JP2013540632A - 電動車両の内部発電を始動させるための方法 - Google Patents

Abstract

電動車両において内部エネルギ発生を目的とした内燃機関とくにピストン往復機関または回転ピストン機関を始動させるための方法であって、ジェネレータによって内燃機関を駆動するステップと、燃焼室内の作動媒体、特に空気を圧縮するステップと、燃焼室壁の予熱温度を測定するステップと、予熱温度が所定の閾値（スタート温度）に達するまたはそれを上回った後に、内燃機関からジェネレータへのトルク伝動を開始させるステップとを含んでいる。

Description

電動車両の開発、特に、航続距離の延長を目的とする少なくとも１つの内燃機関を搭載した電動車両の開発に際しては、従来の内燃機関搭載自動車では知られていない問題が生ずる。これらの問題は、特に、パワートレインの制御に関係する。

典型的なピストン往復機関を搭載した従来の自動車では、特にコールドスタート時にエミッションの高まりが生ずる。ここで、コールドスタートとは、実質的に周囲温度となっている内燃機関の始動のことである。こうしたコールドスタートは、従来の自動車においては、走行開始時にのみ生ずる。

ほとんどの場合に高出力の内燃機関と低出力の電気モータとの組み合わせからなる現状のハイブリッド駆動型の量産車両において、内燃機関はふつう走行開始時に始動され、走行終了時に初めて停止される。したがって、この場合でも、コールドスタートとそれに起因するエミッションは大きな問題にはならない。

内燃機関の停止・再始動が繰り返し行われるいわゆる自動始動／停止機構を装備した車両の場合でさえ、コールドスタート・エミッションの問題は二次的なものとなっているにすぎない。なぜなら、たとえば赤信号による停止時における内燃機関の停止および再始動の間はごく僅かな時間にすぎないために、実質的にはコールドスタートとはならないからである。

航続距離を延ばすことのみを目的とする内燃機関を搭載した電動車両には、従来知られていない運転挙動が生ずる。電動車両の駆動においては、通例、エネルギ蓄積装置から電気エネルギが電気モータに供給され、内燃機関は停止している。したがってエミッションは生じない。ただし、特定の状況、たとえばエネルギ蓄積装置の充電レベルが所定の限度を下回っている場合には、内燃機関が稼働し、内部エネルギの発生が実行される。この場合には、通例コールドスタートが行われるとみなされる。かなりの時間の経過後、たとえばエネルギ蓄積装置の充電レベルが十分高まった後には、内燃機関のそれ以上の運転はもはや不要となるので、内燃機関は再び停止される。その後、内燃機関の新たな始動が行われるまでには、かなりの時間が経過する。したがって、その後の内燃機関の新たな始動時には、一般に、コールドスタートが行われることになる。そのため、内燃機関のコールドスタート挙動に対する注目度が高くなる。

従来の技術から、コールドスタート挙動を改善するために、内燃機関の一定の部分領域を予熱する方法が知られている。ドイツ特許公開公報ＤＥ１０２００８０４１６００号は、吸気管内の混合気生成を改善するために、排気路を通じた空気の吸引、シリンダ内でのこの空気の圧縮ならびにそれによる加熱、吸気弁からの加熱された空気の排出ならびにそれによる吸気管領域の加熱、といった方法ステップからなる方法を開示している。ドイツ特許公開公報ＤＥ１０１３２６７１号からも、同様に、圧縮熱によって内燃機関の一連の領域を予熱することが知られている。

ドイツ特許公開公報ＤＥ１０２００８０４１６００号 ドイツ特許公開公報ＤＥ１０１３２６７１号

本発明の目的は、内燃機関を始動するための改善された方法を提供することである。

上記課題は請求項１記載の方法によって解決される。本方法の好適実施形態は従属請求項に記載されている。

以下に、特に航続距離の延長を目的とした内燃機関を搭載した電動車両を例として、本発明を説明する。ただし、このことは本発明の利用をその種の車両に制限するものではない。

内燃機関とは、その内部で化学的に結合されたエネルギが好ましくは発熱性反応によって機械的出力に転換される装置として理解される。さらに、内燃機関は好ましくは往復ピストン機関または、特に好ましくは回転ピストン機関として形成されている。

電動車両とは、好ましくは、通例少なくとも１つの第１の電気機械エネルギ変換装置によって駆動される車両では。ただし、電動車両は、このような第１の電気機械エネルギ変換装置の他に、好ましくは、さらに内燃機関及び、さらに別の電気機械エネルギ変換装置を搭載してもよい。

第１の電気機械エネルギ変換装置とは、好ましくは、電力の供給を受け、供給された当該電力を機械的出力、好ましくは、回転動力（回転数、トルク）に変換する装置である。

電気エネルギ蓄積装置とは、好ましくは、電気エネルギを化学的に結合された形で蓄積し、再び放出することを目的として設けられている装置である。さらに、この電気エネルギ蓄積装置は、電気エネルギの蓄積および放出プロセスを何度でも繰り返し行うことが好ましい。この電気エネルギ蓄積装置は、好ましくは、第１の電気機械エネルギ変換装置に電気エネルギを供給すると共に、第２の電気機械エネルギ変換装置または車両外部から電気エネルギの供給を受ける。

第２の電気機械エネルギ変換装置とは、好ましくは、供給された機械的出力を電力に変換するために設けられている装置である。さらに、この第２の電気機械エネルギ変換装置はまた、電力を機械的出力に、好ましくは回転数およびトルクに変換する機能（モータジェネレータ機能）も有する。第２の電気機械エネルギ変換装置によって発生された電力が、電気エネルギ蓄積装置に蓄積または直接第１の電気機械エネルギ変換装置に供給されることが好適である。

燃焼室とは、好ましくは容積が可変化する空間区域である。好ましくは、燃焼室は、少なくとも領域的に、燃焼室壁によって包囲されている。さらに、好ましくは、この燃焼室内で、内燃機関の運転に必要となる化学反応とくに発熱性反応の実施が可能である。さらに、好ましくは、この発熱性反応によって作動ピストンに圧力が印加される。好ましくは、この燃焼室の容積はこの作動ピストンの動きにもとなって変化する。この燃焼室は、好ましくは、少なくとも一時的に気密密閉可能である。また、好ましくは、この燃焼室内に、少なくとも一時的に作動媒体流れの流入が可能でもある。この種の作動媒体は、特に、ガスまたは混合気、好ましくは空気である。この作動媒体は、作動媒体の流れを制御するための装置によって燃焼室内に流入することが好適である。この装置では、特に、燃焼室壁に孔が形成されてもよい。

第２の電気機械エネルギ変換装置（モータジェネレータ）による内燃機関の駆動とは、好ましくは、このモータジェネレータから、機械的出力とくに回転数およびトルクがこの内燃機関に伝動されることとして理解される。したがって、この運転状態において、好ましくは、モータジェネレータから内燃機関への出力の伝動が行われる。

この燃焼室内での作動媒体とくに空気の圧縮とは、この燃焼室が作動媒体によって満たされ、第１の容積を有していることが条件となる。好ましくは、作動ピストンの運動により、この第１の容積は第２の容積にまで減少される。この作動ピストンの運動時に、燃焼室は、少なくとも一時的に実質的に気密密閉されることが好ましい。特に、作動ピストンによる第１の容積から第２の容積への容積減少によって、この作動媒体の温度は上昇する。

特に燃焼室壁の予熱温度の測定とは、作動媒体の圧縮に起因する温度変化が測定されることとして理解されることが好ましい。その際、予熱温度の測定は、直接に、好ましくは温度の測定によってまたは、間接的に、したがって、好ましくは作動媒体が圧縮されている間の時間を測定することによって求めることが可能である。さらに、好ましくは、予熱温度の測定に際し、内燃機関ないし電動車両の直接の周囲の周囲温度が共に考慮されることである。

内燃機関からジェネレータへのトルク伝動の開始とは、好ましくは、内燃機関からジェネレータに出力とくにトルクが伝動されることである。好ましくは、このトルク伝動は、予熱温度が所定の閾値（スタート温度）に達するからまたはそれを上回った後に開始される。この場合、スタート温度とは、好ましくは、内燃機関の始動後にこの燃焼室内で進行する化学反応に適していると判定された温度である。この場合、スタート温度は、特に、燃焼サイクルの種類たとえばディーゼルサイクルまたはオットーサイクルおよび／または使用される燃料の種類に依存する。

Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｄｅｒ（航続距離延長システム）とは、好ましくは、エネルギを発生させるための装置とみなすことができる。好ましくは、Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｄｅｒ（航続距離延長システム）は、電気エネルギを発生させるために設けられた第２の電気機械エネルギ変換装置（ジェネレータ）と、内燃機関とくに回転ピストン機関またはピストン往復機関（ここで、内燃機関はジェネレータの駆動を目的とし、ジェネレータは内燃機関の始動を目的として設けられている）とを有している。好ましくは、ジェネレータと内燃機関とは動力の出力のために互いに機械的に連結可能である。機械的連結により、特に、高い効率によるエネルギ発生が達成される。

好ましい実施形態において、内燃機関の温度、特に燃焼室壁の少なくとも一領域における温度は、この温度が閾値に達するまたはそれを上回るまで上昇する。この閾値は、好ましくは４０℃〜１２０℃の範囲内、さらに好ましくは６０℃〜１００℃の範囲内にあり、特に好ましくは約８０℃である。内燃機関の少なくとも一領域の温度、好ましくは少なくとも燃焼室壁領域における内燃機関の温度を上昇させることにより、コールドスタート・エミッションを低下させ、その結果、始動方法の改善が達成されることになる。

好ましい実施形態において、内燃機関からジェネレータへの動力伝達は、好ましくは、ジェネレータが内燃機関を始動回転数（例えばアイドリング回転数）にまで加速した後に初めて開始される。好ましくは、始動回転数は、閾値が当該温度（スタート温度）に達するまで維持されるか、または、閾値が当該温度（スタート温度）に達して初めて達成されるように構成する。好ましくは、内燃機関の公称回転数を基準とした始動回転数の比（すなわち、始動回転数を公称回転数で除した商）は、０．２５〜０．７５の範囲、好ましくは０．３５〜０．６の範囲内にあり、特に好ましくは実質的に０．５である。好ましくは定格出力１０ｋＷ〜５０ｋＷの内燃機関について言えば、始動回転数は、好ましくは５００ｍｉｎ^−１〜５０００ｍｉｎ^−１の範囲内、さらに好ましくは１０００ｍｉｎ^−１〜３５００ｍｉｎ^−１の範囲内にあり、特に好ましくは実質的に３０００ｍｉｎ^−１である。内燃機関は始動回転数に達する以前には始動されないことが好ましい。内燃機関がジェネレータによって始動回転数にまで加速され、かつ、好ましくはスタート温度も達成されることにより、特に有害物質排出の少ない始動方法が実現する。これにより、コールドエミッションが低減される。

好ましい実施形態において、ジェネレータによって発生可能な出力は、内燃機関によって発生可能な出力に対して一定の比をなすように選択されている。好ましくは、ジェネレータによって発生可能な機械的出力と、それによって発生可能な電力とはおおよそ同じレベルである。好ましくは、ジェネレータによって発生可能な電力と内燃機関によって発生可能な出力との比は０．３〜３の範囲内、好ましくは０．５〜１．５の範囲内にあり、特に好ましくは実質的に０．９である。ジェネレータが好ましくは内燃機関と同程度の出力を発生し得ることにより、ジェネレータは始動プロセスの間、内燃機関ないし該内燃機関の領域を急速に加熱することができると共に、特に内燃機関を急速に始動回転数にまで加速することができる。これにより、内燃機関の始動プロセスの改善ならびにエミッション低減が達成される。

好ましい実施形態において、内燃機関の始動プロセスは電気エネルギ蓄積装置の充電状態に応じて実施される。好ましくは、内燃機関の始動プロセスは、エネルギ蓄積装置の充電状態が５０％以下、好ましくは３５％以下、特に好ましくは２５％以下の場合に開始される。始動プロセスが早期に、特に、エネルギ蓄積装置が過剰放電に至る前に、開始されることにより、内燃機関の暖機ならびに内燃機関を始動回転数にまで加速するのに十分な時間が得られることとなる。その結果、コールドスタート・エミッションは低減され、電動車両に搭載された内燃機関の改善された始動方法が実現される。

好ましい実施形態において、始動プロセス中の内燃機関の回転数は直接的または間接的に検知される。好ましくは、内燃機関の回転数の直接的または間接的の検知とは、回転数が直接的に内燃機関の駆動軸で測定されるか、または内燃機関と機械的に連結されている回転軸で測定されるかであり、あるいは、間接的に電気的計量値たとえば好ましくは、内燃機関が駆動するジェネレータの周波数、電圧または電流が測定されて、それに基づいて回転数が求められることを意味している。いずれにせよ、内燃機関の回転数が検知されることにより、内燃機関の始動時点がより正確に決定され、その結果、改善された、つまり、有害物質排出の少ない内燃機関始動方法の実現が可能となる。

好ましい実施形態において、燃焼室壁の少なくとも一領域の温度および／または内燃機関の周囲温度は直接的または間接的に求められる。ここでも、温度の直接測定とは、好ましくは、温度が温度センサーによって検知されることを意味している。好ましくは、周囲温度は内燃機関の始動プロセスの制御過程における１つのパラメータとして組み込まれる。好ましくは、周囲温度が低い場合には、始動プロセスしたがって内燃機関ないし内燃機関の少なくとも一領域の加熱はやや長時間にわたって実施されることになる。反対に、特に、周囲温度が相対的に高い場合には、始動プロセスは短縮されることになる。特に、燃焼室壁の少なくとも一領域の温度ないし内燃機関または電動車両の周囲温度の検知によって、内燃機関の始動プロセスのいっそう正確な制御が可能となり、より改善された始動方法が実現される。

好ましい実施形態において、始動後に内燃機関からジェネレータに機械的出力が伝動される。この機械的出力は、好ましくは、回転数およびトルクによって特徴づけられており、好ましくは、ジェネレータで電力に変換される。さらに、好ましくは、この電力は電気エネルギ蓄積装置に蓄積されるまたは、好ましくは、直接、トラクションモータに伝送される。好ましくは内燃機関の始動直後に内燃機関からジェネレータに出力が伝動可能であることにより、内燃機関を搭載した電動車両のエミッションは全体として低減され、このような車両を運転するための改善された方法が達成可能となる。

好ましい実施形態において、内燃機関を駆動するための第２の電気機械エネルギ変換装置は、もっぱらエネルギ蓄積装置からのみ電気エネルギの供給を受けるわけではない。好ましくは、実質的に制動中および／または勾配区間走行中に電動車両に蓄えられる潜在エネルギ（好ましくは、これは運動エネルギおよび位置エネルギである）は第１の電気機械エネルギ変換装置で電気エネルギに変換される。特に、急勾配区間走行時または短時間の制動時には、第１の電気機械エネルギ変換装置では、通例、全面的にではなく、少なくとも部分的にのみエネルギ蓄積装置に蓄積可能な電気エネルギが発生する。好ましくは、エネルギ蓄積装置に蓄積できないエネルギは第２の電気機械エネルギ変換装置に伝送される。好ましくは、第２の電気機械エネルギ変換装置は、この蓄積できないエネルギで内燃機関を駆動する。一般に、電動車両の航続距離はエネルギ蓄積装置に蓄積されたエネルギによって制約されるため、エネルギ蓄積装置からの、電動車両の駆動に向けられないエネルギ取り出しはほとんどの場合に航続距離の短縮化をもたらす。通常条件下でエネルギ蓄積装置に蓄積不能な電気エネルギが内燃機関の暖機に使用されることにより、好ましくは、航続距離の増大が可能になるとともに、改善された内燃機関始動方法が実現される。

好ましい実施形態において、第１の電気機械エネルギ変換装置で発生される電気エネルギは、エネルギ蓄積装置の充電状態に関する閾値が達せられている場合には、第２の電気機械エネルギ変換装置に転送される。この閾値は充電下限を上回っているのが望ましい。ここで、充電下限とは、好ましくは、エネルギ蓄積装置からエネルギを順当に取り出すことのできる下限充電状態を意味している。好ましくは、充電下限は、充電下限に達すると内燃機関による第２の電気機械エネルギ変換装置の駆動によってエネルギ発生が開始されるように設定される。好ましくは、第１の電気機械エネルギ変換装置で発生されたエネルギを、エネルギ蓄積装置と第２の電気機械エネルギ変換装置との間で分配することを可能にする閾値を導入することにより、内燃機関の最適な暖機が達成されるとともに、改善された内燃機関始動方法が実現される。

好ましい実施形態において、Ｒａｎｇｅ−Ｅｘｔｅｎｄｅｒ（航続距離延長システム）の内燃機関は回転ピストン機関ないしロータリーエンジンとして形成されている。さらに、好ましくは、内燃機関は、それを経て内燃機関の機械的出力が伝達される伝動軸を有している。さらに好ましくは、第２の電気機械エネルギ変換装置は、それを経て機械的駆動力が受け取られる駆動軸を有している。好ましくは、この駆動軸とこの伝動軸とは同軸上に、好ましくは互いに同心的に配置されている。このような双方の軸の同軸上配置によって、好ましくは、省スペース的なＲａｎｇｅ−Ｅｘｔｅｎｄｅｒ（航続距離延長システム）が実現される。

好ましい実施形態において、電気モータによって駆動される自動車は、本発明による始動方法に基づいて始動される内燃機関を搭載している。

本発明のその他の特徴、利点および実施形態は、添付図面の下記説明から判明するとおりである。

電動車両の内燃機関を始動するための方法を示すフローチャートである。 特に航続距離の延長を目的とする内燃機関を搭載した電動車両の構成を示す模式図である。 作動媒体圧縮時ならびに作動媒体非圧縮時の燃焼室を燃焼室壁および作動ピストンと共に示す模式図である。

図１は電動車両の内燃機関を始動するための本発明による方法のフローチャートを示している。この内燃機関を始動するには、先ず、エネルギ蓄積装置からジェネレータに電力が供給され、それが機械的動力Ｐ_{ｇｅｎ−ｍｅｃｈ}に変換されて、内燃機関に伝達される。内燃機関では、ジェネレータ（ここではモータジェネレータ）から供給された動力Ｐ_{ｇｅｎ−ｍｅｃｈ}によって、作動媒体とくに空気が圧縮される。作動媒体の圧縮により、作動媒体は燃焼室内で加熱される。作動媒体から燃焼室壁への熱移動Ｑが行われ、これによって燃焼室壁は温度Ｔ_ｂｒｗに加熱されて、一般に、内燃機関の暖機が招来される。内燃機関が所定のスタート温度Ｔ_{ｓｔａｒｔ}にまで暖機されることにより、内燃機関のコールドスタート・エミッションは低減される。内燃機関がスタート温度Ｔ_{ｓｔａｒｔ}に到達したか否かは、内燃機関の壁面温度Ｔ_ｂｒｗの直接の測定によって、または、間接的な方法たとえば時間測定によって行うことができる。燃焼室壁がまだ所要のスタート温度に達していなかった場合（Ｔ_ｂｒｗ＜ Ｔ_{ｓｔａｒｔ}）には、壁面温度を引き上げるために、作動媒体はさらに圧縮されて、燃焼室壁が加熱される。内燃機関の温度に加えて、その回転数ｎ_ｖｋｍも始動プロセスにとって重要である。内燃機関の回転数ｎ_ｖｋｍが所定の始動回転数ｎ_{ｓｔａｒｔ}に達した場合に、内燃機関は始動し、内燃機関が始動回転数に達していない場合には、内燃機関はジェネレータによってさらに加速される。内燃機関の始動とは、その始動後に内燃機関によって機械的出力が供給され得ることとして理解される。内燃機関の始動後、内燃機関とジェネレータとのパワーフロー（動力伝達経路）は逆転し、内燃機関がジェネレータを駆動することになる。駆動されたジェネレータでは、供給された機械的動力は電力Ｐ_{ｇｅｎ−ｅｌ}に変換されて、直接または間接に電気駆動モータＥ_ｍｏｔに転送される。この場合、間接的とは、発生した電力Ｐ_{ｇｅｎ−ｅｌ}は先ずエネルギ蓄積装置に蓄積されることを意味している。

本発明の方法による内燃機関温度の引き上げにより、内燃機関のコールドスタート・エミッションは減少し、こうして、内燃機関のスタート挙動の改善が達成される。

図２には、航続距離の延長を目的とする内燃機関を搭載した電動車両の構成が表されている。走行抵抗（これは詳細には空気抵抗である）および加速抵抗、転がり抵抗ならびに登坂抵抗は電気トラクションモータＥ_ｍｏｔ１によって克服され、このトラクションモータはその機械的出力を、動力伝達経路８を経て、車輪／タイヤ・コンビネーション９に供する。トラクションモータ１は、エネルギ蓄積装置４から、電力供給経路６を経て電気エネルギの供給を受ける。勾配区間走行時または制動時に、トラクションモータ１は車輪／タイヤ・コンビネーション９からの機械的動力を、動力伝達経路８を経て受け取り、それを、電力供給経路６を経てエネルギ蓄積装置４に蓄積（充電）する。電気エネルギ蓄積装置４は、電力経路５を経て、ジェネレータＥ_ｇｅｎ３から電力の供給を受けることができる。ジェネレータ３は発電のために、機械的な動力伝達経路７を経て、内燃機関２によって駆動される。内燃機関２を始動するには、モータとして機能するジェネレータ３が運転される。この場合、ジェネレータ３はエネルギ蓄積装置４から電気エネルギの供給を受け、その出力を、動力伝達経路７を経て内燃機関に伝達する。内燃機関２では、この動力によって、作動媒体が圧縮され、圧縮によって熱が発生する。発生したこの熱により、内燃機関２はスタート温度に達するまで暖機される。その後、内燃機関２は始動し、内燃機関で発生した動力は動力伝達経路７を経てジェネレータ３に供給される。ジェネレータ３で発生した電力は電力供給経路５を経てエネルギ蓄積装置４に蓄積される。上述した始動方法によって、内燃機関のエミッションは低減され、その結果、運転挙動の改善が達成される。

図３ａには、燃焼室１１が作動媒体流れを制御するための装置１３を介して、作動媒体流れ１４によって満たされる様子が表されている。燃焼室１１の領域は燃焼室壁１０によって境界付けられている。作動媒体流れを制御するための装置とは、実質的に、燃焼室壁１０に設けられた孔とみなすことができる。燃焼室１１の容積は作動ピストン１２によって可変となる。先ず当初は、温度Ｔ_ｕｍｇ（これは実質的に燃焼室の外部を支配している温度と同じである）が燃焼室の内部を支配している。作動媒体流れ１４は周囲温度とは異なる温度を有することも可能である。燃焼室１１の内部は、先ず当初は、圧力ｐ_２が支配しており、この圧力は燃焼室の直接の周囲にも存在していてよい。次いで、作動ピストン１２の運動により、燃焼室１１の容積は縮小されるが、その際、実質的に、作動媒体は作動媒体流れを制御するための装置１３を経て排出されない。

燃焼室１１の容積は、図３ｂに表されているように、作動ピストン１２によって減少される。こうした燃焼室容積の減少と同時に、（図３ａ）ｐ_２から（図３ｂ）ｐ_１への圧力上昇が生ずる。温度は、この圧力上昇によって、先に支配的であった温度Ｔ_ｕｍｇから燃焼室内を支配する温度Ｔ_ａｒｂまで上昇する。温度Ｔ_ａｒｂを有する作動媒体から燃焼室壁１０への熱移動Ｑが行われる。この熱移動Ｑによって燃焼室壁面温度Ｔ_ｂｒｗの上昇がもたらされる。燃焼室壁面温度Ｔ_ｂｒｗが所定のスタート温度Ｔ_{ｓｔａｒｔ}に達するもしくはそれを上回り、かつ、内燃機関の回転数ｎ_ｖｋｍが同じく所定の始動回転数ｎ_{ｓｔａｒｔ}に達するかもしくはそれを上回った場合に、内燃機関は始動される。

燃焼室からの圧縮熱による内燃機関の予熱により、内燃機関の始動方法の改善を達成することができる。

１ 第１の電気機械エネルギ変換装置、トラクションモータ
２ 内燃機関
３ 第２の電気機械エネルギ変換装置、ジェネレータ
４ 電気エネルギ蓄積装置
５ 電力伝送経路；ジェネレータ、エネルギ蓄積装置
６ 電力伝送経路；エネルギ蓄積装置、トラクションモータ
７ 機械的出力伝動経路；ジェネレータ、内燃機関
８ 機械的出力伝動経路；トラクションモータ、車輪／タイヤ・コンビネーション
９ 車輪／タイヤ・コンビネーション
１０ 燃焼室壁
１１ 燃焼室
１２ 作動ピストン
１３ 作動媒体流れを制御するための装置
１４ 作動媒体流れ
（略語の説明）
Ｔ_ｂｒｗ 燃焼室の少なくとも一部領域の温度
Ｔ_{ｓｔａｒｔ} 内燃機関のスタート温度
Ｔ_ａｒｂ 圧縮された作動媒体の温度
Ｔ_ｕｍｇ 非圧縮作動媒体の温度ないし周囲温度
ＶＫＭ 内燃機関
Ｐ_{ｇｅｎ−ｍｅｃｈ} ジェネレータが発生する機械的出力
Ｐ_{ｇｅｎ−ｅｌ} ジェネレータが発生する電力
Ｐ_ｖｋｍ 内燃機関が発生する機械的出力
ｎ_ｖｋｍ 内燃機関の回転数
ｎ_{ｓｔａｒｔ} 内燃機関の始動回転数
Ｑ 作動媒体から燃焼室壁への熱移動
Ｅ_ｍｏｔ 電気トラクションモータ
Ｅ_ｇｅｎ 電気ジェネレータ
ｐ_１ 圧縮された作動媒体の圧力
ｐ_２ 非圧縮作動媒体の圧力ないし周囲圧力

Claims (14)

1. 電動車両を駆動するためのトラクションモータとしての機能を有する第１の電気機械エネルギ変換装置（１）と、電気エネルギを蓄積するとともに少なくとも部分的に前記トラクションモータへエネルギを供給する電気エネルギ蓄積装置（４）と、電気エネルギを発生させるためのジェネレータとしての機能を有する第２の電気機械エネルギ変換装置（３）と、回転ピストン機関やピストン往復機関などの内燃機関（２）とを搭載し、
   前記内燃機関（２）は前記ジェネレータの駆動を目的とし、前記ジェネレータは前記内燃機関（２）の始動を目的としており、前記内燃機関（２）は燃焼室壁（１０）によって包囲された少なくとも１つの燃焼室（１１）と少なくとも１つの作動ピストン（１２）とを有し、前記燃焼室（１１）の容積は前記作動ピストン（１２）の運動によって可変し、前記燃焼室（１１）は少なくとも一時的に完全にまたはほぼ完全に気密密閉可能である、電動車両の内燃機関始動プロセス制御方法であって、
   − 前記ジェネレータを用いて前記内燃機関（２）を駆動するステップと、
   − 前記燃焼室（１１）内の空気などの作動媒体を圧縮するステップと、
   − 前記燃焼室壁（１０）の予熱温度を測定するステップと、
   − 前記予熱温度が所定の閾値（スタート温度）に達するかまたはそれを上回った後に、前記内燃機関（２）を始動して、前記内燃機関（２）から前記ジェネレータへのトルク伝動を開始させるステップと、
   を含んでいることを特徴とする内燃機関始動プロセス制御方法。
2. 前記内燃機関（２）の温度、特に、燃焼室壁の少なくとも一領域における内燃機関の温度が、前記閾値に達するかまたはそれを上回るまで高められる際、前記閾値は好ましくは４０℃〜１２０℃の範囲内、好ましくは６０℃〜１００℃の範囲内にあり、特に好ましくは実質的に８０℃であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
3. 前記内燃機関（２）から前記ジェネレータへの出力伝動は前記ジェネレータが前記内燃機関（２）を始動回転数にまで加速した後に開始され、その際、前記始動回転数は、好適には５００ｍｉｎ^−１〜２０００ｍｉｎ^−１の範囲内、好ましくは７５０ｍｉｎ^−１〜１５００ｍｉｎ^−１の範囲内にあり、特に好ましくは実質的に９００〜１０００ｍｉｎ^−１であることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
4. 前記ジェネレータによって長時間にわたって供給可能な電力Ｐ_{ｇｅｎ−ｅｌ}と、前記内燃機関（２）によって長時間にわたって供給可能な出力Ｐ_ＶＫＭとは、互いに一定の比をなしており、この比Ｐ_{ｇｅｎ−ｅｌ}／Ｐ_ＶＫＭは０．３〜３の範囲内、好ましくは０．５〜１．５の範囲内にあり、さらに好ましくは実質的に０．７〜０．９であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
5. 前記始動プロセスは、前記エネルギ蓄積装置（４）の充電状態に応じて開始され、好ましくは、前記内燃機関（２）の始動プロセスは前記エネルギ蓄積装置（４）の充電状態が所定の閾値を下回った場合に開始され、その際の前記閾値は、好適には満充電容量の５０％以下、好ましくは３５％以下、特に好ましくは２５％以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
6. 前記内燃機関（２）の少なくとも回転数は、直接的または間接的あるいは両方で検知されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
7. 前記燃焼室壁（１０）の少なくとも１つの領域の温度または前記内燃機関（２）の周囲温度あるいはその両方が、直接的または間接的あるいはその両方で検知されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
8. 前記内燃機関（２）の始動後、前記内燃機関の出力は前記ジェネレータに伝動可能であり、かつ、前記ジェネレータにおいて電気エネルギが発生可能であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
9. 前記内燃機関（２）は、燃料が供給され前記燃焼室（１１）内で燃料が点火されて出力が発生する第１の運転モードと、前記第１の運転モードとは異なって燃料供給または点火あるいはその両方が行われず出力が発生しない第２の運転モードとを少なくとも有し、前記内燃機関（２）は始動プロセスの間、実質的に前記第２の運転モードで運転されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
10. 前記内燃機関（２）は、制動中にまたは勾配区間走行中にあるいはその両方において実質的に前記第２の電気機械エネルギ変換装置（３）によって駆動され、その際、前記第２の電気機械エネルギ変換装置は、少なくとも部分的に前記第１の電気機械エネルギ変換装置（１）で発生される電気エネルギで間接的に駆動されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
11. 前記第１の電気機械エネルギ変換装置（１）で発生されるエネルギの、前記第２の電気機械エネルギ変換装置（３）と前記エネルギ蓄積装置との間の分配は、前記エネルギ蓄積装置（４）の充電状態に関する前設定される閾値によって影響されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の内燃機関始動プロセス制御方法。
12. 電気エネルギを発生させるための第２の電気機械エネルギ変換装置（３）（ジェネレータ）と、回転ピストン機関やピストン往復機関などの内燃機関（２）とを搭載し、前記内燃機関（２）は前記ジェネレータの駆動を目的とし、前記ジェネレータは前記内燃機関（２）の始動を目的としており、前記内燃機関（２）は燃焼室壁（１０）によって包囲された少なくとも１つの燃焼室（１１）と少なくとも１つの作動ピストン（１２）とを有し、前記燃焼室（１１）の容積は前記作動ピストン（１２）の運動によって可変し、前記燃焼室（１１）は少なくとも一時的に完全にまたはほぼ完全に気密密閉可能である、電動車両の航続距離延長システムであって、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法によって始動されることを特徴とする電動車両の航続距離延長システム。
13. 前記内燃機関（２）は回転ピストン機関またはロータリーエンジンとして形成され、前記内燃機関（２）の伝動軸と前記第２の電気機械エネルギ変換装置の駆動軸とは実質的に同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の電動車両の航続距離延長システム。
14. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法によって始動される内燃機関（２）を搭載した走行車両。

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