JP2007274806A - ハイブリッド車両用電池情報表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ハイブリッド車両の運転操作者に対して、電池に関する情報を適切に認識させ、電池に対する意識を向上させる装置を提供する。
【解決手段】電池16を動力源として搭載したハイブリッド車両の運転操作盤に配置され、電池16に関する情報を表示するハイブリッド車両用電池情報表示装置1であって、車両走行試験19から計測された、電池劣化に関するデータに基づき、車両走行に関するデータ等から、その電池16の耐用年数に対する電池劣化の程度を見積り、その電池寿命に関する情報を表示する電池寿命表示手段2と、車両走行試験19から、運転パターンごとに設定された試験走行燃費データに基づき、運転パターンごとの、電池劣化による実走行燃費データの低下度を評価し、走行燃費に関する情報を表示する走行燃費表示手段3と、電池寿命に関する情報を制御して表示する表示制御手段4とを備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、ハイブリッド車両用電池情報表示装置に係り、特に、電池を動力源として搭載したハイブリッド車両の運転操作盤に配置され、電池の寿命に関する情報を表示する装置に関する。
ハイブリッド車両(Hybrid Vehicle)とは、ハイブリッドシステム、すなわちガソリンエンジンと電気モータのように2種類の動力源を組み合わせて使用するシステムを搭載した車両をいう。ハイブリッドシステムの特徴として、車両の走行条件に応じてガソリンエンジンと電気モータとを使い分け、それぞれの持つ長所を生かし、不得意な部分を補うシステムである。
また、ハイブリッド車両は、動力源としてガソリンエンジンと電気モータとを併用することから、ガソリンエンジンのみを動力源とする同車種の従乗車(ICE)と比較して、一般的に、排気量の少ないエンジンを使用している。
また、ハイブリッド車両では、減速時には電気モータを発電機として機能させ、車両の運動エネルギを電気エネルギに変換することで制動する回生制動が行われる。この変換された電気エネルギは電池に蓄えられ、加速時等に再利用される。従って、ハイブリッド車両に用いられる電池は、走行中において、加速時等には放電が、減速時には回生制動による充電が繰り返し行われる。
動力源として搭載したハイブリッド車両の電池は、使用により経時劣化するため寿命を有する。これは、長期間の走行により、電池の内部抵抗が上昇し、セルの充放電能力(電池容量)が次第に低下していくからである。したがって、ハイブリッド車両の電池は、適切に把握されていなければならない。
電池の経時劣化に影響する要因には、主として車両諸元、電池環境、電装品に関する電力消費及び車両走行がある。車両諸元とは、その車両の車種等に関するもので、例えば年式、車重、あるいは設備仕様をいう。設備仕様とは、例えば、車両に搭載されているエンジン、エアコンディショナ等の電装品の種類や容量をいう。車両の車種や設備仕様は、その車両の電池の消費量にかかわるため、電池の劣化に影響する要因となる。また、電池環境とは、例えば、電池の温度、雰囲気温度、或いは湿度といった電池自体が置かれている環境をいう。電池は、その過放電や過充電により劣化が進行するため、電池の劣化に影響する要因となる。電装品に関する電力消費とは、例えば、車両に搭載されているエアコンディショナ、オーディオ等の電力を消費する電装品をいう。これらの電装品は電池に蓄えられた電力を消費するため、電池の劣化に影響する要因となる。さらに、車両走行とは、例えば、その車両の走行距離や運転操作に関するものをいう。一般的に、車両の走行距離により電池の劣化が進行するため、電池の劣化に影響する要因となる。また、電池の劣化の程度は運転操作者の運転操作によってもその影響が異なる。
一方、この電池劣化により、上述したハイブリッド車両の特徴であるガソリンエンジンと電気モータとの最適な使い分けのバランスがくずれ、ガソリンエンジンへの負担が上昇する。すなわち、本来、動力源となるべき電気モータに電池の経時劣化による能力低下が発生し、その能力の低下をガソリンエンジンで補うように自動制御される。その結果、同車種の従乗車と比較して排気量の少ないエンジンで走行することになりガソリンの走行燃費が低下する。
このガソリンの走行燃費の低下は、一定の速度で走行する運転パターン、すなわち、通常走行時よりも、例えば、コーナリング、車線変更、発進、減速といった運転パターンの際に顕著に現れる。これは、コーナリング、車線変更、発進、減速といった運転パターンにおいては、ガソリンエンジンと電気モータとの併用により動力源の有効な利用を図るシステムであることによる。一方、通常走行時には、主としてガソリンエンジンにより走行することから、走行燃費の低下は、従乗車の運転操作とほぼ同様である。また、これらの運転パターンにおいては、例えば、車両の走行速度や走行軌跡、或いは運転操作者の運転操作により走行燃費に差が生じるという特性を有している。
また、従来のハイブリッド車両の走行燃費に関しては、例えば、平均燃費、瞬間燃費、通算燃費、過去最高燃費等が測定され表示される。これらの燃費の表示は、イグニッションスイッチのオンにより表示が開始され、例えば、平均燃費及び瞬間燃費は、1分ごとの平均燃費及び瞬間燃費(約30分間)を表示し、通算燃費は、データリセット操作から現在までの通算燃費を表示し、過去最高燃費は、通算燃費表示のリセット操作間の最高値を表示する。
一方、特許文献1には、電池の劣化に関する表示として、電気自動車用電池の表示装置が開示され、特許文献2には、走行燃費に関する表示として、車両の走行状態表示装置が開示されている。
図11に、特許文献1の電気自動車用電池の表示装置を示す。この運転席に配置された表示装置51は、電池を交換すべき状態にあることを示す劣化表示部52及び電池が良好な状態にあることを表示する充電表示部53から構成される。劣化表示部52は、その劣化のない状態G(緑色)、点検をうけることが勧められる状態Y(黄色)、電池交換が勧められる状態R(赤色)および電池交換が必要な状態E(赤色ランプ点灯または点滅)というゾーンに区分された表示部54を有し、電池の状態により指針56が各ゾーンに位置することで、電池劣化の状態を表示する。また、充電表示部53は、正常に使用されている状態G(緑色)及び充電を行うことが必要な状態R(赤色)というゾーンに区分された表示部55を有し、充電の状態により指針57が各ゾーンに位置することで、電池の充電の状態を表示する。
図12に、特許文献2の車両の走行状態表示装置を示す。表示手段60には、燃費表示部61、エネルギ内訳表示部62、及び蓄積エネルギ表示部63が表示される。燃費表示部61には、外見燃費64に、運動エネルギ対応燃費65及び位置エネルギ対応燃費66が積み上げられて棒グラフにより表示される。エネルギ内訳表示部62には、ブレーキによる吸収エネルギ67とモータによる回生エネルギ68との内訳が、棒グラフにより表示される。蓄積エネルギ表示部63には、運動エネルギ、位置エネルギの合計蓄積量69と、電気エネルギの蓄積量70の各縦棒グラフと、それぞれのエネルギの状態を示す矢印71,72,73,及び74が表示される。
特開平10−4603号公報 特開2003−274219号公報
ハイブリッド車両を運転する運転操作者の電池の寿命や効率に対する認識は、同じ動力源であるガソリンと比較して決して高いとはいえない。これは、ハイブリッドシステムは、ガソリンエンジンと電気モータとの併用により動力源の有効な利用を図るシステムであることで、ガソリンエンジンを動力源とする従乗車に比べてより複雑なシステムであることによる。一方、一般の運転操作者は、ガソリンの消費量や燃費については知識や興味があるため、表示に対して適切に認識する場合が多い。従って、電池の寿命や効率に関する情報の提供は、ガソリンの消費量や燃費に関する情報の提供とは、異なる手段が必要となる。
電池が経時劣化すると、車両の走行燃費が低下するという問題が発生する。これは、一般にハイブリッド車両のガソリンエンジンの容量は通常の車両に比べて少ないことによる。これにより、従乗車と比較してハイブリッド車両の特徴である走行燃費の良さが失われるという問題がある。また、長距離ドライブの最中に電池の寿命により車両の走行が不能になるという事態が発生する恐れがある。従って、運転操作者に対して、電池に関する情報を適切に認識させる表示が求められる。
また、ハイブリッド車両を運転する運転操作者の電池に対する意識も、同じ動力源であるガソリンと比較して決して高いとはいえない。これは、ハイブリッド車両では、走行中に一定の充電状態を維持するように、エンジンが電気供給源として作動するため、外部からの充電が不要であることが一つの要因である。また、ハイブリッド車両の運転経歴が浅い場合には、電池の交換時期が来るまでは、長期間にわたり電池に関する意識がほとんどなく運転する場合が多い。さらには、電池の交換時期の間隔が、ガソリンと比べて非常に長期間であることも運転操作者の電池に対する意識が低いことの要因となっている。
ハイブリッド車両の電池に関する情報を運転操作者に表示する装置は、上記特許文献などのように各種提案されている。しかし、上述のように、そもそも運転操作者の電池に関する意識が低いため、メータによる表示や棒グラフによる表示では、電池に関する情報を適切に認識させているとはいえない。つまり、電池に関する情報は、頻繁に確認する情報ではないため、運転操作者は、運転操作パネルの多くのメータのなかで重要度の低い計器と意識する。従って、運転操作者の電池に対する意識を向上させる表示が求められる。
本願の目的は、かかる課題を解決し、ハイブリッド車両の運転操作者に対して、電池に関する情報を適切に認識させ、電池に対する意識を向上させる表示装置を提供することである。
上記目的を達成するため、本発明に係るハイブリッド車両用電池情報表示装置は、電池を動力源として搭載したハイブリッド車両の運転操作盤に配置され、電池の寿命に関する情報を表示するハイブリッド車両用電池情報表示装置であって、車両の走行試験から計測された、電池の劣化に関するデータに基づき、測定された、電池に関する環境データ、電装品に関する電力消費データ、及び車両走行に関するデータから、その電池の耐用年数に対する電池の劣化の程度を見積り、その電池の寿命に関する警告のレベル、及びその電池の余寿命に関する情報を表示する電池寿命表示手段と、電池の寿命に関する警告のレベルと、電池の余寿命に関する情報と、を制御して電池寿命表示手段に表示させる寿命表示制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、電池寿命表示手段は、電池の寿命に関する警告のレベルを、ハイブリッドシステムを図示する画面を用いて表示することが好ましい。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、電池寿命表示手段は、電池の余寿命に関する情報を、電池を表示する画面を含めて表示することが好ましい。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、車両の走行試験から、運転パターンごとに設定された試験走行燃費データに基づき、運転パターンごとの、電池の劣化による実走行燃費の低下度を評価し、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベル、及び運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する情報を表示する走行燃費表示手段と、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルと、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する情報と、を制御して走行燃費表示手段に表示させる燃費表示制御手段と、を備えることが好ましい。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、走行燃費表示手段は、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルを、ハイブリッドシステムを図示する画面を用いて表示することが好ましい。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、走行燃費表示手段は、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する情報を、運転パターンを図示する画面を含めて表示することが好ましい。この運転パターンには、車両のコーナリング、車両の車線変更、車両の発進、及び車両の減速が含まれることが好ましい。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、寿命表示制御手段は、電池寿命表示手段に、電池の寿命に関する警告のレベルを表示する画面と、電池の余寿命に関する情報を表示する画面とを切替えさせ、燃費表示制御手段は、走行燃費表示手段に、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルを表示する画面と、運転パターンごとの走行燃費の低下度に関する情報を表示する画面とを切替えさせることが好ましい。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、電池寿命表示手段の電池の寿命に関する警告のレベルを表示する画面と、走行燃費表示手段の運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルを表示する画面と、は初期画面であることが好ましい。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、警告のレベルは、色彩により識別され、色彩は、緑色、黄色、及び赤色であることが好ましい。
上記構成により、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、車両の電池の劣化の程度を見積もり表示する電池寿命表示手段と、電池に関する情報を制御して電池寿命表示手段に表示させる寿命表示制御手段とを備える。運転操作者は、この電池寿命表示手段により、電池の劣化による電池の寿命に関する情報を得る。この情報には、その電池の寿命に関する警告のレベル、及び電池の余寿命に関する情報が含まれる。すなわち、電池に対して余り関心のない運転操作者には、電池に関する最も重要な情報である、電池の寿命に関する警告のみに絞って表示する手段と、電池に対して関心のある運転操作者には、電池の余寿命に関する適切な情報の提供をする手段とを有する。その結果、運転操作者に、電池に関する情報を適切に認識させることが可能となる。
また、この電池の寿命に関する警告のレベルは、ハイブリッドシステムを図示する画面を用いて表示される。このことで、運転操作者は、ハイブリッドシステムの全体像を意識し、そのなかでの電池の位置付けを意識することが可能となる。また、この電池の余寿命に関する情報は、電池を表示する画面を用いて表示される。このことで、運転操作者は、電池を表示する画面に表示された余寿命を認識し、電池に対する意識の向上が可能となる。
また、ハイブリッド車両用電池情報表示装置は、電池寿命表示手段に加え、電池の劣化による実走行燃費の低下度を評価して表示する走行燃費表示手段、及び走行燃費に関する情報を制御して走行燃費表示手段に表示させる燃費表示制御手段を備える。この走行燃費表示手段により、運転操作者は、車両の走行試験から設定された試験走行燃費データに基づき、運転パターンごとに結果が得られる走行燃費の情報を得る。この情報には、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベル、及び運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する情報が含まれる。すなわち、電池寿命表示手段による情報が、車両の走行試験から計測された電池の劣化に関するデータに基づいた、長期的な電池劣化の情報であるのに対して、この走行燃費表示手段による電池の劣化を反映した電池劣化の情報は、日常的な運転パターンごとに結果が得られる短期的な電池劣化の情報である。その結果、運転操作者に対し、電池に対する意識を向上させることが可能となる。
また、この電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルは、ハイブリッドシステムを図示する画面を用いて表示される。このことで、運転操作者は、ハイブリッドシステムの全体像を意識し、そのなかでの電池の位置付けを意識することが可能となる。また、この電池の劣化による走行燃費の低下度に関する情報は、運転パターンを図示する画面を含めて表示される。このことで、運転操作者は、自らの運転操作を確認しながら電池の劣化についての情報を知り、電池に対する意識の向上が可能となる。
以上のように、本発明に係るハイブリッド車両用電池情報表示装置によれば、ハイブリッド車両の運転操作者に対して、電池に関する情報を適切に認識させ、電池に対する意識を向上させることが可能となる。
以下に、図面を用いて本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。
図1に、ハイブリッド車両用電池情報表示装置1の一つの実施形態の概略構成のブロック図を示す。本電池情報表示装置1は、電池寿命表示手段2、走行燃費表示手段3、寿命表示制御手段4、及び燃費表示制御手段24から構成される。ここで、電池16とは、走行用モータ18を駆動制御するインバータに電力を供給する、144V〜288Vの高圧である電池16をいう。
(電池寿命表示手段)
電池寿命表示手段2は、電池16の寿命に関する情報を表示する。本実施の形態では、この表示には、電池16の寿命に関する警告のレベルを表示する第1の表示手段、及び電池16の余寿命を表示する第2の表示手段の2種類の手段がある。
図2に、電池寿命表示手段2の第1の表示手段の一つの実施の形態を示す。本実施の形態では、電池寿命表示手段2の第1の表示手段は、ハイブリッドシステムを図示するエネルギーモニター画面40内に表示される。エネルギーモニター画面40とは、ハイブリッドシステムを簡略化して鳥瞰図で図示し、エネルギの伝達方向、現在の駆動方法、エンジン42による発電状況、回生エネルギの利用状況、及び走行によるタイヤ41の回転を、運転操作者にグラフィックに表示する画面をいう。本実施の形態の画面では、車両のタイヤ41、エンジン42、フロントモーター43、リアモーター44、バッテリー(電池)45が図示されているが、これ以外のエネルギに関する要素が含まれていても良い。
第1の表示手段では、このエネルギーモニター画面40内のバッテリー(電池)45を表す図の枠内が、緑色(電池交換不要)、黄色(電池交換に注意)、赤色(電池交換が必要)といった電池寿命に関する警告のレベルに従って色彩が変化して表示される。また、エネルギーモニター画面40の枠外に警告のメッセージ46の欄があり、ここにバッテリー(電池)45の色彩に合わせて警告の内容が表示される。色彩が緑色の場合には、「バッテリー交換の必要はありません」とのメッセージが、黄色の場合には、「バッテリー交換にご注意ください」とのメッセージが、赤色の場合には、「バッテリーを交換してください」とのメッセージが表示される。このように、電池寿命についての情報がエネルギーモニター画面40内に表示されることで、運転操作者は、ハイブリッドシステムについての概要が理解できる。また、警告のレベルを色彩により表示することで、運転操作者に対して、電池16に関する情報を適切に認識させることが可能となる。さらに、電池交換が不要の場合であっても、メッセージが表示されることで、運転操作者に対して、電池16に対する意識を高めさせることが可能となる。
図3に、第1の表示手段の他の実施の形態を示す。本実施の形態は、ハイブリッドシステムを図示する画面として、ハイブリッドシステムの構成を用いた場合である。本実施形態でも、ハイブリッドシステムの構成画面140内のバッテリー(電池)145を表す図の枠内が、緑色、黄色、赤色といった電池寿命に関する警告のレベルに従って色彩が変化して表示される。また、ハイブリッドシステムの構成画面140の枠外に警告のメッセージ146の欄があり、ここにバッテリー(電池)145の色彩に合わせて警告の内容が表示される。本実施の形態の画面では、車両のタイヤ141、エンジン142、トランスアクスル(リア)143、モータジェネレータ144、バッテリー(電池)145、動力切替機構146、トランスアクスル(フロント)147、コンバータ付インバータ148が示されているが、これ以外のハイブリッドシステムに関する要素が含まれていても良い。
図4に、電池寿命表示手段2の第2の表示手段の一つの実施の形態を示す。第2の表示手段は、第1の表示手段において(図2又は図3)、このエネルギーモニター画面40又はハイブリッドシステムの構成画面140内の画面切替ボタン47,147を押すことで、寿命表示制御手段4により画面が切り替わり表示される。或いは画面内のバッテリー45,145を直接タッチすることで切替えても良い。本実施の形態でのバッテリー情報画面240には、電池16の余寿命を数値(月単位)で表示する欄241と、バッテリーモジュール242の透視図について電池寿命を100とした場合の、現在の数値を色彩の付かない領域243及び警告の表示と同じ色彩を付けた領域244と、電池交換後にリセットするボタン245を表示する。この表示により、運転操作者は、バッテリー(電池)に対する認識が高まる。また、このバッテリー情報画面240の枠外には、第1の表示手段と同様の警告のメッセージ246の欄及び画面切替ボタン247を設ける。
ここで、電池寿命表示手段2により表示される電池16の寿命に関する情報の見積方法について説明する。電池16の寿命に関する情報は、電池寿命見積部11により見積もられる。電池寿命見積部11は、車両走行試験19から計測され劣化データ記憶部13に記憶された電池劣化に関するデータに基づき、車両に関する諸元データ9、及び一定期間ごとに各測定部5,6,7,8で測定され記録部10に記録された、電池16に関する環境データ、電装品17に関する電力消費データ、及び運転操作データを含む車両走行に関するデータから、電池劣化に影響する要因ごとに整理された経時劣化への影響度を電池劣化の程度(D)として算出して累積する。さらに、累積された影響度からその電池16の耐用年数を見積り、その車両の現在までの使用年数から、その電池16の寿命に関する警告のレベル及び余寿命を算出する。
電池16に関する環境データとは、例えば、ハイブリッド車両の電池16の温度や湿度といった電池自体の劣化に影響する要因について測定されたデータをいう。電池16は、その充電量や放電量が一定の容量の範囲に納まるように制御される。これは、充電量や放電量が増加した場合、特に過充電や過放電により、電池性能が劣化するからである。一方、この充電量や放電量の増加により電池16は発熱する。したがって、電池16の温度或いは雰囲気温度は、電池自体の耐用年数に影響する要因となる。
電装品17に関する電力消費データとは、車両に搭載されたエアコンディショナをはじめ、オーディオ、ディスプレイ、ヒータ、ナビゲータ等の車両に搭載された電装品17に関し、測定された電池16の耐用年数に影響を与える電力消費量をいう。これらの電装品17へは、上述した144V〜288Vの高圧電池の電圧16をDC/DCコンバータで降圧して12Vのいわゆる補機電池を充電させ、この補機電池から電力が供給される。
車両走行に関するデータとは、電池16の耐用年数に影響するハイブリッド車両の走行距離データや走行車速データ等をいい走行用モータ18から測定される。また、運転操作データとは、その車両の走行パターンを認識するための運転操作者のハンドリング操作データ、フットブレーキ操作データ、アクセル操作データをいい、ハンドリング操作モニタ20、フットブレーキ操作モニタ21、アクセル操作モニタ22から測定される。但し、ハイブリッド車両の電池寿命を見積るためにこれ以外のデータ、例えば、ガソリンエンジンと電気モータとの制御に関する測定データが含まれても良い。
車両に関する諸元データ9には、その車両の車重、年式、搭載されているエンジン、エアコンディショナ、或いは、各種の電装品17の種類や容量といった設備仕様に関するデータが含まれる。これらのデータは、その車種の購入時の標準仕様及びオプションによって決まり、その車両の購入時に記録部10にそのデータが記録される。車両購入後にオプションを追加又は変更した場合には、そのデータが記録部10に書き込まれ更新される。
劣化データ記憶部13には、車両走行試験結果から、電池劣化に関するデータベースが記憶される。すなわち、実車による走行試験や動力出力装置の性能評価システム等の結果から、ハイブリッド車両の電池劣化に関するデータベースが集積され記憶される。図5に、電池劣化に関するデータベース30の一つの実施例を示す。まず、このデータベース30は、その車両の車種及び年式31ごとに分類されて構成される。また、各車種及び年式31について設備仕様及びオプション32ごとに分類されて構成される。この場合、その車種の標準的な設備仕様を搭載した場合についてのみとし、設備仕様のオプションについては、補正したデータベース30としても良い。次に、その車両について車両走行パターン33ごとに分類されて構成される。そして、測定された実車による走行試験や動力出力装置の性能評価システム等の結果から、その車両走行パターン33での電池劣化の進行状況や耐用年数についてのデータベースA,B,C,D・・・が抽出される。ここで、車両走行パターン33は、例えば、高速道路走行、都心部での道路走行、市街地走行、山間部走行等の走行条件の違いにより分類される。この車両走行パターン33は、それぞれがさらに細かく分類され、例えば、高速道路走行については、通常走行と渋滞走行、都心部での道路走行については、通常走行と渋滞走行というように、道路の混雑の状況によりさらに細かく分類されても良い。
図6に、車両走行試験結果から抽出された、車両走行パターン33ごとの電池劣化の程度を表すデータベース30の一つの実施例の説明図を示す。この例示したデータベース30は、車両走行パターン33ごとの、走行距離による電池劣化の程度をグラフ化したものである。ここでは、その車両の実走行開始時の電池劣化の程度を1.0とし、電池交換をしなければならなくなった時点での電池劣化の程度を0.0とする。各車両走行パターン33の曲線は、車両走行試験結果から抽出され、理想化された曲線である。ここで、電池劣化の程度が0.0になった時点での延走行時間が、車両走行パターン33ごとに算出される。その延走行時間を、年間の走行距離の予測値で除した値が、その電池16における耐用年数となる。この年間の走行距離の予測値は、実走行により測定された年間の走行距離から算出され、その車両の使用年数が増加に伴い予想値の精度が上昇する。データベース30は、本実施の形態では、電池16に関する環境データについては、例えば、電池16の温度や湿度についての走行距離による電池劣化の程度である。また、電装品に関する電力消費データについては、消費電力についての走行距離による電池劣化の程度である。これらのデータベース30から、電池劣化に影響する要因ごとに、電池16の耐用年数及び走行時間ごとの電池劣化の程度が設定される。
ここで、電池寿命見積部11は、劣化データ記憶部13に記憶された走行試験での計測結果から、電池劣化の程度をその車両の走行パターン33ごとに算出する。これは、車両走行パターン33により電池16の寿命に与える影響が異なることによる。例えば、高速道路の走行では、コーナリング、発進、停止といった電気モータを動力源とする運転操作の回数が少なく、エンジン効率の良い中速低負荷走行や電気モータがエンジンをアシストする加速走行の割合が多い。一方、都心部での走行では、エンジン効率の良い中速低負荷走行は少なく、コーナリング、発進、停止といった、電気モータを動力源とする運転操作の回数が多くなる。また、減速時には回生制動による電池16への充電が繰り返し行われる。したがって、その車両の走行パターンごとに評価することで、精度の高い余寿命の予知が可能となる。
電池寿命見積部11は、劣化データ記憶部13に記憶されたデータベース30から、認識された車両走行パターン33を連続して走行した場合の電池16の耐用年数(T)の逆数(1/T)に一定期間tn(n=1,2,3・・・)を乗じ、さらに補正係数αn(n=1,2,3・・・)を乗じた値を算出する。耐用年数の逆数に一定期間を乗じた値(tn/T)は、その一定期間での電池16の耐用年数に対する電池劣化の発生率を表す。また、この補正係数αnは、その車両走行パターン33での電池劣化の程度が、時間軸に対して一定の割合で減少しない場合の補正をするための係数である。この係数は、図6に示すように、試験走行から得られた電池劣化の表から抽出された理想化された曲線を用いて決定される。したがって、この算出された値(αn×tn/T)は、その一定期間での電池劣化の程度(dn(n=1,2,3・・・))を示す。さらに、その車両の実走行開始時点から、一定時間ごとに認識された各車両走行パターン33の電池劣化の程度(dn)を累積した値D(=d1+d2+d3+・・・dn=α1×t1/T+α2×t2/T+α3×t3/T+・・・αn×tn/T)は、その時点(n)までの電池劣化の程度を表す。この累積された値Dから、その電池16の余寿命Rは、R=1−Dにより表される。
また、電池寿命見積部11は、認識された車両走行パターン33での車両走行に関するデータに基づく電池劣化の程度(Db)、電池16に関する環境データから算出された電池劣化の程度(Da)、及び電装品に関する消費データから算出された電池劣化の程度(Dc)を積算し、累積した電池劣化の程度の値Dとする。走行試験での計測結果によるデータベース30が、これらの要因ごとの電池劣化の程度を加算すれば、総合的な電池劣化の程度となるように設定されている場合には、D=(Db+Da+Dc)とする。他の実施の形態として、車両走行パターン33での車両走行に関するデータに基づく電池劣化の程度(Db)を基本として、電池16に関する環境データから算出された電池劣化の程度(Da)及び電装品に関する消費データから算出された電池劣化の程度(Dc)を補正値としても良い。
これらのデータに基づく電池劣化の程度(D)は、その車両の実走行開始時点から、一定時間ごとに認識された各車両走行パターン33の電池劣化の程度(Db、Da、Dc)を上述の方法により累積することで、その時点(n)までの電池劣化の程度を表す。したがって、その電池16の余寿命Rは、(R=1−D)により表される。
(走行燃費表示手段)
走行燃費表示手段3は、走行燃費に関する情報を表示する。本実施の形態では、この表示には、運転パターンごとの電池劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルを表示する第1の表示手段、及び運転パターンごとの電池劣化による走行燃費の低下度を表示する第2の表示手段の2種類の手段がある。
図7に、走行燃費表示手段の一つの実施の形態を示す。本実施の形態では、走行燃費表示手段3の第1の表示手段は、図2に示す電池寿命表示手段2と同様に、エネルギーモニター画面340内に表示される。ここで、図2と同様な要素は、同じ符号で示す。
第1の表示手段では、このエネルギーモニター画面340内のバッテリー(電池)45を表す図の枠内が、緑色(電池寿命による走行燃費は正常)、黄色(電池寿命による走行燃費の低下あり)、赤色(電池寿命による走行燃費の低下が異常)といった電池寿命による走行燃費の低下度に関する警告のレベルに従って色彩が変化して表示される。また、エネルギーモニター画面340の枠外に警告のメッセージ346の欄があり、ここにバッテリー(電池)45の色彩に合わせて警告の内容が表示される。色彩が緑色の場合には、「電池寿命による走行燃費は正常です」とのメッセージが、黄色の場合には、「電池寿命による走行燃費の低下がみられます」とのメッセージが、赤色の場合には、「走電池寿命による走行燃費の低下が異常です」とのメッセージが表示される。このように、電池寿命による走行燃費の低下度についての情報がエネルギーモニター画面340内に表示されることで、運転操作者は、ハイブリッドシステムでの電池16の存在が理解できる。また、警告のレベルを色彩により表示することで、運転操作者に対して、電池16に関する情報を適切に認識させることが可能となる。さらに、走行燃費が正常の場合であっても、メッセージが表示されることで、運転操作者に対して、電池16に対する意識を高めることが可能となる。
図8に、第1の表示手段の他の実施の形態を示す。これは、図3と同様に、ハイブリッドシステムを図示する画面としてハイブリッドシステムの構成を図示する画面440を用いた場合である。ここで、図3と同様な要素は、同じ符号で示す。この実施形態では、上述した実施形態と同様に、ハイブリッドシステムの構成を図示する画面440内のバッテリー(電池)145を表す図の枠内が、緑色(電池寿命による走行燃費は正常)、黄色(電池寿命による走行燃費の低下あり)、赤色(電池寿命による走行燃費の低下が異常)といった電池寿命による走行燃費の低下度に関する警告のレベルに従って色彩が変化して表示される。また、警告のメッセージ446の欄に同様のメッセージが表示される。
図9に第2の表示手段の一つの実施の形態を示す。第2の表示手段は、第1の表示手段において(図7又は図8)、このエネルギーモニター画面340又はハイブリッドシステムの構成画面内440の画面切替ボタン347、447を押すことで、燃費表示制御手段24により画面が切り替わり表示される。或いは、それぞれの画面内のバッテリー45,145を直接タッチすることで切替えても良い。本実施の形態では、運転パターン燃費情報画面540は、運転パターンを図示する画面541を含む。図9では、ひとつの例として、車両のコーナリングの図が表示されている。この場合、その車両のコーナリングの開始点や修了点、或いは車両の走行軌跡等の運転操作に関する情報が図示される。この図は、運転パターンごとにあらかじめ用意された概略図を用いても良いし、カーナビゲーションと連動した実際の地図情報を用いても良い。また、その運転パターンで計測された走行燃費542と、その運転パターンでの、その運転操作者の過去の走行燃費の平均値543、及びその運転パターンでの、その運転操作者の過去の走行燃費の最高値544を表示する。また、この運転パターン燃費情報画面540の枠外には、第1の表示手段と同様の警告のメッセージの欄546及び画面切替ボタン547が設けられる。
運転操作者は、ある運転パターンごとに、自己の運転による運転パターンごとの短期的な燃費を知ることができる。同時に、測定された走行燃費を、その運転パターンにおける過去の自己の平均値や最高値と比較できる。この表示により、運転操作者は、自己の運転操作の技量の向上に挑戦することができる。ハイブリッド車両の運転操作者は、ハイブリッド車両の特徴である走行燃費の良さに関心が高いため、運転操作が走行燃費に与える影響を知ることで運転自体を楽しむことが可能となる。そして、その画面内に電池劣化による走行燃費の低下を表示することで、電池16に関する情報を適切に認識させ、電池16に対する意識を向上させることが可能となる。この運転パターン燃費情報540内の表示には、例えば、走行燃費の低下の要因として、電池劣化による走行燃費による割合を表示しても良い。また、チャンピオンデータといわれるプロフェッショナルな運転操作者による走行燃費の最高値(試験走行燃費データ)が含まれていても良い。
ここで、走行燃費表示手段3により表示される電池16の走行燃費に関する情報の評価方法について説明する。電池16の走行燃費に関する情報は、図1に示す、走行燃費評価部12により評価される。走行燃費評価部12は、車両走行試験19から、運転パターンごとに設定され燃費データ記憶部14に記憶された試験走行燃費データに基づき、車両走行に関するデータ測定部8により測定された運転パターンごとの実走行燃費データを、その運転パターンにおける燃費データ記憶部14に記憶された試験走行燃費データと比較し、運転パターンごとに、電池劣化の程度ごとに設定された走行燃費の低下度から電池劣化の程度を評価する。
ここで、運転パターンごととは、例えば、車両のコーナリング、車線変更、発進、減速といった特定の運転パターンをいう。これらの運転パターンでの走行燃費は、そのパターンの開始時から終了時までの測定期間に消費されたガソリンの走行燃費をいう。従来のハイブリッド車両の平均燃費、瞬間燃費、通算燃費、過去最高燃費等は、上述したように、走行燃費計測コンピュータ15による単位時間ごとの走行燃費であり、運転パターンごとの走行燃費ではない。したがって、車両走行に関するデータ測定部8は、走行燃費計測コンピュータ15からの走行燃費に関するデータを受け取り、運転パターンごとに新たに測定する。
この開始時から終了時までの測定期間は、運転パターンごとの走行燃費の特性を評価するのに適当な期間である。例えば、車両のコーナリングや車線変更については、例えば、ハンドルを切った時点からハンドルを戻した時点までの間でも良く、ウィンカー等の方向指示灯の点灯の間であっても良い。また、車両の発進については、例えば、イグニッションスイッチのオンから、一定の走行速度に達した時点までとしても良い。また、減速については、ブレーキ操作の開始時点から、停止までとしても良い。さらには、ハイブリッドシステムの動作、例えば、回生ブレーキの作動やバッテリーの充電期間等からこの一定期間を設定するか、或いは補助的な情報としても良い。
また、車両走行に関するデータ測定部8は、ハイブリッド車両の運転パターンごとの運転操作を測定する。すなわち、運転パターンごとに、実走行燃費データが測定された期間内での運転操作者の運転操作、例えば、ハンドリング操作、フットブレーキ操作、アクセル操作等の履歴を測定する。図1に示すように、ハンドリング操作モニタ20、フットブレーキ操作モニタ21、及びアクセル操作モニタ22から各運転操作データの履歴が車両走行に関するデータ測定部8へ伝送される。車両走行に関するデータ測定部8は、これらのデータを総合し、設定された期間での運転操作を測定する。例えば、車両のコーナリングでは、車速とハンドリング操作の履歴等からコーナリングでの走行軌跡が測定される。また、車両の発進や減速では、フットブレーキ操作、アクセル操作等の履歴から加速のスタート時点や減速のスタート時点がデータとして測定される。
燃費データ記憶部14は、車両走行試験19により運転パターンごとに測定された走行燃費に関するデータから試験走行燃費データを記憶する。すなわち、車両のコーナリング、車線変更、発進、減速といった特定の運転パターンにおいて、試験走行により消費されたガソリンの走行燃費を測定する。この車両走行試験19によるデータは、例えば、シャシダイナモ型の走行試験設備により実験室内にて測定したデータであっても良く、実車による実走行試験にて測定したデータであっても良い。また、それらを組み合わせたデータでも良い。この試験走行燃費データは、その運転パターンでの実走行や運転操作を反映したより多くのデータを収集し分析することで、電池劣化の程度の評価における精度を上げることができる。
これらの試験走行燃費データは、実走行での走行条件を反映したデータである。本実施の形態では、この走行条件の項目は、図5に示す車両走行パターンと同様の分類であり、車両のコーナリング、車線変更、発進、減速等の特定の運転パターンである。さらに、各走行条件での測定による試験走行燃費データは、ハンドリング操作、フットブレーキ操作、アクセル操作等の運転操作ごとに記憶される。
燃費データ記憶部14は、運転パターンごとの試験走行での運転操作を測定して記憶する。これらのデータは、車両走行に関するデータ測定部8で測定された運転操作と同様なものであるため省略する。
図10に、試験走行燃費データから抽出され、設定された電池劣化による走行燃費の低下度の概念図を示す。横軸は走行距離(km)を表し、縦軸は走行燃費(km/L)を表す。一般的に、電池劣化が始まる前は車両の走行距離は略一定値(a1)を中心にばらつくが、車両の走行がある走行距離(b1)を越えると電池劣化が始まり走行燃費はばらつきながらも低下していく。ハイブリッドシステムによる走行、すなわち、電池劣化がなくガソリンエンジンと電気モータが効率的に動作する場合の走行燃費値(a1)及びそのときの走行距離の値(b1)と、電池16が劣化しガソリンエンジンのみで走行する場合の走行燃費値(a2)及びそのときの走行距離の値(b2)とを表示する。電池劣化の程度ごとに測定された走行燃費は、走行距離が増すとこのa1の値からa2の値へと低下する。走行燃費評価部12は、これらの測定値から、運転パターンごとの走行燃費低下曲線を抽出する。
さらに、走行燃費評価部12は、車両走行に関するデータ測定部8から伝送された運転パターンごとの運転操作の履歴データから、運転操作者の運転操作を判断する。すなわち、車両走行に関するデータ測定部8により測定された実走行燃費データの値には、運転操作者の運転操作によるばらつきが含まれており、実走行燃費データと試験走行燃費データとの比較により電池劣化の程度を判断する際に、このばらつきを考慮する。例えば、車両運転について初心者の場合、一般的に、コーナリングでの走行軌跡や走行速度の履歴から走行燃費の悪い運転操作となる。この運転操作による走行燃費の低下は電池劣化による走行燃費の低下とは異なる要因であるため除外して評価しなければならない。そこで、走行燃費評価部12は、あらかじめ運転操作者の運転操作ごとに、運転操作による走行燃費の低下度を設定する。運転操作の習熟者による運転操作(チャンピオンデータ)での走行燃費を1.0とした場合、例えば、1.0から0.8までの走行燃費のばらつきを設定する。走行燃費評価部12は、運転パターンごとの実走行での運転操作の履歴データから走行燃費のばらつきの程度を判断し、実走行燃費データを、設定された運転操作による走行燃費の低下度により低減された試験走行燃費データと比較する。或いは、実走行燃費データに設定された運転操作による走行燃費の低下度を加味して試験走行燃費データと比較する。運転操作者の運転習熟度が向上するにつれて、この低下度は1.0に漸近する。
走行燃費評価部12は、車両走行に関するデータ測定部8により測定された走行距離を基に、試験走行燃費データから抽出された、運転パターンごとの走行燃費低下曲線から走行燃費の低下度を評価する。さらに、車両走行に関するデータ測定部8により測定された運転パターンごとの運転操作の履歴データから、運転操作者の運転操作を判断し、上述した走行燃費の低下度に対し、運転操作による走行燃費の低下度を考慮して電池劣化による走行燃費の低下度を算出する。この電池劣化による走行燃費の低下度が、設定された値を越えた場合には、上述した第1の表示手段において警告のメッセージをエネルギーモニター画面340或いはハイブリッドシステムの構成画面440に表示する。この警告のメッセージは、精度を上げるため、その運転パターンでの過去の複数回の記録を参考として判断しても良い。また、第2の表示手段では、その運転パターンでの走行燃費の表示542とその運転パターンでの過去の平均走行燃費の表示543及び過去の最高走行燃費の表示544を運転パターン燃費情報画面540に並べて表示する。これにより、運転操作者は、運転操作の技量は低下していないのに、その運転パターンでの走行燃費が、過去の平均値に対して低下し続けている場合には、電池劣化によることと認識できる。或いは、電池劣化による走行燃費の低下度を運転パターン燃費情報画面540に表示しても良い。さらに、運転習熟者のために、その運転パターンでの試験走行燃費データ(チャンピオンデータ)を並べて表示しても良い。
本発明に係るハイブリッド車両用電池情報表示装置の一つの実施の形態の概略構成を示すブロック図である。 電池寿命表示手段の第1の表示手段の一つの実施の形態を示す説明図である。 電池寿命表示手段の第1の表示手段の他の実施の形態を示す説明図である。 電池寿命表示手段の第2の表示手段の一つの実施の形態を示す説明図である。 車両走行試験結果から抽出された、車両走行パターンごとの電池劣化に関するデータベースの一つの実施例の説明図である。 車両走行パターンごとの電池劣化の程度を表すデータベースの一つの実施例の説明図である。 走行燃費表示手段の第1の表示手段の一つの実施の形態を示す説明図である。 走行燃費表示手段の第1の表示手段の他の実施の形態を示す説明図である。 走行燃費表示手段の第2の表示手段の一つの実施の形態を示す説明図である。 試験走行燃費データから抽出された、設定された電池の劣化による走行燃費の低下度の概念図である。 従来技術である、電池の劣化に関する表示図である。 従来技術である、走行燃費に関する表示図である。
符号の説明
1 ハイブリッド車両用電池情報表示装置、2 電池寿命表示手段、3 走行燃費表示手段、4 寿命表示制御手段、5 実走行燃費データ測定部、6 電池に関する環境データ測定部、7 電装品に関する電力消費データ測定部、8 車両走行に関するデータ測定部、9 車両に関する諸元データ、10 記録部、11 電池寿命見積部、12 走行燃費評価部、13 劣化データ記憶部、14 燃費データ記憶部、15 走行燃費計測コンピュータ、16 電池、17 電装品、18 走行用モータ、19 車両走行試験、20 ハンドリング操作モニタ、21 フットブレーキ操作モニタ、22 アクセル操作モニタ、24 燃費表示制御手段、30 電池の劣化に関するデータベース、31 車種及び年式、32 設備仕様およびオプション、33 車両走行パターン、40,340 エネルギーモニター画面、41,141 タイヤ、42,142 エンジン、43 フロントモーター、44 リアモーター、45,145 バッテリー、46,146,246,346,446,546 警告メッセージ、47,147,247,347,447,547 画面切替ボタン、51 表示装置、52 劣化表示部、53 充電表示部、54,55 表示部、56,57指針、60 表示手段、61 燃費表示部、62 エネルギ内訳表示部、63 蓄積エネルギ表示部、64 外見燃費、65 運動エネルギ対応燃費、66 位置エネルギ対応燃費、67 ブレーキによる吸収エネルギ、68 モータによる回生エネルギ、69 運動エネルギ、位置エネルギの合計蓄積量、70 電気エネルギの蓄積量、71,72,73,74 矢印、140,440 ハイブリッドシステムの構成画面、143 トランスアクスル(リア)、144 モータジェネレータ、146 動力切替機構、147 トランスアクスル(フロント)、148 コンバータ付インバータ、240 バッテリー情報画面、241 電池の余寿命を表示する欄、242 バッテリーモジュール、243,244 電池劣化の割合を示す領域、245 リセットボタン、540 運転パターン燃費情報画面、541 運転パターンを図示する画面、542 運転パターンでの走行燃費の表示、543 過去の平均走行燃費の表示、544 過去の最高走行燃費の表示。

Claims (11)

  1. 電池を動力源として搭載したハイブリッド車両の運転操作盤に配置され、電池の寿命に関する情報を表示するハイブリッド車両用電池情報表示装置であって、
    車両の走行試験から計測された、電池の劣化に関するデータに基づき、測定された、電池に関する環境データ、電装品に関する電力消費データ、及び車両走行に関するデータから、その電池の耐用年数に対する電池の劣化の程度を見積り、その電池の寿命に関する警告のレベル、及びその電池の余寿命に関する情報を表示する電池寿命表示手段と、
    電池の寿命に関する警告のレベルと、電池の余寿命に関する情報と、を制御して電池寿命表示手段に表示させる寿命表示制御手段と、
    を備えることを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  2. 請求項1に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、電池寿命表示手段は、電池の寿命に関する警告のレベルを、ハイブリッドシステムを図示する画面を用いて表示することを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  3. 請求項1又は2に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、電池寿命表示手段は、電池の余寿命に関する情報を、電池を表示する画面を含めて表示することを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか1に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、車両の走行試験から、運転パターンごとに設定された試験走行燃費データに基づき、運転パターンごとの、電池の劣化による実走行燃費の低下度を評価し、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベル、及び運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する情報を表示する走行燃費表示手段と、
    運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルと、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する情報と、を制御して走行燃費表示手段に表示させる燃費表示制御手段と、
    を備えることを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  5. 請求項4に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、走行燃費表示手段は、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルを、ハイブリッドシステムを図示する画面を用いて表示することを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  6. 請求項4又は5に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、走行燃費表示手段は、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する情報を、運転パターンを図示する画面を含めて表示することを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  7. 請求項4乃至6のいずれか1に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、運転パターンには、車両のコーナリング、車両の車線変更、車両の発進、及び車両の減速が含まれることを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  8. 請求項4乃至7のいずれか1に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、寿命表示制御手段は、電池寿命表示手段に、電池の寿命に関する警告のレベルを表示する画面と、電池の余寿命に関する情報を表示する画面とを切替えさせ、燃費表示制御手段は、走行燃費表示手段に、運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルを表示する画面と、運転パターンごとの走行燃費の低下度に関する情報を表示する画面とを切替えさせることを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれか1に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、電池寿命表示手段の電池の寿命に関する警告のレベルを表示する画面と、走行燃費表示手段の運転パターンごとの電池の劣化による走行燃費の低下度に関する警告のレベルを表示する画面とは初期画面であることを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  10. 請求項1乃至9のいずれか1に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、警告のレベルは、色彩により識別されることを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
  11. 請求項1乃至10のいずれか1に記載のハイブリッド車両用電池情報表示装置において、色彩は、緑色、黄色、及び赤色であることを特徴とするハイブリッド車両用電池情報表示装置。
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