この時点では、車両２００のコイル間の停車を検知しない。
【０１８１】
時間ｔ２になると、コイル退出を検知してからの経過時間が到着予定時間（時間ｔ２）に達する。停車検知部１０９は、車両２００がＮ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で停車したことを、検知する。また、給電制御部１０３は給電モードから待機モードに切り替えて、車両２００のコイル間の停車を検知する前と比較して、電源装置１の出力電流を下げる。
【０１８２】
時間ｔ３の時点では車両２００は走行を再開するが、受電コイル７がＮ＋１番目の送電コイル４の送電可能範囲外であるため、コイル進入検知部１０１はコイル進入を検知せず、待機モードが維持される。
【０１８３】
時間ｔ４から時間ｔ５の間で、コイル進入検知部１０１はＮ＋１番目の送電コイル４へのコイル進入を検知する。時間ｔ５の時点で、給電制御部１０３は、待機モードから給電モードに切り替えて、送電コイル４から受電コイル７への送電を再開させる。
【０１８４】
これにより、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で車両２００の停車が検知された場合に、Ｎ＋１番目の送電コイル４へのコイル進入の検知ができる程度まで、出力電流を抑えることができる。その結果として、送電コイル４での無駄な送電を抑制でき、かつ、車両２００が発進しても送電コイル４への進入を検知でき、給電を再開することができる。
【０１８５】
次に、図２１を用いて、本例の非接触給電装置の制御フローを説明する。図１８は、本例の非接触給電装置の制御フローを示すフローチャートである。なお、以下の制御フローの説明及び図２１で示されるＮ及びＮｔｈは、第１実施形態と同様である。
【０１８６】
なお、ステップＳ９１〜Ｓ１０１の制御処理は、第１実施形態に係るステップＳ１〜Ｓ１１の制御処理と基本的に同様であるため、説明を省略する。ただし、ステップＳ９４にて、電流ピーク値が電流閾値以上である場合に、それ以降の制御フローが、第１実施形態に係る制御処理と異なる。また、ステップＳ１００にて、スイッチ３の番号（Ｎ）がスイッチ３の個数（Ｎｔｈ）より小さい場合に、それ以降の制御フローが、第１実施形態に係る制御処理と異なる。また、ステップＳ９５の制御処理の一部が異なる。なお、モードの初期値は給電モードである。
【０１８７】
ステップＳ１００において、スイッチ３の番号（Ｎ）がスイッチ３の個数（Ｎｔｈ）より小さい場合には、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２にて、停車検知部１０９は、ステップＳ９８においてコイル退出の検知してからの時間を計測することで、受電コイル７がＮ＋１番目の送電コイル４に到着するまでの時間を計測する。ステップＳ１０３にて、到着時間推定部１０５は、ステップＳ９５のコイル進入の検知結果及びステップＳ９８のコイル退出の検知結果に基づき、Ｎ＋１番目の送電コイルへの到着予定時間を推定する。
【０１８８】
ステップＳ１０４にて、切り替え対象となるスイッチ３の番号（Ｎ）を、インクリメントさせた上で、ステップＳ９１に戻る。
【０１８９】
ステップＳ９４において、電流ピーク値が電流閾値以上である場合にはステップＳ１０５に進む。なお、ステップＳ９４の制御処理で用いる電流閾値は、給電モードの時には電流閾値（Ｉｔｈ）に設定され、給電モードの時には電流閾値（Ｉｔｈ＿ｄ）に設定される。
【０１９０】
ステップＳ１０５にて、停車検知部１０９は、ステップＳ１０２で計測した計測時間（到着時間の計測値）とステップＳ１０３で推定した到着予定時間とを比較する。計測時間が到着予定時間未満の場合にはステップＳ９３に戻る。
【０１９１】
計測時間が到着予定時間に達した場合には、ステップＳ１０６にて、停車検知部１０９は、車両２００がコイル間で停車したと判定し、判定結果を給電制御部１０３に出力する。ステップＳ１０７にて、コントローラ１００は、給電モードから待機モードに切り替え、コイル進入検知部１０２は、コイル進入の検知用の閾値を、電流閾値（Ｉｔｈ）から電流閾値（Ｉｔｈ＿ｄ）に切り替え、ステップＳ９３に戻る。
【０１９２】
なお、ステップＳ９５において、待機モード時にコイル進入を検知した場合には、コントローラ１００は、待機モードから給電モードに切り替えた上で、ステップＳ９６以降の制御処理を行う。また、Ｎが初期値（１）の時には、ステップＳ９４の制御処理の時点で、到着予定時間及び到着時間が算出されていないため、ステップＳ１０５〜Ｓ１０７の制御処理は省略される。
【０１９３】
上記のように、本例は、コイル進入及びコイル退出の検知結果に基づいて、受電コイルがＮ番目の送電コイル４の送電可能範囲を通過する通過時間を算出し、Ｎ番目の送電コイル４の長さ及び当該通過時間からＮ番目のコイルの通過速度を算出し、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間の距離、及び、当該通過速度から、受電コイル７がＮ＋１番目の送電コイル４の送電可能範囲へ到着する時間を到着予定時間として推定する。そして、受電コイル７がＮ番目の送電コイル４の送電可能範囲を通過してから、Ｎ＋１番目の送電コイル４の到着予定時間の経過までに、Ｎ＋１番目の送電コイル４へのコイル進入を検知しない場合には、車両が給電路上で停止したと検知する。これにより、本例は、受電コイル７の位置を検知するセンサを用いずに、コイル間での車両の停止を検知できる。また本例は、検知結果に応じて、送電を制御することで、不要な通電を抑制できる。
【０１９４】
なお、本例は、コイル間の車両の停車を検知する際には、第４実施形態で示した給電路からの逸脱の検知を組み合わせた上で、上記制御を行ってもよい。この時には、Ｎ番目の送電コイルについて、コイル退出が検出され、かつ、Ｎ番目の送電コイルからの逸脱が検知されていない場合に、Ｎ番目とＮ＋１番目の送電コイル４間で、車両が停車した否かを判定することになる。
【０１９５】
上記の停車検知部１０９が本発明の「検知手段」に相当する。
【符号の説明】
【０１９６】
１…電源装置
２…共振回路
３…スイッチ
４…送電コイル
５…センサ
６…ピークホールド回路
７…受電コイル
１０…三相交流電源
２０…高周波交流電源
３０…非接触給電部
４０…負荷部
１００…コントローラ
１０１…コイル侵入検知部
１０２…コイル退出検知部
１０３…給電制御部
１０４…定常状態検知部
１０５…到着時間推定部
１０６…通過速度推定部
１０７…逸脱検知部
１０８…復帰検知部
１０９…停車検知部
２００…車両
【図１】
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【図２】
2015073380.tif 000005
【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】
2015073380.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015073380.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2015073380.tif 000016
【図１４】
2015073380.tif 000017
【図１５】
2015073380.tif 000018
【図１６】
2015073380.tif 000019
【図１７】
2015073380.tif 000020
【図１８】
2015073380.tif 000021
【図１９】
2015073380.tif 000022
【図２０】
2015073380.tif 000023
【図２１】
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