(57)【要約】  本発明は、負荷から分離された、風力による充電ユニット（１ａ、１ｂ）を有する電力供給システムを備える電気で作動される乗物に関する。電力供給ユニットは、交流負荷を供給するためのインバータを有する１つ以上のエネルギー貯蔵装置を有する。２つのこのような電力供給ユニット（ＰＳ１、ＰＳ２）は、駆動負荷を供給するために電気自動車の用途で使用される。インターミディエイトセクション（５）および出力結合器を通って作動するときの電力供給ユニットは、システムの再充電ユニットから完全に分離した負荷に供給する。それにより、エネルギー貯蔵装置は航続範囲を広げるのに役立つ。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータ、モータ速度コントローラ、ギヤおよびブレーキ機構、加速手段を有する電気自動車であって、
風力発電機を有する風力による充電システムを備える電力供給システムと、
インバータおよび整流器または電圧コントローラを含む直列および／または並列構成で接続されるエネルギー貯蔵装置を有する２つ以上の電力供給ユニットと、
インターミディエイトセクションと、
結合器と、バイパススイッチと
を有する電気自動車であって、
前記駆動モータへの供給は、前記電力供給ユニット間で分配され、そして前記インターミディエイトセクションは、前記駆動モータに供給するために、前記電力供給ユニットＰＳ１の１つからの出力を前記結合器に接続し、そして同時に前記風力発電機からの入力を、もう一方の電力供給ユニットＰＳ２内のバッテリを再充電するために接続し、そして再充電システムを前記乗物の駆動負荷から完全に分離することによってこの逆が成立する電気自動車。
【請求項２】
作動の最初の半サイクルにおいて、電力供給ユニットＰＳ１からの出力は前記駆動モータの入力に接続され、電力供給ユニットＰＳ２の入力は前記風力発電機の出力に再充電のために接続され、そして、次の半サイクルにおいて、電力供給ユニットＰＳ１からの入力は、前記風力発電機の出力に再充電のために接続され、そして電力供給ユニットＰＳ１からの出力は、前記駆動モータに接続され、それによって前記再充電システムおよび前記駆動モータの完全な分離を保持するような方法で前記インターミディエイトセクションは作動する、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
駆動モータ、モータ速度コントローラ、ギヤおよびブレーキ機構、加速手段を有する電気自動車であって、
風力発電機を有する風力による充電システムを備える電力供給システムと、
電圧コントローラを含むエネルギー貯蔵装置を有する電力供給ユニットと、
インターミディエイトセクションと、
結合器と、
バイパススイッチとを含み、
前記駆動モータへの供給は前記電力供給ユニット間で分配され、そして、前記インターミディエイトセクションは、その作動の第１の半サイクルの間、電力供給ユニットＰＳ１の前記エネルギー貯蔵装置は並列構成に設定され、再充電のために前記風力発電機の出力に接続され、同時にもう一方の電力供給ユニットＰＳ２の前記エネルギー貯蔵装置は、直列構成に設定され、もう一方の風力発電機が自由回転に保たれながら、前記駆動モータに供給するために接続され、そして第２の半サイクルの間、上記動作の逆が、前記再充電システムを前記駆動負荷から完全に分離することによって成立する電気自動車。
【請求項４】
前記インターミディエイトセクションは２つの軸を備え、一方の軸上には、一方の電力供給ユニットの前記エネルギー貯蔵装置が接続された接点部材が取り付けられ、もう一方の軸上には、もう一方の電力供給ユニットの前記エネルギー貯蔵装置が接続された接点部材が取り付けられ、一方の軸には、ロックおよびピン装置を有し、その装置は、作動させたとき前記エネルギー貯蔵装置が直列構成でその軸に接続されるように設定する、請求項３に記載の電気自動車。
【請求項５】
前記風力による充電システムからの入力は、向かい風が弱いためにごくわずかであり、完全に取り外された前記再充電ユニットおよび空転する前記インターミディエイトセクションを有する電力供給システムをさらに有し、インバータおよび整流器を有し、または電力供給ユニット内の１組のエネルギー貯蔵装置とともに、前記駆動モータの入力に直接接続される電圧コントローラを有する前記電力供給ユニットが、バイパススイッチを通って並列にされている、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項６】
前記風力による充電システムからの入力は、向かい風が弱いためにごくわずかであり、完全に取り外された前記再充電ユニットおよび空転する前記インターミディエイトセクションを有する電力供給システムをさらに有し、インバータおよび整流器を有し、または電力供給ユニット内の１組のエネルギー貯蔵装置とともに、前記駆動モータの入力に直接接続される電圧コントローラを有する前記電力供給ユニットが、バイパススイッチを通って並列にされており、前記軸の１つに接続された前記エネルギー貯蔵装置が、前記乗物を作動する前に、ロックおよびピン装置によって手動で直列構成に設定されている、請求項３に記載の電気自動車。
【請求項７】
前記インターミディエイトセクションは、電気機械式または電子式ユニットとして設計される、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項８】
前記インターミディエイトセクションは、前記電力供給ユニットからの出力および前記風力発電機からの入力が接続される２つ以上の接点部材を有する、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項９】
前記接点部材は、極性間で絶縁部で分割されている導体材料でできており、モータで駆動される共通のまたは別の軸上に配置されている、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１０】
前記風力による充電システムが、前記乗物に着脱可能に取り付けられ乗物が動いている間、最大の向かい風を受けるために適切に位置を定められている、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１１】
着脱可能に取付け可能とは、前記風力による充電システムは前記電力供給システムから切り離されるか、または、車両から完全に取り去るまたは取り外される、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１２】
風力発電機を有する風力による充電システムと、
インバータおよび整流器または電圧コントローラを含む直列および／または並列構成で接続されるエネルギー貯蔵装置を有する２つ以上の電力供給ユニットと、
インターミディエイトセクションと、
結合器と、
バイパススイッチと
を有する電力供給システムであって、
前記駆動モータへの供給は、前記電力供給ユニット間で分配され、そして前記インターミディエイトセクションは、前記駆動モータに供給するために、ひとつの前記電力供給ユニットＰＳ１からの出力を前記結合器に接続し、そして同時に前記風力発電機からの入力を、もう一方の電力供給ユニットＰＳ２内の前記バッテリを再充電するために接続し、そして前記再充電システムを前記負荷から完全に分離することによってこの逆が成立する電力供給システム。
【請求項１３】
風力発電機を有する風力による充電システムと、
電圧コントローラを含むエネルギー貯蔵装置を有する電力供給ユニットと、
インターミディエイトセクションと、
結合器と、
バイパススイッチと
を有する電力供給システムであって、
前記駆動モータへの供給は、前記電力供給ユニット間で分配され、そして前記インターミディエイトセクションは、その作動の第１の半サイクルの間、電力供給ユニットＰＳ１の前記エネルギー貯蔵装置は、並列構成に設定され、再充電のために前記風力発電機の出力に接続され、同時に、もう一方の電力供給ユニットＰＳ２の前記エネルギー貯蔵装置は、直列構成に設定され、もう一方の風力発電機が自由回転に保持されながら、前記駆動モータに供給するために接続され、そして、第２の半サイクルの間、上記動作の逆が、前記再充電システムを前記負荷から完全に分離することによって成立する電力供給システム。
【請求項１４】
前記結合器は、すべての半サイクル中に受けた前記インターミディエイトセクションからの出力を結合するように適切に配置され、前記駆動モータに必要な電流を供給するコンデンサまたはウルトラキャパシタを備える、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１５】
前記インターミディエイトセクションは、電気機械式または電子式ユニットとして設計されている、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１６】
前記インターミディエイトセクションは２つ以上の接点部材を有しており、その接点部材に前記電力供給ユニットからの出力および前記風力発電機からの入力が接続されている、請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１７】
前記接点部材は、両極間で絶縁部によって分割される導体材料でできており、モータで駆動される共通または別の軸上に配置されている、請求項１〜１６のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１８】
前記エネルギー貯蔵装置は、前記風力発電機によるバッテリの完全充電の後にコンデンサが浮動電圧を受けるように前記コンデンサと統合された前記バッテリである、請求項１〜１７のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１９】
請求項１２または１３に記載の電力供給システムを備える、産業または家庭での使用を目的とする風車。
【請求項２０】
前記負荷から完全に分離される、風力による再充電ユニットを備えた電力供給システムを作動する方法であって、
作動の最初の半サイクルにおいて、ＰＳ１からの出力は前記負荷の入力に接続し、そして同時に、前記ＰＳ２の入力は再充電のために前記風力発電機の出力に接続し、そして、次の半サイクルにおいて、ＰＳ１の入力は再充電のために前記風力発電機の出力に接続し、そして同時に、ＰＳ２からの出力は前記負荷に接続し、前記再充電システムおよび負荷の完全な分離を維持するというような方法で前記インターミディエイトセクションを作動させるステップと、
インターミディエイトセクションでの切り替えによる中断を避ける結合器で、前記ＰＳ１および前記ＰＳ２からの供給を結合するステップと
を含む方法。
【請求項２１】
前記負荷から完全に分離される、風力による再充電ユニットを備えた電力供給システムを作動する方法であって、
その作動の第１の半サイクルの間、電力供給ユニットＰＳ１の前記エネルギー貯蔵装置は、並列構成に設定され、再充電のため前記風力発電機の出力に接続され、同時に、もう一方の電力供給ユニットＰＳ２の前記エネルギー貯蔵装置は、直列構成で設定され、もう一方の風力発電機が自由回転に保持されながら前記負荷に供給するために接続され、そして第２の半サイクルの間、上記動作の逆が、前記再充電システムを前記駆動負荷から完全に分離することによって成立するように前記インターミディエイトセクションを作動させるステップと、
インターミディエイトセクションでの切り替えによる中断を避ける結合器で、ＰＳ１およびＰＳ２からの供給を結合するステップと
を含む方法。
【請求項２２】
請求項１〜２１のうちいずれか一項に記載し、および添付図面によって実質的に説明および図示した電気自動車。
【請求項２３】
請求項１〜２２のうちいずれか一項に記載し、および添付図面によって実質的に説明および図示した電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷から分離される、風力による充電ユニットを有する電気作動の電力供給システムに関する。
【０００２】
この発明は、電気的に作動し風力エネルギーを、エネルギー貯蔵装置を充電するのに利用する備えがあるいかなるシステムにも利用される。本発明は、風車および電気自動車への適用に関連する。本発明は、より詳細には、原動機が直流または交流モータである乗物に関連する。該乗物は、道路用、海用または道路と海の組合せ用であってもよい。この発明は、ハイブリッド式の乗物に適用することもできる。
【０００３】
明瞭かつ簡潔にするために、以下の説明は、電気自動車、より詳細には、二輪車について主に言及されている。ここで、原動機は交流モータまたは直流モータである。これは、本発明の範囲を制限するものではない。
【背景技術】
【０００４】
電気自動車では、トラクション出力は、エネルギー蓄積装置、極めて一般的には１組のバッテリから得られる。電気自動車の特徴は、速度と航続範囲が制限されるということである。速度を高め航続範囲を伸ばすために、大きなバッテリパックを採用するが、これによって、バッテリのコストが高くなったり、バッテリを段積みするために必要なスペースが大きくなったりするのに加え、乗物の総重量が増加するといった不利益が生ずる。
【０００５】
電気自動車の速度および航続範囲を改良するために、様々な方法が用いられてきた。これには、バッテリパックを充電するのに乗物の回生エネルギーを有効利用すること、バッテリを充電するのに、太陽エネルギー、および風洞内に位置する１つ以上のタービンを有する大きくて扱いにくい風力発電機ユニットあるいは上記方法の組み合わせを活用することが含まれる。回生エネルギーの使用から得られる再充電電力は、負荷を駆動するためにバッテリによって消費される損失を補うのには十分ではない。同様に、太陽エネルギーおよび風洞システム内の大きくて扱いにくい風力発電機を使用するのは、大きなバッテリパックの再充電電力の要求条件および上記のシステムを設置するスペースの要求条件からみて、実行可能ではないと常に分かっていた。
【０００６】
再充電ユニットを有する電気自動車に対する、本発明と同じ発明者による特許文献１および特許文献２が、参考として本明細書に組み込まれる。特許文献１および特許文献２において、様々な解決策が、乗物が動いている間にバッテリを再充電し、負荷を駆動するとき消費されたバッテリエネルギーを充填するのに追求されてきた。乗物が動いている間にバッテリの再充電を行うとき、駆動負荷は、風力発電機のような再充電ユニットの出力に影響を与え、バッテリのオンライン充電に影響を及ぼす。乗物の速度は変動するので、バッテリの放電の頻度を予測するのは不可能だった。加速に基づいて、バッテリエネルギーは消耗し、そして、バッテリの再充電開始のための限界がバッテリの闇値電圧として保持された。負荷を供給するバッテリがその闇値電圧まで消耗するときはいつでも、再充電ユニットはバッテリを充電するためにバッテリに取って代わる。その間に、負荷は既に充電されたバッテリに接続され、乗物の動きは中断されない。しかし、予想不可能な負荷変動に起因して、バッテリの充電と放電との間にはいつも不整合が生じる。充電ユニットは、バッテリの充電により長い時間を消費し、一方、負荷を通ってバッテリを放電するのにかかる時間は非常に短い。そしてまた、充電ユニットは負荷によって直接に影響されるので、バッテリが負荷に放電するのと同じ瞬間にバッテリを充電するのは非常に難しい。これは、バッテリパックのオンライン充電によって所望の航続範囲を達成する際に問題となった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】５６９／ＣＨＥ／２００６号明細書
【特許文献２】９０３／ＣＨＥ／２００８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
比較的簡単な構造によって、バッテリの限界を改良しようという試みがなされてきた。その改良は、バッテリからの電流の取出しを可能な範囲まで最小化すること、バッテリ充電電流の遮断を防止または減らすこと、そして風力作動のバッテリ再充電システムを乗物の駆動負荷から完全に分離し、風力作動バッテリ充電システムの作動を確実に一定にすることによるものである。
【０００９】
電気自動車の場合、風力発電機は、乗物が動いている間、存在する向かい風によって作動する。交通が混雑している地域で乗物が動く場合、ドライバは、風力発電機を使用するかまたは風力発電機を係合することなく乗物を走らせるかを選択できる。
【００１０】
明確かつ簡潔にするため、以下の説明では、二輪電気自動車の電力供給ユニットおよびエネルギー貯蔵装置としてのバッテリの場合について考えることにする。しかし、燃料電池のような他の種類の貯蔵ユニットもまた使用可能である。電気自動車は、駆動モータ、モーター速度コントローラ、ギヤおよびブレーキ機構、加速手段のような通常の構成部品も備えている。
【００１１】
負荷を駆動するのに必要な電力は、２つ以上の電力供給ユニットから得られる。速度および航続範囲のような負荷要求条件は顧客が指定するものであり、それに基づいてシステムは設計される。二輪車の場合には、２つの電力供給ユニットが使用され、ＰＳ１およびＰＳ２として示されている。各電力供給ユニットは、直列／並列または組合せで接続された１つまたは複数のバッテリを有しており、乗物での必要とされる航続範囲によって決まる。バッテリ（すなわち）エネルギー貯蔵装置は、好ましくは同一の種類および仕様のものである。電力供給ユニットは、交流負荷へ供給するためのインバータを含む。直流負荷に対しては、反転出力が整流化されて負荷に与えられるか、または単に、その出力は電圧コントローラを通って供給される。
電力供給ユニット内のバッテリは、アキュムレータユニットが適切な１組のコンデンサと統合されるように設計されている。アキュムレータユニットと統合されているコンデンサは、そのコンデンサが、風力発電機ユニットでバッテリが完全に充電された後に利用可能な浮動電圧を受けるように作動する。これにより、バッテリが速く消耗するのが防止される。電力供給ユニット内に存在するインバータまたは電圧コントローラにより、負荷要求に基づく交流または直流出力がそれぞれ確実に一定で安定したものになる。
【００１２】
負荷は、インターミディエイトセクションおよび出力結合器を通って電力供給ユニットの出力に接続されている。負荷要求がＰＳ１およびＰＳ２で分配されるようにシステムは設計されている。このように負荷が分配されることによって、負荷に接続されているバッテリの部分放電が可能となる。それゆえ、バッテリは完全には負荷されない。これによってバッテリの寿命が延びることになる。インターミディエイトセクションは、モータによって回転する単一または複数の軸上にいくつかの接点を有するように特に設計されたユニットであり、ＰＳ１またはＰＳ２内のバッテリを再充電するために、ＰＳ１とＰＳ２との間で風力発電機ユニットの出力を切り替える。同様に、インターミディエイトセクションは、ＰＳ１とＰＳ２との間で負荷も切り替える。２つの半サイクルの間にインターミディエイトセクションで実行される動作は、お互いに独立しており、このことによって、風力発電機の性能が負荷の変動によって影響されることがなくなる。
この働きのため、バッテリ供給ユニットのバッテリは、闇値レベルに達するまで消耗されたままにされることはない。バッテリは、インターミディエイトセクションによって、各半サイクル間の切れ目において再充電モードに入れられる。出力結合器は、インターミディエイトセクションからの出力を結合し、負荷を駆動するために要求電流を供給するユニットである。インターミディエイトセクションが、ＰＳ１を風力発電機に接続させるときはいつでも、ＰＳ２からの出力は結合器に与えられる。同様に、ＰＳ２が風力発電機に接続されるときはいつでも、ＰＳ１からの出力は結合器に与えられる。この切替は、ＰＳ１およびＰＳ２からの出力が、結合器において常に利用可能であるような頻度で起る。結合器は、完全負荷要求がいかなる瞬間においても常に満足されるように作動する。負荷および再充電ユニットは、お互いに干渉することなく別々に作動するようになっている。このように、乗物の航続範囲は大きく向上する。風力発電機ユニット、電力供給ユニット（ＰＳ１、ＰＳ２、・・・・）、インターミディエイトセクション、出力結合器によって、乗物の電力供給システムは作られている。再充電ユニットは、本明細書全体を通して、風力発電機および充電ユニットに対して類似物として使用される。
【００１３】
このシステムは、乗物が風力発電機を係合することなく、混雑した地域内を動いている状況でも大変に有用であるが、これはバッテリが、乗物が動いているいかなる時点でも、完全には負荷されないという事実に起因する。これは、広い航続範囲まで乗物を運転できることにもつながる。電力供給ユニットのバッテリが完全に消費された後でも、本発明者が以前の明細書で開示したように、乗物内でバッテリを積み上げるためのモジュラー化された引き出しのような装置のおかげで、バッテリ交換は大変に簡単で容易である。その装置がプラグおよびソケット装置であり、事故に耐えられものでもあるからである。
【００１４】
電力供給システムの第２の実施形態では、１組の風力発電機がエネルギー貯蔵装置を再充電するために使われている。風力発電機の１つは、他の風力発電機が自由に回転している間いかなる瞬間においても電力供給ユニット（ＰＳ１またはＰＳ２）を再充電する。これによって、単一の風力発電機だけが連続負荷されるのは避けられる。インターミディエイトセクションは風力発電機ユニットに接続するが、その方法は、あらゆる瞬間において、エネルギー貯蔵装置を並列に結合して再充電をするものである。同時に、インターミディエイトセクションは、装置を直列結合して駆動モータ（すなわち）負荷に電圧コントローラを通して接続する。エネルギー貯蔵装置を並列および直列に結合することは、インターミディエイトセクションのすべての半サイクルに対して達成される。同様に、風力発電機間での再充電の切り替えはすべての半サイクルの間で達成される。負荷は、結合器を通して乱れの無い電圧供給を受ける。
【００１５】
交通が混雑した中での乗物の走行では、速度が制限され、十分な向かい風を受けないため、風力発電機はその目的では役立たないかもしれない。したがって、乗物は、風力発電機ユニットなし、または風力発電機を係合せずに電力供給システムを利用することになる。第１の実施形態では、再充電ユニットが使用されていないとき、バイパススイッチを作動しＰＳ１およびＰＳ２を並列にする。インターミディエイトセクションは切ったままである。このシステムは、役立つものであり、上記の状況においても大変に有用である。それは、バッテリが十分には負荷されず、負荷が、乗物の動くあらゆる時点でＰＳ１およびＰＳ２の間で分配されるということに起因する。第２の実施形態においては、再充電回路が使用されていないとき、バイパススイッチを使用し、ＰＳ１およびＰＳ２を並列にする。本実施形態において、ＰＳ１およびＰＳ２のバッテリの直列および並列構成は、インターミディエイトセクションを通って達成される。インターミディエイトセクションは、１つの軸に「ロックおよびピン」装置を有する。そして、その装置の操作によって、軸の接点を切り替え、バッテリの直列構成をそれに接続させる。ここで、バイパススイッチのオプションを使用して、ＰＳ１およびＰＳ２を並列にすることができ、インターミディエイトセクションはアイドル状態に保たれる。バッテリの前記組合せは、電圧コントローラ（直流駆動モータの場合に使用される）に接続される。消耗したバッテリユニットは、バッテリ再充電ステーションのバッテリ貯蔵モジュールのプラグおよびソケット装置を用いて容易に交換できる。これは、交通混雑地域で距離をカバーして乗物を運転することに結びつく。
【００１６】
負荷からの完全分離を有し、風力による再充電ユニットを備えた電力供給システムを作動する方法は、次のステップを含んでいる。つまり、この方法は、作動の最初の半サイクルにおいて、ＰＳ１からの出力は駆動モータの入力に接続し、そして同時に、ＰＳ２の入力は再充電のために風力発電機の出力に接続し、そして、次の半サイクルにおいて、ＰＳ１の入力は再充電のために風力発電機の出力に接続し、そして同時に、ＰＳ２からの出力は駆動モータに接続し、再充電システムおよび駆動モータの完全な分離を維持するというような方法でインターミディエイトセクションを作動させるステップと、インターミディエイトセクションでの切り替えによる中断を避ける結合器で、ＰＳ１およびＰＳ２からの供給を結合するステップとを含んでいる。
【００１７】
このシステムは、ボートの推進のために大変有用であることが分かっている。というのは、海上では巨大な風力エネルギーが利用できるからである。
【００１８】
電力供給システムのもう１つの実施形態は、コンデンサーバンクが電力供給システム内のバッテリモジュールに全体として置き換わることである。これにより、風力発電機内で発生された電圧をインターミディエイトセクションを通してグリッドに直接供給することが可能となる。インターミディエイトセクションは負荷を風力発電機から完全に分離し、そのため、風力発電機の性能は負荷変動によって影響されない。これは風車に容易に適応でき、巨大な羽根および取付け構造体を避けることによって、風車の建設を簡単なものとする。この風力作動充電ユニット付きの電力供給システムはまた、家電製品等に電力を供給するための家庭向け電力供給システムとして容易に採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】二輪車に組み込まれた、単一の風力発電機を有する電力供給システムを示す。
【図２】四輪車に組み込まれた、２つの風力発電機を有する電力供給システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
二輪車用の図１の風力発電機（１）は、着脱可能に取り付けられ、乗物が動いている間に吹く向かい風によって定格速度まで発電機を作動させるように、向かい風に向かう乗物内で適切に位置を定められている。図示の実施例では、ファン付きの風力発電機は、図に示すように乗物の前側部分に位置を定められている。同様に、中乗物または重乗物の場合、風力発電機は、向かい風が最大となるように位置を定められる。乗物設計に基づき、風力発電機を代わりの位置に置くことも可能である。
【００２１】
電力供給ユニットは、プラグおよびソケット接続を有するモジュラー型の引き出しに置かれる直列および／または並列結合のバッテリ（２）を有する。インバータ（３）が、交流負荷への供給のためにバッテリに接続され、またはインターミディエイトセクション（５）を通って直流負荷への供給のために整流器（４）と結合される。抑圧コンデンサ（９）は、インターミディエイトセクションのブラシに発生する可能性のあるスパークを抑えるために使用される。インターミディエイトセクションの作動サイクルは以下のようである。第１の半サイクルの間は、インターミディエイトセクションは、負荷への供給のためにＰＳ１の出力を結合器に接続し、ＰＳ２のバッテリを再充電するために風力発電機から入力を接続する。第２の半サイクルの間には、その反対が起り、すなわち、ＰＳ２の出力が負荷に接続され、風力発電機ユニットからの入力は、再充電のためにＰＳ１のバッテリに接続される。両半サイクルの間、負荷および風力発電機ユニットは、連結されず互いに完全に分離されている。インターミディエイトセクションの接点部材（５ａ）および（５ｂ）が各々、ＰＳ１を負荷に、およびＰＳ２を風力発電機に接続しているように見ることができる。上記接点部材の位置は、５ａがＰＳ１を風力発電機に、５ｂがＰＳ２を負荷に接続するように入れ替えられる。インターミディエイトセクションが低回転数のときに、出力電圧の揺らめきが発生するが、インターミディエイトセクションの軸回転数を増加させると揺らめきは消える。揺らめきが消える回転数は、インターミディエイトセクションの定格回転数として決定される。インターミディエイトセクションは電気機械式または電子式ユニットとして設計することができる。結合器（６）は、一組のコンデンサーであり、インターミディエイトセクションが作動する間、ＰＳ１およびＰＳ２から電力供給を受ける。結合器によって、全く中断しない負荷への連続的な供給フローが確実なものになる。モータ速度コントローラ（７）が、駆動モータ（８）の作動を制御するのに用いられる。風力発電機の電圧レギュレータ（１０）は、ＰＳ１またはＰＳ２内のバッテリが十分に充電されたときにはいつでも、風力発電機からＰＳ１またはＰＳ２への供給を切るように作動する。これにより、発電機が連続的に負荷されるのが防止される。交通混雑地域での乗物使用に対して、風力発電機は再充電には役立たない。したがって、風力発電機は乗物から取り外すことができる。バイパススイッチ（１１）を操作することによって、電力供給ユニットは並列化され負荷に接続される。ＰＳ１およびＰＳ２の消耗したバッテリは、乗物内のバッテリ貯蔵モジュールのプラグおよびソケット装置によって、バッテリ供給ステーションならどこででも簡単に入れ替えられる。
【００２２】
図２にシステムを示すが、そのシステムでは、電力供給ユニット（ＰＳ１およびＰＳ２）の再充電が２つの風力発電機（１ａ）および（１ｂ）によって分配されている。風力発電機（１ａ）および（１ｂ）は、着脱可能に取り付けられ、かつ向かい風に向かって適切に位置を定められている。いかなる瞬間でも、風力発電機の１つは、電力供給ユニットを再充電するのに係わっている。本実施形態における電力供給ユニットＰＳ１は、１組のバッテリ（２ａ）および電圧コントローラ（２ｃ）に関連している。同様に、電力供給ユニットＰＳ２は、１組のバッテリ（２ｂ）および電圧コントローラ（２ｃ）に関連している。インターミディエイトセクション（５）は、そのセクションの作動の半サイクルの間、ＰＳ１のバッテリユニット（２ａ）は、接点部材（５ａ）によって並列化され、再充電のため５ｃを通って風力発電機（１ａ）に接続されるように設計されている。同様に、風力発電機（１ｂ）が休止モードに入り自由に回転する間、ＰＳ２のバッテリユニット（２ｂ）は、５ｂを通って直列に接続され、駆動モータに供給する。
【００２３】
第２の半サイクルにおいて、ＰＳ１のバッテリ（２ａ）は５ｂを通って直列に接続され、駆動モータ（８）に供給し、同時にＰＳ２内のバッテリは５ａを通って並列化され、風力発電機（１ａ）が休止モードで自由に回転しながら、風力発電機（１ｂ）から再充電電圧を受ける。この運転によって、風力発電機は連続的には負荷されない。インターミディエイトセクションの接点は図２に示す。２本の軸はインターミディエイトセクションにおいて、モータによって同時に通常は回転させられる。各接点部材（５ａ）、（５ｂ）、（５ｃ）は、それらに接続された極性とその極性を分けるための絶縁部を有する導電材料でできている。直列接続される電力供給ユニット（ＰＳ１またはＰＳ２）は駆動モータに電圧コントローラ（２ｃ）を通って供給する。
再充電ユニットがない場合、バイパススイッチ（１１）を作動させる。軸の１つには「ロックおよびピン」装置（１４）が備えられている。この装置は、手動で作動させたとき、バッテリを直列構成でそれに接続させる。ここで、バイパススイッチを利用することができ、ＰＳ１とＰＳ２の両方を並列化し電圧コントローラを通って負荷に接続する。バイパススイッチが使用されるとき、インターミディエイトセクションも作動されない。インターミディエイトセクションは、空き接点として働いているにすぎない。
【００２４】
ギヤおよびブレーキ機構、加速手段等の知られている電気自動車のあらゆる構成部品が、上記の乗物で利用可能である。
【００２５】
本発明は、本明細書で開示された構造を参照して説明したが、本発明は、記載した細部に限定されるものではなく、本出願は、添付の請求項の範囲および改良の趣旨内にある限り、任意の修正および変更を含むことを意図される。
【符号の説明】
【００２６】
１  風力発電機
１ａ  風力発電機
１ｂ  風力発電機
２  バッテリ
３  インバータ
４  整流器
５  インターミディエイトセクション
５ａ  接点部材
５ｂ  接点部材
５ｃ  接点部材
６  結合器
７  モータ速度コントローラ
８  駆動モータ
９  抑圧コンデンサ
１０  電圧レギュレータ
１１  バイパススイッチ
１４  ロックおよびピン装置
【図２】
2013513351.tif 000003
【図１】
2013513351.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータ、モータ速度コントローラ、ギヤおよびブレーキ機構、加速手段を有する電気自動車であって、
風力発電機を有する風力による充電システムを備える電力供給システムと、
インバータおよび整流器または電圧コントローラを含む直列および／または並列構成で接続されるエネルギー貯蔵装置を有する２つ以上の電力供給ユニットと、
インターミディエイトセクションと、
結合器と、バイパススイッチと
を有する電気自動車であって、
前記駆動モータへの供給は、前記電力供給ユニット間で分配され、そして前記インターミディエイトセクションは、前記駆動モータに供給するために、前記電力供給ユニットＰＳ１の１つからの出力を前記結合器に接続し、そして同時に前記風力発電機からの入力を、もう一方の電力供給ユニットＰＳ２内のバッテリを再充電するために接続し、そして再充電システムを前記乗物の駆動負荷から完全に分離することによってこの逆が成立する電気自動車。
【請求項２】
作動の最初の半サイクルにおいて、電力供給ユニットＰＳ１からの出力は前記駆動モータの入力に接続され、電力供給ユニットＰＳ２の入力は前記風力発電機の出力に再充電のために接続され、そして、次の半サイクルにおいて、電力供給ユニットＰＳ１からの入力は、前記風力発電機の出力に再充電のために接続され、そして電力供給ユニットＰＳ１からの出力は、前記駆動モータに接続され、それによって前記再充電システムおよび前記駆動モータの完全な分離を保持するような方法で前記インターミディエイトセクションは作動する、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
駆動モータ、モータ速度コントローラ、ギヤおよびブレーキ機構、加速手段を有する電気自動車であって、
風力発電機を有する風力による充電システムを備える電力供給システムと、
電圧コントローラを含むエネルギー貯蔵装置を有する電力供給ユニットと、
インターミディエイトセクションと、
結合器と、
バイパススイッチとを含み、
前記駆動モータへの供給は前記電力供給ユニット間で分配され、そして、前記インターミディエイトセクションは、その作動の第１の半サイクルの間、電力供給ユニットＰＳ１の前記エネルギー貯蔵装置は並列構成に設定され、再充電のために前記風力発電機の出力に接続され、同時にもう一方の電力供給ユニットＰＳ２の前記エネルギー貯蔵装置は、直列構成に設定され、もう一方の風力発電機が自由回転に保たれながら、前記駆動モータに供給するために接続され、そして第２の半サイクルの間、上記動作の逆が、前記再充電システムを前記駆動負荷から完全に分離することによって成立する電気自動車。
【請求項４】
前記インターミディエイトセクションは２つの軸を備え、一方の軸上には、一方の電力供給ユニットの前記エネルギー貯蔵装置が接続された接点部材が取り付けられ、もう一方の軸上には、もう一方の電力供給ユニットの前記エネルギー貯蔵装置が接続された接点部材が取り付けられ、一方の軸には、ロックおよびピン装置を有し、その装置は、作動させたとき前記エネルギー貯蔵装置が直列構成でその軸に接続されるように設定する、請求項３に記載の電気自動車。
【請求項５】
前記風力による充電システムからの入力は、向かい風が弱いためにごくわずかであり、完全に取り外された前記再充電ユニットおよび空転する前記インターミディエイトセクションを有する電力供給システムをさらに有し、インバータおよび整流器を有し、または電力供給ユニット内の１組のエネルギー貯蔵装置とともに、前記駆動モータの入力に直接接続される電圧コントローラを有する前記電力供給ユニットが、バイパススイッチを通って並列にされている、請求項１に記載の電気自動車。
【請求項６】
前記風力による充電システムからの入力は、向かい風が弱いためにごくわずかであり、完全に取り外された前記再充電ユニットおよび空転する前記インターミディエイトセクションを有する電力供給システムをさらに有し、インバータおよび整流器を有し、または電力供給ユニット内の１組のエネルギー貯蔵装置とともに、前記駆動モータの入力に直接接続される電圧コントローラを有する前記電力供給ユニットが、バイパススイッチを通って並列にされており、前記軸の１つに接続された前記エネルギー貯蔵装置が、前記乗物を作動する前に、ロックおよびピン装置によって手動で直列構成に設定されている、請求項３に記載の電気自動車。
【請求項７】
前記インターミディエイトセクションは、電気機械式または電子式ユニットとして設計される、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項８】
前記インターミディエイトセクションは、前記電力供給ユニットからの出力および前記風力発電機からの入力が接続される２つ以上の接点部材を有する、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項９】
前記接点部材は、極性間で絶縁部で分割されている導体材料でできており、モータで駆動される共通のまたは別の軸上に配置されている、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１０】
前記風力による充電システムが、前記乗物に着脱可能に取り付けられ乗物が動いている間、最大の向かい風を受けるために適切に位置を定められている、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１１】
着脱可能に取付け可能とは、前記風力による充電システムは前記電力供給システムから切り離されるか、または、車両から完全に取り去るまたは取り外される、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の電気自動車。
【請求項１２】
風力発電機を有する風力による充電システムと、
インバータおよび整流器または電圧コントローラを含む直列および／または並列構成で接続されるエネルギー貯蔵装置を有する２つ以上の電力供給ユニットと、
インターミディエイトセクションと、
結合器と、
バイパススイッチと
を有する電力供給システムであって、
前記駆動モータへの供給は、前記電力供給ユニット間で分配され、そして前記インターミディエイトセクションは、前記駆動モータに供給するために、ひとつの前記電力供給ユニットＰＳ１からの出力を前記結合器に接続し、そして同時に前記風力発電機からの入力を、もう一方の電力供給ユニットＰＳ２内の前記バッテリを再充電するために接続し、そして前記再充電システムを前記負荷から完全に分離することによってこの逆が成立する電力供給システム。
【請求項１３】
風力発電機を有する風力による充電システムと、
電圧コントローラを含むエネルギー貯蔵装置を有する電力供給ユニットと、
インターミディエイトセクションと、
結合器と、
バイパススイッチと
を有する電力供給システムであって、
前記駆動モータへの供給は、前記電力供給ユニット間で分配され、そして前記インターミディエイトセクションは、その作動の第１の半サイクルの間、電力供給ユニットＰＳ１の前記エネルギー貯蔵装置は、並列構成に設定され、再充電のために前記風力発電機の出力に接続され、同時に、もう一方の電力供給ユニットＰＳ２の前記エネルギー貯蔵装置は、直列構成に設定され、もう一方の風力発電機が自由回転に保持されながら、前記駆動モータに供給するために接続され、そして、第２の半サイクルの間、上記動作の逆が、前記再充電システムを前記負荷から完全に分離することによって成立する電力供給システム。
【請求項１４】
前記結合器は、すべての半サイクル中に受けた前記インターミディエイトセクションからの出力を結合するように適切に配置され、前記駆動モータに必要な電流を供給するコンデンサまたはウルトラキャパシタを備える、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１５】
前記インターミディエイトセクションは、電気機械式または電子式ユニットとして設計されている、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１６】
前記インターミディエイトセクションは２つ以上の接点部材を有しており、その接点部材に前記電力供給ユニットからの出力および前記風力発電機からの入力が接続されている、請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１７】
前記接点部材は、両極間で絶縁部によって分割される導体材料でできており、モータで駆動される共通または別の軸上に配置されている、請求項１〜１６のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１８】
前記エネルギー貯蔵装置は、前記風力発電機によるバッテリの完全充電の後にコンデンサが浮動電圧を受けるように前記コンデンサと統合された前記バッテリである、請求項１〜１７のうちいずれか一項に記載の電力供給システム。
【請求項１９】
請求項１２または１３に記載の電力供給システムを備える、産業または家庭での使用を目的とする風車。
【請求項２０】
前記負荷から完全に分離される、風力による再充電ユニットを備えた電力供給システムを作動する方法であって、
作動の最初の半サイクルにおいて、ＰＳ１からの出力は前記負荷の入力に接続し、そして同時に、前記ＰＳ２の入力は再充電のために前記風力発電機の出力に接続し、そして、次の半サイクルにおいて、ＰＳ１の入力は再充電のために前記風力発電機の出力に接続し、そして同時に、ＰＳ２からの出力は前記負荷に接続し、前記再充電システムおよび負荷の完全な分離を維持するというような方法で前記インターミディエイトセクションを作動させるステップと、
インターミディエイトセクションでの切り替えによる中断を避ける結合器で、前記ＰＳ１および前記ＰＳ２からの供給を結合するステップと
を含む方法。
【請求項２１】
前記負荷から完全に分離される、風力による再充電ユニットを備えた電力供給システムを作動する方法であって、
その作動の第１の半サイクルの間、電力供給ユニットＰＳ１の前記エネルギー貯蔵装置は、並列構成に設定され、再充電のため前記風力発電機の出力に接続され、同時に、もう一方の電力供給ユニットＰＳ２の前記エネルギー貯蔵装置は、直列構成で設定され、もう一方の風力発電機が自由回転に保持されながら前記負荷に供給するために接続され、そして第２の半サイクルの間、上記動作の逆が、前記再充電システムを前記駆動負荷から完全に分離することによって成立するように前記インターミディエイトセクションを作動させるステップと、
インターミディエイトセクションでの切り替えによる中断を避ける結合器で、ＰＳ１およびＰＳ２からの供給を結合するステップと
を含む方法。
【国際調査報告】
2013513351.tif 000005
2013513351.tif 000006