JP2018064329A - 情報表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の走行可能距離を見積もることを容易にすることができる情報表示装置を提供する。
【解決手段】車両の電費及び電池残量に基づき走行可能距離を演算し、走行抵抗から勾配抵抗を除いた値により平坦路電費を演算し、該平坦路電費及び電池残量に基づき平坦路走行可能距離を演算する演算部１３と、走行可能距離及び平坦路走行可能距離を表示する表示部１５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車の走行可能距離に係る情報の情報表示装置に関する。

従来、電気自動車の走行可能距離を演算する場合、電気自動車の電池の残量と、過去の区間走行時の電流の収支から算出した電費を用いて行っている（例えば特許文献１）。

特開２０１４−３２０８５号公報

しかしながら、過去の走行環境によっては、現在表示されている走行距離が正しく表示されず、走行距離が一時的に多く又は少なく表示されることがある。例えば下り勾配では走行可能距離は多く計算され、上り勾配では走行距離が少なく計算されてしまう。この場合、運転者が実際の走行可能距離を見積もることが困難となり得る。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、実際の走行可能距離を見積もることを容易にすることができる情報表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明の第１の観点に係る情報表示装置は、
車両の電費及び電池残量に基づき走行可能距離を演算し、走行抵抗から勾配抵抗を除いた値により平坦路電費を演算し、該平坦路電費及び前記電池残量に基づき平坦路走行可能距離を演算する演算部と、
前記走行可能距離及び前記平坦路走行可能距離を表示する表示部と、
を備える。

また、本発明の第２の観点に係る情報表示装置は、
前記演算部は、前記電費と前記平坦路電費との差に基づき、所定時間における高度変化を演算し、
前記表示部は前記高度変化を表示する。

また、本発明の第３の観点に係る情報表示装置は、
前記所定時間をユーザ操作によりリセット可能である。

また、本発明の第４の観点に係る情報表示装置は、
前記演算部が、前記所定時間を充電検出時にリセットする。

また、本発明の第５の観点に係る情報表示装置は、
前記演算部が、前記高度変化に基づき、引き戻し時の還元電力を表示する。

本発明の第１の観点に係る情報表示装置によれば、実際の走行可能距離を見積もることを容易にすることができる。

また本発明の第２の観点に係る情報表示装置によれば、車両がどの程度坂道を上ったか又は下ったかを、容易に把握することができる。

また本発明の第３の観点に係る情報表示装置によれば、運転者の利便性を向上させることができる。

また本発明の第４の観点に係る情報表示装置によれば、運転者の利便性を向上させることができる。

また本発明の第５の観点に係る情報表示装置によれば、高度変化による引き戻し時の還元電力を容易に把握することができる。

本発明の一実施形態に係る情報表示装置のブロック図である。 走行時に車両に加わる各抵抗を示す概念図である。 表示部が表示する表示画面の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施形態に係る情報表示装置１のブロック図である。本発明の実施の形態１に係る情報表示装置１は、制御部１１と、記憶部１２と、走行可能距離演算部１３と、操作部１４と、表示部１５とを備える。情報表示装置１は電気自動車に搭載され、電気自動車は、二次電池により駆動モータを駆動し走行する。

制御部１１は、情報表示装置１の各機能ブロックをはじめとして、情報表示装置１の全体を制御及び管理するプロセッサである。制御部１１は、制御手順を規定したプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサで構成され、かかるプログラムは、例えば記憶部１２に格納される。また制御部１１は、各種センサ（車速センサ、電圧センサ、電流センサ等）による検出データを取得し、各機能ブロックに取得したデータを渡す情報処理を行う。

記憶部１２は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成することができ、各種情報及び情報表示装置１を動作させるためのプログラムなどを記憶する。また、記憶部１２は、ワークメモリとしても機能する。

走行可能距離演算部１３は、車両の電費及び電池残量に基づき走行可能距離を演算する。また走行可能距離演算部１３は、車両の走行抵抗に基づき、平坦路走行可能距離を演算する。操作部１４は、運転者による操作（以下、ユーザ操作という。）を受け付けるインタフェースであり、例えばボタン等である。以下、走行可能距離及び平坦路走行可能距離の演算について説明する。

（走行可能距離の演算）
車両が消費する実電力は、以下の数式（１）で表される。

ここでEは駆動モータの電源電圧であり、Iは駆動モータの電流である。数式（１）のPrを用いると、車両の電費Wは以下の数式（２）により表される。

数式（２）におけるVは車両の速度であり、Plは電装品の消費電力である。数式（２）の分子は走行距離を表し、分母は車両が消費した全電力量を示す。ここで数式（２）の右辺における積分範囲（電費を演算する積分範囲）は任意である。例えば積分範囲は、ある時点から現在までとしてもよい。この場合は、現在までの累積の走行距離に係る電費（以下、累積電費という。）が算出される。また所定のサンプリング周期で、比較的短い一定時間の値（例えば数秒）を積分範囲として演算してもよい。この場合は、サンプリング周期毎に、瞬時値の電費（以下、瞬間電費という。）が算出される。あるいは、一定距離毎の電費を演算してもよい。この場合、積分範囲は一定距離進むのに要した時間とし、当該一定距離（区間）における電費（以下、区間電費という。）が算出される。

数式（２）により算出した電費Wを用いると、走行可能距離Drは、以下の数式（３）により表される。

数式（３）におけるRCは二次電池の電池残量である。以上示した数式（１）〜（３）を用いて、走行可能距離演算部１３は、走行可能距離を演算する。走行可能距離演算部１３は、演算に必要な各種パラメータを、制御部１１から取得するか、記憶部１２を参照して得る。具体的には走行可能距離演算部１３は、演算に必要なパラメータとして電圧E、電流I、車速Ｖ、電装品の消費電力Pl、電池残量RCを制御部１１又は記憶部１２から得る。なお走行可能距離演算部１３は、適宜センサ等から必要なパラメータを直接取得してもよい。

（平坦路走行可能距離の演算）
平坦路走行可能距離とは、勾配がゼロの道路（平坦路）、すなわち勾配抵抗がゼロであると仮定した場合に車両が走行可能な距離である。概略として走行可能距離演算部１３は、車両の走行抵抗に基づき、平坦路走行可能距離を演算する。以下具体的に説明する。

車両の走行抵抗Ｒは、図２に示すように、摩擦抵抗と、空気抵抗と、加速抵抗と、勾配抵抗との総和である。走行抵抗Ｒは、以下の数式（４）により表される。

数式（４）においてRr、Rl、Ra、及びRsはそれぞれ摩擦抵抗、空気抵抗、加速抵抗、及び勾配抵抗である。各抵抗は、それぞれ以下の数式（５）〜（８）により表される。

数式（５）におけるμは、車両が走行している地面（道路）と車両（のタイヤ）との間の摩擦係数であり、Mは車両の総重量である。ｇは重力加速度である。数式（６）におけるρは空気密度であり、Cdは空気抵抗係数である。Sは車両の前面投影面積であり、Vは、上述した車両の速度である。数式（７）におけるδMは車両の回転部分の重量、すなわちタイヤ及びホイールの重量である。数式（８）におけるθは、道路の勾配を示す。

車両が速度Vで走行中に必要な電力Pは、以下の数式（９）で表される。

数式（９）におけるηは伝達係数である。伝達係数とは、電力が走行に寄与する比率を示す値である。伝達係数が高い程、電力のロスが少なく車両が走行可能なことを示す。数式（９）から、平坦路を走行する場合に必要な電力P0は、以下の数式（１０）で表される。

数式（１０）は、数式（９）の走行抵抗Rのうち、勾配抵抗Rsをゼロとしたものである。数式（１０）のP0を用いると、車両の平坦路の電費W0（以下、平坦路電費W0という。）は、以下の数式（１１）により表される。

数式（１１）における右辺の積分範囲は、数式（２）と同様、任意の積分範囲とすることができる。すなわち、平坦路電費に係る累積電費、瞬間電費、区間電費のいずれを算出してもよい。数式（１１）により算出した平坦路電費W0を用いると、平坦路走行可能距離Dr0は、以下の数式（１２）により表される。

以上示した数式（４）〜（８）及び数式（１０）〜（１２）を用いて、走行可能距離演算部１３は、平坦路走行可能距離を演算する。走行可能距離演算部１３は、演算に必要な各種パラメータを、制御部１１から取得するか、記憶部１２を参照して得る。具体的には走行可能距離演算部１３は、演算に必要なパラメータとして、摩擦係数μ、総重量M、重力加速度g、空気密度ρ、空気抵抗係数Cd、前面投影面積S、車速V、重量δM、伝達係数ηを制御部１１又は記憶部１２から得る。これらのパラメータは、設計値を元に実車両に合わせたものを適宜設定し、予め記憶部１２に記憶しておく。なお総重量Mは、乗員の重さも含む。ここで乗員の重さは適宜設定可能である。例えば固定値、乗員検知センサによる計測値、同定値を用いることができる。

（高度変化の演算）
上記で算出した電費及び平坦路電費を用いて、走行可能距離演算部１３は、所定時間における高度変化を算出してもよい。勾配抵抗の推定値Rs^は、P=Prとすると数式（９）及び数式（１０）に基づき、以下の数式（１３）により表される。

勾配抵抗の推定値Rs^を用いると高度変化Hd（上った高さHd）は、以下の数式（１４）により表される。

なお数式（１４）では、数式（８）に基づく関係式（sinθ=Rs^/Mg）を用いている。数式（１４）の積分範囲は任意の範囲であり、運転者が操作部１４へのユーザ操作により任意にリセット可能である。あるいは操作部１４へのユーザ操作をすることなく、電池の充電検出時を基準にリセットし、当該時点を積分範囲の始点や終点としてもよい。また高度変化によるポテンシャルエネルギーの変化量Phは、以下の数式（１５）で表される。

ポテンシャルエネルギーの変化量は、例えば坂道を上った場合、同一の坂道を引き返すときに還元される電力（以下、還元電力という。）の値に等しい。またポテンシャルエネルギーの変化量を平坦路で走行可能な距離Ddに換算すると、以下の数式（１６）により表される。

以上示した数式（１３）〜（１６）を用いて、走行可能距離演算部１３は、高度変化、ポテンシャルエネルギーの変化量（還元電力）、及び還元電力による走行可能距離を演算する。

以上のようにして走行可能距離演算部１３が演算した結果（走行可能距離及び平坦路走行可能距離等）を、表示部１５により表示する。表示部１５は、液晶ディスプレイなどの任意の表示装置により構成される。表示部１５が液晶ディスプレイによって構成される場合、例えばインストルメントパネルに配置される。表示部１５を構成する表示装置は、タッチパネルディスプレイであってもよいし、タッチ操作不能のディスプレイであってもよい。なお情報表示装置１は、表示部１５に加えて又は代えて、いわゆるヘッドアップディスプレイ型の装置を有してもよい。この場合、ヘッドアップディスプレイ型の装置は、表示情報を表示光として発生する発光部を有し、発生した表示光を運転者等の観察者へ向かうように反射して、フロントウィンドシールド越しに虚像を表示する。なお、観察者は運転者に限らず助手席に座っている同乗者等でもよい。

図３に、表示部１５が表示する表示画面の一例を示す。図３に示すように、表示部１５は、平均電費として電費Wを表示する。また表示部１５は、「現状が継続する場合の走行可能距離」、すなわち走行可能距離Drを表示する。また表示部１５は、「勾配の無い平坦路での走行可能距離」、すなわち平坦路走行可能距離Dr0を表示する。

さらに図３に示すように、「上った高さ」、すなわち高度変化Hdを表示してもよく、また「引き返し時に還元される電力」、すなわち還元電力Phと、当該還元電力で走行可能な距離Ddとを表示してもよい。

このように本発明の一実施形態に係る情報表示装置１によれば、走行可能距離に加えて平坦路走行可能距離を同時に表示するため、実際の走行可能距離を見積もることを容易にすることができる。

また、平坦路電費を用いて所定時間における車両の高度変化を演算するため、車両がどの程度、坂道を上ったか又は下ったかを、容易に把握することができる。

また、ユーザ操作により、高度変化の始点及び終点をリセット可能としたため、運転者の利便性を向上させることができる。また高度変化の始点及び終点を、充電検出時にリセットするようにしたため、さらに運転者の利便性を向上させることができる。

なお、図３では走行可能距離と平坦路走行可能距離を同時に同画面で表示する例を示したがこれに限られない。例えば走行可能距離と平坦路走行可能距離を一定の周期で交互に表示してもよい。またユーザ操作により走行可能距離又は平坦路走行可能距離のいずれかの表示を切り替えられるようにしてもよい。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１ 情報表示装置
１１ 制御部
１２ 記憶部
１３ 走行可能距離演算部
１４ 操作部
１５ 表示部

Claims (5)

1. 車両の電費及び電池残量に基づき走行可能距離を演算し、走行抵抗から勾配抵抗を除いた値により平坦路電費を演算し、該平坦路電費及び前記電池残量に基づき平坦路走行可能距離を演算する演算部と、
   前記走行可能距離及び前記平坦路走行可能距離を表示する表示部と、
   を備える情報表示装置。
2. 前記演算部は、前記電費と前記平坦路電費との差に基づき、所定時間における高度変化を演算し、
   前記表示部は前記高度変化を表示する請求項１に記載の情報表示装置。
3. 前記所定時間をユーザ操作によりリセット可能である、請求項２に記載の情報表示装置。
4. 前記演算部は、前記所定時間を充電検出時にリセットする、請求項２に記載の情報表示装置。
5. 前記演算部は、前記高度変化に基づき、引き戻し時の還元電力を表示する、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の情報表示装置。

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