JP5210308B2 - 車両及び交通システム - Google Patents

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Description

本発明は、電力を利用する交通システムに関し、特に、車両にバッテリが搭載されており、このバッテリの電力によって自走可能な交通システムの改良に関する。
車両がバッテリの電力によって自走可能で、かつ、架線からも電力の供給を受けるようにした交通システムとしては、例えば、下記特許文献１〜４に開示されたものがある。いずれも、一部の区間に架線を設けて電力を車両に供給することでバッテリを充電し、架線のない区間は、バッテリからの電力によって車両が自走するようになっている。
特開２００７−６０８５４公報 特開２００２−２３８１０７公報 特開２００２−２８１６１０公報 特開２００２−１６５３１１公報
しかしながら、以上のような背景技術は、いずれも路面電車やトロリーバスのような公共の交通機関を前提としており、自動車のような自由度の高いものを対象としたものではない。
本発明は、以上の点に着目したもので、走行中も給電が可能で、軌道ないしレールを必要とすることなく一般の道路も走行できる自由度の高い車両及び交通システムを提供することを、その目的とする。
前記目的を達成するため、本発明の車両は、人が乗車して道路上を走行する車両であって、道路に設けられた架線から電力の供給を受けるための集電器，この集電器の前記架線に対する昇降駆動を行なう昇降機，電力を蓄えるバッテリ，車両を駆動する駆動機構，前記集電器から電力が供給されるときは、その電力を前記バッテリもしくは駆動機構に供給するとともに、前記集電器から電力が供給されないときは、前記バッテリの電力を前記駆動機構に供給する通電制御装置，ハンドルの動きを検知し、一定以上ハンドルが回転したときに前記集電器と架線との接触を絶つ信号を前記昇降機に出力し、ハンドルが元の位置に戻ったときに前記集電器を架線に接触させる信号を前記昇降機に出力するハンドルセンサ，を備えたことを特徴とする。
他の発明の車両は、架線の有無を検知し、架線を検知したときは前記集電器を架線に接触させる信号を前記昇降機に出力し、架線を検知しないときは前記集電器と架線との接触を絶つ信号を前記昇降機に出力する架線検知センサ，を備えたことを特徴とする。
更に他の発明の車両は、ハンドルの動きを検知するハンドルセンサ，架線の有無を検知する架線検知センサ，前記架線検知センサによって架線が検知されているときは、前記ハンドルセンサの検知結果により、一定以上ハンドルが回転したときに前記集電器と架線との接触を絶つ信号を前記昇降機に出力し、ハンドルが元の位置に戻ったときに前記集電器を架線に接触させる信号を前記昇降機に出力するとともに、前記架線検知センサによって架線が検知されていないときは、前記ハンドルセンサの検知結果にかかわらず、集電器を架線に接触させない昇降制御手段，を備えたことを特徴とする。
主要な形態の一つによれば、駐停車中に前記バッテリを充電するための充電プラグ，この充電プラグの電力を整流する整流器，を備えており、前記通電制御装置は、該充電プラグに電力が供給されたときは、前記整流器の出力で前記バッテリを充電することを特徴とする。他の形態の一つは、前記集電器における前記架線との接触部位をリング形状としたことを特徴とする。
本発明の交通システムは、前記いずれかに記載の車両を使用する交通システムであって、道路に複数の車線があるときに、各車線内に前記架線を設けたことを特徴とする。他の発明の交通システムは、前記いずれかに記載の車両を使用する交通システムであって、道路に複数の車線があるときに、一部の車線に前記架線を設けたことを特徴とする。主要な形態の一つは、前記いずれかに記載の車両を使用する交通システムであって、道路に複数の車線があるときに、一部の車線に、走行しながら充電を行なう手段を設けたことを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記架線が設けられている道路への人の立ち入りを禁止するゲートを道路の境界に設けたことを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。
本発明によれば、架線を利用することで走行中も給電が可能であり、バッテリを搭載することで一般の道路も走行することができ、走行の自由度が高い。また、電気をエネルギーとして使用するので、排気ガスや騒音などの環境性能にも優れている。
図１は、本発明の実施例１の主要部を示す図である。 図２は、前記実施例における通電制御装置の動作を示すブロック図である。 図３は、前記実施例の車両の走行例を示す図である。 図４は、本発明の実施例２を示す平面図である。 図５は、本発明の実施例３を示す図である。 図６は、本発明の実施例４を示す図である。 図７は、本発明の実施例５を示す図である。
符号の説明
１０：車両
１２：集電器
１４：昇降機
１６：昇降スイッチ
１８：ハンドル
２０：ハンドルセンサ
２４：バッテリ
２６：駆動機構
２８：通電制御装置
３０：架線
３１：整流器
３２：充電プラグ
３４：アースブラシ
３６：フェンス
１００：道路
１００Ａ〜１００Ｃ：車線
１０２：センターライン
２００：道路
３００：駐車場
３０２：コンセント
４００：架線
４０２：横断線
４１０：架線
４１２：接続点
４２０：横断線
５００：車両
５０２：集電器
５０２Ａ：接触リング
５０２Ｂ：支持柱
５０４：架線検知センサ
５０６：昇降機
６００：車両
６０２：昇降制御回路
６０４：昇降機
７００：道路
７０２：給電車線
７０４，７０６：車線
７１０，７１２：架線
この発明には数多くの実施形態が有り得るが、ここでは適切な数の実施例を示し、詳細に説明する。
最初に、図１〜図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１(A)には本実施例で使用する車両１０の構成が示されており、(B)には道路上における様子が示されている。これらの図において、本実施例の車両１０は、一般的な電気モータ駆動用の自動車と同様に、ハンドル，シート，前後輪，速度計，アクセル，ブレーキ等が設けられる。
本実施例では、車両１０の後方上部に集電器１２が設けられている。一方、道路側には、複数の給電用の架線３０が、例えば１０ｃｍ間隔で設けられている。車両側の集電器１２は、直進走行時に少なくとも２本の架線３０が接触するように、例えば２０ｃｍ程度の幅に設定されている。これは、何らかの理由で集電器１２と一方の架線３０との接触が絶たれても他方の架線３０から電力の供給を受けられるようにするためである。架線３０が配線された道路には、人や動物が入らないように、道路の両側の境界にフェンス３６が設けられている。
上述した集電器１２は、昇降機１４により昇降可能となっている。そして、この昇降機１４は、ドライバーによる昇降スイッチ１６の操作の他、ハンドル１８の動きを検知するハンドルセンサ２０の検知結果に応じて動作が制御されている。ハンドルセンサ２０は、例えば公知のポテンショメータ，エンコーダなどで構成することができる。更に、車両１０には、バッテリ２４が搭載されており、車輪を駆動する駆動機構２６が設けられている。駆動機構２６には、モータやトランスミッション機構が含まれている。インホイールモータとすることでトランスミッション機構を省略する構成としてもよい。
上述した集電器１２，駆動機構２６の給電端子，バッテリ２４の一方の電極は通電制御装置２８に接続されている。バッテリ２４の他方の電極及び駆動機構２６の他方の端子は、いずれもアースブラシ３４に接続されている。前記通電制御装置２８には、更に整流器３１を介して充電プラグ３２が設けられている。この充電プラグ３２は、例えば、駐車場や車庫などにおいて、商用の交流コンセントを利用してバッテリ２４に充電するためのもので、いわゆるプラグインによる充電が可能となっている。なお、図示しないが、車両１０の各部には、バッテリ２４から動作に必要な電力が供給されている。
次に、図２を参照しながら、通電制御装置２８の基本的な動作を説明する。通電制御装置２８は、集電器１２及び充電プラグ３２の電圧を検知しており、その検知結果に対応して、図２(A)〜(C)の制御動作を行う。まず、集電器１２が架線３０に接触して所定の電圧値を検知したときは、同図(A)に示すように、架線３０から供給された電力をバッテリ２４に供給してその充電を行うとともに、駆動機構２６にも電力を供給する。次に、集電器１２及び充電プラグ３２のいずれからも電圧値を検知しないときは、同図(B)に示すように、バッテリ２４から駆動機構２６に電力を供給する。次に、充電プラグ３２において所定の電圧値を検知したときは、同図(C)に示すように、整流器３１から供給された電力をバッテリ２４に供給してその充電を行う。以上のような通電制御装置２８の機能は、シーケンサとして構成してもよいし、コンピュータを利用してプログラムにより実現してもよい。
次に、ハンドルセンサ２０の動作について説明する。ハンドルセンサ２０は、車両１０のハンドル１８の回転角度を検知しており、一定以上回転すると、その旨の検知信号を昇降機１４に出力する。すると昇降機１４は、架線３０に接触している集電器１２を下げる。一方、ハンドル１８が逆回転して元の位置に戻ると、ハンドルセンサ２０は、その旨の検知信号を昇降機１４に出力する。すると昇降機１４は、下がっている集電器１２を上げ、架線３０に接触させる。すなわち、車両１０が右左折したり、車線変更するときは、集電器１２が自動的に下がり、再び直進するときは、集電器１２が自動的に架線３０に接触するように構成されている。
次に、車両１０が図３のような走行を行った場合を例として、本実施例の全体的動作を説明する。同図に示すように、片側３車線の道路１００には、その片側に架線３０が６本設けられている。すなわち、各車線１００Ａ〜１００Ｃに、それぞれ２本の架線３０が平行に設けられている。図示の例では、着目する車両１０は、中央の車線１００Ｂを走行している。この状態では、ドライバーによる昇降スイッチ１６の操作により集電器１２が上昇して架線３０に接触するとともに、アースブラシ３４が道路面に接触している。このため、図２(A)に示したように、架線３０から集電器１２を介して電力がバッテリ２４及び駆動機構２６に供給される。これにより、バッテリ２４が充電されるとともに、駆動機構２６が回転し、車両１０が走行する。
次に、矢印Ｆ１で示すように、車線１００Ｂから車線１００Ｃに変更するために、ドライバーがハンドル１８を切ると、これがハンドルセンサ２０によって検知され、検知信号が昇降機１４に出力される。すると、昇降機１４は集電器１２を下げる。このため、車両１０は、集電器１２が架線３０と接触しない状態で車線変更を行うことができる。一方、この状態では、図２(B)に示したように、バッテリ２４から駆動機構２６に電力が供給され、駆動機構２６の駆動が確保される。このため、車両１０の走行に支障が生ずることはない。車線変更が終了し、ハンドル１８が直進の位置に戻ると、これがハンドルセンサ２０によって検知され、今度は昇降機１４が集電器１２を上げる。このため、図２(A)に示したように、架線３０から集電器１２を介して電力がバッテリ２４及び駆動機構２６に供給され、バッテリ２４が充電されるとともに、駆動機構２６によって車両１０が走行する。
次に、矢印Ｆ２で示すように、車両１０が道路２００に左折する場合を説明する。この場合も、ドライバーがハンドル１８を切ると集電器１２が自動的に下がる。また、道路２００は、架線３０が設けられていない。このため、ドライバーは昇降スイッチ１６を操作し、集電器１２を下げて収納する。車両１０は、図２(B)に示したように、バッテリ２４から駆動機構２６への電力供給によって道路２００を走行する。
次に、矢印Ｆ３で示すように、車両１０が駐車場３００に進入して駐車し、充電プラグ３２をコンセント３０２に接続したとすると、図２(C)に示したように、充電プラグ３２から供給された交流電力が整流器３１で直流に変換されてバッテリ２４に供給され、その充電が行われる。なお、駐車場３００に架線が設けられているときは、架線から集電器１２によってバッテリ２４を充電するようにしてもよい。その後、発車するために充電プラグ３２をコンセント３０２からはずすと、図２(B)に示す状態となり、バッテリ２４から駆動機構２６に電力が供給されるようになる。車両１０は、矢印Ｆ４で示すように道路２００に戻り、道路２００を走行する。
このように、本実施例によれば、次のような効果がある。
(1)架線３０がある道路を走行することで、電力の供給を受けながら駆動機構２６を駆動して走行することができる。
(2)架線３０の道路の走行中や駐停車中もバッテリ２４の充電を行うことができ、搭載するバッテリ２４の小型化を図ることができる。
(3)バッテリ２４からの電力供給により、架線３０のない道路も走行することができる。
(4)右左折や車線変更時に、ハンドル１８の動きを検知して自動的に集電器１２の昇降制御が行なわれるので、集電器１２と架線３０との接触切替が滑らかに行われる。
(5)電気で車両が走行するため、ガソリンを燃料とする場合と比較して排気ガスや騒音などの環境性能にも優れている。
前記説明では、右左折などの場合に集電器１２を自動的に昇降し、不要なときはドライバーによる昇降スイッチ１６の操作によって集電器１２を下げたが、集電器を上げたにもかかわらず、一定時間電力の供給がないときは、自動的に集電器を収納する手段を設けるようにしてもよい。例えば、架線がない道路や駐車場内などを走行するような場合が該当する。
次に、図４を参照しながら、本発明の実施例２について説明する。同図(A)の例は、複数の架線４００を、横断線４０２で相互に接続した例である。このように、架線４００を横断して接続することで、架線４００のいずれかに走行車両が集中しても、他の架線４００から横断線４０２を介して電力が供給され、電圧の低下が防止されて車両１０は円滑に走行できる。同図(B)は、架線４１０を接続点４１２で繋ぐようにした例である。このようにすることで、架線４１０として短い導線を使用することができ、交換も容易であるという利点がある。同図(C)は、同図(A)及び(B)を組み合わせた例で、短い架線４１０の接続点４１２で横断線４２０により複数の架線４１０を接続している。このようにすることで、架線４１０を繋ぐ作業と横断線４２０を取り付ける作業を同時に行なうことができ、効率的である。
次に、図５を参照しながら、本発明の実施例３について説明する。同図に示すように、本実施例の車両５００の集電器５０２は、接触リング５０２Ａを略Ｔ字状の支持柱５０２Ｂで昇降機５０６に対して支持した構成となっている。このようなリング形状とすることで、架線に対していずれの方向から車両５００が進入しても、良好に接触リング５０２Ａが架線に接触するようになる。また、本実施例では、架線検知センサ５０４が昇降機５０６に接続されている。架線検知センサ５０４は、車両５００上における架線の有無を検知するためのものである。架線検知センサ５０４としては、公知の電界センサや近接スイッチなどによって構成することができ、例えば前記集電器５０２に設けるようにする。また、架線が設けられている領域に、架線があることを示す信号（無線，光，超音波などによる信号）を出力する信号機を設け、この信号機から出力された信号を車両側の受信機で受信して架線の有無を検知するようにしてもよい。
本実施例によれば、架線検知センサ５０４による検知結果に基づいて、自動的に昇降機５０６による集電器５０２の上下動が行なわれる。また、集電器５０２がリング状となっているので、架線に対していずれの方向から集電器５０２が進入しても、良好に接触することができる。なお、前記実施例で示したマニュアル動作用の昇降スイッチ１６を併用し、昇降スイッチ１６で「上昇」が選択されているときに、前記架線検知センサ５０４による自動昇降の動作を行うようにしてもよい。
次に、図６を参照しながら、本発明の実施例４について説明する。本実施例の車両６００は、上述したハンドルセンサ２０と架線検知センサ５０４を昇降制御回路６０２を介して昇降機６０４に接続し、２つのセンサ出力に応じて集電器１２（又は５０２）の昇降制御を行うようにしたものである。
昇降制御回路６０２は、次のような昇降制御を行なう。
（１）架線検知センサ５０４によって架線が検知されているときは、ハンドルセンサ２０の検知結果に対応して、集電器１２の昇降動作を行なう。すなわち、ハンドル１８が一定以上回転すると、集電器１２を下げ、ハンドル１８が逆回転して元の位置に戻ると下がっている集電器５０２を上げる。
（２）架線検知センサ５０４によって架線が検知されていないときは、ハンドルセンサ２０の検知結果にかかわらず、集電器５０２を上げない。
本実施例においても、前記実施例と同様に、マニュアル動作用の昇降スイッチ１６を併用し、昇降スイッチ１６で「上昇」が選択されているときに、前記ハンドルセンサ２０及び架線検知センサ５０４による自動昇降の動作を行うようにしてもよい。
次に、図７を参照しながら、本発明の実施例５について説明する。同図に示すように、本実施例は、片側３車線の道路７００の最も外側の車線が給電車線７０２となっており、架線７１０，７１２が設けられている。架線７１０，７１２は、給電車線７０２の全長にわたって設けてもよいし、一定区間ごとに所定の距離設けるようにしてもよい。例えば、１０ｋｍの架線のない区間と、３０ｋｍの架線７１０，７１２のある区間を交互に設けるといった具合である。
次に、本実施例の動作を説明すると、車両１０（又は５００，６００）は、通常は、バッテリ２４の電力により駆動機構２６を駆動して走行する。これは、一般的な電気自動車と同様である。ここで、車線７０４や車線７０６を走行中の車両１０において、バッテリ２４への充電が必要になったときは、矢印Ｆ１１で示すように給電車線７０２に車線変更する。そして、上述したようにして集電器１２（又は５０２）が上昇し、架線７１０，７１２と接触する。これにより、集電器１２から電力が供給され、通電制御装置２８によってバッテリ２４への充電が行なわれる（図２(A)参照）。車両１０が矢印Ｆ１２方向に走行してバッテリ２４への充電が完了し、給電車線７０２から他の車線７０４，７０６に車両１０が矢印Ｆ１３で示すように車線変更したとすると、上述したようにして集電器１２が収納される。以後は、通常の電気自動車として走行する。
このように、本実施例によれば、通常はバッテリ２４からの電力で走行し、電力が消費されて充電が必要になったときは、給電車線７０２において走行しながらバッテリ２４の充電を行なうことができる。上述した実施例と比較して、架線の設置が簡略化できるといった利点がある。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)架線は、比較的広い道路に設ければよく、全ての道路に設ける必要はない。また、道路が多数の車線を有するときは、図７に示したように、その一部に架線を設けるようにしてもよい。
(2)前記実施例では道路側にアースブラシを設けたが、架線側にアースを設けるようにしてもよい。また、架線を通じて供給する電力は、交流・直流のいずれでもよい。
(3)集電器や昇降装置としては、公知のものを適用してよいが、バスや電車と比較して乗車定員が少ない場合は消費電力も少ない。このため、集電器や昇降装置は、電力容量の小さい簡易な構成のもので十分となる。搭載バッテリも小容量のものでよい。更に、架線電圧を下げることで、安全性の向上を図ることができる。
(4)前記実施例では、集電器側から電力が供給されているときは、その電力を駆動機構に供給したが、駆動機構にバッテリから電力を供給するか、集電器側から電力を供給するかは、必要に応じて適宜設定してよい。
(5)前記実施例を組み合わせてもよい。例えば、前記実施例３のリング状集電器５０２を実施例１に適用する，などである。
(6)前記図７の実施例５では、給電車線７０２に架線７１０，７１２を設けたが、道路７００の端に設けたフェンス７２０や給電車線７０２の路面に架線もしくは給電用のレールを設け、それらの架線やレールに集電器が接触するようにして、車両１０を走行しつつ、バッテリ２４への充電を行なうようにしてもよい。
本発明によれば、給電用の架線がある道路を走行してバッテリを充電しつつ、架線のない通常の道路も走行することができ、特に都市近郊の交通システムとして好適である。

Claims (9)

  1. 人が乗車して道路上を走行する車両であって、
    道路に設けられた架線から電力の供給を受けるための集電器，
    この集電器の前記架線に対する昇降駆動を行なう昇降機，
    電力を蓄えるバッテリ，
    車両を駆動する駆動機構，
    前記集電器から電力が供給されるときは、その電力を前記バッテリもしくは駆動機構に供給するとともに、前記集電器から電力が供給されないときは、前記バッテリの電力を前記駆動機構に供給する通電制御装置，
    ハンドルの動きを検知し、一定以上ハンドルが回転したときに前記集電器と架線との接触を絶つ信号を前記昇降機に出力し、ハンドルが元の位置に戻ったときに前記集電器を架線に接触させる信号を前記昇降機に出力するハンドルセンサ，
    を備えたことを特徴とする車両。
  2. 人が乗車して道路上を走行する車両であって、
    道路に設けられた架線から電力の供給を受けるための集電器，
    この集電器の前記架線に対する昇降駆動を行なう昇降機，
    電力を蓄えるバッテリ，
    車両を駆動する駆動機構，
    前記集電器から電力が供給されるときは、その電力を前記バッテリもしくは駆動機構に供給するとともに、前記集電器から電力が供給されないときは、前記バッテリの電力を前記駆動機構に供給する通電制御装置，
    架線の有無を検知し、架線を検知したときは前記集電器を架線に接触させる信号を前記昇降機に出力し、架線を検知しないときは前記集電器と架線との接触を絶つ信号を前記昇降機に出力する架線検知センサ，
    を備えたことを特徴とする車両。
  3. 人が乗車して道路上を走行する車両であって、
    道路に設けられた架線から電力の供給を受けるための集電器，
    この集電器の前記架線に対する昇降駆動を行なう昇降機，
    電力を蓄えるバッテリ，
    車両を駆動する駆動機構，
    前記集電器から電力が供給されるときは、その電力を前記バッテリもしくは駆動機構に供給するとともに、前記集電器から電力が供給されないときは、前記バッテリの電力を前記駆動機構に供給する通電制御装置，
    ハンドルの動きを検知するハンドルセンサ，
    架線の有無を検知する架線検知センサ，
    前記架線検知センサによって架線が検知されているときは、前記ハンドルセンサの検知結果により、一定以上ハンドルが回転したときに前記集電器と架線との接触を絶つ信号を前記昇降機に出力し、ハンドルが元の位置に戻ったときに前記集電器を架線に接触させる信号を前記昇降機に出力するとともに、前記架線検知センサによって架線が検知されていないときは、前記ハンドルセンサの検知結果にかかわらず、集電器を架線に接触させない昇降制御手段，
    を備えたことを特徴とする車両。
  4. 駐停車中に前記バッテリを充電するための充電プラグ，
    この充電プラグの電力を整流する整流器，
    を備えており、
    前記通電制御装置は、該充電プラグに電力が供給されたときは、前記整流器の出力で前記バッテリを充電することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両。
  5. 前記集電器における前記架線との接触部位をリング形状としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両。
  6. 請求項１〜５のいずれかに記載の車両を使用する交通システムであって、
    道路に複数の車線があるときに、各車線内に前記架線を設けたことを特徴とする交通システム。
  7. 請求項１〜５のいずれかに記載の車両を使用する交通システムであって、
    道路に複数の車線があるときに、一部の車線に前記架線を設けたことを特徴とする交通システム。
  8. 請求項１〜５のいずれかに記載の車両を使用する交通システムであって、
    道路に複数の車線があるときに、一部の車線に、走行しながら充電を行なう手段を設けたことを特徴とする交通システム。
  9. 前記架線が設けられている道路への人の立ち入りを禁止するゲートを道路の境界に設けたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の交通システム。
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