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JP7172201B2 - 発電制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、発電制御装置に関する。
特許文献１には、エンジン駆動式の発電装置を備えた電気駆動式車両において、発電装置に対して運転要求をするための操作手段として発電スイッチがインストルメントパネルに設けられたものが開示されている。
この特許文献１に記載の電気駆動式車両において、発電スイッチがＯＮである場合には発電装置に対する運転要求が有りの状態となる。
国際公開第２０１１／０８９７２６号パンフレット
しかしながら、特許文献１に記載の電気駆動式車両にあっては、乗員が発電スイッチをＯＮに操作しなければ発電装置による発電が行われず、その結果、バッテリの蓄電量が低下してしまい、走行不能になるおそれがある。これにより、道路上で電気駆動式車両が停止してしまい、周囲の車両の走行の妨げとなるおそれがあった。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、乗員の操作によって発電の実施及び停止を切替可能な車両であっても、車両が走行不能となるまでバッテリの蓄電量が低下してしまうことを防止することができる発電制御装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、走行用のモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに充電する電気を発電する発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、乗員によって操作される発電スイッチと、乗員の操作によって目的地を設定する目的地設定部とを備えた電動車両の発電制御装置であって、前記発電スイッチがオンに操作されると、前記内燃機関を駆動して発電を開始する発電制御部と、前記電動車両の現在地から前記目的地まで前記電動車両が走行することができない場合に、前記発電機の駆動による前記バッテリの充電を促す発電喚起部と、前記現在地から前記目的地までの走行に要する前記バッテリの蓄電量に基づき、発電量の調整量を前記乗員に報知する発電量調整喚起部と、を備える。
本発明によれば、乗員の操作によって発電の実施及び停止を切替可能な車両であっても、車両が走行不能となるまでバッテリの蓄電量が低下してしまうことを防止することができる発電制御装置を提供することができる。
図１は、本発明の一実施例に係る車両の構成図である。 図２は、本発明の一実施例に係る車両のＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の一実施の形態に係る発電制御装置は、走行用のモータと、モータに電力を供給するバッテリと、バッテリに充電する電気を発電する発電機と、発電機を駆動する内燃機関と、乗員によって操作される発電スイッチと、乗員の操作によって目的地を設定する目的地設定部とを備えた電動車両の発電制御装置であって、発電スイッチがオンに操作されると、内燃機関を駆動して発電を開始する発電制御部と、電動車両の現在地から目的地まで電動車両が走行することができない場合に、発電機の駆動によるバッテリの充電を促す発電喚起部と、を備えることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る発電制御装置は、乗員の操作によって発電の実施及び停止を切替可能な車両であっても、車両が走行不能となるまでバッテリの蓄電量が低下してしまうことを防止することができる。
以下、本発明の一実施例に係る発電制御装置について図面を用いて説明する。
図１に示すように、車両１０は、内燃機関としてのエンジン２０と、発電機３０と、車輪１２と、車両を走行させる走行用のモータジェネレータ（以下、「ＭＧ」という）４０と、走行用のバッテリ５０と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００と、エンジン２０を始動する始動装置であるスタータ（図示せず）とを含んで構成される。車両１０は、ＭＧ４０の動力により走行する電動車両である。
エンジン２０には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２０は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。
発電機３０は、エンジン２０のクランクシャフトとギヤ等の駆動部材を介して連結されており、エンジン２０の動力により発電する発電機の機能を有する。
ＭＧ４０は、電動機および発電機の機能を有する回転電機であり、ドライブシャフト１１を介して車輪１２に連結されている。
バッテリ５０は、リチウムイオンバッテリ等の二次電池からなり、発電機３０、ＭＧ４０および図示しない電装品等に電力を供給する。また、バッテリ５０は、発電機３０およびＭＧ４０が発電した電力を蓄電する。
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、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。
このコンピュータユニットのＲＯＭには、各種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ＥＣＵ１００として機能させるためのプログラムが格納されている。すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＥＣＵ１００として機能する。
ＥＣＵ１００には、エンジン２０、発電機３０、ＭＧ４０、バッテリセンサ５１、アクセル開度センサ６０、発電スイッチ７０、カーナビゲーション装置８０、スタータが接続されている。ＥＣＵ１００は、エンジン２０、発電機３０およびＭＧ４０を制御する。
バッテリセンサ５１は、バッテリ５０の蓄電量、すなわち充電状態（ＳＯＣ）を検出する。アクセル開度センサ６０は、アクセルペダル６１の操作量を検出する。これら各センサは、検出結果を示す信号をＥＣＵ１００に出力する。
発電スイッチ７０は、車両１０のインストルメントパネルに設置されており、乗員によって操作されるようになっている。発電スイッチ７０は、インストルメントパネルに限らず、例えばカーナビゲーション装置８０の表示画面上にタッチアイコンとして設けられていてもよい。また、発電スイッチ７０は、車両１０を起動するリモコンキーに設けられていてもよいし、スマートフォン等の携帯端末に専用アプリとしてインストールされていてもよい。
発電スイッチ７０は、エンジン２０を駆動して発電機３０による発電を開始するために乗員によって操作されるスイッチである。発電スイッチ７０がオンに操作されると、ＥＣＵ１００によってエンジン２０が駆動されて発電機３０による発電が開始される。これにより、バッテリ５０が充電される。
また、発電スイッチ７０は、ボタン式又はダイヤル式のスイッチで構成されており、発電量を調整可能に構成されている。具体的には、発電スイッチ７０には、乗員の操作によって発電量を調整できる発電量調整部７１が設けられている。
発電スイッチ７０がボタン式の場合の発電量調整部７１としては、例えば発電量を増加させる「＋」ボタン及び発電量を減少させる「－」ボタンによって構成することができる。この場合、発電スイッチ７０のオンオフは、例えば「＋」ボタン及び「－」ボタンと別途設けられたオンオフボタンによって切り替えられる。
発電スイッチ７０がダイヤル式の場合の発電量調整部７１としては、例えば回転量によって発電量の増減を調整できるダイヤルによって構成することができる。この場合、発電スイッチ７０は、例えば当該ダイヤルと別途設けられたオンオフボタンによってオン又はオフを切り替える構成としてもよいし、当該ダイヤルを初期位置から回転させるとオンに切り替わり、当該ダイヤルを初期位置に戻すとオフに切り替わる構成としてもよい。
なお、上述した発電スイッチ７０及び発電量調整部７１の構成は一例であって、これに限定されるものではなく、発電スイッチ７０のオンオフの切替と発電量の増減が調整できる構成であればよい。
カーナビゲーション装置８０は、地図情報等を表示する表示部、乗員によって目的地等を操作入力するタッチパネル式の入力部、車両１０の現在位置を検出する現在位置検出部、車両１０の現在位置から目的地までのルートを検索するルート検索部、車両１０の現在位置から目的地までの距離を算出する距離算出部、履歴情報等を記憶する記憶部などを備える。カーナビゲーション装置８０は、乗員によって入力部を介して操作入力された目的地を車両１０の目的地として設定する。本実施例におけるカーナビゲーション装置８０は、目的地設定部を構成する。
カーナビゲーション装置８０は、ＥＣＵ１００と双方向通信可能に接続されており、ＥＣＵ１００から車速等の各種情報を取得可能に構成され、ＥＣＵ１００に対しては例えば距離算出部によって算出した現在位置から目的地までの距離等の情報を送信可能に構成されている。
ＥＣＵ１００は、発電スイッチ７０がオンに操作されたことを検出すると、エンジン２０を駆動して発電機３０による発電を開始する発電制御部１０１としての機能を有する。ＥＣＵ１００は、発電が開始された後、バッテリ５０のＳＯＣが所望のＳＯＣに達する等、所定の条件が成立すると、エンジン２０の駆動を停止して発電機３０による発電を停止する。ＥＣＵ１００は、発電が開始された後、発電スイッチ７０がオフに操作されたことを検出した場合にも発電を停止する。
ＥＣＵ１００は、車両１０の現在位置から目的地まで車両１０が走行することができない場合に、発電機３０の駆動によるバッテリ５０の充電を促す発電喚起部１０２としての機能を有する。
具体的には、ＥＣＵ１００は、現在のバッテリ５０のＳＯＣから求めた走行可能距離が、現在位置から目的地までの走行距離よりも短い場合には、現在位置から目的地まで車両１０が走行することができないと判定することができる。ＥＣＵ１００は、バッテリ５０のＳＯＣとの走行可能距離との関係を示すマップ等を参照することにより、現在のバッテリ５０のＳＯＣに応じた走行可能距離を求めることができる。バッテリ５０のＳＯＣとの走行可能距離との関係を示すマップは、予め実験的に求めてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。
ＥＣＵ１００は、現在位置から目的地まで車両１０が走行可能か否かを、車両１０の走行開始後、例えば所定時間ごと又は所定距離ごとに判定する。ＥＣＵ１００によって車両１０の走行開始時に発電を行わなくとも目的地まで車両１０が走行可能であると判定された場合であっても、その後の走行条件や目的地までのルートが当初設定したルートと異なるルートに変更された場合などは目的地まで車両１０が走行不能となる場合もある。このような場合に、上述したように現在位置から目的地まで車両１０が走行可能か否かを定期的に判定することで、目的地まで車両１０が走行不能と判定した時点で乗員に対してバッテリ５０の充電を促すことができる。このため、ＥＣＵ１００は、早期にバッテリ５０の充電を促すことができる。
ＥＣＵ１００は、上述のように現在位置から目的地まで車両１０が走行することができないと判定した場合には、音声により、又はカーナビゲーション装置８０の表示部に表示を行うことにより、バッテリ５０の充電を促すことができる。バッテリ５０の充電を促す方法としては、前述した方法の他、例えばインストルメントパネルに設けられた警告ランプ等の点灯又は点滅によってバッテリ５０の充電を促す方法でもよい。
ＥＣＵ１００は、車両１０の現在位置から目的地までの走行に要するバッテリ５０のＳＯＣに基づき、発電量の調整量を乗員に報知する発電量調整喚起部１０３としての機能を有する。
具体的には、ＥＣＵ１００は、カーナビゲーション装置８０によって算出された目的地までの距離を走行するのに必要なバッテリ５０のＳＯＣｄｓｔを算出する。ＥＣＵ１００は、走行距離とバッテリ５０のＳＯＣｄｓｔとの関係を示すマップ等を参照することにより、目的地までの距離を走行するのに必要なバッテリ５０のＳＯＣｄｓｔを算出することができる。走行距離とバッテリ５０のＳＯＣｄｓｔとの関係を示すマップは、予め実験的に求めてＥＣＵ１００のＲＯＭに記憶されている。走行距離とバッテリ５０のＳＯＣｄｓｔとの関係を示すマップとして、上述したバッテリ５０のＳＯＣとの走行可能距離との関係を示すマップを用いてもよい。
ＥＣＵ１００は、発電量調整部７１を介して乗員によって調整された発電量と、現在地から目的地に到達するまでにかかる時間とに基づき、目的地に到達するまでに発電される発電量の総和を算出する。目的地に到達するまでにかかる時間は、渋滞等を考慮して算出されるのが好ましい。
ＥＣＵ１００は、上述のように算出した発電量の総和分の発電が行われるとした場合に得られるバッテリ５０のＳＯＣｒｅｑが、上述のバッテリ５０のＳＯＣｄｓｔに対して過大か、過少かを判定する。
ＥＣＵ１００は、バッテリ５０の充電受入性に基づき、発電量の調整量を乗員に報知する時期を調整する。充電受入性とは、所定の条件下におけるバッテリの充電効率を示すものである。バッテリ５０のＳＯＣが高い領域では充電受入性が低く充電効率が低い、バッテリ５０のＳＯＣが低い領域では充電受入性が高く充電効率が高い。
したがって、ＥＣＵ１００は、バッテリ５０の充電受入性が高くなったタイミング、すなわち充電効率が高くなったタイミングで発電量の調整量を乗員に報知する。これにより、バッテリ５０が効率よく充電されるうえに、発電機３０を駆動するエンジン２０の燃料消費を抑制することができる。
カーナビゲーション装置８０は、ＥＣＵ１００から送信される現在のバッテリ５０のＳＯＣに基づき、発電を行わずに当該ＳＯＣのみで目的地に到達できるルートがあれば、そのルートを複数選定される目的地までのルートに含めるのが好ましい。
また、カーナビゲーション装置８０は、上記に加えて、発電機３０による発電を行いつつも走行時間の短縮が可能となるルートや、目的地までの走行に要する費用を抑えることのできるルートも併せて選定するのが好ましい。走行に要する費用には、例えばエンジン２０で消費される燃料にかかる費用などが含まれる。
次に、図２を参照して、本実施例のＥＣＵ１００による処理の流れについて説明する。
ＥＣＵ１００は、乗員の操作入力に基づきカーナビゲーション装置８０によって目的地が設定されると（ステップＳ１）、目的地まで走行するのに発電が必要か否かを判定する（ステップＳ２）。
具体的には、ＥＣＵ１００は、現在のバッテリ５０のＳＯＣに基づき現在位置から目的地まで車両１０が走行することができるか否かを判断することにより、発電が必要か否かを判定する。
ＥＣＵ１００は、目的地まで走行するのに発電が必要であると判定した場合には、乗員に対してバッテリ５０の充電を促す発電喚起を行う（ステップＳ３）。ＥＣＵ１００は、音声により、又はカーナビゲーション装置８０の表示部に表示を行うことにより発電喚起を行う。ＥＣＵ１００は、目的地まで走行するのに発電が必要でないと判定した場合には、ステップＳ３の発電喚起を行うことなくステップＳ４に処理を移す。
次いで、ＥＣＵ１００は、乗員によって発電量調整部７１が操作されたか否かを判定する（ステップＳ４）。ＥＣＵ１００は、乗員によって発電量調整部７１が操作されていないと判定した場合には、図２に示す処理を終了する。
ＥＣＵ１００は、乗員によって発電量調整部７１が操作されたと判定した場合には、発電量の調整が必要か否かを判定する（ステップＳ５）。具体的には、ＥＣＵ１００は、バッテリ５０のＳＯＣｒｅｑがＳＯＣｄｓｔに対して過大か、過少かを判定する。
ＥＣＵ１００は、発電量の調整が必要でない、すなわちＳＯＣｒｅｑがＳＯＣｄｓｔに対して過大でも過少でもなく、例えばＳＯＣｒｅｑがＳＯＣｄｓｔを含む一定範囲のＳＯＣ領域に含まれると判定した場合には、ステップＳ６の発電量調整喚起を行うことなく図２に示す処理を終了する。
ＥＣＵ１００は、発電量の調整が必要である、すなわちＳＯＣｒｅｑがＳＯＣｄｓｔに対して過大又は過少であると判定した場合には、発電量の調整量を乗員に報知する発電量調整喚起を行って（ステップＳ６）、図２に示す処理を終了する。ＥＣＵ１００は、発電喚起と同様の報知方法により発電量調整喚起を行う。
以上のように、本実施例に係る発電制御装置は、車両１０の現在位置から目的地まで車両１０が走行することができない場合に、発電機３０の駆動によるバッテリ５０の充電を促す発電喚起を行うので、車両１０が走行不能となるまでバッテリ５０のＳＯＣが低下してしまうことを防止することができる。したがって、走行用のバッテリ５０のＳＯＣが不足することにより車両１０が道路上に停止してしまうことが防止される。
また、本実施例に係る発電制御装置は、走行用のバッテリ５０が過放電の状態となってしまうことを防止でき、走行用のバッテリ５０の故障を未然に防ぐことができる。
また、本実施例に係る発電制御装置は、車両１０の現在位置から目的地までの距離を走行するのに必要なバッテリ５０のＳＯＣｄｓｔに基づき、発電量の調整量を乗員に報知する発電量調整喚起を行うので、適切な発電量を設定するように乗員に促すことができる。これにより、本実施例に係る発電制御装置は、発電機３０を駆動するエンジン２０の燃料消費を抑制したり、バッテリ５０が電欠状態に陥ったりすることを防止できる。
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。例えば、発電機３０とエンジン２０の始動装置であるスタータとを別個に設けることとしたが、発電機３０を、発電機とスタータとの機能を共に有するスタータジェネレータとしてもよい。すべてのこのような修正およ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。
１０ 車両（電動車両）
２０ エンジン（内燃機関）
３０ 発電機
４０ モータジェネレータ（モータ）
５０ バッテリ
５１ バッテリセンサ（蓄電量検出部）
６０ アクセル開度センサ
６１ アクセルペダル
７０ 発電スイッチ
７１ 発電量調整部
８０ カーナビゲーション装置（目的地設定部）
１００ ＥＣＵ（制御部）
１０１ 発電制御部
１０２ 発電喚起部
１０３ 発電量調整喚起部

Claims (3)

  1. 走行用のモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに充電する電気を発電する発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、乗員によって操作される発電スイッチと、乗員の操作によって目的地を設定する目的地設定部とを備えた電動車両の発電制御装置であって、
    前記発電スイッチがオンに操作されると、前記内燃機関を駆動して発電を開始する発電制御部と、
    前記電動車両の現在地から前記目的地まで前記電動車両が走行することができない場合に、前記発電機の駆動による前記バッテリの充電を促す発電喚起部と、
    前記現在地から前記目的地までの走行に要する前記バッテリの蓄電量に基づき、発電量の調整量を前記乗員に報知する発電量調整喚起部と、を備えることを特徴とする発電制御装置。
  2. 走行用のモータと、前記モータに電力を供給するバッテリと、前記バッテリに充電する電気を発電する発電機と、前記発電機を駆動する内燃機関と、乗員によって操作される発電スイッチと、乗員の操作によって目的地を設定する目的地設定部とを備えた電動車両の発電制御装置であって、
    前記発電スイッチがオンに操作されると、前記内燃機関を駆動して発電を開始する発電制御部と、
    前記電動車両の現在地から前記目的地まで前記電動車両が走行することができない場合に、前記発電機の駆動による前記バッテリの充電を促す発電喚起部と、
    前記乗員の操作によって前記発電機の発電量を調整可能な発電量調整部と、
    前記現在地から前記目的地までの走行に要する前記バッテリの蓄電量に基づき、前記発電量調整部による発電量の調整量を前記乗員に報知する発電量調整喚起部と、を備えることを特徴とする発電制御装置。
  3. 前記発電量調整喚起部は、前記バッテリの充電受入性に基づき、前記調整量を前記乗員に報知する時期を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電制御装置。
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