(57)【要約】      （修正有）【課題】稼働可能なバッテリを有する車両からバッテリのエネルギーの一部を、稼働不能なバッテリを有する車両に譲る、車両のジャンプスタート過程又は緊急充電過程を実行する方法を提供する。【解決手段】充電されている高圧トラクションバッテリ１４を有する支援車両１０によって、放電した高圧トラクションバッテリ３２を有する被支援車両２８のジャンプスタート過程３６又は緊急充電過程を実行する。支援車両のインバータ１６から電気駆動部１２への電流経路２４を切断し、支援車両のインバータ出力側を被支援車両の電気駆動部３０と接続することにより支援車両のインバータが駆動され、被支援車両の電気駆動部が始動される。緊急充電過程においては、支援車両のインバータの出力側を被支援車両のインバータ３４に接続することにより、被支援車両のインバータが駆動され、被支援車両の高圧トラクションバッテリを充電する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充電された高圧トラクションバッテリ（１４）を有する支援車両（１０）によって、放電した高圧トラクションバッテリ（３２）を有する被支援車両（２８）のジャンプスタート過程又は緊急充電過程を実行する方法であって、
ａ）支援車両（１０）のインバータ（１６）から電気駆動部（１２）への電流経路（２４）を切断する（２２）工程と、
ｂ）前記支援車両（１０）の前記インバータ（１６）を出力側で前記被支援車両（２８）の電気駆動部（３０）と接続し、仮想的な走行駆動モードにおいて前記支援車両（１０）の前記インバータ（１６）を駆動し、前記被支援車両（２８）の前記電気駆動部（３０）を始動する工程
又は、
ｃ）前記放電した高圧トラクションバッテリ（３２）を充電するために、前記支援車両（１０）の前記インバータ（１６）を出力側で前記被支援車両（２８）の前記インバータ（３４）と接続し、前記支援車両（１０）の前記インバータ（１６）を前記仮想的な走行駆動モードにおいて駆動し、及び、前記被支援車両（２８）の前記インバータ（３４）を仮想的な回復駆動モードにおいて駆動する工程と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記工程ａ）では、プラグ、接触器、リレー、又はスイッチを利用して、前記支援車両（１０）の前記電気駆動部（１２）への電流経路（２４）の前記切断（２２）が行われることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記支援車両（１０）と前記被支援車両（２８）とは、充電接続線（２０）を介して互いに接続され、前記充電接続線（２０）は、前記支援車両（１０）と前記被支援車両（２８）との間の通信を確立するための追加的な心線を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記支援車両（１０）と前記被支援車両（２８）との間の通信は、前記充電接続線（２０）を利用して、充電電流の変調を介して行われることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記インバータ（１６、３４）は、前記走行駆動モードにおいて、前記高圧トラクションバッテリ（１４、３２）からの直流電圧を、電気駆動部（１２、３０）のための交流電圧へと変換す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。
【請求項６】
前記インバータ（１６、３４）同士が直接的に接続される際には、直流電圧は中間電圧へと変換され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。
【請求項７】
前記インバータ（１６、３４）同士が直接的に接続される際には、直流電圧は、後に更なる別の直流電圧に変換されることになる交流電圧へと変換されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記インバータ（１６、３４）は、前記回復駆動モードにおいて、前記電気駆動部（１２、３０）が発電駆動において生成する交流電圧を、前記高圧トラクションバッテリ（１４、３２）に充電する直流電圧に変換す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。
【請求項９】
前記支援車両（１０）と前記被支援車両（２８）との間の通信は、無線接続を介して行われ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。
【請求項１０】
前記緊急充電過程（４６）では、前記工程ｃ）で、前記支援車両（１０）及び前記被支援車両（２８）の前記電気駆動部（１２、３０）は、各前記インバータ（１６、３４）から分離されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）（１０、２８）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）（１０、２８）、又は、電気自動車（ＥＶ）（１０、２８）のジャンプスタート過程（３６）又は緊急充電過程（４６）を実行するための、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を実行する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充電された高圧トラクションバッテリを有する支援車両によって、放電した高圧トラクションバッテリを有する被支援車両のジャンプスタート過程又は緊急充電過程を実行する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車の蓄電池であって、高圧ネットワークを介して内燃機関を始動させる上記蓄電池が、不都合な事情により空であり、又は、更なる走行がもはや可能ではないほど充電状態が低いという状況が生じる。ハイブリッド自動車には、通常では、１２ボルトの電気系統により駆動可能な従来の始動機がない。この場合、このハイブリッド自動車は、直近の充電ステーションまで牽引して運ばれるであろう。蓄電池、即ち高圧トラクションバッテリが空であり、又は更なる走行が可能ではないほど充電状態が低いという同一の状況が、電気的に駆動される車両でも起こる可能性がある。
【０００３】
国際公開第２０１１／０２６７２１号明細書は、始動補助方法、及び、当該方法を実施するための装置に関する。上記方法及び上記装置は、電気駆動部を有する車両の始動補助に関し、ここでは、１の車両のバッテリは放電しており、他の車両が始動補助を行う。両車両はそれぞれ、公共の電力網を利用して各々のバッテリを充電するために、インバータと、ＤＣ−ＤＣコンバータとを有する。始動補助を行うために、ケーブルを介して両車両の直流電流ネットワークが互いに接続される。その際に、必要な電圧調整及び電力制御は、始動補助を受ける車両のＤＣ−ＤＣコンバータを介して行われる。さらに、始動補助過程を監視するために、始動補助ケーブルを介して両車両の制御装置間で接続が確立されることが開示されている。国際公開第２０１１／０２６７２１号明細書は、関与する２つの車両の制御装置間で接続が確立される始動補助方法を開示している。
【０００４】
独国特許出願公開第１０２００４００８８１７号明細書は、２つの電圧システムを有するバッテリを充電するための方法及び装置に関する。始動補助ケーブルを介して、車両の高圧バッテリが充電される。車両は、２つの直流電流ネットワークを備え、即ち、始動機／発電機を駆動するために４２ボルトネットワークを備え、照明、及び残りの電気的又は電子的システムを駆動するために１２ボルトネットワークを備える。始動機／発電機は、車両のモータを始動させるために利用される。上記車両が始動補助を受ける場合には、１２ボルトバッテリが、始動補助ケーブルと接続される。その際に、ＤＣ−ＤＣコンバータを介して、車両の高圧バッテリが充電されうる。
【０００５】
米国特許出願公開第２００８／０１００２５９号明細書は、始動補助装置を発明の主題としている。この始動補助装置は、車両の高圧バッテリ及びバッテリ管理システムと接続される。上記装置は変換器を備え、充電のために必要な電気エネルギーを公共の電力網から、又は他の電源、例えば１２ボルトの電源から取る。
【０００６】
特開２００９−１５４８４７号明細書は、ハイブリッド駆動部を有する車両のための制御装置に関する。この車両は、高圧バッテリと補助バッテリとを備える。補助バッテリを利用して高圧バッテリを充電させるために適切な装置が設けられ、その際に、この充電過程は制御装置によって監視される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ハイブリッド自動車又は電気自動車の場合、稼働可能なバッテリを有する車両では、当該バッテリのエネルギーの一部を稼働不能な車両に譲ること可能であり、従って、この稼働不能な車両が、直近の充電ステーションまで更に走行できるということに注意されたい。その際に発生する問題は、様々に充電されたバッテリ同士又は最大電圧が異なるバッテリ同士を直接的には接続出来ないということである。というのは、電位差から得られる電流が、両車両間の接続線の抵抗のみにより制限されるからである。この理由から、様々に充電されたバッテリ同士又は最大電圧が異なるバッテリ同士を直接的に接続することは、生じる電流が非常に大きく、又はバッテリ間の様々な電圧により全く可能ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に基づいて、充電された高圧トラクションバッテリを有する支援車両によって、放電した高圧トラクションバッテリを有する被支援車両のジャンプスタート過程又は緊急充電過程を実行する方法が提案され、本方法では、以下の処理工程が行われ、即ち、
ａ）支援車両のインバータから電気駆動部への電流経路を切断する工程と、
ｂ）その後に、支援車両のインバータを出力側で被支援車両の電気駆動部と接続し、仮想的な走行駆動モードにおいて支援車両のインバータを駆動し、被支援車両の電気駆動部を始動する工程又は、緊急充電過程では、
ｃ）放電した高圧トラクションバッテリを充電するために、支援車両のインバータを出力側で被支援車両のインバータと接続し、支援車両のインバータを仮想的な走行駆動モードにおいて駆動し、及び、被支援車両のインバータを仮想的な回復駆動モードにおいて駆動する工程と、
が行われる。
【０００９】
本発明に基づき提案される解決策によって、ハイブリッド自動車又は電気自動車に既に設けられている構成要素の活用が可能となるため、追加的に掛かるコストが避けられ、又は、当該コストが絶対必要なものに最小に抑えられることが有利である。ハイブリッド自動車又は電気自動車のインバータで設定可能な仮想的な走行駆動モードを介して、所望の充電電流が予め設定され、さらに、短時間に非常に大きなエネルギー量が車両間で転送されうる。
【００１０】
本発明の根底にある解決策の更なる別の構成において、工程ａ）では、プラグ、接触器、リレー、又はスイッチボックスを利用して、支援車両のインバータと電気駆動部との間の電流経路の切断が行われる。
【００１１】
さらに、本発明の根底にある思想の有利な構成において、支援車両と被支援車両とは、充電接続線を介して互いに接続される。充電接続線は、例えば、支援車両と被支援車両との間の通信を確立するための追加的な心線が設けられた多心ケーブルとして作成される。充電ケーブルは、好適に低インピーダンスに設計され、許容しえないほど高熱に当該充電ケーブルが加熱されることなく、インバータで調整された充電電流を被支援車両に伝送することが可能である。本発明に基づいて提案される方法によれば、ジャンプスタート過程又は緊急充電過程に関与するハイブリッド自動車のインバータは、仮想的な走行駆動モードにおいて駆動可能であり、その間、高圧トラクションバッテリからの直流電圧が、電気駆動部に供給するための交流電圧へと変換されうる。インバータは、双方向に駆動可能であり、回復モードでは、発電駆動において電気駆動部が生成する交流電圧を、高圧トラクションバッテリに充電しうる直流電圧に変換する。
【００１２】
支援車両と被支援車両との間の通信は、例えば充電接続線を介して行われ、例えば充電電流の変調を介して行われることが有利である。代替的に、無線接続を介して支援車両と被支援車両との間の通信を確立するという可能性がある。
【００１３】
被支援車両の放電した高圧トラクションバッテリが、当該被支援車両内に設けられた、回復モードで駆動されるインバータを介して充電される緊急充電過程では、被支援車両の電気駆動部も、各インバータから分離される。
【００１４】
本発明に基づき提案される方法は、有利に、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド（ＰＨＥＶ）、又は、電気自動車（ＥＶ）のジャンプスタート過程又は緊急充電過程を実行するために利用されうる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に基づき提案される解決策の利点は、各ハイブリッド自動車又は電気自動車に組み込まれた構成要素が、ジャンプスタート過程又は緊急充電過程を行うために利用されるという点にある。この点により、追加的に掛かるコストが限度内に収められ、特に、緊急充電過程のために必要な構成要素は、全ての電気自動車の標準設備に入っているであろう。仮想的な走行駆動モードがどのように支援車両のインバータで設定されるかに従って、充電電流はほぼ任意の高さに調整可能であり、従って、非常に大きなエネルギー量が、非常に短時間で支援車両と被支援車両との間で伝送可能であり、その際、ジャンプスタート過程のためにも、緊急充電過程のためにも追加的なインフラ基盤は必要とならないであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
図面を利用して、以下に本発明が詳細に解説される。
【図１】充電接続線を介して互いに接続された支援車両と被支援車両を概略的に示す。
【図２】「ジャンプスタート過程」モードにおいて関与する支援車両及び被支援車両の構成要素を概略図で示す。
【図３】「緊急充電過程」モードにおいて関与する構成要素と、支援車両と被支援車両との間の接続線と、を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１から、支援車両と被支援車両とを繋ぐ概略的な接続線が分かる。
【００１８】
図１の概略図に係る支援車両１０及び被支援車両２８は、従来の内燃機関と、高圧トラクションバッテリと、を備えた電気駆動部と、を有するハイブリッド自動車であってもよく、電気のみで駆動され、同じように高圧トラクションバッテリを有する電気自動車であってもよいということに注意されたい。通常では、ハイブリッド自動車にはもはや、内燃機関を始動するための始動機であって、１２ボルトの車両電力系統を介して駆動される始動機は具備されていない。
【００１９】
図１は、充電された高圧トラクションバッテリ１４を有し出力ソケット１８を備える支援車両１０を示している。出力ソケット１８には、例えば被支援車両２８の対応する入力ソケット２６に差し込まれた充電用多心ケーブルの形態による、充電接続線２０が接続されている。図１に示されるように、被支援車両２８は、放電した高圧トラクションバッテリ３２を有する。
【００２０】
図２からは、支援車両及び被支援車両の構成要素、及び、ジャンプスタート過程の際に当該構成要素間に設定される電流経路が分かる。
【００２１】
図２に係る支援車両１０は、充電された高圧トラクションバッテリ１４と、回復モード及び走行駆動モードの双方向のモードで動作するインバータ１６と、電気駆動部１２と、を備える。支援車両１０のインバータ１６は、双方向に動作し、即ち、回復モードでは、直流電圧で高圧トラクションバッテリ１４を充電し、走行駆動モードでは、電気駆動部１２に交流電圧を供給する。
【００２２】
図２の概略図によれば、支援車両１０は、充電接続線２０を介して被支援車両２８と接続される。被支援車両２８は、かなり放電した高圧トラクションバッテリ３２と、同じようにインバータ３４と、さらに電気駆動部３０と、を備える。
【００２３】
支援車両１０と被支援車両２８とは、充電用多心ケーブル等でありうる充電接続線２０を介して接続されている。充電接続線２０は、支援車両１０の出力ソケット１８と、被支援車両２８の入力ソケット２６と、に接続されている。図２に示されるジャンプスタート過程３６というモードでは、電流経路２４が存在する。この電流経路２４は、ほぼ完全に充電された高圧トラクションバッテリ１４から、インバータ１６まで伸びている。支援車両１０のインバータ１６と電気駆動部１２との間の接続は、切断２２によって中断されている。即ち、電流経路２４は、出力側では、支援車両１０のインバータ１６から、出力ソケット１８、充電接続線２０を介して、被支援車両２８の入力ソケット２６へと伸び、入力ソケット２６から、被支援車両２８の電気駆動部３０へと伸びている。支援車両１０のインバータ１６が仮想的な走行駆動モードにおいて駆動される場合には、接続の切断２２により、支援車両１０の電気駆動部１２に電力供給せずに、充電接続線２０を介して、被支援車両２８の電気駆動部３０に直接的に電力供給する。このことが、符号２４により示される電流経路によって表されている。
【００２４】
被支援車両２８が、内燃機関２９を備えるハイブリッド車両である場合については、以下の事項が当てはまる。
【００２５】
被支援車両２８の電気駆動部３０が、支援車両１０を介して電力供給される場合には、この電気駆動部３０を介して、ハイブリッド自動車内に存在する内燃機関２９が始動される。被支援車両２８内のインバータ３４は、この場合には、パッシブな役割のみ果たし、例えば、始動過程の監視のために利用され、又は始動過程が終了するまで停止状態にある。
【００２６】
図３は、「緊急充電過程」モードにおいて充電接続線を介して互いに接続された支援車両と被支援車両２８とを示している。
【００２７】
図３から、ここでも支援車両１０は充電された高圧トラクションバッテリ１４を備え、さらに、双方向に動作するインバータ１６と、電気駆動部１２と、を備えることが分かる。被支援車両２８は、かなり放電した高圧トラクションバッテリ３２と、同じように双方向に動作するインバータ３４と、電気駆動部３０と、を備える。
【００２８】
図３の概略図から、緊急充電過程４６では、支援車両１０のインバータ１６と支援車両１０の電気駆動部１２との間の接続線の切断２２、及び、被支援車両２８のインバータ３４と被支援車両２８の電気駆動部３０との間の接続線の切断（符号４４参照）があることが分かる。両車両、即ち、支援車両１０と被支援車両２８とは、図３に示された状態では充電接続線２０を介して接続されている。この充電接続線２０は、支援車両１０のインバータ１６の出力側と、被支援車両２８のインバータ３４の出力側４２と、の間の直接的な接続線である。例えば充電接続線２０として使用される充電用多心ケーブルを介して、充電電流が支援車両１０から被支援車両２８へと伝送されうる。充電接続線２０は、有利に低インピーダンスに形成されるため、触れても安全である。
【００２９】
緊急充電過程４６の場合には、ほぼ完全に充電された高圧トラクションバッテリ１４から、直流電圧が支援車両１０のインバータ１６へと伝送され、この直流電圧は出力側で交流電圧に変換され、さらに交流電圧は、被支援車両２８の、双方向に動作するインバータ３４へと伝送される。被支援車両２８のインバータ３４も同様に、接続の切断４４により、被支援車両２８の電気駆動部３０から分離されているため、支援車両１０のインバータ１６から伝送される交流電圧は、被支援車両２８のインバータ３４内で直流電圧に変換され、この直流電圧が、被支援車両２８のほぼ完全に放電している高圧トラクションバッテリ３２に再び充電される。被支援車両２８の以前にかなり放電した高圧トラクションバッテリ３２が部分的に充電されると、出力ソケット１８又は入力ソケット２６での、支援車両１０と被支援車両２８との間の充電接続線２０の切断後に、直流電圧が、被支援車両２８のインバータ３４によって、被支援車両２８の電気駆動部３０へと伝送される。被支援車両２８の入力ソケット２６と被支援車両２８のインバータ３４との間には、母線の形態による電気接続線４０が伸びている。被支援車両２８は、緊急充電過程４６の実行後に再び走行可能である。
【００３０】
支援車両１０と被支援車両２８との間の通信接続は、無線接続を介して行われてもよく、即ち、この場合には、支援車両１０と被支援車両２８との間の充電接続線２０に依存せずに行われてもよい。さらに、支援車両１０から被支援車両２８へと流れる充電電流の変調を介して、支援車両１０と被支援車両２８との間の通信接続を確立するという可能性が生まれる。その他に、支援車両１０と被支援車両２８との間の充電接続線２０が多心ケーブルにより形成される際には、充電接続線２０の１つ心線又は複数の心線を、支援車両１０と被支援車両２８との間の通信を確立するために利用するという選択肢もある。
【００３１】
図２又は図３により示された、ジャンプスタート過程３６の実行の際及び緊急充電過程４６の際の処理では、既にハイブリッド自動車又は電気自動車に組み込まれた構成要素を採用することが可能である。即ち、本発明に基づき提案されるジャンプスタート方法及び緊急充電方法を実施するための改良コスト又は拡張コストは、大した問題ではない。支援車両１０又は被支援車両２８に組み込まれたインバータ１６又は３４の変換能力に関する帯域幅に対応して、支援車両１０から被支援車両２８へと伝送される充電電流が、広い範囲内で選択されうる。その際に制限を課す要因は、放電した高圧トラクションバッテリ３２である。というのは、最大充電電流は、最大放電電流よりも小さいからである。伝送された充電電流が大きいほど、充電時間は短くなる。支援車両１０と被支援車両２８との間の充電接続線２０によって、短時間で大きなエネルギー量が伝送されるため、停止した車両、この場合は被支援車両２８にとって、直近の充電ステーションへの到達は問題無いであろう。
【００３２】
本発明は、記載された実施例、及び、当該実施例において強調される観点に限定されない。むしろ、特許請求項により示される範囲内で、当業者としての行為の枠組みに収まる複数の変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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