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JP2000287302A - 車両用エネルギ管理装置および車両 - Google Patents

車両用エネルギ管理装置および車両

Info

Publication number
JP2000287302A
JP2000287302A JP11091746A JP9174699A JP2000287302A JP 2000287302 A JP2000287302 A JP 2000287302A JP 11091746 A JP11091746 A JP 11091746A JP 9174699 A JP9174699 A JP 9174699A JP 2000287302 A JP2000287302 A JP 2000287302A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vehicle
energy
secondary battery
traveling
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11091746A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumi Kuno
勝美 久野
Tetsuya Yamane
哲哉 山根
Hideo Iwasaki
秀夫 岩崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd, Toshiba Corp filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
Priority to JP11091746A priority Critical patent/JP2000287302A/ja
Publication of JP2000287302A publication Critical patent/JP2000287302A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/0097—Predicting future conditions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2555/00—Input parameters relating to exterior conditions, not covered by groups B60W2552/00, B60W2554/00
    • B60W2555/40—Altitude
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00—Input parameters relating to data
    • B60W2556/45—External transmission of data to or from the vehicle
    • B60W2556/50—External transmission of data to or from the vehicle of positioning data, e.g. GPS [Global Positioning System] data

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  • Transportation (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Navigation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両の予定された走行経路を走行するに必要
な駆動エネルギ量に着目して、車両の走行エネルギ源と
しての二次電池のエネルギ管理を行い得る車両用エネル
ギ管理装置を提供する。 【解決手段】 車両の予定された走行経路に関する情
報、例えば道路の種別やその高低差、更には制限速度等
の情報を取得し（処理Ａ,Ｂ）、この走行経路に関する
情報と前記車両の重量や走行抵抗等に依存する消費エネ
ルギ特性（情報Ｃ）とに基づいて車両が該走行経路を走
行するに必要な駆動エネルギ量を求める（処理Ｄ）。そ
して予測された駆動エネルギ量に従って二次電池に対す
る充放電を制御する（処理Ｅ,〜Ｆ）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池を走行エ
ネルギ源として利用する車両の予定された走行経路を走
行するに必要な駆動エネルギ量に着目して前記二次電池
のエネルギ管理を行うようにした車両用エネルギ管理装
置およびこのエネルギ管理装置を備えた車両に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】近時、二次電池（バッテリ）を走
行エネルギ源として利用する車両が、電気自動車（Ｅ
Ｖ；Electric Vehicle）、ハイブリッド車（ＨＥＶ；Hy
brid ElectricVehicle）、パワーアシスト車等として種
々開発されている。この種の車両は二次電池により駆動
されるモータ（電動機）を備えて該モータの回転力を以
て走行したり、或いはモータの回転力にて内燃機関や人
力による走行をアシストするものである。
【０００３】ところでこの種の車両においてはモータを
駆動することなく走行し得るとき、例えば車両の減速制
動時に上記モータから得られる回生エネルギにて前記二
次電池を充電することで、エネルギの有効利用を図るこ
とが行われている。例えばハイブリッド車においては、
二次電池の充放電特性を考慮して、その平均的な充電量
が一定の範囲（例えば満充電状態の８０％程度）に収ま
るように、車両の走行状態に応じて前記二次電池に対す
る充放電を制御することが行われている。
【０００４】一方、特開平８−１２６１１６号公報に
は、車両の走行経路に関する情報（道路の幅，種別，標
高，制限速度等）から各走行地点の走行に必要なエネル
ギ量を推定することで、何処でどの程度のバッテリ残量
（二次電池の充電量）があれば良いかを示す目標バッテ
リ容量を求め、この目標バッテリ容量に応じて二次電池
の充放電を制御する手法が開示されている（同公報の図
３,図４,図６参照）。この手法によれば、例えばバッテ
リエネルギの大量な消費（二次電池の放電）が想定され
る走行区間や、回生エネルギにより二次電池を充電し得
ると想定される走行区間を見込んで予め二次電池の充電
量（バッテリ残量）を制御することができるので、バッ
テリ残量の大幅な低下やその過剰充電を未然に防ぐこと
が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで二次電池を走
行エネルギ源として利用する場合、仮にその走行途中に
おいて回生エネルギによる二次電池の充電が見込まれる
としても、予定された走行経路を走行するに際して該二
次電池から求め得るエネルギ量が十分であるか否かが重
要な問題となる。特に二次電池以外に走行エネルギ源を
備えない電気自動車や、比較的重量のあるパワーアシス
ト自転車や電動車椅子、パワーアシスト車椅子等の場
合、二次電池の充電量（バッテリ残量）が大きな問題と
なる。
【０００６】ちなみに二次電池の充電量が不足すると、
電気自動車の場合には目的地に到達する前に走行が停止
することになる。またハイブリッド車の場合には、内燃
機関（エンジン）による走行駆動に委ねられることにな
るので排ガス等の問題が生じる。更にはパワーアシスト
自転車の場合には、その走行が人力によるペダル踏圧に
委ねられることになるので、相当の負担が強いられるこ
とになる。
【０００７】しかしながら従来においては、特にハイブ
リッド車においては、専ら、二次電池の充放電特性に着
目し、アクセル操作にブレーキ操作等による車両の走行
状態に応じてその充放電を制御しているに過ぎない。こ
の為、電気自動車やパワーアシスト自転車にあっては、
目的地に到達する前に二次電池の充電量が大幅に低下す
る虞があった。またハイブリッド車の場合、前述した公
報に開示される手法によれば二次電池の充電量について
は効果的に制御し得るが、その分、内燃機関の駆動が増
えて、折角のハイブリッド機能を有効に活用できなくな
る虞がある。
【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、車両の走行に必要な駆動エネル
ギ量を管理しながら、該車両の予定された走行経路に応
じて二次電池に対する充放電を効率的に制御することの
できる車両用エネルギ管理装置を提供することにある。
また本発明の別の目的は、二次電池を走行エネルギ源と
する車両であって、予定された走行路を走行するに必要
な駆動エネルギ量を管理しながら、予定された走行経路
に応じて二次電池に対する充放電を効率的に制御するこ
とのできる機能を備えた車両を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る車両用エネルギ管理装置は、二次電池
を走行エネルギ源とする車両の予定された走行経路に関
する情報、例えば道路の種別やその高低差、更には制限
速度等の情報を取得する情報取得手段と、この手段にて
求められた上記走行経路に関する情報と前記車両の重量
や走行抵抗等に依存する消費エネルギ特性とに基づいて
前記車両が該走行経路を走行するに必要な駆動エネルギ
量を求めるエネルギ量予測手段と、この手段にて予測さ
れた駆動エネルギ量に従って前記二次電池に対する充放
電を制御する充放電制御手段とを具備したことを特徴と
している。
【００１０】即ち、本発明に係る車両用エネルギ管理装
置は、予定された走行経路の情報に従って車両が該走行
経路を走行するに必要な駆動エネルギ量に着目し、この
走行に必要な駆動エネルギ量を求めることで、例えば前
記二次電池の充電量（エネルギ量）が上記駆動エネルギ
量を下回ることがないように前記二次電池に対する充放
電を、その走行状態に応じて制御することを特徴として
いる。この際、前記走行経路の情報に従って二次電池に
対する目標バッテリ残量を適応的に可変しながら、前記
二次電池に対する充放電制御を実行することも勿論可能
である。
【００１１】また好ましくは請求項２に記載するように
前記情報取得手段においては、前記車両の現在地と設定
された目的地とから走行経路を予測し、予測した走行経
路に関する道路環境情報を地図情報や交通情報から求め
る経路探索手段を備えることを特徴としている。更には
請求項３に記載するように、前記情報取得手段は、前記
エネルギ量予測手段にて求められる駆動エネルギ量が最
小となる走行経路を探索する最適走行経路探索手段を備
えることを特徴としている。
【００１２】即ち、本発明の好ましい態様は、現在地と
目的地との情報に従って走行経路を予測し、この予測さ
れた走行経路を走行するに必要な駆動エネルギ量を計算
すると共に、この駆動エネルギ量が最小となる走行経路
を探索することを特徴としている。また本発明の好まし
い態様は、請求項４に記載するように前記充放電制御手
段においては、予定された走行経路の全てを走行するに
必要な駆動エネルギ量、または前記二次電池を充電し得
る地点までの走行に必要な駆動エネルギ量が、前記二次
電池の充電量よりも大きいときに警報を発する手段を備
えることを特徴としている。
【００１３】また本発明に係る車両は、請求項５に記載
するように二次電池と、この二次電池をエネルギ源とし
て車輪を走行駆動すると共に、前記車輪の回転力から前
記二次電池を充電し得る回生エネルギを生成するモータ
とを具備したものであって、特に該車両の予定される走
行経路に関する情報を取得する情報取得手段と、この手
段にて求められた上記走行経路に関する情報と該車両の
消費エネルギ特性とに基づいて該走行経路を走行するに
必要な駆動エネルギ量を求めるエネルギ量予測手段と、
上記予測された駆動エネルギ量に従って前記二次電池に
対する充放電を制御する充放電制御手段とを備えること
を特徴としている。
【００１４】即ち、請求項１乃至請求項４に記載したよ
うな車両用エネルギ管理装置を備えた車両を提供するこ
とにある。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る車両用エネルギ管理装置と、この車両用
エネルギ管理装置を備えてなる車両について説明する。
図１は車両用エネルギ管理装置を備えたハイブリッド車
の要部概略構成を示すもので、１は車輪１１を走行駆動
する内燃機関（エンジン）１２、および電動機（モー
タ）１３を備え、更に機械式ブレーキ１４を備えた車両
本体部である。車輪１１は、内燃機関１２および電動機
１３により選択的に駆動されて車両を走行させ、また機
械式ブレーキ１４により制動が加えられる。また内燃機
関１２および電動機１３は、車輪１１を回転駆動しない
場合には該車輪１１の回転に対する負荷として作用し、
エンジンブレーキ或いは回生ブレーキとして前記車輪１
１に対して制動力を加えるものとなっている。
【００１６】尚、前記内燃機関１２の作動は、電子制御
ユニット（ＥＣＵ）からなる運転制御部２１を主体とす
る走行制御部２の下でアクセルペダル２２、およびブレ
ーキペダル２３の操作に選択的に応じて制御される。ま
た電動機１３は、前記運転制御部２１によりその作動が
制御されるインバータ２４により二次電池を主体とする
電池パック２５をエネルギ源として通電駆動される。ま
たインバータ２４は、電動機１３から回生エネルギが得
られるとき、この回生エネルギにて前記電池パック（二
次電池）２５を充電すると共に、余分な回生エネルギに
ついては抵抗器２６を介して熱変換してエネルギ放出す
るものとなっている。
【００１７】尚、前記アクセルペダル２２およびブレー
キペダル２３は、速度計２７にて表示される車速やその
他の走行環境に応じて運転者ＤＲＶにより選択的に操作
されるもので、運転制御部２１は、基本的にはアクセル
ペダル２２の操作から加速指示を検知し、またブレーキ
ペダル２３の操作から減速（制動）指示を検知して車両
の走行を制御する。その他、前記運転制御部２１は、特
に図示しないが変速機の操作や、更にはクルーズコント
ロール機能を備える場合には、前記速度計２７から得ら
れる車速情報に従って車両の走行を制御する。
【００１８】さて基本的には上述した如き車両本体１と
走行制御部２とを備えて構成されるハイブリッド車が特
徴とするするところは、更にナビゲーション装置３を備
えると共にエネルギ管理部４を備える点にある。上記ナ
ビゲーション装置３およびエネルギ管理部４は、前記運
転制御部２１と共に車両用エネルギ管理装置を構成す
る。しかして車両用エネルギ管理装置は、基本的には前
記ナビゲーション装置３において車両の予定された、或
いは予測された走行経路に関する情報を得（情報取得手
段）、エネルギ管理部４により上記走行経路の情報に基
づいて該走行経路を走行するに必要な駆動エネルギ量を
求め（エネルギ量予測手段）、この予測した駆動エネル
ギ量に従って前記運転制御部２１の下でインバータ２４
の作動を制御することで前記電池パック（二次電池）２
５の充放電を制御する如く構成される。
【００１９】ちなみにナビゲーション装置３は、衛星を
利用して車両の現在地を求めるＧＰＳ（グローバル・ポ
ジショニング・システム）装置３１、ＣＤ−ＲＯＭ等に
よって提供される地図情報３２、および時計装置３３を
備え、更には各種情報を記憶するための記憶装置（メモ
リ）３４を備えたナビゲーション制御部３５を主体とし
て構成される。尚、地図情報３２は、縮尺に応じて階層
化された道路地図、およびその道路地図に示される各種
道路の種別や幅、標高の情報、市街地／郊外の情報、交
差点情報、更には制限速度の情報等を提供するものであ
る。また地図情報３２に、標準的な車両で走行したとき
の各地点でのエネルギ消費率の情報を記述しておくこと
も可能である。このようにすれば、この情報から簡易に
エネルギ計算を行ったり、この情報を自車仕様に合わせ
て補正してエネルギ量を求めること等が可能となる。ま
たナビゲーション制御部３５は、必要に応じて通信装置
３６を用いて道路の混雑状況等のＶＩＣＳ情報を取得し
たり、ホストコンピュータ５との間で情報通信して各種
の情報を取得する機能を備えてなる。
【００２０】さてエネルギ管理部４は、特にエネルギ量
計算部４１を備えている。このエネルギ量計算部４１
は、前記ナビゲーション装置３で求められた走行経路に
関する情報と、後述する車両の運動特性とに従って該走
行経路を走行するに必要な駆動エネルギ量を計算する役
割を担う。この駆動エネルギ量の計算については後述す
る。そして計算された駆動エネルギ量は運転制御部２１
に与えられ、車両を走行させる上での目安として運転者
ＤＲＶに提示されると共に、電池バック（二次電池）２
５の充放電制御に利用される。
【００２１】さて概略的には上述した如く構成される車
両用エネルギ管理装置が特徴とするところは、図２にそ
の処理概念を示すように走行経路を設定することから開
始される（処理Ａ）。この走行経路については現在地と
目的地とに従ってその走行経路を一義的に指定すること
で設定しても良いが、ナビゲーション装置３が有する機
能を活用して現在地と指定された目的地とに従って、前
記地図情報３２を参照して走行経路を探索し、例えば最
短距離となる走行経路や走行所要時間が最短となるよう
な走行経路、更には後述する駆動エネルギ量が最小とな
る走行経路等として複数種選定する。
【００２２】しかして現在地から目的地に至る走行経路
が設定されたならば、その走行経路に関する道路環境情
報を前記地図情報３２等から取得する（処理Ｂ）。この
道路環境情報については、例えば前記走行経路を交差点
や所定の走行距離に応じて区分した複数の走行区間毎
に、その道路の種別や道路幅、標高に応じて求められる
上り坂／下り坂の情報、市街地／郊外の別、制限速度、
更には時間帯に応じた混雑状況等として求められる。
【００２３】駆動エネルギ量計算部４１は、車両の走行
中における駆動力Ｆとその速度（車速）や加速度との関
係等から同定される該車両の運動特性（情報Ｃ）と、上
述した如く求められる道路環境情報とに従って、該車両
が前記走行経路を走行するに必要な駆動エネルギ量を計
算する（処理Ｄ）。この駆動エネルギ量の計算は、前述
した如く想定された各走行経路毎に実行される。そして
最終的には、例えばその駆動エネルギ量が最小となる走
行経路が、最適走行経路として選定される。
【００２４】即ち、走行経路の設定と、その走行経路を
走行するに要する駆動エネルギ量の計算は、現在地（出
発地）と目的地との情報に基づいて走行経路を仮設定
し、この仮設定された走行経路を走行するに際して予測
される車両の平均速度、最高速度、発信／停止の平均時
間間隔、道路の標高変化（上り坂／下り坂）、更には車
両の走行抵抗やエネルギ消費特性から計算される。
【００２５】例えば車両の運動が Ａ；車両の前面投影面積（m2）， Ｃd；抗力係数 Ｆ；駆動力（N） ， Ｗ；正味エネルギ消費率（W） Ｌ；内部ロス（W） ， ｇ；重力加速度（m/s2） ｍ；質量（kg） ， ｘ；距離（m） μ；転がり摩擦係数 ， ρ；空気密度（kg/m3） (ｄｘ／ｄｔ)；速度(m/s) ， (ｄ2ｘ／ｄｔ2)；加速度(m/s2) θ；登坂角度 として ｍ(ｄ2ｘ／ｄｔ2)＋(１／２)ρＡＣd(ｄｘ／ｄｔ)＋μ
ｍｇ＋ｍｇ(ｄｘ／ｄｔ)sinθ＝Ｆ Ｆ＝ (Ｗ−Ｌ)／(ｄｘ／ｄｔ) で表されるとき、荷物や乗員数により変化する質量ｍ
や、天井部に取り付けたキャリア等の影響を受ける車両
の前面投影面積および抗力係数Ｃd、更には車輪（タイ
ヤ）の空気圧等に影響される転がり摩擦係数μは、前記
距離ｘの１階時間微分値（速度）および２階時間微分値
（加速度）と前記駆動力Ｆとの関係から同定することが
できる。
【００２６】ちなみに上式においては、未知数は質量
ｍ，車両の前面投影面積Ａと抗力係数Ｃdとの積、およ
び転がり摩擦係数μの３つであるので、速度および加速
度の異なる３時点での車両の運動状況を調べれば、これ
らの車両の運動特性に関わるはパラメータを求めること
ができる。但し、現実的には走行抵抗には、より複雑な
要素が入り込むので、より多くの時点での運行状況を求
めたり、車両のヨーレイト等を配慮して計算することが
望ましい。
【００２７】しかして上述した如くして各運動パラメー
タが求められたならば、これらの運動パラメータに基づ
いて正味エネルギ消費率Ｗを計算し得るようになる。こ
の場合、内部ロスＬに関しては、車両の運動特性に依存
する速度や加速度の関数となる。またこの際、ガソリン
等の燃料の消費に伴う質量ｍの軽量化を考慮して正味エ
ネルギ消費率Ｗを計算するようにしても良い。更には車
両における窓の開け閉めに起因する抗力係数Ｃdの変化
や、乗員の乗車・下車に起因する質量ｍの変化を想定
し、上述した車両特性を示すパラメータについては、そ
の走行中に常時計算し直し、またその移動平均を求める
等してノイズを除去しながら、駆動エネルギ量の計算に
用いるようにすれば良い。
【００２８】かくしてこのようにして求められた駆動エ
ネルギ量は、前述したエネルギ量管理部４において監視
され（処理Ｅ）、例えば図３(ａ)に示すような車両の運
転席前方に設けられたインストルメントパネル（ダッシ
ュボード）５１に組み込まれた情報表示画面５２上に、
例えば図３(ｂ)に示すようにナビゲーション画像と共に
表示される。ちなみに図３(ｂ)において、５３は地図上
における自車位置を示す自車マーク、５４は地図上に示
された道路マーク、５５は方位の情報、そして５６は電
池パック（二次電池）２５の現在の充電量、５７は目的
地までの走行に必要な駆動エネルギ量を示している。
尚、前述した如く計算された車両の駆動エネルギ量は、
例えば前記電池パック（二次電池）２５の充電量に換算
されて、該二次電池の現在の充電量５６と対比して棒グ
ラフ表示される。また上記駆動エネルギ量の情報は、当
該車両に搭載されて前記電池パック（二次電池）２５を
エネルギ源とするエアコンディショナー等の補機の駆動
に要するエネルギ量５８と合わせて表示される。
【００２９】この際、前述した如く求められた車両の駆
動エネルギ量に比較して電池パック（二次電池）２５が
蓄えているエネルギ量（充電量）が不足するような場
合、エネルギ管理部４は、適宜、表示や音等により警報
を発することで運転者ＤＲＶに対して注意を促すものと
なっている。ところで前述した如く計算された駆動エネ
ルギ量を走行情報の１つとして入力する運転制御部２１
は、基本的には図２に示すように車両の現在の走行状況
を判定すると共に（処理Ｆ）、その判定結果に従って前
記インバータ２４の作動を制御して電動機（モータ）１
３を駆動し（処理Ｇ）、或いは電動機１３を回生運転す
る（処理Ｈ）。そして電動機１３の回生運転時には、そ
のときの電池パック（二次電池）２５の充電量に応じて
該二次電池２５に対する充電を制御する（処理Ｉ）。特
に電池パック２５のエネルギを用いて電動機１３を駆動
するか、逆に電動機１３から得られる回生エネルギにて
電池パック２５を充電するかの判断は、車両の現在の走
行状況と前述した如く求められた走行経路の情報に従っ
て、その後、どの程度の駆動エネルギを必要とするかを
判断しながら行われる。そして電池パック２５の充電量
が不足するような場合には、車両の走行に必要なエネル
ギを優先的に確保するべく、エアコンディショナー等の
補機の駆動を停止することで、電池パック２５に蓄積さ
れているエネルギの有効利用を図る。
【００３０】また前述した走行経路の情報から、電動機
１３の回生運転により電池パック２５の充電が見込まれ
る場合には、前述した如く計算される駆動エネルギ量か
ら回生エネルギ量を逆算し、回生エネルギにより補い得
る電池パック２５の充電量を求めながら、その充放電を
制御する。尚、電池パック２５を過剰に充電する虞があ
る場合には、前述した抵抗器２６を駆動することで回生
エネルギを放出させ、その充電量を制限する。
【００３１】このような基本的な充放電制御に加え、運
転制御部２１では前述した如く計算される駆動エネルギ
量から、例えば予め走行距離に応じて、或いは交差点等
の目標に応じて区分された走行区間毎に、その区間を走
行するに必要な駆動エネルギ量を求めている。そして現
在の走行状態、および電池パック（二次電池）２５の充
電状態を基準として、その後の走行において予想される
二次電池２５の放電／充電区間に応じて前記電池パック
（二次電池）２５の充電量を適応的に制御するものとな
っている。具体的には、その後の走行において大量の走
行エネルギが必要と見込まれる場合には、電動機１３を
回生運転し得る走行状態において電池パック２５を高め
に充電し、また逆にその後の走行において大きな回生エ
ネルギを得て電池パック２５を十分に充電し得ると見込
まれる場合には、電動機１３から回生エネルギが得られ
ると見込まれる地点まで、該電池パック２５における充
電量の減少を許容して電動機１３を駆動するものとなっ
ている。
【００３２】例えば上述したハイブリッド車において
は、内燃機関１２からの駆動力を利用することで電池パ
ック２５からのエネルギ消費量を制御してその充放電を
制御するものとなっている。尚、内燃機関１２を備えて
いない電気自動車にあっては、例えばその速度を制御す
ることで、更にはパワーアシスト自転車にあってはペダ
ル踏力に対するアシスト力を制御することで、電池パッ
ク２５からのエネルギ消費量を制御してその充放電が制
御される。
【００３３】このような充放電制御によれば、長い上り
坂を走行した後、下り坂を走行するような場合、例えば
図４(ａ)に示すように、車両の加速／減速に伴う数秒か
ら数十秒程度の短い時間での充放電を繰り返しながら車
両を走行させることで上り坂走行時に平均充電量を低く
し、その反面、下り坂走行時における回生エネルギによ
る電池パック２５の充電に余裕を持たせることが可能と
なるので、回生エネルギを抵抗器２６を用いて無駄に消
費することを抑えることができるので、上り管足りによ
るエネルギ損失を低減することができる。ちなみに従来
一般的な充電制御にあっては、図４(ｂ)に示すように二
次電池（電池パック）２５の平均充電量が一定化するよ
うにしているので、上り下りにおけるエネルギ損失が増
大することが否めない。具体的には下り坂の走行時であ
っても、二次電池（電池パック）２５の平均充電量が充
足しているような場合には、例えば機械式ブレーキ１４
が使用されたり、エンジンブレーキが使用されたりし、
回生エネルギを用いた二次電池（電池パック）２５の充
電自体が抑制されることになる。このような従来の充放
電制御と対比すれば明らかなように、走行経路に応じた
充放電制御を実行することで、電池パック（二次電池）
２５が有する充電特性（電池容量）を十分に活用した効
率的な走行が可能となる。
【００３４】また前述した如く電池パック（二次電池）
２５の充電量を、走行に必要な駆動エネルギ量に応じて
管理するので、例えば目的地に到達する前に、或いは予
定した充電スタンドに到達する前に、更には回生エネル
ギにより電池パック（二次電池）２５を充電し得る前に
該電池パック（二次電池）２５が放電し切るような事態
を予め把握することができる。即ち、一般的に二次電池
の充電量からだけでは把握し難い走行可能距離を、走行
に必要な駆動エネルギ量との対比によって明確に把握す
ることが可能となる。この結果、予測される駆動エネル
ギ量と電池パック（二次電池）２５の現在の充電量とか
ら、例えば車両の加速を抑えると共に低速上点すること
でエネルギ消費を抑制し、更には定速（慣性）運転によ
る回生エネルギの回収を高めて二次電池を充電する機会
を多くすることで、二次電池が有する電池能力を最大限
に発揮させながら、その走行を行うことが可能となる。
【００３５】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば路線バスのようにその走行経路
（路線）が予め決まっているような場合、運行業務に先
立って計算される駆動エネルギ量と、各路線バスが搭載
した電池パック（二次電池）２５の充電量とを比較し
て、その路線バスをどの走行経路（路線）に割り当てる
かを決定することも可能である。この場合、決定された
路線に応じてその行き先き表示を自動的に切り替えるよ
うにしても良い。またこの種の路線バスにあっては、各
バス停毎に求められる乗車予測人数を取り込みながら、
駆動エネルギ量を計算するように構成することも可能で
ある。
【００３６】また駆動エネルギ量を計算するに際し、情
報通信により得られる道路の混雑状況等を加味したり、
過去の運転履歴とエネルギ消費量との関係から、定常的
に走行する道路（経路）における駆動エネルギ量を求め
ることも可能である。更に走行経路を探索するに際して
は、運転者ＤＶＲの好みの情報を加味したり、利用頻度
の多い道路を優先しながら走行経路を設定することも勿
論可能であり、複数の通過点を指定しながら走行経路を
設定することも勿論可能である。
【００３７】更には車両の運動特性を、その車両の基本
特性として固定的に与えることで駆動エネルギ量の計算
の簡易化を図ることも可能である。その他、二次電池の
充放電アルゴリズムについては、二次電池の充電容量や
その充電特性等に応じて定めれば良く、要は予定された
走行経路を走行するに要する駆動エネルギ量に応じてそ
の充放電を制御するようにすればよく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、車
両の予定された走行経路に関する情報を取得し、この走
行経路に関する情報と前記車両の運動特性とに基づいて
前記車両が該走行経路を走行するに必要な駆動エネルギ
量を求めて、その走行エネルギ源としての二次電池に対
する充放電を制御するので、回生エネルギを用いて二次
電池を効果的に充電しながら、該二次電池のエネルギを
管理して車両を走行制御することが可能となる。
【００３９】特に請求項２に記載の発明によれば、走行
経路を予測しながら、その走行経路を走行するに必要な
駆動エネルギ量を求め、更に請求項３に記載するように
駆動エネルギ量が最小となる走行経路を探索するので、
二次電池の限られた電池容量を有効に活用して、しかも
必要なエネルギを小さく抑えて目的とする走行を実現す
ることができる。更には請求項４に記載するように予定
された走行経路の全てを走行するに必要な駆動エネルギ
量、または前記二次電池を充電し得る地点までの走行に
必要な駆動エネルギ量が、前記二次電池の充電量よりも
大きいときに警報を発するので、二次電池の過放電を未
然に防ぐことができる等の効果が奏せられる。
【００４０】またこのようなエネルギ管理機能を備える
ことで、無駄なエネルギ消費を抑えた経済的な走行を可
能とする経済的な車両を実現することが可能となり、電
気自動車、ハイブリッド車、パワーアシスト自転車等と
して実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用エネルギ管理
装置を備えたハイブリッド車の要部概略構成図。
【図２】車両用エネルギ管理装置の処理概念を示す図。
【図３】車両のインストルメントパネルに組み込まれた
情報表示画面とその表示情報を示す図。
【図４】車両の走行に伴う電池パック（二次電池）の充
放電制御の例を示す図。
【符号の説明】
１ 車両本体 ２ 走行制御部 ３ ナビゲーション装置 ４ エネルギ管理部 １２ 内燃機関（エンジン） １３ 電動機（モータ） ２１ 運転制御部 ２４ インバータ ２５ 電池パック（二次電池） ３１ ＧＰＳ装置 ３２ 地図情報 ３４ ナビゲーション制御部 ３６ 通信装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山根 哲哉 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 岩崎 秀夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AB07 AC02 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI22 PO02 PO17 QA01 QE18 QI04 QI07 SE06 TI02 TI08 TU16 TU17 9A001 JJ10 JJ73 KK15 KK17 KK32 KK54

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 二次電池を走行エネルギ源として利用す
    る車両の、予定された走行経路に関する情報を取得する
    情報取得手段と、 上記走行経路に関する情報と前記車両の運動特性とに基
    づいて前記車両が該走行経路を走行するに必要な駆動エ
    ネルギ量を求めるエネルギ量予測手段と、 上記予測された駆動エネルギ量に従って前記二次電池に
    対する充放電を制御する充放電制御手段とを具備したこ
    とを特徴とする車両用エネルギ管理装置。
  2. 【請求項２】 前記情報取得手段は、前記車両の現在地
    と設定された目的地とから走行経路を予測し、予測した
    走行経路に関する道路環境情報を地図情報や交通情報か
    ら求める経路探索手段を備えることを特徴とする請求項
    １に記載の車両用エネルギ管理装置。
  3. 【請求項３】 前記情報取得手段は、前記エネルギ量予
    測手段にて求められる駆動エネルギ量が最小となる走行
    経路を探索する最適走行経路探索手段を備えることを特
    徴とする請求項２に記載の車両用エネルギ管理装置。
  4. 【請求項４】 前記充放電制御手段は、前記予定された
    走行経路の全てを走行するに必要な駆動エネルギ量、ま
    たは前記二次電池を充電し得る地点までの走行に必要な
    駆動エネルギ量が、前記二次電池の充電量よりも大きい
    ときに警報を発する手段を備えることを特徴とする請求
    項１に記載の車両用エネルギ管理装置。
  5. 【請求項５】 二次電池と、この二次電池をエネルギ源
    として車輪を走行駆動すると共に、前記車輪の回転力か
    ら前記二次電池を充電し得る回生エネルギを生成するモ
    ータとを具備した車両であって、 該車両の予定される走行経路に関する情報を取得する情
    報取得手段と、 上記走行経路に関する情報と該車両の運動特性とに基づ
    いて該走行経路を走行するに必要な駆動エネルギ量を求
    めるエネルギ量予測手段と、 上記予測された駆動エネルギ量に従って前記二次電池に
    対する充放電を制御する充放電制御手段とを具備したこ
    とを特徴とする車両。
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