| 【発明の名称】 |
電気自動車のモータ効率表示装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】梁▲瀬▼ 尚志
【氏名】須々木 裕太
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| 【要約】 |
【課題】運転者が現在のモータ効率の良・不良を容易に判断可能な電気自動車のモータ効率表示装置を提供する。
【解決手段】モータトルク検出手段により検出されたモータトルクＴmotとモータ回転速度検出手段により検出された回転速度Ｎmotとに基づきモータ効率検出手段によりモータ効率Ｅjを検出し(S10〜S16)、当該モータ効率Ｅjが所定値Ｅh以上の高効率か否かを判定し(S18)、所定値Ｅh以上の高効率であると判定されたときのみ、表示手段によりモータ高効率表示を行うようにする(S20)。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 車両の駆動力を発生するモータと、前記モータが発生するモータトルクを検出するモータトルク検出手段と、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、前記モータトルク検出手段により検出されたモータトルクと前記モータ回転速度検出手段により検出された回転速度とに基づきモータ効率を検出するモータ効率検出手段と、前記モータ効率検出手段により検出されたモータ効率が所定値以上の高効率か否かを判定する判定手段と、前記判定手段によりモータ効率が所定値以上の高効率であると判定されたときのみ表示指令を出力する表示指令手段と、前記表示指令手段からの表示指令に基づきモータ高効率表示を行う表示手段と、を備えたことを特徴とする電気自動車のモータ効率表示装置。
【請求項２】 車両の駆動力を発生するモータと、運転者のアクセルペダルの操作量に応じて前記モータの駆動出力を制御するとともに、該アクセルペダルの開放により前記モータを回生制動させ発電を行うモータ制御手段と、前記モータが発生するモータトルクを検出するモータトルク検出手段と、前記モータの回転速度を検出するモータ回転速度検出手段と、前記モータトルク検出手段により検出されたモータトルクと前記モータ回転速度検出手段により検出された回転速度とに基づきモータ効率を検出するモータ効率検出手段と、前記モータ効率検出手段により検出されたモータ効率が所定値以上の高効率か否かを判定する判定手段と、前記判定手段によりモータ効率が所定値以上の高効率であると判定されたときまたは前記回生制動によって発電が行われているときのみ表示指令を出力する表示指令手段と、前記表示指令手段からの表示指令に基づきモータ高効率表示を行う表示手段と、を備えたことを特徴とする電気自動車のモータ効率表示装置。
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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、電気自動車に係り、詳しくは、車両駆動用モータの現在のモータ効率を運転者に知らせるモータ効率表示装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近年、車両の駆動力源として電動機（モータ）を搭載し、電動機に電力を供給する２次電池（バッテリ）の充電を比較的小型の内燃機関（エンジン）により駆動される発電機で行うよう構成したシリーズ式ハイブリッド型車両が開発され実用化されている。
【０００３】ところで、このようなシリーズ式ハイブリッド型車両では、要求負荷、即ちモータに要求されるトルクが変化しても、内燃機関と異なりモータの音や振動が殆ど変化しないために、運転者がモータの現在の負荷状態、即ちモータトルクを把握することは困難である。そこで、運転者に有意義なように、現在のモータトルクの状況を表示する装置が特開平１０−１２９２９８号公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に内燃機関を搭載した車両においては、運転者が燃焼効率、即ち燃料消費率（燃費）を気にしながら運転するものである。従って、上記シリーズ式ハイブリッド型車両においても、運転者はモータ効率、即ち電力消費率を気にしながら車両を運転する傾向にあり、実際に現在のモータ効率を知りたいという要求がある。
【０００５】このようなことから、モータ効率決定の一要素であるモータトルクを上記公報に開示される如く表示することは、ある意味で有効と考えられる。しかしながら、上記公報に開示の装置では、モータトルク値を単に情報として表示しているにすぎず、このようにモータトルク値を単に表示するだけでは、一般の運転者（ユーザ）は現在のモータ効率の良・不良を容易に判断することができず、ユーザフレンドリとはいえず好ましいものではない。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、運転者が現在のモータ効率の良・不良を容易に判断可能な電気自動車のモータ効率表示装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成するために、請求項１の発明では、モータトルク検出手段により検出されたモータトルクとモータ回転速度検出手段により検出された回転速度とに基づきモータ効率検出手段によりモータ効率を検出し、当該モータ効率が所定値以上の高効率か否かを判定し、所定値以上の高効率であると判定されたときのみ、表示手段によりモータ高効率表示を行うようにしている。
【０００８】従って、車両の運転者は現在のモータ効率の良・不良を容易に判断可能となり、運転者はできるだけモータ効率が高効率となるように心がけて運転するようになる。これにより、無駄な電力消費が抑制されバッテリの充電頻度が低減され、省エネ化が図られる。なお、ここにいうモータ効率には、モータが回生制動する場合のモータ効率をも含むのがよく、このようにすれば、回生制動する場合のモータ効率の良・不良も容易に判断可能となり、運転者は急制動等のモータ効率の悪い制動を行わないよう心がけるようになる。これにより、回生制動による発電効率の向上も図られる。
【０００９】また、請求項２の発明では、モータトルク検出手段により検出されたモータトルクとモータ回転速度検出手段により検出された回転速度とに基づきモータ効率検出手段によりモータ効率を検出し、当該モータ効率が所定値以上の高効率か否かを判定し、所定値以上の高効率であると判定されたときまたは回生制動によってモータによる発電が行われているときのみ、表示手段によりモータ高効率表示を行うようにしている。つまり、回生制動によってモータによる発電が行われているときには、例え急制動等のモータ効率の悪い制動を行ったとしても、モータは電力消費しておらずモータ効率は良と考えられるため、この場合をも含んでモータ高効率表示を行うようにしている。
【００１０】従って、車両の運転者は、回生制動により発電し電力を生み出しているにも拘わらずモータ効率が悪いと判定されるような違和感を感じなくて済む。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき説明する。図１を参照すると、本発明に係る電気自動車のモータ効率表示装置が適用されるシリーズ式ハイブリッド型車両の概略構成図が示されており、以下、同図に基づき本発明に係る電気自動車のモータ効率表示装置の構成を説明する。なお、シリーズ式ハイブリッド型車両として、ここでは、例えば、都市部で低速走行を多用するような乗合バス等の大型車両が想定される。
【００１２】同図に示すように、シリーズ式ハイブリッド型車両には駆動力源として走行モータ１０が搭載されており、当該走行モータ１０には、走行モータ１０駆動用の高電圧２次電池（バッテリ）１２がインバータ１４を介して電気的に接続されている。走行モータ１０は、例えば誘導型モータであるが、永久磁石同期型モータであってもよい。
【００１３】走行モータ１０は、車両の制動時にはエネルギ回生ブレーキ、即ち制動エネルギを利用した発電機（ジェネレータ）としても機能する。つまり、車両の運転者がブレーキ（図示せず）を操作すると、走行モータ１０が制動力を発生しながら同時に発電を行い、この発電電力がバッテリ１２に充電される。インバータ１４は、バッテリ１２または後述のジェネレータ２２からの電圧と電流とを調整して安定した電力を走行モータ１０に供給するため、或いは、上記の如く走行モータ１０により発電された電圧と電流とを調整して安定した電力をバッテリ１２に供給するための装置である。
【００１４】そして、同図に示すように、走行モータ１０の回転軸には、減速機１６、差動装置１８を介して一対の駆動論ＷR、ＷLが接続されている。なお、減速機１６は特に無くてもよい。また、バッテリ１２とインバータ１４には、もう一つのインバータ２０を介してジェネレータ２２が電気的に接続されており、当該ジェネレータ２２の回転軸はエンジン２４の出力軸に接続されている。エンジン２４は、発電専用の内燃機関である。
【００１５】そして、インバータ２０には、エアブレーキ用のエアコンプレッサ２７やパワステポンプ２８等の補機を駆動させる補機モータ２６も電気的に接続されている。インバータ２０は、上記インバータ１４と同様に、ジェネレータ２２によって発電された電圧と電流とを調整して安定した電力をバッテリ１２または走行モータ１０に供給するため、或いは、バッテリ１２からの電圧と電流とを調整し安定した電力を補機モータ２６に供給するための装置である。
【００１６】また、バッテリ１２とインバータ１４、２０との間には、リレー・ヒューズ３０が介装されている。このリレー・ヒューズ３０は、インバータ１４に電気的に接続されており、当該インバータ１４からの情報を受けて、バッテリ１２から走行モータ１０への通電を許容したり、バッテリ１２から走行モータ１０に過剰電流が流れるのを防止したり、或いは、ジェネレータ２２や回生制動（エネルギ回生）中の走行モータ１０がバッテリ１２に過剰充電するのを防止したりする機能を有している。
【００１７】そして、同図に示すように、バッテリ１２やインバータ１４、２０は電子コントロールユニット（ＥＣＵ）４０に相互通信可能に電気的に接続されており、さらに、インバータ１４と走行モータ１０、またインバータ２０とジェネレータ２２についても相互通信可能に電気的に接続されている。また、ＥＣＵ４０の入力側には、運転者の出力要求、即ち要求モータトルクを走行モータ１０に一義的に反映させるためのアクセルペダル４３に接続され、当該アクセルペダル４３の操作量θaccを検出するアクセルセンサ４４や、車速Ｖを検出する車速センサ４６が接続されている。車速センサ４６は例えば車輪速センサであり、車輪速情報に基づいて車速Ｖを検出するようにされている。なお、車速Ｖからは、走行モータ１０の回転速度Ｎmotが一義的に容易に算出される。
【００１８】一方、ＥＣＵ４０の出力側には、表示・警報コントローラ５０を介して、本発明に係る表示・警報器（表示手段）５２が接続されている。また、ＥＣＵ４０には、ブレーキユニット（サービスブレーキ）５６に駆動信号を供給し車両の制動制御を行うブレーキコントローラ５４が接続されており、当該ブレーキコントローラ５４には、ブレーキペダル５８の操作量（ブレーキペダルストローク等）を検出するブレーキセンサ６０が接続されている。さらに、ＥＣＵ４０には、バッテリ１２の充電レベル（ＳＯＣ：State Of Charge)等を監視するバッテリコントローラ６２や、エンジン２４の運転制御を行うエンジンコントローラ６４が接続されている。
【００１９】そして、このように構成されたハイブリッド型車両では、一般的な作用として、車両走行時には、アクセルセンサ４４により検出されるアクセルペダル４３の操作量θaccに対応した要求モータトルク信号がインバータ１４に供給されてバッテリ１２からの電圧、電流が調整され、これにより走行モータ１０が所望のモータトルクを発生する（モータ制御手段）。
【００２０】また、バッテリコントローラ６２によりバッテリ１２の充電レベル（ＳＯＣ）が低下したことが検出された場合には、エンジンコントローラ６４によりエンジン２４が始動されてジェネレータ２２が作動し発電が行われ、ＳＯＣに応じてバッテリ１２の充電が行われる。なお、バッテリ１２のＳＯＣが低いような場合には、走行モータ１０の消費電力相当分の電力がジェネレータ２２から直接に走行モータ１０に給電され、ジェネレータ２２の発電余剰分がバッテリ１２に充電される。
【００２１】さらに、例えばブレーキペダル５８が操作されて車両が制動状態にあり、アクセルペダル４３の操作量θaccが値０とされているときには、走行モータ１０により回生制動が行われ、やはり走行モータ１０によって発電が行われ、バッテリ１２の充電が行われる（モータ制御手段）。また、車両走行時には、エアコンプレッサ２７やパワステポンプ２８等の補機を駆動させるため、バッテリ１２からの電力によって補機モータ２６が適宜駆動されている。
【００２２】以下、このように構成されたハイブリッド型車両の本発明に係るモータ効率表示装置の作用について説明する。図２を参照すると、ＥＣＵ４０が実行する、本発明に係るモータ効率表示制御の制御ルーチンがフローチャートで示されており、当該フローチャートに沿い説明する。
【００２３】ステップＳ１０では、先ず、モータ回転速度ＮmotとモータトルクＴmotとを検出する。ここで、モータ回転速度Ｎmotについては走行モータ１０に内蔵のエンコーダからの情報に基づき求めるようにする（モータ回転速度検出手段）。なお、上記車速センサ４６からの情報から求めてもよい。一方、モータトルクＴmotについては、アクセルセンサ４４により検出されるアクセルペダル４３の操作量θaccに対応して予め設定された上記要求モータトルクから求めるようにする（モータトルク検出手段）。
【００２４】次のステップＳ１２では、上記の如く求めたモータ回転速度ＮmotとモータトルクＴmotとから走行モータ１０の純粋なモータ効率、即ちモータ単体効率Ｅmotを演算する。実際には、図３に示すように、走行モータ１０の力行時のモータ効率がモータ回転速度ＮmotとモータトルクＴmotとに基づいて予め実験により効率マップとして一義的に設定されており、モータ単体効率Ｅmotはモータ回転速度ＮmotとモータトルクＴmotに応じて当該効率マップより求める（モータ効率検出手段）。なお、図３では、モータ効率を例えば７５％、８０％、８５％、９０％のように区切って等効率線図として示してあるが、モータ回転速度ＮmotとモータトルクＴmotに応じて補間値を求めるようにしてもよい。
【００２５】また、図４に示すように、走行モータ１０の回生制動時のモータ効率についても同様に予め実験により一義的に設定されており、回生制動時には当該効率マップからモータ単体効率Ｅmotが求められる。なお、図３と図４とを比較してわかるように、走行モータ１０の力行時のモータ効率と回生制動時のモータ効率とは構造上の理由からモータトルクＴmotが値０である場合を軸に略線対称をなす。
【００２６】次のステップＳ１４では、上記モータ単体効率Ｅmotに対する各種補正率を求める。即ち、当該ハイブリッド型車両のシステム全体としての効率を考えると、走行モータ１０による力行時には、バッテリ１２やジェネレータ２２の出力状態がシステム全体としての効率に影響を与え、一方回生制動時には、バッテリ１２への入力状態がシステム全体としての効率に影響を及ぼす。そこで、ここでは、モータ単体効率Ｅmotをより一層適切なものとすべく、例えば、システム全体としての効率を左右するバッテリ１２の充電レベル（ＳＯＣ）、エンジン２４及びジェネレータ２２の運転効率、ブレーキユニット５６の作動状況（回生制動時）に基づいてそれぞれ補正率Ｅsoc、Ｅeng、Ｅbrkを求めるようにする。
【００２７】バッテリ１２のＳＯＣに基づく補正率Ｅsocは、次式(1)から算出される。
Ｅsoc＝Ｋbr・Ｅbr＋Ｋbc・Ｅbc …(1)ここに、Ｅbr、Ｅbcは、充電レベル（ＳＯＣ）に応じて一義的に決定される放電時バッテリ効率、充電時バッテリ効率であり、Ｋbr、Ｋbcは適宜重み付け等により設定された放電時バッテリ効率係数、充電時バッテリ効率係数である。
【００２８】なお、放電時バッテリ効率ＥbrはＳＯＣが大きいほど高く、充電時バッテリ効率ＥbcはＳＯＣが小さいほど高い値となる。エンジン２４及びジェネレータ２２の運転効率に基づく補正率Ｅengは、次式(2)から算出される。
Ｅeng＝Ｋgm・Ｅgm …(2)ここに、Ｅgmは発電状態別発電効率であり、Ｋgmは発電状態毎に適宜重み付け等により設定された発電状態別発電効率係数である。なお、発電状態としては、例えば、バッテリ１２に充電を行う通常発電状態と、主に走行モータ１０が高出力を発揮する際に要求される高出力発電状態とがある。
【００２９】ブレーキユニット５６の作動状況に基づく補正率Ｅbrkは、次式(3)から算出される。
Ｅbrk＝Ｋsb・Ｅsb …(3)ここに、Ｅsbはブレーキペダル５８の操作量に応じて決定される制動操作時効率であり、Ｋsbは例えばＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）の作動等に応じ適宜重み付けにより設定された制動操作時効率係数である。
【００３０】このように補正率Ｅsoc、Ｅeng、Ｅbrkが求められたら、次のステップＳ１６では、これら補正率Ｅsoc、Ｅeng、Ｅbrkに基づいて上記モータ単体効率Ｅmotを次式(4)により補正し、最終的に判定効率Ｅjを算出する。
Ｅj＝Ｅmot・Ｅsoc・Ｅeng・Ｅbrk …(4)これにより、モータ単体効率Ｅmotがシステム全体の効率を考慮したことにより一層適切な判定効率Ｅjとして求まることとなる。
【００３１】なお、ここでは考慮していないが、ＡＳＲ（アンチ・スピン・レギュレータ）システムを備えた車両にあっては、当該ＡＳＲの作動状態、即ち駆動論ＷR、ＷLのスリップ率等に基づいた補正率を上記式(4)に付加するようにしてもよい。このようにして判定効率Ｅjが求められたら、ステップＳ１８において、当該判定効率Ｅjが高効率判定効率（所定値）Ｅh（例えば、８４％）より大きいか否かを判別する（判定手段）。
【００３２】ステップＳ１８の判別結果が真（Ｙｅｓ）で、判定効率Ｅjが高効率判定効率Ｅhを越えていると判定された場合には、次にステップＳ２０に進み、走行モータ１０が現在高効率領域を使用して運転中であるとみなし、表示・警報器５２によって高効率領域使用表示を行うようにする（表示指令手段）。具体的には、運転者が見易い位置に緑色ランプを設けておき、当該緑色ランプを点灯させる。
【００３３】これにより、運転者は、モータ効率が良であり、走行モータ１０が現在は高効率領域を使用して経済的な運転をしていることを認識することになり、この運転状態を保持すべく心がけるようになる。一方、ステップＳ１８の判別結果が偽（Ｎｏ）で、判定効率Ｅjが高効率判定効率Ｅh以下と判定された場合、例えば、力行時において急加速をしているような場合或いは回生制動時において急減速をしているような場合には、次にステップＳ２２に進み、上記緑色ランプを消灯させ、高効率領域使用非表示とする。また、このとき、同時に警報を発するようにし、走行モータ１０が現在低効率で運転中であることを運転者に警告する。なお、警報は視覚的（表示）であっても聴覚的（音声）であってもよい。
【００３４】このようにすると、運転者は、モータ効率が不良であり、走行モータ１０が現在は低効率領域を使用して不経済な運転をしていることを認識することになり、運転者は緑色ランプが点灯するよう、つまり、走行モータ１０が高効率で運転されるよう心がけるようになる。即ち、運転者は、力行時にアクセルペダル４３が必要以上に操作されて車両が不必要に急加速しているような場合には、アクセルペダル４３の操作量θaccを必要十分な量に調節するようになり、回生制動時にブレーキペダル５８が必要以上に操作されて車両が不必要に急減速しているような場合には、ブレーキペダル５８の操作量を必要十分な量に調節するようになる。
【００３５】これにより、力行時には、走行モータ１０における無駄な電力消費を抑制してバッテリ１２の充電頻度を低減でき、故にエンジン２４の燃費を向上させるようにでき、省エネ化を図ることができ、一方回生制動時には、発電効率の向上を図ることができる。ところで、上記実施形態では、力行時とともに回生制動時においても高効率であるか否かを判定するようにしているが、回生制動時には、例え急減速状態であって判定効率Ｅjが高効率判定効率Ｅh以下となっていても、エネルギ回生によって発電し電力を生み出しているわけであるから、このような場合に緑色ランプを消灯して高効率領域使用非表示としてしまうことは運転者に違和感を与えることになる。
【００３６】そこで、他の実施形態として、回生制動時には判定効率Ｅjに拘わらず常に緑色ランプを点灯して高効率領域使用表示を行うようにしてもよい。つまり、緑色ランプを消灯して高効率領域使用非表示とするのを力行時のみに限定するようにしてもよい。これにより、回生制動中に運転者が違和感を覚えるということが好適に解消される。
【００３７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の請求項１の電気自動車のモータ効率表示装置によれば、モータ効率が所定値以上の高効率か否かを判定し、所定値以上の高効率であると判定されたときのみ、表示手段によりモータ高効率表示を行うようにしたので、車両の運転者は現在のモータ効率の良・不良を容易に判断可能となり、運転者ができるだけモータ効率が高効率となるように心がけて運転することにより、無駄な電力消費を抑制してバッテリの充電頻度を低減でき、省エネ化を図ることができる。さらに、運転者が急制動等のモータ効率の悪い制動を行わないよう心がけることにより、回生制動による発電効率の向上も図ることができる。
【００３８】また、請求項２の電気自動車のモータ効率表示装置によれば、モータ効率が所定値以上の高効率か否かを判定し、所定値以上の高効率であると判定されたときまたは回生制動によってモータによる発電が行われているときのみ、表示手段によりモータ高効率表示を行うようにしたので、車両の運転者が、回生制動により発電し電力を生み出しているにも拘わらずモータ効率が悪いと判定されるような違和感を感じなくて済むようにできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２８６
【氏名又は名称】三菱自動車工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月１６日（２０００．２．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９００２２
【弁理士】
【氏名又は名称】長門 侃二
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２３１１０２（Ｐ２００１−２３１１０２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年８月２４日（２００１．８．２４） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３８５９９（Ｐ２０００−３８５９９） |
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