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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine in
einem Fahrzeug montierte Verbrennungsmaschine und insbesondere eine Steuervorrichtung
für eine
Verbrennungsmaschine, bei der die Stabilität des Betriebszustandes der
Verbrennungsmaschine verbessert wird durch Steuern einer Elektro-Rotationsmaschine,
die mit der Verbrennungsmaschine verbunden ist sowohl zum elektrischen
Antreiben als auch zum Erzeugen Elektro-Energie.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik
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Konventionell
ist eine Steuervorrichtung vorgeschlagen worden, die zum Unterdrücken der Schwankung
der Drehgeschwindigkeit einer Verbrennungsmaschine dient durch Verwenden
einer mit der in einem Fahrzeug eingebauten Verbrennungsmaschine
verbundenen Elektro-Rotationsmaschine zum elektrischen Antreiben
sowie zum Erzeugen Elektro-Energie.
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Im
Allgemeinen steuert die konventionelle Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine das
erzeugte Drehmoment der Elektro-Rotationsmaschine, um der Rotationsschwankung
der Verbrennungsmaschine entgegenzuwirken durch Umschalten des Betriebszustandes
der Elektro-Rotationsmaschine zwischen einem elektrischen Betriebs-
oder Fahrzustand und einem Energieerzeugungszustand (siehe beispielsweise
ein erstes Patentdokument:
Japanisches
Patent Nr. 2617936 ).
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In
der konventionellen Vorrichtung, wie sie in dem oben erwähnten ersten
Patentdokument beschrieben ist, wird um Rotationsschwankung der
Verbrennungsmaschine zu unterdrücken
(d.h., um das erzeugte Drehmoment zu unterdrücken) der Betriebszustand der
Verbrennungsmaschine umgeschaltet zwischen dem elektrischen Betriebszustand und
dem Energieerzeugungszustand, hierdurch ein Drehmoment erzeugend,
das in einer Richtung entgegengesetzt zu der der Umdrehungsschwankung der
Verbrennungsmaschine wirkt.
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Zu
diesem Zeitpunkt wird der Durchschnittswert der Ausgangsgröße der Elektro-Rotationsmaschine
ein Betrag einer elektrischen Energieerzeugung (eine Menge erzeugter
Elektro-Energie)
zum Zuführen
einer Ausgangsgröße in Entsprechung
zu dem Belastungsumfang des Fahrzeugs. Beachte hier, dass ein Energieversorgungs-System
(z.B. eine Batterie, ein Kondensator etc.) mit der Elektro-Rotationsmaschine
verbunden ist.
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In
der konventionellen Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine
wird dem aufgeladenen Zustand des mit der Elektro-Rotationsmaschine
verbundenen Energieversorgungs-Systems
keine Beachtung geschenkt, so dass in dem Fall, in dem der Ladezustand
des Energieversorgungs-Systems ein voll aufgeladener Zustand ist,
das Energieversorgungs-System in einen überaufgeladenen Zustand versetzt
wird, wenn die Menge an Elektro-Energieerzeugung der Elektro-Rotationsmaschine
größer wird als
die elektrische Energiebelastung des Fahrzeugs, was dazu führt, dass
ein Problem des Verursachens nachteiliger Einflüsse wie einer Reduzierung der
Betriebslebensdauer etc. des Energieversorgungs-Systems, auftritt.
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RESÜMME
DER ERFINDUNG
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Demgemäss ist es
ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine
zu erhalten, die imstande ist, die Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine
in einer wirksamen Weise durch geeignetes Steuern des Betriebszustands
einer Elektro-Rotationsmaschine zu
unterdrücken
ohne das Anwenden einer unangemessenen oder übermäßigen Aufladung für ein Energieversorgungs-System,
das mit der Elektro-Rotationsmaschine
verbunden ist. Mit Blick auf das Vorstehende schließt eine
Steuervorrichtung für
eine Verbrennungsmaschine gemäß der vorliegenden
Erfindung ein: eine Elektro-Rotationsmaschine sowohl zum elektrischen
Betrieb als auch zur elektrischen Energieerzeugung, die mit der
Verbrennungsmotor verbunden ist; eine Steuerschaltung, die mindestens eines
von einem Feldstrom und einem Ankerstrom der Elektro-Rotationsmaschine
steuert; einen Drehgeschwindigkeitserfassungsteil, der die individuellen Drehgeschwindigkeiten
der Verbrennungsmaschine und der Elektro-Rotationsmaschine erfasst;
ein Energieversorgungs-System,
das mit der Elektro-Rotationsmaschine verbunden ist; ein Elektro-Energieerfassungsteil,
der eine Menge an Elektro-Energie
des Energieversorgungs-Systems erfasst; und einen Rotationsschwankungs-Unterdrückungsabschnitt,
der die Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine unterdrückt. Der
Rotationsschwankungs-Unterdrückungsabschnitt
steuert eine Menge an Elektro-Energieerzeugung und eines erzeugten
Drehmoments von der Elektro-Rotationsmaschine in Übereinstimmung
mit einer Elektroenergielast des Fahrzeugs, die Menge an Elektro-Energie
des Versorgungssystems und die Drehgeschwindigkeit der Elektro-Rotationsmaschine.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden durch Steuern des Feldstroms oder Ankerstroms der Elektro-Rotationsmaschine
basierend auf den Drehgeschwindigkeiten der Verbrennungsmaschine
und der Elektro-Rotationsmaschine, der Menge an Elektro-Energie
oder Leistung (der Menge der aufgeladenen elektrischen Leistung)
des Energieversorgungs-Systems
und der Elektroenergiebelastung des Fahrzeugs, das erzeugte Drehmoment
der Elektro-Rotationsmaschine gesteuert zum Unterdrücken der
Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine, wodurch der Fahrkomfort
des Fahrzeugs speziell während
langsamer Umdrehungsgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine verbessert
werden kann, bei der die Rotationsschwankung groß ist und auch die kraftstoffverbrauchsabhängige Kilometerleistung verbessert
werden kann.
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Die
obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden Fachleuten der folgenden detaillierten Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, betrachtet im Zusammenhang mit den beiliegenden
Zeichnungen, leichter ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der ein Beispiel der Steuervorrichtung
für ein Fahrzeugsystem
diagrammartig dargestellt ist;
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2 ein
Ablaufdiagramm eines Steuerbetriebsablaufs gemäß der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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3 ein
Schwingungsformdiagramm der Änderungen
des Umfangs an erzeugter Elektro-Energie und des erzeugten Drehmoments
während
des Steuerbetriebs über
die Zeit in Übereinstimmung
mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 ein
Schwingungsformdiagramm der Änderung
des Umfangs an erzeugter Elektro-Energie und des erzeugten Drehmoments
während
des Steuerbetriebs über
die Zeit gemäß der dritten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
erläuternde
Ansicht eines Beispiels einer Steuerungsabbildung der Elektro-Rotationsmaschine
gemäß einer
fünften
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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6 eine
erläuternde
Ansicht zum Zeigen eines anderen Beispiels eines Steuerkennfelds
der Elektro-Rotationsmaschine
gemäß der fünften Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 ein
Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine
gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der ein Beispiel der Steuervorrichtung
eines Fahrzeugsystems diagrammartig dargestellt ist;
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8 ein
Ablaufdiagramm zum Erläutern
eines Steuerbetriebsablaufs gemäß der sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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9 eine
erläuternde
Ansicht zum Zeigen eines Beispiels einer Steuerungsabbildung einer
Verbrennungsmaschine gemäß der sechsten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend
werden bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die
beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform
1.
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Es
wird Bezug genommen auf die Zeichnungen und zuerst auf Ausführungsform
1, in der eine Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist, in welcher die Steuervorrichtung
in einem in einem Fahrzeugsystem installierten Zustand diagrammartig
dargestellt ist.
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In 1 ist
eine Verbrennungsmaschine 1 wie ein Benzinmotor in einem
Fahrzeug montiert und ist betriebsmäßig mit Reifen oder Rädern 6 des
Fahrzeugs verbunden, und eine Elektro-Rotationsmaschine 2 zum Elektrobetrieb
und zum Erzeugen Elektro-Energie hat eine Drehwelle, die mechanisch
mit einer Drehwelle der Verbrennungsmaschine 1 verbunden
ist.
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Zudem
ist ein eine Batterie, einen Kondensator etc. umfassendes Energieversorgungs-System 5 mit
der Elektro-Rotationsmaschine über einen
Umrichter (Steuerschaltung) 3 verbunden, der Drei-Phasen-Gleichstromwandlung
durchführt.
Die Elektro-Rotationsmaschine 2 wird durch die Steuerung
einer ECU (elektronische Steuerungseinheit bzw. electronic control
unit) über
den Umrichter 3 gesteuert. Der Umrichter 3 steuert
einen Feldstrom iF für
die Elektro-Rotationsmaschine 2 auf solche Weise, dass wenn
die Elektro-Rotationsmaschine 2 als Elektromotor betrieben
wird, der Elektro-Rotationsmaschine 2 eine
erforderliche Ankerstromgröße derart
zugeführt
wird, dass das Ausgangsmoment der Verbrennungsmaschine 1 unterstützt wird.
Auch lädt
der Umrichter 3, wenn die Elektro-Rotationsmaschine 2 als Elektrogenerator
betrieben wird, das Energieversorgungs-System 5 mit einer Menge erzeugter
erzeugter Elektro-Energie in Entsprechung zu dem Ankerstrom iA von
der Elektro-Rotationsmaschine 2 auf.
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Eine
Drehgeschwindigkeit Ne der Verbrennungsmaschine 1, eine
Menge an erzeugter erzeugter Elektro-Energie Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2 und
eine Menge an erzeugter Elektro-Energie
oder Leistung (die Menge an geladener elektrischer Leistung) C des
Energieversorgungs-Systems 5 werden in die ECU 4 als
Information von Fahrzeugbedingungen eingegeben. Zudem wird eine
Drehgeschwindigkeit Na der Elektro- Rotationsmaschine 2 in die
ECU 4 eingegeben. Ferner, wie später beschrieben wird, wird
erfasste Information (Fahrzeugbedingungen, Information außerhalb
des Fahrzeugs) von verschiedenen Arten von Sensoren in die ECU 4 eingegeben. Die
verschiedenen Arten von Sensoren schließen einen Drehgeschwindigkeitserfassungsteil
ein, der die individuellen Drehgeschwindigkeiten Ne, Na der Verbrennungsmaschine 1 bzw.
der Elektro-Rotationsmaschine 2 erfasst und einen Elektroleistungserfassungsteil,
der den Umfang an erzeugter Elektro-Energie oder Leistung C des
Energieversorgungs-Systems 5 erfasst.
Beispielsweise werden Informationen wie die Drehgeschwindigkeit
Ne der Verbrennungsmaschine 1, die Drehgeschwindigkeit
Na der Elektro-Rotationsmaschine 2, die Elektroenergiebelastung
des Fahrzeugs, der Umfang an erzeugter Elektro-Energie oder Leistung
C des Energieversorgungs-Systems 5 etc. in die ECU 4 eingegeben.
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Die
ECU 4 berechnet einen Steuerbefehl bzw. eine Steuerführungsgröße 1c und
führt sie
der Verbrennungsmaschine 1 zu, und einen Steuerbefehl bzw.
eine Steuerführungsgröße 3c,
und führt
sie dem Umrichter 3 zu basierend auf verschiedenen Arten von
Eingangsinformationen derart, dass der Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2 hierdurch
durch die Verbrennungsmaschine 1 und den Umrichter 3 gesteuert
wird. Die ECU 4 steuert die Drehgeschwindigkeit Ne der
Verbrennungsmaschine 1 mit Hilfe der Steuerführungsgröße 1c der
Verbrennungsmaschine 1 und steuert mindestens eines von einem
Feldstrom iF und einem Ankerstrom iA der Elektro-Rotationsmaschine 2 mit Hilfe
der Steuerführungsgröße 3c des
Umrichters 3. Die Reifen oder Räder des Fahrzeugs werden angetrieben,
um durch das Ausgangsmoment der Verbrennungsmaschine 1 als
eine Energiequelle (Antriebskraft) zum Drehen angetrieben zu werden.
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Zudem
schließt
die ECU 4 einen Rotationsschwankungs-Unterdrückungsabschnitt ein, der die Rotationsschwankung
der Verbrennungsmaschine 1 unterdrückt. Der Rotationsschwankungs-Unterdrückungsabschnitt
in der ECU 4 steuert den Umfang an Elektro-Energieerzeugung
Ia und das erzeugte Moment Ta von der Elektro-Rotationsmaschine 2 in Übereinstimmung
mit der Elektroenergiebelastung des Fahrzeugs, dem Umfang an elektrischer
Leistung C des Energieversorgungs-Systems 5 und der Drehgeschwindigkeit
Na der Elektro-Rotationsmaschine 2.
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Als
Nächstes
wird Bezug genommen auf den Rotationsschwankungs-Unterdrückungsbetrieb
der Verbrennungsmaschine 1 in Übereinstimmung mit der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 1 gezeigt,
während
auf 2 Bezug genommen wird. 2 ist ein
Ablaufdiagramm, das einen Algorithmus des Steuerbetriebsablaufs
der ECU 4 in Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung beschreibt.
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In 2 entscheidet
die ECU 4 zuallererst einen Rotationsgeschwindigkeitsbefehlswert
bzw. eine Rotationsgeschwindigkeitsführungsgröße Ne* der Verbrennungsmaschine 1 in Übereinstimmung mit
den Fahrzeugbedingungsinformationen von den verschiedenen Arten
von Sensoren und den Anweisungen von dem Fahrer (Schritt S1). Zudem
entscheidet die ECU 4 eine Energieerzeugungsführungsgröße Ia* der
Elektro-Rotationsmaschine 2 basierend
auf der Elektroenergiebelastung des Fahrzeugs (Schritt S2).
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Darauffolgend
wird die Drehgeschwindigkeit Ne (gemessener Wert) der Verbrennungsmaschine 1 von
den verschiedenen Arten von Sensoren (Drehgeschwindigkeitserfassungsteil),
die in der Verbrennungsmaschine 1 installiert sind, gelesen,
und eine Geschwindigkeitsabweichung ΔNe (= Ne* – Ne) zwischen der derart ausgelesenen
Drehgeschwindigkeit Ne und der Drehgeschwindigkeitsführungsgröße Ne* wird
als ein Wert in Entsprechung zu einer Rotationsschwankung berechnet,
und daraufhin wird eine erzeugte Drehmomentführungsgröße T* der Elektro-Rotationsmaschine 2,
um der Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 entgegenzuwirken,
entschieden (Schritt S3).
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Dann
wird die Menge an Elektro-Energie (gemessener Wert) des Energieversorgungs-Systems 5 ausgelesen
und es wird bestimmt, zu welchem der drei Bereiche der Pegel der
Menge der elektrischen Energie C gehört durch Vergleichen der Menge
der Elektro-Energie C mit einem oberen Grenzschwellwert Cmax bzw.
einem unteren Grenzschwellwert Cmin (Schritt S4).
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Wenn
bestimmt wird, dass C > Cmax
im Schritt S4 gilt (d.h., die Menge an Elektro-Energie C ist nahezu
in einem voll aufgeladenen Zustand), wird die erste Rotationsschwankungs-Steuerung ausgeführt, so
dass die Menge an Elektro-Energieerzeugung
Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2 gesteuert wird, um nicht
mehr elektrische Energie zu erzeugen als der Elektroenergiebelastung
des Fahrzeugs entspricht (Schritt S5) und dann wird eine Rückführung zum
Schritt S1 ausgeführt.
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Zu
dieser Zeit befindet sich das Energieversorgungs-system 5 in
einem nahezu voll aufgeladenen Zustand, so dass wenn die Menge an
erzeugter Elektro-Energie C um mehr zunimmt als die Elektroenergiebelastung
des Fahrzeugs, dem Energieversorgungs-system 5 eine übermäßige elektrische
Energie zugeführt
wird, welches als Ergebnis davon in einen überladenen Zustand kommt. Es
ist demgemäss
erforderlich, die Menge an Elektro-Energieerzeugung der Elektro-Rotationsmaschine 2 so
zu steuern, dass eine Energieerzeugung um mehr als die Elektroenergiebelastung
des Fahrzeugs unterbunden wird.
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Andererseits,
wenn im Schritt S4 bestimmt wird, dass Cmax ≥ C ≥ Cmin gilt (d.h., die Menge an Elektro-Energie
C befindet sich in einem normalen Bereich, in dem sie geringer oder
gleich einem voll aufgeladenen Zustand ist), wird die zweite Rotationsschwankungs-Steuerung
ausgeführt
und ein Zurückkehren
zum Schritt S1 wird ausgeführt
(Schritt S6).
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In
diesem Fall wird ein Umfang an Betragsänderung der Elektro-Energieerzeugung
Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2 in Bezug auf die Elektroenergiebelastung
des Fahrzeugs kompensiert (aufgefüllt oder absorbiert) durch
das Energieversorgungs-System 5, so dass das erzeugte Drehmoment Ta
der Elektro-Rotationsmaschine 2 in einer Richtung gesteuert
werden kann, um die Rotationsschwankung (die Geschwindigkeitsabweichung ΔNe) der Verbrennungsmaschine 1 zu
unterdrücken.
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Zudem,
wenn im Schritt S4 bestimmt wird, dass C < Cmin gilt (d.h., die Menge an Elektro-Energie
C wird extrem eingeschränkt),
werden alle Arten von Rotationsschwankungs-Steuerungen unterbunden (Schritt S7)
und eine Zurückführung zum
Schritt S1 wird ausgeführt.
In diesem Fall ist die Menge an Elektro-Energie C des Energieversorgungs-Systems 5 weniger
als der untere Grenzschwellwert Cmin, so dass wenn eine geringe
Menge an Elektro-Energie, um die die Menge an Elektro-Energieerzeugung
der Elektro-Rotationsmaschine 2 geringer ist als die Elektroenergiebelastung
des Fahrzeugs, zu ergänzen
ist aus dem Energieversorgungs-System 5, um eine Rotationsschwankung
der Verbrennungsmaschine 1 zu unterdrücken, das Energieversorgungs-System 5 in
einen überentladenen
Zustand kommt. Demgemäss
ist es zum Vermeiden einer solchen Situation erforderlich, die Rotationsschwankungs-Steuerung
zum Unterdrücken
der Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 zu unterbinden.
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Daher
ist es durch Umschalten der Steuerung der Elektro-Rotationsmaschine 2 in Übereinstimmung
mit den jeweiligen Pegeln des Umfangs an Elektro-Energie C des Energieversorgungs-Systems 5 möglich, zu
verhindern, dass das Energieversorgungs-System 5 in einen überladenen
oder überentladenen
Zustand kommt, derart, dass das Reduzieren der Betriebslebensdauer,
das in Brand kommen etc. des Energieversorgungs-Systems 5 verhindert werden
kann.
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Zudem
kann die Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 unterdrückt werden
ohne Belastung des Energieversorgungs- Systems 5. Speziell kann der
Fahrkomfort des Fahrzeugs während des
Leerlaufs, bei dem die Verbrennungsmaschine 1 bei einer
niedrigen Drehzahl betrieben wird, verbessert werden.
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Zudem
neigt der Fahrkomfort auch dann nicht zu einer Verschlechterung,
wenn die Drehgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine 1 gesteuert
wird um niedriger zu sein als ihre allgemeine Leerlaufdrehzahl,
so dass die Leerlaufdrehzahl weiter abgesenkt werden kann, es hierdurch
ermöglichend, die
Kraftstoffökonomie
zu verbessern.
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Wie
oben beschrieben, schließt
gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die Steuervorrichtung für eine Verbrennungsmaschine
die Elektro-Rotationsmaschine 2 ein
für einen Elektrobetrieb
und für
eine elektrische Energieerzeugung mit der Verbrennungsmaschine 1 verbunden, und
das Energieversorgungs-System 5, das mit der Elektro-Rotationsmaschine 2 verbunden
ist, wobei ein erzeugtes Drehmoment Ta der Elektro-Rotationsmaschine 2 gesteuert
wird, um die Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 durch
Steuern des Feldstroms iF oder des Ankerstroms iA der Elektro-Rotationsmaschine 2 basierend
auf den individuellen Umdrehungsgeschwindigkeiten Ne, Na der Verbrennungsmaschine 1 und
der Elektro-Rotationsmaschine 2, dem Umfang an Elektro-Energie
C des Energieversorgungs-Systems 5 und
einer Information in Bezug auf die Elektroenergiebelastung des Fahrzeugs
zu unterdrücken.
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Zu
dieser Zeit wird wenn die Menge an Elektro-Energie C des Energieversorgungs-Systems 5 innerhalb
des Bereichs des eingeschwungenen Zustands liegt, d.h., geringer
als oder gleich dem oberen Grenzschwellwert Cmax, das erzeugte Drehmoment
Ta der Elektro-Rotationsmaschine 2 geändert, um die Rotationsschwankung
der Verbrennungsmaschine 1 zu unterdrücken in Übereinstimmung mit der zweiten
Rotationsschwankungs-Steuerung wohingegen, wenn die Menge an Elektro-Energie
C den oberen Grenzschwellwert Cmax übersteigt, die Elektro-Rotationsmaschine 2 gesteuert
wird, um die Menge an Elektroenergieerzeugung Ia unter der Gesamtausgangsleistung
der Elektro-Rotationsmaschine 2 bei einem konstanten Wert
(oder bei 0) zu halten, um zu verhindern, dass das Energieversorgungs-System 5 überladen
wird.
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Demnach
kann das Überladen
des Energieversorgungs-Systems 5 verhindert werden durch Konstanthalten
der Menge an Elektroenergieerzeugung, wodurch Schwierigkeiten wie
das Reduzieren der Lebensdauer, das Abbrennen etc. des Energieversorgungs-Systems 5 verhindert
werden können.
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Zudem
ist es durch Unterdrücken
der Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 möglich, den
Fahrkomfort speziell während
niedriger Drehzahl (im Leerlauf) der Verbrennungsmaschine 1, bei
der die Rotationsschwankung davon groß ist, zu verbessern. Auch
kann die Umdrehungsgeschwindigkeit während des Leerlaufs, bei dem
die Verbrennungsmaschine 1 betrieben wird, um bei niedriger Geschwindigkeit
zu drehen, weiter abgesenkt werden, es hierdurch ermöglichend,
die Kraftstoffökonomie
des Fahrzeugs zu verbessern.
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Ausführungsform
2.
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Obwohl
in der oben erwähnten
ersten Ausführungsform
nicht speziell erwähnt,
kann, wenn das erzeugte Drehmoment Te der Verbrennungsmaschine 1 in
der ersten Rotationsschwankungs-Steuerung verbessert
wird (Schritt S5 in 2), die Energieerzeugungseffizienz
der Elektro-Rotationsmaschine 2 reduziert werden.
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3 ist
ein Schwingungsformdiagramm, das den Betrieb einer Steuervorrichtung
für eine
Verbrennungsmaschine gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der die Energieerzeugungseffizienz
einer Elektro-Rotationsmaschine 2 reduziert
wird, wenn das erzeugte Drehmoment Te einer Verbrennungsmaschine 1 erhöht wird,
wobei die Rotationsschwankung in der Verbrennungsmaschine 1 erzeugt
wird.
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Das
Schwingungsformdiagramm der 3 zeigt
die Änderungen
des Umfangs an Elektro-Energieerzeugung Ia und des erzeugten Drehmoments
Ta der Elektro-Rotationsmaschine 2 und das erzeugte Drehmoment
Te der Verbrennungsmaschine 1 über die Zeit, wenn eine erste
Rotationsschwankungs-Steuerung ausgeführt wird (in dem Fall, in dem
der Umfang an Elektro-Energie
C eines Energieversorgungs-Systems 5 nahezu das eines voll
aufgeladenen Zustandes ist).
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In 2 steigt
das erzeugte Drehmoment Te der Verbrennungsmaschine 1 mit
Verstreichen der Zeit in Übereinstimmung
mit der Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 an
und fällt
ab. In diesem Fall ist ein Rotationsschwankungs-Unterdrückungsabschnitt
in einer ECU 4 derart konstruiert, dass er die Effizienz
der Elektro-Rotationsmaschine 2 variabel
steuert, wodurch wenn das erzeugte Drehmoment Te der Verbrennungsmaschine 1 zunimmt, die
Energieerzeugungseffizienz der Elektro-Rotationsmaschine 2 reduziert
wird, um die Menge an Elektroenergieerzeugung Ia auf einen festen
oder konstanten Wert festzulegen, wie in 2 gezeigt. Das
heißt,
wenn das erzeugte Drehmoment Te der Verbrennungsmaschine 1 in
einer ersten Rotationsschwankungs-Steuerung der Elektro-Rotationsmaschine 2 zunimmt
(Schritt S5), wird die Elektro-Rotationsmaschine 2 auf
solche Weise gesteuert, dass eine übermäßige Menge an erzeugte Drehmoment Te
durch Absenken der Energieerzeugungseffizienz der Elektro-Rotationsmaschine 2 in
einer angemessenen Weise absorbiert wird.
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Obwohl
die Elektro-Rotationsmaschine 2 das erzeugte Drehmoment
Te von der Verbrennungsmaschine 1 empfängt und hierdurch elektrische
Energie erzeugt, wandelt sie im Allgemeinen das erzeugte Drehmoment
Ta in eine Menge an Elektroenergieerzeugung Ia bei einer höchsten Umwandlungseffizienz
um, welche die Elektro-Rotationsmaschine 2 ausgeben kann,
um keine zusätzliche
Energie zu verbrauchen.
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Jedoch
in dem Fall, in dem das erzeugte Drehmoment Te bedingt durch die
Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 zunimmt,
wird die Menge an Elektroenergieerzeugung Ia abnehmen, wenn die
Menge an Drehmomentzunahme durch die Elektro-Rotationsmaschine 2 zu
verbrauchen ist, so dass eine Menge an Energieerzeugung von mehr
als der Elektroenergielast des Fahrzeugs vorgenommen werden wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt kann wenn die Menge an Elektroenergie C des Energieversorgungs-Systems 5 niedriger
ist als die des voll aufgeladenen Zustands eine Zunahme in der Menge
an der Elektroenergieerzeugung Ia absorbiert werden durch Aufladen
des Energieversorgungs-Systems 5, aber wenn das Energieversorgungs-System 5 sich
nahezu im voll aufgeladenen Zustand befindet, kann die Menge an
Elektroenergieerzeugung Ia nicht durch das Energieversorgungs-System 5 absorbiert
werden, so dass das Energieversorgungs-System 5 in einen überladenen
Zustand kommt.
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Demgemäss ist es
wünschenswert,
dass wenn das erzeugte Drehmoment Te der Verbrennungsmaschine 1 zunimmt
während
das Energieversorgungs-System 5 sich im voll aufgeladenen
Zustand befindet, die Menge an zu verbrauchendem Drehmoment erhöht wird
durch Verringern der Energieerzeugungseffizienz der Elektro-Rotationsmaschine 2 ohne Ändern der
Menge an Elektroenergieerzeugung Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2,
wodurch eine Menge an erzeugtem Drehmoment Te in Entsprechung zu
der Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 absorbiert
wird.
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Demnach
ist es durch Steuern zum Herabsetzen der Energieerzeugungseffizienz
der Elektro-Rotationsmaschine 2 möglich, zu verhindern, dass
das Energieversorgungs-System 5 in einen überladenen
Zustand kommt, wie oben dargelegt, so dass Schwierigkeiten wie das
Reduzieren der Betriebslebensdauer, ein Abbrennen etc. des Energieversorgungs-Systems 5 verhindert
werden können.
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Zudem
kann die Menge an Elektroenergieerzeugung der Elektro-Rotationsmaschine 2 konstant gehalten
werden durch Steuern der Effizienz der Elektro-Rotationsmaschine 2 in
variabler Weise und daneben kann das Überladen des Energieversorgungs-Systems 5 verhindert
werden, wenn die Menge an Elektroenergie C des Energieversorgungs-Systems 5 gleich
oder über
einem oberen Grenzschwellwert Cmax liegt.
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Zudem
kann durch Unterdrücken
der Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 der Fahrkomfort
des Fahrzeugs wie oben dargelegt, verbessert werden und die Drehgeschwindigkeit
der Verbrennungsmaschine 1 während des Leerlaufs kann weiter
herabgesetzt werden, es hierdurch ermöglichend, die Kraftstoffökonomie
des Fahrzeugs zu verbessern.
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Ausführungsform
3.
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Obwohl
in der oben erwähnten
ersten Ausführungsform
nicht speziell erwähnt,
kann in der ersten Rotationsschwankungs-Steuerung (Schritt S5 in 2)
der Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2 umgeschaltet
werden zwischen einem gewöhnlichen
Energieerzeugungszustand und einem Drei-Phasen-kurzgeschlossenen Zustand.
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4 ist
ein Schwingungsformdiagramm, das den Betrieb einer Steuervorrichtung
für eine
Verbrennungsmaschine gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher der Betriebszustand
der Elektro-Rotationsmaschine 2 umgeschaltet wird zwischen
einem Energieerzeugungszustand und einem Drei-Phasen-kurzgeschlossenen
Zustand. In ähnlicher
Weise wie oben dargelegt (siehe 3), zeigt
das Schwingungsformdiagramm der 4 die Ladungen über die
Zeit von einer Menge an Elektroenergieerzeugung Ia, und das erzeugte
Drehmoment Ta der Elektro-Rotationsmaschine 2, und das
erzeugte Drehmoment Te der Verbrennungsmaschine 1, wenn die
erste Rotationsschwankungs-Steuerung ausgeführt wird (in dem Fall, in dem
die Menge an Elektroenergie C des Energieversorgungs-systems 5 nahezu
in einem voll aufgeladenen Zustand ist).
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In
diesem Fall ist der Rotationsschwankungs-Unterdrückungsabschnitt einer ECU 4 derart konstruiert,
dass der Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2 umgeschaltet
wird zwischen einem Antriebszustand, einem Energieerzeugungszustand
und einem Drei-Phasen-Kurzschlusszustand. Das
heißt,
um die Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 2 zu
unterdrücken,
wird in der ersten Rotationsschwankungs-Steuerung (Schritt S5) die
Elektro-Rotationsmaschine 2 gesteuert,
um zwischen dem gewöhnlichen
Energieerzeugungszustand und dem Drei-Phasenkurzgeschlossenen Zustand
umzuschalten, um ein übermäßige erzeugtes Drehmoment
Te von der Verbrennungsmaschine 1 zu absorbieren.
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In 4 wird
die oben erwähnte
Umschaltsteuerung durch Rechteckschwingungen angegeben. Wenn beispielsweise
die Elektro-Rotationsmaschine 2 in einen Drei-Phasenkurzgeschlossenen Zustand
versetzt wird, wird die Menge an Elektroenergieerzeugung Ia 0, so
dass das erzeugte Drehmoment Te der Verbrennungsmaschine 1 in Übereinstimmung
mit dem Feldstrom iF absorbiert werden kann. Demgemäss wird
es in dem Fall, in dem die Drehgeschwindigkeit der Verbrennungsmaschine 1 erhöht wird
durch Rotationsschwankungen davon und demnach das erzeugte Drehmoment
Te der Verbrennungsmaschine 1, das durch die Elektro-Rotationsmaschine 2 absorbiert
werden sollte, groß wird, möglich, dass
das erzeugte Drehmoment Te durch Steuern der Menge von Elektroenergieerzeugung
Ia auf 0 ohne Erzeugen von Elektrizität absorbiert wird. Zu diesem
Zeitpunkt wird in dem Fall, in dem es eine Elektroenergielast des
Fahrzeugs gibt, eine Menge an Elektroenergieerzeugung Ia in Entsprechung
zu der Elektroenergielast des Fahrzeugs diesem von der Elektro-Rotationsmaschine 2 durch
optimales Steuern des Tastverhältnisses
des Drei-Phasen kurzgeschlossenen Zustandes (Ia = 0) und des Energieerzeugungszustandes
zugeführt.
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Wie
oben beschrieben, kann in der ersten Rotationsschwankungs-Steuerung
durch Steuern zum Umschalten der Elektro-Rotationsmaschine 2 zwischen
dem Antriebszustand und dem Energieerzeugungszustand und dem Drei-Phasenkurzgeschlossenen
Zustand, und durch Anwenden des Drei-Phasen-kurzgeschlossenen Zustands, das
von der Verbrennungsmaschine 1 erzeugte Drehmoment Te absorbiert
werden durch zu Null machen der menge an Elektroenergieerzeugung
Ia von der Elektro-Rotationsmaschine 2. Demgemäss, wie
oben dargelegt, kann der Überlagerungszustand
des Energieversorgungs-Systems 5 vermieden werden, so dass
Schwierigkeiten wie das Reduzieren der Betriebslebensdauer, Abbrand
etc. des Energieversorgungs-Systems 5 verhindert
werden können.
Zudem kann der Fahrkomfort des Fahrzeugs während einer Niedergeschwindigkeitsdrehung
der Verbrennungsmaschine 1 verbessert werden und die Drehgeschwindigkeit
der Verbrennungsmaschine 1 während des Leerlaufs kann weiter
herabgesetzt werden, es hierdurch ermöglichend, die Kraftstoffökonomie
des Fahrzeugs zu verbessern.
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Ausführungsform
4.
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Obwohl
nicht speziell in der oben erwähnten ersten
Ausführungsform
beschrieben, kann in der zweiten Rotationsschwankungs-Steuerung
(Schritt S6 in 2) der Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2 umgeschaltet
werden zwischen einem gewöhnlichen
Energieerzeugungszustand und einem Hochssetzsteller-Energieerzeugungszustand.
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In
diesem Fall ist ein Rotationsschwankungs-Unterdrückungsabschnitt in einer ECU 4 derart
konstruiert, dass der Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2 umgeschaltet
wird zwischen einem Antriebszustand, einem Energieerzeugungszustand
und einem Transistor-betriebenen Hochsetzsteller-Energieerzeugungszustand.
Das heißt,
in der zweiten Rotationsschwankungs-Steuerung (Schritt S6), wird
der Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2, wenn
die Menge an Elektroenergie C des Energieversorgungs-Systems 5 innerhalb
eines eingeschwungenen Zustandes liegt, um eine Rotationsschwankung
der Verbrennungsmaschine 1 zu unterdrücken, zwischen einem gewöhnlichen
Energieerzeugungszustand und einem Hochsetzsteller-Energieerzeugungszustand
umgeschaltet.
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Obwohl
im Allgemeinen die Menge an Elektroenergieerzeugung Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2 von
der Drehzahl Na der Elektro-Rotationsmaschine 2 abhängt, wird
die erzeugte Spannung niedriger als eine Batterieladespannung (eine
Anschlussspannung des Energieversorgungs-systems 5) während der
Langsamumdrehung der Verbrennungsmaschine 1, so dass eine
Elektroenergieerzeugung nicht durchgeführt werden kann.
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Demgemäss ist es
zum Erzeugen Elektro-Energie während
der niedrigen Drehzahl der Verbrennungsmaschine 1, erforderlich,
die erzeugte Spannung für
das Erzeugen Elektro-Energie mit Hilfe eines Hochsetzstellers anzuheben.
Speziell, wenn die Drehzahl Ne der Verbrennungsmaschine 1 herabgesetzt
wird während
der niedrigen Drehzahl davon (Leerlauf etc.), wird die Rotationsschwankung der
Verbrennungsmaschine 1 größer, so dass ein Minimalpegel
der Drehzahl weiter reduziert wird, hierdurch die Möglichkeit
eröffnend,
dass keine Elektrizität
durch die Elektro-Rotationsmaschine 2 erzeugt wird.
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Jedoch
wird es durch Zunahme der Erzeugungsspannung der Elektro-Rotationsmaschine 1 mit Hilfe
des Hochsetzstellers, möglich,
Elektrizität
zu erzeugen mit selbst noch niedriger Drehzahl, so dass selbst wenn
die Leerlaufdrehzahl der Verbrennungsmaschine 1 reduziert
wird, ein Steuern zum Unterdrücken
der Rotationsschwankung vorgenommen werden kann.
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Demnach
wird als Steuerung der Elektro-Rotationsmaschine 2 zum
Unterdrücken
der Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 der
Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine
umgeschaltet zwischen dem Antriebszustand, dem gewöhnliche
Energieerzeugungszustand und dem Energieerzeugungszustand unter
Verwendung der transistorbetriebenen Hochsetzsteller-Energieerzeugung,
wodurch die Ausgangsgröße der Verbrennungsmaschine 1 bei
selbst noch geringerer Drehzahl der Elektro-Rotationsmaschine 2 abgenommen werden
kann durch Durchführen
einer Hochsetzsteller-Energieerzeugung unter Verwendung eines Transistors.
Als ein Ergebnis kann die Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 in
viel größerem Rotationsgeschwindigkeitsbereich
unterdrückt
werden.
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Zudem
ist es durch Erhöhen
der Menge an Elektroenergieerzeugung Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2 bei
niedriger Drehzahl möglich,
eine Reduzierung der Menge Elektro-Energie C des Energieversorgungs-Systems 5 in
der zweiten Rotationsschwankungs-Steuerung zu vermeiden (Schritt
S6). Ferner kann die Leerlaufdrehzahl zu einem ausreichenden Umfang
verringert werden ohne Verschlechtern des Fahrkomforts des Fahrzeugs,
so dass die Kraftstoffökonomie
des Fahrzeugs verbessert werden kann.
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Ausführungsform
5.
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Obwohl
in den oben erwähnten
dritten und vierten Ausführungsformen
keine spezielle Erwähnung
der Auswahlbedingung der Schaltsteuerung der Elektro-Rotationsmaschine 2 vorgenommen
worden ist, kann das Schalten in Übereinstimmung mit einer Elektroenergielast
des Fahrzeugs vorgenommen werden, der Drehgeschwindigkeit Ne der
Verbrennungsmaschine 1 und des Umfangs an Elektro-Energie
C des Energieversorgungs-Systems 5.
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5 und 6 sind
erläuternde
Ansichten, die jeweils Betriebszustandsabbildungen einer Elektro-Rotationsmaschine 2 in Übereinstimmung
mit einer fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen, in der die Betriebszustände der
Elektro-Rotationsmaschine 2 erläutert werden, die in Übereinstimmung
mit der Elektroenergielast eines Fahrzeugs, der Drehgeschwindigkeit
Ne einer Verbrennungsmaschine 1 und des Umfangs an Elektro-Energie
C des Energieversorgungs-Systems 5 ausgewählt werden.
In 5 ist ein Beispiel einer Abbildung zum Auswählen des
Betriebszustandes der Elektro-Rotationsmaschine 2 gezeigt
(eines Antriebszustandes, eines Energieerzeugungszustandes und eines
Drei-Phasenkurzgeschlossenen Zustandes) basierend auf der Elektroenergiebelastung des
Fahrzeugs (in Entsprechung zu der Menge an Elektroenergieerzeugung
Ia) und des Umfangs an Elektro-Energie C, die von dem Energieversorgungs-System 5 zugeführt wird.
Auch in 6 wird ein Beispiel einer Abbildung
zum Auswählen
zwischen Energieerzeugungsverfahren der Elektro-Rotationsmaschine 2 gezeigt
(eines diodenbetriebenen Gleitrichtungsenergieerzeugungszustandes
in Übereinstimmung
mit einer Diode, und eines Hochsetzsteller-Energieerzeugungszustandes in Übereinstimmung
mit einem Transistor) basierend auf der Drehgeschwindigkeit Ne der
Verbrennungsmaschine 1.
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In
diesem Fall verwendet ein Rotationsschwankungs-Unterdrückungsabschnitt in der ECU 4 in
geeigneter Weise verschiedene Arten von Steuerungen durch Umschalten
des Betriebszustandes der Elektro-Rotationsmaschine 2 zwischen
vier Arten von Schaltsteuerzuständen
einschließlich
eines Antriebszustandes, eines Energieerzeugungszustandes und eines
Schalsteuerzustandes zwischen einem Antriebszustand und einem Energieerzeugungszustand
und einem Drei-Phasenkurzgeschlossenen Zustand in Übereinstimmung
mit der Elektroenergiebelastung des Fahrzeugs (des Umfangs an Elektroenergieerzeugung
Ia) und des Umfangs an Elektro-Energie
C des Energieversorgungs-Systems 5, und gleichzeitig durch
Umschalten des Energieversorgungszustandes zwischen einem diodenbetriebenen
Gleitrichtungsenergieerzeugungszustandes und einem transistorbetriebenen
Hochsetzsteller-Energieerzeugungszustand,
und eines Schaltsteuerungszustandes zwischen einem Gleitrichtungsenergieerzeugungszustand
und einem Hochsetzsteller-Energieerzeugungszustand in Übereinstimmung
mit der Drehgeschwindigkeit Ne der Verbrennungsmaschine 1.
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Das
heißt,
als der Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2 wird ein
optimaler Steuerzustand aus vier Arten von Steuerzuständen ausgewählt, die
einschließen
(1) einen Antriebszustand eines Elektromotors, (2) einen gewöhnlichen
Energieerzeugungssteuerungszustand, (3) einen Drei-Phasen-kurzgeschlossenen
Zustand zum Verhindern der Energieerzeugung, und (4) einen schaltgesteuerten Zustand
zum Schalten zwischen einem Antriebszustand und einem Energieerzeugungszustand
zum Unterdrücken
einer Rotationsschwankung in Übereinstimmung
mit einer Menge an Elektroenergieerzeugung Ia und des Umfangs an
Elektro-Energie C.
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In 5 wird
in dem Fall, in dem die Menge an Elektro-Energieerzeugung Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2 (die
Belastung des Fahrzeugs) innerhalb eines eingeschwungenen Zustandes
oder eines regulären
Bereichs liegt (0 < Ia ≤ Ia*), wenn
die Menge an Elektro-Energie C des Energieversorgungs-Systems 5 einen
oberen Grenzschwellwert Cmax übersteigt,
ein Schaltsteuerungszustand des Umschaltens zwischen einem Antriebszustand
und einem Drei-Phasen-kurzgeschlossenen Zustand (Energieerzeugungsverhinderungszustand)
ausgewählt;
wenn die Menge an Elektro-Energie C innerhalb des Bereichs eines
eingeschwungenen Zustandes liegt (Cmin ≤ C ≤ Cmax), wird ein Schaltsteuerzustand
des Umschaltens zwischen einem Antriebszustands und einem Energieerzeugungszustand ausgewählt; und
wenn die Menge an Elektro-Energie C unterhalb einen unteren Grenzschwellwert
Cmin fällt,
wird der gewöhnliche
Energieerzeugungszustand des Unterbindens von Rotationsschwankungs-Steuerung
ausgewählt.
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Zudem
wird in dem Fall, in dem die menge an Elektro-Energieerzeugung Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2 eine Energieerzeugungsführungsgröße Ia* überschreitet,
wenn die Menge an Elektro-Energie C den oberen Grenzschwellwert
Cmax übersteigt,
ein Schaltsteuerzustand des Umschaltens zwischen dem Energieerzeugungszustand
und dem Drei-Phasenkurzgeschlossenen Zustand ausgewählt wohingegen,
wenn die Menge an Elektro-Energie C geringer ist oder gleich dem
oberen Grenzschwellwert Cmax, die Rotationsschwankungs-Steuerung gemäß dem Abstimmen
der Menge an Elektro-Energieerzeugung
(dem Abstimmen der Energieerzeugungseffizienz in Übereinstimmung
mit der oben erwähnten
zweiten Ausführungsform)
ausgeführt
wird.
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Andererseits
wird in 6 der Energieerzeugungszustand
der Elektro-Rotationsmaschine folgendermaßen gesteuert oder ausgewählt. Das
heißt, wenn
die Drehgeschwindigkeit Ne der Verbrennungsmaschine 1 niedriger
ist als oder gleich einem unteren Grenzschwellwert Nmin, wird ein
Zerhacker-(Spannungsanhebungs)-Energieerzeugungszustand
bzw. Hochsetzsteller-Energieerzeugungszustand in Übereinstimmung
mit einem Transistor ausgewählt;
wenn die Drehgeschwindigkeit Ne innerhalb eines eingeschwungenen
Zustands – oder
regulären Bereichs
liegt (Nmin < Ne ≤ Mnax), wird
ein Schaltsteuerzustand des Umschaltens zwischen einer Hochsetzsteller-Energieerzeugung
und einer gewöhnlichen
diodenbetriebenen Gleichrichtungsenergieerzeugung ausgewählt; und
wenn die Drehgeschwindigkeit Ne einen oberen Grenzschwellwert Nmax übersteigt,
wird ein diodenbetriebener Gleichrichtungsenergieerzeugungszustand
ausgewählt.
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Demnach
wird ein optimaler Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2 ausgewählt in Übereinstimmung
mit der Abbildung der 5 aus dem Antriebszustand, dem
Energieerzeugungszustand und dem Drei-Phasenkurzgeschlossenen Zustand
in Übereinstimmung
mit der elektrischen Energielast des Fahrzeugs und der Menge an
Elektro-Energie C des Energieversorgungs-systems 5. Zudem, wie
in 6 gezeigt, speziell für den Energieerzeugungszustand
der Elektro-Rotationsmaschine 2 wird eine Diodengleichrichtungsenergieerzeugung
oder eine Hochsetzsteller-Energieerzeugung in Übereinstimmung mit der Drehgeschwindigkeit
Ne der Verbrennungsmaschine 1 ausgewählt. Als ein Ergebnis kann
eine auf die Fahrzeugbedingung abgestimmte Feinsteuerung des Betriebszustandes
erreicht werden und die Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 kann
effizienter unterdrückt
werden, um es hierdurch zu ermöglichen,
die Leerlaufdrehzahl zu reduzieren und das Energieerzeugungssystem 5 zu
schützen.
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Auch,
wie oben dargelegt, kann die Menge an Elektro-Energieerzeugung Ia der Elektro-Rotationsmaschine 2 konstant
gehalten werden durch Ändern
der Effizienz der Elektro-Rotationsmaschine 2 und
das Überladen
des Energieversorgungs-Systems 5 kann
verhindert werden, wenn die Menge an Elektro-Energie C des Energieversorgungs-Systems 5 gleich
oder über
dem oberen Grenzschwellwert Cmax liegt, es hierdurch ermöglichend,
die Schwierigkeiten wie das Reduzieren der Betriebslebensdauer,
Abbrand etc. des Energieversorgungs-Systems 5 zu vermeiden.
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Zudem
ist es durch Umschalten des Betriebszustandes der Elektro-Rotationsmaschine 2 in den
Drei-Phasenkurzgeschlossenen Zustand möglich, das erzeugte Drehmoment
Te von der Verbrennungsmaschine 1 zu reduzieren während die
Menge an von der Elektro-Rotationsmaschine 2 vorgenommener
Elektro-Energieerzeugung zu Null gemacht wird, wodurch das Überladen
des Energieversorgungs-Systems 5 verhindert werden kann.
Auch wird es durch Umschalten des Antriebszustandes der Elektro-Rotationsmaschine 2 in
den Hochsetzsteller-Energieerzeugungszustand
möglich,
die Ausgangsgröße der Verbrennungsmaschine 1 selbst
bei noch niedrigerer Drehzahl Na der Elektro-Rotationsmaschine 2 zu
entnehmen und demnach kann die Rotationsschwankung der Verbrennungsmaschine 1 in
einem viel größeren Drehzahlbereich
unterdrückt werden.
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Zudem
wird der Betriebszustand der Elektro-Rotationsmaschine 2 selektiv
zwischen dem Antriebszustand, dem Energieerzeugungszustand, dem Drei-Phasen-kurzgeschlossenen
Zustand und dem transistorbetriebenen Hochsetzsteller-Energieerzeugungszustand
in Übereinstimmung
mit der Drehgeschwindigkeit Ne der Verbrennungsmaschine 1,
der Menge an Elektro-Energie C des Energieversorgungs-Systems 5 und
der Elektroenergielast des Fahrzeugs (d.h., der Menge an Elektro-Energieerzeugung
Ia) umgeschaltet werden und ein Betriebszustand mit der höchsten Wirkung
der Unterdrückung
der Rotationsschwankung wird ausgewählt, wodurch die Rotationsschwankung
der Verbrennungsmaschine 1 wirksam verbessert werden kann und
gleichzeitig die Betriebslebensdauer des Energieversorgungs-Systems 5 verlängert werden
kann.
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Ausführungsform
6.
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Obwohl
in den oben erwähnten
ersten bis fünften
Ausführungsformen
einer Anhaltezeit eines Fahrzeugs keine Beachtung geschenkt worden
ist, während
der ein Leerlaufhilfszustand angewendet wird, wird ein geschätzte Anhaltezeit
t des Fahrzeugs erhalten und ein Betriebszustand der Verbrennungsmaschine 1 kann
während
der Anhaltezeit ausgewählt
werden.
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Nachstehend
wird Bezug genommen auf eine sechste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, in der ein Betriebszustand einer Verbrennungsmaschine 1 ausgewählt wird
in Übereinstimmung
mit einer geschätzten
Anhaltezeit t eines Fahrzeugs während
Bezug genommen wird auf 7 bis 9 gemeinsam
mit 1.
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7 ist
ein Blockdiagramm zum Zeigen des schematischen Aufbaus eines Fahrzeugsystems,
in dem eine Steuervorrichtung für
eine Verbrennungsmaschine in Übereinstimmung
mit der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung installiert ist, wobei gleiche Teile
oder Komponenten wie die oben beschriebenen (siehe 1)
durch dieselben Bezugszeichen oder dieselben Bezugszeichen mit einem angehängten "A" an ihren Enden gekennzeichnet sind,
während
eine detaillierte Erläuterung davon
weggelassen wird. Zusätzlich
sind jene Teile wie ein Energieversorgungs-System 5 etc.,
die in 7 nicht gezeigt sind, wie sie in 1 gezeigt sind. 8 ist
ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerbetriebsbeispiel in Übereinstimmung
mit der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert
und 9 ist eine erläuternde
Ansicht, die ein Beispiel einer Steuerungsabbildung M1 zeigt, die verwendet
wird zum Auswählen
eines Betriebszustandes in Übereinstimmung
mit der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. In der Abbildung M1 der 9 stehen
Referenzzeiten ta, tb, tc, die mit der geschätzten Anhaltezeit t zu vergleichen
sind, im Zusammenhang mit ta < tb < tc und die Referenzzeit
tc entspricht einem oberen Grenzschwellwert.
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In 9 wird
der Betriebsmodus der Verbrennungsmaschine 1 folgendermaßen ausgewählt. Das
heißt,
ein Leerlaufzustand wird ausgewählt
in dem Fall von t ≤ ta,
indem die geschätzte
Anhaltezeit t extrem kurz ist; ein Leerlaufhilfszustand wird ausgewählt in dem
Fall von ta < t ≤ tb, indem
die geschätzte Anhaltezeit
t in einem Zwischenbereich liegt; und ein Anhalte- und Neustartzustand
(nachstehend abgekürzt
als ein "ISS") wird ausgewählt in dem
Fall von tb < t ≤ tc, in welchem
die geschätzte
Anhaltezeit t relativ lang ist.
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In 7 schließt eine
ECU 4A einen Anhaltezeitschätzabschnitt ein, der die geschätzte Anhaltezeit
t des Fahrzeugs berechnet, und einen Zustandsauswahlabschnitt, der
den Zustand der Verbrennungsmaschine 1 während der
Anhaltezeit des Fahrzeugs auswählt.
Der Zustandsauswahlabschnitt in der ECU 4A wählt entweder
den Leerlaufzustand unter Verwendung der Verbrennungsmaschine 1 alleine aus,
den Leerlaufzustand unter Verwendung der Elektro-Rotationsmaschine 2 gemeinsam
mit der Verbrennungsmaschine 1, und den Anhalte- und Neustartzustand
der Verbrennungsmaschine 1 basierend auf mindestens einem
von der Anhaltezeit t und der Menge an Elektro-Energie C des Energieversorgungs-Systems 5.
Auch wählt
der Zustandswählabschnitt
einen Zustand, in dem die beste Kilometerleistung (der geringste
Kraftstoffverbrauch) erreicht werden kann.
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In ähnlicher
Weise wie oben dargelegt, holt die ECU 4A Information über das
Fahrzeug von verschiedenen Arten von in dem Fahrzeug montierten Sensoren
ein und führt
Programme darin aus während
sie die darin zuvor gespeicherten Daten verwendet, hierdurch die
Betriebszustände
der Verbrennungsmaschine 1 und der Elektro-Rotationsmaschine 2 steuernd.
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Zudem
sind eine Fahrzeugzustandsüberwachungseinrichtungsgruppe 10 und
eine Externfahrzeuginformationssammeleinrichtungsgruppe 20 mit
der ECU 4A als eine Doppelsysteminformationssammeleinrichtungsgruppe
verbunden. die ECU 4A entscheidet die Betriebsbedingung
der Verbrennungsmaschine 1 basierend auf der Information
von den jeweiligen Informationssammeleinrichtungsgruppen 10, 20,
um hierdurch die Verbrennungsmaschine 1 zu steuern.
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Die
Fahrzeugzustandsüberwachungseinrichtungsgruppe 10 schließt einen
Drosselsensor 11 ein, der den Öffnungsgrad eines Drosselventils (nachstehend
auch als eine Drosselöffnung)
erfasst, einen Wassertemperatursensor 12, der die Temperatur
des Kühlwassers
der Verbrennungsmaschine 1 erfasst, einen Kippsensor 13,
der das Kippen oder Neigen des Fahrzeugs erfasst, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14,
der die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst, und einen Winkersensor 15,
der den Lenkzustand des Fahrzeugs erfasst.
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Die
Externfahrzeuginformationssammeleinrichtungsgruppe 20 schließt eine
hochgenaue Positionserfassungseinrichtung 21 ein, die die
Position des Fahrzeugs mit einem hohen Grad an Präzision erfasst,
eine autonome Navigationseinrichtung 22, die automatisch
eine Fahrsteuerung (automatische Geschwindigkeitsregelung) vornimmt,
eine Verkehrsinformationssammeleinrichtung 23, die Echtzeitverkehrsinformation
sammelt, und eine Vorausschaueinrichtung 24, die die Ereignisse
vor dem Fahrzeug überwacht.
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In
der Externfahrzeuginformationssammeleinrichtungsgruppe 20 misst
die hochgenaue Positionserfassungseinrichtung 21 die Position
eines betrachteten Fahrzeugs (d.h., des Fahrzeugs, in dem die Steuervorrichtung
der vorliegenden Erfindung installiert ist) in der Größenordnung
einiger Meter bis einiger Zentimeter unter Verwendung eines globalen Positionsbestimmungssystems
(d.h., GPS) unter Verwendung einer Vielzahl von Raumsatelliten mit
lokalen Frequenzmodulationsstationen als Referenzstationen verwendet.
Die autonome Navigationseinrichtung 22 verifiziert die
Fahrstrecke des betrachteten Fahrzeugs basierend auf Information
von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14, einem Gyroskop
etc., hierdurch die Erfassungsgenauigkeit der hochexakten Positionserfassungseinrichtung 21 weiter
verbessernd. Die Verkehrsinformationssammeleinrichtung 23 akquiriert
den Zustand von Verkehrssignalen an Kreuzungen, Zeitinformation über Signaländerungen,
Verkehrszustandsinformation auf einer Strecke, auf der das betrachtete
Fahrzeug fährt
und so weiter. Die Vorausschaueinrichtung 24 erfasst ein vorausfahrendes
Fahrzeug mit Hilfe eines Laserradars, beispielsweise eines Millimeterwellenradars, und überwacht
den Fahrkurs des vorausfahrenden Fahrzeugs unter Verwendung verschiedener
Arten von Kameras.
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Die
ECU 4A verifiziert den Fahrzustand der Verbrennungsmaschine 1 und
die Anweisungen des Fahrers unter Verwendung des Drosselsensors 11 in der
Fahrzeugzustandsüberwachungseinrichtungsgruppe 10,
bestimmt basierend auf dem Wassertemperatursensor 12, ob
die Verbrennungsmaschine 1 aufgewärmt worden ist, misst die Kippung
oder Neigung des Fahrzeugs unter Verwendung des Kippsensors 13 und
bestimmt basierend auf dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14,
ob das betrachtete Fahrzeug angehalten hat, und verifiziert die
Anweisung des Fahrers für
eine Rechtsabbiegen oder Linksabbiegen unter Verwendung des Winkersensors 15. Auch
erfasst die ECU 4A die Position des betrachteten Fahrzeugs
auf der Karte basierend auf der Positionsinformation von der hochgenaue
Positionserfassungseinrichtung 21 in der Externfahrzeuginformationssammeleinrichtungsgruppe 20 und
holt Information von den individuellen Einrichtungen 22 bis 24 ein.
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Nun
wird Bezug genommen auf den Verarbeitungsbetriebsablauf der ECU 4A in Übereinstimmung
mit der sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wie in 7 gezeigt,
während
auf 8 und 9 Bezug genommen wird.
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In 8 wird
zuallererst die Geschwindigkeitsinformation von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 14 verifiziert,
um zu bestimmen, ob das betrachtete Fahrzeug sich in einem angehaltenen Zustand
befindet (Schritt S101) und wenn bestimmt wird, dass das betrachtete
Fahrzeug sich nicht in einem angehaltenen Zustand befindet (d.h.,
NEIN), wird der Bestimmungsschritt S101 wiederholt, wohingegen,
wenn im Schritt S101 bestimmt wird, dass das betrachtete Fahrzeug
sich in einem angehaltenen Zustand befindet (d.h., JA), wird der
Zustand des Fahrzeugs unter Verwendung von Information (Aufwärmzustand,
Neigung der Straße
von der Fahrzeugbedingungsüberwachungseinrichtungsgruppe 10 verifiziert
(Schritt S102)).
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Darauffolgend
wird ansprechend auf den Aufwärmzustand,
die Neigung der Straße,
die Anweisung des Fahrers etc. bestimmt, ob die Steuerung der Verbrennungsmaschine 1 (Leerlauf,
Leerelaufunterstützung,
ISS etc.) ausführbar
ist (die Ausführungsanforderung
ist erfüllt)
(Schritt S103) und wenn bestimmt wird, dass die Steuerbedingung
(d.h., das Ausführungserfordernis)
der Verbrennungsmaschine 1 nicht erfüllt ist (d.h., NEIN), wird
ein "Zurück" zu Schritt S101
ausgeführt.
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Andererseits,
wenn im Schritt S103 bestimmt wird, dass die Steuerbedingung der
Verbrennungsmaschine 1 erfüllt ist (d.h., JA), werden
Informationen von außerhalb
des Fahrzeugs von der Externfahrzeuginformationssammeleinrichtungsgruppe 20 akquiriert
(Schritt S104), und eine geschätzte
Anhaltezeit t des Fahrzeugs wird basierend auf der akquirierten
Information berechnet (Schritt S105).
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Schließlich wird
eine Betriebsbedingung der Verbrennungsmaschine 1 unter
Verwendung der in 9 gezeigten Abbildung M1 vorgenommen (Schritt
S106) und die Verarbeitungsroutine der 8 wird beendet.
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Im
Schritt S106 wird ein Betriebszustand, der am meisten den gedachten
Zweck erfüllt
von dem Leerlaufzustand, dem Leerlaufhilfszustand und dem ISS-Zustand,
in Übereinstimmung
mit der derart berechneten geschätzten
Anhaltezeit t ausgewählt.
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Beachte
hier, dass im Leerlaufhilfszustand die Drehgeschwindigkeit Ne der
Verbrennungsmaschine 1 von der des gewöhnlichen Leerlaufzustandes
herabgesetzt ist. Als ein Ergebnis kann der Verbrauch an Kraftstoff
unterdrückt
werden und der Betrieb der Verbrennungsmaschine 1 wird
nicht angehalten, so dass das folgende Starten des Fahrzeugs rasch
ausgeführt
werden kann.
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Demnach
kann durch Übernehmen
des Leerlaufhilfszustandes basierend auf der derart berechneten
geschätzten
Anhaltezeit t als Steuermodus für
die Verbrennungsmaschine 1 die Drehgeschwindigkeit der
Verbrennungsmaschine 1 zu einem zufriedenstellenden Umfang
selbst bei relativ kurzer Anhaltezeit reduziert werden, es hierdurch
ermöglichend,
die Kraftstoffkilometerleistung zu verbessern und gleichzeitig ein
rasches Starten des Fahrzeugs zu erhalten.
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Zudem
kann, da die Verbrennungsmaschine 1 sich im Leerlaufhilfszustand
bewegt bzw. darin betrieben wird, die Kraftstoffkilometerleistung
selbst bei steilem Gefälle
verbessert werden, bei dem es schwierig ist für konventionelle Fahrzeuge,
die ISS-Bedingung bzw. den entsprechenden Zustand zu erfüllen, durch
Verringern der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 1 im Leerlaufhilfszustand.
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Wie
oben beschrieben, wird gemäß der sechsen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung die geschätzte Stoppzeit t basierend
auf Information von der Fahrzeugbedingungs-Überwachungseinrichtungsgruppe 10 (verschiedene
Arten von Sensoren etc., die im Fahrzeug montiert sind), der Externfahrzeuginformationssammeleinrichtungsgruppe 20 etc.
berechnet werden und in Übereinstimmung
mit der Länge
der geschätzten
Anhaltezeit t wird irgendeines ausgewählt als Betriebszustand der Verbrennungsmaschine 1 aus
dem Leerlaufzustand nur der Verbrennungsmaschine 1 (dem
gewöhnlichen
Leerlaufzustand), dem Leerlaufzustand, bei dem die Rotationsschwankung
der Verbrennungsmaschine 1 durch die Elektro-Rotationsmaschine 2 unterdrückt wird
zum Reduzieren der Drehgeschwindigkeit Ne der Verbrennungsmaschine 1 von
der gewöhnlichen
(den Leerlaufhilfszustand), und dem Stopp- und Neustartzustand der
Verbrennungsmaschine 1 (dem ISS-Zustand).
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Demgemäss kann
der Betriebszustand der Verbrennungsmaschine 1, wenn das
Fahrzeug gestoppt wird, in viel feinerer Weise gesteuert werden, so
dass es möglich
wird, einen geeigneten Betriebszustand der Verbrennungsmaschine 1 auszuwählen, der
mit einem gedachten Zweck übereinstimmt.
Speziell kann durch Anwenden der Steuerung des Leerlaufhilfszustandes
der Steuermodus der Verbrennungsmaschine 1 fein eingestellt
werden in Übereinstimmung
mit der geschätzten
Anhaltezeit t, es hierdurch ermöglichend,
die Kraftstoffkilometerleistung zu verbessern.
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Zudem
kann die Kraftstoffkilometerleistung auch verbessert werden durch
Auswählen
eines geeigneten Steuermodus des Betriebszustandes der Verbrennungsmaschine 1 während des
Anhaltens des Fahrzeugs aus dem Leerlaufzustand, dem Leerlaufhilfszustand
und dem ISS-Zustand, bei dem die beste Kraftstoffkilometerleistung
erhalten werden kann in Übereinstimmung
mit der derart geschätzten Anhaltezeit
t. Speziell, wie in der Steuerabbildung M1 (9) gezeigt,
vergleicht der Zustandsauswahlabschnitt in der ECU 4A die
geschätzte
Anhaltezeit t mit einer ersten Referenzzeit ta und einer zweiten
Referenzzeit tb, die länger
ist als die erste Referenzzeit ta und wählt den Leerlaufzustand als
einen Steuermodus der Verbrennungsmaschine 1, wenn die
geschätzte
Anhaltezeit t geringer oder gleich der ersten Referenzzeit ta ist,
den Leerlaufhilfszustand, wenn die geschätzte Anhaltezeit länger als
die erste Referenzzeit ta und geringer oder gleich der zweiten Referenzzeit
tb ist, und den Stopp- und
Neustartzustand, wenn die geschätzte
Anhaltezeit t länger
ist als die zweite Referenzzeit tb, wodurch die Kraftstoffkilometerleistung
verbessert werden kann.
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Während die
Erfindung im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist,
werden Fachleute erkennen, dass die Erfindung mit Modifikationen
innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche in die
Praxis umgesetzt werden kann.