JP2023157636A - 電池トレーラ - Google Patents

Abstract

【課題】車両に接続すること及び前記車両から切り離すことが可能な電池トレーラが、車両から切り離された状態で走行するときの走行安定性を高めることのできる技術を提供すること。【解決手段】電池トレーラは、１軸の車輪と、車輪の前方或いは後方のいずれか一方に設けられた補助輪と、車輪を制駆動する駆動装置と、補助輪にかかる荷重を検出する荷重センサーと、を備える。駆動装置は、電池トレーラが車両から切り離された状態のときは、荷重センサーが検出する荷重に応じて車輪を駆動する駆動力又は車輪を制動する制動力の大きさに制限を加えるように構成される。【選択図】図２

Description

本開示は、電池トレーラに関する。

特許文献１は、移動可能なバッテリ装置によって、電気自動車への電気の供給を効果的に行うための技術を開示している。特許文献１に開示されるバッテリ装置は、電気自動車などの車両に後付けすることができる。電気自動車は、バッテリ装置を後付けしてバッテリ装置から電気の供給を受けながら走行することで、航続距離を延ばすことができる。

特許第５１１３９５０号公報

特許文献１において開示されているように、電気自動車などの車両に後付け可能なバッテリ装置が知られている。このように、車両に後付けされ、車両に電力を供給すること及び車両に牽引されて移動することができるバッテリ装置は、バッテリトレーラ、或いは電池トレーラとも呼ばれる。電池トレーラには、駆動装置が設けられることがあり、車両や人に牽引されない状態でも走行することができる。しかし、小型化や軽量化の必要があるため、電池トレーラには２軸以上の車輪を設けることができない場合が多い。また、仮に２軸の車輪を設けたとしても、その軸間を短く設定せざるを得ない場合が多い。そのため、車両から切り離された状態での電池トレーラの走行は不安定になりやすい。

本開示の目的は、電池トレーラが車両から切り離された状態で走行するときの走行安定性を高めることのできる技術を提供することにある。

本開示は、車両に接続すること及び車両から切り離すことが可能に構成された電池トレーラに関する。
電池トレーラは、
１軸の車輪と、
車輪の前方或いは後方のいずれか一方に設けられた補助輪と、
車輪を制駆動する駆動装置と、
補助輪にかかる荷重を検出する荷重センサーと、を備える。
駆動装置は、
電池トレーラが車両から切り離された状態のときは、荷重センサーが検出する荷重に応じて車輪を駆動する駆動力又は車輪を制動する制動力の大きさに制限を加えるように構成される。

本開示の技術によれば、電池トレーラが車両から切り離された状態で走行するときには、補助輪にかかる荷重に応じて駆動力又は制動力が制限される。これによって、電池トレーラが車両から切り離された状態で走行するときに、過度な加速や減速によってバランスを崩すことを防ぎ、走行安定性を高めることができる。

本実施の形態に係る電池トレーラの概略図である。 本実施の形態に係る電池トレーラが実行する処理の例を示したフローチャートである。

添付図面を参照して、本開示の実施の形態を説明する。

１．電池トレーラの構成及び処理
本実施の形態に係る電池トレーラは、電池を搭載したトレーラである。トレーラが搭載する電池は、電気自動車などの車両に電力を供給するための予備用電池として使用される。電池トレーラは車両に接続することができ、搭載した電池から電気自動車に電力を供給すること、及び電気自動車に牽引されて移動することが可能である。車両は、電池トレーラを接続し、電池トレーラから電力の供給を受けながら走行することで、航続距離を延ばすことができる。

電池トレーラは、車両から自由に取り外しが可能で、車両に接続した後は再び車両から切り離すこともできる。図１には、車両から切り離された状態の電池トレーラ１が示されている。電池トレーラ１は、電池１１を搭載している。また、電池トレーラ１は、車輪１２、補助輪１３、及びトーイングヒッチ１４、並びに図示されない荷重センサー及び駆動装置を備える。

車輪１２は、電池トレーラ１が車両に牽引されて走行するとき、及び車両から切り離された状態で、自身の駆動装置によって或いは人に牽引されて走行するときのいずれにも使用される車輪である。電池トレーラ１が車両に牽引されるときに車両の機動性を損なわないために、また軽量化や小型化のために、車輪１２は通常は１軸の車輪又は軸間の短い２軸の車輪である。図１では、車輪１２は１軸の車輪として描かれている。

電池トレーラ１は、車輪１２が１軸の車輪又は軸間の短い２軸の車輪であっても車両から切り離された状態で自立できるように、補助輪１３を備える。補助輪１３は、電池トレーラ１が車両に接続されているときには車両の走行を妨げないように電池トレーラ１の内部に格納され、電池トレーラ１が車両から切り離されたときに内部から展開されてもよい。補助輪１３は、２輪以上の車輪であってもよいが、電池トレーラ１の小型化や軽量化のため、通常は車輪１２よりも小さく強度の低い１輪の車輪である。補助輪１３は、車輪１２の前方或いは後方のいずれか一方に設けられる。図１では、補助輪１３は、車輪１２の前方に設けられている。以下、車輪１２が１軸の車輪であり、補助輪１３が車輪１２の前方に設けられている状態を仮定して本実施の形態を説明する。

荷重センサーは、補助輪１３にかかる荷重を検出するセンサーである。補助輪１３にかかる荷重とは、補助輪１３の接地荷重のことであり、補助輪１３の軸にかかる荷重に等しい。

トーイングヒッチ１４は、電池トレーラ１を車両と機械的に接続するとともに電気的に接続するための器具であり、ヒッチメンバーとも呼ばれることがある。図示されないが、トーイングヒッチ１４は、接続センサーを備え、電池トレーラ１が車両に接続されているか否かを検知することができる。

駆動装置は、車輪１２を制駆動する装置である。車両に接続されているときは、電池トレーラ１は、駆動装置で車輪１２を制駆動することで車両の走行を補助することができる。また、駆動装置を備えることで、電池トレーラ１は車両や人に牽引されなくても自力で走行することができる。電池トレーラ１は、例えば、充電スポットに移動するときなどは、車両から切り離された状態で駆動装置によって車輪１２を制駆動し自力で走行して移動する。

駆動装置は、車輪１２に駆動力及び制動力を与えるためのモータ、及びモータの制駆動力を制御する制御装置を含む。モータによって車輪１２が駆動されると、車輪１２は図１の矢印で示す方向（前向き）に回転し、電池トレーラ１が前進する。車輪１２が制動されるときは、車輪１２に後向きの回転方向の力が与えられ、電池トレーラ１は減速する。モータや制御装置が必要とする電力は、電池１１から供給される。また、駆動装置は、車輪１２を制動する際に回生エネルギーを電力として回収して電池１１を充電することもできる。特に、電池トレーラ１が車両に接続されているときは、駆動装置の制動力によって車両のブレーキを補助しながら、電池１１を充電することができる。

駆動装置は、操舵システムの一部として構成され、オペレータにより操作されてもよい。操舵システムは、駆動装置を遠隔操作するためのシステムであってもよいし、電池トレーラ１に取り付けられた操作盤により駆動装置を操作するためのシステムであってもよい。電池トレーラ１は、オペレータによる操作を必要とせずに自律して走行してもよいし、駆動システムを通じたオペレータの操作を受けて走行してもよい。或いは、駆動システムは、オペレータが制駆動開始及び駆動停止のみを指示するためのシステムであってもよく、制駆動開始が指示された後は、電池トレーラ１は自律して走行してもよい。

電池トレーラ１が車両に接続されているときは、走行中に電池トレーラ１が転倒する恐れは小さいため、駆動装置が車輪１２に与える制駆動力の大きさを制限する必要はないと考えられる。しかし、車両から切り離された状態のときは、電池トレーラ１の車輪１２の車軸回りの慣性モーメントは、車両に接続された状態よりも小さくなる。そのため、車両に接続された状態と比較すると、電池トレーラ１は車輪１２の車軸回りに回転しやすく、走行は不安定になりやすい。特に、電池トレーラ１の加速時には、補助輪１３が浮いた不安定な状態となって転倒につながることがある。

加速時には、電池トレーラ１には慣性の法則により車輪１２の車軸を軸として後向きに回転させるような力のモーメントが働く。よって、車輪１２の前方にある補助輪１３にかかる荷重は、加速度が高くなるにつれ小さくなっていく。加速度が更に高くなっていくと、やがて補助輪１３にかかる荷重はゼロになり、補助輪１３は地面に接地しない浮いた状態となる。そして、電池トレーラ１は車輪１２のみで地面と接する不安定な状態になる。更に加速度が高くなれば、電池トレーラ１は車輪１２の車軸回りに後向きに回転し、支えるものがないためにバランスを崩して転倒する可能性がある。

逆に、電池トレーラ１の減速時には、補助輪１３に過度な荷重がかかることがある。この場合もやはり、電池トレーラ１はバランスを崩して転倒する恐れがある。

減速時には、電池トレーラ１には車輪１２の車軸を軸として前向きに回転させるような力のモーメントが働く。車輪１２の前方にある補助輪１３にかかる荷重は、減速度が高くなるにつれ大きくなっていき、やがて補助輪１３に過度に荷重がかかった状態となる。なお、ここでいう減速度とは、負の加速度のことである。補助輪１３が浮いた状態と比較すると安定しているものの、補助輪１３は過大な荷重を支えられるように設計されていないため、過度な荷重がかかれば走行に支障をきたしたり、荷重を支えきれなくなって電池トレーラ１がバランスを崩したりすることがある。そのため、この場合も、電池トレーラ１の転倒につながる恐れがある。

上述の課題を解決するため、本実施の形態に係る電池トレーラ１は、補助輪１３にかかる荷重を荷重センサーによって検出する。そして、電池トレーラ１が車両から切り離されている間は、補助輪１３にかかる荷重に基づき、駆動装置が車輪１２を制駆動する制駆動力の大きさを制限する。図２は、電池トレーラ１が実行する処理の例を示すフローチャートである。図２のフローチャートで示される処理は、所定の制御サイクルで繰り返し実行される。

ステップＳ１０１において、電池トレーラ１は、電池トレーラ１が車両から切り離されているか否かを判定する。電池トレーラ１が車両から切り離されている場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。電池トレーラ１が車両に接続されている場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、今サイクルの処理は終了する。電池トレーラ１は、接続センサーから取得する情報により、電池トレーラ１が車両と接続されているか切り離されているかを判定することができる。

ステップＳ１０２において、電池トレーラ１は、荷重センサーから、補助輪１３にかかる荷重を取得する。荷重が取得されると、処理は、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３において、電池トレーラ１は、ステップＳ１０２で取得した荷重が定められた荷重Ａよりも小さいか否かを判定する。補助輪にかかる荷重が荷重Ａよりも小さい場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０４に進む。補助輪にかかる荷重が荷重Ａ以上の場合（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、処理はステップＳ１０５に進む。荷重Ａとしては、電池トレーラ１が車両に接続されない状態で停止しているときに補助輪１３にかかる荷重よりも小さい荷重が予め定められる。

ステップＳ１０４において、電池トレーラ１は、駆動装置が車輪１２を駆動する駆動力の大きさに制限を加える。ステップＳ１０４の処理が実行されると今サイクルの処理は終了する。ステップＳ１０４においては、加速度を上昇させないように駆動力の大きさが制限される。

補助輪にかかる荷重が荷重Ａよりも小さくなるということは、車輪１２に与えられる駆動力が急増し、電池トレーラ１の加速度が大きくなったと考えられる。そのまま加速度が上昇し続けると、補助輪１３が浮いた不安定な状態となり電池トレーラ１はバランスを崩して転倒する恐れがある。ステップＳ１０４の処理は、このような事態を防ぐための処理である。なお、ステップＳ１０４における駆動力の制限は、一定時間が経過したら解除されてもよい。

ステップＳ１０５において、電池トレーラ１は、ステップＳ１０２で取得した荷重が定められた荷重Ｂよりも大きいか否かを判定する。補助輪にかかる荷重が荷重Ｂよりも大きい場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０６に進む。補助輪にかかる荷重がＢ以下の場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、処理は終了する。荷重Ｂとしては、電池トレーラ１が車両に接続されない状態で停止しているときに補助輪１３にかかる荷重よりも大きい荷重が予め定められる。

ステップＳ１０６において、電池トレーラ１は、駆動装置が車輪１２を制動する制動力の大きさに制限を加える。ステップＳ１０６の処理が実行されると今サイクルの処理は終了する。ステップＳ１０６においては、減速度を上昇させないように制動力の大きさが制限される。

補助輪にかかる荷重が荷重Ｂよりも大きいということは、車輪１２に与えられる駆動力が急減し、又は制動力が急増して、電池トレーラ１の減速度が大きくなったと考えられる。更に減速度が上昇して補助輪１３に過度な荷重がかかることを防ぐために、ステップＳ１０６において制動力が制限される。ステップＳ１０６における制動力の制限は一定時間が経過したら解除されてもよい。

２．補助輪が後方に設けられる場合
以上、補助輪１３が車輪１２の前方に設けられている場合を仮定した実施形態について説明したが、上述の実施形態は、補助輪１３が車輪１２の後方に設けられる場合にも一般化することができる。ただし、ステップＳ１０４及びステップＳ１０６において制限される制駆動力が異なる。以下、補助輪１３が車輪１２の後方に設けられる場合について説明する。下記に説明する部分以外の構成、処理、及び効果については、補助輪１３が車輪１２の前方に設けられる場合と同様である。

補助輪１３が車輪１２の前方に設けられる場合と異なり、補助輪１３が車輪１２の後方に設けられる場合は、減速時に補助輪１３が浮きやすくなる。減速時には、電池トレーラ１には慣性の法則により車輪１２の車軸を軸として前向きに回転させるような力のモーメントが働く。よって、車輪１２の後方にある補助輪１３にかかる荷重は、減速度が高くなると小さくなっていく。減速度が更に高くなっていくと、やがて補助輪１３にかかる荷重はゼロになり、補助輪１３は地面に接地しない浮いた状態となる。更に減速度が高くなれば、電池トレーラ１は車輪１２の車軸回りに前向きに回転し、支えるものがないためにバランスを崩して転倒してしまう可能性がある。

逆に、加速時には、電池トレーラ１には車輪１２の車軸を軸として後向きに回転させるような力のモーメントが働き、車輪１２の後方にある補助輪１３にかかる荷重は大きくなる。そして、更に加速度が高くなると、補助輪１３には過度に荷重がかかった状態となる。これにより、走行に支障をきたしたり、補助輪１３が荷重を支えきれなくなって電池トレーラ１がバランスを崩し転倒したりすることがある。

そこで、補助輪１３が車輪１２の後方に設けられる場合には、ステップＳ１０４において、減速度を上昇させないように制動力の大きさに制限が加えられる。補助輪にかかる荷重が荷重Ａよりも小さくなるということは、車輪１２に与えられる駆動力が急減し、又は制動力が急増して、電池トレーラ１の減速度が大きくなったと考えられる。更に減速度が上昇して補助輪１３が浮いた不安定な状態となることを防ぐために、ステップＳ１０４で制動力の大きさが制限される。

また、ステップＳ１０６では、加速度を上昇させないように駆動力の大きさに制限が加えられる。補助輪１３にかかる荷重が荷重Ｂよりも大きいということは、車輪１２に与えられる駆動力が急増し、電池トレーラ１の加速度が大きくなったと考えられる。更に加速度が上昇して補助輪１３に過度な荷重がかかることを防ぐために、ステップＳ１０６で駆動力の大きさが制限される。なお、ステップＳ１０４及びステップＳ１０６における制駆動力の制限は、補助輪１３が車輪１２の前方に設けられる場合と同様に、一定時間が経過したら解除されてもよい。

３．２軸の車輪を備える場合
１章及び２章で説明した実施形態は、電池トレーラが２軸の車輪を備える場合にも適用することができる。２軸の車輪の軸間は短いため、電池トレーラ１はやはり前後に回転しやすくなる。補助輪が２軸の車輪の前方に設けられている場合には、電池トレーラの加速度が大きくなると補助輪が浮いた不安定な状態となって転倒につながることがあるし、電池トレーラの減速度が大きくなると補助輪に過度に荷重がかかりバランスを崩しやすくなる。また、逆に、補助輪が２軸の車輪の後方に設けられている場合には、電池トレーラ１の減速度が大きくなると補助輪１３が浮いた不安定な状態となって転倒につながることがあるし、電池トレーラの加速度が大きくなると補助輪に過度に荷重がかかりバランスを崩しやすくなる。このような事態を防ぐため、本実施の形態に係る電池トレーラは、車輪が２軸の車輪の場合にも、１軸の場合と同様の処理によって制駆動力の制限を行う。

４．まとめ
以上に説明したように、本実施の形態に係る電池トレーラ１は、補助輪にかかる荷重に基づき、駆動装置が車輪１２を制駆動する制駆動力を制限する。これによって、過度な加速や減速によって、補助輪１３が浮いた不安定な状態となることや、補助輪１３に過度な荷重がかかることを防ぐ。そうして、電池トレーラ１が車両から切り離された状態での走行を安定させることができる。

１ 電池トレーラ
１１ 電池
１２ 車輪
１３ 補助輪
１４ トーイングヒッチ

Claims (1)

1. 車両に接続すること及び前記車両から切り離すことが可能に構成された電池トレーラであって、
   １軸の車輪と、
   前記車輪の前方或いは後方のいずれか一方に設けられた補助輪と、
   前記車輪を制駆動する駆動装置と、
   前記補助輪にかかる荷重を検出する荷重センサーと、を備え
   前記駆動装置は、
   前記電池トレーラが前記車両から切り離された状態のときは、前記荷重センサーが検出する荷重に応じて前記車輪を駆動する駆動力又は前記車輪を制動する制動力の大きさに制限を加えるように構成される、
   電池トレーラ。

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