JP2013027167A - 車両用航続可能距離推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】走行用バッテリ7の電力の残量を演算する残量演算手段12と、第1のサンプリング区間におけるバッテリ7の消費電力及び車両の走行距離に基づいて第1の電費を演算する第1の電費演算手段14aと、第1のサンプリング区間よりも長い第2のサンプリング区間におけるバッテリ7の消費電力及び車両の走行距離に基づいて第2の電費を演算する第2の電費演算手段14bと、バッテリ7の残量と第1の電費及び第2の電費とを用いて、航続可能距離推定値を推定する航続可能距離推定手段15とを備える。
【選択図】図1
Description
しかしながら、メータ表示されたバッテリ残量からドライバが実際に走行可能な距離を把握することは困難であり、目的地に到着する前にバッテリ残量が不足してしまうことも考えられる。
この特許文献1の技術では、空調機器の作動状況により、現在のバッテリ残量で走行可能な距離が変化するため、空調機器の作動状況の変化に対応した走行可能距離を算出するようにしている。つまり、電流と電圧とを乗じてモータジェネレータの消費電力量を算出し、所定期間における走行距離を消費電力量で除して電力量消費率(いわゆる、電費)を算出して、残存電力量に電力量消費率を乗じて空調機器の停止状態に対応した走行可能距離を算出する。この一方、電流と電圧とを乗じた消費電力量に、空調機器の消費電力量を加算した第2の消費電力量を算出し、所定期間における走行距離を第2の消費電力量で除して空調機器の作動状態に対応した第2の電力量消費率を算出して、残存電力量に第2の電力量消費率を乗じて空調機器の作動状態に対応した走行可能距離(航続可能距離)を算出する。
ドライバは、この航続可能距離を把握しながら、航続可能距離が少なくなるとバッテリへの充電を行なうことになる。この充電の判断のためには、航続可能距離は確実に走行可能な値であることが要求される。例えば、車両が、電力量消費率の高い道路から、山岳路や渋滞路等の電力量消費率の低い道路に進入した場合には、電力量消費率が急激に低下することが考えられるが、この場合には、直近の急低下した電力量消費率に基づいて航続可能距離を推定して、これをドライバに知らせれば、適切なタイミングで充電を実施することができる。また、電力消費の少ない運転や電動補機類の作動抑制等の対策を実施することもできる。
前記初期化条件は、前記走行用バッテリの充電が終了したことであって、前記走行用バッテリの充電の終了は、当該充電終了時の前記走行用バッテリの電力の残量が当該充電開始時の前記走行用バッテリの電力の残量よりも一定値以上大きくなったことにより判定することが好ましい。
前記更新条件は、前記初期化条件の成立後に前記車両が予め設定された距離だけ走行したことであることが好ましい。
あるいは、前記更新条件は、前記初期化条件の成立後、前記第1のサンプリング区間が終了し、前記第1の電費が得られたことであることも好ましい。
また、初期化条件の成立後、車両が予め設定された距離だけ走行した場合や、第1のサンプリング区間が終了し第1の電費が得られた場合などの更新条件が成立すると、初期化条件成立後の比較的短い第1のサンプリング区間に基づく第1の電費を用いて航続可能距離推定値を推定することにより、直近の走行に基づいた航続可能距離推定値を得ることができ、ドライバに、直近の道路環境や運転操作状態の航続可能距離への影響を知らせることができる。
図1は本実施形態にかかる車両の要部構成を説明する図である。本実施形態にかかる車両は、図1に示すように、走行用バッテリ(以下、単にバッテリともいう)7の電力で電動発電機(以下、走行用モータ又は単にモータともいう)8が電動機として作動することによって走行する電気自動車である。車両には、通信ライン等を介して互いに接続された複数の電子制御装置が備えられる。
電子制御装置としては、図1に示すように、EV−ECU(Electric Vehicle - Electronic Control Unit,電気自動車用車両ECU)1,BMU(Battery Management Unit,バッテリ管理用ECU)2及びMCU(Motor Control Unit,モータ制御用ECU)3,エアコンECU4を備えている。これらの電子制御装置は、周知のマイクロプロセッサやROM,RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成される。
エアコンECU4は、車両に搭載されたエアコン装置(空調装置)9を制御する電子制御装置である。ここでは、モータ8以外に走行用バッテリ7の電力を使用する車載機器類(電力消費車載機器類)の代表的なものとしてエアコン装置(空調装置)9を取り上げている。エアコンECU4は、各種センサの検出情報から把握される車室内外の環境条件に基づき、運転者,乗員の操作によって入力設定された目標温度,目標風量が得られるようにエアコン装置9を制御する。エアコンECU4の制御内容としては、温度制御,風量制御のほか、吹き出し口切換制御,吸気切換制御等が挙げられる。
BMU2,MCU3,エアコンECU4及びEV−ECU1についてさらに説明する。
このようにして、BMU2で検出又は演算された充電率Cの情報は、EV−ECU1に送られる。
走行距離演算部31は、モータ8の回転数から車両の走行距離(即ち、車両が実際に走行した距離[km])を演算する。この走行距離演算部31では、モータ8の回転数を常時積算しており、この積算した走行距離値を所定周期(例えば、数十ms)でEV−ECU1に出力する。この場合の走行距離値としては、新車当初から走行距離積算値(積算走行距離)でもよく、後述する初期化信号を受けた時点等に0にリセットされた値でもよい。
エアコンECU4は、エアコン電力演算部(車載機器類消費電力演算手段)41を有する。エアコン電力演算部41は、例えばエアコン9の電圧及び電流の検出値又は推定値に基づいてエアコン装置9で実際に消費された電力(エアコン消費電力)EPA[kW]を所定周期(例えば、数十ms)で演算する。ここでは、エアコン装置9のコンプレッサやヒーター,ファンに供給される電圧及び電流を計測し、これらの計測値に基づいてエアコン消費電力EPA[kW]を演算する。演算されたエアコン消費電力EPAは、所定周期(例えば、数十ms)でEV−ECU1に出力される。
初期化条件判定部11は、航続可能距離を初期化するための初期化条件が成立したかを判定する。この初期化条件は、走行用バッテリ7の充電が終了したこととしており、走行用バッテリ7の充電の終了を、かかる充電終了時の走行用バッテリ7の電力の残量ECEがかかる充電開始時の走行用バッテリ7の電力の残量ECSよりも一定増分ΔEC以上大きくなった場合に、走行用バッテリ7の充電が終了し初期化条件が成立したと判定する。
この「初期化条件(第1推定条件)」の他に「更新条件(第2推定条件)」を後述するが、これらの「初期化条件」及び「更新条件」は、いずれも「航続可能距離推定値」を推定する際の条件であり、ここで言う「初期化」とは、「航続可能距離推定値」を初期値に戻すという意味ではなく、初期化条件、つまり、満充電或いは満充電近傍まで十分に充電された場合に、航続可能距離推定値の通常の更新時(更新条件が成立した際の航続可能距離推定値の推定)とは別の態様で新たに推定するため、「更新」と区別して表記したものである。
このため、現時点で最新の総消費電力量演算部13cとしては、直近の5つの総消費電力量EE(k)〜EE(k+4)の加算値として第1の総消費電力量EESを求めることができる。また、直近の20の総消費電力量EE(k)〜EE(k+19)の加算値として第2の総消費電力量EELを求めることができ、或いは、直近の4つの第1の総消費電力量EESの加算値として第2の総消費電力量EELを求めることができる。
次に、車両の走行により、図3(b)に示すように、新たな単位距離D1の総消費電力量EE(k)[kWh]が得られると、この新たな単位距離D1の総消費電力量EE(k)を含んだ直近の5つの単位距離D1の各総消費電力量EE(k)[kWh]の加算値が第1の基準距離DTSにおける第1の総消費電力量EESとなり、同様に直近の20の単位距離D1の各総消費電力量EE(k)[kWh]の加算値が第2の基準距離DTLにおける第2の総消費電力量EELとなる。
電費演算部14は、比較的短い第1のサンプリング区間に基づいた第1の電費(特性反映電費)を演算する第1電費演算部(第1電費演算手段)14aと、比較的長い第2のサンプリング区間に基づいた第2の電費(平均化電費)を演算する第2電費演算部(第2電費演算手段)14bと、を備えている。
第2電費演算部14bは、総消費電力量演算部13cから入力される最新の第2の総消費電力量EELとこの第2の総消費電力量EELにかかる第2のサンプリング区間における車両の走行距離(つまり、第2の基準距離)DTL[km]とから、第2のサンプリング区間における第2の電費Eef2(=DTL/EEL[km/kWh])を演算する。
換言すれば、第1の電費Eef1及び第2の電費Eef2は、いずれも、車両が単位距離D1走行する毎に得られる入力される単位走行距離(5km)あたりの総消費電力量EE(k)[kWh]に基づく、移動平均燃費とも言える。
航続可能距離演算部15は、第1の電費Eef1及び第2の電費Eef2の最新値を記憶し、これらの第1の電費Eef1及び第2の電費Eef2のいずれかと、電池残量演算部12で演算された電池残量ECとから、航続可能距離Dpを演算する。
本発明の一実施形態としての車両用航続可能距離推定装置は、上述のように構成されているので、EV−ECU1では、例えば図4〜図7のフローチャートに示すように航続可能距離を推定する。なお、図4〜図7のフローチャートは互いに同期した所定の周期(例えば、数十ms)で繰り返し実行されるものとする。
つまり、図4に示すように、充電率Cに基づき電池残量演算部12で演算された電池残量ECと、電費演算部14からの第1の電費及び第2の電費の情報と、初期化条件判定部11からの初期化情報(初期化信号の有無)と、走行距離演算部31から走行距離情報とを取得する(ステップA10)。
初期化条件成立から一定期間以上経過していれば、第1の電費Eef1を推定用電費として用いており、フラグF1は0とされているので、ステップA30に進み、初期化条件成立(初期化信号が入力された)かを判定する。
一方、初期化条件成立でないならば、ステップA30からステップA80に進み、第1の電費Eef1を推定用電費とする。
このようにして、ステップA52において第1の電費Eef1及び第2の電費Eef2の大きい方を推定用電費とするか、ステップA80において第1の電費Eef1を推定用電費とすると、ステップA90に進み、航続可能距離演算部15では、推定用電費Eef1又はEef2と、電池残量ECとから、航続可能距離(推定航続可能距離)Dpを演算する。
なお、電費演算部14では、第1の電費Eef1及び第2の電費Eef2を例えば図6,図7に示すように演算する。
第1の電費Eef1については、図6に示すように、総消費電力量演算部13cで、車両が単位距離D1(ここでは、5km)走行する毎(ステップC10)に入力される単位走行距離(5km)あたりのモータ消費電力量EEM(k)及びエアコン消費電力量EEA(k)を加算した総消費電力量EE(k)[kWh]を逐次取得して(ステップC20)、直近の複数の総消費電力量EE(k)から、車両の第1の走行距離DTSに対する総消費電力量(第1の総消費電力量)EESを求める(ステップC30)。
次に、第1の走行距離DTSをこの区間に要した総消費電力量(第1の総消費電力量)EESで除算することにより、第1の電費(電力量消費率)Eef1を演算する(ステップC40)。
次に、第2の走行距離DTLをこの区間に要した総消費電力量(第2の総消費電力量)EELで除算することにより、第2の電費(電力量消費率)Eef2を演算する(ステップD40)。
さらに、本実施形態では、第1の電費Eef1及び第2の電費Eef2は、車両が単位距離D1(ここでは、5km)走行する毎に、最新の値に更新されるので、比較的直近の運転情報を反映させながら、一定長さの第1のサンプリング区間、及び、これよりも長い第1のサンプリング区間を得ることができ、車両の運転に対して応答性良く、第1の電費Eef1及び第2の電費Eef2を得ることができる。したがって、航続可能距離推定値についても車両の運転に対して応答性のよい値となる。
例えば、上記実施形態では、航続可能距離演算部15が、電池残量EC[kWh]に第1の電費Eef1[km/kWh]を乗算して得られる第1の航続可能距離(第1の航続可能距離演算値)Dp1(=EC/Eef1)[km]及び電池残量EC[kWh]に第2の電費Eef2[km/kWh]を乗算して得られる第2の航続可能距離(第2の航続可能距離演算値)Dp2(=EC/Eef2)[km]のいずれかに基づいて航続可能距離推定値Dpを推定しているが、電池残量EC[kWh]に第1の電費Eef1[km/kWh]を乗算して得られた値を航続可能距離推定値Dpとする構成とし、初期化条件が成立した場合は、第1の電費Eef1に第2の電費Eef2を代入して航続可能距離推定値Dpを演算するように航続可能距離演算部15を構成してもよい。この場合、初期化条件の成立後に新たな第1のサンプリング区間が終了し、新たな第1の電費Eef1が得られたなどの更新条件が成立すると、新たに得られた第1の電費Eef1を用いて、航続可能距離推定値Dpが演算され更新される。
11 初期化条件判定部(初期化条件判定手段)
12 電池残量演算部(電池残量演算手段)
13 消費電力量演算部(消費電力量演算手段)
13a モータ消費電力量演算部(モータ消費電力量演算手段)
13b エアコン消費電力量演算部(車載機器類消費電力量演算手段)
13c 総消費電力量演算部(総消費電力量演算手段)
14 電費演算部(電費演算手段)
14a 第1電費演算部(第1電費演算手段)
14b 第2電費演算部(第2電費演算手段)
15 航続可能距離演算部(航続可能距離推定手段)
2 BMU
21 SOC演算部(残量演算手段)
3 MCU
31 走行距離演算部(走行距離演算手段)
32 モータ電力演算部(モータ消費電力演算手段)
4 エアコンECU
41 エアコン電力演算部(車載機器類消費電力演算手段)
5 インバータ
6 表示装置(表示手段)
7 走行用バッテリ
8 走行用モータ
9 エアコン装置(空調装置)
Claims (7)
- 車両の走行用バッテリの電力の残量を演算する残量演算手段と、
第1のサンプリング区間における前記走行用バッテリの消費電力及び前記車両の走行距離に基づいて、前記走行用バッテリの単位容量あたりの走行距離を第1の電費として演算する第1の電費演算手段と、
前記第1のサンプリング区間よりも長い第2のサンプリング区間における前記走行用バッテリの消費電力及び前記車両の走行距離に基づいて、前記走行用バッテリの単位容量あたりの走行距離を第2の電費として演算する第2の電費演算手段と、
前記残量演算手段により演算された前記走行用バッテリの電力の残量と前記第1の電費演算手段により演算された前記第1の電費及び前記第2の電費演算手段により演算された前記第2の電費とを用いて、航続可能距離推定値を推定する航続可能距離推定手段とを備えている
ことを特徴とする、車両用航続可能距離推定装置。 - 前記航続可能距離推定手段は、予め規定された初期化条件が成立すると、前記第1の電費と前記第2の電費とのうち値の大きい方を用いて前記航続可能距離推定値を推定する
ことを特徴とする、請求項1記載の車両用航続可能距離推定装置。 - 前記初期化条件は、前記走行用バッテリの充電が終了したことであって、
前記走行用バッテリの充電の終了は、当該充電終了時の前記走行用バッテリの電力の残量が当該充電開始時の前記走行用バッテリの電力の残量よりも一定値以上大きくなったことにより判定する
ことを特徴とする、請求項1又は2記載の車両用航続可能距離推定装置。 - 前記航続可能距離推定手段は、前記初期化条件の成立後、予め規定された更新条件が成立すると、前記第1の電費を用いて前記航続可能距離推定値を推定する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載の車両用航続可能距離推定装置。 - 前記更新条件は、前記初期化条件の成立後に前記車両が予め設定された距離だけ走行したことである
ことを特徴とする、請求項4記載の車両用航続可能距離推定装置。 - 前記更新条件は、前記初期化条件の成立後、前記第1のサンプリング区間が終了し、前記第1の電費が得られたことである
ことを特徴とする、請求項4又は5記載の車両用航続可能距離推定装置。 - 前記第1のサンプリング区間及び前記第2のサンプリング区間は、前記車両の走行距離に基づいて規定される
ことを特徴とする、請求項1〜6の何れか1項に記載の車両用航続可能距離推定装置。
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