(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池および蓄電器を電源とする電動発電機と熱機関とを駆動源として移動する移動体であって、
前記電源として前記蓄電器を優先使用しつつ、前記電動発電機と熱機関とを使い分けて駆動する第１制御手段と、
前記電源として前記燃料電池を優先使用しつつ、前記電動発電機と熱機関とを使い分けて駆動する第２制御手段と、
所定の切替条件に基づいて、第１制御手段と第２制御手段とを切り替えて使用する切替制御手段とを備える移動体。
【請求項２】
請求項１記載の移動体であって、
前記移動体の運動状態を検出する運動状態検出手段を備え、
前記切替条件は、移動体の運動状態に基づいて定まる条件である移動体。
【請求項３】
請求項１記載の移動体であって、
前記電動発電機により回生が生じる確率を予測する回生予測手段を備え、
前記切替条件は、該確率が所定値以上となる運動状態にある場合に、前記第１制御手段を使用する手段である移動体。
【請求項４】
請求項３記載の移動体であって、
前記移動体の移動速度を検出する速度検出手段を備え、
前記回生予測手段は、該移動速度に基づいて前記予測を行う手段である移動体。
【請求項５】
請求項１記載の移動体であって、
前記燃料電池の電力出力効率に関与するパラメータを検出する第１検出手段と、
前記蓄電器の電力出力効率に関与するパラメータを検出する第２検出手段とを備え、
前記切替条件は、前記燃料電池と蓄電器による電力の出力効率の比較に基づく条件である移動体。
【請求項６】
請求項１記載の移動体であって、
要求電力の変動を検出する変動検出手段を備え、
前記切替条件は、前記変動と前記燃料電池の応答性との比較に基づく条件である移動体。
【請求項７】
電動発電機と熱機関とを駆動源として移動する移動体であって、
該電動発電機の電源としての燃料電池および蓄電器と、
前記電動発電機と熱機関とを使い分けて駆動する際に、前記電源として前記蓄電器と燃料電池の使用優先度を判断するとともに、該判断に基づき前記電源および駆動源の使い分けを行う制御手段とを備える移動体。
【請求項８】
燃料電池および蓄電器を電源とする電動発電機と熱機関とを駆動源として移動する移動体の制御方法であって、
（ａ）  所定の切替条件に対応するパラメータを検出する工程と、
（ｂ）  該切替条件の正否に応じて、
前記電源として前記蓄電器を優先使用しつつ、前記電動発電機と熱機関とを使い分けて駆動する第１制御モードと、
前記電源として前記燃料電池を優先使用しつつ、前記電動発電機と熱機関とを使い分けて駆動する第２制御モードとを切り替える工程とを備える制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料電池および蓄電器を電源とする電動発電機と熱機関とを駆動源として移動する移動体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、燃料電池を電源とする電動発電機によって走行する車両が提案されている。燃料電池とは、水素と酸素の電気化学反応によって発電する装置をいう。燃料電池から排出されるのは主として水蒸気であり、有害な成分が含まれないため、環境性に非常に優れるという利点がある。
【０００３】
燃料電池の他に蓄電器を電源として備えるとともに、駆動源として熱機関をも併用する車両も提案されている。かかる車両は、特性の異なる駆動源を２種類備えることにより、両者の長所を組み合わせて効率的な運転を実現することができる利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電力または機械的動力を出力するエネルギ出力源として、燃料電池、蓄電器、熱機関の３種類が備えられている場合において、これらの効率的な使い分けについては従来、十分に検討されていなかった。蓄電器のみを電源とする電動発電機と熱機関の使い分けについては、若干の検討はなされていたものの、２種類の電源の使い分けを伴う場合については、ほとんど検討されていなかった。かかる課題は、車両のみならず船舶、航空機などの移動体に共通して生じ得る状態にあった。
【０００５】
本発明は、燃料電池、蓄電器、熱機関を備える移動体に対し、これらの使い分けにより、運転効率、応答性などの向上を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上述の課題を解決するために、本発明は燃料電池および蓄電器を電源とする電動発電機と熱機関とを駆動源として移動する移動体において、
前記電源として前記蓄電器を優先使用しつつ、前記電動発電機と熱機関とを使い分けて駆動する第１制御手段と、
前記電源として前記燃料電池を優先使用しつつ、前記電動発電機と熱機関とを使い分けて駆動する第２制御手段と、
所定の切替条件に基づいて、第１制御手段と第２制御手段とを切り替えて使用する切替制御手段とを備えるものとした。ここでいう移動体には、例えば、車両、航空機、船舶が含まれる。蓄電器には、二次電池、キャパシタなど電力の重放電可能な種々の機構が含まれる。第１制御手段と第２制御手段は、個別の回路として構成してもよいし、単一の制御ユニット内にソフトウェア的に２つの機能を構築してもよい。
【０００７】
かかる構成では、蓄電器を優先使用する制御モードと、燃料電池を優先使用する制御モードとを使い分けることによって効率的な運転を実現することができる。燃料電池は、運転効率が高い反面、燃料消費後は、再補給しなければ発電できない、応答性が低いなどの特性を有する。蓄電器はその逆の特性を有する。従って、移動体の状況によって、燃料電池を電源として使用した方が有利な場合と、蓄電器を使用した方が有利な場合とがある。本発明のハイブリッド車両は、かかる観点から、上述の２つの制御モードを使い分けることによって、運転効率の向上を図ることができる。
【０００８】
本発明の方法と異なり、動力源、即ち電動発電機と熱機関、と電動機との切替条件に関与する全てのパラメータを用いて、単一の制御モードで燃料電池、蓄電器、熱機関の使い分けを実現することは可能ではある。但し、この方法では、エネルギ出力源の選択処理が非常に複雑になる。本発明では、電源の選択を制御モードの切り替えという形で行うことによって、換言すれば、電源の選択と動力源の選択とを分けて処理することによって、制御処理の簡素化を図ることができる。本発明によれば、電源の切り替え判断と、動力源の切り替え判断とを異なる周期で行うことも可能であるため、処理負担の極端な増大を招くことなく、動力源の切り替え判断の頻度を高めることが可能である。
【０００９】
ここで、「優先使用」とは、蓄電器または燃料電池の一方から主として電力を出力することを意味しており、いずれか一方のみを電源として使用する態様に限定されない。例えば、要求された電力の半分以上をいずれか一方の電源から出力し、残余を他方の電源で補償する態様が含まれる。また、一方の電源から要求電力を全て出力し得ない時にのみ、他方の電源で電力を補償する態様も含まれる。
【００１０】
なお、電動機と熱機関は、種々の条件に応じて使い分けることが可能である。一例として、移動体の移動速度、要求動力に応じて使い分けるものことができる。電動機は、騒音、環境性の面で熱機関よりも優れる特性を有している点に着目し、これらの要請に応じて使い分けるものとしてもよい。更に、移動体の運転に使用される操作部の操作状態に応じて使い分けるものとしてもよい。蓄電器の蓄電状況や燃料電池用の燃料（以下、「ＦＣ燃料」と呼ぶ）の残量に基づいて使い分けるものとしてもよい。運転時の違和感を回避する観点からは、電動機と熱機関の使い分けに関する条件は、電源に依らず一定とすることが好ましいが、制御モードごとに異なる条件を適用してもよい。
【００１１】
本発明における制御モードの切り替えは、例えば次の条件によって行うことができる。
【００１２】
第１態様として、移動体の運動状態を検出する運動状態検出手段を備える場合には、その運動状態に基づいて定まる条件で切り替えることができる。運動状態とは、移動体の速度、運動エネルギが含まれる。電動機の電源に要求される電力は、移動体の運動状態と密接な関係にあるため、これを用いることにより、電力の要求に沿った切り替えを実現することができる。
【００１３】
第２態様として、電動発電機により回生が生じる確率を予測する回生予測手段を備える場合には、その確率が所定値以上となる運動状態にある場合に、第１制御手段を使用するように切り替えることができる。回生の確率が高い場合には、予め蓄電器を電源として使用しておくことにより、回生された電力を速やかに蓄積することができる。ここで、回生の確率は定量的に行われる必要はない。大中小などの段階的な予測であっても構わない。かかる予測は、例えば、移動体の運転に使用される操作部の操作状態に基づき行うことができる。車両については、例えば、アクセル開度が全閉となった場合に回生確率が高いと判断できる。
【００１４】
また、移動体の移動速度を検出する速度検出手段を備える場合には、移動速度に基づいて回生の予測を行ってもよい。移動速度が高い場合には、その後、減速が要求される可能性が高いため、回生の確率が高いといえる。
【００１５】
移動体が車両である場合に、ナビゲーションシステムによって将来的な走行経路が既知のときは、経路の勾配に基づいて回生確率を予測してもよい。例えば、経路が降坂路となっているときは、回生確率が高いと予測することができる。また、出力された動力と車両の加速度との比較等に基づいて降坂路か否かを判定し、降坂路の場合には回生確率が高いと予測してもよい。
【００１６】
第３態様として、燃料電池の電力出力効率に関与するパラメータを検出する第１検出手段と、蓄電器の電力出力効率に関与するパラメータを検出する第２検出手段とを備える場合には、燃料電池と蓄電器による電力の出力効率の比較によって切り替えることができる。こうすることにより、高効率な運転を実現できる。電力の出力効率は、燃料電池、蓄電器の温度や要求電力などのパラメータに応じて変動する。切り替えは、例えば、これらのパラメータと電力出力効率との関係を予め関数またはマップとして記憶し、それを参照することによって効率を逐次求め、より効率の高い側の電源を選択する方法により実現できる。また、パラメータに応じて効率が高い電源を特定するフラグを与えるマップを用意し、それを参照することによって使い分けるものとしてもよい。
【００１７】
第４態様として、要求電力の変動を検出する変動検出手段を備える場合には、変動と前記燃料電池の応答性との比較に基づいて切り替えることができる。一般に燃料電池は蓄電器よりも応答性が低いため、要求電力の変動が激しい場合には追随できない可能性もある。従って、要求電力の変動が比較的小さい状況下で燃料電池を使用することにより、要求電力の応答性に即した電力供給を実現できる。燃料電池の応答性は、温度、要求電力など種々のパラメータによって変動するため、上記切り替え条件は、これらのパラメータに応じて変動させてもよい。
【００１８】
第１〜第４態様で示した種々の条件は、組み合わせて適用するものとしてもよい。本発明は、上述した移動体としての構成の他、移動体の制御方法、駆動源の選択方法など種々の態様で構成可能である。
【００１９】
また、本発明は、先に説明した第１制御手段、第２制御手段、切替手段の機能を統合し、電動発電機と熱機関とを使い分けて駆動する際に、前記電源として前記蓄電器と燃料電池の使用優先度を判断するとともに、該判断に基づき前記電源および駆動源の使い分けを行う制御手段を備えるものとしてもよい。この場合においても、第１〜第４態様で示した種々の条件を適用可能であることは言うまでもない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、ハイブリッド車両に適用した実施例を、以下の項目に分けて説明する。
Ａ．装置の構成：
Ｂ．一般的動作：
Ｃ．運転制御：
Ｃ１．制御モード切替処理：
Ｃ２．駆動制御処理：
Ｄ．第２実施例：
【００２１】
Ａ．装置の構成：
図１は実施例としてのハイブリッド車両の概略構成図である。本実施例のハイブリッド車両の動力源は、エンジン１０とモータ２０である。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１８、モータ２０、トルクコンバータ３０、および変速機１００を直列に結合して構成されている。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に結合されている。入力クラッチ１８は、エンジン１０のクランクシャフト１２とモータ２０間の動力の伝達を断続する機構である。
【００２２】
エンジン１０は種々の熱機関を適用できる。本実施例では通常のガソリンエンジンとした。モータ２０は、直流モータ、交流モータのいずれも適用できる。本実施例では、三相の同期モータを用いた。トランジスタインバータとして構成された駆動回路５２で生成される三相交流によってモータ２０は回転する。モータ２０の電源としては、バッテリ５０と燃料電池５４とが備えられている。モータ２０は、外力で強制的に回転させられることによって発電機としても機能する。
【００２３】
トルクコンバータ３０はいわゆる流体継手である。変速機１００は、前進５段、後進１段の有段変速機を用いた。変速機１００の変速段の切り替えは、油圧制御部１０４がポンプ１０２から変速機１００への油圧系統を切り替えることにより実現される。なお、運転者がシフトレバーを操作することによって変速段の切り替え範囲を調整することができる。シフトレバーは、パーキング（Ｐ）、リバース（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）、ドライブポジション（Ｄ）、および４ポジション〜Ｌポジションの各ポジションを選択可能である。変速段は、各シフトポジションに応じて予め設定された範囲で行われる。
【００２４】
車軸１７への動力伝達系統の他に、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、燃料電池５４の冷却用のポンプなどが含まれる。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補機クラッチ１９を介して設けられたプーリに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。
【００２５】
補機駆動装置８２には、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、直流モータ、交流モータのいずれも適用できる。本実施例では、三相同期モータとした。補機駆動用モータ８０は、トランジスタインバータとして構成された駆動回路５６で、バッテリ５０および燃料電池５４を電源として生成された三相交流により回転する。エンジン１０が運転を停止している時は、補機駆動用モータ８０により、補機駆動装置８２を駆動することができる。このときは、負荷軽減のため、クラッチ１９が解放される。補機駆動用モータ８０は、エンジン１０の動力によって発電する発電機としても機能する。こうして発電された電力は、バッテリ５０に充電することができる。
【００２６】
駆動回路５２、５６と各電源との間には、接続状態を３カ所に切り替え可能な切替スイッチ５１，５５が設けられている。切替スイッチ５５の動作により、燃料電池５４は、駆動回路５６に接続された状態（図中の回路ａ）、駆動回路５２に接続された状態（図中の回路ｂ）、バッテリ５０に接続された状態（図中の回路ｃ）の３通りの接続状態を実現することができる。同様に、切替スイッチ５１の動作により、バッテリ５０は、選択先を駆動回路５６、駆動回路５２、燃料電池５４の３通りに切り替えることができる。
【００２７】
上述した各ユニットの動作は、制御ユニット７０により制御される。制御ユニットは、内部にＣＰＵ、メモリ等を備えたマイクロコンピュータとして構成されている。制御ユニット７０には、制御の実行上必要となる種々の信号が入力される。入力される信号としては、燃料電池５４用の燃料タンクＦＣのＦＣ燃料残量を検出する残量センサ７６、車速センサ７８、燃料電池５４の温度センサ５４ｓ、バッテリ５０の残容量センサ５０ｓなどが挙げられる。その他アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、パーキングブレーキなどの操作状態など種々のセンサからの信号が制御ユニット７０に入力されるが、ここでは図示を省略した。
【００２８】
制御ユニット７０には、制御を実現するための種々の機能ブロックが用意されている。図１中には、本実施例に特徴的な機能ブロックとして、ＢＴ優先制御部７１とＦＣ優先制御部７２を示した。ＢＴ優先制御部７１は、バッテリ５０の電源を優先使用する制御モードで、エンジン１０とモータ２０とを駆動制御する。ＦＣ優先制御部７２は、燃料電池５４を優先使用する制御モードで、エンジン１０とモータ２０とを駆動制御する。制御ユニット７０は、これらの機能ブロックを使い分けながら、運転制御を行う。本実施例では、これらの機能ブロックは、ソフトウェア的に構成されているが、もちろん、ハードウェア的に構築しても構わない。
【００２９】
Ｂ．一般的動作：
本実施例のハイブリッド車両は、車速およびトルクに応じて２つの動力源、即ちエンジン１０とモータ２０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。
【００３０】
図２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とエンジン１０とを使い分けて走行する領域である。領域ＭＧの外側の領域、即ちＥＧ領域は、エンジン１０を動力源として走行する領域である。本実施例の車両は、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、かかる運転モードは原則的には使用しないものとした。
【００３１】
ＭＧ領域でモータ２０が動力源として選択されると、ハイブリッド車両は、入力クラッチ１８をオフにしてモータ２０の動力により発進する。車速およびアクセル開度が、領域ＭＧと領域ＥＧの境界近傍の走行状態に達すると、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。その後は、エンジン１０のみを動力源として走行する。エンジン走行中は、モータ２０は単に空回りした状態となる。
【００３２】
制御ユニット７０は、動力源の使い分けとともに、変速段の切り替え制御も行う。変速段の切り替えは、車両の走行状態に予め設定されたマップに基づいてなされる。図２にはＤポジションにおけるマップを示した。図示するように制御ユニット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。
【００３３】
なお、本実施例のハイブリッド車両は、制動時にモータ２０を発電機として機能させることによって、車両の運動エネルギを電気エネルギとして回生することができる。回収された電気エネルギは、バッテリ５０に充電される。
【００３４】
Ｃ．運転制御：
動力源および電源の使い分けは以下に示す制御処理によって実現される。図３は運転制御処理ルーチンのフローチャートである。制御ユニット７０内のＣＰＵが繰り返し実行する処理である。図示する通り、ＣＰＵはまず制御モード切替処理を実行し（ステップＳ１０）、その結果を受けて、各制御モードでの駆動制御処理を実行する（ステップＳ１００）。制御モード切替処理は、主として電源の使い分けに対応する処理であり、駆動制御処理は動力源の使い分けに対応する処理である。ここでは、制御モード切替処理（ステップ１０）と駆動制御処理（ステップ１００）とを同じ周期で繰り返す場合を例示したが、異なる周期で実行させることも可能である。例えば、駆動制御処理（ステップＳ１００）を所定回数実行する度に制御モード切替処理（ステップＳ１０）を実行させるものとしてもよい。以下、各処理について詳細に説明する。
【００３５】
Ｃ１．制御モード切替処理：
図４は制御モード切替処理のフローチャートである。エンジン運転モード、燃料電池優先モード、バッテリ優先モードの３つの制御モードを切り替える処理である。エンジン運転モードとは、モータ２０を一切使用せず、エンジン１０の動力のみによって駆動する運転モードをいう。燃料電池優先モードおよびバッテリ優先モードは、それぞれモータ２０とエンジン１０を使い分けて走行する運転モードをいう。前者はモータ２０の駆動時に燃料電池５４を主電源として使用し、後者はバッテリ５０を主電源として使用する点で相違する。
【００３６】
ＣＰＵは、モータ２０による回生確率が高い場合には、バッテリ優先モードを選択する（ステップＳ１２，Ｓ２８）。バッテリ５０を電源として使用しておくことにより、回生が生じた場合には、得られた電力を速やかにバッテリ５０に充電することができる。ここで、回生確率は、種々の判定方法が可能である。本実施例では、車速が予め設定された所定値よりも高い場合に、回生確率が高いと判定するものとした。その他、操作部の操作状態によって判断してもよい。例えば、アクセル全閉の時に回生確率が高いと判断してもよい。また、ナビゲーションシステムが搭載されている場合には、経路が降坂路である場合に回生確率が高いと判断してもよい。
【００３７】
ステップＳ１２において、回生確率が低いと判断された場合には、バッテリ５０の残容量ＳＯＣとＦＣ燃料の残量に応じたモード切替を行う。これらの判断は、残容量ＳＯＣ、ＦＣ燃料の残量と、それぞれ設定された所定値との大小関係に基づいて行われる。各所定値は、任意に設定可能であり、一定値としてもよいし、車速、トルクなどのパラメータに応じて変動させてもよい。この値を調整することにより、運転制御時のバッテリ５０の電力，ＦＣ燃料の浪費を避けることも可能である。
【００３８】
残容量ＳＯＣが低く、ＦＣ燃料の残量も不十分である場合（ステップＳ１４，Ｓ１６）には、バッテリ５０および燃料電池５４のいずれも電源として使用するのを避けるため、エンジン運転モードを選択する（ステップＳ２４）。
【００３９】
残容量ＳＯＣは低いものの、ＦＣ燃料が十分残っている場合には（ステップＳ１４，Ｓ１６）、燃料電池５４を有効活用するため、燃料電池優先モードを選択する（ステップＳ２６）。
【００４０】
残容量ＳＯＣが十分あるが、ＦＣ燃料の残量が不十分の場合には（ステップＳ１４，Ｓ１８）、バッテリ５０の電力を有効活用するため、バッテリ優先モードを選択する（ステップＳ２８）。
【００４１】
残容量ＳＯＣが高く、ＦＣ燃料も十分残っている場合には（ステップＳ１４，Ｓ１８）、両者の電力出力効率に基づいて制御モードの切り替えが行われる。ＣＰＵは、燃料電池５４の電力出力効率ηｆと、バッテリ５０の電力出力効率ηｂとを算出し（ステップＳ２０）、効率の良い方に対応した制御モードを選択する。即ち、効率ηｆ＞効率ηｂのときは燃料電池優先モードを選択する（ステップＳ２２，Ｓ２６）。その他の場合には、バッテリ優先モードを選択する（ステップＳ２２，Ｓ２８）。
【００４２】
燃料電池５４の電力出力効率ηｆとは、単位量のＦＣ燃料を用いて実際に出力できる電力と、理論的に出力可能な電力との比をいう。本実施例では、温度および要求電力をパラメータとして電力効率ηｆを与えるマップが予め用意され、制御ユニット７０のメモリに記憶されている。ＣＰＵはこのマップを参照することにより、電力出力効率ηｆを得ることができる。パラメータと効率ηｆとの関係は、関数で記憶されていてもよい。また、温度および要求電力と異なるパラメータ、追加のパラメータを用いるものとしてもよい。
【００４３】
バッテリ５０の電力出力効率ηｂは、実際に出力される電力と、理論的に出力可能な電力との比をいう。電力出力効率ηｂは、要求電力、残容量ＳＯＣをパラメータとするマップが予め用意され、ＣＰＵがこれを参照することにより得られる。更に温度をパラメータとして含んでもよい。これらと異なるパラメータ、追加のパラメータを用いるものとしてもよい。パラメータと効率ηｂとの関係は、関数で記憶されていてもよい。バッテリ５０については、充電時の効率も考慮してもよい。充電効率は、エンジン１０によってバッテリ５０を充電する際のエネルギ効率に基づいて求めてもよいし、例えば０．６〜０．７程度の係数を乗じることによって充電時の効率低下を一律と仮定して反映させてもよい。
【００４４】
なお、本実施例では、電力出力効率ηｆ、ηｂを逐次求めて、比較する態様を例示した。これらの効率ηｆ、ηｂに基づいて、上述のパラメータに対し、使用すべき電源を特定するフラグを与えるマップを用意し、効率ηｆ、ηｂを逐次求めることなく、電源を選択するものとしてもよい。
【００４５】
以上の処理によって、それぞれ制御モードが選択されると、ＣＰＵは、図３のステップＳ１００に示した通り、各制御モードにおける駆動制御に移行する。
【００４６】
Ｃ２．駆動制御処理：
エンジン運転モード（ステップＳ２４）では、図２に示したマップに関わらず全領域でエンジン１０を動力源として走行する。かかる制御は、エンジンのみを動力源とする従来車両と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４７】
燃料電池優先モードでは、図２のマップに従って動力源、即ちモータ２０とエンジン１０の使い分けが実施される。図５は燃料電池優先モードのフローチャートである。制御ユニット７０のＣＰＵが実行する処理であり、図１に示したＦＣ優先制御部７２の機能に相当する。
【００４８】
この処理では、ＣＰＵは車速、アクセル開度を入力し（ステップＳ１０２）、これらのパラメータに基づいて車両の走行状態がＭＧ領域であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ＭＧ領域でない場合には、エンジン１０を動力源として使用して走行する（ステップＳ１１０）。この処理は、従来車両と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００４９】
車両の運転状態が、ＭＧ領域である場合には、燃料電池５４の電力によりモータ２０を駆動して走行する（ステップＳ１０６）。これと併せて、燃料電池５４で不足した電力をバッテリ５０で補償して走行する（ステップＳ１０８）。かかる駆動を実行するため、ＣＰＵは切替スイッチ５１，５５を、燃料電池５４およびバッテリ５０の双方から電力を供給可能な状態に切り替える。
【００５０】
図６は電力出力の様子を示す説明図である。曲線Ｅｒが要求電力を表す。本実施例では、主として燃料電池５４から電力を出力しつつ、バッテリ５０で不足分の電力を補償するものとした。図中のハッチングを付した領域ＦＣＡが燃料電池５４から出力される電力に相当する。要求電力Ｅｒと領域ＦＣＡとの間の領域ＢＴＡがバッテリ５０から出力される電力に相当する。
【００５１】
かかる制御を実現するため、ＣＰＵは初期の要求電力Ｅｒ０に一定の低減率を乗じた値Ｅｆを燃料電池５４の要求電力として設定する。燃料電池５４は比較的応答性が低いため、電圧が徐々に上昇し、時間ｔ１になって要求電力Ｅｆを出力するようになる。燃料電池５４から出力される電力増大に伴ってバッテリ５０から出力される電力は徐々に低減する。燃料電池５４から電力Ｅｆが出力された後は、バッテリ５０からへ要求電力Ｅｒの変動分が出力される。燃料電池５４の要求電力は、比較的長い周期で変更される。かかる制御によって、燃料電池５４を主電源として使用しつつ、その応答性の低さをバッテリ５０で補償して、要求電力Ｅｒを遅れなく出力することができる。
【００５２】
この制御は、一例に過ぎず、要求電力Ｅｒをそのまま燃料電池５４への要求値とし、不足分をバッテリ５０で補償する制御を行っても良い。また、切替スイッチ５１，５５を、燃料電池５４からのみ電力供給可能な状態に切り替え、燃料電池優先モードでは、バッテリ５０の電源を一切使わない制御を行ってもよい。モータ２０とエンジン１０は、図２のマップに限らず、種々の条件を考慮して使い分けることができる。
【００５３】
バッテリ優先モードでは、図２のマップに従って動力源、即ちモータ２０とエンジン１０の使い分けが実施される。制御処理は、燃料電池優先モードと同様である。図５の制御処理において、ステップＳ１０６，Ｓ１０８に代えて、バッテリ５０によりモータ２０を駆動する処理が実行される。
【００５４】
以上で説明したハイブリッド車両によれば、燃料電池優先モード、バッテリ優先モード、エンジン運転モードという制御モードを切り替えて実行することにより、運転状況に応じて高効率な運転を行うことができる。回生確率が高い場合にバッテリ優先モードを使用することにより、車両の運動エネルギを効率的に回収することができる。
【００５５】
実施例のハイブリッド車両は、制御モードの切り替え処理と、各制御モードでの駆動制御処理とを分けて実行することができる（図３参照）。従って、両者の実行タイミングを適宜調整することができる。例えば、制御モードの実行周期を長くすることにより、制御モードの頻繁な切り替えを抑制しつつ駆動することができる。また、制御モード判定の処理負担を軽減することもできる。
【００５６】
実施例では、燃料電池優先モード、バッテリ優先モードの切り替えが、回生確率（図４のステップＳ１２）、運転効率の比較（ステップＳ２２）によって行われる場合を例示した。両制御モードの切替条件は、種々設定可能である。例えば、要求電力の変動に基づいて切り替えてもよい。つまり、燃料電池５４の出力応答性で追随できない程に要求電力の変動が大きい場合には、バッテリ優先モードを選択し、その他の場合には燃料電池優先モードを選択してもよい。こうすることにより、応答遅れなく要求電力を出力でき、車両の応答性を向上できる。
【００５７】
Ｄ．第２実施例：
第１実施例では、車速およびアクセル開度に関わらず制御モードの切替処理を実行する場合を例示した（図３参照）。第２実施例では、ＭＧ領域（図２参照）内でのみ制御モード切替処理を実行する場合を例示する。
【００５８】
第２実施例のハイブリッド車両のハードウェア構成は、第１実施例と同じである（図１参照）。第２実施例では、運転制御処理の内容が第１実施例と相違する。
【００５９】
図７は第２実施例における運転制御処理のフローチャートである。制御ユニット７０内のＣＰＵが繰り返し実行する処理である。この処理では、ＣＰＵは車速よびアクセル開度から、車両の走行状態がＭＧ領域内か否かを判定する（ステップＳ２）。走行状態がＭＧ領域でない場合、つまりＥＧ領域に含まれる場合には、エンジン１０を駆動して走行する（ステップＳ４）。ＭＧ領域に含まれる場合には、制御モード切替処理を実行する（ステップＳ１０）。制御モード切替処理の内容は、第１実施例と同じであり（図４参照）、エンジン運転モード、燃料電池優先モード、バッテリ優先モードのいずれかが選択される。図４に示した条件の他、要求電力の変動を考慮して切り替えることも可能である。
【００６０】
燃料電池優先モード、バッテリ優先モードの各制御処理は、第１実施例（図５）と相違する。第２実施例では、既にＭＧ領域内にあるか否かの判断がなされているため、燃料電池優先モード、バッテリ優先モードでは、それぞれ燃料電池５４およびバッテリ５０を主電源としてモータ２０を駆動する処理が実行される。燃料電池優先モードでは、第１実施例と同様、不足分をバッテリ５０の電力で補償してもよい。燃料電池優先モード、バッテリ優先モードでは、走行領域以外の条件によってモータ２０とエンジン１０の使い分けを実行する処理を行ってもよい。
【００６１】
第２実施例のハイブリッド車両によっても、第１実施例と同様、制御モードの切り替えによって効率的な運転を実現できる。ＥＧ領域では、制御モードの切替処理を行わないため、処理負担の軽減を図ることもできる。
【００６２】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以上の制御処理はソフトウェアで実現する他、ハードウェア的に実現するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例としてのハイブリッド車両の概略構成図である。
【図２】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３】運転制御処理ルーチンのフローチャートである。
【図４】制御モード切替処理のフローチャートである。
【図５】燃料電池優先モードのフローチャートである。
【図６】電力出力の様子を示す説明図である。
【図７】第２実施例における運転制御処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１２…クランクシャフト
１５…出力軸
１６…ディファレンシャルギヤ
１７…車軸
１８…入力クラッチ
１９…補機クラッチ
２０…モータ
３０…トルクコンバータ
５０…バッテリ
５０ｓ…残容量センサ
５１，５５…切替スイッチ
５２，５６…駆動回路
５４…燃料電池
５４ｓ…温度センサ
７０…制御ユニット
７１…ＢＴ優先制御部
７２…ＦＣ優先制御部
７６…残量センサ
７８…車速センサ
８０…補機駆動用モータ
８２…補機駆動装置
１００…変速機
１０２…ポンプ
１０４…油圧制御部
【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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