JP2008228412A - 自動車への給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】新規な自動車への給電システムを提供すること
【解決手段】電力を自動車へ送る給電装置が架線方式であり、自動車には前記給電装置からの電力を受け取る集電装置を備えている。電力供給ラインを使用した電力線搬送通信を行い、自動車搭載の認証装置を用いて利用者認証を行う。更に、自動車搭載の電力使用量計量器と用いて電力使用量の管理を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動車への給電システムに関する。

本出願人は、２００５年８月より、某自動車メーカと協力して、「外部電源式アイドリング冷暖房システム」の実証試験を、神奈川県大和市にある東神トラックステーションにて開始している。

この外部電源式アイドリングストップ冷暖房システムは、長時間エンジンをつけたまま待機する機会の多いトラックの冷暖房に、外部から直接電力供給を行うことによりアイドリングストップを推進し、環境負荷の軽減を図ることを目的としている。

現在、ＣＯ2を始めとする温室効果ガスや有害ガスの排出量の削減が求められる中、これを解決するための有効な方策の一つとしてアイドリングストップが注目されている。ドライバーの仮眠や荷受・荷下ろし間のアイドリングを効果的に抑制することが課題となっている。

図１は、この外部電源式アイドリングストップ冷暖房システムの概要を示す図である。駐車場７に駐車するトラック２は、冷暖房装置として、車両のエアコンとは独立したパッケージクーラー６を運転席上部（屋根上）に設置し、運転室内の冷房に使用している。また、暖房用には、運転室内に電気毛布及び蓄熱マット（図示せず。）を装備している。ここでは、パッケージクーラー６、電気毛布及び蓄熱マットを、外部電源式冷暖房装置という。

駐車場７には、図２に示すような給電スタンド（外部電源供給設備）３が設置され、ケーブル４を介して外部電源式冷暖房装置に対して、系統電力を供給する。

このシステムを利用してアイドリングストップを実施することにより、大型トラック1台で１時間あたり、冷房時にＣＯ2で約77％、ＮＯxでは約97％の環境負荷低減効果が期待できる。更に、駐車場における排ガスの発生はゼロとなり、騒音の低減も可能となる。

なお、本発明者等は、以下に説明する本発明に係る自動車への給電システムを開示した公開特許文献又は非特許文献の存在を知らない。

図３は、この外部電源式アイドリングストップ冷暖房システム１が行われている駐車場７を上方から見た図である。ここでは、駐車している各々のトラック２に対応して給電スタンド３が必要なため、トラック２の１台分の駐車スペース毎に給電スタンド３が設置されている。図３に示す駐車スペースは、図で見て縦方向一列であるが、実際の大きい駐車場では駐車スペースが縦方向に複数列用意されている。系統電力（図示せず。）に接続された受変電設備８から、ケーブル９を介して各給電スタンド３に電力が分配される。

１台分の駐車スペース毎に給電スタンド３の設置が必要となるため、給電スタンド３が多数林立することとなる。

このような多数の給電スタンド３を設置するための設置スペースは、非常に大きいものとなる。更に、駐車場に多数の給電スタンド３が林立すると、路面を走行する自動車２にとって非常に厄介な障害物となる。更に、多数の給電スタンド３を用意し、これらを駐車場の所定の位置に設置することは、コスト面でも高いものとなる。

また、ドライバは、給電を受ける際に、給電スタンド３と自動車２の受電装置５とをケーブル４を使用して接続するため、車外に出て操作することも必要である。

現在行われている実証試験を通じて、自動車への給電システムに関して更に利便性を向上させ得る幾つかのアイデアが提案されている。

従って、本発明は、新規な自動車への給電システムを提供することを目的とする。

上記目的に鑑みて、本発明に係る自動車への給電システムは、電力を自動車へ送る給電装置が、駐車場の自動車の上方スペース又は下方スペースに設置されている。

更に、上記自動車への給電システムでは、前記上方スペースに設置された給電装置は、接触式給電システムであってよい。

更に、上記自動車への給電システムでは、前記接触式給電システムは、架線方式の給電装置であってよい。

更に、上記自動車への給電システムでは、前記給電装置が架線方式の場合、架線を支える支柱が移動可能であってよい。

更に、上記自動車への給電システムでは、前記給電装置が架線方式の場合、前記自動車は、上下方向伸縮可能な集電装置を有しいてもよい。

更に、上記自動車への給電システムでは、前記上下方向伸縮可能な集電装置は、ポール方式又はパンタグラフ方式の集電装置であってよい。

更に、上記自動車への給電システムでは、前記下方スペースに設置された給電装置は、非接触式給電システムＩＰＴを利用してもよい。

更に、上記自動車への給電システムでは、該給電システムは、系統電力を調整して給電装置へ送る受変電設備と、自動車に搭載され、前記給電装置からの電力を受け取る集電装置とを備え、給電システムで構築された電力供給ラインを使用して電力線搬送通信を行うこともできる。

更に、上記自動車への給電システムでは、更に、前記受変電設備に接続され、利用者情報が蓄積されたサーバシステムと、前記自動車に搭載された認証装置とを備え、前記電力線搬送通信を使用して、前記サーバシステムと前記認証装置の間で利用者認証を行うこともできる。

更に、上記自動車への給電システムでは、更に、前記受変電設備に接続され、利用者情報が蓄積されたサーバシステムと、前記自動車に搭載された電力使用量計量器とを備え、前記電力線搬送通信を使用して、前記サーバシステムと前記電力使用量計量器の間で電力使用量の管理を行うこともできる。

更に、上記自動車への給電システムでは、前記自動車に搭載されたパーソナルコンピュータを備え、前記受変電設備は、インターネット回線に接続され、前記電力線搬送通信を使用して、前記パーソナルコンピュータを前記インターネット回線に接続してデータの送受信を行うこともできる。

更に、本発明に係る自動車への給電システムの利用方法は、上記自動車への給電システムの利用方法であって、電力を供給する給電装置に対して自動車の集電装置を接続し、電力線搬送通信を使用して、利用者認証を行い、利用者が適正なとき、給電を受け、給電が終了したとき、前記自動車から電力使用量を電力線搬送通信を利用して供給側に送り、前記給電装置から前記自動車の集電装置を離脱させる、利用方法である。

本発明によれば、新規な自動車への給電システムを提供することができる。

以下、本発明に係る自動車への給電システムの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同じ要素に対しては同じ符号を付して、重複した説明を省略する。

［第１実施形態］
図４は、第１実施形態に係る自動車１２への給電システム１０の一例を示す図である。駐車場１８には、架線（給電装置）１５-1，１５-2が設置される。系統電力（図示せず。）に接続された受変電設備１３からケーブル１４を介して、架線（給電装置）１５-1，１５-2に対して電力が分配される。一方、各トラック（自動車）１２は、架線に接続するための集電装置１６-1，１６-2を装備する。

（給電装置）
第１実施形態に係る自動車への給電システム１０の給電装置は、自動車１２の移動可能スペース以外のスペースに設置されていることを特徴とする。即ち、給電装置は、駐車場１８の自動車１２に対して上方スペース又は下方スペースに設置されていることを特徴とする。

駐車場１８の上方スペースに設置された給電装置１５としては、接触式給電システムを採用する。接触式給電システム１０として、代表的には、架線方式を採用する。

図５は、図４の自動車への給電システムの駐車場を上方から見た図である。架線１５-1，１５-2は、支柱１７-1，１７-2間に架設されている。図５に示す駐車スペースは、図で見て縦方向一列であるが、実際の駐車場では縦方向に複数列用意されているため、架線は１５-1，１５-2は、複数の駐車スペース列に応じて複数組用意される。系統電力（図示せず。）に接続された受変電設備１３から、各架線１５-1，１５-2に電力が分配される。

受変電設備１３は、系統電力を低圧交流にして架線１５-1，１５-2に供給する。供給電力は、例えば、100Ｖ又は200Ｖ単相交流が好ましい。

所望により、支柱１７-1，１７-2は、溝、レール等１９-1，１９-2に沿って移動できる可動式とすることもできる。可動式支柱１７-1，１７-2を採用した場合は、架線１５-1，１５-2は伸縮自在に一定の張力を掛けて架設する。例えば、図６に示すように、架線１５-1，１５-2を、ウエイト２２を吊したロープ２０により牽引することが好ましい。

一方、駐車場１８の下方スペースに設置された給電装置は、ドライバに対する安全性の観点から機械的な接触無しで自動車へ給電できる、電磁誘導を利用した非接触給電システムＩＰＴ(Inductive Power Transfer)を採用する。ＩＰＴの給電装置（図示せず。）として、ケーブルタイプやカプラータイプを利用できる。このような非接触給電装置を、駐車場１８の適当な箇所へ埋設する。

（受電装置）
駐車場１８の上方スペースに設置される接触式給電システムを採用した場合、自動車１２の集電装置１６は次のようなものとなる。再び図４を参照すると、自動車１２に装備された集電装置１６は、上下方向伸縮可能な集電装置である。集電装置１６は、例えば、伸縮可能なポール方式又は電車のようなパンタグラフ方式であってよい。集電装置１６は、道路走行中は邪魔にならないように収縮し、駐車場１８で集電するときは伸張して架線（給電装置）１５-1，１５-2に接続する。

駐車場１８の下方スペースに設置される非接触式給電システムを採用した場合、集電装置１６は、電磁誘導を利用した適当な集電装置が採用される。例えば、ＩＰＴの給電装置がケーブルタイプの場合にはケーブルからの集電装置であり、カプラータイプの場合にはこれに対応するカプラー型集電装置である。

受変電設備１３に関して、系統電力を低圧交流にして給電装置６に供給すると説明したが、これに限定されない。系統電力を整流して直流電力を給電装置６に供給してもよい。この場合、自動車搭載の直流機器（例えば、バッテリ充電装置等）は直流を使用し、他の交流機器（例えば、空調装置のような電気製品等）はインバータを利用して直流・交流変換後に使用する。

（第１実施形態の利点・効果）
第１実施形態に係る自動車への給電システムは、次の利点・効果を有する。
(1)給電システム１０の給電装置１５が、駐車場１８の上方スペース又は下方スペースに設置されたことから、「外部電源式アイドリングストップ冷暖房システム」で説明した１台分の駐車スペース毎の給電スタンド３の設置が不要となる。
(2)給電スタンド３が多数林立することがない。
(3)多数の給電スタンド３を設置するための広い設置スペースが不要となる。
(4)駐車場に多数の給電スタンド３が林立して、自動車の走行を邪魔するようなことがない。
(5)多数の給電スタンド３を用意するためのコストが不要である。
(6)駐車場スペースの有効利用ができる。

［第２実施形態］
図７は、自動車への給電システム１０を説明するブロック図である。基本的には、給電システム１０は、変電装置２１を有する受変電設備１３と、給電装置１５と、自動車１２に装備された集電装置１６とを備えている。受変電設備１３は、系統電力（図示せず。）を受け、変電装置２１で調整して、給電装置１５へ送る。自動車１２は、給電装置１５からの電力を集電装置１６で集電する。

更に、受変電設備１３は、変電装置２１に加えて、所望により、データ伝送装置２３と、ＰＬＣモデム２４とを有している。

更に、自動車１２は、集電装置１６に加えて、所望により、カードリーダ２６が接続された認証装置２５と、電気自動車、ハイブリッドカー等に搭載されるバッテリー２７と、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）２８と、使用電力量を計量する計量器２９と、ＰＬＣモデム３０と、電気製品（例えば、冷暖房装置（エアコンディショナ））３１とを有している。

更に、受変電設備１３は、所望により、利用者情報が蓄積されたサーバシステム３２及びインターネット回線３５に接続されている。

第２実施形態では、自動車への給電システムにおいて、ＰＬＣ技術を利用して、所望により、(1)利用者認証、(2)電力使用量の管理、(3)インターネット回線を利用したデータの送受信、のいずれか１つ又は２つ以上を実施することを特徴とする。

ＰＬＣ(電力線搬送通信 Power Line Communication)は、電力線にデータ伝送用の高周波信号を重畳して、電力線を伝送路として双方向通信を行う技術である。既存の電力線、電灯引込線、コンセント等がそのまま利用できるので、新規の配線工事が不要である等の利点がある。

(1)の利用者認証では、予めドライバに付与され、利用者ＩＤが書き込まれたカード（図示せず。）の情報をカードリーダ２６で読み取る。カード及びカードリーダは、非接触読取り・書き込み方式であってもよい。認証装置２５が、この利用者ＩＤデータをＰＬＣモデム３０を介し、ＰＬＣ技術を利用して受変電設備１３のＰＬＣモデム２４に送信する。受変電設備１３は、この利用者ＩＤデータをＰＬＣ技術を利用してサーバシステム３２に送信し、利用者ＩＤが正規であるか否かを認証する。

サーバシステム３２による認証結果は、受変電設備１３を介して自動車１２の認証装置２５に送信される。

(2)の電力使用量の管理では、利用者認証で正規と判断された利用者の自動車に対して給電装置１５から給電される。自動車１２の計量器２９は、電力使用量を計量する。この計量結果は、給電装置１５及び受変電設備１３を介して、サーバシステム３２にある当該利用者データに記録される。

(3)のインターネット回線を利用したデータの送受信では、自動車１２に搭載のＰＣ３１は、給電装置１５及び受変電設備１３を介して、インターネット回線３０に接続することができる。インターネット回線３０には複数のＰＣ３６-1，３６１-2、サーバ３６-3等が接続され、これらとの間でデータの送受信ができる。

なお、データ伝送は、必ずしも全てをＰＬＣ技術を利用したものに限定されない。通常の公衆回線等を利用して行ってもよい。

図８は、自動車側から見たこの実施形態に係る自動車への給電システムの利用方法を示す図である。

ステップＳ０１で、自動車の集電装置１６を給電装置１５に接続する。

ステップＳ０２で、認証装置２５及びサーバシステム３２を利用して、利用者認証手続が行われる。

ステップＳ０３で、利用者認証の結果がＯＫならステップＳ０４に進み、ＮＧなら終了する。

ステップＳ０４で、給電装置１５から、集電装置１６を利用して集電が行われる。この電力により、電気製品（例えば、冷暖房装置（エアコンディショナ））３１が使用され、電気自動車、ハイブリッドカー等に搭載されるバッテリ充電装置２７に通電される。

ステップＳ０５で、所望により、インターネット回線を利用したデータ伝送を行ってもよい。

ステップＳ０６で、集電を終了するか否かが判断される。集電終了なら、ステップＳ０７に進む。

ステップＳ０７で、電力使用量データをサーバシステム３２に送信する。

ステップＳ０９で、給電装置１５から離脱する。

ステップＳ０８で、料金精算を実行する。例えば、サーバシステム３２から利用者宛に月決めで請求書を送付してもよい。

なお、ステップＳ０５のインターネット回線を利用したデータ伝送は、Ｓ０１〜Ｓ０９の任意の段階で実行してもよい。

（第２実施形態の利点・効果）
第２実施形態に係る自動車への給電システムは、次の利点・効果を有する。
(1)自動車への給電に際し、利用者認証ができる。
(2)電力使用量の計量及び電力使用料金の計算ができる
(3)所望により、インターネット回線の利用ができる。
(4)この自動車への給電システムで構築された電力搬送ラインを利用して、ＰＬＣ技術を利用したデータ伝送ができる。このため、新たに別個のデータ伝送ラインを設ける必要がない。

［第３実施形態］
第３実施形態は、第１実施形態に記載した駐車場に駐車する自動車が、第２実施形態に記載した自動車への給電システムで給電を受ける形態である。

第３実施形態に係る自動車への給電システムは、第１実施形態及び第２実施形態で記載した利点・効果を有する。

［その他］
以上、本発明に係る自動車への給電システムの実施形態について説明したが、これらは例示であって、本発明はこれら実施形態に限定されない。実施形態に対して当業者が容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲に含まれる。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。

図１は、実証実験中の外部電源式アイドリングストップ冷暖房システムの概要を示す図である。 図２は、図１の外部電源式アイドリングストップ冷暖房システムで使用される給電スタンド（外部電源供給設備）を示す図である。 図３は、図１の外部電源式アイドリングストップ冷暖房システムが行われている駐車場を上方から見た図である。 図４は、第１実施形態に係る自動車への給電システムを示す図である。 図５は、図４の自動車への給電システムの駐車場を上方から見た図である。 図６は、図４の自動車への給電システムとして可動式支柱を採用した場合の説明図である。 図７は、自動車への給電システムを説明するブロック図である。 図８は、自動車側から見たこの実施形態に係る自動車への給電システムの利用方法を示す図である。

符号の説明

２：トラック，自動車、 ３：給電スタンド，外部電源供給設備、 ４：ケーブル、 ５：受電装置、 ６：パッケージクーラー、 ７：駐車場、 ８：受変電設備、 ９：ケーブル、 １２：自動車，トラック、 １３：受変電設備、 １４：ケーブル、 １５，１５-1，１５-2、：架線，給電装置、 １６：集電装置、 １７，１７-1，１７-2：支柱，可動式支柱、 １８：駐車場、 １９：溝，レール等、 ２０：ロープ、 ２１：変電装置、 ２２：ウエイト、 ２３：データ伝送装置、 ２４：ＰＬＣモデム、 ２５：認証装置、 ２６:カードリーダ、 ２７：バッテリー、 ２８：ＰＣ，パーソナルコンピュータ、 ２９：計量器、 ３０：ＰＬＣモデム、 ３１：電気製品，冷暖房装置，エアコンディショナ、 ３２：サーバシステム、 ３５：インターネット回線、 ３６，３６-1，３６-2：ＰＣ，パーソナルコンピュータ、 ３６-3：サーバ、

Claims (12)

1. 電力を自動車へ送る給電装置が、駐車場の自動車の上方スペース又は下方スペースに設置されている、自動車への給電システム。
2. 請求項１に記載の自動車への給電システムにおいて、
   前記上方スペースに設置された給電装置は、接触式給電システムである、自動車への給電システム。
3. 請求項２に記載の自動車への給電システムにおいて、
   前記接触式給電システムは、架線方式の給電装置である、自動車への給電システム。
4. 請求項３に記載の自動車への給電システムにおいて、
   前記給電装置が架線方式の場合、架線を支える支柱が移動可能である、自動車への給電システム。
5. 請求項３に記載の自動車への給電システムにおいて、
   前記給電装置が架線方式の場合、前記自動車は、上下方向伸縮可能な集電装置を有している、自動車への給電システム。
6. 請求項５に記載の自動車への給電システムにおいて、
   前記上下方向伸縮可能な集電装置は、ポール方式又はパンタグラフ方式の集電装置である、自動車への給電システム。
7. 請求項１に記載の自動車への給電システムにおいて、
   前記下方スペースに設置された給電装置は、非接触式給電システムＩＰＴを利用している、自動車への給電システム。
8. 請求項１〜７のいずれか一項記載の自動車への給電システムにおいて、該給電システムは、
   系統電力を調整して給電装置へ送る受変電設備と、
   自動車に搭載され、前記給電装置からの電力を受け取る集電装置とを備え、
   給電システムで構築された電力供給ラインを使用して電力線搬送通信を行う、自動車への給電システム。
9. 請求項１〜７のいずれか一項記載の自動車への給電システムにおいて、更に、
   前記受変電設備に接続され、利用者情報が蓄積されたサーバシステムと、
   前記自動車に搭載された認証装置とを備え、
   前記電力線搬送通信を使用して、前記サーバシステムと前記認証装置の間で利用者認証を行う、自動車への給電システム。
10. 請求項１〜７のいずれか一項記載の自動車への給電システムにおいて、更に、
    前記受変電設備に接続され、利用者情報が蓄積されたサーバシステムと、
    前記自動車に搭載された電力使用量計量器とを備え、
    前記電力線搬送通信を使用して、前記サーバシステムと前記電力使用量計量器の間で電力使用量の管理を行う、自動車への給電システム。
11. 請求項１〜７のいずれか一項記載の自動車への給電システムにおいて、
    前記自動車に搭載されたパーソナルコンピュータを備え、
    前記受変電設備は、インターネット回線に接続され、
    前記電力線搬送通信を使用して、前記パーソナルコンピュータを前記インターネット回線に接続してデータの送受信を行う、自動車への給電システム。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項記載の自動車への給電システムの利用方法において、
    電力を供給する給電装置に対して自動車の集電装置を接続し、
    電力線搬送通信を使用して、利用者認証を行い、
    利用者が適正なとき、給電を受け、
    給電が終了したとき、前記自動車から電力使用量を電力線搬送通信を利用して供給側に送り、
    前記給電装置から前記自動車の集電装置を離脱させる、利用方法。

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