(57)【要約】【課題】エンジンを駆動することなく航続距離を長くすることができ、電動車両を高負荷で走行させることができ、小型化も両立することができ、環境に与えられる影響を小さくすることができるようにする。【解決手段】電動機械と、電動機械を駆動するためのインバータ２８、２９と、インバータ２８、２９に接続され、電動機械に電流を供給する二次電池と、二次電池と接続され、二次電池より出力密度が低く、エネルギー密度が高い一次電池３３と、二次電池の充電残量を検出する残量検出部４４と、充電残量が閾（しきい）値より小さくなると、一次電池３３から二次電池に電流を供給し、二次電池を充電する充電処理手段とを有する。二次電池の出力密度が高いので、電動車両を高負荷で走行させることができ、一次電池３３のエネルギー密度が高いので、一次電池３３の電流を二次電池に供給することによって、航続距離を長くすることができる。【選択図】図１
2008113507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機械と、該電動機械を駆動するためのインバータと、該インバータに接続され、電動機械に電流を供給する二次電池と、該二次電池と接続され、前記二次電池より出力密度が低く、エネルギー密度が高い一次電池と、前記二次電池の充電残量を検出する残量検出部と、前記充電残量が閾値より小さくなると、一次電池から二次電池に電流を供給し、二次電池を充電する充電処理手段とを有することを特徴とする電動車両。
【請求項２】
前記二次電池と一次電池との間に変圧装置が接続される請求項１に記載の電動車両。
【請求項３】
前記一次電池は、正極と負極との間にセパレータを挟むことによって形成されたセルを電解液中で積層することにより形成される請求項１に記載の電動車両。
【請求項４】
電動車両を走行させるのに必要な車両要求出力を算出する車両要求出力算出処理手段と、前記車両要求出力に基づいてエンジン目標トルクを算出するエンジン目標運転状態設定処理手段と、前記エンジン目標トルクに基づいて駆動モータを制御する駆動モータ制御処理手段とを有する請求項１に記載の電動車両。
【請求項５】
電動機械、該電動機械を駆動するためのインバータ、該インバータに接続され、電動機械に電流を供給する二次電池、及び該二次電池と接続され、前記二次電池より出力密度が低く、エネルギー密度が高い一次電池を有する電動車両の制御方法において、前記二次電池の充電残量を検出し、該充電残量が閾値より小さくなると、一次電池から二次電池に電流を供給し、二次電池を充電することを特徴とする電動車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動車両としての電気自動車に搭載された車両駆動装置は、駆動モータを備え、該駆動モータをバッテリから供給された電流によって駆動し、駆動モータのトルク、すなわち、駆動モータトルクを発生させ、該駆動モータトルクを駆動輪に伝達して電気自動車を走行させるようにしている。
【０００３】
ところが、バッテリにおいては、単位重量当たりの容量を表すエネルギー密度を十分に高くすることができないので、バッテリから供給された電流を使用して電動車両を走行させようとする場合、航続距離を長くすることができない。
【０００４】
また、バッテリにおいては、単位重量当たりの出力される電力を表す出力密度が低いので、高負荷で電動車両を走行させることができず、電気自動車の加速性を高くすることができない。
【０００５】
そこで、電動車両として、駆動モータのほかに、エンジン及び発電機を備える車両駆動装置が搭載されたハイブリッド型車両が提供されている。該ハイブリッド型車両においては、エンジンのトルク、すなわち、エンジントルクの一部を発電機に伝達して発電を行い、残りを駆動輪に伝達するようになっている。そして、運転者がアクセルペダルを踏み込むことによってハイブリッド型車両に要求される運転者要求出力、及びバッテリ残量によってハイブリッド型車両に要求されるバッテリ充放電要求出力に応じてエンジンが駆動される。
【０００６】
したがって、航続距離を長くすることができるとともに、高負荷でハイブリッド型車両を走行させることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２８２９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、バッテリを搭載する必要があるので、大型化してしまうだけでなく、バッテリ残量が小さくなったり、高負荷で走行させる必要が生じたりするたびにエンジンを駆動する必要があるので、環境に与えられる影響が大きくなってしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、エンジンを駆動することなく、電気自動車として走行する航続距離を長くすることができ、高負荷で走行させることができ、しかも、小型化も両立することができ、環境に与えられる影響を小さくすることができる電動車両及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そのために、本発明の電動車両においては、電動機械と、該電動機械を駆動するためのインバータと、該インバータに接続され、電動機械に電流を供給する二次電池と、該二次電池と接続され、前記二次電池より出力密度が低く、エネルギー密度が高い一次電池と、前記二次電池の充電残量を検出する残量検出部と、前記充電残量が閾（しきい）値より小さくなると、一次電池から二次電池に電流を供給し、二次電池を充電する充電処理手段とを有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電動車両においては、電動機械と、該電動機械を駆動するためのインバータと、該インバータに接続され、電動機械に電流を供給する二次電池と、該二次電池と接続され、前記二次電池より出力密度が低く、エネルギー密度が高い一次電池と、前記二次電池の充電残量を検出する残量検出部と、前記充電残量が閾値より小さくなると、一次電池から二次電池に電流を供給し、二次電池を充電する充電処理手段とを有する。
【００１１】
この場合、二次電池の出力密度が高いので、電動車両を高負荷で走行させることができ、一次電池のエネルギー密度が高いので、一次電池の電流を二次電池に供給することによって、航続距離を長くすることができる。
【００１２】
また、一次電池の占める体積が小さいので、電動車両を小型化することができる。
【００１３】
さらに、電動機械だけを駆動して電動車両を長時間走行させることができるので、環境に与えられる影響を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、電動車両としてのハイブリッド型車両について説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両の電動車両駆動制御装置を示す図、図５は本発明の実施の形態における充電処理手段の動作を示すフローチャートである。
【００１６】
図において、１１はエンジン（Ｅ／Ｇ）、１３は該エンジン１１を駆動することによって発生させられた回転を受け、該回転に対して変速を行う差動装置としてのプラネタリギヤユニット、１５は該プラネタリギヤユニット１３において変速が行われた後の回転が出力される出力ギヤとしてのカウンタドライブギヤ、１６は前記プラネタリギヤユニット１３と連結された第１の電動機械としての発電機（Ｇ）、２５は前記カウンタドライブギヤ１５及びカウンタドリブンギヤ３１を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された第２の電動機械としての駆動モータ（Ｍ）、３７は前記カウンタドライブギヤ１５及びカウンタドリブンギヤ３１を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結された駆動輪である。なお、前記エンジン１１、発電機１６、駆動モータ２５及び駆動輪３７は、プラネタリギヤユニット１３を介して互いに、差動回転自在に、かつ、機械的に連結される。
【００１７】
そして、前記プラネタリギヤユニット１３は、少なくとも、第１の差動要素としてのサンギヤ、該サンギヤと噛（し）合するピニオン、該ピニオンと噛合する第２の差動要素としてのリングギヤ、及び前記ピニオンを回転自在に支持する第３の差動要素としてのキャリヤを備え、前記サンギヤは発電機１６と、リングギヤは駆動モータ２５及び駆動輪３７と、キャリヤはエンジン１１と連結される。
【００１８】
前記キャリヤと車両駆動装置のケース１０との間にワンウェイクラッチＦが配設され、該ワンウェイクラッチＦは、エンジン１１から正方向の回転がキャリヤに伝達されたときにフリーになり、発電機１６又は駆動モータ２５から逆方向の回転がキャリヤに伝達されたときにロックされ、エンジン１１の回転を停止させ、逆方向の回転がエンジン１１に伝達されないようにする。
【００１９】
そして、前記発電機１６は、回転自在に配設されたロータ２１、該ロータ２１の周囲に配設されたステータ２２、及び該ステータ２２に巻装されたコイル２３から成る。前記発電機１６は、プラネタリギヤユニット１３を介して伝達される回転によって電流を発生させる。前記コイル２３は、発電機１６を駆動するためのインバータ２８を介して出力密度が高い二次電池としてのキャパシタ４３に接続され、該キャパシタ４３に直流の電流を供給する。前記ロータ２１と前記ケース１０との間に発電機ブレーキＢが配設され、該発電機ブレーキＢを係合させることによってロータ２１を固定し、発電機１６の回転を機械的に停止させることができる。
【００２０】
また、前記駆動モータ２５は、回転自在に配設されたロータ４０、該ロータ４０の周囲に配設されたステータ４１、及び該ステータ４１に巻装されたコイル４２から成る。前記駆動モータ２５は、コイル４２に供給される交流の電流であるＵ相、Ｖ相及びＷ相の電流によって駆動モータトルクＴＭを発生させる。そのために、前記コイル４２は、駆動モータ２５を駆動するためのインバータ２９を介して前記キャパシタ４３と接続され、該キャパシタ４３からの直流の電流が各相の電流に変換されて前記コイル４２に供給される。
【００２１】
前記エンジン１１によって発生させられた回転は、プラネタリギヤユニット１３、カウンタドライブギヤ１５及びカウンタドリブンギヤ３１を介して駆動輪３７に伝達することができるだけでなく、駆動モータ２５によって発生させられた回転をカウンタドリブンギヤ３１を介して駆動輪３７に伝達することができるので、エンジン１１及び駆動モータ２５を駆動することによってハイブリッド型車両を走行させることができる。
【００２２】
前記インバータ２８、２９は第１のスイッチＳＷ１を介してキャパシタ４３に接続され、前記第１のスイッチＳＷ１がオンのときに、直流の電流を、前記キャパシタ４３から前記インバータ２９に供給したり、インバータ２８からキャパシタ４３に供給したりする。前記各インバータ２８、２９は、いずれも、複数の、例えば、６個のスイッチング素子としてのトランジスタを備え、各トランジスタは、一対ずつユニット化されて各相のトランジスタモジュール（ＩＧＢＴ）を構成する。なお、前記キャパシタ４３とインバータ２８、２９との間に平滑用のコンデンサＣが接続される。
【００２３】
ところで、車両駆動装置の全体の制御を行うために、車両制御装置５１が配設される。該車両制御装置５１に、エンジン制御装置４６、第１の電動機械制御装置としての発電機制御装置４７及び第２の電動機械制御装置としての駆動モータ制御装置４９が接続される。前記車両制御装置５１、エンジン制御装置４６、発電機制御装置４７及び駆動モータ制御装置４９は、いずれも、図示されないＣＰＵ、記録装置等から成り、所定のプログラム、データ等に従ってコンピュータとして機能する。
【００２４】
前記エンジン制御装置４６は、エンジン１１の制御を行うために、スロットル開度、バルブタイミング等の指示信号をエンジン１１に送る。また、前記発電機制御装置４７は、前記発電機１６の制御を行うために、駆動信号ＳＧ１をインバータ２８に送る。そして、駆動モータ制御装置４９は、前記駆動モータ２５の制御を行うために、駆動信号ＳＧ２をインバータ２９に送る。なお、前記エンジン制御装置４６、発電機制御装置４７及び駆動モータ制御装置４９によって車両制御装置５１より下位に位置する下位の制御装置が、前記車両制御装置５１によって、エンジン制御装置４６、発電機制御装置４７及び駆動モータ制御装置４９より上位に位置する上位の制御装置が構成される。
【００２５】
前記インバータ２８は、駆動信号ＳＧ１に従って駆動され、力行時にキャパシタ４３から直流の電流を受けて、各相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを発生させ、各相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを発電機１６に供給し、回生時に発電機１６から各相の電流ＩＧＵ、ＩＧＶ、ＩＧＷを受けて、直流の電流を発生させ、キャパシタ４３に供給する。
【００２６】
同様に、前記インバータ２９は、駆動信号ＳＧ２に従って駆動され、力行時にキャパシタ４３から直流の電流を受けて、各相の電流ＩＭＵ、ＩＭＶ、ＩＭＷを発生させ、各相の電流ＩＭＵ、ＩＭＶ、ＩＭＷを駆動モータ２５に供給し、回生時に駆動モータ２５から各相の電流ＩＭＵ、ＩＭＶ、ＩＭＷを受けて、直流の電流を発生させ、キャパシタ４３に供給する。
【００２７】
そして、４４は前記キャパシタ４３の状態、すなわち、充電残量としてのキャパシタ残量ＳＯＣを検出する残量検出部、５３はハイブリッド型車両の車速ｖを検出する車速検出部としての車速センサ、５４は加速操作部材としてのアクセルペダル、５５は該アクセルペダル５４の位置（踏込量）、すなわち、アクセルペダル位置ＡＰを検出する加速操作検出部としてのアクセルスイッチ、６１は制動操作部材としてのブレーキペダル、６２は該ブレーキペダル６１の位置（踏込量）、すなわち、ブレーキペダル位置ＢＰを検出する制動操作検出部としてのブレーキスイッチである。
【００２８】
前記車両制御装置５１は、エンジン１１の回転速度、すなわち、エンジン回転速度ＮＥの目標値を表すエンジン目標回転速度ＮＥ* 、発電機１６のトルク、すなわち、発電機トルクＴＧの目標値を表す第１の電動機械目標トルクとしての発電機目標トルクＴＧ* 、及び駆動モータ２５のトルク、すなわち、駆動モータトルクＴＭの目標値を表す第２の電動機械目標トルクとしての駆動モータ目標トルクＴＭ* を設定し、前記発電機制御装置４７は、カウンタドライブギヤ１５の回転速度、すなわち、発電機回転速度ＮＧの目標値を表す第１の電動機械目標回転速度としての発電機目標回転速度ＮＧ* を設定し、前記駆動モータ制御装置４９は、前記駆動モータトルクＴＭの補正値を表す駆動モータトルク補正値δＴＭを設定する。
【００２９】
次に、前記構成の電動車両駆動制御装置の動作について説明する。
【００３０】
まず、車両制御装置５１の図示されない車両要求トルク決定処理手段は、車両要求トルク決定処理を行い、アクセルスイッチ５５からアクセルペダル位置ＡＰを、ブレーキスイッチ６２からブレーキペダル位置ＢＰを、車速センサ５３から車速ｖを読み込み、アクセルペダル位置ＡＰ、ブレーキペダル位置ＢＰ及び車速ｖに対応させてあらかじめ設定された、ハイブリッド型車両を走行させるのに必要な車両要求トルクＴＯ* を決定する。
【００３１】
次に、前記車両制御装置５１は、車両要求トルクＴＯ* が駆動モータトルクＴＭの最大値ＴＭｍａｘより大きいかどうかを判断する。車両要求トルクＴＯ* が最大値ＴＭｍａｘより大きい場合、前記車両制御装置５１はエンジン１１が停止中であるかどうかを判断し、エンジン１１が停止中である場合、車両制御装置５１の図示されない急加速制御処理手段は、急加速制御処理を行い、駆動モータ２５及び発電機１６を駆動してハイブリッド型車両を走行させる。
【００３２】
また、車両要求トルクＴＯ* が最大値ＴＭｍａｘ以下である場合、及び車両要求トルクＴＯ* が最大値ＴＭｍａｘより大きく、かつ、エンジン１１が停止中でない場合、前記車両制御装置５１の図示されない運転者要求出力算出処理手段は、運転者要求出力算出処理を行い、前記車両要求トルクＴＯ* と車速ｖとを乗算することによって、運転者が必要とする出力を表す運転者要求出力ＰＤ
ＰＤ＝ＴＯ* ・ｖ
を算出する。
【００３３】
次に、前記車両制御装置５１の図示されないキャパシタ充放電要求出力算出処理手段は、キャパシタ充放電要求出力算出処理を行い、前記残量検出部４４からキャパシタ残量ＳＯＣを読み込み、該キャパシタ残量ＳＯＣに基づいて、キャパシタ４３の充電状態から見て必要とされる出力を表すキャパシタ充放電要求出力ＰＣを算出する。
【００３４】
続いて、前記車両制御装置５１の図示されない車両要求出力算出処理手段は、車両要求出力算出処理を行い、前記運転者要求出力ＰＤとキャパシタ充放電要求出力ＰＣとを加算することによって、ハイブリッド型車両を走行させるのに必要な出力を表す車両要求出力ＰＯ
ＰＯ＝ＰＤ＋ＰＣ
を算出する。
【００３５】
次に、前記車両制御装置５１の図示されないエンジン目標運転状態設定処理手段は、エンジン目標運転状態設定処理を行い、前記車両制御装置５１の図示されない記録装置に記録されたエンジン目標運転状態マップを参照し、前記車両要求出力ＰＯと、各アクセルペダル位置ＡＰにおけるエンジン１１の効率が最も高くなる最適燃費曲線Ｌとが交差するポイントを、エンジン目標運転状態であるエンジン１１の運転ポイントとして決定し、該運転ポイントにおけるエンジントルクＴＥを、エンジントルクＴＥの目標値を表すエンジン目標トルクＴＥ* として決定し、前記運転ポイントにおけるエンジン回転速度ＮＥを前記エンジン目標回転速度ＮＥ* として設定して決定し、該エンジン目標回転速度ＮＥ* をエンジン制御装置４６に送る。
【００３６】
そして、該エンジン制御装置４６は、エンジン制御装置４６の図示されない記録装置に記録されたエンジン駆動領域マップを参照して、エンジン１１が駆動領域に置かれているかどうかを判断し、エンジン１１が駆動領域に置かれていて、かつ、エンジン１１が駆動されている場合、エンジン制御装置４６の図示されないエンジン制御処理手段は、エンジン制御処理を行い、エンジン１１の制御を行う。
【００３７】
また、エンジン１１が駆動領域に置かれているにもかかわらず、エンジン１１が駆動されていない場合、エンジン制御装置４６の図示されないエンジン始動制御処理手段は、エンジン始動制御処理を行い、エンジン１１を始動する。また、エンジン１１が駆動領域に置かれていないにもかかわらず、エンジン１１が駆動されている場合、エンジン制御装置４６の図示されないエンジン停止制御処理手段は、エンジン停止制御処理を行い、エンジン１１の駆動を停止させる。
【００３８】
そして、エンジン１１が駆動領域に置かれておらず、エンジン１１が駆動されていない場合、前記車両制御装置５１の図示されない駆動モータ目標トルク算出処理手段は、駆動モータ目標トルク算出処理を行い、前記車両要求トルクＴＯ* を駆動モータ目標トルクＴＭ* として算出するとともに決定し、該駆動モータ目標トルクＴＭ* を駆動モータ制御装置４９に送る。該駆動モータ制御装置４９の図示されない駆動モータ制御処理手段は、駆動モータ制御処理を行い、駆動モータ２５のトルク制御を行う。
【００３９】
次に、発電機制御装置４７の図示されない発電機目標回転速度算出処理手段は、発電機目標回転速度算出処理を行い、駆動モータ２５のロータ位置θＭを読み込み、該ロータ位置θＭに基づいてプラネタリギヤユニット１３のリングギヤの回転速度ＮＲを算出するとともに、エンジン目標運転状態設定処理において決定されたエンジン目標回転速度ＮＥ* を読み込み、回転速度ＮＲ及びエンジン目標回転速度ＮＥ* に基づいて、発電機目標回転速度ＮＧ* を算出し、決定する。
【００４０】
そして、発電機制御装置４７の図示されない発電機回転速度制御処理手段は、発電機回転速度制御処理を行い、発電機目標回転速度ＮＧ* を読み込むとともに、発電機１６のロータ位置θＧに基づいて算出された発電機回転速度ＮＧを読み込み、発電機目標回転速度ＮＧ* と発電機回転速度ＮＧとの差回転速度ΔＮＧに基づいてＰＩ制御を行い、発電機目標トルクＴＧ* を算出し、決定する。
【００４１】
続いて、前記発電機制御装置４７の図示されない発電機トルク制御処理手段は、発電機トルク制御処理を行い、発電機１６のトルク制御を行う。
【００４２】
次に、前記駆動モータ目標トルク算出処理手段は、前記車両要求トルクＴＯ* から、駆動モータ２５の出力軸に発生させられている駆動軸トルクＴＲ／ＯＵＴを減算することによって、駆動軸トルクＴＲ／ＯＵＴでは過不足する分を駆動モータ目標トルクＴＭ* として算出し、決定する。
【００４３】
そして、前記駆動モータ制御処理手段は、決定された駆動モータ目標トルクＴＭ* に基づいて駆動モータ２５のトルク制御を行い、駆動モータトルクＴＭを制御する。
【００４４】
ところで、一般的に、普通乗用車においては、高負荷時に６０〔ｋＷ／ｋｇ〕程度の出力が必要とされる。そこで、前述されたように、本実施の形態においては、出力密度が高いキャパシタ４３を使用し、必要に応じてエンジン１１が駆動され、該エンジン１１による出力が利用されるようになっている。本実施の形態においては、前記キャパシタ４３として、重量が１０〔ｋｇ〕程度であり、出力密度が３０００〔ｋＷ／ｋｇ〕以上である電気化学キャパシタが使用され、ハイブリッド型車両内に恒久的に搭載される。
【００４５】
ところが、前記キャパシタ４３として、エネルギー密度が、２０〔ｋＷｈ／ｋｇ〕以上のものが使用されるが、航続距離を長くするために十分なだけ高くない。
【００４６】
そこで、前記キャパシタ４３に直流の変圧装置としてのＤＣ／ＤＣコンバータ３２を介して一次電池３３が接続され、高負荷でハイブリッド型車両を走行させた後のように、キャパシタ４３の電力が消費され、キャパシタ残量ＳＯＣが小さくなると、一次電池３３の電流がキャパシタ４３に供給されるようになっている。
【００４７】
そのために、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３２と一次電池３３との間に、第２のスイッチＳＷ２及びダイオードＤ１が接続され、前記車両制御装置５１の図示されない残量判定処理手段は、残量判定処理を行い、前記残量検出部４４によって検出されたキャパシタ残量ＳＯＣを読み込み、該キャパシタ残量ＳＯＣが第１の閾値である７０〔％〕より小さいかどうかを判断する。
【００４８】
キャパシタ残量ＳＯＣが７０〔％〕より小さい場合、車両制御装置５１の図示されない充電処理手段は、充電処理を行い、第２のスイッチＳＷ２をオンにして、一次電池３３からキャパシタ４３にダイオードＤ１及びＤＣ／ＤＣコンバータ３２を介して電流を供給し、キャパシタ４３を充電する。そして、キャパシタ残量ＳＯＣが第２の閾値である７５〔％〕より大きくなると、前記充電処理手段は、第２のスイッチＳＷ２をオフにして、キャパシタ４３の充電を停止させる。
【００４９】
前記一次電池３３の出力電圧は１００〔Ｖ〕であり、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２は１００〔Ｖ〕の出力電圧を２〜３倍の電圧に変圧する。前記ダイオードＤ１は、キャパシタ４３から一次電池３３に電流が流れないようにするために配設される。また、本実施の形態において、キャパシタ残量ＳＯＣが７０〔％〕及び７５〔％〕になることによって第２のスイッチＳＷ２をオン・オフさせるためのヒステリシスが設定されるようになっているが、第２のスイッチＳＷ２をソリッドステートで構成するようになっているので、必ずしもヒステリシスを設定する必要はない。
【００５０】
前記一次電池３３に必要な特性として、単位重量当たりのエネルギー密度が６７０〔Ｗｈ／ｋｇ〕以上に、単位容積当たりのエネルギー密度が（１０００〔Ｗｈ／Ｌ〕）にされ、単位重量当たりの出力密度が１７０〔Ｗ／ｋｇ〕に、単位容積当たりの出力密度が２５０〔Ｗ／Ｌ〕にされる。また、走行時の実エネルギー効率は８０〔％〕以上、好ましくは、９０〔％〕以上にされる。なお、実エネルギー効率は、第１のスイッチＳＷ１がオンにされる際の電圧降下による効率及びクーロン効率を乗算することによって表される。
【００５１】
次に、図５のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１  フラグｆに０をセットする。
ステップＳ２  フラグｆが１であるかどうかを判断する。フラグｆが１である場合はステップＳ８に、１でない場合はステップＳ３に進む。
ステップＳ３  キャパシタ残量ＳＯＣを読み込む。
ステップＳ４  キャパシタ残量ＳＯＣが７０〔％〕より小さいかどうかを判断する。キャパシタ残量ＳＯＣが７０〔％〕より小さい場合はステップＳ５に、キャパシタ残量ＳＯＣが７０〔％〕以上である場合はステップＳ７に進む。
ステップＳ５  第２のスイッチＳＷ２をオンにする。
ステップＳ６  フラグｆに１をセットし、リターンする。
ステップＳ７  第２のスイッチＳＷ２をオフにし、リターンする。
ステップＳ８  キャパシタ残量ＳＯＣが７５〔％〕より大きいかどうかを判断する。キャパシタ残量ＳＯＣが７５〔％〕より大きい場合はステップＳ９に進み、キャパシタ残量ＳＯＣが７５〔％〕以下である場合はリターンする。
ステップＳ９  フラグｆに０をセットし、ステップＳ７に進む。
【００５２】
次に、前記一次電池３３の構造について説明する。
【００５３】
図２は本発明の実施の形態における一次電池の斜視図、図３は本発明の実施の形態における一次電池のコネクタ部を示す斜視図、図４は本発明の実施の形態におけるモジュールの斜視図である。
【００５４】
図において、３３は１００〔Ｖ〕の出力電圧の一次電池、Ｍｉ（ｉ＝１、２、３）はモジュール、６４は最も上方のモジュールＭ３に取り付けられた取手、６５は各モジュールＭｉにわたって形成されたガイド用のスリットである。一次電池３３は、２〜３個、本実施の形態においては３個のモジュールＭｉを積み重ねて一体化することによってユニットとして形成され、取手６４を把持して運搬することができるようになっている。また、一次電池３３は、前記スリット６５によって各モジュールＭｉを位置合せした状態で、ハイブリッド型車両の本体の所定の箇所に着脱自在に取り付けられる。
【００５５】
各モジュールＭｉは、コネクタ６６、６７を介してＤＣ／ＤＣコンバータ３２（図１）に対して、互いに並列に接続される。なお、前記各モジュールＭｉは、直径が約１００〔ｍｍ〕であり、高さが約１５０〔ｍｍ〕であり、一次電池３３の高さは約５００〔ｍｍ〕にされる。また、一次電池３３が二つのモジュールで形成される場合、一次電池３３の高さは約３５０〔ｍｍ〕にされる。なお、このときの一次電池３３の重量は、約６〔ｋｇ〕にされるが、一次電池３３の取扱いを容易にするために、１〔ｋｇ〕以上、かつ、１０〔ｋｇ〕以下にするのが好ましい。
【００５６】
前記一次電池３３を、ハイブリッド型車両の本体に、総重量が約３０〔ｋｇ〕になるように複数個搭載すると、駆動モータ２５だけを駆動するＥＶ走行において、１５０〜２００〔ｋｍ〕の航続距離を走行することができる。したがって、二酸化炭素の排出量、及びガソリンの消費量を著しく抑制することができる。さらに、約３０〔Ｌ〕の容量のガソリンタンクを搭載し、必要に応じてエンジン１１を駆動すると、合わせて約６００〜７００〔ｋｍ〕の航続距離を走行することができる。この場合、一次電池３３及びガソリンタンクの占める体積は約５０〔Ｌ〕になる。したがって、これまでのガソリン車とほとんど変わらない航続距離及び車内空間を得ることができる。
【００５７】
前記一次電池３３は、極めて高いエネルギー密度を必要とするので、以下のような構成にされる。すなわち、図４に示されるように、正極Ｐｐと負極Ｐｍとの間にセパレータＳｐを挟むことによって一つのセルを形成し、電解液が充填（てん）され、密閉された容器６９内に３０個のセルを積層し、直列に接続することによって、各モジュールＭｉが形成される。なお、各モジュールＭｉの出力電圧は１００〔Ｖ〕にされる。また、各セル間に金属製のシートを挟むことができる。前記セパレータＳｐはポリプロピレン等の樹脂で形成される。
【００５８】
なお、必要に応じて、各モジュールＭｉにおいて、２〜３個のセルを積層し、巻回型の構成にすることによって出力電圧を約１０〔Ｖ〕とすることができる。その場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２において２０〜３０倍の変圧が行われる。
【００５９】
前記正極Ｐｐとしては、フッ化黒鉛、金属酸化物（酸化銅、二酸化マンガン等）、金属硫化物（硫化鉄等）等を使用することができる。また、負極Ｐｍとしては、アルカリ土類金属（金属マグネシウム、金属カルシウム等）を使用することができる。そして、電解液としては、アルカリ土類金属イオンを含有する有機電解液（過塩素酸マグネシウム／炭酸プロピレン溶液（ＭｇＣｌＯ4 ／ＰＣ）、過塩素酸カルシウム／炭酸プロピレン溶液（ＣａＣｌＯ4 ／ＰＣ）等）を使用することができる。
【００６０】
前記正極Ｐｐとしてフッ化黒鉛を、負極Ｐｍとして金属カルシウムを、電解液として過塩素酸カルシウム／炭酸プロピレン溶液を使用した場合、一次電池３３が放電するときの反応式は以下のとおりである。
【００６１】
負極  ｎＣａ→ｎＣａ2+＋２ｎｅ- 
正極  （ＣＦ）ｎ＋ｎｅ- →ｎＣ＋ｎＦ- 
ｎＣａ＋２（ＣＦ）ｎ→２ｎＣ＋ｎＣａＦ2 
また、正極Ｐｐとして酸化銅を、負極Ｐｍとして金属カルシウムを、電解液として過塩素酸カルシウム／炭酸プロピレン溶液を使用した場合、一次電池３３が放電するときの反応式は以下のとおりである。
【００６２】
負極  Ｃａ→Ｃａ2+＋２ｅ- 
正極  ＣｕＯ＋２ｅ- →Ｃｕ＋Ｏ2- 
Ｃａ＋ＣｕＯ→Ｃｕ＋ＣａＯ
そして、正極Ｐｐとして硫化鉄を、負極Ｐｍとして金属カルシウムを、電解液として過塩素酸カルシウム／炭酸プロピレン溶液を使用した場合、一次電池３３が放電するときの反応式は以下のとおりである。
【００６３】
負極  ２Ｃａ→２Ｃａ2+＋４ｅ- 
正極  ＦｅＳ2 ＋４ｅ- →Ｆｅ＋２Ｓ2- 
２Ｃａ＋ＦｅＳ2 →Ｆｅ＋２ＣａＳ
次に、一次電池３３を回収し、再生する方法について説明する。
【００６４】
例えば、正極Ｐｐとして酸化銅を、負極Ｐｍとして金属カルシウムを、電解液として過塩素酸カルシウム／炭酸プロピレン溶液を使用した場合、電解液及びセパレータＳｐを除いた活物質のうち、酸化カルシウム及び金属銅が残渣として残る。
【００６５】
前記酸化カルシウムを弱酸又は水で溶解分離させた後、塩酸を加えて塩化カルシウムを生成することができる。そして、金属カルシウムは、塩化カルシウムを融解（塩）電解することによって生成することができ、酸化銅は金属銅を酸化処理することによって生成することができる。なお、金属カルシウムを融解電解によって生成する際の電力として、深夜電力等を利用することが好ましい。前記融解電解は、電解したい塩化カルシウムを高温にして、溶解した後、電解分離する方法である。
【００６６】
例えば、活物質がＣａＯ及びＣｕである場合、塩化カルシウムは次の式で表されるように生成される。
【００６７】
ＣａＯ＋２ＨＣ１→ＣａＣｌ2 ＋Ｈ2 Ｏ
また、金属カルシウムは次の式で表されるように生成される。
【００６８】
ＣａＣｌ2 →Ｃａ＋Ｃｌ2 
そして、酸化銅は次の式で表されるように生成される。
【００６９】
２Ｃｕ＋Ｏ2 →２ＣｕＯ
したがって、正極Ｐｐに使用される酸化銅及び負極Ｐｍに使用される金属カルシウムを再生することができる。
【００７０】
このように、本実施の形態においては、キャパシタ４３の出力密度が高いので、ハイブリッド型車両を高負荷で走行させることができ、一次電池３３のエネルギー密度が高いので、一次電池３３の電流をキャパシタ４３に供給することによって、航続距離を長くすることができる。
【００７１】
また、一次電池３３及びガソリンタンクの占める体積は小さいので、ハイブリッド型車両を小型化することができる。
【００７２】
さらに、通常の走行パターン（市街地走行、高速巡航時等）においては、平均して５〔ｋＷ〕の出力があればよいので、高負荷での走行が長時間（例えば、３０秒以上）続く場合を除いて、駆動モータ２５だけを駆動してハイブリッド型車両を走行させることができる。したがって、エンジン１１が駆動される時間を極めて短くすることができるので、環境に与えられる影響を小さくすることができる。
【００７３】
本実施の形態においては、ハイブリッド型車両について説明しているが、本発明を電気自動車等の他の電動車両に適用することができる。
【００７４】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態におけるハイブリッド型車両の電動車両駆動制御装置を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態における一次電池の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態における一次電池のコネクタ部を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるモジュールの斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態における充電処理手段の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１６    発電機
２５    駆動モータ
２８、２９    インバータ
３２    ＤＣ／ＤＣコンバータ
３３    一次電池
４３    キャパシタ
４４    残量検出部
４９    駆動モータ制御装置
５１    車両制御装置
Ｐｍ    負極
Ｐｐ    正極
Ｓｐ    セパレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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