JP2003333707A

JP2003333707A - 電気自動車

Info

Publication number: JP2003333707A
Application number: JP2002137026A
Authority: JP
Inventors: Koji Hara; 浩二原
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2002-05-13
Publication date: 2003-11-21
Anticipated expiration: 2022-05-13
Also published as: JP3901009B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車両の動力性能の向上と車両全体のエネルギ
効率の向上を図る。【解決手段】車軸に動力を出力可能なモータとこのモ
ータに電力を供給可能なバッテリとモータとバッテリと
に電力を供給可能な燃料電池とからなる前輪駆動系１２
０と後輪駆動系２２０とを前輪１２１ａ，１２１ｂの車
軸と後輪２２１ａ，２２１ｂの車軸とに接続する。アク
セルペダル１６２の踏み込み量に基づいて設定される要
求パワーを前輪駆動系１２０のモータ１２４と後輪駆動
系２２０のモータ２２４とから出力することができるか
ら、モータとバッテリと燃料電池とからなる駆動系を一
つしか備えない電気自動車に比して車両の動力性能を向
上させることができると共に車両全体のエネルギ効率を
向上させることができる。また、一方の燃料電池に異常
が生じても、正常な燃料電池からの電力を用いてバッテ
リ１３０，２３０を充電して走行することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車に関
し、詳しくは、燃料電池と二次電池と電動機とを備える
電気自動車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気自動車としては、燃
料電池と蓄電池と電動機とを一つずつ備えるものが提案
されている（例えば、特開昭５０−８２５３２号公報な
ど）。この電気自動車では、走行中に蓄電池に蓄電した
電力により走行に必要な電動機への電力の燃料電池から
の出力応答遅れを補うことにより、応答遅れなしに走行
できるものとしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た電気自動車では、燃料電池と蓄電池と電動機とが一つ
ずつしか搭載されていないため、十分な動力性能を発揮
することができないと共に各部を効率よく運転すること
ができない。自動車に必要な動力は、停車状態や低速走
行時における加速状態、高速走行における加速状態、巡
航状態、制動状態などの各状態により大きく異なる。こ
うした変動の大きな動力を一つの燃料電池と一つの蓄電
池と一つの電動機とから出力するためには、大きな負荷
変動に追従可能な燃料電池と比較的大容量の電力を蓄電
可能な蓄電池と性能の高い電動機とを用いる必要が生じ
る。こうした燃料電池と蓄電池と電動機とを大きな負荷
変動に対して効率よく運転するのは困難である。また、
燃料電池に異常が生じたときには、蓄電池に蓄電してい
る電力量に相当する分の短距離しか走行することができ
ない。さらに、電動機に異常が生じたときには、走行す
ることができない。

【０００４】本発明の電気自動車は、車両の動力性能を
向上させることを目的の一つとする。また、本発明の電
気自動車は、車両全体のエネルギ効率を向上させること
を目的の一つとする。さらに、本発明の電気自動車は、
燃料電池や電動機に異常が生じても比較的長距離の走行
を可能にする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
発明の電気自動車は、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】本発明の第１の電気自動車は、少なくとも
一つの燃料電池と、該燃料電池により発電される電力に
より充電可能な少なくとも一つの二次電池と、該二次電
池からの電力または前記燃料電池により発電される電力
を用いて走行に必要な動力を出力可能な複数の電動機
と、運転者が要求する要求動力により走行するよう前記
複数の電動機を駆動制御する制御手段と、を備えること
を要旨とする。

【０００７】この本発明の第１の電気自動車では、要求
動力に応じて複数の電動機を駆動制御するから、車両の
動力性能を向上させることができると共に車両全体のエ
ネルギ効率を向上させることができる。また、複数の電
動機のうちいずれかの電動機に異常が生じても、走行性
能の低下が生じるものの正常な電動機により走行するこ
とができる。

【０００８】こうした本発明の第１の電気自動車におい
て、前記複数の電動機は、いずれも同一の駆動輪に動力
を出力可能に接続されてなるものとしたり、前記複数の
電動機は、いずれも前輪または後輪の車軸に動力を出力
可能に接続されてなるものとすることもできる。

【０００９】また、本発明の第１の電気自動車におい
て、前記複数の電動機の少なくとも一つは、他の電動機
から出力可能な駆動輪とは異なる駆動輪に動力を出力可
能に接続されてなるものとしたり、前記複数の電動機の
少なくとも一つは、前輪または後輪の車軸のうち他の電
動機から出力可能な車軸とは異なる車軸に動力を出力可
能に接続されてなるものとすることもできる。

【００１０】さらに、本発明の電気自動車において、前
記燃料電池と前記二次電池とを前記電動機の数と同数備
え、前記複数の燃料電池と前記複数の二次電池と前記複
数の電動機とを各々一つずつからなる独立した複数の系
統として構成してなるものとすることもできる。こうす
れば、いずれかの系統の燃料電池に異常が生じても、他
の系統の燃料電池により発電される電力により走行する
ことができる。

【００１１】この複数系統の態様の本発明の第１の電気
自動車において、前記制御手段は、前記複数の燃料電池
のいずれかに異常が生じているときには、該異常に係る
系統以外の系統における余剰の電力または動力を用いて
該異常に係る系統の二次電池が充電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。こうすれば、いず
れかの系統の燃料電池に異常が生じても、異常系統の二
次電池を充電することができる。したがって、この異常
系統の二次電池から必要に応じて電力を異常系統の電動
機に供給することができる。この結果、走行性能の低下
をほとんど伴うことなく走行することができる。

【００１２】この余剰の電力または動力を用いて異常系
統の二次電池を充電する態様の本発明の第１の電気自動
車において、前記制御手段は、前記異常に係る系統の二
次電池が充電されるよう該異常に係る系統の電動機を発
電機として駆動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、他系統の電力を用いて異常系統の二
次電池を充電するための回路を備える必要がない。

【００１３】また、余剰の電力または動力を用いて異常
系統の二次電池を充電する態様の本発明の第１の電気自
動車において、前記制御手段は、前記異常に係る系統以
外の系統からの動力では前記要求動力に不足するときに
は、前記異常に係る系統の二次電池からの電力を用いて
該異常に係る系統の電動機から不足する動力が出力され
るよう該電動機を駆動制御する手段であるものとするこ
ともできる。

【００１４】本発明の第２の電気自動車は、燃料電池
と、前記燃料電池により発電される電力を用いて走行に
必要な動力を出力可能な少なくとも一つの第１電動機
と、二次電池と、該二次電池と電力のやり取りが可能で
該二次電池からの電力を用いて走行に必要な動力を出力
可能な少なくとも一つの第２電動機と、運転者が要求す
る要求動力により走行するよう前記第１電動機と前記第
２電動機とを駆動制御する制御手段と、を備えることを
要旨とする。

【００１５】この本発明の第２の電気自動車では、要求
動力に応じて第１電動機と第２電動機とを駆動制御する
から、車両の動力性能を向上させることができると共に
車両全体のエネルギ効率を向上させることができる。ま
た、第１電動機か第２電動機のいずれかの電動機に異常
が生じても、走行性能の低下が生じるものの正常な電動
機により走行することができる。

【００１６】こうした本発明の第２の電気自動車におい
て、前記第１電動機と前記第２電動機は、いずれも同一
の駆動輪に動力を出力可能に接続されてなるものとした
り、前記第１電動機と前記第２電動機は、いずれも前輪
または後輪の車軸のうち同一の車軸に動力を出力可能に
接続されてなるものとすることもできる。

【００１７】また、本発明の第２の電気自動車におい
て、前記第２電動機は、前記第１電動機から出力可能な
駆動輪とは異なる駆動輪に動力を出力可能に接続されて
なるものとしたり、前輪または後輪の車軸のうち前記第
１電動機から出力可能な車軸とは異なる車軸に動力を出
力可能に接続されてなるものとすることもできる。

【００１８】さらに、本発明の第２の電気自動車におい
て、前記制御手段は、前記要求動力に対して前記燃料電
池からの電力に余剰が生じるときには、該余剰の電力を
用いて前記二次電池が充電されるよう前記第２電動機を
駆動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、燃料電池を効率よく運転できると共に必要に応
じて二次電池から第２電動機に電力を供給することによ
り大きな要求動力にも対応することができる。

【００１９】また、本発明の第２の電気自動車におい
て、前記燃料電池により発電される電力を前記二次電池
と前記第２電動機とに供給可能な電力供給手段と、前記
二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、を備
え、前記制御手段は、前記要求動力と前記電池状態検出
手段により検出される前記二次電池の状態とに基づいて
前記二次電池と前記第２電動機とに電力が供給されるよ
う前記電力供給手段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、燃料電池により発電される電
力を二次電池や第２電動機に供給することができる。こ
の態様の本発明の第２の電気自動車において、前記制御
手段は、前記要求動力に対して前記燃料電池からの電力
に余剰が生じるときには、該余剰の電力を用いて前記二
次電池が充電されるよう前記電力供給手段を制御する手
段であるものとすることもできる。

【００２０】

【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
電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施
例の電気自動車２０は、図示するように、前輪１２１
ａ，１２１ｂを駆動する前輪駆動系１２０と、後輪２２
１ａ，２２１ｂを駆動する後輪駆動系２２０と、前輪駆
動系１２０および後輪駆動系２２０を駆動制御する電子
制御ユニット１５０とを備える。

【００２１】前輪駆動系１２０と後輪駆動系２２０は、
それぞれ、ディファレンシャルギヤ１２２，２２２を介
して前輪１２１ａ，１２１ｂや後輪２２１ａ，２２１ｂ
に動力を出力するモータ１２４，２２４と、モータ１２
４，２２４にＤＣ／ＤＣコンバータ１３４，２３４とイ
ンバータ１３６，２３６とを介して電力を供給可能なバ
ッテリ１３０，２３０と、モータ１２４，２２４とバッ
テリ１３０，２３０とに電力を供給可能な燃料電池１４
０，２４０とを備える。

【００２２】モータ１２４，２２４は、共に発電機とし
て駆動することができると共に電動機として駆動できる
周知の同期発電電動機として構成されており、電子制御
ユニット１５０による駆動制御により、インバータ１３
６，２３６およびＤＣ／ＤＣコンバータ１３４，２３４
を介してバッテリ１３０，２３０と電力のやりとりを行
なう。

【００２３】バッテリ１３０，２３０は、例えばニッケ
ル水素型の二次電池として構成されており、バッテリ用
電子制御ユニット（以下、バッテリＥＣＵという）１３
２により管理されると共に電子制御ユニット１５０によ
るＤＣ／ＤＣコンバータ１３４，２３４の制御により充
放電される。バッテリＥＣＵ１３２には、バッテリ１３
０，２３０を管理するのに必要な信号、例えば，バッテ
リ１３０，２３０の端子間に設置された図示しない電圧
センサからの端子間電圧，バッテリ１３０，２３０の出
力端子に接続された電力ラインに取り付けられた図示し
ない電流センサからの充放電電流，バッテリ１３０，２
３０に取り付けられた図示しない温度センサからの電池
温度などが入力されており、必要に応じてバッテリ１３
０，２３０の状態に関するデータを通信により電子制御
ユニット１５０に出力する。なお、バッテリＥＣＵ１３
２では、バッテリ１３０，２３０を管理するために電流
センサにより検出された充放電電流の積算値に基づいて
残容量ＳＯＣ（ｆ），ＳＯＣ（ｒ）も演算している。

【００２４】燃料電池１４０，２４０は、例えば固体高
分子型燃料電池として構成されており、燃料電池用電子
制御ユニット（以下、ＦＣＥＣＵという）１４２，２４
２によりその運転、例えば水素含有ガスや酸素含有ガス
の供給量や冷却水の供給量などが制御されている。ＦＣ
ＥＣＵ１４２，２４２は、電子制御ユニット１５０と通
信可能に接続されており、必要に応じて燃料電池１４
０，２４０の状態に関するデータを電子制御ユニット１
５０に出力する。

【００２５】電子制御ユニット１５０は、ＣＰＵ１５２
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、ＣＰＵ１５２の他に処理プログラムを記憶するＲＯ
Ｍ１５４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ１５６
と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備え
る。電子制御ユニット１５０には、モータ１２４，２２
４を駆動制御するために必要な信号、例えばモータ１２
４，２２４の回転子の回転位置を検出する回転位置検出
センサ１２６，２２６からの信号や図示しない電流セン
サにより検出されるモータ１２４，２２４に印加される
相電流，シフトレバー１６０の操作位置を検出するシフ
トポジションセンサ１６１からのシフトポジションＳ
Ｐ，アクセルペダル１６２の踏み込み量に対応したアク
セル開度Ａｃｃを検出するアクセル開度センサ１６３か
らのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル１６４の踏み
込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ１６
５からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ１
６８からの車速Ｖなどが入力ポートを介して入力されて
いる。電子制御ユニット１５０からは、インバータ１３
６，２３６へのスイッチング制御信号やＤＣ／ＤＣコン
バータ１３４，２３４へのスイッチング制御信号などが
出力ポートを介して出力されている。また、電子制御ユ
ニット１５０は、前述したように、バッテリＥＣＵ１３
２やＦＣＥＣＵ１４２，２４２と通信ポートを介して接
続されており、バッテリＥＣＵ１３２やＦＣＥＣＵ１４
２，２４２と各種制御信号やデータのやりとりを行なっ
ている。

【００２６】次に、こうして構成された実施例の電気自
動車２０の動作について説明する。図２は、実施例の電
気自動車２０の電子制御ユニット１５０により実行され
る出力処理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、所定時間毎（例えば２０ｍｓｅｃ
毎）に繰り返し実行される。

【００２７】出力処理ルーチンが実行されると、電子制
御ユニット１５０のＣＰＵ１５２は、まず、アクセル開
度センサ１６３からのアクセル開度Ａｃｃと車速センサ
１６８からの車速ＶとバッテリＥＣＵ１３２から通信に
より得られるバッテリ１３０，２３０の残容量ＳＯＣ
（ｆ），ＳＯＣ（ｒ）とを読み込み（ステップＳ１０
０）、読み込んだアクセル開度Ａｃｃと車速Ｖとに基づ
いて運転者が要求する要求トルクＴ＊を設定すると共に
（ステップＳ１０２）、次式（１）に示すように計算し
た要求トルクＴ＊と車速Ｖとに基づいて運転者が要求す
る要求パワーＰ＊を計算する（ステップＳ１０４）。要
求トルクＴ＊は、実施例では、アクセル開度Ａｃｃと車
速Ｖと要求トルクＴ＊との関係を予め定めて要求トルク
設定マップとしてＲＯＭ１５４に記憶しておき、アクセ
ル開度Ａｃｃと車速Ｖとが与えられると要求トルク設定
マップから対応する要求トルクＴ＊を導出して設定する
ものとした。図３に要求トルク設定マップの一例を示
す。なお、式（１）中、ｋは車速Ｖをモータ１２４，２
２４の回転軸の回転数に変換する比例定数である。

【００２８】

【数１】Ｐ＊＝ｋ・Ｖ・Ｔ＊（１）

【００２９】要求パワーＰ＊を計算すると、この要求パ
ワーＰ＊を閾値Ｐｒｅｆと比較する（ステップＳ１０
６）。ここで、閾値Ｐｒｅｆは、燃料電池１４０，２４
０から出力される電力を用いて要求トルクＴ＊をモータ
１２４，２２４から出力すると共にバッテリ１３０，２
３０を充電することが可能か否かを判定するために設定
されるパワー値であり、燃料電池１４０，２４０から出
力可能な最大パワーより小さな値として設定される。要
求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆより大きいときには、バッ
テリ１３０，２３０を充電することができないと判断
し、要求トルクＴ＊を設定された配分比によって分配し
て両モータ１２４，２２４から出力し（ステップＳ１１
６）、本ルーチンを終了する。要求トルクＴ＊の両モー
タ１２４，２２４への分配に用いる配分比は、実施例で
は、車両の走行状態や運転者の操作などにより予め定め
られたものを用いるものとした。なお、この配分比は要
求トルクＴ＊が両モータ１２４，２２４から出力されれ
ば如何なる比率としてもよいことと、配分比が本発明の
説明に重要な意味を持たないことから、これ以上の説明
は冗長となるため、その説明は省略する。

【００３０】一方、要求パワーＰ＊が閾値Ｐｒｅｆ未満
のときには、バッテリ１３０，２３０の充電が可能と判
断し、前輪駆動系１２０のバッテリ１３０の残容量ＳＯ
Ｃ（ｆ）が閾値Ｓｒｅｆ（ｆ）未満のときには燃料電池
１４０，２４０からの余剰のパワーを用いてバッテリ１
３０を充電し（ステップＳ１０８，Ｓ１１０）、後輪駆
動系２２０のバッテリ２３０の残容量ＳＯＣｒが閾値Ｓ
ｒｅｆ（ｒ）未満のときには燃料電池１４０，２４０か
らの余剰のパワーを用いてバッテリ２３０を充電し（ス
テップＳ１１２，Ｓ１１４）、要求トルクＴ＊を設定さ
れた配分比によって分配して両モータ１２４，２２４か
ら出力し（ステップＳ１１６）、本ルーチンを終了す
る。ここで、閾値Ｓｒｅｆ（ｆ）および閾値Ｓｒｅｆ
（ｒ）は、バッテリ１３０，２３０の充電の必要性を判
定するために用いられる残容量であり、６０％や７０％
などの種々の値に設定することができる。

【００３１】以上説明した実施例の電気自動車２０によ
れば、燃料電池１４０，２４０とバッテリ１３０，２３
０とモータ１２４，２２４とからなる前輪駆動系１２０
と後輪駆動系２２０とにより運転者が要求する要求トル
クＴ＊を出力して走行するから、燃料電池と蓄電池とモ
ータとを一つずつしか備えない電気自動車に比して車両
の動力性能を向上させることができると共に車両全体の
エネルギ効率を向上させることができる。しかも、要求
トルクＴ＊の前後輪への配分を自由に設定することがで
きるから、車両の動力性能をより高めることができる。

【００３２】次に、こうした実施例の電気自動車２０に
おける燃料電池１４０，２４０の一方に異常が生じたと
きの動作について説明する。図４は、電子制御ユニット
１５０により実行されるＦＣ異常時出力処理ルーチンの
一例を示すフローチャートである。このルーチンは、燃
料電池１４０，２４０の一方に異常が生じたときに図２
の出力処理ルーチンに代えて所定時間毎（例えば２０ｍ
ｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。

【００３３】ＦＣ異常時出力処理ルーチンが実行される
と、電子制御ユニット１５０のＣＰＵ１５２は、まず、
図２に例示した出力処理ルーチンと同様にアクセル開度
Ａｃｃや車速Ｖ，残容量ＳＯＣ（ｆ），ＳＯＣ（ｒ）を
読み込み（ステップＳ１２０）、図３に例示した要求ト
ルク設定マップを用いて要求トルクＴ＊を設定すると共
に（ステップＳ１２２）、要求パワーＰ＊を計算する処
理を実行する（ステップＳ１２４）。

【００３４】そして、計算した要求パワーＰ＊を異常が
生じていない系統、即ち正常な系統の燃料電池から出力
可能な最大パワーＰｆｃｍａｘ（ｘ）より大きいか否か
を判定する（ステップＳ１２６）。ここで、（ｘ）は正
常系統のものを意味し、（ｙ）は異常系統のものを意味
する。要求パワーＰ＊が正常系統の燃料電池から出力可
能な最大パワーＰｆｃｍａｘ（ｘ）より大きいときに
は、要求パワーＰ＊を正常系統のモータから出力可能な
最大パワーＰｍｍａｘ（ｘ）より大きいか否かを判定す
る。ここで、モータから出力可能な最大パワーＰｍｍａ
ｘ（ｘ）は、実施例では、燃料電池から出力可能な最大
パワーＰｆｃｍａｘ（ｘ）より大きな値に設定されてい
る。これは、モータで使用可能な電力としては、燃料電
池からの電力の他にバッテリからの電力もあるため、必
要に応じて燃料電池とバッテリの双方から電力の供給を
受けることができるものとすることができるからであ
る。要求パワーＰ＊が正常系統のモータから出力可能な
最大パワーＰｍｍａｘ（ｘ）以下のときには、正常系統
のモータから要求パワー、即ち要求トルクを出力すると
共に以上系統のモータを停止して（ステップＳ１３
０）、本ルーチンを終了する。

【００３５】一方、要求パワーＰ＊が正常系統のモータ
から出力可能な最大パワーＰｍｍａｘ（ｘ）より大きい
ときには、異常系統のバッテリの残容量ＳＯＣ（ｙ）が
閾値Ｓｒ１（ｙ）以上あるか否かを判定する（ステップ
Ｓ１３２）。ここで、閾値Ｓｒ１（ｙ）は、異常系統の
バッテリが過放電にならないようバッテリの出力下限を
設定するものであり、１０％や１５％などのように種々
の値に設定することができる。異常系統のバッテリの残
容量ＳＯＣ（ｙ）が閾値Ｓｒ１（ｙ）未満のときには正
常系統のモータから最大パワーを出力すると共に異常系
統のモータを停止し（ステップＳ１３４）、異常系統の
バッテリの残容量ＳＯＣ（ｙ）が閾値Ｓｒ１（ｙ）以上
のときには正常系統のモータから最大パワーを出力する
と共に異常系統のモータから不足分のパワーを出力して
（ステップＳ１３６）、本ルーチンを終了する。

【００３６】ステップＳ１２６で要求パワーＰ＊が正常
系統の燃料電池から出力可能な最大パワーＰｆｃｍａｘ
（ｘ）以下のときには、異常系統のバッテリの残容量Ｓ
ＯＣ（ｙ）が閾値Ｓｒ２（ｙ）より大きいか否かを判定
する（ステップＳ１３８）。ここで、閾値Ｓｒ２（ｙ）
は、異常系統のバッテリの充電の必要性を判定するため
に用いられる残容量であり、８０％や９０％などの種々
の値に設定することができる。なお、このルーチンは燃
料電池１４０，２４０の一方に異常が生じている状態に
実行されるため、異常系統のバッテリの残容量ＳＯＣ
（ｙ）をなるべく高くする必要から、図２に例示した出
力処理ルーチンにおけるバッテリの充電の必要性の判定
に用いた閾値Ｓｒｅｆ（ｆ）や閾値Ｓｒｅｆ（ｒ）より
大きな値として設定されている。異常系統のバッテリの
残容量ＳＯＣ（ｙ）が閾値Ｓｒ２（ｙ）以上のときに
は、異常系統のバッテリの充電は不要と判断して正常系
統のモータから要求パワー（要求トルク）を出力すると
共に異常系統のモータを停止して（ステップＳ１４
０）、本ルーチンを終了する。異常系統のバッテリの残
容量ＳＯＣ（ｙ）が閾値Ｓｒ２（ｙ）未満のときには、
異常系統のバッテリの充電が必要と判断して正常系統の
モータから最大パワーを出力すると共に異常系統のモー
タを発電機として駆動して余剰のパワーを用いて異常系
統のバッテリを充電して（ステップＳ１４２）、本ルー
チンを終了する。

【００３７】以上説明した実施例の電気自動車２０によ
れば、前輪駆動系１２０または後輪駆動系２２０の燃料
電池１４０，２４０のいずれか一方に異常が生じても若
干の走行性能の低下が生じるものの走行することができ
る。しかも、異常が生じている系統のバッテリをできる
だけ充電するように制御するから、必要に応じて必要な
パワーを出力することができる。

【００３８】実施例の電気自動車２０では、前輪１２１
ａ，１２１ｂの車軸に動力を出力する前輪駆動系１２０
と後輪２２１ａ，２２１ｂの車軸に動力を出力する後輪
駆動系２２０とにより４輪駆動車として構成したが、二
つの駆動系から同一の車軸に動力を出力する構成として
もよい。例えば、図５に例示する変形例の電気自動車２
０Ｂのように、両モータ１２４，２２４とも前輪１２１
ａ，１２１ｂの車軸に動力を出力するよう構成してもよ
い。この変形例の電気自動車２０Ｂでも図２の出力処理
ルーチンや図４のＦＣ異常時出力処理ルーチンを実行す
ることができるから、変形例の電気自動車２０Ｂでも実
施例の電気自動車２０と同様な効果を奏することができ
る。もとより、両モータ１２４，２２４とも後輪２２１
ａ，２２１ｂの車軸に動力を出力するよう構成してもよ
い。また、実施例の電気自動車２０では、前輪駆動系１
２０と後輪駆動系２２０の２つの駆動系を備える構成と
したが、３以上の複数の駆動系を備える構成としても差
し支えない。

【００３９】次に本発明の第２実施例としての電気自動
車２０Ｃについて説明する。図６は、第２実施例の電気
自動車２０Ｃの構成の概略を示す構成図である。第２実
施例の電気自動車２０Ｃは、後輪駆動系２２０Ｃが燃料
電池２４０を備えていない点と後輪駆動系２２０のＤＣ
／ＤＣコンバータ２３４が前輪駆動系１２０に接続され
ている点を除いて第１実施例の電気自動車２０と同一の
構成をしている。したがって、第２実施例の電気自動車
２０Ｃの構成のうち第１実施例の電気自動車２０の構成
と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を
省略する。

【００４０】第２実施例の電気自動車２０Ｃは、図示す
るように、後輪駆動系２２０Ｃは燃料電池を備えず、後
輪駆動系２２０ＣのＤＣ／ＤＣコンバータ２３４は、前
輪駆動系１２０Ｃの燃料電池１４０から見てＤＣ／ＤＣ
コンバータ１３４と並列になるように接続されている。
したがって、後輪駆動系２２０ＣのＤＣ／ＤＣコンバー
タ２３４を制御することにより前輪駆動系１２０Ｃの燃
料電池１４０からの電力を用いて後輪駆動系２２０Ｃの
バッテリ２３０を充電することができる。

【００４１】こうして構成された第２実施例の電気自動
車２０Ｃでは、図７に例示する出力処理ルーチンにより
走行する。この出力処理ルーチンも所定時間毎（例えば
２０ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。出力処理ルー
チン実行されると、第２実施例の電子制御ユニット１５
０のＣＰＵ１５２は、まず、図２の出力処理ルーチンと
同様に、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，残容量ＳＯＣ
（ｆ），ＳＯＣ（ｒ）を読み込み（ステップＳ２０
０）、図３に例示した要求トルク設定マップを用いて要
求トルクＴ＊を設定すると共に（ステップＳ２０２）、
要求パワーＰ＊を計算する処理を実行する（ステップＳ
２０４）。

【００４２】そして、計算した要求パワーＰ＊を燃料電
池１４０から出力可能な最大パワーＰｆｃｍａｘと比較
する（ステップＳ２０６）。要求パワーＰ＊が最大パワ
ーＰｆｃｍａｘより大きいときには、後輪駆動系２２０
Ｃのバッテリ２３０の残容量ＳＯＣ（ｒ）がバッテリ２
３０の過放電を防止するための閾値Ｓｒ１（ｒ）以上で
あるか否かを判定する（ステップＳ２０８）。後輪駆動
系２２０Ｃのバッテリ２３０の残容量ＳＯＣ（ｒ）が閾
値Ｓｒ１（ｒ）以上のときには、バッテリ２３０の過放
電は生じないと判断し、要求パワーＰ＊（要求トルクＴ
＊）を設定された配分比によって分配して両モータ１２
４，２２４から出力し（ステップＳ２１０）、本ルーチ
ンを終了する。一方、残容量ＳＯＣ（ｒ）が閾値Ｓｒ１
（ｒ）未満のときには、バッテリ２３０の過放電が生じ
る可能性があると判断し、前輪駆動系１２０Ｃのモータ
１２４から最大パワーを出力すると共に後輪駆動系２２
０Ｃのモータ２２４を停止して（ステップＳ２１２）、
本ルーチンを終了する。

【００４３】ステップＳ２０６で要求パワーＰ＊が燃料
電池１４０から出力可能な最大パワーＰｆｃｍａｘ以下
のときには、後輪駆動系２２０Ｃのバッテリ２３０の残
容量ＳＯＣ（ｒ）がバッテリ２３０の充電の必要性を判
定するための閾値Ｓｒ２（ｒ）以上であるか否かを判定
する（ステップＳ２１４）。後輪駆動系２２０Ｃのバッ
テリ２３０の残容量ＳＯＣ（ｒ）が閾値Ｓｒ２（ｒ）以
上のときには、バッテリ２３０の充電は不要と判断し、
要求パワーＰ＊（要求トルクＴ＊）を設定された配分比
によって分配して両モータ１２４，２２４から出力し
（ステップＳ２１６）、本ルーチンを終了する。一方、
残容量ＳＯＣ（ｒ）が閾値Ｓｒ２（ｒ）未満のときに
は、バッテリ２３０の充電が必要と判断し、前輪駆動系
１２０Ｃのモータ１２４から要求パワーＰ＊（要求トル
クＴ＊）を出力すると共に燃料電池１４０からの余剰の
パワーを用いて後輪駆動系２２０Ｃのバッテリ２３０を
充電し（ステップＳ２１８）、本ルーチンを終了する。

【００４４】以上説明した第２実施例の電気自動車２０
Ｃによれば、燃料電池１４０とバッテリ１３０とモータ
１２４とからなる前輪駆動系１２０Ｃとバッテリ２３０
とモータ２２４とからなる後輪駆動系２２０Ｃとにより
運転者が要求する要求トルクＴ＊を出力して走行するか
ら、燃料電池と蓄電池とモータとを一つずつしか備えな
い電気自動車に比して車両の動力性能を向上させること
ができると共に車両全体のエネルギ効率を向上させるこ
とができる。しかも、後輪駆動系２２０Ｃのバッテリ２
３０の残容量ＳＯＣ（ｒ）が十分な状態のときには、要
求トルクＴ＊の前後輪への配分を自由に設定することが
できるから、車両の動力性能をより高めることができ
る。

【００４５】第２実施例の電気自動車２０Ｃでは、後輪
駆動系２２０Ｃは燃料電池を備えず、後輪駆動系２２０
ＣのＤＣ／ＤＣコンバータ２３４を前輪駆動系１２０Ｃ
の燃料電池１４０から見てＤＣ／ＤＣコンバータ１３４
と並列になるように接続するものとしたが、前輪駆動系
１２０Ｃは燃料電池を備えず、前輪駆動系１２０ＣのＤ
Ｃ／ＤＣコンバータ１３４を後輪駆動系２２０Ｃの燃料
電池２４０から見てＤＣ／ＤＣコンバータ２３４と並列
になるように接続するもの、即ち、前輪駆動系１２０Ｃ
と後輪駆動系２２０Ｃとを入れ替えるものとしても差し
支えない。

【００４６】また、第２実施例の電気自動車２０Ｃで
は、前輪駆動系１２０Ｃでもバッテリ１３０を備えるも
のとしたが、前輪駆動系１２０Ｃではバッテリを備えな
いものとしても構わない。

【００４７】第２実施例の電気自動車２０Ｃでは、前輪
１２１ａ，１２１ｂの車軸に動力を出力する前輪駆動系
１２０Ｃと後輪２２１ａ，２２１ｂの車軸に動力を出力
する後輪駆動系２２０Ｃとにより４輪駆動車として構成
したが、二つの駆動系から同一の車軸に動力を出力する
構成としてもよい。例えば、図８に例示する変形例の電
気自動車２０Ｄのように、両モータ１２４，２２４とも
前輪１２１ａ，１２１ｂの車軸に動力を出力するよう構
成してもよい。この変形例の電気自動車２０Ｄでも図７
の出力処理ルーチンを実行することができるから、変形
例の電気自動車２０Ｄでも第２実施例の電気自動車２０
Ｃと同様な効果を奏することができる。もとより、両モ
ータ１２４，２２４とも後輪２２１ａ，２２１ｂの車軸
に動力を出力するよう構成してもよい。また、第２実施
例の電気自動車２０Ｃでは、前輪駆動系１２０Ｃと後輪
駆動系２２０Ｃの２つの駆動系を備える構成としたが、
３以上の複数の駆動系を備える構成としても差し支えな
い。

【００４８】次に、本発明の第３実施例としての電気自
動車２０Ｅについて説明する。図９は、第３実施例の電
気自動車２０Ｅの構成の概略を示す構成図である。第３
実施例の電気自動車２０Ｅは、図示するように、後輪駆
動系２２０Ｅが燃料電池もバッテリも備えない点と後輪
駆動系２２０Ｅのインバータ２３６が前輪駆動系１２０
Ｅに接続されている点を除いて第１実施例の電気自動車
２０と同一の構成をしている。したがって、第３実施例
の電気自動車２０Ｅの構成のうち第１実施例の電気自動
車２０の構成と同一の構成については同一の符号を付
し、その説明を省略する。

【００４９】第３実施例の電気自動車２０Ｅは、図示す
るように、後輪駆動系２２０Ｃは燃料電池もバッテリも
備えず、後輪駆動系２２０Ｅのインバータ２３６は、前
輪駆動系１２０Ｅの燃料電池１４０から見てインバータ
１３６と並列になるように接続されている。したがっ
て、後輪駆動系２２０Ｅのインバータ２３６をスイッチ
ング制御することにより前輪駆動系１２０Ｅの燃料電池
１４０からの電力やバッテリ１３０からの電力を後輪駆
動系２２０Ｅのモータ２２４に供給することができる。

【００５０】こうして構成された第３実施例の電気自動
車２０Ｅでは、図１０に例示する出力処理ルーチンによ
り走行する。この出力処理ルーチンも所定時間毎（例え
ば２０ｍｓｅｃ毎）に繰り返し実行される。出力処理ル
ーチン実行されると、第３実施例の電子制御ユニット１
５０のＣＰＵ１５２は、まず、図２の出力処理ルーチン
と同様に、アクセル開度Ａｃｃや車速Ｖ，残容量ＳＯＣ
を読み込み（ステップＳ３００）、図３に例示した要求
トルク設定マップを用いて要求トルクＴ＊を設定すると
共に（ステップＳ３０２）、要求パワーＰ＊を計算する
処理を実行する（ステップＳ３０４）。

【００５１】そして、計算した要求パワーＰ＊を燃料電
池１４０から出力可能な最大パワーＰｆｃｍａｘと比較
する（ステップＳ３０６）。要求パワーＰ＊が最大パワ
ーＰｆｃｍａｘより大きいときには、バッテリ１３０の
残容量ＳＯＣがバッテリ１３０の過放電を防止するため
の閾値Ｓｒ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ
３０８）。バッテリ１３０の残容量ＳＯＣが閾値Ｓｒ１
以上のときには、バッテリ１３０の過放電は生じないと
判断し、要求パワーＰ＊（要求トルクＴ＊）を設定され
た配分比によって分配して両モータ１２４，２２４から
出力し（ステップＳ３１０）、本ルーチンを終了する。
一方、残容量ＳＯＣが閾値Ｓｒ１未満のときには、バッ
テリ１３０の過放電が生じる可能性があると判断し、燃
料電池１４０から出力可能な最大パワーを設定された配
分比によって分配して両モータ１２４，２２４から出力
し（ステップＳ３１２）、本ルーチンを終了する。

【００５２】ステップＳ３０６で要求パワーＰ＊が燃料
電池１４０から出力可能な最大パワーＰｆｃｍａｘ以下
のときには、バッテリ１３０の残容量ＳＯＣがバッテリ
１３０の充電の必要性を判定するための閾値Ｓｒ２以上
であるか否かを判定する（ステップＳ３１４）。バッテ
リ１３０の残容量ＳＯＣが閾値Ｓｒ２以上のときには、
バッテリ１３０の充電は不要と判断し、要求パワーＰ＊
（要求トルクＴ＊）を設定された配分比によって分配し
て両モータ１２４，２２４から出力し（ステップＳ３１
６）、本ルーチンを終了する。一方、残容量ＳＯＣが閾
値Ｓｒ２未満のときには、バッテリ１３０の充電が必要
と判断し、要求パワーＰ＊（要求トルクＴ＊）を設定さ
れた配分比によって分配して両モータ１２４，２２４か
ら出力すると共に燃料電池１４０からの余剰のパワーを
用いてバッテリ１３０を充電し（ステップＳ３１８）、
本ルーチンを終了する。

【００５３】以上説明した第３実施例の電気自動車２０
Ｅによれば、燃料電池１４０とバッテリ１３０とモータ
１２４とからなる前輪駆動系１２０Ｅとモータ２２４か
らなる後輪駆動系２２０Ｅとにより運転者が要求する要
求トルクＴ＊を出力して走行するから、燃料電池と蓄電
池とモータとを一つずつしか備えない電気自動車に比し
て車両の動力性能を向上させることができると共に車両
全体のエネルギ効率を向上させることができる。しか
も、バッテリ１３０の残容量ＳＯＣが十分な状態のとき
には、要求トルクＴ＊の前後輪への配分を自由に設定す
ることができるから、車両の動力性能をより高めること
ができる。

【００５４】第３実施例の電気自動車２０Ｅでは、後輪
駆動系２２０Ｅは燃料電池もバッテリも備えず、後輪駆
動系２２０Ｅのインバータ２３６を前輪駆動系１２０Ｃ
の燃料電池１４０から見てインバータ１３６と並列にな
るように接続するものとしたが、前輪駆動系１２０Ｅは
燃料電池もバッテリも備えず、前輪駆動系１２０Ｅのイ
ンバータ１３６を後輪駆動系２２０Ｅの燃料電池２４０
から見てインバータ２３６と並列になるように接続する
もの、即ち、前輪駆動系１２０Ｅと後輪駆動系２２０Ｅ
とを入れ替えるものとしても差し支えない。

【００５５】第３実施例の電気自動車２０Ｅでは、前輪
１２１ａ，１２１ｂの車軸に動力を出力する前輪駆動系
１２０Ｅと後輪２２１ａ，２２１ｂの車軸に動力を出力
する後輪駆動系２２０Ｅとにより４輪駆動車として構成
したが、二つの駆動系から同一の車軸に動力を出力する
構成としてもよい。例えば、図１１に例示する変形例の
電気自動車２０Ｆのように、両モータ１２４，２２４と
も前輪１２１ａ，１２１ｂの車軸に動力を出力するよう
構成してもよい。この変形例の電気自動車２０Ｆでも図
１０の出力処理ルーチンを実行することができるから、
変形例の電気自動車２０Ｆでも第３実施例の電気自動車
２０Ｅと同様な効果を奏することができる。もとより、
両モータ１２４，２２４とも後輪２２１ａ，２２１ｂの
車軸に動力を出力するよう構成してもよい。また、第３
実施例の電気自動車２０Ｅでは、前輪駆動系１２０Ｅと
後輪駆動系２２０Ｅの２つの駆動系を備える構成とした
が、３以上の複数の駆動系を備える構成としても差し支
えない。

【００５６】以上説明した各実施例やその変形例では、
モータ１２４，２２４をディファレンシャルギヤ１２
２，２２２を介して前輪１２１ａ，１２１ｂや後輪２２
１ａ，２２１ｂの車軸に動力を出力可能に取り付けるも
のとしたが、第１実施例の電気自動車２０の変形例とし
て図１２に例示する変形例の電気自動車２０Ｇのよう
に、前輪１２１ａ，１２１ｂや後輪２２１ａ，２２１ｂ
の各々に直接モータ１２４Ｇａ，１２４Ｇｂ，２２４Ｇ
ａ，２２４Ｇｂを取り付けるものとしてもよい。この場
合、前輪駆動系１２０Ｇを、モータ１２４Ｇａ，１２４
Ｇｂに対して２個のインバータ１３６Ｇａ，１３６Ｇｂ
を用いて燃料電池１４０やバッテリ１３０に接続するも
のとし、後輪駆動系２２０Ｇを、モータ２２４Ｇａ，２
２４Ｇｂに対して２個のインバータ２３６Ｇａ，２３６
Ｇｂを用いて燃料電池２４０やバッテリ２３０に接続す
ればよい。このように各駆動系を複数のモータにより構
成するものとしてもよいのである。なお、図示しない
が、第２実施例や第３実施例の電気自動車２０Ｃ，３０
Ｅに対しても、図１２に例示するように、前輪１２１
ａ，１２１ｂや後輪２２１ａ，２２１ｂの各々に直接モ
ータを取り付けるものとしてもよいのは勿論である。

【００５７】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電気自動車２０の構成
の概略を示す構成図である。

【図２】電子制御ユニット１５０により実行される出力
処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。

【図３】要求トルク設定マップの一例を示す説明図であ
る。

【図４】電子制御ユニット１５０により実行されるＦＣ
異常時出力処理ルーチンの一例を示すフローチャートで
ある。

【図５】変形例の電気自動車２０Ｂの構成の概略を示す
構成図である。

【図６】第２実施例の電気自動車２０Ｃの構成の概略を
示す構成図である。

【図７】第２実施例の電子制御ユニット１５０により実
行される出力処理ルーチンの一例を示すフローチャート
である。

【図８】変形例の電気自動車２０Ｄの構成の概略を示す
構成図である。

【図９】第３実施例の電気自動車２０Ｅの構成の概略を
示す構成図である。

【図１０】第３実施例の電子制御ユニット１５０により
実行される出力処理ルーチンの一例を示すフローチャー
トである。

【図１１】変形例の電気自動車２０Ｆの構成の概略を示
す構成図である。

【図１２】変形例の電気自動車２０Ｇの構成の概略を示
す構成図である。

【符号の説明】

２０，２０Ｂ〜２０Ｇ電気自動車、１２０，１２０
Ｃ，１２０Ｅ，１２０Ｇ前輪駆動系、１２１ａ，１２１
ｂ前輪、１２２，２２２ディファレンシャルギヤ、
１２４，１２４Ｇａ，１２４Ｇｂ，２２４，２２４Ｇ
ａ，２２４Ｇｂモータ、１２６，２２６回転位置検出
センサ、１３０，２３０バッテリ、１３２バッテリ
用電子制御ユニット（バッテリＥＣＵ）、１３４，２３
４ＤＣ／ＤＣコンバータ、１３６，１３６Ｇａ，１３
６Ｇｂ，２３６，２３６Ｇａ，２３６Ｇｂインバー
タ、１４０，２４０燃料電池、１４２，２４２燃料
電池用電子制御ユニット（ＦＣＥＣＵ）、１５０電子
制御ユニット、１５２ＣＰＵ、１５４ＲＯＭ、１５
６ＲＡＭ、１６０シフトレバー、１６１シフトポ
ジションセンサ、１６２アクセルペダル、１６３ア
クセル開度センサ、１６４ブレーキペダル、１６５
ブレーキペダルポジションセンサ、１６８車速セン
サ、２２０，２２０Ｃ，２２０Ｅ後輪駆動系。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの燃料電池と、該燃料電池により発電される電力により充電可能な少な
くとも一つの二次電池と、該二次電池からの電力または前記燃料電池により発電さ
れる電力を用いて走行に必要な動力を出力可能な複数の
電動機と、運転者が要求する要求動力により走行するよう前記複数
の電動機を駆動制御する制御手段と、を備える電気自動車。
【請求項２】前記複数の電動機は、いずれも同一の駆
動輪に動力を出力可能に接続されてなる請求項１記載の
電気自動車。
【請求項３】前記複数の電動機は、いずれも前輪また
は後輪の車軸に動力を出力可能に接続されてなる請求項
１記載の電気自動車。
【請求項４】前記複数の電動機の少なくとも一つは、
他の電動機から出力可能な駆動輪とは異なる駆動輪に動
力を出力可能に接続されてなる請求項１記載の電気自動
車。
【請求項５】前記複数の電動機の少なくとも一つは、
前輪または後輪の車軸のうち他の電動機から出力可能な
車軸とは異なる車軸に動力を出力可能に接続されてなる
請求項１記載の電気自動車。
【請求項６】請求項１ないし５いずれか記載の電気自
動車であって、前記燃料電池と前記二次電池とを前記電動機の数と同数
備え、前記複数の燃料電池と前記複数の二次電池と前記複数の
電動機とを各々一つずつからなる独立した複数の系統と
して構成してなる電気自動車。
【請求項７】前記制御手段は、前記複数の燃料電池の
いずれかに異常が生じているときには、該異常に係る系
統以外の系統における余剰の電力または動力を用いて該
異常に係る系統の二次電池が充電されるよう制御する手
段である請求項６記載の電気自動車。
【請求項８】前記制御手段は、前記異常に係る系統の
二次電池が充電されるよう該異常に係る系統の電動機を
発電機として駆動制御する手段である請求項７記載の電
気自動車。
【請求項９】前記制御手段は、前記異常に係る系統以
外の系統からの動力では前記要求動力に不足するときに
は、前記異常に係る系統の二次電池からの電力を用いて
該異常に係る系統の電動機から不足する動力が出力され
るよう該電動機を駆動制御する手段である請求項７また
は８記載の電気自動車。
【請求項１０】燃料電池と、前記燃料電池により発電される電力を用いて走行に必要
な動力を出力可能な少なくとも一つの第１電動機と、二次電池と、該二次電池と電力のやり取りが可能で該二次電池からの
電力を用いて走行に必要な動力を出力可能な少なくとも
一つの第２電動機と、運転者が要求する要求動力により走行するよう前記第１
電動機と前記第２電動機とを駆動制御する制御手段と、を備える電気自動車。
【請求項１１】前記第１電動機と前記第２電動機は、
いずれも同一の駆動輪に動力を出力可能に接続されてな
る請求項１０記載の電気自動車。
【請求項１２】前記第１電動機と前記第２電動機は、
いずれも前輪または後輪の車軸のうち同一の車軸に動力
を出力可能に接続されてなる請求項１０記載の電気自動
車。
【請求項１３】前記第２電動機は、前記第１電動機か
ら出力可能な駆動輪とは異なる駆動輪に動力を出力可能
に接続されてなる請求項１０記載の電気自動車。
【請求項１４】前記第２電動機は、前輪または後輪の
車軸のうち前記第１電動機から出力可能な車軸とは異な
る車軸に動力を出力可能に接続されてなる請求項１０記
載の電気自動車。
【請求項１５】前記制御手段は、前記要求動力に対し
て前記燃料電池からの電力に余剰が生じるときには、該
余剰の電力を用いて前記二次電池が充電されるよう前記
第２電動機を駆動制御する手段である請求項１０ないし
１４いずれか記載の電気自動車。
【請求項１６】請求項１０ないし１４いずれか記載の
電気自動車であって、前記燃料電池により発電される電力を前記二次電池と前
記第２電動機とに供給可能な電力供給手段と、前記二次電池の状態を検出する電池状態検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記要求動力と前記電池状態検出手段
により検出される前記二次電池の状態とに基づいて前記
二次電池と前記第２電動機とに電力が供給されるよう前
記電力供給手段を制御する手段である電気自動車。
【請求項１７】前記制御手段は、前記要求動力に対し
て前記燃料電池からの電力に余剰が生じるときには、該
余剰の電力を用いて前記二次電池が充電されるよう前記
電力供給手段を制御する手段である請求項１６記載の電
気自動車。