JP3170663U - 電気自動車用発電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】蓄電池に満充電しなくても所定距離走行可能な電気エネルギーの供給により電気自動車を発進させ、以後は電気自動車の走行における非動力輪の車軸の回転により発電した電気エネルギーを蓄電池に補充し、発進時に充電した電気エネルギーで走行可能な距離よりも長く電気自動車を継続走行させることを可能とする電気自動車用発電装置を提供する。【解決手段】電気自動車用発電装置であって、電気自動車発進の際は、電源入力接続器具10から入力され、蓄電池11に蓄えられた電気エネルギーにより電動機を始動させ、電気自動車の走行中は、非駆動輪15の回転による回転エネルギーから発電機12により変換された電気エネルギーを前記蓄電池に蓄電するとともに、前記蓄電池から供給された電気エネルギーによる前記電動機の回転により駆動輪14を回転させる。【選択図】図1

Description

本考案は、電気自動車用発電装置に関する。
化石燃料の枯渇が危惧されている昨今、限られたエネルギーで大きな運動量(仕事量)を得るという課題に対して、自動車業界においては、種々様々な工夫がなされている。
その代表的なものが、いわゆるハイブリッドカーであり、またリチウムイオン電池などの蓄電池を搭載した電気自動車などである。
また、エンジンを動力とせずに充電のためだけに使用し、一個あるいは複数の発電機でバッテリーに充電して電気モータを動力とする電気自動車がある。
特開2010−36876号公報
しかし、ハイブリッドカーは、発電装置として、エンジンの回転により得られた回転エネルギーを発電機で電気エネルギーに変換し、これを蓄電したものを補助的なエネルギーとして利用しており、ガソリンを消費することに変わりない。また、上記特許文献1に係る電気自動車にあっては、エンジンを使用しており、ガソリンを消費することに変わりない。
また、電気自動車に至っては、蓄電池容量に相当するだけの(所定距離走行するために必要な電気エネルギーに相当するだけの)事前の十分な充電(満充電)が必要であり、かつ、所定距離走行後に蓄電池容量が下がってきた場合には、再び満充電を必要とする。しかも、満充電に至るまでは一定の時間を要し、蓄電池に充電するための充電器を備えたサービスステーションの数も十分と言える状況ではない。
本考案は、上記に鑑みてなされたもので、その目的としては、蓄電池に満充電しなくても所定距離走行可能な電気エネルギーの供給により電気自動車を発進させ、以後は電気自動車の走行における非動力輪の車軸の回転により発電した電気エネルギーを蓄電池に補充し、発進時に充電した電気エネルギーで走行可能な距離よりも長く電気自動車を継続走行させることにある。
上記課題を解決するため、本考案の電気自動車用発電装置は、蓄電池と、外部電源から電気エネルギーを前記蓄電池に入力する電源入力接続器具と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、電気エネルギーを回転エネルギーに変換する電動機と、前記電動機の回転エネルギーにより回転する駆動輪と、前記駆動輪の回転に従動して回転する非駆動輪と、前記非駆動輪の回転による回転エネルギーを前記発電機に伝達する伝達機構とを有する電気自動車用発電装置であって、
電気自動車発進の際は、前記電源入力接続器具から入力され、前記蓄電池に蓄えられた電気エネルギーにより前記電動機を始動させ、電気自動車の走行中は、前記非駆動輪の回転による回転エネルギーから前記発電機により変換された電気エネルギーを前記蓄電池に蓄電するとともに、前記蓄電池から供給された電気エネルギーによる前記電動機の回転により前記駆動輪を回転させることを特徴とする。
本考案によれば、蓄電池に満たない電気エネルギーの供給により電気自動車を発進させ、以後は電気自動車の走行による非動力輪の車軸の回転によって発電した電気エネルギーを蓄電池に補充し、発進時に充電した電気エネルギーで走行可能な距離よりも長く電気自動車を継続走行させることができる。
本考案の一実施形態の電気自動車用発電装置を示す概略図である。 本考案の一実施形態の駆動機構を示す平面図である。 本考案の一実施形態の駆動機構を示す斜視図である。
以下、本考案の一実施形態の電気自動車用発電装置について図1を用いて説明する。図1は、本考案の実施形態の電気自動車1に搭載される発電装置の構成を示す概略図である。本実施形態の発電装置は、発電機に与える回転エネルギーを非駆動輪に求めることを特徴とするものである。
本考案の実施形態の電気自動車用発電装置は、外部電源から供給する電気エネルギーを蓄電池11に給電するための電源入力接続器具10、電気エネルギーを蓄電する蓄電池11、発電機12、電動機13、駆動輪14、非駆動輪15、非駆動輪15の回転エネルギーを発電機12に伝達する伝達機構16で構成される。
まず、電気自動車の発進の際は、上述の電源入力接続器具10(例えば、電気プラグ等)を外部電源(例えば、家庭用AC100V電源)と接続し、発進およびその後の所定の距離を走行可能とするだけの電気エネルギーを蓄電池11に充電する。なお、電源入力接続器具及び外部電源について、上記に限定されるものではない。
上述の「所定の距離」とは、満充電に満たない電気エネルギーにより走行できる一定距離をいい(蓄電池の容量にもよるが、例えば1回の充電で200kmなど)、非駆動輪15の回転エネルギーを伝達機構16により発電機12に伝達し、該発電機により発電し、蓄電池11に蓄電した電気エネルギーの補充による追加走行距離は含まない。
また、蓄電池11は、十分な充電容量のもので、例えばニッケル水素やリチウムイオン等の二次電池であることが望ましい。ただし、蓄電容量の増加に伴い車重も増加するため、車重により却って必要以上の電気エネルギーを消費するなどの影響を受けない程度の高効率な蓄電池を選定することが望ましい。
本実施形態の電気自動車用発電装置は、発進の際、蓄電池11に充電した電気エネルギーを電動機13によって回転エネルギーに変換する。その後、該回転エネルギーを図示しない駆動機構によって駆動輪14の車軸17に伝達し、駆動輪14を回転させ、所定の距離、電気自動車を走行させる。ここで、本実施形態の電動機には、例えば、小型で高効率の永久磁石形同期モータ又は誘導モータの何れかを採用するが、これに限定されるものではない。
なお、蓄電池11から電気エネルギーを電動機13に供給する際、いわゆるインバータ等の図示しない制御装置により電気エネルギーを調整して電動機13の出力を制御する構成をとってもよい。
上述した一定走行距離、電気自動車が走行すると、その間、非駆動輪15の回転エネルギーが伝達機構16により発電機12に伝達され、該発電機12により発電された電気エネルギーが蓄電池11に補充充電される。なお、本実施形態の発電機には、例えば、オルタネータに代表される交流発電機を採用するが、これに限定されるものではない。
蓄電池11に充電された電気エネルギーは、上述のとおり電動機13により回転エネルギーに変換され、該回転エネルギーを図示しない駆動機構により駆動輪用車軸17に伝達される。そして、駆動輪用車軸17の回転により駆動輪14が回転し、電気自動車は走行することとなる。
上記構成により、満充電に満たない電気エネルギーの供給により発進させ、以後は走行による非動力輪の回転によって発電した電気エネルギーを蓄電池に補充し、発進前に充電した電気エネルギーで走行可能な距離よりも長く電気自動車を継続走行させることが可能となる。
なお、本実施形態においては、駆動輪14を前輪、非駆動輪15を後輪とするが、これに限られず、例えば、駆動輪14が後輪、非駆動輪15が前輪とした構成であってもよい。すなわち、本実施形態の電気自動車の駆動方式が、前輪駆動、後輪駆動その他の駆動方式のいずれであってもよい。
次に、本実施形態の電気自動車用発電装置の伝達機構16について、図2および図3を用いて詳述する。
本実施形態の伝達機構16は、非駆動輪15の回転と連動して回転する非駆動輪用車軸18と、非駆動輪用車軸18と連結し、該非駆動輪用車軸18と連動して回転する非駆動輪プーリ20(第1のプーリ)、非駆動輪プーリ20の回転を発電機側に伝達するベルト21、およびその回転を受けて発電機12へ伝達する発電機プーリ22(第2のプーリ)により構成される。
電気自動車の走行により非駆動輪15が回転するとともに、非駆動輪用車軸18も回転し、非駆動輪プーリも従動回転する。そして、非駆動プーリ20と発電機プーリ22に懸架したベルト21により非駆動輪プーリの回転が発電機プーリ22に伝達される。
発電機プーリ22の回転を伝達された発電機12が、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。
ここで、本実施形態において、発電機プーリ22の外径は、非駆動輪プーリ20の外径より小さいことが必要である。すなわち、両プーリの回転比率を変えてやることにより、発電機側に高回転を与えることが必要である。発電機が発電するのに必要な回転数を発電機に与えるためである。
具体的には、電気自動車の走行時の車軸の回転数は、時速40kmの車速で毎分約500回転程度と低いため、本実施形態においては、発電機プーリ22と非駆動輪プーリ20の直径比率を、例えば、1対1.5から1対4程度で設定する必要がある。
これにより、発電機12が十分な充電発電状態になる毎分約1000回転以上を、時速20kmから時速60kmの速度で保持することができる。
ただし、車軸の回転数は車速の影響を受けるため、渋滞時や発進直後又は停止直前などは極めて低回転となる。そのため、発電機が十分な発電を行うための回転数が得られない。よって、蓄電池への十分な充電電圧を確保することが困難となる。
そのため、本実施形態の発電装置は、例えばチョッパ制御に代表される制御方法を採用し、蓄電池への十分な充電電圧を確保できる昇圧手段を備えていることが望ましい。この場合、車軸の回転数や、車軸による発電電圧を検出する手段を備えていることが望ましい。
なお、発電機12は、さらに複数のギアを備え、該ギア比を調節することにより、発電機の回転を調節し、発電電圧等を調節する機構を備えるものであってもよい。
また、本実施形態の伝達機構は一例であり、このほかに例えばドライブシャフトやデファレンシャルギア等を利用した伝達機構であってもよい。
さらに、本実施形態の発電機及び電動機に発生する鉄損、銅損及びコギング、電気自動車走行中にその車体に受ける空気抵抗、駆動輪及び非駆動輪の転がり抵抗並びに路面との摩擦抵抗等は、限りなく少ないものであることが望ましい。
上記構成により、非駆動輪の回転により電気自動車が発進時に充電した電気エネルギーよりも長く継続走行し得る程度の電気エネルギーを発電することが可能となる。
なお、上述する各実施の形態は、本考案の好適な実施の形態であり、本考案の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。
1 電気自動車
10 電源入力接続器具
11 蓄電池
12 発電機
13 電動機
14 駆動輪
15 非駆動輪
16 伝達機構
17 駆動輪用車軸
18 非駆動輪用車軸
20 非駆動輪プーリ
21 ベルト
22 発電機プーリ

Claims (3)

  1. 蓄電池と、外部電源から電気エネルギーを前記蓄電池に入力する電源入力接続器具と、回転エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機と、電気エネルギーを回転エネルギーに変換する電動機と、前記電動機の回転エネルギーにより回転する駆動輪と、前記駆動輪の回転に従動して回転する非駆動輪と、前記非駆動輪の回転による回転エネルギーを前記発電機に伝達する伝達機構とを有する電気自動車用発電装置であって、
    電気自動車発進の際は、前記電源入力接続器具から入力され、前記蓄電池に蓄えられた電気エネルギーにより前記電動機を始動させ、電気自動車の走行中は、前記非駆動輪の回転による回転エネルギーから前記発電機により変換された電気エネルギーを前記蓄電池に蓄電するとともに、前記蓄電池から供給された電気エネルギーによる前記電動機の回転により前記駆動輪を回転させることを特徴とする電気自動車用発電装置。
  2. 前記伝達機構は、前記非駆動輪を連結する車軸と
    前記車軸に取り付けられる第1のプーリと、
    前記発電機の回転軸に取り付けられる第2のプーリと、
    前記第1のプーリの回転を前記第2のプーリに伝達するベルトとを有することを特徴とする請求項1に記載の電気自動車用発電装置。
  3. 前記第1のプーリの外径は前記第2のプーリの外径よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の電気自動車用発電装置。
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