(57)【要約】  本発明は、車両、特に自動車の駆動装置を運転するための方法であって、前記駆動装置は、内燃機関と、少なくとも１つの電気機械と、少なくとも１つの加熱可能な蓄電器、特にリチウムイオン電池を有しており、内燃機関の始動のために電気機械によって、蓄電器からエネルギを取り出す形式のものに関する。内燃機関の始動後、加熱される蓄電器が所定の最低温度に達するまで、蓄電器を無負荷運転させることが提案される。さらに本発明は、特に上記方法を実行するための、車両のための駆動装置に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両、特に自動車の駆動装置を運転するための方法であって、前記駆動装置は、内燃機関と、少なくとも１つの電気機械と、少なくとも１つの加熱可能な蓄電器、特にリチウムイオン電池を有しており、内燃機関の始動のために電気機械によって、蓄電器からエネルギを取り出す形式のものにおいて、
内燃機関の始動後、加熱される蓄電器が所定の最低温度に達するまで、蓄電器を無負荷運転させることを特徴とする、車両の駆動装置を運転するための方法。
【請求項２】
蓄電器に、内燃機関の排ガスからの熱エネルギを加熱のために供給する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
蓄電器に、加熱された液状及び／又はガス状の媒体を供給する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記媒体を、蓄電器を通して及び／又は蓄電器に沿って案内する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
媒体として、空気流、特に新鮮空気流を使用し、該媒体には、少なくとも１つの熱交換機によって、排ガスから取り出された熱エネルギを供給する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
媒体として排ガスを使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記媒体を、蓄電器の実際の温度に応じて、熱交換機及び／又は蓄電器を通して及び／又はこれらに沿って案内する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
蓄電器の加熱のために高周波の電流信号を蓄電器で発生させる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
高周波の電流信号によって、蓄電器の少なくとも１つのプレートコンデンサを再充電する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
高周波の電流信号を発生させるために少なくとも１つのＤＣ／ＤＣ変換器を使用する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
高周波の電流信号を、電気機械の高動力学的な制御装置によって発生させる、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
蓄電器を無負荷調節するために、０の電流目標値又は高周波の電流目標値を有する蓄電器電流制御装置を加熱のために使用する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
蓄電器を無負荷調節するために、０の出力目標値又は高周波の出力目標値を有する蓄電器出力制御装置を加熱のために使用する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
暖められた客室内部空気又は客室ヒータを加熱のために使用する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
特に請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法を行うための、車両、特に自動車のための駆動装置であって、内燃機関と、少なくとも１つの電気機械と、少なくとも１つの加熱可能な蓄電器とを有しており、内燃機関が電気機械によって、蓄電器からのエネルギを取り出すことにより始動可能である形式のものにおいて、
駆動装置が、内燃機関の始動後、蓄電器（６）の最低温度に達するまで無負荷状態である蓄電器（６）を加熱するための手段（１５）を有していることを特徴とする、車両、特に自動車のための駆動装置。
【請求項１６】
前記手段（１５）が、加熱された液状及び／又はガス状の媒体を蓄電器（６）に供給するための少なくとも１つの流れ通路（１２）を有している、請求項１５記載の駆動装置。
【請求項１７】
前記流れ通路（１２）が、少なくとも所定の領域で蓄電器（６）を通って、及び／又は蓄電器（６）に沿って延びている、請求項１５又は１６記載の駆動装置。
【請求項１８】
前記手段（１５）が、内燃機関の排ガス管（８）に配属された熱交換機（９）を、媒体を加熱するために有している、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の駆動装置。
【請求項１９】
熱交換機（９）及び／又は蓄電器（６）に配属された、前記媒体のためのバイパス（１６）が設けられており、該バイパス（１６）は、実際の蓄電器温度に応じて調節可能である、請求項１５から１８までのいずれか１項記載の駆動装置。
【請求項２０】
流れ通路（１２）が排ガス流通路として形成されている、請求項１５から１９までのいずれか１項記載の駆動装置。
【請求項２１】
前記手段（１５）が、蓄電器（６）に高周波電流信号を発生させるための少なくとも１つの装置、特にＤＣ／ＤＣ変換器を有している、請求項１５から２０までのいずれか１項記載の駆動装置。
【請求項２２】
電気的な加熱エレメントが、蓄電器（６）内又は蓄電器（６）の近傍に、加熱のために配置されている、請求項１５から２１までのいずれか１項記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、特に自動車の駆動装置を運転するための方法であって、前記駆動装置は、内燃機関と、少なくとも１つの電気機械と、少なくとも１つの蓄電器、特にリチウムイオン電池を有しており、内燃機関の始動のために電気機械によって、蓄電器からエネルギを取り出す形式のものに関する。
【０００２】
さらに本発明は、特に上記方法を実行するための、車両、特に自動車のための駆動装置であって、内燃機関と、少なくとも１つの電気機械と、少なくとも１つの蓄電器とを有している形式のものに関する。
【０００３】
背景技術
先行技術により、冒頭で述べた形式の方法及び装置が公知である。内燃機関と電気機械とを有する車両の駆動装置、いわゆるハイブリッド駆動装置では、内燃機関を電気機械によって始動させることが公知である。この場合、モータ運転する電気機械のために必要なエネルギは、駆動装置の蓄電器から取り出される。低温で、特に０℃以下でこのような蓄電器を運転することは、蓄電器の早期劣化につながるので、例えば、特開２００３−３４１４４８（Ａ）号公報に開示されているように、蓄電器を加熱し、迅速に所望の運転温度若しくは最低温度に達するようにすることが提案されている。
【０００４】
発明の開示
本発明によれば、内燃機関の始動後、加熱される蓄電器の所定の最低温度に達するまで、蓄電器を無負荷運転させる。即ち、内燃機関の始動のために蓄電器からエネルギを取り出した後、蓄電器を有利には、所定の最低温度に達するまで無負荷で運転させる。蓄電器が所定の最低温度に迅速に達することができるように、蓄電器は加熱される。蓄電器の加熱は、内燃機関の始動中及び／又は始動後、蓄電器の所定の最低温度に達するまで行われる。蓄電器の無負荷運転（無負荷運転とは、ほぼ負荷がかけられていない運転も含まれる）により、即ち、充電過程及び／又は放電過程を行わない、又は殆ど行わない蓄電器の運転により、蓄電器は最低温度に達するまで負荷がかけられないので、蓄電器、特にリチウムイオン充電池の早期の劣化は回避される。最低温度に達した後、蓄電器は再び「通常」運転される。この場合、ジェネレータにより運転される電気機械で生じたエネルギがまず蓄電器に供給され、これにより、蓄電器は、始動のために取り出されたエネルギを取り戻す。有利には、蓄電器は低温で、高いＳＯＣ（state  of  charge＝充電状態）で運転される。最後に、蓄電器を０℃の最低温度に達するまで加熱することが提案される。０℃以上で蓄電器を負荷するならば、蓄電器の劣化に重大な影響は与えない。
【０００５】
本発明の別の構成によれば、加熱のために蓄電器に、内燃機関の排ガスからの熱エネルギを供給する。即ちこの場合、排ガスの熱エネルギを、蓄電器を加熱する、若しくは暖機するために利用する。有利には、このために蓄電器を、車両の内燃機関の排ガス路の近傍に設置する。
【０００６】
本発明の別の構成によれば、蓄電器に、加熱された液状及び／又はガス状の媒体を供給し、この媒体の熱エネルギにより蓄電器が加熱される。液状及び／又はガス状の媒体は、この場合、排ガスの熱エネルギ若しくは排ガスから取り出された熱エネルギのキャリアとして働く。
【０００７】
さらに、前記媒体を、蓄電器を通して及び／又は蓄電器に沿って案内する。有利には蓄電器はこのために、少なくとも１つの流れ通路を有していて、この流れ通路は、蓄電器、若しくは蓄電器のケーシングに沿って、及び／又は蓄電器を通って案内される。
【０００８】
本発明の別の構成によれば、媒体として、空気流、特に新鮮空気流を使用し、該媒体には、少なくとも１つの熱交換機によって、排ガスから取り出された熱エネルギを供給する。即ち、蓄電器に、排ガスにより引き出された熱エネルギを含んだ空気流が供給される。この場合、熱エネルギは排ガスから有利には熱交換機によって引き出され、空気流に付与される。熱交換機は有利には直接、排ガス路、若しくは、排ガス路の、排ガスを案内する管に配置され、特に有利には、排ガス路の触媒の下流に配置される。
【０００９】
選択的には、媒体として内燃機関の排ガス自体を使用する。この場合、排ガス、又はその一部が直接、蓄電器に供給され、これにより排ガスに含まれる熱エネルギは直接に蓄電器に伝えられる。
【００１０】
特に有利には、例えば空気流又は排ガスのような前記媒体を、蓄電器の実際の温度に応じて、熱交換機及び／又は蓄電器を通して及び／又はこれらに沿って案内する。これにより例えば、蓄電器が加熱される速度を調節することができ、最低温度に到達したあとは、媒体を熱交換機及び／又は蓄電器からはずれるように案内して、加熱過程を終了することができる。このことは例えばバイパスによって可能である。
【００１１】
選択的及び／又は付加的には、蓄電器の加熱のために高周波の電流信号を蓄電器で発生させる。蓄電器の化学システムの時定数は大きいので、高周波の電流信号は蓄電器に関係なく、充電及び／又は放電過程は行われない。しかしながらこの電流により、供給路及び電極に損失が生じ、これにより蓄電器が加熱される。有利には、加熱のために、蓄電器の少なくとも１つのキャパシティを、高周波の電流信号によって再充電する。有利には、２００ｈｚ以上の周波数の電流信号が発生される。この場合、高周波の電流信号を発生させるために、固有のエネルギ蓄え器を有するならば、駆動装置の（トラクション側の）搭載電源の各構成部分を使用することができる。必要なエネルギは、内燃機関から電気機械を介して取り出される。
【００１２】
再充電過程には、蓄電器の接続技術的な抵抗及び電極抵抗も関与するので、このような高周波の電流信号を、蓄電器を保護する加熱のために使用することができる。この場合、蓄電器の出力若しくは充電容量は負荷されず、従って無負荷で運転される。
【００１３】
さらに、高周波の電流信号を発生させるために少なくとも１つのＤＣ／ＤＣ変換器又はインバータを使用する。これはハイブリッド駆動装置ではしばしば既に行われているので、発明の目的のために簡単に使用することができる。従って、ＤＣ／ＤＣ変換器を使用する場合は蓄電器と中間回路キャパシタンスとの間で、インバータを使用する場合は、蓄電器と電気機械との間でエネルギが動く。損失は、発電作動する電気機械によりカバーされる。
【００１４】
本発明の有利な別の構成によれば、高周波の電流信号を、電気機械の高動力学的な制御装置によって発生させる。
【００１５】
さらに、蓄電器を無負荷調節するために、０の電流目標値又は高周波の電流目標値を有する蓄電器電流制御装置を加熱のために使用する。選択的又は付加的には、蓄電器を無負荷調節するために、０の出力目標値又は高周波の出力目標値を有する蓄電器出力制御装置を加熱のために使用する。最後に、客室内空気又は客室ヒータ（エンジン廃熱）を加熱のために使用することが提案される。
【００１６】
本発明による駆動装置は有利には、内燃機関の始動後、最低温度に達するまで無負荷またはほぼ無負荷で運転される蓄電器を加熱するための手段を有している。
【００１７】
有利には、前記手段が、加熱された液状及び／又はガス状の媒体を蓄電器に供給するための少なくとも１つの流れ通路を有している。有利には、前記流れ通路が、少なくとも所定の領域で蓄電器を通って、及び／又は蓄電器に沿って延びている。有利には、蓄電器はそのために、流れ通路の少なくとも１つの領域をなす、若しくは有するケーシングを有している。
【００１８】
本発明の別の構成では、媒体は空気流であって、特に新鮮空気流である。この場合、前記手段はさらに熱交換機を有しており、この熱交換機は、空気流に、排ガスから取り出した熱エネルギを付与する。熱交換機はそのために、有利には内燃機関の排ガス管に配属されている。有利には流れ通路は、流れ技術的に蓄電器の手前に配置された熱交換機を通って案内される。
【００１９】
さらに、実際の蓄電器温度に応じて調節可能な、媒体のためのバイパスが設けられている。このバイパスは有利には、熱交換機及び／又は蓄電器に配属されている。これにより例えば、蓄電器の温度上昇速度に影響を与えることができる。これにより簡単に、蓄電器の所定の最低温度到達後に、加熱過程を終了することもできる。この場合、媒体は、蓄電器及び／又は熱交換機をはずれるように通過する。
【００２０】
本発明の選択的な構成では、流れ通路は有利には、排ガス通路として形成されており、内燃機関の燃焼により加熱された内燃機関の排ガスが直接に蓄電器に供給される。
【００２１】
さらに、駆動装置の手段は、蓄電器において高周波の電流信号を発生させるための少なくとも１つの装置を有している。高周波の電流信号により、蓄電器において抵抗損失が生じ、これは、上述したような蓄電器を「保護する」加熱に役立つ。有利には、この装置は、ＤＣ／ＤＣ変換器として形成されている。
【００２２】
最後に、加熱のために電気的な加熱エレメントが蓄電器内に、又は蓄電器の近傍に配置されることが提案される。
【００２３】
以下に、本発明を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】駆動装置を運転するための有利な方法を示した実施例である。
【図２】有利な駆動装置の第１実施例を示した図である。
【図３】蓄電器の等価回路を示した図である。
【００２５】
発明の実施例
図１には、車両の駆動装置を運転するための有利な方法の実施例のフローチャートが示されている。車両の駆動装置は、内燃機関と、少なくとも１つの電気機械と、少なくとも１つの加熱可能な蓄電器とを有している。第１のステップでは、内燃機関が、有利には内燃機関と作用結合されている、若しくは作用結合可能な電気機械によって始動される。この場合、蓄電器からは、この電気機械を運転するためのエネルギが取り出される。内燃機関の始動時には、質問２で、蓄電器の実際の温度が検出される。質問２で、蓄電器の実際の温度が、例えば０℃である設定された最低温度に相当する（ｊは肯定）又はこの温度を超える場合、次のステップ３で、実際にはハイブリッド駆動装置として形成されている駆動装置が「ノーマル」運転される。これは、例えば、回生モード、ブーストモード、電気走行が可能であることを意味する。質問２で、温度が、蓄電器の設定された最低温度を下回る場合（ｎは否定）、次のステップ４では、蓄電器は、無負荷で、即ち、放電過程及び／又は充電過程が行われないように運転されることが決定される。同時に、質問２で蓄電器の実際の温度が設定された最低温度を満たすまで、蓄電器が加熱される。設定された最低温度が満たされたらすぐに、駆動装置は再び「ノーマル」運転され（ステップ３）、蓄電器の加熱は調節される。
【００２６】
この場合リチウムイオン電池として形成された蓄電器が、例えば０℃の設定された最低温度以下で無負荷運転されることにより、蓄電器の早期の劣化が回避される、若しくは阻止される。特に、リチウムイオン電池の充電は早期の劣化につながる。無負荷運転及び蓄電器の加熱により、一方では、蓄電器の早期の劣化が回避され、他方では、内燃機関始動後短時間で蓄電器を再び「ノーマル」運転することができる。必要な電気エネルギは、無負荷運転の段階では、発電作用する電気機械により発生させることができる。蓄電器の無負荷運転は、（特に、車両の搭載電源への供給のために）発電作用する電気機械のもとでは、目標値を０とした蓄電器充電流制御装置によって得られる。このような制御には、損失抵抗を介して加熱される場合には、直流成分なしの交流電流の目標値が加えられる。
【００２７】
図２及び図３には、蓄電器の加熱を可能にする有利な駆動装置の実施例が示されている。
【００２８】
図２には、上記駆動装置５の一部が示されている。蓄電器６が図示されており、この場合、これはリチウムイオン電池７として形成されている。蓄電器６は電気機械（図示せず）と電気的に接続されているので、この電気機械はエネルギを蓄電器６から取り出す、又は蓄電器６に供給することができる。この実施例では、蓄電器６は有利には、内燃機関（図示せず）の排ガス路８の近傍に配置されている。排ガス路８には熱交換機９が配属されており、この熱交換機９は排ガス路８で、流れ技術的に触媒の後方に配置されていて、矢印１０の方向で流れる排ガスから熱エネルギを取り出す／奪うことができる。流れ通路１２の分岐部１１が熱交換機９を通っていて、排ガスから取り出された熱エネルギが、流れ通路１２を矢印１３の方向で流れるガス状及び／又は液状の媒体に供給される。勿論、排ガスと媒体の逆の流れ方向も考えられる。流れ通路１２の分岐部１１は有利にはフィードポンプ１４に通じており、このフィードポンプ１４は、ガス状及び／又は液状の媒体を流れ通路１２を通して、蓄電器６へと圧送し、蓄電器６若しくは蓄電器６のケーシングを通るように圧送する。有利には媒体としては、新鮮空気が熱交換機９を通るように案内され、ここで、排ガスから取り出された熱エネルギが付与される。このように加熱された媒体は、次いで蓄電器６を若しくはそのケーシングを通って流れ、熱エネルギを蓄電器６に放出する。これにより蓄電器６は迅速に設定された最低温度０℃に達する。流れ通路１２と熱交換機９とはこの場合即ち、蓄電器６を加熱するために働く手段１５を成している。加熱過程を終了させる、又は加熱速度を変更若しくは調節するために、流れ通路１２の第２の分岐部１７によって形成されているバイパス１６が設けられている。フラップ１８によって、矢印１３に沿って分岐部１１を通る媒体の体積流若しくは矢印１９に沿ってバイパス１６若しくは流れ通路１２の第２の分岐部１７を通る媒体の体積流が調節される。フラップ１８は例えば、分岐部１１が閉じられ、新鮮空気だけが蓄電器６に供給されるように調節することができる。フラップ１８は、分岐部１１，１７を部分的にのみ閉鎖若しくは開放することもできる。選択的には、加熱された排ガス自体又はその一部が蓄電器６若しくはそのケーシングを通って又はこれに沿って案内されることも考えられる。
【００２９】
図３には蓄電器６を加熱するための選択的又は付加的な可能性が示されている。図３には、蓄電器６の等価回路が示されている。理想電源Ｕ０と２つのＰＴ１素子２０，２１が示されている。さらに等価回路には、オーム抵抗２２と、理想電源Ｕ０に平行に接続されたプレートコンデンサ２３が示されている。オーム抵抗２２は２つの内部抵抗を簡単に表したもので、これらの内部抵抗の間にプレートコンデンサ２３が接続されている。
【００３０】
第２のＰＴ１素子２１は、蓄電器６において、ゆっくりとしか進行しない化学反応を表す。蓄電器６が２００Ｈｚの周波数で励起されると、プレートコンデンサ２３の再充電が、化学システムに関係なく行われる。プレートコンデンサ２３の再充電により、オーム抵抗２２において熱が生じ、この熱により蓄電器６は加熱される。蓄電器６を励起する高周波数の電流信号は、充電過程及び／又は放電過程を起こさない。これにより、蓄電器６を無負荷運転させて、この際に電気的に加熱することができる。この場合、励起のために必要なエネルギは例えば発電作用する電気機械によって準備することができる。始動後、蓄電器６の設定された最低温度に達するまでの間、駆動装置は「コンベンショナル」に運転される。高周波数の電流信号を発生させるためには、車両の（トラクション側の）搭載電源の種々様々な構成部分を使用することができる。搭載電源は固有のエネルギ蓄え器を有していなければならない。中間回路と（トラクション側の）搭載電源とを連結するために付加的なＤＣ／ＤＣ変換器を有したシステムを使用する場合には、これを使用することができる。エネルギは、蓄電器と中間回路との間を動き、この場合、損失は、電気機械の発電的運転によりカバーされる。
【００３１】
電気機械の高動力学的な制御により、電流を迅速に変更し、蓄電器の高周波の励起を可能にすることが考えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2010535662.tif 000009
2010535662.tif 000010
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