JP2010036711A - ビークルを運転する方法及び関連システム - Google Patents

Abstract

【課題】電気駆動装置を持つビークルを運転する方法を提供する。
【解決手段】本方法は、第１の区域及び第２の区域を規定する段階を含む。第１の区域は関連した第１の特性を持ち、また第２の区域は第１の特性とは異なる関連した第２の特性を持つ。本方法は更に、ビークルが第１の区域から第２の区域へ移動することに応答してビークルの運転モードを第１の区域内での第１の運転モードから第２の区域内での第２の運転モードへ切り換える段階を含む。本発明では、関連したビークル及びシステムも提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、推進システムを使用する方法に関する実施形態を含む。本発明は、ビークル(vehicle：自動車や車両などのような輸送又は運搬手段）及びシステムに関する実施形態を含む。

ハイブリッド推進システムが、発電制動の際に熱として廃棄されるエネルギの幾分かを回収するために開発されている。この廃棄されるエネルギの回収は回生制動によって行われる。ハイブリッド推進システムは２つの異なるエネルギ源、すなわち、熱機関とエネルギ蓄積装置とを使用することができる。熱機関は、燃料を燃焼して機械的仕事を生成することができ、その例としては、内燃機関、タービン・エンジン及びディーゼル・エンジンがある。エネルギ蓄積装置には、再充電可能な蓄電池、ウルトラコンデンサ、又は高出力密度を持つはずみ車が含まれる。

ハイブリッド推進システムは、制動要求又は加速要求のような特定の局部的事象に関して作用することができる。ハイブリッド推進システムは周囲環境についての一般的な認識を持たず、その認識に基づいて機能を変更することはない。ビークルがその環境を検知できる範囲内で、一形式のハイブリッド・ビークルは周囲温度を監視して、蓄電池に損害を生じさせる虞のある周囲温度での蓄電池の使用を停止する。
米国特許第７０４９７９２号

そこで、現在利用可能である方法とは異なる運転方法を実現する推進システムを提供することは望ましいことであろう。また、現在利用可能である性質及び特性とは異なる性質及び特性を持つ推進システムを提供することは望ましいことであろう。

本発明は、電気駆動装置を持つビークルを運転する方法に関する実施形態を含む。本方法は、第１の区域及び第２の区域を規定する段階を含む。第１の区域は関連した第１の特性を持ち、また第２の区域は第１の特性とは異なる関連した第２の特性を持つ。本方法は更に、ビークルが第１の区域から第２の区域へ移動することに応答してビークルの運転モードを第１の区域内での第１の運転モードから第２の区域内での第２の運転モードへ切り換える段階を含む。

本発明は、電気的に駆動可能なビークルに関する実施形態を含む。このビークルは、ビークルが第１の区域から第２の区域へ移動することに応答してビークルの運転モードを第１の区域内での第１の運転モードから第２の区域内での第２の運転モードへ切り換えることのできるコントローラを含むことができる。第１の区域は関連した第１の特性を持ち、また第２の区域は両区域を互いから異なるようにすることのできる関連した第２の特性を持つ。ビークルは更に、コントローラと通信して、ビークルが第２の区域へ又は第２の区域から移動しているかどうかを決定することができるセンサを含むことができる。

本発明は、ビークルによって使用される電気エネルギ量を、ビークルによって消費される燃料の量又はビークルによって放出される排出物質の量に相関させる情報を持つシステムに関する実施形態を含む。本システムはセンサ及びコントローラを含む。センサはエネルギ蓄積装置によって供給されるエネルギの量を測定することができ、且つそのエネルギ量についての情報をコントローラに伝送することができる。コントローラは、相関データとエネルギ蓄積装置によって供給されたエネルギの測定された量とを使用して、エネルギ蓄積装置よりもむしろエンジンからエネルギが供給された場合に生じる分に相当する燃料の節約された量又は排出物質の低減された量を決定することができる。

本発明は、推進システムを運転する方法に関する実施形態を含む。また、本発明は、推進システムを持つビークルに関する実施形態を含む。また、本発明は、ビークル推進システムに関する実施形態を含む。地理的な位置に依存して運転モードを変更する能力により、排出物質のようなビークル特性の制御を可能にすることができ、また環境に敏感な領域内で環境への影響を低減するビークルの運転を可能にすることができる。

本書で用いる「電圧」とは、それとは異なることを明記しない限り、直流（ＤＣ）電圧を表す。また「原動機」には、エンジン及び発電機、例えば、ディーゼル・エンジン／交流発電機組合せ装置が含まれる。一般に、「エネルギ蓄電池」は電力よりも大きいエネルギを供給する比率を持ち、他方、「電力蓄電池」はエネルギ定格よりも大きい電力定格を持つ。

図１について説明すると、本発明の一実施形態による方法を示している。この方法は、ビークル運転区域を規定する段階（ブロック１００）、及びビークルが位置している区域に関連してビークル運転モードを制御する段階（ブロック１１０）を含む。随意選択により、この方法は、区域移動又は変更が近くなっていることを決定し、そして区域移動の準備をするために運転モードを切り換える段階（ブロック１２０）を含む。

区域に関しては、少なくとも第１の区域及び第２の区域が含まれる。第１の区域は関連した第１の特性を持ち、また第２の区域は第１の特性とは異なる関連した第２の特性を持つ。本書で用いる「第１の区域」とは、運転パラメータについての規制が比較的少ない地域であり、また「第２の区域」とは、運転パラメータについての関心事が比較的多い地域である。区域の違いについて後で更に説明するが、第１の区域が排出物質に比較的敏感でなく、また第２の区域が環境に敏感な領域であるとする一実施形態について言及することは、以下の開示内容を明確にするのに役立つと考えられる。

これらの区域は、これらを互いから、或いは中間配置の区域（後で、第３の区域として説明する）から分離する界面又は線を持つことができる。第１の区域は地理的囲いによって第２の区域から区別することができる。第１の区域を規定する又はその境界を定める他の方法は、地理的な地域を識別することを含む。地理的な境界は、州の境界線、郡の境界線、国境線などのような領土権に対応させることができる。また、地理的な境界は、川、丘などのような自然地形の特徴に対応させることができる。区域の境界を定める更に別の方法は、場所に関連させることのできるある特定の特徴又は特性の識別を含む。例えば、ロサンゼルス盆地は、公害が少なく且つビークルの排出物質が少ないことを必要とする環境に敏感な領域（第１の特性）として特徴付けることができる。別の例は、規定された自治体内で排出物質を監視し課税するように税体系が実施されている地域（例えば、英国ロンドン）である。逆に言えば、その税体系は、規定された地域（すなわち、第２の区域）内で排出物質低減のために税額控除又は税制上の優遇処置を与えることができる。

実施形態によっては区域は固定的である必要はない。一日の内の特定の時間中に排出物質が一層多く害を及ぼす場合、一日の内の時間に関連して第１の区域の境界を動的に規定することができる。騒音に敏感な地域内で騒音が関心事である場合、騒音が関心事である地域によって且つ騒音が問題になる一日の内の時間帯に応じて区域を差別化することができる。

同じことを一週の内の日にち（曜日）に関連して動的に行うことができる。例えば、地元住民が曝される粒状物質が関心事である地域の付近でビークルの運転が予定されている場合、その地域に対して且つ問題になる日にちの間、区域を規定することができる。例えば、平日ではなく週末に浜辺に人が溢れるほど集まり、且つ浜辺が人で溢れているときに粒状物質が問題になる場合、週末の間、浜辺の付近を区域に定めることができる。

何らかの計画により、挙動が予測可能である国民の祝日のような毎年のパターンを特定することが可能である。そのような場合、第１の区域の境界を一年の内の日にちに関連して動的に規定することが可能である。

天候は殆ど世界中で厳密に監視されているので、天候、気候又は環境を、区域を規定するための環境指標とすることができる。そこで、区域に対応する環境指標を参照することにより第１の区域を動的に限定することができる。例えば、ある地域で天候及び気候状態に基づいてオゾン警報が出された場合、該警報は環境指標として作用することができ、その場合、一実施形態では、オゾン低減運転モードを第２の区域内での第２の運転モードとして使用することができる。他の適当な環境指標として、紫外線（ＵＶ）指数、汚染指数、地表オゾン含有量、地表窒素酸化物含有量、地表硫黄酸化物含有量、二酸化酸素含有量、風速、風向き、粒状物質含有量、又は花粉数を挙げることができる。

第１の区域は絶対的な項目（例えば、州の境界線）で、又は第２の区域と比べた相対的な項目（例えば、規制がより厳格な税体系）で規定することができる。例えば、第１の特性は、第２の特性に対して、税制上の優遇処置、或いは、排出物質、燃料消費量又は騒音の内の１つ以上に基づいた納税義務の軽減、排出物質の低減、燃料消費量の低減、又は騒音の低減の内の１つ以上であってよい。代替実施形態では、第１の特性は、ビークルのエネルギ蓄積装置を回生するためのトポロジーに基づく能力である。

本発明の一実施形態によれば、ビークルが１つの区域から別の区域へ通過又は移動するとき、ビークル上のコントローラにより、移動が生じている（又は生じようとしている）ことを認識して、ビークルの運転モードを第１の区域内での第１の運転モードから第２の区域内で第２の運転モードへ切り換えるようにビークルを制御する。一面では、地理的囲い又は区域境界にマークが付けられ、そして運転モード・スイッチが第１の区域から第２の区域への、又はその逆のビークルの移動に応答する。この代わりに、一実施形態ではビークル・オペレータが手動トグルに係合して切換えを開始する。

第１の運転モードで運転している間、一実施形態に従って、ビークルは、蓄電池寿命の増加、蓄電池充電量の増加、ビークル速度の増加又は燃料節約の増加の内の少なくとも１つを達成するように使用することができる。別の実施形態では、第１の運転モードは、第２の区域に入るときに少なくとも１つの蓄電池特性が第２の区域内で使用するための所定の状態にあるように、第２の区域の外でビークルの性能を最適化することを含むことができる。このような蓄電池特性は、蓄電池温度又は蓄電池充電状態を含むことができる。具体的に述べると、蓄電池充電状態は、蓄電池又は蓄電池群の使用可能な充電エネルギを表す。別の実施形態では、ビークルは、ビークルの電気駆動モータに結合されたエネルギ蓄積装置の放電が減少し又は無くなるように、第１の区域内で運転することができる。従って、エネルギ蓄積装置（又はその中に含まれる蓄電池）は第２の区域内へ移動するとき使用する準備ができている。

第２の運転モードに関して述べると、ビークルは、排出物質の低減、燃料消費量の低減又は騒音の低減の内の１つ以上に基づいた税制上の優遇処置の増加、排出物質の低減、燃料消費量の低減、或いは排出物質、燃料消費量又は騒音の内の１つ以上に基づいた納税義務の軽減の内の少なくとも１つを達成するように運転する。その代わりに又はそれに加えて、ビークルは第２の運転モードで、ビークルが搭載エンジンからの騒音を低減するように運転することができる。一実施例では、ビークルは、第２の区域に近づいたとき第１の区域内で一群の蓄電池を持つエネルギ蓄積装置の充電量を最高レベルにし且つ燃料効率に関係なくディーゼル・エンジンを使用することができ、そして第２の区域内へ入った後、ディーゼル・エンジンを停止又はアイドリング状態にし、且つエネルギ蓄積装置から牽引モータに電気を供給することによってビークルを推進させることができる。

また、一実施形態では、第２の区域は、ビークルの回生されたエネルギ蓄積装置についてのトポロジーに基づいた要求を含むことができる。例えば、エネルギ蓄積装置に蓄積されたエネルギは、丘を登るために増強したエネルギを供給するために引き出して使用することができる。

本方法では、第２の運転モードは、ビークルのエネルギ蓄積装置から蓄積エネルギを取り出すことによってビークルを運転することを含むようにすることができる。この代わりに、第２の運転モードは、ビークルのエンジンからではなく、ビークルのエネルギ蓄積装置からのみエネルギを引き出すことによってビークルを運転することを含む。適当なエネルギ蓄積装置としては、蓄電池、燃料電池、はずみ車、ウルトラコンデンサ、これらの組合せなどを挙げることができる。適当な蓄電池としては、エネルギ蓄電池、電力蓄電池、又は両方のエネルギ及び電力蓄電池（この場合、エネルギ対電力比により蓄電池がそれらの一方であるか他方であるかを決定する）を挙げることができる。適当なエネルギ蓄電池としては、メタルハライド蓄電池、アルミニウム基蓄電池及びナトリウム硫黄蓄電池のような高温蓄電池を挙げることができる。適当な電力蓄電池としては、リチウム基蓄電池、ニッケル・メタルハライド蓄電池、亜鉛母材蓄電池、鉛酸蓄電池などを挙げることができる。

一実施形態では、第２の運転モードは、ビークルのエネルギ蓄積装置からのエネルギとビークルのエンジンからのエネルギとを混合する順応運転モードを決定するプロセスを含むことができる。一旦その割合が決定されると、コントローラは、第１の運転モードのみと比べて、騒音、排出物質又は課税対象事象の内の少なくとも１つを少なくする態様で運転するようにエンジンを制御する。

固定的に又は動的に規定された移動点は、信号／センサ対、全地球測位システム、又は既知のルート及び該ルートに沿った距離又は時間／速度測定値に基づいた計算を用いて決定することができる。後者の場合、明確に規定されたルートを持つ機関車は特に従順であることがある。適当な信号／センサ対は、無線周波識別（ＲＦＩＤ）センサ及び／又はＲＦＩＤ信号発生器を含むことができる。このＲＦＩＤは、例えば、区域境界（特に、固定的であるとき）がその上に配置されたＲＦＩＤ構成部品を持つように用いることができる。対応するＲＦＩＤ部品はビークル上に配置することが可能である。状況に応じて、ビークル上にセンサ又はエミッタを設けるのがより経済的なことがあり、またアプリケーションが保証することができるときＲＦＩＤタグは能動的又は受動的のいずれかであってよい。

図２について説明すると、本発明の別の実施形態では、関連した第３の特性を持つ第３の区域を規定することを含む。本方法は更に、ビークルが第１の区域から第３の区域へ移動することに応答してビークルを第３の区域内での第３の運転モードへ切り換えることを含む。図２の概略図は、限定するものではないが模範的な構成を例示し、この場合、第１の区域は第２の区域の外側にあり、それらの間に第３の区域（又は充電区域）が示されている。倉庫２００が配達用トラック２１０の出発点であり、配達用トラック２１０は３つの区域の各々を通るルート２１２上を曲がりくねって進む。第１の進行部分２２０は、速度と燃料消費量とを平衡させ且つ最大にする運転モードを示す。第２の進行部分２２２は、搭載エネルギ蓄電池を最大使用可能充電量まで充電し且つ蓄電池温度を調節する運転モードを示す。第３の進行部分２２４は、エンジンを停止し且つエネルギ蓄積装置により牽引モータに電力を供給してビークルを目的地２３０まで駆動する運転モードを示す。第４の進行部分２３２は、エンジンを再始動してエネルギ蓄積装置を再充電する運転モードを示す。

第３の区域は第２の区域に隣接して配置される。第３の区域の土地境界を規定するために使用される第３の特性は、ビークル上のエネルギ蓄積装置を現在の充電状態から完全充電状態に至るまでに取るべき計算された最小進行距離を含むことができる。第３の区域は第２の区域の境界から外向きに直接延在することができるが、第３の区域を通る進行経路が直線的で垂直であることよりもむしろ斜め、蛇行又は円状であるとき、第３の区域は、ビークルが搭載蓄電池を完全に充電するまでに必要とされる最小距離と同じ幅である必要はない。

別の適当な第３の特性は、下り坂のような回生制動に適した地形的特徴を含むことができる。最小進行経路の計算のために、幾つかの因子を考慮することができる。これらの因子としては、第２の区域を横切るために必要なエネルギの量、第２の区域に居る間に（例えば、回生制動によって、又は給電所に立ち寄ることにより）エネルギ蓄積装置が取り込むことのできる追加エネルギの量、第２の区域の外側境界までの時間及び／又は距離、第２の区域に至るまでの第２の区域に隣接した地形又はルートの状態、エネルギ蓄積装置の取込みレート、回生制動システムのエネルギ出力などを挙げることができる。

本方法は、ビークルのエネルギ蓄積装置の現在の充電状態を決定して、エネルギ蓄積装置を現在の充電状態から使用可能な完全充電状態にするまで回生制動を行うための最小距離を決定する段階を含むことができる。この代わりに又はこれに加えて、本方法は、第３の区域内でのビークルの進行経路がビークルのエネルギ蓄積装置を使用可能な完全充電状態まで充電するのに充分な距離であるように、ビークルのルートを調節する段階を含むことができる。一実施形態では、第３の区域を通る進行経路は下り坂を利用するように調節され、下り坂ではエネルギ蓄積装置を充電するために回生制動が使用される。本方法は更に、第２の区域内での計画された進行経路距離を決定する段階と、ビークルのエネルギ蓄積装置の充電状態を決定する段階と、使用可能な充電状態に基づいて予想ハイブリッド推進距離を決定する段階と、予想ハイブリッド推進距離を進行経路距離と比較する段階とを含むことができる。蓄電池の充電量でビークルを動かすことのできる距離が第２の区域内での予想距離よりも大きい場合、制御システムは蓄電池の状態を監視することができるだけであり、エネルギ蓄積装置に蓄積されるエネルギを最大レベルにする必要はない。しかし、エネルギ蓄積装置内のエネルギが不充分であると思われる場合、コントローラはエネルギ蓄積装置を充電するプロセスを開始することができる。適当な充電法は、回生制動を使用するために下り坂にルート変更し、エンジンが「道路を介して」エネルギ蓄積装置を間接的に充電するようにハイブリッド車軸に逆向きのトルクを加えることを含むことができ、この場合、エンジンが推進のために必要とされるものより大きい推進力を供給し、且つハイブリッド車軸が再充電のために同時に制動され、或いはエネルギ蓄積装置が交流発電機と接続されて該発電機から直接充電される。上記の方法の内の１つを使用すると、第２の区域へ移動する前に第３の区域内でエネルギ蓄積装置を使用可能な完全充電状態まで充電することが可能である。

再充電プロセスを最適化するために、回生制動は構成部品制限因子を考慮に入れることができる。例えば、エネルギ蓄積装置は特定レートのエネルギ取入れを持つことがある。その場合、本方法は、エネルギ蓄積装置のエネルギ取入れレートによって決定され、又は別の例として、それに結合された回生制動システムのエネルギ発生容量によって決定されるレートで、回生制動を使用してビークルを減速することができる。

一実施形態では、第１の運転モードは、第１の、すなわち高エネルギ消費運転モードで補助電気システムを運転することを含むことができる。第２の運転モードは、第２の、すなわち低エネルギ消費運転モードで補助電気システムを運転することを含むことができる。この態様では、豊富な場合にはより多量の電気エネルギを使用することができ、また供給量が有限である（例えば、蓄電池の容量が有限である）とき、電力消費を低減した運転モードに変更することができるようにし得る。これにより、第２の区域内でより多量の電気エネルギを推進力に差し向けることができるようにし得る。

本発明による方法は、電気的に駆動可能なビークルによって実現することができる。ビークルは、少なくともコントローラ及びセンサを含むことができる。コントローラはビークルの運転モードを第１の区域内での第１の運転モードから第２の区域内での第２の運転モードへ切り換えることができる。このモード切換えは、ビークルが第１の区域から第２の区域へ移動することに応答して行うことができる。センサは、コントローラと通信して、ビークルが第２の区域へ又は第２の区域から移動しているかどうかをコントローラに知らせる。ビークルは、少なくとも１つの運転モードでビークルを推進し又は推進を補助することのできるエネルギ蓄積装置を含むことができる。一実施形態では、エネルギ蓄積装置はエンジン駆動交流発電機に電気的に結合されない。一例では、６個の牽引モータの内の２つをＤＣリンクから切り離してエネルギ蓄積装置に接続し直したハイブリッド機関車を含むことができる。この代わりに、ビークルはプラグイン型ハイブリッド車であって、エンジンを持たないものであってよい。例示の一実施形態では、ビークルはディーゼル電気ハイブリッド機関車である。他の適当なビークルとしては、オフ・ハイウェー車、海上船舶、バス、バン(van) 、トラクタ・トレーラー装置、乗用車を挙げることができる。各々の種類のビークルは、当然に、それに関連した異なる要求及び要件、例えば、電圧要件、排出物質規制、保守点検の必要性、及び進行パターンを持つ。

一実施形態では、ビークルは更に、補助電気システム又は電気ビークル付属システムにエネルギを供給するように動作可能である燃料電池を含むことができる。燃料電池はエネルギ蓄積装置に直接に電気結合することができ、或いは昇圧変換器を経由して接続することができる。この代わりに、燃料電池は、必要なとき又は希望により燃料電池エネルギがビークルの推進力を補足するように牽引駆動モータに結合することができる。

別の実施形態では、ビークルによって使用される電気エネルギ量を、ビークルによって消費される燃料の量又はビークルによって放出される排出物質の量に相関させる情報を持つシステムを提供する。すなわち、推進用モータを駆動するために使用される電気エネルギの量に基づいて、情報は、該エネルギ量を、搭載エンジンによって又は別のビークルのエンジンによって該エネルギ量を発生するために必要とされる燃料の量に相関させる。本システムはセンサ及びコントローラを含む。センサは、エネルギ蓄積装置によって供給されるエネルギの量又は推進用牽引モータによって消費されるエネルギの量のいずれかを測定することができる。センサは、該供給され又は消費されたエネルギ量をコントローラに伝送することができる。コントローラは、相関データに基づいて、またエネルギ蓄積装置によって供給された又は牽引モータによって消費されたエネルギの量に基づいて、燃料の節約された量又は排出物質の低減された量を決定することができる。

随意選択により、本システムでは、エネルギ蓄積装置に供給されたエネルギの少なくとも一部分は、ビークルの回生制動によってエネルギ蓄積装置に供給されたものである。相関させる情報は、燃料を消費し且つ排出物質を放出するエンジンのみによって推進されるビークルを表すことができ、このため、節約された燃料の量又は低減された排出物質の量は、エンジンのみによって推進されるビークルに対して本例のビークルを表す量である。ビークルによって消費されなかった燃料の量又はビークルによって放出されなかった排出物質の量を、特別な燃料又は排出物質節約モードで運転していないそのビークル又は別の同様なビークルの運転と比べて表示するように、表示スクリーンをビークルに固定することができる。

本発明の一実施形態による方法を実現することのできる制御システムを持つビークルは、分散型エネルギ蓄積システムを持つことができる。原動機が第１の、すなわち、従来の牽引駆動装置に電力を供給するのに対し、残りの第２の、すなわち、ハイブリッド駆動装置には１つ以上のエネルギ蓄積装置により電力が供給される。エネルギ蓄積装置に蓄積されたエネルギが充分に使い果たされたときの延長した高原動力運転期間の間、コントローラは原動機からの電力を、最初にエネルギ蓄積装置から給電されていた推進用駆動装置で使用できるようにすることができる。

制動事象の際、牽引駆動トルク指令が力行(mortering) モードの牽引駆動運転のために必要とされる極性とは逆の極性である場合、回生制動エネルギの一部分をエネルギ蓄積装置に取り込むことができ、これはエネルギ蓄積装置の「道路を介した」充電である。高出力の回生制動エネルギは、予定の充電限界又は電圧限界に達するまでエネルギ蓄積システムに取り込むことができる。限界に達したとき、エネルギは通常の発電制動グリッドで廃熱として散逸させることができる。同様に、エネルギ蓄積装置が使い果たされたときの高い原動力での延長した運転期間の間、電力制御装置が、搭載エンジンからのエネルギを使用してパワーを供給するように原動機に指令する。電気的構成の選択により、システムが第２の牽引駆動システムを使用することによって比較的より低い速度で且つ潜在的に高いトルクでビークルを推進させることができ、またシステムが少なくとも第１の牽引駆動システムを使用することによって比較的により高い速度で且つ潜在的に高いトルクでビークルを推進させることができるようにする。具体的に述べると、より高い速度で又は重負荷状態（重いものの運搬、高い速度又は急峻な勾配）で、第１の牽引駆動システムによって供給される原動力と共に第２の牽引駆動システムに電力を供給するためにエネルギ蓄積装置からエネルギを引き出すことができる。

補助電気システムをエネルギ蓄積装置に電気的に接続することができる。補助電気システムは、特に回生エネルギが牽引駆動システムから抽出される期間の間、主要補助電気システムに電気エネルギを供給することによって、主要補助電気システムを補足することができる。補助電気システムは、幾つかの下位構成部品に電気エネルギを供給することによって主要補助電気システムを補足することができ、また主要補助電気システムは他の下位構成部品に電気エネルギを供給する。一例では、騒音又は排出物質を無くすために又はエンジンによる燃料消費量を低減するために主要補助電気システムが不作動にされ又は停止されている間、補助電気システムは重要な補助構成部品を動作させることができる。

エンジン駆動交流発電機からの出力電圧は、ビークル速度、牽引トルク及び負荷に基づいて制御することができる。エネルギ蓄積装置及び負荷に依存して、電気駆動ビークルを第１の相対的に低い速度且つ潜在的に高いトルクで推進することは、第２の電気モータのみ、すなわち、電気ビークル・モード（ＥＶ）を使用して、或いは、エンジン駆動交流発電機と第１の電気モータとの組合せ、すなわち、ハイブリッド電気ビークル・モード（ＨＥＶ）を使用して行うことができる。最終用途が異なると異なる電圧が用いられることがあることに留意されたい。乗用車及び小型トラックは約２００ボルト〜約４００ボルトの電圧を利用することができ、また中型トラック、バン及びバスは約５００〜約６５０ボルトの電圧を利用することができ、また機関車は約１４００ボルトまでの電圧を使用することができる。

一実施形態では、制御システムは、所要の制動力を要求する制動事象を開始することができる。第１の利用可能な制動力は、（１）第１の牽引モータの電力容量、（２）エネルギ蓄積装置の電気取込み容量、（３）電子式インバータの電気定格容量、又は（４）電力スイッチの電気定格容量の内の少なくとも１つによって決定される構成部品制限因子に基づいて定めることができる。第１の利用可能な制動力は所要の制動力と比較される。所要の制動力は最初に第１の利用可能な制動力で満たすことが可能である。第１の利用可能な制動力が所要の制動力を満たすのに不充分である場合、第１の利用可能な制動力を第２の利用可能な制動力で補足することができる。第２の利用可能な制動力は、少なくとも第２の牽引モータに結合された動的制動グリッド抵抗アレイの容量に基づいて定めることができる。

一実施形態では、本方法は更に、第２の電気モータの制動運転モードの際の機械的エネルギを電気エネルギに変換することによって、エネルギ蓄積装置を充電する段階を含む。原動機からの動力を１つ以上のエネルギ蓄積装置から供給されるエネルギと組み合わせるようにした別の運転モードと比べて、全原動力よりも大きい動力によりビークルを推進させるようにした運転モードを、使用のために選択することができる。この代わりに、１つ以上の牽引モータに供給される全ての推進力が１つ以上のエネルギ蓄積装置から供給されるエネルギであるようにした別の運転モードを選択することができる。１つの牽引モータに供給される全ての推進力が１つ以上のエネルギ蓄積装置から供給されるエネルギであり、且つ別の牽引モータに供給される全ての推進力が交流発電機から供給されるエネルギであるようにした別の運転モードが設けられる。

本発明の実施形態による別の方法は、所要の制動力を要求する制動事象を開始する段階を含むことができる。第１の利用可能な制動力は、（１）電気モータの電力容量、（２）エネルギ蓄積装置の電気取込み容量、（３）電子式インバータの電気定格容量、又は（４）電力スイッチの電気定格容量の内の少なくとも１つによって決定される構成部品制限因子に基づいて決定することができ、また第１の利用可能な制動力が所要の制動力と比較される。所要の制動力に最初に第１の利用可能な制動力を供給することができる。必要なときに、第１の利用可能な制動力を第２の利用可能な制動力で補足することができる。第２の利用可能な制動力は、少なくとも第２の牽引モータに結合された動的制動グリッド抵抗アレイの容量に基づいて定めることができる。随意選択により、エネルギ蓄積装置は、エネルギ蓄電池と、エネルギの取込みがエネルギ蓄電池よりも比較的速い電力蓄電池とを含むことができる。回生により取得されたエネルギは、エネルギ蓄電池に送ると共に又はエネルギ蓄電池に送らずに、電力装置に送ることができる。それから、エネルギは、エネルギ蓄電池が取り扱うことのできる取込み速度で電力蓄電池からエネルギ蓄電池へ供給することができる。

機関車に関して幾つかの例を挙げたが、本推進システムは他の種類のビークルにも有用である。他の適当なビークルとしては、乗用車、中型又は小型バン及びトラック、バス及び大型トラック及び建設用機器、オフ・ハイウェー車（ＯＨＶ）、並びにボート及び船舶及び潜水艇を挙げることができる。

これまで説明した実施形態は、特許請求の範囲に記載の本発明の要素に対応する要素を持つ構造、システム及び方法の例である。本明細書により、当業者は特許請求の範囲に記載の本発明の要素にほぼ対応する代替要素を持つ実施形態を考え且つ使用することができよう。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載の通りの構造、システム及び方法を含み、且つ更に特許請求の範囲の記載から実質的に異ならない構造、システム及び方法を含む。本書にはある特定の特徴及び実施形態のみを例示し説明したが、当業者には多数の修正及び変更が考えられよう。特許請求の範囲はこのような修正及び変更を全て包含するものである。

本発明による一実施形態を含む方法の概略ブロック図である。 本発明による一実施形態を含む方法を例示する概略図である。

符号の説明

２００ 倉庫
２１０ 配達用トラック
２１２ ルート
２２０ 第１の進行部分
２２２ 第２の進行部分
２２４ 第３の進行部分
２３０ 目的地
２３２ 第４の進行部分

Claims (11)

1. 第１の区域及び第２の区域を規定する段階であって、前記第１の区域が関連した第１の特性を持ち、また前記第２の区域が前記第１の特性とは異なる関連した第２の特性を持つ、当該段階と、
   ビークルが前記第１の区域から前記第２の区域へ移動することに応答してビークルの運転モードを前記第１の区域内での第１の運転モードから前記第２の区域内での第２の運転モードへ切り換える段階と、
   を有している方法。
2. 更に、前記第１の区域の境界を一日の内の時間、週又は年に関連して動的に規定する段階を含んでいる、請求項１記載の方法。
3. 前記方法は更に、前記第１の区域に対応する環境指標を参照することにより前記第１の区域を動的に限定する段階を含み、前記環境指標は、紫外線（ＵＶ）指数、汚染指数、地表オゾン含有量、窒素酸化物含有量、硫黄酸化物含有量、二酸化炭素含有量、一酸化炭素含有量、風速、風向き、粒状物質含有量、又は花粉数の内の少なくとも一つである、請求項１記載の方法。
4. 前記第１の特性は、前記第２の特性に対して、税制上の優遇処置、或いは、排出物質、燃料消費量又は騒音の内の１つ以上に基づいた納税義務の軽減、排出物質の低減、燃料消費量の低減、又は騒音の低減の内の１つ以上である、請求項１記載の方法。
5. 前記第１の運転モードは、
   蓄電池寿命の増加、蓄電池充電量の増加、ビークル速度の上昇又は燃料節約の増加、或いは
   蓄電池温度及び蓄電池充電状態より成る群から選択された少なくとも１つの蓄電池特性の最適化、或いは
   ビークルの電気駆動モータに結合されたエネルギ蓄積装置の放電の減少又は中止、
   の内の少なくとも１つを達成する態様でビークルを運転することを含んでいる、請求項１記載の方法。
6. 前記第２の運転モードは、排出物質の低減、燃料消費量の低減又は騒音の低減の１つ以上に基づいた税制上の優遇処置の増加、或いは排出物質の低減、或いは燃料消費量の低減、或いは搭載エンジンからの騒音の低減、或いは排出物質、燃料消費量又は騒音の内の１つ以上に基づいた納税義務の軽減の内の少なくとも１つを達成する態様でビークルを運転することを含んでいる、請求項１記載の方法。
7. 前記第２の運転モードは、ビークルのエネルギ蓄積装置から蓄積されたエネルギを引き出すことによってビークルを運転することを含んでいる、請求項１記載の方法。
8. 更に、関連した第３の特性を持つ第３の区域を規定する段階と、
   前記第１の区域又は前記第２の区域から前記第３の区域へ移動することに応答してビークル運転モードを前記第３の区域内での第３の運転モードへ切り換える段階と、
   を含んでいる、請求項１記載の方法。
9. 前記第３の特性は、ビークル上のエネルギ蓄積装置を現在の充電状態から完全充電状態に至るまでに取るべき最小進行距離、又は回生制動に適した地形的特徴の内の１つ以上を有している、請求項１記載の方法。
10. 更に、前記第３の区域内でのビークルの進行経路がビークルのエネルギ蓄積装置を使用可能な完全充電状態まで充電するのに充分な距離であるように、ビークルのルートを調節する段階を含んでいる、請求項１記載の方法。
11. ビークルによって使用される電気エネルギ量を、ビークルによって消費される燃料の量又はビークルによって放出される排出物質の量に相関させる情報を持つシステムであって、
    燃料の節約された量又は排出物質の低減された量をの内の少なくとも一方を決定するように動作可能であるコントローラと、
    エネルギ蓄積装置によって供給されるエネルギの量を測定して、そのエネルギ量についての情報を前記コントローラに伝送するように動作可能であるセンサと、を有し、
    前記コントローラが、前記エネルギ蓄積装置によって供給されたエネルギの量に基づいて燃料の節約された量又は排出物質の低減された量を決定すること、
    を特徴とするシステム。

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