(57)【要約】【課題】  従来の電気自動車より一充電の航続距離が長くなり、充電スタンドを数多く設置する必要がなくなる。また、中型自動車や大型自動車などの電気自動車化を可能にする、電動発電機を搭載した電気自動車を提供する。【解決手段】  加速や定速する時に使用する駆動用電動機と、発電を目的とする発電用電動機を、減速機とで連結させた電動発電機をエンジンの代わりに設けることにより、駆動用電動機の動力を駆動輪へ出力する他に、発電用電動機へも回転を減速させ伝達し、充電残量が、あるＧ１値以下になった場合は走行中に発電をする。発電用電動機は、ギア比の違いを応用することによって発電抵抗力が違うことを利用し、発電量を増やす構造にしたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用電動機と発電用電動機、減速機を連結させた電動発電機を自動車に設け、駆動用電動機の動力を駆動輪に出力させる他に発電用電動機にも回転速度を減速させて出力し、走行中でも電気を生み出し、また、ギア比を応用している構造なので発電時に発生する抵抗力を走行への支障を抑えて発電できることによって一充電の航続距離を長くする事を可能にした電動発電機を搭載した電気自動車。
【請求項２】
電動発電機をエンジン同様に変速機の入力軸へ嵌合させ、電動機特有の始動時からの最大トルクを発揮する回転数を保持することが出来るため、重量のある自動車でも電気自動車化を可能にした電動発電機を搭載した電気自動車。
【請求項３】
電動発電機をホイール内に内蔵し、直接駆動することによって部品点数を減らすため軽量化が可能で、また、有効スペースの拡大化が図れるため、低床低重心を可能にした電動発電機を搭載した電気自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、駆動用電動機と発電用電動機を、ギア比の応用を利用した減速機とで合体させた電動発電機を自動車に搭載し、一充電当たりの航続距離を長くすることを可能にした、電動発電機を搭載した電気自動車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、環境問題や地球環境保護などの理由から代替燃料が注目されてきているが、従来のハイブリッド自動車や電気自動車などは、電力を使って駆動する電動機と、電力を生み出す発電機は別々になっていた。発電機は、エンジンと直結しているもの（ハイブリッド自動車）が多いので排出ガスが出たり、整備面では電気自動車の範囲とエンジン自動車の範囲の２つを行わなければならなかったり、部品点数が多いなどの問題がある。【０００３】  電気自動車は、電力を使い加速や定速を行う電動機と、電力を生み出す回生ブレーキで減速を行う電動機は同一で、全てを駆動用電動機で行う。【０００４】  従来は、駆動輪に出力する側は減速機を介し出力する構造であったが、発電用電動機を設けるという構造はなかった。【０００５】  蓄電方法では、バッテリー（蓄電池）の他にフライホイール蓄電機が発明されているが、これを自動車に搭載するにはフライホイール蓄電機を、床下や車両上部に設置する必要があるが、高齢化社会の現代では乗降が楽で便利なバリアフリーが着目されているので、床下には設置できない。車両上部に設けると、車体のローリングが発生するためスタビライザを必要とし、また、車種によっては高さ制限を超えてしまうなどの規格外になってしまう。【０００６】  電池は技術上、長い距離を走れなかった。しかし、長い距離を走るためには電池を多く搭載しなければならず、重量が増す上に、体積及び空間も大きくなってしまうため、輸送力や運搬能力の面に於いて、中型自動車や大型自動車などの貨物車は、車両自身の重さに加えて積荷があるため、車両総重量を保持しなければならないが、蓄電池やインバータなどが重いので積載量を減らされざるを得なくなる。また、近年の旅客車は、ノンステップバスなどのバリアフリー化改造を施しているものが多く、蓄電池を床下には設置し辛い。観光バスや高速バスは高さ制限があるため、路線バスのように屋根上に蓄電池を設置する事が出来ず、床下には荷物室が設けてあるので難しい。その結果、蓄電池を多く設置する箇所が少ないため不向きとされていた。【０００７】  電気自動車の仲間として、燃料電池自動車やソーラーカーがある。
燃料電池自動車は近年新しく開発されたものだが、燃料電池本体内部に白金を用いており、製造上のコストが抑えにくく、実用するためには車両の構造上の安全性や法的規制緩和などの問題点が多く、燃料は水素を利用するために普及しにくい。
ソーラーカーは、車体の表面に装備するため車の大きさによって発電量が異なる。長距離を走行する場合には、ソーラー及び太陽電池の発電量では補えないので、電池を多く搭載しなくてはならなく、電池の技術と同様の問題が発生していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  これは次のような欠点があった。
従来の電気自動車は電池技術の関係上、あまり長い距離を走る事が出来なかったため、電気自動車を世に普及させるためには充電スタンドを数多く設置する必要があり、インフラ整備にお金が掛かる、電池の部品価格が非常に高価である、長い距離を走るために電池を多く搭載すれば重量が増えてしまうなど反比例してしまい現実的ではなかった。【０００９】  発進と停車が高い頻度で繰り返される路線バスや、都市間中距離トラックは燃費が悪く、また、制動回数も多くその殆どが熱エネルギーに変わって停車するのでエネルギーの損失が多かった。【００１０】  逆に、発進と停車の頻度が少ない高速バスや観光バス、長距離トラックは、走り始めたら次に停まるまでの距離が長く、電気自動車化されても充電設備が整っていなければならないため、高速道路などの一本道では運転者を困らせてしまう。【００１１】  充電に時間が掛かることや距離をあまり走れないということは利用者を困らせてしまう問題がある。
本発明は、これらの欠点を除くためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  従来の電気自動車は、加速や定速する時と回生ブレーキを用いて減速する時は同じ電動機で行なっていたが、本発明は加速や定速する時に電力を消費して駆動をし、減速時に充電残量がＧ２値以下の際、回生ブレーキによって発電をする駆動用電動機と、走行中に充電残量がＧ１値以下になった際に発電をして電力を生み出すための発電用電動機を別に設ける。
それを減速機との一体構造にし、駆動用電動機は走行と回生ブレーキ用に、発電用電動機は発電用として別々に制御することにした。
電動発電機は減速機を設けているので、ギア比を応用することにより駆動用電動機からの回転速度が低くなり、発電時の抵抗力（回転損失）が発生しても走行に支障がないような構造になっている。【００１３】  この電動発電機は、インホイールモータ駆動タイプでは、駆動用電動機と発電用電動機、減速機が直列に連結する構造（シリーズ構造）にし、エンジンと置き換える駆動タイプでは、同一の減速機に駆動用電動機と発電用電動機が並んで連結する構造（パラレル構造）にしたので小型化が可能である。【００１４】  また、後者は開発されている既存の電動機を用いることが出来るので、新しく電動機を開発する手間を省くことが出来ることと、既存の車両を電気自動車へと改造することも容易である。【００１５】  二輪車や軽自動車、普通自動車、一部の中型自動車に於いてはエンジンと同程度の設置スペースで済み、中型自動車や大型自動車、特定大型自動車、特殊自動車、牽引自動車（トラクタ）に於いてはエンジンよりも小さい設置スペースで済むので軽量化も可能になる。
軽量化が可能になると消費電力も減少し、航続距離に影響する。【００１６】  この電動発電機は、駆動用電動機から発する力は減速機を介し出力し、その出力された力は発電用電動機へ、駆動輪へと出力されていく構造で、発電用電動機は走行中に充電残量がＧ１値以下になったときに発電する仕組みである。【００１７】  発進と停車が高い頻度で繰り返される路線バスや、都市間中距離トラックは停車回数が多く、回生ブレーキによる発電回数が多い。
また走行回数も多いことから、発電用電動機での発電も頻繁になり一充電当たりの航続距離が長くなる。【００１８】  次に、発進と停車の頻度が少ない高速バスや観光バス、長距離トラックは駆動用電動機で行う回生ブレーキでの発電回数は少ないものの、発電用電動機での発電は多く、長い距離が走れることを見込める。
【発明を実施するための形態】
【００１９】  以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
駆動用電動機１と発電用電動機２は、減速機４を介して連結させた電動発電機７を自動車に設け、駆動用電動機１の動力を減速機４に介して駆動輪の他に発電用電動機２へも減速して伝達し、発電用電動機２は図９より走行中に充電残量がＧ１値以下になった際に発電し、駆動用電動機１では、図１０より制動時に充電残量がＧ２値以下になった際に回生ブレーキを用いて電力を生み出し、一充電の航続距離を長くする事を可能にした電動発電機を搭載した電気自動車である。
【００２０】  本発明は、以上のような構成でこれを使用するときは、図４のように、太い実線の電気の流れで示す蓄電池８からインバータ９を介して駆動用電動機１へ、太い破線の信号の流れが示すアクセルペダルセンサーの踏み込み量に応じて送電され、回転軸５を回転させ、減速機４を伝わって駆動力を駆動輪へ出力し、加速や定速を行う。
このとき同時に、駆動用電動機１の回転軸５から細い破線が示す通り減速機４を伝達し、発電用電動機２の回転軸５に動力が伝わり回転する。
発電は、充電残量がＧ１値以下になった場合、走行中でもギア比の応用により走行に支障がなく発電をする。これにより、発電量を少しでも多くし航続距離を長くする。
【発明の効果】
【００２１】  電動発電機７は、駆動用電動機１と発電用電動機２、減速機４が一体化し、車種によってエンジンより小さくなるか、同程度のスペースで設置する事が出来る。
これは、車内の低床を目的とする自動車に搭載する場合、図５と図６のようにホイール内に電動発電機７を埋め込むインホイールモータ駆動タイプを、トルクを重視する自動車に搭載する場合は図７と図８のようにエンジンと同様に電動発電機７を変速機１２に接続することにより、電動機特有の、始動時から発揮する最大トルクを変速機１２によって回転数をある範囲で固定し発揮トルクを保持することが出来る。
このように、目的や要求にあった車両構造や性能、機器の配置をすることが容易になる。
【００２２】  図３は走行イメージしたときの電流、充電残量、速度、時間を示したグラフである。グラフの説明をする。
上グラフの実線は駆動用電動機を、二点鎖線は発電用電動機の電流値変動を表わす。
下グラフの実線は速度を、一点鎖線は充電残量を示し、破線Ｇ１は発電用電動機の発電開始時期を、破線Ｇ２は駆動用電動機の発電終了時期（回生ブレーキ中止時期）を示す。
【００２３】  上グラフを見る限り、制動時は駆動用電動機が回生ブレーキを掛けるために発生電流が負になるのがわかり、またＧ１値以下になった際には発電用電動機は発電していることもわかる。そのときに下グラフでは、発電用電動機の起動中は充電残量の減り方が弱くなる。
【００２４】  また、従来の自動車は、冷却系統のポンプや空調機器などの補機類は、エンジンから出力された動力をベルト等によって伝達されて各機器を回転させていたが、電気自動車は速度０の時は電動機の回転速度も０になるため、これらを動かす補機駆動ユニット１１を設けることで従来の自動車と同じ機能性を持つ事が可能になる。
【００２５】  発電用電動機２で主に発電を行うが、これは駆動用電動機１の回転軸６より、発電用電動機２の減速機４を介して回転が伝わる構造のため、発電時の抵抗力による影響は少ない。
充電残量がＧ１値以下になった場合は、走行中でもギア比の応用により走行に支障がない程度で発電するため発電量も増加し、一充電の航続距離が長くすることが可能になる。
また、これは電動機を用いているので、排出ガス及び騒音等による環境への影響を抑制でき、地球環境保護並びに大気汚染防止にも貢献できる。
【００２６】  他にも、電気自動車の殆どの箇所が電気を用いたコードでの信号による伝送で制御しており、これを利用し車両の集中管理や故障箇所の診断等も容易となり、メンテナンスフリー化も可能と言える。
整備性に関しては燃料が電気のため、フューエルフィルタやゴーズフィルタなどが不要で、エンジンオイルもないのでフィルタレス化を図れ、点検でも容易で休車時間を縮めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】パラレル式電動発電機の断面図
【図２】シリーズ式電動発電機の平面図
【図３】各種の値を示すグラフ
【図４】機器回路図
【図５】インホイールモータ駆動タイプの小型トラック平面図
【図６】インホイールモータ駆動タイプの小型トラック正面図
【図７】エンジン置き換え駆動タイプの大型トラック平面図
【図８】エンジン置き換え駆動タイプの大型トラック正面図
【図９】発電用電動機のフローチャート
【図１０】駆動用電動機のフローチャート
【符号の説明】
【００２８】  １  駆動用電動機
２  発電用電動機
３  出力軸
４  減速機
５  回転軸
６  入力軸
７  電動発電機
８  蓄電池
９  インバータ
１０  充電器
１１  補機駆動ユニット
１２  変速機
【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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