電動車両の制御装置

【課題】発電装置を最適燃費点で稼働させて、発電による燃費の低下を抑制できる電動車両の発電制御装置の提供を図る。
【解決手段】車両コントローラ４は、駆動用モータ１の制御装置７、電池２の制御装置９、エンジン１２の制御装置１４、発電機１３の制御装置１５等、システム全体の制御を行う。この車両コントローラ４は、車両の走行中に発電を行うか車両の起動スイッチをオフにした駐車中に発電を行うかを判断して発電装置３を作動制御する発電制御機能を備え、この判断により駐車中に発電装置３を作動させることで、駐車後の走行に必要な電力を供給可能としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動車両の制御装置に関し、特に、電池の充電量が少なくなった場合でも、外部電源により充電することなく電気走行（ＥＶ走行）の航続距離を延長させるための発電装置を備えた発電装置搭載型の電動車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電装置搭載型の電動車両として、特許文献１には、アクセルペダルの踏み込み量と車速から発電量を算出して、ドライバーに音の違和感を与えないようなエンジン回転数に制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３６６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示された開示技術では、車両負荷に応じてエンジン回転数を可変にし、それに伴い発電量も可変とするが、その場合に、エンジンの運転状態は最適燃費点からずれてしまうため燃費が低下することは否めない。
【０００５】
そこで、本発明は発電装置を最適燃費点で稼働させることができて、発電による燃費の低下を抑制することができる電動車両の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動車両の制御装置にあっては、駆動用モータと、この駆動用モータに電力供給を行う充放電可能な電池と、これら駆動用モータあるいは電池への電力供給のために発電を行う発電装置と、該発電装置を作動制御する発電制御装置と、を備えている。
【０００７】
この発電制御装置は、車両の走行中に発電を行うか車両の起動スイッチをオフにした駐車中に発電を行うかを判断して、駐車中に発電装置を作動することで、駐車後における走行に必要な電力を前記電池に供給可能としたことを主要な特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発電制御装置の判断によって、車両の駐車中に発電を行わせることにより、発電装置を最適燃費点で稼働させることができるため、発電による燃費の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電動車両の制御装置の一実施形態を示すシステム構成図。
【図２】本発明の実施形態における発電制御装置の機能構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態における発電装置の稼働による燃費と燃料消費量を、（Ａ）に追従発電走行した場合と、（Ｂ）に駐車中発電した場合とで示す説明図。
【図４】本発明の実施形態における発電制御装置の制御動作を示すフローチャート図。
【図５】走行負荷情報の一例を示す説明図。
【図６】駐車中発電を行う場合の燃料消費量演算の処理手順を示すフローチャート図。
【図７】駐車中発電を行う場合の目標総電力の算出を表す説明図。
【図８】駆動モータ効率を表すマップ。
【図９】電池放電効率を表すマップ。
【図１０】電池充電効率を表すマップ。
【図１１】発電機効率を表すマップ。
【図１２】駐車中発電必要時間の算出に用いられるマップ。
【図１３】追従発電走行を行う場合の燃料消費量演算の処理手順を示すフローチャート図。
【図１４】追従発電走行を行う場合の目標電力の算出を表す説明図。
【図１５】燃費率を表すマップ。
【図１６】図５に示す走行負荷情報の微少時間における燃料消費量を表す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。
【００１１】
図１に示す実施形態の電動車両は、車両駆動源としての駆動用モータ１と、該駆動用モータ１に電力供給を行う充放電可能な電池２と、これら駆動用モータ１あるいは電池２への電力供給のために発電を行う発電装置３と、車両全体の作動システムの制御を司る車両コントローラー４と、を備えている。
【００１２】
駆動用モータ１は、駆動輪５の動力伝達装置６に直結してあり、モータ制御装置７によりインバータ８を介して作動制御され、トルクを出して走行する力行状態や、減速時に回生エネルギーを電池２に吸収する回生状態などの車両状態に応じた回転制御を行っている。
【００１３】
電池２は、電池制御装置９により充放電制御され、駆動用モータ１への電力供給と、発電装置３で発電した電力，駆動用モータ１の減速時に回生した電力，充電器１０のコンセント１１を介して行われる外部電源からの電力の充電制御を行っている。
【００１４】
発電装置３として本実施形態ではエンジン１２と発電機１３との組合わせを用いているが燃料電池スタックを用いることも可能である。エンジン１２は、エンジン制御装置１４により燃焼噴射量や吸入空気量、点火時期等の制御を行っている。また、発電機１３は、発電機制御装置１５によりインバータ１６を介して、発電状態や電力消費状態に応じた回転制御を行っている。
【００１５】
車両コントローラ４は、上述の駆動用モータ制御系，電池制御系，エンジン制御系，および発電機制御系との間で情報のやり取りを行い、これらの情報と、ドライバーの操作入力や車速等の車両状態、および外気温等の外部環境状態を検出する各種のセンサ情報にもとづいてシステム全体の制御を行っている。即ち、ドライバーからの要求に応じて駆動用モータ１を駆動する信号をモータ制御装置７へ出力すると共に、電池２の充電量（ＳＯＣ）などを電池制御装置９を介して読み取り、充電量がそのときの走行状態や今後の走行予定に対して適切となるような発電を行うように、エンジン制御装置１４や発電機制御装置１５を介してエンジン１２や発電機１３を制御する。また、車両の駐車中に外部電源から充電する場合に、電池制御装置９を介して電池２の状態をモニターしながら、充電器１０を制御して電池２に適正量の電力の充電を行わせる。
【００１６】
駆動用モータ１、発電機１３、それらのインバータ８，１６、および充電器１０等の高電圧部品は、ラジェータ１７と冷却水ポンプ１８を備えた電気部品冷却ユニットにより適切な冷却を行っている。同様にエンジン１２は、ラジェータ１９と冷却水ポンプ２０を備えたエンジン冷却ユニットにより適切な冷却を行っている。同様にエンジン１２は、ラジ
ェータ１９と冷却水ポンプ２０を備えたエンジン冷却ユニットにより適切な冷却を行っている。このエンジン冷却ユニットの循環冷却水をヒーターユニット２１に導入すると共に、該ヒーターユニット２１に電気ヒーター２２を組付けて、エンジン冷却水の熱エネルギーと電気ヒーター２２の熱エネルギーの両方を使い分けた室内暖房を行えるようにしている。
【００１７】
上述の車両コントローラ４は、車両の走行中に発電を行うか車両の起動スイッチをオフにした駐車中に発電を行うかを判断して発電装置３を作動制御する発電制御機能を備えていて、この判断により駐車中に発電装置３を作動させることで、駐車後の走行に必要な電力を供給可能としている。
【００１８】
図２は、この車両コントローラ４における発電制御の機能構成を示すブロック図である。
【００１９】
車両コントローラ４は、走行負荷情報取得機能１０１と、駐車時間取得機能１０２と、車両状態検知機能１０３と、追従発電走行燃料消費量演算機能１０４と、駐車中発電燃料消費量演算機能１０５と、駐車中発電の実施を判断する判断機能１０６と、駐車中発電制御機能１０７と、を備えている。
【００２０】
走行負荷情報取得機能１０１は、車載したナビゲーションシステムの情報によって、予め設定された目的地までの走行経路から走行負荷を演算する。この走行負荷は、図５に示す走行プロフィールから目的地までの走行に必要な時間当りの電力量として演算され、これを追従発電走行燃料消費量演算機能１０４と、駐車中発電燃料消費量演算機能１０５に出力する。
【００２１】
駐車時間取得機能１０２は、ドライバーが予め設定した駐車時間を読み出して、これを駐車中発電燃料消費量演算機能１０５に出力する。
【００２２】
車両状態検知機能１０３は、外気温等の環境状態、車両の起動スイッチやパーキングブレーキスイッチのオン／オフ等の車両状態を検出する各種のセンサ情報の中から、発電制御に必要な情報を選択して判断機能１０６に出力する。
【００２３】
追従発電走行燃料消費量演算機能１０４は、走行負荷情報取得機能１０１の出力にもとづいて、走行しながら発電装置３を稼働させる追従発電走行した場合の燃料消費量を演算し、これを判断機能１０６に出力する。
【００２４】
駐車中発電燃料消費量演算機能１０５は、走行負荷情報取得機能１０１と駐車時間取得機能１０２の出力にもとづいて、駐車中に発電装置３を稼働して発電，充電を行った場合の燃料消費量を演算し、または駐車中の発電，充電で不足した分を追従発電走行で補った場合の燃料消費量の総和を演算し、これを判断機能１０６に出力する。
【００２５】
判断機能１０６は、車両状態検知機能１０３，追従発電走行燃料消費量演算機能１０４，駐車中発電燃料消費量演算機能１０５の出力にもとづいて、駐車中発電のオン／オフを判断し、オンの場合に駐車中発電制御機能１０７を動作させる。
【００２６】
図３は、例えば買い物をするために車両を駐車場に駐車し、駐車時間と帰りの目的地までの走行経路を決めて、時間ＴＯから時間Ｔｓの間は買い物をし、時間Ｔｓから時間Ｔｅの間を予め設定された目的地まで追従発電して走行した場合の燃費と、駐車中に発電，充電を行ってその充電電力で目的地まで電気走行（ＥＶ走行）した場合の燃費を比較した例を示している。
【００２７】
図３（Ａ）は、駐車中に発電装置３による発電，充電を行わずに、買い物から戻って来て走行しながら追従発電した場合を示す。この追従発電走行では、時間Ｔｓから時間Ｔｅまで走行しながら必要な発電パワーを発電し、その発電パワーから燃費（ｇ／ｋｗｈ）、燃料消費量（ｇ）を算出する。追従発電では走行負荷に応じて発電機動作点が変動するため、最適燃費領域以外での動作点が多く見られ、燃料消費量が多くなる。
【００２８】
図３（Ｂ）は、目的地までの走行に必要な電力量を時間ＴＯから時間Ｔｓの駐車中に最適な燃費領域の動作点で発電して充電し、時間Ｔｓから時間ＴｅまでをＥＶ走行した場合を示す。この駐車中発電では、図３（Ａ）の走行中に消費する走行に必要な電力量を、駐車中に発電装置３を最適な燃費領域で稼働して発電し、電池２に充電することによって、追従発電走行に較べて燃料消費量が少なくなっている。
【００２９】
図４は、図２に示した車両コントローラ４の発電制御機能による制御動作を示すフローチャートである。
【００３０】
ステップＳ２００１では、ナビゲーション装置による目的地までの走行経路の設定の有無を判断し、走行経路設定無しの場合は終了する。走行経路設定がされている場合はステップＳ２００２へ進む。ステップＳ２００２では、駐車時間Ｔの設定の有無を判断し、駐車時間設定無しの場合は終了する。駐車時間Ｔが設定されている場合はステップＳ２００３へ進む。ステップＳ２００３では、外気温度を検出して駐車後の目的地までの走行時に発電装置３の廃熱による暖房が必要かを判断し、この廃熱による暖房が必要な場合は終了する。発電機廃熱による暖房が必要ない場合はステップＳ２００４へ進む。ステップＳ２００４では、図５に示す走行プロフィールを取得し、目的地までＥＶ走行した場合の必要電力量を演算する。この走行プロフィールは、ナビゲーション装置に蓄積された過去の走行データから走行負荷を推定することによって容易に、かつ、正確に設定することが可能である。ステップＳ２００５では、目的地までＥＶ走行するのに必要な電力量を駐車中発電を行って得る場合の燃料消費量Ａを演算する。ステップＳ２００６では、目的地までＥＶ走行するのに必要な電力量を追従発電走行を行って得る場合の燃料消費量Ｂを演算する。ステップＳ２００７では、燃料消費量Ａと燃料消費量Ｂとを比較し、燃料消費量Ａ＜燃料消費量Ｂでない場合は終了する。燃料消費量Ａ＜燃料消費量Ｂの場合はステップＳ２００８へ進み、ステップＳ２００８では、駐車中の発電，充電を実行して終了する。
【００３１】
図６は、図５のステップＳ２００５の駐車中発電を行った場合の燃料消費量Ａを算出する処理手順を示すフローチャートである。
【００３２】
ステップＳ２１０１では、走行プロフィールを読込み、ステップＳ２１０２では、走行プロフィールから駆動モータ損失を考慮し、目的地までの走行に必要な駆動モータ総電力量Ｑｍを算出する（図７参照）。駆動モータ損失は、図８に示す駆動モータ効率ηｇから算出する。ステップＳ２１０３では、必要駆動モータ総電力量Ｑｍから電池温度によって異なる放電損失を考慮し、目的地までの走行に必要な電池総電力量Ｑｂを算出する（図７参照）。電池放電損失は、図９に示す高電圧ＢＡＴ放電効率ηｄから算出する。ステップＳ２１０４では、必要電池総電力量Ｑｂから電池温度によって異なる充電損失を考慮し、目的地までの走行に必要な発電機総電力量Ｑｇを算出する（図７参照）。電池充電損失は、図１０に示す高電圧ＢＡＴ充電効率ηｃから算出する。ステップＳ２１０５では、必要発電機総電力量Ｑｇから発電機損失を考慮し、目的地までの走行に必要なエンジン（ＥＮＧ）総出力Ｑｅを算出する（図７参照）。発電機損失は、図１１に示す発電機効率ηｅから算出する。ステップＳ２１０６では、図１２に示す定点発電量マップＱ（ｋｗｈ）＝駐車中発電点（ｋｗ）×ｔ（時間）と、ステップＳ２１０５で求めた必要ＥＮＧ総出力Ｑｅとの交点から駐車中必要発電時間ｔ１を算出する。ステップＳ２１０７では、駐車時間Ｔ
と駐車中必要発電時間ｔ１とを比較し、ｔ１≦Ｔの場合はステップＳ２１０８へ進み、ｔ１≦Ｔでない場合はステップＳ２１０９へ進む。ステップＳ２１０８では、駐車中発電点（ｋｗ）とその動作点の燃費α（ｇ／ｋｗｈ）、駐車中必要発電時間ｔ１から燃料消費量Ａを算出し、リターンする。ステップＳ２１０９では、駐車中発電点（ｋｗ）とその動作点の燃費α（ｇ／ｋｗｈ）、駐車時間Ｔから燃料消費量Ａ１を算出する。ステップＳ２１１０では、ステップＳ２１０９で駐車中発電を行って充電された状態をスタートとして仮定してＥＶ走行した後、目的地までの残りの走行経路を追従発電走行を行った場合の燃料消費量Ａ２を算出する。ステップＳ２１１１では、燃料消費量Ａ＝燃料消費量Ａ１＋燃料消費量Ａ２を算出し、リターンする。
【００３３】
図１３は、図４のステップＳ２００６の追従発電走行を行った場合の燃料消費量Ｂを算出する処理手順を示すフローチャートである。
【００３４】
ステップＳ２２０１では、走行プロフィールを読込み、ステップＳ２２０２では、走行プロフィールから駆動モータ損失を考慮し、目的地までの走行に必要な駆動モータ電力Ｐｍを算出する（図１４参照）。駆動モータ損失は、前述と同様に図８に示す駆動モータ効率ηｇから算出する。ステップＳ２２０３では、必要駆動モータ電力Ｐｍから発電機損失を考慮し、目的地までの走行に必要なエンジン（ＥＮＧ）発電出力Ｐｅを算出する（図１４参照）。発電機損失は、前述と同様に図１１に示す発電機効率ηｅから算出する。ステップＳ２２０４では、図１５に示す燃費率マップにより求められる燃費Ｌ（ｇ／ｋｗｈ）と、必要ＥＮＧ発電出力Ｐｅとから図１６の走行プロフィールにおける微小時間Δｔの燃料消費量ΔＢ＝Ｐｅ・Ｌ（ｇ／ｋｗｈ）・Δｔを算出する。ステップＳ２２０５では、この走行プロフィールと燃料消費量ΔＢから合計燃料消費量Ｂ＝∫ΔＢ＝∫Ｐｅ・Ｌ・Δｔを算出し、リターンする。
【００３５】
上述の例では、暖房のために用いるエネルギー分は、図７，図１４の走行電力量の中に含んでいるものとする。
【００３６】
図４，図６，図１３の制御フローによる駐車中発電を行わない場合、走行持続に必要な電力の補充は追従発電走行によって行われる。
【００３７】
以上のように本実施形態の発電制御装置によれば、走行持続に必要な電力を、車両の起動スイッチをオフにした駐車中に、敢えて発電装置３を稼働して走行負荷変動のない定点発電を行うことによって補充するため、この発電装置３を最適燃費点で稼働させて発電，充電を行わせることができて、燃費を改善することができる。
【００３８】
また、この発電装置３の駐車中発電制御は、ドライバーが設定した目的地までの走行経路から走行負荷を推定して、駐車中発電を行う場合の燃料消費量と、追従発電走行を行う場合の燃料消費量との比較の下に行っているので、燃料消費量の低減を図ることができる。
【００３９】
しかも、この走行経路から予め設定された駐車時間を取得して、設定された駐車時間で駐車中発電を行ってＥＶ走行と追従発電走行とを併用した場合と、追従発電走行を行った場合とでの燃料消費量を比較して運転方式を選択するようにしているため、最適な発電運転を行わせることができる。
【００４０】
そして、上述の走行負荷は、過去の走行データの蓄積から推定することによって、燃料消費量を正確に算出することができる。特に、この走行負荷をナビゲーション装置から得られる走行状態情報によって推定しているため、燃料消費量をより正確に算出することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、上述の燃料消費量を電池２の温度を考慮して算出しているので、電池２の充放電効率が悪化する低温状態であっても、正確な燃料消費量を算出して適正な発電制御を行わせることができる。
【００４２】
更に、本実施形態では、外気温度が低く目的地までの走行時に発電装置３の廃熱による暖房が必要な場合には、駐車中発電を行わないで、追従発電走行を行ってその廃熱利用により暖房が可能となるので、暖房燃費を改善することもできる。
【００４３】
なお、前記実施形態では発電装置３としてエンジン１２と発電機１３との組み合わせのものを例示したが、この他、燃料電池のスタックを用いることも可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１…駆動用モータ
２…電池
３…発電装置
４…車両コントローラ(発電制御装置)
１０１…走行負荷情報取得機能（手段）
１０２…駐車時間取得機能（手段）
１０３…車両状態検知機能（手段）
１０４…追従発電走行燃料消費量演算機能（手段）
１０５…駐車中発電燃料消費量演算機能（手段）
１０６…駐車中発電判断機能（手段）
１０７…駐車中発電制御機能（手段）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動用モータと、
前記駆動用モータに電力供給を行う充放電可能な電池と、
前記駆動用モータあるいは前記電池への電力供給のために発電を行う発電装置と、
前記発電装置を作動制御する発電制御装置と、を備え、
前記発電制御装置は、車両の走行中に発電を行うか車両の起動スイッチをオフにした駐車中に発電を行うかを判断して、前記駐車中に発電装置を作動することで、駐車後における走行に必要な電力を前記電池に供給可能としたことを特徴とする電動車両の制御装置。
【請求項２】
前記発電制御装置は、
ドライバーが設定した目的地までの走行経路から走行負荷情報を取得する走行負荷情報取得手段と、
前記走行負荷情報にもとづいて、走行中に前記発電装置により発電を行う場合の燃料消費量を算出する追従発電走行燃料消費量演算手段と、
前記走行負荷情報にもとづいて、前記駐車中に前記発電装置により発電を行う場合の燃料消費量を算出する駐車中発電燃料消費量演算手段と、
前記走行中に前記発電装置により発電を行う場合の燃料消費量と、前記駐車中に前記発電装置より発電を行う場合の燃料消費量とを比較して、駐車中発電の実施を判断する判断手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動車両の制御装置。
【請求項３】
前記発電制御装置は、
ドライバーが予め設定した駐車時間を取得する駐車時間取得手段を備え、
前記駐車時間が、前記駐車中に前記発電装置によって発電を行って目的地までの走行に必要な充電量を得るための充電時間に満たない場合に、
前記駐車中発電燃料消費量演算手段により、前記駐車時間で駐車中に前記発電装置によって発電を行って得られる充電量と、駐車後の走行中に前記発電装置によって発電を行って得られる発電量とで走行した場合の燃料消費量の算出を行って、前記判断手段の判断の下に駐車中の発電制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の電動車両の制御装置。
【請求項４】
前記走行負荷情報取得手段は、
過去の走行データの蓄積から前記走行経路における走行負荷を推定することを特徴とする請求項２または３に記載の電動車両の制御装置。
【請求項５】
前記走行負荷情報取得手段は、
前記走行負荷を、ナビゲーション装置から得られる走行状態情報によって推定することを特徴とする請求項４に記載の電動車両の制御装置。
【請求項６】
前記発電制御装置は、
前記電池の温度を考慮して、前記燃料消費量を算出することを特徴とする請求項２〜５の何れか１つに記載の電動車両の制御装置。
【請求項７】
前記発電制御装置は、
外気温度の検出によって、前記走行経路の走行時に前記発電装置の廃熱による暖房が必要と判断された場合は、前記駐車中の発電制御を行わないことを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の電動車両の制御装置。

【図１】