JP2014030305A - 航続可能距離算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】航続可能距離を良好に算出することができながら、その算出される航続可能距離が頻繁に変動することを防止できる、航続可能距離算出装置を提供する。
【解決手段】内気温センサ１４により、内気温が検出される。航続可能距離算出部５４は、エアコン電力マップ５１に記憶されている内気温とエアコン電力（空調機１１の電力消費量）との関係に基づいて、内気温センサ１４によって検出された内気温に応じたエアコン電力を取得する。そして、内気温に応じたエアコン電力に基づいて、電池２２に残存する電力量である電池残量が０になるまでの車両１の航続可能距離ＣＲを算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車の航続可能距離を算出する航続可能距離算出装置に関する。

たとえば、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）では、電池に蓄えられている電力が走行用モータおよび空調機（エアコンディショナ）などに駆動電力として供給される。そのため、走行用モータおよび空調機の駆動に伴って、電池に残存する電力量である電池残量が減少する。電池残量が０になると、走行が不可能になるので、その前に電池を充電しなければならない。

電池残量が０になるまでの航続可能距離がメータパネルなどに表示されると、運転者は、その表示を参考にして、電池残量が０にならないような運転計画を立てることができる。航続可能距離は、たとえば、一定時間ごとの電費（１ｋｍの走行中に消費する電力量）の平均値である平均電費を求め、電池残量をその平均電費で除算することによって求められる。

特開２０１２−７８２５１号公報

空調機の作動中、その電力消費量が頻繁に変動する。たとえば、空調機の始動時は、車室内の温度（室温）を設定温度に近づけるために、コンプレッサまたはヒータが比較的大きな電力で駆動されるので、電力消費量が大きくなる。室温が設定温度付近であるときには、室温を設定温度に維持すべく、コンプレッサまたはヒータが間欠駆動されるので、電力消費量が小刻みに変動する。また、除湿冷房時には、コンプレッサおよびヒータが交互に駆動され、電力消費量が大きく変動する。

空調機の電力消費量が変動すると、それに応答して、平均電費が変動する。そのため、前述の航続可能距離の算出方法では、航続可能距離の算出結果が頻繁に変動する。その結果、メータパネルなどに表示される航続可能距離が頻繁に変動し、その航続可能距離の表示に対する信頼性が低下する。

本発明の目的は、航続可能距離を良好に算出することができながら、その算出される航続可能距離が頻繁に変動することを防止できる、航続可能距離算出装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る航続可能距離算出装置は、電池と、前記電池から供給される電力で駆動され、走行駆動力を発生する走行駆動源と、前記電池から供給される電力で駆動され、車室内の空調を行う空調機とを搭載した車両に適用される。そして、前記航続可能距離算出装置は、気温を検出する気温検出手段と、気温と前記空調機の電力消費量との関係を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記関係に基づいて、前記気温検出手段によって検出された気温に応じた電力消費量を取得し、当該電力消費量に基づいて、前記電池に蓄えられている電力がなくなるまでの前記車両の航続可能距離を算出する航続可能距離算出手段とを含む。

気温が適温範囲内（たとえば、１０〜２５℃）であるときには、空調機のヒータまたはコンプレッサが間欠駆動されるので、空調機の電力消費量が比較的小さい。一方、気温が適温範囲を下回るとき（たとえば、１０℃以下）には、空調機のヒータが駆動されるので、空調機の電力消費量が大きくなる。また、気温が適温範囲を上回るとき（たとえば、２５℃以上）には、空調機のエアコンプレッサが駆動されるので、空調機の電力消費量が大きくなる。これに基づいて、気温と空調機の電力消費量との関係が定められ、その定められた関係が記憶手段に記憶されている。

気温検出手段により、気温が検出される。記憶手段に記憶されている気温と空調機の電力消費量との関係に基づいて、その検出された気温に応じた電力消費量が取得される。そして、気温に応じた電力消費量に基づいて、電池に残存する電力量である電池残量が０になるまでの車両の航続可能距離が算出される。

これにより、空調機の電力消費量を考慮した航続可能距離を算出することができる。また、気温が短時間で頻繁に変動する場合は少ないので、その算出される航続可能距離が短時間で頻繁に変動することを防止できる。よって、航続可能距離を良好に算出することができながら、その算出される航続可能距離が頻繁に変動することを防止できる。

航続可能距離算出装置は、空調機の実際の電力消費量である実電力消費量を算出する実電力消費量算出手段と、気温検出手段によって検出される気温および当該気温の検出時に実電力消費量算出手段によって算出される実電力消費量に基づいて、記憶手段に記憶されている関係を補正する補正手段とを含むことが好ましい。

気温と実電力消費量との関係に基づいて、記憶手段に記憶されている気温と空調機の電力消費量との関係が随時補正されるので、補正後は、空調機の電力消費量をより精度よく推定することができる。その結果、車両の航続可能距離をより良好に算出することができる。

たとえば、気温検出手段によって検出される気温が車室外の気温である場合、車室内に強い日差しが入り込んでいると、車室内の気温が車室外の気温よりも大幅に高くなる。この場合、実電力消費量が記憶手段に記憶されている関係から取得される電力消費量を大きく上回ることになる。

そこで、航続可能距離算出装置は、電池残量を取得する電池残量取得手段と、所定時間ごとの電費の平均値である平均電費を算出する平均電費算出手段とを含み、航続可能距離算出手段は、記憶手段に記憶されている関係に基づいて、気温検出手段によって検出された気温に応じた電力消費量を取得し、当該電力消費量を電費に換算して得られる空調換算電費と平均電費算出手段によって算出された平均電費とを加算し、その加算値で前記電池残量取得手段によって取得された電池残量を除することにより、航続可能距離を算出することが好ましい。

実電力消費量の増大に伴って電池残量が減少するので、実電力消費量が記憶手段に記憶されている関係から取得される電力消費量を大きく上回っても、その手法で航続可能距離が算出されることにより、航続可能距離が自動的に小さく補正される。そのため、車両の航続可能距離をより良好に算出することができる。

本発明によれば、空調機の電力消費量を考慮した航続可能距離を算出することができる。また、気温が短時間で頻繁に変動する場合は少ないので、その算出される航続可能距離が短時間で頻繁に変動することを防止できる。よって、航続可能距離を良好に算出することができながら、その算出される航続可能距離が頻繁に変動することを防止できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る航続可能距離算出装置が適用された車両の電気的構成の要部を示すブロック図である。 図２は、エアコン電力マップの一例を示すグラフである。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の電気的構成＞

図１は、本発明の一実施形態に係る航続可能距離算出装置が適用された車両の電気的構成の要部を示すブロック図である。

車両１には、複数のＥＣＵ（電子制御ユニット）が備えられている。各ＥＣＵは、ＣＰＵおよびメモリを含み、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルにより、相互に通信可能に接続されている。複数のＥＣＵには、エアコンＥＣＵ２、車両ＥＣＵ３およびメータＥＣＵ４が含まれる。

＜エアコンＥＣＵと各部との接続＞

エアコンＥＣＵ２には、空調機１１が制御対象として接続されている。空調機１１には、ヒータ１２およびコンプレッサ（図示せず）を駆動するためのエアコンインバータ１３が含まれる。ヒータ１２が駆動（オン）されることにより、車室内に向けて流れる送風が加熱される。コンプレッサが駆動されると、冷媒循環ラインを冷媒が循環し、エバポレータが冷却されて、車室内に向けて流れる送風がエバポレータを通過する際に冷却される。

また、エアコンＥＣＵ２には、車室内の温度（内気温）を検出する内気温センサ１４および車室外の温度（外気温）を検出する外気温センサ１５が接続されており、これらの検出信号が入力される。さらに、エアコンＥＣＵ２には、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）通信プロトコルにより、車室内のインストルメントパネル（図示せず）に配置された空調のための各種スイッチが通信可能に接続されている。空調のための各種スイッチには、コンプレッサのオン／オフを設定するためのＡ／Ｃスイッチ１６および車室内の温度を設定するためのＴＥＭＰスイッチ１７などが含まれている。Ａ／Ｃスイッチ１６がオンされると、Ａ／Ｃスイッチ１６からエアコンＥＣＵ２にエアコンオン信号が入力される。また、ＴＥＭＰスイッチ１７が操作されると、ＴＥＭＰスイッチ１７からエアコンＥＣＵ２に温度設定信号が入力される。

＜車両ＥＣＵと各部との接続＞

車両ＥＣＵ３には、車両１の走行用駆動力を発生するモータ２１が制御対象として接続されている。車両１には、充電可能な電池２２が搭載されている。モータ２１は、インバータ（図示せず）を介して電池２２と接続されており、モータ２１の駆動電力は、電池２２から供給される。

また、車両ＥＣＵ３には、電池２２に入出力される電流を検出する電流センサ２３が接続されており、電流センサ２３の検出信号が入力される。

＜メータＥＣＵと各部との接続＞

メータＥＣＵ４には、車室内のメータパネル（図示せず）に配設された計器類やランプ類、表示器類が制御対象として接続されている。表示器類には、電池２２に蓄えられている電力がなくなるまでの車両１の航続可能距離を表示する航続可能距離表示器３１が含まれる。

＜エアコンＥＣＵの機能＞

エアコンＥＣＵ２は、Ａ／Ｃスイッチ１６からのエアコンオン信号の入力の有無に基づいて、エアコンインバータ１３を制御する。また、内気温センサ１４によって検出される温度がＴＥＭＰスイッチ１７の操作によって設定された温度に一致するように、ヒータ１２およびエアコンインバータ１３を制御する。

また、エアコンＥＣＵ２は、ＣＰＵが実行するプログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部として、実電力消費量算出部４１を備えている。

実電力消費量算出部４１は、ヒータ１２およびエアコンインバータ１３に与える駆動信号（オン／オフのデューティ比など）に基づいて、空調機１１による実際の電力消費量である実電力消費量を算出する。

＜車両ＥＣＵの機能＞

車両ＥＣＵ３は、車室内に設けられたアクセルペダル（図示せず）の操作などに基づいて、モータ２１を制御する。

車両ＥＣＵ３のメモリには、内気温と空調機１１の電力消費量（以下、単に「エアコン電力」という。）との関係を定めたエアコン電力マップ５１が記憶されている。

エアコン電力マップ５１の一例は、図２に示されている。図２に示されるエアコン電力マップ５１では、内気温が０℃よりも低い範囲では、ヒータ１２が連続駆動される時間が長く、ヒータ１２による電力消費が大きいので、内気温に対して、エアコン電力が一定の４．０ｋＷに定められている。内気温が０℃以上かつ１０℃未満の範囲では、内気温が高いほど、エアコン電力が４．０ｋＷから１．０ｋＷまで単調に減少するように定められている。内気温が１０℃以上２５℃未満の範囲では、ヒータ１２およびコンプレッサが間欠駆動され、ヒータ１２およびコンプレッサによる電力消費が小さいので、内気温に対して、エアコン電力が一定の１．０ｋＷに定められている。内気温が２５℃以上３０℃未満の範囲では、内気温が高いほど、エアコン電力が１．０ｋＷから２．０ｋＷまで単調に増加するように定められている。内気温が３０℃以上の範囲では、コンプレッサが連続駆動される時間が長く、コンプレッサによる電力消費が大きいので、内気温に対して、エアコン電力が一定の２．０ｋＷに定められている。

また、車両ＥＣＵ３は、図１に示されるように、ＣＰＵが実行するプログラム処理によってソフトウエア的に実現される機能処理部として、電池残量算出部５２、平均電費算出部５３、航続可能距離算出部５４およびマップ補正部５５を備えている。

電池残量算出部５２は、電流センサ２３から入力される検出信号に基づいて、電池２２に残存している電力量である電池残量ＢＡＴ（Ｗｈ）を算出する。

平均電費算出部５３は、車両１が走行した距離およびその距離を走行する間に使用した電力量から空調機１１による実電力消費量を減じて得られる電力量、つまり車両１の走行に使用した走行電力量に基づいて、１ｋｍの走行に消費する電力量である電費（＝走行電力量／走行距離）を一定周期で算出し、一定時間内に算出された電費の平均値である平均電費ＥＬＣ（Ｗｈ／ｋｍ）を算出する。

航続可能距離算出部５４は、エアコン電力マップ５１を参照し、エアコンＥＣＵ２から入力される内気温に応じたエアコン電力をエアコン電力マップ５１から読み出す（取得する）。航続可能距離算出部５４は、その取得したエアコン電力を電費に換算することにより、エアコン換算電費ＡＣＥＬＣ（Ｗｈ／ｋｍ）を算出する。また、航続可能距離算出部５４は、平均電費算出部５３によって算出された平均電費ＥＬＣとエアコン換算電費ＡＣＥＬＣとを加算する。そして、電池残量算出部５２によって算出される電池残量ＢＡＴを平均電費ＥＬＣとエアコン換算電費ＡＣＥＬＣとの加算値で除することにより、車両１の航続可能距離ＣＲ（ｋｍ）を算出する。すなわち、電池残量算出部５２は、次式（１）に従って、航続可能距離ＣＲを算出する。
ＣＲ＝ＢＡＴ／（ＥＬＣ＋ＡＣＥＬＣ） ・・・（１）

マップ補正部５５は、エアコンＥＣＵ２から入力される内気温および実電力消費量に基づいて、エアコン電力マップ５１を補正する。具体的には、車両ＥＣＵ３には、エアコンＥＣＵ２から、内気温センサ１４によって検出された内気温および当該内気温の検出時にエアコンＥＣＵ２の実電力消費量算出部４１によって算出された実電力消費量が入力される。エアコンＥＣＵ２から入力された内気温がＴｍｐであり、その内気温Ｔｍｐの検出時に算出された実電力消費量がＰｒ（ｎ）である場合、マップ補正部５５は、エアコンＥＣＵ２からの前回の内気温Ｔｍｐおよび実電力消費量Ｐｒ（ｎ−１）の入力時に算出された補正値Ｃ（ｎ−１）に０．９を乗じた値と、実電力消費量Ｐｒ（ｎ）に０．１を乗じた値とを加算し、その加算値を新たな補正値Ｃ（ｎ）として算出する。また、マップ補正部５５は、エアコン電力マップ５１から内気温Ｔｍｐに応じたエアコン電力ＰＡＣ（ｎ−１）を読み出す。そして、マップ補正部５５は、そのエアコン電力マップ５１から読み出したエアコン電力ＰＡＣ（ｎ−１）に０．９を乗じた値と、補正値Ｃ（ｎ）に０．１を乗じた値とを加算し、その加算値を内気温Ｔｍｐに応じた新たなエアコン電力ＰＡＣ（ｎ）として、エアコン電力マップ５１の内容をエアコン電力ＰＡＣ（ｎ−１）からエアコン電力ＰＡＣ（ｎ）に補正する。すなわち、マップ補正部５５は、次式（２），（３）に従って、エアコン電力マップ５１に内気温Ｔｍｐと対応づけて記憶されているエアコン電力ＰＡＣ（ｎ−１）をエアコン電力ＰＡＣ（ｎ）に補正する。
Ｃ（ｎ）＝Ｃ（ｎ−１）×０．９＋Ｐｒ（ｎ）×０．１ ・・・（２）
ＰＡＣ（ｎ）＝ＰＡＣ（ｎ−１）×０．９＋Ｃ（ｎ）×０．１ ・・・（３）

＜メータＥＣＵの機能＞

メータＥＣＵ４には、車両ＥＣＵ３から、航続可能距離算出部５４によって算出された航続可能距離ＣＲが入力される。メータＥＣＵ４は、車両ＥＣＵ３から入力される航続可能距離ＣＲを航続可能距離表示器３１に表示させる。

＜作用効果＞

以上のように、内気温センサ１４により、内気温が検出される。航続可能距離算出部５４は、エアコン電力マップ５１に記憶されている内気温とエアコン電力（空調機１１の電力消費量）との関係に基づいて、内気温センサ１４によって検出された内気温に応じたエアコン電力を取得する。そして、内気温に応じたエアコン電力に基づいて、電池２２に残存する電力量である電池残量が０になるまでの車両１の航続可能距離ＣＲを算出する。

これにより、エアコン電力を考慮した航続可能距離ＣＲを算出することができる。また、内気温が短時間で頻繁に変動する場合は少ないので、その算出される航続可能距離ＣＲが短時間で頻繁に変動することを防止できる。よって、航続可能距離ＣＲを良好に算出することができながら、その算出される航続可能距離ＣＲが頻繁に変動することを防止できる。

また、車両ＥＣＵ３は、電池残量ＢＡＴを算出する電池残量算出部５２と、平均電費ＥＬＣを算出する平均電費算出部５３とを備えている。そして、航続可能距離算出部５４は、エアコン電力マップ５１に記憶されている関係に基づいて、内気温センサ１４によって検出された内気温に応じたエアコン電力を取得し、当該エアコン電力を電費に換算して得られるエアコン換算電費ＡＣＥＬＣと平均電費算出部５３によって算出された平均電費ＥＬＣとを加算し、その加算値で電池残量算出部５２によって取得された電池残量を除することにより、航続可能距離ＣＲを算出する。

実電力消費量の増大に伴って電池残量が減少するので、実電力消費量がエアコン電力マップ５１に記憶されている関係から取得されるエアコン電力を大きく上回っても、前述の手法で航続可能距離ＣＲが算出されることにより、航続可能距離ＣＲが自動的に小さく補正される。そのため、車両の航続可能距離ＣＲを良好に算出することができる。

また、エアコンＥＣＵ２は、空調機１１の実際の電力消費量である実電力消費量を算出する実電力消費量算出部４１を備えている。そして、車両ＥＣＵ３は、内気温センサ１４によって検出される内気温および当該内気温の検出時に実電力消費量算出部４１によって算出される実電力消費量に基づいて、エアコン電力マップ５１に記憶されている関係を補正するマップ補正部５５を備えている。

内気温と実電力消費量との関係に基づいて、エアコン電力マップ５１に記憶されている内気温とエアコン電力との関係が随時補正されるので、補正後は、エアコン電力をより精度よく推定することができる。その結果、車両１の航続可能距離ＣＲをより良好に算出することができる。

＜変形例＞

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、エアコン電力マップ５１は、外気温と空調機１１の電力消費量（エアコン電力）との関係を定めたマップであってもよい。この場合、航続可能距離算出部５４は、エアコンＥＣＵ２から入力される外気温に応じたエアコン電力をエアコン電力マップ５１から読み出し、そのエアコン電力に基づいて、車両１の航続可能距離を算出すればよい。

また、前述の実施形態では、式（２）に従って、実電力消費量Ｐｒ（ｎ−１）の入力時に算出された補正値Ｃ（ｎ−１）に０．９を乗じた値と、実電力消費量Ｐｒ（ｎ）に０．１を乗じた値とを加算し、その加算値を新たな補正値Ｃ（ｎ）として算出するとした。しかしながら、「０．９」および「０．１」の係数は、実電力消費量Ｐｒ（ｎ）の重みに応じて適宜に変更されるとよい。

さらにまた、式（３）に従って、エアコン電力ＰＡＣ（ｎ−１）に０．９を乗じた値と、補正値Ｃ（ｎ）に０．１を乗じた値とを加算し、その加算値を内気温Ｔｍｐに応じた新たなエアコン電力ＰＡＣ（ｎ）として、エアコン電力マップ５１の内容をエアコン電力ＰＡＣ（ｎ−１）からエアコン電力ＰＡＣ（ｎ）に補正するとした。しかしながら、「０．９」および「０．１」の係数は、補正値Ｃ（ｎ）の重みに応じて適宜に変更されるとよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 車両
２ エアコンＥＣＵ（航続可能距離算出装置）
３ 車両ＥＣＵ（航続可能距離算出装置）
１１ 空調機
１４ 内気温センサ（気温検出手段）
１５ 外気温センサ（気温検出手段）
２１ モータ（走行駆動源）
２２ 電池
４１ 実電力消費量算出部（実電力消費量算出手段）
５１ エアコン電力マップ（記憶手段）
５２ 電池残量算出部（電池残量取得手段）
５３ 平均電費算出部（平均電費算出手段）
５４ 航続可能距離算出部（航続可能距離算出手段）
５５ マップ補正部（補正手段）

Claims (3)

1. 電池と、前記電池から供給される電力で駆動され、走行駆動力を発生する走行駆動源と、前記電池から供給される電力で駆動され、車室内の空調を行う空調機とを搭載した車両に適用される航続可能距離算出装置であって、
   気温を検出する気温検出手段と、
   気温と前記空調機の電力消費量との関係を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶されている前記関係に基づいて、前記気温検出手段によって検出された気温に応じた電力消費量を取得し、当該電力消費量に基づいて、前記電池に蓄えられている電力がなくなるまでの前記車両の航続可能距離を算出する航続可能距離算出手段とを含む、航続可能距離算出装置。
2. 前記空調機の実際の電力消費量である実電力消費量を算出する実電力消費量算出手段と、
   前記気温検出手段によって検出される気温および当該気温の検出時に前記実電力消費量算出手段によって算出される実電力消費量に基づいて、前記記憶手段に記憶されている前記関係を補正する補正手段とを含む、請求項１に記載の航続可能距離算出装置。
3. 前記電池に残存している電力量である電池残量を取得する電池残量取得手段と、
   所定時間ごとの電費の平均値である平均電費を算出する平均電費算出手段とを含み、
   前記航続可能距離算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記関係に基づいて、前記気温検出手段によって検出された気温に応じた電力消費量を取得し、当該電力消費量を電費に換算して得られる空調換算電費と前記平均電費算出手段によって算出された平均電費とを加算し、その加算値で前記電池残量取得手段によって取得された電池残量を除することにより、前記航続可能距離を算出する、請求項１または２に記載の航続可能距離算出装置。

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