JPH10259746A - 動力車のための駆動装置 - Google Patents

動力車のための駆動装置

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JPH10259746A JP5363498A JP5363498A JPH10259746A JP H10259746 A JPH10259746 A JP H10259746A JP 5363498 A JP5363498 A JP 5363498A JP 5363498 A JP5363498 A JP 5363498A JP H10259746 A JPH10259746 A JP H10259746A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 連続運転において高い走行速度で運転可能な
動力車用のコンパクトハイブリッド駆動装置を提供す
る。 【解決手段】 動力車用の駆動装置が、第一のトルク伝
達経路１１、１３を介して一つ、又は複数の駆動輪１５
と内燃機関１と、第二のトルク伝達経路２１、２３、１
３を介して動力車のバッテリー２９から供給を受け得る
第一の電気的な機械装置１９と、第一の運転状態では第
一の電気的な機械装置の車輪駆動トルクによる駆動を内
燃機関の機械的なトルク補助なしにし、且つ第二の運転
状態では内燃機関の車輪駆動トルクによる駆動を第一の
電気的な機械装置による機械的なトルク補助なしにする
第一のトルク伝達経路又は（及び）第二のトルク伝達経
路に配設された連結手段と、走行速度を予め定められた
境界速度よりも小さい第一の部分範囲で第一の運転状態
とし、境界速度よりも大きい第二の部分範囲で前記第二
の運転状態とする走行コントロール装置３１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の車輪駆
動トルクによっても、原動機として運転される電気的な
機械装置の車輪駆動トルクによっても駆動され得る、レ
ールに結び付けられていない動力車(nicht schienengeb
undenes Kraftfahrzeug)のためのハイブリッド駆動装置
(Hybridantrieb)に関する。
【０００２】
【従来の技術】動力車のための異なるタイプのハイブリ
ッド駆動装置がある。直列のハイブリッド駆動装置は、
駆動輪を動かす電動機に、動力車の内燃機関によって作
動させられる発電機から電力供給を行う。当該内燃機関
は、このようにして、その特性曲線図(Kennlinienfeld)
におけるエネルギー消費の削減と有害物質排出の削減の
観点で選択された領域で運転され得る。しかし、総燃料
消費量は、直列のハイブリッド駆動装置の場合には限定
的にしか削減され得ない。そして、連続運転において自
由になる出力は比較的にわずかである。大量生産限界条
件(Serienrandbedingungen)、すなわち一般に大量生産
するために満たされなければならない条件（コスト、重
量）のもとでは、出力の大きい在来の駆動装置に匹敵す
る走行性能（発進トルク、最高出力、最高速度）を実現
することは、電動機技術の今日の水準では不可能であ
る。直列のハイブリッド駆動装置の利点は、多段の変速
機（シフトトランスミッション）なしですむことであ
る。
【０００３】並列ハイブリッド駆動装置の場合には、内
燃機関並びに並列に配置された電気機械の出力が機械的
に駆動輪へ伝達される。しかし、依然として可変の伝動
装置がトルク伝達経路において一方は内燃機関及び場合
によっては電動機と他方は駆動輪との間に配置されてい
なければならない。
【０００４】さらに、複数の運転方式で運転可能なハイ
ブリッド駆動装置が知られている。当該ハイブリッド駆
動装置では、内燃機関と、発電機としても原動機として
も運転可能な電気的な機械装置とが出力を分配する共通
の伝動装置、例えば遊星歯車装置（プラネットホイール
ギア、Planetenradgetriebe）あるいはディファレンシ
ャルギア（差動歯車装置、Differentialgetriebe）、を
介して動力車の駆動輪と接続されている。この種のハイ
ブリッド駆動装置は、可変のギア比(Uebersetzung)を有
する伝動装置なしですむが、しかし、最高出力を連続運
転において調達する必要があるならば、相応の不利な効
率を伴う複雑な機械的な構造か、あるいは比較的かさば
る電気的な機械装置を必要とする。最後に述べたタイプ
のハイブリッド駆動装置は、例えば、ヨーロッパ特許出
願公開第０７４４３１４号明細書、ヨーロッパ特許出願
公開第０７４３２１５号明細書、米国特許第５５７７９
７３号明細書、米国特許第５５５８５８８号明細書、米
国特許第５５５８５８９号明細書、米国特許第５５５８
５９５号明細書、並びにシンポジューム・プロシーディ
ングス“EVS-13 The 13th International Electric Veh
icle Symposium", 1996年10月13〜16日、大阪、日本、V
ol. 1、603〜610頁に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、連続
運転において比較的高い走行速度で運転され得る動力車
のための比較的コンパクトに組み立て可能なハイブリッ
ド駆動装置を構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題は、本発明によ
り、以下の構成要素、すなわち、第一のトルク伝達経路
を介して動力車の少なくとも一つの駆動輪（すなわち一
つまたは複数の駆動輪）と車輪駆動連結状態にある、あ
るいは車輪駆動連結状態にされ得る内燃機関、少なくと
も原動機として運転可能な、動力車の電気的なエネルギ
ー源から電力供給を受け得る第一の電気的な機械装置に
して、第二のトルク伝達経路を介して前記一つのまたは
複数の駆動輪と車輪駆動連結状態にある、あるいは車輪
駆動連結状態にされ得る第一の電気的な機械装置、前記
第一あるいは（及び）前記第二のトルク伝達経路に配設
されている連結手段（クラッチ手段）にして、第一の運
転状態で前記内燃機関による機械的なトルク補助なしに
前記第一の電気的な機械装置の車輪駆動トルクによる動
力車の駆動を許し、且つ第二の運転状態で前記第一の電
気的な機械装置による機械的なトルク補助なしに前記内
燃機関の車輪駆動トルクによる動力車の駆動を許す連結
手段、及び動力車の走行速度をあらわす信号に依存し
て、少なくとも、走行速度が予め定められた境界速度よ
りも小さい、車両停止状態を含む走行速度の第一の部分
範囲で、前記第一の運転状態をアクティブにし、また、
少なくとも、走行速度が当該予め定められた境界速度よ
りも大きい、車両最高速度を含む走行速度の第二の部分
範囲で前記第二の運転状態をアクティブにする電子工学
的な走行コントロール装置を備えている、動力車のため
の駆動装置によって解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】前進走行方向においても後退走行
方向においても、低い走行速度の場合には、動力車は、
もっぱら前記第一の電気的な機械装置によって駆動され
る。動作電流、すなわち第一の電気的な機械装置を作動
させるための電流は、動力車のバッテリーから供給され
るか、あるいは直列のハイブリッド駆動装置のように前
記内燃機関によって作動させられて発電機として働いて
いる第二の電気的な機械装置によって生み出される。こ
のことは、後にさらに詳細に説明される。前記内燃機関
が発電機を作動させるために利用される限りは、前記第
一のトルク伝達経路における前記連結手段は開かれてい
る（すなわち、連結を解除されている）。
【０００８】原動機として運転される前記第一の電気的
な機械装置は、下側の走行速度範囲でだけ働く。一方、
前記内燃機関は、主として、最高速度を含む上側の走行
速度範囲で動力車を駆動する。このようにして、前記第
一及び前記第二のトルク伝達経路がそれらの回転数伝達
比に関して互いに別々に大きさを定められ(dimensionie
ren)、且つこれらの両方の走行速度範囲での異なったト
ルク要求に適切に適合させられ得る。前記下側の走行速
度範囲で高い車輪駆動トルクが達成され得る一方で、前
記内燃機関が車両を最高速度でも連続運転(Dauerbetrie
b)で駆動できる。前記両方のトルク伝達経路のどちらに
も可変のギア比を有する伝動装置が必要ない。特に前記
内燃機関に割り当てられた第一のトルク伝達経路にその
ような伝動装置が必要ない。
【０００９】前記第一の電気的な機械装置についてある
いは前記内燃機関についての前記両方のトルク駆動経路
を開く、また、閉じる前記連結手段は、従来どおりに構
成されていてよい。例えば、従来どおりの摩擦クラッチ
が適当である。しかし、例えばドッグクラッチ等のよう
な形状拘束的なクラッチも適当である。さらに、遊星歯
車装置のように組み立てられた、コントロール可能なブ
レーキを用いて惰力回転（フリーホイール）状態とトル
ク伝達状態との間で切り替え可能なクラッチが適当であ
る。前記両方のトルク伝達経路が異なる走行速度で使用
されるので、前記連結手段には、フリーホイーリングク
ラッチ(Freilaufkupplungen)（一方向クラッチ(Einwegk
upplungen)）も含まれ得る。
【００１０】本発明の有利な構成では、前記境界速度
が、前記第一の電気的な機械装置の最大の回転数及びそ
の後ろに配設された減速伝動装置(Reduzierungsgetrieb
en)から生じる走行速度にほぼ等しく選択されることが
考慮に入れられている。当該電気的な機械装置の最大の
回転数は、その機械的な強度(Festigkeit)によって、そ
の構造、特に極のペアの数(Polpaarzahl)によって、及
び、例えば周波数可変のインバーター回路あるいは周波
数コンバーターのような、たいてい半導体素子として構
成された整流子スイッチを作動させ得る最高周波数によ
って決まっている。場合によっては移行領域も含んで、
この境界の上側では、もっぱら電動機により作用する第
一の運転状態から第二の運転状態へ車輪駆動が移行す
る。この第二の運転状態では、車輪駆動トルクの少なく
とも一部が、前記内燃機関からあるいは並列ハイブリッ
ドのように前記内燃機関及びそのとき原動機として働い
ている前記第二の電気的な機械装置から調達される。
【００１１】第一のあるいは（及び）第二のトルク伝達
経路に以下のような伝動装置（ギア装置）が設けられて
いることが考慮にいれられると有利である。すなわち、
第一のトルク伝達経路での比、入力回転数対出力回転数
（すなわち、出力回転数に対する入力回転数の比）が、
第二のトルク伝達経路での比よりも小さいような伝動装
置である。そのとき、低い走行速度に割り当てられた第
一の運転状態で、ここでは比較的高く構成された（定め
られた）回転数比によって、動きだすために必要な相対
的に高いトルク値に駆動トルクが高められ得る。前記第
一の電気的な機械装置が走行駆動のために利用される速
度範囲は限定されているので、それは、前記内燃機関よ
りも小さい連続出力のために構成されていてよい。前記
内燃機関の出力は最高速度での連続負荷能力（不変負荷
能力、Dauerbelastbarkeit）を保証しなければならな
い。これに関連して、前記境界速度（この境界速度まで
は前記第一の電気的な機械装置が利用される）が最高速
度のほぼ半分のところにあると有利であると実証されて
いる。それによって、第一のトルク伝達経路が閉じられ
ている（すなわち接続状態にされている）場合の前記内
燃機関の有用な回転数領域は、前記第一の運転状態のた
めに予定された走行速度の範囲とかなりオーバーラップ
する。このオーバーラップ領域は、前記第一のトルク伝
達経路から前記第二のトルク伝達経路への切り替えのた
めに負荷のもとで利用され得る。さらに、前記内燃機関
は、最高速度の半分のところで、すでに最高出力のほぼ
半分を与える。従って、前記第二の電気的な機械装置
は、前記内燃機関と共同して並列ハイブリッドのように
上側の速度範囲におけるあらゆる速度で最高出力を供給
できるために、前記内燃機関のほぼ半分の最大出力に指
定され（設計され）さえすればよい。
【００１２】すでに述べたように、前記内燃機関は、第
二の電気的な機械装置を機械的に並列に接続されている
ことが可能であり、それによって、前記第一のトルク伝
達経路と連結されていることが可能である。この第二の
電気的な機械装置は、原動機としても発電機としても利
用されることが合目的である。発電機として運転する場
合には、それは、動力車の走行速度範囲全体で車両の駆
動のための電流、トラクション電流（走行電流、Fahrst
rom）を生み出す動力車のバッテリーを充電するために
利用され得る。前記境界速度の下側では、すなわち前記
第一の運転状態では、発電機電流が直接前記第一の電気
的な機械装置を動かすこともできる。原動機運転では、
前記第二の電気的な機械装置が前記内燃機関の始動のた
めに利用され得る。しかし、特に、前記第二の電気的な
機械装置は、前記第二の運転状態において、且つ特にそ
の下側の境界、すなわち両方の運転状態の間の移行の領
域において、前記内燃機関によって生み出される車輪駆
動トルクを並列ハイブリッド駆動装置のように高める。
前記境界速度と最高速度との間の速度領域における所望
の一定の駆動出力を前提として、前記走行コントロール
装置が、前記第二の電気的な機械装置によって発生させ
られる車輪駆動出力を速度増大とともに低下させること
が可能である。このことは、前記第二の電気的な機械装
置のためのトラクション電流を生み出すバッテリーの負
荷を走行速度の増大とともに同様に低下させる。最高速
度に近づくとともに、車輪駆動トルク全体における前記
内燃機関の分担分がより大きくなり、且つ合目的には最
高速度の領域で車両がもっぱら前記内燃機関だけによっ
て駆動される。
【００１３】前記第一あるいは（及び）第二のトルク伝
達経路におけるクラッチは、前記走行コントロール装置
によってアクチュエーター等を介してコントロールされ
ることが合目的である。このことは、前記走行コントロ
ール装置に、前記両方の運転状態の間の切り替え過程を
定める境界速度を走行状況に依存してずらすこと、ある
いは負荷のもとで行われる切り替え過程の場合に一つの
運転状態から別の運転状態へのソフトな、ショックのな
い移行をもたらすことを可能にする。このために、すで
に述べたオーバーラップ領域で、両方のクラッチが閉じ
られ、トルクが一方から他方のトルク伝達経路へゆっく
り移され、それから負荷なしのトルク伝達経路が再び開
かれる。切り替えがヒステリシス挙動を示し、それによ
って、動力車が加速されるかあるいは減速されるかによ
って、切り替え過程に対して責任のある境界速度が異な
ってもよい。
【００１４】また、移行の領域で、両方の電気的な機械
装置が、例えば加速局面あるいは制動局面のあいだ、同
時に駆動トルクを生じるように働いてもよい。
【００１５】
【実施例】以下に、本発明を、図面をもとにして詳細に
説明する。図１にブロック図として図式的に示されたハ
イブリッド駆動装置(Hybridantrieb)は内燃機関１を備
える。当該内燃機関の出力シャフト３は、発電機として
も原動機としても運転可能な第二の電気的な機械装置７
の出力シャフト５と同軸に且つ固定して接続されてい
る。アクチュエーター（コントロールエレメント）９を
用いて操作可能なクラッチ１１、例えば摩擦クラッチ、
を介して、内燃機関１と第二の電気的な機械装置７とか
ら形成されたユニットが、動力車の、駆動輪１５を備え
る駆動軸ユニット１７のディファレンシャルギア（差動
歯車装置）１３と接続されている。クラッチ１１が閉じ
ている（つながれている）場合に、出力シャフト３、
５、クラッチ１１、及び減速する(untersetzend)ディフ
ァレンシャルギア１３を介して、内燃機関１及びこれに
機械的に並列に接続された第二の電気的な機械装置７か
ら駆動輪１５への第一のトルク伝達経路(Drehmomentueb
ertragungsweg)が通じる。
【００１６】さらに、駆動軸ユニット１７は、原動機と
して働く別の第一の電気的な機械装置１９によって駆動
され得る。当該第一の電気的な機械装置は、２１で示さ
れている減速する伝動装置（ギア装置）とアクチュエー
ター２５によって操作可能な２３で示された別のクラッ
チとを介してディファレンシャルギア１３の入力部と接
続されている。それによって、第一の電気的な機械装置
１９から、伝動装置２１、クラッチ２３、及びディファ
レンシャルギア１３を介して、駆動輪１５への第二のト
ルク伝達経路が通じる。
【００１７】両方のトルク伝達経路は、可変のギア比を
有する伝動装置をもっていない。しかしながら、第二の
電気的な機械装置７あるいは第一の電気的な機械装置１
９を駆動輪１５と駆動結合状態にすることを可能にする
それぞれ一つのコントロール可能なクラッチをもってい
る。例えばディファレンシャルギア１３あるいは伝動装
置２１のような伝動装置が設けられている限りでは、そ
れは、それの配置されているトルク伝達経路について不
変の回転数伝達比を有する伝動装置である。特に、回転
方向を反転させる伝動装置は設けられていない。後退走
行のためには、第一の電気的な機械装置１９の回転方向
が反転させられる。
【００１８】電気的な機械装置７、１９は、多極の機械
装置(Vielpolige Maschinen)として構成されている。そ
れらの整流（転流、Kommutierung）のために多相の半導
体スイッチユニット２７が設けられている。コントロー
ル可能な可変の整流周波数(Kommutierungsfrequenz)に
よってインバーター、周波数コンバーター等のように作
動し得る半導体スイッチユニット２７が、電気的な機械
装置７、１９をその原動機運転(Motorbetrieb)のため
に、動力車のトラクション電流を供給するバッテリー２
９等と接続している。スイッチユニット２７は、一方あ
るいは両方の電気的な機械装置７、１９の発電機運転の
場合にも、ここでは特にクラッチ１１が開かれている
（すなわち、接続を解除されている）際に動力車の走行
状況に依存せずに内燃機関１によって発電機運転で作動
させられ得る第二の電気的な機械装置７の発電機運転の
場合に、そのようにして発生させられた電気的な出力を
適当に整流して原動機運転で動力車を駆動する第一の電
気的な機械装置１９に供給することを可能にする。さら
に、スイッチユニット２７は、電気的な機械装置７、１
９の発電機運転の際に、特に第二の電気的な機械装置７
の発電機運転の際にバッテリー２９を充電することを可
能にする整流器ステップ(Gleichrichterstufen)を備え
得る。
【００１９】別の構成も適当ではあるが、しかし第二の
電気的な機械装置７のローターが付加的な回転支持構造
(Drehlagerung)なしに直接に内燃機関１のクランクシャ
フトに保持されていることが有利である。当該電気的な
機械装置は、好ましくは、外部で回転する（作動する）
ローターを有する永久磁石で励磁される同期機(permane
ntmagneterregte Synchronmaschine)である。
【００２０】当該ハイブリッド駆動装置の運転状態のコ
ントロールのために、電子工学的な走行コントロール装
置３１が設けられている。当該走行コントロール装置
は、詳細には図示されていないが、例えば操縦ペダル
（アクセルペダル）あるいはブレーキペダルあるいは走
行方向セレクター(Fahrtrichtungswaehler)によって発
生させられる運転命令(Fahrbefehle)に反応し、センサ
ー３３によって発生させられた動力車の瞬間的な走行速
度をあらわす信号に依存して、アクチュエーター９、２
５をコントロールする。さらに、走行コントロール装置
３１は、電気的な機械装置７、１９をスイッチユニット
２７を介してコントロールし、内燃機関１の運転を、特
にアクチュエーター３５を用いて調整可能なその出力調
整機構(Leistungsstellorgan)、例えばスロットルバル
ブあるいは燃料噴射ポンプの運転をコントロールする。
【００２１】図２に明らかにされているように、電気的
な機械装置７、１９及び場合によっては内燃機関１のア
クティブ化は、走行速度ｖに依存しておこなわれる。車
両停止からリミット速度(Geschwindigkeitsschwelle)ｖ
1の領域にまで達する走行速度の下側領域では、動力車
は原動機として働く第一の電気的な機械装置１９だけに
よって駆動される。図２にＩで表示されたこの速度範囲
では、クラッチ２３が閉じられており（すなわち、つな
がれており)、クラッチ１１が開かれている（すなわ
ち、接続を解除されている）。伝動装置１３、２１のギ
ア比は、第一の電気的な機械装置１９の出力トルクを、
動きだすために十分に高い値Ｍmaxへ高める。ディファ
レンシャルギア１３から連動を解除されている第二の電
気的な機械装置７は、発電機として働き、内燃機関１に
よって作動させられる。発生する電気的なエネルギー
は、原動機として働く第一の電気的な機械装置１９に供
給する。それに応じて、速度範囲Ｉでは、本発明に係る
駆動装置は、直列のハイブリッド駆動装置として働く。
走行状況に依存して第二の電気的な機械装置７によって
発生させられる電気的なエネルギーの一部がバッテリー
２９の充電のためにも利用され得ること、あるいは、当
該発電機の出力が十分でないならば第一の電気的な機械
装置１９がバッテリー２９からも付加的に供給を受け得
ることは、自明のことである。
【００２２】図２では、走行コントロール装置３１が車
輪駆動トルクを速度範囲Ｉにおいて調整可能であるトル
クＭの領域が左下方から右上方へ延びる線でハッチング
されて示されている。停止状態と第一の電気的な機械装
置１９の定格データ（公称データ）、特に定格回転数に
よって定められるエッジ速度、すなわち速度境界との間
で、第一の電気的な機械装置１９がほぼ一定のトルクを
発生させる。当該トルクは、エッジ速度の上側で、すな
わち第一の電気的な機械装置１９が場を弱くする運転(F
eldschwaechungsbetrieb)、すなわちより小さいトルク
での運転で働く領域で、一定の出力Ｐmaxに対するトル
ク曲線に対応して双曲線形に減少する。増大する速度に
対して速度範囲Ｉを限定する（すなわち、その速度範囲
の上限を決める）境界速度ｖ1は、本質的に、機械的な
限界とスイッチユニット２７の最大の可能な整流周波数
とから判明する第一の電気的な機械装置１９の最大の回
転数によって決定されている。第一の電気的な機械装置
１９は、速度範囲Ｉにおける後退走行のあいだも作動す
る。
【００２３】境界速度ｖ1の上側（すなわち、それより
高い速度）では、第一の電気的な機械装置１９がスイッ
チを切られ、動力車の最大の走行速度ｖmaxまで達する
速度範囲ＩＩで動力車は内燃機関１並びにそのとき原動
機として働く第二の電気的な機械装置７によって駆動さ
れる。図２において左上方から右下方へ延びる線でハッ
チングされて示されたこの速度範囲ＩＩでは、クラッチ
２３が開かれ、且つクラッチ１１が閉じられている。第
二の電気的な機械装置７は、並列ハイブリッド駆動装置
のようにバッテリー２９から供給をうける。
【００２４】図２には、一点鎖線３７によって内燃機関
１の全負荷トルク特性曲線が示されている。境界速度ｖ
1の領域では、全負荷トルク特性曲線３７が最大の総駆
動出力(Gesamtantriebsleistung)Ｐmaxに対するトルク
特性曲線の下方にとどまっている。矢印３９によって示
されたトルク差は、第二の電気的な機械装置７によって
産出される駆動トルクによって補償される。図２に示す
ように、補償のために必要な差量は、速度の増大ととも
に減少する。その結果、最高速度の領域では、動力車は
もっぱら内燃機関１によって駆動される。
【００２５】第二の電気的な機械装置７の最大のトルク
寄与４１は、同様に、走行速度ｖに依存して変化し、図
２では破線４３によって示されている。図２に示すよう
に、全負荷トルク特性曲線３７に付加される第二の電気
的な機械装置７のトルク寄与は、速度範囲ＩＩでは最大
の出力Ｐmaxのトルク線の上方に位置する。この過剰の
トルクが短時間の加速のために利用されてもよいし、あ
るいは走行コントロール装置３１が、結果として生じる
総駆動出力Ｐmaxにトルクを制限してもよい。
【００２６】特性曲線３７、４３は、速度範囲Ｉ内へ延
びている。極端な場合には内燃機関のアイドリング回転
数で生じる走行速度ｖ0から境界速度ｖ1まで達する図２
において交差線でハッチングされて示された速度範囲Ｉ
ＩＩでは、動力車は、原動機として働く第二の電気的な
機械装置７によっても内燃機関によっても、並列に接続
された第一の電気的な機械装置１９と共同して駆動され
得る。適当な運転方式の選択は、コントロール装置３１
によって行われる。その際、現在の走行状況と両方の運
転方式の総エネルギーバランスとが考慮に入れられる。
加速あるいは減速の際には、速度範囲ＩＩＩが一つの運
転方式から別の運転方式への瞬間的な運動なしの（すな
わちショックのない）負荷移行(Lastuebergang)に適し
ている。速度範囲ＩＩＩが境界速度ｖ1の領域における
速度に限定されており、一方それ以外の速度範囲Ｉでは
第二の電気的な機械装置７が発電機として運転されるこ
とは自明のことである。
【００２７】詳細には示されていないが運転方式の間の
切り替えを一方では速度範囲Ｉにおいて、他方では速度
範囲ＩＩにおいてヒステリシス的な依存性で行う変形例
がある。この場合には、加速の際の、従って走行速度が
増大する際の切り替えは、減速（制動）の場合の、すな
わち走行速度が低下する場合の境界速度とは区別され且
つ特にこの境界速度より大きい境界速度に依存して行わ
れる。このようにして、境界速度に近い走行速度の際
に、両方の運転方式の間のひっきりなしの切り替えが妨
げられる。
【００２８】上で説明した実施例の場合には、第一の電
気的な機械装置１９はもっぱら原動機として利用され
る。詳細には示されていないが以下のような変形例があ
る。すなわち、その場合は、第一の電気的な機械装置１
９が速度範囲ＩＩにおいて制動エネルギー回復(Bremsen
ergierekuperation)のためにバッテリー２９の充電のた
めの発電機として利用され得る。さらに、伝動装置２１
及び１３の配置方法並びにクラッチ１１及び２３の構成
が、示された実施形態に限定される必要がないことは自
明のことである。特に、車両に縦に組み込まれた駆動装
置のための両方のトルク伝達経路の同軸の配置が可能で
ある。クラッチは、図示された実施例で暗示されている
ように、摩擦クラッチとして構成されていてよい。しか
し両方のトルク伝達経路に、同期化のために利用され得
る、動力で動かし得る電気的な機械装置が配置されてい
るので、これらのクラッチは、例えばドッグクラッチ(K
lauenkupplungen)等のような形状拘束的なクラッチでも
よい。前記のトルク伝達経路が異なった走行速度範囲で
効力があるので、両方のクラッチのうちの少なくとも一
つ、特にクラッチ１１が、フリーホイーリングクラッチ
または一方向クラッチとして構成されていてもよい。特
に同時に伝動装置機能を一緒に引き受けるときには、例
えば動力車のオートマチックトランスミッションに使用
されるようなコントロール可能なプラネットホイールセ
ット(Planetenradsaetze)が同様に利用され得る。
【００２９】最高速度２２０kmhまで使用できる動力車
では、図１に示す駆動装置の場合に例えば以下の設計デ
ータが生じる。 内燃機関１： 最大出力１３０kW 最大トルク２５０Nm 最大エンジンスピード５５００min-1 第一の電気的な機械装置１９： 最大出力１２０kW 最大トルク４２０Nm 第二の電気的な機械装置７： 最大出力９０kW 最大トルク２５５Nm 伝動装置１３： 出力回転数に対する入力回転数の比ｉ＝３．３ （すなわち、入力回転数／出力回転数＝３．３／１） 伝動装置２１： 出力回転数に対する入力回転数の比ｉ＝２．２ 従って駆動軸１７に関して以下のデータが生じる： 速度範囲Ｉ： 最大トルク３０５０Nm 最大出力１２０kW 最大車輪回転数８２５min-1 境界速度ｖ1 １１０kmh 速度範囲ＩＩ： 最大出力１３０kW 最大車輪回転数 約１６５０min-1 最大走行速度２２０kmh
【図面の簡単な説明】
【図１】軌道に結びつけられていない動力車のための本
発明に係る駆動装置の一つの実施例のブロック回路図で
ある。
【図２】車輪駆動トルクＭを走行速度ｖに依存して示し
たグラフである。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ３ 出力シャフト ５ 出力シャフト ７ 第二の電気的な機械装置 ９ アクチュエーター １１ クラッチ １３ ディファレンシャルギア １５ 駆動輪 １９ 第一の電気的な機械装置 ２１ 伝動装置 ２３ クラッチ ２９ バッテリー ３１ 走行コントロール装置 ｖ0 内燃機関のアイドリング回転数で生じる走行速度 ｖ1 境界速度 ｖmax 最高速度

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一のトルク伝達経路（１１、１３）を
    介して動力車の一つの駆動輪（１５）または複数の駆動
    輪と車輪駆動接続状態にある、あるいは車輪駆動接続状
    態にされ得る内燃機関（１）と、 第二のトルク伝達経路（２１、２３、１３）を介して前
    記一つの駆動輪（１５）または前記複数の駆動輪と車輪
    駆動接続状態にある、あるいは車輪駆動接続状態にされ
    得る、少なくとも原動機として運転可能で動力車の電気
    的なエネルギー源（７、２９）から供給を受け得る第一
    の電気的な機械装置（１９）と、 第一の運転状態では前記第一の電気的な機械装置（１
    ９）の車輪駆動トルクによる動力車の駆動を前記内燃機
    関（１）による機械的なトルク補助なしに許し、且つ第
    二の運転状態では前記内燃機関（１）の車輪駆動トルク
    による動力車の駆動を前記第一の電気的な機械装置（１
    ９）による機械的なトルク補助なしに許す、前記第一の
    トルク伝達経路（１１、１３）あるいは（及び）前記第
    二のトルク伝達経路（２１、２３、１３）に配設された
    連結手段（１１、２３）と、 動力車の走行速度をあらわす信号に依存して、少なくと
    も、走行速度が予め定められた境界速度（ｖ1）よりも
    小さい、車両停止状態を含む走行速度の第一の部分範囲
    （Ｉ）で前記第一の運転状態をアクティブにし、且つ少
    なくとも、走行速度が前記予め定められた境界速度（ｖ
    1）よりも大きい、車両最高速度（ｖmax）を含む走行速
    度の第二の部分範囲（ＩＩ）で前記第二の運転状態をア
    クティブにする、電子工学的な走行コントロール装置
    （３１）とを有する、動力車のための駆動装置。
  2. 【請求項２】 前記境界速度（ｖ1）が、前記第一の運
    転状態で前記走行コントロール装置（３１）によって定
    められる最大の走行速度にほぼ等しく選ばれていること
    を特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
  3. 【請求項３】 前記第一のトルク伝達経路（１１、１
    ３）あるいは（及び）前記第二のトルク伝達経路（２
    １、２３、１３）に伝動装置（１３、２１）が設けられ
    ており、当該伝動装置により、前記第一のトルク伝達経
    路（１１、１３）における出力回転数に対する入力回転
    数の比が前記第二のトルク伝達経路（２１、２３、１
    ３）におけるものより小さいことを特徴とする、請求項
    １または請求項２に記載の駆動装置。
  4. 【請求項４】 前記第一の電気的な機械装置（１９）が
    前記内燃機関（１）より小さい最大の連続出力のために
    構成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいず
    れか一項に記載の駆動装置。
  5. 【請求項５】 前記予め定められた境界速度（ｖ1）が
    前記第一のトルク伝達経路（１１、１３）を介しての前
    記内燃機関（１）による駆動の場合に前記内燃機関
    （１）のアイドリング回転数で生じる走行速度（ｖ0）
    よりも大きく選択されていることを特徴とする、請求項
    １〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
  6. 【請求項６】 前記内燃機関（１）と原動機としてある
    いは（及び）発電機として運転可能な第二の電気的な機
    械装置（７）とが機械的に並列に接続されていることを
    特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の駆動
    装置。
  7. 【請求項７】 前記第二の電気的な機械装置（７）が前
    記内燃機関（１）に対して恒常的な回転固定の連結状態
    にあり、特に直接の駆動接続状態にあることを特徴とす
    る、請求項６に記載の駆動装置。
  8. 【請求項８】 前記内燃機関（１）と前記第二の電気的
    な機械装置（７）とが同軸に配置された出力シャフト
    （３、５）をもつことを特徴とする、請求項７に記載の
    駆動装置。
  9. 【請求項９】 前記第二の電気的な機械装置（７）のロ
    ーターが固有の軸受け構造なしに直接に前記内燃機関の
    クランクシャフトに取り付けられていることを特徴とす
    る、請求項７または請求項８に記載の駆動装置。
  10. 【請求項１０】 前記第一のトルク伝達経路（１１、１
    ３）に、一方は前記内燃機関（１）及びそれに機械的に
    並列に接続された第二の電気的な機械装置（７）と他方
    は前記一つの駆動輪（１５）または前記複数の駆動輪と
    の間に、前記一つの駆動輪（１５）または前記複数の駆
    動輪に対する前記内燃機関（１）及び前記第二の電気的
    な機械装置（７）の駆動接続を解くための一つのクラッ
    チ（１１）が配設されていることを特徴とする、請求項
    ６〜９のいずれか一項に記載の駆動装置。
  11. 【請求項１１】 前記第一のトルク伝達経路（１１、１
    ３）に配設されたクラッチ（１１）が、少なくとも、走
    行速度の前記第一の部分範囲（Ｉ）で開かれていること
    を特徴とする、請求項１０に記載の駆動装置。
  12. 【請求項１２】 前記クラッチが前記の電子工学的な走
    行コントロール装置（３１）を用いてコントロール可能
    なクラッチ（１１）として、特にアクチュエーター
    （９）を用いて操作可能な摩擦クラッチ（１１）として
    構成されていることを特徴とする、請求項１０または請
    求項１１に記載の駆動装置。
  13. 【請求項１３】 前記第二の電気的な機械装置（７）
    が、少なくとも、走行速度の前記第一の部分範囲（Ｉ）
    の一部で、前記第一の電気的な機械装置（１９）への供
    給のためのあるいは（及び）動力車の電気的なエネルギ
    ー蓄積装置（２９）の充電のための発電機として働くこ
    とを特徴とする、請求項６〜１２のいずれか一項に記載
    の駆動装置。
  14. 【請求項１４】 前記第二の電気的な機械装置（７）
    が、少なくとも、走行速度の前記第二の部分範囲（Ｉ
    Ｉ）の一部で原動機として働くことを特徴とする、請求
    項６〜１３のいずれか一項に記載の駆動装置。
  15. 【請求項１５】 前記走行コントロール装置（３１）が
    全負荷運転の際に前記第二の電気的な機械装置（７）を
    走行速度の前記第二の部分範囲で、前記内燃機関（１）
    の全負荷の際にこれによって与えられる車輪駆動トルク
    を前記第二の運転状態で少なくとも近似的に一定の駆動
    出力の達成のために必要な値に高める車輪駆動トルクを
    生み出すように、コントロールすることを特徴とする、
    請求項１４に記載の駆動装置。
  16. 【請求項１６】 前記第一のトルク伝達経路（１１、１
    ３）に配設された前記クラッチ（１１）が、前記境界速
    度よりも小さい走行速度の第三の部分範囲（ＩＩＩ）
    で、前記内燃機関（１）の車輪駆動トルク、及び必要な
    場合には、原動機として作動する前記第二の電気的な機
    械装置（７）の車輪駆動トルクの伝達のために閉じられ
    ていることを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか
    一項に記載の駆動装置。
  17. 【請求項１７】 前記境界速度（ｖ1）より小さく且つ
    前記内燃機関のアイドリングの際に生じる走行速度（ｖ
    0）よりも大きい走行速度の第三の部分範囲（ＩＩＩ）
    で、運転方式が走行コントロール装置（３１）によって
    両方の運転方式のエネルギーバランスを考慮して選ばれ
    ることを特徴とする、請求項１０〜１６のいずれか一項
    に記載の駆動装置。
  18. 【請求項１８】 前記第一の電気的な機械装置（１９）
    が前記第二の電気的な機械装置（７）よりも大きい原動
    機運転での出力のために構成されていることを特徴とす
    る、請求項６〜１７のいずれか一項に記載の駆動装置。
  19. 【請求項１９】 前記第一のトルク伝達経路（１１、１
    ３）あるいは（及び）前記第二のトルク伝達経路（２
    １、２３、１３）が運転に従って変化しない回転数伝達
    比をもつことを特徴とする、請求項１〜１８のいずれか
    一項に記載の駆動装置。
  20. 【請求項２０】 前記予め定められた境界速度（ｖ1）
    が動力車の加速の際に第一の値をもち、減速の際に当該
    第一の値と異なる第二の値をもつことを特徴とする、請
    求項１〜１９のいずれか一項に記載の駆動装置。
  21. 【請求項２１】 前記第二のトルク伝達経路（２１、２
    ３、１９）にクラッチ２３が配設されていることを特徴
    とする、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の駆動装
    置。
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