JP2001069612A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータ、燃料電池およびバッテリの各モジュ
ールの組立性やメンテナンス性を向上させるとともに信
頼性の高い制御が可能なハイブリッド駆動車両を提供す
る。 【解決手段】 車両駆動用のモータの電源としてバッテ
リおよび燃料電池を有し、電源を投入するメインスイッ
チおよび車両を運転制御する車両コントローラ５を備え
たハイブリッド駆動車両において、前記モータ３１、バ
ッテリ６０および燃料電池７０は、それぞれモジュール
ユニット３，６，７として構成され、各モジュールユニ
ットごとにモジュールコントローラ３０，６１，７１お
よび各モジュールの状態を検出する検出手段を有し、前
記モジュールコントローラは検出した状態データを記憶
する記憶手段を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両や船舶等の移
動装置駆動用モータの電源としてバッテリおよび燃料電
池とを使用するハイブリッド駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両の低公害化のために車両駆動用とし
て電動モータを用い、その電源として一充電走行距離を
伸ばすとともに定速走行時および加速等の高出力時に効
率よく安定した電力供給を行うために定速用および高出
力用の電池を組合せたハイブリッド方式の電気自動車が
開発されている。このようなハイブリッド駆動車両にお
いて、メタノールを一次燃料とし、改質器（リフォー
マ）および一酸化炭素を処理するためのシフト反応器等
を含めた燃料電池を電力供給源とし、この電力供給源に
加えてピーク負荷等を受持つ鉛蓄電池等の二次電池（バ
ッテリ）を組合せて用いたハイブリッド駆動車両が考え
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなハイブリッ
ド駆動車両においては、メインスイッチオンによる電源
投入後、運転状態に応じて効率よく電力を供給して最適
状態でモータを駆動制御するために車両コントローラが
備る。また、モータ、燃料電池およびバッテリ等の各機
器を構成するモジュールは、それぞれ車両の運転制御に
必要なモジュールに対応したデータ、例えば温度や回転
数あるいは電圧や電流等の状態を検出するためのセンサ
を有し、その検出出力に応じて車両コントローラが必要
電力や走行可能距離等を演算し、バッテリや燃料電池の
充放電やモータの駆動制御等を行う。

【０００４】このような制御系を構成する場合、モジュ
ールごとに車両への組込みやメンテナンスを容易にし、
関連した制御系部品等も含めて容易に部品交換等ができ
モジュールの汎用性を高めるとともに、各モジュールご
とに確実に制御データを取得して制御の信頼性を高める
ことが望まれる。

【０００５】本発明はこのような点を考慮したものであ
って、モータ等の動力源、燃料電池およびバッテリ等の
電力供給源等の各モジュールの組立性やメンテナンス性
を向上させるとともに信頼性の高い制御が可能なハイブ
リッド駆動装置の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明においては、装置駆動用の動力源の電源とし
て第１および第２の電力供給源を有し、電源を投入する
メインスイッチおよび装置を運転制御する装置コントロ
ーラを備えたハイブリッド駆動装置において、前記動力
源および第１、第２の電力供給源は、それぞれモジュー
ルユニットとして構成され、各モジュールユニットごと
にモジュールコントローラおよび各モジュールの状態を
検出する検出手段を有し、前記モジュールコントローラ
は検出した状態データを記憶する記憶手段を有すること
を特徴とするハイブリッド駆動装置を提供する。

【０００７】この構成によれば、モータ等の動力源、燃
料電池等の第１電力供給源およびバッテリ等の第２電力
供給源を構成する各機器（モジュール）は、それぞれモ
ータユニット、燃料電池ユニットおよびバッテリユニッ
ト等のモジュールユニットとしてそれぞれの関連機器や
部材とともに一体的に組合わされて構成され、それぞれ
ユニットごとに車両等の装置に組込まれる。このモジュ
ールユニットには各モジュールを制御するモジュールコ
ントローラが含まれる。このモジュールコントローラは
各モジュールの状態検出手段からの検出データの記憶手
段を有し、各モジュールユニットごとに装置コントロー
ラとデータのやり取りが可能である。

【０００８】このようにモータ、燃料電池およびバッテ
リ等に関し、これらを各々コントローラを含むモジュー
ルユニットとして構成することにより、各モジュールの
組立性やメンテナンス性が高まるとともに各モジュール
に対応した制御系がモジュールごとに一体化されるた
め、制御の信頼性が向上し、また制御系を含めて部品交
換等に容易に対処することができ、各モジュールの汎用
性が高まり部品管理上も有利になる。

【０００９】好ましい構成例では、前記装置コントロー
ラは、前記各モジュールコントローラとの間で双方向に
データの送受信を行うことを特徴としている。

【００１０】この構成によれば、データの蓄積を各モジ
ュールコントローラ内で行い、必要なときに装置コント
ローラ側からモジュールコントローラ側へデータ要求を
行って必要なデータを受け取ることができ、装置コント
ローラ側のメモリ構成を簡素化するとともにモジュール
ごとに同一回線を用いて効率よく制御を行うことができ
る。

【００１１】さらに好ましい構成例では、前記メインス
イッチがオンからオフになった後、所定時間経過後に、
次回運転のために前記第１または第２電力供給源の準備
処理を施すことを特徴としている。

【００１２】この構成によれば、一旦運転を終了してメ
インスイッチをオフにした後、タイマーに基づいて所定
時間経過した後、電力供給源の容量が検出され、この容
量を通常運転を行うのに必要十分な状態に最適化し、あ
るいは一旦運転を終了してメインスイッチをオフにした
とき、第１あるいは第２電力供給源の残容量が検出さ
れ、ユーザーが入力した次回乗車予定時刻から、検知し
た電力残容量を最適容量までに容量増加させるに要する
時間分先行した時刻から容量増加処理を行い、次回運転
時に運転が安定して確実に開始され通常運転が続行でき
る最適な状態で次回運転まで待機することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形態
に係るハイブリッド駆動車両の全体構成図である。この
実施形態のハイブリッド駆動車両１は、自動二輪車に適
用されている。ハイブリッド駆動車両１には、ハイブリ
ッド駆動装置２が備えられている。ハイブリッド駆動装
置２は、電動モータユニット３、変速機４、車両コント
ローラ５、バッテリユニット６及び燃料電池ユニット７
を有している。

【００１４】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。

【００１５】燃料電池ユニット７の燃料電池とバッテリ
ユニット６のバッテリとによるハイブリッド式により電
動モータユニット３の電動モータを駆動し、駆動輪９を
回転させる。

【００１６】図２（Ａ）はハイブリッド駆動式の自動二
輪車の別の形状例の図であり、同図（Ｂ）はその燃料電
池用の水素供給装置の構成図である。このハイブリッド
駆動車両１は、シート８の下部に車両コントローラ５お
よびバッテリユニット６を有し、車両コントローラ５の
下部に電動モータユニット３が備り、その前方に燃料電
池ユニット７が設けられる。シート８の後方の荷台上
に、燃料電池ユニット７に電力発生用の水素を供給する
ための水素供給装置１５が備る。

【００１７】水素供給装置１５は、図２（Ｂ）に示すよ
うに、メタノールタンク１３とともに水素ボンベ１６を
備え、燃焼用空気を供給するファン１７およびバーナー
１８を有し、後述のように、一次燃料を加熱して気化さ
せ触媒を通して水素を得る改質器１９を備えている。

【００１８】図３は、本発明に係るハイブリッド駆動車
両の概略構成図である。このハイブリッド駆動車両１に
は、メインスイッチＳＷ１、シート８、スタンド２０、
フットレスト２１、アクセルグリップ２２、ブレーキ２
３、表示装置２４、灯火器やウインカ等のランプユニッ
ト２５、ユーザ入力装置２６、不揮発性メモリ２７、タ
イマ２８が備えられ、さらに電動モータユニット３、変
速機４、車両コントローラ５、バッテリユニット６及び
燃料電池ユニット７が備えられている。

【００１９】メインスイッチＳＷ１からＯＮ／ＯＦＦ信
号が車両コントローラ５へ送られ、電動車両が駆動され
る。またシート８、スタンド２０、フットレスト２１お
よびブレーキ２３には、それぞれセンサＳ１〜Ｓ４が設
けられ、これらのセンサＳ１〜Ｓ４からＯＮ／ＯＦＦ信
号が車両コントローラ５へ送られ、それぞれの動作状態
が検知される。

【００２０】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
の制御が行われる。車両コントローラ５は、アクセルグ
リップ２２により構成される出力設定手段の出力設定値
に基づき電動モータの出力を制御する制御手段を構成す
る。

【００２１】ユーザ入力装置２６からユーザは、種々の
データを車両コントローラ５へ入力でき、例えば車両の
運転特性を変更することができる。また不揮発性メモリ
２７およびタイマ２８と車両コントローラ５との間でデ
ータ授受が行われ、車両運転停止時にそのときの運転状
態情報を不揮発性メモリ２７に記憶し、運転開始時に記
憶されている運転状態情報を車両コントローラ５が読み
込み制御する。

【００２２】表示装置２４は、車両コントローラ５から
表示ＯＮ／ＯＦＦ信号により駆動され、表示装置２４に
は電動車両の運転状態が表示される。灯火器やウインカ
等のランプユニット２５は、ＤＣ／ＤＣ変換器２５ａ、
灯火器やウインカ等のランプ２５ｂから構成される。車
両コントローラ５からの起動ＯＮ／ＯＦＦ信号によりＤ
Ｃ／ＤＣ変換器２５ａを駆動してランプ２５ｂを点灯す
る。

【００２３】電動モータユニット３には、モータドライ
バ３０、駆動輪９に連結される電動モータ３１、エンコ
ーダ３２、回生電流センサＳ１１および回生エネルギ制
御手段３３が備えられている。車両コントローラ５から
のデューティ信号によりモータドライバ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
ータ回転数情報がモータドライバ３０内のメモリに格納
され必要に応じて車両コントローラ５へ送られる。電動
モータ３１の出力を変速機４により変速して駆動輪９を
駆動し、変速機４は車両コントローラ５からの変速命令
信号により制御される。電動モータ３１にはモータ電圧
センサまたはモータ電流センサＳ７が設けられ、このモ
ータ電圧またはモータ電流の情報はモータドライバ内の
メモリに格納され必要に応じて車両コントローラ５へ送
られる。

【００２４】バッテリユニット６には、バッテリ６０、
バッテリコントローラ６１及びバッテリリレー６２が備
えられる。燃料電池ユニット７には、発電手段を構成す
る燃料電池７０、燃料電池コントローラ７１、逆流防止
素子７２および燃料電池リレー７３が備えられる。燃料
電池７０の出力電流をバッテリ６０に供給可能とする第
１の電力供給路Ｌ１と、バッテリ６０からの出力電流を
電動モータ３１に供給可能とする第２の電力供給路Ｌ２
とが備えられ、電力調整部８０を介して電力が供給され
る。

【００２５】バッテリコントローラ６１には、バッテリ
６０の充電状態を検知する検知手段が備えられ、この検
知手段は、バッテリ温度センサＳ１２、バッテリ電圧セ
ンサＳ１３、バッテリ電流センサＳ１４から構成され、
これらの情報は、バッテリコントローラ６１内のメモリ
に格納され必要に応じて車両コントローラ５へ入力され
る。バッテリリレー６２は、車両コントローラ５からの
ＯＮ／ＯＦＦ信号により作動して第２の電力供給路Ｌ２
からの電力供給を制御する。

【００２６】燃料電池コントローラ７１へ車両コントロ
ーラ５から通信データが送られ、これにより燃料電池コ
ントローラ７１が燃料電池７０を制御する。燃料電池コ
ントローラ７１には、燃料電池７０の状態を検知する検
知手段が備えられる。この検知手段は、各種温度センサ
Ｓ２１、燃料電池電圧センサＳ２２、燃料電池電流セン
サＳ２３から構成され、これらの情報はこの燃料電池コ
ントローラ７１内のメモリに格納され必要に応じて車両
コントローラ５へ入力される。整流ダイオード（逆流防
止素子）７２を介して燃料電池コントローラに接続され
た燃料電池リレー７３は、車両コントローラ５からのＯ
Ｎ／ＯＦＦ信号により作動して第１の電力供給路Ｌ１か
ら電力供給を制御する。

【００２７】図４は、本発明の実施の形態に係る燃料電
池ユニットの要部構成図である。この実施形態の燃料電
池ユニット７は、メタノールタンク１０２、改質装置
（リフォーマ）１０３、シフトコンバータ１０４、選択
酸化反応器１０５、燃料電池（セル）７０、水分回収熱
交換器１０７、水タンク１０８及び燃料電池コントロー
ラ７１から構成されている。燃料電池コントローラ７１
は、バルブ、ポンプ、ファン等の各機器及びセンサと接
続されている。改質装置１０３、シフトコンバータ１０
４、選択酸化反応器１０５、燃料電池７０の各部には温
度センサＴｒ，Ｔｂ，Ｔｓ，Ｔｐ，Ｔｃが備えられ、こ
れらの温度検出により各部が燃料電池コントローラ７１
（図３）によって適正温度に制御される。

【００２８】改質装置（リフォーマ）１０３には、加熱
器（バーナー）１１０、蒸発器１１１、触媒層１１２が
備えられている。加熱器１１０には、温度センサＴｂの
温度検出によりバーナーポンプ１１３が駆動されてメタ
ノールタンク１０２からメタノールが供給され、またバ
ーナーファン１１４の駆動で空気が供給され、これらの
燃焼作用により蒸発器１１１を加熱する。なお、図中二
重丸は空気取入れ口を示す。蒸発器１１１には、メタノ
ールポンプ１１５の駆動でメタノールタンク１０２から
供給されるメタノールと、水ポンプ１１６の駆動で水タ
ンク１０８から供給される水が混合して供給される。加
熱器１１０により蒸発器１１１を加熱してメタノールと
水の混合燃料を気化し、この蒸発器１１１で気化した燃
料を触媒層１１２に供給する。

【００２９】バーナー１１０にはさらに燃料電池（セ
ル）７０からの剰余（またはバイパスした）水素ガスが
配管２０１を通して供給され燃焼する。このバーナー１
１０の燃焼熱により、メタノールと水からなる一次燃料
（原料）を気化させるとともに触媒層１１２を加熱して
触媒層１１２を触媒反応に必要な反応温度に維持する。
燃焼ガスおよび反応に寄与しなかった空気は排気通路２
０２を通して外部に排出される。

【００３０】触媒層１１２は例えばＣｕ系の触媒からな
り、約３００℃の触媒反応温度でメタノールと水の混合
気を、以下のように、水素と二酸化炭素に分解する。

【００３１】ＣＨ₃ＯＨ＋Ｈ₂Ｏ→３Ｈ₂ ＋ＣＯ₂ この触媒層１１２において、微量（約１％）の一酸化炭
素が発生する。

【００３２】ＣＨ₃ＯＨ→２Ｈ₂ ＋ＣＯ このＣＯはセル７０内で触媒に吸着して起電力反応を低
下させるため、後段側のシフトコンバータ１０４および
選択酸化反応器１０５においてその濃度を低下させセル
７０内での濃度を１００ｐｐｍ〜数１０ｐｐｍ程度にす
る。

【００３３】シフトコンバータ１０４内では、反応温度
が約２００℃程度で、水による以下の反応、すなわち ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂ ＋ＣＯ₂ の化学反応によりＣＯからＣＯ₂に変換させ濃度を約
０．１％程度まで低下させる。

【００３４】これをさらに選択酸化反応器１０５内にお
いて、白金系触媒を用いて約１２０℃の触媒反応温度で ２ＣＯ＋Ｏ₂→２ＣＯ₂ の酸化反応によりＣＯからＣＯ₂に化学変化させ、濃度
をさらにその１／１０あるいはそれ以下にする。これに
よりセル７０内でのＣＯ濃度を数１０ｐｐｍ程度に低下
させることができる。

【００３５】前記改質装置１０３により、原料を改質し
て前述のように水素を製造し、得られた水素をシフトコ
ンバータ１０４、選択酸化反応器１０５を介して燃料電
池７０に供給する。改質装置１０３とシフトコンバータ
１０４との間には、脈動や圧力変動を吸収するためのバ
ッファタンク１１７および切換弁１１７ａ，１１７ｂが
設けられ、これらの切換弁１１７ａ，１１７ｂの作動で
水素が改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。シフ
トコンバータ１０４は温度センサＴｓの温度検出により
冷却用空気ファン１１８で冷却される。冷却空気は排気
通路２０３を通して外部に排出される。

【００３６】シフトコンバータ１０４と選択酸化反応器
１０５との間には、バッファタンク１２４及び切換弁１
２４ａ，１２４ｂが設けられ、これらの切換弁の作動で
水素が改質装置の加熱器１１０に戻される。

【００３７】シフトコンバータ１０４から送られる水素
に、反応用空気ポンプ１１９の駆動で供給される空気を
混合して選択酸化反応器１０５に供給する。選択酸化反
応器１０５は温度センサＴｐの温度検出により冷却用空
気ファン１２０で冷却される。冷却空気は排気通路２０
４を通して外部に排出される。

【００３８】選択酸化反応器１０５と燃料電池７０との
間には、バッファタンク１２１および切換弁１２１ａ，
１２１ｂが設けられ、これらの切換弁の作動で水素が改
質装置１０３の加熱器１１０に戻される。

【００３９】前述のシフトコンバータ１０４に対する切
換弁１１７ａ，１１７ｂ、選択酸化反応器１０５に対す
る切換弁１２４ａ，１２４ｂおよび燃料電池７０に対す
る切換弁１２１ａ，１２１ｂの流量調整により、燃料電
池７０に供給される水素の量が調整され、起電力を調整
することができる。この場合、酸素は過剰に供給されて
いるため、水素の量により起電力が制御される。

【００４０】このような起電力の調整は、前述の燃料電
池ユニット７のセンサＳ２１〜２３のデータおよび他の
各種センサからの運転状態の検出データに基づき、車両
コントローラ５が必要起電力を演算し、これに基づいて
切換弁動作後のセル内の水素量が実際に変化するまでの
時間遅れ等を考慮して各切換弁の流量を車両コントロー
ラ５または燃料電池コントローラ７１が演算し、これに
基づいて各切換弁のＯＮ／ＯＦＦ制御あるいは開度制御
を燃料電池コントローラ７１が行う。この場合、メタノ
ール等の一次燃料の供給量を多くすることにより気化す
る水素量を増やして起電力を高めることができるが、こ
の場合には、発電に寄与する水素量の増加までに時間遅
れが発生する。このような時間遅れはバッテリからの電
力によりカバーされる。

【００４１】燃料電池７０には、冷却加湿ポンプ１２２
の駆動で水タンク１０８から水が供給され、また温度セ
ンサＴｃの温度検出により加圧空気ポンプ１２３の駆動
で水分回収熱交換器１０７から空気が供給され、これら
の水、空気および水素から燃料電池７０で以下のように
発電を行う。

【００４２】燃料電池７０は、冷却および加湿用の水通
路２０５が形成されたセル膜（図示しない）の両面側に
例えば白金系の多孔質触媒層（図示しない）を設けて電
極を形成したものである。一方の電極には、水素通路２
０６を通して選択酸化反応器１０５から水素が供給さ
れ、他方の電極には酸素通路２０７を通して酸素（空
気）が供給される。水素側電極の水素通路２０６からセ
ル膜を通して水素イオンが酸素側電極に移動し、酸素と
結合して水が形成される。この水素イオン（＋）の移動
に伴う電子（−）の移動により電極間に起電力が発生す
る。

【００４３】この起電力発生は発熱反応であり、これを
冷却するため及び水素イオンを円滑に酸素電極側に移動
させるために、水タンク１０８からポンプ１２２により
両電極間のセル膜の水通路２０５に水が供給される。水
通路２０５を通過して高温となった水は熱交換器１０７
で空気と熱交換され水タンク１０８に戻る。水タンク１
０８には放熱フィン２０８が設けられ水を冷却する。２
０９はオーバーフロー管である。

【００４４】熱交換器１０７には空気が導入される。こ
の空気は高温の水と熱交換され高温空気となって空気ポ
ンプ１２３により酸素通路２０７に供給される。このよ
うな高温空気を送り込むことにより、水素イオンとの結
合反応が促進され効率よく起電力反応が行われる。この
ため、この熱交換器１０７への空気取入れ口（図中二重
丸で示す）は、前述の高温触媒反応を起こす選択酸化反
応器１０５あるいは触媒層１１２の近傍に設けることが
望ましい。

【００４５】酸素通路２０７を通過して水素イオンと結
合した空気中の酸素は水となって水タンク１０８に回収
される。残りの空気（酸素および窒素）は排気通路２１
０を通して外部に排出される。

【００４６】このように燃料電池７０で用いられた水お
よび発電により生成した水は、水分回収熱交換器１０７
で冷却空気との間で熱交換され水タンク１０８に戻され
る。また、燃料電池７０で発電のために用いられた水素
の余剰分は、バルブ２１１および配管２０１を通して、
改質装置１０３の加熱器１１０に戻される。

【００４７】前述のように、燃料電池ユニット７では、
加熱器１１０によって蒸発器１１１を加熱し、この蒸発
器１１１で気化した原料を触媒層１１２に供給するよう
にした改質装置１０３により、原料を改質して水素を製
造し、得られた水素をシフトコンバータ１０４および選
択酸化反応器１０５を介して燃料電池７０に供給して発
電を行う。この場合、選択酸化反応器１０５から得られ
た水素を前述の図２（Ｂ）に示すように、一旦水素ボン
ベ１６に貯蔵してもよい。

【００４８】このような燃料電池７０の出力は、前述の
図３に示したように、逆流防止素子７２および燃料電池
リレー７３を介して電力調整部８０に接続され、この電
力調整部８０はバッテリ６０と電動モータ３１とに接続
される。

【００４９】図５は、本発明に係るハイブリッド駆動車
両の電源制御系のブロック構成図である。車両コントロ
ーラ５は、双方向通信ライン２２０，２２１，２２２を
介してそれぞれ電動モータユニット３、バッテリユニッ
ト６および燃料電池ユニット７に接続される。燃料電池
ユニット７は、（＋）側電流ライン２２３ａおよび
（−）側電流ライン２２３ｂを介して電動モータユニッ
ト３に接続される。（＋）側電流ライン２２３ａ上には
スイッチ２２５が設けられる。このスイッチ２２５は、
車両コントローラ５によりＯＮ／ＯＦＦ駆動される。

【００５０】バッテリユニット６は、（＋）側電流ライ
ン２２４ａおよび（−）側電流ライン２２４ｂを介して
電動モータユニット３に接続される。（＋）側電流ライ
ン２２４ａ上にはスイッチ２２６が設けられる。このス
イッチ２２６は、車両コントローラ５によりＯＮ／ＯＦ
Ｆ駆動される。

【００５１】電動モータユニット３は、電動モータ３１
（図３）とともにコントローラ（モータドライバ３０）
およびエンコーダやセンサ等をモジュールとして一体化
したものである。このような電動モータユニット３は、
一体部材として車両に着脱可能である。したがって、双
方向通信ライン２２０および電流ライン２２３ａ，２２
３ｂ，２２４ａ，２２４ｂはそれぞれカプラ（図示しな
い）を介して電動モータユニット３のコントローラとな
るモータドライバ３０に接続されている。

【００５２】モータドライバ３０はメモリを有し、電動
モータユニット３の運転状態、例えば回転数、スロット
ル開度、走行速度、要求負荷、温度、シフト位置等の検
出データが常時書換えられて格納される。

【００５３】バッテリユニット６は、前述の図３に示し
たようにバッテリ６０とともに、バッテリコントローラ
６１やセンサＳ１２〜１４およびリレー６２等をモジュ
ールとして一体化したものである。このバッテリユニッ
ト６は、一体部材として車両に着脱可能である。したが
って、双方向通信ライン２２１や電流ライン２２４ａ，
２２４ｂはカプラ（図示しない）を介してこのバッテリ
ユニット６のバッテリコントローラ６１に接続される。

【００５４】このバッテリコントローラ６１はメモリを
有し、このバッテリユニットの温度、電圧、電流等の状
態データおよびバッテリ６０の残量データを検出して常
時書換えながら格納する。これにより、運転中に車両コ
ントローラとの間で双方向通信によりデータの授受を行
って必要な電力を供給するとともに、バッテリ６０を交
換した場合に、直ちにその残量を車両コントローラ側で
確認することができ、走行可能距離等の演算処理を行う
ことができる。

【００５５】燃料電池ユニット７は、前述の燃料電池７
０やリフォーマ等とともに、燃料電池コントローラ７１
およびセンサＳ２１〜２３（図３）やリレー７３等をモ
ジュールとして一体化したものである。この燃料電池ユ
ニット７は、一体部材として車両に着脱可能である。し
たがって、双方向通信ライン２２２や電流ライン２２３
ａ，２２３ｂはカプラ（図示しない）を介してこの燃料
電池ユニット７の燃料電池コントローラ７１に接続され
る。

【００５６】燃料電池コントローラ７１はメモリを有
し、この燃料電池ユニット７の温度、電圧、電流等の状
態データおよび燃料電池の容量データ（具体的にはメタ
ノールタンクの残量）等の検出データを常時書換えなが
ら格納する。これにより、運転中に車両コントローラと
の間で双方向通信によりデータの授受を行って必要な電
力を供給するとともに、走行可能距離等の演算処理を行
うことができる。

【００５７】なお、図５の実施形態では、ハイブリッド
駆動車両を構成する２つの電力供給源として燃料電池お
よびバッテリを用いたが、２つの燃料電池あるいは２つ
のバッテリ（二次電池）を用いてもよく、またエンジン
式発電機やキャパシタを用いることもできる。また、本
発明は車両以外にも船舶その他の装置に適用可能であり
る。

【００５８】図６は、本発明に係るハイブリッド駆動車
両の制御系のデータ通信の説明図である。車両コントロ
ーラ５は、モータドライバ（電動モータのコントロー
ラ）３０、バッテリコントローラ６１および燃料電池コ
ントローラ７１の各々に対し、各コントローラのメモリ
に蓄積されている各種データの要求信号を発信する。こ
のデータ要求に対し、各コントローラ３０，６１，７１
から車両コントローラ５に対し必要なデータを返信す
る。データの内容としては、温度、電圧、電流、エラー
情報、容量等の状態情報、要求出力等の制御情報などが
送受信される。

【００５９】この場合、車両コントローラ５は、各コン
トローラ３０，６１，７１からのデータに基づいて各ユ
ニットに対する最適な駆動量を演算し、この駆動量のデ
ータを運転指令データとして各コントローラ３０，６
１，７１に送信して、電動モータユニット３、バッテリ
ユニット６および燃料電池ユニット７を駆動制御するこ
とができる。

【００６０】図７は、本発明に係るハイブリッド駆動車
両の非走行時の電力供給系の制御フローチャートであ
る。各ステップの動作は以下のとおりである。

【００６１】Ｓ１０１：車両の電源投入用のメインスイ
ッチがＯＦＦか否かを検出して車両の使用終了を判別す
る。車両使用中（走行中）であれば、走行時の制御プロ
グラムにしたがって、車両コントローラが前述の図６に
示したように、モータユニット、燃料電池ユニットおよ
びバッテリユニットの各コントローラとの間でそれぞれ
必要なデータの送受信を行って車両の駆動制御を行う。

【００６２】Ｓ１０１−Ａ：次回使用時刻と現在の残量
から、タイマーカウントの設定値を決定する。すなわ
ち、メインスイッチがＯＦＦの場合、タイマーを動作さ
せるとともに、現在の電池容量から放電あるいは充電の
必要性を判断し、さらにその放電あるいは充電動作の必
要時間を算出し、この必要時間に余裕（例えば、数分な
いし数十分）を持たせた時間分、次回使用時刻に先行さ
せて設定時刻とし、メインスイッチＯＦＦの時刻からこ
の設定時刻までの時間差を設定値として算出する。

【００６３】Ｓ１０２：メインスイッチがＯＦＦの場
合、車両コントローラからモータユニット、燃料電池ユ
ニットおよびバッテリユニットの各コントローラに終了
信号を送信する。

【００６４】Ｓ１０３：タイマによりメインスイッチが
ＯＦＦになってからの経過時間をカウントする。 Ｓ１０４：経過時間が所定の設定値（ステップＳ１０１
−Ａで算出される値）か否かを判別する。設定値に達し
てなければ設定値に達するまでカウントを続ける。

【００６５】Ｓ１０５：メインスイッチＯＦＦ後所定の
設定時間が経過したら、燃料電池およびバッテリの容量
を検出する。この場合、燃料電池についてはメタノール
タンクの残量を検出する。 Ｓ１０６：検出したバッテリの容量を所定の設定値Ａと
比較する。この設定値Ａは、次回走行開始が支障なくで
きる必要最小限の容量値に設定する。

【００６６】Ｓ１０７：バッテリの容量が設定値Ａ以下
である場合、燃料電池コントローラを介して、燃料電池
ユニットを動作させ、バッテリに充電してその容量を設
定値Ａより大きくする。 Ｓ１０８：バッテリ容量が所定の設定値Ａより大きい場
合、このバッテリ容量を所定の設定値Ｂと比較する。 Ｓ１０９：バッテリ容量が設定値Ｂより大きい場合、バ
ッテリコントローラに対し放電指令を発信して設定値Ｂ
になるまで放電させる。 Ｓ１１０：バッテリ容量が設定値Ｂ以下（設定値Ａより
大）の場合、燃料電池およびバッテリを次回走行開始時
のために待機させる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、モータ、燃料電池およびバッテリ等について、これ
らをコントローラを含むモジュールユニットとして構成
することにより、各モジュールの組立性やメンテナンス
性が高まるとともに各モジュールに対応した制御系がモ
ジュールごとに一体化されるため、制御の信頼性が向上
し、また制御系を含めて部品交換等に容易に対処するこ
とができ、各モジュールの汎用性が高まり部品管理上も
有利になる。

【００６８】また、装置全体を制御する装置（車両）コ
ントローラは、前記モータ、バッテリおよび燃料電池等
の各モジュールコントローラとの間で双方向にデータの
送受信を行うように構成すれば、データの蓄積を各モジ
ュールコントローラ内で行い、必要なときに装置コント
ローラ側からモジュールコントローラ側へデータ要求を
行って必要なデータを受け取ることができ、装置コント
ローラ側のメモリ構成を簡素化するとともにモジュール
ごとに同一回線を用いて効率よく制御を行うことができ
る。

【００６９】さらに、メインスイッチがオンからオフに
なった後、所定時間経過後に、次回運転のための前記燃
料電池やバッテリ等の電力供給源の準備処理を施す構成
とすれば、一旦運転を終了してメインスイッチをオフに
した後、タイマーに基づいて所定時間経過した後、燃料
電池やバッテリの容量が検出され、この容量を通常運転
を行うのに必要十分な状態に最適化し、次回の運転が安
定して確実に開始され通常運転が続行できる最適な状態
で次回運転まで待機することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係るハイブリッド駆動
車両の外観図。

【図２】 本発明の別の実施の形態に係るハイブリッド
駆動車両の構成図。

【図３】 本発明の実施の形態に係るハイブリッド駆動
車両の制御系の構成図。

【図４】 本発明に係る燃料電池ユニットの要部構成
図。

【図５】 本発明に係るハイブリッド駆動車両の電源制
御系の構成図。

【図６】 本発明に係るハイブリッド駆動車両の制御系
の説明図。

【図７】 本発明に係るハイブリッド駆動車両の待機時
の動作フローチャート。

【符号の説明】

１：ハイブリッド駆動車両、２：ハイブリッド駆動装
置、３：電動モータユニット、４：変速機、５：車両コ
ントローラ、６：バッテリユニット、７：燃料電池ユニ
ット、８：シート、９：駆動輪、１１：操向輪、１２：
フロントフォーク、１３：メタノールタンク、１４：燃
料注入キャップ、１５：水素供給装置、１６：水素ボン
ベ、１７：ファン、１８：バーナー、１９：改質器、２
０：スタンド、２１：フットレスト、２２：アクセルグ
リップ、２３：ブレーキ、２４：表示装置、２５：ラン
プユニット、２６：ユーザ入力装置、２７：不揮発性メ
モリ、２８：タイマー、３０：モータドライバ、３１：
電動モータ、３２：エンコーダ、３３：回生エネルギ制
御手段、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、１０２：メタノールタ
ンク、１０３：改質装置、１０４：シフトコンバータ、
１０５：選択酸化反応器、１０７：水分回収熱交換器、
１０８：水タンク、１１０：加熱器、１１１：蒸発器、
１１２：触媒層、１１３：バーナーポンプ、１１４：バ
ーナーファン、１１５：メタノールポンプ、１１６：水
ポンプ、１１７：バッファタンク、１１８：冷却用空気
ファン、１１９：空気ポンプ、１２０：冷却用空気ファ
ン、１２１：バッファタンク、１２２：冷却加湿ポン
プ、１２３：加圧空気ポンプ、１２４：バッファタン
ク、２２０，２２１，２２２：双方向通信ライン、２２
３ａ，２２３ｂ，２２４ａ，２２４ｂ：電流ライン、２
２５，２２６：スイッチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】装置駆動用の動力源の電源として第１およ
   び第２の電力供給源を有し、電源を投入するメインスイ
   ッチおよび装置を運転制御する装置コントローラを備え
   たハイブリッド駆動装置において、 前記動力源および第１、第２の電力供給源は、それぞれ
   モジュールユニットとして構成され、各モジュールユニ
   ットごとにモジュールコントローラおよびそのモジュー
   ルの状態を検出する検出手段を有し、前記モジュールコ
   ントローラは検出した状態データを記憶する記憶手段を
   有することを特徴とするハイブリッド駆動装置。
2. 【請求項２】前記装置コントローラは、前記各モジュー
   ルコントローラとの間で双方向にデータの送受信を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド駆動装
   置。
3. 【請求項３】前記メインスイッチがオンからオフになっ
   た後、所定時間経過後に、次回運転のために前記第１ま
   たは第２の電力供給源の準備処理を施すことを特徴とす
   る請求項１または２に記載のハイブリッド駆動装置。