DE10004401A1 - Hybrid Angetriebenes Fahrzeug - Google Patents

Hybrid Angetriebenes Fahrzeug

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DE10004401A1
DE10004401A1 DE10004401A DE10004401A DE10004401A1 DE 10004401 A1 DE10004401 A1 DE 10004401A1 DE 10004401 A DE10004401 A DE 10004401A DE 10004401 A DE10004401 A DE 10004401A DE 10004401 A1 DE10004401 A1 DE 10004401A1
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DE
Germany
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electric motor
vehicle
driving force
drive
torque
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10004401A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Ando
Yuichi Ushiroda
Kaoru Sawase
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

Ein hybrid angetriebenes Fahrzeug der vorliegenden Erfindung verringert die Vibration, die durch Drehmomentänderungen hervorgerufen werden, um dadurch exzellente Fahreigenschaften zu erzielen. Das hybrid angetriebene Fahrzeug verfügt über einen Elektromotor, eine Maschine und eine Fahrzeugantriebs-Energiequelle, die eine Fahrzeugantriebskraft wenigstens über die Maschine oder den Elektromotor in mehreren Antriebsarten einschließlich einer Antriebsart abgibt, in der lediglich der Elektromotor als Antrieb dient. Eine Startkupplung, die in der Lage ist, ein Drehmoment-Übertragungsvermögen zu variieren, befindet sich zwischen der Fahrzeugantriebs-Energiequelle und den Antriebsrädern, wobei das Drehmoment-Übertragungsvermögen der Startkupplung in Übereinstimmung mit einer Antriebskraft gesteuert wird, die ein Antrieb von der Fahrzeugantriebs-Energiequelle benötigt. Um die Maschine zu starten, während das Fahrzeug lediglich vom Elektromotor angetrieben wird, erhöht eine Steuereinrichtung die Antriebskraft des Elektromotors, derart, daß der Umfang der Erhöhung so gesteuert wird, daß er gleich oder größer als eine Antriebskraft ist, die für das Starten der Maschine erforderlich ist, um die Startkupplung durchrutschen zu lassen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf hybrid angetriebene Fahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor.
Beschreibung des Standes der Technik
Seit kurzer Zeit werden eine Reihe von hybrid angetriebene Fahrzeugen mit einem Elektromotor und/oder einer Brennkraftmaschine entwickelt, um die Umweltver­ schmutzung zu bekämpfen. Die Antriebsverfahren für das hybrid angetriebene Fahrzeug werden grob in die folgenden drei Verfahren unterteilt. Erstens werden die Antriebsräder lediglich durch die Antriebskraft eines Elektromotors angetrieben, der mit den Antriebsrädern verbunden ist. Zweitens wird das Fahrzeug nur durch die Antriebskraft des Elektromotors angetrieben, wobei eine Brennkraftmaschine, die mit einem Stromgenerator verbunden ist, lediglich für die Erzeugung elektri­ scher Energie verwendet wird. Drittens werden die Maschine und der Elektromotor wahlweise mit den Antriebsrädern verbunden, so daß die Antriebskraft des Elek­ tromotors und die Antriebskraft der Maschine auf die Antriebsräder übertragen werden können. Die JP-OS 6-17727 beschreibt beispielsweise ein hybrid angetrie­ benes Fahrzeug, das mit einem Elektromotor und einer Brennkraftmaschine aus­ gestattet ist. Wenn die Maschine durch Eingreifen einer Kupplung gestartet wird, die sich zwischen der Maschine und dem Elektromotor befindet, während das Fahrzeug lediglich mit dem Elektromotor angetrieben wird, wird die Antriebskraft des Elektromotors erhöht, um die Übertragung des Drehmoments auf die Antriebs­ räder zu verringern. Dadurch wird eine Erschütterung des Fahrzeugs durch den Start der Maschine verhindert und die Fahreigenschaften des Fahrzeugs verbes­ sert.
Im allgemeinen gibt es eine Drehmomentänderung der Maschine, wenn die Maschine gestartet wird. Im Fall des hybrid angetriebenen Fahrzeugs wird die Drehmomentänderung auf den Elektromotor übertragen, der das Fahrzeug an­ treibt. Beim Fahrzeug, das in der JP-OS 6-17727 beschrieben wird, ist die Ab­ triebswelle des Stromerzeugungsgenerators direkt mit den Antriebsrädern verbun­ den, wodurch die Drehmomentänderung auf den Fahrzeugkörper durch das Rad­ antriebssystem übertragen wird. Dies kann zu Vibrationen des Fahrzeugs führen, was der Fahrer als unangenehme empfinden kann. Wenn die Abtriebswelle des Elektromotors direkt mit dem Radantriebssystem verbunden ist und eine Fahrzeu­ gantriebs-Energiequelle einschließlich des Elektromotors auf unterschiedliche Antriebsarten durch Änderung des Eingriffszustandes von Reibungsvorrichtungen eingestellt werden kann, wird der Ruck aufgrund der Änderung der Antriebsarten in ähnlicher Weise auf den Fahrzeugkörper übertragen, was zu Vibrationen des Fahrzeugs führt. Die Vibrationen treten für den Fahrer unerwartet auf und beein­ trächtigen die Fahreigenschaften des Fahrzeugs.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein hybrid angetriebenes Fahrzeug anzugeben, das die Vibrationen, verursacht durch die Drehmomentänderungen und die Änderungen der Antriebsart, vermindert, um somit exzellente Fahreigen­ schaften zu erzielen.
Das oben genannte Ziel kann durch die Steuerung eines verstellbaren Drehmo­ ment-Übertragungsvermögens einer Startkupplung, die sich zwischen einer Fahr­ zeugantriebs-Energiequelle und den Antriebsrädern befindet, entsprechend einer erforderlichen Antriebskraft und durch Vergrößerung der Antriebskraft des Elek­ tromotors erreicht werden, indem der Umfang der Antriebskraft, die für der Schlupf der Startkupplung erforderlich ist, zum Umfang der Vergrößerung der Antriebskraft des Elektromotors hinzugefügt wird, um die Maschine zu starten, während das Fahrzeug in einer Betriebsart fährt, in der es lediglich mit dem Elektromotor ange­ trieben wird. Wird das Drehmoment beim Start der Maschine geändert, absorbiert den Schlupf der Startkupplung die Drehmomentänderung und verhindert die Über­ tragung unerwünschter Vibrationen auf den Fahrzeugkörper.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfaßt die Steuereinrichtung eine Schlupfgeschwindigkeit der Startkupplung und steuert den Umfang der Vergrößerung der Antriebskraft des Elektromotors derart, daß die Schlupfgeschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bleibt. Dadurch wird ein übermäßiges Durchrutschen der Startkupplung verhindert und deren Lebensdauer verlängert.
Das oben genannte Ziel kann auch durch die Steuerung eines verstellbaren Drehmoment-Übertragungsvermögens einer Startkupplung, die sich zwischen einer Fahrzeugantriebs-Energiequelle und den Antriebsrädern befindet, entsprechend einer erforderlichen Antriebskraft und durch Vergrößerung der Antriebskraft des Elektromotors durch eine Steuereinrichtung erreicht werden, so daß eine Antriebskraft, die gleich oder größer der erforderlichen Antriebskraft ist, von der Fahrzeugantriebs-Energiequelle abgegeben wird, damit die Startkupplung durchrutscht, wenn die Antriebsarten der Fahrzeugantriebs-Energiequelle geändert werden. Dadurch absorbiert der Schlupf der Startkupplung den Ruck, der durch eine Änderung der Antriebsarten verursacht wird, und dies verhindert die Übertra­ gung unerwünschter Vibrationen auf den Fahrzeugkörper.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfaßt die Steuereinrichtung eine Schlupfgeschwindigkeit der Startkupplung und steuert den Umfang der Vergrößerung der Antriebskraft des Elektromotors derart, daß die Schlupfgeschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bleibt. Dadurch wird ein übermäßiges Durchrutschen der Startkupplung verhindert und deren Lebensdauer verlängert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das Wesen der Erfindung wie auch weitere Ziele und Vorteile derselben werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, in denen dieselben Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Teile in den Zeichnungen kenn­ zeichnen. In den Zeichnungen ist:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines hybrid ange­ triebenen Fahrzeugs gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht, die die Beziehung zwischen einer Drehzahl eines Elek­ tromotors 2 und Reibungsvorrichtungen zeigt;
Fig. 3 eine Ansicht, die die Beziehung zwischen Antriebsarten und Rei­ bungsvorrichtungen darstellt;
Fig. 4 ein Blockschaltbild, das zeigt, wie eine Steuereinrichtung eine Start­ kupplung steuert;
Fig. 5 eine Ansicht, die die Eigenschaften einer Antriebskraft des Elektro­ motors zeigt, wenn die Maschine gestartet wird;
Fig. 6(a) eine Ansicht, die die Drehmomentänderung jedes Teils zeigt, wenn die Antriebsarten geändert werden, und Fig. 6(b) eine Ansicht, die die Änderungen der Drehzahl jedes Teils zeigt, wenn die Antriebsarten geändert werden; und
Fig. 7 eine Ansicht, die schematisch ein hybrid angetriebenes Fahrzeug mit unterschiedlichen Reibungsvorrichtungen darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Diese Erfindung wird detaillierter beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegen­ den Zeichnungen beschrieben.
Ein Fahrzeug in Fig. 1 verfügt über eine Maschine 1, einen Elektromotor 2 und eine Fahrzeugantriebs-Energiequelle 100, die eine Fahrzeugantriebskraft von der Maschine 1 und/oder dem Elektromotor 2 in mehreren Antriebsarten einschließlich einer Betriebsart abgibt, in der lediglich der Elektromotor der Antrieb ist. Eine Startkupplung 4, die in der Lage ist, ein Drehmoment-Übertragungsvermögen zu variieren, befindet sich zwischen der Fahrzeugantriebs-Energiequelle 100 und einem Differentialgetriebe 3 auf der Seite des Radantriebsseite. Die Funktion des Elektromotors 2 wird zwischen der eines Motors und eines Stromgenerators umge­ schaltet. Vorzugsweise sollten eine Magerverbrennungsmaschine und eine Maschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung als Maschine 1 verwendet werden. Der Elektromotor 2 kann nur als Motor 2 fungieren, und in diesem Fall muß der Strom­ generator separat vorgesehen sein.
Eine Hauptantriebswelle ist mit einem Ende einer Kurbelwelle 5 der Maschine 1 durch ein Schwungrad 6 mit einem Dämpfer verbunden. Eine Antriebswelle 10 ist koaxial mit der Hauptwelle 7 angeordnet und trägt eine Antriebsriemenscheibe 9 eines Getriebes in Gestalt eines stufenlos verstellbaren Getriebes (im folgenden "CVT" genannt). Ein Metallriemen 13 ist um die Antriebsriemenscheibe 9 und eine Abtriebsriemenscheibe 12 gelegt, die an einer Abtriebswelle 11 angebracht ist, die parallel zur Antriebswelle 10 angeordnet ist. Ein Anker 2a, der sich im Elektromotor 2 befindet, ist mit einer hohlen Abtriebswelle 18 des Elektromotors 2 verbunden. Die Hauptwelle 7 ist drehbar in der Abtriebswelle 18 gelagert.
Ein Antriebsart-Änderungsteil 14 befindet sich zwischen der Hauptwelle 7 und der Abtriebswelle 18 sowie der Antriebswelle 10. Der Antriebsart-Änderungsteil 14 ist mit einem Planetengetriebemechanismus, einer ersten Kupplung 15, einer zweiten Kupplung 16 und einem Bremselement 17 als Reibungsvorrichtungen ausgestattet.
Der Planetengetriebemechanismus ist mit einem Sonnenrad 19, das an der Ab­ triebswelle 18 befestigt ist, mehreren Ritzeln 21, die drehbar auf einem Träger 20 angebracht sind, der mit dem Sonnenrad 19 in Eingriff steht und einem Hohlrad 22 ausgestattet, das sich außerhalb der Planetenräder (Ritzel) befindet und mit den Ritzeln 21 in Eingriff steht. Der (Planetenrad)-Träger 20 ist direkt mit der Antriebs­ welle 10 verbunden.
Die erste Kupplung 15 befindet sich zwischen der Hauptwelle 7 und dem Träger 20, wobei die Steuerung eines Hydraulik-Steuerteils 39 bewirkt, daß die erste Kupplung 15 die Hauptwelle 7 und den Träger 20 verbindet sowie trennt. Die zweite Kupplung 16 befindet sich zwischen dem Träger 20 und dem Hohlrad 22, wobei die Steuerung eines Hydraulik-Steuerteils 40 bewirkt, daß die zweite Kupp­ lung 16 den Träger 20 und das Hohlrad 22 verbindet sowie trennt. Das Bremsele­ ment 17 befindet sich zwischen dem Hohlrad 22 und einem Gehäuse als ein Befe­ stigungsteil, das am Außenumfang des Hohlrades 22 angebracht ist, wobei die Steuerung eines Hydraulik-Steuerteils 42 bewirkt, daß das Bremselement 17 das Hohlrad 22 und das Gehäuse verbindet und trennt. Die erste Kupplung 15, die zweite Kupplung 16 und das Bremselement 17 sind eine hinreichend bekannte Kupplung bzw. Bremse, sollten jedoch nicht auf eine hydraulische Bremse oder Kupplung beschränkt sein, solange ihr Eingreifzustand (Übersetzungsdrehmoment) durch Steuerung von außen geändert werden kann.
Ein Zahnrad 24 ist auf der Abtriebswelle 11 angebracht und steht mit einem Zahn­ rad 25 in einer Laufbuchse 36 eines Antriebselementes für die Startkupplung 4 in Eingriff. Eine Startkupplungswelle 27 als Abtriebswelle der Startkupplung ist in die Laufbuchse 36 eingefügt. Die Startkupplungswelle 27 ist drehbar in der Laufbuchse 36 gelagert. Die Startkupplungswelle 27 verfügt über ein Abtriebszahnrad 26, das mit einem Hohlrad 28 des Differentialgetriebes 3 in Eingriff steht.
Die Startkupplung 4 ist eine hinreichend bekannte Hydraulikkupplung, die die Laufbuchse 36 und die Startkupplungswelle 27 verbindet und trennt. Die Steuerung eines Hydraulik-Steuerteils 41 variiert das Drehmoment-Übertragungsvermögen zwischen der Laufbuchse 36 und der Startkupplungswelle 27.
Drehsensoren 29, 30 als Drehzahl-Sensoreinrichtungen befinden sich auf der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite der Startkupplung 4. Der Dreh­ sensor 29 befindet sich dichter an der Fahrzeugantriebs-Energiequelle 100 als die Startkupplung 4, wohingegen der Drehsensor 30 dichter am Differentialgetriebe 3 als die Startkupplung 4 angeordnet ist. Der Drehsensor 29 erfaßt die Drehzahl der Haltewelle 11, und der Drehsensor 30 erfaßt die Drehzahl der Startkupplungswelle 27.
Ein Spulenelement 2b des Elektromotors 2 ist mit einer Hochspannungs-Haupt­ batterie 22 durch einen Wechselrichter 31 verbunden. Die Hauptbatterie 33 ist mit einer Batterie 35, die als allgemeine Stromquelle für Lichter und Meßgeräte des Fahrzeugs verwendet wird, über einen Gleichspannungswandler 34 verbunden. Der Wechselrichter 31 konvertiert einen Gleichstrom der Hauptbatterie 33 in einen Gleichstrom, wenn der Elektromotor 2 als Motor verwendet wird, und einen Wech­ selstrom vom Stromerzeugungsgenerator in einen Gleichstrom, wenn der Elektro­ motor 2 als Stromerzeugungsgenerator arbeitet. Die Hauptbatterie 33 wird haupt­ sächlich als Energiequelle genutzt, wenn der Elektromotor 2 als Motor arbeitet.
Der Wechselrichter 31 und die Hauptbatterie 33 sind mit einer Hauptsteuerung 32 verbunden, die als Steuereinrichtung dient. Die Hauptsteuerung 32 besteht im Prinzip aus einem hinreichend bekannten Mikrocomputer und hat die Funktion, interne Schaltungen des Wechselrichters 31 zu schalten, um die Funktion des Elektromotors 2 zwischen Motor und Stromerzeugungsgenerator umzuschalten und die vom Elektromotor 2 erzeugte Energiemenge sowie den Umfang der Antriebskraft zu ändern, die vom Elektromotor 2 abgegeben wird.
Die Hauptsteuerung 32 ist verbunden mit den Drehsensoren 29, 30; den Hydraulik- Steuerteilen 39, 40, 41, 42; einem Fahrzeug-Geschwindigkeitssensor 37 zum Aus­ geben von Fahrzeuggeschwindigkeits-Informationen V und einem Gaspedal-Posi­ tionssensor 38 zum Ausgeben von Gaspedal-Positionssensor-Informationen APS. Eine Antriebskraftbedarfs-Detektoreinrichtung zum Erfassen der Antriebskraft, die ein Antrieb von der Fahrzeugantriebs-Energiequelle benötigt, besteht aus dem Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 37 und dem Gaspedalpositions-Sensor 38.
Bei dieser Ausführungsform verfügt das Fahrzeug über eine Betriebsart für den ausschließlichen Antrieb durch den Elektromotor, um lediglich durch die Antriebs­ kraft des Elektromotors 2 angetrieben zu werden, der als Motor arbeitet, über eine Hybridbetriebsart zum Antrieb durch die Antriebskraft der Maschine 1 wie auch durch die Antriebskraft des Elektromotors 2, über eine Maschinenbetriebsart zum Antrieb lediglich durch die Antriebskraft der Maschine 1 und über eine Hochge­ schwindigkeits-Betriebsart und eine Niedriggeschwindigkeits-Betriebsart zum Ändern der Antriebskraft des Elektromotors 2 in der Betriebsart für den ausschließ­ lichen Antrieb durch den Elektromotor. Die Betriebsart wird entsprechend der Fahrbelastungen des Fahrzeugs gewählt.
Nun erfolgt eine Beschreibung einer Beziehung zwischen den Antriebsarten und dem Eingriff sowie dem Lösen der ersten Kupplung 15, der zweiten Kupplung 16 und dem Bremselement 17 unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3. In Fig. 2 steht eine Vertikalachse für eine Motordrehzahl, wenn der Elektromotor 2 als Motor arbeitet, und eine Horizontalachse für ein Drehzahlverhältnis, das durch die Anzahl von Zähnen im Zahnrad bestimmt wird. Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen den Rei­ bungsvorrichtungen in der Hochgeschwindigkeits-Betriebsart und der Niedrigge­ schwindigkeits-Betriebsart. In Fig. 3 zeigt eine Markierung, daß die Reibungsvor­ richtung in Eingriff steht.
Beispielsweise steht die erste Kupplung 15 in Eingriff, um die Maschine 1 zu star­ ten, während das Fahrzeug fährt. Beginnt das Fahrzeug zu fahren, ist die Niedrig­ geschwindigkeits-Betriebsart gewählt und das Bremselement 17 ist angezogen. Fährt das Fahrzeug normal, ist die Hochgeschwindigkeits-Betriebsart eingestellt, das Hohlrad 22, das durch das Bremselement blockiert wird, gelöst, und die Kupplung 16 steht in Eingriff.
Wie es in Fig. 4 gezeigt ist, hat die Hauptsteuerung 32 einen Speicher (nicht ge­ zeigt), der einen Antriebskraftbedarfs-Berechnungsteil 43 enthält, um ein erforder­ liches Drehmoment (TRZ-CLT), das der Antrieb von der Fahrzeugantriebs-Ener­ giequelle 100 benötigt, in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeits- Information V und der Gaspedalpositionssensor-Information APS zu berechnen; einen Drehmomentbedarfs-Berechnungsteil 44 zum Berechnen eines für den An­ trieb erforderlichen Drehmomentes aus dem erforderlichen Drehmoment (TRQ- CLT) und einem Übersetzungsverhältnis des CVT 8 (RAT-MOT); und einen Rück­ kopplungs-Steuerteil 45 zum rückkoppelnden Steuern einer Schlupfgeschwindig­ keit (V-SLP) an der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite der Startkupplung 4, die aus der Drehzahlinformation der Drehsensoren 29, 30 errech­ net wird, und zum Ausgeben eines Rückkopplungs-Drehmomentes (d-TRQ). Die Hauptsteuerung 32 hat eine Einrichtung zum Erfassen oder Abschätzen eines äußeren Antriebsdrehmomentes (TRQ-IN). Diese Einrichtung dient als Kupplungs- Eingriffszustand-Detektoreinrichtung zum Erfassen und Abschätzen des Eingriffs­ zustands der Kupplungen und des Bremselementes.
Das äußere Antriebsdrehmoment (TRQ-IN) variiert in Übereinstimmung mit dem Eingriffszustand (Übersetzungsdrehmoment) der Kupplungen und des Bremsele­ mentes. Wenn die Maschine gestartet wird, ist das äußere Antriebsdrehmoment (TRQ-IN) der Maximalwert eines Maschinen-Startdrehmomentes, das für das Starten der Maschine 1 erforderlich ist. Wird von der Niedriggeschwindigkeits- Betriebsart zur Hochgeschwindigkeits-Betriebsart umgeschaltet, ist das äußere Antriebsdrehmoment (TRQ-IN) äquivalent zum Übersetzungsdrehmoment der zweiten Kupplung 18. Wird die Antriebsquelle vom Elektromotor 2 zur Maschine 1 umgeschaltet, ist das äußere Antriebsdrehmoment (TRQ-IN) äquivalent zu einem Übersetzungsdrehmoment der ersten Kupplung 15. Somit wird das äußere An­ triebsdrehmoment (TRQ-IN) gemäß der Antriebsart errechnet, die auf der Basis des erfaßten Eingriffszustands oder des Abschätzungsergebnisses gewählt ist.
Nun folgt eine Beschreibung, auf welche Weise die Startkupplung 2 im hybrid angetriebenen Fahrzeug gesteuert wird, das in der oben erwähnten Art und Weise aufgebaut ist, wenn von der Niedriggeschwindigkeits-Betriebsart zur Hochge­ schwindigkeits-Betriebsart umgeschaltet wird.
(Steuerung der Startkupplung, wenn die Maschine gestartet wird)
Der Antriebskraftbedarfs-Berechnungsteil 43 berechnet das erforderliche Drehmo­ ment (TRQ-CLT) aus der Fahrzeuggeschwindigkeits-Information V und der Gas­ pedalpositionssensor-Information APS. Das Drehmoment-Übertragungsvermögen der Startkupplung 4 wird gesteuert, indem der Hydraulik-Steuerteil 41 derart einge­ stellt wird, daß ein Soll-Übersetzungsdrehmoment der Startkupplung in Überein­ stimmung mit dem erforderlichen Drehmoment (TRQ-CLT) erreicht wird, so daß nur das erforderliche Drehmoment (TRQ-CLT) auf das Differentialgetriebe 3 übertragen werden kann.
Anschließend berechnet der Drehmomentbedarfs-Berechnungsteil 44 das für den Antrieb erforderliche Drehmoment aus dem erforderlichen Drehmoment (TRQ-CLT) und dem Übersetzungsverhältnis (RAT-MOT). Der Elektromotor 2 gibt ein Soll- Motordrehmoment (TRQ-MOT) ab, das ermittelt wird, indem ein Start-Schlupf­ drehmoment (TRQ-SLP) zum berechneten, für den Antrieb erforderlichen Drehmoment addiert wird, um die Startkupplung 4 durchrutschen zu lassen. Beginnt die Startkupplung 4 durchzurutschen, wird das äußere Antriebsdrehmo­ ment (TRQ-IN) das in Übereinstimmung mit dem Eingriffszustand (Übersetzungsdrehmoment) der Kupplungen 15, 16 und des Bremselementes 17 variiert, addiert und die Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) auf der Basis der Rotati­ onsinformationen von den Drehsensoren 29, 30 berechnet; mit anderen Worten die Differenz der Drehungen zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromab­ wärtigen Seite der Startkupplung 4. Der Rückkopplungs-Steuerteil 45 steuert rück­ koppelnd die Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) und addiert das Rückkopplungs- Drehmoment (d-TRQ), um das Soll-Motordrehmoment (TRQ-MOT) erneut zu ermitteln. Der Elektromotor 2 wird in der oben beschriebenen Art und Weise derart gesteuert, daß dieses Soll-Motordrehmoment (TRQ-MOT) zum Durchrutschen führt. Anschließend wird das Hydraulik-Steuerelement 39 so angesteuert, das die erste Kupplung 15 eingreift, um die Maschine zu starten.
Insbesondere erhält man das Soll-Motordrehmoment (TRQ-MOT) des Elektromo­ tors 2 dadurch, daß das Maschinenstart-Drehmoment, das mit Strichlinien gekenn­ zeichnet ist, zum für den Antrieb erforderlichen Drehmoment addiert wird, das mit Strichpunktlinien in Fig. 5 gekennzeichnet ist. Aus diesem Grund würde das Ein­ greifen der ersten Kupplung 15 nicht zu einer Abnahme des Drehmomentes führen, das zum CVT 8 übertragen wird. Somit wird die Maschine 1 ohne Fehlfunktion gestartet und das Drehmoment, das für den Antrieb des Fahrzeuges erforderlich ist, sichergestellt. Das Startkupplungs-Schlupfdrehmoment (TRQ-SLP) wird eben­ falls addiert, und somit dreht sich die Lagerbuchse 36 der Startkupplung 4 mit einer höheren Drehzahl als die Startkupplungswelle 27, um somit die Startkupplung 4 an der stromaufwärtigen Seite zum Durchrutschen zu bringen. Das Durchrutschen der Startkupplung 4 absorbiert die Drehmomentänderung, die beim Starten der Maschine 1 auftritt. Dadurch werden die Vibrationen aufgrund der Drehmomentän­ derung verringert und die Fahreigenschaften oder die Fahrfähigkeit des Fahrzeu­ ges verbessert. Wenn die Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) der Startkupplung zu groß ist, gibt der Rückkopplungs-Steuerteil 45 das Rückkopplungsdrehmoment (d-TRQ) derart ab, das die Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) vermindert wird. Ist die Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) zu gering, gibt der Rückkopplungs-Steuerteil 45 das Rückkopplungsdrehmoment (d-TRQ) derart aus, daß die Schlupfgeschwindig­ keit (V-SLP) erhöht wird. Dadurch bleibt die Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) inner­ halb eines vorbestimmten Bereiches, und es wird ein übermäßiger Schlupf der Startkupplung 4 verhindert, wodurch sich ihre Lebensdauer verlängert.
(Steuerung wenn von der Niedriggeschwindigkeits-Betriebsart zur Hochgeschwin­ digkeits-Betriebsart umgeschaltet wird)
Wendet man sich nun Fig. 6(a) und 6(b) zu, so wird die Steuerung erläutert, wenn von der Niedriggeschwindigkeits-Betriebsart zur Hochgeschwindigkeits-Betriebsart umgeschaltet wird. In Fig. 6(a) steht die Vertikalachse für ein Drehmoment T und die Horizontalachse für die Zeit t. In Fig. 6(b) steht die Vertikalachse für die Dreh­ zahl und die Horizontalachse für die Zeit t.
In einem Abschnitt (1) in Fig. 6 wird vor dem Betrieb der ersten Kupplung 15, der zweiten Kupplung 16 und des Bremselementes 17 der hydraulische Steuerteil 41 angesteuert, um das Drehmoment-Übertragungsvermögen der Startkupplung 4 derart einzustellen, daß ein Startkupplungs-Sollübersetzungsdrehmoment entspre­ chend dem erforderlichen Drehmoment (TRQ-CLT) erreicht wird, das aus der Fahrzeuggeschwindigkeits-Information V und der Gaspedalpositionssensor-Infor­ mation APS errechnet wird, so daß lediglich das erforderliche Drehmoment (TRQ- CLT) auf das Differentialgetriebe 3 übertragen werden kann. Anschließend wird das für den Antrieb erforderliche Drehmoment aus dem erforderlichen Drehmoment (TRQ-CLT) und dem Übersetzungsverhältnis (RAT-MOT) errechnet und das Startkupplungs-Schlupfdrehmoment (TRQ-SLP) zum berechneten für den Antrieb erforderlichen Drehmoment addiert, um das Soll-Motordrehmoment (TRQ-MOT) zu erhalten, das vom Elektromotor 2 abgegeben wird, um die Startkupplung 4 durchrutschen zu lassen. Beginnt die Startkupplung 4 durchzurutschen, wird das äußere Antriebsdrehmoment (TRQ-IN), das in Übereinstimmung mit dem Eingriffs­ zustand (Übersetzungsdrehmoment) der Kupplungen 15, 16 und des Bremsele­ mentes 17 variiert, zum Soll-Motordrehmoment (TRQ-MOT) addiert und die Schlupfgeschwindigkeit (V-LSP) der Startkupplung 4 errechnet. Anschließend steuert der Rückkopplungs-Steuerteil 45 rückkoppelnd die Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) und addiert das Rückkopplungsdrehmoment (d-TRQ), um das Soll-Motor­ drehmoment (TRQ-MOT) erneut zu erhalten. Der Elektromotor 2 wird in der oben beschriebenen Art und Weise gesteuert, um dieses Soll-Motordrehmoment (TRQ- MOT) abzugeben.
Wie es im Abschnitt (1) von Fig. 6 gezeigt ist, wird ein Motordrehmoment TM als Antriebskraft des Elektromotors 2 erhöht, und ein Abtriebsdrehmoment T0 vom Träger 20 zur Antriebswelle 10 so erhöht, daß es größer ist als ein Kupplungs­ drehmoment T2 als Soll-Übersetzungsdrehmoment der Startkupplung. Dadurch rutscht die Startkupplung 4 durch, wodurch ihre Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bleibt.
In den Abschnitten (2), (3), (4) werden nach der Steuerung zum Durchrutschen der Startkupplung 4 die hydraulischen Steuerteile 39, 40, 42 angesteuert, um die erste Kupplung 15, die zweite Kupplung 16 und das Bremselement 17 zu betätigen. Ins­ besondere wird der hydraulische Steuerteil 39 angesteuert, um ein Kupplungs­ drehmoment T, zu erhöhen und damit die erste Kupplung 15 vor dem Betrieb der zweiten Kupplung 16 und des Bremselementes 17 in Eingriff zu bringen. Anschlie­ ßend wird der Hydraulik-Steuerteil 40 angesteuert, um das Kupplungsdrehmoment T2 und das Kupplungsdrehmoment T1 synchron mit einem Abtriebsdrehmoment T0 zu erhöhen, das im wesentlichen auf einem konstanten Wert gehalten wird, um die zweite Kupplung 16 in Eingriff zu bringen. Gleichzeitig wird der Hydraulik-Steuerteil 42 angesteuert, um ein Bremsdrehmoment TOWC zu verringern und somit das Hohl­ rad 22 zu lösen, das durch das Bremselement 17 blockiert ist. Der Grund, warum die erste Kupplung 15 zuerst in Eingriff gebracht wird, besteht darin, zunächst das Drehmoment von der Maschine 1 aufzunehmen, so daß das Abtriebsdrehmoment T0 nicht verringert wird, wenn die zweite Kupplung 16 und das Bremselement 17 umgeschaltet werden. Da das Drehmoment von der Maschine 1 zum Abtriebs­ drehmoment T0 addiert wird, erhöht sich das Abtriebsdrehmoment T0, wie es mit einer diagonalen Linie A in Fig. 6(a) gezeigt ist, wobei sich eine Motordrehzahl NM und eine Trägerdrehzahl NC im Abschnitt (2) vergrößern, wie es in Fig. 6(b) gezeigt ist. Da das Soll-Übertragungsvermögen der Startkupplung 4 entsprechend dem erforderlichen Drehmoment (TRQ-CLT) eingestellt wird, erhöht sich die Schlupfge­ schwindigkeit (V-SLP).
Wird die zweite Kupplung 16 in Eingriff gebracht, um zu bewirken, daß das Bremsdrehmoment TOWC des Bremselementes 17 null wird, schaltet die Antriebsart vollständig von der Niedriggeschwindigkeits-Betriebsart zur Hochgeschwindigkeits- Betriebsart um. Demzufolge wird der Blockierzustand des Hohlrades 22 beendet und das Hohlrad 22 sowie der Träger 20 miteinander verbunden. Somit wird die Drehzahl NM schnell auf die Drehzahl NC des Trägers 20 im Abschnitt (5) verringert, wie es in Fig. 6(b) gezeigt ist. Aus diesem Grund erhöht ein Trägheitsmoment des Elektromotors 2 deutlich das Abtriebsdrehmoment T0, wie es mit einer diagonalen Linie B in Fig. 6(a) gezeigt ist. In diesem Fall rutscht jedoch die Startkupplung 4 durch und absorbiert die Drehmomentänderung.
Wie es oben beschrieben wurde, wird der Ruck durch die Drehmomentänderung erzeugt, wenn die Antriebsarten umgeschaltet werden, wobei jedoch dieser Ruck dadurch absorbiert wird, daß das Übersetzungsdrehmoment der Startkupplung 4 innerhalb des für den Antrieb benötigten Drehmomentes begrenzt wird, damit die Startkupplung 4 durchrutscht. Demzufolge wird der Ruck vermindert, um somit die Fahreigenschaften des Fahrzeuges zu verbessern. Da die Schlupfgeschwindigkeit (V-SLP) rückkoppelnd gesteuert wird, wenn die Antriebsarten umgeschaltet wer­ den, wird ein übermäßiger Schlupf der Startkupplung 4 verhindert, wodurch ihre Lebensdauer erhöht wird.
Ein hybrid angetriebenes Fahrzeug aus Fig. 7 ist mit einer Richtungskupplung 46 als Reibungsvorrichtung anstelle des Bremselementes 17 ausgestattet, wobei sich die Richtungskupplung 46 zwischen dem Hohlzahnrad 22 und dem Gehäuse 23 befindet. Die Richtungskupplung 46 ist derart in einer Richtung angeordnet, daß eine Drehung des Hohlzahnrades 22 in der Niedriggeschwindigkeits-Betriebsart verhindert wird, in der die zweite Kupplung 16 nicht in Eingriff steht. Wenn das Fahrzeug, wie oben erwähnt, mit der Richtungskupplung 46 ausgestattet ist, wird das Hohlzahnrad 22 automatisch in der Niedriggeschwindigkeits-Betriebsart bloc­ kiert. Dadurch wird die Einrichtung oder die Steuerung des Hydraulik-Steuerteils 42 im Gegensatz zu jenem Fall überflüssig, bei dem das Bremselement 17 verwendet wird. Somit wird die Konstruktion des Fahrzeugs vereinfacht und die Kosten redu­ ziert. Darüber hinaus wird der Ruck verringert, der durch die Drehmomentänderung der Maschine und die Änderung der Antriebsarten hervorgerufen wird, um somit die Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern.
Bei dieser Ausführungsform wird das CVT 8 als Getriebe verwendet, wobei jedoch ein hinreichend bekanntes Automatikgetriebe (A/T) mit einem Planetengetriebe­ mechanismus und ein sogenanntes manuelles Schaltgetriebe (M/T) ebenfalls ver­ wendet werden können. Sie können anstelle des CVT 8 unter der Bedingung ver­ wendet werden, daß der Träger 20 direkt mit der Antriebswelle jedes Getriebes verbunden und das Zahnrad 24 an der Abtriebswelle angebracht ist.
Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß keine Absicht besteht, die Erfindung auf die speziellen beschriebenen Ausführungsformen zu beschränken, sondern im Gegensatz dazu die Erfindung alle Abänderungen, alternative Konstruktionen und Äquivalente einschließen soll, die den Geist und den Geltungsbereich der Erfin­ dung erfüllen, wie es in den zugehörigen Ansprüchen formuliert ist.

Claims (4)

1. Hybrid angetriebenes Fahrzeug mit einer Maschine und einem Elektromotor, wobei das Fahrzeug enthält:
eine Fahrzeugantriebs-Energiequelle zum Abgeben einer Fahrzeugan­ triebskraft wenigstens durch die Maschine oder den Elektromotor in mehreren Antriebsarten einschließlich einer Betriebsart, in der lediglich der Elektromotor als Antrieb dient;
eine Startkupplung, die in der Lage ist, ein Drehmoment-Übertragungsver­ mögen zu variieren, wobei sich die Startkupplung zwischen der Fahrzeug- Antriebsquelle und den Antriebsrädern befindet;
eine Antriebskraftbedarfs-Detektoreinrichtung zum Erfassen einer Antriebs­ kraft, die von Fahrzeugantriebs-Energiequelle erzeugt werden muß; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Drehmoment-Übertragungsver­ mögens der Startkupplung in Übereinstimmung mit der erforderlichen Antriebskraft und zum Addieren einer Antriebskraftgröße für ein Schlupfen der Startkupplung zu einem Umfang der Erhöhung der Antriebskraft des Elektromotors, wenn die Antriebskraft des Elektromotors bei einem Start der Maschine erhöht wird, während das Fahrzeug in der Betriebsart fährt, in der lediglich der Elektromotor als Antrieb dient.
2. Hybrid angetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem:
die Steuereinrichtung eine Schlupfgeschwindigkeit der Startkupplung erfaßt und den Umfang der Erhöhung der Antriebskraft des Elektromotors derart steuert, daß die Schlupfgeschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bleibt.
3. Hybrid angetriebenes Fahrzeug mit einer Maschine und einem Elektromotor, wobei das Fahrzeug enthält:
eine Fahrzeugantriebs-Energiequelle zum Abgeben einer Fahrzeugan­ triebskraft wenigstens durch die Maschine oder den Elektromotor in mehreren Antriebsarten einschließlich einer Betriebsart, in der lediglich der Elektromotor als Antrieb dient;
eine Startkupplung, die in der Lage ist, ein Drehmoment-Übertragungsver­ mögen zu variieren und sich zwischen der zwischen der Fahrzeug-Antriebsquelle und den Antriebsrädern befindet;
eine Antriebskraftbedarfs-Detektoreinrichtung zum Erfassen einer Antriebs­ kraft, die von Fahrzeugantriebs-Energiequelle erzeugt werden muß; und
eine Steuereinrichtung zum Steuern eines Drehmoment-Übertragungsver­ mögens der Startkupplung in Übereinstimmung mit der erforderlichen Antriebskraft und zum Erhöhen einer Antriebskraft des Elektromotors, so daß eine größere Antriebskraft als die erforderliche Antriebskraft von der Fahrzeugantriebs-Energie­ quelle abgegeben wird, um die Startkupplung durchrutschen zu lassen, wenn die Antriebsarten der Fahrzeugantriebs-Energiequelle geändert werden.
4. Hybrid angetriebenes Fahrzeug nach Anspruch 3, bei dem die Steuereinheit eine Schlupfgeschwindigkeit der Startkupplung erfaßt und die Erhöhung der Antriebskraft des Elektromotors derart steuert, daß die Schlupfgeschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bleibt.
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