(57)【要約】  本発明は、電動機（３）モードと熱機関（４）モードの２つの駆動モードを有するプラグインハイブリッド車両（１）のエネルギー消費の最適化方法に関する。前記方法は、コンセントによる車両（１）の連続する２回の充電の間における走行距離を求めること、時間「ｔ」に電気エネルギー貯蔵装置（２）で利用可能な電気エネルギーを求めること、ならびにコンセントによる車両（１）の連続する２回の充電の間における走行距離および貯蔵装置（２）において利用可能な電気エネルギーに応じたパラメータ「ｍｕ」を求めることを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機（３）モードと熱機関（４）モードの２つの駆動モードをもつプラグインハイブリッド車両（１）のエネルギー消費の最適化方法であって、
−コンセントによる車両（１）の連続する２回の充電の間における走行距離を計算すること、
−時間「ｔ」において電気エネルギー貯蔵装置（２）にある電気エネルギーの量を求めること、および
−コンセントによる車両（１）の連続する２回の充電の間における走行距離および貯蔵装置（２）にある電気エネルギーに応じてパラメータ「ｍｕ」を計算すること
を含む方法。
【請求項２】
ナビゲーションシステム（９）が動作中のとき、前記コンセントによる車両（１）の連続する２回の充電の間の走行距離を求めるために、
−出発地点および到達地点に応じた前記車両の走行距離、および
−走行距離の間の前記車両（１）の走行パターン
を求めることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ナビゲーションシステム（９）が動作していないとき、前記コンセントによる車両（１）の連続する２回の充電の間の車両の走行距離を求めるために、
−統計データに基づく、前記車両（１）の平均速度に応じた走行パターン、および
−通常の運転による典型的な走行距離に対応する、平均停止時間のパーセンテージ
を求めることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記パラメータ「ｍｕ」が所定の閾値に満たないとき、前記車両（１）の駆動に前記電動機（３）を使用することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記パラメータ「ｍｕ」が所定の閾値を超えるとき、前記車両（１）を駆動するために前記熱機関（４）と前記電動機（３）とを組み合わせて使用することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記車両（１）の最適化された電気エネルギー消費を示すインジケータをディスプレイ（１０）上に表示することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記車両（１）が行程を終える前に前記貯蔵装置（２）の充電状態がゼロになった場合に、
−残りの行程における前記車両（１）の駆動に前記熱機関（４）を使用し、さらに
−電気エネルギーによって走行した距離を示すインジケータを前記ディスプレイ（１０）上に表示する
ことを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記貯蔵装置（２）の充電までに必要な走行距離を示すインジケータを前記ディスプレイ（１０）上に表示することを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法を使用したプラグインハイブリッド車両（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラグインハイブリッド車両のエネルギー消費の最適化方法に関する。本発明はまた、かかる方法を利用したプラグインハイブリッド車両にも関する。本発明は特に、車両のエネルギー消費を実用に即して最適化するためのプラグインハイブリッド車両の電気エネルギー利用戦略を提案することを目的とする。
【０００２】
本発明は、走るために複数の異なるエネルギー源を利用するプラグインハイブリッド型のあらゆる自動車両に適用される。
【背景技術】
【０００３】
プラグインハイブリッド車両とは、車両に備え付けられた電気エネルギー貯蔵装置がコンセントから充電可能であるハイブリッド車両をいう。以下では、簡単のため、「プラグインハイブリッド」の代わりに「ハイブリッド」の用語を用いる。
【０００４】
本発明において、ハイブリッド車両は２つの異なるエネルギー格納手段を有する。実際、ハイブリッド車両は、可逆的な第１のエネルギー格納手段と、不可逆的な第２のエネルギー格納手段とを有する。可逆的な第１のエネルギー格納手段は、電気エネルギーを蓄積する電気化学的貯蔵源である。この電気化学的貯蔵源は、可逆的電動機に電気エネルギーを供給し、この電動機はその電気エネルギーを機械エネルギーに変換する。貯蔵源は、リチウムイオン（Ｌｉイオン）型、ニッケル金属水素化物（ＮｉＭＨ）型、ニッケル亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）型などのバッテリとすることができる。貯蔵源はまた、電気二重層コンデンサの形をとることもできる。以下では、簡単のため、「貯蔵装置」の用語を用いる。第２のエネルギー格納手段は燃料タンクである。この燃料タンクは、内燃機関に燃料を供給することができる。内燃機関は、燃料の燃焼によって発生した熱エネルギーを機械エネルギーに変換する。したがって、第１および第２のエネルギー格納手段は、機械エネルギーに変換されることによって車両の駆動を果たすエネルギーの供給源をなす。格納手段の一方との動力結合は可逆的であり、そのため、貯蔵装置に含まれる電気エネルギーを利用して車両を加速させることもできれば、減速時に車両の運動エネルギーを利用して貯蔵装置を満たすこともできる。
【０００５】
しかし、実際のハイブリッド車両のエネルギー消費は、車両がどのようなパターンの走行をするかによって変わってくる。つまり、市街地を走行するときの車両の速度は、同じ車両が市街地を離れて街道または高速道路を走行するときの速度よりも遅い。車両の電気的動力は一般に、始動を行い、さらに熱機関に引き継ぐまでの車両の発進を行うために、または、急加速時に熱機関によってもたらされるトルクにさらに付加的なトルクを与えるために利用される。
【０００６】
また、燃料の価格は、世界的な炭化水素資源の減耗などにより、年々上がり続けている。燃料価格の上昇によって生じている顕著な影響として、新車購入を考えるタイミングが来たときにエネルギー効率が重視されるようになったという事実がある。実際、リットル／１００ｋｍで表した燃料消費率が最も少なく、年間消費量推定が最も低い車両であれば、新車購入者は、毎年毎年、燃料を最大限節約することができる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は、車両の駆動のために熱機関よりも電動機の利用を優先することによって、ハイブリッド車両のエネルギー消費を実用に即して最適化する方法を提案することによってこの問題を解決するものである。
【０００８】
本発明では、車両が走行した出発地点から到達地点までの行程の最後には、貯蔵装置にあった電気エネルギーが使い果たされていると想定する。そうするために、この方法の重要な特徴の１つによれば、車両にナビゲーションシステムが搭載されていて動作状態にあり、全地球測位を行うことが可能であるときは、次に１１０〜２２０Ｖ配電網から貯蔵装置に充電するまでの間に車両がなお走行すべき距離を求める。この判定は、走行すべき行程の距離の判定、その行程における走行パターンの判定、電気エネルギー貯蔵装置の充電状態および燃料タンク内の燃料レベルの判定を介して行うことができる。
【０００９】
本発明ではまた、車両にナビゲーションシステムが搭載されていても、それが非動作状態にあるときは、次に１１０〜２２０Ｖ配電網から貯蔵装置に充電するまでの間に車両がなお走行すべき距離を求めると想定する。この距離の判定は、その行程における車両の走行パターン（交通渋滞、スムーズな交通、街道または高速道路の走行など）の判定や、車両の平均速度および停止回数の分析によっても、あるいは、統計研究の結果から導き出して設計時に車両の情報処理システムにあらかじめ記憶させたデータに基づくことによっても行われる。この統計データはたとえば、通常の運転による典型的な走行距離に対応する車両の平均速度および平均停止時間のパーセンテージとすることができる。
【００１０】
本発明は、コンセントからの連続する２回の充電の間における車両の走行距離の最後には、貯蔵装置にあった電気エネルギーが使い果たされるようにして、車両の駆動のために消費される燃料をできるだけ抑えることができる。
【００１１】
したがって、本発明は、電動機モードと熱機関モードの２つの駆動モードをもつプラグインハイブリッド車両のエネルギー消費の最適化方法であって、
−  コンセントによる車両の連続する２回の充電の間における走行距離を求めること、
−  時間「ｔ」に電気エネルギー貯蔵装置にある電気エネルギーを求めること、および
−  コンセントによる車両の連続する２回の充電の間における走行距離および貯蔵装置にある電気エネルギーに応じてパラメータ「ｍｕ」を求めることを含む方法を対象とする。
【００１２】
本発明は、以下の特徴のいずれか１つを有する。
−  ナビゲーションシステムが動作中のときは、コンセントによる車両の連続する２回の充電の間の走行距離を求めるために、出発地点および到達地点に応じて車両が走行すべき行程の距離を求め、さらに行程中の車両の走行パターンを判定する。
−  ナビゲーションシステムが動作していないときは、コンセントによる車両の連続する２回の充電の間の走行距離を求めるために、統計データをもとに、車両の平均速度に応じた走行パターンを判定し、さらに、通常の運転による典型的な走行距離に対応する平均停止時間のパーセンテージを求める。
−  パラメータ「ｍｕ」が所定の値に満たないときは、車両の駆動に電動機を使用する。
−  パラメータ「ｍｕ」が所定の値を超えるときは、車両の駆動に熱機関と電動機を組み合わせて使用する。
−  車両の電気エネルギー消費の最適化を示すインジケータをディスプレイ上に表示する。
−  車両が行程を終える前に貯蔵装置の充電状態がゼロになったときは、行程の残りにおける車両の駆動に熱機関を使用し、電気エネルギーで走行した距離を示すインジケータをディスプレイ上に表示する。
−  貯蔵装置の充電までに走行すべき距離を示すインジケータをディスプレイ上に表示する。
【００１３】
本発明はまた、上に定義した方法を使用したプラグインハイブリッド車両も対象とする。
【００１４】
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検証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用としてのみ示すものであって、本発明はそれによっていささかも制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による車両の概略図である。
【図２】電気エネルギー貯蔵装置の充電状態の変化を本発明による車両の走行距離との関係で示したグラフである。
【図３】電気エネルギー貯蔵装置の充電前の本発明による車両の停止距離を該車両の平均速度との関係で示したグラフである。
【図４】本発明による車両のエネルギー消費のコストを電気エネルギー貯蔵装置の充電前の車両の停止距離との関係で示したグラフである。
【図５】本発明による方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、最新設計の多くの車両に装備されているハイブリッドパワートレインを示す概略図である。これらの車両にあっては、ほとんどの部分については全く変更の必要はなく、あるいはせいぜい軽微な変更しか必要でない。実際、車両の制御機器で使用されるプログラムを、以下に説明する本発明による方法の特殊性を考慮に入れるように適合させるだけでよい。
【００１７】
車両１は電気エネルギー貯蔵装置２を備える。この貯蔵装置２は、動力伝達装置Ｔを介した車両１の駆動において熱機関４を補完しまたは代替するために電動機３に電気エネルギーを供給する。
【００１８】
図１では、データ用または動力用の電気接続が車両の様々な機器をつないでいる。電動機３と熱機関４は機械的接続によってつながれている。こうした機械的接続、動力接続およびデータ接続、さらには電動機３および熱機関４の動作については、既知の技術と変わるところはない。したがって、それらについて、これ以上説明することは無用である。ここからは、本発明の装置を特徴づける特殊性についてのみ詳述する。
【００１９】
車両１のすべての機器、とりわけ電動機３および熱機関４を制御するために、車両１は情報処理システム５を備える。この情報処理システム５は計算機とすることができる。また、複数の計算機で構成されるものであってもよい。この情報処理システム５は、一方では電動機３の制御ユニット６を制御し、他方では熱機関４の制御ユニット７を制御する。制御ユニット６は、貯蔵装置２から給電を受けるインバータ８を介して電動機３を制御する。
【００２０】
車両１は、そのほか、ディスプレイ１０のような表示装置と連関させたナビゲーションシステム９を備える。ナビゲーションシステム９は、ＧＰＳのような全地球測位装置１１を備える。
【００２１】
情報処理システム５は、貯蔵装置２の充電状態を管理し、測定する。車両１はハイブリッドであり、貯蔵装置２の充電を可能にする複数の手段を有する。第１の充電手段は、特定の駐車場にある急速充電ターミナル１３に貯蔵装置２を直接つなぐことができるように適合された構成をもつプラグ１２を備える。可能な第２の充電手段は、一般家庭用１１０〜２２０Ｖ配電網１６（すなわちコンセント）に貯蔵装置２をつなぐことができるプラグ１５を有する車載充電器１４を備える。
【００２２】
いずれの場合も、貯蔵装置２の充電指令は情報処理システム５によって生成され、プラグ１３または車載充電器１４に伝達される。
【００２３】
車両１は、熱機関４に燃料を供給するためのエネルギー格納手段（図示せず）も備える。
【００２４】
しかし、実際の車両１の動作は大量のエネルギー消費をもたらすものであり、それはエネルギーコストの増大となって現れる。
【００２５】
この問題を解決するために、本発明は、貯蔵装置２にある電気エネルギーのすべてを消費して、車両１の行程の最後には貯蔵装置２が完全に空となるようにすることにより、車両１のエネルギー消費を最適化しようとするものである。
【００２６】
そのために、車両１は、電気エネルギーを消費するために貯蔵装置２が空になっていく第１の段階と、貯蔵装置２のエネルギー収支がゼロになる従来の「フルハイブリッド」運転に相当する第２の段階の２つの運転段階を有する。
【００２７】
図２は、車両１のこの２つの運転段階を示したものである。この図は、貯蔵装置の充電状態の変化を車両１の走行距離との関係で示したグラフである。ここでは、貯蔵装置２は充電を終えたばかりで、その初期充電状態は最大であるものと考える。これを見ると、車両１の走行距離は同じであっても、貯蔵装置２の充電状態の減り方は車両１の速度変化によって速かったり遅かったりすることがわかる。また、第１の動作段階は、貯蔵装置２が空になるところまで車両１が走行する距離（Ｄｖｂと符号を付けた部分）に相当することは見てのとおりである。第１と第２の運転段階の間に走行する距離は、貯蔵装置２の２回の充電の間に走行する距離（Ｄｅ２ｒと符号を付けた部分）に相当する。そこから、Ｄｅ２ｒ−Ｄｖｂに相当する第２段階の走行距離が導き出される。これにより、車両のエネルギー消費を最適化するには、Ｄｖｂ＝Ｄｅ２ｒを得ること、つまり、貯蔵装置２の電気エネルギーを車両１の行程全体で使い切るようにする必要があることがわかる。
【００２８】
車両１のエネルギー消費の最適化というこの目標を果たすために、本発明による方法は２つのステップを含む。
【００２９】
第１のステップでは、車載ナビゲーションシステム９の動作時に、車両１の走行パターン、つまり、車両１が走行するのが街中、街道または高速道路のいずれかを判定する。走行パターンを判定するために、ナビゲーションシステム９は全地球測位装置１１を使って、車両１の地理的位置、出発地点と到達地点、車両１がなお走行すべき理論的距離、残りの推定走行時間を（交通の遅延がある場合はそれと関係づけて、または関係なしに）求める。全地球測位装置１１を介して取得したこれらすべてのデータをもとに、ナビゲーションシステム９は、車両１が走行するのが街道、街中または高速道路のいずれかを判定する。こうして、ナビゲーションシステム９は、貯蔵装置２の充電が行われるまでに車両１が走行しなければならない距離を求める。その上で、最適なエネルギー消費Ｄｖｂ＝Ｄｅ２ｒを得るためには、到達地点で貯蔵装置が空になるように車両のエネルギー消費戦略を適合させる必要がある。
【００３０】
第２のステップは、車載ナビゲーションシステム９が作動されておらず、全地球測位装置１１が利用できないとき、車両１の走行パターン（街中渋滞、街中スムーズ、街道、高速道路）の判定は、図４のグラフで示すような統計研究によるデータを用いて行う。この統計研究は、車両１が通常の運転による典型的な走行距離に対応する平均速度および平均停止時間のパーセンテージをもとに行われる。それにより、車両１の平均速度と比較した路上での運転者の挙動に応じて、貯蔵装置２にコンセントから充電するまでになお走行すべき距離を決定することが可能である。そうした統計から、たとえば、国道における走行の５０％は５０ｋｍ超の距離にわたることを知ることができる。したがって、コンセントからの貯蔵装置２の充電を行うまでになお走行すべき距離は５０ｋｍである。
【００３１】
貯蔵装置２の充電までに車両１がなお走行すべき距離Ｄｅ２ｒがナビゲーションシステム９を使って、または使わずに求まると、図４に示すグラフに従って車両１のエネルギー消費利得を求めることが可能である。このエネルギー消費利得から、逆に車両による走行距離１００ｋｍ当たりのエネルギー消費の推定コストを引き出すことができる。この消費利得は、貯蔵装置２の充電前になお走行すべき停止距離、貯蔵装置２にある電気エネルギー、および以下で定義するパラメータ「ｍｕ」に応じて得られるものである。エネルギー消費利得曲線はそれぞれの走行パターン毎に定義される。そして、その曲線をもとに、あらかじめ定められた貯蔵装置２の２回の充電の間の距離、および所期の最大消費利得に応じて、最適なパラメータｍｕを導き出す。パラメータｍｕは、車両１のエネルギー最適化戦略を表す１つのイメージである。つまり、ｍｕが小さければ、エネルギーを使い果たすのは速く、ｍｕが大きければ、電気エネルギー貯蔵装置の充電までの時間に余裕がある。この曲線には、貯蔵装置２の収支がゼロになる、すなわち、貯蔵装置２にあったものをちょうど使い果たすというパラメータｍｕの値が必ず存在する。
【００３２】
そのため、パラメータｍｕは、２回の充電の間の停止距離Ｄｅ２ｒ、貯蔵装置２にある電気エネルギー、および走行パターンによって変わってくる。図５の例では、走行すべき距離Ｄｅ２ｒが１０ｋｍ未満である限り、パラメータｍｕは１０（ｍｕ１０）としなければならない。１０〜２５ｋｍの距離に対しては、５０というパラメータｍｕ（ｍｕ５０）を選ぶ必要がある。
【００３３】
本発明を実施するために、情報処理システム５は、通信バス２３を介してマイクロプロセッサ２２に接続されたプログラム用メモリ２０とデータ用メモリ２１を備える。情報処理システム５は、もう１つの通信バス２４を介して前述の車両１のそれぞれの機器と接続される。情報処理システム５は、バス２３と２４とを接続できる入出力インターフェイス２５を備える。
【００３４】
情報処理システム５によって管理される動作はマイクロプロセッサ２２によって指令される。マイクロプロセッサ２２は、プログラム用メモリ２０に登録された命令コードに呼応して車両１のそれぞれの機器に向けた指令を生成する。
【００３５】
プログラム用メモリ２０は、そのために複数のプログラムゾーンを有しており、各プログラムゾーンは一連の操作に対応している。第１の操作は、車両１の電気駆動、ペースまたは速度に応じて、車両１で走行することが可能な距離の判定に対応する。第２の操作は、車両１の貯蔵装置２の充電状態の判定に対応する。
【００３６】
図５は、本発明による方法の流れ図の一例である。すべてのサブプログラム３０〜４４を含んだ全体プログラムが、サブプログラムの数と同数の連続したステップを以下のモードに従って編成している。
【００３７】
この図には、車両１の運転モードを判定する予備ステップ３０が示されている。つまり、車両が停止しているか、または走行モードにあるかの判定である。車両１が走行モードにあるときは、ステップ３１に進み、そうでないときは、ステップ３０を繰り返す。
【００３８】
ステップ３１では、車両１の車載ナビゲーションシステム９が動作しているか否かを判定する。車両１のナビゲーションシステム９が動作しているときは、ステップ３２に進み、そうでないときは、ステップ３３に進む。
【００３９】
ステップ３２では、全地球測位装置１１を介して取得したデータに応じて、車両１が進むべき行程の理論的距離を求める。そのデータは、車両１の行程の出発地点および到達地点であっても、車両１が遭遇しうる交通渋滞であってもよい。行程の理論的距離が求まると、ステップ３４に進む。
【００４０】
ステップ３４では、車両１が行程で行うと考えられる走行パターン、つまり、車両が街中を通るのか、街道を通るのか、または高速道路を通るのかを判定する。走行パターンが判定されると、ステップ３５に進む。
【００４１】
ステップ３５では、貯蔵装置２にある電気エネルギーを求める。貯蔵装置２の充電状態が求まると、ステップ３６に進む。
【００４２】
ステップ３６では、貯蔵装置２の充電を行うまでになお走行すべき距離を求める。その距離が求まると、ステップ３８に進む。
【００４３】
ステップ３３でナビゲーションシステム９が動作していないときは、車両の平均速度に応じて車両の走行パターンを判定する。走行パターンが判定されると、ステップ３７に進む。
【００４４】
ステップ３７では、貯蔵装置２の充電を行うまでになお走行すべき距離を車両の平均速度に応じて求める。その距離が求まると、ステップ３８に進む。
【００４５】
ステップ３８では、車両のエネルギー最適化戦略に対応する係数「ｍｕ」を、ステップ３６または３７で求めた距離に応じて求める。係数ｍｕが求まると、ステップ３９に進む。
【００４６】
ステップ３９では、係数ｍｕが小さいか否か、つまりｍｕがあらかじめ定めた値を下回っているか否かを判定する。係数ｍｕが小さければ、ステップ４０に進み、そうでなければ、ステップ４１に進む。
【００４７】
ステップ４０では、車両の駆動のために電動機３を使用する。ステップ４０に進んだ後は、ステップ４２に進む。
【００４８】
ステップ４１では、車両１の駆動のために熱機関４と電動機３を組み合わせて使用する。ステップ４１に進んだ後は、ステップ４４に進む。
【００４９】
ステップ４２では、貯蔵装置２が空か否かを判定する。貯蔵装置が空のときは、ステップ４３に進み、そうでないときは、ステップ４０を繰り返す。
【００５０】
ステップ４３では、車両１が行程を終えたか否かを判定する。車両が行程を終えていないときは、ステップ４４に進み、そうでないときは、ステップ３０を繰り返す。
【００５１】
ステップ４４では、車両が行程を終えたか否かを判定する。車両が行程を終えている場合はステップ３０を繰り返し、終えていない場合はステップ４１を繰り返す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2012525298.tif 000009
2012525298.tif 000010
2012525298.tif 000011
2012525298.tif 000012
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