| 【発明の名称】 |
ハイブリッド駆動装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山田 稔明
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| 【要約】 |
【課題】モータ、燃料電池およびバッテリの各モジュールの組立性やメンテナンス性を向上させるとともに信頼性の高い制御が可能なハイブリッド駆動車両を提供する。
【解決手段】車両駆動用のモータの電源としてバッテリおよび燃料電池を有し、電源を投入するメインスイッチおよび車両を運転制御する車両コントローラ５を備えたハイブリッド駆動車両において、前記モータ３１、バッテリ６０および燃料電池７０は、それぞれモジュールユニット３，６，７として構成され、各モジュールユニットごとにモジュールコントローラ３０，６１，７１および各モジュールの状態を検出する検出手段を有し、前記モジュールコントローラは検出した状態データを記憶する記憶手段を有する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】装置駆動用の動力源の電源として第１および第２の電力供給源を有し、電源を投入するメインスイッチおよび装置を運転制御する装置コントローラを備えたハイブリッド駆動装置において、前記動力源および第１、第２の電力供給源は、それぞれモジュールユニットとして構成され、各モジュールユニットごとにモジュールコントローラおよびそのモジュールの状態を検出する検出手段を有し、前記モジュールコントローラは検出した状態データを記憶する記憶手段を有することを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】前記装置コントローラは、前記各モジュールコントローラとの間で双方向にデータの送受信を行うことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】前記メインスイッチがオンからオフになった後、所定時間経過後に、次回運転のために前記第１または第２の電力供給源の準備処理を施すことを特徴とする請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両や船舶等の移動装置駆動用モータの電源としてバッテリおよび燃料電池とを使用するハイブリッド駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】車両の低公害化のために車両駆動用として電動モータを用い、その電源として一充電走行距離を伸ばすとともに定速走行時および加速等の高出力時に効率よく安定した電力供給を行うために定速用および高出力用の電池を組合せたハイブリッド方式の電気自動車が開発されている。このようなハイブリッド駆動車両において、メタノールを一次燃料とし、改質器（リフォーマ）および一酸化炭素を処理するためのシフト反応器等を含めた燃料電池を電力供給源とし、この電力供給源に加えてピーク負荷等を受持つ鉛蓄電池等の二次電池（バッテリ）を組合せて用いたハイブリッド駆動車両が考えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなハイブリッド駆動車両においては、メインスイッチオンによる電源投入後、運転状態に応じて効率よく電力を供給して最適状態でモータを駆動制御するために車両コントローラが備る。また、モータ、燃料電池およびバッテリ等の各機器を構成するモジュールは、それぞれ車両の運転制御に必要なモジュールに対応したデータ、例えば温度や回転数あるいは電圧や電流等の状態を検出するためのセンサを有し、その検出出力に応じて車両コントローラが必要電力や走行可能距離等を演算し、バッテリや燃料電池の充放電やモータの駆動制御等を行う。
【０００４】このような制御系を構成する場合、モジュールごとに車両への組込みやメンテナンスを容易にし、関連した制御系部品等も含めて容易に部品交換等ができモジュールの汎用性を高めるとともに、各モジュールごとに確実に制御データを取得して制御の信頼性を高めることが望まれる。
【０００５】本発明はこのような点を考慮したものであって、モータ等の動力源、燃料電池およびバッテリ等の電力供給源等の各モジュールの組立性やメンテナンス性を向上させるとともに信頼性の高い制御が可能なハイブリッド駆動装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明においては、装置駆動用の動力源の電源として第１および第２の電力供給源を有し、電源を投入するメインスイッチおよび装置を運転制御する装置コントローラを備えたハイブリッド駆動装置において、前記動力源および第１、第２の電力供給源は、それぞれモジュールユニットとして構成され、各モジュールユニットごとにモジュールコントローラおよび各モジュールの状態を検出する検出手段を有し、前記モジュールコントローラは検出した状態データを記憶する記憶手段を有することを特徴とするハイブリッド駆動装置を提供する。
【０００７】この構成によれば、モータ等の動力源、燃料電池等の第１電力供給源およびバッテリ等の第２電力供給源を構成する各機器（モジュール）は、それぞれモータユニット、燃料電池ユニットおよびバッテリユニット等のモジュールユニットとしてそれぞれの関連機器や部材とともに一体的に組合わされて構成され、それぞれユニットごとに車両等の装置に組込まれる。このモジュールユニットには各モジュールを制御するモジュールコントローラが含まれる。このモジュールコントローラは各モジュールの状態検出手段からの検出データの記憶手段を有し、各モジュールユニットごとに装置コントローラとデータのやり取りが可能である。
【０００８】このようにモータ、燃料電池およびバッテリ等に関し、これらを各々コントローラを含むモジュールユニットとして構成することにより、各モジュールの組立性やメンテナンス性が高まるとともに各モジュールに対応した制御系がモジュールごとに一体化されるため、制御の信頼性が向上し、また制御系を含めて部品交換等に容易に対処することができ、各モジュールの汎用性が高まり部品管理上も有利になる。
【０００９】好ましい構成例では、前記装置コントローラは、前記各モジュールコントローラとの間で双方向にデータの送受信を行うことを特徴としている。
【００１０】この構成によれば、データの蓄積を各モジュールコントローラ内で行い、必要なときに装置コントローラ側からモジュールコントローラ側へデータ要求を行って必要なデータを受け取ることができ、装置コントローラ側のメモリ構成を簡素化するとともにモジュールごとに同一回線を用いて効率よく制御を行うことができる。
【００１１】さらに好ましい構成例では、前記メインスイッチがオンからオフになった後、所定時間経過後に、次回運転のために前記第１または第２電力供給源の準備処理を施すことを特徴としている。
【００１２】この構成によれば、一旦運転を終了してメインスイッチをオフにした後、タイマーに基づいて所定時間経過した後、電力供給源の容量が検出され、この容量を通常運転を行うのに必要十分な状態に最適化し、あるいは一旦運転を終了してメインスイッチをオフにしたとき、第１あるいは第２電力供給源の残容量が検出され、ユーザーが入力した次回乗車予定時刻から、検知した電力残容量を最適容量までに容量増加させるに要する時間分先行した時刻から容量増加処理を行い、次回運転時に運転が安定して確実に開始され通常運転が続行できる最適な状態で次回運転まで待機することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッド駆動車両の全体構成図である。この実施形態のハイブリッド駆動車両１は、自動二輪車に適用されている。ハイブリッド駆動車両１には、ハイブリッド駆動装置２が備えられている。ハイブリッド駆動装置２は、電動モータユニット３、変速機４、車両コントローラ５、バッテリユニット６及び燃料電池ユニット７を有している。
【００１４】燃料電池ユニット７は、シート８の後方で駆動輪９の上方位置に配置されている。シート８の前方で、操向輪１１を操向するフロントフォーク１２との間には、メタノールタンク１３が配置されている。メタノールタンク１３には、燃料注入キャップ１４が設けられている。
【００１５】燃料電池ユニット７の燃料電池とバッテリユニット６のバッテリとによるハイブリッド式により電動モータユニット３の電動モータを駆動し、駆動輪９を回転させる。
【００１６】図２（Ａ）はハイブリッド駆動式の自動二輪車の別の形状例の図であり、同図（Ｂ）はその燃料電池用の水素供給装置の構成図である。このハイブリッド駆動車両１は、シート８の下部に車両コントローラ５およびバッテリユニット６を有し、車両コントローラ５の下部に電動モータユニット３が備り、その前方に燃料電池ユニット７が設けられる。シート８の後方の荷台上に、燃料電池ユニット７に電力発生用の水素を供給するための水素供給装置１５が備る。
【００１７】水素供給装置１５は、図２（Ｂ）に示すように、メタノールタンク１３とともに水素ボンベ１６を備え、燃焼用空気を供給するファン１７およびバーナー１８を有し、後述のように、一次燃料を加熱して気化させ触媒を通して水素を得る改質器１９を備えている。
【００１８】図３は、本発明に係るハイブリッド駆動車両の概略構成図である。このハイブリッド駆動車両１には、メインスイッチＳＷ１、シート８、スタンド２０、フットレスト２１、アクセルグリップ２２、ブレーキ２３、表示装置２４、灯火器やウインカ等のランプユニット２５、ユーザ入力装置２６、不揮発性メモリ２７、タイマ２８が備えられ、さらに電動モータユニット３、変速機４、車両コントローラ５、バッテリユニット６及び燃料電池ユニット７が備えられている。
【００１９】メインスイッチＳＷ１からＯＮ／ＯＦＦ信号が車両コントローラ５へ送られ、電動車両が駆動される。またシート８、スタンド２０、フットレスト２１およびブレーキ２３には、それぞれセンサＳ１〜Ｓ４が設けられ、これらのセンサＳ１〜Ｓ４からＯＮ／ＯＦＦ信号が車両コントローラ５へ送られ、それぞれの動作状態が検知される。
【００２０】アクセルグリップ２２は、出力設定手段を構成し、このアクセルグリップ２２にはアクセル開度センサＳ５が設けられ、ユーザのグリップ操作によりアクセル開度センサＳ５からアクセル開度信号が車両コントローラ５へ送られる。アクセル開度に応じて電動モータの制御が行われる。車両コントローラ５は、アクセルグリップ２２により構成される出力設定手段の出力設定値に基づき電動モータの出力を制御する制御手段を構成する。
【００２１】ユーザ入力装置２６からユーザは、種々のデータを車両コントローラ５へ入力でき、例えば車両の運転特性を変更することができる。また不揮発性メモリ２７およびタイマ２８と車両コントローラ５との間でデータ授受が行われ、車両運転停止時にそのときの運転状態情報を不揮発性メモリ２７に記憶し、運転開始時に記憶されている運転状態情報を車両コントローラ５が読み込み制御する。
【００２２】表示装置２４は、車両コントローラ５から表示ＯＮ／ＯＦＦ信号により駆動され、表示装置２４には電動車両の運転状態が表示される。灯火器やウインカ等のランプユニット２５は、ＤＣ／ＤＣ変換器２５ａ、灯火器やウインカ等のランプ２５ｂから構成される。車両コントローラ５からの起動ＯＮ／ＯＦＦ信号によりＤＣ／ＤＣ変換器２５ａを駆動してランプ２５ｂを点灯する。
【００２３】電動モータユニット３には、モータドライバ３０、駆動輪９に連結される電動モータ３１、エンコーダ３２、回生電流センサＳ１１および回生エネルギ制御手段３３が備えられている。車両コントローラ５からのデューティ信号によりモータドライバ３０が電動モータ３１を制御し、この電動モータ３１の出力により駆動輪９が駆動される。電動モータ３１の磁極位置及び回転数をエンコーダ３２が検出する。エンコーダ３２からモータ回転数情報がモータドライバ３０内のメモリに格納され必要に応じて車両コントローラ５へ送られる。電動モータ３１の出力を変速機４により変速して駆動輪９を駆動し、変速機４は車両コントローラ５からの変速命令信号により制御される。電動モータ３１にはモータ電圧センサまたはモータ電流センサＳ７が設けられ、このモータ電圧またはモータ電流の情報はモータドライバ内のメモリに格納され必要に応じて車両コントローラ５へ送られる。
【００２４】バッテリユニット６には、バッテリ６０、バッテリコントローラ６１及びバッテリリレー６２が備えられる。燃料電池ユニット７には、発電手段を構成する燃料電池７０、燃料電池コントローラ７１、逆流防止素子７２および燃料電池リレー７３が備えられる。燃料電池７０の出力電流をバッテリ６０に供給可能とする第１の電力供給路Ｌ１と、バッテリ６０からの出力電流を電動モータ３１に供給可能とする第２の電力供給路Ｌ２とが備えられ、電力調整部８０を介して電力が供給される。
【００２５】バッテリコントローラ６１には、バッテリ６０の充電状態を検知する検知手段が備えられ、この検知手段は、バッテリ温度センサＳ１２、バッテリ電圧センサＳ１３、バッテリ電流センサＳ１４から構成され、これらの情報は、バッテリコントローラ６１内のメモリに格納され必要に応じて車両コントローラ５へ入力される。バッテリリレー６２は、車両コントローラ５からのＯＮ／ＯＦＦ信号により作動して第２の電力供給路Ｌ２からの電力供給を制御する。
【００２６】燃料電池コントローラ７１へ車両コントローラ５から通信データが送られ、これにより燃料電池コントローラ７１が燃料電池７０を制御する。燃料電池コントローラ７１には、燃料電池７０の状態を検知する検知手段が備えられる。この検知手段は、各種温度センサＳ２１、燃料電池電圧センサＳ２２、燃料電池電流センサＳ２３から構成され、これらの情報はこの燃料電池コントローラ７１内のメモリに格納され必要に応じて車両コントローラ５へ入力される。整流ダイオード（逆流防止素子）７２を介して燃料電池コントローラに接続された燃料電池リレー７３は、車両コントローラ５からのＯＮ／ＯＦＦ信号により作動して第１の電力供給路Ｌ１から電力供給を制御する。
【００２７】図４は、本発明の実施の形態に係る燃料電池ユニットの要部構成図である。この実施形態の燃料電池ユニット７は、メタノールタンク１０２、改質装置（リフォーマ）１０３、シフトコンバータ１０４、選択酸化反応器１０５、燃料電池（セル）７０、水分回収熱交換器１０７、水タンク１０８及び燃料電池コントローラ７１から構成されている。燃料電池コントローラ７１は、バルブ、ポンプ、ファン等の各機器及びセンサと接続されている。改質装置１０３、シフトコンバータ１０４、選択酸化反応器１０５、燃料電池７０の各部には温度センサＴｒ，Ｔｂ，Ｔｓ，Ｔｐ，Ｔｃが備えられ、これらの温度検出により各部が燃料電池コントローラ７１（図３）によって適正温度に制御される。
【００２８】改質装置（リフォーマ）１０３には、加熱器（バーナー）１１０、蒸発器１１１、触媒層１１２が備えられている。加熱器１１０には、温度センサＴｂの温度検出によりバーナーポンプ１１３が駆動されてメタノールタンク１０２からメタノールが供給され、またバーナーファン１１４の駆動で空気が供給され、これらの燃焼作用により蒸発器１１１を加熱する。なお、図中二重丸は空気取入れ口を示す。蒸発器１１１には、メタノールポンプ１１５の駆動でメタノールタンク１０２から供給されるメタノールと、水ポンプ１１６の駆動で水タンク１０８から供給される水が混合して供給される。加熱器１１０により蒸発器１１１を加熱してメタノールと水の混合燃料を気化し、この蒸発器１１１で気化した燃料を触媒層１１２に供給する。
【００２９】バーナー１１０にはさらに燃料電池（セル）７０からの剰余（またはバイパスした）水素ガスが配管２０１を通して供給され燃焼する。このバーナー１１０の燃焼熱により、メタノールと水からなる一次燃料（原料）を気化させるとともに触媒層１１２を加熱して触媒層１１２を触媒反応に必要な反応温度に維持する。燃焼ガスおよび反応に寄与しなかった空気は排気通路２０２を通して外部に排出される。
【００３０】触媒層１１２は例えばＣｕ系の触媒からなり、約３００℃の触媒反応温度でメタノールと水の混合気を、以下のように、水素と二酸化炭素に分解する。
【００３１】ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2 ＋ＣＯ2この触媒層１１２において、微量（約１％）の一酸化炭素が発生する。
【００３２】ＣＨ3ＯＨ→２Ｈ2 ＋ＣＯこのＣＯはセル７０内で触媒に吸着して起電力反応を低下させるため、後段側のシフトコンバータ１０４および選択酸化反応器１０５においてその濃度を低下させセル７０内での濃度を１００ｐｐｍ〜数１０ｐｐｍ程度にする。
【００３３】シフトコンバータ１０４内では、反応温度が約２００℃程度で、水による以下の反応、すなわちＣＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2 ＋ＣＯ2の化学反応によりＣＯからＣＯ2に変換させ濃度を約０．１％程度まで低下させる。
【００３４】これをさらに選択酸化反応器１０５内において、白金系触媒を用いて約１２０℃の触媒反応温度で２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2の酸化反応によりＣＯからＣＯ2に化学変化させ、濃度をさらにその１／１０あるいはそれ以下にする。これによりセル７０内でのＣＯ濃度を数１０ｐｐｍ程度に低下させることができる。
【００３５】前記改質装置１０３により、原料を改質して前述のように水素を製造し、得られた水素をシフトコンバータ１０４、選択酸化反応器１０５を介して燃料電池７０に供給する。改質装置１０３とシフトコンバータ１０４との間には、脈動や圧力変動を吸収するためのバッファタンク１１７および切換弁１１７ａ，１１７ｂが設けられ、これらの切換弁１１７ａ，１１７ｂの作動で水素が改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。シフトコンバータ１０４は温度センサＴｓの温度検出により冷却用空気ファン１１８で冷却される。冷却空気は排気通路２０３を通して外部に排出される。
【００３６】シフトコンバータ１０４と選択酸化反応器１０５との間には、バッファタンク１２４及び切換弁１２４ａ，１２４ｂが設けられ、これらの切換弁の作動で水素が改質装置の加熱器１１０に戻される。
【００３７】シフトコンバータ１０４から送られる水素に、反応用空気ポンプ１１９の駆動で供給される空気を混合して選択酸化反応器１０５に供給する。選択酸化反応器１０５は温度センサＴｐの温度検出により冷却用空気ファン１２０で冷却される。冷却空気は排気通路２０４を通して外部に排出される。
【００３８】選択酸化反応器１０５と燃料電池７０との間には、バッファタンク１２１および切換弁１２１ａ，１２１ｂが設けられ、これらの切換弁の作動で水素が改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。
【００３９】前述のシフトコンバータ１０４に対する切換弁１１７ａ，１１７ｂ、選択酸化反応器１０５に対する切換弁１２４ａ，１２４ｂおよび燃料電池７０に対する切換弁１２１ａ，１２１ｂの流量調整により、燃料電池７０に供給される水素の量が調整され、起電力を調整することができる。この場合、酸素は過剰に供給されているため、水素の量により起電力が制御される。
【００４０】このような起電力の調整は、前述の燃料電池ユニット７のセンサＳ２１〜２３のデータおよび他の各種センサからの運転状態の検出データに基づき、車両コントローラ５が必要起電力を演算し、これに基づいて切換弁動作後のセル内の水素量が実際に変化するまでの時間遅れ等を考慮して各切換弁の流量を車両コントローラ５または燃料電池コントローラ７１が演算し、これに基づいて各切換弁のＯＮ／ＯＦＦ制御あるいは開度制御を燃料電池コントローラ７１が行う。この場合、メタノール等の一次燃料の供給量を多くすることにより気化する水素量を増やして起電力を高めることができるが、この場合には、発電に寄与する水素量の増加までに時間遅れが発生する。このような時間遅れはバッテリからの電力によりカバーされる。
【００４１】燃料電池７０には、冷却加湿ポンプ１２２の駆動で水タンク１０８から水が供給され、また温度センサＴｃの温度検出により加圧空気ポンプ１２３の駆動で水分回収熱交換器１０７から空気が供給され、これらの水、空気および水素から燃料電池７０で以下のように発電を行う。
【００４２】燃料電池７０は、冷却および加湿用の水通路２０５が形成されたセル膜（図示しない）の両面側に例えば白金系の多孔質触媒層（図示しない）を設けて電極を形成したものである。一方の電極には、水素通路２０６を通して選択酸化反応器１０５から水素が供給され、他方の電極には酸素通路２０７を通して酸素（空気）が供給される。水素側電極の水素通路２０６からセル膜を通して水素イオンが酸素側電極に移動し、酸素と結合して水が形成される。この水素イオン（＋）の移動に伴う電子（−）の移動により電極間に起電力が発生する。
【００４３】この起電力発生は発熱反応であり、これを冷却するため及び水素イオンを円滑に酸素電極側に移動させるために、水タンク１０８からポンプ１２２により両電極間のセル膜の水通路２０５に水が供給される。水通路２０５を通過して高温となった水は熱交換器１０７で空気と熱交換され水タンク１０８に戻る。水タンク１０８には放熱フィン２０８が設けられ水を冷却する。２０９はオーバーフロー管である。
【００４４】熱交換器１０７には空気が導入される。この空気は高温の水と熱交換され高温空気となって空気ポンプ１２３により酸素通路２０７に供給される。このような高温空気を送り込むことにより、水素イオンとの結合反応が促進され効率よく起電力反応が行われる。このため、この熱交換器１０７への空気取入れ口（図中二重丸で示す）は、前述の高温触媒反応を起こす選択酸化反応器１０５あるいは触媒層１１２の近傍に設けることが望ましい。
【００４５】酸素通路２０７を通過して水素イオンと結合した空気中の酸素は水となって水タンク１０８に回収される。残りの空気（酸素および窒素）は排気通路２１０を通して外部に排出される。
【００４６】このように燃料電池７０で用いられた水および発電により生成した水は、水分回収熱交換器１０７で冷却空気との間で熱交換され水タンク１０８に戻される。また、燃料電池７０で発電のために用いられた水素の余剰分は、バルブ２１１および配管２０１を通して、改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。
【００４７】前述のように、燃料電池ユニット７では、加熱器１１０によって蒸発器１１１を加熱し、この蒸発器１１１で気化した原料を触媒層１１２に供給するようにした改質装置１０３により、原料を改質して水素を製造し、得られた水素をシフトコンバータ１０４および選択酸化反応器１０５を介して燃料電池７０に供給して発電を行う。この場合、選択酸化反応器１０５から得られた水素を前述の図２（Ｂ）に示すように、一旦水素ボンベ１６に貯蔵してもよい。
【００４８】このような燃料電池７０の出力は、前述の図３に示したように、逆流防止素子７２および燃料電池リレー７３を介して電力調整部８０に接続され、この電力調整部８０はバッテリ６０と電動モータ３１とに接続される。
【００４９】図５は、本発明に係るハイブリッド駆動車両の電源制御系のブロック構成図である。車両コントローラ５は、双方向通信ライン２２０，２２１，２２２を介してそれぞれ電動モータユニット３、バッテリユニット６および燃料電池ユニット７に接続される。燃料電池ユニット７は、（＋）側電流ライン２２３ａおよび（−）側電流ライン２２３ｂを介して電動モータユニット３に接続される。（＋）側電流ライン２２３ａ上にはスイッチ２２５が設けられる。このスイッチ２２５は、車両コントローラ５によりＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
【００５０】バッテリユニット６は、（＋）側電流ライン２２４ａおよび（−）側電流ライン２２４ｂを介して電動モータユニット３に接続される。（＋）側電流ライン２２４ａ上にはスイッチ２２６が設けられる。このスイッチ２２６は、車両コントローラ５によりＯＮ／ＯＦＦ駆動される。
【００５１】電動モータユニット３は、電動モータ３１（図３）とともにコントローラ（モータドライバ３０）およびエンコーダやセンサ等をモジュールとして一体化したものである。このような電動モータユニット３は、一体部材として車両に着脱可能である。したがって、双方向通信ライン２２０および電流ライン２２３ａ，２２３ｂ，２２４ａ，２２４ｂはそれぞれカプラ（図示しない）を介して電動モータユニット３のコントローラとなるモータドライバ３０に接続されている。
【００５２】モータドライバ３０はメモリを有し、電動モータユニット３の運転状態、例えば回転数、スロットル開度、走行速度、要求負荷、温度、シフト位置等の検出データが常時書換えられて格納される。
【００５３】バッテリユニット６は、前述の図３に示したようにバッテリ６０とともに、バッテリコントローラ６１やセンサＳ１２〜１４およびリレー６２等をモジュールとして一体化したものである。このバッテリユニット６は、一体部材として車両に着脱可能である。したがって、双方向通信ライン２２１や電流ライン２２４ａ，２２４ｂはカプラ（図示しない）を介してこのバッテリユニット６のバッテリコントローラ６１に接続される。
【００５４】このバッテリコントローラ６１はメモリを有し、このバッテリユニットの温度、電圧、電流等の状態データおよびバッテリ６０の残量データを検出して常時書換えながら格納する。これにより、運転中に車両コントローラとの間で双方向通信によりデータの授受を行って必要な電力を供給するとともに、バッテリ６０を交換した場合に、直ちにその残量を車両コントローラ側で確認することができ、走行可能距離等の演算処理を行うことができる。
【００５５】燃料電池ユニット７は、前述の燃料電池７０やリフォーマ等とともに、燃料電池コントローラ７１およびセンサＳ２１〜２３（図３）やリレー７３等をモジュールとして一体化したものである。この燃料電池ユニット７は、一体部材として車両に着脱可能である。したがって、双方向通信ライン２２２や電流ライン２２３ａ，２２３ｂはカプラ（図示しない）を介してこの燃料電池ユニット７の燃料電池コントローラ７１に接続される。
【００５６】燃料電池コントローラ７１はメモリを有し、この燃料電池ユニット７の温度、電圧、電流等の状態データおよび燃料電池の容量データ（具体的にはメタノールタンクの残量）等の検出データを常時書換えながら格納する。これにより、運転中に車両コントローラとの間で双方向通信によりデータの授受を行って必要な電力を供給するとともに、走行可能距離等の演算処理を行うことができる。
【００５７】なお、図５の実施形態では、ハイブリッド駆動車両を構成する２つの電力供給源として燃料電池およびバッテリを用いたが、２つの燃料電池あるいは２つのバッテリ（二次電池）を用いてもよく、またエンジン式発電機やキャパシタを用いることもできる。また、本発明は車両以外にも船舶その他の装置に適用可能でありる。
【００５８】図６は、本発明に係るハイブリッド駆動車両の制御系のデータ通信の説明図である。車両コントローラ５は、モータドライバ（電動モータのコントローラ）３０、バッテリコントローラ６１および燃料電池コントローラ７１の各々に対し、各コントローラのメモリに蓄積されている各種データの要求信号を発信する。このデータ要求に対し、各コントローラ３０，６１，７１から車両コントローラ５に対し必要なデータを返信する。データの内容としては、温度、電圧、電流、エラー情報、容量等の状態情報、要求出力等の制御情報などが送受信される。
【００５９】この場合、車両コントローラ５は、各コントローラ３０，６１，７１からのデータに基づいて各ユニットに対する最適な駆動量を演算し、この駆動量のデータを運転指令データとして各コントローラ３０，６１，７１に送信して、電動モータユニット３、バッテリユニット６および燃料電池ユニット７を駆動制御することができる。
【００６０】図７は、本発明に係るハイブリッド駆動車両の非走行時の電力供給系の制御フローチャートである。各ステップの動作は以下のとおりである。
【００６１】Ｓ１０１：車両の電源投入用のメインスイッチがＯＦＦか否かを検出して車両の使用終了を判別する。車両使用中（走行中）であれば、走行時の制御プログラムにしたがって、車両コントローラが前述の図６に示したように、モータユニット、燃料電池ユニットおよびバッテリユニットの各コントローラとの間でそれぞれ必要なデータの送受信を行って車両の駆動制御を行う。
【００６２】Ｓ１０１−Ａ：次回使用時刻と現在の残量から、タイマーカウントの設定値を決定する。すなわち、メインスイッチがＯＦＦの場合、タイマーを動作させるとともに、現在の電池容量から放電あるいは充電の必要性を判断し、さらにその放電あるいは充電動作の必要時間を算出し、この必要時間に余裕（例えば、数分ないし数十分）を持たせた時間分、次回使用時刻に先行させて設定時刻とし、メインスイッチＯＦＦの時刻からこの設定時刻までの時間差を設定値として算出する。
【００６３】Ｓ１０２：メインスイッチがＯＦＦの場合、車両コントローラからモータユニット、燃料電池ユニットおよびバッテリユニットの各コントローラに終了信号を送信する。
【００６４】Ｓ１０３：タイマによりメインスイッチがＯＦＦになってからの経過時間をカウントする。
Ｓ１０４：経過時間が所定の設定値（ステップＳ１０１−Ａで算出される値）か否かを判別する。設定値に達してなければ設定値に達するまでカウントを続ける。
【００６５】Ｓ１０５：メインスイッチＯＦＦ後所定の設定時間が経過したら、燃料電池およびバッテリの容量を検出する。この場合、燃料電池についてはメタノールタンクの残量を検出する。
Ｓ１０６：検出したバッテリの容量を所定の設定値Ａと比較する。この設定値Ａは、次回走行開始が支障なくできる必要最小限の容量値に設定する。
【００６６】Ｓ１０７：バッテリの容量が設定値Ａ以下である場合、燃料電池コントローラを介して、燃料電池ユニットを動作させ、バッテリに充電してその容量を設定値Ａより大きくする。
Ｓ１０８：バッテリ容量が所定の設定値Ａより大きい場合、このバッテリ容量を所定の設定値Ｂと比較する。
Ｓ１０９：バッテリ容量が設定値Ｂより大きい場合、バッテリコントローラに対し放電指令を発信して設定値Ｂになるまで放電させる。
Ｓ１１０：バッテリ容量が設定値Ｂ以下（設定値Ａより大）の場合、燃料電池およびバッテリを次回走行開始時のために待機させる。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明においては、モータ、燃料電池およびバッテリ等について、これらをコントローラを含むモジュールユニットとして構成することにより、各モジュールの組立性やメンテナンス性が高まるとともに各モジュールに対応した制御系がモジュールごとに一体化されるため、制御の信頼性が向上し、また制御系を含めて部品交換等に容易に対処することができ、各モジュールの汎用性が高まり部品管理上も有利になる。
【００６８】また、装置全体を制御する装置（車両）コントローラは、前記モータ、バッテリおよび燃料電池等の各モジュールコントローラとの間で双方向にデータの送受信を行うように構成すれば、データの蓄積を各モジュールコントローラ内で行い、必要なときに装置コントローラ側からモジュールコントローラ側へデータ要求を行って必要なデータを受け取ることができ、装置コントローラ側のメモリ構成を簡素化するとともにモジュールごとに同一回線を用いて効率よく制御を行うことができる。
【００６９】さらに、メインスイッチがオンからオフになった後、所定時間経過後に、次回運転のための前記燃料電池やバッテリ等の電力供給源の準備処理を施す構成とすれば、一旦運転を終了してメインスイッチをオフにした後、タイマーに基づいて所定時間経過した後、燃料電池やバッテリの容量が検出され、この容量を通常運転を行うのに必要十分な状態に最適化し、次回の運転が安定して確実に開始され通常運転が続行できる最適な状態で次回運転まで待機することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００１００７６
【氏名又は名称】ヤマハ発動機株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年８月２７日（１９９９．８．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１００２８４
【弁理士】
【氏名又は名称】荒井 潤
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| 【公開番号】 |
特開２００１−６９６１２（Ｐ２００１−６９６１２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年３月１６日（２００１．３．１６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２４０７９１ |
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