JP6221173B2 - 車両、位置決め装置及び充電設備 - Google Patents

Description

本発明は、車両、位置決め装置及び充電設備に関する。

一般に、バッテリーを搭載して駆動する電気自動車、電気バス、モノレールカー等、ゴムタイヤを装着した車両は、接地する部分がゴムタイヤであるため大地に対して絶縁された状態で走行する。この場合、外部からの電力供給において、供給電力の車体への漏えい等が生じると、車体が帯電してしまう恐れがある。
そこで、車両のガイド機構（レール）の所定位置に接地板を設け、接地シューを車体に取り付け、停車時に帯電した電荷を放電する仕組みが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の車両は、ガイド機構に沿って走行する車両を対象とし、当該ガイド機構と一体として地表の垂直方向に設けられた接地板に、車両から水平方向に延びた接地シューが接触することで、車両本体部の接地を可能とする。

実開平５−２５９０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両は、上述したように、ガイド機構に沿って走行する車両を前提としているため、一般の電気自動車、電気バス等、無軌道で走行する車両に適用することができない。また、一般道を走行する電気自動車、電気バスの車両本体から接地シューを延伸させて直接路面に接地させようとすると、接地シューの先端が常に路面に接触したまま走行することとなる。このため、摩耗等により接地シューの保守コストが高くなるばかりでなく、粉塵等が発生することから環境面で問題が生じ得ることとなる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、一般道等を無軌道で走行する車両でありながらも、摩耗等に伴う保守、環境面の負担を軽減しつつ、車両本体の帯電を防止可能な車両及び充電設備を提供することにある。

上記問題を解決するために、本発明に係る車両検出装置の一態様は、路面上をゴムタイヤで走行する車両であって、車両本体部と、当該車両本体部から下方に延び、前記路面から離間するとともに、前記路面上において突出して設けられた接地部に接触して電気的に接地可能な接触部を先端に有する接地シューと、を備え、前記車両本体部は、前記車両本体部の上面の上方に配された外部設備と電気的に接触して受電するための受電部であって、前記車両本体部の上面に設けられた受電部を備え、前記接触部は、前記車両本体部において前記受電部と前後方向に位置を異なるようにして設けられている車両である。
この態様によれば、接地シュー先端と、路面とが常時接触することを回避しつつ、路面から突出して設けられた接地部には接触可能である。このため、接地シューの摩耗等に伴う保守、環境面の負担を軽減しつつ、車両本体を電気的に接地して帯電を防止することができる。この態様によれば、路面から突出した接地部を乗り上げて車両の高さが上昇した際に、受電部が外部設備と接触して破損、損壊することを防止できる。

また、本発明の一態様は、上述の車両において、前記接触部が、路面上に設置され自車両に電力を供給する充電設備において、前記ゴムタイヤを位置決めするために路面上において突出して設けられ、前記ゴムタイヤの前方で位置決めするハンプに設けられた前記接地部に接触して電気的に接地可能とすることを特徴とする。
この態様によれば、路面上において突出して設けられた位置決め装置に基づいてゴムタイヤが位置決めされた際に、同時に接触部と接地部との接触が確保されるので、安定して車両本体部を接地させることができる。また、充電設備の所定位置に車両をガイドする目的で設けられたハンプにより位置決めされる際に、安定して車両本体部を接地させることができる。

また、本発明の一態様は、上述の車両において、前記接地シューが、前記車両本体部のゴムタイヤを覆うタイヤハウスに隣接して設けられていることを特徴とする。
この態様によれば、タイヤハウスに収容されるゴムタイヤとの位置関係を参照しながら、車両本体部における接地シューの取り付け位置及びその長さの調整を容易に行うことができる。

また、本発明の一態様は、上述の車両において、前記接地シューが、前記接触部と前記車両本体部とを電気的に接続する導線と、前記導線を覆う可撓性素材と、を有することを特徴とする。
この態様によれば、接地シューは、接地部との接触に応じて柔軟に変形し、良好な電気的接触を維持できる上に、接地シューの破損等を抑制することができる。

また、本発明の一態様は、車両のタイヤの位置を位置決めするために路面上において突出して設けられたハンプからなる位置決め装置であって、前記タイヤの前方を位置決めする第１のハンプと、前記タイヤの後方を位置決めする第２のハンプと、前記車両の車両本体部から、前記路面から離間するように下方に延びた接地シューの先端に設けられた接触部と接触して電気的に接地させる接地部とを有し、前記接地部は、前記第１のハンプ及び前記第２のハンプの少なくとも何れか一方に前記接地部が設けられている、位置決め装置である。

また、本発明の一態様は、上述に記載の位置決め装置と、前記車両に設けられた受電部と接触して電力を供給する給電部と、を備える充電設備である。

以上の車両、位置決め装置及び充電設備によれば、一般道等を無軌道で走行する車両でありながらも、摩耗等に伴う保守、環境面の負担を軽減しつつ、車両本体の帯電を防止することができる。

第１の実施形態に係るバス運行管理システムの一例を示す概略図である。 第１の実施形態に係る車両の側面模式図である。 第１の実施形態に係る車両の断面模式図である。 第１の実施形態に係る接地シューの構造を示す図である。 第１の実施形態に係る位置決め装置の側面模式図である。 第１の実施形態に係る位置決め装置の上面模式図である。 第１の実施形態に係る車両による作用を説明する第１の図である。 第１の実施形態に係る車両による作用を説明する第２の図である。 第１の実施形態の変形例に係る車両の断面模式図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態に係る車両の一例について図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る車両の機能構成を示す概略図である。
図１に示すように、第１の実施形態に係る車両１は、バッテリー（リチウムイオン電池）３５を搭載し、電力により走行する電気バスである。
電気バスである車両１は、接地シュー１０、ゴムタイヤ２０、車両本体部３０、受電部３２、コントローラ３３、バッテリー制御部（ＢＭＵ：Battery Management Unit）３４、バッテリー３５、インバータ３６、電動機（モータ）３７、補機３８及び通信ユニット３９を備えている。
この車両１は、バッテリー３５に蓄えられた電力を、インバータ３６を介して、電動機３７に供給することで動力（回転力）を生成する。車両１は、電動機３７が生成した回転力をゴムタイヤ２０に伝達し、これを回転させることで走行する仕組みである。また、車両１は、バッテリー３５に蓄えられた電力を、補機３８の駆動にも利用する。ここで、補機３８は、例えば、車両１が搭載する照明や空調等の車内設備である。

充電設備７は、地上に固定設置されるインフラ設備であって、急速充電器７０、給電部７１、及び通信ユニット７２を備え、車両１に電力を供給可能とする。
図１に示すように、車両１の受電部３２は、外部設備である充電設備７の給電部７１と電気的に接触し、急速充電器７０から供給される電力を受電する。受電部３２を通じて受電した電力は、バッテリー３５に送電される。
充電設備７は、車両１が充電設備７の所定位置に停車すると、その受電部３２が、給電部７１に接触するように設計されている。車両１が所定位置に停車し、充電設備７が充電を開始する際、まず、車両１のコントローラ３３と、充電設備７の急速充電器７０と、が通信ユニット３９、通信ユニット７２を介して無線通信を確立する。その後、コントローラ３３は、急速充電器７０との相互通信を行いながら、ＢＭＵ３４を介して、バッテリー３５の充電処理を制御する。

なお、本実施形態に係る車両１は、上述のような電気バスに限らず、例えば、電気式の自家用乗用車やタクシー、トラック等、一般道を走行する車両であってもよい。また、一般道に限らず、無軌道で走行する車両にも適用可能である。また、バッテリーとエンジンとを搭載するいわゆるハイブリッド車であっても構わない。

図２は、第１の実施形態に係る車両の側面模式図である。
電気バスである車両１は、接地シュー１０、ゴムタイヤ２０、車両本体部３０、タイヤハウス３１及び受電部３２を備えている。また車両１は、一般道としての路面Ｒを走行する。
図２に示すように、接地シュー１０は、車両本体部３０の下面（路面Ｒと対向する面、図２）から下方（−Ｚ方向）に延びるように取り付けられる。ただし、図２のとおり、接地シュー１０は、その先端（接触部１００、図４）が路面Ｒからは離間するようにその長さが調整されている（例えば、８０ｍｍ程度）。具体的には、車両本体底面３０ｂから車軸２１の中心までの離間距離Ｗ１及びゴムタイヤ２０のタイヤ径Ｗ２で決定する路面Ｒから車両本体底面３０ｂまでの高さＨに対して、車両本体底面から接地シュー１０の先端までの距離Ｌが小さくなる（Ｈ＞Ｌ）ように、接地シュー１０の長さが決定されている。
また、接地シュー１０は、車両本体部３０に設けられているタイヤハウス３１に隣接するように取り付けられている。ここで、タイヤハウス３１は、車両本体部３０に設けられ、ゴムタイヤ２０を収容するスペースである。このようにすることで、ゴムタイヤ２０との位置関係を参照しながら、車両本体部３０における接地シュー１０の取り付け位置及びその長さの調整を容易に行うことができる。

接地シュー１０は、車両本体部３０において受電部３２と前後方向に位置を異なるようにして設けられている。具体的には、図２に示すように、接地シュー１０は、受電部３２の後方側（−Ｘ方向側）のタイヤハウス３１に設けられている。このように、前後方向に位置を異なるようにして接地シュー１０及び受電部３２を設けることに対する作用については、後に説明する。

なお、図２に示すように、本実施形態に係る車両１は、連接部３０ａを介して車両本体部３０と連接車両本体部３０ｃとが連接された連接バスを構成している。このような構成により、前方の車両本体部３０及び後方の連接車両本体部３０ｃのそれぞれが、独立して向きを変えながら走行することができる。
この場合、接地シュー１０は、連接部３０ａの後方に位置する連接車両本体部３０ｃではなく、その前方に位置し、受電部３２を搭載する車両本体部３０に設けられているのが望ましい。このようにすることで、接地シュー１０と、受電部３２と、の位置関係が同一の車両本体部３０において固定されるので、車両１の運転手は、位置決め装置５によるゴムタイヤ２０の位置決め及び接地の確保と、受電部３２及び給電部７１の接触と、を安定して実施することができる。

図３は、第１の実施形態に係る車両の断面模式図である。
図３は、図２におけるＡ−Ａ’間付近の断面模式図を表している。ここで図３に示すように、接地シュー１０は、二つのゴムタイヤ２０の内側において、タイヤハウス３１に隣接するように、左右対称に２つ設けられている。このように、接地シュー１０を車両１の内側に配置することで、走行中における接地シュー１０の意図しないものとの接触等による事故や破損を防ぐことができる。

図４は、第１の実施形態に係る接地シューの構造を示す図である。
次に、図４を参照しながら、接地シュー１０の構造について説明する。
図４に示すように、接地シュー１０は、下方（−Ｚ方向）の先端に接触部１００を備えている。接触部１００は、導線１００ａの一部であって、被膜部１０１から露出した先端の部分である。導線１００ａは、ワイヤー状の導体であって、接触部１００と、車両本体部３０とを電気的に接続している。このような構成により、接触部１００は、路面Ｒ上において突出して設けられた接地部５００（図５、図６）に接触して車両本体部３０を電気的に接地可能とする。
また、被膜部１０１は、可撓性を有する素材で、導線１００ａを覆うように形成される。このようにすることで、接地シュー１０は、接触部１００の接地部５００（図５、図６）との接触に応じて柔軟に変形し、良好な電気的接触を維持できる上に、接地シュー１０の破損等を抑制することができる。

図５は、第１の実施形態に係る位置決め装置の側面模式図である。
また、図６は、第１の実施形態に係る位置決め装置の上面模式図である。
図５に示すように、位置決め装置５は、路面Ｒ上において、＋Ｚ方向に高さｈだけ突出して設けられたハンプ５０ａ、５０ｂを有している。位置決め装置５は、充電設備７において、車両１のゴムタイヤ２０の位置を位置決めするために設けられている。具体的には、２つのハンプ５０ａ、５０ｂは、車両１のゴムタイヤ２０の大きさに応じた離間距離をもって路面Ｒ上に取り付けられている。これにより、車両１のゴムタイヤ２０は、突出して設けられたハンプ５０ａ、５０ｂの一方を乗り越えて、各ハンプ５０ａ、５０ｂの間に収まることで位置決めされる。
車両１のゴムタイヤ２０が位置決め装置５によって位置決めされることで、車両１は、その受電装置３２が充電設備７の給電部７１とちょうど接触する位置で停止することができる。

また、図５、図６に示すように、ハンプ５０ａは、＋Ｚ方向に高さｈ（図５）だけ突出した面において導体からなる接地部５００を備えている。
接地部５００は、接地電位に維持されており、車両１の車両本体部３０から、路面Ｒから離間するように下方に延びた接地シュー１０の先端に設けられた接触部１００と接触して、車両本体部３０を電気的に接地させる。

なお、本実施形態に係る位置決め装置５は、上述の態様に限定されない。
例えば、位置決め装置５は、２つのハンプ５０ａ、５０ｂをもって、一つのゴムタイヤ２０の位置決めを行うものとして説明したが、他の実施形態において位置決め装置５は、他の実施形態に係る位置決め装置５は、例えば、一つのハンプ５０ａのみによってゴムタイヤ２０を位置決めするものであってもよい。
また、上記の説明においては、ゴムタイヤ２０の前方で位置決めを行うハンプ５０ａに接地部５００が設けられている例を示したが、これに限定されず、例えば、ゴムタイヤ２０の後方で位置決めを行うハンプ５０ｂの上面に接地部５００が設けられていてもよい。この場合、接地シュー１０は、接地部５００が設けられるハンプに応じて、車両本体部３０において取り付けられる位置が調整され得る。

ここで、接地シュー１０の長さは、図５、図６に示したハンプ５０ａ、５０ｂの高さｈを考慮して、車両本体底面３０ｂから接地シュー１０の先端（接触部１００）までの距離Ｌ（図２）と、路面Ｒから接地部５００までの高さｈ（図５）と、の合計が、路面Ｒから車両本体底面３０ｂまでの高さＨ（図２）以上となるように決定される。すなわち、接地シュー１０の長さは、Ｌ＋ｈ≧Ｈの関係式を満たすように決定される。

図７は、第１の実施形態に係る車両による作用を説明する図である。
車両１は、充電設備７の所定位置に停車する際、ゴムタイヤ２０が位置決め装置５によって位置決めされる。具体的には、図７に示すように、位置決め装置５は、車両１が充電設備７の所定位置で停車するように、ゴムタイヤ２０の位置決めをする。ここで、所定位置とはすなわち、車両本体部３０に搭載された受電部３２が充電設備７の給電部７１と接触する位置である（図７）。

図８は、第１の実施形態に係る車両による作用を説明する第２の図である。
図８には、図７において、充電設備７に停車している車両１の接地シュー１０近傍の様子を拡大して示している。
上述したように、接地シュー１０の長さは、車両本体底面３０ｂから接触部１００までの距離Ｌと、路面Ｒから接地部５００までの高さｈとの合計が、路面Ｒから車両本体底面３０ｂまでの高さＨ以上となるように決定されている。したがって、ゴムタイヤ２０が位置決め装置５によって位置決めされたとき、図８に示すように、接地シュー１０は、ハンプ５０ａの上面に設けられた接地部５００との接触に応じてたわむように変形し、その先端に設けられた接触部１００（図４）が、ちょうど接地部５００と電気的に接触する。よって、充電設備７が車両１（バッテリー３５（図１））に対して充電処理を行う間は、常に、接触部１００と接地部５００とが接点を有することにより、車両本体部３０が安定的に接地された状態を維持する。これにより、充電処理中に何らかの原因により漏電が生じた場合であっても、車両本体部３０が帯電することはなく、乗客等の感電の可能性を低減させることができる。

また、本実施形態に係る車両１は、電気バスとしての車両１の車両本体部３０に接地シュー１０を取り付けるのみで構成されている。同様に、位置決め装置５は、充電設備７と一体としてもともと設けられている位置決め装置５（ハンプ５０ａ）に導体板としての接地部５００を設けるのみで構成されている。このように、本実施形態に係る車両１及び位置決め装置５によれば、既存設備を有効に活用し、より簡素に車両１の接地の構成を構築することができる。

さらに、本実施形態においては、接地シュー１０の先端（接触部１００）が、路面Ｒから突出した接地部５００と接触可能でありながらも、路面Ｒとは離間するようにその長さが調整されている。これにより、接地シュー１０は、車両１の一般道等の走行中においては、路面Ｒとの接触を回避し、外部との接触に基づく摩耗や故障、及び、これらに基づく保守、環境面での負担を軽減することができる。

また、本実施形態においては、図３に示したように、接地シュー１０が左右対称に２本設置されている。これにより、車両１は、接地シュー１０と接地部５との接触の確保に冗長性を持たせることができる。具体的には、車両本体部３０が＋Ｚ方向を中心に左右（±Ｙ方向）に傾いた状態で停車したとしても、少なくとも、＋Ｙ方向側若しくは−Ｙ方向側に取り付けられた何れか一方の接地シュー１０が接地部５に接触することができる。

また、上述したように、接地シュー１０は、受電部３２の後方側（−Ｘ方向側）のタイヤハウス３１に設けられ、車両１の前後方向（±Ｘ方向）に位置を異なるようにして設けられている。ここで仮に、接地シュー１０と受電部３２とが車両１の前後方向に位置を同じくして設けられていたとすると、車両１のゴムタイヤ２０がハンプ５０ａ、５０ｂに乗り上げて車両本体部３０が最も持ち上がる部分に受電部３２及び給電部７１が存在するため、受電部３２と給電部７１が強く接触して破損する可能性が高くなる。よって、接地シュー１０と受電部３２と、を車両１の前後方向に位置を異なるように配することで、ハンプ５０ａ、５０ｂを乗り上げて高さが上昇する部分と、給電部７１と受電部３２が接触する部分と、を分離し、受電部３２及び給電部７１が破損、損壊することを防止することができる。

以上、第１の実施形態に係る車両１によれば、一般道を走行する車両でありながらも、摩耗等に伴う保守、環境面の負担を軽減しつつ、車両本体を安定して電気的に接地することができる。

図９は、第１の実施形態の変形例に係る車両の断面模式図である。
上述の第１の実施形態に係る車両１は、以下のように変形可能である。
例えば、図９に示すように、当該変形例に係る車両１は、接地シュー１０を車両１の中央に一つのみ有する態様としてもよい。このようにすることで、車両本体部３０の左右の傾きに依存することなく、接触部１００と接地部５００（図５、図６）との接触が確保される。また、接地シュー１０の本数を低減して低コスト化することもできる。

なお、上述の車両１及び位置決め装置５は、車両１に電力を供給する充電設備７において、車両１の位置をガイドする機構として説明したが、他の実施形態においては、このような態様に限定されることはない。例えば、位置決め装置５は、駐車場等において路面上に設けられる「車止めブロック」として用いられるものであってもよい。これにより、車両１の充電時に限らず、通常の停車時においても、車両本体部３０の接地を確保することができるので、帯電による感電の可能性を一層低減させることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

１・・・車両
１０・・・接地シュー
１００・・・接触部
１００ａ・・・導線
１０１・・・被膜部
２０・・・ゴムタイヤ
２１・・・車軸
３０・・・車両本体部
３０ａ・・・連接部
３０ｂ・・・車両本体底面
３０ｃ・・・連接車両本体部
３１・・・タイヤハウス
３２・・・受電部
３３・・・コントローラ
３４・・・バッテリー制御部
３５・・・バッテリー
３６・・・インバータ
３７・・・電動機
３８・・・補機
３９・・・通信ユニット
５・・・位置決め装置
５０ａ、５０ｂ・・・ハンプ
５００・・・接地部
７・・・充電設備
７０・・・急速充電器
７１・・・給電部
７２・・・通信ユニット

Claims (6)

1. 路面上をゴムタイヤで走行する車両であって、
   車両本体部と、
   当該車両本体部から下方に延び、前記路面から離間するとともに、前記路面上において突出して設けられた接地部に接触して電気的に接地可能な接触部を先端に有する接地シューと、
   を備え、
   前記車両本体部は、前記車両本体部の上面の上方に配された外部設備と電気的に接触して受電するための受電部であって、前記車両本体部の上面に設けられた受電部を備え、
   前記接触部は、前記車両本体部において前記受電部と前後方向に位置を異なるようにして設けられている
   車両。
2. 前記接触部は、
   路面上に設置され自車両に電力を供給する充電設備において、前記ゴムタイヤを位置決めするために路面上において突出して設けられ、前記ゴムタイヤの前方で位置決めするハンプに設けられた前記接地部に接触して電気的に接地可能とする
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 前記接地シューは、
   前記車両本体部のゴムタイヤを覆うタイヤハウスに隣接して設けられている
   ことを特徴とする請求項１から請求項２の何れか一項に記載の車両。
4. 前記接地シューは、
   前記接触部と前記車両本体部とを電気的に接続する導線と、
   前記導線を覆う可撓性素材と、
   を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の車両。
5. 車両のタイヤの位置を位置決めするために路面上において突出して設けられたハンプからなる位置決め装置であって、
   前記タイヤの前方を位置決めする第１のハンプと、前記タイヤの後方を位置決めする第２のハンプと、
   前記車両の車両本体部から、前記路面から離間するように下方に延びた接地シューの先端に設けられた接触部と接触して電気的に接地させる接地部とを有し、
   前記接地部は、前記第１のハンプ及び前記第２のハンプの少なくとも何れか一方に前記接地部が設けられている、位置決め装置。
6. 請求項５に記載の位置決め装置と、
   前記車両に設けられた受電部と接触して電力を供給する給電部と、
   を備える充電設備。

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