JP4773814B2 - 充電状態表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の走行用動力として内燃機関および電動発電機を装備したハイブリッド自動車に利用する。とくに、ハイブリッド自動車の運転席に表示するバッテリ充電状態表示装置およびバッテリ劣化状態表示装置の改良に関する。

本願出願人が従来から製造販売するハイブリッド自動車では、その走行用動力源となる電池の状態を二つの表示装置により運転席に表示するように構成されている。その第一は、電池の充電および放電の状態を表示するものであり、その第二は、電池の劣化状態を表示するものである。すなわちハイブリッド自動車では、車両の運転にしたがって車両が加速される状態であるときには、車両の電動発電機を電動機の状態に制御し、その電動機に電池から電気エネルギを供給し加速をアシストするとともに、車両が減速される状態にあるときには、車両の電動発電機を発電機の状態に制御して、つまり電気ブレーキの状態に制御し、その電気ブレーキにより発電機から発生する電気エネルギを電池に回生する。したがって上記電池の充電および放電の状態とは、その電池の各時点の放電電流および充電電流を表示するものである。上記電池の劣化状態とは、このようにして電池を長く使っていると電池の充放電能力が化学的に劣化して、電池を交換するあるいは再生させるなどの保守作業が必要な状態であるか否かを表示するものである。各表示装置の表示面の詳しい構成および動作などは下記［特許文献１］に記載されている。

特開平１０−４６０３号公報 特開平９−９８５０３号公報 特開平９−２１９２２１号公報 特開平８−３１３６０６号公報 特開平７−１６９５１０号公報

本願発明者は、この二つの表示はかならずしも常時並列的に表示しておく必要がないのではないことに気付いた。すなわち、第一の表示（充電電流および放電電流の表示）は車両の走行中に常に表示しておくことが望ましいものであるが、第二の表示（電池の劣化に関する表示）は、車両の走行中には必ずしも必要な表示ではなく、たとえば、車両の運行を開始するときに、あるいは車両の運行を終了するときに認識すれば十分である。

すなわち本発明は、従来から車両の運転席に設けられているハイブリッド自動車に特有な表示を２個ではなく１個にして、装置を経済化することを目的とする。しかも本発明は、二つの表示内容を時分割的に一つの表示装置に表示することにより、運転席の表示面を簡素化することを目的とする。

本発明は、ハイブリッド自動車の走行動力用電池に関する表示について、車両の走行中はその時点の上記第一の表示（充電電流および放電電流の表示）を実行し、運転者がキー・スイッチをオン状態にした後に、内燃機関をスタートさせる前には上記第二の表示（電池の劣化に関する表示）を実行するようにして、一つの表示装置を時分割的に利用することをその特徴とする。すなわち本発明は、ハイブリッド自動車の運転席に設けられ、電動発電機の回転中にバッテリの充放電状態を表示するモードを備えた充放電表示装置において、エンジンが停止状態にあり、かつキー・スイッチがオン状態に操作されているときに、上記バッテリの充放電状態を表示するモードに代えて、その同一の表示面にバッテリの劣化状態を表示するモードを設けたことを特徴とする。

前記表示面には前記充放電状態を表示する可動の指針が設けられ、前記バッテリの充放電状態を表示するモードではその指針が「上」または「右」方向にあるときバッテリ充電の状態を表示し、「下」または「左」にあるときバッテリ放電の状態を表示するように構成され、前記バッテリの劣化状態を表示するモードでは、上記指針が「下」または「左」に振れたときにバッテリの劣化を表示するように設定することができる。さらに前記可動の指針は、機械的または光学的に可動の指針とすることができる。

本発明の表示装置を利用することにより、運転席の表示が簡素化され、その表示内容が運転者にわかりやすくなる。しかも表示を簡素化することにより実質的に失われる情報はない。

（実施例）

はじめに表示面の表示例から説明する。図１は本発明実施例表示装置の表示面を示す図である。この表示装置１はハイブリッド自動車の運転席の見やすい位置に配置される。この表示装置１にはほぼ上下に移動する一つの指針が設けてあり、本発明の装置は、この一つの指針により時分割的に（１）電池の充放電状態および（２）電池の劣化状態、の二つの表示モードを設ける。ここに「電池」とは内燃機関の動力を補助するための電動発電機に電流を供給するためのハイブリッド自動車特有の電池である。この電池は、多数のセル（単位電池）が直列に接続された構成であり、その全体の端子電圧は車両の仕様にしたがって数百ボルトに設定されている。

すなわち、この表示装置１は、車両が通常の走行状態にあるときには、上記（１）電池の充放電状態を表示するモードとなる。車両が停止され内燃機関が停止されている状態にあり、図外のキー・スイッチがオンに操作されたとき、すなわち内燃機関を始動させる前の状態にあるときに、上記（２）電池の劣化状態を表示するモードとなる。内燃機関が始動されると、この表示モードは自動的に（１）電池の充放電状態の表示するモードに転換される。

図１に示すこの表示装置の表示面は、この表示装置が上記（１）電池の充放電状態を表示するモードでは、この図面の右側に示すように、電池の充電状態をその定格充電容量のほぼ２０%から８０%の範囲で表示する。上記（２）電池の劣化状態を表示するモードでは、電池が正常な状態にあるときに図１に示すようにその指針２はほぼ中央を指示するように構成される。電池が劣化して、再生充電あるいは電池交換などの保守を必要とする状態では、例えばその指針２は図１に破線で示す２′の位置を指示する。図１に示す実施例ではその保守を必要とする指示領域に斜線を付して示してある。

図２に（１）電池の充放電状態を表示するモードについて、さらに詳しい表示形態を示す。図２（ａ）は電動発電機に電流が流れていないオフ・モードの状態である。内燃機関を始動させる始動モードでもこの状態を指示する。図２（ｂ）は、電動発電機が電動機として作動し、車両の加速を補助するアシスト・モードにおける表示例である。図２（ｃ）はこのアシスト・モードにおいて電池の充電量が低下している状態での表示例である。図２（ｄ）は車両が電動発電機を発電機として作動させて、下り坂を走行中である、あるいは減速中である、などの回生制動の状態にある表示例である。

図３は本発明実施例ハイブリッド自動車の走行動力用電気装置に係る要部ブロック構成図である。このハイブリッド自動車は、内燃機関２１の出力回転軸に電動発電機２２が直結されている。そしてこの電動発電機２２の回転軸にクラッチ２３を介して変速機２４が接続されている。変速機２４の出力軸は図外のプロペラ軸を介して車軸に連結される。

上記電動発電機２２は三相の誘導回転機であり、インバータ１０から三相交流電流が供給される。この電動発電機２２の回転軸の物理的な回転速度が、界磁巻線に供給される三相交流の位相回転速度より小さいときに、この電動発電機２２は電動機として作用し、供給される三相交流電流を電源として、クラッチ２３を介して機械的な補助動力を供給する。この電動発電機２２の回転軸の物理的な回転速度が界磁巻線に供給される三相交流の位相回転速度より大きいときには、この電動発電機２２は発電機として作用し、クラッチ２３を介して供給される機械的な回転に制動力を与える。すなわち車両のブレーキとして作用する。このとき、この発電機に発生する三相交流による電気エネルギは、インバータ１０により直流電流に変換され、端子８および９から電池１５〜１８に充電電流として回生される。ハイブリッドＥＣＵ６は、回転センサ４により検出する内燃機関２１の回転情報、車速センサ１９により検出する車両速度の情報、および運転者が操作するアクセル・ペダル２０の操作情報を入力し、インバータ１０のスイッチング・タイミングを制御する。

図３に示す実施例装置では、電池１５〜１８は４個のユニットに分割され、電気的に直列接続されている。そしてその分割された電池の状態はバッテリ用ＥＣＵ１１〜１４により監視され、その監視結果が、本発明の表示装置１に表示される。この装置では、電池ユニット１５〜１８に負荷が接続され放電中の端子電圧を監視するように構成された。この監視された端子電圧は、メータＥＣＵ７の制御により保持され、キー・スイッチ５がオン状態に操作され内燃機関２１が始動される前のタイミングで表示装置１に表示される。

一般にユニットに分割された直列接続された電池１５〜１８の劣化状態は、それぞれ個別に現れ個別に進行するが、この実施例装置では、その監視結果はメータＥＣＵ７により統合されて一つに表示される。これは
１）劣化の最も著しいものを選択的に表示する、
２）４個のユニットの劣化状態の平均を表示する、
などいずれにも設定することができる。この実施例では、上記１）劣化の最も著しいものを選択して表示することにした。表示装置１に電池の劣化状態が表示されたときには、車両が保守サービスに持ち込まれた段階で、４個のユニットのうちどのユニットに劣化があるのか、そのうちのどのセルに劣化があるのかなどを検索する。そしてそれぞれの劣化程度に対応して、劣化したセルを交換する、劣化したセルを個別に充電して回復させる、その他適正な措置を実行することができる。

本発明実施例表示装置の表示面正面図。 本発明実施例表示装置の表示例を説明する図。 本発明を実施するハイブリッド機関のブロック構成図。

符号の説明

１ 表示装置
２ （可動の）指針
３ （電池の交換または保守を促す）領域
４ 回転センサ
５ キー・スイッチ
６ ハイブリッドＥＣＵ（電子制御ユニット）
７ （本発明のために設けた）メータＥＣＵ（電子制御ユニット）
８ 電池端子（＋）
９ 電池端子（−）
１０ インバータ
１１〜１４ バッテリ用ＥＣＵ（電子制御ユニット）
１５〜１８ 電池ユニット
１９ 車速センサ
２０ アクセル・ペダル
２１ 内燃機関
２２ 電動発電機
２３ クラッチ
２４ 変速機

Claims (3)

1. ハイブリッド自動車の運転席に設けられ、電動発電機の回転中にバッテリの充放電状態を表示するモードを備えた充放電表示装置において、
   エンジンが停止状態にあり、かつキー・スイッチがオン状態に操作されているときに、上記バッテリの充放電状態を表示するモードに代えて、その同一の表示面にバッテリの劣化状態を表示するモードを設けたことを特徴とする充放電状態表示装置。
2. 前記表示面には前記充放電状態を表示する可動の指針が設けられ、
   前記バッテリの充放電状態を表示するモードではその指針が「上」または「右」方向にあるときバッテリ充電の状態を表示し、「下」または「左」にあるときバッテリ放電の状態を表示するように構成され、
   前記バッテリの劣化状態を表示するモードでは、上記指針が「下」または「左」に振れたときにバッテリの劣化を表示するように設定された請求項１記載の充放電状態表示装置。
3. 前記可動の指針は、機械的または光学的に可動の指針である請求項２記載の充放電状態表示装置。

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