JP2011098693A

JP2011098693A - 情報表示装置

Info

Publication number: JP2011098693A
Application number: JP2009256077A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ishikawa; 泰広石川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-11-09
Filing date: 2009-11-09
Publication date: 2011-05-19

Abstract

【課題】車両に搭載した燃費向上装備により賄われたコストをユーザが容易に把握できる情報表示装置を提供すること。
【解決手段】電力を動力源に走行する車両のバッテリ１４の残電力量を表示する情報表示装置１００であって、前記残電力量の電力を発電した各発電手段１１、１２、１３の発電コストを表示する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の情報表示装置に関し、特に、バッテリの残電力量を発電システムと共に表示する情報表示装置に関する。

エコ意識の高まりやエコ運転の推奨のため、車両の燃費や燃料代を運転者に通知する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。特許文献１には、シリーズ型のハイブリッド車において、モータ作動ランプ、モータ回生ランプ、モータ力行ランプ、エンジン作動ランプ、バッテリ残量ランプ及び発電ランプを備えた運転状態表示装置が開示されている。特許文献２には、車両が１ｋｍを走行するのに消費した燃料の燃料代や累計燃料代を表示する燃費表示装置が開示されている。

特開平０９−０９８５０１号公報特開２００８−１８０５７６号公報

このように、燃費やそのコスト表示に関する技術は種々考えられているが、これまで、エネルギー供給源の多様化に対応したコスト表示については考慮されてこなかった。具体的には、車両のハイブリッド化、電気自動車化が進んだことにより、車両は電力でも走行可能となったが、電気の発電方法は多岐にわたってきている。例えば、車両側では、オルタネータ、ブレーキ回生、太陽電池又は水素と酸素の反応により発電が可能になってきている。また、プラグインハイブリッド車や電気自動車は、家庭のコンセントからバッテリに充電できるが、家庭でも、電力会社の電気だけでなく、太陽電池や燃料電池が利用されるようになっている。また、家庭の場合、時間帯によって電力会社から購入する電気代が異なることも多い。
また、当然ながら、車両や家庭の多岐にわたったエネルギー供給源は初期コストが発生することも多く、また、発電方法や充電方法によって発電コストが異なるため、単純にガソリン代や電気代を表示するだけでは、燃費向上装備（ハイブリッド、太陽電池、グリルシャッター等）によりどのくらい走行時のコストが賄われたかをユーザが把握しにくくなっているという問題がある。これでは、運転者は、次回に車両を購入する際、燃費向上装備を装着する意欲がわきにくい。

また、ユーザは、発電コストの内訳を詳細に知ることができないため、エアコン等、消費電力の大きい装置を停止する意欲もわかない。

本発明は、上記課題に鑑み、車両に搭載した燃費向上装備により賄われたコストをユーザが容易に把握できる情報表示装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、電力を動力源に走行する車両のバッテリの残電力量を表示する情報表示装置であって、前記残電力量の電力を発電した各発電手段の発電コストを表示する、ことを特徴とする。

車両に搭載した燃費向上装備により賄われたコストをユーザが容易に把握できる情報表示装置を提供することができる。

ディスプレイに表示される発電コストの一例を示す図である。情報表示装置の構成図の一例である。電源マネジメントＥＣＵが、エネルギー源及びエネルギー消費側から取得する情報を模式的に示す図の一例である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、ディスプレイ１６に表示されるコスト情報の一例を示す。情報表示装置１００は、バッテリに充電されている残電力量の各発電手段の内訳（発電コスト）、その拡大表示、及び、燃費向上装備のコスト償却情報等を表示する。

図１の左図では、電力単価（発電コスト）毎に残電力量がブロックにより表示されている。また、中央には、太陽電池１３により発電した電力の残電力量、ブレーキ回生により発電した電力の残電力量、家からの充電（以下、「プラグイン」という場合がある）による電力の残電力量等が区別して表示されている。このような表示により、運転者は各エネルギー源毎に発電コストを把握することができる。

また、右図には「太陽電池により得した金額−初期コスト」が表示されている。これが燃費向上装備のコスト償却情報であり、運転者は、初期コストを償却できたか否か、及び、償却の程度を把握することができる。なお、瞬間燃費や平均燃費などの燃費が表示されるので、運転者は、瞬間燃費により現在の車両の走行コスト、平均燃費により過去の平均的な走行コストを把握できる。

図２は、情報表示装置１００の構成図の一例を示す。情報表示装置１００は、電源マネジメントＥＣＵ（Electronic Control Unit）１５により制御される。電源マネジメントＥＣＵ１５は、オルタネータ１１、回生ブレーキ１２、太陽電池１３（以下、これらをエネルギー源という）、バッテリ１４と接続されている。また、電源マネジメントＥＣＵ１５には、エンジン制御ＥＣＵ１７、ＨＶ制御ＥＣＵ１８、エアコン制御ＥＣＵ１９、シート制御ＥＣＵ２０、及び、灯火制御ＥＣＵ２１が接続されている（以下、これらをエネルギー消費側という）。また、電源マネジメントＥＣＵ１５には、図１のコスト情報を表示するためのディスプレイ１６が接続されている。ディスプレイ１６は、ナビゲーションシステムと兼用のＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬディスプレイであるが、メータパネルに設けたＬＣＤ等の表示部でもよい。

また、電源マネジメントＥＣＵ１５は、家庭のコンセントからバッテリ１４に電力を充電できるので、必要な時に家庭用マネジメント装置２２と電源ケーブル又は無線を介して接続できるようになっている。

電源マネジメントＥＣＵ１５やエネルギー消費側のＥＣＵは、ＣＡＮ（controller area network）等の車載ＬＡＮを介して接続されている。電源マネジメントＥＣＵ１５やエネルギー消費側のＥＣＵは、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＡＳＩＣ、リセット回路、ＣＡＮコントローラ等を搭載したマイコンである。電源マネジメントＥＣＵ１５は、ＥＥＰＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することで下記の機能を提供する。

このように、電源マネジメントＥＣＵ１５は、エネルギー源の全ての発電量とエネルギー消費側の全ての消費量を個別にモニターしているため、残電力量の内訳を表示することができる。

図３は、電源マネジメントＥＣＵ１５が、エネルギー源及びエネルギー消費側から取得する情報を模式的に示す図の一例である。電源マネジメントＥＣＵ１５は、オルタネータ１１からオルタネータ発電情報を、回生ブレーキ１２からブレーキ発電情報を、太陽電池１３から太陽電池発電情報を、それぞれ取得する（以下、これらを区別せずに「発電情報」という場合がある。）。具体的には、電源マネジメントＥＣＵ１５は、オルタネータ１１の発電量、回生ブレーキ１２の発電量、及び、太陽電池１３の発電量のうち、エネルギー消費側に消費されずバッテリ１４に充電される電力量を電流値として監視することで、各エネルギー源毎の発電情報を取得できる。または、エネルギー源が、それぞれのタイミングでサイクル時間毎（例えば、数ミリ秒から数１００ミリ秒毎）に各情報を電源マネジメントＥＣＵ１５に送信してもよいし、電源マネジメントＥＣＵ１５から要求された場合に各発電情報を電源マネジメントＥＣＵ１５に送信してもよい。なお、電源マネジメントＥＣＵ１５は、バッテリ１４のＳＯＣ（State Of Charge）を取得することができる。

また、電源マネジメントＥＣＵ１５は、エンジン制御ＥＣＵ１７からエンジン関係消費電流情報を、ＨＶ制御ＥＣＵ１８からモータ消費電力情報を、エアコン制御ＥＣＵ１９からエアコン消費電力情報を、シート制御ＥＣＵ２０からパワーシート消費電力情報を、灯火制御ＥＣＵ２１から灯火消費電力情報を、それぞれ取得する（以下、これらを区別せずに「消費電力情報」という場合がある。）。具体的には、電源マネジメントＥＣＵ１５は、オルタネータ１１、回生ブレーキ１２、太陽電池１３又はバッテリ１４から、エンジン、モータ、エアコン、パワーシート及び灯火に流れる電流値を監視して、消費電流情報を取得する。なお、これらエネルギー消費側のＥＣＵ又は消費電力に関する情報は一例であり、車両の電子装置が消費する全ての情報を含めておくことができる。例えば、ナビゲーションシステム、ワイパ、パワーウィンドウ、パワーステアリング等の消費電力情報も含まれる。

エネルギー源が発電した電力のうち、エネルギー消費側が消費しなかった電力がバッテリ１４に充電される。電源マネジメントＥＣＵ１５は、各エネルギー源毎の発電情報を取得しているので、バッテリ１４の残電力量の個別の発電コストも容易に算出できることになる。

また、電源マネジメントＥＣＵ１５は、家庭のコンセントからバッテリ１４に電力を充電する際、家庭用マネジメント装置２２から家庭用電力送受情報を取得する。家庭用電力送受情報は、主に供給電源情報である。供給電源情報は、電力供給源の名称（例えば、電力会社名、太陽電池システム、燃料電池システム、風力発電システム等）とそれらの各供給電力量、電力コスト情報である。供給電力量と電力コスト情報から、プラグインによりどの程度のコスト削減になったかを算出できるようになる。

〔残電力量の内訳の表示〕
電源マネジメントＥＣＵ１５による、バッテリ１４に充電されている残電力量の内訳の表示について説明する。電源マネジメントＥＣＵ１５は、取得した、各エネルギー源毎の発電情報をエネルギー源毎に累積する。例えば、ある時点におけるバッテリ１４における、オルタネータ１１が発電した電力の残電力量をＯzan、回生ブレーキ１２が発電した電力の残電力量をKzan、太陽電池１３が発電した電力の残電力量をTzan、プラグインによる残電力量をPzan、とする。単位は、例えば〔ｋWh〕である。

なお、Pzanは、電力供給源の名称により、Pzan_電力会社、Pzan_太陽電池、Pzan_燃料電池、Pzan_風力発電、に区分できる。

したがって、バッテリ１４の残電力量ZANは、
ZAN＝Ozan＋Kzan＋Tzan＋Pzan
である。

バッテリ１４の容量は決まっている（例えばVat）。したがって、バッテリ容量Vatに対する残電力量ZANの割合は、１００×Vat／ZAN〔％〕で表すことができる。図１では、バッテリ容量に対する残電力量が７５％となっている。

バッテリ容量Vatに対する各エネルギー源の残電力量の割合は、それぞれ「１００×Ozan／Vat〔％〕」、「１００×Kzan／Vat〔％〕」、「１００×Tzan／Vat〔％〕」、「１００×Pzan／Vat〔％〕」、にて表すことができる。

電源マネジメントＥＣＵ１５は、この値に応じた大きさのブロックをディスプレイ１６に表示することで図１の残電力量の内訳をビジュアルに表示することができる。また、図１の中央に示すように、あるエネルギー源の残電力量を拡大して表示する際は、電源マネジメントＥＣＵ１５は各エネルギー源の残電力量の比率を保つように、それぞれのブロックを拡大する。

電源マネジメントＥＣＵ１５は、残電力量の内訳を表示する際、エネルギー源毎に発電コストを表示する。この発電コストは、発電時のランニングコストを意味し、初期コストは含まれていない。オルタネータ１１のランニングコストは、ガソリン代（燃料代）により決定されるが、回生ブレーキ１２と太陽電池１３のランニングコストはほぼ「ゼロ」である。また、Ｐzanの発電コストは、家庭用電力送受情報に含まれている（電力コスト情報）。図１では、回生ブレーキ１２と太陽電池１３の発電コストを区別せずに０〔円／ｋＷ〕とした。

ここで、オルタネータ１１のランニングコストは、単位電力量〔例えば、ｋWh〕を発電する間に消費した燃料に単価を乗じることで算出される。燃料の単価情報は運転者が情報表示装置１００に入力してもよいし、不図示のサーバから受信してもよい。単位電力量を発電する間にも車両は走行するので、燃料代の全てがバッテリ１４に充電された電力量にかかっているわけではない。そこで、単価を定数で補正して、この単価を、単位電力量を発電する間に消費した燃料に乗じて、ランニングコストを算出することが好ましい。定数は、車両が停止している場合や、シリーズ型ハイブリッド車のようにオルタネータ１１が発電だけを行っている場合は「１」、エンジン走行と共にオルタネータ１１が発電している場合は、例えば車速に応じて定数を「１」より小さくする。図１では、オルタネータ１１の発電コストを１００〔円／ｋW〕とした。

また、Ｐzanの発電コストは、Pzan_電力会社、Pzan_太陽電池、Pzan_燃料電池、Pzan_風力発電、毎に異なる。図１では、ＰzanにPzan_電力会社しか含まれないものとして、Ｐzanの発電コストを１０〔円／ｋW〕とした。Ｐzanに、Pzan_電力会社、Pzan_太陽電池、Pzan_燃料電池、Pzan_風力発電のうち２つ以上の電力が含まれる場合、電源マネジメントＥＣＵ１５は家庭用マネジメント装置２２から取得したPzan_電力会社、Pzan_太陽電池、Pzan_燃料電池、Pzan_風力発電、それぞれの残電力量と電力コスト情報を加重平均して、Ｐzan全体の発電コストを算出する。

運転者が情報表示装置１００に所定の操作を入力すると、電源マネジメントＥＣＵ１５はエネルギー源別の残電力量のブロックを拡大表示する。図１では、説明のため、太陽電池１３、回生ブレーキ１２、プラグインの各エネルギー源の残電力量を同時に表示している。このような表示が可能であってもよい。

Ｐzanに、Pzan_電力会社、Pzan_太陽電池、Pzan_燃料電池、Pzan_風力発電のうち２つ以上の電力が含まれる場合、拡大表示することで、Pzan_電力会社、Pzan_太陽電池、Pzan_燃料電池、Pzan_風力発電、それぞれの残電力量が表示できる。なお、Pzan_太陽電池とPzan_風力発電の発電コストはゼロである。Pzan_燃料電池の発電コストは、主にガス代であるが、Pzan_燃料電池の発電コストはガス代の単価と発電量から、家庭用マネジメント装置２２が算出した値を用いる。

このように各エネルギー源の残電力量と発電コストを対応づけて表示することで、運転者は現在消費している電力のエネルギー源や発電コストを知ることができ、例えば、発電コストが高いエネルギー源が発電した電力でエアコンを作動させている場合、エアコンのスイッチをオフするなどのモチベーションとすることができる。

〔コスト償却情報〕
次に、燃費向上装備のコスト償却情報について説明する。本実施形態では、コスト償却情報は「各エネルギー源により得した金額−初期コスト」と定義する。初期コストについては固定なので、車両の購入時にユーザが電源マネジメントＥＣＵ１５に登録することなにより、既に登録されている。

例えば、回生ブレーキ１２の初期コストは、ハイブリッドシステムの価格の数１０％のように見積もられる。太陽電池１３の初期コストは、メーカオプション又はディーラオプションの価格とする。

Ｐzanに関しては個別に初期コストが明らかである。例えば、Pzan_電力会社は初期コストは不要であるが、必ず必要になる車両側のソケットやプラグイン用電池のコストを加味してもよい。Pzan_太陽電池の初期コストは家庭用太陽電池システムの購入価格であり、Pzan_燃料電池の初期コストは家庭用燃料電池システムの購入価格であり、Pzan_風力発電の初期コストは家庭用風力発電システムの購入価格である。なお、家庭用太陽電池システム、家庭用燃料電池システム又は家庭用風力発電システムは、高価格の場合があるので、車両の償却用に購入価格の何割かを初期コストと定めてもよい。

各設備の初期コストは電源マネジメントＥＣＵ１５のＥＥＰＲＯＭ等にユーザやメーカにより登録されている。

「各エネルギー源により得した金額」は、次のようにして算出される。各エネルギー源により得した金額は、例えば、その車両において最もランニングコストの高い動力による走行時の走行コストと、各エネルギー源から得た電力による走行時の走行コストの比較により算出される。この考え方は、エンジンを搭載した車両に有効である。市販されるガソリンの単価と家庭用の電気の単価によるが、同じ距離を走行する場合、電気代の方がガソリン代よりも１０倍程度、優位とされている。したがって、その車両において最もランニングコストの高い動力はエンジンである。例えば、ハイブリッド車とプラグインハイブリッド車の場合は、エンジン走行時の走行コストが最も高いので、エンジン走行時の走行コストと各エネルギー源の電力を動力とした走行コストを比較して「各エネルギー源により得した金額」を算出する。

なお、シリーズ型のハイブリッド車の場合、エンジン走行しないので、車両において最もランニングコストの高い動力はオルタネータ１１が発電した電力による走行時の走行コストである。

これに対し、電気自動車の場合、最もランニングコストの高い動力は、プラグインによる電力を動力とした場合である。しかし、電気自動車の場合、運転者は、電気のみで走行することによるコスト低減効果に興味があることが多いので、電気自動車の場合も一般的なエンジンを動力とした車両の走行コストと比較することが好ましい。

以上から、電源マネジメントＥＣＵ１５は、次のようにして「各エネルギー源により得した金額」を算出する。

電源マネジメントＥＣＵ１５は、走行用のモータの消費電力と走行距離を監視する。電源マネジメントＥＣＵ１５は、残電力量の内訳に従い、残電力量のうち電力コストの安い部分（ブロック）から順に消費されたものとして、モータ走行による走行コスト＝「消費電力〔ｋW〕×電力コスト〔円／ｋW〕」を算出する。
Ｔzanの走行コストTzanCostは「消費電力〔ｋW〕×０〔円／ｋW〕」
Kzanの走行コストKzanCostは「消費電力〔ｋW〕×０〔円／ｋW〕」
Pzanの走行コストPzanCostは「消費電力〔ｋW〕×１０〔円／ｋW〕」
から算出される。なお、PzanCostは、電力供給源の名称により、PzanCost_電力会社、PzanCost_太陽電池、PzanCost_燃料電池、PzanCost_風力発電、をそれぞれ区分して表される。

なお、電源マネジメントＥＣＵ１５は、サイクル時間毎に算出したTzanCost、KzanCost、PzanCostを瞬間燃費としてディスプレイ１６に表示する。また、所定距離走行する毎にTzanCost、KzanCost、PzanCostから平均燃費を算出する。所定距離走行する間、残電力量のエネルギー源が切り替わらなければ、平均燃費は一定である。残電力量のエネルギー源が切り替わると、電源マネジメントＥＣＵ１５は、各エネルギー源による走行コストの合計を走行距離で割って、平均燃費を算出する。

そして、電源マネジメントＥＣＵ１５は、同じ走行距離を車両がエンジンで走行した場合の燃料消費量を算出する。燃料消費量は、燃料消費量と走行距離の関係を定めるモデル式等から算出することとする。なお、燃料消費量は、後に各エネルギー源の発電による走行コストと比較するため、モータ走行時の各エネルギー源の区別に対応づけて算出される。燃料消費量と燃料単価から、電源マネジメントＥＣＵ１５は、エンジン走行による走行コストＥcost＝「燃料消費量〔ｌ〕×燃料単価〔円／ｌ〕」を算出する。

電源マネジメントＥＣＵ１５は、TzanCost 、KzanCost、PzanCost、Ｅcostを累積して記憶していく。TzanCost 、KzanCost、PzanCostは、モータ走行したコストであるので、それぞれとEcostとの比較から各エネルギー源により得した金額が分かる。また、TzanCost 、KzanCost、PzanCostの組み合わせとEcostとの比較から、種々の設備により得した金額が分かる。

以上から、各エネルギー源により得した金額は次のように算出される。
太陽電池１３により得した金額＝Ecost−TzanCost
回生ブレーキ１２により得した金額＝Ecost−KzanCost
プラグインにより得した金額＝Ecost−PzanCost
深夜電力により得した金額＝Ecost−PzanCost_電力会社
家庭用太陽電池システムにより得した金額＝Ecost−PzanCost_太陽電池
家庭用燃料電池システムにより得した金額＝Ecost−PzanCost_燃料電池
家庭用風力発電システムにより得した金額＝Ecost−PzanCost_風力発電
ハイブリッド車又はプラグインハイブリッド車全体により得した金額＝Ecost−（TzanCost＋KzanCost＋PzanCost）
電気自動車全体により得した金額＝Ecost−（TzanCost＋KzanCost＋PzanCost）
電源マネジメントＥＣＵ１５は、各エネルギー源により得した金額からそれぞれの初期コストを減じて、コスト償却情報を算出する。以上から、各コスト償却情報は、次のようになる。
太陽電池１３のコスト償却情報＝Ecost−TzanCost−太陽電池１３の購入価格
回生ブレーキ１２のコスト償却情報＝Ecost−KzanCost−回生ブレーキ１２の初期コスト
プラグインのコスト償却情報＝Ecost−PzanCost−プラグインの初期コスト
プラグインのうち深夜電力によるコスト償却情報＝Ecost−PzanCost_電力会社−Pzan_電力会社の初期コスト
家庭用太陽電池システムによるコスト償却情報＝Ecost−PzanCost_太陽電池−家庭用太陽電池システムの購入価格
家庭用燃料電池システムによるコスト償却情報＝Ecost−PzanCost_燃料電池−家庭用燃料電池システムの購入価格
家庭用風力発電システムによるコスト償却情報＝Ecost−PzanCost_風力発電−家庭用風力発電システムの購入価格
ハイブリッド車又はプラグインハイブリッド車全体のコスト償却情報＝Ecost−（TzanCost＋KzanCost＋PzanCost）−車両価格
電気自動車全体により得した金額＝Ecost−（TzanCost＋KzanCost＋PzanCost）−車両価格
電源マネジメントＥＣＵ１５は、各コスト償却情報を、ユーザの操作に応じて切り替えてディスプレイ１６に表示することができる。したがって、運転者は、各エネルギー源によりどのくらい得しているのか、又は、初期コストの回収がどのくらい進んでいるのかを容易に把握することができる。このため、次回の車両の購入時や、車両へのオプションの装着時まで、ユーザは各種の燃費向上装備を装着する意欲を保つことができる。

〔その他の節約コストの表示〕
なお、電源マネジメントＥＣＵ１５は、この他、エコ運転による節約コストを表示することができる。車両にＥＣＯモードという走行モードが搭載されることがある。ＥＣＯモードの実際の内容は車両によって種々あるが、一般にはエンジン回転数を抑えたりスロットル開度を抑えることにより低燃費を実現する走行モードをいう。電源マネジメントＥＣＵ１５は、ＥＣＯモードのスイッチがオンにされた場合、本来のエンジン回転数や燃料噴出量と、ＥＣＯモードによるエンジン回転数や燃料噴出量と比較して、ＥＣＯモードにより抑制された燃料消費量を見積もる。電源マネジメントＥＣＵ１５は、これに燃料単価を乗じることで、ＥＣＯモードにより節約された節約コストをディスプレイ１６に表示する。

また、ＥＣＯモードがモータのみによる優先走行を意味する場合、電源マネジメントＥＣＵ１５は、モータ走行による走行コストとエンジン走行による走行コストの差額を節約コストとしてディスプレイ１６に表示する。この節約コストの算出方法は、例えば、「ハイブリッド車又はプラグインハイブリッド車全体により得した金額」と同じである。

また、電源マネジメントＥＣＵ１５は、エアコンをオフしたことによる節約コストを表示することができる。電源マネジメントＥＣＵ１５は、エアコンの消費電力を例えば定期的にエアコン制御ＥＣＵ１９から取得し、残電力量の内訳に基づき電力コストを乗じて、エアコンのラングコストを算出しておく。そして、運転者がエアコンのスイッチをオフにすると、エアコンのオフによる電力コストを経過時間と共に累積することで、エアコンをオフしたことによる節約コストとして表示する。

以上のように、本実施形態の情報表示装置１００は、車両及び家庭において多様化したエネルギー源毎に発電コストを表示することで、運転者が現在消費している電力のコストを把握できる。また、燃費向上装備毎にコスト償却情報を表示することで、燃費向上装備の導入が得になったか否かを容易に把握可能にすることができる。

１１オルタネータ
１２回生ブレーキ
１３太陽電池
１４バッテリ
１５電源マネジメントＥＣＵ
１６ディスプレイ
２２家庭用マネジメント装置
１００情報表示装置

Claims

電力を動力源に走行する車両のバッテリの残電力量を表示する情報表示装置であって
前記残電力量の電力を発電した各発電手段の発電コストを表示する、
ことを特徴とする情報表示装置。