(57)【要約】【課題】  燃料電池の暖機時間を短縮できるとともに発生した電力に無駄をなくすことのできるハイブリッド電源システムを提供すること。【解決手段】  自動二輪車１０の駆動モータ４３の電源として燃料電池２５と二次電池２６を備えたハイブリッド電源システムＳを用いた。そして、エアブロア３７から供給される酸素ガスと水素タンク３１から供給される水素ガスを反応させて燃料電池２５に電力を発生させた。この場合、燃料電池２５の温度がしきい値以下の暖機時に、駆動モータ４３の消費電力以上の電力を燃料電池２５に発生させ、電力の余剰分を二次電池２６に充電させた。また、暖機が終了して、通常運転になってからは、燃料電池２５が発生する電力を駆動モータ４３の消費電力よりも小さくするとともに、電力の不足分を二次電池２６から供給するようにした。さらに、二次電池２６をリチウムイオン電池で構成した。【選択図】  図３
2007172951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素供給装置から供給される水素ガスと酸素供給装置から供給される酸素ガスとを反応させて電力を発生する燃料電池と、
前記燃料電池が発生する電力により作動する作動装置と、
前記燃料電池に冷却水を供給して前記燃料電池を冷却する冷却装置と、
前記燃料電池の温度または前記冷却水の温度を測定する温度測定装置と、
前記温度測定装置が測定する温度が所定のしきい値以下の暖機時に、前記燃料電池が発生する電力を、前記作動装置が消費する電力よりも大きくするように制御する制御装置と、
前記燃料電池が発生する電力の余剰分を充電する二次電池と
を備えたことを特徴とするハイブリッド電源システム。
【請求項２】
前記暖機が終了して、前記ハイブリッド電源システムが通常運転になってからの所定時間、前記制御装置が、前記燃料電池が発生する電力を前記作動装置が消費する電力よりも小さくするとともに、前記作動装置が消費する電力の不足分を前記二次電池から供給するように制御する請求項１に記載のハイブリッド電源システム。
【請求項３】
前記作動装置への出力電流を測定する出力電流測定装置と、
前記作動装置への出力電圧を測定する出力電圧測定装置と、
前記出力電流測定装置が測定する電流値と、前記出力電圧測定装置が測定する電圧値に基づいて前記作動装置が消費する電力を算出する電力算出装置とを備えた請求項１または２に記載のハイブリッド電源システム。
【請求項４】
前記二次電池の電圧を測定する二次電池電圧測定装置と、
前記二次電池の電流を測定する二次電池電流測定装置と、
前記二次電池電圧測定装置が測定する前記二次電池の電圧値から前記二次電池の充電量を算出する電圧に基づく充電量算出装置と、
前記二次電池電流測定装置の測定値から前記二次電池の充放電電流の電流値を積算することによって、前記二次電池の充電量を算出する電流に基づく充電量算出装置とを備え、
前記二次電池電流測定装置が測定する電流値が、所定のしきい値以下のときには、前記制御装置が、前記電圧に基づく充電量算出装置が算出した充電量に基づいて前記燃料電池の発電量を決定し、前記二次電池電流測定が測定する電流値が、所定のしきい値よりも大きいときには、前記制御装置が、前記電流に基づく充電量算出装置が算出した充電量に基づいて前記燃料電池の発電量を決定するようにした請求項１または２に記載のハイブリッド電源システム。
【請求項５】
前記電圧に基づく充電量算出装置が算出する前記二次電池の充電量が、所定値よりも大きい場合には、前記燃料電池が発電する電力を前記作動装置が消費する電力よりも大きくする制御を禁止する禁止手段を備えた請求項４に記載のハイブリッド電源システム。
【請求項６】
前記燃料電池の温度または前記冷却水の温度が所定のしきい値以下の暖機時の暖機時発電量マップと、
前記燃料電池の温度または前記冷却水の温度が所定のしきい値よりも大きい通常運転時の通常運転時発電量マップと、
タイマとを備え、
前記燃料電池が発電する際に、前記暖機時発電量マップおよび前記通常運転時発電量マップのうちの対応するマップを参照して所定の周期ごとに発電量を更新するように前記制御装置が前記燃料電池を制御する請求項１ないし５のうちのいずれか一つに記載のハイブリッド電源システム。
【請求項７】
前記二次電池がリチウムイオン電池である請求項１ないし６のうちのいずれか一つに記載のハイブリッド電源システム。
【請求項８】
自動二輪車、自動三輪車または自動四輪車の電源として用いられ、前記作動装置が駆動モータである請求項１ないし７のうちのいずれか一つに記載のハイブリッド電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池と二次電池とを備えたハイブリッド電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等の車両の中には、燃料電池が発生する電力を利用して走行する燃料電池電気車両がある。このような燃料電池電気車両の燃料電池においては、一般に７０〜８０℃が発電に適した温度である。このため、始動後に、燃料電池の温度を早期に適正温度に上昇させる必要があり、この目的で短時間での暖機処理が行われる。このような短時間での暖機処理を行う装置として、ヒータを設けて燃料電池の冷却水を加熱することにより、暖機時間を短縮できるようにしたハイブリッド電源装置がある。
【０００３】
しかしながら、このハイブリッド電源装置によると、暖機時以外には使用しないヒータが別途必要になるため、装置が大型化するとともにコストが高くなる。このため、燃料電池の低温起動時の暖機を、発電効率が定常運転時よりも低下するように制御することで行う燃料電池電気車両もある（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この燃料電池電気車両では、発電効率を低下させることで、発熱量を上げ、暖機時間を短縮している。
【特許文献１】特開２００２−３１３３８８号公報
【発明の開示】
【０００４】
しかしながら、前述した従来の燃料電池電気車両が備える燃料電池では、車両が要求する電力に相当する発電しか行うようにしていないため、暖機時間をそれほど短縮することはできない。また、車両が要求する電力が大きく変動した場合、それに対応して燃料電池を発電すべく、水素ガスおよび酸素ガスを瞬時に多量に供給する必要があるため、それぞれの供給装置が大型化する。
【０００５】
本発明は、前述した問題に対処するためになされたもので、その目的は、燃料電池の暖機時間を短縮できるとともに発生した電力に無駄をなくすことのできるハイブリッド電源システムを提供することである。
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド電源システムの構成上の特徴は、水素供給装置から供給される水素ガスと酸素供給装置から供給される酸素ガスとを反応させて電力を発生する燃料電池と、燃料電池が発生する電力により作動する作動装置と、燃料電池に冷却水を供給して燃料電池を冷却する冷却装置と、燃料電池の温度または冷却水の温度を測定する温度測定装置と、温度測定装置が測定する温度が所定のしきい値以下の暖機時に、燃料電池が発生する電力を、作動装置が消費する電力よりも大きくするように制御する制御装置と、燃料電池が発生する電力の余剰分を充電する二次電池とを備えたことにある。
【０００７】
本発明に係るハイブリッド電源システムでは、燃料電池の温度または燃料電池を冷却する冷却水の温度が、しきい値以下の場合、すなわち暖機時にある場合の燃料電池の発電量を作動装置が消費する電力よりも大きくすることで、燃料電池の発熱量を多くすることができる。これによって、燃料電池を早期に暖めることができ、暖機に要する時間の短縮が可能になる。また、燃料電池が発生する電力のうち作動装置が消費しない余剰の電力は、二次電池に充電されるため、燃料電池が発生する電力に無駄がなくなる。また、この発明によると、燃料電池の発電量の制御だけで暖機の促進を行うため、暖機専用のヒータ、ガス供給圧またはガス流量を調節する制御機器、冷却水を切り替えるためのバルブ等の装置は不要になる。この結果、ハイブリッド電源システムの小型化が図れる。
【０００８】
また、本発明に係るハイブリッド電源システムの他の構成上の特徴は、暖機が終了して、ハイブリッド電源システムが通常運転になってからの所定時間、制御装置が、燃料電池が発生する電力を作動装置が消費する電力よりも小さくするとともに、作動装置が消費する電力の不足分を二次電池から供給するように制御することにある。
【０００９】
これによると、二次電池が過充電状態になることを防止して二次電池を長寿命化することができる。また、この場合の所定時間とは、設定した所定の時間であってもよいし、ハイブリッド電源システムの通常運転が終了するまでの時間としてもよい。
【００１０】
また、本発明に係るハイブリッド電源システムのさらに他の構成上の特徴は、作動装置への出力電流を測定する出力電流測定装置と、作動装置への出力電圧を測定する出力電圧測定装置と、出力電流測定装置が測定する電流値と出力電圧測定装置が測定する電圧値に基づいて作動装置が消費する電力を算出する電力算出装置とを備えたことにある。これによると、作動装置が消費する電力を正確に算出することができ、燃料電池の発電量を適正な値に設定することができる。
【００１１】
また、本発明に係るハイブリッド電源システムのさらに他の構成上の特徴は、二次電池の電圧を測定する二次電池電圧測定装置と、二次電池の電流を測定する二次電池電流測定装置と、二次電池電圧測定装置が測定する二次電池の電圧値から二次電池の充電量を算出する電圧に基づく充電量算出装置と、二次電池電流測定装置の測定値から二次電池の充放電電流の電流値を積算することによって、二次電池の充電量を算出する電流に基づく充電量算出装置とを備え、二次電池電流測定装置が測定する電流値が、所定のしきい値以下のときには、制御装置が、電圧に基づく充電量算出装置が算出した充電量に基づいて燃料電池の発電量を決定し、二次電池電流測定が測定する電流値が、所定のしきい値よりも大きいときには、制御装置が、電流に基づく充電量算出装置が算出した充電量に基づいて燃料電池の発電量を決定するようにしたことにある。
【００１２】
これによると、暖機時における燃料電池の発電量および通常運転時における燃料電池の発電量を、それぞれ二次電池の電圧値や電流値に応じて調節できるため、二次電池の充電量を所定の範囲に維持できる。このため、二次電池に無理な負担がかからなくなる。すなわち、燃料電池または冷却水の温度がしきい値以下であるかしきい値よりも大きいかの状態に加えて、二次電池の電流値がしきい値以下であるかしきい値よりも大きいかによって燃料電池の発電量を電圧に基づく充電量算出装置が算出した充電量または電流に基づく充電量算出装置が算出した充電量に基づいて調整できるためより細かな制御ができる。
【００１３】
また、本発明に係るハイブリッド電源システムのさらに他の構成上の特徴は、電圧に基づく充電量算出装置が算出する二次電池の充電量が、所定値よりも大きい場合には、燃料電池が発電する電力を作動装置が消費する電力よりも大きくする制御を禁止する禁止手段を備えたことにある。これによると、二次電池を過度に高い充電状態にすることがなくなるため、二次電池の劣化を抑制できるとともに、過充電に対する安全性の確保も可能になる。すなわち、二次電池の充電量は、所定値よりも大きい場合はスタート時の充電量以上にはならなくなる。なお、この禁止手段は、プログラムによる制御とすることができ、請求項１ないし３に係る発明にも用いることができる。
【００１４】
また、本発明に係るハイブリッド電源システムのさらに他の構成上の特徴は、燃料電池の温度または冷却水の温度が所定のしきい値以下の暖機時の暖機時発電量マップと、燃料電池の温度または冷却水の温度が所定のしきい値よりも大きい通常運転時の通常運転時発電量マップと、タイマとを備え、燃料電池が発電する際に、暖機時発電量マップおよび通常運転時発電量マップのうちの対応するマップを参照して所定の周期ごとに発電量を更新するように制御装置が燃料電池を制御することにある。
【００１５】
これによると、作動装置の必要電力が急変する場合の負荷に対して、二次電池の充電量はゆっくり変化するため、燃料電池の発電量を周期的にゆっくりと変化させることができる。このため、ハイブリッド電源システムが備える燃料電池の補機や制御系の各装置は厳しい過渡特性を要求されなくなる。この結果、ハイブリッド電源システムの小型化、軽量化が図れる。
【００１６】
また、本発明に係るハイブリッド電源システムのさらに他の構成上の特徴は、二次電池がリチウムイオン電池であることにある。これによると、小型でエネルギー密度の大きな二次電池が得られる。また、リチウムイオン電池は、高温環境で充電量が満充電に近い状態になると劣化が加速される傾向にあるが、本発明では、二次電池の充電量が適正な値に維持されるため、二次電池としてリチウムイオン電池を用いることにより、より優れた二次電池を得ることができる。
【００１７】
また、本発明に係るハイブリッド電源システムのさらに他の構成上の特徴は、自動二輪車、自動三輪車または自動四輪車の電源として用いられ、作動装置が駆動モータであることにある。これによると、暖機時間が短くてすみ、燃料電池が発生した電力に無駄が生じない自動二輪車、自動三輪車または自動四輪車を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係るハイブリッド電源システムを図面を用いて詳しく説明する。図１は、同実施形態に係るハイブリッド電源システムＳ（図２参照）を備えた自動二輪車１０を示している。この自動二輪車１０は、前輪１１と後輪１２とからなる一対の車輪と、この一対の車輪が取り付けられた車体１０ａとを備えている。また、車体１０ａは、車体１０ａの主要部分を構成する車体フレーム１３と、車体フレーム１３に着脱自在に取り付けられるサブフレーム１４を備えている。そして、車体フレーム１３は、車体１０ａの前部側部分を構成するヘッドパイプ１５と、ヘッドパイプ１５から後方に延びるダウンチューブ１６とで構成されている。
【００１９】
また、前輪１１は、下方が二股に分岐したフロントフォーク１７の下端部に回転可能に支持されている。すなわち、フロントフォーク１７の両下端部は前輪１１の中心軸（図示せず）の両側部分を回転可能に支持しており、これによって、前輪１１は、中心軸を中心として回転可能になっている。また、フロントフォーク１７の上端部には、ヘッドパイプ１５内に配置されたステアリング軸１８の下端部が連結されている。このステアリング軸１８は、ヘッドパイプ１５内に、ヘッドパイプ１５の軸周り方向に回転可能な状態で取り付けられており、上端部がヘッドパイプ１５から突出して上方に延びている。そして、ステアリング軸１８の上端部に略水平方向に配置されたハンドル１９が連結されている。
【００２０】
このため、ハンドル１９を回転操作して、ステアリング軸１８を軸周り方向に回転させると、ステアリング軸１８の回転量に応じて前輪１１はフロントフォーク１７の軸方向を中心として左右に方向を変える。また、ハンドル１９の左右両端には、グリップ（図示せず）が設けられている。このグリップのうちの一方のグリップは、軸回り方向に回転可能な状態で設けられており、手で持つための把持部として使用される外、後述する駆動モータ４３の駆動力を調節するためのアクセル操作子を構成する。そして、他方のグリップは、ハンドル１９に固定され手で持つための把持部として使用される。また、グリップの近傍には、それぞれ、グリップから離れるように付勢され、グリップ側に引っ張られることにより前輪１１または後輪１２の回転を抑制するブレーキレバー（図示せず）が設置されている。
【００２１】
ダウンチューブ１６は、湾曲した一対のメインフレーム１６ａ（一方しか図示せず）で構成されており、その前端部（上端部）はヘッドパイプ１５の下部側部分の両側部に連結されている。そして、各メインフレーム１６ａは、ヘッドパイプ１５との連結部からそれぞれ互いの間隔を広げるようにして、後方に向って斜め下方に延びたのちに湾曲して後方水平方向に延びている。さらに、各メインフレーム１６ａの後端側部分は、互いの間隔を保って後方斜め上方に向って延びている。そして、両メインフレーム１６ａの後端部は、水平方向に配置された板状の取付部材２１に連結されている。
【００２２】
また、両メインフレーム１６ａにおける後部側部分の上面には、クロスメンバ２２が掛け渡されている。このクロスメンバ２２は両端側部分が略直角に屈曲した略コ字状の棒状に形成されており、屈曲した両端部をそれぞれメインフレーム１６ａに連結して本体部分が両メインフレーム１６ａの上側に突出している。また、両メインフレーム１６ａの下端部には、両メインフレーム１６ａ間の下方に突出する設置台２３が掛け渡されている。この設置台２３の上面は、凹部に形成され、その凹部に燃料電池収容部２４が設けられている。そして、この燃料電池収容部２４の内部には燃料電池２５（図２参照）が収容されている。
【００２３】
また、ダウンチューブ１６を構成する両メインフレーム１６ａの前部側部分と、両メインフレーム１６ａの後部に設けられたクロスメンバ２２との間に板状のサブフレーム１４が取り付けられている。そして、サブフレーム１４の上面における中央よりもやや前部側部分にリチウムイオン電池からなる二次電池２６が固定され、サブフレーム１４の上面における後部側部分に本発明の制御装置を構成する電源システム制御装置５０が固定されている。
【００２４】
また、ヘッドパイプ１５の前部には、固定部材２７ａを介してラジエータ２７が取り付けられ、ラジエータ２７の裏面（ラジエータ２７とヘッドパイプ１５との間）には、ラジエータ２７を空冷するためのファン２７ｂが取り付けられている。そして、ダウンチューブ１６の前部側部分における燃料電池収容部２４の前側でかつサブフレーム１４（二次電池２６）の下方部分にウォーターポンプ２８が取り付けられている。ラジエータ２７と燃料電池２５との間は、冷却水が燃料電池２５側からラジエータ２７側に向って流れる冷却水配管２９ａで接続されており、この冷却水配管２９ａは、燃料電池２５から燃料電池収容部２４の前面部を通過してラジエータ２７に向って延びている。
【００２５】
また、ラジエータ２７からウォーターポンプ２８に、冷却水がラジエータ２７から燃料電池２５側に向って流れる冷却水配管２９ｂが延びている。そして、この冷却水配管２９ｂは、さらにウォーターポンプ２８から燃料電池収容部２４に向って延び、燃料電池収容部２４の前面から内部に入って燃料電池２５に接続されている。このため、ウォーターポンプ２８が作動すると、ラジエータ２７内の冷却水が冷却水配管２９ｂを通って燃料電池２５に送られ燃料電池２５を冷却する。そして、燃料電池２５を冷却することによって熱を吸収した冷却水は、冷却水配管２９ａを通ってラジエータ２７に戻され、ラジエータ２７を通過する間にファン２７ｂによって冷却される。
【００２６】
また、両メインフレーム１６ａの後端部に連結された取付部材２１の上面には、燃料電池２５に供給するための水素が充填された本発明の水素供給装置としての水素タンク３１が取り付けられている。この水素タンク３１は、図２に示したように、往路用のガス配管３２ａによって燃料電池２５の水素ガス供給口に接続されている。また、燃料電池２５の水素ガス排出口は復路用のガス配管３２ｂによって、ガス配管３２ａの所定部分に接続されている。そして、ガス配管３２ａにおける水素タンク３１側部分にガス配管３２ａを開閉するためのバルブ３３が設けられ、ガス配管３２ｂに燃料電池２５の水素ガス排出口から排出される水素ガスをガス配管３２ａに送り返すための循環ポンプ３４が設けられている。
【００２７】
このため、バルブ３３を開けた状態で循環ポンプ３４を作動させることにより、水素タンク３１内の水素ガスをガス配管３２ａを介して燃料電池２５に供給することができる。また、燃料電池２５内で反応しないまま残った水素ガスは、ガス配管３２ｂを通ってガス配管３２ａに戻され、水素タンク３１から新たにガス配管３２ａに送り出される水素ガスと合流する。そして、水素ガスは、燃料電池２５内で酸素ガスと反応するまでガス配管３２ａ，３２ｂ内を循環する。また、水素タンク３１の前部側部分の上部にシート３５が配置されている。このシート３５は、支持部材３５ａを介して両メインフレーム１６ａの後部側に連結されている。
【００２８】
また、両メインフレーム１６ａの後部側部分におけるクロスメンバ２２の後方にエアフィルタ３６が取り付けられ、両メインフレーム１６ａの後部側部分におけるクロスメンバ２２の前方にエアブロア３７が取り付けられている。なお、両メインフレーム１６ａの後部側部分における両メインフレーム１６ａ間には、設置台（図示せず）が設けられており、エアフィルタ３６およびエアブロア３７は、この設置台を介してダウンチューブ１６に固定されている。
【００２９】
また、エアフィルタ３６とエアブロア３７との間およびエアブロア３７と燃料電池２５との間はそれぞれ図２に示したガス配管３８ａ，３８ｂによって接続されており、エアブロア３７の作動により、外部の空気がエアフィルタ３６を介して吸引され、燃料電池２５に供給される。そのエアフィルタ３６に吸引された空気はエアフィルタ３６内を通過する際に、異物を除去される。また、両メインフレーム１６ａの後部側部分の下部には、後方に向って延びる一対のアーム部材からなるリヤアーム（図示せず）が連結部材４１を介して連結されている。
【００３０】
そして、リヤアームの両アーム部材の後端部に、後輪１２の中心軸の両側部分が回転可能に支持されており、これによって、後輪１２は、中心軸を中心として回転可能になっている。また、リヤアームの一方のアーム部材の外面側には、アーム部材を覆うようにして、モータユニット４２が取り付けられている。このモータユニット４２内には、燃料電池２５が発生する電力によって作動する本発明の作動装置としての駆動モータ４３や減速機が収容されている。この駆動モータ４３の作動により後輪１２が回転して自動二輪車１０が走行する。
【００３１】
また、両メインフレーム１６ａの後端部と、リヤアームの後端上部との間には、リヤクッション４４がそれぞれ掛け渡されている。このリヤクッション４４の伸縮によって、リヤアームの後端側が揺動自在になっている。また、モータユニット４２の内側面側にはドラムブレーキ（図示せず）が取り付けられている。駆動モータ４３は、電源システム制御装置５０の制御によってグリップの操作量に応じて作動し、後輪１２に駆動力を自動的に発生させる。
【００３２】
また、この自動二輪車１０は、静止状態のときに、自動二輪車１０を起立状態に維持させるための回転式のスタンド４５を備えており、自動二輪車１０を走行させるときには、図１に実線で示したように、スタンド４５を上方に上げておき、自動二輪車１０を静止させておくときには、図１に二点鎖線で示したようにスタンド４５を下方に下ろして、スタンド４５に自動二輪車１０を支持させる。
【００３３】
さらに、このハイブリッド電源システムＳは、燃料電池２５が発生する電力の電圧を昇圧する昇圧装置４６および逆流防止用のダイオード４７も備えており、燃料電池２５、二次電池２６、駆動モータ４３、昇圧装置４６、ダイオード４７およびこれらを接続する配線で電気回路４８が形成されている。また、このハイブリッド電源システムＳを構成する各装置には、各装置の種々の状態を検出するための各種のセンサが設けられており、これらのセンサと電源システム制御装置５０との間が各電気配線を介して接続されている。
【００３４】
すなわち、水素タンク３１には、水素タンク３１内の水素の残量を検出するための残量検出センサ５１が設けられ、冷却水配管２９ａには、ラジエータ２７から燃料電池に送られ燃料電池２５を冷却したのちに燃料電池２５からラジエータ２７に送られる冷却水の温度を検出するための温度センサ５２が設けられている。また、燃料電池２５には、燃料電池２５の温度を検出するための温度センサ５３が設けられ、二次電池２６には二次電池２６の温度を検出するための温度センサ５４が設けられている。そして、電気回路４８には、電気回路４８を流れる電流の値を検出するための電流センサ５５および駆動モータ４３に流れる電流の値を検出するための電流センサ５６が設けられている。また、電気回路４８における二次電池２６に接続された配線４８ａには、二次電池２６に流れる電流の値を検出するための電流センサ５７が設けられている。
【００３５】
これらの各センサ５１等はそれぞれ配線５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａを介して電源システム制御装置５０に接続されており、検出した値を電気信号として電源システム制御装置５０に送信する。また、燃料電池２５と電源システム制御装置５０との間は配線５８によって接続され、電気回路４８と電源システム制御装置５０との間は配線５９によって接続されている。これらの配線５８，５９によって、燃料電池２５および電気回路４８の電圧値を検出できるようになっている。
【００３６】
また、電源システム制御装置５０から、エアブロア３７、バルブ３３、循環ポンプ３４、ファン２７ｂ、ウォーターポンプ２８、昇圧装置４６、駆動モータ４３にそれぞれ指示信号を送信するための配線６１，６２，６３，６４，６５，６６，６７がそれぞれ電源システム制御装置５０と対応する装置との間を接続している。エアブロア３７は、電源システム制御装置５０からの流量指示信号に応じて作動して空気を燃料電池２５に供給し、バルブ３３は電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて開閉して、水素タンク３１から水素ガスを燃料電池２５に供給する。
【００３７】
燃料電池２５は、エアブロア３７から供給される空気中の酸素と、水素タンク３１から供給される水素とを反応させて水を発生させるとともに電気を発生させる。そして、昇圧装置４６は、電源システム制御装置５０からの電圧指示信号に応じて燃料電池２５が発生した電気を昇圧して、駆動モータ４３に送ったり、二次電池２６に送って二次電池２６を充電したりする。また、循環ポンプ３４は、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、燃料電池２５で酸素と反応しなかった水素ガスを、ガス配管３２ｂを介してガス配管３２ａに戻し、水素タンク３１から新たにガス配管３２ａに送り出される水素ガスと合流させる。
【００３８】
また、ウォーターポンプ２８は、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、ラジエータ２７と燃料電池２５との間で冷却水を循環させて燃料電池２５の温度を所定の温度に維持する。そして、ファン２７ｂは、電源システム制御装置５０からの動作指示信号に応じて作動して、ラジエータ２７を空冷する。また、駆動モータ４３は、アクセル操作子を構成するグリップの操作量に応じた動作信号を電源システム制御装置５０から受信し、その動作信号に応じて作動する。なお、二次電池２６は、燃料電池２５が発生する電力を適宜充電し、補助の電源として必要に応じて駆動モータ４３に放電する。
【００３９】
また、電源システム制御装置５０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ，タイマ等を備えており、ＲＯＭには、予め用意された各種のプログラムやマップ等のデータが記憶されている。そして、ＣＰＵは、運転者によるグリップ等の操作や、予め用意されたプログラム等に基づいて、駆動モータ４３、バルブ３３、エアブロア３７、ウォーターポンプ２８等を制御する。さらに、この自動二輪車１０は、始動用の電源スイッチ（図示せず）も備えている。
【００４０】
この構成において、運転者が自動二輪車１０を運転する場合には、運転者は、まず、シート３５を跨いで座る。ついで、電源スイッチをオン状態にする。これによって、燃料電池２５には、エアブロア３７から空気が供給されるとともに、水素タンク３１から水素が供給され、燃料電池２５は、供給される空気中の酸素と水素を反応させて電気を発生する。その際、燃料電池２５は、ウォーターポンプ２８の作動によりラジエータ２７から送られる冷却水によって冷却され所定温度に維持される。また、燃料電池２５は、酸素と水素との反応によって発生した水を排気とともに外部に放出する。
【００４１】
この際、燃料電池２５の温度が作動に適した温度に到達するまでに、電源システム制御装置５０は、図３のフローチャートに示したプログラムを実行して暖機時に応じた発電を燃料電池２５に行わせる。また、暖機が終了したのちには、通常運転時に適した発電を燃料電池２５に行わせる。すなわち、この燃料電池２５に発電させるためのプログラムはＲＯＭに記憶されており、電源スイッチがオン状態になったのちに、ＣＰＵによって所定時間ごとに繰り返し実行される。このプログラムは、まず、ステップ１００でスタートしたのちに、ステップ１０２に進み、駆動モータ４３の負荷電圧および負荷電流の測定が行われる。この場合の負荷電流の値は、電流センサ５６の検出値によって得られ、負荷電圧の値は、配線５９を介して得られる。
【００４２】
つぎに、プログラムは、ステップ１０４に進み、ステップ１０２の処理によって得られた負荷電流の値と負荷電圧の値とから駆動モータ４３が必要とする電力を算出する処理が行われる。この必要電力は、負荷電流値と負荷電圧値との積として求められる。ついで、ステップ１０６において、温度センサ５３が検出する燃料電池２５の温度のデータを取り込む処理が行われ、ステップ１０８において、更新フラグＫＦが“１”であるか否かの判定が行われる。
【００４３】
この更新フラグＫＦは、所定の時間が経過して後述する発電量更新の処理を行う状態であるか否かを示すものでプログラム開始時には“１”に設定されている。したがって、ステップ１０８においては、「ＹＥＳ」と判定してプログラムはステップ１１０に進む。そして、ステップ１１０においては、ステップ１０６の処理で得られた燃料電池２５の温度が、しきい値以下か否かの判定が行われる。このしきい値は、予め設定されＲＯＭに記憶された値であり、例えば、暖機が略終了する７０℃程度の温度としておく。
【００４４】
ここで、温度センサ５３が検出した燃料電池２５の温度がしきい値以下で、ステップ１１０において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ１１２に進む。そして、ステップ１１２においては、予め作成されＲＯＭに記憶されているマップ（図４参照）の中の暖機時発電量マップを選択して参照する処理が行われる。すなわち、図４に示したマップは、ステップ１０４の処理で求めた駆動モータ４３の必要電力に対する燃料電池２５の発電量を示しており、一点鎖線ａは、必要電力に対して燃料電池２５の発電量を同量にした場合の関係を示している。
【００４５】
また、破線ｂは、本発明に係る暖機時の燃料電池２５の発電量を示した暖機時発電量マップであり、暖機時においては、燃料電池２５の発電量が駆動モータ４３の作動に必要な電力よりも大きくなるように設定している。このように設定することにより、燃料電池２５の発電量だけでなく発熱量も増加して、燃料電池２５の温度が早期に上昇して適正な作動状態になる。また、この場合、駆動モータ４３の作動に用いられない余剰の電力は二次電池２６に充電される。つぎに、プログラムは、ステップ１１４に進み、燃料電池２５を作動させるためのＦＣ補機（エアブロア３７、バルブ３３、ウォーターポンプ２８等）の作動を制御する。これによって、燃料電池２５は、図４の破線ｂ上におけるステップ１０４の処理で算出した必要電力に対応する発電量を発生する。
【００４６】
ついで、ステップ１２２において、更新フラグＫＦを“０”に設定する処理が行われる。そして、プログラムはステップ１２４に進み、燃料電池２５の発電量を更新するか否かの判定が行われる。この判定は、タイマが測定する経過時間と予め設定された設定時間との比較によって行われる。この設定時間は、燃料電池２５の発電量を急変させず、各ＦＣ補機に過度の負担をかけさせない範囲で短い時間に設定しておく。ここで、経過時間が設定時間に達してなく、ステップ１２４において、「ＮＯ」と判定すると、プログラムはステップ１２８に進んで一旦終了する。
【００４７】
そして、再度、ステップ１００においてプログラムの実行を開始する。この場合も、ステップ１０２，１０４の処理で必要電力を求めるとともに、ステップ１０６の処理で燃料電池２５の温度を求める。そして、ステップ１０８において、更新フラグＫＦが“１”であるか否かの判定が行われる。この場合、前回のプログラム実行の際に、ステップ１２２で更新フラグＫＦは“０”に設定されているためステップ１０８においては、「ＮＯ」と判定され、プログラムはステップ１１６に進む。このステップ１１６においては、前回のステップ１１４の処理のときのＦＣ補機制御と同じ制御を行うことにより、前述した必要電力に対応する発電量を燃料電池２５に発生させる処理を継続する。
【００４８】
そして、プログラムは、ステップ１２４に進み、燃料電池２５の発電量を更新するか否かの判定が行われる。ここで、まだ、経過時間が設定時間に達してなく、ステップ１２４において「ＮＯ」と判定すると、プログラムはステップ１２８に進んで一旦終了する。そして、設定時間が経過して、ステップ１２４において、「ＹＥＳ」と判定するまで、ステップ１００〜１０８，１１６，１２４，１２８の処理が繰り返される。また、設定時間が経過して、ステップ１２４において、「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ１２６に進み更新フラグＫＦを“１”に設定する処理が行われる。
【００４９】
そして、ステップ１２８に進み、プログラムは終了する。また、再度、プログラムは、ステップ１００から開始され、前述したステップ１０２〜１０６の処理を行う。ついで、ステップ１０８において、更新フラグＫＦが“１”であるか否かの判定が行われる。ここでは、前回のプログラム実施の際に、ステップ１２６で更新フラグＫＦは“１”に設定されているため、「ＹＥＳ」と判定して、プログラムは１１０に進む。そして、ステップ１１０において、燃料電池２５の温度がしきい値以下か否かの判定を行う。
【００５０】
ここで、燃料電池２５の温度がまだしきい値以下で、ステップ１１０において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ１１２に進み、図４のマップの中の破線ｂで示した暖機時発電量マップを選択する処理が行われる。そして、プログラムは、ステップ１１４に進んで、ＦＣ補機の作動を制御し、燃料電池２５に、図４の破線ｂ上における必要電力に対応する発電量を発生させる。この場合の発電量は、ステップ１１２で参照された更新した発電量となる。
【００５１】
ついで、プログラムは、ステップ１２２に進み、更新フラグＫＦを“０”に設定する処理が行われる。そして、プログラムはステップ１２４に進み、ステップ１１４の処理を行ってからの時間が設定時間を経過したか否かの判定が行われる。ここで、設定時間が経過してなく、ステップ１２４において「ＮＯ」と判定すると、プログラムはステップ１２８に進んで一旦終了する。そして、再度、ステップ１００からプログラムの実行が開始され、設定時間が経過して、ステップ１２４において、「ＹＥＳ」と判定するまで、ステップ１００〜１０８，１１６，１２４，１２８の処理が繰り返される。
【００５２】
また、設定時間が経過すると、次のプログラム実施時において発電量が更新され、このステップ１００〜１１６，１２２〜１２８の処理は、温度センサ５３が検出する燃料電池２５の温度がしきい値に達して、ステップ１１０において、「ＮＯ」と判定するまで繰り返される。その間、図４に破線ｂで示した暖機時発電量マップに基づいて燃料電池２５は発電する。この暖機の際の燃料電池２５の発電量と、二次電池２６の充電量との関係を図５の左側部分に示している。
【００５３】
すなわち、図５に破線領域ｄで示したように暖機時には、燃料電池２５の発電量が大きくなる。一方、二次電池２６は、燃料電池２５が発電する電力のうちの過剰分を充電して、図５に破線領域ｅで示したように充電量が徐々に上昇して、暖機が終了するころには、満充電の値に近づいていく。そして、温度センサ５３が検出する燃料電池２５の温度がしきい値に達して、ステップ１１０において、「ＮＯ」と判定すると、プログラムはステップ１１８に進む。
【００５４】
ステップ１１８においては、図４に実線ｃで示した通常運転時発電量マップを選択して参照する処理が行われる。すなわち、この実線ｃは、本発明に係る通常運転時の発電量を示しており、通常運転時においては、燃料電池２５の発電量がステップ１０４の処理で算出した駆動モータ４３の作動に必要な電力よりも小さくなるように設定している。そして、駆動モータ４３の作動に足りない不足の電力は二次電池２６によって補充されるようにしている。これによって、二次電池２６が満充電より十分少ない充電状態となるので長寿命化する。
【００５５】
つぎに、プログラムは、ステップ１２０に進んで、ＦＣ補機の作動を制御して燃料電池２５を通常運転により作動させる。これによって、燃料電池２５は、図４の実線ｃ上における必要電力に対応する発電量を発生する。ついで、ステップ１２２において、更新フラグＫＦを“０”に設定する処理が行われたのちに、ステップ１２４において、発電量を更新するか否かの判定が行われる。経過時間が設定時間に達してなく、ステップ１２４において「ＮＯ」と判定されると、ステップ１２８に進み、プログラムは一旦終了する。
【００５６】
そして、経過時間が設定時間に達してステップ１２４において「ＹＥＳ」と判定するまで、前述したように、ステップ１００〜１０８，１１６，１２４，１２８の処理が繰り返される。この場合、ステップ１１６では、前回のステップ１２０の処理のときのＦＣ補機制御と同じ制御を行うことにより、前述した必要電力に対応する発電量を燃料電池２５に発生させる処理を継続する。
【００５７】
経過時間が設定時間に達すると、ステップ１２４において「ＹＥＳ」と判定して、プログラムは、ステップ１２６に進み、更新フラグＫＦを“１”に設定する処理が行われる。そして、プログラムはステップ１２８に進み一旦終了する。そして、再度、ステップ１００においてプログラムの実行が開始され、その後、ステップ１０２〜１１０、１１６，１１８〜１２８の処理が繰り返される。この処理は、電源スイッチがオフにされるまで繰り返され、その間、燃料電池２５は、図４の実線ｃ上における必要電力に対応する発電量を発生させる。
【００５８】
この通常運転時の燃料電池２５の発電量と、二次電池２６の充電量との関係を図５の中央部分に示している。すなわち、図５に破線領域ｆで示したように通常運転時には、燃料電池２５の発電量は暖機時よりも小さくなる。この発電量は、駆動モータ４３の作動に使用される電力よりも小さくなるように設定されており、暖機が終了してから大きく低下する。一方、二次電池２６は、燃料電池２５が発電する電力のうちの不足分を駆動モータ４３に放電して、図５に破線領域ｇで示したように充電量が徐々に低下していく。
【００５９】
また、前述した処理が行われる間、自動二輪車１０は、グリップの操作に応じて加速減速を繰り返す。また、自動二輪車１０の走行速度を下げる場合には、必要に応じてブレーキレバーを操作する。これによって、自動二輪車１０は、ブレーキレバーの操作量に応じて減速する。そして、自動二輪車１０の走行を終了させるときには、電源スイッチをオフ状態にするとともに、スタンド４５を下方に回転させて地面に接地させることにより、自動二輪車１０を起立状態にしておく。
【００６０】
また、ハイブリッド電源システムＳの作動が停止した時の燃料電池２５の発電量と、二次電池２６の充電量との関係を図５の右側部分に示している。図５に示したように、燃料電池２５は作動を停止すると同時に発電量も「０」になり以後その状態が続く。また、二次電池２６は、燃料電池２５からの充電も駆動モータ４３への放電もしなくなるため、図５に破線領域ｈで示したように作動停止時の充電量を維持する。そして、再度、ハイブリッド電源システムＳを作動させると、燃料電池２５の発電量と、二次電池２６の充電量とは、図５における暖機の初期状態になる。
【００６１】
このように、本実施形態に係るハイブリッド電源システムＳでは、燃料電池２５の温度がしきい値以下で暖機時にある場合の燃料電池２５の発電量を駆動モータ４３の作動に必要な電力よりも大きくすることで、燃料電池２５の発熱量を発電量に比例して大きくすることができる。これによって、燃料電池２５を早期に暖めて暖機状態から通常運転状態にすることができる。また、燃料電池２５が発生する電力のうち駆動モータ４３が消費しない余剰の電力は、二次電池２６に充電されるため燃料電池２５が発生する電力に無駄がなくなる。また、この場合、暖機のために、ヒータ等の装置を設ける必要がないため、ハイブリッド電源システムＳの小型化が図れる。
【００６２】
また、暖機が終了してハイブリッド電源システムＳが通常運転になると、燃料電池２５が発生する電力を駆動モータ４３が消費する電力よりも小さくするとともに、駆動モータ４３が消費する電力の不足分を二次電池２６から供給するようにしている。したがって、二次電池２６が満充電より十分少ない充電状態になるので二次電池２６を長寿命化することができる。さらに、燃料電池２５が発電する際に、所定の周期ごとに間隔を保って、暖機時発電量マップおよび通常運転時発電量マップの対応するマップを参照して発電量を更新するようにしている。
【００６３】
このため、駆動モータ４３の必要電力が急変しても、発電量を周期的にゆっくりと上昇させることができる。この結果、ハイブリッド電源システムＳが備える燃料電池２５のＦＣ補機や制御系の装置は厳しい過渡特性を要求されなくなり、ハイブリッド電源システムＳの小型化、軽量化も図れる。また、二次電池２６をリチウムイオン電池で構成したため、小型でエネルギー密度の大きな二次電池２６が得られる。さらに、ハイブリッド電源システムＳを自動二輪車１０の電源システムとして用いたため、暖機時間が短くてすみ、燃料電池２５が発生した電力に無駄が生じない自動二輪車１０が得られえる。
【００６４】
また、本発明の他の実施形態に係る燃料電池２５の発電量を制御するためのプログラムを図６に示している。このプログラムも電源システム制御装置５０が備えるＲＯＭに記憶されており、電源スイッチがオン状態になったのちに、ＣＰＵによって所定時間ごとに繰り返し実行される。このプログラムは、まず、ステップ２００でスタートしたのちに、ステップ２０２に進み、ステップ２０２において二次電池２６の電圧の測定が行われる。この電圧値は、電気回路４８と電源システム制御装置５０とを接続する配線５９を介して得られる。
【００６５】
つぎに、プログラムは、ステップ２０４に進み、二次電池２６の電流の測定が行われる。この電流値は、電流センサ５７が検出する検出値によって得られる。ついで、ステップ２０６において、ステップ２０４の処理で求めた燃料電池２５の二次電池２６の電流値が、しきい値以下か否かの判定が行われる。このしきい値は、予め設定されＲＯＭに記憶された値であり、例えば２Ａとしておく。ここで、電流センサ５７が検出した二次電池２６の電流値がしきい値以下で、ステップ２０６において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ２０８に進む。
【００６６】
そして、ステップ２０８においては、ステップ２０２の処理で求めた電圧値から二次電池２６の充電量を求める処理が行われる。この充電量は、予め作成された電圧値と充電量とのマップ（図示せず）に基づいて求められる。ついで、ステップ２１０において、温度センサ５３が検出する燃料電池２５の温度のデータを取り込む処理が行われ、ステップ２１２において、更新フラグＫＦが“１”であるか否かの判定が行われる。この更新フラグＫＦは、前述した図３のプログラムの更新フラグＫＦと同様、所定の時間が経過して後述する更新処理を行う状態であるか否かを示すものでプログラムの開始時には“１”に設定されている。
【００６７】
したがって、ステップ２１２においては、「ＹＥＳ」と判定してプログラムはステップ２１４に進む。そして、ステップ２１４においては、ステップ２１０の処理で得られた燃料電池２５の温度が、しきい値以下か否かの判定が行われる。このしきい値は、予め設定されＲＯＭに記憶された値であり、前述した図３のプログラムにおけるステップ１１０の設定値と同じである。
【００６８】
ここで、温度センサ５３が検出した燃料電池２５の温度がしきい値以下で、ステップ２１４において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ２１６に進む。そして、ステップ２１６においては、予め作成されＲＯＭに記憶されているマップ（図７参照）の中の暖機時発電量マップを選択して参照する処理が行われる。すなわち、図７に示したマップは、二次電池２６の充電量に対する燃料電池２５の発電量を示している。
【００６９】
図７の破線ｉは、暖機時の燃料電池２５の発電量を示した暖機時発電量マップであり、実線ｊは通常運転時の燃料電池２５の発電量を示した運転時発電マップである。図示のように、暖機時における燃料電池２５の発電量は、通常運転時における燃料電池２５の発電量よりも大きくなるように設定している。このように設定することにより、暖機時における燃料電池２５の発熱量が増加して温度が上昇し、燃料電池２５が早期に適正な作動状態になる。また、この場合も、燃料電池２５が発生する電力のうちの余剰の電力は二次電池２６に充電される。
【００７０】
つぎに、プログラムは、ステップ２１８に進み、以下、ステップ２２８〜２３４の処理を行う。このステップ２１８，２２８〜２３４における処理は、ステップ２１６で参照した破線ｉの暖機時発電量マップ（充電量は二次電池２６の電圧値に基づく。）を参照して行うこと以外は、前述した図３のプログラムのステップ１１４，１２２〜１２８での処理と同じであるため説明は省略する。そして、ステップ２１８，２２８〜２３４の処理が終了すると、プログラムは一旦終了する。
【００７１】
そして、再度、ステップ２００においてプログラムの実行を開始する。この場合も、ステップ２０２の処理で二次電池２６の電圧値を求めたのち、ステップ２０４の処理で二次電池２６の電流値を求める。そして、ステップ２０６において、二次電池２６の電流値が、しきい値以下か否かの判定を行う。ここで、電流センサ５７が検出した二次電池２６の電流値が、まだしきい値以下で、ステップ２０６において「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ２０８に進む。そして、ステップ２０８においては、ステップ２０２の処理で求めた電圧値から二次電池２６の充電量を求める処理が行われる。
【００７２】
ついで、ステップ２１０において、温度センサ５３が検出する燃料電池２５の温度のデータを取り込む処理が行われ、ステップ２１２において、更新フラグＫＦが“１”であるか否かの判定が行われる。この場合、前回のプログラム実施の際に、ステップ２３０で「ＮＯ」と判定し、ステップ２３２の処理を行っていなければ、ステップ２２８の処理により更新フラグＫＦは“０”に設定されたままであるから、ステップ２１２において、「ＮＯ」と判定して、プログラムはステップ２２０に進む。ステップ２２０においては、前回のステップ２１８の処理のときのＦＣ補機制御と同じ制御を行うことにより、前述した必要電力に対応する発電量を燃料電池２５に発生させる処理を継続する。そして、ステップ２３０において「ＹＥＳ」と判定するまで、ステップ２００〜２１２，２２０，２３０〜２３４の処理を繰り返す。
【００７３】
ステップ２３０において「ＹＥＳ」と判定すると、ステップ２３２において更新フラグＫＦを“１”に設定する処理が行われる。そして、つぎのプログラム実行の際に、ステップ２１２において「ＹＥＳ」と判定して、以下、更新した発電量に基づいたＦＣ補機の制御が行われる。そして、ステップ２０６，２１４において「ＹＥＳ」と判定する間は、二次電池２６の電圧値に基づいた暖機時処理が発電量を設定された所定時間ごとに更新しながら繰り返し行われる。また、電流センサ５７が検出した二次電池２６の電流値がしきい値以上になり、ステップ２０６において「ＮＯ」と判定すると、プログラムはステップ２２２に進む。
【００７４】
そして、ステップ２２２においては、ステップ２０４の処理で求めた電流値の積算値から二次電池２６の充電量を求める処理が行われる。この積算値は、プログラムを実行するたびに電源システム制御装置５０が電流値を積算処理してその値をデータとしてＲＡＭに保存したものである。ついで、ステップ２１０において、温度センサ５３が検出する燃料電池２５の温度のデータを取り込む処理が行われ、ステップ２１２において、更新フラグＫＦが“１”であるか否かの判定が行われる。ここでは、更新フラグＫＦが“１”であるとして、ステップ２１４に進み、燃料電池２５の温度が、しきい値以下か否かの判定を行う。
【００７５】
そして、温度センサ５３が検出する燃料電池２５の温度がしきい値に達してなく、ステップ２１４において、「ＹＥＳ」と判定すると、プログラムはステップ２１６に進み、以下前述したステップ２１８，２２８〜２３４の処理を実行する。そして、ステップ２０６において「ＮＯ」と判定し、ステップ２１４において「ＹＥＳ」と判定する間は、二次電池２６の電流積算値に基づいた暖機時処理が行われる。その間、図７に破線ｉで示した暖機時発電量マップに基づいて燃料電池２５は発電する。
【００７６】
そして、温度センサ５３が検出する燃料電池２５の温度がしきい値に達して、ステップ２１４において、「ＮＯ」と判定すると、プログラムはステップ２２４に進む。ステップ２２４においては、図７に実線ｊで示した通常運転時発電量マップを選択して参照する処理が行われる。すなわち、この実線ｊは、通常運転時の発電量を示しており、通常運転時においては、燃料電池２５の発電量が暖機時の発電量よりも小さくなるように設定している。この場合も、駆動モータ４３の作動に足りない不足の電力は二次電池２６によって補充される。
【００７７】
つぎに、プログラムは、ステップ２２６に進み、ＦＣ補機の作動を制御して燃料電池２５を通常運転により作動させる。これによって、燃料電池２５は、図７の実線ｊ上における二次電池２６の充電量に対応する発電量を発生する。ついで、ステップ２２８において、更新フラグＫＦを“０”に設定する処理が行われたのち、プログラムはステップ２３０に進み、発電量を更新するか否かの判定が行われる。そして、経過時間が設定時間に達してなく、ステップ２３０において「ＮＯ」と判定されると、プログラムは一旦終了する。そして、再度、ステップ２００においてプログラムの実行が開始され、その後、ステップ２０２〜２０６，２２０，２２２，２１０〜２１４，２２４〜２３４の処理が繰り返される。この処理は、電源スイッチがオフにされるまで繰り返され、その間、燃料電池２５は、図７の実線ｊ上における二次電池２６の充電量に対応する発電量を発生させる。
【００７８】
この図６のプログラムを実行した際の、燃料電池２５の発電量と二次電池２６の充電量との関係は、図５に示したグラフと略同じになる。これによると、暖機時における燃料電池２５の発電量および通常運転時における燃料電池２５の発電量を、それぞれ二次電池２６の電圧値や電流積算値に応じて調節できるため、二次電池２６に無理な負担がかからなくなる。すなわち、燃料電池２５の温度がしきい値以下であるかしきい値よりも大きいかに加えて、二次電池２６の電流値がしきい値以下であるかしきい値よりも大きいかによって燃料電池２５の発電量を電圧に基づいて電源システム制御装置５０が算出した充電量または電流に基づいて電源システム制御装置５０が算出した充電量に基づいて調整できるためより細かな制御ができる。
【００７９】
また、図８に、ステップ２０８の処理で求めた二次電池２６の充電量が、満充電に近い大きな値であった場合の処理における燃料電池２５の発電量と二次電池２６の充電量との関係を示している。この場合は、暖機処理を省略して、最初から通常運転による制御が行われる。すなわち、図８に破線領域ｋで示したように、燃料電池２５の発電量は、駆動モータ４３の作動に使用される電力よりもやや小さな範囲で上下に小さく変動しながら経過し、二次電池２６の充電量が所定値になると、駆動モータ４３の作動に使用される電力と略同じ値になるように制御される。
【００８０】
一方、二次電池２６は、燃料電池２５が発電する電力のうちの不足分を駆動モータ４３に放電して、図８に破線領域ｌで示したように充電量が徐々に低下していく。この充電量は、燃料電池２５が起動してから大きく低下したのちに所定時間経過後に略一定値になるように落ち着く。これによると、二次電池２６を過度に高い充電状態にすることがなくなるため、二次電池２６の劣化を抑制できるとともに、過充電に対する安全性の確保も可能になる。
【００８１】
また、本発明に係るハイブリッド電源システムは、前述した実施形態に限定するものでなく、適宜変更実施が可能である。例えば、前述した実施形態では、ハイブリッド電源システムＳを自動二輪車１０に設けているが、このハイブリッド電源システムを利用する装置としては、自動二輪車１０に限らず、自動三輪車や自動四輪車等の車両であってもよいし、車両以外の電力を利用する装置であってもよい。また、前述した実施形態では、二次電池２６の初期の充電量が大きい場合に、暖機処理を省略する制御を図６に示したプログラムにおいて利用できるようにしているが、図３に示したプログラムにおいても二次電池の充電量を算出するステップを設けてこの制御を行うことができる。
【００８２】
また、前述した実施形態では、電気回路４８を流れる電流の値を検出するための電流センサ５５，５６，５７を設けているが、この電流センサ５５等のうちのいずれか一つは省略してもよい。また、配線５８，５９に電圧センサを設けてもよい。これによって、正確な電圧の検出が行える。さらに、前述した図３のフローチャートでは、燃料電池２５の温度がしきい値温度以下であるか否かを判定するようにしているが、この温度をラジエータ２７の冷却水の温度にすることもできる。また、本発明に係るハイブリッド電源システムＳを構成するその他の部分の構成についても適宜変更することができるし、所定の装置を省略したり他の装置を加えたりすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド電源システムを備えた自動二輪車を示した斜視図である。
【図２】ハイブリッド電源システムの構成図である。
【図３】必要電力に基づいて燃料電池を発電させるプログラムを示したフローチャートである。
【図４】必要電力と発電量との関係を示したグラフである。
【図５】燃料電池の運転状態に応じた二次電池の充電量と燃料電池の発電量とを示したグラフである。
【図６】二次電池の充電量に基づいて燃料電池を発電させるプログラムを示したフローチャートである。
【図７】二次電池の充電量と燃料電池の発電量との関係を示したグラフである。
【図８】二次電池の充電量が所定値以上の場合の二次電池の充電量と燃料電池の発電量とを示したグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１０…自動二輪車、２５…燃料電池、２６…二次電池、２７…ラジエータ、２８…ウォーターポンプ、２９ａ，２９ｂ…冷却水配管、３１…水素タンク、３２ａ，３２ｂ，３８ａ，３８ｂ…ガス配管、３３…バルブ、３７…エアブロア、４３…駆動モータ、５０…電源システム制御装置、５２ａ，５３ａ，５６ａ，５７ａ，５８，５９，６１，６２，６３，６５，６７…配線、５２，５３…温度センサ、５６，５７…電流センサ、Ｓ…ハイブリッド電源システム。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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