JP7174347B2 - 残走行可能距離算出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に用いられる残走行可能距離算出装置に関するものである。

近年、自動車等の車両においては、電動モータを用いて走行する車両（例えば電気自動車）が普及してきている。このような車両の残走行可能距離を算出して表示するための技術として、例えば、特許文献１には、航続可能距離表示装置において、演算された仮航続可能距離が、前回の航続可能距離未満のときには、前回の航続可能距離以上のときに比して航続可能距離を迅速に変化させるようにして、運転者に必要な注意を払わせるようにした発明が開示されている。また、特許文献２には、車両用航続可能距離推定装置において、電費算出のためのサンプリング期間として、第１のサンプリング期間と、より長い第２のサンプリング期間とを備え、予め規定された初期条件が成立した場合（バッテリの充電が終了した場合）に、第１のサンプリング期間に代えて第２のサンプリング期間を用いて航続可能距離を推定することにより、適切な推定を可能とした装置が開示されている。

特開２０１４－５４１００ 特開２０１３－２７１６６

ところで、電動モータを用いて走行する車両には、駆動モータに電力供給するバッテリに加えて、内燃機関（ガソリンエンジン）と発電機を備え、発電機で生成された電力も駆動モータに供給可能とされたものがある。このような車両における残走行距離の算出には、バッテリ残量だけでなく、内燃機関による発電見込みも適切に考慮される必要がある。

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、バッテリからの電力供給と内燃機関を用いた発電により生成された電力の供給で走行量電力を得る車両において、内燃機関による発電見込みを適切に反映した残走行可能距離を算出し得る残走行可能距離算出装置を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項１に記載のように、バッテリからの電力と内燃機関により生成された電力により駆動される電動モータを用いて走行する車両の残走行可能距離を算出する残走行可能距離算出装置において、前記電動モータに供給可能な総電力量を算出する総電力量算出手段と、前記前記車両の電力消費率の累積データに基づいて、残走行可能距離算出のための基準電費を算出する基準電費算出手段と、前記総電力量と前記基準電費に基づいて、前記車両の残走行可能距離を算出する残走行可能距離算出手段とを備え、前記基準電費算出手段は、前記内燃機関のエンジン回転数が制限される走行環境においては、前記内燃機関のエンジン回転数が制限されない走行環境における場合よりも、前記電力消費率の累積データのうちで算出時点に近い時点におけるデータの比重を、過去のデータよりも高めて、前記基準電費を算出する。

上記解決手法によれば、内燃機関のエンジン回転数が制限され、内燃機関による発電が見込めない状況では、残走行可能距離の算出は、算出時点に近い（新しい）累積データの比重が過去の累積データよりも高められるので、算出された残走行可能距離は、算出時点における運転状況や走行環境を正確に反映したものとなる。よって、総電力量（走行用電力として利用できる電力残量）が不足しつつある場合に、これが運転者に適切に伝わり、充電が促される結果、運転者が内燃機関による発電見込みを当てにしてしまい、充電を怠ってしまうことを防止できる。一方、エンジン回転数が制限されず、内燃機関を用いた発電分の余裕がある場合には、過去分の電力消費率の累積データも高い比重で考慮したうえで残走行可能距離が算出されるので、算出された残走行可能距離は、算出時点における一時的な状況に左右され過ぎず、激しく変動してしまうことのない安定した値となる。

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項２以下に記載の通りである。すなわち、前記基準電費算出手段は、前記累積データにおける直近の電力消費率である現電費と、前記現電費よりも過去の電力消費率である過去電費の各々の寄与度を重みとする加重平均として前記基準電費を算出するとともに、前記内燃機関のエンジン回転数が制限される走行環境においては、前記内燃機関のエンジン回転数が制限されない走行環境における場合よりも、前記過去電費の寄与度に対する前記現電費の寄与度の比が大きくなるように、前記現電費の寄与度と前記過去電費の寄与度を設定する。この場合、現電費と過去電費の寄与度が適切に設定されるので、内燃機関のエンジン回転数が制限される走行環境において、電力消費率の累積データのうちで算出時点に近い時点におけるデータの比重が、より過去のデータよりも適切に高められる。

前記残走行可能距離の算出に用いる電力消費率の累積データを現時点から遡って短い区間のものとする処理は、前記総電力量が所定値以下となった場合にのみ実行される（請求項３対応）。この場合、総電力量に余裕がある場合には、安定性を重視した残走行可能距離の算出がなされる一方、総電力量に余裕がない場合には、正確性を重視した残走行可能距離の算出がなされ、運転者は速やかな充電が促される。

本発明によれば、内燃機関による発電が見込めない場合には、安定性よりも正確性を優先した残走行可能距離が算出されるので、運転者が内燃機関による発電を当てにして、充電を怠ってしまうことを適切に防止できる。

本発明の制御系の一例及び車両の構成の一部を示すブロック構成図。 電力消費率の累積データの概要を示す図。 総電力量に対する過去電費の寄与度の関係の一例を示すグラフ。 本発明の残走行可能距離算出における制御の一例の制御手順を示すフローチャート。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。

図１には、本発明の残走行可能距離算出装置を備えた車両の構成の一部及び制御系の一例をブロック構成図で示す。図示されるように、車両は、駆動手段である電動モータに電力供給するバッテリＢと、発電機Ｇを駆動して生成した電力を電動モータに供給する内燃機関であるエンジンＥを併せ持っている。なお、本実施形態において、車両は、駆動手段として電動モータのみを備え、この電動モータにバッテリと内燃機関から走行用電力を供給するタイプの車両（いわゆるシリーズハイブリッド車両）である。

制御系は、例えばマイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラＵを備えている。コントローラＵは、残走行可能距離算出のための手段（プログラム）として、総電力量算出手段１と、基準電費算出手段２と、残走行可能距離算出手段３を備えている。

総電力量算出手段１は、車両において走行用電力をして利用可能な電力残量である総電力量を算出する手段である。詳しく説明すると、総電力量算出手段１は、バッテリ残量検出手段４により検出されたバッテリＢの電力残量（バッテリ電力残量）の検出信号を取得するとともに、燃料残量検出手段５により検出された燃料タンクＴ内の燃料残量の検出信号を取得し、この燃料残量を用いてエンジンＥ及び発電機Ｇにより生成可能な電力量（エンジン電力残量）を算出する。バッテリ電力残量とエンジン電力残量を加え合わせた電力量が、総電力量Ｗとなる。

基準電費算出手段２は、車両の残走行可能距離を算出するために用いられる電力消費率である基準電費を算出する手段である。基準電費算出手段２は、データ記憶手段Ｍから取得したデータに基づいて、基準電費Ｅを算出する。なお、後述もするように、残走行可能距離は、総電力量Ｗを基準電費Ｅで除した値Ｗ／Ｅとして算出されることになる。

データ記憶手段Ｍは、例えば外部記憶装置から構成され、車両の走行距離の所定周期毎（例えば１ｋｍ毎）の電力消費率（走行距離毎の電力消費量）が、時系列で蓄積された累積データとして記憶されている。図２には、データ記憶手段Ｍに記憶された累積データを模式的に示している。累積データにおいて、現時点に一番近い周期における電力消費率は現電費ｅ（ｉ）であり、この現電費ｅ（ｉ）の前に単位過去電費ｅ（ｉ－ｊ）が連なることにより累積データが構成されることになる。ここで、ｉ、ｊは自然数であり、ｉはその時点までのデータ蓄積数（蓄積された周期の数）を、また、ｊは現電費から何周期前の単位過去電費であるかを、それぞれ示している。

基準電費の第１の算出方法では、単位過去電費ｅ（ｉ－ｊ）の系列から算出した過去電費ｅｐと現電費ｅｃを加算する。具体的には、エンジンＥのエンジン回転数が制限されない走行環境の場合は、現電費ｅ（ｉ）の１周期前の単位過去電費ｅ（ｉ－１）を過去電費として現電費ｅｃと加算して基準電費を算出する。また、エンジンＥのエンジン回転数が制限される走行環境においては、現電費ｅ（ｉ）の前の複数周期分の単位過去電費の平均値を過去電費ｅｐとして現電費ｅｃと加算して基準電費を算出する。すなわち、エンジンＥのエンジン回転数が制限される走行環境においては、基準電費Ｅの算出における現電費ｅｃの影響が大きくなり、エンジンＥのエンジン回転数が制限されない走行環境においては、基準電費Ｅの算出における過去電費ｅｐの影響が大きくなるようにする。

基準電費の第２の算出方法では、現電費ｅｃ（＝ｅ（ｉ））と過去電費ｅｐの加重平均（重み付き電費）として算出される。すなわち、基準電費Ｅは、過去電費ｅｐの寄与度αと現電費ｅｃの寄与度βを、過去電費ｅｐと現電費ｅｃの各々の重みとする過去電費ｅｐと現電費ｅｃの加重平均として算出される。具体的な算出式は、以下の式（1）の通りである。
Ｅ＝（α・ｅｐ＋β・ｅｃ）／（α＋β） …（１）
基準電費算出における過去電費ｅｐの寄与度αと現電費ｅｃの寄与度βは、エンジンＥのエンジン回転数が制限される走行環境においては、エンジンＥのエンジン回転数が制限されない走行環境の場合よりも、過去電費の寄与度αに対する現電費の寄与度βの比が大きくなるように（つまり、基準電費算出における過去電費よりも現電費の比重が大きくなるように）設定される。すなわち、エンジンＥのエンジン回転数が制限される走行環境においては、基準電費Ｅの算出における現電費ｅｃの影響が大きくなり、エンジンＥのエンジン回転数が制限されない走行環境においては、基準電費Ｅの算出における過去電費ｅｐの影響が大きくなるようにする。

これにより、エンジンＥのエンジン回転数が制限され、エンジンＥと発電機Ｇによる発電が見込めない場合には、残走行可能距離の算出において現電費ｅｃが大きく考慮され、その時点における運転状態、走行環境等が適切に反映された正確な残走行可能距離が算出される。この結果、総電力量（走行用電力として利用できる電力残量）が不足しつつある場合に、これが運転者に適切に伝わり、充電が促される結果、運転者がエンジンＥ及び発電機Ｇによる発電見込みを当てにしてしまい、充電を怠ってしまうことを防止できる。

一方、エンジンＥのエンジン回転数が制限されない場合には、残走行可能距離の算出において過去電費ｅｐ（つまり、現電費ｅｐよりも過去の電力消費率の履歴）が大きく考慮されるので、算出された残走行可能距離は、算出時点における運転状態、走行環境等の一時的な変化によって変動し難い安定性の高いものとなる。したがって、残走行可能距離の算出は、走行環境に応じて、最適な安定性と正確性を両立した形で実行できる。

エンジンＥのエンジン回転数が制限される場合は、具体的には、ロードノイズが発生し難い場合である。すなわち、ロードノイズが小さな走行環境においては、静粛性の要請から、エンジンＥのエンジン音が制限され、結果として、エンジン回転数が制限されることになる。

ロードノイズが発生し難い走行環境には、車両が低速走行している場合や、車両が上り勾配路を走行している場合である。本実施形態において、基準電費算出手段２は、車速センサ６からの車速に基づいて、車両が所定速度以下の低速走行をしている場合に、エンジン回転数が制限される走行環境であると判断する。また、Ｇセンサ７からの検出信号に基づいて、車両の走行路が所定角度以上の上り勾配路である場合に、エンジン回転数が制限される走行環境であると判断する。

次に、具体的な過去電費の寄与度αと現電費の寄与度βの設定例について説明する。本設定例においては、現電費の寄与度βを固定する（例えばβ＝１とする）とともに、過去電費の寄与度αを総消費量Ｗの２次関数として設定する。すなわち、過去電費の寄与度αを、以下の式（２）で設定する。
α＝Ｋ・Ｗ² …（２）
上記式（２）における係数Ｋを、エンジン回転数が制限される走行環境であるか否かによって変更することにより、基準電費算出における現電費及び過去電費の比重を変更する。すなわち、エンジン回転数が制限される走行環境における係数Ｋ１は、エンジン回転数が制限されない走行環境における係数Ｋ２よりも小さく設定される。図３は、総電力量に対する過去電費の寄与度αを示すグラフであり、エンジン回転数が制限される場合を曲線Ａ１で、エンジン回転数が制限されない場合を曲線Ａ２で示している。このように、係数Ｋ１を係数Ｋ２によりも小さくすることにより、エンジン回転数が制限される場合における過去電費の寄与度を小さくすることができるので、基準電費算出における現電費の比重を大きくすることができる。

なお、この設定例では、過去電費の寄与度αを総消費量Ｗの２次関数として設定することにより、総電力量Ｗの値に応じて寄与度αを大きく変化させることができるので、総電力量Ｗが少ないときには、より精度（信頼性）の高い残走行可能距離の算出が可能となるとともに、総電力Ｗが多い場合には、算出される残走行可能距離の安定性を、より高めることができるようにもなっている。

残走行可能距離算出手段３は、総電力量算出手段１で算出された総電力量Ｗを基準電費算出手段で算出された基準電費Ｅで除することにより、残走行可能距離Ｌ＝Ｗ／Ｅを算出する。算出された残走行可能距離Ｌは、表示手段Ｄ（例えば、車両のインストルメントパネルに設けられた液晶ディスプレイ）に表示されて、車両の運転者に示される。

次に、図４のフローチャートにしたがって、コントローラＵにおける残走行可能距離算出の制御の一例について説明する。残走行可能距離算出においては、まずステップＳ１において、バッテリ電力残量のデータを取得し、ステップＳ２において、燃料残量のデータを取得するとともに、その燃料残量で発電可能なエンジン電力残量を算出する。ステップＳ３においては、バッテリ電力残量とエンジン電力残量を加えることにより、総電力量を算出する。

ステップＳ４においては、電力消費率の累積データ（現電費及び過去電費）を取得する。ステップＳ５においては、走行環境に関する情報を取得する。具体的には、車速センサ５から車両が低速走行しているかについての情報、Ｇセンサ７から車両が上り勾配路を走行しているかについての情報を取得する。

ステップＳ６においては、ステップＳ５で取得した走行環境に関する情報に基づいて、エンジン回転数が制限される走行環境であるか否かの判定を行い、エンジン回転数が制限される走行環境である場合には、ステップＳ７に進み、過去電費の寄与度が小さくなるように、現電費と過去電費の各々の寄与度を設定して、ステップＳ９に進む。一方、エンジン回転数が制限されない走行環境である場合には、ステップＳ８に進み、過去電費の寄与度が大きくなるように、現電費と過去電費の各々の寄与度を設定して、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９においては、ステップＳ８で設定された寄与度に基づいて、基準電費を算出する。ステップＳ１０においては、総電力量を基準電費で除することにより、残走行可能距離を算出する。ステップＳ１１においては、算出された残走行可能距離を表示装置Ｄに表示して、一巡の処理を終了する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。

本発明は、電動モータによって駆動される車両において、残走行可能距離を算出するために利用できる。

Ｂ バッテリ
Ｅ エンジン
Ｇ 発電機
Ｔ 燃料タンク
Ｕ コントローラ
１ 総電力演出手段
２ 基準電費算出手段
３ 残走行可能緒距離算出手段
４ バッテリ残量検出手段
５ 燃料残量検出手段
６ 車速センサ
７ Ｇセンサ
Ｍ データ記憶手段
Ｄ 表示手段

Claims (3)

1. バッテリからの電力と内燃機関により生成された電力により駆動される電動モータを用いて走行する車両の残走行可能距離を算出する残走行可能距離算出装置において、
   前記電動モータに供給可能な総電力量を算出する総電力量算出手段と、
   前記前記車両の電力消費率の累積データに基づいて、残走行可能距離算出のための基準電費を算出する基準電費算出手段と、
   前記総電力量と前記基準電費に基づいて、前記車両の残走行可能距離を算出する残走行可能距離算出手段と
   を備え、
   前記基準電費算出手段は、前記内燃機関のエンジン回転数が制限される走行環境においては、前記内燃機関のエンジン回転数が制限されない走行環境における場合よりも、前記電力消費率の累積データのうちで算出時点に近い時点におけるデータの比重を、過去のデータよりも高めて、前記基準電費を算出する残走行可能距離算出装置。
2. 請求項1に記載の残走行可能距離算出装置において、
   前記基準電費算出手段は、前記累積データにおける直近の電力消費率である現電費と、前記現電費よりも過去の電力消費率である過去電費の各々の寄与度を重みとする加重平均として前記基準電費を算出するとともに、前記内燃機関のエンジン回転数が制限される走行環境においては、前記内燃機関のエンジン回転数が制限されない走行環境における場合よりも、前記過去電費の寄与度に対する前記現電費の寄与度の比が大きくなるように、前記現電費の寄与度と前記過去電費の寄与度を設定する残走行可能距離算出装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の残走行可能距離算出装置において、
   前記残走行可能距離の算出に用いる電力消費率の累積データを現時点から遡って短い区間のものとする処理は、前記総電力量が所定値以下となった場合にのみ実行される残走行可能距離算出装置。

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