JP3429068B2 - ハイブリッド電源式電動車両 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、ハイブリッド電源式電
動車両に関し、特に、電動車両に用いられるエネルギー
電源装置とパワー電源装置とが組み合わされた電源装置
の電力制御装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】通常、エネルギー電源装置とパワー電源
装置とが組み合わされたハイブリッド電源式車両等にお
いては、エネルギー電源装置からの出力電力をできるだ
け小さくする必要がある。このため、従来のハイブリッ
ド電源式電動車両として、例えば、特開昭５０−１５３
２２８号公報に開示されるように、小出力型のエネルギ
ーバッテリと大出力型のパワーバッテリとを組み合わせ
たハイブリッド方式の電源を用いて負荷に電力を供給す
るもので、操作器（例えば、アクセルペダル）の操作量
（例えば、アクセルペダルの踏込み量）に応じて負荷電
流を設定し、加速時のエネルギーバッテリから不足電力
分をパワーバッテリによって補うものが知られている。 【０００３】また、特開昭５０−１５２４０号公報に開
示されるように、エネルギー電源とパワー電源とを組み
合わせたハイブリッド方式の電源を備えるもので、パワ
ー電源の残存電気容量が少なくなったとき、エネルギー
電源から充電することで電力を補うものが知られてい
る。更に、特開昭５０−１５３２２７号公報に開示され
るように、エネルギー電源とパワー電源とを組み合わせ
たハイブリッド方式の電源を備えるもので、パワー電源
を充電する場合、その充電効率をアップするためエネル
ギー電源からの出力電流値を一定値以下に制限する電流
制限回路を設けたものが知られている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来のハイブリッド電源式電動車両において、先ず、
特開昭５０−１５３２２８号公報及び特開昭５０−１５
２４０号公報に開示されたハイブリッド方式の電源を用
いる技術では、車両の走行状況を考慮されずに一定の制
御を行うので、例えば、加速状態が連続する場合や加
速頻度が高い場合、登坂走行時、人や荷物を大量に
積載して走行している場合、等にパワー電源の容量が不
足し、十分な加速ができなくなるという欠点がある。 【０００５】また、特開昭５０−１５３２２７号公報に
開示される技術では、エネルギー電源からの出力電流を
一定値以下に制限するため、例えば、加速頻度が高い
場合、登坂走行時、人や荷物を大量に積載して走行
している場合、等にパワー電源からの電力放出量が大き
くなり、エネルギー電源からの充電が間に合わず加速時
に容量が不足するという欠点がある。 【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、加速頻度が高い場合、
登坂走行時、人や荷物を大量に積載して走行している場
合、等の加速が要求される場合において、パワー電源か
らの電力を確実に確保できるように制御するハイブリッ
ド電源式電動車両を提供せんとするものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決し、
目的を達成するため、この発明に係わるハイブリッド電
源式電動車両は、次のように構成したことを特徴として
いる。即ち、パワー電源装置と燃料電池とを制御するハ
イブリッド電源システムを備えたハイブリッド電源式電
動車両において、アクセル開度を表す信号と車速を表す
信号とに基づき車両が加速中か定速走行中かを判定する
走行状態判定手段と、前記パワー電源装置の充電が完了
しているか否かを判定する充電状態判定手段と、前記車
両が定速走行中で前記パワー電源装置の充電が完了して
いないとき、前記アクセル開度から要求される電力を前
記燃料電池から電動機に出力すると共に、当該車両の走
行中の加速頻度を表す信号と、当該車両の走行中の登坂
角を表す信号と、当該車両の積載重量を表す信号とに基
づいて設定された第１の電力で当該燃料電池による当該
パワー電源装置の充電を行う一方、前記車両が加速中の
ときには、前記車速を表す信号に基づいて設定された走
行抵抗電力と、当該車両の加速時間を表す信号と、当該
車両の走行中の加速頻度を表す信号と、当該車両の走行
中の登坂角を表す信号と、当該車両の積載重量を表す信
号とに基づいて設定された第２の電力との和を当該燃料
電池から出力するように制御する制御手段とを備え、前
記制御手段は、前記加速頻度が大きいほど、前記登坂角
が大きいほど、前記積載重量が大きいほど、前記前記第
１の電力を大きな値に設定すると共に、前記加速時間が
長いほど、前記加速頻度が大きいほど、前記登坂角が大
きいほど、前記積載重量が大きいほど、前記第２の電力
を大きな値に設定することを特徴としている。 【０００８】 【０００９】 【００１０】 【００１１】 【００１２】 【００１３】 【作用】以上のように、本発明に基づくハイブリッド電
源式電動車両は構成されているので、以下の〜に示
す方法により、車両が加速する場合のパワー電源の出力
電力を確実に確保することができる。 【００１４】（ｉ）車両が加速状態の場合、 所定の加速度以上の状態が所定時間以上連続する場
合、加速度及び加速連続時間の関数で決定される値に基
づいて、エネルギー電源の放電量を増加し、パワー電源
の放電量を小さくする。あるいは、所定の加速度以上の
状態が所定時間内に頻発する場合、その頻度の関数で決
定される値に基づいて、エネルギー電源の放電量を増加
し、パワー電源の放電量を小さくする。 【００１５】登坂走行中の場合、その登坂角の関数で
決定される値に基づいて、エネルギー電源の放電量を増
加し、パワー電源の放電量を小さくする。 人や荷物を大量に積載して走行している場合、その積
載量の関数で決定される値に基づいて、エネルギー電源
の放電量を増加し、パワー電源の放電量を小さくする。 【００１６】（ｉｉ）車両が加速を終了し、エネルギー
電源からパワー電源への充電状態の場合、 所定の加速度以上の状態が所定時間内に頻発する場
合、その頻度の関数で決定される値に基づいて、パワー
電源の充電量を増加する。 登坂走行中の場合、その登坂角の関数で決定される値
に基づいて、パワー電源の充電量を増加する。 【００１７】人や荷物を大量に積載して走行している
場合、その積載量の関数で決定される値に基づいて、パ
ワー電源の充電量を増加する。 【００１８】 【実施例】以下、本発明に係わる実施例につき添付図面
を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施例に係
わるハイブリッド電源式電動車両の構成を示すブロック
図である。図１において、ハイブリッド電源システム１
００は、エネルギー電源装置１０、パワー電源装置２
０、電力制御装置５０、電動機６０（例えば、直流モー
タ）とを備える。また、このハイブリッド電源システム
１００は、電力によって駆動される電動車両に搭載さ
れ、車両の走行時等においてエネルギー電源装置１０及
びパワー電源装置２０から電動機６０へ供給される電力
量を制御する働きを有するものである。 【００１９】エネルギー電源装置１０として使用するの
は、燃料電池電源装置（以下、燃料電池と略称する）
で、所謂、燃料電池、鉛蓄電池、及び電気化学反応を用
いた電源等や、これらを複合した大容量、且つ低パワー
な電源特性を有するバッテリであり、車両の定速又は慣
性走行時に必要な電力を供給する。一方、燃料電池に比
べて小容量、且つ高パワーな電源特性を有するパワー電
源装置２０（以下、パワー電源と略称する）は、電気二
重層コンデンサ、ニッケル−カドミウム電池（以下、ニ
ッカド電池と略称する）等や、これらを複合した電池で
あり、車両の発進時や加速時、若しくは制動時等のよう
に大きな負荷電力を必要とする場合に電動機６０に電力
を供給すると共に、制動時には電力の吸収（充電）を行
う大出力の充電及び放電が可能な電源装置である。 【００２０】電力制御装置５０は、制御部としてのＣＰ
Ｕ３０と電動機６０への供給電力を調整する電力調整器
４０とを備えることによって、電動機６０へ供給する負
荷電力を燃料電池１０とパワー電源２０とに所定の割合
で分配する。特に、加速時等の大きな負荷電力を必要と
する場合、パワー電源２０から優先的に電力を供給する
よう制御すると共に、負荷電力が小さい場合には、燃料
電池１０から電動機６０へ負荷電力を供給し、且つパワ
ー電池に充電するよう電力制御する。 【００２１】ＣＰＵ３０は、車両の加速及び減速等を行
うための操作手段（例えば、アクセル開度等、但し本実
施例では、便宜上アクセル開度とする）の操作状態を表
す信号ａ、車両の速度を検出する車速センサ（不図示）
からの車速を表す信号ｖ、車両が登坂走行している場合
の登坂角センサ（不図示）からの登坂角を表す信号ｒ、
及び人や荷物等を積載して走行している場合の積載荷重
センサ（不図示）からの積載荷重を表す信号ｗに基づい
て、電力調整器４０を制御する。 【００２２】電力調整器４０は、ＣＰＵ３０から送信さ
れる制御信号に基づいて、燃料電池１０からの出力電力
Ｐｅ及びパワー電源２０からの出力電力Ｐｐとの配分を
決定し、トータル電力として電動機の負荷電力Ｐｍを電
動機６０に供給する。更に、燃料電池１０からの出力電
力Ｐｅをパワー電源に供給してパワー電源を充電するよ
うに制御される。 【００２３】次に、図２を参照して、電力調整器４０の
具体的な動作を説明する。尚、図２は、電力調整器４０
の構成を示す回路図である。図２において、電力調整器
４０は、パルス発生器４１、パルス変調器４２〜４４及
び回生信号発生器４５とを備え、各パルス変調器からの
パルスに従ってトランジスタＡ〜Ｄをオン、オフして燃
料電池１０及びパワー電源２０と電動機６０との間での
電力の供給を制御する。具体的には、電力Ｐｅの出力制
御信号がＣＰＵ３０から変調器４２に入力されると、そ
の制御信号に基づいて変調器４２でパルス幅を変調し、
トランジスタＡがオンされ、燃料電池１０と電動機６０
とが通電される。また、トランジスタＡがオンされた状
態で、電力Ｐｐの出力制御信号がＣＰＵ３０から変調器
４２に入力されると（図２中、Ｐｐ＞０の場合）、その
制御信号に基づいて変調器４３でパルス幅を変調し、ト
ランジスタＢがオンされ、パワー電源２０と電動機６０
とが通電される。更に、トランジスタＡがオンされた状
態で、電力Ｐｐの充電制御信号がＣＰＵ３０から変調器
４４に入力されると（図２中、Ｐｐ＜０の場合）、その
制御信号に基づいて変調器４４でパルス幅を変調し、ト
ランジスタＣがオンされると共に、回生信号発生器４５
から信号を発生し、トランジスタＤがオンされ、燃料電
池１０とパワー電源２０とが通電され、パワー電源２０
の充電状態となる。 【００２４】［制御動作］次に、図３〜図６を参照し
て、電力供給装置５０の具体的な電力供給制御動作を説
明する。 ＜アクセル開度ａと総出力電力Ｐｍとの関係＞図３
（ａ）、図３（ｂ）は、アクセル開度ａと電動機６０の
総出力Ｐｍとを時間ｔで表した図である。図４は、電動
機６０の総出力Ｐｍをアクセル開度ａで表した図であ
る。図３、図４において、電動機の総出力Ｐｍは、車両
を加速するためのアクセル開度ａに連動している。即
ち、図３に示すように、運転者が停車中の車両をある時
刻ｔ１に発進させ、時刻ｔ２までの時間アクセルを加速
方向へ操作し、ある一定の速度になった後、、更に時刻
ｔ３からｔ４の間にアクセルを加速方向へ操作すると、
電動機出力Ｐｍは、同じく時刻ｔ１からｔ２及びｔ３か
らｔ４の間だけアクセル開度ａに応じて増加する方向に
変化する。また、図４に示すように、電動機６０の総出
力電力Ｐｍをアクセル開度ａに基づいて示すと、上に凸
のグラフとなるように電力制御装置５０において電動機
６０への電力量を制御する。 【００２５】＜車速Ｖと走行抵抗Ｐｖとの関係＞次に、
図５、図６を参照して、車速Ｖと走行抵抗Ｐｖとの電力
供給装置５０の具体的な電力供給制御動作を説明する。
ここで、図５（ａ）、図５（ｂ）は、図３のようにアク
セル開度ａが変化した場合の、車両の車速Ｖと走行抵抗
Ｐｖの変化を時間ｔで表した図である。図６は、車両が
走行時に受ける走行抵抗Ｐｖを車速Ｖで表した図であ
る。尚、走行抵抗Ｐｖとは、例えば、車両の走行により
発生する車輪と路面との転がり抵抗や車体に負荷される
空気抵抗などを受けながらも、車両が現在の車速Ｖを維
持するのに必要な電力である。さて、図５、図６におい
て、停車していた車両が時刻ｔ１において発進、加速を
開始すると、車速は時刻ｔ２までゼロから徐々に増加し
ていき、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで一定の車速を維持す
る（図４のアクセル開度ａを一定値に保持する。）。そ
の後、時刻ｔ３で更に速度を増加するため、図３のアク
セル開度を加速方向に操作した分だけ、時刻ｔ４まで車
速が増加する。その後、時刻ｔ４では、アクセル開度を
図３の時刻ｔ２からｔ３の状態に戻しているので、図５
の車速は時刻ｔ２の時点まで戻るのである。一方、走行
抵抗Ｐｖは、図４の電動機の総出力Ｐｍよりは電力量が
小さいものの、車両の速度変化と同じように変化する。
即ち、図５のように、時刻ｔ１からｔ２及びｔ３からｔ
４の間に車速が加速方向へ変化すると、走行抵抗電力Ｐ
ｖは、同じく時刻ｔ１からｔ２及びｔ３からｔ４の間だ
け車速の変化に応じて増加する方向に変化する。また、
図６に示すように、車両走行時の走行抵抗電力Ｐｖを車
速Ｖに基づいて示すと、下に凸のグラフとなるように電
力制御装置５０において電動機６０への供給電力量を制
御する。 【００２６】＜燃料電池１０とパワー電源２０による電
動機６０への電力供給の関係＞次に、図７を参照して、
燃料電池１０とパワー電源２０から電動機６０への電力
供給の具体的な電力供給制御動作を説明する。ここで、
図７（ａ）、図７（ｂ）は、前述した図３、図５のよう
にアクセル開度ａ及び車速Ｖが変化した場合の、燃料電
池１０とパワー電源２０の夫々の電動機６０への供給電
力量Ｐｅ、Ｐｐの変化を時間ｔで表した図である。 【００２７】（燃料電池１０からの電力供給制御）図７
（ａ）において、停車していた車両が時刻ｔ１において
発進、加速を開始し、車速が時刻ｔ２までゼロから徐々
に増加していくために、燃料電池１０から電動機６０に
所定の電力量が供給される。その後、車両は時刻ｔ２か
ら時刻ｔ３まで一定の車速を維持する（図４のアクセル
開度ａを一定値に保持する）ために電動機６０に電力が
供給されるのであるが、燃料電池１０は、時刻ｔ２から
ｔ２’まで定常走行に必要な電力に加えて、パワー電源
２０を充電するための電力Ｐｃを上乗せして出力する。
その後、時刻ｔ２’にパワー電源２０の充電が終了する
と、時刻ｔ２’から時刻ｔ３まで一定車速を維持するた
めの電力Ｐｅ１を電動機６０に供給する。更に時刻ｔ３
からｔ４の間に、車速を増加する分だけ、燃料電池１０
から電動機６０に電力を供給する。その後、時刻ｔ４で
は、アクセル開度ａを図３の時刻ｔ２からｔ３の状態に
戻しているので、車速は時刻ｔ２の時点まで戻るのであ
る。そして、車両は時刻ｔ４から時刻ｔ５まで一定の車
速を維持する（図４のアクセル開度ａを一定値に保持す
る）ために電動機６０に電力が供給されるのであるが、
燃料電池１０は、時刻ｔ４からｔ５まで定常走行に必要
な電力に加えて、パワー電源２０を充電するための電力
Ｐｃを上乗せして出力する。その後、時刻ｔ５にパワー
電源２０の充電が終了すると、時刻ｔ５以降、一定車速
を維持するための電力Ｐｅ１を電動機６０に供給する。
尚、電力Ｐｃは、車両の走行状態、例えば、加速時間や
加速頻度、登坂走行時や積載荷重等によって変化する。 【００２８】（パワー電源２０からの電力供給制御）一
方、図７（ｂ）において、停車していた車両が時刻ｔ１
において発進、加速を開始し、車速が時刻ｔ２までゼロ
から徐々に増加していくために、パワー電源２０から電
動機６０に所定の電力量が供給される。このパワー電源
２０による電力の供給は、燃料電池１０の場合と異な
り、時刻ｔ１において最も大きな電力となり、加速が終
了する時刻ｔ２になるにつれて供給電力がゼロとなるよ
う制御される。即ち、パワー電源２０は時刻ｔ１で瞬間
的に極大となる電力を電動機６０に供給し、加速が終了
した時点で電力供給を停止するように制御される。その
後、車両は時刻ｔ２から時刻ｔ３まで一定の車速を維持
する（図４のアクセル開度ａを一定値に保持する）ため
に燃料電池１０のみから電力が供給されるのであるが、
パワー電源２０は、時刻ｔ２からｔ２’まで燃料電池１
０から電力Ｐｃを供給され、充電するのである。この電
力Ｐｃは、前述した時刻ｔ１からｔ２の間にパワー電源
２０から電動機６０へ供給した電力であり、パワー電源
の時刻ｔ１からｔ２までの電力減少分に相当する電力量
である。その後、時刻ｔ２’にパワー電源２０の充電が
終了すると、時刻ｔ２’から時刻ｔ３まではパワー電源
２０から電動機６０への電力供給は行われない。更に時
刻ｔ３からｔ４の間に、時刻ｔ１からｔ２の間の電力供
給形態と同様に、車速を増加させるのに必要な分だけ、
パワー電源２０から電動機６０に電力を供給する。その
後、時刻ｔ４からｔ５の間で、車両は一定の車速を維持
すると共に、パワー電源２０は、燃料電池１０から電力
Ｐｃを供給され、時刻ｔ３からｔ４までの間に減少した
電力量を充電するのである。時刻ｔ５以降では、車両は
一定の車速を維持された状態なので、パワー電源２０か
ら電動機６０への電力供給は行われない。以上説明した
ように、電力制御装置５０は、燃料電池１０とパワー電
源２０の電力を所定の割合で分配して制御するのであ
る。尚、パワー電源からの電力Ｐｐは、充電電力Ｐｃの
場合と同じように、車両の走行状態、例えば、加速時間
や加速頻度、登坂走行時や積載荷重等によって変化す
る。 【００２９】［電力供給制御フロー］次に、図８〜図１
３を参照して、図３〜図７で説明した電力制御装置５０
による制御手順を説明する。図８〜図１３は、電力制御
装置５０の制御手順を記述したフローチャートである。
図８及び図１において、処理が開始され、ステップＳ２
に進むと、ステップＳ２では車両のアクセル開度を表す
信号ａがＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ３０では、入力
された信号ａにより関数Ｆａａ（ａ）をアクセル開度ａ
を表すパラメータとして設定し、この関数Ｆａａ（ａ）
に基づいてアクセル開度から要求される電力Ｐａを演算
する。その後、ステップＳ４に進み、ステップＳ２の場
合と同様に、車速Ｖを表す信号ｖがＣＰＵ３０に入力さ
れ、ＣＰＵ３０では、入力された信号ｖにより関数Ｆａ
ｖ（ａ）を車速Ｖを表すパラメータとして設定し、この
関数Ｆａｖ（ａ）に基づいて車速を維持するために必要
な電力Ｐｖを演算する。その後、ステップＳ６では、ス
テップＳ２及びステップＳ４で算出された電力Ｐａ、Ｐ
ｖの大きさを比較する。即ち、ステップＳ６では車両の
加速判定を行っており、Ｐａ＞Ｐｖと判断された場合、
車両が加速に要する電力Ｐａが車速を維持するための走
行抵抗電力Ｐｖよりも大きいので現在車両は加速中と判
断される。一方、ステップＳ６で、Ｐａ＜Ｐｖと判断さ
れた場合、車両が加速に要する電力Ｐａが車速を維持す
るための走行抵抗電力Ｐｖよりも小さいので現在車両は
定速又は慣性走行中と判断される。従って、ステップＳ
６でＰａ＞Ｐｖと判断された場合（ステップＳ６で判断
がＹＥＳのとき）、ステップＳ８に進む。ステップＳ８
では、ＣＰＵ３０において、車速を維持するための走行
抵抗電力Ｐｖを燃料電池１０から供給すべき電力量Ｐｅ
として設定する。その後、図９に示すステップＳ１０で
は、パワー電源２０への充電量を表す係数Ｃａｃをゼロ
に設定して、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２で
は、ステップＳ２で算出された電力量Ｐａからステップ
Ｓ４で算出された電力量Ｐｖを引き算し、実際に加速に
必要な電力Ｐｄを演算する。 【００３０】（加速時間が長い場合）その後、ステップ
Ｓ１４に進み、加速に必要な電力Ｐｄが所定の定数Ｋａ
１より大きいか否かを判定する。即ち、ステップＳ１４
では車両の加速時間の判定を行っており、Ｐｄ＞Ｋａ１
と判断された場合、車両が加速に要する電力Ｐｄが所定
の定数Ｋａ１よりも大きいので現在車両は加速持続中と
判断される。一方、ステップＳ１４で、Ｐｄ＜Ｋａ１と
判断された場合、車両が加速に要する電力Ｐｄが所定の
定数Ｋａ１よりも小さいので現在車両は加速持続中でな
いか所定より短時間で加速を行ったと判断される。従っ
て、ステップＳ１４でＰｄ＞Ｋａ１と判断された場合
（ステップＳ１４で判断がＹＥＳのとき）、ステップＳ
１６に進む。ステップＳ１６では、加速持続時間を表す
定数Ｔａをインクリメントしていき、車両の加速時間の
計測を行う。その後、ステップＳ２０に進み、図１６で
後述する車両の加速持続時間を表す信号ＴａがＣＰＵ３
０に入力され、ＣＰＵ３０では、入力された信号Ｔａに
より関数Ｆａ１（Ｔａ）を加速持続時間Ｔａに基づくパ
ラメータとして設定し、パワー電源２０への充電量を表
す係数Ｃａｃを演算する。一方、ステップＳ１４でＰｄ
＜Ｋａ１と判断された場合（ステップＳ１４で判断がＮ
Ｏのとき）、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８で
は、加速持続中でないと判断され、加速持続時間を表す
定数Ｔａをゼロに設定し、ステップＳ２０に進む。 【００３１】（加速頻度大の場合）その後、ステップＳ
２２に進み、加速に必要な電力Ｐｄが所定の定数Ｋａ２
より大きいか否かを判定する。即ち、ステップＳ２２で
は車両の加速時間の判定を行っており、Ｐｄ＞Ｋａ２と
判断された場合、車両が加速に要する電力Ｐｄが所定の
定数Ｋａ２よりも大きいので現在車両は加速持続中と判
断される。一方、ステップＳ２２で、Ｐｄ＜Ｋａ１と判
断された場合、車両が加速に要する電力Ｐｄが所定の定
数Ｋａ２よりも小さいので現在車両は加速持続中でない
か所定より短時間で加速を行ったと判断される。従っ
て、ステップＳ２２でＰｄ＞Ｋａ２と判断された場合
（ステップＳ２２で判断がＹＥＳのとき）、ステップＳ
２４に進む。ステップＳ２４では、加速が一定時間以内
に行われたか否かを判定する。即ち、ステップＳ２４で
は、加速頻度の判定を行っており、一定時間以内に周期
性をもって加速が行われた場合、車両の加速頻度が大き
いと判断される。一方、ステップＳ２４で、一定時間以
内に周期性をもって加速が行われていない場合、車両の
加速頻度は小さいと判断される。従って、ステップＳ２
４で加速頻度が大きいと判断された場合（ステップＳ２
４で判断がＹＥＳのとき）、ステップＳ２６に進む。ス
テップＳ２６では、加速頻度を表す定数Ｎａをインクリ
メントしていき、車両の加速頻度の計測を行う。その
後、ステップＳ３０に進み、図１７で後述する車両の加
速頻度を表す信号ＮａがＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ
３０では、入力された信号Ｎａにより関数Ｆａ２（Ｎ
ａ）を加速頻度Ｎａに基づくパラメータとして設定し、
ステップＳ２０で演算したパワー電源２０への充電量を
表す係数ＣａｃとパラメータＦａ２（Ｎａ）とを加算
し、新たなパワー電源２０への充電量を表す係数Ｃａｃ
を演算する。一方、ステップＳ２２でＰｄ＜Ｋａ２と判
断された場合（ステップＳ２２で判断がＮＯのとき）、
ステップＳ３２に進む。また、ステップＳ２４で一定時
間以内に加速が行われていないと判断された場合（ステ
ップＳ２４で判断がＮＯのとき）、加速頻度を表す定数
Ｎａをゼロに設定し、ステップＳ３０に進む。 【００３２】（登坂走行時）その後、図１１に示すステ
ップＳ３２に進み、図１８で後述する車両の登坂走行時
の登坂角を表す信号ｒがＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ
３０では、入力された信号ｒにより関数Ｆａｒ（ｒ）を
登坂角ｒに基づくパラメータとして設定し、ステップＳ
３０で演算したパワー電源２０への充電量を表す係数Ｃ
ａｃとパラメータＦａｒ（ｒ）とを加算し、新たなパワ
ー電源２０への充電量を表す係数Ｃａｃを演算する。 【００３３】（荷物又は人の積載走行時）その後、ステ
ップＳ３４に進み、図１９で後述する車両の積載重量を
表す信号ｗがＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ３０では、
入力された信号ｗにより関数Ｆａｗ（ｗ）を積載重量ｗ
に基づくパラメータとして設定し、ステップＳ３２で演
算したパワー電源２０への充電量を表す係数Ｃａｃとパ
ラメータＦａｗ（ｗ）とを加算し、新たなパワー電源２
０への充電量を表す係数Ｃａｃを演算する。その後、ス
テップＳ３６に進み、ＣＰＵ３０において、ステップＳ
８で算出した燃料電池から供給する電力Ｐｅと、加速に
必要な電力ＰｄとステップＳ３４で算出した充電量を表
す係数との乗算値とを加算し、新たな燃料電池１０から
供給すべき電力量Ｐｅとして設定する。 【００３４】その後、図１２に示すステップＳ３８に進
む。ステップＳ３８では、ステップＳ２で算出された加
速に必要な電力量ＰａからステップＳ３６で算出された
燃料電池１０から供給すべき電力Ｐｅを引き算し、燃料
電池１０からの出力では足りない不足電力量をパワー電
源２０から供給補助するための電力Ｐｐを演算する。そ
の後、ステップＳ４０では、ＣＰＵ３０により、ステッ
プＳ３６、ステップＳ３８の各ステップにおいて演算さ
れた電力量Ｐｅ、Ｐｐを加算し、電力調整器４０からの
総出力電力Ｐｍを算出する。次にステップＳ４２に進
み、ステップＳ３６、ステップＳ３８において、夫々演
算された電力量に基づいてＣＰＵ３０が電力調整器４０
を制御し、燃料電池１０からの出力Ｐｅ、パワー電源か
らの出力Ｐｐを所定の割合で分配し、電動機６０及びパ
ワー電源２０への総出力電力Ｐｍとして出力する。 【００３５】＜定速又は慣性走行時＞一方、ステップＳ
６で、Ｐａ＜Ｐｖと判断された場合、車両が加速に要す
る電力Ｐａが車速を維持するための走行抵抗電力Ｐｖよ
りも小さいので現在車両は定速又は慣性走行中と判断さ
れる。従って、ステップＳ６でＰａ＜Ｐｖと判断された
場合（ステップＳ６で判断がＮＯのとき）、図１３に示
すステップＳ５０に進む。ステップＳ５０では、パワー
電源２０の充電が完了した状態か否かを判断する。ステ
ップＳ５０において、パワー電源２０の充電が完了して
いないと判断された場合（ステップＳ５０で判断がＮＯ
のとき）、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２で
は、一定走行時又は慣性走行時の基本状態における充電
電力Ｋｃをパワー電源２０の充電電力Ｐｃと設定する。 【００３６】（加速頻度が大きい場合） その後、ステップＳ５４に進み、図２０で後述する車両
の走行中の加速頻度を表す信号ＮａがＣＰＵ３０に入力
され、ＣＰＵ３０では、入力された信号Ｎａにより関数
Ｆｃｔ（Ｎａ）を加速頻度Ｎａに基づくパワー電源の充
電に必要な出力電力Ｐｃを表すパラメータとして設定
し、ステップＳ５２で算出したＰｃとパラメータＦｃｔ
（Ｎａ）とを加算し、新たな燃料電池１０からパワー電
源に出力すべき電力量Ｐｃを演算する。 【００３７】（登坂走行時）その後、ステップＳ５６に
進み、図２１で後述する車両の登坂走行中の登坂角を表
す信号ｒがＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ３０では、入
力された信号ｒにより関数Ｆｃｒ（ｒ）を登坂角ｒに基
づくパワー電源の充電に必要な出力電力Ｐｃを表すパラ
メータとして設定し、ステップＳ５４で算出したＰｃと
パラメータＦｃｒ（ｒ）とを加算し、新たな燃料電池１
０からパワー電源に出力すべき電力量Ｐｃを演算する。 【００３８】（荷物又は人の積載走行時）その後、ステ
ップＳ５８に進み、図２２で後述する車両の積載重量を
表す信号ｗがＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ３０では、
入力された信号ｗにより関数Ｆｃｗ（ｗ）を積載重量ｗ
に基づくパワー電源の充電に必要な出力電力Ｐｃを表す
パラメータとして設定し、ステップＳ５６で算出したＰ
ｃとパラメータＦｃｗ（ｗ）とを加算し、新たな燃料電
池１０からパワー電源に出力すべき電力量Ｐｃを演算す
る。 【００３９】その後、ステップＳ６０に進み、ＣＰＵ３
０で、ステップＳ２で演算された加速時に必要な電力量
ＰａとステップＳ５８で演算されたパワー電源の充電に
必要な電力量Ｐｃとを加算し、燃料電池１０から供給す
べき出力電力Ｐｅを演算する。次のステップＳ６２で
は、パワー電源２０からの出力電力Ｐｐとして電力Ｐｃ
を設定し（実際には、充電されるので出力電力Ｐｐの値
はマイナスとなる）、しかる後に図１２で説明したステ
ップＳ４０に進む。 【００４０】また、ステップＳ５０において、パワー電
源２０の充電が完了していると判断された場合（ステッ
プＳ５０で判断がＹＥＳのとき）、ステップＳ６４に進
む。ステップＳ６４では、燃料電池１０の出力電力Ｐｅ
として加速に要する電力Ｐａのみが設定される。その
後、ステップＳ６６では、車両は加速をしていない状態
であるので、パワー電源２０から供給すべき電力Ｐｐを
ゼロに設定し、しかる後に図１２で説明したステップＳ
４０に進む。尚、図１４は、加速時の車両駆動出力を表
すパラメータＦａａ（ａ）をアクセル開度ａで表した図
である。また、図１５は、走行抵抗分の駆動出力を表す
パラメータＦａｖ（ｖ）を車速ｖで表した図である。ま
た、図１６は、車両の加速の持続に必要な走行状態を表
すパラメータＦａ１（Ｔａ）を加速持続時間Ｔａで表し
た図である。また、図１７は、車両の加速の頻度が大き
い場合に必要な走行状態を表すパラメータＦａ２（Ｎ
ａ）を加速頻度Ｎａで表した図である。また、図１８
は、車両の登坂走行時に必要な走行状態を表すパラメー
タＦａｒ（ｒ）を登坂角ｒで表した図である。また、図
１９は、車両の荷物又は人の積載時に必要な走行状態を
表すパラメータＦａｗ（ｗ）を積載重量ｗで表した図で
ある。また、図２０は、車両の一定速度又は慣性走行時
の加速の頻度が大きい場合に必要な走行状態を表すパラ
メータＦｃｔ（Ｎａ）を加速頻度Ｎａで表した図であ
る。また、図２１は、車両の一定速度又は慣性走行時の
登坂走行に必要な走行状態を表すパラメータＦｃｒ
（ｒ）を登坂角ｒで表した図である。また、図２２は、
車両の一定速度又は慣性走行時の荷物又は人の積載時に
必要な走行状態を表すパラメータＦｃｗ（ｗ）を積載重
量ｗで表した図である。図１４、図１５においては、夫
々上に凸、下に凸の関数となり、図１６〜図２２におい
ては、全て所定値以上で、右上がりの直線として設定さ
れる。 【００４１】以上説明したように、本実施例の電力制御
装置では、以下の〜に示す方法で電力を制御するこ
とにより、車両の高負荷運転が継続してもパワー電源の
出力電力を確実に確保することができる。 （ｉ）車両が加速状態の場合、 所定の加速度以上の状態が所定時間以上連続する場
合、加速度及び加速連続時間の関数で決定される値に基
づいて、エネルギー電源の放電量を増加し、パワー電源
の放電量を小さくする。あるいは、所定の加速度以上の
状態が所定時間内に頻発する場合、その頻度の関数で決
定される値に基づいて、エネルギー電源の放電量を増加
し、パワー電源の放電量を小さくする。 【００４２】登坂走行中の場合、その登坂角の関数で
決定される値に基づいて、エネルギー電源の放電量を増
加し、パワー電源の放電量を小さくする。 人や荷物を大量に積載して走行している場合、その積
載量の関数で決定される値に基づいて、エネルギー電源
の放電量を増加し、パワー電源の放電量を小さくする。 【００４３】（ｉｉ）車両が加速を終了し、エネルギー
電源からパワー電源への充電状態の場合、 所定の加速度以上の状態が所定時間内に頻発する場
合、その頻度の関数で決定される値に基づいて、パワー
電源の充電量を増加する。 登坂走行中の場合、その登坂角の関数で決定される値
に基づいて、パワー電源の充電量を増加する。 【００４４】人や荷物を大量に積載して走行している
場合、その積載量の関数で決定される値に基づいて、パ
ワー電源の充電量を増加する。 尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で上記各実施
例を修正又は変更したものに適用可能である。例えば、
本実施例では、燃料電池として鉛蓄電池等、パワー電源
として電気二重層コンデンサ等を用いて行ったが、同様
の性能を有するものであれば実施例で説明した電池のみ
に限定されるものではない。また、放熱装置は、電気エ
ネルギーを熱に変換して外部に放熱する機構を有するも
のならば、車室内ヒータに限らず、例えば車室外に搭載
される装置であってもよいことは言うまでもない。 【００４５】 【効果】以上説明のように、本発明に基づくハイブリッ
ド電源式電動車両は構成されているので、以下の〜
に示す方法で電力を制御することにより、車両の高負荷
運転が継続してもパワー電源の出力電力を確実に確保す
ることができる。 （ｉ）車両が加速状態の場合、 所定の加速度以上の状態が所定時間以上連続する場
合、加速度及び加速連続時間の関数で決定される値に基
づいて、エネルギー電源の放電量を増加し、パワー電源
の放電量を小さくする。あるいは、所定の加速度以上の
状態が所定時間内に頻発する場合、その頻度の関数で決
定される値に基づいて、エネルギー電源の放電量を増加
し、パワー電源の放電量を小さくする。 【００４６】登坂走行中の場合、その登坂角の関数で
決定される値に基づいて、エネルギー電源の放電量を増
加し、パワー電源の放電量を小さくする。 人や荷物を大量に積載して走行している場合、その積
載量の関数で決定される値に基づいて、エネルギー電源
の放電量を増加し、パワー電源の放電量を小さくする。 【００４７】（ｉｉ）車両が加速を終了し、エネルギー
電源からパワー電源への充電状態の場合、 所定の加速度以上の状態が所定時間内に頻発する場
合、その頻度の関数で決定される値に基づいて、パワー
電源の充電量を増加する。 登坂走行中の場合、その登坂角の関数で決定される値
に基づいて、パワー電源の充電量を増加する。 【００４８】人や荷物を大量に積載して走行している
場合、その積載量の関数で決定される値に基づいて、パ
ワー電源の充電量を増加する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例に係わるハイブリッド電源式電
動車両の構成を示すブロック図である。 【図２】本発明に係わる実施例の電力調整器４０の構成
を示す回路図である。 【図３】アクセル開度ａと電動機６０の総出力Ｐｍとを
時間ｔで表した図である。 【図４】電動機６０の総出力Ｐｍをアクセル開度ａで表
した図である。 【図５】図３のようにアクセル開度ａが変化した場合の
車両の車速Ｖと走行抵抗Ｐｖの変化を時間ｔで表した図
である。 【図６】車両が走行時に受ける走行抵抗Ｐｖを車速Ｖで
表した図である。 【図７】図３、図５のようにアクセル開度ａ及び車速Ｖ
が変化した場合の、燃料電池１０とパワー電源２０の夫
々の電動機６０への供給電力量Ｐｅ、Ｐｐの変化を時間
ｔで表した図である。 【図８】電力制御装置５０の制御手順を記述したフロー
チャートである。 【図９】電力制御装置５０の制御手順を記述したフロー
チャートである。 【図１０】電力制御装置５０の制御手順を記述したフロ
ーチャートである。 【図１１】電力制御装置５０の制御手順を記述したフロ
ーチャートである。 【図１２】電力制御装置５０の制御手順を記述したフロ
ーチャートである。 【図１３】電力制御装置５０の制御手順を記述したフロ
ーチャートである。 【図１４】加速時の車両駆動出力を表すパラメータＦａ
ａ（ａ）をアクセル開度ａで表した図である。 【図１５】走行抵抗分の駆動出力を表すパラメータＦａ
ｖ（ｖ）を車速ｖで表した図である。 【図１６】車両の加速の持続に必要な走行状態を表すパ
ラメータＦａ１（Ｔａ）を加速持続時間Ｔａで表した図
である。 【図１７】車両の加速の頻度が大きい場合に必要な走行
状態を表すパラメータＦａ２（Ｎａ）を加速頻度Ｎａで
表した図である。 【図１８】車両の登坂走行時に必要な走行状態を表すパ
ラメータＦａｒ（ｒ）を登坂角ｒで表した図である。 【図１９】車両の荷物又は人の積載時に必要な走行状態
を表すパラメータＦａｗ（ｗ）を積載重量ｗで表した図
である。 【図２０】車両の一定速度又は慣性走行時の加速の頻度
が大きい場合に必要な走行状態を表すパラメータＦｃｔ
（Ｎａ）を加速頻度Ｎａで表した図である。 【図２１】車両の一定速度又は慣性走行時の登坂走行に
必要な走行状態を表すパラメータＦｃｒ（ｒ）を登坂角
ｒで表した図である。 【図２２】車両の一定速度又は慣性走行時の荷物又は人
の積載時に必要な走行状態を表すパラメータＦｃｗ
（ｗ）を積載重量ｗで表した図である。 【符号の説明】 １０…燃料電池電源装置、２０…パワー電源装置、３０
…ＣＰＵ、４０…電力調整器、５０…電力制御装置、６
０…電動機、４２〜４４…パルス変調器、４１…パルス
発生器、４５…回生信号発生器、１００…ハイブリッド
電源システム、Ｐｅ…燃料電池からの出力電力、Ｐｐ…
パワー電源からの出力電力、Ｐｖ…車速を維持するのに
必要な電力、Ｐａ…加速時に必要な電力、Ｐｍ…電力調
整器から出力される総電力

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−136006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−276877（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−59973（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−29528（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−10702（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭51−10651（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60L 11/18 H02J 7/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 パワー電源装置と燃料電池とを制御する
   ハイブリッド電源システムを備えたハイブリッド電源式
   電動車両において、 アクセル開度を表す信号と車速を表す信号とに基づき車
   両が加速中か定速走行中かを判定する走行状態判定手段
   と、 前記パワー電源装置の充電が完了しているか否かを判定
   する充電状態判定手段と、 前記車両が定速走行中で前記パワー電源装置の充電が完
   了していないとき、前記アクセル開度から要求される電
   力を前記燃料電池から電動機に出力すると共に、当該車
   両の走行中の加速頻度を表す信号と、当該車両の走行中
   の登坂角を表す信号と、当該車両の積載重量を表す信号
   とに基づいて設定された第１の電力で当該燃料電池によ
   る当該パワー電源装置の充電を行う一方、前記車両が加
   速中のときには、前記車速を表す信号に基づいて設定さ
   れた走行抵抗電力と、当該車両の加速時間を表す信号
   と、当該車両の走行中の加速頻度を表す信号と、当該車
   両の走行中の登坂角を表す信号と、当該車両の積載重量
   を表す信号とに基づいて設定された第２の電力との和を
   当該燃料電池から前記電動機に出力するように制御する
   制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記加速頻度が大きいほど、前記登坂
   角が大きいほど、前記積載重量が大きいほど、前記前記
   第１の電力を大きな値に設定すると共に、前記加速時間
   が長いほど、前記加速頻度が大きいほど、前記登坂角が
   大きいほど、前記積載重量が大きいほど、前記第２の電
   力を大きな値に設定する ことを特徴とするハイブリッド
   電源式電動車両。