JP4193364B2 - 電気自動車 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリに蓄積された電力によりモータを駆動して車両を走行させる電気自動車に関し、特にバッテリに充電する発電機及びこの発電機を駆動するエンジンを搭載したシリーズ式ハイブリッド電気自動車に用いて好適である。
【0002】
【従来の技術】
例えば、シリーズ式ハイブリッド電気自動車は、車両に搭載されたバッテリに蓄電された電力、あるいは、エンジンが駆動することで発電機が発電する電力を選択的に使用し、この電力によってモータを駆動し、このモータの出力軸に駆動連結された駆動輪を回転駆動することで車両を走行させるものである。
【0003】
この場合、ハイブリッド電気自動車では、バッテリに充電された電力によりあとどのくらい走行し続けられるかを検出することが重要であり、常時、バッテリの充電容量を検出し、適切な時期に発電を行ってバッテリの充電を行っている。即ち、走行開始前に充電機等によって予めバッテリに電力を蓄電してバッテリ充電率を100%としておき、この状態からモータを駆動して電気自動車の走行を開始する。すると、走行時間の経過に伴ってバッテリ充電率が低下し、このバッテリ充電率が下限値まで低下すると、このときにエンジンを駆動して発電機による発電を開始し、電力をバッテリに蓄電する。そして、バッテリ充電率が上限値まで上昇するとエンジンを停止し、再び、バッテリの電力のみでモータを駆動して電気自動車を走行する。
【0004】
しかしながら、ハイブリッド電気自動車にて、バッテリの残存容量を検出してドライバに表示しても、ドライバとしては、バッテリに充電された電力で何キロ走行できるかが重要であり、充電容量よりも継続走行可能距離を表示することが望まれている。
【0005】
そこで、バッテリの残存容量に代えて走行可能距離を表示する電気自動車が、例えば、特開平9−191505号公報に開示されている。この公報に開示された「電気自動車の走行可能距離算出装置」は、車両の走行中に、一定時間経過する間でのバッテリからモータに流れる電流と指定容量電圧とからその間の走行距離の消費量を求めた後、この消費量と前回走行停止時の電池総容量と走行距離とから単位距離当たりの消費量を求め、この単位距離当たりの消費量と指定容量電圧とから以後の走行可能距離を求めるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の「電気自動車の走行可能距離算出装置」にあっては、走行前に前回停止時における電池の総容量を予め求めておき、今回走行開始後にこの総容量と走行距離とその消費量とに基づいて単位距離当たりの消費量、並びに走行可能距離を求めている。そのため、前回の走行停止時と今回の走行開始時との間に長時間経過している場合には、バッテリの自己放電により電池の総容量が変動し、走行可能距離を高精度に算出することができない。
【0007】
また、ハイブリッド電気自動車では、バッテリに発電機及びエンジンが接続されており、充電容量が低下したら発電を行ってバッテリの充電を行っている。ところが、車両が登坂路走行や高速走行などの高負荷運転を行った場合、モータ消費電力がバッテリ供給電力よりも大きくなり、現在の運転状態では、走行可能距離が限られてしまい、いずれはバッテリ充電容量がゼロとなり、走行不能となってしまう。上述した従来技術は電気自動車に関するものであり、単に走行可能距離を求めるだけであり、このような点が考慮されていない。
【0008】
本発明はこのような問題を解決するものであって、車両の継続走行可能距離を高精度に表示すると共に、高負荷運転時にはドライバに注意を促して走行不能となることを抑制した電気自動車を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項1の発明の電気自動車では、車両を駆動する駆動用モータと、該駆動用モータに電力を供給するバッテリと、該バッテリに電力を蓄積する発電機と、該発電機を駆動するエンジンと、前記バッテリから前記駆動用モータに出力される消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、前記発電機から前記バッテリに蓄積される供給電力を検出するバッテリ供給電力検出手段と、前記モータ消費電力が前記バッテリ供給電力よりも大きいときに警報を発する警報手段とを具えたことを特徴とする。
【0010】
従って、車両が登坂路走行や高速走行などの高負荷運転を行うと、バッテリ充電が容量著しく減少して走行不能になってしまうが、この高負荷運転を、モータ消費電力がバッテリ供給電力よりも大きくなることで検出し、このときに警報を発してドライバに注意を促すことができ、その結果、高負荷運転を中止してバッテリ充電容量の減少を阻止し、車両の走行不能を防止できる。
【0011】
また、請求項1の発明の電気自動車では、前記バッテリの充電容量を検出する充電容量検出手段と、該バッテリ充電容量の低下率を検出する充電容量低下率算出手段と、前記車両の平均車速を算出する平均車速算出手段と、前記バッテリ充電容量と前記充電容量の低下率と前記平均車速とに基づいて継続走行可能距離を算出する継続走行可能距離算出手段とを更に備え、前記警報手段は前記モータ消費電力が前記バッテリ供給電力よりも大きいときに前記警報として前記継続走行可能距離を表示することを特徴とする。
【0012】
また、請求項2の発明の電気自動車では、請求項1に記載する電気自動車において、前記警報手段は前記継続走行可能距離の表示と共に警告音を鳴らすことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0014】
図1に本発明の一実施形態に係る電気自動車の概略構成、図2に本実施形態の電気自動車における継続走行可能距離表示のフローチャート、図3に平均車速の算出方法を説明するためのグラフ、図4にバッテリ充電率の低下率の算出方法を説明するためのグラフを示す。
【0015】
以下に示す実施形態では、本発明の電気自動車をシリーズ式ハイブリッド電気自動車に適用して説明する。図1に示すように、車両に搭載されるエンジン11は燃料にガソリンを使用する内燃機関(メタノールやLPG、CNGエンジンでもよい。)であり、このエンジン11の出力軸に発電機12が連結されている。この発電機12にはモータコントローラ13及びモータ14が電気的に接続されており、このモータ14の出力軸には図示しない駆動輪が連結されている。そして、モータコントローラ13にはアクセル開度センサ15が接続されており、ドライバが踏み込み操作するアクセルペダル16の開度θが入力する。
【0016】
また、発電機12とモータコントローラ13との間にバッテリ17が接続されており、バッテリ17にはこのバッテリ17からモータ14に出力される消費電流IM を検出する第1電流センサ(モータ消費電力検出手段)18と、発電機12からバッテリ17に蓄積される供給電流IG を検出する第2電流センサ(バッテリ供給電力検出手段)19が接続されると共に、バッテリ17の端子電圧Vを検出する電圧センサ20が接続されている。
【0017】
そして、第1電流センサ18と第2電流センサ19と電圧センサ20は制御装置21に接線されており、検出した消費電流IM と供給電流IG と端子電圧Vとが入力する。制御装置20はこれらの入力値に基づいてエンジン11及び発電機12を作動制御する。
【0018】
このように構成されたハイブリッド電気自動車にて、ドライバがアクセルペダル16を踏み込み操作すると、アクセル開度センサ15はアクセル開度θをモータコントローラ13に出力する。モータコントローラ13はこのアクセル開度θに応じた要求出力を演算し、バッテリ17からモータ14に要求出力に応じた電流IM を出力してモータ14を駆動し、車両を所望の速度で走行させる。
【0019】
車両の走行に伴ってバッテリ17の残存容量が低下するため、制御装置21は第1電流センサ18が検出した消費電流IM からバッテリ充電率SOCを算出しており、このバッテリ充電率SOCが予め設定した下限値まで低下すると、エンジン11を駆動して発電機12による発電を開始し、バッテリ17に電力を蓄積する。そして、前述した消費電流IM と第2電流センサ19が検出した供給電流IG とからバッテリ充電率SOCを算出し、このバッテリ充電率SOCが予め設定した上限値まで上昇するとエンジン11を停止し、再び、バッテリ17の電力のみでモータ14を駆動して車両を走行させる。
【0020】
ところで、本実施形態にて、制御装置21はモータ消費電流IM がバッテリ供給電流IG よりも大きいときに、車両の高負荷運転と判定し、バッテリ充電率SOCとこのSOC低下率RSOC と平均車速Va とに基づいて継続走行可能距離Dを算出(継続走行可能距離算出手段)し、この継続走行可能距離Dを表示(表示手段)してドライバに警報を発する(警報手段)ようにしている。即ち、制御装置21には車速センサ22が接続されて車速Vが入力されると共に、表示部(例えば、インストルメントパネルのディスプレイ)23が接続されて継続走行可能距離Dを表示可能となっている。
【0021】
ここで、この制御装置21による継続走行可能距離Dの表示制御及び警報制御について、図2のフローチャート、並びに図3予備図4のグラフを用いて詳細に説明する。
【0022】
図2に示すように、エンジン11により発電機12が駆動し、バッテリ17に充電すると共に、この発電力あるいはバッテリ17の充電力によりモータ14を駆動して車両を走行させる車両のハイブリッド運転状態のとき、ステップS1において、モータ消費電流IM がバッテリ供給電流IG よりも大きいかどうかを判定する。この場合、所定時間、例えば、5分間におけるモータ消費電流IM の積算値とバッテリ供給電流IG の積算値とを比較して判定する。そして、このステップS1にて、モータ消費電流IM よりもバッテリ供給電流IG の方が大きい、つまり、車両が低負荷運転状態であって、発電機12の駆動により発電した電力がバッテリ17に蓄積され、バッテリ17の充電率SOCが増加していれば、ステップS7にて、表示部23に何も表示しないでこのルーチンを抜ける。
【0023】
一方、ステップS1にて、モータ消費電流IM がバッテリ供給電流IG よりも大きい、つまり、車両が高負荷運転状態であって、発電機12を駆動してもバッテリ17の充電率SOCが増加しなければ、ステップS2に移行する。このステップS2では、車速センサ22が検出した車速Vを用い、図3に示すグラフ及び下記数式(1)に基づいて所定時間、例えば、20分間(t2−t1)の平均車速Va を算出する。なお、ΔVtは車速の変化量である。
【数1】
【0024】
次に、ステップS3では、前述したバッテリ充電率SOCを用い、図4に示すグラフ及び下記数式(2)に基づいて所定時間、例えば、20分間(t2−t1)のバッテリ充電率SOCの低下率RSOC を算出する。
【数2】
【0025】
そして、ステップS4にて、現在のバッテリ充電率SOCと算出した低下率RSOC を用い、下記数式(3)に基づいて基づいて継続走行可能時間Tを算出する。
【数3】
【0026】
更に、ステップS5にて、平均車速Va と継続走行可能時間Tを用い、下記数式(4)に基づいて基づいて継続走行可能距離Dを算出する。
【数4】
【0027】
ステップS6では、算出した継続走行可能距離Dを表示部23に表示する。このように継続走行可能距離Dが表示部23に表示されると、ドライバは、車両の高負荷運転状態を認識することとなり、車速を低下させるなどしてこの高負荷運転を中止することとなる。そして、高負荷運転を中止すると、ステップS1の判定処理にて、モータ消費電流IM よりもバッテリ供給電流IG の方が大きくなり、発電機12の駆動により発電した電力がバッテリ17に蓄積され、バッテリ17の充電率SOCが増加するため、ステップS7に移行して表示部23の表示をやめてこのルーチンを抜ける。
【0028】
このように本実施形態のシリーズ式ハイブリッド電気自動車にあっては、モータ消費電流IM がバッテリ供給電流IG よりも大きいときには、バッテリ充電率SOCとこのSOC低下率RSOC と平均車速Va とに基づいて継続走行可能距離Dを算出し、この継続走行可能距離Dを表示することで、ドライバに対して高負荷運転状態であって、この運転状態ではあと距離Dしか走行することができないと認識させている。従って、ドライバは、車速を低下させるなどして高負荷運転を中止し、バッテリ17のバッテリ充電率SOCを増加させ、車両が走行不能となることを防止することができる。
【0029】
なお、モータ消費電流IM がバッテリ供給電流IG よりも大きいときに、算出した継続走行可能距離Dを表示すると共に、警告音を鳴らしてドライバに対して注意を促すようにしてもよい。また、エンジン11を駆動する燃料が無くなって発電機12による発電ができなくなったときは、車両がハイブリッド運転状態でなくても、継続走行可能距離Dを表示するようにしてもよい。
【0030】
また、上述の実施形態では、本発明の電気自動車をシリーズ式ハイブリッド電気自動車に適用して説明したが、エンジン11や発電機12が搭載されていない電気自動車にも適用することができるものであり、また、パラレル式ハイブリッド電気自動車に適用してもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項1の発明の電気自動車によれば、モータ消費電力がバッテリ供給電力よりも大きいときに警報を発するようにしたので、車両が登坂路走行や高速走行などの高負荷運転を行うと、バッテリ充電が容量著しく減少して走行不能になってしまうが、この高負荷運転を、モータ消費電力がバッテリ供給電力よりも大きくなることで検出し、このときに警報を発してドライバに注意を促すことができ、その結果、高負荷運転を中止してバッテリ充電容量の減少を阻止し、車両が走行不能状態となるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る電気自動車の概略構成図である。
【図2】本実施形態の電気自動車における継続走行可能距離表示のフローチャートである。
【図3】平均車速の算出方法を説明するためのグラフである。
【図4】バッテリ充電率の低下率の算出方法を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
11 エンジン
12 発電機
13 モータコントローラ
14 モータ
17 バッテリ
18 第1電流センサ(モータ消費電力検出手段)
19 第2電流センサ(バッテリ供給電力検出手段)
20 電圧センサ
21 制御装置(充電容量検出手段、充電容量低下率算出手段、平均車速算出手段、継続走行可能距離算出手段)
22 車速センサ
23 表示部(表示手段、警報手段)
Claims (2)
- 車両を駆動する駆動用モータと、
該駆動用モータに電力を供給するバッテリと、
該バッテリに電力を蓄積する発電機と、
該発電機を駆動するエンジンと、
前記バッテリから前記駆動用モータに出力される消費電力を検出するモータ消費電力検出手段と、
前記発電機から前記バッテリに蓄積される供給電力を検出するバッテリ供給電力検出手段と、
前記モータ消費電力が前記バッテリ供給電力よりも大きいときに警報を発する警報手段とを具え、
前記バッテリの充電容量を検出する充電容量検出手段と、
該バッテリ充電容量の低下率を検出する充電容量低下率算出手段と、
前記車両の平均車速を算出する平均車速算出手段と、
前記バッテリ充電容量と前記充電容量の低下率と前記平均車速とに基づいて継続走行可能距離を算出する継続走行可能距離算出手段とを更に備え、
前記警報手段は前記モータ消費電力が前記バッテリ供給電力よりも大きいときに前記警報として前記継続走行可能距離を表示する
ことを特徴とする電気自動車。 - 前記警報手段は前記継続走行可能距離の表示と共に警告音を鳴らす
ことを特徴とする請求項1に記載の電気自動車。
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