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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebseinheit, die mit einer
Vielzahl von Antriebsmaschinen als eine Kraftquelle zum Antreiben
eines Fahrzeugs versehen ist, und insbesondere auf ein Steuersystem
für eine
Hybridantriebseinheit, wobei eine zweite Antriebsmaschine durch
ein Getriebe mit einem Ausgangselement verbunden ist, auf das eine Kraft
von einer ersten Antriebsmaschine übertragen wird.
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Ein
Beispiel dieser Art Antriebseinheit ist in der Druckschrift JP-A-2002-225578
offenbart. In der Hybridantriebseinheit, die in dieser Druckschrift
beschrieben ist, sind eine Verbrennungsmaschine und ein erster Motorgenerator
miteinander durch einen Vereinigungs-/Verteilungsmechanismus verbunden, der
aus einem Planetengetriebemechanismus der Bauart mit einem Sonnenrad
aufgebaut ist, wobei ein Ausgangselement mit dem Vereinigungs-/Verteilungsmechanismus
auf eine Drehmoment übertragbare
Weise verbunden ist und ein zweiter Motorgenerator durch einen Getriebemechanismus
mit dem Ausgangselement verbunden ist.
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Gemäß der Hybridantriebseinheit,
die in der Druckschrift JP-A-2002-225578 beschrieben ist, tritt daher
ein Drehmoment, das aus einem Ausgangsdrehmoment einer Verbrennungsmaschine
und einem Drehmoment des ersten Motorgenerators in Übereinstimmung
mit einer Getriebeübersetzung
des Planetengetriebemechanismus der Bauart mit einem Planetenrad
vereinigt wird, an einer Ausgangswelle auf und eine Verbrennungsmaschinendrehzahl
kann durch den ersten Motorgenerator gesteuert werden. Daher ist
es für
die Verbrennungsmaschine möglich, für optimalen
Kraftstoffverbrauch angetrieben zu werden, um hierdurch einen Kraftstoffverbrauch
eines Fahrzeugs zu verbessern. Ferner kann das Drehmoment durch
Generieren von elektrischem Strom (d.h. Wiedergewinnung von Energie)
durch den ersten Motorgenerator an der Ausgangswelle angelegt werden,
um den zweiten Motorgenerator durch den erzeugten elektrischen Strom
anzutreiben, wenn die Verbrennungsmaschine bei dem optimalen Kraftstoffverbrauch
angetrieben wird. Daher kann eine ausreichende Antriebskraft erhalten
werden, ohne den Kraftstoffverbrauch zu verschlechtern. Ferner kann
das Drehmoment, das durch den zweiten Motorgenerator ausgegeben
wird, erhöht
werden und auf die Ausgangswelle durch Vorhandensein einer Getriebeübersetzung,
die durch das Getriebe größer als "1" gesetzt ist, übertragen werden. Und im Fall, dass
das Getriebeübersetzung
verringert ist (zum Beispiel im Fall, dass das Getriebe in eine
hohe Drehzahlstufe gesetzt ist), kann eine Drehzahl des zweiten
Motorgenerators verringert werden, so dass der zweite Motorgenerator
in eine Bauart mit geringer Kraft oder eine Bauart mit kleiner Größe geändert werden
kann.
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In
der japanischen geprüften
offengelegten Anmeldung 47-31773
ist ferner die Hybridantriebseinheit offenbart, in der eine Niederbremse
gelöst
ist und eine Hochbremse im Fall eines Schaltens zu einer hohen Getriebestufe
angelegt ist, und in der die Hochbremse gelöst ist und die Niederbremse
in einem Fall des Schaltens zu einer niedrigen Getriebestufe angelegt
ist. Somit kann der Wechsel zwischen der hohen Getriebestufe und
der niedrigen Getriebestufe durch Schalten einer Verbindung der
Bremsen erhalten werden.
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Gemäß der Erfindung,
die in der vorstehenden Druckschrift JP-A-2002-225578 offenbart
ist, wird die Verbrennungsmaschine durch Antreiben des ersten Motorgenerators,
der mit der Verbrennungsmaschine durch den Vereinigungs-/Verteilungsmechanismus
verbunden ist, gestartet. Da der erste Motorgenerator auch mit der
Ausgangswelle verbunden ist, ist es jedoch notwenig, dass das Drehmoment nicht
an der Ausgangswelle während
einer Inbetriebnahme des Motors durch Kompensieren des Ausgangsdrehmoments
des ersten Motorgenerators durch Antreiben des zweiten Motorgenerators
auftritt. Daher wird gewöhnlich
eine Getriebeschaltung während
der Inbetriebnahme der Verbrennungsmaschine verhindert und wird
ausgeführt,
nachdem das Starten der Verbrennungsmaschine abgeschlossen ist.
Ferner tritt, da eine Schaltvorbereitungssteuerung wie beispielsweise
eine Spielverringerung eines Getriebemechanismus erforderlich ist,
bevor ein Schaltbetrieb ausgeführt
wird, eine Zeitverzögerung
während der
Zeitdauer von einem Zeitpunkt, wenn ein Schaltbefehl ausgegeben
wird, bis zu dem Zeitpunkt auf, wenn der Schaltbetrieb im Wesentlichen
gestartet ist. Daher tritt ein Problem auf, dass ein Anstieg der
Antriebskraft zur Startzeit des Antreibens eines Fahrzeugs in dem
Fall verzögert
ist, in dem die Schaltvorbereitungssteuerung ausgeführt wird,
nachdem die Verbrennungsmaschine vollständig gestartet ist.
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Gemäß der Erfindung,
die in der vorstehend genannten japanischen geprüften offengelegten Anmeldung
47-31773 offenbart ist, gibt es ferner ein Problem, dass Schläge auftreten,
wenn eine Zeitgebung des Schaltens zwischen der Hochbremse und der
Niederbremse aus ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist unter Beachtung der soweit beschriebenen
technischen Probleme erdacht worden und es ist ihre Aufgabe, ein
Steuerungssystem zu schaffen, das eine Verzögerung in einem Anstieg einer
Antriebskraft durch Ausführen einer
Schaltvorbereitungssteuerung vor einem Zeitpunkt verhindern kann,
wenn eine Inbetriebnahme einer Antriebsmaschine abgeschlossen ist.
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Um
vorstehend spezifizierte Aufgaben zu erfüllen, ist diese Erfindung konstruiert,
um eine Schaltsteuerbedingung in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand
einer Hauptantriebsmaschine, wie beispielsweise einer Verbrennungsmaschine,
zu schalten. Insbesondere wird gemäß dieser Erfindung ein Steuerungssystem
für eine
Hybridantriebseinheit geschaffen, in der eine Hilfsantriebsmaschine
durch einen Getriebemechanismus mit einem Ausgangselement verbunden
ist, auf das ein Drehmoment, das durch eine Hauptantriebsmaschine
ausgegeben wird, übertragen
wird, wobei die Schaltsteuerbedingung in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der
Hauptantriebsmaschine geschaltet wird. Der Betriebszustand der Hauptantriebsmaschine
umfasst den Betriebszustand während
dem Starten der Hauptantriebsmaschine.
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Gemäß der Erfindung
gleicht ein Steuerzustand des Getriebes den Betriebszustand der
Hauptantriebsmaschine aus, so dass die Wirkungen von Verhalten des
Getriebes und der Hilfsantriebsmaschine an dem Ausgangsdrehmoment
unterdrückt werden
können.
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Ferner
wird gemäß der Erfindung
die Getriebeschaltung des Getriebes verhindert, es sei denn die
Inbetriebnahme einer Brennkraftmaschine, die die Hauptantriebsmaschine
ausbildet, ist nicht abgeschlossen. Daher kann eine Schwankung eines
Ausgangswellendrehmoments bei der Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine
verhindert oder unterdrückt werden.
Zusätzlich
wird der Schaltbetrieb ausgeführt, nachdem
die Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine abgeschlossen ist, so
dass das Fahrzeug beginnt, sich gleichmäßig zu bewegen.
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Ferner
wird gemäß der Erfindung
die Hilfsantriebsmaschine so gesteuert, dass das Drehmoment verringert
wird, das von der Hauptantriebsmaschine zu dem Ausgangselement in
Verbindung mit einem Starten der Hauptantriebsmaschine übertragen
wird. Daher kann eine Situation einer Inbetriebnahmesteuerung der
Hauptantriebsmaschine auf der Basis einer Steuerbedingung der Hilfsantriebsmaschine
bekannt sein und der Schaltbetrieb des Getriebes ist während der
Inbetriebnahmesteuerung verhindert.
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Die
vorstehende und weitere Aufgaben und neue Merkmale diese Erfindung
erscheinen vollständiger
aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung, wenn selbige unter
Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung gelesen wird. Es ist ausdrücklich zu
verstehen, dass die Zeichnungen jedoch nur zum Zwecke der Darstellung
sind und nicht als eine Definition der Grenzen der Erfindung gedacht
sind.
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1 ist
ein schematisches Ablaufdiagramm, das ein Steuerbeispiel durch ein
Steuersystem dieser Erfindung erläutert.
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2 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch ein Beispiel einer Hybridantriebseinheit
zeigt, auf die diese Erfindung angewandt ist.
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3 ist
ein Prinzipschema, das die Hybridantriebseinheit spezieller zeigt.
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4(A) ist ein nomographisches Diagramm hinsichtlich
eines Planetengetriebemechanismus, der in 3 gezeigt ist,
und 4(B) ist ein nomographisches
Diagramm hinsichtlich eines Planetengetriebemechanismus der Ravignaux
Bauart, der in 3 gezeigt ist.
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Diese
Erfindung wird in Verbindung mit ihren speziellen Beispielen beschrieben.
Die erste Beschreibung betrifft eine Hybridantriebseinheit, auf
die diese Erfindung angewandt ist. Die Hybridantriebseinheit oder
ein Einsatzfeld dieser Erfindung ist beispielsweise an einem Fahrzeug
montiert. Wie in 2 gezeigt ist, wird das Drehmoment
einer Hauptantriebsmaschine (d.h. eine erste Antriebsmaschine) 1 auf
ein Ausgangselement 2 übertragen,
von dem das Drehmoment durch ein Differential 3 auf Antriebsräder 4 übertragen
wird. Andererseits ist eine Hilfsantriebsmaschine 5 vorgesehen
(d.h. eine zweite Antriebsmaschine), die eine Kraftlaufsteuerung, um
eine Antriebskraft für
einen Antrieb auszugeben, und eine regenerative Steuerung ausführen kann, um
eine Energie wieder zu gewinnen. Diese Hilfsantriebsmaschine 5 ist
durch ein Getriebe 6 mit dem Ausgangselement 2 verbunden.
Zwischen der Hilfsantriebsmaschine 5 und dem Ausgangselement 2 ist
daher das Getriebedrehmoment gemäß einer Getriebeübersetzung,
die durch das Getriebe 6 gesetzt ist, erhöht/verringert.
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Dieses
Getriebe 6 kann konstruiert sein, um die Getriebeübersetzung
auf „1" oder höher zu setzen.
Mit dieser Konstruktion kann zum Zeitpunkt des Kraftlaufes der Hilfsantriebsmaschine 5,
um das Drehmoment auszugeben, dieses Drehmoment erhöht werden
und auf das Ausgangselement 2 übertragen werden, so dass die
Hilfsantriebsmaschine 5 mit einer geringen Kapazität oder einer
kleinen Größe ausgeführt sein
kann. Es ist jedoch bevorzugt, dass der Laufwirkungsgrad der Hilfsantriebsmaschine 5 in
einem zufriedenstellenden Zustand gehalten ist. Im Fall, dass die
Drehzahl des Ausgangselements 2 entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit steigt,
wird beispielsweise die Getriebeübersetzung gesenkt,
um die Drehzahl der Hilfsantriebsmaschine 5 zu verringern.
Im Fall, dass die Drehzahl des Ausgangselements 2 fällt, kann
andererseits die Getriebeübersetzung
erhöht
werden.
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Die
vorstehend genannte Hybridantriebseinheit wird nachstehend spezieller
beschrieben. Wie in 3 gezeigt ist, ist die Hauptantriebsmaschine 1 hauptsächlich mit
einer Brennkraftmaschine (nachstehend „Verbrennungsmaschine" genannt) 10,
einem Motorgenerator (vorläufig „erster
Motorgenerator" oder „MG1" genannt) 11 und
einem Planetengetriebemechanismus 12 zum Vereinigen oder
Verteilen des Drehmoments zwischen der Brennkraftmaschine 10 und
dem ersten Motorgenerator 11 konstruiert. Die Verbrennungsmaschine 10 ist
eine bekannte Antriebseinheit, wie beispielsweise ein Benzinmotor
oder ein Dieselmotor zum Ausgeben einer Kraft durch Verbrennen von
Kraftstoff, und ist so konstruiert, dass ihr Laufzustand, wie beispielsweise
die Drosselöffnung
(oder die Einlassluftmenge), die Kraftstoffzufuhrmenge oder die
Zündzeitgebung, elektrisch
gesteuert werden kann. Diese Steuerung wird beispielsweise durch
eine elektronische Steuereinheit (E-ECU) 13 ausgeführt, die
hauptsächlich
aus einem Mikrocomputer besteht.
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Andererseits
ist der erste Motorgenerator 11 beispielhaft durch einen
elektrischen Synchronmotor ausgeführt und ist konstruiert, um
als ein Elektromotor und ein Dynamo zu arbeiten. Der erste Motorgenerator 11 ist
durch einen Drehrichter 14 mit einer Akkumulatorvorrichtung 15,
wie beispielsweise einer Batterie, verbunden. Durch Steuern des
Drehrichters 14 wird ferner das Ausgangsdrehmoment oder
das regenerative Drehmoment des ersten Motorgenerators 11 geeignet
gesetzt. Für
diese Steuerung ist eine elektronische Steuereinheit (MG1-ECU) 16 vorgesehen,
die hauptsächlich
aus einem Mikrocomputer besteht. Hier ist ein Stator (nicht gezeigt)
des ersten Motorgenerators 11 so fixiert, dass er nicht
drehen kann.
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Ferner
ist der Planetengetriebemechanismus 12 zum Einrichten eines
Differentialvorgangs mit drei Drehelementen bekannt: ein Sonnenrad 17 oder ein
Außenzahnrad;
ein Hohlrad 18 oder ein Innenzahnrad, das konzentrisch
zu dem Sonnenrad 17 angeordnet ist; und ein Träger 19,
der ein Planetenrad hält,
das mit diesem Sonnenrad 17 und diesem Hohlrad 18 kämmt, so
dass das Planetenrad sich um seine Achse drehen und den Träger 19 umlaufen
kann. Die Verbrennungsmaschine 10 hat ihre Ausgangswelle
durch einen Dämpfer 20 mit
dem Träger 19 als ein
erstes Drehelement verbunden. In anderen Worten wirkt der Träger 19 als
ein Eingangselement.
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Andererseits
ist der Rotor (nicht gezeigt) mit dem ersten Motorgenerator 11 mit
dem Sonnenrad 17 als ein zweites Drehelement verbunden.
Daher ist dieses Sonnenrad 17 das sog. „Reaktionselement" und das Hohlrad 18 als
ein drittes Element ist das Ausgangselement. Dieses Hohlrad 18 ist
mit dem Ausgangselement (d.h. der Ausgangswelle) 2 verbunden.
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In
dem Beispiel, das in 3 gezeigt ist, ist andererseits
das Getriebe 16 aus einem Satz Planetengetriebemechanismen
der Ravignaux Bauart konstruiert. Diese Planetengetriebemechanismen
sind individuell mit Außenzahnrädern vorgesehen,
d.h. einem ersten Sonnenrad (S1) 21 und einem zweiten Sonnenrad
(S2) 22, von denen das erste Sonnenrad 21 mit
einem kurzen Planetenrad 23 kämmt, das mit einem axial längeren langen
Planetenrad 24 kämmt, das
mit einem Hohlrad (R) 25 kämmt, das konzentrisch zu den
einzelnen Sonnenrädern 21 und 22 angeordnet
ist. Hier sind die einzelnen Planetenräder 23 und 24 so
durch einen Träger
(C) 26 gehalten, um um ihre Achsen zu drehen und um den
Träger 26 zu umlaufen.
Ferner kämmt
das zweite Sonnenrad 22 mit dem langen Planetentrad 24.
Somit bilden das erste Sonnenrad 21 und das Hohlrad 25 einen
Mechanismus entsprechend einem Planetengetriebemechanismus der Bauart
mit Doppelplanetenrad zusammen mit den einzelnen Planetenrädern 23 und 24,
und das zweite Sonnenrad 22 und das Hohlrad 25 bilden
einen Mechanismus entsprechend einem Planetengetriebemechanismus
der Bauart mit einem einzelnen Planetenrad zusammen mit dem langen Planetenrad 24.
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Es
ist ferner eine erste Bremse B1 zum wahlweise Fixieren des ersten
Sonnenrads 21 und eine zweiten Bremse B2 zum wahlweisen
Fixieren des Hohlrads 25 vorgesehen. Diese Bremsen B1 und
B2 sind sog. „Friktionseingriffsvorrichtungen" zum Einrichten von
Aufbringkräften
durch Friktionskräfte
und können
eine Mehrscheibeneingriffsvorrichtung oder eine Eingriffsvorrichtung
der Bauart mit Band einsetzen. Die Bremsen B1 und B2 sind konstruiert,
um ihre Drehmomentkapazitäten
kontinuierlich entsprechend den Eingriffskräften von Öldrücken oder elektromagnetischen
Kräften
zu ändern.
Ferner ist die vorstehend genannte Hilfsantriebsmaschine 5 mit
dem zweiten Sonnenrad 22 verbunden und der Träger 26 ist
mit der Ausgangswelle 2 verbunden.
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In
dem Getriebe 6, das soweit beschrieben ist, ist daher das
zweite Sonnenrad 22 das sog. „Eingangselement" und der Träger 26 ist
das Ausgangselement. Das Getriebe 6 ist konstruiert, um
hohe Getriebestufen von Getriebeübersetzungen
höher als „1" durch Einsetzen
der ersten Bremse B1 zu setzen und niedrige Getriebestufen von Getriebeübersetzungen
höher als
diese hohen Getriebestufen durch Einsetzen der zweiten Bremse B2
anstelle der ersten Bremse B1 zu setzen. Die Schaltvorgänge zwischen diesen
einzelnen Getriebestufen werden auf der Basis eines Laufzustandes,
wie beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer Fahranforderung
(oder der Beschleunigeröffnung)
ausgeführt. Insbesondere
werden die Schaltvorgänge
durch Vorgeben von Getriebestufenbereichen als ein Kennfeld (oder
ein Schaltdiagramm) und durch Setzen irgendeiner der Getriebestufen
entsprechend dem erfassten Laufzustand gesteuert. Für diese
Steuerungen ist eine elektronische Steuereinheit (T-ECU) 27 vorgesehen,
die hauptsächlich
aus einem Mikrocomputer aufgebaut ist.
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Hier
ist in dem Beispiel, das in 3 gezeigt ist,
als die Hilfsantriebsmaschine 5 ein Motorgenerator (vorläufig als
der „zweite
Motorgenerator" oder „MG2" bezeichnet) eingesetzt,
der den Antriebslaufmodus, um das Drehmoment auszugeben, und den regenerativen
Modus, um die Energie wiederzugewinnen, haben kann. Ein Rotor (nicht
gezeigt) des zweiten Motorgenerators 5 ist mit dem zweiten
Sonnenrad 22 verbunden. Des Weiteren ist der zweite Motorgenerator 5 durch
einen Drehrichter 28 mit der Batterie 29 verbunden.
Der Antriebslaufmodus, der regenerative Modus und die Drehmomente
in den einzelnen Modi werden durch Steuern des Drehrichters 28 durch
eine elektronische Steuereinheit (MG2-ECU) 30, die hauptsächlich aus
einem Mikrocomputer besteht, gesteuert. Hier können die Batterie 29 und
die elektronische Steuereinheit 30 ebenso mit dem Drehrichter 14 und
der Batterie (der Akkumulatorvorrichtung) 15 für den vorstehend
genannten ersten Motorgenerator 11 integriert sein. Hier
ist ein Stator (nicht gezeigt) des zweiten Motorgenerators 15 so
fixiert, dass er nicht drehen kann.
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Ein
nomographisches Diagramm des Planetengetriebemechanismus 12 der
Bauart mit einem einzigen Planetenrad als der vorstehend genannte Drehmomentvereinigungs-/Verteilungsmechanismus
ist bei (A) in 4 vorhanden. Wenn das
Reaktionsdrehmoment durch den ersten Motorgenerator 11 zu
dem Sonnenrad (S) 17 gegen das Drehmoment, das zu dem Träger (C) 19 einzugeben
ist und durch die Verbrennungsmaschine 10 auszugeben ist, eingegeben
wird, erscheint ein höheres
Drehmoment als das von der Verbrennungsmaschine 10 eingegebene
an dem Hohlrad (R) 18, das als das Ausgangselement wirkt.
In diesem Fall wird der Rotor des ersten Motorgenerators 11 durch
das Drehmoment gedreht und der erste Motorgenerator 11 arbeitet
als ein Dynamo. Wenn die Drehzahl (oder die Ausgangsdrehzahl) des
Hohlrads 18 konstant ist, kann andererseits die Drehzahl
der Verbrennungsmaschine 10 kontinuierlich (oder stufenlos)
durch Erhöhen/Verringern
der Drehzahl des ersten Motorgenerators 11 geändert werden.
Insbesondere kann die Steuerung zum Setzen der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 10 auf
einen Wert für
die beste Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Steuern des ersten
Motorgenerators 11 ausgeführt werden.
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Wie
durch eine gestrichelte Linie in 4(A) gekennzeichnet
ist, dreht der erste Motorgenerator 11 ferner rückwärts, wenn
die Verbrennungsmaschine 10 angehalten ist, während das
Fahrzeug läuft.
In diesem Zustand wirkt, wenn das Drehmoment in eine Vorwärtsrichtung
durch Arbeiten des ersten Motorgenerators 11 als der Elektromotor
ausgegeben wird, das Drehmoment auf die Verbrennungsmaschine 10, die
mit dem Träger 19 verbunden
ist, um ihn in die Vorwärtsrichtung
zu drehen. Als ein Ergebnis kann die Verbrennungsmaschine 10 durch
den ersten Motorgenerator 11 gestartet (d.h. in Bewegung
gesetzt oder angelassen) werden. In diesem Fall wirkt das Drehmoment
auf die Ausgangswelle 2 in die Richtung, um die Drehung
der Ausgangswelle 2 zu stoppen. Daher kann das Antriebsdrehmoment
zum Laufen durch Steuern des Drehmoments, das von dem zweiten Motorgenerator 5 ausgegeben
wird, aufrecht erhalten werden und gleichzeitig kann das Starten der
Verbrennungsmaschine 10 gleichmäßig ausgeführt werden. Hier wird die Hybridbauart
dieser Art als „Bauart
mit mechanischer Verteilung" oder "Bauart mit Aufteilung" bezeichnet.
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Andererseits
ist ein nomographisches Diagramm des Planetengetriebemechanismus
der Ravignaux-Bauart, der das Getriebe 6 bildet, bei (B)
in 4 gezeigt. Wenn das Hohlrad 25 durch
die zweite Bremse B2 fixiert ist, ist eine niedrige Getriebestufe
L gesetzt, so dass das Drehmoment, das von dem zweiten Motorgenerator 5 ausgegeben
wird, entsprechend der Getriebeübersetzung
verstärkt
wird und an die Ausgangswelle 2 angelegt wird. Wenn das
erste Sonnenrad 21 durch die erste Bremse B1 fixiert ist, ist
andererseits eine hohe Getriebestufe H gesetzt, die eine niedrigere
Getriebeübersetzung
als das der niedrigen Getriebestufe L hat. Die Getriebeübersetzung
bei dieser hohen Getriebestufe H ist größer als „1", so dass das Drehmoment, das durch
den zweiten Motorgenerator 5 ausgegeben wird, entsprechend der
Getriebeübersetzung
erweitert wird und an die Ausgangswelle 2 angelegt wird.
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Hier
ist in dem Zustand, in dem die einzelnen Getriebestufen L und H
stetig gesetzt sind, das Drehmoment, das an die Ausgangswelle 2 anzulegen
ist, ein derartiges, wie es von dem Ausgangsdrehmoment des zweiten
Motorgenerators 5 gemäß dem Getriebeübersetzung
erweitert ist. In dem Schaltübergangszustand
ist das Drehmoment ein derartiges, wie es durch die Drehmomentkapazitäten der
einzelnen Bremsen B1 und B2 und durch das Massenträgheitsmoment,
das die Drehzahländerung
begleitet, beeinflusst ist. Andererseits ist das Drehmoment, das an
die Ausgangswelle 2 anzulegen ist, in dem Antriebszustand
des zweiten Motorgenerators 5 positiv aber negativ in dem
angetriebenen Zustand.
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Die
Hybridantriebseinheit, die soweit beschrieben ist, hat zwei Antriebsmaschinen,
wie beispielsweise die Hauptantriebsmaschine 1 und die Hilfsantriebsmaschine 5,
so dass das Fahrzeug durch optimales Gebrauchmachen der zwei Antriebsmaschinen
läuft.
Sogar in dem Fall des Antreibens der Verbrennungsmaschine 10 wird
die Drehzahl der Verbrennungsmaschine 10 für den optimalen
Kraftstoffverbrauch für
den ersten Motorgenerator gesteuert. Des Weiteren wird eine Massenträgheitsenergie des
Fahrzeugs als elektrischer Strom zum Leerlaufzeitpunkt wiedergewonnen.
Im Fall, dass das Drehmoment durch Antreiben des zweiten Motorgenerators 5 unterstützt wird,
wird das Drehmoment, das der Ausgangswelle 2 hinzuzufügen ist,
durch Setzen des Getriebes 6 auf die niedrige Getriebestufe
L erhöht, wenn
die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, und die Drehzahl des zweiten
Motorgenerators 5 verhältnismäßig gesenkt,
um den Verlust durch Setzen des Getriebes 6 auf die hohe
Getriebestufe H zu verringern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
erhöht wird.
Als ein Ergebnis wird die Drehmomentunterstützung wirksam ausgeführt.
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Die
Getriebeschaltung des zweiten Motorgenerators 5 wird verhindert,
während
das Anlassen der Verbrennungsmaschine durch den ersten Motorgenerator 11 ausgeführt wird,
da es notwendig ist, den Ausgang des Drehmoments auf die Ausgangswelle durch
den zweiten Motorgenerator 5 auszugleichen. Daher ist es
notwendig, den Schaltbefehl auszugeben, nachdem das Anlassen im
Falle des Ausführens der
Getriebeschaltung bei der Inbetriebnahme der Verbrennungsmaschine 10 geendet
hat, wie im Fall des Startens, um das Fahrzeug in dem Zustand zu bewegen,
in dem die hohe Getriebestufe H bei der Inbetriebnahme der Verbrennungsmaschine 10 gesetzt ist.
Dies verursacht ein Problem, so dass ein Anstieg einer Antriebskraft
zur Startzeit des Fahrens eines Fahrzeugs verzögert ist. Nachfolgende Steuerungen werden
ausgeführt,
um dieses Problem zu vermeiden.
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Ein
Beispiel eines Ablaufdiagramms der Steuerung ist in 1 gezeigt.
Als erstes wird entschieden (bei Schritt S01), ob ein gegenwärtiger Zustand
im EV Laufen ist oder nicht. Das "EV Laufen" bedeutet den Zustand, in dem das Fahrzeug
durch den zweiten Motorgenerator 5 angetrieben wird. Dieser
Laufzustand wird automatisch durch Berücksichtigen einer Antriebsanforderung,
einer Lademenge der Batterien 15 und 29, dem Betriebszustand
der gesamten Hybridantriebseinheit usw. ausgewählt. Hier beinhaltet das "EV Laufen" nicht den Fall,
in dem die Steuerung zum Starten der Verbrennungsmaschine 10 ausgeführt wird,
aber beinhaltet den Fall, in dem die Steuerung, um die Verbrennungsmaschine 10 anzuhalten,
ausgeführt
wird.
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Im
Fall, dass die Antwort bei Schritt S01 JA ist, wird ein Getriebeschaltverhinderungsmerker
auf EIN geschaltet und die Getriebeschaltung verhindert (bei Schritt
S09). Als ein Ergebnis von diesem wird die Getriebeschaltung verhindert
und eine Schwankung des Drehmoments wird im Fall unterdrückt, in dem
der Mechanismus durch den zweiten Motorgenerator 5 angetrieben
wird.
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Im
Fall, dass die Antwort bei Schritt S01 NEIN ist, insbesondere in
dem Fall, in dem Antreiben durch den zweiten Motorgenerator 5 nicht
ausgeführt wird,
wird entschieden (bei Schritt S02), ob die Inbetriebnahmesteuerung
der Verbrennungsmaschine ausgeführt
wird oder nicht. Im Fall, dass die Antwort bei Schritt S02 NEIN
ist, insbesondere in dem Fall, in dem der Laufzustand in einem stetigen
Laufzustand ist, der durch die Verbrennungsmaschine 10 eingerichtet
ist, wird der Getriebeschaltverhinderungsmerker auf AUS gesetzt
und die Getriebeschaltung wird zugelassen (bei Schritt S07).
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Im
Fall, dass die Antwort bei Schritt S02 JA ist, insbesondere in dem
Fall, in dem weder das Antreiben durch den zweiten Motorgenerator 5 ausgeführt wird
noch die Verbrennungsmaschine 10 gestartet wird, kurz im
Fall, in dem das Fahrzeug nicht läuft, wird entschieden (bei
Schritt S03), ob der Schaltbefehl ausgeben wird oder nicht. Im Fall,
in dem die Antwort bei Schritt S03 NEIN ist, wird die Getriebeschaltung
verhindert (bei Schritt S09).
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Da
die Verbrennungsmaschineninbetriebnahmesteuerung gestartet ist,
wird das Anlassen der Verbrennungsmaschine 11 durch den
ersten Motorgenerator 10 gestartet. Andererseits ist der
erste Motorgenerator 11 auch mit der Ausgangswelle 2 verbunden,
so dass das Drehmoment, das durch den ersten Motorgenerator 11 erzeugt
wird, auch an der Ausgangswelle 2 erscheint. Daher ist
es notwendig, dieses Drehmoment durch den zweiten Motorgenerator 5 auszugleichen.
Um unnötige
Schwankung im Drehmoment des zweiten Motorgenerators 5 zu
vermeiden, die aus dem Schaltbetrieb resultieren, wird daher die
Getriebeschaltung verhindert.
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Im
Fall, in dem die Antwort bei Schritt S03 JA ist, wird entschieden
(bei Schritt S04), ob die Schaltsteuerung gegenwärtig ausgeführt wird oder nicht. Im Fall,
in dem die Antwort bei Schritt S04 JA ist, wird der Schaltbetrieb,
der gegenwärtig
in Ausführung
ist, fortgesetzt (bei Schritt S08). Im Fall, in dem die Antwort
bei Schritt S04 NEIN ist, insbesondere im Fall, in dem die Verbrennungsmaschine 10 in
der Inbetriebnahmesteuerung ist und die Schaltsteuerung noch nicht
ausgeführt
worden ist, wird entschieden (bei Schritt S05), ob das Anlassen
der Verbrennungsmaschine 10 beendet ist oder nicht. Hier
ist die Definition des „Anlassens" ein Zeitraum während das
Ausgleichen des Drehmoments durch den zweiten Motorgenerator 5 ausgeführt wird.
Das „Anlassen" beinhaltet z.B.
den Zeitraum, während
eine Dämpfsteuerung, um
eine Inbetriebnahmevibration der Verbrennungsmaschine 10 zu
unterdrücken,
durch den zweiten Motorgenerator 5 ausgeführt wird.
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Im
Fall, in dem die Antwort bei Schritt S05 JA ist, insbesondere in
dem Fall, in dem eine Notwendigkeit, um das Drehmoment durch den
zweiten Motorgenerator 5 auszugleichen, beseitigt ist,
wird die Schaltsteuerung ausgeführt
(bei Schritt S08). Im Fall, in dem die Antwort bei Schritt S05 NEIN
ist, insbesondere im Fall gegenwärtigen
Anlassens, wird ein Schaltvorbereitungsvorgang gestartet (bei Schritt S06).
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Der
Schaltvorbereitungsvorgang ist ein Vorgang, um sogenanntes „Spielverringern" zum Schaltzeitpunkt
zwischen Bremsen B1 und B2, die durch einen Öldruck aktiviert werden, auszuführen, der
vor dem gegenwärtigen
Schaltbetrieb ausgeführt
wird.
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Wenn
Prozesse bei Schritten S06 und S08 geendet haben, wird ein Getriebeschaltverhinderungsmerker
auf AUS geschaltet und die Getriebeschaltung wird zugelassen (bei
Schritt S07). Dann wird abgewartet, bis das Anlassen beendet ist,
und die Getriebeschaltung wird ausgeführt oder fortgesetzt, wenn
die folgende oder letzte Routine ausgeführt ist.
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Der
Schaltvorbereitungsvorgang (bei Schritt S06) vor dem Schaltvorgang
wird im Fall ausgeführt, in
dem ein Entscheidungsergebnis von Schritt S05 NEIN ist, in anderen
Worten in dem Zustand, in dem das Anlassen nicht abgeschlossen ist.
Insbesondere werden der Anlassvorgang und der Schaltvorbereitungsvorgang
gleichzeitig ausgeführt.
Daher ist der Zeitraum von einem Ausgangszeitpunkt des Schaltbefehls
zu einem Startzeitpunkt der Getriebeschaltung verkürzt, so
dass die Antriebskraft schnell steigen kann.
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Ferner
ist in jedem der Zustände,
wie beispielsweise dem Zustand EV Laufen, dem Verbrennungsmaschineninbetriebnahmezustand, dem
Anlasszustand und einem Anlassendzustand, der Betriebszustand der
Hauptantriebsmaschine 1 zu den Schaltsteuerbedingungen
geschaltet, wie beispielsweise einer Getriebeschaltverhinderungsbedingung,
einer Getriebeschaltzulassungsbedingung, einer Getriebeschaltvorbereitungsbedingung
und einer Getriebeschaltausführungsbedingung.
Insbesondere wird die Bedingung der Schaltsteuerung in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand der Hauptantriebsmaschine 1 geändert. Daher
kann die Antriebskraft in Übereinstimmung
mit jedem Betriebszustand sauber steigen.
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Ferner
ist es im Fall, in dem die Hauptantriebsmaschine 1 angelassen
wird, notwendig, das Drehmoment auszugleichen, das an der Ausgangswelle 2 während dem
Anlassen durch den zweiten Motorgenerator 5 erscheint.
Daher wird die Getriebeschaltung verhindert und wird bei einem Endzeitpunkt
des Anlassens oder nach dem Anlassen zugelassen. Insbesondere wird
eine Verhinderung oder eine Zulassung der Getriebeschaltung in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand des zweiten Motorgenerators 5 ausgeführt. Daher
kann eine unnötige
Schwankung des Drehmoments verhindert werden.
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Nachstehend
wird kurz die Beziehung zwischen den vorstehenden einzelnen Beispielen
und der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Einrichtungen zum
Ausführen
der einzelnen Steuerungen bei Schritten S06 bis S09, die in der
vorstehend genannten 1 gezeigt sind, entsprechen
der Getriebeschaltsteuereinrichtung der Erfindung, die Einrichtung
zum Ausführen
der Steuerung bei Schritt S06 entspricht der Einrichtung zum Ausführen der
Schaltvorbereitungssteuerung und die Einrichtung zum Ausführen der
Steuerung bei Schritt S08 entspricht der Einrichtung zum Ausführen der
Getriebeschaltung nach dem Abschluss der Inbetriebnahme. Ferner
entspricht die Einrichtung zum Ausführen der Steuerung bei Schritt
S07 der Einrichtung zum Ausführen
der Getriebeschaltung und die Einrichtung zum Ausführen der
Steuerung bei Schritt S09 entspricht der Getriebeschaltverhinderungseinrichtung. Zusätzlich entspricht
der zweite Motorgenerator 5 der Hilfsantriebsmaschine der
Erfindung.
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Hier
sollte diese Erfindung nicht auf die speziellen Beispiele, die soweit
beschrieben sind, beschränkt
sein. Die Hybridantriebseinheit, auf die diese Erfindung angewandt
wird, ist sauber durch die sog. Hybridantriebseinheit „der Bauart
mechanischer Verteilung" ausgeführt, in
der das Drehmoment der Brennkraftmaschine und das Drehmoment des
ersten Motorgenerators (oder des Elektromotors) durch den Vereinigungs-/Verteilungsmechanismus,
der hauptsächlich
aus dem Planetengetriebemechanismus aufgebaut ist, auf das Ausgangselement übertragen
wird, wie in 3 gezeigt ist, und in der das Drehmoment
des zweiten Motorgenerators (oder des Elektromotors) durch das Getriebe
auf das Ausgangselement übertragen
wird. Die Hybridantriebseinheit der Erfindung kann jedoch eine andere
Konstruktion aufweisen. In Kürze
ist in der Hybridantriebseinheit die zweite Antriebsmaschine mit
dem Ausgangselement verbunden, auf das das Drehmoment von der ersten
Antriebsmaschine übertragen
wird. Ferner kann das Getriebe der Erfindung nicht nur das Getriebe
sein, das die Konstruktion hat, um die Getriebestufe zwischen hoch
und niedrig zu schalten, sondern auch ein Mehrstufengetriebe oder
ein stufenloses Getriebe sein.
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Nachstehend
sind die Vorteile theoretisch beschrieben, die durch diese Erfindung
erhalten werden. Gemäß der Erfindung
kann das Getriebe in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand der Hauptantriebsmaschine sauber gesteuert
werden. Daher kann die Antriebskraft sauber zum Startzeitpunkt des
Antreibens gesteigert werden.
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Ferner
wird gemäß der Erfindung
die Schaltvorbereitungssteuerung vor der Schaltsteuerung ausgeführt, wenn
die Brennkraftmaschine, die die Hauptantriebsmaschine bildet, durch
eine externe Kraft gestartet wird. Daher kann durch Ausführen der Getriebeschaltung
unmittelbar zu dem Zeitpunkt, wenn die Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine abgeschlossen
ist, begonnen werden, das Fahrzeug zu bewegen. Dementsprechend kann
die Antriebskraft schnell zur Startzeit des Antreibens gesteigert werden.
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Ferner
wird gemäß der Erfindung
die Steuerung nach der Schaltvorbereitungssteuerung zu dem Zeitpunkt
gestartet, wenn die Inbetriebnahme der Hauptantriebsmaschine abgeschlossen
ist. Daher kann die Getriebeschaltung mit einem guten Ansprechen
ausgeführt
werden.
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Ferner
wird gemäß der Erfindung
die Getriebeschaltung in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand der Hauptantriebsmaschine verhindert oder zugelassen.
Daher kann verhindert werden, dass das Drehmoment unnötigerweise
schwankt, so dass der Fahrer das Fahrzeug ohne jegliches unbehagliche Gefühl fahren
kann.
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Ein
Steuersystem für
eine Hybridantriebseinheit, in der eine Hilfsantriebsmaschine durch
einen Getriebemechanismus mit einem Ausgangselement verbunden ist,
auf das ein Drehmoment, das durch eine Antriebsmaschine ausgegeben
wird, übertragen wird,
hat eine Getriebeschaltsteuerung zum Schalten einer Schaltsteuerbedingung
des Getriebes in Übereinstimmung
mit dem Betriebszustand der Hauptantriebsmaschine. Eine Getriebeschaltung
wird im Fall verhindert, in dem ein Fahrzeug durch eine Hilfsantriebsmaschine
läuft,
und die Getriebeschaltung wird ebenso im Fall verhindert, in dem
die Hilfsantriebsmaschine ein Drehmoment in Verbindung mit einem Starten
der Hauptantriebsmaschine ausgibt. Ein Getriebe wird in einem Zustand
kurz vor einem Starten des Schaltbetriebes in dem Fall betrieben,
in dem die Getriebeschaltung in Verbindung mit einem Starten der
Hauptantriebsmaschine verhindert ist.