JP6091535B2

JP6091535B2 - 車両用表示装置

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Publication number: JP6091535B2
Application number: JP2015028160A
Authority: JP
Inventors: 優祐小松
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2017-03-08
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Description

本発明は、摩擦ブレーキを備えた電動車両に設けられる車両用表示装置に関する。

電動車両として、動力源に電動モータを備えた電気自動車や燃料電池車が開発されている。また、電動車両として、動力源にエンジンおよび電動モータを備えたハイブリッド車両が開発されている。さらに、ハイブリッド車両として、外部電源による充電を可能にした所謂プラグイン型のハイブリッド車両も開発されている。これら電動車両の電費や燃費を向上させるためには、運転手の運転操作が重要である。そこで、現在の瞬間燃費とこれまでの平均燃費との燃費差をメータに表示し、運転手に適切な運転操作を促すようにした車両用表示装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−１１８８１６号公報

ところで、特許文献１に記載される車両用表示装置は、瞬間燃費と平均燃費との燃費差を表示するものであるため、エンジンが停止されるモータ走行時や車両制動時には良好な燃費が表示され続けていた。しかしながら、電動車両の電費や燃費等のエネルギー効率を向上させるためには、モータ走行時や車両制動時においても、エネルギー効率の向上に寄与する運転操作を運転手に対して促すことが重要である。

本発明の目的は、エネルギー効率の向上に寄与する運転操作を運転手に促すことにある。

本発明の車両用表示装置は、回生ブレーキと摩擦ブレーキとを備え、前記回生ブレーキと前記摩擦ブレーキとの使用比率が運転操作に応じて変化する電動車両に設けられる車両用表示装置であって、前記摩擦ブレーキの作動状態に基づいて、前記電動車両から放出される損失エネルギーを算出する損失エネルギー算出部と、前記損失エネルギーに基づいて、前記電動車両が消費するエネルギー消費量を算出する消費量算出部と、第１期間における走行距離とエネルギー消費量とに基づいて、第１エネルギー効率を算出する第１効率算出部と、前記第１期間よりも短い第２期間における走行距離とエネルギー消費量とに基づいて、第２エネルギー効率を算出する第２効率算出部と、前記第１エネルギー効率と前記第２エネルギー効率との効率差に基づいて、車載表示器の表示内容を制御する表示器制御部と、を有する。

本発明によれば、電動車両から放出される損失エネルギーに基づいて、電動車両のエネルギー消費量を算出したので、エネルギー効率の向上に寄与する運転操作を運転手に促すことができる。

ハイブリッド車両の構成の一例を示す概略図である。車両用表示装置の一例を示す概略図である。（ａ）〜（ｄ）は、エコゲージの表示状況を示す説明図である。メータ制御ユニットが備える機能の一例を示すブロック図である。エコゲージの表示挙動の一例を示すイメージ図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１はハイブリッド車両（電動車両）１０の構成の一例を示す概略図である。図１に示すハイブリッド車両１０には、本発明の一実施の形態である車両用表示装置１１が設けられている。

図１に示すように、ハイブリッド車両１０には、動力源としてエンジン１２およびモータジェネレータ１３を備えたパワーユニット１４が搭載されている。このパワーユニット１４には、プライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６を備えた無段変速機１７が設けられている。プライマリプーリ１５の一方側には、クラッチ１８を介してエンジン１２が連結されており、プライマリプーリ１５の他方側には、モータジェネレータ１３が連結されている。セカンダリプーリ１６には、出力軸１９およびディファレンシャル機構２０等を介して車輪２１が連結されている。また、モータジェネレータ１３のステータ２２には、インバータ２３を介してバッテリ２４が接続されている。

ハイブリッド車両１０には、車輪２１を制動するブレーキシステムとして、回生ブレーキ３０および摩擦ブレーキ３１が設けられている。回生ブレーキ３０は、車輪２１に機械的に接続されるモータジェネレータ（電動モータ）１３と、モータジェネレータ１３に電気的に接続されるバッテリ（蓄電デバイス）２４と、を備えている。回生ブレーキ３０を作動させる際には、モータジェネレータ１３が発電状態に制御される。これにより、モータジェネレータ１３に制動力を発生させることができ、モータジェネレータ１３によって車輪２１を制動することができる。この回生ブレーキ３０は、モータジェネレータ１３を回生させてバッテリ２４を充電することにより、ハイブリッド車両１０の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する。

摩擦ブレーキ３１は、ブレーキペダル３２に連動してブレーキ液圧を発生させるマスターシリンダ３３と、マスターシリンダ３３からのブレーキ液圧によって各車輪２１のディスクロータ３４を制動するキャリパ３５と、を有している。また、摩擦ブレーキ３１は、電動ポンプ、アキュムレータおよび電磁バルブ等からなるハイドロリックユニット３６を有している。ハイドロリックユニット３６はマスターシリンダ３３とキャリパ３５との間に設けられており、各キャリパ３５にはハイドロリックユニット３６によって制御されたブレーキ液圧が供給される。運転手がブレーキペダル３２を踏み込むことにより、ハイドロリックユニット３６を介してキャリパ３５にブレーキ液圧が供給される。これにより、キャリパ３５の図示しないパッドがディスクロータ３４に押し付けられ、パッドとディスクロータ３４間の摩擦力によって車輪２１を制動することができる。このように、摩擦ブレーキ３１は、ハイブリッド車両１０の運動エネルギーを熱エネルギーに変換して放出する。

図２は車両用表示装置１１の一例を示す概略図である。図２に示すように、車両用表示装置１１には、各種情報を運転手に向けて表示するコンビネーションメータ４０が設けられている。コンビネーションメータ４０は、液晶パネル等のディスプレイ（車載表示器）４１、車速を表示するスピードメータ４２、およびエンジン回転数を表示するタコメータ４３等を備えている。図２の拡大部分に示すように、コンビネーションメータ４０のディスプレイ４１には、エコゲージ４４が表示されている。このエコゲージ４４には、ハイブリッド車両１０のエネルギー効率の高低に関する情報が表示される。ここで、エネルギー効率が高いこと、つまりエネルギー効率が良いこととは、単位走行距離当たりの消費電力や消費燃料が少ないことを意味している。一方、エネルギー効率が低いこと、つまりエネルギー効率が悪いこととは、単位走行距離当たりの消費電力や消費燃料が多いことを意味している。

図３（ａ）〜（ｄ）はエコゲージ４４の表示状況を示す説明図である。図３（ａ）および（ｂ）に示すように、エネルギー効率を向上させる運転操作が行われた場合には、表示バー４５が正側（＋側）に伸びて表示される。一方、図３（ｃ）および（ｄ）に示すように、エネルギー効率を低下させる運転操作が行われた場合には、表示バー４５が負側（−側）に伸びて表示される。なお、図３（ｂ）に示すように、エネルギー効率が高いほどに表示バー４５は正側に長く伸びて表示される一方、図３（ｄ）に示すように、エネルギー効率が低いほどに表示バー４５は負側に長く伸びて表示される。

続いて、ハイブリッド車両１０の制御系について説明する。図１に示すように、ハイブリッド車両１０は、複数の電子制御ユニット５０〜５４を有している。電子制御ユニットとして、エンジン１２を制御するエンジン制御ユニット５０、モータジェネレータ１３等を制御するハイブリッド制御ユニット５１、およびバッテリ２４を制御するバッテリ制御ユニット５２が設けられている。また、電子制御ユニットとして、摩擦ブレーキ３１を制御するブレーキ制御ユニット５３が設けられており、コンビネーションメータ４０を制御するメータ制御ユニット５４等が設けられている。これらの電子制御ユニット５０〜５４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成されるマイクロコンピュータや、各種アクチュエータに対する制御電流を生成する駆動回路等を有している。また、各電子制御ユニット５０〜５４は、ＣＡＮ等の車載ネットワーク５５を介して互いに接続されている。さらに、車載ネットワーク５５には、図示しない各種センサから、車速、エンジン回転数、モータ回転数、アクセル操作量、およびブレーキ操作量等の車両状態を示す信号が送信されている。

以下、車両用表示装置１１を構成するメータ制御ユニット５４について説明する。まず、メータ制御ユニット５４によるエコゲージ４４の制御概要について簡単に説明する。メータ制御ユニット５４は、ハイブリッド車両１０の走行距離と、この走行距離で消費されたエネルギー消費量とに基づいて、ハイブリッド車両１０のエネルギー効率を算出する。メータ制御ユニット５４は、エネルギー効率として、第１期間における平均エネルギー効率と、第１期間よりも短い第２期間における瞬間エネルギー効率と、を算出する。そして、メータ制御ユニット５４は、平均エネルギー効率と瞬間エネルギー効率との効率差をエコゲージ４４に表示し、運転手に対してエネルギー効率を高めるための運転操作を促している。すなわち、現在の運転操作によって得られた瞬間エネルギー効率が平均エネルギー効率を上回る場合には、エコゲージ４４の表示バー４５が正側に伸ばして表示される。一方、現在の運転操作によって得られた瞬間エネルギー効率が平均エネルギー効率を下回る場合には、エコゲージ４４の表示バー４５が負側に伸ばして表示される。これにより、エコゲージ４４を見る運転手に対し、エネルギー効率の向上に寄与する運転操作を認識させることができ、ハイブリッド車両１０のエネルギー効率を向上させることができる。

続いて、メータ制御ユニット５４によるエコゲージ４４の制御内容について詳細に説明する。図４はメータ制御ユニット５４が備える機能の一例を示すブロック図である。図４に示すように、メータ制御ユニット５４は、燃料エネルギー算出部６０を有している。燃料エネルギー算出部６０は、エンジン１２が消費する単位時間当たりの燃料エネルギーＣ_ＦｋＷを算出する。燃料エネルギー算出部６０には、エンジン制御ユニット５０から単位時間当たりの燃料消費量Ｃ_Ｆが入力される。そして、燃料エネルギー算出部６０は、以下の式（１）に示すように、燃料消費量Ｃ_Ｆに対して単位容積当たりのエネルギー量ｋ_ｃ２ｊを乗算し、単位時間当たりの熱量である燃料エネルギーＣ_ＦｋＷを算出する。このように、燃料エネルギー算出部６０は、エンジン１２の燃料消費量Ｃ_Ｆに基づいて、ハイブリッド車両１０が消費する燃料エネルギーＣ_ＦｋＷを算出する。なお、燃料消費量Ｃ_Ｆとは、エンジン１２の図示しないインジェクタから噴射される燃料噴射量である。
Ｃ_ＦｋＷ［kW］＝Ｃ_Ｆ［cc/sec］×ｋ_ｃ２ｊ［kJ/cc］・・・（１）

メータ制御ユニット５４は、電気エネルギー算出部６１を有している。電気エネルギー算出部６１は、主にモータジェネレータ１３が消費・回生する単位時間当たりの電気エネルギーＣ_ＥｋＷを算出する。電気エネルギー算出部６１には、バッテリ制御ユニット５２から、単位時間当たりのバッテリ２４の充放電電力Ｃ_ＥＢａｔが入力される。そして、電気エネルギー算出部６１は、以下の式（２）に示すように、充放電電力Ｃ_ＥＢａｔを単位時間当たりの熱量である電気エネルギーＣ_ＥｋＷとして算出する。ここで、充放電電力Ｃ_ＥＢａｔは、バッテリ放電時に正の値で検出され、バッテリ充電時に負の値で検出される。すなわち、バッテリ放電時には、消費される電気エネルギーＣ_ＥｋＷが正の値として算出される。一方、バッテリ充電時には、回生つまり発電される電気エネルギーＣ_ＥｋＷが負の値として算出される。このように、電気エネルギー算出部６１は、バッテリ２４の充放電電力Ｃ_ＥＢａｔに基づいて、ハイブリッド車両１０が消費或いは発電する電気エネルギーＣ_ＥｋＷを算出する。
Ｃ_ＥｋＷ［kW］＝Ｃ_ＥＢａｔ［kW］・・・（２）

メータ制御ユニット５４は、損失エネルギー算出部６２を有している。損失エネルギー算出部６２は、主に摩擦ブレーキ３１から放出される単位時間当たりの損失エネルギーＣ_ＢｋＷを算出する。損失エネルギー算出部６２には、ハイブリッド制御ユニット５１から総制動トルクＴ_{Ｔｏｔａｌ}、回生トルクＴ_ＢＲおよびモータ回転数Ｎが入力される。そして、損失エネルギー算出部６２は、以下の式（３）に示すように、総制動トルクＴ_{Ｔｏｔａｌ}から回生トルクＴ_ＢＲを減算し、これにモータ回転数Ｎおよび変換係数ｋ_Ｔ２Ｐを乗算することにより、単位時間当たりの熱量である損失エネルギーＣ_ＢｋＷを算出する。このように、損失エネルギー算出部６２は、総制動トルクＴ_{Ｔｏｔａｌ}および回生トルクＴ_ＢＲから摩擦ブレーキ３１の作動状態を推定し、この摩擦ブレーキ３１の作動状態に基づいて損失エネルギーＣ_ＢｋＷを算出する。すなわち、損失エネルギー算出部６２は、摩擦ブレーキ３１の作動状態に基づいて、ハイブリッド車両１０から放出される損失エネルギーＣ_ＢｋＷを算出する。なお、総制動トルクＴ_{Ｔｏｔａｌ}とは、車両制動時にハイブリッド車両１０に要求される制動トルクであり、車速やブレーキペダル３２の踏み込み量等に基づき設定される制動トルクである。また、回生トルクＴ_ＢＲとは、回生制動時にモータジェネレータ１３に発生する回生トルクである。さらに、モータ回転数Ｎとはモータジェネレータ１３の回転速度であり、変換係数ｋ_Ｔ２Ｐとは仕事を熱量に変換する係数である。なお、総制動トルクＴ_{Ｔｏｔａｌ}や回生トルクＴ_ＢＲは、モータジェネレータ１３のロータ軸２５に作用する総制動トルクや回生トルクである。
Ｃ_ＢｋＷ［kW］＝（Ｔ_{Ｔｏｔａｌ}−Ｔ_ＢＲ）［Nm］×Ｎ［rpm］×ｋ_Ｔ２Ｐ・・・（３）

メータ制御ユニット５４は、消費量算出部６３を有している。消費量算出部６３は、ハイブリッド車両１０が消費する単位時間当たりのエネルギー消費量Ｃ_ｋＷを算出する。消費量算出部６３には、各エネルギー算出部６０〜６２から、燃料エネルギーＣ_ＦｋＷ、電気エネルギーＣ_ＥｋＷおよび損失エネルギーＣ_ＢｋＷが入力される。そして、消費量算出部６３は、以下の式（４）に示すように、燃料エネルギーＣ_ＦｋＷ、電気エネルギーＣ_ＥｋＷおよび損失エネルギーＣ_ＢｋＷを合算し、単位時間当たりのエネルギー消費量Ｃ_ｋＷを算出する。
Ｃ_ｋＷ［kW］＝Ｃ_ＦｋＷ［kW］＋Ｃ_ＥｋＷ［kW］＋Ｃ_ＢｋＷ［kW］・・・（４）

ここで、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷとは、エンジン１２やモータジェネレータ１３によって消費されたエネルギーだけでなく、制動状況に応じて回収量が変動するエネルギーを加えた消費量である。換言すれば、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷとは、制動状況によっては回収されたはずの損失エネルギーＣ_ＢｋＷ、つまり回生ブレーキ３０が電力として回収するのではなく、摩擦ブレーキ３１が熱として放出した損失エネルギーＣ_ＢｋＷを加えた消費量となっている。

このため、ハイブリッド車両１０を減速させる際に、ブレーキペダル３２の踏み込み量が少ない場合や、ブレーキペダル３２の踏み込み速度が遅い場合には、総制動トルクに対する摩擦ブレーキ３１の比率が低くなるため、損失エネルギーＣ_ＢｋＷが減少してエネルギー消費量Ｃ_ｋＷが減少する。換言すれば、ブレーキペダル３２が軽く踏み込まれた場合には、総制動トルクに対する回生ブレーキ３０の比率が高くなるため、損失エネルギーＣ_ＢｋＷが減少してエネルギー消費量Ｃ_ｋＷが減少する。一方、ハイブリッド車両１０を減速させる際に、ブレーキペダル３２の踏み込み量が多い場合や、ブレーキペダル３２の踏み込み速度が速い場合には、総制動トルクに対する摩擦ブレーキ３１の比率が高くなるため、損失エネルギーＣ_ＢｋＷが増加してエネルギー消費量Ｃ_ｋＷが増加する。換言すれば、ブレーキペダル３２が強く踏み込まれた場合には、総制動トルクに対する回生ブレーキ３０の比率が低くなるため、損失エネルギーＣ_ＢｋＷが増加してエネルギー消費量Ｃ_ｋＷが増加する。このように、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷは、ハイブリッド車両１０の制動状況を加味した消費量である。

このエネルギー消費量Ｃ_ｋＷを用いてエネルギー効率を算出するため、メータ制御ユニット５４は、単位時間当たりの走行距離Ｖを算出する走行距離算出部６４を有している。走行距離算出部６４には、ハイブリッド制御ユニット５１から車速信号が入力されており、走行距離算出部６４は車速信号に基づいて単位時間当たりの走行距離Ｖ［km/sec］を算出する。なお、車速信号を用いることなく、例えばＧＰＳ（Global Positioning System）から出力される位置信号に基づいて走行距離を算出しても良い。

そして、メータ制御ユニット５４は、走行距離Ｖをエネルギー消費量Ｃ_ｋＷで除算し、前述したように、ハイブリッド車両１０のエネルギー効率を算出する。しかしながら、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷには、バッテリ充電時に負の値になる電気エネルギーＣ_ＥｋＷ、つまり回生エネルギーが含まれることから、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷが「０」を跨いで変化することが想定される。ここで、エネルギー効率を算出する際に、分母であるエネルギー消費量Ｃ_ｋＷが「０」を通過すると、エネルギー効率が発散してしまうという問題がある。

そこで、メータ制御ユニット５４は、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷを嵩上げしてエネルギー消費量Ｃ_ｋＷＯに更新するエネルギーオフセット加算部６５を有している。消費量加算部であるエネルギーオフセット加算部６５は、以下の式（５）に示すように、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷに第１加算値であるオフセット値ｋ_Ｏを加算し、嵩上げしたエネルギー消費量Ｃ_ｋＷＯを算出する。すなわち、燃料エネルギーＣ_ＦｋＷおよび損失エネルギーＣ_ＢｋＷが「０」であり、回生制動によって電気エネルギーＣ_ＥｋＷが負側に大きく算出された場合であっても、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷＯが正の値を維持するようにオフセット値ｋ_Ｏが設定されている。
Ｃ_ｋＷＯ［kW］＝Ｃ_ｋＷ［kW］＋ｋ_Ｏ・・・（５）

また、分母であるエネルギー消費量Ｃ_ｋＷだけを嵩上げした場合には、エネルギー効率の算出結果が異なることが想定される。すなわち、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷと走行距離Ｖとが共に「０」に近づく状況において、分母であるエネルギー消費量Ｃ_ｋＷを嵩上げしていない場合には、エネルギー効率は「１」に収束することになる。これに対し、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷと走行距離Ｖとが共に「０」に近づく状況において、分母であるエネルギー消費量Ｃ_ｋＷだけを嵩上げしていた場合には、エネルギー効率が「０」に収束してしまう。このため、メータ制御ユニット５４は、分子である走行距離Ｖを嵩上げして走行距離Ｖ_Ｏに更新する距離オフセット加算部６６を備えている。走行距離加算部である距離オフセット加算部６６は、以下の式（６）に示すように、走行距離Ｖに第２加算値であるオフセット値ｋ_Ｏを加算し、嵩上げした走行距離Ｖ_Ｏを算出する。これにより、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷと走行距離Ｖとが共に「０」に近づく状況において、エネルギー効率を「１」に収束させることができ、エネルギー効率を正しく算出することができる。
Ｖ_Ｏ［km/sec］＝Ｖ［km/sec］＋ｋ_Ｏ・・・（６）

また、前述の説明では、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷと走行距離Ｖとのそれぞれに、同じ値であるオフセット値ｋ_Ｏを加算している。すなわち、第１加算値と第２加算値とを互いに同じ値に設定しているが、これに限られることはなく、第１加算値と第２加算値とを互いに異なる値に設定しても良い。前述したように、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷと走行距離Ｖとに同じオフセット値ｋ_Ｏを加算した場合には、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷと走行距離Ｖとが共に「０」に近づく状況において、エネルギー効率を「１」に収束させることができ、エネルギー効率が正しく算出されることから好ましい。しかしながら、後述するエコゲージ４４の表示内容に不自然な動作が現れない範囲内において、第１加算値と第２加算値とを互いに異なる値に設定しても良い。この場合には、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷと走行距離Ｖとが共に「０」に近づく状況において、エネルギー効率が「１」ではなく例えば「１．１」や「０．９」に収束することになる。

なお、前述した式（６）に示すように、走行距離Ｖ［km/sec］にオフセット値ｋ_Ｏ［kW］を加算することから、走行距離Ｖ_Ｏの単位系は崩れることになる。しかしながら、後述するように、エコゲージ４４に表示される値は、走行距離Ｖ_Ｏではなく、平均エネルギー効率と瞬間エネルギー効率との効率差である。このため、エコゲージ４４の表示内容に不自然な動作が現れることはない。

また、メータ制御ユニット５４は、第１効率算出部である平均効率算出部６７を有している。平均効率算出部６７には、エネルギーオフセット加算部６５からエネルギー消費量Ｃ_ｋＷＯが入力され、距離オフセット加算部６６から走行距離Ｖ_Ｏが入力される。そして、平均効率算出部６７は、第１期間に渡ってエネルギー消費量Ｃ_ｋＷＯを積算してエネルギー消費量Ｃ_{Ｔｏｔａｌ}を算出し、第１期間に渡って走行距離Ｖ_Ｏを積算して走行距離Ｄ_{Ｔｏｔａｌ}を算出する。次いで、平均効率算出部６７は、以下の式（７）に示すように、走行距離Ｄ_{Ｔｏｔａｌ}をエネルギー消費量Ｃ_{Ｔｏｔａｌ}で除算し、第１エネルギー効率である平均エネルギー効率Ｅ_Ａｖｅを算出する。なお、第１期間としては、例えば、走行距離を積算するトリップメータをリセットしてから現在に至るまでの期間であっても良く、イグニッションスイッチをＯＮ操作してから現在に至るまでの期間であっても良い。また、第１期間として、例えば、直近の１０分間、直近の１時間、直近の１０時間等のように、直近の所定時間を設定しても良い。
Ｅ_Ａｖｅ［km/kJ］＝Ｄ_{Ｔｏｔａｌ}［km］÷Ｃ_{Ｔｏｔａｌ}［kJ］・・・（７）

メータ制御ユニット５４は、第２効率算出部である瞬間効率算出部６８を有している。瞬間効率算出部６８には、エネルギーオフセット加算部６５からエネルギー消費量Ｃ_kWOが入力され、距離オフセット加算部６６から走行距離Ｖ_Oが入力される。そして、瞬間効率算出部６８は、第１期間よりも短い第２期間に渡ってエネルギー消費量Ｃ_kWOを積算してエネルギー消費量Ｃ_Insを算出し、第２期間に渡って走行距離Ｖ_Oを積算して走行距離Ｄ_Insを算出する。次いで、瞬間効率算出部６８は、以下の式（８）に示すように、走行距離Ｄ_Insをエネルギー消費量Ｃ_Insで除算し、第２エネルギー効率である瞬間エネルギー効率Ｅ_Insを算出する。なお、第２期間としては、例えば、直近の０．１秒間、直近の０．２秒間、直近の１秒間等が挙げられる。このように、瞬間エネルギー効率Ｅ_Insを算出する第２期間としては、平均エネルギー効率Ｅ_Aveを算出する第１期間よりも短い期間が設定される。
Ｅ_Ins［km/kJ］＝Ｄ_Ins［km］÷Ｃ_Ins［kJ］・・・（８）

メータ制御ユニット５４は、効率差算出部６９および表示器制御部７０を有している。効率差算出部６９には、平均効率算出部６７から平均エネルギー効率Ｅ_Ａｖｅが入力され、瞬間効率算出部６８から瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが入力される。そして、効率差算出部６９は、以下の式（９）に示すように、瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓから平均エネルギー効率Ｅ_Ａｖｅを減算し、効率差であるゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯを算出する。続いて、表示器制御部７０は、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯに基づいて、エコゲージ４４の表示内容つまり表示バー４５の長さや向きを制御する。すなわち、現在の運転操作によって得られた瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが大きく、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯが正側に算出される場合には、エコゲージ４４の表示バー４５が正側に伸ばして表示される。一方、現在の運転操作によって得られた瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが小さく、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯが負側に算出される場合には、エコゲージ４４の表示バー４５が負側に伸ばして表示される。これにより、エコゲージ４４を見る運転手に対し、エネルギー効率の向上に寄与する運転操作を認識させることができ、ハイブリッド車両１０のエネルギー効率を向上させることができる。
Ｅ_ＥＣＯ［km/kJ］＝Ｅ_Ｉｎｓ［km/kJ］−Ｅ_Ａｖｅ［km/kJ］・・・（９）

前述したように、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯを算出する際の基礎となるエネルギー消費量Ｃ_ｋＷとは、ハイブリッド車両１０から放出される損失エネルギーＣ_ＢｋＷを加味したエネルギー消費量である。このようなエネルギー消費量Ｃ_ｋＷを用いることにより、運転操作に応じて変動する回生ブレーキ３０と摩擦ブレーキ３１との使用比率を、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯに反映させることができる。これにより、エコゲージ４４を見る運転手に対し、エネルギー効率の向上に寄与する運転操作、つまり摩擦ブレーキ３１の使用比率の低下に寄与する運転操作を認識させることができ、ハイブリッド車両１０のエネルギー効率を向上させることができる。

ここで、総制動トルクに対する回生ブレーキ３０の使用比率とは、運転操作つまりブレーキペダル３２の踏み方によって大きく変動するものである。すなわち、車両制動時に余裕を持ってブレーキペダル３２が軽く踏み込まれた場合には、総制動トルクが小さく設定されるため、総制動トルクに対する摩擦ブレーキ３１の比率を下げることができる。このように、車両制動時に摩擦ブレーキ３１の使用比率を下げることにより、摩擦ブレーキ３１から放出される損失エネルギーＣ_ＢｋＷを減らすことができ、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷを減らしてエネルギー効率を上げることができる。この場合には、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷの減少に伴ってゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯが正側に算出され易いことから、エネルギー効率の向上要因である軽いブレーキ操作を運転手に認識させることができる。

一方、車両制動時にブレーキペダル３２が急に踏み込まれた場合には、総制動トルクが大きく設定されるため、総制動トルクに対する摩擦ブレーキ３１の比率が上がることになる。このように、車両制動時に摩擦ブレーキ３１の使用比率が上がった場合には、摩擦ブレーキ３１から放出される損失エネルギーＣ_ＢｋＷが増えるため、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷが増えてエネルギー効率が下がることになる。この場合には、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷの増加に伴ってゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯが負側に算出され易いことから、エネルギー効率の悪化要因である急なブレーキ操作を運転手に認識させることができる。

以下、車両発進から車両停止までのエコゲージ４４の表示挙動について説明する。図５はエコゲージ４４の表示挙動の一例を示すイメージ図である。図５に示すように、発進後は、車速の増加に伴って走行距離が延びるため、瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが徐々に上昇する（符号Ｘ１）。その後、アクセルペダルの踏み込み量が増やされると（符号Ａ１）、エネルギー消費量が増加して瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが低下する（符号Ｘ２）。さらに、アクセルペダルの踏み込み量が増やされると（符号Ａ２）、エンジン１２が始動されるため（符号Ｅ１）、エネルギー消費量が増加して瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが低下する（符号Ｘ３）。

続いて、アクセルペダルが解放されると（符号Ａ３）、ハイブリッド車両１０は緩やかに減速するコースト状態で走行する。このコースト走行においては、エンジン１２が停止され（符号Ｅ２）、回生ブレーキ３０が作動する（符号Ｂａ１）。これにより、回生される電気エネルギー（以下、回生エネルギーと記載する。）が増加することから、エネルギー消費量が減少して瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが上昇する（符号Ｘ４）。また、コースト走行中にアクセルペダルが踏み込まれると（符号Ａ４）、エンジン１２が再始動され（符号Ｅ３）、回生ブレーキ３０が停止される（符号Ｂａ２）。これにより、エネルギー消費量が増加して瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが低下する（符号Ｘ５）。

そして、車両停止に向けて減速させるため、アクセルペダルが解放され（符号Ａ５）、ブレーキペダル３２が軽く踏み込まれる（符号Ｂ１）。このように、ブレーキペダル３２が軽く踏み込まれた場合には、エンジン１２が停止される（符号Ｅ４）とともに、摩擦ブレーキ３１の制動力を「０」に保持した状態のもとで（符号Ｂｂ１）、回生ブレーキ３０の制動力が立ち上げられる（符号Ｂａ３）。この場合には、損失エネルギーが「０」に抑えられたまま回生エネルギーが増加するため、大幅にエネルギー消費量が低下して瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが著しく上昇する（符号Ｘ６）。

また、ハイブリッド車両１０を停止させるため、ブレーキペダル３２の踏み込み量が増やされると（符号Ｂ２）、ハイブリッド車両１０の総制動トルクが引き上げられる。この目標値である総制動トルクを得るため、回生ブレーキ３０の制動力が増やされるが（符号Ｂａ４）、回生ブレーキ３０の制動力はバッテリ２４の受入電流等によって制限されることから、不足する制動力を補うために摩擦ブレーキ３１の制動力が立ち上げられる（符号Ｂｂ２）。この場合には、摩擦ブレーキ３１の作動に伴って損失エネルギーが増加するため、エネルギー消費量が増加して瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが低下する（符号Ｘ７）。また、図示する例では、停車直前にブレーキペダル３２の踏み込みが緩められている（符号Ｂ３）。このため、ハイブリッド車両１０の総制動トルクが引き下げられ、不足する制動力を補っていた摩擦ブレーキ３１の制動力が引き下げられる（符号Ｂｂ３）。これにより、摩擦ブレーキ３１の制動力の引き下げに伴って損失エネルギーが低下するため、エネルギー消費量が減少して瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが上昇する（符号Ｘ８）。

このように、瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓは、アクセルペダルやブレーキペダル３２の操作状況に応じて大きく変動することになる。そして、現在の運転操作によって得られた瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが高く、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯが正側に算出される場合には、エコゲージ４４に対してゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯに相当する表示バー４５が正側に伸びて表示される。一方、現在の運転操作によって得られた瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓが低く、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯが負側に算出される場合には、エコゲージ４４に対してゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯに相当する表示バー４５が負側に伸びて表示される。これにより、エコゲージ４４を見る運転手に対し、エネルギー効率の向上に寄与する運転操作を認識させることができ、ハイブリッド車両１０のエネルギー効率を向上させることができる。なお、エコゲージ４４には、正側の制限値Ｌ１と負側の制限値Ｌ２とが設定されており、これら制限値の範囲内においてゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯが表示されている。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述の説明では、車両用表示装置１１をパラレル型のハイブリッド車両１０に搭載しているが、これに限られることはない。例えば、シリーズ型やシリーズパラレル型のハイブリッド車両に、車両用表示装置１１を搭載しても良い。シリーズ型やシリーズパラレル型のハイブリッド車両においては、回生制動時に電動モータが発電駆動されるだけでなく、エンジンによって電動モータが発電駆動される。

前述の説明では、車両用表示装置１１をハイブリッド車両１０に搭載しているが、これに限られることはなく、エンジン１２を持たない電気自動車や燃料電池車等の電動車両に車両用表示装置１１を搭載しても良い。この場合には、メータ制御ユニット５４から、燃料エネルギー算出部６０が省かれることになる。そして、メータ制御ユニット５４の消費量算出部６３は、電気エネルギーＣ_ＥｋＷと損失エネルギーＣ_ＢｋＷとを合算し、単位時間当たりのエネルギー消費量Ｃ_ｋＷを算出する。

前述の説明では、損失エネルギーＣ_ＢｋＷを算出する際に、総制動トルクＴ_{Ｔｏｔａｌ}から回生トルクＴ_ＢＲを減算し、これにモータ回転数Ｎおよび変換係数ｋ_Ｔ２Ｐを乗算しているが、これに限られることはない。例えば、キャリパ３５に供給されるブレーキ液圧を検出し、このブレーキ液圧の数値に基づいて損失エネルギーＣ_ＢｋＷを算出しても良い。すなわち、直接的に検出される摩擦ブレーキ３１の作動状態に基づいて、損失エネルギーＣ_ＢｋＷを算出しても良い。

前述の説明では、燃料エネルギーＣ_ＦｋＷ、電気エネルギーＣ_ＥｋＷおよび損失エネルギーＣ_ＢｋＷを、「ｋＷ」つまり単位時間当たりの熱量「ｋＪ」に換算して算出しているが、これに限られることはない。例えば、燃料エネルギーＣ_ＦｋＷ、電気エネルギーＣ_ＥｋＷおよび損失エネルギーＣ_ＢｋＷを、カロリー等の他の熱量に換算して算出しても良い。

前述の説明では、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷにオフセット値ｋ_Ｏを加算するとともに、走行距離Ｖにオフセット値ｋ_Ｏを加算しているが、これに限られることはない。例えば、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷや走行距離Ｖを嵩上げしない場合には、特定の走行状況においてエコゲージ４４に不自然な動作が発生し得るが、この動作が許容できる場合や他の方法によって抑えられる場合には、エネルギー消費量Ｃ_ｋＷや走行距離Ｖを嵩上げすることなく、瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓや平均エネルギー効率Ｅ_Ａｖｅを算出しても良い。

前述の説明では、瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓから平均エネルギー効率Ｅ_Ａｖｅを減算して効率差であるゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯを算出しているが、これに限られることはなく、平均エネルギー効率Ｅ_Ａｖｅから瞬間エネルギー効率Ｅ_Ｉｎｓを減算して効率差であるゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯを算出しても良い。

前述の説明では、エネルギー効率を算出する際に、走行距離をエネルギー消費量で除しているが、これに限られることはなく、エネルギー消費量を走行距離で除算してエネルギー効率を算出しても良い。この場合には、エネルギー効率の数値が大きくなるほどに、エネルギー効率が悪いことを意味し、エネルギー効率の数値が小さくなるほどに、エネルギー効率が良いことを意味する。

前述の説明では、車載表示器としてエコゲージ４４を表示するディスプレイ４１を挙げているが、これに限られることはない。例えば、車載表示器として、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯに基づいて指針を動作させるアナログ式やディジタル式のメータであっても良く、ゲージ演算値Ｅ_ＥＣＯに基づいて色や点滅パターン等を切り替える発光体であっても良い。

前述の説明では、摩擦ブレーキ３１として、ディスクブレーキを採用しているが、これに限られることはなく、ドラムブレーキを採用しても良い。また、摩擦ブレーキ３１として、ブレーキ液圧によってキャリパ３５を制御する液圧式の摩擦ブレーキを採用しているが、これに限られることはなく、電動アクチュエータによってキャリパ３５を制御する電動式の摩擦ブレーキを採用しても良い。

１０ハイブリッド車両（電動車両）
１１車両用表示装置
１２エンジン
２４バッテリ（蓄電デバイス）
３１摩擦ブレーキ
４１ディスプレイ（車載表示器）
６０燃料エネルギー算出部
６１電気エネルギー算出部
６２損失エネルギー算出部
６３消費量算出部
６５エネルギーオフセット加算部（消費量加算部）
６６距離オフセット加算部（走行距離加算部）
６７平均効率算出部（第１効率算出部）
６８瞬間効率算出部（第２効率算出部）
７０表示器制御部
Ｃ_Ｆ燃料消費量
Ｃ_ＥＢａｔ充放電電力
Ｃ_ＦｋＷ燃料エネルギー
Ｃ_ＥｋＷ電気エネルギー
Ｃ_ＢｋＷ損失エネルギー
Ｃ_ｋＷエネルギー消費量
Ｃ_ｋＷＯエネルギー消費量
Ｖ走行距離
Ｖ_Ｏ走行距離
ｋ_Ｏオフセット値（第１加算値，第２加算値）
Ｄ_{Ｔｏｔａｌ} 走行距離
Ｃ_{Ｔｏｔａｌ} エネルギー消費量
Ｅ_Ａｖｅ平均エネルギー効率（第１エネルギー効率）
Ｄ_Ｉｎｓ走行距離
Ｃ_Ｉｎｓエネルギー消費量
Ｅ_Ｉｎｓ瞬間エネルギー効率（第２エネルギー効率）
Ｅ_ＥＣＯゲージ演算値（効率差）

Claims

回生ブレーキと摩擦ブレーキとを備え、前記回生ブレーキと前記摩擦ブレーキとの使用比率が運転操作に応じて変化する電動車両に設けられる車両用表示装置であって、
前記摩擦ブレーキの作動状態に基づいて、前記電動車両から放出される損失エネルギーを算出する損失エネルギー算出部と、
前記損失エネルギーに基づいて、前記電動車両が消費するエネルギー消費量を算出する消費量算出部と、
第１期間における走行距離とエネルギー消費量とに基づいて、第１エネルギー効率を算出する第１効率算出部と、
前記第１期間よりも短い第２期間における走行距離とエネルギー消費量とに基づいて、第２エネルギー効率を算出する第２効率算出部と、
前記第１エネルギー効率と前記第２エネルギー効率との効率差に基づいて、車載表示器の表示内容を制御する表示器制御部と、
を有する、車両用表示装置。
請求項１記載の車両用表示装置において、
前記電動車両が備える蓄電デバイスの充放電電力に基づいて、前記電動車両が消費或いは発電する電気エネルギーを算出する電気エネルギー算出部、を有し、
前記消費量算出部は、前記損失エネルギーと前記電気エネルギーとに基づいて、前記エネルギー消費量を算出する、車両用表示装置。
請求項２記載の車両用表示装置において、
前記電動車両が備えるエンジンの燃料噴射量に基づいて、前記電動車両が消費する燃料エネルギーを算出する燃料エネルギー算出部、を有し、
前記消費量算出部は、前記損失エネルギーと前記電気エネルギーと前記燃料エネルギーとに基づいて、前記エネルギー消費量を算出する、車両用表示装置。
請求項２記載の車両用表示装置において、
前記損失エネルギー算出部は、前記損失エネルギーを熱量として算出し、
前記電気エネルギー算出部は、前記電気エネルギーを熱量として算出する、車両用表示装置。
請求項３記載の車両用表示装置において、
前記損失エネルギー算出部は、前記損失エネルギーを熱量として算出し、
前記電気エネルギー算出部は、前記電気エネルギーを熱量として算出し、
前記燃料エネルギー算出部は、前記燃料エネルギーを熱量として算出する、車両用表示装置。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用表示装置において、
前記エネルギー消費量に第１加算値を加算して前記エネルギー消費量を更新し、更新された前記エネルギー消費量を前記第１効率算出部および前記第２効率算出部に出力する消費量加算部、を有する、車両用表示装置。
請求項６記載の車両用表示装置において、
前記走行距離に第２加算値を加算して前記走行距離を更新し、更新された前記走行距離を前記第１効率算出部および前記第２効率算出部に出力する走行距離加算部、を有する、車両用表示装置。
請求項７記載の車両用表示装置において、
前記第１加算値と前記第２加算値とは、互いに同じ値である、車両用表示装置。