JP2007510566A - シリーズハイブリッド車両を作動させる方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の原理に従い、シリーズハイブリッド車両10(図1)の運転手が出力を要求すると、第2の動力源12が車両を進ませるために使用される。第2の動力源12は、(1)エネルギー貯蔵デバイス14における利用可能な貯蔵されたエネルギーの量、(2)エンジン16によって生成される直接入力エネルギー、または(3)その両方、のいずれかから供給され、および、それによって動力を供給される。どの選択がなされるかに関する決定は、車両10のエネルギー貯蔵デバイス14内に貯蔵された、利用可能な貯蔵されたエネルギーの量に依存する。エンジン16が使用されると、エンジン16が作動する効率レベルは、(1)車両10のエネルギー貯蔵デバイス14に貯蔵された、利用可能な第2のエネルギーの量、または(2)車両10の速度、および車両10のエネルギー貯蔵デバイス14に貯蔵された、利用可能な第2のエネルギーの量、のいずれかに依存する。
図2および図3は、車両に動力を供給する要求に応じて、動力を第2の動力源12に供給する、一実施形態を示す。この実施形態において、車両10のエネルギー貯蔵デバイス14内の利用可能な貯蔵されたエネルギー量は監視され、利用可能な貯蔵されたエネルギーが利用可能な貯蔵されたエネルギーの第1の選択されたレベル(図2におけるライン37、および図3のステップ301として示される)であるか、それよりも上である場合、第1の動力源16は、第2の動力源12にエネルギーを供給しない。その代わり、利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部は、第2の動力源12(ステップ302)に動力を供給するために使用される。この間、エンジンはオンおよびアイドルのいずれかであるか、またはオフである(ステップ303)。エンジン16をアイドル状態にするか、またはオフにするかどうかを決定することは、設計上の選択であり、両方の選択が所定の利点を提供する。
第1の動力源を生成する場合にエンジン16が作動する方法は、エネルギー貯蔵デバイス14内の利用可能なエネルギー量に依存する。エンジン16の作動は、図2に示される例示の実施形態、図4に示される例示の動力効率、および図5に示される論理フロー図を参照して、継続的に検討される。当業者によって理解されるように、図4における曲線は、特定のエンジンが作動し得る効率割合を表す。
代替的な実施形態において、多数のエンジンが使用される。(ここで使用されるように、「多数のエンジン」とは、可変排気量エンジンのベース排気量である第1のエンジンと、可変排気量エンジンの増加した排気量の加算分である「追加的なエンジン」とを有する可変排気量エンジンを意味し得る。)例えば、エンジン16が所定の最大動力レベルであるか、ほぼ最大動力レベルであり、エンジン16によって生成され、エネルギーに変換される第1の動力の量が、第2の動力源12に動力を供給するために必要とされる直接入力のエネルギーの量を超過する場合、追加的なエンジン(つまり、全部で二つ以上のエンジン)が使用され得る。任意の追加的なエンジンは、(1)所定の下範囲(つまり、図2の範囲42)内にて、利用可能な貯蔵されたエネルギーの量と反比例している、所定の動力レベルの範囲内の動力レベルであるか、ほぼそのレベルにて動作され得る、あるいは、(2)第2のエンジンの効率的な動作のための所定の最大動力レベルであり得る。
第1の動力源を使用する時間、および、それが使用される場合に、第1の動力源を作動させる方法を決定するために、上で記載されたそれぞれの実施形態は、利用可能な貯蔵されたエネルギー量に基づいている。しかしながら、別の実施形態において、上で検討されたそれぞれの実施形態と同様に、図6において例示され、第1の動力のみを生成する時間および方法の決定を、利用可能な貯蔵されたエネルギーの量に基づかせるよりもむしろ、車両速度の関数としての、利用可能な貯蔵されたエネルギーの量に基づいて、これらの決定がなされる。例えば、第2の動力源に動力を供給するために第1の動力を使用するか否かを決定するために、利用可能な貯蔵されたエネルギーおよび車両速度の両方が監視され、所定の車両速度に対する利用可能な貯蔵されたエネルギーの量が、利用可能な貯蔵されたエネルギーの第1に選択されたレベルより上である場合(図6における、ライン37aを含むポイントによって表される)、第2の動力源12は、第1の動力源16ではなく、利用可能な貯蔵されたエネルギーの量の一部を用いて動力を供給される。しかしながら、所定の車両速度に対する利用可能な貯蔵されたエネルギーが、第1の選択されたレベルを下回る場合(図6におけるライン37aとして再度表される)、エンジン16は第1の動力を生成するために使用される。
Claims (50)
- 第1の動力源および第2の動力源を有するシリーズハイブリッド車両を作動させる方法であって、該方法は、
該第1の動力源から第1の動力量を選択的に生成することと、
該第1の動力源からの動力量の第1の部分を、直接入力のエネルギーに変換することと、
該直接入力のエネルギーを、該第2の動力源に、直接に供給することと、
エネルギー貯蔵デバイス内にて利用可能な貯蔵されたエネルギー量を監視することと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギー量が第1の選択されたレベルを下回る場合に、該第1の動力源から第1の動力を生成することと、
該第1の動力を生成するために、複数の所定の動力レベルのうちの一つにて、エンジンを作動させることと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギー量に基づいて、該複数の所定の動力レベルのうちの一つを選択することと、
を包含する、方法。 - 前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量が前記第1の選択されたレベルを上回る場合に、前記エンジンをオフにすることをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量が前記第1の選択されたレベルを上回る場合に、前記エンジンをアイドル状態にすることをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量が前記第1の選択されたレベルを上回る場合に、前記エンジンをアイドル状態にすることと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギー量が該第1の選択されたレベルを上回り、該車両を減速させるコマンドが出された場合に、前記エンジンをオフにすることと
を包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記複数の事前に選択された動力レベルが、前記エンジンの効率的な作動のための所定の最小の動力レベルを含み、前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量が利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の範囲内にある場合、該エンジンが該所定の最小の動力レベルにて、またはほぼ最小の動力レベルにて、作動する、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の事前に選択された動力レベルが、前記エンジンの効率的な作動のための所定の最大の動力レベルを含み、前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量が利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の範囲内にある場合、該エンジンが該所定の最大の動力レベルにて、またはほぼ最大の動力レベルにて、作動する、請求項1に記載の方法。
- 前記利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の範囲が、該利用可能な貯蔵されたエネルギーが完全に枯渇している範囲か、または、ほぼ完全に枯渇する範囲を含む、請求項6に記載の方法。
- 前記複数の事前に選択された動力レベルが、前記エンジンの効率的な作動のための所定の動力レベルの範囲内にあり、前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量が利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の範囲内にある場合、該複数の事前に選択された動力レベルのうちの一つが所定の動力レベルの範囲内にある、請求項1に記載の方法。
- 前記複数の事前に選択された動力レベルのうちの一つが、前記車両の運転者によって要求された前記動力に、方向的に対応する、請求項8に記載の方法。
- 前記複数の事前に選択された動力レベルのうちの一つが、前記所定の範囲内の前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量とほぼ反比例している、請求項8に記載の方法。
- 前記エンジンが第1および第2のエンジンからなり、利用可能な貯蔵されたエネルギーの前記第1の選択されたレベルが、利用可能な貯蔵されたエネルギーの第2および第3のそれぞれの選択されたレベルよりも高く、該第2の選択されたレベルが該第3の選択されたレベルよりも高く、
前記方法は、
該利用可能な貯蔵されたエネルギー量が該第1の選択されたレベルを下回る場合に、該第1のエンジンを作動させることと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギー量が、(1)第2の選択されたレベルを下回り、車両に動力を供給するためのコマンドが動力要求の所定のレベルを超過する場合、または(2)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量が該第3の選択されたレベルを下回る場合、のいずれかである場合に、該第2のエンジンを作動させることと
をさらに包含する、請求項1に記載の方法。 - 前記第2のエンジンが作動する場合、前記第1のエンジンのための前記複数の事前に選択された動力レベルのうちの一つが、該第1のエンジンの効率的な作動のための所定の最大の動力レベルであるか、またはほぼ最大の動力レベルであり、ならびに、前記第2のエンジンのための前記複数の事前に選択された動力レベルのうちの一つが、(1)利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の範囲内の前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量と反比例する動力レベルの所定の範囲内の動力レベル、または(2)該第2のエンジンの効率的な作動のための所定の最大の動力レベル、のうちのいずれかである、またはほぼいずれかである、請求項11に記載の方法。
- 前記第1の動力源が可変排気量エンジンからなり、該可変排気量エンジンが前記第1のエンジンを規定する第1の数のシリンダー、および第2のエンジンを規定する第2の数のシリンダーを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の動力源が、(1)内燃エンジン、または(2)スターリングエンジンのいずれかである、請求項1に記載の方法。
- 前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量に基づいて、(1)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部、(2)直接入力のエネルギー量の一部、(3)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部および該直接入力のエネルギー量の一部との組み合わせ、のいずれかを用いて、前記第2の動力源に選択的に動力を供給することをさらに包含する、請求項1に記載の方法。
- 前記利用可能な貯蔵されたエネルギーが前記第1の選択されたレベルを上回る場合に、前記直接入力のエネルギー量の一部の代わりに、該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部を、前記第2の動力源に供給することをさらに包含する、請求項15に記載の方法。
- 前記利用可能な貯蔵されたエネルギーが、(1)前記第1の選択されたレベルを下回り、前記直接入力のエネルギー量が動力要求を十分に満たす場合、または(2)第2の選択されたレベルを下回る場合、のいずれかの場合に、該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の代わりに、該直接入力のエネルギー量の一部を、前記第2の動力源に供給することをさらに包含する、請求項15に記載の方法。
- 前記利用可能な貯蔵されたエネルギーが、(1)前記第1の選択されたレベルを下回りおよび第2の選択されたレベルを上回り、前記直接入力のエネルギー量が動力要求を十分に満たさない場合、または(2)前記第2の選択されたレベルを上回る場合、のいずれかの場合に、前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部と前記直接入力のエネルギー量の一部との組み合わせを、前記第2の動力源に供給することをさらに包含する、請求項15に記載の方法。
- 前記第1の動力源が、前記車両の所望されるピークの加速動力レベルの少なくとも60%から70%を提供することができる、請求項1に記載の方法。
- 前記エネルギー貯蔵デバイスが、前記第1の動力源の最大定格馬力の少なくとも20%から25%にマッチングする充電率を効果的に持続させることができる、請求項1に記載の方法。
- 前記第2の動力源が、(1)電気式モータ、または(2)水圧式モータのいずれかである、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも一つのエンジンを備える第1の動力源、および第2の動力源を有するシリーズハイブリッド車両を作動させる方法であって、該方法は、
エネルギー貯蔵デバイス内の利用可能な貯蔵されたエネルギー量を監視することと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギーが利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の上範囲内である場合に、第1の動力レベルにて、またはほぼ第1の動力レベルにて、第1のエンジンを作動させることと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギーが利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の下範囲内である場合に、第2の動力レベルにて、またはほぼ第2の動力レベルにて、該第1のエンジンを作動させることと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギーが利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の中範囲内である場合に、動力レベルの範囲にて、またはほぼ動力レベルの範囲にて、該第1のエンジンを作動させることと
を包含する、方法。 - 前記第1の動力レベルが、事前に選択されたトルクレベル、および事前に選択されたエンジンの速度レベルによって規定され、ならびに、該第1の動力レベルが、前記第1のエンジンの効率的な作動のための最小の動力レベルである、請求項22に記載の方法。
- 前記第2の動力レベルが、事前に選択されたトルクレベル、および事前に選択されたエンジンの速度レベルによって規定され、ならびに、該第2の動力レベルが、前記第1のエンジンの効率的な作動のための最大の動力レベルである、請求項22に記載の方法。
- 前記動力レベルの範囲が多数の動力レベルを備え、該多数の動力レベルのそれぞれが、事前に選択されたトルクレベル、および事前に選択されたエンジンの速度レベルに対応し、該多数の動力レベルのそれぞれが、前記第1の動力レベルより高く、前記第2の動力レベルより低い、請求項22に記載の方法。
- 前記利用可能な貯蔵されたエネルギーが利用可能な貯蔵されたエネルギーの前記所定の中範囲内にある場合、利用可能な貯蔵されたエネルギーの該所定の中範囲内の該利用可能なエネルギー量と反比例する、該動力レベルの範囲内における動力レベルにて、またはほぼその動力レベルにて、前記第1のエンジンを作動させることをさらに包含する、請求項22に記載の方法。
- 利用可能な貯蔵されたエネルギーの第1の選択されたレベルが、利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の上範囲を上回り、前記方法は、
前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量が該第1の選択されたレベルを上回る場合、前記第1のエンジンをアイドル状態にすることをさらに包含する、請求項22に記載の方法。 - 第2の選択されたレベルが、(1)前記第1の選択されたレベルと等しい、または(2)該第1の選択されたレベルを下回る、場合のいずれかであり、前記方法が、
前記利用可能な貯蔵されたエネルギーの量が該第2の選択されたレベルを下回る場合、前記第1のエンジンをアイドル状態にする要求に従って、該第1のエンジンを再度連動させることをさらに包含する、請求項27に記載の方法。 - 前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量が、前記第1の選択されたレベルを上回り、前記車両を減速させる要求が出された場合に、前記第1のエンジンをオフにすることをさらに包含する、請求項27に記載の方法。
- 利用可能な貯蔵されたエネルギーの第2の選択されたレベルが、(1)前記第1の選択されたレベルと等しい、または(2)該第1の選択されたレベルを下回る、場合のいずれかであり、前記方法が、
該利用可能な貯蔵されたエネルギーの量が該第2の選択されたレベルを下回る場合、前記第1のエンジンをオフにする要求に従って、該第1のエンジンを再始動することをさらに包含する、請求項27に記載の方法。 - 前記量可能な貯蔵されたエネルギー量が利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の中範囲内である場合に、前記第1のエンジンとともに、第2のエンジンを選択的に作動させることと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギーが利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の中範囲内での選択されたレベルを下回る場合、または(2)前記車両に動力を供給する要求が所定の要求レベルを超過する場合、のいずれかの場合に、該第2のエンジンを作動させることと
をさらに包含する、請求項22に記載の方法。 - 前記第2のエンジンが作動する場合、前記第2の動力レベルにて、またはほぼ前記第2の動力レベルにて、前記第1のエンジンを作動させることであって、該第2の動力レベルが該第1のエンジンの効率的な作動のための、所定の最大の動力レベルである、ことと、
(1)前記所定の下範囲内の利用可能な貯蔵されたエネルギーと反比例する動力レベルの所定の範囲内の動力レベル、または(2)該第2のエンジンの効率的な作動のための所定の最大の動力レベル、のうちのいずれかの動力レベルにて、または、ほぼ該動力レベルにて該第2のエンジンを作動させることと
をさらに包含する、請求項31に記載の方法。 - 前記エンジンが可変排気量エンジンであり、該可変排気量エンジンが、前記第1のエンジンを規定する第1の数のシリンダー、および第2のエンジンを規定する第2の数のシリンダーを有する、請求項31に記載の方法。
- 前記量可能な貯蔵されたエネルギー量が利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の下範囲内である場合に、前記第1のエンジンとともに、第2のエンジンを選択的に作動させることと、
(1)該利用可能な貯蔵されたエネルギーが利用可能な貯蔵されたエネルギーの所定の下範囲内での選択されたレベルを下回る場合、または(2)前記車両に動力を供給する要求が所定の要求レベルを超過する場合、のいずれかの場合に、該第2のエンジンを作動させることと
をさらに包含する、請求項22に記載の方法。 - 前記エンジンが、前記車両の所望されるピークの加速動力レベルの少なくとも60%から70%を提供することができる、請求項22に記載の方法。
- 前記エネルギー貯蔵デバイスが、前記エンジンの最大定格馬力の少なくとも20%から25%にマッチングする充電率を効果的に持続させることができる、請求項22に記載の方法。
- 少なくとも一つの前記エンジンが、(1)内燃エンジン、または(2)スターリングエンジンのいずれかである、請求項22に記載の方法。
- 前記貯蔵デバイスが、(1)蓄圧器、(2)バッテリー、(3)ウルトラキャパシタ、または(4)フライホイール、のいずれかである、請求項22に記載の方法。
- 前記第2の動力源が、(1)電気式モータ、または(2)水圧式モータのいずれかである、請求項22に記載の方法。
- シリーズハイブリッド車両において第2の動力源に動力を供給する方法であって、該方法は、
エネルギー貯蔵デバイス内の利用可能な貯蔵されたエネルギー量を監視することと、
車両速度を監視することと、
所定の車両速度にて、該利用可能な貯蔵されたエネルギー量に基づいて、(1)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部、(2)直接入力のエネルギー量の一部、(3)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部および該直接入力のエネルギー量の一部との組み合わせ、のいずれかを用いて、前記第2の動力源に選択的に動力を供給することと
を包含する、方法。 - 第1の動力源と第2の動力源を有するシリーズハイブリッド車両を作動させる方法であって、該方法は、
エネルギー貯蔵デバイス内の利用可能な貯蔵エネルギー量を監視することと、
前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量に基づいて、(1)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部、(2)直接入力のエネルギー量の一部、(3)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部および該直接入力のエネルギー量の一部との組み合わせ、のいずれかを用いて、前記第2の動力源に選択的に動力を供給することと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギー量が第1の選択されたレベルを上回る場合に、該利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部を、該第2の動力源に供給することと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギーが、(1)該第1の選択されたレベルを下回り、前記直接入力のエネルギー量が動力要求を十分に満たす場合、または(2)第2の選択されたレベルを下回る場合、のいずれかの場合に、該直接入力のエネルギー量の一部を、前記第2の動力源に供給することと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギーが、(1)該第1の選択されたレベルを下回り、該直接入力のエネルギー量が動力要求を十分に満たさない場合、または(2)該第2の選択されたレベルを上回る場合、のいずれかの場合に、前記利用可能な貯蔵されたエネルギー量の一部と前記直接入力のエネルギー量の一部との組み合わせを、前記第2の動力源に供給することと、
該直接入力のエネルギー量を生成し、貯蔵可能なエネルギーの第1の量を生成するためにエンジンを使用することと、
該利用可能な貯蔵されたエネルギーに基づいて、(1)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量が貯蔵されたエネルギーの所定の上範囲内にある場合、第1の所定の動力レベル、(2)該利用可能な貯蔵されたエネルギー量が貯蔵されたエネルギーの所定の下範囲内にある場合、第2の所定の動力レベル、(3)貯蔵されたエネルギーの所定の中範囲内の利用可能なエネルギー量と反比例する動力のレベルの範囲内の、第3の所定の動力レベル、のうちの一つにて、またはほぼそれらのうちの一つにて、エンジンを作動させることと
を包含する、方法。 - 利用可能なエネルギーの前記第1の選択されたレベルが、貯蔵されたエネルギーの前記所定の上範囲を上回り、利用可能なエネルギーの前記第2の選択されたレベルが、貯蔵されたエネルギーの前記所定の下範囲を下回る、請求項41に記載の方法。
- 前記第1の動力レベルが前記第2の動力レベルを下回り、動力レベルの範囲内のそれぞれの動力レベルの個々の一つが、該第1と該第2の動力レベルとの間に存在する、請求項41に記載の方法。
- 前記第2の選択されたレベルが、前記利用可能なエネルギーが完全に枯渇しているレベルか、または、ほぼ完全に枯渇しているレベルである、請求項41に記載の方法。
- 前記第2の所定の動力レベルが、前記動力要求に関連する動力レベルの範囲を含む、請求項41に記載の方法。
- 前記エンジンが、前記車両の所望されるピークの加速動力レベルの少なくとも60%から70%を提供することができる、請求項41に記載の方法。
- 前記エネルギー貯蔵デバイスが、前記エンジンの最大定格馬力の少なくとも20%から25%にマッチングする充電率を効果的に持続させることができる、請求項41に記載の方法。
- 前記エンジンが(1)内燃エンジン、または(2)スターリングエンジンのいずれかである、請求項41に記載の方法。
- 前記貯蔵デバイスが、(1)蓄圧器、(2)バッテリー、(3)ウルトラキャパシタ、または(4)フライホイール、のいずれかである、請求項41に記載の方法。
- 前記第2の動力源が、(1)電気式モータ、または(2)水圧式モータのいずれかである、請求項41に記載の方法。
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