DE10163382B4

DE10163382B4 - Steuerungsvorrichtung für Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE10163382B4
Application number: DE10163382.3A
Authority: DE
Inventors: Takehiko Suzuki; Satoru Wakuta; Kazuo Takemoto
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: US6595895B2; JP2002204506A; JP4244519B2; DE10163382A1; US20020123409A1

Abstract

Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, in dem ein Verbrennungsmotor (2) und ein Motorgenerator (3) als Antriebsleistungsquellen (8) bereitgestellt werden, wobei eine Antriebsleistung von mindestens einer der Antriebsleistungsquellen (8) einem Getriebe (9) zugeführt wird, und wobei, nachdem ein Gangschaltvorgang durch das Getriebe (9) ausgeführt wurde, die Antriebsleistung über eine Abtriebswelle zu einem Antriebsrad übertragen wird, wobei die Steuerungsvorrichtung aufweist: eine Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) zum Ausführen einer Steuerung zum Reduzieren eines Ausgangsdrehmoments von mindestens einer der Antriebsleistungsquellen (8), um ein Drehmoment der Abtriebswelle während eines Gangschaltvorgangs zu reduzieren, wobei die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) aufweist: eine erste Reduktionseinrichtung zum Steuern des Verbrennungsmotors (2); und eine zweite Reduktionseinrichtung zum Steuern des Motorgenerators (3); wobei, wenn eine Drehmomentreduktionsanforderung ausgegeben wird, von dem angeforderten Drehmomentreduktionswert (64) durch die zweite Reduktionseinrichtung vorrangig ein Motordrehmomentreduktionswert (65) gesetzt wird, und durch die erste Reduktionseinrichtung der Rest des angeforderten Drehmomentreduktionswertes (64) als Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert (66) gesetzt wird.

Description

Auf die Offenbarung der japanischen Patentanmeldung JP 2002 204506 A , eingereicht am 28. Dezember 2000, einschließlich der Beschreibung, der Zeichnungen und der Zusammenfassung wird hierin in ihrer Gesamtheit durch Verweis Bezug genommen.
Die Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor und einem Motorgenerator ausgestattet ist, und insbesondere eine Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug zum Ausführen einer Drehmomentreduktionssteuerung während eines Gangschaltvorgangs.
Bei einem mit einem Automatikgetriebe ausgestatteten Fahrzeug ist bekannt, dass eine Drehmomentreduktionssteuerung ausgeführt wird, um einen während eines Schaltvorgangs auftretenden Schaltruck zu reduzieren.
Um den während eines Schaltvorgangs auftretenden Schaltruck zu reduzieren, ist es wirksam, durch Reduzieren des auf eine Kupplung wirkenden Arbeitsdrucks einen glatten Einrückvorgang durch Erzeugen eines teil- oder halbeingerückten Kupplungszustands zu erzeugen. Durch Reduzieren des Arbeitsdrucks der Kupplung wird jedoch die Schaltdauer nachteilig verlängert. Daher wird während eines Schaltvorgangs durch eine Verbrennungsmotordrehmomentreduktionssteuerung das Verbrennungsmotordrehmoment reduziert, um den Schaltruck zu reduzieren, ohne dass die Schaltdauer verlängert wird.
Zum Reduzieren des Verbrennungsmotordrehmoments wird normalerweise ein Verfahren angewendet, gemäß dem der Zündzeitpunkt des Verbrennungsmotors verändert wird. D. h., das Verbrennungsmotordrehmoment wird durch eine Steuerung zum Verzögern des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors reduziert.
Weil die Steuerung zum Verzögern des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors jedoch den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt bezüglich eines optimalen Zeitpunkts ändert, wird die Abgasqualität während der Steuerung zum Verzögern des Zündzeitpunkts verschlechtert, obwohl die Verschlechterung der Abgasqualität möglicherweise nur kurzzeitig ist.
Dieses Problem tritt auch in Hybridfahrzeugen auf, die mit einem Verbrennungsmotor und mit einem Motorgenerator als Antriebsleistungsquellen ausgestattet sind.
Die DE 197 24 681 A1 betrifft eine Steuerung eines Fahrzeughybridantriebssystems, wobei zur Verhinderung eines Schaltstoßes das Eingangsdrehmoment des Getriebes reduziert wird, indem das Drehmoment des Verbrennungsmotors und des Elektromotors reduziert werden.
Die DE 42 10 416 A1 betrifft eine Steuervorrichtung für einen Motor und ein Automatikgetriebe sowie ein Verfahren, um einen Schaltstoß bei einem Fahrzeug ohne Hybridantrieb zu verhindern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem für ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, wobei eine infolge der Drehmomentreduktionssteuerung in einem Hybridfahrzeug auftretende Verschlechterung der Abgasqualität vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlicht, in denen ähnliche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente darzustellen; es zeigen:
1 ein schematisches Diagramm zum Darstellen einer Konstruktion eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs;
2(a) ein Prinzipschaltbild eines automatischen Schaltmechanismus;
2(b) eine Funktionstabelle des automatischen Schaltmechanismus;
3 ein Blockdiagramm zum Darstellen von Eingangs- und Ausgangssignalen einer Steuerungsvorrichtung;
4 ein Diagramm zum Darstellen einer Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Motordrehmomentreduktionswert, wobei die gespeicherte Ladungsmenge (SOC) der Batterie als Parameter verwendet wird; und
5 ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Verfahrens zum Setzen des Drehmomentreduktionswertes.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Antriebssystems 1 eines Hybridfahrzeugs, auf das eine erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug (nachstehend einfach als ”Steuerungsvorrichtung” bezeichnet) angewendet wird. In der nachstehenden Beschreibung bezeichnet der Ausdruck ”Motor” (Elektromotor) einen ”Motorgenerator”.
Wie in 1 dargestellt, weist das Antriebssystem 1 eine Antriebsleistungsquelle 8 und ein Automatikgetriebe 9 auf. Die Antriebsleistungsquelle 8 weist zwei Antriebssysteme auf: einen Verbrennungsmotor (E/G) 2 und einen Motorgenerator (M/G) 3. Die Antriebsleistung wird vom Verbrennungsmotor 2 und/oder vom Motorgenerator 3 ausgegeben und dem Getriebe 9 zugeführt.
Das Getriebe 9 weist einen Drehmomentwandler (T/C) 4, einen automatischen Schaltmechanismus 5, eine Ölpumpe 6 und eine Hydrauliksteuerungsvorrichtung 7 auf. Der Drehmomentwandler 4 überträgt von der Antriebsleistungsquelle 8 zugeführte Antriebsleistung über ein Arbeitsöl zum automatischen Schaltmechanismus 5. Der automatische Schaltmechanismus 5 weist mehrere Planetengetriebe und mehrere Reibungseingriffselemente auf, die mit Elementen der Planetengetriebe in und außer Eingriff kommen (eingerückter/ausgerückter Zustand). Durch Ändern von Kombinationen der eingerückten und ausgerückten Zustände der Reibungseingriffselemente wählt der automatische Schaltmechanismus 5 mehrere Übersetzungsverhältnisse aus. Der automatische Schaltmechanismus 5 wird nachstehend ausführlich beschrieben. Die Ölpumpe 6 ist so angeordnet, dass sie mit dem Drehmomentwandler 4 zusammenwirkt. Die Ölpumpe 6 wird durch den Verbrennungsmotor 2 und den Motorgenerator 3 angetrieben, um einen Öldruck zu erzeugen. Die Hydrauliksteuerungsvorrichtung 7 steuert den durch die Ölpumpe 6 erzeugten Öldruck so, dass die Kombinationen der eingerückten und ausgerückten Zustände der Reibungseingriffselemente des automatischen Schaltmechanismus 5 geeignet geändert werden.
In dem gemäß der vorstehenden Beschreibung konstruierten Antriebssystem 1 wird die vom Verbrennungsmotor 2 und/oder vom Motorgenerator 3 ausgegebene Antriebsleistung dem automatischen Schaltmechanismus 5 über den Drehmomentwandler 4 zugeführt. Die zugeführte Antriebsleistung wird basierend auf dem Fahrt- oder Betriebszustand des Fahrzeugs bezüglich der Drehzahl geändert, um eine geeignete Gang- oder Schaltstufe einzustellen, und an Räder (Antriebsräder) ausgegeben.
Nachstehend wird der automatische Schaltmechanismus 5 unter Bezug auf die 2(a) und 2(b) beschrieben. 2(a) zeigt ein Prinzipschaltbild des automatischen Schaltmechanismus 5. 2(b) zeigt eine Funktionstabelle des automatischen Schaltmechanismus 5.
Wie in 2(a) dargestellt, weist der automatische Schaltmechanismus 5 einen Hauptschaltmechanismus 30, einen Zusatzschaltmechanismus 40 und eine Differentialvorrichtung 50 auf. Der Hauptschaltmechanismus 30 ist auf einer mit einer Verbrennungsmotorabtriebswelle ausgerichteten ersten Welle angeordnet und weist eine Eingangswelle 37 auf, auf die über den Drehmomentwandler 4, der eine Schließkupplung 36 aufweist, Antriebsleistung vom Verbrennungsmotor 2 und vom Motorgenerator 3 übertragen wird. Auf der ersten Welle sind nacheinander eine Ölpumpe 6 benachbart zum Drehmomentwandler 4, ein Bremsenabschnitt 34, ein Planetengetriebeeinheitabschnitt 31 und ein Kupplungsabschnitt 35 angeordnet.
Der Planetengetriebeeinheitabschnitt 31 weist ein einfaches oder Einzelritzel-Planetengetriebe 32 und ein Doppelritzel-Planetengetriebe 33 auf. Das einfache Planetengetriebe 32 weist ein Sonnenrad S1, ein Hohlrad R1 und einen Träger CR auf, der ein Ritzel P1 trägt, das mit dem Sonnenrad S1 und dem Hohlrad R1 in Eingriff steht. Das DoppelritzelPlanetengetriebe 33 weist ein Sonnenrad S2, ein Hohlrad R2 und einen Träger CR auf, der ein mit dem Sonnenrad S2 in Eingriff stehendes Ritzel P2 und ein mit dem Hohlrad R2 in Eingriff stehendes Ritzel P3 derart trägt, dass die Ritzel P2 und P3 miteinander in Eingriff stehen. Das Sonnenrad S1 und das Sonnenrad S2 werden durch Hohlwellen drehbar gehalten, die auf der Eingangswelle 37 drehbar gehalten werden. Der Träger CR des einfachen Planetengetriebes 32 und der Träger CR des Doppelritzel-Planetengetriebes 33 sind auf dem gleichen Träger angeordnet. Daher sind das mit dem Sonnenrad S1 in Eingriff stehende Ritzel P1 und das mit dem Sonnenrad S2 in Eingriff stehende Ritzel P2 miteinander verbunden, so dass sie sich als eine Einheit drehen.
Der Bremsenabschnitt 34 weist eine Einwegkupplung F1, eine Bremse B1 und eine Bremse B2 auf, die in der genannten Reihenfolge von einer radial inneren Seite zu einer radial äußeren Seite angeordnet sind. Außerdem ist ein antreibendes Rad bzw. Vorgelegerad 39 über eine Keilverzahnung mit dem Träger CR verbunden. Eine Einwegkupplung F2 ist zwischen dem Hohlrad R2 und einem Gehäuse angeordnet. Eine Bremse B3 ist zwischen einem Außenumfang des Hohlrades R2 und dem Gehäuse angeordnet. Der Kupplungsabschnitt 35 weist eine Vorwärtskupplung C1 und eine direkte Kupplung C2 auf. Die Vorwärtskupplung C1 ist zwischen einem Außenumfang des Hohlrades R1 und der direkten Kupplung C2 angeordnet. Die direkte Kupplung C2 ist zwischen einem Innenumfang eines beweglichen Elements (nicht dargestellt) und einem mit einem distalen Ende der Hohlwelle verbundenen Flanschabschnitt angeordnet.
Ein Zusatzschaltmechanismus 40 ist auf einer zweiten Welle 43 angeordnet, die parallel zur durch die Eingangswelle 37 gebildeten ersten Welle angeordnet ist. Die erste und die zweite Welle bilden zusammen mit einer durch Differentialwellen (für die linke und rechte Achse) 45l, 54r gebildeten dritten Welle in einer Seitenansicht betrachtet eine Dreiecksanordnung. Der Zusatzschaltmechanismus 40 weist einfache oder Einzelritzel-Planetengetriebe 41, 42 auf, in denen ein Träger CR3 und ein Hohlrad R4 stabil miteinander verbunden sind und Sonnenräder S3, S4 stabil miteinander verbunden sind, um einen Simpson-Getriebezug zu bilden. Außerdem ist ein Hohlrad R3 mit dem antreibenden Vorgelegerad 46 verbunden, um einen Eingangsabschnit zu bilden. Der Träger CR3 und das Hohlrad R4 sind mit einem Drehzahlverringerungs- oder Reduktionsgetriebe 47 verbunden, das einen Ausgangsabschnitt bildet. Eine direkte UD-(Einrichtungs)Kupplung C3 ist zwischen dem Hohlrad R3 und den integrierten Sonnenrädern S3, S4 angeordnet. Die integrierten Sonnenräder S3 (S4) können durch eine Bremse B4 gestoppt werden. Ein Träger CR4 kann durch eine Bremse B5 gestoppt werden. Dadurch ist der Zusatzschaltmechanismus 40 in der Lage, drei Vorwärtsgangstufen bereitzustellen.
Die die dritte Welle bildende Differentialvorrichtung 50 weist ein Differentialgehäuse 51 auf, in dem ein mit dem Reduktionsgetriebe 47 in Eingriff stehendes Zahnrad 52 fixiert ist. Das Differentialgehäuse 51 weist ferner ein Differentialzahnrad 53 und ein linkes und ein rechtes Zahnrad 55, 56 auf, die miteinander in Eingriff stehen und drehbar gehalten werden. Die linke und die rechte Achse 45l, 45r erstrecken sich vom linken bzw. vom rechten Zahnrad 55, 56. Daher wird die Drehbewegung vom Zahnrad 52 entsprechend den Lastdrehmomenten verteilt und über die linke und die rechte Achse 45l, 45r zum linken bzw. zum rechten Vorderrad übertragen.
Nachstehend wird die Funktionsweise des automatischen Schaltmechanismus 5 unter Bezug auf die in 2(b) dargestellte Funktionstabelle beschrieben. In einer ersten Gangstufe sind die Vorwärtskupplung C1 und die Einwegkupplung F2 eingerückt. Dadurch überträgt der Hauptschaltmechanismus 30, in dem eine erste Gangstufe eingestellt ist, über die Vorgelegeräder 39, 40 eine drehzahlreduzierte Drehbewegung zum Hohlrad R3 des Zusatzschaltmechanismus 40. Der Zusatzschaltmechanismus 40 ist auf eine erste Gangstufe eingestellt, in dem der Träger CR4 durch die Bremse B5 gestoppt ist. Dadurch wird die drehzahlreduzierte Drehbewegung vom Hauptschaltmechanismus 30 durch den Zusatzschaltmechanismus 40 weiter drehzahlreduziert und über die Zahnräder 47, 52 und die Differentialvorrichtung 50 zur linken und zur rechten Achse 45l, 45r übertragen.
In einer zweiten Gangstufe ist sowohl die Bremse B2 als auch die Vorwärtskupplung C1 eingerückt, und der Einrückzustand der Einwegkupplung F2 wird glatt auf den Einrückzustand der Einwegkupplung F1 geschaltet. Dadurch wird im Hauptgetriebemechanismus 30 eine zweite Gangstufe eingestellt. Der Zusatzschaltmechanismus 40 ist aufgrund der eingerückten Zustands der Bremse B5 auf die erste Gangstufe eingestellt. Durch die Kombination aus der zweiten Gangstufe des Hauptschaltmechanismus 30 und der ersten Gangstufe des Zusatzschaltmechanismus 40 wird im automatischen Schaltmechanismus 5 insgesamt eine zweite Gangstufe bereitgestellt.
In einer dritten Gangstufe ist der Hauptschaltmechanismus 30 auf den gleichen Zustand eingestellt wie in der vorstehend beschriebenen zweiten Gangstufe, in der die Vorwärtskupplung C1, die Bremse B2, die Einwegkupplung F1 und die Bremse B4 des Zusatzschaltmechanismus 40 eingerückt sind. Dadurch sind die Sonnenräder S3, S4 fixiert, so dass die Drehbewegung vom Hohlrad R3 als Drehbewegung der zweiten Gangstufe vom Träger CR3 ausgegeben wird. Durch die Kombination aus der zweiten Gangstufe des Hauptschaltmechanismus 30 und der zweiten Gangstufe des Zusatzschaltmechanismus 40 wird im automatischen Schaltmechanismus 5 insgesamt eine dritte Gangstufe bereitgestellt.
In einer vierten Gangstufe ist der Hauptschaltmechanismus 30 auf den gleichen Zustand eingestellt wie in der zweiten oder dritten Gangstufe, in der die Vorwärtskupplung C1, die Bremse B2 und die Einwegkupplung F1 eingerückt sind. Im Zusatzschaltmechanismus 40 ist die Bremse B4 ausgerückt oder gelöst, und die direkte UD-Kupplung C3 ist eingerückt. Dadurch sind das Hohlrad R3 und das Sonnenrad S3 (S4) verbunden, so dass die Planetengetriebe 41, 42 sich gemeinsam drehen (verblockter oder blockierter Zustand). Durch die Kombination aus der zweiten Gangstufe des Hauptschaltmechanismus 30 und dem blockierten Zustand (dritte Gangstufe) des Zusatzschaltmechanismus 40 wird im automatischen Schaltmechanismus 5 insgesamt eine vierte Gangstufe bereitgestellt.
In einer fünften Gangstufe sind die Vorwärtskupplung C1 und die direkte Kupplung C2 eingerückt, so dass die Drehbewegung der Eingangswelle 37 zum Hohlrad R1 und zum Sonnenrad S1 übertragen wird. Dadurch wird der Hauptschaltmechanismus 30 auf einen verblockten oder blockierten Zustand eingestellt, in dem die Planetengetriebe 32, 33 des Planetengetriebeeinheitsabschnitts 31 sich gemeinsam drehen. Der Zusatzschaltmechanismus 40 ist auf den verblockten oder blockierten Zustand eingestellt, in dem die direkte UD-Kupplung C3 eingerückt ist. Durch die Kombination aus der dritten Gangstufe (blockierter Zustand) des Hauptschaltmechanismus 30 und der dritten Gangstufe (blockierter Zustand) des Zusatzschaltmechanismus 40 wird im automatischen Schaltmechanismus 5 insgesamt eine fünfte Gangstufe bereitgestellt.
In einem Rückwärtsfahrtzustand sind die direkte Kupplung C2, die Bremse B3 und die Bremse B5 eingerückt oder betätigt. Dadurch wird eine Rückwärtsdrehbewegung vom Hauptschaltmechanismus 30 erhalten. Der Zusatzschaltmechanismus 40 wird in der ersten Gangstufe gehalten, in der die Rückwärtsdrehbewegung des Trägers CR4 durch die Bremse B5 gestoppt ist. Durch die Kombination aus der Rückwärtsdrehbewegung des Hauptschaltmechanismus 30 und der Drehbewegung der ersten Gangstufe des Zusatzschaltmechanismus 40 wird eine drehzahlreduzierte Rückwärtsdrehbewegung bereitgestellt.
In 2(b) stellt das Dreieckssymbol einen eingerückten Zustand während einer Motorbremsfunktion dar. D. h., in der ersten Gangstufe ist die Bremse B3 eingerückt, um das Hohlrad R2 als Ersatz für die Einwegkupplung F2 zu fixieren. In der zweiten, dritten und vierten Gangstufe ist die Bremse B1 eingerückt, um das Sonnenrad S2 als Ersatz für die Einwegkupplung F1 zu fixieren.
Während eines Schaltvorgangs zum Heraufschalten werden der Eingangsseite zugeordnete Elemente des gemäß der vorstehenden Beschreibung konstruierten Antriebssystems 1 relativ niedrige Drehzahlen aufweisen, so dass ein Trägheitsdrehmoment an der Seite der Abtriebswelle auftritt. Infolgedessen tritt während eines Schaltvorgangs zum Heraufschalten ein Schaltruck auf. Während eines Schaltvorgangs zum Herunterschalten wird das Trägheitsdrehmoment, das ausgenutzt wird, um die Drehzahl der der Eingangsseite zugeordneten Elemente zu erhöhen, zum Zeitpunkt einer Drehzahlsynchronisation in der letzten Phase des Schaltvorgangs nicht mehr benötigt, so dass das Trägheitsdrehmoment an der Abtriebsseite auftritt. Infolgedessen tritt auch bei einem Schaltvorgang zum Herunterschalten ein Schaltruck auf. Daher ist es bevorzugt, eine Drehmomentreduktionssteuerung auszuführen, um den Schaltruck zu vermindern.
Auch in einem stufenlos regelbaren Getriebe tritt während eines Schaltvorgangs zum Heraufschalten ein Trägheitsdehmoment auf. Daher ist es, wenn ein Schaltvorgang durch manuelles Betätigen des stufenlos regelbaren Getriebes stufenweise ausgeführt wird, bevorzugt, die Drehmomentreduktionssteuerung auszuführen, um den Drehmomentruck zu vermindern.
Nachstehend wird die in dieser Ausführungsform vorgesehene Drehmomentreduktionssteuerung beschrieben.
Die Antriebsleistungsquelle 8 weist in dieser Ausführungsform den Verbrennungsmotor 2 und den Motorgenerator 3 auf, die auf die in 1 dargestellte Weise antriebsmäßig direkt miteinander verbunden sind. Daher kann der Motorgenerator 3 durch den Verbrennungsmotor 2 angetrieben werden, und der Verbrennungsmotor 2 kann durch den Motorgenerator 3 angetrieben werden. Außerdem kann Antriebsleistung durch den Verbrennungsmotor 2 oder durch den Motorgenerator 3 oder durch beide in Zusammenwirkung erzeugt werden, und die derart erzeugte Antriebsleistung kann zum Drehmomentwandler 4 übertragen werden. D. h., dass, wenn eine Eingangsleistung von der Seite des Drehmomentwandlers 4 zur Seite der Antriebsleistungsquelle 8 übertragen wird, können der Verbrennungsmotor 2 und/oder der Motorgenerator 3 als Widerstand dienen.
3 zeigt ein Blockdiagramm zum Darstellen von in einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung (Drehmomentreduktionssteuerungsvorrichtung) 60 vorgesehenen Eingangs- und Ausgangssignalen.
Wie in 3 dargestellt, weisen die Eingangssignale der Steuerungsvorrichtung 60 Signale auf, die eine Verbrennungsmotordrehzahl 61, ein Verbrennungsmotordrehmoment 62, eine in einer Speicherbatterie gespeicherte Ladungsmenge (SOC) 63 und einen vom automatischen Schaltmechanismus 5 angeforderten Drehmomentreduktionswert anzeigen. Die Ausgangssignale der Steuerungsvorrichtung 60 weisen Signale auf, die einen Motordrehmomentreduktionswert 65 für den Motorgenerator 3 und einen Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert 66 für den Verbrennungsmotor 2 anzeigen.
Die vorstehend erwähnten Eingangs- und Ausgangssignale zeigen Werte an, die direkt von verschiedenen Sensoren erhalten werden, oder Werte, die durch Berechnungen von durch Sensoren bereitgestellten Werten erhalten werden. D. h., die Verbrennungsmotordrehzahl 61 wird durch einen Drehzahlsensor erfasst, und das Verbrennungsmotordrehmoment 62 wird basierend auf dem Öffnungsgrad der Drosselklappe, der eingespritzten Kraftstoffmenge, usw. berechnet. Die gespeicherte Ladungsmenge (SOC) wird basierend auf dem Motorstrom, der während eines Ladevorgangs fließt, während dem der Motorgenerator 3 als Generator wirkt, der Ladeleistung, usw. berechnet. Die gespeicherte Ladungsmenge 63 wird durch eine (nicht dargestellte) Einrichtung zum Erfassen der gespeicherten Ladungsmenge erfasst. Der angeforderte Drehmomentreduktionswert 64 wird basierend auf der Verbrennungsmotordrehzahl, dem Drehmoment der Abtriebswelle des Automatikgetriebes 9, usw. berechnet. Der Motordrehmomentreduktionswert 65 wird basierend auf der in der Batterie gespeicherten Ladungsmenge 63 usw. festgelegt. Der Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert 66 wird durch Subtrahieren des Motordrehmomentreduktionswerts 65 vom angeforderten Drehmomentreduktionswert 64 bestimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert durch eine Steuerung zum Verzögern des Zündzeitpunkts oder eine Steuerung zum Reduzieren des Drosselklappenöffnungsgrades unter Verwendung einer elektromagnetischen Drosselklappe gesteuert. Der Motordrehmomentreduktionswert wird durch Reduzieren des Vorwärtsdrehmoments des Motorgenerators 3 oder durch Erzeugen eines Rückwärtsdrehmoments oder durch Erzeugen eines regenerativen Bremsdrehmoments oder auf ähnliche Weise gesteuert.
Nachstehend wird ein Verfahren zum Setzen des Motordrehmomentreduktionswertes unter Bezug auf ein Motorkennliniendiagramm von 4 beschrieben.
Im Motorkennliniendiagramm von 4 zeigt die Abszisse die Motordrehzahl (die der Verbrennungsmotordrehzahl gleicht) und die Ordinate den maximalen Motordrehmomentreduktionswert.
In dieser Ausführungsform wird der maximale Motordrehmomentreduktionswert basierend auf der gespeicherten Ladungsmenge (SOC) und der Motordrehzahl gesetzt.
Zunächst werden ein erster Schwellenwert (SOC1) und ein zweiter Schwellenwert (SOC2) als Schwellenwerte der Ladungsmenge der Speicherbatterie bestimmt. Als grundsätzliches Verfahren zum Bestimmen dieser Schwellenwerte wird erfindungsgemäß der Drehmomentreduktionswert des Motorgenerators 3, d. h. der Motordrehmomentreduktionswert, so weit wie möglich erhöht, wobei eine Überlastung oder ein Überladen der Speicherbatterie verhindert wird. Beispielsweise wird der Schwellenwert SOC1 auf einen Ladegrad von 80% und SOC2 auf einen Ladegrad von 90% gesetzt. Die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem maximalen Motordrehmomentreduktionswert wird gemäß einer Kurve A basierend auf SOC1 und gemäß einer Kurve B basierend auf SOC2 gesetzt. Die Kurven A und B werden durch Experimente oder auf ähnliche Weise im Voraus bestimmt.
Auf der Basis der vorstehend beschriebenen Einstellungen wird der maximale Motordrehmomentreduktionswert bezüglich der aktuellen Motordrehzahl gemäß der durch die Einrichtung zum Erfassen der gespeicherten Ladungsmenge (SOC) erfassten Ladungsmenge (SOC) bestimmt.

(1) Wenn SOC ≤ SOC1 ist (wenn z. B. der Ladegrad kleiner ist als 80%), wird der maximale Motordrehmomentreduktionswert bezüglich der Motordrehzahl basierend auf der Kurve A gesetzt.
(2) Wenn SOC1 < SOC ≤ SOC2 ist (wenn z. B. der Ladegrad größer ist als 80% und kleiner als 90%), wird der maximale Motordrehmomentreduktionswert 65 bezüglich der Motordrehzahl durch lineare Interpolation zwischen der Kurve A und der Kurve B gesetzt. Wenn der Ladegrad beispielsweise 85% beträgt, wird der maximale Motordrehmomentreduktionswert auf einen Mittelwert zwischen der Kurve A und der Kurve B gesetzt.
(3) Wenn SOC2 < SOC ist (wenn z. B. der Ladegrad größer ist als 90%), wird der maximale Motordrehmomentreduktionswert auf null gesetzt. D. h., in diesem Fall wird durch den Motorgenerator 3 keine Drehmomentreduktion ausgeführt.

Nachstehend wird die Verarbeitung zum Setzen des Drehmomentreduktionswertes unter Bezug auf das Ablaufdiagramm von 5 beschrieben. In 5 bezeichnen ”S1”, ”S2”, ... die Nummern von Verarbeitungsschritten.
Nach dem Start der Verarbeitung (S1) verarbeitet die Steuerungsvorrichtung 60 Eingangssignale, z. B. die Verbrennungsmotordrehzahl 61, das Verbrennungsmotordrehmoment 62, usw. anzeigende Signale (S2). Daraufhin wird, wenn eine Drehmomentreduktionsanforderung vom automatischen Schaltmechanismus 5 vorliegt (”JA” in Schritt S3), die gespeicherte Ladungsmenge (SOC) geprüft (S4). Wenn SOC ≤ SOC1 ist (”JA” in Schritt S4), wird der Motordrehmomentreduktionswert unabhängig vom Wert von SOC auf einen Maximalwert gesetzt, wie durch die Kurve A dargestellt. Wenn dagegen in Schritt S4 festgestellt wird, dass SOC > SOC1 ist (”NEIN” in Schritt S4), wird in Schritt S6 festgestellt, ob SOC ≤ SOC2 ist. Wenn die Antwort in Schritt S6 ”JA” lautet, wird der Motordrehmomentreduktionswert gesetzt (S7). Wenn dagegen die Antwort in Schritt S6 ”NEIN” lautet, wird der Motordrehmomentreduktionswert auf ”0” gesetzt (S8).
Durch die Schritte S5, S7 oder S8 wird der Motordrehmomentreduktionswert bezüglich einer vorgegebenen gespeicherten Ladungsmenge SOC gesetzt. Dann werden der angeforderte Drehmomentreduktionswert und der gesetzte Motordrehmomentreduktionswert verglichen, und es wird ein neuer Motordrehmomentreduktionswert gesetzt (S9). Wenn der angeforderte Drehmomentreduktionswert kleiner ist als der gesetzte Motordrehmomentreduktionswert, wird der angeforderte Drehmomentreduktionswert als Motordrehmomentreduktionswert gesetzt. In diesem Fall beträgt der Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert in Schritt S10 null. Nachdem der Motordrehmomentreduktionswert gesetzt wurde, wird der Wert, der durch Subtrahieren des Motordrehmomentreduktionswertes vom angeforderten Drehmomentreduktionswert erhalten wird, als Motordrehmomentreduktionswert gesetzt (S10). Dann werden der Motordrehmomentreduktionswert und der Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert, die wie vorstehend beschrieben gesetzt worden sind, einer Signalverarbeitung unterzogen und anschließend an den Motorgenerator 3 bzw. an den Verbrennungsmotor 2 ausgegeben (S11). Daraufhin springt die Verarbeitung von Schritt S12 zu Schritt S1 zurück. Wenn in Schritt S3 festgestellt wird, dass keine Drehmomentreduktionsanforderung vorliegt (”NEIN” in S3), schreitet die Verarbeitung direkt zu Schritt S12 fort und springt dann zu Schritt S1 zurück.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn die Drehmomentreduktionsanforderung ausgegeben wird, der Motordrehmomentreduktionswert 65 des angeforderten Drehmoments auf einen größtmöglichen Wert innerhalb eines solchen Bereichs gesetzt, dass durch die Ladungsmenge der Speicherbatterie kein Überladungszustand auftritt, und der übrige Drehmomentreduktionswert wird als Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert gesetzt. Dadurch kann die durch die Steuerung zum Verzögern des Zündzeitpunkts des Verbrennungsmotors verursachte Verminderung der Abgasqualität begrenzt werden.
Obwohl die Ausführungsform unter Bezug auf einen Fall beschrieben wurde, in dem der erste Schwellenwert einem Ladegrad von 80% und der zweite Schwellenwert einem Ladegrad von 90% entspricht, sind die Schwellenwerte nicht auf diese Werte beschränkt, sondern sie können gemäß der Kapazität der Speicherbatterie, der Ladeleistung, usw. geeignet gesetzt werden. Außerdem kann, obwohl in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die beiden Schwellenwerte der gespeicherten Ladungsmenge SOC, d. h. der erste Schwellenwert SOC1 und der zweite Schwellenwert SOC2 gesetzt werden, auch lediglich ein Schwellenwert gesetzt werden. In diesem Fall wird das Motorkennliniendiagramm beispielsweise nur durch die Kurve A oder die Kurve B in 4 bereitgestellt. Wenn SOC kleiner ist als der Schwellenwert oder diesem gleicht, wird der Motordrehmomentreduktionswert auf ”0” gesetzt.
Die vorstehend beschriebene Drehmomentreduktionssteuerung wird sowohl für einen Schaltvorgang zum Heraufschalten als auch für einen Schaltvorgang zum Herunterschalten ausgeführt.
Die Erfindung ist nicht nur auf eine Konstruktion anwendbar, bei der der Verbrennungsmotor 2 und der Motorgenerator 3 wie in 2(a) dargestellt verbunden sind, sondern auch auf andersartige Hybridfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und einem Motorgenerator. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auf einen Fahrzeugtyp anwendbar, bei dem der Verbrennungsmotor und der Motorgenerator durch eine Kupplung geschaltet werden, einen Fahrzeugtyp, bei dem der Verbrennungsmotor oder der Motorgenerator als Zusatz- oder Hilfsvorrichtung verwendet werden, einen Fahrzeugtyp, bei dem ein Leistungskombinationsmechanismus zum Kombinieren der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors und der Ausgangsleistung des Motorgenerators bereitgestellt und Leistung darauf verteilt wird, usw.

Claims

Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, in dem ein Verbrennungsmotor (2) und ein Motorgenerator (3) als Antriebsleistungsquellen (8) bereitgestellt werden, wobei eine Antriebsleistung von mindestens einer der Antriebsleistungsquellen (8) einem Getriebe (9) zugeführt wird, und wobei, nachdem ein Gangschaltvorgang durch das Getriebe (9) ausgeführt wurde, die Antriebsleistung über eine Abtriebswelle zu einem Antriebsrad übertragen wird, wobei die Steuerungsvorrichtung aufweist: eine Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) zum Ausführen einer Steuerung zum Reduzieren eines Ausgangsdrehmoments von mindestens einer der Antriebsleistungsquellen (8), um ein Drehmoment der Abtriebswelle während eines Gangschaltvorgangs zu reduzieren, wobei die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) aufweist: eine erste Reduktionseinrichtung zum Steuern des Verbrennungsmotors (2); und eine zweite Reduktionseinrichtung zum Steuern des Motorgenerators (3); wobei, wenn eine Drehmomentreduktionsanforderung ausgegeben wird, von dem angeforderten Drehmomentreduktionswert (64) durch die zweite Reduktionseinrichtung vorrangig ein Motordrehmomentreduktionswert (65) gesetzt wird, und durch die erste Reduktionseinrichtung der Rest des angeforderten Drehmomentreduktionswertes (64) als Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert (66) gesetzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Einrichtung (63) zum Erfassen einer gespeicherten Ladungsmenge (SOC) einer mit dem Motorgenerator (3) verbundenen Stromspeichereinrichtung; wobei, wenn die durch die Einrichtung (63) zum Erfassen einer gespeicherten Ladungsmenge erfasste gespeicherte Ladungsmenge (SOC) kleiner als ein erster Schwellenwert (SOC1) ist oder diesem gleicht, die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) den Motordrehmomentreduktionswert (65) auf einen Wert setzt, der kleiner ist als ein entsprechend einer Motordrehzahl im Voraus gesetzter Maximalwert oder diesem gleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei, wenn die durch die Einrichtung (63) zum Erfassen einer gespeicherten Ladungsmenge erfasste gespeicherte Ladungsmenge (SOC) größer als der erste Schwellenwert (SOC1) ist und kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert (SOC2) oder diesem gleicht, der größer ist als der erste Schwellenwert (SOC1), die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) den Motordrehmomentreduktionswert (65) auf einen Wert setzt, der kleiner ist als ein Maximalwert oder diesem gleicht, der basierend auf einem vorgegebenen Motorkennliniendiagramm gesetzt wird, das eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Motordrehmomentreduktionswert (65) darstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei, wenn die durch die Einrichtung (63) zum Erfassen einer gespeicherten Ladungsmenge erfasste gespeicherte Ladungsmenge (SOC) größer ist als der zweite Schwellenwert (SOC2), die Drehmomentreduktionseinrichtung (60) den Motordrehmomentreduktionswert (65) auf null setzt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) den Motordrehmomentreduktionswert (65) so setzt, dass er kleiner ist als ein gemäß einer Motordrehzahl gesetzter maximaler Motordrehmomentreduktionswert (65) oder diesem gleicht.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, wenn der angeforderte Drehmomentreduktionswert (64) kleiner ist als ein gemäß einer Motordrehzahl gesetzter maximaler Motordrehmomentreduktionswert (65) oder diesem gleicht, die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) den Motordrehmomentreduktionswert (65) auf den angeforderten Drehmomentreduktionswert (64) setzt, und wobei, wenn der angeforderte Drehmomentreduktionswert (64) größer ist als der maximale Motordrehmomentreduktionswert (65), die Drehmomentreduktionssteuerungseinrichtung (60) den Motordrehmomentreduktionswert (65) auf den maximalen Motordrehmomentreduktionswert (65) setzt und den Rest des angeforderten Drehmomentreduktionswertes (64), der durch Subtrahieren des maximalen Motordrehmomentreduktionswertes (65) vom angeforderten Drehmomentreduktionswert (64) erhalten wird, als Verbrennungsmotordrehmomentreduktionswert (66) setzt.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, ferner mit einer Einrichtung (63) zum Erfassen einer gespeicherten Ladungsmenge zum Erfassen einer in einer mit dem Motorgenerator (3) verbundenen Stromspeichereinrichtung gespeicherten Ladungsmenge (SOC); wobei der maximale Motordrehmomentreduktionswert (65) gemäß der durch die Einrichtung (63) zum Erfassen einer gespeicherten Ladungsmenge erfassten gespeicherten Ladungsmenge (SOC) geändert wird.