(57)【要約】【課題】従来の燃料電池電動自転車は、補機が電力を消費することにより燃料電池で発電した電力を有効に使えず効率が悪いため、高効率でより長距離走行が可能な電動自転車を提供することを目的とする。【解決手段】燃料タンク３およびポンプ８に接続された燃料電池１と、走行により機械的に開閉動作を行う駆動部を有する水素弁９と、電力の一部を貯蔵する二次電池と、燃料電池１と二次電池の少なくともいずれかの電力で駆動するモーター７と、ペダル１３の踏力を検出する踏力センサと、走行速度を検出する速度センサと、踏力センサと速度センサの出力から燃料電池１、二次電池、モーター７を制御する制御回路とからなり、走行時のみ燃料電池１が動作し、踏力センサおよび速度センサの出力に応じてモーター７を駆動することによりアシスト動作を行うとともに、既定の走行距離毎に水素弁９が開閉動作を行う構成としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を貯蔵した燃料タンクと、タイヤのハブ部に設けて走行により空気を吐出するポンプと、前記燃料タンクおよび前記ポンプに接続され前記水素と前記空気とから発電する燃料電池と、この燃料電池における前記水素の出口部分に接続し走行により機械的に開閉動作を行う駆動部を有する水素弁と、前記燃料電池により発電された電力の一部を貯蔵する二次電池と、前記燃料電池と前記二次電池の少なくともいずれかの電力で駆動するモーターと、ペダルの踏力を検出する踏力センサと、走行速度を検出する速度センサと、前記踏力センサと前記速度センサの出力から前記燃料電池、二次電池、モーターを制御する制御回路とからなり、走行時のみ前記燃料電池が動作し、前記踏力センサおよび前記速度センサの出力に応じて前記燃料電池で発電した電力と前記二次電池の電力の少なくともいずれかで前記モーターを駆動することによりアシスト動作を行うとともに、既定の走行距離毎に前記水素弁が機械的に開閉動作を行うように構成した電動自転車。
【請求項２】
燃料電池内に設けた水素と空気のそれぞれの流路の入口は前記燃料電池の上端に、出口は前記燃料電池の下端で大地方向を向くように配置された請求項１に記載の電動自転車。
【請求項３】
水素弁は燃料電池の下端より下部に配置された請求項２に記載の電動自転車。
【請求項４】
スタンドを上げる際に前記スタンドの動作に機械的に連動して燃料タンクの脱着弁が接続され、かつ水素弁が開閉動作を行うとともに制御回路の電源が入り、前記スタンドを立てる際に前記スタンドの動作に機械的に連動して前記燃料タンクの脱着弁が外れ、かつ前記水素弁が開閉動作を行うとともに前記制御回路の電源が切れるようにした請求項１に記載の電動自転車。
【請求項５】
制御回路は、アシスト動作が必要な時に、まず二次電池の電力で前記アシスト動作を行いつつ燃料電池の出力を監視し、前記燃料電池の出力が既定値を上回ったらこの燃料電池の電力に切り替えて前記アシスト動作を継続し二次電池を充電するとともに、走行中に前記アシスト動作が不要になった時は燃料電池の電力をすべて二次電池に充電するようにした請求項１に記載の電動自転車。
【請求項６】
燃料電池の内部に温度センサを設け、制御回路の起動時に前記温度センサの温度が０℃以下の場合は、０℃以上になるまで二次電池の電力で前記燃料電池に内蔵したヒーターにより暖機を行うようにした請求項１に記載の電動自転車。
【請求項７】
燃料タンクと燃料電池の配管の一部に圧力センサを設け、この圧力センサの出力が既定値以下になった場合、ハンドルの一部に設けた表示部を通して使用者に燃料切れを知らせるとともに、走行中であっても燃料電池の発電を停止し、二次電池のみで動作を継続するようにした請求項１に記載の電動自転車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素を燃料とする燃料電池を用いた電動自転車に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ペダル踏力をアシストする目的で二次電池およびモーターを内蔵した電動自転車が実用化されている。これは、踏力に応じてモーターを駆動することにより運転者の負担を軽減するもので、坂道など自転車の運転に体力を使う状況で特に効果を発揮する。
【０００３】
この電動自転車は二次電池の充電量がなくなるとアシストできず、二次電池やモーターを積んだ重い自転車を運転者の自力のみで運転せねばならず、かえって負担になること、および二次電池の充電に時間がかかることの２つの大きな課題があった。
【０００４】
そこで、近年盛んに開発されている燃料電池を搭載したハイブリッド電動自転車が提案されている。これにより、燃料電池で発電した電力でモーターを駆動するとともに二次電池を充電できるので、二次電池のみの場合に比べてモーターの駆動時間が長くなり、より長距離を走行できるとともに、燃料を供給するだけですぐ発電できるので充電待ち時間が不要になるという特徴を有している。
【０００５】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００２−３２１６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような燃料電池を搭載した電動自転車のシステム例を図６に示す。燃料タンク３０１中の燃料は燃料弁３１６を介して燃料電池のセル３０２に導入される。燃料弁３１６は燃料電池コントローラ３０３の指令に基いてアクチュエータ３１７により動作する。一方、セル３０２には空気ポンプ３２１により空気が導入される。空気ポンプ３２１も燃料電池コントローラ３０３の指令に基いて動作している。これらによりセル３０２は確かに発電を行うことが可能となるが、そのためにアクチュエータ３１７や空気ポンプ３２１などの補機を動作させなければならず、発電した電力の一部を消費してしまう。よって、その分、電動自転車の走行可能距離が短くなってしまうという課題があった。
【０００７】
また、前記特許文献１によると、燃料には水素またはエタノールの改質ガスの例が示されているが、発明者が検討した結果、この場合はセル３０２の発電とともに空気極で生成した水が逆拡散して水素極に到り、凝縮して水滴が生成するため、燃料ガスの流れが阻害され発電効率が悪化することがわかった。従って、効率悪化の分、電動自転車の走行可能距離が短くなってしまう課題があった。
【０００８】
以上のことから、本発明は効率よく発電でき、より長距離走行が可能な燃料電池を搭載した電動自転車を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、水素を貯蔵した燃料タンクと、タイヤのハブ部に設けて走行により空気を吐出するポンプと、前記燃料タンクおよび前記ポンプに接続され前記水素と前記空気とから発電する燃料電池と、この燃料電池における前記水素の出口部分に接続し走行により機械的に開閉動作を行う駆動部を有する水素弁と、前記燃料電池により発電された電力の一部を貯蔵する二次電池と、前記燃料電池と前記二次電池の少なくともいずれかの電力で駆動するモーターと、ペダルの踏力を検出する踏力センサと、走行速度を検出する速度センサと、前記踏力センサと前記速度センサの出力から前記燃料電池、二次電池、モーターを制御する制御回路とからなり、走行時のみ前記燃料電池が動作し、前記踏力センサおよび前記速度センサの出力に応じて前記燃料電池で発電した電力と前記二次電池の電力の少なくともいずれかで前記モーターを駆動することによりアシスト動作を行うとともに、既定の走行距離毎に前記水素弁が機械的に開閉動作を行うように構成したものであり、電力を消費する補機を使用せず、さらに定期的に燃料電池の水素極に溜まった水を排出するため効率よく発電できるという作用効果が得られる。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、燃料電池内に設けた水素と空気のそれぞれの流路の入口が前記燃料電池の上端に、出口が前記燃料電池の下端で大地方向を向くように配置したものであり、これにより、燃料電池の水素極や空気極に生成した水が重力によって燃料電池の下部に流れるため、補機を使用しなくても水を回収できるという作用効果が得られる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、水素弁が燃料電池の下端より下部に配置されたものであり、これにより、水素極の生成水をできるだけ多く回収することができ、その分、水素弁を開いて水素圧力で水を排出する頻度が下がるため、水素を無駄遣いすることなく、より効率的に発電できるという作用効果が得られる。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、スタンドを上げる際に前記スタンドの動作に機械的に連動して燃料タンクの脱着弁が接続され、かつ水素弁が開閉動作を行うとともに制御回路の電源が入り、前記スタンドを立てる際に前記スタンドの動作に機械的に連動して前記燃料タンクの脱着弁が外れ、かつ前記水素弁が開閉動作を行うとともに前記制御回路の電源が切れる構成としたものであり、これにより、水素弁を動作させる際に電力を使わないので消費電力を低減でき、また、スタンドを立てているときは制御回路の電源が切れるため、無駄な発電をすることがなくなるとともに、燃料タンクの脱着弁も外れることで非使用時の水素漏洩の可能性を低減でき安全性が確保できるという作用効果が得られる。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、制御回路がアシスト動作が必要な時に、まず二次電池の電力で前記アシスト動作を行いつつ燃料電池の出力を監視し、前記燃料電池の出力が既定値を上回ったら燃料電池の電力に切り替えて前記アシスト動作を継続し二次電池を充電するとともに、走行中に前記アシスト動作が不要になった時は燃料電池の電力をすべて二次電池に充電するように制御するものであり、これにより、燃料電池の安定動作時のみ電力を取り出すため発電効率を高めることができるとともに、アシスト動作が不要な滑走時にも燃料電池は発電し続けているため、その電力を二次電池に充電することで、さらに無駄を省き効率よく動作させることができるという作用効果が得られる。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、燃料電池の内部に温度センサを設け、制御回路の起動時に前記温度センサの温度が０℃以下の場合は、０℃以上になるまで二次電池の電力で前記燃料電池に内蔵したヒーターにより暖機を行うように構成したものであり、これにより、燃料電池が凍結していても素早く起動させることができるので、燃料電池と二次電池のハイブリッドによる高効率駆動が低温下でも可能になるという作用効果が得られる。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、燃料タンクと燃料電池の配管の一部に圧力センサを設け、この圧力センサの出力が既定値以下になった場合、ハンドルの一部に設けた表示部を通して使用者に燃料切れを知らせるとともに、走行中であっても燃料電池の発電を停止し、二次電池のみで動作を継続するように制御するものであり、これにより、水素残圧を持った状態で燃料電池の動作を停止することになるため配管内に空気が咬むことがなくなり、新品の燃料タンクを接続したときの配管内パージに要する水素量を低減できて無駄が省けるという作用効果が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電動自転車は、電力を消費する補機を使用せず、さらに定期的に燃料電池の水素極から回収された水を排出するため、効率よく発電できるという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について説明する。なお、本実施の形態では水素の燃料タンクには水素吸蔵合金を用いたものとして、以下、説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態における電動自転車の概略外観図である。図２は本発明の実施の形態における電動自転車のシステム構成図である。図３は本発明の実施の形態における電動自転車の燃料電池の構成斜視図である。図４は本発明の実施の形態における電動自転車のシステム制御フローチャートである。図５は本発明の実施の形態における電動自転車のシステム割り込みフローチャートである。
【００２０】
図１において、燃料電池１の上部には電動自転車全体のシステムを制御する制御部２が固定されている。燃料電池１の隣には脱着可能な燃料タンク３が配置されている。燃料タンク３の中にはミッシュメタルとニッケルの合金からなる水素吸蔵合金が封入されており、これに水素を貯蔵している。
【００２１】
燃料電池１、制御部２および燃料タンク３はサドル４、チェーン部５および後輪６が作り出す空間に設置されている。後輪６のタイヤのハブ部にはアシスト用のモーター７、燃料電池１に対し空気を吐出するポンプ８、燃料電池１から水素の圧力で生成水を排出する水素弁９およびスタンド１０が取り付けられている。なお、燃料電池１とポンプ８の間は空気配管１１で、また、燃料電池１と水素弁９の間はパージ配管１２でそれぞれ接続されている。パージ配管１２は燃料電池１の下端から下り勾配で水素弁９に接続されているので、水素弁９は燃料電池１の下端より下部に配置されることになる。
【００２２】
また、チェーン部５には電動自転車を人力で駆動するためのペダル１３が配置されている。さらに、電動自転車の前輪１４に接続された方向変換用のハンドル１５の一部には電動自転車の状況を表示する表示部１６が配置されている。
【００２３】
次に、図２を用いて電動自転車のシステムについて説明する。
【００２４】
まず、電気配線関係について述べる。なお、配線は電力系統を太線で、それ以外を細線で示した。
【００２５】
図２の四角の点線で示した制御部２はシステム全体の制御をつかさどる制御回路１７、燃料電池の動作を補助する二次電池１８および燃料電池１から出力された電流や電圧を検出する電流電圧センサ１９からなる。制御回路１７には燃料電池１で発電された電力線および二次電池１８の電力線が接続されており、後述する各種センサの出力や動作環境から両者の電力を最適に選択または足し合わせてモーター７に供給したり、燃料電池１の電力を二次電池１８へ充電したりする制御を行っている。制御回路１７には電力制御のために必要な電流電圧センサ１９、車輪に設けた磁気式の速度センサ２０、ペダル１３に設けたトルク検知による踏力センサ２１、燃料タンク３と燃料電池１の配管の一部に設けた圧力センサ２２、燃料電池１の内部温度を検出する温度センサ２３の各種センサが接続されている。また、二次電池１８に内蔵した図示しない二次電池の電流電圧センサの出力信号も制御回路１７に接続されている。さらに、燃料電池１が凍結している時に暖めるためのヒーター２４およびシステムの状態を表示する液晶式の表示部１６も接続されている。
【００２６】
次に、配管関係について述べる。なお、配管は中太線で示した。
【００２７】
脱着弁２５は燃料タンク３を電動自転車に取り付けることで燃料タンク３の図示しない燃料取り出し口と対向する位置に配置してある。この状態では両者は接続されておらず、いずれも閉状態であるが、電動自転車の使用時にスタンド１０を上げることで、スタンド１０に接続された脱着弁ワイヤー２６（図２の太点線で示す）が引っ張られ、脱着弁２５が燃料取り出し口に接続される。これにより両者が開状態となり、水素が脱着弁２５側に供給される。従って、両者はスタンド１０の動作に連動して機械的に接続されることになる。脱着弁２５の配管は圧力センサ２２を介して燃料電池１の水素入口に接続されている。なお、水素入口は燃料電池１の最上部に設けてある。
【００２８】
燃料電池１の下端に配置した水素出口にはパージ配管１２が水素弁９まで接続されている。水素弁９には弁の駆動部として図示しないバネが内蔵されており、後輪６の回転に応じて圧縮される構造になっている。ある回転数までバネが圧縮されると、自動的にバネが開放され、そのエネルギーで水素弁９が一瞬開放になった後、すぐに閉じるように構成されている。これにより、後輪６の回転数に応じて、すなわち、既定の走行距離毎に水素弁９が開閉動作を繰り返す。なお、後輪６の逆回転時には空回りしてバネが圧縮されないようにしてある。また、水素弁９はスタンド１０の動作によっても開閉動作が行えるようにしてある。
【００２９】
一方、燃料電池１に導入される空気については、後輪６に内蔵したポンプ８からの空気配管１１が燃料電池１の最上部に配置した空気入口に接続されている。これにより、後輪６が回転することによりポンプ８が動作し、空気が燃料電池１に導入される。また、燃料電池１の下端には空気出口を配置してある。
【００３０】
燃料電池１は図３に示すように空気と水素が流れる流路を両面にそれぞれ設けた金属製セパレータ２７に金属製の溝形成板２８およびフッ素系高分子電解質膜の両面に白金触媒を分散担持させたカーボン電極を加圧接着した膜電極接合体２９をこの順に積層し、さらに溝形成板２８、セパレータ２７をこの順に積層したもので単セルを構成する。これを複数枚分重ねることで、必要な電力を得ることができる燃料電池１が構成されている。なお、溝形成板２８を設けることにより、発電により生成した水が溝形成板２８に沿って流れることで効率よく排出されるようになる。
【００３１】
次に、電動自転車の動作について、図４および図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３２】
まず、図４を用いて全体の動作を説明する。
【００３３】
電動自転車の使用開始時にスタンド１０を上げると、その動作に連動してスタンド１０に内蔵した制御回路１７の電源スイッチがＯＮになる。なお、この時点では燃料電池（以下、ＦＣと略す）は起動していないので、二次電池１８の電力が制御回路１７に供給されている。この動作により、図４のフローチャートが順次実行されることになる。
【００３４】
ここで、スタンド１０を上げる動作により、まず前記のようにスタンド１０に接続した脱着弁ワイヤー２６が引っ張られることで、燃料タンク３に設けた燃料取り出し口と脱着弁２５が接続される。次にバネの力で水素弁９が一瞬開になり、その後すぐ閉になる。この動作で燃料タンク３の水素圧力により水素が通る配管やＦＣ内に侵入した空気などの不純物ガスや残留生成水を水素弁９から放出する。これらの動作は全て機械的に行われるため、二次電池１８の電力を消費することはない。
【００３５】
スタンド１０を上げたことにより、図４のフローチャートが実行されると、まず、システムの割り込み（処理内容は後述する）を許可し、イニシャライズ（初期設定）を行う（Ｓ１）。次に、ＦＣ内部に設けた温度センサ２３の出力から０℃以下でＦＣが凍結しているか否かを判断する（Ｓ２）。凍結していたら（Ｓ２のｙｅｓ）ＦＣに設けたヒーター２４をＯＮにして（Ｓ３）ＦＣを暖める。なお、ＦＣが０℃以下のままでは前回使用後にＦＣに残留した生成水が凍結し、水素や空気が流れず発電ができなくなるため暖める必要がある。
【００３６】
温度センサ２３の出力が０℃以上であれば（Ｓ２のｎｏ）、ヒーター２４をＯＦＦにする（Ｓ４）。その後、スタンド１０が立てられたか否かを判断する（Ｓ５）。これはスタンド１０に内蔵した電源スイッチの状態から判断する。スタンド１０が立てられれば割り込みを止め制御回路１７の電源をＯＦＦにする（Ｓ６）。
【００３７】
なおこの際、スタンド１０を立てる動作に機械的に連動して、まずバネの力で水素弁９が一瞬開になり、その後すぐ閉になる。この動作で燃料タンク３内の水素圧力で残留生成水を水素弁９から排出する。次にスタンド１０に接続した脱着弁ワイヤー２６が戻されることで燃料タンク３に設けた燃料取り出し口と脱着弁２５が外れる。これにより非使用時の不必要な水素漏洩を低減でき、安全確保にもつながる。これらの動作は全て機械的に行われるので、Ｓ６で制御回路１７の電源がＯＦＦになっても動作可能である。
【００３８】
このようにして電動自転車の動作を終了する。
【００３９】
一方、Ｓ５でスタンド１０が立っていなければ（Ｓ５のｎｏ）、現在の踏力センサ２１、速度センサ２０の出力を読み込み制御回路１７に内蔵したマクロコンピュータによりペダルのアシスト量を計算する（Ｓ７）。
【００４０】
計算の結果、ペダルを漕いでいない場合や停車中などアシストが不要であると判断した場合は（Ｓ８のｙｅｓ）、速度０（停車中）なら（Ｓ９のｙｅｓ）ポンプ８も停止しているためＦＣを停止し（負荷を接続しない）、停止中を示すＦＣフラグをＯＦＦにする（Ｓ１０）。その後、Ｓ５に戻る。走行中であれば（Ｓ９のｎｏ）ポンプ８は動作しているためＦＣは発電しているが、アシストする必要がないのでＦＣの発電電力は全て二次電池１８の充電に回す（Ｓ１１）。その後、Ｓ５に戻る。このようにポンプ８が走行中のみしか空気を吐出せず、従って走行中のみしか燃料電池１が発電できないため、停車中などに無駄な水素を消費することがなく効率的に発電できる。
【００４１】
Ｓ８でアシストが必要な場合は（Ｓ８のｎｏ）、前回のアシスト量と今回のアシスト量を比較することで、坂道などで急にアシスト量が増えたか否かを判断する（Ｓ１２）。アシスト量が急増した場合は（Ｓ１２のｙｅｓ）、現在のＦＣ出力が定格通り十分であるかを電流電圧センサ１９の出力から判断する（Ｓ１３）。ＦＣ出力が不十分なら（Ｓ１３のｎｏ）、Ｓ２１へジャンプする。ＦＣ出力が十分であれば（Ｓ１３のｙｅｓ）、ＦＣが正常に発電していることを示すＦＣフラグをＯＮにし（Ｓ１４）、二次電池１８に内蔵された二次電池の電流電圧センサの出力から二次電池１８の残量が十分なら（Ｓ１５のｙｅｓ）、二次電池１８の電力もＦＣの電力に合わせて目標とするアシスト量が得られるようにモーター７を駆動する（Ｓ１６）。その後Ｓ５に戻る。一方、二次電池１８の残量が不十分なときは（Ｓ１５のｎｏ）、Ｓ１９にジャンプする。
【００４２】
Ｓ１２でアシスト量が急増していない場合は（Ｓ１２のｎｏ）、Ｓ１３と同様にしてＦＣの出力を判断する（Ｓ１７）。ＦＣ出力が十分なら（Ｓ１７のｙｅｓ）、Ｓ１４同様にＦＣフラグをＯＮにし（Ｓ１８）、モーターをＦＣの電力のみで駆動する（Ｓ１９）。その後、Ｓ１５と同様に二次電池１８の残量を調べ、十分なら（Ｓ２０のｙｅｓ）Ｓ５に戻り、不十分なら（Ｓ２０のｎｏ）二次電池１８を充電するためＳ１１にジャンプする。
【００４３】
Ｓ１７でＦＣ出力が不十分なら（Ｓ１７のｎｏ）、ＦＣフラグの状態を調べ（Ｓ２１）、ＦＣフラグがＯＮの場合についてのみ、なんらかの要因でＦＣが異常であることになるのでＦＣを停止し、ＦＣフラグをＯＦＦにしＦＣの異常を表示部１６に表示して運転者に伝える（Ｓ２２）。
【００４４】
次に、Ｓ１５と同様に二次電池１８の残量を調べ（Ｓ２３）、十分なら（Ｓ２３のｙｅｓ）モーター７を二次電池１８の電力で駆動し（Ｓ２４）、不十分なら（Ｓ２３のｎｏ）ＦＣも二次電池１８もモーター７を駆動できる電力がないことになるため、たとえアシストが必要な状況でもアシストを停止する（Ｓ２５）。
【００４５】
その後、いずれの場合もＳ５に戻って、上記動作を繰り返す。
【００４６】
次に、図５を用いて割り込み処理について説明する。割り込み処理では主に燃料タンク３内の水素残量と二次電池１８の残量の表示を行っている。
【００４７】
まず、図４で示したメインルーチンの中で割り込みが発生すると、圧力センサ２２の出力を読み込む（Ｓ２６）。その値が水素の空を示す既定値以下であり（Ｓ２７のｙｅｓ）かつ水素残量の状態を示す残量フラグがＯＦＦであれば（Ｓ２８のｙｅｓ）、初めて水素残量が既定値以下に減ったことを検知したことになるので、水素残量警告を表示部１６に表示するとともに（Ｓ２９）、ＦＣを停止し残量フラグをＯＮにする（Ｓ３０）。その後、二次電池１８に内蔵された電流電圧センサの出力から二次電池の残量を表示部１６に表示して割り込み処理を終わる（Ｓ３１）。
【００４８】
Ｓ２７で圧力センサ２２の出力が既定値以上ある場合は（Ｓ２７のｎｏ）、残量が十分あると判断し、その出力に応じた水素残量を表示部１６に表示して（Ｓ３２）、Ｓ３１にジャンプする。
【００４９】
また、Ｓ２８で残量フラグがＯＮの場合は既に水素残量警告表示を行っているので、引き続き圧力センサ２２の出力に応じた水素残量を表示するためＳ３２にジャンプする。
【００５０】
なお、Ｓ２７で水素の空を判断する圧力は０．１ＭＰａとした。これにより、燃料タンク３の圧力が必ず残った状態になるので、燃料タンク３を取り外しても水素配管内に空気が混入することがなくなる。従って、新しい燃料タンク３を取り付けたとき、配管内に混入した空気をパージする必要がなく、その分、無駄に水素を消費することがない。さらに、燃料タンク３内にも空気が混入することがなくなるため、燃料タンク３内の水素吸蔵合金が酸化して劣化するのを防ぎ、再利用可能な回数を伸ばすことが可能となる。
【００５１】
以上のようなフローチャートに従って電動自転車の制御回路１７はシステム全体を制御している。なお、ＦＣ発電により発生する生成水のうち、水素極側に逆拡散してきたものについては、水素極には積極的に水素を流しておらず閉空間となるため次第に溜まってくる。その結果、流路に詰まりが生じて徐々に発電できなくなるため、定期的に水抜きをする必要がある。そこで、水素弁９が後輪６の回転に応じて徐々にバネが圧縮され、ある回転数に達したときにバネの力で開閉動作を行うように構成しているので、電力を使わずに制御回路１７による制御とは独立して定期的に水抜きを行うようにした。
【００５２】
これらにより、ＦＣにとって急激な負荷変動がなく効率のよい発電が可能となるため、その分無駄な水素を浪費しないばかりかＦＣの寿命も延ばすことができる。
【００５３】
さらに、後輪６やスタンド１０の動作に機械的に連動したポンプ８、水素弁９を用いることにより、電気的に動作させることによる電力消費を抑えることができる。
【００５４】
以上の構成、動作により、長距離走行が可能な電動自転車を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる電動自転車は、ポンプや電動弁などの補機類を使わないので、余計な電力を消費せず、その分長距離の走行が可能になるという効果を有し、特に水素を燃料とした燃料電池と二次電池とを有するハイブリッド電動自転車の用途に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態における電動自転車の概略外観図
【図２】同実施の形態における電動自転車のシステム構成図
【図３】同実施の形態における電動自転車の燃料電池の構成斜視図
【図４】同実施の形態における電動自転車のシステム制御フローチャート
【図５】同実施の形態における電動自転車のシステム割り込みフローチャート
【図６】従来技術における電動自転車のシステム構成図
【符号の説明】
【００５７】
１  燃料電池
２  制御部
３  燃料タンク
４  サドル
５  チェーン部
６  後輪
７  モーター
８  ポンプ
９  水素弁
１０  スタンド
１１  空気配管
１２  パージ配管
１３  ペダル
１４  前輪
１５  ハンドル
１６  表示部
１７  制御回路
１８  二次電池
１９  電流電圧センサ
２０  速度センサ
２１  踏力センサ
２２  圧力センサ
２３  温度センサ
２４  ヒーター
２５  脱着弁
２６  脱着弁ワイヤー
２７  セパレータ
２８  溝形成板
２９  膜電極接合体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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