JP5473964B2

JP5473964B2 - 交通システム

Info

Publication number: JP5473964B2
Application number: JP2011042228A
Authority: JP
Inventors: 満文後藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: JP2012182865A

Description

本発明は、二次電池を搭載した車両を用いた交通システムに関する。

近年、二次電池の電力を用いて走行する車両（ＥＶ：ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ、電動輸送機器）の開発が盛んになっている。また、電力で走行する車両をバスなどの交通システムに適用することが検討されている。
なお、特許文献１には、二次電池のセル電圧を検出する方法が開示されている。

特開２００１−２０４１４１号公報

電動輸送機器をバスなどの交通システムに適用した場合、ある経路を走行するためには、車両に当該経路を無充電で走行できるだけの容量を有する二次電池を搭載する必要がある。しかしながら、二次電池は、容量が大きいほど体積及び重量が大きくなり、それに伴い、二次電池によって車内のスペースが制限され、また走行に要する電力が大きくなってしまうという問題があった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、車載二次電池の電力によって所定の経路を走行する車両と、当該経路に設けられ、設備二次電池を備える停車施設と前記車両が前記停車施設に停車したときに、前記車載二次電池の容量に基づいて、当該停車施設の後に停車する停車施設である次停車施設まで前記車両が走行できるか否かを判定する走行可否判定部と、前記走行可否判定部によって前記車両が前記次停車施設まで走行できると判定された場合に前記車載二次電池から前記設備二次電池への充電を行い、前記走行可否判定部によって前記車両が前記次停車施設まで走行できないと判定された場合に前記設備二次電池から前記車載二次電池への充電を行う充放電制御部とを備えることを特徴とする。

また、本発明においては、前記停車施設の少なくとも１つは、他の前記停車施設と標高差が異なる場所に設けられ、前記車両は、回生制動によって制動し、当該回生制動によって得られる回生電力を用いて前記車載二次電池の充電を行うことが好ましい。

また、本発明においては、前記車両には、前記経路である第１の経路を走行する車両と、前記第１の経路と異なる経路であって前記第１の経路と少なくとも１つの停車施設を共有する第２の経路を走行する車両とが含まれることが好ましい。

また、本発明においては、前記車両は、当該車両の所有者を識別する識別情報を格納した情報担体を備え、前記停車施設は、前記車両が備える情報担体から前記識別情報を読み出す読み出し部と、前記車両が前記設備二次電池に対して充放電した電力量を算出する算出部と、前記読み出し部が読み出した識別情報が示す所有者に前記算出部が算出した電力量を通知する通知部とを備えることが好ましい。

また、本発明においては、前記車両は前記車載二次電池に加えて、前記車載二次電池の予備である予備二次電池を備え、前記走行可否判定部は、前記車載二次電池の容量が前記次停車施設までの走行に必要な容量より大きく、かつ前記予備二次電池の容量が所定の閾値より大きい場合に、前記次停車施設まで前記車両が走行できると判定することが好ましい。

本発明によれば、車両が走行する経路に停車施設が設けられ、当該停車施設において、車両が次停車施設までの走行ができないと判定された場合に、車載二次電池への充電を行うことができる。そのため、車両は、経路全ての走行に要する容量の車載二次電池を搭載する必要がなく、停車施設から次停車施設までの走行に要する容量以上の車載二次電池を搭載していれば、経路の全てを走行することができる。これにより、車両の重量を低減させることができ、またこれに伴い車両の走行に要する電力量を低減させることができる。

本発明の一実施形態による交通システムの構成を示す概略ブロック図である。交通システムの動作を示すシーケンス図である。本発明による交通システムの第１の実施例を示す図である。本発明による交通システムの第２の実施例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施形態による交通システムの構成を示す概略ブロック図である。
交通システムは、一定の区間を走行する複数の車両１０（例えばバスなど）と当該車両１０が停車する複数の停車施設２０（例えばバスストップなど）とを備える。

車両１０は、車載二次電池１１、予備二次電池１２、電動機１３、走行可能距離算出部１４、予備容量算出部１５、ＩＤタグ１６（情報担体）を備える。
車載二次電池１１は、車両１０に搭載された二次電池であり、電動機１３の動力源として機能する。
予備二次電池１２は、車両１０に搭載された二次電池であり、車載二次電池１１の容量が所定の閾値（例えば、定格ＳＯＣ（ＳｔａｔｅＯｆＣｈａｒｇｅ：充電率）の下限値に対応する容量）を下回った場合に、電動機１３の動力源として機能する。
電動機１３は、車載二次電池１１または予備二次電池１２からの電力により、車両１０を走行させる動力を発生させる。また、電動機１３は、車両１０の回生制動によって電気エネルギーを発生させ、当該電気エネルギーを車載二次電池１１または予備二次電池１２に供給する。つまり、車両１０の駆動時は車載二次電池１１または予備二次電池１２の放電がなされ、車両１０の制動時は、車載二次電池１１または予備二次電池１２の充電がなされることとなる。

走行可能距離算出部１４は、車載二次電池１１の容量を算出し、当該容量で車両１０が走行可能な距離を算出する。
ここで、走行可能距離算出部１４による走行可能距離の算出方法の例を示す。
まず、走行可能距離算出部１４は、車載二次電池１１の開放電圧を用いて車載二次電池１１のＳＯＣを算出する。なお、車載二次電池１１の開放電圧とＳＯＣとの関係は予め求めておく。次に、走行可能距離算出部１４は、車載二次電池１１の満充電容量にＳＯＣを乗じることで、車載二次電池１１の現時点における容量を算出する。次に、走行可能距離算出部１４は、当該容量、電動機１３の性能（例えば、出力や回転数など）、及び車両１０の重量などを鑑みて、走行可能距離を推定する。

予備容量算出部１５は、予備二次電池１２の容量を算出する。
ここで、予備二次電池１２の容量の算出方法の例を示す。まず、予備容量算出部１５は、予備二次電池１２の開放電圧を用いて予備二次電池１２のＳＯＣを算出する。なお、予備二次電池１２の開放電圧とＳＯＣとの関係は予め求めておく。そして、予備容量算出部１５は、予備二次電池１２の満充電容量にＳＯＣを乗じることで、予備二次電池１２の現時点における容量を算出する。

ＩＤタグ１６は、車両１０の識別情報と、走行可能距離算出部１４が算出した走行可能距離と、予備容量算出部１５が算出した予備二次電池１２の容量を記憶する。また、ＩＤタグ１６は、停車施設２０から発せられる電波により、記憶している情報を停車施設２０に送信する。なお、ＩＤタグ１６に記憶されている走行可能距離及び予備二次電池１２の容量は、予備容量算出部１５及び走行可能距離算出部１４によって定期的に更新される。

停車施設２０は、設備二次電池２１、発電機２２、読み出し部２３、走行可否判定部２４、充放電制御部２５、算出部２６、通知部２７を備える。
設備二次電池２１は、停車施設２０に設けられた二次電池である。
発電機２２は、太陽光や風力などの自然エネルギーによって電気エネルギーを発生させ、当該電気エネルギーを設備二次電池２１に供給する。
読み出し部２３は、車両１０に搭載されたＩＤタグ１６から情報を読み出す。

走行可否判定部２４は、読み出し部２３が読み出した情報のうち、走行可能距離と予備二次電池１２の容量とに基づいて、車両１０が次停車施設２０´（車両１０が自施設の後に停車する停車施設２０のこと）まで走行することができるか否かを判定する。なお、走行可否判定部２４は、予め次停車施設２０´までの道のりを記憶している。
充放電制御部２５は、走行可否判定部２４の判定結果に基づいて、設備二次電池２１から車載二次電池１１への充電を行うか、車載二次電池１１から設備二次電池２１への充電を行うか、充電を行わないかを判定し、充電の制御を行う。
算出部２６は、充放電制御部２５によって充放電された電力量（本実施形態においては電流積算値）を算出する。
通知部２７は、読み出し部２３が読み出した情報のうち、車両１０の識別情報に基づいて、車両１０の所有者に、算出部２６が算出した電力量を通知する。なお、所有者への通知は、サーバ装置へ送信され、当該サーバ装置に所有者がログインすることで閲覧できるようにしても良いし、電子メールにて直接所有者へ通知を行うようにしても良い。

次に、本実施形態による交通システムの動作について説明する。
図２は、交通システムの動作を示すシーケンス図である。
車両１０が停車施設２０に停車すると、停車施設２０の読み出し部２３は、車両１０のＩＤタグ１６から識別情報、走行可能距離、及び予備二次電池１２の容量を読み出す（ステップＳ１）。なお、停車施設２０は、ＩＤタグ１６からの読み出しが成功したことで、停車施設２０に車両１０が停車したことを検知することとなる。
次に、走行可否判定部２４は、読み出し部２３が読み出した走行可能距離と、予め記憶している次停車施設２０´までの道のりとを比較し、車両１０の走行可能距離が次停車施設２０´までの道のりより長いか否かを判定する（ステップＳ２）。走行可否判定部２４は、車両１０の走行可能距離が次停車施設２０´までの道のり以下であると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、車両１０が次停車施設２０´まで走行できないと判定する。これにより、充放電制御部２５は、設備二次電池２１から車載二次電池１１への充電を開始する（ステップＳ３）。このとき、算出部２６は、充放電制御部２５による設備二次電池２１への放電電流の積算を開始する（ステップＳ４）。

他方、走行可否判定部２４は、車両１０の走行可能距離が次停車施設２０´までの道のりより長いと判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、読み出し部２３が読み出した予備二次電池１２の容量が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。走行可否判定部２４は、予備二次電池１２の容量が所定の閾値より大きいと判定した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、車両１０が次停車施設２０´まで走行できると判定する。これにより、充放電制御部２５は、車載二次電池１１から設備二次電池２１への充電を行う（ステップＳ６）。つまり、車両１０が車載二次電池１１の出力によって次停車施設２０´まで走行でき、かつ予備二次電池１２に充分な充電がなされている場合に、設備二次電池２１の電力を充電する。これにより、渋滞などによって次停車施設２０´までの走行時間が想定される走行時感より長くなった場合にも、電動機１３を駆動させる電力の出力元を車載二次電池１１から予備二次電池１２に出力を切り替えることで、車両１０を次停車施設２０´まで到達させることができる。また、このとき、算出部２６は、充放電制御部２５による設備二次電池２１への充電電流の積算値を算出する（ステップＳ７）。

ステップＳ３またはステップＳ６において充放電制御部２５が充放電を開始すると、読み出し部２３は、車両１０のＩＤタグ１６から走行可能距離を読み出す（ステップＳ８）。なお、車載二次電池１１の充放電がなされている間も、車両１０の走行可能距離算出部１４は、定期的に走行可能距離の算出を行うため、ＩＤタグ１６には最新の走行可能距離が記録される。次に、走行可否判定部２４は、読み出し部２３が読み出した走行可能距離と、予め記憶している次停車施設２０´までの道のりとを比較し、車両１０の走行可能距離が次停車施設２０´までの道のりに所定距離を加算した長さより長いか否かを判定する（ステップＳ９）。走行可否判定部２４が、車両１０の走行可能距離が次停車施設２０´までの道のり以下であると判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ステップＳ７に戻り、充放電を継続する。他方、走行可否判定部２４が、車両１０の走行可能距離が次停車施設２０´までの道のりを超えたと判定した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、充放電制御部２５は、車載二次電池１１の充放電を終了する（ステップＳ１０）。これにより、充放電制御部２５は、車両１０が次停車施設２０´まで走行できる程度まで車載二次電池１１の充電をすることができ、また車両１０が次停車施設２０´まで走行できる程度の容量を車載二次電池１１に残して、設備二次電池２１の充電をすることができる。なお、ステップＳ９において、走行可能距離と道のりに所定距離を加算した距離とを比較した理由としては、次停車施設２０´まで走行できない程度まで車載二次電池１１が放電されるのを防ぎ、かつ渋滞などによって次停車施設２０´までの走行時間が想定される走行時感より長くなった場合にも、車両１０が次停車施設２０´まで到達できるようにするためである。

ステップＳ１０により車載二次電池１１の充放電が完了すると、通知部２７は、ステップＳ１で読み出し部２３が読み出した車両１０の識別情報を用いて、当該車両１０の所有者に、算出部２６が算出した電流積算値を通知し（ステップＳ１１）、処理を終了する。当該電流積算値の通知は、車両１０の所有者への電気使用料の請求や、設備二次電池２１に充電した電気料金の支払いに用いることができる。

また、ステップＳ３において走行可否判定部２４が、予備二次電池１２の容量が所定の閾値以下であると判定した場合（ステップＳ３：ＮＯ）、車両１０は次停車施設２０´まで走行できるものの、設備二次電池２１への充電ができるほどの容量の余裕が無いと判定し、充放電制御部２５による充放電処理及び通知部２７による電流積算値の通知を行わずに処理を終了する。

このように、本実施形態によれば、所定の経路を移動する車両１０が、当該経路に設けられた停車施設２０において、次停車施設２０´までの走行の可否に基づいて、車載二次電池１１の充放電を行う。そのため、車両１０は、経路全ての走行に要する容量の車載二次電池１１を搭載する必要がなく、停車施設２０から次停車施設２０´までの走行に要する容量以上の車載二次電池１１を搭載していれば、経路の全てを走行することができる。これにより、車両１０の重量を低減させることができ、またこれに伴い車両１０の走行に要する電力量を低減させることができる。

ここで、本実施形態による交通システムの実施例について説明する。
《第１の実施例》
図３は、本発明による交通システムの第１の実施例を示す図である。
第１の実施例は、各停車施設２０が山間部などの標高差を有する場所に設けられている例である。具体的には、標高の低い順に停車施設２０−Ａ〜２０−Ｅが設けられており、車両１０は、停車施設２０をＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｄ→Ｃ→Ｂ→Ａの順に往復する経路を走行する。

図３に示すように、車両１０が標高差を有する経路を無充電で往復する場合、車両１０の走行には、少なくとも停車施設２０−Ａ〜２０−Ｅの往路（登り）の走行できるだけの電力量が必要となる。なお、復路は標高の高い場所から低い場所へ走行することとなるため、回生制動によって電力を賄うことができる。

そこで、本発明の交通システムによれば、車両１０の往路走行時には、停車施設２０ごとに、次停車施設２０´までの走行に要する電力量を車載二次電池１１に充電することができる。これにより、車両１０が搭載する車載二次電池１１は、停車施設２０間の走行に要する電力量のうち、最も大きい電力量に対応する容量のもので十分となる。
また、車両１０の復路走行時には、回生制動による回生電力が車載二次電池１１に充電されることとなる。そのため、車両１０は、停車施設２０ごとに、次停車施設２０´までの走行に要する電力量を設備二次電池２１に充電させることができる。つまり、本実施例によれば、往路の走行に要する電力を、復路の走行により賄うことができる。

《第２の実施例》
図４は、本発明による交通システムの第２の実施例を示す図である。
第２の実施例は、停車施設２０が経路Ａ（第１の経路）及び経路Ｂ（第２の経路）に設けられ、少なくとも１つの停車施設２０が経路Ａ及び経路Ｂに共通で設けられている例である。具体的には、経路Ａと経路Ｂとは環状経路であり、停車施設２０−Ｃを共有している。また、車両１０−Ａは経路Ａを走行し、車両１０−Ｂは経路Ｂを走行する。
また、第２の実施例においては、経路Ａには車両１０−Ａのメイン充電装置（例えば商用電源による充電を行う）を備える停車施設２０−Ａ１が設けられている。また、経路Ｂは山間部などの電気事業者による電力供給が行き届いていない場所に設けられている。

車両１０−Ｂが経路Ｂを走行するためには、経路Ｂに設けられた各停車施設２０−Ｂ１〜２０−Ｂ７、２０−Ｃに充分な電力が蓄積されている必要があり、可能であれば経路Ｂに設けられた停車施設２０−Ｂ１〜２０−Ｂ７、２０−Ｃの何れかにメイン充電装置が設けられることが好ましい。しかしながら、上述したように、経路Ｂにおいて電気事業者による電力供給が行き届いていない場合、車両１０−Ｂの車載二次電池１１への充電に充分な電力が供給できるとは限らない。

そこで、図４に示すように、車両１０−Ａがメイン充電装置において走行に要する容量より多い容量に車載二次電池１１を充電しておき、停車施設２０−Ｃにおいて設備二次電池２１への充電を行う。これにより、停車施設２０−Ｃにより、車両１０−Ｂの車載二次電池１１への充電を行うことができるため、車両１０−Ｂは、経路Ｂにおいて電気事業者による電力供給が行き届いていない場合にも経路Ｂの走行を行うことができる。

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、本実施形態では、車両１０が予備二次電池１２を備え、車載二次電池１１の容量が充分であっても予備二次電池１２の容量が少ない場合には、設備二次電池２１の充電を行わない場合を説明したが、これに限られない。例えば、車両１０が予備二次電池１２を備えず、走行可否判定部２４が、車載二次電池１１の容量のみによって次停車施設２０´までの走行の可否を判定しても良い。

また、本実施形態では、車両１０が走行可能距離算出部１４を備え、車載二次電池１１による走行可能距離を算出し、走行可否判定部２４が当該走行可能距離を用いて次停車施設２０´までの走行の可否を判定する場合を説明したが、これに限られない。例えば、走行可能距離算出部１４に代えて車載二次電池１１の容量を算出する容量算出部２６を備え、走行可否判定部２４が、当該容量と次停車施設２０´までの走行に要する容量とを比較することで次停車施設２０´までの走行の可否を判定しても良い。

また、本実施形態では、走行可能距離算出部１４によってＩＤタグ１６が出力する走行可能距離が定期的に書き換えられ、走行可否判定部２４が、当該走行可能距離を用いて充放電をいつ停止するかを決定する場合を説明したが、これに限られない。例えば、走行可否判定部２４が、走行可能距離と次停車施設２０´までの道のりとの差から充電に要する電力量を算出し、充放電制御部２５が当該電力量に基づいて車載二次電池１１の充放電を行うようにしても良い。

また、本実施形態では、走行可能距離算出部１４及び予備容量算出部１５が車両１０に備えられ、走行可否判定部２４が停車施設２０に備えられる場合を説明したが、これに限られず、これらの構成は車両１０、停車施設の何れに備えられていても良い。

上述の車両１０及び停車施設２０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１０…車両１１…車載二次電池１２…予備二次電池１３…電動機１４…走行可能距離算出部１５…予備容量算出部１６…ＩＤタグ２０…停車施設２０´…次停車施設２１…設備二次電池２２…発電機２３…読み出し部２４…走行可否判定部２５…充放電制御部２６…算出部２７…通知部

Claims

車載二次電池の電力によって所定の経路を走行する車両と、
当該経路に設けられ、設備二次電池を備える停車施設と、
前記車両が前記停車施設に停車したときに、前記車載二次電池の容量に基づいて、当該停車施設の後に停車する停車施設である次停車施設まで前記車両が走行できるか否かを判定する走行可否判定部と、
前記走行可否判定部によって前記車両が前記次停車施設まで走行できると判定された場合に前記車載二次電池から前記設備二次電池への充電を行い、前記走行可否判定部によって前記車両が前記次停車施設まで走行できないと判定された場合に前記設備二次電池から前記車載二次電池への充電を行う充放電制御部と
を備える
ことを特徴とする交通システム。
前記停車施設の少なくとも１つは、他の前記停車施設と標高差が異なる場所に設けられ、
前記車両は、回生制動によって制動し、当該回生制動によって得られる回生電力を用いて前記車載二次電池の充電を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の交通システム。
前記車両には、
前記経路である第１の経路を走行する車両と、
前記第１の経路と異なる経路であって前記第１の経路と少なくとも１つの停車施設を共有する第２の経路を走行する車両と
が含まれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交通システム。
前記車両は、当該車両の所有者を識別する識別情報を格納した情報担体を備え、
前記停車施設は、
前記車両が備える情報担体から前記識別情報を読み出す読み出し部と、
前記車両が前記設備二次電池に対して充放電した電力量を算出する算出部と、
前記読み出し部が読み出した識別情報が示す所有者に前記算出部が算出した電力量を通知する通知部と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の交通システム。
前記車両は前記車載二次電池に加えて、前記車載二次電池の予備である予備二次電池を備え、
前記走行可否判定部は、前記車載二次電池の容量が前記次停車施設までの走行に必要な容量より大きく、かつ前記予備二次電池の容量が所定の閾値より大きい場合に、前記次停車施設まで前記車両が走行できると判定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の交通システム。