JP2001069615A - ハイブリッド駆動装置 - Google Patents

ハイブリッド駆動装置

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JP2001069615A
JP2001069615A JP24649399A JP24649399A JP2001069615A JP 2001069615 A JP2001069615 A JP 2001069615A JP 24649399 A JP24649399 A JP 24649399A JP 24649399 A JP24649399 A JP 24649399A JP 2001069615 A JP2001069615 A JP 2001069615A
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Toshiaki Yamada
稔明 山田
Mikio Saito
幹夫 斉藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハイブリッド駆動の2つの電源のいずれかに
異常が検出された場合、速やかにその電源の使用を中止
して異常状態の進行を防止して直ちに異常に対処すると
ともに、他方の電源により運転を続行して支障なく動力
源の駆動制御を行うことができるハイブリッド駆動装置
を提供する。 【解決手段】 装置駆動用の動力源3の電源として第1
および第2の電力供給源6,7を有し、前記第1および
第2の電力供給源はそれぞれスイッチ手段226,22
5を介して前記動力源と接続され、運転状態に応じて装
置を運転制御する装置コントローラ5を備えたハイブリ
ッド駆動装置において、前記第1、第2の電力供給源
は、それぞれコントローラを有し、各コントローラは、
その電力供給源の異常を検出するとともにその異常検出
データを保存し、前記装置コントローラは、各電力供給
源のコントローラとの間で双方向通信を行ってデータま
たは指令を送受信し、前記異常検出データを受信したと
きに、その電力供給源を前記スイッチ手段を介して前記
動力源から遮断させる。

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】このようなバッテリや燃料電池の2つの電
源を用いて車両を駆動する場合、両電源が正常に動作し
ている状態で、車両コントローラは各電源の容量や燃料
の残量のデータから走行可能距離等を算出し、目的地ま
での確実な走行を確認しながら走行中に両電源を有効に
使用し、また燃料電池による出力応答遅れ等に対しバッ
テリで補足して加速時等に対処する等の電源の使い分け
を行って、常に安定した走行ができるように各電源のコ
ントローラを介して電源の駆動制御を行う。
【0005】しかしながら、バッテリや燃料電池に異常
が発生した場合、その電源をそのまま使用し続ければそ
の電源コントローラからのデータに基づく駆動制御が遂
行できなくなり、安定走行に支障を来すとともに、異常
に対する対処が遅れて異常状態がさらに大きく進行し、
他の部分へダメージを与えるおそれもある。
【0006】本発明は上記の点を考慮したものであっ
て、ハイブリッド駆動の2つの電源のいずれかに異常が
検出された場合、速やかにその電源の使用を中止して異
常状態の進行を防止して直ちに異常に対処するととも
に、他方の電源により運転を続行して支障なく動力源の
駆動制御を行うことができるハイブリッド駆動装置の提
供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、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、前記第1および第2の
電力供給源はそれぞれスイッチ手段を介して前記動力源
と接続され、運転状態に応じて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、
前記第1、第2の電力供給源は、それぞれコントローラ
を有し、各コントローラは、その電力供給源の異常を検
出するとともにその異常検出データを保存し、前記装置
コントローラは、各電力供給源のコントローラとの間で
双方向通信を行ってデータまたは指令を送受信し、前記
異常検出データを受信したときに、その電力供給源を前
記スイッチ手段を介して前記動力源から遮断することを
特徴とするハイブリッド駆動装置を提供する。
【0008】この構成によれば、装置全体を駆動制御す
る装置コントローラが各電力供給源のコントローラとの
間でデータ通信を行い、いずれかの電力供給源に異常が
発生してこれをそのコントローラが検出したとき、その
異常検出データが装置コントローラに送られると、装置
コントローラは、その異常がどの電力供給源であるかを
判別してその異常があった電力供給源をリレー等のスイ
ッチ手段を介して動力源から遮断する。これにより、異
常が発生した電源の使用を速やかに停止して他方の電源
により運転を続けながら異常に対応した処置を施してダ
メージを最小限に抑えることができる。
【0009】電力供給源の異常は、各電力供給源の温度
や電流あるいは電圧等を検出することにより、これらの
値が正常な範囲を越えたときに異常であると判別して異
常が検出される。このような異常状態が検出されると、
その異常検出データはその電源のコントローラに保存さ
れるとともに装置コントローラからの要求により電源の
コントローラから装置コントローラに送られる。
【0010】好ましい構成例では、前記各電力供給源の
コントローラは、その電力供給源の異常が検出されたと
きに、前記装置コントローラに対しその電力供給源の放
電停止の要求信号を送信し、前記装置コントローラは、
この放電停止の要求信号を受信したときに、その電力供
給源を前記スイッチ手段を介して前記動力源から遮断す
ることを特徴としている。
【0011】この構成によれば、各電力供給源のコント
ローラは、その電源に異常が検出された場合、その電源
の使用を停止するための放電停止要求の信号を装置コン
トローラに送信する。この放電停止要求信号を受信した
装置コントローラは、その信号がどの電源からの信号で
あるかを判別し、その電源をスイッチ手段を介して動力
源から遮断する。これにより、電源の異常発生時に、各
電源のコントローラと装置コントローラとの間のデータ
通信手段を利用して、異常のあった電源の側から電源の
使用停止指令を要求することができ、さらに速やかに異
常状態に対処することができる。なお、この放電停止要
求信号は、異常検出データそのものであってもよい。こ
の場合、異常が検出されると、その検出信号が装置コン
トローラに送られ、これに応じて装置コントローラがそ
の異常電源を遮断する。
【0012】
【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。
【0013】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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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。
【0017】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。
【0018】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からシートへの着座
/離座、スタンドの使用/負使用、フットレストへの足
乗せ/離脱、ブレーキON/OFFに対応するそれぞれ
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。
【0019】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にはアクセル位置セ
ンサS5が設けられ、ユーザのグリップ操作によりアク
セル位置センサS5からアクセル位置信号が車両コント
ローラ5へ送られる。アクセル位置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。
【0020】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。
【0021】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。
【0022】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および回生電流センサS11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バ
ッテリ60からモータドライバ30を通って電動モータ
31へ流れる電流量を制御し、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
はモータ電流センサS7が設けられ、このモータ電流の
情報は車両コントローラ5へ送られる。
【0023】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。
【0024】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
への電力供給を制御する。
【0025】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。
【0026】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。
【0027】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。
【0028】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。
【0029】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。
【0030】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。
【0031】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。
【0032】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。
【0033】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。
【0034】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。
【0035】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。
【0036】シフトコンバータ104から送られる水素
に、反応用空気ポンプ119の駆動で供給される空気を
混合して選択酸化反応器105に供給する。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。
【0037】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。
【0038】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、出力を調整す
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、水素の量により出力が制御される。
【0039】このような出力の調整は、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が必要出力を演算し、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。
【0040】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。
【0041】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。
【0042】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。
【0043】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。
【0044】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。
【0045】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。
【0046】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。
【0047】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。
【0048】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。
【0049】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から、そ
れぞれに連結される(+)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/OFF駆動される。
【0050】電動モータユニット3は、電動モータ31
(図3)とともにモータドライバ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2
20および電流ライン223a,223b,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と車両コントローラ5の間を接続して
いる。
【0051】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は車両コントローラ5に送ら
れ、車両コントローラ内のメモリに常時書換えられて格
納される。
【0052】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。
【0053】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。
【0054】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。
【0055】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。
【0056】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。
【0057】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、電動モータユニット3(エンコーダ32およ
びその他のセンサ群)、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、電動モータユニット
3のセンサ群及び各コントローラ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。
【0058】この場合、車両コントローラ5は、電動モ
ータユニット3のセンサ群および各コントローラ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
としてモータドライバ30及び各コントローラ61,7
1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。
【0059】このような双方向のデータ通信において、
本発明では、バッテリユニット6あるいは燃料電池ユニ
ット7に異常が発生した場合に、その異常をバッテリコ
ントローラ61あるいは燃料電池コントローラ71が検
出して、その異常検出データが車両コントローラ5に送
信される。これに応じて、車両コントローラ5は、その
異常がバッテリユニット6か燃料電池ユニット7かを判
別して、異常が検出された電源のスイッチ225あるい
は226(図5)を遮断してその異常電源からモータへ
の電力供給を停止する。このスイッチ225,226は
それぞれ、図3に示した燃料電池リレー73およびバッ
テリリレー62に対応する。
【0060】バッテリユニット6の異常は、バッテリ温
度センサS12、バッテリ電圧センサS13およびバッ
テリ電流センサS14のいずれかの検出値が通常取り得
る値の範囲を越えて過大あるいは過小である場合に異常
と判定し、これを異常検出データとしてバッテリコント
ローラ61のメモリに格納する。
【0061】同様に、燃料電池ユニット7の異常は、温
度センサS21、燃料電池電圧センサS22および燃料
電池電流センサS23のいずれかの検出値が通常取り得
る値の範囲を越えて過大あるいは過小である場合に異常
と判定し、これを異常検出データとして燃料電池コント
ローラ71のメモリに格納する。
【0062】車両コントローラ5は、常時各コントロー
ラ61,71に異常検出データを含むデータ要求を行
い、異常がある場合にはそのデータが車両コントローラ
5に返信される。この異常検出データを受信すると、前
述のようにその電源とモータとの接続が遮断される。
【0063】異常を検出した場合、これを検出したバッ
テリコントローラ61あるいは燃料電池コントローラ7
1が、バッテリあるいは燃料電池の使用を停止するため
に、車両コントローラ5に対し異常状態のバッテリある
いは燃料電池の放電を停止するための放電停止の要求信
号を送信してもよい。この放電停止要求を受けた車両コ
ントローラ5は、放電停止すべき電源がバッテリか又は
燃料電池かを判別して、異常があった電源のスイッチ2
25または226を遮断してその電源の使用を停止す
る。
【0064】このような異常検出データの双方向のやり
取りにより、電源異常発生時に異常に対し速やかに対処
することができる。この場合、センサ自体の故障により
電源異常として検出された場合に対しても異常状態とし
て対応することができる。
【0065】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、異常が発生した電源の使用を速やかに停止して他方
の電源により運転を続けながら異常に対応した処置を施
してダメージを最小限に抑えることができる。
【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。
【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、60:バッテリ、6
1:バッテリコントローラ、62:バッテリリレー、7
0: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、1
04:シフトコンバータ、105:選択酸化反応器、1
07: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、220,221,22
2:双方向通信ライン、223a,223b,224
a,224b:電流ライン、225,226:スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5G003 BA02 DA02 DA18 FA06 5H115 PC06 PG04 PI11 PI16 PI18 PI22 PI29 PO02 PO06 PU01 PV02 QE10 QI04 QN03 RB08 RB22 SE04 SE06 SE08 TB01 TI02 TI05 TI06 TI10 TO12 TO21 TO23 TO30 UB05 UI14 UI23

Claims (2)

    【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、 前記第1および第2の電力供給源はそれぞれスイッチ手
    段を介して前記動力源と接続され、 運転状態に応じて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、 前記第1、第2の電力供給源は、それぞれコントローラ
    を有し、 各コントローラは、その電力供給源の異常を検出すると
    ともにその異常検出データを保存し、 前記装置コントローラは、各電力供給源のコントローラ
    との間で双方向通信を行ってデータまたは指令を送受信
    し、前記異常検出データを受信したときに、その電力供
    給源を前記スイッチ手段を介して前記動力源から遮断す
    ることを特徴とするハイブリッド駆動装置。
  2. 【請求項2】前記各電力供給源のコントローラは、その
    電力供給源の異常が検出されたときに、前記装置コント
    ローラに対しその電力供給源の放電停止の要求信号を送
    信し、 前記装置コントローラは、この放電停止の要求信号を受
    信したときに、その電力供給源を前記スイッチ手段を介
    して前記動力源から遮断する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。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002362470A (ja) * 2001-06-13 2002-12-18 Yamaha Motor Co Ltd 電動車両
JP2005210892A (ja) * 2004-01-22 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh 少なくとも1つのxバイ・ワイヤ・システムを有するハイブリッド車両のエネルギー供給装置
US7138198B2 (en) 2002-02-15 2006-11-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Ventilation apparatus for fuel cell system
KR101103628B1 (ko) * 2009-07-20 2012-01-09 주식회사 프로파워 하이브리드 이륜차량
JP2012049031A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Denso Corp 電池管理装置
CN109546184A (zh) * 2017-09-21 2019-03-29 丰田自动车株式会社 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002362470A (ja) * 2001-06-13 2002-12-18 Yamaha Motor Co Ltd 電動車両
JP4547554B2 (ja) * 2001-06-13 2010-09-22 ヤマハ発動機株式会社 電動車両
US7138198B2 (en) 2002-02-15 2006-11-21 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Ventilation apparatus for fuel cell system
JP2005210892A (ja) * 2004-01-22 2005-08-04 Robert Bosch Gmbh 少なくとも1つのxバイ・ワイヤ・システムを有するハイブリッド車両のエネルギー供給装置
KR101103628B1 (ko) * 2009-07-20 2012-01-09 주식회사 프로파워 하이브리드 이륜차량
JP2012049031A (ja) * 2010-08-27 2012-03-08 Denso Corp 電池管理装置
CN109546184A (zh) * 2017-09-21 2019-03-29 丰田自动车株式会社 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
CN109546184B (zh) * 2017-09-21 2022-02-11 丰田自动车株式会社 燃料电池系统以及燃料电池系统的控制方法
US11456471B2 (en) 2017-09-21 2022-09-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell system and method of controlling fuel cell system

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