JP2014201308A - 内燃機関と電気機械とを有するハイブリッド車 - Google Patents

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Abstract

【課題】内燃機関と電気機械とを有するハイブリッド車を提供する。
【解決手段】内燃機関２と少なくとも一つの電気機械３とを有し、且つ車両１のリヤアクスル５の駆動用トランスミッション４を有するハイブリッド車１に関する。ここで内燃機関２及び一つの電気機械３は、トランスミッション４の共通の入力シャフト６に対応して設けられている。前記種類のハイブリッド車の場合、本発明によれば、内燃機関２と、前記一つの電気機械３と、前記電気機械３用のメインバッテリ１９又は内燃機関２用のタンクとが、車両１の後部領域において、走行方向に対して横置きに配置され、電気機械パワーは内燃機関２のパワーより大きいことが提供される。前記種類の車両の場合、車両の構造的スペースの最適利用によるハイブリッドドライブの高度な電化が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関と少なくとも一つの電気機械とを有し、且つ車両のリヤアクスルの駆動用トランスミッションを有するハイブリッド車に関し、ここで内燃機関及び一つの電気機械は、トランスミッションの共通の入力シャフトに対応している。
前記種類のハイブリッド車は、パラレルハイブリッド車である。前記種類のハイブリッド車の場合、内燃機関と電気機械とが共通のドライブトレインにおいて作動する。従って、少なくとも１つの運転状態で、前記両ドライブの力又はトルクは同時に利用可能となる。
冒頭に記載した種類のハイブリッド車は、（特許文献１）により公知である。前記ハイブリッド車では、内燃機関、電気機械及びトランスミッションが車両方向に、すなわち縦置きに搭載される。ここで内燃機関は電気機械の前に配置され、電気機械はトランスミッションの前に配置される。前記アセンブリは、この縦置きの配置のために、リヤアクスルから前方に展開する車両の長手方向の広がりに極めて大きい構造的スペースを必要とする。前記車両には、車両のフロントアクスルのホイールを駆動する別の電気機械が提供される。
（特許文献２）は、ハイブリッド車について記載している。前記ハイブリッド車では、２つのホイールを有するアクスルがドライブトレインに対応して設けられている。このドライブトレインは前記アクスルと平行に、すなわち走行方向に対して横置きに配置される。前記ドライブトレインは、内燃機関、電気機械及びトランスミッションにより形成される。電気機械はエネルギー変換器を介してメインバッテリに接続される。従って前記ハイブリッド車はパラレルハイブリッド車としても形成される。
産業用トラックの形態をとるハイブリッド車において、走行方向に対して横置きに配置されるドライブはまた、（特許文献３）からも公知である。このドライブアセンブリは、車両のフロントアクスルとリヤアクスルとの間に配置される。メインバッテリは、ドライブアセンブリの後ろ、すなわち前記ドライブアセンブリとリヤアクスルとの間に位置決めされる。
独国特許出願公開第１０ ２０１１ ０００ ６０９ Ａ１号明細書 米国特許出願公開第２００７／０１３７９０６ Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０ ２００７ ０４４ ５２６ Ａ１号明細書
本発明の目的は、車両の構造的スペースの最適利用によりハイブリッドドライブの高度な電化が可能となるように、冒頭に記載した種類のハイブリッド車をさらに発展させることである。
この目的は、内燃機関と、前記一つの電気機械と、電気機械用メインバッテリ又は内燃機関用タンクとが、車両の後部領域において走行方向に対して横置きに配置され、電気機械パワーは内燃機関のパワーより大きいことで達成される。
ハイブリッド車は、特にスポーツカーである。
ドライブトレインを横置きに配置することにより、特に、大きい内燃機関を有する公知のリヤエンジンスポーツカーとの関連で、後端領域に比較的大きい構造的空きスペースが生じる。ここで、前記構造的空きスペースは、比較的大型の電気メインバッテリに利用するか、又はメインバッテリが車両の前端に配置される場合には、タンクに利用することができる。このハイブリッド車は電気機械パワーが内燃機関のパワーより大きくなるよう設計されているため、電気機械と内燃機関とで構成されるユニットを、極めてコンパクトな構造のユニットとなるように構成することができる。従ってハイブリッド車、特に通常大排気量の６気筒又は８気筒エンジンにより駆動されるハイブリッドスポーツカーにおいて、例えば、代わりに小型の内燃機関、例えば３気筒エンジン又はコンパクトな４気筒エンジンを使用することが考えられ得る。一つの電気機械は、このようにして自動車の後端領域に得られた構造的スペースに配置される。
従って、前輪駆動量産車両の、又は量産車両製造セットの、大幅に安価な上に低パワーで動く従来の内燃機関ドライブトレインに頼ることが可能である。
内燃機関、又は一般に横置き搭載物は、水平に配置され得る。スポーツカーに典型的にみられるような低い重心位置は、このようにして維持することができる。この水平配置はまた、横置き搭載物の上に追加的な構造的スペースももたらす。基本的には、内燃機関又は横置き搭載物を、前記水平配置から外れる配置で位置決めすることも可能である。例えば、横置き搭載物を垂直配置で提供してもよい。搭載物の姿勢が斜めに傾いた配置、すなわちエンジンがホイールの接地面に平行な平面に水平に配置されるのでなく、前記平面に対し鋭角をなす平面に配置されることも考え得る。
本発明の好ましい改良例では、車両のフロントアクスル駆動用の別の電気機械が車両の前部領域に配置されることが提供される。このハイブリッド車は、特に、リヤアクスル用のハイブリッドドライブとフロントアクスル用の完全に電気式のドライブとを有する全輪駆動車両の形態である。
重量配分、効率及びトラクションの理由から、別の電気機械はフロントアクスルの前に配置することが、特に有利であると考えられる。
車両は、別の電気機械用のメインバッテリを有する。メインバッテリは、好ましくは、別の電気機械と、さらに車両のリヤアクスルの領域に配置される電気機械との両方に割り当てられる。
メインバッテリは、例えば車両のリヤアクスルの領域に配置される。ここで、前記メインバッテリは特に、リヤアクスルの前、且つ内燃機関の前に配置される。或いはメインバッテリは車両の前端に配置されてもよい。
内燃機関の運転用の燃料タンクは、車両の前端において別の電気機械の上に配置されるか、又は車両の後部領域において内燃機関の前に配置される。
メインバッテリは、好ましくは、固定電源供給ネットワークへの接続部を用いて充電することができる（プラグインハイブリッド）。
従って本発明は、その改良例を含め、量産ドライブトレインを使用して製造することのできるハイブリッド車、特にハイブリッドスポーツカーを提案する。これは、具体的にハイブリッド化されたスポーツカーの場合、タンク及び排気系統を有する内燃機関の他に、電気ドライブ、メインバッテリ及び充電ユニットも狭い構造的スペースに収容する必要があることから生じる、構造的スペースが大幅に不足するという問題を解決する。このハイブリッド車には高度な搭載電気パワーが提供されるため、従来の方法で駆動されてきた車両に関連する駆動力の欠点を生じることなしに、内燃機関のサイズを小さくすることが可能になる。ここでは、前輪駆動量産車両の、又は量産車両製造セットの、大幅に安価でいて低パワーで動く従来の内燃機関ドライブトレインに頼ることが可能である。例えば、従来より大排気量気筒タイプのエンジンにより駆動されてきたスポーツカーの場合、このハイブリッド駆動型であれば、小型の量産車両ドライブトレインに変更し、そのパワー不足を、このようにして得られた構造的スペースに高出力の電気機械を用いることにより補償することが可能である。ドライブトレインの前に搭載スペースが得られたことで、リヤアクスルの前に、大型のメインバッテリに十分なスペースが提供され、従って車両の長い航続距離要件を実現し得る。タンクは車両の前端に、別の電気機械の上に配置することができる。タンクは、同じ航続距離を維持しながらも、従来の車両のタンクより小さい寸法とすることができる。この配置によって、車両の前端及び車両の後端の荷物室容積を実質的に維持することができる。衝突時に最も重要な構成要素、具体的にメインバッテリ及び燃料タンクは、即時変形範囲の外側に位置している。ドライブコンセプト全体を、既存の量産車両をベースとして、対応するボディシェルの改良を伴い安価に実現することができる。
本発明のさらなる特徴が、従属項、添付の図面及びその図面に示される好ましい例示的実施形態の説明より明らかになる。但し本発明は、前述の例示的実施形態に限定されるものではない。
スポーツカーの形態である本発明に係るハイブリッド車を、上から見たときの概略図で示す。 後端領域及び車両の乗員室に属するフロアアセンブリについて、ハイブリッド車の車体の三次元図を示す。
図１は、内燃機関２と、電気機械３と、車両１のリヤアクスル５の駆動用トランスミッション４とを有するハイブリッド車１を示す。ここで、内燃機関２及び電気機械３は、トランスミッションの共通の入力シャフト６に対応して設けられている。入力シャフト６は電気機械３を貫通して延在する。入力シャフト６は、クラッチ７を用いて内燃機関２のクランクシャフト８に接続することができる。トランスミッション４はディファレンシャル９を介してリヤアクスル５に接続される。リヤアクスル５は、ハイブリッド車１の右ホイール１０及び左ホイール１１に対応している。
フロントアクスル１２は、操縦可能ホイール１３及び操縦可能ホイール１４に対応している。フロントアクスル１２の前に、別の電気機械１５が搭載される。前記別の電気機械１５は、クラッチ１６及びトランスミッション１７によってフロントアクスル１２に非ポジティブロック式に接続することができる。電気機械１５の上にタンク１８が配置される。
この車両には、車両１のリヤアクスル５の領域に、メインバッテリ１９が走行方向に対して横置きに搭載される。この場合、メインバッテリ１９はリヤアクスル５の前に配置される。
ハイブリッド車では、例えば、第１の電気機械の最大パワーが約９０ｋＷ、特に９０ｋＷであり、且つ第２の電気機械の最大パワーが約９０ｋＷ、特に９０ｋＷであり、さらには内燃機関の最大パワーが約１６０ｋＷ、特に１６２ｋＷであることがある。そのようなレベルのパワーは、例えば１．４リットルの排気量を有する４気筒内燃機関により発生する。この内燃機関用の燃料を収容する、フロントアクスルの領域、すなわち１つの電気機械の領域に配置されるタンクは、例えば約４５リットルのタンク容量を有する。
従って電気機械パワー、すなわち２つの電気機械のパワーは、内燃機関のパワーより大きい。
明瞭性を高めるために選択される選択図に関わらず、内燃機関２は垂直に配置されるのではなく、むしろ好ましくは略水平に配置される。従って、内燃機関２と電気機械３とトランスミッション４とから形成されるドライブトレインについては、スポーツカーにおいて典型的である低い重心位置が維持される。内燃機関２及び電気機械３の寸法により、内燃機関２が占める構造的スペースは、電気機械３が占める構造的スペースより小さい。ドライブトレインを横置きに配置すると、後端領域に比較的大きい構造的空きスペースが得られる。前記構造的スペースは、比較的大型の電気メインバッテリ１９に利用される。
図２は、ハイブリッド車１の車体２０の部分的領域を示す。この図は、乗員室に属するフロアアセンブリ２１を示し、またハイブリッド車１の後端車体領域２２も示す。前記領域から、内燃機関２と電気機械３とトランスミッション４とを含む、ハイブリッド車１において後方奥深くに配置される構成の前に、十分な構造的空きスペース２３があることが分かる。この構造的空きスペース２３の領域に、横置きされるメインバッテリ１９を配置することができる。前記メインバッテリは図示しない。基本的には、前記領域にメインバッテリを配置する代わりに、そこにタンクを配置することが可能である。この場合、フロントアクスルの領域には、タンクを提供する代わりに、メインバッテリが配置される。
ハイブリッド車１は、固定電源供給ネットワーク（プラグイン）への接続部（図示せず）をさらに有する。
１ ハイブリッド車
２ 内燃機関
３ 電気機械
４ トランスミッション
５ リヤアクスル
６ 入力シャフト
７ クラッチ
８ クランクシャフト
９ ディファレンシャル
１０ ホイール
１１ ホイール
１２ フロントアクスル
１３ ホイール
１４ ホイール
１５ 電気機械
１６ クラッチ
１７ トランスミッション
１８ タンク
１９ メインバッテリ
２０ 車体
２１ フロアアセンブリ
２２ 車体領域
２３ 構造的スペース

Claims (14)

  1. 内燃機関（２）と少なくとも一つの電気機械（３）とを有し、且つ車両（１）のリヤアクスル（５）の駆動用トランスミッション（４）を有するハイブリッド車（１）であって、前記トランスミッション（４）の共通の入力シャフト（６）に対応して前記内燃機関（２）及び前記一つの電気機械（３）が設けられているハイブリッド車（１）において、前記内燃機関（２）と、前記一つの電気機械（３）と、前記電気機械（３）用のメインバッテリ（１９）又は前記内燃機関（２）用のタンクとが、前記車両（１）の後部領域において走行方向に対して横置きに配置され、前記電気機械パワーは前記内燃機関（２）のパワーより大きいことを特徴とする、ハイブリッド車。
  2. 前記ハイブリッド車（１）がスポーツカーであることを特徴とする、請求項１に記載のハイブリッド車。
  3. 前記内燃機関（２）が占める構造的スペースが、前記電気機械（３）が占める構造的スペースより小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載のハイブリッド車。
  4. 前記内燃機関（２）が略水平配置、特に水平配置であ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ハイブリッド車。
  5. 前記内燃機関（２）が３気筒エンジン又は４気筒エンジンであ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ハイブリッド車。
  6. 前記車両（１）の前記フロントアクスル（１２）の駆動用の別の電気機械（１５）が、前記車両（１）の前部領域に配置され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ハイブリッド車。
  7. 前記別の電気機械（１５）が前記フロントアクスル（１２）の前に配置されることを特徴とする、請求項６に記載のハイブリッド車。
  8. 前記車両（１）が前記別の電気機械（１５）用のメインバッテリ（１９）を有することを特徴とする、請求項７に記載のハイブリッド車。
  9. 前記メインバッテリ（１９）が、前記車両（１）の前記リヤアクスル（５）の領域に配置されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のハイブリッド車。
  10. 前記メインバッテリ（１９）が、前記リヤアクスル（５）の前、且つ前記内燃機関（２）の前に配置されることを特徴とする、請求項９に記載のハイブリッド車。
  11. 前記車両（１）が、前記内燃機関（２）の運転用の燃料タンク（１８）であって、前記別の電気機械（１５）の上に配置されるか、又は前記リヤアクスル（５）の領域において前記リヤアクスル（５）の前に配置されるタンク（１８）を有することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のハイブリッド車。
  12. 固定電源供給ネットワークへの接続部を用いて前記メインバッテリ（１９）を充填可能であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のハイブリッド車。
  13. 前記電気機械パワーが約１８０ｋＷであり、且つ前記内燃機関のパワーが約１６０ｋＷであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のハイブリッド車。
  14. 前記一つの電気機械（３）のパワー及び前記別の電気機械（１５）のパワーが、それぞれ約９０ｋＷであることを特徴とする、請求項１３に記載のハイブリッド車。
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