JP2020061918A - Superconductive power creation and storage system for electric vehicle, and platform - Google Patents

Superconductive power creation and storage system for electric vehicle, and platform Download PDF

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Abstract

To provide a superconductive power creation and storage system for electric vehicle and platform in which a vehicle itself creates and stores electric energy required for traveling by superconductive power generation, for effectively using energy of an electric automobile and the like and improving a travel distance.SOLUTION: In an electric vehicle, a superconductive power creation and storage system and platform 1 includes at least one of: a power generator 40 which is coupled to a non-drive wheel at the time of speed reduction or when the speed reduction is required; a refrigeration device cooling the power generator; a battery 20 which charges electricity superconductive generated by cooling the power generator with the refrigeration device; an electric motor 11 which drives a driving wheel and performs regenerative power generation; and a power generating device (a solar panel 30 and a solar thermal power generator 90) using natural energy). The superconductive power creation and storage system and platform 1 is composed of a DC-DC converter 22 and a converter 23 for charging electricity generated by the electric motor or the power generating device to a battery.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電動車両において、冷凍装置により超電導発電を行う発電機を所定の場合に非駆動輪に連結して超電導発電を行い、該発電された電気をバッテリに充電すると共に、インホイルモータを装着した駆動輪で減速時などに回生発電を行い、さらに、太陽光、風力又は太陽熱などの自然エネルギーを利用した発電を併用して、走行中のみならず駐停車中にもバッテリに充電可能とすることにより、従来の電動車両よりも走行距離を向上させる電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォームに関する。   The present invention, in an electric vehicle, connects a generator that performs superconducting power generation by a refrigerating device to a non-driving wheel in a predetermined case to perform superconducting power generation, and charges the battery with the generated electricity, and an in-wheel motor. The mounted drive wheels generate regenerative power when decelerating, etc., and also use power generation using natural energy such as sunlight, wind power or solar heat to charge the battery not only while driving but also when parked or parked. By doing so, the present invention relates to a superconducting power storage system and platform for an electric vehicle that can improve the mileage compared to the conventional electric vehicle.

従来、電気自動車は、燃料不要で排気ガスを発生しない次世代のモビリティとして注目を集めており、低CO、低燃費、電力貯蔵などの利点を活かした様々な車種が次々と開発されている。
しかし、世界各国の自動車メーカーが電気自動車を開発し、製品化しているものの、エンジン車やハイブリッド車に比べると電気自動車の普及はまだ進んでいるとはいえない。
電気自動車の普及を妨げている要因としては、主に次のようなことが考えられる。
(1)1回の充電で走行できる距離が短い。(2)充電に時間がかかる。(3)充電スタンドなどのインフラ整備がまだ十分ではなく、外出先で充電できる場所が少ない。
以上の要因のなかでも、一番の問題は、やはり(1)の1回の充電で走行できる距離が短い点にあると考えられる。
そこで、電気自動車の走行距離を延長するために、現在いろいろと開発されている技術を、このような電気自動車の普及を妨げている要因の解決に応用することが考えられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, electric vehicles have been attracting attention as next-generation mobility that does not require fuel and does not generate exhaust gas, and various vehicle models that take advantage of low CO 2 , low fuel consumption, electric power storage, etc. are being developed one after another. .
However, even though automobile manufacturers around the world have developed and commercialized electric vehicles, it cannot be said that the spread of electric vehicles is much more advanced than engine vehicles and hybrid vehicles.
The following factors can be considered as factors that hinder the spread of electric vehicles.
(1) The distance that can be traveled with one charge is short. (2) Charging takes time. (3) Infrastructure such as charging stations is not yet fully developed, and there are few places where you can recharge on the go.
Among the above factors, it is considered that the biggest problem is that the distance that can be traveled by one charge in (1) is short.
Therefore, in order to extend the mileage of an electric vehicle, it is conceivable to apply various technologies currently being developed to solve the factors that hinder the spread of such an electric vehicle.

特許文献1には、車輪を適切に回転させつつ、車体側と車輪との間において多自由度の振動制御を行うインホイルモータに関する技術が開示されている。
この装置は、車輪を回転させる駆動トルクを発生するインホイルモータを、車体側の中間部材に固定されたステータと、車体側の中間部材に対して回転可能にかつ回転軸に直交する面内の並進方向への相対移動可能に支持されたホイルに固定されたロータと、により構成する。
そして、ステータとロータとの間に電磁力を作用させることで、ホイルを車体側に対して回転させつつ並進方向へ相対移動させることを可能にするものである。
Patent Document 1 discloses a technique relating to an in-wheel motor that performs vibration control with multiple degrees of freedom between a vehicle body side and a wheel while appropriately rotating the wheel.
This device includes an in-wheel motor that generates a driving torque for rotating a wheel, a stator fixed to an intermediate member on the vehicle body side, and an in-wheel motor in a plane that is rotatable with respect to the intermediate member on the vehicle body side and is orthogonal to the rotation axis. And a rotor fixed to a wheel supported so as to be relatively movable in the translational direction.
Then, by applying an electromagnetic force between the stator and the rotor, the wheel can be relatively moved in the translational direction while being rotated with respect to the vehicle body side.

特許文献2には、天然ガスを燃料として用いて走行する自動車において、超電導現象を利用した効率の高い超電導機器を用いることにより、さらにエネルギー損失の少ない電気エネルギーの利用を可能とする車載超電導機器の冷却システム及び超電導利用自動車に関する技術が開示されている。
この装置は、液化天然ガスを収容するタンク及びこの天然ガスを用いて駆動力を得る天然ガス利用機関を備えた自動車に搭載された超電導機器と、前記超電導機器を収容した状態で超電導冷却媒体が充填されることにより超電導機器を低温状態に保つことができる保冷容器と、液化天然ガスを冷熱源として圧縮によって昇温させた超電導冷却媒体を冷却する熱交換器とを有するものである。
Patent Document 2 discloses a vehicle-mounted superconducting device that enables use of electric energy with less energy loss by using a highly efficient superconducting device that utilizes a superconducting phenomenon in an automobile that runs using natural gas as a fuel. Techniques related to cooling systems and vehicles utilizing superconductivity are disclosed.
This device includes a superconducting device mounted on a vehicle equipped with a tank for storing liquefied natural gas and a natural gas utilization engine for obtaining a driving force using this natural gas, and a superconducting cooling medium in a state where the superconducting device is housed. It has a cold insulation container that can keep the superconducting device in a low temperature state by being filled, and a heat exchanger that cools the superconducting cooling medium whose temperature is raised by compression using liquefied natural gas as a cold heat source.

特許文献3には、バッテリを常に充電した状態に保ち、大量の電力消費にも耐えるソーラーシステムを備えた自動車に関する技術が開示されている。
この装置は、太陽電池と、主バッテリと、補助バッテリと、変換器とを有する。太陽電池は車体上部に設けられ、主バッテリに電気的に接続されて主バッテリを充電可能である。補助バッテリは太陽電池及び主バッテリに電気的に接続されて太陽電池により充電可能でかつ主バッテリを充電可能である。変換器は補助バッテリに電気的に接続されて補助バッテリの電力を直流から100V電圧の交流に変換するよう構成されている。
Patent Document 3 discloses a technique related to an automobile provided with a solar system that keeps a battery always charged and withstands a large amount of power consumption.
The device comprises a solar cell, a main battery, an auxiliary battery and a converter. The solar cell is provided on the upper part of the vehicle body and electrically connected to the main battery to charge the main battery. The auxiliary battery is electrically connected to the solar cell and the main battery and can be charged by the solar cell and can charge the main battery. The converter is electrically connected to the auxiliary battery and is configured to convert the power of the auxiliary battery from direct current to alternating current of 100 V voltage.

特開2007−160973号公報JP, 2007-160973, A 特開2007−089297号公報JP, 2007-089297, A 実用新案登録第3043098号公報Utility model registration No. 3043098

しかし、特許文献1には、回生エネルギーの回収や他の発電装置と組み合わせて創蓄電を行い、電気自動車などの車両の走行距離を延長するための技術は開示されていない。   However, Patent Document 1 does not disclose a technique for extending the mileage of a vehicle such as an electric vehicle by collecting regenerative energy or combining with another power generation device to generate and store electricity.

また、特許文献2は、燃料電池により超電導を用いて発電を行い、これによって車両を走行させるものであるが、回生エネルギーを用いて超電導発電を行う技術や他の発電装置と組み合わせて創蓄電を行い、電気自動車などの車両の走行距離を延長するための技術は開示されていない。   Further, in Patent Document 2, a fuel cell is used to generate electric power using superconducting power to drive a vehicle. However, a technique for performing superconducting electric power generation using regenerative energy or another power generating device is combined to generate power. However, no technique is disclosed for extending the travel distance of a vehicle such as an electric vehicle.

また、特許文献3は、バッテリを常に充電した状態に保ち、大量の電力消費にも耐えるソーラーシステムを備えた自動車に関するものであるが、回生エネルギーの回収や他の発電装置と組み合わせて創蓄電を行い、電気自動車などの車両の走行距離を延ばす技術は開示されていない。   Further, Patent Document 3 relates to a vehicle equipped with a solar system that keeps a battery always charged and withstands a large amount of power consumption, but collects regenerative energy or combines with another power generation device to create and store electricity. However, no technique is disclosed for extending the travel distance of a vehicle such as an electric vehicle.

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、電気自動車などの車両において、電気自動車の普及を妨げている要因を解消するために、従来の電気自動車などのエネルギーの有効利用と走行距離を向上させることを目指し、車両自体が走行に必要な電気エネルギーを超電導発電などにより創出し蓄電を行う電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォームを提供する。   The present invention has been made in view of the above problems, and in vehicles such as electric vehicles, in order to eliminate the factors that prevent the spread of electric vehicles, the effective use of energy in conventional electric vehicles and the like. To provide a superconducting power storage system and platform for an electric vehicle, which aims at improving utilization and mileage, by which the vehicle itself generates electric energy necessary for traveling by superconducting power generation or the like to store electricity.

上記課題を解決するために、本発明に係る電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォームは、減速時又は減速する必要があるときに非駆動輪に連結される発電機と、該発電機を冷却する冷凍装置と、前記発電機は該冷凍装置により冷却されて超電導発電し、該発電された電気を充電するバッテリと、から構成されたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a superconducting wound power storage system and a platform for an electric vehicle according to the present invention include a generator connected to non-driving wheels when decelerating or when deceleration is required, and the generator. It is characterized by comprising a refrigerating apparatus for cooling, and a battery for cooling the refrigerating apparatus to generate superconducting electric power by the refrigerating apparatus and charge the generated electricity.

また、本発明に係る電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォームは、上記構成に加え、さらに、駆動輪を駆動すると共に回生発電する電動機と、自然エネルギーを利用した発電装置と、のうち少なくとも一つを備え、前記電動機又は発電装置により発電された電気をバッテリに充電する装置と、から構成されたことを特徴とする。   Further, the superconducting electric power storage system and platform for an electric vehicle according to the present invention, in addition to the above configuration, at least one of a motor for driving the drive wheels and regenerative power generation, and a power generation device using natural energy. And a device for charging the battery with electricity generated by the electric motor or the power generation device.

また、駆動輪を駆動すると共に回生発電する電動機は、インホイルモータであることを特徴とする。   The electric motor that drives the drive wheels and regenerates power is an in-wheel motor.

また、自然エネルギーを利用した発電装置は、太陽光発電、風力発電又は太陽熱発電のうちいずれか一以上であることを特徴とする。   Further, the power generation device using natural energy is characterized by being at least one of solar power generation, wind power generation, and solar thermal power generation.

また、太陽光発電による発電装置は、車両のルーフやボンネットなどの車両表面に備えたソーラーパネルと、太陽光によりソーラーパネルで発電した直流電圧をバッテリに充電可能な電圧に昇圧するDC−DCコンバータと、から構成されていることを特徴とする。   Further, a photovoltaic power generation device includes a solar panel provided on a vehicle surface such as a roof and a hood of a vehicle, and a DC-DC converter for boosting a DC voltage generated by the solar panel by sunlight to a voltage with which a battery can be charged. It is characterized by being composed of and.

また、風力発電による発電装置は、車両のルーフや車体の前部に配設された風力で回転する風車により発電する発電機と、該発電機の発電電圧を、バッテリに充電可能な電圧に変換するコンバータと、から構成されていることを特徴とする。   In addition, a power generator using wind power generation is a generator that generates power by a wind turbine that rotates on the wind and that is installed in the roof of the vehicle or in the front of the vehicle body, and the generated voltage of the generator is converted into a voltage that can be charged into a battery. It is characterized by comprising a converter and a converter.

また、太陽熱発電による発電装置は、車両のルーフに配設された太陽光を集める断面放物線状に湾曲した集光ミラーと、該集光ミラーの焦点の位置に配設され液体を通す集熱管と、集熱管で発生した蒸気により駆動されて発電するタービン発電機と、該発電機の発電電圧を、バッテリに充電可能な電圧に変換するコンバータと、から構成されていることを特徴とする。   Further, a power generation device using solar thermal power generation includes a condenser mirror, which is arranged on a roof of a vehicle and has a curved parabolic shape for collecting sunlight, and a heat collection tube which is disposed at a focal point of the condenser mirror and allows liquid to pass therethrough. A turbine generator that is driven by steam generated in the heat collecting tube to generate electric power, and a converter that converts a generated voltage of the generator into a voltage that can be charged in a battery.

また、電動車両は、ハイブリッド車又は電気自動車であることを特徴とする。   Further, the electric vehicle is a hybrid vehicle or an electric vehicle.

また、該冷凍装置で該発電機の冷却に使用する冷媒は、液体窒素であることを特徴とする。   The refrigerant used for cooling the generator in the refrigeration system is liquid nitrogen.

また、該冷凍装置で該発電機の冷却に使用する冷媒は、液体ヘリウム又は液体冷却媒体全般を含むものであることを特徴とする。   Further, the cooling medium used for cooling the generator in the refrigerating apparatus includes liquid helium or a liquid cooling medium in general.

また、超電導状態で発電する発電機を非駆動輪に連結するために、アクセルペダルの踏み込み検出手段と、ブレーキペダルの踏み込み検出手段と、警報信号発生手段と、各手段からの信号により減速時又は減速する必要を判断する手段と、当該判断する手段により発電機に非駆動輪を連結又は切り離しする手段と、を備えたことを特徴とする。   Further, in order to connect the generator that generates power in the superconducting state to the non-driving wheels, accelerator pedal depression detection means, brake pedal depression detection means, alarm signal generation means, and signals from each means are used during deceleration or It is characterized in that it is provided with means for judging the necessity of deceleration, and means for connecting or disconnecting the non-driving wheel to the generator by the judgment means.

また、冷凍装置の温度制御は、該断熱槽に充填された冷媒温度を計測する温度センサと、冷媒を加熱する手段と、を備え、該温度センサにより計測した温度が冷媒の沸点以上であるときは冷却し、沸点未満であるときは冷却を停止し、凝固点の近傍以下であるときは冷却を停止すると共に該冷媒を加熱する手段により加熱することを特徴とする。   Further, the temperature control of the refrigeration system is provided with a temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant filled in the heat insulation tank, and means for heating the refrigerant, and when the temperature measured by the temperature sensor is equal to or higher than the boiling point of the refrigerant. Is cooled, and when the temperature is below the boiling point, the cooling is stopped. When the temperature is below the freezing point, the cooling is stopped and the refrigerant is heated by means for heating.

すなわち、本発明に係る電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォームの実施態様は、冷凍装置により超電導発電を行う発電機を所定の場合に非駆動輪に連結し、走行中の非駆動輪の回転エネルギーで当該発電機を駆動させて発電を行い、該発電された電気をバッテリに充電する創蓄電の系統により構成されたものである。   That is, the embodiment of the superconducting wound power storage system and platform for an electric vehicle according to the present invention is to connect a generator that performs superconducting power generation by a refrigerating device to a non-driving wheel in a predetermined case, and to It is configured by a system for generating and storing electricity by driving the generator with rotational energy to generate electricity and charging the generated electricity in a battery.

また、これに加えて、本発明に係る電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォームの実施態様は、車両の駆動輪に装着されて走行すると共に、回生発電するインホイルモータ又は回生発電するインホイルモータ以外の電動機と、回生発電した電気をバッテリに充電する創蓄電の系統により構成されたものである。   In addition to this, an embodiment of a superconducting wound power storage system and a platform for an electric vehicle according to the present invention is mounted on a drive wheel of a vehicle to run, and an in-wheel motor or an in-wheel motor for regenerative power generation for regenerative power generation. It is composed of an electric motor other than the wheel motor, and a system for generating and storing electricity for charging the battery with regenerated electric power.

さらに加えて、本発明に係る電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォームの実施態様は、自然エネルギーである太陽光発電、風力発電又は太陽熱発電などにより発電した電気をバッテリに創蓄電する系統により構成されたものである。
この系統は、例えば、車両表面にソーラーパネルを備え、走行中及び駐停車中に太陽光によりソーラーパネルで発電した電気を、DC−DCコンバータを介してバッテリ充電するよう構成されている。
また、車両前部に風力発電機を備え、走行中に車両が受ける風力により風車を回転させて発電した電気を、コンバータを介してバッテリに充電するよう構成されている。
また、車両ルーフに太陽熱集光機を備え、太陽光の熱エネルギーにより発電した電気を、コンバータを介してバッテリに充電するよう構成されている。
In addition, the embodiment of the superconducting power storage system and platform for an electric vehicle according to the present invention is a system for generating and storing electricity in a battery, which is generated by natural energy such as photovoltaic power generation, wind power generation or solar thermal power generation. It is composed.
This system is provided with, for example, a solar panel on the surface of the vehicle, and is configured to charge the battery with electricity generated by the solar panel by sunlight during traveling and parking, through a DC-DC converter.
Further, a wind power generator is provided in the front of the vehicle, and the wind turbine is rotated by the wind force received by the vehicle while the vehicle is running to generate electricity to charge the battery through the converter.
Further, the vehicle roof is provided with a solar heat concentrator, and is configured to charge the battery with electricity generated by the thermal energy of sunlight through the converter.

請求項1の発明によれば、冷凍装置により超電導発電を行う発電機を所定の場合に非駆動輪に連結し、走行中の非駆動輪の回転エネルギーで当該発電機を駆動させて発電を行い、該発電された電気をバッテリに充電することにより、走行距離を延長することができる。   According to the invention of claim 1, a generator for performing superconducting power generation by the refrigerating device is connected to the non-driving wheels in a predetermined case, and the rotating energy of the non-driving wheels drives the generator to generate electric power. By charging the battery with the generated electricity, the traveling distance can be extended.

請求項2の発明によれば、請求項1の発明に加えて、さらに、インホイルモータ又はインホイルモータ以外の電動機による回生発電や、太陽光、風力及び太陽熱などの自然エネルギーの利用により創蓄電を行うため、さらに走行距離を延長することができる。   According to the invention of claim 2, in addition to the invention of claim 1, regenerative power generation by an in-wheel motor or an electric motor other than the in-wheel motor, and use of natural energy such as sunlight, wind power, and solar heat to create and store electricity. Therefore, the traveling distance can be further extended.

請求項3の発明によれば、駆動輪にインホイルモータを装着することにより、駆動系の省スペース化を実現してバッテリの搭載スペースを確保すると共に、駆動輪の回生ブレーキが作動時は回生発電を行い、発電した電気を、インバータを介してバッテリに充電することにより走行距離を延長することができる。併せて、車両運動制御能力を向上させ、従来の車両では困難であった車両運動、優れたスリップ防止制御及び車両の走行安定性向上などを可能とするという大きな効果を奏する。   According to the invention of claim 3, by mounting the in-wheel motor on the drive wheels, space saving of the drive system is realized to secure the battery mounting space, and the regenerative brake of the drive wheels is regenerated when operating. It is possible to extend the traveling distance by generating power and charging the battery with the generated electricity via the inverter. At the same time, it has a great effect of improving the vehicle motion control capability and enabling the vehicle motion, the excellent anti-slip control, and the improvement of the running stability of the vehicle, which were difficult in the conventional vehicle.

請求項4の発明によれば、太陽光発電、風力発電又は太陽熱発電などの自然エネルギーを併用することにより、エネルギー効率を向上させると共に、走行距離を延長することができる。また、燃料不要で排気ガスを発生しないため、低CO2、低燃費、電力貯蔵などの利点を活かして環境保護や地球温暖化対策に大きな貢献をするという効果を奏する。   According to the invention of claim 4, by using the natural energy such as the solar power generation, the wind power generation or the solar thermal power generation together, the energy efficiency can be improved and the traveling distance can be extended. Further, since no fuel is required and no exhaust gas is generated, the advantages of low CO2, low fuel consumption, electric power storage, etc. can be utilized to make a great contribution to environmental protection and global warming countermeasures.

請求項5の発明によれば、車両表面に備えたソーラーパネルにより、昼間の走行中及び駐停車中に発電された電気をバッテリに充電し、車両の走行などに利用することができるため、走行距離を延長することができると共に充電回数を減らせることができるという効果を奏する。   According to the invention of claim 5, the solar panel provided on the surface of the vehicle allows the battery to be charged with electricity generated during traveling in the daytime and during parking and stopping, so that the vehicle can travel. It is possible to extend the distance and reduce the number of times of charging.

請求項6の発明によれば、車両のルーフに配設された風力発電機で発電された電気をバッテリに充電し、車両の走行などに利用することができる。風力発電は昼夜を問わず行うことができるため、走行距離を延長することができると共に充電回数を減らせることができるという効果を奏する。   According to the invention of claim 6, the electricity generated by the wind power generator arranged on the roof of the vehicle can be charged into the battery and used for traveling of the vehicle. Since the wind power generation can be performed day and night, it is possible to extend the traveling distance and reduce the number of times of charging.

請求項7の発明によれば、車両のルーフや車体の前部に配設された太陽熱発電機により、昼間の走行中及び駐停車中に太陽光発電機で発電された電気をバッテリに充電し、車両の走行などに利用することができるため、走行距離を延長することができると共に充電回数を減らせることができるという効果を奏する。また、タービンなどから発生する排熱を車内の暖房に使用することができるという効果も奏する。   According to the invention of claim 7, the solar thermal power generator arranged on the roof of the vehicle or the front portion of the vehicle body charges the battery with electricity generated by the solar power generator during traveling in the daytime and during parking and stopping. Since it can be used for traveling of a vehicle, it is possible to extend the traveling distance and reduce the number of times of charging. Further, there is an effect that exhaust heat generated from the turbine or the like can be used for heating the inside of the vehicle.

請求項8の発明によれば、電動車両をハイブリッド車又は電気自動車とした場合は、バッテリやインバータなどの共有できる部分が多く、技術や構成要素等の共用化を図ることができる。   According to the eighth aspect of the invention, when the electric vehicle is a hybrid vehicle or an electric vehicle, there are many parts that can be shared, such as a battery and an inverter, and it is possible to share technology and components.

請求項9の発明によれば、超電導を実現するための冷媒として液体窒素を使用することにより、この分野では、高い温度での超電導の実現が可能となるため、小型の冷凍装置を使用することができ、装置の小型化、低コスト化を実現することができる。   According to the invention of claim 9, by using liquid nitrogen as a refrigerant for realizing superconductivity, it is possible to realize superconductivity at a high temperature in this field, so that a small refrigerating apparatus is used. Therefore, the device can be downsized and the cost can be reduced.

請求項10の発明によれば、超電導を実現するための冷媒として液体ヘリウム又は液体冷却媒体全般を含むものを使用することにより、極めて低い温度で超電導の実現が可能となり、超電導材料の選定の自由度を拡大することができ、超電導材料の選定の制約が緩和される。   According to the invention of claim 10, by using a liquid helium or a liquid cooling medium in general as a refrigerant for realizing superconductivity, superconductivity can be realized at an extremely low temperature, and a superconducting material can be freely selected. The degree of flexibility can be expanded, and restrictions on selection of superconducting materials can be relaxed.

請求項11の発明によれば、アクセルペダルが踏み込まれていない場合、ブレーキペダルが踏み込まれている場合及び警報信号発生部から前方車間距離や前方衝突などの警報が発生した場合に、発電機を非駆動輪に連結して発電を行い、発電した電気をバッテリに充電することができるため、走行距離を延長することができる。併せて、これらの場合において発電機が制動装置として作用するため、制動距離を短くすることができ、交通事故の発生を未然に防止すると共に、搭乗者の安全を確保することができるという大きな効果を奏する。   According to the invention of claim 11, the generator is activated when the accelerator pedal is not depressed, when the brake pedal is depressed, and when an alarm such as a front inter-vehicle distance or a front collision is generated from the alarm signal generating section. Since the battery can be charged with the generated electricity by connecting to the non-driving wheels to generate electricity, the traveling distance can be extended. In addition, in these cases, since the generator acts as a braking device, the braking distance can be shortened, the occurrence of traffic accidents can be prevented, and the safety of passengers can be secured. Play.

請求項12の発明によれば、冷凍機の内槽容器の内部の液体窒素の温度を計測して、冷凍装置の運転を制御することにより液体窒素の温度管理を適切に行い、過冷却防止のためにヒータを用いて加熱することによって、液体窒素の気化又は凝固を防止し、発電機の超電導発電を不能とするトラブルを回避することができるという大きな効果を奏する。   According to the invention of claim 12, the temperature of the liquid nitrogen in the inner tank container of the refrigerator is measured, and the operation of the refrigerating apparatus is controlled, whereby the temperature of the liquid nitrogen is appropriately controlled to prevent overcooling. Therefore, by heating with a heater, there is a great effect that vaporization or solidification of liquid nitrogen can be prevented and a trouble that disables superconducting power generation of a generator can be avoided.

本発明の実施形態による電動車両のエネルギーの系統図である。FIG. 3 is a system diagram of energy of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による電動車両の斜視図である。1 is a perspective view of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるコアレス式の永久磁石発電機の側面図である。1 is a side view of a coreless permanent magnet generator according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるコアレス式の永久磁石発電機の図3のA方向矢視による平面図である。FIG. 4 is a plan view of the coreless permanent magnet generator according to the embodiment of the present invention as viewed in the direction of arrow A in FIG. 3. 本発明の実施形態における冷凍装置の系統図である。It is a systematic diagram of the refrigerating device in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における冷凍装置の他の実施例の系統図である。It is a systematic diagram of another example of the refrigerating apparatus in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるインホイルモータの斜視図である。It is a perspective view of the in-wheel motor in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態におけるソーラーパネルの説明図である。It is explanatory drawing of the solar panel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるソーラーパネルの構成の説明図である。It is explanatory drawing of the structure of the solar panel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるソーラーパネルの接続を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the connection of the solar panel in embodiment of this invention. 本発明の実施形態におけるソーラーパネルの回路図である。It is a circuit diagram of the solar panel in the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態における風力発電機の説明図である。It is explanatory drawing of the wind power generator in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における風力発電機の系統図である。It is a systematic diagram of the wind power generator in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における太陽熱発電機の説明図である。It is explanatory drawing of the solar thermal power generator in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における太陽熱発電機の系統図である。It is a systematic diagram of the solar thermal power generator in embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るシステムの制御信号の系統図である。It is a systematic diagram of the control signal of the system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るシステムの制御を説明するフローチャートである。6 is a flowchart illustrating control of the system according to the embodiment of the invention.

以下、本発明の実施の形態における発電系統の概要について図面に基づき説明する。ただし、図面は模式的なものであり、各部の配置や寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。   Hereinafter, an outline of a power generation system according to an embodiment of the present invention will be described based on the drawings. However, the drawings are schematic, and the arrangement of each part, the ratio of dimensions, and the like do not necessarily match the actual ones.

図1は、本発明の実施の形態による電動車両のエネルギーの系統図である。また、図2は、本発明の実施の形態による電動車両の斜視図である。   FIG. 1 is a system diagram of energy of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the electric vehicle according to the embodiment of the present invention.

本発明の第一の電気エネルギー創蓄電の系統は、図1及び図2に示すように、例えば、冷凍装置60を用いて発電機40、40を冷却することにより超電導発電を可能とし、所定の条件のもとで非駆動輪である左右の後輪7、7を当該発電機40、40に連結して超電導発電を行い、発電した電気を、コンバータ23、23を介してバッテリ20に充電することにより、走行中の非駆動輪の回転エネルギーから電気エネルギーを創蓄電するものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the first electric energy generation / storage system of the present invention enables superconducting power generation by cooling the generators 40, 40 using a refrigerating device 60, for example, and Under the conditions, the left and right rear wheels 7, 7 that are non-driving wheels are connected to the generators 40, 40 to perform superconducting power generation, and the generated electricity is charged into the battery 20 via the converters 23, 23. As a result, electric energy is created and stored from the rotational energy of the non-driving wheels during traveling.

本発明の第二の電気エネルギー創蓄電の系統は、図1及び図2に示すように、例えば、車両の左右の駆動輪に装着されたインホイルモータ11、11にバッテリ20からインバータ21等を介して交流電源を供給し、インホイルモータ11、11等が前輪5、5駆動して走行すると共に、減速時など所定の場合には発電機となって回生発電した電気を、インバータ21等を介してバッテリ20に充電することにより回生エネルギーから電気エネルギーを創蓄電するものである。勿論、本発明の第二の電気エネルギー創蓄電の系統は、インホイルモータに限定されるものではなく、インホイルモータ以外の電動機であっても差し支えない。   As shown in FIGS. 1 and 2, the second electric energy generating / storage system of the present invention includes, for example, a battery 20 to an inverter 21 in the in-wheel motors 11 and 11 mounted on the left and right driving wheels of the vehicle. AC power is supplied via the in-wheel motors 11 and 11 to drive the front wheels 5 and 5 to run, and at a predetermined time such as when decelerating, the power generated as a generator is regenerated by the inverter 21 or the like. By charging the battery 20 via the regenerative energy, electric energy is created and stored. Of course, the second electric energy generating / storing system of the present invention is not limited to the in-wheel motor, and may be an electric motor other than the in-wheel motor.

本発明の第三の電気エネルギー創蓄電の系統は、自然エネルギーを利用するために、例えば、図1及び図2に示すように、太陽光のエネルギーや、図12乃至図15に示すように風力エネルギー又は太陽熱エネルギーなどから電気エネルギーを創蓄電する系統である。この系統は、例えば、太陽光発電の場合は、図2に示すように、車両のルーフなどの車両表面にソーラーパネル30を備え、走行中及び駐停車中に太陽光で発電した電気を、DC−DCコンバータ22を介してバッテリ20に充電するものである。   The third electric energy generation / storage system of the present invention utilizes natural energy, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, solar energy or wind power as shown in FIGS. 12 to 15. It is a system that creates and stores electrical energy from energy or solar heat energy. For example, in the case of solar power generation, this system is equipped with a solar panel 30 on the vehicle surface such as a roof of the vehicle as shown in FIG. 2, and DC generated electricity generated by sunlight during running and parking is stopped. -The battery 20 is charged via the DC converter 22.

また、図1及び図2に示すコントローラ100は、電動車両用の超電導式創蓄電システムの制御を行うものである。以下、各電気エネルギーを創蓄電する系統について説明する。   Further, the controller 100 shown in FIGS. 1 and 2 controls the superconducting wound power storage system for an electric vehicle. Hereinafter, a system for generating and storing each electric energy will be described.

<本発明の第一の電気エネルギー創蓄電の系統>
まず、本発明の第一の電気エネルギー創蓄電の系統である超電導発電を行う発電機40により回転エネルギーから電気エネルギーを創蓄電する系統について、例えば、非駆動輪である後輪7、7に発電機40、40を連結して発電する場合について説明する。
<First electric energy generation / storage system of the present invention>
First, regarding the system for generating and storing electric energy from rotational energy by the generator 40 that performs superconducting power generation, which is the first electric energy generating and storing system of the present invention, for example, power is generated to the rear wheels 7 and 7 that are non-driving wheels. A case where the machines 40, 40 are connected to generate power will be described.

本系統は、超電導を実現するための冷凍装置60を備えている。冷凍装置60は、図1、図5に示すように、圧縮機66と、圧縮機66により圧縮された冷媒により冷却を行う真空断熱容器61b内に挿入された冷凍機65と、2基の真空断熱容器61a内にそれぞれ設置された超電導発電を行う発電機40、40と、から構成されている。発電機40、40は、それぞれ真空断熱容器61a内の液体窒素130中に浸漬設置されて、冷凍機65により冷却される。そして、所定の場合にコントローラ100からの制御信号により、連結装置71、71を介して非駆動輪である後輪7、7の車軸72、72にそれぞれ連結され超電導発電を行う。   This system includes a refrigerating device 60 for realizing superconductivity. As shown in FIGS. 1 and 5, the refrigeration system 60 includes a compressor 66, a refrigerator 65 inserted in a vacuum heat insulation container 61 b for cooling with a refrigerant compressed by the compressor 66, and two vacuums. The heat-insulating container 61a is composed of generators 40 and 40 that perform superconducting power generation. Each of the generators 40, 40 is immersed and installed in the liquid nitrogen 130 in the vacuum heat insulation container 61 a, and cooled by the refrigerator 65. Then, in a predetermined case, a control signal from the controller 100 is connected to the axles 72, 72 of the rear wheels 7, 7 which are non-driving wheels via the connecting devices 71, 71 to perform superconducting power generation.

すなわち、後輪7、7と当該発電機40、40を連結することにより、走行中の後輪7、7の車輪の回転エネルギーにより発電機40、40を回転させ、発電機40、40による超電導発電を行い、発電された電気はコンバータ23、23において直流電圧に変換、昇圧され、ダイオード28で統合されてバッテリ20に充電される。   That is, by connecting the rear wheels 7 and 7 and the generators 40 and 40, the generators 40 and 40 are rotated by the rotational energy of the wheels of the rear wheels 7 and 7 that are running, and the superconductivity of the generators 40 and 40 is increased. Electricity is generated, and the generated electricity is converted into a DC voltage by the converters 23, 23, boosted, and integrated by the diode 28 to charge the battery 20.

本系統の発電機40には、図3、図4に示すようなコアレス式の永久磁石発電機40aを使用する。
一般的に、発電機は、回転体の表面に絶縁された導体(電機子巻線)を配置する回転子と、その周囲に固定されて、回転子に対して磁力線を形成する固定子とから構成される。
固定子は磁力線を形成する構成要素で、例えば、固定子を構成する電磁鋼板製コアにコイルを巻き、コイルに電流を流すことにより電磁石を形成して磁界を発生する。
しかし、本発明では電磁石の代わりに永久磁石を使用する。電流を消費することなく磁界を発生することができるからである。
As the generator 40 of this system, a coreless permanent magnet generator 40a as shown in FIGS. 3 and 4 is used.
Generally, a generator is composed of a rotor that arranges an insulated conductor (armature winding) on the surface of a rotor and a stator that is fixed around the rotor and forms magnetic lines of force with respect to the rotor. Composed.
The stator is a component that forms magnetic lines of force. For example, a coil is wound around a magnetic steel sheet core that constitutes the stator, and an electric current is passed through the coil to form an electromagnet to generate a magnetic field.
However, in the present invention, a permanent magnet is used instead of the electromagnet. This is because the magnetic field can be generated without consuming current.

また、回転子は、水力、火力又は風力等の外部エネルギーを駆動源として回転する構成要素であり、固定子が形成する磁力線を回転子のコイルが横切ることによって、コイルに電流が流れて発電する。本発明ではコアを有しないコアレス式を採用する。コアレス式にすることにより起動時に発生する磁場引力によるコギングトルクと呼ばれる回転に対する物理的な抵抗を抑制することができ、起動時や低速時でも円滑に回転して発電が可能となるからである。
また、回転子を永久磁石とし、固定子をコアレス式コイルとすることもできる。要は、永久磁石が発生する磁力線をコイルが相対的に横切りさえすれば発電できるからである。
The rotor is a component that rotates using external energy such as hydraulic power, thermal power, or wind power as a drive source, and when the coil of the rotor crosses the magnetic lines of force formed by the stator, current flows through the coil to generate electricity. . In the present invention, a coreless type having no core is adopted. This is because by adopting the coreless type, it is possible to suppress physical resistance to rotation called cogging torque due to a magnetic field attractive force generated at the time of starting, and it is possible to smoothly rotate and generate power even at the time of starting or at low speed.
Further, the rotor may be a permanent magnet and the stator may be a coreless coil. The point is that power can be generated only if the coil relatively crosses the line of magnetic force generated by the permanent magnet.

コアレス式の永久磁石発電機40aの回転子を永久磁石とし、固定子のコイルをコアレス式とする具体例を、図3の側面断面図及び図4の図3におけるA方向矢視の平面図に示す。両図において、本コアレス式の永久磁石発電機40aは、固定軸42と、回転ケース43と、基盤44と、複数個のコアレスコイル45と、複数個の第1永久磁石46と、複数個の第2永久磁石47とからなり、ベアリング48により回転ケース43は固定軸42に対し回転自在に支持されている。   A concrete example in which the rotor of the coreless permanent magnet generator 40a is a permanent magnet and the coil of the stator is a coreless type is shown in the side sectional view of FIG. 3 and the plan view of FIG. Show. In both figures, a coreless permanent magnet generator 40a includes a fixed shaft 42, a rotating case 43, a base 44, a plurality of coreless coils 45, a plurality of first permanent magnets 46, and a plurality of first permanent magnets 46. The rotating case 43 is composed of a second permanent magnet 47, and is rotatably supported by the fixed shaft 42 by a bearing 48.

基盤44には、外周に沿って貫通状態で形成された複数のコイル収容孔51がリング状に並んでいる。そして、図示例では21個のコアレスコイル45が、コイル収容孔51の巻線部53内に個々に収容固定されている。また、コアレスコイル45は三相に結線されているとともに、各コアレスコイル45は夫々一層巻きにされており、三相交流を得ることができる。   A plurality of coil housing holes 51 formed in a penetrating state along the outer periphery are arranged in a ring shape on the base 44. In the illustrated example, 21 coreless coils 45 are individually housed and fixed in the winding portion 53 of the coil housing hole 51. Further, the coreless coils 45 are connected in three phases, and each coreless coil 45 is wound in a single layer, so that a three-phase alternating current can be obtained.

複数個の第1永久磁石46は、回転ケース43の内面に固定され、コアレスコイル45の一方の面に対向してリング状に配設される。第1永久磁石46と同数個で反対極性の第2永久磁石47は、回転ケース43の内面に固定され、コアレスコイル45の他方の面に対向して第1永久磁石46と互いに向かい合う位置にリング状に配設される。   The plurality of first permanent magnets 46 are fixed to the inner surface of the rotating case 43, and are arranged in a ring shape so as to face one surface of the coreless coil 45. The second permanent magnets 47, which are the same in number as the first permanent magnets 46 and have opposite polarities, are fixed to the inner surface of the rotating case 43, and face the other surface of the coreless coil 45 so as to face the first permanent magnets 46. Are arranged in a shape.

これにより、第1永久磁石46から第2永久磁石47へ、又は、その逆に向けてコアレスコイル45の空心部52を貫く磁力線が形成される。また、各永久磁石46、47の、隣り合う磁石の極性は同じ側の面で互いに反対の極性である。   As a result, magnetic force lines are formed from the first permanent magnet 46 to the second permanent magnet 47, or vice versa, which penetrate the air-core portion 52 of the coreless coil 45. Further, the polarities of the adjacent magnets of the permanent magnets 46 and 47 are opposite to each other on the same side surface.

各永久磁石46、47とコアレスコイル45、45の数の比は、共に4対3としている。これにより、コアレスコイル45を三相結線することができる。   The ratio of the numbers of the permanent magnets 46, 47 to the number of the coreless coils 45, 45 is 4: 3. As a result, the coreless coil 45 can be connected in three phases.

また、図4に示すように、各永久磁石46、47の幅(w2)はコアレスコイル45、45の幅(w1)よりも若干小さくなっている。なお、幅とは、基盤44の周方向に沿った長さである。 このような構成とすることにより、各永久磁石46、47とコアレスコイル45、45の位置関係に係わらずコアレスコイル45に流れる電流の向きが、全てのコアレスコイル45において相互に同一となり、常に安定した起電力を得ることができる。   Further, as shown in FIG. 4, the width (w2) of each permanent magnet 46, 47 is slightly smaller than the width (w1) of the coreless coils 45, 45. The width is a length along the circumferential direction of the base 44. With such a configuration, the directions of the currents flowing through the coreless coils 45 are the same in all the coreless coils 45 regardless of the positional relationship between the permanent magnets 46, 47 and the coreless coils 45, 45, and the coreless coils 45 are always stable. The generated electromotive force can be obtained.

発電機40は、上記コアレス式の永久磁石発電機40aを複数個使用し、金属製のケースに収納して構成される。   The power generator 40 is configured by using a plurality of coreless permanent magnet power generators 40a and housing them in a metal case.

発電機40が、走行中に車軸72に連結されると、車軸72の回転に連動して回転ケース43が回転し、これによって、コアレスコイル45が各永久磁石46、47間に形成される磁力線を横切ることによりコアレスコイル45に誘導電流が流れ、発電を行う。
発電された三相交流電圧は、図1及び図5に示すように、コンバータ23により所定の直流電圧に変換され、バッテリ20に充電される。
When the generator 40 is connected to the axle 72 during traveling, the rotating case 43 rotates in association with the rotation of the axle 72, which causes the coreless coil 45 to form a magnetic field line between the permanent magnets 46 and 47. An electric current is caused to flow through the coreless coil 45 by crossing over, and power is generated.
As shown in FIGS. 1 and 5, the generated three-phase AC voltage is converted into a predetermined DC voltage by the converter 23, and the battery 20 is charged.

次に、当該発電機40を冷却し、超電導発電を行うための液体窒素循環型の冷凍装置60について説明する。
超電導とは、特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激に減少し、電気抵抗がゼロになる現象のことをいう。発電機40内のコイルの材料に銅を使用した場合には、銅線の電気抵抗により電流の抵抗損失が発生すると共に、抵抗損失による発熱等の問題があった。このような問題点を解決するために銅線の線径を太くするなどの対策をとる必要があった。
Next, a liquid nitrogen circulation type refrigerating apparatus 60 for cooling the generator 40 and performing superconducting power generation will be described.
Superconductivity refers to a phenomenon in which when a substance such as a specific metal or compound is cooled to a very low temperature, the electric resistance sharply decreases and the electric resistance becomes zero. When copper is used as the material of the coil in the generator 40, electric resistance of the copper wire causes a current resistance loss, and there is a problem such as heat generation due to the resistance loss. In order to solve such a problem, it was necessary to take measures such as increasing the diameter of the copper wire.

そこで、発電機40のコイル材として超電導材料を採用することにより、超電導状態下において電気抵抗をゼロにすることができるため、これらの問題点を悉く解決することができる。この結果、線径を細くすることができる他、発熱対策も不要となる他、電気抵抗によるエネルギーロスがゼロになる効果を奏する。   Therefore, by adopting a superconducting material as the coil material of the generator 40, the electric resistance can be reduced to zero under the superconducting state, so that these problems can be solved. As a result, the wire diameter can be reduced, no heat generation measures are required, and the energy loss due to electric resistance can be reduced to zero.

超電導を実現するためには、まず、発電機40のコアレスコイル45の材料を銅から超電導材料に代える。具体的には、ビスマス系高温超電導線材DI−BSCCOなどがある。
次に、発電機40のコアレスコイル45を、極低温の環境下に置く必要がある。このために、発電機40、40のコアレスコイル45に使用している超電導線材の冷却用の冷媒として、例えば、液体窒素130の循環型の冷凍装置60を採用する。
In order to realize superconductivity, first, the material of the coreless coil 45 of the generator 40 is changed from copper to a superconducting material. Specifically, there is bismuth-based high temperature superconducting wire DI-BSCCO and the like.
Next, the coreless coil 45 of the generator 40 needs to be placed in a cryogenic environment. For this reason, as a cooling medium for cooling the superconducting wire used in the coreless coil 45 of the generators 40, 40, for example, a circulation type refrigeration system 60 of liquid nitrogen 130 is adopted.

図5は、本発明の実施形態に使用する液体窒素循環型の冷凍装置60の構成を示す図である。本図に示すように、冷凍装置60は、各発電機40を収納する2基の真空断熱容器61aと、冷凍機65を収納する1基の真空断熱容器61bとから構成される。   FIG. 5: is a figure which shows the structure of the refrigerating apparatus 60 of the liquid nitrogen circulation type used for embodiment of this invention. As shown in the figure, the refrigerating apparatus 60 is composed of two vacuum heat insulating containers 61a for accommodating the generators 40 and one vacuum heat insulating container 61b for accommodating the refrigerator 65.

そして、真空断熱容器61aの内槽容器62内に液体窒素130を満たし、その中に発電機40を浸漬設置し、冷凍機65により冷却した液体窒素130を当該内槽容器62内に循環させることで、発電機40を冷却してコアレスコイル45の超電導を実現し、発電機40による超電導発電を行う。
勿論、冷媒は液体窒素130に限定されるものではなく、液体ヘリウム又は液体冷却媒体全般を使用しても差し支えない。
Then, the inner tank container 62 of the vacuum heat insulating container 61a is filled with the liquid nitrogen 130, the generator 40 is immersed therein, and the liquid nitrogen 130 cooled by the refrigerator 65 is circulated in the inner tank container 62. Then, the generator 40 is cooled to realize superconductivity of the coreless coil 45, and superconducting power generation is performed by the generator 40.
Of course, the refrigerant is not limited to the liquid nitrogen 130, and liquid helium or a liquid cooling medium in general may be used.

具体的構成としては、真空断熱容器61aは、液体窒素130を満たした方形状の内槽容器62に当該発電機40を浸漬設置し、さらに、内槽容器62の周りを断熱材64で覆って外槽容器63に収納し、外槽容器63の内部を真空断熱する。これにより、液体窒素130の断熱を行う。内槽容器62には、熱伝導率の高い、例えば、銅を使用する。銅を使用することによって、発電機40の冷却効果を高めることができる。また、内槽容器62には液体窒素130の温度の計測監視を行うための温度センサ131を備えている。さらに、必要があれば、温度制御を行うためのヒータ132を備えてもよい。   As a specific configuration, in the vacuum heat insulating container 61a, the generator 40 is immersed and installed in a rectangular inner tank container 62 filled with liquid nitrogen 130, and further, the circumference of the inner tank container 62 is covered with a heat insulating material 64. It is housed in the outer tank container 63, and the inside of the outer tank container 63 is vacuum-insulated. As a result, the liquid nitrogen 130 is thermally insulated. For the inner tank container 62, for example, copper having a high thermal conductivity is used. By using copper, the cooling effect of the generator 40 can be enhanced. Further, the inner tank container 62 is provided with a temperature sensor 131 for measuring and monitoring the temperature of the liquid nitrogen 130. Furthermore, if necessary, a heater 132 for controlling the temperature may be provided.

真空断熱容器61bは、外槽容器63の上部に冷凍機65を搭載し、液体窒素130を満たした方形状の内槽容器62内に冷凍機65を挿入し、内槽容器62内の液体窒素130を冷却する。また、冷凍機65は圧縮機66と接続される。圧縮機66は液体窒素130を圧縮し、冷凍機65で液体窒素130を冷却する。   In the vacuum heat insulation container 61 b, the refrigerator 65 is mounted on the outer tank container 63, and the refrigerator 65 is inserted into the rectangular inner tank container 62 filled with the liquid nitrogen 130. Cool 130. Further, the refrigerator 65 is connected to the compressor 66. The compressor 66 compresses the liquid nitrogen 130, and the refrigerator 65 cools the liquid nitrogen 130.

また、真空断熱容器61bの内槽容器62内には、各真空断熱容器61a、61aに液体窒素130を送るためのポンプ68、68を備えている。液体窒素130を移送する真空断熱容器61bと各真空断熱容器61a、61a間は、移送管69、69により連結されている。移送管69、69には熱の侵入を防ぐための断熱処理が施されている。   Further, pumps 68 and 68 for sending the liquid nitrogen 130 to the vacuum heat insulating containers 61a and 61a are provided in the inner tank container 62 of the vacuum heat insulating container 61b. The vacuum heat insulating container 61b for transferring the liquid nitrogen 130 and the respective vacuum heat insulating containers 61a, 61a are connected by transfer pipes 69, 69. The transfer pipes 69, 69 are heat-insulated to prevent heat from entering.

このように構成することにより、真空断熱容器61bにおいて冷凍機65により冷却された液体窒素130は、移送管69、69を介してポンプ68、68により各真空断熱容器61a、61aに移送され、発電機40、40を冷却し、超電導発電を実現する。内槽容器62には液体窒素130の温度の計測監視を行うための温度センサ131及び温度制御を行うためのヒータ132を備えている。   With this configuration, the liquid nitrogen 130 cooled by the refrigerator 65 in the vacuum heat insulation container 61b is transferred to the respective vacuum heat insulation containers 61a, 61a by the pumps 68, 68 via the transfer pipes 69, 69, and the power generation is performed. The machines 40, 40 are cooled to realize superconducting power generation. The inner vessel 62 is equipped with a temperature sensor 131 for measuring and monitoring the temperature of the liquid nitrogen 130 and a heater 132 for controlling the temperature.

液体窒素130は、真空断熱容器61bの外槽容器63の上部に設けた注入口67から注入される。
また、予冷のために液体窒素130を供給するためのリザーバタンクを外槽容器63の上部に搭載することもできる。これ以外については、真空断熱容器61aと同様であるので詳細な説明は省略する。
The liquid nitrogen 130 is injected from the injection port 67 provided in the upper portion of the outer tank container 63 of the vacuum heat insulating container 61b.
Further, a reservoir tank for supplying the liquid nitrogen 130 for precooling can be mounted on the upper part of the outer tank container 63. Other than this, since it is the same as the vacuum heat insulating container 61a, detailed description thereof will be omitted.

以上のような構成にすることにより、左右の後輪7、7のそれぞれのトルクで発電機40、40を駆動して超電導発電をすることができると共に、車両バランスの安定化、出力増強を図ることができる効果を有する。   With the above configuration, it is possible to drive the generators 40, 40 with the respective torques of the left and right rear wheels 7, 7 for superconducting power generation, and to stabilize the vehicle balance and enhance the output. Has the effect of being able to.

次に、本発明の実施形態に使用する冷凍装置60の、他の構成例について説明する。
図6に示す冷凍装置60は、真空断熱容器61を1基のみとし、外槽容器63の上部に冷凍機65を搭載し、液体窒素130を満たした方形状の内槽容器62内に冷凍機65を挿入し、内槽容器62内の液体窒素130を冷却する。
Next, another configuration example of the refrigerating apparatus 60 used in the embodiment of the present invention will be described.
The refrigerating apparatus 60 shown in FIG. 6 has only one vacuum heat insulating container 61, the refrigerator 65 is mounted on the upper portion of the outer tank container 63, and the refrigerator is provided in the rectangular inner tank container 62 filled with liquid nitrogen 130. 65 is inserted and the liquid nitrogen 130 in the inner tank container 62 is cooled.

また、液体窒素130を満たした内槽容器62内に発電機40を浸漬設置し、冷凍機65により冷却した液体窒素130により発電機40のコアレスコイル45を冷却して超電導発電を実現する。本構成においては、連結装置71は1台使用し、後輪7、7の回転を、車軸72、72を介して連結装置71に伝達する。そして、所定の場合にコントローラ100からの信号により、連結装置71は、車軸72、72の回転を、ギヤ装置73を介して発電機40に伝達し、当該発電機40による超電導発電を行う。発電された電気はコンバータ23において直流電圧に変換され、昇圧されてバッテリ20に充電される。ギヤ装置73は車軸72、72の回転を発電機40に伝達するほか、ギヤ比を適切に設定することによって増速機や減速機として作用し、効率的な発電を行うことができる。なお、ギヤ装置73は、図5に示す実施例において使用しても何ら差し支えはない。
上記以外は、図5に示す冷凍装置60と同様であるので詳細な説明は省略する。
なお、後輪7、7と発電機40との連結は、回生時などの所定の条件のもとで行うが、これについても詳細は後述する。
Further, the generator 40 is immersed in the inner tank container 62 filled with the liquid nitrogen 130, and the coreless coil 45 of the generator 40 is cooled by the liquid nitrogen 130 cooled by the refrigerator 65 to realize superconducting power generation. In this configuration, one connecting device 71 is used, and the rotation of the rear wheels 7, 7 is transmitted to the connecting device 71 via the axles 72, 72. Then, in a predetermined case, the coupling device 71 transmits the rotation of the axles 72, 72 to the generator 40 via the gear device 73 by a signal from the controller 100, and the superconducting power generation by the generator 40 is performed. The generated electricity is converted into a DC voltage in the converter 23, boosted and charged in the battery 20. The gear device 73 not only transmits the rotations of the axles 72, 72 to the generator 40, but also acts as a speed increaser and a speed reducer by appropriately setting the gear ratio, so that efficient power generation can be performed. The gear device 73 may be used in the embodiment shown in FIG. 5 without any problem.
Other than the above, it is the same as the refrigerating apparatus 60 shown in FIG. 5, so detailed description thereof will be omitted.
The rear wheels 7, 7 and the generator 40 are connected to each other under predetermined conditions such as during regeneration, which will also be described in detail later.

図6に示す冷凍装置60は、以上のような構成にすることにより、左右の後輪7、7の合計のトルクで発電機40を駆動することができるため、低速時でも発電機40の駆動を可能にすると共に、冷凍装置60を小型、軽量化することができる効果を有する。   The refrigerating apparatus 60 shown in FIG. 6 can drive the generator 40 with the total torque of the left and right rear wheels 7 and 7 by the above-described configuration, so that the generator 40 can be driven even at low speed. It is possible to reduce the size and weight of the refrigerating apparatus 60 while having the effect.

なお、図5に示す実施例では、真空断熱容器61bと各真空断熱容器61a、61aの合計3基を使用し、連結装置71、71により後輪7、7と各発電機40、40とを連結することにより発電する構成とした。また、図6に示す実施例では、1基の真空断熱容器61を使用し、連結装置71により後輪7、7と発電機40とを連結することにより発電する構成とした。さらに、他の実施例として、図6に示す実施例の真空断熱容器61をそれぞれ左輪7用と右輪7用に2基使用し、連結装置71、71により後輪7、7と2台の各発電機40とをそれぞれ連結することにより発電する構成としてもよい。   In the embodiment shown in FIG. 5, a total of three vacuum heat insulating containers 61b and respective vacuum heat insulating containers 61a, 61a are used, and the rear wheels 7, 7 and the respective generators 40, 40 are connected by the connecting devices 71, 71. It is configured to generate power by connecting them. Further, in the embodiment shown in FIG. 6, one vacuum heat insulating container 61 is used, and the rear wheels 7, 7 and the generator 40 are connected by the connecting device 71 to generate electric power. Further, as another embodiment, two vacuum heat insulating containers 61 of the embodiment shown in FIG. 6 are used for the left wheel 7 and the right wheel 7, respectively, and the rear wheels 7, 7 and 2 are connected by the connecting devices 71, 71. A configuration may be used in which power is generated by connecting each of the generators 40.

ちなみに、冷媒として使用する液体窒素130の沸点は、−195.8℃(77.33K)であるため、液体窒素130が液体状態を維持するよう、当該冷凍装置60は、液体窒素130をこの温度以下に保つ能力を有する。また、液体窒素130の凝固点は−210℃(63K)であり、沸点と近接しているため、過冷却により液体窒素130が凝固しないよう温度を計測監視し、温度が下がり過ぎたときは冷却を停止し、ヒータ132により加熱を行い、液体窒素130が常に液体状態を維持するよう制御する。なお制御の詳細は後述する。   By the way, since the boiling point of the liquid nitrogen 130 used as the refrigerant is −195.8 ° C. (77.33K), the refrigerating apparatus 60 keeps the liquid nitrogen 130 at this temperature so that the liquid nitrogen 130 maintains the liquid state. Has the ability to keep Further, since the freezing point of the liquid nitrogen 130 is −210 ° C. (63 K), which is close to the boiling point, the temperature is measured and monitored so that the liquid nitrogen 130 does not solidify due to supercooling, and cooling is performed when the temperature is too low. It is stopped and heated by the heater 132, and the liquid nitrogen 130 is controlled so as to always maintain a liquid state. The details of the control will be described later.

また、冷媒として液体ヘリウムを使用することもできる。液体ヘリウムの沸点は−269℃(4.2K)と、液体窒素130よりもはるかに低いため、液体ヘリウムを使用した場合は、冷凍装置60の冷凍機65は、液体窒素130の場合よりもさらに高い冷凍能力を必要とする。また、液体ヘリウには凝固点が存在しないため、ヒータ132は不要である。さらに、本発明において使用することができる冷媒は、液体窒素、液体ヘリウムに限らず、液体冷却媒体全般を含むものであることはいうまでもない。   Liquid helium can also be used as the refrigerant. Since the boiling point of liquid helium is −269 ° C. (4.2 K), which is much lower than that of liquid nitrogen 130, when liquid helium is used, the refrigerator 65 of the refrigerating apparatus 60 is even more effective than that of liquid nitrogen 130. Requires high freezing capacity. Further, since the liquid heliu has no freezing point, the heater 132 is not necessary. Further, it goes without saying that the refrigerant that can be used in the present invention is not limited to liquid nitrogen and liquid helium, and includes all liquid cooling media.

以上のように、超電導発電を行う発電機40を用いて回転エネルギーから電気エネルギーを創蓄電する系統によれば、発電機40に、コアを有しないコアレス式を採用することにより起動時に発生する磁場引力によるコギングトルクと呼ばれる回転に対する物理的な抵抗を抑制することができ、起動時や低速時でも円滑に回転して発電が可能となり、起動時に乗り心地を損なうことなく円滑に発電作動を行うことができるという効果を奏する。   As described above, according to the system for generating and storing electric energy from rotational energy by using the generator 40 that performs superconducting power generation, the magnetic field generated at start-up is adopted by adopting the coreless type without the core in the generator 40. It is possible to suppress physical resistance to rotation called cogging torque due to attractive force, and it is possible to smoothly rotate to generate electricity even at startup or at low speed, and to generate electricity smoothly without compromising the riding comfort at startup. There is an effect that can be.

また、回転子を永久磁石とし、固定子をコアレスコイル45とすることにより、磁界を発生するために電流を消費しなくてもすむ。また、コアレスコイル45が回転動作しないためコイルに懸かる機械的ストレスを低減でき、断線のおそれを低減することができる。したがって、超電導発電によりコアレスコイル45の電気抵抗がゼロとなる効果と相まって、コアレスコイル45の線径を細くすることができると共に、その分材料費も低減することができるという顕著な効果を奏する。   Further, by making the rotor a permanent magnet and the stator a coreless coil 45, it is not necessary to consume current to generate a magnetic field. Further, since the coreless coil 45 does not rotate, the mechanical stress hanging on the coil can be reduced and the risk of disconnection can be reduced. Therefore, in combination with the effect that the electric resistance of the coreless coil 45 becomes zero due to the superconducting power generation, the wire diameter of the coreless coil 45 can be reduced, and the material cost can be reduced accordingly.

また、コアレスコイル45の線径を細くすることができることにより、固定子により多くのターン数のコイルを巻くことができるため、その分、発電機40の起電力を大きくすることができるという効果を奏する。   Further, since the wire diameter of the coreless coil 45 can be made thin, a coil having a large number of turns can be wound around the stator, so that the electromotive force of the generator 40 can be correspondingly increased. Play.

また、当該発電機40のコイル材として超電導材料を採用することにより、超電導状態下において電気抵抗をゼロにすることができる他、電気抵抗によるエネルギーロスがゼロになるという効果を奏する。   Further, by adopting a superconducting material as the coil material of the generator 40, the electric resistance can be zero under the superconducting state, and the energy loss due to the electric resistance can be zero.

さらに、当該発電機40と、後述するインホイルモータ11による回生発電や太陽光、風力又は太陽熱などの自然エネルギーを利用した発電を併用することで、走行に必要な電気エネルギーを走行中に自ら創蓄電することが可能になるという効果を奏する。   Furthermore, by using the generator 40 together with regenerative power generation by an in-wheel motor 11 described later and power generation using natural energy such as sunlight, wind power, or solar heat, the electric energy required for traveling is created by itself during traveling. This has the effect of enabling storage of electricity.

<本発明の第二の電気エネルギー創蓄電の系統>
次に、本発明の第二の電気エネルギー創蓄電の系統である回生エネルギーから電気エネルギーを創蓄電する系統について、例えば、駆動輪として前輪5、5にインホイルモータ11、11を装着した場合について説明する。
<Second electric energy generation / storage system of the present invention>
Next, regarding the system for generating and storing electric energy from regenerative energy, which is the second system for generating and storing electric energy of the present invention, for example, when the in-wheel motors 11 and 11 are attached to the front wheels 5 and 5 as driving wheels, explain.

図7は、前輪5を車体2の下面内側から見た図である。本図に示すように、前輪5はダンパー18により車体2に懸架されている。ホイール15の内側のダンパー18の下端には、インホイルモータ11を装着し、インホイルモータ11等の図示しない回転軸は、図示しない伝達ギヤを介して、ホイール15の図示しないハブに連結され、前記回転軸の回転をホイール15に伝達してホイール15を回転させる。ホイール15の周縁にはタイヤ16が装着されている。また、ダンパー18の下端部には、ブレーキキャリパ13を備え、ホイール15と同心状に並設されたブレーキディスク14を制動する。さらに、ダンパー18の下端内側は、ロアアーム12により車体2に連結されると共に、ステアリングタイロッド19が回動自在に連結され、図示しないステアリング機構により前輪5、5の操舵を行う。   FIG. 7 is a view of the front wheels 5 viewed from the inside of the lower surface of the vehicle body 2. As shown in the figure, the front wheel 5 is suspended from the vehicle body 2 by a damper 18. An in-wheel motor 11 is attached to the lower end of the damper 18 inside the wheel 15, and a rotation shaft (not shown) of the in-wheel motor 11 or the like is connected to a hub (not shown) of the wheel 15 via a transmission gear (not shown). The rotation of the rotary shaft is transmitted to the wheel 15 to rotate the wheel 15. Tires 16 are attached to the periphery of the wheel 15. A brake caliper 13 is provided at the lower end of the damper 18 to brake a brake disc 14 which is concentrically arranged with the wheel 15. Further, the inside of the lower end of the damper 18 is connected to the vehicle body 2 by the lower arm 12 and the steering tie rod 19 is rotatably connected, and the front wheels 5, 5 are steered by a steering mechanism (not shown).

インホイルモータ11は、ワーヤ29によりインバータ21と接続され、インバータ21はバッテリ20と接続されている。
走行時は、バッテリ20の直流電圧がインバータ21に入力され、インバータ21で三相交流電圧に変換され、ワーヤ29を介してインホイルモータ11に入力される。インホイルモータ11は、三相交流誘導電動機で構成されている。三相交流誘導電動機の回転数は電源周波数に比例するという特性を有しているため、インホイルモータ11等の回転数は、インバータ21から供給される三相交流電圧の周波数に比例する。そして、インバータ21は、周波数指令信号が入力されることにより所定の周波数の交流を出力することができる。したがって、インバータ21の電源周波数を制御することによって、インホイルモータ11等の回転数を制御することができる。すなわち、インバータ21の周波数を制御することによって、車両の速度制御を容易かつ確実に行うことができる。この周波数指令信号は車両の運転制御システム側から行われる。
The in-wheel motor 11 is connected to the inverter 21 by the wire 29, and the inverter 21 is connected to the battery 20.
During traveling, the DC voltage of the battery 20 is input to the inverter 21, converted into a three-phase AC voltage by the inverter 21, and input to the in-wheel motor 11 via the wire 29. The in-wheel motor 11 is composed of a three-phase AC induction motor. Since the rotation speed of the three-phase AC induction motor has a characteristic of being proportional to the power supply frequency, the rotation speed of the in-wheel motor 11 etc. is proportional to the frequency of the three-phase AC voltage supplied from the inverter 21. Then, the inverter 21 can output an alternating current of a predetermined frequency when the frequency command signal is input. Therefore, by controlling the power supply frequency of the inverter 21, the rotation speed of the in-wheel motor 11 or the like can be controlled. That is, by controlling the frequency of the inverter 21, speed control of the vehicle can be performed easily and reliably. This frequency command signal is sent from the driving control system side of the vehicle.

アクセルが踏み込まれて加速する時は、インバータ21が、交流電圧の周波数を上げてインホイルモータ11に供給する。これによりインホイルモータ11は回転数を上げて車両を加速する。すなわち、加速する時は車両が走行するための電動機として作動する。一方、アクセルを解除したり、ブレーキを踏み込む等により減速しているときは、インホイルモータ11は発電機として作動する。そして、発電された交流電圧は、インバータ21により直流電圧に変換され、バッテリ20に充電される。すなわち、減速時は、インホイルモータ11は回生ブレーキとして作用すると共に、回生発電を行う。このようにして回生エネルギーを電気エネルギーとしてバッテリ20に蓄電する。   When the accelerator is depressed to accelerate, the inverter 21 increases the frequency of the AC voltage and supplies the AC voltage to the in-wheel motor 11. As a result, the in-wheel motor 11 increases the rotation speed and accelerates the vehicle. That is, when accelerating, the vehicle operates as an electric motor for traveling. On the other hand, the in-wheel motor 11 operates as a generator when decelerating by releasing the accelerator or depressing the brake. Then, the generated AC voltage is converted into a DC voltage by the inverter 21, and the battery 20 is charged. That is, during deceleration, the in-wheel motor 11 acts as a regenerative brake and also performs regenerative power generation. In this way, the regenerative energy is stored in the battery 20 as electric energy.

以上のように、インホイルモータ11等の回生エネルギーから電気エネルギーを創蓄電する系統によれば、ブレーキの踏み込みやアクセル解除などを行うと、インホイルモータ11等が発電機となって、回生発電を行い、バッテリ20に充電される。すなわち、前輪5、5を回生ブレーキとして活用すると共に、回生発電により電気エネルギーの創蓄電を行うことができる。   As described above, according to the system for generating and storing electric energy from the regenerative energy of the in-wheel motor 11 or the like, when the brake pedal is depressed or the accelerator is released, the in-wheel motor 11 or the like becomes a generator and regenerative power is generated. Then, the battery 20 is charged. That is, the front wheels 5 and 5 can be used as a regenerative brake, and electric energy can be created and stored by regenerative power generation.

また、前輪5、5に装着したインホイルモータ11で前輪5、5を独立駆動させる構成とすることにより、従来車両の車体2内に収容されていた内燃機関又はモータは、前輪5、5内に収容されることになる。また、インホイルモータ11に三相交流誘導電動機を採用し、インバータ21で駆動するよう構成することにより、従来必要であった変速機などの機構が不要となり軽量化を図ることができる。これにより、車体2内にあきスペースを確保することができるため、バッテリ20などを搭載するスペースを、拡大することができ、走行距離を延長することができるという効果を奏する。   Further, by adopting a configuration in which the front wheels 5, 5 are independently driven by the in-wheel motor 11 mounted on the front wheels 5, 5, the internal combustion engine or the motor housed in the vehicle body 2 of the conventional vehicle is Will be housed in. Further, by adopting a three-phase AC induction motor for the in-wheel motor 11 and driving the in-wheel motor 11 by the inverter 21, it is possible to reduce the weight because a mechanism such as a transmission, which has been conventionally required, is unnecessary. As a result, an open space can be secured in the vehicle body 2, so that the space for mounting the battery 20 and the like can be expanded and the traveling distance can be extended.

さらに、特にインホイルモータ11を採用することにより車両運動制御能力を向上させ、従来の車両では困難であった車両運動の実現、優れたスリップ防止制御及び車両の走行安定性向上などを可能とするという効果を奏する。   Further, particularly by adopting the in-wheel motor 11, it is possible to improve the vehicle motion control ability, to realize the vehicle motion which was difficult in the conventional vehicle, to achieve the excellent anti-slip control and to improve the running stability of the vehicle. Has the effect.

なお、以上の説明では、前輪5、5を駆動輪とし、後輪7、7を非駆動輪として、前輪5、5駆動用のインホイルモータ11を装着した例について説明したが、後輪7、7を駆動輪とし、前輪5、5を非駆動輪として、インホイルモータ11を後輪7、7に装着することもできる。すなわち、インホイルモータ11の使用は前輪5、5に限定されるものではない。また、本実施例では、インホイルモータ11を使用した場合について説明したが、回生エネルギーから電気エネルギーを創蓄電する系統は、インホイルモータ11を使用することに限定されるものではなく、回生発電機能さえあれば、インホイルモータ11でなくても構わないし、何らモータの種別を問うものでもない。   In the above description, the front wheels 5 and 5 are the driving wheels, the rear wheels 7 and 7 are the non-driving wheels, and the in-wheel motor 11 for driving the front wheels 5 and 5 is mounted. , 7 as driving wheels and the front wheels 5, 5 as non-driving wheels, the in-wheel motor 11 can be attached to the rear wheels 7, 7. That is, the use of the in-wheel motor 11 is not limited to the front wheels 5, 5. Further, in the present embodiment, the case of using the in-wheel motor 11 has been described, but the system for generating and storing electric energy from regenerative energy is not limited to using the in-wheel motor 11, and regenerative power generation is possible. It does not have to be the in-wheel motor 11 as long as it has a function, and it does not matter what kind of motor it is.

また、本発明に係る電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォームは、電気自動車に限定されるものではなく、例えば、従来のハイブリッド車又は電気自動車などに搭載されている電動機の代わりにインホイルモータ11を使用し、回生エネルギーから電気エネルギーを創蓄電する系統とすることは何ら差し支えない。   Further, the superconducting power storage system and platform for an electric vehicle according to the present invention is not limited to an electric vehicle, and for example, an in-wheel instead of an electric motor mounted in a conventional hybrid vehicle or electric vehicle. There is no problem in using the motor 11 as a system for generating and storing electric energy from regenerative energy.

<本発明の第三の電気エネルギー創蓄電の系統>
次に、本発明の第三の電気エネルギー創蓄電の系統である太陽光発電、風力発電又は太陽熱発電などの自然エネルギーを併用する例として、まず、ソーラーパネル30による太陽光発電により太陽光のエネルギーから電気エネルギーを創蓄電する系統について説明する。
<Third Electric Energy Generating and Storage System of the Present Invention>
Next, as an example of using together natural energy such as solar power generation, wind power generation, or solar thermal power generation, which is the third electric energy generation / storage system of the present invention, first, the energy of sunlight is generated by solar power generation by the solar panel 30. A system for creating and storing electric energy will be described.

ソーラーパネル30は、図8に示すように、シリコン基板を材料とする例えば150mm×150mmの平板状のソーラーセル31から構成されている。ソーラーセル31は太陽光を受光することによって、例えば、0.5V乃至1.2Vの直流電圧を発生する。しかし、インホイルモータ11を駆動するには、ソーラーセル31単体では電圧が低すぎるため、必要な電圧を得るために必要な枚数を直列に接続して使用する。   As shown in FIG. 8, the solar panel 30 is composed of, for example, a flat plate-shaped solar cell 31 made of a silicon substrate and having a size of 150 mm × 150 mm. The solar cell 31 receives sunlight to generate a DC voltage of 0.5V to 1.2V, for example. However, since the voltage of the solar cell 31 alone is too low to drive the in-wheel motor 11, the necessary number of solar cells 31 are connected in series and used.

図9に、ソーラーセル31を複数枚配列して構成したソーラーパネル30の例を示す。
本図は横6枚×縦10枚の合計60枚で構成した例である。ソーラーセル31は、周囲環境に耐えるために封止を行い、全体の強度をもたせるためにフレーム32により補強して、図2に示すように、車両のルーフやボンネット上に取り付ける。又は、車両のルーフやボンネット上に埋め込む構造にすることもできる。
FIG. 9 shows an example of a solar panel 30 configured by arranging a plurality of solar cells 31.
This figure is an example of a total of 60 sheets, which is 6 sheets in the horizontal direction and 10 sheets in the vertical direction. The solar cell 31 is sealed in order to withstand the surrounding environment, is reinforced by a frame 32 in order to have overall strength, and is mounted on the roof or hood of the vehicle as shown in FIG. Alternatively, the structure may be embedded on the roof or hood of the vehicle.

図10に、必要な電圧を得るために複数枚のソーラーセル31を直列に接続したときの接続例を示す。ソーラーパネル30に配列されたソーラーセル31は、インターコネクタ33により、本図に示すように、数珠繋ぎ状に直列に接続され、終端は背面に引き出されて出力端子34に接続される。   FIG. 10 shows a connection example when a plurality of solar cells 31 are connected in series to obtain a required voltage. The solar cells 31 arranged on the solar panel 30 are connected in series by an interconnector 33 in a daisy chain shape as shown in the figure, and the terminal ends are led out to the back and connected to the output terminals 34.

図11に、ソーラーパネル30とDC−DCコンバータ22及びバッテリ20との回路図を示す。ソーラーパネル30は、出力端子34を介してDC−DCコンバータ22の入力に接続され、DC−DCコンバータ22の出力は、バッテリ20に接続される。   FIG. 11 shows a circuit diagram of the solar panel 30, the DC-DC converter 22, and the battery 20. The solar panel 30 is connected to the input of the DC-DC converter 22 via the output terminal 34, and the output of the DC-DC converter 22 is connected to the battery 20.

バッテリ20の出力電圧は、一般的にDC300V乃至DC400V程度で使用される。一方、ソーラーパネル30の出力電圧は、ソーラーセル31単体の出力電圧と使用枚数との積によって決まる。しかし、ソーラーセル31には車両の表面積の制約があるため使用枚数に制限があり、バッテリ20の出力電圧よりも高い電圧にすることができない場合がある。DC−DCコンバータ22は、ソーラーパネル30の直流出力電圧をバッテリ20の充電に必要な直流電圧に昇圧するものである。すなわち、DC−DCコンバータ22を使用することによって、ソーラーパネル30の直流出力電圧をバッテリ20に充電可能な直流電圧に変換することができ、ソーラーセル31の使用枚数の制約を解決することができる。   The output voltage of the battery 20 is generally about DC300V to DC400V. On the other hand, the output voltage of the solar panel 30 is determined by the product of the output voltage of the solar cell 31 alone and the number of sheets used. However, since the solar cell 31 is limited in the surface area of the vehicle, the number of sheets used is limited, and it may not be possible to set the voltage higher than the output voltage of the battery 20. The DC-DC converter 22 boosts the DC output voltage of the solar panel 30 to a DC voltage required for charging the battery 20. That is, by using the DC-DC converter 22, the DC output voltage of the solar panel 30 can be converted into a DC voltage that can charge the battery 20, and the restriction on the number of solar cells 31 used can be solved. .

以上のように、太陽光発電により太陽光のエネルギーから電気エネルギーを創蓄電する系統によれば、車両のルーフなどの車両表面にソーラーパネル30を備え、太陽光発電で発電した電気を、DC−DCコンバータ22を介してバッテリ20に充電するよう構成しているため、走行中のみならず駐停車中にも創蓄電を行うことができる。   As described above, according to the system for generating and storing electric energy from the energy of sunlight by the photovoltaic power generation, the solar panel 30 is provided on the vehicle surface such as the roof of the vehicle, and the electricity generated by the photovoltaic power generation is DC- Since the battery 20 is configured to be charged via the DC converter 22, it is possible to generate and store electricity not only while traveling but also when the vehicle is parked or stopped.

このため、使用後の充電に時間を要することなく、車両の走行などに利用することができ、エネルギー効率を更に向上させると共に、走行距離を延長することができるという効果を奏する。また、燃料不要で排気ガスを発生しないため、低CO2、低環境負荷を実現することができるという効果を奏する。   For this reason, the battery can be used for traveling of the vehicle without requiring time for charging after use, and it is possible to further improve energy efficiency and extend the traveling distance. Further, since no fuel is required and no exhaust gas is generated, it is possible to achieve low CO2 and low environmental load.

次に、風力発電により風力エネルギーから電気エネルギーを創蓄電する例について説明する。風力発電を行う風力発電機80は、図12に示すように、車両のルーフ及び車体2の前部下方に複数台配設されている。風力発電機80をこの位置に配設することにより、走行中の空気は車体2の前部に当たった後、車体2の表面に沿って後方に流れてゆく。したがって、車両のルーフや車体2の前部下方に当たった空気は、それぞれの風力発電機80に備えた風車81に当たり、風車81を回転させて風力発電機80を駆動し、発電を行った後、ダクト86を経由して車体2の下面や車体2の後方に排出されてゆく。   Next, an example of generating and storing electric energy from wind energy by wind power generation will be described. As shown in FIG. 12, a plurality of wind power generators 80 for performing wind power generation are arranged below the roof of the vehicle and the front part of the vehicle body 2. By disposing the wind power generator 80 at this position, the running air hits the front part of the vehicle body 2 and then flows rearward along the surface of the vehicle body 2. Therefore, the air hitting the roof of the vehicle or the lower front portion of the vehicle body 2 hits the wind turbines 81 provided in the respective wind power generators 80, and the wind turbines 81 are rotated to drive the wind power generators 80 to generate power. , And is discharged to the lower surface of the vehicle body 2 and the rear of the vehicle body 2 via the duct 86.

風力発電機80の構成は、図13に示すように、風車81の回転軸は増速機82に連結されている。増速機82は、風車81の回転数を増加させるものである。そして、増速機82の回転軸83は、発電機84に連結されており、これによって発電機84を駆動し発電を行う。   As for the structure of the wind power generator 80, as shown in FIG. 13, the rotating shaft of the wind turbine 81 is connected to the speed increaser 82. The speed increaser 82 increases the rotation speed of the wind turbine 81. The rotary shaft 83 of the speed increaser 82 is connected to the generator 84, which drives the generator 84 to generate electricity.

発電機84は、例えば、図3、図4で説明したコアレス式の永久磁石発電機40aを用いてもよい。
複数台の発電機84で発電された電気は、それぞれに接続されたコンバータ24により直流電圧に変換され、昇圧されて、それぞれのダイオード28を介して統合され、バッテリ20に充電される。以上のようにして、走行中に得られる風力エネルギーから電気エネルギーを創蓄電することができる。勿論、駐停車中であっても風が吹いて風車81が回転しさえすれば、昼夜を問わず発電を行うことができることはいうまでもない。
As the generator 84, for example, the coreless permanent magnet generator 40a described with reference to FIGS. 3 and 4 may be used.
The electricity generated by the plurality of generators 84 is converted into a DC voltage by the converters 24 connected to each of the generators 84, boosted, integrated through the respective diodes 28, and charged in the battery 20. As described above, electric energy can be created and stored from the wind energy obtained during traveling. Needless to say, even when the vehicle is parked or stopped, it is possible to generate electricity day and night as long as the wind blows and the windmill 81 rotates.

このため、エネルギー効率を更に向上させると共に、風力発電は昼夜を問わず行うことができるため、走行中のみならず駐停車中にも創蓄電を行うことができ、走行距離を延長することができると共に充電回数を減らせることができるという効果を奏する。   Therefore, energy efficiency can be further improved, and since wind power generation can be performed day and night, it is possible to perform power storage not only while traveling but also when the vehicle is parked or stopped, and it is possible to extend the traveling distance. At the same time, the number of times of charging can be reduced.

次に、太陽熱発電により太陽熱エネルギーから電気エネルギーを創蓄電する例について説明する。太陽熱発電機90は、図14に示すように、車両のルーフに配設されている。太陽熱発電機90の構成は、図15に示すように、薄型方形状の筐体91の内側に、太陽光を集める断面放物線状に湾曲した略長方形の集光ミラー92を車体2の左右方向に複数基並設している。そして、集光ミラー92の表面は鏡面仕上げがされており、それぞれの焦点の位置に、例えば、水などの液体を通す集熱管93を配置し、各集熱管93の両端はそれぞれ管寄せ99に接続され管路は統合されている。   Next, an example of creating and storing electric energy from solar thermal energy by solar thermal power generation will be described. The solar thermal power generator 90 is arranged on the roof of the vehicle, as shown in FIG. As shown in FIG. 15, the configuration of the solar thermal power generator 90 includes a substantially rectangular condenser mirror 92 curved in a parabolic cross section for collecting sunlight in a thin rectangular casing 91 in the left-right direction of the vehicle body 2. Multiple units are installed side by side. The surface of the condenser mirror 92 is mirror-finished. For example, heat collecting tubes 93 for passing a liquid such as water are arranged at respective focal positions, and both ends of each heat collecting tube 93 are brought to the header 99. The lines are connected and integrated.

太陽光119が集光ミラー92に当たると、集光ミラー92に当たった太陽光119は反射してその焦点に集光される。焦点に位置する集熱管93内の液体は、集光された太陽光線に熱せられて集熱管93内で高温の蒸気になる。複数本の集熱管93で発生した蒸気は、管寄せ99に統合されてタービン94に導出され、タービン94を回転させ、タービン94に連結された発電機95を駆動し発電を行う。発電機95で発電された電気は、コンバータ25により直流電圧に変換され、昇圧されてバッテリ20に充電される。以上のようにして、太陽熱エネルギーから電気エネルギーを創蓄電することができる。   When the sunlight 119 hits the condensing mirror 92, the sunlight 119 that hits the condensing mirror 92 is reflected and condensed at its focal point. The liquid in the heat collecting tube 93 located at the focal point is heated by the collected solar rays to become high-temperature vapor in the heat collecting tube 93. The steam generated in the plurality of heat collecting tubes 93 is integrated into the header 99 and led to the turbine 94 to rotate the turbine 94 and drive the generator 95 connected to the turbine 94 to generate electricity. The electricity generated by the generator 95 is converted into a DC voltage by the converter 25, boosted and charged in the battery 20. As described above, electric energy can be created and stored from solar thermal energy.

一方、タービン94を回転させた蒸気は凝縮器96に備えられたファン98により冷却されて液体に戻る。当該液体は、ポンプ97により再び各集熱管93に送られ、集光ミラー92により熱せられて蒸気になり、前記と同様にタービン94に導出され、タービン94を回転させて発電機95を駆動し発電を行う。このようにして、集熱管93内の液体は循環しながら太陽熱エネルギーを電気エネルギーに変換する役割を果たす。なお、集熱管93は、図14、図15では模式化して一本の管で描いているが、実際には細管にして左右に複数回折り返して経路長を長くし、集熱効果を高めるよう構成している。   On the other hand, the steam that has rotated the turbine 94 is cooled by the fan 98 provided in the condenser 96 and returns to liquid. The liquid is again sent to each heat collecting tube 93 by the pump 97, is heated by the condensing mirror 92 to become vapor, is led to the turbine 94 in the same manner as described above, and rotates the turbine 94 to drive the generator 95. Generate electricity. In this way, the liquid in the heat collecting tube 93 plays a role of converting solar heat energy into electric energy while circulating. The heat collecting tube 93 is schematically illustrated in FIG. 14 and FIG. 15 as a single tube, but in actuality, it is made into a thin tube and bent back and forth plural times to lengthen the path length to enhance the heat collecting effect. I am configuring.

また、駐停車中などで、イグニッションキーを抜いたときは、発電を停止させるために集光ミラー92を図示しないモータを駆動してシャッターで遮光するようにしてもよい。また、図示しないモータとチェーンとの組み合わせにより、集光ミラー92を集熱管93の周りで180度回転させ、集熱管93を覆うようにして、太陽熱発電を停止させるようにすることもできる。勿論駐停車中にも太陽熱発電を行い、バッテリ20に充電するよう構成すれば、走行中のみならず駐停車中にも創蓄電を行うことができることはいうまでもない。また、タービンなどから発生する排熱を車内の暖房に使用することができるという効果も奏する。他の効果は、風力発電と同様であるので説明は省略する。   Further, when the ignition key is pulled out while the vehicle is parked or parked, the condenser mirror 92 may be driven by a motor (not shown) so as to be shielded by a shutter in order to stop the power generation. Further, by combining a motor and a chain (not shown), the condensing mirror 92 can be rotated 180 degrees around the heat collecting tube 93 so as to cover the heat collecting tube 93 and stop the solar thermal power generation. It goes without saying that, if the solar power generation is performed and the battery 20 is charged even when the vehicle is parked or stopped, it is possible to perform power storage not only while traveling but also when the vehicle is parked. Further, there is an effect that exhaust heat generated from the turbine or the like can be used for heating the inside of the vehicle. The other effects are the same as those of the wind power generation, so the description thereof will be omitted.

以上のように、本発明の第三の電気エネルギー創蓄電の系統によれば、太陽光発電、風力発電又は太陽熱発電などの自然エネルギーを併用することにより、エネルギー効率を向上させ、走行距離を延長することができると共に、走行中のみならず、駐停車中にも創蓄電を行うことができ、充電回数を減らすことができる。また、燃料不要で排気ガスを発生しないため、低CO2、低燃費、電力貯蔵などの利点を活かして環境保護や地球温暖化対策に大きな貢献をするという効果を奏する。   As described above, according to the third electric energy creation / storage system of the present invention, by using natural energy such as solar power generation, wind power generation, or solar thermal power generation together, energy efficiency is improved and mileage is extended. In addition to being able to operate, it is possible to generate and store electric power not only while traveling but also when the vehicle is parked and stopped, and the number of times of charging can be reduced. Further, since no fuel is required and no exhaust gas is generated, the advantages of low CO2, low fuel consumption, electric power storage, etc. can be utilized to make a great contribution to environmental protection and global warming countermeasures.

さらに、自然エネルギーを併用することにより車両を使用していないときにも蓄電を継続するため、地域に停電が発生した場合には、V2H(Vehicle to Home)機器を介して本発明による電動車両に蓄えた電気を家庭用電源として使用することができるなど、非常用電源装置として使用することができる。
勿論、充電が十分で、しかも、当分車両を使用する予定がない場合などは、V2H機器を介して、通常の家庭用電源として使用しても差し支えない。
Furthermore, by using natural energy in combination, power storage is continued even when the vehicle is not in use, so in the event of a power outage in the area, the electric vehicle according to the present invention can be operated via a V2H (Vehicle to Home) device. The stored electricity can be used as a household power source, and can be used as an emergency power source device.
Of course, if the vehicle is sufficiently charged and there is no plan to use the vehicle for the time being, it may be used as a normal household power source via the V2H device.

<本発明の電気エネルギー創蓄電の系統の制御動作>
次に、本発明の第一乃至第三の電気エネルギー創蓄電の系統の制御動作について、図16の本システムの制御信号の系統図及び図17のシステムの制御を説明するフローチャートにより説明する。
<Control operation of electric energy generating / storage system of the present invention>
Next, the control operation of the first to third electric energy generation / storage systems of the present invention will be described with reference to the system diagram of the control signals of the present system of FIG. 16 and the flowchart of FIG. 17 for explaining the control of the system.

本実施の形態のシステム制御を行うコントローラ100は、図16に示すように、例えば、マイクロコンピュータ101、通信回路102、デジタル入力回路103、アナログ入力回路104、デジタル出力回路105及びアナログ出力回路106から構成されている。また、マイクロコンピュータ101の内部は、演算処理を行うCPU、制御プログラムを収納したROM、データ等を一時記憶するRAM、外部機器との通信を行うコムポート、温度信号などのアナログ信号入力をデジタル信号に変換するA/D変換器、CPUの演算結果などのデジタルデータをアナログ信号に変換するD/A変換器、接点信号などの入出力信号の処理を行うD/Iポート、D/Oポートなどから構成されている。   As shown in FIG. 16, the controller 100 that performs the system control according to the present embodiment includes, for example, a microcomputer 101, a communication circuit 102, a digital input circuit 103, an analog input circuit 104, a digital output circuit 105, and an analog output circuit 106. It is configured. Further, inside the microcomputer 101, a CPU that performs arithmetic processing, a ROM that stores a control program, a RAM that temporarily stores data and the like, a comb port that communicates with an external device, and an analog signal input such as a temperature signal are digital signals. A / D converter for converting to digital, D / A converter for converting digital data such as CPU calculation result to analog signal, D / I port for processing input / output signals such as contact signal, D / O port, etc. It consists of

コントローラ100は、プリント基板に実装され、図1に示すように、基板ケースに収納して車両の内部に配設される。コントローラ100は、図16に示すように、アクセルペダル110の操作を検出するアクセル操作検出部111の検出信号、ブレーキペダル112の操作を検出するブレーキ操作検出部113の検出信号、警報信号発生部114からの各種警報信号及び冷凍装置60の内槽容器62に設けた温度センサ131の信号の入力処理を行う。また、連結装置71や冷凍機65のオンオフ制御及び冷凍装置60の内槽容器62内に設けたヒータ132により液体窒素130の沸点及び凝固点の温度の制御信号の出力処理を行う。さらに、計測データ、警報種別、制御出力状態などを設定表示部117に出力し、設定表示部117は、これを表示する。   The controller 100 is mounted on a printed circuit board and, as shown in FIG. 1, is housed in a circuit board case and disposed inside the vehicle. As shown in FIG. 16, the controller 100 includes a detection signal of an accelerator operation detection unit 111 that detects an operation of an accelerator pedal 110, a detection signal of a brake operation detection unit 113 that detects an operation of a brake pedal 112, and an alarm signal generation unit 114. Input processing of various alarm signals from and the signal of the temperature sensor 131 provided in the inner tank container 62 of the refrigerating apparatus 60. Further, on / off control of the connecting device 71 and the refrigerator 65 and output processing of control signals for the boiling point of the liquid nitrogen 130 and the temperature of the freezing point are performed by the heater 132 provided in the inner tank container 62 of the refrigerator 60. Further, the measurement data, the alarm type, the control output state, etc. are output to the setting display unit 117, and the setting display unit 117 displays them.

警報信号発生部114は、車体2の前部に設けたレーダー115による検出信号及び車内に設けたカメラ116による前方向の画像情報に基づき、例えば、前方車間距離、前方衝突、低速時前方衝突、歩行者衝突及び車線逸脱道路上の障害物や落下物及び道路の土砂崩れや陥没等などの処理判断を行い、警報信号を出力するものである。勿論、警報信号はこれらに限定されるものではなく、これ以外にも交通安全に関する障害事項を検知したときは同様の処理判断を行い、警報信号を出力することができることはいうまでもない。コントローラ100は、警報信号発生部114から、これらの警報信号を入力する。なお、この警報信号は、通信回路102を介してコントローラ100に入出力するが、デジタル入力回路103やデジタル出力回路105を介して入出力するよう構成してもよい。   The alarm signal generation unit 114, for example, based on the detection signal from the radar 115 provided in the front portion of the vehicle body 2 and the image information in the forward direction from the camera 116 provided in the vehicle, for example, the front inter-vehicle distance, the front collision, the front collision at low speed, The pedestrian collision and lane departure obstacles and fallen objects on the road, landslides and depressions on the road are judged, and an alarm signal is output. Of course, the alarm signal is not limited to these, and it goes without saying that when other obstacles related to traffic safety are detected, the same process determination is performed and the alarm signal can be output. The controller 100 inputs these alarm signals from the alarm signal generator 114. Although this alarm signal is input / output to / from the controller 100 via the communication circuit 102, it may be configured to be input / output via the digital input circuit 103 or the digital output circuit 105.

以下、すでに説明した部分と重複するところは省略し、主に本システムの制御動作について、図16の系統図及び図17のフローチャートにより説明する。なお、冷凍装置60は、図5の構成を例に説明する。図17のステップ(S01)において、コントローラ100は、アクセル操作検出部111からアクセル操作信号を入力し、ステップ(S02)において、アクセルペダル110を踏んでいるか否かを判断する。アクセルペダル110が踏み込まれている場合は、ステップ(S03)において、連結装置71、71に対し、発電機40を切り離す(OFFにする)制御信号を出力する。この制御信号により連結装置71、71は、後輪7、7の車軸72、72と発電機40、40を切り離すため、発電機40、40はOFFになる。   Hereinafter, while omitting the same parts as those already described, the control operation of the present system will be mainly described with reference to the system diagram of FIG. 16 and the flowchart of FIG. The refrigeration system 60 will be described by taking the configuration of FIG. 5 as an example. In step (S01) of FIG. 17, the controller 100 inputs an accelerator operation signal from the accelerator operation detection unit 111, and in step (S02), determines whether or not the accelerator pedal 110 is depressed. When the accelerator pedal 110 is depressed, in step (S03), a control signal for disconnecting (turning off) the generator 40 is output to the coupling devices 71, 71. This control signal causes the coupling devices 71, 71 to disconnect the axles 72, 72 of the rear wheels 7, 7 from the generators 40, 40, so that the generators 40, 40 are turned off.

また、コントローラ100は、設定表示部117に対し、発電機40、40をOFFにした表示信号を出力する。設定表示部117は、この信号を受けて発電機40、40がOFFとなった表示をする。そして、ステップ(S07)へ行く。
なお、コントローラ100は、発電機40、40がOFFになったことを発電機40、40からの図示しないアンサーバック信号を受けてから表示するよう構成してもよい。以下制御対象の運転状態の表示方法は同様とする。
Further, the controller 100 outputs to the setting display unit 117 a display signal with the generators 40, 40 turned off. The setting display unit 117 receives the signal and displays that the generators 40, 40 are turned off. Then, go to step (S07).
The controller 100 may be configured to display that the generators 40, 40 have been turned off after receiving an answerback signal (not shown) from the generators 40, 40. Hereinafter, the display method of the operating state of the controlled object is the same.

ステップ(S02)において、アクセルペダル110が踏み込まれていないと判断された場合は、ステップ(S04)において、ブレーキ操作検出部113からブレーキ操作信号を入力し、ステップ(S05)において、ブレーキペダル112を踏んでいるか否かを判断する。ブレーキペダル112が踏み込まれている場合は、ステップ(S06)において、連結装置71に対し、発電機40、40を連結する(ONにする)制御信号を出力する。この制御信号により連結装置71、71は、後輪7、7の車軸72、72と発電機40、40を連結し、発電機40、40は発電を開始する。なお、ブレーキペダル112が踏み込まれた後、ブレーキペダル112の踏み込みをやめ、かつ、その後もアクセルペダル110が踏み込まれていない場合は、発電機40、40を連結する(ONにする)状態が維持される。   When it is determined in step (S02) that the accelerator pedal 110 is not depressed, a brake operation signal is input from the brake operation detection unit 113 in step (S04), and the brake pedal 112 is operated in step (S05). Determine whether you are stepping on. When the brake pedal 112 is depressed, in step (S06), a control signal for connecting (turning ON) the generators 40, 40 is output to the connecting device 71. By this control signal, the coupling devices 71, 71 couple the axles 72, 72 of the rear wheels 7, 7 with the generators 40, 40, and the generators 40, 40 start power generation. If the brake pedal 112 is stopped after the brake pedal 112 is pressed and the accelerator pedal 110 is not pressed after that, the state in which the generators 40, 40 are connected (turned on) is maintained. To be done.

また、設定表示部117に対し、発電機40、40をONにした表示信号を出力する。設定表示部117は、この信号を受けて発電機40がONとなった表示をする。そして、ステップ(S07)へ行く。   Further, a display signal for turning on the generators 40, 40 is output to the setting display unit 117. The setting display unit 117 receives the signal and displays that the generator 40 is turned on. Then, go to step (S07).

また、ステップ(S05)において、ブレーキペダル112が踏み込まれていない場合は、ステップ(S07)へ行く。   If the brake pedal 112 is not depressed in step (S05), the process proceeds to step (S07).

ステップ(S07)において、コントローラ100は、警報信号発生部114の信号を入力し、ステップ(S08)において、警報信号の有無を判断する。警報信号がある場合は、ステップ(S09)において、連結装置71、71に対し、発電機40、40を連結する(ONにする)制御信号を出力する。また、設定表示部117に対し、発電機40、40をONにした表示信号を出力する。   In step (S07), the controller 100 inputs the signal from the alarm signal generator 114, and in step (S08), determines whether or not there is an alarm signal. If there is an alarm signal, in step (S09), a control signal for connecting (turning ON) the generators 40, 40 is output to the connecting devices 71, 71. Further, a display signal for turning on the generators 40, 40 is output to the setting display unit 117.

さらに、ステップ(S10)において、設定表示部117に対し、警報発生の表示信号(警報ON)を出力する。設定表示部117は、この信号を受けて発電機40、40がONとなった表示及び警報発生(警報ON)の表示をする。そして、ステップ(S12)へ行く。
また、コントローラ100は、警報信号発生部114の信号を受けて警報の種別を判別し、設定表示部117に対し、例えば、前方車両間隔警報や前方車両衝突などの警報の種別表示を行う表示信号を出力する。
Further, in step (S10), a display signal of alarm generation (alarm ON) is output to the setting display unit 117. Upon receiving this signal, the setting display unit 117 displays that the generators 40, 40 have been turned ON and that an alarm has been issued (alarm ON). Then, go to step (S12).
In addition, the controller 100 receives a signal from the alarm signal generation unit 114 to determine the type of the alarm, and displays a type of the alarm such as a front vehicle distance alarm or a front vehicle collision on the setting display unit 117. Is output.

発電機40を連結する制御信号により連結装置71、71が、後輪7、7の車軸72、72と発電機40、40とを連結すると、発電機40、40は発電を開始する。これにより、例えば、前方車間距離警報が発生した場合は、発電機40、40が連結されるため回生ブレーキとして作用し、車両を減速させ衝突を回避することができる。勿論、この場合において、運転手が気付いてブレーキペダル112を踏み込んだときは、ステップ(S06)においても発電機40、40が連結される(ONにする)ため車両を減速させることができる。また、車両に本発明とは別のシステムであるオートクルージング機能が装備されている場合には、このシステムによって自動的にブレーキがかかり、減速して衝突を回避する作動等をすることはいうまでもない。   When the connecting devices 71, 71 connect the axles 72, 72 of the rear wheels 7, 7 to the generators 40, 40 by the control signal for connecting the generator 40, the generators 40, 40 start power generation. Thus, for example, when a front inter-vehicle distance alarm is issued, the generators 40, 40 are connected and thus act as a regenerative brake to decelerate the vehicle and avoid a collision. Of course, in this case, when the driver notices and depresses the brake pedal 112, the generators 40, 40 are connected (turned on) also in step (S06), so that the vehicle can be decelerated. Further, if the vehicle is equipped with an auto cruising function that is a system different from the present invention, it goes without saying that this system automatically applies the brakes, decelerates, and operates to avoid a collision. Nor.

ステップ(S08)において、警報信号がない場合は、ステップ(S11)において、設定表示部117に対し、警報解除の表示信号(警報OFF)を出力する。そして、ステップ(S12)へ行く。警報信号がない場合に連結装置71、71に対し、発電機40、40を切り離す(OFFにする)制御信号を出力する必要がないのは、アクセルペダル110の踏み込み信号があったときに、発電機40、40を切り離す(OFFにする)制御信号を出力すれば足りるからである。   If there is no alarm signal in step (S08), an alarm cancellation display signal (alarm OFF) is output to the setting display unit 117 in step (S11). Then, go to step (S12). When there is no alarm signal, it is not necessary to output a control signal for disconnecting (turning off) the generators 40, 40 to the coupling devices 71, 71, because when the accelerator pedal 110 is stepped on, power is generated. This is because it is sufficient to output a control signal for disconnecting (turning off) the machines 40, 40.

ステップ(S12)において、コントローラ100は、内槽容器62の内部に設けた温度センサ131の信号を入力し、当該信号を内蔵のA/D変換器によりデジタル信号に変換し、ステップ(S13)において、当該デジタル信号についてスケーリング等の演算処理を行って温度を計測し、ステップ(S14)において、設定表示部117に対し、計測した温度を表示する信号を出力する。設定表示部117は、計測された液体窒素130の温度を表示する。なお、図5の冷凍装置60では、温度センサ131は合計3台備えているが、温度計測、温度表示などのステップ(S12乃至S14)はこの3台すべてについて処理を行う。   In step (S12), the controller 100 inputs the signal of the temperature sensor 131 provided inside the inner tank container 62, converts the signal into a digital signal by the built-in A / D converter, and in step (S13). Then, the digital signal is subjected to arithmetic processing such as scaling to measure the temperature, and in step (S14), a signal indicating the measured temperature is output to the setting display unit 117. The setting display unit 117 displays the measured temperature of the liquid nitrogen 130. The refrigerating apparatus 60 of FIG. 5 includes a total of three temperature sensors 131, but steps (S12 to S14) such as temperature measurement and temperature display perform processing on all three.

ステップ(S15)において、当該温度が液体窒素130の沸点以上の温度か否かを判断する。沸点未満である場合は、ステップ(S16)において、冷凍装置60による冷却を停止する(OFFにする)信号を出力する。また、設定表示部117に対し、冷凍装置60による冷却をOFFにした表示信号を出力する。設定表示部117は、この信号を受けて冷凍装置60による冷却がOFFとなった表示をする。そして、ステップ(S18)へ行く。  In step (S15), it is determined whether the temperature is equal to or higher than the boiling point of the liquid nitrogen 130. If it is lower than the boiling point, in step (S16), a signal for stopping (turning off) the cooling by the refrigerating apparatus 60 is output. Further, the display signal for turning off the cooling by the refrigerating apparatus 60 is output to the setting display unit 117. Upon receiving this signal, the setting display unit 117 displays that the cooling by the refrigeration system 60 is OFF. Then, go to step (S18).

当該温度が液体窒素130の沸点以上である場合は、ステップ(S17)において、冷凍装置60による冷却をONにする信号を出力する。また、設定表示部117に対し、冷凍装置60による冷却をONにした表示信号を出力する。設定表示部117は、この信号を受けて冷凍装置60による冷却がONとなった表示をする。そして、ステップ(S18)へ行く。なお、3台の温度センサ131のうち1台でも沸点以上にある場合は、冷却優先で制御を行う。   If the temperature is equal to or higher than the boiling point of the liquid nitrogen 130, a signal for turning on the cooling by the refrigerating apparatus 60 is output in step (S17). Further, a display signal indicating that the cooling by the refrigeration system 60 is turned on is output to the setting display unit 117. Upon receiving this signal, the setting display unit 117 displays that cooling by the refrigerating device 60 is turned on. Then, go to step (S18). If even one of the three temperature sensors 131 has a boiling point or higher, the cooling is controlled with priority.

ステップ(S18)において、当該温度が液体窒素130の凝固点近傍の温度に達しているか否かを判断する。凝固点近傍の温度に達している場合は、ステップ(S19)において、冷凍装置60による冷却をOFFにする信号を出力する。また、ステップ(S20)において、内槽容器62の内部に設けたヒータ132にON信号を出力する。また、設定表示部117に対し、冷凍装置60による冷却をOFFにした表示信号を出力すると共に、ヒータ132をONにした表示信号を出力する。ヒータ132はON信号により通電され、ヒータ132は発熱して内槽容器62の内部温度を上昇させ、液体窒素130の凝固を防止する。設定表示部117は、この信号を受けて冷凍装置60による冷却がOFFとなった表示及びヒータ132をONにしたことを表示する。なお、3台の温度センサ131のうち1台でも凝固点近傍の温度に達している場合は、凝固点以下にならないことを優先で制御を行う。   In step (S18), it is determined whether the temperature has reached the temperature near the freezing point of the liquid nitrogen 130. If the temperature near the freezing point has been reached, a signal for turning off the cooling by the refrigerating apparatus 60 is output in step (S19). Further, in step (S20), an ON signal is output to the heater 132 provided inside the inner tank container 62. Further, the display signal for turning off the cooling by the refrigerating apparatus 60 is output to the setting display unit 117, and the display signal for turning on the heater 132 is output. The heater 132 is energized by an ON signal, and the heater 132 generates heat to raise the internal temperature of the inner tank container 62 and prevent the liquid nitrogen 130 from solidifying. Upon receiving this signal, the setting display unit 117 displays that cooling by the refrigerating apparatus 60 is OFF and that the heater 132 is ON. If even one of the three temperature sensors 131 has reached a temperature near the freezing point, the control is performed by giving priority to the temperature not lower than the freezing point.

ヒータ132により内槽容器62の内部を加熱する理由は、液体窒素130の沸点は77.3Kであるが、固体になる凝固点は63Kであり、両者の温度差はわずかであるため、過冷却すると液体窒素130が固体になって液体窒素130が循環できなくなり、その結果、発電機40を冷却できなくなって、超電導現象を生じなくなってしまうことを未然に防止するためである。   The reason why the inside of the inner vessel 62 is heated by the heater 132 is that the boiling point of the liquid nitrogen 130 is 77.3K, but the freezing point at which it becomes solid is 63K, and the temperature difference between the two is slight, so if it is overcooled. This is to prevent the liquid nitrogen 130 from becoming solid so that the liquid nitrogen 130 cannot be circulated, and as a result, the generator 40 cannot be cooled and the superconducting phenomenon does not occur.

以上の処理を終えた後、ステップ(S01)へ戻る。
なお、上記凝固点近傍の温度は、凝固点よりも若干高い温度であるが、マイクロコンピュータ101内のROMに固定値としてあらかじめ書き込んでおいてもよいし、マイクロコンピュータ101内のRAMに任意の値を設定表示部117から設定可能としてもよい。
After the above processing is completed, the process returns to step (S01).
The temperature near the freezing point is slightly higher than the freezing point, but it may be written as a fixed value in the ROM in the microcomputer 101 in advance, or an arbitrary value may be set in the RAM in the microcomputer 101. It may be settable from the display unit 117.

計測した温度が凝固点近傍の温度に達していない場合は、ステップ(S21)において、内槽容器62の内部に設けたヒータ132の加熱信号出力をOFFにする。また、設定表示部117に対し、ヒータ132をOFFにした表示信号を出力する。設定表示部117は、この信号を受けてヒータ132をOFFにしたことを表示する。そして、ステップ(S01)へ戻る。   When the measured temperature has not reached the temperature near the freezing point, the heating signal output of the heater 132 provided inside the inner tank container 62 is turned off in step (S21). Further, the display signal for turning off the heater 132 is output to the setting display unit 117. Upon receiving this signal, the setting display unit 117 displays that the heater 132 has been turned off. Then, the process returns to step (S01).

なお、ヒータ132はON/OFF制御でもよいが、計測した液体窒素130の温度の値と、凝固点近傍の温度との差から凝固点の温度以上にするためにヒータ132に通電する電流値を算出し、当該算出値を内蔵のD/A変換器によりアナログ信号に変換し、当該アナログ信号に対応した電流をヒータ132に通電することにより、より細かな温度制御を行うことができる。なお、図5の実施例では、ヒータ132は真空断熱容器61bにのみ備えているが、各真空断熱容器61aにも備えて、過冷却防止の加熱を行うよう構成してもよい。この場合は、ステップ(S15乃至S21)は、各真空断熱容器61aに備えたヒータ132ついてもその処理を行う。   Although the heater 132 may be ON / OFF controlled, the current value to be applied to the heater 132 in order to make it equal to or higher than the freezing point temperature is calculated from the difference between the measured temperature of the liquid nitrogen 130 and the temperature near the freezing point. By converting the calculated value into an analog signal by the built-in D / A converter and supplying a current corresponding to the analog signal to the heater 132, finer temperature control can be performed. In the embodiment of FIG. 5, the heater 132 is provided only in the vacuum heat insulating container 61b, but it may be provided in each vacuum heat insulating container 61a to perform heating for preventing supercooling. In this case, in steps (S15 to S21), the heater 132 provided in each vacuum heat insulating container 61a is also processed.

以上のように、本発明の第一乃至第三の電気エネルギー創蓄電の系統のシステムの制御動作によれば、コントローラ100は、ブレーキペダル112が踏み込まれている場合、警報信号発生部114から前方車間距離や前方衝突などの警報が発生した場合及びブレーキペダル112が踏み込まれた後、ブレーキペダル112の踏み込みをやめ、かつ、その後もアクセルペダル110が踏み込まれていない場合は、発電機40、40を後輪7、7に連結して発電を行い、バッテリ20に充電するよう制御する。   As described above, according to the control operation of the system of the first to third electric energy generation / storage systems of the present invention, when the brake pedal 112 is depressed, the controller 100 forwards from the alarm signal generation unit 114. When an alarm such as an inter-vehicle distance or a frontal collision is generated, or when the brake pedal 112 is stepped on, the brake pedal 112 is stopped, and the accelerator pedal 110 is not stepped on thereafter, the generators 40, 40 Is connected to the rear wheels 7, 7 to generate electric power and control the battery 20 to be charged.

また、ステップ(S02)において、アクセルペダル110が踏み込まれていない場合は、ただちに発電機40、40を後輪7、7に連結して発電を行い、回生ブレーキとして作用するとともに、バッテリ20に充電するよう制御することもできる。なお、ステップ(S05)において、ブレーキペダル112が踏み込まれている場合は、車両の制動は本システムとは別の油圧系統によりなされるため、回生発電とバランスをとるために回生発電量の調整を行うよう構成することもできる。   Further, in step (S02), when the accelerator pedal 110 is not depressed, the generators 40, 40 are immediately connected to the rear wheels 7, 7 to generate electricity to act as a regenerative brake and charge the battery 20. It can also be controlled. In step (S05), when the brake pedal 112 is depressed, the vehicle is braked by a hydraulic system that is different from this system, so the regenerative power generation amount is adjusted to balance the regenerative power generation. It can also be configured to do so.

これにより、電気エネルギーを創蓄電するとともに、これらの場合において発電機40、40が制動装置として作用するため、車両の制動距離を短くすることができ、交通事故の発生を未然に防止すると共に、搭乗者の安全を確保することができるという大きな効果を奏する。
また、上記のような所定の場合の他に、必要があるときは、設定表示部117において発電モードに設定すると、設定が有効な期間中は、上記の場合以外に常時発電機40、40を後輪7、7に連結して発電を行い、創蓄電を行う。したがって、加速中に超電導発電を行うこともできる。
As a result, electric energy is created and stored, and in these cases, the generators 40, 40 act as a braking device, so that the braking distance of the vehicle can be shortened and the occurrence of a traffic accident can be prevented. This has a great effect of ensuring the safety of passengers.
In addition to the above-described predetermined case, when it is necessary, the power generation mode is set in the setting display unit 117, and during the period when the setting is effective, the generators 40, 40 are constantly operated except in the above case. The rear wheels 7, 7 are connected to generate power and generate and store electricity. Therefore, superconducting power generation can be performed during acceleration.

また、内槽容器62の内部の液体窒素130の温度を計測して、冷凍装置60の運転を制御することにより液体窒素130の温度管理を適切に行い、過冷却防止のためにヒータ132を用いて加熱することによって、液体窒素130の気化又は凝固を防止し、発電機40の超電導発電を不能とするトラブルを回避することができるという大きな効果を奏する。   Further, the temperature of the liquid nitrogen 130 in the inner tank container 62 is measured, and the operation of the refrigerating apparatus 60 is controlled to appropriately control the temperature of the liquid nitrogen 130, and the heater 132 is used to prevent supercooling. By heating by heating the liquid nitrogen 130, it is possible to prevent vaporization or solidification of the liquid nitrogen 130, and it is possible to avoid the trouble that disables the superconducting power generation of the generator 40.

以上の実施の形態において説明した本発明に係る電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム1は、上述した実施の形態に限られず、上述した実施の形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組合せを変更した構成、公知発明並びに上述した実施の形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組合せを変更したりした構成、等も含まれる。また、本発明の技術的範囲は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。   The superconducting wound power storage system for electric vehicles and the platform 1 according to the present invention described in the above embodiments are not limited to the above-described embodiments, and the configurations disclosed in the above-described embodiments are mutually exclusive. A configuration in which the configurations are replaced or the combination is changed, a configuration in which the configurations disclosed in the known invention and the above-described embodiments are mutually replaced or the combination is changed, and the like are also included. Further, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof.

1 電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム
2 車体
5 前輪
7 後輪
11 インホイルモータ
20 バッテリ
21 インバータ
22 DC−DCコンバータ
23〜25 コンバータ
30 ソーラーパネル
31 ソーラーセル
40 発電機
40a コアレス式永久磁石発電機
60 冷凍装置
61 真空断熱容器
61a、b 真空断熱容器
62 内槽容器
63 外槽容器
65 冷凍機
66 圧縮機
71 連結装置
72 車軸
80 風力発電機
90 太陽熱発電機
92 集光ミラー
100 コントローラ
101 マイクロコンピュータ
114 警報信号発生部
117 設定表示部
130 液体窒素
131 温度センサ
132 ヒータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting electric power storage system and platform for electric vehicles 2 Vehicle body 5 Front wheel 7 Rear wheel 11 In-wheel motor 20 Battery 21 Inverter 22 DC-DC converter 23-25 converter 30 Solar panel 31 Solar cell 40 Generator 40a Coreless permanent magnet Generator 60 Refrigerator 61 Vacuum insulation container 61a, b Vacuum insulation container 62 Inner tank container 63 Outer tank container 65 Refrigerator 66 Compressor 71 Coupling device 72 Axle 80 Wind power generator 90 Solar heat generator 92 Condensing mirror 100 Controller 101 Micro Computer 114 Alarm signal generator 117 Setting display 130 Liquid nitrogen 131 Temperature sensor 132 Heater

Claims (12)

電動車両において、減速時又は減速する必要があるときに非駆動輪に連結される発電機と、該発電機を冷却する冷凍装置と、前記発電機は該冷凍装置により冷却されて超電導発電し、該発電された電気を充電するバッテリと、から構成されたことを特徴とする電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   In an electric vehicle, a generator that is coupled to non-driving wheels when decelerating or needs to be decelerated, a refrigerating device that cools the generator, and the generator is cooled by the refrigerating device to generate superconducting power. A superconducting wound energy storage system and platform for an electric vehicle, comprising: a battery that charges the generated electricity. 電動車両において、駆動輪を駆動すると共に回生発電する電動機と、自然エネルギーを利用した発電装置と、のうち少なくとも一つを備え、前記電動機又は発電装置により発電された電気をバッテリに充電する装置と、から構成されたことを特徴とする請求項1記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   An electric vehicle, comprising at least one of an electric motor that drives drive wheels and regenerates power, and a power generation device that uses natural energy, and a device that charges a battery with electricity generated by the electric motor or power generation device. 2. The superconducting wound energy storage system and platform for an electric vehicle according to claim 1, wherein 駆動輪を駆動すると共に回生発電する電動機は、インホイルモータであることを特徴とする請求項2記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   The superconducting wound energy storage system and platform for an electric vehicle according to claim 2, wherein the electric motor that drives the drive wheels and regenerates power is an in-wheel motor. 自然エネルギーを利用した発電装置は、太陽光発電、風力発電又は太陽熱発電のうちいずれか一以上であることを特徴とする請求項2記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   The superconducting power storage system and platform for an electric vehicle according to claim 2, wherein the power generator using natural energy is at least one of solar power generation, wind power generation, and solar thermal power generation. 太陽光発電による発電装置は、車両のルーフやボンネットなどの車両表面に備えたソーラーパネルと、太陽光によりソーラーパネルで発電した直流電圧をバッテリに充電可能な電圧に昇圧するDC−DCコンバータと、から構成されていることを特徴とする請求項4記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   A photovoltaic power generation device includes a solar panel provided on a vehicle surface such as a roof of a vehicle or a hood, and a DC-DC converter that boosts a DC voltage generated by the solar panel by sunlight to a voltage with which a battery can be charged. 5. The superconducting wound energy storage system and platform for an electric vehicle according to claim 4, wherein 風力発電による発電装置は、車両のルーフや車体の前部に配設された風力で回転する風車により発電する発電機と、該発電機の発電電圧を、バッテリに充電可能な電圧に変換するコンバータと、から構成されていることを特徴とする請求項4記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   BACKGROUND OF THE INVENTION A power generation device using wind power generation includes a generator that generates power by a wind turbine that is rotated by wind force and that is disposed on the roof of a vehicle or the front part of a vehicle body, and a converter that converts the generated voltage of the generator into a voltage with which a battery can be charged. The superconducting wound energy storage system and platform for an electric vehicle according to claim 4, characterized by comprising: 太陽熱発電による発電装置は、車両のルーフに配設された太陽光を集める断面放物線状に湾曲した集光ミラーと、該集光ミラーの焦点の位置に配設され液体を通す集熱管と、集熱管で発生した蒸気により駆動されて発電するタービン発電機と、該発電機の発電電圧を、バッテリに充電可能な電圧に変換するコンバータと、から構成されていることを特徴とする請求項4記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   BACKGROUND OF THE INVENTION A power generation device using solar thermal power generation includes a condenser mirror that is arranged on the roof of a vehicle and that has a parabolic cross section that collects sunlight, and a heat collection tube that is disposed at the focal point of the condenser mirror and through which liquid passes. 5. A turbine generator that is driven by steam generated in a heat tube to generate electric power, and a converter that converts a generated voltage of the generator into a voltage that can be charged in a battery. Superconducting energy storage system and platform for electric vehicles. 電動車両は、ハイブリッド車又は電気自動車であることを特徴とする請求項1記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   The superconducting creation power storage system and platform for an electric vehicle according to claim 1, wherein the electric vehicle is a hybrid vehicle or an electric vehicle. 該冷凍装置で該発電機の冷却に使用する冷媒は、液体窒素であることを特徴とする請求項1記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   The superconducting wound energy storage system and platform for an electric vehicle according to claim 1, wherein the refrigerant used for cooling the generator in the refrigeration apparatus is liquid nitrogen. 該冷凍装置で該発電機の冷却に使用する冷媒は、液体ヘリウム又は液体冷却媒体全般を含むものであることを特徴とする請求項1記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   The superconducting wound energy storage system and platform for an electric vehicle according to claim 1, wherein the refrigerant used for cooling the generator in the refrigeration apparatus includes liquid helium or a liquid cooling medium in general. 超電導状態で発電する発電機を非駆動輪に連結するために、アクセルペダルの踏み込み検出手段と、ブレーキペダルの踏み込み検出手段と、警報信号発生手段と、各手段からの信号により減速時又は減速する必要を判断する手段と、当該判断する手段により発電機に非駆動輪を連結又は切り離しする手段と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   In order to connect a generator that generates power in the superconducting state to non-driving wheels, accelerator pedal depression detection means, brake pedal depression detection means, alarm signal generation means, and signals from each means are used for deceleration or deceleration. The superconducting wound energy storage system and platform for an electric vehicle according to claim 1, further comprising: a means for determining necessity and a means for connecting or disconnecting a non-driving wheel to a generator by the determination means. . 冷凍装置の温度制御は、該断熱槽に充填された冷媒温度を計測する温度センサと、冷媒を加熱する手段と、を備え、該温度センサにより計測した温度が冷媒の沸点以上であるときは冷却し、沸点未満であるときは冷却を停止し、凝固点の近傍以下であるときは冷却を停止すると共に該冷媒を加熱する手段により加熱することを特徴とする請求項1記載の電動車両用の超電導式創蓄電システム及びプラットフォーム。   The temperature control of the refrigerating apparatus is provided with a temperature sensor for measuring the temperature of the refrigerant filled in the adiabatic tank, and means for heating the refrigerant, and cooling is performed when the temperature measured by the temperature sensor is equal to or higher than the boiling point of the refrigerant. However, when the temperature is below the boiling point, the cooling is stopped, and when the temperature is below the freezing point, the cooling is stopped and the refrigerant is heated by means for heating the superconducting vehicle. Energy storage system and platform.
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