(57)【要約】  本発明は、圧縮空気コンプレッサ（３６）を備えた自動車に用いられるハイブリッド駆動装置（１０）であって、内燃機関（１２）と、電気モータ（１４）と、内燃機関および電動モータの駆動により供給された駆動力を主出力部（１８）へ伝達するための負荷分配伝動装置（１６）とが設けられており、主出力部（１８）に自動車の駆動ホイール（２２，２４）が連結されている形式のものに関する。本発明の構成では、圧縮空気コンプレッサ（３６）が、主出力部（１８）を介して駆動可能である。
2010520110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気コンプレッサ（３６）を備えた自動車に用いられるハイブリッド駆動装置（１０）であって、
−内燃機関（１２）が設けられており、
−電気モータ（１４）が設けられており、
−内燃機関および電動モータの駆動により供給された駆動力を主出力部（１８）へ伝達するための負荷分配伝動装置（１６）が設けられており、主出力部（１８）に自動車の駆動ホイール（２２，２４）が連結されている
形式のものにおいて、圧縮空気コンプレッサ（３６）が、主出力部（１８）を介して駆動可能であることを特徴とする、自動車に用いられるハイブリッド駆動装置。
【請求項２】
主出力部（１８）が負荷分配伝動装置（１６）に組み込まれている、請求項１記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項３】
圧縮空気コンプレッサ（３６）が、切換可能なクラッチ（３４）を介して主出力部（１８）に連結されており、該クラッチ（３４）を介して圧縮空気コンプレッサ（３６）が、圧送段階と非圧送段階との間で切換可能である、請求項１または２記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項４】
圧縮空気コンプレッサ（３６）が、ニューマチック式の切換入力部（４２）を有していて、該ニューマチック式の切換入力部（４２）の通気によって圧縮空気コンプレッサ（３６）が、圧送段階から、圧縮空気コンプレッサのアイドリング運転により特徴付けられた非圧送段階へ切換可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項５】
圧送段階と非圧送段階との間で圧縮空気コンプレッサ（３６）を切り換えるための電気的に制御可能な切換弁（４４）が設けられている、請求項１から４までのいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項６】
電気的に制御可能な切換弁（４４）が、圧縮空気供給装置（３８）の電子制御ユニット（４６）によって制御可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置。
【請求項７】
自動車が、内燃機関（１２）と、電気モータ（１４）と、内燃機関および電動モータの駆動により供給された駆動力を主出力部（１８）へ伝達するための負荷分配伝動装置（１６）とを有しており、主出力部（１８）に自動車の駆動ホイールが連結されている形式のハイブリッド駆動装置（１０）を装備した自動車への圧縮空気供給のために設けられている圧縮空気コンプレッサ（３６）を制御するための方法において、圧縮空気コンプレッサ（３６）を圧送段階の間、主出力部（１８）を介して駆動することを特徴とする、圧縮空気コンプレッサ（３６）を制御するための方法。
【請求項８】
電気モータ（１４）が自動車のエンジンブレーキ運転段階においてジェネレータとして作動する際に、圧縮空気コンプレッサ（３６）を非圧送段階から圧送段階へ切り換える、請求項７記載の方法。
【請求項９】
請求項１から６までのいずれか１項記載のハイブリッド駆動装置（１０）を備えた自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車に用いられるハイブリッド駆動装置であって、圧縮空気コンプレッサと、内燃機関と、電気モータと、内燃機関および電気モータの駆動装置により供給された駆動力を主出力部へ伝達するための負荷分配伝動装置とが設けられており、前記主出力部に自動車の駆動ホイールが連結されている形式のものに関する。
【０００２】
本発明はさらに、自動車が、内燃機関と、電気モータと、内燃機関および電気モータの駆動装置により供給された駆動力を主出力部へ伝達するための負荷分配伝動装置と有しており、前記主出力部に自動車の駆動ホイールが連結されている形式のハイブリッド駆動装置を装備した自動車への圧縮空気供給のために設けられている圧縮空気コンプレッサを制御するための方法に関する。
【０００３】
本発明はさらに、本発明によるハイブリッド駆動装置を備えた自動車に関する。
【０００４】
ハイブリッド駆動装置は２つの動力装置もしくは２つの原動機、すなわち内燃機関と電気モータとを有している。これらの原動機を介してハイブリッド車両を駆動することができる。内燃機関には液状またはガス状の燃料が供給されるのに対して、電気モータによる駆動は蓄えられた電気的なエネルギを使用して行われる。両原動機は目下の走行状況に応じて交互に、あるいはまた同時に運転され得る。特に降坂走行時に車両が、いわゆるエンジンブレーキ運転状態となると、パワートレーンを介してエネルギが逆流して電気モータへ伝達され得る。その場合、電気モータはバッテリを充電するためのジェネレータ（オルタネータ）として作動する。両原動機の駆動出力をパワートレーンに好都合に入力結合するためには、負荷分配伝動装置が設けられている。
【０００５】
多数の車両、特に実用車は圧縮空気コンプレッサを有している。この圧縮空気コンプレッサを用いて圧縮空気が形成される。圧縮空気は圧縮空気消費器、特にニューマチック式のブレーキシステム、あるいはまた、たとえばエアサスペンションまたはリフトアクスル装置（Liftachseeinrichtung）にも提供され得る。圧縮空気を発生させるためにはエネルギが必要とされるので、圧縮空気コンプレッサの運転段階をできるだけ経済的に設定することが努力されている。これにより、一方では不要な圧縮空気形成が行われなくなり、他方では、圧縮空気消費量のかかる走行状況が存在する場合でも、いかなる時点でも十分な圧縮空気貯え量が用意されていることが保証されている。特にこれに関連して、たとえば降坂走行時に、圧縮空気を形成するためにも、運動エネルギに変換されたポテンシャルエネルギを利用するために、自動車のエンジンブレーキ運転段階を利用することが努力されている。
【０００６】
本発明の根底を成す課題は、車両のエンジンブレーキ運転段階の効率の良い利用が保証されているような、自動車に用いられるハイブリッド駆動装置およびこのようなハイブリッド駆動装置を制御するための方法を提供することである。
【０００７】
この課題は請求項１の特徴部に記載の特徴を有するハイブリッド駆動装置ならびに請求項７の特徴部に記載の特徴を有する方法により解決される。
【０００８】
本発明の有利な実施態様は請求項２〜請求項６ならびに請求項８以下に記載されている。
【０００９】
本発明の主体となる構成では、冒頭で述べた形式のハイブリッド駆動装置において、圧縮空気コンプレッサが主出力部を介して駆動可能である。駆動システムにおける圧縮空気コンプレッサのこのような配置により、圧縮空気コンプレッサが内燃機関によっても電気モータによっても駆動され得ることが確保されている。さらに、エンジンブレーキ運転においては、電気モータが駆動されると共に、コンプレッサも主出力部に対するそのカップリングもしくはクラッチを介して駆動され得る。このことは一方ではバッテリを充填するための電気的なエネルギを発生させることを可能にし、他方では車両のエンジンブレーキ運転段階において圧縮空気を発生させることを可能にする。
【００１０】
本発明の有利な実施態様では、主出力部が負荷分配伝動装置に組み込まれて統合されている。したがって、負荷分配伝動装置は最初から、該負荷分配伝動装置への原動機および圧縮空気コンプレッサの本発明による結合が行われ得るように設計され得る。また、クラッチと負荷分配伝動装置との間の機械的な連結を、固有の負荷分配伝動装置の外部に位置する主出力部ユニットを介して提供することも可能である。
【００１１】
本発明の特に有利な改良形では、圧縮空気コンプレッサが、切換可能なクラッチを介して主出力部に連結されており、該クラッチを介して圧縮空気コンプレッサが、圧送段階と非圧送段階との間で移行可能もしくは切換可能である。したがって、切換可能なクラッチはクラッチの遮断によってエネルギの節約を可能にする。なぜならば、コンプレッサはこの状態では駆動されないからである。
【００１２】
同じく本発明の特に有利な改良形では、圧縮空気コンプレッサが、ニューマチック式の切換入力部を有していて、該ニューマチック式の切換入力部の通気によって圧縮空気コンプレッサが、圧送段階から、圧縮空気コンプレッサのアイドリング運転により特徴付けられた非圧送段階へ移行可能もしくは切換可能である。アイドリング段階への圧縮空気コンプレッサのこのような移行もしくは切換によって、圧縮空気が必要とされない場合にエネルギを節約することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の有益な実施態様では、圧送段階と非圧送段階との間で圧縮空気コンプレッサを切り換えるための電気的に制御可能な切換弁が設けられている。したがって、圧縮空気コンプレッサは、十分な切換力を提供するニューマチック式の作動部材もしくはアクチュエータを介して操作され得る。それに対して、本来の制御信号は電気的な性質を有していて、この限りでは最新の車両電子装置を用いて形成可能である。
【００１４】
これに関連して、電気的に制御可能な切換弁が、圧縮空気供給装置の電子制御ユニットによって制御可能であることが有益になり得る。圧縮空気供給装置は、ニューマチック式に作動させられるブレーキ装置を有するあらゆる実用車において設けることのできるコンポーネントである。圧縮空気供給装置は圧縮空気の清浄化および乾燥を生ぜしめる。さらに圧縮空気供給装置により、しばしば圧力調整器機能ならびに充填順序を確保しかつ個々の消費器回路同士の相互保護を行うための多回路保護弁が提供される。このような圧縮空気供給装置はしばしば固有の電子制御ユニットを有しているか、または車両内の別の制御機能をも引き受ける制御ユニットの電気的な信号から、たとえば車両コンピュータによって制御される。いずれの場合でも、圧縮空気供給装置を制御する電子装置により供給される信号によって圧縮空気コンプレッサを制御することが好都合になり得る。なぜならば、この場合、圧縮空気供給の運転状態に関する一次的な情報、たとえば常用ブレーキ回路において検出された圧力、温度等が集まるからである。
【００１５】
本発明の方法は、冒頭で述べた形式の方法において、圧縮空気コンプレッサを圧送段階の間、主出力部を介して駆動することにより特徴付けられている。こうして、本発明によるハイブリッド駆動装置の利点および特別な点を運転方法の枠内でも変換される。
【００１６】
このことは、特に電気モータが自動車のエンジンブレーキ運転段階においてジェネレータもしくはオルタネータとして作動する場合に、圧縮空気コンプレッサが非圧送段階から圧送段階へ切り換えられるという関係において云える。
【００１７】
本発明はさらに、本発明によるハイブリッド駆動装置を備えた自動車に関する。
【００１８】
以下に、本発明の特に有利な実施例を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施例によるハイブリッド駆動装置ならびに該ハイブリッド駆動装置に結合された車両コンポーネントを示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施例によるハイブリッド駆動装置ならびに該ハイブリッド駆動装置に結合された車両コンポーネントを示す概略図である。
【図３】本発明による方法を説明するためのフローチャートである。
【００２０】
図１には、本発明の第１実施例によるハイブリッド駆動装置ならびにこのハイブリッド駆動装置に接続された種々の車両コンポーネントを示す概略的な回路図が示されている。図１において、機能性のコンポーネントは実線、破線および二重線によって互いに接続されている。この場合、実線は圧縮空気接続路を表し、破線は電気的な接続路を表し、二重線は機械的な力を伝達するためのシャフトもしくは軸を表す。ハイブリッド駆動装置１０は原動機として内燃機関１２と電気モータ１４とを有している。両原動機は原動機制御装置５４に電気的に接続されている。原動機制御装置５４はさらにバッテリ５２に接続されている。両原動機、つまり内燃機関１２および電気モータ１４は負荷分配伝動装置１６に機械的に連結されている。この負荷分配伝動装置１６には主出力部１８が後置されている。負荷分配伝動装置１６は同じく原動機制御装置５４によって制御される。主出力部１８は負荷分配伝動装置１６とディファレンシャル伝動装置２０との結合を提供する。ディファレンシャル伝動装置２０から動力は駆動ホイール２２，２４、特に自動車の後車軸の駆動ホイール２２，２４に伝達される。駆動ホイール２２，２４はブレーキアクチュエータ２６，２８と関係しており、これらのブレーキアクチュエータ２６，２８はブレーキ圧制御装置３０によって圧縮空気を用いて制御される。主出力部１８には、さらにクラッチ入力軸３２が連結されている。このクラッチ入力軸３２はクラッチ３４の入力側に通じている。クラッチ３４の出力側はコンプレッサ３６と連結されている。このコンプレッサ３６は、エアドライヤと圧力調整器と多回路保護弁とを有する圧縮空気供給装置３８を介して圧縮空気リザーバタンク４０に接続されている。この圧縮空気リザーバタンク４０を介して、前で述べたブレーキ圧制御装置３０に圧縮空気が供給される。コンプレッサ３６はクラッチ３４を切ることにより非圧送段階へ変えられ得る。この目的のためには、クラッチ３４の制御入力部に圧縮空気が供給される。クラッチ３４の制御は電気的に制御可能な弁４４を介して行われる。この弁４４は３ポート２位置弁として設計されていると有利であり、これによりクラッチ３４のニューマチック式の制御入力部のための排気状態および通気状態が提供される。３ポート２位置弁４４は電子制御ユニット４６によって制御される。この電子制御ユニット４６は圧縮空気供給装置３８の制御のためにも働く。電子制御ユニット４６は圧縮空気供給装置３８に組み込まれていてよい。電子制御ユニット４６はさらに、実用車のＣＡＮバスに接続されている。このＣＡＮバスは実用車の種々の信号発生器および信号受信器を互いに接続している。たとえば、原動機制御装置５４もＣＡＮバス４８と接続されている。３ポート２位置弁４４および圧縮空気供給装置３８を制御するための電子制御ユニット４６はさらに、圧力センサ５０の出力信号を受信する。圧力センサ５０は圧縮空気リザーバタンク４０内の作動圧を検出する。図示の実施例の他に、全ての機能の制御を原動機制御装置５４によって引き受けることも可能である。さらに、図示されているように電子制御ユニット４６によって引き受けられる機能の一部が原動機制御装置５４によって引き受けられるようになっていてもよい。
【００２１】
車両の運転時に、車両は内燃機関１２によって駆動されるか、または電気モータ１４によって駆動される。電気モータ１４はこの目的のためにそのエネルギをバッテリ５２から取り出す。内燃機関１２および電気モータ１４のうちのどちらの原動機がアクティブであり、そして形成された駆動力がどのようにパワートレーンに伝達されるのかは、原動機制御装置５４によって決定されて、負荷分配伝動装置１６によって媒介される。圧縮空気が必要とされる場合、コンプレッサ３６は、エネルギが主出力部１８を介して入手されることにより圧送を行う。このエネルギは自動車の標準運転時に内燃機関１２および／または電気モータ１４によって供給される。同じく駆動力が駆動ホイール２２，２４へ伝達される。自動車がエンジンブレーキ運転に突入すると、パワートレーンにおける動力伝達が反転する。すなわち、動力は駆動ホイール２２，２４からディファレンシャル伝動装置２０と主出力部１８と負荷分配伝動装置１６とを介して原動機、すなわち内燃機関１２もしくは電気モータ１４へ伝達される。電気モータ１４および原動機制御装置５４が適当に設計されていると、電気モータ１４はジェネレータとして作動することができるので、バッテリ５２を充電することができる。それと同時に、車両のエンジンブレーキ運転段階では、燃料またはバッテリ５２からの電気的なエネルギが必要とされることなしにコンプレッサ３６を駆動することができる。このような有益なエンジンブレーキ運転段階を検知するためには、自動車が、たとえば原動機制御装置５４によって、このようなエンジンブレーキ運転段階の存在に関して常時監視される。エンジンブレーキ運転段階が存在していることが求められると、いかなる場合でも電気モータ１４のジェネレータ運転への切換が行われる。付加的に系圧が所定の最大圧よりも下にある場合には、コンプレッサ３６を圧送段階へ移行させることができる。たとえば、原動機制御装置５４がジェネレータ運転に切り換えられた場合には必ず、クラッチ３４を遮断するための３ポート２位置弁４４に信号が送出されるようになっていてよい。この信号は３ポート２位置弁４４に直接に原動機制御装置５４から伝送され得るか、または図示の実施例と関連して間接的にＣＡＮバス４８と圧縮空気供給装置３８の電子制御ユニット４６とを介して提供され得る。
【００２２】
図２には、本発明の第２実施例によるハイブリッド駆動装置ならびにこのハイブリッド駆動装置に接続された種々の車両コンポーネントを示す概略的な回路図が示されている。図１に示した第１実施例とは異なり、図２に示した第２実施例では、コンプレッサ３６と主出力部１８との間にクラッチが設けられていない。その代わりにコンプレッサ３６はニューマチック式の制御入力部４２を有している。このニューマチック式の制御入力部４２が３ポート２位置弁４４によって通気されると、コンプレッサ３６はアイドリング運転に切り換わる。この限りでは、図２に示した実施例は制御技術的に図１に示した実施例と同一に作動するので、その他の点については上記説明を参照するものとする。
【００２３】
図３には、本発明による方法を説明するためのフローチャートが示されている。ステップＳ００１では、運転パラメータ、たとえばエンジンブレーキ運転に関する車両の走行状態が常時監視される。ステップＳ００２において、エンジンブレーキ運転が存在していることが求められると、ステップＳ００３において、電気モータ１４を介して電気的なエネルギを発生させることに移行される。ステップＳ００２においてエンジンブレーキ運転の不在が求められると、引き続きステップＳ００１により運転パラメータが連続的に監視される。ステップＳ００３に続いて、すなわち電気モータ１４を介して電気的なエネルギが形成される間、ステップＳ００４において、所定の最大貯え圧が達成されているかどうかが求められる。このことがそうである場合、ステップＳ００５においてコンプレッサ３６が非圧送段階へ移行されるか、またはこのような非圧送段階が維持される。ステップＳ００５に続いて、引き続きステップＳ００２において、エンジンブレーキ運転が存在しているかどうかが質問される。ステップＳ００４において、所定の最大貯え圧が達成されていないことが求められると、ステップＳ００６においてコンプレッサ３６が圧送段階へ移行されるか、または圧送段階が維持される。引き続きステップＳ００７において、相変わらずエンジンブレーキ運転が存在しているのかどうかがチェックされる。このことがそうである場合、つまり相変わらずエンジンブレーキ運転が存在していることが判った場合、ステップＳ００３において電気的なエネルギの形成が継続される。ステップＳ００７において、エンジンブレーキ運転がもはや存在していないことが求められると、ステップＳ００５においてコンプレッサ３６が非圧送段階へ移行される。その後に、ステップＳ００２において再び、エンジンブレーキ運転が存在しているかどうかがチェックされる。このことはたいていそうでないので、つまりたいていの場合、もはやエンジンブレーキ運転は存在していないので、引き続きステップＳ００１における運転パラメータの監視によって前記方法が継続される。そうでない場合には、つまりエンジンブレーキ運転が存在していることが判った場合には、ステップＳ００３において電気モータを介して電気的なエネルの形成を開始し、かつ場合によってはエンジンブレーキ運転を利用して圧縮空気の形成を開始することができる。
【００２４】
上記説明、図面ならびに特許請求の範囲に記載の本発明の特徴は、本発明を実現するために単独の形でも、任意に組み合わされた形でも重要となり得る。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ハイブリッド駆動装置
１２  内燃機関
１４  電気モータ
１６  負荷分配伝動装置
１８  主出力部
２０  ディファレンシャル伝動装置
２２  駆動ホイール
２４  駆動ホイール
２６  ブレーキアクチュエータ
２８  ブレーキアクチュエータ
３０  ブレーキ圧制御装置
３２  クラッチ入力軸
３４  クラッチ
３６  コンプレッサ
３８  圧縮空気供給装置
４０  圧縮空気リザーバタンク
４２  制御入力部
４４  弁
４４  ３ポート２位置弁
４６  制御ユニット
４８  ＣＡＮバス
５０  圧力センサ
５２  バッテリ
５４  原動機制御装置
【図１】
2010520110.tif 000003
【図２】
2010520110.tif 000004
【図３】
2010520110.tif 000005
【国際調査報告】
2010520110.tif 000006
2010520110.tif 000007
2010520110.tif 000008
2010520110.tif 000009