JP6113399B2 - 電気自動車の残存走行距離の推定方法 - Google Patents
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Description
このようにバッテリに対する状態を総括して管理するバッテリ管理システム(Battery Management System;BMS)は、バッテリ耐久性の低下による寿命短縮を防止し、総合制御を行う車両制御器にバッテリのSOC情報を知らせることにより、バッテリ状態を考慮した車両走行が行われるように補助する。
これに関連して、ガソリン、ディーゼルなどの一般の化石燃料を用いる自動車には、液体量水位測定センサにより燃料タンク残余量を測定し、上記燃料タンク残余量を累積燃費に乗算することにより、燃料タンク残余量で走行可能な距離の残存走行距離を予測する方案が使用されている。
しかしながら、現在のバッテリ残存燃料量から電気自動車の走行可能な残存走行距離を予測することは、推定の困難性、推定誤差による誤った情報を提供する恐れなどの様々な技術的問題により、現在の自動車には実際に適用することができない。
また、埋め込んでエンベデッドで実現可能な簡単な線形関数により残存走行距離を正確に推定できる効果がある。
以下、添付した図面を参照して本発明による電気自動車の残存走行距離の推定方法を具体的に説明する。
電気自動車の残存走行距離の推定方法は、充電中状態に関するステップ(S100)と、充電していない状態に関するステップ(S200)に分けられるが、特に、本発明は充電していない状態(S200)で実際の走行状態における電気自動車の残存走行距離を推定する方法に関するものである。
したがって、本発明による電気自動車の残存走行距離の推定方法は、充電後、車両の走行状態で累積燃費及び現在のバッテリSOCを考慮して車両の残存走行距離を算定する技術に関するものである。
このような残存走行距離推定の過程は、車両始動により残存走行距離に関する初期値が設定された後、車両が走行する間に繰り返し行われ、バッテリの現在残存容量に関するバッテリSOCの推定に連動して行われてもよい。
具体的に本ステップでは、充電が行われる場合、充電直前の累積燃費を確認し(S110)、これを用いて予め設定された初期値の設定ロジックを適用し(S120)、充電による残存走行距離の変動値を算定し(S130)、充電が完了した状態で残存走行距離の初期値を自動で設定する(S140)。
したがって、充電直前の累積燃費とは、その前の充電が終了した後、現在の充電が行われるまでのバッテリSOC変化量の推定値と瞬間移動距離値の累計として定義される。
車両の残存走行距離とは、基本的に現在残存する燃料量(SOC)と累積燃費(km/SOC)の乗算から得られる情報であるため、このような演算過程では、走行中のバッテリSOCと累積燃費との非線形的関係を排除し、充電直前の累積燃費を用いて残存走行距離に関する初期値を計算し、これを格納するように構成してもよい。また、このような方法以外にも、本発明による電気自動車の残存走行距離の推定方法の事前段階に該当する本ステップの初期値を設定するための様々な方法を用いてもよい。
このような充電していない状態における残存走行距離推定は、図1に示すように、最初には残存走行距離に関する初期値を入力するステップから始まり、運転者が車両の始動をかけて走行が開始されると、上述したように充電完了状態で予め設定された残存走行距離の初期値を入力する(S210)。
そして、本ステップでは、充電直前の累積燃費に関して格納されたデータを確認する(S210)。
このような充電直前の累積燃費は、リアルタイムで検出される現在の累積燃費に関するデータと共に下記で説明する残存走行距離推定関数の選択的な適用に用いられる。
これに関連して、本発明では、充電が完了し、始動をかけた後、リアルタイムで検出される現在のバッテリSOCに対する瞬間変化量推定値と瞬間移動距離の比で演算される値から現在の累積燃費を定義し、このような現在の累積燃費は、バッテリSOCの瞬間変化量と瞬間移動距離の比を持続的に確認し、これを充電時から現在まで累積した値で定義する。
本発明では、リアルタイムでバッテリSOCを推定し、バッテリSOCの瞬間変化量を予め設定された時間単位で持続的にモニターリングする一方、同一時間内の移動距離に関する情報を収集して現在の累積燃費をリアルタイムで算出する。
したがって、初期ステップで確認する充電前の走行状態に関する充電直前の累積燃費とは異なり、現在の累積燃費は充電直後から計算された累積燃費に該当する。
このようなバッテリSOCの推定ステップは、残存走行距離の推定とは異なるステップにより推定されてもよく、本発明による電気自動車の残存走行距離の推定方法は、推定されたバッテリSOCの結果値だけをリアルタイムで受信して残存走行距離推定関数に適用するように構成してもよい。したがって、このようなバッテリSOCの推定と現在の累積燃費の確認及び残存走行距離の推定は、予め設定された所定の時間に応じて同期化され、それぞれの算出が行われるように構成することが好ましい。
一方、本発明では、バッテリSOC推定ロジックにより現在のバッテリSOC値の推定が行われ、このような現在のバッテリSOC値が入力される場合、予め設定された残存走行距離推定関数を選択的に適用して残存走行距離を推定するステップが行われる(S230)。
このような残存走行距離推定関数は、本実施例では、神経網ツールを用いてバッテリSOC、走行距離、累積燃費を入力して繰り返し実験した結果を線形化した関数として算定したもので、特に、本発明では、異なる走行パターンによる2つ以上の残存走行距離推定関数を算定する。
それぞれの残存走行距離推定関数は、異なる走行パターンを考慮して異なるバッテリSOCのゲイン(gain)を有し、これは上述したように、走行パターンにより異なる累積燃費を適用してそれぞれ算定される。
例えば、図1のステップ230に記載した通り、3つの残存走行距離推定関数は、LDTE(Long Distance To Empty)、MDTE(Middle Distance To Empty)、及びSDTE(Short Distance To Empty)関数に分けられ、このような3つの残存走行距離推定関数から残存走行距離を推定するように構成することができる。
したがって、本発明の実施例による電気自動車の残存走行距離の推定方法では、予め設定された3つの残存走行距離推定関数をロードし、前段階で算定された現在の累積燃費に応じて、これと近接した累積燃費に対する残存走行距離推定関数を選択して適用することになる。
このように算定された新しい累積燃費は、現在の累積燃費と充電直前の累積燃費をそれぞれ累積した移動距離比により簡単に算出でき、このような新しい累積燃費の決定は、現在の累積燃費に充電直前の累積燃費を反映して新しい累積燃費の因子を算出することを意味する。
上述したような現在の累積燃費を確認するステップ及び残存走行距離推定関数を選択的に適用するステップは、車両が走行する間、予め設定された所定の時間間隔で繰り返し行われ、この結果により算定された残存走行距離の推定値を外部に出力するように構成することができる。
また、走行を再開するために、運転者のイグニッションオン命令がある場合(S260)、格納媒体に格納されたイグニッションオフ時点の残存走行距離を初期値に設定し、上述した現在の累積燃費を確認するステップから残存走行距離の推定を繰り返し実施する(S220〜S230)。
図2〜図4は、本発明の好ましい一実施例による電気自動車の残存走行距離の推定方法を適用して残存走行距離の予測値(est)と残存走行距離の実際値(true)とを比較して示すグラフである。
図2〜図4の各グラフは、充電前の異なる走行状態を学習した車両に対して、同一の残存走行距離推定試験を行ったもので、各グラフの初期値が互いに異なる理由は、それぞれの試験における充電前の走行状態が互いに異なって充電直前の累積燃費が異なることに起因する。
それぞれのグラフでは、このような充電初期値の差にもかかわらず、3つの残存走行距離推定関数から補間法を適用して残存走行距離の推定値を算出する場合、実際の残存走行距離をほぼカバーする非常に正確な予測結果が得られることが確認できる。
Claims (5)
- 残存走行距離の初期値、充電直前の累積燃費、現在の累積燃費、現在のバッテリSOC、残存走行距離推定関数を貯蔵する貯蔵手段と、
残存走行距離を演算する演算手段と、
イグニッションオン、オフ命令を指示する指示手段と、
前記貯蔵手段、演算手段、指示手段を制御する制御手段と、を備えた電気自動車の残存走行距離の推定方法であって、
前記制御手段を用いて、前記残存走行距離の初期値を前記貯蔵手段から読み出して、前記演算手段に入力するステップと、
前記制御手段を用いて、前記充電直前の累積燃費を前記貯蔵手段から読出し、これを確認するステップと、
前記制御手段を用いて、前記現在の累積燃費を前記貯蔵手段から読出し、これを確認するステップと、
前記制御手段を用いて、繰り返し実験におけるバッテリSOCと走行距離と累積燃費とから予め神経網ツールを用いて得られた2つ以上の残存走行距離推定関数を前記貯蔵手段からロードし、
前記演算手段を用いて、前記充電直前の累積燃費と前記現在の累積燃費により前記残存走行距離推定関数を選択的に適用して現在の推定バッテリSOCに対する残存走行距離を推定するステップと、を備えることを特徴とする電気自動車の残存走行距離の推定方法。 - 前記残存走行距離を推定するステップは、その前の充電が終了した後、現在の充電が行われるまでのバッテリSOC変化量の推定値と瞬間移動距離値の累計として定義する前記充電直前の累積燃費と、充電が完了し、始動をかけた後、リアルタイムで検出される現在のバッテリSOCに対する瞬間変化量推定値と瞬間移動距離の比で演算される値から定義する前記現在の累積燃費を用いて新しい累積燃費の因子を算出し、前記2つ以上の残存走行距離推定関数のそれぞれに対する累積燃費との補間により前記現在の推定バッテリSOCに対する残存走行距離を推定することを特徴とする請求項1に記載の電気自動車の残存走行距離の推定方法。
- 前記残存走行距離の初期値は、充電完了状態で前記充電直前の累積燃費の値により予め求められ、前記貯蔵手段に貯蔵された値、もしくは前記指示手段を介しイグニッションオフ命令がある場合、前記制御手段が前記貯蔵手段に貯蔵したその時点の残存走行距離の値であることを特徴とする請求項1に記載の電気自動車の残存走行距離の推定方法。
- 前記指示手段を介し、走行中に運転者のイグニッションオフ命令がある場合、前記制御手段により、現在のバッテリSOC、現在の累積燃費、及び現在の残存走行距離を確認し、これらの値を前記貯蔵手段に貯蔵するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の電気自動車の残存走行距離の推定方法。
- 前記指示手段を介した、運転者のイグニッションオン命令がある場合、前記制御手段により、前記現在の累積燃費、及び現在の残存走行距離を前記制御手段を用いて前記貯蔵手段から読出し、これを確認するステップと、前記演算手段を用いて前記現在の推定バッテリSOCに対する残存走行距離を推定するステップと、を再び行うことを特徴とする請求項4に記載の電気自動車の残存走行距離の推定方法。
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