(57)【要約】【課題】走行風を利用して効率よく発電可能なユニットをコンパクトに実現でき、走行航続距離を確実に伸ばすことのできる実用性が高い車載用発電ユニットを提供すること。【解決手段】幅広の風導部１２、１３、１４が複数段形成された風洞体１１と、風洞体１１の各風導部１２、１３、１４の羽根車配設部に走行風を受けて回転可能に配設された羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと、羽根車２０Ａの回転軸と他の羽根車２０Ｂ、２０Ｃの回転軸とを連結する回転力伝達手段３０と、羽根車２０Ａから伝達される回転動力を減速して出力する減速機４０と、遠心ブレーキ５０と、発電機５０とを備え、各風導部１２、１３、１４の走行風導入部が、羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの片側の羽根板２２に走行風が当たるように形成され、隣接する各風導部１２、１３、１４の羽根車配設部が、正面側から見て羽根車の一部が重なり合うように、前後方向に位置をずらして形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを動力源とする車両に搭載され、前記バッテリの補充電を行う車載用発電ユニットであって、
走行風導入部、羽根車配設部、及び走行風排出部を有する幅広の風導部が複数段形成された風洞体と、
該風洞体の各風導部の羽根車配設部に、前記走行風導入部に取り込まれた走行風を受けて回転可能に配設された羽根車と、
これら羽根車のうちの一つの羽根車の回転軸と他の羽根車の回転軸とを連結する第１の回転力伝達手段と、
前記一つの羽根車から伝達される動力を変換して出力する減速手段と、
該減速手段から伝達される回転動力に基づいて発電を行う発電手段とを備え、
前記各風導部の走行風導入部が、前記羽根車配設部に配設される前記羽根車の片側の羽根板に走行風が当たるように形成され、
隣接する各風導部の羽根車配設部が、正面側から見て羽根車の一部が重なり合うように、前後方向に位置をずらして形成されていることを特徴とする車載用発電ユニット。
【請求項２】
前記減速手段と前記発電手段とが、前記風洞体の上に配設され、
前記一つの羽根車の回転軸と前記減速手段の入力軸とが、第２の回転力伝達手段を介して連結されていることを特徴とする請求項１記載の車載用発電ユニット。
【請求項３】
前記減速手段と前記発電手段との間に、前記減速手段から伝達される動力を抑制して前記発電手段に伝達する制動手段が配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車載用発電ユニット。
【請求項４】
走行用モータの動力源となるバッテリと、
該バッテリからの直流電力を交流電力に変換して前記走行用モータに供給し、回生時に前記走行用モータで発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換手段と、
該電力変換手段で変換された直流電力を、蓄電手段を介して前記バッテリに充電する制御を行う充電制御手段とを備えた車両であって、
請求項１〜３のいずれかの項に記載の車載用発電ユニットが、前記風洞体に走行風が取り込めるように当該車両のフロントグリル背面に搭載され、
前記車載用発電ユニットの前記発電手段で発電された交流電力が前記電力変換手段に供給され、
該電力変換手段で変換された直流電力が前記蓄電手段に蓄積され、
該蓄電手段に蓄電された電力が前記バッテリに充電されるように構成されていることを特徴とする車両。
【請求項５】
前記車載用発電ユニットの前記風洞体から排出された走行風により前記バッテリが冷却されるように、前記風洞体が設置されていることを特徴とする請求項４記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載用発電ユニット、及び車両に関し、より詳細には、車両の走行に伴って相対的に生じる走行風を利用して発電を行い、これを走行用モータの動力源となるバッテリに補充電することのできる車載用発電ユニット、及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗用車市場では現在、エンジンとバッテリを動力源として併用したハイブリッド車が活発に導入されている。一方、バッテリ駆動のみの電気自動車も市場に導入されているが、本格的な普及には程遠い状況である。
【０００３】
現状、電気自動車の１充電当たりの走行航続距離は、走行条件等により異なるが１００ｋｍ程度であり、エンジン車やハイブリッド車の走行航続距離（５００ｋｍ程度）と比べて、約１／５程度と短く、１充電当たりの走行航続距離が短いという課題が電気自動車の普及を妨げる要因の一つとなっている。
【０００４】
１充電当たりの走行航続距離が短いという電気自動車の課題が解消されれば、車両構造のシンプルさ、省資源性、環境対応面等のメリットから、将来的には電気自動車が市場で主流となることが予想される。
【０００５】
上記した１充電当たりの走行航続距離が短いという電気自動車の課題に対して、車両の走行に伴って相対的に生じる走行風を利用して発電を行い、これをバッテリに充電することによって、バッテリの消耗を抑制しようとする対応策が提案されている（例えば、下記の特許文献１〜３）。
【０００６】
下記の特許文献１には、走行風によってメインバッテリ及び補機用バッテリを充電する風力発電機を備えた電気自動車の充電システムが開示されている。具体的には、車両の前端部に風洞が設けられ、該風洞内にプロペラ型の風車が設置され、該風車の回転がベルトを介して発電機の入力軸に伝達されるように構成され、車両走行中、前記発電機が、前記風車の回転に伴って駆動されて発電が行われ、発電された電気がメインバッテリと補機用バッテリに充電される構成が開示されている。
【０００７】
また、下記の特許文献２には、走行風によってプロペラ型の風車を回転させてメインバッテリ及び補機用バッテリの充電を行う風力発電機と、水力によって水車を回転させる水力発電機とを備えた電気自動車の充電システムが開示されている。
【０００８】
また、下記の特許文献３には、電気自動車の屋根に太陽電池モジュールと風力発電機本体とを設けた風力発電機付きソーラーカーが開示されている。具体的には、電気自動車の屋根にプロペラ型の風車が設置され、該風車の回転が回転軸を介して発電機に伝達され、該発電機で発電された電気が充電機に充電される構成が開示されている。
【０００９】
上記特許文献１〜３には、走行風を利用してプロペラ型の風車を回転させ、この回転動力で発電機を駆動させて発電を行い、バッテリの充電を行うという技術的思想が開示されている。しかしながら、１充電当たりの走行航続距離を大幅に伸ばすことができる程度まで、発電機を駆動させてバッテリに補充電を行うには、いずれも相当に大型の風車を車両に搭載しなければならず、車体の中に搭載スペースを確保することが難しく、実用的ではないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３５２６０８号公報
【特許文献２】特開２００２−４４８０６号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１１７１９９号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段及びその効果】
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、車両の走行に伴って相対的に生じる走行風をエネルギー源として効率よく発電可能なユニットをコンパクトに実現でき、１充電当たりの走行航続距離を確実に伸ばすことのできる実用性が高い車載用発電ユニット、及び車両を提供することを目的としている。
【００１２】
上記目的を達成するために本発明に係る車載用発電ユニット（１）は、バッテリを動力源とする車両に搭載され、前記バッテリの補充電を行う車載用発電ユニットであって、走行風導入部、羽根車配設部、及び走行風排出部を有する幅広の風導部が複数段形成された風洞体と、該風洞体の各風導部の羽根車配設部に、前記走行風導入部に取り込まれた走行風を受けて回転可能に配設された羽根車と、これら羽根車のうちの一つの羽根車の回転軸と他の羽根車の回転軸とを連結する第１の回転力伝達手段と、前記一つの羽根車から伝達される動力を変換して出力する減速手段と、該減速手段から伝達される回転動力に基づいて発電を行う発電手段とを備え、前記各風導部の走行風導入部が、前記羽根車配設部に配設される前記羽根車の片側の羽根板に走行風が当たるように形成され、隣接する各風導部の羽根車配設部が、正面側から見て羽根車の一部が重なり合うように、前後方向に位置をずらして形成されていることを特徴としている。
【００１３】
上記車載用発電ユニット（１）によれば、前記風洞体が、複数段の前記風導部を有し、前記各風導部の走行風導入部が、前記羽根車配設部に配設される前記羽根車の片側の羽根板に走行風が当たるように形成され、隣接する各風導部の羽根車配設部が、正面側から見て羽根車の一部が重なり合うように、前後方向に位置をずらして形成されている。したがって、複数の前記羽根車が効率良く回転するように連装された前記風洞体をコンパクトな構造、すなわち、車両のフロントグリル背面に、車両の前輪操舵機構等の設置スペースを犠牲にすることなく設置可能な実用的な大きさで実現することができる。
【００１４】
また、前記第１の回転力伝達手段により、複数の羽根車のうちの一つの羽根車の回転軸と他の羽根車の回転軸とが連結され、前記一つの羽根車から伝達される回転動力が、前記変速手段に伝達されように構成されているので、前記他の羽根車の回転軸の回転トルクが、前記一つの羽根車の回転軸の回転トルクに合成され、前記一つの羽根車から前記変速手段に伝達される回転トルクを、前記他の羽根車の数に応じて効率良く倍増させることができる。したがって、前記減速手段によるトルク増大効果を高めて、前記発電手段による発電効率を高めることができ、この発電電力を前記バッテリへ充電することにより、前記バッテリを動力源とする車両の１充電当たりの走行航続距離を確実に伸ばすことができる。
【００１５】
また本発明に係る車載用発電ユニット（２）は、上記車載用発電ユニット（１）において、前記減速手段と前記発電手段とが、前記風洞体の上に配設され、前記一つの羽根車の回転軸と前記減速手段の入力軸とが、第２の回転力伝達手段を介して連結されていることを特徴としている。
【００１６】
上記車載用発電ユニット（２）によれば、前記減速手段と前記発電手段とが、前記風洞体の上に配設されているので、当該発電ユニットの幅をコンパクトに構成することができ、車幅が狭い小型車両へ搭載することが容易なユニット構造とすることができる。
【００１７】
また本発明に係る車載用発電ユニット（３）は、上記車載用発電ユニット（１）又は（２）において、前記減速手段と前記発電手段との間に、前記減速手段から伝達される動力を抑制して前記発電手段に伝達する制動手段が配設されていることを特徴としている。
【００１８】
上記車載用発電ユニット（３）によれば、前記減速手段と前記発電手段との間に、前記制動手段が配設されているので、該制動手段を所定の条件下で作動させることで、例えば、高速走行時において、前記羽根車の回転速度が必要以上に高くなることを防止することができるとともに、前記発電手段に伝達される動力を抑制することができ、前記発電手段や装置各部の破損や損傷等を防止することができ、ユニット各部を適切に保護することができる。
【００１９】
また、本発明に係る車両（１）は、走行用モータの動力源となるバッテリと、該バッテリからの直流電力を交流電力に変換して前記走行用モータに供給し、回生時に前記走行用モータで発電された交流電力を直流電力に変換する電力変換手段と、該電力変換手段で変換された直流電力を、蓄電手段を介して前記バッテリに充電する制御を行う充電制御手段とを備えた車両であって、請求項１〜３のいずれかの項に記載の車載用発電ユニットが、前記風洞体に走行風が取り込めるように当該車両のフロントグリル背面に搭載され、前記車載用発電ユニットの前記発電手段で発電された交流電力が前記電力変換手段に供給され、該電力変換手段で変換された直流電力が前記蓄電手段に蓄積され、該蓄電手段に蓄電された電力が前記バッテリに充電されるように構成されていることを特徴としている。
【００２０】
上記車両（１）によれば、回生時（制動時）に前記走行用モータで発電された電力が前記バッテリに充電される方法と同様の方法により、前記車載用発電ユニットの前記発電手段で発電された電力が前記バッテリに充電される。したがって、制動時だけでなく、走行中においても前記バッテリへの補充電を持続的に行うことができ、１充電当たりの走行航続距離を確実に伸ばすことができる。また、前記車載用発電ユニットが前記フロントグリル背面に設置されるので、車両の外観や乗車スペースに影響を与えることのない実用的な電気自動車を実現することができる。
【００２１】
また本発明に係る車両（２）は、上記車両（１）において、前記車載用発電ユニットの前記風洞体から排出された走行風により前記バッテリが冷却されるように、前記風洞体が設置されていることを特徴としている。
上記車両（２）によれば、前記風洞体から排出された走行風により前記バッテリを冷却することができ、該バッテリの発熱を抑えることができ、該バッテリを保護する効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る車載用発電ユニットが搭載された電気自動車の要部を概略的に示す図である。
【図２】実施の形態に係る車載用発電ユニットを概略的に示す平面図である。
【図３】図２におけるIII−III線断面図である。
【図４】図２におけるIV−IV線断面図である。
【図５】別の実施の形態に係る車載用発電ユニットを概略的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に係る車載用発電ユニットの実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、実施の形態に係る車載用発電ユニットが搭載された電気自動車の要部を概略的に示す図である。図２は、図１に示した実施の形態に係る車載用発電ユニットを概略的に示す平面図である。図３は、図２におけるIII−III線断面図（風洞体の構成を説明するための断面図）である。図４は、図２におけるIV−IV線断面図（羽根車と変速機等との連結状態を説明するための断面図）である。
【００２４】
図１に示すように、実施の形態に係る車載用発電ユニット（以下、発電ユニットと記す）１０は、電気自動車１に搭載され、モータ４の動力源となるバッテリ２の補充電を行うものである。
【００２５】
電気自動車１には、バッテリ２が搭載され、バッテリ２は、インバータ（電力変換手段）３を介して、走行用のモータ（例えば、三相誘導電動機）４に接続され、モータ４は、ディファレンシャルギア（デフ）５等を介して左右の車輪ＲＬ、ＲＲに連結されている。また、インバータ３には、電子制御装置（ＥＣＵ）６が接続されている。
【００２６】
バッテリ２は、リチウムイオン電池の単セルの集合体で構成されたものであり、例えば、単セルが複数個並列に接続されたものが、複数個直列に接続された高電圧（例えば、ＤＣ３００〜５００Ｖ程度の）バッテリとして構成されている。
【００２７】
インバータ３は、バッテリ２から出力される直流を交流に変換する機能（インバータ及びコンバータの機能）を備え、また、電気自動車１の回生ブレーキ機能により、制動時にモータ４で発電された交流電圧を直流電圧に変換し、変換後の直流電圧をバッテリ２の充電に必要な電圧まで昇圧して、チャージコントローラ７へ出力する機能等を備えている。
【００２８】
ＥＣＵ６は、アクセル開度及びブレーキ操作の信号などを取込み、これらの信号に応じてモータ４の回転数及びトルクを決定し、決定した回転数及びトルクを実現すべく、インバータ３に回転数指令及び電流指令を発してモータ４の動作等を制御するものである。ＥＣＵ６の制御によって、バッテリ２からインバータ３を介してモータ４に交流電圧が供給され、これに応じてモータ４が回転し、この回転力がデフ５を介して左右の車輪ＲＬ、ＲＲに伝達され、電気自動車１が走行するようになっている。
【００２９】
なお、モータ４は、電気自動車１の制動時にはエネルギー回生ブレーキ、即ち制動エネルギーを利用した発電機（ジェネレータ）としても機能する。つまり、運転者がブレーキ操作をすると、モータ４が制動力を発生しながら同時に発電を行い、この発電電力がラインＬ１を介してインバータ３に供給され、インバータ３で交流から直流に変換され、チャージコントローラ７を介してバッテリ２に適宜充電されるようになっている。
【００３０】
チャージコントローラ７は、バッテリ２への充放電の制御、過充電防止、逆流防止等の制御を行うものであり、蓄電手段としてのキャパシタ（例えば、電気二重層キャパシタ）７ａを備え、キャパシタ７ａにインバータ３からの直流電力を蓄積し、バッテリ２への充電制御などを行うようになっている。また、チャージコントローラ７には、外部から充電を行うための充電用ソケット８が接続され、外部電源（家庭用１００Ｖ又は２００Ｖ電源等）からチャージコントローラ７を介してバッテリ２への充電が可能となっている。
【００３１】
なお、発電ユニット１０が搭載され得る車両は、上記構成の電気自動車１に限定されるものではなく、左右の車輪ＲＬ、ＲＲがそれぞれ別々のモータにより駆動される形式（インホイール式）の電気自動車などの各種電動車両にも搭載可能である。
【００３２】
発電ユニット１０は、図１〜４に示すように、風洞体１１、風洞体１１内に配設された複数の羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、回転力伝達手段３０、減速機４０、遠心ブレーキ５０、及び発電機６０を含んで構成されている。
【００３３】
風洞体１１は、車幅方向に幅広の中空形状をした複数の風導部１２、１３、１４が積層されて一体形成されたものであり、電気自動車１の前端部（通風孔を有するフロントグリル１ａの背面）に配設される。各風導部１２、１３、１４は、前方の開口部分から走行風を取り込む走行風導入部１２ａ、１３ａ、１４ａ、羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが配設される羽根車配設部１２ｂ、１３ｂ、１４ｂ、及び後方の開口部分から走行風を排出する走行風排出部１２ｃ、１３ｃ、１４ｃを有している。
【００３４】
各風導部１２、１３、１４の走行風導入部１２ａ、１３ａ、１４ａは、羽根車配設部１２ｂ、１３ｂ、１４ｂに配設される羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの片側（回転軸２１よりも上側）の羽根板２２に走行風が当たるように形成されている。本実施の形態では、走行風導入部１２ａ、１３ａ、１４ａの高さｈが、羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの半径Ｒより小さく、羽根板２２の縦幅ｗより大きくなるように設定されている。
【００３５】
また、隣接する各風導部１２、１３、１４の羽根車配設部１２ｂ、１３ｂ、１４ｂは、正面側から見て羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの一部（略半径Ｒに相当する部分）が互いに重なり合うように、前後方向に位置をずらして形成されている。各風導部１２、１３、１４は、走行風がスムーズに流れるように形成され、また、走行風排出部１２ｃ、１３ｃ、１４ｃから排出された走行風が、バッテリ２に当たるように、風洞体１１がバッテリ２の手前に配設されている。
【００３６】
羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、図３、図４に示すように、走行風に対して略直交する向き（車幅方向）に配設される回転軸２１と、回転軸２１を中心として放射状に配設された複数の羽根板２２とを備えた、いわゆる抗力型の風車で構成されている。
【００３７】
羽根板２２の大きさ（横幅及び縦幅）は、羽根板２２に当った走行風が羽根板２２の側方や上方の隙間から容易に逃げないように、すなわち、羽根板２２の外周と羽根車配設部１２ｂ、１３ｂ、１４ｂの内壁との隙間が狭くなるように設定され、羽根板２２に生じる抗力が強められるようになっている。なお、図３に示した羽根板２２の断面形状は、直線形状をしているが、羽根板２２の断面形状は、これに限定されるものではなく、走行風を受けたときに羽根板２２に生じる抗力がより強められる形状、例えば、羽根板２２の先端部分又は全体を、走行風に対し、くの字型に形成、又は湾曲させた形状とすることができる。
【００３８】
回転力伝達手段３０は、風洞体１１の一方の側面部において、羽根車２０Ａの回転軸２１と他の羽根車２０Ｂ、２０Ｃの回転軸２１とを連結するものであり、各羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの回転軸２１に取り付けられたプーリ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂと、プーリ３１ａ、３１ｂ間を連結するベルト３３と、プーリ３２ａ、３２ｂ間を連結するベルト３４とを含んで構成されている。
【００３９】
なお、ベルト３３、３４の代わりに、チェーン等の動力伝達部材を使用することもでき、また歯車機構により羽根車２０Ａの回転軸２１と、他の羽根車２０Ｂ、２０Ｃの回転軸２１とが連結された構成とすることもできる。
【００４０】
回転力伝達手段３０により、他の羽根車２０Ｂ、２０Ｃの回転軸２１の回転トルクが、羽根車２０Ａの回転軸２１の回転トルクに合成され、羽根車２０Ａから減速機４０に伝達される回転トルクが、この場合約３倍に増幅されるようになっている。
【００４１】
減速機４０は、羽根車２０Ａの回転軸２１から伝達される動力（トルク及び回転速度）を所定の減速比で減速し、発電機６０での発電に必要となるトルク及び回転速度等に変換して、遠心ブレーキ５０側に出力するものであり、歯車機構４１により構成されている。減速機４０の入力部４２には羽根車２０Ａの回転軸２１が連結され、変速機４０の出力部４３には遠心ブレーキ５０のブレーキ軸５１が連結されている。
【００４２】
遠心ブレーキ５０は、減速機４０から伝達される動力が、所定の動力以上となった場合に、当該動力を抑制して発電機６０に伝達するものであり、ブレーキ軸５１、ブレーキ軸５１と連結された回転ユニット５２、及び回転ユニット５２に揺動可能に連結されたブレーキシュー５３等を含んで構成されている。回転ユニット５２が所定の回転速度以上になると、ブレーキシュー５３が遠心力により固定ドラム（筐体）５４の内周面に押し付けられて、ブレーキ軸５１の回転に制動力が作用するように構成されている。
【００４３】
遠心ブレーキ５０により、高速走行時に各羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの回転速度が所定速度以上になることが防止され、また、発電機６０に伝達される動力が、所定値以上になること、すなわち高速走行時の過回転が抑制され、発電機６０等が適切に保護されるようになっている。
【００４４】
発電機６０は、遠心ブレーキ５０の出力軸５５から伝達される動力（トルク及び回転速度）に基づいて発電を行うものである。発電機６０の種類は特に限定されないが、耐久性に優れた三相交流発電機などが好適に採用され得る。また、発電機６０は、バッテリ２の充電電圧や電池容量等の性能、走行時に必要な発電量、減速機４０及び遠心ブレーキ５０を介して入力される動力（トルク及び回転速度）等を考慮して、必要な発電性能を有するものが適宜選択される。また、発電機６０の性能に応じて、当該発電に必要な動力の変換が可能な減速機４０、遠心ブレーキ５０等が選択され、これらが電気自動車１の性能に応じて設計されるようになっている。
【００４５】
発電機６０で発電された交流電力は、ラインＬ２を介してインバータ３に出力され、インバータ３で交流電力から直流電力に変換され、バッテリ２に充電可能な電圧まで昇圧されて、チャージコントローラ７に出力され、インバータ３からの直流電力をチャージコントローラ７のキャパシタ７ａに蓄積した後、キャパシタ７ａに蓄積された電力が、バッテリ２に充電されるようになっている。
【００４６】
電気自動車１に搭載されるバッテリ２が、総電圧３６０Ｖ、電池容量２４ｋＷｈの性能を有し、電気自動車１の走行にかかる消費電力を１２４Ｗｈ／ｋｍとし、発電機６０として、例えば、三相交流発電機（６０Ω、回転数５００ｒｐｍ、出力８４．６Ｗ、トルク１．９８Ｎ・ｍ）を使用した場合において、発電ユニット１０でバッテリ２への補充電を行わない場合の満充電からの走行距離は、エアコン等による電力消費がないとした場合、２４ｋＷｈ／１２４Ｗｈ＝１９４ｋｍとなる。
【００４７】
一方、時速５０ｋｍで走行時に車両が受ける風圧は、約１１５Ｎ／ｍ２（空気密度ρ＝１．２、風力係数Ｃｄ＝１．０とした場合の計算値）となり、車両のフロントグリル部分には、約１０ｋｇの走行抵抗がかかる。
【００４８】
この走行風による走行抵抗を利用して、風洞体１１内の羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの回転動力を発電機６０に伝達して発電を行い、バッテリ２への補充電を行った場合、時速５０ｋｍ走行時における満充電からの走行距離は、発電機６０が、回転数５００ｒｐｍで出力８５．６Ｗを発生した場合、この出力をバッテリ２に補充電することにより（エアコン等による電力消費がないとする）、２４ｋＷｈ／（１２４Ｗｈ−８４．６Ｗｈ）≒６０９ｋｍとなる。
【００４９】
したがって、発電ユニット１０で補充電を行った場合には、発電ユニット１０で補充電を行わない場合と比較して、時速５０ｋｍで走行した場合には、１充電当たりの走行航続距離を、約３倍以上伸ばすことが可能となる。
【００５０】
また、走行速度が所定速度（例えば、時速６０ｋｍ）以上の場合に、発電機６０の出力電流が許容電流以下となるように、遠心ブレーキ５０が作動し、発電機６０の出力が所定値以上にならないようになっている。なお、遠心ブレーキ５０のブレーキトルクは、発電機６０の性能に応じて適宜設定することができ、許容電流の大きい発電機を使用することにより、遠心ブレーキ５０が作動する走行速度を、例えば、時速８０ｋｍや１００ｋｍ等に設定することも可能である。
【００５１】
上記実施の形態（１）に係る発電ユニット１０によれば、風洞体１１が、複数段の風導部１２、１３、１４を有し、各風導部１２、１３、１４の走行風導入部１２ａ、１３ａ、１４ａが、羽根車配設部１２ｂ、１３ｂ、１４ｂに配設される羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの片側の羽根板に走行風が当たるように形成され、隣接する各風導部１２、１３、１４の羽根車配設部１２ｂ、１３ｂ、１４ｂが、正面側から見て隣接する羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの一部が互いに重なり合うように、前後方向に位置をずらして形成されている。
【００５２】
したがって、複数の比較的小型（直径１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度）の抗力型の羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが効率良く回転するように連装された風洞体１１を非常にコンパクトな構造、すなわち、車両１のフロントグリル１ａ背面に、車両１の前輪操舵機構等の設置スペースを犠牲にすることなく設置可能な大きさで実現することができ、実用性に優れた形態とすることができる。
【００５３】
また、回転力伝達手段３０により、一つの羽根車２０Ａの回転軸２１と他の羽根車２０Ｂ、２０Ｃの回転軸２１とが連結され、羽根車２０Ａから伝達される動力が、変速機４０段に伝達されるように構成されているので、他の羽根車２０Ｂ、２０Ｃの回転軸２１の回転トルクが、羽根車２０Ａの回転軸２１の回転トルクに合成され、羽根車２０Ａから変速機４０に伝達される回転トルクを、他の羽根車２０Ｂ、２０Ｃの数に応じて効率良く倍増させることができ、コンパクトな割に、大きな動力を変速機４０等に出力することができる。
【００５４】
したがって、減速機４０によるトルク増大効果がさらに高められ、発電機６０による発電効率を高めることができ、この発電電力をバッテリ２へ充電することにより、バッテリ２を動力源とする車両１の１充電当たりの走行航続距離を、補充電を行わない場合と比較して、数倍以上伸ばすことができる。
【００５５】
また、減速機４０と発電機６０との間に、制動手段としての遠心ブレーキ５０が配設されているので、遠心ブレーキ５０を、所定の条件で（ブレーキ軸５１の回転速度が所定速度以上となった場合に）作動させる構成とすることで、例えば、高速走行時において、羽根車２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの回転速度が必要以上に高くなることを防止することができるとともに、発電機６０に伝達される動力（発電機６０の入力軸の過回転）を抑制することができ、発電機６０やユニット各部の破損や損傷等を防止することができ、各部を適切に保護することができる。
【００５６】
また、発電ユニット１０を電気自動車１に搭載することで、高価（約8,000円／ｋｇ）な２次電池（バッテリ２）の搭載量を減らすことも可能となり、電気自動車１の大幅なコストダウンを図ることができる。
【００５７】
また、発電ユニット１０が搭載された電気自動車１によれば、回生時（制動時）に走行用のモータ４で発電された電力がバッテリ２に充電される方法と同様の方法により、発電ユニット１０の発電機６０で発電された電力がバッテリ２に充電される。したがって、制動時だけでなく、走行中にバッテリ２への補充電を持続的に行うことができ、１充電当たりの走行航続距離を伸ばすことができる。発電ユニット１０がフロントグリル１ａ背面に設置されるので、車両の外観や乗車スペースに影響を与えることのない実用的な電気自動車を実現することができる。
【００５８】
なお、上記実施の形態に係る発電ユニット１０では、変速機４０、遠心ブレーキ５０、及び発電機６０が、羽根車２０Ａの回転軸２１の方向に延設されている場合について説明したが、図５に示すような別の実施の形態を採用することができる。
【００５９】
別の実施の形態に係る発電ユニット１０Ａでは、風洞体１１の上に、減速機４０、遠心ブレーキ５０、及び発電機６０が配設され、羽根車２０Ａの回転軸２１と減速機４０の入力軸４４とが、回転力伝達手段３０Ａ、すなわち、羽根車２０Ａの回転軸２１に取り付けられたプーリ３５ａ、減速機４０の入力軸４４に取り付けられたプーリ３５ｂ、プーリ３５ａ、３５ｂ間を連結するベルト３６により連結された構成とすることができる。
【００６０】
発電ユニット１０Ａによれば、当該発電ユニットの幅をコンパクトに構成することができ、車幅が狭い小型車両（軽自動車等）へ搭載することが容易なユニット構造とすることができる。また一方で、風洞体１１の上に、減速機４０、遠心ブレーキ５０、及び発電機６０が配設されるので、風洞体１１の横幅を大きくすることができ、走行風の各風導部１２、１３、１４への取り込み効率を高めることができる。なお、風洞体１１の下に、減速機４０、遠心ブレーキ５０、及び発電機６０が配設される構成とすることもできる。
【００６１】
また、上記実施の形態に係る発電ユニット１０では、風洞体１１が３段の風導部１２、１３、１４で構成されているが、風導部の段数は、これに限定されるものではなく、軽自動車などの小型車両の場合には、２段としたり、トラック、バス等の大型車両の場合には、４段以上とすることも可能である。
【００６２】
また、上記実施の形態に係る発電ユニット１０、１０Ａにおいては、減速比が固定された減速機４０が採用されているが、別の実施の形態では、ベルト式無段変速機や歯車シンクロメッシュ式の変速機（有段変速機）なども採用され得る。当該変速比の制御を行うために、制御装置を別途設け、該制御装置の記憶部に、発電機６０の発電電圧と変速比との関係が設定された制御マップ、当該変速比、羽根車２０Ａの回転軸２１からの動力（トルク及び回転速度）に応じた変速制御を行うためのプログラムなどを記憶させて使用することができる。
【００６３】
なお、この場合に、発電機６０で発電された電力が、前記制御装置や変速機（無段変速機や有段変速機）に供給される構成にすれば、前記制御装置や変速機などの作動に必要な電力を、当該発電ユニット外からの電源に依存する必要がなく、ユニット各部への電力供給を、当該車載用発電ユニット内で完結することができ、自己完結型の電力供給システムとすることができ、車両への搭載が容易となる。
【符号の説明】
【００６４】
１  電気自動車
２  バッテリ
１０、１０Ａ  発電ユニット
１１  風洞体
１２、１３、１４  風導部
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ  羽根車
４０  減速機
５０  遠心ブレーキ
６０  発電機
【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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