JPH07240212A

JPH07240212A - ハイブリッド電源装置

Info

Publication number: JPH07240212A
Application number: JP6053326A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Azuma; 龍次東; Takeshi Hara; 毅原; Kenji Kato; 憲二加藤
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Equos Research Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Equos Research Co Ltd
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1995-09-12
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JP3599773B2

Abstract

(57)【要約】【目的】二次電池を充電するための燃料電池の、燃料
消費効率が良好なハイブリッド電源装置を提供する。【構成】二次電池１の二次電池充電残容量を二次電池
充電残容量検出手段４が検出する。一方、燃料電池シス
テム３の「システム総合効率−燃料電池出力特性」は、
予め判明している。そこで、二次電池充電残容量検出手
段４が検出した二次電池充電残容量に基づいて、システ
ム総合効率が３０〜４０％の範囲で燃料電池システム３
を稼働させ、二次電池１を充電する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド電源装置
に係り、例えば、電気自動車のモータ駆動用等に使用さ
れるハイブリッド電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境保護の観点から、有害ガ
スの発生源となるガソリンエンジン等を駆動源とせず、
クリーンな電力によって車両を駆動させる電気自動車が
注目されている。ところで、電気自動車に使用される二
次電池は、出力容量は大きいが、エネルギ容量が比較的
小さい。そのため、二次電池を電源とする電気自動車で
は、一回の充電によって走行可能な距離が１００Ｋｍ前
後であり、ガソリンエンジンで走行する現行のガソリン
車の一回の満タン後の走行距離が４００〜５００Ｋｍで
あるのと比較すると、かなりの差がある。そこで、電気
自動車の走行可能距離を延ばすために、出力容量は小さ
いがエネルギ容量が大きい燃料電池と、二次電池とを組
み合わせたハイブリッド電源装置が開発されている。こ
のようなハイブリッド電源装置は、試験的に例えば、バ
スやゴルフカートに使用されている。

【０００３】図６は、特開平３−２７６５７３号公報に
開示された従来のハイブリッド電源装置のブロック図で
ある。図６に示すように、アクセルペダル５５の踏み込
み量は、ポテンショメータ５６を介して演算器６１の第
１入力端子に入力される。演算器６１は、アクセルペダ
ル５５の踏み込み量に応じた車両の負荷指令に、バッテ
リ５３の残存容量計６０からの信号を加算したうえで、
燃料電池５１に供給する燃料ガス量を演算して制御器５
７に供給している。制御器５７では、供給された演算結
果に基づいてチョッパ５２を制御して、アクセルペダル
５５の踏み込み量に応じた車両の駆動を行っている。ま
た、制御器５７では、車両の駆動に必要な電力をチョッ
パ５２に供給するために、演算器６１の演算結果に基づ
いて、流量制御サーボ弁６２と、空気ブロア５９を制御
して、燃料電池５１の出力を制御している。なお、従来
のハイブリッド電源装置におけるバッテリ５３は、車両
を急加速走行するなどの負荷急増時に生ずる燃料電池５
１の出力不足をバックアップするためのもので、軽負荷
時には燃料電池５１の余剰電力で充電されるようになっ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のハイブリッド電
源装置では、アクセルペダル５５の踏み込み量に対応し
て燃料電池５１を発電させ、車両の速度制御を行ってい
た。このため、車両の負荷指令の増減に応じて燃料電池
５１の出力も変化させていた。ところで、燃料電池の
「燃料電池出力−システム総合効率特性」は、図７に示
すような曲線を描く。この図７に示すように、燃料電池
は、出力値の増加に伴って、システム総合効率（＝燃料
の変換効率）が低下するという特性を有している。な
お、システム総合効率は、燃料電池積層体の燃料変換効
率、燃料ガス供給圧力、改質器熱効率、燃料電池積層効
率等の要因が考慮されている。このため、従来のハイブ
リッド電源装置では、燃料電池５１の出力を車両の負荷
指令の増減に応じて変化させているため、加速時や高速
走行時のように高い負荷が要求される時には、当然に燃
料電池５１の出力も高くなり、システム総合効率が３０
％未満の効率の悪い範囲も含めて燃料電池５１を駆動し
ていた。特に、前記公報記載のハイブリッド電源装置で
は、アクセル踏み込み量による車両の負荷指令だけでな
く、これにバッテリ残存容量計６０からの信号を加えた
うえで、燃料電池５１の出力を決定しているため、さら
に効率の悪い範囲で燃料電池を駆動していた。また、ア
クセル踏み込み量による車両の負荷指令が燃料電池への
供給ガス量に変換されるまでの演算行程が長いため、応
答性が悪い。また、燃料電池の出力に対しては供給ガス
量を介して間接的にしか制御されていない。

【０００５】そこで、本発明はこのような課題を解決す
るためになされたもので、効率の良いハイブリッド電源
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、モータ駆動用の電力を供給する二次電池と、この二
次電池を充電するための電力を出力する燃料電池と、前
記二次電池の残容量を検出する二次電池残容量検出手段
と、この二次電池残容量検出手段で検出された前記二次
電池の充電残容量あるいは充電残容量の増減率に応じ
て、例えば、前記システム総合効率が３０〜４０％の範
囲で、前記燃料電池の出力値を、例えば、１０ＫＷ以下
の範囲において変化させる燃料電池出力制御手段、とを
ハイブリッド電源装置に具備させて前記目的を達成す
る。

【０００７】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
ハイブリッド電源装置において、前記二次電池残容量検
出手段は、前記二次電池の充電残容量を検出し、前記燃
料電池出力制御手段は、この二次電池残容量検出手段で
検出された前記二次電池の充電残容量に応じて、例え
ば、前記システム総合効率が３０〜４０％の範囲で、前
記燃料電池の出力値を、例えば、１０ＫＷ以下の範囲に
おいて変化させる。請求項３記載の発明では、請求項１
記載のハイブリッド電源装置において、前記二次電池残
容量検出手段は、前記二次電池の充電残容量の増減率を
算出し、前記燃料電池出力制御手段は、この二次電池残
容量検出手段で算出された前記二次電池残容量の増減率
に応じて、例えば、前記システム総合効率が３０〜４０
％の範囲で、前記燃料電池の出力値を、例えば、１０Ｋ
Ｗ以下の範囲において変化させる。請求項４記載の発明
では、請求項１記載のハイブリッド電源装置において、
前記モータの駆動に要する電力を検出する電力検出手段
と、前記燃料電池から出力される電力を検出する燃料電
池出力検出手段とを備え、前記二次電池残容量検出手段
は、前記電流検出手段で検出された電力と前記燃料電池
出力検出手段で検出された電力とから前記二次電池充電
残容量を検出する。

【０００８】

【作用】請求項１記載のハイブリッド電源装置では、二
次電池残容量検出手段によって二次電池の残容量を検出
し、検出した二次電池の残容量に応じて、燃料電池出力
制御手段が、例えば、システム総合効率が３０〜４０％
の範囲で、燃料電池の出力値を、例えば、１０ＫＷ以下
の範囲において変化させる。請求項２記載の発明では、
指令する燃料電池の出力値を、燃料電池に供給する燃料
を前記モータの駆動用電力に変換する総合効率に基づい
て決定する。請求項３記載のハイブリッド電源装置で
は、指令する燃料電池の出力値を、二次電池残容量検出
手段で算出された二次電池の充電残容量の増減率に応じ
て決定する。請求項４記載のハイブリッド電源装置で
は、モータの駆動に要する電力と燃料電池から出力され
る電力とから、二次電池充電残容量を検出する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明のハイブリッド電源装置におけ
る実施例を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例のハイブリッド電源装置Ｈを電
気自動車に適用した場合のシステム構成を表したもので
ある。このハイブリッド電源装置Ｈは、電気自動車のモ
ータＭを駆動するための電力を供給するための「二次電
池」としてのバッテリ１を備えている。このバッテリ１
としては、例えば、鉛酸蓄電池、ニッケルカドミウム電
池、ナトリウム硫黄電池、リチウム二次電池、水素二次
電池、レドックス型電池等の各種二次電池が使用され
る。このバッテリ１は、複数台の二次電池を直列に、又
は直並列に接続することによって、例えば２４０〔Ｖ〕
の電圧となるように構成されている。本実施例のバッテ
リ１では、１２〔Ｖ〕のバッテリセルが２０個直列に接
続されている。

【００１０】バッテリ１は、直流を交流に変換するイン
バータ２に接続されると共に、気化部や改質部（図示せ
ず）等を含む燃料電池システム３に接続されている。こ
の燃料電池システム３としては、例えば、りん酸型、溶
融炭酸塩型、固体電界質型、固体高分子電界質膜型等の
各種燃料電池システムが使用される。またバッテリ１
は、バッテリ残容量演算装置（State Of Charge)４に接
続されている。バッテリ残容量演算装置４は、バッテリ
１の充電残容量を検出する「二次電池残容量検出手段」
として機能するようになっている。すなわち、バッテリ
残容量演算装置４は、バッテリ１の端子電圧と電流との
時間変動に基づいて、インバータ２によってバッテリ１
から使用される電力を演算することで使用電力量を求め
る。また、バッテリ残容量演算装置４には、燃料電池シ
ステム３の出力値を示す出力値設定信号Ｑ４が燃料電池
制御装置６から供給され、この出力値設定信号Ｑ４から
バッテリ１の充電量が演算される。この演算した充電量
と、使用電力量とから、バッテリ１の充電残容量を精度
良く求めるようになっている。なお、バッテリ残容量演
算装置４は、バッテリ１の充電残容量を、所定残容量に
ある場合のバッテリ１の電圧を検出し、このバッテリ電
圧から求めるようにしてもよい。また、バッテリ残容量
演算装置４は、バッテリ電解液の比重変動を、光学検出
器でモニターすることにより電解液の残容量を計測する
ことにより、バッテリ１の充電残容量を求めるようにし
てもよい。また、バッテリ残容量演算装置４は、バッテ
リの放電量を計測することにより、バッテリ１の充電残
容量を求めるようにしてもよい。また、バッテリ残容量
演算装置４は、バッテリ放電時の放電電圧と充電時間よ
り、バッテリ１の充電残容量を求めるようにしてもよ
い。

【００１１】インバータ２は、バッテリ１と車両１１に
取り付けられたモータＭの間に配置されると共に、モー
タ制御装置８に接続されている。このモータＭとして
は、例えば、ＤＣブラシレスモータが使用される。モー
タ制御装置８は、図示しないアクセルからの走行指令に
応じてインバータ２を駆動制御するようになっている。
インバータ２は、このモータ制御装置８の制御のもと、
バッテリ１からの直流電力を交流電力に変換してモータ
Ｍに供給することで、電気自動車の走行を制御してい
る。このモータ制御装置８は、インバータ２によってモ
ータＭを駆動することで使用されるバッテリ１の電力に
相当する必要駆動電力信号Ｑ２を電気自動車制御装置７
に供給するようになっている。

【００１２】電気自動車制御装置７は、例えばＣＰＵ
（中央処理装置）、各種のプログラムやデータが格納さ
れたＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ワーキングエ
リアとして使用されるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メ
モリ）等を備えたマイクロコンピュータによって実現さ
れる。ＲＡＭには、バッテリ１の残容量に応じた第１か
ら第３のフラグをオン、オフさせるためのフラグ領域が
確保されている。

【００１３】電気自動車制御装置７は、電気自動車シス
テム全体を制御すると共に、燃料電池出力制御手段とし
て機能し、バッテリ残容量演算装置４で演算されるバッ
テリ残容量Ｑ１に応じて、システム総合効率が例えば３
０〜４０％の範囲で燃料電池３の出力値を変化させるた
めの出力値切替信号Ｑ５を燃料電池制御装置６に供給す
るようになっている。また電気自動車制御装置７は、バ
ッテリ１の充電残容量の増減率を算出する二次電池残容
量検出手段としても機能し、算出した増減率に応じて出
力値切替信号Ｑ５を出力する。バッテリ１の充電残容量
の増減率を算出する場合に、電気自動車制御装置７は、
燃料電池制御装置６に供給している出力値切替信号Ｑ５
およびモータ制御装置８から供給される必要駆動電力信
号Ｑ２から算出するようになっている。

【００１４】電気自動車制御装置７から出力される出力
値切替信号Ｑ５としては、Ｑ５３、Ｑ５５、Ｑ５１０の
３種類存在する。これらの出力値切替信号Ｑ５３、Ｑ５
５、Ｑ５１０は、それぞれ、燃料電池システム３を出力
３ＫＷ、５ＫＷ、１０ＫＷで駆動するように燃料電池制
御装置６に対して指示する信号である。このように電気
自動車制御装置７は、バッテリ１の残容量に応じて、図
７に示すように、システム総合効率の高い範囲、例えば
３０〜４０％の範囲を選択して燃料電池システム３の出
力を指示するものである。ここで、燃料電池システム３
の出力１０ＫＷ（図７の符号Ｃ１の部分で効率約３０
％）は、３ＫＷ（図７の符号Ｂ１の部分で効率約３２
％）や５ＫＷ（図７の符号Ａ１の部分で効率約３３％）
に比べるとシステム総合効率は多少低いが、高効率な範
囲として許容可能な上限の値である。

【００１５】一方、燃料電池システム３は、メタノール
を貯えたメタノールタンク５に接続されている。燃料電
池システム３とメタノールタンク５とは、燃料電池制御
装置６に接続されている。燃料電池制御装置６は、燃料
電池システム３からの出力が、電気自動車制御装置７か
ら供給された出力値切替信号Ｑ５の内容に応じた出力に
なるように、メタノールタンク５にメタノール投入量調
整信号Ｑ３を供給し、燃料電池システム３に出力値設定
信号Ｑ４を送出する。メタノールタンク５からは、メタ
ノール投入量調整信号Ｑ３に応じたメタノールが燃料電
池システム３に供給される。燃料電池システム３では、
供給されるメタノールを改質すると共に、出力値設定信
号Ｑ４に応じた酸素供給等によって、バッテリ１の充電
残容量や増減率に応じた出力でバッテリ１を充電するよ
うになっている。

【００１６】次に、このように構成されたハイブリッド
電源装置Ｈの動作について説明する。（１）実施例の第１動作この第１動作は、バッテリ残容量演算装置４で検出した
バッテリ１の充電残容量に応じて、高効率な範囲で前記
燃料電池の出力値を変化させながらバッテリ１を充電す
るものである。なお、以下の実施例では、バッテリ１の
充電残容量について、バッテリの充電量および充電率で
表すものとする。

【００１７】全体動作図２は、ハイブリッド電源装置Ｈの全体動作を示すメイ
ンルーチンの動作を表したものである。図２に示すよう
に、先ず、ステップ１でイグニッションキー（ＩＧ）が
オンか否かをチェックし、イグニッションキーがオンの
場合には（ステップ１；Ｙ）、電気自動車制御装置７が
行う各種制御に対して初期設定をおこなう（ステップ
２）。次いで本実施例に係わるバッテリ充電ルーチンに
よる処理を実行し（ステップ３）、このバッテリ充電ル
ーチンの終了後、その他の処理ルーチンによる処理を実
行した後（ステップ４）、ステップ２に移行する。

【００１８】一方、ステップ１でイグニッションキーオ
フが検出された場合（ステップ１；Ｎ）、ＩＧオフバッ
テリ充電ルーチンによる処理をした後（ステップ５）、
処理を終了する。ここで、ＩＧオフバッテリ充電ルーチ
ンによる処理としては、例えば、イグニッションキーが
オフによって直ちに燃料電池システム３を停止するので
はなく、オフの際における燃料電池システム３の出力を
そのまま継続し、バッテリ１が満充電、例えば９０％以
上になった時点で、燃料電池システム３を停止する。

【００１９】バッテリ充電ルーチン図３は、図２におけるバッテリ充電ルーチン（ステップ
３）の処理動作を表したものである。この図３に示すよ
うに、まず、バッテリ１の使用電力量と燃料電池システ
ム３からの充電量とから、バッテリ残容量演算装置４が
バッテリ１の充電量（充電率）を検出し、電気自動車制
御装置７に供給する（ステップ１１）。電気自動車制御
装置７では、検出した充電率が９０％以下の場合には
（ステップ１２；Ｙ）、図示しないＲＡＭに確保された
フラグ領域に第１フラグ（９０％以下フラグ）を立て
（ステップ１３）、更にバッテリ１の充電率が７０％以
下か否かをチェックし（ステップ１４）、７０％以下の
場合には第２フラグ（７０％以下フラグ）を立てる（ス
テップ１５）。次いで、充電率が６０％以下か否かをチ
ェックし（ステップ１６）、６０％以下の場合には第３
フラグ（６０％以下フラグ）を立てる（ステップ１
７）。

【００２０】そして、第１フラグ、第２フラグ、第３フ
ラグがそれぞれ「オン、オフ、オフ」の場合（ステップ
１８）、バッテリ１の充電率は７０％より多く９０％以
下の比較的高い状態にある。このため、バッテリ１を急
速に充電する必要がないので、電気自動車制御装置７
は、燃料電池システム３の効率が最も高く、出力が最も
低い３ＫＷとなるように、出力値切替信号Ｑ５３を燃料
電池制御装置６に供給する。これによって、燃料電池シ
ステム３には、燃料電池制御装置６から３ＫＷに相当す
る出力値設定信号Ｑ４が供給され、最も効率の良い３Ｋ
Ｗ（図７の符号Ａ１の部分で効率約３３％）の出力でバ
ッテリ１が充電される（ステップ１９）。

【００２１】また、ステップ１８で第１フラグ、第２フ
ラグ、第３フラグがそれぞれ「オン、オフ、オフ」でな
い場合には（ステップ１８；Ｎ）、各フラグがそれぞれ
「オン、オン、オフ」であるか否かをチェックする（ス
テップ２０）。「オン、オン、オフ」である場合（ステ
ップ２０；Ｙ）、バッテリ１の充電率は６０％より多く
７０％以下の状態にあり、これは、急速に充電する必要
はないが、ある程度バッテリ充電量が減ってきている状
態である。このため電気自動車制御装置７は、多少高い
出力であるが、システム総合効率が３０〜４０％の範囲
の中間値に対応する出力５ＫＷとなるように、出力値切
替信号Ｑ５５を燃料電池制御装置６に供給する。これに
よって、燃料電池システム３は、前記システム総合効率
範囲の中間値に対応する出力５ＫＷ（図７の符号Ｂ１の
部分で効率約３２％）の出力でバッテリ１を充電する
（ステップ２１）。

【００２２】また、ステップ２０で第１フラグ、第２フ
ラグ、第３フラグがそれぞれ「オン、オン、オフ」でな
い場合には（ステップ２０；Ｎ）、各フラグがそれぞれ
「オン、オン、オン」であるか否かをチェックする（ス
テップ２２）。「オン、オン、オン」である場合（ステ
ップ２２；Ｙ）、バッテリ１の充電率は６０％以下であ
り、バッテリ１の充電量がある程度減ってきているの
で、過放電状態になる前にある程度の充電を行う必要が
ある。このため、高効率範囲のうち、最も効率は低い
が、許容範囲内にある１０ＫＷの出力が選択され、対応
する出力値切替信号Ｑ５１０が電気自動車制御装置７か
ら燃料電池制御装置６に供給される。これによって、燃
料電池システム３は、高効率範囲の低効率となる１０Ｋ
Ｗ（図７の符号Ｃ1 の部分で効率約３０％）の出力でバ
ッテリ１を充電する（ステップ２３）。

【００２３】また、ステップ２２において第１フラグ、
第２フラグ、第３フラグがそれぞれ「オン、オン、オ
ン」でない場合には（ステップ２２；Ｎ）、充電率が９
０％より多いので、メインルーチンにリターンする。こ
の状態で再びバッテリ充電ルーチンが実行されると、再
度バッテリ充電量を検出し（ステップ１１）、ステップ
１２においては充電率が９０％以下ではないので（ステ
ップ１２；Ｎ）、第１フラグ、第２フラグ、第３フラグ
を順次オフにする（ステップ２４〜ステップ２６）。こ
の場合は、バッテリ充電量が９０％より多いので、燃料
電池システム３を停止して（ステップ２７）、メインル
ーチンにリターンする。

【００２４】図４は、電気自動車の走行状態と、これに
対応する燃料電池出力とバッテリ残容量の関係を表した
ものである。この図（ａ）に示すように、電気自動車
は、アクセルやブレーキの踏み込み量や、シフトポジシ
ョンに応じて、停止状態から高速状態、加速状態といっ
た各種状態で走行するものとする。そして本実施例で
は、（ｂ）に示すように、車両のアクセルの踏み込み量
に応じて燃料電池システム３の出力を制御するものでは
なく、車両の走行に応じて増減するバッテリ１の充電量
（充電残容量）に応じて、燃料電池システム３の出力が
３ＫＷ（Ａで示す）、５ＫＷ（Ｂで示す）、１０ＫＷ
（Ｃで示す）と切り換られる。以上のように処理すれ
ば、燃料電池システム３を効率の良い部分（３０〜３３
％）で発電することができ、効率良くバッテリ１を充電
することができる。

【００２５】なお、図３におけるステップ１２からステ
ップ１７の処理では、フラグをオフする処理が含まれて
いないため、燃料電池システム３の出力は、３ＫＷから
５ＫＷ、５ＫＷから１０ＫＷへと高出力側に変化はする
が、低出力側に変化することはない。例えば、燃料電池
システム３の出力が５ＫＷの場合に、バッテリ充電量が
７０％以下になると（ステップ１４；Ｙ）第２フラグが
オンされ、それ以後５ＫＷの充電が継続されるが、６０
％以下にならなければ充電率が９０％を超えるまで（ス
テップ１２；Ｎ）５ＫＷの出力を継続することになる。
また、一度出力が１０ＫＷになると、以後は充電率が９
０％になるまで１０ＫＷの出力を継続することになる。
例えば図４（ｂ）では、充電率が６０％以下の範囲Ｅか
ら増加し、６０％や７０％の点Ｐ１やＰ２を通過して
も、燃料電池システム３の出力は変化することなく、１
０ＫＷの出力が矢印Ｃで示すように継続される。このよ
うに、燃料電池システム３の出力を高出力側にのみ変化
させて、低出力側に変化させないのは次の理由による。
すなわち、バッテリ１の充電率が低下した場合に電解液
の枯渇によるバッテリ寿命の低下を防止する必要がある
ために、高出力側に変化させている。一方、バッテリ充
電率の増加に伴って低出力側にも変化させると、バッテ
リ充電率の変化に応じて頻繁に燃料電池システム３の出
力を変更する必要が生じ、燃料電池自体が劣化し易くな
ると共に、充放電の繰り返しによってバッテリが劣化し
易くなるので、これらを防止するために充電率が増加し
ても低出力側に変化させないようにしている。

【００２６】なお、燃料電池システム３の劣化よりも燃
料電池システム３の効率を重視する場合には、図９に示
すように、バッテリ残容量の増加に伴って、充電率が６
０％と７０％の点Ｐ１、Ｐ２において、燃料電池システ
ム３の出力を矢印Ｃの１０ＫＷから、矢印Ｂの５ＫＷ、
矢印Ａの３ＫＷというように、低出力側にも変化させる
構成としてもよい。ただし、この場合、９０％、７０
％、６０％の各充電率を境に出力が頻繁に変化する現象
を防止するため、バッテリ充電ルーチンの実行を一定時
間が経過した毎に行うようにしてもよい。また、９０
％、７０％、６０％の範囲を、バッテリ１の充電率の増
減状態に応じて一定の幅を持たせてもよい。例えば、そ
れぞれ±１％の幅を持たせ、バッテリ充電率が低下して
る場合には８９％を採用し、増加している場合には９１
％を採用するようにしてもよい。なお、この場合には、
増減状態を決定するために、一定時間内でバッテリ１の
充電率の履歴を残す必要があり、そのための領域が電気
自動車制御装置７の図示しないＲＡＭに確保される。

【００２７】（２）実施例の第２動作この第２動作は、電気自動車制御装置７で算出したバッ
テリ１の充電残容量の増減率に応じて、高効率な範囲で
前記燃料電池の出力値を変化させながらバッテリ１を充
電するものである。なお、全体動作のメインルーチン
は、図２と同一であるので、説明を省略する。

【００２８】図５は、第２動作による増減率に基づくバ
ッテリ充電ルーチンの処理動作を表したものである。こ
の図５に示すように、バッテリ１の使用電力量と燃料電
池システム３からの充電量とから、バッテリ残容量演算
装置４でバッテリ１の充電量（充電率）を検出し、電気
自動車制御装置７に供給する（ステップ３１）。電気自
動車制御装置７は、燃料電池システム３によるバッテリ
１の増加量を燃料電池制御装置６に供給している出力値
切替信号Ｑ５から求めると共に、モータ制御装置８から
供給される必要駆動電力信号Ｑ２からバッテリ１の増減
量を求め、これらからバッテリ充電量の増減率を演算す
る（ステップ３２）。

【００２９】次いで、電気自動車制御装置７は、演算し
た増減率と、ステップ３１で供給されたバッテリ１の充
電率とから、燃料電池の出力値を設定して対応する出力
値切替信号Ｑ５を燃料電池制御装置６に供給する（ステ
ップ３４）。この出力値切替信号Ｑ５の内容（Ｑ５３、
Ｑ５５、Ｑ５１０）に応じて、燃料電池制御装置６は、
出力値設定信号Ｑ４およびメタノール投入量調整信号Ｑ
３を出力することで、燃料電池システム３は設定値に基
づいた出力でバッテリ１を充電し（ステップ３５）、メ
インルーチンにリターンする。

【００３０】図８は、バッテリ１の充電率と増減率に応
じて燃料電池制御装置６に供給される出力切替値信号Ｑ
５の内容を表したものである。この図８において（ａ）
はバッテリ充電量が減少している場合を表し、（ｂ）は
バッテリ充電量が増加している場合を表している。バッ
テリ充電量が増加している場合は、図４（ｂ）の下段に
示すＥの範囲が該当し、減少している場合はＤの範囲が
該当する。電気自動車制御装置７は、この図８に示す各
表に従って、出力切替信号Ｑ５を燃料電池制御装置６に
供給する。例えば、バッテリ１の充電量が減少している
場合、充電率が小さくて減少率が高ければ、過放電を防
止するために、出力切替信号Ｑ５としてＱ５１０が燃料
電池制御装置６に供給される。これによって、燃料電池
システム３からは、１０ＫＷの出力でバッテリ１が充電
される。このように、充電量が減少している場合には減
少率が高い程大きな出力でバッテリ１が充電され、逆に
充電量が増加している場合には増加率が高い程小さな出
力でバッテリ１が充電される。なお、本実施例において
充電量は、９０％よりも多い場合に高、９０％以下で７
０％より多い場合に中、６０％以下の場合に小とする
が、他の範囲を自由に選定することが可能である。ま
た、増減率の高、中、小についても任意に設定すること
が可能であり、さらに、バッテリ１の充電量と増減率に
対応する処理切替信号Ｑ５の内容も自由に設定すること
が可能である。

【００３１】なお、本実施例では、アクセルのモータ回
転指令に対応してバッテリ１の電力によって直接モータ
Ｍを駆動しているので、レスポンス良く反応することが
できる。以上説明した実施例では、バッテリ１の状態に
応じて、３ＫＷ、５ＫＷ、１０ＫＷのいずれかが選択さ
れて燃料電池システム３から出力されたが、システム総
合効率が３０〜４０％の高効率な範囲としては１２ＫＷ
を上限として１２ＫＷ以下の他の値を選択するようにし
てもよく、また、出力値の選択枝として４以上の値を設
定してもよい。また、バッテリ充電残容量についても９
０％、７０％、６０％に応じて、燃料電池システム３の
出力を変化させたが、バッテリ充電残容量として他の値
を選択してもよく、バッテリ充電残容量の選択枝として
４以上の値を設定してもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、二次電
池の充電残容量を検出し、その残容量に応じて二次電池
を充電する燃料電池の出力値を、例えば、システム総合
効率が３０〜４０％の範囲で変化させるので、効率の良
いハイブリッド電源装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるハイブリッド電源装
置が適用された電気自動車のシステム構成図である。

【図２】同上、ハイブリッド電源装置のメインルーチン
の処理動作を示すフローチャートである。

【図３】同上、メインルーチンにおけるバッテリ充電ル
ーチンの第１動作を示すフローチャートである。

【図４】同上、ハイブリッド電源装置を適用した電気自
動車の走行状態におけるデータを示す図であって、
（ａ）は時間経過に対する車速の変化を示す図、（ｂ）
は時間経過に対するバッテリ残容量と燃料電池出力の関
係を示す図である。

【図５】同上、メインルーチンにおけるバッテリ充電ル
ーチンの第２動作を示すフローチャートである。

【図６】従来のハイブリッド電源装置の一例を示すブロ
ック図である。

【図７】燃料電池における出力−効率特性を示す図であ
る。

【図８】同上、第２動作において電気自動車制御装置か
ら出力される出力切替値信号Ｑ５の内容を表した説明図
である。

【図９】同上、ハイブリッド電源装置を適用した電気自
動車の走行状態におけるデータを示す図であって、図４
（ａ）に対する図４（ｂ）の別の例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ｍ車両モータ１バッテリ２インバータ３燃料電池システム４バッテリ残容量演算装置５メタノールタンク６燃料電池制御装置７電気自動車制御装置８モータ制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｍ 10/44 Ｑ (72)発明者加藤憲二愛知県安城市藤井町高根10番地アイシン・エィ・ダブリュ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの駆動用電力を供給する二次電池
と、この二次電池に電力を供給する燃料電池と、前記二次電池充電残容量を検出する二次電池残容量検出
手段と、前記二次電池の充電残容量に応じて、前記燃料電池の出
力値を指令する燃料電池出力制御手段とを具備すること
を特徴とするハイブリッド電源装置。
【請求項２】前記燃料電池出力制御手段は、指令する
燃料電池の出力値として、前記燃料電池に供給する燃料
を前記モータの駆動用電力に変換する総合効率に基づい
て決定することを特徴とする請求項１記載のハイブリッ
ド電源装置。
【請求項３】前記二次電池残容量検出手段は、前記二
次電池の充電残容量の増減率を算出し、前記燃料電池出力制御手段は、指令する燃料電池の出力
値として、この二次電池残容量検出手段で算出された前
記二次電池の充電残容量の増減率に応じて決定すること
を特徴とする請求項１記載のハイブリッド電源装置。
【請求項４】前記モータの駆動に要する電力を検出す
る電力検出手段と、前記燃料電池から出力される電力を検出する燃料電池出
力検出手段とを備え、前記二次電池残容量検出手段は、前記電流検出手段で検
出された電力と前記燃料電池出力検出手段で検出された
電力とから前記二次電池充電残容量を検出することを特
徴とする請求項１記載のハイブリッド電源装置