特許 5992604 ハイブリッド電気車両のエネルギー管理システムおよび燃料節約方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5992604

(24)【登録日】2016年8月26日

(45)【発行日】2016年9月14日

(54)【発明の名称】ハイブリッド電気車両のエネルギー管理システムおよび燃料節約方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 20/14 20160101AFI20160901BHJP

   B60W 10/26 20060101ALI20160901BHJP

   B60K 6/48 20071001ALI20160901BHJP

   B60K 6/54 20071001ALI20160901BHJP

   B60W 10/08 20060101ALI20160901BHJP

   B60W 10/30 20060101ALI20160901BHJP

   B60L 11/18 20060101ALI20160901BHJP

【ＦＩ】

   B60W20/14

   B60W10/26 900

   B60K6/48ZHV

   B60K6/54

   B60W10/08 900

   B60W10/30 900

   B60L11/18 A

【請求項の数】11

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-510648(P2015-510648)

(86)(22)【出願日】2012年5月8日

(65)【公表番号】特表2015-518451(P2015-518451A)

(43)【公表日】2015年7月2日

(86)【国際出願番号】EP2012001975

(87)【国際公開番号】WO2013167149

(87)【国際公開日】20131114

【審査請求日】2015年4月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】500277711

【氏名又は名称】ボルボ ラストバグナー アーベー

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100163212

【弁理士】

【氏名又は名称】溝渕 良一

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100156535

【弁理士】

【氏名又は名称】堅田 多恵子

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100116757

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 英雄

(74)【代理人】

【識別番号】100123216

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 祐一

(72)【発明者】

【氏名】レンネヴィ，イェルケル

(72)【発明者】

【氏名】アクセルッソン，トビアス

【審査官】 田中 将一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０３５３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−００１１６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９０７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９６４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０５４２０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｗ １０／００ − ２０／５０

Ｂ６０Ｋ ６／２０ − ６／５４７

Ｂ６０Ｌ １／００ − ３／１２

Ｂ６０Ｌ ７／００ − １３／００

Ｂ６０Ｌ １５／００ − １５／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両駆動と回生制動のための電気機械（２）、回生エネルギーを蓄えるための蓄電装置ＥＳＳ（４）および、前記電気機械（２）とは異なる車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つを備えるハイブリッド電気車両（３０）のエネルギー管理システム（１）であって、
回生エネルギー推定増加量が予測前方下り坂走行（３２）中に回生され前記ＥＳＳ（４）に蓄えられるように、前記予測前方下り坂走行（３２）中での回生エネルギー推定増加量の見込みを設定するにあたり、前記ＥＳＳ（４）の充電レベルを低下させる目的で、前記車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つに前記ＥＳＳ（４）から電力を送るためにエネルギー管理コントローラ（９）が設けられており、前記予測前方下り坂走行（３２）中の回生制動で発生する回生エネルギー（４３）の推定量は、前記下り坂走行（３２）中に車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つに電力を供給することを意図している第１の部分と、前記ＥＳＳ（４）に蓄えることを意図している第２の部分とに分割することを特徴とし、
そして、前記回生エネルギー（４３）の推定量の前記第２の部分が、前記ＥＳＳ（４）最大許容充電容量までの推定残量（４８）を超えるならば、回生エネルギー推定増加量の前記見込みを設定することを特徴とする、エネルギー管理システム（１）。

【請求項2】

回生エネルギー推定増加量の前記見込みを設定する場合は、前記予測前方下り坂走行（３２）の開始地点までの、予測前方移動経路の高さ情報も考慮することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー管理システム（１）。

【請求項3】

前記ＥＳＳ（４）の最大許容充電容量までの前記推定残量（４８）は、前記予測前方下り坂走行（３２）の開始地点での前記ＥＳＳ（４）の推定充電状態ＳＯＣを考慮して決めることを特徴とする、請求項１または２に記載のエネルギー管理システム（１）。

【請求項4】

前記車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つは、暖房システム（１０）、換気システム（１１）、空調システム（１２）、始動バッテリー（１３）、エアコンプレッサー（１４）、排気物削減システム（１５）、エンジン冷房システム（１６）、エンジン給油システム（１７）、ステアリングシステム（１８）、油圧又は動力エネルギー貯蔵システム（１９，２０）のいずれかで構成されることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載のエネルギー管理システム（１）。

【請求項5】

前記車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つは、低電圧網（６）、特に６〜５０ＶのＤＣ網に接続するか、高電圧網（７）、特に１００〜１０００ＶのＤＣ網に接続することを特徴とする、請求項４に記載のエネルギー管理システム（１）。

【請求項6】

前記予測前方下り坂走行（３２）は、車両前方移動経路予測システム（８）によって予測され、前記予測システム（８）は、移動経路高さ情報と組み合わせたＧＰＳ、又は移動経路高さ情報含みの移動経路認識システム、又はそれらの組み合わせのシステムで構成することができることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のエネルギー管理システム（１）。

【請求項7】

前記予測前方下り坂走行（３２）の開始地点が前記車両から一定距離内である場合に、前記予測前方下り坂走行（３２）を設定しておくことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載のエネルギー管理システム（１）。

【請求項8】

前記ＥＳＳ（４）の充電レベルを低下させる目的で、前記ＥＳＳ（４）から前記車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つに電気エネルギーを供給するにあたり、前記エネルギー管理コントローラ（９）は、前記車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つの通常制御を無効にすることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれかに記載のエネルギー管理システム（１）。

【請求項9】

車両駆動と回生制動のための電気機械（２）、回生エネルギーを蓄えるための蓄電装置ＥＳＳ（４）及び前記電気機械（２）とは異なる車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つを備えているハイブリッド電気車両（３０）の燃料節約方法であって、
予測前方下り坂走行（３２）中に、回生エネルギー推定増加量の見込みを設定するステップと、
回生エネルギー推定増加量は前記予測前方下り坂走行（３２）中に回生され前記ＥＳＳ（４）に蓄えられるように、前記ＥＳＳ（４）の充電レベルを低下させる目的で、前記ＥＳＳ（４）から前記車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つに電力を送るステップと、
前記予測前方下り坂走行（３２）中の回生制動で発生する回生エネルギー（４３）の推定量は、前記下り坂走行（３２）中に車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つに電力を供給することを意図している第１の部分と、前記ＥＳＳ（４）に蓄えることを意図している第２の部分とに分割する追加のステップと、
前記回生エネルギー（４３）の推定量の前記第２の部分が、前記ＥＳＳ（４）最大許容充電容量までの推定残量（４８）を超えるならば、回生エネルギー推定増加量の前記見込みを設定する追加のステップと、を有することを特徴とする、燃料節約方法。

【請求項10】

前記ＥＳＳ（４）の最大許容充電容量までの前記推定残量（４８）は、前記予測前方下り坂走行（３２）の開始地点での前記ＥＳＳ（４）の推定充電状態ＳＯＣを考慮して決める追加ステップを特徴とする、請求項９に記載の燃料節約方法。

【請求項11】

前記ＥＳＳ（４）の充電レベルを低下させる目的で、前記ＥＳＳ（４）から電気エネルギーを前記車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つに供給するにあたり、前記エネルギー管理コントローラ（９）は、前記車両電気補助装置（１０〜２０）の少なくとも１つの通常制御を無効にすることができる追加ステップを特徴とする、請求項９または１０に記載の燃料節約方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両駆動と回生制動のための電気機械、回生エネルギーを蓄えるための蓄電装置および、前記電気機械とは異なる、少なくとも１つの車両電気補助装置からなるハイブリッド電気車両のエネルギー管理システムに関する。また、本発明は、前記ハイブリッド電気車両の燃料節約方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ハイブリッド電気車両のエネルギー管理システムの全体的な目的は、電力消費と回生電力を管理し、全体の燃料消費量と排気物質を削減して、車両のドライバビリティを向上させることである。特許文献１は、ハイブリッド電気車両の予測エネルギー管理システムを示す。このシステムは、燃費をさらによくして排気物質をなくするために、電動機およびエンジンを操作する電力コマンドを予測運転サイクルと地形に基づき選定する。しかしながら、燃費とエンジン排気に関してさらなる改善が望まれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００５／０２７４５５３号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、燃費とエンジン排気に関してさらに改善をもたらす、ハイブリッド電気車両の発明によるエネルギー管理システムを提供することを目的とする。この車両は、車両駆動と回生制動のための電気機械、回生エネルギーを蓄えるための蓄電装置（ＥＳＳと称する）および、前記電気機械とは異なる車両電気補助装置を少なくとも１つ備えている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の目的は、請求項１の特徴部の機能によって達成する。ここでは、エネルギーの増加量が、予測前方下り坂走行中に、回生されて前記ＥＳＳに蓄えられるように、前記予測前方下り坂走行中での回生エネルギー増加量の見込みを設定するにあたり、前記ＥＳＳの充電レベルを低下させる目的で、エネルギー管理コントローラが、前記ＥＳＳから前記電気補助装置の少なくとも１つに電力を送るために設けられる。

【0006】

また、前記目的は、発明による、ハイブリッド電気車両の燃料節約方法によって達成する。この方法は、予測前方下り坂走行中の回生エネルギー増加量の見込みを設定するステップと、それに続いて、前記予測前方下り坂走行中にエネルギーの増加量が回生されて前記ＥＳＳに蓄えられるように、前記ＥＳＳの充電レベルを低下させる目的で、前記ＥＳＳから前記電気補助装置の少なくとも１つに電力を送るステップとで構成される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によるシステムと方法は、車両の回生制動中に回生エネルギー量を増加させるための、予測前方移動経路の知的活用に基づいている。この発明による解決方法がないと、下り坂走行中にＥＳＳがフル充電になり、車両のブレーキ操作の必要性が増えるという恐れがある。さらに、本発明によるシステムでは、ＥＳＳの充電レベルを低下するための電気機械の操作を、予測の下り坂に到着するまでは必要とせず、その代わりに、前記車両電気補助装置の少なくとも１つに前記ＥＳＳから電力を送るようになっている。このように、本発明による解決方法では、移動経路に関係なく、ＥＳＳの充電レベルを低下させるための代替の解決法が得られる。また、本発明による解決方法から、ＥＳＳからの電気エネルギーを供給することによって、現在状況及びこの先の予測状況に応じ、どの電力消費装置を使用するかの選択肢を増やすことのできる複数の電気補助装置が得られる。また、この複数の電気補助装置により、十分に高い率でＥＳＳの充電レベルを低下させるのに必要となる可能性のある比較的大きな電力消費率を容易にする。

【0008】

さらに有利な点は、従属項の一つ又はいくつかの機能を実施することで実現する。前記予測前方下り坂走行中の回生制動で発生する回生エネルギーの推定量が、ＥＳＳ最大許容充電容量までの推定残量を超えているならば、好ましくは、回生エネルギー増加量の見込みを設定する。回生エネルギーの推定量とＥＳＳ最大許容充電容量までの推定残量を比較することで、エネルギー管理対策を決定するための効果的な手段が得られる。ＥＳＳの現在の充電状態（ＳＯＣと称する）の予測は、バッテリー管理装置によって行われる。

【0009】

前記予測前方下り坂走行中の回生制動で発生する回生エネルギーの推定量は、好ましくは、下り坂走行中に車両電気補助装置の少なくとも１つに電力を供給することを意図している第１の部分と、前記ＥＳＳに蓄えることを意図している第２の部分とに分割される。そして、前記回生エネルギーの第２の部分が、ＥＳＳ最大許容充電容量までの推定残量を超えるならば、好ましくは、回生エネルギー増加量の見込みを設定する。車両電気補助装置の少なくとも１つを回生エネルギーで直接稼動すると、ＥＳＳの充電・放電時の変換ロスが軽減されるため、燃費が改善される。また、回生エネルギーを直接消費する装置の種類及び数に関して選択肢が増える。

【0010】

また、回生エネルギー増加量の前記見込みを設定する場合は、好ましくは、前記予測前方下り坂走行の開始地点までの、予測前方移動経路の高さ情報を考慮する。そうしない場合、予測下り坂前の登り経路区間中に電気機械による追加駆動を行うことが、前記予測下り坂が始まる地点でのＥＳＳの充電状態について間違った推測をもたらす可能性がある。

【0011】

ＥＳＳ最大許容充電容量までの推定残量は、好ましくは、前記予測前方下り坂走行の開始地点での前記ＥＳＳの推定充電状態を考慮して決める。

【0012】

車両電気補助装置の少なくとも１つは、好ましくは、暖房システム、換気システム、空調システム、始動バッテリー、エアコンプレッサー、排気物削減システム、エンジン冷房システム、エンジン給油システム、ステアリングシステム、油圧又は動力エネルギー貯蔵システムのいずれかで構成する。

【0013】

車両電気補助装置の少なくとも１つは、好ましくは、低電圧網、特に６〜５０Ｖ網に接続する。あるいは、好ましくは、高電圧網、特に１００〜１０００Ｖ網に接続する。この低電圧網は、比較的低電力用途に適している一方、高電圧網は、比較的高電力用途に適している。

【0014】

好ましくは、前方の下り坂走行は、車両の前方移動経路予測システムによって予測する。このシステムは、移動経路高さ情報と組み合わせたＧＰＳ、又は移動経路高さ情報含みの移動経路認識システム、又はそれらの組み合わせのシステムを備えることができる。

【0015】

好ましくは、予測の前方下り坂走行は、その開始地点が車両から一定距離内である場合に、設定する。その距離は、例えば２ｋｍまで、好ましくは１０ｋｍまで、さらに好ましくは、２０ｋｍまでであってもよい。

【0016】

ＥＳＳの充電レベルを低下させる目的で、前記ＥＳＳから電気エネルギーを前記電気補助装置の少なくとも１つに供給するにあたり、エネルギー管理コントローラは、好ましくは、前記車両電気補助装置の少なくとも１つの通常制御を無効にする。いくつかの車両電気補助装置は、通常制御中に、周期的に作動するか、目標値を得るために作動するか、あるいは、所定の範囲にあるように作動する。しかしながら、通常運転の時間は、エネルギー管理システムが必要とする運転の時間と一致することはめったにない。したがって、エネルギー管理システムでは、通常制御を無効にできる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本発明は、以下の図面を参照して詳細に説明する。

【図1】図１は、本発明によるエネルギー管理システムの模式全体図を示す。

【図2】図２は、本発明の第１エネルギー節約対策による簡略化した移動経路例の発明による効果を示す。

【図3】図３は、本発明の第２エネルギー節約対策による簡略化した移動経路例の発明による効果を示す。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の様々な態様について、発明を限定しないで図示するための添付図面と併せて説明する。図面中の同様な符号は、同様な構成要素を示し、これらの態様の変更は具体的に示された態様に限定されるものではなく、本発明の他の変更したものに適用できる。

【0019】

図１は、本発明によるエネルギー管理システム１を実現するために用いるシステム模式図の例を示す。エネルギー管理システム１は、ハイブリッド電気車両（ＨＥＶと称する）用に設計されている。ＨＥＶの特徴は、通常、燃焼機関３と電気機械２による推進力を組み合わせたドライブトレインにある。開示された、本発明による実施の形態では、並列ハイブリッドドライブトレインシステムを示しており、燃焼機関３は、第１の駆動軸２２を介して、回転自在に電気機械２に接離できる。続いて、電気機械２は、トランスミッション２４と第２の駆動軸２６を介して、回転自在に後部車輪及び車軸２３に接続される。ただし、本発明は、並列ハイブリッドドライブトレインシステムに限定するものでない。直列または直並列のハイブリッドドライブトレインシステムで同様に実現できる。

【0020】

また、ＨＥＶは、パワーエレクトロニクス５を介して電気機械２と電気的に接続された蓄電システムＥＳＳ４を備える。このパワーエレクトロニクス５は、ＥＳＳ４及び電気機械２へ供給された電力及び、ここから受け取った電力を変換するために設けられる。パワーエレクトロニクス５は、例えば、具体的な設計によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ及び／又はＤＣ／ＡＣインバータで構成できる。ＥＳＳは、電気エネルギーを蓄えることができる、一つ又は複数のバッテリー及び／又は超コンデンサー等で構成できる。さらに、電気機械２は、発電機として作動できるようにすることで、車両の回生制動が得られる。これにより、車両の動的エネルギーは、電気エネルギーに変換される。この電気エネルギーは、エネルギー貯蔵のためにＥＳＳ４に供給できるし、あるいは他の電気機器類に直接供給するために使用できる。さらに、エネルギー管理システム１は、電気機械２とは異なる車両電気補助装置を少なくとも１つ備える。車両電気補助装置とは、例えば、電気ヒータを備えた暖房システム１０、電気ファンを備えた換気システム１１、電動コンプレッサーを備えた空調システム１２、好ましくは１２、２４又は４８ボルトの始動バッテリー、車両圧縮空気システムの電動エアコンプレッサー１４、電気ヒータを備えた排気物削減システム１５、電動ポンプを備えたエンジン冷房システム１６、電動ポンプを備えたエンジン給油システム１７、電動ポンプを備えた電動式パワーステアリングシステム１８、あるいは油圧蓄圧器またはフライホイールシステムなどの油圧又は動力エネルギー貯蔵システム１９、２０である。

【0021】

エネルギー管理コントローラ９は、ＥＳＳ４の充電レベルを低下させるために、ある車両電気補助装置の通常制御を無効にできる。運転台及び／又は冷蔵・冷凍貨物スペースの実温度が幾分ゆっくりと変化するために、キャビン環境の変化に対するドライバーの監視は最小限になることを考慮して、エネルギー管理コントローラ９は、例えば、運転台及び／又は冷蔵・冷凍貨物スペースの暖房又は冷房を一時的に強めることを決定できる。また、エネルギー管理コントローラ９は、始動バッテリー１３の充電レートを一時的に高め、エアタンクの最大圧までエアコンプレッサー１４をさらに作動させ、排気物削減システム１５の非計画的回生運転などを行うことを決定できる。

【0022】

開示された実施の形態による車両は、直流低電圧網６（直流低電圧バスとも称する）、直流高電圧網７（直流高電圧バスとも称する）及び前記の網６，７とつながっているＤＣ／ＤＣコンバータ２１を備えている。高出力ＤＣ／ＤＣコンバータは、主にパワートレインに使用の車両の低電圧網と高電圧網間とを電気的に接続する。したがって、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、前記電圧網６，７間の電圧差にもかかわらず、これらの網間で電気エネルギーを転送できる。低電圧網６は、一般に、ほぼ６Ｖから５０Ｖの範囲での電圧を供給し、小電力需要の用途に電力供給するのに適している。そして、高電圧網７は、一般に、ほぼ１００Ｖから１０００Ｖの範囲での電圧を供給し、駆動と電力回生用の電気機械２に電力を供給するために使用するパワーエレクトロニクス５などの、高電力用途に適している。開示された実施の形態では、何台かの車両電気捕助装置１０〜１８は、低電圧網６に接続される。一方、他の装置１９，２０は高電圧網７に接続される。ただし、ここでの図は例にすぎない。例えば、本システム構成で、さらに有利な面があると考えられるならば、もう一つの選択肢として、電動エアコンプレッサー１４を高電圧網１７に接続することができる。

【0023】

具体的には、本発明による当該システム１は、重量トラック、バスなどの重量荷車両に適しているが、乗用車などの他の車両にも使用できる。

【0024】

本発明概念は、車両の回生制動中の回生エネルギー量を増やすため、予測前方移動経路の知的活用に基づいている。この発明による解決方法がないと、回生制動をもっと利用できる間にも、ＥＳＳ４がフル充電になる、すなわち、ＥＳＳ４の充電状態ＳＯＣが最大許容レベルに達している、という恐れがある。それどころか、他の車両制動装置は、摩擦ブレーキ、抑制ブレーキのような電気機械２と入れ替える必要性が生じる可能性があり、そうでなければ、フル充電のＥＳＳ４に蓄えることができない余分な回生電気エネルギーは、車両外部に設けられた熱素子で熱として単に消散することとなる。

【0025】

先行技術として周知である車両移動経路予測システム８、及び車両移動経路予測システム８を実現するための二つの異なった代替例を、本発明によるエネルギー管理システム１用のものとして以下に示す。第１の代替案によれば、車両移動経路予測システム８は、移動経路の高さ情報と組み合わせたＧＰＳ装置を備えることができる。このＧＰＳは、少なくとも道路の高さ及び地理的位置を地図上に示す。第２の代案によれば、自己学習式移動経路高さ情報システムを備えた移動経路認識システムが設けられる。このような自己学習システムでは、例えば、傾きセンサー及び／又はエンジン負荷によって地図上の推定位置及び道路の傾きを登録することで、はじめにデジタルマップを構築し、そして、前記システムでは、その後の移動中に現在の移動経路を認識することで前方下り坂走行のどれもが高い確度で予測できる。

【0026】

エネルギー管理コントローラ９は、エネルギー管理システム１の中心部である。エネルギー管理コントローラ９は、ＥＳＳ４の現在のＳＯＣと共に、車両移動経路予測システム８からの情報を受け取るために設けられ、そして少なくとも、予測前方下り坂走行中の回生エネルギー増加量の見込みを設定する情報を基盤にしている。例えば、前方下り坂走行中の回生制動で発生する回生エネルギーの推定量がＥＳＳ４最大許容充電容量までの推定残量を超えるならば、回生エネルギー増加量の見込みを設定できる。もちろん、前記見込みについて、予測下り坂走行の開始地点までの移動経路中に再検討することもできる。エネルギー管理コントローラ９で考慮されている車両前方の距離に対して一定の制限を設けるように、このエネルギー管理コントローラ９を設定できる。制限は、キロメートルなどの距離、又は秒などの時間で設定できる。例えば、エネルギー管理コントローラ９は、車両から２ｋｍ内、又は５ｋｍ内又は１０ｋｍ内又は２０ｋｍ内地点で始まる前方下り坂走行を予測するためだけに反応するように設定できる。

【0027】

ＥＳＳ４最大許容充電容量までの推定残量は、ＥＳＳ４の最大許容充電容量と共に、ＥＳＳ４の実際の推定ＳＯＣに基づいて決定できる。さらに、ＥＳＳ４最大許容充電容量までの推定残量を決定する際は、現在位置から下り坂走行の開始地点までの移動経路のルート情報もまた考慮することができる。例えば、移動経路が、現在位置と予測前方下り坂走行の開始地点との間に登り坂区間を含んでいる場合は、電気機械２による追加駆動が必要になるために、ＥＳＳ４のＳＯＣを低下させる可能性があるので、前方下り坂走行中の回生制動で発生する回生エネルギーの推定量が、ＥＳＳ４最大許容充電容量までの推定残量を超えることはない。他に、ＥＳＳ４最大許容充電容量までの残量を推定する場合に考慮する可能性のあるものとして、車両電気補助装置１０〜２０の１つ又は複数のものに対する計画又は推定電力消費量がある。

【0028】

制御・通信線２５は、エネルギー管理コントローラ９と、車両移動経路予測システム８、ＥＳＳ４，パワーエレクトロニクス５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１、及び車両電気補助装置１０〜２０とを接続する。この制御・通信線２５は、例えばＣＡＮ（車載ネットワーク）バスなどで実現できる。

【0029】

予測前方下り坂走行中での回生エネルギー量の増加が見込まれるとして設定するにあたり、予測前方下り坂走行地点に到着する前に、ＥＳＳ４の充電レベルを低下させる目的で、車両電気補助装置１０〜２０の少なくとも１つに前記ＥＳＳ４から電力を送るために、エネルギー管理コントローラが設けられる。したがって、この電気管理対策では、当該車両が車両ブレーキを掛けてＥＳＳ４をフル充電にして斜面を下る状況にならないようにして、車両の動的エネルギーが回生されＥＳＳ４に蓄えられないようにする。しかしながら、本発明によるエネルギー管理システム１によって、エネルギー増加量は、回生されて前記ＥＳＳ４に蓄えることができる。

【0030】

図２に、第１エネルギー節約対策による移動経路例の本発明による効果を示す。この対策では、すべての回生エネルギーはＥＳＳ４を充電するために使用される。車両３０が、水平移動経路３１を移動し、下り坂走行３２地点に近づいている。時間ｔ_１の直前に、ＥＳＳ４のＳＯＣは、第１レベル３３で一定であり、これは最小許容充電レベル３４と最大許容充電容量３５、例えば、ＥＳＳ４の全充電容量の３０％と６０％によって、それぞれ規定される範囲内である。時間ｔ_１で、エネルギー管理コントローラ９は、予測前方下り坂走行３２の距離及び高さデータの推定値と共に、一定の距離３６、例えば１０ｋｍから始まる、前記予測前方下り坂走行３２についての情報を、車両移動経路予測システム８から受けている。前記推定下り坂データ、推定回生効率と充電効率、及びＥＳＳ４の現在のＳＯＣに基づいて、エネルギー管理コントローラ９は、予測下り坂走行３２の終了地点に対応する時間ｔ_４に、ＥＳＳ４のＳＯＣについて２つの推定値３７、３８を発生する。

【0031】

図２に実線で示している第１の推定値３７は、本発明概念なしの場合の、すなわち、予測前方下り坂走行３２地点に到着する前にＥＳＳ４の充電レベルを低下させる目的で、前記予測前方下り坂走行３２地点に到着する前に、電気補助装置の少なくとも１つにＥＳＳからの電力転送を始めない場合の、ＳＯＣの推定経過に対応している。ここで、ＥＳＳ４最大許容充電容量までの推定残量４８は、最大許容充電容量３５と前記第１レベル３３でのＥＳＳ４のＳＯＣとの差異である。

【0032】

第１の推定値３７によれば、当該ＳＯＣは、予測前方下り坂走行３２の開始時点に対応する時間ｔ_２まで、第１のＳＯＣレベル３３で一定である。この時点で、オーバースピード運転にしない目的で、電気機械２は、車両３０の回生制動によるエネルギーの回生を始める。全回生エネルギーは、推定回生効率及び充電効率を考慮して、ＥＳＳ４に転送するものとする。簡単にするため、ここではＳＯＣの推定経過は経路直線３９に沿うものとする。ＥＳＳ４がその後さらに充電できない時間ｔ_３に、最大許容蓄電容量３５に到達するものとする。
主要摩擦ブレーキ、車両補助ブレーキによって、あるいは基板上の抵抗器などの形態の電力シンクにさらに回生したエネルギーを送ることによって、時間ｔ_３後に車両３０をさらに制動することができる。

【0033】

図２に破線で示している第２の推定値３８は、本発明概念を役立てた際の、すなわち、予測前方下り坂走行３２地点に到着する前にＥＳＳ４の充電レベルを低下させる目的で、前記予測前方下り坂走行３２地点に到着する前に、電気補助装置の少なくとも１つにＥＳＳからの電力転送を開始した際の、ＳＯＣの推定経過に相当している。前記電気補助装置の少なくとも１つへの電気エネルギーは、図２の下降勾配直線４０で示されるように、ある一定のレベルで連続的に、又は断続的に、及び／又は、変動した電気転送レートで転送される。いずれの場合も特定のＥＳＳ仕様、第１レベルＳＯＣ３３、ＥＳＳ温度、予測前方下り坂走行３２の開始地点での目標ＳＯＣ４１などの項目によって決まる。一方、予測前方下り坂走行３２の開始地点での目標ＳＯＣ４１は、前記下り坂走行３２中の回生エネルギーによりＥＳＳ４を全推定充電４３することと共に、前記予測前方下り坂走行３２終了地点での目標ＳＯＣ４２に基づいて決定される。

【0034】

第２の推定値３８によれば、当該ＳＯＣは、時間ｔ_２まで直線的に減少している。この時間は予測前方下り坂走行３２の開始地点に対応しており、この時点で、電気機械２は、オーバースピード運転をしない目的で、車両３０の回生制動によりエネルギーの回生を開始する。全回生エネルギーは、推定回生効率及び充電効率を考慮して、ＥＳＳ４に転送するものとする。ここで、当該ＳＯＣの推定経過は、経路直線４４に沿うものとする。下り坂走行３２地点に到着するまでにＥＳＳ４のＳＯＣが低下するため、下り坂走行３２終了地点に相当する時間ｔ_４までの回生エネルギーをＥＳＳ４に転送することによって、車両エネルギー効率及び燃費を向上できる。

【0035】

上述のとおり、予測前方下り坂走行中の回生制動で発生する回生エネルギーの推定量が、ＥＳＳ４最大許容蓄電容量までの推定残量を超えているならば、回生エネルギー増加量の見込みを設定する。図２で、予測前方下り坂走行中の回生制動で発生する回生エネルギーの推定量は、ＥＳＳ４の全推定充電４３に相当する。そして、ＥＳＳ４最大許容充電容量までの推定残量４８は、時間ｔ_１での最大許容充電容量３５と第１レベルＳＯＣ３３との差異に相当する。

【0036】

加えて、さらに有利な面として、回生エネルギー増加量の見込みを設定する場合は、前記予測前方下り坂走行３２の開始地点、すなわち時点ｔ_１とｔ_２との間の移動経路３６までの予測前方移動経路の高さ情報を考慮することができる。図２では、この移動経路３６は平面であり、電気機械２の駆動運転がないことを示している。しかし、前記移動経路３６は、例えば、登り坂区間、または他の種類の移動区間を含めることができる。他の区間では電気機械２の駆動運転があるものとする。この駆動運転でＥＳＳ４のＳＯＣは低下することになり、回生エネルギー増加量の見込みの設定に影響する。

【0037】

単に本発明による回生エネルギー推定増加量を説明するためだけのものであるが、充電中のＳＯＣの推定経過に対応している経路直線３９は、時間ｔ_３からｔ_４まで延びる延伸勾配線４５に続いている。したがって、第１の推定値３７の時間ｔ_４におけるＥＳＳ４の仮想ＳＯＣ４６は、充電が時間ｔ_３で継続することができたとすれば、推定ＳＯＣに相当している。時間ｔ_３は、ＥＳＳ４が、最大許容充電容量３５に到達が予測された時間に相当している。ここで、本発明による回生エネルギーの推定増加量４７は、時間ｔ_４におけるＥＳＳ４の仮想ＳＯＣ４６から最大許容充電容量３５を差し引くことによって求められる。第１と第２の推定値３７．３８の充電中のＳＯＣの推定経過に相当している経路直線３９，４５同士は、簡略化のため、平行である。

【0038】

上記のとおり、全回生エネルギーは、図２に示すように、第１エネルギー節約対策に従って、ＥＳＳ４を充電するために使用される。しかしながら、予測下り坂走行３２中に電気機械２が回生するエネルギーの一部は、第２エネルギー節約対策に従って、直接給電するために、車両電気補助装置の少なくとも１つに送られる。直接給電の利点は、ＥＳＳ４の充放電中に生じる電気的な変換ロスをなくせることである。図３は、前記第２エネルギー節約対策による移動経路例の発明効果を示す。ここでは、前記予測前方下り坂走行３２中の回生制動で発生の前記回生エネルギー推定量は、分割されて、前記予測下り坂走行３２中に車両電気補助装置の少なくとも１つに給電することを意図している第１の部分と、前記ＥＳＳ４に蓄えることを意図している第２の部分になる。時点ｔ_２とｔ_３との間の両方の直線状のＳＯＣ経過線３９，４４は、それぞれ前記第１および第２の推定値に相当するが、前記第２の部分のみが関係する。例えば、前記下り坂走行３２中の回生エネルギー全推定量の内、約２０％に相当する第１の部分は、前記下り坂走行３２中に車両電気補助装置の少なくとも１つに給電するために使用され、第２の部分４９、つまり残りは、前記全推定量の約８０％に相当するが、充電のためにＥＳＳ４に送られる。

【0039】

前記下り坂走行３２中の回生エネルギー全推定量のうちの一部のみがＥＳＳ４に送られるということから、他の要素が維持されておれば、図２の第１エネルギー節約対策と比較して、ＥＳＳ４の充電レートは、図３の第２エネルギー節約対策の場合低くなる。充電レートのこの差異は、図３の時刻ｔ_２とｔ_３との間の直線状ＳＯＣ経過線３９及び４４の勾配が減少したことで確認できる。予測前方下り坂走行中３２の終点で目標ＳＯＣ４２の低下を避けるために、前記車両電気補助装置の少なくとも１つへの電気エネルギーの転送レートも、図２の下降勾配直線４０と比較して、図３で下降勾配直線４０の傾斜が減少したことを示しているように下り坂部分に到着する前に、すなわち時間ｔ_２以前に、また低下する。

【0040】

前記第２エネルギー節約対策によれば、回生エネルギーの推定量の第２の部分４９がＥＳＳ４最大許容蓄電容量までの推定残量を超えるならば、回生エネルギー増加量の見込みを設定する。ＥＳＳ４最大許容蓄電容量までの推定残量４８は、図３において、時間ｔ_１での最大許容蓄電容量３５と第１レベルＳＯＣ３３との差異に相当する。

【0041】

単に本発明による第２エネルギー節約対策によりＥＳＳ４に蓄えられたエネルギーの増加量の推定量を説明するだけのものであるが、図２のものと同様に仮想ＳＯＣの経過線４５，４６を図３に記載する。ここで、本発明による、ＥＳＳ４に蓄えられる、増加回生エネルギーの推定量５０は、時間ｔ_４で、ＥＳＳ４の仮想ＳＯＣ４６から、最大許容蓄電容量３５を差し引くことで求められる。

【0042】

ハイブリッド電気車両の発明による燃料節約方法についても開示する。この方法は、予測前方下り坂走行中の回生エネルギーの増加量の見込みを設定する、最初のステップで構成される。このような見込みが存在することを決定するにあたり、エネルギーの増加量が前記予測前方下り坂走行３２中に回生され前記ＥＳＳ４に蓄えられるように、前記ＥＳＳ４の充電レベルを低下させる目的で、前記ＥＳＳ４から前記電気補助装置１０〜２０の少なくとも１つに電力を送るステップで、前記方法はさらに構成される。

【0043】

本発明によるエネルギー管理システム１は、エネルギー管理コントローラ９、車両移動経路予測システム８、ＥＳＳ４などの、機能が異なる装置によって、図１に、模式的に開示されている。なお、本システムの配置は、本発明を実施するための単に一つの実施の形態であり、他の多数のシステム配置も、等しく使用できる。さらに、図１に別々に示されている機能装置のいくつかは、添付請求項の範囲内のすべての機能を有する一台の機能装置に統合させることができる。図２及び３の予測移動経路３１と推定ＳＯＣ経過線３７，３８は、本発明を記述するために簡略化して直線で示したものにすぎない。

【0044】

請求項に記載の符号は、請求項で保護された本題の範囲を限定するものとみるべきでなく、それらの機能は、単に請求項を理解しやすくするためのものである。

【0045】

当然のことながら、本発明は、全て添付の請求項の範囲から逸脱することなく、様々な明白な点での変更が可能である。それに伴い、それらに関する図面、記述は、本来説明用のものとしてみるべきであり、限定的に解釈すべきでない。

【図1】

【図2】

【図3】