JP2013038909A - 電気機械を用いて駆動される自動車を動作させるための方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車のエネルギ蓄積部の充電状態に関する情報をより効果的に通知することができる方法と装置を提供する。
【解決手段】自動車に目的地および／または走行ルートを通知し、自動車を外部のエネルギ源（２２）に接続し、目的地に到達するには十分なエネルギ、または、走行ルートを走破するには十分なエネルギがエネルギ蓄積部（１０）に充電されると、自動車は情報を出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部のエネルギ源によって充電されるエネルギ蓄積部から電気的なエネルギが供給される電気機械を用いて駆動される自動車を動作させるための方法と装置に関する。

電気駆動部を備えた自動車、例えばハイブリッド車両、または電気駆動部として構成されている駆動装置を１つだけ備えた車両は複数のエネルギ蓄積部を有しているが、それらのエネルギ蓄積部は自動車の所定の到達範囲のためにしかエネルギを蓄積することができない。このことは使用されるエネルギ蓄積部のエネルギ密度が低いことに起因している。したがって、エネルギ蓄積部は頻繁に充電されなければならない。このために、エネルギ蓄積部を再充電することができる多数の充電ステーションを備えたインフラストラクチャが存在する。充電過程はある程度の時間を必要とするので、ドライバはその時間を何らかの方法で潰さなければならない。もっとも、ドライバは運転を可能な限り早く再開したいと欲する。

本発明の課題は、自動車のエネルギ蓄積部の充電状態に関する情報をより効果的に通知することができる方法と装置を提供することである。

請求項１の特徴部分に記載されている構成を有する、電気機械により駆動される自動車の本発明による動作方法は、ドライバがさらなる走行のための情報を、エネルギ蓄積部が完全に充電されたときに初めて得るのではなく、事前に通知した目的地に確実に到達するため、または設定された走行ルートを確実に走破するためには十分なエネルギがエネルギ蓄積部に存在する時点で既に得ることができるという利点を有する。目的地および／または走行ルートが自動車に通知され、自動車がエネルギ蓄積部を充電するための外部のエネルギ源に接続されることによって、ドライバの待ち時間は著しく短縮される。自動車は、目的地に確実に到達するために、もしくは、走行ルートを確実に走破するためには十分なエネルギがエネルギ蓄積部に充電されたときに情報を出力する。殊に、車両は目的地への到達後、もしくは走行ルートの走破後に次の充電ステーションへと向かう。次の目的地に到達した後にエネルギ蓄積部を改めて再び充電することができるので、エネルギ蓄積部を完全に充電することは行われない。

有利には、情報がドライバに直接的に出力される。エネルギ蓄積部を充電している間の時間を何らかの方法で有意義に利用することができるドライバは、次の目的地に到達するため、または所定の走行ルートを走破するための十分なエネルギが自動車に充電されたときには常に情報を受け取る。受け取った情報に基づき、ドライバは直ちに運転を再開することができる。

１つの実施形態においては、情報が無線方式で自動車からドライバに、殊に移動電話および／または車両キーに出力される。日常生活においてドライバが常に携帯しているその種の手段を介してドライバに情報を通知することができる。したがって、付加的な情報装置のための構造的なコストは生じない。殊に無線コネクションを使用する場合には、自動車によって自発的に出力される車両情報を、比較的に長い距離にわたり伝送することもでき、これによってドライバはより自由に移動することができる。

別の実施形態においては、情報が中間記憶され、ドライバによって呼び出される。これによって、ドライバは何時でもエネルギ蓄積部の目下の充電状態に関する情報を得ることができ、また、この情報に基づいて別の行動をすることもできる。

１つの変形形態においては、情報が自動車のインテリジェンスエネルギ管理システムに記憶されている。インテリジェンスエネルギ管理システムは自動車のエネルギ蓄積部管理システムを含み、また別の装置、殊に自動車内のドライバ情報システムとの多数のインタフェースを有する。したがって、車両内に設けられている装置をドライバへの情報通知に使用することができる。

択一的に、情報は車両外部のサーバに格納され、インターネットを介して呼び出される。つまりドライバは車両外のあらゆる任意の場所、例えばオフィスから、付加的なハードウェアを必要とすることなく、車両の充電状態に関する情報を得ることができる。

別の実施形態においては、目的地および／または走行ルートがドライバによって入力される。この入力をドライバ情報システムの利用により自動車内で行うことができるか、周知のデータインフラストラクチャ、例えばインターネット、移動電話を介するＳＭＳなどの利用により自動車外から行うことができる。

さらに、走行ルートが自動車によって学習される。このことは、殊に、恒常的に繰り返し運転する走行ルート、例えば毎日運転する職場までの走行ルートに該当する。車両のエネルギ管理システムはドライバの走行様式に関する情報、山道または傾斜道のような走行区間の周囲条件に関する情報、道路の状態に関する情報、交通条件に関する情報、ならびに、利用する道路、例えば高速道路または国道に関する情報を記憶する。これらの情報は、目的地に到達するために必要とされるエネルギの決定時に考慮される。したがって、これらの情報に基づいて、目的地に確実に到達するためには少なくとも必要とされるエネルギがエネルギ蓄積部に充電される。「確実に到達する」とは、車両が渋滞に巻き込まれても、またそれによって迂回が必要となっても目的地に到達できることと解される。

有利には、ドライバは設定した目的地および／または設定された走行ルートを変更するために自動車とインターアクトする、すなわち自動車と対話する。双方向のデータコネクションによって、一度車両に入力された走行ルートまたは入力された目的地を何時でもドライバによって変更することができる。

１つの発展形態においては、ドライバがエネルギ蓄積部の目下の充電状態および／または推定される残りの充電時間を呼び出す。これらの情報に基づいて、ドライバは運転を再開するまでの残りの時間に関して相応に計画を立てることができる。

１つの実施形態においては走行ルートが無線コネクション、殊に遠隔操作ユニットを介して変更される。このことは、ドライバが車両の外にいて、後続の走行行程に関する計画を変更した場合には殊に有利である。したがって、ドライバは一度入力したデータを変更するためにわざわざ車両を探す必要はなく、自動車との間に確立されているワイヤレスコネクション、例えば無線コネクション、移動電話またはインターネットを利用することができ、ドライバは自動車と通信するために特定の場所に拘束されることはない。

殊に、情報は目下の交通状況および／または充電インフラストラクチャに依存して出力される。走行ルートないし目的地が変更されると、エネルギ蓄積部内に存在するエネルギでも所望の目的地に到達できることを保証するために、必要とされる充電すべきエネルギを算出する際には常に目下の交通条件が一緒に考慮される。

別の変形形態においては、ドライバがインテリジェンスエネルギ管理システムに一番早い出発時刻を通知する。この場合、自動車は余剰エネルギをエネルギ蓄積部から電流網に出力する。したがって、充電過程中のエネルギ蓄積部の容量を、いわゆるスマートグリッド（インテリジェンス電流網）を介して、インテリジェンス電流網の緩衝を目的として利用することができ、これはエネルギ蓄積部がさらなる走行には必要とされないエネルギを電流網に供給することによって行われる。予定される出発時刻をドライバによっていつでも変更することができ、このことは、自動車内の局所的なアクセスによって、または無線コネクションを介する遠隔アクセスによって行うことができる。自動車のエネルギ管理システムは、所定のいかなる時点においても、エネルギ蓄積部が構成に応じた十分な充電状態または完全な充電状態を有することを保証する。

本発明の発展形態は、外部のエネルギ源によって充電されるエネルギ蓄積部から電気的なエネルギが供給される電気機械を用いて駆動される自動車を動作させるための装置に関する。所望の目的地に確実に到達するため、または設定された走行ルートを確実に走破するためには十分なエネルギがエネルギ蓄積部に存在する時点において既に、車両のさらなる走行の準備が完了していることに関する情報をドライバが得ることを保証するために、目的地および／または走行ルートが自動車に通知され、自動車がエネルギ蓄積部を充電するための外部のエネルギ源に接続され、目的地に到達するため、または走行ルートを走破するためには十分なエネルギがエネルギ蓄積部に充電されている場合に情報を出力する手段が自動車内に設けられている。次の目的地に到達した後にエネルギ蓄積部を改めて再び充電することができるので、エネルギ蓄積部を完全に充電することは行われない。

有利には、インテリジェンスエネルギ管理システムが情報を出力する。したがって、自動車内の付加的な装置を省略することができる。インテリジェンスエネルギ管理システムは自動車のエネルギ蓄積部管理システムを含み、また別の装置、殊に自動車内のドライバ情報システムとの多数のインタフェースを有する。したがって、車両内に設けられている装置をドライバへの情報通知に使用することがき、このことはそれらの装置が機能について拡張されることにより行われる。

本発明は種々多数の実施形態を許容するものである。そのうちの１つの実施形態を、図面に基づき詳細に説明する。同一の特徴部には、同一の参照番号を付している。

電気機械を備えた自動車の駆動部の原理図を示す。 電気駆動部を備えた自動車における、インテリジェンスエネルギ管理システムの通信コネクションを示す。

図１は、自動車内、例えばハイブリッド車両内の電気駆動部１の原理図を示す。ここでは、電気機械２が駆動部１の軸３を回転させる。軸３は伝動装置４と接続されている。伝動装置４はディファレンシャル５に接続されている。ディファレンシャル５は自動車の駆動軸６に配置されており、また電気機械２から供給される機械的なエネルギを、自動車の駆動軸６に固定されている２つの車輪７，８に均等に分配し、したがって自動車を走行状態に移行させる。電気機械２はパルスインバータ９を介してバッテリ１０と接続されており、またこのバッテリ１０から駆動に必要とされるエネルギを受け取る。パルスインバータ９は電気機械の機関運転モードにおいては、バッテリ１０の直流電圧を交流電圧に変換し、また電気機械２のジェネレータ運転モードにおいては、バッテリ１０を充電するために、電気機械２から供給された交流電圧を直流電圧に変換する。パルスインバータ９は、詳細には図示していない、電気機械２のための制御装置を有し、この制御装置２を用いて電気機械２の運転モードが調整および制御される。

さらに、バッテリ１０およびパルスインバータ９はインテリジェンスエネルギ管理システム１１と接続されており、このインテリジェンスエネルギ管理システム１１はバッテリ管理システム１２を包含する。インテリジェンスエネルギ管理システム１２は、付加的な負荷として使用される種々の電気的な装置、例えば自動車のコンフォートシステム１３（例えば空調装置）および補助装置１４（例えばアダプティブ・クルーズ・コントロール：ＡＣＣ）と接続されている。

次の充電サイクルまでにドライバによって設定された目的地に到達するには十分なエネルギを電気機械２が得るように、バッテリ１０によって電気機械２の駆動部にも付加的な電気負荷１３，１４にも供給されるエネルギを、それらの電気機械２および付加的な負荷１３，１４に分配するために、インテリジェンスエネルギ管理システム１１は図２に示されているように自動車の他のシステムと通信する。

一方では、インテリジェンスエネルギ管理システム１１はナビゲーションシステム１５、ディジタルマップ１６、車両状態システム１７および無線受信機１８と接続されている。無線受信機１８は交通情報サービス（Traffic Message Channel ; TMC）を利用することができる。ナビゲーションシステム１５、ディジタルマップ１６、車両状態システム１７および無線受信機１８はインテリジェンスエネルギ管理システム１１に入力情報、例えば走行ルートに関する情報、道路の区間経過に関する情報、道路の状態に関する情報、温度や降雨のような周辺条件に関する情報、また、道路の交通状況に関する情報を供給する。さらには、インテリジェンスエネルギ管理システム１１には自動車の積載状態に関する情報が通知され、さらにはドライバの運転様式に関する情報も同様に通知される。

インテリジェンスエネルギ管理システム１１に包含されているバッテリ管理システム１２は、車両のバッテリ１０の目下の状態に関する情報および将来的に期待される電気的な特性に関する情報をインテリジェンスエネルギ管理システム１１に伝送する。そのような情報にはバッテリに関連するパラメータ、例えばバッテリ１０の充電状態、経年劣化状態および性能が属する。

インテリジェンスエネルギ管理システム１１は、ナビゲーションシステム１５、ディジタルマップ１６、車両状態情報システム１７、交通情報サービス１８およびバッテリ管理システム１２から提供されるデータを処理する。それらの情報および自動車の計画された走行ルートに基づき、インテリジェンスエネルギ管理システム１１は、充電ステーション２２に向かわなくてもドライバによって設定された目的地に到達するために車両の電気機械２に必要とされるエネルギを算定する。

さらには、インテリジェンスエネルギ管理システム１１はドライバ情報システム１９と接続されており、このドライバ情報システム１９を介してドライバとの対話を行う。ドライバはドライバ情報システム１９を介してインテリジェンスエネルギ管理システム１１にデータを入力する。インテリジェンスエネルギ管理システム１１はそれらのデータを考慮しなければならない。

ドライバ情報システム１９は種々のやり方でドライバと対話する。つまり、ドライバは現場で、すなわち自動車内で、キーボード２１を介して直接的にドライバ情報システム１９にドライバの入力を通知することができる。しかしながらまた、ドライバは遠隔操作ユニット２０を用いることにより、無線コネクションを介してドライバ情報システム１９と通信することもできる。殊に、その種の通信は、ドライバが車両をエネルギ充電ステーションに接続し、車両の外にいる場合には常に有利である。

車両を離れる際に、ドライバはドライバ情報システム１９にキーボード２１を介して、または遠隔操作ユニット２０を介して、次の走行ルートおよび／または次に到達すべき目的地を設定する。択一的に、ある走行区間を恒常的に繰り返し運転する場合には、車両がその走行区間を自動的に学習することもできる。次の目的地に到達するため、もしくは入力された走行ルートを走破するためには十分なエネルギがエネルギ蓄積部に充電されたときに、ドライバは情報を受け取ることを欲するので、インテリジェンスエネルギ管理システム１１はそのために必要とされるエネルギを算出する。そのようなエネルギの算出時に、エネルギ管理システム１１は目下の交通状況、例えば渋滞または工事現場および通勤ラッシュ、高速道路、国道または市街地の走行のようなルート案内、また、雨や雪のような周辺条件を考慮することができ、さらには自動車の積載状態も考慮することができる。インテリジェンスエネルギ管理システム１１はそれら全ての情報を、上述のように、ナビゲーションシステム１５と関連付けられている情報サービス、ディジタルマップ１６、車両状態情報システム１７、交通情報サービス１８およびバッテリ管理システム１２から取得する。さらには、インテリジェンスエネルギ管理システム１１はバッテリ１０の目下の充電状態を監視する。

所定の走行ルートで目的地に到達するためにインテリジェンスエネルギ管理システム１１によって算出されたバッテリ１０の充電状態に達すると、インテリジェンスエネルギ管理システム１１はドライバ情報システム１９を介してドライバに情報を自発的に出力する。ドライバは車両内にいないので、情報の出力は遠隔操作ユニット２０を介して行われる。遠隔操作ユニットとは、ドライバと車両との無線による通信を実現する、考えられるあらゆる装置であると解される。つまり遠隔操作ユニットとして考えられるものには車両キーやドライバの移動電話が含まれるが、しかしながらまた、ドライバがインターネットを介してアクセスすることができる外部のサーバが含まれてもよい。つまり、バッテリ１０の十分な充電状態に達すると、ドライバ情報システム１９はドライバの移動電話にＳＭＳを送信するか、信号を車両キーに送信することができる。

それに依存せずに、ドライバが車両を離れた後に、目下の充電状態、および／または、（所定の目的地に到達できるほどの十分なエネルギがバッテリ１０に充電されるまでには依然として時間が残されている場合には）算定された残りの充電時間に関する情報を得たい場合には、例えばドライバは自身の移動電話を介して、ドライバ情報システム１９へのトリガＳＭＳを送信するか、自動車内の音声コールを行うか、インターネットを介する問合せを行うことによって、それらの情報を呼び出すことができる。インターネットを介する問合せの場合、ドライバ情報システム１９が規則的な間隔を置いて、エネルギ管理システム１１によって提供される、バッテリ１０の充電状態に関する情報および残りの充電時間をサーバに格納することが保証されなければならない。ドライバは情報が必要になった際にそのサーバにアクセスする。ドライバ情報システム１９はドライバの問合せをエネルギ管理システム１１に転送し、その問合せに対応する応答をドライバに返送する。

さらには、ドライバは一度設定した目的地ないし走行ルートを変更することができる。このことは、ドライバが車両内のキーボード２１を介して入力を変更するか、上述の種々の無線通信手段を介して入力を変更することによって行うことができる。変更された目的地案内ないしルート案内に基づき、エネルギ管理システムが新たな計算を実行した後に、バッテリ１０の目下の充電状態に関する情報、また残りの充電時間に関する情報が自動的にドライバに伝送される。

バッテリ１０の目下の充電状態が所望の目的地までの自動車のさらなる走行を許可するが、ドライバはまだ運転を再開しようとしていない場合には、車両が依然としてエネルギ充電ステーションに接続されているので、目的に到達するために必要とされるエネルギを超えるエネルギをインテリジェンス電流網（スマートグリッド）に供給し、エネルギ網の緩衝を目的として利用することができる。しかしながら、ドライバが所定の目的地までの走行を開始しようとする時点では、その所望の目的地に到達するためには十分なエネルギがエネルギ蓄積部１０に充電されていることが何時でも保証されていなければならない。

Claims (15)

1. 外部のエネルギ源（２２）によって充電されるエネルギ蓄積部（１０）から電気的なエネルギが供給される電気機械（２）を用いて駆動される自動車を動作させるための方法において、
   前記自動車に目的地および／または走行ルートを通知し、前記自動車を前記外部のエネルギ源（２２）に接続し、前記目的地に到達するには十分なエネルギ、または、前記走行ルートを走破するには十分なエネルギが前記エネルギ蓄積部（１０）に充電されると、前記自動車は情報を出力し、また例えば、前記目的地に到達した後、または、前記走行ルートを走破した後に、次の充電ステーションへと移動することを特徴とする、自動車を動作させるための方法。
2. 前記情報をドライバに直接的に出力する、請求項１記載の方法。
3. 前記情報を前記自動車から前記ドライバに、殊に移動電話（２０）および／または車両キー（２０）へと無線方式で出力する、請求項２記載の方法。
4. 前記情報を一時的に記憶し、記憶された情報をドライバによって呼び出す、請求項１記載の方法。
5. 前記情報を前記自動車のインテリジェンスエネルギ管理システム（１１）に記憶する、請求項４記載の方法。
6. 前記情報を自動車外部のサーバに記憶し、記憶された情報をインターネットを介して呼び出す、請求項４記載の方法。
7. 前記目的地および／または前記走行ルートをドライバによって入力する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記走行ルートを前記自動車が学習する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
9. ドライバは設定した目的地および／または設定された走行ルートを変更するために前記自動車と対話する、請求項７または８記載の方法。
10. ドライバは前記エネルギ蓄積部（１０）の目下の充電状態および／または推定される残りの充電時間を呼び出す、請求項９記載の方法。
11. 前記走行ルートを無線コネクション、殊に遠隔操作ユニット（２０）を介して変更する、請求項９記載の方法。
12. 目下の交通状況および／または充電インフラストラクチャ（２２）に依存させて前記情報を出力する、請求項１記載の方法。
13. ドライバは前記インテリジェンスエネルギ管理システム（１１）に、一番早い出発時点を通知し、
    前記自動車は余剰エネルギを前記エネルギ蓄積部（１０）から電流網に出力する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
14. 外部のエネルギ源（２２）によって充電されるエネルギ蓄積部（１０）から電気的なエネルギが供給される電気機械（２）を用いて駆動される自動車を動作させるための装置において、
    前記自動車に目的地および／または走行ルートを通知し、前記自動車が前記エネルギ蓄積部（１０）を充電するための前記外部のエネルギ源（２２）に接続された際に、前記目的地に到達するには十分なエネルギまたは前記走行ルートを走破するには十分なエネルギが前記エネルギ蓄積部（１０）に充電されると情報を出力する手段（１９，２０，２１）が前記車両に設けられていることを特徴とする、自動車を動作させるための装置。
15. インテリジェンスエネルギ管理システム（１１）が情報を出力する、請求項１４記載の装置。

Images