(57)【要約】【解決手段】２輪電動スクーターは１００ボルト以上を一緒に提供するバッテリーにより主要に駆動される。スクーターは、バッテリー供給を補充するため車内搭載式の再充電システムを搭載する。従って、車内搭載式の再充電システムは、加速及び他の作動条件のための主要な電源を提供するためには指令されない。再充電システムは、バッテリーを少量毎に充電する燃料電池、又は、例えば交流発電機若しくは発電機等の機械式充電ユニットを介してバッテリーを再充電する内燃エンジンのいずれかを実装している。再生ブレーキ機能が、制動中にバッテリーパックを再充電するためモーターを逆駆動することにより更にエネルギーを節約するべく提供される。バッテリーを再充電するための代替機構を提供するように、例えばＡＣ出力部等の外部電源をスクーターへと差し込むため接続部が設けられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２輪電動スクーターであって、
バッテリー電源を収容するように形成されサイズが定められた区画室を備えるスクーターフレームと、
少なくとも１つのスイッチを介して前記バッテリー電源に接続され、且つ、前記スクーターの後輪を駆動するように構成された電動モーターと、
前記バッテリー電源を充電するように構成された車内搭載式の電源と、
前記車内搭載式の電源を前記バッテリー電源に接続するように構成された第１の充電回路と、
前記バッテリー電源を外部電源に接続するように構成された第２の充電回路と、
前記モーターに接続され、且つ、前記スクーターの減速時に前記バッテリー電源を充電するように構成された、モーターコントローラ回路と、
を備える、２輪電動スクーター。
【請求項２】
前記車内搭載式の電源は、
前記第１の充電回路を介して前記バッテリー電源を少量毎に充電するように構成された燃料電池と、
前記燃料電池を動作させるために適した燃料を保持するように構成された燃料タンクと、
を備える、請求項１に記載の２輪電動スクーター。
【請求項３】
前記燃料電池により出力された少量毎の充電電流は、２アンペアより小さい、請求項２に記載の２輪電動スクーター。
【請求項４】
前記燃料は、水素及びメタノールからなるグループから選択された燃料である、請求項２に記載の２輪電動スクーター。
【請求項５】
前記車内搭載式の電源は、
前記バッテリー電源を充電するため接続された機械式充電ユニットを駆動するように構成された内燃エンジンと、
前記内燃エンジンを動作させるために適した燃料を保持するように構成された燃料タンクと、
を備える、請求項１に記載の２輪電動スクーター。
【請求項６】
前記エンジン及び機械式充電ユニットは、協働して１０アンペアＤＣの最大電流を出力する、請求項５に記載の２輪電動スクーター。
【請求項７】
前記バッテリー電源は、少なくとも１００ボルトの電圧を有する、請求項１に記載の２輪電動スクーター。
【請求項８】
前記第１の充電回路は、前記燃料電池により出力された第１の電圧を受け取り、前記バッテリー電源に第２の電圧を出力するブーストコンバータを備え、前記第２の電圧は前記第１の電圧よりも大きい、請求項１に記載の２輪電動スクーター。
【請求項９】
２輪電動スクーターであって、
バッテリー電源を収容するように形成されサイズが定められた区画室を備えるスクーターフレームと、
少なくとも１つのスイッチを介して前記バッテリー電源に接続され、且つ、前記スクーターの後輪を駆動するように構成された電動モーターと、
前記バッテリー電源を少量毎に充電するように構成された、少なくとも１つの燃料電池と、
前記バッテリー電源を充電するように前記燃料電池を前記バッテリー電源に接続するように構成された第１の充電回路と、
前記バッテリー電源を外部電源に接続するように構成された第２の充電回路と、
前記モーターに接続され、且つ、前記スクーターの減速時に前記バッテリー電源を充電するように構成された、モーターコントローラ回路と、
を備える、２輪電動スクーター。
【請求項１０】
前記第１の充電回路は、前記燃料電池により出力された第１の電圧を受け取り、前記バッテリー電源に第２の電圧を出力するブーストコンバータを備え、前記第２の電圧は前記第１の電圧よりも大きい、請求項９に記載の２輪電動スクーター。
【請求項１１】
前記燃料電池により出力された少量毎の充電電流は、２アンペアより小さい、請求項９に記載の２輪電動スクーター。
【請求項１２】
前記燃料は、水素及びメタノールからなるグループから選択された燃料である、請求項１１に記載の２輪電動スクーター。
【請求項１３】
前記バッテリー電源は、少なくとも１００ボルトの電圧を有する、請求項１２に記載の２輪電動スクーター。
【請求項１４】
２輪電動スクーターであって、
少なくとも１００ボルトの電圧を有するバッテリー電源を収容するように形成されサイズが定められた区画室を備えるスクーターフレームと、
少なくとも１つのスイッチを介して前記バッテリー電源に接続され、且つ、前記スクーターの後輪を駆動するように構成された電動モーターと、
前記バッテリー電源を少量毎に充電するように構成された燃料電池であって、該燃料電池は水素又はメタノールのいずれかで動作し、２アンペアより小さい少量毎の充電電流を出力する、前記燃料電池と、
前記バッテリー電源を充電するように前記燃料電池を前記バッテリー電源に接続するように構成された第１の充電回路であって、該第１の充電回路は、前記燃料電池により出力された第１の電圧を受け取り、前記バッテリー電源に第２の電圧を出力するブーストコンバータを備え、前記第２の電圧は前記第１の電圧よりも大きい、前記第１の充電回路と、
水素又はメタノールの燃料を保持するように構成された燃料タンクと、
前記バッテリー電源を外部電源に接続するように構成された第２の充電回路と、
前記モーターに接続され、且つ、前記スクーターの減速時に前記バッテリー電源を充電するように構成された、モーターコントローラ回路と、
を備える、２輪電動スクーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリーを再充電するため車内搭載式の充電システムが設けられた、電動スクーターに関する。
【０００２】
【従来技術】
電動スクーターが当該技術分野で周知されている。典型的には、電動スクーターは、モーターを駆動するため電力を提供する、バッテリー列を有する。これらのバッテリーは、折に触れて再充電されなければならない。これは、典型的には、使い果たされたエネルギーを再貯蔵するため、ある時間の間にＡＣパワー出力部にバッテリーを差し込むことによりなされる。例えば米国特許番号５，９６５，９９６号等に開示されたような電動スクーターのため再充電回路は、バッテリーを均等に充電するという目的のため開発されてきた。前述された‘９９６特許では、全部で１０個の１２ボルトバッテリーがスクーターに設けられている。それほど多くのバッテリーの重量及び体積に起因して、スクーターは、この追加された重量及び体積を支持するため、特殊フレーム等を開発することが必要となり得る。米国特許番号６，０４７，７６８号は、そのような１２ボルトバッテリーを１０個収容することができるスクーターフレームに関している。
【０００３】
近年では、バッテリー再充電ユニット及びバッテリーエネルギー節約ユニットを電動車両内に永久的に搭載することにかなりの関心が払われてきている。「車両用燃料電池／バッテリーハイブリッドパワーシステム」という標題が付けられた米国特許番号５，６３１，５３２号は、電動車両内のバッテリーを再充電するため、燃料電池の使用を例証している。米国特許番号５，７１３，４２６号は、モーター機構を逆駆動することによってエネルギーを戻すために再生ブレーキを使用することを開示している。しかし、これらのいずれの文献にも、電動スクーターと連動した当該装置を開示しているものはない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
希求されているものは、バッテリーを再充電する車内搭載式の充電システムを有し、且つ、これらのバッテリーがスクーターを推進するため主要電源として使用される、電動スクーターである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一般的な交通の流れのものに匹敵する加速度及び速度でスクーターを推進するための容量を集合的に提供する、バッテリーを収容するのに十分なフレームを有する、２輪電動スクーターにより実現される。フレーム及びバッテリーに加えて、本発明の電動スクーターは、電動モーターと、該バッテリーを再充電するための車内搭載式の再充電源と、該バッテリーの急速再充電のための外部電源に対するインターフェースと、バッテリー消費及び再貯蔵を調整するのを援助する、制御監視機構と、を備える。
【０００６】
本発明の一態様では、再充電源は、ＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリーに少量毎の充電を提供する燃料電池である。メタノール又は水素のいずれかを、燃料電池を適切に駆動するため燃料として使用することができる。
【０００７】
本発明の別の態様では、充電源は、例えば交流発電機又は発電機等の機械式充電ユニットを介してバッテリーを充電する、ガソリン、ディーゼル又は他の燃料を使用した内燃エンジンである。
【０００８】
本発明の更に別の態様では、減速の間にエネルギーが役立たせられた状態でバッテリーを充電する、再生成ブレーキ回路が、供給される。
本発明は、添付図面により、より良く理解することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
前述した米国特許番号５，９６５，９９６号、６，０４７，７６８号、５，６３１，５３２号及び５，７１３，４２６号は、本発明を理解するため必要となる範囲まで、これらを参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００１０】
図１は、本発明と連係した機能的構成要素を示すブロック図を与える。電動スクーターモーター１００は、スクーターを駆動するための駆動パワーを提供する。好ましくは、スクーターモーター１００は、特に、本目的のためにコルモルゲン社（ｗｗｗ．ｋｏｌｌｍｏｒｇｅｎ．ｃｏｍ）によって作られている、３相スロット式ブラシレス永久磁石モーターである。以下の表１は、本発明の好ましい実施形態で使用されるモーターの詳細事項をリストに掲げているが、無数の他の詳細事項も満たし得ることに注意を払うべきである。
【００１１】
スクーターモーター１００は、スクーターモーターコントローラ１０２から３相電圧を受け取る。好ましくは、スクーターモーターコントローラ１０２は、スクーターモーター１００を駆動するため、例えばパルス幅変調等の可変の波形を出力する。スクーターモーターコントローラ１０２は、バッテリーパック１０４をスクーターモーターに接続するために必要となる波形を選択的に生成するためゲート制御される（制御される）高出力半導体スイッチを備えている。
【００１２】
バッテリーパック１０４は、更に後述されるように、少なくとも１００ＶＤＣを出力するのに十分な直列に接続されたバッテリーを備えるのが好ましい。バッテリーパック１０４は、鉛酸バッテリー又はＮｉＺｎバッテリーのいずれかを含むのが好ましい。バッテリーの型式がいずれであるに係わらず、当該バッテリーが再充電可能であるということが本発明の目的のために決定的に重要である。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
従来のバッテリー充電器１０６が、バッテリーパック１０４を再充電する一つの方法である。バッテリー充電器１０６は、スクーターに車内搭載することができ、プラグ１０８等を介してＡＣ出力に接続可能である。その代わりに、バッテリー充電器１０６を、車両から取り外したままにしておき、高電流充電期間の間でのみスクーターに接続されるようにしてもよい。
【００１５】
バッテリーパックを再充電するためＡＣ出力部に接続するバッテリー充電器１０６に加えて、車内搭載式の充電システム１１０もスクーターに設けられている。車内搭載式の充電システムは、車内搭載式の発電源１１２と、該車内搭載式の発電源１１２に燃料供給する燃料供給部１１４と、該車内搭載式の発電源１１２の出力を、バッテリーパック１０４を充電するため適した形態に変換する、コンバーター／充電コントローラ１１６と、を備えている。
【００１６】
スクーターコントローラ１１８は、モーターコントローラ１０２と、バッテリー充電器１０６（スクーターの車内搭載式で設けられたとき）と、車内搭載式の発電源１１２と、コンバーター／充電コントローラ１１６と、に、信号を送る。バッテリーパックの充電は、バッテリーモニター１２０を介して監視される。このバッテリーモニターは、スクーターコントローラの作動に影響を与え得る情報を提供するためスクーターコントローラ１１８に接続されている。バッテリーパックのエネルギー状態は、ユーザーがバッテリーパックの状態を監視することができるように、バッテリー計１２２上に表示されている。これは、燃料計がガソリン駆動スクーターで使用されるのと大方同じである。燃料供給部１１４の状態は、ユーザーの利便性のため燃料計１２４上に同様に表示されている。
【００１７】
図２ａ及び図２ｂは、モータースクーター１３０上に配列されたときの図１のブロック図の構成要素の多くを示している。スクーター１３０は、米国特許番号６，０４７，７８６号に示されたものとは異ならないスクーターフレーム１３２を有する。バッテリーパック１０４は、スクーターが比較的低い重心を有するように構成されている。図２ａ及び図２ｂは、バッテリーパックが、ほぼ同様の垂直位置を有するバッテリーの直線的配列であることを示しているが、当該バッテリーは、スクーターフレームにおけるスペースを最適にするように異なる構成で配列されてもよいことに着目されたい。車内搭載式のパワー発生源は、燃料供給部１１４がそれよりも上方に配置された状態でバッテリーパックの真上に配置されることが図２ａに示されている。好ましくは、燃料供給部１１４は、再燃料供給及び再配置の両方を容易にするように、スクーターの外側から容易にアクセス可能である。燃料供給部１１４は、車内搭載式のパワー発生源１１２と一体成形されてもよい。スクーターモーター１００は、それと連係されたギアボックスと共に、スクーターの後輪１３４を駆動し、フレーム１３２及び後輪１３４の近傍に配置されている。スクーターモーターコントローラ１０２は、それとモーター１００との間の距離を最小にするようにフレームの内側部分の近傍に配置されている。バッテリー充電器１０６は、外部電源への接続を容易にするように、バッテリーパックの近傍に、従って比較的低位置に配置されるのが好ましい。最後に、バッテリー計１２２及び燃料供給計１２４は、ユーザーによる目視を容易にするように、スクーターの前部近傍に配置されている。
【００１８】
第１の好ましい実施形態では、車内搭載式のパワー発生源１１２は、燃料電池であり、燃料供給部１１４は、燃料１１２の性質に依存して水素又はメタノールのいずれかである。好ましい実施形態では、Ｈパワー（ｗｗｗ．ｈｐｏｗｅｒ．ｃｏｍ）から販売されている、パワーＰＥＭ−ＰＳ（Ｒ）ファミリー燃料電池が使用されている。燃料電池に基づくこのＤＣパワー源のファミリーは、約２５０〜５００ワットを絶えず供給する。そのようなシステムは、周囲の空気及び燃料タンク１１からのクリーンな加圧水素燃料で作動する。この型式の燃料電池は、陽子交換膜型式（ＰＥＭ）の電池スタックと、機械的予備装置と、電子制御モジュールと、を含んでいる。燃料電池、例えば、このような燃料電池は、連続的な定常出力で作動する比較的低いパワーの車内搭載式電源を提供する。これは、ＤＣ−ＤＣコンバーター／充電コントローラを介してバッテリーパック１０４に一定の少量の電荷を提供する。上述されたように、燃料電池１１２は、連続的な基礎の上に作動する。しかし、それは、スクーターコントローラ１１８を介して選択的にオンオフすることができる。
【００１９】
図３は、燃料電池１１２の出力をバッテリーパック１０４を充電するのに適した電圧に変換するため使用することができる、ＤＣ−ＤＣコンバーター／充電コントローラ１１６を示している。コンバーター／充電コントローラは、並列に配列された、一対のセットアップコンバーター１１６ａ、１１６ｂを含んでいる。２つだけのコンバーターがここに示されているが、効果的な充電を持続するためバッテリーにより要求される電流を配給するため任意数のコンバーターを並列に接続してもよいことに着目されたい。セットアップコンバーター１１６ａ、１１６ｂは、好ましくは、２８〜４０のＶＤＣのオーダーで入力電圧範囲を有し、０．５アンペアで約１４０ＶＤＣを出力する。セットアップコンバーター１１６ａ、１１６ｂの正の出力ターミナルは、夫々のダイオード１４０ａ、１４０ｂを通過され、該ダイオードの両方がＩＮ４００４型であるのが好ましい。これは、バッテリーバス電圧が、燃料電池がスイッチオフにされる場合にセットアップコンバーターを通って戻る電流を漏洩しないことを確実にするためなされる。ステップコンバーターからの出力は、正のノード１４２ａ及び負のノード１４２ｂで結合される。ノード１４２ａは、２０オーム、２５ワット電流制限抵抗器１４４に接続される。この態様では、ＤＣ−ＤＣコンバーター／充電コントローラは、出力ポート１４６で２アンペアの最大引き出し電流において約１３８ボルトの出力を提供する。
【００２０】
図４は、一例としてのセットアップ（ブースト）コンバーター１１６ａ、１１６ｂを表している。セットアップ（ブースト）コンバーターは、供給電圧でよりも負荷においてより高い電圧を生成するため使用される。パワースイッチＱ２がオンにされたとき、インダクターＬは、入力ポート１４８でＤＣ源に接続され、ＤＣ源からのエネルギーは、インダクターＬに蓄えられる。パワースイッチＱ２がスイッチオフにされたとき、インダクターＬの折り畳み場（ｃｏｌｌａｐｓｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）に蓄えられたエネルギーは、ダイオードＤ２のアノード上の電圧を鋭く上昇させる。ダイオードＤ２を流れる電流は、フィルターコンデンサＣｏにかかる電圧を上昇させる。この態様では、出力ポート１５０における出力電圧は、入力ポート１４８における電圧よりも高い。
【００２１】
図３に示されるように、ＤＣ−ＤＣコンバーター１１６の出力ポート１４６は、充電コントローラ１６０に適用される。充電コントローラ１６０は、米国特許番号５，９６５，９９６号に記載された種類のものである。充電コントローラ１６０は、公称１２０ＶのＤＣバッテリーパック１０４へのパワーを制御することができる。充電コントローラ１６０は、バッテリーパックが１４０ボルトに到達するまで、最初に一定電流を使用してバッテリーパックを充電し、次に、１４０ボルトで一定電圧を印加し、次に、バッテリーパックが１５６ボルトに到達するまで一定電流を再印加する。これらの電圧のセットポイントの各々を、スクーターコントローラの制御下で条件として指定することができる。この観点では、スクーターコントローラは、バッテリーが完全に充電されるようになるか、又は、オペレータがシステムを停止させることを選択するまで、ＤＣ−ＤＣコンバーター１１６が、充電コントローラ１６０を介してバッテリーパックを充電し続けることを可能にする。この態様では、充電コントローラは、過電流及び過電圧の制限保護手段を提供する。更には、充電コントローラは、バッテリーパックに印加されたリップル電流を最小にするように構成され、ガソリン補給電圧要求（ｇａｓｓｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）の変動と一致する温度補償を提供するようにも構成されている。
【００２２】
バッテリー計１２０は、バッテリー充電の状態を知らせるため、ＬＥＤの集合体、及び、最適には、該ＬＥＤに加えて従来のアナログ又はデジタル計も備える。バッテリー計と連係したＬＥＤに関しては、赤色ＬＥＤは、発光したとき、燃料電池が活動状態にあることを示し、黄色ＬＥＤは、発光したとき、バッテリーパックが所定のパーセンテージ、例えば８０％まで充電されたことを示し、緑色ＬＥＤは、発光したときバッテリーパックが完全に充電されたことを示している。このような態様において、バッテリー計は、バッテリーパックの状態をユーザーに知らせる。
【００２３】
図５は、スクーターモーター１００及びバッテリーパック１０４と接続した、本発明のスクーターモーターコントローラ１０２を示している。モーターコントローラ１０２は、テキサスインスツルメントから販売されている例えばＴｉ−ＴＭＳ３２０Ｆ２４０ＤＳＰチップ等のコントローラデバイスであるのが好ましい。スクーターモーターコントローラ１０２は、ヤングウッドＰＡのパワーレックス（ｗｗｗ．ｐｗｒｘ．ｃｏｍ）により作られた、モデル番号ＣＭ４００ＤＵ−１２ＨＩＧＢＴを３つ備えている。これらのＩＧＢＴは、４００アンペア及び６００ボルトのピーク定格値を持ち、１００アンペアの最大連続電流を持続させることができる。ＤＳＰチップは、ＩＧＢＴを介して６つのステップの正弦波スイッチングモードを使用して１６ｋＨｚのスイッチング周波数を適用するのが好ましい。ＩＧＢＴに印加される入力電圧は、典型的には８０〜１３０ボルトの作動レンジを有する鉛酸バッテリーか、又は、９０〜１４０ボルトの作動レンジを有するＮｉＺｎバッテリーのいずれかで実装することができるバッテリー列１０４の公称１２０Ｖである。
【００２４】
実用的な態様として、完全な都市部での作動のためのスクーターを使用する個人は、都市郊外の環境でスクーターを使用する個人よりも、様々に異なるパワー及び耐久性の要求を持っている。これは、都市環境では、移動距離が短く、頻繁な停止及びスタートが存在し、平均的速度が低いという理由からである。これとは対照的に、都市郊外のセッティングは、停止及びスタートがめったに起こらず、高速度での走行が持続することによって特徴付けられる。これは、電動スクーターに様々に異なる種類の要求を置く。図６ａは、単一の移動に対する、時間対速度のプロフィール１７０を示している。曲線１７２、１７４、１７６の各々は、単一の移動の間の単一の停止／スタート行程に対する、時間速度プロフィールを表している。プロフィール１７０で示されたように、任意行程の最大継続時間は、１００秒より幾分少なく、これらの任意行程の間に到達される最大速度は、５０ｋｍ／時のオーダーにある。かくして、都市部でのセッティングで効率的に作動するように構成された電動スクーターは、頻繁に加速、減速することができなければならないが、持続された期間に亘って高速度を維持する必要はない。
【００２５】
図６ｂに示されたように、都市郊外部でのセッティングは、単一行程で数百秒に亘って少なくとも５０ｋｍ／時の速度を維持することをスクーターに要求することができる。かくして、都市郊外部でのセッティングで作動するように構成されたスクーターは、頻繁に加速又は減速する必要はないが、高い速度レベルを持続することを要求されるであろう。
【００２６】
かくして、スクーターが作動することを期待される型式のセッティング（都市部対都市郊外部）に基づいて電動スクーターを設計することが都合がよい。従って、電動スクーターが作動するところの予期された環境に基づいて、バッテリーパック１０４で使用されるバッテリーの数及び型式を選択することができる。総計したバッテリーの数又はバッテリーの定格値を減少させることが、電動スクーターのコストを減少させることになることは当業者には明らかである。従って、電動スクーターが意図された作動環境に意を払って設計された場合には、経済的利益を実現することができる。図７ａは、１０個の１２ボルト密封式鉛酸（ＳＬＡ）バッテリー１９２を保持するスクーターフレーム１９０を示し、各々のバッテリーは、１２０ボルトでトータル約１．９ｋＷに対して、１６アンペア時間定格値を有する。
【００２７】
図７ｂは、１０個の１２ボルトＳＬＡバッテリー１９４を保持する同じフレームを示し、各々のバッテリーは、１２０ボルトでトータル約３．１ｋＷに対して、２６アンペア時間定格値を有する。２６アンペア時間のバッテリー１９４は、１６アンペア時間のバッテリーより大きいので、より大きなバッテリーはフレーム中でより多くのスペースを占める。図７ｃは、ＳＬＡバッテリーの同じエネルギー容量に対してより少ない質量を有する、多数の２４アンペア時間のＮｉＺｎバッテリーを示している。しかし、これは、より高価ではある。
【００２８】
図８ａは、都市郊外部での駆動のため構成された電動スクーターに関する、速度プロフィールと、時間の関数としての充電状態（ＳＯＣ）と、を示しており、該スクーターは、３．１ｋＷ容量のＮｉＺｎバッテリーパックが設けられ、並列に配置されたデュアル８０ワット燃料電池を使用している。朝通勤時には、バッテリーＳＯＣは、１００％から６０％まで低下する。勤務時間帯には、スクーターは駐車され、燃料電池が作動しており、バッテリーパックは９０％の充電率（ＳＯＣ）まで再生される。晩の通勤時間帯の終わり頃には、バッテリーのＳＯＣは５０％にまで減少する。睡眠中の夜間において、燃料電池は、当該サイクルを再び始動させるためバッテリーのＳＯＣを１００％にまで戻し、かくして、車両を、完全に持続可能にさせ、その結果、通勤のための高い信頼性を持つ手段を提供する。
【００２９】
図８ｂは、都市部駆動（アーバンドライブ）のために構成された電動車両に関する、時間の関数としての、速度及び充電状態を示しており、該車両は、１．９ｋＷ時間容量のＮｉＺｎバッテリーパックと、単一の１００ワット燃料電池と、を有する。図８ａ及び図８ｂに示された通勤パターンと比較すると、図８ｂは、朝及び晩の通勤行程の各々において都市郊外部のサイクルがより少ない。しかし、バッテリー容量が減少されても、図示の通勤パターンのため実行可能な手段として車両を維持させるのに十分である。
【００３０】
図８ａ及び図８ｂに示されたように、朝通勤は、完全充電バッテリーパックの充電状態を一定レベルにまで減少させ、充電状態は、燃料電池により引き起こされる再充電に起因して、朝通勤及び晩通勤の間の昼間コースの間に再生する。しかし、バッテリーパックは、図８ａ及び図８ｂのいずれにおいても、その容量の１００％までは再充電されない。図８ａ及び図８ｂの両方において、晩の通勤の間に、充電状態は、停止及び前進フェーズ（おそらくは、オフィスにより近い場合）の間に次第に減少され、後者のフェーズ（おそらくは、家により近く、オフィスのエリアから離れている）の間に急激に減少される。それにも係わらず、その初期の容量に依らず、燃料電池は、通常のユーザーによって、昼間の後にバッテリーパックを完全に充電することができることが好ましい。そして、車両が通常よりも多く使用される日には、電動スクーターを翌朝のため準備するように外部電源からの追加の充電を夜通し使用してもよい。
【００３１】
図８ａ及び図８ｂの両方は、充電状態が高速度で幾分鋭く減少されていることを示しているが、図８ｂの電動スクーターの充電状態は、３．１ｋＷの容量を有するバッテリーパックを備え付けている図８ａの電動スクーターよりも低い範囲にまで減少される。
【００３２】
好ましい実施形態では、バッテリー電源１０４は、ミズーリの（ｗｗｗ．ｈｅｐｉ．ｃｏｍ）においてホーカーエネルギーグループから販売されている鉛酸バッテリーを備える。好ましくは、鉛酸バッテリーは、ジェネシスモデル番号Ｇ１６ＥＰ（１６アンペア時間）及びモデル番号Ｇ２６ＥＰ（２６アンペア時間）のいずれかである。下側のアンペア時間定格バッテリーは、スクーターが都市部エリア内の小距離のみで通勤するために設計されたときに使用される。これに対して、２６アンペア時間バッテリーは、スクーターが、郊外並びにより長い通勤距離の都市部エリアで移動するために設計されたときに使用される。
【００３３】
第２の好ましい実施形態では、ニッケル亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）バッテリーを鉛酸型式の代わりに使用することができる。好ましくは、ダンビュリー、コン（Ｄａｎｂｕｒｙ， Ｃｏｎｎ）のエバーシル社（ｗｗｗ．ｅｖｅｒｃｅｌ．ｃｏｍ）から販売されている密封式ＮｉＺｎバッテリーが使用される。公称１２Ｖで、各々２２アンペア時間及び３０アンペア時間の容量を有する、２２エバーシルモデル番号２５−１２及び４０−１２バッテリーが、本発明で使用する上で適している。
【００３４】
外部電源からのバッテリーを充電するために、バッテリー充電器が必要とされる。鉛酸バッテリーのためには、好ましくは、イタリアのポビグリオのジーヴァンから販売されているモデル番号Ｋ２のバッテリー充電器が使用される。他方で、ＮｉＺｎバッテリーが使用される場合、ジーヴァンモデル番号ＮＧ３のバッテリー充電器が使用されるのが好ましい。両方のバッテリー充電器は、１２０ボルトの６０ＨｚＡＣ電源に差し込むことができる。ヨーロッパや他の使用地域のために、２２０ボルトの５０ＨｚＡＣ電源から作動することができる充電器も市販されている。
【００３５】
上記実施形態では、燃料電池が車内搭載式の再充電源１１２として使用されることが仮定された。第２の実施形態では、車内搭載式の再充電源が内燃エンジンであった。そのような場合には、好ましくは、ホンダモデル番号ＥＵ１００Ｉエンジンが使用される。このエンジンは、統合型燃料タンクを有し、手動でスタートされる。単一フェーズのエンジンは、例えば交流発電機又は発電機等の機械式充電ユニットを駆動する。エンジンは、最大出力１０００ＶＡで９００ＶＡの定格出力を有し、バッテリーを充電するため機械式充電ユニットと協働して１２０Ｖ、６０Ｈｚ信号を出力する。この出力は、バッテリーパックの適切な充電を提供するため調整される。更には、内燃エンジンが空気を吸入及び排出するので、空気入口及び排出用ハードウェアを本実施形態に設けなければならない。加えて、標準ガソリン型式の燃料計が、燃料レベルのオペレータに通知するため設けられ、エンジンを始動させたり停止させたりするためのキー付きのスイッチであってもよい。
【００３６】
最後に、上記発明は、幾つかの好ましい実施形態を参照して説明されたが、本発明の範囲は、これらに限定されるものではないことに着目されたい。当業者ならば、本発明の精神内に包含され、その範囲が請求の範囲により画定される、これらの好ましい実施形態の様々な変形を見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明を支持するため使用される構成部品の機能ブロック図を示す。
【図２】
図２ａ及び図２ｂは、電動モーターにおいて図１の様々な構成部品の構成を夫々示している、側面図及び平面図を示す。
【図３】
図３は、本発明の一実施形態に係る、ＤＣ−ＤＣコンバーターを示す。
【図４】
図４は、図３のＤＣ−ＤＣコンバーターで使用される種類のステップアップされたコンバーターの図を示す。
【図５】
図５は、本発明で使用される種類のモーターコントローラの図を示す。
【図６】
図６ａ及び図６ｂは、都市郊外部及び都市部におけるスクーターでの移動の両方に対して、時間の関数としての速度プロフィールを各々示す。
【図７】
図７ａ乃至図７ｃは、スクーター内の様々に異なる形式のバッテリーの配列構成を示す。
【図８】
図８ａ及び図８ｂは、スクーター使用形態のためプロフィールとして、乗り方及びこれに対応するバッテリーの充電状態（ＳＯＣ）を示している。
【図１】
2004510626.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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