(57)【要約】  市街地型の走行形態と郊外型の走行形態を含む少なくとも２種類の走行形態のためのハイブリッド車両システムであって、電気貯蔵装置（１１）と電気機械（５３）とを備えるハイブリッド車両システムにおいて、充電量の制御方法が、下方閾値（Ｓｂ）に到達した時点で貯蔵装置（１１）の充電を許可し、貯蔵装置（１１）の放電を禁止する第１のステップと、上方閾値（Ｓｈ）に到達した時点で貯蔵装置（１１）の放電を許可し、貯蔵装置（１１）の充電を禁止する第２のステップとを含む。この方法において、下方閾値および上方閾値は車両のすべての走行形態について貯蔵装置（１１）の有効使用領域を画定し、有効領域の幅は常時市街地型の走行形態を保証するように決定される。
2011526562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
市街地型の走行形態と郊外型の走行形態を含む少なくとも２種類の走行形態のためのハイブリッド車両システムであって、電気貯蔵装置と電気機械とを備えるハイブリッド車両システムにおける充電量の制御方法であって、
下方閾値（Ｓｂ）に到達した時点で、前記貯蔵装置の充電を許可し、前記貯蔵装置の放電を禁止する第１のステップ（５０３）と、
上方閾値（Ｓｈ）に到達した時点で、前記貯蔵装置の放電を許可し、前記貯蔵装置の充電を禁止する第２のステップ（５０４）とを含み、
前記下方閾値および前記上方閾値が車両のすべての走行形態について前記貯蔵装置の有効使用領域（Ｐｌｕ）を画定し、前記有効領域の幅は常時市街地型の走行形態を保証するように決定される制御方法において、
前記下方閾値および前記上方閾値が走行形態に依存しないことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
市街地型の走行形態と郊外型の走行形態を含む少なくとも２種類の走行形態のためのハイブリッド車両であって、電気貯蔵装置（１１）と電気機械（５３）とを備えるハイブリッド車両における充電量の貯蔵システムであって、
前記貯蔵装置（１１）の充電レベルを取得するように構成され、下方閾値に到達した時点で前記貯蔵装置の充電を許可し、前記貯蔵装置の放電を禁止するように構成され、さらに上方閾値に到達した時点で前記貯蔵装置の放電を許可し、前記貯蔵装置の充電を禁止するように構成されたモジュール（３０）であって、前記下方閾値および前記上方閾値が、車両のすべての走行形態について前記貯蔵装置の有効使用領域を画定し、前記有効領域の幅が常時市街地型の走行形態を保証するように決定されているモジュールを含む貯蔵システム。
【請求項３】
前記下方閾値および前記上方閾値が走行形態に依存しないことを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記貯蔵装置（１１）が、上方閾値と最小安全マージンの合計に当たる値の最大充電量を貯蔵できるように設計されることを特徴とする、請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
市街地型の走行形態と郊外型の走行形態を含む少なくとも２種類の走行形態のためのハイブリッド車両であって、電気貯蔵装置と電気機械とを備えるハイブリッド車両における電気の貯蔵システムの設計方法であって、
車両の電装品に対する給電のための前記貯蔵装置の安全充電量を定める第１のステップ（６０１）であって、下方閾値（Ｓｂ）を定め、前記下方閾値（Ｓｂ）に到達した時点で前記電気機械に前記貯蔵装置の充電が許可され、前記電気機械に前記貯蔵装置の放電が禁止されるようにするステップと、
常時市街地型の走行形態を保証するための前記貯蔵装置の第１の有効使用領域（Ｐｌｕ（ｃＵ））を定める第２のステップ（６０２）と、
前記第１の有効領域をもとに上方閾値（Ｓｈ）を定め、前記上方閾値（Ｓｈ）に到達した時点で前記電気機械に前記貯蔵装置の放電が許可され、前記電気機械に前記貯蔵装置の充電が禁止されるようにする第３のステップ（６０４）とを含む設計方法。
【請求項６】
常時郊外型の走行形態を保証するための前記貯蔵装置の第２の有効使用領域（Ｐｌｕ（ｃＳ））を定め、前記第２の有効領域からも前記上方閾値を定めるようにする第４のステップ（６０３）を含む、請求項５に記載の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、市街地型の走行形態と郊外型の走行形態を含む少なくとも２種類の走行形態のためのハイブリッド車両システムであって、電気貯蔵装置と電気機械とを備えるハイブリッド車両システムにおける充電量（あるいは電荷）の制御方法に関する。本発明は、また、その制御方法を実施するために構成された貯蔵システムおよびその貯蔵システムの設計方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド車両においては、電気貯蔵装置の充電量は電気機械を車両の推進に関与させるのに有用である。貯蔵装置の機能低下を来たすおそれなしに電気を利用できるためには、充電量はいわゆる「有効な」値の領域内になければならない。領域の下方値は、貯蔵装置を完全に空にすることなしに付属機器に給電するために確保すべき最低充電量に一般に相当するもので、貯蔵装置は、空にしてしまうと使用できなくなる可能性がある。領域の上方値は、貯蔵装置の過充電リスクに対する予防安全に一般に相当するもので、過充電は、貯蔵装置の経時劣化を早めたり、場合によっては貯蔵装置を破損させたりする可能性がある。
【０００３】
車両が走行状態にある限り、一般に、充電量は領域の下方値未満に下がらないように、また上方値を超えて上昇しないように制御される。充電量は、車両の動きに応じて下方値と上方値の間で変化する。とりわけ、充電量が下がったときは、熱機関または車両の運動エネルギーを利用して貯蔵装置に再充電することができる。
【０００４】
車両が停止しているときは、貯蔵装置の充電量は付属機器による消費が進むにつれて減少する。
【０００５】
充電量制御の技術分野では、文書ＷＯ２００２／０５８２０９が、サイクル周波数がバッテリーのサイズやその他のパラメータと関連づけられている方法について教示している。この方法は、バッテリーのサイズを大型化することによってロバスト性を高めることを基本としている。
【０００６】
文書ＵＳ７１７３３９６は、運転動作条件に応じて変わる充電および放電の許可を判断するバッテリー制御を備えたハイブリッド車両について教示している。
【０００７】
文書ＵＳ２００５／０２２８５５３は、所定の道程に沿って走行形態を予測する装置を用いて、ある走行形態から別の走行形態に移行するときの車両の挙動の違いを正すことを目指したハイブリッド車両のためのエネルギー管理システムを教示している。
【０００８】
従来技術では、市街地型で走行する場合のように電気エネルギーの消費が最も多くなる走行形態のときに大量の貯蔵エネルギーを供給することをあらかじめ想定して、郊外型で走行する場合のように電気エネルギーの回収にふさわしい走行形態のときに可能な最大限のエネルギーを回収しようとする。こうしたアプローチは大容量のエネルギー貯蔵装置の使用へと向かいがちであるが、その種の貯蔵装置には、重く、嵩高であるという問題があり、運動エネルギーの面でのその影響は市街地型の走行には不利である。実際には、郊外型の走行で回収されるエネルギーは市街地型の走行の当初にしか利用できず、それと相関的に、郊外走行のエネルギーは、バッテリーを使い果たす市街地型の走行を脱したところで基本的に回収可能となる。市街地型の走行において、その走行形態に入ったところなのか、その状態が長引いているのかによって車両の挙動が変わるとロバスト性に問題が生じる。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的の１つは、それぞれの走行形態における走行の遂行および消費を、互いに他のの走行形態に依存することなく、ロバストにすることにある。
【００１０】
さらに、本発明の目的の１つは、電気貯蔵装置の有効エネルギーを最小化することにある。
【００１１】
従来技術の問題点を解決するため、本発明の対象の１つは、市街地型の走行形態と郊外型の走行形態を含む少なくとも２種類の走行形態のためのハイブリッド車両システムであって、電気貯蔵装置と電気機械とを備えるハイブリッド車両システムにおける充電量の制御方法である。この方法は、
−  下方閾値に到達した時点で、貯蔵装置の充電を許可し、貯蔵装置の放電を禁止する第１のステップと、
−  上方閾値に到達した時点で、貯蔵装置の放電を許可し、貯蔵装置の充電を禁止する第２のステップとを含み、
−  下方閾値および上方閾値は、車両のすべての走行形態についての貯蔵装置の有効使用領域を画定し、有効領域の幅は常時市街地型の走行形態を保証するように決定される。
【００１２】
有利には、下方閾値および上方閾値は進行中の走行形態に依存しない。
【００１３】
本発明の対象の１つは、さらに、市街地型の走行形態と郊外型の走行形態を含む少なくとも２種類の走行形態のためのハイブリッド車両であって、電気貯蔵装置と電気機械とを備えるハイブリッド車両における電気の貯蔵システムである。注目される点として、このシステムは、貯蔵装置の充電レベルを取得するように構成され、下方閾値に到達した時点で貯蔵装置の充電を許可し、貯蔵装置の放電を禁止するように構成され、さらに上方閾値に到達した時点で貯蔵装置の放電を許可し、貯蔵装置の充電を禁止するように構成されたモジュールであって、該下方閾値と該上方閾値が車両のすべての走行形態について貯蔵装置の有効使用領域を画定し、該有効領域の幅が常時市街地型の走行形態を保証するように決定されているモジュールを含む。
【００１４】
有利には、貯蔵装置は、上方閾値と最小安全マージンの合計に当たる値の最大充電量を貯蔵するように設計する。
【００１５】
本発明の対象の１つは、さらに、市街地型の走行形態と郊外型の走行形態を含む少なくとも２種類の走行形態のためのハイブリッド車両であって、電気貯蔵装置と電気機械とを備えるハイブリッド車両における電気の貯蔵システムの設計方法である。この方法は、
−  車両の電装品に対する給電のための貯蔵装置の安全充電量を定める第１のステップであって、下方閾値を定め、該下方閾値に到達した時点で電気機械に貯蔵装置の充電が許可され、電気機械に貯蔵装置の放電が禁止されるようにするステップと、
−  常時市街地型の走行形態を保証するための貯蔵装置の第１の有効使用領域を定める第２のステップと、
−  該第１の有効領域をもとに上方閾値を定め、その上方閾値に到達した時点で電気機械に貯蔵装置の放電が許可され、電気機械に貯蔵装置の充電が禁止されるようにする第３のステップとを含む。
【００１６】
任意選択で、この方法は、常時郊外型の走行形態を保証するための貯蔵装置の第２の有効使用領域を定め、該第２の有効領域からも前記上方閾値を定めるようにする第４のステップを含む。
【００１７】
本発明については、以下の説明を読み、説明に付した図面を参照することによって、よりよい理解が得られよう。図面はもっぱら説明のためのみに与えられるものであって、それによって本発明が何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を実施するためのハイブリッド車両の基本要素のブロック図である。
【図２】充電レベルによる電気貯蔵装置の充電量制御フロー図である。
【図３】走行形態に応じた通常の充電レベルの変動グラフである。
【図４】本発明による電気貯蔵装置の設計方法を示した図である。
【図５】本発明による走行形態に応じた充電レベルの変動グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
同じ要素については、図が変わっても同一符号で通してある。
【００２０】
図１において、ハイブリッド車両は、バッテリー、スーパーキャパシタまたは電気エネルギーを可逆的に貯蔵することができるその他の要素からなる電気貯蔵装置１１を備える。ヘッドライト、車内冷暖房装置、変速機操作機器など、様々な電力負荷２１は、電気貯蔵装置１１の端子に接続され、必要とする電気エネルギーを必要なときに消費する。電気エネルギーを機械エネルギーに変換する可逆的変換装置５０は、様々な状況で電気貯蔵装置から供給される電気エネルギーを消費する。車両が熱機関（図示せず）なしで動作する場合、駆動に必要なエネルギーを供給するのは電気貯蔵装置だけである。車両が熱機関を使用して動作する場合、電気貯蔵装置は、たとえば性能向上などの目的で、しばしば補完的なエネルギーを与える。可逆的変換装置５０は、特に車両の減速中や下り勾配のときなどに電気貯蔵装置にエネルギーを供給するが、必ずしもそれでエネルギー収支をゼロにするのに十分というわけではない。可逆的変換装置５０は、それ以外のときにも、熱機関を利用して電気貯蔵装置１１に再充電するために電気エネルギーを供給しなければならない。
【００２１】
可逆的変換装置５０は、電気貯蔵装置１１の陽極に接続した端子５１と電気貯蔵装置１１の陰極に接続した端子５２とを有する。可逆的変換装置５０は、端子５１と端子５２の間に、たとえば、可逆的変換装置５０が信号要素４１による指令を受けたときに動力モードで機械エネルギーを供給し、可逆的変換装置５０が信号要素４２による指令を受けたときに発電モードで機械エネルギーを吸収して電気貯蔵装置１１に充電する電気機械５３を有する。信号要素４１および４２は一般に電子的なモジュール４０によって発生される。モジュール４０は、電気機械５３が供給または吸収すべきトルク指令値に応じて信号要素４１および４２の値を定める。そのために、モジュール４０は、車両の制動ユニットや加速ユニットなどから様々な指令を受ける。モジュール４０は、一般に電子的なモジュール３０からも特別な指令を受ける。モジュール３０は、周知の方法により、貯蔵装置１１の端子電圧を測定し、貯蔵装置１１を流れる電流からそのインピーダンスを推定するセンサ３１から貯蔵装置１１の充電レベルを取得するように構成される。モジュール３０は、０〜１００％の範囲で変動しうる電気貯蔵装置１１の充電レベルに応じて、たとえば図２に示すように、充電および放電の制御信号をモジュール４０に送出する。
【００２２】
図２において、ステップ５００は初期状態または待機状態であって、モジュール３０のプロセッサ（図示せず）の様々なクロックサイクルなどで起動される状態を示す。
【００２３】
モジュール３０は、ステップ５００から始まり、貯蔵装置１１の充電量の下方閾値Ｓｂへの到達を検出した時点で遷移５０１を有効化し、貯蔵装置の充電量の上方閾値Ｓｈ到達を検出した時点で遷移５０２を有効化する。
【００２４】
遷移５０１が有効化されることでステップ５０３が起動され、このステップ５０３で貯蔵装置の充電が許可され、車両駆動のための貯蔵装置の放電が禁止される。このステップでは、他の調整要素は、電気的な制動や、貯蔵装置再充電のための熱機関の回転数増のように、貯蔵装置の再充電を企てるアクションのみが許可される。それらのアクションを決定する要素は本発明の範囲には含まない。
【００２５】
遷移５０２が有効化されることでステップ５０４が起動され、そのステップ５０４で貯蔵装置の充電が禁止され、車両駆動のための貯蔵装置の放電が許可される。このステップでは、他の調整要素は、電動機に駆動トルクの供給を指令するアクションのように、貯蔵装置の放電を目的とするアクションのみが許可される。それらのアクションを決定する要素は本発明の範囲には含まない。
【００２６】
図３では、速度が一般に５０ｋｍ／時未満である市街地走行、街道または高速道路でのそれを上回る速度による郊外走行、およびそれぞれの走行形態の交替という３つの走行形態が区別されている。
【００２７】
横軸は時間ｔを、縦軸は貯蔵装置の充電量をそれぞれ示す。下方閾値Ｓｂと上方閾値Ｓｈは有効領域Ｐｌｕを画定しており、図示した例には、その範囲における市街地走行当初の一貫した放電と郊外走行当初の一貫した充電が示されている。
【００２８】
図中、区間Ｚｕは、市街地走行で見られる貯蔵装置の充電量の変化を示している。図中、区間Ｚｓは、郊外走行で見られる貯蔵装置の充電量の変化を示している。区間Ｚｕの左側部分は、郊外走行から市街地走行に移行する入れ替わりの典型的なものである。区間Ｚｓの左側部分は、市街地走行から郊外走行に移行する入れ替わりの典型的なものである。
【００２９】
市街地のみの走行を連続して行うと、そのための有効エネルギーは数百ｋＪ以下にとどまることが示される。郊外走行が続く場合も同様である。
【００３０】
一方、既知のどのような戦略を用いた場合でも、市街地走行の後に郊外走行が続くときは、貯蔵装置の充電レベルは大きく上昇する。
【００３１】
逆に、郊外走行の後に市街地走行が続くときは、貯蔵装置の充電レベルは下がる。実際、消費されるエネルギーにより、市街地走行が連続するときの平均的ケースであるバッテリー収支ゼロの場合と比べて、市街地での電気走行をより多く行うことが可能になる。こうした形をとることにより、郊外走行のエネルギーを市街地走行に移転し、市街地走行で熱機関を停止できるようにすることによって追加的な消費利得を実現することができる。この利得は、一連の操作中に貯蔵装置があらかじめ飽和されることがなければ実効性を持たない。
【００３２】
市街地での消費および電気走行形態が、それに先行する走行形態に依存することは明らかである。欧州認定サイクルはこの現象の好個の例となるものである。サイクルの最初の７８０秒間は市街地型であり、あらゆるハイブリッド車両はそこで電気貯蔵装置を放電した後、それに続く４００秒間に車両が５０ｋｍ／時超で走行する間に再充電が行われる。
【００３３】
最初の７８０秒間でのそのような走行形態の連続のみで構成される走行形態では、認定時と比べて消費は増え、電気走行は少なくなる。それとは逆に、その後の４００秒間の走行形態の連続のみで構成される走行形態では、熱機関による電気貯蔵装置の再充電の必要がさほどなくなるため、消費は減る。
【００３４】
本発明は、それぞれの走行形態をそれぞれ独立に実現するために必要なエネルギーしか有効エネルギーとして持たない戦略を提案する。
【００３５】
そのため、車両の挙動はそれ以前の走行形態ほとんど依存しないものとなる一方で、所与の走行形態に関して消費および電気走行に変更を生じない。
【００３６】
図４は、本発明を実施するための電気エネルギー貯蔵システムの設計方法のステップを示したものである。
【００３７】
ステップ６０１で、貯蔵装置の充電量がそれ未満になったときは車両の駆動のために利用できないものとされる貯蔵装置の充電量の下方閾値Ｓｂを定める。このアプローチは、車両のその他の装備品または機能の給電に有用な安全充電量の確保に役立つものである。下方閾値は、駆動以外の車両の様々な電力消費に関する知識に基づいて決定される。
【００３８】
ステップ６０２で、市街地サイクルにおける貯蔵装置の充電状態の有効領域Ｐｌｕ（ｃＵ）を決定する。有効領域の決定は、その幅が、制限速度での車両の減速時に回収される運動エネルギーに強く関連するものであること、さらに市街地環境では熱機関の利用は極力回避されるものであることを理解した上で、計算によって行うことができる。本発明以前に設計された貯蔵装置を用いて市街地環境で車両実験を行い、充電量の変化を記録して、その包絡線から有効領域Ｐｌｕ（ｃＵ）を得ることもできる。
【００３９】
ステップ６０３で、郊外サイクルにおける貯蔵装置の充電状態の有効領域Ｐｌｕ（ｃＳ）を決定する。有効領域の決定は、その幅が、高速での車両の減速時に回収される運動エネルギーに強く連関するものであること、さらに郊外環境では充電量を補完するために熱機関を容易に利用できることを理解した上で、計算によって行うことができる。過剰仕様の貯蔵装置を用いて街道や高速道路で車両実験を行い、充電量の変化を記録して、その包絡線から有効領域Ｐｌｕ（ｃＳ）を得ることもできる。
【００４０】
ステップ６０４で、有効領域の上限と同じものとして上方閾値を決定する。市街地走行の有効領域だけで済ませることもできる。これは、市街地用途への指向性が強い車両の場合に特に言えることで、その場合にはステップ６０３を行う必要はない。郊外走行の有効領域だけで済ませることもできる。これは、郊外用途への指向性が強い車両の場合には特に言えることで、その場合にはステップ６０２を行う必要はない。最後に２種類の有効領域を考慮に入れることができるが、最終的にはそれらの幅は互いにかなり近いものとなる。
【００４１】
図５を見ると、有効領域の幅が小さくなっているが、これは、下方平均値が市街地走行の有効領域の下方平均値よりもともと高かった郊外走行の有効領域が下方値で充電量の下方閾値まで引き下げられているためである。これは、充電量の上方閾値Ｓｈを市街地走行の有効領域の上限または市街地走行の有効領域を包絡する限度まで下げることで得られる。
【００４２】
この種の戦略は、走行形態間を結合する効果の増大を認定する際に、より顕著な消費の減少となって現れるということができる。
【００４３】
一方、有効エネルギーに関しては、実験した実施形態の場合で最大３分の１と、大幅な低減を得ることができる。そのため、たとえば、より小容量の、従ってより軽量な貯蔵装置の利用が可能となる。
【００４４】
実地では、異なる走行形態が続いて起こるとき、車両は挙動のロバスト性を高める一方、消費はわずかに増大するのみであることは明らかである。同一の条件に対して同様の挙動が繰り返されるとき、挙動はロバストであるという。
【図１】
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【図２】
2011526562.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2011526562.tif 000008
2011526562.tif 000009
2011526562.tif 000010
2011526562.tif 000011
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