JP5207957B2 - 風力発電機構付き車両 - Google Patents
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Description
(1)上記従来技術にかかる車載風力発電装置においては、遮風板102を駆動させて風路の開閉を行うが、風路を開閉するときには車両走行風の風圧を超える力で遮蔽板102を駆動させる必要があり、風路が完全に閉鎖された場合には、全ての風圧が遮風板やその周囲の壁面に加わる。例えば車両が150kg/hrを超える高速走行をしている時には、150kg/hrを超える風速からする強大な風圧が遮風板102とその周囲に加わることになる。この強大な風圧は、空気抵抗として車両走行性能を低下させる原因ともなる。
(2)また、風路の開閉時には、遮風板の先端で乱流が発生し、遮蔽板の風上側と風下側で極端な風圧差が生じる。このため、遮蔽板が風圧差により激しく振動する。これを防止するには、分厚い遮蔽板を用いる等して遮蔽板や軸受け部の強度を高める必要があるが、これは駆動装置の大型化や車両重量の増加を招き、エネルギー消費量の増加を結果する。
前記コントローラが、一定の時間間隔で前記回転数センサの測定した回転数値が前記コントローラのメモリに予め記憶された設定回転数値よりも大きいか否かを判定し、前記回転数センサが測定した回転数値が前記設定回転数値よりも大きいときには、前記風路変更調整板駆動部の回転モーターを正回転させ、前記風路変更調整板を立ち上げて前記走行風逃し口へ逃す風量比率を大きくし、前記回転数センサが測定した回転数値が前記設定回転数値よりも小さいときには、前記風路変更調整板駆動部の回転モーターを逆回転させ、前記風路変更調整板を下げて前記走行風逃し口へ逃す風量比率を小さくするよう制御する、ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
〔実施の形態1〕
実施の形態1は本発明をハイブリッド型自動車に適用した場合である。図1は実施の形態1に係る車両の外観図、図2は車両前部を模式的に描いた平面見取り図である。図1,図2において、ラジエータ12及びエンジン13は車体本体1の前部中央に配置され、車幅方向の中央部全面には、ラジエータ12等を冷却するための風6を取り込む開口部3が設けられている。開口部3から取り込まれた空冷用の風6は、ラジエータ12、エンジン13などを冷却した後、ボンネット後部の隙間から上方に、及び/又は車体下部から地面側に逃げる構造になっている。
設定しておき、しきい値を超えた場合に順路に流れる風量を制限する構成とするのがよい。
以上に説明した風路系をハイブリッド型自動車に組み込んだ場合について、図11を参照しつつ説明する。図11は実施の形態1にかかるハイブリッド型自動車の概念構成を示すブロック図である。
上記実施の形態1のハイブリッド型自動車においては、エンジン13がクランクシャフト30を駆動しているときに、風力発電機15を駆動させ、その電力を蓄電池26に蓄電させる一方、クランクシャフト30が電気モーターで駆動されているときには、蓄電電力を電気モーターに供給する必要上、蓄電池26への蓄電を停止させる必要がある。つまり、図11に示す駆動-蓄電制御システムにおいては、電気モーターが駆動している時には、蓄電池26への蓄電が行えない。
実施の形態3は、ガソリンエンジンやジーセルエンジンなどの内燃機関を有さず、電気モーターのみを走行動力源とするプラグイン型電気自動車の例である。図13に基づいて実施の形態3にかかるプラグイン型電気自動車の主要部を説明する。
実施の形態4は、蓄電池として第1蓄電池31と第2蓄電池32を有し、スイッチング素子として第1切り替えスイッチ33と第2切り替えスイッチ34とを有し、更に外部電源から第1蓄電池31と第2蓄電池32とに充電電流を供給するプラグ201を有する、図14に示す駆動-蓄電制御システムを備えたプラグイン型電気自動車の例である。
実施の形態4は、車両走行動力源が電気モーター29のみであるが、蓄電池への電力供給源としてエンジン付き発電機を備え、更に風力発電機と回生発電機とを備える自発電型電気自動車の例である。図15に基づいて実施の形態4を説明する。
図16に基づいて実施の形態6を説明する。実施の形態6は、蓄電池として第1蓄電池31と第2蓄電池32を設け、スイッチング素子として第1切り替えスイッチ33と第2切り替えスイッチ34とを設けたこと以外は、上記実施の形態5と同様の自発電型自動車である。
実施の形態1〜6においては、プロペラ型風車(14)を用いた例を示したが、風車はこの形式に限られるものではない。プロペラ型の風車は、羽根相互間に隙間が存在し、車両走行風の一部がこの隙間部分を通過するので、車両走行風の利用効率を更に高めるためには、風利用効率の高いターボ型羽根風車やシロッコ型羽根風車などの風車を用いることが好ましい。
(1)本発明で使用する「蓄電池」は1個を意味しない。2個以上の集合電池群(蓄電池群)であってもよい。また、「蓄電池」は充放電できるものであればよくその種類は限定されない。本発明で好ましく使用できる蓄電池としては、例えば水素吸蔵合金電池、リチウムイオン電池などのエネルギー密度の高い二次電池が挙げられる。
2 走行風取込口
3 開口部
4 順路排出口
5 車両走行風
6 空冷用の風
7 排出順路
8 前輪
9 発電風路
10 風力発電領域
11 走行風逃し口
12 ラジエータ
13 走行用エンジン
14 風車
15 風力発電機
16 風路変更調整板
17 車両全面構成部材
18 回転軸
19 発電風路下部壁面
20 発電風路上部壁面
21 走行風
22 回転軸駆動装置
23 回転軸受け部(ベアリング)
25 第1パワー制御部
26 蓄電池
27 第2パワー制御部
29 走行用電気モーター(回生ブレーキ発電機)
30 クランクシャフト
31 第1蓄電池
32 第2蓄電池
33 第1切り替えスイッチ
34 第2切り替えスイッチ
35 内燃型エンジン
36 発電機
37 回転数センサ
38 コントローラ
41 蓄電量センサ
42 ケーシング
43 風取り込み口
44 ターボ型羽根車
45 排風口
46 排風路
47 排出風
48 回転支持部材
49 回転シャフト
50 発電機
200、201 外部電源接続プラグ
Claims (10)
- 車両本体と、前記車両本体に組み込まれた風力発電機構と、を備えた風力発電機構付き車両であって、
前記風力発電機構は、車両走行風を取り込む走行風取込口と、前記走行風取込口から取り込んだ走行風を車外に排出する順路排出口とを有する一つの通路からなる発電風路と、
前記発電風路内に配置され、前記走行風取込口から取り込んだ走行風を受けて回転する風車と、
前記風車の回転力を利用して発電する風力発電機と、
前記風力発電機により発電された電力を蓄える蓄電池と、
前記風車よりも風上に位置する発電風路壁面に設けられた開口からなる走行風逃し口と、
前記発電風路内に設けられ、前記走行風取込口から取り込んだ車両走行風の一部または全部を前記走行風逃し口に導く風路変更調整板と、を備える、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項1に記載の風力発電機構付き車両において、
前記風路変更調整板は、一方端部側が前記発電風路の壁面に回動可能に固定され、当該一方端部側を回転軸として前記風路変更調整板の他方端部側を立ち上げたときに、前記走行風取込口から取り込まれた車両走行風が前記走行風逃し口に導かれ、前記他方端部側を前記発電風路壁面に略平行になるまで下げたときに、前記走行風逃し口が塞がれる構造である、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項2に記載の風力発電機構付き車両において、
前記風力発電機構は、前記風車の回転数が予め設定された回転数を超えたとき、前記風路変更調整板の先端側を立ち上げる方向に駆動させ、予め設定された回転数に満たないとき、前記風路変更調整板の先端側を下げる方向に駆動させることにより、前記順路排出口と前記走行風逃し口とに導く走行風の風量比率を調整する風量調整手段を備える、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項3に記載の風力発電機構付き車両において、
前記風量調整手段は、更に、前記蓄電池の電池電圧が予め設定された値を超えた場合には、前記風車の回転数にかかわらず、前記風路変更調整板の先端側を発電風路対向壁面に当接するまで立ち上げて全ての走行風を前記走行風逃し口に導く、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項2に記載の風力発電機構付き車両において、
前記風力発電機構は、前記風路変更調整板を回転駆動する回転モーターを有する風路変更調整板駆動部と、前記風力発電機に付設された、前記風力発電機の回転数を測定する回転数センサと、前記風路変更調整板の回転角度を制御する信号を前記風路変更調整板駆動制御部に送出するコントローラと、を備える風量調整手段を有し、
前記コントローラが、一定の時間間隔で前記回転数センサの測定した回転数値が前記コントローラのメモリに予め記憶された設定回転数値よりも大きいか否かを判定し、前記回転数センサが測定した回転数値が前記設定回転数値よりも大きいときには、前記風路変更調整板駆動部の回転モーターを正回転させ、前記風路変更調整板を立ち上げて前記走行風逃し口へ逃す風量比率を大きくし、前記回転数センサが測定した回転数値が前記設定回転数値よりも小さいときには、前記風路変更調整板駆動部の回転モーターを逆回転させ、前記風路変更調整板を下げて前記走行風逃し口へ逃す風量比率を小さくするよう制御する、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項2に記載の風力発電機構付き車両において、
前記風力発電機構は、前記風路変更調整板を回転駆動する回転モーターを有する風路変更調整板駆動部と、前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターと、前記風路変更調整板の回転角度を制御する信号を前記風路変更調整板駆動制御部に送出するコントローラと、を備える第2の風量調整手段を有し、
前記コントローラは、前記蓄電池電圧モニターの測定した電圧値が前記コントローラのメモリに予め記憶された設定電圧値よりも大きいか否かを監視し、測定電圧値が設定電圧値よりも大きいときには、前記風路変更調整板駆動部の回転モーターを正回転させ、前記風路変更調整板を発電風路対向壁面に当接するまで立ち上げて、前記走行用取込口から取り込んだ走行風の全てを前記走行風取込口に導くよう制御する、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項1乃至6の何れかに記載の風力発電機構付き車両において、
前記風路変更調整板は、尖鋭な先端を有する先細り形状であり、当該先端を車両走行風の流入方向に向けて配置されている、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項1乃至7の何れかに記載の風力発電機構付き車両において、
前記車両は走行用動力源として車両走行用電気モーターを備え、
前記車両走行用電気モーターが前記蓄電池から電力の供給を受けて駆動する構成である、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項1乃至7の何れかに記載の風力発電機構付き車両において、
前記車両は、走行用動力源としての車両走行用電気モーターと、前記蓄電池に充電用電力を供給する内燃型エンジン付発電機と、を備え、
前記車両走行用電気モーターが前記蓄電池から電力の供給を受けて駆動する構成である、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。 - 請求項8または9に記載の風力発電機構付き車両において、
前記蓄電池は、第1の蓄電池群と第2の蓄電池群からなり、
前記風力発電機と前記第1又は第2蓄電池群との間、および前記第1又は第2蓄電池群と前記車両走行用電気モーターとの間には、それぞれの接続先を相互に切り換える切り換えスイッチが設けられ、前記切り換えスイッチにより、前記風力発電機と前記車両走行用電気モーターとが常に異なる蓄電池群に接続されるようにして、随時、接続される蓄電池群が切り換えられる構成である、
ことを特徴とする風力発電機構付き車両。
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