JP2018093699A - 走行充電式電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載したバッテリーの出力でモーターを駆動し走行する電気自動車において、車輪の回転駆動力を利用して発電で前記バッテリーに充電可能とする。
【解決手段】自動車を走行させる電動機のシャフトに取付けられているシャフト同調発電機は、電動機の回転と同調されている為自動車が稼働する事により自然にシャフト同調発電機も電動機の回転速度に比例して確実に発電し搭載されている蓄電池に充電される。また、自動車が走行すれば必ず発生する走行風流によりフロント風車、ルーフ風車などで発電して、前記バッテリーに充電するので、バッテリー切れ等で車両が走行できないと言うアクシデント不安が解消でき、安定した走行と安心した運転が保障される。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車が走行する際に発生する風力並びに、電動機の回転力を利用して発電させた電力などをバッテリーに蓄電しておき、このバッテリーから出力した電力でモーターを駆動し走行する電気自動車に関する。

現在市場で販売されている電気自動車は、本体に搭載されている蓄電池に一般電力をチャージする事から始まるが、積載されている蓄電池の許容範囲は限られている。そのため、長距離或は予期せぬ渋滞における電力不足の不安は払拭できず、安心したドライブが楽しめない。
これに対し、特許文献１のように風力発電しながら走行する電気自動車はバッテリー限界に左右されない。特許文献１は、車などの移動体にも設置可能な風力発電装置を実現するもので、プロペラの回転軸の側面方向から風を受ける構造の風力発電装置において、前記プロペラ側とその回転軸の根元側に２分する仕切り壁は、前記プロペラを背風室の中に沈めたりプロペラの外径と同等程度か、より小径の円穴が開いており、回転軸の側面方向に到来する風圧の一部はプロペラの側面に当たり、他の一部はプロペラの背面に当たる構造のプロペラ型風力発電装置である。

特願2013-83264 特願2016-163960

特許文献１のような構成は前記のような問題が解消され効果的だが、風車の背面からの風を必要とするので、前方から来る風を風車の背面方向に転換する必要がある。そのため、複雑高価な構造となり、実用化が遅れている。また必ずしも効率的でない。
また、特許文献２のように、走行風流力で風力発電してバッテリーに充電し、バッテリーでモータを駆動して走行する電気自動車も発明者が提案した。さらに、走行風流力や車輪の走行回転駆動力を併用して発電し充電する構成も本発明の発明者が提案している。しかし、駐車中など停車時は発電・充電できないのが難点であり、バッテリーの充電不足を招きかねない。
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、前方から入って来る風の向きを変えずにそのまま利用して発電し、しかもモータで走行する電気自動車において、停車時も発電して充電できる構成を実現する。

本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。請求項１は、自動車の走行に応じて前方から流入する風力で駆動される水平軸型又は垂直軸型の風車発電機並びに、電動機の回転と同調させたシャフト同調発電機が回転する事により電力を発生させて、自動車に搭載されている充電済みのバッテリーに補充しておき、前記バッテリーの出力で駆動されるモーターで走行し、これらを制御する制御手段とを備え、かつ風車と発電機を搭載したことを特徴とする発電充電式電気自動車である。なお、当然だが、電動機の出力は、車輪とシャフト同調発電機の双方を駆動するだけのパワーを有するものとする。

請求項２は、電気自動車の動力である電動機と車体を稼働させる車輪とを連結する電動機シャフトに左右各一台合計二台の発電機が搭載されており、この発電機は自動車の走行スピードいわゆる電動機の回転速度に同調している為、電動機が回転して車体が稼働するスピードに発電機の出力も同調して電力を発生させる事を可能としたシャフト同調発電機を搭載して走行することを特徴とする請求項１記載の発電充電式電気自動車である。

請求項３は、自動車のフロントガラスの上面に沿って到来する空気流と屋根の上面に前方から到来する空気流の双方が入る位置に風車の空気流入口を配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電充電式電気自動車である。

請求項４は、風車を駆動する空気の取り入れ口は、前記自動車の前面中央に設け、又は幅方向に均一に分散して設け、走行時の空気抵抗が片寄るのを防ぎ、ハンドルが取られるのを防ぎ、又は走行時に発生する風を取り入れる前開きのラッパ状の空気取り入れ口を設け、又は自動車の幅方向に複数人が座るのではなく、縦方向１列に複数人が座る構造とし、細長い形状の車体としたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発電充電式電気自動車である。

請求項５は、前記風車を回転させる前方から来る走行風力のうち、風車の回転に対する向かい風を阻止する閉鎖手段を設け又は向かい風を追い風の位置に変位させる偏向手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の発電充電式電気自動車である。

請求項６の電気自動車は、停止中でも自然の風力で屋根上の風車が回転して風力発電し、又は自動車若しくは前記風車の天井外面に太陽光パネルを配設して発電し、搭載している蓄電池又は他車の蓄電池に充電しておき、前記蓄電池の出力で駆動されるモーターで走行する構造とした請求項１から請求項６までのいずれかに記載の発電充電式電気自動車である。

請求項１のように、自動車の走行を容易にする要である電動機のシャフトに取付けられているシャフト同調発電機は、電動機の回転と同調されている為自動車が稼働する事により自然にシャフト同調発電機も電動機の回転速度に比例して確実に発電し、搭載されている蓄電池に充電される。
また、自動車が走行すれば必ず発生する走行風流によりフロント風車、ルーフ風車などで発電して、前記バッテリーに充電するので、バッテリー切れ等で車両が走行できないと言うアクシデント不安が解消でき、安定した走行と安心した運転が保障される。

請求項２のように、電気自動車の動力である電動機と車体を稼働させる車輪とを連結する電動機シャフトに左右各一台合計二台の発電機が搭載されており、この発電機は自動車の走行スピードいわゆる電動機の回転速度に同調している為、電動機が回転して車体が稼働するスピードに発電機の出力も同調して電力を発生させる事を可能としたシャフト同調発電機を搭載して走行するので、電動機の回転(0〜800rpm) イコール、1kw シャフト同調発電機が回転する事によりイコール発電出力と成るためは、電動機が回転して自動車自体が走行を継続している間は、シャフト同調発電機は自動車の速度に合わせて継続した回転を行うため、継続した発電を可能とすると共に搭載されている蓄電池には絶えず充電供給を可能としている。

請求項３のように、自動車のフロントガラスの上面に沿って到来する空気流と屋根の上面に前方から到来する空気流の双方が入る位置に風車の空気流入口を配置したので、走行風流を効果的に確実に取り込むことができ、大きな電力を得ることができる。従って、特に低速で走行する場合に有効である。

請求項４のように、風車を駆動する空気の取り入れ口を、前記自動車の前面中央に設け、又は幅方向に均一に分散して設け、走行時の空気抵抗が片寄るのを防ぎ、ハンドルが取られるのを防ぐので、安全運転が期待される。
また、走行時に発生する風を取り入れる前開きのラッパ状の空気取り入れ口を設けたので、走行時の風を有効に取り込むことができる。また、自動車の幅方向に複数人が座るのではなく、縦方向１列に複数人が座る構造とし、細長い形状の車体としたので、安定走行が可能となり、また空気抵抗が少なく、少ないエネルギーで走行できる。

請求項５のように、前記風車を回転させる前方から来る走行風力のうち、風車に対する向かい風を阻止する閉鎖手段を設けてあるので、風車の回転を妨げる向かい風を阻止でき、追い風のみを利用できる。また、向かい風を追い風の位置に変位させる偏向手段を設けると、向かい風の位置に到来する直前に追い風の位置に変位でき、風圧がより強くなり、発電機の出力がより高くなる。

請求項６のように、停止中でも自然の風力で屋根の上の風車が回転して発電できるように、前記風車で風力発電して、搭載している蓄電池又は他車の蓄電池に充電しておくので、走行風が発生しない停車時でも発電して充電でき、バッテリーの電池切れを未然に防げる。また、他車の蓄電池にも充電すると、人助けとなり、感謝される。更に、自動車若しくは前記風車の天井外面に太陽光パネルを配設して発電し、搭載している蓄電池又は他車の蓄電池に充電すると、長時間の停車による蓄電池の残量低下を補充でき、安心してドライブできる。

本発明の発電充電型の自立電気自動車の全容を示すブロック図である。 図２〜図３は、自動車の屋根上搭載タイプの風力発電機で、図２は風力発電部の正面図である。 風力発電部の側面図である。 風力発電部の平面図である。 風車の羽根の断面形状を示す平面図である。 図６〜図８は前方ボンネット又は後方トランク内臓タイプであり、図６は風力発電機の正面図である。 風力発電機の側面図である。 風力発電機の背面図である。 図９〜図１１は扇風機状風車であり、図９は風力発電機の正面図である。 風力発電機の右側面図である。 風力発電機の背面図である。 図１２〜図１５は、自動車への風車の搭載方式を示す側面図で、図１２は屋根上に搭載するタイプである。 エンジンルームに到来する走行風で風車を駆動するタイプである。 トランク内に搭載した風車を駆動するタイプである。 屋根上前端に風車を搭載するタイプである。 自動車のボンネット内に扇風機状の風車を搭載した正面図である。 おたまじゃくし状の羽根を有する風車の斜視図である。 本発明をトラックに応用した側面図である。 前後二人乗りの自動車に応用した平面図である。 ボンネット先端を逆Ｖ状に尖らせた正面図である。 走行駆動式発電機の取付け位置の実施例を示す平面図である。 走行駆動式発電機の別の配置例を示す平面図である。 本発明の電気自動車における各種発電充電システムブロック図である。 停止中でも風力発電できる自動車の斜視図である。 停止中でも風力発電できる自動車の平面図である。 自動車の屋根の上に風車を搭載し、この風車の屋根上に太陽光電池パネルを設けた斜視図である。 シャフト同調発電機を示す斜視図である。 本発明による発電充電式電気自動車の全システム構成を示すブロック図である。 本発明によるシャフト同調発電機の基本構成を示す水平断面図である。

次に本発明による自立発電充電式電気自動車が実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。図１は、本発明の全容を示すブロック図であり、自動車が走行する際に発生する前から受ける走行風で各風車Ｗを回転さて発電機ｇ１、ｇ２を駆動し、バッテリーＢに充電しておき、その電力を出力して、自動車のモーターＭを作動させ、自動車を走行させる。前輪又は後輪の駆動シャフトａには走行駆動式の発電機Ｇ１・Ｇ２を取付けて、発電した電力は、コントロール機器を経コントロール機器を経てバッテリーＢに充電される。停車中でも発電して充電できるように、太陽電池パネルＥや停止時の自然風力風車で発電した電力もコントロール機器を経てバッテリーＢに充電される。なお、Ｓは緊急用充電器、Ｃはコントロール機器、ｉｎはインバータである。これら機器は総て自動車に搭載しておくことは言うまでもない。

図２〜図４は、屋根上搭載タイプで、図２は正面図、図３は側面図、図４は平面図である。Ｗが風車で、羽根１…を円周上に設けてあり、内部に発電機Ｇを配設して有る。従って、風車Ｗが回転すると、発電機Ｇを回転して発電する。風車や発電機の軸受け２を溶接した取付け板３は、自動車の屋根上に耐振ゴム４を介して取付けられさる。なお、これらの機器は、安全保護カバー５を被せてあり、上面の網目を通して，空気が排出されるが、後方にも排気口６を有し、前面の流入口７から走行風を取込んで風車を回転させる。

図５は、風車の羽根１…の形状を示す平面図であり、各羽根１…の形状は、入って来た風を捉えて回転し易いように凹湾曲形をしている。このような羽根１…が放射状に一定間隔に配置されている。いま、自動車が図の左向きに走行しているとすると、左から右向きに走行風が到来し、風車Ｗは追い風も向かい風も受けるが、羽根１…が凹湾曲形をしているため、図の上半分のみが追い風を効果的に受けて、右周りに回転する。ところが、図の下半分は向かい風を受けているので、回転が抑制されている。従って、本発明では、下半分のみ、邪魔板１３で閉鎖し、向かい風は風車Ｗの羽根１…に到来できない構造である。

この邪魔板１３に代えて、鎖線１４で示す傾斜板を設けると、下半分に到来する向かい風を直前に上側にガイドして、追い風に変更できる。向かい風を直前に追い風に変更できるので風力が強まり、発電機で発電される電力も高まる。ただし、傾斜した偏向手段１４を取付け支持するために、自動車の一部を利用する必要がある。従って、偏向手段１４を取付け支持できることが必要となる。

ところで、渋滞や信号待ちなどが多いと、効率的に発電できないので、いっそのこと発電は断念することもできる。あるいは、自動車が停車していても、自然の風や隣の車線を逆方向に走行している車の風圧やビル風などを利用して微量でも発電することも可能である。このように、風の向きが一定しない場合は、前記の邪魔板１３や偏向手段１４は使用できない。

図６〜図８は前方ボンネット又は後方トランク内臓タイプであり、図６は正面図、図７は側面図、図８は背面図である。Ｗは風車で、帯板状の羽根８…を水平に設けたシロッコファン状であり、側方に発電機Ｇを備えている。図７のように、各羽根１…の断面形状は、風を捉えて回転し易いように凹湾曲形をしている。シロッコファン状の風車Ｗと発電機Ｇとはカバー９で覆われており、カバー前面の開口から走行風が流入する。風車Ｗを回転させた後は、後ろ向きの排出口６から排出される。

図９〜図１１は扇風機状風車であり、図16のように、前方フロント内に搭載される。この風車Ｗは、図９のように、放射状に羽根１…を備えた風車Ｗと発電機Ｇが水平軸に取付けられ、安全保護カバー１１を被せてある。この安全保護カバー１１は、図１１に示すカバー固定板１２に固定してある。

図１２〜図１５は、自動車への風車の搭載方式を示す側面図である。図１２は屋根上に搭載するタイプで、屋根上に到来する走行風で風車Ｗを駆動する。風車Ｗの駆動後は、そのまま屋根上に排気する。図１３は、エンジンルームに到来する走行風で、ボンネット内に搭載した風車Ｗを駆動するタイプである。風車Ｗを駆動した後は路上に排気する。図１４は、トランク内に搭載した風車Ｗを駆動する場合で、屋根上とエンジンルーム正面に到来する走行風を捉えて蛇腹で風車に導く。風車Ｗの回転後は、後方に排気する。図１５は、屋根上前端に風車Ｗを搭載したタイプであり、自動車のフロントガラスｆの上面に沿って到来する走行風と屋根の上面に前方から到来する走行風の双方が入る屋根上前端に風車Ｗを搭載してある。これらの走行風は、風力が殆ど減衰してないので、大きな電力が得られる。

本発明における風車のタイプは自由で、水平軸のタイプのほか、図１7 のような平面形状がおたまじゃくし状の羽根１…を放射状のアームの外端に円周状に配置した構成も可能である。設置場所は風車に応じて選択するが、図１４のようなトランク内の風車には蛇腹やダクトで導くこともできる。扇風機状の風車は、図１６のように、ボンネット内に設置することもできる。

本発明の走行風流発電装置搭載電気自動車は、以下のような利点も得られる。
自動車が前進すれば自然の現象として風は相対的に後方に流れて風流速が発生するため、その後方に流れる風流速を利用して走行風力発電装置の風車を回転させる事により、風車と一体化されている発電機を同時に回転するため、発電機の回転運動が発生して電力を生み出し、其の電力を既に車両に搭載されている車両専用の蓄電池に自動的に走行しながら充電する事を可能としている。従って、バッテリー切れ等で車両が走行できないというアクシデント不安を解消し、安定した走行と安心した運転が楽しめる。ただし、前記バッテリーには予め多少の電力を充電しておき、最低距離を走行できる電力を確保しておく。

本発明の走行風流発電装置搭載電気自動車に搭載されている走行風流発電装置は、垂直軸型風力発電機の風車及び、発電機並びに、制御システム機器の開発技術から誕生していると共に、小型軽量で、着脱も自由にできるため、全ての電気自動車に後付けでの搭載も可能である。

本走行風流発電装置搭載電気自動車の更なる特徴の一つとして、身体障碍者の幅広い生活環境の変化や自立向上に寄与する事を目的として開発されているため、車椅子のまま又は、車椅子を使用しなくても問題の無い方でも簡単に運転操作ができる車両を開発する事により、蓄電池の許容範囲を気にせず、行動範囲や時間の制約も気にすることも無くなるため、送迎又は、簡単な宅配業務等の自立した運転ビジネスも健常者並みまでとはいかなくても可能と成るため、前向きで活発な希望有る生活環境を得る事ができる大きな特徴をも兼ね備えている。

本走行風流発電装置搭載電気自動車は、市街地の狭い路地が生活の基盤と成っている発展途上国等の生活環境事情の中で縦横無尽に走り回り度々事故も起きている危険な自転車又は、自動二輪車等に代わり、地域の安全且つ合理的な生活環境を維持する事を目的として自転車又は、自動二輪車等の横幅サイズに合わせた細長で前後二人乗りのコンパクトサイズにデザインする事も可能なため、騒音と排気ガスで苦しみから解放されたクリーンな路地裏通りの自然生活環境を取り戻す事ができる。

本走行風流発電装置搭載小型電気自動車は、複数人の乗車も可能な車幅の広い車両にはフロント内前方に搭載するタイプと、本機前方フロント上部又は、天井に風流速取入口を取付け送風ノズルを介して後方トランク内に搭載した本機に風流速を当てる事により発電機を回転させる方式の開発が可能であると共に、車幅の狭い前後二人乗りの車両タイプの場合は、車両の天井に搭載する方式等々複数のタイプを選択する事も可能であり、しかも着脱式である為走行時だけではなく、あらゆる方面での使用も可能である。

本走行風流発電装置搭載小型電気自動車の更なる特徴の一つは、走行する時に発生する風流速を利用して走行風流発電装置を稼働させるだけで、あらかじめ搭載されている専用の蓄電池に自動的に充電されるため、状況によっては一般の電力からの充電も必用は無く、また停車中でも風力で発電して蓄電できるという利点も秘めていて、燃費は勿論、公害ゼロのパリ協定に沿った、理想の自動車である。

表１に本走行風流発電装置搭載小型電気自動車につき、速度を変えて走行させた試験結果を数値で示す。

また、この試験に使用した装置につき具体的数値を表２に示す。

表３は、前記自動車に搭載した駆動システム機器仕様である。

表４に、走行風流式発電機用の風車の仕様を掲載する。

次に、本走行風流発電式電気自動車は、走行する時に発生する風流速を利用した発電機の回転と、走行して回転する車輪の回転駆動力を併用した発電機の電力を融合させる事により、燃費ゼロから生まれた電力を、あらかじめ搭載されている専用の蓄電池に自動的に充電する事を可能としているため、蓄電池残量が一定基準値を維持できている間は走行が可能な電気自動車であると共に、状況によっては一般の電力からの充電も必用は無く、外部電源を全く必要としないという利点も秘めた、燃費は無し、公害ゼロ、のパリ協定を目指した理想の車が本走行風力発電式電気自動車である。

図１８は本発明をトラックに応用した側面図である。自動車の外装部は熱にも強く柔軟性の有る0.４〜0.８mm厚のアルミニウム板を使用して外装部の軽量化を図ると共に、走行時に発生する風圧及び微振動等による影響並びに外圧による衝撃に対処すべく、外装部で使用されているアルミニウム板の表面は、間隔をおいて凹凸加工する事により凹溝を一定に形成して強度を強くしてある。更なる適正価格を追求するために、本電気自動車の外形を、高度な技術を必要とする流線型では無く、図２６のような古車の特徴である加工のしやすい角形を採用している。
前輪Ｔｆの駆動シャフトには走行駆動式の発電機Ｇを取付けある。なお、前輪Ｔｆの回転数は３００ｒｐｍ程度、後輪Ｔｒの回転数は６００ｒｐｍ程度である。搭載箱体１５内には、システム機器や発電した電力を蓄える蓄電池を内蔵してある。Ｗは走行風流風車、Ｇは発電機である。

図１９は、前後二人乗りの自動車に応用した平面図であり、車輪駆動用のモータＭと前輪Ｔｆ・Ｔｆ間の駆動シャフトに走行駆動式の発電機Ｇ・Ｇを取付けてある。システム箱体１５内には、前記のように、システム機器として例えば蓄電池や制御機器などを収納してある。
本電気自動車の心臓部である電動機Ｍにシャフトで接続された左右の前輪Ｔｆ・Ｔｆは駆動部であり、本電気自動車の推進力となっている。前記電動機Ｍと前輪間を連結しているシャフト又は、左右の前輪Ｔｆ・Ｔｆに其々一台ずつ取付けられている走行駆動式発電機Ｇ・Ｇが導き出す回転負荷数値は大きいため、少しでも少ない消費電力で高効率な発電を可能とし、長距離運転にも対応できる様にするため、前輪Ｔｆは後輪Ｔｒよりも約1.５〜2.５倍の大きさとした事により、低速時に起こる負荷抵抗を低減させた。また、図示のように、自動車の幅方向に複数人が座るのでなく、縦方向１列に複数人が座る構造とし、細長い形状の車体としたので、運転がし易く、狭い道路でも縦横無尽に運転できる。またスピードも出しやすい。

図２０のように、自動車において、大きな空気抵抗を受けるボンネットＢ先端１６を逆Ｖ状に尖らすと、空気抵抗を低減できる。そして、この際の風力の最も強い位置例えばボンネットＢの後端に窓穴１８・１８を開けて、ボンネットＢ内に設けた風車の各羽根の外端１９・１９を突出させると、風車が高速回転し発電機を回転駆動できる。

図２１は、走行駆動式発電機Ｇの取付け構造を示す平面図であり、左右の前輪Ｔｆ・Ｔｆを回転駆動するシャフトａの真ん中に電動機Ｍを取付けてある。そして、この電動機Ｍで左右の発電機Ｇ・Ｇも回転駆動できるように、同じシャフトａに取付けてある。
図２２は、別の実施例であり、前記シャフトａ・ａを傘歯車２０・２０に挿通し、前記傘歯車２０・２０でウォーム２１・２１を経由して発電機Ｇ・Ｇを回転駆動し、発電する。なお、歯車手段は、傘歯車２０やウォーム２１に代えて平歯車等、他の種類を用いてもよい。
なお、図２１、図２２で、後輪Ｔｒ・Ｔｒ側で発電してもよく、又は前輪Ｔｆ・Ｔｆと後輪Ｔｒ・Ｔｒ側の総てを利用して発電し、バッテリーに充電してもよい。

図２３は、本発明の電気自動車における各種発電充電システムを示すブロック図で、走行風流力式発電機ｇ１、走行駆動式発電機ｇ２の出力は、それぞれコントローラーｃ１を経て蓄電池Ｂに充電してから、モータＭ・Ｍの駆動に消費される。なお、太陽電池パネルＥや停止風力発電機の発電電力も、コントローラーｃ１を経て蓄電池Ｂに充電してから、モータＭ・Ｍの駆動に消費される。

図２４は、停止中でも風力発電して蓄電池Ｂに蓄電できる装置の斜視図、図２５は、その平面図である。前輪Ｔｆ・Ｔｆと後輪Ｔｒ・Ｔｒ上に支持された車体の中央部位に油圧シリン２２が立った状態で支持されており、ピストン２３が上下動する。このピストン２３の上端に風車Ｗが取付けられる。図示例では、平面形状がお玉杓子状の羽根１…を放射状のアームの外端に取付けた形状をしているが、図２６のように、車の屋根上で風車Ｗが回転して発電する構成も可能で、種類の如何を問わない。

駐車場などで自動車の停止中にピストン２３を伸長させて風車を上昇させてから、風車Ｗを回転させ、発電機を回転駆動すると、発電が行われ電池Ｂ充電される。このように停止中発電時は、ピストン２３を伸ばして風車を高くしてから発電するので、常に風力が十分な状態で効率良く発電できる。走行風流力式発電機ｇ１や走行駆動力式発電機ｇ２、ｇ２の出力は、電力を自動車の走行に消費しながら発電・充電するため、不安定となるが、停止中の発電は、ピストン２３を伸ばして風車を高くしてから風力発電するので安定的に発電できる。なお、図２６の風車Ｗでも、停止時の風力発電が可能である。

風力が強すぎると、自動車が揺れたりするので、ピストン２３を引っ込めて風車を下げるのが安全である。続けて発電したい場合は、前記油圧シリンダー２２と連結固定された逆向き（下向き）の油圧シリンダーのピストンを下向きに伸ばし、下端に取付けた基盤を地面に押し付けると、車体が揺動するのを防げる。
なお、延長充電ケーブルさえ有れば、駐車状態の他の自動車の蓄電池にも充電してあげると、喜ばれる。

走行中に上下動風車Ｗでも発電したい場合は、ピストン２３で風車Ｗを下降させるのが安定的である。また、自動車の室内に前記油圧シリンダー２２が立っていると邪魔になるので、自動車の屋根に強固に取付けたキャリヤを利用して前記風車Ｗを取付けてもよい。このとき、前記キャリヤに前記油圧シリンダー２２を取付けてもよい。

図２６は、自動車の屋根の上に垂直軸型の風車Ｗを搭載し、この風車Ｗの上の屋根上に設けた太陽光電池パネルＥを搭載して、停車中（走行時も可能）に太陽電池Ｅ・Ｅでも発電して、蓄電池Ｂに充電する例である。ただし、夜間や悪天候の場合は太陽電池Ｅによる発電が不可能なため、図２４〜図２６の風車Ｗで発電して充電する。

図２７は、シャフト同調発電機の斜視図であり、前輪Ｔｆ・Ｔｆ又は後輪Ｔｒ・Ｔｒは、シャフトａで連結されたモータＭで駆動される。モータＭは、シャフトａで連結された発電機Ｇ・Ｇも回転させて発電する。
図２８は、本発明による発電充電式電気自動車の全システム構成を示すブロック図である。

最後に、本発明によるシャフト同調発電機の基本構成を図２９に水平断面図で示す。この図のように、本発明によるシャフト同調発電機の発電システムは、通常の化石燃料を使用した自動車のエンジンブレーキと同様の作用を提供している事にある。すなわち、本走行発電式電気自動車の駆動源となる電動機Ｍは、アクセルペダルを踏む事により車輪が回転して走行し、アクセルペダルを離す事により車輪の駆動が解除されて停止する、単純なシステムであるが、走行するためのアクセルペダルを離した際の次の動作は、隣にあるフットブレーキペダル踏み込む操作となる。その際に、アクセルペダルからブレーキペダルに操作が移行した段階で、電動機Ｍの駆動回転から自動的に電動機シャフトａと連結している車輪のみの無駆動空転に移る事により、シャフト同調発電機Ｇ・Ｇが回転し、発電して充電が行われるため、シャフト同調発電機Ｇ・Ｇの負荷により、フットブレーキと併合した発電負荷を利用したブレーキの役目も補っている。

次に、ブレーキペダルの操作と同時にブレーキスイッチがオンとなり、電動機Ｍによる回転駆動から、シャフトａと連結されている車輪のみの無可動回転に移行する。その際、電動機シャフトａに連結されているギャｚが自動的にロックされ、シャフト同調発電機Ｇ・Ｇが回転すると同時に発電と充電を開始する。また、再びアクセルペダルが操作される時点で、ブレーキスイッチはオフとなり、通常の電動機駆動回転となり、走行可能となる。
図２９の構成は一例であって、モータによる車輪の駆動を発電機の回転に切り換え得る構成であれば、シャフト同調発電機の回転による発電・補充ができるので有効である。

以上のように、自動車の走行に応じて回転する車輪の回転駆動力を利用して発電すると共に前方から流入した風力で駆動される風車で発電機を回転して電力を発生し、搭載している蓄電池に充電しておき、前記バッテリーの出力で駆動されるモーターで走行し、これらを制御する制御手段も備えて、走行時に発生する風で風力発電し充電しながら走行できる。また、停止中は、太陽電池で発電したり自然風で風力発電できるので、蓄電池への補充電を効率良く行なえる。従って、バッテリー切れ等で車両が走行できないと言うアクシデント不安を解消でき、安定した走行と安心したドライブが楽しめる。

Ｗ 風車
Ｇ 発電機
Ｂ バッテリー（蓄電池）
Ｍ モーター（電動機）
Ｓ 充電器
Ｃ 制御装置
１… 羽根
５ 安全保護カバー
６ 排気口
７ 流入口
８… 羽根
９ カバー
ｆ フロントガラス
13 邪魔板
14 偏向手段
16 先端
Ｂ ボンネット
17 ボンネット後端
18 窓穴
19 羽根の外端
Ｔｆ・Ｔｆ前輪
Ｔｒ・Ｔｒ後輪
ａ シャフト
Ｇ・Ｇ 発電機
２０ 傘歯車
２１ ウォーム
ｇ１ 走行風流力式発電機
ｇ２ 走行駆動式発電機
ｇ３ 停止時風力式発電機
ｃ１ コントローラー
２２ 油圧シリンダー
２３ ピストン
Ｅ 太陽電池パネル

本発明は、自動車が走行する際に発生する風力並びに、電動機の回転力を利用して発電させた電力などをバッテリーに蓄電しておき、このバッテリーから出力した電力でモーターを駆動し走行する電気自動車に関する。

現在市場で販売されている電気自動車は、本体に搭載されている蓄電池に一般電力をチャージする事から始まるが、積載されている蓄電池の許容範囲は限られている。そのため、長距離或は予期せぬ渋滞における電力不足の不安は払拭できず、安心したドライブが楽しめない。
これに対し、特許文献１のように風力発電しながら走行する電気自動車はバッテリー限界に左右されない。特許文献１は、車などの移動体にも設置可能な風力発電装置を実現するもので、プロペラの回転軸の側面方向から風を受ける構造の風力発電装置において、前記プロペラ側とその回転軸の根元側に２分する仕切り壁は、前記プロペラを背風室の中に沈めたりプロペラの外径と同等程度か、より小径の円穴が開いており、回転軸の側面方向に到来する風圧の一部はプロペラの側面に当たり、他の一部はプロペラの背面に当たる構造のプロペラ型風力発電装置である。

特願2013-83264 特願2016-163960

特許文献１のような構成は前記のような問題が解消され効果的だが、風車の背面からの風を必要とするので、前方から来る風を風車の背面方向に転換する必要がある。そのため、複雑高価な構造となり、実用化が遅れている。また必ずしも効率的でない。
また、特許文献２のように、走行風流力で風力発電してバッテリーに充電し、バッテリーでモータを駆動して走行する電気自動車も発明者が提案した。さらに、走行風流力や車輪の走行回転駆動力を併用して発電し充電する構成も本発明の発明者が提案している。しかし、駐車中など停車時は発電・充電できないのが難点であり、バッテリーの充電不足を招きかねない。
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、前方から入って来る風の向きを変えずにそのまま利用して発電し、しかもモータで走行する電気自動車において、停車時も発電して充電できる構成を実現する。

本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。請求項１は、自動車の走行に応じて前方から流入する風力で駆動される水平軸型又は垂直軸型の風力発電機を有し、かつ電動機の回転と同調させたシャフト同調発電機が回転する事により電力を発生させて、自動車に搭載されている充電済みのバッテリーに走行しながら補充すると共に、前記バッテリーの出力で駆動されるモーターで走行し、これらを制御する制御手段とを備えた走行充電式の電気自動車である。
さらに、本電気自動車の駆動源となる電動機は、アクセルペダルを踏む事により負荷状態になって車輪が回転して走行する。このアクセルペダルを離す事により車輪の駆動が解除されて無負荷状態になり空転運動状態と成る。そして、隣にあるフットブレーキペダルを踏み込む操作に移行する段階で、電動機による駆動回転から自動的に車輪の無駆動空転に移る事により、シャフト同調発電機が回転し発電してバッテリーへの充電が行われ、フットブレーキと併合したシャフト同調発電機の発電負荷を利用したブレーキの役目も補っている。

請求項２は、請求項１に記載の電気自動車の駆動源である電動機と車体を稼働させる車輪とを連結する電動機シャフトに左右各一台合計二台の発電機が搭載されている。この発電機は自動車の走行スピードいわゆる電動機の無負荷状態の時の回転速度に同調している為、電動機が回転して車体が稼働するスピードに発電機の出力も同調して電力を発生させる事を可能としたシャフト同調発電機を搭載して走行する。

請求項３は、自動車の屋根の上面に、１段高くした壇状部を設け、この壇状に高くした領域に風車を収納し、前方から来た風を受けて回転し、発電した電力を搭載している蓄電池又は他車の蓄電池に充電する構造とした請求項１又は請求項２に記載の走行充電式電気自動車である。

請求項４は、自動車の屋根上に搭載されている垂直軸型の風車を上昇させて高くする手段を設け、効率的に受風し発電して充電する構造とした請求項１、請求項２又は請求項３に記載の走行充電式電気自動車である。

請求項５は、本電気自動車の駆動源となる電動機は、アクセルペダルを踏む事により車輪が回転して走行し、アクセルペダルを離す事により車輪の駆動が解除されてから、隣にあるフットブレーキペダルを踏み込む操作に移行する段階で、電動機による駆動回転から自動的に車輪の無駆動空転に移る事により、シャフト同調発電機が回転し発電してバッテリーへの充電が行われ、フットブレーキと併合したシャフト同調発電機の発電負荷を利用してブレーキの役目を補うことを特徴とする走行充電式電気自動車の制御方法である。

請求項１のように、自動車の走行に応じて前方から流入する風力で駆動される水平軸型又は垂直軸型の風力発電機を有し、かつ電動機の回転と同調させたシャフト同調発電機が回転する事により電力を発生させて、自動車に搭載されている充電済みのバッテリーに走行しながら補充すると共に、前記バッテリーの出力で駆動されるモーターで走行するので、自動車を走行させる電動機のシャフトに取付けられているシャフト同調発電機は、電動機の回転と同調されている為、自動車が稼働する事により自然にシャフト同調発電機も電動機の回転速度に比例して確実に発電し、搭載されている蓄電池に充電される。
そして、本電気自動車の駆動源となる電動機は、アクセルペダルを踏む事により負荷状態になって車輪が回転して走行する。このアクセルペダルを離す事により車輪の駆動が解除されて無負荷状態になり、空転運動状態と成る。このため、隣にあるフットブレーキペダルを踏み込む操作に移行する段階で、電動機による駆動回転から自動的に車輪の無駆動空転に移る事により、シャフト同調発電機が回転し発電してバッテリーへの充電が行われ、フットブレーキと併合したシャフト同調発電機の発電負荷を利用したブレーキの役目も補っている。

請求項２のように、請求項１に記載の電気自動車の駆動源である電動機と車体を稼働させる車輪とを連結する電動機シャフトに左右各一台合計二台の発電機が搭載されている。この発電機は自動車の走行スピードいわゆる電動機の無負荷状態の時の回転速度に同調している為、電動機が回転して車体が稼働するスピードに発電機の出力も同調して電力を発生させる。
従って、電動機の回転(0〜800rpm) イコール、1kw シャフト同調発電機が回転する事によりイコール発電出力と成るためは、電動機が回転して自動車自体が走行を継続している間は、シャフト同調発電機は自動車の速度に合わせて継続した回転を行うため、継続した発電を可能とすると共に搭載されている蓄電池に絶えず充電可能である。

請求項３のように、自動車の屋根の上面に、１段高くした壇状部を設け、この壇状に高くした領域に風車を収納し、前方から来た風を受けて回転し、発電した電力を充電するので、前方から来た風を効果的に捕捉して回転し発電できる。

請求項４のように、自動車の屋根上に搭載されている垂直軸型の風車を上昇させて高くする手段を設け、効率的に受風して発電し充電する構造にしている。このように、垂直軸型の風車を上昇させて高くする手段を設けて、効果的に受風する構造としたので、搭載している蓄電池又は他車の蓄電池に充電しておき、蓄電池の出力でモーターを作動させ走行できる。

請求項５のように、自動車の走行に応じて前方から流入する風力で駆動される水平軸型又は垂直軸型の風力発電機を有し、かつ電動機の回転と同調させたシャフト同調発電機が回転する事により電力を発生させて、自動車に搭載されている充電済みのバッテリーに補充しておき、前記バッテリーの出力で駆動されるモーターで走行する。これらを制御する制御手段とを備えた走行充電式電気自動車を走行させる際に、本電気自動車の駆動源となる電動機は、アクセルペダルを踏む事により車輪が回転して走行し、アクセルペダルを離す事により車輪の駆動が解除されてから、隣にあるフットブレーキペダルを踏み込む操作に移行する段階で、電動機による駆動回転から自動的に車輪の無駆動空転に移る事により、シャフト同調発電機が回転し発電してバッテリーへの充電が行われ、フットブレーキと併合したシャフト同調発電機の発電負荷を利用したブレーキの役目も補なう。
従って、本電気自動車の駆動源となる電動機は、アクセルペダルを踏む事により負荷状態になって車輪が駆動されて走行する。このアクセルペダルを離す事により車輪の駆動が解除されて無負荷状態になり空転運動状態と成る。このため、隣にあるフットブレーキペダルを踏み込む操作に移行する段階で、電動機による駆動回転から自動的に車輪の無駆動空転に移る事により、シャフト同調発電機が回転し発電してバッテリーへの充電が行われ、しかもフットブレーキと併合したシャフト同調発電機の発電負荷を利用したブレーキの役目も補える。

本発明の発電充電型の自立電気自動車の全容を示すブロック図である。 図２〜図３は、自動車の屋根上搭載タイプの風力発電機で、図２は風力発電部の正面図である。 風力発電部の側面図である。 風力発電部の平面図である。 風車の羽根の断面形状を示す平面図である。 図６〜図８は前方ボンネット又は後方トランク内臓タイプであり、図６は風力発電機の正面図である。 風力発電機の側面図である。 風力発電機の背面図である。 図９〜図１１は扇風機状風車であり、図９は風力発電機の正面図である。 風力発電機の右側面図である。 風力発電機の背面図である。 図１２〜図１５は、自動車への風車の搭載方式を示す側面図で、図１２は屋根上に搭載するタイプである。 エンジンルームに到来する走行風で風車を駆動するタイプである。 トランク内に搭載した風車を駆動するタイプである。 屋根上前端に風車を搭載するタイプである。 自動車のボンネット内に扇風機状の風車を搭載した正面図である。 おたまじゃくし状の羽根を有する風車の斜視図である。 本発明をトラックに応用した側面図である。 前後二人乗りの自動車に応用した平面図である。 ボンネット先端を逆Ｖ状に尖らせた正面図である。 走行駆動式発電機の取付け位置の実施例を示す平面図である。 走行駆動式発電機の別の配置例を示す平面図である。 本発明の電気自動車における各種発電充電システムブロック図である。 停止中でも風力発電できる自動車の斜視図である。 停止中でも風力発電できる自動車の平面図である。 自動車の屋根の上に風車を搭載し、この風車の屋根上に太陽光電池パネルを設けた斜視図である。 シャフト同調発電機を示す斜視図である。 本発明による走行充電式電気自動車の全システム構成を示すブロック図である。 本発明によるシャフト同調発電機の基本構成を示す水平断面図である。

次に本発明による自立走行充電式電気自動車が実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。図１は、本発明の全容を示すブロック図であり、自動車が走行する際に発生する前から受ける走行風で各風車Ｗを回転さて発電機ｇ１、ｇ２を駆動し、バッテリーＢに充電しておき、その電力を出力して、自動車のモーターＭを作動させ、自動車を走行させる。前輪又は後輪の駆動シャフトａには走行駆動式の発電機Ｇ１・Ｇ２を取付けて、発電した電力は、コントロール機器を経コントロール機器を経てバッテリーＢに充電される。停車中でも発電して充電できるように、太陽電池パネルＥや停止時の自然風力風車で発電した電力もコントロール機器を経てバッテリーＢに充電される。なお、Ｓは緊急用充電器、Ｃはコントロール機器、ｉｎはインバータである。これら機器は総て自動車に搭載しておくことは言うまでもない。

図２〜図４は、屋根上搭載タイプで、図２は正面図、図３は側面図、図４は平面図である。Ｗが風車で、羽根１…を円周上に設けてあり、内部に発電機Ｇを配設して有る。従って、風車Ｗが回転すると、発電機Ｇを回転して発電する。風車や発電機の軸受け２を溶接した取付け板３は、自動車の屋根上に耐振ゴム４を介して取付けられさる。なお、これらの機器は、安全保護カバー５を被せてあり、上面の網目を通して，空気が排出されるが、後方にも排気口６を有し、前面の流入口７から走行風を取込んで風車を回転させる。

図５は、風車の羽根１…の形状を示す平面図であり、各羽根１…の形状は、入って来た風を捉えて回転し易いように凹湾曲形をしている。このような羽根１…が放射状に一定間隔に配置されている。いま、自動車が図の左向きに走行しているとすると、左から右向きに走行風が到来し、風車Ｗは追い風も向かい風も受けるが、羽根１…が凹湾曲形をしているため、図の上半分のみが追い風を効果的に受けて、右周りに回転する。ところが、図の下半分は向かい風を受けているので、回転が抑制されている。従って、本発明では、下半分のみ、邪魔板１３で閉鎖し、向かい風は風車Ｗの羽根１…に到来できない構造である。

この邪魔板１３に代えて、鎖線１４で示す傾斜板を設けると、下半分に到来する向かい風を直前に上側にガイドして、追い風に変更できる。向かい風を直前に追い風に変更できるので風力が強まり、発電機で発電される電力も高まる。ただし、傾斜した偏向手段１４を取付け支持するために、自動車の一部を利用する必要がある。従って、偏向手段１４を取付け支持できることが必要となる。

ところで、渋滞や信号待ちなどが多いと、効率的に発電できないので、いっそのこと発電は断念することもできる。あるいは、自動車が停車していても、自然の風や隣の車線を逆方向に走行している車の風圧やビル風などを利用して微量でも発電することも可能である。このように、風の向きが一定しない場合は、前記の邪魔板１３や偏向手段１４は使用できない。

図６〜図８は前方ボンネット又は後方トランク内臓タイプであり、図６は正面図、図７は側面図、図８は背面図である。Ｗは風車で、帯板状の羽根８…を水平に設けたシロッコフ
ァン状であり、側方に発電機Ｇを備えている。図７のように、各羽根１…の断面形状は、風を捉えて回転し易いように凹湾曲形をしている。シロッコファン状の風車Ｗと発電機Ｇとはカバー９で覆われており、カバー前面の開口から走行風が流入する。風車Ｗを回転させた後は、後ろ向きの排出口６から排出される。

図９〜図１１は扇風機状風車であり、図16のように、前方フロント内に搭載される。この風車Ｗは、図９のように、放射状に羽根１…を備えた風車Ｗと発電機Ｇが水平軸に取付けられ、安全保護カバー１１を被せてある。この安全保護カバー１１は、図１１に示すカバー固定板１２に固定してある。

図１２〜図１５は、自動車への風車の搭載方式を示す側面図である。図１２は屋根上に搭載するタイプで、屋根上に到来する走行風で風車Ｗを駆動する。風車Ｗの駆動後は、そのまま屋根上に排気する。図１３は、エンジンルームに到来する走行風で、ボンネット内に搭載した風車Ｗを駆動するタイプである。風車Ｗを駆動した後は路上に排気する。図１４は、トランク内に搭載した風車Ｗを駆動する場合で、屋根上とエンジンルーム正面に到来する走行風を捉えて蛇腹で風車に導く。風車Ｗの回転後は、後方に排気する。図１５は、屋根上前端に風車Ｗを搭載したタイプであり、自動車のフロントガラスｆの上面に沿って到来する走行風と屋根の上面に前方から到来する走行風の双方が入る屋根上前端に風車Ｗを搭載してある。これらの走行風は、風力が殆ど減衰してないので、大きな電力が得られる。

本発明における風車のタイプは自由で、水平軸のタイプのほか、図１7 のような平面形状がおたまじゃくし状の羽根１…を放射状のアームの外端に円周状に配置した構成も可能である。設置場所は風車に応じて選択するが、図１４のようなトランク内の風車には蛇腹やダクトで導くこともできる。扇風機状の風車は、図１６のように、ボンネット内に設置することもできる。

本発明の走行風流発電装置搭載電気自動車は、以下のような利点も得られる。
自動車が前進すれば自然の現象として風は相対的に後方に流れて風流速が発生するため、その後方に流れる風流速を利用して走行風力発電装置の風車を回転させる事により、風車と一体化されている発電機を同時に回転するため、発電機の回転運動が発生して電力を生み出し、其の電力を既に車両に搭載されている車両専用の蓄電池に自動的に走行しながら充電する事を可能としている。従って、バッテリー切れ等で車両が走行できないというアクシデント不安を解消し、安定した走行と安心した運転が楽しめる。ただし、前記バッテリーには予め多少の電力を充電しておき、最低距離を走行できる電力を確保しておく。

本発明の走行風流発電装置搭載電気自動車に搭載されている走行風流発電装置は、垂直軸型風力発電機の風車及び、発電機並びに、制御システム機器の開発技術から誕生していると共に、小型軽量で、着脱も自由にできるため、全ての電気自動車に後付けでの搭載も可能である。

本走行風流発電装置搭載電気自動車の更なる特徴の一つとして、身体障碍者の幅広い生活環境の変化や自立向上に寄与する事を目的として開発されているため、車椅子のまま又は、車椅子を使用しなくても問題の無い方でも簡単に運転操作ができる車両を開発する事により、蓄電池の許容範囲を気にせず、行動範囲や時間の制約も気にすることも無くなるため、送迎又は、簡単な宅配業務等の自立した運転ビジネスも健常者並みまでとはいかなくても可能と成るため、前向きで活発な希望有る生活環境を得る事ができる大きな特徴をも兼ね備えている。

本走行風流発電装置搭載電気自動車は、市街地の狭い路地が生活の基盤と成っている発展
途上国等の生活環境事情の中で縦横無尽に走り回り度々事故も起きている危険な自転車又は、自動二輪車等に代わり、地域の安全且つ合理的な生活環境を維持する事を目的として自転車又は、自動二輪車等の横幅サイズに合わせた細長で前後二人乗りのコンパクトサイズにデザインする事も可能なため、騒音と排気ガスで苦しみから解放されたクリーンな路地裏通りの自然生活環境を取り戻す事ができる。

本走行風流発電装置搭載小型電気自動車は、複数人の乗車も可能な車幅の広い車両にはフロント内前方に搭載するタイプと、本機前方フロント上部又は、天井に風流速取入口を取付け送風ノズルを介して後方トランク内に搭載した本機に風流速を当てる事により発電機を回転させる方式の開発が可能であると共に、車幅の狭い前後二人乗りの車両タイプの場合は、車両の天井に搭載する方式等々複数のタイプを選択する事も可能であり、しかも着脱式である為走行時だけではなく、あらゆる方面での使用も可能である。

本走行風流発電装置搭載小型電気自動車の更なる特徴の一つは、走行する時に発生する風流速を利用して走行風流発電装置を稼働させるだけで、あらかじめ搭載されている専用の蓄電池に自動的に充電されるため、状況によっては一般の電力からの充電も必用は無く、また停車中でも風力で発電して蓄電できるという利点も秘めていて、燃費は勿論、公害ゼロのパリ協定に沿った、理想の自動車である。

表１に本走行風流発電装置搭載小型電気自動車につき、速度を変えて走行させた試験結果を数値で示す。

また、この試験に使用した装置につき具体的数値を表２に示す。

表３は、前記自動車に搭載した駆動システム機器仕様である。

表４に、走行風流式発電機用の風車の仕様を掲載する。

次に、本走行風流発電式電気自動車は、走行する時に発生する風流速を利用した発電機の回転と、走行して回転する車輪の回転駆動力を併用した発電機の電力を融合させる事により、燃費ゼロから生まれた電力を、あらかじめ搭載されている専用の蓄電池に自動的に充電する事を可能としているため、蓄電池残量が一定基準値を維持できている間は走行が可能な電気自動車であると共に、状況によっては一般の電力からの充電も必用は無く、外部電源を全く必要としないという利点も秘めた、燃費は無し、公害ゼロ、のパリ協定を目指した理想の車が本走行風力発電式電気自動車である。

図１８は本発明をトラックに応用した側面図である。自動車の外装部は熱にも強く柔軟
性の有る0.４〜0.８mm厚のアルミニウム板を使用して外装部の軽量化を図ると共に、走行時に発生する風圧及び微振動等による影響並びに外圧による衝撃に対処すべく、外装部で使用されているアルミニウム板の表面は、間隔をおいて凹凸加工する事により凹溝を一定に形成して強度を強くしてある。更なる適正価格を追求するために、本電気自動車の外形を、高度な技術を必要とする流線型では無く、図２６のような古車の特徴である加工のしやすい角形を採用している。
前輪Ｔｆの駆動シャフトには走行駆動式の発電機Ｇを取付けある。なお、前輪Ｔｆの回転数は３００ｒｐｍ程度、後輪Ｔｒの回転数は６００ｒｐｍ程度である。搭載箱体１５内には、システム機器や発電した電力を蓄える蓄電池を内蔵してある。Ｗは走行風流風車、Ｇは発電機である。

図１９は、前後二人乗りの自動車に応用した平面図であり、車輪駆動用のモータＭと前輪Ｔｆ・Ｔｆ間の駆動シャフトに走行駆動式の発電機Ｇ・Ｇを取付けてある。システム箱体１５内には、前記のように、システム機器として例えば蓄電池や制御機器などを収納してある。
本電気自動車の心臓部である電動機Ｍにシャフトで接続された左右の前輪Ｔｆ・Ｔｆは駆動部であり、本電気自動車の推進力となっている。前記電動機Ｍと前輪間を連結しているシャフト又は、左右の前輪Ｔｆ・Ｔｆに其々一台ずつ取付けられている走行駆動式発電機Ｇ・Ｇが導き出す回転負荷数値は大きいため、少しでも少ない消費電力で高効率な発電を可能とし、長距離運転にも対応できる様にするため、前輪Ｔｆは後輪Ｔｒよりも約1.５〜2.５倍の大きさとした事により、低速時に起こる負荷抵抗を低減させた。また、図示のように、自動車の幅方向に複数人が座るのでなく、縦方向１列に複数人が座る構造とし、細長い形状の車体としたので、運転がし易く、狭い道路でも縦横無尽に運転できる。またスピードも出しやすい。

図２０のように、自動車において、大きな空気抵抗を受けるボンネットＢ先端１６を逆Ｖ状に尖らすと、空気抵抗を低減できる。そして、この際の風力の最も強い位置例えばボンネットＢの後端に窓穴１８・１８を開けて、ボンネットＢ内に設けた風車の各羽根の外端１９・１９を突出させると、風車が高速回転し発電機を回転駆動できる。

図２１は、走行駆動式発電機Ｇの取付け構造を示す平面図であり、左右の前輪Ｔｆ・Ｔｆを回転駆動するシャフトａの真ん中に電動機Ｍを取付けてある。そして、この電動機Ｍで左右の発電機Ｇ・Ｇも回転駆動できるように、同じシャフトａに取付けてある。
図２２は、別の実施例であり、前記シャフトａ・ａを傘歯車２０・２０に挿通し、前記傘歯車２０・２０でウォーム２１・２１を経由して発電機Ｇ・Ｇを回転駆動し、発電する。なお、歯車手段は、傘歯車２０やウォーム２１に代えて平歯車等、他の種類を用いてもよい。
なお、図２１、図２２で、後輪Ｔｒ・Ｔｒ側で発電してもよく、又は前輪Ｔｆ・Ｔｆと後輪Ｔｒ・Ｔｒ側の総てを利用して発電し、バッテリーに充電してもよい。

図２３は、本発明の電気自動車における各種発電充電システムを示すブロック図で、走行風流力式発電機ｇ１、走行駆動式発電機ｇ２の出力は、それぞれコントローラーｃ１を経て蓄電池Ｂに充電してから、モータＭ・Ｍの駆動に消費される。なお、太陽電池パネルＥや停止風力発電機の発電電力も、コントローラーｃ１を経て蓄電池Ｂに充電してから、モータＭ・Ｍの駆動に消費される。

図２４は、停止中でも風力発電して蓄電池Ｂに蓄電できる装置の斜視図、図２５は、その平面図である。前輪Ｔｆ・Ｔｆと後輪Ｔｒ・Ｔｒ上に支持された車体の中央部位に油圧シリン２２が立った状態で支持されており、ピストン２３が上下動する。このピストン２３の上端に風車Ｗが取付けられる。図示例では、平面形状がお玉杓子状の羽根１…を放射状
のアームの外端に取付けた形状をしているが、図２６のように、車の屋根上で風車Ｗが回転して発電する構成も可能で、種類の如何を問わない。

駐車場などで自動車の停止中にピストン２３を伸長させて風車を上昇させてから、風車Ｗを回転させ、発電機を回転駆動すると、発電が行われ電池Ｂ充電される。このように停止中発電時は、ピストン２３を伸ばして風車を高くしてから発電するので、常に風力が十分な状態で効率良く発電できる。走行風流力式発電機ｇ１や走行駆動力式発電機ｇ２、ｇ２の出力は、電力を自動車の走行に消費しながら発電・充電するため、不安定となるが、停止中の発電は、ピストン２３を伸ばして風車を高くしてから風力発電するので安定的に発電できる。なお、図２６の風車Ｗでも、停止時の風力発電が可能である。

風力が強すぎると、自動車が揺れたりするので、ピストン２３を引っ込めて風車を下げるのが安全である。続けて発電したい場合は、前記油圧シリンダー２２と連結固定された逆向き（下向き）の油圧シリンダーのピストンを下向きに伸ばし、下端に取付けた基盤を地面に押し付けると、車体が揺動するのを防げる。
なお、延長充電ケーブルさえ有れば、駐車状態の他の自動車の蓄電池にも充電してあげると、喜ばれる。

走行中に上下動風車Ｗでも発電したい場合は、ピストン２３で風車Ｗを下降させるのが安定的である。また、自動車の室内に前記油圧シリンダー２２が立っていると邪魔になるので、自動車の屋根に強固に取付けたキャリヤを利用して前記風車Ｗを取付けてもよい。このとき、前記キャリヤに前記油圧シリンダー２２を取付けてもよい。

図２６は、自動車の屋根の上に垂直軸型の風車Ｗを搭載し、この風車Ｗの上の屋根上に設けた太陽光電池パネルＥを搭載して、停車中（走行時も可能）に太陽電池Ｅ・Ｅでも発電して、蓄電池Ｂに充電する例である。ただし、夜間や悪天候の場合は太陽電池Ｅによる発電が不可能なため、図２４〜図２６の風車Ｗで発電して充電する。

図２７は、シャフト同調発電機の斜視図であり、前輪Ｔｆ・Ｔｆ又は後輪Ｔｒ・Ｔｒは、シャフトａで連結されたモータＭで駆動される。モータＭは、シャフトａで連結された発電機Ｇ・Ｇも回転させて発電する。
図２８は、本発明による走行充電式電気自動車の全システム構成を示すブロック図である。

最後に、本発明によるシャフト同調発電機の基本構成を図２９に水平断面図で示す。この図のように、本発明によるシャフト同調発電機の発電システムは、通常の化石燃料を使用した自動車のエンジンブレーキと同様の作用を提供している事にある。すなわち、本走行発電式電気自動車の駆動源となる電動機Ｍは、アクセルペダルを踏む事により車輪が回転して走行し、アクセルペダルを離す事により車輪の駆動が解除されて停止する、単純なシステムであるが、走行するためのアクセルペダルを離した際の次の動作は、隣にあるフットブレーキペダル踏み込む操作となる。その際に、アクセルペダルからブレーキペダルに操作が移行した段階で、電動機Ｍの駆動回転から自動的に電動機シャフトａと連結している車輪のみの無駆動空転に移る事により、シャフト同調発電機Ｇ・Ｇが回転し、発電して充電が行われるため、シャフト同調発電機Ｇ・Ｇの負荷により、フットブレーキと併合した発電負荷を利用したブレーキの役目も補っている。

次に、ブレーキペダルの操作と同時にブレーキスイッチがオンとなり、電動機Ｍによる回転駆動から、シャフトａと連結されている車輪のみの無可動回転に移行する。その際、電動機シャフトａに連結されているギャｚが自動的にロックされ、シャフト同調発電機Ｇ・Ｇが回転すると同時に発電と充電を開始する。また、再びアクセルペダルが操作される時
点で、ブレーキスイッチはオフとなり、通常の電動機駆動回転となり、走行可能となる。図２９の構成は一例であって、モータによる車輪の駆動を発電機の回転に切り換え得る構成であれば、シャフト同調発電機の回転による発電・補充ができるので有効である。

以上のように、自動車の走行に応じて回転する車輪の回転駆動力を利用して発電すると共に前方から流入した風力で駆動される風車で発電機を回転して電力を発生し、搭載している蓄電池に充電しておき、前記バッテリーの出力で駆動されるモーターで走行し、これらを制御する制御手段も備えて、走行時に発生する風で風力発電し充電しながら走行できる。また、停止中は、太陽電池で発電したり自然風で風力発電できるので、蓄電池への補充電を効率良く行なえる。従って、バッテリー切れ等で車両が走行できないと言うアクシデント不安を解消でき、安定した走行と安心したドライブが楽しめる。

Ｗ 風車
Ｇ 発電機
Ｂ バッテリー（蓄電池）
Ｍ モーター（電動機）
Ｓ 充電器
Ｃ 制御装置
１… 羽根
５ 安全保護カバー
６ 排気口
７ 流入口
８… 羽根
９ カバー
ｆ フロントガラス
13 邪魔板
14 偏向手段
16 先端
Ｂ ボンネット
17 ボンネット後端
18 窓穴
19 羽根の外端
Ｔｆ・Ｔｆ前輪
Ｔｒ・Ｔｒ後輪
ａ シャフト
Ｇ・Ｇ 発電機
２０ 傘歯車
２１ ウォーム
ｇ１ 走行風流力式発電機
ｇ２ 走行駆動式発電機
ｇ３ 停止時風力式発電機
ｃ１ コントローラー
２２ 油圧シリンダー
２３ ピストン
Ｅ 太陽電池パネル

Claims (6)

1. 自動車の走行に応じて前方から流入する風力で駆動される水平軸型又は垂直軸型の風車発電機並びに、電動機の回転と同調させたシャフト同調発電機が回転する事により電力を発生させて、自動車に搭載されている充電済みのバッテリーに補充しておき、前記バッテリーの出力で駆動されるモーターで走行し、これらを制御する制御手段とを備え、かつ風車と発電機を搭載したことを特徴とする発電充電式電気自動車。
2. 電気自動車の動力である電動機と車体を稼働させる車輪とを連結する電動機シャフトに左右各一台合計二台の発電機が搭載されており、この発電機は自動車の走行スピードいわゆる電動機の回転速度に同調している為、電動機が回転して車体が稼働するスピードに発電機の出力も同調して電力を発生させる事を可能としたシャフト同調発電機を搭載して走行することを特徴とする請求項１記載の発電充電式電気自動車。
3. 自動車のフロントガラスの上面に沿って到来する空気流と屋根の上面に前方から到来する空気流の双方が入る位置に風車の空気流入口を配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電充電式電気自動車。
4. 風車を駆動する空気の取り入れ口は、前記自動車の前面中央に設け、又は幅方向に均一に分散して設け、走行時の空気抵抗が片寄るのを防ぎ、ハンドルが取られるのを防ぎ、又は走行時に発生する風を取り入れる前開きのラッパ状の空気取り入れ口を設け、又は自動車の幅方向に複数人が座るのではなく、縦方向１列に複数人が座る構造とし、細長い形状の車体としたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の発電充電式電気自動車。
5. 前記風車を回転させる前方から来る走行風力のうち、風車の回転に対する向かい風を阻止する閉鎖手段を設け又は向かい風を追い風の位置に変位させる偏向手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の発電充電式電気自動車。
6. 停止中でも自然の風力で屋根上の風車が回転して発電できるように、前記風車を上昇させる手段を設けて風力発電し、又は自動車の少なくとも屋根上に設けた太陽光発電パネル若しくは自動車の天井上面に設けた風車の回転で発電し、搭載している蓄電池又は他車の蓄電池に充電しておき、前記蓄電池の出力で駆動されるモーターで走行する構造とした請求項１から請求項５までのいずれかに記載の発電充電式電気自動車。
   

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