JP2009514505A - 電気エネルギ源を持つ自動車及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

電気エネルギ源及びこれに付属する制御装置を持つ自動車特に電気車両又はハイブリッド車両が、効率を改善し、かつこのような車両における電気エネルギ源の寿命を高めるようにする。このため本発明によれば、制御装置が、今までの作動過程に特有な特性データから発生される制御信号を電気エネルギ源へ送るように設計されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車特に電気車両又はハイブリッド車両であって、電気エネルギ源及びこれに付属する制御装置を持っているものに関する。

ハイブリッド車両は、１つの適用分野内で駆動課題のため種々の駆動原理又は種々のエネルギ源の組合せを持つ車両である。種々のハイブリッド化システムの間で、例えばマイクロハイブリッドが区別される。ここでは停止−発進作動が可能である。このためシステムは、存在する車載回路網により動作する。マイクロハイブリッドシステムでは、車両の停止状態例えば信号機の所又は渋滞中に内燃機関が動作停止され、再発進の際感じられる時間遅れなしに自動的に再び始動される。日常の市内の進んでは止まる交通では、従って燃料の著しい節約が可能である。

更に別の駆動形式が主駆動形式の援助のみに役立つ場合、マイルドハイブリッドが可能であり、利用可能な駆動形式の各々が自発的に動作可能である場合、全ハイブリッドが可能である。これらの主要形式の間に、要求及び使用に応じて異なる中間形式がある。

ハイブリッド車両の１つの変形例は、内燃機関と１つ又は複数の電動機の組合せとして構成されている。ハイブリッド駆動装置において、内燃機関は非常に有利な効率範囲で作動可能である。生じる過剰エネルギは、発電機を介して電池の充電のために使用される。加速の際内燃機関及び電動機が一緒に動作する。得られる加速度が同じ場合、一層小さい内燃機関を設けることができる。その際内燃機関の小形化は、ハイブリッド装置の余分な重量を一部補償する。

ハイブリッド車両は、少なくとも１つのエネルギ貯蔵装置又は電池を持っている。このエネルギ貯蔵装置からのエネルギは、内燃機関の始動のため、車両にある電気負荷のため及び加速過程のために利用可能である。

制動及びエンジンブレーキの際、制動エネルギの一部が電池へ戻され、回収と称される。特に市内交通及び下り坂走行の際、回収は負荷の減少に寄与する。駆動出力が必要でない場合、内燃機関も動作停止される。これはエンジンブレーキ、停止、又は電池の全充電の場合である。この設計の利点は、従来の始動装置をなくすことができることである。なぜならば、電動機がこの機能を引受けるからである。

内燃機関は、特定の回転数範囲においてのみ、利用可能なトルクを供給する。これに反し電動機は、発信の際にも最大のトルクを使用可能にし、高い回転数ではトルクを低下する。内燃機関と電動機との組合わせにより、そのつど一層良好なトルクを利用でき、車両を約１０％ないし２０％速く加速することができる。

ハイブリッド車両は、典型的には、従来の車両のようにもはやすべての走行状態に対して設計する必要のない小さい出力の内燃機関により、一層低い最高速度を与える。この走行状態は、例えば速い自動車用道路走行において、ただ１つの状態であり、典型的に長い期間にわたって、内燃機関のみによって供給できる大きい出力が必要とされる。この作動段階において、ハイブリッド機構は条件付でのみ作用する。両方の駆動機械が果たさねばならない加速挙動は、それには係わっていない。

ハイブリッド駆動装置及び内燃機関と１つ又は複数の電動機との組合せを持つ車両の構成の複数の形式が可能である。１つの可能な形式では、ハイブリッド車両は、遊星歯車装置を介して駆動車軸に連結されているガソリン機関及び電動機を持っている。内燃機関が低い効率しか持たない作動状態、例えば発進又は市街交通は、非常に高い効率を持つ電動機が引受ける。必要な場合、内燃機関を完全に動作停止することができる。不変な負荷で走行する場合、例えば自動車道路及び経済速度で走行する場合、ガソリン機関にみが車両を駆動し、電池が同時にガソリン機関により発電機を介して充電される。一層大きい負荷では、車両は両方の駆動機械により一緒に駆動される。エンジンブレーキ作動では、エネルギを回収することができる。同じ車両クラスのガソリンで駆動される車両に対するエネルギ節約は、現在の技術水準によれば約３０％である。

別の設計では、例えば道のない原野において走行出力を増大するため、ハイブリッド車両の駆動装置は、ガソリン機関のほかに、２つの電動機、即ち前車軸及び後車軸にそれぞれ１つの電動機を含んでいる。

駆動システムの別の設計によれば、電動機は１つの車軸にあるのではなく、電動機と変速機との間の動力伝達系に連結されている。それにより前記の構成に対して、蓄えるべき技術が著しく節約され、それにより所要出力が少なくなり、かつ製造費が有利になる。

駆動装置として内燃機関と１つ又は複数の電動機との組合せの利点は、電動機がＥＳＰシステムに連結されている場合、従来の液圧装置を持つＡＢＳ−ＥＳＰシステムに対して、走行状態安定化への速やかな介入が行われ、その結果走行安全性が高まることである。

本発明の基礎になっている課題は、効率を改善し、車両における電気エネルギ源の寿命を高める、上述した種類の自動車を提示することである。

この課題は、本発明によれば、制御装置が、今までの作動経過に特有な特性データから発生される制御信号を電気エネルギ源へ送るように設計されていることによって、解決される。

本発明の有利な構成が従属請求項の対象である。

本発明は、自動車が種々の作動状態でかつ利用可能な出力に対する種々の要求に従って走行せしめられる、という考えから出発している。この事情を考慮するため、自動車は通常の出力の広い選択幅に対して設計され、この選択幅は受身の走行態様及び動的な走行態様やその中間範囲及びそれぞれ適当な出力需要を考慮している。

ハイブリッド車両では、電動機の出力が電気エネルギ源から利用可能にされる。受身の走行態様は、電気エネルギ源から比較的僅かな出力放出しか必要とせず、出力も特定の期間にわたって分配されて取出される。これに反し動的な走行態様では、電気エネルギ源により提供せねばならない出力ピークが生じる。

走行挙動の出力選択幅全部をすべての利用者が利用できるようにせねばならないため、それぞれの利用者の挙動に合わされて出力も供給する可能性が見出されねばならない。受身の運転者では、それは、電気エネルギ源の負荷軽減従って充電サイクルにおける利用期間及び電気エネルギ源の寿命の延長を意味する。動的な利用者に対しては、エネルギの整合供給及び出力ピークの可能な利用は、車両運動の大きい変動を意味する。

電気エネルギ源がそれぞれの走行作動のため需要に応じて必要な出力を供給できるようにするため、出力による早い老化過程を開始することなく、電気エネルギ源が適当な特性データを利用できるようにする。

制御装置が自動車のそのつどの利用者から受入れるデータを評価して、今までの作動経過に特有な特性データに変換できるようにするため、かつ制御装置が電気エネルギ源からエネルギを必要に応じて取出すことができるようにするため、かつ電気エネルギ源へ出力放出に必要なデータを伝送するため、自動車に評価装置が設けられ、適当に構成されるデータ線路を介して制御装置に接続されている。

今までの作動経過に特有な特性データを永続的に記憶でき、既に前に得られたデータを考慮して、新しく得られるデータを、要求に応じた出力放出に必要な特性データに変換できるようにするため、制御装置に接続される記憶装置が設けられている。

本発明により得られる利点は、特に受身の走行態様への電気エネルギ源の出力放出の整合が、電気エネルギ源の寿命を高め、攻撃的な動的走行態様への整合が、車両運動の変動を大きくし、従って目標市場におけるハイブリッド駆動装置の広範な受入れを可能にする。

本発明が、実施例が図面により詳細に説明される。すべての図において、同じ部分は同じ符号をつけられている。

図１は、自動車１特に電気エネルギ源２を持つ電気車両又はハイブリッド車両を示し、電気エネルギ源は、電気作動において自動車１のエネルギ供給を補償するようにしている。この電気エネルギ源２には制御装置４が付属し、自動車１を駆動する図示しない付属の電動機へ電気エネルギ源２からの出力放出を制御する。

図２は、出力放出に影響を及ぼすパラメータに関係する出力放出の制御の経過を概略的に示している。

制御装置４は、データ入力側で、自動車１の走行作動中に車両挙動を特徴づけかつ電気エネルギ源２の出力放出に影響を及ぼすデータを求める通信装置６に接続されている。データ範囲は、走行挙動を特徴づける種々の特徴を含み、これらの特徴に例えば負荷状態、回転数、加速ベダル位置、変速点及びかじ取り運動が属している。

車両挙動に対応するこれらの特性データは制御装置４へ伝送され、記憶装置８に記憶され、かつ／又は既に記憶されている特性データに対応せしめられる。

小さい出力ピークを持つ控え目な受身の走行作動の場合、この種の走行作動のため記憶されている特性データに基いて制御装置４が、電気エネルギ源２の出力放出を要求する。このような出力要求及び出力放出により、電気エネルギ源２の保護したがって寿命の上昇が行われる。

自動車１の動的走行作動のため電気エネルギ源２の出力放出は、著しく急峻な曲線で行われる。なぜならば、自動車１の電動機１０を駆動するための同じか又は大きい出力は、受身の走行作動におけるより短い時間に利用可能でなければならないからである。それにより大きい出力ピークを持つ動的作動態様が可能になるけれども、電気エネルギ源２が強く負荷され、それにより受身の走行作動における利用に比較して短い寿命を生じるからである。

出力放出の監視及び出力放出を特徴付ける特性データの記憶が、予想される寿命の計算及び既に記憶されているデータとの整合を可能にし、所定の最大値の超過を意味する出力要求の場合、出力放出の限定が制御装置４を介して行われることによって、電気エネルギ源２の寿命の低下が回避される。

制御装置４は更に評価装置１２に接続されている。評価装置１２において、記録されていて今までの作動経過を特徴づけるデータが評価され、場合によっては既に存在して記憶装置８に記憶されている特性データ及び作動データに対応せしめられ、必要な場合これらのデータが修正され、現在の特性データ及び電気エネルギ源２の修正される負荷データが、制御装置４を介して記憶装置８に記憶される。

電気エネルギ源２から電動機１０への出力放出は、一方では、それが走行挙動及びそれぞれの利用者の出力要求及びそのつどの走行作動に合わされていることによって、要求に応じて行われ、他方では、記憶装置８に記憶されているヒストリー及び電気エネルギ源２の負荷データを考慮して行われる。これらのデータ及びその結果生じる出力放出のための値を、制御装置４が電気エネルギ源２へ通報する。

電動機１０は、自動車１の駆動車軸１４を直接駆動するか、又は変速機１６の前に接続され、この変速機が動力を要求に応じて１つの車軸へ導くか、又は複数の車軸へ分配する。

電気エネルギ源を持つ自動車を断面図で示す。 電気エネルギの制御装置を概略図で示す。

符号の説明

１ 自動車
２ 電気エネルギ源
４ 制御装置
６ 通信装置
８ 記憶装置
１０ 電動機
１２ 評価装置
１４ 駆動車軸
１６ 変速機

Claims (4)

1. 自動車特に電気車両又はハイブリッド車両であって、電気エネルギ源及びこれに付属する制御装置を持ち、この制御装置が、今までの作動経過に特有な特性データから発生される制御信号を電気エネルギ源へ送るように設計されている、自動車。
2. 今までの作動経過に特有な特性データを評価するため制御装置に接続される評価装置を含んでいる自動車。
3. 今までの作動経過に特有な特性データの不揮発性記憶のための記憶装置を含んでいる自動車。
4. 請求項１〜３の１つに記載の自動車特に電気車両又はハイブリッド車両の作動方法であって、電気エネルギ源の出力放出が、特性データ評価の結果に関係して、制御装置により制御され、電気エネルギ源の今までの出力放出の所定値に達しかつ／又はこれを超過する場合、出力放出が制限される、作動方法。

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