JP2023177036A - 自動運転車両及び自動運転車両のバッテリの充電方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光で発電された電力の利用を増やすことができる自動運転車両を提供する。【解決手段】本開示の自動運転車両２は、太陽電池と、太陽電池で発電された電力を充電可能なバッテリとを搭載する。本開示の自動運転車両２は、バッテリの充電電力量が現在地よりも増加する太陽光発電ポイントを探し、太陽光発電ポイントまで自動運転で移動する。【選択図】図２

Description

本開示は、太陽電池と太陽電池で発電された電力を充電可能なバッテリとを搭載した自動運転車両及び自動運転車両のバッテリの充電方法に関する。

特許文献１はソーラーパネルを搭載した車両を開示している。特許文献１に開示された車両は、所定の期間駐車させたときに期間内の総発電量が最大になると推定されるソーラーパネルの方向を駐車位置及び現在日時に基づいて決定する。そして、決定された方向へソーラーパネルが向くように、サスペンション装置を用いて駐車向きに応じて車両の姿勢を制御する。

特開２０１８－１２１３９５号公報

今日、社会全体での省エネを促進するべく、太陽光で発電された電力の車両での利用を増やすことが求められている。特許文献１に記載のように駐車中の車両で太陽光発電を行うことは、太陽光を有効に利用する一つの方法である。しかし、太陽光が当たらない位置に車両が駐車された場合には、どのようにソーラーパネルの方向を変えようとも太陽光による発電を行うことができない。

本開示は、上述のような課題に鑑みてなされたものである。本開示は、太陽光で発電された電力の車両での利用を増やすことによって省エネを促進することを目的とする。

本開示は上記目的を達成するための自動運転車両を提供する。本開示の自動運転車両は、太陽電池と太陽電池で発電された電力を充電可能なバッテリとを搭載する。本開示の自動運転車両は、バッテリの充電電力量が現在地よりも増加する太陽光発電ポイントを探すことと、太陽光発電ポイントまで自動運転で移動することとを実行するように構成されている。このような構成によれば、太陽光で発電された電力の自動運転車両での利用を増やすことができ、省エネを促進することができる。

本開示の自動運転車両は、周辺地域の天気予報に基づいて太陽光発電ポイントを決定することを実行するように構成されてもよい。天気予報を利用することで、太陽光発電に適した場所を予測して車両を移動させることができる。

本開示の自動運転車両は、照度センサによって検出された照度が周囲よりも高い場所を太陽光発電ポイントとして決定することを実行するように構成されてもよい。照度センサを用いることで、車両の近辺において太陽光発電に適した場所を車両が移動しながら自動で探すことできる。

本開示の自動運転車両は、時刻ごと場所ごとの照度データが蓄積された照度データベースに基づいて太陽光発電ポイントを決定することを実行するように構成されてもよい。過去の実績が蓄積された照度データベースを利用することで、太陽光発電に適した場所を予測して車両を移動させることができる。

本開示の自動運転車両は、３Ｄ地図データと日時とに基づいて日陰でない場所を特定し、日陰でない場所の中から太陽光発電ポイントを決定することを実行するように構成されてもよい。３Ｄ地図データからは建物の大きさが分かり、日時からは太陽の位置が分かるので、太陽光発電ポイントに適した日陰でない場所を精度よく予測することができる。

本開示の自動運転車両は、登録された場所ごとに太陽電池による所定時間あたりの発電電力量を計算することと、登録された場所ごとに移動によって消費する消費電力量を計算することと、登録された場所ごとの発電電力量と消費電力量との差分に基づき登録された場所の中から太陽光発電ポイントを決定することとを実行するように構成されてもよい。移動に要する消費電力量を計算に入れることで、車を移動させるだけのメリットが太陽光発電により得られる場所なのかどうか判断することができる。

本開示の自動運転車両は、太陽光発電ポイントまで移動する前に少なくとも太陽電池のパネルに対して自動クリーニングを行うことを実行するように構成されてもよい。クリーニングにより太陽電池のパネルの汚れを落とすことで、発電量を増大させることができる。好ましくは、太陽電池のパネルを水洗いすることで、太陽電池の温度を下げて発電量をより増大させることができる。

また、本開示は太陽電池を搭載した自動運転車両のバッテリへの充電方法を提供する。本開示の充電方法は、バッテリの充電電力量が自動運転車両の現在地よりも増加する太陽光発電ポイントを探すことと、太陽光発電ポイントまで自動運転車両を自動運転で移動させることとを含む。このよう充電方法によれば、太陽光で発電された電力の自動運転車両での利用を増やすことができ、省エネを促進することができる。

以上のように、本開示の自動運転車両及び自動運転車両のバッテリの充電方法によれば、太陽光で発電された電力の車両での利用を増やすことによって省エネを促進することができる。

本開示の実施形態に係る自動運転車両のシステム構成を示すブロック図である。 図１に示す自動運転車両において実行されるバッテリの充電方法を説明する図である。 図１に示す自動運転車両において実行されるバッテリの充電方法を説明する図である。 図１に示す自動運転車両において実行されるバッテリの充電方法を説明する図である。 図１に示す自動運転車両において実行されるバッテリの充電方法を説明する図である。 図１に示す自動運転車両において実行されるバッテリの充電方法を説明する図である。

以下、図を参照して本開示の実施形態に係る自動運転車両及び自動運転車両で実行されるバッテリの充電方法について説明する。

図１は、本実施形態に係る自動運転車両２のシステム構成を示す。自動運転車両２は、米国の自動車技術会（ＳＡＥ）の定義においてレベル４以上の自律走行が可能な自動運転システム１０を備える。自動運転システム１０は、車両の周辺状況を認識するカメラ、ＬｉＤＡＲ等の外部センサと、加速度やヨーレートなどの車両状態を検出する車両状態センサと、それらセンサの情報を処理して車両の目標軌跡を生成する１又は複数のＥＣＵとを備える。自動運転システムの構成及び機能は公知であり、その公知のものを自動運転車両２に適用することができることから、自動運転システム１０の詳細については説明を省略する。

自動運転車両２は、バッテリ１２に蓄えられた電力によって走行する電気自動車（ＥＶ）である。自動運転車両２は、バッテリ電動自動車（ＢＥＶ）だけでなく、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）でもよいしハイブリッド車（ＨＥＶ）でもよい。以下、自動運転車両２を単に車両２と表記する。

車両２は、バッテリ１２に蓄える電力を発電するための太陽電池２０を備える。太陽電池２０は車両２のルーフ上に搭載されている。太陽電池２０はボンネット或いはトランクの上にも搭載されてもよい。なお、バッテリ１２に対する充電は、太陽電池２０による太陽光発電に加えて、外部の充電装置による充電、内燃機関による発電、或いは回生ブレーキによる電力回生によって行われる。バッテリ１２に対する充電制御のため、車両２はバッテリマネジメントシステム２２を備える。

車両２はナビゲーションシステム２４、通信装置２６、及び照度センサ２８を備える。ナビゲーションシステム２４は設定された目的地までの経路を地図情報に基づいて計算する。通信装置２６は移動体通信を用いて車両の外部と通信する。通信装置２６によって外部から取得される情報は天気予報情報を含む。照度センサ２８は車両２の周囲の照度を計測する。照度センサ２８は自動運転用のカメラに搭載されているものでもよい。

車両２は太陽光発電マネージャ１４を備える。太陽光発電マネージャ１４は太陽電池２０を用いた太陽光発電を管理するコンピュータである。例えば、１つ又は複数のＥＣＵによって太陽光発電マネージャ１４が構成される。太陽光発電マネージャ１４は太陽電池２０から発電状態情報を取得し、バッテリマネジメントシステム２２からバッテリ情報を取得するように構成されている。また、太陽光発電マネージャ１４は、ナビゲーションシステム２４から目的地までの経路情報を取得する機能と、通信装置２６を用いて天気予報情報や駐車場情報を取得する機能と、照度センサ２８を用いて照度情報を取得する機能とを備える。

太陽光発電マネージャ１４は、バッテリ１２のＳＯＣに空きが有る場合、太陽光発電による充電によってバッテリ１２のＳＯＣを増加させるようにプログラムされている。具体的には、太陽光発電マネージャ１４は、バッテリ１２の充電電力量が車両２の現在地よりも増加する場所を探し、その場所を太陽光発電ポイントとして指定するようにプログラムされている。太陽光発電マネージャ１４は、さらに、指定した太陽光発電ポイントを自動運転システム１０に送信し、自動運転システム１０に対して車両２を太陽光発電ポイントまで移動させるように指示するようにプログラムされている。

自動運転システム１０が車両２を自律走行させて太陽光発電ポイントまで移動させることで、移動させなかった場合よりも、太陽電池２０によるバッテリ１２への充電電力量を増加させることができる。ただし、その効果を得ることができるのは、太陽光発電ポイントを適切に決定することができた場合に限られる。以下、太陽光発電ポイントの決定方法別に車両２で実行されるバッテリの充電方法について説明する。

＜第１の例＞
第１の例は、天気予報情報に基づき現在地よりも高い発電電力量を期待できる場所を求めて車両２を移動させる例である。例えば、図２に示されるように、前日の時点、或いは、当日の朝の時点において、車両２が停車している場所（ポイントＡ）における天気の予報は曇りであったとする。その場合、車両２をポイントＡに駐車させ続けたとしても、太陽電池２０に当たる太陽光の不足によって太陽光発電による発電電力量はなかなか上昇しない。

そこで、太陽光発電マネージャ１４は、通信装置２６によって得られる天気予報情報に基づき他の場所の天気を調べる。太陽光発電マネージャ１４によって天気を調べられる場所は、日中に車両２を駐車することができる駐車場である。図２に示される例では、ポイントＡから略等距離のところに４つの駐車場（ポイントＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅ）が存在する。天気予報によれば、ポイントＢの今後の天気は曇り、ポイントＣの今後の天気は晴れ後曇り、ポイントＤの今後の天気は晴れ、ポイントＥの今後の天気は晴れ時々曇りである。このように天気予報を利用することで、離れた場所にある太陽光発電に適した場所を探すことができる。

太陽光発電マネージャ１４は、近隣の４つのポイントＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち最も天気が良いポイントＤを新たな太陽光発電ポイントとして決定する。ポイントＤは、４つのポイントＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうちで最も強い太陽光を最も長い時間期待できる場所である。新たな太陽光発電ポイントが設定されることで、自動運転システム１０はその太陽光発電ポイントに向けて車両２を移動させる。これにより、当所の場所に車両２を駐車させ続ける場合に比較して、太陽光発電によるバッテリ１２の充電電力量を増大させることができる。その結果、太陽光で発電された電力の車両２での利用を増やし、省エネを促進することができる。

なお、太陽光発電マネージャ１４が利用する天気予報情報は、できるだけ細かいメッシュに分割されたものが望ましい。例えば、数ｋｍ間隔、好ましくは１ｋｍ以下の間隔のメッシュに分割された天気予報情報が用いられる。雨雲レーダーの情報を天気予報情報として用いることも可能である。その場合、太陽光発電マネージャ１４は雨雲が発生しない場所に車両２を移動させる。

また、新たな太陽光発電ポイントを決定する上では、車両２の移動先となる駐車場に空きがあるかどうかが検索される。太陽光発電マネージャ１４は、通信装置２６によって得られる駐車場情報に基づいて駐車場の空きを調べる。駐車場情報は専用の駐車場検索サーバが提供してもよいし、車両２を含む自動運転車両のグループを管理する車両管理サーバが提供してもよい。なお、車両２の移動先となる駐車場が有料の場合、太陽光発電マネージャ１４は、車両２がその駐車場に移動した場合に、現在地に留まる場合と比較して増加すると見込まれる発電電力量を算出する。そして、増加が見込まれる発電電力量を電気料金に換算した額が駐車料金を上回るのであれば、太陽光発電マネージャ１４は、その駐車場を新たな太陽光発電ポイントとして決定する。

＜第２の例＞
第２の例は、移動に伴う消費電力量も考慮した上で、現在地よりも高い発電電力量を期待できる場所を求めて車両２を移動させる例である。車両２の移動はバッテリ１２に蓄えられた電力によって行われる。図３に示される例では、前日の時点、或いは、当日の朝の時点において、車両２が停車している場所（ポイントＡ）における天気の予報は曇りであったとする。

太陽光発電マネージャ１４は、通信装置２６によって得られる天気予報情報に基づき他の場所の天気を調べる。調査の結果、ポイントＢの天気が晴れ時々曇りで、ポイントＣの天気が終日晴れであることが分かった。この場合、移動に伴う電力の消費を考えなければ、車両２を移動させるべき太陽光発電ポイントはポイントＣとなる。しかし、ポイントＡからの道程次第で車両２が消費する電力量には差が生じる。

ここで、ポイントＢにおいて期待される発電電力量をＸ１ｋＷｈ、ポイントＣにおいて期待される発電電力量をＸ２ｋＷｈとする。また、ポイントＡからポイントＢまでの移動で予測される消費電力量をＹ１ｋＷｈ、ポイントＡからポイントＣまでの移動で予測される消費電力量をＹ２ｋＷｈとする。消費電力量は直近の電費と地図上の距離とに基づいて計算される。より天気が良いのはポイントＣであるので、ポイントＣにおける発電電力量のほうがポイントＢにおける発電電力量よりも大きい。すなわち、Ｘ２＞Ｘ１である。しかし、ポイントＣのほうがポイントＢよりもポイントＡからの距離が長いので、ポイントＣまでの消費電力量のほうがポイントＣまでの電電力量よりも大きい。すなわち、Ｙ２＞Ｙ１である。

新たな太陽光発電ポイントとしてポイントＣとポイントＢのどちらが選択されるかは、上記の発電電力量と消費電力量との差分により決まる。図３に示されるように、Ｘ２－Ｙ２＞Ｘ１－Ｙ１となる場合、ポイントＢが新たな太陽光発電ポイントとして選択される。つまり、天気予報から期待される発電電力量は相対的に少ないとしても、その場所に移動するまでの消費電力量も相対的に少ない場合には、最も天気が良い場所以外の場所が太陽光発電ポイントとして決定されることがありうる。

しかし、ポイントＢ及びポイントＣのポイントＡからの距離によっては、ポイントＢ及びポイントＣの双方において消費電力量が発電電力量を上回ってしまうことがありうる。その場合、車両２を移動させることにメリットはない。ゆえに、消費電力量を上回る発電電力量を期待できる場所がない場合、太陽光発電マネージャ１４は太陽光発電ポイントをポイントＡに維持する。移動に要する消費電力量を計算に入れることで、車２を移動させるだけのメリットが太陽光発電により得られる場所なのかどうか判断することができる。

＜第３の例＞
第３の例は、駐車場内において日当たりの良い場所を求めて車両２を移動させる例である。図４Ａに示されるように、駐車場への入庫時、太陽光発電マネージャ１４は他の物体の陰に入らない駐車枠を選択して車両２を駐車させる。どの駐車枠が日当たりがよいかは、照度センサ２８から得られる照度情報に基づいて判別することができる。選択された駐車枠は太陽光発電ポイントの初期位置として設定される。

しかし、車両２が置かれている状況は車両２が駐車された時点から変化していき、必ずしも日当たりの良い状態が続くとは限らない。例えば、図４Ｂに示されるように、車両２の隣の駐車枠に大型トラック４が駐車されることがある。大型トラック４の方が車両２よりも車高があるため、太陽の向きによっては、大型トラック４によって作りされる陰４０の中に車両２が入ってしまう。車両２が陰４０の中に入り太陽電池２０に太陽光が当たらなくなることで、太陽光発電による発電電圧は低下してしまう。

太陽光発電マネージャ１４は、車両２が陰４０の中に入ったことを太陽電池２０から得られる発電状態情報から認識する。例えば、発電電圧が急激に低下し、その状態が一定時間継続している場合には、車両２が何らかの物体の陰に入ったと判断することができる。太陽電池２０の発電電圧は一時的に太陽が雲に隠れた場合にも低下する。しかし、発電電圧の低下が雲による一時的なものなのか、車両２が物体の陰に隠れたことによるものなのかは、発電電圧の変化の様子から判別することができる。また、車両２が陰４０の中に入ったかどうかは、照度センサ２８から得られる照度情報から判定することも可能である。

車両２が陰４０の中に入り太陽電池２０の発電電圧が低下した場合、太陽光発電マネージャ１４は、新たな太陽光発電ポイントを探索する。新たな太陽光発電ポイントは、太陽電池２０に太陽光を当てることができる場所の中で、現在地からの移動距離が最も短い場所である。太陽電池２０に太陽光を当てることができる場所は、照度センサ２８から得られる照度情報に基づいて判別することができる。移動距離が最も短い場所が選定される理由は、移動のための消費エネルギーを最小限に抑えるためである。

図４Ｃに示される例では現在の駐車枠の隣の駐車枠が空いているため、太陽光発電マネージャ１４は、その駐車枠を新たな太陽光発電ポイントとして決定する。新たな太陽光発電ポイントが設定されることで、自動運転システム１０はその太陽光発電ポイントに向けて車両２を移動させる。これにより、太陽電池２０に太陽光を当て続けることができ、太陽光発電によるバッテリ１２の充電電力量を増大させることができる。その結果、太陽光で発電された電力の車両２での利用を増やし、省エネを促進することができる。

＜第４の例＞
第４の例は、時間ごと場所ごとの照度データが蓄積された照度データベース５０に基づいて車両２を移動させる場所を決定する例である。図５には照度データベース５０のイメージが示されている。図５において色の濃いマスは照度が低い場所を示し、色の薄いマスは照度が高い場所を示している。図５に示される例では、予め登録された２０か所の場所における８時、１１時、１４時、及び１７時の照度データが照度データベース５０に蓄積されている。

照度データは各場所に設置された照度センサで得られたデータであってもよいし、車両が備える照度センサで得られたデータであってもよい。照度データベース５０は、複数の自動運転車両を管理する車両管理サーバに構築されている。各自動運転車両は、ＧＰＳで取得された位置情報と時刻とともに照度センサで取得した照度データを車両管理サーバに送信する。車両管理サーバは、各自動運転車両から送られてきた照度データを照度データベース５０に蓄積していく。

太陽光発電マネージャ１４は、所定の時間間隔で照度データベース５０にアクセスする。そして、現在時刻よりも将来の時刻における照度データに基づき、車両２を移動させるべきかどうか、移動させるのであればどの場所を新たな太陽光発電ポイントとして決定すべきかを判断する。具体的には、次の登録時刻において現在地の照度が低下することを照度データが示している場合、太陽光発電マネージャ１４は、照度が維持される場所の中で現在地から最も近い場所を新たな太陽光発電ポイントとして決定する。このように、過去の実績が蓄積された照度データベース５０を利用することで、太陽光発電に適した場所を予測して車両２を移動させることができる。

＜第５の例＞
第５の例は、３Ｄ地図データと日時とに基づいて車両２を移動させる場所を決定する例である。図６には３Ｄ地図データ６０と太陽モデル６２の各イメージが示されている。３Ｄ地図データ６０には地形や建造物の高さのデータが含まれている。太陽モデル６２は日時と太陽の位置とを紐づけたモデルである。３Ｄ地図データ６０に太陽モデル６２を組み合わせたシミュレーションにより、平面図においてどこが日陰となる場所なのか、日陰でない場所なのかを求めることができる。

太陽光発電マネージャ１４は３Ｄ地図データ６０と太陽モデル６２とを用いたシミュレーションを自身で行ってもよいし、車両管理サーバが行ったシミュレーションの結果を受信してもよい。太陽光発電マネージャ１４は、車両２を駐車可能な駐車場のうちで日陰でない駐車場を特定し、日陰でない駐車場の中から太陽光発電ポイントを決定する。３Ｄ地図データ６０からは建物の大きさが分かり、太陽モデル６２からは太陽の位置が分かるので、太陽光発電に適した日陰でない場所を精度よく予測して車両２を移動させることができる。

＜変形例＞
第２の例で説明された、移動に伴う消費電力量も考慮した上で、現在地よりも高い発電電力量を期待できる場所を求めて車両２を移動させることは、第３の例、第４の例、及び第５の例にも適用することができる。また、第１の例で説明された、駐車料金を考慮しても移動する価値がある場合に限り車両２を移動させることは、第２の例、第３の例、第４の例、及び第５の例にも適用することができる。

車両２を駐車させるべき太陽光発電ポイントを決定する処理は車両管理サーバが行ってもよい。つまり、上述の実施形態において車両２に設けられた太陽光発電マネージャ１４が備える機能を車両２とネットワークで接続された車両管理サーバに移し、車両管理サーバからの指示に従って車両２が移動するようにしてもよい。また、車両２がユーザの端末と接続される場合には、ユーザの端末から車両２に対して車両２を駐車させるべき太陽光発電ポイントを指示するようにしてもよい。

車両２を太陽光発電ポイントまで移動させる際、車両２を自動洗車機にかけてから太陽光発電ポイントまで移動させるようにしてもよい。車両２を自動洗車機にかけることで、太陽電池２０のパネルの汚れを落とすとともに太陽電池２０の温度を下げることができる。これにより、太陽電池２０の発電効率を高めた状態にして車両２を太陽光発電ポイントに向かわせることができる。また、太陽電池２０のパネルを拭きとるワイパーを車両２に設けて、車両２が太陽光発電ポイントまで移動する前にワイパーで太陽電池２０のパネルを拭きとるようにしてもよい。車両２の屋根にはよごれが付きやすいので、ワイパーでパネルを拭きとるだけでも太陽電池２０の発電効率を向上させる効果は期待できる。

２ 自動運転車両
４ 大型トラック
１０ 自動運転システム
１２ バッテリ
１４ 太陽光発電マネージャ
２０ 太陽電池
２２ バッテリマネジメントシステム
２４ ナビゲーションシステム
２６ 通信装置
２８ 照度センサ
４０ 陰
５０ 照度データベース
６０ ３Ｄ地図データ
６２ 太陽モデル

Claims (7)

1. 太陽電池と前記太陽電池で発電された電力を充電可能なバッテリとを搭載した自動運転車両において、
   前記バッテリの充電電力量が現在地よりも増加する太陽光発電ポイントを探すことと、
   前記太陽光発電ポイントまで自動運転で移動することと、を実行するように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両。
2. 請求項１に記載の自動運転車両において、
   周辺地域の天気予報に基づいて前記太陽光発電ポイントを決定すること、を実行するように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両。
3. 請求項１に記載の自動運転車両において、
   照度センサによって検出された照度が周囲よりも高い場所を前記太陽光発電ポイントとして決定すること、を実行するように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両。
4. 請求項１に記載の自動運転車両において、
   時刻ごと場所ごとの照度データが蓄積された照度データベースに基づいて前記太陽光発電ポイントを決定すること、を実行するように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両。
5. 請求項１に記載の自動運転車両において、
   ３Ｄ地図データと日時とに基づいて日陰でない場所を特定し、前記日陰でない場所の中から前記太陽光発電ポイントを決定すること、を実行するように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動運転車両において、
   登録された場所ごとに前記太陽電池による所定時間あたりの発電電力量を計算することと、
   前記登録された場所ごとに移動によって消費する消費電力量を計算することと、
   前記登録された場所ごとの発電電力量と消費電力量との差分に基づき前記登録された場所の中から前記太陽光発電ポイントを決定することと、を実行するように構成されている
   ことを特徴とする自動運転車両。
7. 太陽電池を搭載した自動運転車両のバッテリへの充電方法であって、
   前記バッテリの充電電力量が前記自動運転車両の現在地よりも増加する太陽光発電ポイントを探し、
   前記太陽光発電ポイントまで前記自動運転車両を自動運転で移動させる、
   ことを特徴とする充電方法。

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