(57)【要約】【課題】車々間の電力の受給電に対応することにより車両同士の総合的なエネルギ効率を向上でき、もって燃費向上や車載バッテリの小型化などを達成できる電気自動車のエネルギ回収システムを提供する。【解決手段】高速道路の降坂路Ａと登坂路Ｂとが互いに隣接する地点において、降坂路Ａに非接触型の受電装置３を埋設し、登坂路Ｂに非接触型の給電装置４を埋設し、これらの受電装置３及び給電装置４を共通の定置バッテリ７を備えたマネージメントシステム６に接続する。降坂路Ａではモータを回生制御しながら車両１が走行し、その車載バッテリが満充電になると余剰電力が受電装置３を介して定置バッテリ７に充電される。登坂路Ｂではモータを力行制御しながら車両２が走行しており、その車両２に給電装置４を介して定置バッテリ７からの電力が給電され、モータ駆動や車載バッテリの充電に利用される。【選択図】図１
2015076930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行用動力源として搭載されたモータを回生制御しながら第１の車両が走行する地点に設けられ、該第１の車両から電力を受電可能な受電手段と、
上記受電手段が設けられた地点に近接し且つ走行用動力源として搭載されたモータを力行制御しながら第２の車両が走行する地点に設けられ、該第２の車両に電力を給電可能な給電手段と、
上記受電手段と上記給電手段との間に接続された蓄電手段と、
上記第１の車両が上記受電手段の地点を走行しているときに、該受電手段を介して第１の車両から受電された電力を上記蓄電手段に充電する一方、上記第２の車両が上記給電手段の地点を走行しているときに、該給電手段を介して上記蓄電手段から放電された電力を上記第２の車両に給電する受給電制御手段と
を備えたことを特徴とする電気自動車のエネルギ回収システム。
【請求項２】
上記受電手段は降坂路に設けられ、上記給電手段は上記降坂路と隣接する登坂路に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のエネルギ回収システム。
【請求項３】
上記受電手段は、上記第１の車両が減速する地点に設けられ、上記給電手段は、上記第２の車両が加速する地点に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の電気自動車のエネルギ回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気自動車のエネルギ回収システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からの走行用動力源としてエンジンを搭載したエンジン車両の効率を改善するために、エンジンに加えて走行用動力源としてモータを搭載したハイブリッド電気自動車、或いはエンジンに代えて走行用動力源としてモータを搭載した電気自動車など（以下、電気自動車と総称する場合もある）が実用化されている。
このような電気自動車では、モータを力行制御してバッテリからの放電電力により作動させ、モータが発生した駆動力を利用して走行している。また降坂路の走行時や車両の減速時には、モータを回生制御して駆動輪側からの逆駆動により発電機として作動させ、発電された電力をバッテリに充電して後の走行に利用している。
【０００３】
車両重量や製造コストなどの観点から、車両に搭載可能なバッテリの容量は制限を受けている。このため、例えば降坂路の途中でバッテリのＳＯＣ（充電率：State Of Charge）が制御範囲の上限に到達すると、モータの回生制御を中止せざるを得なくなる。また、バッテリのＳＯＣが制御範囲の上限に到達した状態では、車両の減速時にモータの回生制御を実行できない。これらの状況は、車両の位置エネルギや運動エネルギを最大限に回収できないことを意味する。
そこで、例えば特許文献１の技術では、立体駐車場に外部エネルギ回収装置を設置し、電気自動車が上方の階からスロープを下るときにモータを回生制御して、その発電電力を外部エネルギ回収装置に備えられたバッテリやキャパシタに回収している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２００５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術は、車両とインフラ（立体駐車場内の外部エネルギ回収装置）との間の電力の受給電を想定したものであり、車々間の電力の受給電には対応していない。従って、ある車両で回収した電力を他の車両の走行のために有効利用できないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車々間の電力の受給電に対応することにより車両同士の総合的なエネルギ効率を向上でき、もって燃費向上や車載バッテリの小型化などを達成することができる電気自動車のエネルギ回収システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の電気自動車のエネルギ回収システムは、走行用動力源として搭載されたモータを回生制御しながら第１の車両が走行する地点に設けられ、第１の車両から電力を受電可能な受電手段と、受電手段が設けられた地点に近接し且つ走行用動力源として搭載されたモータを力行制御しながら第２の車両が走行する地点に設けられ、第２の車両に電力を給電可能な給電手段と、受電手段と給電手段との間に接続された蓄電手段と、第１の車両が受電手段の地点を走行しているときに、受電手段を介して第１の車両から受電された電力を蓄電手段に充電する一方、第２の車両が給電手段の地点を走行しているときに、給電手段を介して蓄電手段から放電された電力を第２の車両に給電する受給電制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
その他の態様として、受電手段を降坂路に設け、給電手段を降坂路と隣接する登坂路に設けることが望ましい。
別の態様として、受電手段を第１の車両が減速する地点に設け、給電手段を第２の車両が加速する地点に設けることが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車々間の電力の受給電に対応することにより車両同士の総合的なエネルギ効率を向上でき、もって燃費向上や車載バッテリの小型化などを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の電気自動車のエネルギ回収システムを示す全体構成図である。
【図２】第２実施形態の電気自動車のエネルギ回収システムを示す全体構成図である。
【図３】第３実施形態の電気自動車のエネルギ回収システムを示す全体構成図である。
【図４】第４実施形態の電気自動車のエネルギ回収システムを示す全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の各実施形態では車々間の電力の受給電を実現するために、車両が回生制御や力行制御を行いながら走行する地点にエネルギ回収システムを設けている。エネルギ回収システムの全体的な構成は各実施形態で共通し、その設置場所を異にしており、以下に順次説明する。
［第１実施形態］
図１は第１実施形態の電気自動車のエネルギ回収システムを示す全体構成図である。
本実施形態のエネルギ回収システムは、例えば高速道路のある程度大きな路面勾配が連続する地点に設けられている。互いに隣接する上り車線と下り車線（対向車線の関係）との路面勾配は逆になり、何れか一方は降坂路Ａであり、他方は登坂路Ｂである。
降坂路Ａでは、例えばハイブリッド型トラック１（本発明の第１の車両であり、以下、単に車両と称する）が走行用動力源として搭載されたモータを回生制御しながら走行する。また登坂路Ｂでは、例えばハイブリッド型トラック２（本発明の第２の車両であり、以下、単に車両と称する）が力行制御しながら走行する。降坂路Ａの路面には、複数の非接触型の受電装置３（受電手段）が車両１の走行方向に所定の間隔をおいて埋設されている。同じく登坂路Ｂの路面には、複数の非接触型の給電装置４（給電手段）が車両２の走行方向に所定の間隔をおいて埋設されている。
【００１２】
これらの受電装置３及び給電装置４との間で電力の受電や給電が可能なように、各車両１，２の底部には受給電装置１ａ，２ａが設けられている。道路側の受電装置３及び給電装置４と車両側の受給電装置とにより受給電システムが構成され、この受給電システムは、例えば特開２０１０−０３５３３３公報などに開示されたものを利用できる。なお、接触型の受給電システムを適用してもよい。
【００１３】
降坂路Ａ側の各受電装置３と登坂路Ｂ側の各給電装置４とはそれぞれ近接しており、互いに近接する受電装置３と給電装置４とは、電力ケーブル５を介して共通のマネージメントシステム６に接続されている。マネージメントシステム６には大容量の定置バッテリ７（蓄電手段）及び当該定置バッテリ７の充放電を制御するための充放電コントローラ８（受給電制御手段）が備えられている。また、降坂路Ａの各受電装置３は電力ケーブル９を介して互いに接続され、同じく登坂路Ｂの各給電装置４は電力ケーブル１０を介して互いに接続されている。
なお、このように受電装置３及び給電装置４に個別にマネージメントシステム６を設けることなく、全ての受電装置３及び給電装置４を一つのマネージメントシステム６に接続してもよい。
【００１４】
降坂路Ａを走行中の車両１はモータを回生制御して発電された電力を車載バッテリに充電し、これにより車両の位置エネルギが電力として回収される。通常の制御では、降坂路Ａの走行中に車載バッテリのＳＯＣが制御範囲の上限に到達すると（満充電）モータの回生制御を中止するが、本実施形態では回生制御が継続される。発電された電力は受給電装置１ａから降坂路Ａ上の受電装置３に受電され、マネージメントシステム６の充放電コントローラ８の制御により定置バッテリ７に充電される。なお、定置バッテリ７が満充電の場合には、他のマネージメントシステム６の定置バッテリ７に充電すればよい。
【００１５】
一方、登坂路Ｂを走行中の車両は車載バッテリから放電される電力によりモータを力行制御しており、これにより走行のための駆動力を発生させている。マネージメントシステム６の充放電コントローラ８の制御により定置バッテリ７は放電され、放電された電力は登坂路Ｂ上の給電装置４から車両２の受給電装置２ａに給電され、当該車両２においてモータ駆動や車載バッテリの充電に利用される。余剰電力を定置バッテリ７に一時的に貯めるため、降坂路Ａ及び登坂路Ｂを通過する車両１，２のタイミングが一致していなくても、上記のような定置バッテリ７を介した車々間の受給電は可能である。なお、定置バッテリ７のＳＯＣが十分でない場合には、他のマネージメントシステム６の定置バッテリ７からの電力を利用すればよい。
【００１６】
以上のように、降坂路Ａを走行している車両１の車載バッテリが満充電になると、その余剰電力をマネージメントシステム６の定置バッテリ７に一時的に充電した後、登坂路Ｂを走行している車両２に給電している。従って、車載バッテリの容量や動作条件に関わらず、車両１の位置エネルギを最大限に電力として回収して他の車両２の走行のために有効利用できる。
結果として車両同士の総合的なエネルギ効率を向上でき、大幅な燃費向上、それによるＣＯ２削減を達成することができる。また、車載バッテリの小型化、究極的には車載バッテリの省略を実現でき、これにより車両重量を大幅に軽減できるため、この要因も燃費向上に大きく貢献する。
【００１７】
以上で第１実施形態の説明を終えるが、以下に述べるように変更してもよい。
１）上記実施形態では、降坂路Ａで回生した電力により車載バッテリが満充電になった後の余剰分を定置バッテリ７に充電したが、これに限ることはない。例えば、降坂路Ａが連続して十分な回生電力が得られることが予め判明している場合には、ＳＯＣが制御範囲の下限付近まで低下するように車載バッテリを放電させて定置バッテリ７に充電してもよい。これにより、一層のエネルギ効率の向上を達成できる。
２）マネージメントシステム６（定置バッテリ７）の設置位置は、望ましくは降坂路Ａの区間と登坂路Ｂの区間とのエネルギ収支が釣り合う地点に定める。これにより降坂路Ａでの回生電力を最大限に有効利用できる。但し、定置バッテリ７の容量や動作条件、或いはエネルギ回収システムの設置場所の地形などに起因する制限により実現できない場合には、この限りではない。
【００１８】
３）図に示すように、マネージメントシステム６に風力発電システム１２や太陽光発電パネル１３、或いは系統電源を接続し、これらの電力を定置バッテリ７に充電するように構成してもよい。気象条件により発電量のバラツキが生じるが、上記したように発電電力を定置バッテリ７に一時的に貯めるため、何ら問題なく利用可能である。
４）図に示すように、定置バッテリ７を多数の小容量モジュール７ａから構成してもよい。エネルギ回収システムを構築した後、その利用状況に応じて定置バッテリ７の容量を容易に変更できるためである。
【００１９】
［第２実施形態］
図２は第２実施形態の電気自動車のエネルギ回収システムを示す全体構成図である。
本実施形態のエネルギ回収システムは、例えば高速道路の減速レーンＣや加速レーンＤに設けられている。減速レーンＣとは、高速道路の本線Ｅからサービスエリア、パーキングエリア、インターチェンジ（以下、代表して「ＳＡなど」という）に侵入するときの車線であり、減速レーンＣを走行中の車両は減速に伴ってモータを回生制御する。また、加速レーンＤとは、ＳＡなどから高速道路の本線Ｅに侵入するときの車線であり、加速レーンＤを走行中の車両は加速のためにモータを力行制御する。
【００２０】
図２ではエネルギ回収システムをサービスエリアに設置した例を示し、上り車線及び下り車線の各減速レーンＣにはそれぞれ受電装置３が設けられ、各加速レーンＤにはそれぞれ給電装置４が設けられている。受電装置３及び給電装置４には電力ケーブル２１を介して個別にマネージメントシステム６が接続され、これらのマネージメントシステム６は電力ケーブル２２を介して互いに接続されている。
【００２１】
減速レーンＣを走行中の車両は、モータの回生制御による発電電力を車載バッテリに充電する。車載バッテリが満充電になると、発電電力は減速レーンＣ上の受電装置３を介してマネージメントシステム６の定置バッテリ７に充電される。一方、加速レーンＤを走行中の車両は、車載バッテリからの放電電力によりモータを力行制御する。マネージメントシステム６の定置バッテリ７から放電された電力は加速レーンＤ上の給電装置４を介して車両に給電され、モータ駆動や車載バッテリの充電に利用される。
以上のように、減速レーンＣを走行中の車両の車載バッテリが満充電になると、その余剰電力をマネージメントシステム６の定置バッテリ７に一時的に充電した後、加速レーンＤを走行中の車両に給電している。従って、重複する説明はしないが、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
［第３実施形態］
図３は第３実施形態の電気自動車のエネルギ回収システムを示す全体構成図である。
本実施形態のエネルギ回収システムは、例えば高速道路のカーブ地点に設けられている。カーブに侵入する際の車両はモータを回生制御しながら減速し（以下、減速区間Ｆという）、カーブから脱出する際の車両はモータを力行制御しながら加速する（以下、加速区間Ｇという）。
各減速区間Ｆにはそれぞれ受電装置３が設けられ、各加速区間Ｇにはそれぞれ給電装置４が設けられている。受電装置３及び給電装置４には電力ケーブル３１を介して個別にマネージメントシステム６が接続され、これらのマネージメントシステム６は電力ケーブル３２を介して互いに接続されている。
【００２３】
減速区間Ｆを走行中の車両は、モータの回生制御による発電電力を車載バッテリに充電する。車載バッテリが満充電になると、発電電力は減速区間Ｆ上の受電装置３を介してマネージメントシステム６の定置バッテリ７に充電される。一方、加速区間Ｇを走行中の車両は、車載バッテリからの放電電力によりモータを力行制御する。マネージメントシステム６の定置バッテリ７から放電された電力は、加速区間Ｇ上の給電装置４を介して走行中の車両に給電され、モータ駆動や車載バッテリの充電に利用される。
以上のように、減速区間Ｆを走行中の車両の車載バッテリが満充電になると、その余剰電力をマネージメントシステム６の定置バッテリ７に一時的に充電した後、加速区間Ｇを走行中の車両に給電している。従って、重複する説明はしないが、上記第１及び第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
［第４実施形態］
図４は第４実施形態の電気自動車のエネルギ回収システムを示す全体構成図である。
本実施形態のエネルギ回収システムは、例えば一般道の信号機４１を備えた交差点に設けられている。交差点に侵入する際の車両は、信号機４１が赤信号の場合にはモータを回生制御しながら減速して停止位置で停止する。その後に信号機４１が青信号になると、車両はモータを力行制御しながら発進後に加速して交差点から離脱する。
交差点の各車線の停止位置付近には、受電機能及び給電機能を兼ね備えた受給電装置４２がそれぞれ設けられている。各受給電装置４２は電力ケーブル４３を介して共通のマネージメントシステム６と接続されている。
【００２５】
赤信号に呼応して停止位置の手前で減速中の車両は、モータの回生制御による発電電力を車載バッテリに充電する。車載バッテリが満充電になると、発電電力は受給電装置４２を介してマネージメントシステム６の定置バッテリ７に充電される。定置バッテリ７に蓄えられた電力は、上記のように停車した車両が青信号に呼応して発進する際、或いは他車線で停止している車両が発進する際に、受給電装置４２を介して当該車両に給電される。
以上のように、交差点で車両が停止する際に車載バッテリが満充電になると、その余剰電力をマネージメントシステム６の定置バッテリ７に一時的に充電した後、停止位置から発進する車両に給電している。従って、重複する説明はしないが、上記第１乃至第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
無論、これら第２乃至第４実施形態に対し、上記１）〜４）の変更事項を適用してもよいことは言うまでもない。
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、ハイブリッド型トラック１，２への受給電を想定したが、車両の種別はこれに限るものではなく任意に変更可能である。従って、例えば走行用動力源としてモータのみを搭載した電気自動車に適用したり、或いはバスや乗用車に具体化したりしてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１    ハイブリッド型トラック（第１の車両）
２    ハイブリッド型トラック（第２の車両）
３    受電装置（受電手段）
４    給電装置（給電手段）
７    定置バッテリ（蓄電手段）
８    充放電コントローラ（受給電制御手段）
４２  受給電装置（受電手段、給電手段）
【図１】
2015076930.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015076930.tif 000006