JP2001069615A

JP2001069615A - ハイブリッド駆動装置

Info

Publication number: JP2001069615A
Application number: JP24649399A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Yamada; 稔明山田; Mikio Saito; 幹夫斉藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ハイブリッド駆動の２つの電源のいずれかに
異常が検出された場合、速やかにその電源の使用を中止
して異常状態の進行を防止して直ちに異常に対処すると
ともに、他方の電源により運転を続行して支障なく動力
源の駆動制御を行うことができるハイブリッド駆動装置
を提供する。【解決手段】装置駆動用の動力源３の電源として第１
および第２の電力供給源６，７を有し、前記第１および
第２の電力供給源はそれぞれスイッチ手段２２６，２２
５を介して前記動力源と接続され、運転状態に応じて装
置を運転制御する装置コントローラ５を備えたハイブリ
ッド駆動装置において、前記第１、第２の電力供給源
は、それぞれコントローラを有し、各コントローラは、
その電力供給源の異常を検出するとともにその異常検出
データを保存し、前記装置コントローラは、各電力供給
源のコントローラとの間で双方向通信を行ってデータま
たは指令を送受信し、前記異常検出データを受信したと
きに、その電力供給源を前記スイッチ手段を介して前記
動力源から遮断させる。

Description

【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】このようなバッテリや燃料電池の２つの電
源を用いて車両を駆動する場合、両電源が正常に動作し
ている状態で、車両コントローラは各電源の容量や燃料
の残量のデータから走行可能距離等を算出し、目的地ま
での確実な走行を確認しながら走行中に両電源を有効に
使用し、また燃料電池による出力応答遅れ等に対しバッ
テリで補足して加速時等に対処する等の電源の使い分け
を行って、常に安定した走行ができるように各電源のコ
ントローラを介して電源の駆動制御を行う。

【０００５】しかしながら、バッテリや燃料電池に異常
が発生した場合、その電源をそのまま使用し続ければそ
の電源コントローラからのデータに基づく駆動制御が遂
行できなくなり、安定走行に支障を来すとともに、異常
に対する対処が遅れて異常状態がさらに大きく進行し、
他の部分へダメージを与えるおそれもある。

【０００６】本発明は上記の点を考慮したものであっ
て、ハイブリッド駆動の２つの電源のいずれかに異常が
検出された場合、速やかにその電源の使用を中止して異
常状態の進行を防止して直ちに異常に対処するととも
に、他方の電源により運転を続行して支障なく動力源の
駆動制御を行うことができるハイブリッド駆動装置の提
供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、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、前記第１および第２の
電力供給源はそれぞれスイッチ手段を介して前記動力源
と接続され、運転状態に応じて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、
前記第１、第２の電力供給源は、それぞれコントローラ
を有し、各コントローラは、その電力供給源の異常を検
出するとともにその異常検出データを保存し、前記装置
コントローラは、各電力供給源のコントローラとの間で
双方向通信を行ってデータまたは指令を送受信し、前記
異常検出データを受信したときに、その電力供給源を前
記スイッチ手段を介して前記動力源から遮断することを
特徴とするハイブリッド駆動装置を提供する。

【０００８】この構成によれば、装置全体を駆動制御す
る装置コントローラが各電力供給源のコントローラとの
間でデータ通信を行い、いずれかの電力供給源に異常が
発生してこれをそのコントローラが検出したとき、その
異常検出データが装置コントローラに送られると、装置
コントローラは、その異常がどの電力供給源であるかを
判別してその異常があった電力供給源をリレー等のスイ
ッチ手段を介して動力源から遮断する。これにより、異
常が発生した電源の使用を速やかに停止して他方の電源
により運転を続けながら異常に対応した処置を施してダ
メージを最小限に抑えることができる。

【０００９】電力供給源の異常は、各電力供給源の温度
や電流あるいは電圧等を検出することにより、これらの
値が正常な範囲を越えたときに異常であると判別して異
常が検出される。このような異常状態が検出されると、
その異常検出データはその電源のコントローラに保存さ
れるとともに装置コントローラからの要求により電源の
コントローラから装置コントローラに送られる。

【００１０】好ましい構成例では、前記各電力供給源の
コントローラは、その電力供給源の異常が検出されたと
きに、前記装置コントローラに対しその電力供給源の放
電停止の要求信号を送信し、前記装置コントローラは、
この放電停止の要求信号を受信したときに、その電力供
給源を前記スイッチ手段を介して前記動力源から遮断す
ることを特徴としている。

【００１１】この構成によれば、各電力供給源のコント
ローラは、その電源に異常が検出された場合、その電源
の使用を停止するための放電停止要求の信号を装置コン
トローラに送信する。この放電停止要求信号を受信した
装置コントローラは、その信号がどの電源からの信号で
あるかを判別し、その電源をスイッチ手段を介して動力
源から遮断する。これにより、電源の異常発生時に、各
電源のコントローラと装置コントローラとの間のデータ
通信手段を利用して、異常のあった電源の側から電源の
使用停止指令を要求することができ、さらに速やかに異
常状態に対処することができる。なお、この放電停止要
求信号は、異常検出データそのものであってもよい。こ
の場合、異常が検出されると、その検出信号が装置コン
トローラに送られ、これに応じて装置コントローラがそ
の異常電源を遮断する。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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２
３、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。

【００１８】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からシートへの着座
／離座、スタンドの使用／負使用、フットレストへの足
乗せ／離脱、ブレーキＯＮ／ＯＦＦに対応するそれぞれ
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。

【００１９】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にはアクセル位置セ
ンサＳ５が設けられ、ユーザのグリップ操作によりアク
セル位置センサＳ５からアクセル位置信号が車両コント
ローラ５へ送られる。アクセル位置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。

【００２０】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。

【００２１】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Ｄ
Ｃ／ＤＣ変換器２５ａを駆動してランプ２５ｂを点灯す
る。

【００２２】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および回生電流センサＳ１１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バ
ッテリ６０からモータドライバ３０を通って電動モータ
３１へ流れる電流量を制御し、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
はモータ電流センサＳ７が設けられ、このモータ電流の
情報は車両コントローラ５へ送られる。

【００２３】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。

【００２４】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
への電力供給を制御する。

【００２５】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Ｏ
Ｎ／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。

【００２６】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１０
４、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。

【００２７】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。

【００２８】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１
１０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２
０２を通して外部に排出される。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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１
２４ａ，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。

【００３６】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２０
４を通して外部に排出される。

【００３７】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。

【００３８】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、出力を調整す
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、水素の量により出力が制御される。

【００３９】このような出力の調整は、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が必要出力を演算し、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。

【００４０】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。

【００４１】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２
０６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。

【００４２】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１
０８には放熱フィン２０８が設けられ水を冷却する。２
０９はオーバーフロー管である。

【００４３】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。

【００４４】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２１
０を通して外部に排出される。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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から、そ
れぞれに連結される（＋）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。

【００５０】電動モータユニット３は、電動モータ３１
（図３）とともにモータドライバ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２
２０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と車両コントローラ５の間を接続して
いる。

【００５１】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は車両コントローラ５に送ら
れ、車両コントローラ内のメモリに常時書換えられて格
納される。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】燃料電池ユニット７は、前述の燃料電池７
０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２２３
ａ，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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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、電動モータユニット３（エンコーダ３２およ
びその他のセンサ群）、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、電動モータユニット
３のセンサ群及び各コントローラ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。

【００５８】この場合、車両コントローラ５は、電動モ
ータユニット３のセンサ群および各コントローラ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
としてモータドライバ３０及び各コントローラ６１，７
１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。

【００５９】このような双方向のデータ通信において、
本発明では、バッテリユニット６あるいは燃料電池ユニ
ット７に異常が発生した場合に、その異常をバッテリコ
ントローラ６１あるいは燃料電池コントローラ７１が検
出して、その異常検出データが車両コントローラ５に送
信される。これに応じて、車両コントローラ５は、その
異常がバッテリユニット６か燃料電池ユニット７かを判
別して、異常が検出された電源のスイッチ２２５あるい
は２２６（図５）を遮断してその異常電源からモータへ
の電力供給を停止する。このスイッチ２２５，２２６は
それぞれ、図３に示した燃料電池リレー７３およびバッ
テリリレー６２に対応する。

【００６０】バッテリユニット６の異常は、バッテリ温
度センサＳ１２、バッテリ電圧センサＳ１３およびバッ
テリ電流センサＳ１４のいずれかの検出値が通常取り得
る値の範囲を越えて過大あるいは過小である場合に異常
と判定し、これを異常検出データとしてバッテリコント
ローラ６１のメモリに格納する。

【００６１】同様に、燃料電池ユニット７の異常は、温
度センサＳ２１、燃料電池電圧センサＳ２２および燃料
電池電流センサＳ２３のいずれかの検出値が通常取り得
る値の範囲を越えて過大あるいは過小である場合に異常
と判定し、これを異常検出データとして燃料電池コント
ローラ７１のメモリに格納する。

【００６２】車両コントローラ５は、常時各コントロー
ラ６１，７１に異常検出データを含むデータ要求を行
い、異常がある場合にはそのデータが車両コントローラ
５に返信される。この異常検出データを受信すると、前
述のようにその電源とモータとの接続が遮断される。

【００６３】異常を検出した場合、これを検出したバッ
テリコントローラ６１あるいは燃料電池コントローラ７
１が、バッテリあるいは燃料電池の使用を停止するため
に、車両コントローラ５に対し異常状態のバッテリある
いは燃料電池の放電を停止するための放電停止の要求信
号を送信してもよい。この放電停止要求を受けた車両コ
ントローラ５は、放電停止すべき電源がバッテリか又は
燃料電池かを判別して、異常があった電源のスイッチ２
２５または２２６を遮断してその電源の使用を停止す
る。

【００６４】このような異常検出データの双方向のやり
取りにより、電源異常発生時に異常に対し速やかに対処
することができる。この場合、センサ自体の故障により
電源異常として検出された場合に対しても異常状態とし
て対応することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、異常が発生した電源の使用を速やかに停止して他方
の電源により運転を続けながら異常に対応した処置を施
してダメージを最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッド駆動
車両の外観図。

【図２】本発明の別の実施の形態に係るハイブリッド
駆動車両の構成図。

【図３】本発明の実施の形態に係るハイブリッド駆動
車両の制御系の構成図。

【図４】本発明に係る燃料電池ユニットの要部構成
図。

【図５】本発明に係るハイブリッド駆動車両の電源制
御系の構成図。

【図６】本発明に係るハイブリッド駆動車両の制御系
の説明図。

【符号の説明】

１：ハイブリッド駆動車両、２：ハイブリッド駆動装
置、３：電動モータユニット、４：変速機、５：車両コ
ントローラ、６：バッテリユニット、７：燃料電池ユニ
ット、８：シート、９：駆動輪、１１：操向輪、１２：
フロントフォーク、１３：メタノールタンク、１４：燃
料注入キャップ、１５：水素供給装置、１６：水素ボン
ベ、１７：ファン、１８：バーナー、１９：改質器、２
０：スタンド、２１：フットレスト、２２：アクセルグ
リップ、２３：ブレーキ、２４：表示装置、２５：ラン
プユニット、２６：ユーザ入力装置、２７：不揮発性メ
モリ、２８：タイマー、３０：モータドライバ、３１：
電動モータ、３２：エンコーダ、６０：バッテリ、６
１：バッテリコントローラ、６２：バッテリリレー、７
０：燃料電池、７１：燃料電池コントローラ、７２：逆
流防止素子、７３：燃料電池リレー、８０：電力調整
部、１０２：メタノールタンク、１０３：改質装置、１
０４：シフトコンバータ、１０５：選択酸化反応器、１
０７：水分回収熱交換器、１０８：水タンク、１１０：
加熱器、１１１：蒸発器、１１２：触媒層、１１３：バ
ーナーポンプ、１１４：バーナーファン、１１５：メタ
ノールポンプ、１１６：水ポンプ、１１７：バッファタ
ンク、１１８：冷却用空気ファン、１１９：空気ポン
プ、１２０：冷却用空気ファン、１２１：バッファタン
ク、１２２：冷却加湿ポンプ、１２３：加圧空気ポン
プ、１２４：バッファタンク、２２０，２２１，２２
２：双方向通信ライン、２２３ａ，２２３ｂ，２２４
ａ，２２４ｂ：電流ライン、２２５，２２６：スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5G003 BA02 DA02 DA18 FA06 5H115 PC06 PG04 PI11 PI16 PI18 PI22 PI29 PO02 PO06 PU01 PV02 QE10 QI04 QN03 RB08 RB22 SE04 SE06 SE08 TB01 TI02 TI05 TI06 TI10 TO12 TO21 TO23 TO30 UB05 UI14 UI23

Claims

【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、前記第１および第２の電力供給源はそれぞれスイッチ手
段を介して前記動力源と接続され、運転状態に応じて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、前記第１、第２の電力供給源は、それぞれコントローラ
を有し、各コントローラは、その電力供給源の異常を検出すると
ともにその異常検出データを保存し、前記装置コントローラは、各電力供給源のコントローラ
との間で双方向通信を行ってデータまたは指令を送受信
し、前記異常検出データを受信したときに、その電力供
給源を前記スイッチ手段を介して前記動力源から遮断す
ることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
【請求項２】前記各電力供給源のコントローラは、その
電力供給源の異常が検出されたときに、前記装置コント
ローラに対しその電力供給源の放電停止の要求信号を送
信し、前記装置コントローラは、この放電停止の要求信号を受
信したときに、その電力供給源を前記スイッチ手段を介
して前記動力源から遮断する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。