JP2013546298A - 車両の到達距離を特定するための方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、駆動出力を供給するため、及び／又は、制動エネルギを回生するための電気モータ（１４）を有している車両（１０）の到達距離を特定するための方法に関する。本発明においては、車両（１０）の重量が、電気モータ（１４）のトルク（ｔ）及び／又は回転数（ｎ）に依存する加速特性及び／又は回生特性に基づき特定され、車両（１０）の到達距離が特定された車両重量に基づき特定される。

Description

本発明は、駆動出力の供給及び／又は制動エネルギの回生用の電気モータを有している車両の到達距離を特定するための方法に関する。

更に本発明は、駆動出力の供給及び／又は制動エネルギの回生用の電気モータと、上述の方法を実施するための少なくとも一つの制御装置とを有している車両の到達距離を特定するための装置に関する。

更に本発明は、駆動出力の供給及び／又は制動エネルギの回生用の電気モータと、上述の装置とを有している車両パワートレーンに関する。

自動車駆動技術の分野においては、電気機械を唯一の駆動部として使用するか（電気自動車）、又は他のタイプの駆動モータと一緒に使用する（ハイブリッド駆動部）ことが一般的に公知である。更には、駆動モータを駆動出力の供給に使用し、且つ、ジェネレータモードにおいては制動エネルギの回生に使用することも一般的に公知である。

ハイブリッド車両及び純粋に電気的に駆動される車両では、電気的な到達距離が比較的短いことから、車両の可用性を正確に予測して計画できるようにするために、到達距離を可能な限り精確に見積もることが必要である。電気自動車の到達距離は多数の要因、例えば車両速度、勾配、車両内の電気的な負荷の影響を受ける。

電気自動車の到達距離を特定するための従来技術から公知である方法は、関連性のあるパラメータは考慮されていないままなので精度が低い。

従って本発明の課題は、電気自動車の到達距離を特定するための改善された方法及び対応する装置を提供することである。

上述の課題を解決するために、本発明によれば、車両の到達距離を特定するための方法が提供され、この方法では、車両が駆動出力の供給及び／又は制動エネルギの回生用の電気モータを有しており、車両の重量が電気モータのトルクに依存する加速特性及び／又は回生特性に基づき特定され、車両の到達距離は車両重量に基づき特定される。

更に上述の課題は、駆動出力の供給及び／又は制動エネルギの回生用の電気モータと、上述の方法を実施するために構成されている制御ユニットとを有している車両の到達距離を特定するための装置によって解決される。

最後に、上記の課題は、駆動出力の供給及び／又は制動エネルギの回生用の電気モータと上述の装置とを有している車両パワートレーンによって解決される。

本発明によって、到達距離の主たる制限要因又は到達距離に影響を及ぼす主たるパラメータ、車両重量が特定され、到達距離の特定時に考慮されるので、電気的に駆動される車両の到達距離を精確に特定することができる。

車両重量を特定するための車両の特性、しかも、供給されたトルク又はジェネレータモードでの制動過程時に車両から加えられるトルクに依存する電気モータの加速特性及び／又は回生特性が考慮される。車両重量はトルクに依存する車両の加速特性又は減速特性に直接的に影響を及ぼすので、車両重量を電気モータの測定データから直接的に特定することができる。目下の車両重量が測定から既知であり、且つ、車両の到達距離に多大な影響を及ぼすことによって、最新の重量データを用いて到達距離を精確に求めることができる。

更に、計画された走行工程に基づき到達距離が特定される場合には非常に有利である。

これによって、別の重要なパラメータ、例えば勾配及び傾斜を算出時に考慮することができ、ひいては重量の特定、従って到達距離の特定が更に精確になる。

更に有利には、車両重量が走行区間の情報、特に道路経過の勾配、車両の向き及び／又は平均海面（ＮＮ）より上又は下の車両の高度にも基づき特定される。

これによって、車両重量の特定を最適化することができる。何故ならば、誤った解釈を生じさせる危険がある外的な影響を排除することができるからである。

更に有利には、電気モータ、特に電気モータによる制動エネルギ回生が特定された車両重量に基づき制御される。

これによって、電気モータの制御、特に回生モード時の制動時点の制御を車両重量に適合させることができ、これによって電気的な駆動、特に回生が非常に効果的になる。

更に有利には、自動車の走行機構、特に自動車の走行機構の減衰が特定された車両重量に基づき制御される。

これによって、目下の車両重量はこの関係において特別なパラメータであるので、車両ダイナミクスを非常に精確に制御することができる。

更に有利には、車両重量が走行速度又は空気の運動、特に車両の運動に依存しない空気の運動（方向、速度）を考慮して特定される。

これによって、風による車両重量の測定の影響を低減することができるか、排除することができる。

更に有利には、車両重量が複数の測定値を用いて平均化される。

これによって測定の不正確性及び環境の影響を最小限にすることができる。

更に非常に有利には、加速過程又は回生過程の終了後に車両重量が特定される。

これによって、取得した測定値から車両重量を特定するための計算の手間を低減することができる。

更に有利には、車両重量が自動車の種々の制御装置に供給される。

これによって、個々の車両コンポーネント間の相乗効果をより良好に利用することができる。

更に有利には、車両重量の個々の値が妥当性について検査され、特に、妥当性検査の結果が否定的であった場合にはその値が廃棄される。

これによって測定エラーを除去することができ、また求められる車両重量をより精確なものにすることができる。

更に有利には、車両重量の特定は走行の開始後に行なわれ、車両のドア又はトランクルームが開かれた際に中断ないし終了される。これによって、例えば人間の降車又は物体の取り出しに基づく重量変動による測定エラーを最小限にすることができる。

更に有利には、車両重量は走行開始時の所定の車両重量を仮定した下で特定され、特に車両の自重、成人の平均体重、着座センサに基づいて求められた乗員数等、及び／又は、前回の走行時に特定された車両重量、及び／又は、日にち、曜日及び／又は時刻を考慮することができる学習法を介して特定された重量を車両重量の特定に使用することができる。

一般的に、本発明の方法によって、付加的なセンサを用いずに車両の到達距離を精確に推定することができる。

電気機械並びにこの電気機械を駆動制御するための装置を有しているパワートレーンを備えた自動車の概略図を示す。 車両の到達距離を特定するための方法のフローチャートの概略図を示す。

図１には自動車が概略的に示されており、全体に参照番号１０が付されている。自動車１０はパワートレーン１２を有しており、このパワートレーン１２は本発明において駆動出力を提供する電気機械１４を有している。パワートレーン１２は車両１０の駆動輪１６Ｌ，１６Ｒの駆動に使用される。

電気機械１４は駆動軸にトルクｔを供給し、調整可能な回転数ｎでもって回転する。

車両１０が電気機械１４のみを用いて駆動されるように（電気自動車）、パワートレーン１２を構成することができる。択一的に、電気的な誘導機１４がハイブリッドパワートレーン１２の一部であることも考えられ、その場合パワートレーンは図１には詳細には図示していない別の駆動機関、例えば内燃機関等を備えていることが考えられる。更にその場合、パワートレーンは電動装置等を有することができる。

電気機械１４のジェネレータモードにおいて、ブーストモード及び／又は制動過程時に電気エネルギを形成するように、パワートレーン１２及び電気機械１４を構成することができる。

電気機械１４はパワーエレクトロニクス１８によって駆動制御される。パワーエレクトロニクスはエネルギ供給部２０、例えば車両１０の蓄電池２０と接続されており、また、この蓄電池２０から供給される直流電圧を例えば三相交流電流又は単相交流電流に変換し、電気機械１４に電気エネルギを供給するために使用される。パワーエレクトロニクス１８は更に、電気機械１４によって形成された回生エネルギを直流電圧に変換し、その直流電圧でもって蓄電池２０を充電するために構成されている。自動車１０は更に一つ又は複数の制御装置２２を有しており、この制御装置２２は蓄電池２０、パワーエレクトロニクス１８及び電気機械１４と接続されている。一つ又は複数の制御装置２２はパワーエレクトロニクス１８を介して電気機械１４を制御し、更には、電気機械１４、パワーエレクトロニクス１８及び蓄電池２０の測定値を記録する。一つ又は複数の制御装置２２は更に制御機構２４と接続されており、この制御機構２４はパワートレーン１２の別の複数のコンポーネントを制御するため、又は、パワートレーン１２の測定を検出するために構成されている。一つ又は複数の制御装置２２は更に表示装置２６と接続されており、この表示装置２６は車両状態等に関するエラーについての情報を提供するために構成されている。一つ又は複数の制御装置２２は更に車両１０のネットワーク２８を介して、図１においては全体に参照番号３０が付されている別の制御装置及び／又はセンサと接続されている。一つ又は複数の制御装置２２は、ネットワーク２８を介して測定値を他の制御装置３０に供給する。付加的なデータに基づいて計算を最適化するために、一つ又は複数の制御装置２２はネットワーク２８を介して、別の制御装置及び／又はセンサ３０のデータ及び測定値を受信する。これによって自動車１０内の種々の制御装置３０のより優れた相乗効果を達成することができる。

トルクｔ及び／又は回転数ｎに依存する電気機械１４の加速特性及び／又は回生特性に基づき、車両１０の重量が特定される。一つ又は複数の制御装置２２は更に蓄電池２０の充電状態を検出し、従って、供給できる電気エネルギを特定することができる。車両重量及び蓄電池２０の充電状態、また潜在的には別のデータ、例えばエネルギ消費量、周囲条件に基づき、一つ又は複数の制御装置２２は車両１０の到達距離を求め、その求められた到達距離を表示装置２６に表示する。

車両重量を特定するために、一つ又は複数の制御装置２２にはネットワーク２８を介して別の制御装置又はセンサ３０の測定値及びセンサデータが供給される。それらのデータ又は測定値は例えば、走行区間の道路経過、車両速度、勾配、車両の向き、平均海面より上／下の車両の高度、空気の運動及び着座センサ上の乗員の数である。それらのデータから一つ又は複数の制御装置２２は精確な車両重量及び車両１０の到達距離を求め、その到達距離を表示装置２６に表示する。

図２には、車両１０の到達距離を特定するための方法の概略的なフローチャートが示されている。

図２に示されている方法は全体に参照番号４０が付されている。この方法４０はステップ４２で開始され、この開始を例えば車両１０の点火装置の操作によって行なうことができる。

ステップ４４においては、車両１０の重量が特定され、しかも、一般的な車両データ４６、加速データ４８及び／又は回生データ５０、並びに、例えばナビゲーションシステムの地理的なデータのような周囲情報５２、及び、例えば天候データのような環境情報５４に基づき特定される。一般的な車両データは機械トルクｔ、機関回転数ｎ及び車両速度である。車両１０の重量を求めるために、要求されるトルクｔと車両加速度と充電エネルギの低下とから加速データ４８が形成される。択一的に、電気的な駆動部１４の回生モード時の回生データを使用することができる。それらの回生データ５０は車両１０の要求される減速、回生ブレーキの関与分、場合によっては、別の制動系の関与分、車両減速及び蓄電池２０の充電エネルギの上昇である。従って付加的又は択一的に、それらの回生データ５０から車両１０の重量を特定することができる。

更には、車両重量を見積もるために、地理的なデータ５２、例えばナビゲーションシステムに関するデータが使用される。それらの地理的なデータ５２は例えば走行区間の勾配、平均海面より上／下の車両の高度及び車両の向きである。

更には、天候データ５４、例えば風向き、風の強さ、空気の運動の高さ、気圧、また、車両自体が測定した測定値、例えば種々の速度での気流が、車両重量の算出ないし見積もりに使用される。データ４６〜５４から車両重量が特定されるか、又は見積もられる。そのようにして特定された、若しくは見積もられた車両重量はステップ５６において評価される。車両重量を評価するために、連続的に特定された種々の値が平均化され、必要に応じて、周囲データ５２，５４に基づき破棄されるか、若しくは、補助データ４６〜５４に基づきより高い重みが付けられるか、又は僅かに高い重みが付けられる。これによって測定エラー及び測定の不正確性又は環境の影響を最小限にすることができ、ひいては車両重量の特定がより精確になる。周囲データ５２及び天候データ５４に基づき、特定された、若しくは見積もられた重量の品質ないし精度を求めることができる。求められた車両重量は、参照番号５８で表されている到達距離算出部に供給される。到達距離算出部には更なる情報６０が供給される。ここでは、この更なる情報６０として蓄電池２０の充電状態及び車両１０の計画された走行区間の道路経過が考えられる。到達距離算出部においては、重量特定の品質又は精度も考慮される。求められた車両重量は更に、参照番号６２でもって表されている車両１０の別の制御装置３０に転送される。これによって、車両重量は別の制御装置３０、例えば電気的な駆動部１４の制御部又は走行機構制御部にも供給され、これにより、所定の車両重量において潜在的な回生の可能性を最大限に利用するための最適な制動点が特定されるか、又は、改善された走行ダイナミクスを達成するために走行機構の能動的な減衰が適合される。

車両重量の特定及び重量値の評価は、測定を最適化するために、参照番号６４で表されているように段階的に繰り返される。参照番号５８で表されている到達距離を特定するステップは、通常の場合、参照番号５６が付されたステップにおいて評価される、更新され評価されたデータに基づき行なわれる。

方法４０全体はステップ６６において終了し、しかも通常の場合は、車両１０の点火装置を停止した際に、若しくはドア又はトランクルームを開いた際に、それによって重量が減少又は増加する可能性があるという前提の下で終了される。

計算コストを制限するために、有利には全ての測定データが所定の期間にわたり、特に加速過程全体又は回生過程全体にわたり収集され、自動車１０の揮発性又は不揮発性のメモリに記憶される。相応の加速過程又は回生過程の終了後に、方法４０に応じて車両重量が特定されるか、又は見積もられる。

更に、参照番号６６で表されている方法４０の終了時に、不揮発性のメモリには特定された車両重量が記憶され、これは次回の走行開始時にステップ４２において初期重量として使用することができる。

更には、特定された車両重量を参照番号５６で表されている評価のステップにおいて使用するために、その車両重量が別の不揮発性メモリに記憶される。

ステップ４２における方法の開始時に、通常の場合は、特定の車両重量が仮定され、しかも、例えば対応する地域における成人の平均体重込みの車両の自重に基づいて、また例えば着座センサ上の乗員の数を求めることに基づいて、更には、最後の走行時に見積もられた車両重量を考慮して、車両重量が仮定される。更には、典型的な車両重量を学習法によって求めることができ、例えば、所定の時刻、所定の日時、ウィークデー等における車両重量を介して求めることができる。更には、比較的長い期間にわたり見積もられた車両重量及び先行する複数回の走行にわたり見積もられた車両重量を記憶して使用することができる。

Claims (14)

1. 駆動出力を供給するため、及び／又は、制動エネルギを回生するための電気モータ（１４）を有している車両（１０）の到達距離を特定するための方法（４０）において、
   前記車両（１０）の重量を、前記電気モータ（１４）のトルク（ｔ）及び／又は回転数（ｎ）に依存する加速特性及び／又は回生特性に基づき特定し（４４）、
   前記車両（１０）の前記到達距離を特定された車両重量に基づき特定する（５８）、
   ことを特徴とする、方法。
2. 前記到達距離を更に、計画された、又は、見込まれる走行区間の道路経過（５２）に基づき特定する（４４）、請求項１に記載の方法。
3. 前記車両重量を走行区間の情報（５２）、特に道路経過の勾配、車両の向き及び／又は平均海面より上又は下の車両の高度に基づき特定する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記車両重量を、走行速度又は空気の運動を考慮して特定する（４４）、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記電気モータ（１４）、特に前記電気モータ（１４）による制動エネルギ回生を前記車両重量に基づき制御する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記自動車（１０）の走行機構、特に前記車両の走行機構（１０）の減衰を前記車両重量に基づき制御する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記車両重量を、該車両重量の複数の測定値によって平均化する（５６）、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記車両重量を、加速過程又は回生過程の終了後にその都度特定する（４４）、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記車両重量の特定された値を妥当性について検査し、該検査に基づき変更せずに維持するか、又は、変化した重量を一緒に考慮するか、若しくは、考慮しない（５６）、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記車両重量を前記自動車（１０）の種々の制御装置（３０）に供給する（６２）、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記車両重量の特定を走行の開始後（４２）に行い、前記車両（１０）のドア又はトランクルームが開かれた際（６０）に中断ないし終了する、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記車両重量を、走行開始時（４２）の所定の車両重量を仮定した下で特定し、特に車両の自重、成人の平均体重、着座センサに基づいて求められた乗員数等、及び／又は、前回の走行時に特定された車両重量、及び／又は、学習法を介して特定された重量を前記車両重量の特定に使用する、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 駆動出力を供給するため、及び／又は、制動エネルギを回生するための電気モータ（１４）と、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法（４０）を実施するために構成されている一つ又は複数の制御ユニット（２２）とを有していることを特徴とする、車両（１０）の到達距離を特定するための装置。
14. 駆動出力を供給するため、及び／又は、制動エネルギを回生するための電気モータ（１４）と、請求項１３に記載の装置とを有していることを特徴とする、車両パワートレーン（１２）。

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