NL1022589C2

NL1022589C2 - Voertuig.

Info

Publication number: NL1022589C2
Application number: NL1022589A
Authority: NL
Inventors: Salem Mourad; Darren Leigh Foster
Original assignee: Tno
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-06
Also published as: WO2004069573A1; EP1590192A1

Description

Titel: Voertuig

De uitvinding heeft betrekking op een voertuig, voorzien van: een hoofdaandrijving omvattende een verbrandingsmotor voor het aandrijven van het voertuig; en een hulpaandrijving omvattende een elektromotor, voor het afzonderlijk of in combinatie met de hoofdaandrijving aandrijven van 5 het voertuig.

Een dergelijk voertuig wordt wel aangeduid als een voertuig met een hybride aandrijving, d.w.z. in een toestand kan het voertuig worden voortbewogen door een conventionele, "zware" aandrijving dóór middel van een verbrandingsmotor; waarbij in bijzondere omstandigheden, bijvoorbeeld, 10 uit oogpunt van schadelijke emissies, de aandrijving van het voertuig kan worden overgenomen door een elektromotor die in bedrijf niet of minder schadelijk is. Zo'n voertuig is bijvoorbeeld bekend uit de Duitse publicatie 44 44 545.

De bekende hybride voorzieningen zijn doorgaans duur en minder 15 betrouwbaar, omdat de elektromotoren worden bedreven met behulp van elektrisch oplaadbare accu's die zwaar en volumineus zijn, onderhoudsgevoelig en duur. Verder zijn dergelijke accu's niet onder alle omstandigheden bedrijfszeker en hebben een relatief korte levensduur, zodat het inzetten van dergelijke voertuigen hoge kosten met zich 20 meebrengt.

De behoefte aan geluidsarme voertuigen neemt toe en daartoe zijn op het gebied van geluidsbeheersing veel vorderingen geboekt. De conventionele motoren kunnen, zij het tegen een gering vermogensverlies, veel stiller worden afgesteld dan eerder mogelijk was. Toch zijn de 25 geluidsniveaus in sommige gevallen nog te hoog, bijvoorbeeld, in het geval van laden en lossen van vrachtwagens in nachtelijke uren bij winkels in bewoonde gebieden. Daarvoor zijn de eisen voor geluidsbeheersing dermate

1 Π O 9 ^ A Q

H zwaar aangescherpt, dat zonder kostbare voorzieningen aan deze eisen H slechts moeilijk is te voldoen.

De uitvinding heeft daarom tot doel om te voorzien in een hybride voertuig dat het mogelijk maakt tegen relatief geringe kosten een 5 elektromotor te bedrijven, waarbij de emissies, in het bijzonder de geluidsemissies, zeer laag zijn, d.w.z. een zo laag niveau hebben dat kan worden voldaan aan de regelgeving en die ten minste vergelijkbaar zijn of H lager dan de emissies die haalbaar zijn met geluidsarm afgestelde conventionele motoren.

10 Dit doel wordt bereikt door een voertuig van de in de aanhef genoemde soort, waarbij de hulpaandrijving een door brandstof bedreven energie-opwekelement omvat dat elektrisch kan worden verbonden met de elektromotor teneinde deze direct van elektrische energie te voorzien. Het opwekelement kan daarbij zijn ingericht voor het hebben van een laag I 15 energiegebruik ten opzichte van de hoofdaandrijving. Daarnaast kan het opwekelement zijn ingericht voor het hebben van een relatief lage emissie I van schadelijke stoffen en/of geluidsniveau. Verder kan het voertuig ten I minste een bedrijfstoestand bezitten waarin het voertuig geluidsarm door de I hulpaandrijving wordt voortbewogen. Bij voorkeur omvat het voertuig 20 geluidsdempende middelen voor het dempen van het energieopwekelement.

Door een dergelijk opwekelement, in het bijzonder een brandstofcel of generatorset kan de elektromotor eenvoudig van elektrische energie worden voorzien, waarbij het opwekelement verder geheel is ingericht om de (geluids)emissies laag te houden. Het spreekt daarbij vanzelf dat hierbij I 25 onder "elektromotor" ten minste ook wordt verstaan de benodigde I vermogenselektronica voor het bedrijven daarvan. Omdat de benodigde I bedrijfsvermogens voor de voortbeweging in gevallen, waar lage emissies specifiek gewenst zijn, doorgaans relatief laag zijn, kan een goede balans I worden gevonden tussen geleverd vermogen enerzijds en uitgestoten 30 emissies anderzijds, zodat het niet of minder noodzakelijk is om de ·ϋ Λ Λ O f Λ Λ 3 "conventionele" verbrandingsmotor door relatief dure aanpassingen emissie-arm te maken. Daarnaast kan een gereguleerde inzet van de elektromotor het totale energieverbruik verminderen omdat het niet meer nodig is om langdurig de hoofdverbrandingsmotor te laten draaien in een ongunstig 5 rendementsbereik, maar incidenteel in energiebehoefte kan worden voorzien door het aan- en afschakelen van de elektromotor.

Teneinde specifiek te voorzien in een geluidsarm hybride voertuig is bij voorkeur het voertuig voorzien van geluidsdempende middelen voor het dempen van het opwekelement teneinde ten minste een stiltemodus te 10 verschaffen waarin het voertuig geluidsarm door de elektromotor wordt voortbewogen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is het voertuig voorzien van een regelsysteem voor het instellen van een bedrijfstoestand waarbij het elektrische opwekelement en/of de verbrandingsmotor is ingeschakeld. In 15 het bijzonder omvat de bedrijfstoestand ten minste een stiltemodus waarin de geluidsemissie van het voertuig laag is. Het regelsysteem kan een ingang bezitten voor het ontvangen van regelsignaal dat het voertuig in een gewenste bedrijfstoestand forceert. Een dergelijk regelsignaal is nuttig indien volgens de stuurgegevens die door het automatische regelsysteem 20 worden gehanteerd een ongewenste uitkomst wordt bereikt. In het bijzonder kan, indien de snelheid van een voertuig nog relatief groot is, of een gevraagd motorkoppel relatief hoog is, het regelsysteem schakelen naar een modus, waarbij de (minder emissiearme) hoofdverbrandingsmotor actief wordt. Indien dit, uit oogpunt van emissiebeheersing, ongewenst is, kan het 25 systeem worden gedwongen in de emissiearme modus te gaan of te blijven, waarbij eventueel concessies worden gedaan aan het te leveren motorvermogen. Daarbij kan het voertuig een voorziening bezitten voor het opwekken van het regelsignaal. Daarbij kan een bestuurder zelf besluiten of het voertuig in een emissiearme modus dient te worden gebracht. In 30 aanvulling daarop of als alternatief is het mogelijk, dat de voorziening een H transponder of een sensor omvat die is afgestemd op het ontvangen van een H signaal dat afkomstig is van een externe bron met behulp waarvan het voertuig in een bepaalde bedrijfstoestand wordt geforceerd. Op deze wijze kunnen, bijvoorbeeld in een bewoond gebied, waarin winkels zijn 5 gelokaliseerd die 's nachts bevoorraad moeten worden, voorzieningen H worden getroffen, zodat voertuigen, uitgerust met een dergelijk systeem volgens de uitvinding automatisch in een gewenste stiltemodus gaan.

Hierbij kan ook een graduele schaal worden gehanteerd, waarbij, afgaande op de instructies uit de omgeving, het voertuig in een zodanige 10 bedrijfstoestand wordt gebracht, dat niet meer dan een maximaal gewenst H emissieniveau wordt gerealiseerd. Door een eventueel graduele toepassing van dit systeem kan tegemoet worden gekomen aan een behoefte enerzijds om een zwaardere hoofdverbrandingsmotor in te zetten, en om anderzijds zeer gericht, daar waar het noodzakelijk is, een voertuig in een emissiearme 15 modus te forceren.

I Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm kan het regelsysteem I de regeling toepassen op basis van een voertuigsnelheid en/of I verbrandingsmotorkoppel. Deze waarden, en andere die ook voor deze I functionaliteit in de regeling gebruikt kunnen worden, kunnen ook van I 20 andere sensoren in het voertuig afgeleid worden, bijvoorbeeld toerental van de hoofdverbrandingsmotor, gekozen versnelling en gaspedaalstand. Het I regelsysteem kan daarbij een in de tijd vloeiende overgang bewerkstelligen I tussen inzet van de elektromotor en de verbrandingsmotor, zodat een H gebruiker niet wordt gehinderd door een onaangenaam schokken bij 25 overschakeling van en naar de stiltemodus. Daarnaast kan het voertuig een elektrische energieopslag omvatten en een reminrichting voor het mechanisch en/of elektrisch remmen, waarbij kinetische energie in elektrische energie wordt omgezet, waarbij het regelsysteem is ingericht voor het bepalen van een zodanige instelling voor het verschaffen van 30 voortstuwingsvermogen door de elektrische energieopslag, het brandstof .. λ n r· o a 5 bedreven opwekelement en/of de verbrandingsmotor, dat het energiegebruik en/of de emissie van schadelijke stoffen en/of het geluidsniveau van het voertuig bij een vereist motorkoppel en/of voertuigsnelheid minimaal is.

Uiteraard kan het energieopwekelement tevens worden bedreven voor 5 het verkrijgen van elektrische energie ten behoeve van de aandrijving van accessoires, zoals airconditioning.

De uitvinding heeft verder betrekking op een systeem voor het regelen van een voertuig volgens ten minste een van de voorgaande conclusies, omvattende een bron voor het uitzenden van een regelsignaal 10 dat het voertuig in een gewenste bedrijfstoestand brengt.

Verder heeft de uitvinding betrekking op een unit voor koppeling en/of inbouw in een voertuig voorzien van een hoofdaandrijving die een verbrandingsmotor omvat voor het aandrijven van het voertuig; welke inbouwunit een elektromotor omvat voor het vormen van een 15 hulpaandrijving voor het afzonderlijk of in combinatie met de hoofdaandrijving aandrijven van het voertuig; en een door brandstof bedreven energieopwekelement dat elektrisch kan worden verbonden met de elektromotor teneinde deze direct van elektrische energie te voorzien.

Een dergelijke unit is relatief eenvoudig te integreren in bestaande 20 voertuigen, en vormt daarmee een aantrekkelijke wijze om dergelijke voertuigen aan te passen aan stringente locale emissie-eisen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin toont: 25 Figuur 1: een schematisch bovenaanzicht van een voertuig volgens de uitvinding;

Figuur 2: een schematische weergave van transmissielijnen van het voertuig van figuur 1;

Figuur 3: een tijdsdiagram met daarin een overgang weergeven van 30 een normale bedrijfsmodus naar een stiltemodus; 1 n ? 2 5 8 9 H Figuur 4: een diagram met een koppelkarakteristiek van een hybride H voertuig voorzien van een regelsysteem volgens de uitvinding; H Figuur 5: een functioneel diagram voor een voorbeeld van een H regelsysteem volgens de uitvinding; en H 5 Figuur 6: een schematische weergave van een unit voor koppeling met H en/of inbouw in een conventioneel voertuig.

H In de figuren zijn dezelfde of overeenkomstige elementen met dezelfde verwijzingscijfers benoemd.

10 Figuur 1 toont een voertuig 1, zoals een vrachtwagen, bus, bestelbus of ander type vervoermiddel waarin de uitvinding kan worden toegepast, in schematische weergave vanaf een bovenzijde. Het voertuig bezit voor de voortstuwing ten minste een hoofdverbrandingsmotor 2, bijvoorbeeld, een H zware conventionele benzine, diesel of LPG motor. De motor 2 is opgenomen 15 in het voordeel van de vrachtwagen 1, onder de besturingscabine 3. Deze hoofdverbrandingsmotor 2 drijft via een (niet weergegeven) transmissie een aandrijfas 4 en een differentieel 5, op overigens bekende wijze, in dit geval, de achterwielen 6 van het voertuig 1 aan, zodat door de verbrandingsmotor geleverd vermogen kan worden omgezet in voortbeweging van het voertuig 20 1.

I In een door onderbroken lijnen weergegeven tussenruimte 7 tussen I voor- en achterwielen (bij veel vrachtvoertuigen is hier een lege, onbenutte ruimte) is een elektromotor 8 opgenomen. De elektromotor 8 grijpt volgens dit uitvoeringsvoorbeeld eveneens aan op de cardanas 4 via een koppeling 9, 25 die kan worden ingesteld om afzonderlijk of in combinatie met de I verbrandingsmotor bij te dragen aan geleverd vermogen voor de I voortbeweging van het voertuig 1. Deze koppeling kan mechanisch zijn in de I vorm van bijvoorbeeld een eventueel schakelbaar uitgevoerde tandwielkast, I maar kan ook andere soorten koppelingen omvatten zoals een viskeuze I 30 koppeling, een coaxiaal rond de aandrijvingsas gemonteerde elektromotor of 7 I dergelijke. Bijvoorbeeld door het gebruik van zg. droog- of I natplatenkoppelingen kunnen de hoofdaandrijving en hulpaandrijving I volledig worden ontkoppeld.

I Hoewel in de figuur is weergegeven dat de elektromotor 8 op de I 5 cardanas 4 van de hoofdverbrandingsmotor 2 aangrijpt, zijn talloze I varianten mogelijk waaronder bijvoorbeeld een variant met een aparte I cardanas, die aangrijpt op de voor- of achterwielen of een variant waarbij de I elektromotor op een as of wiel van het voertuig is gemonteerd. De I hoofdverbrandingsmotor 2 kan vanzelfsprekend ook op de voorwielen, I 10 eventueel in combinatie met de achterwielen aangrijpen. Dergelijke I varianten worden geacht te vallen onder de reikwijdte van de uitvinding.

I In dezelfde tussenruimte 7 is een generatorset 10 opgenomen. De I generatorset omvat een verbrandingsmotor 11 en een generator 12 voor het I opwekken van elektrisch vermogen. De generator 12 is elektrisch I 15 verbonden met de elektromotor 8 teneinde deze direct van elektrische I energie te voorzien. De aldus geconfigureerde vrachtwagen kan in een I aparte bedrijfsmodus, een zogenaamde "stiltemodus", worden voortbewogen I door de elektromotor, die op zijn beurt wordt voorzien van elektrische I energie door de generatorset 10. Omdat volgens dit uitvoeringsvoorbeeld de I 20 generatorset een relatief lichte verbrandingsmotor 11 omvat die is afgesteld I om een zeer lage geluidsemissie te hebben, en die zonodig het gebruik van I een zeer effectieve geluidsisolatie mogelijk maakt die in hoofdzaak alle I geluidsveroorzakende delen, met name de mechanisch bewegende delen, I van de hulpaandrijving in een afgesloten constructie kan inkapselen, is deze I 25 modus inderdaad "stil", d.w.z. het voertuig kan worden aangedreven met I een zeer lage geluidsemissie.

I Hoewel in dit voorbeeld de tussenruimte 7 tussen de wielen wordt benut voor het plaatsen van de generatorset 10, kan deze uiteraard ook op I andere plaatsen worden aangebracht van het voertuig, zoals bijvoorbeeld I 30 tussen de cabine 3 en een laadruim, op het dak of waar ook een gunstige I ii ü 1 z 5 ó h H plaats voor bevestiging mogelijk is; het is vanzelfsprekend zelfs mogelijk om deze bijvoorbeeld in een aanhanger te plaatsen. Dergelijke varianten zijn H uiteraard ook door de uitvinding beschermd.

H Figuur 2 geeft de transmissielijnen weer van de in figuur 1 getoonde 5 uitvoeringsvorm. Weergegeven is een hoofdverbrandingsmotor 2 die via een algemeen aangeduid als "aandrijfwerk", in dit voorbeeld bestaande uit transmissie 13, cardanas 4 en differentieel 5, de achterwielen 6 aandrijft via een eerste, hoofdaandrijflijn 14. Een tweede aandrijflijn 15 wordt gevormd door de generatorset 10, de elektromotor 8, koppeling 9, cardanas 4, 10 differentieel 5 en achterwielen 6. De aandrijflijnen 14 en 15 komen samen bij de koppeling 9, die kan aankoppelen door middel van een nader onder figuur 3 toegelichte regeling. Door deze koppeling 9 kunnen de transmissielijnen 14 en 15 afzonderlijk of gecombineerd op de achterwielen inwerken, zodat een normale bedrijfsmodus mogelijk is waarbij 15 transmissielijn 14 actief is, een gecombineerde bedrijfsmodus waarbij beide I lijnen 14 en 15 actief zijn, en een stiltemodus, waarbij alleen de lijn 15 actief

H

H Hoewel de koppeling 9 van de elektromotor 8 ook voor transmissie 13 kan zijn aangebracht biedt een na transmissie 13 geplaatste positie het 20 voordeel dat een synchronisatie tussen het toerental van de elektromotor 8 niet afhankelijk is van het toerental van de verbrandingsmotor 2, wat I synchronisatie en afstemming tussen de elektromotor 8 en de snelheid van I het voertuig 1 vereenvoudigt. Tevens zal, met name indien het systeem is uitgevoerd met een koppeling die de koppeloverdracht tussen de 25 elektromotor en de transmissie kan onderbreken, een geluidsreducerend effect optreden en een rendementsverbetering, doordat geen vermogen wordt gedissipeerd en/of in geluid wordt omgezet in de transmissie 13. In het normale bedrijf kan de koppelonderbreking die tijdens schakelen ondervonden wordt, gedeeltelijk of geheel worden opgevangen door 30 inschakeling van de elektromotor.

1022589 9

In de stiltemodus kan via de koppeling 9 de overbrenging naar de hoofdverbrandingsmotor geheel zijn uitgeschakeld, waardoor de hoofdverbrandingsmotor kan zijn afgeschakeld, zodat het voertuig in de stiltemodus actief is en een minimale geluidsemissie heeft. Door een 5 geschikte aansturing van de koppeling 9 is het mogelijk een in de tijd vloeiende overgang tussen de normale bedrijfsmodus, via aandrijflijn 14 en de stiltemodus, via aandrijflijn 15 te bewerkstelligen.

Figuur 3 toont daartoe een koppelkarakteristiek van de hoofdverbrandingsmotor 2 (in de karakteristiek aangeduid door VM1), en de 10 elektromotor 8 (aangeduid door EM). In het diagram is de grootte van het geleverde koppel in de tijd weergegeven, in willekeurige eenheden. Uit de figuur blijkt dat het totale koppel, d.w.z. de sommatie van de koppelkarakteristieken van VM1 en EM een in de tijd vloeiende fijn vormt, in dit voorbeeld een lijn met een constante waarde, representatief voor een 15 overgang bij constante voertuigsnelheid. Door de vloeiende overgang voelt de bediening van het voertuig aangenaam aan en kan het voertuig, ook in de gecombineerde modus, nauwkeurig worden bestuurd. In de (niet weergegeven) omgekeerde situatie kan, indien noodzakelijk blijkt het voortbewegingsvermogen op te voeren en dit niet wordt geblokkeerd door 20 nog nader te beschrijven extern regelsignaal, het koppel van de elektromotor 8 worden afgebouwd, waarbij tegelijkertijd het geleverde koppel van de hoofdverbrandingsmotor 2 wordt opgevoerd. Daarbij kan de elektromotor 8 als startmotor fungeren, d.w.z. door de hoofdverbrandingsmotor 2 in een geleidelijke overgang aan te koppelen op 25 de aandrijving van de elektromotor, kan deze worden gestart, op een verder niet nader toe te lichten wijze die de vakman bekend is. De elektromotor 8 kan verder eveneens als remenergie-regenerator of -dissipator fungeren. In dit laatste geval kan de remenergie worden gedissipeerd in een dissipatieweerstand of door de generatorset 10 als elektromotor te benutten ii LP L· L· 3 3 9 H en energie te dissiperen door te remmen op de verbrandingsmotor 11 door H deze aan te drijven.

Figuur 4 toont een voorbeeld van een koppelkarakteristiek van de hoofdverbrandingsmotor 2 (wederom aangeduid met VM1) en de 5 elektromotor 8 (EM). In het diagram is de relatie koppel-motorsnelheid weergegeven, in willekeurige eenheden. Een dergelijke koppelkarakteristiek is kenmerkend voor een verbrandingsmotor resp. een elektromotor.

Kenmerkend voor een verbrandingsmotor is de toename van koppel bij hogere snelheid, waarna het koppel licht begint af te nemen bij nog verdere 10 toename. Daartegenover bezit een elektromotor doorgaans een relatief constant koppel, dat bij verdere toename van de snelheid begint af te zakken, tot deze nagenoeg nul wordt. De exacte karakteristiekvormen variëren vanzelfsprekend afhankelijk van het type verbrandingsmotor (is I onder meer afhankelijk van het brandstoftype) en elektromotor (varieert 15 onder meer afhankelijk van het type elektromotor zoals DC of AC motoren, inductie, permanent magneet, switched reluctance etc). Daarnaast kunnen per aandrijflijn uiteraard meerdere motoren zijn ingezet, waarbij in de I hoofdaandrijflijn 14 deze van een zwaarder type zijn en een doorgaans I hogere emissie hebben, en in de aandrijflijn 15 deze een lagere emissie 20 bezitten en doorgaans een wat lager aandrijfvermogen bezitten. Deze samenstelling kan worden bestuurd zoals bijvoorbeeld onder verwijzing I naar figuur 5 is toegelicht; indien een voertuig in het gebied komt waarin de I snelheid en koppel relatief laag zijn, kan het systeem overschakelen van een I normale bedrijfsmodus naar de stiltemodus en volgt daarbij de I 25 koppelkarakteristiek van de elektromotor 8, in de figuur aangeduid door I EM.

I Figuur 5 geeft een functioneel diagram weer van een regelsysteem 16 volgens de uitvinding. Het regelsysteem 16 regelt de aansturing en inzet van de gevraagde en geleverde vermogens, zoals worden opgewekt door de 30 hoofdverbrandingsmotor 2 (VM1) en de generatorset 10 (GSR), een .r—· ~\ 11 eventuele elektrische energieopslag 17 (BMS) en een elektrische omzetinstallatie 18 (EBS) voor het terugwinnen en/of dissiperen van remenergie, en worden geleverd aan de voortstuwing en eventuele accessoires zoals koelsysteem, luchtcompressors (o.a. voor deurbediening, 5 vering, reminstallatie) en hydraulische pompen (o.a. stuurbekrachtiging of aandrijfsysteem voor bijvoorbeeld een kiepwagen of een pers) e.d. De elektrische energieopslag 17 zal in het navolgende algemeen worden aangeduid als "accumulator" maar kan ook alternatieven daarvan omvatten zoals batterijen, een supercapacitor, vliegwiel (bijvoorbeeld elektrisch 10 aangedreven), een hydraulische reservoir gevoed door een elektrische pomp etc.

De kern van het regelsysteem wordt gevormd door een met behulp van een processor bedreven signaalverwerkingssysteem 19, dat signalen detecteert en uitstuurt van en naar, bij wijze van voorbeeld, de 15 hoofdverbrandingsmotor 2, de generatorset 10 en andere, nog nader toe te lichten componenten die een rol spelen in de bediening en/of aandrijving van het voertuig. Volgens de beschreven uitvoeringsvorm kan een bestuurder van het voertuig, door middel van een gaspedaal 20 (GP) en/of rempedaal 21 (RP), een bepaald motorvermogen bevragen voor de voortbeweging van 20 het voertuig.

Daarnaast kan een accessoiresysteem 22 (ACC) voor het bedienen van accessoires, zoals een koelinstallatie, een airco of een remdrukinstallatie, vermogen vragen voor aandrijving van deze elementen. De totale vermogensvraag kan derhalve volgens dit voorbeeld in het 25 signaalverwerkingssysteem 19 worden geregistreerd, waarbij verder bijkomende signaalgegevens 23 (SG), zoals de snelheid van het voertuig, kengegevens van de motor zoals een toerental en/of de schakelstand van een overbrenging aan het regelsysteem 16 bekend kunnen zijn.

Verder kunnen kengegevens opvraagbaar zijn, die een 30 vermogensbeschikbaarheid van vermogen uit bijvoorbeeld een accumulator

1n??RAQ

Η 17 of remenergie-omzetinstallatie 18 registreren en kunnen betrekken bij H een inzet van hoofdverbrandingsmotor en/of generatorset 10. Zo kan H bijvoorbeeld de elektromotor 8 al vol vermogen leveren op basis van H beschikbare energie uit accumulator 17; in het geval dat blijkt, dat deze H 5 bron dreigt te worden uitgeput, kan de generatorset op vermogen worden gebracht, zodat deze de vermogensvraag kan overnemen. Daarnaast kan de energie van de generatorset 10 worden ingezet voor het aandrijven van de accessoire systemen.

Het is voor het regelsysteem mogeHjk om, bij aanwezigheid van een 10 accumulator 17, afhankehjk van de behoefte, in een gevarieerd aantal bedrijfsmodi actief te zijn. Zo kan, indien geen accumulator beschikbaar is, in een modus worden gereden, waarbij de generatorset 10 direct energie levert voor de voortdrijving van de elektromotor 8. Verder kan in een andere modus de opslag 17 slechts worden gebruikt voor het opvangen van 15 vermogenspieken. Dit kunnen pieken zijn in vermogensaanvoer, bijvoorbeeld, bij het gebruik van de elektromotor 8 als remenergie- I regenerator, waarbij een tijdelijk overschot aan elektrische energie in de accumulator 17 kan worden opgeslagen. Ook kunnen eventuele pieken in de I vermogensvraag met behulp van de accumulator 17 worden opgevangen.

20 Anderzijds kan met behulp van de accumulator 17 ook (tijdelijk) zonder de generatorset 10 worden gereden, en kan de generatorset 10 slechts worden gebruikt voor het opvangen van vermogensvraagpieken en/of voor het I herladen van de accumulator 17.

I Het regelsysteem kan verder een ingang 24 (TG) omvatten dat een I 25 regelsignaal kan ontvangen dat het voertuig in een gewenste I bedrijfstoestand forceert. D.w.z., onafhankelijk van de verdere I vermogensvraag kan door middel van een dergelijk regelsignaal het I signaalverwerkingssysteem in een toestand worden gebracht, waarbij het I voertuig slecht in stiltemodus kan opereren. Een dergelijk regelsignaal kan I 30 afkomstig zijn van een bedieningsschakelaar 25 die door de bestuurder

I ί Ω ^ O Γ O

13 wordt bediend of van een externe bron 26, bijvoorbeeld, een draadloze signaalbron die een signaal uitzendt dat door een in het voertuig aanwezige ontvanger wordt opgepikt. De ontvanger geeft vervolgens een regelsignaal aan het regelsysteem af. Uiteraard kan ook gewerkt worden met andere 5 vormen van signaaloverdracht, bijvoorbeeld, een transponder 27 die een bepaald signaal uitzendt wanneer deze in een bepaald radioveld wordt gebracht o.i.d. Een speciale uitvoering hiervan vormt een GPS-ontvanger die op basis van een GPS-signaal een geografische positie van het voertuig identificeert en op basis van deze positie de bedrijfsmodus regelt. Een 10 andere vorm kan een kloksignaal zijn, dat gedurende bepaalde tijdstippen van de dag (bijvoorbeeld: in de nachtelijke uren) het voertuig in stiltemodus forceert. Dergelijke vormen van signaaloverdracht worden ook geacht te behoren tot het domein van de uitvinding, dat in een uitvoeringsvorm betrekking heeft op een systeem voor het regelen van een voertuig volgens 15 de bovengenoemde aspecten, omvattende een bron voor het uitzenden van een regelsignaal dat het voertuig in een gewenste bedrijfstoestand brengt.

Het is daarbij mogelijk, dat het systeem, na ontvangst van het regelsignaal, geleidelijk in de stiltemodus wordt gebracht, bijvoorbeeld, na het afgeven van een waarschuwingssignaal aan de bestuurder, en/of na het 20 verstrijken van enige tijd. Daarnaast is het mogelijk, uit veiligheidsoverwegingen, dat een bestuurder in staat is een dergelijk signaal te overreden, d.w.z., zodat de bestuurder bijvoorbeeld een korte extra gelegenheid krijgt om op de normale bedrijfsmodus verder te rijden.

Het systeem bevat voor de interactie met de bestuurder een display 25 28, waarop regelgegevens kunnen worden weergegeven, en via welke de bestuurder eventuele aanpassingen aan de regeling kan uitvoeren.

Figuur 6 geeft tenslotte een schematische weergave weer van een unit 29 voor inbouw in een voertuig. De inbouwunit omvat een elektromotor 8 voor het afzonderlijk of in combinatie met een verbrandingsmotor 2 30 bijdragen aan geleverd vermogen voor de voortbeweging van een voertuig.

-¾ o Ί Ί e; :A Q - H De unit 29 omvat verder een generatorset 10 voor het opwekken van elektrische energie. Doorgaans zijn de elektromotor 8 en de generatorset 10 separate elementen, waarbij bijvoorbeeld de generatorset 10 op een ander locatie in het voertuig kan worden ondergebracht dan de elektromotor.

5 Doordat geen mechanische koppeling met het voertuig 1 nodig is kan de generatorset 10 relatief eenvoudig worden ingekapseld waardoor deze zeer geluidsarm is uit te voeren. De generatorset 10 en elektromotor 8 zijn via een elektrische verbinding 30 met elkaar gekoppeld teneinde de elektromotor 8 direct van elektrisch vermogen uit de generatorset 10 te 10 kunnen voorzien. In een uitvoeringsvorm kan de generatorset 10 bestaan uit een brandstofcel, die is ingekapseld in een geluidwerende omhulling. In de weergegeven uitvoeringsvorm omvat de generatorset 10 een verbrandingsmotor 11 en een generator 12. Het voertuig, in het bijzonder de unit, nog meer in het bijzonder de generatorset 10 omvat daarbij 15 geluidsdempende middelen, zoals een geluidwerende omhulling 31. De omhulling 31 volgens figuur 6 bestaat uit dubbelwandig uitgevoerde bekisting met een binnenwand van dempingsmateriaal en een buitenwand I van een isolerend laminaat. Daarnaast is de verbrandingsmotor 11 relatief I licht en geluidsarm afgesteld, en omvat een uitlaat 32 die kan zijn voorzien 20 van uitstoot-beperkende elementen 33, zoals een katalysator en I uitlaatgasfilter voor het beperken van de uitstoot. Wanneer de I hoofdverbrandingsmotor 2 is uitgeschakeld kan met behulp van de getoonde inbouwunit 29 aldus een stiltemodus wordt verschaft waarin het voertuig I geluidsarm door de elektromotor 8 wordt voortbewogen. De inbouw van de I 25 inbouwunit 29 in bestaande voertuigen is relatief eenvoudig. Dit bestaat uit I de stappen van het vervangen van een deel van de aandrijfas (cardanas) van een voertuig door een aangepaste aandrijfas, waarop een elektromotor kan I worden aangekoppeld; een generatorset 10 wordt als één geheel op een I geschikte positie in het voertuig, bijvoorbeeld, in de onder verwijzing naar I 30 figuur 1 en 2 besproken tussenruimte geplaatst; het gaspedaal wordt I 1022589 15 uitgerust met een sensor voor het registreren van de vermogensbehoefte; de elektromotor 8 wordt aangekoppeld aan de aangepaste aandrijfas; een signaalprocessor wordt geprogrammeerd en geïnstalleerd voor het uitvoeren van de regeltaken voor de inzet van de elektromotor bij de aandrijving van 5 het voertuig; in het elektrische systeem worden aanpassingen gedaan teneinde het voertuig op een geschikte wijze te kunnen voorzien van de voor de signaalprocessor benodigde signaallijnen; en een bedieningsinterface wordt geïnstalleerd voor een gebruiker om het hybride systeem te kunnen bedienen. De koeling kan met het koelsysteem van de 10 hoofdverbrandingsmotor 2 gedeeld worden, in het bijzonder door de radiateur 34 te delen, of een extra radiateur kan worden gemonteerd. In beide gevallen, kan een elektrische ventilator 35 gebruikt worden, die vanwege de in vergelijking met de hoofdverbrandingsmotor geringe hoeveelheid af te voeren warmte, minder geluid uitstraalt. Het spreekt 15 daarbij overigens vanzelf, dat de inbouwunit een integraal onderdeel kan vormen van een eventueel nieuw te construeren voertuig.

In een alternatieve uitvoering bestaat de mogelijkheid, dat de unit een separate unit 29 vormt voor koppeling met een voertuig 1 en daar niet in wordt ingebouwd. Het voertuig 1 kan daarbij zijn voorzien van een 20 hoofdaandrijflijn 14 voor het aandrijven van het voertuig. De hoofdaandrijflijn bezit een vermogensaftakpunt 36 (power take-off) dat vermogen kan opnemen voor het aandrijven van de wielen 6. De aandrijflijn 14 wordt derhalve in dit voorbeeld gevormd door een vermogenslijn 37 van een niet weergegeven aandrijfmotor naar de wielen 6, een vermogenslijn 38 25 van de aandrijfmotor naar het vermogensaftakpunt 36 en een vermogenslijn 39 van het vermogensaftakpunt 36 naar de wielen 6. Hoewel in de meeste gevallen de vermogenslijnen 38 en 39 normaal aanwezig zijn, zijn ze voor toepassing van de uitvinding niet noodzakelijk. Verder zal de vakman begrijpen dat, hoewel de vermogenslijnen schematisch zijn afgebeeld, 30 hieronder worden verstaan de maatregelen voor het overbrengen van de ; 022589 H mechanische energie van de hoofdverbrandingsmotor naar de wielen 6, H daaronder begrepen het bovenbesproken aandrijfwerk, Volgens het voorbeeld van figuur 6 vormt de elektromotor 8 een hulpaandrijving die via het vermogensaftakpunt 36 kan aangrijpen op de aandrijflijn 14 van het 5 voertuig. In figuur 6 is verder nog weergegeven vermogenselektronica 40 H voor het bedienen van de generatorset, de vermogenselektronica 41 voor het H bedienen van de elektromotor en een regeleenheid 42 met een regellus 43 voor het aansturen van onder meer de elektrische regeleenheid 41, 42, de ventilator 35.

10 De uitvinding is toegelicht aan de in de figuur weergegeven uitvoeringsvoorbeelden maar kan ook variaties of modificaties daarop omvatten. Zoals reeds is toegelicht, kan de elektrische aandrijving door een grote variatie in type en hoeveelheid van elektromotoren tot stand worden gebracht. Daarnaast kan de elektrische energie worden opgewekt door een 15 opwekelement, zoals een brandstofcel, of een conventionele generatorset. De brandstoffen van de hoofdaandrijving en het opwekelement kunnen gelijksoortig of ongelijksoortig zijn. Deze elementen kunnen in combinatie aanwezig zijn, eventueel aangevuld met een energieopslag zoals een accu I en/of een remenergie-opslagsysteem. Al deze variatie worden geacht te 20 liggen binnen het bereik van de uitvinding, zoals gedefinieerd in de I navolgende conclusies.

1 Ü / ' · 8 9 -

Claims

1. Voertuig, voorzien van: - een hoofdaandrijving omvattende een verbrandingsmotor voor het aandrijven van het voertuig; en - een hulpaandrijving omvattende een elektromotor, voor het 5 afzonderlijk of in combinatie met de hoofdaandrijving aandrijven van het voertuig; - waarbij de hulpaandrijving een door brandstof bedreven energieopwekelement omvat dat elektrisch kan worden verbonden met de elektromotor teneinde deze direct van elektrische energie te voorzien.

2. Voertuig volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het opwekelement is ingericht voor het hebben van een laag energiegebruik ten opzichte van de hoofdaandrijving.

3. Voertuig volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het opwekelement is ingericht voor het hebben van een relatief lage emissie van 15 schadelijke stoffen en/of geluidsniveau.

4. Voertuig volgens conclusie ten minste één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het voertuig ten minste een bedrijfstoestand bezit waarin het voertuig geluidsarm door de hulpaandrijving wordt voortbewogen

5. Voertuig volgens conclusie ten minste één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het voertuig geluidsdempende middelen omvat voor het dempen van het energieopwekelement. ' ‘.'i ) , :% S fï Η

6. Voertuig volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het energieopwekelement een verbrandingsmotor met een elektrische generatorinstallatie en/of een elektrische brandstofcel omvat.

7. Voertuig volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, met 5 het kenmerk, dat de hoofdaandrijving een aandrijfwerk omvat voor het aandrijven van de wielen van het voertuig, welk aandrijfwerk een H transmissie omvat en een koppeling voor het koppelen van de hulpaandrijving, waarbij de koppeling aangrijpt op een deel van het aandrijfwerk dat is gelegen tussen transmissie en de wielen.

8. Voertuig volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de koppeling een coaxiale koppeling is.

9. Voertuig volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, met H het kenmerk, dat het voertuig is voorzien van een regelsysteem voor het instellen van een bedrijfstoestand waarbij de hoofdaandrijving en/of de I 15 hulpaandrijving is ingeschakeld.

10. Voertuig volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het regelsysteem een ingang bezit voor het ontvangen van regelsignaal dat het voertuig in een I gewenste bedrijfstoestand forceert.

11. Voertuig volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het voertuig een 20 voorziening bezit voor het opwekken van het regelsignaal.

12. Voertuig volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de voorziening I een transponder of een sensor omvat die is afgestemd op het ontvangen van een signaal dat afkomstig is van een externe bron met behulp waarvan het voertuig in een bepaalde bedrijfstoestand wordt geforceerd. I 25

13. Voertuig volgens ten minste de conclusies 12, met het kenmerk, dat I de sensor een GPS-sensor is voor het opvangen van een GPS signaal, I m?2s89 teneinde de geografische positie van het voertuig te identificeren en teneinde, afhankelijk van de geografische positie, in een bepaalde bedrijfstoestand te brengen.

14. Voertuig volgens ten minste één van de conclusies 9-13, met het 5 kenmerk, dat het regelsysteem de regeling toepast op basis van een voertuigsnelheid en/of verbrandingsmotorkoppel.

15. Voertuig volgens ten minste één van de conclusies 9-14, met het kenmerk, dat het regelsysteem een in de tijd vloeiende overgang tussen inzet van de elektromotor en de verbrandingsmotor bewerkstelligt.

16. Voertuig volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat deze overgang tijdens het overschakelen van de transmissie wordt bewerkstelligd teneinde een tijdelijk koppelverlies bij overschakelen te verminderen.

17. Voertuig volgens ten minste een van de conclusies 9-15, met het kenmerk, dat het voertuig een elektrische energieop slag omvat en dat het 15 regelsysteem is ingericht voor het bepalen van een zodanige instelling voor het verschaffen van voortstuwingsvermogen door de elektrische energieopslag, het brandstof bedreven opwekelement en/of de verbrandingsmotor, waarbij het energiegebruik en/of de emissie van schadelijke stoffen en/of het geluidsniveau van het voertuig bij een vereist 20 motorkoppel en/of voertuigsnelheid minimaal is.

18. Voertuig volgens ten minste een van de conclusies 9-17, met het kenmerk, dat de inrichting een reminrichting omvat voor het elektrisch remmen, waarbij kinetische energie in elektrische energie wordt omgezet.

19. Voertuig volgens ten minste één van de voorgaande conclusies, met 25 het kenmerk, dat het energieopwekelement tevens wordt bedreven voor het 1022589 H verkrijgen van elektrische energie ten behoeve van de aandrijving van accessoires, zoals airconditioning.

20. Systeem voor het regelen van een voertuig volgens ten minste een van H de voorgaande conclusies, omvattende een bron voor het uitzenden van een 5 regelsignaal dat het voertuig in een gewenste bedrijfstoestand brengt.

21. Unit voor koppeling en/of inbouw in een voertuig voorzien van een hoofdaandrijving die een verbrandingsmotor omvat voor het aandrijven van het voertuig; welke inbouwunit een elektromotor omvat voor het vormen van een hulp aandrijving voor het afzonderlijk of in combinatie met de 10 hoofdaandrijving aandrijven van het voertuig; en een door brandstof bedreven energieopwekelement dat elektrisch kan worden verbonden met de elektromotor teneinde deze direct van elektrische energie te voorzien.

22. Unit volgens conclusie 21 met het kenmerk, dat het energieopwekelement een verbrandingsmotor met een elektrische 15 generatorinstallatie en/of een elektrische brandstofcel omvat, waarbij de I inbouwunit geluidsdempende middelen omvat voor het dempen van het energieopwekelement.

23. Unit volgens conclusie 21 of 22, met het kenmerk, dat de unit is ingericht voor het aangrijpen op een vermogensaftakpunt van een 20 hoofdaandrijving van een voertuig. I 1ΠΟΟΓΟΛ