(57)【要約】【課題】車両への充電を行うための電力を発電するとともに、当該発電した電力を利用して、車両のユーザが充電して欲しい場合にのみ車両の充電を行うことができる充発電システムを提供する。【解決手段】振動エネルギーの有効活用により、電気自動車等への充電に必要な電力を発電しつつ、車両のユーザが充電して欲しい場合にのみ充電も行うことができるので、利便性がよい。また、発電および充電をこのシステムのみで行うことができるので、省エネ効果もあり、環境に優しい電気自動車等の推進につなげることができる。【選択図】図１
2014045615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体が移動するエリアに埋設または敷設され、前記移動体の移動により発生した振動で発電する振動発電装置と、
前記振動発電装置により発電された電力を蓄える蓄電装置と、
車両が走行するエリアに埋設または敷設され、前記蓄電装置に蓄えられた電力を利用して前記車両に搭載された車載蓄電池を無接点で充電する給電装置と、
前記車両と無線通信を行う通信情報取得部と、
前記通信情報取得部により取得された前記車両の車両情報に基づいて、前記給電装置に対して前記車両の車載蓄電池を充電するよう指示を行う充電制御部と
を備えたことを特徴とする車両用充発電システム。
【請求項２】
前記車両情報には、少なくとも当該車両の種別情報と、車載蓄電池の残量と、充電の希望の有無とが含まれており、
前記充電制御部は、前記充電の希望が有りの場合に、前記車両の種別情報と車載蓄電池の残量とに基づいて、前記給電装置に対して充電の指示を行う
ことを特徴とする請求項１記載の車両用充発電システム。
【請求項３】
前記充電制御部は、前記給電装置に対して充電の指示を行う際に、前記車両の種別情報と車載蓄電池の残量とに基づいて優先順位を付けて、前記給電装置に対して充電の指示を行う
ことを特徴とする請求項２記載の車両用充発電システム。
【請求項４】
前記給電装置は、交差点周辺に埋設または敷設されており、
前記車両情報には、当該車両の位置情報も含まれており、
前記充電制御部は、前記給電装置に対して充電の指示を行う際に、前記車両の位置情報に対応する位置に埋設または敷設されている給電装置に対して充電の指示を行う
ことを特徴とする請求項２記載の車両用充発電システム。
【請求項５】
前記給電装置から前記車両に対して充電が行われた際に、前記車載蓄電池の充電前の電池残量と充電後の電池残量との差分により、前記車両に対して課金を行う課金制御部をさらに備え、
前記課金制御部は、前記車両の種別情報が優先車両である場合には、課金を行わない、または、課金料金を値下げする
ことを特徴とする請求項２記載の車両用充発電システム。
【請求項６】
前記充発電システムは、信号機のあるエリアに埋設または敷設されており、
停電情報を取得する停電情報取得部と、
前記信号機に対して電力を供給可能な信号電力供給部をさらに備え、
前記信号電力供給部は、前記停電情報取得部により取得された停電情報に、前記充発電システムが埋設または敷設されたエリアが含まれている場合には、前記蓄電装置に蓄えられた電力を利用して前記信号機に対して電力を供給する
ことを特徴とする請求項１記載の車両用充発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気自動車等の車載蓄電池に充電を行う車両用充発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気自動車やハイブリッド車等の、内部に蓄電池（バッテリー）を有し、その蓄電池（バッテリー）に対して充電が必要な車両は、家（自宅）または充電スタンドにおいて充電する必要があり、充電時間と手間がかかる。また、充電中は車両の走行ができないという問題もあったが、このような問題を解決するために、例えば特許文献１〜３等には、交差点等において一時停止している車両に対し、無接点で充電を行う充電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−７５５３５号公報
【特許文献２】特開２００５−７３３１３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１６７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば特許文献１〜３のような従来の充電システムでは、車両への充電を行うための電力は、商用電源や交流電源を用いているため、省エネに貢献できるものではなく、また、地震などが起こった際の急な停電時には、システムが利用できないという課題があった。
また、交差点等を通る車両に対して無条件に充電されたり、車両のバッテリー残量が少ないと充電されるため、車両のユーザが充電して欲しくない場合にも充電されてしまう、という課題もあった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、車両への充電を行うための電力を発電するとともに、当該発電した電力を利用して、車両のユーザが充電して欲しい場合にのみ車両の充電を行うことができる充発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明の充発電システムは、移動体が移動するエリアに埋設または敷設され、前記移動体の移動により発生した振動で発電する振動発電装置と、前記振動発電装置により発電された電力を蓄える蓄電装置と、車両が走行するエリアに埋設または敷設され、前記蓄電装置に蓄えられた電力を利用して前記車両に搭載された車載蓄電池を無接点で充電する給電装置と、前記車両と無線通信を行う通信情報取得部と、前記通信情報取得部により取得された前記車両の車両情報に基づいて、前記給電装置に対して前記車両の車載蓄電池を充電するよう指示を行う充電制御部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、振動エネルギーの有効活用により、電気自動車等への充電に必要な電力を発電しつつ、車両のユーザが充電して欲しい場合にのみ充電も行うことができるので、利便性がよい。また、発電および充電をこのシステムのみで行うことができるので、省エネ効果もあり、環境に優しい電気自動車等の推進につなげることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１における車両用の充発電システムの概略構成図である。
【図２】充発電システムの発電機能部分と車両等による発電イメージを示す図である。
【図３】充発電システムの充電機能部分と車両への充電イメージを示す図である。
【図４】実施の形態１における充発電システムの充電機能部分の処理を示すフローチャートである。
【図５】車両の種別情報と電池残量とに基づいて、充電するか否かを判定するための判定テーブルの一例である。
【図６】その地下に充発電システムが埋設されている、車両の充電が可能なエリアを示す交差点の模式図である。
【図７】充電の優先順位の規則の一例を示す説明図である。
【図８】実施の形態２における車両用の充発電システムの概略構成図である。
【図９】実施の形態３における車両用の充発電システムの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における車両用の充発電システムの概略構成図である。この充発電システム１０は、振動発電装置１、蓄電装置２、複数の発信回路（給電装置）３、充電制御部４および通信情報取得部５を備えており、交差点等の人や車両等の移動体が移動するエリアに埋設または敷設される。そして、この充発電システム１０が設置（埋設または敷設）されたエリアの地上を通行する車両１１との間で、以下に示すように動作する。
【００１０】
なお、この充発電システム１０は、交差点等の地下に埋設されたり、路肩に敷設されたり、地上に敷設されてその上を人や車両等が通行できるようにされていてもよく、本願発明において「設置」という用語は、埋設または敷設を意味する。
そして、この実施の形態１では、充発電システム１０およびその構成要素である振動発電装置１、蓄電装置２、複数の発信回路（給電装置）３、充電制御部４、通信情報取得部５は、人や車両等の移動体の移動（通行）が多い交差点の地下に埋設されているものとして説明する。また、以下の実施の形態においても同様とする。
【００１１】
図２は、充発電システム１０のうちの発電機能部分（振動発電装置１と蓄電装置２）と、車両１１等による発電イメージを示す図である。
振動発電装置１は、例えば圧電素子などを利用して、この充発電システム１０が設置されたエリアの地上を通行する歩行者や車両の移動により発生した振動で発電する。そして、この発電された電力が、蓄電装置２に保存され、電気自動車やハイブリッド車等の充電が必要な車両１１への充電に利用される。
【００１２】
図３は、充発電システム１０のうちの充電機能部分（蓄電装置２、複数の発信回路（給電装置）３、充電制御部４および通信情報取得部５）と、車両１１への充電イメージを示す図である。
車両１１は、充発電システム１０の発信回路（給電装置）３からの信号（電力）を無接点で受信する受信回路１２と、その電力により充電される車載蓄電池１３と、後述する車両情報を記憶している車両情報記憶部１４と、その車両情報をＥＴＣ（Electric Toll Collection System／登録商標、以下記載を省略する）等を介して充発電システム１０へ送信する通信部１５とを備えている。
【００１３】
充発電システム１０の発信回路（給電装置）３は、車両１１が走行するエリアである交差点周辺に複数、所定の間隔ごとに設置されており、いずれの発信回路（給電装置）３も、蓄電装置２に蓄えられた電力を受けている。そして、車両１１の位置に応じて、対応する位置に存在する発信回路（給電装置）３から、蓄電装置２に蓄えられた電力を利用して、車両１１に対して充電が行われる。なお、無接点で発信回路（給電装置）３から車両１１の受信回路１２を介して車両１１内の車載蓄電池１３を充電する方法については、例えば特許文献１〜３等にも記載されているとおり公知の技術であるので、ここでは説明を省略する。
【００１４】
充電制御部４は、後述する通信情報取得部５を介して、車両１１の車両情報記憶部１４に保存されている車両情報を取得し、その車両情報に基づいて、当該車両１１に対して充電を行うか否かを判定して、充電を行うと判定した場合には、発信回路（給電装置）３に対して車両１１の車載蓄電池１３を充電するよう指示を行う。
そして、通信情報取得部５は、車両１１の通信部１５を介して車両１１と無線通信を行い、車両１１の車両情報を受信し、充電制御部４へ出力する。
【００１５】
このように、この充発電システム１０は、車両への充電を行うための電力を、人や車両が通行するだけでその振動により発電して保存し、その保存した電力を充電が必要な車両１１への充電に利用するものであるから、発電および充電をこのシステムのみで行うことができるので、省エネ効果もあり、環境に優しい電気自動車等の推進につなげることができる。
【００１６】
ここで、車両１１の車両情報について説明する。車両情報には、少なくとも（１）車両の種別情報、（２）車両の電池残量、および、（３）充電の希望の有無が含まれている。（１）車両の種別情報とは、その車両が緊急車両または障害者車両等の優先車両であるか否かという情報である。なお、車両が電気自動車またはハイブリッド車等の、電池の充電を必要とする車両であるか否かという情報についても、この種別情報に含まれるものとしてもよいが、そのような車両でなければ車両情報を充発電システムに送信する必要はないので、ここでは電池の充電を必要とする車両とのみ情報のやりとりを行うことを前提として、車両の種別情報としては優先車両であるか否かという情報のみとする。また（２）車両の電池残量とは、車両１１の車載蓄電池１３の残量（バッテリー残量）を示すものである。
【００１７】
また（３）充電の希望の有無とは、車両１１の運転者が、交差点等のあるエリアに設置された充発電システムにより、充電して欲しいと希望するか否かを示すフラグであり、充電を希望する場合にはＯＮ、充電を希望しない場合にはＯＦＦとする。これは、予め運転者により設定できるものであり、この設定をＯＮにしておくことにより、自宅までの距離が遠い場合や充電スタンドがどこにあるかわからない場合など、交差点での信号待ち中などに自動的に充電してもらうことができる。また逆に、たとえ車両１１のバッテリー残量が少ない場合であっても、自宅まであとわずかの距離である場合などには、充電の希望をＯＦＦにしておくことができる。
【００１８】
次に、充電制御部４による判定処理および充電の指示動作について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。
まず初めに、充電制御部４は、通信情報取得部５を介して、車両１１の車両情報を受け取ると（ステップＳＴ１）、当該車両情報のうち、充電の希望がＯＮ（有り）であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。そして、充電の希望がＯＦＦ（無し）である場合（ステップＳＴ２のＮＯの場合）は、そのまま処理を終了する。一方、充電の希望がＯＮ（有り）である場合（ステップＳＴ２のＹＥＳの場合）は、さらに車両情報の中の車両の種別情報と電池残量とを、後述する図５に示すような判定テーブルと比較する（ステップＳＴ３）。
【００１９】
充電制御部４は、予め、車両の種別情報と電池残量（バッテリー残量）とに基づく判定テーブルを保持しており、その判定テーブルを参照しながら充電可否の判定を行う。
図５は、車両の種別情報と電池残量とに基づいて、充電するか否かを判定するための判定テーブルの一例である。この図５に示すように、例えば、車両の種別情報が優先車両である場合には、電池残量が５０％未満の場合は「充電する」と判定し、５０％以上の場合は「充電しない」と判定する。また、一般車両（普通車両）である場合には、電池残量が２０％未満の場合は「充電する」と判定し、２０％以上の場合は「充電しない」と判定する。
【００２０】
この判定テーブルにしたがうと、例えば、車両の種別情報が優先車両である場合には、電池残量が５０％未満の時には「充電する」であるので（ステップＳＴ４のＹＥＳの場合）、発信回路（給電装置）３に対して充電を行うよう指示し（ステップＳＴ５）、電池残量が５０％以上の時には「充電しない」であるので（ステップＳＴ４のＮＯの場合）、処理を終了する。同様に、一般車両（普通車両）の場合には、電池残量が２０％未満の時には「充電する」であるので（ステップＳＴ４のＹＥＳの場合）、発信回路（給電装置）３に対して充電を行うよう指示を行い（ステップＳＴ５）、電池残量が２０％以上の時には「充電しない」であるので（ステップＳＴ４のＮＯの場合）、処理を終了する。
【００２１】
このように、充電の希望がＯＮ（有り）の場合に、車両の種別情報と車載蓄電池の残量とに基づいて、発信回路（給電装置）３に対して指示を行うようにすることにより、車両のユーザが充電して欲しい場合にのみ、効率よく充電を行うことができる。
【００２２】
なお、ここでは、車両の種別情報と電池残量（バッテリー残量）とに基づいて、図５に示すような判定テーブルを参照しながら各車両について充電するか否かを判定し、その決定にしたがって充電する／しないを決定するものとして説明したが、それぞれの車両の種別情報と電池残量とに基づいて、各車両に対して優先順位を付けて充電を行うようにしてもよい。これについて、以下に説明する。
【００２３】
図６は、その地下に充発電システム１０が設置されている、車両の充電が可能なエリアを示す交差点の模式図である。この充発電システム１０は、信号機のあるエリアに設置されている。この図６は、左側通行の場合を示しており、灰色の部分が充電エリア（停車エリア）２１である。そして、この充電エリア２１上に存在する車両に対して、充電が行われる。この図６において、例えば、上下方向の信号機２２，２３が青で車両が通過しており、左右方向の信号機２４，２５が赤で、左右方向の道路（充電エリア２１）上複数の車両が停車している場合を考える。このとき、左方向から右方向へ向かう道路上にも複数台（例えば３台）、右方向から左方向へ向かう道路上にも複数台（例えば３台）の車両が停車しているものとする。
【００２４】
このような場合に、予め設定した規則にしたがって、どの車両から優先的に充電するかを決定して、その優先順位にしたがって充電する。図７は、充電の優先順位の規則の一例を示す説明図である。
この場合にも、充電の希望がＯＮである車両に対してのみ充電は行われるが、その順番として、例えば、車両の種別情報が優先車両であって、かつ、電池残量が１０％未満のもの（Ａ）を最も優先的に充電する。この際、電池残量が１０％に達するまで充電する。
【００２５】
次に、車両の種別情報が一般車両（普通車両）であって、電池残量が１０％未満のもの（Ｂ）を、電池残量が１０％に達するまで充電する。
その次に、車両の種別情報が優先車両であって、かつ、電池残量が１０％以上２０％未満のもの（ＡおよびＣ）を、電池残量が２０％に達するまで充電する。
そして最後に、車両の種別情報が一般車両（普通車両）であって、電池残量が１０％以上２０％未満のもの（ＢおよびＤ）を、電池残量が２０％に達するまで充電する。
【００２６】
このように、車両の種別情報と車載蓄電池の残量（バッテリー残量）とに基づいて優先順位を付けて、発信回路（給電装置）３に対して充電の指示を行うようにすることにより、複数の車両が信号待ちをしているだけの短い停車中に、複数の車両に対して効率よく、必要最低限の電力の供給をすることができる。
【００２７】
なお、車両の種別情報に、車両の位置情報も含むようにしてもよい。このようにすることにより、充電制御部４が発信回路（給電装置）３に対して充電の指示を行う際に、その車両の位置情報に対応する位置に設置されている発信回路（給電装置）３に対して充電の指示を行うことができるので、より効率よく充電を行うことができる。
【００２８】
以上のように、この実施の形態１によれば、振動エネルギーの有効活用により、電気自動車等への充電に必要な電力を発電しつつ、車両への充電も行うことができるので、利便性がよい。また、発電および充電をこのシステムのみで行うことができるので、省エネ効果もあり、環境に優しい電気自動車等の推進につなげることができる。
【００２９】
また、ユーザによる充電の希望がＯＮ（有り）の場合に、車両の種別情報と車載蓄電池の残量とに基づいて、発信回路（給電装置）３に対して指示を行うようにすることにより、車両のユーザが充電して欲しい場合にのみ、効率よく充電を行うことができる。
また、車両の種別情報と車載蓄電池の残量とに基づいて優先順位を付けて、発信回路（給電装置）３に対して充電の指示を行うようにすることにより、複数の車両が信号待ちをしているだけの短い停車中に、複数の車両に対して効率よく、必要最低限の電力の供給をすることができる。
【００３０】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２における車両用の充発電システムの概略構成図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。以下に示す実施の形態２の充発電システム２０は、実施の形態１の充発電システム１０と比べると、課金制御部６をさらに備えている。この充発電システム２０も、図６に示すような信号機のあるエリア（例えば、交差点等の地下）に設置される。
【００３１】
この場合、車両１１の車両情報記憶部１４に保存されている車両情報の中には、車両を識別するための車両識別番号も含まれているものとする。
課金制御部６は、充電制御部４と同様に通信情報取得部５を介して、車両１１の車両情報記憶部１４に保存されている車両情報を取得し、その車両情報の中の車両識別番号および車載蓄電池の残量に基づいて、課金料金を計算する。例えば、図６に示すように左方向からやってきた車両１１が、そのまま直進していく場合を例に説明すると、この車両１１について、料金計算スタート地点（図６中の３１）において取得した車両のバッテリー残量と、料金計算エンド地点４１で取得した同じ車両識別番号の車両のバッテリー残量との差分により、その車両１１に充電された電力量を算出し、それに基づいて課金料金を計算する。
【００３２】
また、この車両１１が左折する場合には、料金計算エンド地点は４３であり、右折する場合には、料金計算エンド地点は４４であるが、いずれの場合にも、その地点を同じ車両識別番号の車両１１が通過する際に取得した車両情報に基づいて、その車両１１に充電された電力量を算出し、課金料金を計算することができる。
なお、このようにして計算された課金料金を、その車両識別番号の車両１１に対して請求する方法については、例えばＥＴＣ等による有料道路料金の請求と同様に行えばよいので、ここでは説明を省略する。
【００３３】
以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果に加え、たとえ車両１１のバッテリー残量が少ない場合であっても、自宅まであとわずかの距離である場合などには、充電の希望をＯＦＦにしておくことにより、自動的に充電されて料金がかかってしまうことを防ぐことができる。
【００３４】
また、取得した車両情報の中の、車両の種別情報に基づいて、優先車両の場合には課金を行わない、という制御や、上記計算した課金料金を値下げする（例えば、半額にするなど）、という制御を行うようにしてもよい。これにより、よりきめ細やかな課金システムを実現することができる。
【００３５】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３における車両用の充発電システムの概略構成図である。なお、実施の形態１で説明したものと同様の構成には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。以下に示す実施の形態３の充発電システム３０は、実施の形態１の充発電システム１０と比べると、停電情報取得部７と、信号電力供給部８とをさらに備えている。この充発電システム３０も、図６に示すような信号機のあるエリア（例えば、交差点等の地下）に設置される。
【００３６】
停電情報取得部７は、電力会社等から停電が発生している地域を表す停電情報を取得する。
信号電力供給部８は、停電情報取得部７により取得された停電情報に、この充発電システム３０が設置されたエリアが含まれている場合には、蓄電装置２に蓄えられた電力を利用して、当該エリアの信号機に対して電力を供給する。
【００３７】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１における効果に加え、停電になった場合には、地下に設置された充発電システム３０の蓄電装置２から信号機に対して電力を供給してあげることができるので、災害等による信号機停電による交通事故や交通困難な状態を回避することができる。
また、ここでは、実施の形態１における充発電システム１０に停電情報取得部７と信号電力供給部８とを付加した構成について説明したが、実施の形態２における充発電システム２０にこれらを付加してもよいことは、言うまでもない。
【００３８】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１  振動発電装置、２  蓄電装置、３  発信回路（給電装置）、４  充電制御部、５  通信情報取得部、６  課金制御部、７  停電情報取得部、８  信号電力供給部、１０，２０，３０  充発電システム、１１  車両、１２  受信回路、１３  車載蓄電池、１４  車両情報記憶部、１５  通信部、２１  充電エリア（停車エリア）、２２，２３，２４，２５  信号機、３１，３２，３３，３４  料金計算スタート地点、４１，４２，４３，４４  料金計算エンド地点。
【図１】
2014045615.tif 000003
【図２】
2014045615.tif 000004
【図３】
2014045615.tif 000005
【図４】
2014045615.tif 000006
【図５】
2014045615.tif 000007
【図６】
2014045615.tif 000008
【図７】
2014045615.tif 000009
【図８】
2014045615.tif 000010
【図９】
2014045615.tif 000011