BRPI0610960A2

BRPI0610960A2 - veìculo hìbrido e método de controle para o mesmo

Info

Publication number: BRPI0610960A2
Application number: BRPI0610960-8A
Authority: BR
Inventors: Sumiko Amamiya
Original assignee: Toyota Motor Co Ltd
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2010-08-03
Also published as: EP1966019B1; JP4225314B2; DE602006013879D1; RU2381930C2; BRPI0610960B1; WO2007074367A2; CN101208229A; US20090024262A1; WO2007074367A3; CN101208229B; EP1966019A2; US8068946B2; JP2007168690A

Abstract

A presente invenção refere-se a um veículo híbrido uqe é fornecido com dispositivo (10) para estabelecer uma condição de acionamento em quatro rodas que é uma condição para comutar de acionamento em duas rodas para acionamento em quatro rodas, e um comutador EV (64) que, quando ligado por um ocupante do veículo coloca o veículo em um modo de acionamento EV no qual somente um motor elétrico é utilizado como a fonte de energia. O dispositivo de estabelecimento de condição de acionamento em quatro rodas (60) muda (etapa S114) a condição de acicinamento em quatro rodas para reduzir uma região na qual o veículo opera em acionamento em quatro rodas quando o comutador EV (64) está Ligado (etapa 5102) quando comparado a quando o comutador EV (64) está desligado. Como resultado, o veículo opera em acionamento em duas rodas mais freqüentemente, reduzindo assim consumo de energia.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "VEÍCULOHÍBRIDO E MÉTODO DE CONTROLE PARA O MESMO".

Antecedentes da invenção

1. Campo da invenção

A presente invenção refere-se a um veículo híbrido dotado deum motor de combustão interna e um motor elétrico como fontes de energia,no qual rodas frontais e rodas traseiras são acionadas de maneira indepen-dente uma da outra por meio do motor elétrico, e um método de controle da-quele veículo híbrido. Mais particularmente, a invenção refere-se a um apa-reino de controle de comutação que comuta entre acionamento de duas ro-das no qual qualquer das rodas frontais ou rodas traseiras são acionadas, eacionamento de quatro rodas no qual ambas as rodas frontais e as rodastraseiras sãoacionadas, bem como um método de controle para o mesmo.

2. Descrição da técnica relacionada

Alguns veículos híbridos dotados de motor de combustão internae_um-motor-elétrico_queJambém-pode gerar .eletricidade (daqui em diantereferido como "motor elétrico") como fontes de energia, são estruturados detal modo que as rodas frontais e as rodas traseiras sejam acionadas inde-pendentemente uma da outra utilizando o motor elétrico. Por exemplo, umveículo híbrido conhecido é estruturado de tal modo que as rodas frontaissão acionadas pelq motor de combustão interna e o motor elétrico, e as ro-das traseiras são acionadas por um outro motor elétrico diferente daqueleque aciona as rodas frontais. Em tal veículo híbrido, dois métodos de acio-namento podem facilmente ser realizado simplesmente comutando entreoperar e não operar um dos motores elétricos dentre o motor elétrico forne-cido para as rodas frontais e o motor elétrico fornecido para as rodas trasei-ras. Estes métodos de acionamento são acionamento em duas rodas noqual ou somente as rodas frontais ou somente as rodas traseiras são acio-nadas, e acionamento em quatro rodas no qual ambas, as rodas frontais eas rodas traseiras são acionadas.

Qual destes dois métodos de acionamento deve ser utilizadodepende do controle de variáveis relacionadas à operação do veículo, talcomo velocidade do veículo, o gradiente da estrada na qual o veículo estáoperando, a força de acionamento requerida pelo veículo, o ângulo de girodo veículo e a diferença em velocidade de rotação entre as rodas frontais etraseiras. O acionamento em quatro rodas é utilizado quando uma grandeforça de acionamento é requerida, tal como saindo de uma parada, acele-rando, ou subido uma colina ou quando operando em uma estrada com bai-xo coeficiente de atrito, tal como uma estrada congelada. Distribuindo a forçade acionamento requerida pelo veículo entre todas as quatro rodas, a forçade acionamento é capaz de ser transmitida de forma confiável entre cadaroda e a superfície da estrada. Por outro lado, acionamento em duas rodas égeralmente utilizado quando não muita força de acionamento é requeridapelo veículo e o veículo é acionado em estradas com um coeficiente de atritosuficientemente elevado. Operar em acionamento de duas rodas consomemenos combustível e energia do que operar em acionamento em quatro ro-das, desde que as rodas não deslizem. Com um veículo híbrido tal comoaquele descrito acima, acionamento em duas rodas requer somente que e-nergia elétrica seja suprida para o motor elétrico para somente um conjuntode rodas, isto é, somente ou o motor elétrico para as rodas frontais ou o mo-tor elétrico para as rodas traseiras. Portanto, a perda elétrica entre a bateriasecundária e o motor elétrico é baixa, possibilitando com isto o consumo deenergia ser reduzido ao acionar o veículo.

Também veículos híbridos realizam diversos modos de aciona-mento utilizando o motor de combustão interna e o motor elétrico de maneiraseletiva ou em combinação. Alguns exemplos destes modos de acionamentoincluem um "modo de acionamento HV" que utiliza o motor de combustãointerna e o motor elétrico juntos como fonte de acionamento, um "modo deacionamento de motor" que utiliza somente o motor de combustão internacomo a fonte de acionamento, e um "modo de acionamento EV" que utilizasomente o motor elétrico como a fonte de acionamento. Estes modos de a-cionamento podem ser comutados de maneira automática sucessivamentedependendo do estado de carga (daqui em diante simplesmente referidocomo "SOC") da bateria secundária que supre a energia elétrica para o mo-tor elétrico, e a força de acionamento requerida e similares.

Alguns veículos híbridos que têm estes tipos de modos de acio-namento são dotados de um "comutador EV" na cabine do veículo para pos-sibilitar a um ocupante selecionar intencionalmente o "modo de acionamentoEV". Quando o comutador EV é ligado o veículo é colocado no "modo deacionamento EV". Por exemplo, o panfleto da Publicação Internacional Nú-mero 00/05094 propõe fornecer uma alavanca no veículo que possibilita aum ocupante comutar do acionamento que utiliza o motor dé combustão in-terna como a fonte de acionamento (isto é, modo de acionamento de motor emodo de acionamento HV), para o modo de acionamento EV. O ocupantecoloca de maneira forçada o veículo no modo de acionamento EV operandoeste comutador ou alavanca EV. Como resultado, o veículo é capaz de ope-rar silenciosamente,-uma vez-que ele está operando no modo de aciona-mento EV, isto é, sem utilizar o motor de combustão interna. Conseqüente- mente, este comutador EV é útil em momentos tais quando acionando atra-ves de discritos residenciais a noite.

Quando o veículo híbrido está operando no modo de acionamen-to EV, isto é, o ope(rando utilizando somente o motor elétrico como a fonte deenergia, a energia elétrica suprida a partir da bateria secundária para ummotor elétrico, se Jorna a energiaque aciona o veículo. Portanto, a distânciade cruzeiro do veículo quando acionando no modo de acionamento EV édeterminada pelo SOC da bateria secundária. Quando SOC da bateria se-cundária diminui de acionamento de maneira contínua no modo de aciona-mento EV, o motor ide combustão interna deve ser operado para carregar abateria secundária. Neste momento o modo de acionamento EV é automati-camente anulado por um aparelho de controle do veículo. Isto é, o comuta-dor EV é desligado e é dada partida no motor de combustão interna.

Desta maneira, mesmo se o ocupante seleciona o modo de a-cionamento EV com o comutador EV, o modo de acionamento EV pode seranulado cedo devido a um SOC baixo da bateria secundária, é o que é pro-blemático em termos de comerciabilidade. Para equilibrar isto, é possívelaumentar a distância de cruzeiro no modo de acionamento EV aumentandoo tamanho da bateria secundária, porém isto poderia aumentar o peso dabateria secundária e o espaço requerido para montar a bateria secundária.Portanto, quando o condutor opera o comutador EV e comuta o modo deacionamento para o modo de acionamento EV é desejável reduzir o consu-mo de energia do motor elétrico tanto quanto possível, para aumentar a dis-tância de cruzeiro no modo de acionamento EV.

Em um veículo híbrido que é capaz de operar enquanto comu-tando sucessivamente entre acionamento em quatro rodas e acionamentoem duas rodas, tal como também aquele descrito acima, a condição de co-mutação entre acionamento em duas e quatro rodas, isto é, a região na qualo veículo opera em uma acionamento em quatro rodas é estabelecido demaneira apropriada antecipadamente testando de forma correspondente va-riáveis de controle relacionadas à operação do veículo. A região na qual oveículo opera no-acionamento em quatro rodas é normalmente estabelecidapara enfatizar desempenho de energia e não considera redução de consumodeenergiaao acionar-no-modo-de~acionamento-EV que-foi-seiecionado peloocupante que opera o-comutador EV. Portanto, existe uma demanda portecnologia, que possibilita-que-eonsumo deenergia seja- reduzido no modode acionamento EV que foi selecionado com o comutador EV ao mesmotempo que satisfaz odesempenho de energia durante acionamento normal.

Sumário da invenção

Esta invenção fornece um veículo híbrido no qual o consumo deenergia é capaz de ser reduzido quando um comutador EV é ligado, bemcomo um método dè controle daquele veículo híbrido.

Um primeiro aspecto da invenção é relativo a um veículo híbrido.

Este veículo híbrido é dotado de dispositivo de estabelecimento de condiçãode acionamento em quatro rodas para estabelecer uma condição de acio-namento em quatro rodas que é uma condição para comutar de acionamen-to em duas rodas no qual um conjunto de rodas dentre as rodas frontais erodas traseiras é acionado, para acionamento em quatro rodas no qual am-bas, as rodas frontais e as rodas traseiras são acionadas, e um comutadorEV que quando ligado por um ocupante do veículo coloca o veículo em ummodo de acionamento EV no qual somente um motor elétrico é utilizado co-mo a fonte de energia. O dispositivo de estabelecimento de condição de a-cionamento em quatro rodas significa mudanças na condição de acionamen-to em quatro rodas para reduzir uma região na qual o veículo opera em a-cionamento em quatro rodas quando o comutador EV está ligado quandocomparado a quando o comutador EV está desligado. Quando o comutadorEV está ligado, isto é, quando o veículo está operando no modo de aciona-mento EV que foi selecionado pelo ocupante do veículo que opera o comu-tador EV, a região há qual o veículo opera em acionamento em quatro rodasé reduzida comparada a quando operando normalmente, e a região na qualo veículo opera emíacionamento em duas rodas aumenta proporcionalmen-te. Como resultado, o veículo opera em acionamento em duas rodas maisfreqüentemente, reduzindo assim consumo de energia.

A condição de acionamento em-quatro rodas pode-incluir umacondição que uma relação de deslizamento calculada pela diferença em ve-locidades de rotação entre as rodas frontais e as rodas traseiras seja igual aou maior do que uma relação de deslizamento determinante que é um valorlimiar predeterminado,-e-o dispositivo de estabelecimento da-condição deacionamento em quatro rodas pode estabelecer a relação de deslizamentodeterminante para um valor mais elevado quando o comutador EV está liga-do do que quando o comutador EV está desligado.

A condição de acionamento em quatro rodas pode também in-cluir uma condição que quando o veículo está saindo de uma parada, umgradiente de estrada naquele momento seria igual ou maior do que um gra-diente de estrada determinante que é um valor limiar predeterminado, e umacondição que uma velocidade do veículo seja igual ou menor do que umavelocidade de veículo determinante que é um valor limiar predeterminado, eo dispositivo de estabelecimento dê condição de acionamento em quatrorodas pode estabelecer o gradiente de estrada determinante para um valormais elevado e estabelecer a velocidade de veículo determinante para umvalor mais baixo quando o comutador EV está ligado do que quando o comu-tador EV está desligado.Também o dispositivo de estabelecimento de condição de acio-namento em quatro rodas pode incluir dispositivo de determinação de mu-dança de condição para determinar se a condição de acionamento em qua-tro rodas quando o computador EV está desligado deveria ser mudada paraa condição de acionamento em quatro rodas quando o comutador EV estáligado. O dispositivo de determinação de mudança de condição proíbe acondição de acionamento em quatro rodas ser mudada quando a relação dedeslizamento é igual a ou maior do que um valor limiar predeterminado, ouquando o gradiente de estrada é igual a ou maior do que o valor limiar pre-determinado.

Este primeiro aspecto da invenção possibilita que consumo deenergia seja reduzido em um veículo híbrido ao operar no modo de aciona-mento EV selecionado com o comutador EV.

Um segundo aspecto da invenção é relativo aum-método decontrole de um veículohíbrido que é dotado de-um motor de combustão in-terna e um mtor electrico como fontes de energia, e no qual rodas frontais erodas traseiras são acionadas independentemente uma da outra pelo motorelétrico Este método-de controle é-caracterizado por-incluir as etapas dedeterminar se um comutador EV que, quando ligado por um ocupante doveículo, coloca o veículo no modo de acionamento EV.no ciual somente omotor elétrico é utilizado como fonte de energia está ligado; e mudando umacondição de acionamento em quatro rodas que é uma condição para comu-tar de acionamento em duas rodas na qual um conjunto de rodas dentre asrodas frontais e as rodas traseiras é acionado para acionamento em quatrorodas no qual ambas, as rodas frontais e as rodas traseiras são acionadaspara reduzir uma região na qual o veículo opera em acionamento em quatrorodas quando o comutador EV está ligado, quando comparado a quando ocomputador EV está desligado.

Este segundo aspecto da invenção possibilita que consumo deenergia seja reduzido em um veículo híbrido ao operar no modo de aciona-mento EV selecionado com o comutador EV.Breve descrição dos desenhos

O que precede e outros objetivos, aspectos e vantagens da in-venção, se tornarão evidentes a partir da descrição a seguir de modalidadespreferenciais com referência aos desenhos que acompanham, nos quaisnumerais iguais são utilizados para representar elementos iguais e, nosquais:

a Figura 1 mostra de maneira esquemática um veículo híbrido deacordo com um exemplo de modalidade da invenção; e

a Figura 2 é um fluxograma que ilustra controle executado noveículo híbrido de acordo com o exemplo de modalidade.

Descrição detalhada; das modalidades preferenciais

Na descrição a seguir e nos desenhos que acompanham, a pre-sente invenção será descrita em mais detalhe em termos de modalidadestomadas como exemplo. Um-veículo híbrido no qual as rodas frontais sãoacionadas por um motor de combustão interna e um motor elétrico, e as ro-dasitraseiras-são-acionadas-por_um_outro_motor elétrico,-será-descritocomoum exemplo.

Primeiro a-estruturadeum -veículohíbrido 1 de acordo com esteexemplo de modalidade será descrito com referência à Figura 1. A Figura 1é uma vista representativa da estrutura esquemática do veículo híbrido 1.Para acionar o veículo híbrido 1, ele é dotado de uma unidade de aciona-mento de roda frontal 3 que aciona rodas frontais 48f e uma unidade de a-cionamento de roda traseira 5 que aciona as rodas traseiras 48r. A unidadede acionamento de roda frontal 3 inclui como fontes de energia um motor decombustão interna 10 e motores elétricos MG1 e MG2 que são capazes degerar eletricidade. Ao mesmo tempo, a unidade de acionamento de roda tra-seira 5 inclui como uma fonte de energia um motor elétrico MG3. Conse-qüentemente, as rodas frontais 48f e as rodas traseiras 48r são acionadasindependentemente uma da outra.

O motor de combustão interna 10 tem um dispositivo de injeçãode combustível, um dispositivo de ignição e uma válvula de estrangulamen-to, nenhum dos quais está mostrado. Estes dispositivos são controlados poruma unidade de controle eletrônico do motor (daqui em diante referida comoa "ECU do motor"). Portanto, a ECU do motor pode ajustar a energia geradapelo motor de combustão interna 10 que é então saída a partir de um eixo demanivelas 12.

Enquanto isso os motores elétricos MG1, MG2 e MG3 são todosassim chamados motores-geradores, que são capazes de funcionar comoambos, motores elétricos que convertem a eletricidade suprida para energia,e geradores que convertem energia introduzida para eletricidade. Um inver-sor 51, 52 e 53 fornecido para cada um dos motores elétricos MG1, MG2,MG3 respectivamente, controla a comutação destas funções e a energiamecânica gerada pelos motores elétricos MG1, MG2, MG3 ou a energia re-cuperada pelos motores elétricos MG1, MG2 e MG3. Estes inversores 51, 52e 53 são todos conectados a uma bateria secundária 56, tal que eletricidadepode ser transferida-entre a bateria secundária 56 e cada um dos motoreselétricos MG1, MG2 e MG3. Esta transferência de eletricidade é controladaporujma unidade-de-controle-eletrônico-do-motor-(daqui-em-diante referidacomo "ECU do motor" 54). Conseqüentemente, A ECU do motor 54 podecontrolar os motores elétricos MG 1, MG2 e MG3 por meio dos inversores 51,52 e 53. Energia gerada pelos motores elétricos MG1, MG2 e MG3 é entãosaída dos eixos rotativos 31a, 32a e 33a que são acoplados a rotores 31, 32e 33 dos motores elétricos MG1, Mg2 e MG3, respectivamente.

Na unidade de acionamento da roda frontal 3 em adição ao mo-tor de combustão interna 10 e um dos motores elétricos MG1 e MG2 descri-tosacima, um conjunto de~ engrenagem planetária 20 que divide a saída deenergia do motor de combustão interna 10, uma engrenagem de redução 40fque aumenta torque reduzindo a rotação transmitida do conjunto de engre-nagem planetária 20, e uma engrenagem diferencial 45f que distribui energiatransmitida a partir da engrenagem de redução 40f para os eixos de aciona-mento esquerdo e direito 46f são acopladas juntas de maneira integrada. Omotor elétrico MG1 é principalmente utilizado como um gerador, enquanto omotor elétrico MG2 é principalmente utilizado como um motor elétrico.

O eixo de manivelas 12 do motor de combustão interna 10 é a-copiado a um portador planetário 28 do conjunto de engrenagem planetária20, o rotor 31 do motor elétrico MG1 é acoplado a uma engrenagem sol 22do conjunto de engrenagem planetária 20, e o rotor 32 do motor elétricoMG2 é acoplado a uma engrenagem anel 24 do conjunto de engrenagemplanetária 20. A saída de energia pelo motor de combustão interna 10 a par-tir do eixo de manivelas 12 é dividida em energia transmitida para a engre-nagem sol 22 e energia transmitida para engrenagem anel 24. A energiatransmitida a partir do motor de combustão interna 10 para engrenagem sol22 é transmitida pára o motor elétrico MG1 onde ela é utilizada para gerareletricidade. Enquanto isto, a energia transmitida a partir do motor de com-bustão interna 10 pára a engrenagem anel 24 é combinada com a saída deenergia do motor elétrico MG2 e então transmitida da engrenagem anel 24para a engrenagem de redução 40f. A energia transmitida a partir da engre-nagem de redução 40f para a engrenagem diferencial 45f é então distribuídapara os eixos de acionamento esquerdo e direito 46f para acionar as rodasfrontais 48f.

Estruturando a unidade de acionamento de roda frontal 3 destamaneira o motor elétrico MG2 gera energia mecânica a partir da eletricidadesuprida pela bateria secundária 56. Esta energia mecânica é então utilizadapara_acionar as rodas frontais 48f impelindo assim o veículo 1. Também du-rante desaceleração do veículo a energia mecânica transmitida a partir dasrodas frontais 48f para o motor elétrico MG2 pode ser convertida em eletrici-dade e recuperada pela bateria secundária 56.

Por outrfo lado, na unidade de acionamento de roda traseira 5em adição ao motor elétrico MG3 descrito acima, uma engrenagem de redu-ção 40r que aumenta o torque reduzindo a rotação transmitida a partir domotor elétrico MG3 e uma engrenagem diferencial 45r que distribui energiatransmitida a partir da engrenagem de redução 40r para os eixos de aciona-mento esquerdo e direito 46r são integralmente acoplados juntos. Saída deenergia a partir do motor elétrico MG3 é transmitida a partir da engrenagemde redução 40r para a engrenagem diferencial 45r onde ela é distribuída pa-ra os eixos de acionamento esquerdo e direito 46r para acionar as rodas tra-seiras 48r.

Estruturando a unidade de acionamento de roda traseira 5 destamaneira o motor elétrico MG3 gera energia mecânica a partir da eletricidadesuprida pela bateria secundária 56, similar ao motor elétrico MG2. Esta e-nergia mecânica é então utilizada para acionar as rodas traseiras 48r, assimimpelindo o veículo 1. Também, durante desaceleração do veículo a energiamecânica transmitida a partir das rodas traseiras 48r para o motor elétricoMG3 pode ser convertida em eletricidade e recuperada pela bateria secun-dária 56.

O veículo híbrido 1 é também dotado de uma unidade de contro-le eletrônico híbrida (daqui em diante referida como a "ECU híbrida") 60 quecontrola todo o sistema do veículo 1. Em adição, o veículo 1 é dotado de umsensor de posição de acelerador 62 que detecta uma quantidade de depres-são de um pedal acelerador e dá saída a um sinal de quantidade de aberturado-acelerador para a ECU híbrida 60. A ECU híbrida 60 então calcula umaforca de acionamento requerida pelo veiculo (daqui em diante referida comoforça de acionamento requerida-) de acordo com o sinal de quantidade de-abertura de acelerador^que-foi introduzido.-Com-base nesta-força de acio-namentp requerida calculada, a ECU híbrida 60 determina então a energia aser qerada pelo motor de combustão interna 10 e os motores elétricos MG1,MG2 e MG3 e dá saída a comandos indicativos deles para a ECU do motor50, e a ECU do motor 54 descritas acima. Ao receber os comandos a ECUde motor 50 e a ECU de motor 54 controlam o motor de combustão interna10~e_os motoreselétricos (MG1rlv1G2 e MG3) de acordo. Desta maneira, omotor de combustão interna 10 e os motores elétricos (MG1, MG2 e MG3)são controlados para operar em coordenação um com o outro de acordocom o estado de operação do veículo, inclusive quando o veículo está parado.

O veículo híbrido 1 é também dotado de uma unidade de monito-ramento de bateria (daqui em diante referida como "ECU da bateria") 58 quemonitora o estado da bateria secundária e dá saída a um sinal indicativo doestado de carga (daqui em diante referido como "SOC da bateria secunda-ria") 56 para a ECU híbrida 60. Então com base neste SOC da bateria se-cundária e na força de acionamento requerida calculada, a ECU híbrida 60comuta tipicamente um modo de acionamento de maneira apropriada entreum modo de acionamento HV no qual o motor de combustão interna 10 e osmotores elétricos (MG1, MG2 e MG3) são utilizados juntos como a fonte deenergia, um modo de acionamento de motor no qual somente o motor decombustão interna 10 é utilizado como fonte de acionamento, e um modo deacionamento EV no qual somente os motores elétricos (MG1, MG2 e MG3)são utilizados como a fonte de energia.

O veículo híbrido 1 é também dotado de um comutador EV 64que possibilita a um ocupante do veículo 1 selecionar intencionalmente omodo de acionamento EV. Este comutador EV 64 é fornecido em uma locali-zação acessível pelo ocupante do veículo tal como em um painel de instru-mentos nacabinedo veículo. Quando o ocupante liga o comutador EV 64isso é detectado pela ECU híbrida 60. A ECU híbrida 60 que detectou que ocomutador EV 64 foi ligado então controla o motor de combustão interna 10de modo que ele não seja operado enquanto realizando controle para alcan-çar-aforçade acionamento requerida operandosomenteos motores elétri-cos MG2 e MG3. Desta maneira, ligando o comutador EV 64, o veículo podeser colocado de maneira forçada no modo de acionamento SV no qual so-mente os motores elétricos MG2 e MG3 são utilizados como a fonte de e-nergia.

O modo de acionamento EV que é selecionado pelo ocupante doveículo ligando o comutador EV 64 desta maneira será daqui em diante refe-rido como o "modo de acionamento EV selecionado". Em contraste, o modode acionamento EV que é estabelecido quando a ECU híbrida 60 comutaautomaticamente de um outro modo de acionamento (tal como o modo deacionamento de motor, ou modo de acionamento HV) será referido como"modo de acionamento EV automático" para distingui-lo do modo de acio-namento EV selecionado.

Quando o SOC da bateria secundária 56 está baixo devido àoperação contínua no modo de acionamento EV selecionado, ou quandouma força de acionamento de uma magnitude incapaz de ser alcançada nomodo de acionamento EV é requerida, a ECU híbrida 60 automaticamentedesliga o comutador EV 64 e o veículo híbrido 1 comuta para o modo de a-cionamento HV ou modo de acionamento de motor.

Um sensor de velocidade de roda, não mostrado, que detecta avelocidade de rotação de uma roda, é fornecido para todas as quatro rodas(48f e 48r) do veículo híbrido 1. A ECU híbrida 60 recebe sinais de velocida-de de rotação de roda a partir daquele sensores de velocidade de roda eentão calcula uma velocidade de rotação de roda frontal que é o valor médiodas velocidades de rotação das rodas frontais esquerda e direita 48f, e umavelocidade de rotação de roda traseira que é o valor médio das velocidadede rotação das rodas traseiras esquerda e direita 48r. A velocidade do veícu-lo 1, (daqui em diante referida como a "velocidade do veículo") é então de-terminada de qualquer dasvelocidades de rotação de roda frontal calculadaou da velocidade de rotação de roda traseira calculada.

Alem disto, a ECU hibrida 60 também calcula uma relação dedeslizamento a partir da-diferença entre a velocidade de rotação da rodafrontaLea velocidade, de rotação da roda traseira. Quando a velocidade derotação da moda frontal é maior do que a velocidade de rotação da roda tra-seira, o quociente da velocidade de rotação da roda frontal dividida pela ve-locidade de rotação da roda traseira se torna a relação de deslizamento daroda frontal. Quando a velocidade de rotação da roda traseira é maior doque a velocidade de rotação da roda frontal, o quociente da velocidade derotação da roda traseira dividida pela velocidade de rotação das rodas fron-tais 48f se torna a relação de deslizamento da roda traseira. Daqui em diantea relação de deslizamento da roda frontal e a relação de deslizamento daroda traseira serão simplesmente referidas como a "relação de deslizamen-to". A relação de deslizamento pode ser calculada por uma outra unidade decontrole eletrônico, não mostrada, e os resultados de cálculo podem ser in-traduzidos para a ECU híbrida 60.

Além disto, o veículo híbrido 1 também é dotado de dispositivode detecção de gradiente 66 para detectar um gradiente da estrada sob oveículo 1. Este dispositivo de detecção de gradiente 66 dá saída a um sinalindicativo do gradiente da estrada para a ECU híbrida 60. Um sensor nãomostrado, que pode detectar a aceleração do veículo 1 pode dar saída a umsinal indicativo de aceleração na direção longitudinal do veículo para a ECUhíbrida 60, que pode então avaliar o gradiente de estrada com base no sinalde aceleração quando o veículo está parado.

Como descrito acima, a ECU híbrida 60 dá entrada ou calcula asvariáveis de controle relacionadas à operação do veículo, tal como a veloci-dade do veículo, gradiente da estrada e a relação de deslizamento. Então,com base nestas variáveis de controle a ECU híbrida 60 comuta entre acio-namento em duas rodas no qual somente ou as rodas frontais 48f ou as ro-das traseiras 48r são acionadas em acionamento em quatro rodas no qualambas, as rodas frontais 48f e as rodas traseiras 48r são acionadas. A ECUhíbrida 60 comuta entre acionamento em duas rodas e acionamento em qua-tro rodas determinando se o estado de operação do veículo 1 corresponde auma-região-de-operação-de-acionamento em-duas rodas ou-uma região deoperação em acionamento em quatro rodas com base nos valores das variá-veis-de-controle-re(lacionadas~à operação. A-condição para comutar entreacionamento em duas rodas e acionamento em quatro rodas (daqui em dian-te referida como. "condição de acionamento em quatro rodas") inclui umapluralidade de condições predeterminadas. Cada condição é definida pelarelação entre uma variável de controle relacionada à operação que foi ourecebida pela ECU híbrida 60 ou calculada pela ECU híbrida 60 e um valorlimiar predeterminado, isto é, uma constante de controle que foi estabelecidaantecipadamente. A constante de controle é armazenada em ROM 60a daECU híbrida 60 antecipadamente.

Daqui em diante o método para estabelecer a condição de acio-namento em quatro rodas deste exemplo de modalidade, isto é, a constantede controle que constitui esta condição será descrita com referência à Figura2. A Figura 2 é um fluxograma que ilustra controle para estabelecer a condi-ção de acionamento em quatro rodas que é executada pela ECU híbrida 60.

Neste exemplo de modalidade, quando o comutador EV 64 é ligado, a cons-tante de controle da condição de acionamento em quatro rodas muda demodo que a região na qual o veículo opera em acionamento em quatro ro-das, isto é, a região de operação de acionamento em quatro rodas se tornamenor.

Primeiro a ECU híbrida 60 introduz variáveis de controle relacio-nadas a veículo operando a partir dos diversos sensores e unidades de con-trole eletrônicas descritas acima (etapa S100). Em adição, à velocidade doveículo, gradiente da estrada e relação de deslizamento, as variáveis decontrole também incluem informações relacionadas a, por exemplo, SOC dabateria secundária 56, a força de acionamento requerida e se o comutadorEV 64 está ligado ou desligado.

A ECU híbrida 60 determina então se o comutador EV 64 estáligado (etapa S102). Se um ocupante do veículo ligou o comutador EV 64 oprocesso~continua-até-a-etapa S1i0. Se- por outro lado, o comutador EV 64não foi ligado, isto é, está desligado, ou a ECU híbrida 60 desligou de manei-ra automática o comutador-EV-64-devido a-um-SOC-baixo dabateria secun-dária 56 a despeito de-se ele estava originalmente ligado pelo ocupante, oprocesso prossegue-para-a-etapa-S104.

Quando o comutador EV 64 está desligado, o veículo híbrido 1opera em um "modo de acionamento normal" (etapa S104)4. O "modo deacionamento normal" neste caso inclui um modo de acionamento de motor,no qual somente o motor de combustão interna 10 é selecionado e utilizadocomo fonte de energia, o modo de acionamento HV no qual o motor de com-bustão interna 10 e os motores elétricos (MG1, MG2 e MG3) são utilizadosjuntos como fonte de energia e o modo de acionamento EV automático noqual somente os motores elétricos (MG1, MG2 e MG3) são selecionados eutilizados como a fonte de energia devido à ECU híbrida 60 comutar modosautomaticamente, isto é, este modo não é iniciado pelo ocupante ligando ocomutador EV. A ECU híbrida 60 comuta automaticamente entre estes mo-dos sucessivamente dependendo do SOC da bateria secundária 56 e daforça de acionamento requerida.

Neste momento, a ECU híbrida 60 estabelece a condição de a-cionamento em quatro rodas para uma "condição de acionamento em quatrorodas normal" (etapa S106). Esta condição de acionamento em quatro rodasnormal inclui ambas, uma condição que a relação de deslizamento (uma va-riável de controle) seja igual ou maior do que uma relação de deslizamentodeterminante (constante de controle) que é um valor limiar predeterminadode 0,05 e uma condição que o gradiente de estrada (uma variável de contro-le) quando o veículo sai de uma parada sobre uma colina seja igual a oumaior do que um gradiente de estrada determinante, que é um valor limiarpredeterminado de 6 graus e a velocidade do veículo (uma variável de con-trole) seja igual a ou menor do que uma velocidade de veículo determinante(uma variável de controle) que é um valor limiar predeterminado de 25 qui-lômetros por hora. Quando no mínimo uma destas condições é satisfeita, aECU híbrida 60 realiza controle para acionar ambas, as rodas frontais 48f eas rodas traseiras~48rde tal modoque oveículo híbrido Topera em aciona-mento em quatro rodas.

Se-por-outro-lado-é-determinada-na-etapa--S-1-02 que o comutadorEV está ligado, então o veículo híbrido 1 opera no modo de acionamento EV-selecionado-íetapa^S-l-tO).- O-veíeulo híbrido-Veontinua a operar no modo deacionamento EV selecionado até que o SOC da bateria secundária 56 caiapara igualou.menor do que um_v.alor predeterminado ou a menos que ener-gia que é maior do que pode ser alcançada no modo de acionamento EVseja requerida.

Neste caso, é determinado se a condição de acionamento emquatro rodas deveria ser trocada da condição de acionamento em quatrorodas normal para um "acionamento em quatro rodas que enfatiza consumode combustível", que será descrita mais tarde (etapa S112). Por exemplo,quando a relação de deslizamento é igual a ou maior do que 0,07 ou quandoo gradiente da estrada na qual o veículo está viajando é igual ou maior doque 7 graus, a condição é proibida de mudar da condição de acionamentoem quatro rodas normal para a condição de acionamento em quatro rodasque enfatiza consumo de combustível, e o processo prossegue para a etapaS116. Em qualquer outro caso, contudo, a mudança na condição de aciona-mento em quatro rodas é permitida e o processo prossegue para a etapaS114.

Na etapa S114 a ECU híbrida 60 estabelece a condição de acio-namento em quatro rodas para a condição de acionamento em quatro rodasque enfatiza consumo de combustível (etapa S114). Esta condição de acio-namento em quatro rodas que enfatiza consumo de combustível inclui, porexemplo, uma condição que a relação de deslizamento seja igual ou maiordo que uma relação de deslizamento determinante que é um valor linearpredeterminado de 0,10 e uma condição que o gradiente de estrada quandoo veículo está saindo de uma parada em uma colina seja igual a ou maior doque um gradiente de estrada determinante, que é um valor limiar predeter-minado de 8 graus e a velocidade do veículo seja 5 quilômetros por hora, oumenos. Nesta condição de acionamento em quatro rodas que enfatiza con-sumo deeombustíveí, a relação de deslizamento determinante e o gradientede estrada determinante no qual o modo é comutado do acionamento emduas rodas-para-acionamento em-quatro rodas-é estabelecida em valoresmais elevados do que são na condição de acionamento em quatro rodasnormal. Em adição.a-velocidade do veículo determinante, na qual o modo écomutado de acionamento em quatro rodas para acionamento em duas ro-das quando saindo de._uma parada em uma colina é estabelecido para umvalor mais baixo do que é na condição de acionamento em quatro rodasnormal.

Mudando a condição para este tipo de condição de acionamentoem quatro rodas que enfatiza consumo de combustível, com um veículo 1que está operando em acionamento em duas rodas mesmo se os valores devariáveis de controle tais como relação de deslizamento e o gradiente deestrada aumentam devido a uma mudança no estado de operação, é maisdifícil alcançar a relação de deslizamento determinante e o gradiente de es-trada determinante, de modo que o veículo 1 não comuta para acionamentoem quatro rodas tão facilmente como ele faz na condição de acionamentoem quatro rodas normal. Em adição, com o veículo 1 que estava operandoem acionamento em quatro rodas quando saindo de uma parada em umacolina se a velocidade do veículo é aumentada, é mais fácil alcançar a velo-cidade de veículo determinante e é assim mais fácil retornar para o aciona-mento em duas rodas do acionamento em quatro rodas na condição de a-cionamento èm quatro rodas que enfatiza consumo de combustível do que éna condição de acionamento em quatro rodas normal. Isto é, a condição deacionamento em quatro rodas que enfatiza consumo de combustível mudaos valores das constantes de controle que constituem a condição de acio-namento em quatro rodas comparada com a condição de acionamento emquatro rodas normal', para reduzir a região na qual o veículo 1 opera em a-cionamento em quatro rodas e aumenta proporcionalmente a região na qualo veículo 1 opera em acionamento em duas rodas.

Enquanto isto, na etapa desses 116, a ECU híbrida 60 estabele-ce a condição de acionamento em quatro rodas para a condição de aciona-mento em quatro rodas normal, da mesma forma como ela faz quando ocomutador EV 64 está desligado. Isto impede o veículo que estava operandoem acionamento-em_quatr-0-rodas,-de-subitamente-comutar-para acionamen-to em duas rodas devido à condição de acionamento em quatro rodas mudarda-condiçãode acionamento em quatro rodas normal para a-condição deacionamento em quatro.rodas que enfatiza consumo de combustível, quandoo comutador EV 64 é ligado enquanto operando com uma relação de desli-zamento elevada ou viajando em algum lugar onde o gradiente de estrada éinclinado. Como resultado, é possível impedir que a capacidade de condu-ção seja afetada de maneira adversa por uma mudança na condição de a-cionamento em quatro rodas quando o comutador EV 64 foi ligado.

No exemplo de modalidade que precede, a condição de aciona-mento em quatro rodas é mudada para diminuir a região na qual o veículo 1opera em acionamento em quatro rodas quando o comutador EV 64 é ligadoquando comparada com quando aquele comutador EV 64 está desligado.

Quando o comutador EV 64 está ligado, isto é, quando o veículo 1 está ope-rando no modo de acionamento EV selecionado, que foi selecionado por umocupante do veículo 1 que opera o comutador EV 64, a região na qual o veí-culo é operado em acionamento em quatro rodas é reduzida comparada aquando o veículo está viajando normalmente, e a região na qual o veículo éoperado em acionamento em duas rodas é aumentada proporcionalmente.

Mudando a condição de acionamento em quatro rodas desta maneira, a fre-qüência com a qual o veículo 1 opera em acionamento em duas rodas au-menta, reduzindo com isto consumo de energia no modo de acionamento EVselecionado. Como resultado, a distância de cruzeiro no modo de aciona-mento EV selecionado pode ser aumentada.

Neste exemplo de modalidade, a condição de acionamento emquatro rodas é mudada pela mudança dos valores das constantes de contro-le tal como a relação de deslizamento determinante e o gradiente de estradadeterminante, e a velocidade de veículo determinante. Contudo, a invençãonão está limitada a isto, desde que a condição de acionamento em quatrorodas seja mudada de tal modo que a região na qual o veículo opera em a-cionamento em quatrorodas sejareduzida. Por exemplo, aregião na qual oveículo opera em acionamento em quatro rodas pode ser reduzida mudandoo-tipo-attial de parâmetro-que constitui a condição-de-acionamento em qua-tro rodas.

Também-noexemplo de modalidade-precedente, a condição pa-ra determinar se mudar a condição de acionamento em quatro rodas (daquiem diante é referida como "determinação de mudança de. condição") é de-terminada pela relação de deslizamento e o gradiente de estrada enquanto oveículo está operando. Contudo, a determinação de mudança de condiçãonão está limitada a esta condição desde que a condição de acionamento emquatro rodas seja proibida de mudar quando o método de acionamento tentamudar para acionamento em duas rodas no momento quando a condição deacionamento em quatro rodas muda para a condição de acionamento emquatro rodas que enfatiza consumo de combustível, quando o comutador EV64 foi ligado. Por exemplo, quando o comutador EV é ligado enquanto o veí-culo está operando em acionamento em quatro rodas, a mudança na condi-ção de acionamento em quatro rodas pode ser atrasada até depois que oestado de operação do veículo muda, e o veículo tenha comutado de acio-namento em quatro rodas de acordo com a condição de acionamento emquatro rodas normal para o acionamento em duas rodas.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a suasmodalidades tomadas como exemplo, deve ser entendido que a invençãonão está limitada aos exemplos e às modalidades ou construções tomadascomo exemplo. Ao contrário, a invenção tem a intenção de cobrir diversasmodificações e arranjos equivalentes. Em adição, embora os diversos ele-mentos das modalidades tomadas como exemplo estejam mostrados emdiversas combinações de configurações, que são tomadas como exemplo,outras combinações'de configurações que incluem mais, menos ou somenteum único elemento, estão também dentro do espírito e escopo da invenção.

Claims

1. Veículo híbrido que inclui um motor de combustão interna co-mo uma primeira fonte de energia;um motor elétrico como uma segunda fonte de energia que acio-na rodas frontais e rodas traseiras independentemente uma da outra;dispositivo de estabelecimento de condição de acionamento emquatro rodas para estabelecer uma condição de acionamento em quatro ro-das que é uma condição para comutar de acionamento em duas rodas noqual um conjunto de rodas dentre as rodas frontais e as rodas traseiras éacionado, para acionamento em quatro rodas no qual ambas, as rodas fron-tais e as rodas traseiras são acionadas; eum comutador EV que quando ligado por um ocupante do veícu-lo coloca o veículo em um modo de acionamento EV no qual somente o mo-tor elétricoé utilizadocomo-fonte de energiarcaracterizado pelo fato deo dispositivo de estabelecimento de condição de acionamentoem quatro rodas mudar da-condição de-acionamento em.quatro- rodas parareduzir uma região na qual o veículo opera em acionamento em quatro ro-das, quando o-eomutador-EV está-ligado—quando comparado a quando ocomutador EV está desligado.

2. Veículo híbrido de acordo com a reivindicação 1, no qual acondição de acionamento em quatro rodas inclui uma condição que uma re-lação de deslizamento calculada pela diferença em velocidades de rotaçãoentre as rodas frontais e as rodas traseiras é igual a ou maior do que umarelação de deslizamento determinante que é um valor limiar predeterminado,e o dispositivo de estabelecimento de condição de acionamento em quatrorodas que estabelece a relação de deslizamento determinante para um valormais elevado quando o comutador EV está ligado do que quando o comuta-dor EV está desligado.

3. Veículo híbrido de acordo com a reivindicação 1 ou 2, no quala condição de acionamento em quatro rodas inclui uma condição que quan-do o veículo está saindo de uma parada, um gradiente de estrada naquelemomento seja igual ou maior do que um gradiente de estrada determinanteque é um valor limiar predeterminado, e uma condição que uma velocidadedo veículo seja igual a ou menor do que uma velocidade de veículo determi-nante que é um valor limiar predeterminado; e o dispositivo de estabeleci-mento de condição de acionamento em quatro rodas estabelece o gradientede estrada determinante para um valor mais elevado e estabelece a veloci-dade de veículo determinante para um valor mais baixo quando o comutadorEV está ligado do que quando o comutador EV está desligado.

4. Veículo híbrido de acordo com qualquer uma das reivindica-ções 1 até 3 no qua'l o dispositivo de estabelecimento de condição de acio-namento em quatro rodas tem dispositivo de determinação de mudança decondição para determinar se a condição de acionamento em quatro rodasquando o comutador EV está desligado deveria ser mudada para a condiçãode acionamento enií quatro rodas quando o comutador EV está ligado, e odispositivo de determinação de mudança de condição proíbe a condição deacionamento em quatro rodas de ser mudada quando a relação de desliza-mento é igual a ou maior do que o valor limiar predeterminado ou quando ogradiente de estrada é igual a ou maior do que o valor limiar predeterminado.

5. Méto(do de controle de um veículo híbrido que é dotado de ummotor de combustão interna e um motor elétrico como fontes de energia e noqual rodas frontais e rodas traseiras são acionadas independentemente umada outra pelo motor elétrico, caracterizado pelo fato de compreender as eta-pas de:determinar se um comutador EV que quando ligado por um ocu-pante do veículo coloca o veículo em um modo de acionamento EV no qualsomente o motor elétrico é utilizado como a fonte de energia, está ligado; emudar uma condição de acionamento em quatro rodas que éuma condição para comutar de acionamento em duas rodas no qual um con-junto de rodas dentre as rodas frontais e as rodas traseiras e acionado paraacionamento em quatro rodas no qual ambas as rodas frontais e as rodastraseiras são acionadas para reduzir uma região na qual o veículo opera emacionamento em quatro rodas, quando o comutador EV está ligado quandocomparado a quando o comutador EV está desligado.

6. Veículo híbrido que compreende:um motor de combustão interna como uma primeira fonte de e-nergia;um motor elétrico como uma segunda fonte de energia que acio-na rodas frontais e rodas traseiras independentemente uma da outra;um comutador EV que quando ligado por um ocupante do veícu-lo coloca o veículo em um modo de acionamento EV no qual somente o mo-tor elétrico é utilizado como a fonte de energia; eum dispositivo de estabelecimento de condição de acionamentoem quatro rodas que estabelece uma condição de acionamento em quatrorodas, que é uma condição para comutar de acionamento em duas rodas noqual um conjunto de rodas dentre as rodas frontais e as rodas traseiras éacionado para acionamento em quatro rodas no qual ambas, as rodas fron-"taise as rodas-traseirasrsão-acionadas parareduzir uma região na qual oveículo opera em acionamento em quatro rodas quando o comutador EVestá ligado, quando-comparadoa quando o comutador. EV está desligado.