电动车辆的控制系统和搭载有该控制系统的电动车辆 【技术领域】
本发明涉及电动车辆的控制系统和搭载有该控制系统的电动车辆。背景技术 在电动车辆中搭载有蓄电装置、 电动机和温度调整装置、 电力变化装置等多个负 载装置， 这些负载装置基于驾驶者的油门开度和刹车踩踏量、 温度设定等指令值进行控制。 对于电动车辆来说， 续航距离的延长是最大的课题， 作为延长续航距离的方法， 进行了各种 尝试， 例如通过增加蓄电装置的搭载数量来实现能量的增加， 通过提高负载装置自身效率 来实现节能化， 通过提高控制效率来实现节能化等。
专利文献 1 ： 日本特开 2008-070326 号公报
发明内容 在上述现有的装置中， 基于推定的行驶路线进行能量效率较好的驱动力控制。行 驶路线的推定基于导航装置等地图和传感器信息来进行， 基于推定的行驶距离和平均车 速、 坡度等道路特性信息进行驱动力控制。
但是， 在上述现有的装置中， 并没有关注到由多个负载装置构成的电动车辆的系 统整体的能量效率， 因此需要提高系统整体的能量效率。
(1) 发明的第一方面是一种电动车辆的控制系统， 包括 ： 进行充放电的蓄电装置 ； 从蓄电装置接受电力供给， 对电动车辆进行驱动的多个负载装置 ； 和对蓄电装置和多个负 载装置进行控制的控制装置， 其中， 控制装置， 在从蓄电装置向多个负载装置供给电力时， 计算蓄电装置的充放电效率和各负载装置的驱动效率， 并对从蓄电装置向各负载装置供给 的电力进行调整， 以提高从蓄电装置到多个负载装置的综合效率。
(2) 发明的第二方面， 在第一方面所述的电动车辆的控制系统中， 多个负载装置中 包含用于推进电动车辆的电动机， 控制装置， 当用于驱动电动机的电力发生增减时， 对从蓄 电装置向电动机以外的负载装置供给的电力进行调整， 以提高增减后的电动机的电力的综 合效率。
(3) 发明的第三方面， 在第二方面所述的电动车辆的控制系统中， 在电动机以外的 负载装置中包含进行车内的空气调节或者车载设备的冷却的温度调整装置， 控制装置， 当 用于驱动电动机的电力增加时， 减少用于驱动温度调整装置的电力， 以提高增加后的电动 机的电力的综合效率， 当用于驱动电动机的电力减少时， 增加用于驱动温度调整装置的电 力， 以提高减少后的电动机的电力的综合效率。
(4) 发明的第四方面， 在第二方面所述的电动车辆的控制系统中， 电动机以外的负 载装置中包含对蓄电装置的电力进行变换从而向其他蓄电装置供给电力的电力变换装置， 控制装置， 当用于驱动电动机的电力增加时， 减少向电力变换装置供给的电力， 以提高增加 后的电动机的电力的综合效率， 当用于驱动电动机的电力减少时， 增加向电力变换装置供 给的电力， 以提高减少后的电动机的电力的综合效率。
(5) 发明的第五方面， 在第一至四中任一方面所述的电动车辆的控制系统中， 控制 装置， 当从蓄电装置向多个负载装置供给电力时， 对从蓄电装置向各负载装置供给的电力 进行调整， 以使蓄电装置的放电功率的变动减小。
(6) 发明的第六方面， 在第一至五中任一方面所述的电动车辆的控制系统中， 控制 装置， 基于多个检测器检测到的驾驶者的操作量和电动车辆的行驶状态， 计算各负载装置 的请求功率。
(7) 发明的第七方面， 在第六方面所述的电动车辆的控制系统中， 负载装置， 各自 通过多个检测器计测实际用于驱动电动车辆的电力， 并且基于该计测结果的电力和向各负 载装置供给的电力来计算驱动效率。
(8) 发明的第八方面， 在第七方面所述的电动车辆的控制系统中， 控制装置， 根据 驱动效率对各负载装置的请求功率进行修正， 确定向各负载装置供给的电力。
(9) 发明的第九方面， 在第二至八中任一方面所述的电动车辆的控制系统中， 控制 装置， 基于由多个检测器检测到的当前的电动车辆的行驶状态、 道路地图信息和定位信息 来预测将来的电动车辆的行驶状态， 并且基于该预测结果的行驶状态来预测从蓄电装置向 多个负载装置供给的电力， 和伴随该电力的供给的蓄电装置的充放电效率与各负载装置的 驱动效率， 并预先对从蓄电装置向各负载装置供给的电力进行调整， 以提高将来的行驶状 态下的综合效率。
(10) 发明的第十方面， 在第九方面所述的电动车辆的控制系统中， 控制装置， 基于 预测结果的行驶状态来预测用于驱动电动机的电力的增减， 对于伴随向电动机供给的电力 的增减而调整供给电力的电动机以外的负载装置， 在向电动机供给的电力增加之前先暂时 增加向该负载装置供给的电力， 在向电动机供给的电力减少之前先暂时减少向该负载装置 供给的电力。
(11) 发明的第十一方面， 在第一至十中任一方面所述的电动车辆的控制系统中， 在多个负载装置中包含进行车内的空气调节或者车载设备的冷却的温度调整装置， 并且具 备将蓄电装置和多个负载装置产生的热蓄积的蓄热装置， 温度调整装置， 使用蓄积在蓄热 装置中的热进行车内的空气调节和车载设备的冷却， 并抑制从蓄电装置向温度调整装置供 给的电力。
(12) 发明的第十二方面是一种电动车辆的控制系统， 包括 ： 进行充放电的蓄电装 置； 从蓄电装置接受电力供给， 对电动车辆进行驱动的多个负载装置 ； 和对蓄电装置和多 个负载装置进行控制的控制装置， 其中， 控制装置， 在从蓄电装置向多个负载装置供给电力 时， 对从蓄电装置向各负载装置供给的电力进行调整， 以使蓄电装置的放电功率的变动减 小。
(13) 发明的第十三方面， 在第十二方面所述的电动车辆的控制系统中， 多个负载 装置中包含用于推进电动车辆的电动机， 控制装置， 当用于驱动电动机的电力发生增减时， 对从蓄电装置向电动机以外的负载装置供给的电力进行调整， 以使蓄电装置的放电功率的 变动减小。
(14) 发明的第十四方面， 在第十三方面所述的电动车辆的控制系统中， 控制装置， 基于由多个检测器检测到的当前的电动车辆的行驶状态、 道路地图信息和定位信息来预 测将来的电动车辆的行驶状态， 并且基于该预测结果的行驶状态来预测用于驱动电动机的电力的增减， 对于随着向电动机供给的电力的增减而调整供给电力的电动机以外的负载装 置， 在向电动机供给的电力增加之前先暂时增加向该负载装置供给的电力， 在向电动机的 供给电力减少之前先暂时减少向该负载装置供给的电力。
(15) 发明的第十五方面是一种电动车辆， 搭载有发明的第一至十四中任一方面所 述的电动车辆的控制系统。
根据本发明， 能够提高电动车辆的系统整体的能量效率。 附图说明 图 1 是表示搭载有作为本发明的第一实施方式的控制系统的电动车辆的结构的 说明图。
图 2 是表示作为本发明的第一实施方式的控制系统的结构的图。
图 3 是表示作为本发明的第一实施方式的控制系统的其他结构的图。
图 4 是表示作为本发明的第一实施方式的各负载装置的效率的图。
图 5 是表示作为本发明的第一实施方式的系统的综合效率的图。
图 6 是在作为本发明的第一实施方式的控制系统中执行的程序的流程图。
图 7 是表示作为本发明的第一实施方式的控制系统对各负载装置的驱动负载的 控制结果的图。
图 8 是表示与作为本发明的第一实施方式的控制系统对各负载装置的驱动负载 的控制结果对应的综合效率的图。
图 9 是表示本发明的第一实施方式的控制系统没有对从蓄电装置放出的电力的 变动进行控制的结果的图。
图 10 是表示本发明的第一实施方式的控制系统对从蓄电装置放出的电力的变动 进行了控制的结果的图。
图 11 是表示作为本发明的第二实施方式的控制系统的结构的图。
图 12 是表示作为本发明的第二实施方式的控制系统对各负载装置的驱动负载的 控制结果的图。
图 13 是表示搭载有作为本发明的第三实施方式的控制系统的车辆的结构的图。
附图标记说明
10 ： 电动车辆 ； 11 ： 电动机 ； 12 ： 温度调整装置 ； 13 ： 电力变换装置 ； 14 ： 液压产生装 置； 15 ： 蓄电装置 ； 16 ： 第二蓄电装置 ； 17 ： 控制器 ； 18 ： 蓄热装置 ； 30 ： 操作信号 ； 31 ： 导航传 感器信号 ； 41 ～ 48 ： 传感器
具体实施方式
( 发明的第一实施方式 )
对于本发明的车辆的第一实施方式， 使用图 1 ～图 10 进行说明。该第一实施方式 中表示了将本发明应用于前轮驱动方式的电动车辆的示例， 但本发明也能够应用于后轮驱 动方式或四轮驱动方式的电动车辆、 搭载有发动机的混合动力电动车辆、 或者建设用电动 车辆、 电气铁路用电动车辆等所有电动车辆。
图 1 表示搭载有作为第一实施方式的控制系统的电动车辆 10 的结构。 第一实施方式的电动车辆 10 包括电动机 11、 温度调整装置 12、 电力变换装置 13、 液压产生装置 14、 蓄 电装置 15、 第二蓄电装置 16、 控制器 17、 驱动轴 20、 车轮 21a ～ 21d、 盘形转子 22a ～ 22d、 刹车钳 23a ～ 23d、 信号线 31、 电力线 32、 油压配管 33、 传感器 41 ～ 46 等。
电动机 11 是将从蓄电装置 15 供给的电能变换为机械能的直流或者交流的旋转电 机， 是电动车辆的负载装置之一。电动机 11 包含变换器和逆变换器等电力变换装置， 该电 力变换装置对蓄电装置 15 的直流电进行电压变换或者变换交流电压， 向电动机 11 施加来 进行驱动。电动机 11 的机械能变换为轴的旋转运动， 通过减速机、 差动齿轮、 驱动轴 20 来 对前轮 21a、 21b 传递旋转动力。
此外， 电动机 11 在制动过程中也作为通过驱动轴 20 的旋转而发电的发电机动作。 电动机 11 产生的再生电能被供给到蓄电装置 15， 并且发电时的电动机 11 的再生制动力对 前轮 21a、 21b 作用为制动力。电动机 11 设置有计测电流、 电压、 扭矩等的传感器 41。例如 扭矩传感器可以为非接触供电型应变传感器， 本发明中对电动机 11 设置的传感器的种类 和数量不特别限定。
温度调整装置 12 是包括冷凝器、 膨胀阀、 蒸发器、 压缩机等的热交换器， 是电动车 辆的负载装置之一。在制冷时， 利用从蓄电装置 15 供给的电能使压缩机工作来压缩制冷 剂， 通过蒸发器进行由膨胀阀膨胀而变得低温了的制冷剂与车内空气的热交换。此外， 在 制暖时， 使压缩机与制冷时反向地动作， 并且将蒸发器作为冷凝器， 将冷凝器作为蒸发器动 作， 通过冷凝器进行在压缩机的作用下变得高温的制冷剂与车内空气的热交换。 该温度调整装置 12 设置有对电流、 电压、 温度等进行计测的传感器 42。例如温度 传感器可以为热电偶， 本发明中对设置于温度调整装置 12 的传感器的种类和数量不特别 限定。另外， 该第一实施方式的温度调整装置 12 是对制冷剂进行冷却或者加热的空气调节 装置， 但也可以是对用于电动机 11 等车载设备的温度调整的冷却水和防冻液进行冷却或 者加热的装置， 本发明中不特别限定温度调整装置 12 所冷却或者加热的载热体。
电力变换装置 13 是对从蓄电装置 15 供给的电能的电压进行升压或者降压， 然后 向液压产生装置 14 和第二蓄电装置 16 供给的变压装置， 是电动车辆的负载装置之一。电 力变换装置 13 设置有对电流、 电压等进行计测的传感器 43。 例如电流传感器可以为非接触 式的钳型传感器， 本发明对设置于电力变换装置 13 的传感器的种类和数量不特别限定。
液压产生装置 14 根据来自驾驶者的踏板操作和控制器 17 中的任意一方或者双方 的指令来产生液压。液压产生装置 14 产生的液压通过油压配管 33 被传递至刹车钳 23a ～ 23d， 使该刹车钳 23a ～ 23d 动作。液压产生装置 14 设置有对电流、 电压、 液压等进行计测 的传感器 44。例如液压传感器可以为应变仪式压力传感器， 本发明中对设置于液压产生装 置 14 的传感器的种类和数量不特别限定。
摩擦制动装置具有盘形转子 22a ～ 22d 和刹车钳 23a ～ 23d。各盘形转子 22a ～ 22d 固定于各车轮 21a ～ 21d， 与各车轮 21a ～ 21d 一体旋转。各刹车钳 23a ～ 23d 由省略 图示的汽缸、 活塞、 刹车片 (pad) 等构成。 汽缸内的活塞由于液压产生装置 14 产生的液压而 移动， 将与该活塞连结的刹车片向盘形转子 22a ～ 22d 按压。该刹车片通过按压盘形转子 22a ～ 22d， 与盘形转子 22a ～ 22d 之间产生磨擦力， 该磨擦力作为制动力对各车轮 21a ～ d 作用， 在各车轮 21a ～ d 与路面之间产生制动力。
蓄电装置 15 是主要对电动机 11、 温度调整装置 12 和电力变换装置 13 等多个负载
装置供给电能即功率 (Power， 电力 ) 的蓄电装置。这些负载装置的驱动负载和蓄电装置 15 供给的电能的大小由控制器 17 控制。蓄电装置 15 设置有对电流、 电压、 内部电阻等进行计 测的传感器 45。例如电流传感器可以为非接触式的钳型传感器， 本发明中对设置于蓄电装 置 15 的传感器的种类和数量不特别限定。
第二蓄电装置 16 电压是比蓄电装置 15 低的蓄电装置， 将通过电力变换装置 13 供 给的电能加以蓄积， 或者将蓄积的电能向液压产生装置 14 等作为配件的负载装置供给。第 二蓄电装置 16 设置有对电流、 电压、 内部电阻等进行计测的传感器 46。例如电流传感器可 以为非接触式的钳型传感器， 本发明中对设置于第二蓄电装置 16 的传感器的种类和数量 不特别限定。
以上的蓄电装置 15 与负载装置 11、 12、 13 通过信号线 31 和电力线 32 相连接， 其 中， 信号线 31 以 CAN(Controller Area Network， 控制器局域网 ) 标准发送接收后述的功 率和效率的信息， 电力线 32 从蓄电装置 15 向负载装置 11、 12、 13 供给电能。另外， 本实 施例中信号线 31 所发送接收的信号的标准为 CAN， 但也可以为 LIN(Local Interconnect Network， 本地互联网 ) 和 FlexRay 等标准， 本发明中对于发送接收信号的标准不特别限定。
参照图 2 ～图 10 对由控制器 17， 蓄电装置 15 和负载装置 11、 12、 13 等构成的一实 施方式的控制系统的结构和动作进行说明。其中， 本实施方式中将控制器 17 的控制对象限 定为电动机 11、 温度调整装置 12、 电力变换装置 13 和蓄电装置 15 进行说明， 但是本发明也 能够适用于液压产生装置 14 和其他负载装置， 本发明中对于作为控制对象的负载装置不 特别限定。 第一实施方式的控制器 17， 如图 2 所示， 从未图示的各种操作装置输入操作信号 30， 从未图示的导航装置和各种传感器输入导航传感器信号 31， 此外从蓄电装置 15、 电动 机 11、 温度调整装置 12 和电力变换装置 13 等多个负载装置输入蓄电装置 15 和负载装置 11、 12、 13 的实时的效率 ( 实际效率 ) 等， 计算出与行驶条件相应的最佳的功率 ( 目标功率 ) Pin， 向蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 输出。
此处， 功率 (Power) 指的是单位时间内消耗的能量， 是一般用单位 “W” 表现的物理 量。 不管名称和单位是什么， 只要物理意义相同即可， 本发明中对于功率的名称和单位不特 别限定。
操作信号 30 是驾驶者的加速踏板和刹车踏板的操作量、 温度调整装置 12 的设定 温度和设定风量等信号， 导航传感器信号 31 是导航装置的地图信息和定位信息、 从各种传 感器发送来的车速和加速度等信号。
实际效率是蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 内的致动器 33 实际上用于做功 的功率 ( 实际功率 )Pout 与输入蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 的目标功率 Pin 的比 例。 效率指的是实际上用于做功的能量与所消耗的能量的比例， 不管名称和单位是什么， 只 要物理意义相同即可， 本发明中对于效率的名称和单位不特别限定。
实际功率 Pout 通过蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 的传感器 34 计测， 被发送 至实际效率运算 35。在实际效率运算 35 中将实际功率 Pout 除以向蓄电装置 15 和各负载 装置 11、 12、 13 发送的目标功率 Pin， 计算出实际效率 ηcr。其中， 图 2 中表示了用传感器 34 计测实际功率 Pout， 用蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 计算实际效率 ηcr 的示例， 也可 以如图 3 所示， 基于用蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 的传感器 34 检测到的转速和扭
矩等信号， 用实际功率运算 40 计算出实际功率 Pout， 将目标功率 Pin 和实际功率 Pout 发送到 控制器 17， 用控制器 17 内的实际效率运算 35 计算实际效率 ηcr， 在本发明中对于实际功率 Pin 和实际效率 ηcr 的计测和运算的方法不特别限定。根据以上的方法， 在蓄电装置 15 和 各负载装置 11、 12、 13 中能够进行实际功率 Pout 和实际效率 ηcr 的计测和运算。
接着， 对控制器 17 内的结构和动作进行说明。在控制器 17 中， 基于操作信号 30 和传感器信号 31， 根据驾驶者向蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 请求的功率 ( 请求功 率 )P0， 蓄电装置和各负载装置 11、 12、 13 的温度， 蓄电装置 15 的 SOC(State Of Charge， 充 电状态 ) 等蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 的状态， 以及到目的地的距离和坡度等行 驶条件， 对增减请求功率 P0 的功率 ( 修正功率 )ΔP 进行运算， 通过从请求功率 P0 减去修正 功率 ΔP 来计算目标功率 Pin。
请求功率 P0 由请求功率运算 32 计算， 例如， 对电动机 11 的请求功率， 基于驾驶者 的油门开度和刹车踩踏量等操作量信号和当前的车速等传感器信号使用规定的图和计算 式计算。修正功率 ΔP 基于操作信号 30 和导航传感器信号 31、 请求功率 P0、 推定效率 ηc、 综合效率 η 由修正功率运算 39 计算。修正功率运算 39 使用的综合效率 η 是将各负载装 置 11、 12、 13 实际用于做功的能量除以蓄电装置 15 所供给的能量而得到的， 由综合效率运 算 38 计算。
图 4 是某一转速、 扭矩和温度等状态下蓄电装置 15 和各负载装置 11、 12、 13 的效 率， 曲线 4A 是蓄电装置 15 的效率， 曲线 4B 是电动机 11 的效率， 曲线 4C 是温度调整装置 12 的效率， 曲线 4D 是电力变换装置 13 的效率。蓄电装置 15 的损失与电流的二次方成比例增 加， 电动机 11、 温度调整装置 12 和电力变换装置 13 的损失的增减的趋势按照其规格的不同 而不同。综合效率运算 38 使用的推定效率 ηc 是从保存在控制器 17 中的图 4 所示的负载 装置效率图 37 中调用的与负载装置的转速、 扭矩、 温度等状态相对应的效率的值。
负载装置效率图 37， 被基于推定效率 ηc 和实际效率 ηcr 由效率图修正 36 计算 出的修正效率 ηx 覆盖。通过反馈实际效率 ηcr 并对效率图 37 进行修正， 能够减少历时变 化引起的效率的误差。此外， 能够对在效率图 37 中无法完全表现的变动原因的影响进行修 正。结果， 能够抑制目标功率 Pin 的误差导致的损失。特别是， 对于蓄电装置 15 来说， 因为 劣化导致效率图 37 的变动较大， 所以通过修正获得的损失抑制的效果较大。另外， 第一实 施方式中表示了将负载装置效率图 37 用修正效率覆盖的示例， 但也可以不进行覆盖而作 为不同的效率图加以保存， 本发明中对于负载装置效率图 37 的修正方法不特别限定。
接着， 对综合效率运算 38 的运算内容进行说明。综合效率 η 能够根据式 (1) 算 出。
[ 式 1]
… (1)
式 (1) 中， η 为综合效率， Pm 为向电动机 11 供给的功率， ηm 为电动机 11 的效率， Pa 为向温度调整装置 12 供给的功率， ηa 为温度调整装置 12 的效率， Pe 为向电力变换装置 13 供给的功率， ηe 为电力变换装置 13 的效率， Vb 为蓄电装置 15 的电压， R 为蓄电装置 15
的内部电阻。
式 (1) 的分子为各负载装置 11、 12、 13 实际用于做功的功率， 分母为蓄电装置 15 向各负载装置 11、 12、 13 供给的功率， 根据作为控制对象的负载装置的数量， 对式 (1) 的各 项加上向负载装置供给的功率和效率的乘积， 或者对负载装置供给的功率。
图 5 是在向电动机 11 和电力变换装置 13 供给的功率固定， 向温度调整装置 12 供 给的功率可变的情况下综合效率 η 的运算结果。温度调整装置 12 的效率 ηa 与供给的功 率 Pa 相应地变化， 蓄电装置 15 的效率与向各负载装置供给的功率相应地变化， 因此综合效 率 η 对于向温度调整装置 12 供给的功率表现出曲线 5A 的趋势。图 5 是综合效率 η 的运 算结果的一例， 与向各负载装置供给的功率和效率相应地生成多个图。
将通过以上方法算出的综合效率 η 发送到修正功率运算 39， 为了缩短修正功率 运算 39 的运算时间， 可以在综合效率运算 38 的时间点基于请求功率 P0 选定综合效率 η 的 图， 本发明中对于从综合效率运算 38 向修正功率运算 39 发送的综合效率 η 的图的数量不 特别限定。
接着， 对于修正功率运算 39 的运算内容进行说明。修正功率运算 39 根据重视功 率和重视效率等控制目的 ( 控制模式 ) 不同， 结果有较大不同。第一实施方式中， 为了提高 综合效率， 对增减蓄电装置 15 的充放电和电动机 11、 温度调整装置 12 以及电力变换装置 13 的驱动负载的修正功率 ΔP 进行运算。该运算方法由图 6 所示的流程图说明。另外， 图 6 所示的修正功率 ΔP 的运算以规定时间周期反复进行。 修正功率运算 39， 在步骤 1 中， 每隔规定时间从操作信号 30 取得驾驶者的加速踏 板和刹车踏板的操作量、 空调的设定温度和设定风量等信号， 从传感器信号 31 取得由各种 传感器获得的地图信息和定位信息、 车速、 电压等信号。在步骤 2 中， 基于取得的信号利用 负载装置效率图 37 算出各负载装置的推定效率 ηc， 接着在步骤 3 中， 由请求功率运算 32 算出各负载装置的请求功率 P0。
在步骤 4 中， 基于步骤 1 ～ 3 中取得的信号或者算出的信号， 由综合效率运算 38 生成综合效率 η 的图， 并且算出 1 个计算周期前向负载装置供给的功率 P1， 1 个计算周期 前向负载装置供给功率时的综合效率 η1、 最高效率 η2， 和为了使综合效率 η1 成为最高 效率 η2 而向负载装置供给的功率 P2。此处， 最高效率 η2 指的是通过增减向各负载装置 供给的功率而实现最大化的综合效率。
在步骤 5 中， 判定步骤 4 中算出的综合效率 η1 是否不足最高效率 η2。当步骤 5 中判定综合效率 η1 和最高效率 η2 相等的情况下， 不需要进行请求功率 P0 的修正， 因此 结束流程。当判定综合效率 η1 不足最高效率 η2 的情况下前进至步骤 6， 为了使步骤 4 算 出的综合效率 η1 成为最高效率 η2， 从向负载装置供给的功率 P2 减去 1 个计算周期前向 负载装置供给的功率 P1 从而算出修正功率 ΔP。
图 7 和图 8 表示根据图 6 所示的运算方法来增减向温度调整装置 12 供给的功率 Pa 的结果。图 7 是针对向电动机 11 供给的功率 Pm 的变动， 增减向温度调整装置 12 供给的 功率 Pa 以使综合效率 η 提高的结果， 曲线 7A 表示向电动机 11 供给的功率 Pm， 曲线 7B 表 示向温度调整装置 12 供给的功率 Pa。此外图 8 为与图 7 所示的功率的变动相对应的综合 效率 η， 曲线 8A 为图 7 中对电动机 11 供给的功率 Pm 为 Pm1 时的综合效率图， 曲线 8B 为图 7 中对电动机 11 供给的功率 Pm 为 Pm3 时的综合效率图， 曲线 8C 为图 7 中对电动机 11 供给
的功率 Pm 为 Pm2 时的综合效率图。
在图 7 的时间 7a， 对于向电动机 11 供给的功率 Pm1， 在向温度调整装置 12 供给的 功率 Pa 为 Pa1 的情况下， 综合效率 η 成为图 8 的曲线 8A 上的 η2。该综合效率 η2 为曲线 8A 上的最高效率， 因此不计算修正功率 ΔP， 对温度调整装置 12 供给功率 Pa1。
在图 7 的时间 7b， 对于向电动机 11 供给的功率 Pm3， 在向温度调整装置 12 供给的 功率 Pa 与时间 7a 同样为 Pa1 的情况下， 综合效率 η 成为图 8 的曲线 8B 上的 η1。该综合 效率 η1 不足曲线 8B 上的最高效率 η2， 因此进行修正功率 ΔP 的运算。修正功率 ΔP 作 为从综合效率 η 成为曲线 8B 的最高效率 η2 的功率 Pa2 减去 Pa1 的值来进行计算。结果， 图 7 的时间 7b 处向温度调整装置 12 供给的功率 Pa 如曲线 7B 所示成为 Pa2。
在图 7 的时间 7c， 对于向电动机 11 供给的功率 Pm2， 在向温度调整装置 12 供给的 功率 Pa 与时间 7a 同样为 Pa1 的情况下， 综合效率 η 成为图 8 的曲线 8C 上的 η1。该综合 效率 η1 不足曲线 8C 上的最高效率 η2， 因此进行修正功率 ΔP 的运算。修正功率 ΔP 作 为从综合效率 η 成为曲线 8C 的最高效率 η2 的功率 Pa3 减去 Pa1 的值来进行计算。结果， 图 7 的时间 7C 处向温度调整装置 12 供给的功率 Pa 如曲线 7B 所示成为 Pa3。
如上所述， 通过增减向温度调整装置 12 供给的功率 Pa， 可以提高综合效率 η。另 外， 第一实施方式中， 当综合效率 η 不足最高效率 η2 时对修正功率 ΔP 进行计算， 但也可 以仅在综合效率 η 与最高效率 η2 的差为规定值以上的情况和向各负载装置供给的功率 为规定值以上的情况下对修正功率 ΔP 进行计算， 本发明中对于计算修正功率 ΔP 的基准 不特别限定。 此外， 第一实施方式中通过增减向温度调整装置 12 供给的功率 Pa 来提高综合效 率 η， 但也可以通过增减向电力变换装置 13 或其他负载装置供给的功率来提高综合效率 η， 本发明中对于为了提高综合效率 η 而增减驱动负载的负载装置的种类和数量不特别 限定。
接着， 对于使从蓄电装置 15 放出的电力的变动变小的修正功率运算 39 的运算内 容进行说明。因为充电装置 15 的充放电的能量损失与电流的二次方成比例增加， 所以在对 电流固定的情况和变动的情况进行比较时， 即使放电的电力 ( 功率 ) 的总和相同， 电流变动 的情况下能量损失的总和更大。此外， 因为电力的变动会促进蓄电装置 15 的劣化， 所以优 选尽量减小变动。
图 9 是没有进行使蓄电装置 15 向各负载装置供给的功率的变动减小的控制时的 结果， 是用于说明与第一实施方式的结果的差异的图。图 9 的曲线 9A 表示蓄电装置 15 向 各负载装置供给的功率 Pb， 曲线 9B 表示向电动机 11 供给的功率 Pm， 曲线 9C 表示向温度调 整装置 12 供给的功率 Pa。图 9 所示的结果中， 因为没有通过增减向电动机 11 和温度调整 装置 12 供给的功率 Pm、 Pa 来减小蓄电装置 15 向各负载装置供给的功率 Pb 的变动， 因此蓄 电装置 15 向各负载装置供给的功率 Pb 如曲线 9A 所示地变动， 促进了上述能量损失的增加 和蓄电装置 15 的劣化。
图 10 是根据第一实施方式进行使蓄电装置 15 向各负载装置供给的功率 Pb 的变动 减小的控制时的结果， 曲线 10A 表示蓄电装置 15 向各负载装置供给的功率 Pb， 曲线 10B 表 示向电动机 11 供给的功率 Pm， 曲线 10C 表示向温度调整装置 12 供给的功率 Pa。曲线 10B 的大小与曲线 9B 相同， 但能够通过增减曲线 10C 的驱动负载来如曲线 10A 所示减小蓄电装
置 15 向各负载装置供给的功率 Pb 的变动， 与不减小变动的情况相比能够抑制能量损失的 减少和蓄电装置 15 的劣化。
另外， 本实施例中表示了通过增减向温度调整装置 12 供给的功率 Pa 来减小蓄电 装置 15 向各负载装置供给的功率 Pb 的变动的示例， 但也可以通过增减向电力变换装置 13 和其他负载装置供给的功率来减小蓄电装置 15 向各负载装置供给的功率 Pb 的变动， 本发 明中对于为了提高综合效率 η 而增减供给的功率的负载装置的种类和数量不特别限定。
( 发明的第二实施方式 )
参照图 11 和图 12 说明本发明的第二实施方式。该第二实施方式的控制系统对图 2 所示的第一实施方式的控制系统附加了行驶预测部 40， 此外与图 2 所示的第一实施方式 相同。 另外， 也可以对图 3 所示的第一实施方式的变形例的控制系统追加行驶预测部 40， 在 本发明中对设置行驶预测部的控制系统不特别限定。
行驶预测部 40 每隔规定时间通过操作信号 30 输入驾驶者的加速踏板和刹车踏板 的操作量、 空调的设定温度和设定风量等信号， 通过传感器信号 31 输入由各种传感器取得 的地图信息和定位信息、 车速、 电压等信号， 基于这些信号对将来的行驶速度和行驶距离、 行驶阻力、 行驶环境等将来行驶状态进行预测。 行驶环境指的是室内温度与温度调整装置 12 的设定温度的差或室外温度等与温 度调整装置 12 的驱动相关的信息， 通过预测该行驶环境能够进行高精度的温度调整， 可以 抑制因过度的冷却或加热产生的能量损失的增加。另外， 在该第二实施方式中表示了以室 内温度与温度调整装置 12 的设定温度的差或室外温度作为预测的行驶环境的示例， 但还 可以为日照、 气压、 风速、 风向等， 本发明中对于预测的行驶环境的内容不特别限定。
基于从行驶预测部 40 发送的将来预测状态， 修正功率运算 39 对未来单位时间 ΔT 之内从蓄电装置 15 向各负载装置供给的功率， 电动机 11 和温度调整装置 12 等负载装置的 变换为实际做功的功率进行预测运算， 计算出使综合效率 η 变得最大的修正功率 ΔP。未 来单位时间 ΔT 之内的综合效率 ηΔT 能够通过式 (2) 计算。
[ 式 2]
在式 (2) 中， ηΔT 是未来单位时间 ΔT 之内的综合效率 η， 此外的参数与式 (1) 的参数相同。另外， 根据控制对象的负载装置的数量， 对式 (2) 的各项加上向负载装置供给 的功率和效率的乘积， 或者向负载装置供给的功率。
图 12 表示基于行驶预测部 40 预测的将来预测状态， 增减向温度调整装置 12 供给 的功率 Pa 从而使未来单位时间 ΔT 之内的综合效率 η 变得最大的结果。图 12 的曲线 12A 表示向电动机 11 供给的功率 Pm， 曲线 12B 表示向温度调整装置 12 供给的功率 Pa， 曲线 12C 表示路面坡度。当修正功率运算 39 预测在区间 12b 路面坡度增大， 向电动机 11 供给的功
率 Pm 增加的情况下， 在区间 12a 像曲线 12B 那样先暂时增大向温度调整装置 12 供给的功 率 Pa， 然后在区间 12b 中减少向温度调整装置 12 供给的功率 Pa。此外， 当预测在区间 12d 路面坡度减小， 向电动机 11 供给的功率 Pm 降低的情况下， 在区间 12c 中像曲线 12B 那样先 暂时减少向温度调整装置 12 供给的功率 Pa， 在区间 12d 中增大向温度调整装置 12 供给的 功率 Pa。
通过进行这样的控制， 能够减小蓄电装置 15 向各负载装置 11、 12、 13 供给的功率 的变动， 与不减小变动的情况相比能够提高综合效率 η， 并且能抑制蓄电装置 15 的劣化。 另外， 该第二实施方式中表示了增减向温度调整装置 12 供给的功率 Pa 的示例， 但也可以增 减向电力变换装置 13 或其他负载装置供给的功率， 本发明中对于为了使综合效率 η 最大、 或者损失的能量最小而增减供给的功率的负载装置的种类和数量不特别限定。
( 第三实施方式 )
参照图 13 说明本发明的第三实施方式。该第三实施方式中， 与上述第一和第二实 施方式同样， 表示了将本发明应用于前轮驱动方式的电动车辆的示例， 但本发明也可以应 用于后轮驱动方式或四轮驱动方式的电动车辆， 搭载有发动机的混合动力电动车辆， 或者 建设用电动车辆、 电气铁路用电动车辆等。
第三实施方式的电动车辆 10 对图 1 所示的第一实施方式的电动车辆 10 附加了蓄 热装置 18， 此外与图 1 所示的电动车辆 10 相同。
蓄热装置 18 与电动机 11、 温度调整装置 12、 电力变换装置 13、 蓄电装置 15 和第二 蓄电装置 16 连接， 是将被各负载装置冷却或者加热的制冷剂和冷却水等的热加以蓄积的 装置。另外， 蓄热装置 18 除了直接蓄积被冷却或者加热的制冷剂和冷却水等载热体之外， 还可以使冷却水相变为冰进行蓄积， 或者还可以从车辆外部供给被冷却或者加热的制冷剂 或冷却水等载热体。本发明对于蓄热方法不特别限定。
蓄热装置 18 与电动机 11 等同样与控制器 17 连接， 由控制器 17 控制。控制器 17 像图 12 所示的区间 6B 那样进行抑制温度调整装置 12 的驱动负载的控制的情况下， 通过从 蓄热装置 18 进行热能的传递来调整室内的温度。通过进行这样的控制， 可以补充因温度调 整装置 12 的驱动负载的抑制而导致的冷却或者加热能力的不足。
在上述实施方式及其变形例中， 表示了在从蓄电装置 15 接受电力供给的多个负 载装置 11 ～ 13 中， 为了提高综合效率或者减小蓄电装置 15 的放电功率的变动， 对从蓄电 装置 15 向包含电动机 11 的各负载装置 11、 12、 13 供给的电力进行调整的示例。向电动机 11 供给的电力是为了实现驾驶者或者控制系统请求的行驶状态所需要的电力， 虽然不能为 了提高能量效率而将向电动机 11 供给的电力调整为无法实现所请求的行驶状态的程度， 但是可以通过对加速踏板付与反作用力来促使驾驶者进行节能运转， 以提高能量效率， 或 者可以判定是否能够通过多少牺牲一些控制系统所要求的行驶状态来进行节能运转， 根据 该判定的结果来调整向电动机 11 供给的电力。
另外， 在上述实施方式及其变形例中， 能够将各实施方式或者实施方式与变形例 进行各种组合。
根据上述实施方式及其变形例， 能够实现以下的作用效果。 首先， 电动车辆的控制 系统包括 ： 进行充放电的蓄电装置 15 ； 从蓄电装置 15 接受电力的供给， 对电动车辆进行驱 动的多个负载装置 11 ～ 13 ； 和对蓄电装置 15 和多个负载装置 11 ～ 13 进行控制的控制器17， 在该电动车辆的控制系统中， 控制器 17， 在从蓄电装置 15 向多个负载装置 11 ～ 13 供给 电力时， 计算蓄电装置 15 的充放电效率和各负载装置 11 ～ 13 的驱动效率， 并对从蓄电装 置 15 向各负载装置 11 ～ 13 供给的电力进行调整， 以提高从蓄电装置 15 到多个负载装置 11 ～ 13 的综合效率， 因此能够提高电动车辆的系统整体的综合效率即能量效率。
此外， 根据上述实施方式及其变形例， 在多个负载装置 11 ～ 13 中包含用于推进电 动车辆的电动机 11， 控制器 17 在用于驱动电动机 11 的电力发生增减时， 对从蓄电装置 15 向电动机 11 以外的负载装置 12、 13 供给的电力进行调整， 以提高增减后的电动机 11 的电 力的综合效率， 因此即使蓄电装置 15 向作为较大的负载装置的电动机 11 供给的电力发生 较大变动， 也能够将电动车辆的系统整体的能量效率维持在较高水平。
根据上述实施方式及其变形例， 在电动机 11 以外的负载装置中包含进行车内的 空气调节或者车载设备的冷却的温度调整装置 12， 控制器 17 在用于驱动电动机 11 的电力 增加时， 减少用于驱动温度调整装置 12 的电力， 以提高增加后的电动机 11 的电力的综合效 率， 在用于驱动电动机 11 的电力减少时， 增加用于驱动温度调整装置 12 的电力， 以提高减 少后的电动机 11 的电力的综合效率， 因此即使蓄电装置 15 向作为较大的负载装置的电动 机 11 供给的电力发生较大变动， 也能够通过调整向温度调整装置 12 供给的电力来将电动 车辆的系统整体的能量效率维持在较高水平。
根据上述实施方式及其变形例， 在电动机 11 以外的负载装置中包含对蓄电装置 15 的电力进行变换从而向其他蓄电装置供给电力的电力变换装置 13， 控制器 17， 当用于驱 动电动机 11 的电力增加时， 减少向电力变换装置 13 供给的电力， 以提高增加后的电动机 11 的电力的综合效率， 当用于驱动电动机 11 的电力减少时， 增加向电力变换装置 13 供给的电 力， 以提高减少后的电动机 11 的电力的综合效率， 因此即使蓄电装置 15 向作为较大的负载 装置的电动机 11 供给的电力发生较大变动， 也能够通过调整向电力变换装置 13 供给的电 力来将电动车辆的系统整体的能量效率维持在较高水平。
根据上述实施方式及其变形例， 控制器 17， 当从蓄电装置 15 向多个负载装置 11 ～ 13 供给电力时， 对从蓄电装置 15 向各负载装置 11 ～ 13 供给的电力进行调整， 以使蓄电装 置 15 的放电电力 ( 放电功率 ) 的变动减小， 因此能够抑制因蓄电装置 15 的放电电力变动 导致的能量损失， 能够提高电动车辆的系统整体的能量效率， 并且能抑制蓄电装置 15 的劣 化。
根据上述实施方式及其变形例， 控制器 17 基于由多个检测器 41 ～ 48 检测到的当 前的电动车辆的行驶状态、 道路地图信息和定位信息 30、 31 来预测将来的电动车辆的行驶 状态， 并且基于该预测结果的行驶状态来预测从蓄电装置 15 向多个负载装置 11 ～ 13 供给 的电力， 和伴随该电力的供给的蓄电装置 15 的充放电效率与各负载装置 11 ～ 13 的驱动效 率， 并预先对从蓄电装置 15 向各负载装置 11 ～ 13 供给的电力进行调整， 以提高将来的行 驶状态下的综合效率， 因此能够通过考虑将来的行驶状态来进一步提高电动车辆的系统整 体的能量效率。
根据上述实施方式及其变形例， 控制器 17 基于预测结果的行驶状态来预测用于 驱动电动机 11 的电力的增减， 对于伴随向电动机 11 供给的电力的增减而调整供给电力的 电动机 11 以外的负载装置 12、 13， 在向电动机 11 供给的电力增加之前先暂时增加向该负载 装置 12、 13 供给的电力， 在向电动机 11 供给的电力减少之前先暂时减少向该负载装置 12、13 的供给电力， 因此， 即使蓄电装置 15 向作为较大的负载装置的电动机 11 供给的电力发生 较大的变动， 也能够将电动车辆的系统整体的能量效率维持在较高水平， 并且即使在调整 供给电力的电动机 11 以外的负载装置 12、 13 中， 也能够弥补伴随向电动机 11 供给的电力 的增减而产生的供电不足， 可以在满足对电动机 11 以外的负载装置 12、 13 请求的性能的同 时， 提高电动车辆的系统整体的能量效率。
根据上述实施方式及其变形例， 在多个负载装置中包含进行车内的空气调节或者 车载设备的冷却的温度调整装置 12， 并且具备将蓄电装置 15 和多个负载装置 11 ～ 13 产生 的热加以蓄积的蓄热装置 18， 温度调整装置 12 使用蓄积在蓄热装置 18 中的热进行车内的 空气调节和车载设备的冷却， 并抑制从蓄电装置 15 向温度调整装置 12 供给的电力， 因此可 以利用废热来进行车内的空气调节和车载设备的冷却， 还可以相应地提高电动车辆的系统 整体的能量效率。
根据上述实施方式及其变形例， 电动车辆的控制系统包括 ： 进行充放电的蓄电装 置 15 ； 从蓄电装置 15 接受电力的供给， 对电动车辆进行驱动的多个负载装置 11 ～ 13 ； 和对 蓄电装置 15 和多个负载装置 11 ～ 13 进行控制的控制器 17， 在该电动车辆的控制系统中， 控制器 17， 在从蓄电装置 15 向多个负载装置 11 ～ 13 供给电力时， 对从蓄电装置 15 向各负 载装置 11 ～ 13 供给的电力进行调整， 从而使蓄电装置 15 的放电电力的变动减小， 因此能 够抑制因蓄电装置 15 的放电电力变动导致的能量损失， 能够提高电动车辆的系统整体的 能量效率， 并且抑制蓄电装置 15 的劣化。 根据上述实施方式及其变形例， 在多个负载装置 11 ～ 13 包含用于推进电动车辆 的电动机 11， 控制器 17， 在用于驱动电动机 11 的电力发生增减时， 对从蓄电装置 15 向电动 机 11 以外的负载装置 12、 13 供给的电力进行调整， 以使蓄电装置 15 的放电电力的变动减 小， 因此即使蓄电装置 15 向作为较大的负载装置的电动机 11 供给的电力发生较大的变动， 也能够抑制因蓄电装置 15 的放电电力变动导致的能量损失， 能够提高电动车辆的系统整 体的能量效率， 并且抑制蓄电装置 15 的劣化。
根据上述实施方式及其变形例， 控制器 17 基于由多个检测器 41 ～ 48 检测到的当 前的电动车辆的行驶状态、 道路地图信息和定位信息 30、 31 来预测将来的电动车辆的行驶 状态， 并且基于该预测结果的行驶状态来预测用于驱动电动机 11 的电力的增减， 对于伴随 向电动机 11 供给的电力的增减而调整供给电力的电动机 11 以外的负载装置 12、 13， 在向电 动机 11 供给的电力增加之前先暂时增加向该负载装置 12、 13 供给的电力， 在向电动机 11 供给的电力减少之前先暂时减少向该负载装置 12、 13 的供给电力， 因此即使蓄电装置 15 向 作为较大的负载装置的电动机 11 供给的电力发生较大的变动， 也能够抑制因蓄电装置 15 的放电电力变动导致的能量损失， 提高电动车辆的系统整体的能量效率， 并且可以抑制蓄 电装置 15 的劣化。此外， 在调整供给电力的电动机 11 以外的负载装置 12、 13 中， 还能够进 而弥补伴随向电动机 11 供给的电力的增减而产生的供电不足， 满足对电动机 11 以外的负 载装置 12、 13 要求的性能， 并且提高电动车辆的系统整体的能量效率。