JP2020092513A - 走行可能距離計算装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カタログに記載された走行可能距離と比較可能な走行可能距離を計算する。【解決手段】電池の満充電容量を推定すると共に単位電力量あたりの走行距離としての電費を計算し、電費を計算する際の条件をカタログ表示のための認証時の条件に近づけるための補正係数を求め、満充電容量と電費と補正係数とを用いて走行可能距離を計算する。これにより、計算した走行可能距離を、カタログに記載された走行可能距離と比較可能なものとすることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、走行可能距離計算装置に関し、詳しくは、 電池を搭載する電動車両における電池を満充電したときの走行可能距離を計算する走行可能距離計算装置に関する。

従来、この種の走行可能距離計算装置としては、バッテリの単位容量当たりの走行可能距離を示す平均電費とバッテリの残存電気量とに基づいて走行可能距離を算出する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、路面が濡れていると判定したときには、計算した走行可能距離を補正している。

特開２０１５−１１６００６号公報

電動車両のカタログには、電池を満充電したときの走行可能距離が記載されている場合が多い。電池は使用年数や使用状況によって劣化するため、電動車両における満充電したときの走行可能距離は使用に伴って小さくなる。走行可能距離は、満充電容量に単位電力量あたりの走行距離としての電費を乗ずることにより計算することができるが、電費は使用者の使用状況によって異なるため、カタログに記載された走行可能距離との比較を行なうことができない。

本発明の走行可能距離計算装置は、カタログに記載された走行可能距離と比較可能な走行可能距離を計算することを主目的とする。

本発明の走行可能距離計算装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の走行可能距離計算装置は、
電池を搭載する電動車両における前記電池を満充電したときの走行可能距離を計算する走行可能距離計算装置であって、
前記電池の満充電容量を推定すると共に単位電力量あたりの走行距離としての電費を計算し、前記電費を計算する際の条件をカタログ表示のための認証時の条件に近づけるための補正係数を求め、前記満充電容量と前記電費と前記補正係数とを用いて前記走行可能距離を計算する、
ことを特徴とする。

この本発明の走行可能距離計算装置では、電池の満充電容量を推定すると共に単位電力量あたりの走行距離としての電費を計算する。一方、電費を計算する際の条件をカタログ表示のための認証時の条件に近づけるための補正係数を求める。そして、満充電容量に電費と補正係数とを乗じることにより走行可能距離を計算する。電費を計算する際の条件をカタログ表示のための認証時の条件に近づけるための補正係数を乗じることにより、カタログ表示のための認証時の条件と同様となるから、計算した走行可能距離をカタログに記載された走行可能距離と比較することができる。

ここで、前記補正係数は、乗員室の空調装置の使用に関する空調使用条件と、加減速の程度に関する走行条件と、車重に大小に関する車重条件と、気温に高低に関する気温条件と、の少なくとも１つを含む条件に基づいて計算されるものとしてもよい。この場合、前記補正係数は、前記空調使用条件に対する空調用補正係数と、前記走行条件に対する走行用補正係数と、前記車重条件に対する車重用補正係数と、前記気温条件に対する気温用補正係数と、の少なくとも１つを含む条件係数を用いて計算されるものとしてもよい。この場合、前記空調用補正係数は、前記認証時の空調装置の使用程度を値１とし、前記電費を計算したときの空調装置の使用程度の平均が前記認証時の空調装置の使用程度より大きくなるほど値１より大きくなり、前記電費を計算したときの空調装置の使用程度の平均が前記認証時の空調装置の使用程度より小さくなるほど値１より小さくなる係数であり、前記走行用補正係数は、前記認証時における加減速時の電池の充放電電流の２乗値の平均を値１とし、前記電費を計算したときの加減速時の電池の充放電電流の２乗値の平均が前記認証時の充放電電流の２乗値の平均より大きくなるほど値１より大きくなり、前記電費を計算したときの加減速時の電池の充放電電流の２乗値の平均が前記認証時の充放電電流の２乗値の平均より小さくなるほど値１より小さくなる係数であり、前記重量用補正係数は、前記認証時の車重を値１とし、前記電費を計算したときの車重の平均が前記認証時の車重より大きくなるほど値１より大きくなり、前記電費を計算したときの車重の平均が前記認証時の車重より小さくなるほど値１より小さくなる係数であり、前記気温用補正係数は、前記認証時の気温を値１とし、前記電費を計算したときの気温の平均と前記認証時の気温との差分が大きいほど値１より大きくなる係数であり、前記補正係数は、前記空調用補正係数と前記走行用補正係数と前記車重用補正係数と前記気温用補正係数とを乗じて計算されるものとしてもよい。

本発明の一実施例としての走行可能距離計算装置を搭載する電気自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 電子制御ユニット５０により実行され走行可能距離計算処理の一例を示すフローチャートである。 エアコンの使用程度の平均と空調用補正係数ｋａｃとの関係の一例を示す説明図である。 加減速時の充放電電流Ｉｂの２乗値の平均と走行用補正係数ｋｄｒｖとの関係の一例を示す説明図である。 車重Ｍの平均と車重用補正係数ｋｗとの関係の一例を示す説明図である。 気温Ｔｏｕｔの平均と気温用補正係数ｋｔとの関係の一例を示す説明図である。

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走行可能距離計算装置を搭載する電気自動車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、モータ３２と、インバータ３４と、蓄電装置としてのバッテリ３６と、充電器４０と、エアコン用コンプレッサ４４ａと、電子制御ユニット５０と、を備える。走行可能距離計算装置としては、主として電子制御ユニット５０が該当する。

モータ３２は、例えば同期発電電動機として構成されており、回転子が駆動輪２２ａ，２２ｂにデファレンシャルギヤ２４を介して連結された駆動軸２６に接続されている。インバータ３４は、モータ３２の駆動に用いられると共に電力ライン３８を介してバッテリ３６に接続されている。モータ３２は、電子制御ユニット５０によってインバータ３４の図示しない複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。バッテリ３６は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されている。

充電器４０は、電力ライン３８に接続されており、自宅や充電ステーションなどで車両側コネクタ４２と充電設備９０における家庭用電源や工業用電源などの外部電源９１からの設備側コネクタ９２とが接続されているときに、外部電源９１からの電力を用いてバッテリ３６を充電可能に構成されている。この充電器４０は、電子制御ユニット５０により制御される。

エアコンは、乗員室の空気調和を行なうエアコンディショナ（エアコン）であり、エアコン用コンプレッサ４４ａを備える。エアコン用コンプレッサ４４ａは、バッテリ３６からの電力により駆動する。

電子制御ユニット５０は、図示しないが、ＣＰＵ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、ＣＰＵに加えて、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。

電子制御ユニット５０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力される。電子制御ユニット５０に入力される信号としては、例えば、モータ３２の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからのモータ３２の回転子の回転位置θｍや、モータ３２の各相の相電流を検出する図示しない電流センサからのモータ３２の各相の相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを挙げることができる。また、バッテリ３６の端子間に取り付けられた電圧センサ３６ａからのバッテリ３６の電圧Ｖｂや、バッテリ３６の出力端子に取り付けられた電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂ、バッテリ３６に取り付けられた温度センサ３６ｃからのバッテリ３６の温度Ｔｂも挙げることができる。車両側コネクタ４２に取り付けられると共に車両側コネクタ４２と設備側コネクタ９２との接続を検出する接続検出センサ４３からの接続検出信号も挙げることができる。イグニッションスイッチ６０からのイグニッション信号や、シフトレバー６１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ６２からのシフトポジションＳＰも挙げることができる。アクセルペダル６３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６４からのアクセル開度Ａｃｃや、ブレーキペダル６５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６６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ６８からの車速Ｖなども挙げることができる。また、加速度センサ７０からの加速度αや、車重センサ７２からの車重Ｍ、気温センサ７４からの外気の気温Ｔｏｕｔ、ディスプレイ７４の図示しないタッチパネルの操作者による操作に応じた制御信号なども挙げることができる。電子制御ユニット５０は、電流センサ３６ｂからのバッテリ３６の電流Ｉｂを積算することにより蓄電割合ＳＯＣを演算している。蓄電割合ＳＯＣは、残存の蓄電量の全容量に対する割合であり、実施例では百分率（パーセント）で表わすものとした。

電子制御ユニット５０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力される。電子制御ユニット５０から出力される信号としては、例えば、インバータ３４への制御信号や、充電器４０への制御信号、エアコン用コンプレッサ４４ａへの駆動制御信号、運転席前方に配置されたディスプレイ７６への表示制御信号などを挙げることができる。

こうして構成された実施例の電気自動車２０の動作、特にバッテリ３６を満充電したときの走行可能距離を表示する際の動作について説明する。図２は、電子制御ユニット５０により実行され走行可能距離計算処理の一例を示すフローチャートである。このルーチンは、走行可能距離の表示が要求されたときに実行される。なお、走行可能距離の表示の要求は、ディスプレイ７６のタッチパネルを用いて操作者がメニューから走行可能距離の表示を選択することにより行なわれるものとした。

走行可能距離計算処理が実行されると、電子制御ユニット７０は、まず、満充電容量Ｆｃｃを推定する（ステップＳ１００）。満充電容量Ｆｃｃは、外部電源９１からの電力を用いてバッテリ３６を充電する際の電流Ｉｂ（充電電流）の積算値を充電前後の蓄電割合ＳＯＣの差分で除したものに単位を揃えるために１００を乗じることにより計算することができる。充電前後の蓄電割合ＳＯＣは、バッテリ３６の電流Ｉｂを積算することにより求めたものを用いてもよいが、充電前後のバッテリ３６の電圧Ｖｂを電圧センサ３６ａから取得し、この充電前後の電圧Ｖｂを開放電圧としてバッテリ３６の開放電圧と蓄電割合ＳＯＣとの関係に適用して充電前後の蓄電割合ＳＯＣを導出するものとするのが好ましい。バッテリ３６の開放電圧と蓄電割合ＳＯＣとの関係は、バッテリ３６の種類に応じて特定することができる。

次に、電費ηを計算する（ステップＳ１１０）。電費ηは、単位電力量当たりの走行距離であり、実際の走行距離と使用電力量とにより計算することができる。

続いて、補正係数ｋを求める（ステップＳ１２０）。補正係数ｋは、電費ηの計算の際の条件をカタログ表示のための認証時の条件に合わせるための係数である。具体的には、認証時と電費ηの計算の際の乗員室のエアコンの使用に関する空調使用条件や、加減速の程度に関する走行条件、車重に大小に関する車重条件、気温に高低に関する気温条件などを考慮して補正係数ｋを計算する。例えば、空調使用条件を認証時に合わせるための空調用補正係数ｋａｃ、走行条件を認証時に合わせるための走行用補正係数ｋｄｒｖ、車重条件を認証時に合わせるための車重用補正係数ｋｗ、気温条件を認証時に合わせるための気温用補正係数ｋｔを求め（ステップＳ１２１〜Ｓ１２４）、これらの積として補正係数ｋ（ｋ＝ｋａｃ×ｋｄｒｖ×ｋｗ×ｋｔ）を計算する（ステップＳ１２５）ものとしてもよい。空調用補正係数ｋａｃや、走走行用補正係数ｋｄｒｖ、車重用補正係数ｋｗ、気温用補正係数ｋｔは、いずれも電費ηを悪化させるときに値１より大きくなるように設定することができる。

空調用補正係数ｋａｃは、例えば、認証時のエアコンの使用程度を値１とし、電費ηの計算の際のエアコンの使用程度の平均が認証時のエアコンの使用程度より大きくなるほど値１より大きくなり、電費ηの計算の際のエアコンの使用程度の平均が認証時のエアコンの使用程度より小さくなるほど値１より小さくなる係数として求めることができる。図３にエアコンの使用程度の平均と空調用補正係数ｋａｃとの関係の一例を示す。

走行用補正係数ｋｄｒｖは、例えば、認証時における加減速時のバッテリ３６の充放電電流Ｉｂの２乗値の平均を値１とし、電費ηの計算の際の加減速時のバッテリ３６の充放電電流Ｉｂの２乗値の平均が認証時の充放電電流Ｉｂの２乗値の平均より大きくなるほど値１より大きくなり、電費ηの計算の際の加減速時のバッテリ３６の充放電電流Ｉｂの２乗値の平均が認証時の充放電電流Ｉｂの２乗値の平均より小さくなるほど値１より小さくなる係数として求めることができる。図４に加減速時の充放電電流Ｉｂの２乗値の平均と走行用補正係数ｋｄｒｖとの関係の一例を示す。

重量用補正係数ｋｗは、例えば、認証時の車重Ｍを値１とし、電費ηの計算の際の車重Ｍの平均が認証時の車重Ｍより大きくなるほど値１より大きくなり、電費ηの計算の際の車重Ｍの平均が認証時の車重Ｍより小さくなるほど値１より小さくなる係数としてもとめることができる。図５に車重Ｍの平均と車重用補正係数ｋｗとの関係の一例を示す。

気温用補正係数ｋｔは、認証時の気温Ｔｏｕｔを値１とし、電費の計算の際の気温Ｔｏｕｔの平均と認証時の気温Ｔｏｕｔとの差分が大きいほど値１より大きくなる係数として求めることができる。図６に気温Ｔｏｕｔの平均と気温用補正係数ｋｔとの関係の一例を示す。

こうして補正係数ｋを計算すると、満充電容量Ｆｃｃに電費ηと補正係数ｋとを乗じて走行可能距離Ｌを計算し（ステップＳ１３０）、計算した走行可能距離Ｌをディスプレイ７６に表示して（ステップＳ１４０）、本処理を終了する。補正係数ｋは電費ηの計算の際の条件をカタログ表示のための認証時の条件に合わせるものであるから、計算され表示される走行可能距離Ｌを、カタログに表示された走行可能距離と比較可能なものとなる。

以上説明した実施例の走行可能距離計算装置では、満充電容量Ｆｃｃと電費ηとを計算すると共に、電費ηの計算の際の条件をカタログ表示のための認証時の条件に合わせるための補正係数ｋを計算し、満充電容量Ｆｃｃに電費ηと補正係数ｋとを乗じて走行可能距離Ｌを計算する。これにより、計算された走行可能距離Ｌを、カタログに表示された走行可能距離と比較可能なものとすることができる。

実施例の走行可能距離計算装置では、電気自動車２０に搭載されるものとしたが、電気自動車に搭載されるものには限定されず、バイブリッド自動車に搭載されるものとしたり、自動車以外の移動体に搭載されるものとしたり、移動しない設備に組み込まれ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、バッテリ３６が「電池」に相当し、電子制御ユニット５０が「走行可能距離計算装置」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、走行可能距離計算装置を搭載する自動車の製造産業などに利用可能である。

２０ 電気自動車、２２ａ，２２ｂ 駆動輪、２４ デファレンシャルギヤ、２６ 駆動軸、３２ モータ、３４ インバータ、３６ バッテリ、３６ａ 電圧センサ、３６ｂ 電流センサ、３６ｃ 温度センサ、３８ 電力ライン、４０ 充電器、４２ 車両側コネクタ、４３ 接続検出センサ、４４ａ エアコン用コンプレッサ、５０ 電子制御ユニット、６０ イグニッションスイッチ、６１ シフトレバー、６２ シフトポジションセンサ、６３ アクセルペダル、６４ アクセルペダルポジションセンサ、６５ ブレーキペダル、６６ ブレーキペダルポジションセンサ、６８ 車速センサ、７０ 加速度センサ、７２ 車重センサ、７４ 気温センサ、７６ ディスプレイ、９０ 充電設備、９１ 外部電源、９２ 設備側コネクタ。

Claims (1)

1. 電池を搭載する電動車両における前記電池を満充電したときの走行可能距離を計算する走行可能距離計算装置であって、
   前記電池の満充電容量を推定すると共に単位電力量あたりの走行距離としての電費を計算し、前記電費を計算する際の条件をカタログ表示のための認証時の条件に近づけるための補正係数を求め、前記満充電容量と前記電費と前記補正係数とを用いて前記走行可能距離を計算する、
   ことを特徴とする走行可能距離計算装置。

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