(57)【要約】【課題】車両走行風を適正に活用し得る車両搭載用風力発電機構を案出し、これを組み込むことにより、走行可能距離の長い電気自動車を提供する。【解決手段】  駆動輪のホイール内側またはホイール近傍に配置された走行用電動モータと、走行用電動モータに電力を供給する風力発電機構と、を備える電気自動車であって、風力発電機構が、車外から取り込んだ車両走行風（３）の流れを変更する風量調節構造（２０，２１，１８等）を有する通風路（８）と、通風路内に配置された風車（１３）と、風車の回転力を利用して発電する風力発電機（１４）と、風力発電機により発電された電力を蓄えて蓄えた電力を前記走行用電動モータに出力する蓄電池と、を備える電気自動車。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪のホイール内側またはホイール近傍に配置された走行用電動モータと、
前記走行用電動モータに電力を供給する風力発電機構と、
を備える電気自動車であって、
前記風力発電機構は、車外から取り込んだ車両走行風の流れを変更する風量調節構造を有する通風路と、前記通風路内に配置された風車と、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て蓄えた電力を前記走行用電動モータに出力する蓄電池と、を備える、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
請求項１に記載の電気自動車において、
前記通風路は、車両フロント中央部分に配置されている、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電気自動車において、
前記通風路は、車両走行風を取り込む走行風取込口と、前記走行風取込口の下流に位置する発電風路と、前記発電風路に並行して設けられた迂回風路と、前記発電風路および前記迂回風路の下流側に設けられた排出口と、を有し、
前記発電風路と前記迂回風路とは、仕切り板により仕切られ、
前記発電風路内には、更に、後端が前記仕切り板の前方端近傍に位置し、当該後端側を基軸として先端側を回動させることのできる走行風誘導制御板が配置され、
前記風車が前記発電風路内に配置されている、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項４】
請求項３に記載の電気自動車において、
前記仕切り板の幅方向の両端が前記通風路の幅方向の両壁面にそれぞれ固定され、
前記通風路と前記仕切り板と前記走行風誘導制御板とにより、前記仕切り板面に対向する壁面であって迂回風路側の通風路第１壁面に、前記走行風誘導制御板の先端側を当接させたとき、前記走行風取込口から取り込んだ車両走行風が前記発電風路に導かれ、
前記通風路第１壁面と対向する通風路第２壁面に、前記走行風誘導制御板の先端側を当接させたとき、前記走行風取込口から取り込んだ車両走行風が前記迂回風路に導かれ、
前記走行風誘導制御板の先端側を前記通風路第１壁面および前記通風路第２壁面の何れにも当接させないとき、前記走行風取込口から取り込んだ車両走行風が前記発電風路および迂回風路の双方に導かれる風量制御構造が形成されている、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項５】
請求項３または４に記載の電気自動車において、
前記風力発電機構は、前記走行風誘導制御板を回転駆動する回転モータを有する走行風誘導制御板駆動部と、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、前記走行風誘導制御板の回転角度を制御する信号を前記走行風誘導制御板駆動制御部に送出するコントローラと、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記憶部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、前記走行風誘導制御板駆動部の回転モータを正回転させ、前記走行風誘導制御板の先端側を前記通風路第２壁面側に傾けて前記迂回風路へ導く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、前記走行風誘導制御板駆動部の回転モータを逆回転させ、前記走行風誘導制御板を前記通風路第１壁面側に傾けて前記迂回風路へ導く風量比率を小さくするよう制御する発電風量制御手段を備える、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項６】
請求項３または４に記載の電気自動車において、
前記風力発電機構は、前記走行風誘導制御板を回転駆動する回転モータを有する走行風誘導制御板駆動部と、前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターと、前記走行風誘導制御板の回転角度を制御する信号を前記走行風誘導制御板駆動制御部に送出するコントローラと、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記憶部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、前記走行風誘導制御板駆動部の回転モータを正回転させ、前記走行風誘導制御板の先端側を前記通風路第２壁面に当接するまで傾け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迂回風路に導くよう制御する第２の発電風量制御手段を備える、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項７】
請求項５に記載の電気自動車において、
前記発電風量制御手段は、更に前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターを有し、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、前記走行風誘導制御板の先端側を前記通風路第２壁面に当接するまで回転させて全ての走行風を前記迂回風路に導くように前記走行風誘導制御板を駆動制御する機能を備える、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項８】
請求項３乃至７の何れかに記載の電気自動車において、
前記走行風誘導制御板は、尖鋭な先端を有する先細り形状であり、当該先端が車両走行風の流入方向に向かって配置されている、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項９】
請求項３乃至８の何れかに記載の電気自動車において、
前記通風路は、任意箇所における走行風流れ方向に直交する断面積が、他の領域よりも、前記仕切り板が配置された領域において大きい、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の電気自動車において、
前記通風路は、車両走行風を取り込む走行風取込口と、前記風車が配置される風車領域と、風車領域の下流側の排出口と、前記風車領域よりも風上側の通風路壁面に形成された開口からなる走行風逃し口と、を有し、
更に前記通風路内の前記風車領域よりも風上側に、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板が設けられている、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電気自動車において、
前記風路変更板は、一方端部側が前記通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通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、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の電気自動車において、
前記風力発電機構は、前記風路変更板を回転駆動する回転モータを有する風路変更板駆動部と、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、前記風路変更板の回転角度を制御する信号を前記風路変更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、前記風路変更板駆動部の回転モータを正回転させ、前記風路変更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、前記風路変更板駆動部の回転モータを逆回転させ、前記風路変更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、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の電気自動車において、
前記風力発電機構は、前記風路変更板を回転駆動する回転モータを有する風路変更板駆動部と、前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターと、前記風路変更板の回転角度を制御する信号を前記風路変更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、前記風路変更板駆動部の回転モータを正回転させ、前記風路変更板を通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、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電気自動車において、
前記風量調整手段は、更に前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターを有し、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、前記風路変更板の先端側を通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ように前記風路変更板を駆動制御する機能を備える、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４の何れかに記載の電気自動車において、
前記風路変更板は、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、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れかに記載の電気自動車において、
前記電気自動車は、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を更に備える、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１７】
請求項１乃至１６の何れかに記載の電気自動車において、
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動モータとの間には、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動モータ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、
ことを特徴とする電気自動車。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れかに記載の電気自動車において、
前記走行用電動モータは、車両速度の減速時に回生ブレーキ発電を行うことのできるアウターロータ型モータであり、回生ブレーキ発電により発電された電力を蓄電池に蓄電する構成である、
ことを特徴とする電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内に走行風を取り込んで風力発電する技術に関し、この風力発電電力を車両走行用電動モータの電源として利用する電気自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車は二酸化炭素等の排気ガスを排出しないので、地球環境問題を解消できる次世代の自動車として注目され、実用化されつつある。しかし、電気自動車は、蓄電池の蓄電容量に制約があるため、十分な走行距離を得られないと共に、充電に時間を要するため、出先で適宜な充電を行い難いという課題を抱えている。
【０００３】
この課題を解決する方策の一つとして、走行時に発生する車両走行風を用いて風力発電機を回し、風力発電で得た電力を走行用電源として活用することにより車両走行距離の伸長を図る技術が提案されている（特許文献１、２）。更にこれらの技術を発展させ技術が提案されている（特許文献３）。
【０００４】
特許文献３に記載の技術は、車両に組み込む風車が、エンジンを冷やす熱交換器への車両走行風の供給を阻害したり車両衝突時の衝撃吸収性能に影響を及ぼしたりするのを抑制するため、風車をフロントサイドフレームよりも車幅方向外側に配置する構造を採用している。また、この技術では、車両走行風を通すダクト内の走行風取込口と風車との間の部分に、当該部分を閉塞したり開放したりする閉塞手段を設けている。これにより、発電機の回転数が高くなり過ぎたときに当該部分を閉塞し、風車及び発電機の機械的負担の増加や、高電圧の発生による電気機器のダメージを防止している。
【０００５】
また、特許文献４，５には、インホイールモータシステムに関する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１-１５５２０３号公報
【特許文献２】特開２００３−２９９２０７号公報
【特許文献３】特開２００８−７４３０５号公報（段落番号０００４―０００８、００１５―００１６、図４）
【特許文献４】特開２００８−１７４１４４号公報
【特許文献５】特開２００８−７４２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明者は、特許文献３に代表される車載用の風力発電機構にについて鋭意検討した。その結果、次のような問題点があることを知った。
【０００８】
従来型の自動車は、一般に車両フロント部分にラジエータやエンジンが搭載されている。よって、車両フロント部分に十分な発電能力を有する大型の風車や発電機の搭載が困難である。図３０，３１に基づいてこのことを説明する。図３０は風力発電装置を搭載した従来例にかかる自動車の全体像を示す斜視図であり、図３１は車両フロント部分の平面模式図である。車両前面の開口部３０３から流入する車両走行風３０６は、ラジエータ３１２やエンジン３１３を冷却するのに使われる。他方、左右に１つずつ設けられた導風開口部３０２から流入する車両走行風３０５が風力発電に使用される。
【０００９】
導風開口部３０２から流入した車両走行風３０５は、導風路３０９を通り、風力発電部３１４を通過した後、排出路３１１を通って排出口３０４から車外に排出されるが、この間に風車を回して風力発電を行う。この構造において発電量を大きくするには、導風路３０９を大きくして、より大型の風車および発電機を配置する必要があるが、図３１に示すように、車両フロントの大部分がラジエータ３１２とエンジン３１３により占有されているので、大型の風車および発電機を設置することができない。
【００１０】
また、従来技術にかかる車載風力発電装置には他にも改善すべき点がある。図３２に基づいて更に説明する。図３２は風力発電部の拡大模式図である。図３１において、導風路３０９に流入した車両走行風３０５は、風車３１８を回転させ、発電機３１９を駆動して発電を行う。風車を通過した車両走行風３０５は、排出路３１１を経て排出風３０７として排出口３０４から車外に排出される。導風路３０９には、回転軸３１６により支持された遮風板３１５が設置されており、回転軸３１６が駆動装置３１７により駆動され、閉塞状態（点線）と開放状態の切り換えが行われる。
【００１１】
ここで、遮風板３１５が開放された状態においては、車両走行風３０５は風車３１８を回転させた後、排出路３１１を通って車外に排出されるため、風路内に大きな風圧が加わらない。しかし、遮風板３１５が閉塞された状態においては、導風開口部３０２から流入した車両走行風３０５は、遮風板３１５により遮られるため、逃げ道がない。よって、遮風板３１５とその風上側風路に全風圧が加わる。この風圧は車両の走行性能を低下させる空気抵抗となる。
【００１２】
また、閉塞状態にある遮風板３１５を車両走行中に開放しようとした場合、車両走行風の風圧に逆らって遮風板３１５を立ち上げる必要があり、例えば車両が１５０ｋｍ/ｈｒで高速走行している場合には、１５０ｋｍ/ｈｒを超える風速からする強大な風圧に抗して遮風板３１５を立ち上げる必要がある。このためには、駆動装置３１７を強力なものとする必要があると共に、遮蔽板や回転軸の強度を高める必要があり、その分重量が増加し、より大きな駆動エネルギーが必要となる。また、強力な風圧に抗して遮風板３１５の開閉を繰り返すと、各部材に金属疲労が蓄積されるため、破損等の重大事故を招く恐れが高まる。
【００１３】
本発明は、このような問題点を解消するものである。本発明の目的は、車両走行風を利用して風力発電を行う電気自動車において、車外から取り込んだ走行風によって無用な空気抵抗を発生させることなく、適正的確に風力発電機を駆動制御してその発電電力を合目的的に活用することのできる風力発電機構を案出し、もってエネルギー利用効率に優れた、走行距離の長い電気自動車を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための第１の発明は、駆動輪のホイール内側またはホイール近傍に配置された走行用電動モータと、前記走行用電動モータに電力を供給する風力発電機構と、
を備える電気自動車であって、前記風力発電機構が、車外から取り込んだ車両走行風の流れを変更する風量調節構造を有する通風路と、前記通風路内に配置された風車と、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て蓄えた電力を前記走行用電動モータに出力する蓄電池とを備える、ことを特徴とする。
【００１５】
駆動輪のホイール内側またはホイール近傍に走行用電動モータを配置したこの構成であると、車両前部等にエンジンを搭載してその動力をクランクシャフトで各駆動輪に伝えるタイプの従来型自動車に比べ、風力発電機構を組み込む際の設計自由度が高まる。また、各車輪のそれぞれの回転を独立して極め細かく制御することができるので、自動車の運動性能を格段に向上させることができる。よって、この構成によると、風力発電機構により走行距離の延長が実現し、しかも人や荷物の収容空間が広く、かつ運動性能に優れた電気自動車を実現することができる。
【００１６】
上記第１の発明にかかる電気自動車においては、車両フロント中央部分に前記通風路を配置した構成（第２の発明構成）とすることができる。
【００１７】
車両フロント中央部分には、広い空間を確保できるので、この部分に通風路を配置することにより、より大型の風車を設置することが可能となる。これにより風力発電量を高めることができる。なお、車両フロント部分とは、車両本体（バンパーを含まない）を長さ方向に３等分した場合における、概ね前１／３の部分をいい、本発明にかかる電気自動車では、車両フロント中央部分に車輪駆動用のエンジンを配置する必要がないので、上記構成を容易に実現することができる。
【００１８】
また、上記第１または２の発明にかかる電気自動車において、前記通風路が、車両走行風を取り込む走行風取込口と、前記走行風取込口の下流に位置する発電風路と、前記発電風路に並行して設けられた迂回風路と、前記発電風路および前記迂回風路の下流側に設けられた排出口と、を有し、前記発電風路と前記迂回風路とが、仕切り板により仕切られ、前記発電風路内には、更に、後端が前記仕切り板の前方端近傍に位置し、当該後端側を基軸として先端側を回動させることのできる走行風誘導制御板が配置され、前記風車が前記発電風路内に配置されている構成（第３の発明構成）とすることができる。
【００１９】
この構成における、車両走行風を取り込む走行風取込口と、前記走行風取込口の下流に位置する発電風路と、前記発電風路に並行して設けられた迂回風路と、前記発電風路および前記迂回風路の下流側に設けられた排出口とを有する通風路が、上記第１の発明における車外から取り込んだ車両走行風の流れを変更する風量調節構造を有する通風路に該当し、この構成では、風車が配置された発電風路に並行して迂回風路が設けられている。そして、両風路を仕切る仕切り板の前方端に走行風誘導制御板が取り付けられている。この構成であると、走行風誘導制御板の先端側を回動させ、走行風に対する走行風誘導制御板の傾きを変化させることにより、発電風路に導く走行風量と迂回風路に導く走行風量との比率を変化させることができ、これにより、風車の回転数を規制することができる。
【００２０】
また、この構成では、走行風誘導制御板の先端側を通風路の壁面（通風路第１壁面又は通風路第２壁面）に当接するまで回転させると、発電風路または迂回風路の何れか一方が閉鎖されることになり、何れか一方の風路へ流れる風量を絞ると、他方の風路へ流れる風量が多くなることになる。このことは、走行風誘導制御板が正逆何れの方向に駆動されても、常に取り込んだ車両走行風を排出する流路が確保されていることを意味する。よって、上記構成であると、無用に風圧を高めることなく発電風路への風量を制御できる。それゆえ、この構成であると、前記した特許文献３などにおける問題点を解消することができる。
【００２１】
ここで、この構成における「後端を前記仕切り板の前方端近傍に位置させ」とは、走行風誘導制御板の風下がわの端部（すなわち後端）を、仕切り板の風上がわの端部（すなわち前方端）に接近ないし接触させた状態で配置することを意味する。
【００２２】
また、上記第３の発明にかかる電気自動車において、前記仕切り板の幅方向の両端が前記通風路の幅方向の両壁面にそれぞれ固定され、前記通風路と前記仕切り板と前記走行風誘導制御板とにより、前記仕切り板面に対向する壁面であって迂回風路側の通風路第１壁面に、前記走行風誘導制御板の先端側を当接させたとき、前記走行風取込口から取り込んだ車両走行風が前記発電風路に導かれ、前記通風路第１壁面と対向する通風路第２壁面に、前記走行風誘導制御板の先端側を当接させたとき、前記走行風取込口から取り込んだ車両走行風が前記迂回風路に導かれ、前記走行風誘導制御板の先端側を前記通風路第１壁面および前記通風路第２壁面の何れにも当接させないとき、前記走行風取込口から取り込んだ車両走行風が前記発電風路および迂回風路の双方に導かれる風量制御構造が形成されている構成（第４の発明構成）とすることができる。
【００２３】
また、上記第３または第４の発明にかかる電気自動車において、前記風力発電機構が、前記走行風誘導制御板を回転駆動する回転モータを有する走行風誘導制御板駆動部と、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、前記走行風誘導制御板の回転角度を制御する信号を前記走行風誘導制御板駆動制御部に送出するコントローラと、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記憶部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、前記走行風誘導制御板駆動部の回転モータを正回転させ、前記走行風誘導制御板の先端側を前記通風路第２壁面側に傾けて前記迂回風路へ導く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、前記走行風誘導制御板駆動部の回転モータを逆回転させ、前記走行風誘導制御板を前記通風路第１壁面側に傾けて前記迂回風路へ導く風量比率を小さくするよう制御する発電風量制御手段を備える構成（第５の発明構成）とすることができる。
【００２４】
この構成であると、風車の回転数が過大になったとき、風車に当る風量を減少させるので、過大な風量によって風車および風力発電機が破損されることが防止され、これにより風車や発電機の寿命が延びる。
【００２５】
また、上記第３または第４の発明にかかる電気自動車において、前記風力発電機構が、前記走行風誘導制御板を回転駆動する回転モータを有する走行風誘導制御板駆動部と、前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターと、前記走行風誘導制御板の回転角度を制御する信号を前記走行風誘導制御板駆動制御部に送出するコントローラと、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記憶部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、前記走行風誘導制御板駆動部の回転モータを正回転させ、前記走行風誘導制御板の先端側を前記通風路第２壁面に当接するまで傾け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迂回風路に導くよう制御する第２の発電風量制御手段を備える構成（第６の発明構成）とすることができる。
【００２６】
この構成であると、蓄電池の過充電を防止することができる。
【００２７】
また、上記第５の発明にかかる電気自動車において、前記発電風量制御手段は、更に前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターを有し、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、前記走行風誘導制御板の先端側を前記通風路第２壁面に当接するまで回転させて全ての走行風を前記迂回風路に導くように前記走行風誘導制御板を駆動制御する機能を備えた構成（第７の発明構成）とすることができる。
【００２８】
この構成であると、設計能力を超えた風車の回転を防止することができ、かつ蓄電池の過充電を防止することができる。これにより風車や風力発電機、及び蓄電池の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
また、上記第３乃至第７の何れかの電気自動車において、前記走行風誘導制御板が、尖鋭な先端を有する先細り形状であり、当該先端が車両走行風の流入方向に向かって配置されている構成（第８の発明構成）とすることができる。
【００３０】
走行風に向かう先端側が先細り形状であると、乱流を発生させることなく、車両走行風を走行風誘導制御板の表裏面に沿って走行風を発電風路及び／又は迂回風路にスムーズに誘導でき、より少ないエネルギーで走行風誘導制御板を駆動制御できる。また、走行風誘導制御板の回転軸部分などの金属疲労が低減するので、回転軸駆動装置の一層の小型化を図れる。
【００３１】
また、上記第３乃至第７の何れかの電気自動車において、前記仕切り板の配置された領域の任意箇所における走行風流れ方向に直交する断面積が、他の領域のそれよりも大きい構成（第９の発明構成）とすることができる。
【００３２】
この構成であると、発電風路または迂回風路の何れか一方が閉鎖された場合においても、何れか一方の風路に過大な風圧が作用することがない。
【００３３】
上記課題を解決するための第１０の発明は、上記第３〜第９の発明における通風路とは構造の異なる通風路が採用されている。すなわち、第１０の発明は、上記第１または第２の発明にかかる電気自動車において、前記通風路が、車両走行風を取り込む走行風取込口と、前記風車が配置される風車領域と、風車領域の下流側の排出口と、前記風車領域よりも風上側の通風路壁面に形成された開口からなる走行風逃し口と、を有し、更に前記通風路内の前記風車領域よりも風上側に、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板が設けられている構造であることを特徴とする。
【００３４】
この構成における、車両走行風を取り込む走行風取込口と前記風車が配置される風車領域と風車領域の下流側の排出口と前記風車領域よりも風上側の通風路壁面に形成された開口からなる走行風逃し口とを有する通風路が、上記第１の発明における車外から取り込んだ車両走行風の流れを変更する風量調節構造を有する通風路に該当する。
【００３５】
この構成では、風車よりも風上に走行風逃し口が設けられており、風路変更板により走行風を走行風逃し口へ導けるようになっている。つまり、風路変更板の立ち上げ角度（仰角）を変化させることにより、風車側の順路に流す風量と走行風逃し口へ流す風量の比率を調節することができ、この調節により風車の回転数を調整することができる。しかも、この構成であると、風路変更板を通風路の対向壁面に当接するまで立ち上げて、風車側への流れを全て遮断した場合であっても、走行風取込口から取り込まれた走行風の全てが走行風逃し口から風路外に逃れることができるので、無用な風圧を発生させない。よって、この構成によっても、前記した従来技術にかかる問題点が解消できる。なお、上記風車領域とは、少なくとも風車全体を収めることのできる仮想空間を意味している。
【００３６】
上記第１０の発明にかかる電気自動車において、前記風路変更板が、一方端部側が前記通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通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（第１１の発明構成）とすることができる。
【００３７】
また、上記第１０又は第１１の発明にかかる電気自動車において、前記風力発電機構が、前記風路変更板を回転駆動する回転モータを有する風路変更板駆動部と、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、前記風路変更板の回転角度を制御する信号を前記風路変更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、前記風路変更板駆動部の回転モータを正回転させ、前記風路変更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、前記風路変更板駆動部の回転モータを逆回転させ、前記風路変更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構成（第１２の発明構成）とすることができる。
【００３８】
この構成であると、風車の回転数が過大になったとき、風車に当る風量を減少させることができるので、過大な風量による風車および風力発電機の破損を予防することができ、これらの部材の寿命を延ばすことができる。
【００３９】
また、上記第１０又は第１１の発明にかかる電気自動車において、前記風力発電機構が、前記風路変更板を回転駆動する回転モータを有する風路変更板駆動部と、前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターと、前記風路変更板の回転角度を制御する信号を前記風路変更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、前記風路変更板駆動部の回転モータを正回転させ、前記風路変更板を通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構成（第１３の発明構成）とすることができる。
【００４０】
この構成であると、蓄電池の過充電を防ぐことができ、かつ無用に風車や風力発電機を駆動させないので、これらの寿命を延ばすことができる。
【００４１】
また、上記第１２の発明にかかる電気自動車において、前記風量調整手段が、更に前記蓄電池の電圧を測定する蓄電池電圧モニターを有し、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、前記風路変更板の先端側を通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ように前記風路変更板を駆動制御する機能を備える構成（第１４の発明構成）とすることができる。
【００４２】
この構成であると、設計能力を超えた風車の回転を防止することができ、かつ蓄電池の過充電を防止することができるので、風車や風力発電機、及び蓄電池の寿命を延ばすことができる。
【００４３】
また、上記第１０乃至第１４の何れかの発明にかかる電気自動車において、前記風路変更板が、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構成（第１５の発明構成）とすることができる。
【００４４】
この構成であると、風路変更板の先端で発生する乱流を低減でき、車両走行風を風路変更板の表裏面に沿ってスムーズに誘導できる。これにより、より少ないエネルギーで風路変更板を駆動制御でき、また風路変更板の回転軸部分などの金属疲労を低減させることができる。よって、回転軸駆動装置の一層の小型化が図れる。
【００４５】
更にまた、上記第１乃至第１５の何れかの発明にかかる電気自動車において、前記電気自動車が、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を更に備える構成（第１６の発明構成）とすることができる。
【００４６】
この構成では、車両の停車中または走行中において、内燃型エンジン付発電機を駆動させ発電させ、この発電電力を蓄電池に蓄電することができるので、走行可能距離が長くなる。また自発発電機を備えたこの構成では、蓄電量の消費に起因した走行不能を回避することができる。
【００４７】
更にまた、上記第１乃至第１６の何れかの発明にかかる電気自動車において、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動モータとの間には、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動モータ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（第１７の発明構成）とすることができる。
【００４８】
この構成であると、例えば第１の蓄電池群がその電力を車両走行用電動モータに出力（放電）しているときに、第２の蓄電池群に蓄電（充電）がなされる。よって、第１の蓄電池群の電気容量が一定量以下になったときにスイッチングして、車両走行用電動モータの接続先を充電の進んだ第２の蓄電池群に切り換え、かつ放電の進んだ第１の電池群に風力発電機を接続することにより、車両走行距離の延長を図ることができる。
【００４９】
ここでこの構成における「蓄電池群」とは、１または２以上の蓄電池を意味する。また、上記「切り換え」は、蓄電池群と風力発電機または車両走行用電動モータとの通電が切り換えスイッチにより、選択的に「ＯＮ」、「ＯＦＦ」されることを意味するが、切り換えスイッチにより通電が「ＯＮ」、「ＯＦＦ」できる限り、蓄電池群と風力発電機または車両走行用電動モータとの間に、切り換えスイッチ以外の要素が介在していてもよい。なお、「常に異なる蓄電池群に接続されるようにして」とは、同一の蓄電池群に接続されることを排除する意図であり、例えば安全上の必要が生じたときに、蓄電池群と風力発電機又は車両走行用電動モータとの通電を全て「ＯＦＦ」とする機能を持たせることを排除するものではない。
【００５０】
更にまた、上記第１乃至第１７の何れかの発明にかかる電気自動車において、前記走行用電動モータが、車両速度の減速時に回生ブレーキ発電を行うことのできるアウターロータ型モータであり、回生ブレーキ発電により発電された電力を蓄電池に蓄電する構成（第１８の発明構成）とすることができる。
【００５１】
この構成によると、回生ブレーキによる発電電力を活用することができるので、一層走行距離を伸ばすことができる。
【発明の効果】
【００５２】
（１）本発明では、車両走行時に必然的に発生する車両走行風を風力発電に効率よく利用して発電を行い、この発電電力を蓄電池に蓄電して車両走行用に活用する。よって、本発明によると、電気自動車の走行可能距離を飛躍的に増大させることができる。
【００５３】
（２）詳しくは、第1発明群では、車両走行風が通る通風路の途中に、走行風の流れ方向に並行に仕切り板を配置し、この仕切り板により風車を配置した発電風路と、風車を配置しない迂回風路とを並行的に設け、かつ回動可能な走行風誘導制御板を設けて、車両走行風が通過する風路（発電風路／迂回風路）および風量割合を選択調節する。このような通風路構成を採用した第１発明群によると、車両走行風の全てを発電風路に流すことにより発電量を増大させことができる。また、車両走行風の全てを迂回風路に流すことにより、発電を停止させることができる。更に、走行風誘導制御板の先端を中間的な位置に留めて発電風路と迂回風路への風量分配を行うことにより、発電量の微妙な調節を行うことができる。しかも何れの場合においても車外から取り込んだ車両走行風の流れを停止させることがない。よって、無用な空気抵抗による走行性能の低下を来たさない。
【００５４】
（３）第２発明群では、風車の前方に車両走行風を通風路外に導く走行風逃し口を設け、かつ風路変更板を設けることにより、走行風逃し口を開閉すると共に、車両走行風が風車に到達する前に車両走行風の一部または全部を走行風逃し口に導く。このような通風路構成を採用した第２発明群は、走行風逃し口の開閉の際や車両走行風の流れの変更に際して、車外から取り込んだ車両走行風の流れを停止させることがない。よって、無用な空気抵抗を発生させることによる、走行性能の低下を来たさない。
【００５５】
以上から、本発明によると、車両走行時に不可避的に発生して、車両の走行性能を低減させていた車両走行風を発電に有効利用することができ、しかも発電を行わせるために無用な空気抵抗を発生させないので通風路系の軽量化と省エネルギー化を図ることができる。よって、本発明によると、極めて合理的に電気自動車の走行可能距離を増大させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施の形態1-1にかかる電気自動車の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態1-1にかかる電気自動車のフロント部分の平面模式図である。
【図３】実施の形態1-1にかかる電気自動車の要部である通風路部分の斜視図である。
【図４】実施の形態1-1にかかる電気自動車の通風路部分の平面模式図である。
【図５】実施の形態1-1にかかる通風路部分の側面模式図であり、走行風誘導制御板により走行風が２方向に分割誘導されている様子を示す図である。
【図６】実施の形態1-1にかかる通風路部分の側面模式図であり、走行風誘導制御板により迂回風路が閉鎖されている様子を示す図である。
【図７】実施の形態1-1にかかる通風路部分の側面模式図であり、走行風誘導制御板により発電風路が閉鎖されている様子を示す図である。
【図８】実施の形態1-1にかかる走行風誘導制御板の駆動機構を説明するための平面模式図である。
【図９】実施の形態1-1にかかる走行風誘導制御板の回転駆動を説明するための側面模式図である。
【図１０】実施の形態1-1にかかる風力発電機構の概念構成を説明するブロック図である。
【図１１】実施の形態1-1にかかる電気自動車の概念構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態1-2にかかる電気自動車の概念構成を示すブロック図である。
【図１３】実施の形態1-3にかかる電気自動車の概念構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態1-4にかかるプ電気自動車の概念構成を示すブロック図である。
【図１５】実施の形態1-5にかかる電気自動車の概念構成を示すブロック図である。
【図１６】実施の形態1-6にかかる電気自動車の外観を示す斜視図である。
【図１７】実施の形態1-6にかかる電気自動車のフロント部分の平面模式図である。
【図１８】第1実施形態群の他の態様であるターボ型羽根車を用いた通風路の側面模式図である。
【図１９】図１８に示した通風路の平面模式図である。
【図２０】実施の形態2-1にかかる通風路部分の斜視図である。
【図２１】実施の形態2-1にかかる通風路部分の平面模式図である。
【図２２】実施の形態2-1にかかる通風路部分の側面模式図であり、走行風変更板が走行風を２分割している状態を示す。
【図２３】実施の形態2-1にかかる通風路部分の側面模式図であり、走行風変更板が走行風逃し口を蓋した状態を示す模式図である。
【図２４】実施の形態2-1にかかる通風路部分の側面模式図であり、走行風変更板が通風路を閉鎖した状態を示す模式図である。
【図２５】実施の形態2-1にかかる通風路部分の平面図であり、走行風変更板の回転駆動機構を説明する模式図である。
【図２６】実施の形態2-1にかかる走行風変更板の回動を説明する側面模式図である。
【図２７】実施の形態2-1にかかる風力発電機構の概念構成を説明するブロック図である。
【図２８】第２実施形態群の他の態様であるターボ型羽根車を用いた通風路の側面模式図である。
【図２９】図２８に示した通風路の平面模式図である。
【図３０】従来例にかかるハイブリット型自動車の全体斜視図である。
【図３１】従来例にかかるハイブリット型自動車のフロント部分の平面模式図である。
【図３２】従来例にかかる車載用風力発電装置を示す側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明の実施するための実施の形態を、第1実施形態群と第２実施形態２群とに大別して順次説明する。
〈第1実施形態群〉
【００５８】
〔実施の形態1-1〕
実施の形態1-1は、蓄電池を電源とし、電動モータのみを走行動力源とするプラグイン型電気自動車に関する。図面を参照しつつ実施の形態１-1に係る電気自動車を説明する。
【００５９】
図１は実施の形態１-1に係る電気自動車の外観図、図２は自動車のフロント部分を模式的に描いた平面図である。図１、図２において、１は電気自動車、２は走行風取込口、３は車両走行中に発生する車両走行風、４は取り込んだ車両走行風を車外に排出する排出口、５は排出風、６は車輪、７は車輪を駆動する走行用電動モータ、８は車両走行風３を通す通風路、１２は少なくとも風車が配置された風力発電領域である。
【００６０】
図２に示すように、実施の形態１-１では風力発電領域１２を有する通風路８は、電気自動車１のフロント中央部分に配置されている。車両前面中央の走行風取込口２から取り込まれた車両走行風３は、風力発電領域１２を経由して排出口４から車外に排出される。走行風取込口２は、車両前方に開放された開放口である。車両を走行させる動力源としての走行用電動モータ７・７は、左右の前輪６・６の近傍にそれぞれ配置されており、走行用電動モータ７・７の回転力がシャフト、歯車等の機械的動力伝達手段により車輪に伝達される。
【００６１】
次に、図３、図４、図５を参照しつつ通風路構造の詳細を説明する。図３は通風路８の全体像を示す斜視図であり、図４はその平面図、図５はその側面図である。図３において、通風路８は、車両走行風３を取り込む走行風取込口２と、取り込んだ走行風を通風路外に排出する排出口４とを有し、走行風取込口２と排出口４との間に、仕切り板１８で仕切られた発電風路１７と迂回風路１９とが形成されている。
【００６２】
仕切り板１８で仕切られた発電風路１７と迂回風路１９とを有する部分が風力発電領域１２であり、風力発電領域１２の発電風路１７内に風車１３が配置されている。風力発電領域１２は、上下方向に台形状に膨らんだ形状になっており、その上流側および下流側に比較し通風路断面の断面積が大きくなっている。この風力発電領域１２に設けられた、一方の通路である発電風路１７内には、プロペラを風上に向けた風車１３が並列的に２台配置され、これに対応させて２台の発電機１４が配置されている。他方、仕切り板１８で仕切られたもう一方の通路が迂回風路１９である。迂回風路１９には、風車および発電機は配置されていない。
【００６３】
仕切り板１８の風上には、仕切り板１８の水平面と面一に走行風誘導制御板２０が配置されている。走行風取込口２から取り込まれた車両走行風３は、発電風路と迂回風路とを有する風力発電領域１２へと導かれ、発電風路１７または迂回風路１９の何れか一方または双方を通過し、排出路１１を経て排出口４から車外に排出されることになる（図３）。
【００６４】
走行風誘導制御板２０は、発電風路１７または迂回風路１９を封鎖する部材であり、その後端に設けられた回転軸２１を基端として先端側が回転できるようになっている。走行風誘導制御板２０は、これを正逆方向に回転させたとき、その先端が通風路の上下壁面に当接され、かつこれ以外の部材、例えば風車１３のプロペラに接触しないようにして、通風路８内に配置され、また、走行風誘導制御板２０と仕切り板１８との間の間隔が大きいと、両部材の隙間に走行風が流れるので、走行風誘導制御板２０は、仕切り板１８の前方端と走行風誘導制御板２０の後端との間に無用な隙間のない状態で、通風路８内に配置されている。
【００６５】
ここで、上記仕切り板１８は、通風路８の両壁面に例えば溶接され、或いはリベット、ボルトナット、ネジ等で固定され、または通風路の形成時に通風路８と一体的に形成され、仕切り板の固定方法には特段の制限はない。走行風誘導制御板２０は、その後端に設けられた回転軸２１を介して通風路の両壁面に回転可能に固定されている。回転軸２１については更に後記する。
【００６６】
通風路８の形状は、図３の形状には限られず、通風路は走行風が通過できる形状であればよい。一般には、断面四角形、断面円形の筒状とする。ただし、断面円形状の通風路とした場合には、走行風誘導制御板の先端の形状を、先端全面が円形の通風路壁面に万遍なく当接できるように円形とするのがよい。また、走行風誘導制御板の先端と通風路壁面とが良好に当接できるようにするために、走行風誘導制御板の先端が当接する部分に当接受け部材を設けるなどするのもよい。
【００６７】
また、通風路における仕切り板１８の取り付け位置は、通風路８を２等分する位置とする必要はなく、例えば、仕切り板１８の取り付け位置を中央よりも風車側にすることができる。このようにすると、発電風路１７よりも迂回風路１９の、流れ方向に直交する断面積が大きくなるので、迂回風路１９が閉鎖されているときに、発電風路１７に流れる走行風の風速が高まる。これにより、風車を高速回転させることができる一方、発電風路１７が閉鎖されたときに走行風が流れる迂回風路１９が発電風路１７よりも広いので走行風抵抗が生じない。よって、無用な走行抵抗が減少し、車両走行性能の向上を図る上で都合がよい。
【００６８】
風力発電領域１２部分は、必ずしも図３に示すように膨らませる必要はなく、全通風路の径や断面形状を均一としてもよい。ただし、風力発電領域が他の領域に比較し流れ方向に直交する断面の面積を大きくすると、仕切り板で２つに仕切られた各々の風路断面積を大きくすることができので、空気抵抗を少なくできる点で好ましい。また、通風路の他の部分における断面の面積と迂回風路の断面の面積との差が小さいと、発電風路が完全に閉鎖されたときに車両走行を障害する空気抵抗が発生しない点で好ましい。
【００６９】
また、発電風路に配置する風車（及び／又は発電機）の台数についても、特に制限されず、１台でも複数台でもよい。また、複数の風車を配置する場合には、走行風の流れ方向に対して並行的、直列的、またはジグザク的に配置する。また、風車の数と発電機の数を同じとする必要はなく、例えば複数の風車の回転力を機械的に合力させて一台の発電機を回すようにしてもよい。
【００７０】
通風路系の構成部材について更に説明する。走行風誘導制御板２０は、図３及び図５に示すように、先端側が徐々に細くなる先細り形状の板状部材からなる。走行風誘導制御板２０の後端には回転軸２１が取り付けられている。回転軸２１は、通風路８の壁面に取り付けられた回転軸受け部（図８符合２２参照）に回転可能に軸支されている。この回転軸２１が回転モータで正逆方向に回転されることによって、走行風誘導制御板２０が上下方向に回転駆動する構造になっている。その詳細は後記するが、この回転モータの回転は、後記するコントローラで直接制御され、その駆動電源は車両搭載の蓄電池から供給されるようになっている。
【００７１】
回転モータの動力を回転軸に伝える機構としては、歯車機構やベルト駆動機構などを用いることができ、これに特段の制限はない。また、走行風誘導制御板２０が当接する通風路壁面には、好ましくは薄いゴム板などの弾性部材を配置する。ゴム板などの弾性部材を配置すると、走行風誘導制御板２０の先端が当接したときにおける密封性が高まると共に、壁面および走行風誘導制御板先端の磨耗が防止できるので好ましい。
【００７２】
実施の形態1-1の風力発電機構は、蓄電池を必須構成要素としており、風力発電機１４・１４が発電した電力は、リード線を介して蓄電池（不図示）に蓄電される。この蓄電池は、通常、通風路８の外に配置される。風力発電機１４・１４の形式は、交流発電機、直流発電機または永久磁石式同期発電機の何れでも良い。
【００７３】
また、実施の形態1-1では、風車１３・１３と風力発電機１４・１４とが同一の回転軸で直接結合された、風車と一体化した発電機が示されているが、風車と発電機は歯車機構やベルト駆動機構などの伝達機構を介して結合されていてもよい。また、発電機１４・１４は、通風路８の外に配置されていてもよい。また、図３〜５では、発電風路を上にし、迂回風路を下に配置した構造を示したが、発電風路と迂回風路の位置関係は適当に定めることができ、例えば車両床に対して並行に配置してもよい。
【００７４】
次に走行風誘導制御板２０の機能の詳細を、図６、図７に基づいて説明する。走行風誘導制御板２０は、風車１３・１３に当てる走行風の風量や風速を調整する部材である。走行風誘導制御板２０で発電風路１７の前方の一部または全部を塞ぐことにより、風車１３への流入風量を減少、ないしゼロにすることができる。例えば、走行風誘導制御板２０を通風路壁面と概ね平行にすると、走行風取込口２から取り込まれた車両走行風３は走行風誘導制御板２０により概ね２分割され、車両走行風の１／２量が発電風路１７に流れ、残りの１／２量が迂回風路１９に流れる。
【００７５】
他方、走行風誘導制御板２０の先端側を回転駆動させ、先端を通風路８の下側壁面（通風路第１壁面１５）に当接させると、迂回風路１９が閉鎖され、車両走行風の全量が発電風路１７に流れる（図６参照）。また、走行風誘導制御板２０を回転駆動させ、その先端を通風路８の上側壁面（通風路第２壁面１６）に当接させると、発電風路１７が閉鎖され、車両走行風の全量が迂回風路１９に流れる（図７参照）。すなわち、車両走行風の流れ方向に対する走行風誘導制御板２０の角度を調節することにより、発電風路に流れる風量比率を調節することができ、この調節により、風車の回転数を制御することができる。
【００７６】
走行風誘導制御板２０の回転軸２１の回転量は、好ましくは風車の回転数及び／又は蓄電池の電気残存量との関係で、後記するコントローラで自動制御させる構成とする。例えば、風車の回転数や蓄電量について予めしきい値を設定しておき、これに基づいて制御する。ここで仮に、走行風誘導制御板２０の先端が通風路第１壁面１５に当接した状態における角度を「回転角０度」とし、走行風誘導制御板２０の先端が通風路第２壁面１６に当接したときの角度が「回転角４５度」であるときには、風車の回転数や蓄電量が上記しきい値を超えた場合において、回転軸２１の回転角を０度に近づけ、発電風路に流れる走行風を少なくし、他方、風車の回転数や蓄電量が上記しきい値を下回る場合には、回転軸２１の回転角を４５度の方向に回転させ、風量を増やす。
【００７７】
図８、図９を参照しつつ、走行風誘導制御板２０の駆動機構について更に説明する。図８は車両上方から見た場合における通風路部分を示す平面図であり、図９は通風路の断面図である。図８、９に示すように、仕切り板１８および走行風誘導制御板２０は平板状部材であり、図９に示すように、走行風誘導制御板２０は、車両走行風３の流入側に向かって先細り形状となっている。仕切り板１８は、発電風路１７と迂回風路１９とを仕切る部材であり、仕切り板１８は、通風路の水平方向の両壁面に固定されている。
【００７８】
ここで、走行風誘導制御板２０の先端を先細り形状とするのは、先細り形状であると、走行風に対する空気抵抗が低減し、乱流の発生が少なくなるので、走行風誘導制御板の先端の震えを小さくできるからである。空気抵抗や先端の震えを低減させることにより、走行風誘導制御板の軽量化や回転駆動エネルギーの低減が可能になる。
【００７９】
〔回転軸の駆動〕
図８、９に示すように、走行風誘導制御板２０の後端が回転軸２１に固定されており、この後端に、仕切り板１８の先端が配置されている。回転軸２１は、通風路両壁面に設けられた回転軸受け部２２・２２に軸受けされ、その一方端が回転軸受け部２２から通風路外に突出している。この突出した部分に回転軸駆動装置３５が配置されている。
【００８０】
回転軸駆動装置３５は、電気モータを備え、電気モータの回転力が回転軸２１に機械的に伝達され、回転軸２１を正逆方向に回転駆動できる構造になっている。回転軸駆動装置３５の電気モータは、後記するコントローラ（および統合制御用のホストコンピュータ）により制御されており、コントローラが必要に応じ走行風誘導制御板２０を正逆方向に回転させる。また、コントローラは、この回転においては、走行風誘導制御板２０の先端が通風路８の第１・第２壁面１５・１６の何れかに当接した時点で回転を停止させ、過回転を防止して、必要に応じてこの状態を保持させる。
【００８１】
なお、第１または第２上下壁面の何れかに当接した時点で回転を停止させる方法としては、例えば壁面または先端に接触時に信号を発信するセンサを設ける方法、或いは予め回転角度範囲の上限と下限を決めておく方法が例示でき、図９の例では回転軸２１の回転量を回転角度０〜４５度の範囲で規制すればよい。
【００８２】
図１０を用いて風力発電機構の具体的構成と動作を更に説明する。図１０は、風力発電機構を説明するための概念図である。この例では、風車１３の回転軸が風力発電機１４の回転軸を兼ねるので、車両走行風により風車１３のプロペラが回転すると、直ちに風力発電機１４が発電を開始する。風力発電機１４には、回転数センサ３３が取り付けられており、風力発電機１４の回転数が常時測定されており、その信号がコントローラ３４へ送出されるようになっている。
【００８３】
コントローラ３４は、記憶部と演算処理部およびこれらを制御する制御部を備えており、記憶部に制御処理プログラムと上限回転数が格納されている。そして、回転数センサ３３から送出された回転数値が記憶部に格納された設定回転数値よりも大きい場合には、走行風誘導制御板２０を通風路を塞ぐ方向に回転させるように回転軸駆動装置３５に指示し、回転軸駆動装置３５の回転モータを駆動させる。回転モータは、回転軸２１を正方向回転させる。これにより、走行風誘導制御板２０が発電風路１７を塞ぐ方向（回転角を４５度にする方向）に回転する。この結果、発電風路１７に流れる走行風量が減り、風車１３の回転数が減少する。発電風路１７が完全に塞がれた時点において、風車１３の回転が停止し、風力発電機１４の発電が停止する。
【００８４】
他方、コントローラ３４の記憶部に格納された設定回転数値より、回転数センサ３３から送出された回転数値が小さい場合には、コントローラ３４は回転軸駆動装置３５を介して走行風誘導制御板２０を発電風路１７が全開される方向（回転角を０度にする方向）に回転させる。これにより、迂回風路１９に流れる走行風の割合が減少し、発電風路１７に流れる風量が増加する。つまり、風車１３の回転数を増加させる条件が整うことになる。
【００８５】
図１０に示す風力発電機構においては、また、蓄電池２４に、蓄電量センサ３６が設けられている。この蓄電量センサ３６が、電池電圧をコントローラ３４へと送出する構成となっている。コントローラ３４の記憶部には、予め蓄電池２４の上限電圧値が「設定電圧値」として格納されており、蓄電量センサ３６から送出された電圧値が「設定電圧値」を超えた場合には、コントローラ３４が蓄電量センサ３６の信号を受けて、回転軸駆動装置３５を介して、走行風誘導制御板２０を駆動させ発電風路を閉鎖させる。これにより風車１３の回転が止まり、発電がなされなくなるので、蓄電池２４への充電が停止することになる。
【００８６】
このように、記憶部には、風車１３の回転数が「上限回転数」を超えたとき、または蓄電池２４の電圧値が「設定電圧値」を超えたときに、走行風誘導制御板２０を駆動させ、発電風路１７へ流れる走行風量を規制させる処理プログラムが格納されている。このように動作する実施の形態1-1の風力発電機構では、風車１３と発電機１４が適正な回転数を超えて回転することがないので、過度の高速回転により風車１３や発電機１４が破損される事故が防止でき、また、蓄電池２４が過充電されることによる蓄電池の性能劣化を防止することができる。更にまた、無駄に風車や発電機を回転させない分、風車１３や発電機１４の寿命を延ばすことができる。
【００８７】
なお、図３２に示す従来構造の車載風力発電装置においても、遮風板３１５の開閉により、無駄に風車や発電機を回転させないようにすることができる。しかし、図３２に示す従来構造の車載風力発電装置においては、風路を閉鎖した場合、車両走行風による全風圧が遮風板３１５に加わるため、遮風板３１５や回転軸３１６の強度を高める必要があり、これを駆動する駆動装置３１７を強力なものとする必要がある。また、遮風板３１５の先端を風路の中間に位置させ、風量を調節しようとすると、走行風の通り道が狭くなった分、風速が早まるので、風車の回転数を制御し難い。
【００８８】
更にまた、遮風板３１５の先端を中途半端に開いた状態（中間に位置させた状態）にすると、乱流が発生して遮風板の風下面（裏面）が減圧状態になるため、遮風板が激しく振動することになる。これにより、遮風板が破損する等して思わぬ走行事故を招く恐れがある。これに対し、実施の形態1-1の構造であると、図５〜７に示すように、走行風誘導制御板２０の角度に拘りなく、車両走行風３が走行風誘導制御板２０の表面、及び／又は裏面に沿ってスムーズに流れるので、従来技術におけるような問題が生じない。
【００８９】
〈電気自動車の全体構成〉
以上に説明した風力発電機構を組み込んだ実施の形態1-1の電気自動車の駆動制御システムについて、図１１を参照しつつ説明する。図１１は実施の形態1-1にかかる電気自動車の概念構成を示すブロック図である。
【００９０】
この電気自動車の主電源は蓄電池２４であり、蓄電池２４からの電力供給を受けて走行用電動モータ７が駆動する構造になっている。蓄電池２４への主たる充電は、外部電源接続プラグ１００を外部電源に接続することにより行う。外部電源接続プラグ１００は、第1パワー制御装置２３を介して蓄電池２４に接続されている。外部電源からの充電は、自動車が停車しているときに行う。なお、外部電源からの充電を、第２パワー制御装置２５を介して行うようにしてもよい。
【００９１】
第１パワー制御装置２３は、蓄電池２４の充電状態を、例えば電池電圧で常に監視しており、蓄電池２４の電池電圧が予め設定され電圧値を超えない範囲内で充電を行うように充電量を制御している。更に、第１パワー制御装置２３は、自動車の走行中においても蓄電池２４の充電状態を監視しており、蓄電池２４の電池電圧が予め設定され電圧値以下で且つ蓄電池２４が出力していないときに、走行風誘導制御板２０を発電風路が開放される方向に回動させ、車両走行風を風車１３に導いて風力発電させ、この電力を蓄電池２４に充電する。他方、蓄電池２４の電池電圧が予め設定された電圧値以上のとき、または前記電圧値以上になったときには、走行風誘導制御板２０を発電風路が閉鎖される方向に回動させ、風力発電機１４の発電量を減少ないし停止させる。このようにして、蓄電池２４への過充電を防止しつつ、適正に風力発電電力を蓄電池２４に充電させる。
【００９２】
更にまた、実施の形態1-1の電気自動車は、図１１に示すように、回生ブレーキ発電機を兼ねる走行用電動モータ７の回転力がシャフト２６を介して車輪６に伝達できる構造になっている。回生ブレーキ発電機を兼ねる走行用電動モータ７は、第２パワー制御装置２５により制御されており、第２パワー制御装置２５が蓄電池２４に蓄電された電力を用いて走行用電動モータ７を回転駆動させる。走行用電動モータ７の回転力はシャフト２６を介して車輪６に伝達され、車輪６を回転させる。また、第２パワー制御装置２５は、回生ブレーキ発電機と電動モータの切り替えをも制御しており、車速の減速時に回生発電機に発電させた電力を蓄電池２４に蓄電させる。
【００９３】
上記した風車１３の駆動および停止のタイミングは、統合制御用のホストコンピュータ（不図示）が、第１パワー制御装置２３からの信号を受けて予め格納されたプログラムに従ってタイムリーに行う。具体的には、前記したコントローラ３４と回転軸駆動装置３５の回転モータとを介して走行風誘導制御板２０を正逆方向に回動させることによりタイムリーに行う。例えば、走行風誘導制御板２０の先端側を上方に持ちあげて通風路第２壁面（上部壁面）１６に当接させることにより、通風路８が閉鎖する。これにより、風力発電機１４の発電が停止することになる。
【００９４】
なお、各構成要素を統合的に制御することにより、合理的にエネルギー利用効率の向上が図れるので、第１パワー制御装置２３、第２パワー制御装置２５、および走行風誘導制御板２０の制御およびこれらに関連した一連の制御は、統合制御用ホストコンピュータが車両走行状態に関する他の情報との関連において統合的に行うのが好ましくはよい。ただし、コントローラにそのような機能を持たせる方式であってもよい。
【００９５】
また、風力発電機１４と蓄電池２４とを繋ぐ回路を可逆的に切断することによっても蓄電池２４への電力供給を停止させることができるが、この方式は好ましくない。風力発電機１４を回転させたままで通電を切断する方法であると、風車や風力発電機の寿命が短くなると共に、発生させたエネルギーが無駄になるからである。
【００９６】
上記風力発電機や走行用電動モータは、直流型でも交流型でもよい。ただし、蓄電池２４への蓄電の都合上、および蓄電池２４の電力を使用する必要上、風力発電機１４が交流発電機である場合には、第１パワー制御装置２３がＡＣ―ＤＣ変換（交流―直流変換）し、回生ブレーキ発電兼用の走行用電動モータ７が交流モータである場合には、第２パワー制御装置２５が回生エネルギーをＡＣ―ＤＣ変換できるよう構成し、また、回生ブレーキ発電機を兼ねる走行用電動モータ７が交流モータである場合には、第２パワー制御装置２５により蓄電池２４の電力をＤＣ―ＡＣ変換して走行用電動モータに電力供給できるようにし、また、回生ブレーキ発電機を兼ねる走行用電動モータ７が直流モータである場合には、双方向制御が可能なＤＣ―ＤＣ変換装置を組み込む。
【００９７】
以上に説明したように、実施の形態1-1においては、走行風誘導制御板の回転角度を制御することにより、風車が配置された発電風路に流れる走行風を任意に規制することができ、発電風路への流入が規制された走行風は迂回風路に流れる。よって、車外から取り込んだ車両走行風を逃がす排出口値が常に確保されているので、走行風誘導制御板や通風路壁面に過大な風圧が加わらないと共に、空気抵抗の増大に伴う車両走行性能の低下を招かない。走行風誘導制御板や風路壁面に過大な風圧が加わらないことは、走行風誘導制御板自体の強度を小さくでき、より小さい力で走行風誘導制御板２０を回転駆動することに繋がる。よって、風力発電機構を組み込んだことによるエネルギー消費量の増大という負の効果を遥かに上回る、風力発電エネルギーを取り出すことができる。
【００９８】
また、実施の形態1-1の電気自動車は、広いスペースを確保できる車両フロント中央部分に通風路を配置しているので、より大型の風車、または風車と風力発電機の双方を配置することができる。これにより、電気自動車の走行距離を飛躍的に伸長させることが可能になる。なお、車両フロント部分とは、車両本体（バンパーを含まない）を長さ方向に３等分した場合における、概ね前１／３の部分をいう。
【００９９】
〔実施の形態1-2〕
実施の形態1-2のプラグイン型電気自動車においいては、蓄電池として第１蓄電池２９と第２蓄電池３０を有し、スイッチング素子として第１切換スイッチ３１と第２切換スイッチ３２とを有し、更に外部電源から第１蓄電池２９と第２蓄電池３０とに充電電流を供給する外部電源接続プラグ１０１を有する、図１２に示す駆動-蓄電制御システムを用いた。
これ以外については、上記実施の形態1-1と同様である。
【０１００】
実施の形態1-1では蓄電池２４から走行用電動モータに電力が供給されているときには、蓄電池２４への蓄電を行えないが、実施の形態１-2は、第１蓄電池２９と第２蓄電池３０を使い別けるので、走行用電動モータの駆動の如何に拘らず充電が行える点に特徴がある。
【０１０１】
図１２に基づいて実施の形態1-2にかかる駆動-蓄電制御システムを説明する。この駆動−蓄電制御システムには、第１蓄電池２９と第２蓄電池３０の二つの蓄電池と、これらの蓄電池と第２パワー制御装置３８との間には、第２パワー制御装置３８を二つの蓄電池の何れか一方に選択的にスイッチングする第２切換スイッチ３２が設けられており、また、これらの二つの蓄電池２９・３０と第１パワー制御装置３７との間には、第１パワー制御装置３７を二つの蓄電池の何れか一方に選択的にスイッチングする第１切換スイッチ３１が設けられている。
【０１０２】
第１切換スイッチ３１と第２切換スイッチ３２の切り換え動作は、前記したコントローラで制御されており、例えば次のように動作させる。第２切換スイッチ３２により第１蓄電池２９と第２パワー制御装置３８の導通が図られた場合、第１蓄電池２９の蓄電電力が走行用電動モータ７に供給され、これにより、走行用電動モータ７が駆動され、その動力がシャフト２６を介して車輪６に伝達される。他方、走行用電動モータ７が回生ブレーキ発電機（回生発電機）として機能する場合には、その発電電力が第１蓄電池２９に蓄えられる。
【０１０３】
そして、第２切換スイッチ３２が、第１蓄電池２９と第２パワー制御装置３８とを選択しているときには、第１切換スイッチ３１は、第１パワー制御装置３７と第２蓄電池３０との間を導通させるようにスイッチングされ、風力発電機１４の発電電力が第２蓄電池３０に蓄電される。
【０１０４】
第１蓄電池２９の放電が進み、電池電圧が予め設定されたしきい値電圧以下になったときには、第１切換スイッチ３１と第２切換スイッチ３２のスイッチング先がそれぞれ逆になり、第１蓄電池２９と第２パワー制御装置３８との通電が解除され、第１蓄電池２９は第１パワー制御装置３７にスイッチングされ、第２パワー制御装置３８は第２蓄電池３０にスイッチングされ、第１パワー制御装置３７と第２蓄電池３０の通電が解除される。
【０１０５】
更にまた、第１切換スイッチ３１により選択されている蓄電池が、予め設定されたしきい値電圧を超えたときには、走行風誘導制御板を駆動させて風車への車両走行風の供給を遮断し、発電を停止させるか、または何れの蓄電池とも導通しないよう第１切換スイッチ３１をスイッチングさせる。このように、第1切換スイッチ３１と第２切換スイッチ３２は、第１パワー制御装置３７と第２パワー制御装置３８とが同時に同一の蓄電池に接続されることがないようにスイッチングする。
【０１０６】
このように各切換スイッチが動作することにより、走行用電動モータ７には、電池電圧の高い方（蓄電量の多い方）の蓄電池から電力が供給され、また蓄電量の少ない方の蓄電池には、風力発電機から蓄電電力が供給される。このように実施の形態1-2においては、第１蓄電池２９と第２蓄電池３０が相互に補完し合うので、走行用電動モータ７が駆動している場合においても風力発電機１４の発電電力を蓄電池に蓄電させることができ、より充電が進んだ蓄電池を走行用電動モータの電力供給先とできる。よって、実施の形態1-２の電気自動車は、上記実施の形態1-1に比較し、より高い出力で、より長い距離を走行することができる。
【０１０７】
〔実施の形態1-3〕
実施の形態1-3は、車両走行動力源が走行用電動モータ７のみであるが、蓄電池への電力供給源として風力発電機と回生ブレーキ発電機とを備え、更にエンジン付き発電機をも備え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1-3にかかるプラグイン型電気自動車の駆動-蓄電制御システムを説明する。
【０１０８】
図１３において、蓄電池として第１蓄電池２９と第２蓄電池３０を有し、スイッチング素子として第１切換スイッチ３１と第２切換スイッチ３２とを有する点においては、上記実施の形態1-2と同様であるが、蓄電池への充電用電力を発電するために、発電用エンジン２７とこれにより駆動される発電機２８とが設けられている点において、上記実施の形態1-2と異なる。なお、発電用エンジン２７としては、ガソリンエンジンまたはジーゼルエンジンを用いる。
【０１０９】
この実施の形態では、外部電源または発電機２８を主電力供給源とし、風力発電機１４と走行用電動モータが兼ねる回生ブレーキ発電機７とを補助電力供給源とする。これらの電力供給源から供給された電力は、第１パワー制御装置３７または第２パワー制御装置３８を介して第1蓄電池２９または第２蓄電池３０に蓄電される。図１３を参照しつつ、実施の形態1-3の駆動-蓄電制御システムの制御動作を説明する。
【０１１０】
発電用エンジン２７を動力源とする発電機２８の運転は、蓄電池の電圧値が予め設定された電圧値以下になったときに行う。第1蓄電池２９および第２蓄電池３０の電圧値は第１パワー制御装置３７および第２パワー制御装置３８によりモニターされており、発電用エンジン２７を動力源とする発電機２８の運転の可否は、第１パワー制御装置３７からの信号を受けて前記したコントローラにより制御されている。
【０１１１】
実施の形態1-2で説明したと同様、走行用電動モータ７は、回生ブレーキ発電機としても機能し、車両減速時に回生電力が第２パワー制御装置３８を介して第１蓄電池２９または第２蓄電池３０に蓄電される。また、風力発電機１４が発電した電力は、第１パワー制御装置３７を介して適宜、第１蓄電池２９または第２蓄電池３０に蓄電される。これらの動作は、前記コントローラが制御している。例えば、第２蓄電池３０の電圧が予め設定されている電圧以下になったとき、第２切換スイッチ３２と第1切換スイッチ３１との接続先を切り換えて、第２蓄電池３０を走行用電動モータ７に接続し、第１蓄電池２９を風力発電機１４及び／又は発電機２８に接続する。
【０１１２】
実施の形態1-3のプラグイン型電気自動車は、エンジン駆動の発電機を有するので、車両走行中に蓄電池量が減少し走行不能に陥ることがない。また、発電用エンジン２７は最も効率的な回転数で駆動させればよいので、エンジンを走行動力源とする従来型自動車に比較し格段にＣＯ２等の排出量を減少させることができる。
【０１１３】
なお、図１３に示す駆動−蓄電制御システムにおいても、第１パワー制御装置３７と第２パワー制御装置３８は、使用する風力発電機１４、動力駆動型発電機２８、回生ブレーキ発電機兼用走行用電動モータ７の種類に応じて、交流−直流変換等の変換形式が選択されることになる。また、図１３では、外部電源接続用プラグ１０１が第１パワー制御装置３７および第２パワー制御装置３８の双方に接続されているが、何れか一方の接続にしてもよい。更に、エンジン駆動の発電機を使用することにより、蓄電池への充電ができるので、外部電源接続用プラグがなくともよい。
【０１１４】
〔実施の形態1-4〕
実施の形態1-4は、蓄電池２４への充電を外部接続プラグ及び風力発電機により行い、蓄電池が１つである点、および第２パワー制御装置２５を介して供給される蓄電池２４の電力により、走行用電動モータ７を駆動させ、この動力をシャフト２６に伝え車輪６を駆動する方式である点については、前記実施の形態1-1の場合と同様であり、内燃型エンジン２７により回転駆動される発電機２８によっても蓄電池への充電が行える点において前記実施の形態1-1と異なる。
【０１１５】
実施の形態1-4にかかる駆動-蓄電制御システムを図１４に示す。この駆動-蓄電制御システムは、電力貯蔵源としての蓄電池が１つであり、スイッチング切換手段を有さないので上記実施の形態1-3にかかる駆動-蓄電制御システムに比較し制御が単純である点に特徴がある。ただし、電力貯蔵源としての蓄電池が一つであるので、蓄電池が出力中（放電中）には電力を蓄電できない。よって、走行用電動モータが出力しているとき（車両走行中）は充電できないため、エンジン付き発電機２７・２８の役割は、主に、出先で電気切れにより走行不能になる等の非常時において活用されることになる。
【０１１６】
なお、本明細書でいう「蓄電池」は電気を蓄える機能を有するもの指し、「蓄電池」というときには物理的個数が１個の蓄電池を意味しない。複数の蓄電池が直列または並列に接続され、全体で一つの役割を果すものは、「蓄電池が１つ」の概念に含まれる。つまり、上記「蓄電池が１つ」は、第２パワー制御装置２５に接続されている蓄電池（または蓄電池群）が１つであることを意味しているので、図１４の蓄電池２４の物理的個数が単一とは限らない。
【０１１７】
〔実施の形態1-5〕
実施の形態1-1 〜 1-4では、回生ブレーキ発電機を兼ねる走行用電動モータ７の動力をシャフト２６を介して車輪６に伝達する方式であったが、この方式に代えて実施の形態1-5では、回生ブレーキ発電機を兼ねる走行用電動モータを直接車輪内に組み込んだ、いわゆるホイールインモータを用いた。ホイールインモータとしては、アウターローラ型モータを用い、これ以外の点については、上記実施の形態1-２と同様とした。
【０１１８】
図１５に、実施の形態1-5にかかるプラグイン型電気自動車の主要部分（フロント部分）の平面模式図を示す。図１５において、符号６が駆動輪であり、符号１０２がアウターローラ型のホイールインモータである。他の符号については、前記図２の場合と同様である。
【０１１９】
ホイールインモータを用いる実施の形態1-5の電気自動車においては、走行用電動モータの収納スペースが節約できるので、車両フロント部分により大きな風車、風力発電機発電機、蓄電池などを収容することができる。
【０１２０】
〔実施の形態1-6〕
実施の形態1-6では、走行用電動モータとして、アウターローラ型のホイールインモータを用い、かつ上記実施の形態1-1 〜 1-4の通風路８に代えて、車両フロント部分の左右に１つづつ計２つの通風路（４０・４０）を配置したプラグイン型電気自動車に関する。
【０１２１】
図１６に、実施の形態1-5にかかるプラグイン型電気自動車の外観図を示し、図１７に、フロント部分の平面模式図を示す。図１６，１７において、符号１は電気自動車全体、３は車両走行風、１２は風力発電領域、４０が通風路、４１は走行風取込口、４２は排出口、４３は排出路、４４は排出風である。また、６が車輪、１０２がアウターローラ型のホイールインモータである。これらの要素の機能については、上記実施の形態1-1 〜 1-5におけると同様であるが、この実施の形態では、車両全面の走行風取込口４１・４１から取りこまれた車両走行風３は、発電風路および/または迂回風路をとおり、車両本体の両サイドに設けられた排出口４２・４２から車外に排出される構造になっている。これ以外の事項については、上記実施の形態1-２にかかるプラグイン型電気自動車と同様である。
【０１２２】
この実施の形態であると、車両フロントの中央部分に空きスペースを確保できるので、この部分を他の用途に活用することができる。
【０１２３】
〔第1実施例群他の風車例〕
上記実施の形態1-1〜1-６においては、プロペラ型風車（１３）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。よって、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車やシロッコ型羽根車などの風車を用いることが好ましい。
【０１２４】
一般にターボ型羽根車やシロッコ型羽根車は、電動機で回転して風を起こさせる送風機としての態様で使用されているが、本発明では、これらの羽根車を送風機としてではなく、風力発電における風車として利用する。すなわち、車両走行風を用いてこれらの羽根車を回転させ、その回転力を風力発電に利用する。図１８，１９にターボ型羽根車を用いた例を示す。
【０１２５】
図１８は、通風路系構造の概要を示す側面図であり、図１９はその平面図（上方から見た図）である。この例においても、既に説明したと同様、車両走行風３は、走行風誘導制御板２０の傾斜角度を調節することにより、発電風路１７及び／又は迂回風路１９へと送られる。ターボ型羽根車８０は、缶状ケーシング８１で覆われており、走行風取込口２と排出口４は外部に開いた開口である。通風路８に取り込まれた車両走行風３は、走行風導入口８５からターボ型羽根車８０へと入り、ターボ型羽根車８０を回転させた後、走行風導出口８６から排出順路８８に出て、排出口４から通風路系外に排出される。
【０１２６】
ターボ型羽根車８０の羽は回転支持部材８２に固定され、回転支持部材８２の回転は回転シャフト８３を介して発電機８４に伝達される。ターボ型羽根車を用いた発電機構においても、走行風誘導制御板２０により、車両走行風３を発電風路１７側と、迂回風路１９側の流れに分割することにより、羽根車の回転数を規制でき、これにより発電量を制御することができる。この点においては上記実施の形態1-1〜1-5の場合と同様であるが、ターボ型羽根車は、図３等に示した風車１３よりも、取り込んだ走行風を回転力に変える風利用効率が高い。また、ターボ型羽根車は、発電機を通風路外に配置し易いなどの点で、風力発電機構の設計自由度が高いという利点がある。
【０１２７】
なお、図１８，１９に示した例では、迂回風路１９を上にし、発電風路１７を下にしたが、この逆であってもよい。
【０１２８】
〈第２実施形態群〉
第２実施形態群は、車両走行風を通風路外に排出する出口としての順路排出口の他に、車外から取り込んだ車両走行風を、風車に到達する前に車外に逃す走行風逃し口を設けた点に特徴を有する。すなわち、上記した第１実施形態群は通風路に「迂回風路」構造を採用した点に特徴を有し、第２実施形態群は「走行風逃し口」構造を採用した点に特徴を有するが、これ以外の要素については概ね同様である。よって、以下の説明においては、重複した説明を避けるため、第１実施形態群に記載した事項については説明を省略することがある。
【０１２９】
〔実施の形態2-1〕
実施の形態2-1にかかる風路系構造を、図２０〜２６に示す。これらの図を参照しつつ実施の形態2-1にかかる風路系構造を説明する。実施の形態2-1の主要要素である発電風路５１は、実施の形態1-1の図１、２で説明したと同様、車両フロント中央部分に配置されている。車両の最前面に、通風路５１に車両走行風５８を取り込む走行風取込口５３が設けられ、また取り込んだ車両走行風５８を車外に排出する順路排出口５５が、ボンネット後部とフロントガラス部との間に設けられている（図１参照）。
【０１３０】
走行風取込口５３は、車両前方の車両前面構成部材６１に設けられた開放口であり、走行風取込口５３から取り込まれた車両走行風５８は、風力発電領域６３へと導かれる。風力発電領域６３を通過した排出風は、排出順路５４を経て順路排出口５５から車外に排出される。
【０１３１】
風路系構造の詳細を図２０、図２１、図２２に基づいて説明する。図２０は風路系の全体像を示す斜視図であり、図２１はその平面図、図２２はその側面図である。図２０では、断面四角形状の通風路が描かれているが、通風路５１は、走行風が通過できる筒状であればよい。また、上記各図は、概念図であり、描画された要素以外の要素を有していてもよい。なお、風路系のうち車両走行風を用いて風車１４を回す領域を特に風力発電領域６３と称している。
【０１３２】
実施の形態2-1の風力発電領域６３には、２台の風車１３・１３とこの風車の回転を利用して発電する風力発電機１４・１４が水平方向に並列して配置されている。風力発電機１４・１４は、通風路５１以外に設置された蓄電池（不図示）に接続されており、風力発電機１４・１４で発電された電力が、蓄電池に蓄電できる構造になっている。
【０１３３】
風力発電機１４・１４は、交流発電機、直流発電機または永久磁石式同期発電機の何れでも良く、また、実施の形態2-1では、風車と風力発電機とが同一の回転軸で直接結合された風車一体型の発電機が図示されているが、風車と発電機は歯車機構やベルト駆動機構などの伝達機構を介して結合されていてもよく、発電機は通風路５１の外に配置されていてもよい。
【０１３４】
通風路５１は、車両走行風５８を取り込む走行風取込口５３と取り込んだ走行風を通風路５１外に排出する順路排出口５５とを有し、通風路５１には、車両走行風５８がプロペラに当るように位置調整された風車１４が配置され、当該風車１４の取り付け位置よりも風上に、車両走行風５８が風車１４に到達する前に車両走行風５８を通風路外に逃がす走行風逃し口５６が設けられている。この走行風逃し口５６は、通風路下側壁面６０に設けられた開放口からなる。なお、走行風逃し口５６は、下側壁面以外の壁面に形成することもできる。
【０１３５】
更にまた、通風路５１内には、走行風逃し口５６を閉鎖または開放する風路変更板５２が配置されている。風路変更板５２は、図２０及び図２２に示すように、先端側が徐々に細くなる先細り形状の板状部材からなり、その後端の回転軸５７が通風路５１の壁面に取り付けられた回転軸受け部（図２５符合６４参照）に回動可能に軸支されている。この風路変更板５２は、後端の回転軸５７が回転モータで正逆方向に回転されることによって上下方向に回転駆動するようになっている。この回転モータの回転は、後記するコントローラにより制御されている（図２７参照）。また、回転モータには、車両搭載の蓄電池から電力供給されるようになっている。
【０１３６】
なお、回転モータの動力を風路変更板に伝える手段には、特段の制限がない。歯車機構やベルト駆動機構などの伝達機構を介して風路変更板の回転軸を駆動する方式などであってもよい。
【０１３７】
風路変更板５２は、風車１３に当てる走行風の風量を調整するための部材であり、風路変更板５２を通風路壁面と概ね平行にすると走行風逃し口５６が蓋される、他方、風路変更板５２の先端を持ち上げると、走行風逃し口５６と風路変更板５２との間に隙間が生じる構造になっている。この風路変更板５２を回転駆動させることにより、風車１３への流入風量を減少、ないしゼロにすることができる。
【０１３８】
すなわち、風路変更板５２の先端を通風路下部壁面６０に当接するまで回転させると、走行風逃し口５６が蓋され、走行風取込口５３より取り込まれた車両走行風の全てが風車１３側に流れる。他方、通風路下部壁面６０の対向壁面である通風路上部壁面５９に当接するまで回転させると、走行風取込口５３より取り込まれた車両走行風の全てが走行風逃し口５６に導かれるので、風車１３側に全く風が流れなくなる。また、風路変更板５２の先端を一対の壁面の何れにも当接しない中間位置に位置させることにより、風車１３側に流す風量と走行風逃し口５６から通風路外に排出させる風量との風量比率を調整することができる。
【０１３９】
ここで、上記走行風逃し口５６の開口面積は、好ましくは走行風取込口５３の開口面積と同等以上とする。このようにすると、通風路５１を完全に封鎖した場合における風路変更板５２への風圧が高まらないので、風路変更板自体の強度を小さくでき、より小さい力で風路変更板５２を回転駆動することができる。よって、風路系や風路変更板を回転駆動する駆動装置を小型化することが可能になる。
【０１４０】
また、走行風逃し口５６から排出される走行風は、例えば車両下部と地面との間に逃す構造とする。また、風路変更板の過回転を防止するために、風路変更板の表裏面の適当な位置（例えば先端または後端）、または通風路壁面の適当な位置に、ストッパーを配置するのが好ましい。
【０１４１】
風車１３や風力発電機１４の数は２台に限られない。１台でもよく、３台以上でもよい。また、風車１３は走行風に対して直列的ないしジグザク的に複数配置してもよい。また風車の数と発電機の数を同じとする必要はなく、例えば複数の風車の回転力を機械的に合力させ一台の発電機を回すようにしてもよい。
【０１４２】
図２２〜２４に基づいて風路変更板５２と風量との関係を更に説明する。図２３は、風路変更板５２の先端部分を通風路５１の底側壁面（通風路下部壁面６０）に押し当てた状態を示す。この状態では、車両走行風５８が全て通風路５１の順路を流れ、風車１３に当るので、風車１３の回転速度が増し、風力発電機１４による発電量が増加する。
【０１４３】
図２４は、風路変更板５２の先端部分を通風路５１の上側壁面（通風路上部壁面５９）に押し当てた状態を示す。この状態では、車両走行風５８の全てが走行風逃し口５６に流れ系外に排出されるので、風車に走行風が供給されない。よって、風車１３は回転せず、発電が行われない。
【０１４４】
図２２は、風路変更板５２の先端側を中間位置に保持した状態である。この状態では、走行風が風車１３側と走行風逃し口５６側に分割され、風路変更板５２の仰角に応じて分割比率が決まる。よって、風路変更板５２の仰角（保持角度）を調節することにより発電量を制御することができる。ここで、風路変更板５２の仰角は、風車の回転数  及び／又は  蓄電池の電気残存量との関係で、コントローラ（６７）に自動制御させる構成とするのが好ましく、例えば風車の回転数や蓄電量について予めしきい値を設定しておき、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。
【０１４５】
図２５、図２６を参照しつつ、風路変更板５２の駆動機構について説明する。図２５は車両上方から見た場合における風路部分の構造を示す平面図であり、図２６は風路の側面図である。図２６に示すように、風路変更板５２は、車両走行風５８の流入側に向かって先鋭な形状となっている。風路変更板５２の先端を先鋭な形状とすると、車両走行風５８に対する空気抵抗を大幅に低減することができ、これにより小さいエネルギーで駆風路変更板５２を回転駆動することができる。
【０１４６】
また、図２５，２６に示すように、風路変更板５２の一方端が回転軸５７に固定され、回転軸５７が回転軸受け部６４に固定されている。回転軸５７は、回転軸駆動装置６５により正逆に回転駆動される。回転軸駆動装置６５は、例えば電気モータを備え、電気モータの回転力が上記回転軸５７に機械的に伝達される構造になっている。
【０１４７】
図２７を用いて風路変更板５２の制御方法について更に説明する。図２７は、風力発電機構を説明する概念図である。図２７において、風車１３で回転駆動される風力発電機１４に、回転数センサ６６が併設され、回転数センサ６６が風力発電機１４の回転数を常時測定し、その信号をコントローラ６７へ送出している。コントローラ６７は、そのメモリに予め格納された設定回転数値よりも、回転数センサ６６から送出された回転数値が大きい場合には、風路変更板５２を通風路を塞ぐ方向に回転させるように、回転軸駆動装置６５に信号を送出する。この信号を受け、回転軸駆動装置６５が回転モータを回転させ、回転軸５７を介して風路変更板５２を通風路を塞ぐ方向に回転させる。これにより、風車１３へ流れる走行風の割合が減り、風車１３の回転数が減少または回転が停止する。
【０１４８】
他方、コントローラ６７のメモリに格納された設定回転数値より、回転数センサ６６から送出された回転数値が小さい場合には、コントローラ６７は回転軸駆動装置６５を介して風路変更板５２を通風路が全開される方向に回転させる。これにより、風車１３へ流れる風量比率が増し、風車１３の回転が増大することになる。
【０１４９】
また、回転軸駆動装置６５は、通風路を完全に閉鎖状態とし、または全開状態とするとき、風路変更板５２が過剰に回転しようとして風路変更板や通風路壁面を破損しないように、風路変更板５２の先端が通風路壁面に接触した段階で回転を停止させる。この手段としては、例えば風路変更板の先端部の裏表面に通風路壁面に接触したときストップ信号を発するストッパーを設け、ストップ信号が発さられた場合に回転を止め、その位置を保持して、閉鎖状態または全開状態を維持させるようにする。
【０１５０】
ここで、完全な閉鎖状態とは、風路変更板５２の先端が通風路上壁面５９に接し、車両走行風５８の全てが走行風逃し口５６から排出され、風車１３側に流れない状態をいい、完全な全開状態とは、風路変更板５２が走行風逃し口５６を完全に蓋して（通風路壁面６０と略平行な状態になり）、走行風取込口５３から取りこまれた車両走行風５８の全てが風車１３側に流れる状態をいう。
【０１５１】
図２７に示す風力発電機構においては、また、蓄電池６８に、蓄電量センサ６９を設け、この蓄電量センサ６９に電池電圧をコントローラ６７へと送出させる。コントローラ６７のメモリには、予め好ましい蓄電池の電圧値が設定電圧値として格納されており、蓄電量センサ６９から送出された電圧値が設定電圧値を超えると、蓄電量センサ６９の信号を受けてコントローラ６７が回転軸駆動装置６５を介して、風車１３の回転、すなわち風力発電機１４の回転を停止すべく、風路変更板５２を駆動させて通風路を閉鎖させる。
【０１５２】
このように実施の形態2-1の風力発電機構では、コントローラ６７のメモリに適正な回転数値を格納しておくことにより、風車１３と発電機２４の回転数を適正に制御させることができる。また、設定電圧値を適正に設定することにより、蓄電池６８への過充電を防止することができる。これにより、過度の高速回転により風車１３や発電機１４が破損されるのを防止できる。また、過充電されることによる蓄電池の性能劣化を防止することができる。よって、無駄に風力発電機を回転させないので、風車１３や発電機１４の寿命が延びる。
【０１５３】
ところで、前記したように、図３２に示す従来構造の車載風力発電装置にかかる遮風板３１５においても、遮風板３１５の先端を風路の中間に位置させることにより、車両走行風３０５の流入量をある程度調節することができる。しかし、図３２に示す従来構造において、遮風板３１５の先端を風路の中間に位置させ、車両走行風の流れを邪魔すると、遮風板先端と風路の隙間部分を流れる車両走行風の風速が増す。よって、風車の回転数を制御し難い。
【０１５４】
また、遮風板３１５の先端を中途半端に開いた状態（中間に位置させた状態）にすると、先端で乱流が発生し遮風板の風下面（裏面）が減圧状態になるため、遮風板が激しく振動する等の問題を生じる。これに対し、実施の形態2-1構造であると、図２２〜２４に示すように、風路変更板５２の仰角（先端位置）に拘りなく、車両走行風５８が風路変更板５２の表面、及び/又は裏面に沿って誘導され、スムーズに系外に排出されるので、従来技術におけるような問題が生じない。
【０１５５】
〈電気自動車の全体構成〉
以上に説明した通風路を組み込んだ実施の形態2-1にかかる電気自動車は、通風路系以外の要素については上記第１実施形態群におけると同様である。その概念構成は、前記した図１１に示すブロック図の通りである。すなわち、実施の形態2-1の電気自動車は、図１１に示すように、回生ブレーキ発電機を兼ねる走行用電動モータ７を動力として走行できる構造になっている。走行用電動モータ７は車輪６の近傍に配置され、その回転力はシャフト２６を介して車輪６に伝達される。また、回生ブレーキ発電機を兼ねる走行用電動モータ７は、第２パワー制御装置２５により制御されており、第２パワー制御装置２５が蓄電池２４に蓄電された電力を用いて走行用電動モータ７を駆動させる。また、第２パワー制御装置２５は、回生ブレーキ発電機と電動モータの切り替えをも制御しており、車速の減速時に回生ブレーキ発電電力を蓄電池２４に蓄電させる。
【０１５６】
他方、第１パワー制御装置２３は、蓄電池２４の充電状態を、例えば電池電圧で監視しており、蓄電池２４の電池電圧が予め設定され電圧値以下になったとき、風力発電機１４を駆動させ、これにより生じた電力を蓄電池２４に蓄電させる一方、蓄電池２４の電池電圧が予め設定された電圧値以上になったときには、風力発電機１４の発電を停止させ、蓄電池２４への電力供給を停止させる。風力発電機１４の駆動および停止は、前記コントローラ６４が第１パワー制御装置２５からの信号を受けて、回転軸駆動装置６５の回転モータとを介して風路変更板５２を正逆方向に回動させることにより行う。例えば、風路変更板５２の先端側を上方に持ちあげて通風路上部壁面５９に当接させることにより、通風路５１を閉鎖させ、風力発電機１４の発電を停止させる。
【０１５７】
なお、風力発電機１４と蓄電池２４とを繋ぐ回路を可逆的に切断することによっても蓄電池２４への電力供給を停止させることができるが、風力発電機１４を回転させたままで通電を切断する方法は、エネルギーの無駄使いになる点で好ましくない。また、風力発電機や走行用電動モータは直流型でも交流型でもよいことは、上記第１実施形態群で記載したとおりである。また、第１パワー制御装置２３、第２パワー制御装置２５、および風路変更板５２の制御およびこれらに関連した一連の制御を、走行状態に合わせて統合制御用ホストコンピュータにより統合的に行うことが好ましい点についても、上記第１実施形態群における場合と同様である。
【０１５８】
以上に説明したように、実施の形態2-1では、通風路内に取り込んだ走行風が順路排出口と走行風逃し口の何れか一方又は双方の出口を介して常にスムーズに通風路外に排出される構造を採用した。この構造であると、風路変更板の仰角を調節することにより、風車に導く車両走行風が規制され、しかも車両走行風の流れを規制することによる空気抵抗の増大がない。それゆえ、実施の形態2-1によると、車両走行性能の低下を来す空気抵抗を殆ど増加させることなく、風力発電を行え、かつ風路変更板や通風路壁面に過大な風圧が加わらない分、風力発電機構の軽量化を図ることができる。これにより、電気自動車の走行距離を飛躍的に増大させることができる。
【０１５９】
〔第２実施形態群における他の態様〕
（１）上記実施の形態2-1で示した走行風逃し口を設けた通風路系構造（図２０参照）は、前記第1実施形態群の場合と同様にして、図１２，１３、１４に示す駆動制御システムに組み込むことができる。更に、走行風逃し口を設けた通風路系構造を組み込んだ図１２，１３、１４にかかる電気自動車においても、走行用電動モータとしてアウターローラ型のホイールインモータを用い、車輪６内に電動モータを組み込むことができる（図１５参照）。更にまた、走行風逃し口を設けた通風路系構造においても、図１６，１７に示すように、車両の左右に１つづつ計２つの通風路を配置した構造とすることができる。
【０１６０】
（２）また、第２実施形態群においても、上記第１実施形態群の場合と同様、プロペラ型風車以外の形式の風車を用いることができる。プロペラ型風車以外の風車の代表例としては、ターボ型羽根車やシロッコ型羽根車などが挙げられる。ここでは図２８，２９を参照しつつターボ型羽根車を用いた場合について説明する。
【０１６１】
図２８は、通風路系構造の概要を示す側面図であり、図２９はその平面図（上方から見た図）である。この例においては、走行風変更板５２の先端側を下げ、通風路上部壁面５９と走行風変更板５２の先端との間を空けることにより、車両走行風３がターボ型羽根車
９０の走行風導入口９５方向に流れ（図２９）、逆に走行風変更板５２の先端側を上げて通風路上部壁面５９に当接させると、取り込んだ車両走行風５８はターボ型羽根車９０方向に行くことなく、その全量が走行風逃し口５６に逃げることになる（図２８、図２４参照）。
【０１６２】
ターボ型羽根車９０は、缶状ケーシング９１で覆われており、走行風取込口５３と排出口５５は外部に開いた開口である。通風路５１に取り込まれた車両走行風５８は、走行風導入口９５からターボ型羽根車９０へと入り、ターボ型羽根車９０を回転させた後、走行風導出口９６から排出順路９８に出て、順路排出口５５から通風路系外に排出される。
【０１６３】
先に説明したと同様、ターボ型羽根車９０は走行風導入口９５等の部分を除き缶状ケーシング９１で覆われており、ターボ型羽根車９０の羽は回転支持部材９２に固定されている。回転支持部材９２の回転力は回転可能な回転シャフト９３を介して発電機９４に伝達される。このようなターボ型羽根車を用いた発電機構においても、走行風変更板５２により、ターボ型羽根車９０に到達する車両走行風５８の風量を規制制御する点で、上記実施の形態2-1の場合と同様であるが、ターボ型羽根車は取り込んだ走行風を回転力に変える風利用効率が高く、また、発電機を通風路外に配置し易いなどの点で、風力発電機構の設計自由度が高くなるという利点がある。
【０１６４】
なお、図２８，２９に示した例では、発電機９４が下側にくるようにターボ型羽根車９０を配置したが、排出順路９８を下側に配置することにより、ターボ型羽根車９０の上下を逆にして配置することもできる。
【０１６５】
〔発明追記事項〕
（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。
【０１６６】
（２）上記各実施形態群においては、蓄電池の充放電状態を電池電圧で把握し、電池電圧を用いて通風路の開閉を制御する動作を記載したが、蓄電池の電池容量を測定し、電池容量に基づいて通風路の開閉を制御させるようにすることもできる。
【０１６７】
（３）また上記各実施形態群においては、通風路を車両フロント中央部分または車両の両サイドに設ける構成を示したが、通風路を車両フロント中央部分と両サイドに合わせて３つ設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明では、車両走行時に必然的に発生する車両走行風を有効利用することのできる風力発電機構を電気自動車に組み込むが、本発明にかかる風力発電機構は、これを搭載することによる車両重量の増加分や、これを駆動制御するためのエネルギー増加分を上回る省エネルギー効果を発揮する。よって、本発明によると、電気自動車の走行可能距離を飛躍的に増大させることができるので、その産業上の利用可能性は大である。
【符号の説明】
【０１６９】
１    電気自動車、              ２    走行風取込口、
３    車両走行風、              ４    排出口、
５    排出風、                  ６    車輪、
７    走行用電動モータ、        ８    通風路、
９    車輪、                    １１  排出路、
１２  風力発電領域、            １３  風車、
１４  発電機、                  １５  通風路第1壁面、
１６  通風路第２壁面、          １７  発電風路、
１８  仕切り板、                １９  迂回風路、
２０  走行風誘導制御板、        ２1  回転軸、
２２  回転軸受け部（ベアリング）、２３  第1パワー制御装置、
２４  蓄電池、                  ２５  第２パワー制御装置、
２６  シャフト、                ２７  発電用エンジン、
２８  発電機、                  ２９  第1蓄電池、
３０  第２蓄電池、              ３１  第1切換スイッチ、
３２  第２切換スイッチ、        ３３  回転数センサ、
３４  コントローラ、            ３５  回転軸駆動装置、
３６  蓄電量センサ、            ４０  通風路、
４１  走行風取込口、            ４２  排出口、
４３  排出路、                  ４４  排出風、
５１  通風路、                  ５２  風路変更板、
５３  走行風取込口、            ５４  排出順路、
５５  順路排出口、              ５６  走行風逃し口、
５７  回転軸、                  ５８  車両走行風、
５９  通風路上部壁面、          ６０  通風路下部壁面、
６１  車両前面構成部材、        ６２  誘導風、
６３  風力発電領域、            ６４  回転軸受け部（ベアリング）、
６５  回転軸駆動装置、          ６６  回転数センサ、
６７  コントローラ、            ６８  蓄電池、
６９  蓄電量センサ、            ８０  ターボ型羽根車、
８１  缶状ケーシング、          ８２  回転支持部材、
８３  回転シャフト、            ８４  発電機、
８５  走行風導入口、            ８６  走行風導出口、
８７  排出風、                  ８８  排出順路、
９０  ターボ型羽根車、          ９１  缶状ケーシング、
９２  回転支持部材、            ９３  回転シャフト、
９4  発電機、                  ９５  走行風導入口、
９６  走行風導出口、            ９７  排出風、
９8  排出順路、                １００外部電源接続プラグ、
１０１外部電源接続プラグ、    １０２ホイールインモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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