JP2001028805A - Moving body drive device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の駆動装置
に関し、詳しくは、車両などの移動体に搭載され、この
移動体に対して駆動エネルギを供給する複数の駆動エネ
ルギ源を備える移動体の駆動装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving apparatus for a moving body, and more particularly, to a moving body mounted on a moving body such as a vehicle and provided with a plurality of driving energy sources for supplying driving energy to the moving body. Related to a drive device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、複数のエネルギ発生装置を駆動エ
ネルギ源として搭載した車両などの移動体が提案されて
いる。例えば近年、駆動力を発生する電動機に電力を供
給する電源と、エンジンとを備える駆動装置を搭載した
ハイブリッド車両が、種々提案されている。ハイブリッ
ド車両の一形態として、電動機とエンジンの双方の動力
を駆動軸に出力可能なパラレルハイブリッド車両と呼ば
れる構成がある。パラレルハイブリッド車両は、エンジ
ンから動力を出力して走行する他、電源から供給される
電力によって電動機から動力を出力して走行することも
できる。エンジンは、出力状態によってエネルギ効率が
大きく変わるが、パラレルハイブリッド車両では、2種
類の駆動エネルギ源を適宜使い分けることによって、エ
ンジンを効率の良い領域で運転させることができる。こ
のように、移動体を駆動するために複数の駆動エネルギ
源を搭載する場合には、それぞれの駆動エネルギ源の特
性に応じてこれらの駆動エネルギ源を使い分けることに
より、移動体全体としてより高いエネルギ効率を実現す
ることが可能となる。2. Description of the Related Art Hitherto, a moving body such as a vehicle having a plurality of energy generating devices mounted thereon as a driving energy source has been proposed. For example, in recent years, various hybrid vehicles equipped with a driving device including a power supply that supplies power to an electric motor that generates driving force and an engine have been proposed. As one form of a hybrid vehicle, there is a configuration called a parallel hybrid vehicle that can output both power of an electric motor and an engine to a drive shaft. The parallel hybrid vehicle travels by outputting power from an engine, and can also travel by outputting power from an electric motor using electric power supplied from a power supply. Although the energy efficiency of the engine greatly changes depending on the output state, in a parallel hybrid vehicle, the engine can be operated in an efficient region by appropriately using two types of driving energy sources. As described above, when a plurality of driving energy sources are mounted to drive the moving body, the driving energy sources are selectively used according to the characteristics of each driving energy source, so that the moving body as a whole has higher energy. Efficiency can be realized.
【0003】また、このような複数の駆動エネルギ源を
搭載する移動体において、システム全体のエネルギ効率
をより高めるための構成として、駆動エネルギ源に熱電
素子を設け、エネルギを発生する際に生じる熱を回収す
る構成が提案されている(例えば特開平10−3090
02号公報等)。ここでは、エンジンと電動機とを搭載
する車両において、高速走行時に発生する排気熱中の熱
エネルギを熱電素子によって回収し、回収したエネルギ
によって所定の蓄電手段を充電することで、車両全体の
エネルギ効率を向上させている。[0003] Further, in such a moving body on which a plurality of driving energy sources are mounted, as a configuration for further improving the energy efficiency of the whole system, a thermoelectric element is provided in the driving energy source to generate heat when generating energy. There has been proposed a configuration for collecting the
02 publication). Here, in a vehicle equipped with an engine and an electric motor, heat energy in exhaust heat generated during high-speed running is collected by a thermoelectric element, and predetermined energy storage means is charged with the collected energy, thereby improving the energy efficiency of the entire vehicle. Have improved.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
提案されている移動体においては、実際の使用時に想定
される種々の状況に対する対応が、従来充分に検討され
ていなかった。例えば、熱電素子による熱エネルギの回
収に異常が発生した際に対応可能な駆動装置は知られて
おらず、熱電素子による熱エネルギの回収に異常が生じ
ても、移動体全体で所定のエネルギ効率を維持しつつ充
分に対応可能となる実用的な駆動装置が望まれていた。
さらに、このように熱電素子による熱エネルギの回収に
異常が生じた場合に、複数の駆動エネルギ源を使い分け
ることにより、システム全体の耐久性を維持することは
知られていなかった。本発明の移動体の駆動装置は、こ
うした問題を解決するために、以下の構成を採った。However, in these proposed moving bodies, measures for various situations assumed during actual use have not been sufficiently studied. For example, there is no known drive device capable of responding to the occurrence of an abnormality in the recovery of thermal energy by the thermoelectric element. There has been a demand for a practical drive device capable of sufficiently coping with maintaining the above.
Further, it has not been known to maintain the durability of the entire system by properly using a plurality of drive energy sources when an abnormality occurs in the recovery of thermal energy by the thermoelectric element. The moving body driving device of the present invention employs the following configuration in order to solve such a problem.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の移動体の駆動装置は、移動体に搭載され、前記移
動体を駆動するためのエネルギを発生する複数の駆動エ
ネルギ源を備える移動体の駆動装置であって、前記複数
の駆動エネルギ源のうちの少なくとも一つの駆動エネル
ギ源に設けられ、該駆動エネルギ源が発生する熱を電気
エネルギに変換して回収する熱回収手段と、前記熱回収
手段が前記熱を回収する際の動作状態の異常を検出する
異常検出手段と、前記異常検出手段が前記異常を検出し
たときには、異常が検出された前記熱回収手段を設けた
前記駆動エネルギ源において、前記エネルギの発生を停
止する異常時停止手段とを備えることを要旨とする。Means for Solving the Problems and Action / Effect of the Invention A driving device for a moving body according to the present invention is mounted on a moving body and includes a plurality of driving energy sources for generating energy for driving the moving body. A body drive device, provided at at least one of the plurality of drive energy sources, a heat recovery unit that converts heat generated by the drive energy source into electrical energy and recovers the energy, An abnormality detection unit that detects an abnormality in an operation state when the heat recovery unit recovers the heat; and the drive energy provided with the heat recovery unit in which the abnormality is detected when the abnormality detection unit detects the abnormality. The source is provided with an abnormal stop means for stopping the generation of the energy.
【0006】以上のように構成された本発明の駆動装置
は、前記移動体を駆動するためのエネルギを発生する複
数の駆動エネルギ源を備え、前記移動体に搭載される。
ここで、前記複数の駆動エネルギ源のうちの少なくとも
一つの駆動エネルギ源において、該駆動エネルギ源が発
生する熱を電気エネルギに変換して回収する熱回収手段
が備えられ、この熱回収手段が前記熱を回収する際の動
作状態の異常が検出されると、異常が検出された前記熱
回収手段を設けた前記駆動エネルギ源において、前記エ
ネルギの発生を停止する。[0006] The driving apparatus of the present invention configured as described above includes a plurality of driving energy sources for generating energy for driving the moving body, and is mounted on the moving body.
Here, in at least one of the plurality of drive energy sources, heat recovery means for converting heat generated by the drive energy source into electrical energy and recovering the energy is provided. When an abnormality in the operation state at the time of heat recovery is detected, the generation of the energy is stopped in the driving energy source provided with the heat recovery unit in which the abnormality is detected.
【0007】このような本発明の駆動装置によれば、熱
回収手段が熱を回収する際の動作状態に異常があったと
きには、異常が検出された熱回収手段を設けた駆動エネ
ルギ源においてエネルギの発生を停止するため、回収さ
れることなく熱が廃棄されてしまうのを防ぎ、エネルギ
効率が低下してしまうのを抑えることができる。According to the driving device of the present invention, when there is an abnormality in the operation state when the heat recovery means recovers heat, the drive energy source provided with the heat recovery means in which the abnormality is detected is used. Since the generation of the heat is stopped, it is possible to prevent the heat from being discarded without being recovered, and to suppress a decrease in energy efficiency.
【0008】本発明の駆動装置において、前記異常検出
手段が前記異常を検出したときには、異常が検出された
前記熱回収手段を設けた駆動エネルギ源とは異なる駆動
エネルギ源によって、前記駆動のためのエネルギを発生
することとしてもよい。このような構成とすれば、熱回
収手段による熱回収の動作状態に異常が生じても、前記
移動体を駆動するためのエネルギを確保することができ
る。In the driving device according to the present invention, when the abnormality detecting means detects the abnormality, the driving energy for the driving is changed by a driving energy source different from the driving energy source provided with the heat recovery means in which the abnormality is detected. Energy may be generated. With such a configuration, even if an abnormality occurs in the operation state of the heat recovery by the heat recovery unit, energy for driving the moving body can be secured.
【0009】また、本発明の駆動装置において、前記複
数の駆動エネルギ源は、エンジンおよび燃料電池を含む
こととしてもよい。Further, in the driving device according to the present invention, the plurality of driving energy sources may include an engine and a fuel cell.
【0010】あるいは、本発明の駆動装置において、前
記複数の駆動エネルギ源は、動力を発生するエンジン
と、電力を発生する燃料電池と、該燃料電池が発生した
電力から動力を発生する電動機とを含み、前記熱回収手
段は、前記燃料電池および/または前記電動機に設けら
れており、前記異常検出手段が前記異常を検出したとき
には、前記エンジンを用いて前記駆動のためのエネルギ
を発生することとしてもよい。Alternatively, in the driving apparatus according to the present invention, the plurality of driving energy sources include an engine that generates power, a fuel cell that generates power, and an electric motor that generates power from the power generated by the fuel cell. Wherein the heat recovery means is provided in the fuel cell and / or the electric motor, and when the abnormality detection means detects the abnormality, the heat recovery means generates energy for the drive using the engine. Is also good.
【0011】また、本発明の駆動装置において、前記熱
回収手段が設けられた前記駆動エネルギ源は、その運転
温度を検出する温度検出手段を備え、前記異常時停止手
段は、前記異常検出手段が前記異常を検出した際に、前
記温度検出手段が検出した温度が所定の温度を超えない
場合には、異常が検出された前記熱回収手段を設けた前
記駆動エネルギ源による前記エネルギの発生を続行する
こととしてもよい。Further, in the driving apparatus according to the present invention, the driving energy source provided with the heat recovery means includes a temperature detecting means for detecting an operating temperature of the driving energy source. When detecting the abnormality, if the temperature detected by the temperature detecting means does not exceed a predetermined temperature, the generation of the energy by the driving energy source provided with the heat recovery means in which the abnormality is detected is continued. You may do it.
【0012】このような構成とすれば、熱回収手段が前
記熱を回収する際の動作状態に異常が生じた場合に、こ
の熱回収手段が設けられた駆動エネルギ源の運転温度が
許容範囲であれば、この駆動エネルギ源による前記エネ
ルギの発生を続行する。したがって、熱回収の動作に異
常が生じても、駆動エネルギ源がエネルギを発生するの
に支障がなければ、この駆動エネルギ源によって前記エ
ネルギを発生する動作を継続することができる。熱エネ
ルギの回収が行なわれなくてもなお、この駆動エネルギ
源を用いることによる優位性がある場合には、その優位
性を生かすことができる。With this configuration, when an abnormality occurs in the operation state of the heat recovery unit when the heat recovery unit recovers the heat, the operating temperature of the driving energy source provided with the heat recovery unit is within an allowable range. If there is, the generation of the energy by the driving energy source is continued. Therefore, even if an abnormality occurs in the heat recovery operation, if the driving energy source does not hinder the generation of energy, the operation of generating the energy by the driving energy source can be continued. Even if heat energy is not recovered, if there is an advantage by using this driving energy source, the advantage can be utilized.
【0013】また、本発明の駆動装置において、前記熱
回収手段が設けられた前記駆動エネルギ源は、その運転
温度を検出する温度検出手段を備え、前記異常時停止手
段は、前記異常検出手段が前記異常を検出しない場合で
あっても、前記温度検出手段が検出した前記駆動エネル
ギ源の運転温度が所定の温度以上であれば、前記駆動エ
ネルギ源による前記エネルギの発生を停止する異常発熱
時停止手段を備えることとしてもよい。Further, in the driving device according to the present invention, the driving energy source provided with the heat recovery means includes a temperature detecting means for detecting an operating temperature of the driving energy source, and the abnormal-state stopping means includes: Even when the abnormality is not detected, if the operating temperature of the driving energy source detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined temperature, the generation of the energy by the driving energy source is stopped. Means may be provided.
【0014】このような構成とすれば、前記熱回収手段
が設けられた駆動エネルギ源において、異常発熱による
不都合が生じるのを防止することができる。なお、熱回
収手段による熱の回収は、駆動エネルギ源を冷却すると
いう作用も果たすため、熱を回収する動作の異常は、結
果的に駆動エネルギ源の昇温につながる。したがって、
既述した異常検出手段を特別に設けて熱を回収する動作
の異常と異常発熱とを区別することなく、駆動エネルギ
源の運転温度の上昇によって、前記熱回収手段が前記熱
を回収する際の動作状態の異常をも間接的に検出し、こ
の駆動エネルギ源によるエネルギの発生を停止する構成
も可能である。With this configuration, it is possible to prevent a problem caused by abnormal heat generation in the driving energy source provided with the heat recovery means. Since the heat recovery by the heat recovery means also serves to cool the drive energy source, an abnormality in the heat recovery operation results in a rise in the temperature of the drive energy source. Therefore,
When the operating temperature of the driving energy source is increased to recover the heat without increasing the operating temperature of the driving energy source without distinguishing between the abnormal operation of the operation of recovering heat and the abnormal heat generation by providing the above-described abnormality detecting means in particular. A configuration is also possible in which an abnormality in the operation state is also indirectly detected and the generation of energy by the driving energy source is stopped.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の実施の形態を
実施例に基づき説明する。 (1)装置の構成:図1は本実施例のハイブリッド車両
を表わす概略構成図である。本実施例のハイブリッド車
両は、エンジン10とモータ20とを動力源として備え
ている。図示する通り、本実施例のハイブリッド車両の
動力系統は、上流側からエンジン10、入力クラッチ1
8、モータ20、トルクコンバータ30、および変速機
100を直列に結合した構成を有している。即ち、エン
ジン10のクランクシャフト12は、入力クラッチ18
を介してモータ20に結合している。入力クラッチ18
をオン・オフすることによって、エンジン10からモー
タ20へ動力が伝達される状態と、エンジン10からモ
ータ20への動力の伝達が遮断された状態とを切り替え
ることができる。モータ20の出力軸13は、また、ト
ルクコンバータ30にも結合している。トルクコンバー
タの出力軸14は変速機100に結合している。変速機
100の出力軸15は、ディファレンシャルギヤ16を
介して車軸17に結合している。以下、それぞれの構成
要素について順に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to further clarify the structure and operation of the present invention described above, embodiments of the present invention will be described below based on examples. (1) Configuration of device: FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a hybrid vehicle of the present embodiment. The hybrid vehicle according to the present embodiment includes an engine 10 and a motor 20 as power sources. As shown, the power system of the hybrid vehicle according to the present embodiment includes an engine 10 and an input clutch 1 from the upstream side.
8, the motor 20, the torque converter 30, and the transmission 100 are connected in series. That is, the crankshaft 12 of the engine 10 is
Through the motor 20. Input clutch 18
Can be switched between a state where power is transmitted from the engine 10 to the motor 20 and a state where power transmission from the engine 10 to the motor 20 is interrupted. The output shaft 13 of the motor 20 is also connected to a torque converter 30. The output shaft 14 of the torque converter is connected to the transmission 100. The output shaft 15 of the transmission 100 is connected to an axle 17 via a differential gear 16. Hereinafter, each component will be described in order.
【0016】エンジン10は通常のガソリンエンジンで
ある。但し、エンジン10は、ガソリンと空気の混合気
をシリンダに吸い込むための吸気バルブ、および燃焼後
の排気をシリンダから排出するための排気バルブの開閉
タイミングを、ピストンの上下運動に対して相対的に調
整可能な機構を有している(以下、この機構をVVT機
構と呼ぶ)。VVT機構の構成については、周知である
ため、ここでは詳細な説明を省略する。エンジン10
は、ピストンの上下運動に対して各バルブが遅れて閉じ
るように開閉タイミングを調整することにより、いわゆ
るポンピングロスを低減することができる。この結果、
エンジン10をモータリングする際にモータ20から出
力すべきトルクを低減させることもできる。ガソリンを
燃焼して動力を出力する際には、VVT機構は、エンジ
ン10の回転数に応じて最も燃焼効率の良いタイミング
で各バルブが開閉するように制御される。The engine 10 is a normal gasoline engine. However, the engine 10 sets the opening / closing timing of an intake valve for sucking a mixture of gasoline and air into a cylinder and an exhaust valve for discharging exhaust gas after combustion from the cylinder relative to the vertical movement of the piston. It has an adjustable mechanism (hereinafter, this mechanism is called a VVT mechanism). Since the configuration of the VVT mechanism is well known, detailed description is omitted here. Engine 10
By adjusting the opening / closing timing so that each valve closes with a delay with respect to the vertical movement of the piston, a so-called pumping loss can be reduced. As a result,
When the engine 10 is motored, the torque to be output from the motor 20 can be reduced. When power is output by burning gasoline, the VVT mechanism is controlled so that each valve opens and closes at a timing with the highest combustion efficiency according to the rotation speed of the engine 10.
【0017】モータ20は、三相の同期モータであり、
外周面に複数個の永久磁石を有するロータ22と、回転
磁界を形成するための三相コイルが巻回されたステータ
24とを備える。モータ20はロータ22に備えられた
永久磁石による磁界とステータ24の三相コイルによっ
て形成される磁界との相互作用により回転駆動する。ま
た、ロータ22が外力によって回転させられる場合に
は、これらの磁界の相互作用により三相コイルの両端に
起電力を生じさせる。なお、モータ20には、ロータ2
2とステータ24との間の磁束密度が円周方向に正弦分
布する正弦波着磁モータを適用することも可能である
が、本実施例では、比較的大きなトルクを出力可能な非
正弦波着磁モータを適用した。The motor 20 is a three-phase synchronous motor,
A rotor 22 having a plurality of permanent magnets on an outer peripheral surface and a stator 24 around which a three-phase coil for forming a rotating magnetic field is wound. The motor 20 is driven to rotate by interaction between a magnetic field generated by a permanent magnet provided on the rotor 22 and a magnetic field formed by a three-phase coil of the stator 24. When the rotor 22 is rotated by an external force, an electromotive force is generated at both ends of the three-phase coil by the interaction of these magnetic fields. The motor 20 includes the rotor 2
It is also possible to apply a sine wave magnetized motor in which the magnetic flux density between the stator 2 and the stator 24 has a sine distribution in the circumferential direction. However, in the present embodiment, a non-sine wave magnetized motor capable of outputting a relatively large torque is used. A magnetic motor was applied.
【0018】モータ20の電源としては、バッテリ50
と燃料電池装置60とが備えられている。但し、主電源
は燃料電池装置60である。バッテリ50は、燃料電池
装置60が故障した場合や、充分な電力を出力すること
ができない過渡的な運転状態にある場合(例えば、燃料
電池装置60の始動時)などに、これを補完するようモ
ータ20に電力を供給する電源として使用される。バッ
テリ50の電力は、主として、ハイブリッド車両の制御
を行う制御ユニット70や照明装置などの電力機器に供
給される。As a power source for the motor 20, a battery 50 is used.
And a fuel cell device 60. However, the main power supply is the fuel cell device 60. The battery 50 complements when the fuel cell device 60 is out of order or when the fuel cell device 60 is in a transitional operating state where sufficient power cannot be output (for example, when the fuel cell device 60 is started). It is used as a power supply for supplying electric power to the motor 20. The electric power of the battery 50 is mainly supplied to power devices such as a control unit 70 for controlling the hybrid vehicle and lighting devices.
【0019】モータ20と各電源との間には、接続状態
を切り替えるための切替スイッチ84が設けられてい
る。切替スイッチ84は、バッテリ50,燃料電池装置
60,モータ20の3者間の接続状態を任意に切り替え
ることができる。ステータ24は、切替スイッチ84お
よび駆動回路51を介してバッテリ50に電気的に接続
される。また、ステータ24は、切替スイッチ84およ
び駆動回路52を介して燃料電池装置60に接続され
る。駆動回路51,52は、それぞれトランジスタイン
バータで構成されており、モータ20の三相それぞれに
対して、ソース側とシンク側の2つを一組としてトラン
ジスタが複数備えられている。これらの駆動回路51,
52は、制御ユニット70と電気的に接続されている。
制御ユニット70が駆動回路51,52の各トランジス
タのオン・オフの時間をPWM制御すると、バッテリ5
0および燃料電池装置60を電源とする擬似三相交流が
ステータ24の三相コイルに流れ、モータ20において
回転磁界が形成される。モータ20は、このような回転
磁界の作用によって、先に説明した通り電動機または発
電機として機能する。A changeover switch 84 for switching the connection state is provided between the motor 20 and each power supply. The changeover switch 84 can arbitrarily switch the connection state among the three members of the battery 50, the fuel cell device 60, and the motor 20. Stator 24 is electrically connected to battery 50 via changeover switch 84 and drive circuit 51. Further, the stator 24 is connected to the fuel cell device 60 via the changeover switch 84 and the drive circuit 52. Each of the drive circuits 51 and 52 is configured by a transistor inverter, and a plurality of transistors are provided for each of the three phases of the motor 20 by using a pair of a source side and a sink side. These drive circuits 51,
52 is electrically connected to the control unit 70.
When the control unit 70 performs PWM control on / off time of each transistor of the drive circuits 51 and 52, the battery 5
Pseudo three-phase alternating current, which uses the zero and the fuel cell device 60 as a power source, flows through the three-phase coil of the stator 24, and a rotating magnetic field is formed in the motor 20. The motor 20 functions as an electric motor or a generator as described above by the action of the rotating magnetic field.
【0020】図2は、モータ20の電源として働く燃料
電池装置60の概略構成を示す説明図である。燃料電池
装置60は、メタノールを貯蔵するメタノールタンク6
1、水を貯蔵する水タンク62、燃焼ガスを発生するバ
ーナ63、空気の圧縮を行なう圧縮機64、バーナ63
と圧縮機64とを併設した蒸発器65、改質反応により
燃料ガスを生成する改質器66、燃料ガス中の一酸化炭
素(CO)濃度を低減するCO低減部67、電気化学反
応により起電力を得る燃料電池60Aを主な構成要素と
する。これらの各部の動作は、制御ユニット70により
制御される。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the fuel cell device 60 which functions as a power source of the motor 20. The fuel cell device 60 includes a methanol tank 6 for storing methanol.
1. Water tank 62 for storing water, burner 63 for generating combustion gas, compressor 64 for compressing air, burner 63
, A reformer 66 that generates fuel gas by a reforming reaction, a CO reducing unit 67 that reduces the concentration of carbon monoxide (CO) in the fuel gas, The main component is a fuel cell 60A that obtains electric power. The operations of these units are controlled by the control unit 70.
【0021】燃料電池60Aは、固体高分子電解質型の
燃料電池であり、電解質膜、カソード、アノード、およ
びセパレータとを備える単セルを複数積層して構成され
ている。電解質膜は、例えばフッ素系樹脂などの固体高
分子材料で形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜で
ある。カソードおよびアノードは、共に炭素繊維を織成
したカーボンクロスにより形成されている。セパレータ
は、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボ
ンなど、ガス不透過性を有する導電性部材により形成さ
れている。また、このセパレータは、上記カソードおよ
びアノードとの間に、燃料ガスおよび酸化ガスの流路を
形成する。The fuel cell 60A is a solid polymer electrolyte type fuel cell, and is constituted by stacking a plurality of single cells each having an electrolyte membrane, a cathode, an anode, and a separator. The electrolyte membrane is, for example, a proton-conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine-based resin. The cathode and the anode are both formed of carbon cloth woven from carbon fibers. The separator is formed of a gas-impermeable conductive member such as dense carbon which is made gas-impermeable by compressing carbon. The separator forms a flow path for the fuel gas and the oxidizing gas between the cathode and the anode.
【0022】燃料電池装置60の各構成要素は次の通り
接続されている。メタノールタンク61は所定の流路に
よって蒸発器65に接続されている。この流路の途中に
設けられたポンプP2は、原燃料であるメタノールの流
量を調整しつつ、メタノールを蒸発器65に供給する。
水タンク62も同様に所定の流路によって蒸発器65に
接続されている。この流路の途中に設けられたポンプP
3は、水の流量を調整しつつ、これを蒸発器65に供給
する。なお、メタノールの流路と水の流路とは、それぞ
れポンプP2,P3の下流側で一つの流路に合流し、蒸
発器65に接続される。The components of the fuel cell device 60 are connected as follows. The methanol tank 61 is connected to the evaporator 65 by a predetermined flow path. The pump P2 provided in the middle of this flow path supplies methanol to the evaporator 65 while adjusting the flow rate of the raw fuel methanol.
The water tank 62 is also connected to the evaporator 65 by a predetermined flow path. Pump P provided in the middle of this flow path
3 supplies the water to the evaporator 65 while adjusting the flow rate of the water. The methanol flow path and the water flow path merge into one flow path downstream of the pumps P2 and P3, respectively, and are connected to the evaporator 65.
【0023】蒸発器65は、供給されたメタノールと水
とを気化させる。蒸発器65には、バーナ63と圧縮機
64とが併設されている。蒸発器65は、バーナ63か
ら供給される燃焼ガスによってメタノールと水とを沸
騰、気化させる。ここで、メタノールタンク61と蒸発
器65とを接続する上記流路は、途中で分岐して、バー
ナ63とも接続している。この分岐した流路には、ポン
プP1が設けられており、これによってバーナ63に供
給されるメタノール量が調節される。バーナ63には、
燃焼の燃料として、上記メタノールに加えて、燃料電池
60Aでの電気化学反応で消費されずに残った燃料排ガ
スも供給される。バーナ63は、メタノールと燃料排ガ
スのうち、後者を主として燃焼させる。バーナ63の燃
焼温度は、センサT1の出力に基づいて制御されてお
り、約800℃から1000℃に保たれる。バーナ63
の燃焼ガスは、蒸発器65に移送される際にタービンを
回転させ、圧縮機64を駆動する。圧縮機64は、燃料
電池装置60の外部から空気を取り込んでこれを圧縮
し、この圧縮空気を燃料電池60Aのカソード側に供給
する。The evaporator 65 vaporizes the supplied methanol and water. The evaporator 65 is provided with a burner 63 and a compressor 64. The evaporator 65 boils and vaporizes methanol and water by the combustion gas supplied from the burner 63. Here, the flow path connecting the methanol tank 61 and the evaporator 65 is branched in the middle and connected to the burner 63. A pump P <b> 1 is provided in the branched flow path, whereby the amount of methanol supplied to the burner 63 is adjusted. Burner 63
As fuel for combustion, in addition to the methanol, fuel exhaust gas remaining without being consumed by the electrochemical reaction in the fuel cell 60A is also supplied. The burner 63 mainly burns the latter of methanol and fuel exhaust gas. The combustion temperature of the burner 63 is controlled based on the output of the sensor T1, and is maintained at about 800 ° C to 1000 ° C. Burner 63
When the combustion gas is transferred to the evaporator 65, the combustion gas rotates the turbine and drives the compressor 64. The compressor 64 takes in air from the outside of the fuel cell device 60, compresses the air, and supplies the compressed air to the cathode side of the fuel cell 60A.
【0024】蒸発器65と改質器66とは所定の流路で
接続されており、蒸発器65で得られた原燃料ガス、即
ちメタノールと水蒸気との混合ガスは、この流路を介し
て改質器66に供給される。改質器66は、内部に改質
触媒を備えており、供給されたメタノールと水とからな
る原燃料ガスを改質して水素リッチな燃料ガスを生成す
る。また、蒸発器65と改質器66とを接続する流路の
途中には、温度センサT2が設けられており、この流路
を通過する上記混合ガスの温度が通常約250℃の所定
値になるように、バーナ63に供給するメタノール量が
制御される。改質器66では、混合ガスが蒸発器65か
ら持ち込んだ熱を利用して水蒸気改質反応が行なわれ
る。なお、本実施例の改質器66では、メタノールから
水素リッチガスを生成する際に、水蒸気改質反応に加え
て酸化反応も同時に進行し、この酸化反応によっても熱
を発生させる。そのため、この酸化反応に必要な酸素を
供給するために、改質器66には外部から空気を供給す
るためのブロワ68が併設されている。The evaporator 65 and the reformer 66 are connected through a predetermined flow path, and the raw fuel gas obtained in the evaporator 65, that is, the mixed gas of methanol and steam, is passed through this flow path. It is supplied to the reformer 66. The reformer 66 includes a reforming catalyst therein, and reforms the supplied raw fuel gas composed of methanol and water to generate a hydrogen-rich fuel gas. Further, a temperature sensor T2 is provided in the middle of a flow path connecting the evaporator 65 and the reformer 66, and the temperature of the mixed gas passing through this flow path is normally set to a predetermined value of about 250 ° C. Thus, the amount of methanol supplied to the burner 63 is controlled. In the reformer 66, a steam reforming reaction is performed by utilizing the heat of the mixed gas brought from the evaporator 65. In the reformer 66 of the present embodiment, when generating a hydrogen-rich gas from methanol, an oxidation reaction simultaneously proceeds in addition to a steam reforming reaction, and heat is also generated by this oxidation reaction. Therefore, in order to supply oxygen required for the oxidation reaction, the reformer 66 is provided with a blower 68 for supplying air from outside.
【0025】改質器66とCO低減部67とは所定の流
路によって接続されており、改質器66で生成された水
素リッチな燃料ガスは、CO低減部67に供給される。
所定の触媒下で主に水蒸気改質反応によって水素リッチ
ガスを生成する改質器66から排出される燃料ガス中に
は、通常は一定量の一酸化炭素(CO)が含まれる。C
O低減部67は、この燃料ガス中の一酸化炭素濃度を低
減させる。固体高分子型の燃料電池では、燃料ガス中に
含まれる一酸化炭素が、アノードにおける反応を阻害し
て燃料電池の性能を低下させてしまうからである。CO
低減部67は、燃料ガス中の一酸化炭素を酸化すること
により、一酸化炭素濃度を低減させる。The reformer 66 and the CO reduction unit 67 are connected by a predetermined flow path, and the hydrogen-rich fuel gas generated by the reformer 66 is supplied to the CO reduction unit 67.
The fuel gas discharged from the reformer 66 that generates a hydrogen-rich gas mainly by a steam reforming reaction under a predetermined catalyst usually contains a certain amount of carbon monoxide (CO). C
The O reduction unit 67 reduces the concentration of carbon monoxide in the fuel gas. This is because, in a polymer electrolyte fuel cell, carbon monoxide contained in the fuel gas inhibits the reaction at the anode and lowers the performance of the fuel cell. CO
The reduction unit 67 reduces the concentration of carbon monoxide by oxidizing carbon monoxide in the fuel gas.
【0026】CO低減部67と燃料電池60Aとは所定
の流路によって接続されており、一酸化炭素濃度が低減
された燃料ガスは、この流路を介して燃料電池60Aの
アノード側に供給され、電気化学反応に利用される。ま
た、先に説明した通り、燃料電池60Aのカソード側に
は、圧縮機64で圧縮された空気が供給されている。こ
の圧縮空気は、酸化ガスとして燃料電池60Aのカソー
ド側で電気化学反応に利用される。The CO reducing section 67 and the fuel cell 60A are connected by a predetermined flow path, and the fuel gas having a reduced carbon monoxide concentration is supplied to the anode side of the fuel cell 60A through this flow path. Used for electrochemical reactions. As described above, the air compressed by the compressor 64 is supplied to the cathode side of the fuel cell 60A. This compressed air is used as an oxidizing gas for an electrochemical reaction on the cathode side of the fuel cell 60A.
【0027】以上の構成を有する燃料電池装置60は、
メタノールと水を原燃料として電気化学反応によって電
力を供給することができる。本実施例では、メタノール
タンク61,水タンク62内のメタノールおよび水の残
量に応じて、燃料電池の運転状態を制御する。このよう
な制御を実現するため、それぞれのタンクには、容量セ
ンサ61a,62aが設けられている。なお、本実施例
では、メタノールおよび水を用いる燃料電池装置60を
搭載しているが、燃料電池装置60は、これに限定され
るものではなく、種々の構成を適用することができる。The fuel cell device 60 having the above configuration is
Electric power can be supplied by an electrochemical reaction using methanol and water as raw fuels. In the present embodiment, the operation state of the fuel cell is controlled according to the remaining amounts of methanol and water in the methanol tank 61 and the water tank 62. In order to realize such control, each tank is provided with a capacity sensor 61a, 62a. In this embodiment, the fuel cell device 60 using methanol and water is mounted, but the fuel cell device 60 is not limited to this, and various configurations can be applied.
【0028】また、図1に示した燃料電池装置60は、
熱電素子40を備えている。この熱電素子40は、実際
には図2に示す燃料電池装置60における燃料電池60
Aに設けられている。熱電素子とは、ゼーベック効果を
利用して熱エネルギを電気エネルギに変換する周知の装
置であり、例えばBi2Te3系やPbTe系など、種々
の素子が知られている。既述したように、燃料電池は電
気化学反応によって起電力を得る装置であるが、燃料の
有する化学エネルギは完全に電気エネルギに変換される
わけではなく、電気エネルギに変換されなかったエネル
ギが熱エネルギとなるなどの理由で、燃料電池60Aは
発熱する。本実施例では、燃料電池60Aに熱電素子4
0を設けることで、燃料電池60Aにおいて発電に伴っ
て生じる熱を、電気エネルギとして回収している。熱電
素子40は、燃料電池60Aの外壁面の所定の位置に取
り付けられており、燃料電池60Aに取り付けられた取
り付け面が、燃料電池60Aの運転温度に応じて、他方
の面よりも高温になることによって、起電力を発生す
る。このような熱電素子40は、スイッチ41を介して
バッテリ50に接続されている。スイッチ41がオンの
場合には、熱電素子40で得られた電力によってバッテ
リ50を充電することができる。スイッチ41は制御ユ
ニット70によって制御されており、バッテリ50を充
電するのに充分な電圧が熱電素子40に生じていない場
合などには、このスイッチ41はオフとなる。The fuel cell device 60 shown in FIG.
A thermoelectric element 40 is provided. This thermoelectric element 40 is actually a fuel cell 60 in the fuel cell device 60 shown in FIG.
A. A thermoelectric device is a known device that converts thermal energy into electric energy using the Seebeck effect, and various devices such as a Bi 2 Te 3 system and a PbTe system are known. As described above, a fuel cell is a device that obtains an electromotive force by an electrochemical reaction, but the chemical energy of the fuel is not completely converted to electric energy, and the energy that is not converted to electric energy is converted to heat. The fuel cell 60A generates heat because it becomes energy. In this embodiment, the thermoelectric element 4
By providing 0, heat generated by power generation in the fuel cell 60A is recovered as electric energy. The thermoelectric element 40 is mounted at a predetermined position on the outer wall surface of the fuel cell 60A, and the mounting surface mounted on the fuel cell 60A becomes higher in temperature than the other surface according to the operating temperature of the fuel cell 60A. This generates an electromotive force. Such a thermoelectric element 40 is connected to the battery 50 via the switch 41. When the switch 41 is on, the battery 50 can be charged with the electric power obtained by the thermoelectric element 40. The switch 41 is controlled by the control unit 70. For example, when a voltage sufficient to charge the battery 50 is not generated in the thermoelectric element 40, the switch 41 is turned off.
【0029】さらに、図1に示した燃料電池装置60に
は、燃料電池60Aの運転温度を制御するための冷却装
置が備えられている。上記したように、燃料電池60A
には熱電素子40が備えられており、電気化学反応で生
じた熱の一部は電気エネルギとして回収されるが、残り
の熱を排出して燃料電池60Aの運転温度を所望の範囲
に制御するために、この冷却装置が設けられている。燃
料電池装置60の冷却装置は、冷媒路94と、ポンプ9
3とラジエータ92とからなり、冷却水は、ポンプ93
によって冷媒路94を通過し、ラジエータ92で放熱す
ることによって燃料電池60Aの冷却を行なう。ポンプ
93は、後述する補機駆動装置82によって駆動され
る。このような冷却装置では、ポンプ93の駆動状態、
すなわち冷却水の流速を制御することによって、冷却の
程度を調節することができる。ここで、冷媒路94に
は、燃料電池60Aとの接続部の近傍であって、燃料電
池60Aから冷却水が排出される側において、冷却水温
センサ90が設けられている。冷却水温センサ90は、
燃料電池60Aから排出された冷却水の温度TW を検出
するため、その検出値は、燃料電池60Aの内部温度を
直接反映する。Further, the fuel cell device 60 shown in FIG. 1 is provided with a cooling device for controlling the operating temperature of the fuel cell 60A. As described above, the fuel cell 60A
Is provided with a thermoelectric element 40, and a part of the heat generated by the electrochemical reaction is recovered as electric energy, but the remaining heat is discharged to control the operating temperature of the fuel cell 60A within a desired range. For this purpose, this cooling device is provided. The cooling device of the fuel cell device 60 includes a refrigerant passage 94 and a pump 9.
3 and a radiator 92.
Thus, the fuel cell 60A is cooled by passing through the refrigerant passage 94 and radiating heat by the radiator 92. The pump 93 is driven by an accessory driving device 82 described later. In such a cooling device, the driving state of the pump 93,
That is, by controlling the flow rate of the cooling water, the degree of cooling can be adjusted. Here, the coolant path 94 is provided with a coolant temperature sensor 90 in the vicinity of the connection with the fuel cell 60A and on the side where the coolant is discharged from the fuel cell 60A. The cooling water temperature sensor 90
In order to detect the temperature TW of the cooling water discharged from the fuel cell 60A, the detected value directly reflects the internal temperature of the fuel cell 60A.
【0030】なお、以下の説明では、燃料電池での発電
に使用されるメタノールおよび水を総称してFC燃料と
呼ぶものとする。両者の容量は常に同一とは限らない。
以下の説明においてFC燃料量というときは、燃料電池
での発電に制約を与える側の容量を意味するものとす
る。つまり、メタノールおよび水のうち、発電を継続し
た場合に先に不足する側の容量を意味するものとする。In the following description, methanol and water used for power generation in a fuel cell are collectively referred to as FC fuel. Both capacities are not always the same.
In the following description, the FC fuel amount means a capacity on a side that restricts power generation by the fuel cell. In other words, it means the capacity of methanol and water on the side that runs short first when power generation is continued.
【0031】バッテリ50は、既述したように補助的な
電源であり、制御ユニット70や照明装置などの電力機
器に電力を供給する以外は、主に、燃料電池の始動時な
どにモータ20に対して電力を補うために用いられる。
バッテリとしては、鉛蓄電池や、ニッケル−カドミウム
蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、リチウム2次電池など
種々の2次電池を用いることができる。このバッテリ5
0の容量は、燃料電池の始動時にその暖機を行なう間、
燃料電池を電源として走行すべき後述する運転状態(後
述する図4におけるMG領域)において、モータ20を
駆動する電源となりうる大きさとした。The battery 50 is an auxiliary power supply as described above, and mainly supplies power to the motor 20 at the time of starting the fuel cell and the like, except for supplying power to power devices such as the control unit 70 and a lighting device. It is used to supplement power.
As the battery, various secondary batteries such as a lead storage battery, a nickel-cadmium storage battery, a nickel-hydrogen storage battery, and a lithium secondary battery can be used. This battery 5
A capacity of 0 is used during the warm-up of the fuel cell during startup.
In an operation state (described later, an MG area in FIG. 4) in which the fuel cell is used as a power source for running, the size is set to be a power source for driving the motor 20.
【0032】トルクコンバータ30は、流体を利用した
周知の動力伝達機構である。ここでは、トルクコンバー
タ30の入力軸、即ちモータ20の出力軸13と、トル
クコンバータ30の出力軸14との間で、一方の回転軸
から他方の回転軸へと動力が伝達される。トルクコンバ
ータ30にはさらにロックアップクラッチが設けられて
おり、これによって、両回転軸が互いに滑りをもって回
転可能である状態と、両回転軸が滑りを生じないよう結
合された状態とが切り替えられる。ロックアップクラッ
チのオン・オフは制御ユニット70により制御される。The torque converter 30 is a known power transmission mechanism using a fluid. Here, power is transmitted from one rotation shaft to the other rotation shaft between the input shaft of the torque converter 30, that is, the output shaft 13 of the motor 20 and the output shaft 14 of the torque converter 30. The torque converter 30 is further provided with a lock-up clutch, which switches between a state in which both rotating shafts can rotate with slipping relative to each other and a state in which both rotating shafts are coupled so as not to cause slipping. ON / OFF of the lock-up clutch is controlled by the control unit 70.
【0033】変速機100は、内部に複数のギヤ、クラ
ッチ、ワンウェイクラッチ、ブレーキ等を備え、変速比
を切り替えることによってトルクコンバータ30の出力
軸14のトルクおよび回転数を変換して出力軸15に伝
達可能な機構である。本実施例では前進5段、後進1段
の変速段を実現可能な変速機を適用した。変速機100
の変速段は、制御ユニット70が車速等に応じて設定す
る。運転者は、車内に備えられたシフトレバーを手動で
操作し、シフトポジションを選択することによって、使
用される変速段の範囲を変更することが可能である。な
お、変速機100における変速比の切り替えに関わる種
々のクラッチやブレーキは、それぞれ、油圧によって係
合および開放する。詳細な図示は省略したが、変速機1
00は、作動を可能とする油圧配管および油圧を制御す
るためのソレノイドバルブ等が設けられた油圧制御部1
04を備えており、これによって上記油圧が制御され
る。さらに変速機100は、電動式の油圧ポンプ102
を備えており、この油圧ポンプ102が、上記クラッチ
およびブレーキを作動させるための作動油を供給する。
本実施例のハイブリッド車両では、制御ユニット70が
油圧制御部104内のソレノイドバルブ等に制御信号を
出力することによって、各クラッチおよびブレーキの作
動を制御する。The transmission 100 includes a plurality of gears, clutches, one-way clutches, brakes, and the like, and converts the torque and the number of revolutions of the output shaft 14 of the torque converter 30 by switching the speed ratio, thereby converting the output shaft 15 into the output shaft 15. It is a mechanism that can transmit. In this embodiment, a transmission that can realize five forward speeds and one reverse speed is applied. Transmission 100
Is set by the control unit 70 according to the vehicle speed and the like. The driver can change the range of the shift speed to be used by manually operating the shift lever provided in the vehicle and selecting the shift position. It should be noted that various clutches and brakes related to switching of the transmission ratio in the transmission 100 are engaged and released by hydraulic pressure, respectively. Although detailed illustration is omitted, the transmission 1
Reference numeral 00 denotes a hydraulic control unit 1 provided with a hydraulic pipe enabling operation, a solenoid valve for controlling hydraulic pressure, and the like.
04, whereby the hydraulic pressure is controlled. Further, the transmission 100 includes an electric hydraulic pump 102.
The hydraulic pump 102 supplies hydraulic oil for operating the clutch and the brake.
In the hybrid vehicle of this embodiment, the control unit 70 controls the operation of each clutch and brake by outputting a control signal to a solenoid valve or the like in the hydraulic control unit 104.
【0034】本実施例のハイブリッド車両では、エンジ
ン10などの動力源から出力される動力は、補機の駆動
にも用いられる。図1に示す通り、エンジン10には補
機駆動装置82が結合されている。補機には、エアコン
のコンプレッサやパワーステアリング用のポンプ等が含
まれる。ここでは、エンジン10の動力を利用して駆動
される補機類をまとめて補機駆動装置82として示し
た。補機駆動装置82は、具体的にはエンジン10のク
ランクシャフトにプーリやベルトを介して結合されてお
り、クランクシャフトの回転動力によって駆動される。In the hybrid vehicle of this embodiment, the power output from the power source such as the engine 10 is also used for driving the auxiliary equipment. As shown in FIG. 1, an accessory drive device 82 is connected to the engine 10. The auxiliary equipment includes a compressor for an air conditioner, a pump for power steering, and the like. Here, the accessories driven using the power of the engine 10 are collectively shown as an accessory drive 82. The accessory drive device 82 is specifically connected to a crankshaft of the engine 10 via a pulley or a belt, and is driven by the rotational power of the crankshaft.
【0035】補機駆動装置82には、また、補機駆動用
モータ80も結合されている。補機駆動用モータ80
は、切替スイッチ83を介して燃料電池装置60および
バッテリ50に接続されている。補機駆動用モータ80
は、モータ20と同様の構成を有しており、エンジン1
0の動力によって運転され、発電を行うことができる。
補機駆動用モータ80で発電された電力はバッテリ50
に充電することができる。また、補機駆動用モータ80
は、バッテリ50および燃料電池装置60から電力の供
給を受けて力行することもできる。本実施例のハイブリ
ッド車両は、後述する通り、所定の条件下では、エンジ
ン10の運転が停止される。補機駆動用モータ80を力
行すれば、エンジン10が停止している時でも補機駆動
装置82を駆動することができる。もとより、エンジン
10が停止している場合には、入力クラッチ18をオン
にして、モータ20の動力で補機駆動装置82を駆動す
るものとしてもよい。補機駆動用モータ80で補機を駆
動する際には、負担を軽減するために、エンジン10と
補機駆動装置82との間の補機クラッチ19を解放す
る。The accessory driving device 82 is also connected to an accessory driving motor 80. Auxiliary drive motor 80
Is connected to the fuel cell device 60 and the battery 50 via the changeover switch 83. Auxiliary drive motor 80
Has the same configuration as the motor 20 and
It is driven by zero power and can generate electricity.
The electric power generated by the accessory driving motor 80 is
Can be charged. In addition, the accessory driving motor 80
Can be powered by receiving power from the battery 50 and the fuel cell device 60. In the hybrid vehicle of the present embodiment, the operation of the engine 10 is stopped under predetermined conditions, as described later. By powering the accessory driving motor 80, the accessory driving device 82 can be driven even when the engine 10 is stopped. Of course, when the engine 10 is stopped, the input clutch 18 may be turned on to drive the accessory driving device 82 with the power of the motor 20. When the accessory is driven by the accessory drive motor 80, the accessory clutch 19 between the engine 10 and the accessory drive 82 is released to reduce the burden.
【0036】本実施例のハイブリッド車両では、エンジ
ン10、モータ20、トルクコンバータ30、変速機1
00、補機駆動用モータ80等の運転を制御ユニット7
0が制御している(図1参照)。制御ユニット70は、
内部にCPU、RAM,ROM等を備えるワンチップ・
マイクロコンピュータであり、ROMに記録されたプロ
グラムに従い、CPUが後述する種々の制御処理を行
う。制御ユニット70には、かかる制御を実現するため
に種々の入出力信号が接続されている。図3は制御ユニ
ット70に対する入出力信号の結線を示す説明図であ
る。図中の左側に制御ユニット70に入力される信号を
示し、右側に制御ユニット70から出力される信号を示
す。In the hybrid vehicle according to the present embodiment, the engine 10, the motor 20, the torque converter 30, and the transmission 1
00, the operation of the auxiliary drive motor 80 and the like
0 is controlling (see FIG. 1). The control unit 70
One chip with CPU, RAM, ROM, etc. inside
The microcomputer is a microcomputer, and the CPU performs various control processes described later according to a program recorded in the ROM. Various input / output signals are connected to the control unit 70 to realize such control. FIG. 3 is an explanatory diagram showing connection of input / output signals to the control unit 70. A signal input to the control unit 70 is shown on the left side of the drawing, and a signal output from the control unit 70 is shown on the right side.
【0037】制御ユニット70に入力される信号は、種
々のスイッチおよびセンサからの信号である。このよう
な信号としては、例えば、燃料電池60Aに取り付けた
熱電素子40からの信号の他、燃料電池60Aの冷却水
の水温、燃料電池用の燃料残量、燃料電池温度、エンジ
ン10の回転数、エンジン10の水温、イグニッション
スイッチ、バッテリ残存容量SOC、バッテリ温度、車
速、トルクコンバータ30の油温、シフトポジション、
サイドブレーキのオン・オフ、フットブレーキの踏み込
み量、エンジン10の排気を浄化する触媒の温度、アク
セル開度などに関する信号や、車両の加速度センサから
の信号などがある。制御ユニット70には、その他にも
多くの信号が入力されているが、ここでは図示を省略し
た。The signals input to the control unit 70 are signals from various switches and sensors. Such signals include, for example, a signal from the thermoelectric element 40 attached to the fuel cell 60A, a coolant temperature of the fuel cell 60A, a remaining fuel amount for the fuel cell, a fuel cell temperature, and a rotation speed of the engine 10. , Engine 10 water temperature, ignition switch, battery remaining capacity SOC, battery temperature, vehicle speed, oil temperature of torque converter 30, shift position,
There are signals related to ON / OFF of a side brake, a stepping amount of a foot brake, a temperature of a catalyst for purifying exhaust gas of the engine 10, an accelerator opening, a signal from an acceleration sensor of the vehicle, and the like. Although many other signals are input to the control unit 70, they are not shown here.
【0038】制御ユニット70から出力される信号は、
エンジン10,モータ20,トルクコンバータ30,燃
料電池60,変速機100等を制御するための信号であ
る。このような信号としては、例えば、熱電素子40に
よるバッテリ50の充電の実行に関与するスイッチ41
の制御信号、エンジン10の点火時期を制御する点火信
号、燃料噴射を制御する燃料噴射信号、補機駆動用モー
タ80の運転を制御する補機駆動用モータ制御信号、モ
ータ20の運転を制御するモータ制御信号、変速機10
0の変速段を切り替える変速機制御信号、入力クラッチ
18及び補機クラッチ19の制御信号、エアコンコンプ
レッサや油圧ポンプの制御信号などの補機を制御する信
号、モータ20の電源の切替スイッチ84の制御信号、
補機駆動用モータ80の電源の切替スイッチ83の制御
信号、燃料電池装置60の制御信号などがある。制御ユ
ニット70からは、その他にも多くの信号が出力されて
いるが、ここでは図示を省略した。The signal output from the control unit 70 is
These are signals for controlling the engine 10, the motor 20, the torque converter 30, the fuel cell 60, the transmission 100, and the like. Such a signal includes, for example, a switch 41 involved in executing charging of the battery 50 by the thermoelectric element 40.
Control signal, an ignition signal for controlling the ignition timing of the engine 10, a fuel injection signal for controlling the fuel injection, an auxiliary equipment driving motor control signal for controlling the operation of the auxiliary equipment driving motor 80, and controlling the operation of the motor 20. Motor control signal, transmission 10
0, a transmission control signal for switching the gear stage, a control signal for the input clutch 18 and the auxiliary clutch 19, a signal for controlling auxiliary equipment such as a control signal for an air conditioner compressor and a hydraulic pump, and a control of the power supply switch 84 for the motor 20 signal,
There are a control signal of the power supply changeover switch 83 of the accessory driving motor 80, a control signal of the fuel cell device 60, and the like. Although many other signals are output from the control unit 70, they are not shown here.
【0039】(2)一般的動作:次に、本実施例のハイ
ブリッド車両の一般的動作について説明する。先に図1
で説明した通り、本実施例のハイブリッド車両は動力源
としてエンジン10とモータ20とを備える。制御ユニ
ット70は、車両の走行状態、即ち車速およびトルクに
応じて両者を使い分けて走行する。両者の使い分けは予
めマップとして設定され、制御ユニット70内のROM
に記憶されている。(2) General Operation: Next, the general operation of the hybrid vehicle of this embodiment will be described. Figure 1
As described above, the hybrid vehicle of the present embodiment includes the engine 10 and the motor 20 as power sources. The control unit 70 uses both of them according to the traveling state of the vehicle, that is, the vehicle speed and the torque. The use of both is set in advance as a map, and the ROM in the control unit 70 is used.
Is stored in
【0040】図4は車両の走行状態と動力源との関係を
示す説明図である。図中の領域MGはモータ20を動力
源として走行する領域である。領域MGの外側の領域
は、エンジン10を動力源として走行する領域であり、
以下、領域EGと呼ぶ。また、前者の領域に対応する走
行状態をEV走行と呼び、後者に対応する走行状態をエ
ンジン走行と呼ぶものとする。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the running state of the vehicle and the power source. A region MG in the drawing is a region where the vehicle runs using the motor 20 as a power source. The region outside the region MG is a region where the vehicle runs using the engine 10 as a power source,
Hereinafter, it is called a region EG. Also, the traveling state corresponding to the former region is referred to as EV traveling, and the traveling state corresponding to the latter region is referred to as engine traveling.
【0041】通常のガソリンエンジンであるエンジン1
0は、高速走行時に比べて低速走行時にはエネルギ効率
が低下するという性質を有している。本実施例のハイブ
リッド車両では、このような低速走行時にはエンジン1
0に代えてモータ20から駆動力を得ることによって、
車両全体としてのエネルギ効率の低下を抑え、燃費の向
上を図っている。したがって、本実施例のハイブリッド
車両では、エンジン10を用いた場合にエネルギ効率が
特に劣る領域(走行状態)において、充分に駆動力が得
られるように、モータ20の性能が設定されている。な
お、図1の構成によれば、エンジン10とモータ20の
双方を動力源として走行することも可能ではあるが、本
実施例では、このような走行領域は設けていない。Engine 1 which is a normal gasoline engine
0 has the property that the energy efficiency is lower at low speed running than at high speed running. In the hybrid vehicle according to the present embodiment, the engine 1 is operated at such a low speed running.
By obtaining the driving force from the motor 20 instead of 0,
A reduction in energy efficiency of the vehicle as a whole is suppressed, and fuel efficiency is improved. Therefore, in the hybrid vehicle of the present embodiment, the performance of the motor 20 is set so that a sufficient driving force can be obtained in a region (running state) where the energy efficiency is particularly poor when the engine 10 is used. In addition, according to the configuration of FIG. 1, it is possible to run using both the engine 10 and the motor 20 as power sources, but in the present embodiment, such a running region is not provided.
【0042】図示する通り、本実施例のハイブリッド車
両は、まずEV走行で発進する。走行状態が領域EGに
ある間は、入力クラッチ18をオフにして走行する。E
V走行により発進した車両が、図4のマップにおける領
域MGと領域EGの境界近傍の走行状態に達した時点
で、制御ユニット70は、入力クラッチ18をオンにす
るとともに、エンジン10を始動する。入力クラッチ1
8をオンにすると、エンジン10はモータ20により回
転させられる。制御ユニット70は、エンジン10の回
転数が所定値まで増加したタイミングで燃料を噴射し点
火する。また、VVT機構を制御して、吸気バルブおよ
び排気バルブの開閉タイミングをエンジン10の運転に
適したタイミングに変更する。As shown in the figure, the hybrid vehicle according to the present embodiment starts by EV running. While the traveling state is in the region EG, the vehicle travels with the input clutch 18 turned off. E
When the vehicle started by the V running reaches the running state near the boundary between the area MG and the area EG in the map of FIG. 4, the control unit 70 turns on the input clutch 18 and starts the engine 10. Input clutch 1
When the engine 8 is turned on, the engine 10 is rotated by the motor 20. The control unit 70 injects and ignites fuel at the timing when the rotation speed of the engine 10 increases to a predetermined value. Further, the VVT mechanism is controlled to change the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve to a timing suitable for the operation of the engine 10.
【0043】こうしてエンジン10が始動して以後、領
域EG内ではエンジン10のみを動力源として走行す
る。エンジン走行が開始されると、制御ユニット70
は、駆動回路51,52のトランジスタを全てシャット
ダウンする。この結果、モータ20は単に空回りした状
態となる。After the engine 10 is started in this way, the vehicle runs in the region EG using only the engine 10 as a power source. When the engine starts running, the control unit 70
Shuts down all the transistors of the drive circuits 51 and 52. As a result, the motor 20 simply turns idle.
【0044】制御ユニット70は、このように車両の走
行状態に応じて動力源を切り替える制御を行うととも
に、変速機100の変速段を切り替える処理も行う。変
速段の切り替えは動力源の切り替えと同様、車両の走行
状態に応じて予め設定されたマップに基づいてなされ
る。このようなマップは、シフトポジションごとにそれ
ぞれ異なるものが設けられている。図4にはDポジショ
ン、4ポジション、3ポジションに対応するマップを示
した。このマップに示す通り、制御ユニット70は、車
速が増すにつれて変速比が小さくなるように変速段の切
り替えを実行する。The control unit 70 performs the control of switching the power source according to the running state of the vehicle as described above, and also performs the process of switching the gear position of the transmission 100. The switching of the shift speed is performed based on a map set in advance according to the running state of the vehicle, similarly to the switching of the power source. Different maps are provided for each shift position. FIG. 4 shows maps corresponding to the D position, the four positions, and the three positions. As shown in this map, the control unit 70 executes the switching of the gear stage so that the gear ratio decreases as the vehicle speed increases.
【0045】ドライブポジション(D)では、図4に示
す通り、第5速(5th)までの変速段を用いて走行す
る。4ポジションでは、このマップにおいて、第4速
(4th)までの変速段を用いて走行する。したがって
4ポジションでは、図8における5thの領域であって
も第4速(4th)が使用される。同様に3ポジション
の場合には、図8のマップにおいて、第3速(3rd)
までの変速段を用いて走行する。In the drive position (D), as shown in FIG. 4, the vehicle travels using the speed up to the fifth speed (5th). In the four positions, the vehicle travels using the shift speeds up to the fourth speed (4th) in this map. Therefore, at the four positions, the fourth speed (4th) is used even in the 5th region in FIG. Similarly, in the case of three positions, the third speed (3rd) in the map of FIG.
The vehicle travels using gears up to.
【0046】2ポジション、Lポジションでは、マップ
を各シフトポジションに固有のものに変更して変速段の
制御を行う。図5は2ポジションにおける変速段の切り
替えの様子を示す説明図である。2ポジションでは、第
1速および第2速の変速段が使用される。2ポジション
のマップ(図9)において、第1速と第2速の切り替え
を行う境界は、Dポジションのマップ(図8)と同じで
ある。また、2ポジションでは、Dポジションに比較し
て、領域MGの範囲が異なって設定されている(図4お
よび図5においてハッチングを付した領域を参照)。図
5中の破線は、Dポジションのマップとの対比のために
示したものであり、Dポジションのマップ中の第2速と
第3速との境界に対応する曲線である。このように、2
ポジションのマップでは、Dポジションのマップに比較
して、領域MG中で第2速に対応する領域を広げると共
に、全体として領域MGを縮小している。これは、Dポ
ジションのときに第3速の変速段を使用した走行状態を
第2速で走行する場合には、モータ20の回転数がより
高くなり、モータ20の性能の上限に近づくことによ
る。したがって、2ポジションにおける領域MGの範囲
は、搭載しているモータ20の性能と、エンジン10お
よびモータ20のそれぞれを用いる場合のエネルギ効率
とを考慮して設定すればよく、搭載するモータ20の性
能に応じて、より広く、あるいはより狭く設定すること
としてもよい。At the two positions and the L position, the map is changed to one specific to each shift position to control the shift speed. FIG. 5 is an explanatory diagram showing how the gears are switched between the two positions. In the two positions, the first and second speeds are used. In the two-position map (FIG. 9), the boundary for switching between the first speed and the second speed is the same as the map for the D position (FIG. 8). In addition, the range of the area MG is set differently at the two positions as compared with the D position (see the hatched areas in FIGS. 4 and 5). The dashed line in FIG. 5 is shown for comparison with the map of the D position, and is a curve corresponding to the boundary between the second speed and the third speed in the map of the D position. Thus, 2
In the position map, the area corresponding to the second speed is expanded in the area MG and the area MG is reduced as a whole as compared with the map of the D position. This is because, when the vehicle is traveling at the second speed in the traveling state using the third speed at the D position, the rotation speed of the motor 20 becomes higher and approaches the upper limit of the performance of the motor 20. . Therefore, the range of the area MG in the two positions may be set in consideration of the performance of the mounted motor 20 and the energy efficiency when each of the engine 10 and the motor 20 is used. May be set wider or narrower depending on the situation.
【0047】図6はLポジションにおける変速段の切り
替えの様子を示す説明図である。Lポジションでは、第
1速のみが使用される。2ポジションにおけるマップの
設定で説明したのと同様の理由により、Lポジションで
は、2ポジションに比較して領域MGの範囲が相違す
る。Lポジションにおける領域MGは、2ポジションの
マップにおいて、領域MG中の第1速に対応する領域よ
りも広い範囲に設定されている。図7はRポジションに
おける変速段の切り替えの様子を示す説明図である。R
ポジションでは後進するため、領域MGの広さは前進方
向のシフトポジションにおけるマップとは個別に設定し
た。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the manner of switching gears at the L position. In the L position, only the first speed is used. For the same reason as described in the setting of the map in the two positions, the range of the area MG is different in the L position than in the two positions. The area MG in the L position is set to be wider than the area corresponding to the first speed in the area MG in the two-position map. FIG. 7 is an explanatory diagram showing how the gears are switched at the R position. R
Since the vehicle moves backward in the position, the area MG is set separately from the map in the shift position in the forward direction.
【0048】変速段の切り替えはこのマップによる切り
替えの他、運転者がアクセルペダルを急激に踏み込むこ
とにより一段変速比が高い側に変速段を移す、いわゆる
キックダウンと呼ばれる切り替えも行われる。このよう
な切り替え制御は、エンジンのみを動力源とし、自動変
速装置を備えた周知の車両と同様である。なお、変速段
と車両の走行状態との関係は、図4〜図7に示した他、
変速機100の変速比に応じて種々の設定が可能であ
る。In addition to the switching based on this map, the gear is switched by a so-called kick down in which the driver shifts the gear to a higher one-stage gear ratio by rapidly depressing an accelerator pedal. Such switching control is similar to that of a known vehicle that uses only the engine as a power source and includes an automatic transmission. The relationship between the shift speed and the traveling state of the vehicle is shown in FIGS.
Various settings are possible according to the speed ratio of the transmission 100.
【0049】なお、図4〜図7では、車両の走行状態に
応じてEV走行とエンジン走行とを使い分ける場合のマ
ップを示したが、本実施例の制御ユニット70は、全て
の領域をエンジン走行で行う場合のマップも備えてい
る。このようなマップは、図4〜図7において、EV走
行の領域(領域MG)を除いたものとなっている。EV
走行には電力が必要である。制御ユニット70は、バッ
テリ50および燃料電池装置60から電力を確保できる
場合には、EV走行とエンジン走行とを使い分けて運転
を行い、充分な電力を確保できない場合には、エンジン
走行で運転する。また、EV走行で発進を開始した場合
でも、発進後に電力が充分確保できない状況に至った場
合には、車両の走行状態が領域MG内にあってもエンジ
ン走行に切り替えられる。さらに、本実施例のハイブリ
ッド車両は、燃料電池装置60に設けた既述した熱電素
子40による熱エネルギの回収に異常が生じた場合に
は、領域MGであってもエンジン走行を行なう。このよ
うな動作については後述する。FIGS. 4 to 7 show maps in the case where the EV traveling and the engine traveling are selectively used according to the traveling state of the vehicle. However, the control unit 70 of this embodiment performs the engine traveling in all regions. It also has a map for performing in. Such maps are obtained by removing the EV traveling region (region MG) in FIGS. 4 to 7. EV
Running requires electric power. When the electric power can be secured from the battery 50 and the fuel cell device 60, the control unit 70 operates by selectively using the EV traveling and the engine traveling, and when the sufficient electric power cannot be secured, the control unit 70 operates with the engine traveling. Further, even when the vehicle is started in the EV running, if the power cannot be sufficiently secured after the vehicle starts, the vehicle is switched to the engine running even if the running state of the vehicle is within the area MG. Furthermore, the hybrid vehicle of the present embodiment runs the engine even in the area MG when an abnormality occurs in the recovery of thermal energy by the above-described thermoelectric element 40 provided in the fuel cell device 60. Such an operation will be described later.
【0050】(3)廃熱回収制御処理:図8はEV廃熱
回収制御処理ルーチンのフローチャートである。本ルー
チンは、制御ユニット70内のCPUによって、車両の
走行中に、所定の時間間隔で周期的に実行される。本ル
ーチンが開始されると、CPUは、まず、車両の運転状
態を入力する(ステップS100)。ここでは、図3に
示した種々のセンサからの入力がなされるが、特に、熱
電素子40や冷却水温センサ90からの入力信号や、シ
フトポジション、車速、アクセル開度、バッテリ残容量
SOC、燃料電池用の残燃料量FCLなどに関する入力
信号が、以後の処理に関与する。(3) Waste heat recovery control processing: FIG. 8 is a flowchart of an EV waste heat recovery control processing routine. This routine is periodically executed by the CPU in the control unit 70 at predetermined time intervals while the vehicle is running. When the present routine is started, the CPU first inputs a driving state of the vehicle (step S100). Here, inputs from various sensors shown in FIG. 3 are made. In particular, input signals from thermoelectric element 40 and cooling water temperature sensor 90, shift position, vehicle speed, accelerator opening, remaining battery charge SOC, fuel Input signals relating to the remaining fuel amount FCL for the battery and the like are involved in the subsequent processing.
【0051】次に、CPUは、シフトポジションや、車
速、アクセル開度などに基づいて、車両の走行状態が、
図4〜図7に示した領域EGに対応する走行状態である
か否かを判断する(ステップS110)。領域EGに対
応する走行状態ではない、すなわち、既述したマップに
おける領域MGに対応する走行状態であると判断された
ときには、燃料電池60Aに設けた熱電素子40によっ
て熱エネルギの回収が正常に行なわれているかどうかを
判断する(ステップS120)。熱電素子40によって
熱エネルギの回収が正常に行なわれているかは、例え
ば、熱電素子40がバッテリ50を充電する際の電圧を
検出し、熱電素子40によるバッテリ50の充電が、正
常範囲の充電電圧で行なわれているかどうかを判断すれ
ばよい。あるいは、熱電素子40からバッテリ50への
出力を検出して熱電素子40によって回収されたエネル
ギ量を求め、燃料電池装置60の運転状態などから推定
される燃料電池60Aにおける発熱量に基づいて、熱電
素子40で回収されたエネルギ量が妥当な量かどうかを
判断することとしてもよい。Next, the CPU determines whether the running state of the vehicle is based on the shift position, the vehicle speed, the accelerator opening, and the like.
It is determined whether or not the vehicle is in the running state corresponding to the area EG shown in FIGS. 4 to 7 (step S110). When it is determined that the driving state is not the driving state corresponding to the area EG, that is, the driving state is the driving state corresponding to the area MG in the map described above, the thermal energy is normally recovered by the thermoelectric element 40 provided in the fuel cell 60A. It is determined whether it has been performed (step S120). Whether the thermal energy is normally recovered by the thermoelectric element 40 is determined, for example, by detecting the voltage at which the thermoelectric element 40 charges the battery 50, and determining whether the charging of the battery 50 by the thermoelectric element 40 is within the normal range. It is only necessary to determine whether or not this is being done. Alternatively, the output from the thermoelectric element 40 to the battery 50 is detected to determine the amount of energy recovered by the thermoelectric element 40, and the thermoelectric power is calculated based on the heat generation amount in the fuel cell 60A estimated from the operating state of the fuel cell device 60 and the like. It may be determined whether the amount of energy collected by the element 40 is an appropriate amount.
【0052】なお、熱電素子40による熱エネルギ回収
の異常とは、熱電素子40自体が損傷を受けた場合や、
熱エネルギの回収に関わる回路に異常が生じた場合など
を含む。また、既述したように、熱電素子40とバッテ
リ50とを接続する回路には、燃料電池60Aの運転温
度が充分に昇温していないときなどに接続が切断される
スイッチ41が設けられているが、以下の説明では、燃
料電池60Aの運転温度は充分に昇温しており、スイッ
チ41はオンとなっているものとする。The abnormality in the recovery of thermal energy by the thermoelectric element 40 means that the thermoelectric element 40 itself is damaged,
This includes the case where an abnormality occurs in a circuit related to the recovery of thermal energy. As described above, the circuit that connects the thermoelectric element 40 and the battery 50 is provided with the switch 41 that is disconnected when the operating temperature of the fuel cell 60A is not sufficiently raised. However, in the following description, it is assumed that the operating temperature of the fuel cell 60A has sufficiently increased and the switch 41 is on.
【0053】本実施例のハイブリッド車両は、ステップ
S120において熱電素子40による熱エネルギの回収
の動作に異常が検出されたときには、この熱電素子40
を設けた燃料電池装置60を駆動エネルギ源として用い
るのを停止することを特徴としているが、ここではさら
に、上記異常の有無を判断した後に、燃料電池60Aの
運転温度に基づいた判断を行なって、用いる駆動エネル
ギ源を選択している。ステップS120において、熱電
素子40からの熱エネルギの回収が正常に行なわれてい
ないと判断されたときには、後述するステップS150
において冷却水の温度の基準値として用いる温度Tlim
に対して、値TW1を代入する(ステップS130)。ま
た、ステップS120において、熱電素子40からの熱
エネルギの回収が正常に行なわれていると判断されたと
きには、同じく温度Tlim に対して、値TW2を代入する
(ステップS140)。温度Tlim に代入するこれらの
値TW1およびTW2は、後述するように燃料電池の運転温
度の上限値に対応して予め設定され、制御ユニット70
内に記憶された値である。In the hybrid vehicle of this embodiment, when an abnormality is detected in the operation of recovering thermal energy by the thermoelectric element 40 in step S120, the thermoelectric element 40
Is characterized in that the use of the fuel cell device 60 provided with a fuel cell as a driving energy source is stopped. Here, further, after the presence or absence of the abnormality is determined, a determination based on the operating temperature of the fuel cell 60A is performed. , The driving energy source to be used is selected. If it is determined in step S120 that the recovery of the thermal energy from the thermoelectric element 40 has not been performed normally, the process proceeds to step S150 described below.
Temperature Tlim used as a reference value for the temperature of cooling water in
Is substituted with the value TW1 (step S130). When it is determined in step S120 that the recovery of the thermal energy from the thermoelectric element 40 is normally performed, the value TW2 is substituted for the temperature Tlim (step S140). These values TW1 and TW2 to be substituted for the temperature Tlim are set in advance corresponding to the upper limit of the operating temperature of the fuel cell as described later,
Is the value stored in
【0054】ステップS130あるいはステップS14
0において、温度Tlim に対して所定の値を代入する
と、次に、冷却水温センサ90が検出した冷却水温TW
と既述した値Tlim との比較を行なう(ステップS15
0)。冷却水温TW は、燃料電池60Aの内部温度を直
接反映する温度であり、ステップS150では、冷却水
温TW を所定の温度Tlim と比較することによって、燃
料電池60Aの内部温度が上昇しすぎていないかどうか
を判断する。Step S130 or step S14
0, a predetermined value is substituted for the temperature Tlim, and then the cooling water temperature TW detected by the cooling water temperature sensor 90 is obtained.
Is compared with the previously described value Tlim (step S15).
0). The cooling water temperature TW is a temperature directly reflecting the internal temperature of the fuel cell 60A. In step S150, the cooling water temperature TW is compared with a predetermined temperature Tlim to determine whether the internal temperature of the fuel cell 60A has risen excessively. Judge whether or not.
【0055】ステップS150において、冷却水温TW
が基準温度Tlim 以上であった場合には、燃料電池60
Aの内部温度が上昇しすぎていると判断され、以下、燃
料電池装置60を電源として用いずエンジン走行を行な
うための制御が実行される。まず、車両がエンジン走行
中であるかどうかを判断する(ステップS160)。車
両がエンジン走行中である場合には、エンジン走行処理
を実行し(ステップS170)、本ルーチンを終了す
る。この処理では、車速やアクセル開度やシフトポジシ
ョンに応じて、エンジン10の駆動に関わる各種駆動信
号の出力を続行する。また、ステップS160におい
て、車両がエンジン走行中ではない、すなわちEV走行
中であると判断された場合には、エンジン走行開始処理
を実行し(ステップS160)、本ルーチンを終了す
る。この処理では、燃料電池装置160による発電の動
作を停止すると共に、エンジン10を起動し、エンジン
の駆動に関わる所定の制御を開始する。In step S150, the cooling water temperature TW
Is equal to or higher than the reference temperature Tlim, the fuel cell 60
It is determined that the internal temperature of A has risen too much, and thereafter, control for running the engine without using the fuel cell device 60 as a power source is performed. First, it is determined whether the vehicle is running on the engine (step S160). If the vehicle is running on the engine, an engine running process is executed (step S170), and this routine ends. In this process, the output of various drive signals related to driving of the engine 10 is continued according to the vehicle speed, the accelerator opening, and the shift position. If it is determined in step S160 that the vehicle is not running on the engine, that is, it is running on the EV, an engine running start process is executed (step S160), and this routine ends. In this process, the power generation operation by the fuel cell device 160 is stopped, the engine 10 is started, and predetermined control related to driving of the engine is started.
【0056】また、ステップS150において、冷却水
温TW が基準温度Tlim 未満であった場合には、燃料電
池60Aの内部温度が許容範囲内であると判断され、以
下、燃料電池装置60を電源としてEV走行を行なうた
めの制御が実行される。まず、車両がEV走行中である
かどうかを判断する(ステップS190)。車両がEV
走行中である場合には、EV走行処理を実行し(ステッ
プS200)、本ルーチンを終了する。この処理では、
車速やアクセル開度やシフトポジションに応じて、燃料
電池装置60やモータ20の駆動に関わる各種駆動信号
の出力を続行する。また、ステップS190において、
車両がEV走行中ではない、すなわちエンジン走行中で
あると判断された場合には、EV走行開始処理を実行し
(ステップS210)、本ルーチンを終了する。この処
理では、エンジン10の駆動を停止すると共に、燃料電
池装置60およびモータ20を駆動するための所定の制
御を開始する。If the cooling water temperature TW is lower than the reference temperature Tlim in step S150, it is determined that the internal temperature of the fuel cell 60A is within the allowable range. Control for running is executed. First, it is determined whether the vehicle is running in the EV mode (step S190). Vehicle is EV
If the vehicle is traveling, an EV traveling process is executed (step S200), and this routine ends. In this process,
Output of various drive signals related to driving of the fuel cell device 60 and the motor 20 is continued according to the vehicle speed, the accelerator opening, and the shift position. Also, in step S190,
If it is determined that the vehicle is not running in the EV mode, that is, it is determined that the vehicle is running in the engine mode, an EV running start process is executed (step S210), and this routine ends. In this process, the driving of the engine 10 is stopped, and a predetermined control for driving the fuel cell device 60 and the motor 20 is started.
【0057】なお、ステップS110において、車両の
走行状態が領域EGに対応する走行状態であると判断さ
れたときには、そのままステップS160に移行し、上
記したエンジン走行のための制御(ステップS170あ
るいはステップS180)を行ない、本ルーチンを終了
する。If it is determined in step S110 that the running state of the vehicle is in the running state corresponding to the region EG, the process directly proceeds to step S160, and the control for running the engine (step S170 or step S180) is performed. ) To end this routine.
【0058】なお、ステップS130において基準温度
Tlim に代入する値TW1は、上記したように、ステップ
S120において熱電素子40による熱エネルギの回収
が異常であると判断されたときに選択される値である。
この値は、燃料電池が定常運転を続けることが可能であ
るような燃料電池内部温度の上限に対応する冷却水温と
して設定される。検出された冷却水温Tw がこの値を超
えた場合には、熱回収が異常となって燃料電池60Aが
充分に冷却されないために、燃料電池60Aの内部温度
が、定常運転を行なう範囲を超えて上昇してしまったと
判断される。また、ステップS140において基準温度
Tlim に代入される値TW2は、上記したように、ステッ
プS120において熱電素子40による熱エネルギの回
収が正常であると判断されたときに選択される値であ
る。熱電素子40および冷却装置は、通常予想されるE
V走行の状態において充分に燃料電池60Aを冷却可能
となるような性能を有するように設計されているが、例
えば、設計時に想定した条件を上回る長時間にわたって
EV走行が行なわれた場合などに、燃料電池60Aの内
部温度が上昇しすぎてしまうことが考えられる。上記値
TW2は、このような場合に燃料電池60Aの内部温度の
異常上昇を検出するための値として設定されている。基
準温度Tlim に代入するこれらの値TW1および値TW2
は、上記目的に応じてそれぞれ設定すればよいが、同じ
値を設定することとしてもよい。The value TW1 to be substituted for the reference temperature Tlim in step S130 is a value selected when it is determined in step S120 that the recovery of thermal energy by the thermoelectric element 40 is abnormal, as described above. .
This value is set as the cooling water temperature corresponding to the upper limit of the fuel cell internal temperature at which the fuel cell can continue the steady operation. If the detected cooling water temperature Tw exceeds this value, since the heat recovery becomes abnormal and the fuel cell 60A is not sufficiently cooled, the internal temperature of the fuel cell 60A exceeds the range in which the steady operation is performed. It is determined that it has risen. Further, the value TW2 substituted for the reference temperature Tlim in step S140 is a value selected when it is determined in step S120 that the recovery of thermal energy by the thermoelectric element 40 is normal, as described above. The thermoelectric element 40 and the cooling device are
The fuel cell 60A is designed to have sufficient performance to cool the fuel cell 60A in the V running state. For example, when the EV running is performed for a long time exceeding the condition assumed at the time of design, It is conceivable that the internal temperature of the fuel cell 60A will rise too much. The value TW2 is set as a value for detecting an abnormal increase in the internal temperature of the fuel cell 60A in such a case. These values TW1 and TW2 to be substituted into the reference temperature Tlim
May be set according to the above purpose, but the same value may be set.
【0059】また、本発明のハイブリッド車両では、車
速やアクセル開度などに基づく以外に、バッテリ50の
残存容量SOCやFC燃料の量などに基づいて、EV走
行を行なうかエンジン走行を行なうかが決定される。す
なわち、FC燃料の量が所定量以下となり、また、バッ
テリ50の残存容量SOCが所定量以下となった場合に
は、車速やアクセル開度から設定される走行状態に関わ
らず、エンジン走行が行なわれる。その他、強制的にエ
ンジン走行のみを行なうことを指示するスイッチを車両
に設けることとしてもよい。したがって、ステップS1
10においては、マップによって走行状態が領域EGか
どうかを判断するのに加え、上記したようにエンジン走
行が指示されているかどうかをも判断している。Further, in the hybrid vehicle of the present invention, it is determined whether to perform the EV running or the engine running based on the remaining capacity SOC of the battery 50, the amount of FC fuel, and the like in addition to the vehicle speed and the accelerator opening. It is determined. That is, when the amount of FC fuel becomes equal to or less than the predetermined amount and the remaining capacity SOC of the battery 50 becomes equal to or less than the predetermined amount, the engine runs regardless of the running state set from the vehicle speed and the accelerator opening. It is. In addition, a switch for instructing that only the engine travel is forcibly provided may be provided in the vehicle. Therefore, step S1
In 10, in addition to determining whether or not the traveling state is the area EG based on the map, it is also determined whether or not the engine traveling is instructed as described above.
【0060】以上のように構成した本実施例のハイブリ
ッド車両によれば、燃料電池60Aで生じた熱エネルギ
を熱電素子40によって回収する動作に異常が生じたと
きには、通常は燃料電池装置60を駆動エネルギ源とす
る走行状態であっても、駆動エネルギ源をエンジン10
に切り替えて走行する。したがって、熱電素子40によ
る熱エネルギの回収に異常が生じたときに、燃料電池6
0Aで生じた熱エネルギが利用されずに廃棄されてしま
うのを抑えることができる。このとき、駆動エネルギ源
をエンジン10に切り替えるため、車両は走行しつづけ
ることができる。なお、単にこのような効果を得るため
には、図8のステップS130ないしステップS150
に示した燃料電池60Aの運転温度に基づいた判断を行
なわないこととすればよい。すなわち、ステップS12
0において熱電素子40による熱回収に異常があると判
断されたときには、ステップS130ではなくステップ
S160に移行してエンジン走行を行なうこととし、ス
テップS120において熱電素子40による熱回収が正
常であると判断されたときには、ステップS140では
なくステップS190に移行してEV走行を行なうこと
とすればよい。According to the hybrid vehicle of this embodiment configured as described above, when an abnormality occurs in the operation of recovering the heat energy generated in the fuel cell 60A by the thermoelectric element 40, the fuel cell device 60 is normally driven. The driving energy source is the engine 10
Switch to and drive. Therefore, when an abnormality occurs in the recovery of thermal energy by the thermoelectric element 40, the fuel cell 6
It is possible to prevent the thermal energy generated at 0A from being discarded without being used. At this time, since the driving energy source is switched to the engine 10, the vehicle can continue to run. In order to simply obtain such an effect, steps S130 to S150 in FIG.
The determination based on the operating temperature of the fuel cell 60A shown in FIG. That is, step S12
If it is determined at 0 that there is an abnormality in the heat recovery by the thermoelectric element 40, the process proceeds to step S160 instead of step S130 to run the engine, and it is determined at step S120 that the heat recovery by the thermoelectric element 40 is normal. When it is determined that the vehicle is running, the process may proceed to step S190 instead of step S140 to perform EV traveling.
【0061】本実施例では、上記した熱電素子40によ
る熱回収の異常の有無の判断に加えて、さらに、燃料電
池60Aの運転温度に関する判断を行なって、駆動エネ
ルギ源を選択している。ここでは、熱電素子40による
熱エネルギの回収に異常が生じた場合であっても、車両
がEV走行を行なうべき走行状態であって、燃料電池6
0Aの内部温度が許容できる温度であれば、車両の駆動
エネルギ源として燃料電池装置60を用いる。したがっ
て、上記した効果に加えて、さらに以下のような効果を
奏する。すなわち、車両がEV走行をすべき走行状態の
ときに、エンジン10を駆動エネルギ源とすることによ
ってエネルギ効率が低下してしまうのを抑えることがで
きる。In this embodiment, a drive energy source is selected by making a determination regarding the operating temperature of the fuel cell 60A in addition to the determination as to whether there is an abnormality in heat recovery by the thermoelectric element 40. Here, even if an abnormality occurs in the recovery of thermal energy by the thermoelectric element 40, the vehicle is in a traveling state in which EV traveling is to be performed, and the fuel cell 6
If the internal temperature of 0A is an allowable temperature, the fuel cell device 60 is used as a driving energy source for the vehicle. Therefore, in addition to the above-described effects, the following effects are further obtained. That is, when the vehicle is in a traveling state in which EV traveling is to be performed, it is possible to suppress a decrease in energy efficiency by using the engine 10 as a driving energy source.
【0062】さらに、本発明のハイブリッド車両では、
熱電素子40による熱エネルギ回収の動作そのものに異
常が生じた場合に加えて、熱エネルギ回収の動作が正常
であっても、熱電素子40を設けた燃料電池60Aの発
熱状態が異常となり、燃料電池60Aの温度が上昇しす
ぎた場合には、駆動エネルギ源をエンジン10に切り替
える。したがって、燃料電池60Aの運転温度が上昇し
すぎてしまうのを防止し、燃料電池装置60の耐久性を
確保することができる。なお、熱電素子40による熱エ
ネルギの回収が行なわれているにもかかわらず、燃料電
池60Aが異常発熱する原因としては、既述したように
車両の運転状態が設計規格が基づく条件を超えてしまっ
た場合の他、燃料電池60Aそのものに異常が生じた場
合や、燃料電池装置に設けた冷却装置(例えばポンプ9
3)に異常が生じた場合などが考えられる。このような
場合にも、異常発熱を検知して燃料電池装置60による
発電を停止することができるため、燃料電池装置60の
安全性を高めることができる。Further, in the hybrid vehicle of the present invention,
In addition to the case where the operation of recovering thermal energy by the thermoelectric element 40 itself becomes abnormal, even if the operation of recovering thermal energy is normal, the heat generation state of the fuel cell 60A provided with the thermoelectric element 40 becomes abnormal, and the fuel cell If the temperature of 60A is too high, the driving energy source is switched to engine 10. Therefore, it is possible to prevent the operating temperature of the fuel cell 60A from excessively rising, and to ensure the durability of the fuel cell device 60. As described above, the reason why the fuel cell 60A abnormally generates heat despite the recovery of thermal energy by the thermoelectric element 40 is that the operating state of the vehicle exceeds the condition based on the design standard. In addition to the case where the fuel cell 60A itself has an abnormality, the cooling device (for example, the pump 9
It is conceivable that an abnormality occurs in 3). Even in such a case, since the abnormal power generation can be detected and the power generation by the fuel cell device 60 can be stopped, the safety of the fuel cell device 60 can be improved.
【0063】また、ステップS120において熱電素子
40が正常と判断されたときに、ステップS150にお
いて冷却水温度TW (あるいは燃料電池内部温度)が所
定の基準温度を超えたかどうかを判断する代わりに、冷
却水温度TW の上昇率が所定値を超えていないかを判断
することとしてもよい。上記したように燃料電池60A
が異常発熱を起こすような状況が起きたときには、熱電
素子40および冷却装置の冷却能力を超える熱が生じ
て、高い温度上昇率を示すようになる。このような状態
を検知すれば、燃料電池60Aの運転温度が実際に許容
範囲を超えてしまう前に、EV走行を停止することがで
きる。When it is determined in step S120 that the thermoelectric element 40 is normal, instead of determining in step S150 whether or not the cooling water temperature TW (or the internal temperature of the fuel cell) has exceeded a predetermined reference temperature, a cooling operation is performed. It may be determined whether the rate of rise of the water temperature TW does not exceed a predetermined value. As described above, the fuel cell 60A
When a situation occurs that causes abnormal heat generation, heat exceeding the cooling capacity of the thermoelectric element 40 and the cooling device is generated, and a high temperature rise rate is exhibited. If such a state is detected, the EV traveling can be stopped before the operating temperature of the fuel cell 60A actually exceeds the allowable range.
【0064】なお、上記実施例では、燃料電池60Aの
内部温度を、燃料電池60Aから排出された冷却水の温
度TW に基づいて判断したが、燃料電池60Aに温度セ
ンサを直接取り付けることとしてもよい。この場合に
は、ステップS130およびステップS140において
温度センサに対応する基準温度を設定し、この温度セン
サの検出値に基づいて、図8に示したステップS150
に対応する判断を行なえばよい。燃料電池60Aから排
出される冷却水温TW は、燃料電池60Aの内部温度を
直接反映するとはいえ、ポンプ93の駆動状態、すなわ
ち冷却水による冷却効率によって、燃料電池60Aの内
部温度と冷却水温との対応関係は変化する。したがっ
て、冷却水温TW を用いて燃料電池60Aの内部温度を
判断する場合には、ステップS130ないしステップS
150で冷却水温TW と基準温度とを比較する際に、ポ
ンプ93の駆動状態に応じて、冷却水温TW あるいは基
準温度を補正することが望ましい。また、燃料電池60
Aの内部温度変化と冷却水温TW の変化との間には、所
定の遅れが生じるが、上記したように燃料電池60Aに
温度センサを設け、その検出結果に基づいて判断を行な
う場合には、このような温度変化の遅れが生じることな
く、正確に制御を行なうことができる。In the above embodiment, the internal temperature of the fuel cell 60A is determined based on the temperature TW of the cooling water discharged from the fuel cell 60A. However, a temperature sensor may be directly attached to the fuel cell 60A. . In this case, a reference temperature corresponding to the temperature sensor is set in step S130 and step S140, and based on the detection value of this temperature sensor, step S150 shown in FIG.
May be determined. Although the cooling water temperature TW discharged from the fuel cell 60A directly reflects the internal temperature of the fuel cell 60A, the internal temperature of the fuel cell 60A and the cooling water temperature depend on the driving state of the pump 93, that is, the cooling efficiency of the cooling water. The correspondence changes. Therefore, when judging the internal temperature of the fuel cell 60A using the cooling water temperature TW, the steps S130 to S130 are performed.
When comparing the cooling water temperature TW with the reference temperature at 150, it is desirable to correct the cooling water temperature TW or the reference temperature according to the driving state of the pump 93. Also, the fuel cell 60
A predetermined delay occurs between the change in the internal temperature of the fuel cell A and the change in the cooling water temperature TW. However, when the temperature sensor is provided in the fuel cell 60A as described above and the determination is made based on the detection result, Accurate control can be performed without such a delay in temperature change.
【0065】上記実施例では、熱電素子40による熱エ
ネルギの回収状態が異常であっても、領域MG(エンジ
ン10を駆動エネルギ源として用いたときにはエネルギ
効率が低下する領域)に対応する走行状態では、燃料電
池60Aの運転温度が所定温度以上に上昇するまでは、
燃料電池装置60による発電を続行してEV走行を行な
い、エネルギ効率を確保することとした。ここで、EV
走行とエンジン走行それぞれのエネルギ効率に基づいて
図4〜図7に示したマップを作成する際に、EV走行で
は熱電素子40に回収されるエネルギ量を考慮するなら
ば、熱電素子40による熱エネルギの回収に異常が生じ
たときには、車両の走行状態が図4〜図7に示したMG
領域にあっても、エンジン走行の方がエネルギ効率が高
くなる可能性がある。したがって、熱電素子40による
熱エネルギ回収に異常が生じたときには、さらに、熱エ
ネルギの回収が行なわれないことでエネルギ効率が低下
してしまうことに基づいて、EV走行を行なうかエンジ
ン走行を行なうかを決定することとしてもよい。もとよ
り、熱エネルギの回収に異常が生じるとEV走行のエネ
ルギ効率が大きく低下する場合には、異常を検知したら
直ちにエンジン走行を行なうこととしてもよい。In the above-described embodiment, even if the recovery state of the thermal energy by the thermoelectric element 40 is abnormal, the traveling state corresponding to the area MG (the area in which the energy efficiency is reduced when the engine 10 is used as the driving energy source) is maintained. Until the operating temperature of the fuel cell 60A rises above a predetermined temperature.
The power generation by the fuel cell device 60 is continued to perform the EV traveling to secure the energy efficiency. Where EV
When the maps shown in FIGS. 4 to 7 are created based on the energy efficiencies of the traveling and the engine traveling, if the amount of energy recovered by the thermoelectric element 40 in EV traveling is taken into consideration, the thermal energy generated by the thermoelectric element 40 When an abnormality occurs in the recovery of the vehicle, the running state of the vehicle is changed to the MG shown in FIGS.
Even in the region, there is a possibility that the engine running has higher energy efficiency. Therefore, when an abnormality occurs in the recovery of the thermal energy by the thermoelectric element 40, whether to perform the EV traveling or the engine traveling is determined based on the fact that the energy efficiency is reduced due to the fact that the thermal energy is not recovered. May be determined. Of course, if an abnormality occurs in the recovery of heat energy and the energy efficiency of EV traveling is significantly reduced, the engine may be run immediately after the abnormality is detected.
【0066】本実施例のハイブリッド車両では、熱電素
子40によって熱エネルギの回収を行なうため、冷却水
を用いる冷却装置のみによって燃料電池60Aを冷却す
る(発生した熱をすべて廃棄する)場合に比べて、エネ
ルギ効率を向上させることができると共に、冷却装置を
より小型化できるという効果を奏する。ここで、冷却能
力が充分に高い冷却装置を備えることとすれば、熱電素
子40による熱回収に異常が生じた場合であっても、車
両が領域MGに対応する走行状態にあるうちは、EV走
行を行なうことが可能となる。このような構成では、熱
電素子40による熱エネルギの回収に異常が生じたとき
には、熱エネルギが回収されないことでエネルギ効率が
低下してしまうことに加えて、冷却装置のみで冷却を行
なうことでエネルギ消費量が増大(例えばポンプ93の
消費電力の増大)してしまうことに基づいて、車両全体
でより高いエネルギ効率が実現できるように、EV走行
を行なうかエンジン走行を行なうかを決めることとすれ
ば、常に高いエネルギ効率を維持することができる。In the hybrid vehicle of the present embodiment, since the thermal energy is recovered by the thermoelectric element 40, the fuel cell 60A is cooled only by a cooling device using cooling water (all generated heat is discarded). In addition, the energy efficiency can be improved, and the cooling device can be downsized. Here, if a cooling device having a sufficiently high cooling capacity is provided, even if an abnormality occurs in the heat recovery by the thermoelectric element 40, while the vehicle is in the running state corresponding to the area MG, the EV is not increased. It is possible to run. With such a configuration, when an abnormality occurs in the recovery of the thermal energy by the thermoelectric element 40, the energy efficiency is reduced due to the failure to recover the thermal energy, and the energy is reduced by performing the cooling only with the cooling device. On the basis of an increase in consumption (for example, an increase in the power consumption of the pump 93), whether to perform the EV running or the engine running is determined so that higher energy efficiency can be realized in the entire vehicle. Thus, high energy efficiency can always be maintained.
【0067】上記実施例では、燃料電池60Aに熱電素
子40を取り付け、電気化学反応の進行と共に生じる熱
の一部を電気エネルギに換えて回収することとしたが、
同様の熱電素子40を、燃料電池60Aの代わりにモー
タ20に取り付けることとしてもよい。また、燃料電池
60Aとモータ20との両方に取り付けることとしても
よい。すなわち、モータ20も回転駆動に伴って発熱す
るため、モータ20に熱電素子を取り付け、生じた熱を
電気エネルギに変換して回収し、バッテリ50に蓄える
ことによって、システム全体のエネルギ効率を向上させ
ることができる。燃料電池とモータとの両方に熱電素子
を取り付けたハイブリッド車両の構成を、第2実施例と
して図9に示す。このハイブリッド車両は、既述した実
施例と同様に、燃料電池60Aが熱電素子40を備える
と共に、モータ20が熱電素子42を備えている。な
お、既述した図1では記載を省略したが、図1に示した
ハイブリッド車両が備えるモータ20も、所定の冷却装
置を備えている。図9のハイブリッド車両では、燃料電
池60Aの冷却装置とモータ20の冷却装置とが、共通
する冷媒路194とラジエータ192とポンプ193と
を備えることとし、また、モータ20から排出される冷
却水温を検出する冷却水温センサ91を設けた。なお、
図1に示したハイブリッド車両と図9に示したハイブリ
ッド車両とでは、ほぼ同じ構成を備えているため、共通
する部材には同じ番号を付し、詳しい説明は省略する。In the above embodiment, the thermoelectric element 40 is attached to the fuel cell 60A, and a part of the heat generated as the electrochemical reaction proceeds is converted into electric energy and recovered.
A similar thermoelectric element 40 may be attached to the motor 20 instead of the fuel cell 60A. Further, it may be attached to both the fuel cell 60A and the motor 20. That is, since the motor 20 also generates heat with the rotation, the thermoelectric element is attached to the motor 20, the generated heat is converted into electric energy, collected, and stored in the battery 50, thereby improving the energy efficiency of the entire system. be able to. FIG. 9 shows a second embodiment of the configuration of a hybrid vehicle in which thermoelectric elements are attached to both a fuel cell and a motor. In this hybrid vehicle, the fuel cell 60A includes the thermoelectric element 40 and the motor 20 includes the thermoelectric element 42, as in the above-described embodiment. Although not described in FIG. 1 described above, the motor 20 included in the hybrid vehicle illustrated in FIG. 1 also includes a predetermined cooling device. In the hybrid vehicle of FIG. 9, the cooling device for the fuel cell 60A and the cooling device for the motor 20 include a common refrigerant path 194, a radiator 192, and a pump 193, and the cooling water temperature discharged from the motor 20 A cooling water temperature sensor 91 for detecting is provided. In addition,
Since the hybrid vehicle shown in FIG. 1 and the hybrid vehicle shown in FIG. 9 have almost the same configuration, common members are denoted by the same reference numerals and detailed description is omitted.
【0068】第2実施例のハイブリッド車両では、燃料
電池60Aとモータ20の両方において熱電素子が設け
られている。このハイブリッド車両の走行中には、図8
と同様の廃熱回収制御処理ルーチンが実行される。ただ
し、ステップS120に対応する工程では、燃料電池6
0Aに取り付けた熱電素子40と、モータ20に取り付
けた熱電素子42との両方について、熱エネルギの回収
が正常に行なわれているかどうかが判断される。また、
図8に示したステップ130ないしステップS150に
対応する工程では、冷却水温センサ90が検出する燃料
電池60Aの温度と、冷却水温センサ91が検出するモ
ータ20の温度とのそれぞれにおいて、同様の処理を行
なう。冷却水温センサ90の検出値と、冷却水温センサ
91の検出値のうちの少なくともいずれかが、所定の基
準温度以上であった場合には、エンジン走行を行ない
(ステップS160ないしステップS170参照)、所
定の基準温度を超えない場合には、EV走行を行なう
(ステップS190ないしステップS210参照)。In the hybrid vehicle of the second embodiment, thermoelectric elements are provided in both the fuel cell 60A and the motor 20. While the hybrid vehicle is running, FIG.
A waste heat recovery control processing routine similar to the above is executed. However, in the process corresponding to step S120, the fuel cell 6
It is determined whether both the thermoelectric element 40 attached to OA and the thermoelectric element 42 attached to the motor 20 have normally recovered thermal energy. Also,
In a process corresponding to steps 130 to S150 shown in FIG. 8, a similar process is performed for each of the temperature of the fuel cell 60 </ b> A detected by the coolant temperature sensor 90 and the temperature of the motor 20 detected by the coolant temperature sensor 91. Do. When at least one of the detection value of the cooling water temperature sensor 90 and the detection value of the cooling water temperature sensor 91 is equal to or higher than a predetermined reference temperature, the engine is run (see steps S160 to S170). If the temperature does not exceed the reference temperature, EV traveling is performed (see steps S190 to S210).
【0069】このような第2実施例のハイブリッド車両
によれば、第1実施例のハイブリッド車両と同様に、熱
電素子による熱エネルギの回収が行なわれないときには
EV走行を行なわないため、エネルギ回収が行なわれな
い燃料電池60Aやモータ20を用いることによってエ
ネルギ効率が低下してしまうのを防止することができ
る。また、第2実施例のハイブリッド車両は、モータ2
0にも熱電素子42を設けて、モータ20の駆動時に生
じる熱エネルギを回収するため、車両全体のエネルギ効
率をさらに向上させることができる。According to the hybrid vehicle of the second embodiment, similarly to the hybrid vehicle of the first embodiment, when the thermal energy is not recovered by the thermoelectric element, the EV traveling is not performed, so that the energy recovery is performed. By using the fuel cell 60A or the motor 20 that is not performed, it is possible to prevent the energy efficiency from lowering. Further, the hybrid vehicle of the second embodiment has a motor 2
In addition, since the thermoelectric element 42 is provided at 0 to recover heat energy generated when the motor 20 is driven, the energy efficiency of the entire vehicle can be further improved.
【0070】なお、第2実施例のハイブリッド車両にお
いて、いずれかの熱電素子に異常が生じた場合には、図
8と同様に冷却水の温度に基づく他に、さらにエネルギ
効率の変化に基づいて、EV走行を行なうかエンジン走
行を行なうかを判断することとしてもよい。すなわち、
熱電素子によって熱エネルギが回収されないことによる
エネルギ効率の低下と、EV走行に代えてエンジン走行
を行なうことによるエネルギ効率の変化とに基づいて、
車両全体でより高いエネルギ効率を実現できるように、
EV走行を行なうかエンジン走行を行なうかを判断する
こととしてもよい。これによって、常に高いエネルギ効
率を維持することができる。In the hybrid vehicle according to the second embodiment, if any of the thermoelectric elements becomes abnormal, the thermoelectric element is not only based on the temperature of the cooling water as in FIG. Alternatively, it may be determined whether to perform the EV running or the engine running. That is,
Based on the decrease in energy efficiency due to the fact that heat energy is not recovered by the thermoelectric element and the change in energy efficiency due to running the engine instead of EV running,
To achieve higher energy efficiency throughout the vehicle,
It may be determined whether to perform the EV running or the engine running. Thereby, high energy efficiency can always be maintained.
【0071】上記実施例では、燃料電池60Aやモータ
20といったEV走行に関わる構成に熱電素子を設ける
こととしたが、エンジン10に熱電素子を設けることと
してもよい。このような構成のハイブリッド車両を第3
実施例として図10に示す。第3実施例のハイブリッド
車両は、エンジン10において熱電素子44を備えてい
るが、これ以外は図1に示した第1実施例のハイブリッ
ド車両とほぼ同様の構成を備えている。また、図10で
は記載を省略したが、エンジン10に取り付けた熱電素
子44は、燃料電池60Aに取り付けた熱電素子40と
同様にバッテリ50に接続されてこれを充電可能となっ
ており、エネルギ回収の状態に関わる信号を制御ユニッ
ト70に出力する。第3実施例のハイブリッド車両は、
エンジン10で生じる熱も、電気エネルギに変換して回
収できるため、車両全体のエネルギ効率をさらに向上さ
せることができる。In the above embodiment, the thermoelectric element is provided in the configuration related to the EV running such as the fuel cell 60A and the motor 20, but the engine 10 may be provided with a thermoelectric element. The hybrid vehicle having such a configuration is referred to as a third vehicle.
An example is shown in FIG. The hybrid vehicle of the third embodiment has a thermoelectric element 44 in the engine 10, but has substantially the same configuration as the hybrid vehicle of the first embodiment shown in FIG. 1 except for this. Although not shown in FIG. 10, the thermoelectric element 44 attached to the engine 10 is connected to the battery 50 in the same manner as the thermoelectric element 40 attached to the fuel cell 60A, and can be charged. Is output to the control unit 70. The hybrid vehicle according to the third embodiment includes:
The heat generated in the engine 10 can also be converted into electrical energy and recovered, so that the energy efficiency of the entire vehicle can be further improved.
【0072】本実施例のハイブリッド車両では、車両の
走行中に図8に示した廃熱回収制御処理ルーチンと同様
の処理を実行する。したがって、第1実施例と同様の効
果を得ることができる。さらに、本実施例では、エンジ
ン10にも熱電素子44を設けているため、エンジン1
0から外部に廃棄される熱を電気エネルギに変換して回
収することができ、車両全体のエネルギ効率をさらに向
上させることができる。In the hybrid vehicle of this embodiment, the same processing as the waste heat recovery control processing routine shown in FIG. 8 is executed while the vehicle is running. Therefore, the same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, since the engine 10 is also provided with the thermoelectric element 44, the engine 1
The heat discarded from zero can be converted into electrical energy and recovered, and the energy efficiency of the entire vehicle can be further improved.
【0073】また、エンジン10に設けた熱電素子44
についても、熱エネルギ回収の動作に異常がないかどう
かを検出し、その結果に加えてエネルギ効率をさらに考
慮して、EV走行とエンジン走行とを切り替える構成と
してもよい。例えば、ドライブポジションで走行中は、
図4と同様のマップに従ってEV走行とエンジン走行と
を切り替える。ここで、領域MGと領域EGとの境界
が、熱電素子40および熱電素子44による熱エネルギ
の回収を考慮したものであれば、いずれかの熱電素子に
よる熱エネルギ回収の動作に異常が生じると、この境界
の近傍に相当する走行状態では、EV走行とエンジン走
行との間でエネルギ効率の優劣関係が逆転する場合があ
る。すなわち、モータ20の性能が充分であれば、図4
に示すマップでは領域EGに属する走行状態であって
も、熱電素子44による熱エネルギの回収が行なわれな
いと、EV走行を行なった方がエネルギ効率が高くなる
場合が考えられる。このように、熱電素子による熱エネ
ルギの回収に異常が生じた場合に、熱電素子による熱エ
ネルギの回収が行なわれないことによるエネルギ効率の
低下に基づいて、車両全体でより高いエネルギ効率を実
現できるように、EV走行とエンジン走行とを切り替え
る、すなわち駆動エネルギ源を選択すれば、常に高いエ
ネルギ効率を確保することができる。The thermoelectric element 44 provided in the engine 10
Regarding the above, it is also possible to detect whether or not there is any abnormality in the operation of heat energy recovery, and to switch between EV running and engine running, further considering energy efficiency in addition to the result. For example, while driving in the drive position,
Switching between EV running and engine running is performed according to a map similar to that shown in FIG. Here, if the boundary between the region MG and the region EG takes into account the recovery of thermal energy by the thermoelectric elements 40 and 44, if an abnormality occurs in the operation of thermal energy recovery by any of the thermoelectric elements, In a traveling state corresponding to the vicinity of the boundary, the superiority / deterioration relationship of the energy efficiency may be reversed between the EV traveling and the engine traveling. That is, if the performance of the motor 20 is sufficient, FIG.
In the map shown in FIG. 7, even if the vehicle is in the traveling state belonging to the region EG, if the thermal energy is not recovered by the thermoelectric element 44, the energy efficiency may be higher when the EV traveling is performed. As described above, when an abnormality occurs in the recovery of the thermal energy by the thermoelectric element, higher energy efficiency can be realized in the entire vehicle based on the decrease in the energy efficiency due to the non-recovery of the thermal energy by the thermoelectric element. As described above, by switching between EV traveling and engine traveling, that is, by selecting a driving energy source, high energy efficiency can always be ensured.
【0074】なお、本実施例のハイブリッド車両が搭載
するモータ20の性能は、図4〜図7に示した領域EG
全体に対応可能とはなっていない。したがって、所定の
走行状態においては、熱電素子44による熱回収に異常
が生じた場合であっても、駆動エネルギ源を燃料電池装
置60(およびモータ20)に切り替えることはない。
本実施例のハイブリッド車両が搭載するエンジン10
は、常に所望の車速および加速度を実現するために、熱
電素子44による熱回収に異常が生じた場合にもエンジ
ン走行を続けることが可能となるような、充分な性能の
冷却装置を備えている。本実施例では、熱エネルギの回
収状態やエネルギ効率に基づいた上記したような駆動エ
ネルギ源の使い分けは、モータ20の性能に応じた(モ
ータ20を用いることができる)走行状態においてなさ
れる。The performance of the motor 20 mounted on the hybrid vehicle of the present embodiment depends on the region EG shown in FIGS.
It is not fully compatible. Therefore, in a predetermined traveling state, even if an abnormality occurs in the heat recovery by the thermoelectric element 44, the driving energy source is not switched to the fuel cell device 60 (and the motor 20).
Engine 10 mounted on hybrid vehicle of the present embodiment
Is equipped with a cooling device of sufficient performance so that the engine can continue running even if an abnormality occurs in the heat recovery by the thermoelectric element 44 in order to always achieve the desired vehicle speed and acceleration. . In the present embodiment, the above-described use of the driving energy source based on the recovery state of heat energy and the energy efficiency is performed in the traveling state according to the performance of the motor 20 (the motor 20 can be used).
【0075】既述した実施例では、エンジン10の動力
を直接車軸17に出力可能なパラレルハイブリッド車両
に適用した場合を例示した。本発明は、かかる構成に限
らず種々のハイブリッド車両に適用可能であり、また、
シリーズハイブリッド車両にも適用可能である。図11
は第4実施例のシリーズハイブリッド車両の構成を示す
説明図である。図11では、既述した実施例の構成と共
通する部材には、値100を加えた部材番号を付すこと
とし、詳しい説明を省略する。この構成では、走行する
ための動力を直接出力するのはモータ120のみであ
る。図1の構成と異なりエンジン110の動力を直接車
軸117に出力することはできない。エンジン110か
ら出力された動力は発電機Gにより一旦電力に変換さ
れ、駆動回路153を介してバッテリ150を充電す
る。駆動回路151を介してこの電力をモータ120に
供給してこれを力行することにより、エンジン110の
動力は間接的に車両の走行に使用される。さらに、図1
の構成と同様、モータ120の電源として燃料電池装置
160も備えられている。なお、図11においては、切
替スイッチや冷却系統の図示を省略したが、これらにつ
いては図1と同様の構成で備えられている。また、図1
1の構成では、車速に対応する回転数をモータ120に
よって実現することとしたが、図1と同様に、トルクコ
ンバータや変速機などの構造を設けることとしてもよ
い。In the above-described embodiment, a case where the power of the engine 10 is applied to a parallel hybrid vehicle capable of directly outputting the power of the engine 10 to the axle 17 has been exemplified. The present invention is not limited to such a configuration, and is applicable to various hybrid vehicles.
It is also applicable to series hybrid vehicles. FIG.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a series hybrid vehicle according to a fourth embodiment. In FIG. 11, members in common with the configuration of the above-described embodiment are given member numbers obtained by adding a value of 100, and detailed description thereof is omitted. In this configuration, only the motor 120 directly outputs power for traveling. Unlike the configuration of FIG. 1, the power of the engine 110 cannot be directly output to the axle 117. The motive power output from the engine 110 is once converted into electric power by the generator G, and charges the battery 150 via the drive circuit 153. By supplying this electric power to the motor 120 via the drive circuit 151 and running it, the power of the engine 110 is indirectly used for running the vehicle. Further, FIG.
The fuel cell device 160 is also provided as a power source for the motor 120 in the same manner as in the above configuration. In FIG. 11, the changeover switch and the cooling system are not shown, but they are provided with the same configuration as in FIG. FIG.
In the first configuration, the number of rotations corresponding to the vehicle speed is realized by the motor 120, but a structure such as a torque converter or a transmission may be provided as in FIG.
【0076】このような構成のハイブリッド車両におい
て、燃料電池装置160(実際には燃料電池60Aに対
応する燃料電池)およびエンジン110に、熱電素子1
40,144を設ければ、先に実施例で説明したハイブ
リッド車両と同様、運転中に廃熱を回収することができ
るため、運転効率を向上することができる。また、いず
れかの熱電素子において、熱エネルギ回収の動作に異常
が生じた場合には、この異常の生じた熱電素子が取り付
けられた駆動エネルギ源(燃料電池装置160あるいは
エンジン110)の運転を停止すれば、熱電素子により
持ち去られるはずの熱エネルギ分を冷却系で冷却する場
合に起こりうる冷却系部品の耐久性低下などのシステム
全体としての耐久性低下を抑制できる。In the hybrid vehicle having such a configuration, the fuel cell device 160 (actually, the fuel cell corresponding to the fuel cell 60A) and the engine 110 are provided with the thermoelectric element 1
By providing 40 and 144, as in the case of the hybrid vehicle described in the above embodiment, waste heat can be recovered during operation, so that operation efficiency can be improved. If an abnormality occurs in the operation of recovering thermal energy in any of the thermoelectric elements, the operation of the drive energy source (fuel cell device 160 or engine 110) to which the abnormal thermoelectric element is attached is stopped. If so, it is possible to suppress a decrease in the durability of the entire system such as a decrease in the durability of the cooling system components, which may occur when the heat energy to be removed by the thermoelectric element is cooled by the cooling system.
【0077】以上の実施例では、熱回収手段である熱電
素子を、エンジンと燃料電池とを搭載するハイブリッド
車両に適用した場合を例示した。一般に車両の場合は、
出力可能なエネルギの総量がFC燃料の搭載量などによ
り制限されていることが多いため、廃熱回収を行えばエ
ネルギを有効活用することができる点で有用性が高い。
実施例では、車両への適用を例示したが、その他、船
舶、航空機、飛翔体など動力を利用して移動する種々の
移動体に適用することができる。また、ハイブリッド式
の動力源を備えるものに限らず、熱機関を動力源とする
移動体にも適用することができる。In the above embodiment, the case where the thermoelectric element as the heat recovery means is applied to a hybrid vehicle equipped with an engine and a fuel cell is illustrated. Generally, for vehicles,
Since the total amount of energy that can be output is often limited by the amount of installed FC fuel and the like, it is highly useful that energy can be effectively used if waste heat is recovered.
In the embodiment, the application to the vehicle is exemplified. However, the invention can be applied to various moving objects such as a ship, an aircraft, a flying object, and the like that move using power. In addition, the present invention is not limited to the one having a hybrid power source, and can be applied to a moving body using a heat engine as a power source.
【0078】以上本発明の実施例について説明したが、
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
様態で実施し得ることは勿論である。The embodiments of the present invention have been described above.
The present invention is not limited to such embodiments at all, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
【図1】本発明の好適な一実施例であるハイブリッド車
両の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a hybrid vehicle that is a preferred embodiment of the present invention.
【図2】燃料電池装置60の概略構成を表わす説明図で
ある。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a fuel cell device 60.
【図3】制御ユニット70に対する入出力信号の結線を
示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing connection of input / output signals to a control unit 70;
【図4】車両の走行状態と動力源との関係を示す説明図
である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a traveling state of a vehicle and a power source.
【図5】2ポジションにおける変速段の切り替えの様子
を表わす説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of switching gear positions in two positions.
【図6】Lポジションにおける変速段の切り替えの様子
を表わす説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a state of switching gears at an L position.
【図7】Rポジションにおける変速段の切り替えの様子
を表わす説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing how a gear position is switched at an R position.
【図8】廃熱回収制御処理ルーチンを表わすフローチャ
ートである。FIG. 8 is a flowchart illustrating a waste heat recovery control processing routine.
【図9】第2実施例のハイブリッド車両の構成を示す説
明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a hybrid vehicle according to a second embodiment.
【図10】第3実施例のハイブリッド車両の構成を示す
説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a hybrid vehicle according to a third embodiment.
【図11】第4実施例のハイブリッド車両の構成を示す
説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a configuration of a hybrid vehicle according to a fourth embodiment.
10,110…エンジン 12…クランクシャフト 13…出力軸 14…出力軸 15…出力軸 16…ディファレンシャルギヤ 17,117…車軸 18…入力クラッチ 19…補機クラッチ 20,120…モータ 22…ロータ 24…ステータ 30…トルクコンバータ 40,42,44,140,144…熱電素子 41…スイッチ 50,150…バッテリ 51,52,151…駆動回路 60,160…燃料電池装置 60A…燃料電池 61…メタノールタンク 61a,62a…容量センサ 62…水タンク 63…バーナ 64…圧縮機 65…蒸発器 66…改質器 67…CO低減部 68…ブロワ 70…制御ユニット 80…補機駆動用モータ 82…補機駆動装置 83,84…切替スイッチ 90,91…冷却水温センサ 92,192…ラジエータ 93,193…ポンプ 94,194…冷媒路 100…変速機 102…油圧ポンプ 104…油圧制御部 153…駆動回路 10, 110 ... Engine 12 ... Crankshaft 13 ... Output shaft 14 ... Output shaft 15 ... Output shaft 16 ... Differential gear 17, 117 ... Axle 18 ... Input clutch 19 ... Auxiliary clutch 20, 120 ... Motor 22 ... Rotor 24 ... Stator 30 Torque converter 40, 42, 44, 140, 144 Thermoelectric element 41 Switch 50, 150 Battery 51, 52, 151 Drive circuit 60, 160 Fuel cell device 60A Fuel cell 61 Methanol tank 61a, 62a ... Capacity sensor 62 ... Water tank 63 ... Burner 64 ... Compressor 65 ... Evaporator 66 ... Reformer 67 ... CO reduction unit 68 ... Blower 70 ... Control unit 80 ... Auxiliary equipment driving motor 82 ... Auxiliary equipment driving device 83 84 changeover switches 90 and 91 cooling water temperature sensors 92 and 192 Data 93,193 ... pump 94,194 ... coolant passage 100 ... transmission 102 ... hydraulic pump 104 ... hydraulic control unit 153 ... drive circuit
フロントページの続き Fターム(参考) 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 CC06 DD01 DD03 KK00 KK41 MM00 MM01 5H115 PA08 PA11 PA15 PC06 PG04 PI11 PI14 PI16 PI18 PI22 PI29 PI30 PU10 PU22 PU25 PV09 PV23 QA05 QN03 RB08 RB22 RE07 SE04 SE05 SE06 SE08 TB01 TE02 TE05 TE08 TI02 TI10 TO02 TO05 TO21 TO30 Continued on the front page F term (reference) 5H027 AA06 BA01 BA09 BA16 CC06 DD01 DD03 KK00 KK41 MM00 MM01 5H115 PA08 PA11 PA15 PC06 PG04 PI11 PI14 PI16 PI18 PI22 PI29 PI30 PU10 PU22 PU25 PV09 PV23 QA05 QN03 RB08 RB22 SE07 SE05 TE05 TE08 TI02 TI10 TO02 TO05 TO21 TO30
Claims (6)
るためのエネルギを発生する複数の駆動エネルギ源を備
える移動体の駆動装置であって、 前記複数の駆動エネルギ源のうちの少なくとも一つの駆
動エネルギ源に設けられ、該駆動エネルギ源が発生する
熱を電気エネルギに変換して回収する熱回収手段と、 前記熱回収手段が前記熱を回収する際の動作状態の異常
を検出する異常検出手段と、 前記異常検出手段が前記異常を検出したときには、異常
が検出された前記熱回収手段を設けた前記駆動エネルギ
源において、前記エネルギの発生を停止する異常時停止
手段とを備える移動体の駆動装置。1. A driving apparatus for a moving body, comprising: a plurality of driving energy sources mounted on the moving body and generating energy for driving the moving body, wherein at least one of the plurality of driving energy sources is provided. Heat recovery means provided in two drive energy sources for converting heat generated by the drive energy sources into electric energy and recovering the heat; and an abnormality detecting an abnormality in an operation state when the heat recovery means recovers the heat. A moving body comprising: a detection unit; and an abnormal time stop unit that stops generating the energy in the driving energy source provided with the heat recovery unit in which the abnormality is detected when the abnormality detection unit detects the abnormality. Drive.
ときには、異常が検出された前記熱回収手段を設けた駆
動エネルギ源とは異なる駆動エネルギ源によって、前記
駆動のためのエネルギを発生することを特徴とする請求
項1記載の駆動装置。2. When the abnormality detecting means detects the abnormality, the driving energy is generated by a driving energy source different from the driving energy source provided with the heat recovery means in which the abnormality is detected. The driving device according to claim 1, wherein:
および燃料電池を含む請求項1または2記載の駆動装
置。3. The drive device according to claim 1, wherein the plurality of drive energy sources include an engine and a fuel cell.
と、電力を発生する燃料電池と、該燃料電池が発生した
電力から動力を発生する電動機とを含み、 前記熱回収手段は、前記燃料電池および/または前記電
動機に設けられており、 前記異常検出手段が前記異常を検出したときには、前記
エンジンを用いて前記駆動のためのエネルギを発生する
ことを特徴とする駆動装置。4. The drive device according to claim 2, wherein the plurality of drive energy sources generate an engine, generate a power, a fuel cell, and generate a power from the power generated by the fuel cell. Wherein the heat recovery means is provided in the fuel cell and / or the electric motor, and when the abnormality detection means detects the abnormality, the heat for driving is generated using the engine. A drive device characterized in that it is generated.
て、 前記熱回収手段が設けられた前記駆動エネルギ源は、そ
の運転温度を検出する温度検出手段を備え、 前記異常時停止手段は、前記異常検出手段が前記異常を
検出した際に、前記温度検出手段が検出した温度が所定
の温度を超えない場合には、異常が検出された前記熱回
収手段を設けた前記駆動エネルギ源による前記エネルギ
の発生を続行することを特徴とする駆動装置。5. The drive device according to claim 1, wherein the drive energy source provided with the heat recovery unit includes a temperature detection unit that detects an operation temperature of the drive energy source, and the abnormality stop unit includes If the temperature detected by the temperature detecting means does not exceed a predetermined temperature when the abnormality detecting means detects the abnormality, the abnormality is detected by the drive energy source provided with the heat recovery means. A drive device for continuously generating the energy.
て、 前記熱回収手段が設けられた前記駆動エネルギ源は、そ
の運転温度を検出する温度検出手段を備え、 前記異常時停止手段は、前記異常検出手段が前記異常を
検出しない場合であっても、前記温度検出手段が検出し
た前記駆動エネルギ源の運転温度が所定の温度以上であ
れば、前記駆動エネルギ源による前記エネルギの発生を
停止する異常発熱時停止手段を備えることを特徴とする
駆動装置。6. The drive device according to claim 1, wherein the drive energy source provided with the heat recovery unit includes a temperature detection unit that detects an operation temperature of the drive energy source, and the abnormality stop unit includes: Even if the abnormality detecting means does not detect the abnormality, if the operating temperature of the driving energy source detected by the temperature detecting means is equal to or higher than a predetermined temperature, the generation of the energy by the driving energy source is stopped. A drive device comprising a stop unit for stopping abnormal heat generation.
Priority Applications (1)
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