WO2007113990A1 - 車両支援システム - Google Patents

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WO2007113990A1
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vehicle
fuel cell
power
support
electric power
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PCT/JP2007/054760
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mikio Kizaki
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle support system.
  • Fuel cell vehicles are usually equipped with a low-voltage battery (for example, 12 V) that is used when starting the fuel cell. If a battery breaks down, hazards are lit with the power of the low-voltage battery, which causes a problem that the battery is likely to run out.
  • a low-voltage battery for example, 12 V
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and a power source (for example, a fuel cell) mounted on a vehicle (for example, a fuel cell vehicle) driven by electric power. It is an object of the present invention to provide a vehicle support system that can solve this problem.
  • a power source for example, a fuel cell
  • a vehicle for example, a fuel cell vehicle
  • a vehicle support system includes a support vehicle provided with a power source, a supported vehicle driven by electric power, and an electric cable that electrically connects the support vehicle and the supported vehicle.
  • the power of the power source is configured to be supplied from the support vehicle to the supported vehicle via the electric cable.
  • the power of the power source provided in the support vehicle can be supplied from the support vehicle to the supported vehicle via the electric cable. Therefore, for example, when the supported vehicle has a power steering device that operates with electric power, the power steering device is operated with the electric power supplied from the power source of the supporting vehicle to facilitate the operation of the supported vehicle. It becomes possible.
  • the hazard of the supported vehicle can be turned on by the power supplied from the power supply of the support vehicle, it is possible to suppress the consumption of the battery mounted on the supported vehicle. In other words, it is possible to solve various problems that occur when the power supply mounted on the supported vehicle fails.
  • the support vehicle includes a fuel cell and is driven by electric power supplied from the fuel cell (fuel cell vehicle). Good.
  • the fuel cell of the support vehicle can function as a power source that supplies power to the supported vehicle.
  • the support vehicle may include a storage battery (electric vehicle) that is driven by electric power supplied from the storage battery.
  • the storage battery of the support vehicle can function as a power source for supplying power to the support vehicle.
  • the support vehicle includes a storage battery and an internal combustion engine, and is driven by at least one of electric power supplied from the storage battery and power obtained from the internal combustion engine (a hybrid vehicle).
  • a hybrid vehicle There may be.
  • the storage battery of the support vehicle can function as a power source that supplies power to the supported vehicle.
  • a fuel cell vehicle a vehicle that includes a fuel cell and is driven by electric power supplied from the fuel cell
  • an electric vehicle including a storage battery that is supplied from the storage battery
  • hybrid vehicles vehicles equipped with a storage battery and an internal combustion engine and driven by at least one of the power supplied from the storage battery and the power obtained from the internal combustion engine
  • vehicle support capable of solving various problems that occur when a power source (for example, a fuel cell) mounted on a vehicle (for example, a fuel cell vehicle) driven by electric power fails.
  • a power source for example, a fuel cell
  • vehicle for example, a fuel cell vehicle
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a vehicle support system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram of a fuel cell vehicle included in the vehicle support system shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining a driving method of the vehicle support system shown in FIG.
  • a vehicle support system 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • two fuel cell vehicles are connected by an electric cable, and when a fuel cell mounted on one fuel cell vehicle fails, the other fuel cell vehicle (support vehicle)
  • a system that supplies the power of an installed fuel cell to one fuel cell vehicle (supported vehicle) via an electric cable will be described.
  • the vehicle support system 1 includes a first fuel cell vehicle (hereinafter referred to as “first vehicle”) 2, a second fuel cell vehicle (hereinafter referred to as “second vehicle”) 3, And an electric cable 4 for electrically connecting them.
  • first vehicle first fuel cell vehicle
  • second vehicle second fuel cell vehicle
  • electric cable 4 for electrically connecting them.
  • the first vehicle 2 travels by rotating the wheels 21 with the driving force of the traction motor 20 driven by the electric power generated in the fuel cell 1 1 of the fuel cell system 10. It is.
  • the first two cars 2 are equipped with a secondary battery 2 2 in addition to the fuel cell 1 1 as a power source for supplying power to the traction motor 2 ⁇
  • the DC output from these power sources is the high voltage inverter 2 3 Is converted to alternating current and supplied to the traction motor 20.
  • the traction motor 20 is driven by the wheels 21, and the traction motor 20 functions as a generator to perform AC power generation.
  • the alternating current is converted into direct current by the high voltage inverter 23 and filled in the secondary battery 22.
  • the first vehicle 2 includes a control device 30 that integrally controls various electronic devices.
  • the fuel cell system 10 includes a fuel cell 11 that generates electric power upon receiving a supply of reaction gas (oxidation gas and fuel gas), and the fuel cell 11 has an oxidation gas as an oxidation gas.
  • This system is equipped with an oxidizing gas piping system 1 2 for supplying air and a hydrogen gas piping system 1 3 for supplying hydrogen gas as fuel gas to the fuel cell 1 1.
  • the fuel cell 11 has a stack structure in which a required number of unit cells that generate power upon receiving a reaction gas are stacked.
  • a solid polymer electrolyte fuel cell 11 that can be started at room temperature and has a relatively short start-up time is being searched for.
  • the electric power generated in the fuel cell 11 is supplied to the traction motor 20 through the high voltage inverter 23.
  • the oxidizing gas piping system 1 2 includes an air supply passage 1 2 b for supplying the oxidizing gas (air) humidified by the humidifier 1 2 a to the fuel cell 1 1, and an oxidizing off-gas discharged from the fuel cell 1 1. And an air discharge channel 1 2 c for guiding the outside to the outside.
  • the air supply flow path 1 2 b is provided with an air compressor 1 2 d that takes in the oxidizing gas in the atmosphere and pumps it to the humidifier 1 2 a.
  • the hydrogen gas piping system 1 3 includes a hydrogen tank 1 3 a as a fuel supply source storing high-pressure hydrogen gas, and a hydrogen supply flow path for supplying the hydrogen gas from the hydrogen tank 1 3 a to the fuel cell 1 1. 1 3 b, and a circulation flow path 1 3 c for returning the hydrogen off-gas discharged from the fuel cell 1 1 to the hydrogen supply flow path 1 3 b.
  • the hydrogen supply flow path 1 3 b is provided with a shut-off valve 1 3 d for shutting off or allowing the supply of hydrogen gas from the hydrogen tank 1 3 a, and a regulator 1 3 e for adjusting the pressure of the hydrogen gas. Yes.
  • the circulation channel 1 3 c is provided with a hydrogen pump 1 3 f that pressurizes the hydrogen off-gas in the circulation channel 1 3 c and sends it to the hydrogen supply channel 1 3 b side. Further, a discharge flow path 13g is branchedly connected to the circulation flow path 13c, and a purge valve 13h is provided in the discharge flow path 13g.
  • the traction motor 20 is an electric motor for obtaining a driving force for traveling the vehicle, and is constituted by, for example, a three-phase synchronous motor. To adopt a two-wheel drive or four-wheel drive configuration using the traction motor 20 as an in-wheel motor, connect two or four high-pressure inverters 2 3 in parallel to the output terminal of the fuel cell 11. Then, just connect a traction motor 20 to each high-voltage inverter 23. In the case where a DC motor is used as the traction motor 20, the high voltage impedance 23 is not necessary.
  • the secondary battery 22 is a chargeable / dischargeable storage battery and functions as a high-voltage power storage device.
  • the secondary battery 2 2 performs power assist when it is in a driving state where the output of the fuel cell 1 1 alone is insufficient (during acceleration transient, high load operation, etc.).
  • the fuel cell 11 1 is stopped or stopped in a driving state that is more efficient in terms of efficiency (when stopped or during low load operation, etc.)
  • the first vehicle 2 is powered only by the power of the secondary battery 2 2.
  • Run. for example, a nickel hydrogen battery or a lithium ion battery can be used as the secondary battery 22, and its capacity is appropriately set according to the driving conditions of the first vehicle 2, the driving performance such as the maximum speed, the weight, etc. can do.
  • the secondary battery 22 is connected in parallel to the fuel cell 11 and the high voltage inverter 23 via a high voltage DCZC converter 24.
  • the high-voltage D CZD C converter 24 is a DC voltage converter that adjusts the DC voltage input from the fuel cell 1 1 or traction motor 20 and outputs it to the secondary battery 2 2 side. And a function of adjusting the DC voltage input from the secondary battery 22 and outputting it to the high-voltage inverter 23 side. With these functions of the high-voltage DCZD C converter 24, charging / discharging of the secondary battery 22 2 is realized and the output voltage of the fuel cell 11 1 is controlled.
  • a high voltage auxiliary machine is connected between the secondary battery 2 2 and the high voltage DCZD C converter 24 via a high voltage inverter 25.
  • High pressure The amplifier 25 converts the direct current input from the fuel cell 11 and the secondary battery 2 2 into an alternating current and outputs the alternating current to the high voltage auxiliary machine side.
  • Examples of the high pressure catcher include the air compressor 12 d and hydrogen pump 13 f of the fuel cell system 10 described above.
  • a low voltage auxiliary machine is connected between the secondary battery 22 and the high voltage DCZDC converter 24 via a low voltage DC / DC converter 26 and a low voltage inverter 27.
  • the low-voltage DC / DC converter 25 is a direct-current voltage converter, and has the function of adjusting the direct-current voltage input from the fuel cell 1 1 or secondary battery 2 2 and outputting it to the low-voltage inverter 2 7 side. is doing.
  • the low pressure impeller 27 converts the direct current input via the low pressure DCZDC converter 26 to alternating current and outputs it to the low pressure auxiliary machine side.
  • Low-voltage auxiliary equipment includes various electronic devices such as air conditioners driven by low voltage (for example, 12 V), various lights, and electric power steering devices.
  • low voltage for example, 12 V
  • various lights such as a hazard are lit. I am doing so.
  • An electric cable 4 is connected to the fuel cell 11 and the secondary battery 2 2 via a relay 14.
  • the relay 14 functions to supply power to the outside from the fuel cell 1 1 and the secondary battery 2 2 and to cut off the power.
  • the control device 30 controls the ON / OFF of the relay 14 via a release switch (not shown), thereby supplying power from the fuel cell 11 or the secondary battery 2 2 to the outside and shutting it off. And realize.
  • the electric power generated in the fuel cell 1 1 of the first vehicle 2 and the electric power stored in the secondary battery 2 2 are supplied to the second vehicle 3 via the electric cable 4. That is, the fuel cell 11 and the secondary battery 2 2 function as an embodiment of the power source in the present invention.
  • the control device 30 receives detection information such as an accelerator signal (required load) of a vehicle (not shown) and controls operations of various electronic devices mounted on the first vehicle 2.
  • the control device 30 is configured by a computer system (not shown).
  • a computer system is equipped with a CPU, ROM, RAM, HD D, input / output interface, display, etc., and various control programs recorded in the ROM are read and executed by the CPU. Various control operations are realized.
  • the control device 30 calculates the system required power (for example, the sum of the vehicle travel power and the auxiliary power) based on the accelerator opening, the vehicle speed, etc., and the output of the fuel cell 1 1 is the target power.
  • the vehicle travel performance means the required power of the traction motor 20
  • the catcher power means the total power required for the operation of various auxiliary machines.
  • the required power of the traction motor 20 is calculated by the control device 3 based on the accelerator opening and the like.
  • the control device 30 adjusts the operating point (output voltage, output current) of the fuel cell 11 1 by controlling the operation of the high voltage DC / DC converter 24 so that the system required power is supplied.
  • control device 30 controls the switching of the high-voltage inverter 23 and outputs a three-phase alternating current corresponding to the vehicle running power to the traction motor 20.
  • the control device 30 controls the operation of the air compressor 12 d and hydrogen pump 13 f so that the fuel cell 11 controls the supply of reaction gas (air and hydrogen gas) according to the target power.
  • control device 30 controls the relay 14 to close when the power supply to the outside (second vehicle 3) is necessary, so that the power generated in the fuel cell 11 and the secondary battery 22 The electric power stored in 2 is supplied to the outside (second vehicle 3) via the electric cable 4.
  • control device 30 controls the relay 14 to close even when the fuel cell system 10 fails and it becomes impossible to generate power in the fuel cell 11. .
  • the first vehicle 2 can receive power supply from the outside (second vehicle 3) via the electric cable 4 when the fuel cell system 10 breaks down, and the traction motor is supplied with the supplied power. 20 and various auxiliary machines can be driven. Since the configuration of the second vehicle 3 is substantially the same as the configuration of the first vehicle 2, description thereof is omitted.
  • the reference numerals of the respective components of the first vehicle 2 are denoted by “A” for distinction.
  • the first vehicle 2 and the second vehicle 3 are electrically connected via an electric cable 4.
  • the fuel cell 1 1 of the first vehicle 2 serving as a support vehicle It is possible to supply the second vehicle 3 that is a failed vehicle (supported vehicle) to support the traveling of the second vehicle 3.
  • the person who has boarded the first vehicle 2 inserts the engine start key into the idling switch of the first vehicle 2 and turns the engine start key to the travelable position (idanimated position).
  • the control device 30 of the first vehicle 2 determines whether or not the engine start key has been turned to the travelable position (travelability determination step: S 1), and if a positive determination is obtained, the vehicle It is determined whether or not the electrical cable 4 is normally connected to the cable (cable connection state determination step: S 2). Then, if a positive determination is obtained in the cable connection state determination step S2, the control device 30 performs a predetermined display and notifies the passenger to that effect.
  • the passenger who confirms that the electric cable 4 is properly connected according to the specified display turns the engine start key to the start position.
  • the control device 30 of the first vehicle 2 determines whether or not the engine start key has been turned to the start position (start position) (start determination step: S 3), and if a positive determination is obtained, Control to close relay 14 (relay-on process: S 4). With this relay-on process S 4, the power generated by the fuel cell 11 of the first vehicle 2 and the power stored in the secondary battery 2 2 can be supplied to the second vehicle 3 via the electric cable 4. Thereafter, the control device 30 realizes traveling in the support mode (supported travel process: S 5).
  • the “support mode” is an operation mode in which the electric power consumed when the first vehicle 2 travels is reduced as compared with the normal travel.
  • the power transmission stop function (a function to stop power supply to the second vehicle 3 when any abnormality is detected in the second vehicle both 3) is given to the control device 30 of the first vehicle 2. You can also.
  • the person who boarded the second vehicle 3 inserts the engine start key into the idling switch of the second vehicle 3 and turns the engine start key to the travelable position.
  • the control device 3 OA of the second vehicle 3 determines whether or not the engine start key has been turned to the travelable position (travelability determination step: S 1 1), and if a positive determination is obtained Then, it is determined whether or not the electric cable 4 is normally connected to the vehicle (cable connection state determination step: S 1 2). Then, when a positive determination is obtained in the cable connection state determination step S2, the control device 3OA displays a predetermined display and notifies the passenger to that effect.
  • the control device 3 OA of the second vehicle 3 determines whether the engine start key has been turned to the start position (start determination) Regular step: S 1 3) When positive determination is obtained, control is performed to close relay 14 A (relay on step: S 1 4). Through this relay-on process S 4, the second vehicle 3 can receive power from the first vehicle 2 via the electric cable 4. Thereafter, the control device 3 OA drives various auxiliary devices such as the traction motor 2 OA and the electric power steering device with the electric power supplied from the first vehicle 2 to realize the travel of the second vehicle 3 (supported). Traveling process: S 1 5). In addition, a “following traveling function (a function for realizing traveling that maintains the distance between the first vehicle 2 and the second vehicle 3 substantially constant)” is added to the control device 3 OA of the second vehicle 3. You can also.
  • the power of the power source (the fuel cell 11 and the secondary battery 2 2) provided in the first vehicle 2 that is the support vehicle is supplied via the electric cable 4. It can be supplied from the first vehicle 2 to the second vehicle 3 which is a supported vehicle. Therefore, it is possible to operate the second vehicle 3 easily by operating the electric power steering device of the second vehicle 3 with the electric power supplied from the power source of the first vehicle 2. Further, during braking of the second vehicle 3, the traction motor 2OA is driven by the wheels 21A of the second vehicle 3, and the electric power generated by the traction motor 2OA is converted into the high-voltage inverter 23A and the electric The secondary battery 2 2 of the first vehicle 2 is filled through the case 4.
  • the regenerative braking of the second vehicle 3 can be realized via the electric cable 4, the braking force of the second vehicle 3 can be increased. Furthermore, since the hazard of the second vehicle 3 can be turned on by the electric power supplied from the power source of the first vehicle 2, it is possible to suppress the consumption of the low-voltage battery mounted on the second vehicle 3. It becomes possible. That is, various problems caused by the failure of the fuel cell 11 A of the second vehicle 3 can be solved.
  • the power of the power source provided in the first vehicle 2 is supplied from the first vehicle 2 via the electric cable 4. It can be supplied to the second vehicle 3, and the traction motor 2 OA of the second vehicle 3 can be driven by the supplied electric power to run. Therefore, the tow port group itself is not necessary, and the support vehicle (first vehicle 2) does not necessarily have to be placed in front of the supported vehicle (second vehicle 3) and travel is limited. The vehicle can be disposed and traveled in front of the support vehicle. In addition, since the supported vehicle can travel backward, it is possible to realize various types of traveling, such as switching the supported vehicle, and to significantly reduce the labor required for transporting the supported vehicle. It becomes possible.
  • first vehicle 2 a fuel cell vehicle
  • second vehicle 2 a high-voltage storage battery
  • Electric vehicles can also be used as support vehicles.
  • a hybrid vehicle driven by power obtained from an internal combustion engine (engine) and electric power supplied from a storage battery may be adopted as the support vehicle.
  • the storage battery of the electric vehicle or hybrid vehicle in such a case functions as an embodiment of the “power source” in the present invention.
  • the present invention is applied to a system that supplies power to a supported vehicle (second vehicle 2) from the power supply of a single supporting vehicle (first vehicle 2).
  • the present invention can also be applied to a system that supplies power to a supported vehicle from each power source mounted on a plurality of supporting vehicles.
  • the vehicle support system according to the present invention is applicable when supporting a fuel cell vehicle as shown in the above embodiment.
  • the vehicle support system according to the present invention can be applied when supporting a vehicle other than the fuel cell (electric vehicle or hybrid vehicle).

Abstract

電源が設けられた支援車両と、電力により駆動される被支援車両と、支援車両と被支援車両とを電気的に接続する電気ケーブルと、を備え、電源の電力が電気ケーブルを介して支援車両から被支援車両へと供給されるように構成されてなる車両支援システムである。

Description

明細書 車両支援システム 技術分野
本発明は、 車両支援システムに関する。 背景技術
現在、 反応ガス （燃料ガス及び酸化ガス） の供給を受けて発電する燃料電 池の電力を駆動源として走行する燃料電池車両が提案され、 実用化されてい る。 かかる燃料電池車両の駆動源である燃料電池に何らかの不具合が生じた 場合には、 駆動用のエネルギを得ることができなくなる。
このため、 近年においては、 故障した燃料電池車両を牽引するための技術 が種々提案されている。 例えば、 牽引される燃料電池車両のタイヤのロック を解除して自由に回転可能な状態にするためのエマージェンシースィツチを 採用する技術が提案されている （例えば、 特開 2 0 0 5— 1 1 9 3 3 0号公 報参照。 ） 。 発明の開示
ところで、 燃料電池車両に搭載された燃料電池が故障すると、 各種補機に 電力を供給することができなくなるため、 例えば燃料電池車両が電力で作動 するパワーステアリング装置を備えている場合には、 燃料電池の故障により パワーステアリング装置が作動しなくなり、 運転がきわめて困難となるとい う問題が発生する。 また、 燃料電池車両には、 通常、 燃料電池始動の際等に 使用する低電圧 （例えば 1 2 V) のバッテリが搭載されているが、 燃料電池 が故障するとこの低電圧のバッテリの電力でハザードの点灯等を行うことと なるため、 バッテリ上がりが生じ易くなるという問題もある。
前記した特開 2 0 0 5— 1 1 9 3 3 0号公報に記載の技術を採用すると、 牽引用車両による燃料電池車両の牽引を許容することが可能となるが、 燃料 電池の故障に起因する種々の不具合 レ、。ワーステアリング装置の不作動ゃバ ッテリ上がり等） を解決することができなかつた。
本発明は、 かかる事情に鑑みてなされたものであり、 電力により駆動され る車両 （例えば燃料電池車両等） に搭載された電源 （例えば燃料電池等） 力 s 故障した場合に発生する種々の不具合を解決することが可能な車両支援シス テムを提供することを目的とする。
前記目的を達成するため、 本発明に係る車両支援システムは、 電源が設け られた支援車両と、 電力により駆動される被支援車両と、 支援車両と被支援 車両とを電気的に接続する電気ケーブルと、 を備え、 電源の電力が電気ケー ブルを介して支援車両から被支援車両へと供給されるように構成されてなる ものである。
かかる構成によれば、 支援車両に設けられた電源の電力を、 電気ケーブル を介して、 支援車両から被支援車両へと供給することができる。 従って、 例 えば被支援車両が電力で作動するパワーステアリング装置を備えている場合 には、 支援車両の電源から供給した電力でそのパワーステアリング装置を作 動させて被支援車両の運転を容易にすることが可能となる。 また、 支援車両 の電源から供給される電力により、 被支援車両のハザードの点灯等を行うこ とができるので、 被支援車両に搭載されたバッテリの消耗を抑制することが 可能となる。 すなわち、 被支援車両に搭載された電源が故障した場合に発生 する種々の不具合を解決することが可能となる。
前記車両支援システムにおいて、 支援車両は、 燃料電池を備え、 この燃料 電池から供給される電力により駆動されるもの （燃料電池車両） であっても よい。 力かる場合において、 支援車両の燃料電池を、 被支援車両に電力を供 給する電源として機能させることができる。
また、 前記車両支援システムにおいて、 支援車両は、 蓄電池を備え、 この 蓄電池から供給される電力により駆動されるもの （電気自動車） であっても よい。 力かる場合において、 支援車両の蓄電池を、 被支援車両に電力を供給 する電源として機能させることができる。
また、 前記車両支援システムにおいて、 支援車両は、 蓄電池と内燃機関と を備え、 蓄電池から供給される電力と内燃機関から得られる動力との少なく とも何れか一方により駆動されるもの（ハイプリッド車両）であってもよい。 かかる場合において、 支援車両の蓄電池を、 被支援車両に電力を供給する電 源として機能させることができる。
また、 前記車両支援システムにおいて、 被支援車両として、 燃料電池車両 (燃料電池を備え、この燃料電池から供給される電力により駆動される車両） や、 電気自動車 （蓄電池を備え、 この蓄電池から供給される電力により駆動 される車両） や、 ハイブリッド車両 （蓄電池と内燃機関とを備え、 蓄電池か ら供給される電力と内燃機関から得られる動力との少なくとも何れか一方に より駆動される車両） を採用することができる。
本発明によれば、 電力により駆動される車両 （例えば燃料電池車両等） に 搭載された電源 （例えば燃料電池等） が故障した場合に発生する種々の不具 合を解決することが可能な車両支援システムを提供することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施形態に係る車両支援システムの概念図である。
図 2は、 図 1に示す車両支援システムに含まれる燃料電池車両の構成図で ある。 図 3は、 図 1に示す車両支援システムの運転方法を説明するためのフロー チャートである。
発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して、 本発明の実施形態に係る車両支援システム 1につ いて説明する。 本実施形態においては、 2台の燃料電池車両を電気ケーブル で接続して構成し、 一方の燃料電池車両に搭載された燃料電池が故障した場 合に、 他方の燃料電池車両 （支援車両） に搭載された燃料電池の電力を、 電 気ケーブルを介して一方の燃料電池車両 （被支援車両） に供給す システム について説明することとする。
まず、 図 1及ぴ図 2を用いて、 本実施形態に係る車両支援システム 1の構 成について説明する。 車両支援システム 1は、 図 1に示すように、 第一の燃 料電池車両（以下「第一車両」 という） 2と、第二の燃料電池車両 （以下「第 二車両」 という） 3と、 これらを電気的に接続する電気ケーブル 4と、 を備 えている。
第一車両 2は、 図 2に示すように、 燃料電池システム 1 0の燃料電池 1 1 で発生した電力で駆動されるトラクシヨンモータ 2 0の駆動力により車輪 2 1を回転させて走行するものである。 第一車两 2は、 トラクシヨンモータ 2 ◦に電力を供給する電源として、 燃料電池 1 1の他に二次バッテリ 2 2を備 えており、 これら電源から出力される直流は、 高圧インバータ 2 3で交流に 変換されてトラクシヨンモータ 2 0に供給される。 また、 第一車両 2の制動 時には、 車輪 2 1により トラクシヨンモータ 2 0が駆動され、 トラクシヨン モータ 2 0が発電機として機能して交流発電を行う。 かかる交流は、 高圧ィ ンバータ 2 3で直流に変換されて、 二次パッテリ 2 2に充填される。 また、 第一車両 2は、 各種電子機器を統合制御する制御装置 3 0を備えている。 燃料電池システム 1 0は、 図 2に示すように、 反応ガス （酸化ガス及び燃 料ガス） の供給を受けて電力を発生する燃料電池 1 1を備えるとともに、 燃 料電池 1 1に酸化ガスとしての空気を供給する酸化ガス配管系 1 2、 燃料電 池 1 1に燃料ガスとしての水素ガスを供給する水素ガス配管系 1 3等を備え ている。
燃料電池 1 1は、 反応ガスの供給を受けて発電する単電池を所要数積層し て構成したスタック構造を有している。 本実施形態においては、 常温で起動 することができ、 しかも起動時間が比較的短い固体高分子電解質型の燃料電 池 1 1を探用している。 燃料電池 1 1で発生した電力は、 高圧インバータ 2 3を介してトラクシヨンモータ 2 0に供給されることとなる。
酸化ガス配管系 1 2は、 加湿器 1 2 aにより加湿された酸化ガス （空気） を燃料電池 1 1に供給する空気供給流路 1 2 bと、 燃料電池 1 1から排出さ れた酸化オフガスを外部に導く空気排出流路 1 2 cと、 を備えている。 空気 供給流路 1 2 bには、 大気中の酸化ガスを取り込んで加湿器 1 2 aに圧送す るエアコンプレッサ 1 2 dが設けられている。
水素ガス配管系 1 3は、 高圧の水素ガスを貯留した燃料供給源としての水 素タンク 1 3 aと、 水素タンク 1 3 aの水素ガスを燃料電池 1 1に供給する ための水素供給流路 1 3 bと、 燃料電池 1 1から排出された水素オフガスを 水素供給流路 1 3 bに戻すための循環流路 1 3 cと、 を備えている。 水素供 給流路 1 3 bには、 水素タンク 1 3 aからの水素ガスの供給を遮断又は許容 する遮断弁 1 3 dと、 水素ガスの圧力を調整するレギユレータ 1 3 eと、 設けられている。 循環流路 1 3 cには、 循環流路 1 3 c内の水素オフガスを 加圧して水素供給流路 1 3 b側へ送り出す水素ポンプ 1 3 f が設けられてい る。 また、 循環流路 1 3 cには排出流路 1 3 gが分岐接続されており、 排出 流路 1 3 gにはパージ弁 1 3 hが設けられている。 トラクションモータ 2 0は、 車両走行の推進力を得るための電動モータで あり、 例えば三相同期モータで構成されている。 トラクシヨンモータ 2 0を ィンホイールモータとして使用した二輪駆動又は四輪駆動の構成を採用する には、 燃料電池 1 1の出力端子に対して高圧インバーク 2 3を二つ又は四つ 並列に接続し、 各高圧インバータ 2 3にトラクシヨンモータ 2 0を接続すれ ばよレ、。なお、トラクシヨンモータ 2 0として直流モータを用いる場合には、 高圧ィンパータ 2 3は不要である。
二次パッテリ 2 2は、 充放電可能な蓄電池であり、 高圧の蓄電装置として 機能する。 二次バッテリ 2 2は、 燃料電池 1 1の出力だけでは不充分な走行 状態 （加速過渡時や高負荷運転時等） にあるときにパワーアシストを行う。 また、 燃料電池 1 1の運転を停止するか停止した方が効率上好ましい走行状 態 （停車時や低負荷運転時等） にあるときには、 第一車両 2は二次バッテリ 2 2の電力のみによって走行する。 二次パッテリ 2 2としては、 例えばニッ ケル水素電池やリチウムイオン電池を採用することができ、 その容量は、 第 一車両 2の走行条件、 最高速度等の走行性能、 重量等に応じて適宜設定する ことができる。
二次パッテリ 2 2は、 図 2に示すように、 高圧 D CZD Cコンバータ 2 4 を介して、 燃料電池 1 1及び高圧インバータ 2 3に並列接続されている。 高 圧 D CZD Cコンバータ 2 4は、 直流の電圧変換機であり、 燃料電池 1 1又 はトラクシヨンモータ 2 0から入力された直流電圧を調整して二次バッテリ 2 2側に出力する機能と、 二次バッテリ 2 2から入力された直流電圧を調整 して高圧インバータ 2 3側に出力する機能と、 を有している。 高圧 D CZD Cコンバータ 2 4のこれらの機能により、 二次バッテリ 2 2の充放電が実現 されるとともに、 燃料電池 1 1の出力電圧が制御されることとなる。
二次バッテリ 2 2と高圧 D CZD Cコンバータ 2 4との間には、 図 2に示 すように、 高圧インパータ 2 5を介して高圧補機が接続されている。 高圧ィ ンパ一タ 2 5は、 燃料電池 1 1や二次バッテリ 2 2から入力された直流を交 流に変換して高圧補機側に出力するものである。 高圧捕機としては、 前記し た燃料電池システム 1 0のエアコンプレッサ 1 2 dや水素ポンプ 1 3 f 等が 該当する。
また、 二次バッテリ 2 2と高圧 D CZD Cコンバータ 2 4との間には、 図 2に示すように、 低圧 D C/D Cコンバータ 2 6及び低圧インバータ 2 7を 介して、 低圧補機が接続されている。 低圧 D C/D Cコンバータ 2 5は、 直 流の電圧変換機であり、 燃料電池 1 1や二次パッテリ 2 2から入力された直 流電圧を調整して低圧インパータ 2 7側に出力する機能を有している。 低圧 インパータ 2 7は、 低圧 D CZD Cコンバータ 2 6を介して入力された直流 を交流に変換して低圧補機側に出力するものである。 低圧補機としては、 低 電圧 （例えば 1 2 V) で駆動するエアコンディショナ、 各種ライト類、 電動 パワーステアリング装置等の各種電子機器が該当する。 なお、 本実施形態に おいては、 燃料電池システム 1 0が故障した場合に、 図示されていない低電 圧バッテリから低圧補機に電力を供給して、 ハザード等の各種ライト類を点 灯させるようにしている。
また、 燃料電池 1 1及び二次バッテリ 2 2には、 リ レー 1 4を介して電気 ケーブル 4が接続されている。 リ レー 1 4は、 燃料電池 1 1及ぴ二次バッテ リ 2 2から外部への電力供給及びその遮断を行う機能を果たすものである。 制御装置 3 0は、 図示されていないリ レースィッチを介してリ レー 1 4のォ ン オフを制御することにより、 燃料電池 1 1又は二次バッテリ 2 2から外 部への電力供給と、 その遮断と、 を実現させる。 第一車両 2の燃料電池 1 1 で発生した電力や二次パッテリ 2 2に蓄電された電力は、 電気ケーブル 4を 介して、 第二車両 3へと供給される。 すなわち、 燃料電池 1 1及び二次バッ テリ 2 2は、 本発明における電源の一実施形態として機能することとなる。 制御装置 3 0は、 図示していない車両のアクセル信号 （要求負荷） 等の検 出情報を受けて、 第一車両 2に搭載された各種電子機器の動作を制御する。 制御装置 3 0は、 図示していないコンピュータシステムによって構成されて いる。 かかるコンピュータシステムは、 C P U、 R OM, R AM, HD D , 入出力インタフェース及ぴディスプレイ等を備えるものであり、 R OMに記 録された各種制御プログラムを. C P Uが読み込んで実行することにより、 各 種制御動作が実現されるようになつている。
具体的には、 制御装置 3 0は、 アクセル開度や車速等に基づいてシステム 要求電力 （例えば、 車両走行パワーと補機パワーとの総和） を算出し、 燃料 電池 1 1の出力が目標電力に一致するように制御する。 ここで、 車両走行パ ヮ一とは、 トラクシヨンモータ 2 0の要求電力を意味し、 捕機パワーとは、 各種補機の動作に必要な電力を合計した電力を意味する。 トラクシヨンモー タ 2 0の要求電力は、 アクセル開度等に基づいて制御装置 3ひにより算出さ れる。 制御装置 3 0は、 システム要求電力が供給されるように、 高圧 D C/ D Cコンバータ 2 4の運転を制御して、 燃料電池 1 1の動作点 （出力電圧、 出力電流） を調整する。 この際、 制御装置 3 0は、 高圧インバータ 2 3のス ィツチングを制御して、 車両走行パワーに応じた三相交流をトラクションモ ータ 2 0に出力する。 また、 制御装置 3 0は、 エアコンプレッサ 1 2 dや水 素ポンプ 1 3 f の動作を制御して、 燃料電池 1 1が目標電力に応じた反応ガ ス （空気及び水素ガス） の供給制御を行う。
また、 制御装置 3 0は、 外部 （第二車両 3 ) への電力供給が必要となった 場合にリレー 1 4を閉じるように制御することにより、 燃料電池 1 1で発生 した電力や二次バッテリ 2 2に蓄電された電力を、 電気ケーブル 4を介して 外部 （第二車両 3 ) へと供給する。 また、 制御装置 3 0は、 燃料電池システ ム 1 0に故障が発生して燃料電池 1 1で電力を発生させることが不可能にな つた場合においても、 リ レー 1 4を閉じるように制御する。 かかる制御によ り、 第一車両 2は、 燃料電池システム 1 0が故障した場合に電気ケーブル 4 を介して外部 （第二車両 3 ) から電力の供給を受けることができ、 この供給 された電力でトラクシヨンモータ 2 0や各種補機を駆動することができる。 第二車両 3の構成は、 第一車両 2の構成と実質的に同一であるので、 説明 を省略する。 なお、 以下の説明において第二車両 3の各構成に言及する際に は、 第一車両 2の各構成の符号に 「A」 を付して区別することとする。 第一 車両 2と第二車両 3とは、電気ケーブル 4を介して電気的に接続されている。 このため、 例えば第二車両 3の燃料電池システム 1 0 Aが故障して燃料電池 1 1 Aでの発電が不可能となった場合においても、 支援車両となる第一車両 2の燃料電池 1 1で発生した電力を故障車両 （被支援車両） である第二車両 3に供給して、 第二車両 3の走行を支援することが可能となる。
次に、 図 3のフローチャートを用いて、 本実施形態に係る車両支援システ ム 1の運転方法について説明する。 本実施形態においては、 第二車両 3の燃 料電池システム 1 O Aが故障したものと想定し、 第一車両 2の燃料電池 1 1 で発生した電力を第二車両 3に供給して第二車両 3の走行を支援する際にお ける運転方法について説明することとする。
ぐ支援車両 （第一車両） >
まず、 支援車両である第一車両 2の運転方法について説明する。 第一車両 2に搭乗した者 （搭乗者） は、 エンジン始動キーを第一車両 2のイダニショ ンスィッチに差し込み、 エンジン始動キーを走行可能位置 （イダニシヨン位 置） まで回す。 第一車両 2の制御装置 3 0は、 エンジン始動キーが走行可能 位置まで回されたか否かを判定し （走行可能判定工程： S 1 ) 、 肯定的な判 定が得られた場合に、 車両に電気ケーブル 4が正常に接続されているか否か を判定する （ケーブル接続状態判定工程： S 2 )。そして、制御装置 3 0は、 ケーブル接続状態判定工程 S 2で肯定的な判定が得られた場合に、 所定の表 示を行って搭乗者にその旨を報知する。 所定の表示により電気ケーブル 4が正常に接続されていることを確認した 搭乗者は、 エンジン始動キーを始動位置まで回す。 第一車両 2の制御装置 3 0は、 エンジン始動キーが始動位置 （スタート位置） まで回されたか否かを 判定し （始動判定工程： S 3 ) 、 肯定的な判定が得られた場合に、 リレー 1 4を閉じるように制御する （リレーオン工程： S 4 ) 。 かかるリレーオンェ 程 S 4により、 第一車両 2の燃料電池 1 1で発電した電力や二次パッテリ 2 2に蓄積された電力を、 電気ケーブル 4を介して第二車両 3に供給すること ができる。 この後、 制御装置 3 0は、 支援モードでの走行を実現させる （支 援走行工程： S 5 ) 。 ここで、 「支援モード」 とは、 第一車両 2の走行の際 に消費する電力を通常走行の際よりも低減させる運転モードである。 なお、 第一車両 2の制御装置 3 0に 「送電停止機能 （第二車两 3に何らかの異常を 検出した場合に第二車両 3への電力供給を停止させるような機能） 」 を付与 することもできる。
ぐ被支援車両 （第二車両） >
次に、 被支援車両である第二車両 3の運転方法について説明する。 第二車 両 3に搭乗した者 （搭乗者） は、 エンジン始動キーを第二車両 3のイダニシ ヨンスィッチに差し込み、 エンジン始動キーを走行可能位置まで回す。 第二 車両 3の制御装置 3 O Aは、 エンジン始動キーが走行可能位置まで回された か否かを判定し （走行可能判定工程： S 1 1 ) 、 肯定的な判定が得られた場 合に、 車両に電気ケーブル 4が正常に接続されているか否かを判定する （ケ 一ブル接続状態判定工程： S 1 2 ) 。 そして、 制御装置 3 O Aは、 ケーブル 接続状態判定工程 S 2で肯定的な判定が得られた場合に、 所定の表示を行つ て搭乗者にその旨を報知する。
所定の表示により電気ケーブル 4が正常に接続されていることを確認した 搭乗者は、 エンジン始動キーを始動位置まで回す。 第二車両 3の制御装置 3 O Aは、 エンジン始動キーが始動位置まで回されたか否かを判定し （始動判 定工程： S 1 3 ) 、 肯定的な判定が得られた場合に、 リレー 1 4 Aを閉じる ように制御する （リレーオン工程： S 1 4 ) 。 かかるリレーオン工程 S 4に より、 第二車両 3は電気ケーブル 4を介して第一車両 2から電力の供給を受 けることができる。 この後、 制御装置 3 O Aは、 第一車両 2から供給された 電力でトラクシヨンモータ 2 O Aや電動パワーステアリング装置等の各種補 機を駆動して第二車両 3の走行を実現させる （被支援走行工程： S 1 5 ) 。 なお、 第二車両 3の制御装置 3 O Aに 「追従走行機能 （第一車両 2と第二車 両 3との車間距離を略一定に維持するような走行を実現させる機能） 」 を付 与することもできる。
以上説明した実施形態に係る車両支援システム 1においては、 支援車両で ある第一車両 2に設けられた電源 （燃料電池 1 1や二次パッテリ 2 2 ) の電 力を、 電気ケーブル 4を介して第一車両 2から被支援車両である第二車両 3 へと供給することができる。 従って、 第一車両 2の電源から供給した電力で 第二車両 3の電動パワーステアリング装置を作動させて第二車両 3の運転を 容易にすることが可能となる。 また、 第二車両 3の制動時においては、 第二 車両 3の車輪 2 1 Aにより トラクシヨンモータ 2 O Aが駆動され、 このトラ クションモータ 2 O Aで発生した電力が、 高圧インバータ 2 3 A及び電気ケ 一プル 4を介して、第一車両 2の二次パッテリ 2 2に充填される。すなわち、 電気ケーブル 4を介して第二車両 3の回生制動を実現させることができるた め、 第二車両 3の制動力を高めることが可能となる。 さらに、 第一車両 2の 電源から供給される電力により、 第二車両 3のハザードの点灯等を行うこと ができるので、 第二車両 3に搭載された低電圧パッテリの消耗を抑制するこ とが可能となる。 すなわち、 第二車両 3の燃料電池 1 1 Aの故障に起因する 種々の不具合を解決することが可能となる。
また、 以上説明した実施形態に係る車両支援システム 1においては、 第一 車両 2に設けられた電源の電力を、 電気ケーブル 4を介して第一車両 2から 第二拿両 3へと供給することができ、 この供給した電力で第二車両 3のトラ クシヨンモータ 2 O Aを駆動して走行させることができる。 従って、 牽引口 ープ自体が不要となる上に、 必ずしも支援車両 （第一車両 2 ) を被支援車両 (第二車両 3 ) の前方に配置して走行する必要がなく、 制約の大きい被支援 車両を支援車両の前方に配置して走行させることが可能となる。 また、 被支 援車両の後退走行が可能となるため、 被支援車両の切替し等の種々の走行を 実現させることができ、 被支援車両輸送の際に要する労力を格段に低減させ ることが可能となる。
なお、 以上の実施形態においては、 支援車両として燃料電池車両 （第一車 両 2 ) を採用した例を示したが、 高圧の蓄電池を搭載し、 この蓄電池から供 給ざれる電力により駆動される電気自動車を支援車両として採用することも できる。 また、 内燃機関 （エンジン） から得られる動力と蓄電池から供給さ れる電力とにより駆動されるハイプリッド車両を支援車両として採用しても よい。 かかる場合における電気自動車及ぴハイブリッド車両の蓄電池は、 本 発明における 「電源」 の一実施形態として機能する。
また、 以上の実施形態においては、 一台の支援車両 （第一車両 2 ) の電源 から被支援車両 （第二車両 2 ) に電力を供給するシステムに本発明を適用し た例を示したが、 複数の支援車両に搭載された各電源から被支援車両に電力 を供給するシステムに本発明を適用することもできる。 産業上の利用可能性
本発明に係る車両支援システムは、 以上の実施形態に示すように、 燃料電 池車両を支援する場合に適用可能である。 また、 燃料電池以外の車両 （電気 自動車やハイブリッド車両） を支援する場合に、 本発明に係る車両支援シス テムを適用することも可能である。

Claims

請求の範囲
1 . 電源が設けられた支援車両と、
電力により駆動される被支援車両と、
前記支援車両と前記被支援車両とを電気的に接続する電気ケーブルと、 を備え、
前記電源の電力が前記電気ケーブルを介して前記支援車両から前記被支援 車両へと供給されるように構成されてなる、
車両支援システム。 .
2 . 前記支援車両は、 燃料電池を有し、 この燃料電池から供給される電力 により駆動されるものである、
請求項 1に記載の車両支援システム。
3 . 前記支援車両の前記燃料電池は、前記電源として機能するものである、 請求項 2に記載の車両支援システム。
4 . 前記支援車両は、 蓄電池を備え、 この蓄電池から供給される電力によ り駆動されるものである、
請求項 1に記載の車両支援システム。
5 . 前記支援車両は、 蓄電池と内燃機関とを備え、 前記蓄電池から供給さ れる電力と前記内燃機関から得られる動力との少なくとも何れか一方により 駆動されるものである、
請求項 1に記載の車両支援システム。
6 . 前記支援車両の前記蓄電池は、 前記電源として機能するものである、 請求項 4又は 5に記載の車両支援システム。
7 . 前記被支援車両は、 燃料電池を有し、 この燃料電池から供給される電 力により駆動されるものである、
請求項 1カゝら 6の何れか一項に記載の車両支援システム。
8 . 前記被支援車両は、 蓄電池を備え、 この蓄電池から供給される電力に より駆動されるものである、
請求項 1から 6の何れか一項に記載の車両支援システム。
9 . 前記被支援車両は、 蓄電池と内燃機関とを備え、 前記蓄電池から供給 される電力と前記内燃機関から得られる動力との少なくとも何れか一方によ り駆動されるものである、 .
請求項 1カゝら 6の何れか一項に記載の車両支援システム。
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