JP5895819B2

JP5895819B2 - 電動車を用いた発電システム

Info

Publication number: JP5895819B2
Application number: JP2012242961A
Authority: JP
Inventors: 琢磨小澤; 鈴木　隆之; 隆之鈴木
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2012-11-02
Filing date: 2012-11-02
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-11-02
Also published as: JP2014093865A

Description

本発明は、自然エネルギーを用いて、電動車の蓄電池に蓄電を行うことができる発電システムに関する。

ハイブリッド車、電気自動車等の電動車は、蓄電池を搭載しており、この蓄電池へ電動車の走行時あるいは停車時に充電を行っている。また、スマートハウス等として、電動車の蓄電池から家庭内へ電力を供給することも考えられている。また、電動車は、家庭等の電源コンセントから蓄電池への蓄電を可能にしたプラグイン自動車として利用されることもある。
例えば、特許文献１の自動車の電池を充電する機械的方法においては、車両の静止時に、機械力を用いて車両の電気牽引モーターのシャフトを回転させ、このモーターを発電機として用いることにより、蓄電池に蓄電することが開示されている。この機械的方法によれば、車両の蓄電池への蓄電を、外部の機械力を用いて行うことができる。

特開２０１０−５２９８２７号公報

しかしながら、特許文献１の機械的方法は、ローラー装置等の機械力によって車両の電気牽引モーターのシャフトを回転させるものであり、水力、風力等の自然エネルギーを利用する方法ではない。自然エネルギーを利用する場合には、更なる工夫が必要とされる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、自然エネルギーを利用して電動車の蓄電池に容易に蓄電することができる電動車を用いた発電システムを提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、蓄電池及び電動機を有し、該電動機の動力を利用して道路を走行する電動車と、
該電動車を走行可能な状態にして停止させ、水力又は風力によって、該電動車のドライブシャフトに連結された駆動車輪を、該電動車の外部から強制的に回す車輪回転手段と、を備え、
該車輪回転手段は、水力又は風力を利用して回転する回転駆動源となる回転車と、上記駆動車輪に接触する、又は取り付けられて、上記回転車の回転力を上記駆動車輪へ伝達する動力伝達部材とを有しており、
上記回転車による回転力を上記動力伝達部材によって伝達して上記駆動車輪を回転させる際に、上記電動機を発電機として用いて、該発電機によって発電する電力を上記蓄電池に蓄電するよう構成されており、
上記動力伝達部材は、上記駆動車輪におけるホイール部に装着する着脱式装着具と、上記回転車による回転力を上記着脱式装着具へ伝達する伝達部材とを有していることを特徴とする電動車を用いた発電システムにある。
本発明の他の態様は、蓄電池及び電動機を有し、該電動機の動力を利用して道路を走行する電動車と、
該電動車を走行可能な状態にして停止させ、水力又は風力によって、該電動車のドライブシャフトに連結された駆動車輪を、該電動車の外部から強制的に回す車輪回転手段と、を備え、
該車輪回転手段は、水力又は風力を利用して回転する回転駆動源となる回転車と、上記駆動車輪に接触する、又は取り付けられて、上記回転車の回転力を上記駆動車輪へ伝達する動力伝達部材とを有しており、
上記回転車による回転力を上記動力伝達部材によって伝達して上記駆動車輪を回転させる際に、上記電動機を発電機として用いて、該発電機によって発電する電力を上記蓄電池に蓄電するよう構成されており、
上記動力伝達部材は、上記駆動車輪におけるタイヤの外周に掛け渡されて、上記回転車による回転力を上記駆動車輪へ伝達する着脱式伝達部材を有していることを特徴とする電動車を用いた発電システムにある。

上記電動車を用いた発電システムは、車輪回転手段を備えており、この車輪回転手段によって電動車の駆動車輪を外部から強制的に回転させて、蓄電池に蓄電させるものである。車輪回転手段は、回転駆動源となる回転車と、回転車の回転力を駆動車輪へ伝達する動力伝達部材とを有している。
そして、電動車の蓄電池に蓄電を行う際には、電動車を走行可能な状態にして停止させ、水力又は風力を受けて回転する回転車による回転力を、動力伝達部材によって駆動車輪に伝達する。このとき、電動車における電動機を発電機として用いて、発電機によって発電する電力を蓄電池に蓄電する。

これにより、上記電動車を用いた発電システムによれば、自然エネルギーを利用して電動車の蓄電池に容易に蓄電することができる。

実施例１にかかる、電動車を用いた発電システムにおいて蓄電を行う状態を示す説明図。実施例１にかかる、電動車を用いた発電システムにおいて給電を行う状態を示す説明図。実施例２にかかる、電動車を用いた発電システムにおいて蓄電を行う状態を示す説明図。実施例２にかかる、着脱式装着具の周辺を拡大して示す説明図。実施例２にかかる、他の着脱式装着具を用いた動力伝達部材の周辺を拡大して示す説明図。実施例２にかかる、着脱式伝達部材を用いた動力伝達部材の周辺を拡大して示す説明図。

上述した電動車を用いた発電システムにおける好ましい実施の形態につき説明する。
上記発電システムにおいて、上記電動車は、電気自動車、ハイブリッド自動車、その他の電動車両とすることができる。
上記電動車の走行可能な状態とは、アクセルを踏み込むと電動機が回転を始められる状態をいう。ハイブリッド自動車においては、エンジンを切り離し、電動機のみが駆動車輪に繋がった状態で走行可能な状態を形成する。また、例えば、自動変速機を用いたオートマチック車においては、走行可能な状態は、パーキング及びニュートラル以外の、前進又は後進が可能な状態で形成される。

また、上記本発明の一態様において、上記動力伝達部材は、上記駆動車輪におけるホイール部に装着する着脱式装着具と、上記回転車による回転力を上記着脱式装着具へ伝達する伝達部材とを有している。
電動車の蓄電池に蓄電を行うときには、駆動車輪におけるホイール部に着脱式装着具を装着する。また、この蓄電を行わないときには、ホイール部から取り外した着脱式装着具を、回転車が設置された場所あるいは電動車の車内等に保管しておくことができる。また、着脱式装着具を用いることにより、回転車による回転力を、摩擦損失等を少なくして効率的に駆動車輪へ伝達することができる。

また、上記本発明の他の態様において、上記動力伝達部材は、上記駆動車輪におけるタイヤの外周に掛け渡されて、上記回転車による回転力を上記駆動車輪へ伝達する着脱式伝達部材を有している。
電動車の蓄電池に蓄電を行うときには、駆動車輪におけるタイヤに着脱式伝達部材を装着する。また、この蓄電を行わないときには、タイヤから取り外した着脱式伝達部材を、回転車が設置された場所あるいは電動車の車内等に保管しておくことができる。また、着脱式伝達部材を用いることにより、回転車による回転力を、摩擦損失等を少なくして効率的に駆動車輪へ伝達することができる。

以下に、電動車を用いた発電システムにかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の電動車２を用いた発電システム１は、図１に示すごとく、蓄電池３及び電動機４を有し、電動機４の動力を利用して道路を走行する電動車２と、電動車２を走行可能な状態にして停止させ、自然エネルギーとしての水力によって、電動車２のドライブシャフト２１に連結された駆動車輪２２を、電動車２の外部から強制的に回す車輪回転手段５とを備えている。車輪回転手段５は、水力を利用して回転する回転駆動源となる回転車５１と、駆動車輪２２に接触して、回転車５１の回転力を駆動車輪２２へ伝達する動力伝達部材５２とを有している。

発電システム１は、同図に示すごとく、回転車５１による回転力を動力伝達部材５２によって伝達して駆動車輪２２を回転させる際に、電動機４を発電機４０として用いて、発電機４０によって発電する電力を蓄電池３に蓄電するよう構成されている。また、発電システム１は、図２に示すごとく、蓄電池３に蓄電した電力又は発電機４０によって発電する電力を所定の電力需要場所６へ給電することもできる。

以下に、本例の電動車２を用いた発電システム１につき、図１、図２を参照して詳説する。
図１に示すごとく、本例の発電システム１は、電動車２における電動機４を発電機４０として用い、自然エネルギーによる回転力を蓄電池３に蓄電する電力に変換するものである。電動車２は、電気自動車又はハイブリッド自動車であり、電動機４による走行、停車時に電動機４を発電機４０として利用する発電、蓄電池３による給電との３つの機能を有するものである。発電システム１は、電動車２と、自然エネルギーを取り出して電動車２の駆動車輪２２を回転させる車輪回転手段５とを備える。

本例の動力伝達部材５２は、常設式のものであり、回転車５１の回転力を受けて回転し、駆動車輪２２に接触して駆動車輪２２へ回転力を伝達するための接触ローラ５２１と、電動車２の移動を防止する移動防止ガイド５２３とを有している。
車輪回転手段５を構成する回転車５１、接触ローラ５２１、移動防止ガイド５２３等は、回転機構として、河川、排水路等における特定の場所に設置されている。

図１に示すごとく、本例の回転車５１は、河川、排水路等における水の流れＦによって回転する水車５１である。水車５１は、河川、排水路等に設置されており、水の流れＦによって常時回転している。水車５１の中心軸部には、動力を伝達する動力伝達車５３が設けられており、この動力伝達車５３と、接触ローラ５２１の中心軸部に設けられた動力伝達車５２２とには、動力を伝達する部材５４が掛け渡されている。動力伝達車５３，５２２は、ギヤ、スプロケット、プーリ等によって構成されている。動力を伝達する部材５４は、動力伝達車５３及び接触ローラ５２１の構成に合わせて、ギヤに係合する他のギヤ、スプロケットに係合するチェーン、プーリに係合するベルト等とすることができる。

また、水車５１による回転力は、発電機４０（電動機４）を発電に適した所定の回転速度で回転させるために、動力伝達車５３を用いて所定の減速比で減速して、駆動車輪２２へ伝達することができる。
また、図示は省略するが、車輪回転手段５には、回転車５１から駆動車輪５２への伝達回転速度を制御する機能、回転車５１から駆動車輪５２への伝達をニュートラルにする（伝達を遮断する）機能を持たせることができる。

図１に示すごとく、接触ローラ５２１は、駆動車輪２２におけるタイヤ２２２の外周に接触し、このタイヤ２２２の外周に接触しながら回転することにより、駆動車輪２２を回転させるよう構成されている。接触ローラ５２１は、電動車２における前輪又は後輪の２つの駆動車輪２２に接触して、２つの駆動車輪２２を同時に回転させるよう構成されている。

本例の移動防止ガイド５２３は、接触ローラ５２１に対する前方又は後方に配置され、接触ローラ５２１とともに駆動車輪２２に接触する空転ローラ５２３によって構成されている。空転ローラ５２３は、駆動車輪２２の回転を受けて回転するよう構成されている。駆動車輪２２は、接触ローラ５２１と空転ローラ５２３との間の上部に形成される谷部分に配置される。そして、駆動車輪２２は、空転ローラ５２３を回転させながら、接触ローラ５２１の回転を受けて回転することにより、蓄電池３に蓄電を行う際に電動車２が移動してしまうことを防止する。
なお、移動防止ガイド５２３は、駆動車輪２２ではない非駆動車輪を仮止めする輪止めによって構成することもできる。

次に、本例の発電システム１による動作及び作用効果につき説明する。
電動車２は、電動機４の動力によって道路を走行できるものであり、走行時には、蓄電池３に回生電力等を蓄電することができる。また、外部から強制的に蓄電池３に蓄電を行いたい場合には、電動車２を車輪回転手段５としての回転機構が設置された場所まで移動させる。そして、電動車２の駆動車輪２２を、接触ローラ５２１と空転ローラ５２３との間の谷部分に配置する。
なお、電動車２の車庫は、河川、排水路等の近くに設置して、車輪回転手段５としての回転機構を設けた場所に設置することができる。そして、電動車２を車庫に駐車しておくときに、車輪回転手段５によって駆動車輪２２を回転させて、蓄電池３に蓄電を行うことができる。

図１に示すごとく、電動車２の駆動車輪２２が接触ローラ５２１に接触すると、水車５１による回転力を受けて回転する接触ローラ５２１によって駆動車輪２２が回転させられる。このとき、電動車２は走行可能な状態にあり、電動機４が発電機４０として機能できる状態にある。そして、駆動車輪２２が回転するときには、電動機４を発電機４０として作用させ、この発電機４０によって発電される電力を蓄電池３に蓄電することができる。

また、蓄電池３に蓄電を行った後には、図２に示すごとく、蓄電池３に蓄電した電力を、家庭、工場、事務所、施設等である任意の電力需要場所６へ給電することができる。このとき、電動車２を、車輪回転手段５としての回転機構が設置された場所から電力需要場所６まで移動させ、この電力需要場所６へ蓄電池３に蓄電した電力を給電する。
また、電力需要場所６が車輪回転手段５を設置した場所に近い場合、あるいは回転車５１として簡易型（移動型）の風車を用いる場合には、発電機４０によって発電を行う電力を、電力需要場所６へ直接給電することもできる。

これにより、本例の電動車２を用いた発電システム１によれば、水力を利用して電動車２の蓄電池３に容易に蓄電することができる。また、電動車２を利用して任意の電力需要場所６へ給電することができる。
なお、回転車５１は、水車５１とする以外にも、例えば、風力によって回転する風車とすることもできる。

（実施例２）
本例は、回転車（水車）５１による回転力を伝達する動力伝達部材５２を、常設式とせず、必要なときに駆動車輪２２に装着する着脱式とした例である。
本例の動力伝達部材５２は、図３に示すごとく、駆動車輪２２におけるホイール部２２１に装着する着脱式装着具５５と、回転車５１による回転力を着脱式装着具５５へ伝達する伝達部材５６とを有している。本例においては、回転車５１の回転力を駆動車輪２２へ伝達して蓄電池３に蓄電を行う際には、ジャッキ２５等を用いて駆動車輪２２を地面から浮かせておく。

図４に示すごとく、本例の着脱式装着具５５は、車軸に駆動車輪２２を固定するために設けられた締付ねじ部２２３を利用して、駆動車輪２２に取り付けるプーリ５５である。このプーリ５５は、ホイール部２２１の外周側表面に配置し、締付ねじ部２２３に対してナット２２４を螺合することにより、駆動車輪２２に固定される。また、ホイール部２２１に取り付けるプーリ５５と、回転車５１に設けられた他のプーリ５５０とには、伝達部材５６としてのベルトを掛け渡して、電動車２による回転力を駆動車輪２２へ伝達することができる。

また、図５に示すごとく、駆動車輪２２のホイール部２２１には、プーリ５５を取り付ける代わりに、回転車５１による回転力が取り出される出力軸部５１１に設けられる回転部材５５Ｂに対して、伝達部材としての動力伝達用のクランクロッド５６Ａによって連結される、着脱式装着具としての回転板５５Ａを取り付けることもできる。この場合には、回転車５１の回転を、クランクロッド５６Ａのクランク運動によって駆動車輪２２へ伝達することができる。

また、プーリ５５（又は回転板５５Ａ）を用いる場合に、このプーリ５５（又は回転板５５Ａ）には、駆動車輪２２を横方向に挟み込むためのクランパー５７を設けておき（図４において二点鎖線で示す。）、プーリ５５（又は回転板５５Ａ）とクランパー５７との間に駆動車輪２２を挟み込んで、駆動車輪２２にプーリ５５（又は回転板５５Ａ）を取り付けることができる。この場合には、プーリ５５（又は回転板５５Ａ）には、締付ねじ部２２３に対して螺合されているナット２２４を挿入できる穴を設けることにより、駆動車輪２２に対する回り止めを行い、クランパー５７によって駆動車輪２２に対する外れ防止を行うことができる。

また、図６に示すごとく、動力伝達部材５２は、駆動車輪２２におけるタイヤ２２２の外周と、回転車５１の出力軸部５１１に設けた回転体５１２の外周とに掛け渡され、回転車５１による回転力を駆動車輪２２へ伝達する着脱式伝達部材５８によって構成することもできる。着脱式伝達部材５８は、回転体５１２の外周と、駆動車輪２２のタイヤ２２２の外周とに掛け渡すベルト５８とすることができる。このベルト５８は、タイヤ２２２の幅全体に亘って覆い被さる幅広ベルトとすることができる。また、ベルト５８は、タイヤ２２２の溝に嵌る係合部を内周側に設けた係合ベルトとすることもできる。
なお、タイヤ２２２の外周に掛け渡すベルト５８は、回転車５１の回転体５１２に直接掛け渡す以外にも、回転体５１２に接続された減速機等に掛け渡すこともできる。

本例においては、電動車２の蓄電池３に蓄電を行うときに、駆動車輪２２におけるホイール部２２１（又はタイヤ２２２）に着脱式装着具５５（又は着脱式伝達部材５８）を装着する。また、蓄電を行わないときには、着脱式装着具５５（又は着脱式伝達部材５８）を取り外して、この着脱式装着具５５（又は着脱式伝達部材５８）を、回転車５１が設置された場所あるいは電動車２の車内等に保管しておくことができる。

また、着脱式装着具５５（又は着脱式伝達部材５８）を用いることにより、回転車５１による回転力を、摩擦損失等を少なくして効率的に駆動車輪２２へ伝達することができる。
本例においても、その他の構成は上記実施例１と同様であり、上記実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

１発電システム
２電動車
２１ドライブシャフト
２２駆動車輪
２２１ホイール部
２２２タイヤ
３蓄電池
４電動機
４０発電機
５車輪回転手段
５１回転車
５２動力伝達部材
５２１接触ローラ
５２３移動防止ガイド（空転ローラ）
５５，５５Ａ着脱式装着具
５６，５６Ａ伝達部材
５８着脱式伝達部材
６電力需要場所

Claims

蓄電池及び電動機を有し、該電動機の動力を利用して道路を走行する電動車と、
該電動車を走行可能な状態にして停止させ、水力又は風力によって、該電動車のドライブシャフトに連結された駆動車輪を、該電動車の外部から強制的に回す車輪回転手段と、を備え、
該車輪回転手段は、水力又は風力を利用して回転する回転駆動源となる回転車と、上記駆動車輪に接触する、又は取り付けられて、上記回転車の回転力を上記駆動車輪へ伝達する動力伝達部材とを有しており、
上記回転車による回転力を上記動力伝達部材によって伝達して上記駆動車輪を回転させる際に、上記電動機を発電機として用いて、該発電機によって発電する電力を上記蓄電池に蓄電するよう構成されており、
上記動力伝達部材は、上記駆動車輪におけるホイール部に装着する着脱式装着具と、上記回転車による回転力を上記着脱式装着具へ伝達する伝達部材とを有していることを特徴とする電動車を用いた発電システム。
蓄電池及び電動機を有し、該電動機の動力を利用して道路を走行する電動車と、
該電動車を走行可能な状態にして停止させ、水力又は風力によって、該電動車のドライブシャフトに連結された駆動車輪を、該電動車の外部から強制的に回す車輪回転手段と、を備え、
該車輪回転手段は、水力又は風力を利用して回転する回転駆動源となる回転車と、上記駆動車輪に接触する、又は取り付けられて、上記回転車の回転力を上記駆動車輪へ伝達する動力伝達部材とを有しており、
上記回転車による回転力を上記動力伝達部材によって伝達して上記駆動車輪を回転させる際に、上記電動機を発電機として用いて、該発電機によって発電する電力を上記蓄電池に蓄電するよう構成されており、
上記動力伝達部材は、上記駆動車輪におけるタイヤの外周に掛け渡されて、上記回転車による回転力を上記駆動車輪へ伝達する着脱式伝達部材を有していることを特徴とする電動車を用いた発電システム。