JP6614097B2 - 電動車両 - Google Patents

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Description

本開示は、電動車両に関し、特に、車両の構成機器ではない電気機器(以下「外部機器」ともいう)に対して給電可能に構成された電動車両に関する。
電動機を用いて走行可能な電動車両(電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車など)には、一般的に、電動機を駆動するための電力を蓄える蓄電装置(電池など)が搭載される。また、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車には、一般的に、上記の蓄電装置に加えて、発電装置(ジェネレータ、燃料電池など)も搭載される。
電動車両のなかには、車載の蓄電装置および発電装置の一方または双方(以下「電源装置」ともいう)から外部機器への給電(以下「外部給電」ともいう)を実行可能に構成されたものが存在する。たとえば、特開2011−93491号公報(特許文献1)には、外部給電用のアウトレットとして、小電力を給電可能なサービスアウトレット(ACコンセント)が車室内に設けられるハイブリッド自動車が開示されている。このハイブリッド自動車は、サービスアウトレットを用いた外部給電中であることをユーザに報知するために、外部給電中であることを示す画像(具体的には外部給電の電力エネルギの流れを示す矢印線)を表示する表示装置を備えている。
特開2011−93491号公報
電動車両のなかには、外部給電として、特許文献1に開示された車室内サービスコンセント向け等の小電力給電に加えて、住宅向け等の大電力給電を実行可能に構成されたものが存在する。
大電力給電および小電力給電を実行可能な電動車両において、大電力給電および小電力給電を実行する場合、小電力給電中であることを示す画像と、大電力給電中であることを示す画像との少なくとも一方を表示装置に表示することによって、大電力給電中かつ/または小電力給電中であることをユーザに報知することができる。
しかしながら、小電力給電中であることを示す画像の表示態様と大電力給電中であることを示す画像の表示態様とが類似していると、実際の外部電力の大きさと、それらの画像からユーザが把握する外部電力の大きさとが整合しなくなってしまうことが懸念される。具体的には、実際には大電力給電の出力が小電力給電の出力よりもかなり大きいにも関わらず、両者の表示態様が類似していると、それらの画像を見たユーザは、大電力給電の出力が小電力給電の出力とほぼ同じ大きさであると誤って把握してしまう可能性がある。
本開示は、上述の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、大電力を出力可能な第1給電および小電力を出力可能な第2給電を実行可能な電動車両において、第1給電電力の大きさと第2給電電力の大きさとの違いをユーザに直感的に把握させることである。
(1) 本開示による電動車両は、電源装置と、各々が車両の構成機器ではない外部機器に接続可能に構成された第1アウトレットおよび第2アウトレットと、電源装置から第1アウトレットに接続された外部機器に給電する第1給電の実行中であることを表わす第1画像と、電源装置から第2アウトレットに接続された外部機器に給電する第2給電の実行中であることを表わす第2画像とを表示可能な表示装置と、表示装置に表示させる画像を制御する制御装置とを備える。第1給電の最大電力は、第2給電の最大電力よりも大きい。制御装置は、第1給電および第2給電の実行中である場合、第1給電の電力および第2給電の電力の大きさにかかわらず、第1画像の表示態様が第2画像の表示態様よりも目立つように、第1画像の表示態様および第2画像の表示態様を制御する。
上記構成によれば、第1給電および第2給電の実行中である場合、第1画像の表示態様が第2画像の表示態様よりも目立つように制御される。これにより、第1給電の電力および第2給電の電力の大きさにかかわらず、第1給電の電力の大きさと第2給電の電力の大きさとの違い、具体的には、第1給電の最大電力が第2給電の最大電力よりも大きいことを、ユーザに直感的に把握させることができる。
(2) ある実施の形態においては、第1画像は、第1給電の電力の流れを示す線で表わされる。第2画像は、第2給電の電力の流れを示す線で表わされる。第1画像の線は、第2画像の線よりも太い。
上記構成によれば、第1画像の線を第2画像の線よりも太くすることによって、第1画像を第2画像よりも目立つようにすることができる。
(3) ある実施の形態においては、制御装置は、第1給電の電力が大きい場合は小さい場合よりも第1画像の線が太くなるように表示装置を制御する。
上記構成によれば、第1画像の線が実際の第1給電の電力の大きさを反映した太さとなるため、ユーザは第1給電の大きさをより正確に把握することができる。
(4) ある実施の形態においては、制御装置は、第1給電および第2給電の実行中である場合、第1画像を表示装置に表示させ、第2画像を表示装置に表示させない。
上記構成によれば、第1画像を表示装置に表示させ、第2画像を表示装置に表示させないことによって、第1画像を第2画像よりも目立つようにすることができる。
(5) ある実施の形態においては、制御装置は、第1給電および第2給電の実行中である場合で、かつ第1給電の電力がしきい値以上である場合に、第1画像を表示装置に表示させ、第2画像を表示装置に表示させない。
上記構成によれば、第1給電および第2給電の実行中において、一律に第2画像を表示させないのではなく、第1給電の電力がしきい値以上である場合に第2画像を表示させないようにする。そのため、ユーザは、第2画像が表示装置に表示されていないことを認識することにより、DC給電の電力が非常に大きいことを直感的に把握することができる。
(6) ある実施の形態においては、第1給電は、電源装置からの直流電力を第1アウトレットに接続された外部機器に供給する直流給電である。第2給電は、電源装置からの直流電力を交流電力に変換して第2アウトレットに接続された外部機器に供給する交流給電である。
上記構成によれば、直流給電の電力が交流給電の電力よりも大きいことを、ユーザに直感的に把握させることができる。
給電システムの全体構成を模式的に示す図である。 エネルギフローの表示画像の一例を示す図(その1)である。 エネルギフローの表示画像の一例を示す図(その2)である。 制御装置の処理手順の一例を示すフローチャート(その1)である。 エネルギフローの表示画像の一例を示す図(その3)である。 制御装置の処理手順の一例を示すフローチャート(その2)である。
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
図1は、本実施の形態による給電システム1の全体構成を模式的に示す図である。本実施の形態による給電システム1は、車両100と、車両100に接続可能に構成される外部装置500とを含む。
車両100は、電池110と、システムメインリレー(System Main Relay:SMR)115と、PCU(Power Control Unit)120と、モータ135と、駆動輪150と、HMI(Human Machine Interface)装置210と、制御装置300とを含む。
車両100は、電池110の電力でモータ135を駆動することによって走行する電気自動車(EV:Electric Vehicle)である。
電池110は、モータ135を駆動するための電力を蓄える、充放電可能に構成される蓄電装置である。電池110は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池または鉛蓄電池などの二次電池を含んで構成される。
電池110は、電力線対PL,NL(正電力線PLおよび負電力線NL)を介してPCU120に接続される。電池110は、図示しないが、車両外部の電源から供給される電力によって充電可能に構成される。また、電池110は、モータ135で回生された電力を蓄電する。電池110の出力電圧はたとえば200ボルト程度である。なお、本実施の形態においては、電池110が外部給電を実行する際の「電源装置」として機能する。
SMR115は、電池110と電力線対PL,NLとの間に設けられ、制御装置300からの制御信号に基づいて開閉される。SMR115が閉状態であると、電池110が電力線対PL,NLに接続される。
PCU120は、電池110とモータ135との間で電圧変換を行なうコンバータと、コンバータとモータ135との間で電力変換(直流と交流との間の変換)を行なうインバータとを含む。PCU120は、制御装置300からの制御信号に基づいて作動する。
モータ135は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。モータ135の駆動トルクは、駆動輪150に伝達されて、車両100を走行させる。モータ135は、車両100の回生制動時には、駆動輪150の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力(交流電力)は、PCU120によって電池110の充電電力(直流電力)に変換される。
HMI装置210は、車両100の運転を支援するための情報をユーザに提供する装置である。HMI装置210は、たとえば、車室内に設けられたディスプレイ、スピーカなどを含む。なお、HMI装置210は、既存の他の装置、たとえば、ナビゲーション装置(図示せず)のディスプレイやスピーカが流用されてもよい。
車両100は、外部給電を行なう装置として、2系統の装置、具体的には、外部機器に対して直流電力を給電するDC給電装置と、外部機器に対して交流電力を給電するAC給電装置とを備える。
DC給電装置は、給電リレー160と、DCアウトレット170とを含む。給電リレー160は、電力線対PL,NLとDCアウトレット170との間に設けられ、制御装置300からの制御信号に従って開閉される。給電リレー160が閉状態であると、電池110からの直流電力が給電リレー160を介してDCアウトレット170に出力される。DCアウトレット170は、外部機器である外部装置500のコネクタ410に接続可能に構成される。DCアウトレット170が給電リレー160から受けた直流電力は、コネクタ410およびパワーケーブル440を介して外部装置500に供給される。このように、DC給電は、電池110から直接的に直流電力を外部機器に供給するため、大電力を供給することができる。
AC給電装置は、インバータ180と、ACアウトレット190とを含む。インバータ180は、電力線対PL,NLとACアウトレット190との間に設けられる。インバータ180は、制御装置300からの制御信号に従って作動し、電池110からの直流電力を交流電力に変換してACアウトレット190に出力する。ACアウトレット190がインバータ180から受けた交流電力は、ACアウトレット190に接続された図示しない外部機器(たとえばパソコン、スマートフォンやタブレットなどの携帯端末用の充電器など)に供給される。なお、図1では、ACアウトレット190が車室内に設けられる例が示される。したがって、AC給電装置を用いたAC給電は、車室内に持ち込まれた外部機器に対して行われる。このように、AC給電は、電池110からの直流電力を交流電力に変換するため、インバータ180の電力変換性能に起因して、DC給電と同レベルの大電力を外部機器に供給することはできない。
AC給電は比較的小さな電力を供給することを想定して設けられるのに対し、DC給電装置を用いたDC給電は比較的大きな電力を住宅等に供給することを想定して設けられる。そのため、DC給電の最大電力(供給可能電力)は、AC給電の最大電力(たとえば1.5kW程度)よりも大きい値(たとえば9kW程度)に設定される。
車両100は、さらに、DCアウトレット170から出力される電力(以下「DC給電電力」ともいう)を検出するための電流センサ162および電圧センサ164を備える。また、車両100は、ACアウトレット190から出力される電力(以下「AC給電電力」ともいう)を検出するための電流センサ182および電圧センサ184を備える。これらの各センサは、検出結果を制御装置300に送信する。
車両100は、さらに、DC給電要求スイッチ230、およびAC給電要求スイッチ240を備える。
DC給電要求スイッチ230は、ユーザがDC給電を要求するためのスイッチである。制御装置300は、ユーザによってDC給電要求スイッチ230が操作されると、SMR115および給電リレー160をともに閉状態にして、DCアウトレット170から外部装置500にDC給電を開始する。
AC給電要求スイッチ240は、ユーザがAC給電を要求するためのスイッチである。制御装置300は、ユーザによってAC給電要求スイッチ240が操作されると、SMR115を閉状態にするとともに、インバータ180を作動させて、ACアウトレット190からのAC給電を開始する。
制御装置300は、図示しないCPU(Central Processing Unit)およびメモリを内蔵し、当該メモリに記憶された情報や各センサなどからの情報に基づいて車両100の各機器(PCU120、SMR115、給電リレー160、インバータ180、HMI装置210など)を制御する。
外部装置500は、コネクタ410およびパワーケーブル440を介してDCアウトレット170に接続可能に構成される。外部装置500は、インバータ510と、出力部520と、操作部530と、給電ECU(Electronic Control Unit)550とを含む。インバータ510は、DCアウトレット170から受けた直流電力を交流電力に変換して出力部520に出力する。出力部520は、交流の電気機器、家屋の配電盤などに接続される。操作部530は、ユーザによる給電開始操作、給電停止操作などを受け付ける。給電ECU550は、操作部530の操作に応じて、インバータ510を制御する。これにより、外部装置500から出力部520に接続される電気機器への給電が制御される。
<AC給電およびDC給電のエネルギフロー表示>
上述のような構成を有する車両100においてDC給電およびAC給電が実行される場合、AC給電中であることを示す画像とDC給電中であることを示す画像とをHMI装置210の画面に表示することによって、DC給電中かつAC給電中であることをユーザに報知することができる。
この際、AC給電中であることを示す画像の表示態様とDC給電中であることを示す画像の表示態様とが類似していると、実際の電力の大きさと、それらの画像からユーザが把握する電力の大きさとが整合しなくなってしまうことが懸念される。具体的には、DC給電の最大電力はAC給電の最大電力よりも大きい値に設定されるため、DC給電電力はAC給電電力よりも大きくなり得る。それにも関わらず、両者の表示態様が類似していると、それらの画像を見たユーザは、DC給電電力がAC給電電力とほぼ同じ大きさであると誤って把握してしまう可能性がある。
そこで、本実施の形態による制御装置300は、DC給電およびAC給電の実行中にDC給電中であることを示す画像とAC給電中であることを示す画像とをHMI装置210の画面に表示させる際、DC給電中であることを示す画像の表示態様が、AC給電中であることを示す画像の表示態様よりも目立つように、両者の表示態様を制御する。この点について、図2を用いて説明する。
図2は、DC給電およびAC給電の実行中に制御装置300がHMI装置210の画面211に表示させるエネルギフローの表示画像の一例を示す図である。
DC給電およびAC給電の実行中である場合、HMI装置210の画面211には、ACアウトレット190を表わす画像D1、DCアウトレット170を表わす画像D2、電池110を表わす画像D3、AC給電の実行中であることを表わす画像A1、およびDC給電の実行中であることを表わす画像A2が表示される。
本実施の形態においては、図2に示すように、画像A1はAC給電の電力の流れを示す矢印線(以下「AC矢印線」ともいう)で表わされ、画像A2はDC給電の電力の流れを示す矢印線(以下「DC矢印線」ともいう)で表わされる。
そして、図2に示されるように、DC矢印線はAC矢印線よりも太く表示される。そのため、DC矢印線、AC矢印線を見たユーザは、DC給電電力がAC給電電力よりも大きいことを直感的に把握することができる。
以上のように、本実施の形態による制御装置300は、DC給電およびAC給電の実行中である場合、HMI装置210の画面211に、AC矢印線(AC給電の実行中であることを表わす画像A1)、およびDC矢印線(DC給電の実行中であることを表わす画像A2)を表示させる。この際、制御装置300は、DC矢印線の表示態様がAC矢印線の表示態様よりも目立つように、DC矢印線をAC矢印線よりも太くする。これにより、DC給電電力の大きさとAC給電電力の大きさとの違い、具体的には、DC給電電力がAC給電電力よりも大きいことを、ユーザに直感的に把握させることができる。
<変形例1>
上述の図2に示したエネルギフローはあくまで一例であって、変形してもよい。
図3は、本変形例1によるエネルギフローの表示画像の一例を示す図である。図3に示す画像は、上述の図2に示した画像に対して、ACアウトレット190を表わす画像D1の下側にAC給電電力およびAC給電の最大電力(図3に示す例では0.7kW/1.5kW)の表示が追加され、かつDCアウトレット170を表わす画像D2の上側にDC給電電力およびDC給電の最大電力(図3に示す例では6.7kW/9.0kW)の表示が追加されたものである。このような表示により、ユーザはAC給電およびDC給電の状況をより正確に把握することができる。なお、AC給電電力およびDC給電電力は、制御装置300によって算出される。
<変形例2>
上述の実施の形態においては、DC矢印線の太さおよびAC矢印線の太さは、どちらも、実際の電力の大きさが変化しても変動しない。
これに対し、本変形例2においては、DC矢印線の太さを実際のDC給電電力の大きさに応じて変化させるとともに、AC矢印線の太さを実際のAC給電電力の大きさに応じて変化させる。
図4は、本変形例2による制御装置300がエネルギフローをHMI装置210の画面に表示させる際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、DC給電およびAC給電の実行中である場合に所定周期で繰り返し実行される。
ステップ(以下、ステップを「S」と略す)10にて、制御装置300は、電流センサ182および電圧センサ184の出力に基づいてAC給電電力を算出する。
次いで、制御装置300は、S10にて算出されたAC給電電力に応じてAC矢印線の太さを決定する(S12)。この際、制御装置300は、AC給電電力が大きいほどAC矢印線の太さが連続的あるいは離散的に大きい値になるように、AC矢印線の太さを決定する。
次いで、制御装置300は、電流センサ162および電圧センサ164の出力に基づいてDC給電電力を算出する(S14)。そして、制御装置300は、算出されたDC給電電力に応じてDC矢印線の太さを決定する(S16)。この際、制御装置300は、DC給電電力が大きいほどDC矢印線の太さが連続的あるいは離散的に大きい値になるように、DC矢印線の太さを決定する。また、制御装置300は、DC矢印線が少なくともAC矢印線よりも太くなるように、DC矢印線の太さを決定する。
次いで、制御装置300は、S12にて決定された太さのAC矢印線およびS16にて決定された太さのDC矢印線を、HMI装置210の画面211に表示させる(S18)。
このような表示により、AC矢印線、DC矢印線がそれぞれ実際のAC給電電力およびDC給電を反映した太さとなるため、ユーザはAC給電およびDC給電の大きさをより正確に把握することができる。
なお、上述の図4においては、DC矢印線の太さを実際のDC給電電力の大きさに応じて変化させるとともに、AC矢印線の太さを実際のAC給電電力の大きさに応じて変化させたが、AC給電電力はDC給電電力に比べて小さいことに鑑み、AC矢印線の太さを固定値とし、DC矢印線の太さのみを実際のDC給電電力の大きさに応じて変化させるようにしてもよい。
<変形例3>
上述の実施の形態においては、制御装置300は、DC給電およびAC給電の実行中に、DC矢印線をAC矢印線よりも太くすることによって、DC矢印線(画像A2)をAC矢印線(画像A1)よりも目立つようにした。
しかしながら、DC矢印線を目立つようにする手法は、これに限定されない。たとえば、制御装置300が、DC給電およびAC給電の実行中に、HMI装置210の画面にDC矢印線のみを表示させ、AC矢印線を表示させないようにしてもよい。
図5は、本変形例3によるエネルギフローの表示画像の一例を示す図である。図5に示す画像は、上述の図2に示した画像に対して、AC矢印線(画像A1)を省いたものである。このような表示により、ユーザは、AC給電電力を無視できる程度にDC給電電力が非常に大きいことを直感的に把握することができる。
<変形例4>
上述の変形例3においては、DC給電およびAC給電の実行中である場合に、AC矢印線(画像A1)を一律に表示させないようにした。
これに対し、DC給電およびAC給電の実行中である場合に、DC給電電力が小さい場合にはDC矢印線(画像A2)とともにAC矢印線(画像A1)を表示させ、DC給電電力が大きい場合にDC矢印線(画像A2)のみを表示させAC矢印線(画像A1)を表示させないようにしてもよい。
図6は、本変形例4による制御装置300がエネルギフローをHMI装置210の画面に表示させる際に実行する処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、所定周期で繰り返し実行される。制御装置300は、AC給電中かつDC給電中であるか否かを判定する(S20)。
AC給電中かつDC給電中である場合(S20にてYES)、制御装置300は、電流センサ162および電圧センサ164の出力に基づいてDC給電電力を算出する(S22)。
制御装置300は、S22で算出されたDC給電電力が予め定められたしきい値以上であるか否かを判定する(S24)。
DC給電電力がしきい値未満である場合(S24にてNO)、制御装置300は、AC矢印線(画像A1)およびDC矢印線(画像A2)の双方をHMI装置210の画面211に表示させる(S26)。
DC給電電力がしきい値以上である場合(S24にてYES)、制御装置300は、DC矢印線(画像A2)のみをHMI装置210の画面211に表示させる(S28)。すなわち、DC給電電力がしきい値以上である場合には、AC給電電力に対してDC給電電力が非常に大きく、AC給電電力が電池110のSOC(State Of Charge)に与える影響はDC給電電力が電池110のSOCに与える影響に比べて非常に小さい。そのため、制御装置300は、AC給電中かつDC給電中であっても、DC給電電力がしきい値以上である場合には、DC矢印線(画像A2)のみを表示させ、AC矢印線(画像A1)を表示させない。ユーザは、HMI装置210の画面211にAC矢印線(画像A1)が表示されていないことを認識することにより、AC給電電力を無視できる程度にDC給電電力が非常に大きいことを直感的に把握することができる。
なお、AC給電中かつDC給電中でない場合(S20にてNO)、制御装置300は、DC給電中であるか否かを判定する(S30)とともに、AC給電中であるか否かを判定する(S40)。そして、DC給電中である場合(S30にてYES)はDC矢印線(画像A2)のみを表示させ(S28)、AC給電中である場合(S40にてYES)はAC矢印線(画像A1)のみを表示させる(S42)。
<変形例5>
上述の実施の形態においては、DC給電とAC給電とを実行可能な車両100について説明したが、車両100が実行可能な外部給電の組合せは、最大電力の異なる2系統の外部給電の組合せであればよく、必ずしもDC給電とAC給電との組合せに限定されない。
たとえば、車両100が実行可能な外部給電の組合せは、最大電力の異なるDC給電同士の組合せであってもよいし、最大電力の異なるAC給電同士の組合せであってもよい。
<変形例6>
上述の実施の形態においては、車両100は電気自動車(EV)であり、電池110が外部給電を実行する際の「電源装置」として機能する。
しかしながら、本開示が適用可能な車両は、電気自動車(EV)に限定されず、ハイブリッド自動車(PHV:Plug-in Hybrid Vehicle)や、燃料電池自動車(FCV:Fuel Cell Vehicle)であっても良い。
なお、ハイブリッド自動車には、一般的に、蓄電装置に加えて、エンジンの動力を用いて発電するジェネレータが搭載される。したがって、ハイブリッド自動車においては、車載の蓄電装置およびジェネレータの一方または双方が外部給電を実行する際の「電源装置」として機能する。
また、燃料電池自動車は、蓄電装置に加えて、水素を燃料として用いて発電する燃料電池が搭載される。したがって、燃料電池自動車においては、車載の蓄電装置および燃料電池の一方または双方が外部給電を実行する際の「電源装置」として機能する。
上述した実施の形態および各変形例については、技術的に矛盾は生じない範囲で、適宜組合せることも可能である。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 給電システム、100 車両、110 電池、115 SMR、120 PCU、135 モータ、150 駆動輪、160 給電リレー、162,182 電流センサ、164,184 電圧センサ、170 DCアウトレット、180,510 インバータ、190 ACアウトレット、210 HMI装置、230 DC給電要求スイッチ、240 AC給電要求スイッチ、300 制御装置、410 コネクタ、440 パワーケーブル、500 外部装置、520 出力部、530 操作部、550 給電ECU。

Claims (3)

  1. 電源装置と、
    各々が車両の構成機器ではない外部機器に接続可能に構成された第1アウトレットおよび第2アウトレットと、
    前記電源装置から前記第1アウトレットに接続された外部機器に給電する第1給電の実行中であることを表わす第1画像と、前記電源装置から前記第2アウトレットに接続された外部機器に給電する第2給電の実行中であることを表わす第2画像とを表示可能な表示装置と、
    前記表示装置に表示させる画像を制御する制御装置とを備え、
    前記第1給電の最大電力は、前記第2給電の最大電力よりも大きく、
    前記制御装置は、前記第1給電および前記第2給電の実行中である場合、前記第1画像を前記表示装置に表示させ、前記第2画像を前記表示装置に表示させないように、前記第1画像の表示態様および前記第2画像の表示態様を制御する、電動車両。
  2. 前記制御装置は、前記第1給電および前記第2給電の実行中である場合で、かつ前記第1給電の電力がしきい値以上である場合に、前記第1画像を前記表示装置に表示させ、前記第2画像を前記表示装置に表示させない、請求項に記載の電動車両。
  3. 前記第1給電は、前記電源装置からの直流電力を前記第1アウトレットに接続された外部機器に供給する直流給電であり、
    前記第2給電は、前記電源装置からの直流電力を交流電力に変換して前記第2アウトレットに接続された外部機器に供給する交流給電である、請求項1または請求項2に記載の電動車両。
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