JP2013070514A - Electric vehicle and power transmission system - Google Patents
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Abstract
【課題】隊列走行時の航続距離を延ばすことができる電動車両およびその電動車両を用いた電力伝送システムを提供する。
【解決手段】隊列走行可能な電動車両10は、送受電部12,14と、蓄電部16と、電力変換部18と、接続部20と、ECU22とを備える。電力変換部18は、蓄電部16に接続され、双方向に電力変換可能に構成される。送受電部12,14は、隊列走行時に隣接する第1および第2の車両とそれぞれ非接触で電力を授受するためのものである。接続部20は、送受電部12,14ならびに電力変換部18のいずれか2つを選択的に接続する。ECU22は、電力変換部18および接続部20を制御する。
【選択図】図1An electric vehicle capable of extending a cruising distance during platooning and an electric power transmission system using the electric vehicle are provided.
An electric vehicle 10 capable of running in a platoon includes power transmission / reception units 12, 14, a power storage unit 16, a power conversion unit 18, a connection unit 20, and an ECU 22. The power conversion unit 18 is connected to the power storage unit 16 and is configured to be capable of bidirectional power conversion. The power transmission / reception units 12 and 14 are used for exchanging electric power in a non-contact manner with the first and second vehicles adjacent to each other during platooning. The connection unit 20 selectively connects any two of the power transmission / reception units 12 and 14 and the power conversion unit 18. The ECU 22 controls the power conversion unit 18 and the connection unit 20.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、電動車両および電力伝送システムに関し、特に、複数の車両が所定の車間距離を維持して走行する隊列走行が可能な電動車両およびその電動車両を用いた電力伝送システムに関する。 The present invention relates to an electric vehicle and an electric power transmission system, and more particularly to an electric vehicle capable of running in a row in which a plurality of vehicles run while maintaining a predetermined inter-vehicle distance, and an electric power transmission system using the electric vehicle.
特開平9−293194号公報(特許文献1)は、先導車と複数の追従車とが隊列走行(コンボイ走行)する車両群走行システムを開示する。このシステムにおいては、先導車は、所定周期毎に後続の追従車に送信を行なう。各追従車は、前方車からの情報を受信すると、その前方車へ返信するとともに後続の追従車へ上記前方車からの情報を送信する。そして、各追従車は、前方車への次回返信時に後続の追従車からの返信情報を前方車へ送信し、後続の追従車からの返信がない場合には、自車を最後尾車と認識して前方車へ返信する。 Japanese Patent Laying-Open No. 9-293194 (Patent Document 1) discloses a vehicle group traveling system in which a leading vehicle and a plurality of following vehicles travel in a row (convoy traveling). In this system, the leading vehicle transmits to the following vehicle at predetermined intervals. When each following vehicle receives information from the preceding vehicle, each following vehicle returns to the preceding vehicle and transmits information from the preceding vehicle to the following vehicle. Then, each following vehicle transmits the reply information from the following vehicle to the preceding vehicle at the next response to the preceding vehicle, and if there is no response from the following vehicle, it recognizes its own vehicle as the last vehicle And reply to the car ahead.
これにより、先導車を同期源として各後続車への情報伝達を効率よく行なうことができ、さらに、先導車は最後尾車まで情報が正常に伝達されたことを確認することができるとされる(特許文献1参照)。 As a result, it is possible to efficiently transmit information to each subsequent vehicle using the leading vehicle as a synchronization source, and the leading vehicle can confirm that information has been normally transmitted to the last car. (See Patent Document 1).
隊列走行中の電動車両のいずれかにおいて、蓄電部に蓄えられた走行用の電力が枯渇すると、他の電動車両においては電力に余裕があっても、隊列走行は不可能になる。隊列走行については、先頭車両のみにドライバーを配置することによる人件費の削減や、走行中の空気抵抗低減による燃費向上などのメリットが得られるので、航続距離をできる限り延ばすことが課題である。しかしながら、上記公報では、このような課題およびその解決手段については、特に検討されていない。 If any of the electric vehicles running in a platoon runs out of running power stored in the power storage unit, platooning is not possible in other electric vehicles even if there is a surplus of power. For platooning, it is a challenge to extend the cruising distance as much as possible, because benefits such as reducing labor costs by placing drivers only on the leading vehicle and improving fuel efficiency by reducing air resistance during driving can be obtained. However, the above-mentioned publication does not particularly examine such a problem and its solution.
それゆえに、この発明の目的は、隊列走行時の航続距離を延ばすことができる電動車両およびその電動車両を用いた電力伝送システムを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electric vehicle capable of extending a cruising distance during platooning and an electric power transmission system using the electric vehicle.
この発明によれば、電動車両は、受電装置と、送電装置とを備える。受電装置は、車両外部から非接触で受電可能に構成される。送電装置は、受電装置によって受電された電力を車両外部へ送電可能に構成される。 According to the present invention, the electric vehicle includes the power receiving device and the power transmission device. The power receiving device is configured to be capable of receiving power from the outside of the vehicle without contact. The power transmission device is configured to transmit power received by the power reception device to the outside of the vehicle.
好ましくは、電動車両は、再充電可能な蓄電部と、電力変換部と、接続部と、制御部とをさらに備える。蓄電部は、受電装置によって受電された電力を蓄える。電力変換部は、蓄電部に接続され、双方向に電力変換可能に構成される。接続部は、受電装置、送電装置、および電力変換部のいずれか2つを選択的に接続する。制御部は、電力変換部および接続部を制御する。 Preferably, the electric vehicle further includes a rechargeable power storage unit, a power conversion unit, a connection unit, and a control unit. The power storage unit stores the power received by the power receiving device. The power conversion unit is connected to the power storage unit and configured to be capable of converting power in both directions. The connection unit selectively connects any two of the power receiving device, the power transmission device, and the power conversion unit. The control unit controls the power conversion unit and the connection unit.
さらに好ましくは、受電装置から送電装置への電力伝送が要求されたとき、制御部は、受電装置を送電装置に電気的に接続するように接続部を制御する。 More preferably, when power transmission from the power reception device to the power transmission device is requested, the control unit controls the connection unit to electrically connect the power reception device to the power transmission device.
好ましくは、受電装置は、当該電動車両に隣接する第1の車両から非接触で受電可能に構成される。送電装置は、当該電動車両に隣接する第2の車両へ非接触で送電可能に構成される。 Preferably, the power receiving device is configured to receive power in a non-contact manner from a first vehicle adjacent to the electric vehicle. The power transmission device is configured to be able to transmit power to a second vehicle adjacent to the electric vehicle without contact.
さらに好ましくは、受電装置は、複数の車両が所定の車間距離を維持して走行する隊列走行時に第1の車両から非接触で受電可能に構成される。送電装置は、隊列走行時に第2の車両へ非接触で送電可能に構成される。 More preferably, the power reception device is configured to be able to receive power from the first vehicle in a non-contact manner during a platooning in which a plurality of vehicles travel while maintaining a predetermined inter-vehicle distance. The power transmission device is configured to be able to transmit power to the second vehicle in a contactless manner when traveling in a row.
好ましくは、受電装置は、車両最前部または車両最後部の一方に配設され、送電装置は、車両最前部または車両最後部の他方に配設される。 Preferably, the power receiving device is disposed at one of the vehicle frontmost portion and the vehicle rearmost portion, and the power transmission device is disposed at the other of the vehicle frontmost portion and the vehicle rearmost portion.
好ましくは、受電装置の固有周波数と、第1の車両において受電装置へ送電可能に構成された送電部の固有周波数との差は、受電装置の固有周波数または第1の車両における送電部の固有周波数の±10%以下である。また、送電装置の固有周波数と、第2の車両において送電装置から受電可能に構成された受電部の固有周波数との差は、送電装置の固有周波数または第2の車両における受電部の固有周波数の±10%以下である。 Preferably, the difference between the natural frequency of the power receiving device and the natural frequency of the power transmitting unit configured to transmit power to the power receiving device in the first vehicle is equal to the natural frequency of the power receiving device or the natural frequency of the power transmitting unit in the first vehicle. ± 10% or less. In addition, the difference between the natural frequency of the power transmission device and the natural frequency of the power receiving unit configured to receive power from the power transmission device in the second vehicle is the difference between the natural frequency of the power transmission device or the natural frequency of the power receiving unit in the second vehicle. ± 10% or less.
さらに好ましくは、受電装置と第1の車両の送電部との結合係数、および送電装置と第2の車両の受電部との結合係数の各々は、0.1以下である。 More preferably, each of the coupling coefficient between the power reception device and the power transmission unit of the first vehicle and the coupling coefficient between the power transmission device and the power reception unit of the second vehicle are 0.1 or less.
さらに好ましくは、受電装置は、受電装置と第1の車両の送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、受電装置と第1の車両の送電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて第1の車両の送電部から受電する。送電装置は、送電装置と第2の車両の受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送電装置と第2の車両の受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて第2の車両の受電部へ送電する。 More preferably, the power reception device is formed between the power reception device and the power transmission unit of the first vehicle, and is between the magnetic field that vibrates at a specific frequency and between the power reception device and the power transmission unit of the first vehicle. The power is received from the power transmission unit of the first vehicle through at least one of the electric field that is formed and vibrates at a specific frequency. The power transmission device is formed between the power transmission device and the power receiving unit of the second vehicle, and is formed between the magnetic field that vibrates at a specific frequency, the power transmission device and the power receiving unit of the second vehicle, and Then, power is transmitted to the power receiving unit of the second vehicle through at least one of the electric field that vibrates at a specific frequency.
好ましくは、受電装置は、さらに車両外部へ非接触で送電可能に構成される。送電装置は、さらに車両外部から非接触で受電可能に構成される。 Preferably, the power receiving device is further configured to be able to transmit power to the outside of the vehicle without contact. The power transmission device is further configured to receive power from the outside of the vehicle without contact.
好ましくは、受電装置は、車両外部に設けられる給電設備から非接触で受電可能に構成される。送電装置は、当該電動車両に隣接する車両へ非接触で送電可能に構成される。 Preferably, the power receiving device is configured to be able to receive power in a non-contact manner from a power supply facility provided outside the vehicle. The power transmission device is configured to be able to transmit power to a vehicle adjacent to the electric vehicle without contact.
また、この発明によれば、電力伝送システムは、複数の車両と、計画部とを備える。複数の車両の各々は、上述したいずれかの電動車両である。計画部は、動的計画法を用いて、複数の車両間の電力伝送を計画する。複数の車両の各々において、制御部は、計画部の演算結果に基づいて電力変換部および接続部を制御する。 According to the invention, the power transmission system includes a plurality of vehicles and a planning unit. Each of the plurality of vehicles is any one of the electric vehicles described above. The planning unit plans power transmission between a plurality of vehicles using dynamic programming. In each of the plurality of vehicles, the control unit controls the power conversion unit and the connection unit based on the calculation result of the planning unit.
好ましくは、電力伝送システムは、報知部をさらに備える。報知部は、計画部による演算の結果、複数の車両の中に目的地に到達できない車両が存在するとき、複数の車両の利用者に報知する。 Preferably, the power transmission system further includes a notification unit. The notification unit notifies the users of the plurality of vehicles when there is a vehicle that cannot reach the destination among the plurality of vehicles as a result of the calculation by the planning unit.
また、この発明によれば、電力伝送システムは、複数の車両と、計画部とを備える。複数の車両の各々は、上述したいずれかの電動車両である。計画部は、複数の車両間の電力伝送を計画する。そして、計画部は、複数の車両間で電力伝送を行なわない場合の各車両の走行可能距離を算出し、複数の車両の中に目的地に到達できない車両が存在するとき、目的地に到達したときの各車両のエネルギー余裕を算出し、目的地に到達したときにエネルギーに余裕のある車両であって目的地に到達できない車両から最近傍のものから、目的地に到達できない車両へ電力を伝送するように、複数の車両間の電力伝送を計画する。 According to the invention, the power transmission system includes a plurality of vehicles and a planning unit. Each of the plurality of vehicles is any one of the electric vehicles described above. The planning unit plans power transmission between a plurality of vehicles. Then, the planning unit calculates the travelable distance of each vehicle when power transmission is not performed between the plurality of vehicles, and when there is a vehicle that cannot reach the destination among the plurality of vehicles, the planning unit has reached the destination Calculate the energy margin of each vehicle at the time, and transfer power from the nearest vehicle that cannot afford to reach the destination to the vehicle that cannot reach the destination when it reaches the destination. To plan power transmission between multiple vehicles.
この発明においては、受電装置は、車両外部から非接触で受電可能に構成され、送電装置は、受電装置によって受電された電力を車両外部へ送電可能に構成されるので、たとえば、複数の車両が所定の車間距離を維持して走行する隊列走行時に、隊列走行する車両間で電力をやり取りすることができる。これにより、電力に余裕のある車両から余裕のない車両へ電力を伝送することができる。したがって、この発明によれば、隊列走行時の航続距離を延ばすことができる。 In this invention, the power receiving device is configured to be able to receive power from the outside of the vehicle without contact, and the power transmitting device is configured to be able to transmit the power received by the power receiving device to the outside of the vehicle. Electric power can be exchanged between vehicles traveling in a platoon when traveling in a platoon traveling while maintaining a predetermined inter-vehicle distance. Thereby, electric power can be transmitted from a vehicle having sufficient power to a vehicle having no margin. Therefore, according to the present invention, the cruising distance during platooning can be extended.
以下、本発明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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による電動車両の全体構成図である。図1を参照して、電動車両10は、送受電部12,14と、蓄電部16と、動力生成部17と、電力変換部18と、接続部20と、電子制御ユニット(以下「ECU(Electronic Control Unit)」と称する。)22と、通信部24とを備える。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric vehicle according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, an
この電動車両10は、複数の車両が所定の車間距離を維持して走行する隊列走行(コンボイ走行とも称される。)が可能である。そして、送受電部12は、隊列走行時に電動車両10の1台前を走行する車両(以下「前方車両」と称する。)と非接触で電力を授受するために設けられる。詳しくは、送受電部12は、車両の最前部に配設される。そして、隊列走行時に電動車両10から前方車両への送電が要求されたとき、送受電部12は、接続部20から受ける電力を、前方車両の最後部に配設される送受電部(図示せず)へ非接触で出力する。また、隊列走行時に前方車両から電動車両10への送電が要求されたときは、送受電部12は、前方車両の最後部に配設される送受電部から出力される電力を非接触で受電する。一例として、送受電部12は、コイルおよびキャパシタを含む共振回路によって構成される。この送受電部12については、後ほど詳しく説明する。
The
送受電部14は、隊列走行時に電動車両10の1台後を走行する車両(以下「後方車両」と称する。)と非接触で電力を授受するために設けられる。詳しくは、送受電部14は、車両の最後部に配設される。そして、隊列走行時に電動車両10から後方車両への送電が要求されたとき、送受電部14は、接続部20から受ける電力を、後方車両の最前部に配設される送受電部(図示せず)へ非接触で出力する。また、隊列走行時に後方車両から電動車両10への送電が要求されたときは、送受電部14は、後方車両の最前部に配設される送受電部から出力される電力を非接触で受電する。一例として、送受電部14も、コイルおよびキャパシタを含む共振回路によって構成される。この送受電部14についても、後ほど詳しく説明する。
The power transmission /
蓄電部16は、再充電可能な直流電源であり、たとえば、ニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池によって構成される。蓄電部16は、走行用の電力を蓄える。そして、蓄電部16は、その蓄えられた電力を動力生成部17へ供給し、また、動力生成部17によって発電された電力を受けて充電される。さらに、隊列走行時、蓄電部16は、前方車両または後方車両へ給電するために、蓄えられた電力を電力変換部18へ供給することができ、また、前方車両または後方車両から受電された電力を電力変換部18から受けて充電され得る。なお、蓄電部16として、大容量のキャパシタも採用可能であり、電力を一時的に蓄え、その蓄えた電力を出力可能な電力バッファであれば如何なるものでもよい。
The
動力生成部17は、図示しないインバータおよび電動機を含み、蓄電部16から電力を受けて走行駆動力を発生する。また、車両の制動時には、動力生成部17は、車両の運動エネルギーを電動機によって電力に変換し、蓄電部16へ出力する。なお、動力生成部17は、図示しないエンジンを含んでもよく、さらに、エンジンの出力を用いて発電し蓄電部16を充電可能な発電機を含んでもよい。
The
電力変換部18は、ECU22から受ける制御指令に従って、蓄電部16から出力される電力を高周波の交流に変換し、その変換された高周波交流電力を接続部20を介して送受電部12または送受電部14へ供給する。また、電力変換部18は、ECU22からの制御指令に従って、送受電部12または送受電部14によって受電され接続部20を介して受ける交流電力を直流に変換し、蓄電部16へ出力する。電力変換部18は、たとえば単相ブリッジインバータによって構成される。
The
接続部20は、ECU22から受ける切替指令に従って、送受電部12、送受電部14、および電力変換部18のいずれか2つを選択的に電気的に接続する。
図2は、接続部20の回路構成の一例を示す回路図である。図2を参照して、接続部20は、開閉器30,32,34と、端子36,38,40とを含む。端子36,38,40は、電力変換部18、送受電部12、および送受電部14にそれぞれ接続される。開閉器30は、端子36,38間に接続される。開閉器32は、端子36,40間に接続される。開閉器34は、端子38,40間に接続される。
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of the
開閉器30,32,34の各々は、リレーや半導体スイッチによって構成され、ECU22(図1)からの切替指令に従ってオン/オフ制御される。開閉器30がオンになり、開閉器32,34がオフになると、送受電部12と電力変換部18とが電気的に接続される。また、開閉器32がオンになり、開閉器30,34がオフになると、送受電部14と電力変換部18とが電気的に接続される。また、開閉器34がオンになり、開閉器30,32がオフになると、送受電部12と送受電部14とが電気的に接続され、電力変換部18は、接続部20から電気的に切離される。
Each of the
図3は、接続部20の構造の一例を示した平面図である。図3とともに図2を参照して、開閉器30,32,34は、ケース44内に格納される。端子36,38,40は、コネクタによって構成される。そして、端子36は、開閉器30,32に接続され、端子38は、開閉器30,34に接続され、端子40は、開閉器32,34に接続される(配線については図示せず)。コネクタ部42は、ECU22(図1)からの切替指令を受けるための信号端子である。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the structure of the connecting
再び図1を参照して、ECU22は、予め記憶されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)で実行することによるソフトウェア処理および/または専用の電子回路によるハードウェア処理により、電力変換部18および接続部20ならびに動力生成部17を制御する。
Referring to FIG. 1 again,
具体的には、隊列走行時、ECU22は、電動車両10が前方車両および/または後方車両と所定の車間距離を維持して走行するように、通信部24によって他の車両と通信しながら動力生成部17を制御する。
Specifically, during platooning, the
また、隊列走行時に車両間で電力伝送が行なわれる場合、ECU22は、後述の電力伝送計画に従って、以下に示す5つのモードのいずれかの電力伝送を行なうように、電力変換部18および接続部20を制御する。5つのモードとは、具体的には、前方受電モード(RFモード)、前方送電モード(TFモード)、後方受電モード(RRモード)、後方送電モード(TRモード)、および通過モード(THモード)である。
Further, when power transmission is performed between the vehicles during the platooning, the
図4は、RFモード時の電力の流れを示した図である。図4とともに図1を参照して、RFモードでは、送受電部12により前方車両から非接触で受電され、その受電された電力が蓄電部16へ供給される。RFモード時、ECU22は、送受電部12と電力変換部18とを電気的に接続するように接続部20を制御するとともに、送受電部12から接続部20を介して受ける交流電力を直流に変換して蓄電部16へ出力するように電力変換部18を制御する。
FIG. 4 is a diagram showing the flow of power in the RF mode. Referring to FIG. 1 together with FIG. 4, in the RF mode, power is received by the power transmission /
図5は、TFモード時の電力の流れを示した図である。図5とともに図1を参照して、TFモードでは、蓄電部16から送受電部12へ電力が供給され、送受電部12により前方車両へ非接触で送電される。TFモード時、ECU22は、送受電部12と電力変換部18とを電気的に接続するように接続部20を制御するとともに、蓄電部16から出力される電力を高周波の交流に変換して接続部20を介して送受電部12へ供給するように電力変換部18を制御する。
FIG. 5 is a diagram showing the flow of power in the TF mode. Referring to FIG. 1 together with FIG. 5, in the TF mode, power is supplied from
図6は、RRモード時の電力の流れを示した図である。図6とともに図1を参照して、RRモードでは、送受電部14により後方車両から非接触で受電され、その受電された電力が蓄電部16へ供給される。RRモード時、ECU22は、送受電部14と電力変換部18とを電気的に接続するように接続部20を制御するとともに、送受電部14から接続部20を介して受ける交流電力を直流に変換して蓄電部16へ出力するように電力変換部18を制御する。
FIG. 6 is a diagram showing the flow of power in the RR mode. Referring to FIG. 1 together with FIG. 6, in the RR mode, power is received by the power transmission /
図7は、TRモード時の電力の流れを示した図である。図7とともに図1を参照して、TRモードでは、蓄電部16から送受電部14へ電力が供給され、送受電部14により後方車両へ非接触で送電される。TRモード時、ECU22は、送受電部14と電力変換部18とを電気的に接続するように接続部20を制御するとともに、蓄電部16から出力される電力を高周波の交流に変換して接続部20を介して送受電部14へ供給するように電力変換部18を制御する。
FIG. 7 is a diagram showing the flow of power in the TR mode. Referring to FIG. 1 together with FIG. 7, in the TR mode, power is supplied from
図8は、THモード時の電力の流れを示した図である。図8とともに図1を参照して、THモードでは、電力変換部18および蓄電部16を介することなく、送受電部12と送受電部14とが電気的に接続される。THモード時、ECU22は、送受電部12,14を電気的に接続するように接続部20を制御するとともに、電力変換部18を停止する。
FIG. 8 is a diagram showing the flow of power in the TH mode. Referring to FIG. 1 together with FIG. 8, in TH mode, power transmission /
なお、隊列走行時は、隊列走行を形成する複数の車両のうちのいずれかがマスター車両となり、そのマスター車両のECU22において、車両間での電力伝送が計画される。そして、マスター車両からその他のスレーブ車両へ電力伝送計画が通知され、各車両において、ECU22によって電力変換部18および接続部20が制御される。この点については、後ほど説明する。
During platooning, any of the plurality of vehicles forming the platooning serves as a master vehicle, and power transmission between the vehicles is planned in the
図9は、隊列走行時における車両間での電力伝送の一例を示した図である。図9を参照して、4台の電動車両10A,10B,10C,10Dが隊列走行しているものとする。そして、先頭の電動車両10Aから最後尾の電動車両10Dへ電力が伝送される場合、電動車両10A,10B,10C,10Dは、それぞれTRモード、THモード、THモード、RFモードとなる。これにより、電動車両10Aに蓄えられているエネルギー(電力)をTHモードの電動車両10B,10Cを介して電動車両10Dへ伝送することができる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of electric power transmission between vehicles during platooning. Referring to FIG. 9, it is assumed that four
図10は、隊列走行時における車両間での電力伝送の他の例を示した図である。図10を参照して、4台の電動車両10A,10B,10C,10Dで隊列走行しており、電動車両10Aから電動車両10Bへの電力伝送と、電動車両10Dから電動車両10Cへの電力伝送とが同時に行なわれるものとする。この場合、電動車両10A,10B,10C,10Dは、それぞれTRモード、RFモード、RRモード、TFモードとなる。これにより、電動車両10Aに蓄えられているエネルギー(電力)を電動車両10Bへ伝送するのと同時に、電動車両10Dに蓄えられているエネルギー(電力)を電動車両10Cへ伝送することができる。
FIG. 10 is a diagram illustrating another example of power transmission between vehicles during platooning. Referring to FIG. 10, four
再び図1を参照して、通信部24は、隊列走行時に、隊列走行を形成する他の車両と無線通信を行なうための通信インターフェースである。この通信部24によって、隊列走行を行なうための各車両の情報や、隊列走行時に車両間で伝送伝送を行なうための情報が、車両間で相互にやり取りされる。
Referring again to FIG. 1, the
次に、車両間における電力伝送について説明する。再び図1を参照して、この電動車両10においては、送受電部12の固有周波数と、前方車両の最後部に配設される送受電部(図示せず)の固有周波数との差は、送受電部12の固有周波数または前方車両の上記送受電部の固有周波数の±10%以下である。また、送受電部14の固有周波数と、後方車両の最前部に配設される送受電部(図示せず)の固有周波数との差も、送受電部14の固有周波数または後方車両の上記送受電部の固有周波数の±10%以下である。このような範囲に送受電部12,14の固有周波数を設定することで電力伝送効率を高めることができる。一方、上記の固有周波数の差が±10%よりも大きくなると、電力伝送効率が10%よりも小さくなり、電力伝送時間が長くなるなどの弊害が生じる。
Next, power transmission between vehicles will be described. Referring to FIG. 1 again, in this
なお、送受電部12(14)の固有周波数とは、送受電部12(14)を構成する電気回路(共振回路)が自由振動する場合の振動周波数を意味する。なお、送受電部12(14)の共振周波数とは、送受電部12(14)を構成する電気回路(共振回路)において、制動力または電気抵抗を零としたときの固有周波数を意味する。 The natural frequency of the power transmission / reception unit 12 (14) means a vibration frequency when the electric circuit (resonance circuit) constituting the power transmission / reception unit 12 (14) freely vibrates. The resonance frequency of the power transmission / reception unit 12 (14) means a natural frequency when the braking force or the electrical resistance is zero in the electric circuit (resonance circuit) constituting the power transmission / reception unit 12 (14).
図11および図12を用いて、固有周波数の差と電力伝送効率との関係とを解析したシミュレーション結果について説明する。図11は、電力伝送システムのシミュレーションモデルを示す図である。また、図12は、送電部および受電部の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を示す図である。 A simulation result obtained by analyzing the relationship between the natural frequency difference and the power transmission efficiency will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a diagram illustrating a simulation model of the power transmission system. FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the natural frequency shift between the power transmission unit and the power reception unit and the power transmission efficiency.
図11を参照して、電力伝送システム89は、送電装置90と、受電装置91とを備える。送電装置90は、電磁誘導コイル92と、送電部93とを含む。送電部93は、共振コイル94と、共振コイル94に設けられたキャパシタ95とを含む。受電装置91は、受電部96と、電磁誘導コイル97とを備える。受電部96は、共振コイル99とこの共振コイル99に接続されたキャパシタ98とを含む。
Referring to FIG. 11, the
共振コイル94のインダクタンスをインダクタンスLtとし、キャパシタ95のキャパシタンスをキャパシタンスC1とする。また、共振コイル99のインダクタンスをインダクタンスLrとし、キャパシタ98のキャパシタンスをキャパシタンスC2とする。このように各パラメータを設定すると、送電部93の固有周波数f1は、下記の式(1)によって示され、受電部96の固有周波数f2は、下記の式(2)によって示される。
The inductance of the
f1=1/{2π(Lt×C1)1/2}・・・(1)
f2=1/{2π(Lr×C2)1/2}・・・(2)
ここで、インダクタンスLrおよびキャパシタンスC1,C2を固定して、インダクタンスLtのみを変化させた場合において、送電部93および受電部96の固有周波数のズレと電力伝送効率との関係を図12に示す。なお、このシミュレーションにおいては、共振コイル94および共振コイル99の相対的な位置関係は固定とし、さらに、送電部93に供給される電流の周波数は一定である。
f1 = 1 / {2π (Lt × C1) 1/2 } (1)
f2 = 1 / {2π (Lr × C2) 1/2 } (2)
Here, when the inductance Lr and the capacitances C1 and C2 are fixed and only the inductance Lt is changed, the relationship between the deviation of the natural frequency of the
図12に示すグラフのうち、横軸は固有周波数のズレ(%)を示し、縦軸は一定周波数での電力伝送効率(%)を示す。固有周波数のズレ(%)は、下記の式(3)によって示される。 In the graph shown in FIG. 12, the horizontal axis indicates the deviation (%) of the natural frequency, and the vertical axis indicates the power transmission efficiency (%) at a constant frequency. The deviation (%) in natural frequency is expressed by the following equation (3).
(固有周波数のズレ)={(f1−f2)/f2}×100(%)・・・(3)
図12からも明らかなように、固有周波数のズレ(%)が0%の場合には、電力伝送効率は100%近くとなる。固有周波数のズレ(%)が±5%の場合には、電力伝送効率は40%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±10%の場合には、電力伝送効率は10%程度となる。固有周波数のズレ(%)が±15%の場合には、電力伝送効率は5%程度となる。すなわち、固有周波数のズレ(%)の絶対値(固有周波数の差)が、受電部96の固有周波数の10%以下の範囲となるように送電部および受電部の固有周波数を設定することで、電力伝送効率を実用的なレベルに高めることができることがわかる。さらに、固有周波数のズレ(%)の絶対値が受電部96の固有周波数の5%以下となるように送電部および受電部の固有周波数を設定すると、電力伝送効率をさらに高めることができるのでより好ましい。なお、シミュレーションソフトしては、電磁界解析ソフトウェア(JMAG(登録商標):株式会社JSOL製)を採用している。
(Deviation of natural frequency) = {(f1−f2) / f2} × 100 (%) (3)
As is clear from FIG. 12, when the deviation (%) in natural frequency is 0%, the power transmission efficiency is close to 100%. When the deviation (%) in natural frequency is ± 5%, the power transmission efficiency is about 40%. When the deviation (%) in natural frequency is ± 10%, the power transmission efficiency is about 10%. When the deviation (%) in natural frequency is ± 15%, the power transmission efficiency is about 5%. That is, by setting the natural frequency of the power transmission unit and the power reception unit so that the absolute value (difference in natural frequency) of the deviation (%) of the natural frequency is within 10% of the natural frequency of the
再び図1を参照して、送受電部12は、送受電部12と前方車両の送受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送受電部12と前方車両の送受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、前方車両の送受電部と非接触で電力を授受する。送受電部12と前方車両の送受電部との結合係数κは0.1以下であり、送受電部12と前方車両の送受電部とを電磁界によって共振(共鳴)させることで、電動車両10の送受電部12と前方車両の最後部に配設される送受電部との間で電力が伝送される。
Referring to FIG. 1 again, power transmission /
同様に、送受電部14は、送受電部14と後方車両の送受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、送受電部14と後方車両の送受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて、後方車両の送受電部と非接触で電力を授受する。送受電部14と後方車両の送受電部との結合係数κは0.1以下であり、送受電部14と後方車両の送受電部とを電磁界によって共振(共鳴)させることで、電動車両10の送受電部14と後方車両の最前部に配設される送受電部との間で電力が伝送される。
Similarly, the power transmission /
上記のように、この電動車両10においては、送受電部12と前方車両の送受電部とを電磁界によって共振(共鳴)させることで、送受電部12と前方車両の送受電部との間で非接触で電力が伝送される。また、送受電部14と後方車両の送受電部とを電磁界によって共振(共鳴)させることで、送受電部14と後方車両の送受電部との間で非接触で電力が伝送される。電力伝送における、このような送受電部12と前方車両の送受電部との結合(送受電部14と後方車両の送受電部との結合)を、たとえば、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「電磁界(電磁場)共振結合」、「電界(電場)共振結合」等という。「電磁界(電磁場)共振結合」は、「磁気共鳴結合」、「磁界(磁場)共鳴結合」、「電界(電場)共振結合」のいずれも含む結合を意味する。
As described above, in the
送受電部12と前方車両の送受電部とが上記のようにコイルによって形成される場合には、送受電部12と前方車両の送受電部とは、主に磁界(磁場)によって結合し、「磁気共鳴結合」または「磁界(磁場)共鳴結合」が形成される。なお、送受電部12と前方車両の送受電部とに、たとえば、メアンダライン等のアンテナを採用することも可能であり、この場合には、送受電部12と前方車両の送受電部とは、主に電界(電場)によって結合し、「電界(電場)共鳴結合」が形成される。なお、送受電部14と後方車両の送受電部との結合についても同様である。
When the power transmission /
図13は、隣接する2台の電動車両10A,10B間で電力が伝送されるときの等価回路図である。なお、この図13では、電動車両10Bが電動車両10Aに追従して走行しているものとする。
FIG. 13 is an equivalent circuit diagram when electric power is transmitted between two adjacent
図13を参照して、電動車両10Aの最後部に設けられる送受電部14は、電磁誘導コイル110と、共振コイル112と、キャパシタ114とを含む。また、電動車両10Bの最前部に設けられる送受電部12は、共振コイル116と、キャパシタ118と、電磁誘導コイル120とを含む。
Referring to FIG. 13, power transmission /
送受電部14において、共振コイル112は、キャパシタ114とともにLC共振回路を形成する。送受電部12においても、共振コイル116は、キャパシタ118とともにLC共振回路を形成する。そして、共振コイル112およびキャパシタ114によって形成されるLC共振回路の固有周波数と、共振コイル116およびキャパシタ118によって形成されるLC共振回路の固有周波数との差は、上記固有周波数の±10%以下である。
In the power transmission /
電動車両10Aから電動車両10Bへ電力が伝送される場合について説明すると、電動車両10Aにおいて、接続部20から電磁誘導コイル110へ高周波の交流電力が供給され、電磁誘導コイル110を用いて共振コイル112へ電力が供給される。そうすると、共振コイル112と電動車両10Bの共振コイル116との間に形成される磁界を通じて共振コイル112から共振コイル116へエネルギー(電力)が移動する。共振コイル116へ移動したエネルギー(電力)は、電磁誘導コイル120を用いて取出され、電動車両10Bの接続部20へ伝送される。
The case where electric power is transmitted from the
なお、キャパシタ114,118は、共振回路の固有周波数を調整するために設けられるものであり、共振コイルの浮遊容量を利用して所望の固有周波数が得られる場合には、キャパシタ114,118を設けない構成としてもよい。 The capacitors 114 and 118 are provided to adjust the natural frequency of the resonance circuit. When a desired natural frequency is obtained using the stray capacitance of the resonance coil, the capacitors 114 and 118 are provided. There may be no configuration.
図14は、電流源(磁流源)からの距離と電磁界の強度との関係を示した図である。図14を参照して、電磁界は主に3つの成分から成る。曲線k1は、波源からの距離に反比例した成分であり、「輻射電磁界」と称される。曲線k2は、波源からの距離の2乗に反比例した成分であり、「誘導電磁界」と称される。また、曲線k3は、波源からの距離の3乗に反比例した成分であり、「静電磁界」と称される。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the distance from the current source (magnetic current source) and the intensity of the electromagnetic field. Referring to FIG. 14, the electromagnetic field mainly consists of three components. The curve k1 is a component that is inversely proportional to the distance from the wave source, and is referred to as a “radiated electromagnetic field”. A curve k2 is a component inversely proportional to the square of the distance from the wave source, and is referred to as an “induction electromagnetic field”. The curve k3 is a component inversely proportional to the cube of the distance from the wave source, and is referred to as an “electrostatic magnetic field”.
「静電磁界」は、波源からの距離とともに急激に電磁波の強度が減少する領域であり、共鳴法では、この「静電磁界」が支配的な近接場(エバネッセント場)を利用してエネルギー(電力)の伝送が行なわれる。すなわち、「静電磁界」が支配的な近接場において、近接した固有周波数を有する一対の共振器(たとえば一対の共振コイル)を共振させることにより、一方の共振器(一次側共振コイル)から他方の共振器(二次側共振コイル)へエネルギー(電力)を伝送する。この「静電磁界」は遠方にエネルギーを伝播しないので、遠方までエネルギーを伝播する「輻射電磁界」によりエネルギー(電力)を伝送する電磁波に比べて、共鳴法は、より少ないエネルギー損失で送電することができる。 The “electrostatic magnetic field” is a region where the intensity of the electromagnetic wave suddenly decreases with the distance from the wave source. In the resonance method, the energy (using the near field (evanescent field) where this “electrostatic magnetic field” is dominant is used. Power) is transmitted. That is, in a near field where “electrostatic magnetic field” is dominant, by resonating a pair of resonators having close natural frequencies (for example, a pair of resonance coils), one resonator (primary resonance coil) is resonated with the other. Energy (electric power) is transmitted to the resonator (secondary resonance coil). Since this “electrostatic magnetic field” does not propagate energy far away, the resonance method transmits power with less energy loss than electromagnetic waves that transmit energy (electric power) by “radiant electromagnetic field” that propagates energy far away. be able to.
図15,16は、図1に示したECU22の機能ブロック図である。なお、図15は、隊列走行時に電動車両10がマスター車両となるときのECU22の機能を示し、図16は、隊列走行時に電動車両10がスレーブ車両であるときのECU22の機能を示す。
15 and 16 are functional block diagrams of the
図15を参照して、ECU22は、通信制御部50と、隊列走行制御部51と、エネルギー情報取得部52と、エネルギー計画部54と、電力変換制御部56と、切替制御部58とを含む。通信制御部50は、隊列走行時に、隊列走行を形成する他の車両との通信部24(図1)による通信を制御する。隊列走行制御部51は、隊列走行を実施するための各種制御(車間距離制御、速度制御等)を実行する。なお、隊列走行を実施するための制御情報は、通信制御部50によって他の車両と常時通信される。
Referring to FIG. 15,
エネルギー情報取得部52は、電動車両10のエネルギーに関する情報を取得する。具体的には、エネルギー情報取得部52は、蓄電部16(図1)の充電状態(SOC(State Of Charge)とも称され、たとえば蓄電部16の満充電状態に対する百分率で示される。)を蓄電部16の入出力電流や電圧等に基づいて算出する。この蓄電部16のSOCは、種々の公知の手法によって算出することができる。また、エネルギー情報取得部52は、蓄電部16の最大エネルギー量や、電動車両10の単位走行距離あたりの損失エネルギー等を取得する。なお、これらの情報は、種々のパラメータ(温度や走行速度等)に基づいてマップ等を用いて取得してもよいし、固定値であってもよい。
The energy
エネルギー計画部54は、電動車両10のエネルギー情報をエネルギー情報取得部52から受ける。また、エネルギー計画部54は、通信制御部50によって、隊列走行を形成する他の車両のエネルギー情報を取得する。そして、エネルギー計画部54は、後述の方法に従って、隊列走行を形成する車両間での電力伝送を計画する。概略的には、電力伝送効率を考慮しつつ、エネルギーに余裕のある車両から余裕のない車両へ電力が伝送されるように、各車両の電力伝送モードが計画される。そして、この電力伝送計画は、通信制御部50によって、隊列走行を形成する他の車両へ送信される。
The
電力変換制御部56は、エネルギー計画部54の演算結果に基づいて電力変換部18(図1)を制御する。具体的には、電動車両10から他の車両へ電力を供給する必要がある場合には、電力変換制御部56は、蓄電部16から出力される電力を高周波の交流に変換して接続部20へ出力するように、電力変換部18を駆動するための制御指令を生成する。一方、他の車両から電動車両10の蓄電部16へ電力を供給する必要がある場合には、電力変換制御部56は、接続部20から受ける交流電力を直流に変換して蓄電部16へ出力するように、上記制御指令を生成する。なお、電動車両10を電力が通過するだけのときは(THモード)、電力変換制御部56は、電力変換部18を停止するための制御指令を生成する。
The power
切替制御部58は、エネルギー計画部54の演算結果に基づいて接続部20(図1)を制御する。具体的には、電動車両10の蓄電部16と前方車両との間で電力を授受する必要がある場合には(RFモード、TFモード)、切替制御部58は、送受電部12を電力変換部18と電気的に接続するための切替指令を生成する。また、電動車両10の蓄電部16と後方車両との間で電力を授受する必要がある場合には(RRモード、TRモード)、切替制御部58は、送受電部14を電力変換部18と電気的に接続するための切替指令を生成する。また、電動車両10を電力が通過するだけのときは(THモード)、切替制御部58は、送受電部12を送受電部14と電気的に接続するための切替指令を生成する。
The switching
次に、図16を参照して、隊列走行時に電動車両10がスレーブ車両であるときは、エネルギー情報取得部52によって収集された、電動車両10のエネルギーに関する情報が、通信制御部50へ出力され、通信部24を用いてマスター車両へ送信される。
Next, referring to FIG. 16, when the
また、電力変換制御部56は、マスター車両において計画され、通信部24(図1)によって受信された電力伝送計画を通信制御部50から受け、その計画に従って電力変換部18(図1)を制御する。同様に、切替制御部58も、マスター車両において計画された電力伝送計画を通信制御部50から受け、その計画に従って接続部20(図1)を制御する。なお、その他の部分については、図15で説明したとおりである。
The power
図17は、隊列走行時にECU22により実行される車両間での電力伝送計画の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、一定時間ごとまたは所定の条件の成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。
FIG. 17 is a flowchart for explaining the processing procedure of the power transmission plan between the vehicles executed by the
図17を参照して、ECU22は、隊列走行時の電力伝送計画を作成するにあたり、以下の情報、すなわち、道路の傾斜を含む地図情報、出発位置、目的位置、目的地到着までの制限時間、隊列走行を形成する各車両のエネルギー、各車両の蓄電部16の最大エネルギー、各車両の単位走行距離あたりの損失、電力伝送効率等の情報を取得する(ステップS10)。地図情報、出発位置、目的位置、制限時間の情報等は、たとえば図示されないカーナビゲーション装置から取得される。
Referring to FIG. 17,
次いで、ECU22は、上記の情報に基づいて、動的計画法により車両間の電力伝送計画を作成する(ステップS20)。制御目標は、目的地に到達するまでにいずれかの車両のエネルギー残量が零にならないことと、目的地で全車両のエネルギー残量の総和を最大化することである。また、制御出力は、各車両における接続部20への切替指令および電力変換部18への制御指令である。
Next, the
ここで、解が存在しない場合、すなわち、目的地に到達できない車両が存在する場合(ステップS30においてYES)、ECU22は、電力伝送を実施することなく、利用者にその旨を報知する(ステップS50)。一方、目的地に到達できる場合には(ステップS30においてNO)、ECU22は、ステップS20において作成された電力伝送計画に基づいて、車両間での電力伝送を実施する(ステップS40)。
Here, if there is no solution, that is, if there is a vehicle that cannot reach the destination (YES in step S30), the
以上のように、この実施の形態1においては、電動車両10は、隊列走行時に隣接する車両と非接触で電力を授受するための送受電部12,14を備える。そして、送受電部12,14および電力変換部18のいずれか2つを選択的に接続する接続部20が設けられるので、隊列走行する車両間で電力を授受することができる。これにより、電力に余裕のある電動車両から余裕のない電動車両へ電力を伝送することができる。したがって、この実施の形態1によれば、隊列走行時の航続距離を延ばすことができる。
As described above, in the first embodiment,
また、この実施の形態1においては、送受電部12の固有周波数と、前方車両の最後部に配設される送受電部の固有周波数との差は、送受電部12の固有周波数または前方車両の送受電部の固有周波数の±10%以下である。また、送受電部14の固有周波数と、後方車両の最前部に配設される送受電部の固有周波数との差は、送受電部14の固有周波数または後方車両の送受電部の固有周波数の±10%以下である。これにより、電磁誘導よりも送電距離の大きい電磁界共振により車両間で電力が伝送される。したがって、この実施の形態1によれば、電磁誘導による電力伝送手法を採用した場合に比べて、隊列走行時の車間距離が大きくなっても車両間で電力を伝送することができる。
In the first embodiment, the difference between the natural frequency of the power transmitting / receiving
また、この実施の形態1によれば、動的計画法を用いて電力伝送計画が作成されるので、隊列走行時の電力伝送を最適化することができる。 Further, according to the first embodiment, since the power transmission plan is created using the dynamic programming method, it is possible to optimize the power transmission during the platooning.
[実施の形態2]
実施の形態1では、動的計画法を用いて、隊列走行時の車両間の電力伝送計画を作成するものとしたが、この実施の形態2では、より簡易な手法で電力伝送が計画実施される。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the dynamic transmission method is used to create a power transmission plan between vehicles during the platooning. In this second embodiment, power transmission is planned and implemented by a simpler method. The
実施の形態2における電動車両の全体構成は、図1に示した実施の形態1による電動車両10と同じである。
The overall configuration of the electric vehicle in the second embodiment is the same as that of
図18は、実施の形態2におけるECU22により実行される車両間での電力伝送の処理手順を説明するためのフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理も、一定時間ごとまたは所定の条件の成立時にメインルーチンから呼出されて実行される。
FIG. 18 is a flowchart for illustrating a processing procedure of power transmission between vehicles executed by
図18を参照して、ECU22は、以下の情報、すなわち、道路の傾斜を含む地図情報、出発位置、目的位置、目的地到着までの制限時間、隊列走行を形成する各車両のエネルギー、各車両の蓄電部16の最大エネルギー、各車両の単位走行距離あたりの損失、電力伝送効率等の情報を取得する(ステップS110)。なお、この処理は、図17に示したステップS10において実行される処理と同じである。
Referring to FIG. 18,
次いで、ECU22は、上記の情報を用いて、現状の各車両の残存走行距離を算出する(ステップS120)。その結果、目的地に到達できない車両が存在する場合(ステップS130においてYES)、ECU22は、目的地に到達したときの各車両のエネルギー余裕を予測する(ステップS140)。一例として、各車両において、目的地に到達したときの蓄電部16のSOC推定値に基づいてエネルギー余裕が予測される。
Next, the
そして、ECU22は、残存走行距離が短い車両の順に、目的地に到達したときにエネルギーに余裕のある車両であって残存走行距離が短い上記車両の最近傍のものから、残存走行距離が短い上記車両へ電力を伝送するように、車両間での電力伝送を実施する(ステップS150)。
Then, the
なお、ステップS130において目的地に到達できない車両はないと判定されると(ステップS130においてNO)、ECU22は、ステップS140,S150の処理を実行することなくステップS160へ処理を移行する。
If it is determined in step S130 that there is no vehicle that cannot reach the destination (NO in step S130), the
以上のように、この実施の形態2によれば、隊列走行時の車両間の電力伝送につき、より簡易な手法で車両間の電力伝送を計画実施することができる。 As described above, according to the second embodiment, power transmission between vehicles can be planned and executed by a simpler method for power transmission between vehicles during platooning.
[実施の形態3]
上記の実施の形態1,2において、隊列走行を形成する各車両に全車両のエネルギー状態を表示させてもよい。さらに、その表示結果に基づいて、利用者が手動で車両間の電力伝送を設定できるようにしてもよい。
[Embodiment 3]
In the first and second embodiments described above, the energy state of all the vehicles may be displayed on each vehicle forming the row running. Further, based on the display result, the user may be able to manually set power transmission between vehicles.
図19は、実施の形態3による電動車両10Eの全体構成図である。図19を参照して、この電動車両10Eは、図1に示した電動車両10の構成において、表示設定部26をさらに備える。
FIG. 19 is an overall configuration diagram of an
表示設定部26は、ECU22から電動車両10Eのエネルギー状態(たとえば蓄電部16のSOC)を取得する。また、表示設定部26は、通信部24によって電動車両10E以外の各車両のエネルギー状態を取得する。そして、表示設定部26は、その取得した各車両(電動車両10Eを含む)のエネルギー状態を表示する。
また、表示設定部26は、その各車両のエネルギー表示状態に基づいて利用者が車両間のエネルギー伝送を設定可能に構成される。そして、利用者により車両間のエネルギー伝送が設定されると、表示設定部26は、車両間のエネルギー伝送に関する情報を通信部24によって各車両へ送信するとともに、当該電動車両10EのECU22へ通知する。
Moreover, the
なお、電動車両10Eのその他の構成は、電動車両10と同じである。
以上のように、この実施の形態3によれば、隊列走行を形成する各車両に全車両のエネルギー状態が表示設定部26に表示されるので、利用者は各車両のエネルギー状態を把握することができる。さらに、この実施の形態3によれば、表示設定部26に表示された各車両のエネルギー状態に基づいて、利用者の判断で電力伝送を実施することができる。
The other configuration of the
As described above, according to the third embodiment, since the energy state of all vehicles is displayed on the
なお、上記の各実施の形態においては、隊列走行する車両間で電力を授受するものとしたが、車両の停車中に充電スタンド等の給電設備から非接触で受電した電力を、給電設備から受電した車両に隣接する車両へ非接触で送電することも可能である。 In each of the above embodiments, power is exchanged between vehicles traveling in a row, but power received in a non-contact manner from a power supply facility such as a charging station while the vehicle is stopped is received from the power supply facility. It is also possible to transmit power without contact to a vehicle adjacent to the vehicle.
なお、上記において、送受電部12,14は、それぞれこの発明における「受電装置」および「送電装置」の一実施例、または、それぞれ「送電装置」および「受電装置」の一実施例に対応する。また、ECU22は、この発明における「制御部」の一実施例に対応する。さらに、ECU22のエネルギー計画部54は、この発明における「計画部」の一実施例に対応し、ECU22によりステップS50において実行される処理は、この発明における「報知部」により実行される処理に対応する。
In the above description, power transmission /
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。本発明の範囲は、上記した実施の形態の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。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.
10,10A〜10E 電動車両、12,14 送受電部、16 蓄電部、17 動力生成部、18 電力変換部、20 接続部、22 ECU、24 通信部、26 表示設定部、30,32,34 開閉器、36,38,40 端子、42 コネクタ部、44 ケース、50 通信制御部、51 隊列走行制御部、52 エネルギー情報取得部、54 エネルギー計画部、56 電力変換制御部、58 切替制御部、110,120 電磁誘導コイル、112,116 共振コイル、114,118 キャパシタ。 10, 10A to 10E Electric vehicle, 12, 14 Power transmission / reception unit, 16 Power storage unit, 17 Power generation unit, 18 Power conversion unit, 20 Connection unit, 22 ECU, 24 Communication unit, 26 Display setting unit, 30, 32, 34 Switch, 36, 38, 40 terminal, 42 connector section, 44 case, 50 communication control section, 51 convoy travel control section, 52 energy information acquisition section, 54 energy planning section, 56 power conversion control section, 58 switching control section, 110, 120 Electromagnetic induction coil, 112, 116 Resonant coil, 114, 118 Capacitor.
Claims (14)
前記受電装置によって受電された電力を車両外部へ送電可能に構成された送電装置とを備える電動車両。 A power receiving device configured to be able to receive power from the outside of the vehicle without contact;
An electric vehicle comprising: a power transmission device configured to transmit power received by the power reception device to the outside of the vehicle.
前記蓄電部に接続され、双方向に電力変換可能に構成された電力変換部と、
前記受電装置、前記送電装置、および前記電力変換部のいずれか2つを選択的に接続する接続部と、
前記電力変換部および前記接続部を制御する制御部とをさらに備える、請求項1に記載の電動車両。 A rechargeable power storage unit that stores the power received by the power receiving device; and
A power conversion unit connected to the power storage unit and configured to be capable of bi-directional power conversion;
A connection unit that selectively connects any two of the power reception device, the power transmission device, and the power conversion unit;
The electric vehicle according to claim 1, further comprising a control unit that controls the power conversion unit and the connection unit.
前記送電装置は、当該電動車両に隣接する第2の車両へ非接触で送電可能に構成される、請求項1から3のいずれか1項に記載の電動車両。 The power receiving device is configured to be able to receive power from a first vehicle adjacent to the electric vehicle in a non-contact manner,
4. The electric vehicle according to claim 1, wherein the power transmission device is configured to be able to transmit power to a second vehicle adjacent to the electric vehicle without contact. 5.
前記送電装置は、前記隊列走行時に前記第2の車両へ非接触で送電可能に構成される、請求項4に記載の電動車両。 The power receiving device is configured to be able to receive power from the first vehicle in a non-contact manner during a platooning in which a plurality of vehicles travel while maintaining a predetermined inter-vehicle distance,
5. The electric vehicle according to claim 4, wherein the power transmission device is configured to be able to transmit power to the second vehicle in a non-contact manner during the platooning. 6.
前記送電装置は、車両最前部または車両最後部の他方に配設される、請求項4または5に記載の電動車両。 The power receiving device is arranged at one of the frontmost part of the vehicle or the rearmost part of the vehicle,
6. The electric vehicle according to claim 4, wherein the power transmission device is arranged at the other of the frontmost part of the vehicle or the rearmost part of the vehicle.
前記送電装置の固有周波数と、前記第2の車両において前記送電装置から受電可能に構成された受電部の固有周波数との差は、前記送電装置の固有周波数または前記受電部の固有周波数の±10%以下である、請求項4から6のいずれか1項に記載の電動車両。 The difference between the natural frequency of the power receiving device and the natural frequency of the power transmitting unit configured to transmit power to the power receiving device in the first vehicle is ± 10 of the natural frequency of the power receiving device or the natural frequency of the power transmitting unit. % Or less,
The difference between the natural frequency of the power transmission device and the natural frequency of the power reception unit configured to receive power from the power transmission device in the second vehicle is ± 10 of the natural frequency of the power transmission device or the natural frequency of the power reception unit. The electric vehicle according to any one of claims 4 to 6, wherein the electric vehicle is equal to or less than%.
前記送電装置は、前記送電装置と前記受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する磁界と、前記送電装置と前記受電部との間に形成され、かつ、特定の周波数で振動する電界との少なくとも一方を通じて前記受電部へ送電する、請求項7または8に記載の電動車両。 The power reception device is formed between the power reception device and the power transmission unit, and is formed between the magnetic field that vibrates at a specific frequency, between the power reception device and the power transmission unit, and at a specific frequency. Receiving power from the power transmission unit through at least one of an oscillating electric field,
The power transmission device is formed between the power transmission device and the power reception unit, and is formed between the magnetic field that vibrates at a specific frequency, between the power transmission device and the power reception unit, and at a specific frequency. The electric vehicle according to claim 7 or 8, wherein power is transmitted to the power receiving unit through at least one of a vibrating electric field.
前記送電装置は、さらに車両外部から非接触で受電可能である、請求項1から9のいずれか1項に記載の電動車両。 The power receiving device can further transmit power to the outside of the vehicle without contact,
The electric vehicle according to any one of claims 1 to 9, wherein the power transmission device can further receive power from the outside of the vehicle in a non-contact manner.
前記送電装置は、当該電動車両に隣接する車両へ非接触で送電可能に構成される、請求項1から3のいずれか1項に記載の電動車両。 The power receiving device is configured to be capable of receiving power in a non-contact manner from a power supply facility provided outside the vehicle,
The electric power vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the power transmission device is configured to be able to transmit power to a vehicle adjacent to the electric vehicle without contact.
動的計画法を用いて、前記複数の車両間の電力伝送を計画する計画部とを備え、
前記複数の車両の各々において、前記制御部は、前記計画部の演算結果に基づいて前記電力変換部および前記接続部を制御する、電力伝送システム。 A plurality of vehicles, each of which is an electric vehicle according to any one of claims 1 to 10,
A planning unit that plans power transmission between the plurality of vehicles using dynamic programming;
In each of the plurality of vehicles, the control unit controls the power conversion unit and the connection unit based on a calculation result of the planning unit.
前記複数の車両間の電力伝送を計画する計画部とを備え、
前記計画部は、前記複数の車両間で電力伝送を行なわない場合の各車両の走行可能距離を算出し、前記複数の車両の中に目的地に到達できない車両が存在するとき、前記目的地に到達したときの各車両のエネルギー余裕を算出し、前記目的地に到達したときにエネルギーに余裕のある車両であって前記目的地に到達できない車両から最近傍のものから、前記目的地に到達できない車両へ電力を伝送するように、前記複数の車両間の電力伝送を計画する、電力伝送システム。 A plurality of vehicles, each of which is an electric vehicle according to any one of claims 1 to 10,
A planning unit that plans power transmission between the plurality of vehicles,
The planning unit calculates a travelable distance of each vehicle when power transmission is not performed between the plurality of vehicles, and when there is a vehicle that cannot reach the destination among the plurality of vehicles, Calculate the energy margin of each vehicle when it reaches, and cannot reach the destination from the nearest vehicle from the vehicle that has sufficient energy when it reaches the destination and cannot reach the destination An electric power transmission system for planning electric power transmission between the plurality of vehicles so as to transmit electric power to the vehicles.
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