JP5449465B2 - 電気バス及び電気バスバッテリー交換システム - Google Patents

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Description

本発明は、電気バス及び電気バスバッテリー交換システムに関する。
電気バスは電気エネルギーを動力源として運行されるバスであって、電気バスは化石燃料を用いる既存のバスと比較するとき、有害ガスの排出がない環境に優しい特性を有しておりその研究開発及び商用化が漸次加速化されている趨勢である。
例えば、ソウル市は２０１０年に世界で最初に電気バスを開通して運行して以降、２０１４年まで電気バスを拡充して運行する予定にある。
現在運行中の電気バスは一回充電後走行可能距離が長くないため、長距離を走行するためには運行の途中でバッテリーに電気エネルギーを供給する充電ステーションの経由が不可避である。しかし、現在技術では電気バスバッテリーの充電に約３０分程度かかり、乗客に不便を強いるようになるので、充電ステーションを経由しないように路線が短く運行されたり、平地のみ含む路線のみ運行されたりしているのが実情である。
米国特許第８０１３５７１号明細書 米国特許第８１６４３００号明細書
上記の問題を解決するために、本出願人は充電時間が長時間かかる従来のプラグイン方式でなく、放電されたバッテリーを事前に緩衝（充電）させたバッテリーに交換する交換式充電システムを提案したことがある。例えば、現在、韓国特許出願第２０１１−３２０２４号、第２０１１−３４９９４号、第２０１１−５２９１３号等が出願係属中にある。
提案された技術によれば路線上に位置するバス停留場で乗客の搭乗のための停車時間内に電気バス上部の交換口を介してバッテリー交換が迅速に行われて待機時間が殆どなく、路線の長さと関係なく配車と運行を円滑に行うことができる。
このように、電気バス上部の交換口を介してバッテリー交換が行われる場合、電気バスが上部のバッテリー交換位置に整合的に位置するか否かが迅速なバッテリー交換の鍵となる。
従って、本出願人は路線の運行の妨げとなる別個の設備を設置することなくバッテリー交換位置に正確に位置することができるようにガイド情報を提供する電気バス及び電気バスバッテリー交換システムを提案するようになった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、路線の運行の妨げとなる別個の設備なしにバッテリー交換位置に到達するためのガイド情報を提供することが可能な、新規かつ改良された電気バス及び電気バスバッテリー交換システムを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電気バスにおいて、バッテリー交換ステーションのバッテリー交換部と接続されて放電されたバッテリーが除去され充電バッテリーへの交換が行われる通路として上部に形成されるバッテリー交換口、バッテリー交換のために前記バッテリー交換ステーションに進入する過程において前方映像を撮像する前方カメラ部、前記バッテリー交換ステーションから前記バッテリー交換部の位置情報を受信する通信部、前記前方カメラ部で撮像した前方映像、及び前記バッテリー交換部の位置情報に基づいてバッテリー交換が行われる前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出する経路算出部、及び前記経路算出部で算出された予想走行経路を前記前方カメラ部で撮像した前方映像と重畳して表示するディスプレイ部、を含むことを特徴とする、電気バスが提供される。
前記前方カメラ部はバッテリー交換のための予約がされている場合にのみ前方映像を撮像してもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、電気バスバッテリー交換システムにおいて、放電されたバッテリーを除去し、充電されたバッテリーを提供するために電気バス上部のバッテリー交換口と接続可能なように突出形成されたバッテリー交換部及び前記バッテリー交換部の位置情報を電気バスに提供する位置情報提供部を含むバッテリー交換ステーション、及びバッテリー交換のために前記バッテリー交換ステーションに進入する過程において前方映像を撮像し、前記前方映像と前記バッテリー交換部の位置情報に基づいてバッテリー交換が行われる前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出する電気バス、を含むことを特徴とする、電気バスバッテリー交換システムが提供される。
前記バッテリー交換ステーションは前記バッテリー交換部が複数個設けられ、前記複数個のバッテリー交換部の中から択一して前記電気バスに割り当てる交換位置割当部を更に含み、前記電気バスは前記交換位置割当部で割り当てた前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出してもよい。
前記交換位置割当部は割り当てた前記バッテリー交換部の下部に割り当てられていない他の電気バスが位置しているため割り当てられた前記電気バスが進入することができないと判断される場合、前記複数個のバッテリー交換部の中から択一して前記電気バスに再割当するか、又は前記複数個のバッテリー交換部の中から前記電気バスから択一された前記バッテリー交換部を再割当してもよい。
前記バッテリー交換ステーションは前記交換位置割当部で割り当てた前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に他の電気バスが位置して割り当てられた前記電気バスが進入することができない場合、前記他の電気バスに前記バッテリー交換部から移動を要請する移動信号を伝送する移動要請部を更に含んでもよい。
装置が提供される。
以上説明したように本発明によれば、路線の運行の妨げとなる別個の設備なしにバッテリー交換位置に到達するためのガイド情報を提供することができる。
本発明の実施例による電気バスバッテリー交換システムの概略的な構成図である。 本発明の実施例による電気バスバッテリー交換システムの概略的な構成図である。 本発明の実施例による電気バスバッテリー交換システムのブロック図である。 本発明の実施例による電気バスのブロック図である。 本発明の実施例による電気バスのディスプレイ部に表示される画面の一例である。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１及び図２は本発明の実施例による電気バスバッテリー交換システムの概略的な構成図である。
図１及び図２を参照すると、本発明の実施例による電気バスバッテリー交換システムはバッテリー交換ステーション（１００）及び電気バス（２００）を含む。
バッテリー交換ステーション（１００）は電気バス（２００）が進入した後、放電されたバッテリーを充電バッテリーに交換する作業が行われる構造体であって、電気バス（２００）がバッテリー交換のために進入時バッテリー交換が行われる定位置の領域まで移動することができるようにバッテリー交換位置に関する位置情報を伝送する。
一方、バッテリー交換ステーション（１００）の外観は電気バス（２００）の進入及び進出が容易であり、バッテリー交換作業の遂行が可能であればその具体的な構造又は形態に制限されない。本実施例では雨、雪等の悪天候でもバッテリー交換作業を行うのに支障がないように図１及び図２に示すように道路に接して垂直方向に形成される垂直本体と垂直本体の上側で道路側に延長されて形成される水平本体を備えた構造に形成されている。
電気バス（２００）はバッテリー交換のためにバッテリー交換ステーション（１００）に進入する過程において前方映像を撮像し、前方映像とバッテリー交換ステーション（１００）から伝送した位置情報に基づいてバッテリー交換位置に到達するための予想走行経路を算出する。
以下では図３及び図４を参照して、バッテリー交換ステーション（１００）及び電気バス（２００）の構成について具体的に考察することにする。
図３は本発明の実施例による電気バスバッテリー交換システムのブロック図である。図３を参照すると、バッテリー交換ステーション（１００）はバッテリー交換部（１１０）、交換位置割当部（１２０）、及び位置情報提供部（１３０）を含む。
バッテリー交換部（１１０）はバッテリー交換作業が実質的に行われる領域であって、バッテリーが装着される電気バス（２００）上部のバッテリー交換口と接続して放電バッテリーを分離し充電バッテリーへの交換作業を行う。このために、バッテリー交換部（１１０）は電気バス（２００）上部のバッテリー交換口と接続可能なように突出形成され、バッテリーの着脱のためにバッテリー交換ロボット（未図示）を含んで構成される。一方、バッテリー交換部（１１０）が複数個含まれ同時に複数台の電気バス（２００）に充電バッテリーを提供して時間節約を図ることができる。
交換位置割当部（１２０）はバッテリー交換ステーション（１００）に複数個のバッテリー交換部（１１０）が設けられる場合、この中から択一して電気バス（２００）に割り当てる。このために、各バッテリー交換部（１１０）の交換作業の現況に対する情報を貯蔵しており、これに基づいて待機時間を最少化することができ、相対的に電気バス（２００）が容易に進入することができるバッテリー交換部（１１０）を割り当てることによりバッテリー交換ステーション（１００）の効率的運用が可能なようにする。
また、交換位置割当部（１２０）は電気バス（２００）が割り当てたバッテリー交換部（１１０）に位置することができないと判断される場合、バッテリー交換部（１１０）を再割当することができる。例えば、割り当てたバッテリー交換部（１１０）の下部に割り当てられていない他の電気バス（２００）又は人が位置しているため進入が難しい場合や、バッテリー交換部（１１０）が作動しないため修理を要する場合にバッテリー交換部（１１０）の 再割当が必要である。このとき、交換位置割当部（１２０）は複数のバッテリー交換部（１１０）の中から再度直接択一して再割当することもあれば、電気バス（２００）から進入しようとするバッテリー交換部（１１０）が選択され、進入可否を判断して進入が可能な場合に選択されたバッテリー交換部（１１０）を再割当することもある。このために、バッテリー交換ステーション（１００）はバッテリー交換部（１１０）の下部に電気バス（２００）又は人等の存在を感知するための各種センサーを備え得る。イメージセンサー、赤外線センサーをその例に挙げることができる。
位置情報提供部（１３０）は電気バス（２００）にバッテリー交換部（１１０）の位置情報を伝送する。このとき、バッテリー交換ステーション（１００）に複数個のバッテリー交換部（１１０）が設けられる場合には、交換位置割当部（１２０）で割り当てたバッテリー交換部（１１０）の位置情報を伝送するようになる。位置情報提供部（１３０）は電気バス（２００）との通信のための通信手段を備え、バッテリー交換部（１１０）の位置情報を貯蔵している。
一方、本発明によるバッテリー交換ステーション（１００）は移動要請部（１４０）を更に含み、交換位置割当部（１２０）で割り当てたバッテリー交換部（１１０）の下部に割り当てられていない他の電気バス（２００）が位置しているため割り当てられた電気バス（２００）が進入することができない場合、割り当てられていない他の電気バス（２００）にバッテリー交換部（１１０）から他の所に移動を要請する移動信号を伝送することができる。移動要請部（１４０）の要請に従い電気バス（２００）が他の所に移動すると最初に割り当てられたバッテリー交換部（１１０）に進入するようになり、他の所に移動することができなければ交換位置割当部（１２０）がバッテリー交換部（１１０）を再割当するようになる。
図４は本発明の実施例による電気バス（２００）のブロック図である。図４を参照すると、本発明の実施例による電気バス（２００）はバッテリー交換口（２１０）、前方カメラ部（２２０）、通信部（２３０）、経路算出部（２４０）、ディスプレイ部（２５０）、及び予約管理部（２６０）を含む。
バッテリー交換口（２１０）はバッテリー交換ステーション（１００）のバッテリー交換部（１１０）と接続されて放電されたバッテリーが除去され充電バッテリーへの交換が行われる通路であって、電気バス（２００）の上部に形成される。
前方カメラ部（２２０）はバッテリー交換のために電気バス（２００）がバッテリー交換ステーション（１００）に進入する過程において前方映像を撮像する。前方カメラ部（２２０）は撮像のための単数又は複数のカメラを含み、カメラは電気バス（２００）が走行しながら前方の道路及び近接物を撮像することができるように電気バス（２００）前方の所定の位置に配置される。前方カメラ部（２２０）に適用されるカメラはその種類に極限されず、多様な種類のカメラが適用され得る。例えば、ＣＣＤカメラ又はＣＭＯＳカメラが適用され得る。
通信部（２３０）はバッテリー交換ステーション（１００）との無線通信を行う部分であって、無線通信方式はＣＤＭＡ方式をはじめとした多様な無線通信方式が採用され得る。通信部（２３０）はバッテリー交換ステーション（１００）の交換位置割当部（１２０）で割り当てたバッテリー交換部（１１０）に関する情報及び位置情報提供部（１３０）から割り当てられたバッテリー交換部（１１０）の位置情報を受信する。上記情報はバッテリー交換位置に整合的に位置するための予想走行経路を算出する基礎となる。
経路算出部（２４０）は前方カメラ部（２２０）で撮像した前方映像、及び通信部（２３０）を介して受信されたバッテリー交換部（１１０）の位置情報に基づいてバッテリー交換が行われるバッテリー交換部（１１０）の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出する。すなわち、経路算出部（２４０）は前方映像を介して獲得した電気バス（２００）の走行経路に影響を与え得る周囲映像、近接障害物等の情報とバッテリー交換部（１１０）の位置情報に基づいて獲得されるバッテリー交換部（１１０）との距離に基づいてバッテリー交換口（２１０）がバッテリー交換部（１１０）と接続してバッテリー交換が可能な位置に到達するための走行経路を予想する。このとき、経路算出部（２４０）は電気バス（２００）のギヤ状態、ステアリング角度、車両速度、車庫等の情報を共に反映して予想走行経路を算出することができる。
一方、バッテリー交換ステーション（１００）に複数個のバッテリー交換部（１１０）が設けられる場合に、経路算出部（２４０）は交換位置割当部（１２０）を介して電気バス（２００）に割り当てられたバッテリー交換部（１１０）に到達するための走行経路を予測するようになる。
ディスプレイ部（２５０）は経路算出部（２４０）で算出された予想走行経路を前方カメラ部（２２０）で撮像した前方映像と重畳して表示する。
図５は本発明の実施例による電気バス（２００）のディスプレイ部（２５０）に表示される画面の一例である。図５を参照すると、ディスプレイ部（２５０）には電気バス（２００）の前方映像と電気バス（２００）の現在位置からバッテリー交換が行われるバッテリー交換部（１１０）の下部に設けられる定位置領域まで到達するのに予想される走行経路が重畳されて表示される。このとき、バッテリー交換部（１１０）までの残余距離及びこれに基づいて予想走行経路の各区間別に勧奨される車両速度を予測して共に提供することもできる。
一方、本発明の実施例による電気バス（２００）は予約管理部（２６０）を更に含んでバッテリー交換のための予約有無、予約時間等予約情報について貯蔵することができる。電気バス（２００）がバッテリー交換ステーション（１００）に進入時予約管理部（２６０）に予約があるか確認し、予約となっている場合、すなわち、バッテリー交換のためにバッテリー交換ステーション（１００）に進入する場合にのみ前方カメラ部（２２０）が前方映像を撮像するようにできる。これを通じて、本発明のバッテリー交換ステーション（１００）が乗客の乗下車のための停留場として共用される場合、バッテリー交換のための進入時にのみ走行経路を予想するようにしてバッテリー交換ステーション（１００）の通信負荷及び電気バス（２００）の経路算出等による電力消耗を減らすことができる。
以上説明したように本発明によれば、バッテリー交換ステーションに進入時前方映像を撮像し、これに基づいてバッテリー交換位置まで到達するための走行経路を予想して提供することにより電気バスがバッテリー交換位置に正確に位置することが可能となる。
なお、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、本発明による電気バス（２００）は経路算出部（２４０）で算出された予想走行経路において電気バス（２００）が予め決定された誤差範囲を超えて走行すると警報を鳴らして運転者に現在の走行経路を予想された走行経路と一致するよう修正させることができる。
１００ バッテリー交換ステーション
１１０ バッテリー交換部
１２０ 交換位置割当部
１３０ 位置情報提供部
１４０ 移動要請部
２００ 電気バス
２１０ バッテリー交換口
２２０ 前方カメラ部
２３０ 通信部
２４０ 経路算出部
２５０ ディスプレイ部
２６０ 予約管理部

Claims (3)

  1. 電気バスにおいて、
    バッテリー交換ステーションのバッテリー交換部と接続されて放電されたバッテリーが除去され充電バッテリーへの交換が行われる通路として上部に形成されるバッテリー交換口；
    バッテリー交換のために前記バッテリー交換ステーションに進入する過程において前方映像を撮像する前方カメラ部；
    前記バッテリー交換ステーションから前記バッテリー交換部の位置情報を受信する通信部；
    前記前方カメラ部で撮像した前方映像、及び前記バッテリー交換部の位置情報に基づいてバッテリー交換が行われる前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出する経路算出部；及び
    前記経路算出部で算出された予想走行経路を前記前方カメラ部で撮像した前方映像と重畳して表示するディスプレイ部、
    を含み、
    前記前方カメラ部はバッテリー交換のための予約がされている場合において前記バッテリー交換ステーションに進入する場合にのみ前方映像を撮像することを特徴とする、電気バス。
  2. 電気バスバッテリー交換システムにおいて、
    放電されたバッテリーを除去し、充電されたバッテリーを提供するために電気バス上部のバッテリー交換口と接続可能なように突出形成された複数個のバッテリー交換部及び前記バッテリー交換部の位置情報を電気バスに提供する位置情報提供部を含むバッテリー交換ステーション；及び
    バッテリー交換のために前記バッテリー交換ステーションに進入する過程において前方映像を撮像し、前記前方映像と前記バッテリー交換部の位置情報に基づいてバッテリー交換が行われる前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出する電気バス、
    を含み、
    前記複数個のバッテリー交換部の中から択一して前記電気バスに割り当てる交換位置割当部を更に含み、
    前記電気バスは前記交換位置割当部で割り当てた前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出し、
    前記交換位置割当部は割り当てた前記バッテリー交換部の下部に割り当てられていない他の電気バスが位置しているため割り当てられた前記電気バスが進入することができないと判断される場合、前記複数個のバッテリー交換部の中から択一して前記電気バスに再割当するか、又は前記複数個のバッテリー交換部の中から前記電気バスから択一された前記バッテリー交換部を再割当することを特徴とする、電気バスバッテリー交換システム。
  3. 電気バスバッテリー交換システムにおいて、
    放電されたバッテリーを除去し、充電されたバッテリーを提供するために電気バス上部のバッテリー交換口と接続可能なように突出形成された複数個のバッテリー交換部及び前記バッテリー交換部の位置情報を電気バスに提供する位置情報提供部を含むバッテリー交換ステーション；及び
    バッテリー交換のために前記バッテリー交換ステーションに進入する過程において前方映像を撮像し、前記前方映像と前記バッテリー交換部の位置情報に基づいてバッテリー交換が行われる前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出する電気バス、
    を含み、
    前記複数個のバッテリー交換部の中から択一して前記電気バスに割り当てる交換位置割当部を更に含み、
    前記電気バスは前記交換位置割当部で割り当てた前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に到達するための予想走行経路を算出し、
    前記バッテリー交換ステーションは前記交換位置割当部で割り当てた前記バッテリー交換部の下部に設けられる定位置領域に他の電気バスが位置して割り当てられた前記電気バスが進入することができない場合、前記他の電気バスに前記バッテリー交換部から移動を要請する移動信号を伝送する移動要請部を更に含むことを特徴とする、電気バスバッテリー交換システム。
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