JP2009166593A

JP2009166593A - 燃料情報表示装置

Info

Publication number: JP2009166593A
Application number: JP2008005579A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Tsuji; 達也辻; Hiroshi Matsumoto; 寛松本
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】走行に用いずに消費した燃料に関する情報を表示する
【解決手段】エンジンで出力したエネルギを電力として乗員室を冷房する空調装置を備える車両において、エンジンで出力したエネルギのうち走行に用いずに空調装置の出力エネルギとして消費される燃料消費量を走行状態にかかわらず算出し、これを乗員室に設置されたインパネに空調用の燃料消費量として表示する。これにより、空調装置による燃費の悪化を乗員に知らせることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料情報表示装置に関し、詳しくは、少なくともエンジンからのエネルギーの一部を用いて作動する空調装置を有する車両で燃料に関する情報を表示する燃料情報表示装置に関する。

従来、この種の燃料情報表示装置としては、走行に用いずに消費した燃料に関する情報を表示することを目的としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この装置では、モータ走行が可能なハイブリット車両では、冬季などの冷間時に、乗員室を暖房する必要から空調装置によりエンジンが始動され運転が継続される場合がある。この場合、空調装置により乗員室が暖房されておりエンジンが始動された状態で且つ車両が停止しているときにエンジンで消費される燃料を走行に用いずに使用した燃料としてディスプレイに表示することにより、走行に使用していない燃料消費量を乗員に知らせている。
特開２００６−１３３０１０号公報

しかし、特許文献１は、エンジンが始動された状態で且つ車両が停止しているときに、暖房のために空調装置の作動によりエンジンで消費されている燃料を走行に用いずに使用した燃料としてディスプレイに表示しているため、走行中や冷房などの他の空調機能の使用によって燃費がどの程度悪化したかを正確に知ることができなかった。例えば、冷房の強弱設定や設定温度によってどの程度、燃費が悪化するか、また走行中の燃料消費量のうち空調装置作動用に燃料がどの程度消費されているのかが分からなかった。

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、モータ走行が可能なハイブリット車両において、車両の走行に用いずに空調用に消費した燃料消費量を走行状態にかかわらず正確に運転者に知らせることができる燃料情報表示装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明の燃料情報表示装置は、走行用の動力を出力可能なエンジンと該エンジンからのエネルギの一部を用いて動作する空調装置を有する車両で消費された燃料消費量に関する情報を表示する燃料情報表示装置であって、少なくとも車両が走行状態にあるときに、前記エンジンで消費している燃料消費量のうちの空調装置を作動させるために消費された燃料消費量を算出する空調用燃料消費量算出手段と、前記空調用燃料消費量算出手段で算出した空調用燃料消費量を少なくとも車両が走行状態にあるときに表示する。

また、前記空調用燃料消費量算出手段は、少なくともアクセル開度およびシフト位置および車速から決定される駆動要求パワーと、少なくとも電池の残存容量から決定される電池要求パワーと、少なくとも空調設定温度およびエバポレータ後の温度から決定される空調要求パワーとから第１の車両要求パワーを算出する第１の車両要求パワー算出部と、前記駆動要求パワーと前記電池要求パワーとから第２の車両要求パワーを算出する第２の車両要求パワー算出部と、前記第１の車両要求パワーが所定のエンジン始動判定値を超えるときにエンジンを始動させるよう判定する第１のエンジン始動判定部と、前記第２の車両要求パワーに相当する推定燃料消費量を算出する推定燃料消費量算出部とを備え、前記第１のエンジン始動判定部でエンジンの始動と判定した場合に、エンジン始動で消費した燃料量と前記推定燃料消費量とから前記空調用燃料消費量を算出し、前記燃料情報表示手段は、前記空調用燃料消費量算出手段が算出した空調用燃料消費量を表示する。

また、前記推定燃料消費量算出部は、前記エンジンの運転状態に応じて前記第２の車両要求パワー相当のエンジントルクを算出するエンジントルク算出部と、前記エンジントルク算出部によって算出された前記エンジントルク相当の吸入空気量を算出する吸入空気量算出部とを備え、前記吸入空気量算出部によって算出された前記吸入空気量から前記推定燃料消費量を算出する。

また、さらに前記空調用燃料消費量算出手段は、前記第２の車両要求パワーが前記エンジン始動判定値を超えているかどうかを判定する第２のエンジン始動判定部を備え、前記第１の車両要求パワーが前記所定のエンジン始動判定値を超え、かつ前記第２の車両要求パワーが前記所定のエンジン始動判定値を超えていないと判定したとき、エンジン始動で消費した燃料消費量を前記空調用燃料消費量として算出する。

また、前記燃料情報表示手段は、前記空調用燃料消費量算出手段が、前記第１の車両要求パワーが前記所定のエンジン始動判定値を超え、かつ前記第２の車両要求パワーが前記所定のエンジン始動判定値を超えていないと判定したとき、空調装置を停止すれば、エンジン停止が可能であることを運転者に通知する。

以上説明した通り、本発明によれば、空調用に消費する燃料消費量を車両の走行状態にかかわらず正確に算出し、運転者に空調による燃費の悪化を知らせることができる。

以下、本発明による燃料情報表示装置の制御方法について説明する。図１は本発明の燃料情報表示装置を備えたハイブリッド車両１であり、ハイブリット車両１は、エンジン２、高圧バッテリ３、インバータ４、駆動輪５、遊星歯車６、空調装置７、電子制御装置８、ディスプレイ９及びモータジェネレータ１０、１１などから構成され、電子制御装置８はハイブリット制御装置８１と空調制御装置８２とエンジン制御装置８３と燃料情報表示装置８４などから構成される。

エンジン２は図２に示すように、内燃部２０と、内燃部２０へ吸入される空気及び燃料の通路となる吸気管２１と、外気の汚れを除去するエアフィルタ２２と、吸気量を検出するエアフロメータ２３と、吸入される空気量を制御するスロットルバルブ２４と、内燃部２０の吸気ポート２０Ａに対して燃料タンクに貯蔵された燃料を噴射するための燃料噴射弁としてフュエルインジェクション２５と、内燃部２０で燃焼されたガスを排気する排気通路２６と、排気されたガスを浄化する触媒２７と、触媒の上流側に設置された酸素濃度センサ２８等を備えて構成されている。尚、スロットルバルブ２４には、例えば、リニア式スロットル・ポジション・センサからなるスロットル開度を検出するためのスロットル開度検出手段２４Ａが設置されている。

図１に戻り、高圧バッテリ３は、複数の電池セルが一体化されたモジュールで複数直列に接続されたリチウムイオン電池やニッケル水素電池等の組電池で構成されている。

インバータ４は、バッテリ３から入力された直流電流を交流電流に変換してモータジェネレータ１０（主に発電機として動作）およびモータジェネレータ１１（主にモータとして動作）を制御する。

遊星歯車６は、エンジン２のクランクシャフトから出力されたトルクをモータジェネレータ１０およびプロペラ軸１２に分割伝達する。モータジェネレータ１１はリダクションギヤ１３を介して備えられ、プロペラ軸１２がデファレンシャルギヤ機構１４を介して駆動輪５に連結されている。

空調装置７は、図３に示すように気体状の冷媒に圧縮することで高圧高温の状態とするコンプレッサ３１と、コンプレッサ３１からの高圧高温の冷媒を冷却することで高温中圧且つ液体の状態とするコンデンサ等で構成される冷却部３２と、冷却部３２で液化された冷媒を冷却部３２でも液化されなかった冷媒（液体状の冷媒）から分離して溜めておく分離部３３と、液体状の冷媒を微小ノズル穴からエバポレータ３５へ噴射することで液体状の冷媒を減圧して低圧低温の状態にするエキスパンションバルブ３４と、減圧された液体状の冷媒を気化するエバポレータ３５と、冷媒の気化時に熱を奪われて冷やされたエバポレータ３５周辺の空気に対して風を通過させることで冷風を発生させ外部へ放出する冷風フロアファン３６と、冷媒の液化時に発生する熱を外部へ放出する温風ファン３７等を備えて構成されている。尚、本実施形態において、空調装置７は、高圧バッテリ３より電力を供給されている。

図１に戻り、電子制御装置８は、高圧バッテリ３の充電状態の監視を行うバッテリ制御装置８５と、エンジン２の吸入空気量及び燃料噴射量の制御等を実行するエンジン制御装置８３と、インバータ４およびモータジェネレータ１０、１１を制御するＭＧ制御装置８７と、車両要求パワーを満たすために、エンジン２とモータジェネレータ１０、１１が出力すべきパワーおよびトルクを管理するハイブリット制御装置８１と、空調装置７を制御する空調制御装置８２と、燃料の消費量をディスプレイ９に表示する燃料情報表示装置８４等を備えて構成されている。

各制御装置８の８１〜８７にはＣＰＵを備えたマイクロコンピュータ、ＣＰＵで実行される制御プログラムが格納されたＲＯＭ及び／またはＥＥＰＲＯＭ、ワーキングエリアとして使用されるＲＡＭ、及び入出力回路等が設けられており、以下で説明する各電子制御装置８の各機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することで実現される。尚、各電子制御装置は相互に通信可能に接続されている。

バッテリ制御装置８５は、バッテリ３の出力電圧を測定する電圧測定部１５と、出力電流を測定する電流測定部１６からの測定値が入力されており、バッテリ制御装置８５は、これらの測定値に基づいてバッテリ残存容量（以下、「ＳＯＣ（ＳｔａｔｅｏｆＣｈａｒｇｅ）」と記す。）を演算する。

空調制御装置８２は、図示しない空調設定レベル（ＯＦＦ、弱・中・強設定）、空調設定温度、エバポレータ後の温度等から空調装置が必要とする電力（空調要求パワーＰａｃ）を演算する。例えば、図７のように予め設定したマップ情報から空調装置が必要とする電力を演算する。

ハイブリット制御装置８１について以下に詳述する。ハイブリット制御装置８１は、図示しない車両に備えられたアクセルポジションセンサから得られたアクセル開度、シフトポジションセンサから得られたシフト位置、及び車速センサから得られた車速情報ＳＰＤ等から運転者が必要とする駆動要求パワーＰｕｓを算出する。例えば、シフト位置がＤレンジであれば図８のようなマップ情報から駆動要求トルクＴｕｓを算出し、（式１）により駆動要求パワーを算出する。
（式１）Ｐｕｓ＝Ｔｕｓ×Ｓｐｄ

また、バッテリ制御装置８５が出力したＳＯＣを基に設定されたマップ情報から電池が要求する電池要求パワーＰｂｔを算出する。例えば、図９のようなマップ情報から電池要求パワーＰｂｔを算出する。図９は、ＳＯＣを６０％で制御するようにしたマップで、ＳＯＣが６０％より大きい値のときは電池から電力を放電するように負の値とし、ＳＯＣが６０％より小さな値のときは電池を充電するように正の値とするマップとなっている。

また、空調制御装置８２が出力した空調要求パワーＰａｃと電池要求パワーＰｂｔと駆動要求パワーＰｕｓから車両が必要とするパワーの合計値（第１の車両要求パワーＰｖｓ１）を（式２）により算出する。
（式２）Ｐｖｓ１＝Ｐｕｓ＋Ｐｂｔ＋Ｐａｃ

また、第１の車両要求パワーＰｖｓ１と予め設定されたエンジン始動判定値Ｐｅｓｔとを比較して、第１車両要求パワーＰｖｓ１が大きければエンジンを始動させ、小さければエンジンを停止して駆動モータのみで走行するようハイブリット車両１を制御する。尚、エンジン始動判定値は図１０のように車速が高くなれば低くなるように予め設定したマップである。

また、エンジンを始動させると判定したとき、エンジン要求パワーＰｅを第１の車両要求パワーＰｖｓ１と一致させ、更にエンジン要求パワーＰｅを満たす最も効率の良いエンジン目標回転数Ｎｅｔａｇ１を最適燃費線から算出し、エンジン制御装置８３へエンジン目標回転数Ｎｅｔａｇ１およびエンジン要求パワーＰｅを出力する。尚、最適燃費線は図１１のようにエンジン要求パワーＰｅから予め設定したマップにより算出する。

また、上述で算出したエンジン動作点を満足するモータジェネレータ１０の必要トルクＴｇを（式３）から算出する。
（式３）Ｔｇ＝−ρ×（Ｐｅ／Ｎｅｔａｇ）×Ｋ
ρ：サンギヤ直径／リングギヤ直径
Ｋ：（Ｗ／ｒｐｍ）⇒（Ｎｍ）へ変換係数６０／２π

また、エンジンがペラ軸にかけるトルクＴｅｐを（式４）から算出し、モータジェネレータ１１の必要トルクＴｍを（式５）から算出する。
（式４）Ｔｅｐ＝−１／ρ×Ｔｇ
（式５）Ｔｍ＝（Ｔｕｓ−Ｔｅｐ）／ＤＥＦ
ＤＥＦ：リダクションギヤ１３のギヤ比
上述で算出した要求モータジェネレータトルクＴｇ、ＴｍをＭＧ制御装置８７に出力する。

ＭＧ制御装置８７は、ハイブリット制御装置８１で算出した要求モータジェネレータトルクＴｇ、Ｔｍを満たすようにモータジェネレータ１０、１１を駆動制御する。

エンジン制御装置８３は、ハイブリット制御装置８１で算出したエンジン要求パワーＰｅとエンジン目標回転数Ｎｅｔａｇ１を満たすようにスロットル開度及び燃料噴射量を駆動制御する。

以上の方法によってハイブリット車両１は制御されている。

本発明は、エンジンを始動させる一つの要因となる空調制御装置８２で演算した空調要求パワーＰａｃによって消費される燃料消費量を正確に算出するためのものである。

そのため、事前に空調装置が作動していないときの第２の車両要求パワーＰｖｓ２と空調装置が作動していないときのエンジン目標回転数Ｎｅｔａｇ２を算出しておく。
第２の車両要求パワーＰｖｓ２は（式６）から算出され、空調装置が作動していないときのエンジン目標回転数Ｎｅｔａｇ２は図１１のエンジン要求パワーを第２の車両要求パワーに置き換え算出する。
（式６）Ｐｖｓ２＝Ｐｕｓ＋Ｐｂｔ

以下、本発明によるハイブリット制御装置８１及びエンジン制御装置８３及び燃料情報表示装置８４の処理について図４及び図５に示すフローチャートに基づいて説明する。

ハイブリット制御装置８１は、アクセル開度、シフト位置、車速、バッテリ制御装置８５から出力されるＳＯＣ、空調制御装置８２から出力される空調要求パワー等を読み込む（Ｓ１）。

そして、ステップＳ１で読み込んだ情報に基づいて駆動要求パワー（Ｐｕｓ）、電池要求パワー（Ｐｂｔ）、エンジン始動判定値（Ｐｅｓｔ）を算出する（Ｓ２）。

そして、ステップ２で算出した各パワーから第１の車両要求パワー（Ｐｖｓ１＝Ｐｕｓ＋Ｐｂｔ+Ｐａｃ）と空調要求パワーを除く第２の車両要求パワー（Ｐｖｓ２＝Ｐｕｓ＋Ｐｂｔ）を算出する（Ｓ３）。

エンジン制御装置８３は、空調制御が作動していない（Ｐａｃ＝０）と判定する（Ｓ４）と空調用燃料消費量に０を設定（Ｓ５）して、燃料情報表示装置８４に空調用燃料消費量を送信する。
すなわち、空調装置７で必要とする電力が０であるため、空調制御用燃料消費量を０に設定する。

また、エンジン制御装置８３は、Ｐｖｓ１＜Ｐｅｓｔ（Ｓ６）と判定すると空調用燃料消費量に０を設定（Ｓ７）して、燃料情報表示装置８４に空調用燃料消費量を送信する。
すなわち、Ｐａｃが正であるがステップＳ６でエンジン２を始動させないと判定した場合、駆動モータ１１のみで走行するため、空調制御用燃料消費量を０に設定する。

エンジン制御装置８３は、Ｐｖｓ２＜Ｐｅｓｔ（Ｓ８）と判定するとエンジン２で消費した全燃料消費量を空調用燃料消費量として設定（Ｓ９）して、燃料情報表示装置８４に空調用燃料消費量を送信する。
すなわち、ステップＳ６でＰｖｓ１＜Ｐｅｓｔ（Ｓ６）でないと判定しているためエンジン２は始動状態となっており、この状態でＰｖｓ２＜Ｐｅｓｔ（Ｓ８）であると判定した場合は、消費した燃料は空調装置のみで消費されたものであるため、空調制御装置８２からの空調要求パワー（Ｐａｃ＞０）がなければエンジンを停止できる状態となっている。つまり、空調要求パワーによって無駄にエンジン２を始動させている状態となっている。そのため、このような状態のときはエンジン２で消費した燃料消費量を空調用燃料消費量として設定する。

エンジン制御装置８３は、Ｐｖｓ２＜Ｐｅｓｔ（Ｓ８）でないと判定すると空調用燃料消費量を空調用の電力に必要とする推定燃料噴射量に設定（Ｓ１０）して、燃料情報表示装置８４に空調用燃料消費量を送信する。
つまり、ステップ８で空調制御装置８２からの空調要求パワーがなくてもエンジン２を始動する判定をしているため、空調要求パワーＰａｃに相当する推定燃料消費量を空調用燃料消費量として設定する。

空調要求パワーＰａｃに相当する推定燃料消費量の算出方法について以下に詳述する。尚、この算出はエンジンが始動している状態であれば車両の停止・走行にかかわらず所定時間毎に算出される。

エンジン制御装置８３は、ステップＳ１０１でハイブリット制御装置８１からＰｖｓ１、Ｐｖｓ２、Ｐａｃ，Ｐｅｓｔ、Ｎｅｔａｇ１、Ｎｅｔａｇ２を読み込む。

そして、ステップＳ１０２でＰｖｓ２およびＮｅｔａｇ２から、空調要求パワーがゼロの場合（空調装置がＯＦＦのとき）に相当するエンジントルクＴｅ２を算出する。

そして、ステップＳ１０３でＴｅ２に相当する吸入空気量Ｇａ２を算出する。

そして、ステップＳ１０４でＧａ２に相当する燃料噴射量Ｔａｕ２を算出する。

そして、ステップＳ１０５で実燃料噴射量とＴａｕ２の差を空調用燃料消費量として設定する。

以上の方法によってＰａｃに相当する空調用燃料消費量が算出される。

また、以上の方法によって算出された空調用燃料消費量のディスプレイへの表示は、図６に示すように単位時間当りの燃料噴射量と単位時間当りの空調用燃料消費量とを並べて表示する（図６の９１）ことにより、空調設定温度等によってどの程度燃費が悪化するかが分かるようになる。これにより、運転者は燃費を考慮した空調設定ができるようになる。

また、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦするまでの間、空調用燃料消費量を積算して表示するようにしてもよい。（図６の９２）

また、図４のステップ９のように空調装置を始動させるためだけにエンジンが始動している状態では、空調装置を停止すればエンジンを停止して運転できることを通知する（図６の９３）ようにしてもよい。

ハイブリット車両の機能ブロック構成図エンジンの説明図空調装置の機能ブロック構成図本発明におけるハイブリット制御装置８１及びエンジン制御装置８３の処理についての説明するためのフローチャート本発明におけるＰａｃに相当する燃料消費噴射量の算出処理について説明するためのフローチャート本発明におけるインパネの機能ブロック構成図Ｐａｃ算出マップ駆動要求トルクマップ電池要求パワー算出マップエンジン始動判定マップエンジン目標回転数設定マップ

符号の説明

２：エンジン
３：高圧バッテリ
４：インバータ
５：駆動輪
６：遊星歯車
７：空調装置
９：インパネ
１０：モータジェネレータ（発電機）
１１：モータジェネレータ（駆動用モータ）
１２：プロペラ軸
１３：リダクションギヤ
１４：ファイナルギヤ
１５：電圧測定装置
１６：電流測定装置
８１：ハイブリット制御装置
８２：空調制御装置
８３：エンジン制御装置
８４：燃料情報表示装置
８５：バッテリ制御装置
８６：ブレーキ制御装置
８７：ＭＧ制御装置
２０：内燃部
２１：吸気管
２２：エアフィルタ
２３：エアフロメータ
２４：スロットルバルブ
２５：フュエルインジェクション
２６：排気通路
２７：触媒
２８：酸素濃度センサ
３１：コンプレッサ
３２：コンデンサ
３３：液体分離部
３４：エキスパンションバルブ
３５：エバポレータ
３６：冷風ブロアファン
３７：温風ブロアファン

Claims

走行用の動力を出力可能なエンジンと該エンジンからのエネルギの一部を用いて動作する空調装置を有する車両で消費された燃料消費量に関する情報を表示する燃料情報表示装置であって、
少なくとも車両が走行状態にあるときに、前記エンジンで消費している燃料消費量のうちの空調装置を作動させるために消費された燃料消費量を算出する空調用燃料消費量算出手段と、
前記空調用燃料消費量算出手段で算出した空調用燃料消費量を少なくとも車両が走行状態にあるときに表示する燃料情報表示手段を有する燃料情報表示装置。
前記空調用燃料消費量算出手段は、
少なくともアクセル開度およびシフト位置および車速から決定される駆動要求パワーと、少なくとも電池の残存容量から決定される電池要求パワーと、少なくとも空調設定温度およびエバポレータ後の温度から決定される空調要求パワーとから第１の車両要求パワーを算出する第１の車両要求パワー算出部と、
前記駆動要求パワーと前記電池要求パワーとから第２の車両要求パワーを算出する第２の車両要求パワー算出部と、
前記第１の車両要求パワーが所定のエンジン始動判定値を超えるときにエンジンを始動させるよう判定する第１のエンジン始動判定部と、
前記第２の車両要求パワーに相当する推定燃料消費量を算出する推定燃料消費量算出部とを備え、
前記第１のエンジン始動判定部でエンジンの始動と判定した場合に、エンジン始動で消費した燃料量と前記推定燃料消費量とから前記空調用燃料消費量を算出し、
前記燃料情報表示手段は、前記空調用燃料消費量算出手段が算出した空調用燃料消費量を表示する請求項１記載の燃料情報表示装置。
前記推定燃料消費量算出部は、
前記エンジンの運転状態に応じて前記第２の車両要求パワー相当のエンジントルクを算出するエンジントルク算出部と、
前記エンジントルク算出部によって算出された前記エンジントルク相当の吸入空気量を算出する吸入空気量算出部とを備え、
前記吸入空気量算出部によって算出された前記吸入空気量から前記推定燃料消費量を算出する請求項２記載の燃料情報表示装置。
さらに前記空調用燃料消費量算出手段は、
前記第２の車両要求パワーが前記エンジン始動判定値を超えているかどうかを判定する第２のエンジン始動判定部を備え、
前記第１の車両要求パワーが前記所定のエンジン始動判定値を超え、かつ前記第２の車両要求パワーが前記所定のエンジン始動判定値を超えていないと判定したとき、

エンジン始動で消費した燃料消費量を前記空調用燃料消費量として算出することを特徴とする請求項３記載の燃料情報表示装置。
前記燃料情報表示手段は、
前記空調用燃料消費量算出手段が、前記第１の車両要求パワーが前記所定のエンジン始動判定値を超え、かつ前記第２の車両要求パワーが前記所定のエンジン始動判定値を超えていないと判定したとき、

空調装置を停止すれば、エンジン停止が可能であることを運転者に通知することを特徴とする請求項４記載の燃料情報表示装置。