JP2007112406A - Electric vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動車輛(及び電動自転車)に係り、特に燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛(及び電動自転車)において、公道上や私道としての構内又は建造物内を安全に実走行可能なように、燃料としての水素を貯蔵する水素タンクを、水素吸蔵合金タンク又は市販の低圧の水素が充填された水素カセット缶とし、しかもこれらの水素タンクを簡単に交換可能、着脱自在に構成して短時間で水素の補給ができるようにし、またこれらの水素吸蔵合金タンクや水素カセット缶を車体のフレームパイプ内に内蔵又は収容できるようにして、燃料電池を搭載した車輛としては極端な軽量化を可能としつつ長時間の走行ができるようにし、また走行速度調節を各速度段階固定の節度式のものとして運転者の疲労の軽減を図ると共に、電動モータを前輪及び後輪に夫々配設して、例えば4種類の走行パターンが選べるようにし、OFF時には人力のみでの走行、後輪駆動時には電動アシスト式自転車としての走行、前輪駆動時には原動機付自転車としての走行及び前後輪駆動時には雪道等の滑り易い路面やダートの急登坂路での総輪駆動走行が夫々可能なハイブリッド電動自転車(「Parallel Hybrid(本願出願人の商標)」の電動自転車又は「TWIN DRIVE(本願出願人の商標)」)の電動自転車として構成し、更には燃料電池と二次電池との接続を並列又は直列に切り換え可能とすることにより、高出力が必要な走行時には燃料電池と二次電池とを直列に接続して十分なパワーで加速、登坂等ができるようにした、確実に実用化可能で、排気が水蒸気のみという地球環境にも最も優しく、公道、雪道・砂利道等の悪路、空港、港湾、構内、会社又はスポーツ施設等の室内、展示会場におけるPR用等あらゆる場面で、極めて安全かつ快適に使用することができる画期的な電動車輛(及び電動自転車)に関する。The present invention relates to an electric vehicle (and an electric bicycle), and in particular, a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated electric power of the fuel cell is supplied and charged, and the electric power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle (and an electric bicycle) equipped with an electric motor that drives the wheel by being supplied with hydrogen, it stores hydrogen as fuel so that it can safely run on public roads, private roads or buildings The hydrogen tank to be used is a hydrogen storage alloy tank or a hydrogen cassette can filled with commercially available low-pressure hydrogen, and these hydrogen tanks can be easily replaced and detachable so that hydrogen can be replenished in a short time. In addition, these hydrogen storage alloy tanks and hydrogen cassette cans can be built in or housed in the frame pipe of the vehicle body, enabling extremely light weight for vehicles equipped with fuel cells. It is possible to travel for a long time, and the traveling speed adjustment is a moderation type with each speed step fixed to reduce the driver's fatigue, and an electric motor is disposed on each of the front and rear wheels, for example, 4 Various types of driving patterns can be selected, driving with only human power when OFF, driving as a power-assisted bicycle when driving rear wheels, driving as a motorbike when driving front wheels, and slippery roads such as snowy roads when driving front and rear wheels And electric bicycles of hybrid electric bicycles ("Parallel Hybrid (Trademark of the Applicant)" or "TWIN DRIVE (Trademark of the Applicant)") capable of all-wheel drive on steep climbing slopes of the dirt and dirt. In addition, it is possible to switch the connection between the fuel cell and the secondary battery in parallel or in series, so that high output is required when traveling. The fuel cell and the secondary battery are connected in series so that they can accelerate and climb up with sufficient power, and can be put to practical use reliably. Innovative electric vehicle that can be used extremely safely and comfortably on roads such as roads, gravel roads, airports, ports, premises, offices of companies or sports facilities, and PR for exhibition halls. And electric bicycle).
従来、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛及び電動自転車は、種々提案されているが、未だ通常のパワーアシスト式自転車よりわずかに質量が増した程度の極く軽量化されたもので、確実に実用可能なものは、全く提供されておらず、京都議定書による地球的規模での二酸化酸素排出量の削減が求められている昨今の実情に鑑み、その実現が待たれているのが現状である。2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of power generated by the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives a wheel are provided. Various electric vehicles and electric bicycles have been proposed, but they are still extremely light weight with a slight increase in mass compared to ordinary power-assisted bicycles. In view of the current situation where the reduction of oxygen dioxide emissions on a global scale is required by the Kyoto Protocol, the present situation is awaited.
このように、燃料電池駆動の車輛、特に燃料電池駆動のバイクや電動自転車が実用化されなかった理由の一つは、政府の方針により、燃料としての水素を、高圧のボンベに充填されたものを基本として国家プロジェクトを進めていたことによるものである。このような特定の認可が必要とされる圧力容器を用いた電動車輛では、簡単には軽量化できず、また安全性の面から公道や室内での走行について行政の許認可を受けることは不可能であり、例えば燃料電池駆動のバイクや電動自転車において公道走行用のナンバープレートを取得することは、メタノール燃料使用の特別なものを除き、不可能とされていた。Thus, one of the reasons why fuel cell powered vehicles, especially fuel cell powered motorcycles and electric bicycles were not put into practical use, was that hydrogen as a fuel was filled in high pressure cylinders according to government policy. This is because the national project was promoted based on Electric vehicles using pressure vessels that require such specific approval cannot be easily reduced in weight, and it is impossible to obtain approval from the government for driving on public roads and indoors for safety reasons. For example, it is impossible to obtain a license plate for running on a public road in a fuel cell-powered motorcycle or an electric bicycle except for a special one using methanol fuel.
例えば、特開平8−119180号公報には、電動自転車が開示されているが、該従来例は、電動自転車としての基本を示しており、燃料供給方法としては、水素容器又はメタノールを使用し、更に燃料電池の起動を電動モータに供給することで、主動力或いは補助動力として電動モータによる車輪駆動が可能になること、燃料電池の発電出力の一部が充電される蓄電池を備えていること、燃料をメタノールにした際には、改質器で水素リッチガスを製造すること及び水素ボンベを交換することで連続運転が可能であることを開示しているものの、水素ボンベがどのようなものであるか開示しておらず、従ってその内容や技術が不明であり、本願発明者及び出願人の知るところでは、公道走行可能に実用化された実績は報告されていない。For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-119180 discloses an electric bicycle, but the conventional example shows the basics of an electric bicycle, and a fuel supply method uses a hydrogen container or methanol, Furthermore, by supplying the start of the fuel cell to the electric motor, it becomes possible to drive the wheel by the electric motor as the main power or auxiliary power, and it is provided with a storage battery in which a part of the power generation output of the fuel cell is charged, Although it is disclosed that when a fuel is made of methanol, continuous operation is possible by producing a hydrogen-rich gas with a reformer and replacing the hydrogen cylinder, what is a hydrogen cylinder? Therefore, the contents and technology thereof are unknown, and the inventor and the applicant know that there has been no report of practical use for public roads.
また特開2001−95109号公報には、電動自転車および電動自転車の駆動方法が開示されているが、該従来例は、燃料の供給方法としては、メタノールと水を使用し、充電の必要がなく、長時間の運転が可能であること、燃料の加熱制御及び自転車のトルク出力、燃料供給量を細かく制御することが開示されているものの、メタノール使用では、どうしても水の供給が不可欠であると共に、燃料電池の構造が複雑で加熱の必要もあること等のために軽量化が困難であり、本願発明者及び出願人の知るところでは、やはり公道走行可能に実用化された実績は報告されていない。Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-95109 discloses an electric bicycle and a driving method of the electric bicycle. However, the conventional example uses methanol and water as a fuel supply method, and does not require charging. Although it is disclosed that long-time driving is possible, fuel heating control and bicycle torque output, and finely controlling the fuel supply amount, the use of methanol inevitably supplies water, Since the structure of the fuel cell is complex and heating is necessary, it is difficult to reduce the weight, and as far as the present inventor and the applicant know, there has been no report of practical use on public roads. .
また特開2002−37167号公報には、自動二輪車が開示されているが、該従来例は、燃料供給方法としては、水素吸蔵合金容器を使用し、電圧変換用DC−DCコンバータの排熱を利用し、寒冷地での走行時に温風を乗員に向けて吹き付けて暖房すること及びDC−DCコンバータを水素燃料容器に近接配置してDC−DCコンバータの排熱を水素燃料容器に伝達可能にしたことを開示しているものの、電動自転車に実用可能な軽量化技術や車輛の質量がどの程度のものであるかが開示されておらず、当時の技術では最低でも車輛の質量は100kgを超えているものと思われ、到底パワーアシスト式自転車に利用できるものではなく、本願発明者及び出願人の知るところでは、質量70kg程度の重いバイクを除き、やはり公道走行可能に実用化された実績は報告されていない。Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-37167 discloses a motorcycle. In this conventional example, a hydrogen storage alloy container is used as a fuel supply method, and the exhaust heat of the DC-DC converter for voltage conversion is reduced. It can be used to heat by blowing warm air toward passengers when traveling in cold regions, and the DC-DC converter can be placed close to the hydrogen fuel container so that the exhaust heat of the DC-DC converter can be transmitted to the hydrogen fuel container. However, it does not disclose the weight reduction technology that can be used in electric bicycles or how much the vehicle mass is, and at the time the vehicle mass exceeds 100 kg at the minimum. It is not intended to be used for power-assisted bicycles at all, and the present inventor and applicant know that, except for heavy motorcycles with a mass of about 70 kg, they are still running on public roads. Practical use has been proven to function has not been reported.
また特開2002−321681号公報には、ハイブリッド電動自転車の制御システムが開示されてはいるが、該従来例は、燃料供給方法としては、水素容器とメタノールを使用し、燃料電池と二次電池を搭載し、すぐに走行が継続できるハイブリッド電動自転車の制御システム、人力により駆動する第一駆動系と、人力検知手段と、電動モータにより駆動する第二駆動系と、電動モータに電力を供給する燃料電池と二次電池を含み、人力検知値に応じて電動モータが出力すべき要求動力を設定すること及び要求動力値に応じて、燃料電池の出力を電動モータに供給したり、二次電池に充電したりすることが可能なことを開示しているものの、どの程度の軽量化ができたのか等については開示しておらず、該従来例に係る電動自転車については、本願発明者及び出願人の知るところでは、やはり公道走行可能に実用化された実績は報告されていない。Japanese Patent Laid-Open No. 2002-321681 discloses a control system for a hybrid electric bicycle. However, the conventional example uses a hydrogen container and methanol as a fuel supply method, and a fuel cell and a secondary battery. A hybrid electric bicycle control system that can continue running immediately, a first driving system driven by human power, a human power detection means, a second driving system driven by an electric motor, and supplying electric power to the electric motor Including a fuel cell and a secondary battery, setting the required power to be output by the electric motor according to the human power detection value and supplying the output of the fuel cell to the electric motor according to the required power value, or the secondary battery However, it does not disclose how much weight has been reduced, and the electric bicycle according to the conventional example is disclosed. In the knowledge of the present inventor and applicant, also not on public roads it can be put into practical use and proven reported.
本発明は、上記した従来技術の欠点を除くためになされたものであって、その目的とするところは、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、燃料電池の水素タンクに水素吸蔵合金タンクを用い、かつ該水素吸蔵合金タンクを着脱自在に構成することによって、長時間走行が可能な量の水素が充填されながら、従来例に比べて極端な軽量化と長時間走行が可能で、水素燃料の交換も水素吸蔵合金タンクごと交換することで、極めて短時間に行うことができ、しかも爆発の危険性が少なく、安全性が極めて高く、確実に実用化でき、公道走行や室内での走行も可能な電動車輛を提供することである。The present invention has been made in order to eliminate the above-described drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to supply a fuel cell and at least a part of the generated power of the fuel cell to be charged. In an electric vehicle comprising a secondary battery and a fuel cell or an electric motor that is supplied with electric power from the secondary battery to drive a wheel, the hydrogen storage alloy tank is used as a hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen storage alloy tank It is possible to run extremely long and run for a long time compared to the conventional example while filling the amount of hydrogen that can run for a long time by detachably configuring the hydrogen fuel exchange for each hydrogen storage alloy tank To provide an electric vehicle that can be carried out in a very short time by exchanging, has a low risk of explosion, is extremely safe, can be practically used, and can be used on public roads and indoors. so That.
また他の目的は、上記(請求項1)の構成に加えて、1個又は複数の予備水素吸蔵合金タンクを、車体を構成するフレームパイプの内部又は外部に着脱自在に取り付けることによって、1台の電動車輛に搭載される燃料としての水素の量を格段に増大させ、空になった水素吸蔵合金タンクを搭載された他の予備の水素吸蔵合金タンクと交換することによって、車輛に搭載された水素吸蔵合金タンクの数を変化させることなく、容易に燃料の補給ができるようにすることでああり、またこれによって電動車輛の実走行可能距離を延長し、実用化可能な電動車輛を提供することである。In addition to the above-mentioned configuration (claim 1), another object is to attach one or more spare hydrogen storage alloy tanks detachably inside or outside the frame pipe constituting the vehicle body. The amount of hydrogen as a fuel to be installed in the electric vehicle of the vehicle was significantly increased, and the hydrogen storage alloy tank that was emptied was replaced with another spare hydrogen storage alloy tank that was installed in the vehicle. This is to make it possible to easily replenish fuel without changing the number of hydrogen storage alloy tanks, thereby extending the actual travelable distance of the electric vehicle and providing a practical electric vehicle. That is.
また他の目的は、上記(請求項1)の構成に加えて、水素吸蔵合金タンクを、車体を構成するフレームパイプに内蔵し、該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁をフレームパイプの下方に向けて配設することによって、本来の水素吸蔵合金タンクは燃料電池に交換可能に配置しておき、このフレームパイプに内蔵された水素吸蔵合金タンクを予備の燃料として使用することができるようにすることであり、またこれによって車輛のデザインの自由度を増大させて、電動車輛の外観をきれいにし、しかもリリース弁の設置により水素の異常な増圧の際にも爆発等の危険がなく、安全性が高い電動車輛を提供することである。Another object of the present invention is to provide a hydrogen storage alloy tank in a frame pipe constituting the vehicle body in addition to the structure of the above (Claim 1), and a release valve for releasing the abnormal pressure of hydrogen in the frame pipe. The original hydrogen storage alloy tank should be replaced in the fuel cell by disposing it below the frame pipe, and the hydrogen storage alloy tank built in this frame pipe should be used as a spare fuel. This also increases the degree of freedom in the design of the vehicle, cleans the exterior of the electric vehicle, and installs a release valve to prevent an explosion, etc., even in the event of abnormal hydrogen pressure increase. It is to provide an electric vehicle that is safe and has no danger.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体を構成するフレームパイプ内の空間を低圧水素を収容する水素タンクとして構成し、該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁をフレームパイプにその下方に向けて配設することによって、従来全く利用されていなかった車体を構成するフレームパイプの内部の空間を有効利用して相当量の水素をここに充填して、予備の水素タンクとして使用できるようにすることであり、またこれによって電動車輛の実走行距離を延ばし、その商品価値を高めると共に、リリース弁の設置により安全性の向上を図ることである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, the space in the frame pipe constituting the vehicle body is configured as a hydrogen tank that accommodates low-pressure hydrogen, and a release valve for releasing the abnormal hydrogen pressure in the frame pipe is provided in the frame pipe. By arranging it downward, it can be used as a spare hydrogen tank by effectively using the space inside the frame pipe that constitutes the vehicle body that has never been used in the past and filling a substantial amount of hydrogen here. This also extends the actual mileage of the electric vehicle, thereby increasing its product value and improving safety by installing a release valve. It is.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、燃料電池の水素タンクに市販の低圧の水素カセット缶を用い、かつ該水素カセット缶を着脱自在に構成することによって、1缶当たりの走行距離は短いものの、極めて簡易かつ安全、軽量の水素タンクの実現を可能とし、電動車輛の極端な軽量化を可能とすることであり、またこれによって公道走行可能な電動車輛を容易に実現させることができるようにすることである。また他の目的は、市販の水素カセット缶を途中で購入して交換しながら走行することによって、予備のものを差程車輛に搭載していなくても、目的地まで到達できる電動車輛を提供することである。Another object is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, a commercially available low-pressure hydrogen cassette can is used for the hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen cassette can is detachable. It is possible to realize a simple, safe and lightweight hydrogen tank, and to make the electric vehicle extremely light, and to make it possible to easily realize an electric vehicle that can run on public roads. It is. Another object is to provide an electric vehicle that can reach a destination even if a spare one is not mounted on the vehicle by traveling while purchasing and replacing a commercially available hydrogen cassette can on the way. That is.
また他の目的は、上記(請求項5)の構成に加えて、1個又は複数の予備の水素カセット缶を、車体を構成するフレームパイプの内部又は外部に着脱自在に取り付けるように構成することによって、車輛1台当たりの水素燃料の予備の搭載量を増大させ、車輛に搭載された予備の水素カセット缶と空になった水素カセット缶とを交換しながら走行することで、新たな購入なしの連続走行を可能にし、電動車輛の利便性を更に向上させることである。In addition to the above-described configuration (claim 5), another object is to detachably attach one or more spare hydrogen cassette cans inside or outside the frame pipe constituting the vehicle body. By increasing the amount of hydrogen fuel reserves per vehicle, and replacing the spare hydrogen cassette can installed in the vehicle with an empty hydrogen cassette can, there is no new purchase. Is to improve the convenience of the electric vehicle.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体を構成するフレームパイプを、少くとも市販の低圧の水素カセット缶又は水素吸蔵合金タンクが収容できる程度に太く形成すると共に該フレームパイプの一部に内容物が出し入れ可能な大きさの開閉蓋を設け、かつ該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁を下方に向けて配設し、該フレームパイプ内に1個又は複数の水素カセット缶又は水素吸蔵合金タンクが収容できるように構成し、開閉蓋によりフレームパイプ内を水密に構成すると共に内容物の出し入れが可能に構成することによって、常時4本程度の水素吸蔵合金タンク又は市販の水素カセット缶を予備として、車輛に搭載でき、しかも開閉蓋の締め付けにより水素タンクのがたつきや振動音が発生しないようにして、予備の水素燃料の実質的な量を大幅に増大させ、新たな水素タンクの購入なしの実走行距離を延長させると共に、外側から見ても予備の水素タンクを搭載していることがわからないようにして、車輛の外観をきれいにし、しかもフレームパイプの内部に水が入らないことで、雨天や台風のような悪天候の日でも安心して走行できるようにすることであり、また開閉蓋の開閉動作により、極めて容易に水素タンクの交換ができ、空になった水素タンクはフレームパイプ内に収容できるようにして、常に過不足なく水素タンクの交換ができるようにすることである。Another object is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, the frame pipe constituting the vehicle body is formed to be thick enough to accommodate at least a commercially available low-pressure hydrogen cassette can or a hydrogen storage alloy tank, and the contents are partially contained in the frame pipe. An open / close lid of a size that can be taken in and out is provided, and a release valve for releasing the abnormal pressure of hydrogen in the frame pipe is disposed downward, and one or more hydrogen cassette cans or It is configured so that it can accommodate a hydrogen storage alloy tank, and the frame pipe is made watertight with an open / close lid so that the contents can be taken in and out at all times. The hydrogen storage alloy tank or commercially available hydrogen cassette can can be mounted on the vehicle as a spare, and the hydrogen tank is not rattled or oscillated by tightening the opening / closing lid, so that the spare hydrogen fuel The vehicle's appearance is greatly improved by extending the actual mileage without purchasing a new hydrogen tank and making sure that a spare hydrogen tank is not installed even when viewed from the outside. In addition, water does not enter the frame pipe, so that it can run safely even in bad weather such as rainy weather and typhoon. The hydrogen tank that can be replaced and emptied can be accommodated in the frame pipe so that the hydrogen tank can always be replaced without excess or deficiency.
更に他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極に水素と酸素を供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに水素を供給するための水素タンクと、燃料電池スタックに空気を供給するためのブロワとを備え、ブロワからの送風により燃料電池スタックが冷却される際の排熱が水素タンクに送られて該水素タンクが排熱により加熱されるように水素タンクを燃料電池スタックに隣接配置することによって、燃料電池内の温風の流れと、加熱すべき物と冷却すべき物との物性を巧みに利用して、外部からの余分な動力や熱量を用いることなく、燃料電池スタックを適度に冷却しながら、その排熱を隣接した水素タンクに供給して加熱することにより、水素の発生によって気化熱により冷却される傾向にある水素タンクの温度を適温に保つことができるようにすることであり、またこれによって連続して水素が活性化された状態で順調に供給され続けるようにし、燃料電池スタックへの順調な水素の連続供給により発電効率を常時良好に保つことができるようにすることである。Yet another object is a fuel cell, a secondary battery that is charged with at least a portion of the power generated by the fuel cell, and an electric motor that drives the wheels by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, a fuel cell stack that generates electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen and oxygen to different electrodes sandwiching an electrolyte such as a polymer ion exchange membrane, and the fuel cell stack A hydrogen tank for supplying hydrogen and a blower for supplying air to the fuel cell stack are provided, and exhaust heat when the fuel cell stack is cooled by air blown from the blower is sent to the hydrogen tank and the hydrogen By arranging the hydrogen tank adjacent to the fuel cell stack so that the tank is heated by exhaust heat, the flow of warm air in the fuel cell and the physical properties of the material to be heated and cooled are reduced. For example, without excessive power and heat from the outside, the exhaust heat is supplied to the adjacent hydrogen tank and heated while appropriately cooling the fuel cell stack, thereby generating hydrogen. This is to keep the temperature of the hydrogen tank, which tends to be cooled by the heat of vaporization, at an appropriate temperature. It is to be able to keep power generation efficiency good at all times by the smooth continuous supply of hydrogen to the battery stack.
また他の目的は、上記(請求項8)の構成に加えて、これらの燃料電池部品の全部を収容し空気及び水蒸気を通し液体を通さない材質又は構造からなる燃料電池収容容器と、該燃料電池収容容器の一壁面と水素タンクとの間に配置された熱遮蔽板とを備え、ブロワからの送風により燃料電池スタックが冷却される際の排熱が前記水素タンクに送られて該水素タンクが排熱により加熱されるように水素タンクを燃料電池スタックに隣接配置し、かつ水素タンクを加熱した排熱が熱遮蔽板に当たって反射し一壁面からは外部に逃げず燃料電池収容容器内を再循環した後、一壁面を除く他の壁面から外部に放出されるように構成することによって、加熱のために水素タンクに当たった燃料電池スタックからの温風がそのまま再循環して利用されるようにし、燃料電池内の温風の流れと、加熱すべき物と冷却すべき物との物性を巧みに利用して、外部からの余分な動力や熱量を用いることなく、燃料電池スタックを適度に冷却しながら、その排熱を隣接した水素タンクに供給して加熱することにより、水素の発生によって気化熱により冷却される傾向にある水素タンクの温度を適温に保つことができるようにすることであり、またこれによって連続して水素が活性化された状態で順調に供給され続けるようにし、燃料電池スタックへの順調な水素の連続供給により発電効率を常時最高値に保つことができるようにすることである。
また他の目的は、燃料電池収容容器が空気及び水蒸気を通し液体を通さない材質又は構造からなるもので構成することによって、燃料電池が必要とする空気(特に酸素)の外部からの吸引と、燃料電池の排気である水蒸気の外部への排出が何ら支障なく行われるようにすることであり、またこれによって台風や雨天等の外部から多量の液体が降り注ぐ環境下でも、車輛に搭載の燃料電池が全く支障なく発電を続行でき、電動車輛が悪天候下でも全く支障なく走行できるようにすることである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell container made of a material or a structure that accommodates all of these fuel cell components and does not allow air and water vapor to pass through, in addition to the configuration of the above (Claim 8), and the fuel. A heat shielding plate disposed between one wall surface of the battery container and the hydrogen tank, and exhaust heat generated when the fuel cell stack is cooled by air blown from the blower is sent to the hydrogen tank. The hydrogen tank is placed adjacent to the fuel cell stack so that the heat is exhausted by the exhaust heat, and the exhaust heat that heated the hydrogen tank hits the heat shielding plate and reflects off the wall and does not escape to the outside. After circulation, the hot air from the fuel cell stack that hits the hydrogen tank for heating is recirculated and used as it is configured to be discharged to the outside from the other wall surfaces except for one wall surface. By using the flow of warm air in the fuel cell and the physical properties of the object to be heated and cooled, the fuel cell stack can be used appropriately without using extra power or heat from the outside. While cooling, the exhaust heat is supplied to the adjacent hydrogen tank and heated, so that the temperature of the hydrogen tank that tends to be cooled by the heat of vaporization due to the generation of hydrogen can be maintained at an appropriate temperature. In addition, this ensures that hydrogen is continuously supplied in a continuously activated state, so that the power generation efficiency can be constantly kept at the highest value by smoothly supplying hydrogen to the fuel cell stack. That is.
Another object is that the fuel cell container is made of a material or structure that allows air and water vapor to pass therethrough and does not allow liquids to pass therethrough. It is intended to ensure that water vapor, which is the exhaust of the fuel cell, is discharged to the outside without any trouble, and in this way, even in an environment where a large amount of liquid falls from the outside, such as a typhoon or rain, the fuel cell installed in the vehicle This is to make it possible to continue power generation without any problem and to allow the electric vehicle to run without any problem even under bad weather conditions.
また他の目的は、上記(請求項9)の構成に加えて、電圧変換用のDC−DCコンバータと、該DC−DCコンバータの断熱材とを備え、ブロワからの送風により燃料電池スタックが冷却される際の排熱が水素タンクに送られて該水素タンクが排熱により加熱されるように水素タンクを燃料電池スタックに隣接配置すると共に、DC−DCコンバータを断熱された状態で水素タンクに隣接配置することによって、燃料電池の装置全体の容積を小さくできるようにすると共に、DC−DCコンバータの発熱による熱量が水素タンクに影響を与えないようにして、DC−DCコンバータと水素タンクとの相互関係に支障がないようにすることである。Another object is to provide a DC-DC converter for voltage conversion and a heat insulating material for the DC-DC converter in addition to the configuration of the above (Claim 9), and the fuel cell stack is cooled by blowing air from the blower. The hydrogen tank is placed adjacent to the fuel cell stack so that the exhaust heat is sent to the hydrogen tank and is heated by the exhaust heat, and the DC-DC converter is insulated from the hydrogen tank. The adjacent arrangement enables the volume of the entire fuel cell device to be reduced, and prevents the heat generated by the heat generated by the DC-DC converter from affecting the hydrogen tank. It is to make sure that there is no hindrance to the mutual relationship.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極に水素と酸素を供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに水素を供給するための水素タンクと、燃料電池スタックに空気を供給するためのブロワと、電圧変換用のDC−DCコンバータと、燃料電池スタックの排熱を水素タンクに供給する排熱利用ダクトと、これらのすべての部品を載置可能で自転車等の荷台に直接着脱自在に取り付け可能な設置ステーとを備え、排熱利用ダクトにより燃料電池スタックからの排熱を水素タンクに供給して該水素タンク内のガス圧力を増加させると共に、ステーごと燃料電池を脱着して走行用及び他の用途に燃料電池を使用可能に構成することによって、燃料電池の装置全体を一つのまとまりとして、車輛に対して容易に脱着できるようにすることであり、またこれによってキャンプや災害時等において、レジヤー用又は非常用電源として電動車輛の燃料電池が多用途に利用できるようにすることである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, a fuel cell stack that generates electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen and oxygen to different electrodes sandwiching an electrolyte such as a polymer ion exchange membrane, and the fuel cell stack A hydrogen tank for supplying hydrogen, a blower for supplying air to the fuel cell stack, a DC-DC converter for voltage conversion, and a waste heat utilization duct for supplying waste heat of the fuel cell stack to the hydrogen tank; , Equipped with an installation stay that can mount all these components and can be directly attached to and detached from a loading platform such as a bicycle. By supplying to the tank and increasing the gas pressure in the hydrogen tank, the fuel cell can be used for traveling and other applications by detaching the fuel cell for each stay so that the entire fuel cell apparatus can be used. As a unit, the vehicle can be easily attached to and detached from the vehicle, and in this way, the fuel cell of the electric vehicle can be used for various purposes as a power source for registrars or as an emergency power source during camping or disasters. That is.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、通常走行時には燃料電池と二次電池とを並列に接続し、高出力が要求される走行時には燃料電池と二次電池とを直列に接続するように切り換える並列・直列切換えスイッチと、該並列・直列切換えスイッチと電動モータとの間に接続され該電動モータへの電力を制御する電動モータ制御装置とを備えることによって、例えば通常両電池の定格電圧が24Vである場合、いずれかの電池の出力が低下して電圧が下がったり、両電池の電圧は正常でも、加速時、積荷が重い場合、急登坂路にさしかかった場合等に、定格電圧を超えて、最大48Vの電圧が得られると共に、この最大電圧の下で、電動モータ制御装置により最適電圧・電流の制御を可能とし、あらゆる場面で、順調な走行ができるようにすることである。Another object is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, the fuel cell and the secondary battery are connected in parallel during normal driving, and the fuel cell and the secondary battery are switched in series during driving that requires high output. By providing a series changeover switch and an electric motor control device that is connected between the parallel / series changeover switch and the electric motor and controls electric power to the electric motor, for example, the rated voltage of both batteries is usually 24V. If the output of one of the batteries drops and the voltage drops, even if the voltage of both batteries is normal, when accelerating, when the load is heavy, when approaching a steep slope, the rated voltage is exceeded, With the voltage of the large-48V is obtained under this maximum voltage, and allows the optimum control of voltage and current by the electric motor controller, in all aspects, it is to allow smooth running.
また他の目的は、上記(請求項12)の構成に加えて、電動モータ制御装置に、電動モータへの過電流カットオフ機能を備えることによって、前輪及び後輪のいずれの電動モータにも過電流が決して供給されないようにして、電動モータの破損を防止することであり、またこれによって通常よりもはるかに強力なパワー走行をしつつも、運転者は安心して快適・安全な走行が保証されるようにすることである。Another object is to provide an electric motor control device with an overcurrent cut-off function for the electric motor in addition to the configuration of the above (claim 12), so that both the front wheel and the rear wheel electric motors are overloaded. This is to prevent the electric motor from being damaged by never supplying electric current, and this ensures that the driver can feel comfortable and safe while driving with much higher power than usual. It is to make it.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体の太陽光線が当たり易い適所に太陽光発電器を配設し、該太陽光発電器を二次電池に電気的に接続することによって、例えば駐車時間が長い電動自転車等において、特に駐車中に十分な二次電池の充電ができるようにすることであり、またこれによって太陽エネルギも二次電池に蓄えて、走行にも夜間の前照灯点灯にも利用できるようにし、特に前照灯に発光ダイオードを用いることにより、駐車中の発電量で十分に夜間の前照灯点灯用の電力が賄えるようにすることであり、更に二次電池の電力が増すことで、燃料電池の燃料が少なくて済むようにして、電動車輛の走行燃費の向上と燃料の節約を図ることである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, for example, the parking time is long by disposing a solar power generator at an appropriate place where the solar light of the vehicle body is easily hit and electrically connecting the solar power generator to a secondary battery. In electric bicycles, etc., it is possible to charge a sufficient amount of secondary battery, especially during parking, and solar energy is also stored in the secondary battery so that it can be used for driving and lighting at night. In particular, by using a light-emitting diode for the headlamp, the amount of power generated during parking can be used to cover the power for lighting the headlamp at night, and the power of the secondary battery further increases. So that the fuel cell As fewer is possible to save improve the fuel gasoline mileage of the electric vehicle.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、電動モータを、同軸上にモータと発電機が取り付けられたモータ・発電機併用型とし、前記発電機を、前照灯に直結し、走行中該発電機から該前照灯への通電がなされるように構成することによって、燃料電池や二次電池の電力がなくなった場合でも走行している限り夜間に前照灯が常時点灯するようにすることであり、またこれによって電気系統の故障時における夜間の安全性を向上させることである。またモータ・発電機併用型の電動モータを、車輪の内部に搭載するいわゆるハブインモータ又はホイールインモータとして構成できるようにすることであり、またこれによって電動モータの大幅なコンパクト化を図ると共に、車輛への搭載の容易化を図ることである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, the electric motor is a motor / generator combined type in which a motor and a generator are mounted on the same axis, and the generator is directly connected to a headlamp, and is The configuration is such that the headlamp is energized so that the headlamp is always lit at night as long as the vehicle is running even when the power of the fuel cell or the secondary battery is lost. This also improves the nighttime safety in the event of an electrical system failure. In addition, the motor / generator combined type electric motor can be configured as a so-called hub-in motor or wheel-in motor that is mounted inside the wheel. This is to facilitate the mounting on the vehicle.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、ブレーキをかけることでブレーキ作動信号を送出するブレーキスイッチと、該ブレーキスイッチからの信号により作動してブレーキをかけると同時に電動モータへのすべての電力の供給を停止させるブレーキ連動の電力停止装置とを備えることによって、制動動作と走行動作という相反する動作指令が同時に発せられないようにして、ブレーキは車輛の持つ運動のエネルギのみを吸収すればよいようにし、またこれによってブレーキが運転者の意志通りに作用するようにして、電動車輛としての制動時の安全性を向上させることである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, a brake switch that sends a brake activation signal when the brake is applied, and is activated by the signal from the brake switch to apply the brake and at the same time stop supplying all electric power to the electric motor The brake-linked power stop device is provided so that the conflicting operation commands of the braking operation and the traveling operation are not issued simultaneously, so that the brake only needs to absorb the energy of the movement of the vehicle. As a result, the brakes act as the driver wants to improve the safety when braking as an electric vehicle. That.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車輛の速度を複数段階の固定速度に維持できるようにした節度式の変速操作スイッチを備えることによって、走行中にある速度段階に調節しておけばそのままの速度が維持されるようにすることで、走行中に手を離すことによる出力の低下を防止するために費やされる運転者の精神的負担を軽減することであり、またこれによって安定走行時の運転の快適性を向上させると共に、運転者の疲労を大幅に軽減させることである。Another object is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, it is possible to maintain the speed as long as it is adjusted to a certain speed stage during driving by providing a moderation type speed change operation switch that can maintain the speed of the vehicle at a plurality of fixed speeds. Is maintained to reduce the mental burden on the driver to prevent a decrease in output caused by releasing his hand while driving. It is to improve comfort and significantly reduce driver fatigue.
また他の目的は、上記(請求項17)の構成に加えて、車輛の速度を複数段階の固定速度に維持できるようにした節度式の変速操作スイッチを、ハンドルの中央部付近又はグリップに備えることによって、走行中にある速度段階に調節しておけばそのままの速度が維持されるようにすることで、走行中に手を離すことによる出力の低下を防止するために費やされる運転者の精神的負担を軽減することであり、またこれによって安定走行時の運転の快適性を向上させると共に、運転者の疲労を大幅に軽減させ、更に運転者から見やすく、また扱い易い位置にこのスイッチが存在することにより、電動車輛の操作性を良好にし、その商品価値のより一層の増大を図ることである。Another object is to provide a moderation type speed change operation switch in the vicinity of the center of the steering wheel or on the grip in addition to the structure of the above (Claim 17), so that the vehicle speed can be maintained at a plurality of fixed speeds. Therefore, if the speed is adjusted to a certain level during driving, the speed is maintained as it is, and the driver's spirit is spent to prevent a decrease in output caused by releasing his hand during driving. The switch is located in a position where it is easy to see and handle from the driver, as well as improving driving comfort during stable driving and greatly reducing driver fatigue. By doing so, the operability of the electric vehicle is improved, and the commercial value thereof is further increased.
更に他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前輪駆動用の電動モータと、後輪駆動用の電動モータと、該両電動モータへの電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行パターンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチと、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置とを備え、前後輪を夫々独立した機能で走行させ、走行パターンにより個別の制御を行って走行させるように構成することによって、公道、雪道・砂利道等の悪路、空港、港湾、構内、会社又はスポーツ施設等の室内、展示会場におけるPR等あらゆる場面で、極めて安全かつ快適に使用できる画期的な電動車輛を提供することであり、特に展示会場等で車輛を停止させた状態で前輪のみを浮かせて燃料電池による電力で回転させ、燃料電池搭載車輛として、観客の注意を惹く等のデモンストレーションを可能にして、多目的に利用できる電動車輛を提供することである。Yet another object is a fuel cell, a secondary battery that is charged with at least a portion of the power generated by the fuel cell, and an electric motor that drives the wheels by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, an electric motor for driving front wheels, an electric motor for driving rear wheels, and “OFF”, “rear wheel driving”, “front wheel driving” for stopping power supply to both electric motors. ”And“ front and rear wheel drive ”, a traveling pattern switching switch capable of switching the traveling pattern to four patterns, and an electric motor control device that performs optimal control of each electric motor in each traveling pattern selected by the traveling pattern switching switch. The front and rear wheels are made to run with independent functions, and are configured to run with individual control according to the running pattern, so that public roads, snowy roads, gravel roads, etc. It is to provide innovative electric vehicles that can be used safely and comfortably in every situation such as PR in the harbor, campus, company or sports facility, etc., especially at the exhibition hall It is to provide an electric vehicle that can be used for various purposes by allowing only a front wheel to float and rotating with electric power from a fuel cell in a state where the vehicle is mounted and allowing a demonstration such as attracting the attention of the audience as a fuel cell-equipped vehicle.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動自転車において、前輪駆動用の電動モータと、後輪駆動用の電動モータと、該両電動モータへ電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行パターンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチと、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置とを備え、OFF時には人力のみでの走行、後輪駆動時には電動アシスト式自転車としての走行、前輪駆動時には原動機付自転車としての走行及び前後輪駆動時には滑り易い路面での総輪駆動走行が夫々可能に構成することによって、公道、雪道・砂利道等の悪路、空港、港湾、構内、会社又はスポーツ施設等の室内、展示会場におけるPR等あらゆる場面で、極めて安全かつ快適に使用できる画期的な電動自転車を提供することであり、特に電力のOFF時には人力のみで走行する普通の自転車としても使用できることで、例えばわずかに下りの平坦路や長い下り坂等では燃料を全く使わずに相当距離の走行が可能で、燃費の非常に優れた電動自転車とすることである。Another object of the present invention is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric bicycle equipped with a motor, an electric motor for driving front wheels, an electric motor for driving rear wheels, and “OFF”, “rear wheel driving”, “front wheel driving” for stopping power supply to both electric motors. And a driving pattern switching switch capable of switching the driving pattern to four patterns of “front and rear wheel drive”, and an electric motor control device that performs optimal control of each electric motor in each driving pattern selected by the driving pattern switching switch. Traveling with only human power when turned off, traveling as an electrically assisted bicycle when driving rear wheels, traveling as a motorized bicycle when driving front wheels, and sliding when driving front and rear wheels All scenes such as public roads, bad roads such as snowy roads and gravel roads, airports, harbors, premises, offices of companies or sports facilities, PR in exhibition halls, etc. are configured by enabling all-wheel drive running on easy road surfaces. It is to provide an epoch-making electric bicycle that can be used extremely safely and comfortably. Especially when the power is off, it can be used as an ordinary bicycle that runs only by human power. On downhills and the like, it is possible to travel a considerable distance without using any fuel, and to make an electric bicycle with excellent fuel efficiency.
また他の目的は、上記(請求項19)の構成に加えて、これらの走行パターンの表示、バッテリーの残量表示、走行パターン切換えスイッチ、燃料電池と二次電池の並列・直列切換えスイッチ及び並列・直列切換え表示等の走行に必要な各種の表示機能とスイッチ類を有する走行モニタをハンドル上の適所に配設することによって、燃料電池搭載の電動自転車としての走行中の走行パターン等各種のデータの認識性、即ち見やすさと、操作性の向上を図ることであり、また電動自転車としての走行の楽しさ及び安全性を向上させることである。In addition to the configuration of the above (claim 19), another object is to display these travel patterns, display the remaining amount of battery, travel pattern changeover switch, parallel / series changeover switch of fuel cell and secondary battery, and parallel・ Various types of data such as driving patterns while driving as an electric bicycle equipped with a fuel cell by arranging a driving monitor with various display functions and switches necessary for driving such as serial switching display on the steering wheel. It is to improve the recognizability, that is, visibility and operability, and to improve the enjoyment and safety of traveling as an electric bicycle.
本発明は、上記のように燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、燃料電池の水素タンクに水素吸蔵合金タンクを用い、かつ該水素吸蔵合金タンクを着脱自在に構成したので、長時間走行が可能な量の水素が充填されながら、従来例に比べて極端な軽量化と長時間走行が可能となり、水素燃料の交換も水素吸蔵合金タンクごと交換することで、極めて短時間に行うことができる効果があり、しかも爆発の危険性がなく、安全性が極めて高く、確実に実用化でき、公道走行や室内での走行も可能な電動車輛を提供することができる効果がある。The present invention provides a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged as described above, and a wheel that is supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In the electric vehicle equipped with the electric motor, the hydrogen storage alloy tank is used as the hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen storage alloy tank is configured to be detachable. However, compared to the conventional example, it is extremely lightweight and can run for a long time, and the hydrogen fuel can be replaced in a very short time by replacing the entire hydrogen storage alloy tank. There is an effect that it is possible to provide an electric vehicle that is highly reliable, extremely safe, can be surely put into practical use, and can run on public roads or indoors.
また上記(請求項1)の構成に加えて、1個又は複数の予備水素吸蔵合金タンクを、車体を構成するフレームパイプの内部又は外部に着脱自在に取り付けたので、1台の電動車輛に搭載される燃料としての水素の量を格段に増大させることができ、空になった水素吸蔵合金タンクを搭載された他の予備の水素吸蔵合金タンクと交換することによって、車輛に搭載された水素吸蔵合金タンクの数を変化させることなく、容易に燃料の補給ができるという効果があり、またこの結果電動車輛の実走行可能距離を延長し、実用化可能な電動車輛を提供できるという効果がある。Further, in addition to the above configuration (Claim 1), one or more spare hydrogen storage alloy tanks are detachably attached to the inside or the outside of the frame pipe constituting the vehicle body, so that they are mounted on one electric vehicle. The amount of hydrogen used as fuel can be significantly increased, and the hydrogen storage alloy mounted in the vehicle can be replaced by replacing the empty hydrogen storage alloy tank with another spare hydrogen storage alloy tank. There is an effect that fuel can be easily replenished without changing the number of alloy tanks, and as a result, an actual travelable distance of the electric vehicle can be extended and a practical electric vehicle can be provided.
また上記(請求項1)の構成に加えて、水素吸蔵合金タンクを、車体を構成するフレームパイプに内蔵し、該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁をフレームパイプの下方に向けて配設したので、本来の水素吸蔵合金タンクは燃料電池に交換可能に配置しておき、このフレームパイプに内蔵された水素吸蔵合金タンクを予備の燃料として使用することができる効果があり、またこの結果車輛のデザインの自由度を増大させて、電動車輛の外観をきれいにすることができ、しかもリリース弁の設置により水素の異常な増圧の際にも爆発等の危険がなく、安全性が高い電動車輛を提供することができる効果がある。Further, in addition to the above structure (Claim 1), a hydrogen storage alloy tank is incorporated in the frame pipe constituting the vehicle body, and a release valve for releasing the abnormal pressure of hydrogen in the frame pipe is provided below the frame pipe. Since the original hydrogen storage alloy tank is disposed so as to be replaceable in the fuel cell, there is an effect that the hydrogen storage alloy tank built in this frame pipe can be used as a spare fuel, As a result, the degree of freedom in designing the vehicle can be increased, the appearance of the electric vehicle can be cleaned, and the installation of a release valve eliminates the danger of an explosion even in the event of abnormal hydrogen pressure increase. There is an effect that it is possible to provide a high electric vehicle.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体を構成するフレームパイプ内の空間を低圧水素を収容する水素タンクとして構成し、該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁をフレームパイプにその下方に向けて配設したので、従来あまり利用されていなかった車体を構成するフレームパイプの内部の空間を有効利用して相当量の水素をここに充填して、予備の水素タンクとして使用できるという効果があり、またこの結果電動車輛の実走行距離を延ばし、その商品価値を高めると共に、リリース弁の設置により安全性の向上を図ることができる効果がある。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. In an electric vehicle, the space in the frame pipe that constitutes the vehicle body is configured as a hydrogen tank that accommodates low-pressure hydrogen, and a release valve for releasing the abnormal pressure of hydrogen in the frame pipe is arranged downward on the frame pipe. Since it is installed, it has the effect that it can be used as a spare hydrogen tank by effectively using the space inside the frame pipe constituting the car body that has not been used so far and filling a substantial amount of hydrogen here. As a result, it is possible to increase the actual travel distance of the electric vehicle, increase its commercial value, and improve safety by installing a release valve.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、燃料電池の水素タンクに市販の低圧の水素カセット缶を用い、かつ該水素カセット缶を着脱自在に構成したので、1缶当たりの走行距離は短いものの、極めて簡易かつ安全、軽量の水素タンクの実現が可能となり、電動車輛の極端な軽量化を可能とし得る効果があり、またこの結果公道走行可能な電動車輛を容易に実現させることができるという効果がある。また市販の水素カセット缶を途中で購入して交換しながら走行することによって、予備のものを差程車輛に搭載していなくても、目的地まで到達できる電動車輛を提供できる効果がある。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. In an electric vehicle, a commercially available low-pressure hydrogen cassette can is used for the hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen cassette can is detachable, so although the mileage per can is short, it is extremely simple, safe and lightweight. A hydrogen tank can be realized, and there is an effect that the electric vehicle can be extremely lightened. As a result, an electric vehicle that can run on a public road can be easily realized. Further, by purchasing and replacing a commercially available hydrogen cassette can on the way, it is possible to provide an electric vehicle that can reach the destination even if a spare one is not mounted on the vehicle.
また上記(請求項5)の構成に加えて、1個又は複数の予備の低圧の水素カセット缶を、車体を構成するフレームパイプの内部又は外部に着脱自在に取り付けるように構成したので、車輛1台当たりの水素燃料の予備の搭載量を増大させる効果があり、車輛に搭載された予備の水素カセット缶と空になった水素カセット缶とを交換しながら走行することで、新たな購入なしの連続走行が可能となり、電動車輛の利便性を更に向上させることができる効果がある。Further, in addition to the above configuration (claim 5), one or a plurality of spare low-pressure hydrogen cassette cans are detachably mounted inside or outside the frame pipe constituting the vehicle body. This has the effect of increasing the amount of spare hydrogen fuel that can be loaded per vehicle. By running while replacing the spare hydrogen cassette can installed in the vehicle and the empty hydrogen cassette can, there is no new purchase. Continuous travel is possible, and the convenience of the electric vehicle can be further improved.
また他の目的は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体を構成するフレームパイプを、少くとも市販の低圧の水素カセット缶又は水素吸蔵合金タンクが収容できる程度に太く形成すると共に該フレームパイプの一部に内容物が出し入れ可能な大きさの開閉蓋を設け、かつ該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁を該フレームパイプにその下方に向けて配設し、該フレームパイプ内に1個又は複数の水素カセット缶又は水素吸蔵合金タンクが収容できるように構成し、開閉蓋によりフレームパイプ内を水密に構成すると共に内容物の出し入れが可能に構成したので、常時4本程度の水素吸蔵合金タンク又は市販の水素カセット缶を予備として、車輛に搭載でき、しかも開閉蓋の締め付けにより水素タンクのがたつきや振動音が発生しないという効果があり、予備の水素燃料の実質的な量を大幅に増大させ、新たな水素タンクの購入なしの実走行距離を延長させる効果があると共に、外側から見ても予備の水素タンクを搭載していることがわからないというメリットもあり、車輛の外観がきれいになり、しかもフレームパイプの内部に水が入らないため、雨天や台風のような悪天候の日でも安心して走行できるという効果があり、また開閉蓋の開閉動作により、極めて容易に水素タンクの交換ができ、空になった水素タンクはフレームパイプ内に収容できるため、常に過不足なく水素タンクの交換ができるという効果がある。Another object is to provide a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and an electric motor for driving a wheel by being supplied with the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with a motor, the frame pipe constituting the vehicle body is formed to be thick enough to accommodate at least a commercially available low-pressure hydrogen cassette can or a hydrogen storage alloy tank, and the contents are partially contained in the frame pipe. An opening / closing lid of a size that can be taken in and out is provided, and a release valve for releasing the abnormal pressure of hydrogen in the frame pipe is disposed downward in the frame pipe, and one or a plurality of release valves are provided in the frame pipe. The hydrogen pipe can or the hydrogen storage alloy tank can be accommodated, and the inside and outside of the frame pipe are made watertight with an open / close lid and the contents can be taken in and out. Therefore, it is possible to install about 4 hydrogen storage alloy tanks or commercially available hydrogen cassette cans on the vehicle as a spare, and there is an effect that the hydrogen tank does not rattle or vibrate by tightening the opening / closing lid. This has the effect of significantly increasing the actual amount of hydrogen fuel and extending the actual mileage without purchasing a new hydrogen tank, and it is not clear that a spare hydrogen tank is installed from the outside. There is also an advantage that the appearance of the vehicle is clean and water does not enter the inside of the frame pipe, so there is an effect that you can run safely even in bad weather such as rainy weather or typhoon, and the opening and closing operation of the lid The hydrogen tank can be replaced very easily, and the empty hydrogen tank can be accommodated in the frame pipe. There is an effect that that.
更には、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極に水素と酸素を供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに水素を供給するための水素タンクと、燃料電池スタックに空気を供給するためのブロワとを備え、ブロワからの送風により燃料電池スタックが冷却される際の排熱が水素タンクに送られて該水素タンクが排熱により加熱されるように水素タンクを燃料電池スタックに隣接配置したので、燃料電池内の温風の流れと、加熱すべき物と冷却すべき物との物性を巧みに利用でき、外部からの余分な動力や熱量を用いることなく、燃料電池スタックを適度に冷却しながら、その排熱を隣接した水素タンクに供給して加熱することにより、水素の発生によって気化熱により冷却される傾向にある水素タンクの温度を適温に保つことができるという効果があり、またこの結果連続して水素が活性化された状態で順調に供給され続けるという効果があり、燃料電池スタックへの順調な水素の連続供給により発電効率を常時良好に保つことができるという効果がある。Furthermore, a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives a wheel A fuel cell stack for generating electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen and oxygen to different electrodes sandwiching an electrolyte such as a polymer ion exchange membrane in the electric vehicle equipped with the fuel cell stack and supplying hydrogen to the fuel cell stack And a blower for supplying air to the fuel cell stack, and exhaust heat when the fuel cell stack is cooled by air blown from the blower is sent to the hydrogen tank so that the hydrogen tank is discharged. Since the hydrogen tank is arranged adjacent to the fuel cell stack so that it is heated by heat, the flow of warm air in the fuel cell and the physical properties of the things to be heated and cooled can be used skillfully. Without using extra power or heat from the unit, the exhaust heat is supplied to the adjacent hydrogen tank and heated while cooling the fuel cell stack appropriately. This has the effect of keeping the temperature of the hydrogen tank in a proper temperature, and as a result, has the effect of continuously supplying hydrogen in a state where hydrogen is activated continuously. There is an effect that power generation efficiency can always be kept good by continuous supply of hydrogen.
また上記(請求項8)の構成に加えて、これらの燃料電池部品の全部を収容し空気及び水蒸気を通し液体を通さない材質又は構造からなる燃料電池収容容器と、該燃料電池収容容器の一壁面と水素タンクとの間に配置された熱遮蔽板とを備え、ブロワからの送風により燃料電池スタックが冷却される際の排熱が前記水素タンクに送られて該水素タンクが排熱により加熱されるように水素タンクを燃料電池スタックに隣接配置し、かつ水素タンクを加熱した排熱が熱遮蔽板に当たって反射し一壁面からは外部に逃げず燃料電池収容容器内を再循環した後、一壁面を除く他の壁面から外部に放出されるように構成したので、加熱のために水素タンクに当たった燃料電池スタックからの温風がそのまま再循環して利用される効果があり、燃料電池内の温風の流れと、加熱すべき物と冷却すべき物との物性を巧みに利用でき、外部からの余分な動力や熱量を用いることなく、燃料電池スタックを適度に冷却しながら、その排熱を隣接した水素タンクに供給して加熱することにより、水素の発生によって気化熱により冷却される傾向にある水素タンクの温度を適温に保つことができるという効果があり、またこの結果連続して水素が活性化された状態で順調に供給され続けるという効果があり、燃料電池スタックへの順調な水素の連続供給により発電効率を常時最高値に保つことができるという効果がある。また燃料電池収容容器が空気及び水蒸気を通し液体を通さない材質又は構造からなるもので構成したので、燃料電池が必要とする空気(特に酸素)の外部からの吸引と、燃料電池の排気である水蒸気の外部への排出が何ら支障なく行われるという効果があり、またこの結果台風や雨天等の外部から多量の液体が降り注ぐ環境下でも、車輛に搭載の燃料電池が全く支障なく発電を続行でき、電動車輛が悪天候下でも全く支障なく走行できるという効果がある。Further, in addition to the configuration of the above (Claim 8), a fuel cell container made of a material or a structure that accommodates all of these fuel cell components and does not allow liquid to pass through air and water vapor, and one of the fuel cell container A heat shielding plate disposed between the wall surface and the hydrogen tank, and the exhaust heat when the fuel cell stack is cooled by the blower from the blower is sent to the hydrogen tank, and the hydrogen tank is heated by the exhaust heat. As shown in the figure, the hydrogen tank is disposed adjacent to the fuel cell stack, and the exhaust heat generated by heating the hydrogen tank is reflected by the heat shielding plate and is not relieved from one wall and recirculated in the fuel cell housing container. Since it is configured to be discharged to the outside from other wall surfaces except for the wall surface, there is an effect that the hot air from the fuel cell stack hitting the hydrogen tank for heating is recirculated and used as it is, The flow of hot air and the physical properties of the object to be heated and the object to be cooled can be skillfully used, and the exhaust heat of the fuel cell stack is appropriately cooled without using extra power or heat from the outside. Is supplied to the adjacent hydrogen tank and heated, the temperature of the hydrogen tank, which tends to be cooled by the heat of vaporization due to the generation of hydrogen, can be maintained at an appropriate temperature. As a result, there is an effect that the fuel cell is continuously supplied in a state where it is activated, and there is an effect that the power generation efficiency can be constantly kept at the maximum value by the smooth continuous supply of hydrogen to the fuel cell stack. In addition, since the fuel cell container is made of a material or structure that allows air and water vapor to pass therethrough and does not allow liquids to pass through, the air (especially oxygen) required by the fuel cell is sucked from the outside and the fuel cell is exhausted. This has the effect that water vapor can be discharged to the outside without any problems. As a result, even in environments where a large amount of liquid falls from the outside, such as typhoons and rainy weather, the fuel cell installed in the vehicle can continue to generate electricity without any problem. The electric vehicle has the effect that it can run without any trouble even in bad weather.
また上記(請求項9)の構成に加えて、電圧変換用のDC−DCコンバータと、該DC−DCコンバータの断熱材とを備え、ブロワからの送風により燃料電池スタックが冷却される際の排熱が水素タンクに送られて該水素タンクが排熱により加熱されるように水素タンクを燃料電池スタックに隣接配置すると共に、DC−DCコンバータを断熱された状態で水素タンクに隣接配置したので、燃料電池の装置全体の容積を小さくできる効果があると共に、DC−DCコンバータの発熱による熱量が水素タンクに影響を与えないため、DC−DCコンバータと水素タンクとの相互関係に支障がないようにできる効果がある。Further, in addition to the configuration of the above (Claim 9), a DC-DC converter for voltage conversion and a heat insulating material for the DC-DC converter are provided. Since the hydrogen tank is disposed adjacent to the fuel cell stack so that heat is sent to the hydrogen tank and the hydrogen tank is heated by exhaust heat, and the DC-DC converter is disposed adjacent to the hydrogen tank in a thermally insulated state, This has the effect of reducing the overall volume of the fuel cell device, and the amount of heat generated by the DC-DC converter does not affect the hydrogen tank. There is an effect that can be done.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極に水素と酸素を供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに水素を供給するための水素タンクと、燃料電池スタックに空気を供給するためのブロワと、電圧変換用のDC−DCコンバータと、燃料電池スタックの排熱を水素タンクに供給する排熱利用ダクトと、これらのすべての部品を載置可能で自転車等の荷台に直接着脱自在に取り付け可能な設置ステーとを備え、排熱利用ダクトにより燃料電池スタックからの排熱を水素タンクに供給して該水素タンク内のガス圧力を増加させると共に、ステーごと燃料電池を脱着して走行用及び他の用途に燃料電池を使用可能に構成したので、燃料電池の装置全体を一つのまとまりとして、車輛に対して容易に脱着できるという効果があり、またこの結果キャンプや災害時等において、レジヤー用又は非常用電源として電動車輛の燃料電池が多用途に利用できるという効果が得られる。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. In an electric vehicle, a fuel cell stack that generates electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen and oxygen to different electrodes sandwiching an electrolyte such as a polymer ion exchange membrane, and for supplying hydrogen to the fuel cell stack A hydrogen tank, a blower for supplying air to the fuel cell stack, a DC-DC converter for voltage conversion, a waste heat utilization duct for supplying the exhaust heat of the fuel cell stack to the hydrogen tank, and all of these It is equipped with an installation stay that can place components and can be detachably attached directly to the loading platform of bicycles, etc., and exhaust heat from the fuel cell stack is supplied to the hydrogen tank by the exhaust heat utilization duct. In addition to increasing the gas pressure in the hydrogen tank, the fuel cell can be used for traveling and other uses by attaching and detaching the fuel cell for each stay, so the entire fuel cell device is integrated into one unit, This has the effect that it can be easily attached to and detached from the vehicle. As a result, it is possible to use the fuel cell of the electric vehicle for various purposes as a power source for registrars or as an emergency power source during camping or disasters.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、通常走行時には燃料電池と二次電池とを並列に接続し、高出力が要求される走行時には燃料電池と二次電池とを直列に接続するように切り換える並列・直列切換えスイッチと、該並列・直列切換えスイッチと電動モータとの間に接続され該電動モータへの電力を制御する電動モータ制御装置とを備えたので、例えば通常両電池の定格電圧が24Vである場合、いずれかの電池の出力が低下して電圧が下がったり、両電池の電圧は正常でも、加速時、積荷が重い場合、急登坂路にさしかかった場合等に、定格電圧を超えて、最大48Vの電圧が得られる効果があると共に、この最大電圧の下で、電動モータ制御装置により最適電圧・電流の制御を可能となり、あらゆる場面で、順調な走行ができるという効果がある。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. In an electric vehicle, a parallel / series changeover switch that connects a fuel cell and a secondary battery in parallel during normal driving, and switches the fuel cell and the secondary battery in series during driving that requires high output, Since the electric motor control device connected between the parallel / series switch and the electric motor for controlling the electric power to the electric motor is provided, for example, when the rated voltage of both batteries is usually 24V, either Even when the battery output drops and the voltage drops, the voltage of both batteries is normal, when the load is heavy, when the load is heavy, or when approaching a steep climbing road, the voltage exceeds the rated voltage, and a voltage of up to 48V is obtained. With the effect that, under the maximum voltage, allows the result to control the optimum voltage and current by the electric motor controller, in all aspects, there is an effect that it is smooth running.
また上記(請求項12)の構成に加えて、電動モータ制御装置に、電動モータへの過電流カットオフ機能を備えたので、前輪及び後輪のいずれの電動モータにも過電流が決して供給されないようにすることができ、電動モータの破損を防止できる効果があり、またこの結果通常よりもはるかに強力なパワー走行をしつつも、運転者は安心して快適・安全な走行が保証されるという効果がある。Further, in addition to the configuration of the above (claim 12), since the electric motor control device has an overcurrent cut-off function for the electric motor, no overcurrent is supplied to any of the front and rear wheel electric motors. It is possible to prevent damage to the electric motor, and as a result, the driver is assured of comfortable and safe driving with peace of mind while driving much more powerful than usual. effective.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体の太陽光線が当たり易い適所に太陽光発電器を配設し、該太陽光発電器を二次電池に電気的に接続したので、例えば駐車時間が長い電動自転車等において、特に駐車中に十分な二次電池の充電ができるという効果があり、またこの結果太陽エネルギも二次電池に蓄えて、走行にも夜間の前照灯点灯にも利用できる効果があり、特に前照灯に発光ダイオードを用いることにより、駐車中の発電量で十分に夜間の前照灯点灯用の電力が賄える効果があり、更に二次電池の電力が増すことで、燃料電池の燃料が少なくて済むこととなり、電動車輛の走行燃費の向上と燃料の節約を図ることができる効果がある。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. In an electric vehicle, a solar power generator is disposed at an appropriate place where the solar light of the vehicle body is easily hit, and the solar power generator is electrically connected to the secondary battery. The secondary battery can be fully charged while parked. As a result, solar energy is also stored in the secondary battery, which can be used for both driving and lighting at night. By using a light emitting diode for the lamp, there is an effect that the amount of power generated during parking can sufficiently cover the power for lighting the headlight at night, and the power of the secondary battery increases, so the fuel in the fuel cell is reduced. Electric vehicle There is an effect that can be saved to improve the fuel gasoline mileage.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、電動モータを、同軸上にモータと発電機が取り付けられたモータ・発電機併用型とし、発電機を、前照灯に直結し、走行中該発電機から該前照灯への通電がなされるように構成したので、燃料電池や二次電池の電力がなくなった場合でも走行している限り夜間に前照灯が常時点灯するという効果があり、またこの結果電気系統の故障時における夜間の安全性を向上させることである。またモータ・発電機併用型の電動モータを、車輪の内部に搭載するいわゆるハブインモータ又はホイールインモータとして構成できる効果があり、またこれによって電動モータの大幅なコンパクト化を図ると共に、車輛への搭載の容易化を図ることができる効果がある。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. In an electric vehicle, the electric motor is a motor / generator combined type in which a motor and a generator are mounted on the same axis, and the generator is directly connected to the headlamp. Since it is configured to be energized, it has the effect that the headlamps are always lit at night as long as the vehicle is running even when the power of the fuel cell or secondary battery is lost. It is to improve the nighttime safety in. In addition, there is an effect that the electric motor of the motor / generator combined type can be configured as a so-called hub-in motor or wheel-in motor that is mounted inside the wheel. There is an effect that the mounting can be facilitated.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、ブレーキをかけることでブレーキ作動信号を送出するブレーキスイッチと、該ブレーキスイッチからの信号により作動してブレーキをかけると同時に電動モータへのすべての電力の供給を停止させるブレーキ連動の電力停止装置とを備えたので、制動動作と走行動作という相反する動作指令が同時に発せられないため、ブレーキは車輛の持つ運動のエネルギのみを吸収すればよく、またこの結果ブレーキが運転者の意志どおりに作用することとなり、電動車輛としての制動時の安全性を向上させることができる効果がある。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. In an electric vehicle, a brake switch that sends a brake activation signal when the brake is applied, and brake-linked electric power that activates the brake by applying a signal from the brake switch and simultaneously stops supplying all electric power to the electric motor Because it has a stop device, the conflicting operation command of braking operation and traveling operation cannot be issued at the same time, so the brake only needs to absorb the energy of the movement of the vehicle, and as a result, the brake is as the driver intends Thus, there is an effect that safety during braking as an electric vehicle can be improved.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車輛の速度を複数段階の固定速度に維持できるようにした節度式の変速操作スイッチを備えたので、走行中にある速度段階に調節しておけばそのままの速度が維持されるため、走行中に手を離すことによる出力の低下を防止するために費やされる運転者の精神的負担を軽減することができる効果があり、またこの結果安定走行時の運転の快適性を向上させることができると共に、運転者の疲労を大幅に軽減させることができる効果がある。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. The electric vehicle is equipped with a moderation-type shift operation switch that allows the vehicle speed to be maintained at a plurality of fixed speeds, so that if the speed is adjusted to a certain speed level while traveling, the speed remains unchanged. It has the effect of reducing the driver's mental burden to prevent a decrease in output caused by releasing his hand while driving, and as a result, improving driving comfort during stable driving In addition, the driver's fatigue can be greatly reduced.
また上記(請求項17)の構成に加えて、車輛の速度を複数段階の固定速度に維持できるようにした節度式の変速操作スイッチを、ハンドルの中央部付近又はグリップに備えたので、走行中にある速度段階に調節しておけばそのままの速度が維持されるため、走行中に手を離すことによる出力の低下を防止するために費やされる運転者の精神的負担を軽減することができる効果があり、またこの結果安定走行時の運転の快適性を向上させることができると共に、運転者の疲労を大幅に軽減させることができ、更に運転者から見やすく、また扱い易い位置にこのスイッチが存在するので、電動車輛の操作性を良好にし、その商品価値のより一層の増大を図ることができる効果がある。Further, in addition to the above configuration (claim 17), a moderation type speed change operation switch that can maintain the speed of the vehicle at a plurality of fixed speeds is provided near the center of the steering wheel or on the grip. If it is adjusted to a certain speed stage, the speed will be maintained as it is, so the mental burden of the driver spent to prevent the output from falling due to releasing your hand while driving can be reduced As a result, the driving comfort during stable driving can be improved and the driver's fatigue can be greatly reduced, and this switch is located in a position that is easy to see and handle from the driver. Therefore, there is an effect that the operability of the electric vehicle can be improved and the product value can be further increased.
更には、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前輪駆動用の電動モータと、後輪駆動用の電動モータと、該両電動モータへの電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行パターンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチと、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置とを備え、前後輪を夫々独立した機能で走行させ、走行パターンにより個別の制御を行って走行させるように構成したので、公道、雪道・砂利道等の悪路、空港、港湾、構内、会社又はスポーツ施設等の室内、展示会場におけるPR等あらゆる場面で、極めて安全かつ快適に使用できる画期的な電動車輛を提供できる効果があり、特に展示会場等で車輛を停止させた状態で前輪のみを浮かせて燃料電池による動で回転させ、燃料電池搭載車輛として、観客の注意を惹く等のデモンストレーションが可能となり、非常に多目的に利用できる電動車輛を提供し得る効果がある。Furthermore, a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives a wheel In the provided electric vehicle, the front wheel drive electric motor, the rear wheel drive electric motor, and “OFF”, “rear wheel drive”, “front wheel drive” and “ A driving pattern switching switch capable of switching the driving pattern to four patterns of “front and rear wheel drive”, and an electric motor control device that performs optimal control of each electric motor in each driving pattern selected by the driving pattern switching switch. Each wheel is made to run with independent functions, and it is configured to run with individual control according to the running pattern, so public roads, bad roads such as snowy roads / gravel roads, airports, harbors, campuses, It has the effect of providing a revolutionary electric vehicle that can be used extremely safely and comfortably in various situations such as PR in the company or sports facilities, and in the exhibition hall, especially with the vehicle stopped at the exhibition hall. It is possible to provide an electric vehicle that can be used for various purposes as a fuel cell-equipped vehicle.
また燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動自転車において、前輪駆動用の電動モータと、後輪駆動用の電動モータと、該両電動モータへの電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行パターンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチと、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置とを備え、OFF時には人力のみでの走行、後輪駆動時には電動アシスト式自転車としての走行、前輪駆動時には原動機付自転車としての走行及び前後輪駆動時には滑り易い路面での総輪駆動走行が夫々可能に構成したので、公道、雪道・砂利道等の悪路、空港、港湾、構内、会社又はスポーツ施設等の室内、展示会場におけるPR等あらゆる場面で、極めて安全かつ快適に使用できる画期的な電動自転車を提供できる効果があり、特に電力のOFF時には人力のみで走行する普通の自転車としても使用できるため、例えばわずかに下りの平坦路や長い下り坂等では燃料を全く使わずに相当距離の走行が可能で、燃費の非常に優れた電動自転車とし得る効果がある。Also provided is a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and a fuel cell or an electric motor that is supplied with power of the secondary battery and drives the wheels. In an electric bicycle, an electric motor for driving front wheels, an electric motor for driving rear wheels, and “OFF”, “rear wheel driving”, “front wheel driving” and “front and rear wheels” for stopping power supply to both electric motors. A driving pattern switching switch capable of switching the driving pattern to four driving patterns, and an electric motor control device that performs optimal control of each electric motor in each driving pattern selected by the driving pattern switching switch. Only when driving alone, driving as a power-assisted bicycle when driving rear wheels, driving as a motorbike when driving front wheels, and slippery road when driving front and rear wheels It is extremely safe in all situations such as public roads, bad roads such as snowy roads and gravel roads, airports, harbors, premises, offices of companies or sports facilities, PR in exhibition halls, etc. It has the effect of providing an innovative electric bicycle that can be used comfortably, and can be used as an ordinary bicycle that runs only by human power, especially when the power is off, so for example on a slightly flat road or a long downhill It is possible to run a considerable distance without using any fuel, and it has the effect of being able to be an electric bicycle with excellent fuel efficiency.
また上記(請求項19)の構成に加えて、これらの走行パターンの表示、バッテリーの残量表示、走行パターン切換えスイッチ、燃料電池と二次電池の並列・直列切換えスイッチ及び並列・直列切換え表示等の走行に必要な各種の表示機能とスイッチ類を有する走行モニタをハンドル上の適所に配設したので、燃料電池搭載の電動自転車としての走行中の走行パターン等各種のデータの認識性、即ち見やすさと、操作性の向上を図ることができる効果があり、また電動自転車としての走行の楽しさ及び安全性を向上させることができるという効果が得られる。Further, in addition to the configuration of the above (Claim 19), the display of these traveling patterns, the battery remaining amount display, the traveling pattern changeover switch, the parallel / series changeover switch of the fuel cell and the secondary battery, and the parallel / series changeover indication, etc. Since the travel monitor with various display functions and switches necessary for traveling is arranged at the appropriate position on the steering wheel, the recognizability of various data such as traveling patterns during traveling as an electric bicycle equipped with a fuel cell, that is, easy to see In addition, there is an effect that it is possible to improve the operability, and it is possible to improve the fun and safety of traveling as an electric bicycle.
要するに本発明(請求項1)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前記燃料電池の水素タンクに水素吸蔵合金タンクを用い、かつ該水素吸蔵合金タンクを着脱自在に構成したことを特徴とするものである。In short, the electric vehicle according to the present invention (Claim 1) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of power generated by the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. An electric vehicle including an electric motor that is supplied with a hydrogen and uses a hydrogen storage alloy tank as a hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen storage alloy tank is detachable. It is.
また本発明(請求項2)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前記燃料電池の水素タンクに水素吸蔵合金タンクを用い、かつ該水素吸蔵合金タンクを着脱自在に構成すると共に、1個又は複数の予備水素吸蔵合金タンクを、車体を構成するフレームパイプの内部又は外部に着脱自在に取り付けるように構成したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 2) includes a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and the power of the fuel cell or the secondary battery. And an electric motor provided with an electric motor for driving wheels, wherein a hydrogen storage alloy tank is used as a hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen storage alloy tank is configured to be detachable. The preliminary hydrogen storage alloy tank is configured to be detachably attached to the inside or the outside of the frame pipe constituting the vehicle body.
また本発明(請求項3)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生動の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前記燃料電池の水素タンクに水素吸蔵合金タンクを用い、かつ該水素吸蔵合金タンクを、車体を構成するフレームパイプに内蔵し、該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁を前記フレームパイプの下方に向けて配設したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 3) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generation of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In the electric vehicle provided with an electric motor that drives the wheels, the hydrogen storage alloy tank is used as the hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen storage alloy tank is built in the frame pipe constituting the vehicle body, A release valve for releasing the abnormal pressure of hydrogen in the frame pipe is disposed downward of the frame pipe.
また本発明(請求項4)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体を構成するフレームパイプ内の空間を低圧水素を収容する水素タンクとして構成し、該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁を前記フレームパイプの下方に向けて配設したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 4) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with an electric motor that is supplied with a motor and drives a wheel, the space in the frame pipe constituting the vehicle body is configured as a hydrogen tank that stores low-pressure hydrogen, and the abnormal pressure of hydrogen in the frame pipe is released Therefore, a release valve is disposed toward the lower side of the frame pipe.
また本発明(請求項5)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の動力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前記燃料電池の水素タンクに市販の低圧の水素カセット缶を用い、かつ該水素カセット缶を着脱自在に構成したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 5) includes a fuel cell, a secondary battery that is charged with at least a part of electric power generated by the fuel cell, and the fuel cell or the power of the secondary battery. In an electric vehicle equipped with an electric motor for driving wheels, the commercially available low-pressure hydrogen cassette can is used for the hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen cassette can is detachable. To do.
また本発明(請求項6)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前記燃料電池の水素タンクに市販の低圧の水素カセット缶を用い、かつ該水素カセット缶を着脱自在に構成すると共に、1個又は複数の予備の水素カセット缶を、車体を構成するフレームパイプの内部又は外部に着脱自在に取り付けるように構成したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 6) includes a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of power generated by the fuel cell is supplied and charged, and the power of the fuel cell or the secondary battery. And an electric motor equipped with an electric motor to drive the wheels, a commercially available low-pressure hydrogen cassette can is used for the hydrogen tank of the fuel cell, and the hydrogen cassette can is configured to be detachable. Alternatively, a plurality of spare hydrogen cassette cans are configured to be detachably attached to the inside or the outside of the frame pipe constituting the vehicle body.
また本発明(請求項7)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体を構成するフレームパイプを、少くとも市販の低圧の水素カセット缶又は水素吸蔵合金タンクが収容できる程度に太く形成すると共に該フレームパイプの一部に内容物が出し入れ可能な大きさの開閉蓋を設け、かつ該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁を下方に向けて配設し、該フレームパイプ内に1個又は複数の水素カセット缶又は水素吸蔵合金タンクが収容できるように構成し、前記開閉蓋により前記フレームパイプ内を水密に構成すると共に前記内容物の出し入れが可能に構成したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 7) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of power generated by the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In the electric vehicle provided with the electric motor for driving the wheels, the frame pipe constituting the vehicle body is formed to be thick enough to accommodate at least a commercially available low-pressure hydrogen cassette can or a hydrogen storage alloy tank. An open / close lid of a size that allows the contents to be taken in and out of a part of the frame pipe is provided, and a release valve for releasing the abnormal pressure of hydrogen in the frame pipe is disposed downward, One or a plurality of hydrogen cassette cans or hydrogen storage alloy tanks can be accommodated, and the frame pipe is configured to be watertight by the opening and closing lid, and the contents are taken in and out. It is characterized in that is configured to be.
また本発明(請求項8)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極に水素と酸素を供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに水素を供給するための水素タンクと、前記燃料電池スタックに空気を供給するためのブロワとを備え、前記ブロワからの送風により前記燃料電池スタックが冷却される際の排熱が前記水素タンクに送られて該水素タンクが前記排熱により加熱されるように前記水素タンクを前記燃料電池スタックに隣接配置したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (invention 8) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. A fuel that generates electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen and oxygen to different electrodes that sandwich an electrolyte such as a polymer ion exchange membrane in an electric vehicle that is supplied with an electric motor that drives wheels A battery stack, a hydrogen tank for supplying hydrogen to the fuel cell stack, and a blower for supplying air to the fuel cell stack, and when the fuel cell stack is cooled by air blown from the blower The hydrogen tank is disposed adjacent to the fuel cell stack so that the exhaust heat is sent to the hydrogen tank and the hydrogen tank is heated by the exhaust heat. A.
また本発明(請求項9)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極に水素と酸素を供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに水素を供給するための水素タンクと、前記燃料電池スタックに空気を供給するためのブロワと、これらの燃料電池部品の全部を収容し空気及び水蒸気を通し液体を通さない材質又は構造からなる燃料電池収容容器と、該燃料電池収容容器の一壁面と前記水素タンクとの間に配置された熱遮蔽板とを備え、前記ブロワからの送風により前記燃料電池スタックが冷却される際の排熱が前記水素タンクに送られて該水素タンクが前記排熱により加熱されるように前記水素タンクを前記燃料電池スタックに隣接配置し、かつ前記水素タンクを加熱した前記排熱が前記熱遮蔽板に当たって反射し前記一壁面からは外部に逃げず前記燃料電池収容容器内を再循環した後、前記一壁面を除く他の壁面から外部に放出されるように構成したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 9) includes a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and the power of the fuel cell or the secondary battery. A fuel that generates electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen and oxygen to different electrodes sandwiching an electrolyte, such as a polymer ion exchange membrane, in an electric vehicle that is supplied with an electric motor that drives wheels A battery stack, a hydrogen tank for supplying hydrogen to the fuel cell stack, a blower for supplying air to the fuel cell stack, and all of these fuel cell components are accommodated and liquid is passed through air and water vapor. A fuel cell container made of a material or a structure that does not pass through, and a heat shielding plate disposed between one wall surface of the fuel cell container and the hydrogen tank, and blown from the blower The hydrogen tank is disposed adjacent to the fuel cell stack so that exhaust heat when the fuel cell stack is cooled is sent to the hydrogen tank and the hydrogen tank is heated by the exhaust heat, and the hydrogen tank The exhaust heat, which is heated, is reflected by the heat shielding plate and reflected from the one wall surface so that it does not escape to the outside, but is recirculated through the fuel cell housing container and then released to the outside from the other wall surfaces except the one wall surface. It is characterized by comprising.
また本発明(請求項10)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極に水素と酸素を供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに水素を供給するための水素タンクと、前記燃料電池スタックに空気を供給するためのブロワと、電圧変換用のDC−DCコンバータと、該DC−DCコンバータの断熱材とを備え、前記ブロワからの送風により前記燃料電池スタックが冷却される際の排熱が前記水素タンクに送られて該水素タンクが前記排熱により加熱されるように前記水素タンクを前記燃料電池スタックに隣接配置すると共に、前記DC−DCコンバータが断熱された状態で前記水素タンクに隣接配置されたことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 10) includes a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and the power of the fuel cell or the secondary battery. A fuel that generates electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen and oxygen to different electrodes sandwiching an electrolyte, such as a polymer ion exchange membrane, in an electric vehicle that is supplied with an electric motor that drives wheels A battery stack, a hydrogen tank for supplying hydrogen to the fuel cell stack, a blower for supplying air to the fuel cell stack, a DC-DC converter for voltage conversion, and heat insulation of the DC-DC converter The exhaust heat when the fuel cell stack is cooled by the air blown from the blower is sent to the hydrogen tank so that the hydrogen tank is heated by the exhaust heat. While disposed adjacent the hydrogen tank to the fuel cell stack, and is characterized in that the DC-DC converter is arranged adjacent to the hydrogen tank in a state of being insulated.
また本発明(請求項11)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極に水素と酸素を供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタックと、該燃料電池スタックに水素を供給するための水素タンクと、前記燃料電池スタックに空気を供給するためのブロワと、電圧変換用のDC−DCコンバータと、前記燃料電池スタックの排熱を前記水素タンクに供給する排熱利用ダクトと、これらのすべての部品を載置可能で自転車等の荷台に直接着脱自在に取り付け可能な設置ステーとを備え、前記排熱利用ダクトにより前記燃料電池スタックからの排熱を前記水素タンクに供給して該水素タンク内のガス圧力を増加させると共に、前記ステーごと前記燃料電池を脱着して走行用及び他の用途に前記燃料電池を使用可能に構成したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (invention 11) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. A fuel that generates electricity by generating an electrochemical reaction by supplying hydrogen and oxygen to different electrodes that sandwich an electrolyte such as a polymer ion exchange membrane in an electric vehicle that is supplied with an electric motor that drives wheels A battery stack, a hydrogen tank for supplying hydrogen to the fuel cell stack, a blower for supplying air to the fuel cell stack, a DC-DC converter for voltage conversion, and exhaust heat of the fuel cell stack A waste heat utilization duct for supplying the hydrogen tank to the hydrogen tank, and an installation stay on which all these components can be placed and detachably attached to a loading platform such as a bicycle. The exhaust duct supplies the exhaust heat from the fuel cell stack to the hydrogen tank to increase the gas pressure in the hydrogen tank, and the fuel cell is attached to and removed from the stay together with the stay for the fuel for traveling and other uses. The battery is configured to be usable.
また本発明(請求項12)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、通常走行時には前記燃料電池と前記二次電池とを並列に接続し、高出力が要求される走行時には前記燃料電池と前記二次電池とを直列に接続するように切り換える並列・直列切換えスイッチと、該並列・直列切換えスイッチと前記電動モータとの間に接続され該電動モータへの電力を制御する電動モータ制御装置とを備えたことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 12) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle including an electric motor that is supplied with an electric motor and drives a wheel, the fuel cell and the secondary battery are connected in parallel during normal running, and the fuel cell and the second battery during running when high output is required. A parallel / series switch for switching the secondary battery so as to be connected in series; and an electric motor controller connected between the parallel / series switch and the electric motor for controlling electric power to the electric motor. It is characterized by that.
また本発明(請求項13)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、通常走行時には前記燃料電池と前記二次電池とを並列に接続し、高出力が要求される走行時には前記燃料電池と前記二次電池とを直列に接続する並列・直列切換えスイッチと、該並列・直列切換えスイッチと前記電動モータとの間に接続され該電動モータへの電力を制御する電動モータ制御装置とを備え、該電動モータ制御装置は、前記電動モータへの過電流カットオフ機能を備えたものであることを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 13) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle including an electric motor that is supplied with an electric motor and drives a wheel, the fuel cell and the secondary battery are connected in parallel during normal traveling, and the fuel cell and the second battery during traveling where high output is required. A parallel / series switch for connecting a secondary battery in series; and an electric motor controller connected between the parallel / series switch and the electric motor for controlling electric power to the electric motor. The motor control device is provided with an overcurrent cut-off function for the electric motor.
また本発明(請求項14)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車体の太陽光線が当たり易い適所に太陽光発電器を配設し、該太陽光発電器を前記二次電池に電気的に接続したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 14) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle including an electric motor that is supplied with electric power and drives a wheel, a solar power generator is disposed at an appropriate place where the solar radiation of the vehicle body is easily hit, and the solar power generator is electrically connected to the secondary battery. It is characterized by being connected.
また本発明(請求項15)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前記電動モータを、同軸上にモータと発電機が取り付けられたモータ・発電機併用型とし、前記発電機を、前照灯に直結し、走行中該発電機から該前照灯への通電がなされるように構成したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 15) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In the electric vehicle provided with the electric motor that drives the wheel by supplying the electric motor, the electric motor is a motor / generator combination type in which the motor and the generator are coaxially mounted, and the generator is a headlamp The power generator is configured to be energized directly from the generator to the headlamp during traveling.
また本発明(請求項16)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、ブレーキをかけることでブレーキ作動信号を送出するブレーキスイッチと、該ブレーキスイッチからの信号により作動してブレーキをかけると同時に前記電動モータへのすべての電力の供給を停止させるブレーキ連動の電力停止装置とを備えたことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (invention 16) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the fuel cell or the power of the secondary battery. In an electric vehicle including an electric motor that is supplied with a motor and drives a wheel, a brake switch that sends a brake operation signal by applying a brake, and an electric motor that is operated by the signal from the brake switch and applies the brake at the same time And a brake-linked power stop device that stops the supply of all power to the motor.
また本発明(請求項17)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の動力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車輛の速度を複数段階の固定速度に維持できるようにした節度式の変速操作スイッチを備えたことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (invention 17) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of power generated by the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. An electric vehicle equipped with an electric motor that is supplied with an electric motor and is provided with a moderation type speed change operation switch that can maintain the speed of the vehicle at a plurality of fixed speeds. .
また本発明(請求項18)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、車輛の速度を複数段階の固定速度に維持できるようにした節度式の変速操作スイッチを、ハンドルの中央部付近又はグリップに備えたことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (invention 18) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle equipped with an electric motor that is supplied with a motor and drives a wheel, a moderation-type speed change operation switch that can maintain the speed of the vehicle at a plurality of fixed speeds is provided near the center of the handle or on the grip. It is characterized by that.
また本発明(請求項19)に係る電動車輛は、燃料電池と、該燃料電池の発生動力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動車輛において、前輪駆動用の電動モータと、後輪駆動用の電動モータと、該両電動モータへの電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行バタンーンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチと、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置とを備え、前後輪を夫々独立した機能で走行させ、走行パターンにより個別の制御を行って走行させるように構成したことを特徴とするものである。An electric vehicle according to the present invention (Claim 19) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the power generated by the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In an electric vehicle provided with an electric motor for driving wheels, the front wheel driving electric motor, the rear wheel driving electric motor, and `` OFF '' for stopping power supply to both the electric motors, A travel pattern changeover switch capable of switching the travel pattern to 4 patterns of “rear wheel drive”, “front wheel drive” and “front and rear wheel drive”, and the optimum of each electric motor in each travel pattern selected by the travel pattern changeover switch And an electric motor control device that performs control, and the front and rear wheels are made to run with independent functions, and are configured to run with individual control according to a running pattern. Is shall.
また本発明(請求項20)に係る電動自転車は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動自転車において、前輪駆動用の電動モータと、後輪駆動用の電動モータと、該両電動モータへの電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行パターンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチと、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置とを備え、OFF時には人力のみでの走行、後輪駆動時には電動アシスト式自転車としての走行、前輪駆動時には原動機付自転車としての走行及び前後輪駆動時には滑り易い路面での総輪駆動走行が夫々可能に構成したことを特徴とするものである。An electric bicycle according to the present invention (Claim 20) includes a fuel cell, a secondary battery to which at least a part of the generated power of the fuel cell is supplied and charged, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In the electric bicycle provided with the electric motor that drives the wheel by being supplied with the electric motor for driving the front wheels, the electric motor for driving the rear wheels, and `` OFF '' for stopping the power supply to the both electric motors, Driving pattern changeover switch capable of switching the driving pattern to four patterns of “rear wheel driving”, “front wheel driving” and “front and rear wheel driving”, and the optimum of each electric motor in each driving pattern selected by the driving pattern changeover switch An electric motor control device that performs control, travels only by human power when OFF, travels as an electrically assisted bicycle when driving rear wheels, and motorbike when driving front wheels Traveling and all-wheel drive cars with easily skid during front-rear wheel driving of is characterized in that it has construction people capable husband.
また本発明(請求項21)に係る電動自転車は、燃料電池と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池と、前記燃料電池又は該二次電池の電力を供給されて車輪を駆動する電動モータとを備えた電動自転車において、前輪駆動用の電動モータと、後輪駆動用の電動モータと、該両電動モータへの電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行パターンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチと、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置とを備え、OFF時には人力のみでの走行、後輪駆動時には電動アシスト式自転車としての走行、前輪駆動時には原動機付自転車としての走行及び前後輪駆動時には滑り易い路面での総輪駆動走行が夫々可能に構成し、かつこれらの走行パターンの表示、バッテリーの残量表示、前記走行パターン切換えスイッチ、前記燃料電池と前記二次電池の並列・直列切換えスイッチ及び並列・直列切換え表示等の走行に必要な各種の表示機能とスイッチ類を有する走行モニタをハンドル上の適所に配設したことを特徴とするものである。An electric bicycle according to the present invention (Claim 21) includes a fuel cell, a secondary battery charged with at least a part of the generated power of the fuel cell, and the power of the fuel cell or the secondary battery. In the electric bicycle provided with the electric motor that drives the wheel by being supplied with, the electric motor for driving the front wheels, the electric motor for driving the rear wheels, and "OFF" for stopping the power supply to both the electric motors, A driving pattern changeover switch that can switch the driving pattern to four patterns of “rear wheel driving”, “front wheel driving”, and “front and rear wheel driving”, and the optimum of each electric motor in each driving pattern selected by the driving pattern changeover switch An electric motor control device that performs control, travels only by human power when OFF, travels as an electrically assisted bicycle when driving rear wheels, and motorbike when driving front wheels And driving the front and rear wheels, it is possible to perform all-wheel driving on slippery road surfaces, and display of these driving patterns, battery remaining amount display, the driving pattern changeover switch, the fuel cell and the fuel cell A traveling monitor having various display functions and switches necessary for traveling such as a parallel / series switching switch of the secondary battery and a parallel / series switching display is arranged at an appropriate position on the handle.
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。図1から図4において、本発明に係る電動車輛の一例たる電動自転車1は、燃料電池2と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池3と、燃料電池2又は二次電池3の動力を供給されて車輪4(前輪4F,後輪4R)を駆動する電動モータ5(前輪用電動モータ5F、後輪用電動モータ5R)とを備えた電動自転車であって、燃料電池2の水素タンク6に水素吸蔵合金タンク6Aを用い、かつ該水素吸蔵合金タンク6Aを着脱自在、即ち燃料電池2又は車体8に対して着脱自在に構成したものである。Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings. 1 to 4, an
水素吸蔵合金タンク6Aは、そのうちの1個は図示のように、燃料電池2内で使用しており、予備のものは、例えば1個又は複数の水素吸蔵合金タンク6Aを車体8を構成するフレームパイプ9(上フレームパイプ9A、下フレームパイプ9B)の内部又は外部に着脱自在に取り付けてもよい。One of the hydrogen storage alloy tanks 6A is used in the
このように水素タンク6の一例として水素吸蔵合金タンク6Aを用いたのは、充填された水素の圧力が低圧で、爆発の危険性がない上、衝突等の事故の際にも水素が一度に多量に噴出することもなく、また高圧の圧力容器取扱いの免許の取得者なくして取扱いができるため、公道走行用の行政の許認可を容易に得ることができ、しかも室内走行も可能で、図示のように、電動自転車1の荷台10に搭載できる程度の大きさのもので、1個の水素吸蔵合金タンク6Aのみで250km程度の航続距離が得られる等、実用上のメリットが非常に大きいためである。As described above, the hydrogen storage alloy tank 6A is used as an example of the
また水素吸蔵合金タンク6Aを車体8又は燃料電池2に対して着脱自在(換言すれば交換可能)に取り付けるのは、水素燃料が切れた際には路上等において、予備のものと簡単に交換することができるため外部からの燃料補給なしにそのまま走行でき、電動自転車1の航続距離を長くすることができるからであり、また水素スタンド(現在のガソリンスタンドと同様のもの)等においては、水素が充填された水素吸蔵合金タンク6Aを用意しておいて、これを販売することにより、利用者は空のものを預け、充填済みのものを購入して交換することにより、極めて短時間で水素燃料の補給がどこの水素スタンドでも可能となるからである。The hydrogen storage alloy tank 6A is detachably attached to the
また水素タンク6は、図3に示すように、燃料電池2の水素タンク6に水素吸蔵合金タンクを6Aを用い、かつ該水素吸蔵合金タンク6Aを、車体8を構成するフレームパイプ9、即ち上フレームパイプ9A及び下フレームパイプ9Bに内蔵し、該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁11(11A,11B)を前記上フレームパイプ9A及び下フレームパイプ9Bに、その下方に向けて夫々配設してもよい。Further, as shown in FIG. 3, the
また水素タンク6は、図3を参考として(図3の水素吸蔵合金タンク6Aを除去してここを空間とし、水素そのものを充填するという意味。)、車体8を構成するフレームパイプ9(上フレームパイプ9A、下フレームパイプ9B)内の空間を低圧水素を収容する水素タンク6として構成し、該フレームパイプ内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁11(11A,11B)を上フレームパイプ9A及び下フレームパイプ9Bに、その下方に向けて水素吸蔵合金タンク6Aの場合と同様に配設してもよい。Further, the
また水素タンク6は、図1及び図4に示すように、市販の低圧の水素カセット缶6Bを用い、かつ該水素カセット缶を燃料電池2又は車体8に対して着脱自在に構成してもよい。この市販の水素カセット缶6Bは、市販のプロパンガスのカセット缶(図示せず)と同様に、安全性を考慮して極く低圧の98N/cm2(10kg/cm2)程度の圧力であり、出力0.3kw程度の燃料電池駆動の電動自転車1で、航続距離は、1本の水素カセット缶6Bで2乃至3km位である。従って、例えば燃料電池2に1本、予備に4本の水素カセット缶6Bを搭載していれば、水素カセット缶6Bを交換しながら約10乃至15kmを走行することができるように構成されている。As shown in FIGS. 1 and 4, the
図1においては、水素カセット缶6Bは、一例として下フレームパイプ9Bに、該下フレームパイプに溶接された取付具12の弾性により着脱自在に取り付けられている。なお、該水素カセット缶6Bは蓋6a(図4参照)付きであるが、蓋6aの図示は省略している。In FIG. 1, the hydrogen cassette can 6B is detachably attached to the
また図1、図2及び図4から図6に示す実施例では、水素タンク6に市販の低圧の水素カセット缶6B(図示のものは予備に限定)を用い、かつ該水素カセット缶を燃料電池2又は車体8に対して着脱自在に構成すると共に、1個又は複数の予備の水素カセット缶6Bを、車体8を構成するフレームパイプ9の内部又は外部に着脱自在に取り付けるように構成されている。In the embodiment shown in FIGS. 1, 2 and 4 to 6, a commercially available low-pressure hydrogen cassette can 6B (the illustrated one is limited to a spare) is used for the
特に図4から図6に示す実施例では、車体8を構成するフレームパイプ9(9A,9B)を、少くとも市販の低圧の水素カセット缶6B又は水素吸蔵合金タンク6A(断面円形のものに限定されるが、図示は省略)が収容できる程度に太く形成すると共に、該フレームパイプ9の一部に内容物が出し入れ可能な大きさの開閉蓋13を設け、かつ該フレームパイプ9内の水素の異常圧力を逃がすためのリリース弁11(11A,11B)をフレームパイプ9に、その下方に向けて配設し、該フレームパイプ9内に1個又は複数の低圧の水素カセット缶6B又は水素吸蔵合金タンク6A(図示省略)が収容できるように構成し、開閉蓋13によりフレームパイプ9内を水密に構成すると共に内容物の出し入れが可能に構成されている。なお、上記のように、水素カセット缶6Bの代わりにこれと同一外形の水素吸蔵合金タンク6A(図示せず)をフレームパイプ9の内部に同様に内蔵することも可能である。In particular, in the embodiment shown in FIGS. 4 to 6, the frame pipe 9 (9A, 9B) constituting the
水素カセット缶6Bは、その蓋6aが被せられた状態で収容され、フレームパイプ9内の上部には弾性体14が貼着された仕切壁9aがストッパとして設けられており、下部には底面9bとの間にばね等の弾性体15が収容され、該弾性体が2本の水素カセット缶6Bを上向きに押圧し、これらを仕切壁9aに押し付け、更に開閉蓋13の内面13aにはスポンジ等の弾性体16が貼着され、該弾性体を介して水素カセット缶6Bを下方に押圧しており、このように開閉蓋13により弾性体14,15,16を介して水素カセット缶6Bを3方から押圧することにより該水素カセット缶が電動自転車1の走行中の振動により音を発したり損傷したりしないように構成されている。
更に開閉蓋13のフレームパイプ9の開口部9cとの接触部には弾性のある断面U字形のシール部材18が貼着されており、該シール部材がフレームパイプ9の開口部9cに密着することで、フレームパイプ9内が水密に保たれるように構成されている。The hydrogen cassette can 6B is accommodated with its lid 6a covered, and a partition wall 9a to which an elastic body 14 is attached is provided at the upper part of the
Further, an elastic
開閉蓋13とフレームパイプ9との間には、ヒンジ19が取り付けられると共に、フレームパイプ9側には、レバー20と該レバー上に回動自在に取り付けられた掛金21とが固定され、開閉蓋13側には掛金21が掛けられるフック22が固着されている。そしてレバー20を上側に弛めて掛金21をフック22に掛けて、レバー20を下方に押し下げることによりフック22を介して開閉蓋13がしっかりと水密状態で閉められるように構成されている。なお開閉蓋13、レバー20及びフック22等には、水素カセット缶6Bの盗難防止用の錠前(図示せず)が取り付けられている。A
次に、図1から図4及び図7から図9により、燃料電池2について詳細に説明する。本発明の燃料電池2は、高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極(水素極=アノード極及び酸素極=カソード極)に水素と酸素を夫々供給することにより電気化学的反応を生じさせて発電する燃料電池スタック23と、該燃料電池スタックの水素極に水素を供給するための水素タンク6と、燃料電池スタック23の酸素極に酸素(空気)を供給するためのブロワ24とを備え、ブロワ24からの送風により燃料電池スタック23酸素極に酸素が供給されると共に冷却される際の排熱が水素タンク6に送られて該水素タンクが排熱により加熱されるように水素タンク6を燃料電池スタック23に隣接配置してある。Next, the
そして、図9において、これらの燃料電池2の部品の全部を収容し空気及び水蒸気を通し液体を通さない材質又は構造からなる燃料電池収容容器25と、該燃料電池収容容器25の一壁面25aと水素タンク6との間に配置された熱遮蔽板26とを備え、ブロワ24からの送風により燃料電池スタック23に酸素が供給されると共に冷却される際の排熱が水素タンク6に送られて該水素タンクが排熱により加熱されるように水素タンク6を燃料電池スタック23に隣接配置し、かつ水素タンク6を加熱した排熱が熱遮蔽板26に当たって反射し、一壁面25aからは外部に逃げず燃料電池収容容器25内を再循環した後、一壁面25aを除く他の壁面25b,25c,25dから外部に放出されるように構成されている。なお上方及び下方からも放出するようにしてもよい。In FIG. 9, a
また燃料電池収容容器25内には、電圧変換用のDC−DCコンバータ28と、該DC−DCコンバータ28の断熱材29とが収容され、DC−DCコンバータ28が断熱された状態で水素タンク6に隣接配置されている。In the
燃料電池収容容器25は、電動自転車1が雨天に屋外を走行することが当然予想れされるから、台風や雷雨のような豪雨の中でも支障なく走行できるように、燃料電池2を雨からまもることができる物でなくてはならず、しかも空気及び水蒸気は通す物でなければならない。そこで、竹や木材、草等の植物を編んだ籠状の物を用いることもでき。また上方から雨が差し込まない構造のルーバを用いた物も使用可能である。
しかし、このような有機性材料のものもある程度実用化の可能性はあるが、量産性や耐久性、デザインの良否等を考慮すると、先端技術を駆使した無機性材料であって、上記必要特性を満足させる材料、例えば宇宙開発で使用される特殊、かつ高機能の布を用いることが望ましい。図1から図4及び図7に示す燃料電池収容容器25は、このような宇宙開発で使用される特殊な高機能材料でできた布を使用しており、非常に高価な材料であるが、十分な性能を有している。即ち、空気及び排気ガスとしての水蒸気は通すが、液体は通さないから、どんなにひどい雨でも内部の燃料電池2や電装部品等か雨に濡れることはないように構成されている。そしてある部分は編み目状に、その他の部分は皮革状に形成され、燃料電池2全体をひとまとまりにすると共に車体8に固定するため、2本のバンド30により長さ調節用のバックル31を介して荷台10と共に締め付け、燃料電池2を構成し、燃料電池2の全体は電動自転車1の荷台10に固定されるようになっている。The fuel
However, such organic materials may be put to practical use to some extent, but considering the mass productivity, durability, design quality, etc., these are inorganic materials that make full use of advanced technology and have the above-mentioned required characteristics. It is desirable to use a material that satisfies the requirements, for example, a special and high-performance cloth used in space development. The
水素吸蔵合金タンク6Aは、下部に配置され、その上に燃料電池スタック23が置かれ、該燃料電池スタックの側面23aには、ブロワ24が取り付けられている。図9においては、ブロワ24の付近の燃料電池収容容器25の一部には、空気吸入口25eが設けられ、これは図7の燃料電池2では、ブロワ24の周囲を囲む燃料電池収容容器25の編み目及び空気通過性で実現している。
また図9におけるDC−DCコンバータ28と、その断熱材29は、図8の燃料電池2では、燃料電池スタック23の図中手前側に配置され、DC−DCコンバータ28は水素吸蔵合金タンク6Aの上に断熱材29を介して載置、即ち隣接配置されて実現しており、図7及び図8において、燃料電池スタック23は電力取出し用の電線23bを有し、該電線にはその端部にプラグ23cが取り付けられ、該プラグを介して他の電線(図示せず)によりDC−DCコンバータ28及びその他の制御機器や二次電池3と相互に電気的に接続されている。The hydrogen storage alloy tank 6A is disposed in the lower part, and the
Further, the DC-
水素吸蔵合金タンク6Aと燃料電池スタック23の水素極(図示せず)とは、水素供給パイプ32で水素供給開閉バルブ17(図9にのみ図示し、他の図面では図示を省略してある。)及び水素レギュレータ33を介して連通接続され、水素供給開閉バルブ17を開くことにより、水素供給パイプ32によって水素吸蔵合金タンク6Aから水素レギュレータ33で流量調節された水素が燃料電池スタック23の水素極に供給されるように構成されている。The hydrogen storage alloy tank 6A and the hydrogen electrode (not shown) of the
また燃料電池スタック23には、燃料電池2の始動時に燃料電池スタック23の水素極の空気を抜き、内部を水素で満たすようにするためのドレンバルブ34が設けられ、反対側にはこのドレンバルブ34を短時間開くことで、水素極から空気を抜くためのドレンパイプ23dが燃料電池スタック23の水素極に連通接続されており、ブロワ24を始動させて空気を燃料電池スタック23の酸素極に送っている状態で、水素供給開閉バルブ17を開き、水素レギュレータ33を調節して水素を水素吸蔵合金タンク6Aから送りながらドレンバルブ34を開くと、ドレンパイプ23dから最初は空気が出て、すぐにこれが水素に変わるので、水素が出始めたことを確認したら直ちにドレンバルブ34を閉めることで、水素吸蔵合金タンク6から連続的に水素が燃料電池スタック23の水素極に供給され、発電が開始されるように構成されている。 Further, the
このとき、図9においては、空気はブロワ24により矢印Aの如く外部から吸入されて矢印Bの如く燃料電池スタック23の酸素極に供給され、水素極の水素と化学反応して発電を行った後、高温の水蒸気となって矢印Cの如くその一部はそのまま燃料電池収容容器25の壁面25cから外部に放出され、その他は矢印Dの如く水素吸蔵合金タンク6Aに送られて、ここを加熱しながら通過した後、矢印E,Fの如く熱遮蔽板26に当たって反射して向きを変え、横に流れて燃料電池2内を再循環し、次第に冷却されながら最後には壁面25b,25c,25dから矢印C,G,Hの如く外部に放出されるように構成されている。At this time, in FIG. 9, air is sucked in from the outside as indicated by an arrow A by a
次に、図10及び図11に示す燃料電池2の他の実施例について説明すると、この燃料電池2は、燃料電池スタック23と、該燃料電池スタックの水素極に水素を供給するための水素タンク6と、燃料電池スタック23の酸素極に空気を供給するためのブロワ24と、電圧変換用のDC−DCコンバータ28と、そのための断熱材29と、燃料電池スタック23の排熱を水素タンク6に供給する排熱利用ダクト34と、これらのすべての部品を載置可能で自転車等の荷台10に直接着脱自在に取り付け可能な設置ステー35とを備え、排熱利用ダクト35により燃料電池スタック23からの排熱を水素タンク6に供給して該水素タンク内のガス圧力を増加させると共に、設置ステー35ごと燃料電池2を脱着して走行用及び他の用途に燃料電池を使用可能に構成したものである。Next, another embodiment of the
またこの実施例では、水素吸蔵合金タンク6Aは2個用いられており、設置ステー35のコの字形断面の垂直面35aに夫々固定され、水平面35bには、燃料電池スタック23と、DC−DCコンバータ28と、そのための断熱材29が夫々固定され、DC−DCコンバータ28は断熱されて水素吸蔵合金タンク6Aに隣接配置されている。各水素吸蔵合金タンク6Aには、水素供給開閉バルブ17及び水素レギュレータ33が取り付けられ、該水素供給開閉バルブ及び水素レギュレータを介して水素供給パイプ32が燃料電池スタック23の水素極に夫々連通接続されている。ブロワ24は、燃料電池スタック23の側面23aに取り付けられている。なお、水素供給開閉バルブ17及び水素レギュレータ34は、各1個だけにし、両水素吸蔵合金タンク6A,6Aをパイプ(図示せず)でつないで該1個の水素供給開閉バルブ及び水素レギュレータ(いずれも図示せず)により水素の供給・停止及び水素の供給量の調節をするようにしてもよい。In this embodiment, two hydrogen storage alloy tanks 6A are used, which are respectively fixed to the vertical surfaces 35a of the U-shaped cross section of the
そしてコの字形断面の空間35cを利用して、電動自転車1の荷台10をまたぐようにして該荷台に載置され、荷台10に対して非常に簡単に脱着できるように構成されている。その他の構成、即ち燃料電池収容容器25(図10中仮想線で示す)等その他の構成は、図7等に示す実施例と同一であるので、同一部分には図面に同一の符号を付してその説明を省略する。The space 35c having a U-shaped cross section is used to be placed on the
次に、図12及び図13に示す燃料電池2と二次電池3の並列・直列切換えスイッチ36を備えた電動自転車1(図1等参照)について説明する。電動自転車1は、燃料電池2と、該燃料電池の発生動の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池3と、燃料電池2又は該二次電池3の電力を供給されて車輪4(図1等参照)を駆動する電動モータ5(前輪用電動モータ5F、後輪用電動モータ5R)とを備えた電動自転車1において、「通常走行」時には燃料電池2と二次電池3とを並列に接続し、高出力が要求される「パワー走行」時には燃料電池2と二次電池3とを直列に接続するように切り換える並列・直列切換えスイッチ36と、該並列・直列切換えスイッチと電動モータ5との間に接続され該電動モータへの電力を制御する電動モータ制御装置38とを備え、これらは図12及び図13に示すように電気的に夫々接続されている。Next, the electric bicycle 1 (see FIG. 1 etc.) provided with the parallel /
並列・直列切換えスイッチ36は、燃料電池2と、二次電池3との間に接続され、燃料電池2の負端子側に接続された可動切片36aが、二次電池3の正端子側に接続された接点36bと、該二次電池の負端子側に接続された接点36cとに選択的に切り換え接続されるように構成され、また二次電池3の正端子側に接続された接点36bに接続された可動切片36dが燃料電池2の正端子側に接続された接点36eとの間を接続又は遮断するように構成され、破線で示すようにこれらの可動切片36a,36dは連動し、図14に示す走行モニタ39に設けられた実際の並列・直列切換えスイッチ36の単一のつまみ36fの回動操作により同時に両可動切片36a,36dの切り換え動作が行われるように構成されている。The parallel /
そして可動切片36aが接点36cに接続されているとき(図12の並列接続時)は、可動切片36dは必ず接点36eに接続され、可動切片36aが接点36bに接続されているとき(図13の直列接続時)は、可動切片36dは必ず接点36eから離れて接点36b,36e間が遮断されるように構成されている。When the movable piece 36a is connected to the contact 36c (when connected in parallel in FIG. 12), the movable piece 36d is always connected to the contact 36e, and the movable piece 36a is connected to the contact 36b (FIG. 13). At the time of series connection), the movable piece 36d is always separated from the contact 36e so that the contact 36b, 36e is cut off.
電動モータ制御装置38は、前輪用電動モータ5Fと後輪用電動モータ5Rとを同時、かつ同一に制御することもでき、また各電動モータ5F,5Rを別個独立に制御することもでき、また電圧のみならず電流の制御も行うことができるように、コンピュータ(図示せず)を内蔵していることはもちろんである。The electric
更に、電動モータ制御装置38は、電動モータ5(5F,5R)の過電流カットオフ機能を備えており、電動モータ5に加えて、その他の電気機器の破損を防止できるように構成されている。Furthermore, the electric
なお、図1において、二次電池3は、シームフレームパイプ9Dに取り付けられ、燃料電池2に隣接配置されており、前輪用電動モータ5Fは、前輪4Fのハブ4aに内蔵される形(ハブインモータ又はホイールインモータ)で配設され、後輪用電動モータ5Rは、足踏みベダル40の回転軸41の下方に配設され、その回転は機械式減速機5aで減速されて回転軸41を介してチェーン42に伝達され、該チェーンによりスプロケット43に伝達されてスポーク44を介して後輪4Rが駆動されるように構成されている。In FIG. 1, the
また足踏みペダル40を人力で踏むときは、機械式減速機5aからの動力はクラッチ(図示せず)や電動アシスト制御装置(図示せず)による制御動作により減少又は切断されて、クランク41aから主として足の動力が回転軸41に伝達されるようになっている。When the
次に、図16に示す電動自転車1に二次電池3の補助電源としての太陽光発電器45を取り付けた実施例について説明すると、該太陽光発電器は、車体8の太陽光線Sが当たり易い適所、例えば図示の実施例では、前輪4F上方の買物かご46の蓋48に配設され、該太陽光発電器45を二次電池3に電気的に接続したものである。
電動自転車1のこれらの各要素をブロック図で示すと、図17のようになり、太陽光発電器45は、その他の充電器49(及び後述の発電機50)が設置されている場合には、それらと共に二次電池3に接続され、水素タンク6から燃料電池2を経由する経路と二次電池3で合流し、該二次電池から電動モータ制御装置38に電力及び信号が送られ、制御された電圧、電流が電動モータ5に供給され、機械式減速機5aにより機械的出力が発生するように構成されている。Next, an embodiment in which a solar power generator 45 as an auxiliary power source for the
These elements of the
次に、図18において、電動自転車1の例えば前輪4Fのハブ4aに内蔵された電動モータ5(これは後輪4Rに配設してもよい。)と同軸上に発電機50を配設した実施例について説明する。この実施例は、前輪用電動モータ5Fを、前輪4Fの固定軸51の同軸上に前輪用電動モータ5Fと発電機50が取り付けられたモータ・発電機併用型とし、発電機50を、前照灯57に直結し、走行中発電機50から前照灯57に通電がなされるように構成し、夜間における電気系統の故障等の場合には、走行している限り前照灯が点灯するようにして、夜間における走行の安全性を確保したものである。従って発電機50は、出力電圧2乃至3Vの容量の非常に小さなものでよく、人力走行中の走行抵抗も非常に小さいように考慮されている。
なお、発電機50は、図17に示すように、二次電池3にも接続して、該二次電池3を介しても前照灯57に通電できるようにしてもよく、また発電機50は、その容量を大きくして、大きな制動力を発揮する回生ブレーキ用に使用してもよい。また前輪用電動モータ5F及び後輪用電動モータ5Rを制動時に制動ダイナモに切り換えて、回生ブレーキ用に使用するように構成してもよい。Next, in FIG. 18, the
As shown in FIG. 17, the
固定軸51は、電動自転車1の車体8のフロントフレーム9Eにねじ等の手段で固定され、該固定軸51に軸受52を介してハブ4aが固定され、該ハブの内部に、図中左側に電動モータ用コイル53及び電動モータ用ロータ54が、右側に発電機用コイル55及び発電機用ロータ56が夫々配設され、両ロータは固定軸51に固着されていて、両コイル及びハブ4aが各ロータのまわりを回転するように構成されており、図1も参照して、ハブ4aに植設されたスポーク44により前輪4Fが回転駆動されるようになっている。
なお、夜間走行用の前照灯57は、図1において、ヘッドフレームパイプ9Cに固着されていて、発電機50に直結され、発電機50の電力により光センサ(いずれも図示せず)を介して夜間のみ点灯するように接続・配置され、走行中は、周囲が暗くなれば自動的に点灯し、周囲が明るい日中は自動的に消灯するように構成されている。The fixed
In FIG. 1, the
次に、図1において、電動自転車1のハンドル58に取り付けられたブレーキレバー59(左ブレーキレバー59L、右ブレーキレバー59R)に取り付けられたブレーキスイッチ60(左ブレーキスイッチ60L、右ブレーキスイッチ60R)とブレーキ連動の電力停止装置(図示せず)について説明する。
各ブレーキスイッチ59(59L,59R)とブレーキ連動の電力停止装置は、ブレーキをかけることでブレーキ作動信号を送出し、該ブレーキスイッチからの信号により作動してブレーキをかけると同時に電動モータ5へのすべての電力の供給を停止させるように構成したものである。Next, in FIG. 1, a brake switch 60 (left
Each brake switch 59 (59L, 59R) and the brake-linked power stop device send a brake operation signal by applying a brake, and is activated by applying a signal from the brake switch to apply the brake. It is configured to stop the supply of all power.
次に、電動自転車1の変速操作スイッチ62について、図1、図14及び図19により説明する。本発明に係る電動自転車1の変速操作スイッチ62は、車輛の速度を複数段階、例えば第1速、第2速、第3速及び第4速(TOP)の4段階の固定速度に維持できるようにした節度式の変速操作スイッチとしたものである。
図19において、つまみ62aは、OFFの位置(停止状態を想定)から、(1)、(2)、(3)、(TOP)の目盛位置まで節度的に回動させることができるようになっており、つまみ62aの回転軸(図示せず)には各速度段階に適した電圧及び電流値が電動モータ5に供給されるような電気接点に対して断接しながら回転する接点ロータ(図示せず)が取り付けられており、つまみ62aを回転させるだけで、簡単に電動自転車1の速度調節ができ、しかも一旦設定した速度は、操作の手を離しても変化なく、そのままの速度が維持されるように構成され、例えばTOPの位置での最高速度は25km/h程度に設定されている。Next, the
In FIG. 19, the knob 62a can be moderately rotated from the OFF position (assuming the stop state) to the scale positions (1), (2), (3), and (TOP). The rotating shaft (not shown) of the knob 62a is a contact rotor (not shown) that rotates while being connected to and disconnected from an electrical contact that is supplied to the
この変速操作スイッチ62は、図1に示すようにハンドル58の適所、例えばハンドル58の中央付近に少し上に突出して固定されたステー63に取り付けてもよく、また図20及び図21に示すように、グリップ61を変速操作スイッチ62のつまみ62aとして構成し、グリップ61のハンドル58側の速度目盛62bに対向する位置にマーク線62cを刻んでおくことにより、このマーク線62cを、グリップ61を手前(反時計方向)に回転させることで、速度目盛62bの各速度の段階に合わせて行くことができ、図19の場合と同様に節度的に変速操作することができるように構成してもよい。
また図14に示すように、2つの変速操作スイッチ62をハンドル58及びグリップ61の両方に取り付け、どちらからでも操作できるようにしてもよい。The
Further, as shown in FIG. 14, two shift operation switches 62 may be attached to both the
次に、本発明に係る電動自転車1の走行パターンの切換え装置65について、図12、図13、図15、図17及び図22により説明する。電動自転車1の走行パターン切換え装置65は、走行パターン切換えスイッチ66と、電動モータ制御装置38とからなっており、燃料電池2と、該燃料電池の発生電力の少なくとも一部が供給されて充電される二次電池3と、燃料電池2又は該二次電池3の電力を供給されて車輪4を駆動する電動モータ5とを備えた電動自転車1において、前輪駆動用の電動モータ5Fと、後輪駆動用の電動モータ5Rと、該両電動モータへの電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行パターンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチ66と、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置38とを備え、前後輪を夫々独立した機能で走行させ、走行パターンにより個別の制御を行って走行させるように構成したものである。Next, the traveling pattern switching device 65 of the
そして図22に示すOFF時には人力のみでの走行、図23に示す後輪駆動時には電動アシスト式自転車としての走行、図24に示す前輪駆動時には原動機付自転車としての走行、及び図25に示す前後輪駆動時には滑り易い路面での総輪駆動走行が夫々可能となるように構成したものである。When the vehicle is turned off as shown in FIG. 22, the vehicle is driven only by human power, when the rear wheel is driven as shown in FIG. 23 as a motor-assisted bicycle, when the front wheel is driven as shown in FIG. It is configured such that all-wheel drive traveling on a slippery road surface during driving is possible.
次に、走行モニタ39を搭載した本発明の電動自転車1について、図1及び図15により説明する。電動自転車1は、前輪駆動用の電動モータ5Fと、後輪駆動用の電動モータ5Rと、該両電動モータ5F,5Rへの電力供給を停止させる「OFF」、「後輪駆動」、「前輪駆動」及び「前後輪駆動」の4パターンに走行パターンを切り換え可能な走行パターン切換えスイッチ66と、該走行パターン切換えスイッチで選択された各走行パターンにおける各電動モータの最適制御を行う電動モータ制御装置38とを備え、OFF時には人力のみでの走行、後輪駆動時には電動アシスト式自転車としての走行、前輪駆動時には原動機付自転車としての走行、及び前後輪駆動時には滑り易い路面での総輪駆動走行が夫々可能に構成し、かつこれらの走行パターンの表示70、バッテリーの残量表示71、走行パターン切換えスイッチ66(図15のものは押しボタン式)、電源スイッチ68、燃料電池2と二次電池3の並列・直列切換えスイッチ36及び並列・直列切換え表示72等の走行に必要な各種の表示機能とスイッチ類を配置した走行モニタ39を、ハンドル58上の適所、即ち運転者から見やすい位置に配設したものである。Next, the
本発明は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。
まず図1及び図15において、電動自転車1の燃料電池2の始動ついて説明すると、電源スイッチ68をONにすると、図15に示す走行モニタ39の電源スイッチ68の表示部が点灯し、二次電池3の電力により燃料電池2のブロワ24が回転を開始し、空気が燃料電池スタック23の酸素極に送られ、発電可能状態になる。
そこで水素吸蔵合金タンク6Aの水素供給開閉バルブ17(図9にのみ図示)を開いて水素レギュレータ33で水素の圧力を調節し、適量の水素が供給されるように調節すると、水素は水素供給パイプ32を通って、水素供給開閉バルブ17及び水素レギュレータ33に入り、次いで燃料電池スタック23の水素極に送られる。
ここで水素ドレンバルブ27を開くと、燃料電池2の停止中に燃料電池スタック23の水素極に入り込んでいた空気を水素が該水素極から追い出すため、水素はドレンパイプ23dから流出する。これを手による触感等により感知したら直ちにドレンバルブ27を閉める。The present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
First, in FIG. 1 and FIG. 15, the start of the
Therefore, when the hydrogen supply opening / closing valve 17 (shown only in FIG. 9) of the hydrogen storage alloy tank 6A is opened and the hydrogen pressure is adjusted by the
When the
以上の操作によって、水素は水素吸蔵合金タンク6Aから燃料電池スタック23の水素極に、酸素はブロワ24によって同じく酸素極に夫々送られ、これによって、燃料電池スタック23内の高分子イオン交換膜等の電解質を挟む異なる電極、即ち水素極=アノード極及び酸素極=カソード極に水素と酸素が夫々供給されて、電気化学的反応を生じさせて発電が開始され、燃料電池2の電力は、図17において、二次電池3に供給され、ここで蓄電され、また電動自転車1は、二次電池3もしくは燃料電池2のみ又は両電池を使用しての電動走行可能の状態になる。
燃料電池2、二次電池3のいずれの電力を使って走行するかは、運転者の意志又は自動制御により定めることができる。しかし燃料電池2の電力のみで走行したり、或いは展示会場におけるディスプレー等では、燃料電池2の電力のみで、例えば前輪4Fのみを浮かせて空回転させる等のことも可能である。なお、この切換えは走行パターン切換えスイッチ66又は図17の電動モータ制御装置38により行うことができる。Through the above operation, hydrogen is sent from the hydrogen storage alloy tank 6A to the hydrogen electrode of the
Which of the electric power of the
次に、燃料電池2内における作用について説明すると、図9において、ブロワ24の回転により外部の空気は空気吸入口25eから矢印Aの如く燃料電池2内に入り、矢印Bの如く燃料電池スタック23の中に入り、その酸素極に供給される。
一方水素吸蔵合金タンク6Aからは、水素供給パイプ32及び水素レギュレータ33を通って水素が矢印Iの如く燃料電池スタック23内に入り、その水素極に供給される。これによって発電が開始されて、ブロワ24が作動し続け、水素が供給されている限り間断なく継続して発電が行われ、本発明の実施例では24Vの電圧と0.3kwの出力が発生し、電力は電線23bから取り出され、二次電池3に供給されて蓄電される。水素吸蔵合金タンク23には500NLの水素が充填され、1個の水素吸蔵合金タンク23で約250kmの走行が可能である。Next, the operation in the
On the other hand, from the hydrogen storage alloy tank 6A, hydrogen enters the
燃料電池スタック23内で発電が行われると、水素と酸素の化合により排気ガスとしての水蒸気が発生すると共に、燃料電池スタック23は発熱もする。このため水蒸気は高温となってその一部は矢印Cの如く燃料電池収容容器25の壁面25cから流出するが、ほとんどの水蒸気は矢印Dの如く水素吸蔵合金タンク6Aに送られて、これを加熱する。これによって、水素の放出によりその気化熱で自己冷却される傾向にある水素吸蔵合金タンク6Aは加熱されて適温に保たれ、本来の水素のガス圧が継続して得られ、活性化されて順調に水素が供給され続ける。When power generation is performed in the
水素吸蔵合金タンク6Aを通過した水蒸気は、少し冷却されて熱遮蔽板26に当たって反射し、矢印E,Fの如く横に向きを変えて、熱遮蔽板26に沿って流れ、更に直角に曲がって矢印E,Fの如く壁面25b,25dに沿って流れて循環し、やがて一壁面25aを除く各壁面から矢印G,Hの如く外部に流出して、排気される。The water vapor that has passed through the hydrogen storage alloy tank 6A is cooled a little, hits the
またDC−DCコンバータ28は、水素吸蔵合金タンク6Aに隣接配置されてはいるが、その間に断熱材29が介在しているため、水素吸蔵合金タンク6Aとの間には熱の授受はなく、互いに何らの影響も及ぼさず、夫々の作動を独立して行うことができる。
また水素吸蔵合金タンク6Aにより少し冷却された水蒸気は、DC−DCコンバータ28の断熱材29の存在しない側(図9においてDC−DCコンバータ28の左側)に流れ込むので、DC−DCコンバータ28は、この水蒸気により冷却され、その発熱は適度に抑制され、常に適温に保たれる。Further, although the DC-
Further, since the water vapor slightly cooled by the hydrogen storage alloy tank 6A flows into the side where the
このように、本発明では、燃料電池2内の外部空気による冷却効果、水素吸蔵合金タンク6Aの水素放出による自己冷却効果、燃料電池スタック23による発熱効果と、この一連の発電作用に伴う排熱を、燃料電池収容容器25内で巧みに再利用し、燃料電池2自体の自己循環作用によって、その全構成要素を物理的に安定に保ち、外部からの特別な冷却や加熱のための熱源を一切必要とせずに、燃料電池2の連続運転が可能である。Thus, in the present invention, the cooling effect by the external air in the
また燃料電池収容容器25は、空気及び水蒸気を通すが、液体、即ち雨水等は通さないので、燃料電池2自体は発電によって常に外部に水蒸気を排出しながら、いかにひどい雨や風の中でも内部が濡れて燃料電池2が故障することはなく、発電を続行することができる。The
次に、電動自転車1の走行操作について説明する。このとき、まだ図19の変速操作スイッチ62のつまみ62aは「OFF」の位置に合わせてあるので、図15に示す走行モニタ39の走行パターンの表示は「OFF」が点灯し、図22に示すように、電動自転車1は電力によっては全く走行しない。また図15の走行パターン切換えスイッチ66もその操作により「OFF」が選択されているので、電動自転車1は電動で走行することはない。Next, the traveling operation of the
そこで、図22において、運転者が足踏みペダル40を足73で踏めば、クランク41aが矢印Jの如く回転して、通常の人力走行を行うことができる。この場合、電源スイッチ68は燃料電池2の始動のため、上記のようにすでにONになっている(人力操作のみを行うときは当然電源スイッチ68はOFFにして、燃料電池2の発電は停止させる。)が、たとえ電源スイッチ68がOFFになっていても、前照灯57(図1参照、図22から図25では図示省略)は、前輪4Fと共に回転する発電機50に光センサスイッチ(図示せず)を介して直結されているので、電動自転車1の走行・停止又は光センサスイッチのON,OFF動作によってのみ前照灯57が点灯又は消灯するので、走行中、明るい昼間は点灯せず、薄暗い夕方及び夜間にのみ自動的に点灯して安全に普通の自転車として走行でき、しかも前照灯57を発光ダイオードにすれ消費電力が非常に小さいので、足踏みの力で発電機50を回しても、発電機50がないと同様の軽さで足踏み走行できる。なお、電動自転車1の駐・停車時には発電機50が停止するので、当然前照灯57は消灯となるから、手動の点滅操作は不要である。Therefore, in FIG. 22, when the driver steps on the
次に、電動自転車1の電動走行について説明する。まず図15の並列・直列切換えスイッチ72を操作して、そのつまみ36fを燃料電池2と二次電池3を並列に接続する「並列」の位置に合わせると、電気回路は図12の状態となり、燃料電池2と二次電池3の正端子同士が互いに接続されて電動モータ制御装置38の正端子に接続されると共に、両電池の負端子同士が互いに接続されて電動モータ制御装置38の負端子に接続されるため、燃料電池2と二次電池3とは並列に接続され、電動モータ制御装置38には最大24Vの電圧の電力が供給され、同様に電動モータ5(5F,5R)にも最大24Vの電圧の電力が供給される、「通常走行」の状態に設定される。Next, the electric traveling of the
次いで、図15及び図23において、走行パターン切換えスイッチ66により「後輪駆動」を選択する。これによって図15に示す走行モニタ39の走行パターンの表示の「後輪」が点灯し、電動自転車1は、後輪駆動の電動アシスト式自転車としての走行開始の準備が整ったことになる。
そこで、運転者(図示せず)は、ハンドル58につかまってサドル64に腰掛け、図19の変速操作スイッチ62のつまみ62aを「OFF」の位置に合わせる。変速操作スイッチ62は「OFF」の位置であっても、走行パターン切換えスイッチ66が「後輪駆動」になっているので、図23に示すように、燃料電池2及び二次電池3からの電力は、矢印Kの如く後輪用電動モータ5Rに供給され、該後輪用電動モータは、運転者がその足73で足踏みペダル40を踏んで電動自転車1を走行させることにより、その足73から伝わる踏み力が回転軸41にかかるトルク信号として検出されて、このトルク信号が電動モータ制御装置38に入力され、足踏み力の大きさに応じて電動モータ制御装置38が後輪用電動モータ5Rに最適の電力を供給し、後輪用電動モータ5Rのアシストがなされ、その分だけ運転者の足踏み力は軽減され、急な坂道であっても、楽に登坂走行できる等、電動アシスト式自転車としての走行を行うことがができる。Next, in FIG. 15 and FIG. 23, “rear wheel drive” is selected by the travel
Therefore, the driver (not shown) grasps the
次に、図24に示すように、走行パターン切換えスイッチ66を操作して、「前輪駆動」を選択して前輪駆動走行を行う場合について説明する。走行パターン切換えスイッチ66により「前輪駆動」を選択すると、図15に示す走行モニタ39の走行パターンの表示の「前輪」が点灯し、次いで変速操作スイッチ62のつまみ62を回して「OFF」の位置から、「1」、即ち第1速を選択する。これによって、燃料電池2及び二次電池3の電力は、矢印Mの如く前輪用電動モータ5Fにのみ供給され、該前輪用電動モータが矢印Nの如く回転して前輪4Fは静かに回転を開始し、電動自転車1は前輪駆動のみの低速走行を開始する。
この場合は後輪用電動モータ5Rへの通電は完全に絶たれ、運転者は足踏みペダル40を全く踏む必要はなく、電動自転車1は、原動機付自転車としての走行を行うことになる。Next, as shown in FIG. 24, a case will be described in which the traveling
In this case, the energization of the rear wheel
そこで運転者が走行速度を上げたい場合には、変速操作スイッチ62のつまみ62aを回して「2」、即ち第2速を選択する。これによって燃料電池2及び二次電池3からの供給電圧・電流が増大し、電動自転車2の速度が上がる。もし運転者がこのままの速度を維持したいならば、変速操作スイッチ62はこのままとしておく。これによって、電動自転車1は第2速で定められた最高速度で定速走行を続けることになる。Therefore, when the driver wants to increase the traveling speed, the knob 62a of the speed
また最高速度で走行しようとする場合には、変速操作スイッチ62のつまみ62aを更に回して「3」を経由して、「TOP」の位置に合わせると、最大の電圧・電流が前輪用電動モータ5Fに供給されるので、例えば25km/hの最高速度で定速走行することができ、その速度は変速操作スイッチ62を操作しない限りいつまでも維持される。よって、運転者は走行中に頻繁に又は神経質に速度調節を試みる必要はなく、また図20及び図21に示す変速操作スイッチ62としてのグリップ61を常に手の力により一定位置に保持する必要はなく、運転操作のためにのみ軽く触っていればよいから、その疲労が軽減される。In order to travel at the maximum speed, the knob 62a of the speed
次に、この前輪駆動走行パターンの他の利用について説明すると、例えば展示会場において、燃料電池2の電力のみで電動モータ5の一例として前輪用電動モータ5Fが回転することをデモンストレーションとしてアピールしたい場合があり、このような場合には、前輪4Fを持ち上げて浮かせておき、前輪4Fが空転する状態にセットする。そして前輪駆動の走行パターンを選択して燃料電池2を作動させて発電しながら前輪用電動モータ5Fにより前輪4Fを空転させる。このときは二次電池3からの電力の供給を遮断していることが観客に分かるようにしておくことにより、燃料電池2の実用度が容易に理解してもらえることになり、展示会場で大きな成果を上げることが期待できる。Next, another use of this front wheel drive travel pattern will be described. For example, in an exhibition hall, there is a case where it is desired to demonstrate as an example that the front wheel electric motor 5F rotates as an example of the
なお、このことは後輪駆動の走行パターンでも、後輪4Rの電動アシスト機能を不作動として後輪駆動の原動機付自転車とすれば、同様に行うことができ、後輪4Rのみを燃料電池2で駆動して展示することは元より可能である。Note that this can be done in the same manner even in a rear-wheel drive traveling pattern if the rear wheel 4R electric assist function is disabled and the rear-wheel drive motor-driven bicycle is used. It is possible to display by driving in the first place.
次に、図25に示すように、走行パターン切換えスイッチ66を操作して、「前後輪駆動」を選択して、総輪駆動走行を行う場合について説明すると、図15に示す走行モニタ39の走行パターンの表示の「前後輪」が点灯し、燃料電池2及び二次電池3の電力は矢印O,Pの如く前輪用電動モータ5F及び後輪用電動モータ5Rに供給され、該両電動モータ5F,5Rが矢印Q,Rの如く、後輪5Rも矢印Rの如く回転し、総輪駆動の走行を行うことができる。この場合も運転者は足踏みペダル40を全く踏む必要はなく、電動自転車1は、非常に強力なトラクションを発揮して、雪道、砂利道等の悪路を走破することができる。即ち、前輪4Fで電動自転車1を前方に牽引しつつ、後輪4Rで後から押すことになるため、すべての車輪が走行の抵抗となることがなく、逆に前方への走行力を発揮するので、1輪駆動の走行時に比べて比較にならない位の走破力を発揮する。よって、この走行パターンでは、他の車輛を悪路で牽引して走行することさえ可能となり、多目的の電動車輛としても利用することができる。Next, as shown in FIG. 25, a case where the traveling
次に、並列・直列切換えスイッチ36を操作して、燃料電池2と、二次電池3とを直列に接続して、通常の2倍の電圧を得て「パワー走行」する場合について説明する。
図15において、並列・直列切換えスイッチ36を操作して、そのつまみ36fを燃料電池2と二次電池3とを直列に接続する「直列」の位置に合わせると、電気回路は図13の状態となり、燃料電池2の負端子と二次電池3の正端子とが接続され、燃料電池2の正端子は電動モータ制御装置38の正端子に接続され、二次電池3の負端子は電動モータ制御装置38の負端子に接続されるため、燃料電池2と二次電池3とは直列に接続され、電動モータ制御装置38には最大48Vの電圧の電力が供給され、同様に電動モータ5(5F,5R)にも最大48Vの電圧の電力が供給される「パワー走行」の状態に設定される。
従って、電圧24Vでは不足でそれ以上走行が困難であったり、積荷等が重かったり、急な登坂路にさしかかったり、総輪駆動走行により悪路走行をする必要があったりした場合には、このように燃料電池2と二次電池3を直列に接続することにより、2倍の電圧を得て、電動モータ制御装置38は、最大電圧48Vと24Vとの間で最も適した電圧を選んで電動モータ5に電力を供給するような制御をすることができるから、電動自転車1は、上記のような過酷な走行であっても難なく走破することができる。Next, a description will be given of a case where the
In FIG. 15, when the parallel /
Therefore, if the voltage 24V is insufficient and it is difficult to travel further, the load etc. is heavy, the vehicle is approaching a steep uphill road, or it is necessary to travel on a rough road due to all-wheel drive traveling, this In this way, the
次に、電動自転車1を減速する操作について説明すると、変速操作スイッチ62のつまみ62aを次第に低速側に回して減速させて行ってもよく、一気に「OFF」の位置にしてもよい。これによって、電動モータ5(5F,5R)及び機械式減速機5aが負荷となった適度のブレーキがかかって、ブレーキレバー59を操作しなくても減速することができる。長い下り坂を下りるようなときもこの操作を行えばよく、ブレーキの摩耗を低減させることができる。なお、このときブレーキレバー59を操作しない限り電動モータ5への電力カットオフ機能は働かないので、変速操作スイッチ62で「1」以上の速度位置を選択している限り電動自転車1は惰性運転又は低出力の運転を続行することになる。Next, the operation of decelerating the
次に、電動自転車1の積極的な制動操作について説明する。制動操作は、上記燃料電池2と二次電池3との並列・直列接続及び各走行パターンで、共通であるので、走行パターンに関係なく説明する。
運転者がハンドル58のブレーキレバー59の左右いずれかのブレーキレバー59L,59Rを引くと、ブレーキスイッチ60L,60Rのいずれかから制動操作信号が電動モータ制御装置38に送出され、これを受けて、電動モータ制御装置38内のブレーキ連動の電力停止装置(図示せず)により、直ちに電動モータ5(5F,5R)の電力の供給を停止させる電力カットオフ機能が働き、同時に前輪用電動モータ5F及び後輪用電動モータ5Rを発電用ダイナモに切り換えて該前輪用電動モータ5F及び後輪用電動モータ5Rが回生ブレーキとして作用するように電気回路を切り換える。
これによって、電動自転車1及び運転者の持つ運動のエネルギは発電用ダイナモとなった前輪用電動モータ5F及び後輪用電動モータ5Rを回転させるためのトルクを生むエネルギとして吸収されて、これが電気エネルギに変換され、二次電池3に蓄電され、同時に電動自転車1に対しては回生ブレーキとして作用し、強力なブレーキがブレーキレバー59による前輪4F、後輪4Rの本来のブレーキ装置の制動力に付加される形で作用し、通常の自転車よりも軽いブレーキ操作で強力な制動力を得て相当な高速からでも安全に電動自転車1を停止させることができる。
またこのことは、急な下り坂や長い下り坂の走行時の安全性を非常に高いものとし、電動自転車1の制動性能を著しく向上させると共に、通常のブレーキの摩耗を低減させることができる。Next, an active braking operation of the
When the driver pulls one of the left and right brake levers 59L and 59R of the
As a result, the energy of the movement of the
In addition, this makes the safety at the time of traveling on a steep downhill or a long downhill extremely high, and can significantly improve the braking performance of the
次に、燃料電池2の水素タンク6(水素吸蔵合金タンク6A、水素カセット缶6B)の交換の仕方について説明する。電動自転車1の走行中には、図15に示す走行モニタ39のバッテリーの残量表示71が、例えば図示のように3段階、即ち最大状態を表す3/3、中位状態を表す2/3及びほとんどない状態を表す1/3の表示が夫々点灯し、運転者にバッテリーの残量を知らせる。Next, how to replace the hydrogen tank 6 (hydrogen storage alloy tank 6A, hydrogen cassette can 6B) of the
そしてバッテリーの残量表示71の1/3の表示が点灯したような場合及び水素タンク6の交換からの走行距離を勘案して水素タンク6の交換が必要と感じた場合には、水素タンク6(水素吸蔵合金タンク6A、水素カセット缶6B)を交換することになるが、まず図1に示す状態の四角形状の水素吸蔵合金タンク6Aを交換する場合について説明すると、電動自転車1を停止させて、スタンド(図示せず)を立て、バックル31を外して2本のバンド30を弛めて燃料電池2から外し、ブロワ24と燃料電池スタック23を水素吸蔵合金タンク6Aから取り外す。そして燃料電池収容容器25を外して、水素吸蔵合金タンク6Aを取り出し、すでに水素が規定量充填された別の水素吸蔵合金タンク6Aと交換し、上記と逆の作業により元通りに取り付けて燃料電池2を組み立てる。従って水素吸蔵合金タンク6Aの交換に要する時間は数分で済み、極めて簡単である。これによってまた新たな航続距離、例えば約250kmを走行することができる。
空になった水素吸蔵合金タンク6Aは、水素スタンドに預け、該水素スタンドで新たに水素を充填するが、これにはかなりの時間(4乃至5時間)を必要とする。しかし運転者にとっては水素吸蔵合金タンク6Aの交換に要する時間だけが問題であるので、水素スタンドにおける作業は問題にならない。Then, when 1/3 of the battery remaining
The hydrogen storage alloy tank 6A that has been emptied is deposited in a hydrogen stand and is newly filled with hydrogen, which requires a considerable amount of time (4 to 5 hours). However, since only the time required for the replacement of the hydrogen storage alloy tank 6A is a problem for the driver, the work in the hydrogen stand is not a problem.
また図1に示す予備の水素カセット缶6Bを水素吸蔵合金タンク6Aと交換することは、普通はしないが、これは燃料電池2の構造によっては不可能ではない。水素レギュレータ33を水素吸蔵合金タンク6Aと水素カセット缶6Bとに共用できるようにしておけば、これら2種類の異なる水素タンク6を互いに交換することもできる。その場合には、取付具12を軽く変形させて水素カセット缶6Bを下フレームパイプ9Bから取り外し、上記と同様に水素吸蔵合金タンク6Aと交換すればよい。このように予備の水素カセット缶6Bを使用した場合の電動自転車1の次の航続距離は、約2乃至3kmしかないが、近くの水素スタンドに行き着くまでの燃料としては十分である。Further, it is not usually possible to replace the spare hydrogen cassette can 6B shown in FIG. 1 with the hydrogen storage alloy tank 6A, but this is not impossible depending on the structure of the
次に、図3に示すような電動自転車1の車体8のフレームパイプ9(9A,9B)の内部に予備としての水素吸蔵合金タンク6Aを内蔵した場合の水素タンク6の交換は、上記とは異なり、フレームパイプ9内の水素吸蔵合金タンク6Aは取り外すことはできないので、その水素取出し口6a(水素供給開閉バルブ及び水素レギュレータが取り付けられているが図示は省略してある。)に燃料電池2の水素供給パイプ32を延長して接続し、荷台10の方の使用済みの水素吸蔵合金タンク6Aは、上記の方法で取り外して水素スタンドに預ければよい。なお、フレームパイプ9内の水素吸蔵合金タンク6Aへの水素の充填は、電動自転車1を必要な時間駐車して行う。
このフレームパイプ9に内蔵された水素吸蔵合金タンク6A内で、もし水素が漏れ出したりして異常な圧力が生じた場合には、リリース弁11から水素が漏れだし、爆発等の事故を未然に防止することができて安全である。
また以上のことは、フレームパイプ9内を空間として、ここに水素ガスそのものを充填した水素タンク(図示せず)の場合も同様であり、現在使用中の水素吸蔵合金タンク6Aとフレームパイプ9内の水素タンクとの交換及びリリース11弁の作用も同一であるので、説明を省略する。Next, replacement of the
In the hydrogen storage alloy tank 6A built in the
The above also applies to the case of a hydrogen tank (not shown) filled with hydrogen gas itself, with the inside of the
図4から図6に示す予備の水素カセット缶6Bを水素吸蔵合金タンク6Aと交換するには、錠前がかかっているときはこれを鍵で開けてから、開閉蓋13のレバー20を上に上げて掛け金21からフック21を外し、開閉蓋13をヒンジ19を支点として開き、いずれかの水素カセット缶6Bを取り出し、燃料電池2の水素吸蔵合金タンク6Aと上記の方法で交換すればよい。この場合の電動自転車1の次の航続距離は、約2乃至3kmしかないが、次々と4本の水素カセット缶6Bを交換して行けば、合計約8乃至12kmの航続距離が得られる。水素カセット缶6Bを取り出した後は、開閉蓋13を閉めておくが、空になった水素カセット缶6Bがある場合は、取り出して空になったフレームパイプ9内の空間にこれを収容して開閉蓋13を閉めることによりがたつきなく、未使用の水素カセット缶6Bと空の水素カセット缶6Bを共にフレームパイプ9内に収容したまま走行することができる。
なお、水素カセット缶6Bを、外観が同一の水素吸蔵合金タンク(図示せず)を用いることもてきる。
またフレームパイプ9内に予備として収容された水素カセット缶6Bの一部から、何らかの理由により水素が漏れ出してフレームパイプ9内が異常な圧力になると、リリース弁11が開いてこの異常な圧力を外部に逃がすので、電動自転車1の爆発等のおそれは少なく、安全である。In order to replace the spare hydrogen cassette can 6B shown in FIGS. 4 to 6 with the hydrogen storage alloy tank 6A, when the lock is applied, open it with a key, and then raise the
The hydrogen cassette can 6B may be a hydrogen storage alloy tank (not shown) having the same appearance.
Further, if hydrogen leaks from a part of the hydrogen cassette can 6B accommodated as a spare in the
次に、図10及び図11に示す実施例に係る燃料電池2を電動自転車1に搭載して走行する場合及び該電動自転車から取り外して、他の用途に使用する場合について説明する。走行中は、燃料電池2は継続して発電することにより、燃料電池スタック23は発熱するが、この排熱は排気利用ダクト34により吸い上げられて水素吸蔵合金タンク6Aに送られ、水素の放出によっ冷却された該水素吸蔵合金タンクを加熱して、これを適温に保ち、水素吸蔵合金タンク6Aは順調に水素を供給し続ける。
また電動自転車1の停車時に、燃料電池2を取り外して、他の用途に使用する場合には、燃料電池2を覆う燃料電池収容容器25をまず取り外すと、燃料電池2は設置ステー35にそっくり搭載されているので、この設置ステーごと荷台10から取り外すことにより簡単に電動自転車1から取り外すことができる。電動自転車1から取り外した燃料電池2は、地面等に置き、使用したい電気機器に接続すれば、これによって燃料電池2も発電をして電力を供給できるし、各種の電気機器を商用電源のない場所でも使用でき、燃料電池2は発電機と同様に安定した電力を供給し続けることができる。特に発電機と違い、騒音が非常に小さく、排気ガスが水蒸気であるため環境を全く汚さないので、衛生上厳しい環境下でも燃料電池2を汎用発電装置として使用することができる。Next, the case where the
When the
最後に図16に示す太陽光発電器45を搭載した電動自転車1の作用について説明すると、電動自転車1の走行中は元より、電動自転車1の日中における長時間の駐車中においては、太陽光線Sが多量に太陽光発電器45に降り注ぐので、十分な発電量が得られ、この電力は二次電池3に蓄電される。よって二次電池3の電力が不足することが防止でき、特に前照灯57の夜間における点灯用の電力位は十分に太陽光発電器45で賄うことが可能であり、また電動自転車1の停止中もほとんど常に太陽光発電器45により発電がなされてその電力が二次電池3に蓄電され続けるので、二次電池3が自然放電することなく、従って二次電池3の使用可能期間を延長することができるメリットもある。Finally, the operation of the
以上のように、本発明に係る電動車輛においては、燃料電池2と二次電池3とを並列にも直列にも接続することができるので、並列の場合は「通常走行」、直列の場合は「パワー走行」というように切り換えて「TWIN DRIVE」の電動車輛として走行することができ、また「人力走行」、「後輪駆動走行」、「前輪駆動走行」及び「前後輪駆動走行(総輪駆動走行)」の4種類の走行パターンを選択して、「Parallel Hybrid」の電動自転車として走行することができ、また従来全く存在しなかった新規な電動車輛としてその用途は極めて広く、あらゆる分野で使用可能である。As described above, in the electric vehicle according to the present invention, the
そして本発明の「電動車輛」は、上記説明において、2輪の電動自転車1として説明したが、これは電動自転車に限定されるものではなく、車輪は2輪のみでなく、3輪、4輪又はそれ以上の車輪を有する車輛もすべて含むものであり、乗用自動車、トラック及び農耕用車輛、建設車輛等あらゆる車輛を含むと解釈すべきである。The “electric vehicle” of the present invention has been described as the two-wheeled
1 電動車輛の一例たる電動自転車
2 燃料電池
3 二次電池
4 車輪
4F 前輪
4R 後輪
5 電動モータ
5a 機械式減速機
5F 前輪用電動モータ
5R 後輪用電動モータ
6 水素タンク
6A 水素吸蔵合金タンク
6B 水素カセット缶
8 車体
9 フレームパイプ
9A 上フレームパイプ
9B 下フレームパイプ
10 荷台
11 リリース弁
11A リリース弁
11B リリース弁
13 開閉蓋
23 燃料電池スタック
24 ブロワ
25 燃料電池収容容器
25a 一壁面
25b 壁面
25c 壁面
25d 壁面
26 熱遮蔽板
27 ドレンバルブ
28 DC−DCコンバータ
29 断熱材
32 水素供給パイプ
33 水素レギュレータ
34 排気利用ダクト
35 設置ステー
36 並列・直列切換えスイッチ
38 電動モータ制御装置
39 走行モニタ
45 太陽光発電器
50 発電機
51 固定軸
57 前照灯
58 ハンドル
59 ブレーキレバー
59L 左ブレーキレバー
59R 右ブレーキレバー
60 ブレーキスイッチ
60L 左ブレーキスイッチ
60R 右ブレーキスイッチ
61 グリップ
62 変速操作スイッチ
65 走行パターン切換え装置
66 走行パターン切換えスイッチ
68 電源スイッチ
70 走行パターンの表示
71 バッテリーの残量表示
72 並列・直列切換え表示
73 足
S 太陽光線DESCRIPTION OF
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