DE10024235A1

DE10024235A1 - Leistungsabgabeeinheit, Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabeeinheit und Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE10024235A1
Application number: DE10024235A
Authority: DE
Inventors: Abe Tetsuya
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 2000-05-17
Publication date: 2000-12-07
Also published as: FR2793740B1; JP3494074B2; FR2793740A1; US6356817B1; JP2000333304A

Abstract

Eine Leistungsabgabeeinheit der vorliegenden Erfindung stellt ausreichend das Betriebsverhalten eines Fahrzeuges durch ausreichendes Entwickeln des Betriebsverhaltens eines Motors ohne Vergrößerung eines Motors sicher. In einem Hybridfahrzeug wird eine Leistungsanforderung für den Motor auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Gasklappenöffnungsgrades gesetzt. Für gewöhnlich wird, während Priorität dem Wirkungsgrad gegeben wird, ein Betriebszustand des Motors auf der Grundlage einer Leistungsanforderung gesetzt. Sobald der Betriebszustand des Motors gesetzt ist, werden Betriebszustände erster und zweiter Motoren auf der Grundlage einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Antriebskraft gesetzt. Wenn der so gesetzte Betriebszustand des ersten oder zweiten Motors einen Schwellenwert übersteigt, wird der Betriebszustand des ersten und zweiten Motors so gesetzt, daß er den Schwellenwert nicht übersteigt. Basierend auf dem Setzergebnis und der Leistungsanforderung wird ein Betriebszustand des Motors gesetzt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsab gabeeinheit, ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsab gabeeinheit und ein Hybridfahrzeug. Genauer gesagt, die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsabgabeein heit, welche eine Brennkraftmaschine und Motor-Generato ren hat und bei der eine Ausgangswelle der Brennkraftma schine, Drehwellen der Motoren-Generatoren und eine An triebswelle mechanisch miteinander verbunden sind, ein Verfahren zur Steuerung der Leistungsabgabeeinheit und ein Hybridfahrzeug.

2 Beschreibung des Standes der Technik

In den letzten Jahren wurden verschiedene Konstruk tionen für ein Hybridfahrzeug vorgeschlagen, welches zu sätzlich zu einer Brennkraftmaschine Motoren-Generatoren hat. Ein Hybridfahrzeug macht es möglich, die Menge an Verbrauch von fossilem Kraftstoff im Vergleich zu einem Fahrzeug mit einem Benzinmotor erheblich zu verringern. Da Umweltprobleme akut werden, sind die sozialen Forde rungen nach Hybridfahrzeugen anwachsend. Ein paralleles Hybridfahrzeug ist eines dieser Hybridfahrzeuge. In einem parallelen Hybridfahrzeug kann sowohl eine Leistung von einer Brennkraftmaschine und eine Leistung von einem Elektromotor auf eine Fahrzeugachse übertragen werden.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel des Aufbaus eines parallelen Hybridfahrzeugs.

Das in Fig. 1 gezeigte Hybridfahrzeug hat einen Motor 150 und Motor-Generatoren MG1, MG2. Diese drei Komponen ten sind miteinander mechanisch über ein Planetengetriebe 120 verbunden. Das Planetengetriebe 120 besteht aus drei Zahnrädern und weist drei Drehwellen auf, welche jeweils mit den Zahnrädern verbunden sind. Die Zahnräder, welche das Planetengetriebe 120 bilden, sind ein Sonnenrad 121, welches im Mittelpunkt dreht, ein Planetenritzelrad 123, welches sich unter Drehung um das Sonnenrad 121 dreht und ein Hohlrad 122, welches um das Planetenritzelrad 123 dreht. Das Planetenritzelrad 123 ist auf einem Planeten träger 124 drehbar. In dem Hybridfahrzeug von Fig. 1 ist eine Kurbelwelle 156, welche als Antriebswelle des Motors 150 dient, mit einer Drehwelle des Planetenträgers 124 verbunden, so daß eine Planetenträgerwelle 127 gebildet ist. Eine Antriebswelle des Motor-Generators MG1 ist mit einer Drehwelle des Sonnenrades 121 verbunden, so daß ei ne Sonnenradwelle 125 gebildet wird. Eine Antriebswelle des Motor-Generators MG2 ist mit einer Drehwelle des Hohlrades 122 verbunden, so daß eine Hohlradwelle 126 ge bildet wird. Weiterhin ist das Hohlrad 122 mit einer Fahrzeugachse 112 über einen Kettenriemen 129 und ein Differentialgetriebe verbunden.

Zum Zwecke der Erläuterung der grundlegenden Arbeits weise eines Hybridfahrzeuges mit so einem Aufbau wird zu nächst die Arbeitsweise des Planetengetriebes 120 be schrieben. Im Planetengetriebe 120 sind, wenn die Dreh zahlen von zwei der drei Drehwellen und ein Drehmoment einer der drei Drehwellen (nachfolgend werden eine Dreh zahl und ein Drehmoment einer bestimmten Drehwelle zusam menfassend als Drehzustand bezeichnet) bestimmt sind, dann die Drehzustände aller Drehwellen bestimmt. Obgleich eine Beziehung zwischen den Drehzuständen der Drehwellen unter Verwendung einer Berechnungsformel herausgefunden werden kann, welche auf dem Gebiet der Mechanik allgemein bekannt ist, kann sie auch geometrisch unter Verwendung eines Nomogramms herausgefunden werden.

Fig. 2 zeigt als Beispiel ein Nomogramm. Während die Ordinatenachse die Drehzahlen der Drehwellen zeigt, zeigt die Abszissenachse eine Abstandsbeziehung zwischen den Übersetzungsverhältnissen der Zahnräder. Eine Position C, welche ein innerer Unterteilungspunkt von 1 : ρ zwischen der Sonnenradwelle 125 (S in Fig. 2) und der Hohlradwelle 126 (R in Fig. 2) ist als Position der Planetenträgerwel le 127 definiert. Der Wert von ρ stellt ein Verhältnis (Zs/Zr) der Anzahl der Zähne des Sonnenrades 121 (Zs) zur Anzahl der Zähne des Hohlrades 122 (Zr) dar. Für die Punkte S, C und R, welche entlang der Abszissenachse de finiert sind, sind jeweils die Drehzahlen Ng, Ne und Nm der Drehwellen aufgeführt. Gemäß dem Merkmal des Plane tengetriebes 120 liegen die drei so dargestellten Punkte stets in Fluchtung entlang einer einzelnen Linie. Diese Linie ist als Betriebs-Co-Linie definiert. Eine Linie ist eindeutig bestimmt, wenn zwei Punkte festgelegt sind. So mit macht es eine Bezugnahme auf diese Betriebs-Co-Linie möglich, eine Drehzahl einer der drei Drehwellen aus den Drehzahlen der verbleibenden zwei Drehwellen zu berech nen.

Gemäß dem Merkmal des Planetengetriebes 120 behält, wenn Drehmomentwerte der Drehwellen durch Kräfte ersetzt werden, welche auf der Betriebs-Co-Linie wirken, die Be triebs-Co-Linie ihre Balance als steifer Körper bei. Als konkretes Beispiel sei ein auf die Planetenträgerwelle 127 einwirkendes Drehmoment als Te definiert. In diesem Fall wird gemäß Fig. 2 eine Kraft entsprechend dem Dreh moment Te an der Position C nach oben auf die Betriebs- Co-Linie aufgebracht. Eine Anlegerichtung der Kraft wird abhängig von einer Richtung des Drehmomentes Te bestimmt. Weiterhin wird ein Drehmoment Tp, welches auf die Hohl radwelle 126 wirkt, nach unten an die Betriebs-Co-Linie in der Position R angelegt. Tes und Tep zeigen in Fig. 2 zwei äquivalente Kräfte, welche als Ergebnis einer Ver teilung des Drehmomentes Te gemäß dem Gesetz der Vertei lung von Kräften, welche auf einen steifen Körper wirken, erhalten wurden. Die Drehmomentwerte Tes und Tep können durch die folgenden Formeln (1) und (2) ausgedrückt wer den:

Tes = ρ/(1 + ρ) × Te (1)

Tep = 1/(1 + ρ) × Te (2)

Unter Berücksichtigung des Zustandes, daß die Be triebs-Co-Linie als steifer Körper während der Anlegung dieser Kräfte ausbalanciert ist, ist es möglich, ein Drehmoment Tg zu berechnen, welches durch den Motor-Gene rator MG1 auf die Sonnenradwelle 125 aufzubringen ist, sowie ein Drehmoment Tm, welches von dem Motor-Generator MG2 auf die Hohlradwelle aufzubringen ist. Das Drehmoment Tg wird gleich dem Drehmoment Tes und das Drehmoment Tm wird gleich einer Differenz zwischen dem Drehmoment Tp und dem Drehmoment Tep. Die Drehmomentwerte Tg, Tm haben Eigenschaften, welche durch die folgenden Formeln (3) bzw. (4) ausgedrückt werden:

Tg = -ρ/(1 + ρ) × Te (3)

Tm = Tp - 1/(1 + ρ) × Te (4)

Wenn der Motor 150, der mit der Planetenträgerwelle 127 gekoppelt ist, dreht, können das Sonnenrad 121 und das Hohlrad 122 in verschiedenen Betriebszuständen dre hen, wobei die oben erwähnten Bedingungen der Betriebs- Co-Linie erfüllt sind. Wenn das Sonnenrad 121 dreht, ist es möglich, im Motor-Generator MG1 mittels der Drehlei stung des Sonnenrades 121 Elektrizität zu erzeugen. Wenn das Hohlrad 122 dreht, ist es möglich, eine vom Motor 150 ausgegebene Leistung auf die Fahrzeugachse 112 zu über tragen. In einem Hybridfahrzeug mit einem Aufbau gemäß Fig. 1 wird eine vom Motor 150 ausgegebene Leistung in eine Leistung unterteilt, welche mechanisch auf die Fahr zeugachse 112 übertragen wird und eine Leistung, welche durch Rückgewinnung in einem der Motor-Generatoren MG1 und MG2 (der als ein Generator arbeitet) in elektrische Leistung umgewandelt wird. Weiterhin wird die zurückge wonnene elektrische Leistung dafür verwendet, den anderen Motor-Generator (der als ein Elektromotor arbeitet) mit Leistung zu versorgen, wodurch das Fahrzeug mit einer ge wünschten Leistung fahren kann, welche an die Fahrzeug achse 112 ausgegeben wird. Wenn somit das Hybridfahrzeug mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 fährt, führen die Motor-Gene ratoren MG1, MG2 für gewöhnlich einen Leistungsantrieb oder eine Rückgewinnung durch. In diesem Falle wird eine Steuerung so durchgeführt, daß die während des Leistungs betriebes verbrauchte elektrische Leistung gegenüber der elektrischen Leistung ausbalanciert ist, welche während der Rückgewinnung erzeugt wird.

Wenn in dem Hybridfahrzeug mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 ein Fahrzustand des Fahrzeuges gesteuert wird, wird zu allererst eine Drehmomentanforderung für die Fahrzeug achse 112 (tatsächlich für die Hohlradwelle 126, welche mechanisch mit der Fahrzeugachse verbunden ist) aus einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Gasklappenöffungsgrad bestimmt. Eine von der Hohlradwelle 126 auszugebende Lei stungsanforderung wird aus der Drehmomentanforderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt. Sodann wird eine vom Motor 150 auszugebende Leistung so bestimmt, daß die Hohlradwelle 126 in der Lage ist, die Leistungsanforde rung auszugeben. Ein Antriebszustand des Motors 150 wird so gesteuert, daß der Motor 150 die so bestimmte Leistung ausgibt. Die Antriebszustände der Motor-Generatoren MG1, MG2 werden so gesteuert, daß die oben genannte Drehmo mentanforderung in der Hohlradwelle 126 erfüllt ist, wenn der Motor 150 die oben erwähnte Leistung ausgibt. Die Mo tor-Generatoren MG1, MG2 führen einen Leistungsantrieb oder eine Rückgewinnung durch, wobei die von dem Motor ausgegebene bestimmte Leistung in eine gewünschte Dreh zahl und ein gewünschtes Drehmoment umgewandelt und von der Hohlradwelle 126, d. h., von der Fahrzeugachse 112 ausgegeben wird. Bei der Ausgabe einer bestimmten Lei stung entsprechend einer Leistungsanforderung, welche als von der Hohlradwelle 126 auszugebende Leistung bestimmt worden ist, kann der Motor 150 verschiedene Betriebszu stände einnehmen (Kombinationen von Drehzahlen und Aus gangsdrehmomentwerten). Wenn somit der Motor so gesteuert wird, daß er eine bestimmte Leistung ausgibt, wird ein Betriebspunkt der höchsten Effizienz ausgewählt. An triebszustände der Motor-Generatoren MG1, MG2 werden so gesteuert, daß der Motor am Betriebspunkt betrieben wird.

Nach Berechnen des Betriebspunktes der höchsten Effi zienz zum Zeitpunkt, zu dem der Motor 150 die erwähnte bestimmte Leistung ausgibt, werden eine Drehzahl und ein Drehmoment am Betriebspunkt als Ziel-Drehzahl und Ziel- Drehmoment des Motors 150 gesetzt. Wie oben beschrieben, ist die Abtriebswelle des Motors 150 mit der Drehzahl des Planetenträgers 124 gekoppelt. Wenn daher der Motor 150 die bestimmte Leistung im Betrieb am Betriebspunkt aus gibt, ist die Drehzahl der Planetenträgerwelle 127 gleich der Ziel-Drehzahl des Motors 150, welche wie oben be stimmt worden ist. Weiterhin ist die Drehwelle des Hohl rades 122 mit der Abtriebswelle des Motor-Generators MG2 gekoppelt und das Hohlrad 122 ist mechanisch mit der Fahrzeugachse 112 gekoppelt. Somit kann eine Drehzahl der Hohlradwelle 126 eindeutig aus der Fahrzeuggeschwindig keit berechnet werden. Da die Drehwelle des Sonnenrades 121 und die Antriebswelle des Motor-Generators MG1 mit einander verbunden sind, ist die Drehzahl des Motor-Gene rators MG1 gleich der Drehzahl der Sonnenradwelle 125. Sobald die Drehzahl der Hohlradwelle 126 und die Drehzahl der Planetenträgerwelle 127 bestimmt sind, kann eine Drehzahl der Sonnenradwelle 125 aus dem Nomogramm von Fig. 2 berechnet werden.

Sobald die Drehzahlen der Drehwellen, die mit den Zahnrädern verbunden sind, welche das Planetengetriebe 120 bilden, so bestimmt worden sind, werden von den Mo tor-Generatoren MG1, MG2 auszugebende Drehmomentwerte über einen bestimmten Bearbeitungsvorgang bestimmt. Wenn der Motor 150 so gesteuert wird, daß er die bestimmte Leistung ausgibt, während die Betriebszustände der Motor- Generatoren MG1, MG2 so gesteuert werden, daß sie unter einer derartigen Bedingung betrieben werden, wird der Mo tor 150 in einem Zustand betrieben, wo der Motor 150 seine höchste Effizienz zeigt. Somit ist es möglich, ei nen gewünschten Betriebszustand in dem Hybridfahrzeug zu realisieren.

Die Motor-Generatoren MG1, MG2 führen einen Lei stungsantrieb oder eine Rückgewinnung wie oben beschrie ben durch und können Betriebszustände entsprechend den verschiedenen Drehzahlen und verschiedenen Ausgangs drehmomentwerten annehmen. Diese Drehzahlen und Ausgangs drehmomentwerte haben Schwellenwerte. Die Fig. 3 und 4 sind erläuternde Ansichten von Ausgangscharakteristiken, welche die Schwellenwerte der Drehzahlen und Ausgangs drehmomentwerte der Motor-Generatoren MG1, MG2 zeigen. Diese Schwellenwerte werden abhängig von der Arbeitsweise der Motoren selbst oder den mechanischen Eigenschaften der Motoren bestimmt. Wenn somit im Hybridfahrzeug ein Versuch gemacht wird, einen gewünschten Betriebszustand der Fahrzeugachse durch Wandeln einer vom Motor 150 aus gegebenen Leistung über das Planetengetriebe 120 und durch Steuern der Motor-Generatoren MG1, MG2 zu realisie ren, können die Betriebszustände, welche für die Motor- Generatoren MG1, MG2 gesetzt worden sind, die Schwellen werte der Motor-Generatoren überschreiten. Mit anderen Worten, selbst wenn eine vom Motor 150 ausgegebene Lei stung innerhalb eines Betriebsbereichs des Motors 150 ist, kann ein für die Motor-Generatoren MG1 und MG2 be stimmter Betriebszustand die in den Fig. 3 und 4 ge zeigten Schwellenwerte überschreiten.

Bei dem Hybridfahrzeug mit dem Aufbau gemäß Fig. 1 kann sich ein Betriebszustand gemäß dem Nomogramm von Fig. 5 ergeben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird. In diesem Zustand gewinnt der Motor-Generator MG2 elektrische Leistung zurück, während die Hohlradwelle 126 in positiver Richtung dreht. Der Motor-Generator MG1 führt einen Leistungsantrieb durch, wodurch eine elektri sche Leistung äquivalent zu der elektrischen Leistung verbraucht wird, welche von dem Motor-Generator MG2 zu rückgewonnen wird. Ein Betriebszustand des Motor-Genera tors MG2 zu dem Zeitpunkt, zu dem das Hybridfahrzeug ei nen derartigen Betriebszustand annimmt, ist durch den Punkt α in Fig. 4 als Beispiel dargestellt, welche eine erläuternde Darstellung der Ausgangscharakteristiken des Motor-Generators MG2 ist. Wenn ein Gaspedal niederge drückt wird, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Hybrid fahrzeuges zu erhöhen, wird eine Steuerung durchgeführt, um eine Drehzahl der Hohlradwelle 126, d. h. eine Drehzahl des Motor-Generators MG2 zu erhöhen. In diesem Moment zeigen der Betriebszustand des Motor-Generators MG2, der auf der Grundlage der oben erwähnten Leistungsanforderung und ein Betriebszustand, zu welchem der Motor 150 seine höchste Leistung zeigt, einen Betriebszustand entspre chend einer mit β in Fig. 4 markierten Position. Das be deutet, daß der Schwellenwert des Betriebszustandes des Motor-Generators MG2 überschritten wird.

Der vom Motor-Generator MG2 geforderte Betrieb wird ein Zustand entsprechend der in Fig. 4 mit β bezeichneten Position. Im Falle des Überschreitens des Schwellenwertes kann der Motor-Generator MG2 einen derartigen Betriebszu stand nicht annehmen. Selbst in dem Fall, in dem der Mo tor 150 nach wie vor ausreichend Leistung im Vergleich zu der oben erwähnten Leistungsanforderung ausgibt, kann da her die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht weiter erhöht wer den. Somit wird in einem solchen Fall ein oberer Grenz wert der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht durch eine Lei stung festgelegt, welche vom Motor 150 ausgegeben werden kann, sondern durch den Betrieb des Motor-Generators MG2.

Wenn in so einem Hybridfahrzeug ein Versuch gemacht wird, eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb des Grenzbereiches eines Ausgangszustandes des Motors 150 un ter Berücksichtigung verschiedener Fahrzustände zu reali sieren, ist es notwendig, Motor-Generatoren einzubauen, welche größere Abmessungen haben. Mit anderen Worten, wenn die einzubauenden Motor-Generatoren MG1, MG2 ausrei chend groß sind, können die Motor-Generatoren MG1, MG2 für jeden möglichen Fahrzustand innerhalb des Bereiches verwendet werden, in welchem der Motor 150 Leistung aus geben kann. Wenn jedoch Motor-Generatoren mit größeren Abmessungen gebaut werden, nehmen die Motor-Generatoren mehr Platz ein. Daher wird ein Problem hinsichtlich eines Anwachsens der Einschränkung verursacht, welche sich bei der Auslegung des Fahrzeuges ergeben. Weiterhin führt ein Anwachsen des Fahrzeuggewichtes zu einem Problem der Ver schlechterung des Kraftstoffverbrauchs. Somit war es wün schenswert, eine höhere Fahrzeuggeschwindigkeit durch ausreichende Entwicklung der Motorleistung ohne Vergröße rung der Motor-Generatoren und damit eine Verbesserung der Fahrzeugleistung zu realisieren.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe einer Leistungsabgabeeinheit, ei nes Verfahrens zur Steuerung der Leistungsabgabeeinheit und eines Hybridfahrzeuges der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Probleme zu lösen und die Leistung des Fahrzeuges ausreichend dadurch sicherzustellen, daß die Leistung eines Motors ohne Vergrößerung des Motors aus reichend erhöht wird.

In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leistungsabgabeeinheit geschaffen, mit: einem Motor mit einer Ausgangswelle; Elektromotoren, welche mit einer Antriebswelle verbunden sind, welche ein von dem Motor ausgegebene Leistung über die Ausgangswelle zur Au ßenseite überträgt; einem Leistungseinsteller, welcher mit der Ausgangswelle und der Antriebswelle verbunden ist, und welcher eine Leistung von der Ausgangswelle mit tels elektrischer Leistung einstellt, um die Leistung der Antriebswelle zu übertragen; einem Leistungsanforderungs berechner, welcher eine für den Motor benötigte Leistung berechnet; einer Drehzahlbeurteilungsvorrichtung, welche eine Drehzahl der Antriebswelle ergibt erkennt und die Drehzahl mit einer erlaubten Drehzahl der Elektromotoren vergleicht; einer Betriebszustandsetzvorrichtung, welche Betriebszustände der Elektromotoren derart setzt, daß die Elektromotoren ein Ausgangsdrehmoment annehmen, welches annähernd gleich Null ist und eine Drehzahl annehmen, welche gleich einer Drehzahl der Antriebswelle ist und welche einen Betriebszustand des Motors auf der Grundlage der gesetzten Betriebszustände der Elektromotoren und der Leistungsanforderung setzt; und einem Betätiger, welcher den Motor, den Leistungseinsteller und die Elektromotoren auf der Grundlage von Betriebszuständen betätigt, welche von der Betriebszustandssetzvorrichtung gesetzt worden sind.

In der Leistungsabgabeeinheit der vorliegenden Erfin dung mit diesem Aufbau überträgt der Leistungseinsteller, der mit der Antriebswelle verbunden ist, die eine Lei stung auf die Ausgangswelle des Motors und nach außen hin überträgt, eine vom Motor ausgegebene Leistung an die An triebswelle und stellt die Antriebsleistung über einen Austausch elektrischer Leistung ein. Diese Leistungsabga beeinheit empfängt eine Drehzahl der Antriebswelle und bestimmt, ob die Drehzahl der Antriebswelle den Schwel lenwert einer Drehzahl überschritten hat oder nicht, wel che erlaubt ist, wenn die mit der Antriebswelle verbunde nen Elektromotoren Leistung ausgeben. Wenn bestimmt wird, daß der Schwellenwert der Drehzahl überschritten worden ist, werden die Betriebszustände der Elektromotoren so gesetzt, daß die Elektromotoren ein Ausgangsdrehmoment annähernd gleich Null annehmen und eine Drehzahl gleich der Drehzahl der Antriebswelle. Auf der Grundlage der ge setzten Betriebszustände der Elektromotoren und der Lei stungsanforderung für den Motor wird ein Betriebszustand des Motors gesetzt. Der Motor, der Leistungseinsteller und die Elektromotoren werden so betrieben, daß die Elek tromotoren und der Motor die Betriebszustände annehmen, welche festgesetzt worden sind.

Dies beseitigt die Wahrscheinlichkeit, daß die Dreh zahl der Antriebswelle der Leistungsabgabeeinheit durch das Betriebsverhalten der Elektromotoren eingeschränkt wird. Wenn ausreichend Leistung vom Motor ausgegeben wird, ist es möglich, von der Antriebswelle eine Leistung auszugeben, welche aus einer gewünschten Drehzahl und ei nem gewünschten Drehmoment zusammengesetzt ist, während die Elektromotoren so betrieben werden, daß die Ausgangs drehmomentwerte der Elektromotoren annähernd gleich Null werden. Dies macht es möglich, das Betriebsverhalten der Elektromotoren, welches zur Ausgabe einer gewünschten Leistung von der Antriebswelle notwendig ist, zu unter drücken, und die Größe der Elektromotoren, welche in der Leistungsabgabeeinheit eingebaut sind, zu verringern.

Bei dem erwähnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Leistungsabgabeeinheit weiterhin eine Sekundär batterie aufweisen, welche elektrische Leistung mit dem Leistungseinsteller und mit den Elektromotoren austau schen kann, sowie einen Balancerechner, der eine Energie balance berechnet, zumindest basierend auf einem Energie verlust, der während Übertragung einer Leistung vom Motor auf die Antriebswelle erzeugt wird und einer Anforderung zum Laden und Entladen der Sekundärbatterie. Die Be triebszustandssetzvorrichtung korrigiert eine von dem Mo tor ausgegebene Leistung durch Korrektur einer Drehzahl des Motors auf der Grundlage der Energiebalance, welche vom Balancerechner berechnet worden ist, wenn ein Be triebszustand des Motors gesetzt wird. Der Betätiger be tätigt den Motor und den Leistungseinsteller auf der Grundlage einer Leistung, welche auf einer durch den Kor rigierer gemachten Korrektur basiert.

Bei dieser Konstruktion wird selbst in dem Fall, wo das Ausgangsdrehmoment der Antriebswelle von einem Aus gangsdrehmoment des Motors beeinflußt wird, die vom Motor ausgegebene Leistung unter Verwendung einer Drehzahl des Motors korrigiert. Somit ändert sich das von dem Motor ausgegebene Drehmoment nicht. Im Ergebnis verhindert eine Korrektur der vom Motor ausgegebenen Leistung, daß die von der Antriebswelle ausgegebene Leistung von einem ge wünschten Wert abweicht.

In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leistungsabgabeeinheit geschaffen, mit: einem Motor mit einer Ausgangswelle; Elektromotoren, welche mit einer Antriebswelle verbunden sind, welche eine von dem Motor ausgegebene Leistung über die Ausgangswelle zur Au ßenseite überträgt; einem Leistungseinsteller, welcher mit der Ausgangswelle und der Antriebswelle verbunden ist, und welcher eine Leistung von der Ausgangswelle mit tels elektrischer Leistung einstellt, um die Leistung der Antriebswelle zu übertragen; einem Leistungsanforderungs rechner, welcher eine für den Motor benötigte Leistung berechnet; eine Drehzahlbeurteilungsvorrichtung, welche einer Drehzahl der Antriebswelle erkennt und welche die Drehzahl mit einer erlaubten Drehzahl der Elektromotoren vergleicht; einer Drehmomentsetzvorrichtung, welche einen Betriebszustand des Motors auf der Grundlage der berech neten Leistungsanforderung setzt und welche die Ausgangs drehmomente der Elektromotoren auf der Grundlage des ge setzten Betriebszustandes des Motors setzt, wenn die er kannte Drehzahl gleich oder niedriger als die erlaubte Drehzahl ist; einer Drehmomentbeurteilungsvorrichtung, welche die gesetzten Ausgangsdrehmomentwerte der Elektro motoren mit einem bestimmten Betrag vergleicht; einer Be triebszustandsetzvorrichtung, welche Betriebszustände der Elektromotoren derart setzt, daß die Elektromotoren ein Ausgangsdrehmoment annehmen, welches annähernd gleich Null ist und eine Drehzahl annehmen, welche gleich einer Drehzahl der Antriebswelle ist und welche einen Betriebs zustand des Motors auf der Grundlage der gesetzten Be triebszustände der Elektromotoren und der Leistungsanfor derung setzt; und einem Betätigungser, welcher den Motor, die Leistungseinstellvorrichtung und die Elektromotoren auf der Grundlage von Betriebszuständen betätigt, welche von der Betriebszustandssetzvorrichtung gesetzt worden sind.

Bei der so aufgebauten Leistungsabgabeeinheit über trägt der Leistungseinsteller, der mit der Antriebswelle, welche eine Leistung zur Ausgangswelle des Motors sowie zur Außenseite hin überträgt, verbunden ist, die von dem Motor auf die Antriebswelle ausgegebene Leistung und stellt die übertragene Leistung durch den Austausch elek trischer Leistung ein. Diese Leistungsabgabeeinheit er hält eine Drehzahl der Antriebswelle und bestimmt, ob die Drehzahl der Antriebswelle einen Schwellenwert der Dreh zahl überschritten hat oder nicht, welche erlaubt ist, wenn die mit der Antriebswelle verbundenen Elektromotoren Leistung ausgeben. Wenn bestimmt wird, daß der Schwellen wert der Drehzahl nicht überschritten worden ist, wird ein Betriebszustand des Motors auf der Grundlage der Lei stungsanforderung für den Motor festgesetzt. Ausgangs drehmomentwerte der Elektromotoren werden auf der Grund lage des Betriebszustandes des Motors festgesetzt, der so festgesetzt worden ist. Wenn es bestimmt wird, daß die so gesetzten Ausgangsdrehmomentwerte der Elektromotoren den Schwellenwert überschritten haben, werden die Betriebszu stände der Elektromotoren so gesetzt, daß die Elektromo toren ein Ausgangsdrehmoment annehmen, welches niedriger als der Schwellenwert ist, sowie eine Drehzahl gleich der Drehzahl der Antriebswelle. Auch wird ein Betriebszustand des Motors auf der Grundlage der gesetzten Betriebszu stände der Elektromotoren und der Leistungsanforderung gesetzt. Weiterhin werden der Motor, der Leistungsein steller und die Elektromotoren so betrieben, daß die Elektromotoren und der Motor die festgesetzten Betriebs zustände einnehmen.

Dies beseitigt die Möglichkeit, daß die von der An triebswelle ausgegebene Leistung durch das Betriebsver halten der Elektromoten eingeschränkt wird. Wenn ausrei chend Leistung vom Motor ausgegeben wird, ist es möglich, ein gewünschtes Drehmoment und eine gewünschte Drehzahl von der Antriebswelle auszugeben, während die Elektromo toren so betrieben werden, daß die Ausgangsdrehmomentwer te der Elektromotoren auf den Bereich des Schwellenwertes beschränkt sind. Dies macht es möglich, das Betriebsver halten der Elektromotoren so niedrig zu halten, daß die Notwendigkeit der Ausgabe einer gewünschten Leistung von der Antriebswelle erfüllt ist und weiterhin die Größe der Elektromotoren zu verringern, welche in die Leistungsab gabeeinheit eingebaut sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die voranstehenden und weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in der:

Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Hybridfahrzeuges zeigt, welches eine Leistungsabgabeeinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;

Fig. 2 ein Nomogramm zeigt, welches ein Arbeitsprin zip der Leistungsabgabeeinheit der Ausführungsform erläu tert;

Fig. 3 eine erläuternde Darstellung einer Ausgangs charakteristik eines MG1 ist;

Fig. 4 eine erläuternde Darstellung einer Ausgangs charakteristik eines MG2 ist;

Fig. 5 ein Nomogramm ist, welches ein Arbeitsprinzip der Leistungsabgabeeinheit der Ausführungsform erläutert;

Fig. 6 ein Flußdiagramm ist, welches ein Drehmoment steuerungs-Programm zeigt;

Fig. 7 eine erläuternde Darstellung ist, welche eine Beziehung zwischen Betriebspunkten und Betriebswirkungs graden in einem Motor zeigt;

Fig. 8 eine erläuternde Darstellung ist, welche eine Beziehung zwischen Motordrehzahlen und Betriebswirkungs graden zeigt, wenn die Leistungsanforderung konstant ist,

Fig. 9 eine erläuternde Darstellung ist, welche zeigt, wie ein Betriebspunkt eines Motors 150 gesetzt wird;

Fig. 10 ein Nomogramm ist, welches ein Arbeitsprinzip der Leistungsabgabeeinheit der Ausführungsform erläutert; und

Fig. 11 eine erläuternde Darstellung ist, welche schematisch den Aufbau eines Hybridfahrzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrie ben.

Zunächst wird der Aufbau eines Hybridfahrzeuges, bei welchem eine Leistungsabgabeeinheit gemäß einer Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird, un ter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Ein Leistungssy stem dieses Hybridfahrzeuges ist wie folgt aufgebaut: ein Motor 150, der als Primärantrieb in dem Leistungssystem eingebaut ist, ist ein üblicher Benzinmotor. Der Motor 150 dreht eine Kurbelwelle 156. Eine elektronische Kraft stoffeinspritz-Steuereinheit (nachfolgend als EFIECU be zeichnet (170) steuert den Betrieb des Motors 150. Die EFIECU 170 ist ein Ein-Chip-Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM und dergleichen. Abhängig von einem im ROM gespeicherten Programm steuert die CPU die Kraft stoffeinspritzung in den Motor 150 und führt die anderen Steuerabläufe durch. Obgleich in der Zeichnung nicht dar gestellt, sind verschiedene Sensoren, welche einen Be triebszustand des Motors anzeigen, mit der EFIECU 170 verbunden, so daß diese Steuerabläufe durchgeführt werden können.

Das Leistungssystem hat weiterhin Motoren MG1, MG2. Die Motoren MG1, MG2 sind als Synchrongeneratoren ausge legt und weisen jeweils Rotoren 132, 142 und Statoren 133, 143 auf. Eine Mehrzahl von Permanentmagneten ist an einer äußeren Umfangsfläche eines jeden der Rotoren 132, 142 angeordnet. Eine dreiphasige Spule, welche ein rotie rendes Magnetfeld bildet, ist um jeden der Statoren 133, 143 gewickelt. Die Statoren 133, 143 sind an einem Ge häuse 119 befestigt. Die dreiphasigen Spulen, welche um die Statoren 132, 143 der Motoren MG1, MG2 gewickelt sind, sind über Treiberschaltkreise 191, 192 mit einer Baterie 194 verbunden. Die Treiberschaltkreise 191, 192 sind Transistor-Inverter mit einem Paar von Transistoren, welche für jede Phase als Schaltelement ausgelegt sind. Die Treiberschaltkreise 191, 192 sind mit einer Steuer einheit 190 verbunden. Sobald die Transistoren in den Treiberschaltkreisen 191, 192 durch ein Steuersignal von der Steuereinheit 190 geschaltet werden, fließt ein elektrischer Strom zwischen der Batterie 194 und den Mo toren MG1, MG2. Die Motoren MG1, MG2 können auch als Elektromotor arbeiten, der bei Empfang einer elektrischen Leistung von der Batterie 194 drehend angetrieben wird. Wenn die Rotoren 132, 142 aufgrund einer externen Kraft drehen, können die Motoren MG1, MG2 als Generator wirken, der eine elektromotorische Kraft an einander gegenüber liegenden Enden der dreiphasigen Spule erzeugt und die Batterie 194 lädt.

Der Motor 150 und die Motoren MG1, MG2 sind über ein Planetengetriebe 120 mechanisch miteinander verbunden. Das Planetengetriebe 120 ist aufgebaut aus einem Sonnen rad 121, einem Hohlrad 122 und einem Planetenträger 124 mit einem Planetenritzelrad 123. Im Hybridfahrzeug dieser Ausführungsform ist die Kurbelwelle 156 des Motors 150 über einen Dämpfer 130 mit einer Planetenträgerwelle 127 verbunden. Der Dämpfer 130 ist dafür vorgesehen, Drehvi brationen zu absorbieren, die in der Kurbelwelle 156 er zeugt werden. Der Rotor 132 des Motors MG1 ist mit einer Sonnenradwelle 125 verbunden. Der Rotor 142 des Motors MG2 ist mit einer Hohlradwelle 126 verbunden. Eine Dre hung des Hohlrades 122 wird auf eine Fahrzeugachse 112 und Räder 116R, 116L über einen Kettenriemen 129 übertra gen.

Das Planetengetriebe 120 arbeitet, wie unter Bezug nahme auf das Nomogramm von Fig. 2 beschrieben. Das Hy bridfahrzeug der Ausführungsform kann in einer Anzahl von Zuständen basierend auf dem Betrieb des Planetengetriebes 120 fahren. Mit anderen Worten, wie oben beschrieben, macht es die Steuerung des Betriebs der Motoren MG1, MG2 möglich, eine vom Motor 150 ausgegebene Leistung in einen Drehzustand unterschiedlicher Drehzahlen und Drehmoment werte umzuwandeln und den Drehzustand auf die Fahrzeug achse 112 auszugeben.

Insgesamt steuert die Steuereinheit 190 den Betrieb der Leistungsabgabeeinheit dieser Ausführungsform. Wie im Falle der EFIECU ist die Steuereinheit 190 ein Ein-Chip- Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM etc. Die Steuereinheit 190 ist mit der EFIECU 170 verbunden, so daß verschiedene Informationsteile wechselseitig aus getauscht werden können. Die Steuereinheit 190 versorgt die EFIECU 170 mit Informationsteilen, welche Befehls werte für Drehmoment und Drehzahl betreffen und welche zur Steuerung des Motors 150 notwendig sind. Somit kann die Steuereinheit 190 indirekt den Betrieb des Motors 150 steuern. Somit steuert die Steuereinheit 190 den Betrieb der gesamten Leistungsabgabeeinheit durch Informations austausch mit der EFIECU 170. Um eine derartige Steuerung zu realisieren, sind verschiedene Sensoren mit der Steu ereinheit 190 verbunden. Diese Sensoren beinhalten z. B. einen Sensor zum Ermitteln einer Drehzahl der Fahrzeug achse 112 und einen Gaspedalpositionssensor (nicht ge zeigt) zur Erkennung eines Niederdrückungszustandes eines Gaspedals. In dieser Ausführungsform ist die Hohlradwelle 126 mechanisch mit der Fahrzeugachse 112 verbunden. Somit ist der Sensor 144 zum Erhalt einer Drehzahl der Fahr zeugachse 112 an der Hohlradwelle 126 angeordnet, um ge meinsam als Sensor zur Steuerung der Drehung des Motors MG2 verwendet zu werden. Zusätzlich zu einem Betriebsmo dus, bei dem eine vom Motor 150 ausgegebene Leistung über das Planetengetriebe 120 und die Motoren MG1, MG2 auf die Fahrzeugachse 12 übertragen wird, um einen gewünschten Betriebszustand der Fahrzeugachse 112 zu realisieren, kann das Hybridfahrzeug dieser Ausführungsform andere Be triebsmoden auswählen, wenn es fährt. Beispielsweise kann das Hybridfahrzeug unter Verwendung einer von der Batte rie 194 gelieferten Leistung fahren, wobei der Motor 150 angehalten ist.

Nachfolgend wird eine Drehmomentsteuerungsbearbeitung dieser Ausführungsform beschrieben. Die Drehmomentsteue rungsbearbeitung bedeutet eine Bearbeitung zur Steuerung des Motors 150 und der Motoren MG1, MG2, um eine Leistung auszugeben, welche aus einem benötigten Drehmoment und einer Drehzahl von der Fahrzeugachse 112 zusammengesetzt ist. Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm der Drehmomentsteue rungsbearbeitung dieser Ausführungsform. Dieser Ablauf wird wiederholt durch eine CPU in der Steuereinheit 190 durchgeführt (nachfolgend als CPU bezeichnet), mittels Unterbrechung eines Timers in Intervallen bestimmter Zeitdauer, während der Motor 150 betrieben wird.

Sobald der Ablauf der Drehmomentsteuerungsbearbeitung begonnen wird, empfängt die CPU einen Gasklappenöffnungs grad und eine Fahrzeuggeschwindigkeit Nm (SCHRITT S100). Der Gasklappenöffnungsgrad kann erhalten werden auf der Grundlage eines Signals, welches von dem Gaspedalpositi onssensor eingegeben wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit Nm kann aus einer Drehzahl der Hohlradwelle 126 erhalten werden, welche vom Sensor 144 erkannt wird. In der nach folgenden Bearbeitung wird die Drehzahl der Hohlradwelle 126 als Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet. Nachfolgend setzt die CPU eine Antriebskraft Tp* (ein Zieldrehmoment, welches auf die Hohlradwelle 126 einwirkt, obgleich das, was zu steuern ist, ein Ausgangsdrehmoment von der Fahr zeugachse 112 ist), auf der Grundlage der Informationen, welche im SCHRITT S100 (SCHRITT 110) eingegeben wurden. Eine Beziehung von Gasklappenöffnungsgraden und Fahrzeug geschwindigkeiten mit Antriebskräften Tp* ist vorab in Form einer Datenmappe im ROM der Steuereinheit 190 ge speichert. Die CPU bestimmt eine Antriebskraft Tp* unter Bezugnahme auf die Datenmappe.

Nach Berechnung der Antriebskraft Tp* berechnet dann die CPU eine Motorleistungsanforderung Pe* (SCHRITT S120). Die Motorleistungsanforderung Pe* ist eine Fahr leistung, welche berechnet wird aus einem Produkt der An triebskraft Tp* und der Fahrzeuggeschwindigkeit Nm. Nach Berechnung der Motorleistungsanforderung Pe* berechnet die CPU eine Zielbalance (SCHRITT S130). Die Zielbalance wird als Kriterium zur Korrektur einer Leistung verwen det, welche von dem Motor ausgegeben wird, um tatsächlich eine gewünschte Leistung von der Fahrzeugachse 112 auszu geben. In dem Fall, wo die vom Motor 150 ausgegebene Lei stung über das Planetengetriebe 120 und die Motoren MG1, MG2 auf die Fahrzeugachse 112 übertragen wird und als vorbestimmtes Drehmoment und vorbestimmte Drehzahl ausge geben wird, wird die Leistung nicht mit einem Wirkungs grad von 100% übertragen. Somit ist es angesichts eines Energieverlustes während der Übertragung der Leistung für den Motor 150 notwendig, eine Leistung auszugeben, welche größer als die Motorleistungsanforderung Pe* ist, wenn eine gewünschte Leistung an die Fahrzeugachse 112 ausge geben werden soll. Die vom Motor 150 auszugebende Lei stung wird auch durch einen Ladezustand (SOC) der Batte rie 194 beeinflußt. Mit anderen Worten, wenn der Ladezu stand der Batterie 194 einen Wert kleiner als ein be stimmter Wert annimmt, muß der Motor 150 Energie bereit stellen, um die Batterie 194 zu laden (tatsächlich, um eine zusätzliche Energierückgewinnung in den Motoren MG1, MG2 durchzuführen). Wenn der Ladezustand der Batterie 194 einen Wert größer als der bestimmte Wert annimmt, muß elektrische Leistung aus der Batterie 194 entnommen wer den, um eine Überladung der Batterie 194 zu verhindern. Die von dem Motor 150 auszugebende Leistung nimmt ab, wenn die von der Batterie 194 entnommene elektrische Lei stung anwächst. Auf diese Weise kann die Zielbalance als eine Funktion eines Verlustes während der Leistungsüber tragung oder einem Ladezustand der Batterie 194 berechnet werden. Mit anderen Worten, die Zielbalance wird als ein Wert berechnet, der eine Leistungsdifferenz anzeigt, wel che vom Motor 150 im Vergleich zu der Motorleistungsan forderung PE* auszugeben ist, wie sie im SCHRITT S120 be rechnet wurde.

Nach Berechnung der Zielbalance bestimmt die CPU dann, ob die Drehzahl des Motors MG2 einen Schwellenwert für die Drehzahl des Motors MG2 überschritten hat oder nicht (SCHRITT S140). Der Schwellenwert für die Drehzahl zu dem Zeitpunkt, zu dem der Motor MG2 Leistung ausgibt, kann aus dem Ausgangscharakteristikdiagramm des Motors MG2 gemäß Fig. 4 erhalten werden. Mit anderen Worten, in Fig. 4 ist die Drehzahl entsprechend eines Schnittpunktes LIM zwischen einer Linie, welche den Grenzwert eines Be triebszustandes des Motors MG2 anzeigt und der Abszis senachse ein Schwellenwert zu dem Zeitpunkt, zu dem der Motor MG2 Leistung ausgibt. Es wird bestimmt, ob die Drehzahl Nm der Hohlradwelle 126, welche in SCHRITT 100 eingegeben worden ist, den Schwellenwert überschritten hat oder nicht.

Wenn bestimmt wird, daß die Drehzahl des Motors MG2 den Schwellenwert nicht überschritten hat, berechnet die CPU einen Zielbetriebspunkt des Motors 150 gemäß einer normalen Steuerung. Mit anderen Worten, die CPU setzt ei ne Zieldrehzahl Ne* und ein Zieldrehmoment Te* zur Ausga be der Motorleistungsanforderung Pe*, berechnet in SCHRITT S120 (SCHRITT S150). Bei so einer Steuerung wird ein Punkt des höchsten Betriebswirkungsgrades aus der Da tenmappe als Betriebspunkt für den Motor 150 ausgewählt.

Fig. 7 zeigt eine Beziehung zwischen Betriebspunkten und Betriebswirkungsgraden des Motors 150. Eine Kurve B in Fig. 7 zeigt Schwellenwerte von Drehmoment und Dreh zahl, welche einen Betrieb des Motors 150 erlauben. In Fig. 7 sind mit α1%, α2%, etc. iso-Wirkungsgradkurven be zeichnet, wo der Wirkungsgrad des Motors 150 konstant bleibt. Der Wirkungsgrad des Motors 150 nimmt in der Folge von α1%, α2%, etc. ab. Wie in Fig. 7 gezeigt, zeigt der Motor 150 innerhalb eines bestimmten Bereiches einen hohen Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad des Motors nimmt an Betriebspunkten im Umfang dieses Bereiches allmählich ab.

In Fig. 7 sind mit C1-C1, C2-C2 und C3-C3 bezeichnete Kurven Kurven, wo die vom Motor 150 ausgegebene Leistung konstant bleibt. Der Betriebspunkt des Motors 150 wird auf einer bestimmten dieser Kurven ausgewählt, welche ei ner Leistungsanforderung entspricht. Die Leistungsanfor derung nimmt in der Folge C1-C1, C2-C2 und C3-C3 ab. Bei spielsweise in dem Fall, wo die Leistungsanforderung Pe* für den Motor 150 einer Leistung entspricht, welche durch die Kurve C1-C1 dargestellt ist, wird der Betriebspunkt des Motors 150 auf einen Punkt A1 des höchsten Betriebs wirkungsgrades gesetzt. Durch die gleiche Maßnahme wird der Betriebspunkt auf einen Punkt A2 auf der Kurve C2-C2 und auf einem Punkt A3 auf der Kurve C3-C3 gesetzt. Fig. 8 zeigt eine Beziehung zwischen Drehzahlen und Betriebs wirkungsgraden des Motors 150. In Fig. 8 sind aus Gründen der Einfachheit der Erläuterung nur diejenigen Kurven, welche den drei Kurven in Fig. 7 entsprechen, als eine Kurve entsprechend einer bestimmten Leistungsanforderung dargestellt. Eine unendliche Anzahl dieser Kurven kann jedoch abhängig von einer Leistungsanforderung gezeigt werden, und es ist möglich, eine unendliche Anzahl von Punkten als Betriebspunkt A1 etc. des Motors 150 zu wäh len. Die Kurve A in Fig. 7 ist eine Kurve, welche durch Verbindung von Punkten eines hohen Betriebswirkungsgrades des Motors 150 gezogen ist. Diese Kurve wird als Be triebskurve bezeichnet.

Sobald der Betriebspunkt des Motors 150 durch die voranstehenden Bearbeitungen gesetzt worden ist, wird die Zieldrehzahl des Motors 150, wie sie im SCHRITT S150 ge setzt worden ist, korrigiert (SCHRITT S170). In der Bear beitung zur Korrektur der Motordrehzahl, wird die Ziel drehzahl des Motors 150 korrigiert und eine vom Motor 150 ausgegebene Leistung wird hierdurch korrigiert, so daß die gewünschte Leistung tatsächlich von der Fahrzeugachse 112 ausgegeben wird. In diesem Fall wird die Zieldrehzahl Ne* auf der Grundlage der Zielbalance korrigiert, welche im SCHRITT S130 berechnet worden ist, sowie auf der Grundlage der Zustände der Ausgange von den Motoren MG1, MG2. Wenn angenommen wird, daß die momentan von den Moto ren MG1, MG2 ausgegebenen Leistungen Pg bzw. Pm sind, wird eine Balance zwischen einer Leistung ausgegeben vom Motor 150 und einer Leistung ausgegeben von der Fahrzeug achse 112 durch die Summe von Pg und Pm dargestellt. Ein Korrekturbetrag für die Zieldrehzahl Ne* kann durch Durchführung einer Proportional/Integral/Abweichungs- Steuerung (PID-Steuerung) auf der Grundlage einer Diffe renz der Balance, ausgedrückt durch die folgende Formel berechnet werden:

Zielbalance - (Pg + Pm)

Im SCHRITT S170 wird eine neue Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 durch Addition des Korrekturbetrages zur Ziel drehzahl Ne* des Motors 150, berechnet im SCHRITT S150, erhalten.

Obgleich angenommen wird, daß die Werte von Pg und Pn Leistungen anzeigen, welche momentan von den Motoren MG1, MG2 ausgegeben werden, ist es schwierig, tatsächliche Leistungen und Ausgangsdrehmomente zu messen. Somit wer den die Werte von Pg, Pm auf der Grundlage von Drehmo mentbefehlswerten, wie sie momentan für die Motoren MG1, MG2 ausgegeben werden, (d. h. Drehmomentbefehlssignale, welche zum Zeitpunkt der letzten Durchführung des Drehmo mentsteuerbearbeitungsprogramms gesetzt wurden) und tat sächlichen Meßwerten des Sensors zur Erkennung der Dreh zahlen der Motoren MG1, MG2 berechnet. Beim Hybridfahr zeug dieser Ausführungsform wird die Steuerung normaler weise so durchgeführt, daß die Summe von Pg und Pm gleich Null wird, solange nicht ein Energieverlust und ein Lade zustand der Batterie 194 gemäß obiger Beschreibung mit berücksichtigt werden. Die Steuerung wird jedoch tatsäch lich unter Berücksichtigung der Zielbalance durchgeführt und der Betrieb der Motoren MG1, MG2 wird bezüglich den Steuerbefehlen zurückgehalten. Somit wird gemäß obiger Beschreibung die Summe von Pg und Pm auf der Grundlage von tatsächlich gemessenen Drehzahlen berechnet. Basie rend auf einer Differenz zwischen der Summe von Pg und Pm und der Zielbalance wird ein Korrekturbetrag für die Zieldrehzahl Ne* berechnet. Da die PID-Steuerung ein be kanntes Steuerungsverfahren ist, erfolgt eine detail lierte Beschreibung hiervon nicht.

Nach Korrektur der Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 in SCHRITT S170, wird ein Betriebspunkt des Motors MG1 ge setzt. Mit anderen Worten, eine Zieldrehzahl Ng* und ein Zieldrehmoment Tg* des Motors MG1 werden gesetzt (SCHRITT S180). Eine Zieldrehzahl des Motors 150, d. h., eine Ziel drehzahl Ne* der Planetenträgerwelle 127 wurde gesetzt und eine Zieldrehzahl der Fahrzeugachse 112, d. h., eine Drehzahl Nm der Hohlradwelle 126 wurde eingegeben. Daher ist es möglich, eine Zieldrehzahl der Sonnenradwelle 125 zu setzen, d. h., eine Zieldrehzahl Ng* des Motors MG1 mittels des Nomogramms von Fig. 2. Im wesentlichen wird in SCHRITT S180 eine Zieldrehzahl Ng* des Motors MG1 durch eine bestimmte Proportionalberechnungsformel ge setzt, welche aus dem Nomogramm erhalten wird. Eine For mel (5) zum Berechnen der Zieldrehzahl Ng* des Motors MG1 ist unten gezeigt. Abhängig von dem Charakter des Nomo gramms von Fig. 2 kann das Zieldrehmoment Tg* des Motors MG1 auf der Grundlage der Formel (3) berechnet werden. Tatsächlich wird jedoch die Zieldrehzahl Tg* mittels der PID-Steuerung festgesetzt.

Ng* = (1 + ρ)/ρ × Ne* - 1/ρ × Nm (5)

Sobald der Betriebspunkt des Motors MG1 gesetzt ist, setzt die CPU einen Betriebspunkt des Motors MG2 (SCHRITT S190). Die Drehzahl Nm der Hohlradwelle 126, welche in SCHRITT S100 eingegeben worden ist, wird als Zieldrehzahl des Motors MG2 genommen. Somit wird ein Zieldrehmoment Tm* des Motors MG2 gesetzt. Aufgrund des Charakters, der auf dem Nomogramm basiert, kann das Zieldrehmoment Tm* des Motors MG2 durch Einsetzen einer Antriebskraft Tp* und eines Motorzieldrehmomentes Te* in Formel (4) berech net werden. Das Zieldrehmoment Tm* wird jedoch tatsäch lich mittels einer PID-Steuerung gesetzt.

Abhängig von dem so gesetzten Betriebspunkt führt die CPU Steuerbearbeitungen betreffend die Betriebsweisen der Motoren MG1, MG2 und des Motors 150 durch (SCHRITT S200) und beendet den momentanen Ablauf. Während der Steuerung der Motoren MG1, MG2 werden an die dreiphasigen Spulen der Motoren angelegte Spannungen abhängig von der Ziel drehzahl und dem Zieldrehmoment gesetzt, welche gesetzt worden sind. Dann werden abhängig von Unterschieden zwi schen den gesetzten Spannungen und den momentan angeleg ten Spannungen die Transistoren der Treiberschaltkreise 191, 192 geschaltet. Da ein Verfahren zum Steuern des Synchronmotors allgemein bekannt ist, erfolgt eine de taillierte Beschreibung hiervon nicht.

Da weiterhin eine Steuerbearbeitung zum Betrieb des Motors 150 am Betriebspunkt, der gesetzt worden ist, all gemein bekannt ist, erfolgt eine Beschreibung hiervon nicht. Es ist die EFIECU 170, welche tatsächlich die Steuerung des Motors 150 durchführt. Somit werden in der Verarbeitung von SCHRITT S200 im Ablauf der Drehmoment steuerungsbearbeitung notwendige Informationsteile, bei spielsweise ein Betriebspunkt des Motors 150, von der Steuereinheit 190 der EFIECU 170 zugeschickt. Durch Sen den von Informationen auf diese Weise steuert die CPU der Steuereinheit 190 indirekt den Betrieb des Motors 150.

Wenn im SCHRITT S140 bestimmt wird, daß die Drehzahl des Motors MG2 den Schwellenwert überstiegen hat, setzt die CPU einen Zielbetriebspunkt des Motors 150, nämlich eine Zieldrehzahl Ne* und ein Zieldrehmoment Ce* (SCHRITT S160) mittels einer Steuerung, welche sich von der norma len Steuerung unterscheidet. Auf der Grundlage der An triebskraft Tp* und der Motorleistungsanforderung Pe*, welche in SCHRITT S110 bzw. S120 berechnet worden sind, wird der Betriebspunkt des Motors 150 gesetzt.

Beispielsweise entspricht ein Zustand, wo die Dreh zahl des Motors MG2 den Schwellenwert überschritten hat, einem Betriebszustand, der durch einen Punkt β in Fig. 4 dargestellt ist. Wenn die Drehzahl des Motors MG2 (ein Betriebszustand basierend auf einem Drehmomentbefehls wert, der momentan dem MG2 ausgegeben wird und der Dreh zahl Nm der Hohlradwelle 126, eingegeben in SCHRITT S100) größer als der Schwellenwert zu dem Zeitpunkt ist, zu dem der Motor MG2 Leistung ausgibt, was der Fall ist, wenn die Drehzahl des Motors MG2 den Punkt β in Fig. 4 ent spricht, wird der Betriebspunkt des Motors 150 nicht auf einen Punkt des höchsten Wirkungsgrades gesetzt, sondern auf einen Punkt, wo das Zieldrehmoment Tm* des MG2 null ist. Durch Ersetzen von Null für Tm in Formel (4) ergibt sich die folgende Formel (6):

Te = (1 + ρ) × Tp (6)

Tp, d. h. die Antriebskraft Tp* wird in SCHRITT S100 berechnet. Das Zieldrehmoment Te* des Motors 150 wird durch Ersetzen des Wertes Tp* berechnet im SCHRITT S110 mit Tp in Formel (6) berechnet.

Nachdem das Zieldrehmoment Te* so berechnet worden ist, wird eine Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 auf der Grundlage des Zieldrehmomentes Te* berechnet. Fig. 7 zeigt eine Beziehung zwischen Betriebspunkten und Be triebswirkungsgraden des Motors 150. Wie jedoch oben be schrieben, wenn eine Leistungsanforderung bestimmt wird, kann der Motor 150 verschiedene Betriebspunkte auf einer Kurve entsprechend der Leistungsanforderung annehmen (auf einer vorbestimmten Kurve, wo die ausgegebene Leistung konstant bleibt, wie durch C1-C1, C2-C2 und C3-C3 darge stellt). Somit wird in diesem Fall ein Betriebspunkt ent sprechend dem Zieldrehmoment Te*, berechnet auf der Grundlage der Formel (6), auf einer dieser Kurven ge wählt, welche der Leistungsanforderung Pe*, berechnet im SCHRITT S120, entspricht und die Zieldrehzahl des Motors 150 wird gesetzt.

Fig. 9 zeigt eine Kurve Pe*, welche durch Verbindung von Betriebspunkten gezogen wird, wo die Leistungsanfor derung Pe*, berechnet in SCHRITT S120, gleich Pe* ist. Im SCHRITT S160 wird ein Betriebspunkt B1, wo das Motor drehmoment gleich dem Wert Te*, berechnet auf der Grund lage der Formel (6), ist, auf der Kurve Pe* gewählt und eine Zieldrehzahl Ne entsprechend dem Betriebspunkt wird berechnet. Fig. 9 zeigt auch eine Betriebskurve A, welche durch Verbindung von Punkten der höchsten Betriebswir kungsgrade des Motors gezogen ist (die gleiche Kurve wie die Kurve A in Fig. 7). Im SCHRITT S150 wird jedoch ein Betriebspunkt entsprechend einem Schnittpunkt D2 zwischen der Kurve Pe* und der Betriebskurve A als Betriebspunkt des Motors 150 gesetzt.

Sobald der Betriebspunkt des Motors gesetzt worden ist, werden Bearbeitungen ähnlich denjenigen wie in den SCHRITTEN S170 bis S200 durchgeführt. Im SCHRITT S170 wird die Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 auf der Grund lage der Zielbalance korrigiert, welche im SCHRITT S130 berechnet worden ist, wodurch die Motorleistungsanforde rung Pe* korrigiert wird. Bei einer derartigen Bearbei tung wird gemäß Fig. 9 die Zieldrehzahl Ne* auf Ne*2 kor rigiert, ohne daß das Zieldrehmoment Te* geändert wird, wodurch ein Betriebspunkt D3 als Betriebspunkt des Motors 150 gesetzt wird. Der Betriebspunkt D3 ist ein Punkt auf einer Kurve, wo die vom Motor 150 ausgegebene Leistung gleich Pe*2 ist. Somit wird durch eine derartige Bearbei tung die vom Motor 150 ausgegebene Leistung auf Pe korri giert.

Im SCHRITT S180 wird ein Betriebszustand des Motors MG1 gesetzt. Die Zieldrehzahl Ne* der Planetenträgerwelle 127 wird als korrigierte Zieldrehzahl Ne*2 des Motors 150 gesetzt und die Drehzahl Nm der Hohlradwelle 126 ist ebenfalls eingegeben worden. Somit wird eine Drehzahl der Sonnenträgerwelle 125, nämlich eine Zieldrehzahl Ng* des Motors MG1, auf der Grundlage des Nomograms gesetzt (tatsächlich basierend auf der Formel (5). Auch wird ab hängig vom Charakter des Nomograms das Zieldrehmoment Tg* des Motors MG1 durch eine Formel (7) ausdrückbar, welche aus den Formeln (3) und (6) erhalten wird. Das Zieldreh moment Tg* des Motors MG1 wird tatsächlich mittels einer PID-Steuerung gesetzt.

Tg* = -ρ × Tp* (7)

In SCHRITT S190 wird ein Betriebszustand des Motors MG2 gesetzt. Eine Zieldrehzahl des Motors MG2 ist eine Fahrzeuggeschwindigkeit Nm, eingegeben in SCHRITT S100 und die Bearbeitungen in SCHRITT S160 und die nachfolgen den SCHRITTE werden so durchgeführt, daß das Zieldrehmo ment Tm* des Motors MG2 gleich Null wird. Aus diesem Grund wird ein Betriebszustand des Motors MG2 tatsächlich nicht noch einmal bestimmt. Im SCHRITT S170 wird die Lei stungsanforderung Pe* für den Motor 150 durch Korrektur der Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 ohne Änderung des Zieldrehmomentes Te* des Motors 150 korrigiert. Somit verbleibt das Zieldrehmoment des Motors MG2 auf Null (vergleiche Formel (3)). Abhängig von dem so gesetzten Betriebspunkt führt die CPU Steuerabläufe betreffend Be triebsbedingungen der Motoren MG1, MG2 und des Motors 150 (SCHRITT S200) durch und beendet dann den momentanen Ab lauf.

Fig. 10 zeigt in durchgezogener Linie ein Nomogramm für den Fall, für den die oben erwähnten Bearbeitungen in SCHRITT S160 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt wer den. In dem Fall, wo die Bearbeitungen im SCHRITT 160 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt werden, wird eine Leistungsanforderung Pe* für den Motor auf der Grundlage der Antriebskraft Tp*, berechnet in SCHRITT S110, berech net und ein Betriebspunkt des Motors wird auf der Grund lage der Leistungsanforderung Pe* gesetzt. Zu diesem Mo ment werden eine Zieldrehzahl Ne* und ein Zieldrehmoment Te* des Motors 150 so berechnet, daß das Zieldrehmoment des Motors MG2 gleich Null wird. Gemäß diesen Rechener gebnissen wird ein Betriebszustand des Motors MG1 ge setzt.

In dem Fall, in welchem die Bearbeitungen in SCHRITT S150 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt werden, wenn das Fahrzeug mit einer ähnlich hohen Geschwindigkeit fährt, tritt der Zustand im Nomogramm von Fig. 5 auf. In dem Fall, wo die Berarbeitungen in SCHRITT S150 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt werden, wird eine Lei stungsanforderung Pe* für den Motor auf der Grundlage der Antriebskraft Tp* berechnet und ein Betriebspunkt des Mo tors 150 wird auf der Grundlage der Leistungsanforderung Pe* gesetzt. Zu diesem Moment werden eine Zieldrehzahl Ne* und ein Zieldrehmoment Te* (Te in Fig. 5) des Motors 150 so berechnet, daß der Motor 150 seinen höchsten Wir kungsgrad zeigt. Abhängig von diesen Rechenergebnissen und der Drehzahl Nm der Hohlradwelle 126 werden ein Ziel drehmoment Tg* des Motors MG1, ein Zieldrehmoment Tm* des Motors MG2 und eine Zieldrehzahl Ng* des Motors MG1 be rechnet.

Zusätzlich zu dem Nomogramm für den Fall, wo die Be arbeitungen im SCHRITT S160 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt werden, zeigt Fig. 10 gestrichelt ein Nomo gramm entsprechend einem Zustand, der in dem Fall gesetzt wird, wo die Bearbeitungen im SCHRITT S150 und die fol genden SCHRITTE durchgeführt werden, wobei die Drehzahl Nm und die Antriebskraft Tp* der Hohlradwelle 126 gleich bleiben. In dem Betriebszustand gemäß des Nomogramms von Fig. 10 entsprechend dem Fall, wo die Bearbeitungen im SCHRITT S160 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt wer den, wird die Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 erhöht und das Zieldrehmoment Te* des Motors 150 wird gemäß einer iso-Ausgangsleistungskurve im Vergleich zu dem Fall ver ringert, wo die Bearbeitungen im SCHRITT S150 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt werden (vergleiche Fig. 9). Somit werden Tep und die Antriebskraft Te*, wel che Teile von Te* sind, gegeneinander ausbalanciert, so daß das Zieldrehmoment Tm* des Motors MG2 gleich Null wird. Wenn der Betrieb auf diese Weise durchgeführt wird, dreht die Ausgangswelle des Motors MG2 mit einer Drehzahl Nm ohne ein Drehmoment auszugeben und die Hohlradwelle 126 dreht mit der Drehzahl Nm und gibt ein Motor-Direkt übertragungsdrehmoment Tep aus (ein an der Hohlradwelle 126 durch ein vom Motor 150 ausgebenes Drehmoment erzeug tes Drehmoment), welches gegenüber der Antriebskraft Tp* ausbalanciert ist.

Wenn das Ausgangsdrehmoment vom Motor MG2 annähernd gleich Null ist, ist die Leistung Pm, welche vom Motor MG2 ausgegeben wird, ebenfalls annähernd gleich 0. Somit ist in einem Zustand, wo die vom Motor MG1 ausgegebene Leistung Pg gegenüber der Leistung Pm, welche vom Motor MG2 ausgegeben wird ausbalanciert ist, ohne die Zielba lance zu berücksichtigen und wo die Summe der Leistung Pg und der Leistung Pm annähernd Null ist, dann, wenn das Ausgangsdrehmoment vom Motor MG2 annähernd gleich Null ist, die vom Motor MG1 ausgegebene Leistung Pg ebenfalls annähernd Null. In Fig. 10, wo so ein Zustand dargestellt ist, ist das Zieldrehmoment Tg* des Motors MG1 als eine Kraft ausgedrückt, welche gegenüber einem Drehmoment Tes ausbalanciert ist, welches erhalten wird, in dem das Drehmoment Te* vom Motor 150 auf der Grundlage eines Ver teilungsgesetzes, welches auf einen steifen Körper an wendbar ist, erhalten worden ist und die Zieldrehzahl Ng* des Motors MG1 wird als ein Wert annähernd gleich Null ausgedrückt. In dem Fall, wo die Bearbeitungen von Fig. 6 durchgeführt werden und wo die Steuerung durchgeführt wird, bei der die Zielbalance berücksichtigt wird, führt der Motor MG1 eine Rückgewinnung oder einen Leistungsan trieb abhängig von einem Ladezustand der Batterie 194 durch. Somit dreht die Sonnenradwelle 125 mit einer be stimmten Drehzahl.

Bei der Leistungsabgabeeinheit dieser Ausführungsform wird, wenn der Betriebszustand des Motors MG2, der in SCHRITT S190 gesetzt wurde, einen Schwellenwert über steigt, das Ausgangsdrehmoment vom Motor MG2 zwangsweise im SCHRITT S200 annähernd gleich Null gemacht, wobei ein Betriebszustand, bei welchem der Schwellenwert über schritten wird, nicht auftritt. Wenn dann die Drehmoment steuerungs-Bearbeitungsberechnung durchgeführt wird, wird der Betriebszustand des Motors MG2, der im SCHRITT S190 während der letzten Durchführung des Ablaufes gesetzt wurde (ein Betriebszustand, der den Schwellenwert des Be triebszustandes des Motors MG2 überschreitet) in SCHRITT S140 aufgerufen. Es wird dann beurteilt, daß der Be triebszustand des Motors MG2 den Schwellenwert über schritten hat und die Abläufe in SCHRITT S160 und die folgenden SCHRITTE werden durchgeführt. Salbst in dem Fall, in welchem der Betriebszustand des Motors MG2 den Schwellenwert als Ergebnis der Berarbeitungen in SCHRITT S150 und in folgenden SCHRITTEN übersteigt, arbeitet so mit der Motor MG2 nicht in einem Zustand, in welchem der Schwellenwert überstiegen wird. Mit anderen Worten, wäh rend die Balance im Ausgang zwischen dem Motor MG1 und dem Motor MG2 aufrechterhalten wird, wird unmittelbar ein gewünschter Fahrzustand realisiert.

In der obigen Ausführungsform wird in dem SCHRITT S130 eine Zielbalance berechnet und die Zieldrehzahl des Motors 150 wird in SCHRITT S170 als Ergebnis der Berech nung korrigiert, wodurch die Leistungsanforderung Pe* für den Motor 150 korrigiert wird. Zunächst kann jedoch auch die Energieanforderung Pe* für den Motor 150 auf der Grundlage der in SCHRITT S130 berechneten Zielbalance korrigiert werden. Ein Betriebspunkt des Motors 150 kann auf der Grundlage der korrigierten Leistungsanforderung Pe* in den SCHRITTEN S150 und S160 gesetzt werden. In so einem Fall wird zuallererst die Leistungsanforderung Pe*, welche vom Motor 150 auszugeben ist, auf der Grundlage der in SCHRITT S130 berechneten Zielbalance korrigiert. Dies entspricht einem Ablauf des Setzens eines Betriebs punktes des Motors 150 auf einer Kurve Pe*2 anstelle der Kurve Pe* in Fig. 9. In dem Fall, wo im SCHRITT S140 be stimmt wird, daß der Betriebszustand des Motors MG2 den Schwellenwert überschritten hat und wo die Abläufe in SCHRITT S160 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt wer den, wird ein Betriebspunkt, an welchem das Zieldrehmo ment Te* des Motors 150 einen Wert entsprechend der For mel (6) annimmt (ein Betriebspunkt, an welchem das Ziel drehmoment Tm* des Motors MG2 gleich Null ist) auf der Kurve Pe*2 gewählt. Das heißt, der Betriebspunkt D3 in Fig. 9 wird gewählt, um einen Betriebszustand des Motors 150 festzusetzen. In dem Fall, in dem im SCHRITT S140 be stimmt wird, daß der Betriebszustand des Motors MG2 den Schwellenwert nicht übersteigt und wo die Abläufe in SCHRITT S150 und die folgenden SCHRITTE durchgeführt wer den, wird ein Betriebspunkt D4, d. h., ein Schnittpunkt der Kurve Pe* mit der Betriebskurve A ausgewählt, um ei nen Betriebszustand des Motors 150 festzusetzen. In einem Fahrzeug, welches mit der so aufgebauten Leistungsabgabe einheit dieser Ausführungsform ausgestattet ist, wird, wenn die Drehzahl des Motors MG2 einen Schwellenwert überschritten hat, ein Betriebszustand des Motors MG2 so gesetzt, daß das Ausgangsdrehmoment Tm* annähernd gleich Null wird. Auf der Grundlage des Betriebszustandes des Motors MG2, der damit so gesetzt worden ist und einer Leistungsanforderung werden die Betriebszustände des Mo tors 150 und des Motors MG1 gesetzt. Während somit be wirkt wird, daß die Hohlradwelle 126 mit einer Drehzahl dreht, welche einen Schwellenwert der Drehzahl über schreitet, welche vom Motor MG2 ausgegeben werden kann, in dem ausreichend Leistung vom Motor 150 ausgegeben wird, kann ein gewünschtes Drehmoment von der Hohlrad welle 26 durch ein Motordirektübertragungsdrehmoment aus gegeben werden. Somit wird die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht durch das Betriebsverhalten des Motors MG2 be schränkt. Da somit die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht durch das Betriebsverhalten des Motors MG2 eingeschränkt ist, kann der Motor MG2, der in ein Fahrzeug einzubauen ist, um eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit sicher zu stellen, in seiner Größe verringern werden. Da der Motor MG2 weiter in seiner Größe verringert werden kann, ist es möglich, eine Mehrzahl von Effekten zu erzielen, bei spielsweise eine Gewichtsverringerung des Fahrzeuges, ei ne Verbesserung im Freiheitsgrad bei der Auslegung des Fahrzeuges und eine Verringerung der Herstellungskosten des Fahrzeuges.

Die voranstehende Beschreibung bezieht sich auf die Steuerung, welche durchgeführt wird, wenn im SCHRITT S140 bestimmt wird, daß die Drehzahl des Motors MG2 den Schwellenwert überschritten hat (ein Betriebszustand ent sprechend dem Punkt β in Fig. 4). Es können jedoch ähnli che Bearbeitungen ebenfalls beim Vorhandensein eines Be triebszustandes entsprechend einem Punkt γ1 in Fig. 4 durchgeführt werden. Mit anderen Worten, ähnliche Bear beitungen können auch in dem Fall durchgeführt werden, wo die Drehzahl des Motors MG2 den Schwellenwert nicht über schritten hat und wo das Zieldrehmoment, das für den Mo tor MG2 gesetzt ist, den Schwellenwert des Motors MG2 übersteigt, wie in Fig. 4 gezeigt. Wie im Betriebszustand entsprechend dem Punkt γ1 wird in dem Fall, in welchem die Drehzahl des Motors MG2 einen Schwellenwert für die Drehzahl, welche vom Motor MG2 ausgegeben werden kann, nicht überschritten hat (eine Drehzahl entsprechend einem Punkt LIM), die Drehzahl Nm des Motors MG2 auf einen Wert gesetzt, der aus der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet wurde. Als Zieldrehmoment Tm* wird ein kleinerer Wert im Bereich des Schwellenwertes eines Betriebszustandes des Motors MG2 gewählt, um einen Betriebspunkt zu bestimmen. Gemäß Fig. 4 wird ein Betriebspunkt entsprechend einem Punkt (2) anstelle des Punktes γ1 gewählt. Auf der Grund lage des Betriebspunktes des Motors MG2, der so gesetzt worden ist und der Leistungsanforderung Pg* für den Motor 150 kann ein Betriebspunkt des Motors 150 gesetzt werden. Dies macht es weiterhin möglich, einen Betriebspunkt des Motors MG1 zu setzen.

Wenn somit in dem Fall, wo die oben erwähnten Bear beitungen in einem Betriebszustand entsprechend dem Punkt (1) von Fig. 4 durchgeführt werden, es im SCHRITT S140 des Drehmomentsteuerbearbeitungsprogrammes von Fig. 6 be stimmt wird, daß die Drehzahl des Motors MG2 den Schwel lenwert nicht überschritten hat, vorübergehend die Bear beitungen von SCHRITT S150 bis SCHRITT S190 durchgeführt, um ein Zieldrehmoment Tm* des Motors MG2 während der nor malen Steuerung zu setzen. Es wird bestimmt, ob ein Be triebszustand, ausgedrückt durch das vorübergehend ge setzte Zieldrehmoment Tm* des Motors MG2 und der Drehzahl Nm einen Schwellenwert des Betriebszustands des Motors MG2 gemäß Fig. 4 überschritten hat oder nicht (z. B. einen Betriebszustand entsprechend dem Punkt γ1). Mit anderen Worten, es wird bestimmt, ob das Zieldrehmoment den Schwellenwert überschritten hat oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß das Zieldrehmoment den Schwellenwert über schritten hat, können die oben erwähnten Bearbeitungen anstelle der Bearbeitungen in SCHRITT S160 und den fol genden SCHRITTEN durchgeführt werden. Bei diesen Bearbei tungen wird ein Betriebszustand des Motors MG2 (z. B. ein Betriebszustand entsprechend dem Punkt γ2) wieder so ge setzt, daß ein Wert kleiner als ein Bereich des Schwel lenwertes des Betriebszustandes des Motors MG2 gewählt wird. Auf der Grundlage des Ausgangsdrehmomentes des Mo tors MG2, welches gleich Tm* wird und der Leistungsanfor derung Pe* wird der Betriebszustand des Motors 150 erneut gesetzt. Grundsätzlich, wenn die vom Motor 150 ausgege bene Leistung durch Korrektur der Zieldrehzahl des Motors 150 korrigiert wird, kann ein gewünschtes Drehmoment vom Motor MG2 ausgegeben werden.

Obgleich die vorangegenende Beschreibung eine Steue rung betrifft für den Fall, in welchem der Betriebszu stand des Motors MG2 den Schwellenwert übersteigt, kann eine ähnliche Steuerung für den Motor MG1 durchgeführt werden. Wie oben beschrieben, wird das Ausgangsdrehmoment Tg* des Motors MG1 durch das Motorausgangsdrehmoment Te* bestimmt. Es ist möglich, daß das Ausgangsdrehmoment Tg* den Schwellenwert des Motors MG1 übersteigen könnte. Wenn das Ausgangsdrehmoment vom Motor MG1 den Schwellenwert übersteigt, ist es, selbst wenn die vom Motor 150 ausge gebene Leistung ausreichend ist, möglich, ausreichend An triebskraft Tp einfach dadurch zu erhalten, daß das Aus gangsdrehmoment des Motors MG1 auf einen kleinen Wert ge setzt wird. In so einem Fall wird das Ausgangsdrehmoment Tg* des Motors MG1 so bestimmt, daß der Betriebszustand des Motors MG1 den Schwellenwert nicht übersteigt. Das Motorausgangsdrehmoment Te* wird auf der Grundlage des Ausgangsdrehmomentes Tg* gesetzt. Auch wird das Ausgangs drehmoment Tm* des Motors MG2 so gesetzt, daß die An triebskraft Tp* auf die Hohlradwelle 126 wirkt (vergleiche die Formeln (3) und (4)). Die Motordrehzahl Ne* kann auf der Grundlage der Motorleistungsanforderung Pe* und des Motorausgangsdrehmomentes Te* gesetzt werden und die Drehzahl des Motors MG1 wird schließlich festge setzt. Durch Durchführen einer derartigen Steuerung wird ausreichend Leistung vom Motor 150 ausgegeben, ungeachtet eines Schwellenwertes des Betriebsverhaltens des Motors MG1. Hierdurch wird es möglich, von der Hohlradwelle 126 eine Leistung auszugeben, welche aus einem gewünschten Drehmoment und einer gewünschten Drehzahl zusammengesetzt ist.

In dieser Ausführungsform wird das Hybridfahrzeug veranschaulicht, welches das Planetengetriebe 120 verwen det. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur bei einer derartigen Konstruktion anwendbar, sondern auch bei Hy bridfahrzeugen mit anderen Konstruktionen. Grundsätzlich können das Planetengetriebe 120, der Motor 150, der Motor MG1 und der Motor MG2 auf verschiedene Weisen miteinander verbunden werden. Es ist auch möglich, andere Mechanismen zu verwenden, welche im wesentlichen auf gleich Weise wie das Planetengetriebe 120 arbeiten, nämlich andere Mecha nismen, welche drei Drehwellen haben und welche eine ein gegebene Leistung von einer der Drehwellen auf die ande ren zwei Drehwellen beliebig verteilen, um die verteilte Leistung auszugeben.

Nachfolgend wird eine zweite Ausführungsform dar vor liegenden Erfindung beschrieben. Fig. 11 ist eine erläu ternde Darstellung, welche den Aufbau eines Hybridfahr zeuges gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. Das Hy bridfahrzeug der zweiten Ausführungsform ist zu demjeni gen der ersten Ausführungsform unterschiedlich, als ein Kupplungsmotor CM anstelle des Planetengetriebes 120 und des Motors MG1 verwendet wird. In Fig. 11 sind diejenigen Einzelteile, welche dem Hybridfahrzeug gemäß Fig. 1 ent sprechen, durch gleich Bezugszeichen bezeichnet und eine Beschreibung der gleichen Konstruktion wie in der ersten Ausführungsform erfolgt nicht.

Der Kupplungsmotor CM ist ein Rotorpaar-Elektromotor mit einem Paar von Rotoren, welche relativ zueinander um eine gemeinsame Achse drehen können, d. h. einem inneren Rotor 232 und einem äußeren Rotor 233. In dieser Ausfüh rungsform ist ein Permanentmagnet an dem inneren Rotor 232 wie im Falle des Motors MG2 angebracht und ein Motor, um welchen eine Spule gewickelt ist, wird als äußerer Ro tor 233 verwendet. Die Kurbelwelle 156 des Motors 150 ist mit dem inneren Rotor 232 verbunden und der Rotor des Mo tors MG2 ist mit dem äußeren Rotor 233 verbunden. Weiter hin ist der äußere Rotor 233 mechanisch mit der Antriebs welle 113 verbunden.

In dem Kupplungsmotor CM kann die magnetische Ankopp lung zwischen dem inneren Rotor 232 und dem äußeren Rotor 233 durch Steuerung der Zufuhr von elektrischem Strom zur Spule im Treiberschaltkreis 191 gesteuert werden. Wie in der ersten Ausführungsform ist der Treiberschaltkreis 191 aus einem Transistorinverter aufgebaut. Aufgrund einer derartigen magnetischen Ankopplung kann eine vom Motor 150 ausgegebene Leistung auf die Antriebswelle 113 über tragen werden. Der innere Rotor 232 und der äußere Rotor 233 drehen relativ zueinander mit einem bestimmten Rutschbetrag, wodurch eine elektrische Leistung entspre chend dem Rutschbetrag zurückgewonnen werden kann. Selbstverständlich ist es möglich, ein Drehmoment durch die Zufuhr von elektrischer Leistung von der Batterie 194 auszugeben. Obgleich als einzelner Körper aufgebaut, kann der Kupplungsmotor im wesentlichen den gleichen Effekt wie eine Kombination des Planetengetriebes 120 und des Motors MG1 erzielen.

Auch in einem derartigen Hybridfahrzeug kann im we sentlichen die gleiche Steuerung wie in der ersten Aus führungsform durchgeführt werden. Ein Ablauf zum Durch führen im wesentlichen der gleichen Bearbeitung wie das Drehmomentsteuerbearbeitungsprogramm gemäß Fig. 6 im Hy bridfahrzeug der zweiten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben. Aus Gründen der Einfachheit der Erläuterung wird die Korrekturbearbeitung basierend auf der Zielba lance gemäß Fig. 6 weggelassen.

Zunächst wird ein Gasklappenöffnungsgrad und eine Fahrzeuggeschwindigkeit (eine Drehzahl der Antriebswelle 13) Mn eingegeben und eine Antriebskraft Tp* wird auf der Grundlage des Gasklappenöffnungsbetrages und der Fahr zeuggeschwindigkeit berechnet (vergleiche SCHRITT S100 und SCHRITT S110 in Fig. 6). Nach Berechnung der An triebskraft Tp* berechnet die CPU dann eine Motorlei stungsanforderung Te* als eine Antriebsleistung, welche aus einem Produkt der Antriebskraft Tp* und der Fahrzeug geschwindigkeit Tm berechnet wird (vergleiche SCHRITT S120). Danach wird wie im SCHRITT S140 bestimmt, ob ein Betriebszustand des Motors MG2 (ein Betriebszustand ba sierend auf dem Drehmomentbefehlswert, der momentan dem Motor MG2 ausgegeben wird und einer Drehzahl Nm der An triebswelle 113, welche bereits eingegeben worden ist) den Schwellenwert überschritten hat oder nicht.

In dem Fall, wo die Drehzahl des Motors MG2 den Schwellenwert überschreitet, wie in dem Betriebszustand entsprechend dem Punkt β gemäß Fig. 4, wird der Betriebs zustand des Motors MG2 im wesentlichen auf gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform gesetzt. Genauer ge sagt, das Zieldrehmoment Tm* wird annähernd gleich Null gemacht und die Zieldrehzahl wird auf den Wert Nm ge setzt. In dem Fall, in welchem der Betriebszustand des Motors MG2 dem Punkt γ1 entspricht, wird der Betriebszu stand ders Motors MG2 so gesetzt, daß die Zieldrehzahl gleich dem Wert Nm wird und daß das Zieldrehmoment Tm* nicht einen Schwellenwert der Leistung des Motors MG2 übersteigt (siehe Punkt γ2 in Fig. 4).

In einem Hybridfahrzeug, welches wie in Fig. 11 ge zeigt aufgebaut ist, kann, sobald das Zieldrehmoment Tm* des Motors MG2 und die Antriebskraft Tp* bestimmt sind, ein Zieldrehmoment Tc* des Kupplungsmotors CM aus einer Differenz hieraus bestimmt werden. Wenn das Zieldrehmo ment Tm* des Motors MG2 annähernd gleich Null gesetzt wird, ist die Antriebskraft Tp* gleich dem Zieldrehmoment Tc* des Kupplungsmotors CM.

Im Hybridfahrzeug der zweiten Ausführungsform ist das Ausgangsdrehmoment des Kupplungsmotors CM gleich dem Aus gangsdrehmoment des Motors 150. Wenn somit das Zieldreh moment Tc* des Kupplungsmotors CM gesetzt wird, ist das Zieldrehmoment Te* des Motors 150 ebenfalls bestimmt. Da weiterhin die Leistungsanforderung Pe* für den Motor 150 berechnet worden ist (SCHRITT S120), ist die Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 ebenfalls auf der Grundlage der Lei stungsanforderung Pe* und dem Zieldrehmoment Te* be stimmt.

Wenn bestimmt wird, daß der Betriebszustand des Mo tors MG2 den Schwellenwert nicht überstiegen hat, wird die Leistungsanforderung Pe* für den Motor ausgegeben. Daher wird ein Betriebspunkt mit dem höchsten Wirkungs grad für den Motor 150 gesetzt. Nach einer derartigen Be stimmung des Zieldrehmomentes Ce* und der Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 wird das Zieldrehmoment Tc* des Kupp lungsmotors CM auf einem Wert gleich dem Zieldrehmoment Te* gesetzt. Basierend auf einer Differenz zwischen der Antriebskraft Tp* und dem Zieldrehmoment Tc* des Kupp lungsmotors CM wird das Zieldrehmoment Tm* des Motors MG2 gesetzt. Tatsächlich wird bei der Durchführung einer der artigen Steuerung einen Korrektur mittels der Zielbalance wie in Fig. 6 gemacht. Die Betriebszustände des Motors 150 und des Kupplungsmotors CM werden auf der Grundlage der Zielbalance korrigiert.

Die voranstehende Beschreibung befaßt sich mit dem Fall, in welchem der Betriebszustand des Motors MG2 den Schwellenwert in dem Hybridfahrzeug mit dem Aufbau gemäß Fig. 11 übersteigt. Wenn das Ausgangsdrehmoment des Kupp lungsmotors CM einen Schwellenwert übersteigt, wird der Betriebszustand des Motors 150 abhängig von dem Betriebs verhalten des Kupplungsmotors CM gesetzt, wodurch es mög lich wird, ein gewünschtes Drehmoment von der Antriebs welle 113 auszugeben. Wenn das Ausgangsdrehmoment des Kupplungsmotors CM einen Schwellenwert übersteigt, wird das Zieldrehmoment Tc* gesetzt, um zu verhindern, daß das Ausgangsdrehmoment vom Kupplungsmotor CM den Schwellen wert übersteigt. Da das Zieldrehmoment Tc* des Kupplungs motors CM gleich dem Zieldrehmoment Ce* des Motors 150 ist, ist es möglich, eine Zieldrehzahl Ne* des Motors 150 aus dem Zieldrehmoment Te* des Motors 150 und der Motor leistungsanforderung Pe* zu setzen. Auch kann das Ziel drehmoment Tm* des Motors MG2 als Differenz zwischen der Antriebskraft Tp* und dem Zieldrehmoment Tc* des Kupp lungsmotors Cm gesetzt werden.

Auf diese Weise wird auch beim Hybridfahrzeug der zweiten Ausführungsform ausreichend Leistung vom Motor 150 ausgegeben und ein Betriebszustand des Motors 150 wird abhängig von Schwellenwerten von Betriebszuständen des Motors MG2 und des Kupplungsmotors CM gesetzt. Hier durch wird es möglich, eine gewünschte Drehzahl und ein gewünschtes Drehmoment in der Antriebswelle 113 auszuge ben und das Betriebsverhalten des Fahrzeuges ohne Vergrö ßerung des Motors MG2 oder des Kupplungsmotors CM ausrei chend sicher zu stellen.

Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme darauf beschrieben wurde, was momentan als bevorzugte Ausführungsformen hiervon betrachtet wird, versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil, die vorliegende Erfindung beabsichtigt, ver schiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen ab zudecken. Zusätzlich liegen, obgleich die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen Kom binationen und Auslegungen gezeigt sind, welche exempla risch sind, andere Kombinationen und Auslegungen, ein schließlich mehrerer, weniger oder nur einer einzelnen Ausführungsform innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung.

Claims

1. Eine Leistungsabgabeeinheit mit:
einem Motor (150) mit einer Ausgangswelle (156);
Elektromotoren (MG1, MG2), welche mit einer An triebswelle (112) verbunden sind, welche eine von dem Mo tor ausgegebene Leistung über die Ausgangswelle (156) zur Außenseite überträgt;
einer Leistungseinstellvorrichtung, welche mit der Ausgangswelle (156) und der Antriebswelle (112) verbunden ist, und welche eine Leistung von der Ausgangswelle (156) mittels elektrischer Leistung einstellt, um die Leistung der Antriebswelle (112) zu übertragen, dadurch gekenn zeichnet, daß sie aufweist:
eine Leistungsanforderungsrechenvorrichtung (190), welche eine für den Motor (150) benötigte Leistung be rechnet;
eine Drehzahlbeurteilungsvorrichtung (190), welche eine Drehzahl der Antriebswelle (112) erkennt und welche die Drehzahl mit einer erlaubten Drehzahl der Elektromo toren (MG1, MG2) vergleicht;
eine Betriebszustandsetzvorrichtung (190), welche Betriebszustände der Elektromotoren derart setzt, daß die Elektromotoren ein Ausgangsdrehmoment annehmen, welches annähernd gleich Null ist und eine Drehzahl annehmen, welche gleich einer Drehzahl der Antriebswelle ist und welche einem Betriebszustand des Motors (150) auf der Grundlage der gesetzten Betriebszustände der Elektromoto ren und der Leistungsanforderung setzt; und
eine Betätigungsvorrichtung (190) welche den Motor (150), die Leistungseinstellvorrichtung und die Elektro motoren (MG1, MG2) auf der Grundlage von Betriebszustän den betätigt, welche von der Betriebszustandssetzvorrich tung gesetzt worden sind.

2. Die Leistungsabgabeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leistungseinstellvorrichtung Generatoren (MG1, MG2) und ein Planetengetriebe (120) mit drei Drehwellen hat;
die drei Drehwellen jeweils mit den Generatoren (MG1, MG2), der Ausgangswelle (156) des Motors und der Antriebswelle (112) verbunden sind.

3. Die Leistungsabgabeeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Leistungseinstellvorrichtung einen Rotorpaar- Elektromotor (CM) mit zwei Rotoren (232, 233) hat, welche relativ zueinander drehen können.

4. Die Leistungsabgabeeinheit nach Anspruch 1, gekenn zeichnet dadurch, daß sie weiter aufweist:
eine Sekundärbatterie (194), welche elektrische Lei stung mit der Leistungseinstellvorrichtung und mit den Elektromotoren austauschen kann; und
eine Balanceberechnungsvorrichtung, welche eine Energiebalance zumindest basierend auf einem Energiever lust, der während einer Leistungsübertragung von dem Mo tor zur Antriebswelle (112) erzeugt wird und einer Anfor derung für Ladung und Entladung in der Sekundärbatterie berechnet, und gekennzeichnet dadurch, daß
die Betriebszustandsetzvorrichtung eine Korrektur vorrichtung (170) hat, welche eine von dem Motor (150) ausgegebene Leistung durch Korrektur einer Drehzahl des Motors basierend auf der Energiebalance korrigiert, wel che von der Balanceberechnungsvorrichtung berechnet wurde, wenn ein Betriebszustand des Motors gesetzt wird;
und daß die Betätigungsvorrichtung den Motor (150) und die Leistungseinstellvorrichtung auf der Grundlage einer Leistung betätigt, welche auf einer Korrektur basiert, welche von der Korrekturvorrichtung gemacht wird.

5. Eine Leistungsabgabeeinheit mit:
einem Motor (150) mit einer Ausgangswelle (156);
Elektromotoren (MG1, MG2), welche mit einer An triebswelle (112) verbunden sind, welche eine von dem Mo tor ausgegebene Leistung über die Ausgangswelle (156) zur Außenseite überträgt; und
einer Leistungseinstellvorrichtung, welche mit der Ausgangswelle (156) und der Antriebswelle (112) verbunden ist, und welche eine Leistung von der Ausgangswelle (156) mittels elektrischer Leistung einstellt, um die Leistung der Antriebswelle (112) zu übertragen, dadurch gekenn zeichnet, daß sie aufweist:
eine Leistungsanforderungsrechenvorrichtung (190), welche eine für den Motor (150) benötigte Leistung be rechnet;
eine Drehzahlbeurteilungsvorrichtung (190), welche eine Drehzahl der Antriebswelle (112) erkennt und welche die Drehzahl mit einer erlaubten Drehzahl der Elektromo toren (MG1, MG2) vergleicht;
eine Drehmomentsetzvorrichtung, welche einen Be triebszustand des Motors (150) auf der Grundlage der be rechneten Leistungsanforderung setzt und welche die Aus gangsdrehmomente der Elektromotoren (MG1, MG2) auf der Grundlage des gesetzten Betriebszustandes des Motors setzt, wenn die erkannte Drehzahl gleich oder niedriger als die erlaubte Drehzahl ist;
eine Drehmomentbeurteilungsvorrichtung, welche die gesetzten Ausgangsdrehmomentwerte der Elektromotoren mit einem bestimmten Betrag vergleicht;
eine Betriebszustandsetzvorrichtung (190), welche Betriebszustände der Elektromotoren derart setzt, daß die Elektromotoren ein Ausgangsdrehmoment annehmen, welches annähernd gleich Null ist und eine Drehzahl annehmen, welche gleich einer Drehzahl der Antriebswelle ist und welche einen Betriebszustand des Motors (150) auf der Grundlage der gesetzten Betriebszustände der Elektromoto ren und der Leistungsanforderung setzt; und
eine Betätigungsvorrichtung (190), welche den Motor (150), die Leistungseinstellvorrichtung und die Elektro motoren (MG1, MG2) auf der Grundlage von Betriebszustän den betätigt, welche von der Betriebszustandssetzvorrich tung gesetzt worden sind.

6. Verfahren zur Steuerung einer Leistungseinheit, mit:
einem Motor (150) mit einer Ausgangswelle (156);
Elektromotoren (MG1, MG2), welche mit einer An triebswelle (112) verbunden sind, welche eine von dem Mo tor ausgegebene Leistung über die Ausgangswelle (156) zur Außenseite überträgt;
einer Leistungseinstellvorrichtung, welche mit der Ausgangswelle (156) und der Antriebswelle (112) verbunden ist, und welche eine Leistung von der Ausgangswelle (156) mittels elektrischer Leistung einstellt, um die Leistung der Antriebswelle (112) zu übertragen, mit den folgenden Schritten:
Berechnen einer für den Motor notwendigen Leistung;
Erkennen einer Drehzahl der Antriebswelle (112) und Vergleichen der Drehzahl mit einem Schwellenwert einer Drehzahl, der erlaubt ist, wenn die Elektromotoren (MG1, MG2) Leistung ausgeben; und
Festsetzen von Betriebszuständen der Elektromotoren derart, daß die Elektromotoren ein Ausgangsdrehmoment an nähernd gleich Null annehmen und eine Drehzahl gleich ei ner Drehzahl der Antriebswellen, wenn die erkannte Dreh zahl höher als der Schwellenwert der Drehzahl ist.

7. Ein Hybridfahrzeug mit der Leistungsabgabeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches mittels einer von der Antriebswelle ausgegebenen Leistung fährt.