特許 7153700 充電式電気自動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-05

(45)【発行日】2022-10-14

(54)【発明の名称】充電式電気自動車

(51)【国際特許分類】

   B60L 7/12 20060101AFI20221006BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

B60L7/12 Q

B60L50/60

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020171878

(22)【出願日】2020-10-12

(65)【公開番号】P2022063555

(43)【公開日】2022-04-22

【審査請求日】2021-02-25

(73)【特許権者】

【識別番号】513066166

【氏名又は名称】猪坂 英一

(73)【特許権者】

【識別番号】513133055

【氏名又は名称】猪坂 光

(74)【代理人】

【識別番号】100084375

【弁理士】

【氏名又は名称】板谷 康夫

(74)【代理人】

【識別番号】100125221

【弁理士】

【氏名又は名称】水田 愼一

(74)【代理人】

【識別番号】100142077

【弁理士】

【氏名又は名称】板谷 真之

(72)【発明者】

【氏名】猪坂 英一

(72)【発明者】

【氏名】猪坂 光

【審査官】井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００１６９９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】実開昭５４－０４５０１０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１０１８９８５１６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｌ ７／１２

Ｂ６０Ｌ ５０／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電式電気自動車において、
当該自動車に搭載されたバッテリと、
前記バッテリの出力により駆動され車輪を駆動するモータと、
前記モータを走行用に制御するコントローラと、
複数の発電機と、
前記車輪の回転により前記複数の発電機の軸を各々回転駆動させる歯車対と、
前記複数の発電機の発電出力を入力とし、前記バッテリを充電するための直流出力を出力する充電器と、を備え、
前記歯車対は、前記車輪の車軸に固定された単一の主歯車と、前記主歯車に噛み合う増速用であって前記発電機の各々の軸に固定された複数の従歯車とから成り、複数の従歯車は、互いに増速度を異ならせていることを特徴とした充電式電気自動車。

【請求項2】

前記発電機が発電する負荷動作状態と、発電しない無負荷動作状態とを制御する発電制御器をさらに備え、
前記発電制御器は、前記車輪の回転数が所定値よりも少ない時は、前記複数の発電機の一部のみを負荷動作状態に、前記車輪の回転数が所定値よりも大きくなった時に、前記複数の発電機を負荷動作状態に制御することを特徴とした請求項１に記載の充電式電気自動車。

【請求項3】

前記従歯車は、大径で歯数の多い第１の従歯車と、前記第１の従歯車よりも小径で歯数の少ない第２の従歯車とを備え、
前記主歯車は、前記第１の従歯車と噛み合う第１の主歯車と、前記第２の従歯車と噛み合う第２の主歯車とを備え、
前記第１の従歯車が固定される前記発電機を第１の発電機とし、前記第２の従歯車が固定される前記発電機を第２の発電機とし、
前記車輪の回転数が所定値よりも少ない時で、一部のみが負荷動作状態とされる前記発電機は前記第１の発電機であることを特徴とした請求項２に記載の充電式電気自動車。

【請求項4】

前記複数の従歯車は、前記主歯車に対して、５～１０倍に増速するものとされていることを特徴とした請求項２又は３に記載の充電式電気自動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガソリンエンジンを搭載したハイブリッド車ではない、バッテリでのみ走行する充電式電気自動車であって、特に、走行時に車輪の回転により駆動される発電装置によりバッテリを充電する充電式電気自動車に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の充電式電気自動車は、満充電したバッテリで走行する航続距離がハイブリッド車に比べて長くないこと、搭載されるバッテリが大きい容積を占めること、等の問題がある。そこで、電気自動車の発電機として、自動車のプロペラシャフトと車輪の回転シャフトに複数の発電機を一体的に取り付け、走行中に発電機による発電電力を複数搭載したバッテリに適宜に切替充電することにより、家庭用電気での充電を不要とするものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１４３０８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような電気自動車の発電機においては、発電能率が良くないため、蓄電池だけでの走行の航続距離は長く取れない。また、車輪が回転している時は、複数の発電機が常時、発電動作状態にあり、走行用のモータにとって、特に起動低速時に大きな負荷となり、バッテリの消耗が激しく、航続距離は短いものとなる。

【0005】

本発明は、上記問題を解消するものであり、発電機の発電能率を向上し、走行しながらバッテリを能率良く充電でき、車に搭載しなければならないバッテリを小容量にでき、かつ航続距離を長くすることができる充電式電気自動車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】

【0006】

本発明は、充電式電気自動車において、
当該自動車に搭載されたバッテリと、
前記バッテリの出力により駆動され車輪を駆動するモータと、
前記モータを走行用に制御するコントローラと、
複数の発電機と、
前記車輪の回転により前記複数の発電機の軸を各々回転駆動させる歯車対と、
前記複数の発電機の発電出力を入力とし、前記バッテリを充電するための直流出力を出力する充電器と、を備え、
前記歯車対は、前記車輪の車軸に固定された単一の主歯車と、前記主歯車に噛み合う増速用であって前記発電機の各々の軸に固定された複数の従歯車とから成り、複数の従歯車は、互いに増速度を異ならせていることを特徴とするものである。

【0007】

上記において、前記発電機が発電する負荷動作状態と、発電しない無負荷動作状態とを制御する発電制御器をさらに備え、
前記発電制御器は、前記車輪の回転数が所定値よりも少ない時は、前記複数の発電機の一部のみを負荷動作状態に、前記車輪の回転数が所定値よりも大きくなった時に、前記複数の発電機を負荷動作状態に制御するものとすることが望ましい。

【0008】

上記において、前記従歯車は、大径で歯数の多い第１の従歯車と、前記第１の従歯車よりも小径で歯数の少ない第２の従歯車とを備え、
前記主歯車は、前記第１の従歯車と噛み合う第１の主歯車と、前記第２の従歯車と噛み合う第２の主歯車とを備え、
前記第１の従歯車が固定される前記発電機を第１の発電機とし、前記第２の従歯車が固定される前記発電機を第２の発電機とし、
前記車輪の回転数が所定値よりも少ない時で、一部のみが負荷動作状態とされる前記発電機は前記第１の発電機であることが望ましい。

【0009】

上記において、前記複数の従歯車は、前記主歯車に対して、５～１０倍に増速するものとされていることが望ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、車軸の回転を互いに増速度の異なる歯車対を介して複数の発電機に伝達し、発電動作させるので、走行の低速から高速まで、複数の発電機の個々の発電能率が向上し、走行しながらバッテリを能率良く充電することができ、バッテリを小容量にでき、かつ航続距離を長くすることができる。

【0011】

また、複数の発電機の発電動作に入るタイミングを車の走行速度に応じて調整すれば、走行用モータに大きな負荷が掛からないようになりバッテリの消耗が少なく、そのため、バッテリの消耗が少なくなり、上記効果をより一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態に係る充電式電気自動車の概念構成を示す斜視図。

【図2】上記充電式電気自動車の発電装置の駆動系を示す正面図。

【図3】上記発電装置の駆動系を示し、図２のＩＩ線断面図。

【図4】（ａ）は上記発電装置の駆動系における歯車対の第１従歯車の側面図、（ｂ）は同歯車対の第２従歯車の側面図。

【図5】実施例による充電式電気自動車における車速と車輪回転数の関係図。

【図6】実施例による充電式電気自動車における車速と発電機回転数の関係図。

【図7】実施例による充電式電気自動車における車速と発電力の関係図。

【図8】上記発電装置に用いられる発電機の一例を示すブロック図。

【図9】上記発電機の制御動作を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の一実施形態に係る充電式電気自動車について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る充電式電気自動車１の概念構成を示す。充電式電気自動車１は、前車輪４ａ、４ｂと、後車輪４ｃ、４ｄと、バッテリ２と、バッテリ２の出力により駆動される走行用のモータ３と、車輪の回転を駆動源としてバッテリ２を充電するために発電する発電装置５と、モータ３を走行用に制御するコントローラ６と、を備えている。発電装置５は、複数の発電機７，８と、後車輪４ｃ、４ｄの車軸４０の回転力を各発電機７，８に伝達する駆動系を成す歯車対９と、を備えている。バッテリ２として、例えばリチウムイオン電池を用い、モータ３として、例えば永久磁石式同期モータを用いることができる。

【0014】

また、充電式電気自動車１は、発電装置５の発電機７，８の発電出力（Ｐ）のインバータ／コンバータ回路１０Ｐを経た出力を入力としてバッテリ２を充電するための直流出力を出力する充電器１０を備えている。この充電器１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータと、バッテリの充電状態を検出し、それに応じてＡＣ／ＤＣコンバータを制御して充電制御を行う制御回路とを備える。この充電器１０は、既存の電気自動車（ＥＶ）に搭載したバッテリを充電するための、ＡＣ電源を入力としたプラグイン式の充電装置と同等の構成とされている。

【0015】

コントローラ６は、運転者又はＡＩによる運転制御に応じてバッテリ２を電源としてモータ３の駆動を制御する。モータ３はその回転出力により後車輪４ｃ、４ｄの車軸を回転駆動させる。本実施形態では、ステアリング走行のための前車輪４ａ、４ｂの車軸を発電用とし、後車輪４ｃ、４ｄを走行駆動用としたが、これに限られず、前車輪４ａ、４ｂを走行駆動用とし、後車輪４ｃ、４ｄの車軸を発電用としても構わない。また、前車輪４ａ、４ｂ、後車輪４ｃ、４ｄとも走行駆動用であっても構わない。これら発電機７，８、充電器１０、バッテリ２、コントローラ６は、いずれも車台１１(図２、図３参照)に搭載される。

【0016】

（発電装置の構成）
本実施形態の発電装置５は、２つのＡＣ発電機を備え、そのうちの一方を第１の発電機７、他方を第２の発電機８と言う。これら第１の発電機７及び第２の発電機８の各軸に、前車輪４ａ、４ｂの車軸４０の軸回転力を歯車対９により伝達する。歯車対９は、車軸４０に固定された主歯車９０と、主歯車９０に噛み合う増速用の第１の従歯車９１と第２の従歯車９２とから成る。ここに、第２の従歯車９２の方が、第１の従歯車９１よりも小径とされ、増速度を高くしている。これら従歯車９１，９２は、それぞれ第１の発電機７及び第２の発電機８の各軸に固定される。なお、発電機の数は、本実施形態の例に限られず、３個以上、例えば４個を用いてもよい。

【0017】

第１の発電機７及び第２の発電機８の発電出力(Ｐ)は、発電出力ケーブル５１を介し、さらにインバータ／コンバータ回路１０Ｐを経て充電器１０の発電出力受け端子（ＡＣ入力）１２に供給される。充電器１０の充電器出力端子（ＤＣ出力）１３は、充電器出力ケーブル１４を通してバッテリ２の充電入力端子２１に接続される。バッテリ２の出力は、バッテリ出力ケーブル２２を介してコントローラ６に供給される。

【0018】

充電式電気自動車１は、既存のプラグイン式の充電装置（図示なし）の充電コネクタを差し込み可能な充電口（充電リッド）１５と、充電口１５とバッテリ２の充電入力端子２１とを繋ぐ外部充電配線１６とを備える。必要に応じて、走行停止時に、充電口１５に充電装置（図示なし）の充電コネクタを差し込んで、外部ＡＣ電源から電源供給を受けてバッテリ２を充電することができる。また、走行停止時に、充電器１０の発電出力受け端子（ＡＣ入力）１２に、外部ＡＣ電源から直接、電源供給しても、バッテリ２を充電することができる。

【0019】

（発電装置の駆動系の構成）
図２、図３は、発電装置５の駆動系の構成を示す。図３では、一方の発電機７のみが表れている。発電装置５の駆動系を成す歯車対９において、主歯車９０は、その中心部が車軸４０に固定され、前車輪４ａ、４ｂ（例えば、直径７０ｃｍ）の外形よりも僅かに小さい外形（例えば、直径５０ｃｍ）を有し、外周面に軸方向で２つに分かれた第１の歯車９０ａ、第２の歯車９０ｂを有する。これら歯車９０ａ、９０ｂに、第１の従歯車９１及び第２の従歯車９２がそれぞれ噛み合う。これら従歯車９１，９２は、主歯車９０に比べ、小さい外形を有し、いずれも増速を図っており、それぞれ、例えば、直径１０ｃｍ、直径７ｃｍとされている。

【0020】

第１の従歯車９１は、第１の発電機７の軸７１に固定され、第２の従歯車９２は、第２の発電機８の軸８１に固定される。第１の従歯車９１は、第２の従歯車９１よりも大径で、歯数も多い。第２の従歯車９２は、第１の従歯車９１よりも小径で、歯数も少ない。各々の従歯車９１，９２は、主歯車９０に対して、５～１０倍に増速するものとされている。歯車対９の増速度は、小径の従歯車９２の方が、大径の従歯車９１よりも高くなる。主歯車９０は、軸心を通り、かつ軸心に直交する面（図２のＩＩ－ＩＩ線）で分割された２つの半円形部材により構成し、車軸４０を挟むように半円形部材の端面同士を突き合わせて連結することにより構成されればよい。

【0021】

図４（ａ）は発電装置５の駆動系における歯車対９の第１の従歯車９１を、図４（ｂ）は第２の従歯車９２を示す。これら従歯車９１，９２は、主歯車９０の歯車９０ａ、９０ｂに噛み合い、従歯車９１，９２の歯のピッチは同じにされている。なお、従歯車９１，９２の歯のピッチは、互いに異なるものであっても構わない。

【0022】

（発電装置の動作）
本実施形態の充電式電気自動車１における発電装置５の動作を説明する。バッテリ２は、外部ＡＣ電源から電源供給を受けた充電装置の充電コネクタを充電口１５に差し込んで予め充電させておく。充電されたバッテリ２の出力によりモータ３を駆動して走行を開始する。車の走行に伴なう車軸４０の回転とともに、歯車対９の比較的大径の主歯車９０が回転し、これに噛み合う比較的小径の第１の従歯車９１及び第２の従歯車９２が増速して回転駆動される。これにより、第１の発電機７の軸７１及び第２の発電機８の軸８１が回転駆動され、発電機７，８は、負荷動作状態、すなわち発電状態となる。

【0023】

ここに、第１の従歯車９１と第２の従歯車９２とは増速度を異なせているので、走行の低速から高速まで、発電機７，８の稼働に伴う走行用のモータ３に加わる負荷を低減でき、発電機７，８の個々の発電能率が向上し、走行しながらバッテリ２を能率良く充電することができ、バッテリ２の消耗を遅らせることができる。このため、そのため、車に搭載されるバッテリ２の容量が従来と同じであれば、フル充電されたバッテリ２だけによる航続距離を伸ばすことができる。なお、発電機７，８による発電出力（Ｐ）は、充電器１０に入力され、その充電器出力によりバッテリ２を充電する。また、車輪の回転数が極めて低速（例えば、車速１０ｋｍ／ｈ未満）では、いずれの発電機７，８も無負荷状態とすることが、モータ３に掛かる負荷を少なくする上で望ましい。

【0024】

（発電制御器を備えた実施例）
本実施形態の充電式電気自動車１において、第１の発電機７及び第２の発電機８は、発電制御器７９，８９(その詳細例は後述)を備えている実施例とすることが望ましい。発電制御器７９，８９は、車輪又は車軸４０の回転数信号（又は車速信号）を受けて、それに応じて各発電機７，８を、発電する負荷動作状態と、発電しない無負荷動作状態とに制御するものである。

【0025】

すなわち、発電制御器７９，８９は、前車輪４ａ、４ｂ又は車軸４０の回転数が所定値よりも少ない時（低速時）は、複数の発電機７，８の一方のみを負荷動作状態とし、車軸４０の回転数が所定値よりも大きくなった時に、複数の発電機７，８を負荷動作状態に制御する。ここに、本実施形態では、低速時に一方のみを負荷動作状態とする発電機は、増速度の低い第１の発電機７としているが、必ずしもそれに限られない。

【0026】

上記実施例による発電装置５の動作を説明する。充電されたバッテリ２の出力によりモータ３を駆動して走行を開始する。そのとき、車輪の回転数（車速）が所定値よりも少ない時は、発電制御器７９，８９の制御により、複数の発電機７，８のち一方のみを負荷動作状態とし、その後、車輪の回転数が所定値よりも大きくなった時に、他方の発電機も負荷動作状態として複数の発電機７，８を負荷動作状態に制御する。車輪の回転数が所定値よりも下がってきたときは、一方の発電機のみを負荷動作状態とする状態に戻す。発電機７，８による発電出力（Ｐ）は、充電器１０に入力され、その充電器出力によりバッテリ２を充電する。

【0027】

ここに、複数の発電機７，８のち一方のみを負荷動作状態とする発電機は、増速度の低い第１の発電機７とし、その後、他方の発電機も負荷動作状態とする発電機は、増速度の高い第２の発電機８とする。車輪の回転数が所定値よりも下がってきたときは、第１の発電機７のみを負荷動作状態に戻す。なお、車輪の回転数が極めて低速（例えば、車速１０ｋｍ／ｈ未満）では、いずれの発電機７，８も無負荷状態とすることが、モータ３に掛かる負荷を少なくする上で望ましい。なお、車の走行開始とともに、一部の発電機が負荷動作状態とされるものであっても構わない。

【0028】

このように、複数の発電機７，８の負荷状態を、車輪の回転数（車速）に応じて選択して時系列的に制御しているため、発電機７，８の稼働に伴う走行用のモータ３に加わる負荷を可及的に低減でき、バッテリ２の消耗を遅らせることができる。そのため、車に搭載されるバッテリ２の容量が従来と同じであれば、フル充電されたバッテリ２だけによる航続距離をより一層、伸ばすことができる。

【0029】

ここに、例えば、４０ｋｗｈのバッテリ２を搭載したとき、従来では航続距離が３００ｋｍ（燃費測定のＪＣ０８モードにおいて）であるのに対し、上記実施例では、それよりも長い航続距離を得ることができる。また、小容量の例えば３０ｋｗｈのバッテリ２を搭載して、上記と同等の航続距離を得ることができる。しかるに、低速時から第１の発電機７及び第２の発電機８が共に負荷動作状態であると、走行用のモータ３に大きく負荷がかかり、バッテリ２の消耗が激しくなり、バッテリ２での航続距離を大きく取れない。

【0030】

（車速と車輪回転数等の関係）
図５は、実施例による充電式電気自動車１における車速と車輪回転数の関係を示す。車速の増加に伴い車輪回転数が上がり、実施例では、車速が０から、例えば１０ｋｍ／ｈまでの低速時には、発電装置５が発電しない無負荷状態とし、車速が１０ｋｍ／ｈを越えると、発電装置５の一方の第１の発電機７が発電する負荷状態とし、その後、車速が、例えば４０ｋｍ／ｈを越えると、発電装置５の第２の発電機８も発電する負荷状態、すなわち両方の発電機７，８を負荷状態とする。減速時には、車速が、例えば４０ｋｍ／ｈを下回ると、第２の発電機８を無負荷状態とし、第１の発電機７のみを負荷状態とする。さらに車速が１０ｋｍ／ｈを下回ると、第１の発電機７も無負荷状態とする。

【0031】

図６は、実施例による充電式電気自動車１における車速と発電機回転数の関係を示す。同図において、太線グラフは、負荷状態となる車速が時速１０ｋｍ／ｈを越えた範囲での第１の発電機７の軸回転を示し、細線グラフは、負荷状態となる時速４０ｋｍ／ｈを越えた範囲での第２の発電機８の軸回転を示している。第２の発電機８の軸回転は、第１の発電機７のそれよりも大きくなっている。

【0032】

図７は、実施例による充電式電気自動車１における車速と発電機の回転数・累計発電力の関係を示す。同図において、横軸は車速(時速)、縦軸(左)は発電機の回転数(棒グラフ)、縦軸(右)は発電機の累計発電力を示す。ここには、第1の発電機７のデータのみを示し、第２の発電機８のデータは省いているが、第２の発電機８の累計発電力は、第1の発電機７のそれよりも多くなる。ここに、例えば、車速１００ｋｍ／ｈで走行すれば、発電機７の回転数は、６９５０ｒｐｍとなり、７．５ｋｗｈの発電力が得られる。

【0033】

（発電機の一例）
図８は、発電装置５に用いられる発電機７，８の一例を示す。ここには、第１の発電機７のみを示す。第２の発電機８も同等のものが用いられる。この例による発電機７は、ブラシレス交流発電機であり、発電機７の軸７１は、駆動される主歯車９０に噛み合う第１の従歯車９１により矢印に示すように回転駆動される。発電機７は、環状の固定子７Ｓと、固定子７Ｓの内方にあり軸７１に固定される円柱状の回転子７Ｒとを備える。固定子７Ｓは、発電出力用の電機子コイル７２と、励磁コイル７３とを備える。回転子７Ｒは、界磁コイル７４と、励磁電機子コイル７５と、整流器７６とを備える。電機子コイル７２及び励磁コイル７３は固定子コアに分離して巻かれ、界磁コイル７４及び励磁電機子コイル７５は、回転子コアに分離して巻かれる。整流器７６は、励磁電機子コイル７５に生成された電流を整流して界磁コイル７４に供給する。

【0034】

励磁コイル７３と励磁電機子コイル７５は、励磁機を構成し、電機子コイル７２と界磁コイル７４は、発電機そのものを構成し、電機子コイル７２は交流発電出力Ｐを生成する。交流発電出力Ｐの出力ライン中には励磁用変流器７７，７８を備え、それらの出力は発電制御器７９及び整流器を介して励磁コイル７３に供給される。発電制御器７９は、車軸４０の回転速度を検出するセンサからの信号（又は車速信号）を受けて動作し、車速に応じて励磁コイル７３への励磁電流を制御するものである。

【0035】

このような構成の発電機７において、励磁コイル７３に給電され励磁状態（オン）のとき、励磁電機子コイル７５が回転されると、励磁電機子コイル７５に起電力が生成され、その起電力でもって界磁コイル７４に通電させる（初期動作時は、残留磁束が有効に機能する）。このとき、界磁コイル７４が回転していると、電機子コイル７２に交流発電出力Ｐが生成される。励磁コイル７３に給電されることなく非励磁状態（オフ）のときは、電機子コイル７２に交流発電出力Ｐは生成されない。ここに、発電制御器７９が、車軸４０の回転速度信号（又は車速信号）に応じて、励磁コイル７３へ励磁電流を流さないことで、発電機７は発電しない無負荷状態となり、励磁コイル７３へ励磁電流を流すことで、発電機７は発電する負荷状態となる。

【0036】

図９は、上記発電機７，８の制御動作のフローチャートである。発電機７，８は、車速信号に応じて発電制御器７９により運転が制御される。車速が第１の速度（例えば１０ｋｍ）未満の低速度時には（＃１でＹｅｓ）、両発電機７，８は、オフ、すなわち、無負荷動作状態（空回転状態）とされる（＃２）。そのため、走行用のバッテリ２の発電のために要する消耗は少ない。車速が第１速以上で第２速（例えば４０ｋｍ）未満の低速になると（＃３でＹｅｓ）、増速度の低い大径の従歯車９１側の第１の発電機７のみがオン、すなわち、負荷動作（発電）状態とされる（＃４）。このとき、小径の従歯車９２側の第２の発電機８は、無負荷動作状態（空回転状態）のままである。さらに、車速が第２速（例えば４０ｋｍ）以上の高速になると（＃５でＹｅｓ）、小径の従歯車９２側の第２の発電機８もオン、すなわち、負荷動作（発電）状態とされる（＃６）。このとき、両方の発電機７，８が負荷動作状態とされる。車速が落ちていくときは、上記の＃６から＃４を経て＃２に移行する。

【0037】

上記のような動作をするので、車速が第１の速度未満の低速度時には両方の発電機７，８が負荷動作状態であり、走行用のモータ３に負荷が殆ど掛からず、発電のためにバッテリ２が消耗することはない。車速が第１速以上で第２速未満の低速時には、増速度の低い大径の従歯車９１側の第１の発電機７のみが負荷動作状態とされるので、増速度の高い小径の従歯車９２側の第２の発電機８が負荷動作状態になる場合に比べて、走行用のモータ３に掛かる負荷を少なくすることができ、バッテリ２の消耗を抑制しつつ、第１の発電機７の発電力を元に充電器１０の充電器出力によりバッテリ２を充電できる。車速が第２速以上の高速になると、両方の発電機７，８が負荷動作状態とされ、発電能力は大きくなり、バッテリ２を十分に充電できる。

【0038】

なお、上記では車速に応じて発電機の動作を制御するものを説明したが、車速と車輪や車軸４０の回転数とは対応関係を有するので、いずれを用いて制御しても構わない。従って、請求項で言う「車輪の回転数」には、車速や車軸４０の回転数をも概念として含む。

【0039】

こうして、車速に応じて発電機７，８を選択的に発電動作させるので、発電のためにバッテリ２に掛かる負担を可及的に抑えつつ、能率良く発電させ、それら発電電力でもってバッテリ２を充電することができる。このため、所定の航続距離を確保するために車に搭載しなければならないバッテリ２を可及的に少容量にすることができ、また、車に搭載するバッテリ２の容量を増やすことなく、航続距離を長くすることができる。

【0040】

本発明は、上記実施形態の構成に限られず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、発電機７，８の例としてブラシレス交流発電機を示したが、この構成のものに限られず、任意の直流モータ等を発電機として使用することが可能である。

【0041】

また、上記実施例では、２個の発電機７，８を搭載し、２段階の車速で発電機７，８の運転動作を切り替え制御するものを示したが、例えば発電機を４個用い、第１の発電機７として２個の発電機を用い、第２の発電機８として２個の発電機を用いてもよい。この場合、車速の一つの段階で第１の発電機７としての２個をオンに、次の段階で第２の発電機８としての２個もオンにするといった制御をすればよい。また、上記に限られず、発電機の運転動作を３段階以上に緻密に切り替え制御してもよく、そのような場合をも本発明の技術的範囲に含む。

【0042】

また、第１の発電機７として２個の発電機の第１の従歯車９１の各々が、主歯車９０の外周に適宜の間隔をおいて配置されればよい。第２の発電機８として２個の発電機の第２の従歯車９２の各々が、同様に配置されればよい。第１の発電機７としての２個の発電機は、例えば定格７．７ｋｗのものを用い、第２の発電機８として２個の発電機は、定格１５ｋｗのものを用いると、前者は３６０Ｖ、１５Ａの交流出力、後者は３６０Ｖ、３０Ａの交流出力を得ることができる。４個の発電機の発電出力は、充電器１０のＡＣ入力とされ、ＡＣ／ＤＣコンバータにより、３６０Ｖ／９０ＡのＤＣ出力となる。

【0043】

また、車速の上記第１速、第２速は、例えば、第１速は、０～２０ｋｍの範囲、第２速は、３０～５０ｋｍの範囲で任意に適宜設定可能であり、増速用の第１の従歯車９１、第２の従歯車９２は、主歯車９０に対して、５～１０倍の範囲で増速するものが、発電能力の増大を図り、かつ、発電のためにバッテリ２に掛かる負荷を可及的に低減するという二律背反のバランスを取るために、好ましいことが実験的に判明した。

【符号の説明】

【0044】

１ 充電式電気自動車
１０ 充電器
１０Ｐ インバータ／コンバータ回路
１１ 車台
１２ 発電出力受け端子（ＡＣ入力）
１３ 充電器出力端子（ＤＣ出力）
１４ 充電器出力ケーブル
１５ 充電口
１６ 外部充電配線
２ バッテリ
２１ 充電入力端子
２２ バッテリ出力ケーブル
３ 走行用のモータ
４ａ、４ｂ 前車輪
４ｃ、４ｄ 後車輪
４０ 車軸
５ 発電装置
５１ 発電出力ケーブル
６ コントローラ
７ 第１の発電機
７Ｓ 固定子
７Ｒ 回転子
７１ 第１の発電機７の軸
７２ 発電出力用の電機子コイル
７３ 励磁コイル
７４ 界磁コイル
７５ 励磁電機子コイル
７６ 整流器
７７，７８ 励磁用変流器
７９ 発電制御器
８ 第２の発電機
８１ 第２の発電機８の軸
８９ 発電制御器
９ 歯車対
９０ 主歯車
９０ａ、９０ｂ 歯車
９１ 第１の従歯車
９２ 第２の従歯車
Ｐ 交流発電出力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】