JP2000303836A - 燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムおよびこれを備える自動車 - Google Patents
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムおよびこれを備える自動車Info
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- H—ELECTRICITY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 互いに昇温特性と負荷−効率特性の異なる燃
料電池と内燃機関とを組み合わせてシステム全体の効率
を向上する。 【解決手段】 燃料電池５０の始動時には、温度調節装
置８０の循環管路８１内に水をエンジン３０，改質器４
０，燃料電池５０の順に流してエンジン３０が発生する
熱により改質器４０や燃料電池５０を加温すると共に、
エンジン３０の排ガスの熱により改質器４０に供給する
メタノール水溶液を加温する。この結果、改質器４０や
燃料電池５０を早期に定常運転状態にすることができ
る。燃料電池５０が定常運転状態のときには、循環管路
８１内の水を燃料電池５０，改質器４０，エンジン３０
の順に流してこれらを冷却する。冷却系統を複数持つ必
要がないからシステムをコンパクトにすることができ
る。
料電池と内燃機関とを組み合わせてシステム全体の効率
を向上する。 【解決手段】 燃料電池５０の始動時には、温度調節装
置８０の循環管路８１内に水をエンジン３０，改質器４
０，燃料電池５０の順に流してエンジン３０が発生する
熱により改質器４０や燃料電池５０を加温すると共に、
エンジン３０の排ガスの熱により改質器４０に供給する
メタノール水溶液を加温する。この結果、改質器４０や
燃料電池５０を早期に定常運転状態にすることができ
る。燃料電池５０が定常運転状態のときには、循環管路
８１内の水を燃料電池５０，改質器４０，エンジン３０
の順に流してこれらを冷却する。冷却系統を複数持つ必
要がないからシステムをコンパクトにすることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池と内燃機
関のハイブリッドシステムおよびこれを備える自動車に
関する。
関のハイブリッドシステムおよびこれを備える自動車に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の燃料電池と内燃機関のハ
イブリッドシステムとしては、共通の燃料により動作す
る燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム（例え
ば、特開昭５０−３１５１６号公報など）や、改質され
た燃料により発電する燃料電池と改質される前の原料や
改質された燃料により動作する内燃機関とを備えるハイ
ブリッドシステム（例えば、実開平６−４８１７０号公
報など）が提案されている。前者のハイブリッドシステ
ムは、水素と酸素を燃料とする燃料電池とこの燃料電池
により発電された電力を用いて動力を出力するモータと
水素を燃料として動作する水素エンジンとを備え、水素
エンジンから出力される動力では動力が不足するときに
モータから動力を出力することによりＮＯＸの低減など
を図ることができるとされている。後者のハイブリッド
システムは、完全に改質できなかった燃料や燃料電池通
過後の未使用燃料を燃料として動作可能な内燃機関を備
え、これらを内燃機関に導入して動力を得て発電機を動
作させることにより発電効率を向上させることができる
とされている。また、後者のハイブリッドシステムで
は、内燃機関の排気を改質器に導入して改質器に必要な
熱源を排気からまかなうとされている。
イブリッドシステムとしては、共通の燃料により動作す
る燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム（例え
ば、特開昭５０−３１５１６号公報など）や、改質され
た燃料により発電する燃料電池と改質される前の原料や
改質された燃料により動作する内燃機関とを備えるハイ
ブリッドシステム（例えば、実開平６−４８１７０号公
報など）が提案されている。前者のハイブリッドシステ
ムは、水素と酸素を燃料とする燃料電池とこの燃料電池
により発電された電力を用いて動力を出力するモータと
水素を燃料として動作する水素エンジンとを備え、水素
エンジンから出力される動力では動力が不足するときに
モータから動力を出力することによりＮＯＸの低減など
を図ることができるとされている。後者のハイブリッド
システムは、完全に改質できなかった燃料や燃料電池通
過後の未使用燃料を燃料として動作可能な内燃機関を備
え、これらを内燃機関に導入して動力を得て発電機を動
作させることにより発電効率を向上させることができる
とされている。また、後者のハイブリッドシステムで
は、内燃機関の排気を改質器に導入して改質器に必要な
熱源を排気からまかなうとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のハイブリッドシステムでは、燃料電池の運転が水素エ
ンジンの補助的なものであったり、逆に内燃機関が燃料
電池の補助的なものであったりするから、システムとし
ての最適な効率を得ることができないといった問題があ
った。実開平６−４８１７０号公報記載のハイブリッド
システムでは内燃機関の排気を改質器の熱源として用い
るとされているものの、内燃機関の出力は燃料電池の出
力に従属的であり、ハイブリッドシステムとしての最適
効率を得られないという問題があった。
のハイブリッドシステムでは、燃料電池の運転が水素エ
ンジンの補助的なものであったり、逆に内燃機関が燃料
電池の補助的なものであったりするから、システムとし
ての最適な効率を得ることができないといった問題があ
った。実開平６−４８１７０号公報記載のハイブリッド
システムでは内燃機関の排気を改質器の熱源として用い
るとされているものの、内燃機関の出力は燃料電池の出
力に従属的であり、ハイブリッドシステムとしての最適
効率を得られないという問題があった。
【０００４】本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッ
ドシステムは、システムとしての効率を向上させること
を目的の一つとする。また、本発明の燃料電池と内燃機
関のハイブリッドシステムは、熱的収支に関する効率を
向上させることを目的の一つとする。本発明の自動車
は、ハイブリッドシステムの暖機を適正に行なうことを
目的の一つとする。
ドシステムは、システムとしての効率を向上させること
を目的の一つとする。また、本発明の燃料電池と内燃機
関のハイブリッドシステムは、熱的収支に関する効率を
向上させることを目的の一つとする。本発明の自動車
は、ハイブリッドシステムの暖機を適正に行なうことを
目的の一つとする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムは、
上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手
段を採った。
発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムは、
上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手
段を採った。
【０００６】本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッ
ドシステムは、燃料の供給を受けて発電する燃料電池と
内燃機関のハイブリッドシステムであって、前記燃料電
池と前記内燃機関とが関連して該燃料電池と該内燃機関
の少なくとも一方の温度を調節する温度調節手段を備え
ることを要旨とする。
ドシステムは、燃料の供給を受けて発電する燃料電池と
内燃機関のハイブリッドシステムであって、前記燃料電
池と前記内燃機関とが関連して該燃料電池と該内燃機関
の少なくとも一方の温度を調節する温度調節手段を備え
ることを要旨とする。
【０００７】この本発明の燃料電池と内燃機関のハイブ
リッドシステムでは、調節手段が、燃料電池と内燃機関
とが関連して燃料電池と内燃機関の少なくとも一方の温
度を調節するから、一方の負荷状態に制約されることな
く、燃料電池と内燃機関との双方を適温状態に効率よく
維持できる。その結果、要求負荷変動に応じて任意に最
適な燃料電池と内燃機関との出力比を選択できる。な
お、「燃料」には、燃料電池のアノードに供給される炭
化水素系の燃料や水素系の燃料などが含まれるほか、燃
料電池のカソードに供給される酸素を含有する酸化ガス
系の燃料（例えば、空気）なども含まれる。
リッドシステムでは、調節手段が、燃料電池と内燃機関
とが関連して燃料電池と内燃機関の少なくとも一方の温
度を調節するから、一方の負荷状態に制約されることな
く、燃料電池と内燃機関との双方を適温状態に効率よく
維持できる。その結果、要求負荷変動に応じて任意に最
適な燃料電池と内燃機関との出力比を選択できる。な
お、「燃料」には、燃料電池のアノードに供給される炭
化水素系の燃料や水素系の燃料などが含まれるほか、燃
料電池のカソードに供給される酸素を含有する酸化ガス
系の燃料（例えば、空気）なども含まれる。
【０００８】こうした本発明の燃料電池と内燃機関のハ
イブリッドシステムにおいて、前記温度調節手段は、前
記燃料電池と熱交換すると共に前記内燃機関と熱交換す
る熱交換手段を備えるものとすることもできる。こうす
れば、燃料電池と内燃機関とによる熱交換により、互い
に昇温特性と負荷−効率特性の異なる燃料電池と内燃機
関とを組み合わせてシステム全体の効率を向上させるこ
とができる。
イブリッドシステムにおいて、前記温度調節手段は、前
記燃料電池と熱交換すると共に前記内燃機関と熱交換す
る熱交換手段を備えるものとすることもできる。こうす
れば、燃料電池と内燃機関とによる熱交換により、互い
に昇温特性と負荷−効率特性の異なる燃料電池と内燃機
関とを組み合わせてシステム全体の効率を向上させるこ
とができる。
【０００９】こうした温度調節手段が熱交換手段を備え
る本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム
において、原料を改質して前記燃料を生成する改質手段
を備え、前記熱交換手段は前記改質手段とも熱交換する
手段であるものとすることもできる。こうすれば、それ
ぞれ昇温特性と負荷−効率特性の異なる燃料電池と内燃
機関と改質手段とを組み合わせてシステム全体の効率を
向上させることができる。ここで、「原料」は、燃料電
池のアノードに供給される炭化水素系の燃料や水素系の
燃料の原料となるものの意である。
る本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム
において、原料を改質して前記燃料を生成する改質手段
を備え、前記熱交換手段は前記改質手段とも熱交換する
手段であるものとすることもできる。こうすれば、それ
ぞれ昇温特性と負荷−効率特性の異なる燃料電池と内燃
機関と改質手段とを組み合わせてシステム全体の効率を
向上させることができる。ここで、「原料」は、燃料電
池のアノードに供給される炭化水素系の燃料や水素系の
燃料の原料となるものの意である。
【００１０】また、温度調節手段が熱交換手段を備える
本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに
おいて、前記温度調節手段は、前記燃料電池を始動する
とき、前記熱交換手段により前記内燃機関と熱交換して
得られる熱を用いて該燃料電池が加温されるよう該熱交
換手段を制御する始動時制御手段を備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、燃料電池を迅速に定常運転状
態にすることができる。
本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに
おいて、前記温度調節手段は、前記燃料電池を始動する
とき、前記熱交換手段により前記内燃機関と熱交換して
得られる熱を用いて該燃料電池が加温されるよう該熱交
換手段を制御する始動時制御手段を備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、燃料電池を迅速に定常運転状
態にすることができる。
【００１１】さらに、温度調節手段が熱交換手段を備え
ると共に改質手段を備える本発明の燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステムにおいて、前記温度調節手段
は、前記燃料電池と前記改質手段とを始動するとき、前
記熱交換手段により前記内燃機関と熱交換して得られる
熱を用いて前記燃料電池と前記改質手段とが加温される
よう該熱交換手段を制御する始動時制御手段を備えるも
のとすることもできる。こうすれば、燃料電池や改質手
段を迅速に定常運転状態にすることができる。この態様
の本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム
において、前記熱交換手段は、加温媒体として作用する
熱交換媒体を前記内燃機関から前記改質手段，前記燃料
電池の順に流す流路を備えるものとすることもできる。
こうすれば、より高い温度で改質手段を加温できると共
に燃料電池をも加温することができる。
ると共に改質手段を備える本発明の燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステムにおいて、前記温度調節手段
は、前記燃料電池と前記改質手段とを始動するとき、前
記熱交換手段により前記内燃機関と熱交換して得られる
熱を用いて前記燃料電池と前記改質手段とが加温される
よう該熱交換手段を制御する始動時制御手段を備えるも
のとすることもできる。こうすれば、燃料電池や改質手
段を迅速に定常運転状態にすることができる。この態様
の本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム
において、前記熱交換手段は、加温媒体として作用する
熱交換媒体を前記内燃機関から前記改質手段，前記燃料
電池の順に流す流路を備えるものとすることもできる。
こうすれば、より高い温度で改質手段を加温できると共
に燃料電池をも加温することができる。
【００１２】あるいは、温度調節手段が熱交換手段を備
える本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステ
ムにおいて、前記温度調節手段は、前記燃料電池が運転
されているときには、前記熱交換手段により該燃料電池
が冷却されるよう該熱交換手段を制御する第１運転時制
御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、
熱交換手段により燃料電池を冷却することができる。
える本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステ
ムにおいて、前記温度調節手段は、前記燃料電池が運転
されているときには、前記熱交換手段により該燃料電池
が冷却されるよう該熱交換手段を制御する第１運転時制
御手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、
熱交換手段により燃料電池を冷却することができる。
【００１３】また、温度調節手段が熱交換手段を備える
と共に改質手段を備える本発明の燃料電池と内燃機関の
ハイブリッドシステムにおいて、前記温度調節手段は、
前記燃料電池と前記改質手段とが運転されているときに
は、前記熱交換手段により該燃料電池と該改質手段とが
冷却されるよう該熱交換手段を制御する第２運転時制御
手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、熱
交換手段により燃料電池と改質手段とを冷却することが
できる。
と共に改質手段を備える本発明の燃料電池と内燃機関の
ハイブリッドシステムにおいて、前記温度調節手段は、
前記燃料電池と前記改質手段とが運転されているときに
は、前記熱交換手段により該燃料電池と該改質手段とが
冷却されるよう該熱交換手段を制御する第２運転時制御
手段を備えるものとすることもできる。こうすれば、熱
交換手段により燃料電池と改質手段とを冷却することが
できる。
【００１４】温度調節手段が熱交換手段を備える本発明
の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにおい
て、前記温度調節手段は、前記内燃機関が運転されてい
るときには、前記熱交換手段により該内燃機関が冷却さ
れるよう該熱交換手段を制御する第３運転時制御手段を
備えるものとすることもできる。こうすれば、熱交換手
段により内燃機関を冷却することができる。
の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにおい
て、前記温度調節手段は、前記内燃機関が運転されてい
るときには、前記熱交換手段により該内燃機関が冷却さ
れるよう該熱交換手段を制御する第３運転時制御手段を
備えるものとすることもできる。こうすれば、熱交換手
段により内燃機関を冷却することができる。
【００１５】温度調節手段が熱交換手段を備える本発明
の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにおい
て、前記温度調節手段は、前記燃料電池と前記内燃機関
とが運転されているときには、前記熱交換手段により該
燃料電池と該内燃機関とが冷却されるよう該熱交換手段
を制御する第４運転時制御手段を備えるものとすること
もできる。こうすれば、熱交換手段により燃料電池と内
燃機関とを冷却することができる。この態様の本発明の
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにおいて、
前記熱交換手段は、冷却媒体として作用する熱交換媒体
を前記燃料電池，前記内燃機関の順に流す流路を備える
ものとすることもできる。こうすれば、燃料電池を低い
温度に冷却することができると共に、内燃機関を冷却す
ることができる。
の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにおい
て、前記温度調節手段は、前記燃料電池と前記内燃機関
とが運転されているときには、前記熱交換手段により該
燃料電池と該内燃機関とが冷却されるよう該熱交換手段
を制御する第４運転時制御手段を備えるものとすること
もできる。こうすれば、熱交換手段により燃料電池と内
燃機関とを冷却することができる。この態様の本発明の
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにおいて、
前記熱交換手段は、冷却媒体として作用する熱交換媒体
を前記燃料電池，前記内燃機関の順に流す流路を備える
ものとすることもできる。こうすれば、燃料電池を低い
温度に冷却することができると共に、内燃機関を冷却す
ることができる。
【００１６】温度調節手段が熱交換手段を備えると共に
改質手段を備える本発明の燃料電池と内燃機関のハイブ
リッドシステムにおいて、前記温度調節手段は、前記燃
料電池と前記改質手段と前記内燃機関とが運転されてい
るときには、前記熱交換手段により該燃料電池と該内燃
機関と前記改質手段とが冷却されるよう該熱交換手段を
制御する第５運転時制御手段を備えるものとすることも
できる。こうすれば、熱交換手段により燃料電池と改質
手段と内燃機関とを冷却することができる。この態様の
本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに
おいて、前記熱交換手段は、冷却媒体として作用する熱
交換媒体を前記燃料電池，前記改質手段，前記内燃機関
の順に流す流路を備えるものとすることもできる。こう
すれば、燃料電池を低い温度に冷却することができると
共に改質手段を燃料電池より高い温度で冷却することが
でき、さらに内燃機関をも冷却することができる。
改質手段を備える本発明の燃料電池と内燃機関のハイブ
リッドシステムにおいて、前記温度調節手段は、前記燃
料電池と前記改質手段と前記内燃機関とが運転されてい
るときには、前記熱交換手段により該燃料電池と該内燃
機関と前記改質手段とが冷却されるよう該熱交換手段を
制御する第５運転時制御手段を備えるものとすることも
できる。こうすれば、熱交換手段により燃料電池と改質
手段と内燃機関とを冷却することができる。この態様の
本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに
おいて、前記熱交換手段は、冷却媒体として作用する熱
交換媒体を前記燃料電池，前記改質手段，前記内燃機関
の順に流す流路を備えるものとすることもできる。こう
すれば、燃料電池を低い温度に冷却することができると
共に改質手段を燃料電池より高い温度で冷却することが
でき、さらに内燃機関をも冷却することができる。
【００１７】これら温度調節手段が熱交換手段を備える
本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに
おいて、前記熱交換手段に用いられる熱交換媒体は水で
あるものとすることもできる。
本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに
おいて、前記熱交換手段に用いられる熱交換媒体は水で
あるものとすることもできる。
【００１８】また、温度調節手段が熱交換手段を備える
と共に改質手段を備える本発明の燃料電池と内燃機関の
ハイブリッドシステムにおいて、前記熱交換手段に用い
られる熱交換媒体は前記改質手段に供給する前記原料を
含む液体であるものとすることもできる。こうすれば、
改質手段に供給する原料を含む液体を加温することがで
き、システムの熱的収支の効率を向上させることができ
る。この態様の本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリ
ッドシステムにおいて、前記燃料電池は、前記熱交換媒
体と熱交換する部位が絶縁処理されてなるものとするこ
ともできる。こうすれば、熱交換手段による熱交換を燃
料電池による発電と電気的に無縁のものとすることがで
きる。
と共に改質手段を備える本発明の燃料電池と内燃機関の
ハイブリッドシステムにおいて、前記熱交換手段に用い
られる熱交換媒体は前記改質手段に供給する前記原料を
含む液体であるものとすることもできる。こうすれば、
改質手段に供給する原料を含む液体を加温することがで
き、システムの熱的収支の効率を向上させることができ
る。この態様の本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリ
ッドシステムにおいて、前記燃料電池は、前記熱交換媒
体と熱交換する部位が絶縁処理されてなるものとするこ
ともできる。こうすれば、熱交換手段による熱交換を燃
料電池による発電と電気的に無縁のものとすることがで
きる。
【００１９】また、本発明の燃料電池と内燃機関のハイ
ブリッドシステムにおいて、前記内燃機関から出力され
る動力により駆動されて発電する発電手段を備え、前記
温度調節手段は、前記燃料電池を始動するとき前記発電
手段により発電された電力を用いて該燃料電池を加温す
る加温手段を備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、燃料電池を迅速に定常運転状態にすることができ
る。この態様の本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリ
ッドシステムにおいて、前記加温手段は、前記燃料電池
に供給される燃料を加温することにより該燃料電池を加
温する手段であるものとすることもできる。
ブリッドシステムにおいて、前記内燃機関から出力され
る動力により駆動されて発電する発電手段を備え、前記
温度調節手段は、前記燃料電池を始動するとき前記発電
手段により発電された電力を用いて該燃料電池を加温す
る加温手段を備えるものとすることもできる。こうすれ
ば、燃料電池を迅速に定常運転状態にすることができ
る。この態様の本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリ
ッドシステムにおいて、前記加温手段は、前記燃料電池
に供給される燃料を加温することにより該燃料電池を加
温する手段であるものとすることもできる。
【００２０】また、改質手段を備える本発明の燃料電池
と内燃機関のハイブリッドシステムにおいて、前記内燃
機関から出力される動力により駆動されて発電する発電
手段を備え、前記温度調節手段は、前記改質手段を始動
するとき、前記発電手段により発電された電力を用いて
該改質手段を加温する加温手段を備えるものとすること
もできる。こうすれば、改質手段を迅速に定常運転状態
にすることができる。この態様の本発明の燃料電池と内
燃機関のハイブリッドシステムにおいて、前記加温手段
は、前記改質手段に供給される原料を加温することによ
り該改質手段を加温する手段であるものとすることもで
きる。
と内燃機関のハイブリッドシステムにおいて、前記内燃
機関から出力される動力により駆動されて発電する発電
手段を備え、前記温度調節手段は、前記改質手段を始動
するとき、前記発電手段により発電された電力を用いて
該改質手段を加温する加温手段を備えるものとすること
もできる。こうすれば、改質手段を迅速に定常運転状態
にすることができる。この態様の本発明の燃料電池と内
燃機関のハイブリッドシステムにおいて、前記加温手段
は、前記改質手段に供給される原料を加温することによ
り該改質手段を加温する手段であるものとすることもで
きる。
【００２１】本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッ
ドシステムにおいて、前記内燃機関から排出される排ガ
スを動力源として駆動し、前記燃料電池に前記燃料を供
給する燃料供給手段を備えるものとすることもできる。
こうすれば、内燃機関から排出される排ガスのエネルギ
を有効に用いることになるから、システムとしての効率
を向上させることができる。なお、「燃料」には、前述
したように、燃料電池のアノードに供給される炭化水素
系の燃料や水素系の燃料などが含まれるほか、燃料電池
のカソードに供給される酸素を含有する酸化ガス系の燃
料（例えば、空気）なども含まれる。
ドシステムにおいて、前記内燃機関から排出される排ガ
スを動力源として駆動し、前記燃料電池に前記燃料を供
給する燃料供給手段を備えるものとすることもできる。
こうすれば、内燃機関から排出される排ガスのエネルギ
を有効に用いることになるから、システムとしての効率
を向上させることができる。なお、「燃料」には、前述
したように、燃料電池のアノードに供給される炭化水素
系の燃料や水素系の燃料などが含まれるほか、燃料電池
のカソードに供給される酸素を含有する酸化ガス系の燃
料（例えば、空気）なども含まれる。
【００２２】本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッ
ドシステムにおいて、前記燃料電池の状態を検出する燃
料電池状態検出手段と、前記燃料電池状態検出手段によ
り検出される燃料電池の状態に基づいて前記内燃機関の
暖機を制御する暖機制御手段とを備えるものとすること
もできる。こうすれば、燃料電池の状態に応じて内燃機
関の暖機を制御することができる。この態様の本発明の
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにおいて、
前記暖機制御手段は、前記燃料電池の状態に基づいて前
記内燃機関のアイドル回転数を制御する手段であるもの
とすることもできる。
ドシステムにおいて、前記燃料電池の状態を検出する燃
料電池状態検出手段と、前記燃料電池状態検出手段によ
り検出される燃料電池の状態に基づいて前記内燃機関の
暖機を制御する暖機制御手段とを備えるものとすること
もできる。こうすれば、燃料電池の状態に応じて内燃機
関の暖機を制御することができる。この態様の本発明の
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにおいて、
前記暖機制御手段は、前記燃料電池の状態に基づいて前
記内燃機関のアイドル回転数を制御する手段であるもの
とすることもできる。
【００２３】こうしたアイドル回転数を制御する態様の
本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに
おいて、前記燃料電池状態検出手段は前記燃料電池から
の発熱可能量を検出する手段を含み、前記暖機制御手段
は、前記燃料電池状態検出手段により検出された前記燃
料電池からの発熱可能量が大きいほど前記アイドル回転
数の初期値を小さく設定して制御する手段であるものと
することもできる。
本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに
おいて、前記燃料電池状態検出手段は前記燃料電池から
の発熱可能量を検出する手段を含み、前記暖機制御手段
は、前記燃料電池状態検出手段により検出された前記燃
料電池からの発熱可能量が大きいほど前記アイドル回転
数の初期値を小さく設定して制御する手段であるものと
することもできる。
【００２４】また、アイドル回転数を制御する態様の本
発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにお
いて、前記内燃機関の温度を検出する内燃機関温度検出
手段を備え、前記暖機制御手段は、前記内燃機関温度検
出手段により検出された温度に基づいて前記アイドル回
転数を制御する手段であるものとすることもできる。
発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにお
いて、前記内燃機関の温度を検出する内燃機関温度検出
手段を備え、前記暖機制御手段は、前記内燃機関温度検
出手段により検出された温度に基づいて前記アイドル回
転数を制御する手段であるものとすることもできる。
【００２５】本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッ
ドシステムにおいて、駆動軸に動力を出力可能な電動機
を備え、前記内燃機関は前記駆動軸に動力を出力可能に
該駆動軸に接続されてなるものとすることもできる。こ
うすれば、電動機と内燃機関から駆動軸に動力を出力す
ることができる。
ドシステムにおいて、駆動軸に動力を出力可能な電動機
を備え、前記内燃機関は前記駆動軸に動力を出力可能に
該駆動軸に接続されてなるものとすることもできる。こ
うすれば、電動機と内燃機関から駆動軸に動力を出力す
ることができる。
【００２６】この駆動軸に電動機と内燃機関から動力を
出力可能な本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッド
システムにおいて、前記電動機の前記駆動軸への動力の
出力と前記内燃機関の前記駆動軸への動力の出力を制御
する動力制御手段を備えるものとすることもできる。こ
うすれば、電動機から駆動軸に動力を出力するのか、内
燃機関から駆動軸に動力を出力するのか、あるいは電動
機と内燃機関との双方から駆動軸に動力を出力するのか
などを制御することができる。
出力可能な本発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッド
システムにおいて、前記電動機の前記駆動軸への動力の
出力と前記内燃機関の前記駆動軸への動力の出力を制御
する動力制御手段を備えるものとすることもできる。こ
うすれば、電動機から駆動軸に動力を出力するのか、内
燃機関から駆動軸に動力を出力するのか、あるいは電動
機と内燃機関との双方から駆動軸に動力を出力するのか
などを制御することができる。
【００２７】この動力制御手段を備える本発明の燃料電
池と内燃機関のハイブリッドシステムにおいて、前記燃
料電池の状態を検出する状態検出手段を備え、前記動力
制御手段は、前記状態制御手段により検出された前記燃
料電池の温度に基づいて前記駆動軸への動力の出力を制
御する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、燃料電池の状態に応じて電動機と内燃機関の駆動軸
への動力の出力を制御することができる。この態様の本
発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにお
いて、前記動力制御手段は、前記燃料電池の状態が始動
状態または運転停止状態のとき、前記駆動軸に前記内燃
機関から動力が出力されるよう制御する手段であるもの
とすることもできる。
池と内燃機関のハイブリッドシステムにおいて、前記燃
料電池の状態を検出する状態検出手段を備え、前記動力
制御手段は、前記状態制御手段により検出された前記燃
料電池の温度に基づいて前記駆動軸への動力の出力を制
御する手段であるものとすることもできる。こうすれ
ば、燃料電池の状態に応じて電動機と内燃機関の駆動軸
への動力の出力を制御することができる。この態様の本
発明の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムにお
いて、前記動力制御手段は、前記燃料電池の状態が始動
状態または運転停止状態のとき、前記駆動軸に前記内燃
機関から動力が出力されるよう制御する手段であるもの
とすることもできる。
【００２８】本発明の電池と燃焼器とのハイブリッドシ
ステムは、電池と燃焼器とのハイブリッドシステムであ
って、前記電池と前記燃焼器とが関連をもって温度調整
される温度調整手段を備えることを要旨とする。
ステムは、電池と燃焼器とのハイブリッドシステムであ
って、前記電池と前記燃焼器とが関連をもって温度調整
される温度調整手段を備えることを要旨とする。
【００２９】この本発明の電池と燃焼器のハイブリッド
システムでは、温度調整手段が、電池と燃焼器とが関連
をもって温度調整するから、一方の負荷状態に制約され
ることなく、電池と燃焼器との双方を適温状態に効率よ
く維持できる。その結果、要求負荷変動に応じて任意に
最適な電池と燃焼器との出力比を選択できる。
システムでは、温度調整手段が、電池と燃焼器とが関連
をもって温度調整するから、一方の負荷状態に制約され
ることなく、電池と燃焼器との双方を適温状態に効率よ
く維持できる。その結果、要求負荷変動に応じて任意に
最適な電池と燃焼器との出力比を選択できる。
【００３０】本発明の自動車は、駆動軸に動力を出力可
能な電動機を備える態様の本発明の燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステムを搭載する自動車であって、前
記ハイブリッドシステムの暖機完了を検出するシステム
暖機検出手段と、前記自動車の運転状態を検出する運転
状態検出手段と、前記システム暖機検出手段により前記
ハイブリッドシステムの暖機完了が検出されないとき、
前記運転状態検出手段により検出される前記自動車の運
転状態に基づいて該ハイブリッドシステムの暖機を制御
する暖機制御手段とを備えることを要旨とする。
能な電動機を備える態様の本発明の燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステムを搭載する自動車であって、前
記ハイブリッドシステムの暖機完了を検出するシステム
暖機検出手段と、前記自動車の運転状態を検出する運転
状態検出手段と、前記システム暖機検出手段により前記
ハイブリッドシステムの暖機完了が検出されないとき、
前記運転状態検出手段により検出される前記自動車の運
転状態に基づいて該ハイブリッドシステムの暖機を制御
する暖機制御手段とを備えることを要旨とする。
【００３１】この本発明の自動車は、システム暖機検出
手段によりハイブリッドシステムの暖機完了が検出され
ないときには、暖機制御手段が運転状態検出手段により
検出される自動車の運転状態に基づいてハイブリッドシ
ステムの暖機を制御する。したがって、ハイブリッドシ
ステムの暖機を自動車の運転状態に適応させて行なうこ
とができる。
手段によりハイブリッドシステムの暖機完了が検出され
ないときには、暖機制御手段が運転状態検出手段により
検出される自動車の運転状態に基づいてハイブリッドシ
ステムの暖機を制御する。したがって、ハイブリッドシ
ステムの暖機を自動車の運転状態に適応させて行なうこ
とができる。
【００３２】こうした本発明の自動車において、前記運
転状態検出手段はシフトポジションを検出するシフトポ
ジション検出手段を含み、前記暖機制御手段は、前記シ
フトポジション検出手段が非走行ポジションを検出した
ときには前記燃料電池を駆動して前記ハイブリッドシス
テムの暖機を制御する手段であるものとすることもでき
る。こうすれば、シフトポジションに応じてハイブリッ
ドシステムの暖機を制御することができる。
転状態検出手段はシフトポジションを検出するシフトポ
ジション検出手段を含み、前記暖機制御手段は、前記シ
フトポジション検出手段が非走行ポジションを検出した
ときには前記燃料電池を駆動して前記ハイブリッドシス
テムの暖機を制御する手段であるものとすることもでき
る。こうすれば、シフトポジションに応じてハイブリッ
ドシステムの暖機を制御することができる。
【００３３】また、本発明の自動車において、前記運転
状態検出手段はシフトポジションを検出するシフトポジ
ション検出手段と前記自動車の走行状態を検出する走行
状態検出手段とを含み、前記暖機制御手段は、前記シフ
トポジション検出手段が走行ポジションを検出したとき
には、前記走行状態検出手段により検出される前記自動
車の走行状態に基づいて前記ハイブリッドの暖機を制御
する手段であるものとすることもできる。こうすれば、
自動車の走行状態に応じてハイブリッドシステムの暖機
を行なうことができる。
状態検出手段はシフトポジションを検出するシフトポジ
ション検出手段と前記自動車の走行状態を検出する走行
状態検出手段とを含み、前記暖機制御手段は、前記シフ
トポジション検出手段が走行ポジションを検出したとき
には、前記走行状態検出手段により検出される前記自動
車の走行状態に基づいて前記ハイブリッドの暖機を制御
する手段であるものとすることもできる。こうすれば、
自動車の走行状態に応じてハイブリッドシステムの暖機
を行なうことができる。
【００３４】この自動車の走行状態に基づいてハイブリ
ッドシステムの暖機を制御する態様の本発明の自動車に
おいて、前記暖機制御手段は、前記走行状態検出手段が
前記自動車の非走行状態を検出したときには前記燃料電
池を駆動して前記ハイブリッドシステムの暖機を制御す
る手段であるものとすることもできる。こうすれば、燃
料電池の駆動によりシステムの暖機を行なうことができ
る。
ッドシステムの暖機を制御する態様の本発明の自動車に
おいて、前記暖機制御手段は、前記走行状態検出手段が
前記自動車の非走行状態を検出したときには前記燃料電
池を駆動して前記ハイブリッドシステムの暖機を制御す
る手段であるものとすることもできる。こうすれば、燃
料電池の駆動によりシステムの暖機を行なうことができ
る。
【００３５】また、自動車の走行状態に基づいてハイブ
リッドシステムの暖機を制御する態様の本発明の自動車
において、前記運転状態検出手段は運転者からの要求ト
ルクに基づいて走行条件を検出する走行条件検出手段を
含み、前記暖機制御手段は、前記走行状態検出手段が前
記自動車の走行状態を検出したときには、前記走行条件
検出手段により検出される走行条件に基づいて前記ハイ
ブリッドの暖機を制御する手段であるものとすることも
できる。こうすれば、自動車の走行条件に応じてハイブ
リッドシステムの暖機を行なうことができる。
リッドシステムの暖機を制御する態様の本発明の自動車
において、前記運転状態検出手段は運転者からの要求ト
ルクに基づいて走行条件を検出する走行条件検出手段を
含み、前記暖機制御手段は、前記走行状態検出手段が前
記自動車の走行状態を検出したときには、前記走行条件
検出手段により検出される走行条件に基づいて前記ハイ
ブリッドの暖機を制御する手段であるものとすることも
できる。こうすれば、自動車の走行条件に応じてハイブ
リッドシステムの暖機を行なうことができる。
【００３６】この自動車の走行条件に基づいてハイブリ
ッドシステムを暖機する態様の本発明の自動車におい
て、前記電動機に電力を供給可能な二次電池を備え、前
記暖機制御手段は、前記走行条件検出手段により検出さ
れた走行条件が予め設定された前記電動機による走行可
能条件の範囲内のときには前記燃料電池を駆動して前記
ハイブリッドシステムの暖機を制御する手段であるもの
とすることもできる。この態様の本発明の自動車におい
て、前記暖機制御手段は、前記走行条件検出手段により
検出された走行条件が前記電動機による走行可能条件の
範囲外のときには前記内燃機関を駆動して前記ハイブリ
ッドシステムの暖機を制御する手段であるものとするこ
ともできる。
ッドシステムを暖機する態様の本発明の自動車におい
て、前記電動機に電力を供給可能な二次電池を備え、前
記暖機制御手段は、前記走行条件検出手段により検出さ
れた走行条件が予め設定された前記電動機による走行可
能条件の範囲内のときには前記燃料電池を駆動して前記
ハイブリッドシステムの暖機を制御する手段であるもの
とすることもできる。この態様の本発明の自動車におい
て、前記暖機制御手段は、前記走行条件検出手段により
検出された走行条件が前記電動機による走行可能条件の
範囲外のときには前記内燃機関を駆動して前記ハイブリ
ッドシステムの暖機を制御する手段であるものとするこ
ともできる。
【００３７】この自動車の走行条件と電動機による走行
可能条件の範囲とに基づいてハイブリッドシステムの暖
機を制御する態様の本発明の自動車において、前記二次
電池の状態を検出する二次電池状態検出手段と、該検出
された二次電池の状態に基づいて前記電動機による走行
可能条件の範囲を補正する第１補正手段とを備えるもの
とすることもできる。こうすれば、二次電池の状態を考
慮してハイブリッドシステムの暖機を行なうことができ
る。また、自動車の走行条件と電動機による走行可能条
件の範囲とに基づいてハイブリッドシステムの暖機を制
御する態様の本発明の自動車において、前記燃料電池の
状態を検出する燃料電池状態検出手段と、該検出した燃
料電池の状態に基づいて前記電動機による走行可能条件
の範囲を補正する第２補正手段とを備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、燃料電池の状態に基づいてハ
イブリッドシステムの暖機を制御することができる。
可能条件の範囲とに基づいてハイブリッドシステムの暖
機を制御する態様の本発明の自動車において、前記二次
電池の状態を検出する二次電池状態検出手段と、該検出
された二次電池の状態に基づいて前記電動機による走行
可能条件の範囲を補正する第１補正手段とを備えるもの
とすることもできる。こうすれば、二次電池の状態を考
慮してハイブリッドシステムの暖機を行なうことができ
る。また、自動車の走行条件と電動機による走行可能条
件の範囲とに基づいてハイブリッドシステムの暖機を制
御する態様の本発明の自動車において、前記燃料電池の
状態を検出する燃料電池状態検出手段と、該検出した燃
料電池の状態に基づいて前記電動機による走行可能条件
の範囲を補正する第２補正手段とを備えるものとするこ
ともできる。こうすれば、燃料電池の状態に基づいてハ
イブリッドシステムの暖機を制御することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム２０の構成
の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム２０は、メ
タノールタンク２２から供給されるメタノールを燃料と
して駆動軸２１に動力を出力可能なエンジン３０と、メ
タノールタンク２２から供給されるメタノールを改質し
て水素を含有する燃料ガスを生成する改質器４０と、改
質器４０により改質された燃料ガスと酸素を含有する酸
化ガス（実施例の場合は空気）の供給を受けて発電する
燃料電池５０と、燃料電池５０から供給される電力また
はバッテリ７４から供給される電力により駆動軸２１に
動力を出力可能なモータ７０と、エンジン３０と改質器
４０と燃料電池５０の温度系統を調節する温度調節装置
８０と、燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム２
０全体をコントロールする電子制御ユニット９０とを備
える。
例を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例である
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム２０の構成
の概略を示す構成図である。図示するように、実施例の
燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム２０は、メ
タノールタンク２２から供給されるメタノールを燃料と
して駆動軸２１に動力を出力可能なエンジン３０と、メ
タノールタンク２２から供給されるメタノールを改質し
て水素を含有する燃料ガスを生成する改質器４０と、改
質器４０により改質された燃料ガスと酸素を含有する酸
化ガス（実施例の場合は空気）の供給を受けて発電する
燃料電池５０と、燃料電池５０から供給される電力また
はバッテリ７４から供給される電力により駆動軸２１に
動力を出力可能なモータ７０と、エンジン３０と改質器
４０と燃料電池５０の温度系統を調節する温度調節装置
８０と、燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム２
０全体をコントロールする電子制御ユニット９０とを備
える。
【００３９】エンジン３０は、メタノールタンク２２か
ら第１燃料ポンプ２３により供給されるメタノールを燃
料として駆動するメタノールエンジンであり、燃料とし
てメタノールを用いるだけで通常のガソリンエンジンと
同様の構成をしている。エンジン３０の排気管は熱交換
器４４に接続されており、改質器４０に供給するメタノ
ール水溶液をエンジン３０から排出される排ガスの熱に
より加温できるようになっている。また、エンジン３０
の排気管には排ガスの圧力により回転するタービン３４
が取り付けられており、このタービン３４にはその回転
駆動により空気を加圧する第１エアコンプレッサ６０が
取り付けられている。なお、加圧された空気は、調圧弁
６４によりその圧力の調整がされた後、酸化ガスとして
燃料電池５０に供給される。
ら第１燃料ポンプ２３により供給されるメタノールを燃
料として駆動するメタノールエンジンであり、燃料とし
てメタノールを用いるだけで通常のガソリンエンジンと
同様の構成をしている。エンジン３０の排気管は熱交換
器４４に接続されており、改質器４０に供給するメタノ
ール水溶液をエンジン３０から排出される排ガスの熱に
より加温できるようになっている。また、エンジン３０
の排気管には排ガスの圧力により回転するタービン３４
が取り付けられており、このタービン３４にはその回転
駆動により空気を加圧する第１エアコンプレッサ６０が
取り付けられている。なお、加圧された空気は、調圧弁
６４によりその圧力の調整がされた後、酸化ガスとして
燃料電池５０に供給される。
【００４０】改質器４０は、メタノールタンク２２から
第２燃料ポンプ２４により供給されるメタノールと水ポ
ンプ２７により供給される水とを所定の割合で混合する
混合槽２６からメタノール水溶液の供給を受けてメタノ
ールを燃料ガスに改質するものであり、図示しないが、
メタノール水溶液を加熱して気化させる気化部と、メタ
ノールを水素と一酸化炭素とに改質する改質反応部と、
一酸化炭素を水と反応させて水素と二酸化炭素にシフト
するシフト反応部と、ガス中に残留する一酸化炭素を水
素に対して優先的に酸化して燃料ガス中の一酸化炭素濃
度を低くする選択酸化部とから構成されている。気化部
や改質反応部は、改質反応が吸熱反応であることから８
００℃程度に制御されており、シフト反応部や選択酸化
部は、シフト反応が発熱反応であることから３００℃程
度に制御されている。
第２燃料ポンプ２４により供給されるメタノールと水ポ
ンプ２７により供給される水とを所定の割合で混合する
混合槽２６からメタノール水溶液の供給を受けてメタノ
ールを燃料ガスに改質するものであり、図示しないが、
メタノール水溶液を加熱して気化させる気化部と、メタ
ノールを水素と一酸化炭素とに改質する改質反応部と、
一酸化炭素を水と反応させて水素と二酸化炭素にシフト
するシフト反応部と、ガス中に残留する一酸化炭素を水
素に対して優先的に酸化して燃料ガス中の一酸化炭素濃
度を低くする選択酸化部とから構成されている。気化部
や改質反応部は、改質反応が吸熱反応であることから８
００℃程度に制御されており、シフト反応部や選択酸化
部は、シフト反応が発熱反応であることから３００℃程
度に制御されている。
【００４１】改質器４０にメタノール水溶液を供給する
供給管には、燃料加温装置４２と熱交換器４４とが取り
付けられており、改質器４０に供給されるメタノール水
溶液が加温されるようになっている。燃料加温装置４２
はバッテリ７４から供給される電力により発熱してメタ
ノール水溶液を加温し、熱交換器４４はエンジン３０の
排ガスの熱によりメタノール水溶液を加温することにつ
いては前述した。
供給管には、燃料加温装置４２と熱交換器４４とが取り
付けられており、改質器４０に供給されるメタノール水
溶液が加温されるようになっている。燃料加温装置４２
はバッテリ７４から供給される電力により発熱してメタ
ノール水溶液を加温し、熱交換器４４はエンジン３０の
排ガスの熱によりメタノール水溶液を加温することにつ
いては前述した。
【００４２】燃料電池５０は、単電池５１を複数積層し
て構成される固体高分子型燃料電池である。図２に燃料
電池５０を構成する単電池５１の概略構成を示す。図示
するように、単電池５１は、フッ素系樹脂などの高分子
材料により形成されたプロトン導電性の膜体である電解
質膜５２と、白金または白金と他の金属からなる合金の
触媒が練り込められたカーボンクロスにより形成され触
媒が練り込められた面で電解質膜５２を挟持してサンド
イッチ構造を構成するガス拡散電極としてのアノード５
３およびカソード５４と、このサンドイッチ構造を両側
から挟みつつアノード５３およびカソード５４とで燃料
ガスや酸化ガスの流路５６，５７を形成すると共に隣接
する単電池５１との間の隔壁をなす２つのセパレータ５
５とにより構成されている。
て構成される固体高分子型燃料電池である。図２に燃料
電池５０を構成する単電池５１の概略構成を示す。図示
するように、単電池５１は、フッ素系樹脂などの高分子
材料により形成されたプロトン導電性の膜体である電解
質膜５２と、白金または白金と他の金属からなる合金の
触媒が練り込められたカーボンクロスにより形成され触
媒が練り込められた面で電解質膜５２を挟持してサンド
イッチ構造を構成するガス拡散電極としてのアノード５
３およびカソード５４と、このサンドイッチ構造を両側
から挟みつつアノード５３およびカソード５４とで燃料
ガスや酸化ガスの流路５６，５７を形成すると共に隣接
する単電池５１との間の隔壁をなす２つのセパレータ５
５とにより構成されている。
【００４３】燃料電池５０は、電解質膜５２の熱に対す
る強度などを考慮して９０℃程度で運転されるよう制御
される。エンジン３０の酸化ガスの供給管には、前述し
たタービン３４により駆動する第１エアコンプレッサ６
０と調圧弁６４とが取り付けられている他、エンジン３
０が駆動していないときに空気を加圧して燃料電池５０
に供給するための第２エアコンプレッサ６２と、第１エ
アコンプレッサ６０と第２エアコンプレッサ６２とを切
り換えるエア三方弁６３と、燃料電池５０に供給する空
気の圧力を検出するエア圧センサ６６とが取り付けられ
ている。
る強度などを考慮して９０℃程度で運転されるよう制御
される。エンジン３０の酸化ガスの供給管には、前述し
たタービン３４により駆動する第１エアコンプレッサ６
０と調圧弁６４とが取り付けられている他、エンジン３
０が駆動していないときに空気を加圧して燃料電池５０
に供給するための第２エアコンプレッサ６２と、第１エ
アコンプレッサ６０と第２エアコンプレッサ６２とを切
り換えるエア三方弁６３と、燃料電池５０に供給する空
気の圧力を検出するエア圧センサ６６とが取り付けられ
ている。
【００４４】モータ７０は、燃料電池５０により発電さ
れた電力やバッテリ７４から供給される電力をインバー
タ７２を介して供給されて駆動し、駆動軸２１に動力を
出力する。実施例ではモータ７０として同期電動機を用
いたが、誘導電動機など他の種類の電動機でもよい。
れた電力やバッテリ７４から供給される電力をインバー
タ７２を介して供給されて駆動し、駆動軸２１に動力を
出力する。実施例ではモータ７０として同期電動機を用
いたが、誘導電動機など他の種類の電動機でもよい。
【００４５】エンジン３０やモータ７０から動力の出力
を受ける駆動軸２１には、その回転により発電可能なオ
ルタネータ３６が取り付けられており、発電された電力
はバッテリ７４に蓄えられるようになっている。
を受ける駆動軸２１には、その回転により発電可能なオ
ルタネータ３６が取り付けられており、発電された電力
はバッテリ７４に蓄えられるようになっている。
【００４６】温度調節装置８０は、エンジン３０と改質
器４０と燃料電池５０とを循環する循環管路８１と、熱
交換媒体としての水を循環管路８１に循環させてエンジ
ン３０等と熱交換させる熱交換ポンプ８２と、熱交換媒
体を外気により冷却する熱交換器８３と、循環管路８１
に熱交換器８３を取り込んだりバイパスしたりするため
の第１熱交換三方弁８４ａ，８４ｂと、改質器４０と燃
料電池５０との間の管路に設けられた熱交換器８５と、
循環管路８１に熱交換器８５を取り込んだりバイパスし
たりするための第２熱交換三方弁８６ａ，８６ｂと、熱
交換媒体としての水を循環管路８１に補給する水タンク
８７とを備える。
器４０と燃料電池５０とを循環する循環管路８１と、熱
交換媒体としての水を循環管路８１に循環させてエンジ
ン３０等と熱交換させる熱交換ポンプ８２と、熱交換媒
体を外気により冷却する熱交換器８３と、循環管路８１
に熱交換器８３を取り込んだりバイパスしたりするため
の第１熱交換三方弁８４ａ，８４ｂと、改質器４０と燃
料電池５０との間の管路に設けられた熱交換器８５と、
循環管路８１に熱交換器８５を取り込んだりバイパスし
たりするための第２熱交換三方弁８６ａ，８６ｂと、熱
交換媒体としての水を循環管路８１に補給する水タンク
８７とを備える。
【００４７】熱交換ポンプ８２は、正回転と逆回転が可
能なポンプであり、熱交換媒体としての水をエンジン３
０に向けて循環管路８１に循環させたり、これとは逆向
きに循環させることができるようになっている。
能なポンプであり、熱交換媒体としての水をエンジン３
０に向けて循環管路８１に循環させたり、これとは逆向
きに循環させることができるようになっている。
【００４８】電子制御ユニット９０は、図３のブロック
図に示すように、ＣＰＵ９１を中心として構成されたワ
ンチップマイクロプロセッサとして構成されており、処
理プログラムを記憶したＲＯＭ９２と、一時的にデータ
を記憶するＲＡＭ９３と、各種センサからの信号を入力
する入力処理回路９４と、各種駆動機器に駆動信号など
を出力する出力処理回路９５とを備える。この電子制御
ユニット９０の入力処理回路９４には、エンジン３０に
取り付けられたエンジン温度センサ３２からのエンジン
３０の温度や改質器４０の各部に取り付けられた改質器
温度センサ４６からの改質器４０の各部の温度，燃料電
池５０に取り付けられた燃料電池温度センサ５８からの
燃料電池５０の温度，酸化ガスの供給管に取り付けられ
たエア圧センサ６６から供給される空気の圧力の他、エ
ンジン３０や改質器４０，燃料電池５０，モータ７０，
バッテリ７４等の運転に必要なデータを検出する各種セ
ンサ９６からの各種データやシステムを始動させるキー
スイッチ９７からのスタータスイッチなどが入力されて
いる。また、出力処理回路９５からは、第１燃料ポンプ
２３や第２燃料ポンプ２４，水ポンプ２７への駆動信
号，第１熱交換三方弁８４ａ，８４ｂや第２熱交換三方
弁８６ａ，８６ｂへの駆動信号，熱交換ポンプ８２への
駆動信号，エア三方弁６３への駆動信号，第２エアコン
プレッサ６２や調圧弁６４への駆動信号，オルタネータ
３６への駆動信号の他、エンジン３０や改質器４０，イ
ンバータ７２を駆動制御するための各種制御信号などが
出力されている。
図に示すように、ＣＰＵ９１を中心として構成されたワ
ンチップマイクロプロセッサとして構成されており、処
理プログラムを記憶したＲＯＭ９２と、一時的にデータ
を記憶するＲＡＭ９３と、各種センサからの信号を入力
する入力処理回路９４と、各種駆動機器に駆動信号など
を出力する出力処理回路９５とを備える。この電子制御
ユニット９０の入力処理回路９４には、エンジン３０に
取り付けられたエンジン温度センサ３２からのエンジン
３０の温度や改質器４０の各部に取り付けられた改質器
温度センサ４６からの改質器４０の各部の温度，燃料電
池５０に取り付けられた燃料電池温度センサ５８からの
燃料電池５０の温度，酸化ガスの供給管に取り付けられ
たエア圧センサ６６から供給される空気の圧力の他、エ
ンジン３０や改質器４０，燃料電池５０，モータ７０，
バッテリ７４等の運転に必要なデータを検出する各種セ
ンサ９６からの各種データやシステムを始動させるキー
スイッチ９７からのスタータスイッチなどが入力されて
いる。また、出力処理回路９５からは、第１燃料ポンプ
２３や第２燃料ポンプ２４，水ポンプ２７への駆動信
号，第１熱交換三方弁８４ａ，８４ｂや第２熱交換三方
弁８６ａ，８６ｂへの駆動信号，熱交換ポンプ８２への
駆動信号，エア三方弁６３への駆動信号，第２エアコン
プレッサ６２や調圧弁６４への駆動信号，オルタネータ
３６への駆動信号の他、エンジン３０や改質器４０，イ
ンバータ７２を駆動制御するための各種制御信号などが
出力されている。
【００４９】次に、こうして構成された実施例の燃料電
池と内燃機関のハイブリッドシステム２０の動作、特に
燃料電池５０の始動時の動作について説明する。図４
は、実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステ
ム２０の電子制御ユニット９０により実行される燃料電
池始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートであ
る。このルーチンは、キースイッチ９７によりスタータ
スイッチがオンとされて後述する図５の駆動制御ルーチ
ンによりエンジン３０から駆動軸への出力制御とされて
エンジン３０が始動された後に実行される。
池と内燃機関のハイブリッドシステム２０の動作、特に
燃料電池５０の始動時の動作について説明する。図４
は、実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステ
ム２０の電子制御ユニット９０により実行される燃料電
池始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャートであ
る。このルーチンは、キースイッチ９７によりスタータ
スイッチがオンとされて後述する図５の駆動制御ルーチ
ンによりエンジン３０から駆動軸への出力制御とされて
エンジン３０が始動された後に実行される。
【００５０】燃料電池始動時制御ルーチンが実行される
と、ＣＰＵ９１は、まず、循環管路８１により加温循環
流路の形成処理を実行する（ステップＳ１００）。具体
的には、第１熱交換三方弁８４ａ，８４ｂと第２熱交換
三方弁８６ａ，８６ｂとに駆動信号を出力して循環管路
８１が熱交換器８３や熱交換器８５をバイパスするよう
管路を形成するのである。続いて、熱交換媒体としての
水が熱交換ポンプ８２からエンジン３０，改質器４０，
燃料電池５０の順に流れて循環するよう熱交換ポンプ８
２を駆動する（ステップＳ１０２）。このように循環管
路８１を構成し熱交換ポンプ８２を駆動することによ
り、エンジン３０が発生する熱を用いて改質器４０や燃
料電池５０を加温することができる。なお、熱交換媒体
としての水をエンジン３０から改質器４０，燃料電池５
０の順に流すのは、改質器４０の方が定常運転時の動作
温度が高いからである。
と、ＣＰＵ９１は、まず、循環管路８１により加温循環
流路の形成処理を実行する（ステップＳ１００）。具体
的には、第１熱交換三方弁８４ａ，８４ｂと第２熱交換
三方弁８６ａ，８６ｂとに駆動信号を出力して循環管路
８１が熱交換器８３や熱交換器８５をバイパスするよう
管路を形成するのである。続いて、熱交換媒体としての
水が熱交換ポンプ８２からエンジン３０，改質器４０，
燃料電池５０の順に流れて循環するよう熱交換ポンプ８
２を駆動する（ステップＳ１０２）。このように循環管
路８１を構成し熱交換ポンプ８２を駆動することによ
り、エンジン３０が発生する熱を用いて改質器４０や燃
料電池５０を加温することができる。なお、熱交換媒体
としての水をエンジン３０から改質器４０，燃料電池５
０の順に流すのは、改質器４０の方が定常運転時の動作
温度が高いからである。
【００５１】次に、オルタネータ３６を駆動して駆動軸
２１に出力されたエンジン３０からの動力により発電す
ると共に（ステップＳ１０４）、燃料加温装置４２を駆
動して改質器４０に供給されるメタノール水溶液を加温
する（ステップＳ１０６）。この加温処理により改質器
４０や燃料電池５０が早期に定常運転温度に至ることが
できる。そして、調圧弁６４により燃料電池５０に供給
される空気の圧力を調節する（ステップＳ１０８）。
２１に出力されたエンジン３０からの動力により発電す
ると共に（ステップＳ１０４）、燃料加温装置４２を駆
動して改質器４０に供給されるメタノール水溶液を加温
する（ステップＳ１０６）。この加温処理により改質器
４０や燃料電池５０が早期に定常運転温度に至ることが
できる。そして、調圧弁６４により燃料電池５０に供給
される空気の圧力を調節する（ステップＳ１０８）。
【００５２】次に、燃料電池温度センサ５８により検出
される燃料電池５０の温度と改質器温度センサ４６によ
り検出される改質器４０の各部の温度とを入力し（ステ
ップＳ１１０）、入力した各温度がそれぞれに設定され
た所定の温度以上になっているか否かを判定する（ステ
ップＳ１１２）。ここで、所定の温度は、燃料電池５０
や改質器４０の各部が定常運転状態に至ったか否かを判
定するために設定されるものであり、定常運転温度より
若干低めの温度に設定される。燃料電池５０の温度や改
質器４０の各部の温度がそれぞれに設定された所定の温
度以上となったら、燃料加温装置４２によるメタノール
水溶液の加温を停止すると共に（ステップＳ１１４）、
オルタネータ３６を停止する（ステップＳ１１６）。な
お、燃料電池５０の温度は所定の温度になったが、改質
器４０の各部の温度はまだ所定の温度に至っていないと
きには、第２熱交換三方弁８６ａ，８６ｂにより循環管
路８１に熱交換器８５を取り込んで燃料電池５０が過熱
するのを防止する。
される燃料電池５０の温度と改質器温度センサ４６によ
り検出される改質器４０の各部の温度とを入力し（ステ
ップＳ１１０）、入力した各温度がそれぞれに設定され
た所定の温度以上になっているか否かを判定する（ステ
ップＳ１１２）。ここで、所定の温度は、燃料電池５０
や改質器４０の各部が定常運転状態に至ったか否かを判
定するために設定されるものであり、定常運転温度より
若干低めの温度に設定される。燃料電池５０の温度や改
質器４０の各部の温度がそれぞれに設定された所定の温
度以上となったら、燃料加温装置４２によるメタノール
水溶液の加温を停止すると共に（ステップＳ１１４）、
オルタネータ３６を停止する（ステップＳ１１６）。な
お、燃料電池５０の温度は所定の温度になったが、改質
器４０の各部の温度はまだ所定の温度に至っていないと
きには、第２熱交換三方弁８６ａ，８６ｂにより循環管
路８１に熱交換器８５を取り込んで燃料電池５０が過熱
するのを防止する。
【００５３】そして、熱交換ポンプ８２の駆動を停止す
ると共に（ステップＳ１１８）、燃料電池５０や改質器
４０を加温するための循環管路８１による加温循環流路
を解除して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了す
る。なお、定常状態に至ると、温度調節装置８０は、第
１熱交換三方弁８４ａ，８４ｂにより循環管路８１に熱
交換器８３を取り付けて、熱交換媒体としての水を熱交
換ポンプ８２から燃料電池５０，改質器４０，エンジン
３０の順に流れるよう熱交換ポンプ８２を駆動し、燃料
電池５０，改質器４０，エンジン３０を冷却する。水を
燃料電池５０，改質器４０，エンジン３０の順に流すの
は、燃料電池５０の動作温度が改質器４０より低いため
である。なお、このように水を流すことにより、エンジ
ン３０の運転を停止し、その後エンジン３０を始動する
ときには、エンジン３０は加温されているから、エンジ
ン３０は、暖機の必要がなく、直ちに十分な性能を発揮
することができる。
ると共に（ステップＳ１１８）、燃料電池５０や改質器
４０を加温するための循環管路８１による加温循環流路
を解除して（ステップＳ１２０）、本ルーチンを終了す
る。なお、定常状態に至ると、温度調節装置８０は、第
１熱交換三方弁８４ａ，８４ｂにより循環管路８１に熱
交換器８３を取り付けて、熱交換媒体としての水を熱交
換ポンプ８２から燃料電池５０，改質器４０，エンジン
３０の順に流れるよう熱交換ポンプ８２を駆動し、燃料
電池５０，改質器４０，エンジン３０を冷却する。水を
燃料電池５０，改質器４０，エンジン３０の順に流すの
は、燃料電池５０の動作温度が改質器４０より低いため
である。なお、このように水を流すことにより、エンジ
ン３０の運転を停止し、その後エンジン３０を始動する
ときには、エンジン３０は加温されているから、エンジ
ン３０は、暖機の必要がなく、直ちに十分な性能を発揮
することができる。
【００５４】次に、実施例の燃料電池と内燃機関のハイ
ブリッドシステム２０から駆動軸２１に動力を出力する
制御について説明する。図５は、実施例の燃料電池と内
燃機関のハイブリッドシステム２０の電子制御ユニット
９０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフ
ローチャートである。前述したように、このルーチン
は、キースイッチ９７によりスタータスイッチがオンと
された後に所定時間毎（例えば、８ｍｓ毎）に繰り返し
実行される。
ブリッドシステム２０から駆動軸２１に動力を出力する
制御について説明する。図５は、実施例の燃料電池と内
燃機関のハイブリッドシステム２０の電子制御ユニット
９０により実行される駆動制御ルーチンの一例を示すフ
ローチャートである。前述したように、このルーチン
は、キースイッチ９７によりスタータスイッチがオンと
された後に所定時間毎（例えば、８ｍｓ毎）に繰り返し
実行される。
【００５５】駆動制御ルーチンが実行されると、ＣＰＵ
９１は、まず燃料電池５０の状態を読み込む処理を実行
する（ステップＳ１３０）。ここで、燃料電池５０の状
態とは、燃料電池温度センサ５８により検出される燃料
電池５０の温度や、燃料電池５０の出力端子に取り付け
られた図示しない電圧計や電流計により検出される出力
電圧や出力電流などにより求められる状態である。次
に、読み込んだ燃料電池５０の状態が定常運転状態であ
るか否かを判定し（ステップＳ１３２）、燃料電池５０
が定常運転状態のときには、モータ７０とエンジン３０
から駆動軸２１へ動力を出力する制御を行ない（ステッ
プＳ１３４）、燃料電池５０が定常運転状態でないとき
には、エンジン３０から駆動軸２１へ動力を出力する制
御を行なう（ステップＳ１３６）。モータ７０とエンジ
ン３０から駆動軸２１へ動力を出力する制御には、モー
タ７０を停止してエンジン３０から出力される動力のみ
を駆動軸２１に出力する動作やエンジン３０の運転を停
止してモータ７０から出力される動力のみを駆動軸２１
に出力する動作，エンジン３０から出力される動力とモ
ータ７０から出力される動力との配分を設定してエンジ
ン３０とモータ７０とを運転し両者から出力される動力
を駆動軸２１に出力する動作が含まれる。これらの動作
のうちのいずれの動作とするかは、燃料電池５０の発電
効率や燃料電池５０から出力される電力，エンジン３０
の運転効率，駆動軸２１に要求される動力などにより定
められる。また、エンジン３０から駆動軸２１へ動力を
出力する制御は、エンジン３０から出力される動力のみ
を駆動軸２１に出力する動作である。
９１は、まず燃料電池５０の状態を読み込む処理を実行
する（ステップＳ１３０）。ここで、燃料電池５０の状
態とは、燃料電池温度センサ５８により検出される燃料
電池５０の温度や、燃料電池５０の出力端子に取り付け
られた図示しない電圧計や電流計により検出される出力
電圧や出力電流などにより求められる状態である。次
に、読み込んだ燃料電池５０の状態が定常運転状態であ
るか否かを判定し（ステップＳ１３２）、燃料電池５０
が定常運転状態のときには、モータ７０とエンジン３０
から駆動軸２１へ動力を出力する制御を行ない（ステッ
プＳ１３４）、燃料電池５０が定常運転状態でないとき
には、エンジン３０から駆動軸２１へ動力を出力する制
御を行なう（ステップＳ１３６）。モータ７０とエンジ
ン３０から駆動軸２１へ動力を出力する制御には、モー
タ７０を停止してエンジン３０から出力される動力のみ
を駆動軸２１に出力する動作やエンジン３０の運転を停
止してモータ７０から出力される動力のみを駆動軸２１
に出力する動作，エンジン３０から出力される動力とモ
ータ７０から出力される動力との配分を設定してエンジ
ン３０とモータ７０とを運転し両者から出力される動力
を駆動軸２１に出力する動作が含まれる。これらの動作
のうちのいずれの動作とするかは、燃料電池５０の発電
効率や燃料電池５０から出力される電力，エンジン３０
の運転効率，駆動軸２１に要求される動力などにより定
められる。また、エンジン３０から駆動軸２１へ動力を
出力する制御は、エンジン３０から出力される動力のみ
を駆動軸２１に出力する動作である。
【００５６】以上説明した実施例の燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステム２０によれば、エンジン３０と
改質器４０と燃料電池５０とを関連してこれらの温度を
調節することができる。この結果、温度調節系を複数備
えることがなく燃料電池と内燃機関のハイブリッドシス
テム２０をコンパクトなものにすることができると共
に、システム全体の熱効率を向上させることができる。
のハイブリッドシステム２０によれば、エンジン３０と
改質器４０と燃料電池５０とを関連してこれらの温度を
調節することができる。この結果、温度調節系を複数備
えることがなく燃料電池と内燃機関のハイブリッドシス
テム２０をコンパクトなものにすることができると共
に、システム全体の熱効率を向上させることができる。
【００５７】また、実施例の燃料電池と内燃機関のハイ
ブリッドシステム２０によれば、燃料電池５０を始動す
るときにエンジン３０が発生する熱を用いて改質器４０
や燃料電池５０を加温することができ、改質器４０や燃
料電池５０を早期に定常運転温度にすることができる。
しかも、エンジン３０から出力された動力を用いて発電
した電力やエンジン３０の排ガスの熱を用いて改質器４
０に供給されるメタノール水溶液を加温するから、改質
器４０をより早期に定常運転温度にすることができる。
この結果、システム全体の熱効率を向上させることがで
きる。
ブリッドシステム２０によれば、燃料電池５０を始動す
るときにエンジン３０が発生する熱を用いて改質器４０
や燃料電池５０を加温することができ、改質器４０や燃
料電池５０を早期に定常運転温度にすることができる。
しかも、エンジン３０から出力された動力を用いて発電
した電力やエンジン３０の排ガスの熱を用いて改質器４
０に供給されるメタノール水溶液を加温するから、改質
器４０をより早期に定常運転温度にすることができる。
この結果、システム全体の熱効率を向上させることがで
きる。
【００５８】さらに、実施例の燃料電池と内燃機関のハ
イブリッドシステム２０によれば、燃料電池５０や改質
器４０が定常運転状態に至った後は、燃料電池５０や改
質器４０の加温に用いた温度調節装置８０を燃料電池５
０や改質器４０，エンジン３０の冷却に用いてこれらを
冷却することができる。加温と冷却とを同一の温度調節
装置８０で行なうから、加温と冷却とをそれぞれ備える
システムに比してシステムをコンパクトにすることがで
きる。しかも、加温時には、熱交換媒体としての水をエ
ンジン３０から改質器４０，燃料電池５０の順に流して
加温効果を高め、冷却時には、逆に水を燃料電池５０か
ら改質器４０，エンジン３０の順に流して冷却効果を高
めることができる。この冷却時の順を採ることにより、
エンジン３０を一旦停止し、その後始動するときでも、
エンジン３０は、加温されているから、暖機の必要がな
く直ちにその性能を発揮することができる。
イブリッドシステム２０によれば、燃料電池５０や改質
器４０が定常運転状態に至った後は、燃料電池５０や改
質器４０の加温に用いた温度調節装置８０を燃料電池５
０や改質器４０，エンジン３０の冷却に用いてこれらを
冷却することができる。加温と冷却とを同一の温度調節
装置８０で行なうから、加温と冷却とをそれぞれ備える
システムに比してシステムをコンパクトにすることがで
きる。しかも、加温時には、熱交換媒体としての水をエ
ンジン３０から改質器４０，燃料電池５０の順に流して
加温効果を高め、冷却時には、逆に水を燃料電池５０か
ら改質器４０，エンジン３０の順に流して冷却効果を高
めることができる。この冷却時の順を採ることにより、
エンジン３０を一旦停止し、その後始動するときでも、
エンジン３０は、加温されているから、暖機の必要がな
く直ちにその性能を発揮することができる。
【００５９】また、実施例の燃料電池と内燃機関のハイ
ブリッドシステム２０によれば、エンジン３０の排ガス
の圧力を用いて燃料電池５０に供給する酸化ガスとして
の空気を加圧することにより、システム全体のエネルギ
効率を向上させることができる。
ブリッドシステム２０によれば、エンジン３０の排ガス
の圧力を用いて燃料電池５０に供給する酸化ガスとして
の空気を加圧することにより、システム全体のエネルギ
効率を向上させることができる。
【００６０】実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッ
ドシステム２０によれば、燃料電池５０の状態に基づい
て、エンジン３０とモータ７０とから駆動軸２１に動力
を出力するか、エンジン３０から駆動軸２１に動力を出
力するかを制御することができる。この結果、燃料電池
５０が定常運転状態に至ってからモータ７０から駆動軸
２１に動力を出力させることができ、燃料電池５０の性
能を十分に発揮させることができる。
ドシステム２０によれば、燃料電池５０の状態に基づい
て、エンジン３０とモータ７０とから駆動軸２１に動力
を出力するか、エンジン３０から駆動軸２１に動力を出
力するかを制御することができる。この結果、燃料電池
５０が定常運転状態に至ってからモータ７０から駆動軸
２１に動力を出力させることができ、燃料電池５０の性
能を十分に発揮させることができる。
【００６１】以上説明した実施例の燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステム２０では、温度調節装置８０の
熱交換媒体として水を用いたが、改質器４０に供給する
メタノール水溶液を用いるものとしてもよい。この変形
例の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム２０Ｂ
の概略構成を図６に示す。図示するように、混合槽２６
は温度調節装置８０の循環管路８１に直接接続されてお
り、改質器４０は、循環管路８１から分岐した分岐管か
ら燃料加温装置４２および熱交換器４４を経てメタノー
ル水溶液の供給を受けるようになっている。また、混合
槽２６から循環管路８１にメタノール水溶液を供給する
関係から、温度調節装置８０は、水タンク８７を備えな
い。また、この変形例では、熱交換媒体としてメタノー
ル水溶液を用いることから、燃料電池５０内の熱交換媒
体が流れる流路には絶縁処理がなされており、熱交換媒
体が流れる流路により電気的な短絡が生じないようにな
っている。
のハイブリッドシステム２０では、温度調節装置８０の
熱交換媒体として水を用いたが、改質器４０に供給する
メタノール水溶液を用いるものとしてもよい。この変形
例の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム２０Ｂ
の概略構成を図６に示す。図示するように、混合槽２６
は温度調節装置８０の循環管路８１に直接接続されてお
り、改質器４０は、循環管路８１から分岐した分岐管か
ら燃料加温装置４２および熱交換器４４を経てメタノー
ル水溶液の供給を受けるようになっている。また、混合
槽２６から循環管路８１にメタノール水溶液を供給する
関係から、温度調節装置８０は、水タンク８７を備えな
い。また、この変形例では、熱交換媒体としてメタノー
ル水溶液を用いることから、燃料電池５０内の熱交換媒
体が流れる流路には絶縁処理がなされており、熱交換媒
体が流れる流路により電気的な短絡が生じないようにな
っている。
【００６２】この変形例の燃料電池と内燃機関のハイブ
リッドシステム２０Ｂでも図４の燃料電池始動時制御ル
ーチンや図５の駆動制御ルーチンを行なうことができる
から、実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシス
テム２０と同様の効果を奏することができる他、水タン
ク８７が不要なのでシステム全体をコンパクトにするこ
とができる。さらに、メタノール水溶液を熱交換媒体と
するから、メタノール水溶液を加温することができ、シ
ステム全体の熱効率を更に向上させることができる。
リッドシステム２０Ｂでも図４の燃料電池始動時制御ル
ーチンや図５の駆動制御ルーチンを行なうことができる
から、実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシス
テム２０と同様の効果を奏することができる他、水タン
ク８７が不要なのでシステム全体をコンパクトにするこ
とができる。さらに、メタノール水溶液を熱交換媒体と
するから、メタノール水溶液を加温することができ、シ
ステム全体の熱効率を更に向上させることができる。
【００６３】次に本発明の第２の実施例としての燃料電
池と内燃機関のハイブリッドシステム１２０について説
明する。図７は第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイ
ブリッドシステム１２０の構成の概略を示す構成図であ
り、図８は第２実施例の電子制御ユニット１９０を中心
とした制御信号の様子を例示するブロック図である。図
示するように、第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイ
ブリッドシステム１２０は、改質器４０を構成として備
えない点と、メタノールタンク２２に代えて水素タンク
１２２を構成として備える点と、メタノールを燃料とし
て駆動するエンジン３０に代えて水素を燃料として駆動
するエンジン１３０を構成として備える点、およびこれ
らに付随する点を除いて第１実施例の燃料電池と内燃機
関のハイブリッドシステム２０と同様である。したがっ
て、第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシ
ステム１２０の構成のうち第１実施例の燃料電池と内燃
機関のハイブリッドシステム２０の構成と同一の構成に
ついてはその説明を省略する。なお、第２実施例の燃料
電池と内燃機関のハイブリッドシステム１２０の構成に
は、第１実施例の構成に付した符号に１００を加えた符
号を付した。
池と内燃機関のハイブリッドシステム１２０について説
明する。図７は第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイ
ブリッドシステム１２０の構成の概略を示す構成図であ
り、図８は第２実施例の電子制御ユニット１９０を中心
とした制御信号の様子を例示するブロック図である。図
示するように、第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイ
ブリッドシステム１２０は、改質器４０を構成として備
えない点と、メタノールタンク２２に代えて水素タンク
１２２を構成として備える点と、メタノールを燃料とし
て駆動するエンジン３０に代えて水素を燃料として駆動
するエンジン１３０を構成として備える点、およびこれ
らに付随する点を除いて第１実施例の燃料電池と内燃機
関のハイブリッドシステム２０と同様である。したがっ
て、第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッドシ
ステム１２０の構成のうち第１実施例の燃料電池と内燃
機関のハイブリッドシステム２０の構成と同一の構成に
ついてはその説明を省略する。なお、第２実施例の燃料
電池と内燃機関のハイブリッドシステム１２０の構成に
は、第１実施例の構成に付した符号に１００を加えた符
号を付した。
【００６４】第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイブ
リッドシステム１２０が備えるエンジン１３０は、水素
を燃料とする水素エンジンであり、燃料が異なる点を除
いて通常のガソリンエンジンと同様の構成をしている。
水素タンク１２２からは第１燃料バルブ１２３を介して
水素がエンジン１３０に供給されるようになっている。
燃料電池１５０には、水素タンク１２２から第２燃料バ
ルブ１２４を介して燃料加温装置１４２と熱交換器１４
４とを経由して水素が供給される。なお、電子制御ユニ
ット１９０の入力処理回路１９４には、図８に示すよう
に、水素タンク１２２に取り付けられた水素圧センサ１
２２ａにより検出される水素タンク１２２内の圧力や、
第１燃料バルブ１２３や第２燃料バルブ１２４に併設さ
れた図示しない流量計により検出されるエンジン１３０
や燃料電池１５０に供給される水素の流量などが入力さ
れ、電子制御ユニット１９０の出力処理回路１９５から
は、第１燃料バルブ１２３や第２燃料バルブ１２４への
駆動信号などが出力されている。
リッドシステム１２０が備えるエンジン１３０は、水素
を燃料とする水素エンジンであり、燃料が異なる点を除
いて通常のガソリンエンジンと同様の構成をしている。
水素タンク１２２からは第１燃料バルブ１２３を介して
水素がエンジン１３０に供給されるようになっている。
燃料電池１５０には、水素タンク１２２から第２燃料バ
ルブ１２４を介して燃料加温装置１４２と熱交換器１４
４とを経由して水素が供給される。なお、電子制御ユニ
ット１９０の入力処理回路１９４には、図８に示すよう
に、水素タンク１２２に取り付けられた水素圧センサ１
２２ａにより検出される水素タンク１２２内の圧力や、
第１燃料バルブ１２３や第２燃料バルブ１２４に併設さ
れた図示しない流量計により検出されるエンジン１３０
や燃料電池１５０に供給される水素の流量などが入力さ
れ、電子制御ユニット１９０の出力処理回路１９５から
は、第１燃料バルブ１２３や第２燃料バルブ１２４への
駆動信号などが出力されている。
【００６５】こうして構成された第２実施例の燃料電池
と内燃機関のハイブリッドシステム１２０では、キース
イッチ１９７によりスタータスイッチがオンとされると
図５の駆動制御ルーチンによりエンジン１３０から駆動
軸への出力制御とされてエンジン１３０が始動され、図
９に例示する燃料電池始動時制御ルーチンにより燃料電
池１５０が始動される。以下、この図９の燃料電池始動
時制御ルーチンについて簡単に説明する。
と内燃機関のハイブリッドシステム１２０では、キース
イッチ１９７によりスタータスイッチがオンとされると
図５の駆動制御ルーチンによりエンジン１３０から駆動
軸への出力制御とされてエンジン１３０が始動され、図
９に例示する燃料電池始動時制御ルーチンにより燃料電
池１５０が始動される。以下、この図９の燃料電池始動
時制御ルーチンについて簡単に説明する。
【００６６】燃料電池始動時制御ルーチンが実行される
と、ＣＰＵ１９１は、まず、循環管路１８１により加温
循環流路の形成処理を実行し（ステップＳ２００）、熱
交換媒体としての水が熱交換ポンプ１８２からエンジン
１３０，燃料電池１５０の順に流れて循環するよう熱交
換ポンプ１８２を駆動する（ステップＳ２０２）。この
ように循環管路１８１を構成することにより、エンジン
１３０が発生する熱を用いて燃料電池１５０を加温する
ことができる。次に、オルタネータ１３６を駆動して発
電すると共に（ステップＳ２０４）、燃料加温装置１４
２を駆動して燃料電池１５０に供給される水素を加温す
る（ステップＳ２０６）。この加温処理により燃料電池
１５０を早期に定常運転温度にすることができる。そし
て、調圧弁１６４により燃料電池１５０に供給される空
気の圧力を調節し（ステップＳ２０８）、燃料電池１５
０の温度が所定の温度以上になるのを待って（ステップ
Ｓ２１０，２１２）、燃料加温装置１４２による水素の
加温を停止すると共に（ステップＳ２１４）、オルタネ
ータ１３６を停止し（ステップＳ２１６）、熱交換ポン
プ１８２の駆動を停止すると共に（ステップＳ２１
８）、燃料電池１５０を加温するための循環管路１８１
による加温循環流路を解除して（ステップＳ２２０）、
本ルーチンを終了する。
と、ＣＰＵ１９１は、まず、循環管路１８１により加温
循環流路の形成処理を実行し（ステップＳ２００）、熱
交換媒体としての水が熱交換ポンプ１８２からエンジン
１３０，燃料電池１５０の順に流れて循環するよう熱交
換ポンプ１８２を駆動する（ステップＳ２０２）。この
ように循環管路１８１を構成することにより、エンジン
１３０が発生する熱を用いて燃料電池１５０を加温する
ことができる。次に、オルタネータ１３６を駆動して発
電すると共に（ステップＳ２０４）、燃料加温装置１４
２を駆動して燃料電池１５０に供給される水素を加温す
る（ステップＳ２０６）。この加温処理により燃料電池
１５０を早期に定常運転温度にすることができる。そし
て、調圧弁１６４により燃料電池１５０に供給される空
気の圧力を調節し（ステップＳ２０８）、燃料電池１５
０の温度が所定の温度以上になるのを待って（ステップ
Ｓ２１０，２１２）、燃料加温装置１４２による水素の
加温を停止すると共に（ステップＳ２１４）、オルタネ
ータ１３６を停止し（ステップＳ２１６）、熱交換ポン
プ１８２の駆動を停止すると共に（ステップＳ２１
８）、燃料電池１５０を加温するための循環管路１８１
による加温循環流路を解除して（ステップＳ２２０）、
本ルーチンを終了する。
【００６７】第２実施例でも、燃料電池１５０が定常運
転状態に至ると、温度調節装置１８０は、第１熱交換三
方弁１８４ａ，１８４ｂにより循環管路１８１に熱交換
器１８３を取り付けて、熱交換媒体としての水を熱交換
ポンプ１８２から燃料電池１５０，エンジン１３０の順
に流れるよう熱交換ポンプ１８２を駆動し、燃料電池１
５０，エンジン１３０を冷却する。なお、このように水
を流すことによりエンジン１３０の運転の再開時に暖機
の必要がない点については第１実施例と同様である。
転状態に至ると、温度調節装置１８０は、第１熱交換三
方弁１８４ａ，１８４ｂにより循環管路１８１に熱交換
器１８３を取り付けて、熱交換媒体としての水を熱交換
ポンプ１８２から燃料電池１５０，エンジン１３０の順
に流れるよう熱交換ポンプ１８２を駆動し、燃料電池１
５０，エンジン１３０を冷却する。なお、このように水
を流すことによりエンジン１３０の運転の再開時に暖機
の必要がない点については第１実施例と同様である。
【００６８】以上説明した第２実施例の燃料電池と内燃
機関のハイブリッドシステム１２０によれば、エンジン
１３０と燃料電池１５０とを関連してこれらの温度を調
節することができる。また、第２実施例の燃料電池と内
燃機関のハイブリッドシステム１２０によれば、燃料電
池１５０を始動するときにエンジン１３０が発生する熱
を用いて燃料電池１５０を加温することができ、燃料電
池１５０を早期に定常運転温度にすることができる。し
かも、エンジン１３０から出力された動力を用いて発電
した電力やエンジン１３０の排ガスの熱を用いて燃料電
池１５０に供給される水素を加温するから、燃料電池１
５０をより早期に定常運転温度にすることができる。さ
らに、第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッド
システム１２０によれば、燃料電池１５０が定常運転状
態に至った後は、燃料電池１５０の加温に用いた温度調
節装置１８０を燃料電池１５０とエンジン１３０との冷
却に用いてこれらを冷却することができる。これらの効
果に付随して奏するシステム全体の熱効率を向上させる
ことができる効果やシステムをコンパクトにすることが
できる効果，燃料電池１５０の状態に基づいて駆動軸１
２１への動力の出力の制御による効果などは第１実施例
と同様である。もとより、エンジン１３０の排ガスの圧
力を用いて燃料電池１５０に供給する酸化ガスとしての
空気を加圧することにより、システム全体のエネルギ効
率を向上させることができる。また、エンジン１３０の
出力で発電した電力により、燃料電池１５０の冷却水系
を加熱し、燃料電池１５０の始動性を高めることもでき
る。
機関のハイブリッドシステム１２０によれば、エンジン
１３０と燃料電池１５０とを関連してこれらの温度を調
節することができる。また、第２実施例の燃料電池と内
燃機関のハイブリッドシステム１２０によれば、燃料電
池１５０を始動するときにエンジン１３０が発生する熱
を用いて燃料電池１５０を加温することができ、燃料電
池１５０を早期に定常運転温度にすることができる。し
かも、エンジン１３０から出力された動力を用いて発電
した電力やエンジン１３０の排ガスの熱を用いて燃料電
池１５０に供給される水素を加温するから、燃料電池１
５０をより早期に定常運転温度にすることができる。さ
らに、第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッド
システム１２０によれば、燃料電池１５０が定常運転状
態に至った後は、燃料電池１５０の加温に用いた温度調
節装置１８０を燃料電池１５０とエンジン１３０との冷
却に用いてこれらを冷却することができる。これらの効
果に付随して奏するシステム全体の熱効率を向上させる
ことができる効果やシステムをコンパクトにすることが
できる効果，燃料電池１５０の状態に基づいて駆動軸１
２１への動力の出力の制御による効果などは第１実施例
と同様である。もとより、エンジン１３０の排ガスの圧
力を用いて燃料電池１５０に供給する酸化ガスとしての
空気を加圧することにより、システム全体のエネルギ効
率を向上させることができる。また、エンジン１３０の
出力で発電した電力により、燃料電池１５０の冷却水系
を加熱し、燃料電池１５０の始動性を高めることもでき
る。
【００６９】第１実施例の燃料電池と内燃機関のハイブ
リッドシステム２０や第２実施例の燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステム１２０では、モータ７０，１７
０から出力される動力をエンジン３０，１３０から出力
される動力と同じ駆動軸２１、１２１に出力するものと
したが、モータ７０，１７０から駆動軸２１，１２１と
は異なる軸に動力を出力するものとしてもよい。
リッドシステム２０や第２実施例の燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステム１２０では、モータ７０，１７
０から出力される動力をエンジン３０，１３０から出力
される動力と同じ駆動軸２１、１２１に出力するものと
したが、モータ７０，１７０から駆動軸２１，１２１と
は異なる軸に動力を出力するものとしてもよい。
【００７０】第１実施例や第２実施例では、本発明の一
実施例として燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステ
ムについて説明したが、冷却系統や加温系統の少なくと
も一方が相互に関連をもっているものであればよいか
ら、燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに限ら
れず、二次電池などの一般的な意味における電池全般と
内燃機関のハイブリッドシステムに適用する構成や、燃
料電池と燃料の燃焼により熱を発生する燃焼器全般のハ
イブリッドシステムに適用する構成，一般的な意味にお
ける電池と燃料器とのハイブリッドシステムに適用する
構成なども好適である。
実施例として燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステ
ムについて説明したが、冷却系統や加温系統の少なくと
も一方が相互に関連をもっているものであればよいか
ら、燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステムに限ら
れず、二次電池などの一般的な意味における電池全般と
内燃機関のハイブリッドシステムに適用する構成や、燃
料電池と燃料の燃焼により熱を発生する燃焼器全般のハ
イブリッドシステムに適用する構成，一般的な意味にお
ける電池と燃料器とのハイブリッドシステムに適用する
構成なども好適である。
【００７１】次に、本発明の第３の実施例としての燃料
電池と内燃機関のハイブリッドシステムを搭載する自動
車２００について説明する。図１０は、第３実施例の自
動車２００が備える動力装置２１０の構成の概略を示す
構成図である。第３実施例の動力装置２１０は、図示す
るように、ガソリンを燃料とする内燃機関としてのエン
ジン２２０と、発電機としても動作可能なモータ２３０
と、エンジン２２０やモータ２３０からの出力軸に機械
的に接続されるトルクコンバータ２３２と、トルクコン
バータ２３２の後段に接続され変速する歯車変速機部２
４０と、第１実施例や第２実施例で説明した燃料電池５
０，１５０と同一構造の燃料電池２６０と、モータ２３
０に電力を供給可能な二次電池２７０と、エンジン２２
０と燃料電池２６０とを冷却する冷却装置２８０と、全
体をコントロールする電子制御ユニット（ＥＣＵ）２９
０とを備える。
電池と内燃機関のハイブリッドシステムを搭載する自動
車２００について説明する。図１０は、第３実施例の自
動車２００が備える動力装置２１０の構成の概略を示す
構成図である。第３実施例の動力装置２１０は、図示す
るように、ガソリンを燃料とする内燃機関としてのエン
ジン２２０と、発電機としても動作可能なモータ２３０
と、エンジン２２０やモータ２３０からの出力軸に機械
的に接続されるトルクコンバータ２３２と、トルクコン
バータ２３２の後段に接続され変速する歯車変速機部２
４０と、第１実施例や第２実施例で説明した燃料電池５
０，１５０と同一構造の燃料電池２６０と、モータ２３
０に電力を供給可能な二次電池２７０と、エンジン２２
０と燃料電池２６０とを冷却する冷却装置２８０と、全
体をコントロールする電子制御ユニット（ＥＣＵ）２９
０とを備える。
【００７２】エンジン２２０のクランクシャフトには、
駆動装置２２２を介して始動用モータ２２４が取り付け
られており、始動用モータ２２４を駆動することにより
エンジン２２０を始動できるようになっている。始動用
モータ２２４へは燃料電池２６０や二次電池２７０から
電力の供給が可能になっており、その切り換えを行なう
電源切換えスイッチ２７４がその電力ラインに設けられ
ている。図１１は、エンジン２２０のクランクシャフト
２２１から歯車変速機部２４０までの機構の概略を示す
説明図である。図示するように、エンジン２２０のクラ
ンクシャフト２２１は、入力クラッチ２２６を介してモ
ータ２３０の回転軸に機械的に接続されるようになって
いる。
駆動装置２２２を介して始動用モータ２２４が取り付け
られており、始動用モータ２２４を駆動することにより
エンジン２２０を始動できるようになっている。始動用
モータ２２４へは燃料電池２６０や二次電池２７０から
電力の供給が可能になっており、その切り換えを行なう
電源切換えスイッチ２７４がその電力ラインに設けられ
ている。図１１は、エンジン２２０のクランクシャフト
２２１から歯車変速機部２４０までの機構の概略を示す
説明図である。図示するように、エンジン２２０のクラ
ンクシャフト２２１は、入力クラッチ２２６を介してモ
ータ２３０の回転軸に機械的に接続されるようになって
いる。
【００７３】モータ２３０は、電力を動力に変換するモ
ータ機能と、動力を電力に変換する発電機能を併せ持つ
同期電動発電機であり、１°単位で角度調整して設置さ
れたステータと、磁石を有し出力軸に一体的に固定され
たロータとから構成されている。モータ２３０は、燃料
電池２６０や二次電池２７０からの直流電圧を図示しな
いインバータ回路によって変換された三相交流電圧が印
加されることにより駆動する。モータ２３０への電力ラ
インには燃料電池２６０や二次電池２７０との接続を司
る電源切換えスイッチ２７２が設けられている。
ータ機能と、動力を電力に変換する発電機能を併せ持つ
同期電動発電機であり、１°単位で角度調整して設置さ
れたステータと、磁石を有し出力軸に一体的に固定され
たロータとから構成されている。モータ２３０は、燃料
電池２６０や二次電池２７０からの直流電圧を図示しな
いインバータ回路によって変換された三相交流電圧が印
加されることにより駆動する。モータ２３０への電力ラ
インには燃料電池２６０や二次電池２７０との接続を司
る電源切換えスイッチ２７２が設けられている。
【００７４】トルクコンバータ２３２は、循環するオイ
ルの作用によりトルクを増幅して後方に伝達する周知の
流体式のトルクコンバータであり、クランクシャフト２
２１に接続されたポンプインペラ２３３、歯車変速機部
２４０に接続されるタービンライナ２３４および固定部
にワンウェイクラッチ２３５を介して連結されるステー
タ２３６を備える。トルクコンバータ２３２は、また、
タービンライナ２３４をクランクシャフト２２１に接続
するロックアップクラッチＬＣも備える。
ルの作用によりトルクを増幅して後方に伝達する周知の
流体式のトルクコンバータであり、クランクシャフト２
２１に接続されたポンプインペラ２３３、歯車変速機部
２４０に接続されるタービンライナ２３４および固定部
にワンウェイクラッチ２３５を介して連結されるステー
タ２３６を備える。トルクコンバータ２３２は、また、
タービンライナ２３４をクランクシャフト２２１に接続
するロックアップクラッチＬＣも備える。
【００７５】歯車変速機部２４０は、副変速機ＯＤと、
単純連結３遊星ギヤ列からなる前進４速後進１速の主変
速機Ｍとを組み合わせた５速構成として構成されてお
り、その出力軸である駆動軸２４８は図示しないデファ
レンシャルギヤを介して駆動輪に接続されている。副変
速機ＯＤは、サンギヤＳ０、キャリアＣ０、リングギヤ
Ｒ０に関連して第１のワンウェイクラッチＦ−０とこれ
に並列する多板クラッチＣ−０およびこれと直列する多
板ブレーキＢ−０とを備える。一方、主変速機Ｍは、サ
ンギヤＳ１〜Ｓ３、キャリアＣ１〜Ｃ３、リングギヤＲ
１〜Ｒ３からなる各変速要素を適宜直結した単純連結の
３組のギヤユニットＰ１，Ｐ２，Ｐ３を備え、各ギヤユ
ニットの変速要素に関連して多板クラッチＣ−１，Ｃ−
２、バンドブレーキＢ−１、多板ブレーキＢ−２〜Ｂ−
４、ワンウェイクラッチＦ−１および第２のワンウェイ
クラッチＦ−２が設けられている。なお、図示しない
が、各クラッチおよびブレーキは、サーボ油圧の制御で
それらの摩擦材を係合解放操作するピストンを持ったサ
ーボ手段を備えている。
単純連結３遊星ギヤ列からなる前進４速後進１速の主変
速機Ｍとを組み合わせた５速構成として構成されてお
り、その出力軸である駆動軸２４８は図示しないデファ
レンシャルギヤを介して駆動輪に接続されている。副変
速機ＯＤは、サンギヤＳ０、キャリアＣ０、リングギヤ
Ｒ０に関連して第１のワンウェイクラッチＦ−０とこれ
に並列する多板クラッチＣ−０およびこれと直列する多
板ブレーキＢ−０とを備える。一方、主変速機Ｍは、サ
ンギヤＳ１〜Ｓ３、キャリアＣ１〜Ｃ３、リングギヤＲ
１〜Ｒ３からなる各変速要素を適宜直結した単純連結の
３組のギヤユニットＰ１，Ｐ２，Ｐ３を備え、各ギヤユ
ニットの変速要素に関連して多板クラッチＣ−１，Ｃ−
２、バンドブレーキＢ−１、多板ブレーキＢ−２〜Ｂ−
４、ワンウェイクラッチＦ−１および第２のワンウェイ
クラッチＦ−２が設けられている。なお、図示しない
が、各クラッチおよびブレーキは、サーボ油圧の制御で
それらの摩擦材を係合解放操作するピストンを持ったサ
ーボ手段を備えている。
【００７６】また、歯車変速機部２４０の副変速機ＯＤ
のサンギヤＳ０上には、入力回転速度を検出するための
入力回転センサ２４２が設けられている。入力回転セン
サ２４２は、歯車状の円板と、この円板の周縁に設置さ
れ、歯車の歯の有無によってオン信号、オフ信号を出力
するピックアップとを含む。後述するように、第１速か
ら第４速においては、サンギヤＳ０は、トルクコンバー
タ２３２のタービンライナ２３４と一体となって回転す
るので、歯車変速機部２４０の入力回転速度の検出を行
うことができる。また、歯車変速機部２４０の出力軸で
ある駆動軸２４８には、出力回転速度を検出するための
出力回転センサ２４４が設けられている。この出力回転
センサ２４４の構造は入力回転センサ２４２と同一であ
る。
のサンギヤＳ０上には、入力回転速度を検出するための
入力回転センサ２４２が設けられている。入力回転セン
サ２４２は、歯車状の円板と、この円板の周縁に設置さ
れ、歯車の歯の有無によってオン信号、オフ信号を出力
するピックアップとを含む。後述するように、第１速か
ら第４速においては、サンギヤＳ０は、トルクコンバー
タ２３２のタービンライナ２３４と一体となって回転す
るので、歯車変速機部２４０の入力回転速度の検出を行
うことができる。また、歯車変速機部２４０の出力軸で
ある駆動軸２４８には、出力回転速度を検出するための
出力回転センサ２４４が設けられている。この出力回転
センサ２４４の構造は入力回転センサ２４２と同一であ
る。
【００７７】次表１に、歯車変速機部２４０における変
速段を選択する際の各係合要素の作動状態を示す。表１
中、「○」は、係合要素の係合状態を示し、ワンウェイ
クラッチについてはロック状態を示す。「◎」は、エン
ジンブレーキの際の係合要素の係合状態を示す。また、
「△」は、係合要素の係合が行われるが、動力伝達とは
関係のないものであることを示している。なお、シフト
レバーの位置に対応して、選択される変速段の範囲は限
定される。
速段を選択する際の各係合要素の作動状態を示す。表１
中、「○」は、係合要素の係合状態を示し、ワンウェイ
クラッチについてはロック状態を示す。「◎」は、エン
ジンブレーキの際の係合要素の係合状態を示す。また、
「△」は、係合要素の係合が行われるが、動力伝達とは
関係のないものであることを示している。なお、シフト
レバーの位置に対応して、選択される変速段の範囲は限
定される。
【００７８】
【表１】
【００７９】歯車変速機部２４０では、操作者がシフト
レバーを図１２に例示するシフトレバーポジションにお
いてＰポジションやＮポジションを選択したときには、
クラッチＣ−０が係合され、ワンウェイクラッチＦ−０
はロック状態とされる。表１に示すように、これらのシ
フトレバーポジションでは、クラッチＣ−１，Ｃ−２の
いずれも係合状態とはなっていない。このため、主変速
機Ｍには動力が伝達されず、歯車変速機部２４０からの
出力もない。
レバーを図１２に例示するシフトレバーポジションにお
いてＰポジションやＮポジションを選択したときには、
クラッチＣ−０が係合され、ワンウェイクラッチＦ−０
はロック状態とされる。表１に示すように、これらのシ
フトレバーポジションでは、クラッチＣ−１，Ｃ−２の
いずれも係合状態とはなっていない。このため、主変速
機Ｍには動力が伝達されず、歯車変速機部２４０からの
出力もない。
【００８０】シフトレバーがＤポジションなどの前進系
のポジションが選択されると、そのポジションに応じた
範囲で、変速段の選択が行われる。例えば、Ｄポジショ
ンが選択されると走行状態および運転者の要求に応じて
第１速から第５速のいずれかの変速段が選択される。ま
た、例えば３ポジションが選択されると第１速から第３
速の範囲で変速段が選択される。さらに、本実施例の動
力装置２１０の場合、一つの変速段に固定し、他の変速
段へ移行しない手動ポジションも備えている。この手動
ポジションは、手動変速機と似た運転感覚を得られるよ
うにと設けられたものであり、よってエンジンブレーキ
も効くように、駆動軸２４８からの入力がエンジン２２
０へ、または少なくともトルクコンバータ２３２のター
ビンライナ２３４まで達するように各係合要素が制御さ
れる。
のポジションが選択されると、そのポジションに応じた
範囲で、変速段の選択が行われる。例えば、Ｄポジショ
ンが選択されると走行状態および運転者の要求に応じて
第１速から第５速のいずれかの変速段が選択される。ま
た、例えば３ポジションが選択されると第１速から第３
速の範囲で変速段が選択される。さらに、本実施例の動
力装置２１０の場合、一つの変速段に固定し、他の変速
段へ移行しない手動ポジションも備えている。この手動
ポジションは、手動変速機と似た運転感覚を得られるよ
うにと設けられたものであり、よってエンジンブレーキ
も効くように、駆動軸２４８からの入力がエンジン２２
０へ、または少なくともトルクコンバータ２３２のター
ビンライナ２３４まで達するように各係合要素が制御さ
れる。
【００８１】第１速が選択される場合には、クラッチＣ
−０が係合される。クラッチＣ−０が係合されると、副
変速機０ＤのサンギヤＳ０とキャリアＣ０が一体として
回転し、よってリングギヤＲ０も一体となって回転す
る。したがって、クラッチＣ−０が係合されると副変速
機０Ｄは直結状態となり、入出力の回転速度が一致す
る。主変速機Ｍにおいては、クラッチＣ−１が係合状態
とされる。これによって、ギヤユニットＰ３のサンギヤ
Ｓ３が回転する。サンギヤＳ３は、キャリアＣ３上の遊
星ギヤを介してリングギヤＲ３を回転させようとする
が、このリングギヤＲ３の回転方向は、ワンウェイクラ
ッチＦ−２に阻止される方向である。結果としてリング
ギヤＲ３は固定され、キャリアＣ３から駆動軸２４８に
動力が伝達される。また、エンジンブレーキを効かせる
必要がある場合には、さらにブレーキＢ−４を係合状態
とする。エンジンブレーキがかかるとき、すなわち逆駆
動状態となるとき、キャリアＣ３がリングギヤＲ３を回
転させようとする方向は、ワンウェイクラッチＦ−２が
フリーとなる方向である。このままだと、サンギヤＳ３
が駆動されずエンジンブレーキが効かない。そこで、ブ
レーキＢ−４を係合し、リングギヤＲ３を固定する。こ
れによって、サンギヤＳ３に駆動力が伝達され、クラッ
チＣ−１，Ｃ−０が係合されているので、トルクコンバ
ータ２３２のタービンライナ２３４が駆動され、エンジ
ンブレーキが作用する。
−０が係合される。クラッチＣ−０が係合されると、副
変速機０ＤのサンギヤＳ０とキャリアＣ０が一体として
回転し、よってリングギヤＲ０も一体となって回転す
る。したがって、クラッチＣ−０が係合されると副変速
機０Ｄは直結状態となり、入出力の回転速度が一致す
る。主変速機Ｍにおいては、クラッチＣ−１が係合状態
とされる。これによって、ギヤユニットＰ３のサンギヤ
Ｓ３が回転する。サンギヤＳ３は、キャリアＣ３上の遊
星ギヤを介してリングギヤＲ３を回転させようとする
が、このリングギヤＲ３の回転方向は、ワンウェイクラ
ッチＦ−２に阻止される方向である。結果としてリング
ギヤＲ３は固定され、キャリアＣ３から駆動軸２４８に
動力が伝達される。また、エンジンブレーキを効かせる
必要がある場合には、さらにブレーキＢ−４を係合状態
とする。エンジンブレーキがかかるとき、すなわち逆駆
動状態となるとき、キャリアＣ３がリングギヤＲ３を回
転させようとする方向は、ワンウェイクラッチＦ−２が
フリーとなる方向である。このままだと、サンギヤＳ３
が駆動されずエンジンブレーキが効かない。そこで、ブ
レーキＢ−４を係合し、リングギヤＲ３を固定する。こ
れによって、サンギヤＳ３に駆動力が伝達され、クラッ
チＣ−１，Ｃ−０が係合されているので、トルクコンバ
ータ２３２のタービンライナ２３４が駆動され、エンジ
ンブレーキが作用する。
【００８２】第２速が選択される場合には、副変速機Ｏ
Ｄは、第１速の場合と同様に直結状態とされる。主変速
機Ｍにおいては、クラッチＣ−１、ブレーキＢ−３が係
合状態とされる。クラッチＣ−１を介して入力する動力
はギヤユニットＰ２のリングギヤＲ２を駆動する。一
方、ギヤユニットＰ１において、キャリアＣ１はブレー
キＢ−３により固定されているので、リングギヤＲ１と
サンギヤＳ１の動きは、回転方向が逆向きで、各々のプ
ラネタリギヤとの接点における周速度の絶対値が等しく
なる動きに限定される。図示するように、ギヤユニット
Ｐ２のサンギヤＳ２は、サンギヤＳ１と一体のため、同
じ速度で回転する。また、リングギヤＲ１とキャリアＣ
２も同じ速度で回転する。以上から、ギヤユニットＰ２
のキャリアＣ２とサンギヤＳ２の回転速度にはギヤ比に
基づく所定の関係が存在する。また、キャリアＣ２のプ
ラネタリギヤ支持点における周速度はリングギヤＲ２と
サンギヤＳ２の、各々のプラネタリギヤとの接点の周速
度の平均値であるという関係がある。ここで、リングギ
ヤＲ２の回転速度はクラッチＣ−１からの入力として定
まるので、変数はキャリアＣ２とサンギヤＳ２の回転速
度である。また、回転速度と周速度の関係は、各ギヤの
ピッチ円半径によって定まる固定の値である。変数であ
るキャリアＣ２とサンギヤＳ２の間には二つの関数関係
が存在するから、二変数が一意に決定する。この回転が
駆動軸２４８に出力される。駆動軸２４８側から駆動さ
れる逆駆動時においては、前述の経路を逆向きに駆動力
が伝達され、トルクコンバータ２３２のタービンライナ
２３４が駆動され、エンジンブレーキが作用する。
Ｄは、第１速の場合と同様に直結状態とされる。主変速
機Ｍにおいては、クラッチＣ−１、ブレーキＢ−３が係
合状態とされる。クラッチＣ−１を介して入力する動力
はギヤユニットＰ２のリングギヤＲ２を駆動する。一
方、ギヤユニットＰ１において、キャリアＣ１はブレー
キＢ−３により固定されているので、リングギヤＲ１と
サンギヤＳ１の動きは、回転方向が逆向きで、各々のプ
ラネタリギヤとの接点における周速度の絶対値が等しく
なる動きに限定される。図示するように、ギヤユニット
Ｐ２のサンギヤＳ２は、サンギヤＳ１と一体のため、同
じ速度で回転する。また、リングギヤＲ１とキャリアＣ
２も同じ速度で回転する。以上から、ギヤユニットＰ２
のキャリアＣ２とサンギヤＳ２の回転速度にはギヤ比に
基づく所定の関係が存在する。また、キャリアＣ２のプ
ラネタリギヤ支持点における周速度はリングギヤＲ２と
サンギヤＳ２の、各々のプラネタリギヤとの接点の周速
度の平均値であるという関係がある。ここで、リングギ
ヤＲ２の回転速度はクラッチＣ−１からの入力として定
まるので、変数はキャリアＣ２とサンギヤＳ２の回転速
度である。また、回転速度と周速度の関係は、各ギヤの
ピッチ円半径によって定まる固定の値である。変数であ
るキャリアＣ２とサンギヤＳ２の間には二つの関数関係
が存在するから、二変数が一意に決定する。この回転が
駆動軸２４８に出力される。駆動軸２４８側から駆動さ
れる逆駆動時においては、前述の経路を逆向きに駆動力
が伝達され、トルクコンバータ２３２のタービンライナ
２３４が駆動され、エンジンブレーキが作用する。
【００８３】第３速が選択される場合には、副変速機Ｏ
Ｄは、第１速の場合と同様に直結状態とされる。主変速
機Ｍにおいては、クラッチＣ−１およびブレーキＢ−２
が係合状態とされる。クラッチＣ−１からの入力は、リ
ングギヤＲ２を駆動する。リングギヤＲ２がサンギヤＳ
２を回転させようとする方向は、ワンウェイクラッチＦ
−１がロックされる方向であり、サンギヤＳ２が固定さ
れる。よって、キャリアＣ２が回転し、駆動軸２４８を
回転させる。駆動軸２４８側から駆動される逆駆動時に
おいては、ワンウェイクラッチＦ−１がフリーとなるた
め、サンギヤＳ２を固定するためにブレーキＢ−１を係
合状態とする。これによって、前述の経路と逆向きに駆
動力が伝達され、トルクコンバータ２３２のタービンラ
イナ２３４が駆動され、エンジンブレーキが作用する。
Ｄは、第１速の場合と同様に直結状態とされる。主変速
機Ｍにおいては、クラッチＣ−１およびブレーキＢ−２
が係合状態とされる。クラッチＣ−１からの入力は、リ
ングギヤＲ２を駆動する。リングギヤＲ２がサンギヤＳ
２を回転させようとする方向は、ワンウェイクラッチＦ
−１がロックされる方向であり、サンギヤＳ２が固定さ
れる。よって、キャリアＣ２が回転し、駆動軸２４８を
回転させる。駆動軸２４８側から駆動される逆駆動時に
おいては、ワンウェイクラッチＦ−１がフリーとなるた
め、サンギヤＳ２を固定するためにブレーキＢ−１を係
合状態とする。これによって、前述の経路と逆向きに駆
動力が伝達され、トルクコンバータ２３２のタービンラ
イナ２３４が駆動され、エンジンブレーキが作用する。
【００８４】第４速が選択される場合には、副変速機Ｏ
Ｄは、第１速の場合と同様に直結状態とされる。主変速
機Ｍにおいては、クラッチＣ−１，Ｃ−２が係合状態と
される。これによってギヤユニットＰ２のサンギヤＳ２
とリングギヤＲ２が同一の回転速度となり、キャリアＣ
２もこれと同一の速度で回転する。この回転が駆動軸２
４８に伝達される。駆動軸２４８から駆動される場合に
は、前述の逆の向きに駆動力が伝達され、トルクコンバ
ータ２３２のタービンライナ２３４が駆動され、エンジ
ンブレーキが作用する。
Ｄは、第１速の場合と同様に直結状態とされる。主変速
機Ｍにおいては、クラッチＣ−１，Ｃ−２が係合状態と
される。これによってギヤユニットＰ２のサンギヤＳ２
とリングギヤＲ２が同一の回転速度となり、キャリアＣ
２もこれと同一の速度で回転する。この回転が駆動軸２
４８に伝達される。駆動軸２４８から駆動される場合に
は、前述の逆の向きに駆動力が伝達され、トルクコンバ
ータ２３２のタービンライナ２３４が駆動され、エンジ
ンブレーキが作用する。
【００８５】第５速が選択される場合には、副変速機Ｏ
Ｄにおいては、クラッチＣ−０が解放状態とされ、代わ
りにブレーキＢ−０が係合状態となる。これによってサ
ンギヤＳ０は固定され、キャリアＣ０の回転が増速して
リングギヤＲ０に伝達される。主変速機Ｍは、第４速の
場合と同様である。駆動軸２４８から駆動される場合
は、前述の逆向きに駆動力が伝達され、トルクコンバー
タ２３２のタービンライナ２３４が駆動され、エンジン
ブレーキが作用する。
Ｄにおいては、クラッチＣ−０が解放状態とされ、代わ
りにブレーキＢ−０が係合状態となる。これによってサ
ンギヤＳ０は固定され、キャリアＣ０の回転が増速して
リングギヤＲ０に伝達される。主変速機Ｍは、第４速の
場合と同様である。駆動軸２４８から駆動される場合
は、前述の逆向きに駆動力が伝達され、トルクコンバー
タ２３２のタービンライナ２３４が駆動され、エンジン
ブレーキが作用する。
【００８６】なお、エンジンブレーキは、トルクコンバ
ータ２３２のロックアップクラッチＬＣを係合すること
によってより強力なものとすることができる。
ータ２３２のロックアップクラッチＬＣを係合すること
によってより強力なものとすることができる。
【００８７】後進ギヤが選択される場合には、選択され
て実際には走行していない場合と実際に走行を行ってい
る場合と別個の制御が行われる。シフトレバーにより後
進が選択されたが、停止中である場合には、副変速機Ｏ
ＤのクラッチＣ−０が係合される。また、主変速機Ｍに
おいては、クラッチＣ−２およびブレーキＢ−４が係合
状態とされる。後進走行中には、第５速選択時と同様
に、副変速機のクラッチＣ−０は解放され、代わりにブ
レーキＢ−０が係合される。主変速機Ｍにおいてはクラ
ッチＣ−２、ブレーキＢ−４の係合が維持される。クラ
ッチＣ−２を介して伝達された回転は、ギヤユニットＰ
２のサンギヤＳ２に入力される。ギヤユニットＰ２，Ｐ
３の各要素の関係は、リングギヤＲ２とサンギヤＳ３が
一体であるため同一の回転速度であり、キャリアＣ２，
Ｃ３が一体であるため同一の回転速度である。さらに、
キャリアＣ３のプラネタリギヤ支持点における周速度
は、サンギヤＳ３とリングギヤＲ３の、各々のプラネタ
リギヤとの接点における周速度の平均値である。また、
キャリアＣ２のプラネタリギヤ支持点における周速度
は、サンギヤＳ３とリングギヤＲ３の、各々のプラネタ
リギヤとの接点における周速度の平均値である。サンギ
ヤＳ２の回転速度は、入力により決定され、リングギヤ
Ｒ３はブレーキＢ−４により固定される。また、各要素
の周速度と回転速度の関係は、ピッチ円半径などから幾
何学的に決定される固定値である。以上より、二つのギ
ヤユニットＰ２，Ｐ３における変数は、キャリアＣ２，
Ｃ３、リングギヤＲ２、サンギヤＳ３の回転速度の四つ
であるが、このうち、キャリアＣ２，Ｃ３の回転速度の
関係、リングギヤＲ２とサンギヤＳ４との回転速度の関
係は、幾何学的に決定されているので、一つの変数とみ
なすことができる。したがって、変数は二つであり、ギ
ヤユニットＰ２，Ｐ３における各要素の周速度が二つの
式で表されるので、変数は一意に決定される。前述した
ようにこれらの関係は４つあるので、各値が一意に決定
する。また、リングギヤＲ２とサンギヤＳ３が同一回転
速度であることにより、キャリアＣ２，Ｃ３は逆転し、
これにより後退が可能になる。
て実際には走行していない場合と実際に走行を行ってい
る場合と別個の制御が行われる。シフトレバーにより後
進が選択されたが、停止中である場合には、副変速機Ｏ
ＤのクラッチＣ−０が係合される。また、主変速機Ｍに
おいては、クラッチＣ−２およびブレーキＢ−４が係合
状態とされる。後進走行中には、第５速選択時と同様
に、副変速機のクラッチＣ−０は解放され、代わりにブ
レーキＢ−０が係合される。主変速機Ｍにおいてはクラ
ッチＣ−２、ブレーキＢ−４の係合が維持される。クラ
ッチＣ−２を介して伝達された回転は、ギヤユニットＰ
２のサンギヤＳ２に入力される。ギヤユニットＰ２，Ｐ
３の各要素の関係は、リングギヤＲ２とサンギヤＳ３が
一体であるため同一の回転速度であり、キャリアＣ２，
Ｃ３が一体であるため同一の回転速度である。さらに、
キャリアＣ３のプラネタリギヤ支持点における周速度
は、サンギヤＳ３とリングギヤＲ３の、各々のプラネタ
リギヤとの接点における周速度の平均値である。また、
キャリアＣ２のプラネタリギヤ支持点における周速度
は、サンギヤＳ３とリングギヤＲ３の、各々のプラネタ
リギヤとの接点における周速度の平均値である。サンギ
ヤＳ２の回転速度は、入力により決定され、リングギヤ
Ｒ３はブレーキＢ−４により固定される。また、各要素
の周速度と回転速度の関係は、ピッチ円半径などから幾
何学的に決定される固定値である。以上より、二つのギ
ヤユニットＰ２，Ｐ３における変数は、キャリアＣ２，
Ｃ３、リングギヤＲ２、サンギヤＳ３の回転速度の四つ
であるが、このうち、キャリアＣ２，Ｃ３の回転速度の
関係、リングギヤＲ２とサンギヤＳ４との回転速度の関
係は、幾何学的に決定されているので、一つの変数とみ
なすことができる。したがって、変数は二つであり、ギ
ヤユニットＰ２，Ｐ３における各要素の周速度が二つの
式で表されるので、変数は一意に決定される。前述した
ようにこれらの関係は４つあるので、各値が一意に決定
する。また、リングギヤＲ２とサンギヤＳ３が同一回転
速度であることにより、キャリアＣ２，Ｃ３は逆転し、
これにより後退が可能になる。
【００８８】入力クラッチ２２６や歯車変速機部２４０
の各係合要素は、電動オイルポンプ２５０を駆動源とし
て作動する油圧制御部２５２により制御されている。図
１３に油圧制御部２５２における油圧回路の一部を示
す。図示するように、電動オイルポンプ２５０の吐出側
には、調圧弁であるプライマリレギュレータバルブ２５
３を介してマニュアルバルブ２５４と入力クラッチコン
トロールバルブ２５５とが並列に接続されている。マニ
ュアルバルブ２５４の吐出側には、歯車変速機部２４０
に設けられた前進用のクラッチＣ−１と後退用のクラッ
チＣ−２とが接続されている。また、マニュアルバルブ
２５４は、車室内に設けられたシフトレバー２５７に機
械的に連結されており、シフトレバー２５７の操作によ
りマニュアルバルブ２５４の吐出口が前進用のクラッチ
Ｃ−１に接続されたり後進用のクラッチＣ−２に接続さ
れたりするようになっている。入力クラッチコントロー
ルバルブ２５５の吐出側には入力クラッチ２２６が接続
されている。また、入力クラッチコントロールバルブ２
５５のスプール弁子は入力クラッチコントロールソレノ
イド２５６に接続されており、入力クラッチコントロー
ルソレノイド２５６の作動により入力クラッチコントロ
ールバルブ２５５が開口または閉口するようになってい
る。なお、他のクラッチやブレーキなどの係合要素を制
御するための油圧回路についての説明については省略す
る。
の各係合要素は、電動オイルポンプ２５０を駆動源とし
て作動する油圧制御部２５２により制御されている。図
１３に油圧制御部２５２における油圧回路の一部を示
す。図示するように、電動オイルポンプ２５０の吐出側
には、調圧弁であるプライマリレギュレータバルブ２５
３を介してマニュアルバルブ２５４と入力クラッチコン
トロールバルブ２５５とが並列に接続されている。マニ
ュアルバルブ２５４の吐出側には、歯車変速機部２４０
に設けられた前進用のクラッチＣ−１と後退用のクラッ
チＣ−２とが接続されている。また、マニュアルバルブ
２５４は、車室内に設けられたシフトレバー２５７に機
械的に連結されており、シフトレバー２５７の操作によ
りマニュアルバルブ２５４の吐出口が前進用のクラッチ
Ｃ−１に接続されたり後進用のクラッチＣ−２に接続さ
れたりするようになっている。入力クラッチコントロー
ルバルブ２５５の吐出側には入力クラッチ２２６が接続
されている。また、入力クラッチコントロールバルブ２
５５のスプール弁子は入力クラッチコントロールソレノ
イド２５６に接続されており、入力クラッチコントロー
ルソレノイド２５６の作動により入力クラッチコントロ
ールバルブ２５５が開口または閉口するようになってい
る。なお、他のクラッチやブレーキなどの係合要素を制
御するための油圧回路についての説明については省略す
る。
【００８９】冷却装置２８０は、図１０に示すように、
冷却水を循環する循環流路２８２と、この循環流路２８
２に冷却水を循環させる循環ポンプ２８４と、循環流路
２８２に設けられ冷却水を外気との熱交換により冷却す
るラジエター２８６とを備える。図示しないが、循環流
路２８２は、エンジン２２０や燃料電池２６０の内部に
設けられた熱交換流路に接続されており、冷却水はエン
ジン２２０や燃料電池２６０と熱交換流路で熱交換する
ようになっている。
冷却水を循環する循環流路２８２と、この循環流路２８
２に冷却水を循環させる循環ポンプ２８４と、循環流路
２８２に設けられ冷却水を外気との熱交換により冷却す
るラジエター２８６とを備える。図示しないが、循環流
路２８２は、エンジン２２０や燃料電池２６０の内部に
設けられた熱交換流路に接続されており、冷却水はエン
ジン２２０や燃料電池２６０と熱交換流路で熱交換する
ようになっている。
【００９０】電子制御ユニット（ＥＣＵ）２９０は、図
示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサと
して構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ
と、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポート
とを備える。図１４は、電子制御ユニット２９０の入出
力信号の一例を示すブロック図である。図中、電子制御
ユニット２９０の左側の信号は主な入力信号を表わし、
電子制御ユニット２９０の右側の信号は主な出力信号を
表わしている。
示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサと
して構成されており、処理プログラムを記憶したＲＯＭ
と、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、入出力ポート
とを備える。図１４は、電子制御ユニット２９０の入出
力信号の一例を示すブロック図である。図中、電子制御
ユニット２９０の左側の信号は主な入力信号を表わし、
電子制御ユニット２９０の右側の信号は主な出力信号を
表わしている。
【００９１】電子制御ユニット２９０には、入力信号と
して、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）からの
制御信号や燃料電池２６０に取り付けられた温度センサ
からの燃料電池温度，燃料タンクに設けられた水位計か
らの燃料電池燃料残量，二次電池２７０に設けられた蓄
電残量計からの二次電池ＳＯＣ，二次電池２７０に設け
られた温度センサからの二次電池温度，冷却装置２８０
に設けられた温度センサからの冷却水温度，クランク角
度エンコーダからのエンジン回転数ＮＥ，イグニッショ
ンスイッチからの制御信号，デフォッガやエアコンから
の信号，出力回転センサ２４４からの検出信号から演算
された車速，油圧制御部２５２における油圧回路に設け
られた温度センサからの作動油温度（ＡＴ温度），シフ
トレバー２５７のポジションを検出するシフトレバーポ
ジションセンサからのシフトポジション，サイドブレー
キやフットブレーキに設けられたスイッチからのオンオ
フ信号，排気系の浄化装置に設けられた温度センサから
の触媒温度，アクセルペダルの踏み込み量を検出するア
クセル開度センサからのアクセル開度，エンジン２２０
のカムの角度を検出するカム角センサからの信号，変速
段の変更操作のモード変更を行なうスポーツモードスイ
ッチからのスポーツシフト信号，エンジン２２０を強制
的に作動するスイッチからのエンジン作動強制信号，駆
動力源ブレーキ力スイッチからのオンオフ信号，入力回
転センサ２４２からのタービン回転数ＮＴ，モータ２３
０の回転軸に設けられたレゾルバからのレゾルバ信号な
どが入力されている。
して、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）からの
制御信号や燃料電池２６０に取り付けられた温度センサ
からの燃料電池温度，燃料タンクに設けられた水位計か
らの燃料電池燃料残量，二次電池２７０に設けられた蓄
電残量計からの二次電池ＳＯＣ，二次電池２７０に設け
られた温度センサからの二次電池温度，冷却装置２８０
に設けられた温度センサからの冷却水温度，クランク角
度エンコーダからのエンジン回転数ＮＥ，イグニッショ
ンスイッチからの制御信号，デフォッガやエアコンから
の信号，出力回転センサ２４４からの検出信号から演算
された車速，油圧制御部２５２における油圧回路に設け
られた温度センサからの作動油温度（ＡＴ温度），シフ
トレバー２５７のポジションを検出するシフトレバーポ
ジションセンサからのシフトポジション，サイドブレー
キやフットブレーキに設けられたスイッチからのオンオ
フ信号，排気系の浄化装置に設けられた温度センサから
の触媒温度，アクセルペダルの踏み込み量を検出するア
クセル開度センサからのアクセル開度，エンジン２２０
のカムの角度を検出するカム角センサからの信号，変速
段の変更操作のモード変更を行なうスポーツモードスイ
ッチからのスポーツシフト信号，エンジン２２０を強制
的に作動するスイッチからのエンジン作動強制信号，駆
動力源ブレーキ力スイッチからのオンオフ信号，入力回
転センサ２４２からのタービン回転数ＮＴ，モータ２３
０の回転軸に設けられたレゾルバからのレゾルバ信号な
どが入力されている。
【００９２】また、電子制御ユニット２９０からは、出
力信号として、点火プラグに火花を発生させるタイミン
グを指示する点火信号や燃料の噴射時期および噴射量を
指示する噴射信号，モータ２３０や始動用モータ２２４
を制御するＭＧ１コントローラやＭＧ２コントローラへ
の制御信号，減速装置への制御信号，入力クラッチコン
トロールソレノイド２５６への制御信号，油圧制御部２
５２の油圧回路に設けられたＡＴライン圧コントロール
ソレノイドへの制御信号，ＡＢＳアクチュエータへの駆
動信号，スポーツモードインジケータへの点灯信号，油
圧制御部２５２の油圧回路に設けられた各ＡＴソレノイ
ドへの制御信号，同じく油圧制御部２５２の油圧回路に
設けられたＡＴロックアップコントロールソレノイドへ
の制御信号，電動オイルポンプ２５０への駆動信号，電
源切換えスイッチ２７２，２７４への駆動信号，燃料電
池燃料切れインジケータへの点灯信号，燃料電池制御コ
ンピュータへの制御信号などが出力されている。
力信号として、点火プラグに火花を発生させるタイミン
グを指示する点火信号や燃料の噴射時期および噴射量を
指示する噴射信号，モータ２３０や始動用モータ２２４
を制御するＭＧ１コントローラやＭＧ２コントローラへ
の制御信号，減速装置への制御信号，入力クラッチコン
トロールソレノイド２５６への制御信号，油圧制御部２
５２の油圧回路に設けられたＡＴライン圧コントロール
ソレノイドへの制御信号，ＡＢＳアクチュエータへの駆
動信号，スポーツモードインジケータへの点灯信号，油
圧制御部２５２の油圧回路に設けられた各ＡＴソレノイ
ドへの制御信号，同じく油圧制御部２５２の油圧回路に
設けられたＡＴロックアップコントロールソレノイドへ
の制御信号，電動オイルポンプ２５０への駆動信号，電
源切換えスイッチ２７２，２７４への駆動信号，燃料電
池燃料切れインジケータへの点灯信号，燃料電池制御コ
ンピュータへの制御信号などが出力されている。
【００９３】次に、こうして構成された第３実施例の動
力装置２１０の動作、特に暖機動作について説明する。
図１５は、第３実施例の電子制御ユニット２９０により
実行される暖機制御ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。この暖機制御ルーチンが実行されると、電子
制御ユニット２９０は、まず、各入力信号の処理を実行
する（ステップＳ３２０）。即ち、図１４のブロック図
に示す入力信号の全部または一部を読み込む処理を実行
するのである。次に、エンジン２２０や燃料電池２６０
の暖機が完了しているか否かの判定を行なう（ステップ
Ｓ３３０，Ｓ３４０）。エンジン２２０の暖機の完了判
定は、エンジン２２０の冷却水の温度が定常運転温度に
比して低いか否かの比較により行なうことができる。ま
た、燃料電池２６０の暖機の完了判定は、燃料電池２６
０の温度が定常運転温度より低いか否かの比較により行
なうことができる。
力装置２１０の動作、特に暖機動作について説明する。
図１５は、第３実施例の電子制御ユニット２９０により
実行される暖機制御ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。この暖機制御ルーチンが実行されると、電子
制御ユニット２９０は、まず、各入力信号の処理を実行
する（ステップＳ３２０）。即ち、図１４のブロック図
に示す入力信号の全部または一部を読み込む処理を実行
するのである。次に、エンジン２２０や燃料電池２６０
の暖機が完了しているか否かの判定を行なう（ステップ
Ｓ３３０，Ｓ３４０）。エンジン２２０の暖機の完了判
定は、エンジン２２０の冷却水の温度が定常運転温度に
比して低いか否かの比較により行なうことができる。ま
た、燃料電池２６０の暖機の完了判定は、燃料電池２６
０の温度が定常運転温度より低いか否かの比較により行
なうことができる。
【００９４】エンジン２２０か燃料電池２６０のいずれ
かの暖機が完了しているときには、マップに基づく駆動
力源を選択する処理を実行して（ステップＳ４３０）、
本ルーチンを終了する。ここで、駆動力源の選択処理
は、例えば、シフトレバー２５７がＤポジションのとき
には図１６に例示する駆動力源領域マップの一例を用い
てアクセル開度と車速に基づいて行なわれる。即ち、ア
クセル開度と車速からどの領域に属するかによりエンジ
ン２２０を駆動力源にするかモータ２３０を駆動力源に
するかを選択するのである。図１６の駆動力源領域マッ
プには、歯車変速機部２４０における変速段の領域も示
されている。この場合、エンジン２２０か燃料電池２６
０の一方がまだ暖機が完了してない場合もあるが、一方
の暖機が完了しているから、暖機が完了している側の熱
により燃料電池２６０とエンジン２２０と冷却装置２８
０とを含むシステム全体の暖機を行なう。
かの暖機が完了しているときには、マップに基づく駆動
力源を選択する処理を実行して（ステップＳ４３０）、
本ルーチンを終了する。ここで、駆動力源の選択処理
は、例えば、シフトレバー２５７がＤポジションのとき
には図１６に例示する駆動力源領域マップの一例を用い
てアクセル開度と車速に基づいて行なわれる。即ち、ア
クセル開度と車速からどの領域に属するかによりエンジ
ン２２０を駆動力源にするかモータ２３０を駆動力源に
するかを選択するのである。図１６の駆動力源領域マッ
プには、歯車変速機部２４０における変速段の領域も示
されている。この場合、エンジン２２０か燃料電池２６
０の一方がまだ暖機が完了してない場合もあるが、一方
の暖機が完了しているから、暖機が完了している側の熱
により燃料電池２６０とエンジン２２０と冷却装置２８
０とを含むシステム全体の暖機を行なう。
【００９５】エンジン２２０と燃料電池２６０とがいず
れも暖機が完了されていないと判定されると、シフトレ
バー２５７のポジションがＰポジションかＮポジション
のいずれかであるかを判定する（ステップＳ３５０）。
シフトレバー２５７のポジションは、ソフトレバーポジ
ションセンサからの信号により検出できる。シフトレバ
ー２５７のポジションがＰポジションかＮポジションの
いずれかであるときには、発進の可能性はないと判断
し、燃料電池２６０を駆動して（ステップＳ３６０）、
本ルーチンを終了する。即ち、燃料電池２６０とエンジ
ン２２０と冷却装置２８０とを含むシステム全体を燃料
電池２６０から生じる熱によって暖機するのである。
れも暖機が完了されていないと判定されると、シフトレ
バー２５７のポジションがＰポジションかＮポジション
のいずれかであるかを判定する（ステップＳ３５０）。
シフトレバー２５７のポジションは、ソフトレバーポジ
ションセンサからの信号により検出できる。シフトレバ
ー２５７のポジションがＰポジションかＮポジションの
いずれかであるときには、発進の可能性はないと判断
し、燃料電池２６０を駆動して（ステップＳ３６０）、
本ルーチンを終了する。即ち、燃料電池２６０とエンジ
ン２２０と冷却装置２８０とを含むシステム全体を燃料
電池２６０から生じる熱によって暖機するのである。
【００９６】一方、シフトレバー２５７のポジションが
ＰポジションでもＮポジションでもないときには、車速
Ｖが値０であるか否か、即ち自動車２００が停車してい
るか否かを判定する（ステップＳ３７０）。車速Ｖは、
図示しない車速センサによって検出してもよいし、車輪
速センサにより検出された各車輪の車輪速から演算で求
めてもよい。車速Ｖが値０で停車しているときには、エ
ンジン２２０からの動力の必要はないから、燃料電池２
６０を駆動して（ステップＳ４２０）、燃料電池２６０
から生じる熱によってシステムを暖機する。
ＰポジションでもＮポジションでもないときには、車速
Ｖが値０であるか否か、即ち自動車２００が停車してい
るか否かを判定する（ステップＳ３７０）。車速Ｖは、
図示しない車速センサによって検出してもよいし、車輪
速センサにより検出された各車輪の車輪速から演算で求
めてもよい。車速Ｖが値０で停車しているときには、エ
ンジン２２０からの動力の必要はないから、燃料電池２
６０を駆動して（ステップＳ４２０）、燃料電池２６０
から生じる熱によってシステムを暖機する。
【００９７】車速Ｖが値０でないとき、即ち自動車２０
０が走行状態にあるときには、二次電池２７０の蓄電残
量としての二次電池ＳＯＣを検出すると共に（ステップ
Ｓ３８０）、燃料電池２６０の発電可能量を算出する処
理を行なう（ステップＳ３９０）。実施例では、二次電
池ＳＯＣを蓄電残量計により検出するものとしたが、二
次電池２７０の充放電電流を積算して求めたものを用い
るものとしてもよい。燃料電池２６０の発電可能量は、
燃料残量により推定できる。純水素系の場合には水素の
残量により、改質系の場合には燃料残量に改質効率を考
慮して推定することができる。
０が走行状態にあるときには、二次電池２７０の蓄電残
量としての二次電池ＳＯＣを検出すると共に（ステップ
Ｓ３８０）、燃料電池２６０の発電可能量を算出する処
理を行なう（ステップＳ３９０）。実施例では、二次電
池ＳＯＣを蓄電残量計により検出するものとしたが、二
次電池２７０の充放電電流を積算して求めたものを用い
るものとしてもよい。燃料電池２６０の発電可能量は、
燃料残量により推定できる。純水素系の場合には水素の
残量により、改質系の場合には燃料残量に改質効率を考
慮して推定することができる。
【００９８】そして、駆動力源領域マップからモータ２
３０による走行領域でありかつ可能領域であるかを判定
する（ステップＳ４００）。アクセル開度と車速とに基
づいて動力源領域マップから領域の選択を行なう処理に
ついては前述した。可能領域は、ステップＳ３８０で検
出した二次電池ＳＯＣやステップＳ３９０で算出した燃
料電池２６０の発電可能量に基づいて駆動力源領域マッ
プを減縮補正したものによって判定される。この補正と
しては、例えば図１７に例示する駆動力源領域マップの
ように、ＭＧ領域を二次電池ＳＯＣや燃料電池２６０の
発電可能量に応じて減縮することにより行なうことがで
きる。なお、この減縮補正された駆動力源領域マップに
おけるＭＧ領域は、二次電池２７０の電力をモータ２３
０以外で用いる場合にも適用される。
３０による走行領域でありかつ可能領域であるかを判定
する（ステップＳ４００）。アクセル開度と車速とに基
づいて動力源領域マップから領域の選択を行なう処理に
ついては前述した。可能領域は、ステップＳ３８０で検
出した二次電池ＳＯＣやステップＳ３９０で算出した燃
料電池２６０の発電可能量に基づいて駆動力源領域マッ
プを減縮補正したものによって判定される。この補正と
しては、例えば図１７に例示する駆動力源領域マップの
ように、ＭＧ領域を二次電池ＳＯＣや燃料電池２６０の
発電可能量に応じて減縮することにより行なうことがで
きる。なお、この減縮補正された駆動力源領域マップに
おけるＭＧ領域は、二次電池２７０の電力をモータ２３
０以外で用いる場合にも適用される。
【００９９】モータ２３０による走行領域でありかつ可
能領域であると判定されると、エンジン２２０からの動
力はまだ必要ないと判断し、燃料電池２６０を駆動して
（ステップＳ４２０）、燃料電池２６０から生じる熱に
よってシステムを暖機する。一方、モータ２３０による
走行領域でないと判定されたり可能領域でないと判定さ
れたときには、エンジン２２０を始動して（ステップＳ
４１０）、エンジン２２０から生じる熱によってシステ
ムを暖機する。
能領域であると判定されると、エンジン２２０からの動
力はまだ必要ないと判断し、燃料電池２６０を駆動して
（ステップＳ４２０）、燃料電池２６０から生じる熱に
よってシステムを暖機する。一方、モータ２３０による
走行領域でないと判定されたり可能領域でないと判定さ
れたときには、エンジン２２０を始動して（ステップＳ
４１０）、エンジン２２０から生じる熱によってシステ
ムを暖機する。
【０１００】以上説明した第３実施例の自動車２００が
備える動力装置２１０によれば、エンジン２２０と燃料
電池２６０と自動車２００の状態とに基づいて効率的に
暖機を行なうことができる。この結果、暖機に伴う騒音
を防止することができると共にエネルギ効率を向上させ
ることができる。
備える動力装置２１０によれば、エンジン２２０と燃料
電池２６０と自動車２００の状態とに基づいて効率的に
暖機を行なうことができる。この結果、暖機に伴う騒音
を防止することができると共にエネルギ効率を向上させ
ることができる。
【０１０１】第３実施例の自動車２００が備える動力装
置２１０では、図１５のルーチンにおけるステップＳ３
５０でシフトレバー２５７のポジションにより自動車２
００の発進の可能性を判定したが、サイドブレーキのオ
ンオフ信号により自動車２００の発進の可能性を判定す
るものとしてもよい。
置２１０では、図１５のルーチンにおけるステップＳ３
５０でシフトレバー２５７のポジションにより自動車２
００の発進の可能性を判定したが、サイドブレーキのオ
ンオフ信号により自動車２００の発進の可能性を判定す
るものとしてもよい。
【０１０２】また、実施例の自動車２００が備える動力
装置２１０では、図１５のルーチンにおいてステップＳ
３５０でシフトレバー２５７のポジションがＰポジショ
ンかＮポジションのいずれかであると判定されたときに
は、燃料電池２６０を駆動して燃料電池２６０とエンジ
ン２２０と冷却装置２８０とを含むシステム全体を燃料
電池２６０から生じる熱によって暖機するものとした
が、この場合、例えばもう一度イグニッションキーをオ
ン操作したり別に設けたマニュアルスイッチがオン操作
されたときにはエンジン２２０を始動するものとしても
よい。この処理についてはステップＳ４２０においても
同様である。
装置２１０では、図１５のルーチンにおいてステップＳ
３５０でシフトレバー２５７のポジションがＰポジショ
ンかＮポジションのいずれかであると判定されたときに
は、燃料電池２６０を駆動して燃料電池２６０とエンジ
ン２２０と冷却装置２８０とを含むシステム全体を燃料
電池２６０から生じる熱によって暖機するものとした
が、この場合、例えばもう一度イグニッションキーをオ
ン操作したり別に設けたマニュアルスイッチがオン操作
されたときにはエンジン２２０を始動するものとしても
よい。この処理についてはステップＳ４２０においても
同様である。
【０１０３】次に、本発明の第４の実施例である自動車
２００Ｂについて説明する。第４実施例の自動車２００
Ｂは、第３実施例の自動車２００と同一のハード構成を
している。したがって、第４実施例の自動車２００Ｂの
ハード構成についての説明は省略する。なお、説明の都
合上、第４実施例の自動車２００Ｂでは、第３実施例の
自動車２００の構成で用いた符号をそのまま用いる。
２００Ｂについて説明する。第４実施例の自動車２００
Ｂは、第３実施例の自動車２００と同一のハード構成を
している。したがって、第４実施例の自動車２００Ｂの
ハード構成についての説明は省略する。なお、説明の都
合上、第４実施例の自動車２００Ｂでは、第３実施例の
自動車２００の構成で用いた符号をそのまま用いる。
【０１０４】図１８は、第４実施例の自動車２００Ｂが
備える動力装置２１０の電子制御ユニット２９０で実行
されるアイドル回転数制御ルーチンの一例を示すフロー
チャートである。この暖機制御ルーチンが実行される
と、電子制御ユニット２９０は、まず、各入力信号の処
理を実行する（ステップＳ５２０）。即ち、図１４のブ
ロック図に示す入力信号の全部または処理に必要な信号
のみを読み込む処理を実行するのである。次に、エンジ
ン２２０の暖機が完了しているか否かの判定を行なう
（ステップＳ５３０）。エンジン２２０の暖機の完了判
定は、第３実施例と同様に、エンジン２２０の冷却水の
温度が定常運転温度に比して低いか否かの比較により行
なうことができる。エンジン２２０の暖機が完了してい
ると判定されたときには、本ルーチンによる処理は必要
ないと判定して本ルーチンを終了する。
備える動力装置２１０の電子制御ユニット２９０で実行
されるアイドル回転数制御ルーチンの一例を示すフロー
チャートである。この暖機制御ルーチンが実行される
と、電子制御ユニット２９０は、まず、各入力信号の処
理を実行する（ステップＳ５２０）。即ち、図１４のブ
ロック図に示す入力信号の全部または処理に必要な信号
のみを読み込む処理を実行するのである。次に、エンジ
ン２２０の暖機が完了しているか否かの判定を行なう
（ステップＳ５３０）。エンジン２２０の暖機の完了判
定は、第３実施例と同様に、エンジン２２０の冷却水の
温度が定常運転温度に比して低いか否かの比較により行
なうことができる。エンジン２２０の暖機が完了してい
ると判定されたときには、本ルーチンによる処理は必要
ないと判定して本ルーチンを終了する。
【０１０５】エンジン２２０の暖機が完了していないと
判定されたときには、車速Ｖが値０であるか否かとアク
セル開度θが値０であるか否かを判定する（ステップＳ
５４０）。車速Ｖは前述したように車速センサによって
検出することができ、アクセル開度θはアクセルポジシ
ョンセンサにより検出することができる。車速Ｖが値０
でないとき、即ち自動車２００Ｂが走行状態にあるとき
やアクセル開度θが値０でないとき、即ち運転者が自動
車２００Ｂによる走行を意図しているときには、本ルー
チンによる処理は必要ないと判定して本ルーチンを終了
する。
判定されたときには、車速Ｖが値０であるか否かとアク
セル開度θが値０であるか否かを判定する（ステップＳ
５４０）。車速Ｖは前述したように車速センサによって
検出することができ、アクセル開度θはアクセルポジシ
ョンセンサにより検出することができる。車速Ｖが値０
でないとき、即ち自動車２００Ｂが走行状態にあるとき
やアクセル開度θが値０でないとき、即ち運転者が自動
車２００Ｂによる走行を意図しているときには、本ルー
チンによる処理は必要ないと判定して本ルーチンを終了
する。
【０１０６】一方、車速Ｖが値０のとき、即ち自動車２
００Ｂが停車しているときで、かつ、アクセル開度θが
値０のとき、即ち運転者が自動車２００Ｂによる走行を
意図していないときには燃料電池２６０による発熱が可
能であるか否かを判定する（ステップＳ５５０）。即
ち、燃料電池２６０が動作可能か否かによって判定する
ことができる。なお、この判定には、燃料電池２６０に
供給される燃料の残量が含まれるほか、燃料電池２６０
が低温で出力が制限されているときも含まれる。燃料電
池２６０による発熱が可能でないときには、コンベのア
イドル回転数をコンベファーストアイドルロジック制御
により設定して（ステップＳ５６０）、本ルーチンを終
了する。この場合、アイドル回転数は、エンジン２２０
の水温に依存して低温ほど高回転数となるように制御す
るのである。次表２に燃料電池２６０の発熱量とエンジ
ン２２０の水温とアイドル回転数との関係の一例を示
す。ステップＳ５６０の制御では、燃料電池２６０は発
熱不可であるから、ＦＣ発熱の「無し」の行が相当す
る。
００Ｂが停車しているときで、かつ、アクセル開度θが
値０のとき、即ち運転者が自動車２００Ｂによる走行を
意図していないときには燃料電池２６０による発熱が可
能であるか否かを判定する（ステップＳ５５０）。即
ち、燃料電池２６０が動作可能か否かによって判定する
ことができる。なお、この判定には、燃料電池２６０に
供給される燃料の残量が含まれるほか、燃料電池２６０
が低温で出力が制限されているときも含まれる。燃料電
池２６０による発熱が可能でないときには、コンベのア
イドル回転数をコンベファーストアイドルロジック制御
により設定して（ステップＳ５６０）、本ルーチンを終
了する。この場合、アイドル回転数は、エンジン２２０
の水温に依存して低温ほど高回転数となるように制御す
るのである。次表２に燃料電池２６０の発熱量とエンジ
ン２２０の水温とアイドル回転数との関係の一例を示
す。ステップＳ５６０の制御では、燃料電池２６０は発
熱不可であるから、ＦＣ発熱の「無し」の行が相当す
る。
【０１０７】
【表２】
【０１０８】燃料電池２６０による発熱が可能のときに
は、燃料電池２６０による発熱可能量を算出し（ステッ
プＳ５７０）、算出した発熱可能量に基づいてアイドル
回転数を設定して（ステップＳ５８０）、本ルーチンを
終了する。実施例では、燃料電池２６０による発熱可能
量は、燃料残量により推定することができ、「小」，
「中」，「大」の３段階とした。発熱可能量とアイドル
回転数との関係はエンジン２２０の水温を含めて表２に
示した。即ち表２中、ＦＣ発熱の「小」，「中」，
「大」の行が相当する。表２からも解るように、燃料電
池２６０による発熱可能量が大きいときには、燃料電池
２６０による発熱で暖機が迅速に行なわれるから、エン
ジン２２０のファーストアイドル回転数を低くするので
ある。
は、燃料電池２６０による発熱可能量を算出し（ステッ
プＳ５７０）、算出した発熱可能量に基づいてアイドル
回転数を設定して（ステップＳ５８０）、本ルーチンを
終了する。実施例では、燃料電池２６０による発熱可能
量は、燃料残量により推定することができ、「小」，
「中」，「大」の３段階とした。発熱可能量とアイドル
回転数との関係はエンジン２２０の水温を含めて表２に
示した。即ち表２中、ＦＣ発熱の「小」，「中」，
「大」の行が相当する。表２からも解るように、燃料電
池２６０による発熱可能量が大きいときには、燃料電池
２６０による発熱で暖機が迅速に行なわれるから、エン
ジン２２０のファーストアイドル回転数を低くするので
ある。
【０１０９】以上説明した第４実施例の自動車２００Ｂ
が備える動力装置２１０によれば、アイドル回転数をエ
ンジン２２０の状態や燃料電池２６０の状態，自動車２
００Ｂの状態に応じて適切に制御することができる。こ
の結果、アイドル回転数を高くすることによる騒音の発
生を防止することができると共にエネルギ効率を向上さ
せることができる。
が備える動力装置２１０によれば、アイドル回転数をエ
ンジン２２０の状態や燃料電池２６０の状態，自動車２
００Ｂの状態に応じて適切に制御することができる。こ
の結果、アイドル回転数を高くすることによる騒音の発
生を防止することができると共にエネルギ効率を向上さ
せることができる。
【０１１０】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の一実施例である燃料電池と内燃機関
のハイブリッドシステム２０の構成の概略を示す構成図
である。
のハイブリッドシステム２０の構成の概略を示す構成図
である。
【図２】 燃料電池５０を構成する単電池５１の概略構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【図３】 電子制御ユニット９０を中心とした制御信号
の様子を例示するブロック図である。
の様子を例示するブロック図である。
【図４】 実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッド
システム２０の電子制御ユニット９０により実行される
燃料電池始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。
システム２０の電子制御ユニット９０により実行される
燃料電池始動時制御ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。
【図５】 実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリッド
システム２０の電子制御ユニット９０により実行される
駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
システム２０の電子制御ユニット９０により実行される
駆動制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】 変形例の燃料電池と内燃機関のハイブリッド
システム２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
システム２０Ｂの構成の概略を示す構成図である。
【図７】 第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリ
ッドシステム１２０の構成の概略を示す構成図である。
ッドシステム１２０の構成の概略を示す構成図である。
【図８】 第２実施例の電子制御ユニット１９０を中心
とした制御信号の様子を例示するブロック図である。
とした制御信号の様子を例示するブロック図である。
【図９】 第２実施例の燃料電池と内燃機関のハイブリ
ッドシステム１２０の電子制御ユニット１９０により実
行される燃料電池始動時制御ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。
ッドシステム１２０の電子制御ユニット１９０により実
行される燃料電池始動時制御ルーチンの一例を示すフロ
ーチャートである。
【図１０】 第３実施例の自動車２００が備える動力装
置２１０の構成の概略を示す構成図である。
置２１０の構成の概略を示す構成図である。
【図１１】 エンジン２２０のクランクシャフト２２１
から歯車変速機部２４０までの機構の概略を示す説明図
である。
から歯車変速機部２４０までの機構の概略を示す説明図
である。
【図１２】 シフトレバーポジションの一例を示す説明
図である。
図である。
【図１３】 油圧制御部２５２における油圧回路の一部
を例示する説明図である。
を例示する説明図である。
【図１４】 電子制御ユニット（ＥＣＵ）２９０の入出
力信号の一例を示すブロック図である。
力信号の一例を示すブロック図である。
【図１５】 第３実施例の電子制御ユニット２９０によ
り実行される暖機制御ルーチンの一例を示すフローチャ
ートである。
り実行される暖機制御ルーチンの一例を示すフローチャ
ートである。
【図１６】 第３実施例で用いられる駆動力源領域マッ
プの一例を示す説明図である。
プの一例を示す説明図である。
【図１７】 駆動力源領域マップの減縮補正の様子を例
示する説明図である。
示する説明図である。
【図１８】 第４実施例の自動車２００Ｂが備える動力
装置２１０の電子制御ユニット２９０で実行されるアイ
ドル回転数制御ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。
装置２１０の電子制御ユニット２９０で実行されるアイ
ドル回転数制御ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。
２０，１２０ 燃料電池と内燃機関のハイブリッドシス
テム、２１，１２１駆動軸、２２ メタノールタンク、
２３ 第１燃料ポンプ、２４ 第２燃料ポンプ、２６
混合槽、２７ 水ポンプ、３０，１３０ エンジン、３
２，１３２エンジン温度センサ、３４，１３４ タービ
ン、３６，１３６ オルタネータ、４０ 改質器、４
２，１４２ 燃料加温装置、４４，１４４ 熱交換器、
４６改質器温度センサ、５０，１５０ 燃料電池、５１
単電池、５２ 電解質膜、５３ アノード、５４ カ
ソード、５５ セパレータ、５６，５７ 流路、５８，
１５８ 燃料電池温度センサ、６０，１６０ 第１エア
コンプレッサ、６２，１６２ 第２エアコンプレッサ、
６３，１６３ エア三方弁、６４，１６４ 調圧弁、６
６，１６６ エア圧センサ、７０，１７０ モータ、７
２，１７２ インバータ、７４，１７４ バッテリ、８
０，１８０ 温度調節装置、８１，１８１ 循環管路、
８２，１８２ 熱交換ポンプ、８３，１８３ 熱交換
器、８４ａ，８４ｂ，１８４ａ，１８４ｂ 第１熱交換
三方弁、８５，１８５ 熱交換器、８６ａ，８６ｂ，１
８６ａ，１８６ｂ 第２熱交換三方弁、８７ 水タン
ク、９０，１９０ 電子制御ユニット、９１，１９１
ＣＰＵ、９２，１９２ ＲＯＭ、９３，１９３ ＲＡ
Ｍ、９４，１９４ 入力処理回路、９５，１９５ 出力
処理回路、９６、１９６ 各種センサ、９７，１９７
キースイッチ、１２２ 水素タンク、１２２ａ 水素圧
センサ、１２３ 第１燃料バルブ、１２４ 第２燃料バ
ルブ、２００，２００Ｂ 自動車、２１０ 動力装置、
２２０ エンジン、２２１ クランクシャフト、２２２
駆動装置、２２４ 始動用モータ、２２６入力クラッ
チ、２３０ モータ、２３２ トルクコンバータ、２３
３ ポンプインペラ、２３４ タービンライナ、２３５
ワンウェイクラッチ、２３６ ステータ、２４０ 歯
車変速機部、２４２ 入力回転センサ、２４４ 出力回
転センサ、２４８ 駆動軸、２５０ 電動オイルポン
プ、２５２ 油圧制御部、２５３ プライマリレギュレ
ータバルブ、２５４ マニュアルバルブ、２５５ 入力
クラッチコントロールバルブ、２５６ 入力クラッチコ
ントロールソレノイド、２５７ シフトレバー、２６０
燃料電池、２７０ 二次電池、２７２，２７４電源切
換えスイッチ、２８０ 冷却装置、２８２ 循環流路、
２８４ 循環ポンプ、２８６ ラジエター、２９０ 電
子制御ユニット、ＬＣ ロックアップクラッチ、ＯＤ
副変速機、Ｍ 主変速機、Ｓ０〜Ｓ３ サンギヤ、Ｃ０
〜Ｃ３キャリア、Ｒ０〜Ｒ３ リングギヤ、Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３ ギヤユニット、Ｃ−０，Ｃ−１，Ｃ−２ 多
板クラッチ、Ｂ−０，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３，Ｂ−４
多板ブレーキ、Ｆ−０，Ｆ−１，Ｆ−２ ワンウェイク
ラッチ。
テム、２１，１２１駆動軸、２２ メタノールタンク、
２３ 第１燃料ポンプ、２４ 第２燃料ポンプ、２６
混合槽、２７ 水ポンプ、３０，１３０ エンジン、３
２，１３２エンジン温度センサ、３４，１３４ タービ
ン、３６，１３６ オルタネータ、４０ 改質器、４
２，１４２ 燃料加温装置、４４，１４４ 熱交換器、
４６改質器温度センサ、５０，１５０ 燃料電池、５１
単電池、５２ 電解質膜、５３ アノード、５４ カ
ソード、５５ セパレータ、５６，５７ 流路、５８，
１５８ 燃料電池温度センサ、６０，１６０ 第１エア
コンプレッサ、６２，１６２ 第２エアコンプレッサ、
６３，１６３ エア三方弁、６４，１６４ 調圧弁、６
６，１６６ エア圧センサ、７０，１７０ モータ、７
２，１７２ インバータ、７４，１７４ バッテリ、８
０，１８０ 温度調節装置、８１，１８１ 循環管路、
８２，１８２ 熱交換ポンプ、８３，１８３ 熱交換
器、８４ａ，８４ｂ，１８４ａ，１８４ｂ 第１熱交換
三方弁、８５，１８５ 熱交換器、８６ａ，８６ｂ，１
８６ａ，１８６ｂ 第２熱交換三方弁、８７ 水タン
ク、９０，１９０ 電子制御ユニット、９１，１９１
ＣＰＵ、９２，１９２ ＲＯＭ、９３，１９３ ＲＡ
Ｍ、９４，１９４ 入力処理回路、９５，１９５ 出力
処理回路、９６、１９６ 各種センサ、９７，１９７
キースイッチ、１２２ 水素タンク、１２２ａ 水素圧
センサ、１２３ 第１燃料バルブ、１２４ 第２燃料バ
ルブ、２００，２００Ｂ 自動車、２１０ 動力装置、
２２０ エンジン、２２１ クランクシャフト、２２２
駆動装置、２２４ 始動用モータ、２２６入力クラッ
チ、２３０ モータ、２３２ トルクコンバータ、２３
３ ポンプインペラ、２３４ タービンライナ、２３５
ワンウェイクラッチ、２３６ ステータ、２４０ 歯
車変速機部、２４２ 入力回転センサ、２４４ 出力回
転センサ、２４８ 駆動軸、２５０ 電動オイルポン
プ、２５２ 油圧制御部、２５３ プライマリレギュレ
ータバルブ、２５４ マニュアルバルブ、２５５ 入力
クラッチコントロールバルブ、２５６ 入力クラッチコ
ントロールソレノイド、２５７ シフトレバー、２６０
燃料電池、２７０ 二次電池、２７２，２７４電源切
換えスイッチ、２８０ 冷却装置、２８２ 循環流路、
２８４ 循環ポンプ、２８６ ラジエター、２９０ 電
子制御ユニット、ＬＣ ロックアップクラッチ、ＯＤ
副変速機、Ｍ 主変速機、Ｓ０〜Ｓ３ サンギヤ、Ｃ０
〜Ｃ３キャリア、Ｒ０〜Ｒ３ リングギヤ、Ｐ１，Ｐ
２，Ｐ３ ギヤユニット、Ｃ−０，Ｃ−１，Ｃ−２ 多
板クラッチ、Ｂ−０，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３，Ｂ−４
多板ブレーキ、Ｆ−０，Ｆ−１，Ｆ−２ ワンウェイク
ラッチ。
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） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｖ Ｆ０２Ｇ 5/04 Ｈ０１Ｍ 8/00 Ｚ Ｈ０１Ｍ 8/00 8/04 Ｔ 8/04 Ｘ Ｂ６０Ｋ 9/00 Ｅ
Claims (39)
- 【請求項１】 燃料の供給を受けて発電する燃料電池と
内燃機関のハイブリッドシステムであって、 前記燃料電池と前記内燃機関とが関連して該燃料電池と
該内燃機関の少なくとも一方の温度を調節する温度調節
手段を備えるハイブリッドシステム。 - 【請求項２】 前記温度調節手段は、前記燃料電池と熱
交換すると共に前記内燃機関と熱交換する熱交換手段を
備える請求項１記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項３】 請求項２記載のハイブリッドシステムで
あって、 原料を改質して前記燃料を生成する改質手段を備え、 前記熱交換手段は、前記改質手段とも熱交換する手段で
あるハイブリッドシステム。 - 【請求項４】 前記温度調節手段は、前記燃料電池を始
動するとき、前記熱交換手段により前記内燃機関と熱交
換して得られる熱を用いて該燃料電池が加温されるよう
該熱交換手段を制御する始動時制御手段を備える請求項
２または３記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項５】 前記温度調節手段は、前記燃料電池と前
記改質手段とを始動するとき、前記熱交換手段により前
記内燃機関と熱交換して得られる熱を用いて前記燃料電
池と前記改質手段とが加温されるよう該熱交換手段を制
御する始動時制御手段を備える請求項３記載のハイブリ
ッドシステム。 - 【請求項６】 前記熱交換手段は、加温媒体として作用
する熱交換媒体を前記内燃機関から前記改質手段，前記
燃料電池の順に流す流路を備える請求項５記載のハイブ
リッドシステム。 - 【請求項７】 前記温度調節手段は、前記燃料電池が運
転されているときには、前記熱交換手段により該燃料電
池が冷却されるよう該熱交換手段を制御する第１運転時
制御手段を備える請求項２ないし６いずれか記載のハイ
ブリッドシステム。 - 【請求項８】 前記温度調節手段は、前記燃料電池と前
記改質手段とが運転されているときには、前記熱交換手
段により該燃料電池と該改質手段とが冷却されるよう該
熱交換手段を制御する第２運転時制御手段を備える請求
項３，５，６いずれか記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項９】 前記温度調節手段は、前記内燃機関が運
転されているときには、前記熱交換手段により該内燃機
関が冷却されるよう該熱交換手段を制御する第３運転時
制御手段を備える請求項２ないし８いずれか記載のハイ
ブリッドシステム。 - 【請求項１０】 前記温度調節手段は、前記燃料電池と
前記内燃機関とが運転されているときには、前記熱交換
手段により該燃料電池と該内燃機関とが冷却されるよう
該熱交換手段を制御する第４運転時制御手段を備える請
求項２ないし９いずれか記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項１１】 前記熱交換手段は、冷却媒体として作
用する熱交換媒体を前記燃料電池，前記内燃機関の順に
流す流路を備える請求項１０記載のハイブリッドシステ
ム。 - 【請求項１２】 前記温度調節手段は、前記燃料電池と
前記改質手段と前記内燃機関とが運転されているときに
は、前記熱交換手段により該燃料電池と該内燃機関と前
記改質手段とが冷却されるよう該熱交換手段を制御する
第５運転時制御手段を備える請求項３，５，６，８いず
れか記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項１３】 前記熱交換手段は、冷却媒体として作
用する熱交換媒体を前記燃料電池，前記改質手段，前記
内燃機関の順に流す流路を備える請求項１２記載のハイ
ブリッドシステム。 - 【請求項１４】 前記熱交換手段に用いられる熱交換媒
体は水である請求項２ないし１３いずれか記載のハイブ
リッドシステム。 - 【請求項１５】 前記熱交換手段に用いられる熱交換媒
体は前記改質手段に供給する前記原料を含む液体である
請求項３，５，６，１２，１３いずれか記載のハイブリ
ッドシステム。 - 【請求項１６】 前記燃料電池は、前記熱交換媒体と熱
交換する部位が絶縁処理されてなる請求項１５記載のハ
イブリッドシステム。 - 【請求項１７】 請求項１ないし１６いずれか記載のハ
イブリッドシステムであって、 前記内燃機関から出力される動力により駆動されて発電
する発電手段を備え、 前記温度調節手段は、前記燃料電池を始動するとき、前
記発電手段により発電された電力を用いて該燃料電池を
加温する加温手段を備えるハイブリッドシステム。 - 【請求項１８】 前記加温手段は、前記燃料電池に供給
される燃料を加温することにより該燃料電池を加温する
手段である請求項１７記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項１９】 請求項３，５，６，８，１２，１３い
ずれか記載のハイブリッドシステムであって、 前記内燃機関から出力される動力により駆動されて発電
する発電手段を備え、 前記温度調節手段は、前記改質手段を始動するとき、前
記発電手段により発電された電力を用いて該改質手段を
加温する加温手段を備えるハイブリッドシステム。 - 【請求項２０】 前記加温手段は、前記改質手段に供給
される原料を加温することにより該改質手段を加温する
手段である請求項１９記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項２１】 前記内燃機関から排出される排ガスを
動力源として駆動し、前記燃料電池に前記燃料を供給す
る燃料供給手段を備える請求項１ないし２０いずれか記
載のハイブリッドシステム。 - 【請求項２２】 請求項１ないし２１いずれか記載のハ
イブリッドシステムであって、 前記燃料電池の状態を検出する燃料電池状態検出手段
と、 前記燃料電池状態検出手段により検出される燃料電池の
状態に基づいて前記内燃機関の暖機を制御する暖機制御
手段とを備えるハイブリッドシステム。 - 【請求項２３】 前記暖機制御手段は、前記燃料電池の
状態に基づいて前記内燃機関のアイドル回転数を制御す
る手段である請求項２２記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項２４】 請求項２３記載のハイブリッドシステ
ムであって、 前記燃料電池状態検出手段は、前記燃料電池からの発熱
可能量を検出する手段を含み、 前記暖機制御手段は、前記燃料電池状態検出手段により
検出された前記燃料電池からの発熱可能量が大きいほど
前記アイドル回転数の初期値を小さく設定して制御する
手段であるハイブリッドシステム。 - 【請求項２５】 請求項２３または２４記載のハイブリ
ッドシステムであって、 前記内燃機関の温度を検出する内燃機関温度検出手段を
備え、 前記暖機制御手段は、前記内燃機関温度検出手段により
検出された温度に基づいて前記アイドル回転数を制御す
る手段であるハイブリッドシステム。 - 【請求項２６】 請求項１ないし２１いずれか記載のハ
イブリッドシステムであって、 駆動軸に動力を出力可能な電動機を備え、 前記内燃機関は、前記駆動軸に動力を出力可能に該駆動
軸に接続されてなるハイブリッドシステム。 - 【請求項２７】 前記電動機の前記駆動軸への動力の出
力と前記内燃機関の前記駆動軸への動力の出力とを制御
する動力制御手段を備える請求項２６記載のハイブリッ
ドシステム。 - 【請求項２８】 請求項２７記載のハイブリッドシステ
ムであって、 前記燃料電池の状態を検出する状態検出手段を備え、 前記動力制御手段は、前記状態制御手段により検出され
た前記燃料電池の状態に基づいて前記駆動軸への動力の
出力を制御する手段であるハイブリッドシステム。 - 【請求項２９】 前記動力制御手段は、前記燃料電池の
状態が始動状態または運転停止状態のとき、前記駆動軸
に前記内燃機関から動力が出力されるよう制御する手段
である請求項２８記載のハイブリッドシステム。 - 【請求項３０】 電池と燃焼器とのハイブリッドシステ
ムであって、 前記電池と前記燃焼器とが関連をもって温度調整される
温度調整手段を備えるハイブリッドシステム。 - 【請求項３１】 請求項２６記載のハイブリッドシステ
ムを搭載する自動車であって、 前記ハイブリッドシステムの暖機完了を検出するシステ
ム暖機検出手段と、 前記自動車の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記システム暖機検出手段により前記ハイブリッドシス
テムの暖機完了が検出されないとき、前記運転状態検出
手段により検出される前記自動車の運転状態に基づいて
該ハイブリッドシステムの暖機を制御する暖機制御手段
とを備える自動車。 - 【請求項３２】 請求項３１記載の自動車であって、 前記運転状態検出手段は、シフトポジションを検出する
シフトポジション検出手段を含み、 前記暖機制御手段は、前記シフトポジション検出手段が
非走行ポジションを検出したときには、前記燃料電池を
駆動して前記ハイブリッドシステムの暖機を制御する手
段である自動車。 - 【請求項３３】 請求項３１記載の自動車であって、 前記運転状態検出手段は、シフトポジションを検出する
シフトポジション検出手段と、前記自動車の走行状態を
検出する走行状態検出手段とを含み、 前記暖機制御手段は、前記シフトポジション検出手段が
走行ポジションを検出したときには、前記走行状態検出
手段により検出される前記自動車の走行状態に基づいて
前記ハイブリッドの暖機を制御する手段である自動車。 - 【請求項３４】 前記暖機制御手段は、前記走行状態検
出手段が前記自動車の非走行状態を検出したときには前
記燃料電池を駆動して前記ハイブリッドシステムの暖機
を制御する手段である請求項３３記載の自動車。 - 【請求項３５】 請求項３３または３４記載の自動車で
あって、 前記運転状態検出手段は、運転者からの要求トルクに基
づいて走行条件を検出する走行条件検出手段を含み、 前記暖機制御手段は、前記走行状態検出手段が前記自動
車の走行状態を検出したときには、前記走行条件検出手
段により検出される走行条件に基づいて前記ハイブリッ
ドの暖機を制御する手段である自動車。 - 【請求項３６】 請求項３５記載の自動車であって、 前記電動機に電力を供給可能な二次電池を備え、 前記暖機制御手段は、前記走行条件検出手段により検出
された走行条件が予め設定された前記電動機による走行
可能条件の範囲内のときには前記燃料電池を駆動して前
記ハイブリッドシステムの暖機を制御する手段である自
動車。 - 【請求項３７】 前記暖機制御手段は、前記走行条件検
出手段により検出された走行条件が前記電動機による走
行可能条件の範囲外のときには前記内燃機関を駆動して
前記ハイブリッドシステムの暖機を制御する手段である
請求項３６記載の自動車。 - 【請求項３８】 請求項３６または３７記載の自動車で
あって、 前記二次電池の状態を検出する二次電池状態検出手段
と、 該検出された二次電池の状態に基づいて前記電動機によ
る走行可能条件の範囲を補正する第１補正手段とを備え
る自動車。 - 【請求項３９】 請求項３６ないし３８いずれか記載の
自動車であって、 前記燃料電池の状態を検出する燃料電池状態検出手段
と、 該検出した燃料電池の状態に基づいて前記電動機による
走行可能条件の範囲を補正する第２補正手段とを備える
自動車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000024140A JP4131309B2 (ja) | 1999-02-18 | 2000-02-01 | 燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-40245 | 1999-02-18 | ||
| JP4024599 | 1999-02-18 | ||
| JP2000024140A JP4131309B2 (ja) | 1999-02-18 | 2000-02-01 | 燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000303836A true JP2000303836A (ja) | 2000-10-31 |
| JP4131309B2 JP4131309B2 (ja) | 2008-08-13 |
Family
ID=26379693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000024140A Expired - Fee Related JP4131309B2 (ja) | 1999-02-18 | 2000-02-01 | 燃料電池と内燃機関のハイブリッドシステム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4131309B2 (ja) |
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- 2000-02-01 JP JP2000024140A patent/JP4131309B2/ja not_active Expired - Fee Related
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