JP7447631B2

JP7447631B2 - 航続可能距離の算出装置

Info

Publication number: JP7447631B2
Application number: JP2020062456A
Authority: JP
Inventors: 亮平大川内; 友晴山本
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2024-03-12
Anticipated expiration: 2040-03-31
Also published as: JP2021164236A

Description

本発明は、航続可能距離の算出装置に関する。

特許文献１には、自車両に搭載されるバッテリの残容量を演算する残容量演算手段と、残容量演算手段により演算されたバッテリの残容量の変化量に応じて、単位走行あたりの電費を異なる単位走行毎に複数演算する電費演算手段と、残容量演算手段により演算されたバッテリの残容量と、電費演算手段により演算された複数の電費のうち選択された電費とから、航続可能距離を算出する航続可能距離演算手段と、を備える航続可能距離演算装置が記載されている。

さらに、電費演算手段により演算された複数の電費のうち、２以上の電費を選択し、選択した電費それぞれに対して、残容量演算手段により演算されたバッテリの残容量に基づく重み付けを行ない、バッテリの残容量が少なくなるほど、単位走行が小さくなる側の電費の重みを大きくすることが開示されている。

国際公開第２０１４／０５４５７１号

しかしながら、車両が下り坂を走行する等の電費が良くなるような状況下では、電費の値が一時的に良くなることで航続可能距離が増加するが、その下り坂の走行が終了すると電費が悪化して航続可能距離が減少するため乗員に違和感を与えるおそれがあった。

そこで、本発明は、移動体の航続可能距離が変動することを抑制可能な航続可能距離の算出装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、移動体の動力源である電動機と、前記電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有する移動体の航続可能距離の算出装置であって、第１の所定期間における単位バッテリ電力あたりの走行距離である第１電費と、前記第１の所定期間よりも短い第２の所定期間における単位バッテリ電力あたりの走行距離である第２電費とを求め、前記第１電費と前記第２電費とを所定の比率で加算して平均電費を求め、前記平均電費に基づいて航続可能距離を算出する制御部を備え、前記制御部は、前記第２電費が閾値以上である場合に、前記平均電費における前記第２電費に対する前記第１電費の比率を増加させる比率調整制御を行ない、前記航続可能距離を算出し、前記第２電費が閾値未満である場合に、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給が行なわれない状態が所定期間継続したときに、前記比率調整制御を行ない、前記航続可能距離を算出し、前記第２電費が閾値未満である場合に、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給が行なわれない状態が検出されると、前記所定期間継続する前から、前記第２電費の更新を停止するものである。

このように、本発明によれば、移動体の航続可能距離が変動することを抑制することができる。

図１は、本発明の一実施例に係る航続可能距離の算出装置の要部の構成図である。図２は、本発明の一実施例に係る航続可能距離の算出装置の第１電費と第２電費の比率を求めるマップの例を示す図である。図３は、本発明の一実施例に係る航続可能距離の算出装置の航続可能距離算出処理の手順を示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施例に係る航続可能距離の算出装置の航続可能距離算出処理による第２電費が閾値未満である場合の航続可能距離算出タイミングを示すタイムチャートである。図５は、本発明の一実施例に係る航続可能距離の算出装置の航続可能距離算出処理による第２電費が閾値以上である場合の航続可能距離算出タイミングを示すタイムチャートである。

本発明の一実施の形態に係る航続可能距離の算出装置は、移動体の動力源である電動機と、電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有する移動体の航続可能距離の算出装置であって、第１の所定期間における第１電費と、第１の所定期間よりも短い第２の所定期間における第２電費とを求め、第１電費と第２電費とを所定の比率で加算して平均電費を求め、平均電費に基づいて航続可能距離を算出する制御部を備え、制御部は、第２電費が閾値以上である場合に、平均電費における第２電費に対する第１電費の比率を増加させる比率調整制御を行ない、航続可能距離を算出するよう構成されている。

これにより、本発明の一実施の形態に係る航続可能距離の算出装置は、移動体の航続可能距離が変動することを抑制することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る航続可能距離の算出装置について詳細に説明する。

図１において、本発明の一実施例に係る航続可能距離の算出装置を搭載した移動体としての電動車両１（以下、単に「車両」ともいう）は、電動機としてのモータ２と、インバータ３と、蓄電装置としてのバッテリ４と、制御部５と、を含んで構成される。

モータ２は、例えば、複数の永久磁石が埋め込まれたロータと、ステータコイルが巻きつけられたステータと、を備えた同期型モータで構成される。モータ２は、ステータコイルに三相交流電力が印加されることでステータに回転磁界が形成され、この回転磁界によりロータが回転して駆動力を生成する。

また、モータ２は、発電時における回転抵抗を車両１の制動に利用するように駆動される。これにより、モータ２は、回生によって発電できる機能を有する。このように、モータ２は、発電機としても機能し、バッテリ４を充電するための電力を生成できるようになっている。

モータ２の回転軸は、減速機２１を介して駆動軸１１に連結されている。モータ２は、駆動軸１１を介して駆動輪１０を駆動する。

モータ２には、モータ２の回転軸の回転速度を検出する回転速度センサ９１が設けられている。駆動輪１０には、駆動輪１０の回転速度を検出する車輪速センサ９６が設けられている。回転速度センサ９１及び車輪速センサ９６は、車両１が前進する場合の回転方向の回転を正の回転速度として出力する。

インバータ３は、制御部５の制御により三相交流電力をモータ２に供給する。また、インバータ３は、モータ２が発電した三相交流電力を直流電力に変換してバッテリ４を充電する。

バッテリ４は、例えば、ニッケル蓄電池やリチウム蓄電池等からなり、複数のセルを直列に接続して構成されている。バッテリ４は、インバータ３を介してモータ２に電力を供給する。インバータ３とバッテリ４の間には、インバータ３の直流電流を検出する電流センサ９２が設けられている。電流センサ９２は、バッテリ４が放電する方向（バッテリ４からインバータ３への方向）の電流を正の電流値として出力する。

バッテリ４の各セルのセル電圧や、温度は制御部５において検出できるようになっており、制御部５は、これらの検出値と電流センサ９２の出力によりバッテリ４の充電状態（ＳＯＣ：State of Charge)を検知することができる。

制御部５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

制御部５のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部５として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、制御部５として機能する。

制御部５の入力ポートには、前述の回転速度センサ９１と、電流センサ９２と、車輪速センサ９６に加え、シフト位置センサ９３と、アクセル開度センサ９４と、ブレーキスイッチ９５とを含む各種センサ類が接続されている。一方、制御部５の出力ポートには、前述のインバータ３を含む各種制御対象類が接続されている。

シフト位置センサ９３は、運転者による不図示のシフトレバーの操作により選択されたシフト位置を検出する。シフト位置は、例えば、前進走行レンジ（Ｄレンジ）、車両１の降坂時にモータ２による制動力をＤレンジよりも増大させるモータ速度制限レンジ（Ｌレンジ）、後進走行レンジ（Ｒレンジ）、ニュートラル（中立）レンジ（Ｎレンジ）、駐車レンジ（Ｐレンジ）のいずれかが選択される。Ｄレンジ及びＬレンジは、車両１の前進方向のシフト位置であり、Ｒレンジは、車両１の後進方向のシフト位置である。

アクセル開度センサ９４は、運転者によって操作される図示しないアクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度を検出する。

ブレーキスイッチ９５は、図示しないブレーキペダルが運転者により踏み込まれたか否かを検出する。

本実施例において、制御部５は、複数の所定期間における平均電費を所定の時間間隔で算出する。所定期間とは、例えば、所定の走行距離や、所定の走行時間である。

制御部５は、例えば、第１の走行距離における平均電費を第１電費として算出し、第１の走行距離より短い第２の走行距離における平均電費を第２電費として算出する。

制御部５は、バッテリ４のＳＯＣに応じて、第１電費と第２電費とに重み付けを行ない、平均電費を算出する。

制御部５は、例えば、バッテリ４のＳＯＣに応じて、第１電費の割合α（０≦α≦１）を求め、以下の式（１）により平均電費を算出する。
平均電費＝第１電費×α＋第２電費×（１－α）...（１）

制御部５は、例えば、図２に示すようなマップによりαを求める。図２において、バッテリ４のＳＯＣに対応する直線上の縦軸で示した電費係数割合をαとする。

制御部５は、算出した平均電費から航続可能距離を算出する。制御部５は、例えば、以下の式（２）により航続可能距離を算出する。
航続可能距離[km]＝平均電費[km/kWh]×バッテリ電力[kWh]...（２）

ここで、バッテリ電力は、例えば、バッテリ４の新品時の満充電容量にＳＯＨ（State Of Health）とＳＯＣとを乗算して算出する。

制御部５は、算出した航続可能距離を、例えば、図示しない液晶表示装置などからなる表示部に表示させる。

制御部５は、第２電費が所定の閾値以上である場合は、平均電費に占める第２電費の割合を低下させるよう第１電費と第２電費の比率を補正する比率調整制御を行なう。

制御部５は、例えば、第２電費が所定の閾値以上である場合は、マップから求めたαに1.5を乗算した値を補正後のαとしたり、マップから求めたαに0.1を加算した値を補正後のαとしたりする。

このようにすることで、長い下り坂でモータ２が回生し続けて第２電費が大きくなってしまうような場合であっても、航続可能距離が過大になることを抑制させることができる。

制御部５は、第２電費が所定の閾値未満であっても、瞬間電費が負の値である状態、例えば、回生無しの惰性走行状態や回生走行状態などのアクセルオフ状態（アクセル開度がゼロの状態）でバッテリ４からモータ２への電力供給が行なわれない状態が所定期間以上継続した場合、比率調整制御を行なう。ここで、所定期間は、例えば、所定の走行距離や、所定の走行時間である。

このようにすることで、第２電費は大きすぎる値でない場合であっても、ある程度の期間回生しながら走行しているような場合は、予め平均電費を算出する際の第１電費の占める割合を大きくして、第２電費の影響を小さくすることができる。

これにより、例えば、下り坂の長く続くような場合において、第２電費が閾値を超えない状態で航続可能距離が大きくなり続け、その後第２電費が閾値を超えたときに航続可能距離が急に小さくなることを防ぐことができる。

すなわち、長期間回生状態が続いている状態で第２電費が閾値をまたぐ瞬間に、回生状態は変わっていないのにもかかわらず航続可能距離が短く表示されることを抑制させることができる。

制御部５は、瞬間電費が負の値となってから所定期間継続している間は、第２電費の更新を停止する。

このようにすることで、モータ２の回生開始から所定期間経過までの間も航続可能距離の増加を抑制させることができるため、所定期間経過までの間に航続可能距離が増加し、所定期間経過時点で比率調整制御により航続可能距離が低下してしまうことを防ぐことができる。

以上のように構成された本実施例に係る航続可能距離の算出装置による航続可能距離算出処理について、図３を参照して説明する。なお、以下に説明する航続可能距離算出処理は、制御部５が動作を開始すると開始され、予め設定された航続可能距離算出タイミングの時間間隔で実行される。

ステップＳ１において、制御部５は、第２電費が閾値以上であるか否かを判定する。第２電費が閾値以上であると判定した場合には、制御部５は、ステップＳ２の処理を実行する。第２電費が閾値以上でないと判定した場合には、制御部５は、ステップＳ３の処理を実行する。

ステップＳ２において、制御部５は、前述の比率調整制御を行なって航続可能距離を算出し、表示部に表示させる。ステップＳ２の処理を実行した後、制御部５は、航続可能距離算出処理を終了する。

ステップＳ３において、制御部５は、アクセルオフ状態であるか否かを判定する。アクセルオフ状態であると判定した場合には、制御部５は、ステップＳ４の処理を実行する。アクセルオフ状態でないと判定した場合には、制御部５は、ステップＳ８の処理を実行する。

ステップＳ４において、制御部５は、第２電費の更新を停止する。ステップＳ４の処理を実行した後、制御部５は、ステップＳ５の処理を実行する。

ステップＳ５において、制御部５は、アクセルオフ状態が所定期間継続したか否かを判定する。アクセルオフ状態が所定期間継続したと判定した場合には、制御部５は、ステップＳ２の処理を実行する。アクセルオフ状態が所定期間継続しなかったと判定した場合には、制御部５は、ステップＳ６の処理を実行する。

ステップＳ６において、制御部５は、アクセルオフ状態の継続監視を中止する。ステップＳ６の処理を実行した後、制御部５は、ステップＳ７の処理を実行する。

ステップＳ７において、制御部５は、第２電費の更新を再開する。ステップＳ７の処理を実行した後、制御部５は、ステップＳ８の処理を実行する。

ステップＳ８において、制御部５は、通常の制御で航続可能距離を算出し、表示部に表示させる。ステップＳ８の処理を実行した後、制御部５は、航続可能距離算出処理を終了する。

このような航続可能距離算出処理による動作について図４及び図５を参照して説明する。

図４に示すように、航続可能距離算出タイミングの時刻ｔ１において、第２電費が閾値より小さいため、通常の比率で平均電費が算出され、この平均電費により航続可能距離が算出され表示される。また、アクセルオフ状態であるため、第２電費の更新が停止され、アクセルオフ状態が所定期間継続するかの監視が開始される。

アクセルオフ状態が所定期間継続した時刻ｔ２において、比率調整制御がオンになり、時刻ｔ３において、比率調整制御により平均電費が算出され、この平均電費により航続可能距離が算出され表示されて、比率調整制御がオフにされる。なお、時刻ｔ２において航続可能距離を算出してもよい。

このように、第２電費が閾値より小さく、アクセルオフ状態である場合、アクセルオフ状態が所定期間継続したとき、比率調整制御により航続可能距離が算出され表示される。このため、航続可能距離が変動することを抑えることができる。

なお、時刻ｔ１における航続可能距離の算出と表示を行なわず、時刻ｔ３においてのみ航続可能距離の算出と表示を行なうようにしてもよい。このようにすることで、航続可能距離が変動することを抑えることができる。

図５に示すように、時刻ｔ１１において、アクセルオフ状態となると、第２電費が上昇する。

航続可能距離算出タイミングの時刻ｔ１２において、第２電費が閾値以上となっているため、比率調整制御がオンになり、時刻ｔ１３において比率調整制御により平均電費が算出され、この平均電費により航続可能距離が算出され表示されて、比率調整制御がオフにされる。

このように、第２電費が閾値以上である場合、比率調整制御により平均電費が算出され、この平均電費により航続可能距離が算出され表示される。このため、航続可能距離が変動することを抑えることができる。

このように、本実施例では、制御部５は、第２電費が閾値以上である場合に、平均電費における第１電費の比率を増加させる比率調整制御を行ない、航続可能距離を算出する。

これにより、第２電費が閾値以上となる場合には、航続可能距離を求めるための平均電費における第２電費に対する第１電費の比率を増加させ、第２電費の増大の影響により航続可能距離が過大となることを防止することができる。

また、制御部５は、第２電費が閾値未満である場合に、アクセルオフ状態のバッテリ４からモータ２へ電力供給が行なわれない状態が所定期間継続したとき、比率調整制御により平均電費を算出し、この平均電費により航続可能距離を算出する。

第２電費が閾値未満で大きすぎる値でない場合であっても、第２電費が増加する状況である回生状態などでは、航続可能距離を求めるための平均電費における第２電費に対する第１電費の比率を増加させる。

これにより、例えば、車両１が惰性走行や回生状態で走行している最中に、第２電費が閾値以上となり比率調整制御が実施されて航続可能距離が短くなって乗員に違和感を与えることを抑制することができる。

また、制御部５は、第２電費が閾値未満である場合に、バッテリ４からモータ２へ電力供給が行なわれない状態であれば、第２電費の更新を停止する。

これにより、第２電費が閾値未満である場合に、車両１がバッテリ４からモータ２へ電力供給が行なわれない状態であれば、所定期間が経過するまでは第２電費の更新が停止される。このため、所定期間経過までに航続可能距離が増加し、所定期間経過後に航続可能距離が低下することを防ぎ、航続可能距離の変動を抑制することができる。

本実施例では、電動車両の場合を示したが、これに限定されるものではなく、蓄電装置の電力を用いて電動機により駆動輪が駆動される移動体、例えば、プラグインハイブリッド車両などにも適用可能である。

本実施例では、各種センサ情報に基づき制御部５が各種の判定や算出を行なう例について説明したが、これに限らず、電動車両１が外部サーバ等の車外装置と通信可能な通信部を備え、該通信部から送信された各種センサの検出情報に基づき車外装置によって各種の判定や算出が行なわれ、その判定結果や算出結果を通信部で受信して、その受信した判定結果や算出結果を用いて各種制御を行なってもよい。

本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１電動車両（移動体）
２モータ（電動機）
４バッテリ（蓄電装置）
５制御部
９４アクセル開度センサ

Claims

移動体の動力源である電動機と、前記電動機に電力を供給する蓄電装置と、を有する移動体の航続可能距離の算出装置であって、
第１の所定期間における単位バッテリ電力あたりの走行距離である第１電費と、前記第１の所定期間よりも短い第２の所定期間における単位バッテリ電力あたりの走行距離である第２電費とを求め、前記第１電費と前記第２電費とを所定の比率で加算して平均電費を求め、前記平均電費に基づいて航続可能距離を算出する制御部を備え、
前記制御部は、前記第２電費が閾値以上である場合に、前記平均電費における前記第２電費に対する前記第１電費の比率を増加させる比率調整制御を行ない、前記航続可能距離を算出し、
前記第２電費が閾値未満である場合に、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給が行なわれない状態が所定期間継続したときに、前記比率調整制御を行ない、前記航続可能距離を算出し、
前記第２電費が閾値未満である場合に、前記蓄電装置から前記電動機への電力供給が行なわれない状態が検出されると、前記所定期間継続する前から、前記第２電費の更新を停止する航続可能距離の算出装置。