(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長距離走行用の電気車輌システムにおいて、蓄電体を搭載の電気車輌と、前記電気車輌の底部に車輌の長さ一杯に設けられた受電体と、前記電気車輌と先行車輌あるいは後続車輌とを電力的に連結する連結体と、路面に間欠的に設けられたスポット状の給電体と、給電盤とからなり
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
【請求項２】
前記給電体として１〜２組のスポット状接触子または同心円コイルを設けたことを特徴とした（請求項１）に記載の前記連結型電気車輌システム
【請求項３】
前記受電体として前記電気車輌の底面（床下）に長さがほぼ車長ほどのループ状コイル、または２組の棒状の受電棒を設けたことを特徴とする（請求項１）に記載の連結型電気車輌システム
【請求項４】
前記連結体が剛体からなり、前記電気車輌がたがいに前後左右に動きうるいわゆる自由連結とし、前記電気車輌の先端部に変位センサーを設けて、前記連結体の変位により先行車輌の前進・後退・左折・右折の値を検出し、この値を基に前記電気車輌の走行管理をすることを特徴とした（請求項１）に記載の前記連結型電気車輌システム
【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
【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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