(57)【要約】【課題】車両走行中に効率よくエネルギーを回生することができる車両用発電システムを提供する。【解決手段】本発明の車両用発電システム１は、車両ホイル２２に取り付けられるゴム製のタイヤ本体２１と、タイヤ本体２１の内部または内周面に組み込まれ、タイヤ本体２１の変形に応じて伸縮し発電する高分子を用いた人工筋肉３とを備えることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両ホイルに取り付けられるゴム製のタイヤ本体と、
前記タイヤ本体の内部または内周面に組み込まれ、前記タイヤ本体の変形に応じて伸縮し発電する高分子を用いた人工筋肉と、
を備えることを特徴とする車両用発電システム。
【請求項２】
前記人工筋肉は、前記タイヤ本体のトレッド部の内部に組み込まれる請求項１に記載の車両用発電システム。
【請求項３】
前記人工筋肉は、前記タイヤ本体の周方向に等間隔に配置される請求項１または２に記載の車両用発電システム。
【請求項４】
さらに、前記人工筋肉が発電した電力を蓄える蓄電部が前記車両ホイル内に配置されており、前記蓄電部は前記車両ホイル内に配置された電気電子機器に電力を供給する請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両における発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、車両において、様々なエネルギー回生方法が考えられている。例えば特開２００５−５２５２６５号公報（特許文献１）に記載のシステムでは、タイヤの内部に圧電材料を組み込み、タイヤの変形に応じて圧電材料が歪み、それにより発電している。これにより、車両走行中に発電することができる。
【特許文献１】特開２００５−５２５２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記システムでは、圧電素子自体が脆弱であるため、圧電素子を複合化して強度を補わなくてはならない。この場合、複合化する分、圧電材料が占める割合が減少する。つまり、従来のシステムでは、タイヤ内という極限られたスペースにおいて、タイヤ変形に耐えうる強度または柔軟性を保ちつつ発電効率を向上させることは困難であった。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、車両走行中のタイヤの変形を利用し、効率よくエネルギー回生できる車両用発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の車両用発電システムは、車両ホイルに取り付けられるゴム製のタイヤ本体と、タイヤ本体の内部または内周面に組み込まれ、タイヤ本体の変形に応じて伸縮し発電する高分子を用いた人工筋肉と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
人工筋肉は、人工的に作られた筋肉であり、例えば、電力が供給されると伸縮する機能を有する。そして、人工筋肉の伸縮を利用して発電すること（機械エネルギーを電気エネルギーに変換すること）が可能である。高分子を用いた人工筋肉は、タイヤ（地面）からの外力に対応可能な高い柔軟性および強度を有するため、複合化する必要がなく、外力を受ける全面で効率よく発電することができる。この人工筋肉をタイヤ本体に組み込み、人工筋肉がタイヤの回転によって伸縮し、それにより発電する。人工筋肉は、複合化による面積ロスが生じず、タイヤの変形を全面で受け、効率よく発電する。本発明の車両用発電システムによれば、極限られたスペースであっても車両走行中に効率よくエネルギーを回生することができる。
【０００７】
ここで、人工筋肉は、タイヤ本体のトレッド部内部に組み込まれることが好ましい。タイヤ本体のトレッド部は、直接地面から力を受けて変形するため、そこに人工筋肉を組み込むことで、人工筋肉の伸縮（発電）はより促進される。また、人工筋肉は、タイヤ本体の周方向に等間隔に配置されてもよい。これにより、転動による発電の偏りを抑えることができる。
【０００８】
また、本発明の車両用発電システムは、人工筋肉が発電した電力を蓄える蓄電部が車両ホイル内に配置されており、その蓄電部が車両ホイル内に配置された電気電子機器に電力を供給してもよい。つまり、人工筋肉で発電した電力を車両ホイル内に配置した蓄電部に蓄え、その電力を、車両ホイル内に配置された電気電子機器（例えば、モータなど）に供給する。これにより、発電した電力を伝送ロスすることなく効率よく利用することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車両用発電システムによれば、車両走行中に効率よくエネルギーを回生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００１１】
本実施形態の車両用発電システム１について図１〜図４を参照して説明する。図１は、車両用発電システム１の概略構成を示す図である。図２は、タイヤ本体２１内における人工筋肉３（ＳＲＩ社製）の配置を示す図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図４は、人工筋肉３を示す図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、車両用発電システム１は、タイヤ本体２１と、人工筋肉３と、蓄電部４と、を備えている。タイヤ本体２１は、ゴム製であり、外周面が地面に接地するトレッド部２１ａと、サイドウォール部２１ｂとからなっている。タイヤ本体２１は、ホイル２２に取り付けられている。
【００１３】
人工筋肉３は、図４に示すように、高分子膜３１と、高分子電極３２、３３とを備えている。高分子膜３１は、ゴム状の膜であり、誘電性エラストマからなっている。高分子電極３２、３３は、炭素微粒子を混ぜた高分子からなる伸縮可能な電極（導電性膜）であり、高分子膜３１を挟むように高分子膜３１の両面（上面と底面）に配置されている。本実施形態の人工筋肉３は、静電容量の変化を利用した静電式であり、その厚さは１０〜２００μｍ程度である。
【００１４】
人工筋肉３は、外力を受けて、高分子膜３１の延在方向に伸び（図４の矢印参照）厚さ方向が薄くなると、電極面積が大きくなり電極間距離が小さくなる。つまり、高分子電極３２、３３間の静電容量が大きくなる。そして、外力が弱まり、人工筋肉３自体の弾力により形状が復元すると、静電容量が小さくなる。つまり、人工筋肉３は、伸縮することで電荷を変化させ発電する。
【００１５】
人工筋肉３は、図２および図３に示すように、タイヤ本体２１のトレッド部２１ａ内部に複数組み込まれている。これら人工筋肉３は、タイヤ本体２１の周方向に等間隔に配置されている。各人工筋肉３は、一方の面がトレッド部２１ａの外周面に対向するように配置されている。なお、人工筋肉３は、タイヤ本体２１の内周面に設けられていても良い。
【００１６】
車両走行時、主にタイヤ本体２１の接地部位は、潰れる方向に変形する。そして、少なくともタイヤ本体２１の接地部位の内部に組み込まれた人工筋肉３はこの変形により伸び、接地部位が回転により移動することで復元する。つまり、人工筋肉３は、タイヤ本体２１の変形に応じて伸縮し、発電する。
【００１７】
蓄電部４は、キャパシタ４１と、電池４２とを備えている。蓄電部４は、各人工筋肉３と周知の配線技術により電気的に接続されている。キャパシタ４１は、平滑コンデンサであり、人工筋肉３の高分子電極３２、３３に接続されている。電池４２は、キャパシタ４１と後述するモータ５に接続されており、キャパシタ４１で平滑された電力を充電し、且つ、モータ５に電力を供給する。蓄電部４は、ホイル２２内に配置されている。
【００１８】
本実施形態において、車両用発電システム１は、ホイル２２内に配置されたモータ５（図示省略）に電力を供給している。モータ５は、蓄電部４から供給された電力により駆動し、タイヤの回転駆動に寄与している。そして、モータ５が、タイヤ本体２１を回転させ、また発電が行われる。このように、本実施形態では、効果的なエネルギーサイクルを実現している。モータ５は、例えば４ＷＤ車やハイブリッド車にも適用できる。
【００１９】
以上、本実施形態によれば、タイヤ内という極限られたスペースであっても、人工筋肉３の全面を発電に寄与させることができるため、車両走行中に効率よくエネルギーを回生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】車両用発電システム１の概略構成を示す図である。
【図２】タイヤ本体２１内における人工筋肉３の配置を示す図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】人工筋肉３を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：車両用発電システム、２１：タイヤ本体、２１ａ：トレッド部、２２：ホイル、
３：人工筋肉、４：蓄電部、５：モータ（電気電子機器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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