(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に配設した地上接点が放電用スイッチ手段を介して接続された地上キャパシタ及び前記地上キャパシタの両端が充電用スイッチ手段を介して接続された直流電源を有する地上設備と、
前記地上接点に接触し得るように車両に搭載された車載接点及び前記地上接点に接触した前記車載接点を介して前記地上キャパシタからの電流で充電されて車両の走行用の電動機の電源となる車載キャパシタを有する車載設備と、
走行中の車両を検出して車両検出信号を送出する車両検出手段と、
前記充電用スイッチ手段をオンにして前記地上キャパシタを充電すると共に、前記車両検出信号を受信したときに前記放電用スイッチ手段をオンにして前記地上キャパシタに充電しておいた電荷の放電に伴う放電電流を前記車載キャパシタに供給するように制御する制御手段とを具備し、
前記車両検出手段は、前記車両の走行速度も検出するとともに、この走行速度を表す情報も含む前記車両検出信号を送信するものとし、
前記制御手段は、前記車両検出信号に含まれる走行速度が所定の範囲に収まっていない場合には、前記車両が前記地上接点の上方を通過している間でも前記放電用スイッチ手段のオフ状態を継続して保持するように制御する
ことを特徴とする車両に対する電力伝送システム。
【請求項２】
請求項１に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、
前記地上接点は、定電流回路を介して前記地上キャパシタと接続されていることを特徴とする車両に対する電力伝送システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、
前記地上接点は、陽極接点及び陰極接点から構成され、
前記陽極接点及び前記陰極接点は、前記道路の進行方向に沿い所定の間隔を空けてそれぞれ配設され、かつ、道路の幅方向には並設されておらず、
前記陽極接点及び前記陰極接点は、前記車両が走行する道路の幅と同じ幅に形成されている
ことを特徴とする車両に対する電力伝送システム。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、
前記地上設備は、前記車両が走行する道路に沿い多数を間欠的に配設したことを特徴とする車両に対する電力伝送システム。
【請求項５】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、
前記地上設備は、前記車両が停車する場所に配設すると共に、前記地上接点が前記車載接点に接触し、且つ前記車両を停車させた状態で前記車載キャパシタへの充電を行うようにしたものであることを特徴とする車両に対する電力伝送システム。
【請求項６】
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、
前記車両は、電動機と共に内燃機関による動力も駆動装置として搭載しているハイブリッド車であることを特徴とする車両に対する電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両に対する電力伝送システムに関し、特に、電動車両に電力を伝送する場合に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境保全、特に二酸化炭素の増加に伴う地球温暖化防止のため、石油消費の抑制対策が種々講じられている。その一環としてガソリン車の代替車両としてのハイブリッド車乃至電気自動車（以下、電気自動車等という。）が開発された。この種の電気自動車等は車載電池を電源として電動機を駆動するものである。
【０００３】
トラックの石油消費量は大きいため、これを電気自動車等に切替えることにより石油消費を良好に抑制することができる。ところが、乗用車と異なり、大きなパワーを要する大型貨物トラックの電動化を電池の搭載で実現するのは、電池が大きくなり過ぎてほぼ不可能とされる。一方、ブレーキ時回生用の電気二重層キャパシタ搭載のハイブリッド・トラックは実用化されているが、その蓄積エネルギでは仮に電動モードで走れたとしても距離は数百ｍと非常に短いうえに、高速道路の定速走行ではハイブリッド化による燃費改善の効果は小さい。
【０００４】
そこで、電気自動車等の開発と並行して電気自動車充電用の無接触送電方式も提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような無接触送電方式によれば、高速道路を走行中のトラックに対して外部から電力を送電することができる。
【０００５】
一方、電力を送電する効率の観点からは、電気自動車の電池やキャパシタには接点を介して直接的に電力を送電することが望ましい。特にトラックなど大型車両には大電力が必要になるので、効率よく電力を送電する必要性がある。この場合、車両のキャパシタに車載接点を設け、道路にも当該車載接点に接触し得る地上接点を設けることで、車両に直接電力を送電することができる。
【０００６】
しかしながら、直接接触により車両に対して電力を供給する際には、安全面での問題がある。例えば、人が道路を歩行して地上接点に触れてしまう場合や、事故などにより停車した車両の車載接点以外の部分に地上接点が触れてしまう場合等である。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２４５８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑み、安全且つ効率よく電力を伝送し得る車両に対する電力伝送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】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、地上に配設した地上接点が放電用スイッチ手段を介して接続された地上キャパシタ及び前記地上キャパシタの両端が充電用スイッチ手段を介して接続された直流電源を有する地上設備と、前記地上接点に接触し得るように車両に搭載された車載接点及び前記地上接点に接触した前記車載接点を介して前記地上キャパシタからの電流で充電されて車両の走行用の電動機の電源となる車載キャパシタを有する車載設備と、走行中の車両を検出して車両検出信号を送出する車両検出手段と、前記充電用スイッチ手段をオンにして前記地上キャパシタを充電すると共に、前記車両検出信号を受信したときに前記放電用スイッチ手段をオンにして前記地上キャパシタに充電しておいた電荷の放電に伴う放電電流を前記車載キャパシタに供給するように制御する制御手段とを具備し、前記車両検出手段は、前記車両の走行速度も検出するとともに、この走行速度を表す情報も含む前記車両検出信号を送信するものとし、前記制御手段は、前記車両検出信号に含まれる走行速度が所定の範囲に収まっていない場合には、前記車両が前記地上接点の上方を通過している間でも前記放電用スイッチ手段のオフ状態を継続して保持するように制御することを特徴とする車両に対する電力伝送システムにある。
【００１０】
かかる第１の態様では、地上接点と車両の車載接点との直接的な接触により車載キャパシタに電力を供給するので、無接触による電力の供給に比して効率的である。また、車両の通過を検出したことを条件として、車載キャパシタに電力を供給するので、万が一、人体が地上接点に触れたとしても感電等の事故を避けることができる。さらに、制限速度を大きく超えるような高速で走行している場合や、渋滞等により異常な低速で走行している場合には、地上設備が機能しないようにロックすることもできる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、前記地上接点は、定電流回路を介して前記地上キャパシタと接続されていることを特徴とする車両に対する電力伝送システムにある。
【００１２】
かかる第２の態様では、車載キャパシタを定電流で充電することができる。これにより車載キャパシタの充電効率を向上することができる。
【００１５】
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、前記地上接点は、陽極接点及び陰極接点から構成され、前記陽極接点及び前記陰極接点は、前記道路の進行方向に沿い所定の間隔を空けてそれぞれ配設され、かつ、道路の幅方向には並設されておらず、前記陽極接点及び前記陰極接点は、前記車両が走行する道路の幅と同じ幅に形成されていることを特徴とする車両に対する電力伝送システムにある。
【００１６】
かかる第３の態様では、陽極接点及び陰極接点は道路の幅一杯に配設されるので、車両は、車載接点を陽極接点及び陰極接点に確実に接触させることができる。また、陽極接点及び陰極接点は所定の間隔を空けて配設されているので、人体が同時に陽極接点及び陰極接点に触れて感電する虞は無い。
【００１７】
本発明の第４の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、前記地上設備は、前記車両が走行する道路に沿い多数を間欠的に配設したことを特徴とする車両に対する電力伝送システムにある。
【００１８】
かかる第４の態様では、車両を走行させながら各地上設備から間欠的に車載キャパシタに電気エネルギを供給することができる。
【００１９】
本発明の第５の態様は、第１〜第３の何れか一つの態様に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、前記地上設備は、前記車両が停車する場所に配設すると共に、前記地上接点が前記車載接点に接触し、且つ前記車両を停車させた状態で前記車載キャパシタへの充電を行うようにしたものであることを特徴とする車両に対する電力伝送システムにある。
【００２０】
かかる第５の態様では、例えば、バス停で停車しているバスに電力を供給する場合に適用できるので、十分な電力を確実にバスに供給できる。
【００２１】
本発明の第６の態様は、第１〜第５の何れか一つの態様に記載する車両に対する電力伝送システムにおいて、前記車両は、電動機と共に内燃機関による動力も駆動装置として搭載しているハイブリッド車であることを特徴とする車両に対する電力伝送システムにある。
【００２２】
かかる第６の態様では、ハイブリッド車に安全且つ効率よく電力を供給できる。 
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、従来の連続的な電力伝送と全く異なる電気自動車等のエネルギ伝送システムを安全且つ効率よく構築することができる。すなわち、地上接点と車両の車載接点との直接的な接触により車載キャパシタに電力を供給するので、無接触による電力の供給に比して効率的である。また、車両の通過を検出したことを条件として、車載キャパシタに電力を供給するので、万が一、人体が地上接点に触れたとしても感電等の事故を避けることができる。
【００２４】
また、高速道路に適切な間隔で道路表面に埋め込んだ地上接点から、車両の通過ごとに、次の地上接点の位置までの短距離の走行に十分な車載キャパシタを搭載した車両への間欠的充電を行い、大型トラックであっても高速道路の電動走行を実現することが可能となり、運輸の電力化に貢献するのみならず、石油消費の飛躍的な抑制効果も得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。
【００２６】
図１及び図２は本実施形態に係る車両に対する電力伝送システムの概略構成図である。図１及び図２に示すように地上設備Ａは、定電流電源５を有しており、地上接点である陽極接点１０及び陰極接点１１が定電流電源５に接続されている。
【００２７】
定電流電源５は、定電流回路６と、地上キャパシタＣ１と、直流電源ＤＣとから構成されている。詳言すると、地上キャパシタＣ１は、充電用スイッチＳ２を介して直流電源ＤＣに接続され、定電流回路６は、地上キャパシタＣ１に接続されている。また、陽極接点１０は定電流回路６の一端に、陰極接点１１は放電用スイッチＳ１を介して定電流回路６の他端に接続されている。
【００２８】
地上キャパシタＣ１は、直流電源ＤＣからの電力を充電し、定電流回路６は地上キャパシタＣ１を電源として陽極接点１０及び陰極接点１１に定電流を供給するよう構成されている。なお、陽極接点１０及び陰極接点１１は地上に露出するように配設されている。
【００２９】
一方、車両１に搭載された車載設備Ｂは、車載接点である車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１と、車載キャパシタＣ２とを有している。車載陽極接点２０は地上の陽極接点１０に接触し、車載陰極接点２１は地上の陰極接点１１に接触し得るように車両１に設けられている。そして、車載キャパシタＣ２は、陽極接点１０及び陰極接点１１にそれぞれ接触した車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１を介して定電流電源５からの定電流で充電される。車載キャパシタＣ２は、車両１の走行用の電動機（図示せず）の電源となる。
【００３０】
前述の如き地上キャパシタＣ１及び車載キャパシタＣ２としては、大容量の電気二重層キャパシタが好適である。なお、キャパシタの一般的な特性としては短時間の大電流で充電可能であり、充電した電荷を長時間に亘って取り出すことができるという特性を有している。
【００３１】
ちなみに、大型トラックの定常走行時の電動機の出力を１００ｋＷ程度と考えると、１０秒（８０ｋｍ／ｈで２２０ｍ）走行するのに要するエネルギは、１００ｋＷ×１０ｓｅｃ＝１０6Ｊｏｕｌｓ＝２７８Ｗｈとなる。このエネルギを１００ｍｓで充電するには、１ｋＶ、１０ｋＡの電流が必要であるが、これは特に難しい水準ではない。すなわち、従来のキャパシタに較べ飛躍的な大容量化が可能な電気二重層キャパシタを利用すれば容易に実現し得る。
【００３２】
また、車両検出センサ４が、車両１からみて陽極接点１０及び陰極接点１１よりも手前に配設されている。車両検出センサ４は、例えば重量センサであり、所定以上の重量を検出したら走行中の車両１が車両検出センサ４を通過したことを表す車両検出信号Ｓを制御部３に送信する。
【００３３】
制御部３は充電用スイッチＳ２をオンにして地上キャパシタＣ１を充電するとともに、放電用スイッチＳ１をオンにして、地上キャパシタＣ１に充電しておいた電荷を放電させる。これにより、当該放電に伴う放電電流は定電流回路６により定電流となり、当該定電流が陽極接点１０及び陰極接点１１に供給される。
【００３４】
ここで、本形態に係る制御部３は、車両検出センサ４からの車両検出信号Ｓに基づき走行中の車両１の車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１がそれぞれ陽極接点１０及び陰極接点１１に接触しているとき定電流を供給するように放電用スイッチＳ１のオン乃至オフを制御する。
【００３５】
さらに詳言すると、図３（ａ）に示すように、制御部３が車両検出信号Ｓを受信していないとき、すなわち車両検出センサ４が走行中の車両１を検出する以前においては、制御部３は、放電用スイッチＳ１をオフにする。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、制御部３が車両検出信号Ｓを受信したとき、すなわち車両検出センサ４が走行中の車両１を検出したとき、放電用スイッチＳ１をオンにして、陽極接点１０及び陰極接点１１に定電流電源５からの定電流を供給し得る状態にする。この状態で、更に車両１が進行すると、図３（ｃ）に示すように、車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１が地上の陽極接点１０及び陰極接点１１にそれぞれ接触し、車載キャパシタＣ２には定電流電源５からの定電流が供給され、車載キャパシタＣ２が充電される。
【００３７】
なお、車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１が地上の陽極接点１０及び陰極接点１１にそれぞれ接触しているときに、地上キャパシタＣ１の電荷が全て放電されるように地上キャパシタＣ１の時定数が設定されている。
【００３８】
最後に、制御部３は、放電用スイッチＳ１をオンにしてから所定の時間を経過した後、放電用スイッチＳ１をオフにする。この所定の時間は、地上キャパシタＣ１の電荷が全て放電された後となるように設定する。
【００３９】
地上キャパシタＣ１の充電は、先行する車両１の車載キャパシタＣ２に対する地上キャパシタＣ１の放電による電力伝送と、後行する車両１の車載キャパシタＣ２に対する地上キャパシタＣ１の放電による電力伝送との間に行う。すなわち、制御部３が放電用スイッチＳ１をオフ状態とした一定時間後、次にオン状態とする前に、充電用スイッチＳ２を一定時間オン状態とすることで直流電源ＤＣから地上キャパシタＣ１に充電電流を供給する。なお、かかる充電時間は、高速道路を走行する車両１の平均的な車間を考慮して決めればよいが、例えば５ｓｅｃ程度が好適である。
【００４０】
上記実施の形態では、陽極接点１０・陰極接点１１と車載陽極接点２０・車載陰極接点２１とが接触しているときに車載キャパシタＣ２への充電が行われるように制御しているが、かかる制御は車両１が所定の速度範囲で走行している場合に良好に行うことができる。すなわち、制限速度を大きく超えるような高速で走行している場合や、渋滞等により異常な低速で走行している場合には、当該地上設備Ａが機能しないようにロックすることもできる。具体的には、車両検出センサ４で車両１の走行速度も検出し、この走行速度を表す情報もその出力信号である車両検出信号Ｓに含め、さらに車両検出信号Ｓを入力した制御部３で車両１の走行速度が所定の速度範囲に収まっていないことを検出した場合には、車両１が放電用スイッチＳ１をオフ状態に保持するように制御して定電流電源５からの放電電流を供給しないようにする。
【００４１】
図４（ａ）及び（ｂ）は、地上設備Ａの陽極接点及び陰極接点を道路に配設する態様を例示する図であり、図４（ｃ）は、図４（ｂ）の進行方向Ｘから見た正面図である。
【００４２】
図４（ａ）のように、進行方向Ｘに向かい道路８を走行している車両１が示されている。地上設備Ａの陽極接点１０及び陰極接点１１は、道路８の幅と同じ幅に形成されており、進行方向Ｘに沿い所定の間隔を空けて道路８に配設されている。この所定の間隔は、人体が同時に陽極接点１０及び陰極接点１１に触れることができない程度の間隔にしてあるので、人が各接点１０、１１に触れて感電する虞は無い。また、道路８の幅一杯に陽極接点１０及び陰極接点１１が配設してあるので、車両１は、車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１をそれぞれ陽極接点１０及び陰極接点１１に確実に接触させることができる。
【００４３】
なお、陽極接点１０及び陰極接点１１の進行方向Ｘの幅Ｌ２は、車両１の車載陽極接点２０と車載陰極接点２１との間の距離Ｌ１よりも短い範囲内で、可及的に長くすることが好ましい。これにより、陽極接点１０・陰極接点１１と車載陽極接点２０・車載陰極接点２１とが接触する時間が長くなるので、充電時間をより多く確保できる。
【００４４】
一方、図４（ｂ）及び図４（ｃ）のように、陽極接点１０及び陰極接点１１を進行方向Ｘに沿い延設し、それぞれが平行となるように並べることも可能である。また車両１もこれに対応して、例えば、車載陽極接点２０は車両１の左側、車載陰極接点２１は車両１の右側に設ける。この場合、車両１は、車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１が陽極接点１０及び陰極接点１１にそれぞれ接触するように走行しなければならないが、車載キャパシタＣ２に充電することは可能である。
【００４５】
また、車載設備Ｂの車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１の形状は特に限定されないが、次のような態様が挙げられる。例えば、車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１は、各先端部に磁石が設けられたものとする。そして、先端部が地表面から数ｃｍ程度浮くように車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１を車両１の下部に取り付け、車載陽極接点２０及び車載陰極接点２１が陽極接点１０及び陰極接点１１の上方に位置したときに、磁力で車載接点と地上接点とが接触するようにしてもよい。
【００４６】
なお、車両１は車載キャパシタＣ２を電源とする電気自動車等であれば特別な制限はな
いが、渋滞等により車載キャパシタＣ２に対する充電を行うことができない事態が発生することも考えられる。そこで、そのときには通常のエンジンで走行させることができるハイブリッド車が好適である。
【００４７】
また、本実施形態では、定電流回路６を設けて車載キャパシタＣ２に定電流が供給されるようにしたので、車載キャパシタＣ２を効率よく充電できる。ただし、定電流回路６を省略して、地上キャパシタＣ１からの電荷が、陽極接点１０・陰極接点１１・車載陽極接点２０・車載陰極接点２１を介して車載キャパシタＣ２に供給されるようにしてもよい。
【００４８】
図５は車両が走行して間欠的な充電を繰り返す電力伝送システムを示す説明図である。同図に示すように、当該電力伝送システムの地上設備Ａは車両１が走行する道路８に沿い多数を間欠的に配設してある。ここで、地上設備Ａは、例えば平均１００ｍおきに設置してある。したがって、車両１は次の地上設備Ａの位置まで走行し得る電気エネルギを車載キャパシタＣ２（図１参照）に蓄積することができれば良い。そこで、等間隔に地上設備Ａを設置するのは不合理で、平地では間隔大、登坂路では間隔小、下り坂では最大間隔というように無駄がない設定を行う。
【００４９】
かかるシステムでは、車両１を走行させながら各地上設備Ａから間欠的に車載キャパシタＣ２に電気エネルギを供給することができる。
【００５０】
図６は車両が停車した状態で充電を行う電力伝送システムを示す説明図である。同図に示すように、当該電力伝送システムにおける地上設備Ａは、車両１（例えばバス）が停車する場所に配設するとともに、車載接点が地上接点に接触し、且つ車両１を停車させた状態で車載キャパシタＣ２への充電を行う。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は電力の利用に関連する産業分野、自動車の製造・販売に関連する産業分野乃至道路の建設・保守等に携わる産業分野等、広い産業分野に亘って利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る車両に対する電力伝送システムの概略構成図である。
【図２】本実施形態に係る車両に対する電力伝送システムの概略構成図である。
【図３】本実施形態に係る制御部の動作を説明する図である。
【図４】地上設備の陽極接点及び陰極接点を道路に配設する態様を例示する図である。
【図５】車両が走行して間欠的な充電を繰り返す電力伝送システムを示す説明図である。
【図６】車両が停車した状態で充電を行う電力伝送システムを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１            車両
３            制御部
４            車両検出センサ
５            定電流電源
６            定電流回路
８            道路
１０            陽極接点
１１            陰極接点
２０            車載陽極接点
２１            車載陰極接点
Ａ            地上設備
Ｂ            車載設備
Ｃ１            地上キャパシタ
Ｃ２            車載キャパシタ
ＤＣ            直流電源
Ｓ１            放電用スイッチ
Ｓ２            充電用スイッチ
【図１】
0004911520.tif 000002
【図２】
0004911520.tif 000003
【図３】
0004911520.tif 000004
【図４】
0004911520.tif 000005
【図５】
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【図６】
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