JP2011504081A - 自動車のエネルギー管理の方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、少なくとも１つの電池により供給される電気トラクションシステムと、電池を補助して、電気トラクションシステムに供給するために電池により供給される電力を補充することが可能である電気エネルギー源とを備える自動車のエネルギー管理の方法に関するものであり、前記補助源は燃料リザーバと関連し、前記方法は、リザーバ充填状態の変動と電池充電状態の変動の間で算出される差の標示によって，第１低電力レベル（Ｐ１）および第２高電力レベル（Ｐ２）のみから選択される、補助電気エネルギー源が起動するときにそれにより供給される電力レベル（Ｐ＿ＲＥ）の制御を含み、第１および第２の電力レベルは補助電気エネルギー源による燃料の電気エネルギーへの変換と関連したエネルギー損失を制限することを可能にする。
Description
本発明は、少なくとも１つの電池によって電力を供給される電気トラクションシステムと、電気トラクションシステムに電力を供給するために電池により供給されるエネルギーを補充することが可能である補助電気エネルギー源とを備え、且つ前記電気エネルギー源に供給する関連燃料タンクを有する自動車のエネルギー管理の方法に関する。
最近、二酸化炭素の排出を減らして温室効果を制御するのを促進することは自動車産業の大きな問題になった。これが、電気エネルギーにより駆動される車両がその急成長を成し遂げた背景である。
現在の電池式電気自動車は従来の熱機関車両と比較して走行距離を減らした。
したがって、自動車産業は、電池を補充する電気エネルギー源を備え、且つ電池により供給される電気エネルギーを補充することができて、車両の走行距離を増加させる「走行距離伸長装置」電気自動車の開発に重点を置いている。
この補助電気エネルギー源は、交流発電機に連結する内燃機関、直接水素を供給される燃料電池、化石燃料を供給される改質システムに連結する燃料電池、または電気エネルギーを発生できる他のいかなるシステムからも成ることができる。
その場合、その走行距離を最大にすると共に車両に必要な電力を供給するためにさまざまな電気エネルギー源の分配を効果的に制御する必要がある。
この目標を考慮して、上記の前文において与えられる一般的な定義にも合致する、本発明の主題である方法は、それは、補助電気エネルギー源の起動または停止の決定と、起動の場合には、それが、タンク充填状態の変動と電池充電状態の変動の間に算出される差の標示に従って、第１低電力レベルおよび第２高電力レベルのみから選択される電力レベルを供給するための後者の制御とを含み、第１および第２の電力レベルは補助電気エネルギー源による燃料の電気エネルギーへの変換と関連したエネルギー損失を制限するように規定されることを基本的に特徴とする。
有利なことに、差が負である場合、第１低電力レベルが選択され、そして前記差が正である場合、第２高電力レベルが選択される。
一実施形態によれば、タンク充填状態の変動は、現在のタンク充填状態と補助電気エネルギー源の起動時の最初のタンク充填状態の間の第１比率の測定を含み、そして電池充電状態の変動は、現在の電池充電状態と補助電気エネルギー源の起動時の最初の電池充填状態の間の第２比率の測定を含む。
優先的に、電池充電状態の変動の測定は電池最小充電閾値を考慮する。
都合のよいことに、前記補助電気エネルギー源により供給される電力レベルが電気トラクションシステムによって必要とされる電力より大きい場合、補助電気エネルギー源は電池を再充電するために用いられる。
一実施形態によれば、本発明による方法は自動車のナビゲーション・システムと連動して、そこでは補助電気エネルギー源の起動の決定および後者の制御は車両ナビゲーション・システムにより提供されるパラメータを考慮する。
都合のよいことに、ナビゲーション・システムにより提供されるパラメータは、以下の車両到着地点、車両のために定められる道程、および前記道程に沿って汚染排出物に制限のある領域を識別する情報からとられるパラメータのうちの少なくとも１つを含む。
さまざまな実施形態によれば、補助電気エネルギー源は、交流発電機に連結した内燃機関、または水素を直接供給される燃料電池、または改質システムに接続した燃料電池を備える。
都合のよいことに、電気トラクションシステムは、モータモードで、且つ発電機モードで機能することが可能な電気機械を備える。
本発明の他の特徴および利点は、例証となる非限定的な実施例として、そして添付図に関して与えられる次の説明を読むことでより明確に明らかになる。
本発明の目的は、従って車両の電気トラクションシステムにエネルギーを供給するために電池システムも有する電気自動車の補助電気エネルギー源の動作を制御する方法を提案することである。車両の電気トラクションシステムは、従来は、一方では、モータモードで、他方では、発電機モード（その時車両の車輪により駆動される）で作動できる電気機械を備える。
本発明の１つの原理によれば、車両の補助電気エネルギー源は、互いに関連して考慮される、２つの異なる電力レベル、それぞれ第１低レベルＰ１および第２高レベルＰ２で作動することが可能であるように適合している。
さらにまた、これらの２つの電力レベルは補助電気エネルギー源の効率を最適化された動作点にそれぞれ対応する。より詳しくは、補助電気エネルギー源をこれらの最適化された動作点、それぞれＰ１およびＰ２で作動させることによって、補助電気エネルギー源に電気エネルギーを供給する燃料の変換に関連した損失は最小化され得る。
本発明によれば、補助電気エネルギー源はこれらの２つの動作点でのみ作動するように設計されている。換言すれば、それは第１低電力レベルＰ１および第２高電力レベルＰ２のみから選択される電力レベルを供給するように制御される。
本発明は、電池の使用および補助電気エネルギー源を補充しているタンクの使用が、利用できる燃料を電池と同時に空にするように、同等であり、そして釣り合っているときに、車両の最大走行距離が得られるという原理にも依存する。
このエネルギー管理法を使えるようにするために、電池の現在の充電状態および補助電気エネルギー源に燃料を供給しているタンクの現在の充填状態を測定できるシステムを有することが必要である。これらの２つの状態はパーセンテージとして表される。
Ｒ：補助電気エネルギー源に供給するタンクの現在の充填状態
Ｂ：現在の電池充電状態
補助電気エネルギー源が起動するときに、供給は瞬間的な最初の電池充電およびタンク充填状態を測定するためにも実行される。これらの２つの状態もパーセンテージとして表される。
Ｒ０：補助電気エネルギー源が起動するとき、前記補助電気エネルギー源に供給するタンクの最初の充填状態
Ｂ０：補助電気エネルギー源が起動するときの最初の電池充電状態
従って、目的は比率Ｒ／Ｒ０（補助電気エネルギー源に燃料を供給しているタンクの充填状態の変動を表わす）を比率Ｂ／Ｂ０（電池充電状態の変動を表わす）の近くに保つことである。
その場合、補助電気エネルギー源の２つの効率を最適化された動作電力Ｐ１およびＰ２のうちのどちらかの選択は、第１比率Ｒ／Ｒ０と第２比率Ｂ／Ｂ０の間で算出される差の標示に依存する。
一実施形態によれば、電池信頼性の問題のために、充電状態が、タンクを空にする一方で、最小充電閾値、例えば３０％未満に低下しないことが望ましい場合がある。その場合、比率Ｒ／Ｒ０を（Ｂ―Ｘ／１００）／（Ｂ０―Ｘ／１００）の近くに保つことによって、最小電池充電閾値を考慮できる調整装置が所定の位置に置かれる（Ｘは最小電池充電閾値である）。
図１に実施例として示されるフロー図はこのケースを正確に示している。
例えば、ドライバにより開始される補助電気エネルギー源の起動のステップ１０が最初に実施される。ドライバは、車両の補助電気エネルギー源を起動させるか、または起動させないことを実質的に決定する。前記源が起動されない場合、車両は単なる電気モードのままである。一方では、それが起動される場合、本発明による自動適応管理法が実施されて、車両の走行距離を最大にするように、補助電気エネルギー源が起動される動作点Ｐ１およびＰ２を決定することを可能にする。
このために、差ＥＣ＝Ｒ／Ｒ０―（Ｂ―Ｘ／１００）／（Ｂ０―Ｘ／１００を算出するステップ２０が実施される。
そしてこの差の標示を決定するステップ３０が続く。前記標示が正である場合、これは電池が補助電気エネルギー源に燃料を供給しているタンクより急速に消耗していることを意味する。この状態では、ステップ４０において、補助電気エネルギー源がその効率を最適化された所定の高電力レベルＰ２に対応する電力レベルＰ＿ＲＥを供給するように補助電気エネルギー源を作動させる選択がなされる。
ＥＣが負である場合、一方では、これは補助電気エネルギー源に燃料を供給しているタンクが電池より急速に消耗していて、従って後者が十分に駆動されていないことを意味する。従って、ステップ５０において、補助電気エネルギー源が効率を最適化された所定の低電力レベルＰ１に対応する電力レベルＰ＿ＲＥを供給するように補助電気エネルギー源を作動させる選択がなされる。
ヒステリシスが、補助電気エネルギー源の１つの動作レベルからもう一方への移行を制限するように移行閾値Ｐ１およびＰ２に優先的に加えられる。
ステップ６０において、車両の電気トラクションシステムのための入力として必要とされる電力Ｐｅは、補助電気エネルギー源により供給される電力レベルＰ＿ＲＥと比較される。
補助電気エネルギー源により供給される電力レベルＰ＿ＲＥが電気トラクションシステムによる入力として必要とされる電力Ｐｅより大きい場合（Ｐｅ―Ｐ＿ＲＥ＜０）、補助電気エネルギー源は電池を再充電するためにステップ７０においても使われる。そして後者は電力Ｐ＿ＲＥ―Ｐｅによって再充電される。
さもなければ、補助電気エネルギー源により供給される電力レベルＰ＿ＲＥが電気トラクションシステムによる入力として必要とされる電力Ｐｅ未満である場合（Ｐｅ―Ｐ＿ＲＥ＞０）、電池は、ステップ８０において、電力Ｐ＿Ｂａｔ＝Ｐｅ―Ｐ＿ＲＥを供給しなければならない。
そして車両の最終的な目的地に達するまで、前述のステップ１０〜８０は繰り返される。
上述のような本発明による方法の利点の１つは、それは補助電気エネルギー源が電池を過度に再充電するのを防止して、電気エネルギーの化学エネルギーへの変換と関連した損失を制限することである。これはまた、車両の電気トラクションシステムが発電モードで作動するときに、回生制動作用による利点を最大にすることを可能にする。
図２のフロー図で示すように、ちょうど今述べた方法は車両ナビゲーション・システムと連動することもできる。従って、補助電気エネルギー源の起動の決定およびその制御は、車両ナビゲーション・システムにより提供されるパラメータを有利に考慮できる。
図２において例示されるフロー図によれば、開始前に、ステップ１００で、ドライバはナビゲーション・システムによって到着地点をプログラムする。そして、ステップ１１０で、プログラムされた到着地点に到達するか、または到達しない可能性が、行程の間の車両のいろいろなエネルギー源のレベルおよび車両の消費により算出される。
ステップ１２０において、到着地点に到達できない場合、ドライバはヒューマン・マシン・インターフェースを介してステップ１３０において彼の到着地点を修正することを促される。さもなければ、ステップ１４０で、ドライバは、車両が到着地点に到達できるように、特定のレベルまで補助電気エネルギー源に供給しているタンクを充填し、および／または電池を再充電することを促される。
到着地点がステップ１２０において到達できるとして算出された場合、または、ステップ１４０において、要求される電池の再充電および／またはタンクの補充が、到着地点に到達できるようにステップ１５０において実際に行われた場合、到着地点に到達可能である特定の数の道程は、ステップ１６０において、ナビゲーション・システムによってドライバに提案される。
一旦道程が、ステップ１７０において、ドライバによって選ばれると、ステップ１８０は、補助電気エネルギー源が選ばれた道程に沿って起動するかまた起動しない時点、およびそのときそれが上に説明した原理に従って動作する電力レベルを決定するために、車両が必要とする全エネルギーの事前算出を実行する。
補助電気エネルギー源の起動または非起動およびナビゲーション・システムによる選ばれた道程に沿ったその電力レベルの選択のこの算出は、さまざまな規定面の制約、例えば選ばれた道程に沿った特定の領域における汚染排出物の制限を考慮することもできる。
実際には、ナビゲーション・システムにより計画される道程が汚染排出物に制限のある領域の通過を計画している場合、エネルギー管理法は、車両がその領域を通過することを可能にする電池充電状態で、汚染排出物に制限のある領域に到達することによって、車両が規則を順守すると共にその到着地点に到達することを可能にするように、補助電気エネルギー源を起動させたり、起動させなかったりする。
さまざまな車両エネルギー源の使用の最適化された分配の方策は、電池の経年劣化特性を考慮に入れることもできる。原則として、電池の寿命は、それでできている要求に応じて多かれ少なかれ変えられる。充電状態の変動、再充電または放電プロフィールのようなパラメータはその寿命に影響を及ぼす。これらのパラメータが極限まで観察されることができるように、それらはエネルギー管理法に組み込まれることができる。例えば、電池の経年劣化を最小化するために、それを５０％の充電レベルで保管することが推奨され、そしてユーザが電池を３０％の充電状態で彼の車両を駐車する場合、補助電気エネルギー源は電池を再充電し始めて、その経年劣化を制限する。別の実施例によれば、電池の経年劣化を制限するために、電池が５０〜３０％の充電状態範囲の中で作動しなければならない場合、電池がこの動作範囲の中にとどまることによって作動するように補助電気エネルギー源は制御される。
Claims (9)
- 少なくとも１つの電池によって電力を供給される電気トラクションシステムと、前記電気トラクションシステムに電力を供給するために前記電池により供給される電力を補充することが可能である、前記電池を補う電気エネルギー源とを備え、且つ前記電気エネルギー源に供給する関連燃料タンクを有する自動車のエネルギー管理の方法であって、
前記補助電気エネルギー源の起動（１０）または停止の決定と、起動の場合には、それが、タンク充填状態の変動と電池充電状態の変動の間に算出される差の標示に従って、第１低電力レベル(Ｐ１)および第２高電力レベル(Ｐ２)のみから選択される電力レベル(Ｐ＿ＲＥ)を供給するための後者の制御とを含み、前記第１および第２の電力レベルは前記補助電気エネルギー源による燃料の電気エネルギーへの変換と関連したエネルギー損失を制限するように規定されることを特徴とする方法。 - 前記差が負である場合、前記第１低電力レベルが選択され、前記差が正である場合、前記第２高電力レベルが選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- タンク充填状態の変動が、現在のタンク充填状態と前記補助電気エネルギー源の起動時の最初のタンク充填状態の間の第１比率の測定を含み、前記電池充電状態の変動が、現在の電池充電状態と前記補助電気エネルギー源の起動時の最初の電池充電状態の間の第２比率の測定を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
- 前記電池充電状態の変動の前記測定が、電池最小充電閾値を考慮することを特徴とする請求項３に記載の方法。
- 前記補助電気エネルギー源により供給される電力レベル(Ｐ＿ＲＥ)が、前記電気トラクションシステムによって必要とされる電力(Ｐｅ)より大きい場合、前記補助電気エネルギー源を前記電池を再充電するために用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
- 自動車のナビゲーション・システムと連動し、かつ、前記補助電気エネルギー源の起動の決定および後者の制御が前記車両ナビゲーション・システムにより提供されるパラメータを考慮することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
- 前記ナビゲーション・システムにより提供される前記パラメータが、以下の車両到着点、前記車両のために定められる道程、および前記道程に沿って汚染排出物に制限のある領域を識別する情報からとられるパラメータのうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
- 前記補助電気エネルギー源が、交流発電機に連結した内燃機関、または水素を直接供給される燃料電池、または改質システムに接続した燃料電池を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
- 前記電気トラクションシステムが、モータモードで、且つ発電機モードで機能することが可能な電気機械を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
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