JPH08130805A - 電気自動車 - Google Patents
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- JPH08130805A JPH08130805A JP6292067A JP29206794A JPH08130805A JP H08130805 A JPH08130805 A JP H08130805A JP 6292067 A JP6292067 A JP 6292067A JP 29206794 A JP29206794 A JP 29206794A JP H08130805 A JPH08130805 A JP H08130805A
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- H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/40—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for controlling a combination of batteries and fuel cells
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 動力源に燃料電池を使用して、エネルギー効
率が高く、走行性能の優れた電気自動車を提供する。 【構成】 燃料電池１０と大容量の電気二重層コンデン
サ２０との間に電流出力型のスイッチングレギュレータ
３０を介在させて、燃料電池１０により電気二重層コン
デンサ２０を充電し、その電力で走行用の電動機５０を
駆動する。
率が高く、走行性能の優れた電気自動車を提供する。 【構成】 燃料電池１０と大容量の電気二重層コンデン
サ２０との間に電流出力型のスイッチングレギュレータ
３０を介在させて、燃料電池１０により電気二重層コン
デンサ２０を充電し、その電力で走行用の電動機５０を
駆動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気自動車に関し、さら
に詳しく言えば、燃料電池と電気二重層コンデンサとを
動力源とした電気自動車に関するものである。
に詳しく言えば、燃料電池と電気二重層コンデンサとを
動力源とした電気自動車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の電気自動車では、充電された二次
電池を電源とし、その二次電池の放電で電動機を駆動す
る方式が主流となっているが、最近では、燃料電池と二
次電池とを搭載し、それによって電動機を駆動する電気
自動車も開発されつつある。
電池を電源とし、その二次電池の放電で電動機を駆動す
る方式が主流となっているが、最近では、燃料電池と二
次電池とを搭載し、それによって電動機を駆動する電気
自動車も開発されつつある。
【０００３】すなわち、図２に示されているように、電
源として燃料電池３と二次電池４とを有し、それらから
得られる直流電流をそれぞれＤＣ−ＡＣコンバータ５
ａ，５ｂにて交流に変換し、インバータ７で適宜その周
波数を変換して電動機２を運転し、車輪１，１を駆動す
るようにしている。
源として燃料電池３と二次電池４とを有し、それらから
得られる直流電流をそれぞれＤＣ−ＡＣコンバータ５
ａ，５ｂにて交流に変換し、インバータ７で適宜その周
波数を変換して電動機２を運転し、車輪１，１を駆動す
るようにしている。
【０００４】この場合、二次電池４としては、鉛蓄電
池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−Ｈ電池、Ｎａ−Ｓ電池やＮ
ｉ−Ｚｎ電池が検討され、今のところ鉛蓄電池とＮｉ−
Ｃｄ電池が主に用いられている。燃料電池３は例えばメ
タノールを燃料とし、そのメタノールをメタノールタン
ク３ａよりメタノール改質器３ｂにて水素ガスに変換
し、その水素ガスを所定温度で流すことにより、同燃料
電池３から直流電力が得られる。
池、Ｎｉ−Ｃｄ電池、Ｎｉ−Ｈ電池、Ｎａ−Ｓ電池やＮ
ｉ−Ｚｎ電池が検討され、今のところ鉛蓄電池とＮｉ−
Ｃｄ電池が主に用いられている。燃料電池３は例えばメ
タノールを燃料とし、そのメタノールをメタノールタン
ク３ａよりメタノール改質器３ｂにて水素ガスに変換
し、その水素ガスを所定温度で流すことにより、同燃料
電池３から直流電力が得られる。
【０００５】現状においては、車載用燃料電池として
は、リン酸型（ＰＡＦＣ）と固体高分子膜型（ＰＥＦ
Ｃ）の２種類が実用化への最短距離にある。燃料として
は、液化水素、水素吸蔵合金に蓄えられた水素、メタノ
ールなどの燃料の改質による水素ガスなどが多用されて
いる。二次電池のみを用いる従来の電気自動車の充電の
煩雑さに比べ、燃料電池は燃料の補給が簡単なため魅力
的である。
は、リン酸型（ＰＡＦＣ）と固体高分子膜型（ＰＥＦ
Ｃ）の２種類が実用化への最短距離にある。燃料として
は、液化水素、水素吸蔵合金に蓄えられた水素、メタノ
ールなどの燃料の改質による水素ガスなどが多用されて
いる。二次電池のみを用いる従来の電気自動車の充電の
煩雑さに比べ、燃料電池は燃料の補給が簡単なため魅力
的である。
【０００６】一方、例えば特開平４−２６３０４号公報
および特開平４−１１２６３１号公報などには、二次電
池と電気二重層コンデンサとを併用した電源部による駆
動方式の電気自動車が提案されている。
および特開平４−１１２６３１号公報などには、二次電
池と電気二重層コンデンサとを併用した電源部による駆
動方式の電気自動車が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】二次電池を用いる電気
自動車では、二次電池の出力密度が低く、モータ始動時
の大電流に対応するために、二次電池の重量を大きくせ
ざるを得ない。また、充放電サイクル寿命が短い、０℃
以下での出力が低いため使用温度範囲が狭い、充電に長
時間を要する、充電サービスシステムが必要、などのい
くつかの解決すべき課題がある。
自動車では、二次電池の出力密度が低く、モータ始動時
の大電流に対応するために、二次電池の重量を大きくせ
ざるを得ない。また、充放電サイクル寿命が短い、０℃
以下での出力が低いため使用温度範囲が狭い、充電に長
時間を要する、充電サービスシステムが必要、などのい
くつかの解決すべき課題がある。
【０００８】さらに、回生制動による電力を二次電池に
充電する際、二次電池が大電流充電に対応できないた
め、その回生電気エネルギーを電気抵抗器で熱エネルギ
ーに変換しており、車両の運動エネルギーの利用率が低
いという問題がある。
充電する際、二次電池が大電流充電に対応できないた
め、その回生電気エネルギーを電気抵抗器で熱エネルギ
ーに変換しており、車両の運動エネルギーの利用率が低
いという問題がある。
【０００９】燃料電池あるいは二次電池と燃料電池を組
み合わせて電気自動車に併用するにしても、同様に出力
密度が低く、そのモータ始動時の大電流に対応させるに
は、燃料電池または二次電池の重量を大きくせざるを得
ない。
み合わせて電気自動車に併用するにしても、同様に出力
密度が低く、そのモータ始動時の大電流に対応させるに
は、燃料電池または二次電池の重量を大きくせざるを得
ない。
【００１０】また、二次電池と電気二重層コンデンサと
を併用したものにおいては、二次電池は放電しても電圧
があまり下がらない定電圧デバイスであるのに対して、
電気二重層コンデンサは、その静電容量を有効に使おう
とすると、同コンデンサの電圧は最大電圧からゼロまで
の広範囲に変化するため、両者に蓄積されたエネルギを
効率よく取り出すことは困難である。
を併用したものにおいては、二次電池は放電しても電圧
があまり下がらない定電圧デバイスであるのに対して、
電気二重層コンデンサは、その静電容量を有効に使おう
とすると、同コンデンサの電圧は最大電圧からゼロまで
の広範囲に変化するため、両者に蓄積されたエネルギを
効率よく取り出すことは困難である。
【００１１】本発明はこれら従来の欠点を解決するため
になされたもので、その目的は、動力源に燃料電池を使
用して走行性能の優れた、さらには回生制動時のエネル
ギをも効率よく回収し得るようにした、全体としてエネ
ルギーの利用効率が高い電気自動車を提供することにあ
る。
になされたもので、その目的は、動力源に燃料電池を使
用して走行性能の優れた、さらには回生制動時のエネル
ギをも効率よく回収し得るようにした、全体としてエネ
ルギーの利用効率が高い電気自動車を提供することにあ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、燃料電池と、大容量の電気二重層コンデ
ンサと、電流出力型のスイッチングレギュレータと、走
行車輪駆動用の電動機とを備え、上記燃料電池により上
記スイッチングレギュレータを介して上記電気二重層コ
ンデンサを充電し、同電気二重層コンデンサから供給さ
れる電力で上記電動機を駆動することを特徴としてい
る。
め、本発明は、燃料電池と、大容量の電気二重層コンデ
ンサと、電流出力型のスイッチングレギュレータと、走
行車輪駆動用の電動機とを備え、上記燃料電池により上
記スイッチングレギュレータを介して上記電気二重層コ
ンデンサを充電し、同電気二重層コンデンサから供給さ
れる電力で上記電動機を駆動することを特徴としてい
る。
【００１３】燃料電池は一般に放電電流を大きくするた
めに、例えば高分子固体電解質燃料電池では２０〜１２
０℃の温度域で用いられる。また、リン酸型燃料電池で
は３００〜４００℃の温度域で用いられる。このため、
大抵これら燃料電池の使用に先立って、燃料電池を予熱
する必要がある。燃料電池を所定温度域まで速やかに予
熱するには、電気加熱ヒーターに大電流を流すとよく、
この目的に、電気二重層コンデンサの放電による電力を
用いることができる。
めに、例えば高分子固体電解質燃料電池では２０〜１２
０℃の温度域で用いられる。また、リン酸型燃料電池で
は３００〜４００℃の温度域で用いられる。このため、
大抵これら燃料電池の使用に先立って、燃料電池を予熱
する必要がある。燃料電池を所定温度域まで速やかに予
熱するには、電気加熱ヒーターに大電流を流すとよく、
この目的に、電気二重層コンデンサの放電による電力を
用いることができる。
【００１４】燃料電池には１２０℃以下で作動する高分
子固体電解質燃料電池を使用するのが出力密度、始動の
容易性、安定性などの点で好ましい。この燃料電池の特
に好ましい作動温度は３０〜９０℃である。
子固体電解質燃料電池を使用するのが出力密度、始動の
容易性、安定性などの点で好ましい。この燃料電池の特
に好ましい作動温度は３０〜９０℃である。
【００１５】高分子固体電解質としては、プロトン導電
性のパーフルオロスルホン酸膜、例えば旭硝子社製フレ
ミオン膜（商品名）などが好ましく使用できる。燃料電
池は内燃機関と比べて原理的にエネルギー効率が良いも
のの、負荷変動や温度変動、低温特性に難点があるの
で、これらの点を負荷変動、温度変動、低温特性に優れ
た特徴を有する電気二重層コンデンサで補完することに
より、走行性能に優れた運転しやすい新たな電気自動車
のための電源システムを提供することができる。
性のパーフルオロスルホン酸膜、例えば旭硝子社製フレ
ミオン膜（商品名）などが好ましく使用できる。燃料電
池は内燃機関と比べて原理的にエネルギー効率が良いも
のの、負荷変動や温度変動、低温特性に難点があるの
で、これらの点を負荷変動、温度変動、低温特性に優れ
た特徴を有する電気二重層コンデンサで補完することに
より、走行性能に優れた運転しやすい新たな電気自動車
のための電源システムを提供することができる。
【００１６】本発明の電気自動車に使用される電気二重
層コンデンサは、内部抵抗が小ないし中程度までで、出
力密度の大きなものとするのが好ましい。具体的には、
例えば集電体と接合された分極性電極間にセパレータを
挟んで電解液を含浸させた素子の集電体を並列に電気接
続しつつ積層することによりコンデンサを大容量化し、
さらにこれを直列および並列に電気接続して大容量のコ
ンデンサとすることができる。
層コンデンサは、内部抵抗が小ないし中程度までで、出
力密度の大きなものとするのが好ましい。具体的には、
例えば集電体と接合された分極性電極間にセパレータを
挟んで電解液を含浸させた素子の集電体を並列に電気接
続しつつ積層することによりコンデンサを大容量化し、
さらにこれを直列および並列に電気接続して大容量のコ
ンデンサとすることができる。
【００１７】分極性電極には、好ましくは比表面積が大
きい活性炭粉末または活性炭繊維と、導電性物質、バイ
ンダーなどからなるシート状もしくは複合焼結板状体が
使用される。導電性物質には、例えばカーボンブラッ
ク、ケッチエンブラック、酸化ルテニウムが、集電体に
はアルミニウム、ニッケル、ステンレスなどの箔が用い
られる。
きい活性炭粉末または活性炭繊維と、導電性物質、バイ
ンダーなどからなるシート状もしくは複合焼結板状体が
使用される。導電性物質には、例えばカーボンブラッ
ク、ケッチエンブラック、酸化ルテニウムが、集電体に
はアルミニウム、ニッケル、ステンレスなどの箔が用い
られる。
【００１８】電解液には、非水溶液系および水溶液系の
いずれもが使用できるが、水溶液系電解液を用いた素子
の耐電圧が０．８〜１．０Ｖであるの対し、非水溶液系
電解液を用いると素子の耐電圧を２．５Ｖ〜３．０Ｖに
高められ、薄く低抵抗の金属箔を集電体に使用できるの
で、電気二重層コンデンサを小型化、低抵抗化、高エネ
ルギー化できる点で好ましい。
いずれもが使用できるが、水溶液系電解液を用いた素子
の耐電圧が０．８〜１．０Ｖであるの対し、非水溶液系
電解液を用いると素子の耐電圧を２．５Ｖ〜３．０Ｖに
高められ、薄く低抵抗の金属箔を集電体に使用できるの
で、電気二重層コンデンサを小型化、低抵抗化、高エネ
ルギー化できる点で好ましい。
【００１９】本発明の電気自動車の電気二重層コンデン
サには、静電容量５００〜３００００Ｆ、耐電圧２．５
〜３．０Ｖ、内部抵抗２５ｍΩ以下の単位コンデンサを
複数個、直列および並列に配列し、定格電圧で５Ｖ以上
としたものを用いるのが好ましい。
サには、静電容量５００〜３００００Ｆ、耐電圧２．５
〜３．０Ｖ、内部抵抗２５ｍΩ以下の単位コンデンサを
複数個、直列および並列に配列し、定格電圧で５Ｖ以上
としたものを用いるのが好ましい。
【００２０】
【作用】上記構成によると、燃料電池の出力電流により
電流出力型のスイッチングレギュレータを介して大容量
の電気二重層コンデンサに短時間で効率よく充電され
る。そして、同電気二重層コンデンサの充電電力により
走行車輪駆動用の電動機が駆動される。
電流出力型のスイッチングレギュレータを介して大容量
の電気二重層コンデンサに短時間で効率よく充電され
る。そして、同電気二重層コンデンサの充電電力により
走行車輪駆動用の電動機が駆動される。
【００２１】燃料電池は低負荷での定常放電のエネルギ
ー効率が良好であり、電気二重層コンデンサは燃料電池
や二次電池より、出力密度が顕著に大きいので、充放電
時の電流制限がほとんど無く、しかも低温充放電特性が
良好であり、かつ、充放電サイクル耐久性が優れている
ため、加速性がよいなど走行性能が顕著に良好な電気自
動車が得られる。
ー効率が良好であり、電気二重層コンデンサは燃料電池
や二次電池より、出力密度が顕著に大きいので、充放電
時の電流制限がほとんど無く、しかも低温充放電特性が
良好であり、かつ、充放電サイクル耐久性が優れている
ため、加速性がよいなど走行性能が顕著に良好な電気自
動車が得られる。
【００２２】また、電気二重層コンデンサと電動機との
間に双方向型の出力コンバータを接続しておくことで、
回生制動エネルギーを効率よく電気二重層コンデンサに
回収することができ、さらにエネルギー効率を高められ
る。
間に双方向型の出力コンバータを接続しておくことで、
回生制動エネルギーを効率よく電気二重層コンデンサに
回収することができ、さらにエネルギー効率を高められ
る。
【００２３】
【実施例】図１には、本発明による電気自動車の一実施
例にかかる駆動系統の概略的な模式図が示されている。
これによると、この電気自動車は、燃料電池１０と、大
容量の電気二重層コンデンサ２０とを備えている。Ｒは
同電気二重層コンデンサ２０の内部抵抗である。燃料電
池１０と電気二重層コンデンサ２０との間には、電流出
力型のスイッチングレギュレータ３０が接続されてお
り、また、電気二重層コンデンサ２０の両端には、出力
コンバータ４０を介して図示しない走行車輪を駆動する
電動機５０が接続されている。
例にかかる駆動系統の概略的な模式図が示されている。
これによると、この電気自動車は、燃料電池１０と、大
容量の電気二重層コンデンサ２０とを備えている。Ｒは
同電気二重層コンデンサ２０の内部抵抗である。燃料電
池１０と電気二重層コンデンサ２０との間には、電流出
力型のスイッチングレギュレータ３０が接続されてお
り、また、電気二重層コンデンサ２０の両端には、出力
コンバータ４０を介して図示しない走行車輪を駆動する
電動機５０が接続されている。
【００２４】燃料電池１０が燃料とするメタノールは、
メタノールタンク１１よりメタノール改質器１２にて水
素ガスに変換され、燃料電池１０に供給される。図示さ
れていないが、燃料電池１０内には、パーフルオロスル
ホン酸膜（旭硝子社製フレミオン膜、厚さ１００μｍ）
の両面に白金系電極触媒を担持させた電極と膜の接合体
が設けられており、その電極と膜の接合体の両側にそれ
ぞれ約８０℃とされた空気およびメタノールの改質によ
り得られた水素ガスを供給することにより、直流電力が
得られる。
メタノールタンク１１よりメタノール改質器１２にて水
素ガスに変換され、燃料電池１０に供給される。図示さ
れていないが、燃料電池１０内には、パーフルオロスル
ホン酸膜（旭硝子社製フレミオン膜、厚さ１００μｍ）
の両面に白金系電極触媒を担持させた電極と膜の接合体
が設けられており、その電極と膜の接合体の両側にそれ
ぞれ約８０℃とされた空気およびメタノールの改質によ
り得られた水素ガスを供給することにより、直流電力が
得られる。
【００２５】電気二重層コンデンサ２０には、高出力密
度型ではあるが内部抵抗を極端に低下させず、その代わ
りに好ましくはエネルギ密度を重視した、中程度の出力
密度を備えたものが用いられている。
度型ではあるが内部抵抗を極端に低下させず、その代わ
りに好ましくはエネルギ密度を重視した、中程度の出力
密度を備えたものが用いられている。
【００２６】この電気二重層キャパシタ２０は、例えば
高比表面積の活性炭粉末を主成分とする分極性電極を金
属箔の集電体にコーティングした電極シートを多数積層
してなる素子に有機溶媒を用いた電解質溶液を含浸して
ケース中に密封した大容量のものを使用する。
高比表面積の活性炭粉末を主成分とする分極性電極を金
属箔の集電体にコーティングした電極シートを多数積層
してなる素子に有機溶媒を用いた電解質溶液を含浸して
ケース中に密封した大容量のものを使用する。
【００２７】スイッチングレギュレータ３０は、燃料電
池１０よりの出力電流を受けて、その定電流出力にて大
容量の電気二重層コンデンサ２０を充電し、同電気二重
層コンデンサ２０を設定電圧に保つように動作する。な
お、このスイッチングレギュレータ３０は降圧型、昇圧
型などの公知のスイッチングレギュレータであってよ
い。
池１０よりの出力電流を受けて、その定電流出力にて大
容量の電気二重層コンデンサ２０を充電し、同電気二重
層コンデンサ２０を設定電圧に保つように動作する。な
お、このスイッチングレギュレータ３０は降圧型、昇圧
型などの公知のスイッチングレギュレータであってよ
い。
【００２８】また、出力コンバータ４０には、本発明者
が先に特願平５−２２５２０７号に提案した双方向型の
ものを用い、回生制動時に生ずる余剰電力を電気二重層
コンデンサ２０で吸収し得るようにするのが好ましい。
が先に特願平５−２２５２０７号に提案した双方向型の
ものを用い、回生制動時に生ずる余剰電力を電気二重層
コンデンサ２０で吸収し得るようにするのが好ましい。
【００２９】このように、本発明では燃料電池１０より
電力を得、その電力をスイッチングレギュレータ３０を
介して大容量の電気二重層コンデンサ２０に充電し、そ
の充電電力を負荷である走行車輪駆動用電動機５０に供
給するのであるが、その電動機５０の定格をこれまでに
製作された車両総重量１０００ｋｇの実例に照して例え
ば２０ｋＷとすると、電気二重層コンデンサ２０の容量
は、仮にその出力を１０分間維持できるように選べば
３．３ｋＷｈとなる。
電力を得、その電力をスイッチングレギュレータ３０を
介して大容量の電気二重層コンデンサ２０に充電し、そ
の充電電力を負荷である走行車輪駆動用電動機５０に供
給するのであるが、その電動機５０の定格をこれまでに
製作された車両総重量１０００ｋｇの実例に照して例え
ば２０ｋＷとすると、電気二重層コンデンサ２０の容量
は、仮にその出力を１０分間維持できるように選べば
３．３ｋＷｈとなる。
【００３０】燃料電池１０を用いた場合、その容量は巡
航時の平均消費電力をまかなえればよく、２０ｋＷの電
動機を例えば３０％の出力で３時間走行可能な電力量は
約２０ｋＷｈ必要なので、諸損失を考慮するとおよそ２
５ｋＷｈの実効値（公称値ではなく、実際に出力できる
容量）があればよい。本発明による使用状態では尖頭負
荷をすべて電気二重層コンデンサが負担しているので、
一般にエネルギー密度は高いが出力密度の低い燃料電池
には有利である。
航時の平均消費電力をまかなえればよく、２０ｋＷの電
動機を例えば３０％の出力で３時間走行可能な電力量は
約２０ｋＷｈ必要なので、諸損失を考慮するとおよそ２
５ｋＷｈの実効値（公称値ではなく、実際に出力できる
容量）があればよい。本発明による使用状態では尖頭負
荷をすべて電気二重層コンデンサが負担しているので、
一般にエネルギー密度は高いが出力密度の低い燃料電池
には有利である。
【００３１】なお、参考までに欧米における車の走行パ
ターンの研究によると、そのほとんどが平均馬力以上の
加速時間を３分間程度としている。これによれば、上記
の試算に比べて大容量の電気二重層コンデンサ２０の容
量は約１／３の１ｋＷｈで足りることになる。この場
合、例えば電気二重層コンデンサ２０の体積と重量は約
４０リットル、約５０ｋｇとなり、現在のガソリンタン
ク程度の容積に収まることになる。
ターンの研究によると、そのほとんどが平均馬力以上の
加速時間を３分間程度としている。これによれば、上記
の試算に比べて大容量の電気二重層コンデンサ２０の容
量は約１／３の１ｋＷｈで足りることになる。この場
合、例えば電気二重層コンデンサ２０の体積と重量は約
４０リットル、約５０ｋｇとなり、現在のガソリンタン
ク程度の容積に収まることになる。
【００３２】また、上記の欧米における車の走行パター
ンにしたがえば、電気二重層コンデンサ２０から供給す
る尖頭出力電力は電動機５０の定格一杯の２０ｋＷ、３
分間であるが、本発明によれば、電気二重層コンデンサ
２０の尖頭出力電力をその３倍位に設計することが容易
であるため、例えば１分間６０ｋＷの電力を電動機５０
に供給して、急加速や低速での脱出トルク（重負荷で停
止した状態から動き出すに必要な力）を得ることがで
き、優れた運転性能が得られる。
ンにしたがえば、電気二重層コンデンサ２０から供給す
る尖頭出力電力は電動機５０の定格一杯の２０ｋＷ、３
分間であるが、本発明によれば、電気二重層コンデンサ
２０の尖頭出力電力をその３倍位に設計することが容易
であるため、例えば１分間６０ｋＷの電力を電動機５０
に供給して、急加速や低速での脱出トルク（重負荷で停
止した状態から動き出すに必要な力）を得ることがで
き、優れた運転性能が得られる。
【００３３】なお、電気二重層コンデンサ２０と電動機
５０との間に双方向型出力コンバータ４０を接続すると
ともに、電気二重層コンデンサ２０の静電容量に余裕を
持たせて、充電電圧をその定格電圧よりも若干低く設定
しておくことにより、回生制動時に発生する電力を同電
気二重層コンデンサ２０に効率よく回収することが可能
となる。
５０との間に双方向型出力コンバータ４０を接続すると
ともに、電気二重層コンデンサ２０の静電容量に余裕を
持たせて、充電電圧をその定格電圧よりも若干低く設定
しておくことにより、回生制動時に発生する電力を同電
気二重層コンデンサ２０に効率よく回収することが可能
となる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の電気自動
車によれば、次のような効果が奏される。すなわち、燃
料電池によりスイッチングレギュレータを介して大容量
の電気二重層コンデンサを充電し、同電気二重層コンデ
ンサから供給される電力で電動機を駆動するようにした
請求項１に記載の発明によれば、低負荷での定常放電の
良好な燃料電池により電気二重層コンデンサを効率よく
充電することが可能になるとともに、電気二重層コンデ
ンサは、出力密度が大きく、充放電時の電流制限がほと
んど無く、低温充放電特性が良好であり、かつ、充放電
サイクル耐久性が優れており、さらには回生制動時のエ
ネルギも効率よく回収できるため、全体としてエネルギ
効率が高く、走行性能の優れた電気自動車が提供され
る。また、燃料電池によればその燃料を補給するだけで
よく、したがって、二次電池のように長時間にわたって
充電する必要がないばかりでなく、寿命の点においても
優れている。
車によれば、次のような効果が奏される。すなわち、燃
料電池によりスイッチングレギュレータを介して大容量
の電気二重層コンデンサを充電し、同電気二重層コンデ
ンサから供給される電力で電動機を駆動するようにした
請求項１に記載の発明によれば、低負荷での定常放電の
良好な燃料電池により電気二重層コンデンサを効率よく
充電することが可能になるとともに、電気二重層コンデ
ンサは、出力密度が大きく、充放電時の電流制限がほと
んど無く、低温充放電特性が良好であり、かつ、充放電
サイクル耐久性が優れており、さらには回生制動時のエ
ネルギも効率よく回収できるため、全体としてエネルギ
効率が高く、走行性能の優れた電気自動車が提供され
る。また、燃料電池によればその燃料を補給するだけで
よく、したがって、二次電池のように長時間にわたって
充電する必要がないばかりでなく、寿命の点においても
優れている。
【００３５】また、上記電気二重層コンデンサを内部抵
抗が小さく、出力密度の大きな電気二重層コンデンサと
した請求項２に記載の発明によれば、加速時などの尖頭
負荷時に対応して瞬時に大電流を供給することができ
る。
抗が小さく、出力密度の大きな電気二重層コンデンサと
した請求項２に記載の発明によれば、加速時などの尖頭
負荷時に対応して瞬時に大電流を供給することができ
る。
【００３６】さらに、上記燃料電池を１２０℃以下で作
動する高分子固体電解質燃料電池とした請求項３に記載
の発明によれば、燃料電池のより優れた出力密度、始動
の容易性および安定性が得られる。
動する高分子固体電解質燃料電池とした請求項３に記載
の発明によれば、燃料電池のより優れた出力密度、始動
の容易性および安定性が得られる。
【００３７】他方、上記電気二重層コンデンサと上記電
動機との間に、双方向型の出力コンバータを接続した請
求項４に記載の発明によれば、回生制動時のエネルギー
を効率よく電気二重層コンデンサに回収することができ
る。
動機との間に、双方向型の出力コンバータを接続した請
求項４に記載の発明によれば、回生制動時のエネルギー
を効率よく電気二重層コンデンサに回収することができ
る。
【図１】本発明による電気自動車の一実施例にかかる駆
動系統の概略的な模式図。
動系統の概略的な模式図。
【図２】第１従来例の電気自動車の電源および電動機を
含む駆動系統を示したブロック線図。
含む駆動系統を示したブロック線図。
１０ 燃料電池 １１ メタノールタンク １２ メタノール改質器 ２０ 電気二重層コンデンサ ３０ スイッチングレギュレータ ４０ 出力コンバータ ５０ 電動機
Claims (4)
- 【請求項１】 燃料電池と、大容量の電気二重層コンデ
ンサと、電流出力型のスイッチングレギュレータと、走
行車輪駆動用の電動機とを備え、上記燃料電池により上
記スイッチングレギュレータを介して上記電気二重層コ
ンデンサを充電し、同電気二重層コンデンサから供給さ
れる電力で上記電動機を駆動することを特徴とする電気
自動車。 - 【請求項２】 上記電気二重層コンデンサは、内部抵抗
が小さく、出力密度の大きな電気二重層コンデンサであ
る請求項１に記載の電気自動車。 - 【請求項３】 上記燃料電池が１２０℃以下で作動する
高分子固体電解質燃料電池である請求項１または２に記
載の電気自動車。 - 【請求項４】 上記電気二重層コンデンサと上記電動機
との間に、双方向型の出力コンバータが接続されている
請求項１〜３のいずれかに記載の電気自動車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6292067A JPH08130805A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 電気自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6292067A JPH08130805A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 電気自動車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130805A true JPH08130805A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17777111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6292067A Pending JPH08130805A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 電気自動車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130805A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6294276B1 (en) | 1996-11-07 | 2001-09-25 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hydrogen manufacturing and supplying apparatus and electric motorcar |
| JP2003187841A (ja) * | 2001-12-20 | 2003-07-04 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| US7028792B2 (en) | 2003-02-19 | 2006-04-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Electric vehicle and performance setting method |
| JP2006288085A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | Toshiba Corp | 電気車制御装置 |
| JP2006310327A (ja) * | 2006-08-01 | 2006-11-09 | Equos Research Co Ltd | 燃料電池システム |
| US7196492B2 (en) | 2001-12-19 | 2007-03-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Power supply apparatus including fuel cell and capacitor, and operation method thereof |
| US7659018B2 (en) | 2000-11-17 | 2010-02-09 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell power control unit |
| JP2010041918A (ja) * | 2009-09-25 | 2010-02-18 | Panasonic Corp | 昇圧装置、及び、この昇圧装置を用いた燃料電池システム |
| CN108819767A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-16 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 氢燃料电池汽车动力***的控制方法及装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05328533A (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-10 | Toshiba F Ee Syst Eng Kk | バッテリーカーの制御方法及び装置 |
| JPH06253409A (ja) * | 1993-02-24 | 1994-09-09 | Aqueous Res:Kk | ハイブリッド電源装置 |
| JPH07264715A (ja) * | 1994-03-16 | 1995-10-13 | Asahi Glass Co Ltd | 電気自動車 |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP6292067A patent/JPH08130805A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| CN1321019C (zh) * | 2003-02-19 | 2007-06-13 | 丰田自动车株式会社 | 电动汽车及性能设定方法 |
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| CN108819767A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-16 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 氢燃料电池汽车动力***的控制方法及装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030319 |