| 【発明の名称】 |
車両用充電制御装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】服部 克己
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| 【要約】 |
【課題】エンジンによる充電を必要最小限に抑えることができる車両用充電制御装置を得る。
【解決手段】現在地から入力装置30により入力された目的地までの天気情報を、携帯電話26を介して情報センター36に要求し、前記天気情報を受信する。そして、受信した天気情報に基づいて現在地から目的地までの日照時間の予測を行い、該日照時間に基づいて太陽電池46、モータ48及びエンジン52によるバッテリー40への充電量をそれぞれ決定する。このため、エンジン52による充電量を必要最小限に抑えることができるので、ガソリンの消費を抑えることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 バッテリーから供給される電力により車両の駆動力を発生させるモータと、照射光に応じた電力を発生させて前記バッテリーを充電する太陽電池と、少なくとも現在地から目的地までの気象情報を含む走行経路情報を入力するための情報入力手段と、前記情報入力手段により入力された走行経路情報に基づいて、前記走行経路の日照状態を予測する予測手段と、前記予測手段により予測された日照状態に基づいて、前記太陽電池による前記バッテリーの充電量を決定する決定手段と、を備えた車両用充電制御装置。 【請求項2】 車両の駆動力を発生させるエンジンと、前記エンジンの駆動力に応じた電力を発生して前記バッテリーを充電する発電機と、バッテリーから供給される電力により前記車両の駆動力を発生させるモータと、照射光に応じた電力を発生させて前記バッテリーを充電する太陽電池と、少なくとも現在地から目的地までの気象情報を含む走行経路情報を入力するための情報入力手段と、前記情報入力手段により入力された走行経路情報に基づいて、前記走行経路の日照状態を予測する予測手段と、前記予測手段により予測された日照状態に基づいて、前記太陽電池による前記バッテリーの充電量を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記充電量に基づいて前記エンジン及び前記モータの少なくとも一方を前記走行経路における前記車両の駆動源として選択する選択手段と、を備えた車両用充電制御装置。 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の車両用充電制御装置において、前記太陽電池により発生された電力を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された電力に基づいて前記バッテリーの充電量を補正する補正手段と、を備えたことを特徴とする車両用充電制御装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、車両用充電制御装置に係り、より詳しくは、太陽電池によりバッテリーを充電することができる車両用充電制御装置に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、ガソリン等の燃料を燃焼させることにより駆動力を得るエンジンに加えて、電気によって駆動力を得る電気モータが併設され、適宜駆動力を切り換え可能なハイブリッド車が提案されている。このハイブリッド車は、エンジンを停止させた場合でもバッテリーから供給される電力によって電気モータを駆動して走行することができる。 【0003】ハイブリッド車に搭載されるバッテリーは、例えば家庭用の電源により充電したり、電気モータによる走行中の制動時に発生する所謂回生電力により充電したり、エンジン駆動力により発電作用をもたらす発電機によって発生された電力により充電したりすることができる。このように、バッテリーには充電が必要であるが、電気モータによる走行では走行中のバッテリー容量の不足を補うために、適宜エンジンに切り換えて走行し、発電機により発生する電力により充電する必要がある。 【0004】このため、バッテリー容量の不足を防止するために、太陽電池によりバッテリーを充電するハイブリッド車用のバッテリー装置が提案されている(特開平8−251711号公報)。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のバッテリー装置では、日照状態によって太陽電池からの充電電流が異なるため、最低限必要なエンジンによる充電目標値を設定することが困難である。 【0006】本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、エンジンによる充電を必要最小限に抑えることができる車両用充電制御装置の提供を目的とする。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために請求項1に記載の発明の車両用充電制御装置は、バッテリーから供給される電力により車両の駆動力を発生させるモータと、照射光に応じた電力を発生させて前記バッテリーを充電する太陽電池と、少なくとも現在地から目的地までの気象情報を含む走行経路情報を入力するための情報入力手段と、前記情報入力手段により入力された走行経路情報に基づいて、前記走行経路の日照状態を予測する予測手段と、前記予測手段により予測された日照状態に基づいて、前記太陽電池による前記バッテリーの充電量を決定する決定手段と、を備えたことを特徴としている。 【0008】請求項1記載の発明によれば、モータによって、車両の駆動力が発生される。このモータにはバッテリーから電力が供給される。このバッテリーには太陽電池が接続可能であり、太陽電池は照射光に応じた電力を発生し、該発生した電力はバッテリーへ充電される。 【0009】情報入力手段は、走行経路情報を入力するためのものである。走行経路情報は少なくとも現在地から目的地までの気象情報を含み、さらに、例えば現在地、目的地、途中経路の他、現在地から目的地までの所要時間、途中経路の車速の分布や平均車速、道路の渋滞情報、地形等の情報を含むことができる。 【0010】予測手段は、情報入力手段により入力された走行経路情報に基づいて、車両の日照状態を予測する。日照状態には、日照時間、日照時刻、日照量がある。車両の日照状態の予測では、例えば、現在地、目的地、途中経路が得られていれば、車両がどのような経路を経て走行するかを定めることができ、その経路中の天候を特定できれば、走行中の車両の日照量を予測することができる。このような場合、日照量を予測することができるので、太陽電池の発生電力を予測することができる。そこで、予測手段により予測された日照状態に基づいて、決定手段は、太陽電池によるバッテリーの充電量を決定する。このため、太陽電池による充電量を精度よく把握することができる。 【0011】請求項2に記載の発明は、車両の駆動力を発生させるエンジンと、前記エンジンの駆動力に応じた電力を発生して前記バッテリーを充電する発電機と、バッテリーから供給される電力により前記車両の駆動力を発生させるモータと、照射光に応じた電力を発生させて前記バッテリーを充電する太陽電池と、少なくとも現在地から目的地までの気象情報を含む走行経路情報を入力するための情報入力手段と、前記情報入力手段により入力された走行経路情報に基づいて、前記走行経路の日照状態を予測する予測手段と、前記予測手段により予測された日照状態に基づいて、前記太陽電池による前記バッテリーの充電量を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記充電量に基づいて前記エンジン及び前記モータの少なくとも一方を前記走行経路における前記車両の駆動源として選択する選択手段と、を備えたことを特徴としている。 【0012】請求項2記載の発明によれば、車両の駆動力を発生させるためにエンジン及びモータを備えている。モータにはバッテリーから電力が供給される。このバッテリーには、太陽電池が接続可能であり、太陽電池は照射光に応じた電力を発生し、該発生した電力はバッテリーへ充電される。 【0013】情報入力手段は、走行経路情報を入力するためのものである。走行経路情報は少なくとも現在地から目的地までの気象情報を含み、さらに、例えば現在地、目的地、途中経路の他、現在地から目的地までの所要時間、途中経路の車速の分布や平均車速、道路の渋滞情報、地形等の情報を含むことができる。 【0014】予測手段は、情報入力手段により入力された走行経路情報に基づいて、車両の日照状態を予測する。日照状態には、日照時間、日照時刻、日照量がある。車両の日照状態の予測では、例えば、現在地、目的地、途中経路が得られていれば、車両がどのような経路を経て走行するかを定めることができ、その経路中の天候を特定できれば、走行中の車両の日照量を予測することができる。このような場合、日照量を予測することができるので、太陽電池の発生電力を予測することができる。そこで、予測手段により予測された日照状態に基づいて、決定手段は、太陽電池によるバッテリーの充電量を決定する。そして、この決定した充電量に基づいて選択手段により車両の駆動源をエンジンまたはモータの何れかを選択する。例えば、太陽電池によるバッテリーの充電量で目的地までバッテリーが足りる場合にはモータにより車両を駆動する。バッテリーが足りない場合はエンジンにより車両を駆動させ、発電機により不足分を充電する。このように太陽電池による充電量が予測できるため、必要最小限の充電量で発電機により充電すればよい。このため、エンジンの負荷を軽減させることができる。 【0015】請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の車両用充電制御装置において、前記太陽電池により発生された電力を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された電力に基づいて前記バッテリーの充電量を補正する補正手段と、を備えたことを特徴としている。 【0016】請求項3記載の発明によれば、太陽電池により発生された電力を検出する検出手段を備えており、この検出手段により検出された電力に基づいてバッテリーの充電量を補正手段により補正する。例えば、検出された電力、すなわち、実際に発生された電力量が、決定手段により決定された充電量に満たない場合には、エンジンによって駆動して発電機により不足分を充電する。これにより最適な充電状態を得ることができる。 【0017】 【発明の実施の形態】(第1の実施の形態)以下、図面を参照して本発明に係る第1の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態は、エンジン及びモータの何れかを駆動源とするハイブリッド車に本発明を適用したものである。 【0018】図1には車両用充電制御装置10の概略構成が示されている。車両用充電制御装置10はマイクロコンピュータ12を有している。マイクロコンピュータ12は、CPU14、RAM16、ROM18及び入出力(I/O)ポート20からなり、各々は、コマンドやデータの授々が可能なようにバス22によって接続されている。なお、ROM18には、後述する処理ルーチンが記憶されている。 【0019】入出力ポート20には、GPS受信機24、携帯電話26、モニタ28、入力装置30及びCD−ROMドライブ32が接続されている。 【0020】GPS受信機24は、図示しないGPS衛星からのGPS信号を受信する。マイクロコンピュータ12では、受信したGPS信号に基づいて現在位置(緯度・経度)を算出する。算出した現在位置は、CD−ROMドライブ32にセットされた、地図データ等が記録されたCD−ROM34から読み込まれた地図画像とともにモニタ28上に表示される。なお、CD−ROM34には、表示用の地図データの他、地形データ(トンネルの有り無し、山や建物による日陰の有り無し等のデータ)や道路データ(交差点のデータや上り坂及び下り坂等のデータ)も記録されている。また、地図データ等が記録される記録媒体としては、CD−ROMに限らず、DVD−ROM等の記録媒体でもよく、その場合にはCD−ROMドライブ32の代わりにDVD−ROMドライブを用いればよい。また、光ディスクに限らず、メモリーカード等の半導体素子、又は、ハードディスクやフロッピーディスク等の磁気記憶媒体と、各々に対応するドライバを用いてデータを記録してもよい。 【0021】入力装置30は、例えば各種の操作を行うための操作ボタンや地図画像をスクロールするためのジョイスティックが設けられたリモコンであり、前記操作ボタンを用いて所定の操作を行うことにより目的地を入力したり、現在位置から入力された目的地までの経路を設定したりすることもできる。なお、入力装置30をリモコンに代えてタッチパネルとし、モニタ28を指等で触れることにより操作が行えるようにしてもよい。 【0022】また、携帯電話26を介して情報センター36と電話回線通信を行うことができる。情報センター36は、図示しないマイクロコンピュータ等を含んで構成され、指定された現在地から目的地までの所要時間や途中経路の車速の分布や平均車速、道路の渋滞情報、地形及び天気情報等の各種情報を提供することができる。天気情報は、例えば時間帯に応じた晴れや曇り、雨等の情報や日照時刻、日照時間等である。マイクロコンピュータ12では、情報センター36から送出された情報を携帯電話26を介して受信することができる。 【0023】なお、電話回線通信ではなく、情報センター36からFM多重放送、衛星放送等のメディアにより情報を送出するようにしてもよい。この場合には携帯電話26に代えてFM多重放送、衛星放送等の受信機を介して情報センター36からの情報を受信すればよい。 【0024】また、入出力ポート20には、センサ38を介してバッテリー40が接続されており、さらに電力変換部42が接続されている。センサ38は、バッテリー40のバッテリー残量を検出するためのものである。また、バッテリー40には、例えばカーオーディオやエアコン等の各種負荷44が接続されている。 【0025】電力変換部42には、太陽電池46、モータ48及び発電機50が接続されており、発電機50にはエンジン52が接続されている。太陽電池46は、太陽光の照射量に応じた電力を発生し、発生した電力は電力変換部42を介してバッテリー40に充電される。 【0026】モータ48は、バッテリー40から供給される電力によって駆動されるが、車両の制動時には発電機として作動して所謂回生電力を発生し、発生した回生電力は電力変換部42を介してバッテリー40に充電される。 【0027】発電機50は、エンジン52の駆動力が伝達されることによって電力を発生し、発生した電力は電力変換部42を介してバッテリー40に充電される。電力変換部42は、インバータ等で構成され、太陽電池46、モータ48及び発電機50の各々から発電された電力を交流から直流に変換したり所定の電圧に変換したり、各々による充電を切り換えたりしてバッテリー40への充電を制御する。なお、バッテリー40の充電は、図5に示すように、バッテリー電圧値が予め定めた目標電圧値付近、すなわち、バッテリー電圧制御下限値V0 からバッテリー電圧制御上限値V1 までの範囲内となるように制御される。 【0028】また、電力変換部42では太陽電池36、モータ38及び発電機40の各々での発電量を検出することができ、検出した発電量はマイクロコンピュータ12でモニタすることができる。 【0029】次に、第1の実施の形態における作用について、図面を参照しながら詳細に説明する。 【0030】図2には、車両用充電制御装置10における作動の一例が示されている。 【0031】図2に示すステップ100では、ユーザが入力装置30により所定の操作を行うことにより目的地までの経路の設定が行われる。ステップ102では、センサ38により検出されたバッテリー40のバッテリー電圧値Vを取り込み、ステップ104で取り込んだバッテリー電圧値Vに基づいて、目的地に到着したときにバッテリー電圧が図5に示す目標電圧値付近を維持するような目標充電量Tを求める。 【0032】次に、ステップ106で携帯電話26を介して情報センター36と電話回線接続する。そして、GPS受信機により受信したGPS信号に基づいて算出した現在地から目的地までの経路を指定し、該指定した現在地から目的地までの天気情報を要求する。 【0033】情報センター36では、要求された現在地から目的地までの天気情報を送出する。そして、車載機側ではステップ108において情報センター36から送出された天気情報を受信する。 【0034】次のステップ110では、受信した天気情報から目的地に到着するまでの日照状態を予測する。日照時間の予測は、例えば、現在地から目的地までの距離や予め定めた車両の平均速度から所要時間を求め、現在地から目的地までの途中経路の天気に基づいて日照時間を予測する。 【0035】次のステップ112では、ステップ110で予測した目的地に到着するまでの日照時間から太陽電池46による充電量(発電量)Aを算出する。そして、次のステップ114において、モータ48による充電量Bを算出する。モータ48による充電量の算出は、例えば、CD−ROM34に記録された道路データから走行経路中に存在する交差点や下り坂等を考慮してどの程度ブレーキがかけられるか、すなわち、どの程度回生電力が発生するかを予測して行う。 【0036】次に、ステップ116において太陽電池46による充電量Aとモータ48による充電量Bとの和が目標充電量Tよりも少ない否かを判定する。ステップ116で否定判定だった場合にはステップ122に進み、肯定判定だった場合にはステップ118でエンジン52、すなわち、発電機50による充電量Cを算出する。このように、太陽電池46及びモータ48による充電量を算出し、エンジン52による必要最小限の充電量を算出する。 【0037】そして、ステップ120で図3に示すような充電制御を行う。図3に示すステップ200では、エンジンによる駆動タイミングか否かを判定し、肯定判定だった場合にはステップ202でエンジン52により駆動する。これにより、エンジン52の駆動力に応じた電力が発電機50によって発生され、電力変換部42を介してバッテリー40に充電される。ステップ200で否定判定だった場合にはステップ204でモータにより駆動する。 【0038】次に、ステップ206で発電機50による実際の充電量(発電量)が図2に示すステップ118で算出した充電量Cに達したか否かを判定し、否定判定だった場合には充電量Cに達するまでループし、肯定判定だった場合にはステップ208でモータ48に切り換えて駆動する。駆動タイミングは、最初モータ48で駆動し最後にエンジン52で駆動するようにしてもよいし、出発地から目的地までの経路で、例えば、市街地等の燃費が悪いと思われる区間を避けて、高速道路や高原等のスムーズに走行できると思われる任意の区間でエンジン52を駆動させてもよい。 【0039】なお、上記ルーチンの実行中には図4に示すような割り込みルーチンが所定間隔で実行される。図4に示すステップ400では、太陽電池46による実際の充電量D(発電量)が、図2に示すステップ112で算出した充電量Aに達したか否かを判定し、肯定判定だった場合にはリターンし、否定判定だった場合には、ステップ402で目的地までの日照エリアがすべて終了したか否か、すなわち、太陽電池46による充電が期待できないか否かを判定し、否定判定だった場合にはリターンし、肯定判定だった場合にはステップ404で、太陽電池46による充電の不足分の充電量、すなわち、算出した充電量Aから実際の充電量Dを減算した充電量Eを求める。 【0040】次に、ステップ406でエンジン52に切り換えて駆動する。これにより発電機50により発生される電力が電力変換部42を介してバッテリー40へ充電される。そして、ステップ408で実際の充電量が算出した充電量Eに達したか否かを判定し、否定判定だった場合には充電量Eに達するまでループし、肯定判定だった場合にはステップ410でモータ48に切り換えて駆動する。このように、一旦太陽電池46やエンジン52による充電量を定めた場合でも、実際の充電量に基づいて充電量を補正するので、最適な充電状態を得ることができる。 【0041】次に、図2に示すステップ122では、目的地に到着したか否かを判定し、肯定判定だった場合には本ルーチンを終了し、否定判定だった場合にはステップ102へ戻って上記と同様の処理を繰り返す。これにより、天候が変化し、日照状態が変化した場合でも、最適な充電状態を得ることができる。 【0042】図5には、バッテリー電圧値の変化の例が示されている。実線(1)は本発明の太陽電池46による充電量を予測した場合であり、点線(2)は太陽電池46による充電量の予測を行わない場合、一点鎖線(3)は太陽電池による充電を行わない場合をそれぞれ示している。図5に示すように、モータ48により駆動して走行してバッテリー電圧値が徐々に下がっていった場合、(3)では予め定めた制御下限値V0 までバッテリー電圧が下がるとエンジン52に切り換えて駆動するが、太陽電池による充電が成されないため、エンジンによる駆動時間が増える。これに対し、(2)では太陽電池による充電を行うので、日照時間ではバッテリーの減り方が若干緩やかになり、(3)と比較してバッテリー電圧が制御下限値V0 に達する時間がt時間遅れるので、エンジンによる駆動時間を短くすることができるので、ガソリンの消費を抑えることができる。ところが、(2)では太陽電池による充電量を予測できないのでエンジンによる充電量も予測できず、任意の時点でエンジンによる駆動を必要最小限で行うことが難しい。これに対して(1)では、太陽電池46による充電量を予測して必要最小限のエンジン52による充電量を決定することができるので、任意の時点、例えば(1)では一番最初にエンジン52による駆動を行って、後はモータ48による駆動を行うことができる。 【0043】なお、(3)では目的地に到着すると電圧値は目標電圧値を越えているが、目的地に到着したときに目標電圧値となるように制御されたと仮定すれば(図中2点鎖線)、図2のステップ104で算出した目標充電量Tは、R0 +R1 の斜線領域で示される。このうち、R0 は、(2)におけるエンジン52による充電量を示すので、R1 が図2のステップ112で算出した太陽電池46による充電量Aに対応する(モータ48による充電量もあるが、説明の簡単のためここでは省略する)。 【0044】ところで、日照状態を予測する場合に、情報センター36から渋滞情報を受信して、該受信した渋滞情報を考慮して所要時間を求め、この所要時間から日照時間の予測を行ってもよい。また、CD−ROM34に記録された地形情報、すなわち、トンネルの有り無しや山及び建物による日陰の有り無し等の情報をさらに考慮して日照時間の予測を行うようにしてもよい。例えば、現在地から目的地までの経路にトンネルがある場合には、そのトンネルの通過時間を求めて日照時間から減算するようにすればよい。このように、現在地から目的地までの経路に関する様々な情報を考慮することにより、日照状態の予測をさらに精度よく行うことができる。 (第2の実施の形態)以下、図面を参照して本発明に係る第2の実施の形態を説明する。本実施の形態は、モータを駆動源とする電気自動車に本発明を適用したものである。 【0045】図6には、車両用充電制御装置60の概略構成が示されている。第1の実施の形態に係る車両用充電制御装置10と同一部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。 【0046】車両用充電制御装置60は、電気自動車に適用されるため、エンジン及び発電機を有しておらず、バッテリー40の充電量が不足した場合に警告するためのランプ70が入出力ポート20に接続されている点が車両用受電制御装置と異なっている。 【0047】次に、第2の実施の形態における作用について、図面を参照しながら詳細に説明する。 【0048】図5には、車両用充電制御装置60における作動の一例が示されている。図5に示すステップ300〜314までは、図2に示すステップ100〜114までと同一であるので、説明は省略する。 【0049】ステップ316では、太陽電池36による充電量Aとモータ48による充電量Bとの和が目標充電量Tよりも小さいか否かを判定する。ステップ316で肯定判定だった場合にはステップ318でランプ70を点灯させて、さらに充電を要することを警告し、否定判定だった場合にはステップ320でランプ70を消灯させる。 【0050】そして、ステップ322では、目的地に到着したか否かを判定し、肯定判定だった場合には本ルーチンを終了し、否定判定だった場合にはステップ302へ戻って上記と同様の処理を繰り返す。 【0051】このように、日照状態の予測を行うことにより太陽電池46及びモータ48による充電量の予測を精度よく行うことができる。 【0052】なお、上記実施形態では、予測された日照状態に基づいて充電量を決定する場合について説明したが、さらに、各種負荷44の使用状況によるバッテリーの消費を考慮して充電量を決定するようにしてもよい。 【0053】 【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明によれば、情報入力手段により入力された走行経路情報に基づいて、予測手段により車両の日照状態を予測し、予測された日照状態に基づいて、決定手段により太陽電池によるバッテリーの充電量を決定するので、太陽電池による充電量を精度よく把握することができる。 【0054】請求項2記載の発明によれば、情報入力手段により入力された走行経路情報に基づいて、予測手段により車両の日照状態を予測し、予測された日照状態に基づいて、決定手段により太陽電池及び発電機によるバッテリーの充電量を決定するので、発電機による必要最小限の充電量を決定することができるので、効率よくバッテリーの充電処理を行うことができるという効果を有する。 【0055】請求項3記載の発明によれば、太陽電池により発生された電力を検出する検出手段を備え、検出手段により検出された電力に基づいてバッテリーの充電量を補正手段により補正することによって、より最適な充電状態を得ることがことができるという効果を有する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000003207 【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成10年10月15日(1998.10.15) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100079049 【弁理士】 【氏名又は名称】中島 淳 (外3名)
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| 【公開番号】 |
特開2000−125407(P2000−125407A) |
| 【公開日】 |
平成12年4月28日(2000.4.28) |
| 【出願番号】 |
特願平10−294024 |
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