JP2018177075A - 電動アシスト軽車両 - Google Patents

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【課題】軽車両に取り付けた太陽光パネルによる充電が軽車両走行時の負荷になることなくアシスト用電動機のバッテリーに充電することを可能にしたエネルギー自給型の電動アシスト軽車両を提供することを目的とする。【解決手段】車体10にバッテリー17とモーター16を搭載し、このモーター16で車輪11又は12駆動による走行をアシストする電動アシスト軽車両において、前記車輪11、12の側面に車輪用太陽光パネル18を取り付けて円盤状に構成し、この車輪用太陽光パネル18側と前記車体10側との間に、前記車輪用太陽光パネル18に接続した給電コイル30と、前記バッテリー17に接続した受電コイル31からなる非接触給電装置29を設ける。【選択図】図1

Description

本発明は、電動モーターで駆動力の一部をアシストする自転車や車椅子等の軽車両において、その軽車両に搭載した太陽光パネルから電動モーターが消費するすべての電力をバッテリーに充電するようにしたエネルギー自給型の電動アシスト軽車両に関するものである。
太陽エネルギーを補給する電動自転車が知られている(特許文献1)。
この電動自転車は、自転車車体に、太陽エネルギー発電板、蓄電池及び電動機を有し、太陽エネルギー発電板は、電動機及び蓄電池に電気的に接続され、かつ、特に、スチールホイール内壁のスチールワイヤにより隔たれた両側辺に、電動機の伝動ギアと噛合する内環ギアを設置し、一側辺の内環ギアが伝動ギアと噛合し、大電力の電動機構が不要で、太陽エネルギー発電により自転車車輪を前進させるものである。
太陽エネルギー発電板は、1枚は、ハンドルフレーム又はかご上に設置され、他の2枚は、後車輪フレームに設置されタ3枚搭載の例が示されている。
このような構成において、1つは、太陽エネルギー発電板により充電し、もう1つは、電動機中の発電コイルの発電により補充電し、これにより、蓄電池は、長時間、電動機に対し給電できる、とするものである。
実用新案登録第3148365号公報
特許文献1に示す電動自転車は、自転車の走行中、自転車を漕ぐ力で発電機を回転するものであり、自転車を走行する仕事と発電機を発電しバッテリーに充電する仕事が常に同時に発生し、発電機の発電のために自転車を漕ぐ力が自転車走行時の抵抗となり、電動アシスト自転車としての利点が生かされない。
また、太陽エネルギー発電板は、1枚がハンドルフレーム又はかご上に設置され、他の2枚が後車輪フレームに設置されている例が示されているが、このような取り付け方法では、風の抵抗を受け、自転車走行時の大きな抵抗となるという問題があった。
本発明は、軽車両に取り付けた太陽光パネルによる充電が軽車両走行時の負荷になることなくアシスト用電動機のバッテリーに充電することを可能にしたエネルギー自給型の電動アシスト軽車両を提供することを目的とするものである。
本発明による電動アシスト軽車両は、車体10にバッテリー17とモーター16を搭載し、このモーター16で車輪11、12駆動による走行をアシストする電動アシスト軽車両において、
前記車輪11、12の側面に車輪用太陽光パネル18を取り付けて円盤状に構成し、この車輪用太陽光パネル18側と前記車体10側との間に、前記車輪用太陽光パネル18に接続した給電コイル30と、前記バッテリー17に接続した受電コイル31からなる非接触給電装置29を設けたことを特徴とする。
給電コイル30は、扁平な円筒体の送電側ケース37aに送電側コイル38aを収納し、同様に、受電コイル31は、扁平な円筒体の受電側ケース37bに受電側コイル38bを収納し、これらの給電コイル30と受電コイル31をわずかな間隙をもって対峙してなることを特徴とする。
給電コイル30と受電コイル31は、中央に孔の開いたドーナツ状に形成し、それぞれ前輪11の車軸に遊嵌して対峙してなることを特徴とする。
他の例として、給電コイル30は、前輪11及び/又は後輪12の外周縁近くに取り付け、受電コイル31は、前輪及び/又は後輪支持支柱40に取り付けてなることを特徴とする。
車輪用太陽光パネル18は、前輪11と後輪12の両面に取り付け、両面のそれぞれの車輪用太陽光パネル18に非接触給電装置29の給電コイル30を接続し、これらの給電コイル30に対峙して前輪11側に非接触給電装置29の受電コイル31を設けたことを特徴とする。
前輪11の側面に車輪用太陽光パネル18を取り付けて円盤状に構成し、この円盤の一部に横風の煽り防止用風通し孔21を形成することがより好ましい。
駐輪時にも充電するために、駐輪スタンド41に設けた駐輪用太陽光パネル19eに非接触給電装置29の給電コイル30を接続し、この給電コイル30を車体10に設けた非接触給電装置29の受電コイル31と対峙してなることを特徴とする。
より多くの電力を必要とするときは、前輪11の車輪用太陽光パネル18に加えて、車体10に補助の補助太陽光パネル19を設け、この補助太陽光パネル19をバッテリー17に接続したことを特徴とする。
モーター16は、回生モーターからなることで下り坂での充電を可能にする。
請求項1記載の発明は、
車体にバッテリーとモーターを搭載し、このモーターで車輪駆動による走行をアシストする電動アシスト軽車両において、
前記車輪の側面に車輪用太陽光パネルを取り付けて円盤状に構成し、この車輪用太陽光パネル側と前記車体側との間に、前記車輪用太陽光パネルに接続した給電コイルと、前記バッテリーに接続した受電コイルからなる非接触給電装置を、間隙をもって設けたので、軽車両に搭載されたアシストのためのモーターで使用するすべての電力を、車輪の側面の車輪用太陽光パネルによる発電量で自給できる。また、車輪の側面に取り付けた車輪用太陽光パネルは、前方からの風の抵抗を極限までに減らすことができる。
請求項2記載の発明は、
給電コイルは、扁平な円筒体の送電側ケースに送電側コイルを収納し、同様に、受電コイルは、扁平な円筒体の受電側ケースに受電側コイルを収納し、これらの給電コイルと受電コイルをわずかな間隙をもって非接触で対峙したので、非接触の給電効率に優れ、かつ、前方からの風の抵抗を減らすことができる。
請求項3記載の発明は、
給電コイルと受電コイルは、中央に孔の開いたドーナツ状に形成し、それぞれ車輪の車軸に遊嵌して対峙したので、車輪の車軸の周りにコンパクトに取付けできる。
請求項4の発明によれば、
給電コイルは、車輪の外周縁近くに取り付け、受電コイルは、車輪支柱に取り付けたので、車輪の1回転毎に給電コイルから受電コイルへ確実に給電できる。
請求項5の発明によれば、
車輪用太陽光パネルは、前輪と後輪の両面に取り付け、両面のそれぞれの車輪用太陽光パネルに非接触給電装置の給電コイルを接続し、これらの給電コイルに対峙して車体側に非接触給電装置の受電コイルを設けたので、前輪と後輪の両面のそれぞれの車輪用太陽光パネルにより、通常使用するのに十分な電力量を充電することができる。
請求項6の記載によれば、
車輪の側面に車輪用太陽光パネルを取り付けて円盤状に構成し、この円盤の一部に横風の煽り防止用風通し孔を形成したので、円盤状の車輪に横風が当たっても風が吹き抜けて車両の煽りによるハンドリングの不安定さを回避できる。
請求項7の記載によれば、
駐輪スタンドに設けた駐輪用太陽光パネルに非接触給電装置の給電コイルを接続し、この給電コイルを車体に設けた非接触給電装置の受電コイルと非接触で対峙したので、軽車両を駐輪している間に充電させることができる。
請求項8の記載によれば、
車輪の車輪用太陽光パネルに加えて、車体に補助の補助太陽光パネルを設け、この補助太陽光パネルをバッテリーに接続したので、軽車両の使用頻度が高くても十分な電力量を自給することができる。
請求項9の記載によれば、
モーターは、回生モーターからなるので、電動自転車などの軽車両が下り坂などで、ペダルを踏まずに走行していることを検知したとき、この回生モーターで発電してバッテリーに充電することができる。
本発明による電動アシスト軽車両の実施例1を示す正面図である。 本発明による電動アシスト軽車両を駐輪スタンド41に駐輪し、充電しているときの正面図である。 前輪11(又は後輪12)に車輪用太陽光パネル18を取り付けた車輪の異なる例を示す正面図で、(a)は、円形の車輪用太陽光パネル18の外周であって、スポーク20の一部を横風の煽り防止用風通し孔21とした例を示し、(b)は、円形の車輪用太陽光パネル18の外周であって、十字形のスポーク20の一部を横風の煽り防止用風通し孔21とした例を示し、(c)は、円形の車輪用太陽光パネル18の外周であって、ディスクホイール22の一部を横風の煽り防止用風通し孔21とした例を示し、(d)は、スポーク20又はディスクホイール22の全面を車輪用太陽光パネル18で覆い、この車輪用太陽光パネル18に横風の煽り防止用風通し孔21を形成した例を示し、(e)は、方形の3枚の車輪用太陽光パネル18の取り付け位置の隙間におけるスポーク20の一部を横風の煽り防止用風通し孔21とした例を示すものである。 車輪用太陽光パネル18,補助太陽光パネル19又は外部電源35からバッテリー17に給電する例を示す説明図である。 前輪11に複数枚の方形の車輪用太陽光パネル18を用いた例を示すもので、(a)は、側面図、(b)は、正面図である。 非接触給電装置29を構成する給電コイル30と受電コイル31を示す分解斜視図である。 非接触給電装置29を前輪11の周縁部に設けた他の例を示す斜視図である。 自転車を駐輪スタンド41に駐輪して充電している状態を示す側面図である。 車輪用太陽光パネル18と補助太陽光パネル19による発電の見込み量を示す一覧表である。
本発明は、
車体10にバッテリー17とモーター16を搭載し、このモーター16で車輪11又は12の駆動による走行をアシストする電動自転車や電動車いすなどの電動アシスト軽車両において、
前記車輪11及び/又は12の側面に車輪用太陽光パネル18を取り付けて円盤状に構成し、この車輪用太陽光パネル18側と前記車体10側との間に、前記車輪用太陽光パネル18に接続した給電コイル30と、前記バッテリー17に接続した受電コイル31からなる非接触給電装置29を設ける。
給電コイル30は、扁平な円筒体の送電側ケース37aに送電側コイル38aを収納し、同様に、受電コイル31は、扁平な円筒体の受電側ケース37bに受電側コイル38bを収納し、これらの給電コイル30と受電コイル31をわずかな間隙をもって対峙して設ける。
給電コイル30と受電コイル31は、中央に孔の開いたドーナツ状に形成し、それぞれ前輪11の車軸に遊嵌して対峙して設ける。
給電コイル30は、前輪11の外周縁近くに取り付け、受電コイル31は、車輪支柱40に取り付けるようにしてもよい。
車輪用太陽光パネル18は、前輪11と後輪12の両面に取り付け、両面のそれぞれの車輪用太陽光パネル18に非接触給電装置29の給電コイル30を接続し、これらの給電コイル30に対峙して前輪11側に非接触給電装置29の受電コイル31を設けることが望ましい。
前輪11の側面に車輪用太陽光パネル18を取り付けて円盤状に構成し、この円盤の一部に横風の煽り防止用風通し孔21を形成する。
駐輪スタンド41に設けた駐輪用太陽光パネル19eに非接触給電装置29の給電コイル30を接続し、この給電コイル30を車体10に設けた非接触給電装置29の1受電コイル31と対峙して設ける。
前輪11の車輪用太陽光パネル18に加えて、車体10に補助の補助太陽光パネル19を設け、この補助太陽光パネル19をバッテリー17に接続する。
モーター16は、下り坂の走行時の充電を可能にするため回生モーターで構成することが望ましい。
本発明の実施例1を図面に基づき説明する。
図1は、本発明による軽車両のうちの電動自転車を示しているが、電動車いすでも同様である。
この電動自転車の車体10の先端部には、前輪11が設けられ、後端部には、後輪12が設けられ、略中央には、バッテリー17が搭載され、前記後輪12の車軸には、モーター16が設けられている。
前記バッテリー17には、前輪11と後輪12の両方又は少なくともいずれか一方の両面に取り付けられた車輪用太陽光パネル18で発電した電力が給電される。以下の説明では、車輪用太陽光パネル18は、前記前輪11と後輪12の両方の両面に取り付けられている例を説明する。また、13は、ハンドル、14は、サドル、15は、ペダルである。
図3(a)に示すように、前記前輪11は、リム24の外周にタイヤ23が嵌め込まれ、リム24の内側は、多数本の金属線のスポーク20で保持される。この前輪11の両面に、図8に示すように、前記スポーク20を両面から挟み込むようにして円盤状の前記車輪用太陽光パネル18が取り付けられる。前記スポーク20を円盤状の車輪用太陽光パネル18で覆うことにより、スポーク20の表面が滑らかになり、より空気抵抗が少なくなるので、前方からの風を受け流すという効果が得られる。反面、前輪11の全面を車輪用太陽光パネル18で覆うと、横風による煽りが発生し、ハンドリングが不安定になる恐れがある。
そこで、図3(a)に示すように、リム24と車輪用太陽光パネル18の間に、多数本の金属線のスポーク20の一部が露出するような隙間からなり、横からの風を吹き抜けさせるための横風の煽り防止用風通し孔21を設けることが望ましい。
図3(b)は、幅広の十字形のスポーク20の場合に、車輪用太陽光パネル18の外周に同様の横からの風を吹き抜けさせるための横風の煽り防止用風通し孔21を設けた例を示している。
図3(c)は、スポーク20に代えてディスクホイール22である場合において、車輪用太陽光パネル18の外周に位置したディスクホイール22の一部を切り欠いて前記同様の横からの風を吹き抜けさせるための横風の煽り防止用風通し孔21を設けた例を示している。
図3(d)は、図3(a)、(b)又は(c)において、スポーク20又はディスクホイール22の全面に車輪用太陽光パネル18を取り付け、横風の煽り防止用風通し孔21を車輪用太陽光パネル18自体に形成した例を示している。
前記回転する前輪11及び後輪12に取り付けられた車輪用太陽光パネル18からの電力は、車体10側に非接触給電装置29によってバッテリー17側に導かれる。この非接触給電装置29は、前輪11及び後輪12側の給電コイル30と車体10側の受電コイル31からなる。前記給電コイル30は、図6及び図8に示すように、回転軸25の外周に位置して扁平な円形筒からなる送電側ケース37aに、回路基板を含む送電側コイル38aが収納され、送電側カバー39aで覆われている。
前記受電コイル31は、前記給電コイル30と同様、回転軸25の外周に位置して扁平な円形筒からなる受電側ケース37bに、回路基板を含む受電側コイル38bが収納され、受電側カバー39bで覆われており、前記給電コイル30と受電コイル31は、図8に示すように、わずかな間隙をもって対峙している。
前記前輪用太陽光パネル18a及び後輪用太陽光パネル18bで発電した電力は、図4で示すように、それぞれインバータ28で交流に変換され、給電コイル30から受電コイル31に電磁誘導作用により送電され、受電された交流電力は、整流平滑回路32で整流、平滑化され、充電回路33を介してバッテリー17に充電する。このとき、非接触給電装置29からバッテリー17までのリード線は、図5(a)(b)における車輪支柱40,車体10等を通して前記バッテリー17に接続される。
前記前輪11と後輪12が20インチであるとすると、前輪11の前輪用太陽光パネル18aの両側面の面積は、約2500cmであり、発電量は、太陽光パネルの品質にもよるが、15〜25Wとなる。同様に、後輪12の後輪用太陽光パネル18bの両側面の面積は、約1800cmであり、発電量は、太陽光パネルの品質にもよるが、11〜18Wとなる。これら前輪11と後輪12に取り付けた車輪用太陽光パネル18aと18bの日射角度の低減率を0.5とし、非接触の給電効率を70%とすると、前記前輪11と後輪12の発電見込みは、それぞれ5〜9W、4〜6Wとなり、合計の発電見込みは、9〜15Wとなる。
電動アシスト自転車としての使用頻度が少ない場合であって、1日5km程度走行するとして、10Wあれば十分であり、前記前輪用太陽光パネル18aと後輪用太陽光パネル18bで賄える。
前記実施例では、前輪用太陽光パネル18aと後輪用太陽光パネル18bは、円板形としたが、これに限られるものではなく、図5(b)に示すように、方形の車輪用太陽光パネル18を複数枚取り付けてもよい。また、図7に示すように、扇形の車輪用太陽光パネル18を複数枚取り付けてもよい。これらの場合において、横風を通すための横風の煽り防止用風通し孔21を図7に示すように複数枚の車輪用太陽光パネル18の継ぎ目に形成したり、図3(a)(b)(c)(d)(e)に示すように車輪用太陽光パネル18の外周に形成したり車輪用太陽光パネル18に直接形成したりするようにしてもよい。
前記実施例において、前輪11と後輪12に円板形、方形その他の面積を持った車輪用太陽光パネル18を取り付ける場合には、車輪用太陽光パネル18の表面に、太陽光の受光に支障のない範囲内で、文字、図形などの意匠上の模様をつけることにより、より購買意欲を助長することができる。
前記実施例では、前輪11と後輪12は、20インチとしたが、26インチなどのそれより大きなものを使用することにより、車輪用太陽光パネル18の面積をさらに大きくでき、発電量も大きくなる。
前記実施例では、車輪用太陽光パネル18を前輪11と後輪12だけに取り付けて自給型としたが、電動アシスト自転車としての使用頻度が多い場合には、車体10や駐輪スタンド41などに取り付けた補助太陽光パネル19から給電することもできる。
具体的には、駐輪スタンド41の駐輪用太陽光パネル19eから給電する場合は、図2に示すように、電動自転車のタイヤ23を駐輪スタンド41のタイヤガイド42に載せると、図8に示すように、駐輪スタンド41の給電コイル30と自転車の受電コイル31がわずかな間隙を置いて対峙する。すると、図4に示すように、インバータ28で交流に変換され、給電コイル30から受電コイル31に電磁誘導作用により送電され、受電された交流電力は、整流平滑回路32で整流、平滑化され、充電回路33を介してバッテリー17に充電される。
図1に示すような前記車体10に取り付けた種々の補助太陽光パネル19から給電する場合には、これらの補助太陽光パネル19で発電した電力が逆流阻止ダイオード34と充電回路33を介してバッテリー17に充電する。この補助太陽光パネル19には、車体10に取り付けた車両本体用太陽光パネル19a、前輪11のフェンダーカバーの両側に取り付けた前輪フェンダー用太陽光パネル19b、後輪12のフェンダーカバーの両側に取り付けた後輪フェンダー用太陽光パネル19c、車体10に取り付けられ、走行時に折り畳んであり、駐車時に広げて使用する折りたたみ用太陽光パネル19d、荷かごに取り付けた荷かご用太陽光パネル19f、荷台に取り付けた荷台用太陽光パネル19g、チェーンカバーに取り付けたチェーンカバー用太陽光パネル19hなどを必要に応じて取り付ける。これらの補助太陽光パネル19により、車輪用太陽光パネル18の発電量に加えて、35〜50W程度を増やすことができる。この補助太陽光パネル19は、あくまでも車輪用太陽光パネル18で不足する電力の補助のためであり、必要とする電力量、走行時の風の抵抗、車両の重量その他の使用目的に応じて選択的に取り付けられる。
前記実施例で示した非接触給電装置29は、図8に示すように、前輪11に取り付けた前輪用太陽光パネル18a側の給電コイル30と車輪支柱40側の受電コイル31を、互いにわずかな間隙を置いて回転軸25の周囲に対峙させて取り付ける。また、後輪12にても同様である。
しかし、これに限るものではなく、図7に示すように、前輪11における前輪用太陽光パネル18a側の給電コイル30は、前輪11の外周縁近くに取り付け、この給電コイル30と互いにわずかな間隙を置いて車輪支柱40に対峙させて取り付けるようにすることもできる。
このような構成とすることにより、前輪11が1回転する毎に給電コイル30と受電コイル31が互いに接近して給電コイル30から受電コイル31に給電する。後輪12にても同様の構成とすることができる。
前記モーター16は、回生モーターを用いることにより、電動自転車が下り坂などで、ペダル15を踏まずに走行していることを検知したとき、この回生モーターで発電してバッテリー17に充電することができる。
前記実施例では、車輪駆動のためのモーター16を後輪12側に取り付けたが、前輪11側であってもよい。
車輪用太陽光パネル18又は補助太陽光パネル19からの給電に加えて図4に示すように、外部電源35からAC/DC変換回路36、インバータ28、非接触給電装置29の給電コイル30と受電コイル31、整流平滑回路32、充電回路33を経てバッテリー17に給電するようにしてもよい。
10…車体、11…前輪、12…後輪、13…ハンドル、14…サドル、15…ペダル、16…モーター、17…バッテリー、18…車輪用太陽光パネル、19…補助太陽光パネル、20…スポーク、21…横風の煽り防止用風通し孔、22…ディスクホイール、23…タイヤ、24…リム、25…回転軸、28…インバータ、29…非接触給電装置、30…給電コイル、31…受電コイル、32…整流平滑回路、33…充電回路、34…逆流阻止ダイオード、35…外部電源、36…AC/DC変換回路、40…車輪支柱、41…駐輪スタンド、42…タイヤガイド。

Claims (9)

  1. 車体にバッテリーとモーターを搭載し、このモーターで車輪駆動による走行をアシストする電動アシスト軽車両において、
    前記車輪の側面に車輪用太陽光パネルを取り付けて円盤状に構成し、この車輪用太陽光パネル側と前記車体側との間に、前記車輪用太陽光パネルに接続した給電コイルと、前記バッテリーに接続した受電コイルからなる非接触給電装置を、間隙をもって非接触で設けたことを特徴とする電動アシスト軽車両。
  2. 給電コイルは、扁平な円筒体の送電側ケースに送電側コイルを収納し、同様に、受電コイルは、扁平な円筒体の受電側ケースに受電側コイルを収納し、これらの給電コイルと受電コイルをわずかな間隙をもって非接触で対峙してなることを特徴とする請求項1記載の電動アシスト軽車両。
  3. 給電コイルと受電コイルは、中央に孔の開いたドーナツ状に形成し、それぞれ車輪の車軸に遊嵌して対峙してなることを特徴とする請求項2記載の電動アシスト軽車両。
  4. 給電コイルは、車輪の外周縁近くに取り付け、受電コイルは、車輪支柱に取り付けてなることを特徴とする請求項2記載の電動アシスト軽車両。
  5. 車輪用太陽光パネルは、前輪と後輪の両面に取り付け、両面のそれぞれの車輪用太陽光パネルに非接触給電装置の給電コイルを接続し、これらの給電コイルに対峙して車体側に非接触給電装置の受電コイルを設けたことを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の電動アシスト軽車両。
  6. 車輪の側面に車輪用太陽光パネルを取り付けて円盤状に構成し、この円盤の一部に横風の煽り防止用風通し孔を形成したことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の電動アシスト軽車両。
  7. 駐輪スタンドに設けた駐輪用太陽光パネルに非接触給電装置の給電コイルを接続し、この給電コイルを車体に設けた非接触給電装置の受電コイルと非接触で対峙してなることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の電動アシスト軽車両。
  8. 車輪の車輪用太陽光パネルに加えて、車体に補助の補助太陽光パネルを設け、この補助太陽光パネルをバッテリーに接続したことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の電動アシスト軽車両。
  9. モーターは、回生モーターからなることを特徴とする請求項1記載の電動アシスト軽車両。
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