JP4547404B2 - プラグインハイブリッド車 - Google Patents

Description

本発明は、一般電力系統から充電可能なプラグインハイブリッド車における適切な燃費走行を行うシステム構成に関する。

一般に、ハイブリッド車は、電池に蓄えられた電気エネルギーを用いたモータ駆動と、内燃機関であるエンジン駆動の組み合わせで、走行する。

ここで、電気自動車に関しては、過去の所定時間における消費電力や、走行平均距離あたりの消費電力などの平均値に基づいて、運転開始前に充電すべき電力量を計算する技術がある（特許文献１参照）。

特許第３３８５８４１号公報

特許文献１によれば、過去の消費電力の平均値から充電すべき電力量を計算しているが、ユーザ固有の運行軌跡や、ユーザがよく通る道路の状況に応じて電力量を計算することについては、考慮していない。即ち、そのユーザ固有の、通勤，通学といった、日常的に使うルートが存在する場合、運転開始前に充電すべき電力量を適切に計算することができない、という課題がある。

そこで、本発明の目的は、ユーザ固有の定型走行に応じた、運転開始前に充電すべき電力量を適切に計算することにある。

本稿のプラグインハイブリッド車は、ユーザ固有の走行パターンを記憶する記憶部と、走行パターンに応じて充電量を決定する決定部を備え、走行パターンとは、所定の回数以上運転開始をしたことがある第１の位置を示す第１の情報と、運転開始後に所定の回数以上停止したことがある第２の位置を示す第２の情報と、第１の位置及び第２の位置の間における、所定の回数以上通ったことがあるルートを示す第３の情報を含む。

本発明によれば、ユーザ固有の定型走行に応じた、運転開始前に充電すべき電力量を適切に計算することができる。

以下、実施例について説明する。

図１は、車外の一般電力系統からの充電可能なプラグインハイブリッド車（以下、ハイブリッド車と略す）の構成図である。

ハイブリッド車１は、車両統合制御ユニット１０，充放電ユニット１１，エンジン制御ユニット１２，モータ制御ユニット１３，ナビ制御ユニット１４，スイッチ１５、及び、充電装置１６とからなる。

車両統合制御ユニット１０は、ハイブリッド車の走行パターンに応じて充電量を決定する決定部を備える。ここで、走行パターンとは、所定の回数以上運転開始をしたことがある第１の位置を示す第１の情報と、運転開始後に所定の回数以上停止したことがある第２の位置を示す第２の情報と、前記第１の位置及び前記第２の位置の間における、所定の回数以上通ったことがあるルートを示す第３の情報を含む。更に、第１の情報は、第１の高度を示す第４の情報を含み、第２の情報は、第２の高度を示す第５の情報を含み、決定部は、第４及び第５の情報に基づいて、ブレーキ回生により得られる電気エネルギーを算出し、当該電気エネルギーに基づいて、充電量を決定する。通常、満充電に対して８０％以下であれば、充電を開始するが、運転開始後の所定の走行パターンによって、充電開始の条件は異なる。例えば、丘や山の上に住まいがあり、坂道の上から発進する場合には満充電にしなくても、回生エネルギーを蓄えるところから開始した方が燃費はよくなるので、満充電にする必要はない。

尚、決定部は、ユーザが走行パターン以外のルートを選択した場合、外部からの情報（センタ１８からの過去の道路混雑状況を示すプローブ情報又はＩＣＳ等の停滞・渋滞道路情報）に基づいて、充電量を決定することもできる。

エンジン制御ユニット１２は、アクセル開度情報，スロットル開度情報、及び、変速シフトの情報を基に、燃料噴射回数と燃料噴射量を制御する。尚、決定部は、ユーザ固有の走行パターンにおける燃料噴射回数と燃料噴射量の積、及び、当該走行パターンにおける走行区間の各地点での燃費を計算し、当該積及び当該燃費に基づいて、充電量を決定する。

ナビ制御ユニット１４は、ＧＰＳ１７から受信した情報に基づいて、自らの運行履歴情報を管理、制御する。又、ユーザ固有の走行パターンを記憶する記憶部と、スイッチ１５を介して、エコモード運転へ切り替える指示の入力を受けると、エコモード運転に切り替える切り替え部を備える。尚、切り替え部は、スイッチを介して、障害物を回避する指示の入力を受けると、エコモード運転を中断する。又、切り替え部は、当該プラグインハイブリッド車が定形運転に復帰した場合、エコモード運転を再開する。

スイッチ１５は、エコモード運転に切り替えるか否かを選択するための機器である。

充電装置１６は、車外の一般電力系統（家庭電力等）からの充電を行い、電力を蓄える。尚、家庭電力の有効な接続方法は、電力の使用量が下がる夜間から明け方にかけて行うのが家庭電力の平準化にもつながり効率的である。尚、電池から充電を行ってもよい。その場合、電池としては、充電量が通常のハイブリッド車が１ｋｗｈ強であるのに対して少なくとも約４倍以上の電気エネルギーを蓄えることが可能な高エネルギー積の電池を使用するのが好ましい。

図２は、走行パターンテーブルを示す図である。尚、当該テーブルは、車両統合制御ユニットに格納される。

地点ノードは、ハイブリッド車１がよく通る地点のノードを示す。

回数は、対応するノードに、ハイブリッド車１が何回通ったかを示す。

高度は、そのノードの高度情報を示す。

図２によると、ノードＢとＧが１００となっているため、Ｂ〜Ｇ間がよく通るコースであることが分かる。又、ノードＣとＤが８０となっているため、Ｂ〜Ｇ間のルートのうち、ＣとＤを経由したルートが多く使われていることが分かる。尚、ノードの情報は、地図データとして、ナビ制御ユニット１４に格納される。

図３，図４は、燃費計算のフロー図である。

ユーザが運転開始時にスイッチを押すと、エコモード運転をする設定となる。車両統合制御ユニット１０は、走行パターンテーブルを用いて、定形運転時の走行パターンを適切な燃費となるように計算する。ここでは、アクセル開度，燃料噴射量，噴射回数，変速シフト情報，外部環境情報，ＧＰＳ１７からの交通渋滞を含む道路情報，ナビ制御ユニット１４に蓄積されたプローブ情報（運行履歴情報）等を用いて、所定走行区間内のエンジンとモータへのトルク配分，使用頻度，切り替えパターンを計算し、適切な燃費を割り出す。

車両統合制御ユニット１０は、車両内の各システムに運転作動条件の指令を出すと同時に、表示装置を介して、ユーザに結果を伝え、エコモード運転の開始を知らせる。運転開始後、例えば渋滞区間が通常より長く続いている、割り込み車が前方に入った等の外部環境認識装置やユーザからの設定条件の変更入力が入ると、車両統合制御ユニット１０は、一時的に設定されたエコモードを回避し、通常のユーザ運転を優先させた運転モードに切り替える。

以上のように、電池に蓄電された電気エネルギーを最大限に活用して、ユーザに負担をかけることなく、ユーザ固有の最適燃費の走行モードとなるように電池の充放電量，モータとエンジンとの使い分け，トルク配分を決定する。

図５は、自動車のエネルギー収支比較図を示す。

一般に自動車エネルギー損失の流れは文献ＮＥＤＯ海外レポートＮo.991,2006.12.13に示される如く、ガソリン車では、燃料エネルギーの６２.４％が内燃エンジンで損失される。これに信号待ち，渋滞時のアイドリングによる損失が１７.２％あり、残りのエネルギーを駆動力に変えるための変速機や、駆動系で５.６％失われる。従って残り１４.８％が駆動力となる。電気自動車では、配線の電気抵抗損失で約１４％、駆動系損失で約６％とすると、残り８０％を駆動力に使うことができる。

即ちプラグインハイブリッド車として電気エネルギーを一般電力系統から充電して、このエネルギーで走行する距離を伸ばすほど燃費が改善されるので、プラグインハイブリッド車の電池容量は、通常のハイブリット車に比較して大きなものとなり、４〜９ｋｗｈ程度の容量となる。

図６，図７は、エコモード運転におけるタイミングチャートの一例を示す。図６は、長い下り坂を有する例、図７は、長い平坦な渋滞路を有する例である。いずれも到着地点では外部充電による電気エネルギーの補給が可能とする。

図６において、ユーザがエコモードを選択すると、出発点の位置と高度並びに下り坂の距離情報をもとに、電池へのブレーキ回生による充電量を、予め計算し、この充電量分に見合う一般電力による充電量を減らした充電制御を行う。従って運転開始時の出発点の充電量は、通常のハイブリッド車が上限近傍にあるのに対し、Ａ地点からＢ地点まで走行するに必要な電気エネルギーを計算した上、坂道による回生エネルギーを最大限吸収できるように中央値以下の充電量から運転が開始される。即ち、従来のＨＥＶの充電特性を同図に破線で示すが、この初期充電エネルギー分だけ、エネルギーの節約が可能となる。従来のハイブリッド車は、一般電力系からの充電ができないため、又、所定の走行パターンを限定できないので、このような制御が困難であり、回生エネルギーを充分活用できない。

図７では、一般電力からＢ地点でも充電できる利点を活かし、運転開始の出発地点と運転終了の到着地点間での、電池充放電制御を、到着地点で、電池充電管理量の、ほぼ下限値となるような充放電制御を行う。このような制御を行うことで、電池に蓄えられた電気エネルギーを走行に有効に使うことができる。従来のハイブリッド車では、電力の供給は外部からはないので、充放電制御を、中央値を基準とした上下限制御となり、図７の破線に示すような制御チャートとなって、充分蓄電エネルギーを活かすことができず、且つ電池容量も小さいため電気走行距離をのばすことができない。

以上によれば、内燃機関の燃料消費量は、過去の蓄積された燃料噴射量と噴出回数の積で、且つ所定の走行パターン内のどこで、多く消費されているかを計算可能となるので、この燃料消費量の最大区間に、できる限り多く電気エネルギーを振り分ける制御とすることで、同じ区間をハイブリッド走行した場合に比較しても、有効に電気エネルギーが使用することができる。

又、本ハイブリッド車においては、電気エネルギー量は、従来のハイブリッド車に較べ約４倍以上とれ、かつ、そのエネルギーも家庭の夜間から明け方に一般電力系統から給電されるため、電気代も約１／２以下と割安である。

又、運行履歴や道路状況は、外部交通情報センタ，ＧＰＳと組み合わせたナビゲーションユニットで管理可能である。

更に、本稿によれば、ユーザが日常最も多く定形的に運転する地域，場所での適切な燃費走行が実現できる。高度位置情報も加味されるので、例えば従来丘や、山の高い場所に住んでいる人は、燃費の観点からは、平地に較べて燃料を多く費やしていたが、帰宅の坂道もモータに電気エネルギーを使い、ほぼバッテリの充電量を空にして戻ることができる。駐車後、夜間から明け方にかけて家庭にて電気エネルギーを充電する。この場合、翌日には満充電からではなく、坂道を想定した回生エネルギー分によって、充電量を減らすことも可能となり、むしろ平地よりも、定形運転では燃費改善が期待できる。このようなエコモード運転が可能となると、ガソリンの使用頻度が少なく、ガソリン消費を節約でき燃費向上効果に加え、二酸化炭素削減による温暖化抑制効果にも寄与する。一方、家庭電力と接続することで、夜間から明け方にかけた電力の不均衡が是正され、又ガソリンと家庭電力との二酸化炭素発生差分もあるため、この点でも、二酸化炭素の抑制効果が向上される。既存の車載されたシステムや部品を複合的に流用作動させるため追加のシステム，部品は不要であり、経済的に廉価で、効果的な機能が追加提供できる。

プラグインハイブリッド車の構成図。 走行パターンテーブルを示す図。 燃費計算のフロー図。 燃費計算のフロー図。 自動車のエネルギー収支比較図。 エコモード運転におけるタイミングチャートの一例。 エコモード運転におけるタイミングチャートの一例。

符号の説明

１ プラグインハイブリッド車
１０ 車両統合制御ユニット
１１ 充放電ユニット
１２ エンジン制御ユニット
１３ モータ制御ユニット
１４ ナビ制御ユニット
１５ スイッチ
１６ 充電装置
１７ ＧＰＳ
１８ センタ

Claims (7)

1. ユーザ固有の走行パターンを記憶する記憶部と、
   前記走行パターンに応じて充電量を決定する決定部と、
   車両位置検出手段とを備え、
   前記走行パターンとは、前記車両位置検出手段から得られた車両位置情報を蓄積し、所定の回数以上運転開始をしたことがある第１の位置を示す第１の情報と、運転開始後に所定の回数以上停止したことがある第２の位置を示す第２の情報と、前記第１の位置及び前記第２の位置の間における、所定の回数以上通ったことがあるルートを示す第３の情報を含み、
   前記決定部は、第１の位置と第２の位置の間を電気駆動走行するのに必要な充電量を自動的に計算し、充電を実施することを特徴とするプラグインハイブリッド車。
2. 前記第１の情報は、第１の高度を示す第４の情報を含み、
   前記第２の情報は、第２の高度を示す第５の情報を含み、
   前記決定部は、前記第４及び第５の情報に基づいて、ブレーキ回生により得られる電気エネルギーを算出し、当該電気エネルギーに基づいて、前記充電量を決定する、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
3. エコモード運転に切り替えるか否かを選択するためのスイッチと、
   前記スイッチを介して、前記エコモード運転へ切り替える指示の入力を受けると、前記エコモード運転に切り替える切り替え部を更に備える、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
4. 前記切り替え部は、前記スイッチが投入されていても、予め設定された定型走行区間を走行していない場合に、前記エコモード運転を中断する、請求項３記載のプラグインハイブリッド車。
5. 前記切り替え部は、当該プラグインハイブリッド車が定形運転に復帰した場合、前記エコモード運転を再開する、請求項４記載のプラグインハイブリッド車。
6. 前記決定部は、前記走行パターンにおける燃料噴射回数と燃料噴射量の積、及び、当該走行パターンにおける走行区間の各地点での燃費を計算し、当該積及び当該燃費に基づいて、充電量を決定する、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。
7. 前記決定部は、前記ユーザが前記走行パターン以外のルートを選択した場合、外部からの情報に基づいて、充電量を決定する、請求項１記載のプラグインハイブリッド車。

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