JP5125964B2 - 燃費モニタ表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両の動力源での燃料の使用量である燃費を表示する装置に関するものである。

最近では、温室効果ガスの低減の要請や原油価格の高騰などを背景として、化石燃料を使用する車両の燃費を向上させること（燃料消費量を少なくすること）が望まれている。そのような要請に応えるべく機械技術や制御技術の研究・開発が進められているが、運転技術の向上によっても燃費を幾分かは向上させることができる。燃費に注意した運転を行うためには、走行の際の燃料消費量や燃料消費率を運転者に知らせることが有効であり、また燃料消費量や燃料消費率を知り得ることは車両を運転することの楽しみにもなると考えられる。そこで従来、表示内容の豊富化や視認性を向上させるなどの工夫を施した表示装置が開発されており、その例が特許文献１ないし特許文献４に記載されている。

特開２００６−１３３０１０号公報 特開２００３−１６６８６８号公報 特開平１１−２２０８０７号公報 特開２００３−２２０９０７号公報

特許文献１には、単位距離当たりの燃料消費量と空調に消費した燃料の量とを並べて表示するように構成された表示装置が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載された構成は、それぞれの消費量を数値で表示し、しかも全体としての消費量である瞬間燃費と空調分消費量とが異なる単位で表示されるようになっているので、燃料の消費の状況や車両の運転状態の改善の方向性などを把握することが難しく、改善の余地がある。

また、特許文献２には、車速と車室内の温度とを設定することにより、搭乗者および残燃料を含む総重量と、車室内外の温度差と、車速とに基づいて燃費を算出し、かつ表示するように構成された装置が記載されている。しかしながら、特許文献２の装置は、車速や車室内温度を設定することにより燃費を算出して表示するものであるから、要は、車速や車室内温度を仮定してシミュレーションを行い、その結果を表示するものに近く、少なくとも実際の走行状態や運転状態を反映した燃費を、時々刻々運転者に知らせることはできず、燃費が向上するように運転状態を改善するためのデータを与えるものとはなり得ない。

さらに、特許文献３には、走行状態に応じた基準燃費を求めておき、その基準燃費と実際に走行している状態での実燃費との差を表示するように構成された装置が記載されている。その基準燃費は、ブレーキによる電力回生率が小さいほど小さい値に設定するようになっている。しかしながら、特許文献３に記載された装置では、車両の走行に消費される燃料の量を表示するものであるから、加速や減速の仕方やその程度などを反映したものとなるものの、走行以外のために消費しているエネルギ量を知らせることができず、車両の全体としての燃費を改善するための情報を運転者に与えるものとしては必ずも十分ではない。

そして、特許文献４には、車載されている各種の電気機器で消費される電気量を表示するように構成された装置が記載されている。しかしながら、車両が走行している場合には、走行のために消費する燃料の量が電気消費量よりもかなり多いので、電気消費量を知り得ても、車両の全体としての燃費を向上させるように車両の運転状態を改善させるための情報の表示としては必ずしも十分ではなく、改善の余地がある。

この発明は上記の技術的課題に着目してなされたものであり、走行や空調などのために消費されている燃料の量や割合を容易に把握できる表示装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車両の燃費を運転席から視認できるように表示する燃費モニタ表示装置において、前記車両の燃費と、空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量による損失燃費とを、同一のグラフ中に同種の図形で表示するとともに、前記燃費を表す図形と、前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量による損失燃費を表す図形との大きさおよび／または色彩を異ならせて表示するように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記グラフは、長さが量を示す棒または線を前記図形とした棒グラフであり、前記燃費を示す図形の幅および長さが、前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量による損失燃費を示す図形の幅および長さより大きいことを特徴とする燃費モニタ表示装置である。

請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、前記燃費と前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量における損失燃費とは単位が揃えられ、その単位を揃えた状態での各値を前記図形の大きさによって表示していることを特徴とする燃費モニタ表示装置である。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかの発明において、前記グラフは、前記燃費と前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量における損失燃費との瞬間値を表示するグラフと、前記燃費と前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量における損失燃費との所定時間の間の値を表示するグラフとの少なくとも一方を含むことを特徴とする燃費モニタ表示装置である。
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれかの発明において、前記車両の燃費を表す図形の上端部分に、前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量による損失燃費を表す図形を表示することを特徴とする燃費モニタ表示装置である。

この発明の装置によれば、車両の燃費と、空調使用エネルギ量および／または電気使用量とが図形により、同一のグラフに表示されるので、車両の全体としての燃料もしくはエネルギの消費の状態を容易に把握することができ、特に図形の大きさが消費量もしくは消費率を示すので、その量もしくは率を視覚的に容易に把握することができる。さらに、図形の大きさがその量もしくは率を示すので、それぞれの単位を揃えておくことにより、相対的な量もしくは率を容易に把握することが可能になる。さらに、瞬間値を表示するように構成すれば、その時点のアクセル操作やブレーキ操作などの操作状態と燃費との関係を知ることができ、また所定の時間の間の値を表示するように構成すれば、燃費の変化の傾向を知ることが可能になる。

以下、この発明の実施の形態を図を参照して説明する。この発明に係る表示装置は、加減速や車速などの走行状態や空調やライト、音響機器などの電力使用状態によって燃費が変化する車両に使用することができ、この種の車両は、動力源として内燃機関を使用した車両、モータを使用した電気自動車、内燃機関とモータとを使用したハイブリッド車などである。また、車室の空調を行い、また液晶テレビやステレオレシーバなどの音響機器を搭載している車両を対象とすることができる。

図２にはハイブリッド車のインストルメントパネル１を模式的に示しており、その中央部には、スピードメータ２が配置され、その左右両側には燃費に関する表示を行う燃費表示部３，４が設けられている。図２における左側の燃費表示部３は、時々刻々の燃費を表示する瞬時燃費モニタであり、また図２の右側の燃費表示部４は、走行エネルギおよび空調負荷、電気負荷のそれぞれを「ｋｗ」で表示するエネルギモニタである。これらの各表示部３，４は、燃費や各エネルギもしくは負荷を、棒グラフや円グラフなどのように図形で表示するように構成されており、一例として、棒グラフの場合には、棒もしくは線の長さが燃料やエネルギの消費量を示すように構成することができる。

また、図２の右側に示してあるエネルギモニタのように、同一のグラフに走行エネルギや各負荷を同時に表示する構成の場合、それぞれの図形の形状や表示色が異ならせてある。例えば燃費に相当する走行エネルギを表示する図形が最も太い棒もしくは線で表示され、他の負荷が相対的に細い棒もしくは線で表示される。

さらに、図２に示す装置は、マルチディスプレイ５を備えている。このマルチディスプレイ５は、ナビゲーションシステムにおける地図情報やテレビ画像、空調操作ボタンなどに加えて、燃費やエネルギの消費状態を切り換えて表示するためのパネルである。このマルチディスプレイ５には、前述した各表示部３，４の表示内容を適宜に編集して表示できるように構成されており、その表示の切り替えは、マルチディスプレイ５をタッチパネルで構成することにより、画面に触ることにより行うことができる。

図１の（ａ）および（ｂ）に、マルチディスプレイ５における燃費に関する表示の例を示してある。図１の（ａ）は燃費のみを表示する例であり、瞬間燃費６と所定時間毎（例えば５分間隔毎）の経時燃費７とが、それぞれ棒グラフで表示されている。なお、瞬間燃費６および経時燃費７は燃料の１リットル当たりの走行距離（ｋｍ／Ｌ）で表示される。いずれも棒グラフであるから、燃料の消費量が多いほど（すなわち燃費が悪いほど）、低い（短い）棒線として表示される。なお、この発明に係る装置をハイブリッド車に搭載した場合には、減速時に回生したエネルギをも表示させることができ、図１に示す例では、ランプのシンボルで回生エネルギを示し、一つのシンボルが所定の単位量（例えば５０Ｗｈ）を示すこととすればよく、シンボルの数が多いほど回生量が多く、したがってその分、燃費が良いことになる。

図１の（ｂ）は、マルチディスプレイ５の表示を切り換えて、空調損失分（空調使用エネルギ）８および電気損失分（電気使用量）９を燃費換算およびエネルギ換算で併記した表示の例である。これらの損失分８，９も燃費６，７の棒グラフ中に棒グラフとして表示されるが、その棒もしくは線の太さもしくは表示色は、燃費６，７の棒もしくは線とは異ならされており、具体的には細い棒もしくは線で表示されている。したがって、燃費の多寡を図形の大きさとして容易に認識できるとともに、空調使用エネルギ量および電気使用量の多寡、および燃費との相対量を視覚的に容易に認識することができる。

ここで上述した表示の根拠となる値の算出方法について説明する。車両としての最終的な燃費は、積算燃料噴射量を燃料重量に換算し、所定時間内の走行距離から求める。これは、従来の燃費の算出方法と同様である。また、空調に消費しているエネルギ量、および電気分として消費しているエネルギ量（回生エネルギ量を含む）は、空調システムに用いられているコンプレッサーの回転数や圧力あるいは冷媒流量などを検出するセンサからの信号、車室内外の温度センサからの信号、各種の電流計からの信号などに基づいて、それらのエネルギ量を燃料量に換算し、燃費に置き換えられる。

より具体的に説明すると、先ず、空調関係では、空調エネルギ（ｋＷ）と必要燃料量との関係を予めマップとして用意しておき、各種のセンサからのデータに基づいて算出した空調エネルギを必要燃料量に換算する。そのマップの例を図３に模式的に示してある。これと同様に、電気エネルギ量と必要燃料量との関係を予めマップとして用意しておき、電流計などのセンサから得られたデータに基づいて算出した電気エネルギ量を必要燃料量に換算する。このマップの例を図４に模式的に示してある。なお、これらのマップは、車両毎に発電効率や損失分など変化するので、予め車両毎に測定して決定しておく。

つぎに、下記の式により空調分の損失燃費と電気分の損失燃費とが求められ、その算出結果が表示装置に送られ、グラフとして表示される。
空調分損失燃費＝車両の計算燃費値×当区間空調必要燃料量÷当区間内積算燃料量 …（１）
電気分損失燃費＝車両の計算燃費値×当区間電気必要燃料量÷当区間内積算燃料量 …（２）

つぎに他の算出方法について説明する。先ず、損失動力分を確定する。空調分の損失動力は、空調システムが機械式の場合と、電気式の場合とで異なり、機械式の場合には、
空調必要動力（ｋＷ）＝ｆ（（外気温−室内温度），換気率、室内容積） …（ａ）
の関数で求めることができる。しかしながら、実際の状態を正確に表す関係式を求めることが難しく、計算値と実測値とに誤差が生じやすいので、上記の（ａ）式のパラメータから実験で求めた値をマップ化し、そのマップを使用して求める方が、より正確な値を求めることができる。

なお、電気式の空調システムの場合には、そのシステムを構成している電子制御装置で算出した仕事量（ｋＷ）を使用すればよい。

こうして求められた損失動力を必要燃料量に変換する。空調システムが機械式の場合には、下記の式で算出できる。
必要燃料量（ｇ）＝エンジン燃費率×空調必要動力×時間変換 …（ｂ）
ここで、エンジン燃費率は、エンジン回転数とエンジン負荷との二次元マップから求められ、そのマップはエンジン性能試験によって求めることのできる正味燃料消費量（ＢＳＦＣ：ｇ／ｋＷｈ）を二次元マップとして与えたものであり、図５に示す等高線図を二次元マップ化したものである。

また、空調システムが電気式の場合には、下記の式で求められる。
必要燃料量（ｇ）＝エンジン燃費率×空調必要動力÷電気変換効率×時間変換 …（ｃ）
なお、エンジン燃費率は上述したマップから求められる。また、電気式の空調システムにおける効率を考える場合、通常、発電機の発電効率、バッテリに電力を充電する際の変換効率、バッテリから電力を取り出す際の変換効率とを掛けたものを用いるが、これは空調システムの構成（いわゆるハード構成）に依存して異なるから、空調システムの構成に応じた効率を用いる必要がある。

他方、電気分の損失動力の必要燃料量への変換は、以下のようにして行う。その場合、バッテリから電力を取り出して使用する時と、回生してバッテリに充電する時とでは電気変換効率が異なるので、＋（プラス）側と−（マイナス）側とで分けて計算し、最後にそれらを合算することが良い。
消費側電気量（ｋＷ）＝（ＭＧ力行分電力＋他の電装品消費電力）÷持ち出し側電気変換効率 …（ｄ）
充電側電気量（ｋＷ）＝ＭＧ回生分電力÷充電側電気変換効率 …（ｅ）
合計電気量（ｋＷ）＝消費側電気量（ｋＷ）＋充電側電気量（ｋＷ） …（ｆ）
必要燃料量（ｇ）＝エンジン燃費率×合計電気量×時間変換 …（ｇ）
なお、（ｇ）式のエンジン燃費率は上述したマップから求められる。また、ＭＧはハイブリッド車に用いられているモータ・ジェネレータである。さらに、上記の合計電気量（ｋＷ）または必要燃料量（ｇ）がマイナスになる場合は、ＭＧ回生による充電側の電力量が多い場合である。

こうして算出された空調分の必要燃料量（ｇ）および電気分の必要燃料量（ｇ）を使用して、上記の（１）式および（２）式から空調分損失燃費および電気分損失燃費が算出される。

ところで、電気分の損失燃費は、ハイブリッド車においては電力の消費と回生とが存在することにより、プラスになったり、反対にマイナスになったりするので、以下のような表示態様を採ることが好ましい。その一例は、前述した図１の（ｂ）に示すグラフにおいて、電気分がマイナス側（充電側）はゼロでガードする。すなわち、電気分の表示を行わない。他の表示形態は、電気分がマイナス側（充電側）であれば利得になるので、これを燃費の利得とし、燃費表示の上端部分を利得に相当して色分けし、幅広の棒として表示する。その表示の例を図６に模式的に示してある。図６で符号１０が利得分を示す。

なお、この発明における表示に使用する図形は、棒グラフや円グラフに限らず、装飾性のある各種の図形を使用することができる。

この発明に係る装置による燃費の表示の例を示す模式図である。 この発明で対象とする車両のインストルメントパネルの一例を示す図である。 空調エネルギを必要燃料量に変換するためのマップの一例を示す模式図である。 電気エネルギを必要燃料量に変換するためのマップの一例を示す模式図である。 エンジン燃費率を求めるためのマップの一例を示す模式図である。 電気利得を併せて表示する例を示す模式図である。

符号の説明

１…インストルメントパネル、 ３，４…燃費表示部、 ５…マルチディスプレイ、 ６…瞬間燃費、 ７…経時燃費、 ８…空調損失分、 ９…電気損失分。

Claims (5)

1. 車両の燃費を運転席から視認できるように表示する燃費モニタ表示装置において、
   前記車両の燃費と、空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量による損失燃費とを、同一のグラフ中に同種の図形で表示するとともに、前記燃費を表す図形と、前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量による損失燃費を表す図形との大きさおよび／または色彩を異ならせて表示するように構成されていることを特徴とする燃費モニタ表示装置。
2. 前記グラフは、長さが量を示す棒または線を前記図形とした棒グラフであり、前記燃費を示す図形の幅および長さが、前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量による損失燃費を示す図形の幅および長さより大きいことを特徴とする請求項１に記載の燃費モニタ表示装置。
3. 前記燃費と前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量における損失燃費とは単位が揃えられ、その単位を揃えた状態での各値を前記図形の大きさによって表示していることを特徴とする請求項１または２に記載の燃費モニタ表示装置。
4. 前記グラフは、前記燃費と前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量における損失燃費との瞬間値を表示するグラフと、前記燃費と前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量における損失燃費との所定時間の間の値を表示するグラフとの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃費モニタ表示装置。
5. 前記車両の燃費を表す図形の上端部分に、前記空調使用エネルギ量による損失燃費および／または電気使用量による損失燃費を表す図形を表示することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の燃費モニタ表示装置。

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