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【発明の名称】 燃料電池車両の表示装置
【発明者】 【氏名】近藤 修五
【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会社本田技術研究所内
【要約】 【課題】燃料電池車両において、燃料電池や充放電を行うエネルギーストレージの電気エネルギー収支の管理状況を容易に把握して、燃料電池やエネルギーストレージを常に監視する。

【解決手段】燃料電池車両のメータ類の表示部２１において、モータ出力計２５とキャパシタ容量計２６とを組み合わせて、各々に表示される電力を色分けして表示することを特徴とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 燃料電池及び充放電を行うエネルギーストレージを電源とする発電電動機を動力源として備える燃料電池車両の表示装置において、前記発電電動機の出力計と、前記エネルギーストレージの容量計とを組み合わせたことを特徴とする燃料電池車両の表示装置。
【請求項２】 前記燃料電池の出力と、前記エネルギーストレージの出力とを色分けして表示することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の表示装置。
【請求項３】 回生電力と、前記エネルギーストレージの残容量とを色分けして表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料電池車両の表示装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料電池及び充放電を行うエネルギーストレージを電源とする電動機を動力源として備える燃料電池車両において、その電力運転状況を把握する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境保護を目的として、主として燃料電池を電源とする電動機を動力源として備える燃料電池車両の開発が進められており、また、この燃料電池車両の中には、補助電力として充放電を行うエネルギーストレージを備えたものがある。このエネルギーストレージにより、例えば車両加速時においては電動機に電力を供給して駆動補助することができ、例えば車両減速時においては回生電力を回収することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述した燃料電池車両においては、その性質上、従来の内燃機関を動力源とする車両に比べて騒音や振動が少ないため、動力源の運転状況をドライバが把握しにくいという問題がある。特にエネルギーストレージは、電動機の運転に直接係わっていないため、故障が生じたとしてもすぐに支障をきたさない反面、正常に機能していないまま走行を続けると燃料電池にかかる負荷が大きくなるという問題がある。従って、電気エネルギーの収支の管理状況（エネルギーマネジメント）をドライバに知らしめることは、燃料電池車両にとっては重要なポイントとなる。そこでこの発明では、燃料電池及び充放電を行うエネルギーストレージを電源とする電動機を動力源として備える燃料電池車両において、燃料電池やエネルギーストレージを常に監視して、上記エネルギーマネジメントを容易に把握することができる燃料電池車両の表示装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、燃料電池（例えば実施形態における燃料電池２）及び充放電を行うエネルギーストレージ（例えば実施形態におけるキャパシタ５）を電源とする発電電動機（例えば実施形態におけるモータ１０）を動力源として備える燃料電池車両の表示装置（例えば実施形態におけるメータ装置２０）において、前記発電電動機の出力計（例えば実施形態におけるモータ出力計２５）と、前記エネルギーストレージの容量計（例えば実施形態におけるキャパシタ容量計２６）とを組み合わせたことを特徴とする。このように構成することで、発電電動機の駆動時の出力と、エネルギーストレージの残容量とを連動させて表示することができ、これらをまとめて監視することが可能となる。
【０００５】請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した燃料電池車両の表示装置において、前記燃料電池の出力と、前記エネルギーストレージの出力とを色分けして表示することを特徴とする。このように構成することで、発電電動機の駆動出力の内、燃料電池の電力による出力とエネルギーストレージの電力による出力とが占める割合を区分表示することが可能となる。
【０００６】請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した燃料電池車両の表示装置において、回生電力と、前記エネルギーストレージの残容量とを色分けして表示することを特徴とする。このように構成することで、回生電力とエネルギーストレージの残容量との割合を分かり易く表示することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１は、本発明に係る燃料電池車両のシステムを示す概略構成図である。同図におけるモータ１０（発電電動機）は車両の動力源であり、主として燃料電池２からインバータ回路６を介して電力を供給されて回転駆動力を発生する。キャパシタ５（エネルギーストレージ）は、例えば車両加速時、ＥＣＵ１５に入力される出力要求に相当する電力を燃料電池２が発電するまでの間、燃料電池２と共にモータ１０に電力を供給し、モータ１０を駆動補助する。（以下、キャパシタ５がモータ１０を駆動補助する状況を単に車両加速時と記す）
【０００８】モータ１０は、例えば車両減速時、キャパシタ５の残容量に基づくＥＣＵ１５の判断により、車両の運動エネルギーを電力として回生させる発電機として機能する。キャパシタ５は、モータ１０による回生電力をインバータ回路６を介して回収し、その残容量を規定範囲内に保っている。（以下、キャパシタ５がモータ１０の回生電力を回収する状況を単に減速回生時と記す）
尚、同図において電力経路は実線で示し、検出、信号経路は破線で示す。
【０００９】燃料電池２は、例えば水素と酸素を反応ガスとして用い、これらの電気化学反応により発電する固体高分子型燃料電池として構成されている。また、燃料電池２は、ＡＣ／ＤＣ変換器の機能を有するインバータ回路６を介してモータ１０に接続されると共に、車両の補機３等にも接続されている。尚、燃料電池２が発電する電力を図中矢印Ａ１で示す。
【００１０】キャパシタ５は、モータ１０の始動直後のように燃料電池２が定常運転状態にない時、又は車両加速時、モータ１０に電力を供給して駆動補助するための蓄電装置であり、少容量だが迅速に充放電ができるものである。また、キャパシタ５も燃料電池２と同様に、インバータ回路６を介してモータ１０に接続されている。尚、キャパシタ５から供給される電力を図中矢印Ｂ１で示す。
【００１１】モータ１０は、車両加速時、燃料電池２からの電力（Ａ１）及びキャパシタ５からの電力（Ｂ１）とを加算した電力（図中矢印Ｃ１で示す）をインバータ回路６を介して供給されて回転駆動力を発生し、このモータ１０に連結された図示しない車両駆動軸を駆動させるものである。また、モータ１０は、減速回生時、前記車両駆動軸により図示しない回転軸が回転して回生電力を出力する。その回生電力（図中矢印Ｃ２で示す）は、インバータ回路６を介してキャパシタ５に充電される。尚、キャパシタ５に充電される電力を図中矢印Ｂ２で示し、補機３等に供給される電力を図中矢印Ａ２で示す。
【００１２】ＥＣＵ１５は、燃料電池車両のシステム全体及び各要素部品の運転を制御するものであり、図示しないアクセル等からの出力要求に従い、経路ｃ１を介してインバータ回路６に制御信号を出力している。ＥＣＵ１５には、燃料電池２から発電される電力の電流及び電圧情報が経路ａ１を介して入力され、キャパシタ５から充放電される電力の電流及び電圧情報が経路ｂ１を介して入力されている。そして、このＥＣＵ１５は、経路ｄ１を介して、主にモータ１０の出力、燃料電池２の発電電力、キャパシタ５の充放電電力の表示情報をメータ装置２０に出力している。
【００１３】メータ装置２０は、従来の内燃機関車両に搭載されるメータ装置と同様に、計器類と警告灯等によって様々な車両情報を表示するものである。メータ装置２０の表示部２１は、例えば運転席正面部やインストパネル中央部等、ドライバから確認し易い位置に配置されており、ドライバは、その表示部２１によって車両及び動力源の運転状況等を把握することができる。
【００１４】図２は車両加速時の表示部２１を示す説明図、図３は減速回生時の表示部２１を示す説明図である。各図に示すように、表示部２１は横方向に長い略長丸形状の表示面を有し、その左側部には、外側に凸の弧状のモータ出力計２５（出力計）が配置されている。表示部２１の右側部には、外側上方に凸の弧状の燃料ガス（水素）容量計２８と、外側下方に凸の弧状に並んだ各種警告灯２８とが配置されており、これらの内側にはシフトポジション表示灯２９が配置されている。表示部２１の略中央部には、上部に速度計２２が、下部に走行距離計２３が各々配置されている。そして、これら速度計２２、走行距離計２３の下方であって、モータ出力計２５の下部を水平方向に延長させた位置に、モータ出力計２５と連動してキャパシタ５の残容量を表示するキャパシタ容量計２６（容量計）が配置されている。モータ出力計２５の下部とキャパシタ容量計２６との間には、キャパシタ５の充放電状況を表示するキャパシタ充放電表示灯２７が配置されている。
【００１５】モータ出力計２５は、０点を基準として、右回りにモータ１０の駆動出力を表示する出力表示部２５Ａと、左回りにモータ１０の回生電力を表示する回生電力表示部２５Ｂとを備えている。尚、前記０点は、モータ出力計２５の下部よりに配置されている。ここで、出力表示部２５Ａは、モータ１０の駆動出力の内、燃料電池２の電力による出力を例えば青、キャパシタ５の電力による出力を例えば黄のように色分けして表示できるように構成されている。また、回生電力表示部２５Ｂは、モータ１０の回生電力を例えば橙で表示するように構成されている。
【００１６】キャパシタ容量計２６は、左側（モータ出力計２５側）から右側に向かって延びる棒グラフ状の表示でキャパシタ５の残容量を表示する。ここで、キャパシタ容量計２６は、キャパシタ５の残容量を、例えば黄（出力表示部２５Ａのキャパシタ５の出力表示と同色）と橙（回生電力表示部２５Ｂの回生電力表示と同色）とのように色分けして表示できるように構成されている。
【００１７】キャパシタ充放電表示灯２７は、キャパシタ５の充放電状況を方向で表示する矢印部２７Ａと、キャパシタ５の充放電状況を文字で表示する文字部２７Ｂとを備えている。ここで、矢印部２７Ａは、例えば黄（出力表示部２５Ａのキャパシタ５の出力表示と同色）で右側（キャパシタ容量計２６）から左側（モータ出力計２５）へ向かう矢印形状と、例えば橙（回生電力表示部２５Ｂの回生電力表示と同色）で左側から右側へ向かう矢印形状とを切り替えて表示できるように構成されている。また、文字部２７Ｂは、例えば黄（出力表示部２５Ａのキャパシタ５の出力表示と同色）で駆動補助を示す文字表示（例えばＡＳＳＩＳＴ）と、例えば橙（回生電力表示部２５Ｂの回生電力表示と同色）で充電中を示す文字表示（例えばＣＨＡＲＧＥ）とを切り替えて表示できるように構成されている。
【００１８】次に、作用について説明する。まず、ドライバが図示しないアクセル等を操作することによりＥＣＵ１５に出力要求が入力され、その出力要求に基づくＥＣＵ１５の判断によって、前述した車両加速時となる。車両加速時には、メータ装置２０はＥＣＵ１５から入力される表示情報に基づき、図２に示すように、モータ出力計２５の出力表示部２５Ａに、燃料電池２の電力による出力表示とキャパシタ５の電力による出力表示とを色分けして、具体的には例えば前者を青、後者を黄で区分表示する。
【００１９】また、キャパシタ容量計２６をモータ出力計２５と連動させ、モータ１０の駆動補助に費やしたキャパシタ５の電力相当量をキャパシタ容量計２６の残容量表示から減少させて表示する。
【００２０】更に、キャパシタ充放電表示灯２７をモータ出力計２５と連動させ、矢印部２７Ａがキャパシタ容量計２６からモータ出力計２５へ向かう例えば黄の矢印形状で表示されると共に、文字部２７Ｂが例えば黄の駆動補助を示す文字表示（例えばＡＳＳＩＳＴ）で表示される。
【００２１】上記車両加速時から、燃料電池２が出力要求に相当する電力を発電する状態（定速運転状態とする）になると、キャパシタ５からの電力供給が停止する。この時、モータ出力計２５の出力表示部２５Ａに表示されるモータ１０の駆動出力は全て燃料電池２の電力による出力となり、その表示は全て例えば青で表示される。（図示略）
【００２２】上記定速運転状態から、ドライバがアクセル等の操作を解除すると、燃料電池２からのモータ１０への電力供給が停止し、モータ１０の回転抵抗によって車両駆動軸に制動力が加わり、車両が減速を始める。このような車両減速時に、ＥＣＵ１５の判断によって前述した減速回生時となる。減速回生時には、メータ装置２０はＥＣＵ１５から入力される表示情報に基づき、図３に示すように、モータ出力計２５の回生電力表示部２５Ｂにモータ１０の回生電力を、例えば橙のように、出力表示部２５Ａの表示色と色分けして表示する。尚、出力表示部２５Ａに例えば青で表示される出力は、燃料電池２から補機３等に供給される電力（図１における矢印Ａ２）である。
【００２３】また、キャパシタ容量計２６をモータ出力計２５と連動させ、インバータ回路６を介してキャパシタ５に充電された電力相当量を残容量表示に増加させて表示する。この増加分の表示は、例えば橙のように、キャパシタ容量計２６の残容量表示と色分けして区分表示される。
【００２４】更に、キャパシタ充放電表示灯２７をモータ出力計２５と連動させ、矢印部２７Ａがモータ出力計２５からキャパシタ容量計２６へ向かう例えば橙の矢印形状で表示されると共に、文字部２７Ｂが例えば橙の充電中を示す文字表示（例えばＣＨＡＲＧＥ）で表示される。
【００２５】上記回生充電が完了すると、キャパシタ容量計２６の残容量表示は、その増加分も含めて全て同色（例えば黄）で表示され、残容量が規定範囲内に保たれる。
【００２６】上記実施形態によれば、車両加速時、メータ装置２０のモータ出力表示部２５に表示されるモータ１０の駆動出力が、燃料電池２の電力による出力とキャパシタ５の電力による出力とに色分けして区分表示されると共に、キャパシタ容量計２６の残容量表示が、キャパシタ５の電力による出力表示と連動して、減少して表示されるため、キャパシタ５の電力使用状況と、その電力使用によるキャパシタ５の残容量の変化とをドライバが一目で容易に把握することができる。更に、キャパシタ充放電表示灯２７が、キャパシタ５の残容量表示と同色の矢印及び文字表示によってキャパシタ５の電力使用状況を表示するため、ドライバはキャパシタ５の電力使用状況を容易に認識することができる。
【００２７】また、減速回生時、メータ装置２０の回生電力表示部２５Ｂに表示される回生電力が、出力表示部２５Ａの出力表示と異なる色で表示されると共に、キャパシタ容量計２６の残容量表示が、回生電力表示と連動して、回生時の残容量増加分の表示をキャパシタ５の残容量表示と色分けして区分表示するため、キャパシタ５の充電状況と、充電によるキャパシタ５の残容量の変化とをドライバが一目で容易に把握することができる。更に、キャパシタ充放電表示灯２７が、回生電力表示と同色の矢印及び文字表示によってキャパシタ５の充電状況を表示するため、ドライバはキャパシタ５の充電状況を容易に認識することができる。
【００２８】尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、上記表示部２１の形態は一例であり、車両に応じて変更され得る。また、表示部２１の表示方式としては、フロントガラス上に表示を投影するヘッドアップディスプレイ等、様々な形態が採用可能である。また、上記実施形態における出力表示、回生電力表示、残量表示等の表示色の組み合わせは一例であり、ドライバが識別し易い色分けであればどのような組み合わせを用いても良い。更に、キャパシタ充放電表示灯２７の矢印部２７Ａについては、充放電状況を表現できれば、例えば自動車の方向指示器のような表現方法を用いても良い。また、文字部２７Ｂの文字表現は一例であると共に、前記表現方法との組み合わせは自由である。そして、上記実施形態においては、充放電を行うエネルギーストレージとしてキャパシタを例に説明したが、各種バッテリーを用いても良い。
【００２９】
【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記載した発明によれば、発電電動機の駆動時の出力と、エネルギーストレージの残容量とを連動させて表示することで、これらをまとめて監視することが可能となるため、とりわけエネルギーストレージのエネルギーの変化をドライバが一目で容易に把握できると共に、エネルギーの変化に伴いドライバに運転を調整するよう警告を促す効果がある。
【００３０】請求項２に記載した発明によれば、請求項１に記載した発明の効果に加え、発電電動機の駆動出力の内、燃料電池の電力による出力とエネルギーストレージの電力による出力とが占める割合を区分表示することが可能となるため、とりわけエネルギーストレージのエネルギーの使用状況をドライバが一目で容易に把握できる効果がある。
【００３１】請求項３に記載した発明によれば、請求項１又は請求項２に記載した発明の効果に加え、回生電力とエネルギーストレージの残容量との割合を分かり易く表示することが可能となるため、とりわけエネルギーストレージの回生エネルギーの充電状況をドライバが一目で容易に把握できる効果がある。
【出願人】 【識別番号】０００００５３２６
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【住所又は居所】東京都港区南青山二丁目１番１号
【出願日】 平成１４年１月２３日（２００２．１．２３）
【代理人】 【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外５名）
【公開番号】 特開２００３−２１９５０２（Ｐ２００３−２１９５０２Ａ）
【公開日】 平成１５年７月３１日（２００３．７．３１）
【出願番号】 特願２００２−１４５４６（Ｐ２００２−１４５４６）