(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素を燃料とする燃料電池（３）と二次電池（５）を搭載し、その燃料電池（３）及び二次電池（５）から電力が供給されるモータ（Ｍ）により自走し、その燃料電池（３）及び二次電池（５）からモータ（Ｍ）への電力供給を、車椅子（Ｔ）の走行条件に応じた電力負荷変動に基づき、ハイブリッド制御する電動車椅子において、
上記燃料電池（３）の発電エネルギーを一定に保持し、通常時、その燃料電池（３）の発電エネルギーが二次電池（５）の充電用及びモータ（Ｍ）の電力用として供給され、モータ（Ｍ）が燃料電池（３）からの一定出力より消費電力を差し引いた電力以上必要とする場合、その差し引いた電力が二次電池（５）からモータ（Ｍ）に供給されるように、車椅子（Ｔ）の走行条件に応じて電力負荷変動には前記二次電池（５）から供給される電力を変化させて対応するハイブリッド制御を行って走行することを特徴とする電動車椅子。
【請求項２】
水素を燃料とする燃料電池（３）と二次電池（５）を搭載し、その燃料電池（３）及び二次電池（５）から電力が供給されるモータ（Ｍ）により自走し、その燃料電池（３）及び二次電池（５）からモータ（Ｍ）への電力供給を、車椅子（Ｔ）の走行条件に応じた電力負荷変動に基づき、ハイブリッド制御する電動車椅子において、
電動車椅子本体（１）の大車輪（２）間の座席下部に、燃料電池（３）、その補器（３ａ）、ボンベからなる水素燃料（４）及び二次電池（５）を搭載したことを特徴とする電動車椅子。
【請求項３】
上記燃料電池（３）の電気エネルギー出力は、その燃料電池（３）が定常運転になるまでの暖機運転モードを有して、上記二次電池（５）はそれのみで上記モータ（Ｍ）を駆動させて走行可能なものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動車椅子。
【請求項４】
電動車椅子の使用中において、上記燃料電池（３）の発電停止時の温度が一定値以下になれば、その燃料電池（３）を上記暖機運転モードに移行させてその温度を一定値以上とすることを特徴とする請求項３に記載の電動車椅子。
【請求項５】
上記燃料電池（３）の発電エネルギーを、その電圧が、上記二次電池（５）の充電進行後、最終的に充電率として所要（ａ）％以下となるように一定に保持することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電動車椅子。
【請求項６】
坂道降下走行時における回生エネルギーによって上記二次電池（５）の充電を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の電動車椅子。
【請求項７】
上記回生エネルギーによる二次電池の充電は、上記所要（ａ）％の充電率から１００％の満充電まで行われ、満充電以上の場合は、前記回生エネルギーを保護抵抗（８）で処理することを特徴とする請求項５を引用する請求項６に記載の電動車椅子。
【請求項８】
この電動車椅子（Ｔ）の使用を止める場合には、上記燃料電池（３）を一定温度まで強制冷却することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の電動車椅子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ハイブリッド型電動車椅子（高齢者用電動スクータを含む）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車椅子は、二次電池を搭載し、その二次電池から電力が供給されるモータにより自走する態様のものが一般的である（特許文献１参照）。その二次電池には、鉛電池、ニッケル系のニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池、リチウムイオン電池等が採用され、この電動車椅子の走行距離（時間）は、その二次電池の性能に依存し、一般的な連続走行時間は、５〜６時間である。このため、一日に、数回、充電をしなくてはならない場合があって、煩雑である。
【特許文献１】特開２００３−５２７６１号公報
【０００３】
また、一度の充電により、長距離走行を行うには、その充電容量（電気容量）を多くするために多数の二次電池を搭載すれば良いが、多数の二次電池の搭載は車椅子の重量を重くし、取扱いが煩雑になるとともに、タイヤ等の耐重量設計において過大な設計となり、コストも上がる。さらに、充電時間もかかり、取扱い性が低下するとともに、二次電池の個体差の制御も必要となる等の制御が煩雑になる。【０００４】
このような実情の下、車椅子の下面に電源接続ブラシを設けるとともに、車椅子の留め置き床面に給電用導体を設け、その床面に車椅子を停止させると、前記ブラシが床面の給電用導体に接し、その給電導体から前記ブラシを介して搭載二次電池に給電して充電する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１記載の電動車椅子は、夜間等の不使用時に充電を行う点においては、優れているが、動力源が二次電池のみであるため、一度の走行距離を伸ばすには、二次電池の搭載数を多くする以外にはなく、重量化の問題が残る。
一方、車椅子にも燃料電池を搭載した技術が提案されている。この車椅子は、環境に優しいものであり、その燃料電池は、二次電池に比べれば、その燃料となる水素を充填したボンベを取換えるだけで、直ぐに、走行を続けることができ、そのボンベも比較的軽い。【０００６】
しかし、坂道上昇時等の高負荷時、その負荷を担うに十分な燃料電池は大がかりとなり、例えば、約１ＫＷ程度の出力が必要であり、その出力に対応する燃料電池は定格５００Ｗ程度のものが必要である。この燃料電池はかなり大きくなり、大きな燃料電池システムを搭載できない車椅子では、その搭載が困難である。このため、燃料電池搭載車椅子は走行エリヤ（態様）が限定される。【０００７】
この発明は、このような実情の下、軽量で、走行距離が長い車椅子とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明の一手段は、水素を燃料とする燃料電池と二次電池を搭載し、その燃料電池及び二次電池から電力が供給されるモータにより自走し、その燃料電池及び二次電池からモータへの電力供給を、車椅子の走行条件に応じた電力負荷変動に基づき、ハイブリッド制御する電動車椅子において、前記燃料電池の発電エネルギーを一定に保持し、通常時、その燃料電池の発電エネルギーが二次電池の充電用及びモータの電力用として供給され、モータが燃料電池からの一定出力より消費電力を差し引いた電力以上必要とする場合、その差し引いた電力が二次電池からモータに供給されるように、車椅子の走行条件に応じて電力負荷変動には前記二次電池から供給される電力を変化させて対応するハイブリッド制御を行って走行する構成を採用したのである。
また、上記課題を解決するためのこの発明の他の手段は、水素を燃料とする燃料電池と二次電池を搭載し、その燃料電池及び二次電池から電力が供給されるモータにより自走し、その燃料電池及び二次電池からモータへの電力供給を、車椅子の走行条件に応じた電力負荷変動に基づき、ハイブリッド制御する電動車椅子において、電動車椅子本体の大車輪間の座席下部に、燃料電池、その補器、ボンベからなる水素燃料及び二次電池を搭載した構成を採用したのである。
このように、まず、燃料電池と二次電池の特性を考慮したハイブリッド制御をすれば、搭載する車椅子の重量等を考慮して、その走行駆動を担う最小の燃料電池と二次電池を採用することにより、軽量で、走行距離が長い車椅子とすることができる。
【０００９】
つぎに、一般的に、燃料電池は、二次電池に対し、負荷変動に対して応答性が悪いため、その負荷変動に対しては、二次電池で対応するようにする。これにより、使用者にとってスムースな運転環境を得ることができる。
このことから、上記ハイブリッド制御の一態様として、負荷変動幅も比較的小さく、また、その変動も急変しない場合、燃料電池の発電エネルギーを一定に保持し、その燃料電池の発電エネルギーにより、車椅子の走行エネルギーの大半を担うこととする。
負荷変動が比較的少ない場合、その負荷変動の少ない走行を、一定のエネルギーで担っても、その走行に支障が生じる恐れは少ない。ここで、「発電エネルギーを一定」とは、出力電圧と出力電流の積である「出力エネルギーを一定」のことを言う。【００１０】
このように、燃料電池がその発電エネルギーが一定であれば（定格であれば）、燃料電池に負担が少なく、その燃料電池の高寿命化を得ることができる。その定格電圧（一定の発電エネルギー）は、燃料電池の一番効率の良い値をその電池の仕様に合わせて適宜に設定する。
このとき、燃料電池は、一定の電気エネルギーしか出力し得ないが、一定の電気エネルギーにより二次電池の充電を行なうこととなるため、その充電による二次電池の負担も小さく、二次電池の高寿命化に繋がる。【００１１】
しかし、負荷変動が比較的少ない走行においても、必ず、負荷変動が生じるため、その負荷変動時に、一定のエネルギーではその変動に対応できず、円滑な走行を保証できない。このため、その負荷変動に対しては、二次電池から供給される電力を変化させて対応する。
二次電池にその負荷変動を担う容量のものを採用すれば良く、それは、最低限の容量のもので良いため、小型化が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明は、以上のように、燃料電池と二次電池を採用して、車椅子特有の走行態様に応じたハイブリッド制御を行うようにすれば、軽量な車椅子の快適な走行環境を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施例の概略図
【図２】同実施例のハイブリッド制御構成図
【図３】同ハイブリッド制御システムフローチャート図
【図４】他の実施例の立上時のハイブリッド制御システムフローチャート図
【図５】同実施例の通常運転時のハイブリッド制御システムフローチャート図
【図６】同実施例の運転停止時のハイブリッド制御システムフローチャート図
【図７】同実施例の異常時のハイブリッド制御システムフローチャート図
【図８】他の実施例のハイブリッド制御システムフローチャート図
【図９】他の実施例のハイブリッド制御システムフローチャート図
【符号の説明】
【００１４】
Ａ  搭乗者（車椅子使用者）
Ｔ  車椅子
Ｍ  走行用モータ
１  車椅子本体
２  大車輪
３  燃料電池
４  水素燃料
５  リチウムイオン二次電池
６  ハイブリッドシステム制御器
７  手元操作部
８  回生過剰処理抵抗
１０  ハイブリッドシステム制御回路
１１  ＣＰＵ
１２  Ａ／Ｄ変換器
１３  Ｉ／Ｏ
１４  ＤＣ−ＤＣコンバータ
１５  リレー
１６  ダイオード
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の一実施形態としては、燃料電池と二次電池を搭載し、その燃料電池及び二次電池から電力が供給されるモータにより自走し、その燃料電池及び二次電池からモータへの電力供給を、車椅子の走行条件に応じた電力負荷変動に基づき、ハイブリッド制御する構成を採用できる。【００１６】
この構成において、上記二次電池のみで走行可能とすれば、始動時において、燃料電池をフル駆動する必要がないため、燃料電池の高寿命化を図ることができる。このとき、燃料電池の始動時の発電エネルギーを加えて、二次電池の電力により走行できるようにすることもできる。【００１７】
また、上記二次電池のみで走行可能であれば、その二次電池のみの走行に切り替えるスイッチを備えると良い。燃料電池の動作時には、その補機も駆動するため、空気送風ブロアー、電磁弁等の動作による騒音が生じる。このため、病院、会議室等の静けさを要求される空間では、その騒音は車椅子の使用者にとって気兼ねとなり、周囲に気を使うこととなる。
この場合、そのスイッチで、二次電池のみでの走行に切り替えれば、騒音を出す上記補機を停止させることができ（サイレントモードにすることができ）、その騒音源を無くすことができる。すなわち、燃料電池車椅子とその使用者が周辺環境に馴染みやすくなって、様々な環境により適応できるものとなる。【００１８】
また、上記燃料電池の発電エネルギーを一定に保持し、車椅子の走行条件に応じた電力負荷変動には上記二次電池から供給される電力を変化させて対応するハイブリッド制御を行うこともできる。
このとき、上記燃料電池の余剰発電エネルギーにより上記二次電池の充電を行えば、走行中の停止時等の燃料電池の発電エネルギーが余る時に、その余剰発電エネルギーで二次電池の充電を行うこととなり、二次電池は、走行途中において、充電作用が行われるため、二次電池のエネルギーの消耗も極力抑制されて、長い走行距離を確保できる。【００１９】
燃料電池の発電エネルギーの設定（一定電力値）は、まず、燃料電池の仕様に応じて最適（低負荷で高出力）な値を適宜に設定する。
つぎに、上記二次電池の所要充電率％を考慮し、車椅子の通常の走行では、その発電エネルギーで担うことができ、かつ、車椅子の一回の走行で使用する全エネルギーを、二次電池の充電エネルギーも含めて、燃料電池の発電によって担うことができるように実走行・実験等によって適宜に設定する。【００２０】
このとき、上記燃料電池の発電エネルギーによる電力供給のみにより上記モータを駆動して通常走行するようにすることができる。平坦な道では、負荷変動が極力少なく、一定のエネルギーで十分な円滑な走行ができ、例えば、坂道の上昇時などの負荷変動時は、高負荷となって、その燃料電池の発電エネルギーだけでは、その負荷を担えないため、二次電池のエネルギーを補充する。
このようにすれば、二次電池による給電作用の軽減を図ることができ、二次電池の小型化をさらに図ることができる。【００２１】
この場合の燃料電池の発電エネルギーの設定は、車椅子を平坦な道等の通常走行では、その発電エネルギーのみで担うことができ、かつ、車椅子の一回の走行で使用する全エネルギーを、二次電池の充電エネルギーも含めて、燃料電池の発電によって担うことができるように設定する。しかし、燃料電池の発電エネルギーの設定は、必ずしも、車椅子の通常走行時、その発電エネルギーのみで担うものとせず、通常走行でも二次電池の電力を使用するようにもすることができる。二次電池は車椅子の不使用時に商業電力によって適宜に充電できるからである。【００２２】
さらに、燃料電池の電気エネルギー出力は、その燃料電池が定常運転になるまでの暖機運転モードと、その定常運転（通常運転）による二次電池の充電モード（走行駆動モード）とすると良い。暖機運転をすれば、直ぐに始動する運転（走行をほぼ担う定常運転モード）に比べれば、燃料電池の負担も少なく、寿命を長くすることができる。
その暖機運転時の燃料電池の出力電圧Ｐ１と定常運転時の同出力電圧Ｐ２の比は、適宜に設定すればよいが、例えば、Ｐ１：Ｐ２＝１：２とする。また、定常運転時の燃料電池の出力電圧Ｐ２は、適宜に変動させてもよいが、定格とすることもできる。【００２３】
その燃料電池による二次電池の充電は、その二次電池の充電率が所要ａ％になるまで行い、その所要ａ％になれば、燃料電池の発電を停止することができる。その発電停止時の燃料電池の温度が一定値以下になれば、前記燃料電池を上記暖機運転モードに移行させてその温度を一定値以上とすることもできる。この場合、二次電池の充電率が上記所要ａ％より低い所要ｂ％以下になれば、燃料電池を起動させて二次電池の充電を行なうようにすると良い。
燃料電池の発電エネルギーを一定にする場合には、その電圧が、二次電池の充電進行後、最終的に充電率として上記所要ａ％以下となるように保持することができる。【００２４】
これらのいずれの実施形態においても、坂道降下走行時における回生エネルギーによっても二次電池の充電を行うようにすることができ、この場合、上述のように、燃料電池の発電エネルギーを、その電圧が、二次電池の充電進行後、最終的に充電率として上記所要ａ％以下となるように一定に保持し、二次電池が前記所要ａ％の充電率以上となれば、燃料電池の発電を停止させ、回生エネルギーによる二次電池への充電は続行可能とした構成とすることができる。【００２５】
二次電池を過充電することは、二次電池の劣化につながり、発電（回生）エネルギーを捨てることは無駄となる。このため、燃料電池の発電エネルギーを、その電圧が、二次電池の充電進行後、最終的な充電率として所要ａ％以下となるように一定に保持すれば、燃料電池ａの無駄な発電が無くなり、また、燃料電池の発電エネルギーによる二次電池の充電率を満充電（１００％）とせずに、数％残すようにすれば、回生エネルギーによる二次電池の充電が可能となり、その所要ａ％の充電率から満充電までは、回生エネルギーにより二次電池の充電がなされるため、その回生エネルギーの有効利用を図ることができる。これにより、総合エネルギー効率が高まる。【００２６】
その所要の充電率ａ％は、車椅子の使用態様、燃料電池及び二次電池の性能等を考慮して適宜に設定すれば良いが、例えば、８０％〜９５％の間（８０％以上、９５％以下）、好ましくは９０％〜９５％の間とする。
二次電池が満充電になれば（満充電以上の場合は）、上記回生エネルギーは保護抵抗に流して処理して二次電池の過充電を防止する。
一方、二次電池を充電再開する充電率ｂ％は、所要の充電率ａと同様に、車椅子の使用態様、燃料電池及び二次電池の性能等を考慮して適宜に設定すれば良いが、例えば、８０％〜９０％（＜ａ％）の間、好ましくは８０〜８５％（＜ａ％）とする。【００２７】
因みに、どのような条件下においても、燃料電池の余剰発電エネルギーが二次電池の充電に不必要となれば、同様に、保護抵抗に流して処理する。この保護抵抗の付加は、適宜に行なうことができ、例えば、坂道の多い所での使用の多い車椅子の場合に行なう。
また、この電動車椅子の使用を止める場合には、燃料電池を一定温度まで強制冷却することが好ましい。この冷却作用は、車椅子の使用者が、その使用を止めて、手元スイッチを切った後、自動的に行なうようにする。この冷却によって、燃料電池の熱によるダメージが軽減されて、燃料電池の寿命を高めることができる。【００２８】
また、燃料電池の発電エネルギーの設定（一定電力値）は、二次電池の上記所要充電率ａ％を考慮し、車椅子の通常の走行では、その発電エネルギーで担うことができ、かつ、車椅子の一回の走行で使用する全エネルギーを、二次電池の充電エネルギーも含めて、燃料電池の発電によって担うことができるように実走行・実験等によって適宜に設定する。【００２９】
上記二次電池としては、従来周知の各種の上記電池を適宜に採用できるが、リチウムイオン二次電池を採用するとよい。
すなわち、鉛電池は、安価であるうえに、常時、充電状態にさらされる環境下に強いことなどから広く一般的に採用されているが、重量エネルギー密度が、ニッケル系二次電池の約半分、リチウムイオン電池の約1／３程度と特に低いため、搭載電池重量が、おおよそニッケル系二次電池の２倍、リチウムイオン電池の３倍必要となり、電動車椅子総重量を低減させるには限界がある。又、サイクル寿命も数百回程度であるため、使用状況、環境にも因るが一の車椅子（製品）寿命に対し何度か交換しなければならない恐れがある。【００３０】
また、ニッケル系のニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池は、鉛電池に対する高いエネルギー密度から小型軽量タイプで採用されてきているが、常に充電率の高い条件で使用させる場合、メモリー効果が発生し、取り出せる容量が半減してしまう。このメモリー効果は、数回の完全放電を繰り返せば、半減した容量をかなりのレベルまで回復させることが可能であるが、小型携帯機器ではないこの発明に係る車椅子等の移動体への用途において、そのような回復操作を頻繁に行うことは困難である。さらに、ニッケル系電池の充電末期は、発熱を伴う酸素ガス発生が併行して進行する反応系であり、特に夏場４０℃近い環境下で充電される場合、より電池内部温度が上昇し、容量劣化反応が進みやすい問題点も使用環境の制限を受ける点で不利である。【００３１】
これに対し、リチウムイオン二次電池は、エネルギー密度が高く、充放電エネルギー効率が高く、サイクル寿命が長く、かつメモリー効果がない等で優れているため、小型化でき、かつ車椅子の走行条件に応じた電力負荷変動に対応して電力供給することができ、また、燃料電池の補助としても最適である。また、使用できる温度範囲が低温から高温まで広いため、このような厳しい屋外用途においても環境の制限を受けにくい点で有利である。
【実施例１】
【００３２】
図１〜図３に一実施例を示し、この実施例は、図１に示すように、負荷である電動モータＭ及びそのコントローラー９を備えた従来周知の電動車椅子本体１の大車輪２間の座席下部に、燃料電池（ＦＣ）３及びその補器（加湿器、ブロア等）３ａ、ボンベからなる水素燃料４及びリチウムイオン二次電池５を搭載し、本体１の背凭れ後面にそれらの制御器６を設けている。この制御器６は、搭乗者Ａが手元操作部７でもって操作して円滑な走行をするように各機器を制御する。これらの機器（水素燃料４等）の配置・大きさ（容量）等は、この態様に限らず任意である。【００３３】
この燃料電池搭載電動車椅子Ｔは、その負荷Ｍへの電力供給を、燃料電池３及びリチウムイオン二次電池５から一旦ＣＰＵ１１を含めた電気回路でコントロールするハイブリッドシステムで制御する。このとき、燃料電池３の発電エネルギーを高効率の一定に保持させ、リチウムイオン二次電池５を充電率の高い状態に設定し、車椅子Ｔの走行条件に応じた負荷変動にはリチウムイオン二次電池５から供給される電力を変化させることで追従させる。【００３４】
すなわち、この燃料電池搭載電動車椅子Ｔのハイブリッドシステムは、手元操作部７、負荷である電動車椅子本体１のモータＭ及びそのコントローラー９、水素燃料４、燃料電池３及び補器３ａ、リチウムイオン二次電池（モジュール）５、回生過剰処理用の抵抗８及び制御回路１０（制御器６）から構成される。その制御器６は、アルミニウム基板両面への部品配置としてできる限り軽量化を図る。【００３５】
制御回路１０は、制御器６内に設けられ、ＣＰＵ１１、Ａ／Ｄ変換器１２、入出力Ｉ／Ｏ１３、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４、リレー１５及び逆流防止ダイオード１６から構成され、燃料電池３側からの燃料電池電圧、リチウムイオン二次電池５からの二次電池電圧、及び負荷側からの負荷電圧を制御パラメータとし、燃料電池３の出力及び電力の流れる方向を制御する。【００３６】
ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、昇圧降圧共振型を用い、燃料電池３にとって望ましい定格出力で、かつリチウムイオン二次電池５に対し高い充電容量率となる設計電圧に設定させる。
このように、燃料電池３の発電出力を一定状態に保持することにより、燃料電池３を常時高効率で運転させ続けることが可能となり、燃料電池３自体の長寿命化も期待できる。【００３７】
車椅子Ｔの前進、後進、回転、坂道上昇、坂道降下等の負荷変動に対しては、リチウムイオン二次電池５からの供給電力で追従させる。このとき、逆流防止ダイオード１６により、燃料電池３への電力供給を防止する。
回生過剰処理用の抵抗８は、坂道を長時間降下した場合で、かつリチウムイオン二次電池５が満充電となった場合に、燃料電池３の発電余剰エネルギー、回生エネルギー又はその両者を処理する目的で備えている。燃料電池３側からの水素圧力は水素エネルギー不足の検知のため、燃料電池３側からの燃料電池温度は冷却ファンの作動制御のため、それぞれ制御回路１０に入力している。【００３８】
このハイブリッドシステムにおいて、電力エネルギーの流れる方向は、まず第一に、燃料電池３からの発電電力が制御回路１０へ流れる方向であり、昇圧降圧共振型ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を用い、一定出力で制御回路１０を通しリチウムイオン二次電池５の充電、及び負荷（モータＭ）へ供給される場合である。【００３９】
この場合において、リチウムイオン二次電池５の充電状態が設計充電容量率に到達した時点で、一時的に燃料電池３の発電を停止する。設計充電容量率は、８０％〜９５％、好ましくは９０〜９５％が望ましい。設計充電容量率が８０％より低い場合、燃料電池３の燃料が無くなった後にリチウムイオン二次電池５のみで負荷を作動させる（車椅子Ｔの走行）時間が短くなり、又設計充電容量率が９５％より高い場合、坂を降下し負荷より回生エネルギーが制御回路１０へ戻り、短時間でリチウムイオン二次電池５の充電容量率が１００％を越える回生過剰状態となってしまうからである。【００４０】
第二に、リチウムイオン二次電池５からの放電電力が制御回路１０へ流れる方向（放電）であり、負荷Ｍ側が燃料電池３からの一定出力より制御回路１０の消費電力を差し引いた電力以上必要とする場合である。
このとき、通常走行、例えば、平坦な道走行等の通常負荷を作動させている状況において、前進加速、回転、坂道上昇等の通常の走行以上の電力を必要とする場合を想定することができる。
この場合、通常は、燃料電池３の発電エネルギーで走行し、前進加速等のそれ以上のエネルギーを必要とする場合に、二次電池５からエネルギーが供給されることとなる。
しかし、その通常走行においても、二次電池５の負担とならない限りにおいて、その二次電池５から電気エネルギーを供給すれば、走行はよりスムースとなる。その供給度合は、実走行、実験等によって適宜に設定する。【００４１】
第三に、制御回路１０から充電電力がリチウムイオン二次電池５へ流れる方向であり、燃料電池３からの一定出力より制御回路１０の消費電力を引いた電力（余剰発電エネルギー）が供給される。通常は、燃料電池３が立ち上がった状態で、車椅子Ｔを停止させた状態等の負荷を停止させている状況が想定される。【００４２】
第四に、制御回路１０から負荷Ｍへの動作用エネルギーが流れる方向であり、負荷Ｍを作動させている状態で、坂道を降下させる場合以外の全ての状況が想定される。【００４３】
第五に、負荷Ｍからの回生エネルギーが制御回路１０へ流れる方向であり、負荷Ｍを作動させている状態で、坂道を降下させる場合の状況が想定され、燃料電池３からの一定出力より制御回路１０の消費電力を引いた電力と共にリチウムイオン二次電池５へ充電電力として供給される。【００４４】
第六に、制御回路１０から回生過剰保護抵抗８へ流れる方向であり、負荷を作動させている状態で、長時間坂道を降下させる場合の状況が想定され、リチウムイオン二次電池５の充電容量率が１００％を超えると、回生過剰エネルギーを保護抵抗８で消費させる。このとき、燃料電池３による発電エネルギーの余剰分もその保護抵抗８へ流れる。【００４５】
このような負荷Ｍの各態様（車椅子Ｔの走行態様）に基づき、燃料電池３出力と電力エネルギーの流れる方向を最適に制御することにより、燃料電池３を常時一定出力で高効率運転させ、リチウムイオン二次電池５が常に８０％以上の充電率状態から負荷変動に素早く追従し、回生エネルギーは無駄なくリチウムイオン二次電池５への充電に供給できるハイブリッドシステムとなり、充電不要で長時間走行が可能な電動車椅子Ｔとなる。【００４６】
この電動車椅子Ｔの制御システムの一例のフローチャートを図３に示し、燃料水素４の供給、水素圧の監視、水素の定期的パージ、ブロアー電源、電池電圧監視による充電状態表示及び充電完了時の燃料電池一時停止、負荷電圧による回生過剰判断、燃料電池電圧によるコンバータ１４接続有無の切換え、燃料電池温度による冷却ファン作動等をＣＰＵ制御する。図中、単に「電池」との記載は「二次電池」、「ＦＣ」は「燃料電池」を示す。以下の図４〜図７も同じ。【００４７】
この実施例の電動車椅子Ｔにおいては、約１０時間の連続走行を行うことができ、同じ走行距離を二次電池のみの車椅子と比較した場合、その重量は頗る軽くなり、また、動力源の水素ボンベ４の取換えも容易であった。さらに、燃料電池３の燃料切れが生じても、通所の走行距離においては、二次電池５の充電率が９０〜９５％と高い状態に維持されているため、その二次電池５のエネルギーで出発地に帰ることができた。
【実施例２】
【００４８】
他の実施例を図４〜図７に示し、同一の符号は同一物を示す。この実施例は、上記の実施例１において、燃料電池５に暖機運転制御、走行中（運転中）の燃料電池５の温度範囲制御、走行停止時の燃料電池５の温度制御、及び異常時の停止態制御を加えた態様である。【００４９】
その制御システムの一例のフローチャートを図４〜図７に示し、図４は立ち上り時、図５は通常運転時、図６は走行終了時、図７は異常モード時を示す。
この実施例においても、燃料電池３による二次電池５の充電は、その二次電池３の充電率ａが９５％になるまで行い、その９５％になれば、燃料電池３の発電を停止し、その発電停止時の燃料電池３の温度が一定値以下になれば、前記燃料電池３を上記暖機運転モードに移行させてその温度を一定値以上とする。この場合、二次電池５の充電率が９５％以下の８０％以下になれば、燃料電池３を起動させて二次電池５の充電を行なう。【００５０】
これらの実施例１、２のように、車椅子での走行距離、走行時間等が延びることは、車椅子Ｔの使用者Ａの生活範囲が大きく広がることを意味し、今までは、車椅子Ｔの使用者Ａが行くことができなかった場所にも、容易に行くことができ、このことは、車椅子使用者Ａのライフスタイルそのものを変えることになる。【００５１】
これらの実施例において、コントローラ９にサイレントスイッチを付設し、このスイッチを押せば、燃料電池３、３ａの駆動を停止するようにすることができる。
このスイッチで、二次電池のみでの走行に切り替えれば、騒音を出す上記補機を停止させることができて、サイレントモードに移行し、騒音源を無くすことができる。
このとき、そのスイッチを切れば、燃料電池３、３ａが駆動し、燃料電池による走行が行われる。なお、二次電池のみの走行時には、必ず、二次電池の容量を正確に表示するとともに、その二次電池の容量が必要最低限を割るようであれば、そのスイッチの入切に関係なく、燃料電池が再駆動するようにする。この制御システムのフローチャート図を、実施例１においては図８に、実施例２においては図９にそれぞれ示す。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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