JP2002542752A - 自動車用の切換え可能なクラッチを有するハイブリッド駆動システム - Google Patents
自動車用の切換え可能なクラッチを有するハイブリッド駆動システムInfo
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Abstract
Description
法に従う、自動車用ハイブリッド駆動システムに関する。
動機が、例えば駆動ユニットそれ自体であり得る。
としての電気モーターは、排気ガスのない、そしてほとんど騒音のない走行を可
能にする。その際、これら電気モーターは、その構造においてコンパクトである
。欠点は、電気のみで駆動される自動車の走行出力が、従来のバッテリーの使用
可能な蓄電容量によって強く制限されていることで、電気自動車はこれまで特殊
な領域においてしか使用されていない。
れは実際には「ハイブリッド駆動システム」とも呼ばれている。当該部分的電気
駆動システムは、駆動ユニットとして、主に内燃機関を備え、これによって当該
自動車の高い走行性能及び長い航続距離が可能になる。補足的に、少なくとも一
つの電動機が、内燃機関(エンジン)とトランスミッションとの間に、ドライブ
トレーン(動力伝達装置)に対して直列または並列に配置されている。そしてこ
の電気駆動の利点は、例えばブレーキエネルギーの回収及び排気ガスのない走行
を提供することである。
行する。つまり、エンジン及び電動機は停止しており、このときは、必要な全エ
ネルギーはバッテリーから供給される。第2の走行範囲ではエンジンで走行し、
これが第2の、発電機として作動する電動機を駆動し、当該電動機がまた電気運
転での走行モーター用エネルギーを供給する。この種の直列ハイブリッド駆動シ
ステムは、クラッチなしで常時摩擦接続で作動する。
ーを使って、電気だけで発進される。その間、エンジンは停止しており、エンジ
ンは摩擦クラッチによってトランスミッション入力軸から分離されている。大き
な出力が必要な場合、例えば一定の速い車速から、エンジンがクラッチを締結す
ることによって始動され、そこでエンジンは一次駆動源として使用される。そし
て電気モーターは、補助駆動源、ないしはブースター、または車両バッテリーに
充電するための発電機として使用され得る。
機を備えた種の並列ハイブリッドは、例えばドイツの出版物VDI報告1378
(1999年)、M.Lehna著の「アウディ デュオ、シティ・ロジスティ
ック用ハイブリッド自動車」の623から647頁に記載されている。
締結すると、出力に著しい牽引力の低下が発生することである。
ことによって、従来のスターターを使ってエンジンは始動回転数に上げられる。
この公知のスターターは、それを介してエンジンを回転させるために、作動時に
ピニオンがフライホイール上のリングギヤに噛合うよう、エンジンブロックにフ
ランジ接合されている。
られているという欠点が明らかになっている。
オフに関係する「発進−停止−運転」には不適切となる。ただし、発進に電気モ
ーターを使用する並列ハイブリッドは、基本的には燃料消費量を大幅に低下させ
る運転方法に適している。この場合、エンジンは、車両停止中はスイッチが切ら
れており、エンジンが真に必要とされる時のみ、始動される。
ーターが紹介されている。この装置の場合、エンジンとトランスミッションとの
間に設置されている電気モーターは、エンジンのクランクシャフトに直接接続さ
れており、さらにスターター機能のために、発電機機能を備えている。
ンスミッション入力軸と結合する際、必然的に牽引力の低下が生じる。
もう一つの方法は、電気モーターで発進される間に、エンジンをトランスミッシ
ョン入力軸と結合させる前に、始動することである。ここではクラッチは、回転
数差がゼロのときに、始めて締結される。
がまずエンジンを始動しなければならない。そのとき、ギヤはニュートラル位置
にあり、クラッチは締結している。この間、車両を駆動することはできない。エ
ンジンが作動して初めて、エンジンと電動機との間にあるクラッチが開放され得
て、キヤが第1速に入れられ得て、それから発進が始まることができる。
である。
ョン内に統合されているギヤの油圧ポンプが、シフトエレメントに圧力を供給す
るために発進時に必要な回転数にすることが困難なことにある。というのは、当
該油圧ポンプは通常、エンジンによって駆動されるが、電気的発進時はエンジン
は停止しているからである。
で解決されるが、非常に手間やコストがかかることが明らかになっている。
法で、出力需要が少ない時は電気駆動で、より高い出力が要求されるときはエン
ジンへの切換えが可能であり、その切換え中の牽引力の低下が可能な限り回避さ
れる自動車用ハイブリッド駆動システムを創造すること、を課題とする。
ブリッド駆動システムにより解決される。
は例えば停車−及び−発進−運転のような低速時または駐車場での車両の出し入
れ時に、非常に経済的で環境負荷の少ない、純粋に電気による運転が可能になる
。エンジンと電動機との間にある第2クラッチを締結することにより、すでに作
動しているエンジンに切り換えられ、その結果、車両の全出力が使用できる。
すべき牽引力の低下もなく実現することができる。というのは、エンジンとトラ
ンスミッション入力軸との結合が少ない回転数差、最適にはゼロである、で行わ
れ得るからである。
レーンの中の本発明による組み入れにより、第1電動機は、有利なことに、多数
の機能を引き受けることができる。それは、エンジンのスターターとして、また
は、電気システムの発電機として、つまり、バッテリーの充電または他の電装品
への電気出力の供給のため、ならびに、車両トランスミッションの油圧ポンプの
駆動部として、そして場合によっては、エアコンコンプレッサー、パワーステア
リングポンプ、ブレーキブースターまたはウォーターポンプ等の補助ユニットの
駆動部として、動作され得る。
因になっていた、例えばスターター、発電機またはポンプ駆動機等、多数の電気
構成部品が不要になるという利点を供する。
り返し運転)が可能になった。というのは、エンジンは、電気のみによる発進過
程の間、第1電動機で、当該駆動への反作用なしで、短時間のうちに始動され得
るからである。
る。電気的発進時に、例えば上り坂(山)またはキック−ダウン−操作時等の突
然高い牽引力の必要性が生じた時、エンジンは自動的に始動されなければならな
い。第2電動機で発進され得て、同時に、エンジンが第1電動機によって始動さ
れ、すべりクラッチを介して切り換えられ得る本発明による構成で、反応時間に
おける明らかな改善が達成され得る。
機のトルクからの総和である非常に高い牽引力の供給が生じる。
どの種類のトランスミッションにも使用できる。
理的に説明された実施例から明らかになる。
システムの概略図である。
システムの概略図である。
ーン1とともに極めて図式的に描写されている。当該ドライブトレーンは、エン
ジン2とオートマチック・トランスミッションを呈している複数ギヤのトランス
ミッション3との間に、第1電動機4と、トランスミッション入力軸5に直接及
び常時結合されている第2電動機6と、を備えている。モーターとしてかつ発電
機として各々作動可能である電動機4及び6とエンジン2との間には、それぞれ
切換え可能なクラッチ7及び8が配置されている。
ジン2と切換え可能な第2クラッチ8との間のドライブトレーン1から分岐する
、並列のサイドトレーン9内に配置されており、並列ハイブリッドを形成してい
る。これによって、第1電動機4は第1クラッチ7によって、第2電動機6は第
2クラッチ8によって、エンジン2から切り離される。
1内のトランスミッション3の方向に第1の切換え可能なクラッチ7及び第1電
動機4が、そしてその後に第2の切換え可能なクラッチ8及び第2電動機6が直
列に配置されている。
おり、その場合、第1クラッチ7は締結されているかまたは摺動している。
る。エンジン2が例えば非常に冷えている時、第2電動機6より小さく設計され
ている第1電動機4は、エンジン2を始動するための十分なトルクを発揮しない
場合があり、その結果、幾らか強力な第2電動機6が一定の温度の下でスイッチ
投入される。この方法により、エンジン2を始動するために、常に十分なトルク
が発揮される。
。
可能である。というのは、第1電動機4と第1クラッチ7を介して結合されてい
るエンジン2は、発進過程の間、一定の限界を超える牽引力の要求があると、ト
ランスミッション入力軸5及び第2電動機6と連結可能であるからである。この
ために、第2クラッチ8は摺動状態に切り換えられる。
クピークを有するコンバーターよりもさらに大きな発進出力を可能にする非常に
大きなトルクが自由に使える。
差がゼロで、エンジン2を始動することによる牽引力低下が生じないとき、エン
ジン2をトランスミッション入力軸5と結合する。
にするために、本実施例のクラッチ7、8は、摩擦接続クラッチとして完成して
おり、この場合、回転数差は、まず摩擦によって軽減される。
ション3の油圧ポンプ10と直接結合している。当該油圧ポンプ10は、第1切
換え可能クラッチ7と第1電動機4との間に配置されている。当該油圧ポンプは
、電気的には第1電動機4で、または、機械的にはエンジン2で締結された第1
クラッチ7を介して、駆動される。
れており、エンジン2と油圧ポンプ10との間に動力流(摩擦接続)が存在し、
電気的変換損失は何ら生じないし機械的損失もほとんど生じない。そのために、
電気的駆動の場合よりも明らかに向上した効率が得られる。
主要運転範囲に相当する狭い回転数域で運転され得るという利点を持つ。当該油
圧ポンプ10は、電気的に、制御弁なしに、より高い回転数に調整され得るので
、その結果、必要な油量だけを送油し、そのために寸法をより小さく取ることも
可能である。
設計をより低回転数域にすることが可能で、その場合、ポンプの損失がさらに少
ない最適な運転が達成され得る。
クトロニクス11を介して、相互にそしてバッテリーである電源12に、接続さ
れている。
ス11を介して第2電動機6の電流で、作動可能である。後者の場合、第2電動
機6は発電機として作動し、第2クラッチ8は、開放または摺動状態に切り換え
られる。
て、その場合、第2クラッチ8は、締結または摺動状態に切り換えられている。
の概略図である。
の概略図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 エンジン(2)と可変ギヤを有するトランスミッション(3)との間に、第1
電動機(4)と、トランスミッション入力軸(5)と常時結合されている第2電
動機(6)と、を有し、各々がモーターとしてかつ発電機として作動可能である
当該電動機(4、6)とエンジン(2)との間に、各々切換え可能なクラッチ(
7、8)が配置されているドライブトレーン(1) を備えた自動車用ハイブリッド駆動システム。 - 【請求項2】 ドライブトレーン(1)内で、下って第1の切換え可能なクラッチ(7)及び
第1電動機(4)が、そしてその後に第2の切換え可能なクラッチ(8)及び第
2電動機(6)が、直列に配置されている ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動システム。 - 【請求項3】 第1の切換え可能なクラッチ(7)及び第1電動機(4)が、エンジン(2)
と第2の切換え可能なクラッチ(8)との間のドライブトレーン(1)から分岐
する、並列のサイドトレーン(9)内に配置されており、 第1電動機(4)は第1クラッチ(7)によって、第2電動機(6)は第2ク
ラッチ(8)によって、エンジン(2)から切り離すことができるようになって
いる ことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド駆動システム。 - 【請求項4】 第1電動機(4)は、トランスミッション(3)の油圧ポンプ(10)と結合
している ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム
。 - 【請求項5】 油圧ポンプ(10)が、第1切換え可能クラッチ(7)と第1電動機(4)と
の間に配置され、 それは、機械的にはエンジン(2)によって、または、電気的には第1電動機
(4)によって、駆動可能である ことを特徴とする請求項4に記載のハイブリッド駆動システム。 - 【請求項6】 第1電動機(4)は、エンジン(2)を始動するために備えられており、その
際、第1クラッチ(7)は締結されているかまたは摺動している ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム
。 - 【請求項7】 第2電動機(6)は、電気的発進過程用に設けられている ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム
。 - 【請求項8】 第2の切換え可能なクラッチ(8)は、両者の回転数差が所定の限界値より小
さい時、エンジン(2)をトランスミッション入力軸(5)と結合する ことを特徴とする請求項1乃至7に記載のハイブリッド駆動システム。 - 【請求項9】 第2の切換え可能なクラッチ(8)は、両者の回転数差が少なくともゼロに近
い時、エンジン(2)をトランスミッション入力軸(5)と結合する ことを特徴とする請求項8に記載のハイブリッド駆動システム。 - 【請求項10】 第1電動機(4)と第1クラッチ(7)を介して結合されているエンジン(2
)は、一定の限界値を超える牽引力の要求があると、トランスミッション入力軸
(5)及び第2電動機(6)と結合可能であり、その際、第2クラッチ(8)は
摺動状態に切り換えられている ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム
。 - 【請求項11】 第2電動機(6)は、エンジン(2)の規定の温度の下では、スターターとし
て切り換え可能である ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載のハイブリッド駆動システ
ム。 - 【請求項12】 電動機(4、6)は、パワーエレクトロニクス(11)を介して、相互に及び
/または電源(12)に接続されている ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載のハイブリッド駆動システ
ム。 - 【請求項13】 第1電動機(4)は、バッテリー(12)であるエネルギー源からの電流で、
または、パワーエレクトロニクス(11)を介して第2電動機(6)の電流で、
作動可能であり、その際、第2電動機(6)は発電機として作動し、第2クラッ
チ(8)は開放または摺動状態に切り換えられている ことを特徴とする請求項12に記載のハイブリッド駆動システム。 - 【請求項14】 第1電動機(4)は発電機として作動しており、その際、第2クラッチ(8)
は、締結または摺動状態に切り換えられている ことを特徴とする請求項12に記載のハイブリッド駆動システム。 - 【請求項15】 第1クラッチ(7)及び/または第2クラッチ(8)として、各々摩擦接続ク
ラッチが設けられている ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載のハイブリッド駆動システ
ム。 - 【請求項16】 第1電動機(4)は、一つまたは複数の補助ユニットと、当該ユニットの駆動
のために結合している ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれかに記載のハイブリッド駆動システ
ム。 - 【請求項17】 第2電動機(6)は、第1電動機(4)よりも大きな出力を有している ことを特徴とする請求項1乃至16のいずれかに記載のハイブリッド駆動システ
ム。 - 【請求項18】 トランスミッションは、オートマチックトランスミッション(3)として構成
されている ことを特徴とする請求項1乃至17のいずれかに記載のハイブリッド駆動システ
ム。
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