JP4697348B1 - ハイブリット車又は電気自動車のエネルギー再生装置 - Google Patents

ハイブリット車又は電気自動車のエネルギー再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ハイブリット車又は電気自動車のエネルギー回生手段として、サスペンションのショックアブソーバーの伸縮時に発生する油圧エネルギーを利用する。
【解決手段】車両走行時のショックアブソーバーＡの伸縮作用により、車輪毎に設けた各ショックアブソーバーＡがオイルポンプ作用を行い、そのオイルポンプにより圧送されたオイルをアキュムレーターＢに集めてオイルを蓄積、昇圧し、その昇圧したオイル圧で油圧モーターＤを駆動し、油圧モーターＤに連結された発電機Ｅで発電し、バッテリーＰに蓄電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハイブリット車又は電気自動車のエネルギーの再生装置に関する
ハイブリット車はガソリンエンジンの動力で発電された電力と、アクセルオフ時のエンジンブレーキ作動時に回生ブレーキ作動が行われ、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換しバッテリーに蓄電され、モーターとガソリンエンジンの二つの動力で走行するが、高速道路等の走行時には一定速度のために回生ブレーキ作動による発電は僅かである。
電気自動車はバッテリーの電力を動力源とし、アクセルオフ時のエンジンブレーキ作動時に回生ブレーキ作動が行われ、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、バッテリーに蓄電されるが高速道路等の走行時には一定速度のために回生電気エネルギーはほとんど無い。ハイブリット車又は電気自動車において、エンジンブレーキ作動時の回生ブレーキ作動以外に、さらに車の燃費効率をあげることが求められている。
特開２００９−１９６６２３号
ハイブリット車又は電気自動車のエネルギー回生手段は、アクセルオフ時のエンジンブレーキ作動時に回生ブレーキが作動し、車両の運動エネルギーは駆動輪を介し発電機に伝達され、電気エネルギーに変換しバッテリーに蓄電されるが、エネルギー回生効率は低い。
従来の車両は走行時に路面の起伏による車輪の上下運動と、発進、加速、減速、旋回による車両の姿勢変化を、ショックアブソーバーの伸縮作用により減衰されていたエネルギーを再生出来なかった。
従来の高級車やスポーツカーは各車輪のサスペンション部に装備されたショックアブソーバー内に窒素ガスを封入し、ショックアブソーバーの急激な収縮による瞬時の高油圧を窒素ガスの収縮によりショックを吸収し、車体にショックが伝わるのを防いでいるが、窒素ガス入りのショックアブソーバーは高価である。
本発明は、このような従来のエネルギー回生装置に、新に効率の良いエネルギー回生装置を付加することにより、環境に優しい省エネルギー車を実現すると共に、乗り心地の良い車を提供するものである。
ハイブリット車又は電気自動車の車輪毎に設けたショックアブソーバーＡと、アキュムレーターＢと、油圧モーターＤと、オイルタンクＣと、発電機Ｅと、バッテリーＰを備えたハイブリット車又は電気自動車であって、車両走行時のショックアブソーバーＡの伸縮作用により、車輪毎に設けた各ショックアブソーバーＡがオイルポンプ作用を行い、そのオイルポンプにより圧送されたオイルをアキュムレーターＢに集めてオイルを蓄積、昇圧し、その昇圧したオイル圧で油圧モーターＤを駆動し、油圧モーターＤに連結された発電機Ｅで発電しバッテリーＰに蓄電する。ハイブリット車又は電気自動車のショックアブソーバーＡの伸縮エネルギーを電気エネルギーに変換して、エネルギーを再生することを特徴とするハイブリット車又は電気自動車のエネルギー再生装置である。
前記ショックアブソーバーＡは、オイル吸入弁口Ａ２２、オイル吸入弁Ａ１０、内部オイル吸入口Ａ１４、シリンダー室Ａ４、ピストンＡ５、シリンダー室Ａ１３、シャフト内オイル通路Ａ３、オイル排出口Ａ２３、オイル排出弁Ａ１１、オイル排出弁口Ａ２０を備え、ショックアブソーバーＡが収縮時は、シリンダー室Ａ１３のオイルはシャフト内オイル通路Ａ３を通りオイル排出口Ａ２３を経て、オイル排出弁Ａ１１を押し広げオイルをオイル排出弁口Ａ２０に圧送すると同時に、オイルはオイル吸入弁口Ａ２２からはオイル吸入弁Ａ１０を押し下げオイル通路Ａ１２を通り、内部オイル吸入口Ａ１４からシリンダー室Ａ４にオイルを流入させ、ショックアブソーバーＡが伸長時は、オイル吸入弁Ａ１０とオイル排出弁Ａ１１は閉じられ、シリンダー室Ａ４のオイルはオリフィスＡ９を通りピストンバルブＡ６を押し下げ、減衰作用を行いながらシリンダー室Ａ１３にオイルが流入し、減衰作用とオイルポンプ作用の二通りの作用を行い、シリンダー室Ａ１３のオイルをアキュムレーターＢに圧送する事を特徴とする、ハイブリット車又は電気自動車のエネルギー再生装置。
前記アキュムレーターＢは、アッパーボデーＢ０２とボデーＢ０１からなる容器であって、その中を弾性のゴムシェルＢ１で気体室Ｂ２とオイル室Ｂ３に分離し、オイル室Ｂ３には、複数のショックアブソーバーＡのからのオイルを流入させるためのオイル流入口Ｂ４と、オイルの出口であるオイル排出口Ｂ５と、オイル圧を計測するオイル圧センサーＢ６を備え、気体室Ｂ２に窒素ガス等を封入し、ショックアブソーバーＡからのオイル圧で気体室Ｂ２が圧縮され、オイルを蓄積し、油圧を昇圧して、オイル排出口Ｂ５を通して油圧モーターＤに導き、ショックアブソーバーＡからの急激な油圧変化を気体室Ｂ２の圧縮によりショックを吸収する事を特徴とする、ハイブリット車又は電気自動車のエネルギー再生装置である。
本発明のエネルギー再生装置は、ハイブリット車又は電気自動車が走行時に路面の起伏による車輪の上下運動、及び発進、加速、減速、旋回、時の車両の姿勢変化に車のサスペンションに装着したショックアブソーバーＡは伸縮を繰り返し、ショックアブソーバーＡのオイルポンプ作用でアキュムレーターＢに蓄積、昇圧されたオイルが油圧モーターＤを駆動し、油圧モーターＤに連結された発電機Ｅを駆動し発電された電力を、動力の一部として使用することにより、省エネルギーで環境に優しい車を提供する。
又、オイルの蓄積にアキュムレーターＢを使用し、アキュムレーターＢ内に窒素ガス等を封入した気体室Ｂ２が、路面からの突き上げ等によるショックアブソーバーＡの急激な収縮で、シリンダー室Ａ１３からの急激なオイルの流入による衝撃を気体室Ｂ２の圧縮で和らげ、路面からのショックが車体に伝わるのを和らげ乗り心地の良い車を提供する。
本発明のエネルギー再生装置を用いた車のエネルギー再生システムの構成と作動時におけるオイルのフロー (概略図) 本発明のエネルギー再生装置を用いた車のエネルギー再生システムの系統概略図 本発明のエネルギー再生装置を用いた車のエネルギー再生システムの外観構成 本発明のショックアブソーバーの構成 (断面図) 本発明のショックアブソーバーの動作説明図 (概略図) (ａ) 収縮時 (ｂ) 伸長時 本発明のアキュムレーターの構成 (ａ)平面図 (ｂ) 側面の断面図 本発明のオイルタンクの構成 (ａ) 平面図 (ｂ) 側面図
以下、本発明の実施の形態を四輪車の場合について図１〜図７に基づいて説明するが、二輪車、三輪車などの複数車輪の場合も同様に実施できる。
図１は、本発明のエネルギー再生装置を用いた車のエネルギー再生システムの構成と作動時におけるオイルフロー図、図２は、本発明のエネルギー再生装置を用いた車のエネルギー再生システムの系統概略図、図３は、本発明のエネルギー再生装置を用いた車のエネルギー再生システムの外観構成を示す。まず、図１〜図３で本発明のエネルギー再生装置の構成を示す。
本発明のエネルギー再生装置は、ハイブリット車又は電気自動車が走行時に路面の起伏による車輪の上下運動、及び発進、加速、減速、旋回等の車両の姿勢変化により、サスペンション部に装着されたショックアブソーバーＡ（Ａ０１、Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４）の伸縮作用をエネルギー源とし、ショックアブソーバーＡがオイルポンプ作用を行い、アキュムレーターＢにオイルを蓄積、昇圧し、昇圧されたオイル圧で油圧モーターＤを駆動し、油圧モーターＤに連結された発電機Ｅで発電し、バッテリーＰに蓄電し、再生エネルギーとして利用を可能としたものである。
本発明のエネルギー再生装置は、四輪のサスペンション部に装着された各ショックアブソーバーＡにオイル吸入弁Ａ１０とオイル排出弁Ａ１１を取り付け、ショックアブソーバーＡ（Ａ０１、Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４）、アキュムレーターＢ、油圧モーターＤ、発電機Ｅ、オイルタンクＣ、コンバーターＯ、バッテリーＰ，等から構成される。
ショックアブソーバーＡ（Ａ０１、Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４）のオイル吸入弁口Ａ２２に接続された給油ホースＨはオイルタンクＣと接続し、オイル排出弁口Ａ２０に接続された排出オイルパイプＪはアキュムレーターＢに接続し、アキュムレーターＢと油圧モーターＤ間は電磁バルブＦ装着のオイルパイプＧが接続され、油圧モーターＤに発電機Ｅが連結され、オイルパイプＧから枝分かれした圧力逃がし弁Ｌ装着のオイル圧逃がしパイプＭは、油圧モーターＤとオイルタンクＣ間に接続されたリターンパイプＫに接続され、発電機ＥとコンバーターＯを発電機側配線Ｒ１と結線し、コンバーターＯとバッテリーＰをバッテリー側配線Ｒ２と結線する。
次に、本発明のエネルギー再生装置のオイルフローを示す。サスペンションに装備された複数のショックアブソーバーＡ（Ａ０１、Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４）からのオイルは排出オイルパイプＪを通り、アキュムレーターＢに集められ、アキュムレーターＢからのオイル圧で油圧モーターＤを駆動し、油圧モーターＤに連結された発電機Ｅを駆動し発電された電力は、発電機ＥとコンバーターＯ間を発電機側配線Ｒ１で結線しコンバーターＯで整流され、コンバーターＯとバッテリーＰ間はバッテリー側配線Ｒ２と結線しバッテリーＰに送電される。油圧モーターＤからのオイルはオイルタンクＣに戻り、オイルタンクＣに接続された給油ホースＨから複数のショックアブソーバーＡに送油され、アキュムレーターＢ内のオイル圧が設定圧以上に達した時に、オイルパイプＧから枝分かれしたオイル圧逃がしパイプＭに装備された圧力逃がし弁Ｌがオイル圧で押し開かれ、オイル圧逃がしパイプＭに接続されたリターンパイプＫを経てオイルタンクＣにオイルを逃がし一定圧力を保持する。
図４は本発明のショックアブソーバーＡの構成である。
従来の車両のサスペンション部に取付けられたショックアブソーバーは、減衰作用を目的としているものであるが、本発明のショックアブソーバーＡは従来の減衰機能はそのままにオイルポンプ作用を付加したものである。ショックアブソーバーＡにオイル吸入弁口Ａ２２、オイル吸入弁Ａ１０、オイル通路Ａ１２、内部オイル吸入口Ａ１４、シリンダー室Ａ４、ピストンＡ５、オリフィスＡ９、ピストンバルブＡ６、バルブスプリングＡ７、シリンダー室Ａ１３、シャフト内オイル通路Ａ３、オイル排出口Ａ２３、オイル排出弁Ａ１１、オイル排出弁口Ａ２０等からなる。
図５は本発明のショックアブソーバーＡの動作説明図で、ショックアブソーバ ーＡの断面図を示す。(ａ)は収縮時、 (ｂ)は伸長時の状態を示す。ショックアブソーバーＡの収縮時は図５(ａ)に示すように、シリンダー室Ａ１３のオイルはシャフト内オイル通路Ａ３を通りオイル排出口Ａ２３を経て、オイル排出弁Ａ１１を押し広げオイル排出弁口Ａ２０からオイルが圧送されると同時に、オイル吸入弁口Ａ２２からオイルが吸い込まれオイル吸入弁Ａ１０を押し下げ、オイル通路Ａ１２を通り内部オイル吸入口Ａ１４からシリンダー室Ａ４にオイルが流入する。ショックアブソーバーＡの伸長時の図５（ｂ)に示すように、オイル吸入弁Ａ１０はシリンダー室Ａ４からの加圧により閉じられ、オイル排出弁Ａ１１はシリンダー室Ａ１３の負圧により閉じられ、シリンダー室Ａ４のオイルが複数の細い孔を備えたオリフィスＡ９を通りピストンバルブＡ６を押し下げオイルが通過し、オイルがオリフィスＡ９の通過時の抵抗とピストンバルブＡ６を押し下げる抵抗で減衰作用を行う。
図６は本発明のアキュムレーターＢの構成で、(ａ)は平面図、(ｂ)は側面の断面図を示す。アッパーボデーＢ０２とボデーＢ０１の2分割のアキュムレーターＢ内に弾性のゴムシェルＢ１を設置し、複数のボルトＢ７ナットＢ８により組み付け、ゴムシェルＢ１内の気体室Ｂ２に窒素ガス等を封入し、オイル室Ｂ３内の圧力検知にオイル圧センサーＢ６を設置し、オイル室Ｂ３の油圧測定値を電気信号に変換し設定圧力に達した時に、リレー回路を経由して電磁バルブＦが開かれオイル排出口Ｂ５からオイルが排出され、油圧モーターＤを駆動し、４箇所のオイル流入口Ｂ４に４箇所のショックアブソーバーＡ（Ａ０１、Ａ０２、Ａ０３、Ａ０４）からオイルが圧送される。
図７は本発明のオイルタンクＣの構成で、(ａ)は平面図、(ｂ)は側面図を示す。オイルタンクＣにオイル流入口Ｃ１と複数のオイル流出口Ｃ２とオイル注入口Ｃ３を有し、油圧モーターＤから排出されたオイルを溜め各ショックアブソーバーＡに送りだされる。
Ａ ショックアブソーバー
Ａ０１ 前輪左車輪のショックアブソーバー
Ａ０２ 前輪右車輪のショックアブソーバー
Ａ０３ 後輪左車輪のショックアブソーバー
Ａ０４ 後輪右車輪のショックアブソーバー
Ａ１ ピストンシリンダー
Ａ２ ピストンシャフト
Ａ３ シャフト内オイル通路
Ａ４ シリンダー室
Ａ５ ピストン
Ａ６ ピストンバルブ
Ａ７ バルブスプリング
Ａ８ バルブスプリングナット
Ａ９ オリフィス
Ａ１０ オイル吸入弁
Ａ１１ オイル排出弁
Ａ１２ オイル通路
Ａ１３ シリンダー室
Ａ１４ 内部オイル吸入口
Ａ１５ ストッパー
Ａ１６ コイルスプリング
Ａ１７ 中間ナット
Ａ１８ ガスケット
Ａ１９ 袋ナット
Ａ２０ オイル排出弁口
Ａ２１ ベアリング
Ａ２２ オイル吸入弁口
Ａ２３ オイル排出口
Ｂ アキュムレーター
Ｂ０１ ボデー
Ｂ０２ アッパーボデー
Ｂ１ ゴムシェル
Ｂ２ 気体室
Ｂ３ オイル室
Ｂ４ オイル流入口
Ｂ５ オイル排出口
Ｂ６ オイル圧センサー
Ｂ７ ボルト
Ｂ８ ナット
Ｃ オイルタンク
Ｃ１ オイル流入口
Ｃ２ オイル流出口
Ｃ３ オイル注入口
Ｄ 油圧モーター
Ｅ 発電機
Ｆ 電磁バルブ
Ｇ オイルパイプ
Ｈ 給油ホース
Ｊ 排出オイルパイプ
Ｋ リターンパイプ
Ｌ 圧力逃がし弁
Ｍ オイル圧逃がしパイプ
Ｏ コンバーター
Ｐ バッテリー
Ｒ１ 発電機側配線
Ｒ２ バッテリー側配線









Claims (1)

  1. ハイブリット車又は電気自動車の車輪毎に設けたショックアブソーバー(Ａ)に、アキュムレーター(Ｂ)と、油圧モーター(Ｄ)と、発電機(Ｅ)と、オイルタンク(Ｃ)と、コンバーター(Ｏ)と、バッテリー(Ｐ)を備えたハイブリット車又は電気自動車であって、ショックアブソーバー(Ａ)は、オイル吸入弁口(Ａ２２)、オイル吸入弁(Ａ１０)、オイル通路(Ａ１２)、内部オイル吸入口(Ａ１４)、シリンダー室(Ａ４)、ピストン(Ａ５)、オリフィス(Ａ９)、ピストンバルブ(Ａ６)、バルブスプリング(Ａ７)、シリンダー室(Ａ１３)、シャフト内オイル通路(Ａ３)、オイル排出口(Ａ２３)、オイル排出弁(Ａ１１)、オイル排出弁口(Ａ２０)で構成され、車両走行時にショックアブソーバー(Ａ)の伸縮作用により、車輪毎に設けた各ショックアブソーバー(Ａ)がオイルポンプ作用を行い、ショックアブソーバー(Ａ)が収縮時には、シリンダー室(Ａ１３)のオイルはシャフト内オイル通路(Ａ３)を通りオイル排出口(Ａ２３)を経て、オイル排出弁(Ａ１１)を押し広げオイル排出弁口(Ａ２０)からアキュムレーター(Ｂ)にオイルを圧送すると同時に、オイル吸入弁口(Ａ２２)からオイル吸入弁(Ａ１０)を押し下げオイル通路(Ａ１２)を通り、内部オイル吸入口(Ａ１４)からシリンダー室(Ａ４)にオイルを流入させ、ショックアブソーバー(Ａ)が伸長時は、オイル吸入弁(Ａ１０)とオイル排出弁(Ａ１１)が閉じられ、シリンダー室(Ａ４)のオイルはピストン(Ａ５)の複数のオリフィス(Ａ９)を通りピストンバルブ(Ａ６)を押し下げ、減衰作用を行いながらシリンダー室(Ａ１３)にオイルを流入させ、減衰作用とオイルポンプ作用の二通りの作用を行い、ショックアブソーバー(Ａ)から圧送されたオイルはアキュムレーター(Ｂ)でオイルを蓄積、昇圧し、その昇圧したオイル圧で油圧モーター(Ｄ)を駆動し、油圧モーター(Ｄ) に連結された発電機(Ｅ)で発電しバッテリー(Ｐ)に送電され、ハイブリット車又は電気自動車に補充電力を充填することを特徴とするエネルギー再生装置。

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