JP2009027772A - 電池の余力表示装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザによって、電池が、現在以降、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚させる。
【解決手段】電池(10)と、電池の余力を特定する余力特定手段(181)と、該特定された余力に基づいて、電池が出力する出力電力に対応付けて、電池が出力可能な時間である出力可能時間を検出する検出手段(183)と、該検出された出力可能時間を示す出力可能情報を表示可能な表示手段(32)と、出力電力に対応付けて、出力可能情報を表示するように、表示手段を制御する制御手段(18)とを備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、例えば、ハイブリッド式の車両用の2次電池の余力(所謂、余りエネルギ又は残り電力量)を表示する電池の余力表示装置及び方法の技術分野に関する。
この種の電池の余力表示装置に関して、特許文献1では、予め定められた時間毎に、電池の残り電力を算出し、動作モード別の残り動作継続可能時間を出力し、表示する技術について開示されている。
また、特許文献2では、使用状態に対応した消費電流と使用時間とから最新の電池残量を計算する電池状態表示機能を有する技術について開示されている。
また、特許文献3では、ハイブリッド式の車両において、残燃料量とバッテリ蓄電残量とから走行可能距離を算出し、燃料残量に基づく走行可能距離と、バッテリ蓄電残量に基づく走行可能距離とを、色分け区別表示する技術について開示されている。
また、特許文献4では、放電量と発電量とから算出される全電力量に、過去の走行パターンを加味し、今後の走行可能距離や走行可能時間を表示する技術について開示されている。
特開平5−83182号公報 特開2004−259658号公報 特開平11−220802号公報 特開2001−231103号公報
しかしながら、上述の特許文献1等に開示された技術によれば、電池が、現在以降、出力可能な時間である出力可能時間を、知覚することが困難となってしまうという技術的問題点が生じる。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、例えばドライバー等のユーザによって、電池が、現在以降、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚させることを可能とする電池の余力表示装置及び方法を提供することを課題とする。
(電池の余力表示装置)
上記課題を解決するために、本発明に係る電池の余力表示装置は、電池と、該電池の余力を特定する余力特定手段と、該特定された余力に基づいて、前記電池が出力する出力電力に対応付けて、前記電池が出力可能な時間である出力可能時間を検出する検出手段と、該検出された出力可能時間を示す出力可能情報(時間or距離を示す各種の情報)を表示可能な表示手段と、前記出力電力に対応付けて、前記出力可能情報を表示するように、前記表示手段を制御する制御手段とを備える。
本発明に係る電池の余力表示装置によれば、余力特定手段によって、電池の余力が特定される。ここに、本発明に係る「電池」とは、例えば、ニッケル水素2次電池、又は鉛蓄電池である単電池が直列に接続されており、例えば発電機等の負荷に電力を供給する電池を意味する。また、本発明に係る「余力」は、電池が現時点で出力可能である、電気的な力の程度を示す。典型的には、出力可能な電力若しくは起電力又は仕事である。或いは、出力可能な電力量又は仕事量である。蓄電池に残留している又は蓄電若しくは充電されている、電力量又は充電量と言い換えてもよい。但し、このような電力或いは仕事等の単位に限らず、蓄電池が出力可能である、定格電流を得るために必要な電圧、或いは定格電圧を得るために必要な電流、出力可能な電荷量或いは電気量、出力可能な単位時間当たりの電荷量或いは電気量などであってもよい。更に、このような余力の検出は、鉛蓄電池の出力に先立って行われてもよいが、蓄電池の出力の最中に或いは途中に、行われてもよい。即ち、余力は、出力可能な電力等のみならず、実際に出力している最中の電力等の値であってもよい。この余力は、具体的には、例えば、電池の容量や、電池の充電量や、電池の残留電荷量や、電池が現在、負荷に供給している電流又は電圧や、電池の劣化状態や、電池の寿命などの電池状態(SOC:State Of Charge)などに起因して特定される、負荷に現在以降、供給することが可能な、電池に残存している電力量を意味してよい。尚、本発明に係る「特定」とは、典型的には、余力を示す何らかの物理量やパラメータの所定範囲を、直接的に「特定」、「選択」等することを意味する。更に、余力を示す何らかの物理量やパラメータを、間接的に「検出」、「測定」、「計測」等することを含んでいてもよい。更に、この余力は、具体的には、電池の温度等の各種の外界環境条件を加味した上で、特定してよい。例えば、外界環境の温度が相対的に低ければ、余力は、相対的に小さくなり、温度が相対的に高ければ、余力は、相対的に大きくなるが、温度に基づくことで、低温環境であれ高温環境であれ、より正確に余力を特定することが可能となる。
次に、検出手段によって、電池が出力する出力電力に対応付けて、現在以降、電池が出力可能な時間である出力可能時間が検出される。特に、この出力可能時間は、例えばハイブリッド式の車両においては、車両の走行可能距離に換算可能であるようにしてよい。尚、本発明に係る「検出」とは、典型的には、余力を示す何らかの物理量やパラメータを、直接的に「検出」、「測定」、「計測」等することを意味する。更に、余力を示す何らかの物理量やパラメータを、間接的に「算出」、「演算」、「推定」等することを含んでいてもよい。
特に、本発明では、例えば電池ECU(Electric Control Unit)等の制御手段の制御下で、表示手段によって、出力電力に対応付けて、検出された出力可能時間に関する出力可能情報が表示される。
従って、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、電池が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、電池が、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚することが可能である。
仮に、例えば残り電力量等の余力が約20%である等の、残り電力量等の余力の、全体電力量に対する割合しか、ユーザが知覚できない場合、ユーザは、現在以降における、電池の出力電力の出力の度合いを調整することが、困難となってしまう。
これに対して、本発明によれば、ユーザは、電池が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、電池が、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚することが可能である。この結果、例えばドライバー等のユーザは、現在以降における、電池の出力電力の出力の度合いを、的確に調整することが可能である。具体的には、例えばドライバー等のユーザは、余力から算出可能な出力可能時間が、相対的に短時間である場合、例えば、車速を、相対的に低速にさせるなどの単純な調整だけでなく、出力電力と、出力可能時間とを組み合わせて、将来の余力の予測を高精度に行いつつ、現在以降における、電池の出力電力の出力の度合いを、より計画的に、且つ的確に調整することが可能である。
本発明に係る電池の余力表示装置の一の態様では、前記表示手段は、前記出力可能時間を第1軸とし且つ前記出力電力を第2軸とする座標平面上で、前記出力可能情報を表示する。
この態様によれば、例えばドライバー等のユーザが、当該座標平面上で、出力可能時間を、より高い視認性のレベルで、より的確に知覚することが可能である。
本発明に係る電池の余力表示装置の他の態様では、前記表示手段は、現在の出力している一の出力電力に対応する、前記出力可能情報の一部を、現在の出力していない他の出力電力に対応する、前記出力可能情報の他部と異なる表示形態で表示する。
この態様によれば、例えばドライバー等のユーザが、当該座標平面上で、出力可能時間を、より高い視認性のレベルで、的確に知覚することが可能である。ここに「異なる表示形態」とは、例えば輝度、濃度、彩度、色彩、大きさ等が異なったり、点滅、網掛け等の有無、文字、マーク、アイコン、下線等の添付の有無、立体表示における浮き沈みや前後など、ユーザが視覚的に相互に異なると認識可能な程度に、表示の形態或いは態様が異なることを意味する。
本発明に係る電池の余力表示装置の他の態様では、前記表示手段は、前記出力可能情報を、数値情報又はグラフ情報として表示可能である。
この態様によれば、例えばドライバー等のユーザが、数値情報、又は、グラフ情報によって、出力可能時間を、より高い視認性のレベルで、的確に知覚することが可能である。
本発明に係る電池の余力表示装置の他の態様では、前記出力可能時間は、前記電池の負荷が出力する出力エネルギ(例えば走行可能距離)に換算され、前記表示手段は、前記出力可能情報を、前記換算された出力エネルギを示す情報として表示可能である。
この態様によれば、例えばドライバー等のユーザが、出力可能時間に加えて又は代えて、当該出力可能時間から換算された電池の負荷が出力する出力エネルギを、より的確に知覚することが可能である。この出力エネルギの一具体例としては、例えばハイブリッド式の車両においては、車両の走行可能距離を挙げることができる。
本発明に係る電池の余力表示装置の他の態様では、前記検出された出力可能時間の値を記憶する記憶手段を更に備え、前記検出手段は、前記記憶された出力可能時間の値を、更新しつつ検出し、前記制御手段は、前記出力可能時間を、第1時間間隔で、更新して検出するように、前記検出手段を制御する。
この態様によれば、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザに対して、出力可能時間を、予め設定された一定の又は運転状況や電池余力の程度等に応じて可変の第1時間間隔に対応して、表示する頻度を、変化させることが可能である。
この第1時間間隔に係る態様では、前記第1時間間隔は、前記出力電力又は前記出力可能時間に応じて可変に設定されるように構成してよい。
このように構成すれば、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザが、電池が出力している出力電力、又は、出力可能時間に対応して変化する第1時間間隔に対応して、当該出力可能時間を、知覚する頻度を変化させることが可能である。
この第1時間間隔に係る態様では、前記第1時間間隔は、前記出力電力が大きくなるに従って小さくなる又は前記出力可能時間が小さくなるに従って小さくなるように設定されるように構成してよい。
このように構成すれば、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、電池が出力している出力電力が相対的に大きい場合、現在以降、電池が、出力可能な時間である出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。
仮に、電池が出力している出力電力が相対的に大きいにも関わらず、この余力から算出可能な出力可能時間を算出し表示する表示処理を行う時間間隔が、大きい、又は、一定である場合、例えばドライバー等のユーザは、相対的に大きな出力電力に対応して余力が、急激に減少していることを見過ごす可能性が生じてしまう。
これに対して、この態様によれば、例えばドライバー等のユーザは、電池が出力している出力電力が相対的に大きい場合、現在以降、電池が、出力可能な時間である出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。この結果、例えばドライバー等のユーザは、現在以降における、電池の出力電力の出力の度合いを、より的確に調整することが可能である。以上の結果、例えばドライバー等のユーザは、相対的に大きな出力電力に対応して余力が、急激に減少している場合においても、現在以降における、電池の出力電力の出力の度合いを、より迅速、且つ的確に調整することが可能である。
或いは、このように構成すれば、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、電池が出力可能な時間である出力可能時間が相対的に小さい場合、この出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。
仮に、電池が出力可能な時間である出力可能時間が相対的に小さいにも関わらず、この出力可能時間を算出し表示する表示処理を行う時間間隔が、大きい、又は、一定である場合、例えばドライバー等のユーザは、出力可能時間、即ち、余力が、殆ど又は完全に無くなることを見過ごす可能性が生じてしまう。
これに対して、この態様によれば、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、電池が出力可能な時間である出力可能時間が相対的に小さい場合、この出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。この結果、例えばドライバー等のユーザは、現在以降における、電池の出力電力の出力の度合いを、より的確に調整することが可能である。以上の結果、例えばドライバー等のユーザは、出力可能時間、即ち、余力が、殆ど又は完全に無くなる場合においても、現在以降における、電池の出力電力の出力の度合いを、より迅速、且つ的確に調整することが可能である。
本発明に係る電池の余力表示装置の他の態様では、前記制御手段は、前記出力可能情報を、第2時間間隔で、点滅して表示するように、前記表示手段を制御する。
この態様によれば、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザに対して、出力可能情報を表示する際に、点滅する頻度を、予め設定された一定の又は運転状況や電池余力の程度等に応じて可変の第2時間間隔に対応して、変化させることが可能である。この結果、ユーザが、出力可能時間を、点滅に起因して、より高い視認性のレベルで、より的確に知覚することが可能である。
この第2時間間隔に係る態様では、前記第2時間間隔は、前記出力電力が大きくなるに従って小さくなる又は前記出力可能時間が小さくなるに従って小さくなるように設定されるように構成してよい。
このように構成すれば、点滅する第2時間間隔に対応して、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、電池が出力している出力電力が相対的に大きい場合、現在以降、電池が、出力可能な時間である出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。
或いは、このように構成すれば、点滅する第2時間間隔に対応して、ユーザは、電池が出力可能な時間である出力可能時間が相対的に小さい場合、この出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。
(電池の余力表示方法)
上記課題を解決するために、本発明に係る電池の余力表示方法は、電池を備える電池の余力表示方法であって、前記電池の余力を特定する余力特定工程と、該特定された余力に基づいて、前記電池が出力する出力電力に対応付けて、前記電池が出力可能な時間である出力可能時間を検出する検出工程と、該検出された出力可能時間を示す出力可能情報を表示可能な表示手段を、前記出力電力に対応付けて、前記出力可能情報を表示するように制御する制御工程とを備える。
本発明に係る電池の余力表示方法によれば、上述した本発明に係る電池の余力表示装置に係る実施形態が有する各種利益を享受することが可能となる。
尚、上述した本発明に係る電池の余力表示装置に係る実施形態が有する各種態様に対応して、本発明に係る電池の余力表示方法に係る実施形態も各種態様を採ることが可能である。
本実施形態によれば、2次電池が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、2次電池が、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚することが可能である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
(1)実施形態の基本構成
先ず、図1を参照して、本発明の実施形態に係るハイブリッドシステム1の構成について説明する。ここに、図1は、本実施形態に係るハイブリッドシステムのブロック図である。
図1において、ハイブリッドシステム1は、車速センサ2、アクセルセンサ3、ブレーキコンピュータ4、SOCセンサ5、2次電池10、インバータ12、動力分割機構13、電動発電機14、HVECU(ハイブリッドECU)20、モータECU15、エンジン16、エンジンECU17、電池ECU18、電動発電機19、及び車輪22を備え、ハイブリッド式の車両を制御するシステムである。
HVECU20は、ハイブリッドシステム1の動作全体を制御する、例えばECU(Engine Controlling Unit)等の制御ユニットであり、本発明に係る「制御手段」の一例として機能する。このHVECU20は、ハイブリッドシステム1の動作全体を制御するために、記憶部を備える。
詳細には、HVECU20によるインバータ12の制御は、エンジンECU17からのエンジン16の運転状態の情報やアクセルペダルの操作量、ブレーキコンピュータからのブレーキペダルの操作量、図示しないシフトポジションセンサからのシフトレンジ、電池ECU18からの2次電池10の電池状態又は充電状態(SOC:State of Charge)等に基づき実行される。例えば、HVECU20は、電池ECU18から供給された2次電池10の電池状態に基づき、モータ駆動からエンジン駆動への切替タイミングを制御する。エンジンの始動は、インバータ12を制御して2次電池10からの電力をジェネレータ19に供給し、ジェネレータ19をスタータモータとして機能させることで行ってよい。
2次電池10は、複数のブロックが直列接続されて構成され、各ブロックは複数のセルから構成される。各ブロック毎に電圧センサが設けられ、各ブロックの検出電圧を電池ECU18に供給する。また、電流センサで検出された2次電池10の電流値も電池ECU18に供給される。さらに、温度センサで検出された温度も電池ECU18に供給される。2次電池10としては、例えばニッケル水素電池を用いることができる。
電池ECU18は、検出された温度に基づき2次電池10の温度管理を実行し、温度が所定温度以上となった場合に図示しない冷却ファンを駆動して2次電池10の温度を一定に維持する。また、検出された電流値に基づき2次電池10の電池状態(SOC)を検出してHVECU20に供給する。電池状態は、初期状態の電池状態と電流積算値に基づき算出される。
エンジン16は、本発明に係る「内燃機関」の一例たるガソリンエンジンであり、ハイブリッド式の車両の主たる動力源として機能する。エンジン16は、アクセルセンサで検出されたアクセルペダルの操作量や冷却水温などの環境条件、さらに電動発電機14の運転状態に基づきエンジンECU17によりその出力や回転数などが制御される。尚、エンジン16の詳細な構成については後述する。
電動発電機14は、本発明に係る「電動発電機」の一例であり、電動発電機14は、ハイブリッド(HV)ECU20により制御され、エンジン16の駆動力をアシストする電動機として機能するように構成されている。この場合、HVECU20は、モータECU15を介してインバータ12の各スイッチを制御することにより2次電池10から電動発電機14に電力を供給している。或いは、電動発電機14は、2次電池10を充電するための発電機として、機能するように構成されている。
電動発電機19は、本発明に係る「電動発電機」の他の一例であり、エンジン16の出力をアシストする電動機として機能するように構成されている。或いは、電動発電機19は、2次電池10を充電するための発電機として機能するように構成されている。
尚、これら電動発電機14及び電動発電機19は、例えば同期電動発電機として構成され、外周面に複数個の永久磁石を有するロータと、回転磁界を形成する三相コイルが巻回されたステータとを備える。但し、他の形式の電動発電機であっても構わない。
動力分割機構13は、図示せぬサンギア、プラネタリキャリア、ピニオンギア、及びリングギアを備えた遊星歯車機構である。これら各ギアのうち、内周にあるサンギアの回転軸は電動発電機14に連結されており、外周にあるリングギアの回転軸は、電動発電機19に連結されている。サンギアとリングギアの中間にあるプラネタリキャリアの回転軸はエンジン16に連結されており、エンジン16の回転は、このプラネタリキャリアと更にピニオンギアとによって、サンギア及びリングギアに伝達され、エンジン16の動力が2系統に分割されるように構成されている。ハイブリッド式の車両において、リングギアの回転軸は、ハイブリッド式の車両における伝達機構に連結されており、この伝達機構を介して車輪22に駆動力が伝達される。
インバータ12は、2次電池10から取り出した直流電力を交流電力に変換して電動発電機14及び電動発電機19に供給すると共に、電動発電機14及び電動発電機19によって発電された交流電力を直流電力に変換して2次電池10に供給することが可能に構成されている。
2次電池10は電動発電機14及び電動発電機19を駆動するための電源として機能することが可能に構成された充電可能な蓄電池である。2次電池10には、2次電池10の残容量を検出するSOCセンサ5が設置されており、ハイブリッドECU20と電気的に接続されている。2次電池10とインバータ12は、システムメインリレーSMRを介して接続される。
車速センサ2は、ハイブリッド式の車両の速度を検出するセンサであり、ハイブリッドECU20と電気的に接続されている。
ここで図2を参照して、エンジン16の詳細な構成の一例を、その基本動作と共に説明する。ここに、図2は、本実施形態に係る、エンジン16の断面を示すと共に、エンジンのシステム系統を示した模式図である。
図2において、エンジン16は、エンジンECU17の制御下で、シリンダ201内において点火プラグ202により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン203の往復運動を、コネクションロッド204を介してクランクシャフト205の回転運動に変換する。この際、外部から吸入された空気は吸気管206を通過し、インジェクタ207から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。インジェクタ207には、燃料が燃料タンク223からフィルタ224を介して供給される。燃料タンク223には、燃料センサ225が設置されている。シリンダ201内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気バルブ208の開閉に連動して開閉する排気バルブ209を通過して排気管210を介して排気される。吸気管206には、クリーナ211が配設されており、クリーナ211の下流側には、エアフローメータ212と吸気温センサ213とが設置されている。吸気管206におけるエアフローメータ212の下流側に配設されたスロットルバルブ214には、スロットルポジションセンサ215が電気的に接続されている。スロットルバルブ214の周囲には、運転者によるアクセルペダル226の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ216、及びスロットルバルブ214を駆動するスロットルバルブモータ217も配設されている。クランクシャフト205近傍には、クランクシャフト205の回転位置を検出するクランクポジションセンサ218が設置されている。シリンダブロックには、ノックセンサ219及び水温センサ220が配設されており、排気管210には、三元触媒222及び空燃比センサ221が配設されている。
次に、図3を参照して、電池システム100の詳細な構成を、説明する。ここに、図3は、本実施形態に係る、電池システムのシステム系統を模式的に示したブロック図である。
図3に示されるように、本実施形態に係る電池システム100は、2次電池10と、例えばSOCセンサ5等の電流測定部と、表示部30とに加えて、残り電力算出部181、時間測定部182、出力可能時間測定部183、及び記憶部184を有する電池ECU18とを備えて構成されている。
表示部30は、算出された出力可能時間を、2次電池10が出力する出力電力に対応付けて、表示する。尚、本実施形態に係る、表示部30によって、本発明に係る表示手段の一具体例が構成されている。また、表示部30の詳細については、後述される。
電流測定部5は、例えばSOCセンサ5等であり、2次電池10が、現在、出力している出力電力を測定する。
電池ECU18は、電池システム100を、統括制御する。尚、本実施形態に係る、電池ECU18によって、本発明に係る「制御手段」の一具体例が構成されている。
残り電力算出部181は、2次電池10に蓄電されている残り電力量を算出する。ここに、本実施形態に係る「蓄電されている残り電力量」とは、本発明に係る「電池の余力」の一具体例が構成されている。尚、本実施形態に係る、残り電力算出部181によって、本発明に係る「余力特定手段」の一具体例が構成されている。
時間測定部182は、例えば単位時間等の各種の時間を測定する。
出力可能時間測定部183は、測定された、2次電池10が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間を算出する。尚、本実施形態に係る、出力可能時間測定部183によって、本発明に係る検出手段の一具体例が構成されている。
記憶部184は、算出された出力可能時間などを記憶する。尚、本実施形態に係る、記憶部184によって、本発明に係る記憶手段の一具体例が構成されている。
(1−4)表示部の表示部分の詳細構成
次に、図4を参照して、表示部30の表示画面の一具体例について説明する。ここに、図4は、本実施形態に係る、表示部30の表示画面31の一具体例を図式的に示した模式図である。
図4に示されるように、本実施形態に係る、表示部30の表示画面31は、運転席に対向するインストルメントパネルやナビゲーション画面等を表示するための液晶型表示器である。表示画面31には、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を示す出力可能情報を表示する出力可能情報表示部32、車速を表示する車速表示部33、左ウィンカ表示部34、右ウィンカ表示部35、操作キー36、セレクト位置表示部37、及び、エンジン回転数を表示するエンジン回転数表示部38が、備えて構成されている。
(2) 実施形態の動作原理
(2−1) ハイブリッドシステムの基本動作
図1のハイブリッドシステム1においては、本発明に係る「電池」の一例である2次電池10へ電気を充電するための、主として発電機として機能する電動発電機14と、2次電池10からの電気の供給を受けることで、主として電動機として機能する電動発電機19と、エンジン16とのそれぞれの駆動力配分が、HVECU20により制御されてハイブリッド式の車両の走行状態が制御される。以下に、幾つかの状況に応じたハイブリッドシステム1の動作について説明する。
(2−1−1)始動時
例えば、ハイブリッド式の車両の始動時においては、2次電池10の電気エネルギを用いて駆動される電動発電機14が電動機として機能する。この動力によって、エンジン16がクランキングされエンジン16が始動する。
(2−1−2)発進時
発進時には、2次電池10の蓄電状態に応じて2種類の態様を採り得る。2次電池10の蓄電状態は、SOCセンサ5の出力信号に基づいてHVECU20によって把握されている。例えば、通常の(即ち、電池状態が良好な)発進時においては、電動発電機14によって2次電池10を充電する必要は生じないため、エンジン16は暖機のためだけに始動し、ハイブリッド式の車両は、電動発電機19による駆動力により発進する。一方、蓄電状態が良好ではない(即ち、電池状態が低下している)場合、エンジン16の動力により電動発電機14が発電機として機能し、2次電池10が充電される。
(2−1−3)軽負荷走行時
例えば、低速走行や緩やかな坂を下っている場合には、比較的エンジン16の効率が悪い為、エンジン16は停止され、ハイブリッド式の車両は、電動発電機19による駆動力のみで走行する。尚、この際、電池状態が低下していれば、エンジン16は電動発電機14を駆動するために始動し、電動発電機14により2次電池10の充電が行われる。
(2−1−4)通常走行時
エンジン16の効率が比較的良好な運転領域においては、ハイブリッド式の車両は主としてエンジン16の動力によって走行する。この際、エンジン16の動力は、動力分割機構13によって2系統に分割され、一方は、伝達機構を介して車輪22に伝達され、他方は、電動発電機14を駆動して発電を行う。更に、この発電された電力により、電動発電機19が駆動され、電動発電機19によりエンジン16の動力がアシストされる。尚、この際、電池状態が低下している場合には、エンジン16の出力を上昇させて、電動発電機14により発電された電力の一部が2次電池10へ充電される。
(2−1−5)制動時
減速が行われる際には、車輪22から伝達される動力によって電動発電機19を回転させ、発電機として動作させる。これにより、車輪22の運動エネルギが電気エネルギに変換され、2次電池10が充電される、所謂「回生」が行われる。
(2−2)実施形態におけるエンジンの基本制御動作
次に、エンジン16の基本的な制御動作について説明する。
HVECU20は、エンジン16に要求される出力であるエンジン要求出力を一定の周期で繰り返し演算している。HVECU20は、アクセルセンサ3及び車速センサ2の出力信号に基づいてアクセル開度と車速とを取得し、記憶部の不揮発性領域に記録されたマップを参照してアクセル開度及び車速に対応した出力軸トルク(伝達機構に出力されるべきトルク)を求める。また、HVECU20はSOCセンサ5の出力信号に基づいて要求発電量を求める。そして、要求発電量と各種の補機類(A/Cやパワーステアリングなど)の要求量とを参照して出力軸トルクを補正することにより、エンジン要求出力を求める。なお、エンジン要求出力の演算方法は公知のハイブリッド車両で実行されている通りでよく、その細部は必要に応じて種々変更してよい。
(2−3)電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理
次に、図5を参照して、本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理について説明する。ここに、図5は、本実施形態に係る、残り電力量を算出する算出処理を含む、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理の流れを示したフローチャートである。尚、この表示処理は、ハイブリッドECUによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。
図5に示されるように、電池ECU18の制御下で、残り電力算出部181によって、2次電池10に蓄電されている残り電力量が算出される(ステップS110)。詳細には、電池ECU18の制御下で、例えばSOCセンサ5等の電流測定部は、(i)2次電池10から放電される電流量、及び、(ii)時間測定部182によって測定される単位時間に基づいて、2次電池10に蓄電されている残り電力量を測定する。尚、電池ECU18の制御下で、2次電池10における、電圧や温度を示す値が測定され、2次電池10における、容量又は電池状態の異常が監視されるようにしてよい。
次に、電池ECU18の制御下で、例えばSOCセンサ5等の電流測定部によって、2次電池10が、現在、出力している出力電力が測定される(ステップS120)。
次に、電池ECU18の制御下で、出力可能時間測定部183によって、測定された、2次電池10が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間が算出される(ステップS130)。詳細には、この算出された出力可能時間は、記憶部184によって記憶され、更新可能であるようにしてよい。
次に、電池ECU18の制御下で、表示部30によって、算出された出力可能時間が、2次電池10が出力する出力電力に対応付けて、表示される(ステップS140)。具体的には、この出力可能時間の表示は、横軸を、2次電池10が出力する出力電力の値とし、縦軸を、出力可能時間の値とする棒グラフで示すようにしてよい。尚、この出力可能時間の表示の詳細については、後述される。
また、この出力可能時間の表示は、電池ECU18の制御下で、一定の間隔で、点滅するようにしてよい。尚、この出力可能時間を表示させる詳細な手法については、後述される。
次に、電池ECU18の制御下で、2次電池10による電力の出力が、終了したか否かが判定される(ステップS150)。詳細には、ハイブリッド式の車両が、停止したか否かが判定されてよい。ここで、2次電池10による電力の出力が、終了した場合(ステップS150:Yes)、一連の電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理は終了される。他方、2次電池10による電力の出力が、終了していない場合(ステップS150:No)、上述したように、電池ECU18の制御下で、残り電力算出部181によって、2次電池10に蓄電されている残り電力量が算出される(ステップS110)。
従って、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、2次電池10が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚することが可能である。
仮に、例えば残り電力量が約20%である等の、残り電力量の、全体電力量に対する割合しか、ユーザが知覚できない場合、ユーザは、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを調整することが、困難となってしまう。
これに対して、本実施形態によれば、ユーザは、2次電池10が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚することが可能である。この結果、例えばドライバー等のユーザは、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、的確に調整することが可能である。具体的には、例えばドライバー等のユーザは、残り電力量から算出可能な出力可能時間が、相対的に短時間である場合、例えば、車速を、相対的に低速にさせるなどの単純な調整だけでなく、出力電力と、出力可能時間とを組み合わせて、将来の残り電力量の予測を高精度に行いつつ、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、より計画的に、且つ的確に調整することが可能である。
特に、この出力可能時間は、例えばハイブリッド式の車両においては、車両の走行可能距離に換算可能であるようにしてよい。
(3)電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を示す出力可能情報の一例
次に、図6及び図7を参照して、本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を示す出力可能情報の一例について説明する。ここに、図6は、本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を示したグラフである。図7は、本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間における、時間的な変化を示した3つのグラフである。
図6に示されるように、本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間は、横軸を、2次電池10が出力する出力電力の値とし、縦軸を、出力可能時間の値とする棒グラフで示すようにしてよい。尚、出力電力が、マイナスを示すのは、例えば2次電池10の負荷が出力する出力エネルギの方向が、逆方向であることを意味してよい。具体的には、例えばハイブリッド式の車両の場合、車両の走行方向が、逆方向に駆動することを意味してよい。
具体的には、図7の左側部に示されるように、例えば、時間軸上、「0分後」において、2次電池10の電池容量、即ち、残り電力量が、略100%である場合について説明する。具体的には、図7の左側部の黒塗り部分に示されるように、例えば、現在、即ち、「0分後」において、2次電池10の電池容量、即ち、残り電力量が、略100%であり、且つ、2次電池10が、「5から10(kw)」の出力電力で、実際に出力している場合、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間は、略「10分」であることが示されている。尚、この図7の左側部の黒塗り部分に示されている棒グラフによって、本発明に係る「出力可能情報の一部」の一具体例が構成されている。他方で、図7の左側部の黒塗り部分以外である、2次電池10が、例えば、略「20(kw)」の出力電力で、仮に出力している場合、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間は、略「10秒」であることが示されている。尚、この図7の左側部の白塗り部分に示されている棒グラフによって、本発明に係る「出力可能情報の他部」の一具体例が構成されている。
そして、「5分後」において、2次電池10が、「5から10(kw)」の出力電力で、継続して、実際に出力している場合、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、図7の中央部の黒塗り部分に示されるように、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間は、略「5分」であることを視認可能である。
そして、「9分後」において、2次電池10が、「5から10(kw)」の出力電力で、継続して、実際に出力している場合、例えばドライバー等のユーザは、図7の右側部の黒塗り部分に示されるように、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間は、略「1分」であることを視認可能である。そこで、例えばドライバー等のユーザは、図7の右側部の斜線部に示されるように、例えば車速を低下させるなどして、2次電池10が出力している出力電力を、例えば略「5(kw)」に低下させることが可能である。このように、例えばドライバー等のユーザが、出力電力を低下させることで、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を、例えば「2から3分」等になるように、増加させ、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、的確に調整することが可能である。
このように、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、2次電池10が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚することが可能である。
仮に、例えば残り電力量が約20%である等の、残り電力量の、全体電力量に対する割合しか、ユーザが知覚できない場合、ユーザは、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを調整することが、困難となってしまう。
これに対して、本実施形態によれば、ユーザは、2次電池10が出力している出力電力に対応付けて、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間を、より的確に知覚することが可能である。この結果、例えばドライバー等のユーザは、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、的確に調整することが可能である。具体的には、例えばドライバー等のユーザは、残り電力量から算出可能な出力可能時間が、相対的に短時間である場合、例えば、車速を、相対的に低速にさせるなどの単純な調整だけでなく、出力電力と、出力可能時間とを組み合わせて、将来の残り電力量の予測を高精度に行いつつ、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、より計画的に、且つ的確に調整することが可能である。
特に、この出力可能時間は、例えばハイブリッド式の車両においては、車両の走行可能距離に換算可能であるようにしてよい。
尚、本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を示す出力可能情報の一例は、縦方向に長い棒グラフで示したが、横軸を、出力可能時間の値とし、縦軸を、2次電池10が出力する出力電力の値とする棒グラフで示すようにしてよい。或いは、この出力可能時間を示す出力可能情報の一例は、例えば数値を示す数値情報や、円グラフ等の各種の形態によって、示すようにしてよい。
(4)電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理 (その2)
次に、図8及び図9を参照して、他の実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理(その2)について説明する。ここに、図8は、他の実施形態に係る、残り電力量を算出する算出処理を含む、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理(その2)の流れを示したフローチャートである。図9は、他の実施形態に係る、残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理を行う時間間隔と、この表示処理を行う時間間隔を決定する出力電力との相関関係を示したグラフ(図9(a))、及び、表示処理を行う時間間隔と、この時間間隔を決定する出力可能時間との相関関係を示したグラフ(図9(b))である。図10は、本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を示したグラフ(図10(a))、及び、本実施形態に係る、出力可能時間から換算可能な走行可能距離を示したグラフ(図10(b))である。
尚、この表示処理(その2)は、ハイブリッドECUによって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。また、他の実施形態に係る、表示処理(その2)と、上述した表示処理(その1)とにおいて、概ね同様の処理には、同一のステップ番号を付し、それらの説明は、適宜省略する。
図8に示されるように、電池ECU18の制御下で、時間測定部182によって、残り電力量から算出可能な出力可能時間を算出し表示する表示処理を行う時間間隔である、所定時間だけ経過したか否かが判定される(ステップS210)。具体的には、図9(a)に示されるように、この残り電力量から算出可能な出力可能時間を算出し表示する表示処理を行う時間間隔、即ち、所定時間は、2次電池10が出力している出力電力が、大きいほど、小さくなるようにしてよい。尚、他の実施形態に係る、表示処理のうち算出を行う時間間隔によって、本発明に係る「第1次間隔」の一例が構成されており、表示処理のうち表示を行う時間間隔によって、本発明に係る「第2時間間隔」の一例が構成されている。また、残り電力量から算出可能な出力可能時間を算出し表示する表示処理を行う時間間隔と、この時間間隔を決定する出力電力との相関関係は、線形関数でもよいし、非線形関数でもよい。
従って、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、2次電池10が出力している出力電力が相対的に大きい場合、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。
仮に、2次電池10が出力している出力電力が相対的に大きいにも関わらず、この残り電力量から算出可能な出力可能時間を算出し表示する表示処理を行う時間間隔が、大きい、又は、一定である場合、例えばドライバー等のユーザは、相対的に大きな出力電力に対応して残り電力量が、急激に減少していることを見過ごす可能性が生じてしまう。
これに対して、他の実施形態によれば、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、2次電池10が出力している出力電力が相対的に大きい場合、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。この結果、例えばドライバー等のユーザは、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、より的確に調整することが可能である。以上の結果、例えばドライバー等のユーザは、相対的に大きな出力電力に対応して残り電力量が、急激に減少している場合においても、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、より迅速、且つ的確に調整することが可能である。
或いは、図9(b)に示されるように、この残り電力量から算出可能な出力可能時間を算出し表示する表示処理を行う時間間隔は、現在以降、2次電池10が、出力可能な時間である出力可能時間が、小さいほど、小さくなるようにしてよい。尚、表示処理を行う時間間隔と、この時間間隔を決定する出力可能時間との相関関係は、線形関数でもよいし、非線形関数でもよい。
従って、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、2次電池10が出力可能な時間である出力可能時間が相対的に小さい場合、この出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。
仮に、2次電池10が出力可能な時間である出力可能時間が相対的に小さいにも関わらず、この出力可能時間を算出し表示する表示処理を行う時間間隔が、大きい、又は、一定である場合、例えばドライバー等のユーザは、出力可能時間、即ち、残り電力量が、殆ど又は完全に無くなることを見過ごす可能性が生じてしまう。
これに対して、他の実施形態によれば、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、2次電池10が出力可能な時間である出力可能時間が相対的に小さい場合、この出力可能時間を、相対的に多頻度で、知覚することが可能である。この結果、例えばドライバー等のユーザは、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、より的確に調整することが可能である。以上の結果、例えばドライバー等のユーザは、出力可能時間、即ち、残り電力量が、殆ど又は完全に無くなる場合においても、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、より迅速、且つ的確に調整することが可能である。
特に、残り電力量から算出可能な出力可能時間を算出し表示する表示処理を、上述の所定時間で行うことに加えて、出力可能時間を示す、棒グラフや、数値等の出力可能情報を、上述した所定時間と概ね同様にして決定される時間間隔で、点滅するようにしてよい。この結果、出力可能時間を示す、棒グラフや、数値等の出力可能情報の視認性が、点滅に対応して、より高められるので、例えばハイブリッド式の車両のドライバー等のユーザは、この出力可能時間を、より確実に知覚することが可能である。
更に、或いは、図10(a)に示された、出力可能時間は、図10(b)に示されるように、例えばハイブリッド式の車両においては、車両の走行可能距離に換算可能であるようにしてよい。以上の結果、例えばドライバー等のユーザは、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、車両の走行可能距離に対応して、的確に調整することが可能である。具体的には、例えばドライバー等のユーザは、残り電力量から算出可能な出力可能時間が、相対的に短時間である場合、例えば、車速を、相対的に低速にさせるなどの単純な調整だけでなく、出力電力と、車両の走行可能距離とを組み合わせて、将来の残り電力量の予測を高精度に行いつつ、現在以降における、2次電池10の出力電力の出力の度合いを、より計画的に、且つ的確に調整することが可能である。
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態にて実施してよい。例えば、本発明は、2次電池に限らず、一次電池に適用してよい。或いは、本発明は、携帯電話等に搭載される各種の電池の余力表示装置に適用してよい。或いは、本発明は、ハイブリッド式の車両用の電池の余力表示装置に限らず、電気自動車(Electric Vehicle)等の各種の車両用の電池の余力表示装置に適用してよい。
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う電池の余力表示装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
本発明の実施形態に係るハイブリッドシステムのブロック図である。 本実施形態に係る、エンジンの断面を示すと共に、エンジンのシステム系統を示した模式図である。 本実施形態に係る、電池システムのシステム系統を模式的に示したブロック図である。 本実施形態に係る、表示部30の表示画面31の一具体例を図式的に示した模式図である。 本実施形態に係る、残り電力量を算出する算出処理を含む、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理の流れを示したフローチャートである。 本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を示したグラフである。 本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間における、時間的な変化を示した3つのグラフである。 他の実施形態に係る、残り電力量を算出する算出処理を含む、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理(その2)の流れを示したフローチャートである。 他の実施形態に係る、残り電力量から算出可能な出力可能時間を表示する表示処理を行う時間間隔と、この表示処理を行う時間間隔を決定する出力電力との相関関係を示したグラフ(図9(a))、及び、表示処理を行う時間間隔と、この時間間隔を決定する出力可能時間との相関関係を示したグラフ(図9(b))である。 本実施形態に係る、電池の残り電力量から算出可能な出力可能時間を示したグラフ(図10(a))、及び、本実施形態に係る、出力可能時間から換算可能な走行可能距離を示したグラフ(図10(b))である。
符号の説明
1…ハイブリッドシステム、2…車速センサ、3…アクセルセンサ、5…SOCセンサ、4…ブレーキコンピュータ、10…2次電池、12…インバータ、13…動力分割機構、14…電動発電機、16…エンジン、18…電池ECU、19…電動発電機、20…ハイブリッドECU(HVECU)、22…車輪、30…表示部、31…表示画面、32…出力可能情報表示部、33…車速を表示する車速表示部、34…左ウィンカ表示部、35…右ウィンカ表示部、36…操作キー、37…セレクト位置表示部、38…エンジン回転数表示部、100…電池システム、181…残り電力算出部、182…時間測定部、183…出力可能時間測定部、184…記憶部

Claims (11)

  1. 電池と、
    該電池の余力を特定する余力特定手段と、
    該特定された余力に基づいて、前記電池が出力する出力電力に対応付けて、前記電池が出力可能な時間である出力可能時間を検出する検出手段と、
    該検出された出力可能時間を示す出力可能情報を表示可能な表示手段と、
    前記出力電力に対応付けて、前記出力可能情報を表示するように、前記表示手段を制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする電池の余力表示装置。
  2. 前記表示手段は、前記出力可能時間を第1軸とし且つ前記出力電力を第2軸とする座標平面上で、前記出力可能情報を表示することを特徴とする請求項1に記載の電池の余力表示装置。
  3. 前記表示手段は、現在の出力している一の出力電力に対応する、前記出力可能情報の一部を、現在の出力していない他の出力電力に対応する、前記出力可能情報の他部と異なる表示形態で表示することを特徴とする請求項1又は2に記載の電池の余力表示装置。
  4. 前記表示手段は、前記出力可能情報を、数値情報又はグラフ情報として表示可能であることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか一項に記載の電池の余力表示装置。
  5. 前記出力可能時間は、前記電池の負荷が出力する出力エネルギに換算され、
    前記表示手段は、前記出力可能情報を、前記換算された出力エネルギを示す情報として表示可能であることを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか一項に記載の電池の余力表示装置。
  6. 前記検出された出力可能時間の値を記憶する記憶手段を更に備え、
    前記検出手段は、前記記憶された出力可能時間の値を、更新しつつ検出し、
    前記制御手段は、前記出力可能時間を、第1時間間隔で、更新して検出するように、前記検出手段を制御することを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか一項に記載の電池の余力表示装置。
  7. 前記第1時間間隔は、前記出力電力又は前記出力可能時間に応じて可変に設定されることを特徴とする請求項6に記載の電池の余力表示装置。
  8. 前記第1時間間隔は、前記出力電力が大きくなるに従って小さくなる又は前記出力可能時間が小さくなるに従って小さくなるように設定されることを特徴とする請求項6又は7に記載の電池の余力表示装置。
  9. 前記制御手段は、前記出力可能情報を、第2時間間隔で、点滅して表示するように、前記表示手段を制御することを特徴とする請求項1から8のうちのいずれか一項に記載の電池の余力表示装置。
  10. 前記第2時間間隔は、前記出力電力が大きくなるに従って小さくなる又は前記出力可能時間が小さくなるに従って小さくなるように設定されることを特徴とする請求項9に記載の電池の余力表示装置。
  11. 電池を備える電池の余力表示方法であって、
    前記電池の余力を特定する余力特定工程と、
    該特定された余力に基づいて、前記電池が出力する出力電力に対応付けて、前記電池が出力可能な時間である出力可能時間を検出する検出工程と、
    該検出された出力可能時間を示す出力可能情報を表示可能な表示手段を、前記出力電力に対応付けて前記出力可能情報を表示するように制御する制御工程と
    を備えることを特徴とする電池の余力表示方法。
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