DE102007012045B4

DE102007012045B4 - Steuereinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug

Info

Publication number: DE102007012045B4
Application number: DE102007012045.3A
Authority: DE
Inventors: Makoto Ogata
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2007-03-13
Publication date: 2016-09-22
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: US20070225113A1; JP5001566B2; CN100520124C; CN101042190A; US7617896B2; JP2007255566A; DE102007012045A1

Abstract

Steuereinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug welches derart eingerichtet ist, dass eine Antriebskraft eines Elektromotors (6) auf Antriebsräder (16) des Fahrzeugs über ein Getriebe (8) übertragen werden kann, welches geeignet ist durch Mittel eines Schalt-Mechanismus (48a, 48b, 50) geschaltet zu werden, von einem neutralen Zustand zu einem Start-Getriebestufen-Auswahlzustand in welchem eine Getriebestufe zum Start des Fahrzeugs ausgewählt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung umfasst: ein Getriebestufen-Detektionsmittel (52) welches zum Detektieren einer im Getriebe (8) ausgewählten Getriebestufe eingerichtet ist; und ein Steuermittel (22) welches auf eine Schaltanfrage vom neutralen Zustand zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand eine Schaltung vom neutralen Zustand zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand durch Steuern des Schalt-Mechanismus (48a, 48b, 50) durchführt, und wenn basierend auf einem vom Getriebestufen-Detektionsmittel (52) zugeleiteten Detektionsergebnis beurteilt wird, dass die Schaltung zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht innerhalb einer ersten spezifizierten Zeit abgeschlossen ist, führt das Steuermittel (22) eine Drehpositions-Steuerung durch bei welcher der Elektromotor (6) angesteuert wird alternierend ein vorbestimmtes exaktes Drehmoment in Vorwärts- und Rückwärts-Drehrichtung des Elektromotors (6) zu erzeugen, und ein Getrieberad (46b) der Getriebestufe für den Start des Fahrzeugs wird durch das exakte Drehmoment, welches zu einer Eingangswelle (38) des Getriebes (8) übertragen wird, veranlasst in einer Drehrichtung zu oszillieren.

Description

Hintergrund der Erfindung
Feld der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug, und insbesondere eine Steuereinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug welche derart eingerichtet ist, dass eine Antriebskraft eines Elektromotors auf die Antriebsräder des Fahrzeugs über ein Getriebe übertragen werden kann, welches geeignet ist durch Mittel eines Schaltmechanismus geschaltet zu werden, von einem neutralen Zustand in einen Zustand in welchem eine Getriebestufe für das Anfahren des Fahrzeugs ausgewählt wurde (nachstehend ist diese Getriebestufe als ”Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand” bezeichnet).
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Ein elektrisches Fahrzeug welches so angeordnet ist, dass eine Antriebskraft von einem elektrischen Motor auf die Antriebsräder übertragen wird, ist bekannt. In den vergangenen Jahren wurde, um die praktische Brauchbarkeit zu verbessern, ein hybrid-elektrisches Fahrzeug entwickelt und in Gebrauch genommen, in welchem auch ein Motor in Kombination mit einem elektrischen Motor befestigt ist, so dass die Antriebskraft vom Motor und die Antriebskraft von dem elektrischen Motor auf die Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen werden können.
In elektrischen Fahrzeugen, solche hybrid-elektrischen Fahrzeuge eingeschlossen, ist es, für den sanften Start des Anfahren und Verbesserung des Fahrverhaltens, so angeordnet, dass die Antriebskraft des elektrischen Motors durch ein Getriebe auf die Antriebsräder übertragen wird.
Wenn der Gebrauch eines Automatikgetriebes vorgesehen ist, vorzugsweise in Fahrzeugen wie Trucks, um sicherzustellen dass das Automatikgetriebe schweren Ladungen standhält, ist dort ein Automatikgetriebe solchen Typs eingesetzt, so dass ein Geschwindigkeitswechsel-Getriebemechanismus, ähnlich zu dem von einem manuellen Getriebe, mit einem elektrischen oder hydraulischen Bedienelement kombiniert ist. In diesem Typ von Automatikgetriebe wird ein Übergang zu einer anderen Getriebestufe unter Synchronisation einer Gleichlaufvorrichtung ausgeführt.
Ein elektrisches Fahrzeug in welchem ein solches Automatikgebtriebe angebracht ist, ist eröffnet in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung JP H06-245 329 A (nachstehend bezeichnet als ”Patentdokument 1”). Wenn das Fahrzeug anfährt, wird in dem elektrischen Fahrzeug von Patentdokument 1 eine Umschaltung von einem neutralen Zustand in einen Zustand, in welchem ein Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand gewählt ist, erreicht, in so einer Art, dass ein Keilgetriebe, welches an einer Synchronisationsmuffe der Gleichlaufvorrichtung angebracht ist, gemäß einem Zahnradwechselgetriebe für den Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand, in ein Kupplungszahnrad eingreift, welches am Zahnradwechselgetriebe für den Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand angebracht ist.
Wenn das Fahrzeug aber anfährt ist das Fahrzeug in Ruhe, so dass beide, die Antriebsdrehwelle vom Getriebe mit welcher der elektrische Motor verbunden ist und die Abtriebsdrehwelle des Getriebes mit dem die Antriebsräder verbunden sind, in Ruhe sind. Somit, abhängig von der Einstellung von der Drehwelle des Elektromotors in Ruhe, können Keile des Keilzahnrads an den Nockenzähnen des Kupplungszahnrades anliegen. In solch einem Fall, da die Drehwelle des Getriebes mit einem Rotor mit dem Elektromotor verbunden ist, können die Keile die Nockenzähne nicht zur Seite drücken und dazwischen passen, so dass die Umschaltung zum Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand nicht zustande kommen kann.
In dem elektrischen Fahrzeug von Patentdokument 1, ist es, um oben beschriebenes Problem zu beheben, so angeordnet, dass wenn, eine Umschaltung aus dem neutralen Zustand in einen Zustand in welchem der Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand gewählt ist, nicht zu Stande kommt, obwohl der Fahrer eine Betätigung vornimmt um den Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand auszuwählen, wird der Elektromotor augenblicklich angetrieben die Keile des Keilgetriebes und die Nockenzähne des Kupplungszahnrades vom Anstoßen freizugeben.
In dem elektrischen Fahrzeug von Patentdokument 1, aber, da der Elektromotor augenblicklich nur in Vorwärtsdrehrichtung angetrieben wird, setzt der Elektromotor für eine Weile nach augenblicklichem Antreiben die Drehung fort. Während der Elektromotor die Drehung fortführt, rotieren die Keile des Keilzahnrads relativ zu den Nockenzähnen des Kupplungszahnrades, so dass es immer noch schwer für die Keile ist in das Kupplungszahnrad zu passen.
Weiterhin ist es in dem elektrischen Fahrzeug in Patentdokument 1 so angeordnet, dass der elektrische Motor nur angetrieben wird, wenn der Fahrer die Kupplung wieder einkuppelt, nachdem er sie ausgekuppelt hat. Somit, wenn der Fahrer die Kupplung ausgekuppelt lässt oder wenn das elektrische Fahrzeug so konstruiert ist, dass es keine Kupplungsaktivitäten vom Fahrer benötigt, bleibt das Problem, dass eine Umschaltung, vom neutralen Zustand in den Zustand in dem der Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand ausgewählt worden ist, nicht durchgeführt werden kann, ungelöst.
Dokument DE 195 30 233 A1 offenbart ein hybrid-elektrisches Fahrzeug mit einem Elektromotor, welcher an eine Eingangswelle eines Getriebes gekoppelt ist. Der Elektromotor erzeugt ein niedriges Drehmoment, welches nicht ausreicht, das Fahrzeug zu bewegen wenn der Gang aus neutraler Position in die Startposition geschaltet wird. Da der Elektromotor das niedrige Drehmoment nur in einer Richtung erzeugt, besteht das gleiche Probleme, wie das zuvor bei Patentdokument 1 beschriebene Problem.
Die US 5 638 271 A offenbart ein Fahrzeug mit lediglich einem Verbrennungsmotor als Energiequelle. Wenn dort ein Gang gewechselt wird, steigt oder fällt die Motordrehzahl zeitweise. Da der Motor nur in eine Richtung drehen kann steigt oder fällt die Motordrehzahl zeitweise nur in einer Richtung. Folglich besteht hier auch das oben beschriebene Problem, dass ein weiches und schnelles Eingreifen der Getrieberäder nicht zufrieden stellend erreicht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung wurde getätigt in Anbetracht der oben erwähnten Probleme. Das vorrangige Ziel der Erfindung ist eine Steuereinheit für ein elektrisches Fahrzeug bereitzustellen, die fähig ist, eine Umschaltung vom neutralen Zustand in einen Zustand in dem der Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand ausgewählt worden ist, viel schneller und mit mehr Sicherheit auszuführen.
Die vorliegende Erfindung ist an einem elektrischen Fahrzeug angebracht und so angeordnet, dass eine Antriebskraft eines Elektromotors auf Antriebsräder des Fahrzeugs über ein Getriebe übertragen werden kann, welches geeignet ist durch Mittel eines Schalt-Mechanismus geschaltet zu werden, von einem neutralen Zustand zu einem Start-Getriebestufen-Auswahlzustand in welchem eine Getriebestufe zum Start des Fahrzeugs ausgewählt wurde. Um das obige Ziel zu erreichen umfasst die Steuereinrichtung für das elektrische Fahrzeug: ein Getriebestufen-Detektionsmittel welches zum Detektieren einer im Getriebe ausgewählten Getriebestufe eingerichtet ist; und ein Steuermittel welches auf eine Schaltanfrage vom neutralen Zustand zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand eine Schaltung vom neutralen Zustand zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand durch Steuern des Schalt-Mechanismus durchführt, und wenn basierend auf einem vom Getriebestufen-Detektionsmittel zugeleiteten Detektionsergebnis beurteilt wird, dass die Schaltung zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht innerhalb einer ersten spezifizierten Zeit abgeschlossen ist, führt das Steuermittel eine Drehposition-Steuerung durch bei welcher der Elektromotor angesteuert wird alternierend ein vorbestimmtes exaktes Drehmoment in Vorwärts- und Rückwärts-Drehrichtung des Elektromotors zu erzeugen, und ein Getrieberad der Getriebestufe für den Start des Fahrzeugs wird durch das exakte Drehmoment, welches zu einer Eingangswelle des Getriebes übertragen wird, veranlasst in einer Drehrichtung zu oszillieren.
Mit der so angeordneten Steuervorrichtung wird, wenn eine Anfrage zum Umschalten vom neutralen Zustand in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand, in welchem die Getriebestufe zum Anfahren des Fahrzeugs ausgewählt ist, gemacht wurde, steuert die Steuervorrichtung den Umschaltmechanismus um eine Umschaltung vom neutralen Zustand zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand durchzuführen. Wenn es beurteilt wird, basierend auf einem Detektionsergebnis, eingegeben vom Getriebestufen-Detektionsmittel, welches die im Getriebe ausgewählte Geschwindigkeitspahse detektiert, dass die Umschaltung zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht innerhalb einer ersten spezifizierten Zeit abgeschlossen ist, führt das Steuermittel eine Drehpositions-Steuerung aus, durch das Ansteuern des elektrischen Motors ein vorgegebenes exaktes Drehmoment abwechselnd in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des elektrischen Motors zu erzeugen, so dass das Zahnradwechselgetriebe von der Getriebestufe des Anfahren des Fahrzeuges veranlasst wird in einer Drehrichtung durch das exakte Drehmoment, welches zu einer Eingangswelle des Getriebes übertragen wird, zu oszillieren.
Somit wird, wenn eine Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht durchgeführt werden kann, infolge von Gründen, wie, das Keile des Keilgetriebes von einer Gleichlaufvorrichtung an die Nockenzähne des Kupplungszahnrades stoßen, die Lagebeziehung zwischen der Gleichlaufvorrichtung und dem Geschwindigkeitswechselgetriebe, des Geschwindigkeitszustandes des Anfahrens des Fahrzeuges, variiert um eine Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand zu erlauben. Das ermöglicht eine schnelle Durchführung der Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand.
Besonders in der Drehpositionssteuerung wird das Zahnradwechselgetriebe des Geschwindigkeitszustandes des Anfahren des Fahrzeuges nicht dadurch veranlasst in seiner Rotationsrichtung zu oszillieren, dass der Elektromotor rotiert, sondern dadurch, dass eine Drehwelle des Elektromotors in ihrer Drehrichtung nach oben beschriebener Weise rotiert. Somit wird die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht durch die Elektromotor-Rotation erzeugt. Das ermöglicht eine schnelle und sanfte Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand.
Vorzugsweise, wenn die Schaltung zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht innerhalb einer zweiten spezifizierten Zeit abgeschlossen ist, nachdem die Drehposition-Steuerung gestartet ist, steuert das Steuermittel den Schalt-Mechanismus an, einmalig eine andere Getriebestufe auszuwählen als die Getriebestufe zum Start des Fahrzeuges, und dann erneut eine Schaltung zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand durchzuführen.
Wenn die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand sogar durch die Drehpositionsteuerung nicht durchgeführt wird, wählt das Steuermittel einmalig eine andere Getriebestufe als die Getriebestufe zum Anfahren des Fahrzeuges aus, was dadurch eine Variation der Lagebeziehung zwischen Gleichlaufvorrichtung und Zahnradwechselgetriebe, des Geschwindigkeitszustandes des Anfahren des Fahrzeuges, verursacht. Infolgedessen, wenn eine nochmalige Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand unternommen wird, kann die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand durchgeführt werden.
Vorzugsweise umfasst der Schalt-Mechanismus einen Synchronisierungs-Mechanismus, welcher asymmetrische abgeschrägte Flächen hat.
In diesem Fall, abhängig von der Position des Elektromotors in Ruhe, ist da eine erhöhte Möglichkeit, dass Keile des Keilgetriebes gegen Nockenzähne des Kupplungszahnrades stoßen. Somit, zum Beispiel wenn der Elektromotor in Rückwärtsrichtung rotiert, ist da eine erhöhte Schwierigkeit, dass die Keile in das Kupplungszahnrad passen. Sogar in solchen Situationen ist die vorliegende Erfindung besonders effektiv, da es die Drehpositions-Steuerung, ausgeführt durch das Steuerungsmittel, ermöglicht, dass die Keile zwischen die Nockenzähne passen.
Vorzugsweise ist der Elektromotor ein permanent-magnetischer Synchronmotor.
In diesem Fall wird die Position des Elektromotors in Ruhe bestimmt durch einen Permanentmagnet des Elektromotors, so dass, die Rotationswelle von dem elektrischen Motor in Ruhe nicht einfach durch eine äußere Kraft bewegt wird. Somit, ist da eine erhöhte Schwierigkeit der Keile des Keilgetriebes die Klauenkupplung wegzudrücken und zwischen die Nockenzähne zu passen. Wie auch immer, in dem elektrischen Fahrzeug, welches solchen permanent-magnetischen Synchronmotor benutzt, ist die vorliegende Erfindung besonders effektiv, da die Rotationssteuerung, ausgeführt von dem Steuerungsmittel, es erlaubt, dass die Keile zwischen die Nockenzähne passen.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 ist ein Diagramm, welches die schematische Struktur eines hybrid-elektrischen Fahrzeugs zeigt, an welchem eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist;
2 ist ein Diagramm, welches die schematische Struktur von einem Getriebe zeigt, dass in dem Fahrzeug in 1 verwendet wird;
3 ist ein Flussdiagramm von der Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung, welche in dem elektrischen Fahrzeug von 1 bereitgestellt ist;
4 ist ein Diagramm, welches die schematische Anordnung von Keilen von einem Keilgetriebe und Nockenzähnen von einem Kupplungszahnrad in dem Getriebe von 2 zeigt; und
5 ist eine Zeittafel, welche das von einem Elektromotor erzeugte Drehmoment unter einer Rotationslage-Steuerung in der Umschalt-Steuerung, gezeigt in 3, zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bereitgestellten Ausführungsformen
Bezugnehmend auf die angehängten Zeichnungen, wird eine Ausführungsform nachstehend beschrieben.
1 ist ein Diagramm, welches die schematische Struktur von einem hybrid-elektrischen Fahrzeug 1 zeigt, an welchem die vorliegende Erfindung angebracht ist.
Eine Eingangswelle von einer Kupplung 4 ist mit einer Ausgangswelle des Motors 2, welcher ein Dieselmotor ist, gekoppelt. Eine Ausgangswelle der Kupplung 4 ist, mittels einer Drehwelle von dem permanent-magnetischen Synchronmotor (nachstehend als „Elektromotor” bezeichnet) 6, mit einer Eingangswelle von einem Automatikgetriebe (nachstehend als „Getriebe” bezeichnet) 8 gekoppelt. Eine Ausgangswelle 8 von dem Getriebe 8 ist mit dem rechten und linken Antriebsrad 16 durch eine Antriebswelle 10, ein Differentialgetriebe 12 und Antriebswellen 14 verbunden.
Somit, wenn die Kupplung 4 eingekuppelt ist, sind die Ausgangswelle von dem Motor 2 und die Drehwelle von dem Elektromotor 6 miteinander verbunden und können mechanisch mit den Antriebsrädern 16 durch das Getriebe 8 verbunden werden. Indessen, wenn die Kupplung 4 ausgekuppelt ist, ist die Ausgangswelle des Motors 2 getrennt von der Drehwelle von dem Elektromotor 6 und somit kann nur die Drehwelle des Elektromotors 6 mit den Antriebsrädern 16 durch das Getriebe 8 mechanisch verbunden werden.
Der Elektromotor 6 arbeitet als Motor, wenn er mit eine Gleichstromenergie, welche in einer Batterie 18 gespeichert ist, welche am Elektromotor angebracht ist, versorgt wird, nachdem sie von einem Inverter 20 in Wechselstromenergie umgewandelt wurde. Ein Antriebsdrehmoment wird von dem Elektromotor auf die Antriebsräder 16 übertragen, nachdem es von dem Getriebe 8 auf eine passende Geschwindigkeit transformiert wurde. Beim Abbremsen des Fahrzeugs, arbeitet der Elektromotor 6 als Generator. Kinetische Energie, welche von der Rotation der Antriebsräder 16 erzeugt wird, wird über das Getriebe 8 auf den Elektromotor 6 übertragen, um in Wechselstromenergie umgewandelt zu werden, was dadurch ein generatorisches Bremsmoment erzeugt. Diese Wechselstromenergie wird dann durch den Inverter 20 in Gleichstromenergie umgewandelt und lädt die Batterie 18. Auf diese Weise wird die kinetische Energie, welche von der Drehung der Antriebsräder 16 erzeugt wird, als elektrische Energie zurück gewonnen.
Indessen wird ein Antriebsdrehmoment von dem Motor 2 durch die Drehwelle des Elektromotors 6 zu dem Getriebe 8 übertragen, wenn die Kupplung 4 eingekuppelt ist. Nachdem das Antriebsdrehmoment des Motor 2 auf eine passende Geschwindigkeit übertragen wurde, wird es auf die Antriebsräder übertragen. Somit, wenn der Elektromotor als Motor agiert, während das Antriebsdrehmoment von dem Motor 2 auf die Antriebsräder übertragen wird, werden beide, das Antriebsdrehmoment von dem Motor 2 und das Antriebsdrehmoment von dem elektrischen Motor 6, auf die Antriebsräder 16 durch das Getriebe 8 übertragen. Mit anderen Worten, ein Teil des Antriebsdrehmomentes, welches auf die Antriebsräder 16 übertragen wird um das Fahrzeug anzutreiben, wird vom Motor 2 geliefert, und zur selben Zeit wird der Rest des Antriebsdrehmomentes von dem Elektromotor 6 geliefert.
Wenn der Füllstatus (nachstehend als „SOC” bezeichnet) von der Batterie 18 sinkt, so dass es notwendig ist die Batterie wieder aufzuladen, arbeitet der Elektromotor als Generator. Außerdem wird der Elektromotor angetrieben, indem ein Teil der Antriebsenergie von dem Motor 2 genutzt wird, um die Energiegewinnung durchzuführen. Wie oben beschrieben wird die generierte Wechselstromenergie durch den Inverter 20 in Gleichstromenergie konvertiert und die Batterie 18 wird mit Gleichstromenergie aufgeladen.
Eine Fahrzeug-ECU (Steuermittel) führt eine Einkupplungs-/Auskupplungssteuerung von der Kupplung 4 durch und führt eine Schaltkontrolle des Getriebes 8 durch, gemäß des Betriebszustandes des Fahrzeuges, dargestellt zum Beispiel durch Fahrtgeschwindigkeit welche von einem Geschwindigkeitssensor 34 detektiert wird, dem Betriebszustandes des Motors 2, der Drehzahl von dem Elektromotor 6, welche durch einen Drehzahlsensor 36 detektiert wird, Informationen von den Motor-ECU 24, einer Inverter-ECU 26 und einer Batterie-ECU 28, etc. Die Fahrzeug-ECU 22 führt ebenso eine integrierte Steuerung zum richtigen steuern des Motor 2 und des Elektromotors 6 durch, gemäß dem Status der oben genannten Steuerungen und den mannigfaltigen Arten der Betriebsbedingungen des Fahrzeugs, wie Anfahrt, Beschleunigung und Abbremsen des Fahrzeuges.
Die Motor-ECU 24 vollzieht eine Start-/Stopp-Steuerung von dem Motor 2, auf der Basis der Informationen, welche von der Fahrzeug-ECU 22 geliefert werden. Außerdem vollzieht die Motor-ECU eine Vielzahl von Steuerungen, welche an sich in der Bedienung von dem Motor 2 gebraucht werden, eingeschlossen eine Leelaufsteuerung des Motors 2, eine Regenerationssteuerung von einer Abgasreinigungsvorrichtung (nicht gezeigt) und ähnliche. Weiterhin steuert die Motor-ECU 24, welche von der Fahrzeug-ECU 22 gesetzt wird, die Kraftstoffeinspritzmenge, die Kraftstoffeinspritzzeitintervalle, etc. von dem Motor 2, so dass der Motor 2 ein Drehmoment erzeugt, welches in dem Motor 2 benötigt wird.
Die Inverter 26-ECU überwacht den Status von dem Elektromotor 6 und dem Inverter 20, wie die Temperatur des Inverters 20, und gibt die Informationen der Fahrzeug-ECU 22 ein. Weiterhin steuert die Inverter-ECU 26 den Inverter 20 gemäß des Drehmomentes, welches von dem Elektromotor 6 erzeugt werden soll, und welches von der Fahrzeug-ECU 22 gesetzt wurde und steuert dadurch den Betrieb von dem Elektromotor 6, so dass der Elektromotor 6 als ein Motor oder als ein Generator betrieben wird.
Die Batterie-ECU 28 detektiert die Temperatur der Batterie 18, die Spannung der Batterie 18, den momentanen Fluss zwischen dem Inverter 20 und der Batterie 18, etc. Die Batterie-ECU 28 bezieht die SOC von der Batterie 18 von diesen Detektionsergebnissen und gibt diesen bezogenen SOC, zusammen mit den Detektionsergebnissen, an die Fahrzeug-ECU 22 ein.
Während des Austauschen von Informationen mit der Motor-ECU 24, der Inverter-ECU 26 und der Batterie-ECU 28, weist die Fahrzeug-ECU 22 die Motor-ECU 24 und die Inverter-ECU 26 an den Motor 2 und den Elektromotor 6 entsprechend richtig zu steuern, und steuert ebenso entsprechend die Kupplung 4 und das Getriebe 8.
Während es diese Steuerungen ausführt, ermittelt die Fahrzeug-ECU 22 das benötigte Drehmoment was notwendig ist das Fahrzeug zu fahren, auf der Basis der Detektionsergebnisse, welche von einem Gaspedalöffnungssensor 32, welcher den Druckbetrag von einem Gaspedal 30 detektiert, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 34, welcher die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges detektiert, und einem Drehzahlsensor 36, welcher die Drehzahl des Elektromotors 6 detektiert, eingegeben wurden. Weiterhin, auf der Basis der Informationen, welche von jeder ECU geliefert wurden, teilt die Fahrzeug-ECU 22 das benötigte Drehmoment zwischen dem Motor 2 und dem Elektromotor 6 auf, abhängig vom aktuellen Betriebsstatus des Fahrzeuges, und des aktuellen Betriebsstatus von dem Motor 2 und dem Elektromotor 6 und gibt eine Anweisung ein, welche die zugehörigen aufgeteilten Drehmomente kennzeichnet, an die Motor-ECU 24 und die Inverter-ECU 26. In diesem Prozess steuert die Fahrzeug-ECU 22 das Getriebe 8 und die Kupplung 4, so nötig.
Wenn das benötigte Drehmoment nur auf den Elektromotor 6 übertragen wird und nicht auf den Motor 2, kuppelt die Fahzeug-ECU 22 die Kupplung 4 aus und beauftragt die Inverter-ECU 26 ein Ausgangsdrehmoment von dem Elektromotor 6 auf das benötigte Drehmoment zu setzen.
In diesem Fall, da kein Drehmoemnt auf den Motor übertragen ist, steuert die Motor-ECU 24 den Motor 2 im Leerlauf zu laufen. Indessen steuert die Inverter-ECU 26 denn Inverter 20 in Übereinstimmung mit dem Drehmoment, welches von der Fahrzeug-ECU 22 bestimmt wurde, so dass Gleichstromenergie von der Batterie 18 von dem Inverter 20, welcher an dem Elektromotor 6 angebracht ist, in Wechselstromenergie umgewandelt wird. Der Elektromotor 6 wird somit mit Wechselstromenergie versorgt und der Elektromotor 6 wird als Motor, dadurch das benötigte Drehmoment erzeugend, betrieben. Das Ausgangsdrehmoment von dem Elektromotor 6 wird durch das Getriebe 8 auf die Antriebsräder 16 übertragen.
Wenn das benötigte Drehmoment zwischen Motor 2 und Elektromotor 6 aufgeteilt wird, kuppelt die Fahrzeug-ECU die Kupplung 4 ein. Weiterhin beauftragt die Fahrzeug-ECU 22 die Motor-ECU 24 das Ausgangsdrehmoment von dem Motor 2 auf sein korrespondierendes aufgeteiltes Drehmoment zu setzen, und beauftragt ebenso die Inverter-ECU 26 das Ausgangsdrehmoment von dem Elektromotor 6 auf sein korrespondierendes aufgeteiltes Drehmoment zu setzen.
Die Motor-ECU 24 steuert den Motor 2 um das aufgeteilte Drehmoment, welches von der Fahrzeug-ECU 22 bestimmt wurde, zu erzeugen. Die Inverter-ECU 26 steuert den Inverter 20 übereinstimmend mit dem aufgeteilten Drehmoment, welches von der Fahrzeug-ECU 22 bestimmt wurde. Somit wird das benötigte Drehmoment als Summe des Ausgangsdrehmomentes von dem Motor 2 und des Drehmomentes von dem Elektromotor 6 hergestellt und durch das Getriebe 8 auf die Antriebsräder 16 übertragen.
Wenn das benötigte Drehmoment nur auf den Motor 2 übertragen wurde und nicht auf den Elektromotor 6, kuppelt die Fahrzeug-ECU 22 die Kupplung 4 ein. Weiterhin beauftragt die Fahrzeug-ECU 22 die Motor-ECU 24 das Ausgangsdrehmoment des Motors 2 auf das benötigte Drehmoment zu setzen und beauftragt ebenso die Inverter-ECU 26 das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 6 auf 0 zu setzen.
Die Motor-ECU 24 steuert den Motor 2 um das benötigte Drehmoment, welches von der Fahrzeug-ECU 22 bestimmt wurde, herzustellen. Auf der anderen Hand steuert die Inverter-ECU 26 den Inverter 20, so dass der Elektromotor weder als Motor, noch als Generator betrieben wird. Somit wird das benötigte Drehmoment, welches von dem Motor 2 ausgegeben wird durch das Getriebe 8 auf die Antriebsräder 16 übertragen.
2 zeigt die schematische Struktur von dem Getriebe 8. Das Getriebe 8 umfasst eine Eingangswelle 38, verbunden mit der Drehwelle von dem Elektromotor 6, eine Ausgleichswelle 40 und eine Ausgangswelle, verbunden mit der Kardanwelle 10.
Ein Antriebszahnrad 44, bestehend aus einem Paar Zahnrädern ist bereitgestellt, auf der Eingangswelle 38 und der Ausgleichswelle 40 zu laufen, so, das Rotation von der Eingangswelle 38 auf die Ausgleichswelle 40 übertragen wird. Eine Mehrzahl von Geschwindigkeitswechselzahnrädern, 46a, 46b, 46c, 46d, jeweils aus einem Paar Zahnrädern bestehend, sind bereitgestellt um auf der Ausgleichswelle 40 und der Ausgangswelle 42 zu laufen, wobei die paarweisen Zahnräder von jedem Zahnradwechselgetriebe immer mit jedem anderen zusammenarbeiten mit einer Getriebeübersetzung für jede Getriebestufe. In jedem der Zahnradwechselgetriebe 46a bis 46d ist das Zahnrad auf der Ausgangswelle 42 relativ zur Ausgangswelle 42 drehbar, während das Zahnrad auf der Ausgleichswelle 40 an der Ausgleichswelle befestigt ist. Die Zahnradwechselgetriebe 46a, 46b, 46c und 46d sind entsprechend für die erste, zweite, dritte, und vierte Getriebestufe. Unter diesen Getriebestufen ist die zweite Getriebestufe für das Anfahren des Fahrzeuges ausgewählt als einem normalen Anfahren des Fahrzeuges (nachstehend wird die Getriebestufe des Anfahren von dem Fahrzeug als „Fahrzeugstart-Getriebestufe” bezeichnet).
An die Ausgangswelle 42 sind die Gleichlaufvorrichtungen 48a und 48b bereitgestellt, um die Rotation von der Ausgangswelle 42 und die Rotation von jedem Zahnradwechselgetriebe abzugleichen. Für die Zahnradwechselgetriebe 46a und 46b wird die Gleichlaufvorrichtung 48a gebraucht. Für die Zahnradwechselgetriebe 46c und 46d wird die Gleichlaufvorrichtung 48b gebraucht. Da der Aufbau von den Gleichlaufvorrichtungen 48a und 48b gut bekannt ist, wird die detaillierte Beschreibung davon ausgespart.
Das Getriebe 8 enthält ebenso ein Zahnradwechselgetrieberegler 50, welcher die Gleichlaufvorrichtung 48a oder 48b veranlasst zu arbeiten um die Getriebestufe zu ändern, gemäß eines Steuersignals, eingegeben von den Fahrzeug-ECU 22. Somit bilden die Gleichlaufvorrichtung 48a und 48b und der Zahnradwechselgetrieberegler 50 einen Schaltmechanismus der vorliegenden Erfindung.
Das Getriebe 8 enthält weiterhin eine Getriebepositionssensor (Getriebestufen-Detektionsmittel) 52 zum detektieren einer Getriebestufe im aktuellen Zustand des Getriebes 8 und gibt das Detektionsergebnisses an die Fahrzeug-ECU 22 ein. Es ist bekannt, die Getriebepositionssensor ebenso detektiert, dass das Getriebe 8 in einem neutralen Zustand ist, in dem keine Getriebestufe ausgewählt ist.
In dem hybrid-elektrischen Fahrzeug, angeordnet wie oben beschrieben, wenn das Fahrzeug veranlasst wird anzufahren, werden die folgenden Steuerungen hauptsächlich von der Fahrzeug-ECU 22 ausgeführt.
Erstens, annehmen, dass das Fahrzeug in Ruhe ist mit gestopptem Motor 2. Wenn der Fahrer einen Anlassschalter (nicht gezeigt) betätigt um den Motor 2 zu starten, bestätigt die Fahrzeug-ECU 22 mit einem Wechselhebel 54 zum betreiben des Getriebes 8 in einem neutralen Zustand, auf der Basis einer Detektionsausgabe von der Getriebepositionssensor 52, dass das Getriebe 8 in einem neutralen Zustand ist, so dass der Elektromotor 6 und die Antriebsräder 16 mechanisch voneinander getrennt sind. Die Fahrzeug-ECU 22 bestätigt weiterhin, dass die Kupplung 4 eingekuppelt ist auf der Basis einer Detektionsausgabe von einem Kupplungspositionssensor (nicht gezeigt). Nach diesen Bestätigungen gibt die Fahrzeug-ECU 22 eine Anweisung an die Inverter-ECU 26, welches ein Ausgansdrehmoment des Elektromotors bezeichnet, welches benötigt wird um den Motor 2 zu starten und veranlasst die Motor-ECU 24 den Motor 2 zu betreiben.
Aufgrund der Anweisung von der Fahrzeug-ECU 22 betriebt die Inverter-ECU 26 den Elektromotor 6 als Motor um ein Drehmoment zu erzeugen um dadurch den Motor 2 anzulassen. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Motor-ECU 24 die Treibstoffversorgung zum Motor 2, so dass der Motor 2 startet und im Leerlauf ist.
Nachdem der Motor 2 in der oben beschriebenen Weise gestartet wurde, führt die Fahrzeug-ECU 22, wenn der Fahrer den Wechselhebel 54 in eine Bewegungsposition bringt, wie die Fahrposition, eine Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung durch, um das Getriebe 8 von einem neutralen Zustand in einen Start-Getriebestufen-Auswahlzustand umzuschalten in welchem eine Getriebestufe zum Anfahren des Fahrzeuges ausgewählt wurde.
Diese Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung wird durchgeführt gemäß dem Ablaufdiagramm von 3 und beginnt, wenn der Fahrer den Wechselhebel 54 in eine Bewegungsposition, wie der Fahrposition setzt.
Wenn die Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung beginnt, kuppelt als erstes die Fahrzeug-ECU 22 die Kupplung 4 in Schritt S1 aus. Da die Kupplung 4 eingekuppelt ist, wenn der Motor 2 von dem Elektromotor 6 gestartet wird, wechselt der Elektromotor 6 mit dem Motor 2 der leerläuft. Wenn das Getriebe 8 von dem neutralen Zustand umgeschaltet werden soll in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand, ist es erwünscht die Rotation der Eingangswelle 38 und der Ausgleichswelle 40 von dem Getriebe 8 zu stoppen um eine Beanspruchung der Gleichlaufvorrichtung 48a zu reduzieren. Aus diesem Grund kuppelt die Fahrzeug-ECU 22 die Kupplung 4 aus.
Trotzdem die Übertragung der Antriebskraft von dem Motor 2 auf den Elektromotor 6 durch auskuppeln der Kupplung 4 unterbrochen wurde, führt der Elektromotor 6 seine Rotation aufgrund von Schwerkraft fort. Somit, als nächstes in Schritt S2, beauftragt die Fahrzeug-ECU 22 die Inverter-ECU 26 den Elektromotor 6 gewaltsam zu stoppen, indem sie edn Elektromotor veranlasst ein Drehbremsmoment zu erzeugen. Diese Anweisung empfangend veranlasst die Inverter-ECU 26 den Elektromotor 6 ein Drehbremsmoment zu erzeugen, um dadurch die Drehwelle von dem Elektromotor gewaltsam zu stoppen. Somit kommen beide, die Eingangswelle 38 und die Ausgangswelle 42 von dem Getriebe 8 zur Ruhe, was eine Umschaltung zur Auswahl der Fahrzeugstart-Getriebestufe, hiernach von der Gleichlaufvorrichtung 48b ausgeführt, erleichtert.
Als nächstes in Schritt S3, sendet die Fahrzeug-ECU ein Steuersignal an den Zahnradwechselgetrieberegler 50 des Getriebes, welches jetzt in einem neutralen Zustand ist, um eine Umschaltung zum auswählen der Fahrzeugstar-Getriebestufe, z. B. der zweiten Getriebestufe, durchgeführt wird.
Wie in 4 gezeigt hat ein Keilgetriebe 56 von der Gleichlaufvorrichtung 48a Keile 56a, wovon jeder mit einer abgeschrägten Fläche 56b geformt ist, welche einen spitzen Winkel mit Hinsicht auf die Längenachse von dem Keil 56a und eine abgeschrägte Fläche 56c welche einen stumpfen Winkel mit Hinsicht auf die Längenachse von dem Keil 56a hat. Unterdessen hat ein Klauengetriebe 58, bereitgestellt für das Zahnradwechselgetriebe 46b Nockenzähne 58a, wovon jeder mit abgeschrägter Fläche 58b, mit einem spitzen Winkel in Hinblick auf die Längenachse des Nockenzahnes 58a, geformt ist und eine abgeschrägte Fläche 58c, mit einem stumpfen Winkel in Hinblick auf die Längenachse des Nockenzahnes 58a.
Mit der Bereitstellung von solchen asymmetrisch abgeschrägten Flächen passen die Keile 56a mit erhöhter Leichtigkeit zwischen die Nockenzähne 58b, wenn das Keilzahnrad 56 mit einer höheren Geschwindigkeit rotiert als das Kupplungszahnrad 58 und dadurch in 4 das Keilzahnrad 56 sich relativ zum Kupplungszahnrad 58 abwärts bewegt.
Mit Empfang des Steuersignals von der Fahrzeug-ECU 22 veranlasst der Getriebestufenwechsler 50 die Gleichlaufvorrichtung 48a zu agieren das Keilzahnrad 56 zu bewegen, in Richtung der Pfeile in 4, nämlich gegen das Zahnradwechselgetriebe 46b, so dass die Keile 56a von dem Keilgetriebe 56 zwischen die Nockenzähne 58a des Kupplungszahnrades 58 passen werden.
In Schritt S4 bestimmt die Fahrzeug-ECU 22, basierend auf einem Detektionsergebnis, welches von dem Getriebepositionssensor 52 eingegeben wurde, ob das Getriebe 8 durch die Prozedur von Schritt S3 von einem neutralen Zustand in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand, z. B. der Zustand in welchem die zweite Getriebestufe ausgewählt wurde, umgeschaltet wurde, oder nicht. Wenn es entschieden ist, dass die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand in einer vorbestimmten Zeit t1 (etliche 10 ms bis etliche 100 ms zum Beispiel) beendet wurde, beendet die Fahrzeug-ECU 22 den momentane Ablauf von der Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung.
Wenn die Umschaltung vom neutralen in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht nach verstreichen der ersten Zeit t1 beendet wurde, vollführt die Fahrzeug-ECU 22 eine Drehpositionssteuerung in Schritt S5.
Speziell, wenn die Fahrzeug-ECU 22 die Feststellung aus Schritt S4 empfängt, veranlasst sie die Inverter-ECU 26 den Elektromotor 6 anzusteuern ein vorbestimmtes exaktes Drehmoment (einige 10 Nm zum Beispiel), in Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtung alternierend, zu erzeugen, mit einem vordefinierten Zeitintervall (100 ms bis 200 ms zum Beispiel), wie in 5 gezeigt.
Wenn es diese Anweisung erhält, steuert die Inverter-ECU den Elektromotor 6 an ein ein vordefiniertes exaktes Drehmoment in Vorwärts- und Rückwärtsdrehrichtung alternierend zu erzeugen mit der vordefinierten Zeit.
Das vom Elektromotor 6 ausgegebene exakte Drehmoment wird auf die Eingangswelle 38 des Getriebes 8 übertragen, welche mit der Drehwelle des Elektromotors 6 verbunden ist, so dass die Eingangswelle 38 in Rotationsrichtung mit vordefinierter Zeit oszilliert. Die Oszillation wird auf das Zahnradwechselgetriebe 46b durch die Ausgleichswelle 40 übertragen, so dass das Zahnrad vom Zahnradwechselgetriebe 46b auf der Ausgangswelle 42 oszilliert und dadurch die Lagebeziehung zwischen den Keilen 56a vom Keilzahnrad 56 und die Nockenzähne 58a vom Kupplungszahnrad 58 variiert. Folglich werden die Keile 56a und die Nockenzähne 58a freigegeben vom anstoßen und die Keile 56a passen in das Kupplungszahnrad 58, so dass die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand beendet ist.
Die Stärke und Dauer des vom Elektromotor 6 erzeugten exakten Drehmomentes, unter der Drehpositionssteuerung, wird auf ein Niveau gesetzt, was den Fahrer sich nicht unbequem fühlen lässt.
In Schritt S6 bestimmt die Fahrzeug-ECU 22 basierend auf einem Detektionsergebnis, welches vom Getriebepositionssensor 52 eingegeben wurde, ob das Getriebe 8 vom neutralen Zustand in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand, z. B. den Zustand in welchem die zweite Getriebestufe ausgewählt wurde aufgrund der Drehpositionssteuerung, welche in Schritt S5 ausgeführt wurde, umgeschaltet wurde oder nicht. Wenn es feststeht, dass die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand innerhalb einer zweiten vorgegebenen Zeit t2 (2 Sekunden zum Beispiel) beendet wurde, beendet die Fahrzeug-ECU 22 die Drehpositionssteuerung in Schritt 7 und beendet den Ablauf von der Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung.
Wenn die Keile 56a und die Nockenzähne 58a sogar nicht von der Drehpositionssteuerung vom anstoßen freigegeben werden, so dass eine Umschaltung von dem neutralen Zustand in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht nach Ablaufen einer zweiten vorgegebenen Zeit t2 beendet ist, führt die Fahrzeug-ECU 22, in Schritt S8, eine Wiederaufnahmesteuerung anstelle der Drehpositionssteuerung durch.
Besonders in der Wiederaufnahmesteuerung, wenn die Festlegung aus Schritt S6 empfangen wird, stoppt die Fahrzeug-ECU 22 einmalig die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand z. B. der Zustand in welchem die zweite Getriebestufe ausgewählt ist und führt eine Umschaltung in einen Zustand aus, in welchem eine andere Getriebestufe, als der Start-Getriebestufen-Auswahlzustand ausgewählt ist, zum Beispiel die dritte Getriebestufe.
Die Lagebeziehung zwischen dem Keilzahnrad 56 und dem Kupplungszahnrad 57 ist nicht notwendigerweise derselbe für die unterschiedlichen Getriebestufen. Somit, sogar, wenn die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht ausgeführt werden kann, kann die Umschaltung in einen anderen Zustand als der, in dem der Start-Getriebestufen-Auswahlzustand ausgewählt ist, ausgeführt werden. Wenn eine andere Getriebestufe als die Fahrzeugstart-Getriebestufe einmal wie dies beschrieben ausgewählt ist, drücken die Keile 56a des Keilzahnrades 56, für eine andere ausgewählte Getriebestufe als die des Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustandes die Nockenzähne 58a des Kupplungszahnrades 58 beiseite und passen dazwischen, für die ausgewählte Getriebestufe, was die Ausgleichwelle 40 langsam rotieren lässt. Das variiert die Lagebeziehung zwischen dem Keilzahnrad 56 und dem Kupplungszahnrad 58 für den Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand, was dadurch den Keilen 56a des Keilzahnrades des Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustandes erlaubt in das Kupplungszahnrad 58 für den Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand zu passen.
In Schritt S9 ermittelt die Fahrzeug-ECU 22 basierend auf einem Detektionsergebnis, eingegeben vom Getriebepositionssensor 52, ob das Getriebe 8 von einem neutralen Zustand in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand, z. B. den Zustand in welchem die zweite Getriebestufe ausgewählt wurde auf Grund der Wiederholungssteuerung, ausgeführt in Schritt S8, umgeschaltet wurde, oder nicht. Wenn die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand innerhalb einer zweiten vorgegebenen Zeit t2 beendet wurde, beendet die Fahrzeug-ECU 22 den Ablauf der Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung.
Wenn die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand, z. B. den Zustand in welchem die zweite Getriebestufe ausgewählt wurde, nicht nach dem Ablaufen einer zweiten vorgegebenen Zeit beendet wurde, ist eine Möglichkeit, dass die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht durchgeführt werden kann aufgrund der Fehlfunktion der Gleichlaufvorrichtung 48a, des Getriebestufenreglers 50 oder Ähnliches. Somit, in Schritt S10, schaltet die Motor-ECU eine Warnlampe 60 ein, welche auf der Instrumententafel (nicht gezeigt) bereitgestellt ist und zeigt eine Warnung zu dem Effekt an, dass der Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht erreicht werden kann.
In der oben beschriebenen Farzeugstart-Umschaltsteuerung, durchgeführt von dem Fahrzeug-ECU 22, wenn die Umschaltung von einem neutralen Zustand in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand, z. B. den Zustand in welchem die zweite Getriebestufe ausgewählt wurde nicht innerhalb einer ersten vorgegebenen Zeit beendet ist, wird der Elektromotor 6 veranlasst ein exakt bestimmtes, alternierendes Drehmoment in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung zu erzeugen, und dadurch das das exakte Drehmoment auf die Eingangswelle 38 des Getriebes 8 übertragen wird, wird das Zahnradwechselgetriebe 46b für den Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand veranlasst in Drehrichtung zu oszillieren. Somit, wenn der Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand aus Gründen nicht ausgewählt werden kann, so dass die Keile 56a des Keilzahnrades 56 von der Gleichlaufvorrichtung 48a gegen die Nockenzähne 58a des Kupplungszahnrades 58, wird die Lagebeziehung zwischen dem Keilzahnrad 56 von der Gleichlaufvorrichtung 48a und des Kupplungszahnrades 58 des Zahnradwechselgetriebes 46b variiert, um eine Auswahl des Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustandes zu erlauben. Das ermöglicht eine schnelle Ausführung von dem Umschalten in den Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand.
Besonders in der Drehpositionssteuerung, wird die Drehwelle des Elektromotors 6 anstatt das der Elektromotor 6 veranlasst wird sich zu drehen, veranlasst in Drehrichtung zu oszillieren. Somit, wird die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht mit dem sich drehenden Elektromotor 6 erreicht. Das ermöglicht eine schnelle und sanfte Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand.
Wenn die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht innerhalb einer zweiten vorgegebenen Zeit sogar nicht nach der oben beschriebenen Drehpositionssteuerung vollführt wurde, wählt die Fahrzeug-ECU 22 einmalig eine andere Getriebestufe als die Fahrzeugstart-Getriebestufe. Dadurch wird die Lagebeziehung zwischen dem Keilzahnrad 56 des Gleichlaufvorrichtung 48a, und dem Kupplungszahnrad 58 des Zahnradwechselgetriebes 46b für den Fahrzeugstart-Geschwindigkeitszustand variiert, so dass, wenn die Fahrzeug-ECU die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nochmals versucht, die Auswahl der Fahrzeugstart-Getriebestufe ausgewählt werden kann.
Weiterhin, in der vorliegenden Erfindung sind die Keile 56a von dem Keilzahnrad 56 und die Nockenzähne 58a von dem Kupplungszahnrad 58 sind alle mit asymmetrisch abgeschrägten Flächen wie in 4 dargestellt ausgestattet. Mit der Bereitstellung solch abgeschrägter Flächen, passen, wenn sich das Keilzahnrad 56 relativ zu dem Kupplungszahnrad 58 abwärts bewegt, die Keile 56a mit einer erhöhten Leichtigkeit zwischen die Nockenzähne 58a.
Mit solchen bereitgestellten Keilen 56a und Nockenzähnen 58a, wenn der Elektromotor 6 in Ruhe ist, mit den stumpfwinklig abgeschrägten Flächen 56c gegenüber den stumpfwinklig abgeschrägten Flächen 58c ist da entsprechend eine erhöhte Möglichkeit, dass die Keile 56a gegen die Nockenzähne 58a stoßen und nicht in der Lage sein werden, zwischen die Nockenzähne 58a zu passen. Weiterhin, wenn durch den gewaltsamen Stopp in Schritt S2 von der Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung der Elektromotor 6 nicht gestoppt, sondern in Rückwärtsrichtung dreht, gibt es eine erhöhte Schwierigkeit, dass die Keile 56a zwischen die Nockenzähne 58a passen.
Dennoch, sogar in solchen Fällen ist die vorliegende Erfindung besonders effektiv, da die Drehsteuerung, ausgeführt von der Fahrzeug-ECU 22, es erleichtert, dass die Keile 56a zwischen die Nockenzähne 58a passen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Elektromotor 6 ein permanentmagnetischer Synchronmotor, bei welchem die Position Drehwelle durch den Permanentmagneten geregelt wird, so dass die vom Elektromotor gestoppte Drehwelle nicht einfach durch eine äußere Kraft bewegt werden kann. Somit gibt es eine erhöhte Schwierigkeit das die Keile 56a des Keilzahnrades 56 die Nockenzähne 58a des Kupplungszahnrades zur Seite drücken und hineinpassen.
Dennoch, sogar, wenn ein solcher Elektromotor 6 gebraucht wird, ist die vorliegende Erfindung besonders effektiv, da es die oben beschriebene Drehpositionssteuerung erleichtert, dass die Keile 56a zwischen die Nockenzähne 58a passen, wie oben erwähnt.
Nachdem die Umschaltung in den Start-Getriebestufen-Auswahlzustand, z. B. des Status in welchem die zweite Getriebestufe ausgewählt ist, auf diese Weise von der Fahrzeugstart-Umschaltkontrolle beendet wurde, setzt, wenn der Fahrer auf das Beschleunigungspedal 30 tritt, die Fahrzeug-ECU 22 ein benötigtes Drehmoment, welches zur Übertragung auf das Getriebe 8 benötigt wird, um das Fahrzeug zu veranlassen anzufahren, gemäß der Druckhöhe von dem Beschleunigungspedal 30, welche von einem Beschleunigungsöffnungssensor 32 detektiert wird. Dann teilt, wie oben erwähnt, die Fahrzeug-ECU 22 das benötigte Drehmoment zwischen dem Motor 2 und dem Elektromotor 6 auf, auf der Basis der Informationen von jeder ECU, abhängig von momentanen Betriebszustand von dem Fahrzeug und dem momentanen Betriebszustand von dem Motor 2 und von dem Elektromotor 6, und gibt die Anweisungen eines kennzeichnenden Drehmomentes an die Motor-ECU 24 und die Inverter-ECU 26. In diesem Prozess steuert die Fahrzeug-ECU 22 das Getriebe 8 und die Kuplung 4 wenn nötig.
In dem oben genannten wird eine Ausführungsform einer Steuervorrichtung für ein hybrid-elektrisches Fahrzeug, gemäß der vorliegenden Erfindung, beschrieben. Dennoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt.
Zum Beispiel ist, in der vorliegenden Ausführungsform, die vorliegende Erfindung an einem hybrid-elektrischen Fahrzeug angebracht. Ähnliche Effekte können jedoch erreicht werden, indem eine ähnliche Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung an einem Elektrofahrzeug angebracht wird, mit nur einem Elektromotor als Energiequelle.
Ferner, nur um es einmal als Beispiel anzuführen, die Stärke und Dauer des exakten Drehmomentes, festgelegt in der Beschreibung der Drehpositionssteuerung in der Ausführungsform. Die Stärke und Dauer des exakten Drehmomentes sind nicht auf die genannten begrenzt, sondern können angemessen modifiziert werden, abhängig von den Spezifikationen des Fahrzeuges, des Motors 6, des Getriebes 8 und ähnlichem.
In der beschriebenen Ausführungsform wird die Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung betrieben die zweite vorwärtsgerichtete Getriebestufe als beabsichtigte Fahrzeugstart-Getriebestufe auszuwählen. Eine ähnliche Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung kann jedoch ausgeführt werden, wenn der Fahrer den Schalthebel 54 in rückwärtige Position setzt, so dass die Getriebestufe für Rückwärtsfahren als Fahrzeugstart-Getriebestufe ausgewählt ist.
In der beschriebenen Ausführungsform, wird in der Wiederholungssteuerung, welche von der Steuerung in der Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung vorgenommen wird, eine andere Getriebestufe als die zweite Getriebestufe, welche die Fahrzeugstart-Getriebestufe ist, ausgewählt. Solche andere Getriebestufe als die Fahrzeugstart-Getriebestufe ist dennoch nicht auf die dritte Getriebestufe begrenzt, sondern kann jede andere Getriebestufe sein als die Fahrzeugstart-Getriebestufe.
In der beschriebenen Erfindung sind die Keile 56a von dem Keilzahnrad 56 und die Nockenzähne 58a von dem Kupplungszahnrad 58 sind alle mit asymmetrisch abgeschrägten Flächen ausgestattet. Die Keile und Nockenzähne können jedoch auch mit symmetrisch abgeschrägten Flächen ausgestattet sein. Ferner ist die Länge der, in der Beschreibung von der Fahrzeugstart-Umschaltsteuerung erwähnten, ersten vorgegebenen Zeit sowohl als auch die der zweiten vorgegebenen Zeit nur als Beispiel vorgegeben und kann angemessen geändert werden. Zum Beispiel können die erste vorgegebene Zeit und die zweite vorgegebene Zeit die gleiche Länge haben. Ferner kann zum Beispiel die zweite vorgegebene Zeit in Schritt S6 nach der Drehpositionssteuerung von der zweiten vorgegebenen Zeit in Schritt S9, nach der Wiederholungssteuerung, abweichen.
In der beschriebenen Ausführungsform ist der Elektromotor ein permanentmagnetischer Synchronmotor. Die Art des Motors ist jedoch nicht auf diese begrenzt.
In der beschriebenen Erfindung ist das Getriebe 8 ein Getriebe mit 4 Getriebestufen, nämlich das erste mit 4 Getriebestufen, unter welchen die zweite Getriebestufe als Fahrzeugstart-Getriebestufe vorgesehen ist. Die Anzahl von Geschwindigkeitsstufen und die Geschwindigkeitsstufe welche als Fahrzeugstart-Getriebestufe vorgesehen ist, ist nicht darauf begrenzt, sondern kann angemessen verändert werden.
In der beschriebenen Ausführungsform, ist das Zahnrad auf der Ausgangswelle 48 eines jeden Zahnradwechselgetriebes 46a bis 46d des Getriebes 8 relativ zur Ausgangswelle drehbar, während das Zahnrad auf der Ausgleichswelle 40 an der Ausgangswelle 40 befestigt ist. Die Anordnung der drehbaren Zahnräder und der befestigten Zahnräder ist nicht darauf beschränkt. Mit einer angemessen geänderten Anordnung, abhängig von den Spezifikationen des Getriebes 8, können ähnliche Effekte erzielt werden.
Es ist offensichtlich, dass die somit beschriebene Erfindung auf viele Weisen verändert werden kann. Solche Veränderungen sollen nicht als Abweichung von Gedanken und Schutzumfang der Erfindung betrachtet werden, und alle diese Modifikationen, wie sie einem Fachmann offensichtlich sein werden, sollen im Schutzumfang der folgenden Ansprüche enthalten zu sein.

Claims

Steuereinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug welches derart eingerichtet ist, dass eine Antriebskraft eines Elektromotors (6) auf Antriebsräder (16) des Fahrzeugs über ein Getriebe (8) übertragen werden kann, welches geeignet ist durch Mittel eines Schalt-Mechanismus (48a, 48b, 50) geschaltet zu werden, von einem neutralen Zustand zu einem Start-Getriebestufen-Auswahlzustand in welchem eine Getriebestufe zum Start des Fahrzeugs ausgewählt wurde, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung umfasst: ein Getriebestufen-Detektionsmittel (52) welches zum Detektieren einer im Getriebe (8) ausgewählten Getriebestufe eingerichtet ist; und ein Steuermittel (22) welches auf eine Schaltanfrage vom neutralen Zustand zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand eine Schaltung vom neutralen Zustand zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand durch Steuern des Schalt-Mechanismus (48a, 48b, 50) durchführt, und wenn basierend auf einem vom Getriebestufen-Detektionsmittel (52) zugeleiteten Detektionsergebnis beurteilt wird, dass die Schaltung zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht innerhalb einer ersten spezifizierten Zeit abgeschlossen ist, führt das Steuermittel (22) eine Drehpositions-Steuerung durch bei welcher der Elektromotor (6) angesteuert wird alternierend ein vorbestimmtes exaktes Drehmoment in Vorwärts- und Rückwärts-Drehrichtung des Elektromotors (6) zu erzeugen, und ein Getrieberad (46b) der Getriebestufe für den Start des Fahrzeugs wird durch das exakte Drehmoment, welches zu einer Eingangswelle (38) des Getriebes (8) übertragen wird, veranlasst in einer Drehrichtung zu oszillieren.
Steuereinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Schaltung zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand nicht innerhalb einer zweiten spezifizierten Zeit abgeschlossen ist, nachdem die Drehpositions-Steuerung gestartet ist, das Steuermittel (22) den Schalt-Mechanismus (48a, 48b, 50) ansteuert, einmalig eine andere Getriebestufe auszuwählen als die Getriebestufe zum Start des Fahrzeuges, und dann erneut eine Schaltung zum Start-Getriebestufen-Auswahlzustand durchzuführen.
Steuereinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalt-Mechanismus (48a, 48b, 50) einen Synchronisierungs-Mechanismus (48a, 48b) umfasst, welcher asymmetrische abgeschrägte Flächen (56b, 56c, 58b, 58c) hat.
Steuereinrichtung für ein elektrisches Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) ein permanent-magnetischer Synchronmotor ist.