JP4131451B2 - ハイブリッド駆動式移動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電手段とバッテリを電源手段として電動モータを駆動するようにした自動車、自動二輪車、小型船舶等のハイブリッド駆動式移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、燃料電池と発電機、あるいは内燃機関と発電機からなる発電手段と、バッテリからなる電源手段と、この電源手段により駆動される電動モータからなるハイブリッド式の駆動装置の提案がある。
【０００３】
このようなハイブリッド式の駆動装置では、バッテリの寿命を維持するために、バッテリの充電状態が許容充電域の下限に近づくと発電手段の発電量を増加し、バッテリの充電状態が許容充電域の上限に近づくと発電手段の発電量を減少するように制御することが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、単にバッテリの充電状態を許容充電域にするだけでは、ハイブリッド駆動式移動装置に適用する場合には、特に加速性が悪くなってしまう等十分な駆動力を得られないことがある。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、バッテリの寿命を維持し、かつ十分な駆動力が得られるハイブリッド駆動式移動装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、『発電手段と、推進手段に連結される電動モータと、バッテリと、前記発電手段の出力電流を前記バッテリに供給可能とする第１の電力供給路と、前記バッテリからの出力電流を前記電動モータに供給可能とする第２の電力供給路と、出力設定手段の出力設定値に基づき前記電動モータの出力を制御する制御手段と、前記バッテリの充電状態を検知する検知手段とを備え、
前記バッテリの第１の許容充電領域と、この第１の許容充電領域内において、同域内の上限寄りに第２の許容充電領域を設定し、
前記出力設定値の増加割合が所定値未満の時、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記検知手段により検知された充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加し、
前記充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の上限値を上回る時、前記発電出力を前記所定の出力範囲内において、減少させて保持するように、前記発電出力を制御し、
前記出力設定値の増加割合が所定値以上の時、前記充電状態検知値が前記第１の許容充電領域の下限値を下回らない範囲内で、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加するように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とするハイブリッド駆動式移動装置。』である。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、定常状態、緩加速状態においては、バッテリの充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリの寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を増加し、バッテリの充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【０００９】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、発電手段の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池や内燃機関等において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、『発電手段と、推進手段に連結される電動モータと、バッテリと、前記発電手段の出力電流を前記バッテリに供給可能とする第１の電力供給路と、前記バッテリからの出力電流を前記電動モータに供給可能とする第２の電力供給路と、出力設定手段の出力設定値に基づき前記電動モータの出力を制御する制御手段と、前記バッテリの充電状態を検知する検知手段とを備え、
前記バッテリの第１の許容充電領域と、この第１の許容充電領域内において、同域内の上限寄りに第２の許容充電領域を設定し、
前記出力設定値の増加割合が所定値未満の時、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記検知手段により検知された充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、前記発電出力を一定とするように、前記発電出力を制御し、
前記出力設定値の増加割合が所定値以上の時、前記充電状態検知値が前記第１の許容充電領域の下限値が下回らない範囲内で、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加するように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とするハイブリッド駆動式移動装置。』である。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、定常状態、緩加速状態においては、バッテリの充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリの寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を一定としているので、定常的な発電の時間が長くなって安定した制御が可能になるとともに、バッテリの充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００１２】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、発電手段の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池や内燃機関等において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、『前記充電状態検知値が、前記第１の許容充電領域の上限値に近づく程、前記充電状態検知値の上昇速度を減少させるように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド駆動式移動装置。』である。
【００１６】
この請求項３に記載の発明によれば、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値に近づく程、充電状態検知値の上昇速度を減少させて許容充電域内を維持する。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、『前記充電状態検知値が、前記第１の許容充電領域の上限値を越える時、前記充電状態検知値を低下させるように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド駆動式移動装置。』である。
【００１８】
この請求項４に記載の発明によれば、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値を越える時、充電状態検知値を低下させて過充電を防止する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のハイブリッド駆動式移動装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１はハイブリッド駆動式移動装置としての一つの事例であるハイブリッド駆動式の自動二輪車１の概略構成図である。自動二輪車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、電動車両コントローラ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。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。駆動輪９は自動二輪車を移動推進するための推進手段として機能する。
【００２１】
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、変速機４を介して駆動輪９を回転させる。
【００２２】
図２は自動二輪車１に搭載される動力伝達系、制御系の全体の概略構成図である。自動二輪車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、電動車両コントローラ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。
【００２３】
メインスイッチＳＷ１からＯＮ／ＯＦＦ信号が電動車両コントローラ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及びブレーキ２３には、それぞれセンサＳ１〜Ｓ４が設けられ、このセンサＳ１〜Ｓ４からＯＮ／ＯＦＦ信号が電動車両コントローラ５へ送られ、それぞれの動作状態が検知される。
【００２４】
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電動車両コントローラ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なわれる。電動車両コントローラ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。
【００２５】
ユーザ入力装置２６からユーザは、種々のデータを電動車両コントローラ５へ入力でき、例えば車両の運転特性等を変更することができる。また不揮発性メモリ２７及びタイマ２８と電動車両コントローラ５との間でデータの授受が行なわれ、車両運転停止時にその時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電動車両コントローラ５に読み込み制御する。
【００２６】
表示装置２４は、電動車両コントローラ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。電動車両コントローラ５から起動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。
【００２７】
電動モータユニット３には、モータドライバ３０、駆動輪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Ｓ１及び回生エネルギ制御手段３３が備えられている。電動車両コントローラ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電動車両コントローラ５へ送られる。電動モータ３１の出力は変速機４により変速して駆動輪９を駆動し、変速機４は電動車両コントローラ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７が設けられ、このモータ電圧またはモータ電流の情報を電動車両コントローラ５へ送る。
【００２８】
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、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及び燃料電池リレー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。
【００２９】
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、これらの情報が電動車両コントローラ５へ入力される。バッテリリレー６２は電動車両コントローラ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。
【００３０】
燃料電池コントローラ７１へ電動車両コントローラ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、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、これらの情報が電動車両コントローラ５へ入力される。燃料電池リレー７３は電動車両コントローラ５からのＯＮ／ＯＦＦ信号により作動して第１の電力供給路Ｌ１からの電力供給を制御する。
【００３１】
図３は燃料電池ユニットの実施例を示す構成図である。
【００３２】
この実施の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１０３、シフトコンバータ１０４、選択酸化反応器１０５、燃料電池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等から構成され、これらの構成部品は一つのケーシング７ａの内に収容されている。ケーシング７ａには、換気口７ｂが開口している。
【００３３】
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、Ｔａ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によって適正温度に制御される。
【００３４】
改質装置１０３には、加熱器１１０、蒸発器１１１、触媒層１１２等が備えられている。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の駆動で取入口２００からケーシング７ａ内の空気が供給され、これらで燃焼されて蒸発器１１１を加熱する。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、また水ポンプ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。
【００３５】
この改質装置１０３により、原料を改質して水素を製造し、温度センサＴｒの温度検出により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、バッファタンク１１７及び切換弁１１７ａ、１１７ｂが設けられ、この切換弁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。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、この切換弁１２４ａ、１２４ｂ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に供給される。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で導かれる取入口２００からの空気によって冷却される。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及び切換弁１２１ａ、１２１ｂが設けられ、この切換弁１２１ａ、１２１ｂの作動で水素が改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。
【００３７】
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から取入口２００からケーシング７ａの内の空気が供給され、これらの水、空気及び水素から燃料電池７０で発電を行う。燃料電池７０で用いられた水及び発電により生成した水は、水分回収熱交換器１０７で熱交換により水を得て水タンク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、改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。
【００３８】
図中２０１ａは、改質装置１０３内の加熱器１１０での燃焼排ガスと、選択酸化反応器１０５を冷却するために用いられた空気とをケーシング７ａの外に導くための排ガス排出路であり、２０１ｂは燃料電池７０で発電に供されなかった余剰空気の排出路である。
【００３９】
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及び選択酸化反応器１０５を介して燃料電池７０に供給して発電を行う。
【００４０】
燃料電池７０の出力は、逆流防止素子７２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と接続される。
【００４１】
電動車両コントローラ５は、バッテリ６０の第１の許容充電領域と、この第１の許容充電領域内において、同域内の上限寄りに第２の許容充電領域を設定する。
【００４２】
請求項１に記載の発明では、定常状態、緩加速状態においては、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の増加割合が所定値未満の時には、出力設定値に基づく電動モータ３１の出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、充電状態検知値に基づき、充電状態検知値が第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、発電出力を増加し、充電状態検知値が第２の許容充電領域の上限値を上回る時、発電出力を所定の出力範囲内において、減少させて保持するように、発電出力を制御する。
【００４３】
急加速状態においては、出力設定値の増加割合が所定値以上の時、充電状態検知値が第１の許容充電領域の下限値を下回らない範囲内で、出力設定値に基づく電動モータ３１の出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、発電出力の所定の出力範囲内において、発電出力を増加するように発電出力を制御する。
【００４４】
このように定常状態、緩加速状態においては、バッテリ６０の充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリ６０の寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を増加し、バッテリ６０の充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００４５】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、燃料電池７０の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池７０において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００４６】
また、請求項２に記載の発明では、定常状態、緩加速状態においては、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の増加割合が所定値未満の時には、出力設定値に基づく電動モータ３１の出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、充電状態検知値に基づき、充電状態検知値が第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、発電出力を一定とするように、発電出力を制御する。
【００４７】
急加速状態においては、出力設定値の増加割合が所定値以上の時、充電状態検知値が第１の許容充電領域の下限値が下回らない範囲内で、出力設定値に基づく電動モータ３１の出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、発電出力の所定の出力範囲内において、発電出力を増加するように発電出力を制御する。
【００４８】
このように定常状態、緩加速状態においては、バッテリ６０の充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリ６０の寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を一定としているので、定常的に発電の時間が長くなって安定した制御が可能となるとともに、バッテリ６０の充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００４９】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、燃料電池７０の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池７０において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００５０】
請求項３に記載の発明では、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値に近づく程、充電状態検知値の上昇速度を減少させるように発電出力を制御し、許容充電域内を維持する。また、請求項４に記載の発明では、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値を越える時、充電状態検知値を低下させるように発電出力を制御し、過充電を防止する。
【００５１】
図４は電動車両コントローラ５により実施される制御のフローチャートである。メインスイッチＳＷ１をＯＮするとバッテリ６０が接続され、初期化を行ない（ステップａ１）、不揮発性メモリ２７からの電動車両の過去の運転情報の読み込みを行ない（ステップａ２）、さらにバッテリ６０の容量管理を行なう（ステップａ３）。
【００５２】
ステップａ４でタイマ２８の管理を行ない、所定時間後にメインスイッチＳＷ１の状態を判断し（ステップａ５）、ＯＮの場合にはシート８、スタンド２０、フットレスト２１及びブレーキ２３のセンサＳ１〜Ｓ４からＯＮ信号の入力、またユーザのグリップ操作によりアクセル開度センサＳ５からのアクセル開度信号の入力、エンコーダ３２からのモータ回転数情報の入力、ユーザ入力装置２６からの種々のデータの入力を行ない電動車両の運転が行なわれる（ステップａ６）。
【００５３】
ステップａ７において、電動モータ３１を駆動し回生電流の入力により、回生エネルギー制御を行ない（ステップａ８）、ユーザの予約イベントの登録を行なう（ステップａ９）。またステップａ５において、メインスイッチＳＷ１がＯＦＦの場合に充電の要否を判断し、充電不要の状態の場合ステップａ２３へ移行し、充電が必要な場合にはステップａ１１へ移行する。
【００５４】
ユーザの予約イベントの登録した後、また充電が必要な場合には、ステップａ１１で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から情報が入力され、ステップａ１２で燃料電池７０の発電量の計算を行ない、発電命令を送信し燃料電池７０を発電させる。ステップａ１３では、モータ電圧またはモータ電流の情報が入力され、電動車両の負荷の記録更新を行ない（ステップａ１４）、ステップａ１５へ移行する。
【００５５】
ステップａ１５では、バッテリ６０の容量管理を行ない、ステップａ４での入力情報から乗車チェックの判断を行ない（ステップａ１６）、乗車の場合には燃料電池７０の異常の判断を行ない（ステップａ１７）、異常がない場合には燃料電池リレー７３をＯＮする（ステップａ１８）。さらに、バッテリ６０の異常の判断を行ない（ステップａ１９）、異常がない場合にはバッテリリレー６２をＯＮし（ステップａ２０）、電動モータ３１の出力値を計算し、さらにこの指令値を計算し（ステップａ２１）、デューティ出力を行ない電動モータ３１を駆動する（ステップａ２２）。
【００５６】
ステップａ２３で電動車両を停止し、メインスイッチＳＷ１をＯＦＦしてシステムが終了か否かの判断を行ない、システムが終了の場合には不揮発性メモリ２７に終了時の電動車両の運転状態の情報を書込み終了し、システムが終了していない場合にはステップａ３へ移行する。
【００５７】
ステップａ１６で下車した場合には、燃料電池リレー７３とバッテリリレー６２の両方をＯＦＦし（ステップａ２５）、ステップａ２１へ移行する。またステップａ１７で燃料電池７０が異常の場合には燃料電池リレー７３をＯＦＦし（ステップａ２６）、ステップａ１９へ移行し、バッテリ６０の異常の判断を行ない（ステップａ１９）、バッテリ６０が異常の場合にはバッテリリレー６２をＯＦＦし（ステップａ２７）、ステップａ２１へ移行する。
【００５８】
図５は燃料電池のフローチャートである。メインスイッチＳＷ１がＯＮして電源がＯＮされると、初期化を行ない（ステップｂ１）、電動車両から発電指令受信か否かの判断を行ない（ステップｂ２）、発電指令を受信した場合には燃料電池７０の起動処理を行なう（ステップｂ３）。
【００５９】
ステップｂ４で燃料電池７０の電力供給が可能か否かの判断を行ない、電力供給が可能でない場合には温度制御を行ない（ステップｂ５）、燃料電池７０の各部の温度センサＴｒ、Ｔｂ、Ｔｓ、Ｔｐ、Ｔｃ、Ｔａからの温度情報を入力し（ステップｂ６）、温度制御を行なう（ステップｂ７）。ステップｂ８において、電動車両から発電指令受信継続か否かの判断を行ない、発電指令継続の場合にはステップｂ４へ移行する。
【００６０】
発電指令受信が途絶し発電停止の場合には、燃料電池７０の駆動処理を終了し（ステップｂ９）、システムが終了か否かの判断を行ない（ステップｂ１０）、システムが終了の場合には終了し、終了しない場合にはステップｂ２へ移行する。
【００６１】
ステップｂ４において、電力供給が可能な場合には電動車両より発電データの受信を行なう（ステップｂ１１）。ステップｂ１２で受信データが発電停止の場合にはステップｂ９へ移行し、また発電指令、発電量のデータが受信されると、燃料電池の発電処理を行ない（ステップｂ１６）、ステップｂ１１へ移行する。
【００６２】
ステップｂ１２において、受信異常の場合には異常時間を計測し（ステップｂ１３）、ステップｂ１４で異常時間が所定時間経過すると異常表示を行ない（ステップｂ１５）、ステップｂ９へ移行する。
【００６３】
上記の実施の形態においては、ハイブリッド駆動式移動装置として自動二輪車を取り上げたが、３輪あるいは４輪の自動車においても同様に上記の実施の形態の動力伝達系、制御系のシステム及び制御ソフトの適用が可能である。同様に変速機４の替わりに前後進切換装置、駆動輪９の替わりに、推進プロペラを搭載する小型船舶にも上記の実施の形態の動力伝達系、制御系のシステム及び制御ソフトの適用が可能である。
【００６４】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、定常状態、緩加速状態においては、バッテリの充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリの寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を増加し、バッテリの充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００６５】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、発電手段の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池や内燃機関等において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００６６】
請求項２に記載の発明では、定常状態、緩加速状態においては、バッテリの充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリの寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を一定としているので、定常的な発電の時間が長くなって安定した制御が可能になるとともに、バッテリの充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００６７】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、発電手段の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池や内燃機関等において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００６８】
請求項３に記載の発明では、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値に近づく程、充電状態検知値の上昇速度を減少させて許容充電域内を維持する。
【００６９】
請求項４に記載の発明では、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値を越える時、充電状態検知値を低下させて過充電を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド駆動式移動装置の一事例の自動二輪車の概略構成図である。
【図２】全体システムの概略構成図である。
【図３】燃料電池ユニットの実施例を示す構成図である。
【図４】制御のフローチャートである。
【図５】燃料電池のフローチャートである。
【符号の説明】
３ 電動モータユニット
４ 変速機
５ 電動車両コントローラ
６ バッテリユニット
７ 燃料電池ユニット
９ 駆動輪
２２ アクセルグリップ
２６ ユーザ入力装置
２７ 不揮発性メモリ
３１ 電動モータ
６０ バッテリ
６１ バッテリコントローラ
６２ バッテリリレー
７０ 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
Ｓ５ アクセル開度センサ
Ｌ１ 第１の電力供給路
Ｌ２ 第２の電力供給路
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電手段とバッテリを電源手段として電動モータを駆動するようにした自動車、自動二輪車、小型船舶等のハイブリッド駆動式移動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、燃料電池と発電機、あるいは内燃機関と発電機からなる発電手段と、バッテリからなる電源手段と、この電源手段により駆動される電動モータからなるハイブリッド式の駆動装置の提案がある。
【０００３】
このようなハイブリッド式の駆動装置では、バッテリの寿命を維持するために、バッテリの充電状態が許容充電域の下限に近づくと発電手段の発電量を増加し、バッテリの充電状態が許容充電域の上限に近づくと発電手段の発電量を減少するように制御することが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、単にバッテリの充電状態を許容充電域にするだけでは、ハイブリッド駆動式移動装置に適用する場合には、特に加速性が悪くなってしまう等十分な駆動力を得られないことがある。
【０００５】
この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、バッテリの寿命を維持し、かつ十分な駆動力が得られるハイブリッド駆動式移動装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決し、かつ目的を達成するために、この発明は、以下のように構成した。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、『発電手段と、推進手段に連結される電動モータと、バッテリと、前記発電手段の出力電流を前記バッテリに供給可能とする第１の電力供給路と、前記バッテリからの出力電流を前記電動モータに供給可能とする第２の電力供給路と、出力設定手段の出力設定値に基づき前記電動モータの出力を制御する制御手段と、前記バッテリの充電状態を検知する検知手段とを備え、
前記バッテリの第１の許容充電領域と、この第１の許容充電領域内において、同域内の上限寄りに第２の許容充電領域を設定し、
前記出力設定値の増加割合が所定値未満の時、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記検知手段により検知された充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加し、
前記充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の上限値を上回る時、前記発電出力を前記所定の出力範囲内において、減少させて保持するように、前記発電出力を制御し、
前記出力設定値の増加割合が所定値以上の時、前記充電状態検知値が前記第１の許容充電領域の下限値を下回らない範囲内で、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加するように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とするハイブリッド駆動式移動装置。』である。
【０００８】
この請求項１に記載の発明によれば、定常状態、緩加速状態においては、バッテリの充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリの寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を増加し、バッテリの充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【０００９】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、発電手段の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池や内燃機関等において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、『発電手段と、推進手段に連結される電動モータと、バッテリと、前記発電手段の出力電流を前記バッテリに供給可能とする第１の電力供給路と、前記バッテリからの出力電流を前記電動モータに供給可能とする第２の電力供給路と、出力設定手段の出力設定値に基づき前記電動モータの出力を制御する制御手段と、前記バッテリの充電状態を検知する検知手段とを備え、
前記バッテリの第１の許容充電領域と、この第１の許容充電領域内において、同域内の上限寄りに第２の許容充電領域を設定し、
前記出力設定値の増加割合が所定値未満の時、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記検知手段により検知された充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、前記発電出力を一定とするように、前記発電出力を制御し、
前記出力設定値の増加割合が所定値以上の時、前記充電状態検知値が前記第１の許容充電領域の下限値が下回らない範囲内で、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加するように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とするハイブリッド駆動式移動装置。』である。
【００１１】
この請求項２に記載の発明によれば、定常状態、緩加速状態においては、バッテリの充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリの寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を一定としているので、定常的な発電の時間が長くなって安定した制御が可能になるとともに、バッテリの充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００１２】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、発電手段の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池や内燃機関等において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、『前記充電状態検知値が、前記第１の許容充電領域の上限値に近づく程、前記充電状態検知値の上昇速度を減少させるように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド駆動式移動装置。』である。
【００１６】
この請求項３に記載の発明によれば、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値に近づく程、充電状態検知値の上昇速度を減少させて許容充電域内を維持する。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、『前記充電状態検知値が、前記第１の許容充電領域の上限値を越える時、前記充電状態検知値を低下させるように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド駆動式移動装置。』である。
【００１８】
この請求項４に記載の発明によれば、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値を越える時、充電状態検知値を低下させて過充電を防止する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のハイブリッド駆動式移動装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図１はハイブリッド駆動式移動装置としての一つの事例であるハイブリッド駆動式の自動二輪車１の概略構成図である。自動二輪車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、電動車両コントローラ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。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。駆動輪９は自動二輪車を移動推進するための推進手段として機能する。
【００２１】
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、変速機４を介して駆動輪９を回転させる。
【００２２】
図２は自動二輪車１に搭載される動力伝達系、制御系の全体の概略構成図である。自動二輪車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、電動車両コントローラ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。
【００２３】
メインスイッチＳＷ１からＯＮ／ＯＦＦ信号が電動車両コントローラ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及びブレーキ２３には、それぞれセンサＳ１〜Ｓ４が設けられ、このセンサＳ１〜Ｓ４からＯＮ／ＯＦＦ信号が電動車両コントローラ５へ送られ、それぞれの動作状態が検知される。
【００２４】
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電動車両コントローラ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なわれる。電動車両コントローラ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。
【００２５】
ユーザ入力装置２６からユーザは、種々のデータを電動車両コントローラ５へ入力でき、例えば車両の運転特性等を変更することができる。また不揮発性メモリ２７及びタイマ２８と電動車両コントローラ５との間でデータの授受が行なわれ、車両運転停止時にその時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電動車両コントローラ５に読み込み制御する。
【００２６】
表示装置２４は、電動車両コントローラ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。電動車両コントローラ５から起動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。
【００２７】
電動モータユニット３には、モータドライバ３０、駆動輪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Ｓ１及び回生エネルギ制御手段３３が備えられている。電動車両コントローラ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電動車両コントローラ５へ送られる。電動モータ３１の出力は変速機４により変速して駆動輪９を駆動し、変速機４は電動車両コントローラ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７が設けられ、このモータ電圧またはモータ電流の情報を電動車両コントローラ５へ送る。
【００２８】
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、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及び燃料電池リレー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。
【００２９】
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、これらの情報が電動車両コントローラ５へ入力される。バッテリリレー６２は電動車両コントローラ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。
【００３０】
燃料電池コントローラ７１へ電動車両コントローラ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、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、これらの情報が電動車両コントローラ５へ入力される。燃料電池リレー７３は電動車両コントローラ５からのＯＮ／ＯＦＦ信号により作動して第１の電力供給路Ｌ１からの電力供給を制御する。
【００３１】
図３は燃料電池ユニットの実施例を示す構成図である。
【００３２】
この実施の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１０３、シフトコンバータ１０４、選択酸化反応器１０５、燃料電池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等から構成され、これらの構成部品は一つのケーシング７ａの内に収容されている。ケーシング７ａには、換気口７ｂが開口している。
【００３３】
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、Ｔａ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によって適正温度に制御される。
【００３４】
改質装置１０３には、加熱器１１０、蒸発器１１１、触媒層１１２等が備えられている。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の駆動で取入口２００からケーシング７ａ内の空気が供給され、これらで燃焼されて蒸発器１１１を加熱する。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、また水ポンプ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。
【００３５】
この改質装置１０３により、原料を改質して水素を製造し、温度センサＴｒの温度検出により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、バッファタンク１１７及び切換弁１１７ａ、１１７ｂが設けられ、この切換弁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。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、この切換弁１２４ａ、１２４ｂ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に供給される。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で導かれる取入口２００からの空気によって冷却される。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及び切換弁１２１ａ、１２１ｂが設けられ、この切換弁１２１ａ、１２１ｂの作動で水素が改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。
【００３７】
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から取入口２００からケーシング７ａの内の空気が供給され、これらの水、空気及び水素から燃料電池７０で発電を行う。燃料電池７０で用いられた水及び発電により生成した水は、水分回収熱交換器１０７で熱交換により水を得て水タンク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、改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。
【００３８】
図中２０１ａは、改質装置１０３内の加熱器１１０での燃焼排ガスと、選択酸化反応器１０５を冷却するために用いられた空気とをケーシング７ａの外に導くための排ガス排出路であり、２０１ｂは燃料電池７０で発電に供されなかった余剰空気の排出路である。
【００３９】
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及び選択酸化反応器１０５を介して燃料電池７０に供給して発電を行う。
【００４０】
燃料電池７０の出力は、逆流防止素子７２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と接続される。
【００４１】
電動車両コントローラ５は、バッテリ６０の第１の許容充電領域と、この第１の許容充電領域内において、同域内の上限寄りに第２の許容充電領域を設定する。
【００４２】
請求項１に記載の発明では、定常状態、緩加速状態においては、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の増加割合が所定値未満の時には、出力設定値に基づく電動モータ３１の出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、充電状態検知値に基づき、充電状態検知値が第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、発電出力を増加し、充電状態検知値が第２の許容充電領域の上限値を上回る時、発電出力を所定の出力範囲内において、減少させて保持するように、発電出力を制御する。
【００４３】
急加速状態においては、出力設定値の増加割合が所定値以上の時、充電状態検知値が第１の許容充電領域の下限値を下回らない範囲内で、出力設定値に基づく電動モータ３１の出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、発電出力の所定の出力範囲内において、発電出力を増加するように発電出力を制御する。
【００４４】
このように定常状態、緩加速状態においては、バッテリ６０の充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリ６０の寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を増加し、バッテリ６０の充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００４５】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、燃料電池７０の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池７０において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００４６】
また、請求項２に記載の発明では、定常状態、緩加速状態においては、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の増加割合が所定値未満の時には、出力設定値に基づく電動モータ３１の出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、充電状態検知値に基づき、充電状態検知値が第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、発電出力を一定とするように、発電出力を制御する。
【００４７】
急加速状態においては、出力設定値の増加割合が所定値以上の時、充電状態検知値が第１の許容充電領域の下限値が下回らない範囲内で、出力設定値に基づく電動モータ３１の出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、発電出力の所定の出力範囲内において、発電出力を増加するように発電出力を制御する。
【００４８】
このように定常状態、緩加速状態においては、バッテリ６０の充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリ６０の寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を一定としているので、定常的に発電の時間が長くなって安定した制御が可能となるとともに、バッテリ６０の充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００４９】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、燃料電池７０の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池７０において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００５０】
請求項３に記載の発明では、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値に近づく程、充電状態検知値の上昇速度を減少させるように発電出力を制御し、許容充電域内を維持する。また、請求項４に記載の発明では、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値を越える時、充電状態検知値を低下させるように発電出力を制御し、過充電を防止する。
【００５１】
図４は電動車両コントローラ５により実施される制御のフローチャートである。メインスイッチＳＷ１をＯＮするとバッテリ６０が接続され、初期化を行ない（ステップａ１）、不揮発性メモリ２７からの電動車両の過去の運転情報の読み込みを行ない（ステップａ２）、さらにバッテリ６０の容量管理を行なう（ステップａ３）。
【００５２】
ステップａ４でタイマ２８の管理を行ない、所定時間後にメインスイッチＳＷ１の状態を判断し（ステップａ５）、ＯＮの場合にはシート８、スタンド２０、フットレスト２１及びブレーキ２３のセンサＳ１〜Ｓ４からＯＮ信号の入力、またユーザのグリップ操作によりアクセル開度センサＳ５からのアクセル開度信号の入力、エンコーダ３２からのモータ回転数情報の入力、ユーザ入力装置２６からの種々のデータの入力を行ない電動車両の運転が行なわれる（ステップａ６）。
【００５３】
ステップａ７において、電動モータ３１を駆動し回生電流の入力により、回生エネルギー制御を行ない（ステップａ８）、ユーザの予約イベントの登録を行なう（ステップａ９）。またステップａ５において、メインスイッチＳＷ１がＯＦＦの場合に充電の要否を判断し、充電不要の状態の場合ステップａ２３へ移行し、充電が必要な場合にはステップａ１１へ移行する。
【００５４】
ユーザの予約イベントの登録した後、また充電が必要な場合には、ステップａ１１で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から情報が入力され、ステップａ１２で燃料電池７０の発電量の計算を行ない、発電命令を送信し燃料電池７０を発電させる。ステップａ１３では、モータ電圧またはモータ電流の情報が入力され、電動車両の負荷の記録更新を行ない（ステップａ１４）、ステップａ１５へ移行する。
【００５５】
ステップａ１５では、バッテリ６０の容量管理を行ない、ステップａ４での入力情報から乗車チェックの判断を行ない（ステップａ１６）、乗車の場合には燃料電池７０の異常の判断を行ない（ステップａ１７）、異常がない場合には燃料電池リレー７３をＯＮする（ステップａ１８）。さらに、バッテリ６０の異常の判断を行ない（ステップａ１９）、異常がない場合にはバッテリリレー６２をＯＮし（ステップａ２０）、電動モータ３１の出力値を計算し、さらにこの指令値を計算し（ステップａ２１）、デューティ出力を行ない電動モータ３１を駆動する（ステップａ２２）。
【００５６】
ステップａ２３で電動車両を停止し、メインスイッチＳＷ１をＯＦＦしてシステムが終了か否かの判断を行ない、システムが終了の場合には不揮発性メモリ２７に終了時の電動車両の運転状態の情報を書込み終了し、システムが終了していない場合にはステップａ３へ移行する。
【００５７】
ステップａ１６で下車した場合には、燃料電池リレー７３とバッテリリレー６２の両方をＯＦＦし（ステップａ２５）、ステップａ２１へ移行する。またステップａ１７で燃料電池７０が異常の場合には燃料電池リレー７３をＯＦＦし（ステップａ２６）、ステップａ１９へ移行し、バッテリ６０の異常の判断を行ない（ステップａ１９）、バッテリ６０が異常の場合にはバッテリリレー６２をＯＦＦし（ステップａ２７）、ステップａ２１へ移行する。
【００５８】
図５は燃料電池のフローチャートである。メインスイッチＳＷ１がＯＮして電源がＯＮされると、初期化を行ない（ステップｂ１）、電動車両から発電指令受信か否かの判断を行ない（ステップｂ２）、発電指令を受信した場合には燃料電池７０の起動処理を行なう（ステップｂ３）。
【００５９】
ステップｂ４で燃料電池７０の電力供給が可能か否かの判断を行ない、電力供給が可能でない場合には温度制御を行ない（ステップｂ５）、燃料電池７０の各部の温度センサＴｒ、Ｔｂ、Ｔｓ、Ｔｐ、Ｔｃ、Ｔａからの温度情報を入力し（ステップｂ６）、温度制御を行なう（ステップｂ７）。ステップｂ８において、電動車両から発電指令受信継続か否かの判断を行ない、発電指令継続の場合にはステップｂ４へ移行する。
【００６０】
発電指令受信が途絶し発電停止の場合には、燃料電池７０の駆動処理を終了し（ステップｂ９）、システムが終了か否かの判断を行ない（ステップｂ１０）、システムが終了の場合には終了し、終了しない場合にはステップｂ２へ移行する。
【００６１】
ステップｂ４において、電力供給が可能な場合には電動車両より発電データの受信を行なう（ステップｂ１１）。ステップｂ１２で受信データが発電停止の場合にはステップｂ９へ移行し、また発電指令、発電量のデータが受信されると、燃料電池の発電処理を行ない（ステップｂ１６）、ステップｂ１１へ移行する。
【００６２】
ステップｂ１２において、受信異常の場合には異常時間を計測し（ステップｂ１３）、ステップｂ１４で異常時間が所定時間経過すると異常表示を行ない（ステップｂ１５）、ステップｂ９へ移行する。
【００６３】
上記の実施の形態においては、ハイブリッド駆動式移動装置として自動二輪車を取り上げたが、３輪あるいは４輪の自動車においても同様に上記の実施の形態の動力伝達系、制御系のシステム及び制御ソフトの適用が可能である。同様に変速機４の替わりに前後進切換装置、駆動輪９の替わりに、推進プロペラを搭載する小型船舶にも上記の実施の形態の動力伝達系、制御系のシステム及び制御ソフトの適用が可能である。
【００６４】
【発明の効果】
前記したように、請求項１に記載の発明では、定常状態、緩加速状態においては、バッテリの充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリの寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を増加し、バッテリの充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００６５】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、発電手段の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池や内燃機関等において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００６６】
請求項２に記載の発明では、定常状態、緩加速状態においては、バッテリの充電状態が許容充電域内を維持するので、バッテリの寿命が短くなることはない。しかも、発電出力を一定としているので、定常的な発電の時間が長くなって安定した制御が可能になるとともに、バッテリの充電状態が許容充電域の上限値に近い領域を維持するので、放電出力に余裕がある。
【００６７】
また、急加速状態においては、余裕のある放電出力を利用することができるので高い加速性を得ることができる。しかも、発電手段の発電量を急激に増加することなく可能であるので、燃料電池や内燃機関等において、発電量の増加制御において時定数が大きいものも使用可能となる。
【００６８】
請求項３に記載の発明では、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値に近づく程、充電状態検知値の上昇速度を減少させて許容充電域内を維持する。
【００６９】
請求項４に記載の発明では、充電状態検知値が、第１の許容充電領域の上限値を越える時、充電状態検知値を低下させて過充電を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド駆動式移動装置の一事例の自動二輪車の概略構成図である。
【図２】全体システムの概略構成図である。
【図３】燃料電池ユニットの実施例を示す構成図である。
【図４】制御のフローチャートである。
【図５】燃料電池のフローチャートである。
【符号の説明】
３ 電動モータユニット
４ 変速機
５ 電動車両コントローラ
６ バッテリユニット
７ 燃料電池ユニット
９ 駆動輪
２２ アクセルグリップ
２６ ユーザ入力装置
２７ 不揮発性メモリ
３１ 電動モータ
６０ バッテリ
６１ バッテリコントローラ
６２ バッテリリレー
７０ 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
Ｓ５ アクセル開度センサ
Ｌ１ 第１の電力供給路
Ｌ２ 第２の電力供給路
Claims (4)
- 発電手段と、推進手段に連結される電動モータと、バッテリと、前記発電手段の出力電流を前記バッテリに供給可能とする第１の電力供給路と、前記バッテリからの出力電流を前記電動モータに供給可能とする第２の電力供給路と、出力設定手段の出力設定値に基づき前記電動モータの出力を制御する制御手段と、前記バッテリの充電状態を検知する検知手段とを備え、
前記バッテリの第１の許容充電領域と、この第１の許容充電領域内において、同域内の上限寄りに第２の許容充電領域を設定し、
前記出力設定値の増加割合が所定値未満の時、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記検知手段により検知された充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加し、
前記充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の上限値を上回る時、前記発電出力を前記所定の出力範囲内において、減少させて保持するように、前記発電出力を制御し、
前記出力設定値の増加割合が所定値以上の時、前記充電状態検知値が前記第１の許容充電領域の下限値を下回らない範囲内で、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加するように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とするハイブリッド駆動式移動装置。 - 発電手段と、推進手段に連結される電動モータと、バッテリと、前記発電手段の出力電流を前記バッテリに供給可能とする第１の電力供給路と、前記バッテリからの出力電流を前記電動モータに供給可能とする第２の電力供給路と、出力設定手段の出力設定値に基づき前記電動モータの出力を制御する制御手段と、前記バッテリの充電状態を検知する検知手段とを備え、
前記バッテリの第１の許容充電領域と、この第１の許容充電領域内において、同域内の上限寄りに第２の許容充電領域を設定し、
前記出力設定値の増加割合が所定値未満の時、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記検知手段により検知された充電状態検知値が前記第２の許容充電領域の下限値を下回る時、発電出力の所定の出力範囲内において、前記発電出力を一定とするように、前記発電出力を制御し、
前記出力設定値の増加割合が所定値以上の時、前記充電状態検知値が前記第１の許容充電領域の下限値が下回らない範囲内で、前記出力設定値に基づく前記電動モータの出力値以上の出力を満たすようにバッテリ出力を制御するとともに、
前記所定の出力範囲内において、前記発電出力を増加するように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とするハイブリッド駆動式移動装置。 - 前記充電状態検知値が、前記第１の許容充電領域の上限値に近づく程、前記充電状態検知値の上昇速度を減少させるように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド駆動式移動装置。
- 前記充電状態検知値が、前記第１の許容充電領域の上限値を越える時、前記充電状態検知値を低下させるように、前記発電出力を制御するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のハイブリッド駆動式移動装置。
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