電気自動車

【課題】運転系統とは別系統の運動補助装置を車内に設け、その装置を操作することによって生じる運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することにより、電気自動車の走行・操作等に利用することである。
【解決手段】車輪を駆動する主蓄電池１４が搭載された電気自動車において、乗員用の運動補助装置１８ａ、１８ｂ、前記運動補助装置１８ａ、１８ｂによって作動される発電機と、その発電機によって得られた電力を蓄電する操作用蓄電池から成る発電・蓄電ユニット１９を設けた構成とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、乗員の運動不足解消のための運動のエネルギーを電気エネルギーに変換し、車両の走行・操作系の装備品の駆動に利用するようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
長時間自動車を運転する場合の運転者の運動不足解消のために、運転席の床面に足こぎペダル式のアクセル装置を装備した自動車が知られている（特許文献１）。このアクセル装置は、運転者がペダルをこぐ運動量に応じて自動車の駆動力を制御するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の足こぎペダル式のアクセル装置をこぐことによって発生する運動エネルギーは、スロットル弁の開閉エネルギー等に消費され、自動車の駆動源のエネルギーとして回収・利用することはできない。したがって、運転者の運動不足の解消には有益であっても、自動車の駆動源のエネルギーの補給には無益である。
【０００５】
また、運転者の運動不足の解消には役立っても、他の乗員の運動不足の解消には役立たない。さらに、長距離の運転時にはかえって運転者に過負荷となり、また危険回避のための急加速などの対応が困難である等の問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は運転系統とは別系統の運動補助装置を車内に設け、その装置を操作することによって生じる運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することにより、電気自動車の走行・操作等に利用することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、この発明は、車輪その他の車両各部を駆動する駆動源となる主蓄電池が搭載された電気自動車において、乗員用の運動補助装置、前記運動補助装置によって作動される発電機、前記発電機によって得られた電力を回収する回収用蓄電池を備え、前記運動補助装置が乗員の座席近傍に設置された構成を採用したものである。
【０００８】
前記の電気自動車を運行している場合、乗員は必要に応じて運動補助具を操作して運動を行うことにより、運動不足を解消することができる。これと同時に、前記運動によって発電機が回転される。その回転によって発電された電力は回収用蓄電池に蓄電され、自動車の運行に必要な電力として利用される。
【０００９】
前記の回収用蓄電池としては、車輪駆動モータ以外の車両の操作系の装備品（アクセル、ステアリング、ブレーキ、エアコン等）を駆動する操作用蓄電池を利用するのが一般的であるが、前記主蓄電池を回収用蓄電池として用い、回収電力を主蓄電池に蓄電するようにしてもよい。また、回収電力を主蓄電池と操作用蓄電池の両方に蓄電するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
乗員の座席近くに設置された運動補助装置を乗員が適宜操作することにより、自動車内の乗員の運動不足を解消することができる。運動補助装置によって作動される発電機を備えていることにより、乗員の運動エネルギーを電気ネルギーに変換することができ、その電気エネルギーを回収することにより、車両の走行・操作系の装備品の駆動等に利用することができる。
【００１１】
運動エネルギーを電気エネルギーとして回収・蓄電することにより、例えば、燃料切れのような場合でも、最寄りの給電所まで走行可能となる。また、自己発電が可能であり、高効率であることから、航続距離を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態１の電気自動車の概略側面図である。
【図２】図２（ａ）は、運動補助具の斜視図、図２（ｂ）はその正面図である。
【図３】図３は、他の運動補助具の斜視図である。
【図４】図４は、その他の運動補助具の斜視図である。
【図５】図５は、電気系統のブロック図である。
【図６】図６は、インホイールモータの側面図である。
【図７】図７（ａ）及び図７（ｂ）は、実施形態２の電気自動車の概略平面図である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｃ）は、実施形態３の電気自動車の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
[実施形態１]
【００１４】
図１に示したように、実施形態１に係る電気自動車１１は、それぞれインホイールモータ形式のモータ１２を備えた４個の車輪１３を有する４輪駆動自動車である。これらの車輪１３その他の車両各部を駆動する駆動源となる主蓄電池１４がボディ１５の内部のシャーシ（図示省略）上に設置される。
【００１５】
前部座席１６及び後部座席１７に座った乗員のつま先が届く範囲の床面上にそれぞれ床面設置型の運動補助装置１８ａ及び発電・蓄電ユニット１９が設置される。また、後部座席１７の天井部には天井設置型等の運動補助装置１８ｂ及び発電・蓄電ユニット１９が設けられる。
【００１６】
ボディ１５内部の適宜位置にコントローラ２０（図５参照）が設けられる。また、全部の車輪１３又は一部の車輪１３に操作系ユニット３０が設けられる。操作系ユニット３０は、運転者の指令に基づき制御される車輪１３の減加速、操舵、制動等の操作を行うアクセル、ステアリング、ブレーキ等の操作系の装備品を含む。
【００１７】
前記の運動補助装置１８ａ、１８ｂは、乗員が着席した姿勢で操作できるものであり、運転操作とは無関係に乗員の運動不足解消の一手段として使用されるものである。床面設置型の運動補助装置１８ａは、図２（ａ）（ｂ）に示したように、一対の足こぎ式回転ペダル２１、前記ペダル２１によって回転される回転軸２２及び回転軸２２を支持するケーシング２３により構成される。左右のペダル２１に左右の足を乗せ、足を回転させる足こぎ運動を行うと回転軸２２が回転する。
【００１８】
前記の一対の足こぎ式回転ペダル２１、前記ペダル２１によって回転される回転軸２２によって運動操作入力部３９が構成される。
【００１９】
前記ケーシング２３の内部に前記の発電・蓄電ユニット１９が設けられる。この発電・蓄電ユニット１９は、発電機２５と操作用蓄電池２６とから成り、発電機２５のロータが前記回転軸２２に固定され、運動操作入力部３９の回転軸２２の回転に伴って直流電力が発電される。発電機２５の出力側は操作用蓄電池２６と主蓄電池１４に電気的に接続され（図５参照）、発電機２５によって発電された電力を回収・蓄電する。
【００２０】
操作用蓄電池２６及び主蓄電池１４はともに回収用蓄電池としての役目を担う。発電された電力を操作用蓄電池２６にのみ回収・蓄電するようにしてもよい。この場合は、操作用蓄電池２６のみが回収用蓄電池としての役目を果たす。
【００２１】
なお、発電・蓄電ユニット１９をケーシング２３の外部に設け、その外部において回転軸２２に発電機２５のロータを固定するようにしてもよい。
【００２２】
図３に示した床面設置型の他の運動補助装置１８ａは、足踏み式上下動ペダル２７、その先端部にボール継手２８を介して連結された上下方向の連接ロッド２９、連接ロッド２９の上端が回転自在に連結されたクランク３１及びクランク３１の回転軸３２により構成される。回転軸３２の一端部はケーシング３３に挿通される。回転軸３２の他端部には手動輪３４が設けられる。ケーシング３３の内部に発電・蓄電ユニット１９が設けられることは前記の場合と同様である。
【００２３】
前記の足踏み式上下動ペダル２７、ボール継手２８、連接ロッド２９、クランク３１及び回転軸３２によって運動操作入力部３９が構成される。
【００２４】
前記ペダル２７はその中間部が支軸２７ａによって揺動自在に支持されている。その上に両足又は片足を載せ、前後両端部を上下方向に揺動させることにより連接ロッド２９を上下動させることができる。連接ロッド２９の上下動によりクランク３１、回転軸３２が回転される。手動輪３４は回転の当初において連接ロッド２９とクランク３１の位置関係が死点にある場合に、回転を付勢するために操作される。また、手動輪３４は回転の途中においてクランク３１が死点を円滑に通過させるフライホイールの作用も行う。
【００２５】
図４に示した天井設置型の運動補助装置１８ｂは、回転軸３５に巻き付けた操作紐３６、回転軸３５を支持するケーシング３７、ケーシング３７の内部において前記回転軸３５に付設された戻しばね３８とから成る。操作紐３６の下端に取手３６ａが設けられる。取手３６ａを引き下げると操作紐３６が巻き戻され、回転軸３５が回転される。最下端において取手３６ａの力を緩めると戻しばね３８によって回転軸３５が逆転され、操作紐３６が巻き戻される。
【００２６】
この場合も前記ケーシング３７の内部に発電・蓄電ユニット１９が設けられる。前記の回転軸３５、操作紐３６及び戻しばね３８によって運動操作入力部３９が構成される。
【００２７】
図示の場合、運動補助装置１８ｂを後部座席１７の天井部分に設けるようにしているが、前部座席１６又は全座席の天井部分に設けてもよい。
【００２８】
図５は前記電気自動車の電力系統を示している。主蓄電池１４の電力は主駆動系統４０によって各車輪１３のモータ１２に供給され、また主操作系統４１によって各操作系ユニット３０に供給される。これらの電力供給の制御は、コントローラ２０に搭載されたＣＰＵを含むワイヤハーネス４５、４６により制御される。
【００２９】
また、前記の各発電機２５によって発電された回収電力を主蓄電池１４に蓄電するために、発電機２５と主蓄電池１４の間に充電系統４２が設けられる。
【００３０】
発電機２５ごとに設けられた操作用蓄電池２６には、発電機２５によって得られた回収電力の一部を蓄電し、その蓄電された電力を駆動系統４３によって各モータ１２に供給するようにしている。この場合は、回収された電力を、主蓄電池１４と操作用蓄電池２６に振り分けて蓄電するようにしているが、操作用蓄電池２６にのみ回収・蓄電するようにしてもよい。
【００３１】
前記操作用蓄電池２６の電力は、操作系統４４によって操作系ユニット３０に供給される。操作系ユニット３０の諸作用は、コントローラ２０に搭載されたＣＰＵを含むワイヤハーネス４６により制御される。
【００３２】
なお、図６は、前記インホイールモータ形式のモータ１２の具体的形状を示している。このモータ１２は、図示のように、モータ部４８、減速部４９及び車輪ハブ部５０を備えたものである。
【００３３】
実施形態１の電気自動車１１は以上のようなものであり、通常の走行時は主蓄電池１４からの電力が、主駆動系統４０（図５参照）により各車輪１３のモータ１２へ、また主操作系統４１により操作系ユニット３０へそれぞれ供給される。
【００３４】
乗員が運動不足解消のために、運動補助具１８ａ、１８ｂを操作すると、発電機２５おいて発電が行われる。その電力は充電系統４２を経て主蓄電池１４に蓄電され、同時に操作用蓄電池２６に蓄電される。操作用蓄電池２６に蓄電された電力は、駆動系統４３を経てモータ１２に供給されるか、又は操作系統４４を経て操作系ユニット３０に供給される。
【００３５】
このようにして、運動補助具１８ａ、１８ｂによって発生された運動エネルギーは無駄に消費されることなく、車両側に電気エネルギーとして回収され、その運行に利用される。
[実施形態２]
【００３６】
前記の実施形態１の場合は、４輪自動車の全車輪１３にインホイールモータ形式のモータ１２を設けたものであったが、実施形態２の場合は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、車体設置型のモータ５１を使用している。
【００３７】
図７（ａ）の場合は、車輪１３ごとにモータ５１を設け、モータ５１が減速機５２、ドライブシャフト５３及びハブ５４を介して車輪１３に連結されている。図７（ｂ）の場合は、一対の前車輪、一対の後車輪ごとに１台ずつモータ５１を設け、それぞれのモータ５１がデファレンシャルギヤ５５、各車輪１３に対応したドライブシャフト５３及びハブ５４を介して各車輪１３に連結されている。
【００３８】
前記いずれの場合も、前記実施形態１に示した運動補助具１８ａ又は１８ｂを所要の座席に設けている。実施形態１の場合と同様に、主蓄電池１４及び操作用蓄電池２６を備え、これらの蓄電池１４、２６に回収・蓄電した電力を自動車の走行に利用するようにしている。
[実施形態３]
【００３９】
実施形態３は、図８（ａ）から（ｃ）に示したように、左右一対の前車輪１３にモータ１２、５１を設け、後車輪１３は従動輪となっている。図８（ａ）はホイールインモータ形式のモータ１２、同（ｂ）は車輪１３ごとの車体搭載形式のモータ５１、同（ｃ）は一対の前車輪１３について１台のモータ５１設け、デファレンシャルギヤ５５によって左右に振り分けるようにしている。その詳細は、前記実施形態２の場合と同様である。
【００４０】
また、運動補助装置１８ａ、１８ｂを備え、主蓄電池１４及び操作用蓄電池２６に電力を回収・蓄電することは前記の場合と同様である。
【符号の説明】
【００４１】
１１電気自動車
１２モータ
１３車輪
１４主蓄電池
１５ボディ
１６前部座席
１７後部座席
１８ａ、１８ｂ運動補助装置
１９発電・蓄電ユニット
２０コントローラ
２１足こぎ式回転ペダル
２２回転軸
２３ケーシング
２５発電機
２６操作用蓄電池
２７足踏み式上下動ペダル
２７ａ支軸
２８ボール継手
２９連接ロッド
３０操作系ユニット
３１クランク
３２回転軸
３３ケーシング
３４手動輪
３５回転軸
３６操作紐
３６ａ取手
３７ケーシング
３８戻しばね
３９運動操作入力部
４０主駆動系統
４１主操作系統
４２充電系統
４３駆動系統
４４操作系統
４５ワイヤハーネス
４６ワイヤハーネス
４８モータ部
４９減速部
５０車輪ハブ部
５１モータ
５２減速機
５３ドライブシャフト
５４ハブ
５５デファレンシャルギヤ

【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪その他の車両各部を駆動する駆動源となる主蓄電池が搭載された電気自動車において、乗員用の運動補助装置、前記運動補助装置によって作動される発電機、前記発電機によって得られた電力を回収する回収用蓄電池を備え、前記運動補助装置が乗員の座席近傍に設置されたことを特徴とする電気自動車。
【請求項２】
前記運動補助装置が、回転操作入力部を有することを特徴とする請求項１に記載の電気自動車。
【請求項３】
前記回転操作入力部として、足こぎ式回転ペダルと、これによって回転される回転軸を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。
【請求項４】
前記回転操作入力部として、足踏み式上下動ペダルと、これによって回転されるクランク機構及びそのクランク機構によって回転される回転軸を備えたことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。
【請求項５】
前記回転操作入力部として、回転軸に巻き付けた操作紐と、前記回転軸に付設された巻き戻しばねを備えたことを特徴とする請求項２に記載の電気自動車。
【請求項６】
前記回収用蓄電池として、車両の操作系の装備品を駆動する操作用蓄電池又は前記主蓄電池のいずれか又は両方を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電気自動車。
【請求項７】
前記主蓄電池を含む駆動系統と、操作用蓄電池を含む操作系統が別系統であることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電気自動車。
【請求項８】
前記操作系統にアクセル、ステアリング、ブレーキ、エアコンが含まれることを特徴とする請求項７に記載の電気自動車。
【請求項９】
前記駆動用蓄電池によって駆動されるモータが、インホイールモータ形式であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電気自動車。
【請求項１０】
前記駆動用蓄電池によって駆動されるモータが、車輪ごとに車体に設置され、前記モータが減速機、ドライブシャフト及びハブを介して当該車輪に連結されたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電気自動車。
【請求項１１】
前記駆動用蓄電池によって駆動されるモータが、一対の車輪について１台ごと設置され、前記モータが減速機、デファレンシャルギヤ、各車輪に対応したドライブシャフト及び車輪ごとのハブを介して各車輪に連結されたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の電気自動車。

【図１】