JP2008285113A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】第１エネルギ源と、第１エネルギ源と異なる第２エネルギ源とを用いて駆動する車両であって、第１エネルギ源および第２エネルギ源を供給可能とすると共に、搭載効率の向上を図り、小型化が図られた車両を提供する。
【解決手段】車両１００は、駆動されるエンジン４と、フューエルタンク２０１と、給油コネクタ１９１が着脱可能に接続され、燃料が供給される燃料供給部２１３と、燃料供給部２１３に接続され、燃料供給部２１３に供給された燃料をフューエルタンク２０１に導く接続管２１４と、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２と、電力を蓄積するバッテリＢと、コネクタ１９０が着脱可能に接続され、電力が供給される充電・給電部９０と、充電・給電部９０に接続された配線９２とを備えた車両であって、充電・給電部９０と、燃料供給部２１３とは、鉛直方向に配列する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に関し、特に種類の異なるエネルギ源が供給される車両に関する。

従来から環境に考慮されたハイブリッド自動車などが各種提案されている。そして、たとえば、特開平８−３７７０３号公報に提案されたハイブリッド車両においては、発電用内燃機関または走行用内燃機関とを備え、正規のバッテリを取り外して走行することが防止されている。

また、従来の車両においては、ガソリンを供給するための給油口やバッテリを充電するための充電口等が設けられている。

たとえば、米国特許第２，９６６，２４８号明細書に係る車両においては、ガソリンの導入に用いられる環状弁ホルダと、バッテリ充電用電流の導入に用いられる中央ホルダとを備えたポートを備えている。

そして、環状弁ホルダには、ガソリンラインとしてのチューブが接続されており、このロングチューブは、ガソリンタンクに接続されている。また、中央ホルダには、バッテリ充電用電流が流れる配線が接続されている。

また、米国特許第６，６９１，７４９号明細書に係る接続装置のプラグは、供給ターミナルから車両の水素貯留タンクに水素を移送するための水素移送ポートと、供給ターミナルから車両のバッテリに電力を供給するための電気接点とを備えている。
特開平８−３７７０３号公報 米国特許第２，９６６，２４８号明細書 米国特許第６，６９１，７４９号明細書

しかし、上記米国特許第２，９６６，２４８号明細書に記載された車両においては、ガソリンが供給される環状弁ホルダは、バッテリ充電用の中央ホルダに対して、斜め下の位置に設けられている。このように、中央ホルダと環状弁ホルダとが斜め方向に配列することで、中央ホルダと環状弁ホルダとによって、その周囲に他の機器を搭載できなくなる空間が大きくなる。このように、上記米国特許第２，９６６，２４８号明細書に記載された車両においては、車両内での搭載性が悪く、他の搭載機器を収容する収容スペースを確保し難くなっていた。このため、たとえば、車両は、前後方向に長くなり、車両が大型化するという問題が生じていた。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、第１エネルギ源と、第１エネルギ源と異なる第２エネルギ源とを用いて駆動する車両であって、第１エネルギ源および第２エネルギ源を供給可能とすると共に、搭載効率の向上を図り、小型化が図られた車両を提供することである。

本発明に係る車両は、第１エネルギ源によって、駆動される第１駆動部と、第１エネルギ源を蓄積する第１蓄積部と、第１エネルギ供給部が着脱可能に接続され、第１エネルギ源が供給される第１エネルギ受入部と、第１エネルギ受入部に接続され、第１エネルギ受入部に供給された第１エネルギ源を第１蓄積部に導く第１接続部とを備える。そして、この車両は、第１エネルギ源と異なる第２エネルギ源によって駆動する第２駆動部と、第２エネルギ源を蓄積可能な第２蓄積部と、第２エネルギ供給部が着脱可能に接続され、第２エネルギ源が供給される第２エネルギ受入部と、第２エネルギ受入部に接続された第２接続部とを備える。また、この車両は、第１エネルギ受入部と、第２エネルギ受入部とが鉛直方向に配列する。

好ましくは、上記第１エネルギ受入部は、第２エネルギ受入部の鉛直方向上方に位置する。好ましくは、上記第１エネルギ受入部は、第２エネルギ受入部の鉛直方向下方に位置する。好ましくは、上記第１接続部と第２接続部とは、鉛直方向に配列する。好ましくは、上記第１エネルギ源は、液体状の燃料とされ、第１蓄積部は、液体状の燃料を蓄積する燃料タンクとされ、第１接続部は、液体状の燃料を第１エネルギ受入部から燃料タンクに導く管路とされる。さらに、上記第２エネルギ源は電力とされ、第２蓄積部は、直流電力として、第２エネルギ源を蓄積する蓄電器とされ、第２接続部は、電力が流通する配線とされる。

好ましくは、上記第２駆動部は、交流電力としての第２エネルギ源によって駆動される回転電機とされ、回転電機は、第１多相巻線と該第１多相巻線の第１中性点とを有する第１回転電機と、第２多相巻線と該第２多相巻線の第２中性点とを有する第２回転電機とを含む。さらに、上記第２接続部は、第１中性点に接続された第１配線と、第２中性点に接続された第２配線とを含み、蓄電器からの直流電力としての第２エネルギ源を交流電力としての第２エネルギ源に変換して第１回転電機に供給する第１インバータと、蓄電器からの直流電力としての第２エネルギ源を交流電力としての第２エネルギ源に変換して第２回転電機に供給する第２インバータと、第１および第２インバータを制御するインバータ制御部とをさらに備える。そして、インバータ制御部は、第２接続部から第１および第２中性点に与えられる交流電力を直流電力に変換して、蓄電器に供給するように第１および第２インバータを制御する。

好ましくは、上記第２駆動部は、交流電力としての第２エネルギ源によって駆動される回転電機とされ、回転電機は、第１多相巻線と該第１多相巻線の第１中性点とを有する第１回転電機と、第２多相巻線と該第２多相巻線の第２中性点とを有する第２回転電機とを含み、第２接続部は、第１中性点に接続された第１配線と、第２中性点に接続された第２配線とを含む。そして、この車両は、蓄電器からの直流電力としての第２エネルギ源を交流電力としての第２エネルギ源に変換して第１回転電機に供給する第１インバータと、前蓄電器に直流電力としての第２エネルギ源を交流電力としての第２エネルギ減に変換して第１回転電機に供給する第２インバータと、第１および第２インバータを制御するインバータ制御部とをさらに備える。そして、上記インバータ制御部は、蓄電器から第１インバータおよび第２インバータに供給される直流電力を交流電力に変換して、第２接続部から外部負荷に供給するように第１インバータおよび第２インバータを制御する。

本発明に係る車両によれば、第１エネルギ源と、第１エネルギ源と異なる第２エネルギ源とを用いて駆動する車両であっても、搭載効率の向上を図ることができ、車両の小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る車両について、図１から図８を用いて説明する。
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下に複数の実施の形態が存在する場合、特に記載がある場合を除き、各々の実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。

（実施の形態１）
図１から図６を用いて、本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両１００について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両１００の概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１の概略構成を示すブロック図である。

図１において、ハイブリッド車両１００は、ボディと外装部品とから形成された車両本体２００と、ハイブリッド車両１００の進行方向Ｄ前方側に設けられた一対の前輪（車輪）２Ｆと、進行方向Ｄ後方側に設けられた後輪（車輪）２Ｒとを備えている。

車両本体２００は、ハイブリッド車両１００の進行方向前方Ｄに設けられたエンジンコンパートメントＥＲと、このエンジンコンパートメントＥＲに対して進行方向Ｄ後方側に隣接する乗員収容室ＣＲと、乗員収容室ＣＲに対して進行方向Ｄ後方側に隣接する荷物室ＬＲとを備えている。

そして、車両本体２００のボディとしては、たとえば、モノコックボディ（monocoque body）が採用されている。このボディの表面に、複数の外装部品を装着して、車両本体２００が構成されている。

外装部品としては、たとえば、車両本体２００の前方側に設けられたフロントバンパ３００と、フロントフェンダ３０１と、開口部２１２Ｌを開閉可能に設けられたフロントドア３１２およびリアドア３１３とを備えている。

また、外装部品としては、エンジンコンパートメントＥＲの上蓋としてのフード３０７と、リアドア３１３に対して進行方向Ｄ後方側に設けられたリヤフェンダ３０３と、リヤフェンダ３０３の下方に設けられたリアバンパ３０４とを備えている。

乗員収容室ＣＲには、ハイブリッド車両１００を操作する運転席ＤＲと、運転席に対してハイブリッド車両１００の幅方向に隣り合う補助席と、この補助席および運転席ＤＲの後ろ側に設けられた後部座席とが設けられている。この図１に示す例においては、運転席ＤＲは、進行方向Ｄに延びるハイブリッド車両１００の中心線Ｏに対してハイブリッド車両１００の右側面（一方の側面）１００Ａ側にオフセットしている。

そして、図１に示されるように、乗員収容室ＣＲ内の後部座席下に位置する部分には、ガソリンなどの液体燃料が収容されるフューエルタンク２０１が設けられ、後部座席より進行方向Ｄ後方には、燃料電池または大容量のキャパシタなどのバッテリ（蓄電器）Ｂが配置されている。

エンジンコンパートメントＥＲ内には、前輪２Ｆを駆動する動力を発生する内燃機関のエンジン４と、トランスアクスルＴＲとが収容されている。

トランスアクスルＴＲは、前輪２Ｆを駆動するモータとして機能したり、発電機として機能する回転電機ＭＧ１、ＭＧ２と、バッテリＢからの電力を高圧する昇圧コンバータ２０と、昇圧コンバータ２０からの直流電力を交流電力に変換して回転電機ＭＧ１、ＭＧ２に供給するインバータ３０，４０と、プラネタリギヤ等から形成された動力分割機構３とを含む。

エンジン４は、中心線Ｏに対して側面１００Ａ側にオフセットされており、トランスアクスルＴＲは、側面１００Ｂ側にオフセットされている。このため、エンジン４とトランスアクスルＴＲとを一体的に見たときの重心は、中心線Ｏ上またはその近傍に位置し、ハイブリッド車両１００の幅方向のバランスがとれている。

さらに、バッテリＢおよびフューエルタンク２０１の重心は、いずれも、中心線Ｏ上またはその近傍に位置している。

ここで、ハイブリッド車両１００の側面のうち、運転席ＤＲが近接する側面１００Ａと反対側に位置する側面１００Ｂに充電・給電部（第２エネルギ源受入部）９０および給油部（第１エネルギ源受入部）２１３とが設けられている。特に、充電・給電部９０および燃料供給部２１３は、いずれも、リヤフェンダ３０３に設けられている。運転席ＤＲには、前輪２を操作するためのステアリング、ステアリングシャフト、ステアリングギヤなどが設けられている。

そして、充電・給電部９０および燃料供給部２１３によって、運転席ＤＲとの重量バランスがとられている。

充電・給電部９０は、コネクタ１９０が接続可能とされている。コネクタ１９０としては、充電用のコネクタと、給電用のコネクタと、充電・給電用コネクタのいずれも含む。

そして、充電用のコネクタとしては、商用電源（たとえば、日本では単相交流１００Ｖ）から供給される電力を充電するためのコネクタである。この充電用のコネクタとしては、たとえば、一般の家庭用電源に接続されたコンセントなどが挙げられる。

給電用のコネクタは、ハイブリッド車両１００からの電力（たとえば、日本では単相交流１００Ｖ）を外部負荷へ供給するためのコネクタである。さらに、充電・給電用コネクタは、上記充電用コネクタおよび給電用コネクタのいずれの機能をも有するコネクタであり、商用電源から供給される電力を充電可能であるとともに、ハイブリッド車両１００からの電力を外部負荷に供給可能なコネクタである。

なお、コネクタ１９０と充電・給電部９０との間における電力に授受方法としては、コネクタ１９０の一部と充電・給電部９０の少なくとも一部とが直接接触する接触型（コンタクティブ）であってもよいし、また、非接触型（インダクティブ）であってもよい。

配線９２は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の中性点に接続されており、コネクタ１９０から供給された電力は、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２およびインバータ３０，４０および昇圧コンバータ２０を介して、バッテリＢに供給可能とされている。

また、充電・給電部９０は、バッテリＢに蓄電された電力を昇圧コンバータ２０およびインバータ３０，４０を介して、コネクタ１９０から外部に給電可能となっている。

また、この図１に示す例においては、燃料供給部２１３は、ハイブリッド車両１００の外部に設けられた給油コネクタ１９１の給油ノズルを受け入れ可能とされている。そして、給油されたガソリンなどの燃料は、接続管２１４を介して、フューエルタンク２０１に供給される。なお、コネクタ１９０と給油コネクタ１９１とは、互いに別個独立部材とされている。

このように、燃料供給部２１３および充電・給電部９０がハイブリッド車両１００の同一側面１００Ｂであって、ハイブリッド車両１００に後方側に設けられているので、運転者は、充電・給電部９０および燃料供給部２１３の位置を記憶しやすい。このため、充電・給油スタンド等にハイブリッド車両１００を進入させる際に、ハイブリッド車両１００の進入・停車方向の誤りを低減することができる。

図３は、充電・給電部９０および燃料供給部２１３を示す斜視図である。この図３に示すように、燃料供給部２１３は、リヤフェンダ３０３のうち、充電・給電部９０の鉛直上方に位置する部分に形成されている。

この図３に示す例においては、充電・給電部９０は、車両本体２００に設けられた挿入部９１と、リヤフェンダ３０３に設けられ、挿入部９１を外方に露出したり、車両本体２００内に収容したりする蓋部材９０Ａと、挿入部９１に接続され、図１に示す回転電機ＭＧ１，ＭＧ２の各中性点に接続された、配線９２が接続されている。挿入部９１には、コネクタ１９０の端子部を受け入れ可能な挿入口が形成されている。

そして、配線９２は、挿入部９１のうち、車両本体２００内方側の端部に接続されており、車両本体２００の幅方向に延びている。

燃料供給部２１３は、車両本体２００に設けられ、給油コネクタ１９１のノズル部を受け入れ可能なノズル受入部２１５と、このノズル受入部２１５とフューエルタンク２０１とに接続された接続管２１４と、リヤフェンダ３０３に設けられた蓋部材２１３Ａとを備えている。

ノズル受入部２１５は、挿入部９１の鉛直方向上方に位置しており、ノズル受入部２１５と、挿入部９１とは、鉛直方向に配列している。また、接続管２１４は、配線９２の鉛直方向上方に位置しており、接続管２１４と配線９２とは、鉛直方向配列している。

このように、充電・給電部９０および燃料供給部２１３は、鉛直方向に重なり部分が多いため、充電・給電部９０および燃料供給部２１３とによって、周囲に他の機器を搭載することができない空間が低減されている。このように、本実施の形態１に係る車両においては、充電・給電部９０および燃料供給部２１３の周囲に他の電気機器や配線等を配置しやすく、車内での機器の搭載効率の向上を図ることができる。そして、充電・給電部９０と燃料供給部２１３とは、鉛直方向に配列しているため、車両の進行方向の大きさを低減することができ、車両の小型化を図ることができる。

特に、比較的大きなノズル受入部２１５と、挿入部９１とは、いずれも、車両の幅方向に延びており、鉛直方向にいずれも重なっているため、ノズル受入部２１５と挿入部９１とが車両の前後方向に離れている場合と比較して、他の機器の搭載効率の向上が図られている。

図２に示すように、バッテリＢは、燃料供給部２１３に対して、ハイブリッド車両１００の前方側に設けられると共に、燃料供給部２１３よりも中心線Ｏの近傍に位置している。また、回転電機ＭＧ１，ＭＧ２は、充電・給電部９０に対して、車両１００の前方側に設けられると共に、充電・給電部９０よりも、中心線Ｏの近傍に位置している。

配線９２は、接続管２１４に沿って延び、接続管２１４の鉛直方向上方または鉛直方向下方に配設されている。これにより、配線９２および接続管２１４が車両内を占める占有空間の低減も図られ、他の機器の搭載効率の向上が図られている。

図３に示すように、ノズル受入部２１５は、充電・給電部９０の上方に位置している。このため、ノズル受入部２１５に図１に示す給油コネクタ１９１の給油ノズルを接続して、ガソリン等の液体燃料を供給する際に、気化した液体燃料が挿入部９１に触れることを抑制することができ、挿入部９１の腐食を抑制することができる。

また、充電・給電部９０および燃料供給部２１３は、いずれも蓋部材９０Ａ，２１３Ａを備えている。このため、給油作業中には、蓋部材９０Ａで、挿入部９１を車両本体２００内に閉塞することで、気化した燃料が、挿入部９１に接触することを抑制することができる。

図４は、充電・給電部９０と燃料供給部２１３と配置関係についての変形例を示す斜視図である。この図４に示す例においては、燃料供給部２１３は、充電・給電部９０に対して鉛直方向下方に配置されている。

このため、この図４に示す例においても、充電・給電部９０と燃料供給部２１３とによる車両内でも占有空間の低減が図られ、他の機器の搭載効率の向上が図られている。

さらに、この図４に示す例においては、充電・給電部９０は燃料供給部２１３の上方に位置しているため、ノズル受入部２１５にガソリンなど液体燃料を供給する際に、液体燃料が垂れたとしても、充電・供給部９０に液体燃料が付着して、充電・給電部９０の劣化を抑制することができる。

なお、上記図１から図４に示す例においては、図１に示すように、充電・給電部９０および燃料供給部２１３は、運転席ＤＲと反対側の側面１００Ｂに設けられているが、これに限られず、運転席ＤＲ側の側面１００Ａに設けてもよい。このように、運転席ＤＲ側の側面１００Ａ側に配置した場合には、運転者が充電作業や燃料供給作業を行なう際に、各作業に取り掛かり易くなる。

さらに、充電・給電部９０および燃料供給部２１３を側面１００Ａのうち、フロントフェンダ３０１に位置させることで、さらに、運転者が各作業に取り掛かりやすくなる。

図５は、本発明の実施の形態１によるハイブリッド車両１００の概略ブロック図である。この図５を用いて、コネクタ１９０からの交流電流をバッテリＢに充電する方法について説明する。バッテリＢの正電極は、正極線ＰＬ１に接続され、バッテリＢの負電極は、負極線ＮＬ１に接続される。コンデンサＣ１は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬ１との間に接続される。昇圧コンバータ２０は、正極線ＰＬ１および負極線ＮＬ１と正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２との間に接続される。コンデンサＣ２は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬ２との間に接続される。インバータ３０は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２と回転電機ＭＧ１との間に接続される。インバータ４０は、正極線ＰＬ２および負極線ＮＬ２と回転電機ＭＧ２との間に接続される。

回転電機ＭＧ１は、３相コイル１１をステータコイルとして備え、回転電機ＭＧ２は、３相コイル１２をステータコイルとして備える。

昇圧コンバータ２０は、リアクトルＬ１と、ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。リアクトルＬ１の一方端は正極線ＰＬ１に接続され、他方端はＮＰＮトランジスタＱ１とＮＰＮトランジスタＱ２との中間点、すなわち、ＮＰＮトランジスタＱ１のエミッタとＮＰＮトランジスタＱ２のコレクタとの間に接続される。ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２は、正極線ＰＬ１と負極線ＮＬ１、ＮＬ２との間に直列に接続される。そして、ＮＰＮトランジスタＱ１のコレクタは、インバータ３０，４０の正極線ＰＬ２に接続され、ＮＰＮトランジスタＱ２のエミッタは負極線ＮＬ１、ＮＬ２に接続される。また、各ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１，Ｄ２がそれぞれ配置されている。

インバータ３０は、Ｕ相アーム３１と、Ｖ相アーム３２と、Ｗ相アーム３３とから成る。Ｕ相アーム３１、Ｖ相アーム３２、およびＷ相アーム３３は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬ２との間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム３１は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４から成り、Ｖ相アーム３２は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６から成り、Ｗ相アーム３３は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８から成る。また、各ＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ３〜Ｄ８がそれぞれ接続されている。

インバータ３０の各相アームの中間点は、回転電機ＭＧ１に含まれる３相コイル１１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、回転電機ＭＧ１は、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点Ｍ１に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ５，Ｑ６の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８の中間点にそれぞれ接続されている。

インバータ４０は、コンデンサＣ２の両端にインバータ３０と並列に接続される。そして、インバータ４０は、Ｕ相アーム４１と、Ｖ相アーム４２と、Ｗ相アーム４３とからなる。Ｕ相アーム４１、Ｖ相アーム４２、Ｗ相アーム４３は、正極線ＰＬ２と負極線ＮＬ２との間に並列に設けられる。

Ｕ相アーム４１は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０から成り、Ｖ相アーム４２は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２から成り、Ｗ相アーム４３は、直列接続されたＮＰＮトランジスタＱ１３，Ｑ１４から成る。ＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４は、それぞれ、インバータ３０のＮＰＮトランジスタＱ３〜Ｑ８に相当する。つまり、インバータ４０は、インバータ３０と同じ構成からなる。そして、ＮＰＮトランジスタＱ９〜Ｑ１４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ９〜Ｄ１４がそれぞれ接続されている。

インバータ４０の各相アームの中間点は、回転電機ＭＧ２に含まれる３相コイル１２の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、回転電機ＭＧ２も、３相の永久磁石モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルの一端が中性点Ｍ２に共通接続されて構成され、Ｕ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０の中間点に、Ｖ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２の中間点に、Ｗ相コイルの他端がＮＰＮトランジスタＱ１３，Ｑ１４の中間点にそれぞれ接続されている。

バッテリＢは、ニッケル水素またはリチウムイオン等の二次電池から成る。電圧センサー１０は、バッテリＢから出力されるバッテリ電圧Ｖｂを検出し、その検出したバッテリ電圧Ｖｂを制御装置７０へ出力する。システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置７０からの信号ＳＥによりオン／オフされる。より具体的には、システムリレーＳＲ１，ＳＲ２は、制御装置７０からのＨ（論理ハイ）レベルの信号ＳＥによりオンされ、制御装置７０からのＬ（論理ロー）レベルの信号ＳＥによりオフされる。コンデンサＣ１は、バッテリＢから供給された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を昇圧コンバータ２０へ供給する。

昇圧コンバータ２０は、コンデンサＣ１から供給された直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２へ供給する。より具体的には、昇圧コンバータ２０は、制御装置７０から信号ＰＷＣを受けると、信号ＰＷＣによってＮＰＮトランジスタＱ２がオンされた期間に応じて直流電圧を昇圧してコンデンサＣ２に供給する。この場合、ＮＰＮトランジスタＱ１は、信号ＰＷＣによってオフされている。また、昇圧コンバータ２０は、制御装置７０からの信号ＰＷＣに応じて、コンデンサＣ２を介してインバータ３０および／または４０から供給された直流電圧を降圧してバッテリＢを充電する。

コンデンサＣ２は、昇圧コンバータ２０からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をインバータ３０，４０へ供給する。電圧センサー１３は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、昇圧コンバータ２０の出力電圧Ｖｍ（インバータ３０，４０への入力電圧に相当する。以下同じ。）を検出し、その検出した出力電圧Ｖｍを制御装置７０へ出力する。

インバータ３０は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置７０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して回転電機ＭＧ１を駆動する。これにより、回転電機ＭＧ１は、トルク指令値ＴＲ１によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ３０は、動力出力装置が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、回転電機ＭＧ１が発電した交流電圧を制御装置７０からの信号ＰＷＭ１に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ２０へ供給する。なお、ここで言う回生制動とは、ハイブリッド自動車を運転するドライバーによるフットブレーキ操作があった場合の回生発電を伴う制動や、フットブレーキを操作しないものの、走行中にアクセルペダルをオフすることで回生発電をさせながら車両を減速（または加速の中止）させることを含む。

インバータ４０は、コンデンサＣ２から直流電圧が供給されると制御装置７０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧を交流電圧に変換して回転電機ＭＧ２を駆動する。これにより、回転電機ＭＧ２は、トルク指令値ＴＲ２によって指定されたトルクを発生するように駆動される。また、インバータ４０は、動力出力装置が搭載されたハイブリッド自動車の回生制動時、回転電機ＭＧ２が発電した交流電圧を制御装置７０からの信号ＰＷＭ２に基づいて直流電圧に変換し、その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ２０へ供給する。

電流センサー１４は、回転電機ＭＧ１に流れるモータ電流ＭＣＲＴ１を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ１を制御装置７０へ出力する。電流センサー１５は、回転電機ＭＧ２に流れるモータ電流ＭＣＲＴ２を検出し、その検出したモータ電流ＭＣＲＴ２を制御装置７０へ出力する。

ここで、三相ブリッジ回路から成る各インバータ３０，４０においては、６個のトランジスタのオン／オフの組合わせは８パターン存在する。その８つのスイッチングパターンのうち２つは相間電圧が零となり、そのような電圧状態は零電圧ベクトルと称される。零電圧ベクトルについては、上アームの３つのトランジスタは互いに同じスイッチング状態（全てオンまたはオフ）とみなすことができ、また、下アームの３つのトランジスタも互いに同じスイッチング状態とみなすことができる。したがって、この図８では、インバータ３０の上アームの３つのトランジスタは上アーム３０Ａとしてまとめて示され、インバータ３０の下アームの３つのトランジスタは下アーム３０Ｂとしてまとめて示されている。同様に、インバータ４０の上アームの３つのトランジスタは上アーム４０Ａとしてまとめて示され、インバータ４０の下アームの３つのトランジスタは下アーム４０Ｂとしてまとめて示されている。

図５に示されるように、零相等価回路は、コネクタ１９０の電力入力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２および配線９２Ａ，９２Ｂを介して中性点Ｍ１，Ｍ２に与えられる単相交流電力を入力とする単相ＰＷＭコンバータとみることができる。そこで、インバータ３０，４０の各々において零電圧ベクトルを変化させ、インバータ３０，４０を単相ＰＷＭコンバータのアームとして動作するようにスイッチング制御することによって、電力入力線ＡＣＬ１，ＡＣＬ２から入力される交流電力を直流電力に変換して正極線ＰＬ２へ出力することができる。その変換した直流電圧をコンデンサＣ２を介して昇圧コンバータ２０へ供給し、バッテリＢに充電する。

本実施においては、モノコックボディを有するハイブリッド車両に適用した場合について説明したが、これに限られない。たとえば、フレーム付ボディにも適用することができる。

さらに、本実施の形態においては、ハイブリッド形式のうち、所謂シリーズパラレルハイブリッドに基づいて説明を行なったが、この形式に限られるものではない。すなわち、燃料供給が必要な内燃機関としてのエンジンと、このエンジンによって発電された電力または／およびバッテリに蓄電された電力によって車輪を駆動させる走行用モータとを備えたハイブリッド形式（シリーズハイブリッド）においても適用することができる。さらに、エンジンとモータとがともに、駆動軸に動力を出力可能とされたパラレルハイブリッドにも適用することができる。

ここで、本実施の形態に係るハイブリッド車両においては、バッテリＢへの充電方法としては、回転電機ＭＧ１、ＭＧ２の中性Ｍ１、Ｍ２を用いる方法が採用されているが、これに限られない。たとえば、図６は、本発明の実施の形態１の変形例を示す概略構成図である。この図６に示すように、インバータ機能とＤＣ／ＤＣコンバータとの機能を有する充電専用装置４００を設け、この充電専用装置４００を用いて、充電を行なうようにしてもよい。

この際、この充電専用装置４００をバッテリＢの周囲に位置させることで、充電・給電部９０と充電専用装置４００との間の配線長および充電専用装置４００とバッテリＢとの間の配線との距離を低減することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るハイブリッド車両について、図７および適宜上記図１から図６を用いて、説明する。なお、図７において、上記図１から図６に示された符号と同一または相当する構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。図７は、本発明の実施の形態２によるハイブリッド車両の概略ブロック図である。

この図７に示されたハイブリッド車両５００においては、バッテリＢに蓄積された電力を充電・給電部９０に接続されるコネクタを介して外部の交流電源に供給可能とされている。

ここで、この車両５００においては、充電・給電部９０に接続されるコネクタ１９０は、バッテリＢに充電された電力を外部負荷に供給することができる外部給電用コネクタである。

外部給電用コネクタは、ハイブリッド車両１００からの電力（たとえば、日本では、単相交流１００Ｖ）を外部負荷に供給するためのコネクタである。

そして、図７において、インバータ３０、４０は、制御装置７０からの信号ＰＷＭ１、ＰＷＭ２に応じて、昇圧コンバータ２０を介して、バッテリＢから供給される直流電力を商用電源用の交流電力に変換して、充電・給電部９０から出力可能なように回転電機ＭＧ１、ＭＧ２を駆動する。

充電・給電部９０は、１次コイル５１と２次コイル５２とを含む。１次コイル５１は、回転電機ＭＧ１に含まれる３相コイル１１の中性点Ｍ１と回転電機ＭＧ２に含まれる３相コイル１２の中性点Ｍ２との間に接続される。そして、充電・給電部９０は、回転電機ＭＧ１の中性点Ｍ１と回転電機ＭＧ２の中性点Ｍ２との間に生じた交流電圧を商用電源用の交流電圧に変換して充電・給電部９０の端子６１，６２から出力する。

なお、本実施の形態に係るハイブリッド車両５００の充電・給電部９０および燃料供給部の位置関係については、上記実施の形態１に係るハイブリッド車両における充電・給電部９０および燃料供給部２１３の位置関係を援用することができる。

これにより、充電・給電部９０と燃料供給部２１３とによって、これらの周囲に他の機器を配置することができない空間を低減することができ、車両内での機器の搭載効率の向上を図ることができる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３に係る燃料電池車両の構成を模式的に示す模式図である。この図８に示されるように、この燃料電池車両１０００は、燃料電池１１００と、キャパシタなどの蓄電器１２００と、走行用インバータ１４００と、補機インバータ１６００と、補機モータ１７００と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１８００とを含む。本実施の形態に係る電気システムの制御装置は、たとえばＥＣＵ１８００が実行するプログラムにより実現される。

燃料電池１１００は、水素と空気中の酸素とを化学反応させて発電する。燃 料電池１１００で発電された電力は、蓄電器１２００に蓄えられたり、燃料電池車両１０００に搭載された機器類により消費されたりする。なお、燃料電池１１００には、周知の一般的な技術を利用すればよいため、ここではさらなる説明は繰返さない。

蓄電器１２００は、たとえば、複数のセル（電気二重層コンデンサ）を直列に接続して構成されており、２次電池等であってもよい。走行用インバータ１４００は、燃料電池１１００および蓄電器１２００から供給された直流電力を交流電力に変換し、走行用モータ１５００を駆動させる。回生制動時には、走行用モータ１５００で発電された交流電力を直流電力に変換し、蓄電器１２００に供給する。

走行用モータ１５００は、三相交流回転電機である。そして、この走行用モータ１５００のステータには、Ｕ相コイルと、Ｖ相コイルと、Ｗ相コイルとが巻回されている。そして、Ｕ相コイルの一方端と、Ｖ相コイルの一方端部と、Ｗ相コイルの一方端とは、中性点にて互いに接続されている。また、Ｕ相コイルの他方端と、Ｖ相コイルの他方端と、Ｗ相コイルの他方端とは、それぞれ、走行用インバータ１４００に接続されている。

そして、この走行用モータ１５００の中性点には、給電部（第２接続部）１０９０の配線１１９２Ｂが接続されている。この給電部１０９０は、たとえば、一般家庭用電源などの交流電源に接続されたコネクタ１１９０が接続可能とされている。このため、走行用モータ１５００には、交流電力が供給可能とされている。

なお、補機モータ１７００も、三相交流回転電機である。そして、この補機モータ１７００のステータには、Ｕ相コイルと、Ｖ相コイルと、Ｗ相コイルとが巻回されている。そして、Ｕ相コイルの一方端と、Ｖ相コイルの一方端部と、Ｗ相コイルの一方端とは、中性点にて互いに接続されている。また、Ｕ相コイルの他方端と、Ｖ相コイルの他方端と、Ｗ相コイルの他方端とは、それぞれ、補機インバータ１６００に接続されている。

そして、この補機モータ１７００の中性点にも、給電部１０９０の配線１１９２Ａが接続されており、補機モータ１７００の中性点にも、給電部１０９０を介して、コネクタ１１９０から交流電力が供給可能とされている。

上記のような給電部１０９０は、燃料電池車両１０００の一方の側面１００Ａに設けられている。

このように、走行用モータ１５００および補機モータ１７００に供給された交流電力は、走行用インバータ１４００および補機インバータ１６００によって、直流電力に変換されて、蓄電器１２００に供給され、蓄電器１２００の充電がなされる。

ここで、走行用モータ１５００からの駆動力により、燃料電池車両１０００が走行する。回生制動時には、車輪（図示せず）により走行用モータ１５００が駆動され、走行用モータ１５００が発電機として作動させられる。これにより、走行用モータ１５００は、制動エネルギを電気エネルギに変換する回生ブレーキとして作動する。

補機インバータ１６００は、燃料電池１１００および蓄電器１２００から供給された直流電力を交流電力に変換し、補機モータ１７００を駆動させる。補機モータ１７００は、燃料電池１１００の作動のために駆動する補機を駆動する。燃料電池１１００の作動のために駆動する補機については後述する。

ＥＣＵ１８００には、電圧計１８０２およびスタートスイッチ１８０４が接続されている。電圧計は、システム電圧（蓄電器１２００の電圧）を検知し、検知結果を表す信号をＥＣＵ１８００に送信する。スタートスイッチ１８０４は、燃料電池車両１０００の運転者により操作される。スタートスイッチ１８０４がオンにされると、ＥＣＵ１８００は、車両のシステムを起動させる。スタートスイッチ１８０４がオフにされると、ＥＣＵ１８００は、車両のシステムを停止させる。

ＥＣＵ１８００は、車両の運転状態や、アクセル開度センサ（図示せず）により検知されたアクセル開度、ブレーキペダルの踏み量、シフトポジション、蓄電器１２００の電圧、スタートスイッチ１８０４の操作状態、ＲＯＭ（Read Only Memory）に保存されたマップおよびプログラム等に基づいて、車両が所望の運転状態となるように、燃料電池車両１０００に搭載された機器類を制御する。

燃料電池車両１０００は、水素タンク１１０２と、水素ポンプ１１０４と、エアフィルタ１１０６と、エアポンプ１１０８と、加湿器１１１０と、ウォータポンプ１１１２と、希釈器１１１４とを含む。

水素タンク１１０２は、水素を貯蔵する。なお、水素タンク１１０２の代わりに、水素吸蔵合金を用いても構わない。

この水素タンク１１０２には、水素供給接続部１１９１から供給される水素を水素タンク１１０２に供給する接続部１２１３が接続されている。

ここで、接続部１２１３と、給電部１０９０との位置関係においても、上記実施の形態１に係る充電・給電部と、給油部との位置関係を援用することができる。すなわち、接続部１２１３と、給電部１０９０とを鉛直方向に配列するようにする。これにより、接続部１２１３と給電部１０９０とによって車両内に機器を搭載できなくなる空間を低減することができ、機器の搭載効率の向上を図ることができる。さらに、接続部１２１３を給電部１０９０の鉛直方向上方に配置してもよく、給電部１０９０を接続部１２１３の鉛直方向上方に配置してもよい。

燃料電池１１００を発電させる場合、水素タンク１１０２に蓄えられた水素は、水素ポンプ１１０４により、燃料電池１１００のアノード側に送られる。燃料電池１１００の発電を停止させる場合に水素ポンプ１１０４を駆動させると、燃料電池１１００のアノード側から、残存している水素を排出する停止処理が行なわれる。水素ポンプ１１０４は、補機モータ１７００により駆動させられるポンプである。

燃料電池１１００のカソード側には、エアポンプ１１０８から空気が送られる。燃料電池１１００を発電させる場合、エアポンプ１１０８が駆動すると、エアフィルタ１１０６から空気が吸入され、吸入された空気が、加湿器１１１０により加湿された後、燃料電池１１００のカソード側に送られる。燃料電池１１００の発電を停止させる場合にエアポンプ１１０８を駆動させると、エアフィルタ１１０６から吸入された空気が、加湿されずに燃料電池１１００のカソード側に送られ、燃料電池１１００を乾燥させる停止処理が行なわれる。エアポンプ１１０８は、補機モータ１７００により駆動させられるポンプである。

ウォータポンプ１１１２は、燃料電池１１００を冷却する冷却水を吐出する。ウォータポンプ１１１２が吐出した冷却水は、燃料電池１１００内を循環する。ウォータポンプ１１１２は、補機モータ１７００により駆動させられるポンプである。

燃料電池１１００のアノード側を通過した水素およびカソード側を通過した空気は、希釈器１１１４に導かれる。希釈器１１１４により水素の濃度が希釈され、希釈された水素が車外に排出される。

なお、補機モータ１７００を１つのみ記載しているが、補機モータ１７００は、水素ポンプ１１０４、エアポンプ１１０８およびウォータポンプ１１１２に対応して設けられている。なお、本実施の形態においては、蓄電器１２００から供給された電力を直流電力から交流電力に変換して補機モータ１７００を駆動させているが、インバータ６００を、補機インバータ１６００を介さずに、直流電力により補機モータ１７００を駆動するように構成してもよい。

なお、本実施の形態２においては、接続部１２１３から燃料電池１１００で用いられる水素を供給するようにしているが、これに限られない。

たとえば、メタノールなど水素元素を含む燃料から水素を取り出す改質器を搭載する方式の場合には、接続部１２１３には、メタノールを供給することになる。そして、水素タンク１１０２以外に設けられた図示されないメタノールタンクに、接続部１２１３が接続され、メタノールタンクにメタノールが貯留される。

そして、このメタノールタンクに貯留されたメタノールと、水とを改質器に供給して、水素を生成して、水素タンク１１０２に貯留する。または、生成した水素を直接燃料電池に供給するようにしてもよい。

さらに、メタノールを直接燃料電池に供給する直接メタノール方式においても、接続部１２１３には、メタノールを供給することになる。

なお、この直接メタノール方式においては、燃料電池１１００のアノードへ水と共にメタノールを供給することになり、白金などの触媒を用いて、水素イオンと電子と二酸化炭素に分解される。そして、水素イオンは、電解膜を通って、カソード側へ移動し、空気中の酸素と反応して、水となる。そして、電子は、端子を通って、電力として供給される。

この直接メタノール方式の燃料電池車両１０００においては、接続部１２１３から供給されるメタノールは、接続部１２１３が接続されたメタノールタンクに貯留される。そして、メタノールタンクに貯留されたメタノールが燃料電池１１００に供給される。

さらに、エタノール改質装置を搭載した燃料電池車両１０００においては、接続部１２１３には、エタノールを供給することになる。このエタノール改質装置を搭載した燃料電池車両１０００においては、エタノール改質装置にエタノールと水とを供給し、水素と二酸化炭素とが生成される。そして、生成された水素を用いて、燃料電池に供給することで、電力を得るようになっている。

このエタノール改質装置を搭載した燃料電池車両１０００においては、接続部１２１３からエタノールが供給され、この供給されたエタノールは、エタノールタンクに貯留される。そして、このエタノールタンクに貯留されたエタノールが、エタノール改質装置に供給される。

なお、本実施の形態３においては、蓄電器１２００を充電可能とされると共に、電力以外の燃料を供給可能な燃料電池車両について説明したが、これに限られない。

たとえば、蓄電器１２００内に蓄積された直流電力を交流電力に変換して、外部負荷に交流電力を供給可能であると共に、電力以外の燃料が供給され、この燃料を燃料電池に供給することで駆動力を発生可能な燃料電池車両にも適用することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、車両に適用することができ、特に種類の異なるエネルギ源が供給される車両に好適である。

本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の概略構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の概略構成を示すブロック図である。 充電・給電部および燃料供給部を示す斜視図である。 充電・給電部と燃料供給部との配置関係についての変形例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るハイブリッド車両の概略ブロック図である。 本発明の実施の形態１の変形例を示す概略構成図である。 本発明の実施の形態２のハイブリッド車両を示す概略ブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る燃料電池車両の構成を模式的に示す模式図である。

符号の説明

３０，４０ インバータ、７０ 制御装置、９０ 充電・給電部、９０Ａ，２１３Ａ 蓋部材、９１ 挿入部、９２，９２Ａ，９２Ｂ 配線、１００ ハイブリッド車両、１９０ コネクタ、１９１ 給油コネクタ、２００ 車両本体、２０１ フューエルタンク、２１３ 燃料供給部、２１３Ａ 蓋部材、２１４ 接続管、２１５ ノズル受入部、３００ フロントバンパ。

Claims (8)

1. 第１エネルギ源によって、駆動される第１駆動部と、
   前記第１エネルギ源を蓄積する第１蓄積部と、
   第１エネルギ供給部が着脱可能に接続され、前記第１エネルギ源が供給される第１エネルギ受入部と、
   前記第１エネルギ受入部に接続され、前記第１エネルギ受入部に供給された前記第１エネルギ源を前記第１蓄積部に導く第１接続部と、
   前記第１エネルギ源と異なる第２エネルギ源によって駆動する第２駆動部と、
   前記第２エネルギ源を蓄積可能な第２蓄積部と、
   第２エネルギ供給部が着脱可能に接続され、前記第２エネルギ源が供給される第２エネルギ受入部と、
   前記第２エネルギ受入部に接続された第２接続部とを備えた車両であって、
   前記第１エネルギ受入部と、前記第２エネルギ受入部とは、鉛直方向に配列する、車両。
2. 前記第１エネルギ受入部は、前記第２エネルギ受入部の鉛直方向上方に位置する、請求項１に記載の車両。
3. 前記第１エネルギ受入部は、前記第２エネルギ受入部の鉛直方向下方に位置する、請求項１に記載の車両。
4. 前記第１接続部と前記第２接続部とは、鉛直方向に配列する、請求項１から請求項３のいずれかに記載の車両。
5. 前記第１エネルギ源は、液体状の燃料とされ、
   前記第１蓄積部は、前記液体状の燃料を蓄積する燃料タンクとされ、
   前記第１接続部は、前記液体状の燃料を前記第１エネルギ受入部から前記燃料タンクに導く管路とされ、
   前記第２エネルギ源は電力とされ、
   前記第２蓄積部は、直流電力として、前記第２エネルギ源を蓄積する蓄電器とされ、
   前記第２接続部は、電力が流通する配線とされた、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両。
6. 前記第２駆動部は、交流電力としての前記第２エネルギ源によって駆動される回転電機とされ、
   前記回転電機は、第１多相巻線と該第１多相巻線の第１中性点とを有する第１回転電機と、第２多相巻線と該第２多相巻線の第２中性点とを有する第２回転電機とを含み、
   前記第２接続部は、前記第１中性点に接続された第１配線と、前記第２中性点に接続された第２配線とを含み、
   前記蓄電器からの直流電力としての前記第２エネルギ源を交流電力としての前記第２エネルギ源に変換して前記第１回転電機に供給する第１インバータと、
   前記蓄電器からの直流電力としての前記第２エネルギ源を交流電力としての前記第２エネルギ源に変換して前記第２回転電機に供給する第２インバータと、
   前記第１および第２インバータを制御するインバータ制御部とをさらに備え、
   インバータ制御部は、前記第２接続部から前記第１および第２中性点に与えられる交流電力を直流電力に変換して、前記蓄電器に供給するように前記第１および第２インバータを制御する、請求項５に記載の車両。
7. 前記第２駆動部は、交流電力としての前記第２エネルギ源によって駆動される回転電機とされ、
   前記回転電機は、第１多相巻線と該第１多相巻線の第１中性点とを有する第１回転電機と、第２多相巻線と該第２多相巻線の第２中性点とを有する第２回転電機とを含み、
   前記第２接続部は、前記第１中性点に接続された第１配線と、前記第２中性点に接続された第２配線とを含み、
   前記蓄電器からの直流電力としての前記第２エネルギ源を交流電力としての前記第２エネルギ源に変換して前記第１回転電機に供給する第１インバータと、
   前前記蓄電器に直流電力としての前記第２エネルギ源を交流電力としての前記第２エネルギ減に変換して前記第１回転電機に供給する第２インバータと、
   前記第１および前記第２インバータを制御するインバータ制御部とをさらに備え、
   前記インバータ制御部は、前記蓄電器から前記第１インバータおよび前記第２インバータに供給される直流電力を交流電力に変換して、前記第２接続部から外部負荷に供給するように前記第１インバータおよび前記第２インバータを制御する、請求項５に記載の車両。
8. 前記半導体基板の主表面上に形成された半導体基板の主表面上に形成された半導体基板の主表面上に形成されている。上記のように構成された半導体基板の主表面上に形成されている。

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