JP2012152096A - 運動効率判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＶ車両、ＨＥＶ車両、又はＰＨＥＶ車両において車両の運動効率を的確に判定する運動効率判定装置を提供する。
【解決手段】ＥＶ車両、ＨＥＶ車両、及びＰＨＥＶ車両におけるＥＶ走行時の単位距離当たりのエネルギ消費量であるエネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］を、運動エネルギＥｉの増減、位置エネルギＥｐの増減の他、電気エネルギＥｂの増減をも考慮して算出するようにしたので、ＥＶ車両、ＨＥＶ車両又はＰＨＥＶ車両のＥＶ走行時においても車両の運動効率を的確に判定することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の運動効率を的確に判定する運動効率判定装置に関する。

従来から、車両の運転者等のユーザに対して、省燃費運転支援に供する指標の提供を行う技術が開示されている。

特許文献１には、内燃機関車両（以下、エンジン車両という。）の省燃費運転支援に供する指標として、次の（１）式に示す実効燃費ＭＰＧｅｆｆが提案されている。
ＭＰＧｅｆｆ＝Ｖａｖｇ×Ｄ×Δｔ×ΔＨｒ／（Ｅｆ−ΔＥｋｅ−ΔＥｐｅ）
…（１）

（１）式において、運動エネルギ変化ΔＥｋｅは、次の（２）式で算出される。
ΔＥｋｅ＝（１／２）×ｍ×（Ｖｉ−Ｖｉ-１）^２ …（２）

（１）式において、位置エネルギ変化ΔＥｐｅは、次の（３）式で算出される。
ΔＥｐｅ＝ｍ×ｇ×（Ｈｉ−Ｈｉ-１） …（３）

上記（１）〜（３）式において、Δｔは所定時間（単位時間）、Ｖａｖｇは所定時間Δｔ当たりの平均速度、Ｄはガソリンの密度で例えば０．７２［ｇ／ｃｃ］、ΔＨｒは燃焼過程における燃料の反応エンタルピーであって例えば４３［ｋＪ／ｇｍ］、Ｅｆは燃焼エネルギ（化学エネルギ）、ｍは車両の質量、（Ｖｉ−Ｖi-１）は所定時間Δｔ間の車速Ｖの変化、ｇは重力加速度、（Ｈｉ−Ｈｉ-１）は所定時間Δｔ間の位置（高さ）の変化である。

（１）式で示される実効燃費ＭＰＧｅｆｆ（運動効率の指標）により、加減速時や登坂時、降坂時といった状況下でもエネルギ利用度の評価が可能となる。

米国特許第５５７８７４８号明細書

しかしながら、近時、提案乃至市販されている電動車両（以下、ＥＶ車両という。）、ハイブリッド車両（以下、ＨＥＶ車両という。）、又はプラグインハイブリッド車両（以下、ＰＨＥＶ車両という。）においては、上記（１）式のエンジン車両に係る実効燃費ＭＰＧｅｆｆでは、対応しないケースが発生することをこの出願の発明者が突き止めた。

例えば、ＨＥＶ車両が、エンジン燃焼を停止して電気エネルギのみで傾斜ゼロ度の道路を定速走行している場合には、実効燃費ＭＰＧｅｆｆの分母の３つの項が全てゼロ値（Ｅｆ＝０、ΔＥｋｅ＝０、ΔＥｐｅ＝０）となるため、実効燃費ＭＰＧｅｆｆの値の算出が不能（ＭＰＧｅｆｆ→∞）になってしまう。

この発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、エンジン車両、ＥＶ車両、ＨＥＶ車両、又はＰＨＥＶ車両において車両の運動効率を的確に判定することを可能とする運動効率判定装置を提供することを目的とする。

この発明に係る運動効率判定装置は、車両の運動効率を求める運動効率判定装置であって、前記車両の速度を検出する車速検出手段と、前記車両が走行する道路の高度を検出する高度検出手段と、走行用モータの消費電力を検出する電力検出手段と、前記車両の質量と前記車速検出手段により検出された車速とに応じて運動エネルギを算出する運動エネルギ算出手段と、前記高度検出手段により検出された高度に応じて位置エネルギを算出する位置エネルギ算出手段と、前記電力検出手段により検出された消費電力に応じて電気エネルギを算出する電気エネルギ算出手段と、エネルギ消費率算出手段と、を備え、前記エネルギ消費率算出手段は、前記運動エネルギと前記位置エネルギと前記電気エネルギとにより前記車両のエネルギ消費率を求めることを特徴とする。

この発明によれば、ＥＶ車両におけるＥＶ走行時のエネルギ消費率（単位距離当たりのエネルギ消費量）を、運動エネルギの増減、位置エネルギの増減の他、電気エネルギの増減をも考慮して算出するようにしたので、ＥＶ車両、ＨＥＶ車両及びＰＨＥＶ車両のＥＶ走行時においても車両の運動効率を的確に判定することができる。

この場合、さらに、燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、前記燃料噴射量検出手段により検出された燃料噴射量に応じて燃焼エネルギを算出する燃焼エネルギ算出手段と、を設け、前記エネルギ消費率算出手段は、前記運動エネルギと前記位置エネルギと前記電気エネルギとに、前記燃焼エネルギを加えたエネルギにより前記車両のエネルギ消費率を求めることを特徴とする。

この発明によれば、エンジン車両、ＨＥＶ車両又はＰＨＥＶ車両において車両の運動効率の指標としてのエネルギ消費率を算出することができる。

なお、前記エネルギ消費率は、前記車両が走行中である場合は前記燃焼エネルギと前記運動エネルギと前記位置エネルギと前記電気エネルギとを合計した値を走行距離検出手段により検出された走行距離で除算することにより算出し、前記車両が停止中である場合は前記燃焼エネルギと前記電気エネルギとを合計した値を停止時間で除算することにより算出することを特徴とする。

この発明によれば、走行中と停止中とで最適な計算方法により、ＨＥＶ車両又はＰＨＥＶ車両における車両の運動効率の指標としてのエネルギ消費率を算出することができる。

なお、車両が停止したと判断したときに燃料の噴射を停止してアイドルストップ制御を行うＨＥＶ車両又はＰＨＥＶ車両では、前記車両が停止中である場合、エネルギ消費率を、前記電気エネルギの値を前記停止時間で除算することにより算出するようにすればよい。

また、前記高度検出手段は、高度センサを用いる他に、道路勾配検出手段で検出した道路勾配と走行距離検出手段により検出した走行距離とに応じて道路の高度を検出するようにすることもできる。

前記道路勾配を検出する道路勾配検出手段としては、傾斜センサ（勾配センサ）自体ではなく、ブレーキ液圧と車両の加速度に基づいて検出することができる。ブレーキ液圧と車両の加速度に基づいて道路勾配を検出することにより、ブレーキ操作中においても、前記運動エネルギのエネルギ消費分を反映したエネルギ消費率を適切に算出することができる。

なお、車両の質量は、車両本体の質量＋運転者の質量（設定値）としてもよいが、より正確には、車両本体の質量に、運転者を含む乗員の質量と荷物の質量とを加算した値となることに鑑み、サスストロークセンサの出力値の質量換算値（乗員の質量＋荷物の質量）に前記車両本体の質量を加算した値（補正質量）とすることが好ましい。

この発明によれば、ＥＶ車両、ＨＥＶ車両、又はＰＨＥＶ車両において車両の運動効率の指標としてのエネルギ消費率を算出することで、車両の運動効率を的確に判定することができる。また、走行中と停止中とで最適な計算方向によってエネルギ消費率を算出することができる。

また、走行中と停止中とで最適な計算方法により、ＨＥＶ車両又はＰＨＥＶ車両において車両の運動効率の指標としてのエネルギ消費率を算出することができる。

この実施形態に係る運動効率判定装置が搭載されたＨＥＶ車両の概略構成を示すブロック図である。 図１例のＨＥＶ車両の動作説明に供されるフローチャートである。 図３Ａは、ディスプレイの表示例の説明図、図３Ｂは、ディスプレイの他の表示例の説明図である。 エネルギ損失とエネルギ消費量との対応関係を示す説明図である。 他の実施形態に係る運動効率判定装置が搭載されたＨＥＶ車両の概略構成を示すブロック図である。 ブレーキ液圧と加速度の関係を示す特性図である。 フロント荷重とフロントセンサ出力との関係を示す特性図である。 リア荷重とリアセンサ出力との関係を示す特性図である。

以下、この発明に係る運動効率判定装置について、これが搭載された車両との関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して説明する。

図１は、この実施形態に係る運動効率判定装置が搭載されたＨＥＶ車両（以下、単に車両ともいう。）１０の概略構成を示すブロック図である。

ＨＥＶ車両１０は、動力源としてエンジン１２と、走行用モータ１４とを備える。エンジン１２あるいは走行用モータ１４の出力軸に発生する動力が図示しないトランスミッション等を介し、車軸を通じて車輪に伝達されることで、ＨＥＶ車両１０が走行する。

エンジン１２の燃焼は、ＦＩ−ＥＣＵ（Fuel Injection - Electronic Control Unit）１６による制御下に、燃料タンク１８に接続される燃料噴射装置２０からエンジンに噴射される燃料噴射量ｃｆ［ｃｃ］で調整される。

燃料噴射量ｃｆ［ｃｃ］は、ＦＩ−ＥＣＵ１６からメータＥＣＵ２２に供給される。

走行用モータ１４は、力行時には、車載のバッテリ（蓄電装置）２４からインバータ等の電力変換装置２６を通じて交流駆動信号を受け前記出力軸が回転する。また、回生時には、走行用モータ１４が発電機として機能し、走行用モータ１４に発生した電力により電力変換装置２６を通じてバッテリ２４が充電される。

バッテリ２４と電力変換装置２６との間には電力センサ２８が挿入され、電力センサ２８により計測された消費電力（充電電力も含む。）Ｐ［Ｗ］がメータＥＣＵ２２に供給される。

高度センサ３０は、高度（海抜）ｈ［ｍ］を検出してメータＥＣＵ２２に供給する。高度センサ３０は、図示しないナビゲーション装置に含まれるＧＰＳ受信装置での受信高さ情報に代替することができる。

傾斜センサ３２は、車両１０の走行方向の傾斜角である道路勾配θ［゜］を検出してメータＥＣＵ２２に供給する。道路勾配θ［゜］は、傾斜センサ３２の他に、車両に搭載される３軸加速度センサ（不図示）のピッチング方向（車両の前後方向）の出力の積分値として求めることもできる。

車速センサ３４は、車速Ｖ［ｍ／ｓ］をメータＥＣＵ２２に供給する。

距離センサ３６は、トリップ走行距離等の走行距離ｄ［ｍ］をメータＥＣＵ２２に供給する。なお、走行距離ｄ［ｍ］は、距離センサ３６に代替して測位装置と地図情報とを備えるナビゲーション装置（不図示）の走行距離情報により求めることもできる。

メインスイッチ３８は、車両１０のイグニッション信号Ｉｇ（Ｉｇ＝オン又はオフ）をメータＥＣＵ２２に供給する。

メータＥＣＵ２２には、さらに、運転者等のユーザの利便に供される、車両１０のダッシュボード等に配置されるマルチインフォメーションディスプレイ（複数情報表示装置、以下、単に、ディスプレイという。）４０が接続される。

この実施形態において、ディスプレイ４０には、それぞれ、省エネルギ運転支援指標（経済的運転支援指標）としてのｅｃｏガイド（省エネルギガイド）４２と運動効率に対応するエネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］とが表示される。なお、燃費［ｋｍ／Ｌ］を表示させることもできる。

ディスプレイ４０に表示するとともに、あるいはディスプレイ４０に代替して、ナビゲーション装置用のディスプレイの全画面、あるいは一部画面にｅｃｏガイド４２及び・又はエネルギ消費率Ｅｃｊを表示するようにしてもよい。

エネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］についてのｅｃｏガイド４２は、この実施形態では、緑色のバー４４の長さで表示され、エネルギ消費率Ｅｃｊが低い程、バーの長さが長くされる。エネルギ消費率Ｅｃｊが低い程、いわゆる省エネルギ運転度が高く、エネルギ消費率Ｅｃｊを閾値と比較して、閾値よりも小さい値である場合には、バーを緑色で表示し、大きい値である場合には、バーを赤色で表示するようにして、省エネルギ運転の程度に応じて種々変更することができる。

メータＥＣＵ２２は、マイクロコンピュータを含む計算機であり、ＣＰＵ（中央処理装置）４６、メモリ（記憶部）４８であるＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭも含む。）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、その他、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器等の入出力装置（Ｉ／Ｏ）５０、計時部としてのタイマ５１等を有しており、ＣＰＵ４６がＲＯＭに記録されているプログラムを読み出し実行することで各種機能実現手段として機能する。

この実施形態において、メータＥＣＵ２２（以下、単にＥＣＵ２２ともいう。）は、運動エネルギ算出手段（Ｅｉ算出手段）５２、位置エネルギ算出手段（Ｅｐ算出手段）５４、電気エネルギ算出手段（Ｅｂ算出手段）５６、燃焼エネルギ算出手段（Ｅｆ算出手段）５８、及びエネルギ消費率算出手段（Ｅｃｊ算出手段）６０等として機能する。

次に、上記実施形態の動作について、メモリ４８に記憶されたプログラムに対応する図２に示す概略フローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ１において、ＥＣＵ２２（のＣＰＵ４６）は、メインスイッチ３８がオン状態になっているか否かをイグニッション信号Ｉｇのオンオフにより判定する。

イグニッション信号Ｉｇがオン状態になっている場合には、ステップＳ２において、ＥＣＵ２２は、タイマ５１により所定時間、例えば０．１秒間計時する。

タイマ５１による所定時間の経過を検出したとき、ステップＳ３において、ＥＣＵ２２は、次に説明する物理量をメモリ４８に取り込む。なお、物理量取り込み処理の１回目では、所定時間間のエネルギ消費量Ｅｓ［ｋＪ］を算出することはできないので、ここでは、２回目以降の取り込み処理であるものとして説明する。

そのステップＳ３において、ＥＣＵ２２は、ＦＩ−ＥＣＵ１６から燃料噴射量ｃｆ［ｃｃ］を、電力センサ２８から消費電力（又は充電電力）Ｐ［Ｗ］を、高度センサ３０から高さｈ［ｍ］を、車速センサ３４から車速Ｖ［ｍ／ｓ］を、距離センサ３６から走行距離ｄ［ｍ］を、それぞれメモリ４８に取り込む（記憶する）。

このステップＳ３において、ＥＣＵ２２は、メモリ４８に取り込んだ物理量を、それぞれ、燃料噴射量ｃｆ［ｃｃ］は、所定時間間（サンプリング時間であり経過時間ｔという。）の値に、消費電力Ｐ［Ｗ］は、経過時間ｔの値に、高さｈ［ｍ］は、経過時間ｔの高度差の値に、車速Ｖ［ｍ／ｓ］は、経過時間ｔの平均値に、走行距離ｄ［ｍ］は、経過時間ｔの走行距離に、それぞれ変換する。以下で使用される値は、この変換値であるものとする。なお、実際上、経過時間ｔは、上記タイマ５１により計時される所定時間であり、好ましくは、上記０．１秒間隔で計算されたエネルギ消費率を複数回分記憶して求められる平均値を出力するようにするとｅｃｏガイド４２のバー４４の長さ表示の変化が滑らかになる。

高さｈ［ｍ］の変化分は、高度センサ３０によらずに、傾斜センサ３２で検出された道路勾配θ［゜］と前記経過時間ｔの間の走行距離ｄ［ｍ］と、から次の（１）式で求めることもできる。
ｈ［ｍ］＝ｄ・ｓｉｎθ …（１）

次いで、ステップＳ４において、ＥＣＵ２２は、車両１０が走行中であるか否かを車速Ｖ［ｍ／ｓ］により判定する。車速Ｖ［ｍ／ｓ］がゼロ値である場合には、走行中ではなく停車中と判定し、車速Ｖ［ｍ／ｓ］が有限値（非ゼロ値）である場合には、走行中と判定する。

走行中と判定したとき、ステップＳ５において、ＥＣＵ２２は、車両１０の走行中のエネルギ消費量Ｅａ［ｋＪ］を次の（２）式により算出する。
Ｅａ[ｋＪ]＝Ｅｆ＋Ｅｂ＋Ｅｉ＋Ｅｐ …（２）

ここで、Ｅｆは燃焼エネルギ、Ｅｂは電気エネルギ、Ｅｉは運動エネルギ、Ｅｐは位置エネルギであり、それぞれ、次の（３）〜（６）式で求めることができる。

Ｅｆ［ｋＪ］＝ｃｆ・ｅ・η …（３）
ここで、ｃｆ［ｃｃ］は、燃料噴射量、ｅ［ｋＪ／ｃｃ］は、燃料の熱価であり、例えば、普通ガソリンであれば、ｅ＝３５［ｋＪ／ｃｃ］の固定値。ηは、エンジン１２の熱効率であり、この実施形態では、η＝０．３３（車両１０によって異なる）を使用している。

Ｅｂ［ｋＪ］＝Ｐ・ｔ／０．２７８ …（４）
ここで、Ｐ［Ｗ］は、電力、ｔ［ｈ］は上述した経過時間ｔの時間換算値、すなわち、２．７７×１０^−５［ｈ］≒０．１［ｓ］である。

Ｅｉ［ｋＪ］＝ｍ（Ｖ１−Ｖ０）^２／２ …（５）
ここで、ｍ［ｋｇ］は、車両１０の質量（重量センサ等を用いて運転者等乗員の質量を車重に加えた値であることがより好ましい。）、Ｖ１、Ｖ０［ｍ／ｓ］は、車速であり、経過時間ｔ（計算周期）間の今回車速Ｖ１と前回車速Ｖ０を示す。

Ｅｐ＝ｍ・ｇ・（ｈ１−ｈ０）＝ｍ・ｇ・ｄ・ｓｉｎθ …（６）
ここで、ｍ［ｋｇ］は、質量、ｇ［ｍ／ｓ^２］は、重力加速度、ｈ１、ｈ０［ｋｍ］は、高さであり、経過時間ｔ（計算周期）間の今回高さｈ１と前回高さｈ０を示す。ｄ［ｋｍ］は、経過時間ｔ間の走行距離、θ［゜］は、道路勾配である。

次いで、ステップＳ６において、ＥＣＵ２２は、車両１０の単位距離当たりのエネルギ消費量であるエネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］を次の（７）式により算出する。
Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］＝Ｅａ／ｄ＝（Ｅｆ＋Ｅｂ＋Ｅｉ＋Ｅｐ）／ｄ …（７）

ここで、ｄ［ｋｍ］は、経過時間ｔ間の走行距離であり、上述したように、Ｅａ［ｋＪ］は、エネルギ消費量、Ｅｆは、燃焼エネルギ、Ｅｂは、電気エネルギ、Ｅｉは、運動エネルギ、Ｅｐは、位置エネルギである。なお、エネルギ消費率Ｅｃｊは、値が小さい程、単位距離当たりのエネルギ消費量が少なくなるので、より経済的な運転をしていると言える。

この場合、ＥＣＵ２２は、燃焼エネルギＥｆが、燃料噴射により消費されるので正の値のみをとるようにする。電気エネルギＥｂは、放電（消費）されるときには正の値を取るようにし、回生充電されるときには負の値を取るようにする。また、運動エネルギＥｉは、加速時にはエネルギが蓄えられるので、負の値とし、減速時にはエネルギが消費されるので、正の値を取るようにする。さらに、位置エネルギＥｐは、登坂方向でエネルギが蓄えられるので、負の値とし、降坂方向でエネルギが消費されるので、正の値とする。ＥＶ車両及びＰＨＥＶ車両では、電気エネルギＥｂが消費方向で正の値となる点に留意する。

このように、この実施形態では、図４に示すように、ＥＶ車両、ＨＥＶ車両１０及びＰＨＥＶ車両のエネルギ損失である、エンジン損失、機械伝達損失、電気・補機損失、走行伝達損失、及びブレーキ熱損失等の損失のトータル損失（総和）を抑制することによりエコ運転に直結することに着目した。しかし、走行中にこれらの値を算出することはきわめて困難であることを考慮し、鋭意考究の結果、これらのエネルギ損失のトータルエネルギ損失が、エネルギ保存の法則により、運動エネルギＥｉの消費量、位置エネルギＥｐの消費量、電気エネルギＥｂの消費量、及び燃焼エネルギＥｆの消費量のトータル（総和）のエネルギ消費量に等しいことに着目した。

そこで、走行中のエネルギ消費量を測定することで、時々刻々エネルギ消費量を算出し、エネルギ消費率Ｅｃｊとして表示するようにし、運転者がこのエネルギ消費率Ｅｃｊが小さく（低く）なるように運転することで、燃費・電費を向上させることができるとの考えに至った。

これらの考究に基づき、ステップＳ７において、ＥＣＵ２２は、算出したエネルギ消費率Ｅｃｊを、図１のディスプレイ４０の囲いの中の表示内容に示すように表示する。

なお、表示されるエネルギ消費率Ｅｃｊの単位は、［ｋＪ／ｍ］としているが、これには限定されず、入力装置（不図示）の操作により、単位切替手段としても動作するＥＣＵ２２は、例えば、次の（８）式及び（９）式に示すように、エネルギ消費率Ｅｃｍ［ｋｍ／Ｌ］（いわゆる燃費）（図３Ａ参照）又はエネルギ消費率Ｅｃｗ［Ｗｈ／ｍ］（いわゆる電費の逆数）（図３Ｂ参照）と、簡単な演算に基づき、単位を切り替えて表示することができる。エネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］、エネルギ消費率Ｅｃｍ［ｋｍ／Ｌ］、及びエネルギ消費率Ｅｃｗ［Ｗｈ／ｍ］のうち、少なくとも２つを交互に又は同時に表示するように設定を変更することもできる。
Ｅｃｍ［ｋｍ／Ｌ］＝ｄ／（Ｅｆ＋Ｅｂ＋Ｅｉ＋Ｅｐ）／η／ｅ
＝１／Ｅｃｊ／η／ｅ …（８）
Ｅｃｗ［Ｗｈ／ｍ］＝０．２７８（Ｅｆ＋Ｅｂ＋Ｅｉ＋Ｅｐ）／ｄ
＝０．２７８Ｅｃｊ …（９）

図３Ａのエネルギ消費率Ｅｃｍ［ｋｍ／Ｌ］（いわゆる燃費）の表示の場合には、ｅｃｏガイド４２のバー４４の長さは、燃費が悪くなる（低くなる）ほど短くなり、図３Ｂのエネルギ消費率Ｅｃｗ［Ｗｈ／ｍ］（いわゆる電費の逆数）の表示の場合には、ｅｃｏガイド４２のバー４４の長さは、電費の逆数が小さくなるほど短くなる点に留意する。

なお、上述したステップＳ４において、ＥＣＵ２２は、車両１０が停止していると判定した場合、運動エネルギＥｉはゼロ値となるので、ステップＳ８に示すように、車両が停車中のエネルギ消費量Ｅａｓ［ｋＪ］を次の（１０）式又は（１１）式により算出する。
Ｅａｓ［ｋＪ］＝Ｅｆ＋Ｅｂ（いわゆるアイドルストップ制御がない場合。）
…（１０）
Ｅａｓ［ｋＪ］＝Ｅｂ（いわゆるアイドルストップ制御を行っている場合。）
…（１１）

なお、アイドルストップ制御は、例えば、車速ＶがＶ＝０[ｋｍ／ｈ]でフットブレーキを踏んでいることを、ＦＩ−ＥＣＵ１６が検出したときに、燃料噴射装置２０によるエンジン１２に対する燃料噴射の停止を行う制御をいう。この停止制御がＥＣＵ２２により検出される。

そして、車両１０が停止していると判定した場合、ステップＳ９に示すように、ＥＣＵ２２は、単位距離当たりのエネルギ消費量であるエネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］ではなく、次の（１２）式及び（１３）式に示すように、単位時間当たりのエネルギ消費量であるエネルギ消費率Ｅｃｓ［ｋＪ／ｍｉｎ］を算出して表示するようにしてもよい。
Ｅｃｓ［ｋＪ／ｍｉｎ］＝（Ｅｆ＋Ｅｂ）／ｔ（いわゆるアイドルストップ制御をしない場合。） …（１２）
Ｅｃｓ［ｋＪ／ｍｉｎ］＝Ｅｂ／ｔ（いわゆるアイドルストップ制御をしている場合。） …（１３）

（１２）、（１３）式において、ｔは、停車中の経過時間（停車時間）であるが、停車中に所定周期毎に計算するための単位時間としても良い。

以上説明したように上述した実施形態に係る車両１０の運動効率を求める運動効率判定装置を搭載したＨＥＶ車両１０は、燃料噴射量ｃｆ［ｃｃ］を検出する燃料噴射量検出手段としての燃料噴射装置２０と、車両１０の速度Ｖ［ｍ／ｓ］を検出する車速検出手段としての車速センサ３４と、車両１０の高さｈ［ｋｍ］を検出する高度検出手段としての高度センサ３０と、走行用モータ１４の消費電力Ｐ［Ｗ］を検出する電力検出手段としての電力センサ２８と、車両１０の走行距離ｄ［ｍ］を検出する走行距離検出手段としての距離センサ３６と、燃料噴射装置２０により検出された燃料噴射量ｃｆ［ｃｃ］に応じて燃焼エネルギＥｆ［ｋＪ］を算出するＥｆ算出手段５８と、車両１０の質量ｍ［ｋｇ］と車速センサ３４により検出された車速Ｖ［ｍ／ｓ］とに応じて運動エネルギＥｉを算出するＥｉ算出手段５２と、車両の高さｈ［ｋｍ］に応じて位置エネルギＥｐを算出するＥｐ算出手段５４と、電力センサ２８により検出された消費電力Ｐ［Ｗ］に応じて電気エネルギＥｂを算出するＥｂ算出手段５６と、エネルギ消費率Ｅｃｊを算出するＥｃｊ算出手段６０と、を備え、Ｅｃｊ算出手段６０は、燃焼エネルギＥｆと運動エネルギＥｉと位置エネルギＥｐと電気エネルギＥｂとにより車両１０のエネルギ消費率Ｅｃｊを上記（７）式により求めるように構成している。

この実施形態によれば、ＨＥＶ車両１０におけるＥＶ走行時のエネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］を、運動エネルギＥｉの増減、位置エネルギＥｐの増減の他、電気エネルギＥｂの増減をも考慮して算出するようにしたので、ＨＥＶ車両１０の他、ＥＶ車両又はＰＨＥＶ車両のＥＶ走行時において車両の運動効率を的確に判定することができる。

また、この実施形態によれば、車両の高度差を求めるため、高度センサ３０の代わりに、傾斜センサ３２と距離センサ３６との両方を使用することを記載しているが、傾斜センサ３２の代わりにエンジントルクと車速Ｖの変化に基づいて勾配を求めても良い。これにより、傾斜センサ３２が不要となるため、部品点数の削減をすることができる。

また、走行距離ｄを求めるために、距離センサ３６を使用しているが、車速センサ３４に検出された車速Ｖと走行時間ｔとによって走行距離ｄを求めることとしても良い（ｄ＝Ｖ・ｔ）。これにより、距離センサ３６が不要となるため、部品点数を削減することができる。

また、走行中では、単位走行距離当たりのエネルギ消費量であるエネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］を算出し、停止中では、単位時間当たりのエネルギ消費量であるエネルギ消費率Ｅｃｓ［ｋＪ／ｍｉｎ］を算出して表示することで、走行中と停止中とで最適な計算方法により、ＨＥＶ車両１０又はＰＨＥＶ車両において車両の運動効率の指標を算出することができる。

この実施形態によれば、車両１０の運転者等のユーザに対して省燃費運転支援に供する的確な指標が提供される。

なお、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

例えば、図５は、傾斜センサ３２に代替して、ＨＥＶ車両１０Ａ等の車両に搭載されているブレーキ液圧センサ６２を利用し、さらに、車両の質量ｍ［ｋｇ］（ここでは、車両本体の質量）を補正した実質量ｍ［ｋｇ］｛車両本体の質量に乗員の質量と荷物の質量を加算して補正した実際の質量（補正質量ともいう。）｝を算出するためにサスストロークセンサ６４を利用した他の実施形態に係る運動効率装置が搭載されたＨＥＶ車両１０Ａの構成を示している。なお、サスストロークセンサ６４は、ヘッドライトの自動光軸調整用等に搭載されているものを利用することができる。

ブレーキ液圧センサ６２は、公知のように、運転者のフットブレーキのペダルの操作量（踏込量）に応じて、油圧制御機構、ブレーキアクチュエータを通じて車輪に制動力が付与される際の、前記油圧制御機構の油圧をブレーキ液圧Ｂ［ｋＰａ］として検出する。

また、サスストロークセンサ６４は、公知のように、フロントサスペンションとリアサスペンションにそれぞれ設けられ、フロント荷重の印加とリア荷重の印加によるフロントサスペンション及びリアサスペンションの各ショックアブソーバ（ダンパー）の伸縮量の変化量（ストローク変化量）Ｓ［ｍ］を、電圧変化量等として検出する。

まず、ブレーキ液圧センサ６２で検出されるブレーキ液圧Ｂ［ｋＰａ］から道路勾配θ［゜］を算出する仕方について説明する。なお、ここでは、道路勾配θ［゜］を正接ｔａｎθ＝Ｓｌｏｐｅ（単位は、［％］とする。）として算出する。

シミュレーション乃至実験確認により、ブレーキ液圧Ｂ［ｋＰａ］と加速度α［ｍ／ｓ^２］とが比例関係にあることが分かった。すなわち、ブレーキ液圧Ｂ［ｋＰａ］の増加に比例して加速度α［ｍ／ｓ^２］（減速加速度）が増加する。比例定数は負であるが、車種により比例定数の値の大きさが異なる値となる。

図６は、或る車種の車両、ここでは、ＨＥＶ車両１０Ａのブレーキ液圧Ｂと加速度αとの関係を示す特性図である。

点線の特性１００は、平坦路（Ｓｌｏｐｅ＝０［％］）でのブレーキ液圧Ｂと加速度αとの関係を示しており、平坦路での加速度αを、αｆとすると、特性１００は、次の（１４）式に当てはめられる。

αｆ＝−｛（α０−α１）／Ｂ１｝Ｂ−α０ …（１４）
ここで、α０は、Ｂ＝０のときのオフセット値、α１は、Ｂ＝Ｂ１のときの加速度αである。

特性１０２は、下り勾配で道路勾配Ｓｌｏｐｅが既知の負の値、特性１０４は、上り勾配で道路勾配Ｓｌｏｐｅが既知の正の値、特性１０６は、上り勾配で道路勾配Ｓｌｏｐｅが既知の正の値であって、特性１０４の道路勾配Ｓｌｏｐｅより急な勾配である。特性１００、特性１０２、特性１０４、及び特性１０６は、Ｂ＝０のときのオフセット値のみが異なる右下がりの平行な傾斜を有する点に留意する。

これらの特性１００、１０２、１０４、１０６（いずれも、道路勾配Ｓｌｏｐｅは既知である。）から、道路勾配（単位勾配）１［％］当たりの加速度（基準加速度）αｒを求めた。

この実施形態では、同一値のブレーキ液圧Ｂにおいて、道路勾配Ｓｌｏｐｅが１［％］増加すると、加速度（減速加速度）αが、αｒ＝−０．１［ｍ／ｓ^２］増加することが求められた。

よって、任意の道路勾配Ｓｌｏｐｅは、次の（１５）式で算出することができる。
Ｓｌｏｐｅ＝Δα×１［％］／αｒ …（１５）

ここで、Δαは、求めようとする道路勾配Ｓｌｏｐｅでの、ブレーキ液圧Ｂ（測定値）に対する加速度α（測定値）と平坦路での加速度αｆとの差を示している。すなわち、Δαは、次の（１６）式で算出することができる。
Δα＝α−αｆ
＝α−［−｛（α０−α１）／Ｂ１｝Ｂ−α０］
＝α＋｛（α０−α１）／Ｂ１｝Ｂ＋α０ …（１６）

この（１６）式を（１５）式に代入することにより、道路勾配Ｓｌｏｐｅは、次の（１７）式で求められることが分かる。
Ｓｌｏｐｅ＝［α＋｛（α０−α１）／Ｂ１｝Ｂ＋α０］／αｒ …（１７）

（１７）式中、変数である加速度αは、車速センサ３４で測定した車速Ｖ［ｍ／ｓ］から車両加速度算出手段６８により公知の処理により求めることができる。この場合、経過時間ｔ（計算周期）間での車速Ｖｓの変化率を求めればよい。すなわち、経過時間ｔ（計算周期）間の今回車速Ｖ１と前回車速Ｖ０から、次の（１８）式で求めることができる。
α＝（Ｖ１−Ｖ０）／ｔ …（１８）

よって、道路勾配算出手段６６は、それぞれが変数である、ブレーキ液圧センサ６２で測定したブレーキ液圧Ｂ［ｋＰａ］と、車速センサ３４で測定した車速Ｖ［ｍ／ｓ］に基づき求めた加速度αとを（１７）式に代入することにより道路勾配Ｓｌｏｐｅを求めることができる。

（１７）式で求めた道路勾配Ｓｌｏｐｅ［％］を、道路勾配θ［゜］に変換することで、（６）式により位置エネルギＥｐを求めることができる。

よって、図５に示した他の実施形態によれば、フットブレーキの操作中においても、位置エネルギＥｐを求めるのに必要な道路勾配θ［゜］を推定することができる。すなわち、フットブレーキの操作中においても、位置エネルギＥｐの変動分を考慮した（７）式に示したエネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］の算出が可能となる。

次に、サスストロークセンサ６４を利用した車両の質量｛ここでは、車両本体の質量ｍ（以下、ｍｅという。）、いわゆる空車状態の質量ｍｅに対して、乗員＋荷物の質量ｍ１を加算して補正した実際の質量（補正質量ともいう。）、以下、理解の便宜のために補正質量ｍ［ｋｇ］という。｝の補正質量算出手段７０による算出の仕方について説明する。

補正出量ｍは、空車状態の質量ｍｅに乗員＋荷物の質量ｍ１を加算した次の（１９）式で求めることができる。
ｍ＝ｍｅ＋ｍ１ …（１９）

ここで、乗員＋荷物の質量ｍ１は、フロントサスペンションに掛けられる荷重の変化分と、リアサスペンションに掛けられる荷重の変化分の合計値であることから、フロントのサスストロークセンサ６４（６４ｆ）のフロントセンサ出力Ｖｓｆ［Ｖ］とフロント荷重Ｗｆ［ｋｇ］との関係（特性）、及びリアのサスストロークセンサ６４（６４ｒ）のリアセンサ出力Ｖｓｒ［Ｖ］と、リア荷重Ｗｒ［ｋｇ］との関係（特性）を予め測定しておくことで、フロントセンサ出力Ｖｓｆ及びリアセンサ出力Ｖｓｒを検出することで、任意の（乗員＋荷物）の質量ｍ１を求めることができる。

図７は、静止時に測定したフロント荷重Ｗｆとフロントセンサ出力Ｖｓｆとの関係に対応する特性１１２と特性１１４を示し、さらに、特性１１２と特性１１４を近似した相関近似式の特性１１０を示している。

フロントシート上に物を載せた（荷重を掛けていく）ときの右上がりの矢印で示すフロントセンサ出力Ｖｓｆの特性１１２と、物を降ろした（荷重を減らしていく）ときの左下がりの矢印で示すフロントセンサ出力Ｖｓｆの特性１１４では、ヒステリシスがあるが、このヒステリシスは、フロントサスペンションのフリクションを原因として発生する。

特性１１０の直線で示すフロント荷重Ｗｆの相関近似式、すなわち前記特性１１０の１次式は、Ｖｓｆ＝（特性１１０の直線の傾き）×Ｗｆ＋Ｖｓｆ０＝｛（Ｖｆｓ１−Ｖｓｆ０）／Ｗｆ１｝×Ｗｆ＋Ｖｓｆ０を、Ｗｆで解いた次の（２０）式で表すことができる。
Ｗｆ＝｛Ｗｆ１／（Ｖｓｆ１−Ｖｓｆ０）｝（Ｖｓｆ−Ｖｓｆ０）…（２０）

ここで、Ｗｆ１は、フロントシート上に載せた重量物の既知の荷重、Ｖｓｆ０、Ｖｓｆ１は、その荷重Ｗｆ１の前記重量物をフロントシートに載せなかったとき（Ｖｓｆ０：オフセット値）と載せたとき（Ｖｓｆ１）のそれぞれのフロントセンサ出力Ｖｓｆの読取値である。なお、（２０）式中、｛Ｗｆ１／（Ｖｓｆ１−Ｖｓｆ０）｝は、１［Ｖ］当たりのフロント荷重Ｗｆの変化量を表している。

図８は、静止時に測定したリア荷重Ｗｒとリアセンサ出力Ｖｓｒとの関係に対応する特性１２２と特性１２４を示し、さらに、特性１２２と特性１２４を近似した相関近似式の特性１２０を示している。

リアシート上に物を載せた（荷重を掛けていく）ときのリアセンサ出力Ｖｓｒの特性１２２と、物を降ろした（荷重を減らしていく）ときのリアセンサ出力Ｖｓｒの特性１２４は、略同等である。

リア荷重Ｗｒの相関近似式は、（２０）式と同様にして、次の（２１）式で表すことができる。
Ｗｒ＝−｛Ｗｒ１／（Ｖｓｒ１−Ｖｓｒ０）｝（Ｖｓｒ−Ｖｓｒ０）
…（２１）

ここで、−｛Ｗｒ１／（Ｖｓｒ１−Ｖｓｒ０）｝は、１［Ｖ］当たりのリア荷重Ｗｒの変化量、Ｖｓｒ０は、リア荷重Ｗｒ＝０の場合のリアセンサ出力Ｖｓｒ＝Ｖｓｒ０、Ｖｓｒ１は、リア荷重Ｗｒ＝Ｗｒ１（既知）の場合のリアセンサ出力Ｖｓｒ＝Ｖｓｒ１である。なお、リアセンサ出力Ｖｓｒは、フロントセンサ出力Ｖｓｆと逆傾斜になっているが、単に、サスストロークセンサ６４ｒの出力として、荷重が増加するほど電圧が減少するセンサを使用しているに過ぎなく、傾斜を逆にすれば、右上がりの特性を得ることができる。

よって、（１９）式は、次の（２２）式に変形でき、補正質量ｍは、フロントセンサ出力Ｖｓｆとリアセンサ出力Ｖｆｒを検出し、（２２）式に代入することで求めることができる。

ｍ＝ｍｅ＋ｍ１
＝ｍｅ＋Ｗｆ＋Ｗｒ
＝ｍｅ＋｛Ｗｆ１／（Ｖｓｆ１−Ｖｓｆ０）｝（Ｖｓｆ−Ｖｓｆ０）
−｛Ｗｒ１／（Ｖｓｒ１−Ｖｓｒ０）｝（Ｖｓｒ−Ｖｓｒ０） …（２２）
なお、（２２）式で求めた補正質量ｍを、（５）式に代入することにより運動エネルギＥｉを、また、（６）式に代入することにより位置エネルギＥｐを、積載量に応じてより正確に算出することができる。

従って、図５に示した実施形態によれば、（７）式に示したエネルギ消費率Ｅｃｊ［ｋＪ／ｍ］のより正確な値での算出が可能となる。

１０、１０Ａ…ＨＥＶ車両 １２…エンジン
１４…走行用モータ １８…燃料タンク
２０…燃料噴射装置 ２２…メータＥＣＵ（ＥＣＵ）
２４…バッテリ ２８…電力センサ
３０…高度センサ ３２…傾斜センサ
３４…車速センサ ３６…距離センサ
４０…マルチインフォメーションディスプレイ（ディスプレイ）
５２…運動エネルギ算出手段（Ｅｉ算出手段）
５４…位置エネルギ算出手段（Ｅｐ算出手段）
５６…電気エネルギ算出手段（Ｅｂ算出手段）
５８…燃焼エネルギ算出手段（Ｅｆ算出手段）
６０…エネルギ消費率算出手段（Ｅｃｊ算出手段）
６２…ブレーキ液圧センサ
６４（６４ｆ、６４ｒ）…サスストロークセンサ
６６…道路勾配算出手段 ６８…車両加速度算出手段
７０…補正質量算出手段

Claims (8)

1. 車両の運動効率を求める運動効率判定装置であって、
   前記車両の速度を検出する車速検出手段と、
   前記車両が走行する道路の高度を検出する高度検出手段と、
   走行用モータの消費電力を検出する電力検出手段と、
   前記車両の質量と前記車速検出手段により検出された車速とに応じて運動エネルギを算出する運動エネルギ算出手段と、
   前記高度検出手段により検出された高度に応じて位置エネルギを算出する位置エネルギ算出手段と、
   前記電力検出手段により検出された消費電力に応じて電気エネルギを算出する電気エネルギ算出手段と、
   エネルギ消費率算出手段と、を備え、
   前記エネルギ消費率算出手段は、
   前記運動エネルギと前記位置エネルギと前記電気エネルギとにより前記車両のエネルギ消費率を求める
   ことを特徴とする運動効率判定装置。
2. 請求項１記載の運動効率判定装置において、
   さらに、
   燃料噴射量を検出する燃料噴射量検出手段と、
   前記燃料噴射量検出手段により検出された燃料噴射量に応じて燃焼エネルギを算出する燃焼エネルギ算出手段と、を設け、
   前記エネルギ消費率算出手段は、
   前記運動エネルギと前記位置エネルギと前記電気エネルギとに、前記燃焼エネルギを加えたエネルギにより前記車両のエネルギ消費率を求めることを特徴とする運動効率判定装置。
3. 請求項２記載の運動効率判定装置において、
   さらに、
   前記車両の走行距離を検出する走行距離検出手段を設け、
   前記エネルギ消費率は、前記車両が走行中である場合は前記燃焼エネルギと前記運動エネルギと前記位置エネルギと前記電気エネルギとを合計した値を前記走行距離検出手段により検出された走行距離で除算することにより算出し、前記車両が停止中である場合は前記燃焼エネルギと前記電気エネルギとを合計した値を停止時間で除算することにより算出する
   ことを特徴とする運動効率判定装置。
4. 請求項３記載の運動効率測定装置において、
   前記車両が停止中である場合に、アイドルストップ制御を行っているときには、エネルギ消費率を、前記電気エネルギの値を前記停止時間で除算することにより算出する
   ことを特徴とする運動効率判定装置。
5. 請求項１記載の運動効率判定装置において、
   前記エネルギ消費率は、前記車両が走行中である場合は前記運動エネルギと前記位置エネルギと前記電気エネルギとを合計した値を前記走行距離検出手段により検出された走行距離で除算することにより算出し、前記車両が停止中である場合は前記電気エネルギの値を停止時間で除算することにより算出する
   ことを特徴とする運動効率判定装置。
6. 請求項１〜３のいずれか１項、又は請求項５記載の運動効率判定装置において、
   前記高度検出手段は、前記車両が走行する道路の道路勾配を検出する道路勾配検出手段と、前記車両の走行距離を検出する走行距離検出手段と、を有するものであり、前記道路勾配と、前記道路勾配を走行した前記走行距離とに応じて前記車両が走行する道路の高度を検出する
   ことを特徴とする運動効率判定装置。
7. 請求項６記載の運動効率判定装置において、
   前記車両のブレーキ作動時のブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧検出手段と、
   前記車両の加速度を検出する車両加速度検出手段と、を更に備え、
   前記道路勾配検出手段は前記ブレーキ液圧と前記加速度に基づいて前記道路勾配を検出する
   ことを特徴とする運動効率判定装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の運動効率判定装置において、
   前記車両の上下移動を検出するサスストロークセンサを更に備え、
   前記運動エネルギもしくは位置エネルギは少なくとも前記車両の質量に応じて求められるものであり、前記車両の質量は、車両本体の質量と、前記車両への積載量と、前記サスストロークセンサの出力値とによって求める
   ことを特徴とする運動効率判定装置。

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