DE10049387A1 - Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung - Google Patents

Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung mit einer Brennkraftmaschine, einer Antriebswelle, einem ersten und einem zweiten Elektromotor und einer Kopplungseinrichtung zur Verfügung gestellt. Wenn ein Hybridfahrzeug aus dem Stand anfährt, hat die ECU die Funktion, das Fahrzeug in einer EV-Betriebsart nur mit Hilfe eines der Elektromotoren zu betreiben. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle eine Grenze überschreitet, die den Underdrive-Bereich vom Overdrive-Bereich trennt, und in den Overdrive-Bereich eintritt, wird die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine begonnen, und die Kopplungseinrichtung wird derart gesteuert, daß die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in den zweiten Kopplungszustand umgeschaltet wird, in dem die Drehwelle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Nach dem Umschalten hat die ECU die Funktion, das Fahrzeug in einer HV-Betriebsart unter Verwendung der Brennkraftmaschine und des ersten und des zweiten Elektromotors zu betreiben.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Lei­ stungsabgabevorrichtung mit einer Antriebsmaschine wie einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor bzw. -motoren als Leistungsquellen, und insbesondere ein Verfahren zum Steuern einer solchen Leistungsabgabevorrichtung, die mit einer Kopplungseinrichtung versehen ist, welche in der Lage ist, eine Drehwelle des Elektromotors mit mindestens einer von einer Antriebswelle und einer Ausgangs­ welle der Antriebsmaschine zu koppeln.
2. Erläuterung des einschlägigen Standes der Technik
In den letzten Jahren wurden Hybridfahrzeuge wie dasjenige vorgeschlagen, das in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichungsschrift HEI 9-47094 offenbart ist, bei dem eine Leistungsabgabevorrichtung mit einer Brennkraft­ maschine und (einem) Elektromotor(en) als Leistungsquellen in dem Fahrzeug ein­ gebaut ist. Bei einem solchen Hybridfahrzeug überträgt die in dem Fahrzeug einge­ baute Leistungsabgabevorrichtung einen Teil der von der Brennkraftmaschine erzeugten Leistung durch eine Leistungseinstelleinrichtung auf eine Antriebswelle und wandelt die übrige Leistung auf regenerative Weise in elektrische Leistung um. Die elektrische Leistung kann in einer Batterie gespeichert oder zum Antreiben des Elektromotors als weitere Leistungsquelle außer der Brennkraftmaschine verwendet werden. Während des obenstehend beschriebenen Leistungsübertragungsvorgangs steuert die Leistungsabgabevorrichtung die Leistungseinstelleinrichtung und den Elektromotor so, daß die von der Brennkraftmaschine erzeugte Leistung mit einer angestrebten Drehgeschwindigkeit mit einem angestrebten Drehmoment an die Antriebswelle abgegeben wird. Dies macht es möglich, die Brennkraftmaschine mit einer hohen Betriebswirksamkeit zu betreiben, indem ungeachtet des von der Antriebswelle zu übertragenden, erforderlichen Ausgangs ein geeigneter Brenn­ kraftmaschinenbetriebspunkt gewählt wird, weshalb das Hybridfahrzeug im Ver­ gleich mit einem herkömmlichen Fahrzeug, das nur eine Brennkraftmaschine als Leistungsquelle aufweist, im Hinblick auf Energiesparen oder Einsparung von Rohstoffen und Steuerung des Ausstoßes von Abgasen hervorragend ist.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung kann die Drehwelle des Elektromotors mit der Antriebswelle oder der Ausgangs­ welle der Brennkraftmaschine gekoppelt sein. In einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, findet bei Overdrive-Betriebsvorgängen ("Overdrive-Fahrt"), bei denen die Dreh­ geschwindigkeit der Antriebswelle höher als die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist, eine sogenannte Leistungsrückübertragung bzw. in Ausgaberichtung gesehen eine Leistungsübertragung von der hinteren zur vorderen Seite statt, mit dem Ergebnis, daß ein geringerer Leistungsbetrag von der Brennkraftmaschine erzeugt und wirksam auf die Antriebswelle übertragen wird. Somit besitzt die in den genannten Kopplungszustand versetzte Leistungsabgabevorrichtung während Underdrive-Betriebsvorgängen ("Underdrive-Fahrt"), bei denen die Dreh­ geschwindigkeit der Antriebswelle unter der Drehzahl der Brennkraftmaschine liegt, eine höhere Betriebswirksamkeit als im Overdrive-Betrieb. In einem zweiten Kopplungszustand hingegen, in dem die Drehwelle des Elektromotors mit der Aus­ gangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, wird die effektiv auf die Antriebswelle übertragene Leistung aufgrund der obenstehend beschriebenen Lei­ stungsrückübertragung verringert, die im Underdrive-Betrieb (Underdrive-Fahrt) auftritt. Somit besitzt die Leistungsabgabevorrichtung im Overdrive-Betrieb (Overdrive-Fahrt) eine höhere Betriebswirksamkeit als im Underdrive-Betrieb (Underdrive-Fahrt).
Angesichts dieses Sachverhalts wurde eine Leistungsabgabevorrichtung vor­ geschlagen, die in der Lage ist, den Kopplungszustand der Drehwelle des Elektro­ motors umzuschalten, d. h. die Drehwelle mit einer ausgewählten der Antriebswelle und der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine zu koppeln, und ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in der japanischen Patentveröffentlichungsschrift HEI 10-271749 beschrieben. Die Leistungsabgabevorrichtung dieses Typs weist eine erste Kupplung auf, die es gestattet, die Drehwelle des Elektromotors mit der Aus­ gangswelle der Brennkraftmaschine zu koppeln bzw. von dieser abzukoppeln, und eine zweite Kupplung, die es gestattet, die Drehwelle des Elektromotors mit der Antriebswelle zu koppeln bzw. von dieser abzukoppeln. Sobald die Dreh­ geschwindigkeit der Antriebswelle unter die Drehzahl der Brennkraftmaschine absinkt (bei Underdrive-Fahrt), wird die erste Kupplung gelöst, während die zweite Kupplung in Eingriff bzw. zur Anwendung gebracht wird, so daß die Drehwelle des Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Sobald hingegen die Dreh­ geschwindigkeit der Antriebswelle höher als die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird (bei Overdrive-Fahrt), wird die erste Kupplung in Eingriff gebracht, während die zweite Kupplung gelöst wird, so daß die Drehwelle des Elektromotors mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Auf diese Weise arbeitet die Leistungsabgabevorrichtung sowohl im Underdrive-Betrieb als auch im Overdrive- Betrieb mit einem ausreichend hohen Wirkungsgrad.
In der nachfolgenden Beschreibung ist der Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, als "Underdrive (UD)-Kopplung" bezeichnet, und der Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des Elektromotors mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, wird als "Overdrive (OD)-Kopplung" bezeichnet.
Bei dem Hybridfahrzeug, in das die Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung eingebaut ist, wird der Kopplungszustand der Dreh­ welle des Elektromotors auf die folgende Weise in Abhängigkeit von den Fahr­ bedingungen des Fahrzeugs geändert.
Wenn das Fahrzeug aus dem Ruhezustand losfährt, findet das Anfahren des Fahrzeugs immer statt, während die UD-Kopplung hergestellt ist, so daß die Antriebswelle ein hohes Antriebsdrehmoment erzeugen kann. Bei einer derart hergestellten UD-Kopplung wird die Summe aus dem Drehmoment von der Brenn­ kraftmaschine und dem Drehmoment vom Elektromotor als Antriebsdrehmoment auf die Antriebswelle aufgebracht.
Während das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, wird hingegen die OD-Kopplung hergestellt, um Verluste in der Leistungsabgabevorrichtung (d. h. Verluste in Brennkraftmaschine, Elektromotor, Leistungseinstelleinrichtung und anderen) zu reduzieren und die Sparsamkeit im Kraftstoffverbrauch während einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit zu verbessern.
Wenn das Fahrzeug aus dem Stand anfährt, während die UD-Kopplung gemäß der obenstehenden Beschreibung hergestellt ist, fährt das Fahrzeug weiterhin nur mit Hilfe des Elektromotors, ohne daß die Brennkraftmaschine gestartet wird. Genauer gesagt erzeugt der Elektromotor ein an die Antriebswelle anzule­ gendes Antriebsdrehmoment unter Verwendung von in einer Batterie gespeicherter elektrischer Leistung. Bei dieser Anordnung ist das Fahrzeug in der Lage, ohne Verwendung eines Niederdrehzahl-Betriebsbereichs zu fahren, in dem die Brenn­ kraftmaschine mit einem geringen Wirkungsgrad arbeitet, so daß eine verbesserte Sparsamkeit des Kraftstoffverbrauchs erzielt wird.
Im vorliegenden wird die Betriebsart, in der das Fahrzeug nur mit Hilfe des Elektromotors ohne Verwendung der Brennkraftmaschine fährt, als "EV-Betriebs­ art" (oder "EV-Fahrt") bezeichnet, und die Betriebsart, in der die Brennkraft­ maschine gestartet ist und das Fahrzeug unter Verwendung sowohl der Brennkraft­ maschine als auch des Elektromotors fährt, als "HV-Betriebsart" (oder "HV- Fahrt") bezeichnet.
Fig. 26 ist ein Diagramm, das Betriebsmuster zeigt, in denen ein Hybridfahr­ zeug aus dem Ruhezustand anfährt. In Fig. 26 gibt die Vertikalachse das Dreh­ moment an, und die Horizontalachse die Drehgeschwindigkeit. Fig. 26 zeigt Betriebsmerkmale einer Leistungsabgabevorrichtung.
In Fig. 26 ist die Kurve LIM die Maximalausgabelinie der Leistungsabgabe­ vorrichtung. Somit gibt ein Bereich, der durch die Vertikalachse, welche das Drehmoment angibt, die Horizontalachse, welche die Drehgeschwindigkeit angibt, und die Kurve LIM begrenzt ist, einen Bereich an, in dem der Betriebspunkt der Antriebswelle liegen kann, d. h. den Betriebsbereich der Leistungsabgabevorrich­ tung. Der Betriebspunkt ist als Kombination aus Drehmoment und Drehgeschwin­ digkeit ausgedrückt.
Die Kurve EL ist eine Betriebslinie, die beim Bestimmen des Sollbetriebs­ punktes der Brennkraftmaschine verwendet wird. Die Brennkraftmaschine weist auf dieser Betriebslinie EL den höchsten Wirkungsgrad auf, und die Brennkraftmaschi­ ne arbeitet mit optimaler Sparsamkeit des Kraftstoffverbrauchs, wenn der Soll­ betriebspunkt der Brennkraftmaschine gemäß dieser Betriebslinie EL bestimmt wird.
Allgemein ausgedrückt ist die Betriebslinie der Brennkraftmaschine eine Grenze, an der die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle einander gleich sind. Dementsprechend arbeitet die Brennkraft­ maschine, während die Drehwelle des Elektromotors im OD-Kopplungszustand gehalten wird, in einem Bereich, in dem das Drehmoment über der Betriebslinie EL liegt, und arbeitet, während die Drehwelle im UD-Kopplungszustand gehalten wird, in einem Bereich, in dem das Drehmoment unter der Betriebslinie EL liegt. Der Bereich, in dem das Drehmoment unter der Betriebslinie EL liegt, wird im nachfolgenden als "Overdrive-Bereich" ("OD-Bereich") bezeichnet, und der Bereich, in dem das Drehmoment über der Betriebslinie EL liegt, wird als "Underdrive-Bereich" ("UD-Bereich") bezeichnet. Des weiteren kann die Betriebs­ linie EL gegebenenfalls als "UD/OD-Bereichsgrenze" bezeichnet werden.
In Fig. 26 ist die Kurve ESU eine Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungs­ linie, auf deren Grundlage bestimmt wird, ob die Brennkraftmaschine gestartet werden soll oder nicht. In der allgemeinen Regel befindet sich die Brennkraft­ maschine im Ruhezustand oder wird angehalten, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle in einem Bereich auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschi­ nen-Startbeurteilungslinie ESU liegt, und die Brennkraftmaschine wird unter Zufuhr von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine gestartet, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU überschrei­ tet und in einen Bereich auf der oberen rechten Seite der Beurteilungslinie ESU eintritt. In diesem Fall wird die Brennkraftmaschine daher unter einer Brennkraft­ maschinen-Startbedingung gestartet, daß der Betriebspunkt der Antriebswelle bezüglich der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU im oberen rechten Bereich liegt.
Die Kurve DL1 und die Kurve DL2 stehen jeweils für einen Verlauf, dem der Betriebspunkt der Antriebswelle folgt, wenn das Fahrzeug aus dem Ruhezu­ stand anfährt und weiterfährt.
In Fig. 26 bezeichnet "DD" eine Kurve, auf welcher der Fahrwiderstand gleich 0% ist. P1-P6 bezeichnen jeweils eine Kurve, auf der die Leistung gleich einem bestimmten Wert ist. Die Kurven P1-P6 sind so abgetragen, daß die Lei­ stung in der Reihenfolge von P1, P2, . . . P5, P6 zunimmt.
Die Kurve DL1 und die Kurve DL2 stellen zwei verschiedene Fälle dar, in denen das Fahrzeug jeweils auf verschiedene Weise aus dem Ruhezustand anfährt und weiterfährt. In beiden Fällen fährt das Fahrzeug aus dem Stand an, wobei die Drehwelle des Elektromotors gemäß der obenstehenden Beschreibung im UD- Kopplungszustand gehalten ist. Des weiteren wird die Brennkraftmaschine beim Anfahren des Fahrzeugs aus dem Stand nicht gestartet, und das Fahrzeug fährt in der EV-Betriebsart (EV-Fahrt) nur mit Hilfe des Elektromotors.
Im Fall der Kurve DL1 drückt der Fahrer des Fahrzeugs ein Fahrpedal nach dem Anfahren des Fahrzeugs um einen hohen Betrag nieder, mit dem Ergebnis einer erhöhten, von der Brennkraftmaschine zu erzeugenden erforderlichen Lei­ stung, weshalb der Betriebspunkt der Antriebswelle die Brennkraftmaschinen-Start­ beurteilungslinie ESU überschreitet (d. h. die Brennkraftmaschinen-Startbedingung erfüllt ist). Infolgedessen wird der Brennkraftmaschine Kraftstoff zugeführt, um die Brennkraftmaschine zu starten, und das Fahrzeug fährt in der HV-Betriebsart (HV- Fahrt) unter Verwendung sowohl der Brennkraftmaschine als auch des Elektro­ motors. Wird das Fahrzeug weiter beschleunigt, bis der Betriebspunkt der Antriebswelle die Brennkraftmaschinenbetriebslinie (d. h. die UD/OD-Bereichs­ grenze) EL überschreitet und aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt, schaltet der Kopplungszustand der Drehwelle des Elektromotors von UD-Kopplung auf OD-Kopplung um. Ein Verfahren zum Umschalten des Kopplungszustands der Drehwelle des Elektromotors von UD-Kopplung auf OD-Kopplung während einer HV-Fahrt des Fahrzeugs ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patent­ veröffentlichungsschrift HEI 10-271749 beschrieben.
Im Fall der Kurve DL2 wiederum wird das Fahrzeug gestartet und fährt dann nur mit Hilfe des Elektromotors in der EV-Betriebsart, während es mit einer gerin­ gen Rate beschleunigt wird. In diesem Fall überschreitet der Betriebspunkt der Antriebswelle die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU nicht, weshalb das Fahrzeug mit ruhender Brennkraftmaschine weiter in der EV-Betriebsart gefah­ ren wird. Falls das Fahrzeug daraufhin beschleunigt wird, verläßt der Betriebs­ punkt der Antriebswelle den UD-Bereich, überschreitet die Betriebslinie der Brennkraftmaschine (d. h. die UD/OD-Bereichsgrenze) EL und tritt in den OD- Bereich ein. Wird das Fahrzeug weiter beschleunigt, überschreitet der Betriebs­ punkt der Antriebswelle die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU innerhalb des OD-Bereichs (d. h. er erfüllt die Brennkraftmaschinen-Startbedin­ gung).
Gemäß der obenstehenden Beschreibung ist der Betrieb in dem Fall, in dem der Betriebspunkt der Antriebswelle während einer HV-Fahrt des Fahrzeugs die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und aus dem UD-Bereich in den OD- Bereich eintritt, in den obenstehend angegebenen Veröffentlichungen offenbart. Keine der oben genannten Veröffentlichungen offenbart jedoch den Betrieb in einem Fall, in dem das Fahrzeug während einer EV-Fahrt beschleunigt wird, so daß der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL über­ schreitet und aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt, und in dem die Brennkraftmaschinen-Startbedingung darauffolgend erfüllt ist, wie im Fall der Kurve DL2. Somit wurde der Fall, der durch die Kurve DL2 bezeichnet ist, im wesentlichen nicht in Betracht gezogen.
ABRISS DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, den Kopplungszustand einer Drehwelle eines Elektromotors umzuschalten und die Brennkraftmaschine zu einem geeigneten Zeitpunkt zu starten, falls der Betriebspunkt der Antriebswelle während einer EV-Fahrt aus einem UD-Bereich in einen OD-Bereich eintritt, und wobei die Brennkraftmaschinen-Startbedingung dar­ auffolgend erfüllt ist.
Um diese Aufgabe zumindest teilweise zu lösen, stellt die vorliegende Erfin­ dung ein erstes Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung zur Ver­ fügung, welche aufweist: eine Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle, eine Antriebswelle zum Abgeben von Leistung, eine Leistungseinstelleinrichtung mit einem ersten Elektromotor, die mit der Ausgangswelle und der Antriebswelle gekoppelt ist, wobei die Leistungseinstelleinrichtung in der Lage ist, zumindest die auf die Antriebswelle übertragene Leistung mittels des ersten Elektromotors einzu­ stellen, einen zweiten Elektromotor mit einer Drehwelle, und eine Kopplungs­ einrichtung, die zum Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit min­ destens einer der Antriebswelle und der Ausgangswelle betreibbar ist, wobei die Leistungsabgabevorrichtung einen Betriebsbereich aufweist, der durch das Verhältnis zwischen dem Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit dargestellt ist, der Betriebsbereich durch eine vorgegebene Grenze in einen ersten Bereich, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen zweiten Bereich, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle gekoppelt ist, unterteilt ist, und das Verfahren die Schritte aufweist: (a) Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehal­ ten bleibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebswelle in dem ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist; und (b) wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt, Beginnen der Kraft­ stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine bei gleichzeitigem Umschalten der Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
Bei dem ersten Steuerverfahren gemäß der obenstehenden Beschreibung wird, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die vorgegebene Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt, während der zweite Elektromotor bei angehal­ tener Brennkraftmaschine betrieben wird, mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine begonnen, und die Kopplungseinrichtung wird veranlaßt, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umzu­ schalten.
Gemäß dem ersten Steuerverfahren wird daher die Antriebswelle anfänglich durch Betreiben nur des zweiten Elektromotors gedreht, und wenn der Betriebs­ punkt der Antriebswelle aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich eintritt, wird die Drehwelle des zweiten Elektromotors unmittelbar mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt, so daß die Antriebswelle durch Betreiben der Brennkraftmaschine und des zweiten Elektromotors gedreht werden kann.
Es sei angenommen, daß die obenstehend angegebene Grenze die Betriebs­ linie der Brennkraftmaschine ist, und der erste Bereich der UD-Bereich gemäß der obenstehenden Beschreibung ist, während der zweite Bereich der OD-Bereich ist, und daß die Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung zum Betreiben eines motorisierten Fahrzeugs verwendet wird. Wenn in diesem Fall der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich ein­ tritt, während das Fahrzeug in der EV-Betriebsart nur unter Verwendung des zweiten Elektromotors fährt, wird die Drehwelle des zweiten Elektromotors in den OD-Kopplungszustand gebracht, in dem die Drehwelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist und sowohl die Brennkraftmaschine als auch der zweite Elektromotor betrieben werden, wodurch das Fahrzeug in der HV-Betriebsart betrieben wird.
Bei einer bevorzugten Form des ersten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung weist der Vorgang (b) die Schritte auf: Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine, wenn der Betriebs­ punkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich ein­ tritt; Steuern des ersten Elektromotors und der Brennkraftmaschine derart, daß die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle der Brennkraft­ maschine nach dem Starten der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich denje­ nigen der Antriebswelle werden; und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungs­ zustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Aus­ gangswelle umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden.
Da die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors in den zweiten Kopplungszustand umgeschaltet wird, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle nach dem Start der Brennkraftmaschine im wesentlichen an diejenigen der Antriebswelle angeglichen sind, kann der Umschaltvorgang bewerkstelligt werden, ohne daß ein Ruck erfolgt.
In der vorliegenden Beschreibung sollte die Aussage, daß "die Dreh­ geschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen an die­ jenigen der Antriebswelle angeglichen sind", dahingehend interpretiert werden, daß sie den Fall einschließt, in dem eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen der Ausgangswelle und der Antriebswelle in einen bestimmten zulässigen Bereich fällt, sowie den Fall, in dem eine Differenz des Drehmoments zwischen der Aus­ gangswelle und der Antriebswelle in einen bestimmten zulässigen Bereich fällt.
Bei einer weiteren bevorzugten Form des ersten Steuerverfahrens der vorlie­ genden Erfindung weist der obenstehend angegebene Schritt (b) die Schritte auf: Steuern des ersten Elektromotors und der Brennkraftmaschine derart, daß die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden, wenn der Betriebspunkt der Antriebs­ welle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt; Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungs­ zustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden; und Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine nach dem Umschalten in den zweiten Kopp­ lungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangs­ welle gekoppelt ist.
Da die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors in den zweiten Kopplungszustand umgeschaltet wird, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen an diejenigen der Antriebswelle angeglichen sind, kann der Umschaltvorgang bewerkstelligt werden, ohne daß ein Ruck erfolgt. Des weiteren erhöht sich die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine beim Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle nicht schnell, da die Drehgeschwin­ digkeit der Ausgangswelle bereits in etwa auf die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle angestiegen ist. Dies ermöglicht es, Drehmomentschwankungen und Schwingungen zu unterdrücken, die ansonsten aufgrund eines schnellen Anstiegs der Drehzahl der Brennkraftmaschine auftreten würden. Darüber hinaus kann eine Kopplungseinrichtung mit einer geringen Kopplungskapazität bzw. -fähigkeit (d. h. eine Kopplungseinrichtung, die in der Lage ist, zwei Elemente mit einer geringen Differenz der maximalen Drehgeschwindigkeit miteinander zu koppeln) als die obenstehend angegebene Kopplungseinrichtung zum Umschalten der Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors eingesetzt werden. Des weiteren wird die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors vor dem Start der Brennkraft­ maschine umgeschaltet, weshalb der Umschaltvorgang reibungslos bewerkstelligt werden kann, ohne von Variationen im Drehmoment und in der Drehgeschwindig­ keit beeinträchtigt zu werden, die unmittelbar nach dem Start der Brennkraft­ maschine auftreten würden.
In der vorliegenden Beschreibung sollte die Aussage, daß "die Dreh­ geschwindigkeit der Ausgangswelle im wesentlichen an diejenige der Antriebswelle angeglichen wird", dahingehend interpretiert werden, daß sie den Fall einschließt, in dem eine Differenz der Drehgeschwindigkeit zwischen der Ausgangswelle und der Antriebswelle in einen bestimmten zulässigen Bereich fällt.
Die vorliegende Erfindung stellt des weiteren ein zweites Verfahren zum Steuern der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung zur Verfügung, welches die Schritte aufweist: (a) Betreiben des zweiten Elektro­ motors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, so daß der zweite Elektromotor Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle ausgibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebswelle im ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist; (b) Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Dreh­ welle des zweiten Elektromotors aus einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungszustand umzuschalten, in dem die Drehwelle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschi­ ne gekoppelt ist, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschrei­ tet und in den zweiten Bereich eintritt; und (c) nach dem Umschalten in den zwei­ ten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, Veranlassen des ersten Elek­ tromotors, anstelle des zweiten Elektromotors Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle abzugeben, während der zweite Elektromotor veranlaßt wird, vom ersten Elektromotor an der Ausgangswelle erzeugtes Gegendrehmoment auszuglei­ chen.
Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die obenstehend angegebene Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt, während der zweite Elek­ tromotor bei angehaltener Brennkraftmaschine in Betrieb ist, um Antriebsdreh­ moment an die Antriebswelle abzugeben, wird bei dem zweiten Steuerverfahren gemäß der obenstehenden Beschreibung die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umge­ schaltet. Nach dem Umschalten arbeitet der erste Elektromotor, um Antriebs­ drehmoment an die Antriebswelle abzugeben, und der zweite Elektromotor arbeitet, um vom ersten Elektromotor an der Ausgangswelle erzeugtes Gegendreh­ moment auszugleichen.
Gemäß dem zweiten Steuerverfahren wird die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umgeschaltet, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich eintritt. In diesem Fall kann Antriebsdrehmoment immer noch bei angehaltener Brennkraftmaschine vom Elektromotor ausgegeben werden, obgleich der erste Elektromotor und nicht der zweite Elektromotor das Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle ausgibt.
Es sei angenommen, daß die obenstehend angegebene Grenze die Betriebs­ linie der Brennkraftmaschine ist, und der erste Bereich der UD-Bereich gemäß der obenstehenden Beschreibung ist, während der zweite Bereich der OD-Bereich ist, und daß die Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung zum Betreiben eines motorisierten Fahrzeugs verwendet wird. In diesem Fall fährt das Fahrzeug, das bisher in der EV-Betriebsart unter Verwendung des zweiten Elektromotors fuhr, selbst dann weiterhin in der EV-Betriebsart unter Verwendung des ersten Elektromotors, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD- Bereich in den OD-Bereich eintritt.
Bei einer bevorzugten Form des zweiten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung weist Schritt (b) die Schritte auf: Steuern des ersten Elektromotors der­ art, daß die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt; und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein drittes Verfahren zum Steuern der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung zur Verfü­ gung, das die Schritte aufweist: (a) Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebs­ welle im ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist; (b) wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt, Gekoppelthalten der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle durch die Kopplungseinrichtung und Betreiben des zweiten Elektro­ motors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt; und (c) wenn eine von der Antriebswelle auszugebende Solleistung eine vorgegebene Bedingung erfüllt, Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brenn­ kraftmaschine und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungs­ zustand umzuschalten, in dem die Drehwelle mit der Ausgangswelle der Brenn­ kraftmaschine gekoppelt ist.
Selbst wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die obenstehend angegebene Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt, während der zweite Elek­ tromotor bei angehaltener Brennkraftmaschine betrieben wird, behält bei dem drit­ ten Steuerverfahren gemäß der obenstehenden Beschreibung die Kopplungseinrich­ tung die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle bei, und der zweite Elektromotor wird weiterhin bei angehaltener Brennkraft­ maschine betrieben. Wenn die von der Antriebswelle auszugebende Solleistung darauffolgend eine vorgegebene Bedingung erfüllt, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine begonnen, um die Brennkraftmaschine zu starten, und die Kopplungseinrichtung wird veranlaßt, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umzuschalten.
Gemäß dem dritten Steuerverfahren findet selbst dann, wenn der Betriebs­ punkt der Antriebswelle aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich eintritt, während der zweite Elektromotor bei angehaltener Brennkraftmaschine betrieben wird, kein Umschalten der Drehwelle des zweiten Elektromotors statt. Somit kann die Antriebswelle problemlos über einen breiten Bereich der Drehgeschwindigkeit gedreht werden, ohne Drehmomentschwankungen und Schwingungen hervorzuru­ fen, die ansonsten beim Umschalten auftreten würden. Wenn die Solleistung darauffolgend die vorgegebene Bedingung erfüllt, wird die Drehwelle des zweiten Elektromotors unmittelbar mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekop­ pelt, so daß von dem Betriebszustand, in dem die Antriebswelle nur mit Hilfe des zweiten Elektromotors gedreht wird, in den Betriebszustand umgeschaltet wird, in dem die Antriebswelle durch Betreiben sowohl der Brennkraftmaschine als auch des zweiten Elektromotors gedreht wird.
Es sei angenommen, daß die obenstehend angegebene Grenze die Betriebs­ linie der Brennkraftmaschine ist, und der erste Bereich der UD-Bereich gemäß der obenstehenden Beschreibung ist, während der zweite Bereich der OD-Bereich ist, und daß die Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung zum Betreiben eines motorisierten Fahrzeugs verwendet wird. In diesem Fall wird die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors selbst dann nicht auf OD- Kopplung umgeschaltet, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD- Bereich in den OD-Bereich eintritt, während das Fahrzeug in der EV-Betriebsart fährt, während nur der zweite Elektromotor betrieben wird. Somit kann das Steu­ erverfahren der vorliegenden Erfindung eine problemlose EV-Fahrt des Fahrzeugs über einen breiten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs bewirken, ohne jegliche Drehmomentschwankungen und Schwingungen hervorzurufen. Wenn die Solleis­ tung darauffolgend die vorgegebene Bedingung erfüllt, wird der Kopplungszustand der Drehwelle des zweiten Elektromotors auf OD-Kopplung umgeschaltet, und die EV-Fahrt des Fahrzeugs kann sofort auf HV-Fahrt umgeschaltet werden.
Bei einer bevorzugten Form des dritten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung weist Schritt (c) die Schritte auf: Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine, wenn die Solleistung die vorgegebene Bedingung erfüllt; Steuern des ersten Elektromotors und der Brenn­ kraftmaschine derart, daß die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Aus­ gangswelle der Brennkraftmaschine nach dem Starten der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden; und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand in den zweiten Kopplungszustand umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden.
Da die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors in den zweiten Kopplungszustand umgeschaltet wird, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle nach dem Start der Brennkraftmaschine im wesentlichen an diejenigen der Antriebswelle angeglichen sind, kann der Umschaltvorgang bewerkstelligt werden, ohne daß ein Ruck erfolgt.
Bei einer weiteren bevorzugten Form des dritten Steuerverfahrens der vorlie­ genden Erfindung weist Schritt (c) die Schritte auf: Steuern des ersten Elektro­ motors derart, daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraft­ maschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird, wenn die Soll­ leistung die vorgegebene Bedingung erfüllt; Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungs­ zustand in den zweiten Kopplungszustand umzuschalten, nachdem die Dreh­ geschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird; und Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brenn­ kraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine nach dem Umschalten in den zweiten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Drehwelle gekoppelt ist.
Da die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors auf die oben­ stehend beschriebene Weise umgeschaltet wird, kann der Umschaltvorgang bewerkstelligt werden, ohne daß ein Ruck erfolgt. Des weiteren erhöht sich die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine beim Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle nicht schnell, weshalb Drehmoment­ schwankungen und Schwingungen unterdrückt oder verhindert werden können. Darüber hinaus kann eine Kopplungseinrichtung mit einer geringen Kopplungs­ kapazität bzw. -fähigkeit als die Kopplungseinrichtung der Leistungsabgabevorrich­ tung eingesetzt werden. Des weiteren wird die Kopplung der Drehwelle des zwei­ ten Elektromotors vor dem Start der Brennkraftmaschine umgeschaltet, weshalb der Umschaltvorgang reibungslos bewerkstelligt werden kann, ohne von Variationen des Drehmoments und der Drehgeschwindigkeit beeinträchtigt zu werden, die unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine auftreten würden.
Vorzugsweise weist das dritte Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung des weiteren den Schritt auf: (d) Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Aus­ gangswelle umzuschalten, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zwei­ ten Elektromotors über einer bestimmten vorgegebenen Drehzahl liegt.
Bei dem dritten Steuerverfahren gemäß der obenstehenden Beschreibung wird die Drehwelle des zweiten Elektromotors selbst dann ohne Umschalten des Kopp­ lungszustands mit der Antriebswelle gekoppelt gehalten, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich eintritt, während der zweite Elektromotor bei angehaltener Brennkraftmaschine betrieben wird. Es ist jedoch anzumerken, daß die Drehgeschwindigkeit des zweiten Elektromotors darauf begrenzt ist, daß sie gleich oder weniger als eine maximal zulässige Dreh­ zahl ist, was es schwierig macht, die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle über die maximal zulässige Drehzahl anzuheben, da die Drehzahl der Antriebswelle durch den zweiten Elektromotor begrenzt ist. Wenn die obenstehend genannte bestimmte, vorgegebene Drehzahl beispielsweise darauf eingestellt ist, gleich oder weniger als die maximal zulässige Drehzahl zu sein, wird die Kopplung der Dreh­ welle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umgeschal­ tet, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors die bestimmte Drehzahl überschreitet, so daß die Drehzahl der Antriebswelle nicht mehr durch den zweiten Elektromotor begrenzt oder eingeschränkt ist. Dies ermöglicht es, die Drehzahl der Antriebswelle so anzuheben, daß sie höher als die maximal zulässige Drehzahl ist.
Bei einer bevorzugten Form des dritten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung weist der obenstehend angegebene Schritt (d) die Schritte auf: Steuern des ersten Elektromotors derart, daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors über der vorgegebenen Drehzahl liegt; und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungs­ zustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Aus­ gangswelle umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird.
Da die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors auf die obenste­ hend beschriebene Weise umgeschaltet wird, kann der Umschaltvorgang bewerk­ stelligt werden, ohne daß ein Ruck hervorgerufen wird. Des weiteren erhöht sich die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine beim Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle nicht schnell, wodurch Dreh­ momentschwankungen und Schwingungen unterdrückt oder verhindert werden können. Des weiteren kann eine Kopplungseinrichtung mit einer geringen Kopp­ lungskapazität bzw. -fähigkeit als die Kopplungseinrichtung der Leistungsabgabe­ vorrichtung eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung stellt des weiteren ein viertes Verfahren zum Steuern der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung auf, welches die Schritte aufweist: (a) Betreiben des zweiten Elektromotors, wäh­ rend die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebswelle im ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist; (b) Gekop­ pelthalten der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle durch die Kopplungseinrichtung und Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt; (c) Steuern des ersten Elektromotors derart, daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brenn­ kraftmaschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt; und (d) wenn eine von der Antriebswelle auszugebende Solleistung eine vorgegebene Bedingung erfüllt, nachdem die Drehgeschwindigkeit der Aus­ gangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen an diejenige der Antriebswelle angeglichen ist, Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopp­ lungszustand umzuschalten, in dem die Drehwelle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
Bei dem vierten Steuerverfahren gemäß der obenstehenden Beschreibung behält die Kopplungseinrichtung die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektro­ motors mit der Antriebswelle bei, und der zweite Elektromotor wird bei angehaltener Brennkraftmaschine weiterhin betrieben, wenn der Betriebspunkt der Antriebs­ welle die obenstehend angegebene Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt, während der zweite Elektromotor bei angehaltener Brennkraftmaschine betrieben wird. Der erste Elektromotor wiederum wird so gesteuert, daß die Dreh­ geschwindigkeit der Ausgangswelle im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird. Wenn die von der Antriebswelle auszugebende Solleistung eine vorgegebene Bedingung erfüllt, nachdem die Drehgeschwindigkeit der Ausgangs­ welle im wesentlichen an diejenige der Antriebswelle angeglichen ist, wird mit der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine begonnen, um die Brennkraftmaschine zu starten, und die Kopplungseinrichtung wird veranlaßt, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umzuschalten.
Gemäß dem vierten Steuerverfahren findet das Umschalten der Drehwelle des zweiten Elektromotors auch dann nicht statt, wenn der Betriebspunkt der Antriebs­ welle aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich eintritt, während der zweite Elektromotor bei angehaltener Brennkraftmaschine betrieben wird. Somit kann die Antriebswelle problemlos über einen breiten Bereich ihrer Drehgeschwindigkeit gedreht werden, ohne Drehmomentschwankungen und Schwingungen zu verursa­ chen, die ansonsten beim Umschalten auftreten würden. Auch wird die Dreh­ geschwindigkeit der Ausgangswelle so gesteuert, daß sie im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle ist, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle in den zweiten Bereich eintritt. Wenn die Solleistung darauffolgend die vorgegebene Bedingung erfüllt, erfordert es daher nur einen Moment, die Brennkraftmaschine zu starten und die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors umzuschal­ ten, so daß sowohl die Brennkraftmaschine als auch der zweite Elektromotor sofort zum Drehen der Antriebswelle betrieben werden können.
Es sei angenommen, daß die obenstehend angegebene Grenze die Betriebs­ linie der Brennkraftmaschine ist, und der erste Bereich der UD-Bereich gemäß der obenstehenden Beschreibung ist, während der zweite Bereich der OD-Bereich ist, und daß die Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung zum Betreiben eines motorisierten Fahrzeugs verwendet wird. In diesem Fall wird, während das Fahrzeug in der EV-Betriebsart fährt, wobei nur der zweite Elektro­ motor betrieben wird, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors auch dann nicht auf OD-Kopplung umgeschaltet, wenn der Betriebspunkt der Antriebs­ welle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt. Somit kann das Steuer­ verfahren der vorliegenden Erfindung eine problemlose EV-Fahrt des Fahrzeugs über einen breiten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs bewirken, ohne daß jeg­ liche Drehmomentschwankungen und Schwingungen hervorgerufen werden. Auch wird die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen an diejenige der Antriebswelle angeglichen, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle in den OD-Bereich eintritt. Wenn die Solleistung die vorgege­ bene Bedingung erfüllt, kann die Brennkraftmaschine daher augenblicklich gestartet werden, und die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors kann sofort umgeschaltet werden, so daß das Fahrzeug sofort seinen Betrieb in der HV- Betriebsart beginnen kann, wodurch ein verbessertes Ansprechen des Antriebs­ drehmoments des Fahrzeugs auf eine Betätigung zum Anfordern einer Beschleuni­ gung durch den Fahrer erzielt wird.
Bei einer bevorzugten Form des vierten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung weist Schritt (d) die Schritte auf: Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine, wenn die Solleistung die vorgegebene Bedingung erfüllt; und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors nach dem Starten der Brenn­ kraftmaschine aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten.
Da die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle so gesteuert wird, daß sie nach dem Eintreten des Betriebspunktes der Antriebswelle in den zweiten Bereich im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle ist, ist die Drehgeschwindig­ keit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine bereits im wesentlichen an dieje­ nige der Antriebswelle angeglichen, wenn die Solleistung die vorgegebene Bedin­ gung erfüllt. Somit kann die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine umgeschaltet werden, ohne daß ein Umschaltruck hervorgerufen wird.
Bei einer weiteren bevorzugten Form des vierten Steuerverfahrens der vorlie­ genden Erfindung weist Schritt (d) die Schritte auf: Veranlassen der Kopplungs­ einrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, wenn die Solleistung die vorgegebene Bedingung erfüllt; und Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine nach dem Umschalten in den zweiten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle gekoppelt ist.
Da die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle so gesteuert wird, daß sie nach dem Eintreten des Betriebspunktes der Antriebswelle in den zweiten Bereich im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle ist, kann die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors jederzeit umgeschaltet werden, ohne daß ein Ruck erfolgt. Auch erhöht sich die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine nicht schnell, und Drehmomentschwankungen und Schwingungen können unter­ drückt werden. Darüber hinaus kann eine Kopplungseinrichtung mit einer geringen Kopplungskapazität bzw. -fähigkeit als die Kopplungseinrichtung der Leistungs­ abgabevorrichtung verwendet werden. Des weiteren wird die Kopplung der Dreh­ welle des zweiten Elektromotors vor dem Starten der Brennkraftmaschine umge­ schaltet, weshalb der Umschaltvorgang reibungslos bewerkstelligt werden kann, ohne durch Variationen des Drehmoments und der Drehgeschwindigkeit beein­ trächtigt zu werden, die unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine auftre­ ten würden.
Vorzugsweise weist das vierte Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung weiterhin den Schritt auf: (e) Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschal­ ten, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors über einer bestimmten vorgegebenen Drehzahl liegt.
Bei dem vierten Steuerverfahren wie auch dem dritten Steuerverfahren wird, während der zweite Elektromotor bei angehaltener Brennkraftmaschine betrieben wird, die Drehwelle des zweiten Elektromotors ohne Umschalten von Kopplungs­ zuständen mit der Antriebswelle gekoppelt gehalten, selbst wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich eintritt. In diesem Fall wird die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle durch den zweiten Elektro­ motor begrenzt oder eingeschränkt, wodurch es unmöglich ist, die Drehgeschwin­ digkeit der Antriebswelle über die maximal zulässige Drehzahl des zweiten Elektromotors anzuheben. Im Hinblick auf diese Sachlage wird die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umgeschal­ tet, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors die bestimmte Drehzahl überschreitet, so daß die Drehgeschwindigkeit der Antriebs­ welle über die maximal zulässige Drehzahl des zweiten Motors angehoben werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein fünftes Verfahren zum Steuern der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der obenstehenden Beschreibung zur Verfü­ gung, das die Schritte aufweist: (a) Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebs­ welle im ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist; und (b) Veranlassen der Kopplungseinrichtung, von einem ersten Kopplungszustand, in dem die Dreh­ welle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungszustand umzuschalten, in dem die Drehwelle mit der Ausgangs­ welle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors über einer bestimmten vorgegebenen Dreh­ zahl liegt.
Wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors die bestimmte Drehzahl überschreitet, wobei die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, wird die Kopplungseinrichtung bei dem fünf­ ten Steuerverfahren gemäß der obenstehenden Beschreibung veranlaßt, die Kopp­ lung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umzuschalten.
Da die Drehgeschwindigkeit des zweiten Elektromotors darauf eingeschränkt ist, gleich oder niedriger als die maximal zulässige Drehzahl zu sein, kann die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle, die durch den zweiten Elektromotor einge­ schränkt wird, nicht über die maximal zulässige Drehzahl des zweiten Motors angehoben werden, wenn die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt gehalten wird. Beispielsweise ist die obenstehend angege­ bene bestimmte Drehzahl so eingestellt, daß sie gleich oder niedriger als die maximal zulässige Drehzahl ist. In diesem Fall wird die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umgeschaltet, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors die bestimmte Drehzahl überschreitet, so daß die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle nicht mehr durch den zweiten Elektromotor eingeschränkt oder begrenzt ist und daher über die maximal zulässige Drehzahl angehoben werden kann.
Bei jedem des ersten bis fünften Steuerverfahrens der vorliegenden Erfin­ dung, wenn die Kopplungseinrichtung die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umschaltet, kann die Kopplungseinrichtung die Drehwelle des zweiten Elektro­ motors mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine koppeln, während sie die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt hält, und darauffolgend die Drehwelle des zweiten Elektromotors von der Antriebswelle abkoppeln.
Auf die obenstehend beschriebene Weise ist die Drehwelle des zweiten Elek­ tromotors mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt, während sie mit der Antriebswelle gekoppelt gehalten wird, so daß die Antriebswelle und die Ausgangswelle mechanisch direkt miteinander gekoppelt sein können. Bei dieser Anordnung ist der zweite Elektromotor in der Lage, sogar während des Umschal­ tens der Kopplung weiterhin Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle auszuge­ ben, bis die Drehwelle des zweiten Elektromotors von der Antriebswelle abgekop­ pelt bzw. außer Eingriff mit dieser gebracht wird.
Bei jedem des ersten bis dritten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung, bei denen die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors nach dem Starten der Brennkraftmaschine umgeschaltet wird, kann die Kopplungseinrichtung anfänglich die Drehwelle des zweiten Elektromotors von der Antriebswelle abkop­ peln und anschließend die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Aus­ gangswelle koppeln, wenn die Kopplungseinrichtung die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umschaltet.
Falls die Brennkraftmaschine bereits gestartet wurde, kann die Brennkraft­ maschine so arbeiten, daß sie über die Leistungsabgabevorrichtung Antriebs­ drehmoment an die Antriebswelle abgibt, selbst wenn die Drehwelle des zweiten Elektromotors von der Antriebswelle abgekoppelt ist. Somit kann die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle gekoppelt werden, nachdem sie von der Antriebswelle abgekoppelt bzw. außer Eingriff mit dieser gebracht wurde.
Bei jedem des ersten bis fünften Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung kann die Leistungseinstelleinrichtung als den ersten Elektromotor einen Doppel­ läufermotor aufweisen, mit einem ersten Läufer, der mit der Ausgangswelle gekoppelt ist, und einem zweiten Läufer, der mit der Antriebswelle gekoppelt ist, oder kann zusätzlich zu dem ersten Elektromotor ein Planetengetriebe mit drei Drehwellen aufweisen, die mit der Ausgangswelle, der Antriebswelle bzw. der Drehwelle des ersten Elektromotors gekoppelt sind.
Somit kann die Leistungseinstelleinrichtung einen Aufbau vom elektrischen Verteilungstyp unter Verwendung des Doppelläufer-Elektromotors oder einen Auf­ bau vom mechanischen Verteilungstyp unter Verwendung von Planetenrädern und dergleichen anwenden.
Die vorliegende Erfindung gemäß der obenstehenden Erläuterung wird auf ein Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung angewendet. Es ist jedoch möglich, die vorliegende Erfindung in Form der Leistungsabgabevorrich­ tung selbst aufzubauen, die das Steuerverfahren anwendet, oder von verschiedenen Vorrichtungen wie etwa Hybridfahrzeugen, in denen eine solche Leistungsabgabe­ vorrichtung eingebaut ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorlie­ genden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Ansicht des Aufbaus eines Hybridfahrzeugs, in dem eine Leistungsabgabevorrichtung eingebaut ist, auf welche das Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
Fig. 2 eine grafische Darstellung zum Erläutern der Drehmomentumwand­ lung bei UD-Kopplung;
Fig. 3 eine grafische Darstellung zum Erläutern der Drehmomentumwand­ lung bei OD-Kopplung;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm für eine Steuerroutine der ersten Ausführungs­ form gemäß dem ersten Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, den UD-Kopplungsbereich und den OD-Kopplungsbereich bei Anwendung des ersten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine als der ersten Ausführungs­ weise von Schritt S110 in Fig. 4;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine als der zweiten Ausführungs­ weise von Schritt S110 in Fig. 4;
Fig. 8 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine als der dritten Ausführungs­ weise von Schritt S110 in Fig. 4;
Fig. 9 ein Ablaufdiagramm einer zwischen A und B auszuführenden Steuer­ routine in Fig. 4;
Fig. 10 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der zweiten Ausführungs­ form gemäß dem zweiten Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, den UD-Kopplungsbereich und den OD-Kopplungsbereich bei Anwendung des zweiten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine als der ersten Ausführungs­ weise von Schritt S210 in Fig. 10;
Fig. 13 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine als der zweiten Ausfüh­ rungsweise von Schritt S210 in Fig. 10;
Fig. 14 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der dritten Ausführungsform gemäß dem dritten Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, den UD-Kopplungsbereich und den OD-Kopplungsbereich bei Anwendung des dritten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 16 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der vierten Ausführungsform gemäß dem vierten Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung;
Fig. 17 ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, den UD-Kopplungsbereich und den OD-Kopplungsbereich bei Anwendung des vierten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 18 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine als der ersten Ausführungs­ weise von Schritt S416 in Fig. 17;
Fig. 19 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine als der zweiten Ausfüh­ rungsweise von Schritt S416 in Fig. 17;
Fig. 20 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine als der dritten Ausführungs­ weise von Schritt S416 in Fig. 17;
Fig. 21 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der fünften Ausführungs­ form gemäß dem fünften Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung;
Fig. 22 ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, den UD-Kopplungsbereich und den OD-Kopplungsbereich bei Anwendung des fünften Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 23 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der sechsten Ausführungs­ form gemäß dem fünften Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung;
Fig. 24 ein Diagramm, das den EV Fahrbereich, den UD-Kopplungsbereich und den OD-Kopplungsbereich bei der sechsten Ausführungsform zeigt;
Fig. 25 eine Ansicht des Aufbaus eines modifizierten Beispiels für die Lei­ stungsabgabevorrichtung von Fig. 1; und
Fig. 26 ein Diagramm, das Betriebsmuster beim Anfahren eines Hybridfahr­ zeugs aus dem Stand zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS­ FORMEN
Es erfolgt nun eine ausführliche Beschreibung von nicht-einschränkenden, bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
(1) Aufbau der Leistungsabgabevorrichtung
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eingangs der Aufbau einer Leistungs­ abgabevorrichtung erläutert, welche ein Steuerverfahren der vorliegenden Erfin­ dung anwendet. Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines Hybridfahrzeugs, in dem die Leistungsabgabevorrichtung mit Verwendung des Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung installiert ist.
Die Leistungsabgabevorrichtung 10 weist in der Hauptsache eine Brennkraft­ maschine 20, einen Motor MG1, einen Motor MG2, eine umschaltbare Kupplungs­ anordnung 50, eine ECU (elektronische Steuereinheit) 60, MG1-Inverter 70, MG2- Inverter 72, und eine Batterie 74 auf.
Die ECU 60 arbeitet so, daß sie den Betriebs- bzw. Antriebszustand des Hybridfahrzeugs steuert. Die ECU 60 ist ein Ein-Chip-Mikrocomputer, der Zen­ tralprozessoreinheit (CPU), ROM, RAM und weitere Bestandteile beinhaltet, und ist derart aufgebaut, daß die CPU verschiedene Steuervorgänge gemäß der nach­ folgenden Beschreibung Programmen entsprechend durchführt, die im ROM gespeichert sind. Mit der ECU 60 sind ein Fahrpedalstellungssensor zum Erfassen des Betätigungsbetrags eines Fahrpedals (nicht gezeigt), verschiedene Sensoren (nicht gezeigt) zum Erfassen der Betriebszustände der Brennkraftmaschine 20 und Motoren MG1, MG2, ein Sensor zum Erfassen des gegenwärtigen Zustands der Batterie 74 und dergleichen elektrisch verbunden. Die ECU 60 führt die oben genannten Steuervorgänge auf der Grundlage von diesen Sensoren empfangener Signale durch.
Die Brennkraftmaschine 20 kann eine gewöhnliche Benzinbrennkraftmaschine sein und arbeitet, indem sie eine Kurbelwelle 21 als eine Ausgangswelle der Brennkraftmaschine dreht.
Die Betriebsvorgänge der Brennkraftmaschine 20 werden von der ECU 60 gesteuert. Die ECU 60 steuert in der Hauptsache das Öffnen einer in der Brenn­ kraftmaschine 20 angeordneten Drosselklappe (nicht gezeigt), die Kraftstoff­ einspritzmenge, die Öffnungs-/Schließzeiten von Einlaß- und Auslaßventilen (nicht gezeigt), und so weiter.
Hauptsächliche Bauteile, die zwischen der Kurbelwelle 21 der Brennkraft­ maschine 20 und einer Getriebewelle 82 zum Ausgeben von Leistung für Antriebs­ achsen 85 vorgesehen sind, umfassen einen Motor MG1, bestehend aus einem Doppelläufer-Elektromotor, einen Motor MG2, bestehend aus einem gewöhnlichen Elektromotor, und eine umschaltbare Kupplungsanordnung 50 zum Umschalten oder Verändern des Kopplungszustands einer Läuferwelle 43 des Motors MG2.
Von den obenstehend angegebenen Bauteilen ist der Motor MG1 prinzipiell als Synchronmotor unter Verwendung eines Permanentmagneten aufgebaut, unter­ scheidet sich jedoch von üblichen Elektromotoren dadurch, daß ein Element, um das eine Dreiphasenwicklung zum Erzeugen eines Magnetfelds gewickelt ist, nicht ein am Gehäuse befestigter Ständer, sondern ein frei drehender Läufer ist. D. h., der Motor MG1 weist einen Innenläufer 32 auf, der einem Läufer eines üblichen Motors gleichwertig ist, und einen Außenläufer 34, um den die Dreiphasenwick­ lung 36 gewickelt ist, und der Außenläufer 34 wie auch der Innenläufer 32 sind frei drehbar. Der auf diese Weise aufgebaute Elektromotor wird gemäß den oben­ stehenden Angaben als "Doppelläufermotor" bezeichnet. Ein solcher Doppelläu­ fermotor, bei dem der mit der Dreiphasenwicklung 36 versehene Außenläufer 34 ebenfalls gedreht wird, erfordert einen Mechanismus zur Zuführung von elektri­ scher Leistung zu der drehenden Wicklung 36. Während die Leistungsabgabevor­ richtung 10 mit einem Schleifring 38 versehen ist, der als dieser Mechanismus zum Zuführen von Leistung an die Dreiphasenwicklung 36 dient, kann der Schleifring 38 durch weitere Bauteiletypen wie etwa einen Differentialübertrager ersetzt sein. Im Betrieb drehen der Innenläufer 32 und der Außenläufer 34 des Motors MG1 relativ zueinander infolge der Wechselwirkung eines durch den im Innenläufer 32 vorgesehenen Permanentmagneten erzeugten Magnetfelds und eines durch die im Außenläufer 34 vorgesehene Dreiphasenwicklung 36 erzeugten Magnetfelds. Da die obenstehend beschriebene Wechselwirkung umkehrbar ist, kann der Motor MG1 als Generator arbeiten, und eine elektrische Leistung, die einer Differenz der Drehzahlen der beiden Läufer entspricht, kann vom Motor MG1 regeneriert wer­ den.
Eine Innenläuferwelle 33 ist mit dem Innenläufer 32 des Motors MG1 gekop­ pelt, und eine Außenläuferwelle 35 als Antriebswelle ist mit dem Außenläufer 34 gekoppelt. Die Innenläuferwelle 33 ist mit der Kurbelwelle 21 durch einen Dämp­ fer (nicht gezeigt) gekoppelt. Die Außenläuferwelle 35 ist mit der Getriebewelle 82 über ein Abtriebsritzel 81 gekoppelt. Die Getriebewelle 82 wiederum ist mit den Achsen 85, die mit den Antriebsrädern 86R, 86L versehen sind, über Unterset­ zungsgetriebe 83 und Differentialgetriebe 84 gekoppelt.
Da sowohl der Innenläufer 32 als auch der Außenläufer 34 drehbar sind, ist der Motor MG1 in der Lage, Leistung von einer der Innenläuferwelle 33 und der Außenläuferwelle 35 auf die jeweils andere zu übertragen. Obgleich der Motor MG1 selbst gemäß dem Gesetz von Kraft und Gegenkraft die Größe des Dreh­ moments nicht verändern kann, nimmt die Drehgeschwindigkeit der anderen Welle zu, wenn der Motor MG1 als Elektromotor für den energieausgebenden bzw. Lei­ stungsbetrieb arbeitet, und die resultierende, von der anderen Welle ausgegebene Leistung (= Drehgeschwindigkeit × Drehmoment) nimmt zu. Wenn der Motor MG1 als Generator für den energieaufnehmenden bzw. Regenerativbetrieb arbeitet, nimmt die Drehgeschwindigkeit der anderen Welle ab, und eine elektrische Lei­ stung (= Differenz von Drehzahl × Drehmoment), die einer Differenz zwischen der Drehgeschwindigkeit der Innen- und Außenläuferwelle 33, 35 entspricht, wird abgenommen oder zurückgewonnen. D. h., die Verwendung des Motors MG1 ermöglicht es, einen Teil der Leistung als elektrische Leistung abzunehmen, wäh­ rend die restliche Leistung übertragen wird. Wird weder Leistungsbetrieb noch Regenerativbetrieb durchgeführt, ist der Motor MG1 in einen Zustand versetzt, in dem keine Leistung übertragen wird. Dieser Betriebszustand ist gleichwertig mit einem Zustand, in dem eine mechanische Kupplung gelöst ist, weshalb der Doppel­ läufermotor auch als "Kupplungsmotor" bezeichnet werden kann.
Der Motor MG2 wiederum ist als Synchronmotor unter Verwendung eines Permanentmagneten wie der Motor MG1 aufgebaut. In der Leistungsabgabe­ vorrichtung 10 ist der Permanentmagnet auf der Seite des Läufers 42 vorgesehen, und eine Dreiphasenwicklung 46 ist auf der Seite des Ständers 44 vorgesehen. Der Ständer 44 des Motors MG2 ist am Gehäuse befestigt, und der Läufer 42 ist mit einer hohlen Läuferwelle 43 gekoppelt. Die mit der Kurbelwelle 21 gekoppelte Innenläuferwelle 33 erstreckt sich durch die hohle Läuferwelle 43 entlang deren Achse.
Der MG1-Inverter 70 und der MG2-Inverter 72, die mit der Batterie 74 ver­ bunden sind, sind zum Antreiben der obenstehend beschriebenen Motoren MG1 und MG2 vorgesehen. Der MG1-Inverter 70 ist ein Transistorinverter, der eine Mehrzahl von Transistoren als Schaltvorrichtungen aufweist, und ist elektrisch mit der ECU 60 verbunden. Wenn die ECU 60 die EIN/AUS-Zeit der Transistoren des MG1-Inverter 70 mittels PWM (Pulsdauermodulation) steuert, fließt ein Drei­ phasenwechselstrom zwischen der Batterie 74 und der um den Außenläufer 34 des Motors MG1 gewickelten Dreiphasenwicklung 36, durch den MG1-Inverter 70 und den mit der Batterie 74 bzw. der Wicklung 36 verbundenen Schleifring 38. Infolge des Fließens des Dreiphasenwechselstroms wird ein drehendes Magnetfeld am Außenläufer 34 gebildet, und eine Drehung des Motors MG1 wird gesteuert. Auf diese Weise kann in der Batterie 74 gespeicherte elektrische Leistung für den Lei­ stungsbetrieb des Motors MG1 verwendet werden, oder vom Motor MG1 regene­ rierte elektrisch Leistung kann in der Batterie 74 gespeichert werden.
Der Motor MG2 wiederum ist mit der Batterie 74 über den MG2-Inverter 72 verbunden. Der MG2-Inverter 72 besteht ebenfalls aus einem Transistorinverter und ist mit der ECU 60 verbunden, so daß er durch die ECU 60 gesteuert arbeitet. Wenn Transistoren des MG2-Inverters 72 im Ansprechen auf ein Steuersignal von der ECU 60 ein-/ausgeschaltet werden, fließt ein Dreiphasenwechselstrom durch die um den Ständer 44 gewickelte Dreiphasenwicklung 46, so daß ein drehendes Magnetfeld ausgebildet wird, durch das der Motor MG2 gedreht wird. Selbstver­ ständlich ist der Motor MG2 auch in der Lage, regenerative Vorgänge durchzufüh­ ren.
Die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 ist in der Lage, die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit mindestens einer der Außenläuferwelle 35 und der Innen­ läuferwelle 33 des Motors MG1 zu koppeln. Die umschaltbare Kupplungsanord­ nung 50 weist eine Underdrive-Kupplung UDC und eine Overdrive-Kupplung ODC auf. Die Läuferwelle 43 des Motors MG2 ist mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 gekoppelt, wenn die Underdrive-Kupplung UDC betätigt ist, und die Läuferwelle 43 ist von der Außenläuferwelle 35 abgekoppelt, wenn die Under­ drive-Kupplung UDC freigegeben ist. Andererseits ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 gekoppelt, wenn die Overdrive-Kupplung ODC betätigt ist, und die Läuferwelle 43 ist von der Innen­ läuferwelle 33 abgekoppelt, wenn die Overdrive-Kupplung ODC freigegeben ist. Diese Kupplungen UDC, ODC können durch einen Hydraulikkreis betätigt wer­ den, der in der Figur nicht dargestellt ist.
Gemäß der obenstehenden Beschreibung ist die UD-Kopplung hergestellt, wenn die Underdrive-Kupplung UDC betätigt ist und die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 gekoppelt ist. Wenn die Overdrive-Kupplung ODC betätigt ist und die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 gekoppelt ist, dann ist die Läufer­ welle 43 über die Innenläuferwelle 33 und einen Dämpfer mit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 gekoppelt, wodurch die OD-Kopplung hergestellt wird.
Die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 gestattet es, daß sowohl die Underdrive- Kupplung UDC als auch die Overdrive-Kupplung ODC in den betätigten Zustand versetzt werden. In diesem Fall ist die Läuferwelle 43 des Motors MG1 sowohl mit der Außenläuferwelle 35 als auch der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 gekop­ pelt. Bei dieser Anordnung sind die Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 und die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 (die Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) durch die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 mechanisch direkt mitein­ ander verbunden. Im Gegensatz hierzu können die Underdrive-Kupplung UDC und die Overdrive-Kupplung ODC auch beide in den freigegebenen Zustand versetzt sein. In diesem Fall ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl von der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 als auch der Kurbelwelle 21 der Brenn­ kraftmaschine 20 (der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) abgekoppelt bzw. außer Eingriff mit dieser.
Die ECU 60 steuert die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 auf die weiter unten beschriebene Weise in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen des Hybrid­ fahrzeugs, so daß die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit einer ausgewählten oder beiden von Außenläuferwelle 35 und Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 gekop­ pelt ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Leistungsabgabevorrichtung 10 setzt den Motor MG1 mit der Form eines Doppelläufermotors als Leistungseinstelleinrichtung zum Erhö­ hen oder Verringern der von der Brennkraftmaschine 20 erhaltenen Leistung ein, und zwar durch Umwandeln in elektrische Leistung und Übertragen der resultie­ renden Leistung, und eine Verteilung der Leistung wird durch Schlupf zwischen dem Innenläufer 32 und dem Außenläufer 34 des Motors MG1 bewerkstelligt. Ein Teil der Leistung von der Brennkraftmaschine 20 wird durch den Motor MG1 in mechanischer Form direkt auf die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle über­ tragen, und ein weiterer Teil der Leistung wird infolge eines Schlupfes oder einer Relativdrehung der beiden Läufer 32, 34 als elektrische Leistung vom Motor MG1 abgenommen. Die vom Motor MG1 abgenommene elektrische Energie kann in der Batterie 74 gespeichert werden oder kann dem Motor MG2 als dem weiteren Motor zugeführt werden, um zur Erhöhung des Drehmoments der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle verwendet zu werden. Somit ist die Leistungsabgabevorrich­ tung 10 in der Lage, die an die Außenläuferwelle 35 zu übertragende Leistung frei zu steuern mit Hilfe der Leistung erzeugenden Brennkraftmaschine 20, des Motors MG1, der die Leistung in elektrische Leistung umwandelt, oder umgekehrt mittels Schlupfdrehung zweier Läufer und des Motors MG2, der zu Leistungs- und Rege­ nerativbetrieb in der Lage ist.
(2) Grundlegender Betrieb der Leistungsabgabevorrichtung
Als nächstes wird der grundlegende Betrieb der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der Darstellung in Fig. 1 beschrieben, bei dem die von der Brennkraft­ maschine 20 übertragene Leistung in eine Kombination aus der erforderlichen Drehgeschwindigkeit und dem erforderlichen Drehmoment umgewandelt und dar­ aufhin an die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle abgegeben wird. Bei der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der Darstellung in Fig. 1 unterscheidet sich die Art und Weise der obenstehend genannten Umwandlung je nach dem Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 20 und der Dreh­ geschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1, und dem Kopp­ lungszustand der Läuferwelle 43 des Motors MG2.
Zu Beginn wird der Fall erläutert, in dem die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle unter der Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 20 liegt. Im Fall eines Underdrive-Betriebs, bei dem die Dreh­ geschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 unter der Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 20 liegt, steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungs­ anordnung 50 an, die Underdrive-Kupplung UDC zu betätigen und die Overdrive- Kupplung ODC zu lösen und dadurch eine UD-Kopplung herzustellen, um eine Verringerung der Betriebswirksamkeit der Leistungsabgabevorrichtung 10 infolge des Auftretens einer Leistungsrückführung zu verhindern.
Fig. 2 zeigt, wie das Drehmoment in dem obenstehenden Fall umgewandelt wird. In Fig. 2 gibt die Horizontalachse die Drehgeschwindigkeit N an, und die Vertikalachse gibt das Drehmoment T an, während "E" für einen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 steht und "D" für einen Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 steht. Die Kurve P ist in Fig. 2 derart abgetragen, daß die Leistung, bzw. das Produkt aus Drehgeschwindigkeit und Drehmoment, auf der Kurve P konstant ist. Es wird nun der Fall betrachtet, in dem eine mit einem Drehmoment Te von der Brennkraftmaschine 20 erzeugte Leistung E in eine Leistung D mit einem über dem Drehmoment Te liegenden Drehmoment Td umgewandelt wird, und die resultie­ rende Leistung D von der Außenläuferwelle 35 ausgegeben wird.
Wenn die Umwandlung gemäß der Darstellung in Fig. 2 durchgeführt wird, ist die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 niedriger als die Drehge­ schwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 20. Da der Außenläufer des Motors MG1 mit der Drehgeschwindigkeit Nd dreht, während der Innenläufer mit einer Drehgeschwindigkeit Ne dreht, die höher als Nd ist, dreht der Motor MG1 insge­ samt in einer Rückwärtsrichtung, und die Drehgeschwindigkeit Nmg1 des Motors MG1 nimmt einen negativen Wert an. Das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 ist ein positiver Wert, der gemäß dem Gesetzt von Kraft und Gegenkraft gleich dem Ausgangsdrehmoment Te der Brennkraftmaschine 20 ist. D. h., der Motor MG1 arbeitet so, daß er einen Teil der von der Brennkraftmaschine 20 erzeugten Lei­ stung auf die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle überträgt, während er den Rest der Leistung als elektrische Leistung regeneriert. In diesem Fall ist die elektri­ sche Leistung, die als Ergebnis der Regenerierung erhalten wird, gleich dem Pro­ dukt aus der Drehgeschwindigkeit Nmg1 des Motors MG1 und dem Drehmoment Tmg1, das gleich der Fläche eines schraffierten Bereichs GU in Fig. 2 ist.
Das Drehmoment Td der Außenläuferwelle 35 hingegen ist größer als das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 20. Somit wird der Motor MG2 mit einem positiven Drehmoment Tmg2 bei einer positiven Drehgeschwindigkeit Nmg2 betrieben. D. h., elektrische Leistung wird für einen Leistungsbetrieb an den Motor MG2 geliefert. Die zu diesem Zeitpunkt zugeführte elektrische Leistung ist gleich der Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 und dem Drehmoment Tmg2, was gleich der Fläche eines schraffierten Bereichs AU in Fig. 2 ist. Unter der Annahme, daß beide Motoren (MG1, MG2) mit einem Wirkungsgrad von 100% arbeiten, ist die durch den Motor MG1 regenerierte elektrische Leistung gleich der dem Motor MG2 zugeführten elektrischen Leistung. D. h., der Motor MG1 nimmt eine Energiemenge, die dem Bereich GU entspricht, in Form von elektrischer Lei­ stung ab, die dann dem Motor MG2 als Energiemenge zugeführt wird, die dem Bereich AU entspric 99999 00070 552 001000280000000200012000285919988800040 0002010049387 00004 99880ht, so daß die durch den Betriebspunkt E der Brennkraft­ maschine 20 dargestellte Leistung in den Zustand von Betriebspunkt D umgewan­ delt wird. Da die Betriebswirksamkeit in der Praxis weniger als 100% beträgt, wird die obenstehend beschriebene Umwandlung verwirklicht, indem elektrische Leistung aus der Batterie 74 entnommen wird oder die Brennkraftmaschine 20 ver­ anlaßt wird, eine Überschußleistung zu erzeugen, die dem Verlust bei der Lei­ stungsübertragung gleichwertig ist. Bei der Umwandlung gemäß der obenstehenden Beschreibung wird die von dem in Ausgaberichtung vorderen Motor MG1 regene­ rierte elektrische Leistung dem in Ausgaberichtung hinteren Motor MG2 zugeführt, so daß keine Leistungsrückübertragung stattfindet, mit dem Ergebnis, daß keine Reduzierung der Betriebswirksamkeit der Leistungsabgabevorrichtung 10 eintritt.
Bei der UD-Kopplung werden die Betriebspunkte des Motors MG1 und des Motors MG2 folgendermaßen bestimmt, um die obenstehend beschriebene Umwandlung zu bewerkstelligen.
Drehgeschwindigkeit Nmg1 des Motors MG1 = Nd - Ne
Drehmoment Tmg1 = Te
Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 = Nd
Drehmoment Tmg2 = Td - Te (1)
Als nächstes wird der Fall erläutert, in dem die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 höher als die Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschi­ ne 20 ist. Im Fall eines Overdrive-Betriebs, in dem die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 höher als die Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraft­ maschine 20 ist, steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 an, die Underdrive-Kupplung UDC zu lösen und die Overdrive-Kupplung ODC zu schließen, um dadurch eine OD-Kopplung herzustellen und somit eine Verringe­ rung der Betriebswirksamkeit der Leistungsabgabevorrichtung 10 aufgrund des Auftretens einer Leistungsrückübertragung zu vermeiden.
Fig. 3 zeigt, wie das Drehmoment in dem obenstehenden Fall umgewandelt wird. Wenn die Umwandlung gemäß Fig. 3 durchgeführt wird, ist die Dreh­ geschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 höher als die Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 20. Somit dreht der Motor MG1 bei einer positiven Drehgeschwindigkeit Nmg1 mit einem positiven Drehmoment Tmg1. D. h., elektri­ sche Leistung wird für Leistungsbetrieb an den Motor MG1 geliefert. In diesem Fall ist die an den Motor MG1 gelieferte elektrische Leistung gleich dem Produkt aus der Drehgeschwindigkeit Nmg1 des Motors MG1 und dem Drehmoment Tmg1, das gleich der Fläche eines schraffierten Bereichs GO in Fig. 3 ist. Das Drehmoment Td der Außenläuferwelle 35 hingegen ist geringer als das Dreh­ moment Te der Brennkraftmaschine 20. Somit wird der Motor MG2 mit einem negativen Drehmoment Tmg2 bei einer positiven Drehgeschwindigkeit Nmg2 betrieben. D. h., der Motor MG2 führt einen regenerativen Betrieb durch. Die als Ergebnis der Regeneration erhaltene elektrische Leistung ist gleich dem Produkt aus der Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 und dem Drehmoment Tmg2, das gleich der Fläche eines schraffierten Bereiches AO in Fig. 2 ist. Unter der Annahme, daß beide Motoren (MG1, MG2) mit einem Wirkungsgrad von 100% arbeiten, ist die durch den Motor MG2 regenerierte elektrische Leistung gleich der an den Motor MG1 gelieferten elektrischen Leistung. Bei der Umwand­ lung gemäß der obenstehenden Beschreibung wird die von dem in Ausgaberichtung vorderen Motor MG2 regenerierte elektrische Leistung an den in Ausgaberichtung hinteren Motor MG1 geliefert, weshalb keine Leistungsrückübertragung stattfindet, mit dem Ergebnis, daß keine Verringerung der Betriebswirksamkeit der Leistungs­ abgabevorrichtung 10 eintritt.
Bei der OD (Overdrive)-Kopplung werden die Betriebspunkte des Motors MG1 und des Motors MG2 folgendermaßen bestimmt, um die genannte Umwand­ lung zu bewirken.
Drehgeschwindigkeit Nmg1 des Motors MG1 = Nd - Ne
Drehmoment Tmg1 = Td
Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 = Ne
Drehmoment Tmg2 = Td - Te (2)
Gemäß der obenstehenden Erläuterung ist die in Fig. 1 gezeigte Leistungs­ abgabevorrichtung 10 in der Lage, von der Brennkraftmaschine 20 erzeugte Lei­ stung in Leistung als eine Kombination aus der erforderlichen Drehgeschwindigkeit und dem erforderlichen Drehmoment umzuwandeln, auf eine gewählte Weise, die von dem Verhältnis zwischen der Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 20 und der Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 abhängt, und dem Kopplungszustand der Läuferwelle 43 des Motors MG2. Die Leistungsabgabevorrichtung 10 gibt dann die aus der Umwandlung resultierende Leistung von der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle ab.
(3) Verfahren zum Steuern der Leistungsabgabevorrichtung
Im nachfolgenden wird ein Verfahren zum Steuern der Leistungsabgabe­ vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert. Das Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung wird angewendet, wenn das Hybridfahrzeug, in dem die in Fig. 1 gezeigte Leistungsabgabevorrichtung 10 installiert ist, aus einem angehaltenen oder ruhenden Zustand anfährt und mit einer niedrigen Rate beschleunigt wird, d. h. mit einer geringen Beschleunigung fährt. Genauer gesagt ist die Steuerung in der Hauptsache für den Fall vorgesehen, daß der Betriebspunkt der Antriebswelle aus einem UD-Bereich in einen OD-Bereich eintritt, während das Fahrzeug in der EV-Betriebsart mit UD-Kopplung fährt, oder den Fall, in dem eine Brennkraft­ maschinen-Startbedingung darauffolgend erfüllt ist.
Gemäß der obenstehenden Beschreibung umfaßt das Steuerverfahren der vor­ liegenden Erfindung das erste bis fünfte Steuerverfahren, die kurz folgendermaßen erläutert werden.
Erstes Steuerverfahren: wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle vom UD- Bereich in den OD-Bereich eintritt, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine begonnen, und gleichzei­ tig wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchgeführt.
Zweites Steuerverfahren: wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle vom UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt, wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchgeführt, während das Fahrzeug in der EV-Betriebsart weiter­ fährt.
Drittes Steuerverfahren: Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung wird selbst dann nicht durchgeführt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt und das Fahrzeug in der EV-Betriebs­ art weiterfährt, wobei die UD-Kopplung beibehalten wird. Wenn eine bestimmte Brennkraftmaschinen-Startbedingung darauffolgend erfüllt ist, wird mit der Zufüh­ rung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine begonnen, und gleichzeitig wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchgeführt.
Viertes Steuerverfahren: Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung wird selbst dann nicht bewirkt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt und das Fahrzeug in der EV-Betriebsart weiterfährt, wobei die UD-Kopplung beibehalten wird. Wenn der Betriebspunkt aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt, wird jedoch die Drehgeschwin­ digkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine so gesteuert, daß sie im wesentlichen gleich der Drehzahl der Antriebswelle ist (Brennkraftmaschinen- Nachlaufregelung). Wenn eine bestimmte Brennkraftmaschinen-Startbedingung darauffolgend erfüllt ist, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brenn­ kraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine begonnen, und Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung wird durchgeführt.
Fünftes Steuerverfahren: Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung wird selbst dann nicht durchgeführt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt und das Fahrzeug in der EV-Betriebs­ art weiterfährt, wobei die UD-Kopplung beibehalten wird. Wenn die Dreh­ geschwindigkeit des Motors MG2 daraufhin eine bestimmte Drehgeschwindigkeit übersteigt, wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchgeführt.
Es folgt nun jeweils eine Erläuterung des ersten bis fünften Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung in ihrer jeweiligen Ausführungsform unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung.
(4) Erstes Steuerverfahren
Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der ersten Ausführungs­ form gemäß dem ersten Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung. Fig. 5 ist ein Diagramm, das den "EV-Fahrbereich", den "UD-Kopplungsbereich" und den "OD-Kopplungsbereich" zeigt, wenn das erste Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
In Fig. 5 stellen die Vertikalachse, die Horizontalachse und die jeweiligen Kurven die gleichen Parameter oder Inhalte wie diejenigen der Fig. 26 dar und werden daher hier nicht näher erläutert. Des weiteren bezeichnet "EV" in Fig. 5 einen EV-Fahrbereich, in dem das Hybridfahrzeug in der EV-Betriebsart fährt, "ud" bezeichnet einen UD-Kopplungsbereich, in dem eine UD-Kopplung tatsäch­ lich hergestellt ist, und "od" bezeichnet einen OD-Kopplungsbereich, in dem eine OD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist. Gemäß der obenstehenden Beschreibung wird der Bereich auf der drehmomenthöheren Seite der Brennkraftmaschinen­ betriebslinie EL als "UD-Bereich" bezeichnet, und der Bereich auf der dreh­ momentniedrigeren Seite der Brennkraftmaschinenbetriebslinie EL wird als "OD- Bereich" bezeichnet, während die Brennkraftmaschinenbetriebslinie EL selbst als "UD/OD-Bereichsgrenze" bezeichnet ist. Es wird jedoch angemerkt, daß der UD- Kopplungsbereich und der OD-Kopplungsbereich gemäß der obenstehenden Anga­ ben vom UD-Bereich bzw. OD-Bereich verschieden sind. Bei dem ersten Steuer­ verfahren jedoch fallen der UD- und OD-Kopplungsbereich mit dem UD- bzw. OD-Bereich zusammen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 60 einen Steuervor­ gang gemäß der Steuerroutine wie in der Darstellung in Fig. 4 während eines Zeit­ raums durch, in dem das Fahrzeug aus dem Stand anfährt und mit einer niedrigen Rate beschleunigt wird. Während dieser Zeitspanne folgt der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 als der Antriebswelle einem Verlauf, der durch die Kurve DL2 in Fig. 5 angegeben ist.
Wenn das Fahrzeug aus dem Stand anfährt, führt die ECU 60 anfänglich Schritt S102 aus, um das Fahrzeug mit UD-Kopplung zu starten (d. h. wobei die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 gekoppelt ist), ohne die Brennkraftmaschine 20 zu starten, und das Fahrzeug in der EV-Betriebsart einzig unter Verwendung des Motors MG2 zu betreiben. Genauer gesagt steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 an, die Underdrive-Kupplung UDC zu schließen, so daß die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 als der Antriebswelle gekop­ pelt ist, um somit die UD-Kopplung herzustellen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Overdrive-Kupplung ODC gelöst.
Die ECU 60 steuert die Brennkraftmaschine 20 nicht an und hält die Brenn­ kraftmaschine 20 weiter an. Darüber hinaus steuert die ECU 60 den MG1-Inverter 70 an, alle Transistoren im MG1-Inverter 70 in den AUS-Zustand zu versetzen, um dadurch das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 auf Null zu bringen. Des weite­ ren steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 an, den Motor MG2 zu betreiben, so daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich einem Soll­ drehmoment Td der Antriebswelle wird.
Da die Brennkraftmaschine 20 angehalten ist, und das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine gleich Null ist, muß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 während der UD-Kopplung gemäß der folgenden Ausdrücke (3) gesteuert werden, wie aus den obenstehend angegebe­ nen Ausdrücken (1) hervorgeht.

Tmg1 = 0
Tmg2 = Td (3)
Infolgedessen wird das vom Motor MG2 erzeugte Drehmoment Tmg2 über die Läuferwelle 43 und die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 auf die Außen­ läuferwelle 35 als die Antriebswelle übertragen, und die Außenläuferwelle 35 gibt ein Antriebsdrehmoment aus, das im wesentlichen gleich dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle ist. Das Antriebsdrehmoment wird dann über die Abtriebsräder 81, die Getriebewelle 82, die Untersetzungsräder 83, die Differentialräder 84 und die Achsen 85 in der genannten Reihenfolge auf die Antriebsräder übertragen, um zu veranlassen, daß das Fahrzeug in der EV-Betriebsart nur mit Hilfe des Motors MG2 fährt.
Das Solldrehmoment Td der Antriebswelle gemäß der obenstehenden Beschreibung wird im voraus durch die ECU 60 bestimmt. Genauer gesagt liest die ECU 60 den Betätigungsbetrag eines Fahrpedals (nicht gezeigt) aus einem Fahr­ pedalstellungssensor (nicht gezeigt) aus, berechnet ein vom Fahrer angefordertes, erforderliches Drehmoment auf der Grundlage des Betätigungsbetrags, und bestimmt das Solldrehmoment Td der Antriebswelle, das von der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle erzeugt werden soll, auf der Grundlage des benötigten Drehmoments.
Die ECU 60 führt dann Schritt S104 zum Lesen der Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle durch, und Berechnen der von der Brennkraftmaschine 20 zu erzeugenden Leistung (Brennkraftmaschinen-Leistungs­ erfordernis) Pe gemäß dem nachstehenden Ausdruck (4) unter Verwendung der Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle und des vorausgehend erhaltenen Soll­ drehmoments Td der Antriebswelle.
Pe = Nd . Td/hm + Pb (4)
In dem obenstehenden Ausdruck (4) ist "hm" der Motoreinheit-Wirksam­ keitsgrad, welcher den Wirksamkeitsgrad der Motoren MG1, MG2 darstellt. Der Wert von "hm" liegt in dem Bereich von 0 bis 1, und der Wirksamkeitsgrad beträgt 100%, wenn "hm" gleich 1 ist. Es wird jedoch angemerkt, daß "hm" der Wirksamkeitsgrad eines jeden der Motoren MG1, MG2 sein kann. "Pb" ist ein erforderlicher Batterielade-/-entladewert. Genauer gesagt ist "Pb" ein rückgeführter Wert zur Verwendung beim Aufladen oder Entladen der Batterie 74 je nach dem gegenwärtigen Zustand der Batterie 74. Die Batterie 74 wird aufgeladen, wenn "Pb" ein positiver (+) Wert ist, und entladen, wenn "Pb" ein negativer (-) Wert ist.
Die ECU 60 führt dann den Schritt S106 für eine Brennkraftmaschinenstart- Beurteilung durch, d. h. um zu beurteilen, ob die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden soll oder nicht, basierend auf der in Schritt S104 berechneten Brennkraft­ maschinen-Leistungserfordernis Pe. Genauer gesagt vergleicht die ECU 60 die Brennkraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe mit einem vorgegebenen Schwellwert PeSTART (feststehender Wert) und bestimmt, daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden soll, wenn die Brennkraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe größer als der Schwellwert PeSTART ist. D. h., Pe < PeSTART ist eine Brenn­ kraftmaschinen-Startbedingung. Wenn die ECU 60 bestimmt, daß die Brennkraft­ maschine 20 gestartet werden soll, geht der Steuerablauf weiter zu "A" zum Starten einer weiter unten beschriebenen Routine von Fig. 9.
Wenn die Brennkraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe kleiner als der Schwellwert PeSTART ist, bestimmt die ECU 60, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, und geht zu Schritt S108 über, während die Brennkraftmaschine 20 weiterhin angehalten bleibt.
Die Brennkraftmaschinenstart-Beurteilung erfolgt im Prinzip durch Verglei­ chen der Brennkraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe mit dem Schwellwert PeSTART. In Ausnahmefällen, wie etwa wenn die Drehgeschwindigkeit der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle in der Nähe von Null liegt, wird die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU gemäß der Darstellung in Fig. 5 anstelle des Schwellwertes PeSTART verwendet. Genauer gesagt ermittelt die ECU 60 einen Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle auf der Grundlage einer Kombination aus der Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle und dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle. Die ECU 60 bestimmt daraufhin, daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden soll, wenn der Betriebspunkt in einem Bereich auf der oberen rechten Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurtei­ lungslinie ESU gemäß der Darstellung in Fig. 5 liegt, und bestimmt, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, wenn der Betriebspunkt in einem Bereich auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeur­ teilungslinie ESU liegt. Wenn die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU verwendet wird, ist daher die Brennkraftmaschinen-Startbedingung, daß der Betriebspunkt der Antriebswelle in bezug auf die Brennkraftmaschinen-Startbeurtei­ lungslinie ESU im oberen rechten Bereich liegt.
Wenn der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle gegenwärtig beispielsweise an Punkt "a" auf Kurve DL2 in Fig. 5 liegt, bestimmt die ECU 60, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, da der Betriebspunkt in bezug auf die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU im unteren linken Bereich liegt.
Auf die obenstehend beschriebene Weise wird die Brennkraftmaschinenstart- Beurteilung zweimal, unter Verwendung des Schwellwerts PeSTART und der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU durchgeführt.
Der Schwellwert PeSTART und die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungs­ linie EST werden vorab experimentell erhalten und als Daten oder als Speicher­ abbildung im ROM in der ECU 60 gespeichert.
Falls der Schritt S106 ergibt, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, führt die ECU 60 in Schritt S108 eine UD/OD-Bereichsbeurtei­ lung durch. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60, ob der Betriebspunkt die UD/OD-Bereichsgrenze EL als die Betriebslinie der Brennkraftmaschine 20 über­ schritten hat und in den OD-Bereich eingetreten ist.
Wenn der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebswelle wie im obenstehend beschriebenen Fall auf Punkt "a" liegt, hat der Betriebspunkt die UD/OD- Bereichsgrenze EL nicht überschritten, sondern liegt noch im UD-Bereich, weshalb der Steuerablauf zu Schritt S102 zurückkehrt, um die gleichen Vorgänge wie die im letzten Durchgang durchgeführten zu wiederholen. Wenn der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebswelle beispielsweise an Punkt "b" auf der Kurve DL2 liegt, geht der Steuerablauf zu Schritt S110 weiter, da der Betriebspunkt die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und im OD-Bereich liegt.
Die UD/OD-Bereichsgrenze (d. h. die Betriebslinie der Brennkraftmaschine 20) EL wird vorab experimentell erhalten und als Speicherabbildung im ROM in der ECU 60 gespeichert.
In Schritt S110 steuert die ECU 60 die Brennkraftmaschine 20 an, um die Brennkraftmaschine 20 durch Beginnen der Brennstoffzufuhr in die Brennkraft­ maschine 20 zu starten, und steuert die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 an, ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung zu bewirken. Konkrete Inhal­ te des Vorgangs von Schritt S110 sind weiter unten ausführlicher beschrieben.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 20 und dem Umschalten auf die OD-Kopplung geht die ECU 60 zu Schritt S112 über, um das Fahrzeug in der HV- Betriebsart mit OD-Kopplung unter Verwendung der Brennkraftmaschine 20 und der Motoren MG1, MG2 zu betreiben.
Genauer gesagt berechnet die ECU 60 die Brennkraftmaschinen-Leistungs­ erfordernis Pe erneut und bestimmt, welcher Punkt auf der Betriebslinie EL der Brennkraftmaschine 20 gemäß der Darstellung in Fig. 5 der Brennkraftmaschinen- Leistungserfordernis Pe entspricht, um somit den Sollbetriebspunkt der Brenn­ kraftmaschine 20 zu bestimmen. D. h., die Brennkraftmaschinen-Leistungserfor­ dernis Pe ist durch das Produkt aus der Solldrehgeschwindigkeit Ne und dem Solldrehmoment Te der Brennkraftmaschine 20 dargestellt. Somit liefert der Punkt auf der Betriebslinie EL der Brennkraftmaschine 20, bei dem das Produkt aus der Drehgeschwindigkeit und dem Drehmoment gleich dem Wert der Brennkraft­ maschinen-Leistungserfordernis Pe ist, den Sollbetriebspunkt der Brennkraft­ maschine 20. Bei einem tatsächlichen Betrieb wird der Sollbetriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 durch Auslesen eines Betriebspunktes, welcher der Brenn­ kraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe entspricht, aus einer im ROM in der ECU 60 gespeicherten Speicherabbildung der Betriebslinie EL bestimmt.
Die ECU 60 bestimmt daraufhin das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß jeweiliger Ausdrücke (5) auf der Grundlage des als der Betriebspunkt der Antriebswelle bestimmten Soll­ betriebspunktes der Brennkraftmaschine 20, und führt eine Steuerung durch, um die Ausdrücke (5) zu erfüllen. Diese Ausdrücke (5) leiten sich von den obenste­ hend angegebenen Ausdrücken (2) für OD-Kopplung her.

Tmg1 = Td
Tmg2 = Td - Te (5)
Genauer gesagt steuert die ECU 60 den MG1-Inverter 70 so, daß das Dreh­ moment Tmg1 des Motors MG1 an das Solldrehmoment Td der Antriebswelle angeglichen wird, und steuert den MG2-Inverter 72 an, den Motor MG2 so zu betreiben, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich einer Differenz zwischen dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle und dem Solldrehmoment Te der Brennkraftmaschine 20 wird.
Der Betrieb der Motoren MG1, MG2 kann mittels bekannter oder herkömm­ licher Vorgänge zum Steuern von Synchronmotoren gesteuert werden. Bei der vor­ liegenden Ausführungsform wird eine sogenannte Proportional-Integralregelung eingesetzt. D. h., das gegenwärtige Drehmoment eines jeden Motors wird erfaßt, und ein Befehlswert der an jede Phase zu legenden Spannung wird auf der Grund­ lage einer Abweichung von dem bestimmten Solldrehmoment und der Solldreh­ geschwindigkeit eingestellt. Die anzulegende Spannung wird durch den Proportio­ nalterm, Integralterm und Kumulationsterm der obenstehend angegebenen Abwei­ chung eingestellt. Auf die jeweiligen Termen anzuwendende Proportionalkoeffizi­ enten werden auf geeignete Werte eingestellt, die experimentell o. dgl. erhalten werden. Die somit bestimmte Spannung wird in das Lastspiel des Umschaltens von Transistoren umgewandelt, welche den MG1-Inverter 70 und den MG2-Inverter 72 bilden, das somit auf jeden Motor unter PWM-Steuerung angewendet wird.
Die ECU 60 steuert des weiteren die Brennkraftmaschine 20 so, daß der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 mit dem auf die obenstehend beschriebe­ ne Weise bestimmten Sollbetriebspunkt zusammenfällt.
Als Ergebnis der obenstehenden Vorgänge wird das von der Brennkraft­ maschine 20 erzeugte Drehmoment Te durch die Kurbelwelle 21 auf die Innen­ läuferwelle 33 übertragen, während das am Motor MG2 als negativer Wert erzeug­ te Drehmoment Tmg2 (< 0) über die Läuferwelle 43 und die umschaltbare Kupp­ lungsanordnung 50 auf die Innenläuferwelle 33 übertragen wird, wodurch das Drehmoment, wie es durch Te + Tmg2 (mit Tmg2 < 0) ausgedrückt ist, auf den Motor MG1 übertragen wird. Das somit auf den Motor MG1 übertragene Drehmoment Te + Tmg2 wird als das Drehmoment Tmg1 (Te + Tmg2) des Motors MG1 auf die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle übertragen, und die Außenläuferwelle 35 gibt ein Antriebsdrehmoment aus, das im wesentlichen gleich dem Solldrehmoment Td (= Tmg1 = Te + Tmg2) der Antriebswelle ist. Auf diese Weise fährt das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit OD-Kopplung unter Verwendung der Brennkraftmaschine 20 und der Motoren MG1, MG2.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß der obenstehenden Beschrei­ bung fährt das Fahrzeug in der EV-Betriebsart mit UD-Kopplung, wenn es gestar­ tet wird. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und in den OD-Bereich eintritt, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine 20 begonnen, um die Brennkraftmaschine 20 zu starten, und gleichzeitig wird Umschalten von der UD-Kopplung auf die OD- Kopplung bewirkt, so daß das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit hergestellter OD-Kopplung fährt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der EV-Bereich, in dem das Fahr­ zeug in der EV-Betriebsart fährt, als Überlappung des UD-Bereichs und des durch die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU begrenzten unteren linken Bereichs definiert. Das Fahrzeug fährt im übrigen UD-Bereich und im gesamten OD-Bereich in der HV-Betriebsart. Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt der UD-Bereich den UD-Kopplungsbereich "ud" zur Verfügung, in dem die UD- Kopplung tatsächlich hergestellt ist, und der OD-Bereich stellt den OD-Kopplungs­ bereich "od" zur Verfügung, in dem die OD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist.
Auf die obenstehend beschriebene Weise beginnt das Fahrzeug in der EV- Betriebsart zu fahren, wobei nur der Motor MG2 betrieben wird, und wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt, wird der Kopplungszustand der Läuferwelle 43 des Motors MG2 zu OD-Kopplung geändert, so daß das Fahrzeug unter Verwendung der Brennkraftmaschine 20 und der Motoren MG1, MG2 in der HV-Betriebsart zu fahren beginnt.
Als nächstes wird der Vorgang von Schritt S110 in Fig. 4 konkret erläutert. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Vorgang von Schritt S110 in einem aus­ gewählten von drei Verfahren gemäß der nachfolgenden Beschreibung durchgeführt werden.
Beim ersten und zweiten Verfahren wird die Kraftstoffzufuhr zur Brenn­ kraftmaschine 20 anfänglich begonnen, so daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird, und Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung wird darauffolgend bewirkt. Beim dritten Verfahren wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD- Kopplung anfänglich bewirkt, und die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20, so daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird, wird darauffolgend begonnen. Bei dem ersten dieser Verfahren wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD- Kopplung durchgeführt, während die Antriebswelle (die Außenläuferwelle 35 des Motors MG1) und die Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 (Kurbelwelle 21, Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) direkt gekoppelt miteinander sind. Bei dem zweiten dieser Verfahren wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchgeführt, während die Läuferwelle 43 des Motors MG2 von sowohl der Antriebswelle (Außenläuferwelle 35 des Motors MG1) als auch der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 (Kurbelwelle 21, Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) abgekoppelt bzw. außer Eingriff mit diesen ist.
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine gemäß dem ersten Verfah­ ren als eine Form des Vorgangs von Schritt S110 in Fig. 4. Beim Start des Vor­ gangs von Schritt S110 geht die ECU 60 gemäß der Darstellung in Fig. 6 zu Schritt S122 über, um die Brennkraftmaschine 20 anzusteuern, die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 zu beginnen und auch eine Zündkerze (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 zu zünden, um dadurch die Brennkraftmaschine 20 zu starten. Zu diesem Zeitpunkt steuert die ECU 60 den MG1-Inverter 70 so, daß der Motor MG1 ein Brennkraftmaschinen-Startdrehmoment an der mit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine verbundenen Innenläuferwelle 33 erzeugt, um die Kur­ belwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 mittels einer äußeren Kraft zu drehen und somit die Brennkraftmaschine 20 zu starten. Gleichzeitig steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 an, um ein Gegendrehmoment auszugleichen, das an der Außen­ läuferwelle 35 durch den Motor MG1 erzeugt wird, so daß ein Drehmoment, das im wesentlichen gleich dem vom Motor MG1 erzeugten Brennkraftmaschinen- Startdrehmoment ist, vom Motor MG2 an der Läuferwelle 43 erzeugt wird, die mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 über die umschaltbare Kupplungsanord­ nung 50 verbunden ist.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 20 auf die obenstehend beschrie­ bene Weise führt die ECU eine weitere Steuerung folgendermaßen durch. Die ECU 60 bestimmt die Solldrehgeschwindigkeit Ne und das Solldrehmoment Te der Brennkraftmaschine 20 gemäß jeweiliger Ausdrücke (6), so daß der Sollbetriebs­ punkt der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich dem Betriebspunkt der Antriebswelle wird, und bestimmt das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß jeweiliger Ausdrücke (6), und führt eine Steuerung derart durch, daß die Ausdrücke (6) erfüllt werden.
Ne = Nd
Te = Td
Tmg1 = (Ne - Ner) . k
Tmg2 = Td + Tmg1 (6)
wobei "Ner" die gegenwärtige Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 20 (d. h. die gegenwärtige Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21) ist, und "k" die Steuerverstärkung.
Genauer gesagt steuert die ECU 60 die Brennkraftmaschine 20 an, die Öff­ nung der Drosselklappe (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 so einzustellen, daß das Drehmoment der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich dem Drehmoment Td der Antriebswelle wird, und steuert gleichzeitig den MG1-Inverter 70 an, das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 so einzustellen, daß die Drehge­ schwindigkeit der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich der Drehge­ schwindigkeit Nd der Antriebswelle wird. Des weiteren steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors Mg2 im wesentlichen gleich der Summe aus dem Drehmoment Td der Antriebswelle und dem Drehmo­ ment Tmg1 des Motors MG1 wird. Infolgedessen entspricht der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 nahezu dem Betriebspunkt der Antriebswelle bzw. fällt mit ihm zusammen.
In dem obenstehend beschriebenen Beispiel steuert die ECU 60 die Brenn­ kraftmaschine 20 und die MG1-, MG2-Inverter 70, 72 nach dem Starten der Brennkraftmaschine 20 so, daß die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird, und das Drehmoment der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich demjenigen der Antriebswelle wird. Dieser Steuervorgang kann durch einen alternativen Steuervorgang folgen­ dermaßen ersetzt werden.
Bei dem alternativen Betrieb steuert die ECU 60 den MG1-Inverter 70 so, daß der Motor MG1 die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen an die Drehzahl der Antriebswelle angleicht, woraufhin mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine 20 zum Starten der Brenn­ kraftmaschine 20 begonnen wird. Daraufhin steuert die ECU 60 die Brennkraft­ maschine 20 so, daß das Drehmoment der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich demjenigen der Antriebswelle wird. Wenn diese Steuerung durchgeführt wird, ist die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 20 zu dem Zeitpunkt, an dem die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird, bereits an diejenige der Antriebs­ welle angeglichen, weshalb der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 mit dem Betriebspunkt der Antriebswelle in einer noch kürzeren Zeitspanne nach dem Star­ ten der Brennkraftmaschine 20 zusammenfallen kann.
Nachdem der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 auf die obenstehend beschriebene Weise im wesentlichen mit dem Betriebspunkt der Antriebswelle zusammenfällt, steuert die ECU 60 in Schritt S124 die umschaltbare Kupplungs­ anordnung 50 an, die Overdrive-Kupplung ODC zu betätigen oder anzuwenden. Da sich die Underdrive-Kupplung UDC zu diesem Zeitpunkt ebenfalls im betätigten Zustand befindet, ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl mit der Außen­ läuferwelle 35 als auch der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 gekoppelt. In diesem Fall sind daher die Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 und die Kurbel­ welle 21 der Brennkraftmaschine 20 (Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) über die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 mechanisch direkt miteinander gekop­ pelt.
Daraufhin führt die ECU 60 den Schritt S126 durch, um das Solldrehmoment Te der Brennkraftmaschine 20, das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß jeweiliger nachstehender Ausdrücke (7) zu bestimmen, und führt eine Steuerung derart durch, daß die Ausdrücke (7) erfüllt werden.
Te = Td
Tmg1 = Tmg2 = 0 (7)
Während die Außenläuferwelle 35 und die Kurbelwelle 21 direkt miteinander gekoppelt sind, steuert die ECU 60 die Brennkraftmaschine 20 so, daß das Dreh­ moment der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich dem Drehmoment Td der Antriebswelle wird, und steuert den MG1-Inverter 70 und den MG2-Inverter 72 so, daß alle Transistoren im MG1-Inverter 70 und im MG2-Inverter 72 in den AUS-Zustand versetzt werden, so daß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 jeweils im wesentlichen gleich Null gemacht werden.
Somit wird, während die Außenläuferwelle 35 und die Kurbelwelle 21 direkt miteinander gekoppelt sind, das von der Brennkraftmaschine 20 erzeugte Dreh­ moment Te über die Kurbelwelle 21 und die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 direkt auf die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle übertragen, und die Außenläuferwelle 35 gibt ein Antriebsdrehmoment aus, das fast gleich dem Soll­ drehmoment Td (= Te) der Antriebswelle ist. Da die Motoren MG1, MG2 kein Drehmoment erzeugen, werden die Läufer 32, 34 des Motors MG1 und der Läufer 42 des Motors MG2 nur veranlaßt, mit der Kurbelwelle 21 mitzudrehen. Während­ dessen fährt das Fahrzeug, wobei nur die Brennkraftmaschine 20 in Betrieb ist.
Daraufhin steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 in Schritt S128 an, die Underdrive-Kupplung UDC zu lösen. Infolgedessen werden die Läuferwelle 43 des Motors MG2, die mit der Außenläuferwelle 35 gekoppelt ist, und die Innenläuferwelle 33 von der Außenläuferwelle 35 abgekoppelt und nur mit der Innenläuferwelle 33 gekoppelt, wodurch OD-Kopplung hergestellt wird.
Bei Abschluß des Umschaltens von UD-Kopplung auf OD-Kopplung auf die obenstehend beschriebene Weise ist die Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 6 beendet, und die ECU 60 kehrt zu der Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 4 zurück.
Bei dem ersten Verfahren nach der Darstellung in Fig. 6 wird der Kopp­ lungszustand der Läuferwelle 43 des Motors MG2 von UD-Kopplung auf OD- Kopplung umgeschaltet, nachdem der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen an den Betriebspunkt der Antriebswelle angeglichen ist, und Dreh­ moment und Drehgeschwindigkeit der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 (diejenigen der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine) im wesentlichen an diejenigen der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle angeglichen. Somit kann ein Umschalten der Kupplung reibungslos bewerkstelligt werden, ohne daß ein Umschaltruck hervorgerufen wird.
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine gemäß dem zweiten Verfah­ ren als einer weiteren Form des Vorgangs von Schritt S110 in Fig. 4. Bei Beginn des Vorgangs von Schritt S110 führt die ECU 60 den gleichen Betrieb in Schritt S132 wie denjenigen von Schritt S122 gemäß der Darstellung in Fig. 6 durch, so daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird und der Betriebspunkt der Brenn­ kraftmaschine 20 im wesentlichen demjenigen der Antriebswelle angeglichen wird.
Die ECU 60 führt dann Schritt S134 durch, um die umschaltbare Kupplungs­ anordnung 50 so zu steuern, daß die Underdrive-Kupplung UDC gelöst wird. Infolgedessen wird die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl von der Außen­ läuferwelle 35 des Motors MG1 als auch der Kurbelwelle 21 der Brennkraft­ maschine 20 (der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) abgekoppelt bzw. außer Eingriff damit gebracht.
Daraufhin führt die ECU 60 den Schritt S136 durch, um das Solldrehmoment Te der Brennkraftmaschine 20, das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß der jeweiligen untenstehenden Aus­ drücke (8) zu bestimmen, und führt eine Steuerung derart durch, daß die Aus­ drücke (8) erfüllt werden.
Tmg1 = Te = Td
Tmg2 = 0 (8)
Während die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl von der Außenläufer­ welle 35 als auch der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 abgekoppelt ist, steuert die ECU 60 die Brennkraftmaschine 20 so, daß das Drehmoment der Brennkraft­ maschine 20 im wesentlichen gleich dem Drehmoment Td der Antriebswelle wird, und steuert den MG1-Inverter 70 so, daß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 im wesentlichen gleich dem Solldrehmoment Te der Brennkraftmaschine 20 wird. Des weiteren steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 so, daß alle alle Transisto­ ren im MG2-Inverter 72 in den AUS-Zustand versetzt werden, so daß das Dreh­ moment Tmg2 des Motors MG2 fast gleich Null wird.
Infolgedessen wird das von der Brennkraftmaschine 20 erzeugte Drehmoment Te durch die Kurbelwelle 21 und die Innenläuferwelle 33 auf den Motor MG1 übertragen, während die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl von der Außen­ läuferwelle 35 als auch der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 abgekoppelt ist. Das auf den Motor MG1 übertragene Drehmoment wird daraufhin als das Dreh­ moment Tmg1 (= Te) des Motors MG1 auf die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle übertragen. Hingegen wird kein Drehmoment vom Motor MG2 auf die Außenläuferwelle 35 übertragen, da die Läuferwelle 43 des Motors MG2 von der Außenläuferwelle 35 und der Innenläuferwelle 33 abgekoppelt ist und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 Null ist. Somit gibt die Außenläuferwelle 35 ein Antriebsdrehmoment aus, das nahezu gleich dem Solldrehmoment Td (= Tmg1 = Te) der Antriebswelle ist. Hierbei fährt das Fahrzeug mittels der Brennkraft­ maschine 20 und des Motors MG1, während die Läuferwelle 43 des Motors MG2 infolge der Trägheit weiterhin mit einer fast konstanten Drehgeschwindigkeit dreht.
Daraufhin steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 in Schritt S138 so an, daß die Overdrive-Kupplung ODC betätigt wird. Infolgedessen wird die Läuferwelle 43 des Motors MG2, die sowohl von der Außenläuferwelle 35 als auch der Innenläuferwelle 33 abgekoppelt war, mit der Innenläuferwelle 33 gekoppelt, wodurch OD-Kopplung hergestellt wird.
Mit Abschluß des Umschaltens von der UD-Kopplung auf die OD-Kopplung gemäß der obenstehenden Beschreibung ist die Steuerroutine gemäß der Darstel­ lung in Fig. 7 beendet, und die ECU 60 kehrt zu der Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 4 zurück.
Auch bei dem zweiten Verfahren gemäß der Darstellung in Fig. 7 wird der Kopplungszustand der Läuferwelle 43 des Motors MG2 von UD-Kopplung auf OD-Kopplung umgeschaltet, nachdem das Drehmoment und die Drehgeschwindig­ keit der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 (der Kurbelwelle 21 der Brennkraft­ maschine 20) im wesentlichen an diejenigen der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle angeglichen sind, wie in dem Vorgang gemäß der Darstellung in Fig. 6. Somit kann ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung reibungs­ los bewerkstelligt werden, ohne daß ein Umschaltruck hervorgerufen wird.
Fig. 8 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine gemäß dem dritten Verfah­ ren als einer weiteren Form des Vorgangs von Schritt S110 in Fig. 4. Bei Beginn des Vorgangs von Schritt S110 führt die ECU 60 den Schritt S142 durch, um die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 so zu steuern, daß sie im wesentlichen gleich der Drehzahl der Antriebswelle ist. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60 die Solldrehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 20, das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß jeweiliger Ausdrücke (9) und führt eine Steuerung derart durch, daß die Ausdrücke (9) erfüllt werden.
Ne = Nd
Tmg1 = (Ne - Ner) . k
Tmg2 = Td + Tmg1 (9)
D. h., die ECU 60 steuert den MG1-Inverter 70 zum Einstellen des Dreh­ moments Tmg1 des Motors MG1 so, daß die Drehgeschwindigkeit der Brenn­ kraftmaschine 20 im wesentlichen gleich der Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle wird, und steuert den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich der Summe aus dem Drehmoment Td der Antriebswelle und dem Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 wird. Infolge­ dessen wird die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 als der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich derjenigen der Außenläuferwelle 35. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Brennkraftmaschine 20 selbst im Ruhe­ zustand und wird nicht mit Kraftstoff versorgt, weshalb von der Brennkraftmaschi­ ne 20 kein Drehmoment erzeugt wird.
Die ECU 60 führt dann Schritt S144 zum Ansteuern der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 durch, so daß die Overdrive-Kupplung ODC betätigt wird. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Underdrive-Kupplung UDC ebenfalls im Eingriffszustand, wie im Fall von Schritt S124 in Fig. 6, weshalb die Läufer­ welle 43 des Motors MG2 sowohl mit der Außenläuferwelle 35 als auch der Innen­ läuferwelle 33 (Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20) des Motors MG1 gekoppelt ist.
Daraufhin führt die ECU 60 Schritt S146 zum Bestimmen des Drehmoments Tmg1 des Motors MG1 und des Drehmoments Tmg2 des Motors MG2 gemäß jeweiliger Ausdrücke (10) durch und führt eine Steuerung derart durch, daß diese Ausdrücke (10) erfüllt werden.
Tmg1 = 0
Tmg2 = Td (10)
wobei Tef das Reibungsmoment der Brennkraftmaschine 20 ist.
Genauer gesagt steuert die ECU 60 den MG1-Inverter 70 so an, daß alle Transistoren im MG1-Inverter 70 in den AUS-Zustand versetzt werden, so daß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 im wesentlichen gleich Null gemacht wird. Des weiteren steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich der Summe aus dem Solldrehmo­ ment Td der Antriebswelle und dem Reibungsmoment Tef der Brennkraftmaschine 20 wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Kurbelwelle 21 als die Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 gedreht, jedoch die Brennkraftmaschine 20 selbst befindet sich im Ruhezustand und wird nicht mit Kraftstoff versorgt. Des weiteren sind die Läuferwelle 43 des Motors MG2, die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine (die Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) und die Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 in der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 miteinander gekoppelt und somit in eine Einheit zusammengefaßt. Wenn das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2, das durch Hinzuaddieren des Reibungsmoments Tef der Brennkraftmaschine 20 zum Solldrehmoment Td der Antriebswelle (Tmg2 = Td + Tef) erhalten wird, durch die Läuferwelle 43 auf die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 übertragen wird, wird das Drehmoment Tmg2 in der Kupplungsanordnung 50 um einen Betrag verringert, der dem Reibungsmoment Tef der Brennkraftmaschine entspricht, aber das durch Subtrahieren des Reibungsmoments Tef der Brennkraftmaschine 20 vom Drehmoment Tmg2 (= Td + Tef) des Motors Mg2 erhaltene Drehmoment Td wird von der Kupplungsanordnung 50 noch auf die Außenläuferwelle 35 übertra­ gen. Somit gibt die Außenläuferwelle 35 ein Antriebsdrehmoment aus, das gleich dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle ist. Auch wird kein Drehmoment im Motor MG1 erzeugt, weshalb die Läufer 32, 34 des Motors MG1 lediglich veran­ laßt werden, gemäß der Drehung des Motors MG2 zu drehen. Hierbei fährt das Fahrzeug in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2.
Die ECU 60 führt daraufhin Schritt S148 zum Ansteuern der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 durch, die Underdrive-Kupplung UDC zu lösen. Infolge­ dessen sind die Läuferwelle 43 des Motors MG2, die mit der Außenläuferwelle 35 gekoppelt war, und die Innenläuferwelle 33 von der Außenläuferwelle 35 abgekop­ pelt und nur mit der Innenläuferwelle 33 gekoppelt, um somit OD-Kopplung her­ zustellen.
Im Anschluß daran steuert die ECU 60 in Schritt S150 die Brennkraftmaschi­ ne 20 an, die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 zu beginnen und auch eine Zündkerze (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 zu zünden, um die Brennkraftmaschine 20 zu starten. Da sich die Kurbelwelle 21 der Brennkraft­ maschine 20 in diesem Schritt bereits in Drehung befand, wird die Brennkraft­ maschine 20 durch Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 sofort gestartet.
Wenn der Start der Brennkraftmaschine 20 abgeschlossen ist, ist die Steuer­ routine gemäß der Darstellung in Fig. 8 beendet, und die ECU 60 kehrt zu der Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 4 zurück.
Beim dritten Verfahren nach der Darstellung in Fig. 8 wird der Kopplungs­ zustand der Läuferwelle 43 des Motors MG2 von UD-Kopplung auf OD-Kopplung umgeschaltet, nachdem die Drehgeschwindigkeit der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 (der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20) im wesentlichen an die Drehgeschwindigkeit der Außenläuferwelle 35 angeglichen ist. Somit kann ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung reibungslos bewerkstelligt wer­ den, ohne daß ein Umschaltruck hervorgerufen wird.
Da das Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung des weiteren durchgeführt wird, bevor die Brennkraftmaschine 20 unter Zufuhr von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine 20 gestartet wird, kann das Umschalten des Kopplungs­ zustands bewerkstelligt werden, ohne von Drehmoment- oder Drehgeschwindig­ keitsschwankungen unmittelbar nach dem Starten der Brennkraftmaschine beein­ trächtigt zu werden.
Während des Zeitraums ab einem Zeitpunkt, an dem die Overdrive-Kupplung ODC betätigt wird, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Underdrive-Kupplung UDC gelöst wird, ist der Motor MG2 dazu vorgesehen, ein Drehmoment Tmg2 zu erzeugen, das um einen Betrag des Reibungsmoments Tef der Brennkraftmaschine höher als das Solldrehmoment Td der Antriebswelle ist. Somit variiert das von der Antriebswelle ausgegebene Antriebsdrehmoment während dieser Zeitspanne nicht.
Bei dem dritten Verfahren nach der obenstehenden Beschreibung wird jedoch in der Batterie 74 gespeicherte elektrische Leistung zusätzlich zu der Energie zum Betreiben des Fahrzeugs, bevor die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird, benötigt, um die Energie (Brennkraftmaschinen-Drehungsenergie) zum Drehen der Kurbel­ welle 21 als der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 auszugleichen. Somit kann das dritte Verfahren angewendet werden, wenn ein ausreichender Betrag an elektrischer Energie in der Batterie 74 gespeichert ist.
Bei dem dritten Verfahren, bei dem die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet wird und beim Umschalten von der UD-Kopplung auf die OD-Kopplung kein Drehmoment erzeugt, kann das Umschalten des Kopplungszustands durchgeführt werden, während die Antriebswelle und die Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 direkt miteinander gekoppelt sind, aber das Umschalten kann nicht durchgeführt werden, während die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl von der Antriebs­ welle als auch der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 abgekoppelt ist. Der Grund dafür ist, daß im letzteren Fall Schwingungen oder ein Ruck infolge einer plötzlichen Änderung des Antriebsdrehmoments beim Umschalten von der UD- Kopplung auf die OD-Kopplung auftritt, da der Motor MG2, der bisher das Antriebsdrehmoment ausgegeben hat, gleichzeitig mit dem Lösen der Underdrive- Kupplung UDC in der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 von der Antriebs­ welle abgekoppelt wird, mit dem Ergebnis, daß kein Antriebsdrehmoment vorliegt.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf Fig. 9 ein Vorgang beschrieben, der in einem Fall auszuführen ist, in dem der Schritt S106 in Fig. 4 bestimmt, daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden soll. Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine zwischen A und B in der Routine von Fig. 4.
Sobald der Vorgang gemäß der Darstellung in Fig. 9 gestartet wird, steuert die ECU 60 in Schritt S162 anfänglich die Brennkraftmaschine 20 an, die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 zu beginnen, und auch eine Zündkerze (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 zu zünden, um dadurch die Brennkraft­ maschine 20 zu starten. Gleichzeitig steuert die ECU 60 den MG1-Inverter 70 an, den Motor MG1 zu veranlassen, an der mit der Kurbelwelle 21 der Brennkraft­ maschine 20 verbundenen Innenläuferwelle 33 ein Brennkraftmaschinen-Start­ drehmoment zu erzeugen, dadurch die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 mittels einer äußeren Kraft zu drehen, und so die Brennkraftmaschine 20 zu star­ ten. Um ein vom Motor MG1 an der Außenläuferwelle 35 erzeugtes Gegen­ drehmoment auszugleichen, steuert die ECU 60 gleichzeitig den MG2-Inverter 72 an, den Motor MG2 zu veranlassen, ein Drehmoment zu erzeugen, das im wesent­ lichen gleich dem Brennkraftmaschinen-Startdrehmoment ist, das vom Motor MG1 an der Läuferwelle 43 erzeugt wird, welche über die umschaltbare Kupplungs­ anordnung 50 mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 gekoppelt ist.
Nachdem die Brennkraftmaschine 20 auf die obenstehende Weise gestartet wurde, führt die ECU 60 Schritt S164 durch, um das Fahrzeug in der HV- Betriebsart mit UD-Kopplung unter Verwendung der Brennkraftmaschine 20, des Motors MG1 und des Motors MG2 zu betätigen.
Genauer gesagt berechnet die ECU 60 erneut die Brennkraftmaschinen- Leistungserfordernis Pe und bestimmt, welcher Punkt auf der Betriebslinie EL der Brennkraftmaschine 20 gemäß der Darstellung in Fig. 5 der Brennkraftmaschinen- Leistungserfordernis Pe entspricht, um wie im Vorgang von Schritt S112 in Fig. 4 den Sollbetriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 zu bestimmen. Die ECU 60 bestimmt daraufhin das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß der jeweiligen untenstehenden Ausdrücke (11) auf der Grundlage des Betriebspunktes der Antriebswelle und des hierdurch bestimmten Sollbetriebspunktes der Brennkraftmaschine 20, und führt eine Steuerung so durch, daß die Ausdrücke (11) erfüllt werden. Diese Ausdrücke (11) leiten sich von den obenstehend angegebenen Ausdrücken (1) für die UD-Kopplung ab.
Tmg1 = Te
Tmg2 = Td - Te (11)
D. h., die ECU 60 steuert den MG1-Inverter 70 so, daß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 an das Solldrehmoment Te der Brennkraftmaschine 20 angeglichen wird, und steuert den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich einer Differenz zwischen dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle und dem Solldrehmoment Te der Brenn­ kraftmaschine 20 wird.
Des weiteren steuert die ECU 60 die Brennkraftmaschine 20 so, daß der Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 20 mit dem ermittelten Sollbetriebspunkt zusammenfällt.
Als Ergebnis der obenstehenden Vorgänge wird das von der Brennkraft­ maschine 20 erzeugte Drehmoment Te durch die Kurbelwelle 21 und die Innen­ läuferwelle 33 auf den Motor MG1 übertragen. Während das auf den Motor MG1 übertragene Drehmoment Te dann als das Drehmoment Tmg1 (= Te) des Motors MG1 auf die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle übertragen wird, wird das vom Motor MG2 erzeugte Drehmoment Tmg2 (< 0) ebenfalls über die Läuferwelle 43 und die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 auf die Außenläuferwelle 35 übertragen, so daß das gesamte Drehmoment Te + Tmg2 auf die Außenläuferwelle 35 übertragen wird. Somit gibt die Außenläuferwelle 35 ein Antriebsdrehmoment aus, das gleich dem Solldrehmoment Td (= Te + Tmg2) des Antriebsdreh­ moments ist. Auf diese Weise fährt das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit der UD-Kopplung unter Verwendung der Brennkraftmaschine 20 und der Motoren MG1, MG2.
Die ECU 60 führt daraufhin in Schritt S166 eine UD/OD-Bereichsbeurteilung durch. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60 wie im Fall von Schritt S108 in Fig. 4, ob der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL als die Betriebslinie der Brennkraftmaschine 20 über­ schritten hat und in den OD-Bereich eingetreten ist. Falls die ECU 60 bestimmt, daß der Betriebspunkt der Antriebswelle noch im UD-Bereich liegt, kehrt der Steu­ erablauf gemäß der Darstellung in Fig. 9 zum Schritt S164 zurück, um die Schritte S164 und S166 zu wiederholen. Falls der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschritten hat und im OD-Bereich liegt, geht der Steuerablauf zu Schritt S168 über.
In Schritt S168 steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 an, den Kopplungszustand der Läuferwelle 43 des Motors MG2 von UD-Kopplung auf OD-Kopplung umzuschalten. Die UD-Kopplung kann während einer HV-Fahrt mittels eines Verfahrens auf die OD-Kopplung umgeschaltet werden, wie es beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichungsschrift HEI 10-271749 offenbart ist. Genauer gesagt wird die UD-Kopplung in der umschaltbaren Kupp­ lungsanordnung 50 auf die OD-Kopplung umgeschaltet, wenn eine Differenz zwi­ schen der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 und der Drehzahl der Antriebswelle innerhalb eines bestimmten zulässigen Bereichs fällt, und eine Differenz zwischen dem Drehmoment der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 und dem Drehmoment der Antriebswelle innerhalb eines bestimmten zulässigen Bereichs fällt.
Bei abgeschlossenem Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung ist der Vorgang gemäß der Darstellung in Fig. 9 beendet, und die ECU 60 kehrt gemäß der Darstellung in Fig. 4 zu B zurück.
Auf die obenstehend beschriebene Weise wird der Vorgang (zwischen A und B in Fig. 4) durchgeführt, falls der Schritt S106 in Fig. 4 bestimmt, daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden soll.
(5) Zweites Steuerverfahren
Fig. 10 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der zweiten Ausführungs­ form gemäß dem zweiten Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung. Fig. 11 ist ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, den UD-Kopplungsbereich und den OD- Kopplungsbereich zeigt, wenn das zweite Steuerverfahren der vorliegenden Erfin­ dung angewendet wird.
In Fig. 11 stellen die Vertikalachse, die Horizontalachse und jeweilige Kur­ ven und Bereiche die gleichen Parameter bzw. Inhalte wie diejenigen der Fig. 5 dar und werden daher hier nicht näher erläutert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 60 einen Steuervor­ gang gemäß der Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 10 während eines Zeitraums durch, in dem die Fahrzeug aus dem Stand anfährt und mit einer niedri­ gen Rate beschleunigt wird. Während dieses Zeitraums folgt der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 als der Antriebswelle einem Verlauf, wie er durch die Kurve DL2 in Fig. 11 angegeben ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Vorgänge der Schritte S202- S208 identisch mit denjenigen der Schritte S102-S108 gemäß der Darstellung in Fig. 4 und werden daher hier nicht näher erläutert.
In Schritt S208 stellt sich heraus, daß der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebswelle an Punkt "b" auf der Kurve DL2 gemäß der Darstellung in Fig. 11 liegt, der Betriebspunkt die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschritten hat und im OD-Bereich liegt, weshalb der Steuerablauf zu Schritt S210 übergeht. In Schritt S210 steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungsanordnung 60 an, von UD- Kopplung auf OD-Kopplung umzuschalten. Konkrete Inhalte des Vorgangs von Schritt S210 sind weiter unten ausführlicher beschrieben.
Nach dem Umschalten auf OD-Kopplung führt die ECU 60 Schritt S212 durch, um das Fahrzeug zu veranlassen, die EV-Fahrt mit OD-Kopplung unter Verwendung der Motoren MG1, MG2 fortzuführen, während die Brennkraft­ maschine 20 angehalten ist. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60 das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß den Ausdrücken (12) und führt eine Steuerung so durch, daß diese Ausdrücke (12) erfüllt werden.
Tmg1 = Td
Tmg2 = -Tmg1 (12)
D. h., die ECU 60 steuert den MG1-Inverter 70 an, den Motor MG1 so zu betreiben, daß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 im wesentlichen gleich dem Solldrehmoment Td der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle wird, und steuert den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich dem Drehmoment (-Tmg1) wird, das die gleiche Größe wie das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 besitzt und in der zur Richtung des Drehmoments Tmg1 entgegengesetzten Richtung wirkt.
Da der Motor MG1 das Drehmoment Tmg1 an der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle erzeugt, gibt die Außenläuferwelle 35 ein Antriebsdrehmoment aus, das im wesentlichen gleich dem Solldrehmoment Td (= Tmg1) der Antriebs­ welle ist. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Motor MG1 gemäß dem Gesetz von Kraft und Gegenkraft das umgekehrte Drehmoment (-Tmg1) mit der gleichen Größe an der Innenläuferwelle 33 als Reaktion auf das an der Außenläuferwelle 35 erzeugte Drehmoment. Deswegen erzeugt der Motor MG2 das umkehrte Dreh­ moment (-Tmg1) mit der gleichen Größe wie das vom Motor MG1 erzeugte Drehmoment (Tmg1) an der Läuferwelle 43, die mit der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 über die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 verbunden ist, so daß die obenstehend beschriebene Gegenkraft ausgeglichen wird. Auf diese Weise fährt das Fahrzeug in der EV-Betriebsart mit OD-Kopplung unter Verwendung der Motoren MG1, MG2.
Obgleich sich die Drehgeschwindigkeit Ne der Kurbelwelle 21 als der Aus­ gangswelle der Brennkraftmaschine 20 beim Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung in Schritt S210 an die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwel­ le 35 als der Antriebswelle annähert, kehrt die Drehgeschwindigkeit Ne nach dem Umschalten zu Null zurück, und die Kurbelwelle 21 wird angehalten.
Die ECU 60 führt daraufhin Schritt S214 zum erneuten Berechnen der Brennkraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe wie in Schritt S204 durch, und führt Schritt S216 zum Durchführen einer Brennkraftmaschinenstart-Beurteilung wie in Schritt S206 durch. Die Brennkraftmaschinenstart-Beurteilung wird auf der Grundlage von zwei Kriterien durchgeführt, unter Verwendung des Schwellwerts PeSTART und der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU. Falls der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebswelle beispielsweise gemäß der Darstel­ lung in Fig. 11 an Punkt "c" auf der Kurve DL2 liegt, beurteilt die ECU 60 auf der Grundlage der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, da der Betriebspunkt in dem durch die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU begrenzten unteren linken Bereich liegt, und der Steuerablauf kehrt gemäß der Darstellung in Fig. 10 zu Schritt S212 zurück, um die Schritte S212, S214 und S216 zu wiederholen. Falls der Fahrer das Fahrpedal niederdrückt, um das Fahrzeug zu beschleunigen, bis der Betriebspunkt der Antriebswelle den Punkt "d" auf der Kurve DL2 erreicht, überschreitet der Betriebspunkt die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU und tritt in den Bereich auf der oberen rechten Seite der Beurteilungslinie ESU ein, und der Steuerablauf geht weiter zu Schritt S218.
In Schritt S218 steuert die ECU60 die Brennkraftmaschine 20 an, die Kraft­ stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 zu beginnen und auch eine Zündkerze (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 zu zünden, um dadurch die Brennkraftmaschi­ ne 20 zu starten. Gleichzeitig steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 an, den Motor MG2 zu veranlassen, Brennkraftmaschinen-Startdrehmoment an der Läu­ ferwelle 43 zu erzeugen, die mit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 über die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 verbunden ist, um eine Drehung der angehaltenen Kurbelwelle 21 zu erzwingen und dadurch die Brennkraftmaschi­ ne 20 zu starten.
Sobald die Brennkraftmaschine 20 gestartet ist, führt die ECU 60 Schritt S220 durch, um das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit OD-Kopplung unter Ver­ wendung der Brennkraftmaschine 20 und der Motoren MG1, MG2 zu betreiben. Das konkrete Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs in der HV-Betriebsart mit OD-Kopplung ist das gleich wie das obenstehend im Hinblick auf Schritt S122 in Fig. 4 erläuterte und wird daher hier nicht näher erläutert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform fährt das Fahrzeug in der EV- Betriebsart mit UD-Kopplung, wenn es gestartet wird. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und in den OD-Bereich eintritt, wird die UD-Kopplung auf OD-Kopplung umgeschaltet. Anders als beim ersten Steuerverfahren fährt das Fahrzeug jedoch in der EV-Betriebsart mit OD- Kopplung weiter, während die Brennkraftmaschine 20 angehalten wird, bis der Betriebspunkt der Antriebswelle die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU überschreitet. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Brennkraft­ maschinen-Startbeurteilungslinie ESU überschreitet und in den durch die Beurtei­ lungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich eintritt, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine 20 begonnen, um die Brennkraftmaschine 20 zu starten. Danach fährt das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit OD-Kopplung.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt der gesamte Bereich auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU außerhalb des Betriebsbereichs der Leistungsabgabevorrichtung 10 den EV-Bereich zur Ver­ fügung, in dem das Fahrzeug in der EV-Betriebsart fährt, und das Fahrzeug fährt im übrigen Betriebsbereich in der HV-Betriebsart. Bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform stellt der UD-Bereich den UD-Kopplungsbereich "ud" zur Verfügung, in dem die UD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist, und der OD-Bereich stellt den OD-Kopplungsbereich "od" zur Verfügung, in dem die OD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß der obenstehenden Beschrei­ bung kann das Fahrzeug, das in der EV-Betriebsart nur unter Verwendung des Motors MG2 mit UD-Kopplung fuhr, auch dann weiterhin in der EV-Betriebsart mit OD-Kopplung unter Verwendung der Motoren MG1 und MG2 betrieben wer­ den, nachdem der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eingetreten ist.
Als nächstes wird der Vorgang von Schritt S210 in Fig. 10 konkreter erläu­ tert. Bei der vorliegenden Erfindung kann der Vorgang von Schritt S210 in einem unter zwei Verfahren ausgewählten Verfahren gemäß der nachfolgenden Beschrei­ bung durchgeführt werden.
Bei dem ersten Verfahren wird die Overdrive-Kupplung ODC beim Umschal­ ten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung in der umschaltbaren Kupplungsanord­ nung 50 sofort betätigt. Bei dem zweiten Verfahren hingegen wird die Drehge­ schwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 vor der Betätigung der Overdrive-Kupplung ODC im wesentlichen der Drehzahl der Antriebswelle angeglichen, und die Overdrive-Kupplung ODC ist in diesem Zustand geschlossen.
Fig. 12 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine gemäß dem ersten Ver­ fahren als einer Form des Vorgangs von Schritt S210 in Fig. 4. Beim Starten des Vorgangs von Schritt S210 führt die ECU 60 Schritt S232 gemäß der Darstellung in Fig. 12 aus, um die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 anzusteuern, die Overdrive-Kupplung ODC zu betätigen. Da sich die Underdrive-Kupplung UDC zu diesem Zeitpunkt wie auch im Fall von Schritt S144 in Fig. 8 im betätigten Zustand befindet, ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl mit der Außen­ läuferwelle 35 des Motors MG1 als auch der Innenläuferwelle 33 gekoppelt. In diesem Fall sind die Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 und die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 (die Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) daher über die umschaltbare Kupplungsanordnung 20 direkt miteinander gekoppelt.
Bei dem ersten Verfahren nach der Darstellung in Fig. 12 muß die Over­ drive-Kupplung ODC jedoch langsam betätigt werden, da die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 (die Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) sich im Ruhe­ zustand befindet und ihre Drehgeschwindigkeit Null beträgt, wenn die Overdrive- Kupplung ODC betätigt wird.
Im Anschluß daran führt die ECU 60 Schritt S234 zum Bestimmen des Drehmoments Tmg1 des Motors MG1 und des Drehmoments Tmg2 des Motors MG2 gemäß der obenstehend angegebenen jeweiligen Ausdrücke (10) und Durch­ führen einer Steuerung derart aus, daß die Ausdrücke (10) erfüllt werden.
D. h., die ECU 60 steuert den MG1-Inverter 70 an, alle Transistoren im MG1-Inverter 70 abzuschalten, so daß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 im wesentlichen gleich Null wird. Des weiteren steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich der Summe aus dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle und dem Reibungsmoment Tef der Brennkraftmaschine 20 wird.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Brennkraftmaschine 20 selbst im Ruhezustand und wird nicht mit Kraftstoff versorgt, und die Läuferwelle 43 des Motors MG2, die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine (die Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) und die Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 sind in der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 miteinander gekoppelt und zu einer Einheit zusammengefaßt. Wenn das Drehmoment Tmg2, das durch Hinzuaddieren des Reibungsmoments Tef der Brennkraftmaschine 20 zum Solldrehmoment Td der Antriebswelle erhalten wird (Tmg2 = Td + Tef), von dem Motor MG2 erzeugt und auf die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 übertragen wird, wird daher das Drehmoment Tmg2 in der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 um einen Betrag verringert, der dem Reibungsmoment Tef der Brennkraftmaschine entspricht, doch das Drehmoment Td, das durch Subtrahieren des Reibungsmoments Tef der Brenn­ kraftmaschine 20 vom Drehmoment Tmg2 (= Td + Tef) des Motors Mg2 erhalten wird, wird noch von der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 auf die Außenläu­ ferwelle 35 übertragen. Somit gibt die Außenläuferwelle 35 ein Antriebsdreh­ moment aus, das im wesentlichen gleich dem Solldrehmoment Td der Antriebs­ welle ist. Des weiteren wird im Motor MG1 kein Drehmoment erzeugt, weshalb die Läufer 32, 34 des Motors MG1 zu einer Drehung gemäß der Drehung des Motors MG2 veranlaßt werden. Hierbei fährt das Fahrzeug in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2.
Die ECU 60 führt dann Schritt S236 zum Lösen der Underdrive-Kupplung UDC durch. Infolgedessen ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2, die mit der Außenläuferwelle 35 und der Innenläuferwelle 33 gekoppelt war, von der Außen­ läuferwelle 35 abgekoppelt und nur mit der Innenläuferwelle 33 gekoppelt, um dadurch die OD-Kopplung herzustellen.
Bei Abschluß des Vorgangs von Schritt S236 ist die Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 12 beendet, und die ECU 60 kehrt zu dem Vorgang gemäß der Darstellung in Fig. 10 zurück.
Bei dem ersten Verfahren nach der Darstellung in Fig. 12 erzeugt der Motor MG2 während der Zeitspanne ab einem Zeitpunkt, an dem die Overdrive-Kupplung ODC betätigt ist, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Underdrive-Kupplung UDC gelöst ist, ein Drehmoment Tmg2, das um einen Betrag des Reibungsmoments Tef der Brennkraftmaschine über dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle liegt. Somit variiert das von der Antriebswelle während dieser Zeitspanne ausgegebene Antriebsdrehmoment nicht.
Fig. 13 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine gemäß dem obenstehend angegebenen zweiten Verfahren als eine weitere Form des Vorgangs von Schritt S210 in Fig. 10. Bei Beginn des Vorgangs von Schritt S210 führt die ECU 60 anfänglich den Schritt S242 aus, um die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 so zu steuern, daß sie im wesentlichen gleich der Dreh­ zahl der Antriebswelle ist, wie im Fall von Schritt S142 in Fig. 8. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60 die Solldrehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine 20 und das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß der jeweiligen, obenstehend angegebenen Ausdrücke (9), und führt eine Steuerung so durch, daß die Ausdrücke (9) erfüllt werden.
D. h., die ECU 60 steuert den MG1-Inverter 70 zum Einstellen des Dreh­ moments Tmg1 des Motors MG1 so, daß die Drehgeschwindigkeit Ne der Brenn­ kraftmaschine 20 im wesentlichen gleich der Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle wird, und steuert den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich der Summe aus dem Drehmoment Td der Antriebswelle und dem Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 wird. Infolge­ dessen wird die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 als der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich derjenigen der Außenläuferwelle 35.
Die ECU 60 führt dann Schritt S244 zum Steuern der umschaltbaren Kupp­ lungsanordnung 50 durch, um die Overdrive-Kupplung ODC zu betätigen, wie im Fall von Schritt S232 in Fig. 12. Da die Underdrive-Kupplung UDC sich zu diesem Zeitpunkt ebenfalls im betätigten Zustand befindet, ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl mit der Außenläuferwelle 35 als auch der Innenläuferwel­ le 33 des Motors MG1 gekoppelt, weshalb die Außenläuferwelle des Motors MG1 und die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 (die Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) durch die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 direkt miteinander gekoppelt sind.
Daraufhin führt die ECU 60 Schritt S246 zum Bestimmen des Drehmoments des Motors MG1 und des Drehmoments Tmg2 des Motors MG2 gemäß der jewei­ ligen Ausdrücke (10) durch und führt eine Steuerung so durch, daß diese Aus­ drücke (10) erfüllt werden.
Genauer gesagt steuert die ECU 60 den MG1-Inverter 70 an, alle Transisto­ ren im MG1-Inverter 70 abzuschalten, so daß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 im wesentlichen gleich Null gemacht wird. Des weiteren steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesent­ lichen gleich der Summe aus dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle und dem Reibungsmoment Tef der Brennkraftmaschine 20 wird.
Der in diesem Schritt ausgeführte Vorgang ist der gleiche wie der von Schritt S234 in Fig. 12 und wird daher hier nicht näher erläutert.
Daraufhin steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 an, die Underdrive-Kupplung UDC zu lösen. Infolgedessen ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2, die mit der Außenläuferwelle 35 und der Innenläuferwelle 33 gekop­ pelt war, von der Außenläuferwelle 35 abgekoppelt und nur mit der Innenläufer­ welle 33 gekoppelt, wodurch OD-Kopplung hergestellt wird.
Bei Abschluß des Vorgangs von Schritt S248 gemäß der obenstehenden Beschreibung ist die Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 13 beendet, und die ECU 60 kehrt zu dem Vorgang gemäß der Darstellung in Fig. 10 zurück.
Bei dem zweiten Verfahren nach der Darstellung in Fig. 13 schaltet der Kopplungszustand der Läuferwelle 43 des Motors MG2 erst von UD-Kopplung auf OD-Kopplung um, nachdem die Drehgeschwindigkeit der Innenläuferwelle 33 des Motors MG1 (der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20) im wesentlichen der Drehgeschwindigkeit der Außenläuferwelle 35 angeglichen ist. Somit kann ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung reibungslos bewerkstelligt wer­ den, ohne daß ein Umschaltruck hervorgerufen wird.
Wenn die UD-Kopplung in dem ersten Verfahren nach der Darstellung in Fig. 12 auf OD-Kopplung umgeschaltet wird, wird die Overdrive-Kupplung ODC sofort gemäß der obenstehenden Beschreibung in Eingriff gebracht. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 (die Innen­ läuferwelle 33 der Brennkraftmaschine 20) im Ruhezustand, wobei ihre Dreh­ geschwindigkeit 0 U/min beträgt, während die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle dreht. Wenn die Drehgeschwindigkeit der Außenläuferwelle 35 bei­ spielsweise 1000 U/min beträgt, wird eine Differenz zwischen der Drehgeschwin­ digkeit der Kurbelwelle 21 und derjenigen der Außenläuferwelle 35 gleich 1000 U/min. Falls eine Kupplung mit einer geringen Betätigungsfähigkeit (Betätigungskapazität) als die Overdrive-Kupplung ODC in der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 verwendet wird, kann die Kupplung ODC nicht erfolg­ reich betätigt werden, wenn die Drehzahldifferenz mit 1000 U/min hoch ist. Bei dem zweiten Verfahren nach der Darstellung in Fig. 13 hingegen wird die Dreh­ geschwindigkeit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 vor dem Betätigen der Overdrive-Kupplung ODC im wesentlichen an diejenige der Außenläuferwelle 35 angeglichen, weshalb eine Differenz der Drehzahl zwischen der Kurbelwelle 21 und der Außenläuferwelle 35 im wesentlichen gleich 0 U/min ist. Somit kann die Overdrive-Kupplung ODC selbst dann einfach betätigt werden, wenn eine Kupp­ lung mit einer geringen Betätigungsfähigkeit (Betätigungskapazität) als die Over­ drive-Kupplung ODC in der Kupplungsanordnung 50 verwendet wird. Dies führt zu einer Verringerung der Größe und Herabsetzung der Kosten der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50.
Wenn die Overdrive-Kupplung ODC bei dem ersten Verfahren gemäß der Darstellung in Fig. 12 betätigt wird, erhöht sich die Drehgeschwindigkeit der Kur­ belwelle 21 der Brennkraftmaschine schnell von Null, und Drehmomentschwan­ kungen und Schwingungen können mit einer zunehmenden Drehgeschwindigkeit auftreten. Bei dem zweiten Verfahren nach der Darstellung in Fig. 13 hingegen wird die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 bis zur Drehzahl der Antriebs­ welle angehoben, bevor die Overdrive-Kupplung ODC betätigt wird, weshalb es nicht nötig ist, die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 beim Betätigen der Overdrive-Kupplung ODC schnell anzuheben. Es ist somit möglich, Drehmoment­ schwankungen und Schwingungen zu unterdrücken, die andererseits bei einer schnellen Erhöhung der Drehgeschwindigkeit auftreten würden.
Wie im Fall des ersten Verfahrens erzeugt der Motor MG2 während der Zeit­ spanne ab einem Zeitpunkt, an dem die Overdrive-Kupplung ODC betätigt wird, bis zu einem Zeitpunkt, an dem die Underdrive-Kupplung UDC ausgerückt wird, ein Drehmoment Tmg2, das um einen Betrag über dem Solldrehmoment Td der Antriebswelle liegt, der dem Reibungsmoment Tef der Brennkraftmaschine ent­ spricht. Somit variiert das von der Antriebswelle ausgegebene Antriebsdrehmoment während dieser Zeitspanne nicht.
In Fig. 10 ist der Vorgang zwischen "A" und "B" ähnlich dem Vorgang gemäß der Darstellung in Fig. 9 und wird daher hier nicht näher erläutert.
(6) Drittes Steuerverfahren
Fig. 14 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der dritten Ausführungs­ form gemäß dem dritten Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung. Fig. 15 ist ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, UD-Kopplungsbereich und den OD- Kopplungsbereich bei Anwendung des dritten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 15 stehen die Vertikalachse, Horizontalachse, und jeweiligen Kurven und Bereiche für die gleichen Parameter bzw. Inhalte wie diejenigen der Fig. 5 und werden daher hier nicht erläutert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 60 einen Steuer­ vorgang gemäß der Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 14 während eines Zeitraums durch, in dem das Fahrzeug aus dem Stand anfährt und mit einer niedri­ gen Rate beschleunigt wird. Während dieses Zeitraums folgt der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 als der Antriebswelle einem Pfad, der durch die Kurve DL2 in Fig. 15 angegeben ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Vorgänge der Schritte S302, 304 gemäß der Darstellung in Fig. 14 identisch mit denjenigen der Schritte S202, S204 gemäß der Darstellung in Fig. 10, und werden daher hier nicht näher erläu­ tert.
Die ECU 60 führt dann Schritt S306 zum Durchführen einer Brennkraft­ maschinenstart-Beurteilung durch, d. h. einer Bestimmung, ob die Brennkraft­ maschine 20 gestartet werden soll oder nicht, auf der Grundlage der in Schritt S304 berechneten Brennkraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe. Genauer gesagt ver­ gleicht die ECU 60 die Brennkraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe mit einem vorgegebenen Schwellwert PeSTART (festgelegter Wert) und bestimmt, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, wenn die Brennkraft­ maschinen-Leistungserfordernis Pe unter dem Schwellwert PeSTART liegt. In die­ sem Fall bleibt die Brennkraftmaschine 20 weiterhin angehalten, und der Steuer­ ablauf kehrt zu Schritt S302 gemäß der Darstellung in Fig. 14 zurück, um die glei­ chen Vorgänge wie im letzten Durchgang zu wiederholen. Wenn die Brennkraft­ maschinen-Leistungserfordernis Pe über dem Schwellwert PeSTART liegt, bestimmt die ECU 60, daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden soll, und der Steuerablauf geht zu Schritt S308 über.
Wie im Fall des Schrittes S106 von Fig. 4 erfolgt die Brennkraftmaschinen­ start-Beurteilung prinzipiell mittels eines Vergleichs der Brennkraftmaschinen-Lei­ stungserfordernis Pe mit dem Schwellwert PeSTART. In Ausnahmefällen, wie etwa wenn die Drehgeschwindigkeit der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle in der Nähe von Null liegt, wird die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU gemäß der Darstellung in Fig. 15 verwendet. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60, daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden soll, wenn der Betriebs­ punkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle im oberen rechten Bereich liegt, der durch die in Fig. 15 gezeigte Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU begrenzt ist, und bestimmt, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, wenn der Betriebspunkt im unteren linken Bereich liegt.
Wenn der gegenwärtige Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle beispielsweise auf Punkt "a" auf der Kurve DL2 in Fig. 15 liegt, bestimmt die ECU 60, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, da der Betriebspunkt in dem durch die Brennkraftmaschinen-Startbeur­ teilungslinie ESU begrenzten unteren linken Bereich liegt, und kehrt zu Schritt S302 zurück, um die obenstehenden Schritte S302, S304 und S306 durchzuführen.
Selbst in dem Fall, in dem der gegenwärtige Betriebspunkt der Außenläufer­ welle 35 als der Antriebswelle auf Punkt "c" auf der Kurve DL2 in Fig. 15 liegt, bestimmt die ECU 60, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, da der Betriebspunkt wie im Fall von Punkt "a" in dem durch die Brenn­ kraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU begrenzten unteren linken Bereich liegt, und kehrt zu Schritt S302 zurück, um die obenstehenden Schritte S302, S304 und S306 zu wiederholen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Umschalten von UD-Kopp­ lung auf OD-Kopplung selbst dann nicht durchgeführt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und in den OD-Bereich eintritt, und das Fahrzeug wird weiterhin in der EV-Betriebsart mit UD-Kopplung, nur unter Verwendung des Motors MG2 betrieben.
Wenn der Fahrer dann das Fahrpedal niederdrückt, um das Fahrzeug zu beschleunigen, und der Betriebspunkt der Antriebswelle Punkt "d" auf der in Fig. 15 gezeigten Kurve DL2 erreicht, überschreitet der Betriebspunkt die Brennkraft­ maschinen-Startbeurteilungslinie ESU und tritt in den oberen rechten Bereich ein. In diesem Fall bestimmt die ECU 60, daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet werden soll, und der Steuerablauf geht zu Schritt S308 über.
In Schritt S308 führt die ECU 60 eine UD/OD-Bereichsbeurteilung durch. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60, ob der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschritten hat und im OD-Bereich liegt. Falls das Ergebnis der Beurteilung anzeigt, daß der Betriebs­ punkt der Antriebswelle in dem durch die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich liegt, aber immer noch im UD- Bereich bleibt, ohne die UD/OD-Bereichsgrenze EL zu überschreiten, geht der Steuerablauf gemäß der Darstellung in Fig. 14 zu "A" von Fig. 9 gemäß der oben­ stehenden Beschreibung über. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle in dem durch die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich liegt und auch in dem OD-Bereich jenseits der UD/OD-Bereichs­ grenze EL liegt, geht der Steuerablauf zu Schritt S310 über. Wenn der Betriebs­ punkt der Antriebswelle beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 15 auf Punkt "d" auf der Kurve DL2 liegt, hat der Betriebspunkt die Brennkraftmaschinen-Start­ beurteilungslinie ESU überschritten und darüber hinaus die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschritten, so daß er im OD-Bereich liegt. In diesem Fall geht der Steuer­ ablauf zu Schritt S310 über.
In Schritt S310 steuert die ECU 60 die Brennkraftmaschine 20 an, die Kraft­ stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 zu beginnen, so daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird, und steuert die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 an, ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchzuführen. Konkrete Inhalte des Vorgangs von Schritt S310 sind weiter unten kurz beschrieben.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 20 und dem Umschalten auf OD- Kopplung auf die obenstehend beschriebene Weise führt die ECU 60 Schritt S312 zum Betreiben des Fahrzeugs in der HV-Betriebsart unter Verwendung der Brenn­ kraftmaschine 20 und der Motoren MG1, MG2 durch. Das konkrete Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs in der HV-Betriebsart mit OD-Kopplung ist das glei­ che wie das im Hinblick auf Schritt S112 in Fig. 4 erläuterte und wird hier daher nicht beschrieben.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß der obenstehenden Beschrei­ bung fährt das Fahrzeug in der EV-Betriebsart beim Anfahren mit UD-Kopplung. Anders als beim zweiten Steuerverfahren wird ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung selbst dann nicht durchgeführt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und in den OD-Bereich eintritt, und das Fahrzeug wird weiterhin in der EV-Betriebsart mit beibehaltener UD-Kopplung betrieben. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle daraufhin die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU überschreitet und in den durch die Beurteilungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich eintritt, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine 20 begonnen, um die Brenn­ kraftmaschine 20 zu starten, und gleichzeitig wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung bewirkt, so daß das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit OD- Kopplung fährt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt daher der gesamte Bereich auf der linken unteren Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU außerhalb des Betriebsbereichs der Leistungsabgabevorrichtung 10 den EV-Bereich zur Verfügung, in dem das Fahrzeug in der EV-Betriebsart fährt, und das Fahrzeug fährt gemäß der Darstellung in Fig. 15 in dem restlichen Betriebsbereich in der HV-Betriebsart. Auch stellt bei der vorliegenden Ausführungsform ein Teil des OD-Bereichs, der auf der linken unteren Seite der Brennkraftmaschinen-Start­ beurteilungslinie ESU liegt, wie auch der UD-Bereich den UD-Kopplungsbereich "ud" zur Verfügung, in dem eine UD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist, und der Rest des OD-Bereichs stellt den OD-Kopplungsbereich "od" zur Verfügung, in dem eine OD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß der obenstehenden Beschrei­ bung wird ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung selbst dann nicht durchgeführt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt, während das Fahrzeug in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2 fährt, und der Motor MG2 gibt weiterhin ein Antriebs­ drehmoment ab. Dies gestattet eine gleichmäßige EV-Fahrt des Fahrzeugs über einen breiten Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs, ohne Drehmomentschwan­ kungen und Schwingungen hervorzurufen, die ansonsten beim Umschalten der Kopplung auftreten würden. Wenn daraufhin die Brennkraftmaschinen-Start­ bedingung erfüllt ist, wird die UD-Kopplung auf die OD-Kopplung umgeschaltet, und das Fahrzeug kann sofort von EV-Fahrt auf HV-Fahrt umschalten.
Der konkrete Inhalte des Vorgangs von Schritt S310 in Fig. 14 wird nun kurz erläutert. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Vorgang von Schritt S310 in einem von drei nachfolgend beschriebenen Verfahren ausgeführt werden, ähnlich dem Vorgang von Schritt S110 in Fig. 4 gemäß der obenstehenden Beschreibung.
Bei dem ersten und zweiten Verfahren wird anfänglich die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 gestartet, so daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird, und darauffolgend die UD-Kopplung auf die OD-Kopplung umgeschaltet. Bei dem dritten Verfahren hingegen wird die UD-Kopplung anfänglich auf OD- Kopplung umgeschaltet und daraufhin die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 begonnen, so daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird. Bei dem ersten die­ ser Verfahren wird das Umschalten von der UD-Kopplung auf die OD-Kopplung durchgeführt, während die Antriebswelle (die Außenläuferwelle 35 des Motors MG1) und die Ausgangswelle der Brennkraftmaschine (Kurbelwelle 21, Innen­ läuferwelle 33 des Motors MG1) direkt miteinander gekoppelt sind. Bei dem zweiten dieser Verfahren wird das Umschalten von der UD-Kopplung auf die OD- Kopplung durchgeführt, während die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl von der Antriebswelle (Außenläuferwelle 35 des Motors MG1) als auch von der Aus­ gangswelle der Brennkraftmaschine 20 (Kurbelwelle 21, Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) abgekoppelt bzw. außer Eingriff damit ist.
Das erste Verfahren wird auf die gleiche Weise verwirklicht, wie oben­ stehend unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert ist, und das zweite Verfahren wird auf die gleiche Weise verwirklicht, wie obenstehend unter Bezugnahme auf Fig. 7 erläutert ist, während das dritte Verfahren auf die gleiche Weise verwirklicht wird, wie obenstehend unter Bezugnahme auf Fig. 8 erläutert ist.
Der Vorgang zwischen A und B in der Steuerroutine Fig. 14 ist der gleiche wie der Vorgang gemäß der Darstellung in Fig. 9 und wird daher hier nicht näher erläutert.
(7) Viertes Steuerverfahren
Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der vierten Ausführungs­ form gemäß dem vierten Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung. Fig. 17 ist ein Diagramm, das EV-Fahrbereich, UD-Kopplungsbereich und OD-Kopp­ lungsbereich bei Anwendung des vierten Steuerverfahrens der vorliegenden Erfin­ dung zeigt.
In Fig. 17 stellen die Vertikalachse, Horizontalachse und jeweilige Kurven und Bereiche die gleichen Parameter bzw. Inhalte wie die von Fig. 5 dar und wer­ den daher hier nicht näher erläutert. Darüber hinaus bezeichnet "ED" einen Bereich, in dem eine weiter unten beschriebene Brennkraftmaschinen-Nachlauf­ regelung durchgeführt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 60 einen Steuer­ vorgang gemäß der Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 16 während eines Zeitraums durch, in dem das Fahrzeug aus dem Stand anführt und mit einer niedri­ gen Rate beschleunigt wird. Während dieses Zeitraums folgt der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 als der Antriebswelle einem Pfad, der durch die Kurve DL2 in Fig. 17 angegeben ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Vorgänge der Schritte S402 -408 gemäß der Darstellung in Fig. 16 identisch mit denjenigen der Schritte S102 -S108 gemäß der Darstellung in Fig. 16 und werden daher hier nicht näher erläutert.
Wenn der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebswelle beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 17 auf Punkt "b" auf der Kurve DL liegt, bestimmt Schritt S408, daß der Betriebspunkt die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschritten hat und im OD-Bereich liegt, und der Steuerablauf geht zu Schritt S410 über, in dem die ECU 60 eine Steuerung (Brennkraftmaschinen-Nachlaufregelung) durch­ führt, so daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60 die Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraftmaschine, das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG1 gemäß den jeweiligen Ausdrücken (9) und und führt eine Steuerung so durch, daß die Ausdrücke (9) erfüllt werden.
D. h., die ECU 60 steuert den MG1-Inverter 70 an, das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 so einzustellen, daß die Drehgeschwindigkeit Ne der Brennkraft­ maschine 20 im wesentlichen gleich der Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle wird, und steuert den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich der Summe aus dem Drehmoment Td der Antriebs­ welle und dem Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 wird.
Infolgedessen wird die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 als der Aus­ gangswelle der Brennkraftmaschine 20 im wesentlichen gleich derjenigen der Außenläuferwelle 35, und die Brennkraftmaschine 20 wird veranlaßt, infolge einer äußeren Kraft zu drehen.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Brennkraftmaschine 20 selbst im Ruhezustand und wird nicht mit Kraftstoff versorgt, weshalb kein Drehmoment durch die Brennkraftmaschine 20 erzeugt wird. Des weiteren findet kein Umschal­ ten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung statt, weshalb das Fahrzeug weiterhin in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2 mit beibehaltener UD-Kopplung betrieben wird.
Die ECU 60 führt dann Schritt S412 zum erneuten Berechnen der Brenn­ kraftmaschinen-Leistungserfordernis Pe wie in Schritt S404 durch, und führt Schritt S414 aus, um eine Brennkraftmaschinenstart-Beurteilung wie in Schritt S406 durchzuführen. Gemäß der obenstehenden Beschreibung findet die Brenn­ kraftmaschinenstart-Beurteilung auf der Grundlage zweier Kriterien statt, nämlich unter Verwendung des Schwellwerts PeSTART und der Brennkraftmaschinen- Startbeurteilungslinie ESU. Wenn der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebs­ welle beispielsweise auf Punkt "c" auf der Kurve DL2 gemäß der Darstellung in Fig. 17 liegt, beurteilt die ECU 60 auf der Grundlage der Brennkraftmaschinen- Startbeurteilungslinie ESU, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu wer­ den braucht, da der B 56382 00070 552 001000280000000200012000285915627100040 0002010049387 00004 56263etriebspunkt in dem durch die Brennkraftmaschinen- Startbeurteilungslinie ESU begrenzten unteren linken Bereich liegt, und der Steuer­ ablauf kehrt zu Schritt S410 gemäß der Darstellung in Fig. 16 zurück, um die obenstehenden Schritte S410, S412 und S414 zu wiederholen. Wenn der Fahrer das Fahrpedal niederdrückt, um das Fahrzeug zu beschleunigen, und der Betriebspunkt der Antriebswelle den Punkt "d" auf der Kurve DL2 erreicht, überschreitet der Betriebspunkt die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU und tritt in den Bereich auf der oberen rechten Seite der Beurteilungslinie ESU ein, und der Steu­ erablauf geht zu Schritt S416 über.
In Schritt S416 steuert die ECU 60 die Brennkraftmaschine 20 an, die Kraft­ stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 zu beginnen und auch eine Zündkerze (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 zu zünden, wodurch die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird. Die ECU 60 steuert auch die umschaltbare Kupplungsanordnung 50, um Umschalten von der UD-Kopplung auf die OD-Kopplung durchzuführen. Konkrete Inhalte des Vorgang von Schritt S416 sind weiter unten beschrieben.
Nach dem Starten der Brennkraftmaschine 20 und Umschalten auf OD- Kopplung führt die ECU 60 Schritt S418 aus, um das Fahrzeug in der HV- Betriebsart mit OD-Kopplung unter Verwendung der Brennkraftmaschine 20 und der Motoren MG1, MG2 zu betreiben. Das konkrete Verfahren, wie das Fahrzeug in der HV-Betriebsart betrieben wird, ist das gleiche wie das in Schritt S112 in Fig. 4 erläuterte und wird daher hier nicht näher erläutert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß der obenstehenden Beschreibung fährt das Fahrzeug in der EV-Betriebsart mit UD-Kopplung, wenn es gestartet wird. Wie beim dritten Steuerverfahren wird ein Umschalten von UD- Kopplung auf OD-Kopplung selbst dann nicht ausgeführt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und in den OD- Bereich eintritt, und das Fahrzeug wird weiterhin in der EV-Betriebsart mit beibe­ haltener UD-Kopplung betrieben. Anders als beim dritten Steuerverfahren wird jedoch die Brennkraftmaschinen-Nachlaufregelung durchgeführt, so daß die Dreh­ geschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und in den OD-Bereich eintritt. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle daraufhin die Brennkraftmaschinen-Startbeurtei­ lungslinie ESU überschreitet und in den durch die Beurteilungslinie ESU begrenz­ ten oberen rechten Bereich eintritt, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine 20 begonnen, um die Brennkraftmaschine 20 zu starten, und gleichzeitig wird Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung bewirkt, so daß das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit OD-Kopplung fährt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt somit der gesamte Bereich auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU außerhalb des Betriebsbereichs der Leistungsabgabevorrichtung 10 gemäß der Dar­ stellung in Fig. 17 den EV-Bereich zur Verfügung, in dem das Fahrzeug in der EV-Betriebsart fährt, und das Fahrzeug im übrigen Betriebsbereich in der HV- Betriebsart fährt. Des weiteren stellt bei der vorliegenden Ausführungsform ein Teil des auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungs­ linie ESU liegenden OD-Bereiches wie auch der UD-Bereich den UD-Kopplungs­ bereich "ud" zur Verfügung, in dem eine UD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist, und der übrige OD-Bereich stellt den OD-Kopplungsbereich "od" zur Verfügung, in dem eine OD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist. Des weiteren stellt bei der vorliegenden Ausführungsform eine Überlappung des OD-Bereichs und des Bereichs auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungs­ linie ESU den ED-Bereich zur Verfügung, in dem eine Brennkraftmaschinen- Nachlaufregelung durchgeführt wird, so daß die Drehgeschwindigkeit der Aus­ gangswelle der Brennkraftmaschine 20 derjenigen der Antriebswelle ähnlich ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß der obenstehenden Beschreibung wird selbst dann kein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopp­ lung durchgeführt, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt, während das Fahrzeug in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2 fährt, und der Motor MG2 weiterhin Antriebsdrehmoment aus­ gibt, ähnlich wie bei dem dritten Steuerverfahren. Dies gestattet eine problemlose EV-Fahrt des Fahrzeugs über einen breiten Geschwindigkeitsbereich des Fahr­ zeugs, ohne Drehmomentschwankungen und Schwingungen hervorzurufen, die ansonsten beim Umschalten der Kopplung auftreten würden. Des weiteren wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 veranlaßt, mittels einer äußeren Kraft zu drehen, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle aus dem UD-Bereich in den OD-Bereich eintritt, so daß die Dreh­ geschwindigkeit der Ausgangswelle im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird. Da die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brenn­ kraftmaschine 20 nicht von Null angehoben zu werden braucht, wenn die Brenn­ kraftmaschinen-Startbedingung darauffolgend erfüllt ist, kann ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung und Starten der Brennkraftmaschine 20 mit Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 augenblicklich bewerkstelligt werden, wodurch das Fahrzeug in die Lage versetzt wird, unmittelbar in der HV-Betriebsart zu fahren zu beginnen. Dies führt zu einem verbesserten Ansprechen des Antriebs­ drehmoments des Fahrzeugs auf eine Beschleunigungsanforderung durch den Fah­ rer.
Die konkreten Inhalte des Vorgangs von Schritt S416 in Fig. 17 werden nun erläutert. Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Vorgang von Schritt S416 in einem ausgewählten von drei Verfahren gemäß der nachfolgenden Beschreibung durchgeführt werden, ähnlich dem Vorgang von Schritt S110 in Fig. 4 gemäß der obenstehenden Beschreibung.
Bei dem ersten und zweiten Verfahren wird anfänglich die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 begonnen, so daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird, und daraufhin der Kopplungszustand in der umschaltbaren Kupplungsanord­ nung 50 von UD-Kopplung auf OD-Kopplung umgeschaltet. Bei dem dritten Ver­ fahren hingegen wird anfänglich ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD- Kopplung bewirkt und daraufhin die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 begonnen, so daß die Brennkraftmaschine 20 gestartet wird. Bei dem ersten dieser Verfahren wird das Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchge­ führt, während die Antriebswelle (die Außenläuferwelle 35 des Motors MG1) und die Ausgangswelle der Brennkraftmaschine (Kurbelwelle 21, Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) direkt miteinander gekoppelt sind. Bei dem zweiten dieser Ver­ fahren wird das Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchgeführt, während die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl von der Antriebswelle (Außenläuferwelle 35 des Motors MG1) als auch von der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 (Kurbelwelle 21, Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) abgekoppelt ist.
Fig. 18 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine gemäß dem ersten Ver­ fahren als einer Form des Vorgangs von Schritt S416 in Fig. 16. Fig. 19 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine gemäß dem zweiten Verfahren als einer weite­ ren Form des Vorgangs von Schritt S416 in Fig. 16. Der Arbeitsschritt von Schritt S422 in Fig. 18 und der von Schritt S432 in Fig. 19 sind identisch und werden daher hier nur einmal erläutert.
Nach dem Einleiten des Vorgangs von Schritt S416 führt die ECU 60 anfänglich Schritt S422 oder S432 aus, um die Brennkraftmaschine 60 anzusteuern, die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 zu beginnen und auch eine Zünd­ kerze (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 zu zünden, wodurch die Brenn­ kraftmaschine 20 gestartet wird. Da sich die Kurbelwelle 21 als die Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 bereits in Drehung befand, wird die Brennkraftmaschi­ ne 20 bei Einleitung der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 sofort gestar­ tet. Anders als bei Schritt S122 in Fig. 6 oder Schritt S132 in Fig. 7 gemäß der obenstehenden Beschreibung besteht daher keine Notwendigkeit, den Motor MG1 zum Erzeugen des Brennkraftmaschinen-Startdrehmoments an der Innenläuferwelle 33 zu veranlassen, um eine Drehung der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 zu erzwingen, oder den Motor MG2 zu veranlassen, das Gegendrehmoment auszugleichen, das an der Außenläuferwelle 35 entsteht.
Des weiteren war die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 aufgrund der Brennkraftmaschinen-Nachlaufregelung bereits im wesentlichen gleich derjenigen der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle. Anders als im Fall von Schritt S122 in Fig. 6 oder Schritt S132 in Fig. 7 ist es daher selbst nach dem Start der Brennkraftmaschine 20 nicht nötig, die Brennkraftmaschine 20 zwangszusteuern, damit die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 20 an diejenige der Antriebswelle angeglichen wird.
In Fig. 18 sind die Vorgänge der Schritte S424-S428 im Anschluß an Schritt S422 die gleichen wie diejenigen der Schritte S124-S128 in Fig. 6 gemäß der obenstehenden Beschreibung, und werden daher hier nicht näher erläutert. In Fig. 19 sind die Vorgänge der Schritte S434-S438 die gleichen wie diejenigen der Schritte S134-S138 in Fig. 7 gemäß der obenstehenden Beschreibung und werden daher hier nicht näher erläutert.
Fig. 20 ist ein Ablaufdiagramm, das den Steuervorgang des dritten Verfah­ rens zeigt, in dem auch der Vorgang von Schritt S416 in Fig. 17 ausgeführt werden kann. Sobald Schritt S416 eingeleitet ist, führt die ECU 60 Schritt S442 durch, um die umschaltbare Kupplungsanordnung S0 unmittelbar anzusteuern, die Overdrive- Kupplung ODC zu betätigen.
Zu diesem Zeitpunkt war die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 als der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 aufgrund der Brennkraftmaschinen- Nachlaufregelung bereits im wesentlichen gleich derjenigen der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle. Hierdurch entfällt eine Notwendigkeit, die Brennkraft­ maschine 20 zwangszusteuern, so daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 derjenigen der Antriebswelle ähnlich ist, und anders als im Fall von Schritt S142 in Fig. 8 gemäß der obenstehenden Beschreibung kann ein Arbeitsschritt zum Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung sofort einge­ leitet werden.
In Fig. 20 sind die Vorgänge der auf Schritt S442 folgenden Schritte S444- S448 identisch mit denjenigen der Schritte S146-S150 in Fig. 8 gemäß der oben­ stehenden Beschreibung und werden daher hier nicht näher erläutert.
Des weiteren sind die Vorgänge zwischen A und B in Fig. 17 ähnlich dem gemäß der Darstellung in Fig. 9 und werden daher hier nicht näher erläutert.
(8) Fünftes Steuerverfahren
Bei dem obenstehend beschriebenen dritten Steuerverfahren (dritte Ausfüh­ rungsform) gemäß der Darstellung in Fig. 14 wird der Vorgang der Schritte S302- S306 gemäß der Darstellung in Fig. 14 wiederholt, außer wenn der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle die Brennkraftmaschinen-Startbeur­ teilungslinie ESU überschreitet und in den oberen rechten Bereich der Beurtei­ lungslinie ESU eintritt, unabhängig davon, ob der Betriebspunkt der Außenläufer­ welle 35 im UD-Bereich liegt, wie durch Punkt "a" in Fig. 15 angegeben ist, oder im OD-Bereich liegt, wie durch Punkt "c" in Fig. 15 angegeben ist nach dem Überschreiten der UD/OD-Bereichsgrenze EL, während das Fahrzeug weiter beschleunigt wird. Somit betreibt die ECU 60 das Fahrzeug weiterhin in der EV- Betriebsart nur mittels des Motors MG2, ohne ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchzuführen.
Bei dem vierten Steuerverfahren (vierte Ausführungsform) gemäß der Dar­ stellung in Fig. 16 wird der Vorgang der Schritte S410-S414 gemäß der Darstel­ lung in Fig. 16 wiederholt, außer wenn der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU über­ schreitet und in den oberen rechten Bereich der Beurteilungslinie ESU eintritt, selbst wenn der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschritten hat und im OD-Bereich liegt, wie durch Punkt "c" in Fig. 17 angegeben ist. Trotz der Durchführung der Brennkraftmaschinen-Nachlaufregelung wird also kein Umschalten von OD-Kopplung auf UD-Kopplung bewirkt, und das Fahrzeug wird wie im Fall des dritten Steuerverfahrens weiterhin in der EV- Betriebsart nur mittels des Motors MG2 mit beibehaltener UD-Kopplung betrieben.
Da die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Außenläuferwelle als der Antriebswelle gekoppelt ist, wenn die UD-Kopplung hergestellt ist, ist die Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle gleich der Drehzahl des Motors MG2 (d. h. der Drehgeschwindigkeit der Läuferwelle 43).
Eine zulässige maximale Drehgeschwindigkeit des Motors MG2 wird jedoch auf der Grundlage seiner Leistungsgrenze eingestellt, und die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 wird darauf beschränkt, gleich oder niedriger als die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit zu sein.
Wenn das Fahrzeug weiterhin in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2 betrieben wird, wobei die UD-Kopplung beibehalten wird gemäß der oben­ stehenden Beschreibung, ist daher auch die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläu­ ferwelle 35 als der Antriebswelle darauf beschränkt, gleich oder niedriger als die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit des Motors MG2 zu sein. Es ist daher schwierig, das Fahrzeug in der EV-Betriebsart zu betreiben und gleichzeitig die Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle weiter zu erhöhen.
Wenn in diesem Fall die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit eines als der Motor MG2 verwendeten Motors auf eine Drehzahl eingestellt ist, die bei­ spielsweise über der Drehgeschwindigkeit Nlim gemäß der Darstellung in Fig. 15 oder Fig. 17 liegt, dann überschreitet die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 nicht die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit, und auch die Dreh­ geschwindigkeit Nd der Antriebswelle überschreitet nicht die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit, solange der Betriebspunkt der Antriebswelle in dem Bereich auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU liegt. Somit kann die ECU 60 das Fahrzeug weiterhin in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2 und mit beibehaltener UD-Kopplung betreiben. Wenn jedoch der Motor mit einer solch hohen zulässigen maximalen Drehgeschwindigkeit als der Motor MG2 verwendet wird, vergrößert sich der Motor auf unerwünschte Weise.
Bei dem fünften Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung wird daher ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung bewirkt um das obenstehend beschriebene Problem zu lösen, wenn die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 eine bestimmte vorgegebene Drehgeschwindigkeit überschreitet.
Wenn die OD-Kopplung hergestellt ist, ist somit die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Kurbelwelle 21 als der Ausgangswelle der Brennkraftmaschi­ ne 20 gekoppelt und von der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle abgekop­ pelt bzw. außer Eingriff mit dieser. In diesem Fall steht die Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle daher nicht in einer Beziehung zur Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 (d. h. zur Drehgeschwindigkeit der Läuferwelle 43) und kann über der Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 liegen.
Es folgt nun eine Erläuterung des Falles, wenn das fünfte Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung auf die dritte Ausführungsform gemäß der Darstellung in Fig. 14 angewendet wird, und des Falles, wenn das fünfte Steuerverfahren auf die vierte Ausführungsform gemäß der Darstellung in Fig. 16 angewendet wird.
Fig. 21 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der fünften Ausführungs­ form gemäß dem fünften Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung. Bei der vor­ liegenden Ausführungsform wird das fünfte Steuerverfahren auf die dritte Ausfüh­ rungsform gemäß der Darstellung in Fig. 14 angewendet.
Fig. 22 ist ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, den UD-Kopplungs­ bereich und den OD-Kopplungsbereich in der fünften Ausführungsform zeigt. In Fig. 22 stehen die Vertikalachse, die Horizontalachse und jeweilige Kurven und Bereiche für die gleichen Parameter bzw. Inhalte wie diejenigen von Fig. 5 und werden daher hier nicht näher erläutert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 60 einen Steuer­ vorgang gemäß der Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 21 während eines Zeitraums durch, in dem das Fahrzeug aus dem Stand anfährt und mit einer niedri­ gen Rate beschleunigt wird. Während dieses Zeitraums folgt der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 als der Antriebswelle einem Verlauf, der durch die Kurve DL2 in Fig. 22 angegeben ist.
Gemäß der obenstehenden Beschreibung in dem obenstehend beschriebenen dritten Steuerverfahren (dritte Ausführungsform) gemäß der Darstellung in Fig. 14 wird der Vorgang der Schritte S302-S306 gemäß der Darstellung in Fig. 14 wie­ derholt, außer wenn der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebs­ welle die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU überschreitet und in den durch die Beurteilungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich eintritt, selbst wenn der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschritten hat und im OD-Bereich liegt. Somit betreibt die ECU 60 das Fahr­ zeug weiterhin in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2, ohne ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchzuführen. Bei der vorlie­ genden Ausführungsform wird der Schritt S502 gemäß der nachfolgenden Beschreibung anfänglich zwischen den Vorgängen von Schritt S302 und Schritt S304 gemäß der Darstellung in Fig. 21 durchgeführt.
In Schritt S502 liest die ECU 60 die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 aus einem Motordrehzahlsensor (nicht gezeigt) aus und bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit Nmg2 gleich oder höher als eine bestimmte vorgegebene Drehgeschwindigkeit Nref ist oder nicht. Wenn hierbei die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit des Motors MG2 im Hinblick auf seine Leistungsgrenze auf Nmg2max eingestellt ist, wird die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref auf einen geeigneten Wert eingestellt, der gleich oder kleiner als die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit Nmg2max ist.
Falls der Schritt S502 bestimmt, daß die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 niedriger als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref ist, führt die ECU 60 den obenstehend angegebenen Schritt S304 durch. Falls der Schritt S502 hingegen bestimmt, daß die Drehgeschwindigkeit Nmg2 gleich oder höher als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref ist, geht der Steuerablauf zu Schritt S504 über.
Wenn die UD-Kopplung hergestellt ist, ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 gemäß der obenstehenden Beschreibung mit der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle gekoppelt, weshalb die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 gleich der Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle ist. Wenn der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebswelle an Punkt "e" auf der Kurve DL2 gemäß der Dar­ stellung in Fig. 22 liegt, ist daher die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläufer­ welle 35 als der Antriebswelle (d. h. die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2) niedriger als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref, und der Steuerablauf geht zu Schritt S304 über. Wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt, um das Fahr­ zeug zu beschleunigen, bis der Betriebspunkt der Antriebswelle Punkt "f" auf der Kurve DL2 erreicht, überschreitet die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle (d. h. die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2) die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref, und der Steuerablauf geht zu Schritt S504 über.
In Schritt S504 steuert die ECU 60 die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 an, von UD-Kopplung auf OD-Kopplung umzuschalten.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschi­ ne 20 (die Innenläuferwelle 33 des Motors MG1) im Ruhezustand, und die Dreh­ zahl der Brennkraftmaschine beträgt 0 U/min. Andererseits liegt die Dreh­ geschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle über Nref, und wenn die gegenwärtige Drehgeschwindigkeit Nd beispielsweise 5000 U/min beträgt, ist eine Differenz der Drehzahl zwischen der Kurbelwelle 21 und der Außenläuferwelle 35 mit 5000 U/min hoch. In dieser Situation ist die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 möglicherweise nicht dazu imstande, ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchzuführen. Bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform wird die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 der Brennkraft­ maschine 20 daher vor dem Einrücken der Overdrive-Kupplung ODC im wesentli­ chen derjenigen der Außenläuferwelle 35 angeglichen, und in diesem Zustand wird die Overdrive-Kupplung ODC betätigt.
Das konkrete Verfahren zum Umschalten des Kopplungszustands wurde bereits unter Bezugnahme auf Fig. 13 erläutert und wird daher hier nicht näher erläutert.
Nach dem Umschalten auf OD-Kopplung führt die ECU 60 Schritt S506 aus, um das Fahrzeug weiterhin in der EV-Betriebsart mit OD-Kopplung unter Verwen­ dung der Motoren MG1, MG2 zu betreiben. Genauer gesagt bestimmt die ECU 60 das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 und das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 gemäß der obenstehend angegebenen Ausdrücke (12) und führt eine Steue­ rung so durch, daß die Ausdrücke (12) erfüllt werden.
Genauer gesagt steuert die ECU 60 den MG1-Inverter 70 an, den Motor MG1 so zu betreiben, daß das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 im wesentli­ chen gleich dem Solldrehmoment Td der Außenläuferwelle 35 als der Antriebs­ welle wird, und steuert den MG2-Inverter 72 so, daß das Drehmoment Tmg2 des Motors MG2 im wesentlichen gleich dem Drehmoment (-Tmg1) wird, das die gleiche Größe wie das Drehmoment Tmg1 des Motors MG1 besitzt und in der zur Richtung des Drehmoments Tmg1 entgegengesetzten Richtung wirkt.
Da der Motor MG1 das Drehmoment Tmg1 an der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle erzeugt, gibt die Außenläuferwelle 35 ein Antriebsdrehmoment aus, das im wesentlichen gleich dem Solldrehmoment Td (= Tmg1) der Antriebs­ welle ist. Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Motor MG2 das umkehrte Drehmoment (-Tmg1) mit der gleichen Größe wie das vom Motor MG1 erzeugte Drehmoment (Tmg1) an der durch die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 mit der Innen­ läuferwelle 33 des Motors MG1 verbundenen Läuferwelle 43, um dadurch die durch den Motor MG1 erzeugte Gegenkraft auszugleichen. Somit fährt das Fahr­ zeug in der EV-Betriebsart mit OD-Kopplung unter Verwendung der Motoren MG1, MG2.
Die ECU 60 führt dann erneut Schritt S508 zum Berechnen der Brennkraft­ maschinen-Leistungserfordernis Pe durch und führt Schritt S510 zum Durchführen einer Brennkraftmaschinenstart-Beurteilung durch. Zu diesem Zeitpunkt wird die Brennkraftmaschinenstart-Beurteilung auf der Grundlage von zwei Kriterien durch­ geführt, und zwar unter Verwendung des Schwellwerts PeSTART und der Brenn­ kraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU gemäß der obenstehenden Beschreibung. Wenn beispielsweise der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebswelle an Punkt "f" der Kurve DL2 gemäß der Darstellung in Fig. 22 liegt, beurteilt die ECU 60 auf der Grundlage der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU, daß die Brennkraftmaschine 20 nicht gestartet zu werden braucht, da der Betriebspunkt in dem durch die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU begrenzten unteren linken Bereich liegt, und der Steuerablauf kehrt für die Wiederholung der Schritte S506, S508 und S510 zu Schritt S506 zurück. Wenn das Fahrzeug weiter beschleunigt wird und der Betriebspunkt der Antriebswelle den Punkt "g" auf der Kurve DL2 erreicht, geht der Steuerablauf zu Schritt S512 über, da der Betriebs­ punkt die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU überschritten hat und in den durch die Beurteilungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich eintritt.
In Schritt S512 steuert die ECU 60 die Brennkraftmaschine 20 an, die Kraft­ stoffzufuhr zur Brennkraftmaschine 20 zu beginnen und auch eine Zündkerze (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 20 zu zünden, um dadurch die Brennkraftmaschine 20 zu starten. Gleichzeitig steuert die ECU 60 den MG2-Inverter 72 an, den Motor MG2 zum Erzeugen eines Brennkraftmaschinen-Startdrehmoments an der Läuferwelle 43 zu veranlassen, die mit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 durch die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 verbunden ist, um die Kurbel­ welle 21 der Brennkraftmaschine 20 mittels einer äußeren Kraft zu drehen und dadurch die Brennkraftmaschine 20 zu starten.
Sobald die Brennkraftmaschine 20 gestartet ist, führt die ECU 60 Schritt S312 zum Betreiben des Fahrzeugs in der HV-Betriebsart mit OD-Kopplung unter Verwendung der Brennkraftmaschine 20 und der Motoren MG1, MG2 aus.
Bei der vorliegenden Ausführungsform fährt das Fahrzeug in der EV- Betriebsart mit UD-Kopplung, wenn es gestartet wird. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und in den OD-Bereich eintritt, findet kein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung statt, und das Fahrzeug fährt weiter in der EV-Betriebsart mit UD-Kopplung. Wenn die Drehge­ schwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 gleich oder höher als die bestimmte Drehge­ schwindigkeit Nref wird, wird jedoch ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD- Kopplung bewirkt, wonach das Fahrzeug in der EV-Betriebsart mit OD-Kopplung fährt. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle des weiteren die Brennkraft­ maschinen-Startbeurteilungslinie ESU überschreitet und in den durch die Beurtei­ lungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich eintritt, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine begonnen 20, um dadurch die Brenn­ kraftmaschine 20 zu starten, wonach das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit OD- Kopplung fährt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt daher der gesamte Bereich auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU inner­ halb des Betriebsbereichs der Leistungsabgabevorrichtung 10 den EV-Bereich zur Verfügung, in dem das Fahrzeug in der EV-Betriebsart fährt. Im übrigen Betriebs­ bereich fährt das Fahrzeug in der HV-Betriebsart. Des weiteren stellt bei der vor­ liegenden Ausführungsform der UD-Bereich und ein Teil des OD-Bereichs auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU, in dem die Drehgeschwindigkeit (Nmg2) unter der bestimmten Drehgeschwindigkeit Nref liegt, einen UD-Kopplungsbereich "ud" zur Verfügung, in dem die UD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist, und der übrige OD-Bereich stellt einen OD-Kopplungs­ bereich "od" zur Verfügung, in dem die OD-Kopplung tatsächlich hergestellt ist.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 gleich oder höher als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nerf wird, während das Fahrzeug in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2 mit UD-Kopplung fährt, wird ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchgeführt, so daß die Außenläuferwelle 35 als die Antriebswelle von der Läu­ ferwelle 43 des Motors MG2 abgekoppelt wird. Infolgedessen wirkt sich die Dreh­ geschwindigkeit Nd der Antriebswelle nicht mehr auf die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 aus und kann über die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 angehoben werden. Infolgedessen ist die Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle nicht auf die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit Nmg2max des Motors MG2 beschränkt, weshalb der Motor MG2 aus einem Motor bestehen kann, dessen zulässige maximale Drehgeschwindigkeit Nmg2max relativ niedrig angesetzt ist, was in einer Verringerung der Größe und der Kosten für den Motor resultiert.
Fig. 23 ist ein Ablaufdiagramm einer Steuerroutine der sechsten Ausfüh­ rungsform gemäß dem fünfte Steuerverfahren der vorliegenden Erfindung. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird das fünfte Steuerverfahren auf die vierte Ausführungsform gemäß der Darstellung in Fig. 16 angewendet.
Fig. 24 ist ein Diagramm, das den EV-Fahrbereich, den UD-Kopplungs­ bereich und den OD-Kopplungsbereich bei der sechsten Ausführungsform zeigt. In Fig. 24 stellen die Vertikalachse, die Horizontalachse und die jeweiligen Kurven und Bereiche die gleichen Parameter bzw. Inhalte wie diejenigen von Fig. 5 dar und werden daher hier nicht näher erläutert.
Bei der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 60 einen Steuer­ vorgang gemäß der Steuerroutine gemäß der Darstellung in Fig. 23 während eines Zeitraums aus, in dem das Fahrzeug aus dem Stand anfährt und mit einer niedrigen Rate beschleunigt wird. Während dieses Zeitraums folgt der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 des Motors MG1 als der Antriebswelle einem Verlauf, der durch die Kurve DL2 in Fig. 24 angegeben ist.
Gemäß der obenstehenden Beschreibung wird bei dem obenstehend beschrie­ benen vierten Steuerverfahren (vierte Ausführungsform) gemäß der Darstellung in Fig. 16 der Vorgang der Schritte S410-S414 gemäß der Darstellung in Fig. 16 wiederholt, außer wenn der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU überschreitet und in den durch die Beurteilungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich eintritt, selbst dann, wenn der Betriebspunkt der Außenläuferwelle 35 die UD/OD- Bereichsgrenze EL überschritten hat und gegenwärtig im OD-Bereich liegt. Somit betreibt die ECU 60 das Fahrzeug weiterhin in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2 mit UD-Kopplung, ohne ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD- Kopplung durchzuführen, obgleich die Brennkraftmaschinen-Nachlaufregelung ausgeführt wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Schritt S602 gemäß der nachstehenden Beschreibung, ähnlich zu Schritt S502 in Fig. 22, gemäß der Darstellung in Fig. 23 zwischen Schritt S410 und Schritt S412 durchge­ führt.
In Schritt S602 liest die ECU 60 die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 aus einem Motordrehzahlsensor (nicht gezeigt) aus und bestimmt, ob die Drehgeschwindigkeit Nmg2 gleich oder höher als eine bestimmte vorgegebene Drehgeschwindigkeit Nref ist. Falls der Schritt S602 bestimmt, daß die Dreh­ geschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 unter der bestimmten Drehgeschwindig­ keit Nref liegt, geht der Steuerablauf gemäß der obenstehenden Beschreibung zu Schritt S412 über. Falls der Schritt S602 hingegen bestimmt, daß die Dreh­ geschwindigkeit Nmg2 gleich oder höher als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref ist, geht der Steuerablauf zu Schritt S604 über.
Wenn der gegenwärtige Betriebspunkt der Antriebswelle an Punkt "e" auf der Kurve DL2 gemäß der Darstellung in Fig. 24 liegt, ist die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle (d. h. die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2) niedriger als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref, und der Steuerablauf geht zu Schritt S412 über. Wenn das Fahrzeug beschleunigt wird und der Betriebspunkt der Antriebswelle beispielsweise den Punkt "f" auf der Kurve DL2 erreicht, ist die Drehgeschwindigkeit Nd der Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle (d. h. die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2) höher als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref, und der Steuerablauf geht zu Schritt S604 über.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Vorgänge der Schritte S604- S612 gemäß der Darstellung in Fig. 23 identisch mit den Vorgängen der Schritte S504-S512 gemäß der Darstellung in Fig. 21 und werden daher hier nicht näher erläutert.
Es ist jedoch anzumerken, daß beim Umschalten von UD-Kopplung auf die OD-Kopplung in Schritt S504 gemäß der Darstellung in Fig. 21 die Dreh­ geschwindigkeit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 vor dem Betätigen der Overdrive-Kupplung ODC so gesteuert wird, daß sie im wesentlichen gleich derjenigen der Außenläuferwelle 35 ist. Bei der vorliegenden Ausführungsform hingegen war die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 aufgrund der Brennkraftmaschinen-Nachlaufregelung in Schritt S410 schon im wesentlichen gleich derjenigen der Außenläuferwelle 35, weshalb die Overdrive- Kupplung ODC in der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 sofort betätigt wer­ den kann.
Somit wird in diesem Fall das obenstehend beschriebene Umschaltverfahren gemäß der Darstellung in Fig. 12 angewendet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß der obenstehenden Beschrei­ bung fährt das Fahrzeug in der EV-Betriebsart mit UD-Kopplung, wenn es gestar­ tet wird. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die UD/OD-Bereichsgrenze EL überschreitet und in den OD-Bereich eintritt, wird trotz der Durchführung der Brennkraftmaschinen-Nachlaufregelung kein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung bewirkt, und das Fahrzeug wird weiterhin in der EV-Betriebsart mit UD-Kopplung betrieben. Wenn jedoch die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 gleich oder höher als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nref wird, wird ein Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung durchgeführt, wonach das Fahr­ zeug in der EV-Betriebsart mit OD-Kopplung fährt. Wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle weiterhin die Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU über­ schreitet und in den durch die Beurteilungslinie ESU begrenzten oberen rechten Bereich eintritt, wird mit der Zuführung von Kraftstoff an die Brennkraftmaschine 20 zum Starten der Brennkraftmaschine 20 begonnen, wonach das Fahrzeug in der HV-Betriebsart mit OD-Kopplung fährt.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stellt daher der gesamte Bereich auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU außerhalb des Betriebsbereichs der Leistungsabgabevorrichtung 10 den EV-Bereich zur Verfügung, in dem das Fahrzeug in der EV-Betriebsart fährt. Im übrigen Betriebsbereich fährt das Fahrzeug in der HV-Betriebsart. Des weiteren stellt bei der vorliegenden Ausführungsform der UD-Bereich und ein Teil des OD-Bereichs auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen-Startbeurteilungslinie ESU, in dem die Drehgeschwindigkeit (Nmg2) unter der bestimmten Drehgeschwindig­ keit Nref liegt, einen UD-Kopplungsbereich "ud" zur Verfügung, in dem die UD- Kopplung tatsächlich hergestellt ist, und der übrige OD-Bereich stellt einen OD- Kopplungsbereich "od" zur Verfügung, in dem die OD-Kopplung tatsächlich her­ gestellt ist. Des weiteren stellt bei der vorliegenden Ausführungsform ein Teil des OD-Bereichs, der ebenfalls auf der unteren linken Seite der Brennkraftmaschinen- Startbeurteilungslinie ESU liegt, und in dem die Drehgeschwindigkeit unter der bestimmten Drehgeschwindigkeit Nref liegt, den ED-Bereich zur Verfügung, in dem die ECU 60 eine Brennkraftmaschinen-Nachlaufregelung durchführt, so daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 20 ähnlich derjenigen der Antriebswelle ist.
Wenn bei der vorliegenden Ausführungsform die Drehgeschwindigkeit Nmg2 des Motors MG2 gleich oder höher als die bestimmte Drehgeschwindigkeit Nerf wird, wenn die ECU 60 das Fahrzeug in der EV-Betriebsart nur mittels des Motors MG2 mit UD-Kopplung betreibt, während die Brennkraftmaschinen-Nachlaufrege­ lung durchgeführt wird, wird von UD-Kopplung auf OD-Kopplung umgeschaltet, so daß die Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle über die Drehgeschwindig­ keit Nmg2 des Motors MG2 angehoben werden kann. Ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform ist die Drehgeschwindigkeit Nd der Antriebswelle daher nicht auf die zulässige maximale Drehgeschwindigkeit Nmg2max des Motors MG2 beschränkt, weshalb der Motor MG2 aus einem Motor bestehen kann, dessen zulässige maximale Drehgeschwindigkeit Nmg2max auf einen relativ niedrigen Wert angesetzt ist, was in einer Verringerung der Grüße und der Kosten des Motors resultiert.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung 10 gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird der Motor MG1 mit der Form eines Doppelläufer-Elektromotors als eine Lei­ stungseinstelleinrichtung zum Erhöhen oder Verringern der von der Brennkraftmaschine erzeugten Leistung 20 mittels Umwandlung in elektrische Leistung ange­ wendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Art von Leistungs­ einstelleinrichtung beschränkt, sondern eine Kombination aus einem Motor MG3 als einem gewöhnlichen Elektromotor anstelle eines Doppelläufermotors, und ein Planetengetriebe können als eine Leistungseinstelleinrichtung verwendet werden.
Fig. 25 zeigt ein modifiziertes Beispiel der Leistungsabgabevorrichtung von Fig. 1. Der Aufbau des modifizierten Beispiels ist im wesentlichen identisch mit demjenigen der Leistungsabgabevorrichtung gemäß der Darstellung in Fig. 1, mit Ausnahme dessen, daß in dem modifizierten Beispiel der Motor MG3 als ein gewöhnlicher Elektromotor und ein Planetengetriebe 100 als eine Leistungsein­ stelleinrichtung verwendet werden.
Das Planetengetriebe 100 weist ein Sonnenrad 101 auf, das in der Mitte des Getriebezuges dreht, einen Planetenradträger 103 mit einem Planetenrad, das um das Sonnenrad 101 und gleichzeitig auf seiner eigenen Achse dreht, und ein Hohl­ rad 102, das um den Planetenradträger 103 dreht. Das Sonnenrad 101, der Plane­ tenradträger 103 und das Hohlrad 102 besitzten jeweilige Drehachsen. Eine als Drehachse des Sonnenrad 101 dienende Sonnenradwelle 104 besteht aus einer Hohlwelle und ist mit dem Läufer 132 des Motors MG2 gekoppelt. Eine Planeten­ radträgerwelle 106, die als Drehachse des Planetenradträgers 103 dient, ist mit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 über einen Dämpfer (nicht gezeigt) gekoppelt. Eine Hohlradwelle 105, die als Drehachse des Hohlrades 102 dient, ist eine Antriebswelle und ist mit einer Getriebewelle 82 über ein Abtriebsritzel 82 gekoppelt. Die Getriebewelle 82 wiederum ist über Untersetzungsräder 83 und Differentialräder 84 mit den Achsen 85 gekoppelt, die mit Antriebsrädern 86R, 86L versehen sind.
Bei dem Planetengetriebe 100 bestehen die untenstehend angegebenen Ver­ hältnisse zwischen den Drehgeschwindigkeiten und Drehmomenten von drei Wel­ len, d. h. der Sonnenradwelle 104, der Planetenradträgerwelle 106 und der Hohl­ radwelle 105 wie auf diesem technischen Gebiet von ihrem Mechanismus her bekannt ist. Wenn die Betriebszustände von zwei Drehachsen der genannten drei Drehachsen bestimmt sind, wird daher der Betriebszustand der verbleibenden Drehachse auf der Grundlage der folgenden Ausdrücke bestimmt.

Ns = (1 + r)/r × Nc - Nr/r
Nc = r/(1 + r) × Ns + Nr/(1 + r)
Nr = (1 + r)Nc - rNs
Ts = Tc × r/(1 + r) = rTr
Tr = Tc/(1 + r) (13)
r = Anzahl der Zähne von Sonnenrad 101/Anzahl der Zähne von Hohlrad 102
wobei Ns die Drehgeschwindigkeit der Sonnenradwelle 104, Ts das Dreh­ moment der Sonnenradwelle 104, Nc die Drehgeschwindigkeit der Planetenrad­ trägerwelle 106 (d. h. Ne), Tc das Drehmoment der Planetenradträgerwelle 106 (d. h. Te), Nr die Drehgeschwindigkeit der Hohlradwelle 105 (d. h. Nd), und Tr das Drehmoment der Hohlradwelle 105 (d. h. Td) ist.
In Fig. 25 besitzt der Motor MG3 den gleichen Aufbau wie der Motor MG2. Genauer gesagt besteht der Motor MG3 aus einem Drehstromsynchronmotor mit einem Ständer 134, um den eine Wicklung 136 gewickelt ist, und einem Läufer 132 mit einem daran angebrachten Permanentmagneten. Der Ständer 134 ist am Gehäuse befestigt. Wenn der Fluß eines dreiphasigen Wechselstroms durch die um den Ständer 134 gewickelte Wicklung 136 veranlaßt wird, wird ein drehendes Magnetfeld erzeugt, das mit einem Magnetfeld in Wechselwirkung steht, das von dem am Läufer 132 angebrachten Permanentmagneten erzeugt wird, so daß der Läufer 132 gedreht wird. Wird der Läufer 132 durch eine äußere Kraft gedreht, hat der Motor MG3 des weiteren die Funktion eines Generators zum Regenerieren von Leistung aufgrund der äußeren Kraft als elektrische Leistung. Wie der Motor MG1 von Fig. 2 ist auch die um den Ständer 134 des Motors MG3 gewickelte Wicklung 136 mit dem MG3-Inverter 70 elektrisch verbunden. Somit kann die ECU 60 den Betrieb des Motors MG3 durch Ein-/Ausschalten von Transistoren im MG1-Inver­ ter 70 steuern.
Bei diesem modifizierten Beispiel arbeitet der Motor MG3 als ein gewöhnli­ cher Elektromotor mit dem Planetengetriebe 100 zusammen, um eine zu dem Motor MG1 mit der Form eines Doppelläufer-Elektromotors gemäß der Darstel­ lung in Fig. 1 äquivalente Funktion zu erfüllen. Die Planetenradträgerwelle 106 des Planetengetriebes 100 ist äquivalent zu der in Fig. 1 gezeigten Innenläuferwelle 33 des Motors MG1, und die Hohlradwelle 105 äquivalent zur Außenläuferwelle 35 als der Antriebswelle. Bei diesem modifizierten Beispiel fungiert die Kombina­ tion aus dem Motor MG3 und dem Planetengetriebe 100 als Leistungseinstellein­ richtung auf die nachfolgend beschriebene Weise.
Wenn Leistung von der Brennkraftmaschine 20 auf die Planetenradträgerwel­ le 106 aufgebracht wird, werden das Hohlrad 102 und das Sonnenrad 101 gemäß den obenstehenden Ausdrücken (13) gedreht. Es ist auch möglich, die Drehung eines jeglichen von Hohlrad 102 und Sonnenrad 101 anzuhalten. Wird das Hohlrad 102 gedreht, kann ein Teil der von der Brennkraftmaschine erzeugten Leistung 20 in mechanischer Form auf die Hohlradwelle 105 als die Antriebswelle übertragen werden. Wird das Sonnenrad 101 gedreht, kann ein Teil der von der Brennkraft­ maschine erzeugten Leistung 20 als elektrische Leistung regeneriert werden. Wäh­ rend eines Leistungsbetriebs des Motors MG3 hingegen kann das vom Motor MG3 ausgegebene Drehmoment über das Sonnenrad 101, das Planetenrad 103 und das Hohlrad 102 mechanisch auf die Hohlradwelle 105 als die Antriebswelle übertragen werden. Bei einem Leistungsbetrieb des Motors MG3 kann daher das von der Brennkraftmaschine 20 erzeugte Drehmoment verstärkt und an die Hohlradwelle 105 als die Antriebswelle abgegeben werden. Somit wirkt bei diesem modifizierten Beispiel der Motor MG3 als ein gewöhnlicher Elektromotor mit dem Planeten­ getriebe 100 zusammen, um im wesentlichen die gleiche Funktion wie der Motor MG1 mit der Form eines Doppelläufer-Elektromotors gemäß der Darstellung in Fig. 1 zu erfüllen.
Bei dem modifizierten Beispiel gemäß der obenstehenden Beschreibung ist die umschaltbare Kupplungsanordnung S0 zum Umschalten zwischen einem Kopp­ lungszustand, in dem die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Hohlradwelle 105 des Planetengetriebes 100 gekoppelt ist, und einem Kopplungszustand, in dem die Läuferwelle 43 mit der Planetenradträgerwelle 106 gekoppelt ist, ausgelegt. Die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 weist eine Underdrive-Kupplung UDC und eine Overdrive-Kupplung ODC auf. Wenn die Underdrive-Kupplung UDC betätigt ist, ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Hohlradwelle 105 des Planetengetriebes 100 gekoppelt. Wenn die Underdrive-Kupplung UDC gelöst ist, ist die Läuferwelle 43 von der Hohlradwelle 105 abgekoppelt. Wenn die Over­ drive-Kupplung ODC betätigt ist, ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Planetenradträgerwelle 106 des Planetengetriebes 100 gekoppelt. Wenn die Over­ drive-Kupplung ODC gelöst ist, ist die Läuferwelle 43 von der Planetenradträgerwelle 106 abgekoppelt. Diese Kupplungen UDC, ODC sind für Betätigung durch einen Hydraulikkreis (nicht gezeigt) ausgelegt.
Somit ist die UD-Kopplung hergestellt, wenn die Underdrive-Kupplung UDC betätigt ist und die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Hohlradwelle 105 als der Antriebswelle gekoppelt ist. Wenn die Overdrive-Kupplung ODC betätigt ist und die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Planetenradträgerwelle 106 gekoppelt ist, ist die Läuferwelle 43 über die Planetenradträgerwelle 106 und einen Dämpfer mit der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 gekoppelt, so daß die OD-Kopplung hergestellt ist.
Bei der umschaltbaren Kupplungsanordnung 50 können sowohl die Under­ drive-Kupplung UDC als auch die Overdrive-Kupplung ODC wie im Fall von Fig. 1 in den betätigten Zustand gebracht werden. In diesem Fall ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl mit der Hohlradwelle 105 als auch der Planetenrad­ trägerwelle 106 gekoppelt. Infolgedessen sind die Hohlradwelle 105 als die Antriebswelle und die Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 (Planetenradträgerwelle 106 des Planetengetriebes 100) über die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 mechanisch miteinander gekoppelt. Im Gegensatz hierzu können sowohl die Underdrive-Kupplung UDC als auch die Overdrive-Kupplung ODC in den gelösten Zustand gebracht werden. In diesem Fall ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 sowohl von der Hohlradwelle 105 als auch der Kurbelwelle 21 der Brennkraftmaschine 20 (der Planetenradträgerwelle 106 des Planetengetriebes 100) abgekoppelt.
Die Vorgänge zum Umschalten von UD-Kopplung auf OD-Kopplung gemäß der obenstehenden Beschreibung in der ersten bis sechsten Ausführungsform kön­ nen ohne jegliche Änderungen an der gemäß der obenstehenden Beschreibung auf­ gebauten Vorrichtung durchgeführt werden, und das modifizierte Beispiel kann die gleichen Effekte wie die in der ersten bis sechsten Ausführungsform zur Verfügung gestellten erbringen.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Fahrzeug mit Vierradantrieb anwendbar. Die Leistungsabgabevorrichtung 10 gemäß der Darstellung in Fig. 1 oder Fig. 25 kann für Vorderräder des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden, und ein weiterer Elektromotor für den Antrieb kann für Achsen von Hinterrädern zur Verfügung gestellt werden, um ein Hybridfahrzeug zu konstruieren, das vier­ radantriebsfähig ist. Wenn die vorliegende Erfindung auf eine Steuerung der Lei­ stungsabgabevorrichtung in diesem Fahrzeugtyp angewendet wird, können ver­ schiedene vorteilhafte Effekte gemäß der obenstehenden Beschreibung in den ver­ anschaulichten Ausführungsformen ebenfalls zur Verfügung gestellt werden.
Obgleich einige bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung obenstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf Einzelhei­ ten der veranschaulichten Ausführungsformen beschränkt, sondern kann auf andere Weise mit verschiedenen Modifikationen, Änderungen oder Verbesserungen ausge­ führt werden, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Bei den veranschaulichten Ausführungsformen wird die umschaltbare Kupp­ lungsanordnung 50 zum Umschalten des Kopplungszustands der Läuferwelle 43 des Motors MG2 verwendet. Die umschaltbare Kupplungsanordnung 50 kann durch eine Umschaltvorrichtung ersetzt sein, mit einem ersten Zahnrad, das mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG2 gekoppelt ist, einem zweiten Zahnrad, das mit der Innenläuferwelle 33 gekoppelt ist, einem ersten beweglichen Zahnrad, das mit dem ersten Zahnrad in Eingriff bringbar ist, und einem zweiten beweglichen Zahnrad, das mit dem zweiten Zahnrad in Eingriff bringbar ist. Das erste bewegli­ che Zahnrad ist mit einem ersten beweglichen Element gekoppelt, das mittels einer Keilwellenverbindung gleitverschieblich mit der Läuferwelle 43 des Motors MG2 verbunden ist, und das zweite bewegliche Zahnrad ist mit einem zweiten bewegli­ chen Element gekoppelt, das mittels einer Keilwellenverbindung gleitverschieblich mit der Läuferwelle 43 des Motors MG2 verbunden ist. Bei dieser Anordnung sind das erste und das zweite bewegliche Zahnrad unabhängig voneinander in der Axialrichtung der Läuferwelle 32 bewegbar, während sie mit der Läuferwelle 43 gedreht werden. Somit sind die Positionen des ersten und des zweiten beweglichen Zahnrads bei Betrachtung in der Axialrichtung unabhängig voneinander veränder­ bar, so daß das erste bewegliche Zahnrad in oder außer Eingriff mit dem ersten Zahnrad ist, oder das zweite bewegliche Zahnrad in oder außer Eingriff mit dem zweiten Zahnrad ist. Wenn das erste bewegliche Zahnrad mit dem ersten Zahnrad in Eingriff steht, ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG2 gekoppelt, und UD-Kopplung ist hergestellt. Wenn das zweite bewegliche Zahnrad mit dem zweiten Zahnrad in Eingriff steht, ist die Läuferwelle 43 des Motors MG2 mit der Außenläuferwelle 35 des Motors MG2 (der Kurbel­ welle 21 der Brennkraftmaschine 20) gekoppelt, und OD-Kopplung ist hergestellt. Die Umschaltvorrichtung ist mit einem Stellglied versehen, das die Funktion hat, das erste und das zweite bewegliche Element zu betätigen, um die Positionen des ersten und des zweiten beweglichen Zahnrads zu verändern. Das Stellglied kann durch einen Motor, ein Solenoid oder dergleichen zur Verfügung gestellt und durch die ECU 60 gesteuert werden.
Bei den veranschaulichten Ausführungsformen besitzt die Brennkraftmaschine 20 die Form einer Benzinbrennkraftmaschine. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf weitere Hubkolben-Brennkraftmaschinen wie Dieselbrennkraftmaschinen und weiteren Typen von Motoren mit interner oder externer Verbrennung wie Turbi­ nen-, Düsen- und Drehkolbenbrennkraftmaschinen anwendbar.
Obgleich Synchronmotoren vom PM (Permanentmagnet)-Typ bei den veran­ schaulichten Ausführungsformen als die Motoren verwendet werden, sind auch weitere Motorentypen verwendbar. Wenn regenerative Vorgänge und Leistungs­ betriebvorgänge durchgeführt werden sollen, können ein Synchronmotor vom VR (Variable Reluctance)-Typ, Vernier-Motor, Gleichstrommotor, Asynchronmotor, Supraleitermotor und weitere Motorentypen verwendet werden. Falls nur Lei­ stungsbetrieb durchgeführt werden soll, können Gleichstrommotor, Schrittmotor und weitere Motorentypen verwendet werden.
Die Beziehung zwischen den Innen- und Außenläufern und externen Dreh­ wellen kann in dem Motor MG1 als einem Doppelläufermotor gemäß der Darstel­ lung in Fig. 1 umgekehrt werden. Der Außenläufer und der Innenläufer können auch durch einander gegenüberliegende, scheibenartige Läufer ersetzt werden.
Obgleich Transistorinverter bei den veranschaulichten Ausführungsformen als der MG1-Inverter 70 und der MG2-Inverter 72 verwendet werden, können auch weiteren Invertertypen verwendet werden, die IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)-Inverter, Thyristor-Inverter, Spannungs-PWM (Pulsdauermodulation)- Inverter, Rechteckwellen-Inverter (Inverter vom Spannungstyp, Inverter vom Stromtyp), und weitere Invertertypen umfassen.
Obgleich die Batterie 74 als Sekundärbatterie aus einer Pb-Batterie, einer NiMH-Batterie, einer Li-Batterie oder dergleichen bestehen kann, kann ein Kon­ densator anstelle der Batterie 97 verwendet werden. Des weiteren verwirklicht die CPU verschiedene Steuervorgänge, indem sie Softwareprogramme in den veran­ schaulichten Ausführungsformen ausführt, wobei diese Steuervorgänge durch Hardwaresysteme verwirklicht sein können.
Auch wenn die Leistungsabgabevorrichtung der vorliegenden Erfindung bei den veranschaulichten Ausführungsformen in ein Hybridfahrzeug eingebaut ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern die vor­ liegende Leistungsabgabevorrichtung kann auch in weiteren Transportmitteln wie Schiffen oder Flugzeugen oder verschiedenen weiteren Arten von industriellen Gerätschaften, wie etwa Werkzeugmaschinen, eingebaut sein.

Claims (19)

1. Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung, welche aufweist: eine Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle, eine Antriebswelle zum Abgeben von Leistung, eine Leistungseinstelleinrichtung mit einem ersten Elektromotor, die mit der Ausgangswelle und der Antriebswelle gekoppelt ist, wobei die Leistungseinstelleinrichtung in der Lage ist, zumindest die auf die Antriebswelle übertragene Leistung mittels des ersten Elektromotors einzustellen, einen zweiten Elektromotor mit einer Drehwelle, und eine Kopplungseinrichtung, die zum Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit mindestens einer der Antriebswelle und der Ausgangswelle betreibbar ist, wobei die Leistungs­ abgabevorrichtung einen Betriebsbereich aufweist, der durch das Verhältnis zwi­ schen dem Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit dargestellt ist, der Betriebs­ bereich durch eine vorgegebene Grenze in einen ersten Bereich, in dem die Dreh­ welle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen zweiten Bereich, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Aus­ gangswelle gekoppelt ist, unterteilt ist, und das Verfahren die Schritte aufweist:
  • a) Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebswelle in dem ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist; und
  • b) wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt, Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine bei gleichzeitigem Veranlassen der Kopp­ lungsvorrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungszustand umzuschalten, in dem die Dreh­ welle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) die Schritte aufweist:
Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze über­ schreitet und in den zweiten Bereich eintritt;
Steuern des ersten Elektromotors und der Brennkraftmaschine derart, daß die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle der Brennkraft­ maschine nach dem Starten der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich den­ jenigen der Antriebswelle werden; und
Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Schritt (b) die Schritte aufweist:
Steuern des ersten Elektromotors und der Brennkraftmaschine derart, daß die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden, wenn der Betriebspunkt der Antriebs­ welle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt;
Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden; und
Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine nach dem Umschalten in den zweiten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle gekoppelt ist.
4. Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung, welche aufweist: eine Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle, eine Antriebswelle zum Abgeben von Leistung, eine Leistungseinstelleinrichtung mit einem ersten Elektromotor, die mit der Ausgangswelle und der Antriebswelle gekoppelt ist, wobei die Leistungseinstelleinrichtung in der Lage ist, zumindest die auf die Antriebswelle übertragene Leistung mittels des ersten Elektromotors einzustellen, einen zweiten Elektromotor mit einer Drehwelle, und eine Kopplungseinrichtung, die zum Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit mindestens einer der Antriebswelle und der Ausgangswelle betreibbar ist, wobei die Leistungs­ abgabevorrichtung einen Betriebsbereich aufweist, der durch das Verhältnis zwi­ schen dem Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit dargestellt ist, der Betriebsbereich durch eine vorgegebene Grenze in einen ersten Bereich, in dem die Dreh­ welle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen zweiten Bereich, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Aus­ gangswelle gekoppelt ist, unterteilt ist, und das Verfahren die Schritte aufweist:
  • a) Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, so daß der zweite Elektromotor Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle ausgibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebswelle im ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist;
  • b) Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungszustand umzuschal­ ten, in dem die Drehwelle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekop­ pelt ist, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt;
  • c) nach dem Umschalten in den zweiten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle der Brennkraft­ maschine gekoppelt ist, Veranlassen des ersten Elektromotors, anstelle des zweiten Elektromotors Antriebsdrehmoment an die Antriebswelle abzugeben, während der zweite Elektromotor veranlaßt wird, vom ersten Elektromotor an der Ausgangs­ welle erzeugtes Gegendrehmoment auszugleichen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei Schritt (b) die Schritte aufweist:
Steuern des ersten Elektromotors derart, daß die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze über­ schreitet und in den zweiten Bereich eintritt; und
Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden.
6. Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung, welche aufweist: eine Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle, eine Antriebswelle zum Abgeben von Leistung, eine Leistungseinstelleinrichtung mit einem ersten Elektromotor, die mit der Ausgangswelle und der Antriebswelle gekoppelt ist, wobei die Leistungseinstelleinrichtung in der Lage ist, zumindest die auf die Antriebswelle übertragene Leistung mittels des ersten Elektromotors einzustellen, einen zweiten Elektromotor mit einer Drehwelle, und eine Kopplungseinrichtung, die zum Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit mindestens einer der Antriebswelle und der Ausgangswelle betreibbar ist, wobei die Leistungs­ abgabevorrichtung einen Betriebsbereich aufweist, der durch das Verhältnis zwi­ schen dem Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit dargestellt ist, der Betriebs­ bereich durch eine vorgegebene Grenze in einen ersten Bereich, in dem die Dreh­ welle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen zweiten Bereich, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Aus­ gangswelle gekoppelt ist, unterteilt ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
  • a) Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebswelle in dem ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist;
  • b) wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich eintritt, Gekoppelthalten der Drehwelle des zweiten Elektro­ motors mit der Antriebswelle durch die Kopplungseinrichtung und Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt; und
  • c) wenn eine von der Antriebswelle auszugebende Solleistung eine vorgege­ bene Bedingung erfüllt, Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, aus einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungszustand umzuschal­ ten, in dem die Drehwelle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekop­ pelt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Schritt (c) die Schritte aufweist:
Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine, wenn die Solleistung die vorgegebene Bedingung erfüllt;
Steuern des ersten Elektromotors und der Brennkraftmaschine derart, daß die Drehgeschwindigkeit und das Drehmoment der Ausgangswelle der Brennkraft­ maschine nach dem Starten der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich denje­ nigen der Antriebswelle werden; und
Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand in den zweiten Kopp­ lungszustand umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit und das Dreh­ moment der Ausgangswelle im wesentlichen gleich denjenigen der Antriebswelle werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Schritt (c) die Schritte aufweist:
Steuern des ersten Elektromotors derart, daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird, wenn die Solleistung die vorgegebene Bedingung erfüllt;
Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand in den zweiten Kopp­ lungszustand umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird; und
Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine nach dem Umschalten in den zweiten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Drehwelle gekoppelt ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6-8, welches des weiteren den Schritt aufweist:
  • a) Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors über einer vorgege­ benen Drehzahl liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem Schritt (d) die Schritte auf­ weist:
Steuern des ersten Elektromotors derart, daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors über der vorgegebenen Drehzahl liegt; und
Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, nachdem die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird.
11. Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung, welche aufweist: eine Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle, eine Antriebswelle zum Abgeben von Leistung, eine Leistungseinstelleinrichtung mit einem ersten Elektromotor, die mit der Ausgangswelle und der Antriebswelle gekoppelt ist, wobei die Leistungseinstelleinrichtung in der Lage ist, zumindest die auf die Antriebswelle übertragene Leistung mittels des ersten Elektromotors einzustellen, einen zweiten Elektromotor mit einer Drehwelle, und eine Kopplungseinrichtung, die zum Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit mindestens einer der Antriebswelle und der Ausgangswelle betreibbar ist, wobei die Leistungs­ abgabevorrichtung einen Betriebsbereich aufweist, der durch das Verhältnis zwi­ schen dem Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit dargestellt ist, der Betriebs­ bereich durch eine vorgegebene Grenze in einen ersten Bereich, in dem die Dreh­ welle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen zweiten Bereich, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Aus­ gangswelle gekoppelt ist, unterteilt ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
  • a) Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebswelle im ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist;
  • b) Gekoppelthalten der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle durch die Kopplungseinrichtung und Betreiben des zweiten Elektro­ motors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn der Betriebs­ punkt der Antriebswelle die Grenze überschreitet und in den zweiten Bereich ein­ tritt;
  • c) Steuern des ersten Elektromotors derart, daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen gleich derjenigen der Antriebswelle wird, wenn der Betriebspunkt der Antriebswelle die Grenze über­ schreitet und in den zweiten Bereich eintritt; und
  • d) wenn eine von der Antriebswelle auszugebende Solleistung eine vorgege­ bene Bedingung erfüllt, nachdem die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine im wesentlichen an diejenige der Antriebswelle angeglichen ist, Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brenn­ kraftmaschine, und Veranlassen der Kopplungseinrichtung, aus einem ersten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungszustand umzuschalten, in dem die Drehwelle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt (d) die Schritte aufweist:
Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine, wenn die Solleistung die vorgegebene Bedingung erfüllt; und
Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors nach dem Starten der Brennkraftmaschine aus dem ersten Kopplungszustand in den zweiten Kopplungszustand umzuschalten.
13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei Schritt (d) die Schritte aufweist:
Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand in den zweiten Kopp­ lungszustand umzuschalten, wenn die Solleistung die vorgegebene Bedingung erfüllt; und
Beginnen der Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine zum Starten der Brennkraftmaschine nach dem Umschalten in den zweiten Kopplungszustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle der Brenn­ kraftmaschine gekoppelt ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, welches des weiteren den Schritt aufweist:
  • a) Veranlassen der Kopplungseinrichtung, die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle umzuschalten, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors über einer vorgege­ benen Drehzahl liegt.
15. Verfahren zum Steuern einer Leistungsabgabevorrichtung, welche aufweist: eine Brennkraftmaschine mit einer Ausgangswelle, eine Antriebswelle zum Abgeben von Leistung, eine Leistungseinstelleinrichtung mit einem ersten Elektromotor, die mit der Ausgangswelle und der Antriebswelle gekoppelt ist, wobei die Leistungseinstelleinrichtung in der Lage ist, zumindest die auf die Antriebswelle übertragene Leistung mittels des ersten Elektromotors einzustellen, einen zweiten Elektromotor mit einer Drehwelle, und eine Kopplungseinrichtung, die zum Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit mindestens einer der Antriebswelle und der Ausgangswelle betreibbar ist, wobei die Leistungs­ abgabevorrichtung einen Betriebsbereich aufweist, der durch das Verhältnis zwi­ schen dem Drehmoment und der Drehgeschwindigkeit dargestellt ist, der Betriebs­ bereich durch eine vorgegebene Grenze in einen ersten Bereich, in dem die Dreh­ welle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen zweiten Bereich, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Aus­ gangswelle gekoppelt ist, unterteilt ist, und das Verfahren die Schritte aufweist:
  • a) Betreiben des zweiten Elektromotors, während die Brennkraftmaschine angehalten bleibt, wenn ein Betriebspunkt der Antriebswelle im ersten Bereich liegt und die Drehwelle des zweiten Elektromotors durch die Kopplungseinrichtung mit der Antriebswelle gekoppelt ist; und
  • b) Veranlassen der Kopplungseinrichtung, von einem ersten Kopplungs­ zustand, in dem die Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle gekoppelt ist, in einen zweiten Kopplungszustand umzuschalten, in dem die Dreh­ welle mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt ist, wenn die Drehgeschwindigkeit der Drehwelle des zweiten Elektromotors über einer vorgege­ benen Drehzahl liegt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, wobei die Kopplungseinrichtung die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektro­ motors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umschaltet durch Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Ausgangswelle, wäh­ rend die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle aufrechterhalten wird, und darauffolgendes Abkoppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors von der Antriebswelle.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 7, 12 und 15, wobei die Kopplungseinrichtung die Kopplung der Drehwelle des zweiten Elektro­ motors aus dem ersten Kopplungszustand mit der Antriebswelle in den zweiten Kopplungszustand mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine umschaltet durch Abkoppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors von der Antriebswelle und darauffolgendes Koppeln der Drehwelle des zweiten Elektromotors mit der Aus­ gangswelle.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17, wobei die Leistungseinstelleinrichtung einen Doppelläufermotor als den ersten Elektromotor aufweist, wobei der Doppelläufermotor einen mit der Ausgangswelle gekoppelten ersten Läufer und einen mit der Antriebswelle gekoppelten zweiten Läufer aufweist.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-17, wobei die Leistungseinstelleinrichtung zusätzlich zu dem ersten Elektromotor ein Planetengetriebe aufweist, und das Planetengetriebe drei Drehwellen aufweist, die mit der Ausgangswelle, der Antriebswelle bzw. der Drehwelle des ersten Elektro­ motors gekoppelt sind.
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