(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電デバイスと、
前記蓄電デバイスから供給される電力の電圧変換を、人力を補助するための電動機に対して行うための複数組のスイッチを含み、前記電動機を駆動する駆動部と、
前記駆動部による前記電動機の駆動及び前記電動機からの回生と前記蓄電デバイスに対する充放電とを制御する制御部と、
前記蓄電デバイスに対する充電に用いられ且つ前記電動機との接続用の第１の接続部とは異なる複数の第２の接続部と、
前記複数の第２の接続部のいずれか１つと前記複数組のスイッチのいずれか１つの組と接続されており、前記第２の接続部のいずれか１つに印加された電圧を前記蓄電デバイスに対する充電のための電圧に変換するための複数の回路と、
前記複数の回路と前記駆動部と前記蓄電デバイスと前記制御部とを１つに収める外装と、
を有する駆動装置。
【請求項２】
蓄電デバイスと、
前記蓄電デバイスから供給される電力の電圧変換を、人力を補助するための電動機に対して行うための複数組のスイッチを含み、前記電動機を駆動する駆動部と、
前記駆動部による前記電動機の駆動及び前記電動機からの回生と前記蓄電デバイスに対する充放電とを制御する制御部と、
前記蓄電デバイスからの電力供給に用いられ且つ前記電動機との接続用の第１の接続部とは異なる複数の第２の接続部と、
前記複数の第２の接続部のいずれか１つと前記複数組のスイッチのいずれか１つの組と接続されており、前記第２の接続部のいずれか１つから出力する電圧に前記蓄電デバイスからの出力電圧を変換するための複数の回路と、
前記複数の回路と前記駆動部と前記蓄電デバイスと前記制御部とを１つに収める外装と、
を有する駆動装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第２の接続部からの充電と前記電動機の駆動と前記電動機からの回生とのいずれか１つのみを実行するように制御する
請求項１記載の駆動装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記第２の接続部への電力供給と前記電動機の駆動と前記電動機からの回生とのいずれか１つのみを実行するように制御する
請求項２記載の駆動装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記駆動装置と同じ構成を有する他の駆動装置と通信可能になっており、
前記駆動装置の前記蓄電デバイスの充電残量に関する指標値と、前記他の駆動装置の前記蓄電デバイスの充電残量に関する指標値との比較結果に基づき、前記駆動装置において前記電動機の駆動の制御又は前記電動機からの回生の制御を実行する
請求項１又は３記載の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動装置及び前記他の駆動装置の前記第２の接続部が、共に同一の外部電源装置に接続されている場合、
前記制御部が、
前記駆動装置の前記蓄電デバイスの充電残量に関する指標値と、前記他の駆動装置の前記蓄電デバイスの充電残量に関する指標値との比較結果に基づき、前記外部電源装置からの充電の制御を行う
請求項５記載の駆動装置。
【請求項７】
前記駆動装置に対して前記外部電源装置からの充電を行うとされた場合に、前記制御部が前記電動機からの回生の制御を行う際には、
前記外部電源装置からの充電を停止する、
又は、
前記駆動装置に対して前記外部電源装置からの充電を行わないとされた場合に、前記制御部が、前記他の駆動装置に対して前記外部電源装置からの充電の制御を行う
請求項６記載の駆動装置。
【請求項８】
請求項１乃至４のいずれか１つ記載の駆動装置と、
前記電動機と、
を有する電動アシスト装置。
【請求項９】
請求項５乃至７のいずれか１つ記載の駆動装置及び他の駆動装置と、
前記電動機と、
を有する電動アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動アシスト自転車などの電動アシスト装置、及び当該電動アシスト装置などに用いられる駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動アシスト自転車では、電池パックの出力を制御する電池制御基板と、各種センサ情報及び入力情報を処理してモータを制御するモータ駆動制御基板との２枚の制御基板が独立して存在し、併せてそれぞれの基板が入るケースも独立していた。そうすると、それぞれのケースには独立して防水及び防塵対策を行うことになり、電池パックとモータ駆動制御器の接続には、大電流を流すことが出来る大型コネクタを用いることになり、その分コストがかかっていた。
【０００３】
さらに、従来の他の電動アシスト自転車では、上で述べた制御基板毎に、独立して内部の部品に必要な電圧を生成するレギュレータやマイコンも独立して設けられており、やはり余計にコストが掛かる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８９０１１号公報
【特許文献２】特開２００４−１８７３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、一側面としては、電動アシスト装置製造のコストを削減するための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る駆動装置は、（Ａ）人力を補助するための電動機を駆動する駆動部と、（Ｂ）蓄電デバイスと、（Ｃ）駆動部による電動機の駆動及び電動機からの回生と蓄電デバイスに対する充放電とを制御する制御部と、（Ｄ）駆動部と蓄電デバイスと制御部とを１つに収める外装とを有する。
【０００７】
本発明の第２の態様に係る電動アシスト装置は、（ａ）人力を補助するための電動機を駆動する駆動部と、（ｂ）蓄電デバイスと、（ｃ）駆動部による電動機の駆動及び電動機からの回生と蓄電デバイスに対する充放電とを制御する制御部と、（ｄ）駆動部と蓄電デバイスと制御部とを１つに収める外装とを各々有する第１及び第２の駆動装置とを有する。そして、第１及び第２の駆動装置の制御部は、他方と通信可能になっており、第１及び第２の駆動装置の制御部は、自駆動装置の蓄電デバイスの充電残量に関する指標値と、他方の駆動装置の蓄電デバイスの充電残量に関する指標値との比較結果に基づき、自駆動装置において電動機の駆動の制御又は電動機からの回生の制御を実行する。
【発明の効果】
【０００８】
一側面によれば、電動アシスト装置製造のコストを削減できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施の形態に係る電動アシスト自転車の外観図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置の変形例を示す図である。
【図４】図４は、第２の実施の形態に係る電動アシスト自転車の外観図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。
【図６】図６は、外部Ｉ／Ｆ回路の構成例を示す図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置の変形例を示す図である。
【図８】図８は、第３の実施の形態に係る電動アシスト装置の概要を示す図である。
【図９】図９は、第３の実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。
【図１０】図１０は、第３の実施の形態に係る処理のフローを示す図である。
【図１１】図１１は、第３の実施の形態に係る処理のフローを示す図である。
【図１２】図１２は、第４の実施の形態に係る電動アシスト装置の概要を示す図である。
【図１３】図１３は、第４の実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、第４の実施の形態に係る処理のフローを示す図である。
【図１５】図１５は、第４の実施の形態に係る処理のフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、電動アシスト自転車の例をもって説明する。しかしながら、本発明の実施の形態の適用対象は、電動アシスト自転車だけに限定されない。すなわち、本実施の形態は、人力に応じた、モータ等の電動機（動力装置とも呼ぶ）による補助を利用して移動する移動体（例えば、台車、車いす、昇降機など。電動アシスト装置とも呼ぶ。）についても適用可能である。なお、電動機に供給される電力を蓄電するバッテリ等の蓄電装置や電動機を駆動する駆動装置は、移動体と一体化される場合もあれば、移動体とは別途設置される場合もある。
【００１１】
［実施の形態１］
図１に、電動アシスト自転車の全体の外観図を示す。電動アシスト自転車１は、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１と、トルクセンサ１０３と、ペダル回転センサ１０４と、モータ１０５と、操作パネル１０６とを有する。なお、電動アシスト自転車１は、フリーホイール及び変速機も有している。
【００１２】
バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１は、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、ニッケル水素蓄電池などを含み、駆動時にはモータ１０５に対して電力を供給し、回生時にはモータ１０５からの回生電力によって充電も行う。さらに、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１は、モータ１０５の回転センサ、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４等からの信号に基づき所定の演算を行って、モータ１０５の駆動を制御し、モータ１０５による回生の制御も行う。
【００１３】
トルクセンサ１０３は、クランク軸に取付けられたホイールに設けられており、運転者によるペダルの踏力を検出し、この検出結果をバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１に出力する。また、ペダル回転センサ１０４は、トルクセンサ１０３と同様に、クランク軸に取付けられたホイールに設けられており、回転に応じたパルス信号をバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１に出力する。
【００１４】
モータ１０５は、例えば周知の三相ブラシレスモータであり、例えば電動アシスト自転車１の前輪に装着されている。モータ１０５は、前輪を回転させるとともに、前輪の回転に応じてローターが回転するように、ローターが前輪に直接又は減速器などを介して連結されている。さらに、モータ１０５はホール素子等の回転センサを備えてローターの回転情報（すなわちホール信号）をバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１に出力する。
【００１５】
操作パネル１０６は、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１にケーブルを介して接続され、例えばアシストの有無に関する指示入力等をユーザから受け付けてバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１に出力し、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１等から充電レベルを表す情報を受信して表示部に表示する。操作パネル１０６は、その他の機能を有するようにしてもよい。例えば、アシスト有りの場合に希望アシスト比等の指示入力を受け付けるようにしたり、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１によって演算された結果である走行距離、走行時間、消費カロリー、回生電力量等のデータを表示する機能を有する場合もある。
【００１６】
図２に、本実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１の構成例を示す。本実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１は、その外装内部に、電池保護部１１１０と、電池セル１１５０と、充電ＦＥＴ（Field Effect Transistor）１１１１と、放電ＦＥＴ１１１２と、第１レギュレータ１１１３と、充放電電流を検出するための抵抗１１１５と、第１制御部１１１４と、６つのスイッチ（ここではＦＥＴ）を含む３相ブリッジインバータ１０２４と、ＦＥＴ駆動部１０２３と、第２制御部１０２２と、第２レギュレータ１０２１とを有する。さらに、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１は、モータ１０５との接続部１０３０と、モータ１０５との通信用の接続部１０２６と、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４に対する通信用及び電力供給の接続部１０２７と、操作パネル１０６に対する通信用及び電力供給用の接続部１０２８とを有する。
【００１７】
充電ＦＥＴ１１１１は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）であり、そのソースが３相ブリッジインバータ１０２４等に接続され、ゲートが電池保護部１１１０に接続され、ドレインが放電ＦＥＴ１１１２のドレインに接続される。放電ＦＥＴ１１１２は、例えばＭＯＳＦＥＴであり、そのソースは電池セル１１５０の充放電用の端子に接続され、ドレインは充電ＦＥＴ１１１１のドレインに接続され、ゲートは電池保護部１１１０に接続される。
【００１８】
電池保護部１１１０は、第１制御部１１１４と連携して、充電ＦＥＴ１１１１及び放電ＦＥＴ１１１２を制御し、電池セル１１５０に対する充放電を開始又は停止する。より具体的には、電池セル１１５０へ過度な充電、電池セル１１５０からの過度の放電、異常温度時の充電又は放電が起きないように、温度情報及び抵抗１１１５に流れる電流に関する電流情報、各セルの電圧値といった状態に応じて、電池保護部１１１０及び第１制御部１１１４は、充電ＦＥＴ１１１１及び放電ＦＥＴ１１１２を制御する。なお、電池保護部１１１０は、サーミスタなどの温度検出素子を含み、充電ＦＥＴ１１１１及び放電ＦＥＴ１１１２の温度情報と、電池セル１１５０の温度情報を取得する。
【００１９】
また、電池保護部１１１０は、電池セル１１５０中における各セルに接続されており、これらの電圧を検出する。具体的には、電池保護部１１１０及び第１制御部１１１４は、直列接続された各セルの電圧を検出し、また直列接続されたセルの電圧バランスが崩れないように各々のセルに対し放電制御を行い電圧バランスを整える。さらに、電池保護部１１１０は、電池セル１１５０の接地側端子と接地ラインに接続された抵抗１１１５に接続されており、例えば電池セル１１５０に係る充電及び放電電流を検知する。例えば、抵抗１１１５のように電流路に直接接続された抵抗の電圧降下の値から電流値を計算してもよい。電流の検知方法についてはこれに限定されるものではなく、ホールセンサといった種々の電流検知方法を用いても良い。
【００２０】
なお、第１レギュレータ１１１３は、電池セル１１５０から供給される電力を電池保護部１１１０及び第１制御部１１１４に適切な電圧にて供給する。また、第２レギュレータ１０２１は、電池セル１１５０から供給される電力を第２制御部１０２２及びＦＥＴ駆動部１０２３に適切な電圧にて供給する。
【００２１】
第２制御部１０２２は、第１制御部１１１４と通信を行って、モータ１０５から接続部１０２６を介して得られる信号と、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４から接続部１０２７を介して得られる信号とに基づき、モータ１０５の駆動及びモータ１０５からの回生を制御する。すなわち、第２制御部１０２２は、得られた情報に基づき、所定の態様で３相ブリッジインバータ１０２４をスイッチングさせるように、ＦＥＴ駆動部１０２３に指示する。ＦＥＴ駆動部１０２３は、第２制御部１０２２からの指示に基づき、３相ブリッジインバータ１０２４に含まれる各ＦＥＴを所定のタイミングでオン又はオフさせる。なお、少なくともＦＥＴ駆動部１０２３と３相ブリッジインバータ１０２４とがモータ１０５を駆動する駆動部として機能する。
【００２２】
第１制御部１１１４及び第２制御部１０２２は、マイクロプロセッサが、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）に記録されているプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）にロードして実行することで実現されるが、専用の半導体装置にて実現するようにしても良い。さらに、マイクロプロセッサ及びプログラムと、専用の半導体装置との組み合わせにて実現される場合もある。
【００２３】
モータ１０５は、電力供給用の接続部１０３０だけではなく通信用の接続部１０２６を介して、電力を供給するためのラインと、接地用のラインと、第２制御部１０２２との通信用のラインとを含むケーブルでバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１に接続されている。
【００２４】
トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４は、接続部１０２７を介して、電力を供給するためのラインと、接地用のラインと、第２制御部１０２２との通信用のラインとを含むケーブルでバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１に接続されている。
【００２５】
操作パネル１０６は、接続部１０２８を介して、電力を供給するためのラインと、接地用のラインと、第２制御部１０２２との通信用のラインとを含むケーブルでバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１に接続されている。
【００２６】
このような電池パックとモータ駆動制御装置とが一体化されたバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１を採用することで、これまで電池パックとモータ駆動制御装置との接続部分に要していた防水及び防塵措置が不要となる。すなわち、この分コストが削減される。なお、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１は、電動アシスト自転車１から着脱可能な形で設置される場合もあれば、電動アシスト自転車１に固定的に設置される場合もある。いずれの場合も、これまで電池パックとモータ駆動制御装置とを電動アシスト自転車１に装着してから出荷する場合には、それぞれを順に装着しなければならないが、本実施の形態のようにバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１にすれば、装着に要する作業が軽減される。
【００２７】
なお、図２に示したような構成例は、さらにコスト削減のため図３に示すような構成例に変更してもよい。
【００２８】
この構成例に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｂでは、第１レギュレータ１１１３と第２レギュレータ１０２１とが統合されて第３レギュレータ１１１６となり、第１制御部１１１４と第２制御部１０２２とが統合されて第３制御部１１１７となる。このようにすることで、部品点数が削減されてコストが抑制されることになる。第３制御部１１１７は、マイクロプロセッサが、例えばＲＯＭに記録されているプログラムをＲＡＭにロードして実行することで実現されるが、専用の半導体装置にて実現するようにしても良い。さらに、マイクロプロセッサ及びプログラムと、専用の半導体装置との組み合わせにて実現される場合もある。
【００２９】
バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｂも、電動アシスト自転車１に固定的に設置される場合もあれば、取り外し可能な態様で設置される場合もある。
【００３０】
［実施の形態２］
本実施の形態では、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｂに充電端子を設ける。第１の実施の形態では、基本的にはモータ１０５からの回生により電池セル１１５０に充電することとしていたが、本実施の形態ではバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｂに対する充電方法の多様化を図るために充電端子を設けることとする。
【００３１】
このようにすれば、例えば図４に示すように、太陽光発電パネル１０７を電動アシスト自転車１に設置して、当該太陽光発電パネル１０７で発電した電力を、ケーブル１０８を介してバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｃに供給する。太陽光発電パネル１０７は一例であって、風力発電機その他のエナジーハーベストデバイスを採用するようにしても良い。さらに、例えば所定電圧の直流電源を商用電源から生成するような機構が存在する場合には、当該機構の設置場所で当該機構から電力を供給するようにしても良い。
【００３２】
本実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｃは、図５に示すような構成を有する。図５で示すように、外部Ｉ／Ｆ（Interface）回路１０３１と充電端子１０３２とが、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｂに追加されており、第３制御部１１１７ｂには、第１の実施の形態における第３制御部１１１７に対して機能が追加されている。
【００３３】
外部Ｉ／Ｆ回路１０３１の端子ａは、３相ブリッジインバータ１０２４に含まれるＦＥＴ１２４のソース及びＦＥＴ１２５のドレインに接続されており、端子ｂは接地されている。外部Ｉ／Ｆ回路１０３１の端子ｃは、充電端子１０３２の入力電圧端子に接続されており、端子ｄは、充電端子１０３２の接地端子に接続されている。さらに、外部Ｉ／Ｆ回路１０３１は、第３制御部１１１７ｂにも接続されている。なお、外部Ｉ／Ｆ回路１０３１は、第３制御部１１１７ｂからの指示に従って、電流を流すようになっている。
【００３４】
充電端子１０３２は、ケーブル１０８との接続端子であり、例えばＵＳＢ（Universal Serial Bus）端子、Micro ＵＳＢ端子、Mini ＵＳＢ端子、ＵＳＢ−ＰＤ（Power Delivery）端子などであってもよい。さらに、ＰｏＥ（Power over Ether）のコネクタであっても良い。その他、電力入力が可能な規格におけるコネクタであっても良い。図４の例では、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｃの上部に配置しているが、使用態様に併せてどのような位置に配置しても良い。
【００３５】
外部Ｉ／Ｆ回路１０３１は、ＦＥＴ１２４及び１２５と共に直流電圧の電圧変換回路を構成するものである。すなわち、充電端子１０３２の端子ｃに印加された直流電圧を、電池セル１１５０の充電電圧に変換する。
【００３６】
本実施の形態に係る第３制御部１１１７ｂは、モータ１０５の駆動もモータ１０５からの回生も行っていない時間帯に、充電端子１０３２に充電に係る電力供給があることを検出すると、ＦＥＴ駆動部１０２３に指示して、ＦＥＴ１２４及び１２５に、充電に係る電圧を充電電圧に変換するようにスイッチングを行わせる。
【００３７】
外部Ｉ／Ｆ回路１０３１の構成例を、図６に示す。図６に示した例では、外部Ｉ／Ｆ回路１０３１は、スイッチング素子１０３１２と、インダクタ１０３１１とを含む。端子ｄ及び端子ｂについては接地されている。また、端子ｃはスイッチング素子１０３１２の一端に接続され、スイッチング素子１０３１２の他端はインダクタ１０３１１の一端と接続されている。インダクタ１０３１１の他端は、端子ａと接続されている。
【００３８】
第３制御部１１１７ｂは、端子ｃに接続されており、モータ１０５の駆動もモータ１０５からの回生も行っていない時間帯に、充電端子１０３２に印加された電圧を検出すると、このスイッチング素子１０３１２をオンにして端子ｃとインダクタ１０３１１とを接続させる。そして、第３制御部１１１７ｂは、ＦＥＴ駆動部１０２３に指示して、ＦＥＴ１２４及び１２５に、充電に係る電圧を電池セル１１５０に対する充電電圧に昇圧するようにスイッチングを行わせる。すなわち、インダクタ１０３１１とＦＥＴ１２４及び１２５とによって昇圧回路を構成する。
【００３９】
第３制御部１１１７ｂは、モータ１０５の駆動又はモータ１０５からの回生を行う場合には、たとえ充電端子１０３２に電圧が印加されていたとしても、スイッチング素子１０３１２をオフさせて、充電を行わないようにする。すなわち、充電端子１０３２からの充電とモータ１０５の駆動及びモータ１０５からの回生とは排他的に行われる。
【００４０】
なお、スイッチング素子１０３１２には、リレー、ＦＥＴの突き合わせ接続（逆直列）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Insulated Gate Bipolar Transistor）等が用いられる。
【００４１】
インダクタ１０３１１は、電圧変換回路を構成するために最もシンプルな回路要素であるが、上で述べたようにＦＥＴ１２４及び１２５と併せて用いた場合に電圧変換回路を構成することができる他の回路要素又は回路（チャージポンプ回路、スイッチトキャパシタなど）を採用しても良い。
【００４２】
このようにすれば、ＦＥＴ１２４及び１２５を有効活用して充電端子１０３２を介して外部電源からの充電を行うことができるようになる。従来の電池パックのモジュールに充電端子を設けるような場合があるが、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｃのように電池パックとモータ駆動制御装置とを一体化した場合にも、充電端子１０３２を設けることができる。さらに、充電に要する回路要素を削減することができ、コスト削減が図られる。
【００４３】
なお、スイッチング素子１０３１２は、上で述べたような排他性を確保できるのであれば無くしても良い。例えば、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｃを取り外した時のみ充電端子１０３２を介して充電できるようにすれば、上記の排他性は確保される。このことを確実にするように、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｃが電動アシスト自転車１に装着されている間は、充電端子１０３２が外部に見えないようにカバーで覆うなどすればよい。
【００４４】
さらに、３相ブリッジインバータ１０２４は、ＦＥＴのペアを３つ含むので、図７に示すように３つの充電端子を設けるような構成も可能である。
【００４５】
すなわち、ＦＥＴ１２６及び１２７と外部Ｉ／Ｆ回路１０３３と充電端子１０３４とで１つの電圧変換回路を構成し、ＦＥＴ１２８及び１２９と外部Ｉ／Ｆ回路１０３５と充電端子１０３６とで１つの電圧変換回路を構成する。外部Ｉ／Ｆ回路１０３３及び１０３５は、外部Ｉ／Ｆ回路１０３１と同じ構成である。
【００４６】
このようにすれば、３つの異なる外部電源からの並列に充電を行うことも可能となる。この際にも、既に存在するＦＥＴ１２４乃至１２９を有効活用して、コスト削減が図られる。
【００４７】
なお、上では説明をわかりやすくするために、電池セル１１５０への充電を最初に説明したが、モータ１０５以外の外部機器（例えばスマートフォンなどの携帯機器）に対する電力供給についても、外部Ｉ／Ｆ回路１０３１と同じ回路を用いることができる。充電端子についても、電力供給端子として用いることができるが、充電端子と電力供給端子とを区別したい場合には、別のタイプの端子を使用することが好ましい。この場合にも、第３制御部１１１７ｂは、モータ１０５の駆動又はモータ１０５からの回生を行う場合には、たとえ電力供給端子に外部機器が接続されていたとしても、スイッチング素子１０３１２をオフさせて、電力供給を行わないようにする。すなわち、電力供給端子からの電力供給とモータ１０５の駆動及びモータ１０５からの回生とは排他的に行われる。そして、第３制御部１１１７ｂは、ＦＥＴ駆動部１０２３に指示して、ＦＥＴのペアに、電池セル１１５０の出力電圧を電力供給に係る電圧に変換するようにスイッチングを行わせる。
【００４８】
モータ１０５以外の機器に電力供給する場合も、３相ブリッジインバータ１０２４に含まれるＦＥＴの３つのペアの各々に、電力供給端子を設けるようにしてもよい。これによって、複数の機器に対して並列に電力供給することができるようになる。
【００４９】
さらに、充電端子については、充放電端子として、すなわち、充電用にも電力供給用にも用いることができ、外部Ｉ／Ｆ回路１０３１の構成も同じでよい。この場合も、上で述べた排他性については維持する。さらに、第３制御部１１１７ｂは、充電と電力供給とのいずれかを区別して、上で述べたようにＦＥＴのペアのスイッチングをＦＥＴ駆動部１０２３に行わせる。充放電端子を複数設けるようにしてもよい。
【００５０】
［実施の形態３］
第１の実施の形態のようなバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１を複数台（例えば２台）電動アシスト自転車１に搭載することで、アシスト可能な距離が単純に増加するだけではなく、回生と駆動とを適切に切り替えることで、効率的な運行が可能となる。
【００５１】
図８に、本実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａ及び１０１０Ｂを２台用いる場合の接続状態の概要を示す。
【００５２】
電動アシスト自転車１には、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａ及び１０１０Ｂに接続するための接続部３００が設けられている。この接続部３００を介して、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａ及び１０１０Ｂは、それぞれモータ１０５、操作パネル１０６、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４に接続されるようになっている。
【００５３】
すなわち、接続部３００の第１端子３０１はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａの対応する端子と接続されており、接続部３００の第２端子３０２はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｂの対応する端子と接続される。第１端子３０１及び第２端子３０２は、モータ１０５と接続されている。
【００５４】
さらに、接続部３００の第３端子３０３はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａの対応する端子と接続され、接続部３００の第４端子３０６はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｂの対応する端子に接続される。第３端子３０３及び第４端子３０６は、操作パネル１０６に接続されている。
【００５５】
また、接続部３００の第５端子３０４はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａの対応する端子と接続され、接続部３００の第６端子３０７はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｂの対応する端子に接続される。第５端子３０４及び第６端子３０７は、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４に接続されている。
【００５６】
さらに、接続部３００の第７端子３０５はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａの対応する端子と接続され、接続部３００の第８端子３０８はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｂの対応する端子と接続される。第７端子３０５及び第８端子３０８は、互いに接続されている。
【００５７】
なお、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａ及び１０１０Ｂは、充電レベルを表示するためのＬＥＤ（Light Emitting Diode）群１０１３Ａ及び１０１３Ｂと、ＬＥＤ群１０１３Ａ及び１０１３Ｂを点灯させるように指示するためのボタン１０１４Ａ及び１０１４Ｂをも有している。
【００５８】
ＬＥＤ群１０１３Ａ及び１０１３Ｂについては、例えば、７５％以上１００％以下の充電レベルの場合には全ＬＥＤを点灯させ、５０％以上７５％未満の充電レベルの場合には下から３つのＬＥＤを点灯させ、２５％以上５０未満の充電レベルの場合には下から２つのＬＥＤを点灯させ、５％を超えて２５％未満の充電レベルの場合には下から１つのＬＥＤを点灯させ、５％以下の充電レベルの場合には１つもＬＥＤを点灯させない、といったルールに従って点灯させる。但し、これは一例であり、従来から行われているので、これ以上説明しない。
【００５９】
バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａ及び１０１０Ｂは、同じ構成を有しており、例えば図９に示すような構成を有する。
【００６０】
基本的な構成はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｂと同じである。ここで、接続部３００の第１端子３０１又は第２端子３０２に対応する端子は端子１０４０であり、接続部３００の第３端子３０３又は第４端子３０６に対応する端子は端子１０４１であり、接続部３００の第５端子３０４又は第６端子３０７に対応する端子は端子１０４２であり、接続部３００の第７端子３０５又は第８端子３０８に対応する端子は端子１０４３である。すなわち、第３制御部１１１７ｃは、端子１０４３を介して、他のバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０の第３制御部１１１７ｃと通信可能になっており、いずれかのバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０でモータ１０５の駆動を行うと共に、いずれかのバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０でモータ１０５からの回生を行う。
【００６１】
本実施の形態では、第３制御部１１１７ｃは、図１０及び図１１に示すような処理を実行する。
【００６２】
まず、第３制御部１１１７ｃは、その内部においてモータ駆動及び回生の制御を行う部分からの指示を検出する（図１０：ステップＳ１）。この指示に含まれる回生指示及び駆動指示は、操作パネル１０６からのアシストＯＮの指示、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４からのデータ、モータ１０５からのデータ等に基づき出力される。
【００６３】
第３制御部１１１７ｃは、検出した指示が駆動指示であるか否かを判断する（ステップＳ３）。駆動指示ではない場合には、処理はステップＳ１７に移行する。
【００６４】
一方、駆動指示を検出した場合には、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ａ（簡略化して「モジュールＡ」とも呼ぶ）とバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｂ（簡略化して「モジュールＢ」とも呼ぶ）とは、電池セル１１５０のバッテリ残量（充電残量とも呼ぶ）を電池保護部１１１０から取得して、そのデータを端子１０４３を介して交換する（ステップＳ５）。
【００６５】
そして、第３制御部１１１７ｃは、モジュールＡのバッテリ残量＞モジュールＢのバッテリ残量という関係が成り立つか否かを判断する（ステップＳ７）。このような関係が成立する場合には、モジュールＡの第３制御部１１１７ｃは、モータ駆動の制御を実行する（ステップＳ９）。なお、モジュールＢの第３制御部１１１７ｃは、モータ駆動の制御は行わずに、指示を待機する。そして処理はステップＳ１３に移行する。
【００６６】
一方、ステップＳ７で示した関係が成立しない場合には、モジュールＢの第３制御部１１１７ｃは、モータ駆動の制御を実行する（ステップＳ１１）。なお、モジュールＡの第３制御部１１１７ｃは、モータ駆動の制御は行わずに、指示を待機する。そして処理はステップＳ１３に移行する。
【００６７】
このように、バッテリ残量の多い方のバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０によってモータ１０５の駆動が行われる。よって、他方のバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０のバッテリ残量が一方的に少なくなるような事態を回避できる。また、片方のみを動作させるので、バッテリ及び回路の温度上昇を抑えて、外気温が高いなどの過酷な環境下においても動作を維持できるようになる。
【００６８】
そして、第３制御部１１１７ｃは、駆動終了が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１３）。この判断についても、操作パネル１０６からのアシストＯＦＦの指示、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４からのデータ、モータ１０５からのデータ等に基づき行われる。駆動終了ではない場合には、処理はステップＳ５に戻る。
【００６９】
一方、駆動終了が指示されると、モータ駆動制御を行っていた第３制御部１１１７ｃは、モータ１０５の駆動を停止させる（ステップＳ１５）。そして処理はステップＳ１９に移行する。
【００７０】
検出した指示が駆動指示ではない場合には、第３制御部１１１７ｃは、検出した指示が回生指示であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。検出した指示が回生指示でない場合には、第３制御部１１１７ｃは、処理終了が指示されたか否かを判断する（ステップＳ１９）。例えば、操作パネル１０６からのアシストＯＦＦの指示などがなされたか否かで判断する。処理終了でない場合には、処理はステップＳ１に戻る。一方、処理終了であれば、第３制御部１１１７ｃは、この処理を終了する。
【００７１】
検出した指示が回生指示であれば、処理は端子Ａを介して図１１の処理に移行する。図１１において、モジュールＡの第３制御部１１１７ｃとモジュールＢの第３制御部１１１７ｃは、電池セル１１５０のバッテリ残量を電池保護部１１１０から取得して、そのデータを端子１０４３を介して交換する（ステップＳ２１）。
【００７２】
そして、第３制御部１１１７ｃは、モジュールＡのバッテリ残量＞モジュールＢのバッテリ残量という関係が成り立つか否かを判断する（ステップＳ２３）。このような関係が成立する場合には、モジュールＢの第３制御部１１１７ｃは、モータからの回生の制御を実行する（ステップＳ２５）。なお、モジュールＡの第３制御部１１１７ｃは、モータ１０５からの回生の制御は行わずに、指示を待機する。そして処理はステップＳ２９に移行する。
【００７３】
一方、ステップＳ２３で示した関係が成立しない場合には、モジュールＡの第３制御部１１１７ｃは、モータ１０５からの回生の制御を実行する（ステップＳ２７）。なお、モジュールＢの第３制御部１１１７ｃは、モータ１０５からの回生の制御は行わずに、指示を待機する。そして処理はステップＳ２９に移行する。
【００７４】
このように、バッテリ残量の少ない方のバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０によってモータ１０５からの回生及び充電が行われる。よって、他方のバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０のバッテリ残量が一方的に増加するような事態を回避できる。
【００７５】
その後、第３制御部１１１７ｃは、回生終了が指示されたか否かを判断する（ステップＳ２９）。この判断についても、操作パネル１０６からのアシストＯＦＦの指示、トルクセンサ１０３及びペダル回転センサ１０４からのデータ、モータ１０５からのデータ等に基づき行われる。回生終了ではない場合には、処理はステップＳ２１に戻る。
【００７６】
一方、回生終了が指示されると、回生制御を行っていた第３制御部１１１７ｃは、モータ１０５からの回生及び充電を停止させる（ステップＳ３１）。そして処理は端子Ｂを介して図１０のステップＳ１９に移行する。
【００７７】
このような動作を行うことで、上で述べたように、効率的な運行が可能となる。
【００７８】
なお、電池セル１１５０のバッテリ容量は、モジュールＡとモジュールＢとで異なる場合もある。このような場合には、バッテリ残量／全容量＝充電率などの指標値によって判断する場合もある。同じバッテリ容量のモジュールであっても、充電率などの指標値を用いるようにしても良い。簡易的には、上で述べた充電レベルを用いるようにしても良い。さらに、空き容量又は空き容量の比率などを指標値として用いるようにしても良いが、不等号を反対にする。
【００７９】
また、モジュールＡとモジュールＢとでマスタとスレーブを予め設定しておき、マスタが上で述べたような判断を行って、スレーブ側に動作指示を行うような形にしても良い。
【００８０】
［実施の形態４］
第２の実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｃを複数台（例えば２台）用いた上で、太陽光発電パネル１０７を接続させるような場合もある。このような構成で充電と回生と駆動とを適切に切り替えることで、効率的な運行が可能となる。
【００８１】
例えば、図１２に、本実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｃ及び１０１０Ｄを２台と太陽光発電パネル１０７とを用いる場合の接続状態の概要を示す。
【００８２】
本実施の形態では、二股のケーブル１０８ｂの一端は太陽光発電パネル１０７に接続され、ケーブル１０８ｂの２つ他端はバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｃ及び１０１０Ｄに接続されるようになっている。すなわち、太陽光発電パネル１０７から、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｃ及び１０１０Ｄのいずれにも電力供給が可能となっている。
【００８３】
図１３に、バッテリ付きモータ駆動制御装置１０１０Ｃ又は１０１０Ｄの構成例を示す。基本的には、図５に示した構成と図９に示した構成とを組み合わせた形になっており、本実施の形態では第３制御部１１１７ｄが、主要な処理を実行する。
【００８４】
具体的には、第３制御部１１１７ｄは、図１４及び図１５に示すような処理を実行する。
【００８５】
図１４の処理フローは、図１０に類似するが、ステップＳ１０及びＳ１２が追加されている。すなわち、モジュールＡのバッテリ残量＞モジュールＢのバッテリ残量という関係が成立した場合には、モジュールＡの第３制御部１１１７ｄが、モータ駆動の制御を実行する（ステップＳ９）。一方、モジュールＢの第３制御部１１１７ｄは、外部電源（例えば太陽光発電パネル１０７）からの充電を実行するように制御する（ステップＳ１０）。そして処理はステップＳ１３に移行する。
【００８６】
このようにすれば、回生も駆動も行っていないモジュールＢに対して充電を行うことができるようになる。
【００８７】
一方、ステップＳ７の関係が成立しない場合には、モジュールＢの第３制御部１１１７ｄは、モータ駆動の制御を実行する（ステップＳ１１）。一方、モジュールＡの第３制御部１１１７ｄは、外部電源からの充電を実行するように制御する（ステップＳ１２）。そして処理はステップＳ１３に移行する。ステップＳ１２ではステップＳ１０とは逆のモジュールに充電がなされる。
【００８８】
図１５の処理フローは、図１１に類似するが、ステップＳ２５の代わりにステップＳ４１を採用し、ステップＳ２７の代わりにステップＳ４３を採用する。
【００８９】
すなわち、モジュールＡのバッテリ残量＞モジュールＢのバッテリ残量という関係が成立した場合には、モジュールＢの第３制御部１１１７ｄは、モータ１０５からの回生の制御を実行する（ステップＳ４１）。この段階で、本来はモジュールＢに対して外部電源からの充電も行うべきであるが、回生の制御と充電とは同時にはできないので、回生を優先させて外部電源からの充電は中断させるか、満充電状態でなければ、モジュールＡの第３制御部１１１７ｄは、外部電源による充電を実行するようにしても良い。そして処理はステップＳ２９に移行する。
【００９０】
一方、ステップＳ２３で示した関係が成立しない場合には、モジュールＡの第３制御部１１１７ｄは、モータ１０５からの回生の制御を実行する（ステップＳ４３）。この段階で、本来はモジュールＡに対して外部電源からの充電も行うべきであるが、回生の制御と充電とは同時にはできないので、回生を優先させて外部電源からの充電は中断させるか、満充電状態でなければ、モジュールＢの第３制御部１１１７ｄは、外部電源による充電を実行するようにしても良い。そして処理はステップＳ２９に移行する。
【００９１】
以上述べたような処理を実行することで、モータ駆動とモータからの回生と外部電源からの充電とを適切に切り替えて、効率的な運行が可能になる。すなわち、アシスト可能距離が増加する。
【００９２】
以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、同様の作用を実現する他の回路構成を代わりに採用するようにしても良い。
【００９３】
また、第２の実施の形態に係るバッテリ付きモータ駆動制御装置１０１ｃ及び１０１ｄについてはバッテリとモータ駆動制御装置とが別々に構成される場合にも成り立つ。
【００９４】
さらに、図７において充電端子と放電端子とを混在させることも可能であるが、充電と放電とを同時に実行できるようにするのは好ましくない。従って、第３制御部１１１７ｂは、いずれかのみを実施するように制御する。
【００９５】
さらに、上で述べた実施の形態では、電池セルが含まれている例を示したが、キャパシタなどの蓄電デバイスを用いるような形に変更しても良い。その場合には、キャパシタの特性に合わせて充電及び放電を制御する。
【００９６】
なお、第４の実施の形態において二股のケーブル１０８ｂを用いたが、単純なケーブル１０８を用いていずれかのバッテリ付きモータ駆動制御装置に太陽光発電パネル１０７を接続させるようにしても良い。但し、この場合、充電先を切り替えられないので、接続先のバッテリ付きモータ駆動制御装置が満充電になると、充電機会を失うことになる。
【００９７】
さらに、第４の実施の形態では、太陽光発電パネル１０７のような外部電源装置について説明したが、携帯端末その他の外部機器を接続するような場合もある。
【００９８】
以上述べた実施の形態をまとめると、以下のようになる。
【００９９】
実施の形態に係る駆動装置は、（Ａ）人力を補助するための電動機を駆動する駆動部と、（Ｂ）蓄電デバイスと、（Ｃ）駆動部による電動機の駆動及び電動機からの回生と蓄電デバイスに対する充放電とを制御する制御部と、（Ｄ）駆動部と蓄電デバイスと制御部とを１つに収める外装とを有する。
【０１００】
このように蓄電デバイスと駆動部と制御部とが一体化されると、様々な回路要素や例えばコネクタ等が削減されて、製造コストを抑制できるようになる。
【０１０１】
また、上で述べた駆動部は、蓄電デバイスから供給される電力の電圧変換を電動機に対して行うためのスイッチ（例えば３相ブリッジインバータに含まれるＦＥＴ）を含むようにしても良い。そして、（Ｅ）上で述べた駆動装置は、蓄電デバイスに対する充電に用いられ且つ電動機との接続用の第１の接続部とは異なる第２の接続部と、（Ｆ）第２の接続部とスイッチとに接続されており、第２の接続部に印加された電圧を蓄電デバイスに対する充電のための電圧に変換するための回路とをさらに有するようにしても良い。このようにすれば、駆動部を有効活用することで外部電源から充電もできるようになる。コストの増加も抑制されている。
【０１０２】
さらに、上で述べた駆動部は、蓄電デバイスから供給される電力の電圧変換を電動機に対して行うためのスイッチを含むようにしても良い。そして、（Ｇ）蓄電デバイスからの電力供給に用いられ且つ電動機との接続用の第１の接続部とは異なる第２の接続部と、（Ｈ）第２の接続部とスイッチとに接続されており、第２の接続部から出力する電圧に蓄電デバイスの出力電圧を変換するための回路とをさらに有するようにしても良い。このようにすれば、駆動部を有効活用することで外部機器への電力供給もできるようになる。コストの増加も抑制されている。
【０１０３】
また、上で述べた駆動部は、蓄電デバイスから供給される電力の電圧変換を電動機に対して行うための複数組のスイッチを含むようにしてもよい。そして、（Ｉ）蓄電デバイスに対する充電に用いられ且つ電動機との接続用の第１の接続部とは異なる複数の第２の接続部と、（Ｊ）複数の第２の接続部のいずれか１つと複数組のスイッチのいずれか１つの組と接続されており、第２の接続部のいずれか１つに印加された電圧を蓄電デバイスに対する充電のための電圧に変換するための複数の回路とをさらに有するようにしても良い。駆動部を有効活用することで、並列に外部電源から充電を行うことができるようになる。
【０１０４】
さらに、上で述べた駆動部は、蓄電デバイスから供給される電力の電圧変換を電動機に対して行うための複数組のスイッチを含むようにしてもよい。そして、（Ｋ）蓄電デバイスからの電力供給に用いられ且つ電動機との接続用の第１の接続部とは異なる複数の第２の接続部と、（Ｌ）複数の第２の接続部のいずれか１つと複数組のスイッチのいずれか１つの組と接続されており、第２の接続部のいずれか１つから出力する電圧に蓄電デバイスからの出力電圧を変換するための複数の回路とをさらに有するようにしても良い。駆動部を有効活用することで、並列に外部機器に対して電力供給することができるようになる。
【０１０５】
なお、上で述べた制御部は、第２の接続部からの充電と電動機の駆動と電動機からの回生とのいずれか１つのみを実行するように制御するようにしても良い。駆動部を活用するのでこのような排他性を確保することが好ましい。同様に、上で述べた制御部は、第２の接続部への電力供給と電動機の駆動と電動機からの回生とのいずれか１つのみを実行するように制御するようにしても良い。
【０１０６】
また、実施の形態に係る電動アシスト装置は、上で述べた構成を有する第１及び第２の駆動装置を有するようにしてもよい。この場合、第１及び第２の駆動装置の制御部は、他方と通信可能になっており、第１及び第２の駆動装置の制御部は、自駆動装置の蓄電デバイスの充電残量に関する指標値と、他方の駆動装置の蓄電デバイスの充電残量との比較結果に関する指標値に基づき、自駆動装置において電動機の駆動の制御又は電動機からの回生の制御を実行する。第１及び第２の駆動装置に対して回生と駆動とを適切に切り替えることで、効率的な運行が可能になる。なお、第１及び第２の駆動装置の制御部が独立して判断を行うようにしても良いし、いずれかがマスタとして判断を行って他方のスレーブに対して指示するようにしても良い。
【０１０７】
さらに、上で述べた第１及び第２の駆動装置の駆動部は、蓄電デバイスから供給される電力の電圧変換を電動機に対して行うためのスイッチを含むようにしても良い。この場合、第１及び第２の駆動装置は、蓄電デバイスに対する充電に用いられ且つ電動機との接続用の第１の接続部とは異なる第２の接続部と、第２の接続部とスイッチとに接続されており、第２の接続部に印加された電圧を蓄電デバイスに対する充電のための電圧に変換するための回路とをさらに有するようにしても良い。そして、第１及び第２の駆動装置の第２の接続部が、共に同一の外部電源装置に接続されている場合、第１及び第２の駆動装置の制御部のいずれかが、自駆動装置の蓄電デバイスの充電残量に関する指標値と、他方の駆動装置の蓄電デバイスの充電残量に関する指標値との比較結果に基づき、外部電源装置からの充電の制御を行うようにしても良い。排他性を維持するためである。
【０１０８】
さらに、外部電源装置からの充電を行うとされた駆動装置の制御部が電動機からの回生の制御を行う際には、外部電源装置からの充電を停止する、又は、外部電源装置からの充電を行うとされた駆動装置ではない方の駆動装置の制御部が、外部電源装置からの充電の制御を行うようにしても良い。より効率的に充電をするためである。
【０１０９】
このような構成は、実施の形態に述べられた事項に限定されるものではなく、実質的に同一の効果を奏する他の構成にて実施される場合もある。
【符号の説明】
【０１１０】
１０１  バッテリ付きモータ駆動制御装置
１０３  トルクセンサ
１０４  ペダル回転センサ
１０７  太陽光発電パネル
１０６  操作パネル
【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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