(57)【要約】電気車両の電気モータ（１６）に動力を供給するための動力供給システムが、前記モータ（１６）を駆動するために前記モータ（１６）に接続された金属−空気変換装置（１２）と、前記金属−空気変換装置（１２）の再充電のために前記金属−空気変換装置（１２）に接続された発電装置（１０）とを有する。前記発電装置（１０）は、前記モータ（１６）と前記金属−空気変換装置（１２）とに同時に給電してもよい。本システムは、前記発電装置（１０）に燃料を供給し、前記発電装置（１０）が前記燃料を電気に変換する構成を更に有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気車両の電気モータに動力を供給するための動力供給システムであって、前記システムが：
燃料を電気に変換するための発電装置と；
前記電気モータと前記発電装置とに電気接続された、前記発電装置によって発生された電気を供給されるための金属−空気変換装置と；
前記発電装置に燃料を供給するための燃料供給装置と；
を備えた、システム。
【請求項２】
前記金属−空気変換装置が、亜鉛−空気バッテリ、アルミニウム−空気バッテリ、マグネシウム−空気バッテリ、リチウム−空気バッテリ、カルシウム−空気バッテリ及び鉄−空気バッテリのうちの一つを備えた、請求項１に記載の動力供給システム。
【請求項３】
請求項１に記載の動力供給システムにおいて、前記金属−空気変換装置が：
前記発電装置から電気を供給される、再充電可能なバッテリとして；
車外電源から電気を供給される、再充電可能なバッテリとして；及び
金属燃料を再補給される燃料電池として；
動作すべく設けられている、動力供給システム。
【請求項４】
前記発電装置が、燃料電池と、燃焼機関と、ガスタービンと、これらの組合せとからなる群から選択される、請求項１に記載の動力供給システム。
【請求項５】
前記発電装置が、ガスタービンと燃料電池とを有するハイブリッド動力源を備えた、請求項１に記載の動力供給システム。
【請求項６】
前記燃料電池が、固体酸化物型燃料電池と、固体状態の溶融炭酸塩型燃料電池と、リン酸型燃料電池と、アルカリ型燃料電池と、プロトン電解膜燃料電池とからなる群から選択される、請求項４に記載の動力供給システム。
【請求項７】
前記金属−空気変換装置のエネルギー密度が２００Ｗｈ／ｋｇ又は５００Ｗｈ／ｌを超え、出力密度が２００Ｗｈ／ｋｇ又は５００Ｗｈ／ｌを超える、請求項１に記載の動力供給システム。
【請求項８】
前記発電装置が、前記金属−空気変換装置が再充電又は車上での使用のために必要とする量を超える動力を発生し、車外での使用のために動力を供給可能である、請求項１に記載の動力供給システム。
【請求項９】
電気的推進車両の金属−空気変換装置の充電方法であって：
車載発電装置を用いて電気を発生するステップと；
前記発電装置からの前記電気を前記金属−空気変換装置に供給して、前記金属−空気変換装置によって生成された金属酸化物を金属燃料に変換するステップと；
を含む方法。
【請求項１０】
前記金属−空気変換装置が、前記電気的推進車両上の電気モータに動力を供給する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
電気を発生する前記ステップに、発電装置燃料を電気へと電気化学的に変換することが含まれる、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記発電装置燃料を前記発電装置に供給するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記金属燃料を車外燃料源から供給されるステップを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
電気車両のための車両推進システムであって：
前記電気車両の車両パワートレインを駆動するための電気モータと；
前記モータに動力を供給するために前記モータに結合された金属−空気変換装置と；
前記金属−空気変換装置の再充電のため及び前記モータへの動力供給のために前記金属−空気変換装置に結合された発電装置と；
を備え、
前記電気モータと、前記金属−空気変換装置と、前記発電装置とが相互接続されている、
車両推進システム。
【請求項１５】
前記金属−空気変換装置が、亜鉛−空気バッテリ、アルミニウム−空気バッテリ、マグネシウム−空気バッテリ、リチウム−空気バッテリ、カルシウム−空気バッテリ及び鉄−空気バッテリのうちの一つを備えた、請求項１４に記載の車両推進システム。
【請求項１６】
前記発電装置が、燃料電池と、燃焼エンジンと、ガスタービンとからなる群から選択される、請求項１４に記載の動力供給システム。
【請求項１７】
前記発電装置が、ガスタービンと燃料電池とを有するハイブリッド動力源を備えた、請求項１４に記載の動力供給システム。
【請求項１８】
前記燃料電池が、固体酸化物型燃料電池と、固体状態の溶融炭酸塩型燃料電池と、リン酸型燃料電池と、アルカリ型燃料電池と、プロトン電解膜燃料電池とからなる群から選択される、請求項１６に記載の動力供給システム。
【請求項１９】
車両の推進方法であって：
金属燃料を金属酸化物に変換するステップであって、前記金属燃料の変換ステップによって電子が放出されて電気が発生する、ステップと；
前記電気を電気モータに印加して、自動車のパワートレインを駆動するステップと；
車載発電装置からの電荷を前記金属酸化物に印加することにより、前記金属酸化物の少なくとも一部を金属燃料へと再変換するステップと；
を含む方法。
【請求項２０】
前記金属燃料が、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、カルシウム及び鉄のうちの１つを含有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
発電装置燃料を前記車載発電装置へと供給するステップが更に含まれる、請求項１９に記載の方法であって、前記発電装置が前記発電装置燃料を前記電荷へと変換する、方法。
【請求項２２】
電気的推進車両であって：
前記車両を駆動するためのモータと；
前記モータに動力を供給するための車載エネルギー源を有する再充電可能なバッテリと；
を備え、
前記車両が、車外電源から前記バッテリへの再充電を必要とするまでに３００マイルを超える距離を航続可能である、
車両。
【請求項２３】
前記再充電可能なバッテリが金属−空気変換装置を有する、請求項２２に記載の車両。
【請求項２４】
前記車載エネルギー源が発電装置と燃料供給装置とを有する、請求項２２に記載の車両。
【請求項２５】
前記発電装置が、燃料電池と、燃焼機関と、ガスタービンと、これらの組合せとからなる群から選択される、請求項２４に記載の車両。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、その内容が引用をもってここに援用された、２００２年８月８日出願の米国特許仮出願第６０／４０２，４４７号「自動車推進のための燃料電池／金属−空気変換装置」に基づいて優先権を主張する。
発明の分野
【０００２】
本発明は、広義には車両推進システムの分野に関し、より詳細にはバッテリと組み合わされた車載電源を有する電気車両推進システムに関する。
発明の背景
【０００３】
従来のエネルギー源を取り巻く状況が依然として困難である中で、代替エネルギーに関する研究の重要性が高まりつつある。とりわけ、燃焼機関エネルギーシステムからの排出物質に伴う環境上の及び政治上の問題は無視できない。これらの種類のエネルギー源及び方法への依存の度合いを低くするためには、豊富な又は再生可能な燃料を、ローエミッションで又はゼロエミッションで消費することで発電可能な装置の開発が重要な課題であろう。
【０００４】
内燃機関によって推進する車両に代わる車両には、バッテリによって推進する様々な種類の電気車両がある。バッテリは、電気エネルギー源として広く使用されている。バッテリは、典型的にはアノードと呼ばれる負の端子と、典型的にはカソードと呼ばれる正の端子とを備えている。アノードは、酸化可能な活性物質を含有し、カソードは、還元可能な活性物質を含有するか又はこれを消費する。アノードの活性物質は、カソードの活性物質を還元することが可能である。アノード物質とカソード物質とが直接に反応することを防ぐために、アノードとカソードとは隔離板によって電気的に互いから隔離されている。
【０００５】
バッテリが、例えば車両などの装置内で電気エネルギー源として使用される場合には、アノードとカソードへの電気的接触によって、電子が前記装置内を流れ、酸化反応と還元反応とがそれぞれ起こって、電力が供給される。アノードとカソードとに接触している電解質には、これら２つの電極間の隔離板内を流れて、放電中のバッテリ内の電荷バランスを保つイオンが含有されている。
【０００６】
しかし、殆どの公知のバッテリによって推進する車両には、一回の充電でバッテリに補充することのできるエネルギー量が限られているために、常に再充電を必要とするという問題がある。現在の技術では、バッテリを再充電するためには、車両の使用を中断する必要がある。現在の充電方法は、車両を停止させる必要があり、特に充電を頻繁に行わねばならないため、時間がかかり、煩わしい。
【０００７】
このため、電気車両に車外電源から再充電する必要を減じる動力供給手段として、燃料電池が研究されてきた。燃料電池は、炭化水素又は水素を、ローエミッション又はゼロエミッションで電気へと変換する。燃料電池は、小型、高効率であり汚染物質が少ないことから、車両輸送上様々な利点があり、車両への使用に適している。
【０００８】
しかし、既知の燃料電池システムには、燃料電池の電力定格が推進のための電力需要を満たさねばならない用途においては、経済上の理由で実現が困難であるという欠点がある。例えば、車両に使用する場合には、前記車両のピークサージを含めた走行に要する十分な電力を供給すべく設計された燃料電池システムは、非常に高価なものとなろう。既知の様々なシステムが、車両の電力需要のピークにも対応可能なサージバッテリの利点を活用すべく試みているが、車載に要する寸法上の制約を十分に克服しているものはない。
発明の概要
【０００９】
本発明は、車両に動力を供給するためのハイブリッド車両推進システムを提供する。本システムには、前記車両の推進のために前記車両の電気モータに接続された、金属−空気変換装置が含まれる。前記金属−空気変換装置は、亜鉛などの金属を空気と反応させて金属酸化物を生成し、電子を放出して発電することにより、前記モータを駆動させるための電気を発生する。前記金属−空気変換装置を再充電するための車載発電装置が、前記金属−空気変換装置に接続されている。本システムには、燃料を電気に変換する前記発電装置に前記燃料を供給するための構造も含まれる。
【００１０】
本ハイブリッド車両推進システムは、従来の内燃機関に匹敵する航続距離を有し、頻繁に車両の使用を中断して車外電源から再充電する必要がない。本ハイブリッド推進システムは、経済面で合理的であり、車両の典型的なサージ及び航続距離の需要に応えうる。
【００１１】
金属−空気変換装置によって推進する電気車両のための車上再充電システムとして発電装置を搭載させることにより、前記車両の航続距離を３００マイル以上にまで伸ばすことが可能である。この距離は従来の燃焼機関によって推進する車両に匹敵し、このため、バッテリによって推進する電気車両の商業的有用性が飛躍的に高められる。従来の鉛−酸バッテリ又はその他の高性能バッテリよりも体積又は重量当たりのエネルギー及び出力密度が高い金属−空気バッテリを用いることで、システムの軽量化も図られる。
発明の詳細な説明
【００１２】
本発明は、駆動モータに動力を供給するための発電装置に結合された再充電可能な金属−空気変換装置を使用した車両のためのハイブリッド推進システムを提供する。前記発電装置は、前記金属−空気変換装置の車上再充電も可能にする。本発明を、例示的な一実施例と関連させながら以下に説明する。本発明が、数多くの異なる用途及び実施態様で実施可能であり、ここに記載の特定の実施態様に限定されないことは、当業者に理解されよう。
【００１３】
金属−空気変換装置は、金属燃料を用いてエネルギーを生成する種類のバッテリである。従来の金属−空気電気化学的変換装置では、エネルギーは、公知の電気化学的原理に基づいて金属燃料から放出される。金属−空気電気化学的変換装置では、変換装置外部の大気中から、１つ又は複数の通気口を介して、酸素が前記変換装置のカソードに供給される。例えば亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、リチウム、鉄、カルシウム又はその他の適切な金属などの金属燃料が、前記変換装置のアノードに供給可能であるか、又は前記アノードがそのような金属燃料から形成されている。負荷が前記変換装置に課せられると、前記金属が金属酸化物へと変換され、これに伴って電子が放出されることにより、電気が発生する。例えば、金属燃料として亜鉛が使用される場合には、上記反応は以下の式で表される。
【００１４】
【化１】
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【００１５】
アルミニウム、マグネシウム、リチウム、鉄、カルシウム及びその他の金属を使用した金属−空気変換装置の場合も、その反応は同様である。
【００１６】
金属−空気変換装置は、車外電源から充電を行って前記電気化学的プロセスを逆転させることにより、又は使用済みの金属燃料を新しい金属燃料と交換することにより、再充電可能である。
【００１７】
電気車両は、当業で知られている。例えば、典型的な電気車両は、ニッケルカドミウムバッテリによって推進するが、このバッテリは２０馬力から２００馬力以上の電気モータに対応可能である。ニッケルカドミウムバッテリは、一般に車外ＤＣ電源によって再充電可能である。しかし、公知のシステムには、再充電の都度停止させる必要があり、この間の航続距離が短いという問題がある。殆どの公知のバッテリ式車両は、頻繁な再充電を必要とし、航続距離が典型的には１００マイル未満と非常に限られている。太陽光によって再充電可能なシステムであれば、車外電源からの再充電の頻度は軽減される。しかし、太陽光発電には、使用可能な時間帯が晴天時及び日中に限られるという欠点がある。
【００１８】
本発明は、電気車両の電気モータへの動力供給に適したハイブリッド推進システムを提供する。本発明の例示的な一実施例によれば、電気車両が、前記車両のモータに動力を供給するための、金属−空気バッテリとして図示された再充電可能な金属−空気変換装置と車載発電装置とを有する。前記車載発電装置は、前記金属−空気変換装置を再充電して、前記金属−空気変換装置の燃料補給、再充電又は交換のために前記車両を停止させずに前記車両を走行させることのできる距離を延長するために、前記金属−空気変換装置にも接続されている。ここで使用される「発電装置」という用語は、自走車両にまたは前記車両上でエネルギーを供給するための、例えば燃料電池、内燃機関及び太陽電池並びに小型及び大型のガス及び蒸気タービン並びにこれらの組合せなどの一般的な種類の動力源を包含するものとして意図されている。燃料電池を小型及び大型双方のガスタービンを含めたガスタービンと組み合わせることは、本出願の譲受人に譲受され、その内容が引用をもってここに援用された、米国特許第５，６９３，２０１号及び米国特許第５，９７６，３３２号に明示されている。ここで使用される「金属−空気変換装置」という用語は、金属燃料中の金属を金属酸化物へと変換させることによって電子を放出して電気を発生する装置を指す。その例には、亜鉛−空気バッテリ、アルミニウム−空気バッテリ、マグネシウム−空気バッテリ、リチウム−空気バッテリ、鉄−空気バッテリ及びカルシウム−空気バッテリがあるがこれらに限定されることはない。金属−空気バッテリは、酸化すると電子を放出する金属を含有する材料からなるアノードを有する。「金属−空気バッテリ」は、酸化すると電子を放出する金属（又はそのような金属を含有する材料）からなるアノードを有するバッテリである。
【００１９】
図１は、本発明の例示的な一実施例の改良された推進システムを有する電動車両Ｖのブロック図である。本システムには、再充電可能な金属−空気変換装置１２に電気的に及び／又は機械的に結合された発電装置１０が含まれる。図示されるように、金属−空気変換装置１２は、自動車のパワートレインＴを駆動させる電気モータ１６に結合または接続されている。発電装置１０に燃料を供給するための燃料供給タンク１８も、前記車両に搭載されている。発電装置１０とバッテリ１２との間に、電圧調整器１４が設けられていてもよい。発電装置１０が、図示されるように前記電圧調整器を介して前記モータに接続されていてもよい。説明の目的で、発電機１０、金属−空気変換装置１２及び電気モータ１６が直列に相互接続されているものとして図示されている。しかし、図示されたこれらの部品と他の回路又は部品とをこのように配置することは、広義には自動車の、詳細には電気自動車の分野における当業者に公知である。
【００２０】
発電装置１０は、定常動作下では、主に金属−空気変換装置１２の車上再充電のために使用されてもよいが、前記モータへの動力供給のためにも使用されてもよい。発電装置１０は、発電装置燃料を燃料供給タンク１８から供給され、前記発電装置燃料を、以下により詳細に記載された方法で変換して、典型的には地形、車両速度、走行条件及び環境などの様々に変化しうる負荷需要下にある変換装置１２の再充電のための電気を発生する。発電装置１０の正の及び負の導線が、必要に応じて再充電エネルギーを発電装置１０から金属−空気変換装置１２へと伝送すべく、変換装置１２の対応する導線に接続されている。例示的な一実施例によれば、発電装置１０が、電気モータ１６に直接に動力を供給してもよい。本発明のハイブリッド推進システムは、電気車両に継続的出力車載電源、即ち発電装置を組み込むことにより、そのような車両が車外再充電に依存する度合いを大幅に軽減するか、又は車外再充電を不要とする。
【００２１】
本発明の一実施例においては、発電装置１０は、プロトン電解膜（ＰＥＭ）燃料電池などの燃料電池を備えている。固体酸化物型燃料電池、溶融炭酸塩型燃料電池、リン酸型燃料電池及びアルカリ型燃料電池も適している。その他の種類の燃料電池は、当業者に明らかであろう。好適な燃料電池は、少なくとも例えばその内容が引用をもってここに援用された、米国特許第５，３３２，６３０号に記載されている。その他の好適な燃料電池は、例えば米国特許第４，６１４，６２８号（１９８６年９月３０日、Ｈｓｕ他）、１９８８年１月２６日に登録されたＨｓｕ他による米国特許第４，７２１，５５６号、１９８９年８月１日に登録されたＨｓｕ他による米国特許第４，８５３，１００号並びに、米国特許第５，４６２，８１７号、米国特許第５，５０１，７８１号、米国特許第５，６９３，２０１号、米国特許第５，９７６，３３２号、米国特許第５，８３３，８２２号、米国特許第５，７４７，１８５号、米国特許第５，９４８，２２１号、米国特許第５，８５８，５６８号及び米国特許第６，０８３，６３６号に記載されている。これらの参考文献の内容は、引用をもってここに援用されている。
【００２２】
金属−空気変換装置に、亜鉛−空気変換装置、アルミニウム−空気、マグネシウム−空気及びその他の種類の変換装置が含まれてもよい。好適な金属−空気変換装置は、米国ニューヨーク州ホーソーンのｅＶｉｏｎｙｘ社から入手可能である。図２は、図１の電気車両での使用に適した亜鉛−空気バッテリ２００の一例の概略図である。前記亜鉛−空気バッテリが、本発明のハイブリッド推進システムに組込み可能な多くの種類の金属−空気変換装置の一例であり、本発明が例示した金属−空気変換装置に限定されないことは、当業者に理解されるであろう。本発明の金属−空気変換装置に、例えば電気車両の燃料電池などの、発電装置と協働させるのに適した小型軽量の変換装置が含まれてもよい。例示的な一実施例によれば、本発明で使用される金属−空気変換装置は、エネルギー密度が２００Ｗｈ／ｋｇ又は５００Ｗｈ／ｌを超え、出力密度が２００Ｗｈ／ｋｇ又は５００Ｗｈ／ｌを超えるが、本発明がこれらの範囲に限定されないことは、当業者に理解されるであろう。
【００２３】
図示するように、亜鉛−空気バッテリ２００は、亜鉛からなるアノード２１０と、適切な触媒で被覆された有孔の炭素構造体又は金属網からなるカソード又は空気電極２２０と、電解質２３０とを有する。前記電解質には、例えばＫＯＨなどのＯＨ−イオンを伝導させる液体又は固体ポリマー膜材料が含まれる。亜鉛が前記カソードから供給された酸素と反応して酸化亜鉛を形成するのに伴い、電子が放出される。アノード２１０とカソード２２０とが接続された放電回路２４０が、発生した前記電子を前記アノードから負荷２４１へと導く。
【００２４】
図２に示すように、前記金属−空気変換装置の費用効果を向上させるために、化学的再利用プロセスによって金属燃料を金属酸化物から再生させることにより、前記変換装置の寿命を延ばしてもよい。例えば、例示した前記亜鉛−空気バッテリ２００では、前記アノード及びカソードは、前記電気化学的反応によって生じた酸化亜鉛を亜鉛へと変換させることで前記バッテリを再充電する再充電回路２５０にも接続されている。前記再充電回路は、前記酸化亜鉛に電荷をかけて前記電気化学的反応を逆転させることにより、前記バッテリを再充電する。変換された前記亜鉛を、次に更なる電子を生じさせるべく再利用してもよい。
【００２５】
電気モータへの動力供給に金属燃料を使用することで、優れた経済性が得られると同時に、使用方法及び用途に柔軟性を持たせることが可能となる。亜鉛を燃料として使用する例では、亜鉛鉱は豊富に入手可能であり、採掘後に比較的低コストの亜鉛金属に転換される。変換装置内で、前記亜鉛が酸化亜鉛へと電気化学的に変換される際に、エネルギーが放出される。金属−空気変換装置は更に、エネルギー重量比が高く、小型で、安全に使用可能であり、比較的安価である。加えて、金属−空気変換装置は、化学反応によって有毒の副産物を生じないので、他の燃料のように環境に対して悪影響を及ぼすことがない。
【００２６】
既存の亜鉛燃料のコスト削減の一助となる、商業上の利点の大きい方法を幾つか選択可能である。これらの方法には、酸化亜鉛を亜鉛金属へと逆変換させることによって変換装置を再充電することや、酸化亜鉛を他の産業（例えば製薬業又は農業）での使用向けに再生又は再処理することが含まれる。金属燃料変換装置を使用することの利点には、燃料の再補給が可能であり、再充電可能であり、有害な排出物質又は副産物を生じないことが含まれる。更に、本変換装置は、現行の又は予見されるいかなる技術を以てするよりも多くの動力及びエネルギーを供給する。加えて、本変換装置は、室温及び通常の圧力下で動作可能であり、環境保護の面で優れており、使用する資源が豊富であり、再生利用可能である。
【００２７】
当該技術の現状では、金属燃料又は電荷を金属−空気変換装置に供給して金属燃料供給を補うことは、困難で煩わしく、非効率的である。従来の金属−空気変換装置は、金属燃料の補給又は電荷の供給を、車外での燃料再補給又は再充電ステーションに依存している。金属−空気変換装置を推進動力源として普及させるためには、金属−空気変換装置の燃料再補給又は再充電が可能な多数のサービスステーションが広汎に設けられていることが必要である。加えて、金属燃料は、価格がガソリン及び天然ガスなどの従来の燃料の５倍と、非常に高価である。
【００２８】
図１及び図３に図示するように、車載発電装置１０は、モータに動力を供給する再充電可能な金属−空気変換装置１２を再充電するための電力を継続的に供給するために使用される。この点で、発電装置１０は、金属−空気バッテリ１２の細流充電器としての役割を果たす。発電装置１０は、それのみで車両のパワートレインの全動力を賄う必要はないので、前記発電装置に求められる電力定格は、必要に応じて小さくなる。前記バッテリのエネルギー消費量が、前記発電装置の定常電力出力を決定する。幾つかの用途においては、前記発電装置が、前記車両の動作又は前記バッテリの再充電に要するよりも多くの電気を生じるべく運転されてもよい。この余分な電気が、例えば家庭用及び／又は業務用の様々な用途のために車外に供給されてもよい。
【００２９】
図３に概略的に図示するように、本発明に基づく例示的な車両用推進システムにおける金属−空気変換装置１２は、複数の異なるモードで使用可能である。本発明では、金属−空気変換装置１２は、従来のバッテリと同様に、再充電可能なエネルギー源として使用されてもよい。前記金属−空気変換装置を、燃料電池と同様に、電気の発生に用いられる金属燃料を補給することにより、燃料を再補給可能なエネルギー源として使用することも可能である。又は、前記金属−空気変換装置に、燃料の再補給と再充電との双方が可能なエネルギー装置が備えられていてもよい。
【００３０】
本発明は、プロトン交換膜（ＰＥＭ）型燃料電池などの発電装置と、上述のようにバッテリとして動作可能な金属−空気変換装置とを使用した車両用ハイブリッド推進システムを提供する。図２に示すように、金属−空気バッテリ１２を、車載電源、即ち前記発電装置から再充電して、車両の航続距離を長くしてもよい。車外充電源３８から前記金属−空気バッテリに電荷をかけることにより、前記金属−空気バッテリを再充電してもよい。或いは、前記バッテリに新たな金属燃料を供給する車外燃料源２８から、前記金属−空気バッテリに燃料を再補給してもよい。前記発電装置を車上再充電に使用することにより、前記車両の使用を中断して、車外燃料源２８又は車外充電源３８のいずれかを用いて燃料を再補給又は再充電する必要が軽減される。
【００３１】
例示したハイブリッド推進システムにおいては、亜鉛、アルミニウム又はマグネシウム金属を使用してもよい金属−空気変換装置が、石油化学燃料又は水素を消費可能なハイブリッドシステムで使用されるバッテリとして動作する。前記車両は、前記バッテリを、加速及びその他の需要モードのための一次動力源として利用し、例えば燃料電池などの発電装置を、前記車両を長距離走行させるためのエネルギー源として利用する。鉛−酸バッテリ又はＮＩ−ＭＨバッテリなどの従来のバッテリは、重くかさばるので、燃料電池を利用する車両には不向きである。従来のバッテリに代わって金属空気変換装置を使用すれば、前記車両は、より多くの燃料を搭載することが可能となる。
【００３２】
以下の表は、鉛−酸バッテリと燃料電池とを組み合わせた従来のシステムと、燃料電池と亜鉛−空気バッテリとを備えた本発明の例示的な一実施例のシステムとを比較したものである。発電装置が燃料電池に限定されず、また金属−空気変換装置が亜鉛−空気バッテリに限定されないことは、当業者に理解されよう。
【００３３】
【表１】
2005536174.tif 000004
【００３４】
表に示すように、燃料電池と亜鉛−空気バッテリとを備えたハイブリッド推進システムは、航続距離が３６０マイルを超え、これと比較すると、鉛−酸バッテリを有するシステムの航続距離は２００マイルと著しく低い。表に示すように、燃料電池と亜鉛−空気バッテリとを備えたハイブリッド推進システムの重量は、鉛−酸バッテリを有するシステムの重量とほぼ同じであるが、亜鉛−空気バッテリが鉛−酸バッテリよりも遙かに軽量なので、燃料電池と亜鉛−空気バッテリとを備えたハイブリッド推進システムの方がより多くの燃料を搭載可能であり、従って航続距離がより長くなる。更に、鉛−酸バッテリとは異なり、亜鉛−空気バッテリは、酸などの有害な化学物質を含有しない。
【００３５】
本発明の上述の実施態様を変更することは、当業者に容易に理解され、従って、本発明の精神と範囲とに包含されるものとして意図されている。従って、本発明は、以上の説明ではなく、以下の請求の範囲をもって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の教示に基づいて構成された電気車両の概略図である。
【図２】図１の電気車両での使用に適した金属−空気変換装置の概略図である。
【図３】本発明の例示的な一実施例に基づく、図１の電気車両のためのハイブリッド推進システムの概略図である。
【図１】
2005536174.tif 000005
【図２】
2005536174.tif 000006
【図３】
2005536174.tif 000007
【国際調査報告】
2005536174.tif 000008
2005536174.tif 000009
2005536174.tif 000010