JP2013523523A - 車両のレンジ計算のためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

車両の残余の運転距離レンジを計算するためのシステム。システムは、所定の車両運転条件データを検知するドライバー入力センサと、対応するエネルギー供給手段のエネルギー蓄積容量データを検知するエネルギー蓄積センサと、ドライバー入力センサ及びエネルギー蓄積センサと通信状態にあるコントローラとを含む。コントローラは、メモリとプロセッサと含む。実行可能なレンジ計算ソフトウエアプログラムは、コントローラのメモリに格納され、ドライバー入力センサからの検知された車両運転条件データとエネルギー蓄積センサからの検知されたエネルギー蓄積容量データとを用いて、エネルギー蓄積容量データの平均を判定し、エネルギー蓄積容量データの傾きを判定する。エネルギー蓄積容量データの切片値を求め、判定された平均と傾きと切片に対し最小二乗線形回帰を適用して、残余のレンジを判定する。
【選択図】図６

Description

本出願は、２０１０年３月３１日出願の米国仮特許出願第６１／３１９，５３３号の利益を主張する。この仮出願の開示は本明細書に参照として完全に取り込まれる。

本開示は広く車両に関し、特に、車両の全体的なレンジとともに車両内に蓄積されたエネルギーが消耗されるレンジを計算するためのシステムおよび方法に関する。

自動車などの車両は、車両を運転するための動力を供給するためのエネルギー源を用いる。ガソリンなどの石油系製品が従来の燃焼エンジンのエネルギー源として多く利用されているが、たとえばメタノール、エタノール、天然ガス、水素、電気、ソーラーなどの代替エネルギー源も利用可能である。「ハイブリッド車」と呼ばれるハイブリッド動力車両は、車両に動力を供給するために複数のエネルギー源の組み合わせを用いている。たとえば、車両を駆動する動力を供給するために、バッテリーが従来の燃焼エンジンと組み合わせて用いられることが好ましい。そのような車両は、比較されるガソリン動力車両に比べてハイブリッド車両の性能およびレンジ特性を強化するために、複数の燃料源の有益性を好都合に活用するので望ましい。一例としてのハイブリッド車は、電気とガソリンエンジンの組み合わせを動力源として用いる車両である。

そのような車両において、ディスプレイ（表示装置）が、充電状態やエネルギー消費やレンジ（一充電走行可能距離）などの、車両の運転に関する様々な状態を示すための情報を提供する。たとえば、レンジインジケータは、電気充電または炭化水素燃料、ソーラーエネルギーなど、利用可能な蓄えられたエネルギーの残量に関する情報を提供する。レンジインジケータは、電気、化石燃料またはそれらの組み合わせなど、一組以上のエネルギー源の組み合わせを有する車両に採用されることが好ましい。車両が運転されると、車両に蓄えられたエネルギーは消費され、前進運動などの運動エネルギーに変換される。完全に一定な速度で一定な運動抵抗の予測可能な運転条件では、エネルギー消耗の比率はエネルギー消費対時間のすべてのデータ点を通過する直線となり得る。このデータを用いて、蓄えられたエネルギーが完全に消耗されるまでの時間及び／または距離をアルゴリズムで見積もることが可能である。この情報はその後、車両内に設けられた、表示装置などを介して車両の運転者に表示され得る。車両の運転者への有用性精度を改善するために、アルゴリズムは、外部騒音、ドライバーの行動、変化する運転状況への適応など、他の変数を考慮してもよい。しかしながら、これらの変数は本質的に予測不可能であり、よって、車両の運転レンジを正確にアルゴリズムで見積もることには問題がある。さらに、変数の数を増やすことは、必然的に運転レンジを計算したり、比較的正確な数学モデル及び／または予測を画定する難しさを増加させる。

「レンジ−トゥ−エンプティシステム」とも呼ばれる予測レンジ技術は既知であり、自動車メーカーによって異なる。既知のレンジ−トゥ−エンプティのシステム及び方法は、これまでのエネルギーの使用に基づいて燃料及び／またはエネルギー消費を予測または推定しようと試みるフィルタリングアルゴリズムを用いている。そのようなアプローチの結果として、アルゴリズムはゲージなどの表示装置における不安定性を排除するために大量にダンプされる必要がある。しかしながら、運転表示装置における出力の大量のダンプは、不十分な性能及び不正確な運転レンジの予測という結果をもたらすおそれがある。加えて、車両が一組以上のエネルギー源を使用する場合には、既存の手法の精度が損なわれるおそれがある。

よって、この技術分野において、電気だけのモード、燃料と電気を組み合わせたモード、及び／またはガソリンだけのモードで運転する車両のレンジ−トゥ−エンプティ値をより正確に計算するシステムと方法が必要とされている。

従って、本開示は、車両の残余の運転距離レンジを計算するためのシステムに関する。システムは、（ａ）所定の車両運転条件データを検知するためのドライバー入力センサと、（ｂ）対応するエネルギー供給手段のエネルギー蓄積容量データを検知するためのエネルギー蓄積センサと、（ｃ）ドライバー入力センサとエネルギー蓄積センサと通信状態にあるコントローラであり、該コントローラはメモリとプロセッサと含むところの、コントローラと、（ｄ）コントローラのメモリに格納された実行可能なレンジ計算ソフトウエアプログラムであり、該レンジ計算ソフトウエアプログラムはドライバー入力センサからの検知された車両運転条件データとエネルギー蓄積センサからの検知されたエネルギー蓄積容量データとを用いて、エネルギー蓄積容量データの平均を決定し、エネルギー蓄積容量データの傾きを決定し、エネルギー蓄積容量データの切片を決定し、決定された平均と傾きと切片とに対して最小二乗線形回帰を適用して、残余のレンジを求めることによりレンジを決定するところの、レンジ計算ソフトウエアプログラムと、（ｅ）コントローラと通信状態にある表示装置であり、該表示装置は決定された残余のレンジを受信し、ユーザによって利用される表示装置に残余のレンジを表示するところの、表示装置とを含む。

本開示はさらに、車両によって利用されるエネルギーが消耗されるであろう距離レンジを計算する方法を提供する。この方法は、（ａ）所定の車両運転条件データを検知するためのドライバー入力センサを用いて所定の車両運転条件を検知するステップと、（ｂ）対応するエネルギー蓄積容量センサを用いてエネルギー供給機構のエネルギー蓄積容量データを検知するステップと、（ｃ）検知されたエネルギー蓄積容量に対し最小二乗線形回帰を適用するコントローラのメモリに格納された実行可能なレンジ計算ソフトウエアプログラムを用いる車両コントローラにおいて、エネルギー供給機構による車両の残余の距離レンジを計算するステップと、（ｄ）車両の運転者によって利用される車両に備えられるディスプレイに計算された残余の距離レンジを表示するステップとを含む。

本開示の利点は、他の技術より効率的で正確な車両のレンジ−トゥ−エンプティを計算するシステムと方法が提供されることである。本開示の別の利点は、最小二乗線形回帰を用いる統計的方法及び計算の応用がレンジ−トゥ−エンプティを決定するのに利用されることである。本開示のさらなる利点は、用いられた方法は、運転スタイルや、斜面勾配、加速、減速、負荷、エネルギー回生動作、及び他の入力外乱などの変化する車両運転条件に対し、反応がよく適応できることである。さらなる利点は、この方法は車両の挙動を知り、よって予測の正確性を改善するよう適用することである。本開示のさらに別の利点は、この方法がシステムの迅速で正確なキャリブレーションを提供することである。この方法のさらなる利点は、システムにおいて、レンジ−トゥ−エンプティの評価におけるエラーの傾向を著しく減少することである。

本開示の他の特徴及び利点は、添付の図面と併せて説明された以下の詳細な説明を読むことにより容易に評価され、またより理解されるであろう。

車両内のレンジ計算のためのシステムおよび方法とともに使用するための車両の斜視図である。 図１の車両のインストルメントパネルの正面図である。 図２のインストルメントパネルのさまざまなインジケータを有する双方向性ディスプレイの正面図である。 図２のインストルメントパネルのインストルメントクラスタの正面図である。 図１の車両のレンジ計算に用いられるシステムのダイアグラム図である。 レンジ計算に用いられるシステムの別のダイアグラム図である。 図５および図６のシステムとともに用いられるレンジ計算の方法を示したフロー図である。 図５および図６のシステムとともに用いられるレンジ計算の方法を示したフロー図である。 図７Ａ、図７Ｂの方法を用いて充電、車両速度及び残余のレンジの正規化状態を示すグラフである。

図１〜６を全般的に参照すると、車両のレンジ計算のためのシステムが図示されている。このシステムは車両１０にて実行される。車両１０は、太陽光および電気を動力とする車両、燃焼エンジンと電気の組み合わせ車両、標準の電気コンセントから充電されるバッテリーを有するプラグインハイブリッド車、または完全に電気バッテリーを動力とする車両などの、いかなるハイブリッド車であってもよい。広く、車両１０は車室と呼ばれる車内スペース１２を囲み標準的に覆うフレームを有する車体構造１３を含む。この例では、車両１０は、内燃エンジン１７と車外から充電できるバッテリー１５によって動力が得られるプラグインのハイブリッド車両である。エンジン１７とバッテリー１５は両方とも車両１０の動力源として機能できる。車両１０は、別々にまたは協働して各動力源によって動力が与えられる。ジェネレータを駆動するエンジンと、電力をドライブモータに提供するジェネレータなどを、直列配置とするハイブリッド車両は、この構成を利用できる。車両１０は乗用車、トラック、オフロード車などでもよい。車両１０はまた、車両の動きを操作可能に制御するパワートレイン１１を含む。車両の車輪を回転させる車軸を機械的に駆動するモータ１９は、動力源（すなわち、バッテリー、エンジン及び／またはジェネレータ）によって動力が与えられる。図１の例では、車両１０はモータ１９によって機械的に駆動される後輪を有する後輪駆動車両である。

車両１０は、車両の運転を制御するパワートレイン１１を含む。この例では、パワートレインはプラグインハイブリッドであり、モータ制御装置と連結した電気駆動モータ１９を含む。車両は、ある運転条件下で求められた場合に電気モータを補うガソリン駆動エンジン１７を含む。電気エネルギーは、バッテリー１５などのエネルギー蓄積装置に蓄積される。バッテリー１５は、単一ユニットでも、以下にさらに詳しく記述される直列方式など所定の方式で配された複数のモジュールでもよい。鉛酸やリチウムイオンなど様々なタイプのバッテリーが利用可能である。車両１０は、１種類以上のバッテリー１５やエネルギー蓄積装置を含んでもよい。バッテリー１５は様々な車両構成要素を運転させるべく電気という形で動力を供給する。この例では、様々な補助的システムなどの車両の構成要素に電気動力を提供する低圧バッテリー（図示せず）と、電気駆動モータ１９へ電気動力を提供する高圧バッテリー１５（すなわち４００Ｖ牽引用バッテリー）が存在する。バッテリーは、電気駆動モータや車両構成要素や他の付属品などへの、車両内の動力分配を調整する制御システムと通信してもよい。この例では、高電圧バッテリーはプラグイン電源から電気エネルギーを受け取り、低電圧バッテリーはソーラー電源及び必要に応じて高電圧バッテリーから電気エネルギーを受け取る。エンジン１７及びバッテリー１５のエネルギー蓄積容量、及びエンジンとバッテリーの両方からのエネルギーの消耗は、車両の運転レンジを決定する。

内装１２は、ダッシュボードまたはインストルメントクラスタ（ＩＣ）１４として画定され得るインストルメントパネル（ＩＰ）１４を含む。ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１６などの表示装置（ディスプレイ）は、車両の内装の前方部分の比較的中央位置に示されている。

インストルメントパネル１４は、図２に示されたように、車両１０の前方部分において、車両１０の一方の側から他方の側まで横方向に延在する。インストルメントパネル１４は、安全や性能などの車両１０に関する様々な情報を提供する様々なディスプレイ１８ａ，１８ｂ及び１８ｃを支持することが好ましい。一例では、ＨＭＩ１６は通常、ディスプレイ１８ａと規定される。ディスプレイ１８ａは、車両１０の運転者及び／または乗員が、車両１０の機能を制御及び調整可能にする双方向表示装置であることが好ましい。これらの機能は、図３に示されたように、車内環境、オーディオシステム機能、電話、ナビゲーションなどを含んでもよい。ディスプレイ１８ａはまた、車両１０の運転者または乗員にタイヤ圧低下や、燃料残量少などの問題を知らせる、様々な画像及び／または音声のインジケータ２０を含んでもよい。

図４に示されるように、ディスプレイ１８ｃは、車両の運転者から見えるように、ダッシュボード１４に直接配置できる。これは中央インストルメントクラスタ１８ｃとも呼ばれる。クラスタ１８ｃは、車両のコンピュータと通信する別体で専用の電気的なディスプレイとして車両に提供されてもよく、または、様々な情報を算出して表示し、車両のコンピュータと通信する専用の計算装置に搭載されてもよい。ディスプレイ１８は、車両速度、燃料タンクのレベル（液位）、バッテリー寿命など重要な運転情報を表示可能である。

この例では、クラスタ１８ｃは、クラスタ１８ｃの左側１１０に位置する一般に円形の速度メータ１１１を含む。速度メータ１１１は、速度メータバー１１２を含む。ギアモードインジケータ１１３は、速度メータ１１１の中央に示されている。オドメータ１１４も、中央のギアモードインジケータの隣に示されている。

一例では、クラスタ１８ｃはさらに、コンパス１２１、ドライビングモード１２２、時計１２３及び外気温１２４など、いくつかの測定可能インジケータを画定する上部クラスタ１２０を含む。クラスタ１８ｃの右側部分１３０において、バッテリーエネルギー消費インジケータ１３１と、燃料レベルバー１３２と、充電レベルバー１３３とを含む、エネルギー消費の例示的な円形クラスタが示されている。トリップＡ／Ｂインジケータ１３４も右側部分１３０内に設けられている。

クラスタ１８ｃの中央部分１４０には、距離またはレンジインジケータが設けられる。この例では、レンジインジケータは、合計レンジインジケータ１４１と電気的距離レンジインジケータ１４２とを含む。車両１０は、利用可能なエネルギーが消耗されるまで走行可能であり、言い換えれば、レンジ−トゥ−エンプティとして認知されている。レンジ−トゥ−エンプティの特性と数値とが距離計算システム２２によって提供されると、インジケータ１４１及び１４２に表示される。

図２の例では、車両１０はガソリンと電気によって動力が与えられるプラグインハイブリッド車である。車両１０は、バッテリーシステム１８を有するものであれば、乗用車、トラックまたは他のタイプの車両であってもよい。別の例では、車両は専用バッテリーにより動力が与えられる車両である。

図５〜６を参照するに、レンジ計算のためのシステム２２が設けられている。システム２２は、プロセッサとメモリとを含むシステムコントローラ２４を含む。実行可能なソフトウエアプログラムは、コントローラ２４に備えられるメモリに格納されることが好ましい。コントローラは、車両に備えられるセンサ、すなわち速度センサや距離センサなどから、ひとつ以上の外部入力２６を受けることができる。コントローラ２４は、この例のディスプレイ１８などの表示装置と、操作可能に双方向に電気的に通信可能な状態にある。個々のコンポーネントは互いに操作可能な通信状態にあり、また車両計算システム２２が、レンジ−トゥ−エンプティの計算などの様々な計算と表示を行えるように、データを相互に送受信できる。

外部入力（たとえば、センサなど）２６は、ドライバー入力２８や路面負荷入力３０などさまざまな入力を検出し、システムコントローラ２４に提供するように動作する。ドライバー入力２８は、アクセルペダル位置センサ、回生ブレーキペダル位置センサ、パワートレインモード切替えなどを含んでもよい。路面負荷入力３０は、空力抗力やタイヤ回転抗力などの特性を含んでよい。外部入力２６から受信したデータは同様に、車両システムコントローラ２４に転送される。

システム制御コンピュータ２４は、これに備えられるメモリに格納されたさまざまなアルゴリズムを用いて、計算や評価、監視などの様々な仕事をシステムにさせることができる。アルゴリズムの例としては、距離計算３２、充電状態（ＳＯＣ）評価３４、およびバッテリー保護モニタ３６などが挙げられる。距離計算３２は、車輪速度センサのデータ、車輪のパルス／回転の計算、および車輪の回転時間分解能データなどのデータを用いて計算される。ＳＯＣ評価３４は、電圧センサのデータ、電流積分器のデータ及びＳＯＣ計算などのデータを用いる。バッテリー保護モニタは、ＳＯＣ最小限度、ＳＯＣ最大限度及び正規化ＳＯＣ出力等のバッテリーの状態を監視する。データまたは評価の形での計算結果は、ディスプレイ１８などの車両のディスプレイに転送される。

システムは、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１６などの表示装置と通信状態にある。ヒューマンマシンインターフェースは、一体型の制御器及びプロセッサを有してよい。車両システム制御コンピュータ２４からのデータは、ＨＭＩ１６によって受信され、ＨＭＩアルゴリズム３８が様々な機能を実行する。ＨＭＩ１６がこれらの計算を行うために、自らコントローラを有してもよいが、ＨＭＩ１６は単に表示装置とし、計算は車両に備えられる別の装置（たとえば、車両コントローラなど）で実行させることもできる。これらの計算はその後、電気的レンジ、合計レンジ、平均燃料消費などの情報をＨＭＩ１６のディスプレイスクリーンに表示させるために用いられる。この例のレンジ計算は車両に備えられるコントローラのいずれかで実行されてもよい。本例では、計算はＨＭＩに結合したコントローラによって実行される。

本例では、車両は制御ユニットまたは制御モジュールとしばしば呼ばれるいくつかの専用のコントローラを含む。図６を参照すると、この開示に関連するシステムの線図は、車両１０の例におけるいくつかの構成要素間の通信を示している。一例では、そこに格納された実行可能なレンジ計算アルゴリズム１６０を有するコントローラが、車両のいくつかの構成要素からデータを受け取る。エンジン制御モジュール（「ＥＣＭ」）１６１は、残余の燃料の距離レンジを計測するに寄与する燃料の残量のパーセンテージまたは車両によって消費された燃料のパーセンテージを計測する。ＥＣＭ１６１は、燃料レベルパーセンテージデータ（「ＦｌＬｖＰｃｔ」）および距離運転データ（「ＤｉｓｔＲｏｌｌＣｎｔＡｖｇＤｒｖｎ」）をアルゴリズム１６０に送る。バッテリーエネルギー制御モジュール（「ＢＥＣＭ」）１６２は、車両の電気的距離レンジを測定するに寄与する高圧バッテリー（「ＨＶＢａｔＳＯＣ」）の充電状態（「ＳＯＣ」）を計測するために設けられる。ＥＣＭ１６１およびＢＥＣＭ１６２は、レンジ計算アルゴリズム１６０との間で情報を通信する。前述したように、レンジ計算アルゴリズム１６０は、（ディスプレイ１８などの）ディスプレイと通信し、距離レンジを計算できる、専用の車両コントローラ（「ＶＣＭ」）１６３、ハイブリッドコントローラまたはドライバー情報システム（「ＤＩＳ」）１６４内のソフトウエアに組み込まれてもよい。図６の例では、ＶＣＭ１６３はまた、車両の発進や停止の動作を含む信号（「ＰＯＷＥＲ＿ＭＯＤＥ＿ＳＴＡＴＵＳ」）をコントローラに通信する。（インジケータ１４１に示された）合計レンジは電気的レンジ１４２に燃料レンジを足した合計であるので、ＳＯＣおよび残余の燃料は、車両に残った合計距離を決定するための基本変数である。レンジ計算アルゴリズム１６０からの出力は、コントローラからの信号として転送される。本例では、電気的レンジ（「ｒａｎｇｅＲｅｍａｉｎＥＶ」）と合計レンジ（「ｒａｎｇｅＲｅｍａｉｎＴｏｔ」）の両方をＤＩＳ１６４に提供するように、出力はＤＩＳ１６４へ送られる。ガソリン燃料の燃料レンジは、燃料容器またはタンクから連続的に消耗される個別の量なので、比較的簡単に計算または評価できる。ＳＯＣ燃料レンジは、エンジンまたは回生ブレーキが動作し、例えば高圧バッテリーを充電するのに使用された場合などのような特定の環境下で変化し得る。したがって、車両駆動中のＳＯＣ測定は、ＳＯＣが消費される際に直線的に並ばないデータ点を提供するように急激に変動し得る。

図７Ａ〜７Ｂを参照すると、車両１０のレンジ−トゥ−エンプティを計算するための方法が示されている。この方法は、前述した車両システムによって実行される。この方法は、たとえばＳＯＣなど測定可能なパラメータに基づいて車両の運転レンジを計算するために最小二乗線形回帰アルゴリズムを採用する。図７Ａは方法の概要を提示している。したがって、本方法は、車両を始動することで車両のボックス２００から開始する。たとえば、車両でキーがオンにされるなどである。方法はボックス２１０に進む。ボックス２１０では、初期変数が確立される。たとえば、初期変数は選択的に決定された燃料容量の所定の値である。方法はブロック２２０へ進む。

ボックス２２０において、さまざまな入力からのデータがコントローラに転送される。入力データの例としては、車輪速度センサからの車輪速度、電圧センサからの充電状態などが挙げられる。最初期のデータ点を計算に入れないで、点の収集は連続的に進むので、初期データの収集は、ムービングウインドウと呼ばれる。方法はボックス２３０へ進む。

ブロック２３０において、電気的レンジ（ＥＶ Ｒａｎｇｅ）及び合計レンジが決定される。たとえば、電気的レンジ及び合計レンジは、図７Ｂに関して説明される方法を用いて決定される。レンジが計算されると、方法はボックス２４０に進み、情報は表示装置（ディスプレイ１８など）に転送され、運転者による視認のためにそこに表示される。

表示は、不連続でも連続していてもよい、よって、方法はその後、判定ボックスに進み、ボックス２１０の初期化ステップに戻り、引き続くか、またはボックス２５０において車両を停止することによって終了する。

図７Ｂを参照するに、線形回帰アルゴリズムを用いてレンジを計算する方法が提示されている。線形回帰手法を採用すると、下記の数式（１）におけるｙで示される１個以上の変数と、ｘで示される１個以上の変数との間の関係の線形モデル化が可能になり、モデルは直線的に、データから見積もられる未知のパラメータ（たとえば、レンジ−トゥ−エンプティなど）によって決まる。線形回帰を用いることはまた、xの値で得られるyの条件付き平均値がxの有限関数である線形モデルの構築を可能にする。線形モデルは、データを適合させる手法である最小二乗アプローチを用いて適合することができる。最小二乗の意味においてモデル化されたデータと測定値との「最適合」は、２乗した残差の合計がその最小値であるモデルの一例である。ここにおける残差とは測定値とモデルによって得られた値との間の差である。このアルゴリズムは実験誤差が正規分布を示す場合には最尤基準に一致する。

図７Ｂを参照すると、方法は前述したような車両開始ステップを有するサークル３００で開始する。方法はボックス３１０に進み、図７Ａに関して前述したように、初期パラメータが確立される。

方法は判定ボックス３１１に進む。判定ボックス３１１において、レンジを決定するために十分なデータがあるか否かを判定する。たとえば、十分なデータ点が得られ、コントローラに転送されたかを判定するのに、カウンターが用いられても良い。変数「ｋ」は連続ループの内部ループカウンタであり、「ｎ」は求められる適用性のために予め決められた校正点であるデータ標本量である。十分なデータ点が集められていない場合は、方法は判定ボックス３２１に進む。

判定ボックス３２１において、ｋが所定の値、例えば（ｎ−１）と等しいかどうかを判定する。所定の値と等しい場合、方法はボックス３２３に進み、最新のデータ点が取り込まれる。方法は判定ボックス３２４に進み、データ収集を続けるか否かが判定される。データ収集を続けることが判定されると、方法はボックス３２５に進み、たとえばＳＯＣデータなど、所望の値の合計が計算される。判定ボックス３２１に戻り、ｋの値が（ｎ−１）以外の場合、方法はボックス３２２に進む。ボックス３２２において、システムのメモリ構成要素に格納された古いデータ配列が提示される。したがって、これによりシステムが開始時にデータを生成して、車両の挙動の学習開始が可能になる。方法は判定ボックス３２４に進み、前述したようなボックス３２５の合計計算に引き続く。方法はボックス３２６に進み、古い配列が更新される。方法はボックス３２７に進み、データ点の数を示す「ｋ＋＋」によって示されたカウントをカウンター（ｋ）に追加する。方法はその後、判定ブロック３１１に戻り、引き続く。ステップ２２０のムービングウインドウに関して記述されたデータ収集ステップがシステム開始後に継続する点が理解されるべきである。

判定ブロック３１１に戻り、記述されるべき線形回帰アルゴリズムを用いてレンジを計算するのに十分なデータがあると判定した場合、方法はボックス３３１に進む。ブロック３３１において、充電状態、エネルギー容量または燃料タンクのレベルに関するデータ点の平均値が計算される。方法はボックス３３２に進み、ここで充電状態、エネルギー容量または燃料タンクのレベルに関して、すでに収集されたデータ点の傾きが計算される。方法はブロック３３３に進み、平均値と傾きを用いてデータのための切片値を計算する。

方法はボックス３３４に進み、平均値、傾き及び切片値が計算されると残余の電気的エネルギーレンジを決定する。線形回帰モデル化は、多くの場合において、時間に対するエネルギー消耗率の全般的な傾向と比率は線形であると仮定するステップを含む。一連のデータ点に対する「最適」合直線が決められる。たとえば、一連のデータ点に対する「最適」合直線を見いだすために、最小二乗線形回帰分析が用いられる。直線の数式は次の式を用いて決定される。
ｙ＝ａ_０＋ａ_１ｘ （１）
ここにおけるａ_０およびａ_１係数は、それぞれ切片値と傾きを示している。エネルギー消耗の傾きが決定される。たとえば、最小二乗線形回帰アルゴリズムは次の式に基づいてエネルギー消耗の傾きを決定する。

ここで、ｉ値は標本量である。

その後、ｘとｙの平均値と切片値が決定される。たとえば、傾きａ１の値を求めた後、上記の式に基づいて、ｘ及びｙの平均値が計算され、切片値が次のように求められる。

その後、エネルギーが所定の値、たとえばゼロまで消耗されるであろう未来の時間が決定される。たとえば、最近のデータの移動サンプルと、係数ａ_１及びａ_０により定義された線形傾向は、たとえば次の式を用いてエネルギーがゼロまで消耗されるであろう将来の時間を推定するためにアルゴリズムに使用されてよい。
ｘ_{ｅｘｔｒａｐ}＝-ａ_０/ａ_１ （４）

方法は、蓄積されたエネルギーの所定量を使い果たすのに残された推定時間を決定する。たとえば、車両が利用可能なエネルギーを消費するにつれて、ＳＯＣデータの標本がアルゴリズムによって絶えず消費され、古いＳＯＣデータ標本は新たな標本と交換される。したがって、サンプルｉが取得された時点で、エネルギーのすべてを消耗されるまでの残余の推定時間は次のように計算される。
ｔｉｍｅ_{ｒｅｍａｉｎ}＝ｘ_{ｅｘｔｒａｐ}−ｘ_ｉ （５）

平均車両速度（Ｖａｖｇ）は、単純に走行距離を所要時間で割ったものである。

最後に、残余のレンジは：
Ｒａｎｇｅ_{ｒｅｍａｉｎ}＝ｔｉｍｅ_{ｒｅｍａｉｎ} ^＊ｖ_ａｖｇ （６）
である。

運転レンジは、線形回帰などの統計分析手法を用いて予測できる。たとえば、本開示における最小二乗線形回帰のように、リアルタイムで統計方法を用いて、電気または燃料モードのいずれにおける運転レンジの適切で比較的安定した予測が決定されてよい。このアルゴリズムはまた、変化するドライバーの挙動や路面負荷に対して、従来採用されていたものよりも、より順応する。走行中、搭載燃料（エネルギー）の残量が少なくなるほど、より的確にアルゴリズムが残余のレンジ値に収束する。本例ではヒューマンマシンインターフェースと呼ばれる、エネルギー消耗に対する計算されたレンジは表示装置に表示される。

方法はブロック３３５に進み、燃料タンク残量値に基づいて残余の燃料レンジを計算する。たとえば、充電状態に関して前述した線形回帰手法が用いられてもよい。

方法はブロック３３６に進み、残余の合計レンジを決定する。たとえば、残余の合計レンジ計算を得るために残余のＥＶレンジが残余の燃料レンジと合計される。

方法は判定ボックス３５０に進み、レンジを計算し続けるための所定の条件が満たされているかどうかを判定する。所定の運転条件の一例は、車両が動いているか否かである。所定の運転条件の別の例は、車両でキーがオンにされているか否かである。レンジを計算し続ける所定の運転条件が満たされている場合、方法はボックス３１０に戻り、継続する。所定の条件が満たされていない場合、方法はサークル３６０に進み、終了する。なお、ステップの実行順序が変更され得ることは正しく理解されるべきである。

図８（ａ）〜８（ｃ）は、一定の時間にわたる車両運転のデータ点のグラフ例を示している。本例における時間範囲は２時間１５分である。データは、（ａ）高圧バッテリー充電が１００からゼロに減少していき、よって完全に消耗されるまでの時間にわたる正規化ＳＯＣを示す。一般的にバッテリーは、車両の運転において、バッテリーを壊さないために、１０％程度の所定のしきい値以下まで消耗させないことを注記しておく。（ｂ）の車両速度は、同じ時間範囲にわたって示されており、ゼロから６０の範囲でランダムに変化する。（ｃ）において、距離の値で示された残余のレンジは、速度およびＳＯＣ消耗における結果として減少するが、必ずしも線形でなく減少するように示されている。したがって、図８（ｃ）に示されたように、残余のレンジは著しく非線形なグラフモデルに変化し、従来の線形計算よりも正確な予測を提供する。

本開示の多くの改変や変形が上述の教示に照らして可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内で、本開示は具体的に記述されたもの以外でも実施することができる。

Claims (15)

1. 車両の残余の運転距離レンジを計算するためのシステムであって、
   （ａ）所定の車両運転条件データを検知するためのドライバー入力センサと、
   （ｂ）対応するエネルギー供給手段のエネルギー蓄積容量データを検知するためのエネルギー蓄積センサと、
   （ｃ）前記ドライバー入力センサと前記エネルギー蓄積センサと通信状態にあるコントローラであって、該コントローラはメモリとプロセッサと含むところの、コントローラと、
   （ｄ）前記コントローラの前記メモリに格納された実行可能なレンジ計算ソフトウエアプログラムであって、該レンジ計算ソフトウエアプログラムは、前記ドライバー入力センサからの検知された車両運転条件データと、前記エネルギー蓄積センサからの検知されたエネルギー蓄積容量データとを用いて、前記エネルギー蓄積容量データの平均を計算し、前記エネルギー蓄積容量データの傾きを決定し、前記エネルギー蓄積容量データの切片値を決定し、決定された平均と傾きと切片値とに対して最小二乗線形回帰を適用して、残余のレンジを求めることによりレンジを決定するところの、レンジ計算ソフトウエアプログラムと、
   （ｅ）前記コントローラと通信状態にある表示装置であって、該表示装置は決定された残余のレンジを受信し、ユーザによって利用される表示装置に残余のレンジを表示する、表示装置と
   を備えてなるシステム。
2. 前記エネルギー供給手段はバッテリーであり、前記エネルギー蓄積センサはバッテリーの充電状態を判定する請求項１に記載のシステム。
3. 前記バッテリーのデータは、前記バッテリーの電気的エネルギー消耗の距離レンジを計算するため、車両運転中連続的に測定される請求項２に記載のシステム。
4. 前記バッテリーの充電状態は、バッテリーエネルギー制御モジュールによって測定される、請求項２に記載のシステム。
5. 前記エネルギー供給手段はエンジンであり、前記エネルギー蓄積センサは燃料タンクのレベルセンサである、請求項１に記載のシステム。
6. 決定されたレンジは、前記バッテリーおよびガソリンエンジンの両方によって供給されるエネルギーの残余の合計距離レンジである、請求項５記載のシステム。
7. 車両によって使用されるエネルギーが消耗されるであろう距離レンジを計算するための方法であって、
   （ａ）所定の車両運転条件データを検知するためのドライバー入力センサを用いて所定の車両運転条件を検知するステップと、
   （ｂ）対応するエネルギー蓄積容量センサを用いてエネルギー供給手段のエネルギー蓄積容量データを検知するステップと、
   （ｃ）検知されたエネルギー蓄積容量に対し最小二乗線形回帰を適用するコントローラのメモリに格納された実行可能なレンジ計算ソフトウエアプログラムを用いる車両コントローラにおいて、前記エネルギー供給手段による前記車両の残余の距離レンジを計算するステップと、
   （ｄ）前記車両の運転者によって利用される前記車両に備えられるディスプレイに、計算された残余の距離レンジを表示するステップと、
   を備えてなる方法。
8. 残余の距離レンジを計算するステップはさらに、
   （ａ）検知されたエネルギー蓄積容量データの平均を決定するステップと、
   （ｂ）検知されたエネルギー蓄積容量データの傾きを決定るステップと、
   （ｃ）検知されたエネルギー蓄積容量の切片値を決定するステップと、
   （ｄ）判定された平均と傾きと切片値とに対し最小二乗線形回帰を適用して、前記車両の残余のレンジを求めるステップと
   を含む、請求項７に記載の方法。
9. さらに、
   （ａ）時間に対してエネルギー消耗の線形比率を確立するステップと、
   （ｂ）最小二乗線形回帰アルゴリズムを用いてエネルギー消耗の傾きを計算するステップと、
   （ｃ）平均値を計算し、切片値を求めるステップと、
   （ｄ）エネルギーがゼロまで消耗されるであろう、将来の時間を推定するステップと、
   （ｅ）標本が取得された時点ですべてのエネルギーが消耗されると推定された残余の時間を計算するステップと、
   （ｆ）走行距離を費やした時間で割った値に残余の時間を乗じた値を用いて残余のレンジを計算するステップと、
   を含む、請求項８に記載の方法。
10. エネルギー蓄積容量を検知するステップは、さらに、バッテリーエネルギー制御モジュールによって高圧バッテリーから充電状態のデータを検知するステップを含む、請求項７に記載の方法。
11. エネルギー蓄積容量を検知するステップは、さらに、エンジンに備えられる燃料タンクからの燃料タンクレベルのデータを検知するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 残余の距離レンジを計算するステップは、検知されたエネルギー蓄積容量と検知された燃料タンクのレベルとを足して、車両を運転するための残余の合計距離レンジを予測すること、
    を含む、請求項１１に記載の方法。
13. コントローラとディスプレイは、最小二乗線形回帰アルゴリズムを実行するよう適用されたソフトウエアプログラムを有する一体ユニットである、請求項７に記載の方法。
14. ムービングウインドウを用いて、初期の収集データ点を除く、動く一連のデータ点を計算することにより、エネルギー容量を決定するステップを、さらに有する、請求項７に記載の方法。
15. 車両は、車両を運転するエネルギーを供給するために高圧バッテリーとガソリンにより動力が得られるエンジンとを有するハイブリッド車である、請求項７に記載の方法。

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