JP2003023706A

JP2003023706A - 電気自動車

Info

Publication number: JP2003023706A
Application number: JP2001204680A
Authority: JP
Inventors: Tetsushi Matsushita; 徹志松下; Junichi Miyake; 淳一三宅; Toshiki Shinkai; 敏樹新開
Original assignee: Toshiba Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】外部負荷回路に接続される電気機器の負荷容
量が増加しても電気自動車の自重を重くすることなく、
誤操作対策された電気自動車を提供すること。【解決手段】陽極および陰極に供給される燃料ガス流
量に応じた直流電圧を出力する燃料電池６を電気自動車
１に積載し、前記直流電圧をインバータ回路２７に入力
して交流電力を発生させ、この交流電力により交流モー
タ３を回転させて電気自動車１を走行させ、交流モータ
３にかかる負荷の増減を補償するように燃料電池６への
燃料ガス量を制御するサーボドライバ４を有する電気自
動車１であって、電気自動車１の停止時に前記燃料電池
６を動作させて外部負荷回路７に供給するように切換え
て使用し、外部負荷回路７の負荷の増減を補償するよう
に前記サーボドライバ４により制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭や日常生活に
使用している電気機器用の交流電源も備えた電気自動車
に関する。

【０００２】

【従来の技術】地球環境汚染防止の観点から電気自動車
の早期実用化が要求されている。電気自動車はエンジン
の代わりに電動機を設け、この電動機を自動車に積載し
た電池により回転させて走行するようにしたものであ
る。電池としては、発電効率が改善され、燃料をコンパ
クトに貯蔵できる燃料電池の利用が注目されている。

【０００３】燃料電池用燃料の貯蔵には、ガソリン、メ
タノール、水素ガスなどを燃料タンクに貯蔵する方法
と、水素吸蔵合金に貯蔵する方法又は圧縮した水素を貯
蔵する方法などがある。燃料電池は燃料ガスとして水素
ガスと酸素とを化学反応させて、直流電力を出力する電
池である。

【０００４】電気自動車は直流電力により直流電動機を
回転させ、この回転軸に連結された車輪を回転させて、
自動車を走行させるタイプと、直流電力をインバータ回
路により交流電力に変換して交流電動機を回転させ、こ
の回転軸に連結された車輪を回転させて、自動車を走行
させるタイプがある。最近では発電エネルギの利用効率
の面や電動機用ブラシの性能などから交流電動機を利用
する方法が主流とされている。

【０００５】電気自動車の速度やトルクの出力の制御
は、水素ガス及び空気などの燃料ガスの燃料電池への供
給量を自動車のアクセルからの信号により制御すること
により行なわれる。すなわち、図６、７に示ように電気
自動車７１は燃料電池７２から出力される直流電圧をパ
ワーコントロールユニット７３で交流電圧に変換して交
流サーボモータ７４を回転させ、この交流サーボモータ
７４の回転軸に連結された電気自動車７１の車輪７５を
回転駆動させて走行される構成である。

【０００６】電気自動車７１の始動、加速、減速などの
走行速度制御は、パワーコントロールユニット７３にお
いて電気自動車７１のアクセル信号から燃料ガスの供給
量を制御する信号を出力し、燃料電池７２の出力応答特
性の遅延を補償するように二次電池７６からの電力を供
給し、燃料電池７２の出力電力が追従するように行って
いる。

【０００７】燃料電池７２の燃料は、燃料タンク７８か
らガソリン又はエタノールを燃料改質器７９に供給して
生成された水素ガスである。水素ガスは燃料電池７２の
陰極に供給される。燃料電池７２の陽極には、空気８０
をコンプレッサ８１により圧縮した酸素ガスが供給され
る。

【０００８】パワーコントロールユニット７３による始
動、加速、減速などの走行速度制御には、次の理由によ
り二次電池７６などの補助エネルギが有効である。即
ち、燃料電池７２の特性として、水素ガスおよび空気な
どの燃料ガス供給量を増加制御したのち、燃料電池７２
出力の直流電力が増加されるまでの応答期間は、ガソリ
ンエンジンの回転数上昇時間等と比較して長い時間が必
要である。この応答時間の遅れを改善するために補助電
力源として二次電池７６を接続して、アクセル操作によ
る時間遅れを改善させている。さらに、アクセル操作に
よる応答特性を改善する効果は、水素ガスおよび空気の
燃料を加圧して燃料電池７２に供給することも効果があ
る。

【０００９】他の操作系の従来例を図７に示す。アクセ
ル操作は燃料電池７２の陰極および陽極への水素ガスと
空気の供給量を制御することである。水素ガスおよび空
気の供給量を増加制御することは、燃料電池７２の出力
の直流電力を増し、パルス幅変調器（以下ＰＷＭと略
す）８３と電力増幅器８４からなるインバータ回路８５
の出力に高周波数、高電圧を発生させる。この高周波
数、高電圧は交流モータ８６を高速、高トルク回転させ
る。

【００１０】速度信号合成部８８は交流モータ８６に取
り付けられたレゾルバ又はエンコーダ８７からの回転速
度信号と、アクセルからの速度指令信号との偏差をと
る。トルク信号合成部８９は交流モ−タ８６のロータの
ポール位置信号と速度信号合成部８８の出力波形信号よ
りトルク指令を演算する。

【００１１】また、上記ポール位置信号と速度信号合成
部８８出力波形信号に差がある場合は、交流モータ８６
の電流値の増減を行うための出力電圧指令となる。ＰＷ
Ｍ８３はトルク信号合成部８９からの信号により直流電
圧をチョップして指令値に応じた交流電圧と周波数を取
り出すようパルス幅変調を行う。電力増幅器８４は燃料
電池７２が出力した直流電圧値に応じた周波数をＰＷＭ
８３で発信し、この発信出力を増幅する。上記速度信号
合成部８８、トルク信号合成部８９、ＰＷＭ８３、電力
増幅器８４はサーボドライバ９０を構成する。このサー
ボドライバ９０は特開平５−２９２７８１号公報に記載
されている。

【００１２】サーボドライバ９０は、アクセルからの速
度指令とそのときの交流モータ８６にかかる負荷（トル
ク）によって周波数および出力電圧を変更する可変電圧
可変周波数制御を行う。

【００１３】図８は図６の他の従来例で燃料電池７２用
燃料の貯蔵手段として水素吸蔵合金９１を使用した場合
の従来例である。

【００１４】従来の電気自動車に積載された燃料電池が
生成するエネルギーの利用度は、低くさらに利用度改善
の要求がある。この要求を解決する手段として、特開平
８−２７３６８０号公報には、電気自動車の停車中、燃
料電池を稼動させて家庭や野外での電気機器用電源とし
て利用するシステムが発表されている。しかしながら、
このシステムは、電気自動車の制御系とは別に外部回路
用制御系を設けて電気機器の負荷を調整するものである
ため電気自動車の自重を重くするものであった。さら
に、燃料電池の特徴の一つに静粛さがあるため、誤操作
で燃料電池を操作させた状態にしても気が付かず電気自
動車を離れると燃料を浪費させてしまうという課題があ
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
提案されている電気自動車は、電気自動車の自重が重
く、誤操作に対する対策の無いシステムであった。電気
自動車の自重を軽くした、誤操作対策された電気自動車
の開発が求められていた。

【００１６】本発明は、かかる従来の問題を解決すべく
なされたもので、外部負荷回路に接続される電気機器に
電力を供給する目的で電気自動車の自重を重くすること
なく、構成することが可能で、誤操作対策された電気自
動車を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、次の構成からなる電気自動車を提供するものであ
る。

【００１８】すなわち、請求項１の電気自動車は、陽極
および陰極に供給される燃料ガス流量に応じた直流電力
を出力する燃料電池と、前記直流電力の入力により交流
電力を出力するインバータ回路と、前記交流電力を自動
車走行用回路と外部負荷回路への電力供給用回路とに切
換えて供給する切換え手段と、前記電力供給用回路に接
続された商用電源として使用するためのコネクタを備え
た電気自動車において、前記切換え手段による自動車の
走行時には前記インバータ回路により周波数および電圧
を可変して制御し、外部負荷回路への電力供給時には前
記インバータ回路により商用の周波数および電圧にし電
流を可変して制御する制御手段と、前記自動車の走行又
は外部負荷回路の負荷の変化を検出して前記燃料ガス供
給量を制御する燃料ガス供給量制御手段とを具備してな
ることを特徴とする。

【００１９】請求項１の発明によれば、電気自動車の制
御系を外部負荷回路に切換えたときの交流電力安定供給
のための制御系として使用するので、電気自動車の自重
を増加させることなく、燃料電池の利用度を改善でき
る。

【００２０】請求項２の電気自動車は請求項１記載の電
気自動車において、前記燃料電池の補助電源として前記
燃料電池に並列接続された二次電池をアクセルの急激な
変化時又は前記外部負荷回路の急激な変化時に前記二次
電池から直流電圧を供給するようにしたことを特徴とす
る。

【００２１】請求項２の発明によれば、燃料電池の出力
制御は、燃料ガス流量により行うため応答特性が、かな
り遅延するが、二次電池により急激な速度制御を実行す
るためガソリンエンジンと同様な加速、減速制御が可能
である。

【００２２】請求項３の電気自動車は請求項１又は２記
載の電気自動車において、前記インバータ回路出力電流
を監視して前記自動車の加速、減速時および前記外部負
荷回路の負荷の変化時に、出力電流が所定値になるよう
に前記インバータ回路を制御することを特徴とする。

【００２３】請求項４の電気自動車は請求項１、２又は
３記載の電気自動車において、前記自動車の加速、減速
走行時および前記外部負荷回路の負荷の変化時の制御
は、前記インバータ回路に出力電流を検知する電流セン
サを接続して、前記電流センサによる検出値が所定値に
なるように制御することを特徴とする。

【００２４】請求項３、４の発明によれば、電気自動車
の速度とトルク調整を可変周波数、可変交流電圧による
制御を可能にし、外部負荷回路の制御は一定周波数、一
定交流電圧、可変交流電流の連続的で滑らかに調整する
ことができる。

【００２５】請求項５の電気自動車は、陽極および陰極
に供給される燃料ガス流量に応じた直流電力を出力する
燃料電池と、前記直流電力を交流電力に変換する変換手
段と、前記交流電力により自動車の車輪を回転させる自
動車駆動系と、前記交流電力の自動車駆動系への供給を
停止し外部負荷回路に供給するように制御する切換え手
段とを具備してなる電気自動車において、前記自動車駆
動系および外部負荷回路電力供給系の始動、停止制御ス
イッチとしてそれぞれ専用のスイッチ回路を設け、これ
ら専用のスイッチ回路を同一の操作キーにより操作する
ようにしたことを特徴とする。

【００２６】請求項５の発明によれば、電気自動車と外
部負荷回路用電源の始動スイッチを夫々独立して設置し
たので、誤操作による燃料ガスの浪費を回避することが
できる。

【００２７】請求項６の電気自動車は請求項１、３、
４、又は５記載の電気自動車において、前記外部負荷回
路電力供給系の始動制御スイッチをオン状態に制御した
とき、視覚表示、音表示の少なくとも一方で前記オン状
態の表示をすることを特徴とする。

【００２８】請求項６の発明によれば、外部負荷回路を
始動させたとき、表示するようにしたので、誤操作によ
り外部負荷回路を始動させても視覚表示例えば発光表示
や、音表示により確認することができ、燃料ガスの浪費
を回避することができる。

【００２９】請求項７の電気自動車は請求項１、３、４
又は５記載の電気自動車において、前記自動車駆動系お
よび外部負荷回路電力供給系の始動は、互いに自動車駆
動系および外部負荷回路電力供給系の一方が動作停止状
態で行われることを特徴とする。

【００３０】請求項７の発明によれば、自動車駆動系お
よび外部負荷回路の一方のみが動作するようにしたの
で、自動車駆動系は可変周波数、可変交流電圧による制
御をすることができ、外部負荷回路の駆動制御は一定周
波数、一定交流電圧による制御をすることができる。

【００３１】請求項８の電気自動車は請求項１又は５記
載の電気自動車において、前記外部負荷回路電力供給系
から家庭の屋内配線への接続は系統とは独立に接続する
ことを特徴とする。

【００３２】請求項８の発明によれば、電力会社の規定
に違反することなく、電気自動車の交流電力を利用する
ことができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の電気自動車の実施
形態を図１を参照して説明する。この実施形態は電気自
動車の加速、減速制御を周波数および交流電圧を変化さ
せて行い、外部負荷回路への安定な電力供給制御を一定
の周波数および交流電圧にし、電流を変化させて負荷容
量の変動に対応させるように制御したもので、電気自動
車の加速、減速制御と外部負荷回路への安定な電力供給
制御は、同一制御回路を使用して行うものである。同一
制御回路の使用は電気自動車の自重を軽量にし、配線数
を少なくして信頼性を向上させるものである。以下具体
的に説明する。

【００３４】電気自動車１は車輪２と、車輪２を回転さ
せる交流モータ３と、交流電動機例えば交流モータ３を
制御するサーボドライバ４と、サーボドライバ４の入力
設定回路５と、燃料電池６と、外部負荷回路７などが自
動車に積載されたものである。

【００３５】入力設定回路５には電気自動車１を始動、
加速、減速制御信号を出力する速度指令回路１０と、外
部負荷回路７に交流電力を供給するとき周波数信号を出
力する発振器１１が設けられ、速度指令回路１０の出力
端子は２回路を切換える第１のスイッチ回路１２の一方
の被選択端子（電気自動車１駆動時の端子）に接続さ
れ、発振器１１の出力端子は第５のスイッチ回路３５の
選択端子に接続されている。

【００３６】速度指令回路１０はたとえば自動車のアク
セルに相当するもので足踏みペダルにより形成される。
足踏みペダルの踏み込み量は、アクセル量に相当する出
力信号を出力する。発信器１１は予め定められた周波数
例えば５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、中間値５５Ｈｚの３相交流
電圧波形を出力する回路である。

【００３７】燃料電池６の陰極には、水素ガスを供給す
るための水素ガス供給管１４が接続され、水素ガス供給
管１４の水素ガス流路には絞り弁１５が接続され、陽極
には空気を供給するための空気供給管１６が接続され、
空気供給管１６の空気流路には絞り弁１７が接続されて
いる。絞り弁１５、１７は電気的制御により開度が調整
される機構になっている。燃料電池６は陽極および陰極
に供給される燃料ガス流量に比例して直流電力を出力す
る性能を有する。即ち、燃料電池６は燃料ガス流量を変
化させると、出力の直流電力が変化する。

【００３８】水素ガス供給管１４の端部には水素ガスタ
ンク１８が接続され、空気供給管１６の端部には空気供
給源１９が接続されている。水素ガスは水素吸蔵合金、
圧縮水素、液体水素の形で貯蔵することもできる。水素
ガスおよび空気などの燃料ガスは、加圧して供給する
と、電気自動車１および外部負荷回路７の負荷の増減変
化に対して応答特性を改善できる。

【００３９】絞り弁１５、１７は燃料ガス流量を変化さ
せたとき、予め定められた差圧比で水素ガス量と空気量
が予め定められた差圧に調整されるように制御される。
各絞り弁１５、１７の流量調整端子２０、２１は２回路
を切換える第２のスイッチ回路２２の選択端子に接続さ
れている。第２のスイッチ回路２２の、一方の被選択端
子（電気自動車駆動時の端子）は入力設定回路５の第１
のスイッチ回路１２選択端子に接続され、他方の被選択
端子（外部負荷回路７駆動時の端子）はサーボドライバ
４に接続されている。

【００４０】外部負荷回路７は電気自動車１を駆動する
交流モータ３の回転が停止した状態で、選択される回路
で、電気自動車１の室外例えば家庭のエアコン、ヒー
タ、ＴＶなど多数の電気機器の接続された屋内配線や野
外仮設用電気機器電源などとして利用される。

【００４１】サーボドライバ４は電気自動車１の加速、
減速制御と外部負荷回路７への安定な電力供給制御を行
う回路で、第１のスイッチ回路１２の選択端子に接続さ
れた速度信号合成部２５と、速度信号合成部２５の出力
回路に接続されたトルク信号合成部２６と、トルク信号
合成部２６の出力回路に接続されたインバータ回路２７
とからなる。サーボドライバ４は、アクセルからの速度
指令とそのときの交流モータ３にかかる負荷（トルク）
に対応するように周波数および出力交流電圧を増減制御
する可変交流電圧可変周波数制御を行う。

【００４２】トルク信号合成部２５には第５のスイッチ
回路３５の被選択端子に３相交流を発信する発振器１１
を接続する。

【００４３】インバータ回路２７は燃料電池６出力の直
流電圧値に応じた周波数の交流電力を発信するＰＷＭ２
８と、ＰＷＭ２８出力回路に接続された電力増幅器２９
とからなる。電気自動車１として駆動するときは、例え
ば３相の交流電力を出力する。外部負荷回路７用として
駆動するときは、周波数と電圧は一定の例えば商用周波
数５０Ｈｚで３相の交流電圧２００ｖを出力する。

【００４４】インバータ回路２７の出力回路には電流検
出回路３１が接続され、電流検出回路３１の出力回路に
は２回路切換えの第３のスイッチ回路３２の選択端子が
接続されている。第３のスイッチ回路３２の一方の被選
択端子（電気自動車１駆動時の端子）には交流モータ３
が接続され、他方の被選択端子（外部負荷回路７駆動時
の端子）には外部負荷回路７が接続されている。

【００４５】交流モータ３は例えばブラシレスサーボモ
ータである。この３相交流モータ３の回転は、回転軸に
連係して設けられた電気自動車１の車輪２を回転させ
る。交流モータ３の回転情報はレゾルバ又はエンコーダ
３３例えばエンコーダにより回転速度を電気信号に変換
して出力された情報で、交流モータ３の速度信号とロー
タのポール信号が含まれている。

【００４６】レゾルバ又はエンコーダ３３の出力回路
は、２回路切換え第４のスイッチ回路３４の一方の被選
択端子（電気自動車駆動時の端子）に接続され、第４の
スイッチ回路３４の他方の被選択端子（外部負荷回路７
駆動時の端子）は零電位回路に接続されている。第４の
スイッチ回路３４の選択端子は速度信号合成部２５およ
びトルク信号合成部２６の入力回路に接続されている。
即ち、レゾルバ又はエンコーダ３３が検出した回転情報
の速度信号は、速度信号合成部２５にフィードバック
し、角度信号はトルク信号合成部２６にフィードバック
するフィードバック回路である。この燃料電池６の発電
出力の電圧制御は、可変電圧、可変周波数による制御と
なる。

【００４７】電流検出回路３１の出力は、電気自動車１
として制御するとき、トルク信号合成部２６のみにフィ
ードバックし、外部負荷回路７用として制御するとき、
トルク信号合成部２６および第２のスイッチ回路２２の
被選択端子（電気自動車駆動時の端子）を介して燃料ガ
ス供給量を制御する絞り弁１５、１７に接続されてい
る。第１、２、３、４のスイッチ回路１２、２２、３
２、３４は４回路を連動して同時に切換える４連のスイ
ッチにより形成する。外部負荷回路７は移動用電源とし
て利用され、災害時の非常用、郊外でのレジャー用電源
として利用される。

【００４８】次に、このような電気自動車１の駆動方
法、外部負荷回路７への電力供給方法について説明す
る。この実施例は、電気自動車１の制御系を外部負荷回
路７への電力供給時にも使用することである。電気自動
車１の制御は可変周波数、可変電圧による制御であり、
外部負荷回路７への電力供給方法は一定周波数、一定電
圧の制御である。

【００４９】先ず、電気自動車１の駆動方法は次の通り
である。第１、２、３、４、５のスイッチ回路１２、２
２、３２、３４、３５は電気自動車駆動時の端子を選択
する。

【００５０】図１は電気自動車１駆動時の端子を選択し
た状態を示している。始動スイッチを投入して、アクセ
ルを踏むことにより加速制御する。アクセルを踏む量に
応じて速度指令回路１０は燃料電池６の絞り弁１５、１
７を開けて、燃料ガス流量を増加させる。

【００５１】燃料電池６は燃料ガス流量の増加に応じて
出力の直流電力が増となり、この電圧をインバータ回路
２７に印加する。インバータ回路２７はトルク信号合成
部で電圧および周波数演算された出力により３相交流電
力を出力して交流モータ３を回転させる。高周波数、高
電圧への制御は交流モータ３を高速度、高トルク回転さ
せる。交流モータ３のこのような回転は電気自動車１の
車輪２を回転させ、電気自動車１を走行させる。

【００５２】アクセル信号は速度信号合成部２５にも入
力されている。速度信号合成部２５は交流モータ３に取
り付けられたレゾルバ又はエンコーダ３３からの回転速
度信号と、アクセルからの速度指令信号との偏差を出力
する。この速度信号合成部２５での偏差出力波形はトル
ク信号合成部２６に供給される。トルク信号合成部２６
は交流モ−タ３ロータのポール位置信号と、上記速度信
号合成部２５出力からトルク信号波形を合成演算する。
トルク信号合成部２６は速度信号合成部２５出力波形に
偏差が無ければ、速度指令回路１０出力の速度指令を周
波数指令としてインバータ回路２７のＰＷＭ２８に出力
し、燃料ガス供給量をこの状態に設定する。

【００５３】速度信号合成部２５出力波形に差がある場
合は、まずサーボドライバが速度フィードバック制御に
より偏差を０にするよう制御を行う。同時に絞り弁１
５、１７の開度を制御して燃料電池出力を適正値とす
る。ＰＷＭ２８はトルク信号合成部２６からの信号によ
り燃料電池６出力の直流電圧をチョップして上記出力電
圧指令値に応じた交流電圧と周波数を取り出すようパル
ス幅変調を行う。

【００５４】電力増幅器２９はＰＷＭ信号により燃料電
池６が発生した直流電力を交流電力に変換した３相の交
流電力を出力する。この交流電力は交流モータ３に供給
して回転速度を制御し、交流モータ３の回転速度をアク
セル信号に応じた回転速度にする。この回転速度は電気
自動車１の走行速度に相当する。

【００５５】次に、外部負荷回路７への電力供給方法に
ついて説明する。第１、２、３、４、５のスイッチ回路
１２、２２、３２、３４、３５は、外部負荷回路７駆動
時の端子に切換える。この結果、交流モータ３および交
流モータ３の回転情報は切り離され，ノイズ等の外乱が
入力されないように速度信号合成部２５への回路は零電
位回路例えば接地回路に設定する。発振器１１は例えば
５０Ｈｚ、３相で２００ｖの予め定められた信号を出力
する。

【００５６】燃料電池６出力の直流電圧はインバータ回
路２７に供給され、インバータ回路２７の出力電圧が予
め設定された３相で交流電圧２００ｖを出力する。この
交流電圧は電流検出回路３１、第３のスイッチ回路３２
を介して外部負荷回路７に出力される。

【００５７】外部負荷回路７の負荷が大きい場合、電力
増幅器２９の出力電圧は低電圧になる。この変化は電流
検出回路３１が検出し、トルク信号合成部２６および絞
り弁１５、１７を制御する。絞り弁１５、１７は電圧の
低下を補償するように開度が制御され、燃料電池６出力
の直流電圧は所定の電圧に制御される。この電圧は電力
増幅器２９の出力回路に発生し、規定電圧になったと
き、トルク信号合成部２６の差出力が零となり、補償制
御が終了する。

【００５８】このような補償制御は、常時、電流検出回
路３１により実施され、外部負荷回路７に安定した交流
電力を供給する。

【００５９】次に、他の実施形態を図２を参照して説明
する。この実施形態は電気自動車の加速、減速の応答特
性を改善した実施例である。図１と同一部分について
は、同一符号を付与してその詳細な説明を省略する。

【００６０】燃料電池６の出力電圧制御は、燃料ガス流
量の変化により行うため応答特性が、かなり遅延する
が、二次電池３６を燃料電池６と並列接続することによ
り急激な速度制御を実行したときの初期期間二次電池３
６からの直流電力により応答させて、電気自動車１の加
速、減速制御を高速化させることができる。

【００６１】さらに、急激な坂道など負荷の変動量が大
きい場合は、瞬時、インバータ回路２７出力電圧が低下
し、円滑な自動車の走行に支障をきたすときがある。こ
のような場合は、瞬時二次電池３６により直流電力を供
給することにより、円滑な走行が可能となる。

【００６２】また、外部負荷回路７の運転においても、
二次電池３６の接続効果がある。即ち、ヒータやエアコ
ンをスイッチオンして外部負荷に急激な変動量が発生し
たとき、燃料電池６への燃料ガスを増量して燃料電池６
の出力電圧が高電圧に達するのに、時間遅れが発生す
る。その間、二次電池３６出力の直流電圧が瞬時に応答
して、電力の安定な供給を行う。二次電池３６は突然、
瞬時の電圧降下に対して電力を供給し、追って燃料電池
６の出力電圧が所望する電圧になったとき、二次電池３
６に充電する。

【００６３】二次電池３６による電力補償効果の無い場
合、例えばパーソナルコンピュータの動作中であれば、
動作不良や機器を破損させる場合があるが、二次電池３
６の併設は、バックアップ機能が作用してパーソナルコ
ンピュータを保護することができる。

【００６４】次に、他の実施形態を図３、４を参照して
説明する。この実施形態は外部負荷回路７として停電が
発生して家庭の屋内配線に一時的に利用する場合の配線
方法に関する実施例である。図１と同一部分について
は、同一符号を付与してその詳細な説明を省略する。

【００６５】電気自動車１は家屋の近傍に移動させて停
車する。第１〜５のスイッチ１２、２２、３２、３４、
３５は、外部負荷回路７駆動時の端子を選択する。

【００６６】電気自動車１を外部負荷回路７用として使
用するように切換えた設定において、インバータ回路２
７が５０Ｈｚで３相の交流電圧２００ｖを出力する実施
例は図３の通りである。即ち、電気自動車１の出力外部
負荷回路７は、電力会社４０から各家庭４１に配線され
ている系統４２とは独立して接続する。系統４２と独立
した配線は、たとえば各家庭に設けられているブレーカ
４３を通した屋内配線４４間に電力会社４０からの電力
と電気自動車１からの交流電力とを切換えて利用できる
ように切換え回路４５を接続した配線である。即ち、第
３のスイッチ回路３２の被選択端子（外部負荷回路７駆
動時の端子）は、切換え回路４５の被選択端子に接続す
る配線である。

【００６７】このようにして電気自動車１による発生電
力が系統に逆潮流する事を完全に防止する。

【００６８】電気自動車１を外部負荷回路７用として使
用するように切換えた設定において、家庭用電気機器を
使用するためには、３相の２００ｖを単相の１００ｖに
変換する必要がある。この変換回路の実施例は図４のア
ダプタ４９である。第３のスイッチ回路３２の被選択端
子（外部負荷回路７駆動時の端子）には、３相の交流電
圧２００ｖが出力される。この３相の交流電圧２００ｖ
は、各相毎にコネクタ５０、ヒューズ５１、３回路同時
切換えのスイッチ５２を介して変圧器５３に接続されて
いる。変圧器５３は５０Ｈｚで３相の交流電圧２００ｖ
の入力電力を、５０ｈｚ、単相で交流電圧１００ｖの交
流電力に変換して出力する。

【００６９】変圧器５３の出力回路には、複数個の５０
ｈｚ、単相で１００ｖの回路が設けられ、各回路毎に両
切りのスイッチ５４を介してコンセント５５が接続され
ている。各コンセント５５は家庭用電気機器を接続して
使用することができる。このようにして電気自動車１を
移動出来るところであればどこでも５０ｈｚ、１００ｖ
の交流電源として使用することができる。

【００７０】次に、他の実施形態を図５を参照して説明
する。図１と同一部分については、同一符号を付与して
説明する。

【００７１】この実施形態は上記電気自動車１の始動、
停止などの操作系を、電気自動車１の運転系と外部負荷
回路７への電力供給系とで燃料ガスの浪費の無いように
した実施例である。燃料電池６の発電音は、静かである
ことが特徴である。この静かであることが、燃料ガスの
浪費を招く場合がある。たとえば操作キーの操作ミスで
外部負荷回路７への電力供給系に設定してしまい降車し
た場合、電気自動車１は外部負荷回路７への発電動作状
態となる。燃料電池６の発電状態では、静かであるため
電気自動車１の運転者は、燃料電池６が発電動作状態で
あるにも拘わらず気づかないまま電気自動車１から離れ
ることになる。この結果、燃料電池６用燃料ガスは、消
耗することになる。このような誤操作に対する対策がこ
の実施形態である。

【００７２】このような操作ミスの対策手段は、図５に
示すように電気自動車１運転用操作スイッチ６０と外部
負荷回路用操作スイッチ６１とをそれぞれ独立に設け、
同一の操作キーにより操作するようにしたものである。
操作パネル６２には電気自動車１運転用操作スイッチ６
０と外部負荷回路用操作スイッチ６１とがそれぞれ独立
に設けられている。電気自動車１運転用操作スイッチ６
０には、操作キー挿入孔６３が設けられている。操作ス
イッチ６０は操作キー挿入孔６３に操作キーを挿入し
て、右回転操作することにより順次「ハンドルロック、
抜き差し位置」の接点ａ、「電気自動車用発電切りの位
置」の接点ｂ、「補助電源入りの位置」の接点ｃ、「主
電源入りの位置」の接点ｄの４接点を選択切換えする。

【００７３】同様に、外部負荷回路用操作スイッチ６１
には操作キー挿入孔６４が設けられている。操作スイッ
チ６１は操作キー挿入孔６４に操作キーを挿入して、右
回転操作することにより順次「発電停止、抜き差し位
置」の接点ｅ、「発電開始、抜き差し位置」の接点ｆの
２接点を選択する。

【００７４】この操作スイッチ６１には、夜など照明が
無い場合、誤って操作キーが挿入されないように表面部
に蓋状カバー６５が設けられた例である。このカバー６
５は上辺部６６を回転中心として上下方向に回転して開
閉する構造になっている。

【００７５】ハンドルロック、抜き差し位置の選択は、
操作キーの抜き差しが可能な接点で、且つ電気自動車１
のハンドルが回転移動出来ないように固定された状態で
ある。

【００７６】電気自動車用発電切りの位置の選択は、電
気自動車１を走行させ停車後、降車する際の行為で、電
気自動車１の燃料電池６の発電動作を停止させる状態で
ある。

【００７７】ハンドルロック、抜き差し位置および電気
自動車用発電切りの位置の接点ａ、ｂは兼用して一個の
接点にしてもよい。補助電源入りの位置の選択は、自動
車内のラジオ、室内灯、カーナビなどが動作する状態
で、二次電池３６のみが動作する状態である。

【００７８】主電源入りの位置の選択は、燃料電池６の
発電を開始させる状態である。キーの抜き差しできる位
置は、自動車の運転系がハンドルロック、抜き差し位置
であり、外部負荷回路７への電力供給系が発電停止、抜
き差し位置および発電開始、抜き差し位置である。

【００７９】この操作パネル６２の利用方法を説明す
る。電気自動車１を運転するときは、操作キーを操作キ
ー挿入孔６３に挿入して、右に１目盛り回転操作するこ
とにより「電気自動車用発電切りの位置」を選択する。
さらに、１目盛り右に回転することにより「補助電源入
りの位置」を選択すると二次電池３６の回路を導通制御
して、ラジオやカーナビなどを動作させることができ
る。さらに、１目盛り右に回転することにより「主電源
入りの位置」を選択し、電気自動車１を走行させるため
の燃料電池６による発電が開始する。この状態でアクセ
ルを踏み込むことにより電気自動車１は走行開始する。

【００８０】電気自動車１が目的地に到着して、降車す
る際は、操作キーを左方向に回転させて「補助電源入り
の位置」を経て「電気自動車用発電切りの位置」で電気
自動車１の発電動作が停止し、さらに、左回転させると
「ハンドルロック、抜き差し位置」で電気自動車１のハ
ンドルが固定されたのち、操作キーを抜き取ることがで
きる。

【００８１】停電などで電気自動車１の燃料電池６を家
庭用電源として利用したい場合には、屋内のブレーカを
「切り」にし、カバー６５を上下方向に回転させて操作
スイッチ６１を露出状態にする。その後、操作キーを操
作スイッチ６１の操作キー挿入孔６４に挿入して右に１
目盛り回転させると「発電開始、抜き差し位置」にな
る。即ち、商用周波数例えば単相の交流電圧１００ｖ数
十ｋｗの電力を出力をする。これを、電源として家屋内
の照明やエアコンなどを動作させることができる。

【００８２】停電が終了して電力会社からの電力が復帰
し、電気自動車１からの電力を電力会社からの電力に切
換えしたい場合には、照明やエアコンなどの電源スイッ
チを切ったのち、操作スイッチ６１を左回転させて「発
電停止、抜き差し位置」を選択する。この結果、燃料電
池６への燃料ガスの供給が停止され、発電動作が停止す
る。その後、操作キーを抜き取って終了する。発電の停
止を確認後、ブレーカ４３を投入して復帰する。

【００８３】このように構成した操作パネル６２は、操
作キーを電気自動車１の運転用と外部負荷回路７への電
力供給用とで同一にすることにより、次のような効果が
ある。

【００８４】自動車運転中に誤って電力供給用に切換え
たり、電力供給用動作から突然自動車が動き出すなどの
事故は、防止される。

【００８５】さらに、自動車の運転用操作スイッチ６０
と外部負荷回路７への電力供給用操作スイッチ６１を夫
々独立に設けたので、自動車運転後キーの回転操作にお
いて、誤って電力供給用動作に回転操作することがな
い。

【００８６】

【発明の効果】この発明によれば、外部に接続される電
気機器に電力を供給しても他の回路装置を接続する必要
がないため電気自動車の自重を重くすることなく、誤操
作対策された電気自動車を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気自動車の実施形態を説明するため
の回路構成図。

【図２】図１の他の実施例を説明するための回路構成
図。

【図３】図１の他の実施例を説明するための回路構成
図。

【図４】図３の他の実施例を説明するための電力供給回
路部の回路配線図。

【図５】図１乃至３の電源スイッチ系を説明するための
平面図。

【図６】従来の電気自動車の電力系を説明するための回
路構成図。

【図７】図６のパワーコントロールユニット具体的に説
明するための回路構成図。

【図８】図６の他の従来例を説明するための回路構成
図。

【符号の説明】

１…電気自動車、２…車輪、３…交流モータ、４…サー
ボドライバ、５…入力設定回路、６…燃料電池、７…外
部負荷回路、１０…速度指令回路、１１…発振器、１２
…第１のスイッチ回路、１４…水素ガス供給管、１５、
１７…絞り弁、１６…空気供給管、１８…水素ガスタン
ク、１９…空気供給源、２０、２１…流量調整端子、２
２…第２のスイッチ回路、２５…速度信号合成部、２６
…トルク信号合成部、２７…インバータ回路、２８…Ｐ
ＷＭ，２９…電力増幅器、３１…電流検出回路、３２…
第３のスイッチ回路、３３…レゾルバ又はエンコーダ、
３４…第４のスイッチ回路、３５…第５のスイッチ回
路、３６…二次電池、４０…電力会社、４１…家庭、４
２…系統、４３…ブレーカ、４４…屋内配線、４５…切
換え回路、４９…アダプタ、５０…コネクタ、５１…ヒ
ューズ、５２、５４…スイッチ、５３…変圧器、５５…
コンセント、６０、６１…操作スイッチ、６２…操作パ
ネル、６３、６４…操作キー挿入孔、６５…カバー。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｈ０２Ｊ 7/00 Ｐ 7/34 7/34 Ｊ (72)発明者新開敏樹神奈川県川崎市幸区堀川町66番２東芝エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 3D035 AA05 BA01 5G003 AA05 BA01 CA01 FA06 GB06 5H027 AA02 BA13 BA14 DD03 KK52 KK56 MM02 MM27 5H115 PA12 PG04 PI16 PI17 PU08 PV09 QA10 QE20 RB22 SE03 SE06 TB03 TI02 TI05 TU20 UB07 UB08 UB20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】陽極および陰極に供給される燃料ガス流
量に応じた直流電力を出力する燃料電池と、前記直流電力の入力により交流電力を出力するインバー
タ回路と、前記交流電力を自動車走行用回路と外部負荷回路への電
力供給用回路とに切換えて供給する切換え手段と、前記電力供給用回路に接続された商用電源として使用す
るためのコネクタを備えた電気自動車において、前記切換え手段による自動車の走行時には前記インバー
タ回路により周波数および電圧を可変して制御し、外部
負荷回路への電力供給時には前記インバータ回路により
商用の周波数および電圧にし電流を可変して制御する制
御手段と、前記自動車の走行又は外部負荷回路の負荷の変化を検出
して前記燃料ガス供給量を制御する燃料ガス供給量制御
手段とを具備してなることを特徴とする電気自動車。
【請求項２】前記燃料電池の補助電源として前記燃料
電池に並列接続された二次電池をアクセルの急激な変化
時又は前記外部負荷回路の急激な変化時に前記二次電池
から直流電圧を供給するようにしたことを特徴とする請
求項１記載の電気自動車。
【請求項３】前記インバータ回路出力電流を監視して
前記自動車の加速、減速時および前記外部負荷回路の負
荷の変化時に、出力電流が所定値になるように前記イン
バータ回路を制御することを特徴とする請求項１又は２
記載の電気自動車。
【請求項４】前記自動車の加速、減速走行時および前
記外部負荷回路の負荷の変化時の制御は、前記インバー
タ回路に出力電流を検知する電流センサを接続して、前
記電流センサによる検出値が所定値になるように制御す
ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の電気自動
車。
【請求項５】陽極および陰極に供給される燃料ガス流
量に応じた直流電力を出力する燃料電池と、前記直流電力を交流電力に変換する変換手段と、前記交流電力により自動車の車輪を回転させる自動車駆
動系と、前記交流電力の自動車駆動系への供給を停止し外部負荷
回路に供給するように制御する切換え手段とを具備して
なる電気自動車において、前記自動車駆動系および外部負荷回路電力供給系の始
動、停止制御スイッチとしてそれぞれ専用のスイッチ回
路を設け、これら専用のスイッチ回路を同一の操作キー
により操作するようにしたことを特徴とする電気自動
車。
【請求項６】前記外部負荷回路電力供給系の始動制御
スイッチをオン状態に制御したとき、視覚表示、音表示
の少なくとも一方で前記オン状態の表示をすることを特
徴とする請求項１、３、４又は５記載の電気自動車。
【請求項７】前記自動車駆動系および外部負荷回路電
力供給系の始動は、互いに自動車駆動系および外部負荷
回路電力供給系の一方が動作停止状態で行われることを
特徴とする請求項１、３、４又は５記載の電気自動車。
【請求項８】前記外部負荷回路電力供給系から家庭の
屋内配線への接続は系統とは独立に接続することを特徴
とする請求項１又は５記載の電気自動車。