JP3163560B2 - ソーラーカーの複合制御装置及びその方法 - Google Patents

ソーラーカーの複合制御装置及びその方法

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はソーラーカー（sola
r car ）に係わり、より詳しくはクルーズ（cruise）運
行時にモーターの最大効率領域内で消費電力及び走行車
速を複合制御するようにしたソーラーカーの複合制御装
置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ソーラーカーは、車両に所定状
態で設置されているソーラーセル（solar cell）に集束
される光エネルギーを電気エネルギーに変換してバッテ
リーを充電させた後、バッテリーに充電された電気エネ
ルギーを通じてモータを駆動するシステムである。とこ
ろで、前記ソーラーセルで変換される電気エネルギーの
量とバッテリーの放電可能な電気エネルギーの量は極め
て制限的であるので、最適のエネルギーの使用ができる
制御方法が必要になった。これによって、従来のソーラ
ーカーにおいては、常に一定車速を維持するように制御
する速度クルーズ制御方法のみを利用したり、又は常に
一定電力を使用するようにする電力クルーズ制御方法の
みを利用して、制限されたエネルギーの使用を最適化す
るようにした。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のように速度クル
ーズ制御方法のみを利用する場合には、設定された車速
の速度軸上で制御ラインが設定される。従って、運行さ
れる車両において道路の勾配や風量などによる走行抵抗
が変化すると、設定された車速を維持するため消費電力
の変化が同時に発生するようになる。例えば、路面が平
面状態であり運行される車両に及ぶ風量などの走行抵抗
が“０％”である状態で１２００Ｗの消費電力をもって
８１Ｋｍ／ｈで運行されている現在の車速をクルーズと
設定して運行する途中に、勾配への登攀又は風量の変化
によって走行抵抗が増加するようになる場合、中央制御
装置は設定された車速を維持するためトルク増加信号を
出力するようになるので、相対的に電力消費が増加して
制限されたエネルギーの使用において効率性を低下させ
る課題となる。また、モータが低効率高トルクの領域で
動作するようになるので、温度上昇によってモータ効率
の低下が発生し、電力消費の増加によってバッテリー容
量の減少及びエネルギー使用効率の減少と寿命を短縮さ
せて管理上に困難が発生する問題点がある。
【０００４】反面、電力クルーズ制御方法のみを使用す
る場合には、設定された消費電力の軸上で制御ラインが
設定される。従って、運行される車両において道路の勾
配や風量などによる走行抵抗が変化しても常に一定電力
だけが消費されるように制御するため、走行される車速
が不規則に変化して所望する目的地に所望する時間に到
着することができなくなる問題点が発生する。例えば、
路面が平面状態であり運行される車両に及ぶ風量などの
走行抵抗が“０％”である状態で８１Ｋｍ／ｈの現在の
車速において消費される１２００Ｗの電力をクルーズと
設定して運行する途中に、勾配への登攀又は風量の変化
によって走行抵抗が増加するようになる場合、中央制御
装置は設定された消費電力だけを制御しているので、運
行される車速が不規則になって所望する目的地に所望す
る時間に到着することができなくなる問題点があった。
また、モータの駆動効率において悪影響を招来するよう
になってモータの寿命を短縮させる問題点があった。
【０００５】上記のように、従来のソーラーカーにおけ
るクルーズ制御は単一要素のみを制御しているので、バ
ッテリーの管理又は走行車速の管理が効率的に行われな
い問題点があった。
【０００６】本発明は前述のような問題点に鑑みて案出
したものであって、その目的は、ソーラーカーのクルー
ズ制御を実行することにおいて、モータの最大効率領域
で上限及び下限車速を設定してデータマップを構築し、
クルーズ運行途中に走行抵抗の変化が検出される場合ク
ルーズ要求時の基準消費電力と実際の車速を入力されて
データマップから上限車速と下限車速を決定し、上限車
速と下限車速の範囲内でクルーズ電力及び車速を複合し
てバッテリー電力と走行速度の管理に効率性及び信頼性
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するため本発明は、運行される車両において車速の情報
と消費電力及びクルーズ設定可否に対する信号を検出し
て検出される信号のインターフェーシングを実行する信
号感知手段と；検出される各種運行情報と設定されたマ
ップデータに応じて運行される車両の電力消費と車速調
整などの全般的な動作を制御する制御手段と；電気エネ
ルギーの発生源である電源発生手段と；前記制御手段の
信号に応じて前記電源発生手段の駆動エネルギー処理と
車両の駆動動作を調整する駆動手段とを具備し、前記制
御手段はメモリ領域にモータの効率に対するマップテー
ブルと車両の走行抵抗に応ずるモータの効率領域、クル
ーズ速度において走行可能な走行抵抗と車両走行速度の
上限及び下限の制限と消費電力の制限などに鑑みて設定
したマップテーブルとが設定されることを特徴とする。
【０００８】また、本発明は、任意の運行条件において
クルーズモードの設定が検出されると、現在消費電力又
は直前クルーズモードにおいて設定された基準消費電力
をクルーズモード設定時点の基準消費電力として設定す
るとともに現在車速又は直前のクルーズモードにおいて
設定された基準車速をもってクルーズモード設定時点の
基準車速を設定する過程と；前記のように設定された基
準消費電力と基準車速を利用してマップデータとして設
定されたモータ効率の範囲内で上限車速と下限車速を設
定する過程と；前記のように設定された基準車速と基準
消費電力でクルーズ運行される状態において走行抵抗に
応じて変化される現在車速を判読して前記過程で設定さ
れた上限車速及び下限車速と比較する過程と；現在車速
が上限車速と下限車速との間に存在する場合、前記のよ
うに設定された基準電力と基準車速と現在車速とに応じ
て目標電力を演算する過程と；前記演算された目標電力
がモータの駆動消費電力となるようにトルク指令値を決
定してモータ効率の範囲内の任意の車速でクルーズ制御
を維持する過程とからなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の好ましい実施の形態を詳しく説明する。図１に示され
ているように、本発明の実施の形態によるソーラーカー
複合制御装置は、運行中に検出される信号のインターフ
ェーシングを実行する信号感知部１０と、検出される各
種運行情報と設定された条件に応じて運行される車両の
全般的な動作を制御する制御部２０と、駆動電気エネル
ギーの発生源である電源発生部３０及び、前記制御部２
０の信号に応じて前記電源発生部３０の駆動エネルギー
処理と走行される車両のすべての動作を調整する駆動部
４０とからなる。
【００１０】前記信号感知部１０は、クルーズ制御を設
定するキー信号と車速情報及び消費電力の情報を検出し
て検出された信号を前記制御部２０側に印加し、現在の
車速を感知してそれに応ずる電気的な信号を出力する車
速感知部１１と、クルーズ制御の設定及び解除のため入
力されるキー信号を検出してそれに応ずる電気的な信号
を出力するクルーズ設定感知部１２と、消費電力を感知
してそれに応ずる電気的な信号を出力する消費電力感知
部１３とからなる。
【００１１】前記制御部２０はメモリ領域にモータの効
率に対するマップテーブルと車両の走行抵抗軸（line）
上でのモータの高効率領域、クルーズ速度において走行
可能な走行抵抗と車両走行速度の上限及び下限の制限と
消費電力の制限などに鑑みて設定したマップテーブルが
設定され、前記信号感知部１０の信号を入力されてクル
ーズ運行モードの進入可否を決定し、クルーズ運行され
る状態において走行抵抗の変化に応じて設定されたマッ
プデータに基づいて車速と消費電力に鑑みたクルーズ範
囲を設定しそれに応じて該当する駆動制御信号を出力す
る。
【００１２】前記電源発生部３０は、車両に照射される
光エネルギーを電気エネルギーに変換して運行される車
両の駆動電力として出力したり又は変換されるエネルギ
ーを貯蔵した後駆動電力を出力し、照射される光エネル
ギーを電気エネルギーに変換し各単位セルから出力され
る電気エネルギーを集合して出力するソーラーセル３１
と、前記ソーラーセル３１から得られる電気エネルギー
が最大になることができるようにソーラーセル３１の集
束角度を制御する最大電力追跡機３２と、前記ソーラー
セル３１から得られる電気エネルギーの電圧を変換させ
て出力するＤＣ／ＤＣコンバータ（converter ）３３
と、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ３３から出力される電力
を貯蔵した後出力するバッテリー３４と、前記最大電力
追跡機３２又はバッテリー３４から出力される電力を選
択して出力するコンタクター（contactor ）３５とから
なる。
【００１３】前記駆動部４０は、前記電源発生部３０か
ら印加される電力と前記制御部２０から印加される制御
信号に応じて自動車の運行を維持させ、前記制御部２０
から印加される制御信号に応じて前記電源発生部３０か
ら供給される電力を所定の状態に処理して駆動電力とし
て出力し、前記制御部２０の制御信号に応じて走行速度
を調整するコントローラ（controller）４１と、前記コ
ントローラ４１から出力される信号に応じて駆動されて
車輪を回転させるモータ４２とからなる。
【００１４】前記のように構成された本発明の実施の形
態においてクルーズ運行制御に対する動作を添付された
図２に基づいて説明すると次のようである。車両に及ぶ
風量が無風であり道路の勾配がない走行の条件下で電源
発生部３０から印加される電力の消費を通じてモータ４
２が最大の効率を維持している任意の速度で走行する途
中に運転者が制限的な電力を効率的に使用するため現在
の走行条件でクルーズを設定すると、制御部２０は信号
感知部１０のクルーズ設定感知部１２の信号に応じてク
ルーズ設定モードに進入した後、消費電力感知部１３の
信号を判読してモータ４２の現在の消費電力又は直前の
クルーズ動作時に設定した基準消費電力からクルーズ実
行のための基準消費電力（Pint）を設定する（ステップ
１０）。
【００１５】さらに、制御部２０は車速感知部１１から
印加される信号を判読した後、現在の車速又は直前のク
ルーズ動作時に設定した基準車速をもってクルーズ実行
のための基準車速（Ｖｔ）を設定する（ステップ２
０）。
【００１６】この後、制御部２０は前記のように設定さ
れた基準消費電力（Pint）と基準車速（Ｖｔ）をモータ
効率のマップデータに基づいて上限車速（ＶHI）と下限
車速（ＶLO）を設定した後（ステップ３０）（ステップ
４０）クルーズモードを進行する。
【００１７】前記のように設定した基準消費電力（Pin
t）と基準車速及び上限及び下限の車速範囲でクルーズ
運行が進行される状態において制御部２０は前記信号感
知部１０の車速感知部１１から印加される現在車速に対
する情報を連続的に検出分析する（ステップ５０）。
【００１８】前記制御部２０に検出される現在の車速が
前記クルーズ設定時の上限車速（ＶHI）を超過する場
合、車両に及ぶ走行抵抗の減少をもってオーバーラン
（over run）の現象が発生していると判断してトルク指
令値を“０”と出力する（ステップ６０）。
【００１９】前記制御部２０に検出される現在の車速が
前記クルーズ設定時の下限車速（ＶLO）と上限車速（Ｖ
HI）の範囲内で運行されていると判断されると、走行抵
抗の変化に応じて設定された基準消費電力（Pint）と基
準車速（Ｖｔ）及び現在の車速から目標電力を下記の数
２に基づいて算出する（ステップ７０）。
【００２０】
【数２】
【００２１】ここで、Pintはクルーズ設定時の基準消費
電力であり、Ｖｔはクルーズ設定時の基準車速であり、
Ｖｏは現在の走行車速である。
【００２２】前記のように目標電力の算出が完了する
と、制御部２０は設定されたマップデータに基づいてト
ルク指令値を決定した後、コントローラ４１を制御して
モータ４２の消費電力が目標電力を維持するようにする
電力クルーズ制御を進行する（ステップ８０）。
【００２３】また、前記制御部２０に検出される現在の
車速が前記クルーズ設定時の下限車速（ＶＬＯ）未満で
ある場合、車両に及ぶ走行抵抗が増加して車速が減少さ
れたと判断して前記の数２に基づいてトルク指令値を演
算する（ステップ９０）。この後、前記演算されたトル
ク指令値に応じてコントローラ４１を制御して速度クル
ーズの制御が進行されるようにする。
【００２４】前記のように任意の電力消費と車速及び走
行条件の状態でクルーズ運行する途中に走行抵抗による
車速の変化が発生すると、モータ効率の範囲内で設定さ
れたマップデータに基づいて電力及び車速に対するクル
ーズを複合制御するので、制限されたエネルギーの使用
に効率性が提供され、モータの負荷損失が最少化されて
運行に安定性が提供される。これに対する一実施例を、
以下、添付された図３に基づいて説明する。現在クルー
ズ運行されている車両が“Ａ”点（モータの効率が９５
％であり現在の車速が８１．５ＫＰｈであって下限車速
と上限車速の範囲内にあり、消費される電力が１２００
Ｗであり、勾配や風量などの走行条件が“０％”である
状態）で運行する途中に車両に及ぶ走行抵抗が“２％”
増加して７０ＫＰｈでの運行が制御部２０に検出される
と、制御部２０はモータ４２の駆動に必要とする目標電
力（Pout）を前記の数２によって算出する。前記目標電
力（Pout）はクルーズ設定時点における数３であるの
で、算出される目標電力は大略１８９３．９Ｗと演算さ
れる。
【００２５】
【数３】
【００２６】従って、制御部２０はコントローラ４１に
前記演算された１８９３．９Ｗの目標電力を消費するよ
うに制御信号を出力する。よって、２％の走行抵抗が増
加された状態における複合クルーズ制御されて運行され
る自動車は“Ｂ”での運行を維持する。
【００２７】また、次に他の一実施例を説明する。前記
のように“Ａ”点を維持してクルーズ運行している状態
で走行抵抗が“１％”減少して９３ＫＰｈでの運行が制
御部２０に検出されると、制御部２０はモータ４２の駆
動に必要とする目標電力（Pout）を前記の数２によって
算出する。前記目標電力（Pout）はクルーズ設定時点に
おける数４であるので、算出される目標電力は大略８０
７．６Ｗと演算される。
【００２８】
【数４】
【００２９】従って、制御部２０はコントローラ４１に
前記演算された８０７．６Ｗの目標電力を消費するよう
に制御信号を出力する。よって、１％の走行抵抗が減少
された状態における複合クルーズ制御されて運行される
自動車は“Ｃ”での運行を維持する。
【００３０】上記のように、任意の基準消費電力と車速
でクルーズ運行を進行する状態において走行抵抗の変化
が検出されると、設定されたマップデータに応じて目標
電力が算出されて“ａ⇔ａ′”、“ｂ⇔ｂ′”、“ｃ⇔
ｃ′”、“ｄ⇔ｄ′”のラインに沿って電力及び車速が
複合適用されるクルーズ制御される。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明はソーラー
カーのクルーズ制御を実行することにおいて走行抵抗の
変化が検出されると、モータの効率に鑑みて設定した上
限車速と下限車速の範囲のマップデータに応じて目標電
力を演算して消費される電力と車速を複合制御すること
によりバッテリー管理と速度管理に効率性を提供し、モ
ータの使用に効率性が維持されて耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるソーラーカーの複合
制御装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明においてソーラーカーの複合制御方法を
実現するための一実施の形態のフローチャート図であ
る。
【図３】本発明の実施例によるクルーズ制御を示したグ
ラフである。
【符号の説明】
１０ 信号感知部 １１ 車速感知部 １２ クルーズ設定感知部 １３ 消費電力感知部 ２０ 制御部 ３０ 電源発生部 ３１ ソーラーセル ３２ 最大電力追跡機 ３３ ＤＣ／ＤＣコンバータ ３４ バッテリー ３５ コンタクター ４０ 駆動部 ４１ コントローラ ４２ モータ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60L 8/00 B60L 3/00 B60L 11/18

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 運行される車両から車速の情報と消費電
    力及びクルーズ設定可否に対する信号を検出して検出さ
    れる信号のインターフェーシングを実行する信号感知手
    段と； 検出される各種運行情報と設定されたマップデータに応
    じて運行される車両の電力消費と車速調整などの全般的
    な動作を制御する制御手段と； 電気エネルギーの発生源である電源発生手段と； 前記制御手段の信号に応じて前記電源発生手段の駆動エ
    ネルギー処理と車両の駆動動作を調整する駆動手段とを
    具備し、前記制御手段はメモリ領域にモータの効率に対するマッ
    プテーブルと車両の走行抵抗に応ずるモータの効率領
    域、クルーズ速度において走行可能な走行抵抗と車両走
    行速度の上限及び下限の制限と消費電力の制限などに鑑
    みて設定したマップテーブルとが設定される ことを特徴
    とするソーラーカーの複合制御装置。
  2. 【請求項２】 前記信号感知手段は現在の車速を感知し
    てそれに応ずる電気的な信号を出力する車速感知部と； クルーズ制御の設定及び解除のため入力されるキー信号
    を検出してそれに応ずる電気的な信号を出力するクルー
    ズ設定感知部と； 消費電力を感知してそれに応ずる電気的な信号を出力す
    る消費電力感知部とからなることを特徴とする請求項１
    に記載のソーラーカーの複合制御装置。
  3. 【請求項３】 前記電源発生手段は照射される光エネル
    ギーを電気エネルギーに変換し各単位セルから出力され
    る電気エネルギーを集合して出力するソーラーセルと； 前記ソーラーセルから得られる電気エネルギーが最大に
    なることができるように集束角度を制御する最大電力追
    跡機と； 前記ソーラーセルから得られる電気エネルギーの電圧を
    変換させて出力するＤＣ／ＤＣコンバータと； 前記ＤＣ／ＤＣコンバータから出力される電力を貯蔵し
    た後出力するバッテリーと； 前記最大電力追跡機又はバッテリーから出力される電力
    を選択して出力するコンタクターとからなることを特徴
    とする請求項１に記載のソーラーカーの複合制御装置。
  4. 【請求項４】 前記駆動手段は前記制御手段から印加さ
    れる制御信号に応じて前記電源発生手段から供給される
    電力を所定の状態に処理して駆動電力として出力し、走
    行速度を調整するコントローラと； 前記コントローラから出力される信号に応じて駆動され
    て車輪を回転させるモータとからなることを特徴とする
    請求項１に記載のソーラーカーの複合制御装置。
  5. 【請求項５】 任意の運行条件においてクルーズモード
    の設定が検出されると、現在の消費電力又は直前のクル
    ーズモードにおいて設定された基準消費電力をクルーズ
    モード設定時点の基準消費電力として設定するとともに
    現在車速又は直前のクルーズモードにおいて設定された
    基準車速をもってクルーズモード設定時点の基準車速を
    設定する過程と； 前記のように設定された基準消費電力と基準車速を利用
    してマップデータとして設定されたモータ効率の範囲内
    で上限車速と下限車速を設定する過程と； 前記のように設定された基準車速と基準消費電力でクル
    ーズ運行される状態において走行抵抗に応じて変化され
    る現在車速を判読して前記過程で設定された上限車速及
    び下限車速と比較する過程と； 現在車速が上限車速と下限車速との間に存在する場合、
    前記のように設定された基準電力と基準車速と現在車速
    とに応じて目標電力を演算する過程と； 前記演算された目標電力がモータの駆動消費電力となる
    ようにトルク指令値を決定してモータ効率の範囲内の任
    意の車速でクルーズ制御を維持する過程、とからなるこ
    とを特徴とするソーラーカー複合制御方法。
  6. 【請求項６】 前記過程から検出される現在車速が上限
    車速より大きい場合、走行抵抗の減少をもって車両がオ
    ーバランされていると判断してトルク指令値を“０”と
    設定する過程を含むことを特徴とする請求項５に記載の
    ソーラーカー複合制御方法。
  7. 【請求項７】 前記過程から検出される現在車速が下限
    車速未満である場合、現在車速が最少下限車速を維持す
    るように目標電力を演算した後、トルク指令値を決定し
    てクルーズ制御を維持する過程を備えることを特徴とす
    る請求項５に記載のソーラーカーの複合制御方法。
  8. 【請求項８】 クルーズ運行中に走行抵抗の変化に応じ
    て設定される目標電力は下記の数１によって演算される
    ことを特徴とする請求項５に記載のソーラーカーの複合
    制御方法。 【数１】
  9. 【請求項９】 走行抵抗の変化に応じて演算される目標
    電力がクルーズ設定時点における基準消費電力以下であ
    ると、これに比例して車速が増加してクルーズ維持され
    るようにし、目標電力がクルーズ設定時点における基準
    消費電力以上であると、これに比例して車速が減速して
    クルーズ維持されるように目標電力対車速の関係に応じ
    てクルーズ制御ラインがマップデータとして設定される
    ことを特徴とする請求項５又は請求項８のいずれかに記
    載のソーラーカー複合制御方法。
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