JP5205962B2 - バッテリ容量決定支援システムおよびバッテリ容量決定支援方法 - Google Patents

Description

この発明は、バッテリ容量決定支援システムおよびバッテリ容量決定支援方法に関し、特に、外部充電可能なバッテリを搭載する電気自動車のバッテリ容量の決定を支援するバッテリ容量決定支援システムおよびバッテリ容量決定支援方法に関する。

搭載するバッテリを固定部と増減部の２箇所に分けて設置し、個別使用者によって異なる走行距離需要に応じて、増減部のバッテリモジュールの数を調整することで、バッテリ容量をより細かく合わせるようにした電気自動車が、特開２００４−２６２３５７号公報（特許文献１）に開示されている。
特開２００４−２６２３５７号公報 特開平８−１５４３０７号公報

電気自動車は、バッテリ容量が大きければ航続距離が伸びるが、一方で重量増により走行効率が悪化する。航続距離と重量増加のバランスが良いバッテリ容量をユーザが決定するには困難が伴うため、何らかの支援が必要である。

この発明の目的は、バッテリ容量を増減可能な車両において、バッテリ容量の決定を支援するシステムを提供することである。

この発明は、要約すると、外部充電可能なバッテリを搭載する電気自動車のバッテリ容量の決定を支援するバッテリ容量決定支援システムであって、電気自動車の車両諸元を入力する諸元入力手段と、基点となる地点を入力する基点入力手段と、目的地を入力する目的地入力手段と、基点と目的地との間の経路の情報を入力する経路情報入力手段と、車両諸元と経路情報とに基づいて、バッテリ容量を算出する容量算出手段と、容量算出手段によって決定されたバッテリ容量を報知する報知手段とを備える。

好ましくは、電気自動車は、発電機をさらに搭載する。容量算出手段は、車両諸元に基づいて、複数のバッテリ増設パターンごとのバッテリ増設コストを算出する第１のコスト算出手段と、発電機の諸元と経路情報とに基づいて、複数のバッテリ増設パターンごとに動力出力装置で消費される燃料コストを算出する第２のコスト算出手段と、第１、第２のコスト算出手段の出力に基づいて、バッテリ容量を決定する容量決定手段とを含む。

より好ましくは、容量決定手段は、複数のバッテリ増設パターンから複数セットの増設パターンを選択し、報知手段は、複数セットの各々についてバッテリ容量と対応する燃料コストを報知する。

この発明は、他の局面においては、外部充電可能なバッテリを搭載する電気自動車のバッテリ容量の決定を支援するバッテリ容量決定支援方法であって、電気自動車の車両諸元を入力する諸元入力ステップと、基点となる地点を入力する基点入力ステップと、目的地を入力する目的地入力ステップと、基点と目的地との間の経路の情報を入力する経路情報入力ステップと、車両諸元と経路情報とに基づいて、バッテリ容量を算出する容量算出ステップと、容量算出ステップによって決定されたバッテリ容量を報知する報知ステップとを備える。

好ましくは、電気自動車は、発電機をさらに搭載する。容量算出ステップは、車両諸元に基づいて、複数のバッテリ増設パターンごとのバッテリ増設コストを算出する第１のコスト算出ステップと、発電機の諸元と経路情報とに基づいて、複数のバッテリ増設パターンごとに動力出力装置で消費される燃料コストを算出する第２のコスト算出ステップと、第１、第２のコスト算出手段の出力に基づいて、バッテリ容量を決定する容量決定ステップとを含む。

より好ましくは、容量決定ステップは、複数のバッテリ増設パターンから複数セットの増設パターンを選択する。報知ステップは、複数セットの各々についてバッテリ容量と対応する燃料コストを報知する。

本発明によれば、バッテリ容量を増減可能な車両において、バッテリ容量の決定を支援することができ、ユーザがバッテリ容量を決定するのに役に立つ。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［車両の構成］
近年、環境に配慮した自動車として、電気自動車、ハイブリッド自動車および燃料電池自動車などのように、電源装置を搭載し、その電力でモータを駆動する車両が注目されている。

このような車両では、外部から充電可能な構成とすることも検討されている。外部から充電した電力で走行可能な距離を伸ばすためには、蓄電装置の大容量化が必要となる。しかしながら、蓄電装置を大容量化するとコストが増加しまた車両重量も増えるので燃費も悪化する。したがって、購入ユーザの使用態様にあったバッテリ容量とするのが好ましい。

すなわち、外部充電可能なハイブリッド車両では、各ユーザの一回充電あたりの走行距離は必ずしも同じではないので、販売するユーザ毎に搭載するバッテリ容量を変更したいという要望が生じる。たとえば、ユーザの自宅と通勤先との間の距離に基づいて最適なバッテリ容量を選択することが考えられる。

しかし、様々なバッテリ容量の車両を準備するのは製造コストの増大につながり、また製造管理も困難となる。また、転居や転勤などにより使用環境が変わった場合、所有しているバッテリ容量を変更できるほうが好ましい。そこで、まず、バッテリ容量を変更できるように構成された車両について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。
図１を参照して、車両１は、蓄電装置である主バッテリＢＡと、昇圧コンバータ１２Ａと、平滑用コンデンサＣ１と、電圧センサ２１Ａとを含む。

車両１は、さらに、平滑用コンデンサＣＨと、電圧センサ１０Ａ，１０Ｂ１，１３と、インバータ１４，２２と、エンジン４と、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２と、動力分割機構３と、車輪２と、制御装置３０とを含む。

車両１は、さらに、コネクタ５２と、コネクタ５２によって車両１に対して着脱可能に接続されているバッテリパック３９とを含む。バッテリパック３９を車両１に搭載したり外したりすることにより、車両１に搭載するバッテリ容量の合計を調整することができる。

バッテリパック３９は、副バッテリＢＢ１と、昇圧コンバータ１２Ｂと、平滑用コンデンサＣ２と、電圧センサ１０Ｂ１，２１Ｂとを含む。

この車両に搭載される蓄電装置は外部から充電が可能である。このために、車両１は、さらに、電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と、リレー回路５１と、入力端子５０と、電圧センサ７４とを含む。

リレー回路５１は、リレーＲＹ１，ＲＹ２を含む。リレーＲＹ１，ＲＹ２としては、たとえば、機械的な接点リレーを用いることができるが、半導体リレーを用いてもよい。そして、リレーＲＹ１の一端に電力入力ラインＡＣＬ１の一方端が接続され、電力入力ラインＡＣＬ１の他方端は、モータジェネレータＭＧ１の三相コイルの中性点Ｎ１に接続される。また、リレーＲＹ２の一端に電力入力ラインＡＣＬ２の一方端が接続され、電力入力ラインＡＣＬ２の他方端は、モータジェネレータＭＧ２の三相コイルの中性点Ｎ２に接続される。さらに、リレーＲＹ１，ＲＹ２の他端に入力端子５０が接続される。

リレー回路５１は、制御装置３０からの入力許可信号ＥＮが活性化されると、入力端子５０を電力入力ラインＡＣＬ１，ＡＣＬ２と電気的に接続する。具体的には、リレー回路５１は、入力許可信号ＥＮが活性化されると、リレーＲＹ１，ＲＹ２をオンし、入力許可信号ＥＮが非活性化されると、リレーＲＹ１，ＲＹ２をオフする。

入力端子５０は、商用の外部電源９０をこのハイブリッド車両１に接続するための端子である。そして、このハイブリッド車両１においては、入力端子５０に接続される外部電源９０からバッテリＢＡまたはＢＢ１を充電することができる。

なお、以上の構成は、２つの回転電機のステータコイルの中性点を利用するものであるが、そのような構成に代えて、たとえば、ＡＣ１００Ｖの商用電源に接続するために車載型または車外設置型のバッテリ充電装置を使用しても良いし、またオプションバッテリパック３９を搭載している場合は昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂを合わせて交流直流変換装置として機能させる方式を用いても良い。

平滑用コンデンサＣ１は、電源ラインＰＬ１Ａと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ａは、平滑用コンデンサＣ１の両端間の電圧ＶＬＡを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ａは、平滑用コンデンサＣ１の端子間電圧を昇圧する。

平滑用コンデンサＣ２は、電源ラインＰＬ１Ｂと接地ラインＳＬ２間に接続される。電圧センサ２１Ｂは、平滑用コンデンサＣ２の両端間の電圧ＶＬＢを検出して制御装置３０に対して出力する。昇圧コンバータ１２Ｂは、平滑用コンデンサＣ２の端子間電圧を昇圧する。

平滑用コンデンサＣＨは、昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂによって昇圧された電圧を平滑化する。電圧センサ１３は、平滑用コンデンサＣＨの端子間電圧ＶＨを検知して制御装置３０に出力する。

インバータ１４は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ１に出力する。インバータ２２は、昇圧コンバータ１２Ｂまたは１２Ａから与えられる直流電圧を三相交流電圧に変換してモータジェネレータＭＧ２に出力する。

動力分割機構３は、エンジン４とモータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２に結合されてこれらの間で動力を分配する機構である。たとえば動力分割機構としてはサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤの３つの回転軸を有する遊星歯車機構を用いることができる。遊星歯車機構は、３つの回転軸のうち２つの回転軸の回転が定まれば、他の１つの回転軸の回転は強制的に定まる。この３つの回転軸がエンジン４、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各回転軸にそれぞれ接続される。なおモータジェネレータＭＧ２の回転軸は、図示しない減速ギヤや差動ギヤによって車輪２に結合されている。また動力分割機構３の内部にモータジェネレータＭＧ２の回転軸に対する減速機をさらに組み込んだり、自動変速機を組み込んだりしてもよい。

主バッテリＢＡに関連して、車両１は、正極側に設けられる接続部４０Ａと、負極側に設けられる接続部であるシステムメインリレーＳＭＲＧとをさらに含む。接続部４０Ａは、主バッテリＢＡの正極と電源ラインＰＬ１Ａとの間に接続されるシステムメインリレーＳＭＲＢと、システムメインリレーＳＭＲＢと並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＭＲＰおよび制限抵抗Ｒ０とを含む。システムメインリレーＳＭＲＧは、主バッテリＢＡの負極（接地ラインＳＬ１）と接地ラインＳＬ２との間に接続される。

システムメインリレーＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ１〜ＣＯＮＴ３にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

電圧センサ１０Ａは、主バッテリＢＡの端子間の電圧ＶＡを測定する。図示しないが、電圧センサ１０Ａとともに主バッテリＢＡの充電状態を監視するために、主バッテリＢＡに流れる電流を検知する電流センサが設けられている。主バッテリＢＡとしては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

バッテリパック３９は、正極側に設けられる接続部４０Ｂと、負極側に設けられる接続部であるシステムメインリレーＳＲ１Ｇとを含む。接続部４０Ｂは、副バッテリＢＢ１の正極と電源ラインＰＬ１Ｂとの間に接続されるシステムメインリレーＳＲ１Ｂと、システムメインリレーＳＲ１Ｂと並列接続される直列に接続されたシステムメインリレーＳＲ１Ｐおよび制限抵抗Ｒ１とを含む。システムメインリレーＳＲ１Ｇは、副バッテリＢＢ１の負極と接地ラインＳＬ２との間に接続される。

システムメインリレーＳＲ１Ｐ，ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇは、制御装置３０から与えられる制御信号ＣＯＮＴ４〜ＣＯＮＴ６にそれぞれ応じて導通／非導通状態が制御される。

接地ラインＳＬ２は、後に説明するように昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの中を通ってインバータ１４および２２側に延びている。

電圧センサ１０Ｂ１は、副バッテリＢＢ１の端子間の電圧ＶＢＢ１を測定する。図示しないが、電圧センサ１０Ｂ１とともに副バッテリＢＢ１の充電状態を監視するために、各バッテリに流れる電流を検知する電流センサが設けられている副バッテリＢＢ１としては、たとえば、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池や、電気二重層コンデンサ等の大容量キャパシタなどを用いることができる。

なお、副バッテリＢＢ１は、ユーザの使用状況に応じて増減されるオプションバッテリであり、これに対し主バッテリＢＡは、車両に必要最低限搭載されているベースバッテリである。

インバータ１４は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ１４は、昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂから昇圧された電圧を受けて、たとえばエンジン４を始動させるために、モータジェネレータＭＧ１を駆動する。また、インバータ１４は、エンジン４から伝達される動力によってモータジェネレータＭＧ１で発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２４は、モータジェネレータＭＧ１に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ１として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ１を制御装置３０へ出力する。

インバータ２２は、インバータ１４と並列的に、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２に接続されている。インバータ２２は車輪２を駆動するモータジェネレータＭＧ２に対して昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの出力する直流電圧を三相交流電圧に変換して出力する。またインバータ２２は、回生制動に伴い、モータジェネレータＭＧ２において発電された電力を昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂに戻す。このとき昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂは、降圧回路として動作するように制御装置３０によって制御される。

電流センサ２５は、モータジェネレータＭＧ２に流れる電流をモータ電流値ＭＣＲＴ２として検出し、モータ電流値ＭＣＲＴ２を制御装置３０へ出力する。

制御装置３０は、モータジェネレータＭＧ１，ＭＧ２の各トルク指令値および回転速度、電圧ＶＢＡ，ＶＢＢ１，ＶＢＢ２，ＶＬＡ，ＶＬＢ，ＶＨの各値、モータ電流値ＭＣＲＴ１，ＭＣＲＴ２および起動信号ＩＧＯＮを受ける。そして制御装置３０は、昇圧コンバータ１２Ｂに対して昇圧指示を行なう制御信号ＰＷＵＢ，降圧指示を行なう制御信号ＰＷＤＢおよび動作禁止を指示するシャットダウン信号を出力する。

さらに、制御装置３０は、インバータ１４に対して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂの出力である直流電圧を、モータジェネレータＭＧ１を駆動するための交流電圧に変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ１と、モータジェネレータＭＧ１で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ１とを出力する。

同様に制御装置３０は、インバータ２２に対してモータジェネレータＭＧ２を駆動するための交流電圧に直流電圧を変換する駆動指示を行なう制御信号ＰＷＭＩ２と、モータジェネレータＭＧ２で発電された交流電圧を直流電圧に変換して昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂ側に戻す回生指示を行なう制御信号ＰＷＭＣ２とを出力する。

制御装置３０は、インバータ１４，２２および昇圧コンバータ１２Ａ，１２Ｂを制御するための各種マップ等を保持するメモリ３２を含んでいる。

図２は、図１のインバータ１４および２２の詳細な構成を示す回路図である。
図１、図２を参照して、インバータ１４は、Ｕ相アーム１５と、Ｖ相アーム１６と、Ｗ相アーム１７とを含む。Ｕ相アーム１５，Ｖ相アーム１６，およびＷ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に並列に接続される。

Ｕ相アーム１５は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４と、ＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ３，Ｄ４とを含む。ダイオードＤ３のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のコレクタと接続され、ダイオードＤ３のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ３のエミッタと接続される。ダイオードＤ４のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のコレクタと接続され、ダイオードＤ４のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ４のエミッタと接続される。

Ｖ相アーム１６は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６と、ＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ５，Ｄ６とを含む。ダイオードＤ５のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のコレクタと接続され、ダイオードＤ５のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ５のエミッタと接続される。ダイオードＤ６のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のコレクタと接続され、ダイオードＤ６のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ６のエミッタと接続される。

Ｗ相アーム１７は、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列接続されたＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８と、ＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８とそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ７，Ｄ８とを含む。ダイオードＤ７のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のコレクタと接続され、ダイオードＤ７のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ７のエミッタと接続される。ダイオードＤ８のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のコレクタと接続され、ダイオードＤ８のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ８のエミッタと接続される。

各相アームの中間点は、モータジェネレータＭＧ１の各相コイルの各相端に接続されている。すなわち、モータジェネレータＭＧ１は、三相の永久磁石同期モータであり、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の３つのコイルは各々一方端が中点に共に接続されている。そして、Ｕ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ３，Ｑ４の接続ノードから引出されたラインＵＬに接続される。またＶ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ５，Ｑ６の接続ノードから引出されたラインＶＬに接続される。またＷ相コイルの他方端がＩＧＢＴ素子Ｑ７，Ｑ８の接続ノードから引出されたラインＷＬに接続される。

なお、図１のインバータ２２についても、モータジェネレータＭＧ２に接続される点が異なるが、内部の回路構成についてはインバータ１４と同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図２には、インバータに制御信号ＰＷＭＩ，ＰＷＭＣが与えられることが記載されているが、記載が複雑になるのを避けるためであり、図１に示されるように、別々の制御信号ＰＷＭＩ１，ＰＷＭＣ１と制御信号ＰＷＭＩ２，ＰＷＭＣ２がそれぞれインバータ１４，２２に入力される。

図３は、図１の昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの詳細な構成を示す回路図である。
図１、図３を参照して、昇圧コンバータ１２Ａは、一方端が電源ラインＰＬ１Ａに接続されるリアクトルＬ１と、電源ラインＰＬ２と接地ラインＳＬ２との間に直列に接続されるＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２と、ＩＧＢＴ素子Ｑ１，Ｑ２にそれぞれ並列に接続されるダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

リアクトルＬ１の他方端はＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタおよびＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタに接続される。ダイオードＤ１のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のコレクタと接続され、ダイオードＤ１のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ１のエミッタと接続される。ダイオードＤ２のカソードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のコレクタと接続され、ダイオードＤ２のアノードはＩＧＢＴ素子Ｑ２のエミッタと接続される。

なお、図１の昇圧コンバータ１２Ｂについては、電源ラインＰＬ１Ａに代えて電源ラインＰＬ１Ｂに接続される点が昇圧コンバータ１２Ａと異なるが、内部の回路構成については昇圧コンバータ１２Ａと同様であるので詳細な説明は繰返さない。また、図３には、昇圧コンバータに制御信号ＰＷＵ，ＰＷＤが与えられることが記載されているが、記載が複雑になるのを避けるためであり、図１に示されるように、別々の制御信号ＰＷＵＡ，ＰＷＤＡと制御信号ＰＷＵＢ，ＰＷＤＢがそれぞれインバータ１４，２２に入力される。

図４は、バッテリパック種類について説明するための図である。
図４を参照して、バッテリパックには容量が大きなものと小さなものがオプションとして用意されている。コネクタ５２には、容量大のバッテリパック１３０、容量小のバッテリパック１３２のいずれか一方を選択して接続する必要がある。または、全くバッテリパックを接続しないという選択を行なっても良い。

なお、バッテリの種別として、容量だけでなく、出力可能最大電力が異なるもの（たとえば小容量高出力タイプと大容量低出力タイプなど）のオプションを選択候補として設けても良い。

図５は、バッテリパックが一種類である場合の容量増減の例を示した図である。
図５を参照して、車両側には、インバータに接続される複数のコネクタ５２−１〜５２−ｎが設けられている。そして、販売店やサービス工場では、必要な個数だけ増設単位のバッテリパック１４２−１，１４２−２…をコネクタに接続する。

車両側の制御装置は、各コネクタに設けられた接続検出スイッチによって、接続されているバッテリパックの個数を検出することができ、これによって合計のバッテリ容量を知ることができる。

バッテリパックの増設は、図４、図５に示すような何れの方式を採用しても良く、またこれらを組み合わせても良い。

図６は、車両とバッテリパック間で行なわれる通信について説明するための図である。
図６を参照して、車両１とバッテリパック３９とはコネクタ５２によって接続される。コネクタ５２には、パワーケーブルの接続部の他に、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信のような制御用の通信を行なうための通信線の接続部が設けられる。なお、必ずしも通信線用のコネクタはパワーケーブル用と一体化させる必要はなく、別々のコネクタにしてもよい。

バッテリパック３９は、副バッテリＢＢ１と、副バッテリＢＢ１の電圧を昇圧する昇圧コンバータ１２Ｂと、昇圧コンバータ１２Ｂの制御を行なうバッテリパック制御部１５６と、バッテリパック制御部１５６に接続されているメモリ１５８および通信インタフェース１５４とを含む。昇圧コンバータ１２Ｂは、コネクタ５２を介して車両側の電源ラインＰＬ２および接地ラインＳＬ２に接続されている。

車両１は、図１に示したような構成に加えてバッテリパック３９と通信を行なうための通信インタフェース１５２をさらに含む。

メモリ１５８には、バッテリパック３９に関する情報が記憶されている。この情報は、たとえば副バッテリＢＢ１の容量を含む。メモリ１５８には、バッテリの種類（リチウムイオンバッテリ、ニッケル水素バッテリ等）、製造年月日、製造メーカなどを記憶しておいても良い。

バッテリパック制御部１５６は、メモリ１５８からバッテリパック３９の容量についての情報を読み出して通信インタフェース１５４、１５２を介して制御装置３０にその情報を伝える。そして、制御装置３０は、バッテリパック３９の容量を考慮して、車両の駆動についての制御定数、各種マップなどを切換える。マップの切換えは、制御装置３０で複数のマップを持っておいてその中から適するものを選択するようにしても良いし、メモリ１５８中にマップのデータを持っておいてそのデータを制御装置３０で記憶しているマップに反映させる書換え処理を行なっても良い。

図７は、制御装置３０が実行する追加バッテリパックの接続に伴う制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、たとえば、車両のシステム起動時にメインルーチンから呼び出されて実行される。

図７を参照して、まず処理が開始されると、ステップＳ１１において、制御装置３０は、追加バッテリパックが接続されているか否かを判断する。コネクタ５２部分に設けたスイッチの接続有無に基づいてバッテリパックの有無が判断される。

ステップＳ１１において、追加バッテリなしと判断されると処理がステップＳ１５に進み、特に制御の変更は行なわれずにメインルーチンに制御が移される。追加バッテリ有りと判断されるとステップＳ１２に処理が進む。

ステップＳ１２では、追加バッテリパックとの間で通信可能か否かが判断される。この通信が可能であれば、通信によってバッテリパック内のメモリからサブバッテリの容量などの情報が読み出される。

ステップＳ１２において、通信可能であった場合には、ステップＳ１３に処理が進む。ステップＳ１３では、制御装置３０でハイブリッドシステムの制御に使用されている制御定数の変更が行なわれる。制御定数の変更は、例えば、出力パワー要求値に対して、エンジンを始動させるしきい値を規定したエンジン始動マップであるとか、バッテリから出力可能な最大電力Ｗｏｕｔやバッテリに充電可能な最大電力Ｗｉｎを規定したマップなどをバッテリ容量に応じて切換えることで行なうことができる。

一方、ステップＳ１２において、通信が成立しなかった場合には、ステップＳ１４に処理が進む。通信が成立しない場合として、たとえば接続が予定されていない規格外のバッテリパック（たとえば純正品でないものや規格を満たしているか不明なもの）が接続された場合が考えられる。その場合には、制御定数をどのように変更するのが適切であるか不明であるので、異常放電等を防止するためフェイル判定とし、車両の動作を禁止する。

［バッテリ容量決定支援システム］
図１〜図７で説明してきたバッテリ容量可変の車両を購入する際には、搭載するオプションバッテリの種類や数をユーザが決定する必要がある。しかし、使用条件に合わせて搭載するオプションバッテリの種類や数を選択するのは、一般ユーザには困難であるので以下に説明するようなバッテリ容量決定支援システムが有効である。

図８は、バッテリ容量決定支援システムの構成を示すブロック図である。
図８を参照して、本実施の形態のバッテリ容量決定支援システム１０１は、車両データベース１０４と、地図データベース１０６と、演算部１０２と、入力部１１０と、表示部１０８とを含む。このバッテリ容量決定支援システム１０１は、たとえば車両販売店に設置されるコンピュータを用いて実現される。

図９は、バッテリ容量決定支援システム１０１において実行されるプログラムの制御構造を説明するためのフローチャートである。

図８、図９を参照して、まずステップＳ１０１において、推奨電池パック個数を知りたい車種を選択するために、演算部１０２は車両データベース１０４から車種情報、車両グレード情報、車両画像情報等（Ａ１）を表示部１０８に表示させる。

図１０は、ステップＳ１０１における表示例である。
図１０に示した表示画面には、「ご購入の車種を選択してください」というメッセージが表示され、その横には選択車種候補の写真が表示される。そして、表示部上に設けられているタッチパネルに対応して、「決定」、「前へ」、「次へ」というボタンが表示されている。現在表示中の車種に決定するときは「決定」ボタンを押せばよく、選択候補として表示させる車種を変更する場合には「前へ」、「次へ」のいずれかのボタンを押せばよい。

再び図８、図９を参照して、「決定」ボタンが押されたときに、入力部１１０から選択決定された旨が入力される。すると、ステップＳ１０２において、そのとき表示されていた選択車種の情報（Ａ２）が車両データベース１０４から演算部１０２に送信される。

続いて、ステップＳ１０３において、地図データベース１０６から地図情報（Ａ３）が取り出され、表示部１０８に表示される。

図１１は、ステップＳ１０３における表示例である。
図１１に示した表示画面には、「ご自宅及び目的地の頻度が高い地点を入力してください」というメッセージが表示され、その横には地図が表示される。そして、表示部上に設けられているタッチパネルに対応して、「ご自宅」、「目的地１」、「目的地２」、「目的地３」、「前へ」、「次へ」というボタンが表示されている。自宅位置を入力するときは、たとえば「ご自宅」ボタンを押した後に地図の対応地点を押せばよく、勤務先や友人宅などの目的地を入力するときは、たとえば「目的地１」、「目的地２」、「目的地３」ボタンを押した後に地図の対応地点を押せばよい。画面を切換える場合には、「前へ」、「次へ」のいずれかのボタンを押せばよい。

再び図８、図９を参照して、「ご自宅」ボタンと地図上の対応地点とが押されたときに、入力部１１０から自宅位置が選択決定された旨が入力される。すると、ステップＳ１０４において、そのとき指定されていた地図上の位置情報（Ａ５）が自宅位置情報として地図データベース１０６から演算部１０２に送信される。また、同様に「目的地１」、「目的地２」、「目的地３」ボタンが押されたときに、入力部１１０から目的地位置が選択決定された旨が入力される。すると、ステップＳ１０５において、そのとき指定されていた地図上の位置情報（Ａ５）が目的地位置として地図データベース１０６から演算部１０２に送信される。

表示された地図をもとに、充電設備がある自宅位置、良く利用する目的地の情報（Ａ４）がユーザによって入力部１１０から入力され、入力された情報が演算部１０２に送信されると、ステップＳ１０６において、演算部１０２は、得られた位置情報と地図データベースの距離、勾配、カーブ、渋滞、その他交通ルールに関わる情報に基づいて推奨ルートを検索する。

そして、ステップＳ１０７において、演算部１０２は、得られた選択車種情報（Ａ２）と推奨ルートに基づいて、演算を行ない、推奨電池パック個数を決定する。

さらに、ステップＳ１０８において、演算部１０２は、決定された推奨電池パック個数を表示部１０８に表示する。

図１２は、ステップＳ１０８における表示例である。
図１２に示した表示画面には、「お客様の平均ＥＶ走行距離は２０ｋｍです。車種Ａですと、基本バッテリ容量（２０ｋＷ）に更に１０ｋＷ（オプションパックＡ：１０万円）を追加すると、年間１万円のお得になります。」というメッセージが表示される。そして、表示部上に設けられているタッチパネルに対応して、「前へ」、「次へ」というボタンが表示されている。「前へ」、「次へ」ボタンを押すことにより、入力情報を修正したり、別の車種を選択してバッテリ容量選択支援を行なったりすることができる。

図１３は、図９のステップＳ１０７で実行されるバッテリ個数決定処理の一例の詳細を示したフローチャートである。

図１４は、図１３のフローチャートの処理を説明するための模式図である。
図１３、図１４を参照して、ステップＳ２０１において、選択された車種情報から、各走行モードでの消費電力、出力が求められる（図１４のパターンＡ）。また、ステップＳ２０２において、決定された推奨ルートの各区間の走行モードが決定される（図１４のパターンＢ）。

そして、ステップＳ２０３において、パターンＢとパターンＡのマッチングを行ない、ユーザが必要とするバッテリ容量（Ｗｈ）とバッテリ出力（ｋＷ）を導出する。さらに、得られたバッテリ容量と出力に基づき、バッテリデータベースからユーザの購入車両に適したバッテリ個数と種類が算出される。

図１５は、図１３のステップＳ２０４の処理の詳細の一例を示したフローチャートである。

図１５を参照して、まずステップＳ３０１において、登録されているオプションバッテリ価格に個数を乗じ、工賃を足してバッテリ増設コストの算出が実行される。

つぎに、ステップＳ３０２において、バッテリ増設後の燃料コストの算出が行なわれる。この燃料コストの算出時に、バッテリ増設による車両重量の増加や、外部充電によるＥＶ走行距離の増加が考慮される。

そして、ステップＳ３０３において、バッテリ増設コストと燃料コストからバッテリ容量が決定される。

例えば、車両の耐用年数を１０年とすると、バッテリ増設コストの１０分の１が年間の走行コストに加算される。

勤務日に自宅と目的地を１日１往復するとし、休日は平均的な休日の走行距離として、１年の総走行距離を算出する。

１日１回の外部充電が行なわれるとして、この充電による１日あたりのＥＶ走行距離の総和を１年の総走行距離から引いて燃料で走行する距離を算出する。

車両の燃費でこの距離を割れば必要な燃料の量が求められるので、この燃料の量に燃料価格を乗ずれば燃料コストが得られる。１年分の燃料コストが走行コストに加算される。

また、外部充電によってバッテリを充電するための充電コストも考慮される。１日あたりのＥＶ走行距離分の電力を充電するコストの１年分の総和が走行コストに加算される。

以上のようにして求めた１年あたりの走行コストをオプションバッテリ個数ごとに算出し、走行コストが最小となる個数が推奨バッテリ個数（バッテリ容量）として決定される。

なお、ユーザの嗜好にあわせていくつかのパターンを提案しても良い。例えば高出力のスポーツタイプのバッテリパックとコストが安いノーマルタイプのバッテリパックとを用意して、いくつかの組合せ例を表示するようにしても良い。

図１６は、高出力のスポーツタイプのバッテリパックとコストが安いノーマルタイプのバッテリパックを組み合わせる場合の推奨候補の選択について説明するための図である。

図１６において「Ｓバッテリ」は高出力のスポーツタイプのバッテリパックを示し、「Ｎバッテリ」はノーマルタイプのバッテリパックを示す。

ユーザからの入力によって決定されたバッテリ容量とバッテリ出力が図１６中の星印として示される。そして、星印に近い３つの候補が推奨候補として選択される。

図１７は、複数の推奨候補が表示された表示画面の例である。
図１７を参照して、図１６の星印に近い３つの候補が示されている。まず第１に星印に一番近いノーマルバッテリ２個（ＥＶ走行距離１０ｋｍ、５０馬力）が「お得パック」として表示されている。続いて、スポーツタイプバッテリ１個＋ノーマルバッテリ２個（ＥＶ走行距離１２ｋｍ、１０００馬力）が「スポーティパック」として表示されている。３番目の候補として、ノーマルバッテリ３個（ＥＶ走行距離１５ｋｍ、７５馬力）が「長距離パック」として表示されている。このように、複数の候補を表示してその中からユーザに選択してもらうようにしても良い。

［バッテリ容量決定支援システムの変形例］
図１８は、バッテリ容量決定支援システムの変形例の構成を示したブロック図である。

図１８を参照して、変形例のバッテリ容量決定支援システム２０１は、車両データベース２０４と、地図データベース２０６と、演算部２０２と、走行履歴記憶部２１０と、表示部２０８とを含む。このバッテリ容量決定支援システム２０１は、たとえばカーナビゲーションシステムと連動するコンピュータを用いて実現される。

カーナビゲーションシステム中の走行履歴記憶部２１０には、自宅位置情報や目的地情報（図１８のＢ２）が記憶されているのでこれが演算部２０２に送信される。車種情報、グレード情報、車両画像情報（図１８のＢ１）や、距離情報、勾配情報、カーブ情報、渋滞情報、一時停止情報（図１８のＢ５）や、推奨電池パック個数（図１８のＢ６）については、それぞれ図８のＡ２，Ａ５，Ａ６と同様であるので説明は繰返さない。

このように、カーナビゲーションシステムに登録された自宅位置や、設定頻度の高い目的地情報を読み出して利用することにより、実際の使用態様に合わせたバッテリ容量を決定することが可能となる。この支援システムは、カーナビゲーションシステムに搭載されたコンピュータによって実現されても良いし、カーナビゲーションシステムから記録媒体や通信を介して情報を得るコンピュータによって実現されても良い。

なお、以上のバッテリ容量決定支援システムは、ウエブブラウザを入力部兼表示部として使用し、演算部及びデータベースをウエブサーバ上に置いておき、自宅のコンピュータで利用することで実現することもできる。たとえば、自宅に居ながら旅行前に適切なオプションバッテリ数を決定する等の利用が可能である。旅行時には、外部充電はできないが燃料補給は可能である場合が多いと予想される。このような場合には、走行距離に応じてバッテリ個数を減らして車体を軽くすることにより、燃費を改善することも可能である。

最後に、本実施の形態のバッテリ容量決定支援システムについて、総括的に説明しておく。バッテリ容量決定支援システムは、外部充電可能なバッテリを搭載する電気自動車のバッテリ容量の決定を支援するものである。図９に示すように、バッテリ容量決定支援システムは、電気自動車の車両諸元を入力する諸元入力手段（Ｓ１０１）と、基点となる地点を入力する基点入力手段（Ｓ１０４）と、目的地を入力する目的地入力手段（Ｓ１０５）と、基点と目的地との間の経路の情報を入力する経路情報入力手段（Ｓ１０６）と、車両諸元と経路情報とに基づいて、バッテリ容量を算出する容量算出手段（Ｓ１０７）と、容量算出手段によって決定されたバッテリ容量を報知する報知手段（Ｓ１０８）とを備える。

好ましくは、電気自動車は、燃料を消費して動力を出力する動力出力装置をさらに搭載する。動力出力装置は、例えば、内燃機関のような図１のエンジンであるが、燃料電池のようなものであっても良い。図１５に示したように、容量算出手段（Ｓ２０４）は、車両諸元に基づいて、複数のバッテリ増設パターンごとのバッテリ増設コストを算出する第１のコスト算出手段（Ｓ３０１）と、車両諸元と経路情報とに基づいて、複数のバッテリ増設パターンごとに動力出力装置で消費される燃料コストを算出する第２のコスト算出手段（Ｓ３０２）と、第１、第２のコスト算出手段の出力に基づいて、バッテリ容量を決定する容量決定手段（Ｓ３０３）とを含む。

より具体的には、好ましくは、電気自動車は、燃料を消費して電力を発電する発電機をさらに搭載する。発電機は、図１のモータジェネレータＭＧ１のように、ガソリン、軽油、天然ガス等を燃料とする内燃機関（エンジン４）により駆動される三相誘導発電機でもよいし、水素を燃料とする所謂燃料電池でも良い。図１で説明したように、内燃機関は発電機能だけでなく、車両を駆動する動力を直接取り出すようにしても良い。このような電気自動車では、バッテリからの出力のみでユーザの要求出力を満足できない場合には、発電機により発電される電力または動力もモータに供給される。例えば、発電機が駆動される頻度が多い経路（たとえば上り坂）を多く走行するユーザにとっては、バッテリの個数を増やすよりも発電機による発電に依存することでトータルとしてコストが低いことも考えられる。このように発電機の諸元と経路とを加味してバッテリの個数を提案することも望ましい。

より好ましくは、図１７に示すように、容量決定手段は、複数のバッテリ増設パターンから複数セットの増設パターンを選択し、報知手段は、複数セットの各々についてバッテリ容量と対応する燃料コストを報知する。

このように、車両のバッテリ容量決定支援システムは、バッテリ容量を増減可能な車両において、バッテリ容量の決定を支援することができ、ユーザがバッテリ容量を決定するのに役に立つ。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態に係る車両１の主たる構成を示す図である。 図１のインバータ１４および２２の詳細な構成を示す回路図である。 図１の昇圧コンバータ１２Ａおよび１２Ｂの詳細な構成を示す回路図である。 バッテリパック種類について説明するための図である。 バッテリパックが一種類である場合の容量増減の例を示した図である。 車両とバッテリパック間で行なわれる通信について説明するための図である。 制御装置３０が実行する追加バッテリパックの接続に伴う制御を説明するためのフローチャートである。 バッテリ容量決定支援システムの構成を示すブロック図である。 バッテリ容量決定支援システム１０１において実行されるプログラムの制御構造を説明するためのフローチャートである。 ステップＳ１０１における表示例である。 ステップＳ１０３における表示例である。 ステップＳ１０８における表示例である。 図９のステップＳ１０７で実行されるバッテリ個数決定処理の一例の詳細を示したフローチャートである。 図１３のフローチャートの処理を説明するための模式図である。 図１３のステップＳ２０４の処理の詳細の一例を示したフローチャートである。 高出力のスポーツタイプのバッテリパックとコストが安いノーマルタイプのバッテリパックを組み合わせる場合の推奨候補の選択について説明するための図である。 複数の推奨候補が表示された表示画面の例である。 バッテリ容量決定支援システムの変形例の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１ ハイブリッド車両、２ 車輪、３ 動力分割機構、４ エンジン、１０Ａ，１０Ｂ１，１３，２１Ａ，２１Ｂ，７４ 電圧センサ、１２Ａ，１２Ｂ 昇圧コンバータ、１４，２２ インバータ、１５ Ｕ相アーム、１６ Ｖ相アーム、１７ Ｗ相アーム、２４，２５ 電流センサ、３０ 制御装置、３２ メモリ、３９ バッテリパック、４０Ａ，４０Ｂ 接続部、５０ 入力端子、５１ リレー回路、５２ コネクタ、９０ 外部電源、１０１，２０１ バッテリ容量決定支援システム、１０２，２０２ 演算部、１０４，２０４ 車両データベース、１０６，２０６ 地図データベース、１０８，２０８ 表示部、１１０ 入力部、１３０，１３２，１４２ バッテリパック、１５２，１５４ 通信インタフェース、１５６ バッテリパック制御部、１５８ メモリ、２１０ 走行履歴記憶部、ＡＣＬ１，ＡＣＬ２ 電力入力ライン、ＢＡ 主バッテリ、ＢＢ１ 副バッテリ、Ｃ１，Ｃ２，ＣＨ 平滑用コンデンサ、Ｄ１〜Ｄ８ ダイオード、Ｌ１ リアクトル、ＭＧ１，ＭＧ２ モータジェネレータ、ＰＬ１Ａ，ＰＬ１Ｂ，ＰＬ２ 電源ライン、Ｑ１〜Ｑ８ ＩＧＢＴ素子、Ｒ０，Ｒ１ 制限抵抗、ＲＹ１，ＲＹ２ リレー、ＳＬ１，ＳＬ２ 接地ライン、ＳＭＲＰ，ＳＭＲＢ，ＳＭＲＧ，ＳＲ１Ｐ，ＳＲ１Ｂ，ＳＲ１Ｇ システムメインリレー。

Claims (4)

1. 外部充電可能なバッテリと燃料を消費して動力を出力する動力出力装置と発電機とを搭載する電気自動車のバッテリ容量またはバッテリ個数の決定を支援するバッテリ容量決定支援システムであって、
   前記電気自動車の車両諸元を入力する諸元入力手段と、
   基点となる地点を入力する基点入力手段と、
   目的地を入力する目的地入力手段と、
   前記基点と前記目的地との間の経路情報を入力する経路情報入力手段と、
   前記車両諸元と前記経路情報とに基づいて、前記バッテリ容量またはバッテリ個数を算出する容量算出手段と、
   前記容量算出手段によって決定されたバッテリ容量またはバッテリ個数を報知する報知手段とを備え、
   前記容量算出手段は、
   前記車両諸元に基づいて、複数のバッテリ増設パターンごとのバッテリ増設コストを算出する第１のコスト算出手段と、
   前記発電機の諸元と前記経路情報とに基づいて、前記複数のバッテリ増設パターンごとに前記動力出力装置で消費される燃料コストを算出する第２のコスト算出手段と、
   前記第１、第２のコスト算出手段の出力に基づいて、前記バッテリ容量またはバッテリ個数を決定する容量決定手段とを含む、バッテリ容量決定支援システム。
2. 前記容量決定手段は、前記複数のバッテリ増設パターンから複数セットの増設パターンを選択し、
   前記報知手段は、前記複数セットの各々についてバッテリ容量またはバッテリ個数と対応する燃料コストを報知する、請求項１に記載のバッテリ容量決定支援システム。
3. 外部充電可能なバッテリと燃料を消費して動力を出力する動力出力装置と発電機とを搭載する電気自動車のバッテリ容量またはバッテリ個数の決定を支援するバッテリ容量決定支援方法であって、
   前記電気自動車の車両諸元を入力する諸元入力ステップと、
   基点となる地点を入力する基点入力ステップと、
   目的地を入力する目的地入力ステップと、
   前記基点と前記目的地との間の経路情報を入力する経路情報入力ステップと、
   前記車両諸元と前記経路情報とに基づいて、前記バッテリ容量またはバッテリ個数を算出する容量算出ステップと、
   前記容量算出ステップによって決定されたバッテリ容量またはバッテリ個数を報知する報知ステップとを備え、
   前記容量算出ステップは、
   前記車両諸元に基づいて、複数のバッテリ増設パターンごとのバッテリ増設コストを算出する第１のコスト算出ステップと、
   前記発電機の諸元と前記経路情報とに基づいて、前記複数のバッテリ増設パターンごとに前記動力出力装置で消費される燃料コストを算出する第２のコスト算出ステップと、
   前記第１、第２のコスト算出手段の出力に基づいて、前記バッテリ容量またはバッテリ個数を決定する容量決定ステップとを含む、バッテリ容量決定支援方法。
4. 前記容量決定ステップは、前記複数のバッテリ増設パターンから複数セットの増設パターンを選択し、
   前記報知ステップは、前記複数セットの各々についてバッテリ容量またはバッテリ個数と対応する燃料コストを報知する、請求項３に記載のバッテリ容量決定支援方法。

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