(57)【要約】【課題】追加バッテリ搭載時のエネルギーフロー表示を好適なものにする。【解決手段】基準バッテリよりエネルギー密度の高い容量型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域Ａを基準バッテリのみが搭載されたときより拡大する。一方、基準バッテリより出力密度の高い出力型が搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示は基準バッテリのみが搭載されたときより拡大する。【選択図】図６
2010011524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載されるモータと、このモータと電力をやり取りするバッテリと、を有する車両におけるエネルギーフロー表示装置であって、
モータ表示と、バッテリ表示と、モータ表示とバッテリ表示との間の電力のやり取りを示すフロー表示領域と、を含み、
バッテリとして、基準バッテリ、または基準バッテリに比べエネルギー密度が高い容量型バッテリ、または基準バッテリに比べ出力密度が高い出力型バッテリが搭載可能であり、
容量型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域を基準バッテリが搭載されたときより拡大し、
出力型バッテリが搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示領域を基準バッテリが搭載されたときより拡大することを特徴とするエネルギーフロー表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエネルギーフロー表示装置において、
前記容量型バッテリは基準バッテリに追加バッテリを並列接続して構成され、前記出力型バッテリは基準バッテリに追加バッテリを直列接続して構成されることを特徴とするエネルギーフロー表示装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエネルギーフロー表示装置において、
前記容量型バッテリが搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示領域を基準バッテリが搭載されたときと同じとし、
出力型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域を基準バッテリが搭載されたときと同じとすることを特徴とするエネルギーフロー表示装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のエネルギーフロー表示装置において、
前記電力のやり取りを表現するフロー表示領域は、実際にやり取りされている電力の大きさに追従して変更はしないことを特徴とするエネルギーフロー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のバッテリの搭載時におけるエネルギーフロー表示に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、充電可能なバッテリ（充電池）が広く普及している。このようなバッテリにおいては、その充電状態を知りたいという要求がある。そこで、各種手段によってバッテリの充電状態を検出し、これを表示してユーザに知らせるシステムが知られている。
【０００３】
例えば、バッテリおよび走行用モータを搭載し、走行用モータによって走行する電動車両が知られており、有害ガスを排出しないなどの利点があり、広く採用されるようになっている。このような電動車両としては、走行用モータの駆動力のみを利用する電気自動車の他、エンジンを搭載しエンジンの駆動力も利用するハイブリッド車がある。ここで、ハイブリッド車においても商用電源からバッテリの充電が可能であり、エンジンを駆動せずに電気自動車としての走行が可能なものもある。
【０００４】
このような電動車両において、バッテリからの電力で走行する場合には、そのバッテリの容量により走行性能が制限される。例えば、走行距離はバッテリの容量が大きいほど長くでき、またバッテリ電圧が高いほどモータ出力を大きくできる。
【０００５】
そこで、搭載するバッテリの数をユーザによって、選択することも提案されている。例えば、特許文献1では、ユーザの走行距離需要に応じて搭載するバッテリの数を調整可能とすることが記載されている。また、特許文献２には、車両に容量が大きな高容量型のバッテリと、出力が大きい高出力型バッテリの両方を搭載することが記載され、特許文献３には複数のバッテリの残存容量を個別に表示することが示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６２３５７号公報
【特許文献２】特開２００６−１２１８７４号公報
【特許文献３】特開平０９−２９８８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バッテリの搭載数が変化した場合、そのバッテリをどのように接続したかを知りたいという要求もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、車両に搭載されるモータと、このモータと電力をやり取りするバッテリと、を有する車両におけるエネルギーフロー表示装置であって、モータ表示と、バッテリ表示と、モータ表示とバッテリ表示との間の電力のやり取りを示すフロー表示領域と、を含み、バッテリとして、基準バッテリ、または基準バッテリに比べエネルギー密度が高い容量型バッテリ、または基準バッテリに比べ出力密度が高い出力型バッテリが搭載可能であり、容量型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域を基準バッテリが搭載されたときより拡大し、出力型バッテリが搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示領域を基準バッテリが搭載されたときより拡大することを特徴とする。
【０００９】
また、前記容量型バッテリは基準バッテリに追加バッテリを並列接続して構成され、前記出力型バッテリは基準バッテリに追加バッテリを直列接続して構成されることが好適である。
【００１０】
前記容量型バッテリが搭載されたときには、電力のやり取りを示すフロー表示領域を基準バッテリが搭載されたときと同じとし、出力型バッテリが搭載されたときには、バッテリ表示領域を基準バッテリが搭載されたときと同じとすることが好適である。
【００１１】
また、前記電力のやり取りを表現するフロー表示は、実際にやり取りされている電力の大きさに追従して変更はしないことが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、容量型バッテリが搭載されているか、出力型バッテリが搭載されたかわかりやすく表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、電動車両の要部構成を示すブロック図である。基準バッテリ１０は、車両に標準装備として搭載されるバッテリである。この基準バッテリには、主コンバータ１２が接続されている。この主コンバータ１２は、２００〜３００Ｖ程度の基準バッテリ１０の出力電圧を、４００Ｖ程度まで昇圧する。なお、この主コンバータ１２の出力電圧は、変更することが可能になっている。
【００１５】
主コンバータ１２の出力側には、コンデンサ１４が接続されており、出力電圧を安定化させている。そして、コンデンサ１４が接続されている主コンバータ１２の出力がインバータ１６の入力側に接続されている。このインバータ１６は、入力されてくる直流電力を所定の交流電流に変換する。インバータ１６の出力は、モータ１８に供給され、モータ１８が駆動される。なお、この例では、モータ１８は三相の永久磁石モータであり、ｕ，ｖ，ｗの三相のモータ駆動電流がインバータ１６から出力される。
【００１６】
モータ１８の出力軸には、動力伝達機構２０を介し車輪が接続され、モータ１８の出力によって車輪を駆動して車両が走行する。また、動力伝達機構２０には、エンジン２２も接続されており、このエンジン２２の駆動力によって車輪を駆動できるとともに、モータ１８を発電機として駆動し、発電電力によって基準バッテリ１０を充電することもできる。さらに、車輪からの駆動力によってモータ１８を発電機として動作させる回生動作も可能になっている。
【００１７】
基準バッテリ１０の主コンバータ１２に至る線路には、電流計３８が配置されており、主バッテリ１０の充放電電流が計測される。電流計３８の出力はＳＯＣ検出部４０に供給され、ＳＯＣ検出部４０は、基準バッテリ１０の充放電電流から基準バッテリ１０の充電状態（ＳＯＣ）を検出する。なお、基準バッテリ１０のＳＯＣの検出は、充放電電流の積算ではなく、それらの電圧から起電圧を測定してＳＯＣを検出するなど他の手段によってもよい。
【００１８】
ＳＯＣ検出部４０からの基準バッテリ１０のＳＯＣは、制御部４２に供給される。制御部４２には、アクセル踏み込み量に応じた出力トルクについての信号など各種信号が供給されており、制御部４２は供給される信号に基づいて主コンバータ１２、インバータ１６の動作を制御する。また、制御部４２には、表示部４４が接続されており、この表示部４４に各種表示が行われる。この例では、特に基準バッテリ１０とモータ１８の電力のやり取りについてのエネルギーフロー表示が行われる。
【００１９】
次に、制御部４２の動作について、説明する。なお、ここでは、モータ１８により電気自動車として走行する場合についてのみ説明する。アクセル開度、走行スピードなどが制御部４２に供給されると、制御部４２はこれらの信号からモータ１８の出力トルクを決定し、モータ回転数を考慮して、インバータ１６のスイッチング信号を生成し、このスイッチング信号によってインバータ１６からモータ１８に供給する電流を制御する。これによって、モータ１８の出力トルクが制御される。通常は、インバータ１６の各スイッチングトランジスタをＰＷＭ制御することによって、モータ１８への電流量制御が行われる。
【００２０】
さらに、本実施形態では、そのときの出力トルクなどによって、インバータ１６の入力電圧を制御する。すなわち、出力トルクが大きいときには、インバータ入力電圧を高くすることで、モータ１８への印加電圧を大きくして、鉄損を少なくする。一方、出力トルクが小さいときには、インバータ入力電圧を小さくして、インバータのスイッチングトランジスタにおける損失を減少する。そこで、主コンバータ１２における動作を制御して、主コンバータ１２の出力電圧が目標とするインバータ入力電圧になるようにする。
【００２１】
また、本車両は、オプションとして追加バッテリが搭載可能になっている。図２には、追加バッテリ３０が追加された例が示されている。特に、追加バッテリ３０とともに、副コンバータ３６を追加している。
【００２２】
追加バッテリ３０は、副コンバータ３６に接続され、副コンバータ３６の出力が主コンバータ１２の出力に接続されており、主コンバータ１２の出力と、副コンバータ３６の出力がインバータ１６に供給される。なお、追加バッテリ３０の電流経路には、電流計３８が設けられており、追加バッテリ３０の充放電電流がＳＯＣ検出部４０に供給される。
【００２３】
このように、追加バッテリ３０は、基準バッテリ１０に対し並列に接続されている。従って、システムとしては、バッテリ容量が大きくなっており、このような追加バッテリ３０の追加形式のバッテリは容量型バッテリと呼ばれる。容量型バッテリでは、追加バッテリ３０の追加によって、連続走行可能距離が長くなる。
【００２４】
ここで、図２の２つのコンバータを有するシステムにおいて、主コンバータ１２は、その出力電圧を目標値に一致させるように動作する電圧制御型、副コンバータ３６は出力の電流量を制御する電流制御型として機能する。従って、主コンバータ１２によってインバータ入力電圧が決定され、モータ出力に対し、どのような割合で電力出力を分担するかが副コンバータ３６によって決定される。
【００２５】
特に、モータ１８の出力トルクは、その入力電力によって決定される。そこで、モータ入力電力を主コンバータ１２からの出力電力と、副コンバータ３６からの出力電力とで分配する。このため、副コンバータ３６は、その出力電流が目標値になるように、制御される。
【００２６】
この出力電力の分配は、制御部４２がＳＯＣ検出部４０から供給される各バッテリのＳＯＣに応じて決定する。例えば、追加バッテリ３０が副コンバータ３６に接続されている状態で、追加バッテリ３０のＳＯＣが３０％、基準バッテリ１０のＳＯＣが６０％であれば、両バッテリ１０，３０のＳＯＣが近づくように、主コンバータ１２からの電流量が副コンバータ３６からの電流量の２倍になるように副コンバータ３６を制御する。
【００２７】
図３には、追加バッテリ３０を基準バッテリ１０に直列接続した例を示してある。このように構成すると、バッテリ出力電圧が高くなり、高い電圧での電流能力が向上する。従って、モータ１８の出力トルクを大きくできる。
【００２８】
この図３の構成では、主コンバータ１２への入力電圧が高くなる以外は、図１の構成と同一である。制御部４２では、モータ１８の出力トルクに応じて、主コンバータ１２の出力をより高く設定することができる。
【００２９】
次に、図４には、追加バッテリ３０，３２、副コンバータ３６を追加するとともに、スイッチ４６，４８を追加した構成を示してある。スイッチ４６は、主コンバータ１２の負側出力をインバータ１６の負側母線と接続するか否かを切り換える。また、スイッチ４８は、副コンバータ３６の正側出力を、主コンバータ１２の正側出力と接続するか、主コンバータ１２の負側出力と接続するかを切り換える。図４に破線で示したように、スイッチ４６において、主コンバータ１２の負側出力をインバータ１６の負側母線と接続し、スイッチ４８において副コンバータ３６の正側出力を主コンバータ１２の正側出力に接続した場合には、図２に示した構成と同様の構成となり、基準バッテリ１０と追加バッテリ３０を容量型バッテリとして利用できる。一方、図４に実線で示したように、スイッチ４６において、主コンバータ１２の負側出力をインバータ１６の負側母線から切り離し、スイッチ４８において副コンバータ３６の正側出力を主コンバータ１２の負側出力に接続した場合には、主コンバータ１２の出力と副コンバータ３６の出力を直列してインバータ１６の正側母線と負側母線に接続することになり、基準バッテリ１０と追加バッテリ３０を出力型バッテリとして利用できる。
【００３０】
このように、図４の構成においては、追加バッテリ３０を基準バッテリ１０に追加して、容量型として利用することも、出力型として使用することも可能である。なお、容量型は、出力型に比べてエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）が高く、出力型は容量型に比べて出力密度（Ｗ／ｋｇ）が高いバッテリである。
【００３１】
さらに、図４の構成では、追加バッテリ３０に加えて、追加バッテリ３２を有しており、スイッチ３４によって追加バッテリ３０，３２を切り換えて副コンバータ３６に接続することができる。従って、追加バッテリ３０が放電しきった場合に、追加バッテリ３２を追加使用することができる。なお、この追加バッテリ３０，３２を直列接続することも可能である。
【００３２】
図５〜７には、本実施形態における表示部４４におけるエネルギーフロー表示例が示されている。
【００３３】
図５は、追加バッテリ３０が搭載されていないときの表示を示す図である。バッテリ１０の表示Ａ、モータ１８の表示Ｂ、エンジン２２の表示Ｃおよび車輪の表示Ｄがある。この表示では、バッテリ１０からの電力でモータ１８が駆動され、この駆動力によって車輪が駆動されている。なお、エンジン２２が駆動されている場合には、エンジン２２からのエネルギーがモータ１８および車輪に供給され、また回生制動の場合には、車輪からのエネルギーがモータ１８を介しバッテリ１０に供給され、これらが表示Ａ〜Ｄに示される。
【００３４】
図６には、追加バッテリ３０が基準バッテリ１０に並列して接続された容量型の場合を示している。この場合には、バッテリ１０，３０の表示Ａが、図５におけるバッテリ表示Ａに比べ大きくなっている。この例では、横方向のみ大きくしたが、縦方向のみ大きくしても、縦横ともに大きくしても良い。このように、バッテリ表示Ａを大きくすることで、追加バッテリ３０の容量の追懐によるトータルとしてのバッテリ容量が増加したことを容易に認識できる。なお、並列に接続されたことを意味して横方向のみを大きくすることが好適であり、通常の大きさのバッテリ表示を２つ並べることも好適である。
【００３５】
また、バッテリ表示Ａからモータ表示Ｂに至るエネルギーフローの矢印の太さは、基準バッテリ１０のみの場合と同じになっている。これによって、容量型では、エネルギー自体は基本的に増加しないことが表現される。
【００３６】
図７には、追加バッテリ３０が基準バッテリ１０と直列に接続された出力型の場合を示している。この場合には、バッテリ１０，３０のバッテリ表示Ａは、通常時と同じとしている。そして、バッテリ表示Ａからモータ表示Ｂに至るエネルギーフローの矢印が太く拡大されている。このように、エネルギーフローの矢印の表示を拡大することで、バッテリの出力が増加したことを容易に認識できる。なお、直列に接続されたことを意味してバッテリ表示Ａの縦方向のみを大きくすることも好適であり、縦方向を通常の大きさのバッテリ表示を２つ並べ、横方向は通常通りのバッテリ表示とすることも好適である。
【００３７】
なお、このように、追加バッテリ３０の追加形態が出力型の場合であって、バッテリ表示Ａからのエネルギーフローの表示を拡大する場合、エネルギーフローの表示は実際にやり取りされているエネルギーの大きさに追従して変更はしない方が良い。すなわち、エネルギーフローの表示を、実際にやり取りされているエネルギーの大きさに追従して変更はしないことで、追加バッテリ３０の追加によって、エネルギーフローの大きさが大きくなることの認識が容易になる。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、エネルギーフローの表示において、追加バッテリを容量型で追加したか、出力型で追加したかを容易に認識することができ、ユーザにとって追加バッテリ３０の追加の効果を容易に認識することができる。なお、追加バッテリ３２についても、同様にしてバッテリ表示の反映することが好適である。
【００３９】
ここで、図５には、主コンバータ１２、インバータ１６の内部構成が示されている。主コンバータ１２は、コイルＬ、トランジスタＴ１１，Ｔ１２、ダイオードＤ１１，Ｄ１２からなっている。基準バッテリ１０の正極にはコイルＬの一端が接続され、その他端は、トランジスタＴ１１とトランジスタＴ１２の中間に接続されている。この例ではトランジスタＴ１１，Ｔ１２はｎ型のＩＧＢＴである。また、トランジスタＴ１１，Ｔ１２には、これらに並列にダイオードＤ１１，Ｄ１２がそれぞれ接続されている。トランジスタＴ１１のコレクタは、インバータ１６の正側母線に接続され、エミッタがトランジスタＴ１２のコレクタに接続されている。トランジスタＴ１２のエミッタは基準バッテリ１０の負極に接続されている。また、ダイオードＤ１１，Ｄ１２は、トランジスタＴ１１，Ｔ１２のエミッタ側からコレクタ側への電流を流す。
【００４０】
このような主コンバータ１２において、トランジスタＴ１２をオンした状態からオフすることで、コイルＬに保持されたエネルギーによってダイオードＤ１１を介し大きな電流が流れ昇圧された電圧がインバータ１６の正側母線に得られる。また、トランジスタＴ１１をオンすることで、インバータ１６の正側母線側から基準バッテリ１０に向けて電流を流すこともでき、トランジスタＴ１１，Ｔ１２のデューティー比を制御することで、インバータ１６の正側母線の電圧を任意に制御することができる。なお、副コンバータ３６も主コンバータ１２と同一の構成を有している。
【００４１】
また、インバータ１６は、正側母線と負側母線の間に、トランジスタＴ１，Ｔ２、トランジスタＴ３，Ｔ４、トランジスタＴ５，Ｔ６の直列接続が配置されている。なお、このトランジスタＴ１〜Ｔ６もｎ型のＩＧＢＴで、それぞれエミッタからコレクタに向けてダイオードＤ１〜Ｄ６が接続されている。そして、トランジスタＴ１，Ｔ２、トランジスタＴ３，Ｔ４、トランジスタＴ５，Ｔ６の各トランジスタ間の中間点がモータ１８のｕ，ｖ，ｗ相への出力となっている。従って、トランジスタＴ１〜Ｔ６のオンオフを制御することで、モータ駆動電流を出力することができ、またモータ１８からの電力を回収することができる。
【００４２】
なお、本出願において、バッテリの個数は、主バッテリ１０、追加バッテリ３０，３２などのバッテリパックを単位にしている。また、制御部４２、表示部４４は、ナビゲーション装置のＥＣＵ、表示部などと共有することが好適である。
【００４３】
また、上述の例では、基準バッテリ１０に、追加バッテリ３０，３２を追加して、容量型バッテリや、出力型バッテリを構成した。しかし、基準バッテリ１０に代えて、基準バッテリ１０よりもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い容量型バッテリを搭載したり、出力密度（Ｗ／ｋｇ）の高い出力型バッテリを搭載することも可能であり、この場合にも表示を上述のようにすることで同様の効果が得られる。なお、容量型バッテリであることは、所定ＳＯＣから満充電までの充電容量（Ａｈ）などから容易に検出することができ、出力型バッテリはその出力電圧から容易に検出できる。また、基準バッテリ、追加バッテリ、交換型の容量型バッテリ、交換型の出力型バッテリのバッテリパックに情報を出力できる機能を付加しておき、制御部４２がそれを読み取れるようにすることも好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】全体構成を示すブロック図である。
【図２】追加バッテリを並列接続する構成を示すブロック図である。
【図３】追加バッテリを直列接続する構成を示すブロック図である。
【図４】追加バッテリを並列または直列接続する構成を示すブロック図である。
【図５】基準バッテリのみの場合のエネルギーフロー表示を示す図である。
【図６】追加バッテリを並列接続した場合のエネルギーフロー表示を示す図である。
【図７】追加バッテリを直列接続した場合のエネルギーフロー表示を示す図である。
【図８】主コンバータおよびインバータの詳細を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  基準バッテリ、１２  主コンバータ、１４  コンデンサ、１６  インバータ、１８  モータ、２０  動力伝達機構、２２  エンジン、３０，３２  追加バッテリ、３４  スイッチ、３６  副コンバータ、３８  電流計、４０  ＳＯＣ検出部、４２  制御部、４４  表示部。
【図１】
2010011524.tif 000003
【図２】
2010011524.tif 000004
【図３】
2010011524.tif 000005
【図４】
2010011524.tif 000006
【図５】
2010011524.tif 000007
【図６】
2010011524.tif 000008
【図７】
2010011524.tif 000009
【図８】
2010011524.tif 000010