JP2014074354A

JP2014074354A - 駆動システム

Info

Publication number: JP2014074354A
Application number: JP2012221505A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Suganuma; 寛之菅沼
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2014-04-24

Abstract

【課題】燃料電池の電極の汚染の進行を抑制でき、また内燃機関の出力確保と燃料電池の発電継続とを両立できるような駆動システムを提供する。
【解決手段】内燃機関の回転数に応じて定められた基準値よりも高負荷側の運転領域では、ＥＧＲ通路１１からの排気を燃料電池４に供給して燃料電池４を運転する。基準値よりも低負荷側の運転領域では、給気通路５からの空気（新気）を燃料電池４に供給して燃料電池４を運転する。低負荷側の領域では燃料電池４への排ガスの供給が抑制されるため、電極の汚染を抑制できる。高負荷側の領域ではエンジン２の吸気側からの空気の抜き取りが抑制されてエンジン２の出力低下を抑制できる一方、エンジン２からの排ガス中の酸素を利用して燃料電池４の発電を継続できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関と燃料電池とを備えた駆動システムに関し、特に、燃料電池に空気を導入可能なシステムに関する。

内燃機関と燃料電池とを備えた種々の駆動システムが提案されている。特許文献１に記載されたシステムでは、燃料電池を迅速に昇温することを目的として、内燃機関の排気通路に燃料電池を配置し、燃焼後の排ガスを燃料電池の空気極（カソード）に供給している。

特開２００６−３２４０９８号公報

しかしながら、特許文献１のシステムでは、内燃機関における燃焼後の排ガスを燃料電池の空気極に供給するため、電極の汚染の進行が速いという問題点がある。他方、特許文献１には内燃機関で吸気を燃焼させずに空気極に供給するとの記載もあるが、この運転モードの実行中には燃料電池の発電は継続できるものの、内燃機関の出力が減殺されるため、負荷及び回転数の高い領域では内燃機関の出力において不利になってしまう。

そこで、本発明は上記事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、燃料電池の電極の汚染の進行を抑制でき、また内燃機関の出力確保と燃料電池の発電継続とを両立できるような駆動システムを提供することにある。

本発明の一の態様は、
内燃機関と燃料電池とを備えた駆動システムであって、
前記内燃機関の回転数と負荷とから決定される運転状態が、予め定められた排気運転領域外にある場合に、前記内燃機関の吸気通路からの空気を前記燃料電池に供給し、前記運転状態が前記排気運転領域内にある場合に、前記内燃機関の排気通路からの排気を前記燃料電池に供給することを特徴とする駆動システムである。

この態様によれば、運転状態が排気運転領域外にある場合に、燃料電池への排ガスの供給が抑制されるため、電極の汚染を抑制することができる。また、排気運転領域内にある場合は、内燃機関の排気が燃料電池に供給される結果、内燃機関の吸気側からの空気の抜き取りが抑制されて内燃機関の出力低下を抑制できる一方、内燃機関からの排ガス中の酸素を利用して燃料電池の発電を継続することができるため、内燃機関の出力確保と、燃料電池の発電継続とを両立することができる。

本発明の別の態様は、
前記内燃機関の現在の負荷が、予め前記内燃機関の回転数に応じて定められた基準値よりも小さい場合に、前記内燃機関の吸気通路からの空気を前記燃料電池に供給し、前記内燃機関の現在の負荷が前記基準値以上である場合に、前記内燃機関の排気通路からの排気を前記燃料電池に供給することを特徴とする。

この態様によれば、負荷が低い領域では燃料電池への排ガスの供給が抑制されるため、電極の汚染を抑制することができる。また、負荷が高い領域で内燃機関の吸気側からの空気の抜き取りが抑制されて内燃機関の出力低下を抑制できる一方、内燃機関からの排ガス中の酸素を利用して燃料電池の発電を継続することができるため、内燃機関の出力確保と、燃料電池の発電継続とを両立することができる。

本発明の別の態様は、
前記内燃機関の排ガス再循環通路と、前記燃料電池と、を連結する分岐路を更に含み、
前記排気通路からの排気を、前記分岐路を通じて前記燃料電池に供給することを特徴とする。

この態様によれば、排気ガス再循環通路を有効に利用して、本発明の所期の目的を実現することができる。

本発明によれば、燃料電池の電極の汚染の進行を抑制でき、また内燃機関の出力確保と、燃料電池の発電継続を両立できるという、優れた効果が発揮される。

本発明の実施形態の構成を示す概略図である。実施形態における空気／排気供給切替マップの設定を示すグラフである。実施形態における制御の内容を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態につき添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る駆動システム１は、エンジン２、ターボチャージャ３および燃料電池４を備える。エンジン２は、圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）および火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）のいずれの形式であってもよく、本実施形態では圧縮着火式内燃機関とされている。燃料は液体燃料であるが気体燃料であってもよい。駆動システム１は、図示しない車両に搭載されており、具体的にはトルクコンバータおよび自動変速機（不図示）を備えるオートマチック車に搭載されている。エンジン２は「Ｅ／Ｇ」とも表記され、燃料電池４は「ＦＣ」とも表記される。

エンジン２は、シリンダブロック、シリンダヘッド、クランクケース、オイルパン、ヘッドカバー、ピストン、コンロッド、クランクシャフト、カムシャフト、吸気弁、排気弁等の基本的なエンジン構成部品を含む。またエンジン２は複数の気筒を含み、各気筒には燃料噴射用インジェクタと点火プラグとが設けられている。

エンジン２には、吸気通路５および排気通路６が接続されている。吸気通路５の途中にはターボチャージャ３のコンプレッサ３Ｃが、また排気通路６の途中にはターボチャージャ３のタービン３Ｔが、それぞれ配設されている。タービン３Ｔの下流側の排気通路６は、触媒装置及び消音器（いずれも不図示）を介して大気に開放されている。

吸気通路５におけるコンプレッサ３Ｃの上流側には、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ７が設けられている。コンプレッサ３Ｃの上流側と下流側とをバイパスするブローオフ通路には、アクセルオフ時における過給圧の上昇を抑制するためのブローオフバルブ８が設けられている。吸気通路５におけるコンプレッサ３Ｃの下流側には、インタークーラ（不図示）と電子制御式スロットルバルブ９とが直列に設けられている。エアフローメータ７の上流側の吸気通路５は、エアクリーナ（不図示）を介して大気に開放されている。

排気通路６におけるタービン３Ｃの入口部には、可変ノズル（ＶＮ）１０が設けられている。可変ノズル１０は、エンジン２の回転数に応じてタービン３Ｃのタービンブレードの開口面積を変化させることで排気ガスの流量を制御し、過給効果を高める周知のものである。なお、タービン３Ｔをバイパスするバイパス通路及びこれを開閉するウェイストゲート弁を設け、これによって過給圧を調節可能としてもよい。

本実施形態の駆動システム１では、一般的な車載のエンジンと異なり、クランクシャフトによって機械的に駆動される回転電機からなる発電装置すなわちオルタネータを備えておらず、このオルタネータの代わりに燃料電池４が設けられている。このようにして機械式発電装置を省略する主要な目的の一つは、エンジンのメカニカルロスを低減して燃費を向上する点にある。

燃料電池４は、空気と燃料との電気化学反応により発電するものであって、エンジン２の動作のための軽油を燃料として動作する。このため燃料電池４は、エンジン２の動作のための燃料タンク（不図示）に通じる燃料通路４ａに接続されており、この燃料通路４ａには燃料加圧のための燃料ポンプ４ｂ、および燃料供給量を制御するためのレギュレータ４ｃが設けられている。なお、レギュレータ４ｃに代えてインジェクタを用いてもよい。

本実施形態の燃料電池４は、固体酸化物型（ＳＯＦＣ）であるが、他の種類の燃料電池、例えば固体高分子型（ＰＥＦＣ）、リン酸型（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型（ＭＣＦＣ）も適用可能である。

燃料電池４は、燃料極（アノード）、空気極（カソード）、およびこれら電極間に挟まれた電解質で構成されるセルを、セパレータを挟んで複数積層してなるセルスタックから主に構成されている。空気極には、空気あるいは排ガスに含まれる酸素Ｏ_２が実質的に供給される。燃料極には、液体燃料（本実施形態では軽油）が改質されることによって得られる水素Ｈ_２が実質的に供給される。なお燃料極には一酸化炭素ＣＯが供給されてもよく、この場合反応後に二酸化炭素ＣＯ_２が排出される。燃料電池４からの排ガスの主成分は水蒸気である。

他の種類の燃料電池と比較して、ＳＯＦＣを使用するメリットは以下のとおりである。
（１）作動温度が４５０〜１０００℃と比較的高く、エンジン排気温度にも近いため、高温のＦＣ排気をタービン３Ｔの駆動に利用できる。
（２）作動温度が高いため燃料を内部で改質可能であり、改質器を介さずに液体燃料を直接供給できる。
（３）発電効率が比較的高く（４５〜６５％）、コンパクトである。

なお本実施形態では、燃料電池４に加えて、スタータモータ等の車両の各電気部品に電力を供給するための補機バッテリ（不図示）が設けられる。補機バッテリの種類は任意であるが、一般的な鉛蓄電池でよい。本実施形態における燃料電池４は、主電源としての補機バッテリを充電するための発電装置、もしくは主電源を補助する補助電源として機能する。このため、一般的なエンジンと異なり、本実施形態の駆動システム１は、クランクシャフトによって機械的に駆動される回転電機すなわちオルタネータを備えていない。もっとも、燃料電池４を機械式発電機と併用する実施形態や、燃料電池４を動力用等の他の用途に使用する実施形態も可能である。

他方、本実施形態では、排気ガス再循環（ＥｘｈａｕｓｔＧａｓＲｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）のための排気ガス再循環通路すなわちＥＧＲ通路１１が設けられている。ＥＧＲ通路１１は、エンジン２からの排気通路６と、エンジン２への吸気通路５とを連結するように構成され、排気通路６中の排ガスすなわち既燃焼ガスを吸気通路５に導入することができる。ＥＧＲ通路１１には、このＥＧＲ通路１１を開閉するためのＥＧＲ弁１２と、排ガスを冷却するためのＥＧＲクーラ１３が設けられている。ＥＧＲ弁１２は二方弁で構成されており、その開度を０〜１００％の間で無段階ないし多段階で調整するように動作可能である。

燃料電池４に空気を供給するためのＦＣ給気路２０が設けられる。ＦＣ給気路２０は、コンプレッサ３Ｃの下流側の吸気通路５から分岐して、燃料電池４に接続する。これにより燃料電池４は、コンプレッサ３Ｃの下流側の吸気通路５から空気を導入するようになる。なお燃料電池４の昇温を促進するために、ＦＣ給気路２０の分岐位置Ａは、インタークーラよりも上流側とするのが好適である。

ＦＣ給気路２０には、ＦＣ給気弁２１が設けられる。ＦＣ給気弁２１は二方弁で構成されており、コンプレッサ３Ｃからの吐出空気を燃料電池４に選択的に導くように、且つその開度を０〜１００％の間で無段階ないし多段階で調整するように動作可能である。

また、燃料電池４からの排ガス（ＦＣ排気という）を排出するためのＦＣ排気路２２が設けられる。ＦＣ排気路２２は、燃料電池４の空気極から延びてタービン３Ｔの上流側の排気通路６に接続、合流する。これにより燃料電池４は、タービン３Ｔの上流側の排気通路６にＦＣ排気を排出するようになる。なお排気通路６におけるＦＣ排気路２２の合流位置Ｂは、ＥＧＲ通路１１の分岐位置よりも下流側である。

ＥＧＲ通路１１の中間部とＦＣ給気路２０とを結んで、ＥＧＲ通路１１からの排ガスを燃料電池４に選択的に供給するためのＥＧＲ分岐路１４が設けられている。ＥＧＲ通路１１からのＥＧＲ分岐路１４の分岐点は、ＥＧＲ通路１１におけるＥＧＲクーラ１３の下流側にされており、この分岐点にはＥＧＲ分岐弁１５が設けられている。ＥＧＲ分岐弁１５は、単一の三方弁で構成され、ＥＧＲ通路１１のうちの排気通路６側の部分とＥＧＲ分岐路１４とを接続すると共に吸気通路５への接続を遮断する第１の位置、及びＥＧＲ通路１１のうちの排気通路６側の部分と吸気通路５とを接続すると共にＥＧＲ分岐路１４への接続を遮断する第２の位置とを、選択的に実現することができる。ＥＧＲ分岐弁１５の動作位置は、入力のないノーマル状態では第２の位置とすることができる。

ＦＣ排気路２２には、改質器２３が設けられている。この改質器２３は、燃料電池４で発電に使われなかった残りのＨ_２およびＣＯを熱に変えて、タービン３Ｔに入るエネルギを増大させるために用いられる。ＦＣ排気路２２のうちの改質器２３の下流側の部分と、タービン３Ｔの下流側の排気通路６とを結んで、ＦＣ分岐路２４が設けられている。ＦＣ排気路２２からのＦＣ分岐路２４の分岐点には、ＦＣ排気分岐弁２５が設けられている。ＦＣ排気分岐弁２５は、単一の三方弁で構成され、ＦＣ排気路２２のうちの燃料電池４側の部分と排気通路６のうちのタービン３Ｔ上流側の部分とを接続すると共にＦＣ分岐路２４への接続を遮断する第１の位置、及びＦＣ排気路２２のうちの燃料電池４側の部分とＦＣ分岐路２４とを接続すると共に排気通路６のうちのタービン３Ｔ上流側の部分への接続を遮断する第２の位置とを、選択的に実現することができる。

なお、ＥＧＲ分岐弁１５およびＦＣ排気分岐弁２５のうち少なくともいずれかは、それぞれの第１の位置と第２の位置との間の中間位置を実現可能であってもよく、その場合における第１の位置と第２の位置との間の流量の比率を多段階ないし無段階で調整可能であってもよい。

駆動システム１および車両を制御するための制御装置ないしコントローラとして、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００が設けられる。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭのような記憶装置、Ａ／Ｄ変換器、入出力インタフェース等を含む。

ＥＣＵ１００は、前述のエアフローメータ７のほか、アクセル開度センサ３１、アクセル開度センサ３２、バッテリ残量センサ３３、その他の各種センサ・スイッチ類から各種信号を入力する。またＥＣＵ１００は、前述のインジェクタ、点火プラグのほか、燃料ポンプ４ｂ、レギュレータ４ｃ、スロットルバルブ９、可変ノズル１０、ＥＧＲ弁１２、ＥＧＲ分岐弁１５、ＦＣ給気弁２１、ＦＣ排気分岐弁２５、その他の各種アクチュエータ類に対する制御信号を出力し、これらを制御する。ＥＣＵ１００の記憶装置には種々の制御プログラム、データ、マップ等が記憶されており、ＥＣＵ１００はこれら制御プログラム等を実行することにより種々の制御を実行する。特にＥＣＵ１００は、エンジン２の要求負荷及び回転数の少なくとも一方に基づいて、エンジンの吸気通路５からの空気および排気通路６からの排気のうちの少なくとも一方を燃料電池４への空気導入通路に導入可能な切替弁手段としてのＥＧＲ分岐弁１５、ＦＣ給気弁２１およびＥＧＲ弁１２を制御するようにプログラムされている。

ＥＣＵ１００のＲＯＭには、図２に示される空気／排気供給切替マップ２００が格納されている。この空気／排気切替マップは、エンジン２の回転数と要求負荷とによって定義される運転領域内に、ＥＧＲ分岐弁１５、ＦＣ給気弁２１およびＥＧＲ弁１２の動作状態を定義したものあり、ＥＧＲ通路１１からの排ガスを燃料電池４に供給する排気運転領域２００Ａと、エンジン２に供給するＥＧＲ領域２００Ｂとが予め定められている。

排気運転領域２００Ａは、第１基準値２０１を含むこれよりも高負荷側の領域として定義されており、この領域２００Ａ内では、ＥＣＵ１００によってＥＧＲ分岐弁１５が上述した第１の位置に制御されると共にＦＣ給気弁２１が閉じられて、ＥＧＲ通路１１からの排気が燃料電池４に供給される。また、第１基準値２０１よりも低負荷側の領域では、ＥＣＵ１００によってＥＧＲ分岐弁１５が上述した第２の位置に制御されると共にＦＣ給気弁２１が開かれて、給気通路５からの空気（新気）が燃料電池４に供給される。すなわち、エンジン２の現在の負荷が、エンジン回転数に応じて定められた第１基準値よりも小さい場合には、エンジン２の吸気通路５からの空気が燃料電池４に供給され、エンジン２の現在の負荷が第１基準値以上である場合に、エンジン２の排気通路６からの排気が燃料電池４に供給されることになる。

他方、ＥＧＲ領域２００Ｂは、第２基準値２０２よりも低負荷側の領域として定義されており、このＥＧＲ領域２００Ｂ内では、ＥＣＵ１００によってＥＧＲ分岐弁１５が上述した第２の位置に制御されると共にＥＧＲ弁１２が開かれて、ＥＧＲ通路１１からの排気がエンジン２に供給される（通常のＥＧＲ運転）。ＥＧＲ領域２００Ｂを画定する第２基準値２０２は、第１基準値よりも低い値に定められている。なお、第１基準値２０１および第２基準値２０２は、それぞれ固定値のほか、車両の状態を示すパラメータ（例えば、エンジン水温）に基づいて補正ないし動的に取得することとしてもよい。

以下に本実施形態の制御の内容を詳細に説明する。この制御は主にＥＣＵ１００によって実行される。

まずＥＣＵ１００は、アクセル開度センサ３１によって検出される要求負荷、およびクランク角センサ３２によって検出されるエンジン回転数Ｎｅが、第１基準値以上の領域すなわち排気運転領域２００Ａにあるかを判断する（Ｓ１０）。

ステップＳ１０で肯定、すなわち現在の負荷が回転数Ｎｅに応じて定められた第１基準値以上である高負荷の場合には、運転状態が上述した排気運転領域２００Ａ内にある。このためＥＣＵ１００は、ＦＣ給気弁２１を全閉に制御する（Ｓ２０）。これによって、燃料電池４への空気（新気）の供給が絶たれる。

次にＥＣＵ１００は、可変ノズル（ＶＮ）１０の開度が基準開度よりも大であるかを判断する（Ｓ３０）。肯定すなわち可変ノズル１０の開度が基準開度よりも大である場合には、ＥＣＵ１００はＦＣ排気分岐弁２５を制御して、上述した第２の位置、すなわちＦＣ排気路２２の燃料電池４側の部分とＦＣ分岐路２４（したがって、タービン３Ｔの出口側）とを接続すると共に排気通路６のタービン３Ｔ上流側の部分への接続を遮断する位置にさせる（Ｓ４０）。他方、ステップＳ３０で否定の場合には、ＥＣＵ１００は排気分岐弁２５を制御して、上述した第１の位置、すなわちＦＣ排気路２２の燃料電池４側の部分と排気通路６のタービン３Ｔ入口側の部分とを接続すると共にＦＣ分岐路２４への接続を遮断する位置にさせる（Ｓ９０）。

なお、ステップＳ３０は「エンジン２の排気の力学的エネルギの一部をタービン３Ｔの駆動に用いずに排出するための余裕があるか」の判断に相当するものであり、したがって、例えばタービン３Ｔをバイパスするバイパス通路及びウェイストゲート弁を設けたハードウェア構成によって過給圧を調節可能とする場合には、このステップＳ３０の処理に代えて、「ウェイストゲート弁が開状態であるか」を判断することとしてもよい。また、ＦＣ排気分岐弁２５は、タービン３Ｔ入口の圧力が高く排気が困難な場合に、ＦＣ分岐路２４を選択することでタービン３Ｔの出口側に排気するような動作も可能であり、この場合には更に、可変バルブ１０（あるいはウェイストゲートバルブ）を閉じ側に制御することによって、タービン３Ｔの回収仕事の減少を補うことも可能である。

次にＥＣＵ１００は、バッテリ残量センサ３３によって検出されるバッテリ残量が、所定の基準残量よりも小であるかを判断する（Ｓ５０）。この判断は、燃料電池４による発電の必要があるかを決めるものであり、例えば電圧値および充電状態によって判断するのが好適である。ステップＳ５０で肯定、すなわちバッテリ残量が少ない場合には、ＥＣＵ１００はＥＧＲ弁１２を開状態とし（Ｓ６０）、且つＥＧＲ分岐弁１５によって燃料電池４側を選択（すなわち、第１の位置を実現）し（Ｓ７０）、更にこの状態で、燃料ポンプ４ｂおよびレギュレータ４ｃを起動して燃料電池４に燃料を供給する。その結果、燃料電池４では、エンジン２からの排ガス中の空気を酸素供給源として用いて発電動作が行われる。

他方、ステップＳ５０で否定、すなわちバッテリ残量に余裕がある場合には、燃料電池４によって発電する必要性が乏しいため、ＥＣＵ１００はＥＧＲ弁１２を閉状態とし（Ｓ１００）、且つＥＧＲ分岐弁１５によってエンジン２側を選択（すなわち、第２の位置を実現）する（Ｓ１１０）。ここでは燃料ポンプ４ｂおよびレギュレータ４ｃは起動されない。その結果、燃料電池４での発電動作は行われない。なお、ステップＳ５０で否定の場合の他の構成として、燃料電池４の温度を運転可能温度内またはこれを含む所定温度領域内に維持するための最小限の発電を行うべく、ＥＧＲ弁１２の開度を絞ると共にＥＧＲ分岐弁１５によって燃料電池４側を選択し、燃料ポンプ４ｂおよびレギュレータ４ｃによって少量の燃料供給を行ってもよい。

他方、ステップＳ１０で否定、すなわち現在の負荷が回転数Ｎｅに応じて定められた第１基準値よりも小さい場合には、燃料電池４は空気によって運転される（Ｓ１２０）。具体的には、バッテリ残量の余裕度合いに応じて、ＦＣ給気弁２１が所望の開度で開かれると共に、燃料ポンプ４ｂおよびレギュレータ４ｃの動作によって燃料が供給されて、所望の発電が行われる。

次にＥＣＵ１００は、要求負荷およびエンジン回転数Ｎｅが、第２基準値以上の領域にあるかを判断する（Ｓ１３０）。ここで否定の場合（すなわち、負荷が第２基準値２０２よりも小である低負荷運転中の場合）には、ＥＣＵ１００はＥＧＲ弁１２を閉じさせ、且つＥＧＲ分岐弁１５によってエンジン２側を選択（すなわち、第２の位置を実現）する（Ｓ１５０）。その結果、通常の排気ガス再循環が行われる。ステップＳ１３０で肯定の場合（すなわち、負荷が第１基準値２０１と第２基準値２０２との中間の領域にある場合）には、ステップＳ１４０およびＳ１５０の処理がスキップされて処理がリターンされ、排気ガス再循環は行われない。

以上の処理の結果、本実施形態では、エンジン回転数および負荷からなる運転領域において、回転数に応じて定められた第１基準値２０１を含むこれよりも高負荷側の領域（すなわち、排気運転領域内）では、ＥＧＲ通路１１からの排気が燃料電池４に供給されて燃料電池４が運転される。また、第１基準値２０１よりも低負荷側の領域（すなわち、排気運転領域外）では、給気通路５からの空気（新気）が燃料電池４に供給されて燃料電池４が運転される。

したがって、本実施形態では、運転状態が第１基準値２０１よりも低負荷側（すなわち、排気運転領域外）にある場合に、燃料電池４への排ガスの供給が抑制されるため、電極の汚染を抑制することができる。また、運転状態が第１基準値２０１を含むこれよりも高負荷側の領域（すなわち、排気運転領域内）でエンジン２の吸気側からの空気の抜き取りが抑制されてエンジン２の出力低下を抑制できる一方、エンジン２からの排ガス中の酸素を利用して燃料電池４の発電を継続することができるため、エンジン２の出力確保と、燃料電池４の発電継続とを両立することができる。

また本実施形態では、エンジン２のＥＧＲ通路１１と、燃料電池４と、を連結するＥＧＲ分岐路１４を更に含み、排気通路６からの排気を、ＥＧＲ分岐路１４を通じて燃料電池４に供給する。したがって、ＥＧＲ通路１１とは別途の専用の排気導入通路を燃料電池４のために設けることなく、高負荷運転中であって利用されていないＥＧＲ通路１１の少なくとも一部を有効に利用して、本発明の所期の目的を実現することができる。

さらに、本実施形態では、エンジン２の回転数および負荷によって定義される運転領域において、ＥＧＲ領域２００Ｂの上限を画定する第２基準値２０２は、第１基準値よりも低い値に定められている。仮に、ＥＧＲ領域２００Ｂの上限を画定する第２基準値２０２を、第１基準値と同じ値に設定すると、例えば要求負荷が第１基準値を横切って増大する場合に、運転状態がＥＧＲ領域２００Ｂを脱出することに伴うエンジン２への新気割合増加に起因するエンジン２のトルクの増大と、燃料電池４が排気運転領域Ａに突入することに伴うエンジン２への吸入空気量増大に起因するエンジン２のトルク増大とが同時に生じることになり、ドライバの違和感ないしドライバビリティの低下が懸念される。これに対し本実施形態では、第２基準値２０２は、第１基準値よりも低い値に設定したので、排気運転領域２００ＡとＥＧＲ領域２００Ｂとの間に空白域が形成され、これによって、負荷が増大または減少する過程におけるトルクの急変によるドライバビリティの悪化を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。上記実施形態では圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）を用いたため、出力点でも空気過剰で運転され、したがって排気を酸素とした燃料電池４の運転に好適に適用できるが、内燃機関の用途や形式等は任意であり、また自動車用以外であってもよい。要求負荷に代えて実トルクなど負荷に相関する他の物理量を入力パラメータとして用いることもできる。

本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

１駆動システム
２エンジン
３ターボチャージャ
３Ｃコンプレッサ
３Ｔタービン
４燃料電池
５吸気通路
６排気通路
１２ＥＧＲ弁
１５ＥＧＲ分岐弁１５
２１ＦＣ給気弁２１
２５ＦＣ排気分岐弁

Claims

内燃機関と燃料電池とを備えた駆動システムであって、
前記内燃機関の回転数と負荷とから決定される運転状態が、予め定められた排気運転領域外にある場合に、前記内燃機関の吸気通路からの空気を前記燃料電池に供給し、前記運転状態が前記排気運転領域内にある場合に、前記内燃機関の排気通路からの排気を前記燃料電池に供給することを特徴とする駆動システム。
請求項１に記載の駆動システムであって、
前記内燃機関の負荷が、予め前記内燃機関の回転数に応じて定められた基準値よりも小さい場合に、前記内燃機関の吸気通路からの空気を前記燃料電池に供給し、前記内燃機関の負荷が前記基準値以上である場合に、前記内燃機関の排気通路からの排気を前記燃料電池に供給することを特徴とする駆動システム。
請求項１または２に記載の駆動システムであって、
前記内燃機関の排ガス再循環通路と、前記燃料電池と、を連結する分岐路を更に含み、
前記排気通路からの排気を、前記分岐路を通じて前記燃料電池に供給することを特徴とする駆動システム。