(57)【要約】【課題】多様な電池ステーションに対応し、運転者の負担を軽減すると共に、バッテリの交換時の車両とバッテリとが不用意に接触するリスクを低減することにより車両の耐久性を向上させること。【解決手段】車両用電池交換システム１は、バッテリ２５の搭載位置情報を電池ステーション１０に無線送信し、電池ステーション１０から送信されるバッテリ２５を交換する車両２０の停止位置に関する停止位置情報を無線受信すると共に、停止位置情報に基づいて車両２０を自動で停止位置まで走行させる車両２０と、搭載位置情報を無線受信し、搭載位置情報に基づいて停止位置を決定し、停止位置に関する停止位置情報を車両２０に無線送信すると共に、バッテリ２５を交換する電池ステーション１０と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを搭載する車両と、前記バッテリを交換する電池ステーションと、を有し、前記車両と前記電池ステーションとの間で近距離通信を行う車両用電池交換システムであって、
前記車両は、
前記バッテリの搭載位置に関する搭載位置情報を前記電池ステーションに無線送信する車両側送信部と、
前記電池ステーションから送信される前記バッテリを交換する前記車両の停止位置に関する停止位置情報を無線受信する車両側受信部と、
前記車両側受信部により無線受信する前記停止位置情報に基づいて前記車両を自動で前記停止位置まで走行させる自動運転部と、
を有し、
前記電池ステーションは、
前記車両側送信部より無線送信される前記搭載位置情報を無線受信するステーション側受信部と、
前記ステーション側受信部により無線受信する前記搭載位置情報に基づいて、前記停止位置を決定する制御部と、
前記制御部により決定した前記停止位置に関する前記停止位置情報を前記車両に無線送信するステーション側送信部と、
を有する車両用電池交換システム。
【請求項２】
前記車両側送信部は、
前記バッテリと前記車両の前記バッテリからの電源供給先とを接続するコネクタの位置を前記搭載位置情報として無線送信する、
請求項１記載の車両用電池交換システム。
【請求項３】
前記ステーション側送信部は、
前記ステーション側受信部により前記搭載位置情報を無線受信した際に他の車両のバッテリの交換中である場合に、所定の待機位置で待機させるための待機位置情報を無線送信し、
前記車両側受信部は、
前記ステーション側送信部より送信される前記待機位置情報を無線受信し、
前記自動運転部は、
前記車両側受信部により無線受信する前記待機位置情報に基づいて前記車両を自動で前記待機位置まで走行させる、
請求項１又は請求項２記載の車両用電池交換システム。
【請求項４】
バッテリを搭載する車両と、前記バッテリを交換する電池ステーションと、を有し、前記車両と前記電池ステーションとの間で近距離通信を行う車両用電池交換システムにおける車両用電池交換方法であって、
前記車両が前記バッテリの搭載位置に関する搭載位置情報を前記電池ステーションに無線送信するステップと、
前記電池ステーションが前記搭載位置情報を無線受信するステップと、
前記電池ステーションが前記搭載位置情報に基づいて、前記バッテリを交換する前記車両の停止位置を決定するステップと、
前記電池ステーションが前記停止位置に関する停止位置情報を前記車両に無線送信するステップと、
前記車両が前記電池ステーションから送信される前記停止位置情報を無線受信するステップと、
前記車両が前記停止位置情報に基づいて自動で前記停止位置まで走行するステップと、
を有する車両用電池交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリを搭載する車両と、バッテリを交換する電池ステーションと、を有し、車両と電池ステーションとの間で近距離通信を行う車両用電池交換システム及び車両用電池交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バッテリの電力を使用して走行する電気自動車等の車両においては、バッテリの残容量が少なくなった場合には充電ステーション等に停車してバッテリを充電する必要がある。しかしながら、このような車両においては、バッテリを充電する間において走行することができず、バッテリの充電時間が長い場合には長時間に亘って走行できないという課題を有する。
【０００３】
これに対して、従来、交換可能なバッテリを搭載した車両が知られている。このような車両においては、バッテリの残容量が少なくなった場合に、電池ステーションにおいて充電されたバッテリと交換し、交換したバッテリの電力を使用して走行することができる。これにより、車両がバッテリの充電のために長時間に亘って走行できない状態をなくすることができる。
【０００４】
このような状況において、特許文献１は、バッテリ交換装置２００の支援情報送信装置４が車両１００を撮像した撮像画像からバッテリの搭載位置を認識して支援画像を生成し、支援情報送信装置４から車両１００のナビゲーション装置１に対して支援画像を送信して表示させる構成を開示している。これにより、運転者は、バッテリの交換時にナビゲーション装置１に表示された支援画像を見て、車両を適切な位置に停車させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−８０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１においては、運転者の感覚でバッテリの交換位置まで運転する必要があるため、車両の停車位置と適切なバッテリの交換位置とがずれている場合には、車両の停車位置と適切なバッテリの交換位置とが合うまで何度も車両を移動させる必要があるという課題を有する。また、車両の停車位置がバッテリの交換位置と近すぎる場合には、バッテリの交換中にバッテリが車両と接触するおそれがあるという課題を有する。
【０００７】
本発明の目的は、多様な電池ステーションに対応することができ、運転者の負担を軽減することができると共に、バッテリの交換時の車両とバッテリとが不用意に接触するリスクを低減することにより車両の耐久性を向上させることができる車両用電池交換システム及び車両用電池交換方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両用電池交換システムは、バッテリを搭載する車両と、前記バッテリを交換する電池ステーションと、を有し、前記車両と前記電池ステーションとの間で近距離通信を行う車両用電池交換システムであって、前記車両は、前記バッテリの搭載位置に関する搭載位置情報を前記電池ステーションに無線送信する車両側送信部と、前記電池ステーションから送信される前記バッテリを交換する前記車両の停止位置に関する停止位置情報を無線受信する車両側受信部と、前記車両側受信部により無線受信する前記停止位置情報に基づいて前記車両を自動で前記停止位置まで走行させる自動運転部と、を有し、前記電池ステーションは、前記車両側送信部より無線送信される前記搭載位置情報を無線受信するステーション側受信部と、前記ステーション側受信部により無線受信する前記搭載位置情報に基づいて、前記停止位置を決定する制御部と、前記制御部により決定した前記停止位置に関する前記停止位置情報を前記車両に無線送信するステーション側送信部と、を有する。
【０００９】
本発明に係る車両用電池交換方法は、バッテリを搭載する車両と、前記バッテリを交換する電池ステーションと、を有し、前記車両と前記電池ステーションとの間で近距離通信を行う車両用電池交換システムにおける車両用電池交換方法であって、前記車両が前記バッテリの搭載位置に関する搭載位置情報を前記電池ステーションに無線送信するステップと、前記電池ステーションが前記搭載位置情報を無線受信するステップと、前記電池ステーションが前記搭載位置情報に基づいて、前記バッテリを交換する前記車両の停止位置を決定するステップと、前記電池ステーションが前記停止位置に関する停止位置情報を前記車両に無線送信するステップと、前記車両が前記電池ステーションから送信される前記停止位置情報を無線受信するステップと、前記車両が前記停止位置情報に基づいて前記車両を自動で前記停止位置まで走行させるステップと、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多様な電池ステーションに対応することができ、運転者の負担を軽減することができると共に、バッテリの交換時の車両とバッテリとが不用意に接触するリスクを低減することにより車両の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用電池交換システムの構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態に係る車両の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態に係る電池ステーションの構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態に係る車両の動作を示すフロー図
【図５】本発明の実施の形態に係る電池ステーションの動作を示すフロー図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施の形態につき、詳細に説明する。
【００１３】
＜車両用電池交換システムの構成＞
本発明の実施の形態に係る車両用電池交換システム１の構成につき、図１を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００１４】
本実施の形態に係る車両用電池交換システム１は、電池ステーション１０と、車両２０と、を有している。
【００１５】
電池ステーション１０は、図示しない車載用のバッテリを保有しており、保有しているバッテリを車両２０に搭載されているバッテリと自動で交換する。電池ステーション１０に保有されている交換用のバッテリは、満充電の状態になっている。
【００１６】
車両２０は、交換可能なバッテリを使用して走行する電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：hybrid electric vehicle）又はプラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ：Plug-in Hybrid Electric Vehicle）等である。
【００１７】
＜車両の構成＞
本発明の実施の形態に係る車両２０の構成につき、図２を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００１８】
車両２０は、送信部２１と、受信部２２と、記憶部２３と、インバータ２４と、バッテリ２５と、電動モータ２６と、ハンドル２７、アクセル２８と、ブレーキ２９と、撮像部３０と、制御部３１と、を備えている。ハンドル２７、アクセル２８、ブレーキ２９及び制御部３１は、自動運転部を構成している。
【００１９】
送信部２１は、Wi-Fi等の近距離通信を行う。送信部２１は、制御部３１から入力されるバッテリ２５の搭載位置に関する搭載位置情報を含む送信信号を生成し、生成した送信信号を電池ステーション１０に無線送信する。ここで、搭載位置情報は、バッテリ２５とバッテリ２５の図示しない電力供給先とを接続するコネクタ部の位置の情報であり、車両２０の前輪の車軸に対するコネクタ部の前後方向及び高さの位置、及び車両２０の前輪の車軸の幅方向の中心に対するコネクタ部の左右方向の位置を示す情報である。
【００２０】
受信部２２は、Wi-Fi等の近距離通信を行う。受信部２２は、車両の停止位置に関する停止位置情報を含む受信信号を電池ステーション１０から無線受信し、無線受信した受信信号に含まれている停止位置情報を抽出して制御部３１に出力する。ここで、停止位置は、車両２０が電池ステーション１０においてバッテリ２５を自動で交換する際に、適切且つ交換中のバッテリ２５が車両２０に接触するリスクの少ない位置である。また、停止位置情報は、停止位置を示す路面上の停止線を画像認識で識別するための識別情報である。
【００２１】
受信部２２は、所定の待機位置に関する待機位置情報を含む受信信号を電池ステーション１０から無線受信し、無線受信した受信信号に含まれている待機位置情報を抽出して制御部３１に出力する。ここで、待機位置は、他の車両２０がバッテリ２５の交換中である場合に待機する位置である。また、待機位置情報は、待機位置を示す路面上の待機線を画像認識で識別するための識別情報である。
【００２２】
記憶部２３は、制御プログラム及び搭載位置情報を予め記憶している。
【００２３】
インバータ２４は、制御部３１の制御により、バッテリ２５から供給される直流電流を交流電流に変換して電動モータ２６に供給する。
【００２４】
バッテリ２５は、交換可能であり、直流電流をインバータ２４に供給する。
【００２５】
電動モータ２６は、インバータ２４から交流電流が供給されることにより駆動して、車両２０の駆動輪を駆動する。
【００２６】
ハンドル２７は、車両２０の操舵輪を操舵する際に車両２０の運転者によって操作される。ハンドル２７は、制御部３１の制御によって自動で車両２０の操舵輪を操舵する。
【００２７】
アクセル２８は、車両２０を前進又は後進させる際に車両２０の運転者によって操作される。アクセル２８は、制御部３１の制御によって自動で車両２０を前進又は後進させる。アクセル２８は、操作量に応じた電気信号を制御部３１に出力する。
【００２８】
ブレーキ２９は、車両２０の前進又は後進を停止させる際に車両２０の運転者によって操作される。ブレーキ２９は、制御部３１の制御によって自動で車両２０の前進又は後進を停止させる。
【００２９】
撮像部３０は、制御部３１の制御によって車両２０の周囲を撮像し、撮像した画像の画像データを制御部３１に出力する。
【００３０】
制御部３１は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の電子制御装置によって構成され、記憶部２３に記憶されている制御プログラムを実行することにより動作する。制御部３１は、アクセル２８から入力される電気信号に基づいてインバータ２４を制御することにより、バッテリ２５から電動モータ２６に供給される電流を制御して、電動モータ２６に対してアクセル２８の操作量に応じた駆動力を発生させる。
【００３１】
制御部３１は、記憶部２３に記憶されている搭載位置情報を読み出して送信部２１に出力する。制御部３１は、受信部２２から入力される停止位置情報を解析すると共に、撮像部３０から入力される画像データを解析し、これらの解析結果に基づいて、ハンドル２７、アクセル２８及びブレーキ２９を制御して停止位置情報の停止位置まで車両２０を自動で走行させる制御を行う。制御部３１は、受信部２２から待機位置情報が入力した際に、待機位置情報を解析すると共に、撮像部３０から入力される画像データを解析し、これらの解析結果に基づいて、ハンドル２７、アクセル２８及びブレーキ２９を制御して待機位置情報の待機位置まで車両２０を自動で走行させる制御を行う。
【００３２】
＜電池ステーションの構成＞
本発明の実施の形態に係る電池ステーション１０の構成につき、図３を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００３３】
電池ステーション１０は、送信部１１と、受信部１２と、記憶部１３と、制御部１４と、を有している。
【００３４】
送信部１１は、制御部１４から入力されるバッテリを交換する車両２０の停止位置に関する停止位置情報を含む送信信号、及び必要に応じて制御部１４から入力される車両２０を所定の待機位置で待機させるための待機位置情報を含む送信信号を生成し、生成した送信信号を車両２０に無線送信する。
【００３５】
受信部１２は、車両２０から送信された送信信号を受信して、受信信号に含まれている搭載位置情報を抽出して制御部１４に出力する。
【００３６】
記憶部１３は、制御プログラムと、搭載位置情報と停止位置情報とを対応付けた停止位置決定用テーブルと、待機位置情報と、を予め記憶している。
【００３７】
制御部１４は、記憶部１３に記憶されている制御プログラムを実行することにより動作する。制御部１４は、記憶部１３に記憶されている停止位置決定用テーブルを参照して、受信部１２から入力される搭載位置情報に対応付けられている停止位置情報を求める。制御部１４は、求めた停止位置情報を送信部１１に出力する。制御部１４は、受信部１２から搭載位置情報が入力された際に、バッテリ２５の交換中であるか否かを判定し、バッテリ２５の交換中である場合には、記憶部１３に記憶されている待機位置情報を読み出して送信部１１に出力する。
【００３８】
＜車両の動作＞
本発明の実施の形態に係る車両２０の動作につき、図４を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００３９】
図４に示す動作は、車両２０が電池ステーション１０との通信可能なエリア内において、図示しない操作部に対する車両２０のバッテリ２５の交換を要求するユーザの操作を制御部３１が検出したタイミングで開始となり、ステップＳ１に進む。図４に示す動作は、操作部に対するバッテリ２５の交換終了を要求するユーザの操作がなされるまでの間、所定の制御周期毎に繰り返し行われる。
【００４０】
まず、制御部３１は、記憶部２３に記憶されている搭載位置情報を記憶部２３から読み出して送信部２１に出力する。これにより、送信部２１は、搭載位置情報を含む送信信号を無線送信する（Ｓ１）。ここで、車両２０におけるバッテリ２５の搭載位置は、車型によって異なる。
【００４１】
次に、制御部３１は、待機位置情報を受信部２２で受信したか否かを判定する（Ｓ２）。ここで、待機位置情報は、例えば図１の待機線Ｐ１又は待機線Ｐ２を画像認識で識別する識別情報である。
【００４２】
制御部３１は、受信部２２で待機位置情報を受信した場合に（Ｓ２：Ｙｅｓ）、待機位置情報の待機位置まで自動運転を行う（Ｓ３）。具体的には、制御部３１は、待機位置情報の待機位置が待機線Ｐ１である場合には待機線Ｐ１まで自動運転を行い、待機位置情報の待機位置が待機線Ｐ２である場合には待機線Ｐ２まで自動運転を行う。また、制御部３１は、撮像部３０で撮像した画像を解析して、人又は物等の障害物を画像認識によって識別すると共に、待機線Ｐ１又は待機線Ｐ２を画像認識によって識別し、識別した障害物を避けながら識別した待機線Ｐ１又は待機線Ｐ２を目指して走行するように、ハンドル２７、アクセル２８又はブレーキ２９を制御することにより自動運転を行う。
【００４３】
次に、制御部３１は、受信部２２で停止位置情報を含む受信信号を受信したか否かを判定する（Ｓ４）。
【００４４】
制御部３１は、停止位置情報を含む受信信号を受信しない場合に（Ｓ４：Ｎｏ）、ステップＳ２の動作に戻る。
【００４５】
一方、制御部３１は、停止位置情報を含む受信信号を受信した場合に（Ｓ４：Ｙｅｓ）、停止位置情報の停止位置まで自動運転を行う（Ｓ５）。具体的には、制御部３１は、撮像部３０で撮像した画像を解析して、人又は物等の障害物を画像認識によって識別すると共に、停止位置である停止線Ｐ０を画像認識によって識別し、識別した障害物を避けながら識別した停止線Ｐ０を目指して走行するように、ハンドル２７、アクセル２８又はブレーキ２９を制御することにより自動運転を行う。そしてその後に、制御部３１は、動作を終了する。
【００４６】
また、制御部３１は、受信部２２で待機位置情報を受信していない場合に（Ｓ２：Ｎｏ）、ステップＳ３の動作をスキップしてステップＳ４の動作を行う。
【００４７】
＜電池ステーションの動作＞
本発明の実施の形態に係る電池ステーション１０の動作につき、図５を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【００４８】
図５に示す動作は、電池ステーション１０の図示しない主電源がオンされて起動されたタイミングで開始となり、ステップＳ１１に進む。図５に示す動作は、電池ステーション１０が起動されている間、所定の制御周期毎に繰り返し行われる。
【００４９】
まず、制御部１４は、受信部１２で搭載位置情報を受信したか否かを判定する（Ｓ１１）。
【００５０】
制御部１４は、搭載情報を受信していない場合に（Ｓ１１：Ｎｏ）、動作を終了する。
【００５１】
一方、制御部１４は、搭載情報を受信した場合に（Ｓ１１：Ｙｅｓ）、バッテリ交換中であるか否かを判定する（Ｓ１２）。
【００５２】
制御部１４は、バッテリ交換中である場合に（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、現時点でバッテリ２５を交換できないため、記憶部１３に記憶されている待機状況情報を参照して、待機位置としての待機線Ｐ１及び待機線Ｐ２に車両２０が停車しているか否かを判断して、待機線Ｐ１又は待機線Ｐ２を確定する（Ｓ１３）。ここで、制御部１４は、待機位置情報を出力した際に待機状況情報のフラグを立てると共に、バッテリの交換が終了した際に待機状況情報のフラグを降ろすことにより、待機位置に車両２０が停車しているか否かを判断することができる。
【００５３】
次に、制御部１４は、確定した待機位置情報を送信部１１に出力する。これにより、送信部１１は、待機位置情報を含む送信信号を生成して無線送信する（Ｓ１４）。そして、その後に、制御部１４は、ステップＳ１２の動作に戻る。
【００５４】
一方、制御部１４は、バッテリ交換中ではない場合に（Ｓ１２：Ｎｏ）、現時点でバッテリ２５の交換が可能であるため、記憶部１３に記憶されている停止位置決定用テーブルを参照して、受信した搭載情報に対応付けられている停止位置情報を求めることにより停止位置を確定する（Ｓ１５）。
【００５５】
次に、制御部１４は、確定した停止位置の停止位置情報を送信部１１に出力する。これにより、送信部１１は、停止位置情報を含む送信信号を生成して無線送信する（Ｓ１６）。そして、その後に、制御部１４は、動作を終了する。
【００５６】
このように、本実施の形態によれば、車両２０がバッテリ２５の搭載位置に関する搭載位置情報を電池ステーション１０に無線送信し、電池ステーション１０が搭載位置情報を無線受信し、電池ステーション１０が搭載位置情報に基づいて、バッテリ２５を交換する車両２０の停止位置を決定し、電池ステーション１０が停止位置に関する停止位置情報を車両２０に無線送信し、車両２０が電池ステーション１０から送信される停止位置情報を無線受信すると共に、無線受信した停止位置情報に基づいて車両２０を自動で停止位置まで走行させることにより、多様な電池ステーション１０に対応することができ、運転者の負担を軽減することができると共に、バッテリ２５の交換時の車両２０とバッテリ２５とが不用意に接触するリスクを低減することにより車両２０の耐久性を向上させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態によれば、送信部２１は、バッテリ２５と車両２０のバッテリ２５からの電源供給先とを接続するコネクタの位置を搭載位置情報として無線送信することにより、バッテリと電源供給先とを容易に取り外しすることができると共に取り付けることができる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、送信部１１は、受信部１２により搭載位置情報を無線受信した際にバッテリ２５の交換中である場合に、所定の待機位置で待機させるための待機位置情報を無線送信し、受信部２２は、送信部１１より送信された待機位置情報を無線受信し、制御部３１は、ハンドル２７、アクセル２８又はブレーキ２９を制御して、受信部２２により無線受信する待機位置情報に基づいて車両を自動で待機位置まで走行させることにより、待機位置まで車両２０を走行させる際の運転者の負担を軽減することができる。
【００５９】
なお、本発明は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施の形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【００６０】
具体的には、上記実施の形態において、車両２０は電池ステーション１０まで自動運転により前進したが、車両２０は電池ステーション１０まで自動運転により後進してもよい。
【００６１】
また、上記実施の形態において、バッテリ２５の搭載位置に関する搭載位置情報によって停止位置を確定したが、車両の車型等の種別情報を電池ステーションに無線送信し、電池ステーションが車両の種別情報に応じた停止位置を決定して無線送信するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、バッテリを搭載する車両と、バッテリを自動で交換する電池ステーションと、を有し、車両と電池ステーションとの間で近距離通信を行う車両用電池交換システム及び車両用電池交換方法に好適である。
【符号の説明】
【００６３】
１  車両用電池交換システム
１０  電池ステーション
１１  送信部
１２  受信部
１３  記憶部
１４  制御部
２０  車両
２１  送信部
２２  受信部
２３  記憶部
２４  インバータ
２５  バッテリ
２６  電動モータ
２７  ハンドル
２８  アクセル
２９  ブレーキ
３０  撮像部
３１  制御部
Ｐ０  停止線
Ｐ１  待機線
Ｐ２  待機線
【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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