JP5248297B2 - 連結車両、連結車両におけるハイブリッド制御方法およびプログラム - Google Patents

連結車両、連結車両におけるハイブリッド制御方法およびプログラム Download PDF

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Description

本発明は、連結車両、物流システムおよび連結車両におけるハイブリッド制御方法ならびにプログラムに関する。
現在、地球温暖化防止のための自動車の排出ガス規制が盛んに進められている。このような状況下にあって、エンジンと電動機とを協働させて走行するハイブリッド自動車は低燃費、低排出ガスを実現する上で有効であり、急速に普及しつつある。
さらに、昨今では、自動車自体による燃費、排出ガスの低減の他に、効率的な交通・物流インフラ整備に加え、情報通信や電子制御技術を活用する次世代型ITS(Intelligent Transport System)の導入などによる燃費、排出ガスの低減が検討されている(例えば、非特許文献1参照)。
この次世代型ITSの一例として、高速道路沿いなどに荷物の積み下ろしのためのターミナルステーションを間隔をあけて複数設け、このターミナルステーションをつなぐものとして貨物輸送のための専用車線を設けることが検討されている。この専用車線は、急カーブや急勾配を極力少なくした道路であり、大型トラックや多連結車両を少ないエネルギで安全に運行することができる。例えば、特許文献1には、ハイブリッド自動車化された連結車両が開示されている。また、このような専用車線では、個々の車両が自律的に運行するのではなく、一元管理の基に効率良く運行されるようなシステムが検討されている。これにより、渋滞などによる貨物輸送の効率低下を回避することができる。
産業競争力懇談会2006年度推進テーマ報告、"交通物流ルネサンス実現に向けた提言"、2007年4月5日 特開2008−12938号公報
上述した専用車線は、急カーブや急勾配を極力少なくした道路である。このような道路の特徴を最大に活用するためには、その道路を走行する車両においてもこの専用車線に特化した形態の車両とすることが好ましい。例えば、これまで実現困難であった多連結車両の導入などが考えられる。よって、これまでにはない形態の車両および物流システムが提案されることが望まれる。
また、上述した特許文献1に開示されているハイブリッド自動車化された連結車両は、その構成や機能が著しく特化されている。すなわち、先頭車両は荷室(または荷台)を含めたエンジン搭載貨物自動車であり、後続車両は、ハイブリッド自動車または電気自動車である。この車両の後部には、従来どおりの被牽引車の連結はできないようになっている。
本発明は、このような背景の下に行われたものであって、次世代型ITSなどに適応することができ、実現性が高く、低燃費、低排出ガスで効率の良い貨物の輸送を実現することができる連結車両、物流システムおよび連結車両におけるハイブリッド制御方法ならびにプログラムを提供することを目的とする。
本発明の連結車両は、牽引車と、この牽引車に連結される第1の被牽引車と、この第1の被牽引車と第1のドーリを介して連結される第2の被牽引車と、を備える連結車両において、牽引車は、動力源としてエンジンを備え、ドーリは、動力源として電動機を備えると共に当該電動機の電源としての電池を備え、エンジン、電動機および電池の稼働情報を収集し、エンジン、電動機および電池をハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させるハイブリッド制御手段を備えるものである。さらに、第2の被牽引車の後に、ドーリと被牽引車が対となって1対以上連結されるようにすることができる。
あるいは、牽引車は、エンジンと併せて電動機とこの電動機の電源としての電池を備え、ハイブリッド制御手段は、牽引車に備える電動機および電池も含めてエンジン、電動機および電池をハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させることもできる。
また、ハイブリッド制御手段を含む車両の制御手段は、牽引車に備えられる牽引車側制御手段と、ドーリに備えられるドーリ側制御手段と、を備え、牽引車側制御手段とドーリ側制御手段とは互いに通信する通信手段をそれぞれ備えることができる。このときに、通信手段は、例えば、無線信号により通信する無線通信手段を備える。
さらに、無線通信手段は、自車の無線信号と自車以外からの無線信号またはノイズとを区別して送受信する無線信号識別手段を備えることが好ましい。
また、被牽引車は、自己に実装されている実装部材を制御する手段を備え、ドーリは、自己に係る被牽引車に実装されている実装部材の制御指示を牽引車側制御手段の通信手段からの無線信号により受信する制御指示受信手段を備え、牽引車は、牽引車における運転操作の情報に基づいて被牽引車における実装部材の制御指示を生成し自己の通信手段からの無線信号により送信する制御指示送信手段を備えることができる。
例えば、牽引車毎に固有の牽引車識別ID(Identifier)が割当てられ、制御指示送信手段は、無線信号識別手段として制御指示を自己が搭載されている牽引車の牽引車識別IDと共に送信する手段を備え、制御指示受信手段は、無線信号識別手段として自己が搭載されているドーリが連結されている牽引車の牽引車識別IDを含む制御指示を受信したときに限定して制御指示を有効とする手段を備える。
さらに、ドーリの無線通信手段は、牽引車の無線通信手段から送信された無線信号のうちで自己が搭載されているドーリに係る無線信号のみを選択して受信する無線信号選択手段を備えることが好ましい。
また、被牽引車は、実装部材として制動灯または方向指示器を備え、制御指示受信手段は、無線信号選択手段として自己が搭載されているドーリが最後部に連結されている被牽引車に係るドーリに該当する場合に限り、制動灯または方向指示器に係る制御指示を無線信号により受信する手段を備えることができる。
例えば、被牽引車毎に固有の被牽引車識別IDが割当てられ、制御指示送信手段は、制動灯または方向指示器に係る制御指示を自己が搭載されている牽引車に連結されている最後部の被牽引車に割当てられた被牽引車識別IDと共に送信する手段を備え、制御指示受信手段は、無線信号選択手段として自己が搭載されているドーリに係る被牽引車に割当てられた被牽引車識別IDを含む制動灯または方向指示器に係る制御指示を受信したときに限定して当該制御指示を有効とする手段を備える。
さらに、ドーリは、電動機を操作入力に応じて運転する手段を備えることもできる。
本発明の物流システムは、本発明の連結車両に限定して通行が許可される専用車線に設置されるターミナルステーションと、専用車線およびターミナルステーションにおける連結車両の運行状況を管理する運行管理装置と、を備えるものである。
さらに、連結車両の電池は、複数の電池モジュールにより構成され、連結車両のドーリは、複数の電池モジュールを任意の本数で搭載可能であり、運行管理装置は、連結車両の運行予定区間における必要最少の電池モジュールの本数を計算する手段を備え、ドーリには、計算する手段の計算結果に基づく必要最少の電池モジュールの本数以上の電池モジュールの本数が搭載されるようにすることができる。
本発明の連結車両におけるハイブリッド制御方法は、牽引車と、この牽引車に連結される第1の被牽引車と、この第1の被牽引車と第1のドーリを介して連結される第2の被牽引車と、を備える連結車両におけるハイブリッド制御方法において、牽引車が動力源としてエンジンを備え、ドーリが動力源として電動機を備えると共に当該電動機の電源としての電池を備え、エンジン、電動機および電池の稼働情報を収集し、エンジン、電動機および電池をハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させるハイブリッド制御ステップを有するものである。さらに、第2の被牽引車の後に、ドーリと被牽引車の対を1対以上連結するステップを有することができる。
あるいは、牽引車がエンジンと併せて電動機とこの電動機の電源としての電池を備え、ハイブリッド制御ステップの処理として、牽引車に備える電動機および電池も含めてエンジン、電動機および電池をハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させるステップを有することもできる。
また、牽引車におけるハイブリッド制御ステップを行う制御系とドーリにおけるハイブリッド制御ステップを行う制御系とが互いに通信するステップを有することができる。このときに、通信するステップの処理は、例えば、無線信号により通信するステップを有する。
また、無線信号により通信するステップの処理は、自車の無線信号と自車以外からの無線信号またはノイズとを区別して送受信する無線信号識別ステップを有することが好ましい。
さらに、ドーリを操作入力に応じて運転するステップを有することもできる。
本発明のプログラムは、情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、本発明の連結車両におけるハイブリッド制御方法を実行させるものである。
本発明によれば、次世代型ITSなどに適応することができ、実現性が高く、低燃費、低排出ガスで効率の良い貨物の輸送を実現することができる。
(本発明の第一の実施の形態に係る連結車両1の構成について)
本発明の第一の実施の形態に係る連結車両1の構成を図1を参照して説明する。図1は、連結車両1の外観を示す図である。連結車両1は、牽引車2と、この牽引車2とカプラ3を介して連結される被牽引車4を備える。さらに、被牽引車4とドーリ5を介して連結される被牽引車4aを備える。さらに、被牽引車4aとドーリ5aを介して連結される被牽引車4bを備える。なお、カプラ3は、牽引車2のシャシ6の上部に取り付けられている。また、ドーリ5の上部にはカプラ3aが取り付けられている。また、ドーリ5aの上部にはカプラ3bが取り付けられている。
カプラ3、3a、3bは、被牽引車4、4a、4b側のキングピン(不図示)が挿入される受入孔(不図示)を有し、牽引車2と被牽引車4、ドーリ5と被牽引車4a、ドーリ5aと被牽引車4bとを互いに連結する役割を担っている。図示しないが、被牽引車4bに後続して、さらに、ドーリと被牽引車を接続し、さらにその被牽引車に、ドーリと被牽引車を接続するというように、ドーリと被牽引車からなる対を1対以上取り付けることもできる。
さらに、牽引車2は、動力源としてエンジン10を備える。また、ドーリ5は、電動機11を、ドーリ5aは、電動機11aをそれぞれ動力源として備える。また、ドーリ5は、電動機11の電源としての電池12を備え、ドーリ5aは、電動機11aの電源としての電池12aを備える。また、牽引車2およびドーリ5、5aは、エンジン10、電動機11、11a、電池12、12aの稼働情報を収集し、エンジン10、電動機11、11aおよび電池12、12aをハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させるハイブリッド制御部13、13a、13bを備える。
また、ハイブリッド制御部13、13a、13bは、牽引車2に備えられるハイブリッド制御部13と、ドーリ5、5aに備えられるハイブリッド制御部13a、13bとに分けられる。牽引車2のハイブリッド制御部13は、連結車両1を1台の車両とみなし、牽引車2のエンジン10、ドーリ5、5aの電動機11、11a、電池12、12aの情報を収集して統括的なハイブリッド制御を行う。これに対し、ドーリ5のハイブリッド制御部13aは、牽引車2のハイブリッド制御部13からの指示に基づいて電動機11、電池12を制御する。また、ドーリ5aのハイブリッド制御部13bは、ハイブリッド制御部13からの指示に基づいて電動機11a、電池12aを制御する。また、ドーリ5のハイブリッド制御部13aは、電動機11、電池12の情報を収集して、また、ドーリ5aのハイブリッド制御部13bは、電動機11a、電池12aの情報を収集して、それぞれ牽引車2のハイブリッド制御部13に通知する。
また、牽引車2のハイブリッド制御部13とドーリ5、5aのハイブリッド制御部13a、13bとは互いに無線信号による通信する無線通信部14、14a、14bをそれぞれ備える。これらの無線通信部14、14a、14bは、連結車両1の無線信号と連結車両1以外からの無線信号またはノイズとを明確に区別するようにしている。
このように特定の無線信号とそれ以外の無線信号とを区別する無線信号識別技術は様々な技術が知られている。また、このような無線信号識別技術は、日々開発が続けられており、新たな技術が今後とも多々提案される状況にある。よって、無線通信部14、14a、14bに適用される無線信号識別技術についてもその時々の最先端の技術が導入されて然るべきである。
したがって、無線通信部14、14a、14bに適用される無線信号識別技術はいかなる技術を適用してもよい。しかしながら、以下では、無線通信部14、14a、14bに適用される無線信号識別技術の一例として牽引車識別IDあるいは被牽引車識別IDを用いる例を説明する。
さらに、被牽引車4、4a、4bは、実装部材31、31a、31bの一部として、ブレーキを駆動するためのエアコンプレッサ20、20a、20bおよびエアタンク21、21a、21bを備える。エアタンク21、21a、21bに蓄積される空気は、ブレーキを駆動する他にもエアサスペンションなどにも供給することもできる。また、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bは、制御指示としてのブレーキの駆動指示を無線信号により受信する役割も担う。このときに、牽引車2の連結制御部22は、牽引車2におけるブレーキ操作の情報に基づいて被牽引車4a、4bにおけるブレーキの駆動指示を生成する。この制御指示としてのブレーキの駆動指示は、無線通信部14を介して無線信号により送信される。
ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bは、牽引車2の無線通信部14からのブレーキの駆動指示を受信すると、ドーリ5、5aの連結制御部22a、22bにブレーキの駆動指示を伝達する。これを受けて連結制御部22a、22bは、被牽引車4a、4bのブレーキECU(Electric Control Unit)(不図示)にブレーキの駆動指示を伝達する。これを受けてブレーキECUは、エアタンク21a、21b内に蓄積されている空気圧によって被牽引車4a、4bのブレーキを駆動する。また、同様に、被牽引車4a、4bのエアコンプレッサECU(不図示)は、エアタンク21a、21b内の空気圧が所定値以下であればエアコンプレッサ20a、20bを運転してエアタンク21a、21b内の空気圧を所定値に保つ。なお、牽引車2に直接連結されている被牽引車4は、牽引車2とケーブルによって接続され、有線信号によりブレーキの駆動指示や空気圧の指示を牽引車2から受け取っている。これは従来どおりである。
さらに、被牽引車4、4a、4bは、実装部材となる制動灯(不図示)または実装部材となる方向指示器(不図示)を点灯する点灯制御部30、30a、30bを実装部材31、31a、31bの一部として備える。また、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bは、制御指示としての制動灯または方向指示器の点灯指示を無線通信部14からの無線信号により受信する役割も担う。このときに、牽引車2の連結制御部22は、牽引車2における制動灯または方向指示器の操作情報に基づいて被牽引車4a、4bにおける制動灯または方向指示器の点灯指示を生成する。この制御指示としての点灯指示は、無線通信部14を介して無線信号により送信される。
ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bは、牽引車2の無線通信部14からの点灯指示を受信すると、ドーリ5、5aの連結制御部22a、22bに点灯指示を伝達する。さらに、連結制御部14a、14bは、被牽引車4a、4bの点灯制御部30a、30bに点灯指示を伝達する。点灯制御部30a、30bは、制動灯または方向指示器を点灯させる。なお、牽引車2に直接連結されている被牽引車4は、牽引車2とケーブルによって接続され、有線信号により点灯指示を牽引車2から受け取っている。これは従来どおりである。
ただし、図1の例では、被牽引車4、4a、4bの中で、制動灯または方向指示器の点灯制御を行う必要があるのは、最後部に連結された被牽引車4bだけである。このように、牽引車2の無線通信部14からの制御指示を、特定のドーリ5またはドーリ5aの無線通信部14aまたは無線通信部14bが選択して受信する技術が必要になる。
このように複数の受信先があるときに、1つの送信元から送信された無線信号を特定の受信先のみが選択して受信する無線信号選択技術としては様々な技術が知られている。また、このような無線信号選択技術は、日々開発が続けられており、新たな技術が今後とも多々提案される状況にある。よって、無線通信部14、14a、14bに適用される無線信号選択技術についてもその時々の最先端の技術が導入されて然るべきである。
したがって、無線通信部14、14a、14bに適用される無線信号選択はいかなる技術を適用してもよい。しかしながら、以下の説明では、無線通信部14、14a、14bに適用される無線信号選択技術の一例として最後部の被牽引車4bに対し、被牽引車4bが最後部であることを予め設定しておく例と、被牽引車識別IDを用いる例とを示しつつ、実施の形態を説明する。
次に、連結車両1の連結を取り外した様子を図2、図3、図4に示す。図2は、牽引車2を示す図である。図3は、被牽引車4aを示す図である。被牽引車4、4bについても図3に示す構成と同じである。なお、図1では、被牽引車4の実装部材31については、直接牽引車2にケーブルで接続される。しかしながら、被牽引車4と被牽引車4aとが入れ替わった場合には、被牽引車4aの実装部材31aが牽引車2と直接ケーブルで接続され、被牽引車4の実装部材31がドーリ5の連結制御部22aと直接ケーブルで接続される。すなわち、被牽引車4、4a、4bは全て同じ構成であり、その連結位置によって牽引車2と直接ケーブルで接続される場合と、連結制御部22a、22bと直接ケーブルで接続される場合とがある。図4は、ドーリ5を示す図である。ドーリ5aについても図4に示す構成と同じである。
なお、図5に示す第一の実施の形態の変形例の連結車両1aのように、被牽引車4A、4aA、4bAおよびドーリ5A、5aAの車輪についてはそれぞれ1軸(タイヤ1対)でもよい。
次に、牽引車2におけるハイブリッド制御に係る主要構成を図6を参照して説明する。また、図6では、図面を簡略化するために車輪(タイヤ)は1対だけ図示した。牽引車2は、図1、図2に示したエンジン10、ハイブリッド制御部13、無線通信部14、連結制御部22の他に、図6に示すように、エンジン制御部40、クラッチ41、トランスミッション42などを備える。さらに、牽引車2は、CAN(Control Area Network)43を備える。ハイブリッド制御部13は、CAN43を介して牽引車2の車速情報、運転者の要求出力情報およびエンジン回転速度情報などを収集すると共に、エンジントルク指示をエンジン制御部40に与えるなどの処理を行う。なお、ハイブリッド制御部13は、アクセルペダルのストロークを検出するアクセルセンサ44からの検出出力によって運転者の要求出力情報を得ている。
ハイブリッド制御部13は、運転者の要求出力情報、エンジンの回転速度情報および車速情報をCAN43を介して取得する。これによりハイブリッド制御部13は、エンジン制御部40に対してエンジントルク指示を行う。エンジン制御部40はこのエンジントルク指示に従ってエンジン10のトルクを制御する。さらにハイブリッド制御部13は、無線通信部14を介して被牽引車4a、4bから回生電流情報、SOC(State of Charge)情報を取得する。これにより、被牽引車4a、4bにおける電動機11、11aの運転状況および電池12、12aのSOC情報を検出する。ハイブリッド制御部13は、この検出結果に基づいて、連結車両1の全体におけるエンジントルク指示と電動機トルク指示を統括的に生成する。さらに、連結制御部22は、牽引車2の運転者による運転操作の情報を収集してブレーキ操作情報、点灯操作情報を無線通信部14を介して送信する。
次に、ドーリ5におけるハイブリッド制御に係る主要構成を図7を参照して説明する。また、図7では、図面を簡略化するために車輪(タイヤ)は1対だけ図示した。なお、ドーリ5A、5a、5aAについてもドーリ5と同じ構成である。ドーリ5は、図1、図4に示した電動機11、電池12、ハイブリッド制御部13a、無線通信部14a、連結制御部22aの他に、図7に示すように、インバータ50を備える。インバータ50は、電動機トルク指示に基づいて電動機11に対して指示された電力を電池12から供給する。この電動機トルク指示は、無線通信部14aを介して牽引車2のハイブリッド制御部13から伝達される。さらに、無線通信部14aを介して牽引車2の連結制御部22からのブレーキ操作情報、点灯操作情報を得て、これを被牽引車4aの実装部材31aに伝達する。
次に、ドーリ5、被牽引車4aのさらに実態的な構成を図8に示す。図8の構成は、ドーリ5a、被牽引車4、4bにおいても同様である。ドーリ5においては、既に説明した構成要素に加え、24V小型電池60、DCコンバータ61、電池ECU62、電動機ECU63、これらを統括的に管理する管理ECU64などが車内LAN(Local Aria Network)65を介してハイブリッド制御部13a、無線通信部14a、連結制御部22aなどと互いに接続されている。また、電池12は、複数の電池モジュール♯1〜♯nによって構成されている。また、各電池モジュール♯1〜♯nにはそれぞれDCコンバータ66が設けられている。また、ドーリ5は、コネクタ67を備える。コネクタ67は、24V小型電池60に接続された24V電源供給用の端子68、管理ECU64と接続されたCAN通信用の端子69、電池12と接続された高圧電源供給用の端子70を備える。なお、図8ではダブルタイヤを図示したが、これはシングルタイヤであってもよい。また、車輪は1対(1軸)のみ図示したが、これは2対(2軸)以上であってもよい。
また、被牽引車4aにおいては、既に説明した構成要素に加え、24V小型電池71、ブレーキECU72、エアサスペンションECU73、エアコンプレッサECU74、コネクタ75、76を備えている。ブレーキECU72、エアサスペンションECU73、エアコンプレッサECU74などは点灯制御部30などと車内LAN77を介して互いに接続されている。また、コネクタ75は、牽引車2に連結される場合に使用され、エアタンク21と接続されるエア配管の端子78、車内LAN77と接続されるCAN通信用の端子79、24V小型電池71と接続される24V電源の供給用の端子80を備える。また、コネクタ76は、ドーリ5などのドーリに連結される場合に使用され、ドーリ5のコネクタ67における端子68、69、70とそれぞれ嵌合する端子81、82、83を備える。なお、図8では被牽引車4aの車輪の図示は省略したが、これはドーリ5と同様にダブルタイヤ、シングルタイヤ、1対(1軸)、2対(2軸)以上のいかなる構成であってもよい。
また、図示は省略するが、牽引車2においては、既に説明した構成要素に加え、車両を統括的に管理する車両管理ECU、カーナビゲーションシステム、運転操作に係る各種の機能などを備える。なお、これらの構成要素は、本発明の実施の形態の説明には不要であるため詳細な説明は省略する。
ドーリ5の24V小型電池60は、DCコンバータ61を介して電池12と接続されている。これにより、24V小型電池60は、電池12から電源の供給を受けて充電を行うことができる。24V小型電池60は車内LAN65に含まれる各部の電源になる。また、電池12の電池モジュール♯1〜♯nは、それぞれが着脱自在であり、電池モジュール♯1〜♯nの本数を任意に変更できる。また、コネクタ67とコネクタ76とが嵌合することにより、ドーリ5の各部と被牽引車4aの各部とを簡単に接続することができる。これにより、被牽引車4aの24V小型電池71においても電池12からの電源供給を受けて充電を行うことができる。なお、DCコンバータ66は、個々の電池モジュール♯1〜♯nについて個々に電圧調整を行う。
また、エアコンプレッサ20aや制動灯84、方向指示器85の電源についても電池12から供給することができる。なお、コネクタ75は、上述したように、被牽引車4aが牽引車2の直後に連結される場合に用いる。また、ドーリ5の管理ECU64は、車内LAN65内の各部と共に被牽引車4aの車内LAN77の各部についてもコネクタ67、76を介したCAN通信を用いて管理している。なお、管理ECU64は、車内LAN65、77の通信環境などを管理するECUであり、本発明の実施の形態の動作説明には不要であるため詳細な説明は省略する。
(本発明の第一の実施の形態に係る連結車両1の動作について)
次に、本発明の第一の実施の形態に係る連結車両1の動作について図面を参照して説明する。連結車両1は、牽引車2と被牽引車4の実装部材31との間をケーブルにより接続し、有線信号によって制御指示を伝達する。これは従来どおりである。一方、牽引車2のハイブリッド制御部13、連結制御部22と被牽引車4a、4bのハイブリッド制御部13a、13b、連結制御部22a、22bとの間は、無線通信部14、14a、14bを介して無線信号によって制御指示および各種稼働情報の伝達をする。なお、各種稼働情報とは、例えば、回生電流情報、SOC情報などである。このときに、他車からの同様な無線信号やノイズによって自車が誤動作しないようにする無線信号選択手段がきわめて重要である。また、稼働情報を含む無線信号の伝達についても他車からの同様な無線信号やノイズを自車の稼働情報と誤認しないようにする無線通信選択手段がきわめて重要である。
そこで、牽引車2には、他の牽引車2と区別できるように、各牽引車2毎に固有の牽引車識別IDを割当てる。一方、無線通信部14a、14bは、無線通信部14との無線通信により、その牽引車識別IDを利用した無線通信を行うように設定される。そして、制御指示送信手段である無線通信部14は、無線信号選択手段として連結制御部22が生成した制御指示を牽引車2の牽引車識別IDと共に無線信号として送信する手段を備える。これに対し、制御指示受信手段である無線通信部14a、14bは、無線信号選択手段としてドーリ5、5aが連結されている牽引車2の牽引車識別IDを含む制御指示を無線信号により受信したときに限定して受信した制御指示を有効とする手段を備える。そして、無線通信部14a、14bは、有効とした制御指示のみを連結制御部22a、22bに伝達する。
この際の無線通信部14a、14bの無線信号選択手段の動作手順を図9のフローチャートに示す。すなわち、無線通信部14a、14bは、無線通信部14からの制御指示を無線信号により受信すると(ステップS1)、その制御指示に含まれる牽引車識別IDを確認する(ステップS2)。無線通信部14a、14bは、この確認の結果、制御指示に含まれている牽引車識別IDが無線通信によって先に登録済みとされた牽引車2(自車)のIDであれば(ステップS3のYes)、この制御指示を有効とする(ステップS4)。しかし、無線通信部14a、14bは、制御指示に含まれている牽引車識別IDが牽引車2(自車)のIDでなければ(ステップS3のNo)、この制御指示を無効とする(ステップS5)。上述したように、牽引車識別IDは、牽引車2にドーリ5、5aが連結されたときに無線通信部14と、無線通信部14a、14bとの無線通信の確立時に無線通信部14a、14bに登録される。
上述の制御指示には、ハイブリッド制御部13からのハイブリッド制御情報である電動機トルク指示が含まれる。その他に、連結制御部22からのブレーキの駆動制御指示や制動灯または方向指示器の点灯制御指示などが含まれる。あるいは、被牽引車4a、4bが冷蔵車または冷凍車であるならば、制御指示には、冷蔵設備(不図示)または冷凍設備(不図示)の制御指示などが含まれる。
ここで、制御指示が制動灯または方向指示器に係る制御指示である場合には、最後部に連結されている被牽引車4bのみがこの制御指示を必要とする。そこで、被牽引車4a、4bの連結時に、オペレータが手動操作によって、無線通信部14bが最後部に連結されている被牽引車4bに係るものであることを無線通信部14bに設定する。なお、被牽引車4aまたは被牽引車4bの後部にドーリ5aなどが連結されていることを自動認識することで自動的に最後部の被牽引車がどれであるかを認識するようにしてもよい。最後部の被牽引車の確定により、制御指示のうち、制動灯または方向指示器に係る制御指示については、最後部のドーリ、この実施の形態ではドーリ5aの無線通信部14bのみが有効とすることができる無線信号選択手段を実現できる。
この際の無線通信部14bの無線信号選択手段の動作手順を図10のフローチャートに示す。すなわち、無線通信部14bは、無線通信部14からの制御指示を無線信号により受信すると(ステップS10)、その制御指示に含まれる牽引車識別IDを確認する(ステップS11)。無線通信部14bは、この確認の結果、制御指示に含まれている牽引車識別IDが牽引車2(自車)のIDであれば(ステップS12のYes)、この制御指示が制動灯または方向指示器に係る制御指示であるか否かを確認する(ステップS13)。
ここで、受信した制御指示が制動灯または方向指示器に係る制御指示である場合には(ステップS13のYes)、無線通信部14bは、自己が最後部の被牽引車すなわち最後部のドーリに係るものであるとする設定が有るか否かを確認する(ステップS14)。
ここで、無線通信部14bは、自己が最後部の被牽引車に係るものであるとする設定が有る場合には(ステップS14のYes)、この制御指示を有効とする(ステップS15)。
一方で、無線通信部14bは、制御指示に含まれている牽引車識別IDが牽引車2(自車)のIDでない場合(ステップS12のNo)、および、制御指示に含まれている牽引車識別IDが牽引車2(自車)のIDであっても(ステップS12のYes)、自己が最後部の被牽引車に係るものでない場合には(ステップS14のNo)、この制御指示を無効とする(ステップS16)。
また、図10のフローチャートの動作手順では、被牽引車4a、4bの連結時に、オペレータが手動操作によって、無線通信部14bが最後部に連結されている被牽引車4bに係るものであることを無線通信部14bに設定することが必要である。この設定に加え、図10のフローチャートではステップS14で最後部の設定の有無を先に判断する必要がある。このステップS14の判断を省略する方法について以下に説明する。
この方法では、被牽引車4、4a、4b毎に固有の被牽引車識別IDを割当てる。なお、被牽引車識別IDは、前述した牽引車識別IDと共に用いる。すなわち、連結車両1の牽引車2には牽引車識別IDが割当てられている。この牽引車識別IDに加えて被牽引車4、4a、4b毎に固有の被牽引車識別IDを割当てる。すなわち、「牽引車識別ID+被牽引車識別ID」で定められる複合IDを一意に定められたIDとして使用する。これによれば、牽引車識別IDが各牽引車2によって異なるので連結車両1が異なれば複合IDも異なることとなる。したがって、被牽引車識別IDは他の連結車両と重複してもよい。よって、この複合ID方式によれば、被牽引車識別IDの種類を少なくすることができる。なお、どのドーリ、すなわちどの被牽引車が最後部に連結されているかの判断は、オペレータの手動操作または上述した自動認識のいずれかを採用して行う。
無線通信部14a、14bは、無線信号に含まれる牽引車識別IDを確認することによって、当該無線信号が牽引車2(自車)からの無線信号であるか否かを確認する。続いて、無線通信部14a、14bは、無線信号に含まれる被牽引車識別IDを確認することによって、当該無線信号が自己のドーリ5、5aに係る被牽引車4a、4bに関係する無線信号であるか否かを確認する。以下の説明では、説明を分り易くするために、無線通信部14a、14bが牽引車識別IDによって、当該無線信号が牽引車2(自車)からの無線信号であるか否かを確認する処理については説明を省略する。
牽引車2の無線通信部14は、無線信号選択手段として制動灯または方向指示器に係る制御指示を自車に連結されている最後部の被牽引車4bに割当てられた被牽引車識別IDと共に無線信号により送信する手段を備える。無線通信部14bは、無線信号選択手段として自己が搭載されているドーリ5aに係る被牽引車4bに割当てられた被牽引車識別IDを含む制動灯または方向指示器に係る制御指示を無線信号により受信するとこの制御指示を有効とする手段を備える。なお、制動灯または方向指示器に係る制御指示以外の制御指示については、無線通信部14は、全被牽引車4a、4bの被牽引車識別IDを付与して制御指示を送信する。したがって、無線通信部14a、14bとしては、制御指示の内容の如何に関わらず、自己が係る被牽引車識別IDを含む制御指示を有効とする。
この際の無線通信部14、14bの無線信号選択手段の動作手順を図11、図12のフローチャートに示す。すなわち、図11に示すように、無線通信部14は、連結制御部22から制御指示を受け取ると(ステップS20)、その制御指示が制動灯または方向指示器に係る制御指示か否かを確認する(ステップS21)。
ここで、制御指示が制動灯または方向指示器に係る制御指示であるならば(ステップS21のYes)、無線通信部14は、最後部の被牽引車4bの被牽引車識別IDと共に制御指示を無線信号により送信する(ステップS22)。
一方で、制御指示が制動灯または方向指示器に係る制御指示でなければ(ステップS21のNo)、無線通信部14は、自車に連結されている全被牽引車4a、4bの被牽引車識別IDと共に制御指示を無線信号により送信する(ステップS23)。
また、図12に示すように、無線通信部14bは、無線通信部14からの制御指示を無線信号により受信すると(ステップS30)、その制御指示に含まれる被牽引車識別IDを確認する(ステップS31)。無線通信部14bは、この確認の結果、制御指示に含まれている被牽引車識別IDが自己に係る被牽引車4bのIDであれば(ステップS32のYes)、この制御指示を有効とする(ステップS33)。しかし、無線通信部14bは、制御指示に含まれている被牽引車識別IDが自己に係る被牽引車4bのIDでなければ(ステップS32のNo)、この制御指示を無効とする(ステップS34)。
以上の説明では、主に牽引車2の無線通信部14から送信される制御指示を含む無線信号に着目し、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bが他車からの同様な無線信号やノイズによって自車が誤動作しないようにする方法について説明した。しかしながら、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bから牽引車2の無線通信部14への稼働情報を含む無線信号の送信についても無線通信部14が他車からの同様な無線信号やノイズを自車の稼働情報と誤認しないようにすることが重要である。これについては、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bから送信される稼働情報を含む無線信号の中に、自車の牽引車識別IDおよび/または被牽引車識別IDを含ませることによって、牽引車2の無線通信部14は、他車の無線信号やノイズと自車の稼働情報を含む無線信号とを明確に区別して受信することができる。ここで被牽引車識別IDを含ませる場合は、事前に無線通信部14に、その被牽引車識別IDを登録させておく必要がある。
次に、連結車両1の走行時における動作手順を図13を参照して説明する。図13は、牽引車2のハイブリッド制御部13の走行時における動作手順を示すフローチャートである。図13に示すように、牽引車2のハイブリッド制御部13は、運転者によるキースイッチONなどの起動操作が行われると、起動時制御を実施する(ステップS40)。起動時制御が開始された後、ハイブリッド制御部13は、一定間隔で以下のフローを実行する。起動時制御では、牽引車2のハイブリッド制御部13は、エンジン10、ドーリ5のハイブリッド制御部13a、電動機11、電池12、ドーリ5aのハイブリッド制御部13b、電動機11a、電池12aの正常性をそれぞれチェックする。また、このときに、牽引車2の連結制御部22は、無線通信部14、実装部材31、ドーリ5の連結制御部22a、無線通信部14a、制御系31a、ドーリ5aの連結制御部22b、無線通信部14b、制御系31bの正常性をそれぞれチェックする。ハイブリッド制御部13は、ステップS41でYesと判断するまで一定間隔でステップS41の判断を繰り返す。
続いて、牽引車2のハイブリッド制御部13は、起動時制御が完了すると(ステップS41のYes)、発進・加速制御を実施する(ステップS42)。連結車両1が発進して加速する際には、大きなトルクを必要とする。このときに、この必要トルクをエンジン10のみによって得ようとすれば、燃料消費量および排出ガス量は多くなってしまう。よって、発進・加速制御時には、ハイブリッド制御部13は、電動機11、11aに対する電動機トルク指示をほぼ最大トルクとする。また、ハイブリッド制御部13は、エンジン10に対するエンジントルク指示を、電動機11、11aのトルクの不足分を補うことができる最小のトルクとする。ただし、牽引車2が被牽引車4、4a、4bを牽引している状態を維持する必要があるため、エンジン10のトルクが完全に“0”にはならないように制御する。ハイブリッド制御部13は、車速が75km/h以上になるまでステップS43の判定を一定時間毎に繰り返し、加速制御を繰り返す。
このようにして、連結車両1が発進して加速を行った結果、車速が75km/h以上になると(ステップS43のYes)、ハイブリッド制御部13は、定常制御を実施する(ステップS44)。
定常制御では、ハイブリッド制御部13は、連結車両1が平坦地または登り坂を走行しているときには、定常走行制御の条件を満たしていると判断する。また、ハイブリッド制御部13は、連結車両1が勾配が0.5%以上の下り坂を走行しているときには、エンジン駆動制御の条件を満たしていると判断する。また、ハイブリッド制御部13は、連結車両1が勾配が1.5%以上の下り坂を走行しているときには、エネルギ回生制御の条件を満たしていると判断する。また、ハイブリッド制御部13は、連結車両1が運転者がブレーキを操作するなどして車速が75km/hよりも低下し、さらに減速を続けているときには、停止制御の条件を満たしていると判断する。なお、ハイブリッド制御部13は、連結車両1に搭載されている勾配センサ(不図示)などにより道路の勾配を認識することができる。また、ハイブリッド制御部13は以下のステップ、すなわちステップS44以後のフローを一定時間毎に繰り返す。
ここで、ハイブリッド制御部13が連結車両1が定常走行制御の条件に合致すると判断したときには(ステップS45のNo)、ハイブリッド制御部13は、ステップS49に移行し、エンジン10と電動機11、11aの両方によって走行するように制御する。このときの目標車速は80km/hである。また、ハイブリッド制御部13は、エンジン10を一定負荷とし一定回転速度範囲内で燃費優先制御を行う。すなわち、ハイブリッド制御部13は、エンジン10にとって最も燃費が良くなる一定負荷とし一定回転速度範囲内とする。このときに、登り坂などの負荷変動時には、ハイブリッド制御部13は、エンジン10は一定負荷で一定回転速度範囲内としたまま電動機11、11aによりエンジン10をアシストすることにより速度制御を行う。ステップS49の処理の後、ステップS44、S45に移行し、再度、ステップS45でNoであればステップS49の処理を継続する。
ステップS45でYesとハイブリッド制御部13が判断したときで、かつ、ハイブリッド制御部13が連結車両1がエンジン駆動制御の条件に合致すると判断したときには(ステップS46のNo)、ハイブリッド制御部13は、ステップS50に移行し、エンジン10のみによって走行するように制御する。このときの目標車速は80km/hである。また、ハイブリッド制御部13は、エンジン10を可変負荷とし一定回転速度範囲内で燃費優先制御を行う。このような制御は、緩やかな下り坂(0.5%の勾配)である故に実行可能な制御である。すなわち、緩やかな下り坂であれば、大半は燃料噴射を行わず慣性によって走行し、速度が低下するようであれば、僅かに燃料噴射を行い加速するといった走行ができるため、エンジン10のみによって低燃費走行が可能である。ステップS50の処理後、所定時間を経過すると、ステップS44、S45へ移行し、ステップS45でNoであればステップS49へ移行する。ステップS45でYesであればステップS46に移行し、同じ状況が継続しているとステップS50へ移行し、前の処理を継続する。
次に、ステップS46でYesとハイブリッド制御部13が判断し、かつ、ハイブリッド制御部13が連結車両1がエネルギ回生制御の条件に合致すると判断したときには(ステップS47のNo)、ハイブリッド制御部13は、ステップS51へ移行し、電動機11、11aによりエネルギ回生制御を実行する。このときの目標車速は80km/hである。エネルギ回生制御では、エンジン10における燃料の噴射を停止(無噴射)し、電動機11、11aを発電機に切替えてブレーキ力制動で車速をコントロールする。ステップS51の処理の後、所定時間経過後に、ステップS44、S45へ移行する。そして、ステップS49またはステップS46へ移行する。ステップS46へ移行すると、ステップS50またはステップS47へ移行する。現状が先の状況と変化が無い場合は、ステップS44、S45、S46、S47、S51へと移行し、同じ処理を行う。
ハイブリッド制御部13がステップS47でYesと判断し、かつ、連結車両1が停止制御の条件に合致すると判断したときには(ステップS48のNo)、ハイブリッド制御部13は、停止制御を実行する(ステップS52)。停止制御では、エネルギ回生制御と同様に、エンジン10における燃料の噴射を停止(無噴射)し、電動機11、11aを発電機に切替えてブレーキ力制動で車速をコントロールする。ステップS48でYesと判断したときは、ハイブリッド制御部13はステップS43へ移行する。
(本発明の第一の実施の形態の効果について)
次に、本発明の第一の実施の形態に係る効果について説明する。連結車両1によれば、牽引車2に多数連結された被牽引車4、4a、4bによって一度に大量の貨物を輸送することができる。さらに、牽引車2に備えられるエンジン10とドーリ5、5aに備えられる電動機11、11aによってハイブリッド自動車を構成するので、低燃費、低排出ガスによって大量の貨物の輸送を実現することができる。
また、ドーリ5、5aに電動機11、11aおよび電池12、12aその他のハイブリッド自動車としての構成部材を備えるので、被牽引車4、4a、4bは、従来のものを用いることができる。これにより、連結車両1の実現性を高いものとすることができる。
また、牽引車2、ドーリ5、5aに無線通信部14、14a、14bを備えることによって、牽引車2とドーリ5、5aとの間を無線信号によって接続することができる。これにより、牽引車2とドーリ5、5aとの間の複雑なケーブル接続の手間を省くことができる。
さらに、被牽引車4、4a、4bにエアコンプレッサ20、20a、20b、エアタンク21、21a、21bなどのブレーキ駆動部材を備えることにより、牽引車2と被牽引車4、4a、4bとの間のエア配管接続の手間を省くことができる。したがって、牽引車2に複数の被牽引車4、4a、4bやさらに後続の被牽引車を連結する場合であってもケーブル接続およびエア配管接続の手間を省くことができる。なお、従来の被牽引車を連結する場合には、牽引車2と被牽引車との間、および、被牽引車間のエア配管および電気配線は必要になる。しかしながら、ドーリ5、5aに無線通信部14a、14bを備えるために、複雑な制御系に係る電気配線は不要である。これによって従来と比較して電気配線を省線化することができる。
なお、この実施の形態では、牽引車2と連結される被牽引車4は、コネクタ75を利用することで牽引車2からエアの供給を受ける。一方、ドーリ5、5aと被牽引車4が連結される場合、コネクタ76が利用されるので高圧の電源が供給され、電動のエアコンプレッサ21が動作することとなる。このように、エア関係については2系統が各被牽引車4、4a、4bに用意されているため、牽引車2にもドーリ5、5aにも連結することができる。
また、無線通信部14、14a、14bが誤動作することを回避するために、牽引車2毎に牽引車識別IDを割当てている。すなわち、牽引車2に割当てられた牽引車識別IDが制御指示に含まれているときに限り、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bは、受信した制御指示を有効とする。これにより、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bが他車からの同様な無線信号を受信したり、ノイズを受信した場合であっても無線通信部14から送信された無線信号と区別することができる。同様に、牽引車2の無線通信部14においてもドーリ5、5aの無線通信部14a、14bから送信された回生電流情報、SOC情報を含む無線信号と他車からの同様な無線信号あるいはノイズとを、その無線信号に含まれる牽引車識別IDまたは被牽引車識別IDによって区別することができる。
また、制御指示が制動灯または方向指示器に係る場合には、最後部に連結された被牽引車4bのみが制御対象である。このような場合には、被牽引車4bに自己が最後部に連結された被牽引車4aであることを認識させる設定を行い、被牽引車4bのみが制動灯または方向指示器に係る制御指示を受信するようにする。これにより、簡単な設定で最後部に連結された被牽引車4bのみに制動灯83または方向指示器84の制御指示を行うことができる。
あるいは、無線通信部14、14a、14bが自己宛ての無線信号を選択受信するために、被牽引車4、4a、4b毎に被牽引車識別IDを割当てている。すなわち、自己に係る被牽引車4a、4bに割当てられた被牽引車識別IDが制御指示に含まれているときに限り、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bは、受信した制御指示を有効とする。これにより、制動灯83または方向指示器84に係る制御指示において被牽引車識別IDを利用することができる。すなわち、牽引車2の無線通信部14から送信する制御指示に最後部の被牽引車の被牽引車識別IDを含ませることにより、最後部の被牽引車4bのみに有効となる制御指示を生成することができる。これによれば、上述したような被牽引車4a、4bに自己が最後部に連結された被牽引車4aであるか否かの判定を行う手間を省くことができる。
また、上述した牽引車識別IDと被牽引車識別IDとを併用し、ドーリ5、5aの無線通信部14a、14bが他車からの同様な無線信号を受信したり、ノイズを受信した場合であっても無線通信部14から送信された無線信号と区別することができる。同様に、牽引車2の無線通信部14においてもドーリ5、5aの無線通信部14a、14bから送信された回生電流情報、SOC情報を含む無線信号と他車からの同様な無線信号あるいはノイズとを、その無線信号に含まれるドーリ5、5aに係る被牽引車4a、4bの被牽引車識別IDおよび牽引車識別IDによって区別することができる。このように、牽引車識別IDおよび被牽引車識別IDを併用して無線信号識別を行うことにより、牽引車識別IDのみによる無線信号識別と比べて識別の精度を高めることができる。
また、前述した特許文献1に開示されている連結車両と比較すると、本発明の実施の形態の連結車両1は、ドーリ5、5aの側にハイブリッド自動車の構成要素を備えている。よって、特許文献1に開示されている連結車両と比べると、連結可能な被牽引車については、既存の従来どおりの被牽引車を連結することも可能である点が大きく異なる。さらに、特許文献1に開示されている連結車両と比べると、エア配管、電気配線の接続については、エアコンプレッサ20、20a、20b、エアタンク21、21a、21bを備える被牽引車4、4a、4bを用いることにより接続工程を省くことができる。
(本発明の第二の実施の形態に係る牽引車2Aの構成について)
次に、本発明の第二の実施の形態に係る牽引車2Aの構成について図14を参照して説明する。第二の実施の形態に係る牽引車2Aの構成は、第一の実施の形態に係る牽引車2の構成と僅かに異なる。よって、第一の実施の形態と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主に説明する。また、この牽引車2Aを有する車両を連結車両1Aとして説明する。
図14に示すように、牽引車2Aは、電動機11bとこの電動機11bの電源としての電池12bを備える。すなわち、牽引車2Aは、それ自身がハイブリッド自動車としての機能を有する。このため、牽引車2Aを有する連結車両における被牽引車4、4a、4bはコネクタ75を備えず、コネクタ76のみを備えるものとしてもよい。
(本発明の第二の実施の形態に係る牽引車2Aの動作について)
牽引車2Aの単独動作については一般的なハイブリッド自動車の動作と同じであるため、説明は省略する。牽引車2Aに、被牽引車4、4a、4bを連結した場合には、牽引車2Aのハイブリッド制御部13cは、エンジン10、電動機11、11a、11b、電池12、12a、12bを統括的に制御することにより、連結車両1Aの全体を1台のハイブリッド自動車として制御する。
(本発明の第二の実施の形態の効果について)
牽引車2Aは、それ自身がハイブリッド自動車としての機能を有するので、牽引車2Aのみが走行する場合においても低燃費、低排出ガスを実現できる。また、牽引車2Aに、被牽引車4、4a、4bを連結した場合には、牽引車2Aの電動機11b、電池12bもドーリ5、5aの電動機11、11a、電池12、12aと協働するので、ドーリ5、5aの電動機11、11a、電池12、12aの負荷を連結車両1と比べて軽減することができる。
(本発明の第三の実施の形態に係る連結車両1Bの構成について)
次に、本発明の第三の実施の形態に係る連結車両1Bの構成について図15を参照して説明する。第三の実施の形態に係る連結車両1Bの構成は、第一の実施の形態に係る連結車両1の構成と僅かに異なる。よって、第一の実施の形態と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主に説明する。また、図15に示す符号を同一部材については省略する。
図15に示すように、連結車両1Bは、連結車両1におけるドーリ5、5aの無線通信部14a、14bの機能に替え、中継伝送を行う機能を有する無線通信部14d、14eをドーリ5b、5cに備える。
(本発明の第三の実施の形態に係る連結車両1Bの動作について)
連結車両1Bのドーリ5b、5cにおける無線通信部14d、14eは、連結車両1のドーリ5、5aにおける無線通信部14a、14bの機能に加え、中継伝送を行う機能を有する。すなわち、ドーリ5b、5cにおける無線通信部14d、14eは、ドーリ5、5aにおける無線通信部14a、14bと同様に、牽引車2の無線通信部14からの自己宛の制御指示を無線信号により受信すると共に、牽引車2の無線通信部14に対し、回生電流情報、SOC情報を無線信号により送信している。その他に、ドーリ5b、5cにおける無線通信部14d、14eは、牽引車2の無線通信部14からの自己宛以外の制御指示を中継伝送すると共に、牽引車2の無線通信部14に対し、他から到来した回生電流情報、SOC情報を中継伝送している。ただし、無線通信部14d、14eが中継伝送する無線信号は、自車に係る牽引車識別IDおよび/または被牽引車識別IDを含むものに限る。
(本発明の第三の実施の形態の効果について)
連結車両1Bのドーリ5b、5cにおける無線通信部14d、14eによれば、牽引車2と最後部の被牽引車4bとの距離が離れていても無線通信部14d、14eが無線信号を中継伝送することによって牽引車2と最後部の被牽引車4bとの間の通信が確実に行われる。すなわち、無線通信部14と無線通信部14d、14eとの間の無線通信を良好に行うことができる。
(本発明の第四の実施の形態に係るドーリ5Aの構成について)
次に、本発明の第四の実施の形態に係る連結車両中のドーリ5Aの構成について図16を参照して説明する。第四の実施の形態に係る連結車両中のドーリ5Aの構成は、第一の実施の形態に係る連結車両1中のドーリ5の構成と僅かに異なる。よって、第一の実施の形態と同一または同種の部材については同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主に説明する。
図16に示すように、ドーリ5Aは、電動機11を操作入力に応じて運転する手段である操作部90を備える。操作部90の入出力は、ハイブリッド制御部13Aに接続されている。
(本発明の第四の実施の形態に係るドーリ5Aの動作について)
ドーリ5Aのハイブリッド制御部13Aは、無線通信部14aからの電動機トルク指示によってインバータ50を制御し、これによって電動機11を駆動する。その他に、ハイブリッド制御部13Aは、操作部90からの操作入力に応じてインバータ50を制御し、これによって電動機11を駆動する。すなわち、操作部90の操作入力に応じて電動機11を運転することができる。
操作部90の運転操作は、操作キーによってドーリ5Aの前進または後進の操作を行うことができる。なお、図16の例では、操作部90には、速度調整用の操作キーは無いので、電動機11の運転速度は一定とする。このときの運転速度は、きわめて低速であることが好ましい。例えば、電動機11の運転速度は、人が歩く程度の速度(4km/h)である。また、操作部90に速度調整用の操作キーを設け、電動機11の運転速度を段階的あるいは無段階に調整できるようにしてもよい。また、操作部90が直接インバータ50を制御するような構成としてもよい。
(本発明の第四の実施の形態に係る効果について)
ドーリ5Aは、操作部90を備え、オペレータによる手動操作によって、ドーリ5Aを単独で前進または後進させることができる。これはドーリ5Aに電動機11を設けたことにより実現できることである。従来は、ドーリには動力手段が無く、外部から何らかの力を加えることによって移動させている。もし、人手によってドーリを動かそうとすれば、数人がかりでの移動となる。これに対し、ドーリ5Aは、電動機11を備えており、自走可能である。よって、一人のオペレータの操作によって、簡単にドーリ5Aを移動することができる。これにより、ターミナルステーションなどにおける被牽引車の連結作業を簡単化することができる。
なお、ドーリ5Aを前進または後進だけでなく、左折または右折させる場合には、ドーリ5Aに対し、左または右方向の力を加える必要がある。しかしながら、自走しているドーリ5Aを左折または右折させるために必要となる力は、停止しているドーリを動かす力と比べると小さくてよい。よって、ドーリ5Aを左折または右折させる場合でも従来と比べると小さな力で行うことができる。
(応用例)
次に、上述の連結車両1、1A、1Bを用いた応用例について図17、図18を参照しながら説明する。なお、連結車両1、1A、1Bに運行管理部106を備えたものを連結車両1Cとする。インフラとして、図17、図18に示すように、連結車両1Cのような多連結の車両を走行させるための専用車線100を上下線の複数の車線の中で最も道路の端側に設ける。なお、図17は、専用車線100、ターミナルステーション102、103を横から観た図であり、運行管理装置107の配置を示す図である。図18は、専用車線100、車線100a、100b、100c、ターミナルステーション102〜105を上から観た図である。この専用車線100は、例えば、高速道路101の複数の車線100、100a、100b、100cの中の1つの車線100を利用する。また、専用車線100は、急勾配や急カーブを極力少なくすることが好ましい。さらに、専用車線100にターミナルステーション102、103、104、105を設置する。このターミナルステーション102〜105では、連結車両1Cに貨物の積み下ろしを行うと共に、連結車両1Cの連結編成の変更なども行うことができる。また、運転者の食事や休息あるいは交代を行う場所も設けることが好ましい。
さらに、運行管理装置107を設けることにより、複数の連結車両1Cを一元的に管理することができる。運行管理装置107は、牽引車識別IDを用いて連結車両1Cを識別することができる。これにより、渋滞などによる貨物輸送効率の低下を回避することができるため、効率の良い貨物の輸送を実現することができる。このときに、既存の従来どおりの被牽引車を用いることができるため、当該応用例の実現性を高くすることができる。なお、運行管理装置107の設置場所はいずれでもよいが、例えば、ターミナルステーション102〜105のいずれかまたは全てに設置してもよい。なお、連結車両1Cの運行管理部106は、運行管理装置107からの運行指示を記憶して実行する。また、運行管理装置107に対して自車の情報を転送する。
さらに、運行管理装置107の別の利用形態を説明する。例えば、連結車両1Cの運行管理部106は、運行管理装置107に対して自車の車体重量などの各種データを送信する。これにより、運行管理装置107は、連結車両1Cにおけるハイブリッド制御のための指示値を演算処理して送信するといったこともできる。これによれば、連結車両1Cのハイブリッド制御部13、13a〜13cにおけるハイブリッド制御のための演算処理を運行管理装置107が代行することができる。
このように、連結車両1Cのハイブリッド制御部13、13a〜13cにおけるハイブリッド制御のための演算処理を運行管理装置107が代行することにより、連結車両1Cのハイブリッド制御部13、13a〜13cの処理負荷を軽減することができる。
あるいは、連結車両1Cのハイブリッド制御部13、13a〜13cでは処理負荷が大き過ぎて実行困難な複雑な演算処理を運行管理装置107が代行して行い、その演算処理の結果のみを連結車両1Cのハイブリッド制御部13、13a〜13cにハイブリッド制御のための指示値として送信するといったことも可能になる。これよれば、複雑な演算処理に基づく効率の良いハイブリッド制御を、連結車両1Cのハイブリッド制御部13、13a〜13cの処理負荷を増大させることなく実現することができる。
また、運行管理装置107は、連結車両1Cを一元的に管理する際に、連結車両1Cの運行予定区間における必要最少の電池モジュールの本数を計算することができる。すなわち、運行管理装置107は、連結車両1Cの性能に関する情報や連結車両1Cの運行予定区間における勾配や車速の情報を入力し、連結車両1Cがその運行予定区間を走行する際のシミュレーションを事前に実施する。これにより運行管理装置107は、連結車両1Cの運行予定区間における必要最少の電池モジュールの本数を計算することができる。
すなわち、図8で説明したように、ドーリ5、5a〜5eの電池12は、複数の電池モジュール♯1〜♯nに分割されており、電池モジュール♯1〜♯nの本数は任意に変更が可能である。よって、運行管理装置107の計算結果に基づいて連結車両1Cの運行予定区間における必要最少の電池モジュールの本数以上の電池モジュールの本数を搭載する。これにより、連結車両1Cが運行予定区間内において電池12の容量が不足して電池12のSOCが劣化するといった事態を回避することができる。また、無駄となる本数の電池モジュールを搭載することによる車体重量の無駄な増加を無くすことができる。よって、連結車両1Cは、このことによっても低燃費、低排出ガスを実現することができる。
なお、ターミナルステーション102〜105は、上下線の対向する位置に配置せず、上り線と下り線とで異なる場所に配置してもよい。また、運行管理装置107は、上り線用と下り線用にそれぞれ設けるようにしてもよい。さらに、ターミナルステーション102〜105は、図18では、専用車線100を覆うように設置されているが、複数の車線100、100a、100b、100cを全て覆うように配置したり、逆にいずれの車線も覆わず専用車線100に隣接するように配置してもよい。
次に、連結車両1、1A、1B、1Cの車両編成において、新規の被牽引車4と従来の被牽引車140、141とを混在させた車両編成例を連結車両1Dとして図19に示す。連結車両1Dでは、牽引車2の直後に後続するように、従来の被牽引車140を連結し、さらに、従来の被牽引車140に後続するように従来の被牽引車141を連結する。
このように、従来の被連結車140、141は、牽引車2の直後、または、従来の被牽引車140、141に後続するように連結可能である。また、新規の被牽引車4は、牽引車2の直後であっても従来の被牽引車140、141の直後であっても連結可能である。一方、新規の被牽引車4に後続して従来の被牽引車140、141を連結することはできない。その理由は、新規の被牽引車4には、電気配線およびエア配管を後続する被牽引車に中継する設備が実装されていないためである。
このように、連結車両1Dは、(1)新規の被牽引車のみによる車両編成、(2)従来の被牽引車のみによる車両編成、(3)新規の被牽引車と従来の被牽引車とを混在させる車両編成、のいずれの車両編成も可能である。これにより、新しい物流システムの導入を図る際に、効率良く従来の物流システムを活用することができる。
(プログラムの実施の形態)
また、ハイブリッド制御部13、13a〜13c、連結制御部22、22a、22bは、所定のソフトウェア(請求項でいうプログラム)により動作する汎用の情報処理装置(CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal
Processor)、マイクロプロセッサ(マイクロコンピュータ)など)によって構成されてもよい。例えば、汎用の情報処理装置は、メモリ、CPU、入出力ポートなどを有する。汎用の情報処理装置のCPUは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、汎用の情報処理装置には、ハイブリッド制御部13、13a〜13c、連結制御部22、22a、22bの各部の機能が実現される。また、その他の機能(運行管理部104など)についてもソフトウェアにより実現可能な機能については汎用の情報処理装置とプログラムとによって実現することができる。
なお、汎用の情報処理装置が実行する制御プログラムは、ハイブリッド制御部13、13a〜13c、連結制御部22、22a、22bの出荷前に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、ハイブリッド制御部13、13a〜13c、連結制御部22、22a、22bの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、制御プログラムの一部が、ハイブリッド制御部13、13a〜13c、連結制御部22、22a、22bの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。ハイブリッド制御部13、13a〜13c、連結制御部22、22a、22bの出荷後に、汎用の情報処理装置のメモリなどに記憶される制御プログラムは、例えば、CD−ROMなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。
また、制御プログラムは、汎用の情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。
(変形例)
本発明の実施の形態は、その要旨を逸脱しない限り、様々に変更が可能である。例えば、第一の実施の形態などでは、ドーリ5、5aを連結してドーリ5、5aと対となる被牽引車4a、4bが2台とされる例を示したが、ドーリ1台で被牽引車2台となるようなものとしてもよい。また、逆に、ドーリと被牽引車の対が3組以上連結されるものとしてもよい。
牽引車2とこれに直接連結される被牽引車4とは従来どおりのケーブル接続を行うとして説明した。しかしながら、牽引車2とこれに直接連結される被牽引車4との接続についても無線信号を用いた接続としてもよい。これによれば、さらにケーブル接続の手間を省くことができる。また、連結制御部22aと実装部材31aとの通信や連結制御部22bと実装部材31bとの通信を無線によって行うようにしてもよい。
また、連結車両1、1A、1B、1Cは、全てエンジン10を備えたハイブリッド自動車であるとして説明した。しかし、エンジン10を電動機に替えた完全な電気自動車としてもよい。この場合には、連結車両1、1A、1B、1Cにおいて発電機能を持たないので、ターミナルステーション102〜105などに充電のための設備を用意する。あるいは、図17の応用例で説明したように、運行管理装置107が予め連結車両1、1A、1B、1Cの運行予定区間において連結車両1、1A、1B、1Cが必要とする電池モジュール本数を計算できる。よって、各ターミナルステーションにおいて、予め必要な電池モジュールを充電して用意しておくなどのような効率の良い運用形態が実現可能である。
また、無線通信部14、14a〜14eに替えて光通信部を設けることにより、牽引車2とドーリ5〜5cとの間の通信を光ファイバケーブルによって行ってもよい。あるいは、無線通信部14、14a〜14eに替えて空間光通信部を設けることにより、牽引車2とドーリ5〜5cとの間の通信を光信号による無線通信によって行ってもよい。あるいは、無線通信部14、14a〜14eに替えてデジタル通信部を設けることにより、牽引車2とドーリ5〜5cとの間の通信を1本またはごく少数のデジタル信号の伝送ケーブルによって行ってもよい。また、前述したように、無線通信部14、14a〜14eに導入される技術については、その時々において最先端の技術を導入することができる。
また、実装部材31、31a、31bとして図示したエアコンプレッサ20、20a、20b、エアタンク21、21a、21b、点灯制御部30、31a、31bなどを全てドーリ5、5a、5b、5cの側に備えてもよい。この場合には、ドーリ5、5a、5b、5cの側から被牽引車4a、4bへエア配管および電気配線を接続する。なお、被牽引車4へは牽引車2からエア配管および電気配線を接続する。本構成によれば、既存の従来どおりの被牽引車の接続がさらに容易になる。
また、図8では、ドーリ5に車内LAN65を用い、被牽引車4aに車内LAN77を用い、その間をCAN通信により接続すると説明したが、車内LAN65、77用いることなく全ての部材の間をCAN通信を用いて接続してもよい。
また、図13のフローチャートのステップS43において「車速75km/h以上になると」と説明したが、これを「車速75km/hを越えると」と説明してもよい。
本発明の第一の実施の形態に係る連結車両の全体構成図である。 図1の連結車両における牽引車の構成図である。 図1の連結車両における被牽引車の構成図である。 図1の連結車両におけるドーリの構成図である。 被牽引車およびドーリを1軸とした本発明の第一の実施の形態に係る連結車両の全体構成図である。 図1の連結車両における牽引車の詳細な構成図である。 図1の連結車両におけるドーリの詳細な構成図である。 図1の連結車両におけるドーリおよび被牽引車の実態的な構成図である。 図1の連結車両における無線通信部の制御指示の受信動作を示すフローチャートであり、牽引車識別IDを用いる例を示す図である。 図1の連結車両における無線通信部の制動灯または方向指示器に係る制御指示の受信動作を示すフローチャートであり、牽引車識別IDを用いる例を示す図である。 図1の連結車両における無線通信部の制動灯または方向指示器に係る制御指示の送信動作を示すフローチャートであり、被牽引車識別IDを用いる例を示す図である。 図1の連結車両における無線通信部の制動灯または方向指示器に係る制御指示の受信動作を示すフローチャートであり、被牽引車識別IDを用いる例を示す図である。 図1の連結車両における牽引車のハイブリッド制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施の形態に係る連結車両の牽引車の構成を示す図である。 本発明の第三の実施の形態に係る連結車両の構成を示す図であり、主に無線通信部を説明するための図である。 本発明の第四の実施の形態に係る連結車両のドーリの構成を示す図であり、主に操作部を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る応用例として専用車線とターミナルステーションを備えた高速道路を説明するための図である。 図17に示す専用車線およびターミナルステーションを上から観た状態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る応用例として連結車両の車両編成において、新規の被牽引車と従来の被牽引車とを混在させた車両編成例を説明するための図である。
符号の説明
1、1a、1A、1B、1C…連結車両、2、2A…牽引車、3、3a、3b…カプラ、4、4a、4b…被牽引車、5、5a〜5e…ドーリ、6…シャシ、10…エンジン、11、11a…電動機、12、12a…電池、13、13a〜13c…ハイブリッド制御部(ハイブリッド制御手段)、14、14a〜14e…無線通信部(無線通信手段、無線信号識別手段、無線信号選択手段、制御指示送信手段、制御指示受信手段)、20、20a、20b…エアコンプレッサ、21、21a、21b…エアタンク、22、22a、22b…連結制御部(実装部材を制御する手段、制御指示送信手段、制御指示受信手段)、30、30a、30b…点灯制御部、31、31a、31b…実装部材、40…エンジン制御部、41…クラッチ、42…トランスミッション、43…CAN、44…アクセルセンサ、50…インバータ、90…操作部(運転する手段)、100…専用車線、101〜105…ターミナルステーション、106…運行管理部、107…運行管理装置(電池モジュールの本数を計算する手段)

Claims (19)

  1. 少なくとも一対の車輪を備え、牽引車の後部または牽引車に連結された被牽引車の後部に連結可能であり、上部に被牽引車のキングピンが連結されるカプラを備え、前記カプラによって被牽引車を連結し、連結した被牽引車を前記牽引車と連結された状態で連結車両として走行可能とするドーリによって、駆動力を有する牽引車と駆動力を有しない被牽引車とが連結された連結車両において、
    記牽引車は、動力源としてエンジンを備え、
    記ドーリは、動力源として電動機を備えると共に当該電動機の電源としての電池を備え、
    記エンジン、記電動機および記電池の稼働情報を収集し、前記牽引車のエンジン前記ドーリの電動機および電池をハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させるハイブリッド制御手段を備え
    前記ハイブリット制御手段は、連結車両が定常走行条件を満たしている場合には前記牽引車のエンジンを一定負荷として一定回転速度範囲で走行し、連結車両がアシスト走行の条件を満たす場合は前記ドーリの電動機を電動機としてアシスト動作させ、連結車両が回生制御条件を満たす場合には、前記ドーリの電動機を発電機として動作させる
    ことを特徴とする連結車両。
  2. 請求項1記載の連結車両において、
    前記牽引車は、前記エンジンと併せて電動機とこの電動機の電源としての電池を備え、
    前記ハイブリッド制御手段は、前記牽引車に備える前記電動機および上記電池も含めて前記エンジン、前記電動機および前記電池をハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させる、
    ことを特徴とする連結車両。
  3. 請求項1または2記載の連結車両において、
    前記ドーリに連結された被牽引車の後に、ドーリと被牽引車が対となって1対以上連結されていることを特徴とする連結車両。
  4. 請求項1、2または3記載の連結車両において、
    前記ハイブリッド制御手段を含む車両の制御手段は、
    前記牽引車に備えられる牽引車側制御手段と、
    前記ドーリに備えられるドーリ側制御手段と、
    を備え、
    記牽引車側制御手段と記ドーリ側制御手段とは互いに通信する通信手段をそれぞれ備える、
    ことを特徴とする連結車両。
  5. 請求項4記載の連結車両において、
    前記通信手段は、無線信号により通信する無線通信手段を備える、
    ことを特徴とする連結車両。
  6. 請求項5記載の連結車両において、
    前記無線通信手段は、自車の無線信号と自車以外からの無線信号またはノイズとを区別して送受信する無線信号識別手段を備える、
    ことを特徴とする連結車両。
  7. 請求項4から6のいずれか1項記載の連結車両において、
    前記被牽引車は、自己に実装されている実装部材を制御する手段を備え、
    前記ドーリは、自己に係る前記被牽引車に実装されている記実装部材の制御指示を前記牽引車側制御手段の前記通信手段からの無線信号により受信する制御指示受信手段を備え、
    前記牽引車は、前記牽引車における運転操作の情報に基づいて被牽引車における記実装部材の記制御指示を生成し自己の前記通信手段からの無線信号により送信する制御指示送信手段を備える、
    ことを特徴とする連結車両。
  8. 請求項7記載の連結車両において、
    牽引車毎に固有の牽引車識別ID(Identifier)が割当てられ、
    前記制御指示送信手段は、前記無線信号識別手段として前記制御指示を自己が搭載されている前記牽引車の牽引車識別IDと共に送信する手段を備え、
    前記制御指示受信手段は、前記無線信号識別手段として自己が搭載されている前記ドーリが連結されている前記牽引車の牽引車識別IDを含む前記制御指示を受信したときに限定して前記制御指示を有効とする手段を備える、
    ことを特徴とする連結車両。
  9. 請求項7または8記載の連結車両において、
    前記ドーリの前記無線通信手段は、前記牽引車の前記無線通信手段から送信された無線信号のうちで自己が搭載されている前記ドーリに係る無線信号のみを選択して受信する無線信号選択手段を備える、
    ことを特徴とする連結車両。
  10. 請求項9記載の連結車両において、
    前記ドーリに連結された被牽引車は、前記実装部材として制動灯または方向指示器を備え、
    前記制御指示受信手段は、前記無線信号選択手段として自己が搭載されている前記ドーリが最後部に連結されている前記被牽引車に係る前記ドーリに該当する場合に限り、記制動灯または記方向指示器に係る制御指示を無線信号により受信する手段を備える、
    ことを特徴とする連結車両。
  11. 請求項9記載の連結車両において、
    前記被牽引車毎に固有の被牽引車識別IDが割当てられ、
    前記制御指示送信手段は、前記制動灯または方向指示器に係る前記制御指示を自己が搭載されている前記牽引車に連結されている最後部の前記被牽引車に割当てられた記被牽引車識別IDと共に送信する手段を備え、前記制御指示受信手段は、前記無線信号選択手段として自己が搭載されている前記ドーリに係る前記被牽引車に割当てられた前記被牽引車識別IDを含む前記制動灯または方向指示器に係る前記制御指示を受信したときに限定して当該制御指示を有効とする手段を備える、
    ことを特徴とする連結車両。
  12. 少なくとも一対の車輪を備え、牽引車の後部または牽引車に連結された被牽引車の後部に連結され、上部に被牽引車のキングピンが連結されるカプラを備え、前記カプラによって被牽引車を連結し、連結した被牽引車を前記牽引車と連結された状態で連結車両として走行可能とするドーリによって、駆動力を有する牽引車と駆動力を有しない被牽引車とが連結された連結車両に
    記牽引車が動力源としてエンジンを備え、
    記ドーリが動力源として電動機を備えると共に当該電動機の電源としての電池を備え、
    記エンジン、記電動機および記電池の稼働情報を収集し、前記牽引車のエンジン、前記ドーリの電動機および電池をハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させるハイブリッド制御ステップを有し、
    前記ハイブリッド制御ステップは、連結車両が定常走行条件を満たしている場合には前記牽引車のエンジンとを一定負荷として一定回転速度範囲で走行し、連結車両がアシスト走行の条件を満たす場合は前記ドーリの電動機を電動機としてアシスト動作させ、連結車両が回生制御条件を満たす場合には、前記ドーリの電動機を発電機として動作させる
    ことを特徴とする連結車両におけるハイブリッド制御方法。
  13. 請求項12記載の連結車両におけるハイブリッド制御方法において、
    前記牽引車が前記エンジンと併せて電動機とこの電動機の電源としての電池を備え、
    前記ハイブリッド制御ステップの処理として、前記牽引車に備える上記電動機および上記電池も含めて前記エンジン、前記電動機および前記電池をハイブリッド自動車の構成要素として連携動作させるステップを有する、
    ことを特徴とする連結車両におけるハイブリッド制御方法。
  14. 請求項12または13記載の連結車両におけるハイブリッド制御方法において、
    前記ドーリに連結された被牽引車の後に、ドーリと被牽引車の対を1対以上連結するステップを有することを特徴とする連結車両におけるハイブリッド制御方法。
  15. 請求項13、14または15記載の連結車両におけるハイブリッド制御方法において、
    前記牽引車における前記ハイブリッド制御ステップを行う制御系と前記ドーリにおける前記ハイブリッド制御ステップを行う制御系とが互いに通信するステップを有する、
    ことを特徴とする連結車両におけるハイブリッド制御方法。
  16. 請求項16記載の連結車両におけるハイブリッド制御方法において、
    前記通信するステップの処理は、無線信号により通信するステップを有する、
    ことを特徴とする連結車両のハイブリッド制御方法。
  17. 請求項17記載の連結車両のハイブリッド制御方法において、
    前記無線信号により通信するステップの処理は、自車の無線信号と自車以外からの無線信号またはノイズとを区別して送受信する無線信号識別ステップを有する、
    ことを特徴とする連結車両のハイブリッド制御方法。
  18. 請求項13または14記載の連結車両におけるハイブリッド制御方法において、
    前記ドーリを操作入力に応じて運転するステップを有する、
    ことを特徴とする連結車両におけるハイブリッド制御方法。
  19. 情報処理装置にインストールすることにより、その情報処理装置に、請求項12から18のいずれか1項記載の連結車両におけるハイブリッド制御方法を実行させることを特徴とするプログラム。
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