JP3626967B2 - Connected electric vehicle - Google Patents
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Description
【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、車両は単独行動が出来ない、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〉は環境に良いが、内蔵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】
エネルギーを全て搭載する乗物〈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)設備費が小さ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)の道路面での運用概要図の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EV2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EV2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。
EV1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EV車に電力が送られる。(図1では、全連結棒およびEV車の底部の受電棒は常に接触子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,Lmin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10,11の縮み量をL3,L4とすると、L1>Lminでかつ、L3>Lminの場合は右折、L2>Lmin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)、バッテリと発振機が内蔵され、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)
4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、受電棒20に送られる。
受電棒20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16の力により、中心棒15に巻き取られている。
受電棒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枚に分割したものを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)を設けるのが望ましい。
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66kVA。1台の車長+車間が6.5mとすると、全体で130m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);0kVA(5秒)なので、66*4/(4+5)=29.3kVA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、の損失が大きく、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。
【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[Industrial application fields]
Amusement parks, carts at sightseeing spots, parking lots, cars on public roads, trains [conventional technology]
A typical example of a vehicle that is supplied with electricity while running is a train. However, there are drawbacks such as a long overhead line, a vehicle that cannot operate independently, and a loud vehicle sound.
Recently, there is an automobile called a hybrid car that uses both a gasoline engine and an electric motor. However, it cannot be said that exhaust gas is 0, and the cost is high.
Fuel cells have also been improved year by year, but they have drawbacks such as the need for a facility for producing fuel and heavy fuel cells.
On the other hand, an electric vehicle <EV car> with only a battery and a motor is good for the environment, but its built-in energy is small, and it cannot withstand long-distance running unless it is charged many times.
There are technologies to embed induction coils on the road surface and receive energy supply while the car is running (or stopped at intersections or shops), but it requires a lot of burial space and the amount of replenishment while running is not enough. There were drawbacks.
[Problems to be solved by the invention]
Vehicles (cars, airplanes, etc.) that carry all their energy have problems with pollution and fuel consumption weight. (Internal energy type)
The supply of all energy from the outside (trains, etc.) is important. <External energy type>
Based on a conventional electric vehicle (EV vehicle), a method is devised that can replenish a large amount of energy even while traveling and that the equipment cost (for energy replenishment) can be reduced. (Internal / external energy combined type)
[Means for Solving the Problems]
FIG. 1 is an example of an operation outline diagram on the road surface of an electric vehicle (hereinafter referred to as an EV vehicle) according to the present invention.
In the figure, 1 is a feeder panel, 2 is a contactor or inductor, 3 is an EV car, 4 is a connecting rod (plate), and 5 is a communicator. The
In the figure, when the
The connection / disconnection between the
That is, when the driver desires automatic driving, the driver designates the destination by using the keyboard in the vehicle and turns on the “automatic driving” switch.
This information is transmitted to other EV vehicles through one or two
If the other EV car is the EV car you want to connect (hereinafter referred to as EV1), based on the position and direction of the EV car you want to connect (hereinafter referred to as EV2) based on the transmitted information, It is calculated whether it can be connected by guidance, and data for automatic operation is sent back to EV2 only when possible. (An electronic camera may be mounted on EV2, and the connection part of EV1 may be recognized by pattern recognition and connected)
When driving close to a certain distance by automatic driving, the connecting rod on the bottom of the vehicle is extended.
When the distance between the vehicles is further approached, the connecting operation is considered to be finished, and thereafter EV2 is automatically driven so as to follow the movement of EV1. (Brake can be manually operated)
FIG. 2 shows an example of a state after the end of connection.
In the figure, the connecting rods 6 and 7 extending from the left EV1 are in contact with the connecting part of the right EV2. (Electrically connected)
FIG. 3 shows a processing flowchart example at the time of connection.
On the other hand, the separation is performed by switch information from “automatic travel” to “manual operation” of either EV1 or EV2.
When this information is output from EV1, the subsequent vehicle EV2 is braked, the distance between the vehicles is increased, and the connecting rod is shortened to complete.
When this information is output from EV2, EV1 is informed first, and separation is performed in the same manner as described above.
The first of the present invention is that the connecting rod 4 (power line) is provided in the EV vehicle as described above.
When connected in this way, even if the length of the contact 2 on the power supply panel side is short, power is transmitted to all EV cars through the connecting rod. (In FIG. 1, all the connecting rods and the power receiving rods at the bottom of the EV car are always in contact with the contact 2 and can receive power for a long time even while traveling)
Now, it will be described with reference to FIG. 2 that the connecting
The right connecting rod 6 and the left connecting rod 7 of the preceding vehicle EV1 push the
The left and right motors and handles of the following vehicle EV2 may be automatically controlled so that (Automatic tracking to the preceding car EV1)
EV2 may be stopped when L1 and L2> Lmax.
When L1 and L2 <Lmin, the connection is lost or EV2 is regarded as the preceding vehicle.
Next, automatic handling control will be described.
Assuming that the amount of contraction of the
In the examples described so far, electric power is supplied from the power supply panel to the EV car by the contact method, and the connection is performed by a hard object such as a rod or a plate.
FIG. 3 is another example showing a state of an EV vehicle that is powered by a non-contact method and travels while being connected by a softly reeled connection band.
In the figure,
The high-
The coil may be embedded in a rubber sheet or a resin sheet. (In addition, the installation interval of the
The
4 is a power line for connection or a flexible copper band, etc., which is wound by the rear part of the EV car while traveling alone, but is pulled out to the succeeding car as shown in the figure. It is operated while keeping the distance between cars.
First, the operation will be described with reference to FIG.
The connection / disconnection of the
First, the
This high frequency power is received by the
The electric power on the
When the EV car further advances, the
Now, I will explain more specifically how this system is connected.
FIG. 4 shows an example of the principle of the reel type connection method, in which the upper part shows the state before the connection and the lower part shows the state after the end of the connection.
In the figure, when the
The
As described above, when the condition for connecting the two
FIG. 5 shows a case where the connecting plate has a bellows shape.
At the time of independent operation, the connecting
As described above, EV cars are connected, and at least the following cars are automatically driven. However, the data for automatic driving includes the communication between the
The advantages of automatic driving include automatic power supply, and even if you are sleeping you can go to a remote location or call it unattended, but in order to implement this system on public roads, safety verification, road There are major problems such as amendments to traffic laws. Initially, it should be used at amusement parks, factory grounds, golf courses, and sightseeing spots. As one way of ensuring safety, it is desirable to provide a camera / microphone for an EV car, take a video / audio of a car obstructing the route, and provide transmission to a power supply panel or a public line (via the communicator 5).
Next, the power distribution in each part is examined.
Assume that one EV car consumes 3.3kVA. The total power of 20 units connected is 66kVA. If the length of one car + the distance between cars is 6.5m, the total is 130m. Further, it is assumed that there is one
When traveling at 100 km / hour, the power feeding time is 4 seconds and the non-power feeding time is about 5 seconds (this section travels with the inertia energy of an EV vehicle or an internal battery), and reaches the next power feeding panel.
The voltage of the EV vehicle is set to 200 V because of the danger and the pressure resistance of the electric element. The current is 16.5 A per unit and 330 A as a whole.
(Running + charging = 660A if charging is done in the same amount)
Accordingly, since the power of the power supply panel is 66 kVA (4 seconds); 0 kVA (5 seconds), 66 * 4 / (4 + 5) = 29.3 kVA is sufficient. (When only 4/9 is supported)
By the way, what if the power is received without being connected?
Since it becomes 1/20, if 16.5A is increased by 20 times, it will theoretically become the same power as in the case of connection, and it seems that connection is not necessary.
However, if the current is very large, the loss of wiring and semiconductors is large, and the battery is difficult to charge.
It seems awkward, but the power supply panel does not need to be installed evenly on public roads (it is better if it is better), and may be installed in a drive-in or parking lot.
[Brief description of the drawings]
[Fig. 1]: Outline diagram of an electric vehicle driven by a connecting rod [Fig. 2]: Overview diagram of a connecting portion <head of the following vehicle> and a spring sensor [Fig. Schematic diagram of electric vehicle traveling by <or line> [Fig. 5]: Connection part by connecting plate <reel type> Overview diagram [Fig. 6]: Connection part by connecting plate <conduit type> schematic diagram
1: Power supply board 2: Contactor 3: Electric car (EV car or solar car)
4: Connected <Bar or plate or wire>
5: Communication element <Radio wave, ultrasonic wave, or optical transceiver>
6: Left connecting rod 7: Right connecting rod 8: Advancing direction left spring 9: Advancing direction right spring 10: Left right angle spring 11: Right right angle spring 12: Communication element (radio wave, ultrasonic wave, or light) Transceiver)
13: High-frequency coil 14: Power receiving coil 15: Center bar 16: Rewinding spring 17: Contact bar 18: Socket left 19: Socket right 20: Common power line
Claims (4)
前記受電体が前記給電体上に停止あるいは移動している間は、前記給電盤からの電力が前記給電体および前記受電体を経由して前記電気車輌および前記連結体により前記先行車輌あるいは後続車輌に供給され、前記受電体が前記給電体上を離れた間は前記電気車輌は前記蓄電体の電力により走行することにより、給電設備および前記蓄電体の大幅削減化を特徴とした連結型電気車輌システムIn an electric vehicle system for long-distance traveling, electric power is supplied to an electric vehicle equipped with a power storage unit, a power receiving member provided at the bottom of the electric vehicle to the full length of the vehicle, and the electric vehicle and a preceding vehicle or a succeeding vehicle. A connected body, a spot-like power supply provided intermittently on the road surface, and a power supply panel. While the power receiver is stopped or moved on the power supply body, Is supplied to the preceding vehicle or the succeeding vehicle by the electric vehicle and the connecting body via the power feeding body and the power receiving body, and while the power receiving body leaves the power feeding body, the electric vehicle is A connected electric vehicle system characterized by a significant reduction in power storage equipment and the power storage unit by running on the power of the power storage unit
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