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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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(1) Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Gangwechsel- Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug,
das einen Motor und eine Brennkraftmaschine umfasst.
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(2) Stand der Technik
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Im
Allgemeinen umfasst ein in einem Fahrzeug eingebautes Automatikgetriebe
einen Gangschaltplan, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit und die
Beschleunigeröffnung
als Parameter verwendet werden. Üblicherweise
wird basierend auf dem Gangschaltplan eine Zielgangschaltposition
eingestellt und die Gangschaltposition auf die Zielschaltposition
umgeschaltet. Andererseits bedient bei einem manuellen Schaltgetriebe
der Fahrer willentlich einen Ganghebel, um die Gangschaltposition
umzuschalten.
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Ein
Verfahren, das eine Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein automatisches
Getriebe betrifft, ist in dem Japanischen Patent mit der Veröffentlichungsnummer
Hei 5-26335 (im Folgenden als Patentdokument 1 bezeichnet) offenbart.
Insbesondere ist gemäß dem in
Patentdokument 1 offenbarten Verfahren ein einen Hauptgetriebeabschnitt
und einen Untergetriebeabschnitt umfassendes Automatikgetriebe,
bei dem die Gangschaltposition derart umgeschaltet wird, dass eine
Niedergeschwindigkeits-Gangschaltposition angenommen wird, wenn der
Untergetriebeabschnitt sich in einem direkt gekuppelten Zustand
befindet, während
eine Hochgeschwindigkeits-Gangschaltposition angenommen wird, wenn
der Untergetriebeabschnitt sich nicht in einem direkt gekuppelten
Zustand befindet, derart ausgelegt, dass der Untergetriebeabschnitt
beim Herunterschalten die Gangschaltposition des direkt gekuppelten
Zustands annimmt.
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Gemäß dem Verfahren
wird das Verhältnis eines
Zeitraums, in dem der Untergetriebeabschnitt beim Herunterschalten
den direkt gekuppelten Zustand annimmt, durch eine derartige oben
beschriebene Steuerung vergrößert, um
eine Verminderung der Treibstoffkosten und der Schaltgeräusche zu
erreichen und um ferner eine Verlängerung der Lebensdauer zu
erreichen.
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Im Übrigen ist
bei einem Getriebe eine Gangschaltposition (direkt gekuppelte Gangschaltposition),
bei der das Übersetzungsverhältnis (Ausgangsdrehzahl/Eingangsdrehzahl)
1,0 beträgt,
die Schaltposition, bei der der höchste Getriebewirkungsgrad erreicht
wird. Indessen ist bei einem Getriebe, das keine direkt gekuppelte
Gangschaltposition aufweist, eine Gangschaltposition, bei der sich
das Übersetzungsverhältnis am
nächsten
bei 1,0 befindet, die Gangschaltposition, bei der der höchste Getriebewirkungsgrad
erreicht wird. Die Getriebegangschaltposition, bei der der Getriebewirkungsgrad
am höchsten
ist, weist einen Vorteil dahingehend auf, dass im Vergleich zu den
anderen Gangschaltpositionen eine Verringerung der Treibstoffkosten
erreicht wird.
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Herkömmliche,
gebräuchliche
Automatikgetriebe sind jedoch nicht ausgelegt, um eine derartige oben
beschriebene Situation zu berücksichtigen, sondern
ein Gangschaltplan wird basierend auf einer Drehmomentkennlinie
einer Antriebsquelle (Maschine) erstellt. Entsprechend wird in herkömmlichen,
gebräuchlichen
Automatikgetrieben ein Gangwechsel durchgeführt, wenn die Maschinenbetriebsbedingung
in einen Bereich einer anderen Gangschaltposition auf dem Gangschaltplan
gewechselt wird, selbst wenn das Fahren in der direkt gekuppelten Gangschaltposition
im Hinblick auf die Treibstoffkosten zu bevorzugen wäre.
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Ferner
wird bei dem im Patentdokument 1 offenbarten Verfahren die Zielgangschaltposition
des Hauptgetriebeabschnitts basierend auf einem gebräuchlichen
Gangschaltplan eingestellt, wenn während des Herunterschaltens
der Untergetriebeabschnitt in die Gangschaltposition des direkt
gekuppelten Zustands geschaltet wird. Diesbezüglich stellt das im Patentdokument
1 offenbarte Verfahren ein zu den oben beschriebenen herkömmlichen
Automatikgetrieben ähnliches
Verfahren dar und berücksichtigt nicht
den Getriebewirkungsgrad im Hauptgetriebeabschnitt. Mit dem im Patentdokument
1 offenbarten Verfahren besteht die Möglichkeit, dass das Fahrverhalten
beeinträchtigt
werden kann, weil es wahrscheinlich ist, dass die Zielgangschaltposition
auf eine sich von einer ursprünglichen
Zielgangschaltposition unterscheidende Position eingestellt wird.
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ÜBERSICHT ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug
vorzuschlagen, die, weitestgehend ohne das Fahrverhalten zu beeinträchtigen, eine
weitere Erhöhung
des Getriebewirkungsgrads und eine weitere Verringerung der Treibstoffkosten erreichen
kann.
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Um
das oben beschriebene Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß eine Gangwechsel-Steuervorrichtung
für ein
Hybridfahrzeug vorgeschlagen, die eine am Fahrzeug montierte Brennkraftmaschine,
ein Getriebe zur Änderung
der Drehzahl des Motors und einen Motor zur Unterstützung der
Antriebskraft der Maschine umfasst, wobei ein Unterstützungsdrehmoment-Maximalwert
des Motors zur Unterstützung
der Maschine, so eingestellt wird, dass er, wenn die Gangschaltposition
des Getriebes einer vorgegebenen Gangschaltposition, bei der der
Getriebewirkungsgrad der Antriebskraft am höchsten ist, entspricht, höher ist,
als wenn es sich bei der Gangschaltposition um irgendeine andere
als die vorgegebene Gangschaltposition handelt.
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Die
Gangwechsel-Steuervorrichtung für
ein Hybridfahrzeug umfasst ferner vorzugsweise ein Gangschaltpositions-Umschaltmittel
zum Umschalten der Gangschaltpositionen des Getriebes basierend
auf einem ersten, sich auf den Antriebskraftbedarf eines Fahrers
beziehenden Parameter, und einem zweiten Parameter, der sich auf
die Drehzahl einer von der Maschine und dem Motor gebildeten Antriebsquelle
bezieht, wobei das Gangumschaltmittel entweder einen Schwellenwert
für den
ersten Parameter verwendet, der so eingestellt wird, dass er, wenn
die Gangschaltposition des Getriebes von der vorgegebenen Position
heruntergeschaltet wird, niedriger ist, als wenn die Gangschaltposition
des Getriebes von irgendeiner anderen Gangschaltposition als der
vorgegebenen Gangschaltposition heruntergeschaltet wird, oder einen
Schwellenwert für
den zweiten Parameter verwendet, der so eingestellt wird, dass er,
wenn die Gangschaltposition des Getriebes von der vorgegebenen Position
heruntergeschaltet wird, niedriger ist, als wenn die Gangschaltposition
des Getriebes von irgendeiner anderen Gangschaltposition als der
vorgegebenen Gangschaltposition heruntergeschaltet wird.
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Die
Gangwechsel-Steuervorrichtung für
ein Hybridfahrzeug umfasst ferner vorzugsweise Gangschaltpositions-Umschaltmittel,
um die Gangschaltposition des Getriebes basierend auf einem ersten, sich
auf einen Antriebskraftbedarf eines Fahrers beziehenden Parameter,
und einem zweiten, Parameter, der sich auf die Drehzahl einer von
der Maschine und dem Motor gebildeten Antriebsquelle bezieht, umzuschalten,
wobei das Gangschaltpositions-Umschaltmittel entweder einen Schwellenwert
für den ersten
Parameter verwendet, der so eingestellt wird, dass er, wenn die
Gangschaltposition des Getriebes zur vorgegebenen Position hochgeschaltet
wird, höher
ist, als wenn die Gangschaltposition des Getriebes zu irgendeiner
anderen Gangschaltposition als der vorgegebenen Gangschaltposition
hochgeschaltet wird, oder einen Schwellenwert für den zweiten Parameter verwendet,
der, wenn die Gangschaltposition des Getriebes zur vorgegebenen
Position hochgeschaltet wird, so eingestellt wird, dass er niedriger ist,
als wenn die Gangschaltposition des Getriebes zu irgendeiner anderen
Position als der vorgegebenen Gangschaltposition hochgeschaltet
wird.
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Vorzugsweise
wird der Motor durch einen Umrichter mit einer wieder aufladbaren
und entladbaren Batterie verbunden, und eine Kupplung sowie der Motor
werden von der Maschinenseite her hintereinander zwischen die Maschine
und das Getriebe geschaltet.
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Mit
der Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug kann,
selbst wenn es sich bei der Gangschaltposition, bei der der Getriebewirkungsgrad
der Antriebskraft am höchsten
ist, um eine relative Hochgeschwindigkeits-Gangschaltposition handelt,
eine ausreichende Beschleunigungsleistung erbracht werden, und das
Fahrverhalten wird verbessert. Deshalb ist es weniger wahrscheinlich,
dass der Fahrer bei der Gangschaltposition, bei der der Wirkungsgrad
am höchsten
ist, einen Mangel an Drehmoment empfindet, und folglich erhöht sich
die Häufigkeit
der Verwendung der Gangschaltposition, bei der der Wirkungsgrad
am höchsten
ist, was zu einer Verringerung der Treibstoffkosten führt. Ferner
besteht ein Vorteil darin, dass der Energieverbrauch der Batterie
durch eine Erhöhung
des Unterstützungsdrehmoments
minimiert werden kann, weil der Unterstützungsdrehmoment-Maximalwert
nur bei der Gangschaltposition eingestellt wird, bei der der Wirkungsgrad
am höchsten
ist.
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Ferner
erhöht
sich, weil das Herunterschalten von der Gangschaltposition (vorgegebene
Gangschaltposition), bei der der Getriebewirkungsgrad der Antriebskraft
am höchsten
ist, zu einer anderen Gangschaltposition und das Hochschalten von
einer anderen Gangschaltposition zur vorgegebenen Gangschaltposition
unterdrückt
werden, die Häufigkeit
der Verwen dung der vorgegebenen Gangschaltposition, und der Energieübertragungswirkungsgrad des
gesamten Getriebes wird erhöht.
Folglich besteht ein Vorteil darin, dass die Treibstoffkosten und die
Emissionen (Abgasreinigungsleistung) verringert werden.
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Die
oben beschriebenen und anderen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung und
die beigefügten
Ansprüche
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen verdeutlicht, in welchen gleiche Teile oder Elemente
durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet werden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung, die einen Getriebestrang eines Fahrzeugs
zeigt, an dem eine Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug
entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
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2 ein
Blockschaltbild, das Funktionen der Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug zeigt;
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3 ein
Hochschaltdiagramm der Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug;
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4 ein
Herunterschaltdiagramm der Gangwechsel- Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug;
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5 einen
Graphen, der einen Vorgang der Gangwechsel-Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug und eine
Drehmomentkennlinie einer Antriebsquelle bei einer anderen Gangschaltposition
als der direkt gekuppelten Gangschaltposition zeigt;
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6 eine ähnliche
Darstellung, die jedoch eine Drehmomentkennlinie der Antriebsquelle
bei der direkt gekuppelten Gangschaltposition zeigt; und
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7 eine
schematische Darstellung, die eine Abwandlung der Gangwechsel-Steuervorrichtung
für ein
Hybridfahrzeug zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen eine Gangwechsel-Steuervorrichtung
für ein
Hybridfahrzeug gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Bei dem in 1 gezeigten
Fahrzeug handelt es sich um ein paralleles Hybridautomobil (HEV),
das eine Brennkraftmaschine 1 und einen elektrischen Motor (oder
Motor/Generator, im Folgenden einfach nur als Motor bezeichnet) 2 als
Antriebsquelle 8 verwendet. Das Fahrzeug wird mit der Gesamtausgangsleistung der
Maschine 1 und des Motors 2 angetrieben.
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Zwischen
die Maschine 1 und den Motor 2 ist eine Kupplung 3 geschaltet,
derart, dass sie die Antriebskraft zwischen der Maschine 1 und
dem Motor 2 verbinden und trennen kann. Auf der Ausgangsseite
des Motors 2 ist ein Getriebe 4 zur Änderung
der Ausgangsdrehzahl der Maschine 1 und/oder des Motors 2 vorgesehen.
Kurz gesagt sind bei dem Fahrzeug die Maschine 1, die Kupplung 3,
der Motor 2 und das Getriebe 4 in dieser Reihenfolge
hintereinander geschaltet. Die vom Getriebe 4 abgegebene
Antriebskraft wird auf die Antriebsräder 7 übertragen.
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Eine
wiederaufladbare und entladbare Batterie 6 ist über einen
Umrichter 5 mit dem Motor 2 verbunden, derart,
dass die Betriebsbedingung des Motors 2 durch eine Steuerung
des Betriebs des Umrichters 5 gesteuert wird.
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Gemäß der beschriebenen
Anordnung kann das Fahrzeug durch Verbinden der Kupplung 3 mit dem
Motor 2 angetrieben werden, während die Antriebskraft der
Maschine 1 durch die Antriebskraft des Motors 2 unterstützt wird.
Ferner ist es, indem durch Betreiben des Umrichters 5 bewirkt
wird, dass der Motor als Generator funktioniert, möglich, dass
der Motor 2 mit der Antriebskraft der Maschine 1 elektrische
Energie erzeugt, um die Batterie 6 zu laden oder um zu
bewirken, dass eine Bremsanlage mit Energierückgewinnung die Funktion erfüllt, die
elektrische Energie zurückzugewinnen.
Es ist zu beachten, dass es auch mög lich ist, nur die Antriebskraft
des Motors 2 zu verwenden, um die Antriebsräder 7 anzutreiben,
wenn der Motor 2 eine Zufuhr von elektrischer Energie von
der Batterie 6 erhält,
um bei in getrenntem Zustand gehaltener Kupplung einen Kraftantrieb
auszuführen.
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Im Übrigen wird
bei der vorliegenden Ausführungsform
ein Automatikgetriebe als Getriebe 4 verwendet. Das Automatikgetriebe 4 ist
in der Art eines Stufengetriebes ausgebildet, wobei die Gangschaltposition
momentan umgeschaltet wird, um mit einer Zielgangschaltposition
zusammenzufallen, die basierend auf einem unten beschriebenen Schaltbild
eingestellt ist. Insbesondere ist das hier beschriebene Getriebe 4 als
ein automatisches Getriebe ausgebildet, das auf einem manuellen
Getriebe des parallelen biaxialen Getriebetyps basiert und die Gangschaltposition
durch Inbetriebnahme einer Mehrzahl von nicht gezeigten Aktuatoren
umschaltet.
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Deshalb
ist das Getriebe 4 zusätzlich
mit einer Gangumschalteinheit (gear shift unit, GSU) 9 (siehe 2)
versehen, die die (nicht dargestellten) oben genannten Aktuatoren
aufweist. Es ist zu beachten, dass als Getriebe nicht nur ein derartiges oben
beschriebenes Getriebe, sondern auch ein automatisches Getriebe,
das einen Drehmomentwandler in Kombination mit einem Planetengetriebemechanismus
aufweist, sowie ein Getriebe irgendeines anderen Typs verwendet
werden kann.
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Ferner
handelt es sich bei der Kupplung 3 um eine automatische
Kupplung, die beim Umschalten der Gangschaltposition automatisch
verbunden und getrennt wird, und die Verbindung und Trennung der
Kupplung 3 erfolgt, indem bewirkt wird, dass ein nicht
dargestellter Kupplungsaktuator mit der GSU 9 zusammenwirkt.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Kupplung 3 entfallen
kann, wenn am Motor 2 ein automatisches Getriebe mit einem
Drehmomentwandler vorgesehen ist.
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Ferner
ist die Maschine 1 beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Dieselmaschine ausgebildet, und das Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 wird
durch die Steuerung des Antriebszeitraums, (d.h. der Treibstoffeinspritzmenge)
eines Injektors 10 (siehe 2.) gesteuert.
Es ist zu beachten, dass andernfalls ein Benzinmotor als Maschine
verwendet werden kann und in diesem Fall das Ausgangsdrehmoment
der Maschine durch Einstellung der Drosselöffnung gesteuert werden kann.
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Jetzt
werden unter Bezugnahme auf 2 die Hauptkomponenten
der erfindungsgemäßen Gangwechsel-Steuervorrichtung
für ein
Hybridfahrzeug beschrieben. Das gezeigte Fahrzeug umfasst Systemmanagementmittel
(Systemmanagementeinheit) 11 zum allgemeinen Managen und
Steuern des Hybridsystems. Das Systemmanagementmittel 11 umfasst
eine Maschinensteuereinheit (engine control unit ECU) 12 zur
Steuerung des Betriebes hauptsächlich
des Injektors 10, eine Motorsteuereinheit (motor control
unit MCU) 13 zur Steuerung der Betriebsbedingung des Umrichters 5 und
eine Getriebesteuerung 17 zur Einstellung einer Zielgangschaltposition
des Getriebes 4 und zur Steuerung des Betriebs der GSU 9.
Es ist zu beachten, dass das Gangschaltpositions-Umschaltmittel 18 aus
der Getriebesteuerung 17 und der GSU 9 gebildet
ist. Ferner ist auch (obgleich nicht dargestellt) eine Kupplungssteuerung
zum Zusammenwirken mit der Getriebesteuerung 17 vorgesehen,
um die Verbindungs-/Trennungsbedingung der Kupplung 3 zu
steuern.
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Ein
Motorgeschwindigkeitssensor 21 zur Erfassung einer Motorgeschwindigkeit
Ne der Maschine 1, ein Eingangswellengeschwindigkeitssensor 22 zur
Erfassung einer Drehzahl Nt einer Eingangswelle des Getriebes 4 (ausgangsseitige
Drehzahl der Kupplung 3), ein Beschleunigeröffnungssensor 23 zur
Erfassung einer Beschleunigerbetriebsgröße (Beschleunigeröffnung) ϴACC durch den Fahrer und ein Restkapazitätssensor 24 zur
Erfassung der Restkapazität
(SOC) der Batterie 6 sind mit dem Systemmanagementmittel 11 verbunden.
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Wie
aus 2 ersichtlich, umfasst das Systemmanagementmittel 11 ferner
Drehmomentbedarfs-Berechnungsmittel 14 zur Berechnung eines Drehmomentbedarfs
für die
Antriebsquelle 8 basierend auf einer Fahrbe dingung des
Fahrzeugs und einer Fahrbetriebsbedingung des Fahrers, ein Maschinenzieldrehmoment-Einstellungsmittel 15 zum
Einstellen eines Ausgangsdrehmoments, für das die Maschine 1 zuständig ist,
aus dem vom Drehmomentbedarfs-Berechnungsmittel 14 berechneten
Drehmomentbedarf für
die Antriebsquelle 8, sowie Motorzieldrehmoment-Einstellungsmittel 16 zum
Einstellen eines Ausgangsdrehmoments, für das der Motor 2 zuständig ist.
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Wie
aus 2 ersichtlich, werden die vom Maschinengeschwindigkeitssensor 21 bzw.
dem Beschleunigeröffnungssensor 23 erfasste
Maschinengeschwindigkeit Ne und die Beschleunigeröffnung ϴACC dem Drehmomentbedarfs-Berechnungsmittel 14 eingegeben.
Somit berechnet das Drehmomentbedarfs-Berechnungsmittel 14,
basierend auf der dazu eingegebenen Information (Ne und ϴACC), ein Gesamtdrehmoment T, das der Fahrer
von der aus der Maschine 1 und dem Motor 2 gebildeten
Antriebsquelle 8 anfordert.
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Ferner
ist der Restkapazitätssensor 24 zur Berechnung
der Restkapazität
SOC der Batterie basierend auf der Batteriespannung und dem Batteriestrom
mit dem Maschinenzieldrehmoment-Einstellungsmittel 15 verbunden.
Das Maschinenzieldrehmoment-Einstellungsmittel 15 umfasst
einen Plan, in dem die vom Restkapazitätssensor 24 erhaltene Restkapazität SOC und
das vom Drehmomentbedarfs-Berechnungsmittel 14 eingestellte
Gesamtdrehmoment als Parameter verwendet werden, und stellt basierend
auf dem Gesamtdrehmoment T und der Restkapazität SOC ein Maschinenzieldrehmoment
Te ein. Insbesondere wird im Plan das Verhältnis zwischen den Drehmomenten,
für die
die Maschine 1 und der Motor 2 zuständig sind,
eingestellt. Das Verhältnis
zwischen den Drehmomenten wird auf eine solche Kennlinie eingestellt,
dass, wenn die Restkapazität
SOC sinkt, das Verhältnis
des Drehmoments, für
das die Maschine 1 zuständig
ist, steigt (d.h. das Verhältnis
des Drehmoments, für
welches der Motor zuständig
ist, sinkt). Ansonsten kann, z.B. wenn das Gesamtdrehmoment T kleiner
als das Maschinenmaximaldrehmoment ist, das Verhältnis zwischen den Drehmomenten
derart eingestellt werden, dass die Maschine für 100% des Antriebsdrehmoments
sorgt, hingegen, wenn das Gesamtdrehmoment T das Maschinenmaximaldrehmoment überschreitet,
das Getriebe 4 mit dem Betrag des Drehmoments, um den das
Maschinenmaximaldrehmoment überschritten
wird, aushilft.
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Wenn
das Maschinenzieldrehmoment Te auf diese Weise eingestellt wird,
wird durch Subtraktion des Maschinenzieldrehmoments Te vom vom Drehmomentbedarfs-Berechnungsmittel 14 berechneten Drehmomentbedarf
T ein Fahrdrehmoment (Motorzieldrehmoment) TM berechnet, für das der
Motor 2 zuständig
ist. Es ist zu beachten, dass in 2 der Operator 16 als
ein Motorzieldrehmoment-Einstellungsmittel funktioniert.
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Ansonsten
kann das Maschinenzieldrehmoment Te derart eingestellt werden, dass
z.B. ein Wert, der durch Subtrahieren eines Motorzieldrehmoments von
einem Gesamtdrehmomentbedarf erhalten wird, als ein Maschinenzieldrehmoment
eingestellt wird, oder dass ein Maschinendrehmoment, das größer als
ein Gesamtdrehmomentbedarf ist, als Reaktion auf einen Zustand der
SOC derart eingestellt wird, dass das Fahrzeug fährt, während elektrische Energie erzeugt
wird. Auf diese Weise können
für die Drehmomentverteilung
verschiedene Verfahren verwendet werden.
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Nachdem
das Maschinenzieldrehmoment Te und das Motorzieldrehmoment Tm in
der oben beschriebenen Weise eingestellt sind, wird der ECU 12 das
Maschinenzieldrehmoment Te eingegeben, und die ECU 12 stellt
einen Injektorantriebszeitraum ein (oder berechnet einen Injektorantriebszeitraum),
der erforderlich ist, um das Maschinenzieldrehmoment Te auszugeben.
Folglich wird der Injektor 10 für den von der ECU 12 eingestellten
Eingangsantriebszeitraum angetrieben und steuert die Maschine 1 so, dass
das Maschinenausgangsdrehmoment das Maschinenzieldrehmoment Te erreichen
kann.
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Andererseits
wird, nachdem das Motorzieldrehmoment Tm eingestellt ist, das Motorzieldrehmoment
Tm der MCU 13 eingegeben, durch die der Betrieb des Umrichters 5 gesteuert
wird, so dass das Motorzieldrehmoment Tm erreicht werden kann. Folglich
wird der Motor 2 so gesteuert, dass das Motorausgangsdrehmoment
das Motorzieldrehmoment Tm erreicht.
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Wie
oben beschrieben umfasst das Systemmanagementmittel 11 ferner
die Getriebesteuerung 17. Die Getriebesteuerung 17 wiederum
umfasst einen Zielgangsschaltpositions-Einstellplan zum Einstellen
einer Zielgangschaltposition unter Verwendung einer vom Eingangswellengeschwindigkeitssensor 22 erfassten
Drehzahl Nt (zweiter Parameter) der Eingangsleistungswelle des Getriebes 4 und
des vom Drehmomentbedarfs-Berechnungsmittel 14 berechneten
Gesamtdrehmomentbedarfs (erster Parameter) T für die Antriebsquelle 8 als
Parameter.
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Der
Zielgangschaltpositions-Einstellplan umfasst wiederum einen in 3 dargestellten
Hochschalt-Zielgangschaltpositionsplan sowie einen in 4 dargestellten
Herunterschalt-Zielgangschaltpositionsplan.
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Wenn
die Betriebsbedingung eines Fahrzeugs eine der Kennlinien der in 3 oder 4 gezeigten
Graphen kreuzt, wird der Betrieb des Aktuators für die Kupplung 3 durch
die (nicht dargestellte) Kupplungssteuerung gesteuert, um die Kupplung 3 zu
trennen, und der Betrieb der Gangwechseleinheit 9 wird
durch die Getriebesteuerung 17 gesteuert, um die Gangschaltposition
umzuschalten.
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Im Übrigen hat
das Getriebe im vorliegenden Ausführungsbeispiel fünf Gangschaltpositionen
von der ersten Gangschaltposition zur fünften Gangschaltposition, und
das Übersetzungsverhältnis des Getriebes
ist so eingestellt, dass es sich von der ersten bis zur fünften Gangschaltposition
sukzessive verringert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist unter der ersten
bis fünften
Gangschaltposition die vierte Gangschaltposition die direkt gekuppelte Gangschaltposition,
bei der das Getriebe gangverhältnis
1,00 beträgt
und eine Gangschaltposition (vorgegebene Gangschaltposition) darstellt,
bei der der Getriebewirkungsgrad am höchsten ist. Es ist zu beachten,
dass es sich bei der fünften
Gangschaltposition um eine Schnellgangschaltposition handelt, bei der
das Übersetzungsverhältnis kleiner
als 1,00 ist.
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Dann
wird bei der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung der Tatsache,
dass der Getriebewirkungsgrad bei der direkt gekuppelten Gangschaltposition
am höchsten
ist, ein Zielgangschaltpositions-Einstellplan
für die
Getriebesteuerung 17 eingestellt, um die Häufigkeit
des Gebrauchs der direkt gekuppelten Gangschaltposition aufs Äußerste zu
erhöhen.
Insbesondere wird, wie aus 3 ersichtlich, nur
die Hochschaltkennlinie von der dritten Gangschaltposition zur vierten
Gangschaltposition (direkt gekuppelte Gangschaltposition) zur Seite
geringerer Drehzahl hin um einen verglichen mit den anderen Hochschaltkennlinien
größeren Betrag
versetzt. Mit anderen Worten wird der Schwellenwert für die Drehzahl
Nt des Getriebes 4 beim Schalten der Gangschaltposition
zur direkt gekuppelten Gangschaltposition so eingestellt, dass er
niedriger ist, als diejenigen Schwellenwerte für die Drehzahl Nt des Getriebes
beim Schalten von irgendeiner anderen Gangschaltposition als der
direkt gekuppelten Gangschaltposition.
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Unterdessen
ist, wie aus 4 ersichtlich, die Herunterschaltkennlinie
von der direkt gekuppelten Gangschaltposition zur Seite geringerer
Drehung hin um einen verglichen mit den anderen Herunterschaltkennlinie
größeren Betrag
versetzt. Mit anderen Worten wird der Schwellenwert für die Drehzahl Nt
beim Herunterschalten der Gangschaltposition von der direkt gekuppelten
Gangschaltposition zu einer anderen Gangschaltposition (hier zur
dritten Gangschaltposition) so eingestellt, dass er niedriger ist,
als diejenigen Schwellenwerte für
die Drehzahl Nt beim Herunterschalten von irgendeiner anderen Gangschaltposition
als der direkt gekuppelten Gangschaltposition.
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Es
ist zu beachten, dass, wie aus 3 ersichtlich,
die anderen Hochschaltkennlinien mit Ausnahme der Hochschaltkennlinie
zur direkt gekuppelten Gangschaltposition mit zueinander ähnlichen Kennlinien
eingestellt werden. Insbesondere sind die Hochschaltkennlinien von
der ersten Gangschaltposition zur zweiten Gangschaltposition, von
der zweiten Gangschaltposition zur dritten Gangschaltposition und
von der vierten Gangschaltposition zur fünften Gangschaltposition um
im Wesentlichen gleiche Drehzahlen zueinander versetzt. In ähnlicher
Weise sind, wie aus 4 ersichtlich, auch die anderen
Herunterschaltkennlinien mit Ausnahme der Herunterschaltkennlinie
von der direkt gekuppelten Gangschaltposition (Herunterschaltkennlinie
von der fünften
Gangschaltposition zur vierten Gangschaltposition, von der dritten
Gangschaltposition zur zweiten Gangschaltposition und von der zweiten
Gangschaltposition zur ersten Gangschaltposition) um im Wesentlichen
gleiche Drehzahlen zueinander versetzt.
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Wenn
die Hochschaltkennlinien und die Herunterschaltkennlinien auf diese
Weise eingestellt werden, wird, weil das Hochschalten auf die direkt gekuppelte
Gangschaltposition (vierte Gangschaltposition) in einem Bereich
mit, verglichen mit dem Gangwechsel zu irgendeiner anderen Gangschaltposition,
geringerer Drehzahl durchgeführt
wird, die Häufigkeit
des Hochschaltens zur direkt gekuppelten Gangschaltposition erhöht. Ferner
wird umgekehrt, weil das Herunterschalten von der direkt gekuppelten Gangschaltposition
(vierte Gangschaltposition) nicht durchgeführt wird, wenn nicht die Drehzahl
Nt in einen Bereich mit, verglichen mit dem Gangwechsel von irgendeiner
anderen Gangschaltposition, geringerer Drehzahl fällt, die
Häufigkeit
beim Herunterschalten zur dritten Gangschaltposition verringert, und
die Häufigkeit,
mit der die direkt gekuppelte Gangschaltposition verwendet wird,
wird erhöht.
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Auf
diese Weise erhöht
sich bei der Getriebesteuerung 17, weil die Hochschaltkennlinie
zur direkt gekuppelten Gangschaltposition und die Herunterschaltkennlinie
von der direkt gekuppelten Gangschaltposition, verglichen mit den
anderen Gangwechsellinien, zur Seite mit geringerer Drehzahl hin versetzt
sind, die Häufigkeit,
mit der die direkt gekuppelte Gangschaltposition verwendet wird,
wobei eine Verringerung des Verlustes an Übertragungswirkungsgrad des
Getriebes 4 erreicht wird. Als Resultat werden die Treibstoffkosten
und auch die Abgase verringert. Es ist zu beachten, dass als ein
Verfahren zur Erweiterung des Betriebsbereichs bei direkt gekuppelter
Gangschaltposition die Kennlinie der Hochschaltkurve zur direkt
gekuppelten Gangschaltposition, verglichen mit denen zu anderen
Gangschaltpositionen, zur Seite mit geringerem Drehmomentbedarf
hin versetzt werden kann, oder die Kennlinie der Herunterschaltkurve
von der direkt gekuppelten Gangschaltposition kann verglichen mit
denen von irgendeiner anderen Gangschaltposition zur Seite mit geringerem
Drehmomentbedarf hin versetzt werden. Kurz gesagt kann die Kennlinie
der Hochschaltkurve zur direkt gekuppelten Gangschaltposition derart
eingestellt werden, dass die Gangschaltposition zur direkt gekuppelten
Gangschaltposition mit einem Gesamtdrehmomentbedarf (erster Parameter),
der kleiner ist als diejenigen zu den anderen Gangschaltpositionen,
hochgeschaltet wird, oder die Kennlinie der Herunterschaltkurve
von der direkt gekuppelten Gangschaltposition kann derart eingestellt
werden, dass das Herunterschalten von der direkt gekuppelten Gangschaltposition
nicht akzeptiert wird, bevor der Gesamtdrehmomentbedarf kleiner
als derjenige beim Herunterschalten zu irgendeiner anderen Gangschaltposition
wird.
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Im Übrigen verringert
sich bei derartigen, oben unter Bezugnahme auf die 3 und 4 beschriebenen
Gangwechselkennlinien, obwohl sich die Häufigkeit erhöht, mit
der die direkt gekuppelte Gangschaltposition auf der Seite mit,
im Vergleich zu gebräuchlichen
Getrieben (oder herkömmlichen
Getrieben), geringerer Drehzahl verwendet wird, das Antriebsdrehmoment
in einem Bereich geringer Drehzahl bei der direkt gekuppelten Gangschaltposition,
weil sich das Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 in einem
Bereich geringer Drehzahl verringert.
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Deshalb
wird bei der vorliegenden Ausführungsform
das maximale Antriebsmoment des Motors 2 (Maximalwert des
Unterstützungsdrehmoments)
auf einen hohen Wert eingestellt, wenn sich das Getriebe in der
direkt gekuppelten Gangschaltposition befindet. Insbesondere umfasst
die MCU 13 die in den 5 und 6 dargestellten
Abbildungen. Beide Abbildungen stellen Bereiche des Unterstützungsdrehmomentes
des Motors 2 dar. Insbesondere stellt die 5 einen
Motorunterstützungsbereich
bei irgendeiner Gangschaltposition außer der direkt gekuppelten
Gangschaltposition dar, und die 6 stellt
einen Motorunterstützungsbereich
bei der direkt gekuppelten Gangschaltposition dar.
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Es
folgt eine detaillierte Beschreibung. Insbesondere ruft die MCU 13 die
Information ab, wenn von der Getriebesteuerung 17 eine
Zielgangschaltposition eingestellt wird, und ändert die Ausgangscharakteristik
des Motors 2 nur, wenn die Zielgangschaltposition der direkt
gekuppelten Gangschaltposition entspricht. Ferner wird, wie aus
den 5 und 6 ersichtlich, der Maximalwert
des Unterstützungsdrehmoments
des Motors 2 (eine Kurve, die eine obere Grenze zum in
den 5 und 6 dargestellten Motorunterstützungsbereich
definiert) höher
als derjenige bei irgendeiner Gangschaltposition, außer der
direkt gekuppelten Gangschaltposition, eingestellt, wenn die Zielgangschaltposition
der direkt gekuppelten Gangschaltposition entspricht,
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Hierbei
wird bei jeder Gangschaltposition, außer bei der direkt gekuppelten
Gangschaltposition, der Unterstützungsdrehmoment-Maximalwert
des Motors 2 so eingestellt, dass der Motor 2 ein
Unterstützungsdrehmoment
in einem Drehbereich unterhalb einer Drehzahl N1 abgibt,
bei der die Maschine 1 das Maschinenmaximaldrehmoment Tmax
erzeugt. Noch genauer gesagt wird das maximale Drehmoment des Motors 2 derart
eingestellt, dass das Gesamtmaximaldrehmoment des Motors 2 und
der Maschine 1 im Wesentlichen mit dem Maschinenmaximaldrehmoment
Tmax zusammenfällt.
Folglich wird ein Abfallen des Drehmoments bei geringer Drehzahl der
Maschine 1 durch das Unterstützungsdrehmoment des Motors 2 kompensiert,
um dabei das Maschinenmaximaldrehmoment Tmax der Antriebsquelle 8 im
gesamten Drehbereich unterhalb der Drehzahl N1 sicherzustellen.
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Demgegenüber wird,
wie aus 6 ersichtlich, bei der direkt
gekuppelten Gangschaltposition ein Unterstützungsdrehmomentbereich des
Motors 2 in einem Drehbereich unterhalb der Drehzahl N1, bei der die Maschine 1 das Maschinenmaximaldrehmoment
Tmax erzeugt, ähnlich
wie bei irgendeiner anderen als der direkt gekuppelten Gangschaltposition eingestellt.
Jedoch wird das von der gesamten Antriebsquelle 8 abgebbare
Maximaldrehmoment derart eingestellt, dass es bei der direkt gekuppelten
Gangschaltposition mit sinkender Drehzahl steigt.
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Es
ist zu beachten, dass, während
in 6 das Maximaldrehmoment der Antriebsquelle 8 auf eine
Kennlinie eingestellt wird, die mit wachsender Drehzahl linearer
ansteigt, das Maschinenmaximaldrehmoment nicht auf die spezielle
Kennlinie eingeschränkt
ist, sondern es nur erforderlich ist, die Drehmomentkennlinie der
gesamten Antriebsquelle 8 auf einen Wert einzustellen,
der zumindest höher
ist als die Maximaldrehmomentkennlinie bei irgendeiner anderen Gangschaltposition
als der in 5 dargestellten direkt gekuppelten
Gangschaltposition.
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Ferner
ist es auch möglich,
die Maximaldrehmomentkennlinie des Motors 2 auf einen noch
höheren
Wert einzustellen. Jedoch fällt,
wenn das vom Motor 2 abgebbare Maximaldrehmoment auf einen allzu
hohen Wert eingestellt wird, obwohl die Ausgangsleistung der Antriebsquelle 8 steigt,
die Restkapazität
SOC früher
ab, was leicht zu einer Erhöhung der
Treibstoffkosten führen
kann. Entsprechend wird die Maximaldrehmomentkennlinie des Motors 2 bei der
direkt gekuppelten Gangschaltposition vorzugsweise auf eine solche
Drehmomentkennlinie eingestellt, dass eine Beschleunigung erreicht
wird, die ähnlich
der Beschleunigung in einem herkömmlichen Fahrzeug
ist, wenn die direkt gekuppelte Gangschaltposition in einem verglichen
mit einem üblichen
Drehzahlbereich geringeren Drehzahlbereich verwendet wird.
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Weil
die Gangwechselsteuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der oben beschriebenen Weise ausgelegt
ist, werden die folgenden Wirkungen und Vorteile erreicht.
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Zunächst ruft
das Drehmomentbedarfs-Berechnungsmittel 14 die Maschinengeschwindigkeit Ne
und die Beschleunigeröffnung ϴACC vom Maschinengeschwindigkeitssensor 21 bzw.
vom Beschleunigeröffnungssensor 23 ab
und berechnet einen Drehmomentbedarf für die Antriebsquelle 8 anhand von
den soeben abgerufenen Parametern. Dann wird, nachdem der Drehmomentbedarf
berechnet ist, ein Anteilsverhältnis
des Drehmomentbedarfs zwischen der Maschine 1 und dem Motor 2 als
Reaktion auf die von dem Restkapazitätssensor 24 erhaltene Restkapazität SOC der
Batterie 6 eingestellt, und Zieldrehmomente für die Maschine 1 und
den Motor 2 werden individuell eingestellt.
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Unterdessen
stellt die Getriebesteuerung 17 unter Verwendung des Drehmomentbedarfs
für die Antriebsquelle 8 und
der vom Eingangswellengeschwindigkeitssensor 22 erhaltenen
Drehzahl Nt als Parameter eine Zielgangschaltposition ein. Hierbei wird
beim Hochschalten der Zielgeschwindigkeitsgang in Abhängigkeit
vom in 3 gezeigten Gangschaltplan bestimmt, während jedoch
beim Herunterschalten der Zielgeschwindigkeitsgang in Abhängigkeit
vom in 4 gezeigten Gangschaltplan bestimmt wird. In den
Gangschaltplänen
sind jedoch die Hochschaltkurve zur direkt gekuppelten Gangschaltposition
und die Herunterschaltkurve von der direkt gekuppelten Gangschaltposition
bezüglich
der anderen Gangwechsellinien zur Seite geringerer Drehzahl hin
versetzt, so dass der Betriebsbereich bei der direkt gekuppelten
Gangschaltposition erweitert werden kann.
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Folglich
erhöht
sich, weil das Hochschalten zur direkt gekuppelten Gangschaltposition
in einem Bereich von, verglichen mit einem Gangwechsel zu irgendeiner
anderen Gangschaltposition, geringerer Drehzahl durchgeführt wird,
die Häufigkeit
des Hochschaltens zur direkt gekup pelten Gangschaltposition. Umgekehrt
verringert sich, weil das Herunterschalten von der direkt gekuppelten
Gangschaltposition nicht durchgeführt wird, wenn nicht die Drehzahl
Nt in einen Bereich von, verglichen mit einem Gangwechsel von irgendeiner
anderen Gangschaltposition, geringeren Drehzahl fällt, die
Frequenz beim Herunterschalten zur dritten Gangschaltposition, und
die Häufigkeit
der Verwendung der direkt gekuppelten Gangschaltposition erhöht sich
weiterhin.
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Folglich
wird das Herunterschalten oder das Hochschalten von der direkt gekuppelten
Gangschaltposition, welche eine Gangschaltposition darstellt, bei
der der Getriebewirkungsgrad der Antriebskraft am höchsten ist,
zu irgendeiner anderen Gangschaltposition unterbunden, und die Häufigkeit
der Verwendung der direkt gekuppelten Gangschaltposition erhöht sich.
Folglich verbessert sich der Energieübertragungswirkungsgrad des
gesamten Getriebes. Ferner besteht ein Vorteil darin, dass die Treibstoffkosten
verringert und die Abgasreinigungsleistung verbessert werden, weil
sich der Energieübertragungswirkungsgrad
in dieser Weise erhöht.
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Ferner
wird das maximale Antriebsdrehmoment des Motors 2,. wenn
sich das Getriebe 4 in der direkt gekuppelten Gangschaltposition
befindet, so eingestellt, dass es höher ist als bei irgendeiner
anderen nicht direkt gekuppelten Gangschaltposition, und folglich
wird der Betrag des Maschinendrehmoments, um den das Maschinendrehmoment
in einen Bereich geringer Maschinendrehzahl fällt, ausgeglichen. Als Ergebnis
wird ein Drehmomentmangel beseitigt, wenn die direkt gekuppelte
Gangschaltposition im Bereich geringer Drehzahl verwendet wird,
und das Fahrverhalten verbessert sich.
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Ferner
wird eine Fahrbedienung durch den Fahrer, beispielsweise das Bedienen
des Beschleunigerpedals, aufgrund eines vom Fahrer verspürten Mangels
an Fahrdrehmoment, d.h. eine Fahrbedienung, wie z.B. das Herunterschalten
der Gangschaltposition von der Gangschaltposition, bei der der Wirkungsgrad
am höchsten
ist, zu irgendeiner anderen Gang schaltposition, wirksam unterbunden,
weil die Beschleunigungsleistung bei der Gangschaltposition (direkt
gekuppelte Gangschaltposition), bei der der Wirkungsgrad am höchsten ist,
ansteigt. Entsprechend erhöht
sich unter diesem Gesichtspunkt auch die Häufigkeit der Verwendung der
direkt gekuppelten Gangschaltposition, und der Energieübertragungswirkungsgrad
wird weiter erhöht.
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Ferner
kann der Anstieg des Energieverbrauchs der Batterie durch einen
Anstieg des Unterstützungsdrehmoments
des Motors 2 minimiert werden, weil das Maximalantriebsdrehmoment
des Motors 2 wie oben beschrieben nur bei der direkt gekuppelten
Gangschaltposition auf einen hohen Wert eingestellt wird. Folglich
besteht ein Vorteil darin, dass eine Situation, in der die Batterie
verbraucht ist, vermieden werden kann.
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Es
ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die oben
beschriebene spezielle Ausführungsform
beschränkt
ist und verschiedene Varianten und Abwandlungen möglich sind,
ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel
kann, während
bei der vorliegenden Ausführungsform
die direkt gekuppelte Gangschaltposition (Übersetzungsverhältnis: 1,00)
als Gangschaltposition verwendet wird, bei der der Getriebewirkungsgrad
am höchsten
ist, die Erfindung auch bei einem anderen Getriebe angewendet werden,
das keine direkt gekuppelte Gangschaltposition aufweist. In diesem
Fall ist die Gangschaltposition (vorgegebene Position), bei der
der Getriebewirkungsgrad am höchsten
ist, bei einer Gangschaltposition gegeben, bei der das Übersetzungsverhältnis am
nächsten
zu 1,00 liegt.
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Ferner
können,
während
bei der vorliegenden Ausführungsform
das für
die Antriebsquelle erforderliche Gesamtdrehmoment T als erster Parameter
verwendet wird, andere verschiedene Parameter verwendet werden,
sofern diese nur der Maschinenlast entsprechen. Beispielsweise kann
es sich bei dem ersten Parameter um eine Beschleunigerbetriebsgröße handeln,
oder, wenn es sich bei der Maschine 1 um einen Benzinmotor handelt,
kann eine Drosselöffnung
verwendet werden. Andererseits kann, während die Drehzahl Nt des Getriebes 4 als zweiter
Parameter verwendet wird, stattdessen die Fahrzeuggeschwindigkeit
verwendet werden. Es ist zu beachten, dass die Drehzahl Nt und die
Fahrzeuggeschwindigkeit äquivalent
zueinander sind, weil die Fahrzeuggeschwindigkeit eindeutig aus
dem Übersetzungsverhältnis und
dem dynamischen Radius eines Reifens ermittelt werden kann.
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Ferner
betrifft die vorliegende Erfindung nicht nur ein in 1 gezeigtes
Hybridautomobil, sondern kann beispielsweise auch bei einem in 7 gezeigten
Hybridautomobil verwendet werden, bei dem eine Maschine 1 und
ein Motor 2 benachbart zueinander vorgesehen sind und zwischen
dem Motor 2 und dem Getriebe 4 eine Kupplung 3 geschaltet
ist.
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Ferner
kann die folgende Erfindung nicht nur bei automatischen Getrieben,
sondern auch bei manuellen Getrieben verwendet werden.