JP2007209063A - 燃料電池車両の燃費表示装置および燃料電池車両の燃費表示方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御装置22は、相対的に長い所定の第1時間区間での燃料電池13の水素消費量(区間水素消費量)と燃料電池車両10の走行に寄与したエネルギー(区間走行エネルギー)とに基づく区間車両効率を算出し、相対的に短い所定の第2時間区間で燃料電池車両10の走行に寄与したエネルギー(瞬時走行エネルギー)を区間車両効率によって除算することで第2時間区間での燃料電池13の水素消費量(瞬時水素消費量)を算出する。制御装置22は、第2時間区間における走行距離(瞬時走行距離)を瞬時水素消費量により除算して瞬時燃費を算出し、理想的な燃費である理想燃費に対する瞬時燃費の比率である瞬時燃費割合の大きさに応じた所定画像を、燃料電池車両10の走行時に表示装置23の表示画面に表示させる。
【選択図】図1
Description
このため、上記従来技術に係る車両用燃料計を燃料電池車両に搭載した場合に、単に、車両の車速が所定のしきい値を超えた状態での走行距離および燃料消費量に応じた燃料消費状況を表示するだけでは、蓄電装置の充放電を伴う燃料電池車両の燃費を適切に乗員に報知することが困難となる虞がある。
さらに、請求項3に記載の本発明の燃料電池車両の燃費表示装置によれば、運転者の運転操作に応じた燃費の理想的な燃費からのずれを表示することにより、運転者に理想的な燃費に対する追従動作の実行を促すことができ、車両の燃費を向上させることができる。
さらに、請求項5に記載の本発明の燃料電池車両の燃費表示装置によれば、運転者の運転操作に応じた燃費の理想的な燃費および標準的な燃費からのずれを運転者に容易に視覚的に認識させることができる。
さらに、請求項9に記載の本発明の燃料電池車両の燃費表示方法によれば、運転者の運転操作に応じた燃費の理想的な燃費からのずれの大きさを表示することにより、運転者に理想的な燃費に対する追従動作の実行を促すことができ、車両の燃費を向上させることができる。
さらに、請求項11に記載の本発明の燃料電池車両の燃費表示方法によれば、運転者の運転操作に応じた燃費の理想的な燃費および標準的な燃費からのずれの大きさを運転者に容易に視認させることができる。
本実施の形態による燃費表示装置1を搭載する燃料電池車両10は、例えば図1に示すように、蓄電装置11と、第1DC−DCコンバータ12と、燃料電池13と、第2DC−DCコンバータ14と、PDU(パワードライブユニット)15と、モータ16と、出力制御器17と、空気供給装置(A/P)18と、水素タンク19aおよび水素供給弁19bと、背圧弁20と、パージ弁21と、制御装置22と、表示装置23と、システム電圧センサ31と、第1電圧センサ32と、第1電流センサ33と、第2電圧センサ34と、第2電流センサ35と、パージ流量センサ36と、モータ回転数センサ37と、モータトルクセンサ38と、車輪速センサ39と、アクセル開度センサ40とを備えて構成されている。
つまり、第1DC−DCコンバータ12は、燃料電池13の発電あるいはモータ16の回生動作に係るシステム電圧VSを降圧して蓄電装置11を充電可能であると共に蓄電装置11の端子電圧VEを昇圧してPDU15に印加可能である。
このため、蓄電装置11の端子電圧VEを検出する第1電圧センサ32および蓄電装置11の充電電流および放電電流を検出する第1電流センサ33から出力される各検出信号は制御装置22に入力されている。
そして、アノードのアノード触媒上で触媒反応によりイオン化された水素は、適度に加湿された固体高分子電解質膜を介してカソードへと移動し、この移動に伴って発生する電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。このときカソードにおいては、水素イオン、電子及び酸素が反応して水が生成される。
また、エアーコンプレッサー等を具備する空気供給装置18は、例えば車両の外部から空気を取り込んで圧縮し、この空気を反応ガスとして燃料電池13のカソードに供給する。また、空気供給装置18を駆動するモータ(図示略)の回転数は、制御装置22から入力される制御指令に基づき、例えばパルス幅変調(PWM)によるPWMインバータを具備する出力制御器17により制御されている。
そして、燃料電池13の空気排出口13bから排出された未反応の排出ガスは、制御装置22により弁開度が制御される背圧弁20を介して外部(大気中等)へ排出される。
また、第2DC−DCコンバータ14は、燃料電池車両10の運転状態に応じて燃料電池13とPDU15とを直結状態に設定する。この場合において、制御パルスのデューティが100%とされ、スイッチング素子がオン状態に固定されると、燃料電池13の出力電圧VFと、PDU15の入力電圧であるシステム電圧VSとが同等の値となる。
そして、燃料電池13の出力電圧VFを検出する第2電圧センサ34および燃料電池13の出力電流IFを検出する第2電流センサ35から出力される各検出信号は制御装置22に入力されている。
そして、燃料電池システムを構成する燃料電池13および蓄電装置11は、モータ16の電源とされている。
なお、モータ16は、例えば界磁として永久磁石を利用する永久磁石式の3相交流同期モータとされており、PDU15から供給される3相交流電力により駆動制御されると共に、車両の減速時において駆動輪W側からモータ16側に駆動力が伝達されると、モータ16は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する。
このため、制御装置22には、例えばPDU15に対する入力電圧とされるシステム電圧VSを検出するシステム電圧センサ31から出力される検出信号と、モータ16の回転数(モータ回転数)NMを検出するモータ回転数センサ37から出力される検出信号と、モータ16のトルク(モータトルク)TMを検出するモータ回転数センサ38から出力される検出信号と、運転者のアクセル操作量に係るアクセル開度ACを検出するアクセル開度センサ40から出力される検出信号とが入力されている。
このため、制御装置22には、蓄電装置11の端子電圧VEを検出する第1電圧センサ32および蓄電装置11の充電電流および放電電流を検出する第1電流センサ33から出力される各検出信号が入力されている。
例えば図3(a)および図4の時刻t0から時刻t1に示すように、燃料電池車両10の車速Vが適宜の車速を維持するクルーズ状態においては、瞬時燃費算出部57により算出される瞬時燃費は、クルーズ燃費算出部58により算出される理想燃費とほぼ同等になり、瞬時燃費割合はほぼ100%の値となる。このとき、表示装置23は、所定画像として、例えば所定の最小半径を有する所定の色(例えば、青色等)の球形画像Paを表示画面上に表示する。
そして、ステップS02においては、取得した車両状態量に基づき、相対的に短い時間区間であって、現在時刻に対する瞬間的な時間区間である所定の第2時間区間での瞬時走行距離および瞬時走行エネルギーを算出する。
そして、ステップS03においては、現在時刻から過去に遡る相対的に長い時間区間である所定の第1時間区間に亘って、各瞬時走行距離および瞬時走行エネルギーを積算して、区間走行距離および区間走行エネルギーを算出する。
そして、ステップS05においては、取得した燃料電池13の状態量に基づき、所定の第1時間区間に亘って燃料電池13の発電に消費された区間水素消費量を算出する
そして、ステップS07においては、瞬時走行エネルギーを区間車両効率により除算することによって、瞬時水素消費量を算出する。
そして、ステップS08においては、瞬時走行距離を瞬時水素消費量により除算することによって、瞬時燃費を算出する。
そして、ステップS10においては、瞬時燃費を理想燃費により除算することによって、瞬時燃費割合を算出する。
そして、ステップS12おいては、所定の第1時間区間において燃料電池車両10が走行した区域に対して予め記憶されている標準的な燃費である基準燃費を取得する。
そして、ステップS13においては、区間燃費を基準燃費により除算することによって、区間燃費割合を算出する。
この判定結果が「NO」の場合には、ステップS15に進み、このステップS15においては、燃費割合に瞬時燃費割合を設定して、ステップS17に進む。
一方、この判定結果が「YES」の場合には、ステップS16に進み、このステップS16においては、燃費割合に区間燃費割合を設定して、ステップS17に進む。
そして、ステップS17においては、燃費割合の大きさに応じて、例えば大きさおよび色等が変化する所定の画像を表示画面上に表示し、一連の処理を終了する。
そして、この区間車両効率によって瞬時走行エネルギーを除算することにより、相対的に短い時間区間である第2時間区間であっても、蓄電装置11によるアシストに加えて、蓄電装置11とモータ16との間の電気エネルギーの授受や燃料電池13の発電電力による蓄電装置11の充電等の燃料電池システムの各動作が統括的に考慮された水素消費量、つまり瞬時水素消費量を算出する。
また、燃料電池車両10の走行停止状態においては、区間燃費の基準燃費に対する割合、つまり走行停止状態に到る以前の燃料電池車両10の走行状態での運転者の運転操作に応じた燃費の標準的な燃費からのずれの大きさを視覚的に表示することにより、運転者に運転操作の履歴の良否を的確に認識させることができる。
しかも、表示装置23の表示画面は運転中の運転者の視野範囲内に配置され、この表示画面上には、運転者の運転操作に応じた燃費の理想燃費または基準燃費からのずれの大きさに応じて、大きさや色等が変化する所定の画像が表示されることから、燃料電池車両10の走行時等において、たとえ運転者が表示画面を注視していない状態であっても、ずれの大きさを運転者に容易に視認させることができる。
また、区間水素消費量算出部54は、燃料電池13の出力電流IFおよび外部に排出される未反応の水素の排出量に基づき区間水素消費量を算出するとしたが、これに限定されず、例えば水素タンク19aの内部圧力および温度等に基づき区間水素消費量を算出してもよい。
10 燃料電池車両
11 蓄電装置
13 燃料電池
15 PDU(モータ制御手段)
16 モータ
17 出力制御器(出力制御手段)
18 空気供給装置(反応ガス供給手段)
19a 水素タンク(反応ガス供給手段)
19b 水素供給弁(反応ガス供給手段)
23 表示装置(表示手段)
52 瞬時走行エネルギー算出部(第2区間走行エネルギー取得手段)
55 区間車両効率算出部(第1区間車両効率取得手段)
57 瞬時燃費算出部(第2区間燃費取得手段)
58 クルーズ燃費算出部(理想燃費取得手段)
59 瞬時燃費割合算出部(第2区間燃費差異算出手段)
61 区間燃費算出部(第1区間燃費取得手段)
62 基準燃費記憶部(基準燃費取得手段)
63 区間燃費割合算出部(第1区間燃費差異算出手段)
ステップS02 第2区間走行エネルギー取得ステップ
ステップS06 第1区間車両効率取得ステップ
ステップS08 燃費取得ステップ、第2区間燃費取得ステップ
ステップS09 理想燃費取得ステップ
ステップS10 第2区間燃費差異算出ステップ
ステップS11 第1区間燃費取得ステップ
ステップS12 基準燃費取得ステップ
ステップS13 第1区間燃費差異算出ステップ
ステップS17 表示ステップ
Claims (11)
- 車両の動力源としてのモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段と、前記モータの電源をなす燃料電池システムとして、反応ガス供給手段により反応ガスが供給されて電気化学反応により発電する燃料電池と、該燃料電池の発電電力および前記モータの回生電力により充電される蓄電装置とを備える燃料電池車両の燃費表示装置であって、
所定の第1時間区間での消費燃料量に対して発生した走行エネルギーの割合である第1区間車両効率を取得する第1区間車両効率取得手段と、
前記第1時間区間よりも短い所定の第2時間区間において発生した走行エネルギーである第2区間走行エネルギーを取得する第2区間走行エネルギー取得手段と、
少なくとも前記第1区間車両効率および前記第2区間走行エネルギーに基づいて前記第2時間区間での燃費である第2区間燃費を取得する第2区間燃費取得手段と
を備えることを特徴とする燃料電池車両の燃費表示装置。 - 前記第1区間車両効率取得手段は、前記燃料電池システムの外部に排出される排出燃料量に基づいて前記消費燃料量を算出することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池車両の燃費表示装置。
- 前記第2時間区間での前記燃料電池車両の状態に応じた所定の理想的な燃費である理想燃費を取得する理想燃費取得手段と、
前記第2区間燃費取得手段により取得された前記第2区間燃費と、前記理想燃費取得手段により取得された前記理想燃費との差異に係る状態量である第2区間燃費差異を算出する第2区間燃費差異算出手段と、
前記第2区間燃費差異を表示する表示手段と
を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の燃料電池車両の燃費表示装置。 - 少なくとも前記第1時間区間での前記消費燃料量および走行距離に基づいて前記第1時間区間での燃費である第1区間燃費を取得する第1区間燃費取得手段と、
前記第1時間区間での所定の標準的な燃費である基準燃費を取得する基準燃費取得手段と、
前記第1区間燃費取得手段により取得された前記第1区間燃費と、前記基準燃費取得手段により取得された前記基準燃費との差異に係る状態量である第1区間燃費差異を算出する第1区間燃費差異算出手段とを備え、
前記表示手段は、前記燃料電池車両の走行停止状態において前記第1区間燃費差異を表示することを特徴とする請求項3に記載の燃料電池車両の燃費表示装置。 - 前記表示手段は、前記差異に応じた大きさを有する画像を表示することを特徴とする請求項3または請求項4に記載の燃料電池車両の燃費表示装置。
- 車両の電源をなす燃料電池システムとして、反応ガス供給手段により反応ガスが供給されて電気化学反応により発電する燃料電池と、蓄電装置とを備える燃料電池車両の燃費表示方法であって、
所定の第1時間区間での消費燃料量に対して発生した走行エネルギーの割合である第1区間車両効率を取得する第1区間車両効率取得ステップと、
前記第1区間車両効率に基づいて燃費を取得する燃費取得ステップと
を含むことを特徴とする燃料電池車両の燃費表示方法。 - 車両の動力源としてのモータと、該モータの作動状態を制御するモータ制御手段と、前記モータの電源をなす燃料電池システムとして、前記燃料電池と、該燃料電池の発電電力および前記モータの回生電力により充電される前記蓄電装置とを備える燃料電池車両の燃費表示方法であって、
前記第1時間区間よりも短い所定の第2時間区間において発生した走行エネルギーである第2区間走行エネルギーを取得する第2区間走行エネルギー取得ステップと、
少なくとも前記第1区間車両効率および前記第2区間走行エネルギーに基づいて前記第2時間区間での燃費である第2区間燃費を取得する第2区間燃費取得ステップと
を備えることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池車両の燃費表示方法。 - 前記第1区間車両効率取得ステップは、前記燃料電池システムの外部に排出される排出燃料量に基づいて前記消費燃料量を算出することを特徴とする請求項6または請求項7に記載の燃料電池車両の燃費表示方法。
- 前記第2時間区間での前記燃料電池車両の状態に応じた理想的な燃費である理想燃費を取得する理想燃費取得ステップと、
前記第2区間燃費取得ステップにより取得された前記第2区間燃費と、前記理想燃費取得ステップにより取得された前記理想燃費との差異に係る状態量である第2区間燃費差異を算出する第2区間燃費差異算出ステップと、
前記第2区間燃費差異を表示する表示ステップと
を含むことを特徴とする請求項7に記載の燃料電池車両の燃費表示方法。 - 少なくとも前記第1時間区間での前記消費燃料量および走行距離に基づいて前記第1時間区間での燃費である第1区間燃費を取得する第1区間燃費取得ステップと、
前記第1時間区間での所定の標準的な燃費である基準燃費を取得する基準燃費取得ステップと、
前記第1区間燃費取得ステップにより取得された前記第1区間燃費と、前記基準燃費取得ステップにより取得された前記基準燃費との差異に係る状態量である第1区間燃費差異を算出する第1区間燃費差異算出ステップとを備え、
前記表示ステップは、前記燃料電池車両の走行停止状態において前記第1区間燃費差異を表示することを特徴とする請求項9に記載の燃料電池車両の燃費表示方法。 - 前記表示ステップは、前記差異に応じた大きさを有する画像を表示することを特徴とする請求項9または請求項10に記載の燃料電池車両の燃費表示方法。
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