VWGoA - Ex. 1003
`Volkswagen Group of America, Inc. - Petitioner
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`1
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`DE 44 44 545 A1
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`Beschreibung
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`Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug gemiiB dem Oberbegriff des Patentanspruchs l.
`Hybridfahrzeuge sind Fahrzeuge, die wahlweise von einer Verbrennungskraftmaschine, einem Elektromotor
`oder von beiden antreibbar sind. Der Elektromotor kommt insbesondere dann als Antrieb bzw. zur Fortbewe-
`gung des Hybridfahrzeuges zum Einsatz, wenn ein SchadstoffausstoI3 vermieden werden soll. Dies ist insbeson-
`dere in Fabrikhallen und in Gemeinden bzw. Stadten bei Smoggefahr erwfinscht. ln manchen Gemeinden sind
`sogar ganze Bereiche nur noch ffir Elektrofahrzeuge zugelassen.
`Das Problem von Elektrofahrzeugen ist die Reichweite, begrenzt durch die Kapazitat der Batterie. Aus
`diesem Grund ist bei den sogenannten Serien-Hybridfahrzeugen die Verbrennungskraftmaschine rein zum
`Antrieb eines Generators zum Aufladen der Batterie vorgesehen, ohne daB die Verbrennungskraftmaschine
`zum direkten (rein mechanischen) Antrieb (der Fortbewegung des Fahrzeuges) eingesetzt werden kann. Hier-
`durch wird die Reichweite des Fahrzeuges vergr6Bert. Bei Parallel-Hybridfahrzeugen erfolgt die Ladung der
`Batterie fiber den Elektromotor, der beim Antrieb des Fahrzeuges fiber die Verbrennungskraftmaschine als
`Generator schaltbar ist. Der Nachteil des Parallel-Hybridfahrzeuges ist insbesondere die verhaltnismaBig gerin-
`ge Batteriekapazitat, da ein groBer Teil des in einem Fahrzeug zur Verffigung stehenden Raumes und Eigenge-
`wichtes bereits durch die verhéiltnismaBig groBe Verbrennungskraftmaschine, die vorgesehen ist zur Fortbewe-
`gung des Hybridfahrzeuges, beansprucht werden. Ein Parallel-I-Iybridfahrzeug ist also ein Fahrzeug, das ge-
`wfinschtenfalls fiber kfirzere Strecken (bis ca. 100 km) als Elektrofahrzeug fungieren kann, ansonsten aber als
`Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine konzipiert ist und fiberwiegend auch mit dieser eingesetzt wird.
`Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Para1lel—Hybridfahrzeug mit vergr6I3erter Reichweite im Elektro-
`betrieb. Diese Aufgabe wird gelost bei einem gattungsgemaflen Fahrzeug mit den Merkmalen des kennzeich-
`nenden Teils des Anspruchs 1.
`Das erfindungsgemafie I-Iybridfahrzeug ist grundséitzlich als Parallel-Hybridfahrzeug ausgelegt, enthalt je-
`doch neben dem Elektromotor, der fiblicherweise auch als Generator schaltbar ist, noch einen eigenstéindigen
`Generator, der also vom Elektromotor verschieden ist. Dieser eigensténdige Generator ist optimiert zur Strom-
`erzeugung und fiblicherweise nicht vorgesehen zum Einsatz auch als Elektromotor (z. B. als Anlasser), sondern
`dient zum Aufladen der Batterie. Der Generator wird hierzu entweder von der Verbrennungskraftmaschine
`oder von zumindest einem Modul der Verbrennungskraftmaschine angetrieben. In dem erfindungsgemaBen
`Hybridfahrzeug besteht somit gegenfiber einem Parallel-Hybridfahrzeug die Moglichkeit, die Batterie, die zur
`Speisung des Elektromotors dient, fiber den Generator mit der Verbrennungskraftmaschine oder zumindest
`einem Modul der Verbrennungskraftmaschine zusatzlich zu laden. Dies wird ganz besonders vorteilhaft, wenn
`beim Ladevorgang der Batterie durch den Generator die Verbrennungskraftmaschine oder das Modul der
`Verbrennungskraftmaschine nicht zur Fortbewegung des Hybridfahrzeuges eingesetzt wird. I-Iierzu sind Mittel
`zur Trennung der Verbrennungskraftmaschine oder des zumindest einen Moduls der Verbrennungskraftmaschi-
`ne, das zum Antrieb des Generators dient, von der Fortbewegung vorgesehen, d. h., daB eine mechanische
`Trennung vom Antrieb vorgenommen wird. Diese Trennung erfolgt vorteilhaft mit einer Kupplung, die zwi-
`schen der Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor angeordnet ist. Wenn die Verbrennungskraftma-
`schine in Module geteilt wird, dann sind die Mittel zur Trennung vorzugsweise eine Kurbelwellentrennung.
`Insbesondere wenn die Verbrennungskraftmaschine oder ein Modul abgetrennt ist von der Fortbewegung
`und zum Aufladen der Batterie fiber den Generator dient, ist es vorteilhaft, wenn Mittel zum Betreiben der
`Verbrennungskraftmaschine oder des zumindest einen Moduls der Verbrennungskraftmaschine im Einpunktbe-
`trieb vorgesehen sind. Der Einpunktbetrieb ist vorzugsweise ein Idealbetrieb hinsichtlich Wirkungsgrad undl
`oder Abgasverhalten. Ffir diesen Fall wird vorteilhaft eine Steuerung bereitgestellt, die die Verbrennungskraft-
`maschine bzw. das Modul der Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich der Stromerzeugung mittels des Genera-
`tors in einem gfinstigen Wirkungsgrad betreibt. Hierdurch wird erreicht, daB wéihrend der Aufladung der
`Batterie fiber den Generator geringere Abgasmengen freigesetzt werden als bei einer Ladung der Batterie fiber
`den als Generator geschalteten Elektromotor. Gleichzeitig ist ein Antrieb des Hybridfahrzeuges mit dem
`Elektromotor analog dem Serien-Hybridfahrzeug moglich.
`Von besonderem Vorteil ist eine Ausffihrungsform, bei der die Verbrennungskraftmaschine in zwei Module
`teilbar ist, wobei ein erstes Modul vorgesehen ist zur Fortbewegung des Hybridfahrzeuges und ein zweites
`Modul entweder ebenfalls vorgesehen ist zur Fortbewegung des Hybridfahrzeuges oder zum Betreiben des
`Generators zum Aufladen der Batterie. Dies erlaubt, wie weiter unten geschildert, den universellen Einsatz der
`Verbrennungskraftmaschine in dem Hybridfahrzeug mit flexibler Anpassung der einzelnen Fahrzeugkompo-
`nenten an den jeweiligen Einsatz des Hybridfahrzeuges. Eine entsprechende Verbrennungskraftmaschine und
`eine Kurbelwellentrennung sind grundsatzlich aus der DE 27 53 480 C und DE 28 28 298 A bekannt.
`Bei den beschriebenen Ausffihrungsformen ist es gfinstig, wenn die Verbrennungskraftmaschine von der
`Schwungmasse, die ffir den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine notwendig ist, getrennt aufgebaut ist und
`diese Schwungmasse einerseits in dem Elektromotor und andererseits in dem Generator integriert ist bzw. als
`separate Baueinheit mit diesem verbunden ist.
`AuI3erdem ist es von Vorteil, wenn zwischen dem Generator und der Verbrennungskraftmaschine eine
`Kupplung angeordnet ist, wodurch beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine als Fortbewegungsmittel des
`Hybridfahrzeuges zum einen eine Trennung vom im Generator integrierten bzw. mit diesem verbundenen
`Schwungrades moglich ist und zum anderen ein leeres Mitlaufen des Generators vermieden wird.
`Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Figur naher beschrieben.
`Die Figur gibt schematisch den Aufbau des erfindungsgemafien Hybridfahrzeuges wieder.
`Eine Verbrennungskraftmaschine 1, die fiber Gemischaufbereiter 2a und 2b von einem Tank 3 gespeist wird,
`ist fiber eine erste Kupplung 4 mit einem Elektromotor 5 verbunden, der zum Erzeugen von Strom, insbesondere
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`2
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`2
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`DE 44 44 545 A1
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`zum Aufladen einer Batterie 6 auch als Generator schaltbar ist. Der Elektromotor 5 enthiilt integriert eine
`Schwungmasse 7, die ausgelegt ist zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 1. Uber eine zweite Kupplung 8
`ist der Elektromotor 5 verbindbar mit einem Getriebe 9, das auf eine Achse 10 wirkt. Zur Steuerung des
`Elektromotors 5 und zum Laden der Batterie ist ein Controller 11 vorgesehen.
`Die Verbrennungskraftmaschine 1 ist auBerdem fiber eine dritte Kupplung 12 mit einem Schwungrad 13 und
`einem Generator 14 verbunden, wobei die Schwungmasse 13 und der Generator 14 analog dem Elektromotor 5
`und der Schwungmasse 7 zusammengefaflt sein kfinnen. Zudem ist die Verbrennungskraftmaschine 1 fiber eine
`Kurbelwellentrennung 15 in ein erstes Modul 16 und ein zweites Modul 17 teilbar. Der Generator 14 ist
`entweder a direkt oder b fiber den Controller 11 mit der Batterie 6 verbunden.
`Zum Betrieb des Generators 14 ist in diesem Ausffihrungsbeispiel nur das Modul 17 vorgesehen, das fiber den
`Gemischbildner 2a gespeist wird. Entsprechend kann das Schwungrad 13 verhéiltnisméifiig klein (beispielsweise
`um 0,3 kgmz) und auf Betrieb mit dem zweiten Modul 17 im Einpunktbetrieb abgestimmt sein. Grundséitzlich
`kann der Generator 14 auch als Anlasser ffir das zweite Modul 17 und gewfinschtenfalls auch ffir die ganze
`Verbrennungskraftmaschine 1 dienen, da jedoch der Generator 14 vorzugsweise auf die Erzeugung von Strom
`optimiert ist, wird die Verbrennungskraftmaschine 1 oder auch das zweite Modul 17 fiber den Elektromotor 5
`angelassen. Hierzu ist die zweite Kupplung 8 auBer Eingriff und die erste Kupplung 4 in Eingriff. Vorteilhaft ist
`auch die dritte Kupplung 12 auBer Eingriff. Wenn nur das erste Modul 16 angelassen werden soll, ist vorzugswei-
`se auch die Kurbelwellentrennung 15 auBer Eingriff, zum Starten der ganzen Verbrennungskraftmaschine 1 oder
`auch des zweiten Moduls 17 ist vorzugsweise die Kurbelwellentrennung 15 in Eingriff. Wenn nur der Betrieb des
`zweiten Moduls 17 gewfinscht ist, werden nach dem Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 1 die erste
`Kupplung 4 und die Kurbelwellentrennung 15 auBer Eingriff genommen, wodurch dem ersten Modul 16 die ffir
`den Betrieb erforderliche Schwungmasse des Schwungrades 7 fehlt und es entsprechend von selbst anhiilt.
`Gewfinschtenfalls kann auch fiber den Gemischbildner 2b oder die Motorsteuerung der Verbrennungskraftma-
`schine das erste Modul 16 angehalten werden.
`Ffir die Verbrennungskraftmaschine 1 kommen grundsfitzlich alle Motorensysteme, die in Module aufteilbar
`sind, in Frage. Bel Zylindermotoren ist beispielsweise eine Aufteilung gem5.B Tabelle I mijglich.
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`5
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`10
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`15
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`Tabelle I
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`Modul 2
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`Modul 1
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`Bemerkung
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`Zylinderzanl
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`Reihen- oder Boxermotor
`l Reihen- oder V-Motor
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`V-Motor
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`Reihenmotor
`
`Reihenmotor
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`Die unsymmetrische Aufteilung der letzten beiden Beispiele ist zwar in der Zfindfolge schwierig, hat aber den
`Vorteil, daB ein Generator begrenzter Leistung, insbesondere ffir begrenzte Traktionsbatteriegréfien, gfinstig
`eingesetzt werden kann.
`Grunds‘a'tzlich kann auch eine Verbrennungskraftmaschine 1 ohne Kurbelwellentrennung eingesetzt werden,
`wodurch das erfindungsgeméifie Hybridfahrzeug aber weniger flexibel in der Anpassung der Komponentengr6-
`Ben und in funktionellem Einsatz ist. Mit einer Kurbelwellentrennung ergibt sich ein optimaler Einsatz der
`Motormodule und des Elektromotors gemaBTabelle II.
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`3
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`Motor
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`'
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`a) Elektromotor
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`erstes Modul
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`V
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`I
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`.
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`'
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`'
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`erstes Modul
`+ E1ektromotor-
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`ersteé und zweites
`Modul
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`erstes und zweites
`Modul
`+ Elektromotor
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`Tabelle II
`
`Funktion
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`kleine Last und Bremsé
`energierfickspeicherung
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`insbesondere
`I mittlere Last,
`mit voller Zylinderffillung
`
`wie b), Bremsenergierfick-
`speicherung, Batterieladen
`oder zusétzliche E1ektro—
`traktion (Beschleunigen)
`
`volle Last und Leistung
`
`wie d), Bremsenergierfickspei—
`cherung, Batterieladen oder
`zusatzliche Elektrotraktion
`(starkes Beschleunigen)
`
`f) zweites Modul
`+ Generator
`
`I
`
`iaden der Batterie,
`Notstromaggregat.
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`'
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`g) zweites Modul
`+ Generator
`+ Elektromotor 4
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`wie a), Laden der Batterie
`mit zweitem Modul
`im Einpunkt-
`betrieb wfihrend der E1ektro-
`traktion
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`In Tabelle III ist eine Zuordnung der Komponentengr6Ben im Vergleich mit den bekannten Parallel- und
`Serien—l-Iybridfahrzeugen wiedergegeben.
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`4
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`nu
`
`up
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`AwAq
`
`Aw
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`A4
`
`:4
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`A:4A4
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`HHHUHHUQMH
`
`
`
`Hwuuflsxcfimaxu;uH=wu-.mmu
`
`
`
`uwmcwuwmmmauw
`
`vcmamsmusuxsuumuwumwnm
`
`auwufinauumsmmouw
`
`uumm:wmn=m>uwamswuao
`
`
`Hawwucmucwu.u:=:
`
`Hwuuwsxcmwax
`
`moumxawuuaa
`
`afimax
`
`
`
`Hmuufisxcwwaxu;ofiamu».muu
`
`Hwggflsxawmax
`
`uaflmmusm
`
`.mmm::v:wmau
`
`Iwmuawaamumm
`
`cwupmmsamfiu
`
`.1awHHmumm
`
`Uwuahm
`
`
`
`mcsumwumm..
`
`ammcsxumemm
`
`wumuwpunwwupmo
`wmuwuumm+.uo=:m
`
`
`
`.uouozam>
`
`uoumuwcww
`
`usuxsuum
`
`m:=muomuw>w«muw:wHmuu:wN
`
`
`
`
`
`wwumuummumumwuwawe
`
`
`
`moumu:ow3wwa.mwu
`
`
`
`Aauaawn.Hu>mv
`
`aflmax
`
`mouw
`
`Hwuumexswwax
`
`Hwuumsxcfimfix
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`ufiunamaamwuwm
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`Beim Schubbetrieb werden die nicht benbtigten Module 16 und I7 durch AuBereingriffsetzen der ersten
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`5
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`DE 44 44 545 A1
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`Kupplung 4 stillgesetzt.
`Abgesehen von dem groBeren Strukturaufwand einschliel31ich Regelaufwand bei dem erfindungsgeméiBen
`Hybridfahrzeug ergeben sich folgende Vorteile:
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`— sehr flexibler und angepal3ter Komponenteneinsatz;
`— optimaler Einsatz der Verbrennungskraftmaschine fiber drei additiv einsetzbare Kennfelder (kleine,
`mittlere bzw. groBe Last);
`-— elektrisches Fahren und Laden gleichzeitig zu beliebiger Zeit;
`— zweites Modul
`im Einpunktbetrieb mit guter Anpassung an die Batteriegr6Be und mit besonders
`niedrigen Emissionen;
`— emissionsfreies oder besonders emissionsniedriges Fahren fiber léingere Distanzen;
`— Notstromaggregat.
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`Patentanspriiche
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`1. Hybridfahrzeug mit
`einer Verbrennungskraftmaschine (1), die vorgesehen ist zur Fortbewegung des Hybridfahrzeuges,
`einem Elektromotor (5), der ebenfalls vorgesehen ist zur Fortbewegung des Hybridfahrzeuges,
`einer Batterie (6) zur Speisung des Elektromotors (5), dadurch gekennzeichnet, daB die Verbrennungs-
`kraftmaschine (1) oder zumindest ein Modul (17) der Verbrennungskraftmaschine (1) vorgesehen ist, einen
`vom Elektromotor (5) verschiedenen Generator (14) zum Aufladen der Batterie (6) anzutreiben.
`2. Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB Mittel (4) zur Trennung der Verbren-
`nungskraftmaschine (1) oder des zumindest einen Moduls (17) der Verbrennungskraftmaschine (1) von der
`Fortbewegung beim Aufladen der Batterie (6) fiber den Generator (14) vorgesehen sind.
`3. Hybridfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB Mittel zum Betreiben der Ver-
`brennungskraftmaschine (1) oder des zumindest einen Moduls (17) der Verbrennungskraftmaschine (1) im
`Einpunktbetrieb zum Aufladen der Batterie (6) iiber den Generator (14) vorgesehen sind.
`4. Hybridfahrzeug nach einem der vorhergehenden Anspri'1che,dadurch gekennzeichnet, dal3 die Verbren-
`nungskraftmaschine (1) in zwei Module (16, 17) teilbar ist, und daB eines (17) dieser Module getrennt vom
`anderen Modul (16) als Generatorantriebsmodul zum Aufladen der Batterie (6) einsetzbar ist.
`5. Hybridfahrzeug nach einem der vorhergehenden Anspriiche, dadurch gekennzeichnet, dal3 in den Gene-
`rator (14) und Elektromotor (5) Schwungrader (13, 7) integriert sind, die mit der Verbrennungskraftmaschi-
`ne (1) bzw. den Modulen (17, 16) korrespondieren.
`6. Hybridfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprflche, dadurch gekennzeichnet, daB zwischen dem
`Generator (14) und der Verbrennungskraftmaschine (1) eine Kupplung (12) angeordnet ist.
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`Hierzu 1 Seite(n)Zeichnungen
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`6
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`- Leerseite -
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`7
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`ZEICHNUNGEN SEITE 1
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`Nummer:
`Int. C|.°:
`Ofienlegungstag:
`
`DE4444545 A1
`BGOK 6/02
`29. Juni 1995
`
`14
`
`503 026/632
`
`8
`
`

`
`FEDERAL
`REPUBLIC
`OF GERII
`
`@OffenIegungsschrift
`
`.....c..s=
`B 60 K 6/02
`B 80 K 5106
`
`P 44 44 545.8
`
`14.12. 94
`
`29. 6. 95
`
`PATENT OFFICE
`
`DE4444545A1
`
`@ ‘"097 P|‘5°|'“V= @ @
`22-1293 DE 43 43 33‘-2
`® Appncant
`
`Volkswagen AG. 35440 Woifsburg, DE
`
`@ inventor.
`Barake, Helto, Dr.. 82166 ertirerrlng, DE;
`Heldemeyer. Paulua, Dipl.-Ing., 38442 Wolfeburg.
`DE: Saridakla. Nikolaua, Dlpl.-Phya.. 38104
`Bmunschweie. DE
`.
`
`® Hybrid vehicle
`Electric vehicles have a very llrnlted range owing to
`the available battery capacity. This applies in
`parllcularto parallel hybrid vehicles shoe a large
`portion of the available space and intrinsic weight is
`already claimed by the relatively large Internal
`combustion engine. 1'he invention proposes a
`parallel hybrid vehicle that has a geater range when
`operated In the electric mode.
`‘
`A generator (14) that is dilterent from the electric
`motor (5) is provided In a hybrid vehicle having an
`internal combustion engine (1). electric motor (5) and
`a traction battery (6). said generator being driven by
`the internal combustion engine (1) or a module (1) of
`the internal combustion engine (1) In order to change
`the battery (6). The module (17) or the internal
`combustion engine (1) is advantageously uncoupled
`(4) In thlecaselromtheprocedureofgeneratinglhe
`forwards movement of the vehicle and functions
`preferably in the single point operating mode.
`Parallel hybrid vehicles that have a greater range
`when operated in the electric mode.
`
`DE4444545A1
`
`The following datalla have been taken from the documents submitted by the Applicant
`BUNDESDRUCKEREI
`05.95
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`508 026/632
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`7/29
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`9
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`9
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`DE 44 44 545 Al
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`Hybrid vehicle
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`Abstract
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`motor
`
`that
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`Electric vehicles have a very limited range owing to the
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`available battery capacity. This applies in particular
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`to parallel hybrid vehicles since a large portion of the
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`available space and intrinsic weight is already claimed
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`
`by the relatively large internal combustion engine. The
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`invention proposes a parallel hybrid vehicle that has a
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`
`greater range when operated in the electric mode.
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`A generator
`(14)
`is different
`from the electric
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`(5)
`is provided :h1 a hybrid vehicle having an
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`internal combustion engine (1), electric motor
`(5) and a
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`
`traction battery (6), said generator being driven by the
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`internal combustion engine (1) or a module (17) of the
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`internal combustion engine (1)
`in order to charge the
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`battery (6). The module (17) or the internal combustion
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`engine (1)
`is advantageously uncoupled (4)
`in this case
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`from the procedure of generating the forwards movement
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`
`the vehicle and functions preferably in the single
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`point operating mode.
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`Parallel hybrid vehicles that have a greater range when
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`operated in the electric mode.
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`of
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`DE 44 44 545 A1
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`Description
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`
`The invention relates to a hybrid vehicle in accordance
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`with the preamble of Patent Claim 1.
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`
`
`can be driven as
`that
`Hybrid vehicles are vehicles
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`desired by an internal combustion engine or an electric
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`motor or by both. The electric motor is used in particular
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`the
`as a drive or to generate a forwards movement of
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`
`hybrid vehicle if the emission of pollutants is to be
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`avoided. This is particularly desired in factory halls
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`and in communities or cities where there is a risk of
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`smog. In some communities, entire areas only allow access
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`for electric vehicles.
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`generator
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`The problem with electric vehicles is the range that is
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`limited by the capacity of the battery. For this reason,
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`the
`in the case of the so-called series hybrid vehicles,
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`internal combustion engine is provided merely to drive a
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`for charging the battery and the internal
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`(merely
`combustion engine cannot be used for the direct
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`mechanical) driving operation (of the forwards movement
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`of the vehicle). The range of the vehicle is increased
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`in this manner.
`In the case of parallel hybrid vehicles,
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`the battery is charged by way of the electric motor that
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`can be switched into the generator mode when driving the
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`vehicle by way of
`the internal combustion engine. The
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`disadvantage of parallel hybrid vehicles is in particular
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`large
`the relatively small battery capacity since a
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`portion of the available space and intrinsic weight in a
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`
`vehicle are already claimed by the relatively large
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`internal combustion engine that is provided to generate
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`the forwards movement of the hybrid vehicle. A parallel
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`hybrid vehicle is therefore a vehicle that if desired can
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`function as an electric vehicle over shorter distances
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`
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`
`
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`(up to approx. 100 km) but
`is otherwise designed as a
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`11
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`
`
`10
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`
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`15
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`
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`20
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`
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`25
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`30
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`
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`35
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`
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`11
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`
`10
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`
`
`15
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`
`
`20
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`
`
`25
`
`
`
`30
`
`
`
`35
`
`
`
`DE 44 44 545 Al
`
`
`
`
`
`
`- 3 -
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`vehicle having an internal combustion engine and is also
`
`
`
`
`
`
`
`used primarily with said internal combustion engine.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`invention is to gmovide a
`the present
`The object of
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`parallel hybrid vehicle that has an increased range when
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`operated in the electric mode. This object
`is achieved
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`by a vehicle in accordance with the generic type having
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the features of the characterizing part of Claim 1.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`The hybrid vehicle in accordance with the invention is
`
`
`
`
`
`
`
`
`fundamentally designed as a parallel hybrid vehicle yet
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`in addition to the electric motor that can also usually
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`be switched into the generator mode also comprises a
`
`
`
`
`
`
`
`
`dedicated generator that is therefore different from the
`
`
`
`
`
`
`
`
`electric motor. This dedicated generator is optimized so
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`as to generate current and is usually not provided for
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`use also as an electric motor (for example as a starter)
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`but rather is used to charge the battery. The battery is
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`driven for this purpose either by the internal combustion
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`internal
`engine or by at
`least one module of
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine.
`In contrast
`to a parallel hybrid
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the option is available in the hybrid vehicle
`vehicle,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`in. accordance with the invention to also charge the
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`battery, which is used to supply the electric motor with
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`by way of
`the generator using the internal
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine or at least a module of the internal
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine. This is most particularly advantageous
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`if when charging the battery by means of the generator
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the internal combustion engine or
`the module of
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`internal combustion engine is not used to generate the
`
`
`
`
`
`
`
`
`the
`For
`forwards movement
`hybrid vehicle.
`
`
`
`
`
`
`
`
`purpose, means are provided that separate the internal
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine or
`the at
`least one module of
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`internal combustion engine, which is used to drive the
`
`
`
`
`
`
`
`
`from the procedure of generating the forwards
`generator,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`in other words a mechanical separation from the
`movement,
`
`
`
`
`
`
`
`drive is provided. This separation is advantageously
`
`the
`
`this
`
`the
`
`12
`
`the
`
`energy,
`
`
`
`of
`
`12
`
`

`
`
`
`l0
`
`
`
`15
`
`
`
`20
`
`
`
`25
`
`
`
`30
`
`
`
`35
`
`
`
`DE 44 44 545 Al
`
`
`
`
`
`
`— 4 -
`
`
`If
`
`the
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`provided by means of a coupling that is arranged between
`
`
`
`
`
`
`
`
`the internal combustion engine and the electric motor.
`
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine
`is divided into
`internal
`
`
`
`
`
`
`
`
`then the means for providing the separation is
`
`
`
`preferably a crankshaft separation.
`
`modules,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`Especially if the internal combustion engine or a module
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`is separate from the procedure of generating the forwards
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`movement and is used to charge the battery by way of the
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`generator, it is advantageous if the means for operating
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the internal combustion engine or for operating the at
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`least one module of
`the internal combustion engine are
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`provided in the single point operating mode. The single
`
`
`
`
`
`
`
`
`point operating mode
`is preferably an ideal operating
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`mode with respect
`to the level of efficiency and the
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`exhaust gas behaviour. For
`this case, a controller is
`
`
`
`
`
`
`internal
`advantageously provided that operates
`
`
`
`
`
`
`
`
`internal
`the
`or
`engine
`the module
`
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine with respect to generating current by
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`generator at
`a
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`efficiency. As a consequence, it is achieved that during
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the procedure of charging the battery by way of
`
`
`
`
`
`
`
`
`generator smaller quantities of exhaust gas are released
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`than when charging the battery by way of
`the electric
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`is switched into the generator mode. It is
`that
`
`
`
`
`
`
`
`
`possible to drive the hybrid vehicle simultaneously with
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the electric motor
`in a similar manner
`to the series
`
`combustion
`
`the
`
`of
`
`means
`
`of
`
`the
`
`favourable
`
`level
`
`of
`
`the
`
`motor
`
`
`hybrid vehicle.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`One embodiment is of particular advantage, wherein the
`
`
`
`
`
`
`
`internal
`combustion engine
`can be divided into two
`
`
`
`
`
`
`
`provided
`modules, wherein
`a
`first module
`
`
`
`
`
`
`
`generating the forwards movement of the hybrid vehicle
`
`
`
`
`
`
`
`
`and a second. module
`is provided either
`likewise for
`
`
`
`
`
`
`
`generating the forwards movement of the hybrid vehicle
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`for operating the generator
`so as
`to charge the
`
`
`
`
`
`
`
`as will be
`further
`battery. This
`renders possible,
`
`is
`
`for
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`13
`
`or
`
`13
`
`

`
`
`
`
`
`
`DE 44 44 545 Al
`
`
`
`
`
`adjustment
`
`
`
`
`
`
`
`
`the universal use of the internal
`explained hereinunder,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine in the hybrid vehicle with the flexible
`
`
`
`
`
`
`
`the
`facility to suit
`individual vehicle
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`components in the respective use of the hybrid vehicle.
`
`
`
`
`
`
`
`and
`engine
`a
`internal
`corresponding
`
`
`
`
`
`
`
`
`crankshaft separation are fundamentally known from DE 27
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`53 480 C and DE 28 28 298 A.
`
`A
`
`combustion
`
`
`In the
`
`
`
`
`
`case
`
`
`
`
`of
`
`
`if
`
`the
`
`
`
`
`the described embodiments,
`
`
`
`
`engine
`combustion
`internal
`advantageous
`
`
`
`
`
`
`
`
`constructed separately from the flywheel that is required
`
`
`
`
`
`
`
`
`to operate the internal combustion engine,
`and this
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`is integrated on the one hand in the electric
`flywheel
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`motor and on the other‘ hand in the generator or
`
`connected as a separate structural uhit thereto.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`it
`
`
`
`
`is
`
`is
`
`is
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`it is of advantage if a coupling is arranged
`Moreover,
`
`
`
`
`
`
`
`
`between the generator and the internal combustion engine,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`as a consequence of which when operating the internal
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`forwards
`combustion. engine as
`a. means
`to generate a
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`movement of
`the hybrid vehicle on the one hand it is
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`possible to provide a separation from the flywheel that
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`is integrated in the generator or is connected thereto
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`and on the other hand the generator is prevented from
`
`
`
`
`
`
`
`running if it is not in use.
`
`The
`
`
`
`
`
`
`
`
`further described hereinunder with
`
`
`
`
`invention is
`
`
`
`reference to a figure.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`The figure illustrates schematically the construction of
`
`
`
`
`
`
`
`
`the hybrid vehicle in accordance with the invention.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`An internal combustion engine 1 that is supplied from a
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`tank 3 by way of a fuel-induction system 2a and 2b is
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`connected by way of a first coupling 4 to an electric
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`motor 5 that can be switched into the generator mode so
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`as to generate current,
`in particular for charging a
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`14
`
`

`
`
`
`
`
`
`DE 44 44 545 Al
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`5
`
`
`
`
`
`
`
`in an
`comprises
`The electric motor
`battery 6.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`integrated manner a flywheel 7 that is designed so as to
`
`
`
`
`
`
`
`operate the internal combustion engine 1. The electric
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`motor 5 can be connected by way of a second coupling 8
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`to a gear unit
`9 that acts on an axle 10. A controller
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`11 is provided so as to control the electric motor 5 and
`
`
`
`
`to charge the battery.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`motor
`
`
`
`
`
`5
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`is moreover connected
`The internal combustion engine 1
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`by way of a third coupling 12 to a flywheel 13 and a
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`generator 14, wherein the flywheel 13 and the generator
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`14 can be combined in a similar manner
`to the electric
`
`
`
`
`
`
`the internal
`and the flywheel 7. Moreover,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine 1 can be divided by way of a crankshaft
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`separation 15 into a first module 16 and a second module
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`17. The generator 14 is connected either a directly or b
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`by way of the controller 11 to the battery 6.
`
`Accordingly,
`
`
`way of
`
`2a
`
`(by
`
`the
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`In order to operate the generator 14 in this exemplary
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`embodiment only the module 17 that is supplied by way of
`
`
`
`
`
`
`
`
`the mixture controller
`is supplied with energy.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the flywheel 13 can be relatively small
`
`
`
`
`
`
`
`example 0.3 kgmz)
`and tailored to suit
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`operation using the second module 17 in the single point
`
`
`
`
`
`
`
`
`operating mode. Fundamentally,
`the generator 14 can also
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`be used as a starter for the second module 17 and if
`
`
`
`
`
`
`
`
`desired also for the entire internal combustion engine
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`1, however since the generator 14 is preferably optimised
`
`
`
`
`
`
`
`internal
`current,
`generating
`regard
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`combustion engine 1 or also the second module 17 can be
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`started by way of the electric motor 5. For this purpose,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`second coupling 8
`is disengaged and the
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the third
`coupling 4 engaged.
`In an advantageous manner,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`coupling 12 is also disengaged. If only the first module
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`16 is to be started,
`the crankshaft separation 15 is also
`
`
`
`
`
`
`
`the crankshaft separation 15 is preferably
`disengaged,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`engaged in order to start the entire internal combustion
`
`with
`
`to
`
`the
`
`the
`
`first
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`15
`
`

`
`
`
`10
`
`
`
`15
`
`
`
`20
`
`
`
`25
`
`
`
`30
`
`
`
`35
`
`
`
`DE 44 44 545 Al
`
`
`
`
`
`
`— 7 -
`
`
`
`
`are
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`If only the
`engine 1 or also the second. module 17.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the first
`operation of the second module 17 is desired,
`
`
`
`
`
`
`
`separation 15
`crankshaft
`the
`and
`4
`
`
`
`
`
`
`
`disengaged after the internal combustion engine 1. has
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`been started up, as a result of which the first module
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`16 does not have the inertia of the flywheel
`7 that is
`
`
`
`
`
`
`
`
`required for the operation and it accordingly stops by
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the first module
`16 can also be
`If desired,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`stopped by way of the mixture controller 2b or the engine
`
`
`
`
`
`
`controller of the internal combustion engine.
`
`coupling
`
`itself.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`The internal combustion engine 1 can be fundamentally all
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`engine systems that can be divided into modules.
`In the
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`case of cylinder engines,
`it is possible to make the
`
`
`
`
`
`
`division in accordance with Table I.
`
`
`
`
`
`Module 2
`
`
`
`Module 1
`
`
`
`Comment
`
`
`
`
`
`No. of cylinders
`
`
`
`Table I
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`I’-‘I-‘|l>-UJt\J
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`UJt\)|l>-UJIQ
`
`
`
`
`
`In—line engine or boxer engine
`
`
`
`In—line engine or V—engine
`
`
`
`
`
`V—engine
`
`
`
`
`In—line engine
`
`
`
`
`In—line engine
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`the last
`Although the asymmetrical division of
`two
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`examples is difficult in the ignition sequence, it does
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`however have the advantage that it is possible to use in
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`limited
`a
`favourable manner a generator
`that has
`a
`
`
`
`
`
`
`
`
`in particular for limited traction battery sizes.
`
`output,
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`Fundamentally, an internal combustion engine that does
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`not have a crankshaft separation can also be used, as a
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`result of which however the hybrid vehicle in accordance
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`with the invention is less flexible when it comes
`
`
`
`
`
`
`the component sizes and in its
`
`
`
`
`being adjusted to suit
`
`
`
`to
`
`16
`
`16
`
`

`
`DE 44 44 545 A1
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`separation renders
`A crankshaft
`functional use.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`possible to use the engine modules and the electric motor
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`in an optimum manner in accordance with Table II.
`
`
`
`
`
`
`
`it
`
`
`
`
`
`
`
`
`Table II
`Function
`
`
`
`
`Electric motor
`
`
`
`
`First module
`
`
`
`
`
`First module +
`
`electric motor
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`
`Small load and braking
`
`
`energy recovery system
`
`
`
`Medium load,
`in particular
`
`
`
`
`with full cylinder charge
`
`
`
`
`As b), braking energy
`
`
`recovery system, battery
`
`
`
`charging or additional
`
`
`electric traction
`
`
`
`