JP2001095110A - ハイブリッド駆動式移動体の電力供給方法 - Google Patents
ハイブリッド駆動式移動体の電力供給方法Info
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Abstract
リの早期劣化を防止したハイブリッド駆動式移動体の電
力供給方法を提供する。 【解決手段】 移動体動力源の電源として燃料電池およ
び二次電池を有し、前記動力源に要求される負荷に応じ
て前記燃料電池および二次電池から電力を供給するハイ
ブリッド駆動式移動体の電力供給方法において、前記負
荷が所定値より小さい場合あるいは二次電池が所定の使
用不適正状態の場合に、前記二次電池の充放電を停止す
る。
Description
動体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式移動体の電力供給方法
に関する。
て電動モータを用い、その電源として1つは、負荷の変
化に対して応答性よく電動モータに電力を供給可能で充
電可能な鉛蓄電池等の二次電池(バッテリ)とし、他の
1つは、補給が簡便な燃料を使用し且つ低公害性の燃料
電池とし、これらの電池を組合せたハイブリッド方式の
電動車両が研究開発されている。このようなハイブリッ
ド駆動車両において、燃料電池として水素ガス貯蔵器中
の水素ガスを燃料として使用するものや、メタノールや
メタンあるいはブタン等を一次燃料とし、改質装置(リ
フォーマ)で生成する水素ガスを燃料として使用するも
のが考えられる。
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
充放電およびモータの駆動制御等を行い、モータへの要
求負荷に応じてバッテリおよび燃料電池の負荷分担を演
算してそれぞれの電源からモータに電力を供給する。
リッドシステムにおいて、アクセル操作によるモータへ
の要求負荷が低下した場合、燃料電池の出力が過小にな
ると、発進や加速等の負荷急増時に出力増加に対する応
答性が悪いため、バッテリの負担が増加し、バッテリが
急激に容量不足となって必要とする走行距離が確保され
なくなり、またバッテリの劣化が速まる。したがって、
低負荷の場合でも出力急増に備えて燃料電池の出力はあ
る程度以上に維持しておくことが望ましい。
に、燃料電池の発電量が多くなると、燃料電池からの剰
余電力とともにモータからの回生電流によりバッテリが
過充電の状態になり、また回生電流による過大電流の作
用によってバッテリの劣化を速め寿命を短くする。逆
に、バッテリの充電容量が不足しているときにバッテリ
からの放電が続くと、過放電状態となってこの場合にも
バッテリが早期に劣化し寿命を短くする。
高温あるいは低温状態で使用すると急速に劣化する。
て、常に安定した走行が得られるとともにバッテリの早
期劣化を防止したハイブリッド駆動式移動体の電力供給
方法の提供を目的とする。
め、本発明では、移動体動力源の電源として燃料電池お
よび二次電池を有し、前記動力源に要求される負荷に応
じて前記燃料電池および二次電池から電力を供給するハ
イブリッド駆動式移動体の電力供給方法において、前記
負荷が所定値より小さい場合に、前記二次電池からの電
力供給を遮断することを特徴とするハイブリッド駆動式
移動体の電力供給方法を提供する。
に、二次電池を遮断して燃料電池のみから電力を供給す
ることにより、燃料電池の発電量をある程度のレベル以
上に維持することができ、その後の負荷増加に対し速や
かに対応することができ、バッテリの負担を軽減して急
激な容量低下による走行可能距離不足やバッテリの早期
劣化を防止することができる。
が所定の温度範囲外の状態の場合に、該二次電池の充電
および放電を停止することを特徴としている。
は常に適正な温度範囲内でのみ使用されるため、早期劣
化が防止される。
の充電量が所定の容量範囲外の場合に、該二次電池の充
電および放電を停止することを特徴としている。
充電容量の範囲内でのみ使用されるため、早期劣化が防
止される。
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。
サブユニット7a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。
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。
燃料電池本体と改質装置からなる燃料電池サブユニット
を配置し、図中7の位置にメタノールタンクを配置して
もよい。
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、その前方に主に燃
料電池からなる燃料電池サブユニット7bが設けられ
る。シート8の後方の荷台上に、燃料電池サブユニット
7b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。
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。
両に搭載される動力伝達系、制御系の全体システムの概
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23、表
示装置24、灯火器やウインカ等のランプユニット2
5、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。
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。
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、運転者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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、バルブ、ポンプ、ファン等の各機器およびセン
サ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104、
選択酸化反応器105、燃料電池70の各部には温度セ
ンサTr,Tb,Ts,Tp,Tc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。
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で気化した混
合燃料を触媒層112に供給する。
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。
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。
素が発生する。
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。
が約200℃程度で、分解ガス中の一酸化炭素を余剰水
蒸気による以下の反応、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、発電量を調整
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、水素の量により発電量が制御される。
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
素量を増やして出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。
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。
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電流が流れ発電
がなされる。
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10
8には放熱フィン208が設けられ水を冷却する。20
9はオーバーフロー管である。
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。
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。
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。
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。
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。
ノールを原料として水素ガスを生成する改質装置10
3、シフトコンバータ104、選択酸化反応器105等
を前提としたが、原料としてガソリン、メタン、あるい
はブタンのうちいずれかをタンク内に収容し、これらの
原料に対応した触媒を搭載する改質装置103、シフト
コンバータ104、選択酸化反応器105等を使用して
燃料電池70に使用する水素ガスを生成するようにして
もよい。また、燃料電池ユニット7を、主に燃料電池と
水素ガス貯蔵合金を収容する水素ガスボンベから構成す
るとともに、この水素ガスボンベを燃料電池ユニット7
に交換可能に装着するようにしてもよい。この場合、水
素ガスボンベには、工場等で工業的に生成生産される純
度の高い水素ガスが工場等で充填される。
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。
ン224aおよび(−)側電流ライン224bからそれ
ぞれに直結される(+)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。
(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。
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5内のメモリに常時書換えられ
て格納される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ータユニット3のセンサ群及び各コントローラ61,7
1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および各コントローラ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。
より実施される制御の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。
タ等が所定の初期値に設定される。 a2:不揮発性メモリ27から電動車両の過去の運転情
報を読み込む。 a3:プログラム実行、メインスイッチの動作チェック
及びタイマ信号の有無チェック等のみに必要な微弱電流
がシステムを流れる状態、すなわち小電力状態で待機す
る。 a4:バッテリ側のCPUで動作されるタイマが所定の
時間、例えば1時間毎に出力するタイマ信号か、車体に
取付けられるメインスイッチのON動作信号のいずれか
が有るか判断する。
たはメインスイッチ信号)があれば前述のa3の小電力
状態を解除する。 a6:外部信号の種類を判別し、メインスイッチON有
りならばステップa11へ、タイマ信号有りならばステ
ップa7へ進む。 a7:バッテリコントローラ61内のRAM中に書込ま
れた電池容量データを確認する。 a8:a7の電池容量データに基づき二次電池に充電が
必要かどうかを判別する。 a9:充電が不要の場合、この電池からの放電量を計算
する。
AM中の電池容量データを書換える。 a11:次に乗車する予定の書込みデータが有ればそれ
を取込む。 a12:各センサによる各検知信号を取込む。運転者の
燃料電池強制OFF動作信号も有れば取込む。 a13:a12で取込んだ二次電池の電圧、電流および
温度の各検知信号のデータを入力する。 a14:入力されたデータに基づき補正等を行って二次
電池容量を計算する。 a15:バッテリ側の温度検出データおよび容量データ
に基づき、マップあるいは計算式により、燃料電池の発
電量指令値を計算する。 a16:燃料電池に発電停止指令または発電量指令値を
送信する。
このデータは、燃料電池の運転状態(発電量、温度、出
力電圧・電流等)のデータおよび燃料電池の運転状態に
異常が検知されたとき「1」が立つ異常フラグのデータ
である。 a18:メインスイッチがONかOFFかを判別する。 a19:乗車状態か下車状態かを判別する。シートスイ
ッチのON検知情報またはスタンドスイッチのON検知
情報のいずれかがあるとき乗車と判断する。 a20:燃料電池の異常フラグが1か0により燃料電池
の異常を判別する。
ーをONにする。 a22:二次電池の異常時に「1」が立つ二次電池の異
常フラグが1か0かをチェックして二次電池の異常を判
別する。 a23:二次電池が異常なしのとき、リレーをONにす
る。 a24:燃料電池が異常のとき、リレーをOFFにす
る。 a25:二次電池が異常のとき、リレーをOFFにす
る。 a26:乗車していないとき、燃料電池および二次電池
のリレーをともにOFFにする。
ィスプレイに表示する。 a28:モータの電流値を入力する。なお、モータはメ
インスイッチOFF状態での燃料電池による充電時に
は、モータ電流値が0とされる。 a29:モータ電流指令値を入力する。このモータ電流
指令値は、スロットルレバーのスロットル角度が大きい
程値が大きくなる。 a30:モータのデューティ値を出力する。このデュー
ティ値は、モータ駆動のための指令値であり、モータ電
流指令値の関数で、定性的にはモータ電流指令値が大き
い程値が大きい。 a31:メインスイッチがONかOFFかを判別する。 a32:充電動作中か充電停止中かを判別する。充電停
止されるのは、満充電のときと、バッテリ側あるいは燃
料電池側に異常があってリレーがOFFされているとき
である。 a33:バッテリ容量を不揮発性メモリに書込む。この
データは、前述のステップa2で読み込まれる。 a34:バッテリがONかOFFかを判別する。バッテ
リが接続中(ON)であれば、メインスイッチOFFで
車両が放置されている状態でもプログラムを継続動作
し、バッテリの容量管理および燃料電池による充電管理
を実施する。
リッド駆動車両の電力供給方法を実施するシステムの要
部構成図である。バッテリ放電時の許容上限および下限
温度データがメモリ301に予め格納され、バッテリ充
電時の許容上限および下限温度データがメモリ302に
予め格納される。これらのメモリ301,302は、前
述の図3の車両コントローラ5またはバッテリコントロ
ーラ61あるいは電力調整部80に設けることができ
る。メモリ301,302は、例えば車両コントローラ
内のリレーON/OFF制御部303に接続される。こ
のリレーON/OFF制御部303にはさらに、バッテ
リ60の温度センサ306からのバッテリ温度データ、
電圧センサ305からのバッテリ電圧データ、バッテリ
出力側に設けた電流センサ309およびバッテリ電流検
出部308を介したバッテリ電流データ、およびバッテ
リ容量計算部304からのバッテリ容量データが入力さ
れる。バッテリ60の出力側とモータドライバ30間に
はリレー307が設けられる。リレーON/OFF制御
部303は、上記各種データに基づいてリレー307を
ON/OFF制御してバッテリ60の充放電を制御す
る。
演算するために、スロットルセンサ311からスロット
ル開度データがモータ出力指令値計算部312に入力さ
れる。このモータ出力指令値計算部312からのモータ
出力指令データは、デューティ指令部313に入力され
る。デューティ指令部313は、このモータ出力指令デ
ータおよび電流センサ315からモータ電流検出部31
4を介して入力された電流データに基づいてデューティ
を算出し、これをモータドライバ30に入力してモータ
31を駆動する。
力指令データは、燃料電池出力指令部310に入力さ
れ、燃料電池の出力負担分を演算して燃料電池70に対
し出力指令値の信号を送る。
N/OFF制御部303に入力される。リレーON/O
FF制御部303は、モータの要求負荷が所定値より小
さい場合に、リレー307を遮断してバッテリ60から
の電力供給を停止し、燃料電池70からの電力のみによ
りモータ31を駆動する。このように負荷が小さい場合
に、バッテリを遮断して燃料電池のみでモータ出力を負
担することにより、燃料電池出力を常にあるレベル以上
に維持することができ、出力急増時の応答遅れを回避し
バッテリの負担を軽減して安定した走行とともにバッテ
リの急激な容量低下による走行可能距離不足や早期劣化
が防止される。
テリ保護のためのリレー制御による電力供給サブルーチ
ンのフローチャートである。まず、ステップb1でバッ
テリが充電時か放電時かを判別する。これは電流センサ
309(図9)の電流の方向を判別することにより充電
電流か放電電流かが識別できる。
納した放電可能な上限温度のデータと比較し(ステップ
b2)、放電上限温度以上であればステップb6でタイ
マにより時間を計測する。続いてステップb7で、所定
時間この上限温度以上の状態が続けば放電に不適当な温
度状態であると判断してバッテリ60のリレー307を
遮断し(ステップb8)、このサブルーチンフローを終
了し車両制御のメインルーチン(例えば前述の図7、図
8のフローチャート)のフローに戻る。これによりバッ
テリ60からの電力供給が遮断され、モータ31に対す
る電力供給は燃料電池70のみから行われる。
時間以内に終わればそのままフローを終了してメインル
ーチンのフローに従ってバッテリ60および燃料電池7
0によるハイブリッド駆動運転を続ける。
テップb3に進み、メモリ301に格納した放電可能な
下限温度のデータと比較し、放電下限温度以下であれば
ステップb6でタイマにより時間を計測する。続いてス
テップb7で、所定時間この下限温度以下の状態が続け
ば放電に不適当な温度状態であると判断してバッテリ6
0のリレー307を遮断し(ステップb8)、このサブ
ルーチンフローを終了し車両制御のメインルーチンのフ
ローに戻る。これによりバッテリ60からの電力供給が
遮断され、モータ31に対する電力供給は燃料電池70
のみから行われる。
時間以内に終わればそのままフローを終了してメインル
ーチンのフローに従ってバッテリ60および燃料電池7
0によるハイブリッド駆動運転を続ける。
り高ければ(すなわち、適正な温度範囲内であれば)、
ステップb4に進み、バッテリ容量計算部304からの
データに基づいてバッテリの残量状態を判別する。バッ
テリ残量が所定の下限値以下のバッテリ切れの状態であ
れば、ステップb6でタイマにより時間を計測する。続
いてステップb7で、所定時間このバッテリ切れの状態
が続けば放電に不適当な状態であると判断してバッテリ
60のリレー307を遮断し(ステップb8)、このサ
ブルーチンフローを終了し、車両制御のメインルーチン
のフローに戻る。これによりバッテリ60からの電力供
給が遮断され、モータ31に対する電力供給は燃料電池
70のみから行われる。
時間以内に終わればそのままフローを終了してメインル
ーチンのフローに従ってバッテリ60および燃料電池7
0によるハイブリッド駆動運転を続ける。
値より多ければ、その状態がタイマにより所定時間が経
過した時点でフローを終了してメインルーチンのフロー
に従ってバッテリ60および燃料電池70によるハイブ
リッド駆動運転を続ける。
された場合には、メモリ302(図9)に格納した充電
可能な上限温度のデータと比較し(ステップb9)、充
電上限温度以上であればステップb13でタイマにより
時間を計測する。続いてステップb14で、所定時間こ
の上限温度以上の状態が続けば充電に不適当な温度状態
であると判断してバッテリ60のリレー307を遮断し
(ステップb15)、このサブルーチンフローを終了し
車両制御のメインルーチンのフローに戻る。これにより
バッテリ60への充電は停止され、モータ31に対する
電力供給は燃料電池70のみから行われる。
定時間以内に終わればそのままフローを終了してメイン
ルーチンのフローに従ってバッテリ60および燃料電池
70によるハイブリッド駆動運転を続ける。
テップb10に進み、メモリ302に格納した充電可能
な下限温度のデータと比較し、充電下限温度以下であれ
ばステップb13でタイマにより時間を計測する。続い
てステップb14で、所定時間この下限温度以下の状態
が続けば充電に不適当な温度状態であると判断してバッ
テリ60のリレー307を遮断し(ステップb15)、
このサブルーチンフローを終了し車両制御のメインルー
チンのフローに戻る。これによりバッテリ60への充電
は停止され、モータ31に対する電力供給は燃料電池7
0のみから行われる。
定時間以内に終わればそのままフローを終了してメイン
ルーチンのフローに従ってバッテリ60および燃料電池
70によるハイブリッド駆動運転を続ける。
より高ければ(すなわち、適正な温度範囲内であれ
ば)、ステップb11に進み、バッテリ容量計算部30
4からのデータに基づいてバッテリの残量状態を判別す
る。バッテリ残量が所定の上限値以上のバッテリ満充電
以上の状態であれば、ステップb13でタイマにより時
間を計測する。続いてステップb14で、所定時間この
バッテリ満充電以上の状態が続けば充電に不適当な状態
であると判断してバッテリ60のリレー307を遮断し
てこのサブルーチンフローを終了し、車両制御のメイン
ルーチンのフローに戻る。これによりバッテリ60への
充電が停止される。
定時間以内に終わればそのままフローを終了してメイン
ルーチンのフローに従ってバッテリ60への充電が続け
られる。
り少ない状態であれば、その状態がタイマにより所定時
間が経過した時点でフローを終了してメインルーチンの
フローに従ってバッテリ60への充電を続行する。
タに対する負荷が低下したときに、二次電池を遮断して
燃料電池のみから電力を供給することにより、燃料電池
の発電量をある程度のレベル以上に維持することがで
き、その後の負荷増加に対し速やかに対応することがで
き、バッテリの負担を軽減して急激な容量低下による走
行可能距離不足やバッテリの早期劣化を防止することが
できる。
囲外の状態の場合に、該二次電池の充電および放電を停
止する構成によれば、バッテリ(二次電池)は常に適正
な温度範囲内でのみ使用されるため、早期劣化が防止さ
れる。
量範囲外の場合に、該二次電池の充電および放電を停止
する構成によれば、バッテリは常に適正な充電容量の範
囲内でのみ使用されるため、早期劣化が防止される。
車両の外観図。
駆動車両の構成図。
車両の制御系の構成図。
図。
御系の構成図。
の説明図。
よる車両全体の制御のフローチャート。
フローチャート。
車両の電力供給方法を実施するシステムの要部構成図。
ためのリレー制御による電力供給サブルーチンのフロー
チャート。
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、301,302:メモリ、3
03:リレーON/OFF制御部、304:バッテリ容
量計算部、305:電圧センサ、306:温度センサ、
307:リレー、308:バッテリ電流検出部、30
9:電流センサ、310:燃料電池出力指令部、31
1:スロットルセンサ、312:モータ出力指令値計算
部、313:デューティ指令部、314:モータ電流検
出部、315:電流センサ
Claims (3)
- 【請求項1】移動体動力源の電源として燃料電池および
二次電池を有し、前記動力源に要求される負荷に応じて
前記燃料電池および二次電池から電力を供給するハイブ
リッド駆動式移動体の電力供給方法において、 前記負荷が所定値より小さい場合に、前記二次電池から
の電力供給を遮断することを特徴とするハイブリッド駆
動式移動体の電力供給方法。 - 【請求項2】前記二次電池の温度が所定の温度範囲外の
状態の場合に、該二次電池の充電および放電を停止する
ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動式
移動体の電力供給方法。 - 【請求項3】前記二次電池の充電量が所定の容量範囲外
の場合に、該二次電池の充電および放電を停止すること
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
動式移動体の電力供給方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26754199A JP2001095110A (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | ハイブリッド駆動式移動体の電力供給方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26754199A JP2001095110A (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | ハイブリッド駆動式移動体の電力供給方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001095110A true JP2001095110A (ja) | 2001-04-06 |
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ID=17446262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26754199A Pending JP2001095110A (ja) | 1999-09-21 | 1999-09-21 | ハイブリッド駆動式移動体の電力供給方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2001095110A (ja) |
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