(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の行動計画に従って作動する行動計画機能を備えた脚式移動ロボットにおいて、
該脚式移動ロボットの作動用電力を供給する燃料電池と、前記行動計画に従って該脚式移動ロボットの作動を制御する作動制御手段と、該燃料電池の状態と前記行動計画の内容とを監視し、前記行動計画に応じて該燃料電池の発電量を調節する発電管理手段とを備えたことを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項２】
前記燃料電池の燃料を生成する原料を保持する原料保持手段と、該原料保持手段から供給される原料から前記燃料電池の燃料を生成して該燃料電池に供給する改質器とを備え、
前記発電管理手段は、前記燃料電池の燃料消費量に応じて、前記改質器に対して燃料の生成量の増減を指示し、また、前記行動計画の内容を該行動計画が実行される前に解析し、該行動計画において、前記燃料電池からの供給電力が所定レベル以上必要となる大負荷作動が実行されることを認識したときは、該大負荷作動が実行される前に、予め前記改質器に対して燃料生成量を増加させる指示をする先行処理を行うことを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
【請求項３】
前記改質器から出力される燃料を保持しながら前記燃料電池に供給するリザーブタンクを有し、
前記発電管理手段は、前記リザーブタンク内の圧力が所定の上限圧を越えないように、前記先行処理を行うことを特徴とする請求項２記載の脚式移動ロボット。
【請求項４】
前記発電管理手段は、前記先行処理として、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が前記大負荷作動に応じた必要供給量以上となるように前記改質器に対して燃料生成量の増加指示を行ってから、該必要供給量に応じて設定された目標生成量での燃料生成が実際になされるまでの想定時間である準備時間を、少なくとも前記改質器の反応遅れ特性に応じて決定し、該増加指示後、該準備時間が経過した時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示することを特徴とする請求項２又は３記載の脚式移動ロボット。
【請求項５】
前記改質器による燃料生成量を把握する燃料生成量把握手段を設け、
前記発電管理手段は、前記先行処理において、前記必要供給量での燃料供給がなされるように、少なくとも前記燃料生成量把握手段により把握された燃料生成量に応じて、前記改質器に対する増加指示の度合いを決定することを特徴とする請求項２又は３記載の脚式移動ロボット。
【請求項６】
前記改質器による燃料生成量を把握する燃料生成量把握手段を設け、
前記発電管理手段は、前記先行処理として、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が前記大負荷作動に応じた必要供給量以上となるように前記改質器に対して燃料生成量の増加指示を行い、該増加指示後、前記燃料生成量把握手段により把握された燃料生成量が、前記必要燃料供給量に応じて設定された目標生成量以上となった時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示することを特徴とする請求項２又は３記載の脚式移動ロボット。
【請求項７】
前記発電管理手段は、前記先行処理を行う際に、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が前記大負荷駆動に応じた必要供給量以上となるように前記改質器に対して燃料生成量の増加指示を行ってから、前記目標生成量での燃料生成が実際になされるまでの想定時間である準備時間を算出し、前記増加指示後、前記燃料生成量把握手段により把握された燃料生成量が前記目標生成量以上となった時、又は、前記準備時間が経過した時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示することを特徴とする請求項６記載の脚式移動ロボット。
【請求項８】
前記燃料生成量把握手段は、前記燃料電池の発電量と、前記改質器内の温度と、前記改質器からの燃料の供給圧力とを用いて、前記改質器による燃料生成量を把握することを特徴とする請求項５から７のうちいずれか１項記載の脚式移動ロボット。
【請求項９】
前記燃料電池の出力電力により充電される蓄電手段を設け、該蓄電手段から作動用電力を得るようにしたことを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項記載の脚式移動ロボット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、燃料電池を動力源とする脚式移動ロボットにおける、燃料電池の発電量制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、脚式移動ロボットの動力源としては、電線を介して接続した外部電源や、リチウム−イオンバッテリー等の２次電池が用いられている。しかし、外部電源を用いた場合は、電線を介して接続する必要があるため、ロボットの移動範囲が制限されるという致命的な欠点がある。
【０００３】
また、リチウム−イオンバッテリー等の２次電池をロボットに搭載した場合には、ロボットの移動範囲の制限はなくなるが、重量制限の面から搭載可能な２次電池のエネルギー容量が制限される。そのため、ロボットの連続歩行時間が３０分程度に制限されるとういう不都合があった。さらに、２次電池は充電時間が長いという不都合があった。
【０００４】
また、ロボットにエンジン発電機を搭載することも考えられるが、この場合には、エンジンから排出される有害排気ガスやエンジンの騒音等の問題があるため、人間と共同作業を行うロボットには不適当である。
【０００５】
そこで、重量に対するエネルギー容量がリチウム−イオンバッテリーよりも大きく、有害ガスや騒音を生じない燃料電池を、動力源としてロボットに搭載することが考えられる。しかし、燃料電池の出力電力は、燃料である水素の供給量に応じて変化する。
【０００６】
そして、水素は改質器によりメタノール等の燃料から化学反応により生成されるが、改質器における水素生成量の増加は、改質器のヒータ温度を上げたり、改質器への空気供給量及び化石燃料の供給量を増加させて圧力を上げて、化学反応を促進させることで行われる。そのため、改質器に対して水素の生成量を増加させる指示を行ってから、実際に改質器からの水素の供給量が増加するまでには時間遅れを生じる。
【０００７】
そのため、脚式ロボットの歩行開始時のように、モーター等の駆動系の負荷が急激に増大したときには、燃料電池から駆動系の負荷に見合った電力を得るべく、改質器に対して水素の供給量を増加させる処置を行っても、上述した時間遅れのため、燃料電池への水素の供給量が直ぐには増加せず、燃料電池から駆動系への供給電力が不足する場合が生じ得る。
【０００８】
また、前記遅れ時間が生じることを防ぐため、改質器から燃料電池への燃料供給路にリザーブタンクを設けることも考えられるが、静止時と歩行時での消費電力の差が大きい脚式移動ロボットにおいては、歩行開始時の急激な負荷変動に応じた燃料電池への燃料供給を確保し得る大型のリザーブタンクが必要となる。そのため、リザーブタンクの設置スペースが拡大すると共に、重量も増加するという不都合があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記不都合を解消し、大型のリザーブタンクを設けることなく、駆動系の負荷が急激に増大したときに、燃料電池からの供給電力が不足することを防止した脚式移動ロボットを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、所定の行動計画に従って作動する行動計画機能を備えた脚式移動ロボットにおいて、該脚式ロボットの作動用電力を供給する燃料電池と、前記行動計画に従って脚式移動ロボットの作動を制御する作動制御手段と、該燃料電池の状態と前記行動計画の内容とを監視し、前記行動計画に応じて該燃料電池の発電量を調節する発電管理手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の脚式移動ロボットは、前記作動制御手段により、前記行動計画に従ってその作動が制御される。そして、前記発電管理手段は、前記燃料電池の状態と前記行動計画の内容とを監視し、前記行動計画に応じて前記燃料電池の発電量を調節する。そのため、前記行動計画の実行時に、前記燃料電池からの出力電力が不足しないように該燃料電池の発電量を制御して、重量あたりのエネルギー容量が大きい燃料電池を脚式移動ロボットの電源として用いることができる。
【００１２】
また、前記燃料電池の燃料を生成する原料を保持する原料保持手段と、該原料保持手段から供給される原料から前記燃料電池の燃料を生成して該燃料電池に供給する改質器とを備え、前記発電管理手段は、前記燃料電池の燃料消費量に応じて、前記改質器に対して燃料の生成量の増減を指示し、また、前記行動計画の内容を該行動計画が実行される前に解析し、該行動計画において、前記燃料電池からの供給電力が所定レベル以上必要となる大負荷作動が実行されることを認識したときは、該大負荷作動が実行される前に、予め前記改質器に対して燃料生成量を増加させる指示をする先行処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
かかる本発明によれば、前記発電管理手段は、前記行動計画の解析により、前記大負荷作動が実行されることを認識したときは、予め前記改質器に対して燃料生成量を増加させる指示を行う。これにより、前記大負荷作動が実行される前にに、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量を増加させることができ、前記大負荷作動の実行時に前記燃料電池の出力電力が不足することを防止することができる。そしてこの場合、前記大負荷作動の実行に備えて、予め燃料を保持しておくための大型のリザーブタンクは不要である。
【００１４】
また、前記改質器から出力される燃料を保持しながら前記燃料電池に供給するリザーブタンクを有し、前記発電管理手段は、前記リザーブタンク内の圧力が所定の上限圧を越えないように、前記先行処理を行うことを特徴とする。
【００１５】
前記先行処理を行うと、前記改質器から出力される燃料によりリザーブタンク内の圧力は次第に上昇する。しかし、リザーブタンクで許容可能な圧力には上限（上限圧）があり、該上限圧を超えたときにはリザーブタンクが破損するおそれがある。そこで、リザーブタンク内の圧力がこのような上限圧を越えないように、前記先行処理を行うことで、前記リザーブタンクの破損を防止することができる。また、前記先行処理において、前記リザーブタンク内の圧力が前記上限圧を越えることがなくなるため、該上限圧に応じた必要最小限の大きさのリザーブタンクを用意すればよい。そのため、リザーブタンクに持たせる余裕分が少なくて済み、リザーブタンクの小型化、軽量化を図ることができる。
【００１６】
また、前記発電管理手段は、前記先行処理として、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が前記大負荷作動に応じた必要供給量以上となるように前記改質器に対して燃料生成量の増加指示を行ってから、該必要供給量に応じて設定された目標生成量での燃料供給が実際になされるまでの想定時間である準備時間を、少なくとも前記改質器の反応遅れ特性によって決定し、該増加指示後、該準備時間が経過した時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示することを特徴とする。
【００１７】
かかる本発明によれば、前記発電制御手段は、前記準備時間が経過した時、即ち、前記改質器による燃料生成量が前記目標生成量に達したと想定される時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示する。そのため、前記大負荷作動を実行するときに、前記燃料電池の出力電力が不足することを防止することができる。
【００１８】
また、前記改質器による燃料生成量を把握する燃料供給量把握手段を設け、前記発電管理手段は、前記先行処理において、前記必要供給量での燃料供給がなされるように、少なくとも前記燃料生成量把握手段により把握された燃料生成量に応じて、前記改質器に対する増加指示の度合いを決定することを特徴とする。
【００１９】
かかる本発明によれば、前記発電管理手段は、前記燃料生成量把握手段により把握された燃料の生成量に応じて、前記改質器への増加指示の度合いを補正することで、前記準備時間が経過するまでに、前記改質器による燃料生成量を前記目標生成量まで確実に増加させることができる。
【００２０】
また、前記改質器による燃料生成量を把握する燃料生成量把握手段を設け、前記発電管理手段は、前記先行処理として、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が前記大負荷作動に応じた必要供給量以上となるように前記改質器に対して燃料生成量の増加指示を行い、該増加指示後、前記燃料生成量把握手段により把握された燃料生成量が、前記必要燃料供給量に応じて設定された目標生成量以上となった時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示することを特徴とする。
【００２１】
かかる本発明によれば、前記発電管理手段は、前記先行処理において、前記燃料生成量把握手段により把握された燃料の生成量が、前記目標生成量以上となったときに、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示する。そのため、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が不十分な状態で、前記大負荷作動が開始されることを防止することができる。
【００２２】
また、前記発電管理手段は、前記先行処理を行う際に、前記改質器から前記燃料電池への燃料供給量が前記大負荷駆動に応じた必要供給量以上となるように前記改質器に対して燃料生成量の増加指示を行ってから、前記目標生成量での燃料生成が実際になされるまでの想定時間である準備時間を算出し、前記増加指示後、前記燃料生成量把握手段により把握された燃料生成量が前記目標生成量以上となった時、又は、前記準備時間が経過した時に、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示することを特徴とする。
【００２３】
前記燃料生成量把握手段の作動に不良が発生すると、前記増加指示により、実際には前記改質器による燃料生成量が増加しても、前記燃料生成量把握手段により把握される燃料の生成量は増加せず、前記目標生成量に達しない場合が生じ得る。
【００２４】
かかる場合、前記増加指示を行ってから前記準備時間が経過したときは、前記改質器による燃料生成量が前記目標生成量以上にまで増加していると想定される。そこで、前記発電量管理手段は、前記増加指示を行ってから前記準備時間が経過したときには、前記燃料生成量把握手段により把握される前記改質器の燃料生成量が前記目標生成量に達していなくても、前記作動制御手段に対して前記大負荷作動の実行開始を指示する。これにより、前記燃料生成量把握手段の不良により脚式移動ロボットが作動不能となることを防止することができる。
【００２５】
また、前記燃料生成量把握手段は、前記燃料電池の発電量と、前記改質器内の温度と、前記改質器からの燃料の供給圧力とを用いて、前記改質器による燃料生成量を把握することを特徴とする。
【００２６】
前記改質器から前記燃料電池へは、燃料だけではなく、燃料の生成に伴って発生した水蒸気等の他の気体も供給される。そのため、燃料の供給量を直接検出することは難しい。そこで、本発明においては、前記燃料生成量把握手段は、前記燃料電池の発電量と、前記改質器内の温度と、前記改質器からの燃料の供給圧力とを用いて、前記改質器による燃料生成量を間接的に推定している。これにより、前記改質器による燃料生成量を容易に把握することができる。
【００２７】
また、前記燃料電池の出力電力により充電される蓄電手段を設け、該蓄電手段から作動用電力を得るようにしたことを特徴とする請求項１から８のうちいずれか１項記載の脚式移動ロボット。
【００２８】
一般に、燃料電池は瞬時最大出力電力が小さいため、前記大負荷作動に応じた十分な電力供給が得られない場合がある。そこで、本発明においては、前記燃料電池の出力電力により充電された蓄電手段から脚式ロボットに作動用電力を供給する。この場合、蓄電手段の瞬時最大出力電力を燃料電池の瞬時最大出力電力よりも大きくすることができるため、前記大負荷作動に応じた電力供給を行うことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１〜図１１を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態における制御ブロック図、図２は燃料電池の作動説明図、図３は目標圧設定手段の構成図、図４，図５はリザーブタンク圧力の推移説明図、図６はシーケンスマネージャの動作フローチャート、図７，図８は発電管理手段のタイムチャート、図９は本発明の第２の実施の形態における制御ブロック図、図１０オブザーバーの構成図、図１１は本発明の第３の実施の形態における制御ブロック図である。
【００３０】
先ず、図１〜図８を参照して、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１を参照して、本実施の形態の脚式移動ロボット１は２足歩行ロボットであり、モーター等の駆動手段の作動を制御する作動制御手段２と、ロボット１に定電流充電回路３と電気二重層コンデンサ４（本発明の蓄電手段に相当する）を介して作動用電力を供給する燃料電池５と、燃料電池５に燃料である水素を供給する水素供給手段６と、水素供給手段６から燃料電池５への水素供給量を調節して燃料電池５の発電量を制御する発電管理手段７とを備える。
【００３１】
燃料電池５の負極側には燃料として水素が供給され、正極側には酸化剤として空気が供給されて発電が行われる。即ち、燃料電池５の正負極ではそれぞれ、
負極：    Ｈ2 →  ２Ｈ+ ＋２ｅ-                 ・・・・・（Ａ）
正極：    １／２Ｏ2 ＋２Ｈ+ ＋２ｅ- →  Ｈ2 Ｏ  ・・・・・（Ｂ）
という化学反応が生じて、燃料電池５から定電流充電回路３に電力が供給され、これにより、電気二重層コンデンサ４が充電される。
【００３２】
このように、電気二重層コンデンサ４からロボット１の作動電力を供給することで、瞬時最大出力電力が小さいという燃料電池５の不都合点を補い、ロボット１の消費電力に応じた電力供給が得られるようにようにしている。
【００３３】
水素供給手段６は、水素の原料であるメタノールを保持する原料タンク８（本発明の原料保持手段に相当）、原料タンク８から供給されたメタノールを触媒により水素と二酸化炭素に分解して、燃料電池５の燃料である水素を生成する改質器９と、原料タンク８から改質器９へのメタノール供給量を調節する可変弁１０と、改質器９から燃料電池５への水素の供給圧力を一定（例えば０．３気圧）に降圧するレギュレータ１１と、改質器９から燃料電池５への水素の供給量を余裕をもって確保するためのリザーブタンク１２とからなる。
【００３４】
ここで、前記式（Ａ）より、燃料電池５の出力電力は燃料電池５での水素の反応量（水素の消費量）に応じて増減する。そのため、電気二重層コンデンサ４からロボット１への電力供給量（電気二重層コンデンサ４の放電量）の増減に応じて、それに見合った量の水素を燃料電池５に供給する必要がある。
【００３５】
そして、燃料電池５での水素消費量が増加して、改質器９からの水素供給量よりも多くなると、リザーブタンク１２内の水素量が減少するため、リザーブタンク１２内の圧力が低下する。逆に、燃料電池での水素消費量が改質器９からの水素供給量よりも少ないときには、リザーブタンク１２内の水素量が増加するため、リザーブタンク１２内の圧力が上昇する。したがって、リザーブタンク１２内の圧力を検出することで、燃料電池５に対する水素供給量の過不足を認識することができる。
【００３６】
発電管理手段７は、作動制御手段２から受け取った行動計画を解析して、該行動計画の実行に必要となる改質器９の水素生成量（以下、必要水素生成量という）を算出する必要水素生成量算出手段２３と、該必要水素生成量と前記行動計画とリザーブタンク１２の検出圧力とを入力して、作動制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ（作動許可）／ＩＮＨＩＢＩＴ（作動禁止）を出力し、また、改質器９の水素生成量を変更するタイミングを決定するシーケンスマネージャ２４と、シーケンスマネージャ２４からの指示により、改質器９に対して水素生成量の変更指示を行う改質器生成量指示手段２５と、改質器生成量指示手段２５による水素生成量の指示値と水素消費量換算手段２９により算出された燃料電池５の水素消費量とに応じて、リザーブタンク１２内の目標圧を設定する目標圧設定手段２６とを備える。
【００３７】
発電管理手段７は、リザーブタンク１２内の圧力を、目標圧設定手段２６により設定された目標圧（例えば１気圧）に保つ制御を行う。尚、後述するように、この目標圧は一定とは限らない。そして、発電管理手段７は、図示しない圧力センサにより検出されるリザーブタンク１２内の圧力が前記目標圧と一致するように、改質器９での水素の生成量を調節するフィードバック制御を行い、燃料電池５への燃料供給量が不足しないようにしている。具体的には、発電管理手段７は、加え合せ点２０で前記目標圧からリザーブタンク１２内の検出圧力を減算し、減算結果が０となるように演算部２１で水素生成量の指示値を決定する。そして、発電管理手段７は、決定した水素生成量の指示値に応じて、改質器９に対して空気の供給量と改質温度の調節指示を行い、また、可変弁１０に対してメタノールの供給量の調節指示を行う。
【００３８】
作動制御手段２は、ロボット１の行動計画機能を実現するためのものである。即ち、作動制御手段２は、ロボット１が一連の作動、例えば一定距離の歩行等を行う際に、該作動に応じてモーター等の駆動系の作動手順を定めた行動計画を作成し、該行動計画に従ってロボット１の駆動系の作動を制御する。
【００３９】
ところで、２足歩行ロボットにおいては、歩行時の消費電力は、停止時の消費電力の２倍以上にまで増加する場合がある。このような場合、燃料電池５は、ロボット１の歩行開始時に、急激に発電量を増加させる必要がある。しかし、改質器９は、上述したように、メタノールと酸素を化学反応させて水素を生成するものであるため、発電管理手段７が、ロボット１の歩行開始時に前記フィードバック制御により改質器９による水素生成量を増加させる指示を行っても、実際に歩行に必要な電力に応じた量の水素が生成されるまでには時間遅れを生じる。
【００４０】
図２に示したグラフ（ａ），（ｂ）は、このような時間遅れが生じる様子を示したものあり、縦軸が改質器９による水素生成量又は改質器９に対する水素生成量の指示値、横軸が時間である。図２において、Ａ0 はロボット１が停止状態にあるときに必要な改質器９による水素生成量（＝改質器９及び可変弁１０に対する水素生成量の指示値）、Ａ1 はロボット１が歩行（本発明の大負荷作動に相当する）状態にあるときに必要な改質器９による水素生成量（＝改質器９及び可変弁１０に対する水素生成量の指示値）、ｔ1 は歩行開始時刻、ｔ2 は歩行終了時刻である。
【００４１】
グラフ（ａ）を参照して、発電管理手段７が、上述したフィードバック制御により、ロボット１の歩行開始（時刻ｔ1 ）に応じて、改質器９及び可変弁１０に対して水素生成量の指示値をＡ0 からＡ1 に増加させても、実際に改質器９による水素生成量がＡ1 に到達するまでには、グラフ（ｂ）に示すように時間遅れＴd を生じる。そのため、この場合には、ロボット１の歩行開始時に作動用電力が不足し、作動制御手段２による行動計画の実行が正常に行われないおそれがある。
【００４２】
そこで、図１を参照して、発電管理手段７は、歩行開始前に改質器９及び可変弁１０に対して水素生成量の増加を指示する先行処理を行う。２２がこの先行処理に対応したフィードフォワード部であり、発電管理手段７は、作動制御手段２により作成された行動計画の内容を解析し、該行動計画において、燃料電池５からの供給電力が所定レベル以上必要となる大負荷作動が発生するか否かを監視する。
【００４３】
発電管理手段７は、前記大負荷作動が発生することを認識したときは、作動制御手段２に対してＩＮＨＩＢＩＴ信号を送信して、作動制御手段２による前記大負荷作動の実行を禁止する。次に、必要水素生成量算出手段２３は、前記大負荷作動に必要な電力に応じた水素の生成量である必要水素生成量Ｓn （本発明の必要供給量に相当、図２においてはＡ1 がＳn に相当する）を、予め実験により求めたデータテーブルや関係式等から算出する。
【００４４】
そして、発電管理手段７に備えられたシーケンスマネージャ２４は、準備時間ＴS を算出し、現在時刻と比較判定して以降の作動シーケンスを作動制御手段２と改質器生成量指示手段２５に指示する。この指示を受けて、改質器生成量指示手段２５は、改質器９による水素生成量をＡ1 とするための指示値を算出する。該指示値は、加え合せ点２７で演算器２１の出力に加算され、改質器９と可変弁１０に対して、改質器９での水素生成量がＡ1 となるような増加指示がなされる。尚、このとき、スイッチ２８を切り替えて、加え合せ点２０と演算部２１とによる上述したフィードバック制御を中断して、フィードフォワード部２２による先行処理のみを行うことで、改質器９及び可変弁１０に対する水素生成量の増加指示が、該フィードバック制御により制限されることを防ぐようにしてもよい。
【００４５】
または、目標圧設定手段２６から、改質器生成量指示手段２５の出力のみを直接水素生成量指示値として水素を生成したときの圧力推移の推定値を出力させることにより、等価的に加え合わせ点２０と演算器２１とによるフィードバック制御の動作をキャンセルさせる（即ち、演算器２１の出力をほぼ０にさせる）ことで、該フィードバック制御により改質器９の水素生成量の増加が制限されることを防止するようにしてもよい。
【００４６】
図３は、目標圧設定手段２６の説明図であり、改質器生成量指示手段２５からの指示値と、後述する水素消費量換算手段２９により算出された水素消費量とを入力し、リザーブタンクモデル３０により推定される圧力変動分と、１気圧前後の所定のリザーブタンク圧力設定値との和をリザーブタンク圧力目標値として出力するものである。リザーブタンクモデル３０は、後述する図１０のオブザーバに用いられているものと同様のものでもよい。または、改質器生成量指示手段２５から加え合わせ点２７への加算出力を前記圧力変動分と等価になるように等価変換してもよい。
【００４７】
図３を参照して目標圧設定手段２６の動作を詳説すると、目標圧設定手段２６は、先ず、改質器生成量指示手段２５から受け取った時系列の生成量指示から、改質器水素生成量推定算出器３１により時系列の水素生成量を算出する。次に、加え合せ点３２で、算出した該水素生成量から、水素消費量換算手段２９により算出された燃料電池５による水素消費量の実時間値を減算し、減算結果からリザーブタンクモデル３０によりリザーブタンク１２内の圧力変動分を推定する。
【００４８】
これにより、改質器生成量指示手段２５によるフィードフォワード制御に起因するリザーブタンク圧の圧力変動分をリザーブタンク圧目標値（指示値）に上のせすることができ、このリザーブタンク圧目標値に基づくフィードバック制御を行うことで、上述したフィードフォワード制御がフィードバック制御の影響を受けないようにすることができる。
【００４９】
発電管理手段７は、改質器９及び可変弁１０に対する水素生成量の増加指示を行ってから準備時間Ｔs が経過した時に、作動制御手段２に対して歩行許可（ＥＮＡＢＬＥ）信号を送信する（本発明の大負荷作動の実行開始の指示に相当する）。ここで、図２のグラフ（ｃ）を参照して、▲１▼の領域が余剰の水素発生量となり、同じ面積の▲２▼の領域がこの余剰分を消費することになる。即ち、準備時間ＴS 後には、ロボット１の歩行を開始させることができる。また、グラフ（ｃ）のｈ（ｔ）は改質器９による水素の実生成量、ｇ（ｔ）は燃料電池５による水素の実消費量である。そして、このようにロボット１の歩行を開始する前に改質器９及び可変弁１０に対する水素生成量の増加指示を行うことで、リザーブタンク１２の圧力の変化は図２のグラフ（ｄ）に示すように小さくなる。そのため、リザーブタンク１２を小型化することができる。
【００５０】
しかし、図２のグラフ（ｂ）における実遅延時間Ｔd を正確に求めることは難しいため、本実施の形態では、改質器９を時定数τ（τは実験により予め決定する）の１次遅れ要素と想定して、準備時間Ｔs 算出する。以下、図２のグラフ（ｃ）を参照して、準備時間Ｔs の算出方法について説明する。尚、説明の便宜上、ロボット１が停止状態にあるときの水素生成量Ａ0 を０とし、また、水素生成量をＡ1 とする増加指示を行う時刻ｔ0 を０とする。また、改質器９による水素生成量の立ち上がりと立ち下がりの変化は同様と想定する。
【００５１】
グラフ（ｃ）は、以下に示す関数ｇ（ｔ）とｈ（ｔ）とを重ねて示したものである。
【００５２】
【数１】
0003810567.tif 000002
【００５３】
【数２】
0003810567.tif 000003
【００５４】
ｇ（ｔ）は時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までの歩行（大負荷作動）を行うときの理想的な水素生成量の推移を示し、ｈ（ｔ）は時刻ｔ1 の予測遅れ時間Ｔs 前の時刻ｔ0 からｔw （ｔw −ｔ0 ＝ｔ2 −ｔ1 ＝歩行時間）まで、水素供給量をＡ1 とする指示を与えたときに、１次遅れ要素と想定した改質器９による水素生成量の推移を示している。グラフ（ｃ）の▲１▼と、▲２▼の部分の面積は、それぞれ、
【００５５】
【数３】
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【００５６】
【数４】
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【００５７】
となる。改質器９による水素の生成量と、燃料電池５による水素の消費量とのバランスから、▲１▼＝▲２▼とおいて、ｔ1 を求めると、
【００５８】
【数５】
0003810567.tif 000006
【００５９】
となる。ここでｔw ≫τと想定できるので、
【００６０】
【数６】
ｔ1 ≒τ  ・・・・・（６）
となる。
【００６１】
そこで、発電管理手段７は、時定数τを準備時間Ｔs とする。即ち、図２のグラフ（ｅ）を参照して、時刻ｔ0 で増加指示を行ってから準備時間Ｔs が経過した時刻ｔ1 で、作動制御手段２に対して前記ＥＮＡＢＬＥ信号を送信する。このとき、１次遅れ要素と想定した改質器９の水素生成量は点線で示したように推移し、時刻ｔ1 での水素生成量は、Ａ0 ＋（Ａ1 −Ａ0 ）×６３．２％（本発明の目標生成量に相当する）となる。この結果、図２のグラフ（ｃ）の▲１▼の領域が余剰の水素発生量となり、同じ面積の▲２▼の領域がこの余剰分を使うこととなり、ロボット１の歩行には支障はない。
【００６２】
そして、発電管理手段７は、歩行終了時刻ｔ2 の準備時間Ｔs 前の時刻であるｔw で水素生成量の指示値をＡ1 からＡ0 に低下させる。これにより、図２のグラフ（ｄ）を参照して、歩行停止後にリザーブタンク１２の圧力が上がり過ぎることを防止することができる。
【００６３】
尚、改質器９の遅れ時間が大きいときには、図２のグラフ（ｆ）に示したように、Ａ1 を越えるＡ2 まで、水素生成量を増加させる指示を与えることで、改質器９による水素生成量が前記目標水素生成量Ｓa まで増加するのに要する時間を短縮するようにしてもよい。
【００６４】
次に、図４，図５を参照して、上述した発電管理手段７により、準備時間Ｔs を算出して改質器９による水素生成量を制御したときの、リザーブタンク１２内の圧力変化を低減する効果について説明する。図４のグラフ（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来の手法によりロボット１の歩行を行ったときのリザーブタンク１２内の圧力変化、グラフ（ｄ），（ｅ），（ｆ）は準備時間Ｔs を前記時定数τとしたとしてロボット１の歩行を行ったときのリザーブタンク１２内の圧力変化、図５のグラフ（ｇ），（ｈ），（ｉ）は準備時間ＴS を前記時定数τよりも短くしてロボット１の歩行を行ったときのリザーブタンク１２内の圧力変化をそれぞれ説明するものである。
【００６５】
従来の手法においては、図４を参照して、グラフ（ａ）における水素生成量を増加させる時刻ｔ0 と、グラフ（ｂ）におけるロボット１が歩行を開始する時刻ｔ1 とは同じである。その結果、歩行開始後しばらくは、グラフ（ａ）に示した改質器９による水素生成量の実際値よりも、グラフ（ｂ）に示した燃料電池５の水素消費量のほうが多くなり、グラフ（ｃ）に示したようにリザーブタンク１２内の圧力が大きく下がって、ロボット１の動作に最低限必要なリザーブタンク１２の圧力である最低動作圧力を下回る。この場合は、燃料電池５に対する水素供給量が減少して発電量不足の原因となる。
【００６６】
また、歩行停止時には、グラフ（ａ）に示した水素生成量の実際値がグラフ（ｂ）に示した水素消費量を上回るため、グラフ（ｃ）に示したように、リザーブタンク１２内の圧力がリザーブタンク１２の仕様から定める限界最高圧力を越える場合が生じて好ましくない。そして、これらの問題を回避するために、リザーブタンク１２の容量を増やしたときは、リザーブタンク１２の大型化、重量増加を伴うという不都合を生じる。
【００６７】
そこで、図４に示した例においては、グラフ（ｄ）の時刻ｔ0 で水素の生成量を増加させる指示を行ってから、グラフ（ｅ）に示したように、準備時間ＴS が経過した時刻ｔ1 でロボット１の歩行を開始する。尚、準備時間ＴS は上述したように、改質器９を１次遅れ要素とみなしたときの時定数τに設定される。このようにロボット１の歩行開始タイミングを遅らせることで、グラフ（ｆ）に示したように、リザーブタンク１２の圧力変動を上述した従来例のグラフ（ｃ）に比べて低減することができる。そのため、リザーブタンク１２の小型化、軽量化が可能である。
【００６８】
また、図５において、グラフ（ｈ）は、グラフ（ｇ）に示した準備時間ＴS を上述した時定数τよりも短い時間に設定する。その結果、グラフ（ｉ）に示したように、リザーブタンク１２の圧力変化を図４のグラフ（ｆ）に示した前記第１の圧力変動低減手法による場合よりもさらに小さくすることができる。そのため、リザーブタンク１２のより小型化、軽量化が可能である。この場合、準備時間ＴS は、
ＴS ＝時定数（τ）×定数（１以下）
で表され、歩行開始時と歩行停止時のそれぞれに対して適用される。準備時間ＴS は、さらに必要に応じて精密に設定することも可能であり、
ＴS ＝ｆ（現在圧力，目標生成変化量，目標圧設定値，圧力上限値，圧力下限値，時定数）
により、リザーブタンク１２内の圧力が圧力上限値（本発明の所定の上限圧に相当する）を越えないように算出してもよい。ここで、現在圧力はリザーブタンク１２の現在の圧力、目標圧設定値はリザーブタンク１２の圧力の目標値であり、目標生成変化量と共に、入力変数である。それら以外はパラメータであり、時定数は図２で説明した改質器９を１次遅れとみなしたときの時定数である。例えば、現在圧力が高い場合には、リザーブタンク１２内の水素量は十分であるので、準備時間ＴS をより短い時間に設定してもかまわない。尚、準備時間ＴS をこのように関係式から算出する他、予め実験で求めたデータテーブル等により算出するようにしてもよい。
【００６９】
続いて、本発明の第１の実施の形態における発電管理手段７（図１参照）の具体的な動作について、シーケンスマネージャ２４の動作を中心として、図１に示した全体構成図を参照しつつ、図６に示したフローチャートと図７，図８に示したタイムチャートにより説明する。尚、図７，図８において、グラフ（ａ）はシーケンスマネージャ２４の作動状態の遷移、グラフ（ｂ）は作動制御手段２から指示される行動計画（ここでは歩行計画）の内容、グラフ（ｃ）は燃料電池５の水素消費量（ロボット１の消費電力に対応する）の推移、グラフ（ｄ）は改質器９の水素生成量の推移、グラフ（ｅ）は作動制御手段２に対する制御信号（ＥＮＡＢＬＥ／ＩＮＨＩＢＩＴ）の出力の変化をそれぞれ表している。
【００７０】
図６のフローチャートを参照して、シーケンスマネージャ２４は、ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ６のルーチンを繰り返し実行する。ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ６のルーチンにおいては、シーケンスマネージャの作動状態は、作動制御手段２からの歩行計画の指示を待っている状態である「歩行計画変更待ち状態」、作動制御手段２からの歩行計画の指示を受け取ってから、改質器生成量指示手段２５を介して改質器９に対する水素生成量の変更指示を行うタイミングを待っている状態である「改質生成指示待ち状態」、及び改質器９に対して水素生成量の変更指示を行ってから、前記準備時間ＴS が経過するのを待っている状態である「改質生成先行状態」の３種類の状態のいずれかとなる。
【００７１】
「歩行計画変更待ち状態」にあるときは、シーケンスマネージャ２４は、ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ１０に分岐し、ＳＴＥＰ１０で作動制御手段２から歩行計画の変更リクエストがあったときは、ＳＴＥＰ１１に進んで、作動制御手段２から歩行計画の内容（歩行開始、歩行停止等の指示）を受け取り、「改質生成指示待ち状態」に移行する。一方、ＳＴＥＰ１０で作動制御手段２から歩行計画の変更リクエストがなかったときには、「歩行計画変更待ち状態」が維持される。
【００７２】
「改質生成指示待ち状態」にあるときは、シーケンスマネージャ２４は、ＳＴＥＰ３からＳＴＥＰ２０に分岐し、ＳＴＥＰ２０で前記準備時間ＴS を算出する。そして、ＳＴＥＰ２１で現在時刻ｔが歩行計画開始の指示時刻ｔP のＴS 時間前になったとき（ｔ≧ｔP −ＴS ）にＳＴＥＰ２２に進んで、改質器生成量指示手段２５により改質器９に対する水素の生成量を計算して改質器９に指示する。そして、続くＳＴＥＰ２３でシーケンスマネージャ２４は、作動制御手段２に対してＩＮＨＩＢＩＴ信号を出力して作動制御手段２の動作変更を禁止して、「改質生成先行状態」に移行する。
【００７３】
「改質生成先行状態」にあるときは、シーケンスマネージャ２４は、ＳＴＥＰ４で、「改質生成先行状態」に移行してから前記準備時間ＴS が経過した時に、ＳＴＥＰ５に進んで作動制御手段２にＥＮＡＢＬＥ信号を送信する。このＥＮＡＢＬＥ信号の受信により、作動制御手段２は要求があった歩行計画を実行する。そして、シーケンスマネージャ２４は、「歩行計画変更待ち状態」に移行する。
【００７４】
尚、ＥＮＡＢＬＥ信号とは、作動制御手段２によるロボット１の動作の変更制御を許可する意味を持つ信号であり、歩行そのものを許可する意味を持つものではない。即ち、シーケンスマネージャ２４から作動制御手段２にＥＮＡＢＬＥ信号が出力されているときは、ロボット１の動作の変更が許可され、作動制御手段２は、例えば歩行中のロボット１を停止させる制御を行うことができる。一方、ＥＮＡＢＬＥ信号が出力されていないときには、ロボット１の動作変更が禁止され、例えばロボット１が歩行中であれば、ロボット１は歩行を継続する。
【００７５】
以上説明した図６のフローチャートにより、脚式移動ロボット１を作動させる具体例を図７，図８のタイムチャートを参照して説明する。
【００７６】
図７は、シーケンスマネージャ２４が作動制御手段２から歩行計画を受け取ってから、実際に脚式移動ロボット１の歩行を開始するまでに待ち時間がある場合の例である。図７を参照して、シーケンスマネージャ２４は「歩行計画変更待ち状態」（（ａ）のＳＴ１１）であるときに、作動制御手段２から時刻ｔP 1 で歩行を開始する歩行計画の指示（（ｂ）の▲１▼））を受け取ると（（ｃ）の▲２▼）、歩行開始時刻ｔP 1 の準備時間ＴS 前の時刻であるｔC 1 までの間（Ｔw 1 ）、「改質生成指示待ち状態」（（ａ）のＳＴ１２）となる。
【００７７】
そして、時刻ｔC 1 で、シーケンスマネージャ２４は、改質器生成量指示手段２５を介して、改質器９に対する水素生成量の指示値を増加させる（（ｄ）の▲３▼）。これにより、（ｄ）に示したように、改質器９の水素生成量が増加する。それと共に、シーケンスマネージャ２４は作動制御手段２にＩＮＨＩＢＩＴ信号を送信して、作動制御手段２の作動を禁止し、「改質生成先行状態」（（ａ）のＳＴ１３）に移行する。
【００７８】
歩行開始時刻ｔP 1 になると、シーケンスマネージャ２４は、作動制御手段２にＥＮＡＢＬＥ信号を出力して作動禁止を解除することで、歩行開始指示（（ｄ）の▲５▼）を行う。これにより、作動制御手段２の制御により脚式移動ロボット１が歩行を開始し、シーケンスマネージャ２４は「歩行計画変更待ち状態」（（ａ）のＳＴ２１）に移行する。
【００７９】
そして、シーケンスマネージャ２４は、作動制御手段２から歩行を停止する作動計画の指示（（ｂ）の▲６▼）を受け取ると（（ｃ）の▲７▼）、歩行停止時刻ｔP 2 の準備時間ＴS 2 前の時刻であるｔC 2 までの間（Ｔw 1 ）、「改質生成指示待ち状態」（（ａ）のＳＴ２２）となる。
【００８０】
時刻ｔC 2 で、シーケンスマネージャ２４は、改質器生成量指示手段２５を介して、改質器９に対する水素生成量の指示値を減少させて（（ｄ）の▲８▼）、「改質生成先行状態」（（ａ）のＳＴ２３）に移行する。これにより、（ｄ）に示したように、改質器９の水素生成量が徐々に減少する。そして、シーケンスマネージャ２４は、歩行停止時刻ｔP 2 で作動制御手段２にＥＮＡＢＬＥ信号を出力することで、歩行停止指示（（ｄ）の▲９▼）を行う。この歩行停止指示を受け取ることで、作動制御手段２の制御により脚式移動ロボット１は歩行を停止する。
【００８１】
このように、作動制御手段２からシーケンスマネージャ２４に脚式移動ロボット１の歩行停止指示がなされてから、実際にロボット１が歩行を停止するまでに、準備時間ＴS 2 の遅れ時間を持たせることで、歩行停止時に改質器９から燃料電池５への水素供給量が過剰となり、リザーブタンク１２内の圧力が異常に上昇することを防止している。
【００８２】
次に、図８は、シーケンスマネージャ２４が作動制御手段２から歩行計画を受け取ると同時又は短時間内に、脚式移動ロボット１の歩行を開始する場合の例である。図８を参照して、シーケンスマネージャ２４は「歩行計画変更待ち状態」（（ａ）のＳＴ１１）であるときに、作動停止手段２から直ちに歩行を開始する作動計画の指示（（ｂ）の▲１▼）を受け取ると（（ｃ）の▲２▼）、直ちに改質器生成量指示手段２５を介して、改質器９に対する水素生成量の指示値を増加させる（（ｄ）の▲３▼）。それと共に、シーケンスマネージャ２４は作動制御手段２にＩＮＨＩＢＩＴ信号を出力し、作動制御手段２の作動を禁止して「改質生成先行状態」（（ａ）のＳＴ１３））に移行する。即ち、図７で説明した「改質生成指示待ち状態」（図７（ａ）のＳＴ１２）にはならない。
【００８３】
これにより、（ｄ）に示したように改質器９の水素生成量が徐々に増加する。そして、シーケンスマネージャ２３は、「改質生成先行状態」に移行してから準備時間ｔS 1 が経過した時刻ｔq 1 で作動制御手段２にＥＮＡＢＬＥ信号を出力して歩行開始指示を行う（（ｄ）の▲５▼）。即ち、作動制御手段２から脚式移動ロボット１の歩行開始指示がなされてから、実際に脚式移動ロボット１が歩行を開始するまでに、準備時間ＴS 1 の遅れ時間を生じさせることで、歩行開始時に改質器９から燃料電池５への水素供給量が不足して、燃料電池の発電量不足が生じることを防止している。
【００８４】
そして、シーケンスマネージャ２４は、作動制御手段２から歩行を停止する行動計画の指示（（ｂ）の▲６▼）を受け取ると（（ｃ）の▲７▼）、直ちに改質生成量指示手段２５を介して、改質器９に対する水素生成量の指示値を減少させて（（ｄ）の▲８▼）、「改質生成先行状態」（（ａ）のＳＴ２３）に移行する。即ち、歩行開始時と同様に、「改質生成指示待ち状態」になることがない。
【００８５】
これにより、（ｄ）に示したように改質器９の水素生成量は徐々に減少し、シーケンスマネージャ２４は、「改質生成先行状態」（（ａ）のＳＴ２３）となってから、準備時間ＴS 2 が経過した時刻であるＴq 2 で、作動制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号を出力して歩行停止指示（（ｄ）の▲９▼）を行う。これにより、図７に示した例と同様、歩行停止時に改質器９から燃料電池５への水素供給量が過剰となり、リザーブタンク１２内の圧力が異常に上昇することを防止している。
【００８６】
次に本発明の第２の実施の形態について、図９，図１０を参照して説明する。尚、図１と同じ構成部分については同一の符号を付して説明を省略する。上記第１の実施の形態では、準備時間Ｔs により作動制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号を送信（歩行開始の指示）するタイミングを決定したが、準備時間Ｔs は改質器９を１次遅れ要素と想定して算出したものであるため、実際の改質器９の遅れ時間に対する誤差が大きくなることが考えられる。
【００８７】
そこで、図９を参照して、本発明の第２の実施の形態における発電管理手段７は、改質器９による水素生成量を把握するオブザーバー４０（本発明の燃料生成量把握手段に相当する）を備える。図１０を参照して、オブザーバー４０は、燃料電池５の発電量から水素消費量換算手段２９により算出された燃料電池５の水素消費量と、温度センサ４１により検出される改質器９内の温度と、圧力センサ４２により検出されるリザーブタンク１２内の圧力とを入力して、改質器９による水素生成量を推定する。
【００８８】
即ち、図９を参照して、水素消費量換算手段２９は、燃料電池５の発電量を水素消費量変換率で除して燃料電池５の水素消費量を算出する。そして、図１０を参照して、オブザーバ４０は、水素消費量換算手段２９により算出された燃料電池５の水素消費量と、オブザーバ４０自身の水素発生推定量の前回値との差を入力として、４４でリザーブタンク１２の容積に対応したリザーブタンク１２内の圧力を求め、４５でリザーブタンク１２内の温度を考慮した補正を行う。そして、補正した値と圧力センサ４２によるリザーブタンク１２内の検出圧力との差を４６で求めて、伝達関数Ｈに入力し、伝達関数Ｈの出力を改質器９による今回の水素生成量と推定する。
【００８９】
尚、伝達関数Ｈは、応答性を重視するか推定精度を重視するかに応じて、複数種類を使い分けるようにしてもよい。また、上記の水素消費量換算率は、１／（燃料電池の発電効率）とみなしてもよい。
【００９０】
図９を参照して、発電制御手段７は、加え合せ点４１でリザーブタンク１２の検出圧力と目標圧設定手段２６により設定された圧力目標値（１気圧付近）との差をとり、該差が０となるように演算部４２で指示値を算出する。そして加え合せ点４３では、演算部４２からの指示値と、改質器生成量指示手段２５からの改質器９による水素生成量を増加させる指示値とが加算され、水素消費量換算手段２９により算出された燃料電池５の水素消費量が減算される。
【００９１】
そして、加え合せ点４４では、加え合せ点４３からの指示値から、オブザーバー４０により推定された改質器９による水素生成量が減算され、減算結果が０となるように、即ち、加え合せ点４３からの指示値と、オブザーバー４０により推定される改質器９による水素生成量とが一致するように、演算部４５は改質器９と可変弁１０に対する水素生成量の指示を行う。尚、応答速度を改善するためのフィードフォワード要素４６を追加してもよい。また、４７は図１のスイッチ２８と同様、加え合わせ点４１によるフィードバック制御を中断して、改質器９及び可変弁１０に対する水素生成量の増加指示が該フィードバック制御により制限されることを防ぐためのスイッチである。
【００９２】
このように、オブザーバー４０により、改質器９による水素生成量を推定し、該推定値と水素生成量と水素生成量の指示値との差を求めることにより、水素生成量の増加指示に対する改質器９の実際の水素生成量の増加度合いが小さいときに、増加指示値をさらに増加させる制御が行われる。これにより、オブザーバ４０を使用しない上述した本発明の第１の実施の形態に比べて、図９に示す本実施の形態では、改質器生成量指示手段２５の出力である水素生成量指示値に対して、水素発生量オブザーバ４０を含めて、ローカルフィードバックを形成しており、より応答性が高く、かつ精度の高い水素生成量の制御が期待できる。そのため、前記準備時間ＴS の経過時の、実際の水素発生量がより精度よく予測値に近づき、その結果としてロボット１への電力供給が不足する可能性を低減させることができる。
【００９３】
次に、図１１を参照して、本発明の第３の実施の形態について説明する。上述した第１、第２の実施の形態では、準備時間Ｔs を基準に作動制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号を送信（歩行開始の指示）するタイミングを決定したが、本第３の実施の形態においては、前記必要水素生成量Ｓn に応じて判定基準水素生成量Ｓa を決定し、該Ｓa を基準として、作動制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号を送信（歩行開始の指示）するタイミングを決定する。
【００９４】
即ち、発電管理手段７は、必要水素生成量算出手段２３により必要水素生成量Ｓn を算出し、Ｓn に応じて判定基準水素生成量Ｓa を例えばＳn の７０％に決定する。そして、Ｓa での水素の生成がなされるように改質器生成量指示手段２５を介して改質器９に対する水素生成量の増加指示を行う。尚、加え合せ点４３より先の制御処理は上記第２の実施の形態と同様である。
【００９５】
そして、シーケンスマネージャ２４は、判定基準水素生成量Ｓa とオブザーバー４０により推定した改質器９による水素生成量Ｓp とを比較し、Ｓp がＳa 以上となったときに、作動制御手段２に対して前記ＥＮＡＢＬＥ信号を出力する。これにより、前記第１，第２の実施の形態と同様、ロボット１の歩行開始時（時刻ｔ1 ）までに、改質器９による水素の生成量を歩行に必要な量まで増加させることができ、歩行開始時に燃料電池５からの電力供給量が不足することを防止することができる。また、リザーブタンク１２の残有圧力に従って判定基準水素生成量Ｓa を増減させてもよい。
【００９６】
このように、上記第１，第２の実施の形態では準備時間Ｔs をＥＮＡＢＬＥ信号出力の判断基準としたのに対して、本実施の形態では水素生成量の推定値をＥＮＡＢＬＥ信号出力の判断基準としているため、より精度の高いＥＮＡＢＬＥ信号出力の判断が可能となり、その結果として、ロボット１への電力供給が不足する可能性を著しく低減させることができる。
【００９７】
尚、図１０を参照して、温度センサ４１の不良等により、オブザーバー４０が正常に機能しなくなると、発電管理手段７から改質器９と可変弁１０に対して水素生成量の増加指示がなされ、実際には改質器９による水素生成量が前記判定基準水素生成量Ｓa まで増加している場合であっても、オブザーバー３０により推定される改質器９の水素生成量が前記判定基準水素生成量Ｓa 以上とならない場合がある。この場合、作動制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号が送信されないため、ロボット１が作動不能となる。
【００９８】
そこで、このような作動不能が生じることを防止するため、以下の処理を行うようにしてもよい。即ち、シーケンスマネージャ２４は、前記増加指示をする際に、前記第１，第２の実施の形態と同様に前記準備時間Ｔs を算出する。そして、前記増加指示を行ってから準備時間Ｔs が経過したときは、改質器９による水素生成量が前記判定基準水素生成量Ｓa 以上となっていると想定される。
【００９９】
そのため、シーケンスマネージャ２４は、改質器９及び可変弁１０に対して前記増加指示を行ってから前記準備時間Ｔs が経過したときには、燃料生成量把握手段３０により推定される改質器９の水素生成量が前記判定基準水素生成量Ｓa に達していなくても、作動制御手段２に対してＥＮＡＢＬＥ信号を送信する。これにより、上述したロボット１の作動不能が生じることを防止することができる。
【０１００】
また、前記第１〜第３の実施の形態では、本発明の蓄電手段として、電気二重層コンデンサを用いたが、電気二重層以外のコンデンサや、リチウム−イオンバッテリー等の二次電池を用いてもよい。
【０１０１】
また、前記第１〜第３の実施の形態では、電気二重層コンデンサ４からロボット１に作動用電力を供給するようにしたが、ロボット１の消費電力が小さく、燃料電池５からの供給電力でロボット１を作動させることができる場合には、電気二重層コンデンサ４及び定電流充電回路３を設けずに、燃料電池５から直接ロボット１に作動用電力を供給するようにしてもよい。
【０１０２】
また、前記第１〜第３の実施の形態では、改質器としてメタノールを原料とするものを用いたが、他の方式の改質器を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における制御ブロック図。
【図２】燃料電池の作動説明図。
【図３】目標圧設定手段の構成図。
【図４】リザーブタンク圧力の推移説明図。
【図５】リザーブタンク圧力の推移説明図。
【図６】シーケンスマネージャの動作フローチャート。
【図７】発電管理手段のタイムチャート。
【図８】発電管理手段のタイムチャート。
【図９】第２の実施の形態における制御ブロック図。
【図１０】オブザーバーの構成図。
【図１１】第３の実施の形態における制御ブロック図。
【符号の説明】
１…２足歩行ロボット、２…作動制御手段、３…定電流充電回路、４…電気二重層コンデンサ、５…燃料電池、６…水素供給手段、７…発電管理手段、８…原料タンク、９…改質器、１０…可変弁、１１…レギュレータ、１２…リザーブタンク、２３…必要水素生成量算出手段、２４…シーケンスマネージャ、２５…改質器生成量指示手段、２６…目標圧設定手段、２９…水素消費量換算手段、４０…オブザーバー
【図１】
0003810567.tif 000007
【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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【図１０】
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【図１１】
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