(57)【要約】【課題】鉛バッテリと置き換えて燃料電池ユニットを搭載した燃料電池型産業車両において、低電圧による動作の規制が実行されることを回避すること。【解決手段】フォークリフトに搭載された鉛バッテリの電圧が閾値電圧に達していない場合に、フォークリフトの動作の制限を実行する車両コントローラ２６を装備したフォークリフトにおいて、鉛バッテリと置き換えて燃料電池ユニットＦＵを搭載することで燃料電池式のフォークリフトとされている。燃料電池ユニットＦＵには、燃料電池システム２７が発電した電力を充電可能なキャパシタ３１と、双方向昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ３５が備えられている。双方向昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ３５は、キャパシタの電圧が、閾値電圧以上に設定された目標電圧より低い場合は昇圧し、高い場合は降圧して、フォークリフトの走行用モータ１３ｃ等に供給するように燃料電池ユニットコントローラ２５により制御される。【選択図】図２
2009232556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動力を発するモータと、前記モータへ電力を供給する鉛バッテリと、前記鉛バッテリの電圧を計測する鉛バッテリ用電圧計と、車両の動作を制御するとともに前記鉛バッテリ用電圧計により計測した電圧が所定の閾値電圧に達していない場合に前記車両の動作を規制する車両制御手段と、を備えた産業車両の前記鉛バッテリと置き換えて搭載することにより、前記モータへ供給する電力を燃料電池システムで発電した電力とする燃料電池ユニットを搭載した燃料電池型産業車両において、
前記燃料電池ユニットは、
前記燃料電池システムで発電した電力を充電可能に接続されたキャパシタと、
前記キャパシタに充電された電力を前記所定の閾値電圧以上に設定された目標電圧に変換するとともに、前記目標電圧に変換した電力を、前記モータを含む電力供給先に供給可能に構成された電圧変換手段と、を備えたことを特徴とする燃料電池型産業車両。
【請求項２】
前記燃料電池ユニットは、前記キャパシタの電圧を検出するユニット用電圧計を備え、
前記電圧変換手段は、前記キャパシタの電圧が前記目標電圧より低い場合には前記目標電圧に昇圧し、前記キャパシタの電圧が前記目標電圧より高い場合には前記目標電圧に降圧して、前記電力供給先に供給する電力の電圧を前記目標電圧に保持することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池型産業車両。
【請求項３】
前記燃料電池ユニットは、前記産業車両に設けられ始動操作に基づく車両始動信号を前記車両制御手段に対し出力可能に構成された車両始動部材とは別に設けられたユニット起動操作部材と、前記ユニット起動操作部材が始動操作されて出力するユニット起動信号を入力する信号入力部と、を備え、前記ユニット起動信号の入力を契機として起動されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池型産業車両。
【請求項４】
前記燃料電池ユニットは、前記産業車両に設けられた車両始動部材が始動操作されて出力する車両始動信号を入力する信号入力部を備え、前記車両始動信号の入力を契機として起動されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池型産業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業車両に搭載されモータに対して電力を供給する鉛バッテリと置き換えて燃料電池ユニットを搭載した燃料電池型産業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業車両をはじめとする車両用の駆動源等として、クリーンでエネルギ効率に優れた燃料電池が注目されている。燃料電池は、周知のように、水素と酸素とを化学反応させることで生じる起電力を利用するものである。燃料電池を用いた自動車用蓄電システムとして、電気二重層キャパシタを主蓄電装置とするとともに、エネルギ密度が低いという電気二重層キャパシタの欠点を補うため、補助発電装置として燃料電池システムを接続した構成が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１によれば、車両に搭載されたエンジンに接続された発電装置、及び駆動輪に接続された発電機からの回生電力を電気二重層キャパシタに充電可能とし、充電した電力を必要に応じて放電するようになっている。そして、電気二重層キャパシタに充電された電力だけでは、負荷に供給する電力が不足する場合に、燃料電池システムに発電させて補うようになっている。なお、電気二重層キャパシタから供給される電力は、コンバータによりモータ等の負荷の駆動に必要な所定の電圧に変換されて前記負荷に供給されるようになっている。
【特許文献１】特開２００３−７０１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、燃料電池を搭載した燃料電池式フォークリフトとして、図３に示すように、鉛バッテリＢを駆動源として走行及び荷役動作するバッテリ式のフォークリフト５１の鉛バッテリＢを、燃料電池ユニットＦＵに置き換えてバッテリ室５２に搭載したものが知られている（所謂「バッテリリプレイスメントタイプ」）。燃料電池ユニットＦＵは、図示しない燃料電池システムや二次電池から主に構成されている。一般に、燃料電池ユニットＦＵの二次電池には、鉛バッテリや電気二重層キャパシタが用いられている。図４（ａ）に示すように、二次電池として鉛バッテリを用いた場合、放電量と電圧の関係は、略一定の電圧を保持したのち所定の放電量に達してから急激に電圧が低下する特性を示す。また、図４（ｂ）に示すように、二次電池として電気二重層キャパシタを使用した場合には、放電量に略比例して電圧が低下する特性を示すことが知られている。
【０００４】
一方、フォークリフト５１には、鉛バッテリＢの電圧を計測して放電量を計測する鉛バッテリ用の容量計（電圧計）が搭載されており、該容量計により鉛バッテリＢの放電量を確認できるようになっている。そして、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、フォークリフト５１は、容量計が計測した電圧が所定の閾値電圧Ｖｋ未満の場合、すなわち鉛バッテリＢの放電量が予め定めた放電量より多い場合には、所定の警告（報知）を行ったり、フォークリフト５１の動作に制限を設けたりして、充電を促すようになっている。ここで閾値電圧Ｖｋは、鉛バッテリＢの許容限界放電量を基準として予め定められる値であり、閾値電圧Ｖｋ未満となるまで放電すると鉛バッテリＢに悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
バッテリリプレイスメントタイプの燃料電池式フォークリフトでは、鉛バッテリＢを搭載することを前提とした容量計や制御装置をそのまま利用し、燃料電池ユニットＦＵに対応するように部品の交換や大掛かりな改修を加えることなく燃料電池ユニットＦＵに置き換えることが行われている。フォークリフト５１に対して、鉛バッテリＢと置き換えて燃料電池ユニットＦＵを搭載することで、既に普及しているバッテリ式フォークリフトをそのまま燃料電池式フォークリフトに転用することが出来るという利点がある一方、次の様な問題点があった。すなわち、二次電池として電気二重層キャパシタを使用した燃料電池ユニットＦＵを搭載した場合、自然放電などにより充電量が少なくなると電気二重層キャパシタの特性から低い電圧になりやすい。そして、フォークリフト５１は、該フォークリフト５１に鉛バッテリＢを搭載することを前提とした容量計により計測された電圧が、同じく鉛バッテリＢを前提として設定された閾値電圧Ｖｋ未満となることにより「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」と判断して、前述の警告や動作の制限を実行してしまうことがあった。なお、これらの警告や動作の制限は、鉛バッテリＢに悪影響を及ぼすことを回避するためのものである。このため、これら警告（報知）や動作の制限は、燃料電池ユニットＦＵにより電力が供給されてキャパシタの電圧が閾値電圧Ｖｋ以上となっても再起動しない限り解除されないようになっている。このため、一度警告や動作の制限が実行されると、復帰に時間がかかるという問題があった。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、鉛バッテリと置き換えて燃料電池ユニットを搭載した燃料電池型産業車両において、低電圧による動作の規制が実行されることを回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、駆動力を発するモータと、前記モータへ電力を供給する鉛バッテリと、前記鉛バッテリの電圧を計測する鉛バッテリ用電圧計と、車両の動作を制御するとともに前記鉛バッテリ用電圧計により計測した電圧が所定の閾値電圧に達していない場合に前記車両の動作を規制する車両制御手段と、を備えた産業車両の前記鉛バッテリと置き換えて搭載することにより、前記モータへ供給する電力を燃料電池システムで発電した電力とする燃料電池ユニットを搭載した燃料電池型産業車両において、前記燃料電池ユニットは、前記燃料電池システムで発電した電力を充電可能に接続されたキャパシタと、前記キャパシタに充電された電力を前記所定の閾値電圧以上に設定された目標電圧に変換するとともに、前記目標電圧に変換した電力を、前記モータを含む電力供給先に供給可能に構成された電圧変換手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
これによれば、キャパシタに充電された電力は、電圧変換手段によって目標電圧に変換されてから、モータ等の電力供給先に供給される。目標電圧は、閾値電圧以上の電圧に設定されていることから、電力供給先に供給される電力の電圧は常に閾値電圧以上の電圧となる。このため、キャパシタの電圧が所定の閾値電圧に達していない低電圧状態で電力供給先に対して電力供給されることにより、車両制御手段による車両制御が開始され、産業車両の動作が規制されることを回避することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料電池型産業車両において、前記燃料電池ユニットは、前記キャパシタの電圧を検出するユニット用電圧計を備え、前記電圧変換手段は、前記キャパシタの電圧が前記目標電圧より低い場合には前記目標電圧に昇圧し、前記キャパシタの電圧が前記目標電圧より高い場合には前記目標電圧に降圧して、前記電力供給先に供給する電力の電圧を前記目標電圧に保持することを要旨とする。
【００１０】
これによれば、ユニット用電圧計で検出したキャパシタの電圧に基づき、キャパシタに充電された電力の電圧を昇圧又は降圧して、電力供給先に供給する電力の電圧を目標電圧に保持する。このため、閾値電圧より低い電圧の電力が電力供給先に供給されることにより、車両制御手段による車両制御が開始され、産業車両の動作が規制されることを回避することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の燃料電池型産業車両において、前記燃料電池ユニットは、前記産業車両に設けられ始動操作に基づく車両始動信号を前記車両制御手段に対し出力可能に構成された車両始動部材とは別に設けられたユニット起動操作部材と、前記ユニット起動操作部材が始動操作されて出力するユニット起動信号を入力する信号入力部と、を備え、前記ユニット起動信号の入力を契機として起動されることを要旨とする。
【００１２】
これによれば、燃料電池ユニットは、ユニット起動操作部材が始動操作されることで起動する。このため、産業車両に燃料電池ユニットを搭載する際に、制御用の配線を別途行う必要がなく、鉛バッテリとの置き換え作業が簡便となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２のうち何れか一項に記載の燃料電池型産業車両において、前記燃料電池ユニットは、前記産業車両に設けられた車両始動部材が始動操作されて出力する車両始動信号を入力する信号入力部を備え、前記車両始動信号の入力を契機として起動されることを要旨とする。
【００１４】
これによれば、車両始動部材が操作されることで車両制御手段と、燃料電池ユニットが起動される。したがって、単一の操作によって燃料電池ユニットを起動し、且つ車両制御手段の動作を開始させることができ、産業車両全体の起動操作が簡便となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、鉛バッテリと置き換えて燃料電池ユニットを搭載した燃料電池型産業車両において、低電圧による動作の規制が実行されることを回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態について図１〜図３にしたがって説明する。以下の説明において、「前」「後」「上」「下」は、フォークリフトの運転者がフォークリフトの前方（前進方向）を向いた状態を基準とした場合の「前」「後」「上」「下」を示すものとする。
【００１７】
図１に示すように、燃料電池型産業車両としてのバッテリ置き換え燃料電池式のフォークリフト１１には、車体１２の前部にマスト１５とフォーク１６とを有する荷役装置１４が設けられている。車体１２の前側下部には、駆動輪（前輪）１３ａが設けられ、車体１２の後側下部には操舵輪（後輪）１３ｂが設けられている。駆動輪１３ａは、車体１２に搭載された走行用モータ１３ｃにより駆動される。また、荷役装置１４を駆動するための荷役系油圧回路の作動油を供給する荷役ポンプは図示しない荷役用モータにより駆動される。なお、本実施形態において、走行用モータ１３ｃには、駆動力を発生するモータとして機能する以外に、発電機としても機能するモータジェネレータが使用されている。発電機として機能する走行用モータ１３ｃは、制動時などにフォークリフト１１の運動エネルギを電気エネルギ（回生電力）に変換する。
【００１８】
また、車体１２の中央には、運転室１９が設けられている。運転室１９の前側には、ハンドル２０、荷役装置１４の操作を行う操作レバー２１、及びフォークリフト１１を起動する車両キースイッチ（車両始動部材）２２が装備されている。車両キースイッチ２２には、フォークリフト１１を電源ＯＦＦする停止位置と、電源ＯＮする始動位置との間で操作可能に構成されている。そして、車両キースイッチ２２は、始動位置へ操作されると、車両キースイッチ２２の操作位置が始動位置にあることを示す「車両キースイッチＯＮ信号（車両始動信号）」を出力可能に構成されている。また、運転室１９には、バッテリ容量や走行速度等を表示するための表示装置Ｄと、音声や効果音等により所定の報知を行う音声装置Ｓが備えられている（図２に示す）。また、運転室１９のフロア１９ａには、フォークリフト１１を制動させるためのブレーキペダル２１ａが備えられている。ブレーキペダル２１ａは、踏込み操作されることで「制動信号」を出力可能に構成されている。
【００１９】
車体１２のうち、運転室１９のフロア１９ａの下側には、バッテリ室２３が備えられている。バッテリ室２３は、本来鉛バッテリＢを搭載するために形成されているが、本実施形態では鉛バッテリＢに置き換えて燃料電池ユニットＦＵが搭載されている。バッテリ室２３には、バッテリ室２３に搭載された燃料電池ユニットＦＵの配線（給電経路）１７と、フォークリフト１１側の電力回路を構成する配線１８とを電気的に接続して、フォークリフト１１側に電力を供給可能とするコネクタＫが設けられている（図２に示す）。図２に示すように、フォークリフト１１の配線１８には、コネクタＫを介して燃料電池ユニットＦＵから供給される直流を交流に変換するインバータ３４が接続されており、該インバータ３４により変換された交流により走行用モータ１３ｃなどの各モータが駆動されるようになっている。また、フォークリフト１１の配線１８には、コネクタＫと接続された燃料電池ユニットＦＵ（鉛バッテリＢを搭載した場合は、鉛バッテリＢ）の電圧を検出（計測）する電圧センサ３３（鉛バッテリ用電圧計）が接続されている。電圧センサ３３は、燃料電池ユニットＦＵから供給される電力の電圧を検出するとともに、検出した電圧に応じた検出信号を出力可能に構成されている。なお、電圧センサ３３は、バッテリ室２３に鉛バッテリＢが搭載されることを前提とした電圧計である。また、電圧センサ３３は、コネクタＫを介して接続された電源装置が、燃料電池ユニットＦＵであるか鉛バッテリＢであるかを判断することなく、電圧を検出するようになっている。本実施形態では、配線１８を含む走行用モータ１３ｃや荷役用モータ等が、燃料電池ユニットＦＵからの電力供給先（負荷）となる。
【００２０】
図１及び図２に示すように、車体１２には、フォークリフト１１の走行及び荷役動作を制御する車両コントローラ（車両制御手段）２６が搭載されている。本実施形態では、車両コントローラ２６は、電力供給先（負荷）の１つとなる。車両コントローラ２６には、表示装置Ｄ及び音声装置Ｓが接続されており、所定の表示や音声出力が可能に構成されている。また、車両コントローラ２６には、インバータ３４が電気的に接続されており、該インバータ３４の動作を制御して走行用モータ１３ｃに供給する交流の電圧を調節し、走行用モータ１３ｃの回転数を制御可能に構成されている。同様に、車両コントローラ２６には、図示しない荷役用インバータが電気的に接続されており、荷役用モータの回転数を制御可能となっている。また、車両コントローラ２６には、ブレーキペダル２１ａが電気的に接続されており、「制動信号」を入力可能に構成されている。
【００２１】
そして、車両コントローラ２６は、制動時などに走行するフォークリフト１１の運動エネルギを回生電力として回収する回生制御を実行可能に構成されている。具体的には、車両コントローラ２６は、フォークリフト１１が所定の速度以上で走行している場合に「制動信号」を入力すると、走行用モータ１３ｃが運動エネルギを変換して発電した回生電力を、燃料電池ユニットＦＵ側に供給するようにインバータ３４を制御する。また、車両コントローラ２６は、回生制御の開始から終了までの間、回生制御を実行中であることを示す「回生制御信号」を出力可能に構成されている。なお、バッテリ室２３に鉛バッテリＢが搭載されている場合には、回生電力は鉛バッテリＢに充電されるようになっている。
【００２２】
また、図２に示すように、車両コントローラ２６には、電圧センサ３３が電気的に接続されており、電圧センサ３３が出力する検出信号を入力可能に構成されている。そして、本実施形態の車両コントローラ２６は、電圧センサ３３が検出する電圧が閾値電圧Ｖｋ未満の場合（閾値電圧Ｖｋに達していない場合）には、所定の報知及びフォークリフト１１の動作を規制するように構成されている。ここで閾値電圧Ｖｋは、鉛バッテリＢの許容限界放電量を基準として予め定められる値であり、閾値電圧Ｖｋ未満となるまで放電すると鉛バッテリＢに悪影響を及ぼすおそれがある。すなわち、閾値電圧Ｖｋは、バッテリ室２３に鉛バッテリＢが搭載されることを前提として設定される判定値となっている。具体的には、車両コントローラ２６は、運転室１９に設けられた表示装置Ｄを制御して「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」旨を表示させたり、音声装置Ｓを制御して「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」旨を音声により出力させたりして、警告（報知）を実行する。また、車両コントローラ２６は、インバータ３４や図示しない荷役用インバータの動作を制御して走行用モータ１３ｃ等の各モータへの電力供給を制限し、フォークリフトの走行及び荷役動作を規制する。なお、車両コントローラ２６が実行する警告（報知）及び動作の規制は、燃料電池ユニットＦＵを一旦取り外して再起動しない限り解除できないようになっている。なお、鉛バッテリＢを搭載している場合であれば、鉛バッテリＢの充電を行うことで警告及び動作の規制を解除することができる。
【００２３】
次に、フォークリフト１１のバッテリ室２３に搭載される燃料電池ユニットＦＵについて詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の燃料電池ユニットＦＵは、鉛バッテリＢと置き換えてフォークリフト１１のバッテリ室２３に搭載可能な形状及び大きさに形成されている。そして、図１及び図２に示すように、燃料電池ユニットＦＵは、バッテリ室２３に搭載されるとともに、コネクタＫで配線１８と接続されることで、フォークリフト１１の走行用モータ１３ｃ等に対して電力を供給可能となっている。なお、フォークリフト１１に備えられた電圧センサ３３及び車両コントローラ２６は、鉛バッテリＢと置き換えて燃料電池ユニットＦＵを搭載する際、所定の配線を除いて燃料電池ユニットＦＵ用に部品交換したり、改修したりしないでそのまま利用される。
【００２４】
図２に示すように、燃料電池ユニットＦＵには、水素及び酸素を使用して発電する燃料電池システム２７が搭載されている。燃料電池システム２７には、水素及び酸素により発電する燃料電池ＦＣ、水素を貯蔵するとともに燃料電池ＦＣに対して水素を供給する水素タンク２８、及び燃料電池ＦＣに対して酸素（圧縮空気）を供給するエアコンプレッサ２９が備えられている。燃料電池ユニットＦＵの配線１７には、燃料電池システム２７が接続されているとともに、該燃料電池システム２７に対して並列に電気二重層キャパシタ（以下、「キャパシタ」と示す）３１がＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して接続されている。そして、キャパシタ３１は、燃料電池システム２７からの電力供給を受けて充電可能とされている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、燃料電池システム２７で発電された所定の電圧（例えば、４０［Ｖ］）の電力を、所定の電圧（例えば、１００［Ｖ］）に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３０で昇圧する目標とする所定の電圧は、キャパシタ３１を充電するのに適した電圧（例えば、キャパシタ３１の許容上限電圧）に設定されている。
【００２５】
また、燃料電池ユニットＦＵの配線１７には、キャパシタ３１の電圧（以下、「キャパシタ電圧」と示す）Ｖｃを検出する電圧センサ（ユニット用電圧計）３２が接続されている。電圧センサ３２は、キャパシタ３１に対して並列に接続されている。電圧センサ３２は、キャパシタ電圧Ｖｃを検出するとともに、検出したキャパシタ電圧Ｖｃに応じた「電圧検出信号」を出力可能に構成されている。
【００２６】
また、燃料電池ユニットＦＵの配線１７には、キャパシタ３１とコネクタＫとの間に挿入されるように双方向昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ（以下、「昇降圧コンバータ」と示す）３５が接続されている。昇降圧コンバータ３５は、キャパシタ３１と並列に接続されている。そして、昇降圧コンバータ３５には、キャパシタ３１に充電された電力が供給（入力）されるようになっている。
【００２７】
昇降圧コンバータ３５は、キャパシタ３１から供給される電力の電圧を、所定の目標電圧Ｖｍとなるように変換するとともに、目標電圧Ｖｍに変換した電力をフォークリフト１１側に供給（出力）する『電力供給動作』を実行可能に構成されている。ここで、目標電圧Ｖｍは、車両コントローラ２６が「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」と判定する閾値電圧Ｖｋ以上であって、且つフォークリフト１１で使用可能な電圧の範囲内で定められる電圧値である。本実施形態では、目標電圧Ｖｍは８０［Ｖ］に設定されている。
【００２８】
また、昇降圧コンバータ３５は、フォークリフト１１側から供給される回生電力の電圧を、所定の目標電圧Ｖｇとなるように変換するとともに、目標電圧Ｖｇに変換した電力をキャパシタ３１側に供給してキャパシタ３１に充電する『電力充電動作』を実行可能に構成されている。ここで、目標電圧Ｖｇは、キャパシタ３１に電力を充電するのに適した電圧（例えば、キャパシタ３１の許容上限電圧）であり、本実施形態では１００［Ｖ］に設定されている。以上のように、昇降圧コンバータ３５は、燃料電池ユニットＦＵ側からフォークリフト１１側へ、及びフォークリフト１１側から燃料電池ユニットＦＵ側への、双方向に電力の変換及び供給する動作が可能となっている。
【００２９】
また、本実施形態の燃料電池ユニットＦＵには、燃料電池ユニットＦＵを起動するためのユニット起動スイッチ（ユニット起動操作部材）４１が設けられている。ユニット起動スイッチ４１は、ＯＮ操作されると「ユニット起動スイッチＯＮ信号（ユニット起動信号）」を出力可能に構成されている。
【００３０】
次に、燃料電池ユニットＦＵに搭載され、燃料電池ユニットＦＵの動作を制御する燃料電池ユニットコントローラ（以下、「ユニットコントローラ」と示す）２５について説明する。なお、本実施形態では、昇降圧コンバータ３５及びユニットコントローラ２５が、電圧変換手段を構成している。
【００３１】
ユニットコントローラ２５には、予め定められた制御プログラムに従って所定の演算などを実行するＣＰＵ、該ＣＰＵで各種演算処理を実行するために必要な制御プログラムや制御データ等が予め記憶されたＲＯＭ、前記ＣＰＵで演算処理を実行するのに必要な各種データが一時的に読み書きされるＲＡＭ、及び各種の信号を入出力する入出力ポート等が備えられており、燃料電池システム２７を含む燃料電池ユニットＦＵの制御を実行可能に構成されている。なお、前記入出力ポートを備えたユニットコントローラ２５が、信号入力部を構成している。
【００３２】
ユニットコントローラ２５は、燃料電池システム２７と電気的に接続されており、燃料電池システム２７による発電の開始及び停止やその発電量を制御する。また、ユニットコントローラ２５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と電気的に接続されており、燃料電池システム２７が発電する電力の電圧を、キャパシタ３１の充電に適した所定の電圧（例えば、１００［Ｖ］）に変換するようにＤＣ／ＤＣコンバータ３０を制御する。ユニットコントローラ２５は、電圧センサ３２と電気的に接続されており、電圧センサ３２が出力する「電圧検出信号」を入力可能に構成されている。
【００３３】
また、ユニットコントローラ２５は、昇降圧コンバータ３５と電気的に接続されており、所定の制御信号を出力して昇降圧コンバータ３５に電力供給動作を実行させる電力供給制御と、所定の制御信号を出力して昇降圧コンバータ３５に電力充電動作を実行させる電力充電制御とを実行可能に構成されている。
【００３４】
また、ユニットコントローラ２５は、ユニット起動スイッチ４１と電気的に接続されており、ユニット起動スイッチ４１が出力する「ユニット起動スイッチＯＮ信号」を入力可能に構成されている。そして、ユニットコントローラ２５は、「ユニット起動スイッチＯＮ信号」を入力すると各種演算処理を開始するようになっている。なお、ユニットコントローラ２５が各種演算処理を開始し、燃料電池システム２７が発電を開始した状態が、燃料電池ユニットＦＵが起動した状態である。
【００３５】
また、ユニットコントローラ２５は、車両コントローラ２６と所定の信号線で接続されており、車両コントローラ２６が出力する「回生制御信号」を入力可能に構成されている。ユニットコントローラ２５と車両コントローラ２６とを接続する所定の信号線は、燃料電池ユニットＦＵをフォークリフト１１に搭載する際に配線する。
【００３６】
次に、上記燃料電池ユニットＦＵを搭載したフォークリフト１１の作用を説明する。なお、以下の説明では、燃料電池ユニットＦＵによる電力供給及び電力充電の態様を中心に説明する。
【００３７】
ユニットコントローラ２５は、「ユニット起動スイッチＯＮ信号」を入力すると各種演算処理を開始し、燃料電池システム２７を制御して発電を開始させる。すなわち、ユニットコントローラ２５は、「ユニット起動スイッチＯＮ信号」を入力すると、燃料電池ユニットＦＵを起動させる。
【００３８】
また、ユニットコントローラ２５は、車両コントローラ２６から「回生制御信号」を入力すると、電力充電制御を実行する。具体的には、ユニットコントローラ２５は、車両コントローラ２６から「回生制御信号」を入力すると、コネクタＫを介してフォークリフト１１側から供給される回生電力の電圧を、目標電圧Ｖｇとなるように変換するとともに、目標電圧Ｖｇに変換した電力をキャパシタ３１側に供給し、キャパシタ３１に充電するように昇降圧コンバータ３５を制御する。そして、ユニットコントローラ２５は、車両コントローラ２６から「回生制御信号」が入力されなくなると、電力充電制御を終了するとともに、フォークリフト１１側への電力の供給を再開させるように昇降圧コンバータ３５を制御する。なお、キャパシタ３１に充電された回生電力は、電力充電制御の終了後に、昇降圧コンバータ３５を介してフォークリフト１１側へ供給される。
【００３９】
次に、ユニットコントローラ２５が実行する電力供給制御について説明する。
ユニットコントローラ２５は、電圧センサ３２から入力した「電圧検出信号」に示されたキャパシタ電圧Ｖｃに基づき、フォークリフト１１側に供給する電力の電圧が目標電圧Ｖｍとなるように、昇降圧コンバータ３５の昇降圧動作を制御する。
【００４０】
具体的には、ユニットコントローラ２５は、キャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｍより低い場合には、キャパシタ３１から供給される電力の電圧を目標電圧Ｖｍへ昇圧し、フォークリフト１１側へ供給するように昇降圧コンバータ３５を制御する。一方、ユニットコントローラ２５は、キャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｍより高い場合には、キャパシタ３１から供給される電力の電圧を目標電圧Ｖｍに降圧し、フォークリフト１１側へ供給するように昇降圧コンバータ３５を制御する。また、ユニットコントローラ２５は、キャパシタ電圧Ｖｃと目標電圧Ｖｍとが等しい場合には、キャパシタ３１から供給された電力の電圧を変換せず、供給された電圧のままフォークリフト１１側へ供給するように昇降圧コンバータ３５を制御する。
【００４１】
ここで、例えば、燃料電池ユニットＦＵが起動した時点において、自然放電などによりキャパシタ電圧Ｖｃが６０［Ｖ］である状態を想定する。この場合、ユニットコントローラ２５は、電圧センサ３２が検出するキャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｍ（８０［Ｖ］）未満のため、目標電圧Ｖｍに昇圧するとともに、目標電圧Ｖｍに昇圧した電力をフォークリフト１１側に供給するように昇降圧コンバータ３５を制御する。このため、フォークリフト１１側に供給される電力は、閾値電圧Ｖｋ以上の電圧である８０［Ｖ］となり、車両コントローラ２６は「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」と判断しない。そして、ユニットコントローラ２５は、キャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｍ未満の状態では、昇降圧コンバータ３５に昇圧動作をさせる制御を継続する。
【００４２】
続いて、車両コントローラ２６は、燃料電池システム２７からの電力供給によりキャパシタ３１が充電され、キャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｍに等しくなると、キャパシタ３１から供給される電力の電圧を変換しないでフォークリフト１１側に供給するように昇降圧コンバータ３５を制御する。さらに、燃料電池システム２７からの電力供給によりキャパシタ３１が充電され、キャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｍより高くなると、キャパシタ３１から供給される電力の電圧を、目標電圧Ｖｍに降圧するとともに、目標電圧Ｖｍに降圧した電力をフォークリフト１１側に供給するように昇降圧コンバータ３５を制御する。
【００４３】
以上のように、昇降圧コンバータ３５を介して、キャパシタ３１からフォークリフト１１側に供給される電力の電圧は、キャパシタ電圧Ｖｃに拘わらず目標電圧Ｖｍに保持される。すなわち、燃料電池ユニットＦＵは、フォークリフト１１側に閾値電圧Ｖｋより低い電圧の電力を供給することがない。
【００４４】
次に、燃料電池ユニットＦＵから電力の供給を受けたフォークリフト１１の車両コントローラ２６の動作について説明する。
車両コントローラ２６は、車両キースイッチ２２から「車両キースイッチＯＮ信号」を入力している場合には、燃料電池ユニットＦＵから電力の供給を受けて車両制御を開始し、電圧センサ３３が検出する電圧の監視や、インバータ３４等の制御を実行する。前述のように、燃料電池ユニットＦＵから供給される電力の電圧は、燃料電池ユニットＦＵの起動直後から目標電圧Ｖｍに保持されることから、車両コントローラ２６は「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」と判定することがない。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）キャパシタ３１から供給される電力（キャパシタ３１に充電された電力）は、昇降圧コンバータ３５によって目標電圧Ｖｍに変換されてから、フォークリフト１１側の走行用モータ１３ｃ等に供給される。この際、ユニットコントローラ２５は、キャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｍより低い場合には昇圧し、キャパシタ電圧Ｖｃが目標電圧Ｖｍより高い場合には降圧するように昇降圧コンバータ３５を制御し、フォークリフト１１側に供給される電力の電圧を目標電圧Ｖｍに保持することができる。そして本実施形態では、目標電圧Ｖｍは、閾値電圧Ｖｋ以上の電圧に設定されていることから、フォークリフト１１側に供給される電力の電圧は常に閾値電圧Ｖｋ以上の電圧となる。このため、キャパシタ電圧Ｖｃが所定の閾値電圧Ｖｋに達していない状態でフォークリフト１１に対して電力供給されることにより、車両コントローラ２６による車両制御が開始され、所定の警告や、フォークリフト１１の動作の規制が実行されることを回避することができる。すなわち、鉛バッテリＢを前提とした電圧センサ３３や車両コントローラ２６をそのまま利用し、鉛バッテリＢと置き換えて燃料電池ユニットＦＵを搭載した燃料電池式のフォークリフト１１であっても、車両コントローラ２６により、フォークリフト１１の動作の規制が実行されることを回避することができる。
【００４６】
（２）燃料電池ユニットＦＵは、ユニット起動スイッチ４１が備えられているとともに、ユニット起動スイッチ４１が始動操作されて出力する「ユニット起動スイッチＯＮ信号」を入力して起動されるように構成した。このため、フォークリフト１１に燃料電池ユニットＦＵを搭載する際に、車両キースイッチ２２とユニットコントローラ２５とを信号線で接続するなど、燃料電池ユニットＦＵを起動する制御のための配線を別途行う必要がなく、鉛バッテリＢとの置き換え作業が簡便となる。
【００４７】
（３）一般に、燃料電池ＦＣを構成する発電セルは高価である。本実施形態では、フォークリフト１１側に供給される電力の電圧は、キャパシタ３１から供給される電力の電圧を昇降圧コンバータ３５に昇圧及び降圧させることで、目標電圧Ｖｍに保持するようにした。このため、燃料電池システム２７の発電量を低く抑えることが可能となり、燃料電池ＦＣの発電システム規模を小さくしてコスト増加を抑えることができる。
【００４８】
（４）ユニットコントローラ２５により昇降圧コンバータ３５を制御して、燃料電池ユニットＦＵのキャパシタ３１に回生電力を充電させるようにした。このため、制動時にフォークリフト１１の運動エネルギを回生電力（エネルギ）として回収し、走行及び荷役動作の駆動源として使用することができる。
【００４９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  本実施形態において、車両コントローラ２６は、該車両コントローラ２６が「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」と判定した場合に、表示装置Ｄの表示による警告、及び音声装置Ｓからの音声出力による警告のうちいずれか一方のみを実行させるように構成してもよい。また、車両コントローラ２６は、表示装置Ｄの表示による警告、及び音声装置Ｓからの音声出力による警告を実行させないようにして構成してもよい。
【００５０】
○  本実記形態において、ユニットコントローラ２５と車両キースイッチ２２とを信号線で接続し、ユニットコントローラ２５と車両コントローラ２６とを信号線で接続して、車両キースイッチ２２が出力する「車両キースイッチＯＮ信号」を、ユニットコントローラ２５を経由して車両コントローラ２６に入力するように構成してもよい。また、車両キースイッチ２２に対して、車両コントローラ２６とユニットコントローラ２５の両方を信号線で接続し、「車両キースイッチＯＮ信号」を両コントローラにそれぞれ直接入力するように構成してもよい。そして、ユニットコントローラ２５は、「車両キースイッチＯＮ信号」を入力すると起動するように構成する。このように構成すれば、車両キースイッチ２２を操作するだけで、燃料電池ユニットＦＵ及び車両コントローラ２６を起動させることができ、フォークリフト１１全体の起動操作が簡便となる。なお、この場合、「車両キースイッチＯＮ信号」を入力可能な入出力ポートを備えるユニットコントローラ２５が、信号入力部を構成する。
【００５１】
○  本実施形態において、車両コントローラ２６は、該車両コントローラ２６が「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」と判定した場合に、フォークリフト１１の走行及び荷役動作を不能にするように構成してもよい。また、車両コントローラ２６は、電圧センサ３３が検出する電圧に応じて、段階的にフォークリフト１１の動作を規制するように構成してもよい。
【００５２】
○  本実施形態において、ユニットコントローラ２５は、電力充電制御を実行するように構成しなくてもよい。この場合、昇降圧コンバータ３５は、双方向に電圧を変換し、供給できる構成とする必要がない。そして、ユニットコントローラ２５は、車両コントローラ２６から「回生制御信号」を入力可能に信号線で接続する必要がない。このように構成しても、燃料電池ユニットＦＵからフォークリフト１１側に供給される電力の電圧は目標電圧Ｖｍに保持することができる。そして、車両コントローラ２６は、「搭載された鉛バッテリの放電量が大きい（電圧が低い）」と判定することがなく、所定の警告（報知）やフォークリフト１１の動作の規制を実行することがない。また、「回生制御信号」を入力するための信号線の配線を別途行う必要がなくなり、鉛バッテリＢとの置き換え作業がより簡便となる。
【００５３】
○  本実施形態において、走行用モータ１３ｃを通常の駆動用モータとし、別に発電機を設け、該発電機により制動時などにフォークリフト１１の運動エネルギを回生電力として構成するようにしてもよい。
【００５４】
○  本実施形態において、フォークリフト１１は、走行用モータ１３ｃを発電機として機能させて、制動時などにフォークリフト１１の運動エネルギを回生電力として回収する構成としなくてもよい。
【００５５】
○  本実施形態において、フォークリフト１１は、荷役用モータを発電機として機能させ、例えば、フォーク１６を下降動作させる際に、フォーク１６や積載した荷の運動エネルギを回生電力として回収する構成としてもよい。
【００５６】
○  本実施形態において、燃料電池ユニットＦＵには、メタノールや天然ガスなど水素以外の燃料を用いて発電する燃料電池システムを搭載してもよい。
○  各実施形態において、フォークリフト１１に具体化したが、他種の車両（産業車両）に具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】フォークリフトを示す正面図。
【図２】フォークリフト及び燃料電池ユニットの電気的構成を示すブロック図。
【図３】バッテリ置き換え燃料電池式のフォークリフトの模式正面図。
【図４】（ａ）は鉛バッテリの特性を説明する説明図、（ｂ）は電気二重層キャパシタの特性を説明する説明図。
【符号の説明】
【００５８】
１１…フォークリフト、１３ｃ…走行用モータ、１７…配線、２２…車両キースイッチ、２５…燃料電池ユニットコントローラ、２６…車両コントローラ、２７…燃料電池システム、３１…キャパシタ、３２…電圧センサ、３３…電圧センサ、３５…双方向昇降圧ＤＣ／ＤＣコンバータ、４１…ユニット起動スイッチ、Ｂ…鉛バッテリ、ＦＣ…燃料電池、ＦＵ…燃料電池ユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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