JP2014228428A - 電気自動車の航続距離通知装置 - Google Patents
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Abstract
Description
これらの従来の電気自動車の航続距離通知装置は、ナビゲーション装置が、電気自動車の現在位置に最も近い主要道路を特定して現在位置から主要道路を通る仮の経路を設定し、あるいは目的地までの経路を探索し、これらの経路上の気象情報を気象情報サーバから取得する。そして、この気象情報、車両機器の使用状況、発電機の有無などのバッテリの消費条件に当てはまる、仮の経路を走行する場合の予測バッテリ消費量を用いて、バッテリの残存容量と比較して走行可能距離を推定する。
したがって、このまま進むと、同じ道を引き返した場合、記憶させたポイント(自宅や所定の充電設備)まで戻れるか否か、不安になることがある。
ナビゲーション装置、および下り坂でエネルギを電気に変えてバッテリに回収可能な回生エネルギ装置を備えた電気自動車において、
地図上の所定のポイントを記憶させる所定ポイント記憶手段と、
所定ポイントでのバッテリの電力残量を検出するバッテリ残量検出手段と、
所定のポイントから目的地までの往路中の勾配抵抗により回収した回収電力の絶対値を、同じ道での復路にて平地走行で必要と推定される推定平地走行必要電力に符号を変えて加算した推定必要量又はこれに相当する量と、バッテリ残量検出手段で検出した電力残量とを考慮して、それ以上先に進むと帰りに所定のポイントまで戻れなくなることを判定する引き返し不可能判定手段と、
引き返し不可能判定手段で引き返し不可能を判定したときに引き返し不可能に関する情報を通知する通知手段と、
を備えたことを特徴とする。
平均電力消費量算出手段で算出した平均電力消費量と所定ポイントでの電力残量とに基づいて引き返し不可能となる地点を算出する、
ことを特徴とする。
この仮想電力消費量の半分となる地点を引き返し不可能となる地点とする、
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
所定ポイント記憶手段が、充電検出手段にて充電したことを検出した場所を所定のポイントとして記憶する、
ことを特徴とする。
図1に示すように、実施例1の航続距離通知装置1が搭載される電気自動車は、バッテリ2と、モータ/ジェネレータ3と、インバータ4と、制御装置5と、ナビゲーション装置6と、を備えている。
また、モータ/ジェネレータ3は、バッテリ2からインバータ3で制御変換された電力が供給されると駆動モータとして機能して電気自動車を駆動し、下り坂などでの制動時にあってはジェネレータとして機能してその制動エネルギの一部を回収し、インバータ3を介してバッテリ2に電力を蓄積する。また、モータ/ジェネレータ3としては、たとえば三相交流モータが用いられる。
制御装置5で得られた情報の一部(バッテリ2の電力残量など)は、航続距離通知装置1に入力される。
なお、バッテリ残量検出部1gは、本発明のバッテリ残量検出手段に相当する。
推定必要電力演算部1fは、所定のポイントから現地点までの平地走行により消費した電力消費量に、途中の下り坂で回収した電力の絶対値より大きくした電力を加算して、同じ道での帰りに必要と推定される推定必要電力として演算する。この内容は、後で詳しく説明する。
なお、所定ポイント記憶部1eは、本発明の所定ポイント記憶手段に相当する。
なお、引き返し不可能判定部1hは、本発明の引き返し不可能判定手段に相当する。
なお、充電検出部1iは、本発明の充電検出手段に相当する。
図2(a)に示すように、電気自動車が走行する場合、空気抵抗や転がり抵抗などからなる走行抵抗や、坂道などでの勾配抵抗が作用するので、電気自動車はこの駆動力とそれらの抵抗と大きさの関係で加速走行、低速走行、減速走行のいずれかの状態となる。
というのは、上記走行抵抗は平地では同じ速度、加減速で走行すれば、電力消費量の差はそれほど大きくならないのに対し、電気自動車のように、下り坂ではモータ/ジェネレータ3をジェネレータとして発電してエネルギの一部を回収するが、上り坂ではモータ/ジェネレータ3を駆動モータとしてバッテリ2から電力を平地走行時以上に供給しなければならないからである。
上下に離れた横方向の点線間の感覚は、車両スタート時のバッテリ2の電力残量(エネルギ残量)を表す。
したがって、行きの下り坂で必要な合計エネルギEgoは、Ea+Eη―Eeとなる。この図の例では、エネルギEgoの絶対値は、Ea+Eηを上回り、その分だけバッテリ2にエネルギが蓄積されることになる。同図では、上の点線の上方にある実線の位置までエネルギが増加することになる。
したがって、この坂を行き返りで下り・昇りを行うと、この往復に必要な電気自動車の合計エネルギEは、Ego+Ert=2(Ea+Eη)となり、勾配抵抗分は相殺されるので、往復に必要なエネルギには勾配分は含まれなくて良いことになる。
これに対し、帰りは坂を上るのでその分空洞力が必要となり電力を消費する。すなわち、バッテリ2の電力残量を示す実線は平地走行の場合の点線より急な傾きとなる。
そして、この実線と点線で囲まれる横線部分が、勾配抵抗に打ち勝つためのエネルギ分として平地走行時に比べて多く放電しなければならない。
しかしながら、上記縦線部分と横線分のエネルギは、上記説明のように、等しい(実際には、略等しいとみなせる)ことになる。
(出発時の)航続可能距離[m]=平均電力消費量[m/Wh]×(出発時の)電力残量[Wh]
で航続可能距離を演算し、
引き返し可能な走行距離[m]=(出発時の)航続可能距離[m]/2
で引き返し可能な走行距離を演算する。
そして、走行可能距離>引き返し可能な距離 となる地点で、引き返し不可能となると、判定する。
ここで、平均電力消費量は、過去の走行データから算出し、
平均電力消費量[m/Kw]=総走行距離[m]/総消費電力[Wh]
から求める。 なお、この計算プログラムおよび制御部1dは、本発明の平均電力消費量算出手段に相当する。
すなわち、平地走行と仮定した場合の仮想の電力消費量(Ea+Eη)[Wh]=∫(勾配抵抗を除く走行抵抗×車速/効率)dt
を演算する。なお、上記演算プログラムと制御部1dは、本発明の仮想電力消費量算出手段に相当する。
また、
引き返し可能な仮想電力残量[Kw]=(出発時の)バッテリの電力残量/2
を演算する。
そして、平地走行と仮定した場合の仮想の電力消費量>引き返し可能な仮想電力残量 となる地点で、引き返し不可能となると、判定する。
一方、本実施例による平地走行を想定した場合の航続可能距離が点線で示してある。その航続可能距離をDとすると、平地走行を想定した場合の航続可能距離がその半分、すなわちD/2になった地点で引き返し不可能となる。
この地点では、従来技術による判定ではまだ先に進んでも引き返せると判定されるが、実際には不可となる。
すなわち、
勾配抵抗=(実際の電力消費量−平地走行を想定した場合の電力消費量)/車速×効率
で勾配抵抗を求め、これを使った次式で
引き返すのに必要な消費電力[Wh]=∫{平地走行を想定した場合の電力消費量+(−勾配抵抗×車速/効率)dt
で、引き返すのに必要な消費電力を算出する。
引き返すのに必要な消費電力>バッテリの電力残量 となる地点が、引き返し不可能となる地点となる。
各段の横軸はいずれも時間[×10sec]を示す。縦軸は、一番上の段では走行距離[Km]を、上から二番目の段では高度[m]を、上から三番目では勾配[deg]を、上から四番目では電力[Kwh]を、一番下では航続可能距離[Km]を、それぞれ表す。
なお、電力のグラフにあっては、実線はバッテリの電力残量を、一点鎖線は引き返しに必要な電力を、また破線は平地走行と仮定した場合の消費電力を表す。
また、航続可能距離のグラフにあっては、実線は航続可能距離を、また破線は平地走行と仮定した場合の航続可能距離をそれぞれ示す。
したがって、上から四番目の段に実線で示すように、バッテリ2の電力残量は、下り勾配ではそれほど減らず、上り勾配が大きくなっていく走行時間6,000secから大きく減って行く。
実線と一点鎖線が交差する点(○で示す)が引き返し不能となる限界地点である。したがって、これより先に進むと引き返し不可能になる。たとえば、図5の一番上に例示してある、引き返し不可能となる地点より手前の地点Aでは所定ポイントまで引き返し可能だが、引き返し不可能となる地点より先の地点Bでは引き返し不可能となる。
したがって、表示器1bやスピーカー1cにて、○で示した引き返し不可能となる地点(たとえば走行距離31Kmの地点)の手前(地点C)でこれ以上先に進むと所定ポイントまで引き返し不能になる旨の通知をドライバに対して行う。
これに対し、一番下の段の実線で示すように、従来技術のようにバッテリ2の電力残量だけから航続可能距離を演算すると、あと約50Kmの航路を往復できることになってしまい、上記31Kmとは大きくずれてしまい、バッテリ2の電力残量不足に陥ってしまうことになる。
これによれば、引き返し不可能となる地点では、仮想消費電力は、4.3KWhであり、航続可能距離は約30Kmとなり、妥当な値が得られることになる。
引き返し不可能判定部1hにて、往路での坂道での回生エネルギおよび同じ道での復路での勾配抵抗に起因したエネルギ増加分を考慮して、引き返し不可能となる地点を演算して、表示器1bに表示、またスピーカー1cで警告音を発するようにしたので、運転者はそれ以上先に行くと充電が可能となる所定ポイントまで引き返すことができなくなるといった心配がなくなる。
1a 入力部
1b 表示部(通知手段)
1c スピーカー(通知手段)
1d 制御部
1e 所定ポイント記憶部(所定ポイント記憶手段)
1f 推定必要電力演算部
1g バッテリ残量検出部(バッテリ残量検出手段)
1h 引き返し不可能判定部(引き返し不可能判定手段)
1i 充電検出部(充電検出手段)
2 バッテリ
3 モータ/ジェネレータ(回生エネルギ装置)
4 インバータ(回生エネルギ装置)
5 制御装置
6 ナビゲーション装置
Claims (5)
- ナビゲーション装置、および下り坂でエネルギを電気に変えてバッテリに回収可能な回生エネルギ装置を備えた電気自動車において、
地図上の所定のポイントを記憶させる所定ポイント記憶手段と、
前記所定ポイントでの前記バッテリの電力残量を検出するバッテリ残量検出手段と、
前記所定のポイントから目的地までの往路中の勾配抵抗により回収した回収電力の絶対値を、同じ道での復路にて平地走行で必要と推定される推定平地走行必要電力に符号を変えて加算した推定必要量又はこれに相当する量と、前記バッテリ残量検出手段で検出した電力残量とを考慮して、それ以上先に進むと帰りに所定のポイントまで戻れなくなることを判定する引き返し不可能判定手段と、
該引き返し不可能判定手段で引き返し不可能を判定したときに引き返し不可能に関する情報を通知する通知手段と、
を備えたことを特徴とする電気自動車の航続距離通知装置。 - 請求項1に記載の電気自動車の航続距離通知装置において、
前記引き返し不可能判定手段は、平均電力消費量を算出する平均電力消費量算出手段を有し、
該平均電力消費量算出手段で算出した平均電力消費量と前記所定ポイントでの電力残量とに基づいて前記引き返し不可能となる地点を算出する、
ことを特徴とする電気自動車の航続距離通知装置。 - 請求項1に記載の電気自動車の航続距離通知装置において、
前記引き返し不可能判定手段は、電気自動車が平地走行をしていると仮定した場合の仮想電力消費量を算出する仮想電力消費量算出手段を有し、
該仮想電力消費量の半分となる地点を引き返し不可能となる地点とする、
ことを特徴とする電気自動車の航続距離通知装置。 - 請求項1に記載の電気自動車の航続距離通知装置において、
前記引き返し不可能判定手段は、往路での勾配抵抗で消費した電力消費量および蓄積した電力を積分して、復路では往路で積分して得た電力と同じ絶対値を有し符号が逆となる電力を復路で必要な電力に加算して復路必要電力を算出し、該復路必要電力にバッテリの電力残量が等しくなるときの地点を引き返し不可能となる地点とする、
ことを特徴とする電気自動車の航続距離通知装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の電気自動車の航続距離通知装置において、
充電を行ったことを検出する充電検出手段を有し、
前記所定ポイント記憶手段が、前記充電検出手段にて充電したことを検出した場所を前記所定のポイントとして記憶する、
ことを特徴とする電気自動車の航続距離通知装置。
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