JP2014079160A - 電気自動車及びその給電設備 - Google Patents

Abstract

【課題】充電のための停車を必要とせず、長距離の行程を連続的に走行することができる電気自動車を提供する。
【解決手段】電気自動車１は、動力伝達機構を介して車輪３〜６を回転駆動するモータ１０と、車輪３〜６に取り付けられた導電性材料からなるタイヤと、モータ１０とタイヤとを電気的に接続する配電系統Ｓとを備えている。モータ１０は、路面上に配置された給電プレートからタイヤを介して供給される電力により駆動される。この電気自動車１においては、路面上に配置された給電プレートからタイヤを介してモータ１０に電力が供給され、これによりモータ１０は回転する。モータ１０の回転力は動力伝達機構を介して車輪３〜６に伝達される。これにより、車輪３〜６が駆動され、電気自動車１は走行することができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、走行中又は停止中に、外部から電磁誘導により又は直接電力が供給される電気自動車と、該電気自動車が走行し又は停止している道路に配設され、該電気自動車に電磁誘導により又は直接電力を供給する給電設備とに関するものである。

蓄電池を搭載し、この蓄電池に蓄えられた電力を利用してモータを回転させ、モータの回転力で車輪を駆動するようにした電池式電気自動車は従来知られている（例えば、特許文献１参照）。このような電池式電気自動車をはじめとする電気自動車は、一般に構造が簡素であり、窒素酸化物等の大気汚染物質を排出せず、また地球温暖化の原因となる二酸化炭素を排出しないので、近年、環境上の観点からその普及が切望されている。

特開２００１−２１９７３３号公報

しかしながら、電池式電気自動車では、蓄電池の充電量が下限値まで低下したときには蓄電池を充電しなければならないが、この充電にかなりの時間を必要とするといった問題がある。例えば、充電スタンドで蓄電池をフル充電する場合少なくとも３０分の充電時間が必要であり、また家庭用の充電器で充電する場合は数時間の充電時間が必要である。

また、電池式電気自動車では、１回のフル充電で走行することができる距離がガソリンエンジン又はディーゼルエンジンを搭載した自動車に比べて非常に短く、現在の市販の電池式電気自動車では、一般に９０〜１６０ｋｍであり、最大でも２００ｋｍ程度である。したがって、電池式電気自動車で長距離の行程を走行する場合、たびたび充電スタンドで停車し、かなりの時間を費やして蓄電池を充電しなければならない。このため、電池式電気自動車は、長距離ドライブを行う機会が少なからずある大半のユーザにとっては利便性が悪いといった問題がある。このような問題のため、蓄電池式電気自動車はその普及が切望されているのにもかかわらず、現実にはなかなか普及しないといった問題がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、充電のための停車を必要とせず、とくに長距離の行程を連続的に走行することができ、ユーザの利便性と環境の保全とを両立させることができる電気自動車を提供することを解決すべき課題ないしは目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の第１の態様に係る電気自動車は、タイヤの内部空間部に配置された複数の発電部材と、各発電部材から配電系統を介して供給される電力により回転するモータとを備えている。ここで、複数の発電部材は、所定の幅をもつ輪状のタイヤ内周面の全周にわたって、該タイヤ内周面に当接（又は近接）するように配置されている。そして、各発電部材は、路面側から印加される磁場ないしは磁束密度の周期的な変化に起因して、電磁誘導により電力を生成する。他方、モータは、動力伝達機構を介して車輪を回転駆動する。なお、ここで、「路面」は、電気自動車が走行する道路、広場等の上側の表面を意味する。

本発明の第１の態様に係る電気自動車によれば、タイヤ内周面に配置されている各発電部材には、停止時において路面と近接する部位に位置するとき、あるいは走行時において車輪ないしはタイヤの回転に伴って路面と近接する位置を通過するときに、路面側から印加される磁場ないしは磁束密度の変化により誘導電流すなわち電力が生成される。そして、各発電部材によって生成された電力は配電系統を介してモータに供給され、これによりモータは回転する。モータの回転力は動力伝達機構を介して車輪に伝達される。これにより、車輪が駆動され、電気自動車は走行することができる。すなわち、電気自動車は、路面側から供給される電力により連続的に走行することができる。したがって、本発明の第１の態様に係る電気自動車は、充電のための停車を必要とせず、とくに充電スタンド等で充電サービスを受けることなく長距離の行程を連続的に走行することができ、ユーザの利便性と環境の保全とを両立させることができる。

本発明の第１の態様に係る電気自動車において、各発電部材は、強磁性体材料、例えば比透磁率が非常に高いパーマロイ又はスーパーマロイで形成されたコアと、コアの側面に巻き付けられた発電コイルとを有しているのが好ましい。この場合、コアは、一方の端面がタイヤ内周面に当接（又は近接）し、他方の端面がタイヤの回転中心に対向するように配置される。また、発電コイルは、導電性材料で形成され、その両端は配電系統に電気的に接続されている。この態様の発電部材は、簡素かつコンパクトな構造でもって大きな電力を生成することができる。

本発明の第１の態様に係る電気自動車において、タイヤの接地部（トレッド部）は、強磁性体材料を含んでいるのが好ましい。具体的には、タイヤの接地部は、強磁性体材料、例えばパーマロイ又はスーパーマロイの粉末、繊維又は網状体を含む弾性材料、例えばゴムで形成されているのが好ましい。この場合、路面と発電部材との間のタイヤの接地部の比誘電率が非常に大きくなるので、発電部材はより大きい電力を生成することができる。

本発明の第１の態様に係る電気自動車は、発電部材によって生成された電力のうちの余剰の電力を蓄える蓄電池を備えているのが好ましい。この場合、蓄電池は、整流器及びインバータを介して配電系統に電気的に接続される。そして、蓄電池は、発電部材によって生成された電力のうちモータによって消費されなかった余剰の電力を蓄える。他方、発電部材によって生成されている電力がモータの要求電力より少ないとき、又は発電部材が電力を生成していないときには、蓄電池は、蓄えている電力をモータに供給する。この態様の電気自動車は、路面の上方に磁場を生成する設備を備えていない普通の道路でも、蓄電池から供給される電力でもって走行することができる。

本発明の第１の態様に係る電気自動車に電磁誘導により電力を供給するための給電設備は、路面近傍において路面下に配置された磁場生成手段を備えている。磁場生成手段は、所定の方向、例えば道路の伸びる方向に関して予め設定された範囲にわたって路面の上方に、周期的に変化する磁場ないしは磁束を生成する。

上記給電設備において、磁場生成手段は、所定の方向、例えば道路の伸びる方向に互いに離間して配置されそれぞれ磁芯と巻線とを有する複数の起磁部材と、各起磁部材の巻線に交流又は脈流の電力を供給する電源とを備えているのが好ましい。この場合、磁芯は、強磁性体材料で形成される。そして、磁芯は、その一方の端面が路面に露出するように配置される。また、巻線は、導電性材料で形成され、磁芯の側面に巻き付けられる。巻線の両端は、電源に電気的に接続されている。

上記給電設備の磁場生成手段として、上記複数の起磁部材に代えて、導電性材料で形成され、路面近傍において道路の内部に配置され、道路の伸びる方向に沿って伸びる互いに平行な複数の縦置き導線を設けてもよい。この場合、電源は各縦置き導線に交流又は脈流の電力を供給する。

また、上記給電設備の磁場生成手段として、上記複数の起磁部材に代えて、導電性材料で形成され、路面近傍において路面下に配置され、道路の伸びる方向と交差する方向に伸びる互いに平行な複数の横置き導線を設けてもよい。この場合、電源は各横置き導線に交流又は脈流の電力を供給する

本発明の第２の態様に係る電気自動車は、動力伝達機構を介して車輪を回転駆動するモータと、車輪に取り付けられた導電性材料からなるタイヤと、モータとタイヤとを電気的に接続する配電系統とを備えている。ここで、モータは、路面上に配置された給電プレートからタイヤを介して供給される電力により駆動される。

本発明の第２の態様に係る電気自動車によれば、路面上に配置された給電プレートからタイヤを介してモータに電力が供給され、これによりモータは回転する。モータの回転力は動力伝達機構を介して車輪に伝達される。これにより、車輪が駆動され、電気自動車は走行することができる。すなわち、電気自動車は、路面側から供給される電力により連続的に走行することができる。したがって、本発明の第２の態様に係る電気自動車は、充電のための停車を必要とせず、とくに充電スタンド等で充電サービスを受けることなく長距離の行程を連続的に走行することができ、ユーザの利便性と環境の保全とを両立させることができる。

本発明の第２の態様に係る電気自動車においては、モータが前側の車輪と後側の車輪のうちの一方の車輪（例えば、左右の前輪）を回転駆動する一方、導電性材料からなるタイヤが他方の車輪（例えば、左右の後輪）に取り付けられているのが好ましい。また、この電気自動車は、給電プレートから電気自動車に電力が供給されるときには該電力の一部又は全部を蓄える一方、給電プレートから電気自動車に電力が供給されないときには、蓄えている電力をモータに供給する蓄電池を備えているのが好ましい。

本発明の第２の態様に係る電気自動車に電力を供給するための給電設備は、路面の一方の側に配置された第１の給電プレートと、路面の他方の側に配置された第２の給電プレートと、第１の給電プレートと第２の給電プレートとの間に配置され両給電プレートを電気的に絶縁する絶縁部と、第１の給電プレートと第２の給電プレートとの間に電圧を印加する電源とを備えている。

本発明によれば、充電のための停車を必要とせず、とくに長距離の行程を連続的に走行することができ、ユーザの利便性と環境の保全とを両立させることができる電気自動車を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る電気自動車の構成を模式的に示す平面図である。 発電部材を備えたタイヤの模式的な一部断面側面図である。 発電部材を備えたタイヤの模式的な一部断面正面図である。 道路に配設された、図１に示す電気自動車のための給電設備の模式的な斜視図である。 道路上を走行している図１に示す電気自動車の模式的な側面図である。 道路に配設された給電設備の変形例の模式的な斜視図である。 道路に配設された給電設備のもう１つの変形例の模式的な斜視図である。 本発明の実施形態２に係る電気自動車の構成を模式的に示す平面図である。 道路に配設された、図８に示す電気自動車のための給電設備の模式的な斜視図である。 本発明の実施形態２に係る電気自動車の変形例の構成を模式的に示す平面図である。 道路に配設された、図１０に示す電気自動車のための給電設備の模式的な斜視図である。

＜実施形態１＞
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態１に係る電気自動車及び給電設備を具体的に説明する。
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る電気自動車１には、車体２の前部においてその左端部に左前輪３が設けられ、その右端部に右前輪４が設けられている。また、車体２の後部において、その左端部に左後輪５が設けられ、その右端部に右後輪６が設けられている。この電気自動車１では、左前輪３及び右後輪４は駆動輪であり、それぞれ、１つの前輪駆動軸７の左端部及び右端部に同軸に取り付けられている。また、左後輪５及び右後輪６は従動輪であり、それぞれ、左後輪車軸８及び右後輪車軸９に同軸に取り付けられている。なお、両前輪３、４ないしは前輪駆動軸７、及び、両後輪５、６ないしは後輪車軸８、９は、それぞれ、図示していないサスペンション（懸架装置）を介して車体２に取り付けられている。

電気自動車１には、その原動機として交流電力で回転駆動されるモータ１０が搭載されている。モータ１０の出力軸１１には、減速ギヤ対１２の構成要素である駆動ギヤ１２ａが同軸に取り付けられている。他方、前輪駆動軸７には、減速ギヤ対１２の構成要素である被駆動ギヤ１２ｂが同軸に取り付けられている。ここで、駆動ギヤ１２ａと被駆動ギヤ１２ｂは互いに噛み合い、減速ギヤ対１２は所定の減速比（例えば、トルク比で２〜６）でモータ１０の出力軸１１の回転を減速して前輪駆動軸７に伝達する。かくして、モータ１０の出力軸１１が回転すると、その出力トルク（回転力）が、減速ギヤ対１２と前輪駆動軸７とを介して左前輪３及び右前輪４に伝達され、電気自動車１が走行する。

以下、モータ１０に電力を供給する電力供給システムを説明する。電気自動車１においては、モータ１０を駆動するための電力は、両前輪３、４及び両後輪５、６の各々に設けられた発電装置Ｇによって生成される。なお、発電装置Ｇの具体的な構成及び機能は後で説明する。各発電装置Ｇは、モータ制御器１４が介設された配電系統Ｓを介して、モータ１０に電気的に接続されている。

電力供給システムには、配電系統Ｓから分岐して伸びる蓄電池用導線１５が設けられている。この蓄電池用導線１５の先端は、２次電池である蓄電池１６（バッテリ）に接続されている。蓄電池用導線１５には、交流電力を整流する整流器１７と、切替スイッチ１８とが介設されている。さらに、電力供給システムには、切替スイッチ１８とモータ制御器１４とを接続するインバータ用導線１９が設けられ、このインバータ用導線１９に、直流電力を任意の周波数の交流電力に変換するインバータ２０が介設されている。回転する車輪側の配電系統Ｓから、回転しない車体側の配電系統Ｓへ電力を支障なく伝達するために、前輪駆動軸７及び後輪車軸８、９に取り付けられたリング状端子２２と、このリング状端子２２と摺接するブラシ２３とが設けられている。

かくして、この電力供給システムでは、各発電装置Ｇで生成された交流電力は、基本的には、モータ制御器１４を介してモータ１０に供給される。ここで、モータ制御器１４は、アクセルペダル（図示せず）の踏込量、ブレーキ操作の有無等に応じてコントローラ２１から印加される指令信号に従って、モータ１０に供給される電力を制御する。したがって、モータ１０は、基本的にはアクセルペダル（図示せず）の踏込量、すなわち要求トルクに相応するトルクを出力する。なお、コントローラ２１は、コンピュータを備えた電気自動車１の総合的な制御装置である。

そして、各発電装置Ｇで生成された交流電力の総和が、モータ１０で必要とされる電力すなわち要求電力よりも多いときには、余剰の交流電力は整流器１７によって整流された上で、切替スイッチ１８を介して蓄電池１６に供給される。これにより、蓄電池１６は充電される。このとき、インバータ用導線１９は、コントローラ２１によって制御される切替スイッチ１８によって遮断される。したがって、蓄電池１６からインバータ２０ひいてはモータ１０へは電力は供給されない。

他方、各発電装置Ｇで生成された交流電力の総和が、モータ１０の要求電力よりも少ないとき、又は各発電装置Ｇが電力を生成していないときには、蓄電池１６に蓄えられている直流電力が、切替スイッチ１８を介してインバータ２０に供給される。そして、インバータ２０は、コントローラ２１から印加される指令信号に従って、モータ１０に供給するための適切な周波数の交流電力を生成する。

具体的には、インバータ２０は、モータ１０の要求電力と各発電装置Ｇで生成されている電力の総和との差、すなわち不足している電力をモータ１０に供給する。このとき、蓄電池用導線１５は、コントローラ２１によって制御される切替スイッチ１８によって遮断される。したがって、各発電装置Ｇから整流器１７ひいては蓄電池１６へは電力は供給されない。なお、各発電装置Ｇが電力を生成していないときには、モータ１０の要求電力は、すべて蓄電池１６からインバータ２０を介してモータ１０に供給される。

以下、両前輪３、４及び両後輪５、６の各々に設けられた発電装置Ｇの具体的な構成及び機能を説明する。なお、以下では、左前輪３に設けられた発電装置Ｇを一例として説明を行うが、この説明はその他の発電装置Ｇについても当てはまることはもちろんである。

図２及び図３に示すように、左前輪３においては、発電装置Ｇはタイヤ２５の内部空間部２６に配置されている。そして、発電装置Ｇは、複数の発電部材２７によって構成されている。なお、図２及び図３に示す実施形態では、発電装置Ｇは１６個の発電部材２７で構成されているが、発電部材２７の個数は１６個に限定されるものではなく、これより多くてもまた少なくてもよいのはもちろんである。なお図２中の仮想線（２点鎖線）は、タイヤ２５の内側の縁部を示している。

これらの発電部材２７は、所定の幅をもつ輪状のタイヤ内周面２８の全周にわたって、その一方の端部がタイヤ内周面２８に当接するようにして、タイヤ円周方向に等間隔で一列に並んで配置されている。つまり、１６個の発電部材２７は、タイヤ２５の回転中心２９に対する中心角が互いに２２．５°隔たった位置に、円環状に配置されている。なお、タイヤ円周方向に関して、各発電部材２７は所定の距離、例えば２〜５ｃｍの距離を隔てて配置されている。また、各発電部材２７のタイヤ幅方向の寸法は可及的に長くなるように設定され、例えば２つのタイヤ内側面３０の間隔の８０〜９０％となるように設定されている。

発電部材２７は、強磁性体材料で形成された略角錐台状ないしは略直方体状のコア３１と、導電性材料（例えば銅）で形成されコア３１の側面に巻き付けられた発電コイル３２とを有している。発電コイル３２の外周面は絶縁膜ないしは絶縁材料で被覆されている。ここで、コア３１の一方の端面３３（以下「コア外端面３３」という。）はタイヤ内周面２８に当接している。なお、コア外端面３３は、タイヤ内周面２８と係合するように、やや湾曲した形状に形成されている。また、コア３１の他方の端面３４（以下「コア内端面３４」という。）は、タイヤ２５の回転中心２９と対向している。コア内端面３４は平面状に形成されている。

コア３１を形成する強磁性体材料としてはパーマロイ又はスーパーマロイを用いるのが好ましい。パーマロイ又はスーパーマロイは、比透磁率が非常に高いので（例えば１０００００〜１００００００）、鉄等の普通の強磁性体材料を用いる場合に比べて、コア３１を小型化・軽量化することができ、あるいは発電部材２７の発電性能を大幅に高めることができる。しかしながら、コア３１を形成する強磁性体材料はパーマロイ又はスーパーマロイに限定されるものではなく、発電部材２７の発電性能はある程度低くなるが、他の安価な強磁性体材料、例えば、鉄、コバルト、ニッケルあるいはこれらの普通の合金を用いてもよい。

発電コイル３２は、１本（複数本でもよい）の導線で形成され、発電部材２７の発電性能を高めるために、コア３１の側面に、密にないしは隙間なく、かつ多層で巻き付けられている（例えば、１０〜２０層巻き）。そして、発電コイル３２の２つの端部は、配線系統Ｓ（図１参照）に電気的に接続されている。したがって、発電部材２７は、その周囲に周期的ないしは経時的に変化又は変動する磁場ないしは磁束（以下「交番磁場」という。）が生成されれば、電磁誘導により電力を生成し、この電力を配電系統Ｓに出力する。

タイヤ２５の接地部３５ないしはトレッド部、すなわちタイヤ２５の所定の幅をもつ輪状の周部は、強磁性体材料の粉末、繊維又は網状体を含む弾性材料で形成されている。ここで、強磁性体材料には、比透磁率が非常に高いことから、パーマロイ又はスーパーマロイを用いるのが好ましい。また、弾性材料には、接地性が良好なことから、ゴムを用いるのが好ましい。接地部３５における強磁性体材料の含有率ないしは含有量は、該接地部３５の比透磁率を高めるために、タイヤ２５の走行性能を損なわない限り、可及的に多くするのが好ましい。なお、タイヤ２５の全体を、強磁性体材料を含む弾性材料で形成してもよい。また、パーマロイ又はスーパーマロイ以外の強磁性材料、例えば鉄、コバルト、ニッケルあるいはこれらの普通の合金を用いてもよい。

発電部材２７は、道路側から印加される交番磁場に起因して電磁誘導により電力を生成する。そして、前記のとおり、強磁性体材料を含む弾性材料で接地部３５を形成してその比透磁率を非常に大きくしているので、道路側から発電部材２７に印加される磁場の最大磁束密度を非常に大きくすることができ、発電部材２７の発電性能を大幅に高めることができる。ここで、「最大磁束密度」は、周期的に変化する磁束密度の最大値を意味する。なお、最大磁束密度が大きいほど磁束密度の変化幅又は変化速度が大きくなるので、発電部材２７の発電性能が高くなる。

以下、図４を参照しつつ、道路内に設けられ、路面の上方に交番磁場を生成する給電設備の具体的な構成及び機能を説明する。図４に示すように、給電設備４０は、道路４１の伸びる方向に互いに離間して配置された複数ないしは多数（例えば、１００万〜１０００万個）の起磁部材４２と、各起磁部材４２に交流電力を供給する電源４３とを備えている。ここで、交流電源に代えて、脈流電力を供給する直流電源を用いてもよい。なお、図４は、電源４３が１つの起磁部材４２にのみ電力を供給するように省略して記載されているが、電源４３はその他の起磁部材４２にも電力を供給することはもちろんである。

これらの起磁部材４２は、道路４１の伸びる方向に一列に並んで、所定の距離（例えば、１０〜５０ｃｍ）を隔てて等間隔で配置されている。各起磁部材４２は、道路４１の伸びる方向には所定の長さ（例えば、５〜２０ｃｍ）を有する一方、道路４１の幅方向には、ほぼ道路４１の全幅にわたる長さを有する。

起磁部材４２は、強磁性体材料で形成された直方体ないしは略直方体の磁芯４４と、導電性材料（例えば銅）で形成され磁芯４４の側面に巻き付けられた巻線４５とを有している。巻線４５の外周面は絶縁膜ないしは絶縁材料で被覆されている。ここで、磁芯４４は、一方の端面４６（以下「磁芯上端面４６」という。）と他方の端面４７（以下「磁芯下端面４７」という。）とが道路４１の路面と平行又はほぼ平行となるように配置されている。

そして、磁芯上端面４６は、その周囲の路面との間に段差を生じさせないような態様で路面に露出している。したがって、道路４１の表面は全体として平坦であり、磁芯４４は電気自動車１の走行に何ら支障を生じさせない。なお、磁芯４４を保護するために、磁芯上端面４６に、例えば合成樹脂等で保護コーティングを施してもよい。磁芯４４を形成する強磁性体材料としては、膨大な量の材料を必要とすることから、比較的安価な鉄、コバルト、ニッケルあるいはこれらの普通の合金等を用いるのが好ましい。

各起磁部材４２において、巻線４５は１本（複数本でもよい）の導線で形成され、起磁部材４２の磁場生成性能を高めるために、磁芯４２の４つの側面（磁芯上端面４６及び磁芯下端面４７以外の面）に、密にないしは隙間なく、かつ多層で巻き付けられている（例えば、５０〜１００層巻き）。そして、巻線４５の２つの端部は、電力供給導線４８を介して電源４３に電気的に接続されている。したがって、起磁部材４２は、電源４３から交流電力が供給されたときには、路面の上方に、電磁誘導により交番磁場を生成する。

以下、図５を参照しつつ、給電設備４０を備えた道路４１を電気自動車１が走行するメカニズムないしは蓄電池１６を充電するメカニズムを説明する。図５に示すように、電気自動車１が道路４１上で停止しているとき、又は道路４１上を走行しているときに、電源４３（図４参照）から給電設備４０の各起磁部材４２に交流電力が供給されると、道路４１の全領域にわたって、路面の上方に交番磁場が生成される。この交番磁場においては、最大磁束密度は、路面に近接した領域（例えば、路面から１０ｃｍまでの高さの領域）では非常に大きいが、この位置から上方へ離れるのに伴って急激に減少する。

このように、道路４１の上方の路面に近接した位置には、最大磁束密度が非常に大きい交番磁場が生成されているので、電気自動車１のタイヤ２５内に配置された複数の発電部材２７のうち、路面に近接した部位に位置している特定の発電部材２７、例えばタイヤ２５の接地部３５（図２参照）の路面と当接している部分の直上に位置する発電部材２７は、電磁誘導により電力を生成する。

そして、前記のとおり、路面と発電部材２７のコア外端面３３との間に位置しているタイヤ２５の接地部３５の比透磁率が非常に大きいので、この特定の発電部材２７の周囲の磁場の最大磁束密度ないしは磁束密度変化速度が大きくなり、この特定の発電部材２７は比較的大きい電力を生成する。電気自動車１が走行しているときには、複数の発電部材２７は、順次に繰り返して、路面に近接した部位に位置し、その際に電力を生成する。したがって、電気自動車１が停止しているとき及び走行しているときのいずれにおいても、いずれかの発電部材２７が電力を生成する。

かくして、給電設備４０を備えた道路４１上の電気自動車１は、両前輪３、４及び両後輪５、６の各発電装置Ｇで電力を生成するので、生成される総電力は電気自動車１を普通に走行させるのに十分なものとなる。なお、前記のとおり、各発電装置Ｇで生成された余剰の電力は蓄電池１６に蓄えられるので、電気自動車１は、高速走行時等のモータ１０の要求電力が各発電装置Ｇの発電電力の総和より大きいとき、あるいは道路４１が給電設備４０を備えていないところでも、支障なく走行することができる。また、電気自動車１が停止しているときには、各発電装置Ｇで生成された電力はすべて蓄電池１６に供給され、蓄電池１６を急速に充電する。

このように、電気自動車１は、道路４１に設けられた給電設備４０から供給される電力により、長距離の行程を連続的に走行することができる。したがって、本発明に係る電気自動車１は、ユーザの利便性と環境の保全とを両立させることができる。

前記の実施形態では、道路４１に設けられる給電設備４０は、複数ないしは多数の起磁部材４２と電源４３とを備えたものである。しかしながら、給電設備４０は、このような形態のものに限定されるものではなく、電源４３から交流又は脈流の電力が供給されたときに、電気自動車１に十分な電力を供給することができる交番磁場を路面の上方に生成することができれば、どのような形態のものであってもよい。

例えば図６に示すように、路面近傍において道路４１の内部に配置され道路４１の伸びる方向に沿って伸びる互いに平行な複数の縦置き導線５０と、各縦置き導線５０に交流又は脈流の電力を供給する電源４３とを備えた給電設備４０’を用いてもよい。この場合、給電設備４０’の構造は非常に簡素なものとなる。

また、図７に示すように、路面近傍において道路４１の内部に配置され道路４１の伸びる方向と交差する方向、例えば道路幅方向に伸びる互いに平行な複数の横置き導線５１と、各横置き導線５１に交流又は脈流の電力を供給する電源４３とを備えている給電設備４０”を用いてもよい。この場合も、給電設備４０”の構造は非常に簡素なものとなる。

前記の実施形態では、発電装置Ｇを、前輪３、４及び後輪５、６の全てに設けているが、前輪３、４のみに設け、又は後輪５、６のみに設けてもよい。また、前記の実施形態では、発電部材２７はタイヤ内周面２８の円周方向に一列に並んでいるが、各発電部材２７のタイヤ幅方向の寸法を小さくし、これらの発電部材２７をタイヤ内周面２８の円周方向に複数列で並ぶようにしてもよい。なお、前記の実施形態では、給電設備４０、４０’、４０”は道路に配設されているが、給電設備４０、４０’、４０”を道路以外の電気自動車１が走行する地面、例えば広場、グランド、遊園地の通路等に配設してもよい。

＜実施形態２＞
以下、図８〜図１１を参照しつつ、本発明の実施形態２に係る電気自動車及び給電設備を説明する。なお、実施形態２において、図１〜図７に示す実施形態１と共通する構成要素には、説明の重複を避けるため、実施形態１の場合と同様の参照番号を付し、その詳しい説明は省略する。したがって、本明細書における実施形態１に関する記載は、基本的には、以下の記載と矛盾しない限り実施形態２にも当てはまる。

前記のとおり、実施形態１では、タイヤ２５内に配設された発電装置Ｇによって電磁誘導により生成された電力でモータ１０を駆動し、又は蓄電池１６を充電する。すなわち、道路４１側から電気自動車１へは、直接的には電力ないしは電流は供給されない。これに対して、実施形態２では、左後輪５及び右後輪６の各タイヤ２５を導電性材料で形成した上で、道路４１上に設けられた左右１対の給電プレート５３、５４（図９、図１１参照）から、各タイヤ２５を介してモータ１０又は蓄電池１６に直接的に電力ないしは電流を供給する。

図８及び図９に示すように、実施形態２に係る電気自動車１では、左後輪５及び右後輪６の各タイヤ２５は、導電性材料、例えば導電性ゴムで形成されている。他方、左前輪３及び右前輪４の各タイヤ２５は普通のタイヤであり、導電性材料で形成されていない。なお、電気自動車１では、モータ１０は、実施形態１と同様に左前輪３及び右前輪４を駆動する。そして、左後輪５及び右後輪６の各タイヤ２５は互いに絶縁され、それぞれ、配電系統Ｓの対応する端子に接続されている。すなわち、左後輪５及び右後輪６の各タイヤ２５は、配電系統Ｓにより、それぞれ、モータ制御器１４の対応する入力端子に電気的に接続されている。さらに、左後輪５及び右後輪６の各タイヤ２５は、配電系統Ｓにより、実施形態１と同様に、整流器１７と蓄電池用導線１５と切替スイッチ１８とを介して、蓄電池１６に電気的に接続されている。

道路４１には、電気自動車１に交流電力を供給する給電設備４０ａが配設されている。この給電設備４０ａは、交流電源４３と、電力供給導線４８と、第１及び第２の給電プレート５３、５４と、絶縁部５５とを備えている。ここで、第１の給電プレート５３は、道路４１の左側の半部に配置され、道路４１の伸びる方向に伸びている。この第１の給電プレート５３は、電力供給導線４８を介して交流電源４３の一方の端子に接続されている。他方、第２の給電プレート５４は、道路４１の右側の半部に配置され、道路４１の伸びる方向に伸びている。この第２の給電プレート５４は、電力供給導線４８を介して交流電源４３の他方の端子に接続されている。

また、絶縁部５５は、道路４１の左右方向のほぼ中央位置において、両給電プレート５３、５４と隣接して配置され、両給電プレート５３、５４を互いに電気的に絶縁させている。交流電源４３は、電力供給導線４８を介して、第１の給電プレート５３と第２の給電プレート５４との間に電圧を印加する。ここで、道路４１の幅は、電気自動車１が道路４１の左右のどの部位に位置しても、左後輪５のタイヤ２５が道路４１の右側の半部には入らず（すなわち、左側の半部にのみに位置する）、かつ右後輪６のタイヤ２５が道路の左側の半部には入らない（すなわち、右側の半部にのみ位置する）ように好ましく設定される。このため、道路４１の幅は、例えば電気自動車１の幅の１．５〜１．８倍に設定される。これにより、電気自動車１の位置の如何にかかわらず、両給電プレート５３、５４から電気自動車１に確実に電力を供給することができる。

かくして、電気自動車１が、給電設備４０ａが配設された道路４１上を走行し、又は道路４１上で停止しているときには、両給電プレート５３、５４から、両後輪５、６の各タイヤ２５を介して電気自動車１の配電系統Ｓに交流電力が供給される。そして、配電系統Ｓに供給された電力は、実施形態１と同様に、モータ制御器１４を介してモータ１０に供給される。この電力、さらに整流器１７と蓄電池用導線１５と切替スイッチ１８とを介して蓄電池１６にも供給される。なお、実施形態２に係る電気自動車１は、配電系統Ｓへの電力供給手法が異なる点を除けば、実施形態１に係る電気自動車１とほぼ同様である。

前記のとおり、図８及び図９に示す電気自動車１では、給電設備４０ａから電気自動車１に交流電力が供給される。また、電気自動車１の駆動源であるモータ１０は交流電力で駆動される交流モータである。しかしながら、実施形態２では、モータ１０として直流モータを用い、給電設備４０ａから電気自動車１に直流電力を供給するようにしてもよい。

図１０及び図１１に、それぞれ、モータ１０として直流モータを用いた電気自動車１及びこの電気自動車１に直流電力を供給する給電設備４０ｂの構成を示す。この電気自動車１では、用いられる電力はすべて直流電力であり、交流電力は用いられない。したがって、この電気自動車１では、図８に示す電気自動車１とは異なり、整流器１７及びインバータ２０は設けられていない。また、給電設備４０ｂには直流電源５６が設けられている。

このように、実施形態２によれば、道路４１に配置された両給電プレート５３、５４からタイヤ２５を介してモータ１０に交流又は直流の電力が供給され、これにより電気自動車１は走行することができる。すなわち、電気自動車１は、道路側から供給される電力により連続的に走行することができる。したがって、電気自動車１は、充電のための停車を必要とせず、とくに充電スタンド等で充電サービスを受けることなく長距離の行程を連続的に走行することができ、ユーザの利便性と環境の保全とを両立させることができる。

Ｇ 発電装置、Ｓ 配電系統、１ 電気自動車、２ 車体、３ 左前輪、４ 右前輪、５ 左後輪、６ 右後輪、７ 前輪駆動軸、８ 左後輪車軸、９ 右後輪車軸、１０ モータ、１１ 出力軸、１２ 減速ギヤ対、１２ａ 駆動ギヤ、１２ｂ 被駆動ギヤ、１４ モータ制御器、１５ 蓄電池用導線、１６ 蓄電池、１７ 整流器、１８ 切替スイッチ、１９ インバータ用導線、２０ インバータ、２１ コントローラ、２２ リング状端子、２３ ブラシ、２５ タイヤ、２６ タイヤの内部空間部、２７ 発電部材、２８ タイヤ内周面、２９ タイヤの回転中心、３０ タイヤ内側面、３１ コア、３２ 発電コイル、３３ コア外端面、３４ コア内端面、３５ タイヤの接地部（トレッド部）、４０ 給電設備、４０’ 給電設備、４０” 給電設備、４０ａ 給電設備、４０ｂ 給電設備、４１ 道路、４２ 起磁部材、４３ 電源、４４ 磁芯、４５ 巻線、４６ 磁芯上端面、４７ 磁芯下端面、４８ 電力供給導線、５０ 縦置き導線、５１ 横置き導線、５３ 第１の導電プレート、５４ 第２の導電プレート、５５ 絶縁部、５６ 直流電源。

Claims (4)

1. 動力伝達機構を介して車輪を回転駆動するモータと、
   上記車輪に取り付けられた、導電性材料からなるタイヤと、
   上記モータと上記タイヤとを電気的に接続する配電系統とを備えていて、
   上記モータが、路面上に配置された給電プレートから上記タイヤを介して供給される電力により駆動されることを特徴とする電気自動車。
2. 上記モータが前側の車輪と後側の車輪のうちの一方の車輪を回転駆動する一方、上記導電性材料からなるタイヤが他方の車輪に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車。
3. 上記給電プレートから該電気自動車に電力が供給されるときには該電力の一部又は全部を蓄える一方、上記給電プレートから該電気自動車に電力が供給されないときには、蓄えている電力を上記モータに供給する蓄電池を備えていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電気自動車。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気自動車に電力を供給するための給電設備であって、
   路面の一方の側に配置された第１の給電プレートと、
   路面の他方の側に配置された第２の給電プレートと、
   上記第１の給電プレートと上記第２の給電プレートとの間に配置され、両給電プレートを電気的に絶縁する絶縁部と、
   上記第１の給電プレートと上記第２の給電プレートとの間に電圧を印加する電源とを備えていることを特徴とする給電設備。

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