JP2000350311A - 連結型電気自動車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バッテリでも走る電気自動車に連結体〈棒、板、線〉を
設け走りながら大きなエネルギー補給を受けられるシス
テム。 【目 的】 電気自動車システムの実用化を高め、環境
・エネルギー問題の大幅改善を図る。 【構 成】 給電盤、連結体〈棒、板、線〉

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】遊園地、観光地でのカート、駐車
場・公道での自動車、電車

【従来の技術】走りながら電気の供給を受ける乗り物と
して、典型的なものとして電車があるが、長い架線が必
要、車両は単独行動ができない、車両音が大きい、など
の欠点がある 最近、ハイブリッド車と称する、ガソリンエンジンと電
気モータを併用する自動車があるが、排気ガス０とは言
えず、かつコストが高い。燃料電池も年々改良されてい
るが、燃料を作る施設が要る、重いなどの欠点がある。
一方、バッテリ、モータだけの電気自動車〈ＥＶ車〉は
環境によいが、内臓エネルギーが小さく、充電を何回も
しないと遠距離走行には耐えられない。路面に誘導コイ
ルを埋設し、自動車の走行中、（あるいは交差点やお店
で停止中）エネルギーの補給を受ける技術もあるが、埋
設場所が多く必要で、走りながらでの補給量はすくな
い、などの欠点があった。

【発明が解決しようとする課題】エネルギーをすべて搭
載する乗り物〈自動車、飛行機等〉は公害、燃費重量、
で問題がある。〈内部エネルギー型〉 エネルギーを全て外部から供給するのは〈電車等〉設備
がおおがかりになる。〈外部エネルギー型〉 従来の電気自動車〈ＥＶ車〉を基本とし、走行中でも大
きなエネルギーを補給でき、かつ、（エネルギー補給用
の）設備費が少なくて済む方法を考案する。〈内部・外
部エネルギー併用型〉

【課題を解決するための手段】図１は、本発明による電
気自動車〈以下ＥＶ車という〉の道路面での運概要図の
１例である。同図で、１は給電盤、２は接触子又は誘導
子、３はＥＶ車、４は連結棒〈板〉、５は通信子であ
る。給電盤１は、商用電源、ソーラ電源、バッテリ、な
どを基にして直流電圧（または高周波電圧）を接触子
（または誘導子）２を通して連結棒４、又はＥＶ車内蔵
のバッテリに供給する。同図で、ＥＶ車３が単独に運転
されている時は、連結棒４は車体底部に折りたたまれて
いて、従来のＥＶ車として利用できる。〈この場合で
も、給電盤１よりエネルギーはもらえるが、その値は連
結の場合の数十分の一である。） ＥＶ車３間の連結・離脱は自動的におこなわれる。すな
わち、運転者は自動運転の希望の時は、車内のキーボー
ドにより行き先を指定して“自動走行”スイッチをＯＮ
にする。この情報は、１ないし２個の通信子５を通して
他のＥＶ車に伝達される。もし、該他のＥＶ車が、つな
がってほしいＥＶ車〈以下ＥＶ１とする〉であった時
は、伝達された情報より、つながりたいＥＶ車〈以下Ｅ
Ｖ２とする）の位置・方向を基に、誘導して連結可能か
どうか計算し、可能な場合のみ自動運転のためのデータ
をＥＶ２に逆送する。（ＥＶ２に電子カメラを搭載し
て、ＥＶ１の接続部をパターン認識して連結してもよ
い） 自動運転により、車間がある近さまで近づくと、車底の
連結棒を伸ばす。車間がさらに近づくと、連結作業は終
了とみなされ、以後はＥＶ１の動きに追従するようＥＶ
２は自動運転される。〈ただし、ブレーキは手動可〉 図２は、連結終了後の状態の１例を示している。同図、
左部のＥＶ１より伸びた連結棒６，７は、同図、右部の
ＥＶ２の連結部に接触している。〈電気的に連結〉 図３に、連結時の処理フローチャート例を示す。一方、
離脱はＥＶ１またはＥＶ２のどちらかの“自動走行”か
ら“手動運転“へのスイッチ情報でおこなわれる。ＥＶ
１からこの情報が出されると、後続車ＥＶ２はブレーキ
がかかり、車間距離を広げ、連結棒を縮めて完了する。
ＥＶ２からこの情報が出されると、まず、ＥＶ１に知ら
され、上記と同様に離脱がおこなわれる。本発明の第一
は、以上のように、ＥＶ車に連結棒４（電力線）を設け
たことにある。このように連結すると、給電盤側の接触
子２の長さが例え短くても、連結棒を伝わり、全てのＥ
Ｖ車に電力が送られる。〈図１では、全接触棒およびＥ
Ｖ車の底部の配線棒は常に接触子２と接し、走行中でも
長時間受電できる〉 さて、連結棒４は、電力を各ＥＶに共通に供給するだけ
でなく、自動運転を可能にするセンサーを兼用できるこ
とを図２によって説明しよう。先行車ＥＶ１の右連結棒
６、左連結棒７は、後続車ＥＶ２のバネ８，９をそれぞ
れ押すが、そのときの縮み量をそれぞれＬ１，Ｌ２と
し、また最大最小の縮み量をそれぞれＬｍａｘ，Ｌｍｉ
ｎとすると、自動運転は基本的には Ｌｍｉｎ＜Ｌ１およびＬ２＜Ｌｍａｘ になるよう、後続車ＥＶ２の左右のモータ、ハンドルを
自動制御すれば、よい。（先行車ＥＶ１に自動追尾） Ｌ１およびＬ２＞ＬｍａｘのときはＥＶ２は停止すれば
よい。Ｌ１およびＬ２＜Ｌｍｉｎのときは、連結がはず
れたか、ＥＶ２が先行車とみなされる。つぎに、自動ハ
ンドリングの制御について述べる。直角方向のバネ１
０、１１の縮み量をＬ３、Ｌ４とすると、Ｌ１＞Ｌｍｉ
ｎでかつ、Ｌ３＞Ｌｍｉｎの場合は右折、Ｌ２＞Ｌｍｉ
ｎでかつＬ４＞Ｌｍｉｎの場合は左折の、それぞれ自動
ハンドリング信号をＥＶ２内の制御装置に与えればよ
い。（ただし、Ｌ３、Ｌ４が急激に変化したときは、異
常とみなし、緊急停止の制御をおこなう。） さて、今まで述べた例は、接触法により給電盤よりＥＶ
車に電力を供給し、また、連結は棒又は板のような硬い
物で行っていた。図３は、非接触法で給電し、柔らかく
リール状に巻かれた連結帯で連結しながら走行するＥＶ
車の状態を示す、他の例である。同図で、１は給電盤
で、（本図には記載していないが）、バッテリと発振機
か内蔵され、入力線としては、商用電源線、ソーラパネ
ルからの線などからなり、出力としては、高周波コイル
１３がつながっている。高周波コイル１３は、本図では
前後の２つのコイルからなり、その間隔は車間距離がの
ぞましいが、４−５ｍぐらいでも良い。また、このコイ
ルはゴムシートや樹脂シートの内部に埋め込んでもよ
い。（また、給電盤１の設置間隔は数百メートルごとで
よい。） コイル１４は、給電盤１よりの高周波電力を誘導で受電
するためのもので、ＥＶ車３の底部いっぱいに張り巡ら
されている。（進行方向に長く）２５は連結のための電
力線またはフレキシブルな銅帯等であり、バネの力で、
単独で走行中はＥＶ車の後部に巻き取られているが、連
結時には図のように、後続車に引き出されて、車間距離
を保ちながら運行されている。この図にしたがって、ま
ず動作を説明する。ＥＶ車３の連結・離脱は、ほぼ前回
説明した通りでも良い。まず、給電気側の通信子１２と
ＥＶ車側の通信子５とが通信し、丁度コイル１３の上を
通過するよう、ＥＶ車に運転のための制御信号を送り、
更に近づいたら、給電盤１はコイル１３に給電を開始す
る。この高周波電力はＥＶ車３側のコイル１３により受
電後、ＤＣ電圧〈直流電圧）に変えられ、連結板２５に
送られる。連結板２５上の電力は、自分のモータ駆動や
バッテリ貯蓄に利用されるが、同時に他のＥＶ車にも同
じように利用される。ＥＶ車が更に進むと、コイル１４
が給電盤１の左のコイル１３から離れ、電力受電が途絶
えるようにみえるが、このとき、右のコイル１３が次の
ＥＶ車のコイル１４にさしかかるので、電力受電が最後
尾のＥＶ車まで途絶えない。さて、今回の方式の連結
は、より具体的に、どうなっているのか述べる。図４
は、リール式の連結方式の原理を示す１例で、上部は連
結前を、下部は連結終了後の状態を示す．同図で、ＥＶ
車３が単独で運転されているときは、連結板４はバネ１
６の力により、中心棒１５に巻き取られている。共通電
力線２０と連結板４とは電気的に接続されていて、この
１５，１６，１７，２０はこの図では１組であるが、プ
ラス・マイナス用に２組、設けても良いし、連結板を２
枚に分割たものを１組、設けてもよい。前述したよう
に、２台のＥＶ車３が連結する条件が整った時、図４の
右上のＥＶ車３は自動的に運転され、同図の左上のＥＶ
車に静かに近づき、接触棒１７がソケット１８，１９の
なかに収まってから、今度は逆に静かに離れ車間距離に
なると、連結は終了となる。図５は、連結板が蛇腹状の
場合である。単独運転のときは、連結板４は折りたたま
れてＥＶ車３内部に収納されているが、連結のときは、
同図下図のように後続車に引き出される。以上説明した
ように、ＥＶ車は連結され、少なくても後続車は自動運
転されるが、自動運転のためのデータは、前述した連結
棒自身のほか、通信子５同士や、給電盤の通信子１２と
通信子５、または人工衛星と通信子５との送受信、で取
得される。自動運転のメリットは、電力の自動供給のほ
か、寝ていても遠隔地まで行けるとか、無人で呼び出す
ことも可能とかがあるが、このシステムを公道で実施す
るには、安全性の検証、道路交通法の改正などの大きな
問題がある。当初は、遊園地、工場内敷地、ゴルフ場、
観光地などで運用するのがよい。安全性の確保の１つ
に、ＥＶ車にカメラ・マイクを設け、進路妨害の車など
の映像・音声を撮り、給電盤や公衆回線への伝送（通信
子５による）を設けるが望ましい。つぎに、各部分での
電力分布を検討する。ＥＶ車１台は、３．３ｋＶＡ消費
するとする。２０台の連結でのトータル電力は６６ｋＶ
Ａ。１台の車長＋車間が６．５ｍとすると、全体で１３
０ｍになる。また、３００ｍごとに１台、給電盤１があ
るとする。１００Ｋｍ／時で走行すると、給電時間は４
秒、非給電時間は約５秒で（この区間は、ＥＶ車の慣性
エネルギーまたは内部バッテリで走行）つぎの給電盤に
到達する。ＥＶ車の電圧は、危険性、電気素子の耐圧性
から２００Ｖとする。電流は、１台あたり１６．５Ａで
あり、全体では３３０Ａとなる。〈充電も同じ量おこな
うと、走行＋充電＝６６０Ａ〉 従って、給電盤の電力は、６６ｋＶＡ（４秒）；０ｋＶ
Ａ〈５秒〉なので、６６＊４／（４＋５）＝２９．３ｋ
ＶＡあればよい。（４／９だけ補助の時）ところで、連
結しないで単独で受電した場合はどうであろうか。２０
分の１になるので１６．５Ａを２０倍にすれば理論的に
は連結の場合と同じ電力となり、連結の必要がないよう
にみえる。しかし、電流が非常に大きいと配線、半導
体、損失が大きく、また、バッテリ充電も難しいので、
実際上は、つかえない。くどいようだが、給電盤は、公
道に均等に設置する必要も無い（あればなお良いと言う
程度）し、ドライブインや駐車場に設置しても良い。

【本発明の効果】以上、本発明によれば、数百ｍ毎の簡
単な給電盤〈インフラ費が安い〉と電気自動車の連結に
より、実用的な走行充電が可能になる。また、環境に良
いのは（ＣＯ２，騒音）言うまでも無いが、なんといっ
てもソーラエネルギーを利用するので、燃費の安い新交
通システムとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】：連結棒により走行の電気自動車 概要図

【図２】：連結部〈後続車先頭部〉とバネセンサー 概
要図

【図３】：連結処理時のフローチャート例

【図４】：連結板〈又は線〉により走行の電気自動車
概要図

【図５】：連結板による連結部〈リール式〉概要図

【図６】：連結板による連結部〈蛇腹式〉概要図

【符号の説明】 １：給電盤 ２：接触子 ３：電気自動車（ＥＶ車 またはソーラーカー） ４：連結〈棒 または板 または線〉 ５：通信子〈電波、又は超音波、又は光 送受信機〉 ６：左連結棒 ７：右連結棒 ８：進行方向左バネ ９：進行方向右バネ １０：左直角方向バネ １１：右直角方向バネ １２：給電盤の通信子（電波、又は超音波、又は光 送
受信機） １３：高周波コイル １４：受電コイル １５：中心棒 １６：巻き戻しバネ １７：接触棒 １８：ソケット左 １９：ソケット右 ２０：共通電力線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給電機と、給電機に接続された接触子
   または誘導子と、前記接触子または誘導子を介して受電
   する手段を有する電気自動車と、前記自動車間を電力伝
   送可能にする連結の手段と、を有することを特徴とする
   連結型電気自動車給電方式。