(57)【要約】本発明は、自動車用の内燃機関を始動させるための装置および方法であって、電気機械（１）が内燃機関に割り当てられ、スタータ／発電機のように作動する装置および方法に関する。始動中、電気機械（１）に第１および第２エネルギー蓄積器（３、４）に印加される電圧を加算または減算することによって得られる電圧が供給される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を有する自動車用の駆動システムであって、
−前記内燃機関は、スタータ／発電機として作動可能な電気機械（１）を有し、
−前記電気機械（１）は、第１エネルギー蓄積器（３）に接続されるインバータ（２）によって駆動可能であり、
−前記自動車は、第２エネルギー蓄積器（４）に接続される電気的車両電力供給システム（５）を有する
駆動システムにおいて、
第１エネルギー蓄積器（３）の第２極と第２エネルギー蓄積器（４）の第１極とは、共通の電位にあり、または第１エネルギー蓄積器（３）の第１極と第２エネルギー蓄積器（４）の第２極とは共通の電位にあることを特徴とする駆動システム。
【請求項２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２）が、前記第１エネルギー蓄積器と並列に配置されることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項３】
前記第１極は、正の電位にあり、前記第２極は、負の電位またはアース状態にあることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項４】
前記共通の電位は、前記自動車の車体構造によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項５】
スイッチング要素（１０、１３）が、前記インバータ（２）と、前記第１エネルギー蓄積器（３）及び／又は前記第２エネルギー蓄積器（４）との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項６】
前記第１エネルギー蓄積器（３）は、スーパキャパシタを含むことを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動システムによって特徴付けられる自動車。
【請求項８】
自動車用の内燃機関を有する駆動システムの作動のための方法であって、
−前記内燃機関は、電気機械（１）によって駆動され、
−前記電気機械（１）は、インバータ（２）によって駆動され、前記電気機械（１）に第１エネルギー蓄積器（３）及び／又は第２エネルギー蓄積器（４）から電圧が供給される方法において、
始動中、前記電気機械（１）に、第１エネルギー蓄積器（３）に生成される電圧および第２エネルギー蓄積器（４）に生成される電圧の加算または減算によって得られる電圧が供給されることを特徴とする方法。
【請求項９】
始動中、前記電気機械（１）に、前記第２エネルギー蓄積器（４）に生成される電圧よりも高い電圧が供給されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用の内燃機関を有する駆動システム、および自動車用の内燃機関を有する駆動システムを操作するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
１４Ｖの車両電力供給システムの電圧を有する自動車の場合、内燃機関を始動させるためにスタータが用いられる。さらに、発電機が車両内に設けられ、とりわけ、および特に、例えば、ブレーキエネルギーのいわゆる回収のために用いられる。スタータおよび発電機は、両方とも電気機械である。いわゆる始動／停止モードの導入および回収エネルギーの利用により、持続的な燃料節約を行うことができる。しかし、始動／停止モードは、今日の大量生産型のスタータおよびこれらスタータが駆動伝達系へ機械的に連結されているのでは、利便性および寿命に関する問題があるために、特に実施することができない。駆動伝達系への機械的連結は、係合によってまたは乾式動力伝達装置を用いることによってなされる。構成要素としてのスタータおよび発電機は、各々、それらの特定の機能に対して最適化させることができる。
【０００３】
もし１つの電気機械のみを、車両電力供給システムにおいて、スタータの作動と発電機の作動との両方に用いることを意図している場合、一方では、必要な始動トルクが内燃機関に付与されねばならず、他方では、十分な発電機電力が、内燃機関の回転数の全範囲において高効率に生成されるべきであるという困難さが生じる。その結果として、この電気機械は、常にクランクシャフトまたは駆動シャフトに接続されねばならないので、速度が増大する結果、始動トルクを生成するために設計において高い機械的ステップアップ比を選択することは、自由な今日の大量生産型のスタータを用いる場合よりも、極めて低い値に制限される。これらの困難さは、スタータ／発電機として作動される電気機械および車両電力供給システムの構成が、異なる構築された規格を避けるために、ある範囲内のエンジンの全ての種類に対して、好ましくはどのような変更もなく用いられることを目的としている点において、さらに深刻になる。この問題は、特に１４Ｖの車両電力供給システムにおいて、標準的に用いられている車両電力供給システムのバッテリまたは車両電力供給システムエネルギー蓄積器の結果、生じるものであり、これらのバッテリまたはエネルギー蓄積器は、電気機械に電気エネルギーを供給しているが、その端末電力が、スタータ／発電機により始動するには低すぎることが多いためである。
【０００４】
特許文献１は、自動車用の内燃機関のためのスタータ／発電機を開示している。このスタータ／発電機は、インバータと、電気的な回転−磁場機械とを有し、後者は、スタータおよび発電機の機能を果たす。インバータに中間回路が設けられており、その電圧レベルは、車両電力供給システムの電圧レベルよりも高い。上記中間回路は、スタータ作動のためのエネルギーを蓄積するために、エネルギー蓄積器を備えている。電気機械が始動に用いられるとき、エネルギーは上記中間回路から取り出され、発電機として用いられるとき、エネルギーは、高電圧レベルで上記中間回路に送給される。増大する電圧レベルは、好ましくは３５０Ｖである。
【０００５】
【特許文献１】欧州特許第０  ８７６  ５５４  Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の１つの目的は、内燃機関と電気機械とを有する自動車のための駆動システムを提供することにある。本発明のさらなる目的は、このような駆動システムを作動させる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、その目的は独立請求項の特徴によって達成される。
【０００８】
本発明は、第１エネルギー蓄積器、および、好ましくは、車両電力供給システムバッテリに対応する第２エネルギー蓄積器が、電気機械が始動に用いられているときに車両電力供給システム電圧よりも高い電圧が生成されるように、互いに接続されることによって特徴付けられる。
【０００９】
第１エネルギー蓄積器は、それ自身によって、または第２エネルギー蓄積器と一緒になって、この第２エネルギー蓄積器自身よりも高い電流を生成させる、低エネルギー容量の高電力蓄積器の形態であってもよい。
【００１０】
本発明は、必要とされる始動電力、特に、必要とされるコールドスタート電力、および始動プロセス中に電気機械に与えられる電圧、さらに利用可能な電流を必要に応じて増減することができるという利点を有している。始動電力のこの増減は、本発明による駆動システムをある範囲内の車両の異なるエンジンの型式に対して用いることを可能とする。
【００１１】
２つのエネルギー蓄積器または電力蓄積器の使用により、高い回収電位が生じる。さらに、２つのエネルギー蓄積器の使用により、個々のエネルギー蓄積器、特に、低い車両電力供給システムエネルギー蓄積器または車両電力供給システムバッテリに対するサイクル負荷が生じる。本発明の使用により、始動／停止モードに必要な駆動の利便性が導かれ、含まれる構成部品の寿命が延びる。始動／停止モードおよび回収に対して安定した車両電力供給システムを提供することができる。
【００１２】
特に、スタータ／発電機システムと、定格電圧が１４Ｖおよび４２Ｖの２電圧車両電力供給システムとの、または定格電圧が１４Ｖの車両電力供給システムとの組合せと比較して、本発明は、著しく低い実施コストによって特徴付けられる。
【００１３】
本発明のさらに有利な改良形態は、従属請求項および図面を参照して、以下に記載される例示的実施形態から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は電気機械１、インバータ２、第１エネルギー蓄積器３、および第２エネルギー蓄積器４の概略図を示している。電気機械１は、好ましくは、電気的三相機械、例えば、自動車内の図示されない内燃機関用のスタータ／発電機として作動可能でかつ使用可能な同期機または横方向磁束型機である。電気機械１の（図示されない）各位相は、インバータ２に（さらに詳細には言及されない）ラインを介して接続されている。インバータ２は、スイッチング要素、特に、いわゆるＩＧＢＴ及び／又はＭＯＳＦＥＴのような半導体を含んでいる。各位相は、好ましくは、逆並列接続された整流器要素またはフリーホイール・ダイオードを有する２つのスイッチング要素を備える（図示されない）半ブリッジ配列である。インバータ２という表現は、パワーエレクトロニクス、パワーコンバータ、または周波数コンバータを含んでもよい。第１エネルギー蓄積器３は、インバータ２に、さらに詳細には図示されない２つのラインを介して接続されている。インバータ２は、第２エネルギー蓄積器４に、さらに詳細には図示されないさらなるラインを介して接続されている。車両電力供給システムは、インバータ２に、さらに詳細には図示されないこのラインを介して、好ましくは第２エネルギー蓄積器４と並列に、接続させることができる。これは、図１において点線で示されている。エネルギー蓄積器という表現は、電力蓄積器をも含む。
【００１５】
第１エネルギー蓄積器３として、好ましくは、スーパキャップまたはウルトラキャップとも呼ばれるいわゆるスーパキャパシタが用いられる。この代わりに、バッテリ、またはスーパキャパシタとバッテリとの組合せが用いられてもよい。第２エネルギー蓄積器４として、好ましくは、バッテリ、特に車両バッテリが用いられる。この代わりに、スーパキャパシタ、またはバッテリとスーパキャパシタとの組合せが用いられてもよい。車両電力供給システムの定格電圧は、好ましくは１４Ｖであり、第２エネルギー蓄積器４の定格電圧は、好ましくは１２Ｖである。
【００１６】
図２は、電気機械１、インバータ２、スイッチングユニット１０、第１エネルギー蓄積器３、および第２エネルギー蓄積器４の、第１実施形態の概略図を示している。図２は、図１の具体的な一実施形態を示している。図１におけるのと機能的に同一の構成部品には、同一の参照符号が付されている。自動車内の（図示されない）内燃機関用のスタータ／発電機として作動可能でかつ使用可能な電子機械１の（図示されない）位相は、インバータ２に、さらに詳細には図示されないラインを介して接続されている。インバータ２は、アースに、さらに詳細には図示されないラインを介して接続されている。アース９は、好ましくは車両の車体構造によって形成される。さらに、インバータ２は、第１エネルギー蓄積器３のさらに詳細には注釈されない第１極に、ライン７を介して接続されている。
【００１７】
第１エネルギー蓄積器３のさらに詳細には注釈されない第２極は、アース９に接続されている。インバータ２は、第２エネルギー蓄積器４のさらに詳細には注釈されない第１極に、ライン６を介して接続されている。第２エネルギー蓄積器４のさらに詳細に注釈されない第２極は、アース９に接続されている。第１エネルギー蓄積器３の第１極は、第２エネルギー蓄積器４のさらに詳細には注釈されない第１極に、ライン８を介して接続されている。好ましくは２方向性のＤＣ／ＤＣコンバータ１２が、ライン８に配置されている。第１エネルギー蓄積器３および第２エネルギー蓄積器４は、並列に接続されている。車両電力供給システム５は、ライン６及び／又は第２エネルギー蓄積器４の第１極に、さらに詳細には注釈されないラインを介して接続されている。ファン、フロントガラスのワイパーモータ、コントローラ、ランプ、および白熱電球などの電気負荷が、例えば、車両電力供給システム５内に配置されている。
【００１８】
スイッチングユニット１０が、ライン６において、インバータ２と第２エネルギー蓄積器４との間に設けられている。スイッチングユニット１０が、同様に、ライン７において、インバータ２と第１エネルギー蓄積器３との間に設けられている。スイッチングユニット１０は、好ましくはさらに詳細には注釈されない２つのスイッチング要素の形態であり、これらのスイッチング要素は、必要に応じて、さらに詳細には注釈されない、いわゆるリバースダイオードを有していてもよい。スイッチングユニット１０のスイッチング要素は、制御ユニット１１によって駆動することもできる。この駆動は、さらに詳細には注釈されないラインを介してなされる。
【００１９】
始動プロセス中に、内燃機関に対する駆動アシストを行なう場合、電気機械１に対する電力供給は、第１エネルギー蓄積器３のみ、第２エネルギー蓄積器４のみ、又は第１エネルギー蓄積器３および第２エネルギー蓄積器４の両方の、いずれかによってなされてもよい。電気機械１を補充するために第１エネルギー蓄積器３および第２エネルギー蓄積器４によって用いられる開ループ及び／又は閉ループ制御は、制御ユニット１１およびスイッチングユニット１０によってなされる。例えば、自動車のブレーキエネルギーからの電気エネルギーの回収または回復および蓄積は、第１エネルギー蓄積器３におけるエネルギーの蓄積、第２エネルギー蓄積器４におけるエネルギーの蓄積、または第１エネルギー蓄積器３および第２エネルギー蓄積器４両方におけるエネルギーの蓄積によってなされる。回収された電気エネルギーは、車両電力供給システム５に、ライン６を介して直接的に送給することもできる。この車両電力供給システム５への直接的な送給は、第２エネルギー蓄積器４の充電と平行に行なうことができる。もし第１エネルギー蓄積器３および第２エネルギー蓄積器４の両方または片方が、適当な充電量を有していれば、車両電力供給システム５に第１エネルギー蓄積器３及び／又は第２エネルギー蓄積器４から補充してもよい。特に、車両が比較的長い時間静止していた後、好ましくはスーパキャパシタ、すなわち、スーパキャップ／ウルトラキャップである第１エネルギー蓄積器３を充電する必要があるかもしれない。この充電プロセスは、第２エネルギー蓄積器４によって、または回復したエネルギーを回収することによって、行なうことができる。
【００２０】
第１エネルギー蓄積器３の第１極は、好ましくは８Ｖから２０Ｖまでの間の電位にある。第１エネルギー蓄積器３は、好ましくは２０Ｖの定格電圧を有している。第２エネルギー蓄積器４の第１極は、好ましくは１４Ｖの電位にある。第２エネルギー蓄積器４は、好ましくは１２Ｖの定格電圧を有している。
【００２１】
図３は、電気機械１、インバータ２、スイッチングユニット１３、第１エネルギー蓄積器３、および第２エネルギー蓄積器４の、第２実施形態の概略図である。図３に示される実施形態において、第１エネルギー蓄積器３および第２エネルギー蓄積器４は、直列に接続されている。先の図におけるのと同じ機能的効果を有する構成部品には、同一の参照符号が付されている。電気機械１の（図示されない）位相は、インバータ２に（さらに詳細には注釈されない）ラインを介して接続され、インバータ２は、アース９にさらに詳細には注釈されないラインを介して接続されている。第１エネルギー蓄積器３のさらに詳細には注釈されない第１極は、インバータ２にライン７を介して接続されている。第２エネルギー蓄積器４のさらに詳細には説明されない第１極は、インバータ２にライン６を介して接続されている。第１エネルギー蓄積器３のさらに詳細には注釈されない第２極は、ライン６に接続され、従って、第２エネルギー蓄積器４の第１極に接続されている。第２エネルギー蓄積器４のさらに詳細に注釈されない第２極は、アース９に接続されている。第１エネルギー蓄積器３の第１極は、ライン６および第２エネルギー蓄積器４の第１極に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が配置されたライン８を介して接続されている。ライン６または第２エネルギー蓄積器４の第１極は、車両電力供給システムへの接続線を表すさらに詳細には注釈されないさらなるラインに接続されている。車両電力供給システムへのこの接続線は、点線によって表されている。
【００２２】
スイッチングユニット１３は、インバータ２と、エネルギー蓄積器（第１エネルギー蓄積器３、第２エネルギー蓄積器４）との間に配置されている。このスイッチングユニットは、好ましくはさらに詳細には注釈されない２つのスイッチング要素、例えば、さらに詳細には注釈されないリバースダイオードに関する半導体スイッチを含む。スイッチングユニット１３におけるスイッチング要素は、図示されない制御ユニットを介して制御される。スイッチングユニット１３内の１つのスイッチング要素は、ライン７において、インバータ２と第１エネルギー蓄積器３との間に配置されている。スイッチングユニット１３における２つめのスイッチング要素は、ライン６において、インバータ２と第２エネルギー蓄積器４との間に配置されている。スイッチングユニット１３におけるこれらのスイッチング要素は、エネルギー蓄積器３、４を介する電流を制御するのに用いられる。
【００２３】
始動中、特にコールドスタート中に、内燃機関のための駆動アシスト、いわゆる、ブーストを行なうとき、電流は、好ましくは車両電力供給システムおよび第２エネルギー蓄積器４から、電気機械１に、第１エネルギー蓄積器３を介して流れる。一方、ホットスタート中は、電気エネルギーを第２エネルギー蓄積器４からのみ取り出せば十分である。回収および車両電力供給システムの補充のために、例えば、自動車のブレーキングプロセスからの回復エネルギーを、車両電力供給システムに、ライン７および第１エネルギー蓄積器３を介して送給することもできる。もし第１エネルギー蓄積器３が、十分に充電されている場合、回復エネルギーは、ライン６を介して車両電力供給システムに直接的に送給されてもよい。回復エネルギーは、第２エネルギー蓄積器４を充電するのに用いられてもよい。
【００２４】
もし第１エネルギー蓄積器３が、例えば、回収によってある充電量で充電されている場合、車両電力供給システムに、第１エネルギー蓄積器３からの電気エネルギーを供給することができる。同様に、第２エネルギー蓄積器４によって、車両電力供給システムに電気エネルギーを供給することもできる。始動プロセス、特にコールドスタートに備えるために、第１エネルギー蓄積器３は、第２エネルギー蓄積器４からの電気エネルギーによって充電されてもよい。
【００２５】
第１エネルギー蓄積器３の第２極と第２エネルギー蓄積器４の第１極とは、好ましくは１４Ｖの電位にある。第１エネルギー蓄積器３の第１極は、好ましくは１４Ｖ＋ａ（ｘＶの電圧値）の電位にある。このさらなる付加電圧ｘは、第１エネルギー蓄積器３の両端の電圧から得られる。従って、電気機械に供給される電圧は、第２エネルギー蓄積器４の第１極および第１エネルギー蓄積器３の第２極における電位に、第１エネルギー蓄積器３の両端の電圧を加算することによって得られる。
【００２６】
付加電圧ｘの値は、ある範囲内でのエンジンの型式または車両の具体的な要件に適応させるとよい。例えば、各々が約２．５Ｖに設計された互いに接続される２つ以上のスーパキャップ、すなわち、スーパキャパシタを第１エネルギー蓄積器３として用いることによって、特に容易に増減可能な電圧ｘを生成することができる。個々のスーパキャップは、好ましくは互いに直列に接続される。従って、有利には、第１エネルギー蓄積器３の形態において電位をｘだけ増大させるのに、第２エネルギー蓄積器４に対して最小量の付加的な蓄電容積のみしか必要としない。
【００２７】
図４は、電気機械１、インバータ２、スイッチングユニット１３、第１エネルギー蓄積器３、および第２エネルギー蓄積器４の、第３実施形態の概略図を示している。図４は、図３に示された実施形態のさらなる発展形態を示している。先の図３におけるのと同一の機能効果を有する構成部品には、同一の参照符号が付されている。図３に示された実施形態に加えて、さらなる第２のスイッチングユニット１３が設けられている。第２のスイッチングユニット１３は、第１のスイッチングユニット１３をアース９に接続している。第２エネルギー蓄積器４のさらに詳細には注釈されない第１極への接続線が、第１のスイッチングユニットと第２のスイッチングユニット１３との間に設けられている。この接続線は、ライン６の一部を表している。第２のスイッチングユニット１３は、同様にさらに詳細には注釈されない２つのスイッチング要素を有し、これらのスイッチング要素は、さらに詳細には注釈されないリバースダイオードに関し得る。図３とは対照的に、インバータ２は、アース９に直接的には接続されず、スイッチングユニット１３における第１および第２スイッチング要素間の接合点に接続されている。
【００２８】
この実施形態において、有利には、始動プロセスおよび駆動（ブースト）のアシストを、第１エネルギー蓄積器３において単独で行なうことができる。回復エネルギーの回収と蓄積も同様に、第１エネルギー蓄積器３において単独で行なうことができる。始動プロセス、駆動のアシスト、および回収は、もはや必ずしも第２エネルギー蓄積器４を介して行なう必要がない。これにより、サイクル負荷が低減し、第２エネルギー蓄積器４の寿命が延長される。また、これにより、車両電力供給システムの安定がもたらされ、安定した車両電力供給システムが実現される。第２エネルギー蓄積器４は、好ましくはコールドスタート中のアシストに用いられる。
【００２９】
図３および図４に示された例示的実施形態において、第１エネルギー蓄積器３の第２極および第２エネルギー蓄積器４の第１極は、共通電位にある。第１エネルギー蓄積器３の第１極は、好ましくは第１エネルギー蓄積器３の第２極および第２エネルギー蓄積器４の第１極における電位よりも高い電位にある。第１エネルギー蓄積器３の第２極および第２エネルギー蓄積器４の第１極における電位も、好ましくは第２エネルギー蓄積器４の第２極における電位よりも高い。第２エネルギー蓄積器４の第２極は、好ましくはアース９に接続され、アースは車両の車体構造体によって与えられる。
【００３０】
図５は、電気機械１、インバータ２、スイッチングユニット１３、第１エネルギー蓄積器３、および第２エネルギー蓄積器４の、第４実施形態の概略図を示している。先の各図面におけるのと同一の効果を機能的に有する構成部品には、同一の参照符号が付されている。図５に示される実施形態（および本文の以下にさらに説明される図６に示される実施形態）と、図３および図４に示される実施形態との間の違いは、第１エネルギー蓄積器３の第１極が、実施形態３および４における場合のように、第２エネルギー蓄積器４の第１極の電位よりも高い浮遊電位または可変電位にはない点にある。図５および図６において、第１エネルギー蓄積器３の第２極は、第２エネルギー蓄積器４の第２極における電位よりも低い電位にある。
【００３１】
図５において、自動車における図示されない内燃機関用のスタータ／発電機として作動可能でかつ使用可能な電気機械１は、インバータ２に、さらに詳細には注釈されないラインを介して接続されている。インバータ２は、第２エネルギー蓄積器４のさらに詳細には注釈されない第１極に、ライン６を介して接続されている。第２エネルギー蓄積器４のさらに詳細には注釈されない第２極は、好ましくはアース９に接続されている。インバータ２は、スイッチングユニット１３に、さらに詳細に注釈されないラインを介して接続されている。
【００３２】
スイッチングユニット１３は、さらに詳細には注釈されない２つのスイッチング要素を有し、これらのスイッチング要素は、さらに詳細には注釈されないリバースダイオードを有していてもよい。さらに詳細に注釈されないラインを介するインバータ２およびスイッチングユニット１３間の接合点は、２つのスイッチング要素間に配置されている。スイッチングユニット１３のより低い電位にある極は、好ましくは第１エネルギー蓄積器３のさらに詳細には注釈されない第２極に、ライン７を介して接続されている。スイッチングユニット１３の他の電位よりも高い電位にある極は、好ましくはアース９に接続されている。第１エネルギー蓄積器３のさらに詳細に注釈されない第２極も、好ましくは同様にアース９に接続されている。
【００３３】
第１エネルギー蓄積器３の第２極は、ライン６および第２エネルギー蓄積器４の第１極に、ライン８を介して接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が、ライン８に配置され、さらに詳細には注釈されないラインを介してアース９に接続されている。車両の車体構造が、アース９を形成することが好ましい。
【００３４】
第２エネルギー蓄積器４の第１極は、好ましくは１４Ｖの電位にある。第１エネルギー蓄積器３の第２極は、好ましくは−ｘＶの電位にある。従って、全体として、電気機械１に、第１エネルギー蓄積器３から第２エネルギー蓄積器４までの１４Ｖ−（−ｘ）Ｖ＝１４Ｖ＋ｘＶの最大値を供給することができる。従って、電気機械に供給できる電圧は、第２エネルギー蓄積器４の第１極における電位から第１エネルギー蓄積器３の第２極における電位を減算するか、または第２エネルギー蓄積器４の第１極における電位に第１エネルギー蓄積器３の第２極における電位を加算することによって得られる。
【００３５】
図６は、電気機械１、インバータ２、スイッチングングユニット１３、第１エネルギー蓄積器３、および第２エネルギー蓄積器４の、第５実施形態の概略図を示している。図６に示される実施形態と図５に示される実施形態との間の違いは、図４に示される実施形態と図３に示される実施形態との間の違いに対応する。付加的なスイッチングユニット１３が設けられ、インバータ２およびライン６に接続されている。第２のスイッチングユニット１３は、好ましくはさらに詳細には注釈されない２つのスイッチング要素を有し、これらのスイッチング要素は、さらに詳細には注釈されないリバースダイオードを有していてもよい。これらのスイッチング要素の間に、スイッチングユニット１３をインバータ２に接続するラインが設けられている。スイッチングユニット１３の１つの極は、ライン６に接続されている。スイッチングユニット１３の低い電位にある好ましくはアース９に接続されている他の極は、１つ目のスイッチング要素１３に接続されている。始動プロセス、駆動をアシストするプロセス、および回収（ただし、この列挙は包括的ではない）は、第２エネルギー蓄積器４を必ずしも含まずに、図４におけるのと同じように、第１エネルギー蓄積器３を介して行なうことができる。
【００３６】
図５および図６に示される実施形態において、第１エネルギー蓄積器３の第１極および第２エネルギー蓄積器の第２極は、共通の電位にある。第２エネルギー蓄積器４の第１極は、好ましくは第２エネルギー蓄積器４の第２極および第１エネルギー蓄積器３の第１極における電位よりも高い電位にある。第１エネルギー蓄積器３の第２極も、好ましくは第１エネルギー蓄積器３の第１極および第２エネルギー蓄積器４の第２極における電位よりも低い電位にある。第１エネルギー蓄積器３の第１極および第２エネルギー蓄積器４の第２極は、好ましくはアース９に接続されている。もし第１エネルギー蓄積器３の第１極がアース９に接続されている場合、第１エネルギー蓄積器３の第２極は、負の電位にある。
【００３７】
図１〜図６に示される実施形態に例示され、インバータ２、スイッチングユニット１０、１３、およびＤＣ／ＤＣコンバータ１２によって与えられる電子ユニットは、全体的な電子ユニット内に一体化されてもよい。この全体的な電子ユニットは、ハウジング内に配置されてもよい。スイッチングユニット内に設けられるスイッチング要素および電力スプリッタは、好ましくはＩＧＢＴ及び／又はＭＯＳＦＥＴのような半導体構成部品によって構成される。これらは、好ましくは半ブリッジの形態で接続される。
【００３８】
記載された実施形態は、１４Ｖ車両電力供給システムに対して用いられるのみならず、４２Ｖ車両電力供給システムのような他の定格電圧の車両電力供給システムとの組合せにも好適である。対応する車両電力供給システムのバッテリまたは対応するエネルギー蓄積器４が、設けられねばならない。４２Ｖ車両電力供給システム用の第２エネルギー蓄積器４は、好ましくは３６Ｖの定格電圧を有しているべきである。
【００３９】
１４＋ｘＶの本発明によって与えられる電圧、およびｘＶの車両電力供給システムの定格電圧は、車両内に内蔵され得るさらなる車両電力供給システム用の定格電圧として用いられてもよい。
【００４０】
例示的実施形態において用いられる０Ｖの電位であるアース９とは異なる電位が、用いられてもよいことにも留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】インバータを有し、第１および第２エネルギー蓄積器を有する電気機械の概略図を示す。
【図２】インバータ、スイッチングユニット、並びに第１および第２エネルギー蓄積器を有する電気機械の第１実施形態の概略図を示す。
【図３】インバータ、スイッチングユニット、並びに第１および第２エネルギー蓄積器を有する電気機械の第２実施形態の概略図を示す。
【図４】インバータ、スイッチングユニット、第２例示的実施形態に追加されたスイッチングユニット、並びに第１および第２エネルギー蓄積器を有する電気機械の第３実施形態の概略図を示す。
【図５】インバータ、スイッチングユニット、並びに第１および第２エネルギー蓄積器を有する電気機械の第４実施形態の概略図を示す。
【図６】インバータ、スイッチングユニット、第４例示的実施形態に追加されたスイッチングユニット、並びに第１および第２エネルギー蓄積器を有する電気機械の第５実施形態の概略図を示す。
【図１】
2005530081.tif 000003
【図２】
2005530081.tif 000004
【図３】
2005530081.tif 000005
【図４】
2005530081.tif 000006
【図５】
2005530081.tif 000007
【図６】
2005530081.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年8月6日(2004.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を有する自動車用の駆動システムであって、
−前記内燃機関は、スタータ／発電機として作動可能な電気機械（１）を有し、
−前記電気機械（１）は、第１エネルギー蓄積器（３）に接続されるインバータ（２）によって駆動可能であり、
−前記自動車は、第２エネルギー蓄積器（４）に接続される電気的車両電力供給システム（５）を有する
駆動システムにおいて、
−ＤＣ／ＤＣコンバータ（１２）が、前記第１エネルギー蓄積器と並列に配置され、
−第１エネルギー蓄積器（３）の第２極と第２エネルギー蓄積器（４）の第１極とは、共通の電位にあり、または第１エネルギー蓄積器（３）の第１極と第２エネルギー蓄積器（４）の第２極とは共通の電位にある
ことを特徴とする駆動システム。
【請求項２】
前記第１極は、正の電位にあり、前記第２極は、負の電位またはアース状態にあることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項３】
前記共通の電位は、前記自動車の車体構造によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項４】
スイッチング要素（１０、１３）が、前記インバータ（２）と、前記第１エネルギー蓄積器（３）及び／又は前記第２エネルギー蓄積器（４）との間に設けられることを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項５】
前記第１エネルギー蓄積器（３）は、スーパキャパシタを含むことを特徴とする請求項１に記載の駆動システム。
【請求項６】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の駆動システムによって特徴付けられる自動車。
【請求項７】
自動車用の内燃機関を有する駆動システムの作動のための方法であって、
−前記内燃機関は、電気機械（１）によって駆動され、
−前記電気機械（１）は、インバータ（２）によって駆動され、前記電気機械（１）に第１エネルギー蓄積器（３）及び／又は第２エネルギー蓄積器（４）から電圧が供給される
方法において、
始動中、前記電気機械（１）に、第１エネルギー蓄積器（３）に生成される電圧および第２エネルギー蓄積器（４）に生成される電圧の加算または減算によって得られる電圧が供給される
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
始動中、前記電気機械（１）に、前記第２エネルギー蓄積器（４）に生成される電圧よりも高い電圧が供給されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の目的は、内燃機関と電気機械とを有する自動車のための駆動システムに対する要件に好適な電力レベルを提供すること、およびこのような駆動システムを作動させる方法を提供することにある。


【国際調査報告】
2005530081.tif 000009
2005530081.tif 000010
2005530081.tif 000011
2005530081.tif 000012
2005530081.tif 000013
2005530081.tif 000014