(57)【要約】【課題】ハイブリッド電気自動車の電力管理を最適にすること。【解決手段】ハイブリッド電気自動車の電力管理を最適にするためのシステムであり、このシステムは、ＨＶＡＣデバイスと熱蓄積デバイスを備え、双方のデバイスは、自動車の乗員コンパートメントの冷暖房を行うようになっている。このシステムは、電気蓄積デバイスおよび発電デバイスに接続されたコントローラを更に備え、コントローラは、発電デバイスが発電した電力を受け、自動車の電力必要量を満たすように電力を送るか、および／またはこの電力を電気蓄積デバイスおよび熱蓄積デバイスのうちの少なくとも１つに蓄積する。更に、コントローラは、熱蓄積ユニットの利用可能な蓄積量および乗員コンパートメントの要求量に応じて、ＨＶＡＣデバイスおよび熱蓄積デバイスの少なくとも１つに自動車の乗員コンパートメントの冷暖房をさせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の乗員コンパートメントを暖房、冷房するための加熱、換気および空調（ＨＶＡＣ）デバイスと、
自動車の乗員コンパートメントを冷暖房するようになっている熱蓄積デバイスと、
電気蓄積デバイスと、
発電デバイスから電力を受けるようになっており、前記電気蓄積デバイスおよび前記ＨＶＡＣデバイスに接続されており、前記電気蓄積デバイスと前記熱蓄積デバイスとの群から選択された少なくとも１つに電力を蓄積するようになっているコントローラとを備えたことを特徴とする自動車用エネルギー管理システム。
【請求項２】
前記電気発生デバイスが、オルタネータと、回生ブレーキ発電機と、廃熱回収発電機との群から選択された少なくとも１つである請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラが、自動車の前記乗員コンパートメントの暖房および冷房を、前記ＨＶＡＣデバイスおよび前記熱蓄積デバイスのうちの少なくとも１つにさせるようになっている請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記熱蓄積デバイスが、前記ＨＶＡＣデバイスに結合されたダクトを介し、前記自動車の前記乗員コンパートメントの暖房および冷房を行うようになっている請求項３記載のシステム。
【請求項５】
自動車の前記乗員コンパートメントの少なくとも一部をモニタするための、コントローラに接続された乗員コンパートメントの温度センサを更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記電気蓄積デバイスの利用できる蓄積量をモニタするための、前記コントローラに接続された電気蓄積量レベルセンサを更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記熱蓄積デバイスの利用できる蓄積量をモニタするための、前記コントローラに接続された熱蓄積温度センサを更に含む請求項１記載のシステム。
【請求項８】
電気蓄積デバイス、熱蓄積デバイス、加熱、換気および空調（ＨＶＡＣ）デバイスを有する自動車における熱パワーの流れを管理するための方法において、
発電デバイスから電力を受けるステップと、
前記電気蓄積デバイスの利用できる蓄積量をモニタするステップと、
前記熱蓄積デバイスの利用できる蓄積量をモニタするステップと、
前記電力を熱パワーに変換するステップと、
前記熱蓄積デバイスに熱パワーを蓄積するステップとを備えたことを特徴とする熱パワーの流れを管理するための方法。
【請求項９】
前記熱蓄積デバイスの利用可能な蓄積量が不適当であるときに、前記電気蓄積デバイスに電力を蓄積するステップを更に備えた請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記乗員コンパートメントの熱の必要量が満たされたときに、前記電気蓄積デバイスに電力を蓄積するステップを更に備えた請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記熱蓄積デバイスが利用できる適当な蓄積量を有するときに、前記熱蓄積デバイスに電力を蓄積するステップを更に備えた請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記熱蓄積デバイスに電力の第１部分を蓄積すると共に、前記電気蓄積デバイスに電力の第２部分を蓄積するステップを更に備えた請求項８記載の方法。
【請求項１３】
自動車の乗員コンパートメントの熱の必要条件をモニタし、前記乗員コンパートメントの熱の必要条件に基づき、前記熱蓄積デバイスおよび前記ＨＶＡＣデバイスのうちの少なくとも１つから前記乗員コンパートメントの暖房および冷房を行うステップを更に備えた請求項８記載の方法。
【請求項１４】
熱蓄積デバイスに蓄積された熱パワーが、少なくとも自動車の乗員コンパートメントの熱の必要量に少なくとも等しいときに、前記熱蓄積デバイスから乗員コンパートメントに暖房および冷房を行うステップを更に備えた請求項８記載の方法。
【請求項１５】
熱蓄積デバイスに蓄積された熱パワーが、少なくとも自動車の乗員コンパートメントの熱の必要量未満のときに、前記ＨＶＡＣデバイスから乗員コンパートメントに暖房および冷房を行うステップを更に備えた請求項８記載の方法。
【請求項１６】
前記乗員コンパートメントを暖房および冷房するステップを、ＨＶＡＣユニットのみから行う請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記乗員コンパートメントを暖房および冷房するステップを、前記ＨＶＡＣユニットおよび前記熱蓄積デバイスの双方から行う請求項１５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には自動車のエネルギー管理システムに関し、より詳細には、ハイブリッド電気自動車のエネルギー管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド電気自動車は車輪を駆動するためのトルクを発生するために、従来の内燃エンジンと共に電動モータを使用している。ハイブリッド電気自動車のドライバーがブレーキをかけると、ハイブリッド自動車は電動モータの機能を反転し、よって電動モータを発電機に変える。ハイブリッド電気自動車が停止状態に接近するにつれ、ハイブリッド電気自動車の車輪は発電機として作動する電動モータと共に電力のパルスを発生する。この電力パルスはエネルギー蓄積デバイス、例えばコンデンサまたはバッテリーに蓄積され、このエネルギー蓄積デバイスは車両を駆動したり、および／または車両の付属品、例えば暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムに給電するのに使用される。しかしながら、パルスの性質から、電力を蓄積する際に寄生損失によって電力の一部が失われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ハイブリッド電気自動車における発電源は、発電機として作動する電動モータだけではない。例えば、オルタネータおよび熱捕捉デバイス、例えばハイブリッド自動車の排気系に設置された熱電気デバイスも電力を発生するのに使用できる。この電力は、エネルギー蓄積デバイスに蓄積できる。電動モータによって発生される電力と同じように、こうして発生される電力の一部は寄生損失に起因して失われる。
【０００４】
ハイブリッド電気自動車が停止しているとき、ハイブリッド電気自動車は内燃エンジンを停止することが一般的である。しかしながら、ハイブリッド電気自動車のＨＶＡＣシステムが作動しているとき、ハイブリッド電気自動車はエネルギー蓄積デバイスからエネルギーを取り出したり、および／または、内燃エンジンを作動し続け、ＨＶＡＣシステムの作動を維持しなければならない。これらの必要性から、燃費が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、ブレーキ中に発生する電力パルスおよびハイブリッド電気自動車によって発生されるその他の電力の蓄積を最大にしながら、ハイブリッド電気自動車の乗員コンパートメント(車室)を冷暖房するためのより効率的なシステムを提供することが望まれている。公知の技術の欠点および問題を克服するために、自動車が発生する電力を管理するためのシステムおよび方法が開示される。
【０００６】
公知の技術の欠点および限界を克服するに当たり、自動車が発生する電力を管理するためのシステムの方法が開示される。このシステムは、ＨＶＡＣデバイスと熱蓄積デバイスを備え、双方のデバイスは、自動車の乗員コンパートメントの冷暖房を行うようになっている。このシステムは、電気蓄積デバイスおよび発電デバイスに接続されたコントローラを更に備え、発電デバイスは、いくつかのデバイス、例えばオルタネータ、回生ブレーキ発電機および廃熱回収発電機とすることができる。コントローラは、発電デバイスが発電した電力を受け、このデバイスを電気蓄積デバイスおよび熱蓄積デバイスのうちの少なくとも１つに蓄積する。更に、コントローラは、ＨＶＡＣデバイスおよび熱蓄積デバイスの少なくとも１つに自動車の乗員コンパートメントの冷暖房をさせる。
【０００７】
方法に関し、この方法は電力を受けるステップと、電気蓄積デバイスおよび熱蓄積デバイスの利用できる蓄積量をモニタするステップと、電気蓄積デバイスおよび熱蓄積デバイスのうちの少なくとも１つに、受けた電力を蓄積するステップとを備える。更にこの方法は、熱蓄積デバイスが最大容量となっているときに、電気蓄積デバイスに電力を蓄積し、熱蓄積デバイスが最大容量を下回るときに、熱蓄積デバイスに電力を蓄積するステップを含むことができる。
【０００８】
この方法は、自動車の乗員コンパートメントを暖房および冷房するためのステップを更に含むことができる。この方法は、乗員コンパートメントの熱の必要条件をモニタするステップと、乗員コンパートメントの熱の必要量に基づき、熱蓄積デバイスおよびＨＶＡＣデバイスのうちの少なくとも１つから乗員コンパートメントを暖房および冷房するステップを含む。乗員コンパートメントの熱の必要量を熱蓄積デバイスのみによって満たすことができる場合、熱蓄積デバイスが暖房および冷房を行う。しかしながら、乗員コンパートメントの熱の必要量を熱蓄積デバイスによって満たすことができない場合には、ＨＶＡＣデバイスが熱蓄積デバイスを補足するか、または単独で暖房および冷房を行うことができる。
【０００９】
図面、詳細な説明および特許請求の範囲から本発明の上記およびそれ以外の利点、特徴および実施形態が明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、ここには本発明の一実施形態にかかわる自動車のためのエネルギー管理システム１０と種々の構成部品が示されている。エネルギー管理システム１０は、オルタネータ１４、回生ブレーキシステムの発電機１６および廃熱回収システム１８に接続されたコントローラ１２を含む。コントローラ１２は１つのコントローラでもよいし、または互いに通信する多数のコントローラでもよい。
【００１１】
オルタネータ１４は、自動車のエンジン（図示せず）によって駆動されるベルト被動式オルタネータであることが好ましく、このオルタネータは電力を選択的に発生するクラッチを有する。回生ブレーキシステム発電機１６は、ハイブリッド自動車で一般に使用されている回生ブレーキシステムであることが好ましく、この回生ブレーキシステムは、ハイブリッド電気自動車がブレーキ中に電力を発生する。廃熱回収発電システム１８は、作動中に自動車によって発生される熱を捕捉するためのシステムであることが好ましい。この廃熱回収発電システム１８は熱を発生する自動車の領域、例えば自動車の排気系およびエンジンの近くに設けられた１つ以上の熱電気モジュールとすることができる。オルタネータ１４、回生ブレーキシステム発電機１６および廃熱回収システム１８によって発生された電力はコントローラ１２へ送られる。
【００１２】
コントローラ１２は、電気蓄積デバイス２０にも接続されており、このデバイス２０はオルタネータ１４、回生ブレーキシステムの発電機１６および廃熱回収システム１８によって発生した電力を蓄積する。電気蓄積デバイス２０は１つ以上のコンデンサまたはバッテリーであることが好ましいが、電力を蓄積するのに適したものであれば、任意のデバイスとすることができる。
【００１３】
コントローラ１２にはＨＶＡＣデバイス２４が接続されている。このＨＶＡＣデバイス２４は、電気ＨＶＡＣデバイスであることが好ましいが、従来のベルト被動式デバイスでもよいし、または現在公知の、またはこれから開発される任意の自動車の冷暖房システムとすることができる。従来のベルト被動式ＨＶＡＣシステムを使用する場合、このＨＶＡＣユニットを選択的に作動モードにするような、クラッチシステムを実現できる。ＨＶＡＣデバイス２４には１つ以上のダクト２９が結合されており、これらダクトはＨＶＡＣデバイス２４から乗員コンパートメント２６へ空調され、加熱または冷却された空気を送るようになっている。
【００１４】
ＨＶＡＣユニット２４には熱蓄積デバイス２４が結合されている。下記の所定の状況において、ＨＶＡＣユニット２４は、コントローラ１２からＨＶＡＣユニット２４へ向けられた電力を熱パワーに変換し、この熱パワーを熱蓄積デバイス２２に蓄積する。一般に電力を熱パワーに変換するのに１つ以上の熱電気デバイスが利用されるが、適当な任意の電力−熱パワー変換デバイスを使用できる。熱パワーを蓄積するために、熱蓄積デバイス２２は高い温度で相変化する材料および低い温度で相変化する材料、例えばワックス（高温で相変化する材料）および水（低温で相変化する材料）の双方を含むことができる。
【００１５】
エネルギー管理システム１０は、電気蓄積デバイス２０および熱蓄積デバイス２２におけるそれぞれの電力および熱パワーに対して利用できる蓄積量を決定するための電力蓄積レベルセンサ３２および熱蓄積温度センサ３４を更に含む。コントローラ１２には乗員コンパートメント温度センサ３６が接続されており、よってコントローラ１２によって乗員コンパートメントの温度をモニタできるようになっている。
【００１６】
最後に、エネルギー管理システム１０はコントローラ１２に接続された自動車付属品３７を更に含む。これら自動車の含む３７として、燃料噴射器、内外の照明、自動車情報、娯楽およびナビゲーションシステムまたは自動車で見られる任意の給電デバイスを挙げることができる。コントローラ１２は電力を必要な付属品３７へ送る。
【００１７】
作動時に、コントローラ１２は少なくとも１つの電源、例えばオルタネータ１４、回生ブレーキシステムの発電機１６または廃熱回収システム１８からの電力を受ける。コントローラは電気蓄積レベルセンサ３２および熱蓄積温度センサ３４をそれぞれモニタすることにより、電力蓄積および熱パワー蓄積のために残っている利用可能な蓄積量をモニタする。熱蓄積デバイス２２で利用できる残留蓄積量に基づき、コントローラは電力を電気蓄積デバイス２０またはＨＶＡＣユニット２４のいずれかに電力を送る。次にＨＶＡＣユニット２４は電力を熱パワーに変換し、後に使用できるように熱蓄積デバイス２２内に熱パワーを蓄積するように機能する。
【００１８】
熱蓄積デバイス２２が熱パワーを蓄積するのに適していない蓄積量しか有していない場合、電気蓄積デバイス２０へ電力を送る。これとは異なり、コントローラ１２は熱蓄積デバイス２２に蓄積すべき電力の一部および電力の残りを電気蓄積デバイス２０へ送ることができる。まず最初に、電気蓄積デバイス２０ではなく、熱蓄積デバイス２２内に電力を蓄積することが望ましい。その理由は、熱蓄積デバイス２２内に熱パワーを蓄積するほうがより効率的であるからである。
【００１９】
コントローラ１２は乗員コンパートメントの温度センサ３６により乗員コンパートメント２６の温度もモニタし、ＨＶＡＣデバイス２４が乗員コンパートメント２６を冷暖房するように命令する。ＨＶＡＣは熱蓄積デバイス２２に蓄積されていた熱パワーを使用することにより乗員コンパートメント２６の冷暖房のすべてまたは一部を行うことができるし、自ら必要な熱パワーを発生することができる。更にＨＶＡＣデバイス２４は、このデバイスが熱蓄積ユニット２２に蓄積されていた熱パワーを乗員コンパートメント２６に提供する冷暖房を捕捉することができる。
【００２０】
熱蓄積デバイス２２に乗員コンパートメント２６への冷暖房のすべてまたは一部をさせることにより、自動車は長時間必要な冷暖房を行うのにＨＶＡＣデバイス２４を必要としなくてもよいようにできる。冷暖房を行うのにＨＶＡＣデバイス２４の使用を最小にすることにより自動車は燃費をより高めることができる。
【００２１】
図２を参照すると、ここにはエネルギー管理システム１０’の別の実施形態が示されており、図２で使用されている同じ参照番号は図１の部品と同じ部品を示す。熱蓄積デバイス２４は、コントローラから直接電力を受け、電力を熱パワーに変換し、熱パワーを蓄積するという点で、熱管理システム１０’は、図１に示されたシステムと異なっている。更に、ＨＶＡＣデバイス２４および熱蓄積デバイス２２は、別個のダクト２８、３０をそれぞれ介して乗員コンパートメント２６へ加熱された空気または冷却された空気を送る。
【００２２】
コントローラ１２はダクト２８を介して熱蓄積デバイス２２により乗員コンパートメント３０を充分に加熱または冷却できるかどうかを判断するようになっている。乗員コンパートメント２６を熱蓄積デバイス２２により適当に加熱または冷却できる場合、コントローラ１２はＨＶＡＣをオフ状態のままにしながら、熱蓄積デバイスに乗員コンパートメント２６を冷暖房させる。しかしながら、熱蓄積デバイス２２が乗員コンパートメント２６を適当に冷暖房できないとコントローラ１２が判断した場合、コントローラは、ＨＶＡＣデバイス２４および熱蓄積デバイス２２が乗員コンパートメント２６の適当な暖房および冷房の双方を行うことを命令できる。これとは異なり、熱蓄積デバイス２２が乗員コンパートメント２６への適当な暖房および冷房を行うことができない場合、コントローラはＨＶＡＣデバイス２４だけに乗員コンパートメント２６の暖房および冷房を行わせることを命令できる。
【００２３】
本発明の実施形態のこれまでの説明は、発明を説明するために記載したものである。発明をこれまで述べた実施形態のだけに限定する意図はなく、これまでの開示に鑑み、多数の変形および変更が可能である。説明した実施形態は、当業者が種々の実施形態および種々の変形例で本発明を利用できるように、実際に実施した場合の本発明の原理を最良に説明するように選択し、記述したものである。かかるすべての変形例および変更例は、法律に従って解釈した特許請求の範囲に決定される発明の範囲内に入るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の原理を具現化した自動車用エネルギー管理システムのブロック図である。
【図２】本発明の原理に従った自動車用エネルギー管理システムの第２実施形態のブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０    エネルギー管理システム
１２    コントローラ
１４    オルタネータ
１６    回生ブレーキシステムの発電機
１８    廃熱回収システム
２０    電気蓄積デバイス
２２    熱蓄積デバイス
２４    ＨＶＡＣデバイス
２６    乗員コンパートメント
２９    ダクト
３２    電気蓄積レベルセンサ
３４    熱蓄積温度センサ
３７    自動車の付属品
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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