JP7067020B2 - 電気自動車 - Google Patents

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Description

本開示は、電気自動車に関し、特に、冷却庫を備えた電気自動車に関する。
国際公開第2012/141214号には、カーステレオ、カメラ、エアコンなどの機器が着脱可能に構成されており、各機器にバッテリが一体的に設けられた車両が記載されている。
国際公開第2012/141214号
一般に、電気自動車は、駆動輪を回転させる回転電機と、この回転電機に電力を供給する駆動用バッテリとを備える。
上記のような電気自動車に冷却庫を搭載する場合には、たとえば、駆動用バッテリに接続された変換器と、この変換器および冷却庫に接続された補助バッテリとを設けることが考えられる。
そして、変換器は駆動用バッテリからの電力の電圧を調圧して、補助バッテリに供給し、この補助バッテリから冷却庫に電力を供給することが考えられる。
しかし、駆動用バッテリのSOCによっては、ユーザが設定した目的地に到達すること困難となる場合がある。このような場合に、冷却庫に電力を供給するために、変換器を駆動させたのでは、変換器を駆動するために必要な電力を要し、結果として、目的地に到達することができなくなる場合が生じる。
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、駆動用バッテリのSOCが低い場合に、無駄な消費電力を低減することで、目的地に到達し易い電気自動車を提供することである。
本開示に係る電気自動車は、駆動輪を駆動させる駆動力を発生する回転電機と、回転電機を駆動する電力が蓄電された駆動用バッテリと、駆動用バッテリに接続された変換器と、変換器を通して駆動用バッテリに接続された補助バッテリと、補助バッテリに接続された冷却庫とを備えた電気自動車であって、補助バッテリには、変換器が駆動することによって駆動用バッテリからの電力が供給されており、駆動用バッテリのSOCが、所定のしきい値よりも小さくなると、変換器の駆動を停止して、補助バッテリに残存する電力で冷却庫を駆動する。
上記電気自動車は、目的地を入力する入力部をさらに備え、駆動用バッテリのSOCがしきい値であるときの駆動用バッテリ内の電力量は、現在位置から入力部に入力された目的地に到着するまでに電気自動車を走行させるために必要な電力量よりも多い。
上記駆動用バッテリのSOCがしきい値であるときの駆動用バッテリ内の電力量は、所定距離を電気自動車が走行するために必要な電力量である。電気自動車は、ユーザに情報を報知する報知部をさらに備え、駆動用バッテリのSOCがしきい値よりも小さくなると、報知部は、冷却庫が駆動可能な駆動時間を報知する。
本開示に係る電気自動車によれば、駆動用バッテリのSOCが低い場合に、無駄な消費電力を低減することで、目的地に到達し易くなる。
本実施の形態に係る電気自動車1を示す側面図である。 電気自動車1の後部側を模式的に示すブロック図である。 電気自動車1の構成を示すブロック図である。 冷却庫23を模式的に示す斜視図である。 操作部54を模式的に示す模式図である。 電気自動車1の制御フローを示すフロー図である。 警告表示がなされた状態における表示部26を模式的に示す模式図である。 目的地が設定されていないときにおける警告表示を示す画像71を模式的に示す図である。 冷却庫状態に関する表示制御を示す制御フロー図である。 目的地が設定されている場合における表示部26を示す模式図である。 目的地が設定されていない場合における表示部26を示す模式図である。
図1から図11を用いて、本実施の形態に係る電気自動車1について説明する。図1から図11に示す構成のうち、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して重複した説明を省略する。図1は、本実施の形態に係る電気自動車1を示す側面図である。電気自動車1は、車両本体2と、前輪3と、後輪4とを含む。前輪3は、車両本体2の前後方向の中央よりも前側に配置されている。後輪4は、車両本体2の前後方向の中央よりも後方に配置されている。
車両本体2には、内部に搭乗空間5と、収容空間6,7とが形成されている。搭乗空間5は、乗員が搭乗する空間である。収容空間6は、搭乗空間5よりも後方側に形成されている。収容空間7は、搭乗空間5よりも前方側に形成されている。
車両本体2は、リヤハッチ10と、フロントハッチ11と、フロントドア12と、リヤドア13とを含む。リヤハッチ10は、収容空間6を開閉するように車両本体2に設けられている。フロントハッチ11は、収容空間7を開閉するように車両本体2に設けられている。フロントドア12およびリヤドア13は、搭乗空間5を開閉するように設けられている。なお、フロントドア12やリヤドア13を開閉することで、乗員は搭乗空間5から乗り降りすることができる。
電気自動車1は、フロントシート8と、リヤシート9とを含む。フロントシート8は、リヤシート9よりも電気自動車1の前方側に設けられている。リヤシート9は、搭乗空間5と、収容空間6とを区画するように設けられている。図2は、電気自動車1の後部側を模式的に示すブロック図である。
電気自動車1は、フロアパネル15と、バッテリ20と、PCU(Power Control Unit)21と、回転電機22と、冷却庫23と、ECU(Electronic Control Unit)24と、位置情報取得部25と、表示部26と、記憶部27と、通信部28と、DCDCコンバータ(変換器)30と、補助バッテリ31とを備える。
フロアパネル15は、車両本体2の底面を形成する金属製の板状部材である。フロアパネル15は、センターパネル16およびリヤパネル17を含む。センターパネル16は、搭乗空間5の底面を形成し、リヤパネル17は、収容空間6の底面を形成する。
位置情報取得部25は、外部から電気自動車1の位置情報を取得して、ECU24に取得した情報を送信する。
記憶部27は、不揮発性のメモリである。記憶部27には、予め格納されたデータと、表示部26や通信部28を通じて取得したデータなどとが格納されている。予め格納されたデータには、地図データベースと、バッテリ20のSOCを算出するデータベースと、バッテリ20の出力可能電力量を算出するデータベースと、電気自動車1の走行可能距離を算出するデータベースと、補助バッテリ31のSOCを算出するデータベースと、補助バッテリ31の出力可能電力量を算出するデータベースと、冷却庫23の駆動電力を算出するデータベースとを含む。
バッテリ20のSOCを算出するデータベースは、後述する電流センサ44と、電圧センサ43と、温度センサ45との測定結果からバッテリ20のSOCを算出することができるデータベースである。バッテリ20の出力可能電力量を算出するデータベースは、バッテリ20のSOCに基づいて、バッテリ20から出力することができる電力量を算出するためのデータベースである。
補助バッテリ31のSOCを算出する算出データは、後述する電圧センサ32の測定結果から補助バッテリ31のSOCを算出することができるデータベースである。補助バッテリ31の出力可能電力量を算出するデータベースは、補助バッテリ31のSOCに基づいて、補助バッテリ31から出力することができる電力量を算出するデータベースである。
冷却庫23の駆動電力を算出するデータベースは、冷却庫23の冷蔵室の現在温度と、冷蔵室の目標温度と、冷凍室の現在温度と、冷凍室の目標温度とから、冷却庫23を駆動するために必要な電力を算出するためのデータベースである。
表示部26は、たとえばタッチパネル式の液晶表示画面であり、各種の情報をユーザに報知する。ユーザは、表示部26を操作することで、たとえば、目的地を設定することができる。このように、表示部26は、本明細書の報知部および入力部のいずれの機能も有する。なお、報知部および入力部を一体化させる必要はなく、各々別々に設けるようにしてもよい。表示部26は、入力された目的地情報をECU24に送信する。
ECU24は、表示部26に入力された目的地情報と、記憶部27に格納された地図情報とに基づいて、入力された目的地に到着する到着予想時刻を算出する。ECU24は、算出した到着予想時刻をたとえば、表示部26に表示する。
通信部28は、外部の通信機器やサーバなどと通信可能に構成されており、通信部28は受信した各種情報をECU24に送信する。
バッテリ20と、PCU21と、回転電機22と、DCDCコンバータ30と、補助バッテリ31とは、フロアパネル15の下面側に配置されている。
図3は、電気自動車1の構成を示すブロック図である。
電気自動車1は、電圧センサ32と、SMR(システムメインリレー)40と、電圧センサ43と、電流センサ44と、温度センサ45とをさらに備える。
バッテリ20は、たとえば、リチウムイオン電池などのように、充放電可能な二次電池である。PCU21は、DCDCコンバータと、インバータとを含む。PCU21はSMR40を通して、回転電機22に接続されている。PCU21は、バッテリ20から供給される直流電力の電圧を昇圧する共に、交流電力に変換する。
回転電機22はPCU21に接続されている。回転電機22は、PCU21から供給される交流電力によって、図2などに示す後輪(駆動輪)4を駆動する。これにより、電気自動車1が走行する。このように、本実施の形態に係る車両は、電気自動車である。
温度センサ45は、バッテリ20の温度を測定しており、測定結果をECU24に送信する。電流センサ44は、バッテリ20に流入する電流量およびバッテリ20から流出する電流量を測定し、測定結果をECU24に送信している。電圧センサ43は、バッテリ20の電圧を測定して、ECU24に測定結果送信している。
ECU24は、温度センサ45と、電流センサ44と、電圧センサ43とから受信した各測定結果からバッテリ20のSOC(state of charge)やバッテリ20内に蓄電されている電力量を算出する。
DCDCコンバータ30は、バッテリ20に接続されている。なお、DCDCコンバータ30は、SMR40と、バッテリ20との間に接続されている。補助バッテリ31は、DCDCコンバータ30に接続されている。冷却庫23は、リレー49,50を通して、補助バッテリ31に接続されている。電圧センサ32は、補助バッテリ31の電圧を測定し、ECU24に送信する。
図4は、冷却庫23を模式的に示す斜視図である。冷却庫23は、本体51と、蓋52,53と、温度センサ55,56と、ペルチェ素子47,48と、操作部54を含む。本体50内には、冷凍室57および冷蔵室58が形成されている。
蓋52は、冷凍室57を開閉可能なように本体51に設けられている。蓋53は、冷蔵室58を開閉可能なように本体51に設けられている。
ペルチェ素子47および温度センサ55は冷凍室57内に設けられており、ペルチェ素子48および温度センサ56は冷蔵室58内に設けられている。
温度センサ55は冷凍庫内の温度を測定し、ECU24に測定結果を送信し、温度センサ56は冷蔵庫内の温度を測定し、ECU24に測定結果を送信する。
図5は、操作部54を模式的に示す模式図である。操作部54は、温度表示部60,61と、操作部62,63,64,65とを含む。
温度表示部60には冷凍室57内の現在温度と目標温度とが表示され、温度表示部61には冷蔵室58内の現在温度と目標温度とが表示される。
操作部62,63を操作することで、冷凍室57の目標温度を変更することができ、操作部64,65を操作することで、冷蔵室58の目標温度を変更することができる。なお、操作部54は、入力された目標温度を示す情報をECU24に送信する。
図3に戻って、ペルチェ素子47は、リレー50を通して、補助バッテリ31に接続されており、ペルチェ素子48は、リレー49を通して補助バッテリ31に接続されている。ECU24は、操作部54から受信した目標温度と、温度センサ55,56から受信した測定温度とに基づいて、リレー49,50のON/OFFを切り替える。
上記のように構成された電気自動車1において、ECU24は、冷凍室57内の測定温度が目標温度よりも高くなると、リレー50をONにして、補助バッテリ31の電力をペルチェ素子47に供給する。ペルチェ素子47が駆動することで、冷凍室57内を冷却する。同様に、冷蔵室58の庫内温度を下げる場合には、ECU24は、リレー49をONにして、補助バッテリ31の電力をペルチェ素子48に供給する。
ECU24は、電圧センサ32の測定結果に基づいて、補助バッテリ31のSOCを算出する。そして、補助バッテリ31のSOCが所定値よりも低くなったと判断すると、DCDCコンバータ30を駆動して、バッテリ20からの電力で補助バッテリ31を充電する。DCDCコンバータ30は、バッテリ20からの電力の電圧を変換して、補助バッテリ31に供給する。なお、DCDCコンバータ30は、SMR40およびバッテリ20の間に接続されているため、SMR40がOFFの状態であっても、DCDCコンバータ30を駆動させることで、補助バッテリ31を充電することができる。ここで、DCDCコンバータ30を用いて、補助バッテリ31を充電する際に、DCDCコンバータ30において損失が生じる。
上記のように構成された電気自動車1において、バッテリ20のSOCが低下したときには、DCDCコンバータ30の駆動を停止して、バッテリ20に残存する電力で回転電機22を駆動すると共に、補助バッテリ31に残存する電力でペルチェ素子47,48を駆動する。
これにより、DCDCコンバータ30で損失が発生することを抑制して、結果として、バッテリ20に残存する電力を有効に電気自動車1の走行に使用することができる。これにより、バッテリ20のSOCが低下した状態であっても、電気自動車1の航続距離の向上を図ることができる。
当該制御フローについて図6などを用いて詳細に説明する。図6は、電気自動車1の制御フローを示すフロー図である。
ECU24は、バッテリ20の現状のSOCであるSOC1を算出する(Step10)。バッテリ20のSOCの算出は、温度センサ45と、電流センサ44と、電圧センサ43とからECU24に送信された計測結果と、記憶部27に格納されたバッテリ20のSOCを算出するデータベースとに基づいて算出される。
次に、バッテリ20の現在のSOC1から出力することができる電力量(出力可能電力量W1)を算出する(Step11)。
ECU24は、出力可能電力量W1を算出した後、ユーザによって目的地が設定されているかを判断する(Step12)。
ECU24は、目的地が設定されていると判断すると(Step12にてYes)、目的地に到達するために電気自動車1が走行するために必要な電力量(走行必要電力量W2(kWh))を算出する(Step14)。
この電力量は、たとえば、現在位置から目的地までの距離と、予定走行経路の勾配と、走行予定速度などとから算出される。なお、距離や勾配などの情報は、記憶部27に格納された地図データから導き出すことができる。走行予定速度は、地図データと、現在地情報などからECU24によって算出される。
ECU24は、目的地が設定されていないと判断すると(Step10にてNo)、ECU24は、所定距離を走行するために必要な電力量(走行必要電力量W2(kWh))を算出する(Step16)。ここで、所定距離とは、たとえば、10kmなどのように、予め設定されている距離であり、記憶部27に格納されている。
目的地が設定されている場合において、ECU24が走行必要電力量W2を算出すると、ECU24は、出力可能電力量W1が、走行必要電力量W2に所定値Tを足した値(しきい値)以上であるかを判断する(Step20)。なお、目的地が設定されている場合において、所定値Tとは、予め定められた値であり、たとえば、数Km走行するために必要な電力量である。
なお、目的地が設定されている場合において、所定値Tとは、上記のような固定値に限られず、たとえば、目的地から最も近い充電ステーションに電気自動車1が移動するために必要な電力量としてもよい。
このため、目的地が設定されているときには、走行必要電力量W2に所定値Tを足した値(しきい値)は、目的地までに到達するまでに電気自動車1を走行させるために必要な電力よりも多い。
目的地が設定されていない場合において、ECU24が走行必要電力量W2を算出すると、ECU24は、所定値Tを0として、出力可能電力量W1が、走行必要電力量W2(所定距離を走行するために必要な電力量:しきい値)以上であるかを判断する(Step20)。
このため、目的地が設定されていないときには、走行必要電力量W2に所定値T(=0)を足した値(しきい値)は、電気自動車1を所定距離走行させるために必要な電力となる。
ECU24は、出力可能電力量W1が、しきい値よりも小さいと判断するとStep22にてNo)、ECU24は、出力可能電力量W1で走行可能な走行可能距離L1を算出する(Step21)。
走行可能距離L1は、出力可能電力量W1と、電気自動車1の走行可能距離を算出するデータベースとから算出することができる。
走行可能距離L1を算出すると、ECU24は、表示部26に警告を表示する(Step22)。
図7は、警告表示がなされた状態における表示部26を模式的に示す模式図である。この図7においては、目的地が設定されているときにおける警告表示を示す。
表示部26には、画像70が表示される。画像70には、現在地から目的地までの距離と、走行可能距離L1と、メッセージとが含まれる。
メッセージには、目的地到達までの間に冷却庫の冷却を中止する場合がある旨と、冷却庫の駆動可能時間は計算中である旨とが含まれる。
図8は、目的地が設定されていないときにおける警告表示を示す画像71を模式的に示す図である。画像71には、走行可能距離L1と、メッセージとが含まれる。
そして、メッセージとして、冷却庫の冷却を停止する場合がある旨と、冷却庫の駆動可能時間は計算中である旨とが含まれる。
図6に戻って、ECU24は、DCDCコンバータ30の駆動を停止する(Step24)。この際、たとえば、DCDCコンバータ30の駆動が停止されている状態のときには、DCDCコンバータ30の駆動停止状態が維持される。さらに、DCDCコンバータ30が駆動しているときには、DCDCコンバータ30の駆動が停止される。
その結果、DCDCコンバータ30で損失が発生することを抑制することができ、バッテリ20に残存する電力が無駄に消費されることを抑制することができる。
その結果、バッテリ20に残存する電力で電気自動車1を走行させることができる走行可能距離を長くすることができる。
なお、DCDCコンバータ30の駆動が停止されると、バッテリ20の電力が補助バッテリ31に供給されなくなる。そのため、ペルチェ素子47,48は、補助バッテリ31に残存する電力のみで駆動することになる。そして、ECU24は、冷却庫状態に関する表示制御を実施する(Step26)。
図9は、冷却庫状態に関する表示制御を示す制御フロー図である。ECU24は、補助バッテリ31のSOCを算出する(Step40)。ECU24は、電圧センサ32から受信した補助バッテリ31の電圧と、記憶部27に格納された補助バッテリ31のSOCを算出するデータベースとを用いて、補助バッテリ31の現在のSOCであるSOC3を算出する。
ECU24は、算出した補助バッテリ31の現在のSOC3を算出すると、現在のSOC3の補助バッテリ31から出力可能な電力量(出力可能電力量W3)を算出する(Step42)。
ECU24は、冷却庫23を駆動するために単位時間あたり必要となる駆動電力W4を算出する(Step44)。駆動電力W4は、操作部54から送信された冷却庫23の冷蔵室の現在温度と、冷蔵室の目標温度と、冷凍室の現在温度と、冷凍室の目標温度と、記憶部27に格納されたデータベースとから算出することができる。
ECU24は、冷却庫23を駆動することができる駆動可能時間T10を算出する(Step46)。駆動可能時間T10は、出力可能電力量W3と、駆動電力W4とに基づいて算出される。
ECU24は、駆動可能時間T10を算出すると、表示部26に、駆動可能時間T10を記入する。
図10は、目的地が設定されている場合における表示部26を示す模式図である。画像70には、駆動可能時間T10が計算中であるとの表示に替えて、算出された駆動可能時間T10が追記される。図11は、目的地が設定されていない場合における表示部26を示す模式図である。画像71には、駆動可能時間T10が計算中であるとの表示に替えて、算出された駆動可能時間T10が追記される。
このように、電気自動車1は、冷却庫23が停止するタイミングなどを報知することができ、ユーザは、電気自動車1の状態を簡単に把握することができる。なお、本実施の形態においては、電気自動車1の状態をユーザに報知する装置として、表示部26を用いたが、たとえば、スピーカなどの音声部を用いてもよい。
このようにして、Step26が終了する。図6に戻って、ECU24は、Step20において、出力可能電力量W1が走行必要電力量W2と所定値Tとの和以上であると判断すると(Step20にてYes)、警告表示をOFFにする(Step30)。なお、警告表示が表示部26に表示されていない場合には、警告表示を表示しない状態を維持する。
図6に示す制御フローは、電気自動車1が起動しているときには、継続的または間欠的に実施される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。さらに、各実施の形態において説明された構成は、適宜、組み合わせることは出願時から予定されている。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。
1 電気自動車、2 車両本体、3 前輪、4 後輪、5 搭乗空間、6,7 収容空間、8 フロントシート、9 リヤシート、10 リヤハッチ、11 フロントハッチ、12 フロントドア、13 リヤドア、15 フロアパネル、16 センターパネル、17 リヤパネル、20 バッテリ、22 回転電機、23 冷却庫、25 位置情報取得部、26 表示部、27 記憶部、28 通信部、30,41 コンバータ、31,42 補助バッテリ、32,43 電圧センサ、44 電流センサ、45,55,56 温度センサ、47,48 ペルチェ素子、49,50 リレー、51 本体、52,53 蓋、54,62,63,64,65 操作部、57 冷凍室、58 冷蔵室、60,61 温度表示部、70,71 画像、Km 数、L1 走行可能距離、T 所定値、T10 駆動可能時間、W1,W3 出力可能電力量、W2 走行必要電力量、W4 駆動電力。

Claims (2)

  1. 駆動輪を駆動させる駆動力を発生する回転電機と、
    前記回転電機を駆動する電力が蓄電された駆動用バッテリと、
    前記駆動用バッテリに接続された変換器と、
    前記変換器を通して前記駆動用バッテリに接続された補助バッテリと、
    前記補助バッテリに接続された冷却庫と、
    目的地を入力する入力部と、
    を備えた電気自動車であって、
    前記駆動用バッテリに接続されるとともに前記変換器と前記回転電機との間に設けられるシステムメインリレーがオフ状態である場合に、前記補助バッテリには、前記変換器が駆動することによって前記駆動用バッテリからの電力が供給されており、
    前記システムメインリレーが前記オフ状態である場合に、前記駆動用バッテリのSOCが、所定のしきい値よりも小さくなると、前記変換器の駆動を停止して、前記補助バッテリに残存する電力で前記冷却庫を駆動し、
    前記入力部に前記目的地が入力されている場合、前記所定のしきい値は、第1のしきい値であり、前記駆動用バッテリの前記SOCが前記第1のしきい値であるときの前記駆動用バッテリ内の電力量は、現在位置から前記入力部に入力された目的地に到着するまでに前記電気自動車を走行させるために必要な電力量よりも多く、
    前記入力部に前記目的地が入力されていない場合、前記所定のしきい値は、第2のしきい値であり、前記駆動用バッテリの前記SOCが前記第2のしきい値であるときの前記駆動用バッテリ内の電力量は、所定距離を前記電気自動車が走行するために必要な電力量であり、
    前記所定距離は、前記電気自動車の記憶部に格納されている予め設定された距離である、電気自動車。
  2. ユーザに情報を報知する報知部をさらに備え、
    前記駆動用バッテリの前記SOCが前記しきい値よりも小さくなると、前記報知部は、前記冷却庫が駆動可能な駆動時間を報知する、請求項1に記載の電気自動車。
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