DE102004028103B4

DE102004028103B4 - Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE102004028103B4
Application number: DE102004028103A
Authority: DE
Inventors: Yuji Wako Yasui; Takashi Wako Haga
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: DE102004028103A1; JP2005001532A; US20070184928A1; US7276008B2; JP3941058B2; US20040254039A1

Abstract

Antriebsanordnung, umfassend:
– eine Triebkraftquelle (1);
– eine elektrische Antriebsquelle (2), welche sowohl als ein Generator als auch als ein Motor dient,
– einen Planetengetriebemechanismus (4), der drei Drehelemente umfasst, nämlich
a) ein um die Mitte einer Mittelwelle drehendes Sonnenrad (10),
b) einen Träger (12), welcher ein Planetenrad (11) drehbar lagert, das sich um den Außenumfang des Sonnenrads (10) bewegt, während es sich im Eingriff mit dem Sonnenrad (10) an seiner Achse dreht und welcher um die Mitte der Mittelwelle dreht, sowie
c) ein Hohlrad (13), welches um die Mitte der Mittelwelle an der äußeren Seite des Planetenrads (11) dreht, während es in Kämmungseingriff mit dem Planetenrad (11) ist,
– ein Getriebe (3) mit einer Eingangswelle (34), welche mit Eingangszahnrädern (36a, 37a, 38a) versehen ist, und mit einer Ausgangswelle (35), welche mit Ausgangszahnrädern (36b, 37b, 38b) versehen ist, die mit den Eingangszahnrädern...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung – im Folgenden auch "Antriebssystem" genannt – mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Antriebsanordnung ist in der Patentschrift DE 199 01 414 B4 offenbart.
Es ist ein Hybridfahrzeug bekannt, welches versehen ist mit einer Maschine 100 für einen Fahrantrieb, einem Motor 101 und einem Generator 102, wie in 23 gezeigt ist. Das Hybridfahrzeug ist dazu ausgebildet, eine für eine Fahrt erforderliche Antriebskraft bereitzustellen, indem es die von der Maschine 100 ausgegebene Antriebskraft für eine Fahrt und die vom Motor 101 ausgegebene Triebkraft kombiniert, wenn die durch die Maschine 100 gelieferte Triebkraft nicht ausreicht, die erforderliche Antriebskraft abzudecken.
Dann, wenn die von der Maschine 100 ausgegebene Triebkraft mehr als notwendig ist, wird der Motor 101 als ein Generator betrieben, um zu bewirken, dass regenerative elektrische Energie über einen Wechselrichter 105 durch eine Batterie 103 gesammelt wird. Ein zusammenwirkendes Betreiben der Maschine 100 und des Motors 101, wie es oben beschrieben wurde, ermöglicht es, das von der Maschine 100 verbrauchte Kraftstoffvolumen zu verringern und die gesammelte regenerative elektrische Energie in effizienter Weise zu nutzen.
Der in dem Hybridfahrzeug vorgesehene Generator 102 sammelt erzeugte elektrische Energie in die Batterie 103 über die Zwischenanordnung des Wechselrichters 105 und liefert überdies die erzeugte Energie über die Zwischenanordnung des Wechselrichters 105 an den Motor 101, um den Motor 101 zu betätigen. Ein Triebkraftverteiler 104 stellt das Verhältnis ein, mit welchem eine Leistung der Maschine 100 an Antriebsräder 107 und den Generator 102 aufgeteilt wird, was gestattet, dass ein höherer Wirkungsgrad der Maschine mit folglich verbessertem Kraftstoffwirkungsgrad erhalten wird.
Jedoch erhöht ein gesondertes Vorsehen des Generators 102 zusätzlich zum Generator 101 das Gewicht des Hybridfahrzeugs verglichen mit einem Fall, dass lediglich der Motor vorgesehen ist, sodass eine erwartete Verbesserung des Kraftstoffwirkungsgrads unter Umständen nicht erhalten wird. In einigen Fällen kann das erhöhte Gewicht des Fahrzeugs eine verschlechterte Lenkstabilität verursachen. Ein Vorsehen des Generators 102 und des Motors 105 macht den Aufbau des Fahrzeugs kompliziert, was zu einer verschlechterten Zuverlässigkeit des Fahrzeugs führt.
Aus der DE 199 01 414 B4 ist eine Antriebsanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Sie zeigt ein Steptronic-Getriebe mit einer Eingangswelle 53, welche mit einem Strang von Eingangszahnrädern 19 versehen ist, und mit einer Ausgangswelle 13, welche mit einem Strang von Ausgangszahnrädern 8 versehen ist, die mit dem Strang von Eingangszahnrädern kämmen. Die Ausgangswelle der elektrischen Antriebsquelle ist wahlweise mit einer Innenverzahnung des Schwungrads der Brennkraftmaschine oder mit einer Außenverzahnung des Hohlrads in Eingriff zu bringen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsanordnung mit verbessertem Energiewirkungsgrad bereitzustellen, um eine Triebkraftquelle und eine elektrische Kraftquelle zusammenwirkend zu betreiben, und zwar durch einen einfachen Aufbau, ohne einen dedizierten Generator zu verwenden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Diese umfasst eine Triebkraftquelle, eine mit Funktionen eines Generators und eines Motors ausgestattete elektrische Antriebsquelle, einen Planetengetriebemechanismus sowie ein Getriebe, wobei der Planetengetriebemechanismus drei Drehelemente umfasst, nämlich ein um die Mitte einer Mittelwelle drehendes Sonnenrad, einen Träger, welcher ein Planetenrad drehbar lagert, das sich um den Außenumfang des Sonnenrads bewegt, während es in Eingriff mit dem Sonnenrad an seiner Achse dreht, und welcher um die Mitte der Mittelwelle dreht, sowie ein Hohlrad, welches um die Mitte der Mittelwelle auf der äußeren Seite des Planetenrads dreht, während es mit dem Planetenrad in Kämmungseingriff ist, wobei eines der drei Drehelemente des Planetengetriebemechanismus mit einer Ausgangswelle der Triebkraftquelle verbunden ist, ein weiteres der drei Drehelemente mit einer Eingangswelle des Getriebes verbunden ist und das verbleibende der Drehelemente mit einer Eingangs/Ausgangswelle der elektrischen Antriebsquelle verbunden ist.
Bei dieser Anordnung werden sowohl die Triebkraftquelle als auch die elektrische Antriebsquelle derart betrieben, dass eine Antriebskraft, welche eine durch die Triebkraftquelle gelieferte maximale Antriebskraft übersteigt, über die Zwischenanordnung der Planetengetriebeanordnung zu der Eingangswelle des Getriebes übertragen werden kann. Darüber hinaus kann lediglich die elektrische Antriebsquelle betätigt sein, wobei die Triebkraftquelle abgeschaltet ist, was ermöglicht, dass das Getriebe durch die elektrische Antriebsquelle alleine betätigt wird. Darüber hinaus gestattet ein Betreiben der elektrischen Antriebsquelle als der Generator, dass das Getriebe Geschwindigkeit verringert, indem es regenerative elektrische Energie sammelt. Die vorliegende Erfindung beseitigt die Notwendigkeit, zusätzlich zu der elektrischen Antriebsquelle einen Generator einzubauen, sodass der oben beschriebene Betrieb durch einen einfachen Aufbau erreicht werden kann, was verhindert, dass ein Wirkungsgrad einer Energienutzung sich aufgrund eines erhöhten Gewichts verschlechtert, welches der Hinzunahme eines Generators zugeschrieben werden kann.
Vorzugsweise umfasst die Antriebsanordnung eine Drehregulierungsvorrichtung zum Regulieren der Drehung des mit der Eingangswelle des Getriebes verbundenen Drehelements.
Bei dieser Anordnung bewirkt ein Deaktivieren der Drehung eines mit der Eingangswelle des Getriebes verbundenen Drehelements durch die Drehregulierungsvorrichtung, dass die Triebkraftquelle und die elektrische Antriebsquelle antriebsmäßig miteinander über die Zwischenanordnung der Planetengetriebeanordnung nach Maßgabe eines Arbeitsprinzips der Planetengetriebeanordnung verbunden werden. Somit kann beispielsweise die elektrische Antriebsquelle als der Generator betrieben werden, indem die Triebkraftquelle in diesem Zustand betrieben wird. Wenn die Triebkraftquelle eine Brennkraftmaschine ist, kann die Brennkraftmaschine durch Betätigen der elektrischen Antriebsquelle in diesem Zustand angeworfen werden.
Vorzugsweise umfasst die Antriebsanordnung weiter eine Triebkraftverbindungs- und Trennvorrichtung zum Schalten einer Verbindung/Trennung zwischen der Ausgangswelle der Triebkraftquelle und der Eingangswelle des Getriebes.
Bei dieser Anordnung kann dann, wenn die Triebkrafttrennungs-Verbindungsvorrichtung für einen Verbindungsmodus gesetzt ist, die Antriebskraft des Getriebes von der Triebkraftquelle aus übertragen werden, indem die Ausgangswelle der Triebkraftquelle und die Eingangswelle des Getriebes direkt verbunden werden. Somit kann der Verlust begrenzt werden, welcher dann entsteht, wenn die Antriebskraft von der Triebkraftquelle zum Getriebe übertragen wird.
Vorzugsweise umfasst das Getriebe ein Steptronic-Getriebe.
Wenn die von der Eingangswelle zur Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes übertragene Triebkraft bei dieser Anordnung im Verlauf des Gangwechsels des Steptronic-Getriebes unterbrochen oder verringert wird, kann dann eine geeignete Antriebskraft von der elektrischen Antriebsvorrichtung zur Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes über die Zwischenanordnung der Antriebskraftübertragungsvorrichtung übertragen werden. Dies ermöglicht es, das Auftreten einer Periode zu verhindern, in welcher keine ausreichende Triebkraft von der elektrischen Antriebsvorrichtung zur Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes übertragen wird, was somit eine Schwankung in der Leistung von der Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes begrenzt, welche im Verlauf des Gangwechsels auftreten könnte.
Vorzugsweise umfasst die Antriebskraftübertragungsvorrichtung eine Drehmomentwander-Kupplung und einen Drehmomentwandler.
Wenn eine Antriebskraft von der elektrischen Antriebsvorrichtung zur Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes übertragen wird, kann bei dieser Anordnung ein Unterschied in der Drehzahl zwischen der elektrischen Antriebsquelle und der Ausgangswelle durch den Drehmomentwandler absorbiert werden. Daher gestattet die Antriebskraftübertragungsvorrichtung eine einfache Steuerung/Regelung für eine Einstellung der von der elektrischen Antriebsquelle zur Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes übertragenen Antriebskraft. Darüber hinaus verringert ein Verstärken eines Drehmoments durch den Drehmomentwandler die erforderliche Leistung der elektrischen Antriebsquelle, sodass die elektrische Antriebsquelle kleiner ausgeführt sein kann.
Vorzugsweise umfasst die Antriebsanordnung eine Gangwechsel-Steuer/Regelvorrichtung zur Steuerung/Regelung der Drehzahl der elektrischen Antriebsquelle derart, dass die Drehzahl der Eingangswelle des Steptronic-Getriebes der Drehzahl entspricht, welche man erhält durch Multiplizieren der Drehzahl der Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes mit einem Übersetzungsverhältnis eines neuen Gangs, wenn in dem Steptronic-Getriebe ein Gangwechselvorgang durchgeführt wird.
Bei dieser Anordnung steuert/regelt die Gangwechsel-Steuer/Regelvorrichtung die Drehzahl der elektrischen Triebkraftquelle mit gutem Steuer/Regelansprechverhalten derart, dass die Drehzahl der Eingangswelle des Steptronic-Getriebes die Drehzahl sein wird, welche man durch Multiplizieren der Drehzahl der Ausgangswelle mit einem Übersetzungsverhältnis eines neuen Gangs erhält. Dies ermöglicht es, die Drehzahlen der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes schnell zu synchronisieren, um dann einen Stoß zu verhindern, wenn ein Gang gewechselt wird.
Vorzugsweise umfasst die Antriebsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine Übertragene Antriebskraft-Steuer/Regelvorrichtung, um eine Triebkraft, welche von einem mit der Ausgangswelle der elektrischen Antriebsquelle verbundenen Drehelement durch die Antriebskraftübertragungsvorrichtung zu dem Steptronic-Getriebe übertragen werden soll, auf der Grundlage der Drehzahl der Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes im Verlauf eines Gangwechsels in dem Steptronic-Getriebe einzustellen.
Bei dieser Anordnung kann die von der Eingangs/Ausgangswelle der elektrischen Antriebsquelle durch die Antriebskraftübertragungsvorrichtung zu der Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes übertragene Antriebskraft durch die Übertragene-Antriebskraft-Steuer/Regelvorrichtung nach Maßgabe der Drehzahl der Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes eingestellt werden. Dies ermöglicht es, eine übermäßige oder unzureichende Antriebskraft einzustellen, welche zu der Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes übertragen wird, und zwar mittels der Antriebskraft von der elektrischen Antriebsquelle während des Gangwechsels. Diese Übereinstimmung ermöglicht es, eine Schwankung in der Drehzahl der Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes während des Gangwechselvorgangs zu begrenzen.
Vorzugsweise ist die Antriebsanordnung an einem bewegbaren Körper angebracht und umfasst eine Triebkraftquellen-Steuer/Regelvorrichtung zur Steuerung/Regelung einer Leistung der Triebkraftquelle nach Maßgabe einer Anweisung für einen vorbestimmten Antriebszustand, und umfasst eine Elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelvorrichtung zur Steuerung/Regelung einer Leistung der elektrischen Antriebsquelle derart, dass eine tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers einer Sollgeschwindigkeit des bewegbaren Körpers folgt, welche nach Maßgabe der Anweisung für einen Antriebszustand gesetzt ist.
Bei dieser Anordnung ist eine Leistung der Triebkraftquelle nach Maßgabe des Antriebszustands durch die Triebkraftquellen-Steuer/Regelvorrichtung gesetzt und eine Leistung der elektrischen Antriebsquelle wird durch das Elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelmittel derart gesteuert/geregelt, dass die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Sollgeschwindigkeit folgt. In diesem Falle ist es möglich, die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Sollgeschwindigkeit folgen zu lassen, indem die Leistung der Triebkraftquelle derart eingestellt wird, dass man einen hohen Energiewirkungsgrad erhält und indem man dann die Leistung der elektrischen Antriebsquelle einstellt.
Vorzugsweise umfasst die Antriebsanordnung nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung ferner eine Antriebskraft-Managementvorrichtung zur Bestimmung einer Leistung der Triebkraftquelle nach Maßgabe eines Ladungszustands einer mit der elektrischen Antriebsquelle verbundenen Speichervorrichtung.
Diese Anordnung ermöglicht es, eine übermäßige oder unzureichende Ladungsmenge der Speichervorrichtung zu verhindern, indem die Verteilung der Leistung der Triebkraftquelle und der Leistung der elektrischen Antriebsquelle nach Maßgabe eines Ladungszustands der Speichervorrichtung bestimmt wird.
Vorzugsweise bestimmt die elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelvorrichtung eine Leistung der elektrischen Antriebsquelle unter Verwendung einer ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung, welche eine Veränderung des Dämpfungsverhaltens und der Dämpfungsgeschwindigkeit eines Unterschieds zwischen der Sollgeschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers gestattet, um die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Sollgeschwindigkeit folgen zu lassen.
Bei dieser Anordnung bestimmt die elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelvorrichtung die Leistung der elektrischen Antriebsquelle unter Verwendung der ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung, um Ansprechverzögerungen oder -überschwingungen zu begrenzen. Dies gestattet der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers, der Sollgeschwindigkeit genau zu folgen.
Vorzugsweise umfasst die Antriebsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine Bremsvorrichtung zum Abbremsen des bewegbaren Körpers sowie eine Brems-Steuer/Regelvorrichtung zur Bestimmung einer Bremskraft der Bremsvorrichtung unter Verwendung einer ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung, welche eine Veränderung des Dämpfungsverhaltens und der Dämpfungsgeschwindigkeit eines Unterschieds zwischen des Sollgeschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers gestattet, um die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Sollgeschwindigkeit folgen zu lassen.
Dann, wenn es unmöglich ist, die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Sollgeschwindigkeit folgen zu lassen, selbst dann, wenn die Leistung der elektrischen Antriebsquelle durch die elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelvorrichtung derart gesteuert/geregelt wird, dass sie die elektrische Antriebsquelle als einen Generator betreibt, um eine Verzögerungskraft zu erzeugen, wird bei dieser Anordnung die ein Ansprechen spezifizierende Steuerung/Regelung verwendet, um die Bremsvorrichtung zu betätigen, um dadurch Ansprechverzögerungen oder -überschwungungen zu begrenzen. Dies gestattet der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers, der Sollgeschwindigkeit zu folgen.
Eine Dämpfungsgeschwindigkeit des Unterschieds zwischen der Sollgeschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers in der von dem elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelmittel verwendeten ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung ist derart eingestellt, dass sie höher als eine Dämpfungsgeschwindigkeit des Unterschieds zwischen der Sollgeschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers in der durch die Brems-Steuer/Regelvorrichtung verwendeten ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung ist.
Diese Anordnung ermöglicht es, zu verhindern, dass auf den bewegbaren Körper ausgeübte Bremskräfte durch Störung zwischen der von der elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelvorrichtung verwendeten ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung und der von der Brems-Steuer/Regelvorrichtung verwendeten ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung instabil werden. Zusätzlich wird die Steuerung/Regelung der elektrischen Antriebsquelle durch das elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelmittel vor der Steuerung/Regelung über das Bremsmittel durch die Brems-Steuer/Regelvorrichtung ausgeführt. Dies ermöglicht es, die Verzögerungsenergie des bewegbaren Körpers durch den Erzeugungsvorgang der elektrischen Antriebsquelle in effizienter Weise zu sammeln und dann die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Sollgeschwindigkeit durch die Bremsvorrichtung genau folgen zu lassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Antriebssystems nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung und 1B ist eine Querschnittsansicht einer Planetengetriebeanordnung;
2A und 2B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Maschinenstartmodus;
3A und 3B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Energieerzeugungsmodus;
4A und 4B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Antriebskraft-Unterstützungsmodus;
5A und 5B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Maschinenlaufmodus;
6A und 6B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Motorlaufmodus;
7A und 7B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Regenerationsmodus;
8A und 8B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Maschinen-Neustartmodus;
9A und 9B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Gangwechsel-Antriebskraft-Komplementärmodus;
10 ist ein Steuer/Regelblockdiagramm eines Controllers;
11A bis 11D sind Erläuterungsdiagramme eines Betriebsbeispiels des Antriebssystems;
12 ist ein Betriebsflussdiagramm des Controllers;
13 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung zur Berechnung einer Sollfahrzeuggeschwindigkeit;
14 ist ein Flussdiagramm einer Antriebskraft-Managementverarbeitung;
15 ist ein Flussdiagramm einer Maschinen-Antriebskraft-Steuerung/Regelung;
16 ist ein Flussdiagramm einer Steptronic-Getriebe-Steuerung/Regelung;
17 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung zur Berechnung eines Sollwerts der Drehung eines Planetengetriebes;
18 ist ein Flussdiagramm einer Motor-Steuerung/Regelung;
19 ist ein Flussdiagramm einer Maschinenkupplungs-Steuerung/Regelung;
20 ist ein Flussdiagramm einer Fahrzeugbrems-Steuerung/Regelung;
21 ist ein Flussdiagramm einer Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuerung/Regelung;
22 ist ein Flussdiagramm einer Planetengetriebe-Brems-Steuerung/Regelung; und
23 ist ein Blockdiagramm, welches ein herkömmliches Hybridfahrzeug zeigt.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Mit Bezugnahme auf 1 bis 22 wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1A ist ein allgemeines Blockdiagramm eines Antriebssystems nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung und 1B ist eine Querschnittsansicht einer Planetengetriebeanordnung. 2A und 2B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Maschinenstartmodus; 3A und 3B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Energieerzeugungsmodus; 4A und 4B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Antriebskraft-Unterstützungsmodus; 5A und 5B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Maschinenlaufmodus; 6A und 6B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Motorlaufmodus; 7A und 7B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Regenerationsmodus; 8A und 8B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Maschinen-Neustartmodus; 9A und 9B sind Betriebserläuterungsdiagramme eines Gangwechsel-Antriebskraft-Komplementärmodus; 10 ist ein Steuer/Regelbockdiagramm eines Controllers; 11A bis 11D sind Erläuterungsdiagramme eines Betriebsbeispiels des Antriebssystems; 12 ist ein Betriebsflussdiagramm des Controllers; 13 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung zur Berechnung einer Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit; 14 ist ein Flussdiagramm einer Antriebskraft-Managementverarbeitung; 15 ist ein Flussdiagramm einer Maschinenantriebskraft-Steuerung/Regelung; 16 ist ein Flussdiagramm einer Steptronic-Getriebe-Steuerung/Regelung; 17 ist ein Flussdiagramm einer Verarbeitung zur Berechnung eines Sollwerts der Drehung eines Planetengetriebes; 18 ist ein Flussdiagramm einer Motor-Steuerung/Regelung; 19 ist ein Flussdiagramm einer Maschinenkupplungs-Steuerung/Regelung; 20 ist ein Flussdiagramm einer Fahrzeugbrems-Steuerung/Regelung; 21 ist ein Flussdiagramm einer Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuerung/Regelung; 22 ist ein Flussdiagramm einer Planetengetriebebrems-Steuerung/Regelung.
Es wird zuerst Bezug auf 1 genommen. Der Aufbau des Antriebssystems nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung wird erläutert. Mit Bezugnahme auf 1A ist ein Antriebssystem K nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung aufgebaut aus einer Maschine 1, welche einer Triebkraftquelle in der vorliegenden Erfindung entspricht, einem Elektromotor 2, welcher einer elektrischen Antriebsquelle in der vorliegenden Erfindung entspricht, und einem Steptronic-Getriebe 3, welches einem Getriebe in der vorliegenden Erfindung entspricht, welche mechanisch unter Zwischenanordnung einer Planetengetriebeanordnung 4 kombiniert sind. Das Antriebssystem K ist in ein Hybridfahrzeug eingebaut, welches einen bewegbarem Körper in der vorliegenden Erfindung entspricht, und treibt (nicht dargestellte) Antriebsräder durch betätigen der Maschine 1 und des Elektromotors 2 im Zusammenwirken an.
1B ist eine von der Seite der Maschine 1 aus betrachtete Querschnittsansicht der Planetengetriebeanordnung 4. Die Plantetengetriebeanordnung 4 weist ein Sonnenrad 10 auf, welches um die Mitte einer Mittelwelle dreht, weist drei Planetenräder 11 (11a, 11b und 11c) auf, welche um die Mitte der Mittelwelle drehen, während sie an ihrer Achse in Eingriff mit Zähnen 20 drehen, die an dem Außenumfang des Sonnenrads 10 ausgebildet sind, weist ein Hohlrad 13 mit Zähnen 22 auf, welche an dem Innenumfang ausgebildet sind, die mit am Außenumfang des Planetenrads 11 ausgebildeten Zähnen 21 (21a, 21b und 21c) kämmen und weist einen Träger 12 auf, welcher die drei Planetenräder 11 drehbar lagert und sich um die Mitte der Mittelwelle bewegt.
Die Planetengetriebeanordnung 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Drehzahlen der von zwei Drehelementen aus den drei Drehelementen in der vorliegenden Erfindung, nämlich dem Sonnenrad 10, dem Träger 12 und dem Hohlrad 13 bestimmt sind, die Drehzahl des verbleibenden Drehelements eindeutig bestimmt ist (das Arbeitsprinzip einer Planetengetriebeanordnung).
Mit Bezug auf 1A ist eine Ausgangswelle 30 der Maschine 1 mit dem Sonnenrad 10 der Planetengetriebeanordnung 4 verbunden, eine Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 ist mit dem Träger 12 der Planetengetriebeanordnung 4 über die Zwischenanordnung eines Zahnrads 32 und eines Zahnrads 33 verbunden und eine Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 ist mit dem Hohlrad 13 der Planetengetriebeanordnung 4 verbunden. Das Übersetzungsverhältnis von dem Zahnrad 32 zu dem Zahnrad 33 beträgt 1:1 und die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 2 wird gleich der Drehzahlen des Hohlrads 13 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 sein.
Mit Bezugnahme auf 1A weist das Antriebssystem K eine Maschinenkupplung 5 (entsprechend einem Triebkraftverbindungs/-Trennungsmittel in der vorliegenden Erfindung), um die Ausgangswelle der Maschine 1 und die Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 direkt zu koppeln, weist eine Hohlradbremse 6 auf (entsprechend einem Drehungsregulierungsmittel in der vorliegenden Erfindung) zum Regulieren der Drehung des Hohlrads 13, weist einen Drehmomentwandler 42 auf, zum Übertragen einer Antriebsleistung des Elektromotors 2 zur Ausgangswelle 35 des Steptronic-Getriebes 3 über die Zwischenanordnung des Zahnrads 32, des Zahnrads 33 und des Zahnrads 40, und weist eine Drehmomentwandler-Kupplung 41 auf, zum Schalten zwischen ein und aus der zum Drehmomentwandler 41 übertragenen Antriebskraft. Der Drehmomentwandler 42 und die Drehmomentwandler-Kupplung 41 bilden ein Antriebskraftübertragungsmittel in der vorliegenden Erfindung.
Die Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 ist mit einem Strang von Eingangszahnrädern 36a, 37a und 38a versehen. Die Ausgangswelle 35 des Steptronic-Getriebes 3 ist mit einem Strang von Ausgangszahnrädern 36b, 37b und 38b versehen, welche mit dem Strang von Eingangszahnrädern 36a, 37a bzw. 38b kämmen. Der Betrieb der Maschine 1, des Elektromotors 2, des Steptronic-Getriebes 3, der Maschinenkupplung 5, der Hohlradbremse 6 und der Drehmomentwandler-Kupplung 41 werden durch Steuer/Regelsignale gesteuert/geregelt, welche von einem Controller 50 ausgegeben werden, der aus einem Mikrocomputer oder dergleichen gebildet ist.
Nun wird Bezug auf 2 bis 9 genommen. Es werden Betriebsmodi erläutert, welche durch das Antriebssystem K realisiert werden können. Zuerst wird Bezug auf 2 genommen. Es wird der Betrieb des Antriebssystems K in einem "Motorstartmodus" zum Starten des Motors 1 durch den Elektromotor 2 beschrieben werden. Wie in 2A gezeigt ist schaltet der Controller 50 die Hohlradbremse 6 ein, um die Drehung des Hohlrads 13 im Motorstartmodus zu deaktivieren. Dies bewirkt, dass die Ausgangswelle 30 der Maschine 1, welche mit dem Sonnenrad 10 verbunden ist, antriebsmäßig mit der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 verbunden ist, welche unter der Zwischenanordnung des Zahnrads 33 und des Zahnrads 32 mit dem Träger 12 verbunden ist.
In diesem Zustand setzt der Controller 50 das Steptronic-Getriebe 3 auf eine Neutralstellung und betätigt den Elektromotor 2. Dies bewirkt, dass eine vom Elektromotor 2 ausgegebene Antriebskraft über die Zwischenanordnung der Planetengetriebeanordnung 4 längs des in 2A mit "a" bezeichneten Wegs zu der Ausgangswelle 30 der Maschine 1 übertragen wird, was es ermöglicht, die Maschine 1 anzuwerfen.
2B ist ein Diagramm, in welchem die Drehzahlen der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 ausgedrückt durch die Längen Ye, Ym und Yt der Ordinatenachse angezeigt sind. Die Drehzahlen dieser drei Drehwellen weisen eine Beziehung auf, bei welcher sie an einer geraden Linie angeordnet sind, welche durch Verbinden der Spitzen der Wellen gebildet ist, und zwar nach Maßgabe des Arbeitsprinzips der oben beschriebenen Planetengetriebeanordnung 4.
Im Motorstartmodus wird eine Drehzahl Yt der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3, welche mit dem Hohlrad 13 verbunden ist, dessen Drehung deaktiviert wurde, 0 sein. Somit wird eine Drehzahl Ye der Maschine 1 durch eine Drehzahl Ym des Elektromotors 2 bestimmt sein.
Nun wird Bezug auf 3 genommen. Es wird der Betrieb des Antriebssystems K in einem "Energieerzeugungsmodus" beschrieben werden, in welchem der Elektromotor 2 durch die Antriebskraft der Maschine 1 gedreht wird, um den Elektromotor 2 als einen Generator arbeiten zu lassen. Wie im oben beschriebenen Maschinenstartmodus schaltet auch im Energieerzeugungsmodus der Controller 50 die Hohlradbremse ein, um die Drehung des Hohlrads 13 zu deaktivieren, um zu bewirken, dass die mit dem Sonnenrad 10 verbundene Ausgangswelle 30 der Maschine 1 antriebsmäßig mit der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 verbunden ist, welcher mit dem Träger 12 über die Zwischenanordnung des Zahnrads 33 und des Zahnrads 32 verbunden ist, und das sie dreht, wie in 3A gezeigt ist.
In diesem Zustand setzt der Controller 50 das Steptronic-Getriebe 3 auf die Neutralstellung und betätigt die Maschine 1. Dies bewirkt, dass die von der Maschine 1 ausgegebene Antriebskraft zu der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 übertragen wird, und zwar über die Zwischenanordnung der Planetengetriebeanordnung 4 längs des in 3B durch "b" bezeichneten Wegs, was es ermöglicht, Energie durch Drehen des Elektromotors 2 zu erzeugen.
3B ist ein Diagramm, in welchem die Drehzahlen der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 ausgedrückt durch Längen Ye, Ym und Yt der Ordinatenachse, wie in 2B angezeigt sind. Im Energieerzeugungsmodus wird die Drehzahl Yt der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3, welches mit dem Hohlrad 13 verbunden ist, dessen Drehung deaktiviert wurde, 0 sein, so dass die Drehzahl Ym des Elektromotors 2 durch die Drehzahl Ye der Maschine 1 bestimmt werden wird.
Nun wird Bezug auf 4 genommen. Es wird der Betrieb des Antriebssystems K in einem "Antriebskraft-Unterstützungsmodus" beschrieben, in welchem die Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 durch die Antriebskraft der Maschine 1 und die Antriebskraft des Elektromotors 2 angetrieben wird. Wie in 4A gezeigt ist, schaltet im Antriebs-Unterstützungsmodus der Controller 50 die Hohlradbremse 6 aus, um das Hohlrad 13 derart einzustellen, dass es drehbar ist.
In diesem Zustand bewirkt ein gemeinsames Betätigen der Maschine 1 und des Elektromotors 2, dass die Antriebskraft der Maschine 1 zu dem Sonnenrad 10 der Planetengetriebeanordnung 4 übertragen wird, welche mit der Ausgangswelle 30 der Maschine 1 entlang des in 4A durch "c" bezeichneten Wegs verbunden ist. Die Antriebskraft des Elektromotors 2 wird zum Träger 12 der Planetengetriebeanordnung 4 übertragen, welcher mit der Eingangs/Ausgangswelle des Elektromotors 2 über die Zwischenanordnung des Zahnrads 32 und des Zahnrads 33 entlang des in 4A durch "d" bezeichneten Wegs verbunden ist.
Gemäß dem Arbeitsprinzip der oben beschriebenen Planetengetriebeanordnung 4 ist die Drehgeschwindigkeit des Hohlrads 13 der Planetengetriebeanordnung 4 auf Grundlage der Drehzahlen des Sonnenrads 10 und des Trägers 12 bestimmt. Daher gestattet eine gemeinsame Betätigung der Maschine 1 und des Elektromotors 2 dem Controller 50, das Steptronic-Getriebe 3 durch Addieren der Antriebskraft des Elektromotors 2 zur Antriebskraft der Maschine 1 zu betätigen. Dies ermöglicht es, dass Drehmoment, welches durch Betätigen der Maschine 1 alleine nicht erhalten werden kann, auf die Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 auszuüben.
4B ist ein Diagramm, welches die Drehzahlen der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 ausgedrückt durch Längen der Ordinantenachsen Ye, Ym und Yt anzeigt. Im Antriebskraft-Unterstützungsmodus ist die Drehzahl Yt der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 auf der Grundlage der Drehzahlen Ye und Ym der zwei Antriebsquellen, der Maschine 1 bzw. des Elektromotors 2 bestimmt.
Nun wird Bezug auf 5 genommen. Es wird der Betrieb des Antriebssystems K in einem "Maschinenlaufmodus" beschrieben, in welchem die Maschine 1 direkt mit dem Steptronic-Getriebe 3 gekoppelt ist, um zu bewirken, dass das Hybridfahrzeug lediglich aus der Antriebskraft der Maschine 1 heraus fährt. Wie in 5A gezeigt ist, schaltet der Controller 50 im Maschinenlaufmodus die Maschinenkupplung 5 ein, um die Ausgangswelle 30 der Maschine 1 mit dem Hohlrad 13 der Planetengetriebeanordnung 4 zu verbinden. Somit verbindet der Controller 50 die Ausgangswelle 30 der Maschine 1 direkt mit der Eingangswelle 31 des Steptronic-Getriebes 3.
In dem oben beschriebenen Zustand setzt der Controller 50 das Steptronic-Getriebe 3 auf ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis und die Drehzahl der Maschine 1 wird derart gesteuert/geregelt, dass die Drehzahlen des Trägers 12 und des Sonnenrads 10 miteinander übereinstimmen. Dies bewirkt, dass die Antriebskraft des Elektromotors 2 0 ist, was dem Hybridfahrzeug gestattet, lediglich aus der Antriebskraft der Maschine 1 heraus zu fahren, welche entlang des in 5A durch "e" bezeichneten Wegs übertragen wird. Wenn das Hybridfahrzeug sich zu bewegen beginnt, ermöglicht eine Steuerung/Regelung der Schlupfrate der Maschinenkupplung 5, die Antriebskraft bei einem Bewegungsstart zusteuern/zu regeln oder eine Kriechfahrt zu realisieren.
Genauer gesagt tritt dann, wenn die Antriebskraft des Elektromotors 2 auf 0 gesetzt ist, ein Verlust in der Antriebskraft aufgrund von Reibung oder dergleichen des Planetenradgetriebes 4 oder des Elektromotors 2 auf. Alternativ kann daher die Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 durch eine Kupplung oder dergleichen außer Eingriff von der Planetengetriebeanordnung 4 gebracht sein, oder der Elektromotor 2 kann derart betätigt werden, dass er den zuvor genannten Verlust in der Antriebskraft auslöscht. Es ist weiterhin möglich, den Elektromotor 2 bei betätigter Maschine 1 durch Einschalten der Maschinenkupplung 5 zu betätigen, um dadurch die Antriebskraft der Maschine 1 mit der Antriebskraft des Elektromotors 2 zu unterstützen.
5B ist ein Diagramm, welches die Drehzahlen der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 ausgedrückt durch Längen der Ordinantenachsen Ye, Ym und Yt zeigt. Im Maschinenlaufmodus sind die Drehgeschwindigkeit Ye der Maschine 1, die Drehgeschwindigkeit Ym des Elektromotors 2 und die Drehgeschwindigkeit Yt der Eingangswelle des Steptronic-Getriebes 3 gleich.
Nun wird Bezug auf 6 genommen. Es wird der Betrieb des Antriebssystems K in einem "Motorlaufmodus" beschrieben, in welchem das Hybridfahrzeug lediglich aus der Antriebskraft des Elektromotors 2 heraus fährt. Wie in 6A gezeigt ist, schaltet der Controller 50 im Motorlaufmodus die Maschinenkupplung 5 aus und setzt das Steptronic-Getriebe 3 auf ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis. In diesem Falle ist die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 (= eine Drehzahl NR des Hohlrads 13 der Planetengetriebeanordnung 4) auf der Grundlage der Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs bestimmt.
Auf Grundlage der Drehgeschwindigkeit NR des Hohlrads 13 bestimmt der Controller 50 eine Drehgeschwindigkeit NC des Trägers 12 der Planetengetriebeanordnung 4 derart, dass eine Drehgeschwindigkeit NS des Sonnenrads 10 nach Maßgabe der unten angegeben Gleichungen 1 und 2 zu 0 wird: Gr:Gs = 1:Rs (1)wobei Gr: Anzahl an Zähnen des Hohlrads; Gs: Anzahl an Zähnen des Sonnenrads; und RS: Übersetzungsverhältnis des Hohlrads zum Sonnenrad.
wobei Nc: Drehzahl des Trägers; Nr: Drehzahl des Hohlrads; und Rc: Übersetzungsverhältnis des Trägers zum Hohlrad.
Somit wird in den Zustand, die welchem Maschine 1 gestoppt ist, aufgrund des Differnentialprinzips der Planetengetriebeanordnung 4 lediglich die Antriebskraft des Elektromotors 2 zu den Antriebsrädern entlang eines in 6A durch "f" bezeichneten Wegs übertragen, um dem Hybridfahrzeug ein Fahren zu gestatten.
6B ist ein Diagramm, welches die Drehzahlen der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 ausgedrückt in Längen der Ordinantenachsen Ye, Ym und Yt zeigt. In dem Motorfahrmodus wird die Drehgeschwindigkeit Ye der Maschine 1 zu 0, so dass die Drehgeschwindigkeit Yt der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit Ym des Elektromotors 2 bestimmt ist.
Nun wird Bezug auf 7 genommen. Es wird der Betrieb des Antriebssystems K in einem "Regenerationsmodus" beschrieben, in welchem der Elektromotor 2 durch eine Verzögerungskraft angetrieben wird, welche zur Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 übertragen wird, um eine erzeugte elektrische Energie wiederherzustellen, wenn das Hybridfahrzeug verzögert wird.
Wie in 7A gezeigt ist, schaltet der Controller 50 im Regenerationsmodus die Maschinenkupplung 5 aus, und setzt das Steptronic-Getriebe 3 auf ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis. Wie in den oben beschriebenen Motorlaufmodus wird der Elektromotor 2 derart gesteuert/geregelt, dass er die vorgenannte Gleichung (2) erfüllt. Dies gestattet dem Controller 50, das Laufen der Maschine 1 zu stoppen, um zu verhindern, dass die Verzögerungsenergie aufgrund des Verlaustes verbraucht wird, welcher dem Laufen der Maschine 1 zugeschrieben werden kann. Bei dieser Anordnung kann die Verzögerungsenergie zum Elektromotor 2 entlang eines in 7A mit "g" bezeichneten Wegs übertragen werden und die Verzögerungsenergie kann in eine zu sammelnde elektrische Energie umgewandelt werden.
7B ist ein Diagramm, welches die Drehzahlen der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 im Regenerationsmodus ausgedrückt durch Längen der Ordinantenachsen Ye, Ym und Yt zeigt. Im Regenerationsmodus wird die Drehgeschwindigkeit Ye der Maschine 1 0 sein, so dass die Drehgeschwindigkeit Yt der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit Ym des Elektromotors 2 bestimmt ist.
Nun wird Bezug genommen auf 8. Es wird der Betrieb des Antriebssystems K in einem "Maschinen-Neustartmodus" zum erneuten Starten der Maschine 1 in einem Zustand, in welchem das Hybridfahrzeug mit gestoppter Maschine 1 fährt, beschrieben. Wie in 8A gezeigt ist, schaltet im Maschinen-Neustartmodus der Controller 50 die Maschinenkupplung 5 aus und setzt das Steptronic-Getriebe 3 auf ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis.
In diesem Falle wird die vom Elektromotor 2 ausgegebene Antriebskraft zu (nicht dargestellten) Antriebsrädern über die Zwischenanordnung des Steptronic-Getriebes 3 übertragen, und zwar entlang eines Weges h1, welcher von einem in 8A mit "h" bezeichneten Weg abzweigt, und ebenso zur Ausgangswelle 30 der Maschine 1 übertragen, und zwar entlang eines Wegs h2, welcher vom Weg "h" abzweigt. Nach Maßgabe des Differentialprinzips der Planetengetriebeanordnung 4 ist die Drehgeschwindigkeit NS der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, welche mit dem Sonnenrad 10 der Planetengetriebeanordnung 4 verbunden ist, auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit NR des Hohlrads 13 der Planetengetriebeanordnung 4 welches mit der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 verbunden ist, und der Drehgeschwindigkeit NC des Trägers 12 bestimmt, welcher mit dem Elektromotor 2 über die Zwischenanordnung des Zahnrads 33 und des Zahnrads 32 verbunden ist.
Der Controller 50 steuert/regelt die Drehgeschwindigkeit Nc des Trägers 12 durch den Elektromotor 2 derart, dass die folgende Gleichung (3) erfüllt ist, um die Drehgeschwindigkeit Ns des Sonnenrads 10 (= Drehgeschwindigkeit NE der Maschine 1) auf eine Anwerf-Drehgeschwindigkeit NE_crk zu erhöhen. Dies startet die Maschine 1 erneut, während das Hybridfahrzeug fährt. Nc = Rc·(Nr – Ns) + Ns = Rc·Nr + (1 – Rc)·Ns = Rc·Nr + (1 – Rc)·NE_crk (3) wobei Ns: Drehzahl des Sonnenrads 10 (= Drehzahl der Maschine 1) und NE_crk: Anwerf-Drehgeschwindigkeit.
8B ist ein Diagramm, welches die Drehzahlen der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 im Maschinen-Neustartmodus ausgedrückt in Längen der Ordinantenachsen Ye, Ym und Yt zeigt. Im Maschinen-Neustartmodus ist die Drehgeschwindigkeit Yt der Eingangswelle des Steptronic-Getriebes 3 auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit Ye der Maschine 1 und der Drehgeschwindigkeit Ym des Elektromotors 2 bestimmt.
Nun wird Bezug genommen auf 9. Es wird der Betrieb des Antriebssystems K in einem "Gangwechsel-Antriebskraft-Komplementärmodus" zur Übertragung der Antriebskraft vom Elektromotor 2 auf die Ausgangswelle 35 des Steptronic-Getriebes 3 über die Zwischenanordnung der Drehmomentwandlerkupplung 41 und des Drehmomentwandlers 42 während eines Gangschaltens des Steptronic-Getriebes 3 beschrieben.
Wie in 9A gezeigt ist, führt der Controller 50 in dem Gangwechsel-Antriebskraft-Komplementärmodus eine Gangwechselverarbeitung durch, in welcher er die Maschinenkupplung 5 ausschaltet, ein Übersetzungsverhältnis des Steptronic-Getriebes 3 ändert und die Maschinenkupplung 5 erneut einschaltet. Zu der Zeit oder unmittelbar bevor die Maschinenkupplung 5 während der Gangwechselverarbeitung ausgeschaltet wird, wird die Drehmomentwandlerkupplung 41 nach Maßgabe der Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs beim Gangwechsel auf eine vorbestimmte Schlupfrate gesteuert/geregelt und die Antriebskraft des Elektromotors 2 wird zu den Antriebsrädern entlang eines Wegs übertragen, welche in 9A von "i1" zu "i2" verläuft.
Selbst während die Übertragung der Antriebskraft von der Eingangswelle 34 zur Ausgangswelle 35 des Steptronic-Getriebes 3 während der Gangwechselverarbeitung unterbrochen ist, wird somit die Übertragung der Antriebskraft des Elektromotors 2 zu dem Steptronic-Getriebe 3 aufrecht erhalten. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass sich die Antreibbarkeit aufgrund einer unterbrochenen Zufuhr der Antriebskraft verschlechtert. In diesem Falle steuert/regelt der Controller 50 die Maschine 1 und den Elektromotor 2 derart, dass die Drehgeschwindigkeit NS des Sonnenrads 10 mit einer Drehgeschwindigkeit Nr_next der Eingangswelle 31 des Steptronic-Getriebes 3 nach einem Gangwechsel zusammenfällt, welche auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs und eines Übersetzungsverhältnisses eines neu eingestellten Gangs des Steptronic-Getriebes 3 bestimmt ist um eine sanfte Drehsyncronisierung der Eingangswelle 34 und der Ausgangswelle 35 des Steptronic-Getriebes 3 zu gewährleisten.
Die Drehgeschwindigkeit NS des Sonnenrads 10 ist im Allgemeinen größer als die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 35 des mit den Antriebsrädern verbundenen Steptronic-Getriebes 3; daher wird der Unterschied in der Drehgeschwindigkeit zwischen den beiden zu einem Drehmoment mal Drehmoment Multiplikationseffekt des Drehmomentwandlers 42 gewandelt. Dies ermöglicht es, ein Drehmoment, welches größer ist als das tatsächlich vom Elektromotor 2 ausgegebene Drehmoment, über die Zwischenanordnung des Drehmomentwandlers 42 zur Ausgangswelle 35 des Steptronic-Getriebes 3 zu übertragen, was somit eine unterbrochenen Zufuhr einer Antriebskraft verhindert, wenn der Gangwechsel in dem Steptronic-Getriebe 3 ausgeführt wird. Bei dieser Anordnung kann die Antreibbarkeit verbessert werden.
9B ist ein Diagramm, welches die Drehzahlen der Ausgangswelle 30 der Maschine 1, der Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 und der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 im Gangwechsel-Antriebskraft-Komplementärmodus ausgedrückt in Längen der Ordinantenachsen Ye, Ym und Yt zeigt. Im Gangwechsel-Antriebskraft- Komplementärmodus steuert/regelt der Controller 50 die Maschine 1 und den Elektromotor 2, um die Drehgeschwindigkeit Ye der Maschine 1 und die Drehgeschwindigkeit Yt der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 nach einem Gangwechsel zu synchronisieren, wodurch ein Stoß in der Gangwechselverarbeitung verringert wird.
Bezug nehmend auf 10 bis 22 werden spezifische Steuer/Regelvorgänge des Antriebssystems K durch den Controller 50 im Detail beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 10 empfängt der Controller 50 Datensignale betreffend die Öffnungsgerade AP eines Gaspedals (nicht gezeigt) und die auf ein Bremspedal (nicht gezeigt) ausgeübten Niederdrückkräfte BK aufgrund von durch einen Fahrer des Hybridfahrzeugs durchgeführten Betätigungen, Datensignale betreffend eine Ladungsmenge BT_chg einer Batterie (nicht gezeigt), die mit dem Elektromotor 2 verbunden ist, Datensignale betreffend die tatsächliche Geschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs und Datensignale betreffend die tatsächliche Drehzahl Nc (= tatsächliche Drehzahl des Elektromotors 2) des Trägers 12.
Auf Grundlage der eingegebenen Datensignale gibt der Controller 50 Maschinen-Steuer/Regelparametersignale F_eng_pr, Motorantriebssignale Umot, Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuer/Regelsignale SLR, Planetengetriebebrems-Steuer/Regelsignale Up_brk, Fahrzeugbrems-Steuer/Regelsignale Uf_brk und Maschinenkupplungs-Steuer/Regelsignale CLSRT aus.
Der Controller 50 enthält einen Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60, einen Antriebskraftmanager 61, eine Maschinenantriebskraft-Steuer/Regeleinheit 62, eine Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63, einen Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64, eine Motor-Steuer/Regeleinheit 65, eine Drehmomentwandlerkupplungs-Steuer/Regeleinheit 66, eine Planetengetriebebrems-Steuer/Regeleinheit 67, eine Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleinheit 68 und eine Maschinenkupplungs-Steuer/Regeleinheit 69.
Auf Grundlage der tatsächlichen Geschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs, des Öffnungsgrads AP des Gaspedals und der Niederdrückkraft BK des Bremspedals bestimmt der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 einen Antriebskraftindex Udrv, der zur Antriebskraftmanagementverarbeitung und der Steuerung/Regelung des Steptronic-Getriebes verwendet wird, welche hierin im Folgenden diskutiert wird, eine Sollantriebskraft F_tgt, die zur Maschinenantriebs-Steuerung/Regelung verwendet wird, welche hierin im Folgenden diskutiert wird, und eine Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt, die zur Steptronic-Getriebe-Steuerung/Regelung, Planetengetriebe-Steuerung/Regelung und Fahrzeugbrems-Steuerung/Regelung verwendet wird, welche hierin im Folgenden diskutiert wird.
Auf Grundlage der Ladungsmenge BT_chg der Batterie und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP bestimmt der Antriebskraftmanager 61 einen Antriebsmodus DRV_mode, der zur Maschinenantriebs-Steuerung/Regelung und der Maschinenkupplungs-Steuerung/Regelung verwendet wird, welche hierin im Folgenden diskutiert wird, und eine Antriebskraftunterstützungsmenge RT_ast, die zur Maschinenantriebs-Steuerung/Regelung verwendet wird, welche hierin im Folgenden diskutiert wird.
Die Maschinenantriebskraft-Steuer/Regeleinheit 62, die dem Triebkraftquellen-Steuer/Regelmittel in der vorliegenden Erfindung entspricht, bestimmt einen Maschinen-Steuer/Regelparameter F_eng_pr auf der Grundlage des Antriebsmodus DRV_mode, der Antriebskraftunterstützungsmenge RT_ast und einer Sollantriebskraft F_tgt, und berechnet ebenfalls die Maschinendrehzahl NE.
Die Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63 führt die Gangwechselverarbeitung an dem Steptronic-Getriebe 3 auf Grundlage der Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt und des Antriebskraftindexes Udrv aus, berechnet eine gegenwärtige Gangstellung NGEAR und die Gangstellung eines neuen Gangs NGEAR_cmd des Steptronic-Getriebes 3 und ein Gangwechselflag F_NGEAR_CHG, das anzeigt, dass die Gangwechselverarbeitung ausgeführt wird, und gibt die Berechnungsergebnisse an den Planetengetriebesollwertberechner 64 aus.
Der Planetengetriebesollwertberechner 64 berechnet einen Trägerdrehungssollwert Nc_cmd auf der Grundlage der gegenwärtigen Gangstellung NGEAR und der Gangstellung eines neuen Gangs NGEAR_cmd des Steptronic-Getriebes 3 und des Gangwechselflags F_NGEAR_CHG, das anzeigt, dass die Gangwechselverarbeitung ausgeführt wird, und gibt den berechneten Wert an die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 aus.
Die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 berechnet das Motorantriebssignal Umot auf der Grundlage der tatsächlichen Drehzahl Nc des Trägers 12 und des Trägerdrehungssollwerts Nc_cmd und gibt das Motorantriebssignal an den Elektromotor 2 aus.
Die Drehmomentwandlerkupplungs-Steuer/Regeleinheit 66 gibt das Steuer/Regelsignal SLR der Drehmomentwandlerkupplung 41 aus, während das Gangwechselflag F_NGEAR_CHG_EIN ist (F_NGEAR_CHG = 1).
Die Planetengetriebebrems-Steuer/Regeleinheit 67 gibt ein Planetengetriebebrems-Steuer/Regelsignal Up_cmd aus, das auf der Grundlage der Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt berechnet wird.
Die Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleinheit 68 berechnet ein Fahrzeugbrems-Steuer/Regelsignal Uf_brk auf der Grundlage der Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP und gibt das Fahrzeug-Steuer/Regelsignal Uf_brk an die Fahrzeugbremse (nicht gezeigt) zum Bremsen des Hybridfahrzeugs aus.
11 ist ein Graph, der eine Zeitserie eines Betriebsbeispiels des durch den Controller 50 gesteuerten/geregelten Antriebssystems K zeigt, wobei die Abszisse die Zeit Zeit angibt. Die Ordinate gibt in dem Graph von 11A die Fahrzeuggeschwindigkeit V des Hybridfahrzeugs an, gibt in dem Graph von 11B Antriebskräfte DRV der Maschine 1 und des Elektromotors 2 an, gibt in dem Graph von 11C eine Unterstützungsmenge RT_ast an, die durch den Elektromotor 2 bereitgestellt wird, und gibt in dem Graph von 11D die Ladungsmenge BT_chg der Batterie an.
Wie in 11A gezeigt ist, steuert/regelt der Controller 50 die durch die Maschine 1 und den Elektromotor 2 bereitgestellten Antriebskräfte derart, dass die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs mit der Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt zusammenfällt.
Im Graph von 11B bezeichnet ENG_drv die Antriebskraft, die durch die Maschine 1 bereitgestellt wird, während MOT_drv die Antriebskraft bezeichnet, die durch den Elektromotor 2 bereitgestellt wird. TTL_drv bezeichnet eine Gesamtantriebskraft, die durch die Maschine 1 und den Elektromotor 2 bereitgestellt wird, und K VP bezeichnet einen Fahrwiderstand, der sich nach Maßgabe der Fahrzeuggeschwindigkeit VP verändert. Wenn MOT_drv positiv ist (MOT_drv > 0), arbeitet der Elektromotor 2 als ein Elektromotor. Wenn MOT_drv negativ ist (MOT_drv < 0), arbeitet der Elektromotor 2 als ein Generator.
Daher stellt in dem Graph von 11C der Krafterzeugungsvorgang des Elektromotors 2 eine negative Unterstützung (RT_ast < 0) in einem Beschleunigungsbereich vom Zeitpunkt t₀ bis t₁ bereit, und eine Gesamtantriebskraft TTL_drv in dem Graph von 11B ist kleiner als die Maschinenantriebskraft ENG_drv.
In einem Verzögerungsbereich vom Zeitpunkt t₁ bis t₂ erzeugt der Elektromotor 2 Energie durch Abbremsungsenergie in elektrische Energie, so dass elektrische Energie durch Regeneration erzeugt wird, derart, dass die Unterstützungsmenge null wird (RT_ast = 0). Dies wird im zuvor genannten Regenerationsmodus durchgeführt.
Im Beschleunigungsbereich nach dem Zeitpunkt t₂ wirkt der Elektromotor 2 als ein Elektromotor und unterstützt die Antriebskraft der Maschine 1, was zu einer positiven Unterstützung führt (RT_ast > 0). Dies wird im zuvor genannten Antriebskraftunterstützungsmodus durchgeführt.
Der Controller 50 verwaltet die Ladungsmenge der Batterie und betreibt den Elektromotor 2 durch die Antriebskraft der Maschine 1, um elektrische Energie zu erzeugen, derart, dass die Batterie geladen wird, wenn die verbleibende Ladungsmenge der Batterie 20% oder weniger erreicht (BT_chg ≤ 20%) (t₀ bis t₁ im Graph), wie in 11D gezeigt ist.
Nun Bezug nehmend auf 12 bis 22 wird die Steuer/Regelverarbeitung des Antriebssystems K durch den Controller 50 im Detail erläutert.
Unter Bezugnahme auf 12 führt der Controller 50 zunächst in SCHRITT1 die Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsverarbeitung durch, um die Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt des Hybridfahrzeugs zu berechnen. Dann führt der Controller 50 eine Antriebskraftmanagementverarbeitung in SCHRITT2 durch, so dass die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs mit der Sollfahrzeuggeschwindigkeit zusammenfällt, führt in SCHRITT3 eine Maschinenantriebskraft-Steuerung/Regelung durch, führt in SCHRITT4 eine Steptronic-Getriebe-Steuerung/Regelung durch und führt in SCHRITT5 eine Verarbeitung zur Berechnung eines Sollwerts der Drehzahl des Planetengetriebes durch. Der Controller 50 führt ferner in SCHRITT6 eine Elektromotor-Steuerung/Regelung durch, führt in SCHRITT7 eine Maschinenkupplungs-Steuerung/Regelung durch, führt in SCHRITT8 eine Drehmomentwandlerkupplungs-Steuerung/Regelung durch, führt in SCHRITT9 eine Fahrzeugbrems-Steuerung/Regelung durch und führt in SCHRITT10 eine Planetengetriebebrems-Steuerung/Regelung durch. Im Folgenden wird die Prozedur zum Ausführen der Verarbeitung von SCHRITT 1 bis SCHRITT10 beschrieben.
Zunächst wird die Prozedur zum Ausführen der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsverarbeitung in Verbindung mit dem in 13 gezeigten Flussdiagramm beschrieben. Die Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechnungsverarbeitung wird durch den Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 (10) durchgeführt, der in dem Controller 50 installiert ist.
In SCHRITT20 nimmt der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 den Öffnungsgrad AP des Gaspedals als einen Antriebskraftindex Udrv (Udrv = AP), wenn das Gaspedal betätigt wird. Wenn das Bremspedal betätigt wird, wandelt der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 die auf das Bremspedal ausgeübte Niederdrückungskraft BK in den Öffnungsgrad des Gaspedals um, um den Antriebskraftindex Udrv nach Maßgabe einer unten angegebenen Gleichung (4) zu berechnen. Der Öffnungsgrad AP des Gaspedals und die auf das Bremspedal ausgeübte Niederdrückkraft BK entsprechen Antriebsbedingungen berücksichtigenden Anweisungen in der vorliegenden Erfindung. Udrv = Kbk × BK (4)wobei gilt: Udrv: Antriebskraftindex, BK: auf das Bremspedal ausgeübte Niederdrückkraft, und Kbk: Koeffizient zum Umwandeln von auf das Bremspedal ausgeübten Niederdrückkräften (0 bis max.) in Öffnungsgrade (0 bis –90 Grad) des Gaspedals.
Im nachfolgenden SCHRITT21 wendet der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs und den Antriebskraftindex Udrv auf ein Udrv/F_tgt-Kennfeld an, das in 13 gezeigt ist, um so eine Sollantriebskraft F_tgt zu erhalten. Daten des Udrv/F_tgt-Kennfelds werden in einem Speicher (nicht gezeigt) im Voraus gespeichert und das Udrv/F_tgt-Kennfeld weist eine Mehrzahl von Udrv/F_tgt-Graphen (UF_h, UF_m und UF_l) auf nach Maßgabe der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP, wie in der Figur gezeigt ist. Der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 wählt einen Udrv/F_tgt-Graphen auf Grundlage der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP aus und wendet einen Antriebskraftindex Udrv an.
Im nächsten SCHRITT22 berechnet der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 die Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt auf der Grundlage der Sollantriebskraft F_tgt.
Der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 berechnet die Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt nach Maßgabe einer Modellgleichung, die durch die folgende Gleichung (5) wiedergegeben wird. M·VP = –K(VP)·VP + F_tgt (5)wobei gilt: M: Gewicht des Fahrzeugs, VP: tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit, K(VP): Fahrwiderstandskoeffizient mit der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit (VP) als Parameter, und F_tgt: Sollantriebskraft.
Zeitliches Zerlegen der obigen Gleichung (5) führt zu der folgenden Gleichung (6). Gleichung (7) unten wird aus Gleichung (6) hergeleitet, wenn die Betrachtung auf die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit fokussiert wird.
wobei gilt: VP(k + 1): tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit im (k + 1)-ten Steuer/Regelzyklus und VP(k): tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit im k-ten Steuer/Regelzyklus.
Daher setzt der Sollfahrzeuggeschwindigkeitsberechner 60 die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs in VP(k) der folgenden Gleichung (8) ein, in der für VP(k + 1) in der obigen Gleichung (7) eine Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt(k) im k-ten Steuer/Regelzyklus eingesetzt worden ist. Ferner wird die in SCHRITT21 berechnete Sollantriebskraft F_tgt in F_tgt(k) eingesetzt, um die Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt zu erhalten.
wobei gilt: VP_tgt(k): Sollantriebskraft im k-ten Steuer/Regelzyklus.
Nun Bezug nehmend auf das in 14 gezeigte Flussdiagramm, wird eine Beschreibung der Prozedur zum Durchführen der Antriebskraftmanagementverarbeitung gegeben. Die Antriebskraftmanagementverarbeitung wird durch den in dem Controller 50 enthaltenen Antriebskraftmanager 61 ausgeführt, wobei der Antriebskraftmanager 61 dem Antriebskraftverwaltungsmittel in der vorliegendenden Erfindung entspricht.
In SCHRITT30 wendet der Antriebskraftmanager 61 die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs und den Antriebskraftindex Udrv auf das VP, Ud/DRV_Mode_map-KENNFELD an, das in 14 gezeigt ist, um so einen Antriebsmoduskennfeldwert DRV_Mode_map zu erhalten. Die Daten des VP, Ud/DRV_Mode_map-KENNFELDs werden im Voraus in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert. Wie gezeigt ist, ist das VP, Ud/DRV_Mode_map-KENNFELD in Bereiche zum Setzen von vier Antriebsmoduskennfeldwerten (DRV_Mode_map = 1, DRV_Mode_map = 2, DRV_Mode_map = 3, DRV_Mode_map = 4) aufgeteilt nach Maßgabe der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP und des Antriebskraftindexes Udrv. Die Werte von DRV_Mode_map werden verschiedenen Betriebsmodi zugerodnet, wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt ist. Tabelle 1

DRV_Mode_map 1 2 3 4

Betriebsmodus Regenerationsmodus Maschinenfahrmodus Antriebskraftunterstützungsmodus Motorfahrmodus
Im nachfolgenden SCHRITT31 bestimmt der Antriebskraftmanager 61, ob die Ladungsmenge BT_chg einer Batterie (nicht gezeigt) unterhalb von 20% einer vollen Ladungsmenge liegt. Wenn die Ladungsmenge BT_chg der Batterie unterhalb von 20% liegt, schreitet der Antriebskraftmanager 61 zu SCHRITT40 fort, in dem er bestimmt, ob der Antriebsmoduskennfeldwert DRV_Mode_map 3 oder 4 ist, nämlich der Antriebskraftunterstützungsmodus oder der EV-Fahrmodus (der Modus, in dem der Elektromotor 2 als ein Elektromotor betrieben wird).
Wenn in SCHRITT40 bestimmt wird, dass der Antriebsmoduskennfeldwert DRV_Mode_map 3 oder 4 ist, schreitet der Antriebskraftmanager 61 zu SCHRITT41 fort, in dem er den Antriebsmodus DRV_Mode auf 2 setzt, was den Maschinenfahrmodus bezeichnet. Im nächsten SCHRITT42 setzt der Antriebskraftmanager 61 die Antriebsunterstützungsrate RT_ast auf –0,1. Wenn die Antriebsunterstützungsrate RT_ast negativ ist, wirkt der Elektromotor 2 als ein Elektromotor, indem er durch die Antriebskraft der Maschine 1 gedreht wird, was bedeutet, dass er eine Last bezüglich der Antriebsräder ist.
Wenn in SCHRITT31 bestimmt wird, dass die Ladungsmenge der Batterie 20% oder mehr ist, und in SCHRITT40 bestimmt wird, dass der Antriebsmoduskennfeldwewrt DRV_Mode_map nicht 1 oder 2 ist (der Antriebskraftunterstützungsmodus oder der EV-Fahrmodus), schreitet der Antriebskraftmanager 61 zu SCHRITT32 fort, in dem er den Antriebsmoduskennfeldwert DRV_Mode_map auf den Antriebsmodus DRV_mode setzt.
Dann bestimmt im nachfolgenden SCHRITT33 der Antriebskraftmanager 61, ob der Antriebsmodus DRV_Mode 3 ist, was den Antriebskraftunterstützungsmodus bezeichnet. Wenn der Antriebskraftmanager 61 bestimmt, dass der Antriebsmodus DRV_Mode 3 ist, schreitet er zu SCHRITT34 fort. In SCHRITT34 wendet der Antriebskraftmanager 61 die Batterieladungsmenge BT_chg auf ein BT_chg/RT_ast-KENNFELD an, das in 14 gezeigt ist, um die Antriebskraftunterstützungsrate RT_ast festzusetzen. Die Daten des BT_chg/RT_ast-KENNFELDs werden im Voraus in einem Speicher gespeichert. Je größer die Ladungsmenge der Batterie ist (BT_chg, 20 bis 100%), desto höher wird die Antriebsunterstützungsrate RT_ast festgesetzt.
Wenn in SCHRITT33 bestimmt wird, dass der Antriebsmodus DRV_Mode nicht 3 ist (der Antriebskraftunterstützungsmodus), schreitet der Antriebskraftmanager 61 zu SCHRITT50 fort, in dem er die Antriebsunterstützungsrate RT_ast auf null setzt (keine Unterstützung).
Nun Bezug nehmend auf das in 15 gezeigte Flussdiagramm wird eine Beschreibung der Prozedur zum Ausführen der Maschinenantriebs-Steuerung/Regelung gegeben. Die Maschinenantriebs-Steuerung/Regelung wird durch die Maschinenantriebskraft-Steuer/Regeleinheit 62 durchgeführt, die in dem Controller 50 enthalten ist, wobei die Maschinenantriebskraft-Steuer/Regeleinheit 62 dem Triebskraftquellen-Steuer/Regelmittel in der vorliegenden Erfindung entspricht (siehe 10).
Die Maschinenantriebskraft-Steuer/Regeleinheit 62 reduziert die Sollantriebskraft F_tgt auf der Grundlage der Antriebsunterstützungsrate RT_ast, um die Maschinenantriebskraft F_eng nach Maßgabe der folgenden Gleichung (9) in SCHRITT60 zu berechnen. F_eng = F_tgt × (1 – RT_ast) (9)wobei gilt: F_eng: Maschinenantriebskraft.
Daher wird die Maschinenantriebskraft Feng auf der Grundlage der Antriebsunterstützungsrate RT_ast bestimmt, die auf der Grundlage der Ladungsmenge der Batterie durch den Antriebskraftmanager 61 bestimmt wird.
Bei der Antriebskraftmanagementverarbeitung wird die Antriebsunterstützungsrate RT_ast auf einen kleineren Wert gesetzt, wenn die Ladungsmenge der Batterie kleiner ist. Daher kann die Ladungsmenge der Batterie bei 20% oder mehr gehalten werden, indem die Maschinenantriebskraft F_eng auf der Grundlage der Antriebsunterstützungsrate RT_ast nach Maßgabe der obigen Gleichung (9) berechnet wird, was es ermöglicht, dass die Antriebskraft der Maschine 1 durch die Antriebskraft des Elektromotors 2 unterstützt wird.
Im nächsten SCHRITT61 bestimmt die Maschinenantriebskraft-Steuer/Regeleinheit 62 einen Steuer/Regelparameter der Maschine 1 nach Maßgabe des Antriebsmodus DRV_Mode. Insbesondere bestimmt die Maschinenantriebskraft-Steuer/Regeleinheit 62 Steuer/Regelparameter (das Ansaugluftvolumen, Luft/Kraftstoffverhältnis und die Zündsteuerung) der Maschine 1, um so die Maschine 1 bei DRV_Mode = 1, 4 (dem Regenerationsmodus, dem EV_Fahrmodus) anzuhalten oder die Maschine 1 bei DRV_Mode = 2, 3 (dem Maschinenfahrmodus, dem Antriebskraftunterstützungsmodus) zu betätigen oder die Maschine 1 in einer Übergangszeit von DRV_Mode = 1, 4 zu DRV_Mode = 2, 3 (dem Maschinenneustartmodus) zu starten.
Ein Ausgangsmoment der Maschine 1 wird auf der Grundlage eines eingestellten Übertragungsverhältnisses des Steptronic-Getriebes 3 und der Maschinenantriebskraft F_eng bestimmt, so dass die Maschinenantriebskraft-Steuer/Regeleinheit 62 die Steuer/Regelparameter der Maschine 1 derart bestimmt, dass ein vorbestimmtes Ausgangsmoment erhalten wird.
Nun Bezug nehmend auf das in 16 gezeigte Flussdiagramm wird die Prozedur zum Ausführen der Steptronic-Getriebe-Steuerung/Regelung erläutert. Die Steptronic-Getriebe-Steuerung/Regelung wird durch die Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63 (siehe 10) ausgeführt, die in dem Controller 50 installiert ist.
Die Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63 bestimmt zunächst in SCHRITT70, ob ein Fahrer eine Anforderung für Rückwärtsgang gegeben hat. Wenn die Anforderung für Rückwärtsgang gegeben worden ist, schreitet die Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63 zu SCHRITT80 fort, in dem sie einen Gangwahlsollwert NGEAR_cmd auf –1 setzt (NGEAR = –1) und schreitet dann zu SCHRITT72. Die Entsprechung zwischen dem Gangwahlsollwert NGEAR_cmd und der Gangstellung des Steptronic- Getriebes 3 ist in der folgenden Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2

NGEAR_cmd –1 0 1 2 3 4 5

Gangstellung Rückwärtsgang Neutral 1. Gang 2. Gang 3. Gang 4. Gang 5. Gang
Wenn keine Anforderung für Rückwärtsgang gegeben worden ist, schreitet die Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63 zu SCHRITT71 fort, in dem sie den Antriebskraftindex Udrv und die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP auf ein Udrv, VP/NGEAR_cmd-KENNFELD anwendet, das in 16 gezeigt ist, um so einen Gangwahlsollwert NGEAR_cmd zu erhalten.
Daten des Udrv, VP/NGEAR_cmd-KENNFELDs werden im Voraus in einem Speicher gespeichert. Wie in 16 gezeigt ist, setzt das Udrv, VP/NGEAR_cmd-KENNFELD die Gangwahlsollwerte des Steptronic-Getriebes 3 auf fünf unterschiedliche Gänge (erster, zweiter, dritter, vierter und fünfter und Neutral, der in 16 durch N bezeichnet ist).
Im nachfolgenden SCHRITT72 startet die Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63 den Betrieb zum Wechseln des Gangs im Steptronic-Getriebe 3 und bestimmt in SCHRITT73, ob der Gangwahlsollwert NGEAR_cmd mit der Gangstellung NGEAR des Steptronic-Getriebes 3 zusammenfällt. Wenn der Gangwahlsollwert NGEAR_cmd nicht mit der Gangstellung NGEAR des Steptronic-Getriebes 3 zusammenfällt, schreitet die Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63 zu SCHRITT85 fort, in dem sie ein Gangwechselflag F_NGEAR_CHG auf ein stellt (F_NGEAR_CHG = 1), was anzeigt, dass der Betrieb zum Gangwechsel durchgeführt wird.
Wenn der Gangwahlsollwert NGEAR_cmd mit der Gangstellung NGEAR des Steptronic-Getriebes 3 zusammenfällt, was bedeutet, dass der Gangwechselvorgang beendet ist, schreitet die Steptronic-Getriebe-Steuer/Regeleinheit 63 zu SCHRITT74 fort, in dem sie das Gangwechselflag F_NGEAR_CHG auf aus stellt (F_NGEAR_CHG = 0).
Nun Bezug nehmend auf das in 17 gezeigte Flussdiagramm wird eine Beschreibung der Prozedur zum Durchführen einer Planetengetriebedrehungssollwertberechnungsverarbeitung gegeben. Die Planetengetriebedrehungssollwertberechnungsverarbeitung wird durch den Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 (siehe 10) durchgeführt, der die Funktion des Gangwechsel-Steuerungs/Regelungsmittels in der vorliegenden Erfindung umfasst.
Der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 bestimmt zunächst in SCHRITT90, ob das Gangwechselflag F_NGEAR_CHG ein ist. Wenn das Gangwechselflag ein ist (F_NGEAR_CHG = 1), das heißt, wenn der Gangwechselvorgang an dem Steptronic-Getriebe 3 durchgeführt wird, schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT100 fort, in dem er den Gangwahlsollwert NGEAR_cmd auf einen Gangwechselindex NGEAR_index setzt, und schreitet dann zu SCHRITT92.
Wenn in SCHRITT90 bestimmt wird, dass das Gangwechselflag aus ist (F_NGEAR_CHG = 0), das heißt, wenn der Gangwechselvorgang des Steptronic-Getriebes 3 beendet worden ist, schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT91 fort, in dem er die gegenwärtige Gangstellung NGEAR auf einen Gangwechselindex NGEAR_index setzt und schreitet dann zu SCHRITT92 fort.
In SCHRITT92 wendet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 den Gangwechselindex NGEAR_index auf ein NGEAR_index/Rt-KENNFELD an, das in 17 gezeigt ist, um so ein Gesamtübertragungsverhältnis Rt zu erhalten. Die nachfolgend angegebene Tabelle 3 zeigt eine Beziehung zwischen dem Gangwechselindex NGEAR_index und einer Gangstellung des Steptronic-Getriebes 3. Die Daten des NGEAR_index/Rt-KENNFELDs werden im Voraus in einem Speicher gespeichert. Tabelle 3

NGEAR_index –1 0 1 2 3 4 5

Gangstellung Rückwärtsgang Neutral 1. Gang 2. Gang 3. Gang 4. Gang 5. Gang
Im nachfolgenden SCHRITT93 berechnet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 einen Sollwert der Drehzahl des Hohlrads Nr_cmd nach Maßgabe der folgenden Gleichung (10). Nr_cmd = Rt × Vp_tgt (10)wobei gilt: Nr_cmd: Hohlraddrehzahlsollwert, Rt: Gesamtübertragungsverhältnis und VP_tgt: Sollfahrzeuggeschwindigkeit.
Im nächsten SCHRITT94 bestimmt der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64, ob die Maschine 1 sich im Ruhezustand befindet. Wenn die Maschine 1 sich im Ruhezustand befindet, schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT110 fort, in dem er den Sonnenraddrehzahlsollwert Ns_cmd auf null setzt, um die Drehung der Maschine 1 anzuhalten, und schreitet dann zu SCHRITT98 fort.
Der Sonnenraddrehzahlsollwert Ns_cmd wird auch im EV-Fahrmodus und im Regenerationsmodus auf null gesetzt, weil die Maschine 1 in einen angehaltenen Zustand versetzt wird, ebenso wie in dem Zustand, in dem die Maschine 1 anhält, wenn das Fahrzeug anhält.
Wenn in SCHRITT94 bestimmt wird, dass die Maschine 1 sich nicht im Ruhezustand befindet, schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT95 fort, in dem er bestimmt, ob die Maschine 1 gestartet wird. Wenn bestimmt wird, dass die Maschine 1 gestartet wird, schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT120 fort, in dem er den Sonnenraddrehzahlsoliwert Ns_cmd auf eine Anlassdrehzahl NE_crk setzt, um die Maschine 1 anzulassen (der Maschinenstartmodus), und schreitet dann zu SCHRITT98 fort.
Wenn in SCHRITT95 bestimmt wird, dass die Maschine 1 nicht gestartet wird, schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT96 fort, in dem er bestimmt, ob das Gangwechselflag F_NGEAR_CHG gesetzt worden ist. Wenn das Gangwechselflag gesetzt worden ist (F_NGEAR_CHG = 1), schreitet der Planetengetriebedrehungssoliwertberechner 64 zu SCHRITT97 fort, in dem er den Hohlraddrehzahlwert Nr_cmd auf den Sonnenraddrehzahlwert Ns_cmd setzt, um die Drehzahl des Sonnenrads 10 und die Drehzahl des Hohlrads 13 zu synchronisieren. Dann schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT98 fort.
Wenn in SCHRITT96 bestimmt wird, dass das Gangwechselflag F_NGEAR_CHG nicht gesetzt worden ist, das heißt, wenn die Maschine 1 sich im Betrieb befindet und der Gangwechselvorgang des Steptronic-Getriebes 3 beendet ist (der Antriebskraftunterstützungsmodus und der Maschinenfahrmodus), schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT130 fort. Der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 setzt die Maschinendrehzahl NE auf den Sonnenraddrehzahlsollwert Ns_cmd, um die Drehzahl des Sonnenrads 10 und die Drehzahl der Maschine 1 zu synchronisieren. Dann schreitet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 zu SCHRITT98 fort.
In SCHRITT98 berechnet der Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 einen Trägerdrehzahlsollwert Nc_cmd nach Maßgabe der folgenden Gleichung (11). Nc_cmd = Rc × Nr_cmd + (1 – Rc)·Ns_cmd (11)wobei gilt: Nc_cmd: Trägerdrehzahlsollewrt, Rc: Übertragungsverhältnis des Planetenrads zum Hohlrad, Nr_cmd: Hohlraddrehzahlsollwert, und Ns_cmd: Sonnenraddrehzahlsollwert.
Im Antriebskraftunterstützungsmodus wird durch Einstellen des Hohlraddrehzahlsollwerts Nr_cmd größer als die Drehzahl NE der Maschine 1 der Trägerdrehzahlsollwert Nc_cmd nach Maßgabe der obigen Gleichung (11) bestimmt und die Drehzahl des Trägers 12 wird durch eine Rückkopplungs-Steuerung/Regelung festgesetzt.
Im Regenerationsmodus wird eine Regenerationsmenge bestimmt, indem die Fahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt auf die Geschwindigkeit eingestellt wird, die, wenn das Hybridfahrzeug verzögert wird, aufgrund des Fahrwiderstands bezüglich der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP reduziert ist.
Im Motorfahrmodus wird eine Solleistung des Elektromotors 2 durch den Planetengetriebedrehungssollwertberechner 64 bestimmt, der den Trägerdrehzahlsollwert Nc_cmd auf Grundlage des Hohlraddrehzahlsollwerts Nr_cmd (= Drehzahl der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3) nach Maßgabe der obigen Gleichung (11) bestimmt, derart, dass die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP mit der Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt zusammenfällt.
Während der Gangwechselvorgang am Steptronic-Getriebe 3 durchgeführt wird, wird der auf Grundlage der Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt und des Übertragungsverhältnisses Rt nach Beendigung des Gangwechsels nach Maßgabe der obigen Gleichung (10) berechnete Hohlraddrehzahlsollwert Nr_cmd auf den Sonnenraddrehzahlsollwert Ns_cmd in SCHRITT77 gesetzt. Daher wird die Drehzahl des Elektromotors 2 durch die Motor-Steuerung/Regelung gesteuert/geregelt, was hierin im Folgenden diskutiert wird, so dass die Drehzahl des Hohlrads 13 (= Drehzahl der Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3) mit der Drehzahl des Hohlrads 13 synchronisiert ist, nachdem der Gang gewechselt worden ist. Mit dieser Anordnung kann ein Gangwechselstoß des Steptronic-Getriebes 3 verringert werden, was eine verbesserte Fahrbarkeit des Hybridfahrzeugs erlaubt, die erreicht werden soll.
Nun Bezug nehmend auf das in 18 gezeigte Flussdiagramm wird die Prozedur zum Ausführen der Motor-Steuerung/Regelung beschrieben. Die Motor-Steuerung/Regelung wird durch die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 (siehe 10) ausgeführt, die im Controller 50 vorgesehen ist, wobei die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 der Elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelvorrichtung in der vorliegenden Erfindung entspricht.
Die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 führt eine Berechnung nach Maßgabe der folgenden Gleichungen (12) bis (15) für jeden vorbestimmten Steuer/Regelzyklus durch, um eine Motor-Steuerungs/Regelungseingabe Umot an den Elektromotor 2 durch eine ein Ansprechen spezifizierende Steuerung/Regelung zu berechnen. E_Nc(k) = Nc(k) – Nc_cmd(k) (12)wobei gilt: E_Nc(k): Abweichung der Drehzahl des Elektromotors in einem k-ten Steuer/Regelzyklus, Nc(k): Anzahl von Drehungen des Trägers im k-ten Steuer/Regelzyklus (= Anzahl von Drehungen des Elektromotors), und Nc_cmd(k): Trägerdrehzahlsollwert im k-ten Steuer/Regelzyklus. SIGMA(k) = E_Nc(k) + POLE·E_Nc(k – 1) (13)wobei gilt: SIGMA(k): Schaltfunktionswert im k-ten Steuer/Regelzyklus, POLE: Schaltfunktionseinstellparameter (–1 < POLE < 0), und E_Nc(k – 1): Abweichung der Drehzahl des Elektromotors in einem (k – 1)-ten Steuer/Regelzyklus. SUMSIGMA(k) = SUMSIGMA(k – 1) + SIGMA(k) (14)wobei gilt: SUMSIGMA(k): integrierter Wert von Schaltfunktionen bis zu einem k-ten Steuer/Regelzyklus, und SUMSIGMA(k – 1): integrierter Wert von Schaltfunktionen bis zu einem (k – 1)-ten Steuer/Regelzyklus. Umot(k) = –Krch·SIGMA(k) – Kadp·SUMSIGMA(k) (15)wobei gilt: Umot(k): Motor-Steuerungs/Regelungseingabe im k-ten Steuer/Regelzyklus, und Krch, Kadp: Rückkopplungsverstärkung (konstant).
Die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 berechnet zunächst in SCHRITT140 die Differenz der Drehzahl des Motors E_Nc(k) im gegenwärtigen Steuer/Regelzyklus nach Maßgabe der obigen Gleichung (12). Danach berechnet im folgenden SCHRITT141 die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 den Schaltfunktionswert SIGMA(k) im gegenwärtigen Steuer/Regelzyklus nach Maßgabe der obigen Gleichung (13). In SCHRITT142 berechnet die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 den integrierten Schaltfunktionswert SUMSIGMA(k) im gegenwärtigen Steuer/Regelzyklus nach Maßgabe der obigen Gleichung (14).
Im nächsten SCHRITT143 berechnet die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 die Motor-Steuerungs/Regelungseingabe Umot(k) im gegenwärtigen Steuer/Regelzyklus nach Maßgabe der obigen Gleichung (15). Daher ermöglicht es die Berechnung der Motor-Steuerungs/Regelungseingabe Umot durch Verwenden der ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung, das Auftreten von Ansprechverzögerungen oder Überschwingungen zu begrenzen und es der tatsächlichen Drehzahl Nc des Trägers 12 zu ermöglichen, dem Trägerdrehzahlsollwert Nc_cmd genau zu folgen.
Nun Bezug nehmend auf das in 19 gezeigte Flussdiagramm wird die Prozedur zum Ausführen der Maschinenenkupplungs-Steuerung/Regelung beschrieben. Die Maschinenenkupplungs-Steuerung/Regelung wird durch die Maschinenenkupplungs-Steuerungs/Regelungseinheit 69 (siehe 10) durchgeführt, die in dem Controller 50 vorgesehen ist.
Die Maschinenenkupplungs-Steuerungs/Regelungseinheit 69 bestimmt in SCHRITT150, ob der Antriebsmodus DRV_mode 2 ist, was den Maschinenfahrmodus bedeutet. Wenn der Antriebsmodus auf 2 gesetzt ist, nämlich den Maschinenfahrmodus, dann schreitet die Maschinenenkupplungs-Steuerungs/Regelungseinheit 69 zu SCHRITT151 fort.
In SCHRITT151 wendet die Maschinenenkupplungs-Steuerungs/Regelungseinheit 69 die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP auf ein VP/CLSRT-KENNFELD an, das in 19 gezeigt ist, um eine Kupplungsschlupfrate CLSRT zu erhalten.
Daten des VP/CLSRT-KENNFELDs werden im Voraus in einem Speicher gespeichert. Das VP/CLSRT-KENNFELD weist drei unterschiedliche VP/CLSRT-Graphen auf, nämlich einen AP1 (großer AP), AP2 (mittlerer AP) und AP3 (kleiner AP), nach Maßgabe der Öffnungsgrade des Gaspedals AP, wie in 19 gezeigt ist. Die Maschinenenkupplungs-Steuerungs/Regelungseinheit 69 wählt einen VP/CLSRT-Graph aus AP1 bis AP3 nach Maßgabe des Öffnungsgrads des Gaspedals AP aus.
Wenn in SCHRITT150 bestimmt wird, dass der Antriebsmodus DRV_mode nicht 2 ist, das heißt, nicht der Maschinenfahrmodus, dann schreitet die Maschinenenkupplungs-Steuerungs/Regelungseinheit 69 zu SCHRITT160 fort, in dem sie die Kupplungsschlupfrate CRSLT auf 100% setzt, um die Maschinenkupplung 5 auszuschalten.
Daher erhöht durch Bestimmen der Schlupfrate der Maschinenkupplung 5 auf der Grundlage des Öffnungsgrads des Gaspedals AP und der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP die Maschinenkupplungs-Steuerungs/Regelungseinheit 69 die Schlupfrate der Maschinenkupplung 5 um zu bewirken, dass in einem extrem niedrigen Drehzahlbereich ein Kriechen stattfindet.
Nun Bezug nehmend auf das in 20 gezeigte Flussdiagramm wird die Prozedur zum Ausführen der Fahrzeugbrems-Steuerung/Regelung beschrieben. Die Fahrzeugbrems-Steuerung/Regelung wird durch eine Fahrzeugbrems-Steuerungs/Regelungseinheit 68 (siehe 10) durchgeführt, die in dem Controller 50 installiert ist, wobei die Fahrzeugbrems-Steuerungs/Regelungseinheit 68 dem Brems-Steuerungs/Regelungsmittel in der vorliegenden Erfindung entspricht.
Die Fahrzeugbrems-Steuerungs/Regelungseinheit 68 führt eine Berechnung nach Maßgabe der folgenden Gleichungen (16) bis (19) für jeden vorbestimmten Steuer/Regelzykus durch, um eine Fahrzeugbrems-Steuerungs/Regelungseingabe Uf_brk an eine Fahrzeugbremse (nicht gezeigt) zu berechnen, die dem Bremsmittel in der vorliegenden Erfindung entspricht, durch die ein Ansprechen spezifizierende Steuerung/Regelung. E_vp(k) = VP(k) – VP_tgt(k) (16)wobei gilt E_vp(k): Abweichung der Fahrzeuggeschwindigkeit in einem k-ten Steuer/Regelzyklus, VP(k): tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit im k-ten Steuer/Regelzyklus, und VP_tgt(k): Sollfahrzeuggeschwindigkeit im k-ten Steuer/Regelzyklus. SIGMA'(k) = E_vp(k) + POLE'·E_vp(k – 1) (17)wobei gilt SIMGA'(k): Schaltfunktionswert im k-ten Steuer/Regelzyklus und POLE': Schaltfunktionseinstellparameter (–1 < POLE' < POLE < 0). SUMSIGMA'(k) = SUMSIGMA'(k – 1) + SIGMA'(k) (18)wobei gilt SUMSIGMA'(k): integrierter Wert von Schaltfunktionen in einem k-ten Steuer/Regelzyklus Uf_brk'(k) = –Krch'·SIGMA'(k) – Kadp'·SUMSIGMA'(k) (19)wobei gilt: Uf_brk'(k): berechneter Wert der Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleingabe im k-ten Steuer/Regelzyklus und Krch', Kadp': Rückkopplungsverstärkung.
wobei gilt: Uf_brk(k): eingestellter Wert der Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleingabe im k-ten Steuer/Regelzyklus.
Die Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleinheit 68 berechnet zunächst in SCHRITT 170 die Fahrzeuggeschwindigkeitsabweichung E_vp(k) des Hybridfahrzeugs im gegenwärtigen Steuer/Regelzyklus gemäß der obigen Gleichung (16). Danach berechnet im folgenden SCHRITT171 die Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleinheit 68 den Schaltfunktionswert SIMGA'(k) im gegenwärtigen Steuer/Regelzyklus nach Maßgabe der obigen Gleichung (17). In SCHRITT172 berechnet die Fahrzeug brems-Steuer/Regeleinheit 68 den integrierten Schaltfunktionswert SUMSIGMA'(k) im gegenwärtigen Steuer/Regelzyklus nach Maßgabe der obigen Gleichung (18).
Im nächsten SCHRITT173 berechnet die Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleinheit 68 eine Fahrzeugbrems-Steuer/Regelmenge Uf_brk'(k) im gegenwärtigen Steuer/Regelzyklus nach Maßgabe der obigen Gleichung (19). Wenn ein Wert der Fahrzeugbrems-Steuer/Regelmenge Uf_brk'(k) negativ ist, dann ist es ein Steuer/Regelwert zum Verringern der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP. Daher wird der Absolutwert der Fahrzeugbrems-Steuer/Regelmenge Uf_brk'(k) als Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleingabe in der obigen Gleichung (20) verwendet, um die Fahrzeugbremse zu betätigen, wodurch das Fahrzeug abgebremst wird.
Wenn ein Wert der Fahrzeugbrems-Steuer/Regelmenge Uf_brk'(k) positiv ist, ist es ein Steuer/Regelwert zum Erhöhen der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit VP. Daher wird die Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleingabe Uf_brk(k) auf Null gesetzt, um so die Fahrzeugbremse freizugeben.
Der Schaltfunktionseinstellparameter POLE' des ein Ansprechen spezifizierenden Controllers für die Bremse in der obigen Gleichung (17) wird auf einen Wert kleiner als der Schaltfunktionseinstellparameter POLE des ein Ansprechen spezifizierenden Controllers für den Motor in der obigen Gleichung (13) eingestellt, was durch –1 < POLE' < POLE < 0 angezeigt wird.
Daher wird die Ansprechgeschwindigkeit des Elektromotors 2 (die Konvergenzgeschwindigkeit der Differenz der Drehzahl des Elektromotors 2, E_Nc) größer als die Ansprechgeschwindigkeit der Fahrzeugbremse (die Konvergenzgeschwindigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz E_vp), was es ermöglicht, Interferenz zwischen dem ein Ansprechen spezifizierenden Controller für den Motor und dem ein Ansprechen spezifizierenden Controller für die Bremse zu begrenzen.
Nun Bezug nehmend auf das in 21 gezeigte Flussdiagramm wird eine Beschreibung der Prozedur zum Ausführen der Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuerung/Regelung gegeben. Die Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuerung/Regelung wird durch die Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuerungs/Regelungseinheit 66 (siehe 10) durchgeführt, die dem Übertragene-Antriebskraft-Steuer/Regelmittel in der vorliegenden Erfindung entspricht. Die Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuer/Regeleinheit 66 steuert/regelt die Schlupfrate SLR der Drehmomentwandler-Kupplung 41, sodass sie innerhalb eines Bereichs von 0% (fest sitzend) bis 100% (gelöst) bleibt.
Die Drehmomentwandler-Steuer/Regeleinheit 66 bestimmt zunächst in SCHRITT180, ob das Gangwechselflag F_NGEAR_CH ein ist. Wenn bestimmt wird, dass das Gangwechselflag ein ist (F_NGEAR_CHG = 1), d. h. wenn der Gangwechselvorgang an dem Steptronic-Getriebe 3 durchgeführt wird, schreitet die Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuer/Regeleinheit 66 zu SCHRITT181 fort, in dem sie die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs auf ein in 21 gezeigtes VP/SLR Kennfeld anwendet, um die Drehmomentwandler-Kupplungsschlupfrate SLR zu erhalten.
Der Controller 50 steuert/regelt die Schlupfrate der Drehmomentwandler-Kupplung 41 auf der Grundlage der Drehmomentwandler-Kupplungsschlupfrate SLR. Dies ermöglicht es, dass die Antriebskraft auf die Antriebsräder von dem Elektromotor 2 durch Zwischenanordnung der Drehmomentwandler-Kupplung 41 und des Drehmomentwandlers 42 übertragen wird, sogar während der Gangwechselvorgang des Steptronic-Getriebes 3 durchgeführt wird. Es ist daher möglich, eine Verschlechterung der Fahrbarkeit aufgrund einer unterbrochenen Bereitstellung der Antriebskraft zu begrenzen.
Wenn in SCHRITT180 bestimmt wird, dass das Gangwechselflag nicht ein ist (F_NGEARN_CHG = 0), d. h. wenn der Gangwechselvorgang des Steptronic-Getriebes 3 beendet ist, schreitet die Drehmomentwandler- Kupplungs-Steuer/Regeleinheit 66 zu SCHRITT190 fort, in dem sie die Drehmomentwandler-Kupplungsschlupfrate SLR auf 100% (freigegeben) setzt. Daher ist in dem Zustand, in dem der Gangwechselvorgang des Steptronic-Getriebes 3 beendet ist, die Übertragung der Antriebskraft von dem Elektromotor 2 zu den Antriebsrädern durch Zwischenanordnung der Drehmomentwandler-Kupplung 41 unterbrochen.
Nun bezugnehmend auf das in 22 gezeigte Flussdiagramm wird eine Beschreibung der Prozedur zum Ausführen der Planetengetriebebrems-Steuerung/Regelung gegeben. Die Planetengetriebebrems-Steuerung/Regelung wird durch die Planetengetriebebrems-Steuer/Regeleinheit 67 (siehe 10) durchgeführt, die in dem Controller 50 installiert ist.
Die Planetengetriebebrems-Steuer/Regeleinheit 67 bestimmt in SCHRITT200, ob die Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt Null ist. Wenn bestimmt wird, dass die Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt Null ist, schreitet die Planetengetriebebrems-Steuer/Regeleinheit 67 zu SCHRITT201 fort und schaltet die Hohlradbremse 6 (siehe 1A) ein. Dies blockiert die Drehung des Hohlrads 13 (siehe 1A), was es ermöglicht, dass der in 2 gezeigte Maschinenstart-Modus und der in 3 gezeigte Krafterzeugungs-Modus ausgeführt werden.
Wenn in SCHRITT200 bestimmt wird, dass die Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt nicht Null ist, schreitet die Planetengetriebebrems-Steuer/Regeleinheit 67 zu SCHRITT210 fort, in dem sie die Hohlradbremse 6 ausschaltet. Dies ermöglicht die Drehung des Hohlrads 13, was es ermöglicht, den Antriebskraftunterstützungs-Modus, den Maschinenfahr-Modus, den EV Fahr-Modus, den Regenerations-Modus, den Maschinenneustart-Modus und den Gangwechselantriebskraft-Komplementärmodus, die in 4 bis 9 gezeigt sind, auszuführen.
Der Controller 50 führt die Reihe von Schritten, die in 12 gezeigt sind, nach Maßgabe der oben beschriebenen Flussdiagramme von 13 bis 22 durch, was es ermöglicht, dass die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit VP des Hybridfahrzeugs der Sollfahrzeuggeschwindigkeit VP_tgt aufgrund der durch den Fahrer durchgeführten Vorgänge genau folgt.
In der folgenden Ausführungsform wurde die Maschine als Triebkraftquelle in der vorliegenden Erfindung verwendet. Alternativ können jedoch anderen Arten von Triebkraftquellen, wie ein Elektromotor, verwendet werden.
Bei der Planetengetriebeanordnung 4 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Ausgangswelle 30 der Maschine 1 mit dem Sonnenrad 10 verbunden, die Eingangs/Ausgangswelle 31 des Elektromotors 2 ist mit dem Träger 12 verbunden und die Eingangswelle 34 des Steptronic-Getriebes 3 ist mit dem Ringrad 13 verbunden. Alternativ kann jedoch die Verbindungsanordnung je nach Notwendigkeit modifiziert werden. Noch effizienter ist es wünschenswert, die Planetengetriebeanordnung 4 durch Kombinieren von drei Drehelementen zu konstruieren, nämlich des Sonnenrads 10, des Hohlrads 13 und des Trägers 12, sodass dann, wenn die Drehung eines Drehelements (z. B. des Trägers im Fall eines Einzelritzels oder eines Ringpaars im Fall eines Doppelritzels) von den drei Drehelementen fixiert wird, die verbleibenden beiden Drehelemente umgekehrt werden.
Wenn ein Drehelement fixiert wird, wie oben beschrieben, ermöglicht es eine Verbindung des Elektromotors 2 mit dem fixierten Drehelement, dass die Komponenteneinheiten in der vorliegenden Ausführungsform ohne Erhöhen der Drehzahl des Elektromotors 2 realisiert werden. Dies ermöglicht es, die durch den Elektromotor 2 erzeugte Wärme, die Last auf einen Rotor und eine Entmagnetisierung in einem Rotormagnet zu verringern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform verwenden die Motor-Steuer/Regeleinheit 65 und die Fahrzeugbrems-Steuer/Regeleinheit 68 die Slide-Mode-Steuerung/Regelung, jedoch ist das Steuer/Regelverfahren nicht hierauf beschränkt. Z. B. können andere Arten von ein Ansprechen spezifizierenden Steuerungen/Regelungen verwendet werden, wie eine Backstepping-Steuerung/Regelung, oder ein anderes Steuer/Regelverfahren als die ein Ansprechen spezifizierende Steuerung/Regelung kann verwendet werden.
Die vorliegende Ausführungsform hat das Beispiel gezeigt, in dem das Antriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Hybridfahrzeug angewendet wurde. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf andere Arten von Vorrichtungen, wie einen Außenbordmotor, angewendet werden, die Antriebskräfte erfordern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das Antriebssystem K mit dem Drehmomentwandler 42 und der Drehmomentwandler-Kupplung 41 (siehe 1A) ausgerüstet, um die Drehmomentwandler-Kupplungs-Steuerung/Regelung durchzuführen, bei der die von dem Elektromotor 2 zur Ausgangswelle 35 des Steptronic-Getriebes 3 übertragene Antriebskraft eingestellt wird. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können jedoch sogar dann erhalten werden, wenn der Drehmomentwandler 42 und die Drehmomentwandler-Kupplung 41 nicht vorgesehen sind.
Ein Antriebssystem weist einen einfachen Aufbau auf ohne einen dedizierten Generator und gestattet einen verbesserten Energiewirkungsgrad beim Betreiben einer Triebkraftquelle im Zusammenwirken mit einer elektrischen Antriebsquelle. Eine Ausgangswelle einer Maschine ist mit einem Sonnenrad einer Planetengetriebeanordnung verbunden. Ein Elektromotor ist über Zahnräder mit einem Träger verbunden, welcher drehbar ein Planetenrad lagert, das um den Außenumfang des Sonnenrads dreht, während es sich an seiner Achse im Eingriff mit dem Sonnenrad dreht. Eine Eingangswelle eines Steptronic-Getriebes ist mit einem Hohlrad verbunden, dass in Eingriff mit dem Planetenrad dreht. Das Antriebssystem umfasst ferner eine Maschinenkupplung, welche direkt die Ausgangswelle der Maschine mit dem Hohlrad koppelt, eine Hohlradbremse, welche die Drehung des Hohlrads reguliert, sowie eine Drehmomentwanderkupplung und einen Drehmomentwandler zur Übertragung der Antriebskraft des Elektromotors zu einer Ausgangswelle des Steptronic-Getriebes.

Claims

Antriebsanordnung, umfassend: – eine Triebkraftquelle (1); – eine elektrische Antriebsquelle (2), welche sowohl als ein Generator als auch als ein Motor dient, – einen Planetengetriebemechanismus (4), der drei Drehelemente umfasst, nämlich a) ein um die Mitte einer Mittelwelle drehendes Sonnenrad (10), b) einen Träger (12), welcher ein Planetenrad (11) drehbar lagert, das sich um den Außenumfang des Sonnenrads (10) bewegt, während es sich im Eingriff mit dem Sonnenrad (10) an seiner Achse dreht und welcher um die Mitte der Mittelwelle dreht, sowie c) ein Hohlrad (13), welches um die Mitte der Mittelwelle an der äußeren Seite des Planetenrads (11) dreht, während es in Kämmungseingriff mit dem Planetenrad (11) ist, – ein Getriebe (3) mit einer Eingangswelle (34), welche mit Eingangszahnrädern (36a, 37a, 38a) versehen ist, und mit einer Ausgangswelle (35), welche mit Ausgangszahnrädern (36b, 37b, 38b) versehen ist, die mit den Eingangszahnrädern (36a, 37a, 38a) kämmen, – wobei eines der drei Drehelemente des Planetengeriebemechanismus (4) mit einer Ausgangswelle (30) der Triebkraftquelle (1) verbunden ist, – ein weiteres der Drehelemente mit der Eingangswelle (34) des Getriebes (3) verbunden ist, und – das verbleibende der Drehelemente mit einer Eingangs-/Ausgangswelle (31) der elektrischen Antriebsquelle (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Eingangs-/Ausgangswelle (31) der elektrischen Antriebsquelle (7) und der Ausgangswelle (35) des Getriebes (3) ein Antriebskraftübertragungsmittel (42) angeordnet ist, das eine von der elektrischen Antriebsquelle (2) ausgegebene Antriebskraft einstellt und die eingestellte Antriebskraft auf die Ausgangswelle (35) des Getriebes (3) überträgt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, welche ein Drehungsregulierungsmittel (6) zum Regulieren der Drehung des mit der Eingangswelle (34) des Getriebes (3) verbundenen Drehelements umfasst.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, welche ein Triebkraftverbindungs/trennungsmittel (5) zum Schalten einer Verbindung und einer Trennung zwischen der Ausgangswelle (30) der Triebkraftquelle (1) und der Eingangswelle (34) des Getriebes (3) umfasst.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Getriebe (3) ein Steptronic-Getriebe (3) umfasst.
Antriebsanordnung nach Anspruch 4, bei welcher das Antriebskraftübertragungsmittel (42) einen Drehmomentwandler (42) umfasst.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5 welche ein Gangwechsel-Steuer/Regelmittel umfasst zur Steuerung/Regelung der Drehgeschwindigkeit der elektrischen Antriebsquelle (2) derart, dass die Drehgeschwindigkeit der Eingangswelle (34) des Steptronic-Getriebes (3) der Drehgeschwindigkeit entspricht, welche man durch Multiplizieren der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (35) des Steptronic-Getriebes (3) mit einem Übersetzungsverhältnis eines neuen Gangs erhält, wenn eine Gangwechselverarbeitung am Steptronic-Getriebe (3) ausgeführt wird.
Antriebsanordnung nach Anspruch 4, welche ein Übertragene-Antriebskraft-Steuer/Regelmittel umfasst zur Einstellung einer zur Ausgangswelle (35) des Steptronic-Getriebes (3) von der Eingangs/Ausgangswelle (31) der elektrischen Antriebsquelle (2) durch das Antriebskraftübertragungsmittel (42) zu übertragenden Antriebskraft auf der Grundlage der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle (35) des Steptronic-Getriebes (3) während einer in dem Steptronic-Getriebe (3) ausgeführten Gangwechselverarbeitung.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, welche an einem bewegbaren Körpe angebracht ist und umfasst: ein Triebkraftquellen-Steuer/Regelmittel (62) zur Steuerung/Regelung eine Leistung der Triebkraftquelle (1) nach Maßgabe einer Anweisung für einen vorbestimmten Antriebszustand; sowie ein Elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelmittel (65) zur Steuerung/Regelung einer Leistung der elektrischen Antriebsquelle (2) derart, dass eine tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers einer Soll-Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers folgt, welche nach Maßgabe der Antriebszustandsanweisung gesetzt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 8, welche ein Antriebskraft-Managementmittel (61) umfasst zur Bestimmung einer Leistung der Triebkraftquelle (1) nach Maßgabe eines Ladungszustands eines mit der elektrischen Antriebsquelle (2) verbundenen Speichermittels (103).
Antriebsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, bei welcher das Elektrische-Antriebsquellen-Steuer/Regelmittel (65) eine Leistung der elektrischen Antriebsquelle (2) unter Verwendung einer ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung bestimmt, welche eine Veränderung eines Dämpfungsverhaltens und einer Dämpfungsgeschwindigkeit eines Unterschiedes zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körper gestattet, um die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Soll-Geschwindigkeit folgen zu lassen.
Antriebsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, umfassend: ein Bremsmittel zum Bremsen des bewegbaren Körpers; sowie ein Brems-Steuer/Regelmittel zur Bestimmung einer Bremskraft des Bremsmittels unter Verwendung einer ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung, welche eine Veränderung eines Dämpfungsverhaltens und einer Dämpfungsgeschwindigkeit eines Unterschieds zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers gestattet, um die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Soll-Geschwindigkeit folgen zu lassen.
Antriebsanordnung nach Anspruch 11, bei welcher das Elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelmittel (65) eine Leistung der elektrischen Antriebsquelle (2) unter Verwendung einer ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung bestimmt, welche eine Veränderung eines Dämpfungsverhaltens und einer Dämpfungsgeschwindigkeit eines Unterschieds zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers gestattet, um die tatsächliche Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers der Soll-Geschwindigkeit folgen zu lassen, und eine Dämpfungsgeschwindigkeit des Unterschieds zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers in der ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung, welche durch das Elektrische-Antriebsquelle-Steuer/Regelmittel (65) verwendet wird, derart eingestellt ist, dass sie höher als eine Dämpfungsgeschwindigkeit des Unterschieds zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit des bewegbaren Körpers in der ein Ansprechen spezifizierenden Steuerung/Regelung ist, welche durch das Brems-Steuer/Regelmittel (65) verwendet wird.