JP6931550B2 - 車両のサブモビリティ充電システム - Google Patents

Description

本発明は、乗員が乗車した状態の複数のサブモビリティを積載可能な車両のサブモビリティ充電システムに関する。

従来から自力歩行が難しい高齢者やハンディキャップパーソンには車椅子が利用されている。
そして、近年では、電動モータなどにより自走可能な車椅子などのパーソナルモビリティが提案され始めている。
このようなパーソナルモビリティが広く普及し、その結果として自力歩行が難しい人が活動し易い社会を作るためには、自力歩行が難しい人だけでなく、自力歩行可能な人にもパーソナルモビリティを利用してもらうことが重要である。
このために、たとえば特許文献１、２において車椅子の例があるように、人がパーソナルモビリティに乗車したまま自動車などの車両へ乗り込むことができるようにすることが大切であると考えられる。

特開２００６−００６７０２号公報 特開２００４−１１４９５６号公報

ところで、このように車両へサブモビリティが乗り込む場合、好ましくは、乗車したサブモビリティを車両内で充電できるようにするとよい。これにより、乗員は、十分な充電がなされていない状態にあるサブモビリティに乗車して移動を開始し、車両内でサブモビリティを充電できる。そして、車両から降車した後には十分に充電されたサブモビリティを用いて目的地まで移動したり、目的地において移動したりできる。このような付加価値により、サブモビリティと車両とが有機的に結合した次世代交通システムの利便性が高まり、その利用促進が期待できる。
しかしながら、車両に搭載できるバッテリの蓄電能力や、発電機の発電能力には、自ずと限界がある。特に電気自動車などにあってはバッテリによる重量増加が性能を律することになるため、車両に積載するバッテリは車両の走行に必要な容量に制限され易い。
その一方で、サブモビリティは、車両そのものほどではないにせよ、人を乗せて移動するために比較的大量の電力を必要としてしまう。車両からサブモビリティへ給電した場合の車両の負担は、たとえば車両で携帯電話などの電気機器を充電する場合とは大きく異なる。車両におけるサブモビリティの充電は、車両の走行能力に影響を与えてしまうことになる可能性がある。その結果、たとえば車両の電力が十分とは言えない状態では、サブモビリティを充電できない可能性がある。

このように車両では、その走行能力に影響を与えないようにしつつも、サブモビリティへの充電を好適に実施できるようにする必要がある。

本発明に係る車両のサブモビリティ充電システムは、乗員が乗車した状態のサブモビリティを積載可能な車両のサブモビリティ充電システムであって、積載した前記サブモビリティに対して電力を供給する主給電部と、前記主給電部を通じた前記サブモビリティへの給電を制御する制御部と、目的地までの巡回経路を生成する主ルート生成部と、を有し、前記制御部は、前記巡回経路で前記車両が充電可能な立寄地に停車する場合、前記車両の電力を前記サブモビリティに充電する。

好適には、前記制御部は、前記巡回経路で前記車両が充電可能な立寄地に停車する場合、前記車両より前記サブモビリティの優先度を上げ、前記優先度に基づいて前記車両内での充電を制御する、とよい。

好適には、前記制御部は、前記巡回経路で前記車両が充電可能な立寄地に停車する場合、前記車両に残す電力量の閾値を下げ、前記閾値に基づいて前記車両内での充電を制御する、とよい。

好適には、前記制御部は、前記巡回経路で前記車両が充電可能な立寄地に停車する場合、その充電がなされる場所まで到達可能な電力量を、前記車両に残す電力量の閾値とし、前記閾値に基づいて前記車両内での充電を制御する、とよい。

好適には、積載した前記サブモビリティの目的地を取得する取得部、を有し、前記制御部は、前記サブモビリティの目的地に対応する立寄地として、充電可能な立寄地を選択する、とよい。

本発明では、車両がサブモビリティの目的地またはその到達前に外充電が可能である場合、車両の電力をサブモビリティに充電する。
よって、車両の電力が十分とは言えない状態であってもサブモビリティの充電を優先し、サブモビリティの乗員の利便性を向上できる。
しかも、車両は、サブモビリティの目的地またはその到達前の外充電により、その後に移動することができる。

図１は、本発明に適用したサブモビリティの一例の概観図である。 図２は、図１のサブモビリティの電気回路の一例の説明図である。 図３は、本発明の実施形態に係る自動車の模式的な概観図である。 図４は、図３の自動車のサブモビリティ充電システムの一例の説明図である。 図５は、本発明の実施形態に係る充電制御のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に適用したサブモビリティ５０の一例の概観図である。
図１に示すように、サブモビリティ５０は、卵型のボディ５１を有する。ボディ５１の内側には、乗員が着座するシート５２が配置される。シート５２の左右両側にはアームレスト５３が配置される。アームレスト５３の先端には、操作レバー５４が配置される。また、ボディ５１の下部には、複数の車輪５５が設けられる。

図２は、図１のサブモビリティ５０の電気回路の一例の説明図である。
図２に示すように、図１のサブモビリティ５０には、電力系回路として、副受電コネクタ６１、副充電器６２、副バッテリ６３、副コンバータ６４、複数の車輪５５を駆動する副動力モータ６５、副制動モータ６６、副操舵モータ６７、副設備機器６８、が設けられる。

副受電コネクタ６１は、たとえば商用電源と電源コードにより接続される。副充電器６２は、副受電コネクタ６１から供給される電力により副バッテリ６３を充電する。
副コンバータ６４は、副バッテリ６３の蓄電電力を変換して、副動力モータ６５、副制動モータ６６、副操舵モータ６７、および副設備機器６８といった負荷機器へ供給する。
副動力モータ６５が駆動されることにより、複数の車輪５５が回転し、サブモビリティ５０は前進または後退できる。
副操舵モータ６７が駆動されることにより、車輪５５の向きが変更され、サブモビリティ５０は左右に展開できる。
副制動モータ６６が駆動されることにより、複数の車輪５５の回転が制動される。これにより、サブモビリティ５０は停止できる。
このようにサブモビリティ５０は、副受電コネクタ６１から供給される電力により充電された副バッテリ６３の蓄電電力を用いて、乗員をシート５２に乗せて走行できる。

また、図２にはさらに、制御系回路として、副電力監視部７１、副電力制御部７２、副ＧＰＳ（Global Positioning System）受信部７３、副入力部７４、副通信部７５、副表示部７６、副センサ部７７、副ルート生成部７８、副自動運転部７９、を有する。副電力制御部７２、副ルート生成部７８、および副自動運転部７９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）８０がプログラムを実行することにより実現されてよい。この制御系回路は、上述した副設備機器６８の一部として、副コンバータ６４から電力供給を受けてよい。

副電力監視部７１は、副バッテリ６３の状態を監視する。副バッテリ６３の状態には、たとえば充電電圧、温度などがある。
副電力制御部７２は、副電力監視部７１からの情報に基づいて、副充電器６２、副コンバータ６４を制御する。たとえば副受電コネクタ６１に電源コードが接続されて副充電器６２により副バッテリ６３を充電可能な状態である場合、副バッテリ６３の電圧が所定の最高電圧となるまで副充電器６２による充電を制御する。副バッテリ６３の電圧が所定の最低電圧より低い場合には、副コンバータ６４による電力変換を停止させる。所定の最低電圧より少し高い電圧以下になると、副コンバータ６４が各負荷機器へ供給する電力を減らす。副電力制御部７２は、これらの電力制御状態および副バッテリ６３の状態についての情報を、副ルート生成部７８および副自動運転部７９へ適宜に又は周期的に通知する。

副ＧＰＳ受信部７３は、ＧＰＳ衛星から電波を受信する。複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信することでサブモビリティ５０の位置を演算できる。
副入力部７４は、乗員の操作が入力されるデバイスであり、たとえば上述した操作レバー５４を有する。
副通信部７５は、他のデバイスたとえば自動車１の主通信部３５との間で通信し、データを送受する。また、基地局と通信することにより、基地局の位置情報を取得できる。
副表示部７６は、たとえばタッチパネル式液晶デバイスである。このタッチパネルは、副入力部７４の一部として機能し得る。
副センサ部７７は、サブモビリティ５０の位置、速度、周囲環境などを検出するものである。
副ルート生成部７８は、たとえば目的地などが入力されることにより、サブモビリティ５０の現在位置から目的地までの巡回経路を生成する。
副自動運転部７９は、たとえば生成された巡回経路にしたがって副動力モータ６５、副制動モータ６６および副操舵モータ６７へ制御信号を出力する。これにより、サブモビリティ５０は、巡回経路をたどって目的地まで自動的に移動することができる。

ところで、サブモビリティ５０が広く普及し、その結果として自力歩行が難しい人が活動し易い社会を作るためには、自力歩行が難しい人だけでなく、自力歩行可能な人にもサブモビリティ５０を利用してもらうことが重要である。
このために、人がサブモビリティ５０に乗車したまま自動車１などの車両へ乗り込むことができるようにすることが大切であると考えられる。
また、好ましくは、乗車したサブモビリティ５０を自動車１の内で充電できるようにするとよい。これにより、乗員は、十分な充電がなされていない状態にあるサブモビリティ５０に乗車して移動を開始し、自動車１の内でサブモビリティ５０を充電できる。そして、自動車１から降車した後には十分に充電されたサブモビリティ５０を用いて目的地まで移動したり、目的地において移動したりできる。このような付加価値により、サブモビリティ５０と自動車１とが有機的に結合した次世代交通システムの利便性が高まり、その利用促進が期待できる。

しかしながら、１つの自動車１に複数のサブモビリティ５０が乗車可能な場合、サブモビリティ５０の充電に使用する電力量が大きくなる。各サブモビリティ５０は、車両そのものほどではないにせよ、人を乗せて移動するために比較的大量の電力を必要とする。自動車１から複数のサブモビリティ５０へ給電した場合における自動車１の負担は、たとえば自動車１で携帯電話などの電気機器を充電する場合とは大きく異なり、大きい。場合によっては、自動車１から複数のサブモビリティ５０へ給電したことに起因して、自動車１の残電力が不足し、自動車１がその目的地まで移動できなくなってしまうようなことも考えられる。この事態を解消するためには、複数のサブモビリティ５０の充電に使用する電力量を制限することになるが、この場合には降車利用するサブモビリティ５０が適当に充電されない事態が発生することも考えられる。
また、複数のサブモビリティ５０への充電をする場合、すべての充電が終わるまでに時間がかかる。特に、たとえば１台ずつ順番に充電する場合、２台目以降のサブモビリティ５０では、前のサブモビリティ５０の充電が完了するまで待たされることになる。

このように複数のサブモビリティ５０を積載可能な自動車１では、自動車１からサブモビリティ５０への給電を適切に制御することが求められている。

図３は、本発明の実施形態に係る自動車１の模式的な概観図である。図３（Ａ）は側面図である。図３（Ｂ）は平面図である。
図３の自動車１は、乗車室２を有する車体３、車体３の下部に設けられる車輪４、を有する。そして、乗車室２には、４台のサブモビリティ５０が２台ずつ２列で乗車している。
また、図３には、車体３の床面に設けられた主受電コイル１２と、自動車１が走行可能な道路の路面の走行レーン１００に設けられた送電コイル１０１と、が図示されている。送電コイル１０１は、路面の走行レーン１００を走行している自動車１に非接触に電力を供給できる。主受電コイル１２は、自動車１の外にある送電コイル１０１からの電力供給を受ける。

図４は、図３の自動車１のサブモビリティ充電システムの一例の説明図である。自動車１は、車両の一例である。
図４に示すように、図３の自動車１には、電力系回路として、主受電コネクタ１１、主受電コイル１２、主充電器１３、主バッテリ１４、主コンバータ１５、複数の車輪４を駆動する主動力モータ１６、主制動モータ１７、主操舵モータ１８、主設備機器１９、主給電コネクタ２０、が設けられる。

主受電コネクタ１１は、自動車１が駐車している場合に使用されるものであり、たとえば商用電源と電源コードにより接続される。主充電器１３は、主受電コイル１２または主受電コネクタ１１から供給される電力により主バッテリ１４を充電する。
主コンバータ１５は、主バッテリ１４の蓄電電力を変換して、主動力モータ１６、主制動モータ１７、主操舵モータ１８、主設備機器１９、および主給電コネクタ２０といった負荷機器へ供給する。主コンバータ１５は、主受電コネクタ１１や主受電コイル１２へ供給された電力又は主バッテリ１４の蓄電電力を給電コネクタへ供給する。
主給電コネクタ２０は、電源コードなどにより、積載したサブモビリティ５０の副受電コネクタ６１と接続される。積載したサブモビリティ５０に対して自動車１の電力を供給するために用いられる。
主動力モータ１６が駆動されることにより、複数の車輪４が回転し、自動車１は前進または後退できる。
主操舵モータ１８が駆動されることにより、車輪４の向きが変更され、自動車１は左右に展開できる。
主制動モータ１７が駆動されることにより、複数の車輪４の回転が制動される。これにより、自動車１は停止できる。
このように自動車１は、主受電コイル１２または主受電コネクタ１１から供給される電力により充電された主バッテリ１４の蓄電電力を用いて、サブモビリティ５０を乗せて走行できる。

また、図４にはさらに、制御系回路として、主電力監視部３１、主電力制御部３２、主ＧＰＳ受信部３３、主入力部３４、主通信部３５、主表示部３６、主センサ部３７、主ルート生成部３８、主自動運転部３９、を有する。主電力制御部３２、主ルート生成部３８、および主自動運転部３９は、制御部としてのＣＰＵ４０がプログラムを実行することにより実現されてよい。ＣＰＵ４０は、ＥＣＵとして自動車１に設けられてよい。これらの制御系の各部は、上述した主設備機器１９の一部として、主コンバータ１５から電力供給を受けてよい。

主電力監視部３１は、主バッテリ１４の状態を監視する。主バッテリ１４の状態には、たとえば充電電圧、温度などがある。
主電力制御部３２は、主電力監視部３１からの情報に基づいて、主充電器１３、主コンバータ１５を制御する。主電力制御部３２は、主コンバータ１５による主給電コネクタ２０を通じたサブモビリティ５０への給電を制御する。たとえば主受電コネクタ１１に電源コードが接続されて主充電器１３により主バッテリ１４を充電可能である場合、主バッテリ１４の電圧が所定の最高電圧となるまで主充電器１３による充電を制御する。

主ＧＰＳ受信部３３は、ＧＰＳ衛星から電波を受信する。複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信することで自動車１の位置を演算できる。なお、主ＧＰＳ受信部３３は、たとえば他の電波を受信し、これにより補正された位置を得るものであってもよい。
主入力部３４は、乗員の操作が入力されるデバイスである。
主通信部３５は、他のデバイスたとえばサブモビリティ５０の副通信部７５との間で通信し、データを送受する。また、基地局と通信することにより、基地局の位置情報を取得できる。
主表示部３６は、たとえばタッチパネル式液晶デバイスである。このタッチパネルは、主入力部３４の一部として機能し得る。タッチパネル式液晶デバイスは、たとえば乗車室２の前面に配置される。これにより、複数のサブモビリティ５０に乗車した乗員は、共通の表示を閲覧することができる。
主センサ部３７は、自動車１の位置、速度、周囲環境などを検出するものである。
主ルート生成部３８は、たとえば目的地などが入力されることにより、自動車１の現在位置から立寄地などまでの巡回経路を生成する。立寄地は、目的地と同一であっても、目的地の近くの駐車可能な場所であってもよい。
主自動運転部３９は、たとえば生成された巡回経路にしたがって主動力モータ１６、主制動モータ１７および主操舵モータ１８へ制御信号を出力する。これにより、自動車１は、巡回経路をたどって目的地まで自動的に移動することができる。

次に、サブモビリティ５０と自動車１とによる協調制御について説明する。
協調制御には、たとえば、自動車１の主バッテリ１４または自動車１の外から給電される電力によりサブモビリティ５０の副バッテリ６３へ給電する充電制御、がある。なお、協調制御として、サブモビリティ５０が乗車した自動車１が立寄地まで移動する巡回経路を生成する経路生成、生成した巡回経路で自動走行する自動運転制御、を実施してもよい。

図５は、本発明の実施形態に係る充電制御のフローチャートである。
図５に示すように、主電力制御部３２は、たとえば自動車１に新たなサブモビリティ５０が乗車した場合に、図５の処理を開始する（ステップＳＴ１）。

充電制御において、主電力制御部３２は、サブモビリティ５０の目的地を取得する（ステップＳＴ２）。

次に、主電力制御部３２は、サブモビリティ５０の目的地に対応する自動車１の立寄地を選択する（ステップＳＴ３）。
この際、主電力制御部３２は、充電ができない地点よりも、充電できる地点を優先して立寄地として選択する。

次に、主電力制御部３２は、車内の総残電力量と、自動車１およびサブモビリティ５０が移動するために必要な電力量と、を比較する（ステップＳＴ４）。
主電力制御部３２は、主バッテリ１４の残電力量と、すべての副バッテリ６３の残電力量とを合計して、車内の総残電力量を演算する。
主電力制御部３２は、自動車１が立寄地に至るために必要とされる電力量と、すべてのサブモビリティ５０が各々の目的地において移動するために必要とされる電力とを合計して、必要電力量を演算する。
そして、総残電力量が必要電力量より多い場合、主電力制御部３２は、通常の自動車１の残電力閾値まで、サブモビリティ５０の充電を実行する（ステップＳＴ９）。ここで、残電力閾値とは、自動車１に残す電力量の閾値をいう。

これに対して、総残電力量が必要電力量以下である場合、主電力制御部３２は、立寄地において自動車１が充電可能であるか否かを判断する（ステップＳＴ５）。
そして、立寄地において充電できない場合、主電力制御部３２は、通常の自動車１の残電力閾値まで、サブモビリティ５０の充電を実行する（ステップＳＴ９）。

立寄地において充電できる場合、主電力制御部３２は、サブモビリティ５０の充電の優先順位を自動車１より上げ（ステップＳＴ６）、自動車１の残電力閾値を下げる（ステップＳＴ７）。
なお、充電の優先順位には、充電を必要とするサブモビリティ５０のみが自動車１とともにリストアップされても、すべてのサブモビリティ５０が自動車１とともにリストアップされてもよい。通常は、サブモビリティ５０より自動車１を優先するリストとしてよい。
また、残電力閾値は、たとえば自動車１が充電可能な立寄地に到達するために必要とされる電力量でよい。

そして、主電力制御部３２は、サブモビリティ５０の充電を実行する（ステップＳＴ８）。
主電力制御部３２は、主給電コネクタ２０に対するサブモビリティ５０の副受電コネクタ６１の接続を確認し、主バッテリ１４の電力の一部を副バッテリ６３へ給電する。主電力制御部３２は、主コンバータ１５を制御し、主給電コネクタ２０からの給電を開始する。これにより、サブモビリティ５０へ給電され、副バッテリ６３が充電される。
この場合、主電力制御部３２は、自動車１の電力により、サブモビリティ５０を優先的に、自動車１の残電力が下げられた閾値に至るまで、充電することになる。
主電力制御部３２は、充電順で選択したサブモビリティ５０への充電を順番に実行する。

以上のように、本実施形態の自動車１は、乗車しているサブモビリティ５０に対して、乗車中に充電を実施することができる。
そして、本実施形態では、自動車１が充電可能な立寄地に停車する場合、自動車１の電力をサブモビリティに充電する。
よって、自動車１の電力が十分とは言えない状態であってもサブモビリティ５０の充電を優先し、サブモビリティ５０の乗員の利便性を向上できる。
しかも、自動車１は、充電可能な立寄地において充電することにより、その後に移動することができる。

本実施形態では、自動車１が充電可能な立寄地に停車する予定の場合、自動車１よりサブモビリティ５０の優先度を上げ、優先度に基づいて車両内での充電を制御する。
よって、自動車１の電力が十分とは言えない状態であっても自動車１の電力をサブモビリティ５０に充電できる。

本実施形態では、自動車１が充電可能な立寄地に停車する予定の場合、自動車１に残す電力量の閾値を下げ、その閾値に基づいて車両内での充電を制御する。
たとえば、立寄地まで到達可能な電力量を、車両に残す電力量の閾値としている。
よって、自動車１の電力が十分とは言えない状態であっても自動車１の電力をサブモビリティ５０に充電できる。

本実施形態では、サブモビリティ５０の目的地に対応する立寄地として、できるかぎり充電可能な立寄地を選択する。
よって、自動車１の電力が十分とは言えない状態であっても自動車１の電力をサブモビリティ５０に充電できる。

以上の実施形態は、本発明の好適な実施形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形または変更が可能である。

上記実施形態では、充電が必要である場合に、立寄地での充電が可能であるか否かに応じて、自動車１の電力によるサブモビリティ５０への充電の可否を制御している。充電可能な立寄地に停車する予定の場合、自動車１の電力によるサブモビリティ５０への充電を許可している。
この他にもたとえば、サブモビリティ５０の目的地または立寄地に到達するまでの経路において、走行中に送電コイル１０１が設置された走行レーン１００を走行することにより充電が可能であるか否かに応じて、自動車１の電力によるサブモビリティ５０への充電の可否を制御してもよい。
また、自動車１よりサブモビリティ５０の優先度を上げたり、自動車１に残す電力量の閾値を下げたり、その充電がなされる場所まで到達可能な電力量を自動車１に残す電力量の閾値としたり、してよい。
いずれの場合でも、サブモビリティ５０の目的地またはその到達前に外充電が可能であるか否かを判断し、可能である場合には自動車１の電力によるサブモビリティ５０への充電を許可することができる。

１…自動車（車両）、２…乗車室、３…車体、４…車輪、１１…主受電コネクタ、１２…主受電コイル、１３…主充電器、１４…主バッテリ、１５…主コンバータ、１６…主動力モータ、１７…主制動モータ、１８…主操舵モータ、１９…主設備機器、２０…主給電コネクタ、３１…主電力監視部、３２…主電力制御部、３３…主ＧＰＳ受信部、３４…主入力部、３５…主通信部、３６…主表示部、３７…主センサ部、３８…主ルート生成部、３９…主自動運転部、４０…ＣＰＵ（制御部）、５０…サブモビリティ、５１…ボディ、５２…シート、５３…アームレスト、５４…操作レバー、５５…車輪、６１…副受電コネクタ、６２…副充電器、６３…副バッテリ、６４…副コンバータ、６５…副動力モータ、６６…副制動モータ、６７…副操舵モータ、６８…副設備機器、７１…副電力監視部、７２…副電力制御部、７３…受信部、７４…副入力部、７５…副通信部、７６…副表示部、７７…副センサ部、７８…副ルート生成部、７９…副自動運転部、８０…ＣＰＵ、１００…走行レーン、１０１…送電コイル。

Claims (5)

1. 乗員が乗車した状態のサブモビリティを積載可能な車両のサブモビリティ充電システムであって、
   積載した前記サブモビリティに対して電力を供給する主給電部と、
   前記主給電部を通じた前記サブモビリティへの給電を制御する制御部と、
   目的地までの巡回経路を生成する主ルート生成部と、
   を有し、
   前記制御部は、
   前記巡回経路で前記車両が充電可能な立寄地に停車する場合、前記車両の電力を前記サブモビリティに充電する、
   車両のサブモビリティ充電システム。
2. 前記制御部は、
   前記巡回経路で前記車両が充電可能な立寄地に停車する場合、前記車両より前記サブモビリティの優先度を上げ、
   前記優先度に基づいて前記車両内での充電を制御する、
   請求項１記載の車両のサブモビリティ充電システム。
3. 前記制御部は、
   前記巡回経路で前記車両が充電可能な立寄地に停車する場合、前記車両に残す電力量の閾値を下げ、
   前記閾値に基づいて前記車両内での充電を制御する、
   請求項１または２記載の車両のサブモビリティ充電システム。
4. 前記制御部は、
   前記巡回経路で前記車両が充電可能な立寄地に停車する場合、その充電がなされる場所まで到達可能な電力量を、前記車両に残す電力量の閾値とし、
   前記閾値に基づいて前記車両内での充電を制御する、
   請求項３記載の車両のサブモビリティ充電システム。
5. 積載した前記サブモビリティの目的地を取得する取得部、を有し、
   前記制御部は、
   前記サブモビリティの目的地に対応する立寄地として、充電可能な立寄地を選択する、
   請求項１から４のいずれか一項記載の車両のサブモビリティ充電システム。

Images