JP2014132820A - 車両用発電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】車両走行中の動的位置エネルギーを利用する車両用発電装置を提供する。
【解決手段】車両下部に設けたローラ25が路面に当接して回動する時に上下に起伏するよう構成され、その運動エネルギーを少なくとも1つの発電機23に伝達し、少なくとも1つの発電機により運動エネルギーを電気エネルギーに変換して少なくとも1つの電池30に蓄積するようにし、このように、動的位置エネルギーが絶えず再生され、動的位置エネルギーを電気エネルギーに変換してから、少なくとも1つの電池に蓄積する。
【選択図】図1

Description

本発明は、車両用発電装置に係り、車体の底部上に設置され、床面に当接するローラの躍動による動的位置エネルギーを発電機を介して電気エネルギーに変換して電池に蓄積する装置に関するものである。
従来、車両は、現代人が日常生活に常用している交通手段であり、近年、石油資源の枯渇、省エネルギー、二酸化炭素排出削減、グリーンエネルギーの応用等の課題から、電動車の発展が当面の主要課題と今後の対応方向となっていた。
なお、電動車は、空気汚染や環境騒音等を生じることがないと同時に、環境保護に非常に有効な交通手段でもある。車両進行時に動的位置エネルギーを有するので、車両の動的位置エネルギーを利用して発電することが遂に話題となっている。
関連の従来技術として、例えば、特許文献1に開示されている車輪の圧着走行による運動エネルギーを利用して発電用電気エネルギーに変換する装置が挙げられる。その技術手段は、車輪が走行する道路または鉄道レール上に可動圧板が装着され、可動圧板の下方に固定台座が設けられ、可動圧板と固定台座との間に同極性で磁気反発する若干の磁性素子が設けられ、可動圧板を道路または鉄道レールより少しだけ高く位置させ、可動圧板の側辺に平歯車が設けられ、平歯車の近傍に運動エネルギーを伝達するための第1、第2と第3歯車が設けられ、第1歯車は、それぞれ平歯車及び第2歯車と噛合し、第2歯車と第3歯車の中心に伝動軸が設けられ、第2歯車と伝動軸との間に単方向軸受が設けられ、第2歯車は、単方向回動しかできず、第2歯車と第3歯車との間に渦巻ばねが設けられ、第3歯車は、発電機の歯車と噛合し、車輪が可動圧板を圧着走行することによる運動エネルギーを利用して、平歯車と連動して第1歯車と第2歯車を回動すると共に、渦巻ばねを締付けてから、渦巻ばねにより運動エネルギーが開放され、第3歯車と連動して発電機の歯車を回動させる構成によって発電の目的が達成される。
しかしながら、上記技術は、車輪が走行する道路または鉄道レール上に可動圧板を装着する必要があり、理論上は、発電できるものの、施設全体が巨大であり、容易に実行できない上、危険性も増大し、明らかに理想的な設計とは言えない。
また、例えば、特許文献2に開示されている交通手段の車両発電動力、空気動力、電気バルブ動力を再生するエネルギー機器が挙げられる。その技術手段は、タイヤの側辺縁に凹溝が設置され、リムと固定子珪素鋼片とを締着し、固定子珪素鋼片上に銅線と磁性片が設置され、回転心をリム上に固定し、回転子の回転盤を回転心上に嵌合し、回転子の回転盤上には、さらに固定子珪素鋼片上の磁性片と同極対向に配置される磁性片が設置され、小歯車は、歯車の回転心上に設置され、回転子の回転盤の歯車と噛合され、歯車の回転盤上には、さらに偏心軸が設けられ、固定子珪素鋼片上に空圧シリンダが設置され、シリンダ内にばね、ピストン及び空気押出片が設置されるほかに、仕切り板が設置される。そのうち、空気押出片を偏心軸にピン接続され、回転輪杆は、回転心を貫通して回転子の回転盤の中心に固定され、2つの押し杆を対向設置し、それぞれ回転輪杆の両端にピン接続され、銅線は、導線を介して充電器及び電池に接続される構成である。このため、車両の動力を増強させて発電を行うことにより、タイヤに自動的に充気し、燃料油を節約することができる。
上記の技術ではタイヤの回動により、回転輪杆を相継ぎ連動して回転子の回転盤を回動させると共に、回転子の回転盤を固定子珪素鋼片と相対回動することによって発電することが可能となっている。しかし、それは、タイヤに設置する関連機構を利用するものであり、全体構成が複雑になるため、実施上、応用上相当な困難を依然として有し、併せて改良、突破する必要がある。
台湾登録実用新案第M390361号明細書 台湾特許第I353317号明細書
以上の通り、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する技術(即ち、発電機)は、現段階で既に実施可能となっていたが、車体進行時に生じる若干の動的位置エネルギーを如何に選択・応用するか、または如何にして車両に合わせて確実に応用される技術態様を完璧に改善するかが問題となっている。
そのため、如何にして車両走行中の動的位置エネルギーを利用すると共に、従来の車両の運動エネルギーで発電する技術の欠点を改善するかが今後取り組むべき課題である。
本発明は、従来の欠点に鑑み、それらの問題の所在に着目し、その改善を図るべく、その欠点を補うものであり、合理的な解決策を求めるために、研究・分析、設計を何度も試みた結果、遂に本発明の車両用発電装置を完成したものである。
本発明の目的は、自動車、電動車、バス、トラック、オート三輪車や汽車等の車両に適用される車両用発電装置を提供することであり、前記装置は、主に車体の底部上に設置され、前記車両用発電装置は、前記車体の底部上に設けられる少なくとも1つの固定装置と、前記少なくとも1つの固定装置上にピン接続され、上下に変位可能な少なくとも1つの荷重梁と、前記少なくとも1つの固定装置にピン接続されていない前記少なくとも1つの荷重梁の一端上に固定される少なくとも1つの支持杆と、前記少なくとも1つの荷重梁下に設置される少なくとも1つの発電機と、前記少なくとも1つの荷重梁から離間する前記少なくとも1つの支持杆の他端にピン接続され、床面に丁度当接する少なくとも1つのローラと、前記少なくとも1つの発電機と互いに接続される少なくとも1つの電池と、を備え、前記少なくとも1つのローラが回動する時に起伏するよう構成され、車両の進行により前記少なくとも1つのローラが回動するように連動されて、前記少なくとも1つのローラが上下に起伏する場合に、前記少なくとも1つの荷重梁を上下に躍動させ、前記少なくとも1つの荷重梁が下に跳ね下げると、その運動エネルギーを前記少なくとも1つの発電機に伝達し、前記少なくとも1つの発電機により運動エネルギーを電気エネルギーに変換して前記少なくとも1つの電池に蓄積するようにし、このように、動的位置エネルギーが絶えず再生され、動的位置エネルギーを電気エネルギーに変換してから、前記少なくとも1つの電池に蓄積する。
本発明の別の目的は、車両用発電装置を提供することであり、当該発電装置は、車体の底部の車体シャーシの中央空間部位または車体の底部の後側のトランクの周辺部位に設置され、そのうち、電池は、フロントフードの下方に配置されてもよい。ローラの輪軸の間では横杆を設けてもよく、かつ前記横杆下に少なくとも1つの発電機を設置してもよい。
本発明のさらに別の目的は、車両用発電装置を提供することであり、その発電機としは、運動エネルギーを受けいれることが可能なものであれば、発電機の種類に制限はなく、リニア発電機、ペダル踏み発電機やタッチ式押圧発電機等のいずれかであってもよい。
本発明のまたさらに別の目的は、車両用発電装置を提供することであり、当該発電装置上には自動制御器が設けられ、かつその電池は、少なくとも2つが設けられると共に、モータに電気的に接続され、前記2つの電池は、それぞれ第1電池と第2電池とし、下記方法により発電機から電池に対して充電を行い:第1電池が車内の電力消費装置に電力を供給する場合、消費可能な電力が40%残存している際に、自動制御器により第1電池からの電力供給を一旦中止して第2電池が引き続き電力を供給するように命令し、この場合、全ての発電機から第1電池に対して第1電池が満充電状態になるまでに充電を行い、また、前記第2電池と入れ替えて継続的に電力を供給する場合でも、消費可能な電力が40%残存している際に、自動制御器により第2電池からの電力供給を一旦中止して第1電池と入れ替えて継続的に電力を供給するように命令する方法によって、発電機から2つの電池に対して交替に充電を行う。
本発明のさらにまた別の目的は、車両用発電装置を提供することであり、それらの電池及びモータは、少なくとも2つが設けられ、前記2つの電池は、それぞれ第1電池と第2電池とし、前記2つのモータは、それぞれ第1モータと第2モータとし、下記方法により1つの電池からもう1つの電池に対して充電を行い:前記第1電池を第1モータに接続し、前記第1モータを第1伝動輪と連動し、前記第1伝動輪を第2伝動輪と噛合させ、3つの第3伝動輪を前記第2伝動輪の内部に噛合し、前記3つの第3伝動輪を第4伝動輪と噛合させ、前記第4伝動輪を第2モータに接続し、かつ前記第2モータを前記第2電池に電気的に接続し、このように、第1電池の電力蓄積量が第2電池の電力蓄積量よりも多い場合、前記第1電池が出力する電力で前記第1電池と接続されている第1モータを回動させ、前記第1モータにより前記複数の伝動輪を回動するように連動することによって第2モータを連動させることから、前記第2電池に対して充電を行い、このようにすれば、第1電池から第2電池に対しての充電が完成する。
本発明の構成をより明瞭に理解できるように、本発明の上記目的を達成するために採用した技術手段及びその作用効果について実行可能な実施例を挙げ、添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
本発明の装置と車両とを結合する状態を示す模式図である。 本発明の装置を示す模式図である。 本発明の作動時を示す断面模式図である。 本発明の作動時を示す断面拡大模式図である。 本発明のローラを示す斜視模式図である。 本発明のローラの他の実施例を示す作動模式図である。 本発明の発電機の他の実施例を示す作動模式図である。 本発明の装置をオート三輪車へ応用した状態を示す模式図である。 本発明の電池の間で、相互に充電する構造を示す模式図である。 本発明と電池とを電気的に接続するモータ構造を示す模式図である。
図1、図2と図3に示すように、本発明に係る車両用発電装置は、自動車(図1参照)、電動車、バス、トラック、オート三輪車(図8参照)や汽車等の車両に応用され、本実施例は自動車上に設置される構成を例にしている。
前記自動車上に車体10が設けられ、前記車体10に底部が設けられ、前記車体10の底部上に発電装置20が設けられる。本実施例において、前記発電装置20は、前記車体10の底部の車体シャーシ11の中央空間部位または車体10の底部の後側のトランクの周辺部位に設置されてもよい。かつ、前記発電装置20上には固定装置が設けられ、本実施例の前記固定装置は固定枠21であり、前記固定枠21の両端にそれぞれ相互に平行し、かつ一定の間隔を有する荷重梁22がピン接続され、当該荷重梁22が可動的に固定枠21に上下に振動することができる。
前記複数の荷重梁22下に、それぞれ少なくとも1つの発電機23が圧着され、前記発電機23は、主に動的位置エネルギーを電気エネルギーに変換する。また、前記発電機23としては、ペダル踏み発電機、リニア発電機やタッチ式押圧発電機等のいずれかであってもよく、かつ前記複数の発電機23は、それぞれ電池30に電気的に接続される。本実施例において、前記電池30は、フロントフードの下方部位に取り付けられ、本実施例の前記電池30は、鉄リチウム電池である。
また、固定枠21にピン接続されていない前記複数の荷重梁22の一端上にそれぞれ支持杆24が設けられ、前記複数の荷重梁22は、固定具(図面符号未付与)を用いて前記複数の支持杆24に固定される。前記固定具は、螺結具であってもよく、締結具であってもよい。前記複数の支持杆24の他端に、それぞれ回動時に上下に起伏するローラ25が設けられる。
本実施例において、回動時に上下に起伏する前記複数のローラ25の周縁上に、等間隔置きに1つ以上の凸体251(図5参照)がそれぞれ設けられ、前記凸体251が前記ローラ25の周縁を完全被覆しないよう構成される。本実施例において、前記複数の凸体251は、それぞれ前記ローラ25の1/2円周部位に設置され、かつ前記複数のローラ25は、車両進行時に、床面に丁度当接する。
図2、図7に示すように、車両進行時に、ローラ25が回動するように連動され、凸体251が床面に当接すると、荷重梁22を上に跳ね上げる。逆に、ローラ25の凸体251を有しない部分が床面に当接すると、荷重梁22が発電機23上に圧着されて、荷重梁22を上下に躍動させる(図3、図4参照)。下に跳ね下げれば、その運動エネルギーを発電機23に伝達し、発電機23により運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電池30に蓄積し、このように、動的位置エネルギーが絶えず再生され、動的位置エネルギーを電気エネルギーに変換することにより、それから、電池30に蓄積する。
さらに、図2に示すように、前記複数のローラ25の輪軸の間に横杆26がさらに設けられ、当該横杆26には丁度2つのローラ25が接続可能であり、かつ前記横杆26下には少なくとも1つの発電機23が設置され、発電機23は、電池30と電気的に接続される。
これにより、前記複数のローラ25が上下に起伏回動する時に、それにつれて前記横杆26を上下に躍動させる。それが下に跳ね落ちれば、その運動エネルギーを発電機23に伝達し、発電機23により運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電池30に蓄積する。このように、動的位置エネルギーが絶えず再生され、動的位置エネルギーを電気エネルギーに変換することにより、それから、電池30に蓄積する。
次に、図6に示すように、回動時に上下に起伏する前記複数のローラ25は、楕円形のローラであってもよい。このようにすれば、車両進行時に、ローラ25が回動するように連動し、その形状が楕円形であるため、荷重梁22を上下に躍動させることができる。下に跳ね落ちれば、その運動エネルギーを発電機23に伝達し、発電機23により運動エネルギーを電気エネルギーに変換して電池30に蓄積する。このように、動的位置エネルギーが絶えず再生され、動的位置エネルギーを電気エネルギーに変換することにより、それから、電池30に蓄積する。
図8に示す本発明の車両用発電装置をオート三輪車へ適用する実施例を参照する。前記オート三輪車は、トゥルクカー(tulk tulk car)であってもよく、前記オート三輪車上に車体10が設けられ、前記車体10の底部上に発電装置20が設けられる。
本実施例において、前記発電装置20は、前記車体10の底部の車体シャーシ11の中央空間部位に設置されてもよい。かつ、前記発電装置20上に固定装置27が設けられ、前記固定装置27に外向きに延出し、かつ一定の角度を有する2本の荷重梁22がピン接続され、前記角度を45度〜15度の範囲に設定する。
また、固定装置27にピン接続されていない前記複数の荷重梁22の一端上にそれぞれ支持杆24が設けられ、前記複数の荷重梁22は、固定具を用いて前記複数の支持杆24に固定され、前記複数の支持杆24の他端に、それぞれ回動時に上下に起伏するローラ25が設けられ、当該荷重梁22が可動的に前記固定装置27に上下に振動することができる。前記複数の荷重梁22下に、それぞれ少なくとも1つの発電機23が圧着され、前記発電機23は、主に動的位置エネルギーを電気エネルギーに変換する。
また、前記発電機23としては、ペダル踏み発電機、リニア発電機やタッチ式押圧発電機等のいずれかであってもよく、かつ前記複数の発電機23は、それぞれ電池30(未図示)に電気的に接続される。本実施例において、前記電池30は、後座席の下方部位に取り付けられ、本実施例の前記電池30は、鉄リチウム電池である。
上記のように、前記複数の荷重梁22と前記複数の支持杆24とを一体成形してもよく、前記複数の荷重梁22が下に跳ね落ちると、その運動エネルギーを発電機23に伝達する効果がより好適となる。
本発明の車両用発電装置が汽車に適用される場合、鉄道レールの下方に横木が架設されるため、前記横木によりローラを上下に起伏させるようにすることにより、荷重梁22をより顕著に上下に躍動させることできるから、発電効果がより好適となる。
以下、本発明の発電機から電池に対して充電する方法のうちの1つの方法について説明する。図9に示すように、その発電装置20上には自動制御器(未図示)が設けられ、かつ電池は、少なくとも2つが設けられると共に、モータ40に電気的に接続される。前記2つの電池は、それぞれ第1電池31と第2電池32とし、充電方法は、下記のように、第1電池31がモータ40及び車内の冷房、車灯及びパソコン、制御器、警報器等の車内の電力消費装置に電力を供給する場合、消費可能な電力が40%残存している際に、自動制御器により第1電池31からの電力供給を一旦中止して第2電池32と入れ替えて継続的に電力を供給するように命令し、この場合、全ての発電機から第1電池31に対して第1電池31が満充電状態になるまでに充電を行う。
また、前記第2電池32と入れ替えて継続的に電力を供給する場合でも、消費可能な電力が40%残存している際に、自動制御器により第2電池32からの電力供給を一旦中止して第1電池31と入れ替えて継続的に電力を供給するように命令する方法によって、発電機から2つの電池に対して交替に充電を行うことができる。
本発明は、1つの電池からもう1つの電池に対して充電する方法を提供してもよい。即ち、車両が走行または駐車している時に、電池は、電力蓄積量がより高い方からより低い方に対して充電を行う。このような方法は、自己充電システムと称する。その実施例については図10に示すように、第1電池31を第1モータ45に接続し、前記第1モータ45を第1伝動輪41と連動し、前記第1伝動輪41を第2伝動輪42と噛合させ、3つの第3伝動輪43を前記第2伝動輪42の内部に噛合し、前記複数の第3伝動輪43を第4伝動輪44と噛合させ、前記第4伝動輪44を第2モータ46と連動し、かつ前記第2モータ46は、第2電池32に電気的に接続され、第1電池31の電力蓄積量が第2電池32の電力蓄積量よりも多い場合、前記第1電池31が出力する電力でそれと接続されている第1モータ45を回動させ、前記第1モータ45により第1伝動輪41を回動連動することによって前記第1伝動輪41を前記第2伝動輪42と連動し、前記第2伝動輪42を前記第3伝動輪43と連動し、前記第3伝動輪43を前記第4伝動輪44と連動し、前記第4伝動輪44を第2モータ46と連動し、前記第2モータ46によりそれと接続されている第2電池32に対して充電を行う。
このようにすれば、第1電池31から第2電池32に対しての充電を行うことができる。この充電方法であれば、比較的小馬力のモータで比較的大馬力のモータを連動することによって充電を行うことができる。
続いて、図10を例にして説明する。例えば、第1電池31に接続されている第1モータ45の馬力が比較的に小さいのに対し、第2電池32に接続されている第2モータ46の馬力が比較的に大きい。上記の充電方法によれば、比較的に小さい馬力のモータで比較的大馬力のモータを連動して充電を行うことができる。
上記のように、前記複数のモータ及び発電機の作用は、正逆作動時により機能を互いに入れ替える。
本発明を上記実施例を用いて詳細に説明したが、本発明は、上記に挙げた実施例に限定されるものではなく、本発明が開示した技術思想の範囲内で前記複数の構造に対して行う種々の変更及び修正が本発明の範囲に属する。
10 車体
11 シャーシ
20 発電装置
21 固定枠
22 荷重梁
23 発電機
24 支持杆
25 ローラ
251 凸体
26 横杆
27 固定装置
30 電池
31 第1電池
32 第2電池
40 モータ
41 第1伝動輪
42 第2伝動輪
43 第3伝動輪
44 第4伝動輪
45 第1モータ
46 第2モータ

Claims (9)

  1. 主に車体の底部上に設置される車両用発電装置であって、
    前記車体の底部上に設けられる少なくとも1つの固定装置と、
    前記少なくとも1つの固定装置上にピン接続され、上下に変位可能な少なくとも1つの荷重梁と、
    前記少なくとも1つの荷重梁の、前記少なくとも1つの固定装置にピン接続されていない一端上に固定される少なくとも1つの支持杆と、
    前記少なくとも1つの荷重梁の下に設置される少なくとも1つの発電機と、
    前記少なくとも1つの支持杆の、前記少なくとも1つの荷重梁から離間する他端にピン接続され、床面に当接する少なくとも1つのローラと、
    前記少なくとも1つの発電機と互いに接続される少なくとも1つの電池と、を備え、
    前記少なくとも1つのローラは、回動する時に起伏するよう構成され、
    車両の進行により前記少なくとも1つのローラが回動するように連動されて、前記少なくとも1つのローラが上下に起伏する場合に、前記少なくとも1つの荷重梁を上下に躍動させ、前記少なくとも1つの荷重梁が下に跳ねると、その運動エネルギーを前記少なくとも1つの発電機に伝達し、前記少なくとも1つの発電機により運動エネルギーを電気エネルギーに変換して前記少なくとも1つの電池に蓄積することを特徴とする、
    車両用発電装置。
  2. 前記少なくとも1つのローラは、楕円形のローラであることを特徴とする、請求項1に記載の車両用発電装置。
  3. 前記少なくとも1つのローラの周縁上には等間隔置きに1つ以上の凸体がそれぞれ設けられ、前記1つ以上の凸体が前記少なくとも1つのローラの周縁を完全被覆しないよう構成されることを特徴とする、請求項1に記載の車両用発電装置。
  4. 前記少なくとも1つのローラが2つ設けられ、前記2つのローラの輪軸の間で横杆が設けられ、前記横杆には2つのローラが接続可能であり、かつ前記横杆下には少なくとも1つの発電機が設置されることを特徴とする、請求項1に記載の車両用発電装置。
  5. 前記車両用発電装置は、前記車体の底部の車体シャーシの中央空間部位または前記車体の底部の後側のトランクの周辺部位に設置されることを特徴とする、請求項1に記載の車両用発電装置。
  6. 前記少なくとも1つの固定装置が固定枠であり、前記固定枠の両端にそれぞれ相互に平行し、かつ一定の間隔を有する荷重梁がピン接続され、当該荷重梁が可動的に前記固定枠に上下に振動することを特徴とする、請求項1に記載の車両用発電装置。
  7. 前記少なくとも1つの固定装置に外向きに延出し、かつ一定の角度を有する2本の荷重梁がピン接続され、前記角度は45度〜15度の範囲に設定され、当該2本の荷重梁が可動的に前記少なくとも1つの固定装置に対し上下に振動することを特徴とする、請求項1に記載の車両用発電装置。
  8. 前記車両用発電装置上には自動制御器が設けられ、かつ前記少なくとも1つの電池は、2つであると共に、モータに電気的に接続され、前記2つの電池は、それぞれ第1電池と第2電池であり、下記方法により前記少なくとも1つの発電機から前記2つの電池に対して充電を行い、前記第1電池が車内の電力消費装置に電力を供給する場合、消費可能な電力が40%残存している際に、前記自動制御器により前記第1電池からの電力供給を一旦中止して前記第2電池と入れ替えて継続的に電力を供給するように命令し、この場合、全ての前記少なくとも1つの発電機から前記第1電池に対して前記第1電池が満充電状態になるまで充電を行い、また、前記第2電池と入れ替えて継続的に電力を供給する場合でも、消費可能な電力が40%残存している際に、前記自動制御器により前記第2電池からの電力供給を一旦中止して前記第1電池と入れ替えて継続的に電力を供給するように命令する方法によって、発電機から前記2つの電池に対して交替に充電を行うことを特徴とする、請求項1に記載の車両用発電装置。
  9. 前記少なくとも1つの電池及び前記モータは、それぞれ2つであり、前記2つの電池は、それぞれ第1電池と第2電池であり、前記2つのモータは、それぞれ第1モータと第2モータであり、下記方法により前記2つの電池のうちの1つの電池から前記2つの電池のうちのもう1つの電池に対して充電を行い、前記第1電池を前記第1モータに接続し、前記第1モータを第1伝動輪と連動し、前記第1伝動輪を第2伝動輪と噛合させ、3つの第3伝動輪を前記第2伝動輪の内部に噛合し、前記3つの第3伝動輪を第4伝動輪と噛合させ、前記第4伝動輪を前記第2モータと連動し、前記第2モータにより、前記第2モータに接続されている前記第2電池に対して充電を行うことを特徴とする、請求項1に記載の車両用発電装置。
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