以下、この発明の一実施形態に係る電気自動車について図面を参照して説明する。
図1A及び図1Bは、それぞれ、この実施形態に係る電気自動車10の車両搭載主要部品の配置を透視的かつ概略的に説明する側面説明図及び平面説明図ある。
図2は、図1A及び図1Bに示した車両搭載主要部品間の接続関係を描いたこの実施形態に係る電気自動車10の概略ブロック図である。図2において、点線の接続は信号線又は制御線を表し、実線の接続は電力線を表している。
図3は、この実施形態に係る電気自動車10を含む電欠リスク軽減システム200の概略システム構成図である。
図2に示すように、電気自動車(車両)10は、リチウムイオン2次電池あるいはキャパシタ等の高圧の蓄電装置12と鉛蓄電池等の低圧の蓄電装置14を備える。図1A及び図1Bに示すように、薄型で直方体状の蓄電装置12は、車体16の前部座席の下側近傍から車体16の底部に沿って、後部トランク側まで延びて配置されている。
車体16の前部のフロントグリルの後方には、ラジエータ22が配置され、ラジエータ22の後方にEWP(電動水ポンプ)24が車幅方向にオフセットされて配置されている(図1B参照)。EWP24が駆動されると、ラジエータ22及びモータ30を通じる図示しない配管の中をクーラントが通流し、ラジエータ22で熱交換が行われ、モータ30が冷却される。
モータ30の出力軸には、ギアボックス32の入力軸が係合し、ギアボックス32内のデファレンシャルギアに係合するドライブシャフト34を通じて前輪36が回転される。この実施形態に係る電気自動車10において、前輪36が駆動輪であり、後輪38は、従動輪である。
ドライブシャフト34の回転が図示しない回転数センサにより検出され、回転数センサの出力が車速センサ40の出力、すなわち車速V[km/h]として制御装置としてのECU(電子制御ユニット)50に取り込まれるように構成されている。
図1A及び図1Bに示すように、モータ30の上部側にインバータ52及びVCU(電圧制御ユニット)54が配置されている。また、モータ30と蓄電装置12の前部側との間の車体16の底部側に、ダウンバータ56と充電器58とが配置されている。充電器58には、車外の充電設備82(後述)に充電ケーブルを介して接続される充電口62(図2参照)が接続されている。
ダウンバータ56は、蓄電装置12の高圧電圧を低圧電圧に変換し、鉛蓄電池等の低圧蓄電装置14に充電電力を供給する。
低圧蓄電装置14は、EWP24の他、低圧電圧で動作するエアコン(空気調和装置)64、ECU50及びナビゲーション装置60等、各種低圧電圧動作装置に電力を供給する。
車体16のダッシュボード部には、ナビゲーション装置60が設けられている。
図2に示すように、ECU50には、ナビゲーション装置60の他、アクセルペダル72、ブレーキペダル74及びイグニッションスイッチ等を含む入力装置76等が接続されている。
図3に示す電欠リスク軽減システム200は、基本的には、電気自動車10に搭載されたナビゲーション装置60と、移動通信網80と、複数の充電設備82と、地図データが格納されたサーバ78を備える地図データ配信センタ70とから構成される。
電気自動車10内の運転者の鞄あるいはポケット等に収納されている携帯電話等の通信端末84は、例えば、無線でナビゲーション装置60の制御装置としてのECU(電子制御ユニット)90に接続されるとともに図示しない基地局を含む移動通信網80を通じて地図データ配信センタ70に無線接続される。この実施形態に係る通信端末84は、電話機能とともにデータ通信機能を備える。通信端末84は、電気自動車10に予めビルトインされていてもよい。
電気自動車10の蓄電装置12を充電するための充電設備82の設備情報{充電口の口数(口数分の電気自動車10を同時に充電することができる。)、充電口の占有状態(充電に供されている充電口の残り充電時間)、急速充電用か普通充電用かの区別、充電可能時間帯、及び当該充電設備82の位置情報等}が、随時、充電設備82から移動通信網80を通じて地図データ配信センタ70に通信され、サーバ78の道路地図データに関連付けられて施設情報{POI(Point Of Interest)情報}として記憶される。
ナビゲーション装置60は、ECU90と、このECU90に接続される入力装置92、ディスクドライブ(記録媒体読取装置)94、表示部(モニタ、ディスプレイ)96、スピーカ(音声出力装置)98、GPS装置102、及び振動ジャイロ104を備える。通信端末84は、ECU90にBluetooth(登録商標)により無線で接続されている。通信端末84とECU90とを、有線で接続することもできる。
表示部96は、充電設備82等の施設情報(POI情報)等を地図上に表示する液晶表示器等から構成され、入力装置92は、例えば、その表示部96上のタッチスクリーン等により構成される。ディスクドライブ94は、例えば、施設情報を含む地図データが記録された記録媒体であるCD、DVD、BD等の各ディスクを再生し、ECU90の記憶装置であるHDDに記憶させる。
制御装置としてのECU90及びECU50は、それぞれ、マイクロコンピュータを含む計算機であり、CPU(中央処理装置)、メモリ(記憶部)であるROM(EEPROMも含む。)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、及びHDD、その他、A/D変換器、D/A変換器等の入出力装置、及び計時手段としてのタイマ等を有しており、CPUがROMに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現部(機能実現手段)、例えば制御部、演算部、処理部等として機能する。ECU50は、図2に示すように、代表的には、運転モード制御部50a及び時間フィルタ50bとして機能する。
一般に、ナビゲーション装置60は、そのECU90の記憶部に記録されている地図データに基づいて、入力装置92を通じて運転者等のユーザにより設定された目的地までの推奨経路を探索し、その推奨経路に従って電気自動車10を誘導することにより目的地までユーザ(当該電気自動車10)を案内する。
ECU90の記憶部に記憶されている地図データは、地図データ配信センタ70においてサーバ78から読み出されて地図データ配信センタ70から送信され、移動通信網80を経由し通信端末84を通じて受信される地図データ(道路情報の他、充電設備82等の設備情報を含む地図データ)によって、部分的に適宜更新することができる。更新の際、認証を必要としてもよい。
ナビゲーション装置60は、現在地検出装置(現在位置検出装置)106を備える。現在地検出装置106は、電気自動車10(自車両)の現在地を検出する装置であり、例えば、電気自動車10の進行方位を検出する振動ジャイロ104、車速を検出する車速センサ40、GPS衛星からのGPS信号を検出するGPS装置102等から構成される。
ナビゲーション装置60は、この現在地検出装置106により検出された電気自動車10の現在地に基づいて、推奨経路を探索するときの経路探索開始点を決定することができる。
なお、地図データ配信センタ70のサーバ78及びナビゲーション装置60のECU90の記憶部に記録されている地図データには、推奨経路を演算するために用いられる経路計算データや、交差点名称、道路名称など、推奨経路に従って自車両を目的地まで案内するために用いられる経路誘導データ、道路形状を表す道路データ、さらには海岸線や河川、鉄道、建物など、道路以外の地図形状を表す背景データなどが含まれている。
また、サーバ78及びナビゲーション装置60のECU90の記憶部に記録されている地図データには、コンビニエンスストアや充電設備82等の施設情報(POI)の名称や位置、ジャンル(種類)、電話番号などを表す施設情報も含まれている。
上述したように入力装置92における運転者等のユーザの操作によって目的地が設定されると、現在地検出装置106により検出された現在地を経路探索開始点として、設定された目的地までの経路演算が経路計算データに基づいて所定のアルゴリズムにより行われ、目的地までの経路が求められる。そして、求められた推奨経路付近の地図が表示部96に表示され、推奨経路に従って右左折の指示などが適宜行われる。
電気自動車10のECU50は、アクセルペダル72やブレーキペダル74の操作量に応じて、IGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)等の電力素子が3相フルブリッジ構成にされたインバータ52のデューティを制御して3相のモータ30を駆動する。電気自動車10は、駆動されたモータ30の回転トルクがギアボックス32及びドライブシャフト34を通じて前輪36に伝達されることで走行する。
モータ30の力行時には、蓄電装置12の電力が双方向のDC/DCコンバータであるVCU54を通じインバータ52を介してモータ30に供給され、モータ30の回生時には、モータ30の回生電力がインバータ52及びVCU54を通じて蓄電装置12を充電する。
ECU50は、蓄電装置12及び低圧蓄電装置14の残容量(単位は、[kWh])を検出して記憶部に記憶している。ECU50は、残容量を検出し、検出した蓄電装置12の残容量(現在の残容量を残容量Ebという。)と走行距離に基づいて、エアコン64を含む負荷群の通常使用中での単位電力量(1[kWh])当たりの走行距離が通常走行距離となる通常運転モード(通常運転条件)で走行した場合の電気自動車10の航続可能な距離を算出する。
通常運転モードは、単位走行距離(1[km])当たりの電力量の消費量が通常消費量{モータ30を含む負荷群の消費電力が最大値(フルパワー)の消費量}になる可能性のある運転モードである。換言すれば、通常運転モードは、自由に走行したいという運転者のアクセルペダル72等の操作を何ら制限することなく、ECU50が蓄電装置12から負荷群に供給される電力量を自動的に制限しない運転モードである。これに対して、ECU50が一定の条件下に運転者のアクセルペダル72等の操作を自動的に制限するモードを後述するように節電運転モードという。この実施形態に係る電気自動車10では、可及的に通常運転モードで運転できるようにするものである。
ECU50の運転モード制御部50aは、通常運転モードでの走行状態(加速時、減速時、定速走行時、及び外気温度等の状態)に応じた電費(単位は、[km/kWh]とする。)を予め記憶しているとともに、複数の節電運転モードでの前記走行状態に応じた電費を予め記憶している。
なお、節電運転モードでは、ECU50により、商品性に影響の少ない、例えば、最高速度制限、加速時における動力(電力)制限、及びエアコン64の電力制限等の優先順位で蓄電装置12の出力電力が絞られる。節電運転モードの詳細内容については後述する。
ECU50の運転モード制御部50aは、運転モードを制御する際に、運転モード切替変数POA{充電設備82への到達可能性を表すので、到達可能性変数(Possibility Of Arrival)ともいう。}を持ち、運転モード切替変数POAは、後述するように、各種判定値の統計値として算出される。
この実施形態に係る電気自動車10及び当該電気自動車10を含む電欠リスク軽減システム200は、基本的には以上のように構成され、かつ動作するものであり、次に、詳細な動作について、図4〜図8のフローチャートを参照して説明する。なお、フローチャートの実行主体は、ECU50であるが、ECU50は、随時、ナビゲーション装置60のECU90と連係して各処理を実行し、その際、ECU50は、ナビゲーション装置60の通信端末84を利用して外部施設、この実施形態では、地図データ配信センタ70及び複数の充電設備82等と通信を行いながら処理を実行する。
ナビゲーション装置60の表示部96に表示されている地図中に、電気自動車10の現在地(現在位置)を三角形のマークあるいは鏃状のマーク等により自車位置10s(図10参照)としてシンボル表示させながらの当該電気自動車10の走行中に、ECU50は、ステップS1及びステップS2において目的地読込部50cとして機能する。
目的地読込部50cは、ステップS1において、使用中のナビゲーション装置60のECU90の記憶部に目的地が設定されているかどうかを確認する目的地読込処理を行う。
次に、ステップS2において、目的地が設定済みかどうかの確認を行い、記憶部に目的地が設定済みでなかった場合に、ECU50は、ステップS3〜S6の各処理を行って目的地を仮設定する目的地仮設定部(目的地推定部)50dとして機能する。
この場合、ステップS3において、電気自動車10が現在走行している現状経路近傍を読み込み、ステップS4において、現在時間帯での経路履歴を読み込む、さらにステップS5において、振動ジャイロ104及びGPS装置102等により電気自動車10の進行方角を推定する。そして、ステップS6において、ステップS3〜S5の処理に基づき、目的地を仮設定する。
目的地の仮設定の仕方として、例えば、通勤経路を走行していた場合には、目的地を、予め登録してある勤務地等の仕事場あるいは自宅に仮設定し、お買い物経路を走行していた場合には、目的地を当該店舗(例えば、スーパーマーケット等)あるいは自宅に仮設定する。なお、昨今では、高速道路を利用した通勤も比較的頻繁に行われているので、その場合には、勤務地(勤務先)が目的地として仮設定される。
次いで、ECU50は、ステップS7〜S9の各処理を行う進行路推定部50eとして機能するとともに、ステップS11〜S16の各処理を行う充電設備探索部50fとして機能する。
この場合、ステップS7において、高速道路走行中であるかどうかを判断し、高速道路走行中でない場合には、ステップS8において、幹線道路を走行中であるかどうかを判断し、幹線道路を走行中でない場合には、ステップS9において、市街路走行中であるかどうかを判断し、市街路走行中でない場合には、さらにステップS10において、テーマパーク等の施設内を走行中であるかどうかを判断する。
ステップS7の判断が肯定的(高速道路走行中)である場合には、ステップS11において、走行中の高速道路の進行方向に位置する充電設備82の探索処理を行う。
ステップS8の判断が肯定的(幹線道路走行中)である場合には、ステップS12において、走行中の幹線道路の進行方向に位置する充電設備82の探索処理を行う。
ステップS9の判断が肯定的(市街路走行中)である場合には、走行中の市街路の道なり進行方向に位置する充電設備82の探索処理を行う。
ステップS10の判断が肯定的(施設内走行中)である場合には、走行中の施設内に位置する充電設備82の探索処理を行う。
そして、ステップS15において、充電設備82が探索できているかどうかを判断し、探索できていない場合には、ステップS16において、現在地から所定距離の範囲、例えば同心円状に距離範囲を広げて充電設備82を探索する。このようにして、ECU50の進行路推定部50e及び充電設備探索部50fの機能により電気自動車10の基本的には進行方向に存在する現在地から最も距離が近い充電設備82(後述するメイン充電設備)の他、他の充電設備(後述するサブ充電設備)の複数の充電設備82が探索される。すなわち、現在地から最も距離が近いメイン充電設備82(82mという。)を探索することを含めて少なくとも2つの充電設備82を探索する。
次いで、ECU50は、ステップS15の肯定的な判断で探索された複数の充電設備82、又は否定的な判断時に実行されたステップS16の処理により探索された複数の充電設備82についての優先順位を判断するために、ステップS17〜S25の各処理を行う充電設備優先順位付け部50gとして機能する。なお、以下に説明するステップS17〜S25の処理において、「充電設備82」は、全てステップS7〜S16までの処理で「探索できた充電設備82」を意味する。
ステップS17において、充電設備82の種類、ここでは急速充電設備か普通充電設備かを読み込む。なお、このステップS17の処理は、ナビゲーション装置60のECU90に予め事前に登録されている(デフォルトで登録されている)充電設備82の情報又は充電設備82とのリアルタイムな通信により取得した情報により判断する。
次いで、ステップS18において、各充電設備82の最大受け入れ可能台数{充電設備82の上述した充電口(故障していない充電口)の数}を、通信により当該充電設備82から取得する。
なお、通信により充電設備82の各種情報を取得する場合には、図9に、より好ましい構成として示す電欠リスク軽減システム200Aとして示すように、充電設備82と電気自動車10との間に設けた充電インフラ管理サーバ88を通じて取得することが好ましい。充電インフラ管理サーバ88は、各充電設備82の仕様、現在の使用状況を随時収集している。充電インフラ管理サーバ88と地図データ配信センタ70を統合した施設とすることもできる。
図9の電欠リスク軽減システム200Aには、移動通信網80に加入する非常充電車管理施設116を併せて描いており、この非常充電車管理施設116は、それぞれ簡易充電設備86を搭載する各非常充電車112の位置及び稼働状況を随時把握している。非常充電車管理施設116は、図3の電欠リスク軽減システム200にも含めても良い。以下、図9の電欠リスク軽減システム200Aを参照して説明する。
そこで、ステップS19において、ECU50の充電設備順位付け部50gは、充電インフラ管理サーバ88から各充電設備82の空き台数(充電口数)を通信により取得する。
ステップS20において、その充電設備82で充電中の他車の充電残時間を充電インフラ管理サーバ88から通信により取得する。他車の充電残時間は、概ね、その充電設備82での待ち時間である認識することになる。
ステップS21において、各充電設備82までの経路探索処理を、ナビゲーション装置60を利用して行う。
ステップS22において、各充電設備82までの到着時刻を、ナビゲーション装置60を利用して行う。
ステップS23において、算出した到着時刻までに、他車への充電が終了するかどうかを判断し、終了しない場合には、待ち時間を算出する。
さらに、ステップS24において、モータ30、エアコン64及び音響装置等の車両電気負荷群の現在の消費電力量Epc[kWh](例えば、1分毎の移動平均値が好ましい。)を検出し、さらに、ステップS25において、蓄電装置12の現在の残容量Eb[kWh]を検出する。
上述した充電設備探索部50f(ステップS11〜S16)及び充電スタンド優先順位付け部50g(ステップS17〜S25)の処理により選択される充電設備82の具体的選択例について、図10に示すナビゲーション装置60の表示部96の表示画面96Dを参照して説明する。
電気自動車10の自車位置10s(現在地)が、表示画面96D上に三角形でシンボル表示されている。電気自動車10は、2本の平行する実線で示している高速道路300上を自車位置10sの三角形の図中上方の頂点の方向に進行している。
進行方向の前方には、インターチェンジ301があり、そのインターチェンジ301を過ぎた前方には、サービスエリア302、サービスエリア303の順でサービスエリアがある。
サービスエリア302には、普通充電設備82Aが設けられており、現時点で、2個の充電口中、黒く塗りつぶした円で示す1個の充電口が他車により充電使用中であり、塗りつぶしていない円で示す残りの1個の充電口が空いている。また、サービスエリア303には、急速充電設備82Bが設けられており、現時点で、4個の充電口中、2個の充電口が充電使用中であり、残りの2個の充電口が空いている。
進行方向の後方に位置するサービスエリア304には、急速充電設備82Cが設けられており、現時点で、2個の充電口とも空いている。
さらに、進行方向のインターチェンジ301から降りると、幹線道路等の一般道路306沿いに、急速充電設備82Dが設けられており、現時点で、2個の充電口とも空いている。
図10に示す状況下において、充電設備探索部50f及び充電設備優先順位付け部50gは、高速道路300の進行方向で通過した急速充電設備82Cは、充電設備82の候補として選択しない。そして、進行方向上、道なりに面した充電設備82であって、かつ急速充電設備82Bを優先的に選択する。ただし、蓄電装置12の残容量Ebが、いわゆるクリチカルな状態まで減少してきた場合、最寄りの充電設備82Aを選択する。なお、高速道路300ではなく一般道路を走行していて、残容量Ebがクリチカルな状態の一歩手前の状態まで減少してきた場合には、脇道に入ってでも最寄りの充電設備82を選択し、一般道路を走行中に、残容量Ebがクリチカルな状態(予め定めた最小残容量Ebmin)まで減少してきた場合には、逆戻りしてでも、最寄りの充電設備82を選択するように制御する。
よって、図10に示す状況下での優先順位は、残容量Ebが十分に残っていることを条件として、第1優先順位は急速充電設備82B(サブ充電設備)、第2優先順位は普通充電設備82A(メイン充電設備)、第3優先順位は急速充電設備82D(サブ充電設備)と選択され、通過した急速充電設備82Cは、充電設備82の候補として選択しない。なお、現時点において、残容量Ebが最小残容量Ebminまで減少してきた場合には、第1優先順位の充電設備82として最寄りの普通充電設備82A(メイン充電設備)を選択し、到達可能性が低い残りの急速充電設備82B、82Dは、充電設備82として選択しない。
次いで、運転モード制御部50aは、上述した現在の状況を踏まえ、運転モードを通常運転モードから節電運転モードに切り替えるべきかどうか、切り換えるべきと判断した場合には、節電運転モードの節電レベルを何パーセント(0[%]は節電しない自由な走行が行える通常レベルの通常運転モードであり、100[%]は、最も節電する最大節電レベルである。)にすべきかを、ステップS26において決定する。
図11のフローチャートは、ステップS26の節電レベルを決定するために用いる運転モード切替変数POAの算出手順の詳細フローチャートを示している。
図12は、ステップS26で算出された運転モード切替変数POAに対する節電レベルを示す節電量指令値Ceの例としての節電制御特性210を示している。
運転モード切替変数POAが、POA=10(この実施形態において、POAの値は、最大値が10とされる。この場合には、節電量指令値Ceは、0[%]とされ、電気自動車10は、フルパワーでの通常運転モードでの走行が許容される。なお、節電量指令値Ceに対応する節電運転モード毎の電費(単位電力量当たりの走行距離)は、電気自動車10毎に予め測定され、さらに、実際の走行中に学習されて値がより正確なものとされ、ECU50の記憶部に記憶(更新記憶)されている。
節電量指令値Ceが0[%]を上回る(0[%]<Ce≦100[%])と決定されたとき、ECU50の運転モード制御部50aは、後述する、対応する節電制御での節電運転モードに自動的に切り替える。
なお、一般には、蓄電装置12が満充電容量まで、あるいは予め定められた所定残容量以上まで充電されたとき、運転モード切替変数POAは、POA=10にリセットされる。
そこで、図11のステップS26aにおいて、現在の通電量指令値Ce(0[%]〜100[%]の間の値)での運転モード(0[%]では、通常運転モード、0[%]を上回る値では、対応する節電運転モード)で、現在地から最も近い充電設備82(メイン充電設備82mともいう。)に到達するのに必要なエネルギである必要電力量Ep1を算出するとともに、2番目に近い充電設備82(サブ充電設備82sともいう。)に到達するのに必要なエネルギである必要電力量Ep2(Ep2>Ep1)を算出する。
また、ステップS26aにおいて、現在の運転モードから1段階下のレベルの節電運転モードに変更したと仮定した場合の現在地から最も近い充電設備82(メイン充電設備82mともいう。)に到達するのに必要なエネルギである必要電力量Es1(Es1<Ep1)を算出するとともに、2番目に近い充電設備82(サブ充電設備82sともいう。)に到達するのに必要なエネルギである必要電力量Es2(Es2>Es1)を算出する。
次に、ステップS26bにおいて、バッテリ残容量Ebが、現在の運転モードでの走行により現在地から最も近い充電設備82(図10例では、普通充電設備82A)に到達するのに必要な必要電力量Ep1を上回っているかどうかを判断する。
Eb>Ep1の場合には(ステップS26b;YES)、現在の運転モードで最も近い充電設備82に到達可能(最寄りの充電設備82には問題なく到達可能)であると判定され、次いで、ステップS26cにおいて、バッテリ残容量Ebが、現在の運転モードでの走行により現在地から次に近い充電設備82(図10例では、急速充電設備82B)に到達するのに必要な必要電力量Ep2をも上回っているかどうかを判断する。
Eb>Ep2の場合には(ステップS26c;YES)、現在の運転モードで次に近い充電設備82に到達可能(2番目に近い充電設備82にも問題なく到達可能)であると判定される。
このように、ステップS26b及びステップS26cがともに肯定的である場合、換言すれば、通常運転モード又は節電運転モードで走行していてもメイン充電設備82A及びサブ充電設備82Bに問題なく到達する残容量Cが残っている場合には、判定値Dを、余裕がある場合の正値側の判定値であるD=1とし、ステップS26dにおいて、統計値である運転モード切替変数POAを、次の(1)式に基づき、POA=POA+1とされ、1だけ増加する。
POA(今回の値)=POA(現在の値)+D(判定値) …(1)
なお、ステップS26b及びステップS26cがともに肯定的である場合に、現在の運転モードが通常運転モードであるときにも上記(1)式が適用されるが、運転モード切替変数POAは、最大値(この実施形態では、POA=10)に維持される。
その一方、ステップS26cの判定が否定的であった場合、すなわち、現在の運転モードで最も近い充電設備82までは到達するが、2番目に近い充電設備82には到達しない場合、ステップS26eにおいて、現在の運転モードより1段階下の節電運転モードで、当該2番目に近い充電設備82に到達可能かどうかを判定するために、バッテリ残容量Ebが、現在の運転モードから1段階下のレベルの節電運転モードに変更したと仮定した場合の現在地から2番目に近い充電設備82に到達するのに必要なエネルギである必要電力量Es2より大きいかどうかを判断する(Eb>Es2)。
Eb>Es2であった場合には(ステップS26e;YES)、1段階節電すれば、2番目に近い充電設備82には到達可能と判断され、判定値Dが、D=0とされる。そして、ステップS26fにおいて、運転モード切替変数POAが、POA=POA+0とされ変化のない値とされる。
なお、ステップS26eの判断が否定的であった場合には(Eb≦Es2)、判定値DがD=−0.5とされ、ステップS26gにおいて、運転モード切替変数POAが、POA=POA−0.5とされる。
また、ステップS26bの判断において、Eb<Ep1と否定的な判断であった場合、すなわち、現在の運転モードで最も近い充電設備82に到達不可能と判断された場合には、ステップS26hにおいて、現在の運転モードより1段階下の節電運転モード当該1番目に近い充電設備82に到達可能かどうかを判定するために、バッテリ残容量Ebが、現在の運転モードから1段階下のレベルの節電運転モードに変更したと仮定した場合の現在地から当該1番目に近い充電設備82に到達するのに必要なエネルギである必要電力量Es1より大きいかどうかを判断する(Eb>Es1)。
Eb>Es1であった場合には(ステップS26h;YES)、節電すれば、当該1番目に近い充電設備82には到達可能と判断される。
このとき、さらに、ステップS26iにおいて、現在の運転モードより1段階下の節電運転モードで2番目に近い充電設備82に到達可能かどうかを判定するために、バッテリ残容量Ebが、現在の運転モードから1段階下のレベルの節電運転モードに変更したと仮定した場合の現在地から2番目に近い充電設備82に到達するのに必要なエネルギである必要電力量Es2より大きいかどうかを判断する(Eb>Es2)。
Eb>Es2であった場合には(ステップS26i;YES)、節電すれば、2番目に近い充電設備82には到達可能と判断され、判定値Dが、D=0とされる。そして、ステップS26jにおいて、運転モード切替変数POAが、POA=POA+0とされ変化のない値とされる。
なお、ステップS26iの判断が否定的であった場合には(Eb≦Es2)、判定値DがD=−0.5とされ、ステップS26kにおいて、運転モード切替変数POAが、POA=POA−0.5とされる。この場合、ステップS26iとステップS26kの処理を省略し、ステップ26hの判定が否定的であった場合に、ステップS26jの処理を行うようにしてもよい。
また、ステップS26hの判断において、Eb≦Es1と否定的な判断であった場合、すなわち、現在の運転モードで最も近い充電設備82に到達不可能である上に、1段階下のレベルの節電運転モードに変更しても2番目に近い充電設備82にも到達不可能と判断された場合には、判定値DがD=−1とされ、ステップS26lにおいて、運転モード切替変数POAが、POA=POA−1と減少される。
以上のように処理することで、運転モード切替変数POAが算出される。
次に、ステップS26mにおいて算出した運転モード切替変数POAに基づく節電制御を、図12の節電制御特性210を参照して行う。運転モード切替変数POAがPOA=10の場合には節電制御を行わず、通常運転モードでの、いわゆる自由な走行が許可される。節電制御の種類及び採用優先順序については後述する。
ステップS26mで節電制御を行う際には、節電制御の選択に伴う、電気自動車10のドライバビリティの急峻な変化をなるべく回避するために、運転モード切替変数POAに急な振動変化が発生しないように制御することがより好ましい。
そこで、この実施形態では、運転モード切替変数POAに急な振動変化が発生しないように、いわゆるハンチング防止部50hによる、詳細を後述するハンチング防止処理をステップS27で実行する。
次に、ステップS28で、ハンチング防止処理後の運転モード切替変数POAが、値10未満であるとき、ハンチング防止処理後の運転モード切替変数POAの値に基づきステップS29で節電制御を行う。ハンチング防止処理を行った場合には、図11のフローチャート中、2点鎖線で囲んだステップS26mの処理は、その時点では実行しないでパスし、ステップS30で、その運転モード切替変数POAの値に基づく節電制御を実行する。
図13は、ハンチング防止処理の説明に供される図である。横軸は、正規化した時間軸であり、縦軸は、判定値D及びその統計値である運転モード切替変数POAの値を示す軸である。
菱形による折れ線で示す判定値D(D=Drとする。)は、菱形を付けた時点において、上述したステップS26d、S26f、S26g、S26j、26k、S26lで決定された判定値を示している。例えば、時点0〜時点9で、Dr=「1、1、1、0、−0.5、0.5、0、0、1、1」になっている。
ハンチング防止処理である時間フィルタ処理を行わない場合、この判定値Drを積算した(積分フィルタ処理した)値であって四角形による折れ線で示す値が統計値である運転モード切替変数POA(POA=POArとする。)の値を示している。
しかし、このように求めた運転モード切替変数POArは、破線の円で囲った部分で示すように、短時間に、値が上下する遷移カ所を有することから、節電制御の変更に伴う短時間におけるドライバビリティの急な変化が発生する。
そこで、時間フィルタ処理を行うとき、ここでは、判定値Drが、同じ値が連続して2回続いたとき、時間フィルタ処理後の判定値Dfを判定値Drに変化させるという規則を採用した。
この場合、時間フィルタ処理後の判定値Dfは、例えば、時点0〜時点9で、Df=「0、1、1、1、1、1、1、0、0、1」と、時間フィルタ処理を行わない判定値Drに比較し、時間変化が少なくなっていることが分かる。
時間フィルタ処理後の判定値Dfを積算した(積分フィルタ処理した)値であってバツ印による折れ線で示す統計値である運転モード切替変数POA(POA=POAfとする。)が、時間フィルタ処理後の運転モード切替変数POAfの値を示す。
時間フィルタ処理後の運転モード切替変数POAfの値の変化は、時間フィルタ処理前の運転モード切替変数POArの値の変化に比較して、特に、点線で囲った部分に対応する一点鎖線で囲った部分を参照すれば理解できるように、時点0−時点30の間で統計値(運転モード切替変数POArとPOAfの値)は、概ね近似した変化となっているにも拘わらず、短時間のサイクル振動的変化が発生していないので、節電制御の変更に伴う短時間におけるドライバビリティの変化を最小限にすることができる。短時間におけるドライバビリティの変化は、運転者に違和感を与え易い。
ステップS27でのハンチング防止処理後(時間フィルタ処理後)の運転モード切替変数POAfが、ステップS28の判断処理(POAf<10)において、POAf=10である場合、節電制御を行うことなく、ステップS1にもどる。この場合、電気自動車10の運転者に対して通常運転モードでの走行(ドライバビリティ)が許容される。
運転モード切替変数POAfが、値10未満であった場合、さらにステップS29で、値が値0を超えているかどうかが判断され、0<POAf<10であった場合には、ステップS30において、運転モード切替変数POAfの値に基づく節電制御が選択されて、ステップS1にもどる。この場合、電気自動車10の運転者に対して自動的に運転モード切替変数POAfに対応する節電運転モードまでの走行(ドライバビリティ)が許容される。
その一方、POAf≦0であった場合には、ステップS31において、節電制御を最大の状態で緊急制御処理を行い、ステップS1にもどる。
ステップS30の運転モード切替変数POAfの値に基づく節電制御部50iによる節電制御の例について、図7のフローチャートを参照して説明する。なお、図7のフローチャートは、煩雑とならないように、簡便に記載したものであり、運転モード切替変数POAfの値によりその値が大きい順に、ステップS29a(例えば、POAf=9.5)から実行される。運転モード切替変数POAfが2番目に大きな値(例えば、POAf=9)である場合には、ステップS29aの処理に加えて、ステップS29bの処理が併合して行われ、以下同様にして、運転モード切替変数POAfがPOAf=0値となったときに、ステップS29a、29b、…、S29gまでの全ての節電制御処理が全て同時に実行される。
ステップS29hの表示部96への節電制御の状態(節電レベル)の表示(お知らせ)は、ステップS30の制御に入ったときには、例えば、「節電制御中」と表示されて、必ず実行される。
そこで、ステップS29aの最高速度制御処理では、アクセルペダル72の踏込量に対するモータ30への供給電流量の増加の程度を緩やかにすることで、最高速度を制限する節電レベルに決定される。
ステップS29bの最大出力制限処理では、さらに、アクセルペダル72に対して図示しない反力制御機構によりかかる反力を踏込量の上限近傍では大きくして踏み込み難くする節電レベルに決定される。
さらに、ステップS29cの回生量増加処理では、ブレーキペダル74の踏込量に対するモータ30からの回生量を増加させることで、蓄電装置12の電力量を増加させる節電レベルに決定される。
ステップS29dのエアコン運転制限処理では、エアコン64の設定温度の外気温度に対する差を小さい値に制限する節電レベルに決定される。
ステップS29eのシートヒータ運転制限処理では、シートヒータの設定温度を低下させる節電レベルに決定される。
ステップS29fの補助灯(フォグランプ等)運転制限処理では、補助灯を消灯する節電レベルに決定される。この場合、補助灯を強制消灯したことに対応させて前記補助灯の点灯スイッチの照明を点滅させる。
ステップS29gの一般電装部品、例えばオーディオ装置等の運転制限では、当該一般電装部品の動作を停止する節電レベルに決定される。この場合、前記一般電装部品のオンオフスイッチの照明を点滅させる。
上述したように、ステップS29の判断において、POAf≦0であった場合には、図8のフローチャートに示すように、ステップS31aで最大限の節電制御(ステップS29a〜S29gまでの全ての節電制御を同時に実行する。)を行いながら、ステップS31bにおいて、充電優先度調停処理を実行する。
この充電優先度調停処理では、通信端末84から移動通信網80を通じて充電インフラ管理サーバ88に対し、最寄りの充電設備82の優先使用要求を送る。
充電インフラ管理サーバ88による調停が成立して、充電インフラ管理サーバ88から優先使用要求が認められた旨の応答を受信することで、ステップS31cの判断が否定的となった場合には、ステップS31eで、その旨の表示を行う。同時に、そのステップS31eにおいて、表示部96上で、優先使用要求が認められた当該充電設備82への案内経路を表示し、経路案内処理を行う。
その一方、充電インフラ管理サーバ88での調停が非成立の応答を受信し、ステップS31の判断が肯定的になった場合には、ステップS31dでの電欠緊急連絡処理を行う。
この電欠緊急連絡処理では、通信端末84から移動通信網80を経由して最寄りの非常充電車管理施設116に自動電話応答にて連絡し、簡易充電設備86を搭載する非常充電車112の出動を要求するとともに、安全に停車できる場所を検索し、案内経路を表示し、経路案内処理を行うとともに、非常充電車管理施設116に、停車予定場所、停車予定時刻、車種、ボディカラー、車名、自動車のナンバー、運転者名等、必要な情報を自動的に連絡する。
以上説明したように上述した実施形態に係る電気自動車10は、蓄電装置12と、蓄電装置12から電力が供給されるモータ30等の負荷群と、前記負荷群の制御を行う制御装置としてのECU50と、電気自動車10の現在地周辺の複数の充電設備82を検出するナビゲーション装置60と、を備えている。
ECU50は、ナビゲーション装置60が検出した複数の充電設備82のうち、現在地から最も近い充電設備82であるメイン充電設備82mと、メイン充電設備82m以外の充電設備82であるサブ充電設備82sとを周期的に取得するとともに、単位走行距離当たり前記負荷群で消費される消費電力量が異なる複数の運転モード(ステップS29a〜ステップS29gの選択された処理までの処理を自動的に実行する運転モード)を備える運転モード制御部50a(節電制御部50i)を備える。
運転モード制御部50aは、蓄電装置12の現在の残容量Ebにより、メイン充電設備82m及びサブ充電設備82sまで、通常運転モードで到達可能である場合に維持又は増加させ、メイン充電設備82m及び前記サブ充電設備82sの少なくとも一方まで、前記通常運転モードで到達不可能である場合に減少させる運転モード切替変数POA(POAr又はPOAf)を持つ。
ECU50は、運転モード切替変数POAが減少するに従い前記負荷群の前記消費電力量が段階的に小さくなるように設定された節電運転モードに対応した負荷制御を行うようにしている。
この実施形態によれば、蓄電装置12の現在の残容量Ebにより、メイン充電設備82m及びサブ充電設備82sまで通常運転モードで到達可能である場合に維持又は増加させ、メイン充電設備82m及びサブ充電設備82sの少なくとも一方まで前記通常運転モードで到達不可能である場合に減少させる運転モード切替変数POAをECU50が持ち、ECU50が、運転モード切替変数POAが減少するに従い蓄電装置12から電力が供給される前記負荷群の消費電力量が段階的に小さくなる節電運転モードに対応した負荷制御を行うようにしたので、自由に走行したいという運転者の欲求に可能な限り応えながら電気自動車10の電欠リスクを自動的に軽減して走行することができる電気自動車10を実現できる。
このように、運転モード切替変数POAの値が大きいほど、電欠リスクが少なくなり、逆に、運転モード切替変数POAの値が小さいほど、電欠リスクが高くなるので、運転モード切替変数POAを監視することにより簡易に現在の電欠リスク状態を判断することができる。
この場合、ECU50は、前記通常運転モードでメイン充電設備82m及びサブ充電設備82sのどちらにも到達不可能である場合の運転モード切替変数POAの減少量(例えば、ステップS26lでの値「−1」)が、前記通常運転モードでメイン充電設備82mのみに到達可能である場合の運転モード切替変数POAの減少量(例えば、ステップS26gでの値「−0.5」)より大きな値となるようにしたので、運転モード切替変数POAの減少量をより妥当な値に設定することができる。
さらに、ECU50は、運転モード切替変数POAを、前記通常運転モードで、メイン充電設備82m及びサブ充電設備82sのどちらにも到達可能である場合の判定値を、正の値(例えば、ステップS26dでの値「+1」)又はゼロ値とし、前記通常運転モードで、メイン充電設備82mへの到達が可能であり、サブ充電設備82sへの到達が不可能である場合の判定値を、負の値(例えば、ステップS26gでの値「−0.5」)又はゼロ値とした統計値としている。
このようにECU50は、統計値である運転モード切替変数POAにより負荷制御を行うようにしたので、運転モードの急激な振動変化を軽減することができる。
さらに、時間フィルタ50bを有し、前記統計値を、前記判定値Dを時間フィルタ50bによりフィルタした値の統計値である運転モード切替変数POAfとすることで、制御時のハンチングの発生を低減することができる。結果として、運電モードの頻繁な変動を抑制することができ、走行中において運転モードが変更することに対応して運転者に与える違和感を軽減することができる。
なお、ECU50は、現在の運転モードでメイン充電設備82m又はサブ充電設備82sへの到達が可能であるとき、運転モード切替変数POAの値を維持する(例えば、ステップS26j、S26fでの値「0」が該当する。)ようにしたので、運転モードの変動を抑制することができる。
この場合、ECU50は、運転モード切替変数POAを、前記通常運転モードで、メイン充電設備82m及びサブ充電設備82sのどちらにも到達可能である場合の判定値Dを、正の値(例えば、ステップS26dでの値「+1」が該当する。)又はゼロ値とし、前記通常運転モードで、メイン充電設備82mへの到達が可能であり、サブ充電設備82sへの到達が不可能である場合の判定値Dを、負の値とし(例えば、ステップS26gでの値「−0.5」が該当する。)、前記通常運転モードで、メイン充電設備82m及びサブ充電設備82sのどちらにも到達不可能である場合の判定値Dを、負の値(例えば、ステップS26lでの値「−1」が該当する。)とする一方、現在の運転モードで、メイン充電設備82m及びサブ充電設備82sのどちらにも到達可能である場合の判定値Dを、ゼロ値(例えば、ステップS26fでの値「0」が該当する。)とし、前記現在の運転モードで、メイン充電設備82mへの到達が可能であり、サブ充電設備82sへの到達が不可能である場合の判定値Dを、負の値(例えば、ステップS26kでの値「−0.5」が該当する。)又はゼロ値とし、前記現在の運転モードで、メイン充電設備82m及びサブ充電設備82sのどちらにも到達不可能である場合の判定値を、負の値とした、統計値である運転モード切替変数POAとすることで、運転モード切替変数POAの値を蓄電装置12の残容量に対応した妥当な値に設定することができる。
この場合においても、さらに、時間フィルタ50bを有し、前記統計値を、前記判定値Dを時間フィルタ50bによりフィルタした値の統計値である運転モード切替変数POAfとすることで、制御時のハンチングの発生を低減することができ、結果として、運転モードの頻繁な変動を抑制することができ、走行中において運転モードが変化することに対する運転者への違和感を軽減することができる。
なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。