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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Fachgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Bestimmungsverfahren und eine
Bestimmungsvorrichtung zum Zulassen einer Verzögerungs-Regeneration bei einem
Hybridfahrzeug, welches zusätzlich
zu einer Maschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, einen
Elektromotor und einen Stromerzeugungsmechanismus umfaßt.
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Aus
verschiedenen Gesichtspunkten des Umweltschutzes oder der Energieeinsparung
wurde die sogenannte Zylinderdirekteinspritzungs-Maschine zum direkten Einspritzen von
Kraftstoff in den Zylinder der Maschine zur praktischen Verwendung
als Kraftquelle für
Fahrzeuge, wie beispielsweise Automobile, eingeführt. Gegenwärtig werden Hybridfahrzeuge
entwickelt, welche ein kombiniertes Antriebssystem aufweisen, das
aus einer derartigen Maschine und einem Elektromotor als Antrieb
besteht.
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Als
Hybridfahrzeug ist ein Parallel-Hybridfahrzeug bekannt, welches
einen Elektromotor als Hilfsantriebsquelle zum Unterstützen der
Ausgangsleistung der Maschine umfaßt. Ein solches Beispiel ist
in der JP 07-123509 A offenbart. In dem offenbarten System wird
die Maschinenausgangsleistung unter Verwendung des Elektromotors
beim Beschleunigungsbetrieb unterstützt (d.h. Beschleunigungsmodus),
wohingegen im Verzögerungsbetrieb
(d.h. Verzögerungsmodus)
die Batterie und dgl. über
einen Regenerationsbetrieb aufgeladen werden, d.h. es wird eine "Verzögerungs-Regeneration" durchgeführt. Durch
diese verschiedenen vorstehenden Steuer/Regel-Operationen wird die Restkapazität der Batterie
aufrecht erhalten, während
die Anforderungen des Fahrers ebenfalls erfüllt werden können. Bei der
Verzögerungs-Regeneration
wird der Elektromotor durch die Drehkraft der Antriebsräder rückwärts angetrieben,
so dass der Motor als Generator arbeitet. Bei einem Parallel-Hybridfahrzeug,
welches mit einem manuell schaltbaren Getriebe ausgestattet ist, bei
welchem die Ausgangswelle der Maschine und die Ausgangswelle des
Elektromotors direkt gekoppelt sind, treiben dann, wenn die Kupplung
nicht eingekuppelt (oder außer
Eingriff) ist, während
des Verzögerungs-Regenerationsbetriebs
die Antriebsräder den
Elektromotor nicht, so dass das gesamte durch den Elektromotor erzeugte
Drehmoment als an die Maschine angelegte Last wirkt. Im allgemeinen
ist im Verzögerungsmodus
der Grad der Öffnung
des Drosselventils klein und die Maschinenausgangsleistung gering.
Deshalb wird dann, wenn die Verzögerungs-Regeneration
unter derartigen Bedingungen durchgeführt wird, das durch den Elektromotor
erzeugte Drehmoment als übermäßige Last
auf die Seite der Maschine hin übertragen.
Als Ergebnis nimmt die Maschinen (-dreh)-Geschwindigkeit spürbar ab, oder
die Maschine kommt zum Stillstand.
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Wenn
folglich ein herkömmliches
Hybridfahrzeug mit einem manuell schaltbaren Getriebe eine Verzögerungs-Regeneration
ausführt,
werden die jeweiligen Zustände
der Gänge
und der Kupplung erfaßt
und es wird bestimmt, ob die Ausgangswelle der Maschine und die
Antriebsräder
miteinander gekoppelt sind. Wenn die Kupplung geschlossen ist und
bei dem Fahrzeug ein Gang eingelegt ist, d.h. wenn der Elektromotor
mit der Antriebsradseite gekoppelt ist, wird eine Verzögerungs-Regeneration
zugelassen.
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Bei
einem derartigen Hybridfahrzeug, welches ein manuell schaltbares
Getriebe umfaßt,
kann in dem Fall, in welchem die Kupplung durch die Bedienung des
Fahrers in dem Verzögerungsmodus halb
geschlossen ist (d.h. die Kupplung halb eingerückt ist), eine fehlerhafte
Bestimmung dahingehend erfolgen, dass die Kupplung eingerückt ist,
obwohl die Kupplung tatsächlich
nicht eingerückt
ist. Als ein Ergebnis wird eine Verzögerungs-Regeneration zugelassen
und ausgeführt,
so dass die Maschinendrehzahl spürbar
abfällt
oder die Maschine zum Stillstand kommen kann. Der relevante Mechanismus wird
mit Bezug auf 4 beschrieben.
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Bei
einem Fahrzeug mit manuell schaltbarem Getriebe kann im allgemeinen
dann, wenn die Kupplung eingerückt
ist, beispielsweise dann, wenn die Maschine angelassen wird, um
die Maschine zu starten, das Fahrzeug aufgrund des Anlassens unerwünschterweise
Iosfahren. Um ein derart unerwartetes Phänomen zu verhindern, wird ein
Kupplungsschalter S5 an einem Trägerelement
des Kupplungspedals 9 angebracht (siehe 5), welcher Kupplungsschalter S5 eingeschaltet wird, wenn ein Kupplungspedal 9 niedergedrückt wird,
und ein Anlassen (Ankurbeln) wird dann zugelassen, wenn der Kupplungsschalter
S5 eingeschaltet ist.
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In 5 gibt die Linie A die niedergedrückte Position
(oder den Grad) des Kupplungspedals 9 wieder, wenn die
Kupplung tatsächlich
ausgerückt
ist, wohingegen die Linie B die niedergedrückte Position (oder den Grad)
des Kupplungspedals 9 wiedergibt, wenn der Kupplungsschalter
S5 eingeschaltet ist. Wie in der Figur gezeigt,
ist der Grad des Niederdrückens bei
der Linie B größer als
der Grad des Niederdrückens
bei der Linie A. Deshalb ist es selbst dann möglich, wenn die Kupplung verschlissen
ist und der Kupplungskontakt (-punkt) verschoben ist, zuverlässig den
Zustand zu erfassen, in welchem die Kupplung komplett ausgerückt ist,
und zuverlässig
ein unerwartetes Phänomen
zu verhindern, wie beispielsweise das durch das Anlassen ausgelöste unerwünschte Losfahren.
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Um
andererseits die oben genannte Verzögerungs-Regeneration auszuführen, muß die Kupplung
eingerückt
werden, so dass das Drehmoment der Antriebsradseite zur Ausgangswelle
des Elektromotors (welcher zum Antrieb genutzt wird) übertragen
wird. Deshalb muß der
Einrückzustand
der Kupplung erfaßt
werden. Wenn folglich bestimmt wird, ob die Verzögerungs-Regeneration in einem Hybridfahrzeug
zugelassen werden sollte, wird der Einrückzustand der Kupplung unter
Verwendung des vorstehend beschriebenen Kupplungsschalters S5 erfaßt.
Bei der Bestimmung wird die Verzögerungs-Regeneration
erlaubt, wenn der Kupplungsschalter S5 ausgeschaltet
ist.
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Allerdings
wird in dem Verzögerungsmodus dann,
wenn das niedergedrückte
Kupplungspedal 9 zwischen der Linie A und der Linie B von 5 positioniert ist (beispielsweise
dann, wenn die Kupplung halb eingerückt ist), bestimmt, dass die
Kupplung eingerückt
ist, obwohl die Kupplung tatsächlich
nicht eingerückt
ist, wie vorstehend beschrieben. Deshalb wird ein Ergebnis einer
fehlerhaften Bestimmung ausgegeben, nach welchem eine Verzögerungs-Regeneration
zugelassen wird. Folglich liegt an der Maschine in dem Verzögerungsantriebszustand
(oder dem Leerlaufzustand) eine übermäßige Regenerationslast
an, welche einen spürbaren
Abfall der Motordrehzahl, ein Anhalten des Motors oder dgl. verursachen
kann.
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Ähnliche
Probleme können
bei einem Reisebetriebszustand (cruising-Betrieb) auftreten.
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Dies
bedeutet, dass dann, wenn das Kupplungspedal 9 niedergedrückt ist
und zwischen den oben beschriebenen Linien A und B positioniert
ist, während
die Maschine bei einer niedrigen Maschinendrehzahl betrieben wird,
bestimmt wird, dass die Kupplung eingerückt ist, obwohl die Kupplung
tatsächlich
ausgerückt
ist. Deshalb wird eine fehlerhafte Bestimmung durchgeführt, durch
welche der Aufladebetrieb erlaubt wird. Als Folge liegt an der Maschine
eine übermäßige Aufladelast
in dem Reiseantriebszustand (d.h. in dem Zustand mit niedriger Ausgangsleistung)
an, welche ebenfalls einen spürbaren Abfall
der Maschinendrehzahl, ein Anhalten der Maschine oder dgl. bewirken
kann.
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Aus
der
US 5 635 805 A ist
bekannt, in einem Hybridfahrzeug in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine
eine Kupplung zu öffnen
oder zu schließen
und somit den Generatormotor als Generator oder als Elektromotor
zu betreiben. Die Kupplung verbindet die Brennkraftmaschine mit
dem Generatormotor, welcher bei ausgerückter Kupplung und ausgeschalteter
Brennkraftmaschine zum Antrieb von Nebenaggregaten dient.
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Die
US 4 803 898 beschreibt
eine Vorrichtung, die die Neutralstellung eines Getriebes bestimmt,
wenn sich eine Beziehung zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine
und der Fahrzeuggeschwindigkeit innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
bewegt.
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Aus
der
JP 09 074 602 A ist
bekannt, das Anlegen von Drehmoment, das von einem Elektromotor erzeugt
wurde, zu verhindern, wenn erkannt wurde, dass sich die Kupplung
in einem halb eingedrückten Zustand
befindet.
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In
der
JP 05 322 032 A wird
beschrieben, wie mit Hilfe der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drehzahl
der Brennkraftmaschine die Gangposition eines Getriebes bestimmt
wird, um präzise
den Einrückzustand
einer Kupplung zu bestimmen.
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ABRISS DER
ERFINDUNG
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Unter
Berücksichtigung
der vorstehend beschriebenen Umstände ist es eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, ein Bestimmungsverfahren und eine Bestimmungsvorrichtung
zum Zulassen einer Verzögerungs-Regeneration
eines Hybridfahrzeugs bereitzustellen, womit fehlerhafte Bestimmungen
hinsichtlich der Kupplungsbetätigung
verhindert werden können.
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Deshalb
stellt die vorliegende Erfindung ein Bestimmungsverfahren nach Anspruch
1 und eine Bestimmungsvorrichtung nach Anspruch 3 bereit.
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Hierbei
wird in dem ersten Bestimmungsschritt bzw. -bereich die Betätigung der
Kupplung durch den Fahrer, beispielsweise im Verzögerungs- oder
Reisebetrieb, beispielsweise unter Verwendung eines Schalters oder
eines Sensors, erfaßt
und der Einrückzustand
der Kupplung wird auf Grundlage des erfassten Zustandes bestimmt.
Wenn die Kupplung nicht durch den Fahrer niedergedrückt wird
und somit keine Kupplungsbetätigung
erfaßt
wurde, wird bestimmt, dass die Kupplung eingerückt ist. Wenn dagegen die Kupplung
durch den Fahrer niedergedrückt
wird und somit eine Kupplungsbetätigung
erfaßt
wurde, wird bestimmt, dass die Kupplung nicht eingerückt ist,
d.h. dass die Kupplung ausgerückt
ist. Wenn in dem ersten Bestimmungsschritt erfaßt wird, dass die Kupplung
eingerückt
ist, dann wird die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl analysiert, um weiter den Einrückzustand
der Kupplung zu bestimmen.
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Wenn
die Kupplung vollständig
eingerückt
ist und wenn somit die Ausgangswelle der Maschine mit den Antriebsrädern gekoppelt
ist, dann entspricht die Fahrzeuggeschwindigkeit (proportional)
der Maschinendrehzahl nach Maßgabe
des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses.
Wenn im Gegensatz dazu die Kupplung nicht eingerückt ist und die Ausgangswelle der
Maschine nicht mit den Antriebsrädern
gekoppelt ist, dann besteht keine Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl. Dies bedeutet, dass es durch Analysieren
und Bestimmen, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Maschinendrehzahl
in einer derartigen Beziehung zueinander stehen, möglich ist,
zu bestimmen, ob die Kupplung vollständig eingerückt ist und somit den Zustand
zu erfassen, in welchem die Ausgangswelle der Maschine zuverlässig mit
den Antriebsrädern
gekoppelt ist. Mit anderen Worten ist es durch Analysieren und Bestimmen,
ob die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Maschinendrehzahl eine derartige
Beziehung aufweisen, möglich,
zu bestimmen, ob die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist, und somit den Zustand
zu bestimmen, in welchem die Ausgangswelle der Maschine nicht hinreichend
mit den Antriebsrädern
gekoppelt ist.
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Folglich
wird eine Verzögerungs-Regeneration
durch den Motor nur dann zugelassen, wenn in dem ersten und in dem
zweiten Bestimmungsschritt bestimmt wurde, dass die Kupplung eingerückt ist, wohingegen
dann, wenn in dem ersten und in dem zweiten Bestimmungsschritt bestimmt
wurde, dass die Kupplung nicht eingerückt ist, eine Verzögerungs-Regeneration nicht
erlaubt oder sogar zwingend verhindert wird. Deshalb wird dann,
wenn sich die Kupplung nicht in dem vollständig eingerückten Zustand befindet, beispielsweise
halb eingerückt
ist (d.h. die Kupplung ist halb geschlossen), die Verzögerungs-Regeneration
nicht zugelassen. Somit wird die Verzögerungs-Regeneration lediglich
dann zugelassen, wenn die Kupplung vollständig eingerückt ist. Deshalb erfolgen keine
durch die Kupplungsbetätigung
des Fahrers ausgelösten
fehlerhaften Bestimmungen hinsichtlich der Verzögerungs-Regeneration.
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Zusätzlich wird
keine durch die Verzögerungs-Regeneration
erzeugte Last an die Maschine angelegt, während die Maschinenausgangsleistung im
jeweiligen Betriebsmodus gering ist, wie beispielsweise bei der
Verzögerung
oder im Reisemodus (cruising mode) oder dergleichen. Deshalb ist
es möglich, einen
unerwünschten
spürbaren
Abfall der Maschinendrehzahl oder ein Anhalten der Maschine zu verhindern,
welche durch die Verzögerungs-Regeneration
verursacht wird. Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist auch ein Bestimmungsschritt auf Grundlage einer Überprüfung möglich, ob
die Kupplung nicht vollständig
eingerückt
ist. In diesem Fall wird die Kupplungsbetätigung erfaßt, und wenn bestimmt wird,
dass die Kupplung eingerückt
ist, dann wird auf Grundlage einer Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl weiter bestimmt, ob die Kupplung "nicht" eingerückt ist. Wenn
bestimmt wird, dass die Kupplung "nicht" eingerückt ist, dann wird die Verzögerungs-Regeneration verhindert.
Dies bedeutet, dass die vorliegende Erfindung als Verfahren zum
Verhindern der Verzögerungs-Regeneration
verwendet werden kann, während
die Kupplung nicht eingerückt
ist, beispielsweise dann, wenn die Kupplung vollständig ausgerückt oder
nur halb eingerückt
ist.
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Eine
Reihe der Schritte wird wiederholt ausgeführt und der zweite Bestimmungsschritt
umfaßt: eine
Berechnung einer Gangposition auf Grundlage einer aktuell erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit
und Maschinendrehzahl durch Berücksichtigung
einer für jede
Gangposition vorbestimmten Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl.
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Bevorzugt
erfolgt die Bestimmung, dass die Kupplung eingerückt ist, wenn keine vorübergehende Änderung
hinsichtlich der berechneten Gangposition stattfindet.
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Wenn
die Kupplung tatsächlich
eingerückt ist, ändert sich
die Fahrzeuggeschwindigkeit nach Maßgabe der Maschinendrehzahl;
somit ändert
sich die kontinuierlich berechnete Gangposition nicht. Wenn hingegen
die Kupplung nicht eingerückt
ist, weisen die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Maschinendrehzahl
keine Beziehung auf; somit ändert sich
die kontinuierlich berechnete Gangposition schrittweise. Deshalb
ist es nach Maßgabe
der Änderungen
der kontinuierlich berechneten Gangposition möglich, den Einrückzustand
der Kupplung zu bestimmen. Auf Grundlage des Bestimmungsergebnisses
wird die Erlaubnis für
eine Verzögerungs-Regeneration
bestimmt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm, welches den allgemeinen Aufbau des Antriebssystems
zeigt, bei welchem ein Ausführungsbeispiel
des Bestimmungsverfahrens/der Bestimmungsvorrichtung zum Zulassen
einer Verzögerungs-Regeneration
gemäß der vorliegenden
Erfindung angewendet wird.
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2 ist
ein Flußdiagramm,
welches den Betrieb der Bestimmungsvorrichtung zum Zulassen der
Verzögerungs-Regeneration des
Ausführungsbeispiels
zeigt.
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3 ist
ein Diagramm zur Erläuterung
des Prinzips der Berechnung der Gangposition des Ausführungsbeispiels.
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4 ist
ein Wellenformdiagramm, welches den Betrieb der Bestimmungsvorrichtung
zum Zulassen der Verzögerungsregeneration
des Ausführungsbeispiels
zeigt.
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5 ist
ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen dem Betrieb des Kupplungsschalters und
der Kupplungsbetätigung
durch den Fahrer zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei der Fall
der Bestimmung, ob die Verzögerungs-Regeneration
zugelassen werden soll, beschrieben wird.
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1 zeigt
den allgemeinen Aufbau des Kraft (erzeugungs)-systems, bei welchem
das Bestimmungsverfahren zum Zulassen einer Verzögerungs-Regeneration des Ausführungsbeispiels
Anwendung findet. Der Kraftmechanismus (zum Antreiben des Fahrzeugs)
dieses Kraftsystems umfaßt eine
Maschine E, vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, zum Abgeben der
Antriebskraft für
das Fahrzeug und einen Elektromotor M zum Unterstützen der Ausgangsleistung
der Maschine E. Die sowohl durch die Maschine E als auch durch den
Motor M erzeugte Antriebskraft wird über ein manuell schaltbares
Getriebe T auf die Vorderräder
Wf, Wf übertragen
(welche als Antriebsräder
wirken). Während
der Verzögerung
des Hybridfahrzeugs wirkt dann, wenn die Antriebskraft von den Vorderrädern Wf,
Wf auf den Elektromotor M übertragen
wird, der Elektromotor M als Generator zum Erzeugen einer sogenannten
regenerativen Bremskraft, d.h. die kinetische Energie des Fahrzeugkörpers wird
als elektrische Energie gespeichert.
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Der
Antriebsbetrieb des Motors M und der Regenerationsbetrieb des Motors
M werden durch eine Kraftantriebseinheit 2 nach Maßgabe von
Steuerungs/Regelungs-Befehlen von einer Motor-ECU 1 durchgeführt. Eine
Hochspannungsbatterie 3 zum Abgeben und Empfangen von elektrischer
Energie an und von dem Motor M ist mit der Kraftantriebseinheit 2 verbunden.
Die Batterie 3 umfaßt
eine Mehrzahl von in Reihe geschalteten Modulen, wobei von jedem
Modul eine Mehrzahl von Zellen in Reihe miteinander verbunden sind.
Das Hybridfahrzeug umfaßt
eine 12 Volt-Hilfsbatterie 4 zum
Betreiben verschiedener Zusatzgeräte. Die Hilfsbatterie 4 ist
mit der Batterie 3 über
einen Abwärtswandler 5 verbunden.
Der Abwärtswandler 5 wird
von einer FIECU 11 gesteuert/geregelt und reduziert die
Spannung von der Batterie 3, um die Hilfsbatterie 4 aufzuladen.
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Die
Motor-ECU 1 steuert/regelt – unterstützt durch die FIECU 11 (nachfolgend
erläutert) – den angetriebenen
Zustand des Elektromotors M. Nach Maßgabe von Eingangssignalen
von dem Stromsensor S8 und dem Spannungssensor
S9, welche jeweils den von der Batterie 3 zugeführten Strom
und die Spannung erfassen, und nach Maßgabe eines Eingangssignals
von dem Stromsensor S10 zum Erfassen eines
Dreiphasenstroms, welcher von der Antriebseinheit 2 dem
Elektromotor M zugeführt
wird, treibt und steuert/regelt die Motor-ECU 1 die Kraftantriebseinheit 2.
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Die
FIECU 11 steuert/regelt zusätzlich zu der Motor-ECU 1 und
zu dem Abwärtswandler 5 eine Kraftstoffzufuhrmengen-Steuer/Regeleinheit 6 zum Steuern/Regeln
der Menge an der Maschinen E zugeführtem Kraftstoff, eine Startermotor 7,
eine Zündzeitpunkteinstellung
usw. Deshalb empfängt
die FIECU 11
- (i) ein Signal von einem
Geschwindigkeitssensor S, zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit auf
Grundlage der Drehung der Antriebswelle des Getriebes T,
- (ii) ein Signal von einem Maschinendrehzahlsensor S2 zum
Erfassen der Maschinendrehzahl,
- (iii) ein Signal von einem Neutralschalter S3 zum Erfassen
der Neutralposition des Getriebes T,
- (iv) ein Signal von einem Bremsschalter S4 zum Erfassen
einer Betätigung
eines Bremspedals 8,
- (v) ein Signal von einem Kupplungsschalter S5 zum
Erfassen der Betätigung
eines Kupplungspedals 9,
- (vi) ein Signal von einem Drosselöffnungsgradsensor S6 zum Erfassen des Öffnungsgrads des Drosselventils
und
- (vii) ein Signal von einem Lufteinlaßkanal-Unterdrucksensor S7 zum Erfassen des Lufteinlaßkanal-Unterdrucks.
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Die
Bestimmungsvorrichtung zum Zulassen einer Verzögerungs-Regeneration in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist als eine der Funktionen der Motor-ECU 1 realisiert.
Dies bedeutet, dass zusätzlich
zu der vorstehend erläuterten
Funktion der Steuerung/Regelung und des Antriebs des Motors M die
Motor-ECU 1 wirkt als:
- (i) erster
Bestimmungsbereich 101 zum Bestimmen der Kupplungsbetätigung auf
Grundlage eines Signals von dem Kupplungsschalter S5,
welcher nach Maßgabe
der Kupplungsbetätigung
arbeitet, und zum Bestimmen, ob die Kupplung in dem Verzögerungsmodus
eingerückt
(oder in Eingriff) ist, und
- (ii) als zweiter Bestimmungsbereich 102 zum Bestimmen
des Einrückzustands
der Kupplung auf Grundlage einer Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl, und zum Bestimmen, ob die Verzögerungs-Regeneration
erlaubt werden soll.
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Hier
kann der vorstehend erwähnte
Bestimmungsbetrieb in einer Maschinen-ECU (beispielsweise einer elektronischen
Steuer/Regeleinheit der Maschine) ausgeführt werden. In diesem Fall
gibt die Maschinen-ECU ein Erlaubnissignal an die Motor-ECU aus.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der Bestimmung zur Erlaubnis einer Verzögerungs-Regeneration,
welcher durch die Motor-ECU 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ausgeführt
wird, mit Bezug auf das in 2 gezeigte
Flußdiagramm
erläutert.
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Als
Voraussetzung zum Ausführen
des durch das Flußdiagramm
gemäß 2 gezeigten
Betriebs ist es erforderlich, dass der Antriebsmodus des Fahrzeugs
sich in dem Verzögerungsmodus
befindet. Deshalb wird vorab der Antriebsmodus bestimmt. Im allgemeinen
gibt es auch einen Beschleunigungsmodus, einen Reisemodus (cruise-Modus)
und einen Leerlaufmodus. Im Beschleunigungsmodus wird die Ausgangsleistung
der Maschine unter Verwendung des Elektromotors unterstützt, während im
Verzögerungsmodus
der Regenerations-Betrieb ausgeführt wird.
In den Reise- und Leerlaufmodi wird eine Krafterzeugung unter Verwendung
des Motors durchgeführt.
Wenn der Antriebsmodus der Verzögerungsmodus
ist, wird eine Reihe von Schritten (S1 bis S7, wie in 2 gezeigt)
wiederholt in vorbestimmten Intervallen (beispielsweise in der Größenordnung
von Millisekunden) ausgeführt,
so dass der Betrieb zum Bestimmen, ob ein Verzögerungsmodus zugelassen werden
soll, nach Maßgabe
des Antriebszustands ausgeführt
wird, welcher sich von Moment zu Moment ändert. Nachfolgend wird der
in jeder Periode ausgeführte
Betrieb erklärt.
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Schritt S1:
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Wenn
der Antriebsmodus der Verzögerungsmodus
ist, bestimmt die Motor-ECU 1,
ob das Fahrzeug, an welchem die vorliegende Erlaubnisbestimmungs-Vorrichtung
angebracht ist, ein manuell schaltbares Getriebe (MT) verwendet,
d.h. ob das Fahrzeug ein MT-Fahrzeug ist. Dies bedeutet, dass die
Bestimmungsvorrichtung zum Zulassen einer Verzögerungs-Regeneration gemäß der vorliegenden
Erfindung bei einem derartigen MT-Fahrzeug eingesetzt wird, welches
eine durch den Fahrer ausgeführte
Kupplungsbetätigung
erfordert. Der Betrieb der Fahrzeuge, welche ein Automatikgetriebe
(d.h. ein AT-Fahrzeug) verwenden oder der Fahrzeuge, welche ein
stufenlos variables Getriebe (CVT) verwenden, wird hier nicht in
Betracht gezogen.
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Schritt S2:
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Wenn
in Schritt S1 bestimmt wird, dass das gegenwärtig vorliegende Fahrzeug ein
MT-Fahrzeug ist (d.h. "JA"), bestimmt die Motor-ECU 1 den
Betriebszustand des Kupplungsschalters S5 (d.h.
ein oder aus), welcher nach Maßgabe
der Kupplungsbetätigung
durch den Fahrer ein- oder ausgeschaltet wird. Wie in 5 gezeigt
(oben erläutert),
ist dieser Kupplungsschalter S5 auf Linie
B "ein-" geschaltet, welche
eine weiter als Linie A niedergedrückte Position für ein Kupplungspedal 9 darstellt,
wobei bei Linie A die Kupplung tatsächlich ausgerückt ist.
Dies bedeutet, dass zwei verschiedene niedergedrückte Positionen definiert sind,
so dass der Kupplungsschalter S5 auf "ein" gesetzt wird, nachdem
die Kupplung vollständig
ausgerückt
ist. Deshalb ist es möglich,
den Zustand zu erfassen, in welchem die Kupplung vollständig ausgerückt ist
oder vollständig
außer Eingriff
steht.
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Schritt S3:
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Wenn
in Schritt S2 bestimmt wird, dass der Kupplungsschalter S5 "aus-" geschaltet ist (d.h. "NEIN"), bestimmt die Motor-ECU 1 ferner
den Betriebszustand des Neutralschalters S3 (d.h.
ein oder aus). Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Neutralschalter
S3 auf "ein" festgelegt, wenn
die Gangposition die Neutralposition ist, oder er wird "aus-" geschaltet, wenn
die Gangposition eine andere als die Neutralposition ist (d.h. wenn
ein Gang eingelegt ist).
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Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird dann, wenn bestimmt wird, dass
- (i) der
Kupplungsschalter S5 "aus" ist
(d.h. in Schritt S2 eingerückt
ist) und
- (ii) der Neutralschalter S3 "aus" ist (d.h. in Schritt S3
ein Gang eingelegt ist),
auf Grundlage der durch diese
beiden Schalter bestimmten Logik bestimmt, dass die Ausgangswelle der
Maschine mit dem Antriebsrad gekoppelt ist und dieser Zustand ist
der sogenannte "Gang-eingelegt-Zustand".
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Schritt S4:
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Wenn
in Schritt S3 bestimmt wird, dass der Neutralschalter S3 ausgeschaltet
ist, d.h. sich in dem "Gang-eingelegt-Zustand" befindet, dann führt die Motor-ECU 1 eine
Berechnung zur Bestimmung der Gangposition auf Grundlage der durch
den (Fahrzeug-)Geschwindigkeitssensor S1 erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit
V und der durch den Maschinendrehzahlsensor S2 erfaßten Maschinendrehzahl Ne
aus, wodurch die Gangposition auf Grundlage der vorstehend genannten
Fahrzeuggeschwindigkeit V und Maschinendrehzahl Ne berechnet (oder
ausgewertet) wird. Der die Gangposition angebende berechnete Wert
wird gehalten, bis der Betrieb im nächsten Durchgang ausgeführt wird.
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Nachfolgend
wird der Berechnungsbetrieb für
die Gangposition erläutert.
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Zuerst
wird das Prinzip der Berechnung der Gangposition mit Bezug auf 3 erklärt. 3 zeigt
die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Maschinendrehzahl
Ne. Bei einem MT-Fahrzeug
sind dann, wenn bei dem Fahrzeug ein Gang eingelegt ist (d.h. wenn
die Gangposition eine andere als die Neutralposition ist) und die Kupplung
vollständig
eingerückt
ist, die Ausgangswelle der Maschine und die Antriebsräder miteinander
gekoppelt. In diesem Zustand ist die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und der Maschinendrehzahl Ne eine Proportional- Beziehung, welche
für jedes Übersetzungsverhältnis bestimmt
ist (siehe die durch die durchgezogenen Linien in 3 wiedergegebenen
charakteristischen Linien).
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Wenn
die Ausgangswelle der Maschine mit den Antriebsrädern gekoppelt ist, sind deshalb
die Maschinendrehzahl Ne und die Fahrzeuggeschwindigkeit V durch
jeden Punkt auf einer der charakteristischen Linien wiedergegeben
(d.h. durch die vorstehend genannten durchgezogenen Linien), welche dem
gegenwärtigen
Gang entsprechen. Deshalb ist es durch Vorbestimmung einer derartigen
Beziehung möglich,
zu bestimmen, zu welcher charakteristischen Linie (wie in 3 gezeigt)
der durch die gegenwärtige
Maschinendrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit berechnete Koordinatenpunkt
gehört, so
dass die gegenwärtige
Gangposition nach Maßgabe
der Bestimmung berechnet (oder ausgewertet) werden kann.
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Wie
in 3 gezeigt, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwischen den charakteristischen Linien des ersten (oder kleinsten)
Gangs und des zweiten Gangs eine Grenzlinie L1 definiert, welche
eine Grenze zwischen diesen charakteristischen Linien zeigt. Auf ähnliche
Weise sind Grenzlinien L2 bis L4 an jeder Grenze zwischen den Gangpositionen des
zweiten bis fünften
(oder größten) Gangs
definiert. Zusätzlich
ist, wie nachfolgend erläutert,
zur Bestimmung einer Änderung
von dem fünften
Gang ein virtueller sechster Gang, welcher nicht als tatsächliche
und wirksame Gangposition vorgesehen ist, definiert und eine Grenzlinie
L5 ist zwischen den charakteristischen Linien des fünften Gangs
und des virtuellen sechsten Gangs definiert. Deshalb ist die Fläche des
Graphs durch fünf
Grenzlinien L1 bis L5 in sechs Flächen unterteilt, welche Grenzlinien
jeweils eine Grenze der Gangpositionen wiedergeben, und es wird
ein Bereich bestimmt, zu welchem der durch die aktuell erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit und
Maschinendrehzahl bestimmte Zielkoordinatenpunkt gehört, woraus
wiederum die relevante Gangposition berechnet und bestimmt wird.
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Schritt S5:
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Als
nächstes
wird bestimmt, ob sich die in Schritt S4 berechnete Gangposition
in einer vorbestimmten Periode geändert hat. Genauer gesagt wird bestimmt,
ob die sich gegenwärtig
erfaßte
Gangposition von der Gangposition unterscheidet, welche in dem vorangehenden
Zyklus des Bestimmungsbetriebs berechnet wurde.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird eine Änderung der Gangposition unter
Verwendung eines Phänomens
erfaßt,
bei welchem die Maschinendrehzahl spürbar im Vergleich zur Fahrzeuggeschwindigkeit
abfällt,
wenn die Kupplung (aus dem eingerückten Zustand) in dem Verzögerungsmodus
ausgerückt wird.
Dies bedeutet, dass bei der Verzögerung
der Grad der Öffnung
des Drosselventils klein ist; wenn die Kupplung ausgerückt wird,
wird deshalb das Drehmoment auf der Seite des Antriebsrads nicht
zur Seite der Maschine hin übertragen,
so dass die Maschine in den Leerlaufzustand übergeht. Folglich nimmt die
Maschinendrehzahl Ne im Vergleich zu der Fahrzeuggeschwindigkeit
V spürbar
ab.
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Wie
vorstehend in dem in 3 gezeigten Beispiel erklärt, ist
jeder Koordinatenpunkt durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die
Maschinendrehzahl Ne spezifiziert. Beispielsweise verschiebt sich der
zu der dem zweiten Gang zugeordneten Fläche gehörende Punkt P2 zu Punkt P3,
welcher zu der dem dritten Gang zugeordneten Fläche gehört. In diesem Fall ändert sich
die berechnete (oder ausgewertete) Gangposition von dem zweiten
Gang zum dritten Gang, obwohl tatsächlich keine Gangwechselbetätigung durchgeführt wurde.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß einer vorübergehenden Änderung
der berechneten Gangposition möglich,
den Zustand zu erfassen, in welchem die Kupplung nicht vollständig eingerückt ist
(beispielsweise bei halb eingerückter
Kupplung).
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Wenn
sich der Kupplungszustand im Verzögerungsmodus des Fahrzeugs
von dem eingerückten
Zustand zu dem nicht eingerückten
Zustand ändert,
verändert
sich die Maschinendrehzahl in Richtung zum niederen Bereich hin
und die in einem derartigen Zustand berechnete Gangposition ändert sich in
Richtung der Seite des Nach-oben-Schaltens. Deshalb wurde zum Anzeigen
einer Änderung
der Gangposition vom fünften
Gang der vorstehend erläuterte
virtuelle sechste Gang definiert, welcher tatsächlich nicht in dem Fahrzeug
vorgesehen ist. Wenn die vorangehend berechnete Gangposition der
fünfte Gang
ist und die gegenwärtig
berechnete Gangposition der virtuelle sechste Gang ist, dann wird
folglich bestimmt, dass die Gangposition verändert wurde.
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Schritt S6:
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Wenn
in Schritt S5 bestimmt wurde, dass keine vorübergehende Änderung der in Schritt S4 berechneten
Gangposition vorliegt (d.h. in Scrhritt S5 "NEIN"),
dann wird bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Maschinendrehzahl
Ne der Beziehung genügen,
welche durch die in 3 gezeigten charakteristischen
Linien angegeben ist, und dass die Kupplung gegenwärtig eingerückt ist
(d.h. die Ausgangswelle der Maschine E und die Antriebsräder sind
miteinander gekoppelt). Falls bestimmt wird, dass die Kupplung in
dem vorstehenden Schritt S2 eingerückt ist und auch bestimmt wird,
dass die Kupplung in dem vorstehenden Schritt S5 eingerückt ist,
wird daher dann bestimmt, dass der Elektromotor M durch das Drehmoment
des Antriebsrads angetrieben werden kann, so dass eine Verzögerungs-Regeneration zugelassen
wird. Folglich wird die kinetische Energie als elektrische Energie über den
Elektromotor M wiedergewonnen, wodurch die Hochspannungs-Batterie 3 aufgeladen
werden kann.
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Schritt S7:
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Wenn
hingegen in Schritt S5 bestimmt wird, dass eine vorübergehende Änderung
der in Schritt S4 berechneten Gangposition vorliegt (d.h. in Schritt S5 "JA"), dann wird bestimmt,
dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Maschinendrehzahl Ne
nicht der Beziehung genügen,
welche durch die in 3 gezeigten charakteristischen
Linien wiedergegeben ist, und dass die Kupplung gegenwärtig ausgerückt ist
(d.h., dass die Ausgangswelle der Maschine E und die Antriebsräder nicht
gekoppelt sind). Deshalb wird in diesem Fall bestimmt, dass der
Elektromotor M nicht durch das Drehmoment des Antriebsrads angetrieben
werden kann, so dass eine Verzögerungsregeneration
verhindert wird.
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Wenn
in dem vorstehend beschriebenen Schritt S1 bestimmt wird, dass das
Fahrzeug kein MT-Fahrzeug ist (d.h. in Schritt S1 "NEIN"), dann wird Schritt
S6 ausgeführt
und die Verzögerungs-Regeneration
wird zugelassen und die vorstehend beschriebenen Schritte S2 bis
S5 werden nicht ausgeführt. Wenn
zusätzlich
in dem vorstehend beschriebenen Schritt S2 bestimmt wird, dass der
Kupplungsschalter 9 eingeschaltet ist (d.h. in Schritt
S2 "JA" (d.h. EIN)"), dann wird Schritt
S7 ausgeführt
und die Verzögerungs-Regeneration
verhindert, so dass die vorstehenden Schritte S3 bis S6 nicht ausgeführt werden.
Wenn zusätzlich
in dem vorstehend beschriebenen Schritt S3 bestimmt wird, dass der
Neutralschalter S3 eingeschaltet ist (d.h. "JA" (d.h.
EIN)" in Schritt S3),
dann wird auch in diesem Fall Schritt S7 ausgeführt und eine Verzögerungs-Regeneration
verhindert, so dass die vorstehenden Schritte S4 bis S6 nicht ausgeführt werden.
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Nachfolgend
wird ein spezielles Beispiel gemäß dem Betriebsablauf
von Schritt S1 bis Schritt S7 mit Bezug auf 4 erläutert, wobei
der Betriebsablauf in vorbestimmten Intervallen wiederholt wird,
um zu bestimmen, ob nach Maßgabe
des sich von Augenblick zu Augenblick ändernden Antriebszustands eine
Verzögerungs-Regeneration
erlaubt werden sollte.
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Hier
wird angenommen, dass die Gangposition durch eine Betätigung des
Fahrers auf den dritten Gang festgelegt ist und dass die Fahrzeuggeschwindigkeit
V schrittweise abnimmt, während
sowohl das Kupplungspedal als auch das Beschleunigerpedal (Gaspedal)
nicht niedergedrückt
werden. In dem vorstehend beschriebenen Zustand ist der Kupplungsschalter
S5 und der Neutralschalter S3 ausgeschaltet.
Dann wird in den vorstehend beschriebenen Schritten S2 und S3 bestimmt,
dass sich das Fahrzeug in dem Zustand mit eingelegtem Gang befindet.
Folglich wird die Gangposition in dem vorstehend beschriebenen Schritt
S4 berechnet und es wird in dem vorstehend beschriebenen Schritt
S5 bestimmt, ob die Gangposition verändert wurde.
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In
dem gegenwärtigen
Zustand ist die Gangposition auf den dritten Gang festgelegt und
die Kupplung ist vollständig
eingerückt;
somit genügen die
Fahrzeuggeschwindigkeit und die Maschinendrehzahl der Beziehung,
wie in 3 gezeigt. Deshalb wird bestimmt, dass keine Änderung
der Gangposition vorliegt, so dass eine Verzögerungs-Regeneration in Schritt
S6 zugelassen wird. Ein derartiger Bestimmungsbetrieb zum Zulassen
einer Verzögerungs-Regeneration
wird bis zur Zeit tA wiederholt, zu welcher
die Kupplung ausgerückt
wird.
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Wenn
als nächstes
der Fahrer das Kupplungspedal niederdrückt und zur Zeit tA die
niedergedrückte
Position des Kupplungspedals die Linie A (siehe 5)
erreicht, beginnt die Kupplung dann tatsächlich auszurücken und
wird schrittweise weiter ausgerückt,
so dass das Drehmoment von den Antriebsrädern nicht zur Maschinenseite
hin übertragen wird.
Als Ergebnis beginnt die Motordrehzahl bis zur Leerlaufdrehzahl
hin abzunehmen. In dem wiederholten Betrieb des vorstehend beschriebenen
Betriebsablaufs wird unter derartigen Bedingungen in Schritt S5
bestimmt, dass die Gangposition (in Schritt S4 berechnet) verändert wurde,
und in Schritt S7 wird eine Verzögerungs-Regeneration
verhindert. Wie vorstehend erklärt,
wird in einer Periode von der Zeit tA bis
zur Zeit tB, wenn der Kupplungsschalter
eingeschaltet wird, wiederholt eine Verhinderung der Verzögerungs- Regeneration auf
Grundlage der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und
der Maschinendrehzahl bestimmt.
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Wenn
der Fahrer ferner das Kupplungspedal zu einer Zeit tB zur
Linie B hin niederdrückt,
wird der Kupplungsschalter S5 eingeschaltet.
Als Ergebnis wird in den Schritten S2 bis S3 bestimmt, dass sich das
Fahrzeug nicht in einem Zustand mit eingelegtem Gang befindet und
in Schritt S7 wird die Verzögerungs-Regeneration
verhindert. Infolgedessen wird nach einer Zeit tB (wenn
der Kupplungsschalter eingeschaltet ist) wiederholt die Verhinderung
der Verzögerungs-Regeneration
auf Grundlage der Logik des Kupplungsschalters S5 bestimmt.
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Dies
bedeutet, dass die Verzögerungs-Regeneration
zugelassen wird, während
die Kupplung tatsächlich
eingerückt
ist, und dass eine Verzögerungs-Regeneration
zwingend verhindert wird, während
die Kupplung ausgerückt
oder nur zur Hälfte
eingerückt
ist.
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Gemäß dem oben
beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird eine Verzögerungs-Regeneration
zugelassen, wenn das Drehmoment des Antriebsrads ausreichend zum
Elektromotor hin übertragen
wird. Deshalb wird die Bestimmung zur Erlaubnis einer Verzögerungs-Regeneration
zuverlässig
durchgeführt,
so dass eine durch die Regeneration erzeugte Last im Verzögerungsmodus nicht
direkt zur Maschine übertragen
wird und dass – verursacht
durch eine Verzögerungs-Regeneration – kein unerwünschter
spürbarer
Abfall der Maschinendrehzahl und kein Anhalten der Maschine auftritt.
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Zusätzlich wird
auf Grundlage der Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl eine Verzögerungs-Regeneration verhindert, wenn die Kupplung
nicht vollständig
eingerückt
ist oder sich nicht in ihrem Eingriffszustand befindet; somit wird
keine durch die Regeneration verursachte Last erzeugt und es ist
möglich,
zuverlässig einen
unerwünschten
spürbaren
Abfall der Maschinendrehzahl und ein Anhalten der Maschine – verursacht
durch eine derartige Last – zu
verhindern.
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In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wurde
die Bestimmung der Erlaubnis für
eine Verzögerungs-Regeneration
erläutert.
Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch beispielsweise zur
Bestimmung der Erlaubnis für
ein Aufladen während des
Reisemodus (cruise-Modus) verwendet werden. Genauer gesagt kann
im Reisemodus der Betriebsablauf, wie in 2 gezeigt,
wiederholt ausgeführt werden,
und in Schritt S6 wird die Erlaubnis für das Aufladen bestimmt, während in
Schritt S7 das Verhindern der Aufladung bestimmt wird. Folglich
ist es möglich,
eine Situation zu verhindern, in welcher das Aufladen zugelassen
wird, während
die Kupplung nicht im Reisemodus eingerückt ist, und es ist möglich, ein
durch das Aufladen verursachtes Abfallen der Maschinendrehzahl zu
verhindern.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene
Ausführungsbeispiel
beschränkt
und es sind Veränderungen
in der Gestaltung möglich,
welche im Rahmen und im Bereich des Grundgedankens der Erfindung
liegen. Beispielsweise wird in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
zusätzlich
zur Bestimmung des Zustands des Kupplungsschalters S6 in
Schritt S2 (siehe 2) der Zustand des Neutralschalters
S3 in Schritt S3 bestimmt und dann in Schritt
S4 die Gangposition berechnet. Allerdings kann Schritt S3 je nach Bedarf
auch weggelassen werden. In diesem Fall kann ein anderer Schritt,
welcher dem Schritt S3 entspricht, als Voraussetzung zum Durchführen der
Reihe von Schritten in 2 ausgeführt werden. Auf ähnliche
Weise kann der Prozeß aus
Schritt S1, in welchem bestimmt wird, ob das Fahrzeug ein MT-Fahrzeug ist, als
Voraussetzung zum Durchführen
des Betriebsablaufs aus 2 ausgeführt werden.
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In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel wird
auch die Gangposition auf Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl berechnet. Allerdings ist der zu berechnende
Wert nicht auf die Gangposition beschränkt, wenn es möglich ist
zu bestimmen, zu welcher Fläche
im Koordinatensystem der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und die
Maschinendrehzahl bestimmte Zielkoordinatenpunkt gehört.
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Es
wird ein Bestimmungsverfahren und eine Vorrichtung zum Zulassen
einer Verzögerungs-Regeneration
eines Hybridfahrzeugs vorgeschlagen, womit fehlerhafte Bestimmungen
hinsichtlich der Kupplungsbetätigung
verhindert werden können. Das
Verfahren umfaßt
einen ersten Bestimmungsschritt zur Erfassung einer durch einen
Fahrer durchgeführten
Kupplungsbetätigung
und zur Bestimmung eines Einrückzustands
der Kupplung; einen zweiten Bestimmungsschritt zur Bestimmung eines
Einrückzustands
der Kupplung auf Grundlage einer Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl; und einen Erlaubnisbestimmungsschritt
zum Zulassen der Verzögerungs-Regeneration
durch den Motor, wenn sowohl im ersten als auch im zweiten Bestimmungsschritt
bestimmt wird, dass die Kupplung eingerückt ist.