JP2013099176A - 電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザ固有の走行ルートを走行するのに必要な電力量とマージン電力量との和の電力量を充電する際に、より適切なマージン電力量を用いる。
【解決手段】外部電源からの電力により充電器を用いて高圧バッテリを充電するときには、ユーザによるマージンスイッチのアップ操作やダウン操作の回数に応じてマージン電力量Ｑｍを変更し（Ｓ１１０）、予め定められた走行ルートを走行したときに消費されたことにより充電すべき必要電力量Ｑｒｔとマージン電力量Ｑｍとの和として目標充電電力量Ｑｔｇを計算し（Ｓ１３０）、高圧バッテリの充電電力量Ｑｃｈｇが目標充電電力量Ｑｔｇに至るまで充電する（Ｓ１４０〜Ｓ１７０）。ユーザは所望のマージン電力量Ｑｍを設定することができるから、より適正な目標充電電力量Ｑｔｇにより高圧バッテリを充電することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気自動車に関し、詳しくは、走行用のモータと、モータに電力を供給するバッテリと、外部電源に接続されて外部電源からの電力によりバッテリを充電する充電器と、を備える電気自動車に関する。

従来、この種の電気自動車としては、通勤や通学といったユーザ固有の走行パターンを記憶し、走行パターンに応じた充電量を決定し、決定した充電量によりバッテリを充電する、いわゆるプラグインハイブリッド自動車が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この自動車では、走行パターンとして、所定の回数以上運転開始をしたことがある第１の位置を第１の情報とし、運転開始後に所定の回数以上停止したことがある第２の位置を第２情報とし、第１の位置および第２の位置の間における所定の回数以上通ったことがあるルートを第３の情報として記憶し、記憶した情報に基づいて充電量を決定している。そして、こうした走行パターンに応じた充電量とすることより、適正な電気エネルギを得るようにしている。

特開２００９−０３５０１６号公報

電気自動車に搭載されるバッテリ、特にリチウムイオン二次電池として構成されたバッテリは、満充電として放置すると、早期にバッテリの劣化が進行することが知られている。このため、バッテリのロングライフ制御として８０％充電することも提案されているが、更なるバッテリの劣化の抑制のためには、必要に応じて電力量を定めて充電するのが好ましい。上述の電気自動車のように、ユーザ固有の走行パターンを記憶して走行パターンを走行するのに必要な電力量を計算し、この電力量にマージン電力量を加えた電力量を充電することにより、これを実現することができるが、季節変化やアクセルワークの変化、エアコン消費量の変化、渋滞や事故などを考慮すると、充電量にどの程度の余裕を持たせるかが課題となる。

本発明の電気自動車は、ユーザ固有の走行ルートを走行するのに必要な電力量とマージン電力量との和の電力量を充電する際に、より適切なマージン電力量を用いることを主目的とする。

本発明の電気自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の電気自動車は、
走行用のモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、外部電源に接続されて外部電源からの電力により前記バッテリを充電する充電器と、ユーザ固有の走行ルートを走行するのに消費されるルート消費電力量とマージン電力量との和としての目標充電電力量が前記外部電源からの電力により充電されるように前記充電器を制御する充電制御手段と、を備える電気自動車において、
前記マージン電力量を設定するマージン設定スイッチを有し、
前記充電制御手段は、前記マージン設定スイッチにより設定されたマージン電力量を用いて前記充電器を制御する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明の電気自動車では、マージン設定スイッチにより設定されたマージン電力量を用いて外部電源からの電力によりバッテリを充電する充電器を制御する。ユーザはマージン設定スイッチにより所望のマージン電力量を設定することができるから、ユーザにとって適正なマージン電力量を設定することにより、より適切なマージン電力量を用いてバッテリを充電することができる。即ち、ユーザは、季節変化やアクセルワークの変化、エアコン消費量の変化、渋滞や事故，寄り道の有無などを考慮して所望のマージン電力量を設定することができるのである。

こうした本発明の電気自動車において、前記マージン設定スイッチは、それまでに設定されているマージン電力量の増減を指示することによってマージン電力量を設定するスイッチである、ことを特徴とするものとすることもできる。この場合、運転席近傍に取り付けられ、前記バッテリに残存する電力量を目盛りを用いて表示する電力量表示装置を備え、前記マージン設定スイッチは、前記電力量表示装置における１目盛り分を増減の単位としてマージン電力量の増減を指示するスイッチである、ことを特徴とするものとすることもできる。こうすれば、外部電源によりバッテリを充電するときに、電力量表示装置に表示されるバッテリに残存する電力量を見て、表示の１目盛りを単位としてマージン電力量を増減して設定することができ、マージン電力量の設定を視覚的に容易なものとすることができる。更にこの場合、前記充電制御手段は、前記電力量表示装置により表示された電力量が少ないか否かを運転者に向けて音声または文字表示によりアナウンスする手段である、ものとすることもできる。こうすれば、マージン電力量の設定をユーザに促すことができる。

実施例の電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット７０により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施例としての電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車２０は、図示するように、例えば同期発電電動機として構成されて駆動輪２６ａ，２６ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２２に回転子が接続されたモータ３０と、モータ３０を駆動するためのインバータ３２と、インバータ３２が接続された高圧系の電力ライン４０に接続されリチウムイオン二次電池として構成された高圧バッテリ４２と、電力ライン４０の電力を降圧して低圧系の電力ライン５０に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ４４と、電力ライン５０に接続された低圧バッテリ５２と、車外の電源である交流の外部電源（例えば、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）など）１００の外部電源側コネクタ１０２に接続される車両側コネクタ６１と、車両側コネクタ６１と電力ライン４０との接続や接続の解除を行なう充電用リレー６４と外部電源１００からの交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ６６と変換した直流電力の電圧を変換して高圧バッテリ４２側に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ６８とを有する充電器６０と、車両全体をコントロールする電子制御ユニット７０と、を備える。

電子制御ユニット７０は、ＣＰＵ７２を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵ７２の他に処理プログラムを記憶するＲＯＭ７４と、データを一時的に記憶するＲＡＭ７６と、図示しない入出力ポートおよび通信ポートとを備える。電子制御ユニット７０には、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号，シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ，アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ，ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ，車速センサ８８からの車速Ｖ，充電器６０を用いて高圧バッテリ４２を充電する際の目標充電電力量Ｑｔｇを計算するのに用いるマージン電力量Ｑｍを設定するためのマージンスイッチ９０からのスイッチ信号ＳＷＭ，モータ３０のロータの回転位置を検出する回転位置検出センサ３１からの回転位置，インバータ３２の三相電力ラインに取り付けられた図示しない相電流センサからの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，高圧バッテリ４１の出力端子間に取り付けられた電圧センサ４１ａからのバッテリ電圧Ｖｂ，高圧バッテリ４１の出力端子近傍の高圧系の電力ライン４０に取り付けられた電流センサ４１ｂからの充放電電流Ｉｂなどが入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット７０からは、インバータ３２へのスイッチング制御信号，充電用リレー６４への駆動信号，ＡＣ／ＤＣコンバータ６６やＤＣ／ＤＣコンバータ６８への駆動信号，ＤＣ／ＤＣコンバータ４４への駆動信号，運転席近傍に取り付けられたスピーカ９２への音声出力信号，運転席前方のインストルパネルに取り付けられた高圧バッテリ４２に残存する電力量としての蓄電割合ＳＯＣを１０％刻みの目盛りで表示する電力量表示装置９４への表示制御信号などが出力ポートを介して出力されている。なお、電子制御ユニット７０は、高圧バッテリ４２を管理するために電流センサ４１ｂにより検出された充放電電流Ｉｂの積算値に基づいて蓄電割合ＳＯＣを演算したり、回転位置検出センサ３１からの信号に基づいてモータ３０の回転数Ｎｍも演算している。また、マージンスイッチ９０は、運転席近傍に設けられ、アップ操作とダウン操作とが可能なスイッチとして構成されている。

次に、こうして構成された電気自動車２０の動作、特に車両側コネクタ６１を外部電源１００の外部電源側コネクタ１０２に接続し、外部電源１００からの電力により高圧バッテリ４２を充電する際の動作について説明する。図２は、外部電源１００からの電力により高圧バッテリ４２を充電する際に電子制御ユニット７０により実行される充電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。

充電制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット７０のＣＰＵ７２は、まず、マージン電力量Ｑｍの増減についてのアナウンスを行なう処理を実行する（ステップＳ１００）。ここで、マージン電力量Ｑｍの増減についてのアナウンスは、例えば、「蓄電割合ＳＯＣが少なくて不安ですか。マージンスイッチのアップ操作やダウン操作により充電する電力量を変更できます。」などの予め定められたアナウンス内容をスピーカ９２から音声出力することにより実行することができる。そして、マージンスイッチ９０のアップ操作やダウン操作の回数に応じてマージン電力量Ｑｍを設定する（ステップＳ１１０）。マージンスイッチ９０の１回のアップ操作やダウン操作は、電力量表示装置９４の１目盛り（実施例では１０％）の増加や減少に相当し、例えば、アップ操作が１回行なわれたときには、蓄電割合ＳＯＣが１０％に相当する電力量のマージン電力量Ｑｍの増加が行なわれ、ダウン操作が１回行なわれたときには、蓄電割合ＳＯＣが１０％に相当する電力量のマージン電力量Ｑｍの減少が行なわれ、アップ操作もダウン操作も行なわれないときには、それまで設定されていたマージン電力量Ｑｍの変更は行なわれないことになる。

続いて、予め設定された走行ルートを走行したときに消費されたことにより充電すべき必要電力量Ｑｒｔを計算する（ステップＳ１２０）。これは、過去の所定回数（例えば、１０回）の走行ルートの走行により消費された消費電力量の平均値や最大値などとし計算することができる。必要電力量Ｑｒｔを計算すると、必要電力量Ｑｒｔとマージン電力量Ｑｍとの和として目標充電電力量Ｑｔｇを計算し（ステップＳ１３０）、高圧バッテリ４２の充電器６０による充電を開始する（ステップＳ１４０）。そして、高圧バッテリ４２の充電電力量Ｑｃｈｇが目標充電電力量Ｑｔｇに至ったときに（ステップＳ１５０，Ｓ１６０）、充電を終了して(ステップＳ１７０）、本ルーチンを終了する。高圧バッテリ４２の充電電力量Ｑｃｈｇは、電圧センサ４１ａからのバッテリ電圧Ｖｂと電流センサ４１ｂからの充放電電流Ｉｂとの積による電力の積算により求めたり、外部電源１００側に取り付けられた図示しない電力計により求めたり、充電器６０から高圧バッテリ４２側に供給する電力を積算することにより求めたりすることができる。

以上説明した実施例の電気自動車２０によれば、外部電源１００からの電力により充電器６０を用いて高圧バッテリ４２を充電するときには、マージンスイッチ９０のアップ操作やダウン操作の回数に応じてマージン電力量Ｑｍを変更して設定し、予め定められた走行ルートを走行したときに消費されたことにより充電すべき必要電力量Ｑｒｔとマージン電力量Ｑｍとの和として目標充電電力量Ｑｔｇを計算し、高圧バッテリの充電電力量Ｑｃｈｇが目標充電電力量Ｑｔｇに至るまで充電するから、するから、ユーザは所望のマージン電力量Ｑｍを設定して高圧バッテリ４２を充電することができる。即ち、ユーザは、季節変化やアクセルワークの変化、エアコン消費量の変化、渋滞や事故，寄り道の有無などを考慮して所望のマージン電力量を設定することができる。しかも、電力量表示装置９４に表示される蓄電割合ＳＯＣの１目盛りに応じてマージン電力量Ｑｍを変更するから、マージン電力量Ｑｍの設定を視覚的に容易なものとすることができる。更に、「蓄電割合ＳＯＣが少なくて不安ですか。マージンスイッチのアップ操作やダウン操作により充電する電力量を変更できます。」などのアナウンスを行なうから、マージン電力量Ｑｍの設定をユーザに促すことができる。これらの結果、より適正なマージン電力量Ｑｍを設定することができ、より適正な目標充電電力量により高圧バッテリ４２を充電することができる。もとより、高圧バッテリ４２を満充電しないから、高圧バッテリ４２の劣化を抑制することができる。

実施例の電気自動車２０では、電力量表示装置９４の１目盛りを蓄電割合ＳＯＣの１０％に相当する電力量としたが、１目盛りを蓄電割合ＳＯＣの５％や１％などとしてもよい。また、実施例の電気自動車２０では、マージンスイッチ９０の１回のアップ操作やダウン操作が電力量表示装置９４の１目盛り（実施例では、蓄電割合ＳＯＣの１０％の電力量）の増加や減少に相当するものとしたが、マージンスイッチ９０の１回のアップ操作やダウン操作が電力量表示装置９４の１目盛りに対応しないものとしても構わない。

実施例の電気自動車２０では、外部電源１００により高圧バッテリ４２を充電する際に、「蓄電割合ＳＯＣが少なくて不安ですか。マージンスイッチのアップ操作やダウン操作により充電する電力量を変更できます。」などと音声によりアナウンスするものとしたが、電力量表示装置９４やその他の表示装置により同様の内容を文字として表示することによりアナウンスするものとしてもよい。

実施例では、本発明を走行用のモータ３０と高圧バッテリ４２と充電器６０とを備える電気自動車に適用するものとしたが、エンジンと走行用のモータとバッテリと充電器とを備えるハイブリッド自動車に適用するものとしてもよい。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ３０が「モータ」に相当し、高圧バッテリ４２が「バッテリ」に相当し、充電器６０が「充電器」に相当し、図２の充電制御ルーチンを実行する電子制御ユニット７０が「充電制御手段」に相当する。

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、電気自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ 電気自動車、２２ 駆動軸、２４ デファレンシャルギヤ、２６ａ，２６ｂ 駆動輪、３０ モータ、３２ インバータ、４０ 高圧系の電力ライン、４２ 高圧バッテリ、４４ ＤＣ／ＤＣコンバータ、５０ 低圧系の電力ライン、５２ 低圧バッテリ、６０ 充電器、６１ 車両側コネクタ、６２ コネクタセンサ、６４ 充電用リレー、６６ ＡＣ／ＤＣコンバータ、６８ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ 電子制御ユニット、７２ ＣＰＵ、７４ ＲＡＭ、７６ ＲＯＭ、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ、９０ マージンスイッチ、９２ スピーカ、９４ 電力量表示装置、１００ 外部電源、１０２ 外部電源側コネクタ。

Claims (4)

1. 走行用のモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、外部電源に接続されて外部電源からの電力により前記バッテリを充電する充電器と、ユーザ固有の走行ルートを走行するのに消費されるルート消費電力量とマージン電力量との和としての目標充電電力量が前記外部電源からの電力により充電されるように前記充電器を制御する充電制御手段と、を備える電気自動車において、
   前記マージン電力量を設定するマージン設定スイッチを有し、
   前記充電制御手段は、前記マージン設定スイッチにより設定されたマージン電力量を用いて前記充電器を制御する手段である、
   ことを特徴とする電気自動車。
2. 請求項１記載の電気自動車であって、
   前記マージン設定スイッチは、それまでに設定されているマージン電力量の増減を指示することによってマージン電力量を設定するスイッチである、
   ことを特徴とする電気自動車。
3. 請求項２記載の電気自動車であって、
   運転席近傍に取り付けられ、前記バッテリに残存する電力量を目盛りを用いて表示する電力量表示装置を備え、
   前記マージン設定スイッチは、前記電力量表示装置における１目盛り分を増減の単位としてマージン電力量の増減を指示するスイッチである、
   ことを特徴とする電気自動車。
4. 請求項３記載の電気自動車であって、
   前記充電制御手段は、前記電力量表示装置により表示された電力量が少ないか否かを運転者に向けて音声または文字表示によりアナウンスする手段である、
   電気自動車。

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