(57)【要約】【課題】ガソリンまたは軽油等の燃料油と水素との双方を燃料として用いるハイブリッド車において、大きな水素タンクを搭載せずに、燃料油と水素の双方を燃料として走行することができるようにする。【解決手段】車両に搭載され、燃料油と水素の双方を燃焼することのできるエンジン２と、燃料油供給手段９，１０，１１と、水素を生成する水素発生装置１４と、前記水素発生装置１４にて生成された水素を前記エンジン２に供給する水素燃料供給手段１０，１１，１６と、前記水素発生装置１４へ供給する水を貯える水タンク１２と、前記水素発生装置１４へ供給する電力を蓄える蓄電池１７と、前記水タンク１２の貯水量および前記蓄電池１７の蓄電量に応じて、前記エンジン２に対する燃料の供給元を、前記燃料油供給手段９，１０，１１と前記水素燃料供給手段１０，１１，１６とで切り替えるように制御する制御装置６とを備えて成る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、ガソリンまたは軽油の燃料油と水素の双方を燃焼することのできるエンジンと、
前記エンジンに燃料油を供給する燃料油供給手段と、
水を電気分解することにより前記エンジンに供給する水素を生成する水素発生装置と、
前記水素発生装置にて生成された水素を前記エンジンに供給する水素燃料供給手段と、
前記水素発生装置へ供給する水を貯える水タンクと、
前記水素発生装置へ供給する電力を蓄える蓄電池と、
前記水タンクの貯水量および前記蓄電池の蓄電量に応じて、前記エンジンに対する燃料の供給元を、前記燃料油供給手段と前記水素燃料供給手段とで切り替えるように制御する制御装置と
を備えたことを特徴とするハイブリッド車。
【請求項２】
前記制御装置は、前記水タンクの貯水量が第１の所定値未満または前記蓄電池の蓄電量が第２の所定値未満である場合に、前記水素燃料供給手段による前記エンジンへの水素の供給を停止し、前記燃料油供給手段による前記エンジンへの燃料油の供給を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車。
【請求項３】
前記水タンクの貯水量が前記第１の所定値以上かつ前記蓄電池の蓄電量が前記第２の所定値以上である場合に、前記エンジンに対する燃料の供給元として、前記燃料油供給手段と前記水素燃料供給手段のどちらかを選択する選択手段を備えた
ことを特徴とする請求項２に記載のハイブリッド車。
【請求項４】
前記蓄電池は、前記車両の外部から供給される電力または前記車両の制動動作から回収されるエネルギーを発電機によって変換した電力の少なくともどちらか一方によって蓄電される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のハイブリッド車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンまたは軽油等の燃料油と水素との双方を燃料として用いるハイブリッド車に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガソリンや軽油等の燃料油以外の自動車の燃料として、水素が注目されている。ガソリンと水素のハイブリッド車としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１に記載の発明は、ガソリンと水素との双方を燃料として運転可能な内燃機関とモータとを備え、排気浄化触媒の暖気中において、水素タンクから水素を内燃機関に供給し、水素のみを燃料として内燃機関を運転すると共にモータを作動させることにより走行するハイブリッド車である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６９２２７号公報
【特許文献２】特開平５−３０２５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のハイブリッド車においては、モータを搭載し、更に、水素を貯える水素タンクを搭載しているので、車両重量が大幅に増大してしまう。また、多量の水素を貯えるための水素タンクは、車両の製造コスト増大を招く虞がある。
【０００６】
また、車両の水素タンクに直接水素を供給するので、水素の供給が特定の場所でしか行うことができないことが予想され、使用者の利便性を欠く虞がある。
【０００７】
なお、特許文献２に記載の技術は、ガソリンを燃料とする自動車において、エンジンから排出される排ガス中に含まれる水を回収して電気分解することにより水素を生成し、当該水素をガソリンに添加してエネルギー効率を改善するものであり、水素を燃料として使用するものではない。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ガソリンまたは軽油等の燃料油と水素との双方を燃料として用いるハイブリッド車において、大きな水素タンクを搭載せずに、燃料油と水素の双方を燃料として走行することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決する第一の発明に係るハイブリッド車は、車両に搭載され、ガソリンまたは軽油の燃料油と水素の双方を燃焼することのできるエンジンと、前記エンジンに燃料油を供給する燃料油供給手段と、水を電気分解することにより前記エンジンに供給する水素を生成する水素発生装置と、前記水素発生装置にて生成された水素を前記エンジンに供給する水素燃料供給手段と、前記水素発生装置へ供給する水を貯える水タンクと、前記水素発生装置へ供給する電力を蓄える蓄電池と、前記水タンクの貯水量および前記蓄電池の蓄電量に応じて、前記エンジンに対する燃料の供給元を、前記燃料油供給手段と前記水素燃料供給手段とで切り替えるように制御する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決する第二の発明に係るハイブリッド車は、第一の発明に係るハイブリッド車において、前記制御装置は、前記水タンクの貯水量が第１の所定値未満または前記蓄電池の蓄電量が第２の所定値未満である場合に、前記水素燃料供給手段による前記エンジンへの水素の供給を停止し、前記燃料油供給手段による前記エンジンへの燃料油の供給を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決する第三の発明に係るハイブリッド車は、第二の発明に係るハイブリッド車において、前記水タンクの貯水量が前記第１の所定値以上かつ前記蓄電池の蓄電量が前記第２の所定値以上である場合に、前記エンジンに対する燃料の供給元として、前記燃料油供給手段と前記水素燃料供給手段のどちらかを選択する選択手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決する第四の発明に係るハイブリッド車は、第一から第三のいずれか一つの発明に係るハイブリッド車において、前記蓄電池は、前記車両の外部から供給される電力または前記車両の制動動作から回収されるエネルギーを発電機によって変換した電力の少なくともどちらか一方によって蓄電されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第一の発明に係るハイブリッド車によれば、制御装置によって、水タンクの貯水量および蓄電池の蓄電量に応じて、エンジンに対する燃料の供給元を、燃料油供給手段と水素燃料供給手段とで切り替えることにより、貯水量および蓄電量に適した燃料油による走行および水素燃料による走行を切替えて走行することができる。また、水素発生装置と水タンクと蓄電池とを備えることにより、必要量の水素を生成してエンジンへ供給することができるので、水素を貯えるための水素タンクを搭載する必要がなく、当該ハイブリッド車の走行に必要な水素の燃焼エネルギーを確実に得ることができる。
【００１４】
第二の発明に係るハイブリッド車によれば、水タンクの貯水量が第１の所定値未満または蓄電池の蓄電量が第２の所定値未満である場合に、水素燃料供給手段によるエンジンへの水素の供給を停止し、燃料油供給手段によるエンジンへの燃料油の供給を行うことにより、水素の生成量が必要量に対して不足することがないので、水素燃料による走行時に出力不足またはエンジン停止となる虞がない。
【００１５】
第三の発明に係るハイブリッド車によれば、水タンクの貯水量が第１の所定値以上かつ蓄電池の蓄電量が第２の所定値以上である場合に、燃料油または水素のいずれかを選択してエンジンへ供給することができる選択手段を備えたことにより、ハイブリッド車の運転状況等によって、燃料油による走行または水素燃料による走行を選択して行うことができる。よって、例えば、水タンクの貯水量が第１の所定値以上かつ蓄電池の蓄電量が第２の所定値以上であり、水素燃料による走行が可能な状態においても、燃料油による高出力の走行を行うことができる。
【００１６】
第四の発明に係るハイブリッド車によれば、蓄電池の電力供給形態を、車両の外部から供給するプラグインタイプとすることにより、家庭用電源等から充電することができるので、充電不足になる虞が低減し、更に、発電モータを搭載する必要がないので、車両を軽量化できると共に製造コストを削減することができる。また、蓄電池の電力供給形態を、車両の制動動作から回収されるエネルギーを発電機によって変換した電力によって供給する発電機タイプとすることにより、無駄のない効率的なエネルギーの利用をすることができる。また、前記プラグインタイプと前記発電機タイプの両方を備えることにより、航続距離の延長を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１に係るハイブリッド車の構成を示す説明図である。
【図２】実施例１に係るハイブリッド車における制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施例１に係るハイブリッド車における制御の他の例を示すフローチャートである。
【図４】実施例１に係るハイブリッド車における蓄電池への電力供給形態として異なる電力供給形態を採用した例を示す説明図である。
【図５】実施例１に係るハイブリッド車における蓄電池への電力供給形態として異なる電力供給形態を採用した例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る燃料噴射装置の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。
【実施例１】
【００１９】
本発明の実施例１に係るハイブリッド車の構造について、図１を参照して説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施例におけるハイブリッド車１は、ガソリンと水素の双方を燃焼することのできるエンジン（内燃機関）２を備え、トランスミッション３を介して当該エンジン２の出力を前輪軸４およびタイヤ（前輪）５に伝えることにより走行する。なお、車両に搭載する制御装置としてのエンジン・コントロール・ユニット（以下、本明細書においてＥＣＵという）６は、ガソリンを燃焼させて走行する通常走行モードと水素を燃焼させて走行するエコ走行モードのいずれか一方の走行モードで走行するように制御すると共に、エンジン２の駆動をガソリンまたは水素の燃焼タイミングに調整する。
【００２１】
車両の右側部には給油口７が設けられ、給油口７と連通するガソリンタンク８にガソリンが貯えられる。ガソリンタンク８に貯えられたガソリンは、給油配管９と燃料切替装置（切替制御弁）１０と燃料供給配管１１とを介して、エンジン２と連通している。つまり、本実施例に係るハイブリッド車１は、エンジン２に燃料油であるガソリンを供給する燃料油供給手段として、給油配管９と燃料切替装置１０と燃料供給配管１１とを備える。
【００２２】
給油配管９と燃料供給配管１１との連結部に設置される燃料切替装置１０は、ＥＣＵ６によって、前述した通常走行モードにおいては、ガソリンがエンジン２へ供給されるように給油配管９と燃料供給配管１１とを連通すると共に水素および酸素がエンジン２へ供給されるように制御され、前述したエコ走行モードにおいては、ガソリンがエンジン２へ供給されないように給油配管９と燃料供給配管１１との連通を遮断すると共に水素および酸素がエンジン２へ供給されるように制御される。
【００２３】
車両の前方部には、水素生成用の水を貯えるための水タンク１２が備えられ、水タンク１２は給水配管１３を介して水素発生装置１４と連通している。水タンク１２に貯えられた水は、給水配管１３に設けたポンプ１５によって、水素発生装置１４へ供給される。水素発生装置１４においては、送られた水が電気分解されることにより、エンジン２に供給する所定量の水素および酸素が生成される。水素発生装置１４は、給水素配管１６と前述した燃料切替装置１０および燃料供給配管１１を介して、エンジン２と連通可能となっている。つまり、本実施例に係るハイブリッド車１は、燃料油と切り替えてエンジン２に水素を供給する水素供給手段として、給水素配管１６と燃料切替装置１０と燃料供給配管１１とを備える。
【００２４】
給水素配管１６と燃料供給配管１１との連結部に設置される燃料切替装置１０は、ＥＣＵ６によって、前述したようにガソリンのエンジン２への供給を制御するために使用されると共に、前述した通常走行モードにおいては、水素および酸素がエンジン２へ供給されないように給水素配管１６と燃料供給配管１１との連通を遮断すると共にガソリンをエンジン２へ供給するように制御され、前述したエコ走行モードにおいては、水素および酸素がエンジンへ供給されるように給水素配管１６と燃料供給配管１１とを連通すると共にガソリンがエンジン２へ供給されるように制御される。
【００２５】
つまり、本実施例における給油配管９と燃料供給配管１１との連結部および給水素配管１６と燃料供給配管１１との連結部に設置される燃料切替装置１０は、エンジン２に対する燃料の供給元として、燃料油供給手段と水素燃料供給手段のどちらかを選択する選択手段である。
【００２６】
本発明に係るハイブリッド車における燃料油供給手段および水素燃料供給手段は、ＥＣＵ６の制御によってエンジン２への供給元を切り替えて燃料油または水素を供給することができるものであれば良く、本実施例のように、ガソリンまたは水素の供給に同一の燃料切替装置１０と燃料供給配管１１を利用するものに限定されない。例えば、燃料油供給手段と水素燃料供給手段として、ガソリン供給用の燃料切替装置および燃料供給配管、水素供給用の燃料切替装置および燃料供給配管、酸素供給用の燃料切替装置および燃料供給配管をそれぞれ設け、ガソリン供給用の燃料切替装置と水素供給用の燃料切替装置と酸素供給用の燃料切替装置とでエンジンに対する燃料の供給元を選択する選択手段を構成しても良い。
【００２７】
車両には蓄電池１７が設けられ、水素発生装置１４において水タンク１２から供給される水を電気分解するために必要な電力は、この蓄電池１７から水素発生装置１４へ供給される。なお、本実施例においては、車両の後輪軸１８に発電モータ１９を備え、車両の制動動作の一部を回収して発電した電力を、蓄電池１７において蓄えるようにしている。
【００２８】
また、車両には、水タンク１２に貯えられた水量すなわち貯水量を検出する図示しない貯水量センサが設けられ、貯水量センサによって得られた検出結果はＥＣＵ６へ送られる。更に、車両には、蓄電池１７に蓄えられた電力量を検出する図示しない蓄電量センサが設けられ、蓄電量センサによって得られた検出結果はＥＣＵ６へ送られることにより、ＥＣＵ６は、バッテリー・マネージメント・ユニット（ＢＭＵ）の機能を有する。
【００２９】
本実施例においては、ＥＣＵ６は、図示しない貯水量センサによって、貯水量が水タンク１２の貯水容量の１０％（第１の所定値）以上であることを判断し、かつ、図示しない蓄電量センサによって、蓄電量が蓄電池１７の蓄電容量の２０％（第２の所定値）以上であることを判断した場合には、通常走行モードからエコ走行モードへ制御を切り替え、燃料油供給手段によるエンジン２への燃料油の供給を停止し、水素燃料供給手段によるエンジン２への水素の供給を行う。一方、ＥＣＵ６は、水タンク１２の貯水量が第１の所定値未満または蓄電池１７の蓄電量が第２の所定値未満である場合には、エコ走行モードから通常走行モードへ制御を切り替え、または、通常走行モードの制御を継続し、水素燃料供給手段によるエンジン２への水素の供給を停止し、燃料油供給手段によるエンジン２への燃料油の供給を行う。
【００３０】
もちろん、本発明に係るハイブリッド車における燃料の供給元を切り替える条件は、本実施例に限定されず、水素のみの燃焼による運転が可能な貯水量と蓄電量があれば良い。すなわち、ＥＣＵ６は、水タンク１２の貯水量および蓄電池１７の蓄電量に応じて、通常走行モードとエコ走行モードとの切替制御を行い、エンジン２に対する燃料の供給元を燃料油供給手段と水素燃料供給手段とで切り替える。
【００３１】
具体的には、ＥＣＵ６は、水タンク１２の貯水量および蓄電池１７の蓄電量の情報に基づいて、ハイブリッド車１の走行モードを選択、すなわち、エンジン２で燃焼させる燃料としてガソリンまたは水素を選択してエンジン２へ送るように燃料切替装置１０を制御すると共に、ポンプ１５による水タンク１２から水素発生装置１４への水の供給および水素発生装置１４による水の電気分解を停止または作動する。
【００３２】
また、ＥＣＵ６は、エコ走行モードにおいて、図示しないスロットルの開度等を検出することにより、走行に適した水素量および酸素量を算出し、過不足なく適量の水素および酸素をエンジン２へ供給する。すなわち、ＥＣＵ６は、図示しないスロットルの開度等に基づいて、水素発生装置１４への水の供給量を決めるポンプ１５の作動および生成される水素および酸素の量を決める水素発生装置１４の作動を制御している。
【００３３】
なお、本実施例に係るハイブリッド車１は、エコ走行モードにおいて、走行に必要な水素および酸素だけを順次生成することができるので、エンジン２へ供給する水素および酸素を一時的に貯えるタンク等を搭載する必要がない。
【００３４】
本発明における蓄電池１７への電力供給は、本実施例のように車両の制動動作から回収されるエネルギーを発電モータ１９によって変換した電力を蓄電池１７に蓄電するものに限定されない。例えば、図４に示すように、蓄電池１７への電力供給形態を、車両側部に電気プラグソケット１２０を設けることにより、家庭用電源等の車両の外部から供給される電力を直接蓄電池１７に蓄電するプラグインタイプとしても良く、また、図５に示すように、蓄電池１７への電力供給形態として、発電モータ２１９による制動エネルギーの回収する発電機タイプとプラグインタイプの両方を備えるようにしても良い。
【００３５】
次に、本実施例におけるハイブリッド車１の制御について、図２を参照して説明する。
【００３６】
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ６は、燃料のガソリンがあるか否かを判断する。ステップＳ１において、ＥＣＵ６によって、ガソリンがある（Ｙｅｓ）と判断された場合には、ステップＳ２へ移行する。なお、ステップＳ１において、ＥＣＵ６によって、ガソリンがない（Ｎｏ）と判断された場合には、走行モードは終了する。
【００３７】
ステップＳ２において、ＥＣＵ６は、蓄電池１７における蓄電量が所定値（本実施例においては、蓄電池容量の２０％）以上であるか否かを判断する。
【００３８】
ステップＳ２において、ＥＣＵ６が、図示しない蓄電量センサによって、蓄電池１７における蓄電量が所定値（本実施例においては、蓄電池容量の２０％）以下である（Ｎｏ）と判断された場合には、蓄電池１７における蓄電量が少なく、水素発生装置１４における水の電気分解を十分に行うことができないので、エコ走行モードへは移行せずに、ステップＳ３の通常走行モードへ移行する。
【００３９】
ステップＳ３の通常走行モードへ移行すると、ステップＳ４において、水素発生装置１４の作動を停止させ、続いて、ステップＳ５において、燃料切替装置１０を制御して、ガソリンをエンジン２へ供給し、ステップＳ６において、エンジン２の駆動をガソリンの燃焼タイミングに調整する。そして、再びステップＳ１へ戻る。
【００４０】
一方、ステップＳ２において、ＥＣＵ６が、図示しない蓄電量センサによって、蓄電池１７における蓄電量が所定値（本実施例においては、蓄電池容量の２０％）以上である（Ｙｅｓ）と判断された場合には、蓄電池１７における蓄電量が多く、水素発生装置１４における水の電気分解を十分に行うことができるので、ステップＳ７へ移行する。
【００４１】
続いて、ステップＳ７において、ＥＣＵ６は、水タンク１２における貯水量が所定値（本実施例においては、貯水容量の１０％）以上であるか否かを判断する。
【００４２】
ステップＳ７において、ＥＣＵ６が、図示しない貯水量センサによって、水タンク１２における貯水量が所定値（本実施例においては、貯水容量の１０％）以下である（Ｎｏ）と判断された場合には、水タンク１２における貯水量が少なく、水素発生装置１４における水の電気分解を十分に行うことができないので、エコ走行モードへは移行せずに、ステップＳ３の通常走行モードへ移行する。ステップＳ３以降のステップＳ４〜Ｓ６については前述の通りである。そして、再びステップＳ１へ戻る。
【００４３】
一方、ステップＳ７において、ＥＣＵ６が、図示しない貯水量センサによって、水タンク１２における貯水量が所定値（本実施例においては、貯水容量の１０％）以上である（Ｙｅｓ）と判断された場合には、水タンク１２における貯水量が多く、水素発生装置１４における水の電気分解を十分に行うことができるので、ステップＳ８のエコ走行モードへ移行する。
【００４４】
ステップＳ８のエコ走行モードへ移行すると、ステップＳ９において、水素発生装置１４を作動させて必要な量の水素および酸素を発生し、続いて、ステップＳ１０において、燃料切替装置１０を制御して、必要な量の水素および酸素をエンジン２へ供給し、ステップＳ１１において、エンジン２の駆動を水素の燃焼タイミングに調整する。そして、再びステップＳ１へ戻る。
【００４５】
以上の制御により、本実施例に係るハイブリッド車１は、大きな水素タンクを搭載せずに、ガソリンと水素とを切り替えてエンジン２へ供給し、ガソリンまたは水素の燃焼による走行を行うことができる。
【００４６】
なお、本実施例に係るハイブリッド車１の制御においては、蓄電池１７における蓄電量および水タンク１２における貯水量が所定値以上であった場合にはエコ走行モードで走行し、蓄電量および貯水量が所定値以下であった場合には通常走行モードで走行するように制御している。
【００４７】
本発明に係るハイブリッド車１の制御は、本実施例に限定されず、例えば、運転者が走行モードを選択できるように、燃料選択手段としての図示しないエコ走行モード解除スイッチを備えても良い。エコ走行モード解除スイッチを備えることにより、図３に示すように、ステップＳ２およびステップＳ７において、ＥＣＵ６が、図示しない蓄電量センサおよび貯水量センサによって、蓄電池１７における蓄電量が所定値以上かつ水タンク１２における貯水量が所定値以上であると判断された後、ステップＳ１２において、エコ走行モード解除スイッチがＯＦＦであるか否かを判断する。
【００４８】
ステップＳ１２において、図示しないエコ走行モード解除スイッチがＯＮの場合には、エコ走行モードへ移行せずに、ステップＳ３の通常走行モードへ移行する。ステップＳ３以降のステップＳ４〜Ｓ６については、前述した制御（図２参照）と同様の制御が行われ、再びステップＳ１へ戻る。
【００４９】
一方、ステップＳ１２において、図示しないエコ走行モード解除スイッチがＯＦＦの場合には、ステップＳ８のエコ走行モードへ移行する。ステップＳ８以降のステップＳ９〜Ｓ１１については、前述した制御（図２参照）と同様の制御が行われ、再びステップＳ１へ戻る。
【００５０】
よって、出力を上げて走行したい場合等には、図示しないエコ走行モード解除スイッチをＯＮにすることで、ハイブリッド車１の走行モードがエコ走行モードへ移行せずに、通常走行モードによって、ガソリンを燃焼させる高出力の運転をすることができる。
【００５１】
つまり、燃料選択手段としての図示しないエコ走行モード解除スイッチを備えることにより、水素運転可能状態において、燃料油であるガソリンまたは水素のいずれかを選択してエンジン２へ供給することができ、エコ走行モードまたは通常走行モードのいずれかの走行モードを選択することができる。
【００５２】
本実施例においては、ガソリンと水素のハイブリッド車１について説明した。もちろん、本発明に係るハイブリッド車は、本実施例のハイブリッド車１に限定されず、例えば、軽油と水素のハイブリッド車であっても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１     ハイブリッド車
２     エンジン
３     トランスミッション
４     前輪軸
５     タイヤ
６     エンジン・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）
７     給油口
８     ガソリンタンク
９     給油配管
１０   燃料切替装置
１１   燃料供給配管
１２   水タンク
１３   給水配管
１４   水素発生装置
１５   ポンプ
１６   給水素配管
１７   蓄電池
１８   後輪軸
１９   発電モータ
【図１】
2015004274.tif 000003
【図２】
2015004274.tif 000004
【図３】
2015004274.tif 000005
【図４】
2015004274.tif 000006
【図５】
2015004274.tif 000007