DE102007055875B4

DE102007055875B4 - Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem

Info

Publication number: DE102007055875B4
Application number: DE102007055875.0A
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Shibata; Tooru Matsubara; Taku Akita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-25
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2027-12-20
Also published as: JP2008155831A; JP4962000B2; US7955215B2; DE102007055875A1; CN101210617B; CN101210617A; US20080153661A1

Abstract

Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem, mit: einem elektrisch betätigten Differentialabschnitt, der in einem Leistungsübertragungspfad zwischen einer Kraftmaschine (8) und Antriebsrädern (38) zum Steuern eines Betriebszustands eines Elektromotors (M1) angeordnet ist, der mit einem Drehelement eines Differentialabschnitts (16) verbunden ist, um dadurch einen Differentialzustand zwischen einer Eingabewellendrehzahl und einer Abgabewellendrehzahl zu steuern; und einem variablen Stufenautomatikschaltabschnitt (20), der einen Teil des Leistungsübertragungspfads bildet; und die Steuervorrichtung (40) ist gekennzeichnet durch eine Durchführung einer Steuerung eines Reaktionsmomentes (TM1) des Elektromotors (M1) während eines Herunterschaltens des variablen Stufenautomatikschaltabschnitts (20), um so eine Schwankung einer Drehzahl der Kraftmaschine (8) zu unterdrücken, wobei für die Steuerung des Reaktionsmomentes (TM1) des Elektromotors (M1) die Steuervorrichtung (40) das Reaktionsmoment (TM1) um ein Trägheitsdrehmoment (ΔTM1) des Elektromotors (M1) erhöht.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeugantriebssystem mit zwei Schaltmechanismen einschließlich eines Differentialabschnitts und eines variablen Stufenschaltabschnitts, und insbesondere auf eine Steuerung zum Verhindern eines Schaltstoßes, der aus einem Schalten des variablen Stufenschaltabschnitts resultiert.
Bisher ist ein Fahrzeugantriebssystem mit zwei Schaltmechanismen einschließlich eines kontinuierlich variablen Getriebes und eines variablen Stufenschaltabschnitts bekannt, durch die eine Abgabe von einer Antriebsleistungsquelle zu Antriebsrädern übertragen wird. Bei einem derartigen Fahrzeugantriebssystem wird im Allgemeinen ein gesamtes Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems auf der Grundlage der Übersetzungsverhältnisse der Schaltmechanismen eingerichtet.
Als ein Beispiel des kontinuierlich variablen Getriebes ist bisher ein Antriebssystem einschließlich eines Differentialmechanismus zum Verteilen einer Abgabe von einer Kraftmaschine zu einem ersten Elektromotor und einer Abgabewelle und eines zweiten Elektromotors bekannt, der zwischen einer Abgabewelle des Differentialmechanismus und Antriebsrädern angeordnet ist, das als ein kontinuierlich variables Getriebe dient. Zum Beispiel offenbart die JP-2003-301731 A ein Hybridfahrzeugantriebssystem, das einem vorstehend beschriebenen Antriebssystem entspricht.
Bei einem derartigen Hybridfahrzeugantriebssystem hat ein Differentialmechanismus zum Beispiel einen Planetengetriebesatz, der eine Differentialfunktion bewirkt, um einen Hauptteil einer Antriebsleistung von der Kraftmaschine zu den Antriebsrädern mechanisch zu übertragen, während eine restliche Antriebsleistung von der Kraftmaschine von dem ersten Elektromotor zu dem zweiten Elektromotor unter Verwendung eines elektrischen Pfads elektrisch übertragen wird. Dies bewirkt, dass eine Steuervorrichtung den Differentialmechanismus als ein elektrisch gesteuertes, kontinuierlich variables Getriebe arbeiten lässt, um das Übersetzungsverhältnis elektrisch und kontinuierlich zu ändern. Dies ermöglicht es, dass die Kraftmaschine in einem optimalen Betriebszustand arbeitet, während eine Fahrt eines Fahrzeugs ermöglicht wird, wodurch eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs ermöglicht wird.
Ein Beispiel eines Fahrzeugantriebssystems mit zwei Schaltmechanismen ist bisher als ein Antriebssystem bekannt, das zum Beispiel ein variables Stufenautomatikgetriebe (nachfolgend als ein „variables Stufengetriebe” bezeichnet) als ein Getriebe aufweist, das in einem Leistungsübertragungspfad zwischen einem Abgabeelement eines elektrisch gesteuerten, kontinuierlich variablen Getriebes und Antriebsrädern eingebaut ist. Zum Beispiel offenbart die JP-2003-130203 A ein Hybridfahrzeugantriebssystem, das einem derartigen vorstehend beschriebenen Antriebssystem entspricht.
Bei einem derartigen Hybridfahrzeugantriebssystem hat das Antriebssystem ein gesamtes Übersetzungsverhältnis, das auf der Grundlage eines Übersetzungsverhältnisses des elektrisch gesteuerten, kontinuierlich variablen Getriebes und eines Übersetzungsverhältnisses des variablen Stufengetriebes bestimmt wird. Wenn ein Schalten des elektrisch gesteuerten, kontinuierlich variablen Getriebes unabhängig gesteuert wird, und zwar wie bei einem Antriebssystem, das nur mit einem elektrisch gesteuerten, kontinuierlich variablen Getriebe ausgestattet ist, wird das ganze Antriebssystem dazu veranlasst, als das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe zu dienen, um so eine Fahrt des Fahrzeugs zu ermöglichen, wobei die Kraftmaschine in einem optimalen Betriebszustand gesteuert wird.
Während des Schaltens des elektrisch gesteuerten, kontinuierlich variablen Getriebes oder während des unabhängig bewirkten Betriebs des variablen Stufengetriebes zum Durchführen des Schaltens wurde die Kraftmaschinendrehzahl zum stufenartigen Ändern durch eine stufenartige Änderung des Übersetzungsverhältnisses veranlasst. Dies führte zu einer Wahrscheinlichkeit, dass es schwierig wurde, dass das Antriebssystem als Ganzes ein kontinuierliches Übersetzungsverhältnis in einer Phase vor und nach dem Schalten des variablen Stufengetriebes gewährleistet. Anders gesagt war es wahrscheinlich, dass das Antriebssystem als Ganzes nicht zum Arbeiten als das kontinuierlich variable Getriebe in einer Phase vor und nach dem Schalten des variablen Stufengetriebes dienen kann. Somit bestand eine Wahrscheinlichkeit, dass es schwierig wurde, die Kraftmaschinendrehzahl so zu steuern, dass sie einer optimalen Kraftstoffverbrauchskurve folgt, wenn ein gefordertes Kraftmaschinenmoment erzeugt wird, was zu einer Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs führt.
Um einen derartigen Umstand zu bewältigen, offenbart die JP-2005-337491 A eine Technik, die nachfolgend beschrieben wird. Während des Schaltens des variablen Stufengetriebes wird nämlich das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe dazu veranlasst, ein Übersetzungsverhältnis zu ändern, um so eine stufenartige Änderung des Übersetzungsverhältnisses zu unterdrücken, auch wenn das resultierende Übersetzungsverhältnis stufenartig geändert wird. Dies ermöglicht es, dass das Antriebssystem ein gesamtes Übersetzungsverhältnis hat, das auf der Grundlage des Übersetzungsverhältnisses des elektrisch gesteuerten, kontinuierlich variablen Getriebes und des Übersetzungsverhältnisses des variablen Stufengetriebes eingerichtet wird, das sich kontinuierlich ändern soll. Ein derartiger Betrieb führt zu einer Fähigkeit zum Minimieren der stufenartigen Änderung der Kraftmaschinendrehzahl in der Phase vor und nach dem Schalten des variablen Stufengetriebes, um dadurch das Auftreten eines Schaltstoßes zu unterdrücken.
Ähnlich einer Struktur, die in der JP-2005-337491 A offenbart ist, die vorstehend diskutiert wurde, wird bei einer Situation, bei der das Übersetzungsverhältnis des elektrisch gesteuerten, kontinuierlich variablen Getriebes zum Ändern veranlasst wird, um so die stufenartige Änderung des Übersetzungsverhältnisses des variablen Stufengetriebes zu unterdrücken, damit das gesamte Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems kontinuierlich geändert wird, ein Umstand angetroffen, der nachfolgend beschrieben wird. Auch wenn die Kraftmaschinendrehzahl nicht zum Ändern veranlasst wird oder die relevante Änderung minimal ist, haben nämlich das variable Stufengetriebe und das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe Drehelemente, deren Drehzahlen bei einem resultierenden Auftreten eines Trägheitsdrehmoments geändert werden. Somit schwankt das abgegebene Moment von dem Antriebssystem um einen Wert entsprechend dem Trägheitsmoment.
Die JP-2005-337491 A schlägt ein Verfahren vor, das sich einem derartigen Umstand widmet, wobei ein Moment von einem Moment, das durch den Elektromotor erzeugt wird, der das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe bildet, durch eine Momentenkomponente subtrahiert wird, die äquivalent dem vorstehend erwähnten Trägheitsdrehmoment ist, und zwar in einer Situation, bei der das gesamte Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems reduziert wird, d. h. wenn ein Hochschalten bewirkt wird.
Jedoch offenbart die JP-2005-337491 A kein Verfahren zum konkreten Herleiten eines Wertes des Momentes, das äquivalent dem Trägheitsdrehmoment ist, das vorstehend beschrieben ist.
Des Weiteren offenbart die JP-2005-337491 A nur einen Fall zum Bewirken des Hochschaltens, wobei das gesamte Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems verringert wird, und es wird kein Versuch gemacht, ein Verfahren vorzuschlagen, das sich dem gleichen Umstand widmet, der dann verursacht wird, wenn ein Herunterschalten bewirkt wird, wobei das gesamte Übersetzungsverhältnis des Antriebssystems erhöht wird.
In einer Situation, bei der das Herunterschalten einem so genannten Auslaufrunterschalten entspricht, d. h. ein Herunterschalten, bei dem ein Fahrzeug fährt, wobei eine Beschleunigungsvorrichtungsöffnung Null oder nahezu Null beträgt, wird zumindest einer der Elektromotoren in einen Regenerativzustand bei dem Hybridfahrzeugantriebssystem versetzt, was eine Situation bewirkt, bei der das Auftreten eines Schleppens der Kraftmaschine leicht auftritt.
Eine ähnliche Technik wie in der JP-2005-337491 A ist auch aus der WO 2006/104253 A1 bekannt. Diese offenbart eine Steuerung für ein Fahrzeugantriebssystem mit einem Differentialabschnitt, einem Elektromotor und einem Schaltgetriebe, das einen kontinuierlich variablen Schaltabschnitt und einen variablen Stufenschaltabschnitt hat. Beim Schalten des variablen Stufenschaltabschnitts wird der kontinuierlich variable Schaltabschnitt veranlasst, sein Übersetzungsverhältnis zu ändern, um den Schaltstoß des variablen Stufenschaltabschnitts zu verringern.
Schließlich ist aus der DE 197 12 246 A1 ein Hybridantrieb mit einem Automatikgetriebe offenbart, dessen Eingangsdrehmoment in Abhängigkeit von einem momentan gewählten Fahrmodus berechnet wird. Auf der Grundlage dieses berechneten Eingangsdrehmoments wird der Hydraulikschaltdruck durch eine selbstlernende Steuerung optimiert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem mit einem kontinuierlich variablen Getriebe und einem variablen Stufengetriebe vorzusehen, die eine Änderung der Kraftmaschinendrehzahl auch dann unterdrücken kann, wenn ein Herunterschalten bei dem Getriebe ausgeführt wird, um dadurch einen Schaltstoß zu minimieren.
Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Bei einer derartigen Struktur erhöht die Steuervorrichtung für das Fahrzeugantriebssystem während des Betriebs des variablen Stufenautomatikschaltabschnitts zum Ausführen des Herunterschaltens gesteuert ein Reaktionsmoment (im Folgenden auch ”Abgabemoment” genannt) von dem Elektromotor um eine Komponente des Trägheitsdrehmoments des Elektromotors, um so die Änderung der Kraftmaschinendrehzahl zu unterdrücken. Dementsprechend kann der Schaltstoß minimiert werden, ohne dass irgendein Kraftmaschinenträgheitsdrehmoment verursacht wird.
Vorzugsweise hat der Differentialabschnitt einen Differentialmechanismus mit einem ersten Element, das mit der Kraftmaschine verbunden ist, einem zweiten Element, das mit einem ersten Elektromotor verbunden ist, und einem dritten Element, das mit einem Leistungsübertragungselement verbunden ist, sowie einen zweiten Elektromotor, der in dem Leistungsübertragungspfad zwischen dem Leistungsübertragungselement und den Antriebsrädern angeordnet ist; wobei die Steuervorrichtung das Reaktionsmoment von dem ersten Elektromotor steuert, um so die Schwankung der Drehzahl der Kraftmaschine während des Herunterschaltens des variablen Stufenautomatikschaltabschnitts zu unterdrücken; und für die Steuerung des ersten Elektromotors wird das Reaktionsmoment um das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors erhöht.
Bei einer derartigen Struktur erhöht die Steuervorrichtung für das Fahrzeugantriebssystem während des Betriebs des variablen Stufenautomatikschaltabschnitts zum Ausführen des Herunterschaltens gesteuert das Reaktionsmoment von dem ersten Elektromotor um eine Komponente des Trägheitsdrehmoments des ersten Elektromotors, um so die Änderung der Kraftmaschinendrehzahl zu unterdrücken. Dementsprechend kann der Schaltstoß minimiert werden, ohne dass irgendein Kraftmaschinenträgheitsdrehmoment verursacht wird.
Vorzugsweise berechnet die Steuervorrichtung das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors auf der Grundlage einer Solldrehzahl des zweiten Elektromotors, die bei der Beendigung des Herunterschaltens auftritt, einer Solldrehzahl der Kraftmaschine, die bei der Beendigung des Herunterschaltens auftritt, einer Drehzahl des zweiten Elektromotors vor einem Beginn des Schaltens und einer Sollschaltzeit. Bei einer derartigen Struktur kann das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors auf der Grundlage der Solldrehzahl des zweiten Elektromotors, die bei der Beendigung des Herunterschaltens auftritt, der Solldrehzahl der Kraftmaschine, die bei der Beendigung des Herunterschaltens auftritt, der Drehzahl des zweiten Elektromotors vor dem Beginn des Schaltens und der Sollschaltzeit berechnet werden.
Vorzugsweise berechnet die Steuervorrichtung das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors auf der Grundlage einer Änderungsrate einer Istdrehzahl des zweiten Elektromotors und einer Solldrehzahl der Kraftmaschine bei der Beendigung des Herunterschaltens. Bei einer derartigen Struktur kann das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors auf der Grundlage der Änderungsrate der Istdrehzahl des zweiten Elektromotors und der Solldrehzahl der Kraftmaschine bei der Beendigung des Herunterschaltens berechnet werden.
Vorzugsweise führt die Steuervorrichtung die Steuerung des Reaktionsmoments von dem ersten Elektromotor durch, wenn eine Änderungsrate der Drehzahl der Kraftmaschine einen vorgegebenen Wert überschreitet. Bei einer derartigen Struktur wird das Reaktionsmoment von dem ersten Elektromotor gesteuert, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dementsprechend wird das Reaktionsmoment von dem ersten Elektromotor gesteuert, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine einen kleinen Wert annimmt, wodurch verhindert wird, dass sich eine Kraftmaschinenkurbelwelle in einer Rückwärtsrichtung dreht.
Vorzugsweise erhöht die Steuervorrichtung das Reaktionsmoment von dem ersten Elektromotor vor Beginn des wirksamen Schaltens um einen vorgegebenen Wert. Bei einer derartigen Struktur wird das Reaktionsmoment von dem ersten Elektromotor um einen vorgegebenen Betrag erhöht, und zwar vor dem Beginn des wirksamen Schaltens. Dies ermöglicht die Unterdrückung einer Verschlechterung des Schaltstoßes und einer Änderung der Abstufungsqualität aufgrund einer Erhöhung eines Schwankungsbereiches der Kraftmaschinendrehzahl.
Vorzugsweise veranlasst die Steuervorrichtung den elektrisch betriebenen Differentialabschnitt dazu, als ein kontinuierlich variabler Schaltmechanismus zu arbeiten, indem der Betriebszustand des Elektromotors gesteuert wird. Bei einer derartigen Struktur wird der elektrisch gesteuerte Differentialabschnitt als das kontinuierlich variable Getriebe betrieben, wodurch ein resultierendes Übersetzungsverhältnis kontinuierlich geändert wird. Dies ermöglicht es, dass ein gesamtes Übersetzungsverhältnis des Fahrzeugantriebssystems kontinuierlich geändert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Strukturansicht einer Struktur eines Fahrzeugsantriebssystems zum Gebrauch bei einem Hybridfahrzeug eines Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine Funktionsansicht von kombinierten Betrieben zwischen einem Schaltbetrieb des Fahrzeugantriebssystems, das zum Gebrauch bei einem Hybridfahrzeug in der 1 gezeigt ist, und hydraulisch betätigten Reibkopplungsvorrichtungen, die dafür verwendet werden, wenn das Fahrzeugantriebssystem dem kontinuierlich variablen Schalten oder dem variablen Stufenschalten ausgesetzt wird.
3 zeigt einen Kutzbachplan von einander in Bezug stehenden Drehzahlen an jeweiligen Gangpositionen, wenn das Fahrzeugantriebssystem für den Gebrauch bei einem in der 1 gezeigten Hybridfahrzeug dem variablen Stufenschalten ausgesetzt wird.
4 zeigt eine Ansicht einer elektronischen Steuereinheit mit Eingabe- und Abgabesignalen, die mit ihr verknüpft sind, die bei dem Fahrzeugantriebssystem zum Gebrauch bei einem Hybridfahrzeug vorgesehen ist, das in der 1 gezeigt ist.
5 zeigt eine Ansicht von einem Beispiel einer manuell betätigten Schaltvorrichtung einschließlich eines Schalthebels, der zum Auswählen von einer Gangposition aus vielen Gangpositionen betreibbar ist.
6 zeigt eine Funktionsansicht eines Hauptteils der elektronischen Steuervorrichtung, die in der 4 gezeigt ist.
7 zeigt eine Ansicht von Beispielen, die in einem zweidimensionalen Koordinatensystem hinsichtlich von Parametern einschließlich einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Abgabemoment aufgetragen sind. Sie zeigt ein Beispiel von im Voraus gespeicherten Schaltlinien, die als eine Basis zum Bestimmen eines Schaltens des variablen Stufenschaltabschnitts dienen, wobei ein Beispiel ein im Voraus gespeichertes Schaltdiagramm ist, das als eine Basis zum Bestimmen eines Schaltzustands bei einem Schaltmechanismus dient, und ein Beispiel einer im Voraus gespeicherten Ansicht zum Schalten einer Antriebsleistungsquelle ist, die eine Grenzlinie zwischen einem Kraftmaschinenantriebsbereich und einem Motorantriebsbereich für einen Kraftmaschinenantriebsmodus und einen Motorantriebsmodus aufweist, die zu schalten sind. Eine Beziehung zwischen diesen Beispielen ist auch gezeigt.
8 zeigt eine Ansicht eines Beispiels eines Kraftstoffverbrauchskennfelds, das eine optimale Kraftstoffverbrauchskurve einer Kraftmaschine 6 darstellt.
9 zeigt ein Flussdiagramm einer Basissequenz von Steuerbetrieben, die durch die elektronische Steuereinheit auszuführen sind, die in der 6 gezeigt ist, d. h. eine Basissequenz von Momentensteuerbetrieben eines ersten Elektromotors, wenn eine Schaltsteuerung des variablen Stufenschaltabschnitts durchgeführt wird.
10 zeigt ein Zeitdiagramm der Steuerbetriebe, die in der 9 gezeigt sind, die eine Ansicht ist, die Steuerbetriebe darstellt, die dann auszuführen sind, wenn ein Auslaufrunterschalten 3rd → 2nd bei dem variablen Stufenschaltabschnitt mit dem Schaltmechanismus ausgeführt wird, der in einen kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist.
11 zeigt ein Flussdiagramm einer Basissequenz von Steuerbetrieben, die durch die elektronische Steuereinheit auszuführen sind, die in der 6 gezeigt ist, d. h. eine Basissequenz von Momentensteuerbetrieben eines anderen Ausführungsbeispiels, die durch den ersten Elektromotor entsprechend 9 auszuführen sind.
12 zeigt ein Zeitdiagramm der Steuerbetriebe, die in der 11 gezeigt sind, die eine Ansicht ist, die die Steuerbetriebe darstellt, die auszuführen sind, wenn ein Auslaufrunterschalten 3rd → 2nd bei dem variablen Stufenschaltabschnitt ausgeführt wird, wobei der Schaltmechanismus in einen kontinuierlich variablen Schaltzustand entsprechend der 10 versetzt ist.
13 zeigt ein Flussdiagramm einer Basissequenz von Steuerbetrieben, die durch die elektronische Steuereinheit auszuführen sind, die in der 6 gezeigt ist, d. h. eine Basissequenz von Momentensteuerbetrieben eines anderen Ausführungsbeispiels, die durch den ersten Elektromotor entsprechend der 9 auszuführen sind.
14 zeigt ein Zeitdiagramm der Steuerbetriebe, die in der 13 gezeigt sind, die eine Ansicht ist, die die Steuerbetriebe darstellt, die dann auszuführen sind, wenn ein Auslaufrunterschalten 3rd → 2nd bei dem variablen Stufenschaltabschnitt ausgeführt wird, wobei der Schaltmechanismus in einen kontinuierlich variablen Schaltzustand entsprechend der 10 versetzt ist.
15 zeigt eine Strukturansicht, die eine Struktur eines Leistungsverteilungsmechanismus darstellt, der einen Teil eines Fahrzeugantriebssystems von einem anderen Ausführungsbeispiel bildet, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, und zwar entsprechend einem Teil der Struktur, die in der 1 gezeigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nun werden verschiedene Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben.
<Ausführungsbeispiel 1>
Die 1 zeigt eine Strukturansicht zum Darstellen eines Getriebemechanismus, d. h. eines Schaltmechanismus 10, der einen Teil eines Antriebssystems für ein Hybridfahrzeug bildet, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird. Wie dies in der 1 gezeigt ist, hat der Getriebemechanismus, d. h. der Schaltmechanismus 10 ein Getriebegehäuse 12 (nachfolgend als ein „Gehäuse 12” bezeichnet), das an einer Fahrzeugkarosserie als ein sich nichtdrehendes Element angebracht ist, eine Eingabewelle 14, die im Inneren des Gehäuses 12 als ein Eingabedrehelement angeordnet ist, das sich dazu koaxial dreht, einen Differentialabschnitt 11, der koaxial mit der Eingabewelle 14 indirekt über einen Pulsationsabsorptionsdämpfer 13 zum Absorbieren einer Momentenpulsation einer Kraftmaschine (nicht gezeigt) und eines Momentenbegrenzers 15 verbunden ist, und der als ein kontinuierlich variabler Getriebeabschnitt dient, einen Automatikgetriebeabschnitt, d. h. einen Schaltabschnitt 20, der in Reihe in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem Differentialabschnitt 11 und Antriebsrädern (nicht gezeigt) durch ein Leistungsübertragungselement 18 (Leistungsübertragungswelle) verbunden ist, und eine Abgabewelle 22, die mit dem Automatikgetriebeabschnitt 20 verbunden ist und als ein Abgabedrehelement dient.
Der Getriebemechanismus 10 wird in geeigneter Weise auf ein FR-Fahrzeug (Frontmaschinen- und Rückwärtsantriebs-Fahrzeug) angewendet, und er ist an einem Fahrzeug entlang dessen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung angebracht. Der Getriebemechanismus 10 ist zwischen einer Kraftmaschine (nicht gezeigt), die indirekt mit der Eingabewelle 14 über den Pulsationsabsorptionsdämpfer 13 und den Momentenbegrenzer 15 verbunden ist, und einem Paar Antriebsrädern (nicht gezeigt) angeordnet. Die Kraftmaschine 8 beinhaltet eine Brennkraftmaschine, wie zum Beispiel eine Benzinkraftmaschine oder eine Dieselkraftmaschine oder dergleichen, und sie dient als eine Antriebsleistungsquelle. Dies ermöglicht es, dass eine Fahrzeugantriebskraft von der Kraftmaschine zu dem Paar Antriebsrädern nacheinander durch eine Differentialgetriebevorrichtung (letztes Untersetzungsgetriebe) und einem Paar Antriebsachsen übertragen wird.
Bei dem Getriebemechanismus 10 des dargestellten Ausführungsbeispiels sind die Kraftmaschine und der Differentialabschnitt 11 direkt miteinander verbunden. Sofern er hierbei verwendet wird, bezeichnet der Begriff „direkt verbunden” eine direkte Verbindung, die zwischen den dazugehörigen Komponententeilen beim Fehlen einer fluidbetätigten Leistungsübertragungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Momentenwandler oder einer Fluidkopplungsvorrichtung oder dergleichen, eingerichtet wird. Es ist zu beachten, dass eine untere Hälfte des Getriebemechanismus 10 in der 1 weggelassen ist, der symmetrisch hinsichtlich dessen Achse aufgebaut ist.
Der Differentialabschnitt 11 hat einen ersten Elektromotor M1, einen Leistungsverteilungsmechanismus 16, der zum mechanischen Verteilen einer Abgabe von der Kraftmaschine, die mit der Eingabewelle 14 verbunden ist, zu dem ersten Elektromotor M1 und dem Leistungsübertragungselement 18 mechanisch strukturiert ist, und einen zweiten Elektromotor M2, der mit dem Leistungsübertragungselement 18 wirksam verbunden ist, damit er sich einheitlich mit diesem dreht. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sowohl der erste als auch der zweite Elektromotor M1 und M2 so genannte Motoren/Generatoren, die jeweils eine Funktion zum Erzeugen einer elektrischen Leistung haben. Jedoch hat der erste Elektromotor M1 zumindest eine Funktion als ein elektrischer Leistungsgenerator zum Erzeugen einer Reaktionskraft.
Der Leistungsverteilungsmechanismus 16 hat einen ersten Planetengetriebesatz 24 einer Einfachritzel-Bauart mit einem Übersetzungsverhältnis ρ1 von zum Beispiel ungefähr „0,418”. Der erste Planetengetriebesatz 24 hat Drehelemente, die aus einem ersten Sonnenrad S1, einem ersten Planetenrad P1, einem ersten Träger CA1, der das erste Planetenrad P1 so stützt, dass das erste Planetenrad P1 um seine Achse und um die Achse des ersten Sonnenrads S1 drehbar ist, und einem ersten Hohlrad R1 zusammengesetzt sind, das das erste Sonnenrad S1 durch das erste Planetenrad P1 kämmt. Wenn die Anzahl der Zähne des ersten Sonnenrads S1 und des ersten Hohlrads R1 durch ZS1 bzw. ZR1 dargestellt werden, wird das vorstehend erwähnte Übersetzungsverhältnis ρ1 durch ZS1/ZR1 dargestellt.
Bei dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 ist der erste Träger CA1 mit der Eingabewelle 14 verbunden, d. h. mit der Kraftmaschine (nicht gezeigt); das erste Sonnenrad S1 ist mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden; und das erste Hohlrad R1 ist mit dem Leistungsübertragungselement 18 verbunden. Bei dem Leistungsverteilungsmechanismus 16 mit einer derartigen Struktur sind die drei Elemente des ersten Planetengetriebesatzes 24, d. h. das erste Sonnenrad S1, der erste Träger CA1 und das erste Hohlrad R1 so angeordnet, dass sie sich relativ zueinander drehen, um eine Differentialfunktion zu beginnen, d. h. in einem Differentialzustand, bei dem die Differentialfunktion begonnen wird. Dies ermöglicht es, dass die Kraftmaschinenabgabe zu dem ersten Elektromotor M1 und dem Leistungsübertragungsmechanismus 18 verteilt wird. Dann treibt ein Teil der verteilten Kraftmaschinenabgabe den ersten Elektromotor M1 an, um eine elektrische Energie zu erzeugen, die gespeichert wird und zum drehenden Antreiben des zweiten Elektromotors M2 verwendet wird.
Somit wird der Differentialabschnitt 11 (Leistungsverteilungsmechanismus 16) dazu veranlasst, als eine elektrische Differentialvorrichtung zu dienen, so dass zum Beispiel der Differentialabschnitt 11 in einen so genannten kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt wird, um die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 ungeachtet des Kraftmaschinenbetriebs bei einer vorgegebenen Drehzahl kontinuierlich zu ändern. Der Differentialabschnitt 11 dient nämlich als ein elektrisch gesteuertes, kontinuierlich variables Getriebe, um für ein Übersetzungsverhältnis γ0 (Drehzahl N_IN der Eingabewelle 14/Drehzahl N18 des Leistungsübertragungselements 18) zu sorgen, das von einem minimalen Wert γ0 min zu einem maximalen Wert γ0 max kontinuierlich variabel ist.
Der Automatikgetriebeabschnitt 20 hat einen zweiten Einfachritzel-Planetengetriebesatz 26 und einen dritten Einfachritzel-Planetengetriebesatz 28. Es ist ein Planetengetriebe-Mehrstufengetriebe als ein variables Stufenautomatikgetriebe betreibbar (drei Gangpositionen bei der Vorwärtsfahrt). Der zweite Planetengetriebesatz 26 weist Folgendes auf: ein zweites Sonnenrad S2; ein zweites Planetenrad P2; einen zweiten Träger CA2, der das zweite Planetenrad P2 so stützt, dass das zweite Planetenrad P2 um seine Achse und um die Achse des zweiten Sonnenrads S2 drehbar ist; und ein zweites Hohlrad R2, das das zweite Sonnenrad S2 durch das zweite Planetenrad P2 kämmt. Zum Beispiel hat der zweite Planetengetriebesatz 26 ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis ρ2 von ungefähr „0,532”.
Der dritte Planetengetriebesatz 28 weist Folgendes auf: ein drittes Sonnenrad S3; ein drittes Planetenrad P3; einen dritten Träger CA3, der das dritte Planetenrad P3 so stützt, dass das dritte Planetenrad P3 um seine Achse und um die Achse des dritten Sonnenrads S3 drehbar ist; und ein drittes Hohlrad R3, das das dritte Sonnenrad S3 durch das dritte Planetenrad P3 kämmt. Zum Beispiel hat der dritte Planetengetriebesatz 28 ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis ρ3 von ungefähr „0,418”. Bei dem zweiten Sonnenrad S2, dem zweiten Hohlrad R2, dem dritten Sonnenrad S3 und dem dritten Hohlrad R3 mit den Anzahlen der Zähne, die durch ZS2, ZR2, ZS3 bzw. ZR3 dargestellt sind, werden die Übersetzungsverhältnisse ρ2 und ρ3 durch ZS2/ZR2 bzw. ZS3/ZR3 ausgedrückt.
Bei dem Automatikgetriebeabschnitt 20 sind das zweite und das dritte Sonnenrad S2, S3 einstückig miteinander verbunden, sie werden wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 durch eine zweite Kupplung C2 verbunden, und sie werden wahlweise mit dem Gehäuse 12 durch eine erste Bremse B1 verbunden. Der zweite Träger CA2 und das dritte Hohlrad R3, die einstückig verbunden sind, sind mit der Abgabewelle 22 verbunden. Das zweite Hohlrad R2 wird wahlweise mit dem Übertragungselement 18 über die erste Kupplung C1 verbunden, und der dritte Träger CA3 wird mit dem Gehäuse 12 über die zweite Bremse B2 verbunden.
Somit werden der Automatikgetriebeabschnitt 20 und der Differentialabschnitt 11 (Leistungsübertragungselement 18) wahlweise durch die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2 miteinander verbunden, die so vorgesehen ist, dass die jeweilige Gangposition bei dem Automatikgetriebeabschnitt 20 eingerichtet wird. Anders gesagt dienen die erste und die zweite Kupplung C1, C2 als Kopplungsvorrichtungen, d. h. als eine Eingriffsvorrichtung, die zum Versetzen des Leistungsübertragungspfads zwischen dem Leistungsübertragungselement 18 und dem Automatikgetriebeabschnitt 20 betreibbar ist, d. h. der Leistungsübertragungspfad von dem Differentialabschnitt 11 (Leistungsübertragungselement 18) zu den Antriebsrädern, und zwar wahlweise entweder in einen Leistungsübertragungszustand, um die Fahrzeugantriebskraft dort hindurch zu übertragen, oder der Leistungsunterbrechungszustand, bei dem die Fahrzeugantriebskraft nicht dort hindurch übertragen wird. Bei zumindest einer der ersten und der zweiten Kupplung C1 und C2, die in einen Kopplungseingriff gebracht wird, wird nämlich der Leistungsübertragungspfad in den Leistungsübertragungszustand versetzt. Im Gegensatz dazu versetzt das Entkoppeln sowohl der ersten als auch der zweiten Kupplung C1 und C2 den Leistungsübertragungspfad in den Leistungsunterbrechungszustand.
Bei dem Automatikgetriebeabschnitt 20 ermöglicht des Weiteren das Entkoppeln einer Kopplungsvorrichtung an einer Entkopplungsseite, während eine Kopplungsvorrichtung an einer Kopplungsseite gekoppelt wird, einen so genannten „Kupplung-zu-Kupplung-Schaltvorgang”, der für jeweilige Gangpositionen auszuführen ist, die wahlweise eingerichtet werden. Dies ermöglicht es, dass ein Übersetzungsverhältnis γ (Drehzahl N18 des Leistungsübertragungselements 18/Drehzahl N_OUT der Abgabewelle 22) gleichmäßig geändert wird, d. h. sie ändert sich geometrisch für jede zu erhaltende Gangposition. Wie dies in der Kopplungsarbeitstabelle angegebenen ist, die in der 2 gezeigt ist, richtet das Koppeln der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2 eine Gangposition 1st mit einem Übersetzungsverhältnis γ1 von zum Beispiel ungefähr „2,804” ein.
Wenn die erste Kupplung C1 und die erste Bremse B1 in Betrieb gekoppelt werden, wird eine Gangposition 2nd mit einem Übersetzungsverhältnis γ2 von zum Beispiel ungefähr „1,531” eingerichtet, die einen kleineren Wert als das Übersetzungsverhältnis γ1 hat. Wenn die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in Betrieb gekoppelt werden, wird eine Gangposition 3rd mit einem Übersetzungsverhältnis γ3 von zum Beispiel ungefähr „1,000” eingerichtet, die einen kleineren Wert als das Übersetzungsverhältnis γ2 hat. Das Koppeln der zweiten Kupplung C2 und der zweiten Bremse B2 richtet eine Rückwärtsgangposition (Rückwärtsantriebsschaltposition) mit einem Übersetzungsverhältnis γR von zum Beispiel ungefähr „2,393” ein, was zwischen der Gangposition 1st und der Gangposition 2nd liegt. Zusätzlich ermöglicht das Entkoppeln, d. h. das Außereingriffbringen oder das lösen der ersten Kupplung C1, der zweiten Kupplung C2, der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2, dass eine neutrale Position N eingerichtet wird. Der Kopplungsbetrieb der Kopplungsvorrichtung des Automatikgetriebeabschnitts 20 bei der Gangposition 4th, die in der Eingriffsarbeitstabelle gezeigt ist, welche in der 2 gezeigt ist, ist gleich der Gangposition 3rd.
Die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2, die erste Bremse B1 und die zweite Bremse B2 (nachfolgend gemeinsam als „Kupplung C” und „Bremse B” bezeichnet, sofern sie nicht anderweitig beschrieben werden) sind hydraulisch betätigte Reibkopplungsvorrichtungen, die bei einem Fahrzeugautomatikgetriebe gemäß dem Stand der Technik verwendet werden. Diese Reibkopplungsvorrichtungen können jeweils eine Mehrscheiben-Nasskupplung aufweisen, die viele sich gegenseitig überlappende Reibplatten aufweist, die dazu geeignet sind, durch einen Hydraulikaktuator gegeneinander mit Druck beaufschlagt zu werden, oder eine Bandbremse, die eine Rotationstrommel mit einer Außenumfangsfläche aufweist, an der ein Band oder zwei Bänder mit Anschlussenden gewickelt sind, die dazu geeignet sind, durch einen Hydraulikaktuator gespannt zu werden. Somit dient die Reibkopplungsvorrichtung zum wahlweisen Vorsehen einer Antriebsverbindung zwischen zwei Komponententeilen, zwischen denen die jeweilige Kupplung oder Bremse angeordnet ist.
Bei dem Getriebemechanismus 10 mit einer derartigen Struktur bilden der Differentialabschnitt 11, der als das kontinuierlich variable Getriebe dient, und der Automatikgetriebeabschnitt 20 ein kontinuierlich variables Getriebe. Insbesondere dient der Differentialabschnitt 11 als das kontinuierlich variable Getriebe, und der Automatikgetriebeabschnitt 20, der mit dem Differentialabschnitt 11 in Reihe verbunden ist, dient als das variable Stufengetriebe. Somit wird die Drehzahl, die in den Automatikgetriebeabschnitt 20 eingegeben wird, der zumindest in eine Gangposition M versetzt ist (nachfolgend als eine „Eingabedrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20” bezeichnet), d. h. die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 (nachfolgend als eine „Übertragungselementdrehzahl N18” bezeichnet) zum kontinuierlichen Ändern veranlasst, wodurch die Gangposition M so eingerichtet wird, dass sie einen kontinuierlich variablen Drehzahlbereich, d. h. Drehzahlbreite oder Drehzahlstreuung, aufweist.
Dementsprechend sorgt der Getriebemechanismus 10 für ein abschließendes, d. h. ein gesamtes Übersetzungsverhältnis γT (Drehzahl N_IN der Eingabewelle 14/Drehzahl N_OUT der Abgabewelle 22) in einem kontinuierlich variablen Bereich. Somit wird das kontinuierlich variable Getriebe bei dem Getriebemechanismus 10 eingerichtet. Das gesamte Übersetzungsverhältnis γT des Getriebemechanismus 10 ist das gesamte Übersetzungsverhältnis γT des ganzen Automatikgetriebeabschnitts 20, das auf der Grundlage des Übersetzungsverhältnisses γ0 des Differentialabschnitts 11 und des Übersetzungsverhältnisses γ des Automatikgetriebeabschnitts 20 eingerichtet wird.
Für die jeweiligen Gangpositionen, wie zum Beispiel für die Gangposition 1st bis 3rd und für die Rückwärtsantriebsgangposition des Automatikgetriebeabschnitts 20, wie dies in der Kopplungsarbeitstabelle angegeben ist, die in der 2 gezeigt ist, wird die Übertragungselementdrehzahl N18 kontinuierlich geändert, wobei jede Gangposition in einem kontinuierlich variablen Drehzahlbereich erhalten wird. Dementsprechend ist ein kontinuierlich variables Übersetzungsverhältnis zwischen angrenzenden Gangpositionen vorhanden, was es ermöglicht, dass der ganze Getriebemechanismus 10 das gesamte Übersetzungsverhältnis γT in einem kontinuierlich variablen Bereich hat.
Des Weiteren wird das Übersetzungsverhältnis γ0 des Differentialabschnitts 11 so gesteuert, dass es auf einem fixierten Niveau liegt, und die Kupplung C und die Bremse B werden wahlweise gekoppelt, wodurch eine der Gangposition 1st bis 3rd en oder der Rückwärtsantriebsgangposition (Rückwärtsantriebsschaltposition) wahlweise eingerichtet wird. Dies ermöglicht es, dass das gesamte Übersetzungsverhältnis γT, das in einem nahezu gleichen oder geometrischen Verhältnis änderbar ist, des Getriebemechanismus 10 für jede Gangposition erhalten wird. Somit kann der Getriebemechanismus 10 in demselben Zustand wie das variable Stufengetriebe eingerichtet werden.
Falls zum Beispiel der Differentialabschnitt 11 so gesteuert wird, dass er für das Übersetzungsverhältnis γ0 mit einem festen Wert von „1” sorgt, sorgt der Getriebemechanismus 10 für das gesamte Übersetzungsverhältnis γT für jede Gangposition der Gangposition 1st bis 3rd en und der Rückwärtsantriebsgangposition des Automatikgetriebeabschnitts 20, wie dies durch die Kopplungsarbeitstabelle angegeben ist, die in der 2 gezeigt ist. Falls des Weiteren der Automatikgetriebeabschnitt 20 bei der dritten Gangposition so gesteuert wird, dass der Differentialabschnitt 11 das Übersetzungsverhältnis γ0 von zum Beispiel ungefähr „0,7” hat, das kleiner als der Wert „1” ist, hat der Automatikgetriebeabschnitt 20 das gesamte Übersetzungsverhältnis γT von zum Beispiel ungefähr „0,705”, das einen kleineren Wert als die Gangposition 4th hat.
Die 3 zeigt einen Kutzbachplan für den Getriebemechanismus 10 einschließlich des Differentialabschnitts 11 und des Automatikgetriebeabschnitts 20, wobei die relativen Bewegungsbeziehungen zwischen den Drehzahlen der verschiedenen Drehelemente in unterschiedlichen Kopplungszuständen für jede Gangposition an geraden Linien aufgetragen werden kann. Der Kutzbachplan in der 3 hat die Gestalt eines zweidimensionalen Koordinatensystems mit der Abszisse, an der die Übersetzungsverhältnisse ρ der Planetengetriebesätze 24, 26 und 28 aufgetragen sind, und der Ordinate, an der die zueinander relativen Drehzahlen der Drehelemente aufgetragen sind. Von drei Querlinien gibt eine untere Querlinie X1 die Drehzahl an, die Null beträgt; eine obere Querlinie X2 gibt die Drehzahl „1,0” an, d. h. die Drehzahl der mit der Eingabewelle 14 verbundenen Kraftmaschine; und eine Querlinie XG gibt die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 an.
Ausgehend von der linken Seite stellen die drei vertikalen Linien Y1, Y2 und Y3, die mit den drei Elementen des Leistungsverteilungsmechanismus 16 verknüpft sind, der den Differentialabschnitt 11 bildet, die zueinander relativen Drehzahlen des ersten Sonnenrads S1, das einem zweiten Drehelement (zweites Element) RE2 entspricht, des ersten Trägers CA1, der einem ersten Drehelement (erstes Element) RE1 entspricht, und des ersten Hohlrads R1 entsprechend einem dritten Drehelement (drittes Element) RE3 dar. Ein Abstand zwischen angrenzenden vertikalen Linien wird auf der Grundlage des Übersetzungsverhältnisses ρ1 des ersten Planetengetriebesatzes 24 bestimmt.
Ausgehend von links stellen des Weiteren vier vertikale Linien Y4, Y5, Y6 und Y7 für den Automatikgetriebeabschnitt 20 die zueinander relativen Drehzahlen dar von: dem zweiten und dem dritten Sonnenrad S2, S3, die entsprechend einem vierten Drehelement (viertes Element) RE4 miteinander verbunden sind; dem dritten Träger CA3 entsprechend einem fünften Drehelement (fünftes Element) RE5; dem zweiten Träger CA2 und dem dritten Hohlrad R3, die entsprechend einem sechsten Drehelement (sechstes Element) RE6 miteinander verbunden sind; und dem zweiten Hohlrad R2 entsprechend einem siebten Drehelement (siebtes Element) RE7. Jeder Abstand zwischen den angrenzenden vertikalen Linien wird auf der Grundlage der Übersetzungsverhältnisse ρ2 und ρ3 des zweiten und des dritten Planetengetriebesatzes 26 und 28 bestimmt.
In der Beziehung zwischen den vertikalen Linien des Kutzbachplans liegt dann ein Raum zwischen dem Träger und dem Hohlrad an einem Abstand entsprechend dem Übersetzungsverhältnis ρ des Planetengetriebesatzes, falls ein Raum zwischen dem Sonnenrad und dem Träger auf einen Abstand entsprechend einem Wert „1” festgelegt wird. Für den Differentialabschnitt 11 wird nämlich ein Raum zwischen den vertikalen Linien Y1 und Y2 auf einen Abstand entsprechend einem Wert „1” festgelegt, und ein Raum zwischen den vertikalen Linien Y2 und Y3 wird auf einen Abstand entsprechend dem Übersetzungsverhältnis ρ1 festgelegt. Für den Automatikgetriebeabschnitt 20 wird des Weiteren der Raum zwischen dem Sonnenrad und dem Träger auf den Abstand entsprechend dem Wert „1” jeweils für den zweiten und den dritten Planetengetriebesatz 26 und 28 festgelegt, für die der Raum zwischen dem Träger und dem Hohlrad auf den Abstand entsprechend dem Übersetzungsverhältnis ρ festgelegt ist.
Unter Bezugnahme auf den Kutzbachplan in der 3 ist der Leistungsverteilungsmechanismus 16 (Differentialabschnitt 11) des Getriebemechanismus 10 des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels so angeordnet, dass das erste Drehelement RE1 (erster Träger CA1) des ersten Planetengetriebesatzes 24 mit der Eingabewelle 14, d. h. mit der Kraftmaschine, verbunden ist, und dass das zweite Drehelement RE2 mit dem ersten Elektromotor M1 verbunden ist. Das dritte Drehelement RE3 (erstes Hohlrad R1) ist mit dem Leistungsübertragungselement 18 und dem zweiten Elektromotor M2 verbunden. Somit wird eine Drehung der Eingabewelle 14 zu dem Automatikgetriebeabschnitt 20 durch das Leistungsübertragungselement 18 übertragen (eingegeben). Eine Beziehung zwischen den Drehzahlen des ersten Sonnenrads S1 und dem ersten Hohlrad R1 wird durch eine geneigte gerade Linie L0 dargestellt, die durch einen Schnittpunkt zwischen den Linien Y2 und X2 hindurchtritt.
Nun wird ein Fall beschrieben, bei dem zum Beispiel der Differentialabschnitt 11 in einen Differentialzustand versetzt wird, wobei das erste bis dritte Drehelement RE1 bis RE3 sich relativ zueinander drehen dürfen, während die Drehzahl des ersten Hohlrads R1, die an einem Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y3 angegeben ist, mit der Fahrzeuggeschwindigkeit gekoppelt ist und auf einem nahezu konstanten Niveau bleibt. In diesem Fall wird die Drehzahl des ersten Sonnenrads S1, d. h. die Drehzahl des ersten Elektromotors M1, die durch einen Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y1 angegeben wird, erhöht oder abgesenkt, wenn die Kraftmaschinendrehzahl N_E mit der Drehzahl des ersten Trägers CA1 gesteuert wird, die durch einen Schnittpunkt zwischen der geraden Linie L0 und der vertikalen Linie Y2 dargestellt wird und erhöht oder abgesenkt wird.
Beim Steuern der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 derart, dass der Differentialabschnitt 11 das Übersetzungsverhältnis γ0 von „1” hat, wobei das erste Sonnenrad S1 mit derselben Drehzahl wie die Kraftmaschinendrehzahl N_E gedreht wird, ist die gerade Linie L0 an der horizontalen Linie X2 ausgerichtet. Wenn dies auftritt, wird das erste Hohlrad R1, d. h. das Leistungsübertragungselement 18, dazu veranlasst, dass es sich mit derselben Drehzahl wie die Kraftmaschinendrehzahl dreht. Falls im Gegensatz dazu die Drehzahl des ersten Elektromotors M1 so gesteuert wird, dass der Differentialabschnitt 11 das Übersetzungsverhältnis γ0 mit einem Wert haben kann, der kleiner als „1” ist, zum Beispiel einem Wert von ungefähr „0,7”, wobei die Drehzahl des ersten Sonnenrads S1 Null beträgt, wird das Leistungsübertragungselement 18 zum Drehen mit einer erhöhten Übertragungselementdrehzahl N18 veranlasst, die größer ist als die Kraftmaschinendrehzahl N_E.
Bei dem Automatikgetriebeabschnitt 20 wird das vierte Drehelement RE4 wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 über die zweite Kupplung C2 verbunden, und es wird wahlweise mit dem Gehäuse 12 über die erste Bremse B1 verbunden, wobei das fünfte Drehelement RE5 wahlweise mit dem Gehäuse 12 über die zweite Bremse B2 verbunden wird. Das sechste Drehelement RE6 ist mit der Abgabewelle 22 des Automatikgetriebeabschnitts 20 verbunden, wobei das siebte Drehelement RE7 wahlweise mit dem Leistungsübertragungselement 18 über die erste Kupplung C1 verbunden wird.
Als Nächstes wird ein Fall bei dem Automatikgetriebeabschnitt 20 beschrieben, bei dem der Differentialabschnitt 11 in einen Zustand versetzt wird, bei dem die gerade Linie L0 in Übereinstimmung mit der horizontalen Linie X2 gebracht wird, um den Differentialabschnitt 11 zum Übertragen der Fahrzeugantriebskraft zu dem siebten Drehelement RE7 mit derselben Drehzahl wie die Kraftmaschinendrehzahl NE zu veranlassen, wobei die erste Kupplung C1 und die zweite Bremse B2 gekoppelt sind, wie dies in der 3 gezeigt ist. In diesem Fall wird die Drehzahl der Abgabewelle 22 für die Gangposition 1st durch einen Schnittpunkt zwischen der geneigten Linie 11, die durch einen Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y7, die die Drehzahl des siebten Drehelements RE7 (R2) angibt, und der horizontalen Linie X2 hindurchtritt, und einem Schnittpunkt zwischen der vertikalen Linie Y5 dargestellt, die die Drehzahl des fünften Drehelements RE5 (CA3) angibt, und der horizontalen Linie X1, und einem Schnittpunkt, der die vertikale Linie Y6, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 (CA2, R3) angibt, das mit der Abgabewelle 22 verbunden ist, wie dies in der 3 dargestellt ist.
In ähnlicher Weise wird die Drehzahl der Abgabewelle 22 für die Gangposition 2nd durch einen Schnittpunkt zwischen der geneigten geraden Linie L2, die dann bestimmt wird, wenn die erste Kupplung C1 und die erste Bremse B1 gekoppelt sind, und der vertikalen Linie Y6 dargestellt, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 darstellt, das mit der Abgabewelle 22 verbunden ist. Die Drehzahl der Abgabewelle 22 für die Gangposition 3rd wird durch einen Schnittpunkt zwischen einer horizontalen geraden Linie L3, die dann bestimmt wird, wenn die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 gekoppelt sind, und der vertikalen Linie Y6 dargestellt, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 angibt, das mit der Abgabewelle 22 verbunden ist.
Falls bei dem Differentialabschnitt 11 die gerade Linie L0 einen in der 3 gezeigten Zustand annimmt, wobei der Differentialabschnitt 11 eine Antriebsleistung zu dem siebten Drehelement RE7 mit der Drehzahl eingibt, die größer ist als die Kraftmaschinendrehzahl, wird die Drehzahl der Abgabewelle 22 für die Gangposition 4th an einem Schnittpunkt zwischen einer horizontalen geraden Linie L4, die dann bestimmt wird, wenn die erste und die zweite Kupplung C1, C2 gekoppelt sind, und einer vertikalen Linie Y6 dargestellt, die die Drehzahl des sechsten Drehelements RE6 darstellt, das mit der Abgabewelle 22 verbunden ist.
Die 4 zeigt eine elektronische Steuereinheit 40, die zum Steuern des Getriebemechanismus 10 der vorliegenden Erfindung betreibbar ist, um verschiedene Abgabesignale als Reaktion auf verschiedene Eingabesignale zu erzeugen. Die elektronische Steuereinheit 40 hat einen so genannten Mikrocomputer, in dem eine CPU, ein ROM, ein RAM und eine Eingabe/Abgabe-Schnittstelle eingebaut sind, und er ist zum Verarbeiten der Signale gemäß Programmen eingerichtet, die in dem ROM gespeichert sind, während eine vorübergehende Datenspeicherfunktion des ROM genutzt wird, um Hybridantriebssteuerungen der Kraftmaschine, des ersten und des zweiten Elektromotors M1 und M2 sowie Antriebssteuerungen, wie zum Beispiel Schaltsteuerungen des Automatikgetriebeabschnitts 20, zu implementieren.
Die elektronische Steuereinheit 40, die mit verschiedenen Sensoren und Schaltern verbunden ist, wie dies in der 4 gezeigt ist, nimmt verschiedene Signale auf, wie zum Beispiel: ein Signal, das eine Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur angibt; ein Signal, das eine Schaltposition angibt; ein Signal, das ein Öffnen/Schließen eines Fensters angibt; ein Signal, das eine Drehzahl N_M1 des ersten Elektromotors M1 angibt; ein Signal, das eine Drehzahl N_M2 des zweiten Elektromotors M2 angibt; ein Signal, das die Kraftmaschinendrehzahl angibt; und ein Signal, das einen M-Modus (manueller Schaltfahrmodus) befiehlt.
Die elektronische Steuereinheit 40 nimmt außerdem ein Klimaanlagensignal auf, das einen Betrieb einer Klimaanlage angibt; ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit angibt; ein Öltemperatursignal, das eine Temperatur eines Arbeitsöls des automatischen Schaltabschnitts 20 angibt; ein Signal, das eine Betätigung einer Handbremse angibt; ein Signal, das eine Betätigung einer Fußbremse angibt; ein Signal, das eine Temperatur eines Katalysators angibt; ein Signal, das eine Beschleunigungsvorrichtungsöffnung angibt; ein Signal, das einen Nockenwinkel angibt; ein Signal, das die Festlegung eines Schneemodus angibt; ein Signal, das einen Wert einer Vorwärts- und Rückwärtsbeschleunigung des Fahrzeugs angibt; ein Signal, das einen Tempomatantriebsmodus angibt; und ein Signal, das ein Fahrzeuggewicht angibt.
Die elektronische Steuereinheit 84 erzeugt verschiedene Signale einschließlich: eines Antriebssignals, das auf einen Drosselaktuator zum Steuern einer Drosselventilöffnung eines Drosselventils aufgebracht wird; eines Turboladedruckreguliersignals zum Regulieren eines Turboladedrucks; eines elektrischen Klimaanlagenantriebssignals zum Antreiben einer Klimaanlage; eines Zündsignals zum Steuern der Zündzeitgebung der Kraftmaschine; Befehlssignalen zum Befehlen der Betriebe des ersten und des zweiten Elektromotors M1 und M2; eines Übersetzungsverhältnisangabesignals zum Anzeigen des Übersetzungsverhältnisses; eines Schneemodusanzeigesignals zum Anzeigen des Vorhandenseins eines Schneemodus; und eines ABS-Betätigungssignals zum Betreiben eines ABS-Aktuators, um Schlupfe der Antriebsräder während einer Bremsphase auszuschließen.
Die elektronische Steuereinheit 40 erzeugt außerdem Folgendes: ein M-Modusanzeigesignal zum Anzeigen eines M-Modus, der ausgewählt ist; Ventilbefehlssignale zum Betätigen von elektromagnetischen Ventilen (Linearsolenoidventile), die in der hydraulischen Steuereinheit 70 zum Steuern der hydraulischen Aktuatoren der hydraulisch betätigten Reibkopplungsvorrichtungen des automatischen Getriebeabschnitts 20 und des Leistungsverteilungsmechanismus 16 eingebaut sind; ein Antriebsbefehlssignal zum Betätigen einer elektrischen Hydraulikpumpe, die als eine Hydraulikursprungsdruckquelle der Hydrauliksteuereinheit dient, die zu regulieren ist; ein Signal zum Antreiben einer elektrischen Heizung; und ein Signal, das auf einen Tempomatsteuercomputer aufgebracht wird.
Die 5 zeigt ein Muster einer Schaltbetriebsvorrichtung 46, die eine Bauart der manuellen Schaltbetriebsvorrichtung ist, die durch eine manuelle Betätigung zu einer von mehreren Arten an Schaltpositionen zu schalten ist. Diese Schaltbetriebsvorrichtung 46 hat einen Schalthebel, d. h. einen Schalthebel 48, der zum Beispiel an einer Seite des Fahrersitzes angeordnet ist und manuell betätigt wird, um eine der vielen Arten an Schaltpositionen auszuwählen. Dieser Schalthebel 48 wird wahlweise zu einer Parkposition „P (Parken)”, Rückwärtsfahrtposition „R (Rückwärts)” für eine Rückwärtsfahrt, eine neutrale Position „N (Neutral)”, eine automatisch geschaltete Vorwärtsantriebsposition „D (Antrieb)”, und eine manuell geschaltete Vorwärtsantriebsposition „M (Manuell)” geschaltet.
Bei der Position „P (Parken)” ist keine Eingriffsvorrichtung, wie zum Beispiel die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 in Eingriff, wie dies in der Eingriffsarbeitstabelle in der 2 gezeigt ist, um den unterbrochenen Zustand des Leistungsübertragungspfads bei dem Schaltmechanismus festzulegen, d. h. bei dem automatischen Schaltabschnitt 20, und um eine Drehung der Abgabewelle 22 zu blockieren. In der Position „N (Neutral)” ist der Leistungsübertragungspfad bei dem Schaltmechanismus 10 unterbrochen.
Von den jeweiligen Schaltpositionen „P” bis „M” werden die Positionen „P” und „N” als Nichtantriebspositionen ausgewählt, wenn das Fahrzeug nicht fahren soll. Die Positionen „R”, „D” und „M” sind Antriebspositionen, die dann ausgewählt werden, wenn das Fahrzeug fahren soll. Die Position „D” ist die Fahrtposition mit der maximalen Geschwindigkeit, und der Bereich „4” bis zu dem Bereich „L” bei der Position „M” sind Motorbremsbereiche zum Erhalten einer Motorbremswirkung.
Die Position „M” befindet sich an derselben Position wie die Position „D” in der Längsrichtung des Fahrzeugs und sie grenzt daran in der seitlichen Richtung an. Der Schalthebel 48 wird zu der Position „M” betätigt, um eine der vorstehend genannten Positionen „D” bis „L” manuell auszuwählen. Insbesondere sind für die Position „M” eine Hochschaltposition „+” und eine Herunterschaltposition „–” in der Vorwärts/Rückwärts-Richtung des Fahrzeugs vorgesehen. Der Schalthebel 48 wird zu der Hochschaltposition „+” und zu der Herunterschaltposition „–” betätigt, um einen Bereich von dem Bereich „D” bis zu dem Bereich „L” auszuwählen.
Zum Beispiel entsprechen die fünf Schaltbereiche des Bereichs „D” bis zu dem Bereich „L”, die bei der Position „M” ausgewählt werden, in dem änderbaren Bereich des gesamten Übersetzungsverhältnisses γT, das den Schaltmechanismus 10 automatisch steuern kann, verschiedenen Arten an Schaltbereichen, in denen das gesamte Übersetzungsverhältnis γT an der Seite der höheren Drehzahl (an der Seite des minimalen Übersetzungsverhältnisses) unterschiedlich ist. Außerdem begrenzen diese fünf Schaltbereiche den Schaltbereich, d. h. den Umfang der Schaltposition (Gangposition), so dass die Schaltposition an der maximalen Seite unterschiedlich ist, die das Schalten des automatischen Schaltabschnitts 20 steuern kann.
Der Schalthebel 48 wird durch eine Druckeinrichtung, wie zum Beispiel eine Feder, von der Hochschaltposition „+” und der Herunterschaltposition „–” so gedrückt, dass er automatisch zu der Position „M” zurückkehrt. Zusätzlich hat die Schaltbetriebsvorrichtung 46 einen Schaltpositionssensor (nicht gezeigt), um die jeweiligen Schaltpositionen des Schalthebels 48 zu erfassen. Ein Signal, das die Schaltposition des Schalthebels 48 darstellt, und die Anzahl der Betätigungen an der Position „M” werden zu der elektronischen Steuervorrichtung 40 abgegeben.
Die 6 zeigt eine Funktionsblockansicht einer Basissequenz von wesentlichen Steuerbetrieben, die durch die elektronische Steuereinheit 40 auszuführen sind, d. h. eine Basissequenz von Steuerbetrieben zum Ausführen einer Momentensteuerung während eines Auslaufrunterschaltens. Eine Schaltsteuereinrichtung 50 bestimmt, ob das Schalten bei dem variablen Stufenschaltabschnitt 20 auszuführen ist, d. h. eine Gangposition, die bei dem variablen Stufenschaltabschnitt 20 zu schalten ist, und zwar auf der Grundlage des Fahrzeugszustands, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte Abgabemoment T_OUT des variablen Stufenschaltabschnitts 20 dargestellt wird. Bei der Bestimmung wird auf Schaltlinien (eine Beziehung und ein Schaltkennfeld) Bezug genommen, die zum Beispiel durch durchgezogene Linien und Einfachpunktlinien angegeben sind, wie sie in der 7 gezeigt sind, und die in einer Speichereinrichtung 56 im Voraus gespeichert werden. Der variable Stufenschaltabschnitt 20 führt die automatische Schaltsteuerung aus, um so die bestimmte Gangposition zu erhalten. Wenn dieses stattfindet, gibt die Schaltsteuereinrichtung 50 einen Befehl (Schaltabgabebefehl) zu der hydraulisch betätigten Steuerschaltung 42 ab, um die hydraulisch betätigten Reibvorrichtungen zu koppeln und/oder zu entkoppeln, um so die Gangposition einzurichten, und zwar zum Beispiel gemäß der Eingriffsarbeitstabelle, die in der 2 gezeigt ist.
Die Schaltsteuereinrichtung 50 dient als eine kontinuierlich variable Schaltsteuereinrichtung. Wenn der Schaltmechanismus 10 in den kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist, d. h. wenn der kontinuierlich variable Schaltabschnitt 11 in den Differentialzustand versetzt ist, wird die Kraftmaschine 8 in einem Betriebsbereich mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben. Des Weiteren ermöglicht es die Schaltsteuereinrichtung 50, dass die Antriebskräfte von der Kraftmaschine 8 und dem zweiten Elektromotor M2 mit einem optimalen Verhältnis verteilt werden, während eine Reaktionskraft optimiert wird, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird. Dies ermöglicht es, dass der kontinuierlich variable Schaltabschnitt 11 als ein elektrisch gesteuertes, kontinuierlich variables Getriebe dient, um für ein gesteuertes Übersetzungsverhältnis γ0 zu sorgen.
Für das Fahrzeug, das mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit zu dieser Zeit fährt, berechnet die Schaltsteuereinrichtung 50 eine Sollabgabe (geforderte Abgabe) des Fahrzeugs, zum Beispiel auf der Grundlage des Beschleunigungspedalversetzungswerts Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die einen vom Fahrer geforderten Abgabewert darstellen, während eine gesamte geforderte Sollabgabe auf der Grundlage der Sollabgabe des Fahrzeugs und eines geforderten Batterieladewerts berechnet wird. Dann berechnet die Schaltsteuereinrichtung 50 eine Sollkraftmaschinenabgabe, um so die resultierende, gesamte Sollabgabe angesichts eines Verlusts der Leistungsübertragung, einer Last einer Hilfseinheit und eines Unterstützungsmoments, etc., des zweiten Elektromotors M2 zu erhalten. Dies ermöglicht es, dass die Kraftmaschine 8 so gesteuert wird, dass die Kraftmaschinendrehzahl NE und das Kraftmaschinenmoment TE vorgesehen werden, um so die relevante Sollkraftmaschinenabgabe zu erhalten, während eine Rate einer elektrischen Leistung gesteuert wird, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird.
Die Schaltsteuereinrichtung 50 führt die Steuerung unter Berücksichtigung der Gangposition des variablen Stufenschaltabschnitts 20 zum Zwecke einer Verbesserung einer Leistungsfunktion und des Kraftstoffverbrauchs aus. Wenn dieses stattfindet, wird der kontinuierlich variable Schaltabschnitt 11 zum Arbeiten als das elektrisch gesteuerte, kontinuierlich variable Getriebe veranlasst, so dass die Kraftmaschinendrehzahl NE, die für die Kraftmaschine 8 zum Betreiben in dem Betriebsbereich mit einem hohen Wirkungsgrad bestimmt wird, zum Ankoppeln an die Drehzahl des Leistungsübertragungselements 18 veranlasst wird, die durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die Gangposition des variablen Stufenschaltabschnitts 20 bestimmt wird.
Die Schaltsteuereinrichtung 50 bestimmt nämlich einen Sollwert des gesamten Übersetzungsverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10 derart, dass die Kraftmaschine 8 entlang einer optimalen Kraftstoffwirtschaftlichkeitskurve (ein Kraftstoffwirtschaftlichkeitskennfeld und die Beziehungen) der Kraftmaschine 8 betrieben wird, wie dies durch eine gepunktete Linie in der 8 angegeben ist, die vorläufig und experimentell erhalten und im Voraus gespeichert wird. Dies erreicht einen Kompromiss zwischen dem Fahrverhalten und dem Kraftstoffverbrauch während der Fahrt des Fahrzeugs in einem kontinuierlich variablen Schaltmodus in einem zweidimensionalen Koordinatensystem, das durch die Kraftmaschinendrehzahl NE und das Abgabemoment (Kraftmaschinenmoment) T_E der Kraftmaschine 8 eingerichtet wird. Zum Beispiel wird der Sollwert des gesamten Übersetzungsverhältnisses γT des Getriebemechanismus 10 so bestimmt, dass ein Kraftmaschinenmoment T_E und die Kraftmaschinendrehzahl N_E zum Erzeugen der Kraftmaschinenabgabe erhalten werden, die zum Erfüllen von Sollabgaben gefordert wird (eine gesamte Sollabgabe und ein gefordertes Antriebsmoment). Dann wird das Übersetzungsverhältnis γ0 des variablen Stufenschaltabschnitts 11 unter Berücksichtigung der Gangposition des kontinuierlich variablen Schaltabschnitts 20 gesteuert, um so den relevanten Sollwert zu erhalten, wodurch das gesamte Übersetzungsverhältnis γT innerhalb eines kontinuierlich variablen Schaltbereichs von zum Beispiel 13 bis 0,5 gesteuert wird.
Wenn dieses stattfindet, erlaubt es die Schaltsteuereinrichtung 50, dass elektrische Energie, die durch den ersten Elektromotor M1 erzeugt wird, durch einen Inverter 57 zu einer Batterie 59 und dem zweiten Elektromotor M2 zugeführt wird. Somit wird ein Hauptteil der Antriebsleistung, die von der Kraftmaschine 8 geliefert wird, mechanisch zu dem Leistungsübertragungselement 18 übertragen. Ein Teil der Antriebsleistung der Kraftmaschine 8 wird durch den ersten Elektromotor M1 für die Erzeugung der elektrischen Leistung verbraucht, die wiederum in elektrische Energie umgewandelt wird. Die resultierende elektrische Energie wird durch den Inverter 57 in den zweiten Elektromotor M2 zugeführt, der folglich zum Erzeugen einer Antriebskraft angetrieben wird. Somit wird der Teil der Antriebsleistung durch den zweiten Elektromotor M2 zu dem Leistungsübertragungselement 18 übertragen. Eine Einrichtung, die bei den Betrieben nach dem Schritt zum Erzeugen der elektrischen Leistung bis zu dem Schritt zum Verbrauchen der resultierenden elektrischen Energie durch den zweiten Elektromotor M2 involviert ist, um die resultierende elektrische Energie zu verbrauchen, richtet einen elektrischen Pfad ein, in dem der Teil der Antriebsleistung, der von der Kraftmaschine 8 geliefert wird, zu elektrischer Energie umgewandelt wird, die zu mechanischer Energie umgewandelt wird.
Insbesondere wenn der variable Stufenschaltabschnitt 20 die Schaltsteuerung ausführt, ändert der variable Stufenschaltabschnitt 20 ein Übersetzungsverhältnis stufenartig, was durch eine stufenartige Änderung des gesamten Übersetzungsverhältnisses γT des Schaltmechanismus 10 in einer Phase vor und nach dem Schalten begleitet wird. Das gesamte Übersetzungsverhältnis γT ändert sich stufenartig, d. h. das Übersetzungsverhältnis ändert sich diskret in einer nichtstetigen Art und Weise, wodurch es möglich ist, das Antriebsmoment im Gegensatz zu einer kontinuierlichen Änderung des gesamten Übersetzungsverhältnisses γT unmittelbar zu ändern. Im Gegensatz dazu gibt es eine Tendenz, dass ein Schaltstoß auftritt, wobei es schwierig ist, die Kraftmaschinendrehzahl so zu steuern, dass eine optimale Kraftstoffverbrauchskurve gefahren wird, woraus eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs resultiert.
Um die stufenartige Änderung des gesamten Übersetzungsverhältnisses γT zu unterdrücken, zwingt die Schaltsteuereinrichtung 50 den kontinuierlich variablen Schaltabschnitt 11 zum Ausführen des Schaltens synchron mit dem Schalten des variablen Stufenschaltabschnitts 20, so dass sich das Übersetzungsverhältnis in einer Richtung ändert, die entgegengesetzt jener Richtung ist, in der das Übersetzungsverhältnis durch den variablen Stufenschaltabschnitt 20 geändert wird.
Anders gesagt führt die Schaltsteuereinrichtung 50 die Schaltsteuerung des kontinuierlich variablen Schaltabschnitts 11 synchron mit der Schaltsteuerung des variablen Stufenschaltabschnitts 20 aus, um das gesamte Übersetzungsverhältnis γT des Schaltmechanismus 10 in einer Phase vor und nach dem Schalten des variablen Stufenschaltabschnitts 20 kontinuierlich zu ändern. Der Schaltmechanismus 10 hat keine Übergangsänderung des gesamten Übersetzungsverhältnisses γT in der Phase vor und nach dem Schalten des variablen Stufenschaltabschnitts 20. Somit führt die Schaltsteuereinrichtung 50 zum Beispiel die Schaltsteuerung des kontinuierlich variablen Schaltabschnitts 11 synchron mit der Schaltsteuerung des variablen Stufenschaltabschnitts 20 aus, um so das Übersetzungsverhältnis stufenartig in einer Richtung zu ändern, die entgegengesetzt zu der stufenartigen Änderung des Übersetzungsverhältnisses des variablen Stufenschaltabschnitts 20 ist, und zwar durch eine Änderung eines Teils entsprechend der stufenartigen Änderung des Übersetzungsverhältnisse des variablen Stufenschaltabschnitts 20.
Unter einem anderen Standpunkt ermöglicht es im Allgemeinen das variable Stufenautomatikgetriebe, dass die Kraftmaschine 8 entlang einer Einfachpunktlinie betrieben wird, die in der 8 gezeigt ist, wohingegen bei dem kontinuierlich variablen Getriebe die Kraftmaschine 6 entlang einer optimalen Kraftstoffverbrauchskurve betrieben wird, die durch eine gestrichelte Linie in der 8 angegeben ist, oder sie wird mit einem Muster betrieben, das näher an der optimalen Kraftstoffverbrauchskurve ist als bei einem Muster einer Kraftstoffverbrauchskurve der Kraftmaschine 8, das bei dem variablen Stufenautomatikgetriebe betrieben wird. Wenn ein Vergleich zwischen dem kontinuierlich variablen Getriebe und dem variablen Stufenautomatikgetriebe gemacht wird, ermöglicht es dementsprechend das kontinuierlich variable Getriebe, dass das Kraftmaschinenmoment TE, das zum Erhalten des geforderten Antriebsmoments (Fahrzeugantriebskraft) verfügbar ist, bei der Kraftmaschinendrehzahl NE mit einem Muster verwirklicht wird, das näher an der optimalen Kraftstoffverbrauchskurve als jenes Muster ist, das durch das variable Stufenautomatikgetriebe verwirklicht wird.
Somit wird bei dem kontinuierlich variablen Getriebe angenommen, dass es ratsam ist, einen weiter verbesserten Kraftstoffverbrauch als jenen vorzusehen, der durch das variable Stufenautomatikgetriebe erhalten wird. Um eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs auch dann zu verhindern, wenn das variable Stufenautomatikgetriebe das Schalten zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses stufenartig ausführt, steuert die Schaltsteuereinrichtung 50 ein Übersetzungsverhältnis γ0 des kontinuierlich variablen Schaltabschnitts 11 derart, dass die Kraftmaschine 8 entlang der optimalen Kraftstoffverbrauchskurve betrieben wird, die zum Beispiel durch die gestrichelte Linie in der 8 angegeben ist.
Die Schaltsteuereinrichtung 50 ermöglicht es, dass ein Drosselaktuator ein elektronisches Drosselventil 98 zum Durchführen einer Drosselsteuerung gesteuert öffnet oder schließt. Zusätzlich hat die Schaltsteuereinrichtung 50 funktional eine Kraftmaschinenabgabesteuereinrichtung, die Befehle einfach oder in Kombination abgibt, um zu ermöglichen, dass eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung (nicht gezeigt) eine Kraftstoffeinspritzmenge und eine Kraftstoffeinspritzzeitgebung zum Durchführen einer Kraftstoffeinspritzsteuerung steuert, während es ermöglicht wird, dass die Kraftmaschine 8 eine Abgabesteuerung so ausführt, dass eine geforderte Kraftmaschinenabgabe vorgesehen wird. Zum Beispiel wird die Schaltsteuereinrichtung 50 grundlegend so betrieben, dass der Drosselaktuator als Reaktion auf das Beschleunigungsvorrichtungsöffnungssignal Acc unter Bezugnahme auf die im Voraus gespeicherte Beziehung (nicht gezeigt) angetrieben wird, um die Drosselsteuerung derart auszuführen, dass die Drosselöffnung θTH umso größer wird, je größer die Drosselöffnung Acc ist.
Die Schaltsteuereinrichtung 50 ermöglicht es, dass das Fahrzeug in dem Motorantriebsmodus aufgrund der elektrisch gesteuerten CVT-Funktion des kontinuierlich variablen Schaltabschnitts 11 ungeachtet dessen fährt, dass die Kraftmaschine 8 hält oder in einem Leerlaufzustand gehalten wird. Zum Beispiel stellt eine durchgezogene Linie A in der 8 eine Grenzlinie zwischen einem Kraftmaschinenantriebsbereich und einem Motorantriebsbereich dar, auf deren Grundlage die Antriebsleistungsquelle für das Fahrzeug zum Beginnen eines Anfahrens/Fahrens (nachfolgend als „zum Fahren” bezeichnet) zwischen der Kraftmaschine 8 und dem Elektromotor, wie zum Beispiel dem zweiten Elektromotor M2 umgeschaltet wird. Anders gesagt stellt die durchgezogene Linie A die Grenzlinie zum Schalten des so genannten Kraftmaschinenantriebsmodus dar, in dem die Kraftmaschine 8 als die Fahrantriebsleistungsquelle zum Anfahren oder zum Fahren (nachfolgend als „Fahren” bezeichnet) des Fahrzeugs dient, und eines so genannten Motorantriebsmodus, in dem der zweite Elektromotor M2 zum Fahren des Fahrzeugs dient.
Die im Voraus gespeicherte Beziehung mit der Grenzlinie (die durchgezogene Linie A) zum Umschalten zwischen dem Kraftmaschinenantriebsmodus und dem Motorantriebsmodus, wie dies in der 8 gezeigt ist, stellt ein Beispiel eines Diagramms zum Umschalten der Antriebsleistungsquelle (Antriebsleistungsquellenkennfeld) dar, das in einem zweidimensionalen Koordinatensystem hinsichtlich Parametern einschließlich der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Abgabemoments TOUT gebildet ist, das einen für die Antriebsleistungsquelle relevanten Wert darstellt. Das Diagramm zum Umschalten der Antriebsleistungsquelle ist zum Beispiel im Voraus in der Speichereinrichtung zusammen mit den Schaltlinien (Schaltkennfeld) gespeichert, die als die durchgezogenen Linien und die Einfachpunktlinie aufgetragen sind, die in der 8 gezeigt sind.
Die Schaltsteuereinrichtung 50 bestimmt, welcher von dem Motorantriebsbereich und dem Kraftmaschinenantriebsbereich auf der Grundlage des Fahrzeugzustands zu involvieren ist, der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte Abgabemoment TOUT dargestellt wird, indem zum Beispiel auf das Diagramm zum Umschalten der Antriebsleistungsquelle Bezug genommen wird, das in der 8 gezeigt ist, wodurch entweder der Motorantriebsmodus oder der Kraftmaschinenantriebsmodus ausgeführt wird. Wie dies aus der 8 offensichtlich ist, führt die Schaltsteuereinrichtung 50 den Motorantriebsmodus in einem Bereich eines relativ niedrigen Abgabemoments TOUT aus, d. h. ein Bereich mit niedrigem Kraftmaschinenmoment TE oder in einem Bereich mit relativ niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit V, d. h. in einem niedrigen Lastbereich, in dem im Allgemeinen ein Kraftmaschinenwirkungsgrad als geringer betrachtet wird, als wenn die Kraftmaschine 8 in einem hohen Momentenbereich betrieben wird.
In der normalen Praxis wird daher ein Anlaufen des Motors vor dem Anlaufen der Kraftmaschine ausgeführt. In Abhängigkeit von dem Fahrzeugszustand, bei dem das Beschleunigungspedal während des Anlaufens des Fahrzeugs tief niedergedrückt wird, so dass das geforderte Abgabemoment TOUT, d. h. das geforderte Kraftmaschinenmoment TE, den Motorantriebsbereich in dem Diagramm zum Umschalten der Antriebsleistungsquelle überschreitet, das in der 8 gezeigt ist, wird im Gegensatz dazu das Anlaufen der Kraftmaschine ausgeführt.
Auch wenn das Fahrzeug in dem Kraftmaschinenantriebsbereich liegt, ermöglicht es die Schaltsteuereinrichtung 50, dass dem zweiten Elektromotor M2 elektrische Energie von dem ersten Elektromotor M1 und/oder elektrische Energie von der Batterie 59 durch den elektrischen Pfad zugeführt wird, wie dies vorstehend dargelegt ist. Das Antreiben des zweiten Elektromotors M2 zum Aufbringen eines Momentes auf die Antriebsräder 38 ermöglicht es, dass eine so genannte Momentenunterstützung zum Unterstützen der Antriebsleistung der Kraftmaschine 8 vorgesehen wird. Daher wird angenommen, dass der Kraftmaschinenantriebsmodus der vorliegenden Erfindung ein Muster „Kraftmaschinenantriebsmodus plus Motorantriebsmodus” beinhaltet.
Die Schaltsteuereinrichtung 50 ermöglicht es, dass die Kraftmaschine 8 in dem Betriebszustand aufgrund der elektrisch gesteuerten CVT-Funktion des kontinuierlich variablen Schaltabschnitts 11 ungeachtet dessen aufrechterhalten wird, dass das Fahrzeug in dem Haltezustand gehalten wird oder in einem Zustand mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit gehalten wird. Bei einer Situation, zum Beispiel während eines Halts des Fahrzeugs, tritt ein Abfall des Ladezustands SOC der Batterie 59 auf, so dass ein Bedarf zum Erzeugen einer elektrischen Leistung durch den ersten Elektromotor M1 entsteht, wobei die Antriebsleistung der Kraftmaschine 8 auf den ersten Elektromotor M1 zum Erzeugen der elektrischen Leistung aufgebracht wird, während die Drehzahl des ersten Elektromotors M1 erhöht wird. Auch wenn die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors, die eindeutig durch die Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt wird, aufgrund eines Haltezustands des Fahrzeugs auf Null gesetzt ist, wird die Kraftmaschinendrehzahl NE auf einem Wert aufrechterhalten, der größer ist als die autonome Drehzahl aufgrund der Differentialwirkung des kontinuierlich variablen Schaltabschnitts 11.
Die Schaltsteuereinrichtung 50 steuert die Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors und/oder die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors aufgrund der elektrisch gesteuerten CVT-Funktion des kontinuierlich variablen Schaltabschnitts 11 ungeachtet dessen, dass das Fahrzeug in dem Haltezustand gehalten wird oder in dem Zustand mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit gehalten wird, um dadurch die Kraftmaschinendrehzahl NE auf ein festes Niveau aufrechtzuerhalten oder selbige auf einem beliebigen Wert drehbar zu steuern. Anders gesagt erhält die Schaltsteuereinrichtung 50 die Kraftmaschinendrehzahl NE auf das feste Niveau aufrecht, oder sie steuert selbige auf den beliebigen Wert, während die Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors und/oder die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors auf beliebige Drehzahlen drehend gesteuert werden. Wie dies aus dem Kutzbachplan offensichtlich ist, der in der 3 gezeigt ist, führt die Schaltsteuereinrichtung 50 zum Beispiel das Erhöhen der Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors aus, wenn die Kraftmaschinendrehzahl NE während der Fahrt des Fahrzeugs erhöht wird, während die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors aufrechterhalten wird, die an die Fahrzeuggeschwindigkeit V (Antriebsräder) gekoppelt ist, und zwar nahezu auf einem festen Niveau.
Bei einer Situation, bei der die Schaltsteuereinrichtung 50 das Vorhandensein des Schaltens bestimmt, das durch ein Herunterschalten des variablen Stufenschaltabschnitts 20 begleitet wird, berechnet eine Einrichtung 52 zum Schätzen einer Änderungsrate der M1-Drehzahl einen geschätzten Wert ΔNM1p einer Änderungsrate einer Drehzahl des ersten Elektromotors M1. Insbesondere wird der geschätzte Wert ΔNM1p der Änderungsrate der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 auf der Grundlage einer Sollkraftmaschinendrehzahl NEtgt nach dem Beginn des Herunterschaltens, einer Drehzahl NM2b des zweiten Elektromotors M2 unmittelbar vor dem Beginn des Herunterschaltens und eines geschätzten Werts NM2a der Drehzahl des zweiten Elektromotors M2 nach dem Beginn des Herunterschaltens berechnet, wie dies durch eine Formel ausgedrückt wird: ΔNM1p = ((1/ρ1) × NM2a – ((1 + ρ1)/ρ1) × NEtgt) – ((1/ρ1) × NM2b – (1 + ρ1)/ρ1 × NEtgt) (1)
Die vorstehend genannte Formel beruht auf Folgendem. Zunächst haben die Drehzahl NM1 des ersten Elektromotors M1, die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors M2 und die Kraftmaschinendrehzahl NE die Beziehung, die durch eine Formel (2) unter Verwendung eines Übersetzungsverhältnisses ρ1 ausgedrückt wird, das auf einem Grenzzustand des ersten Planetengetriebesatzes 24 beruht. Zweitens tritt nahezu keine Änderung der Kraftmaschinendrehzahl NE in einer Stufe vor und nach dem Schalten auf, wobei die zum Schalten erforderliche Zeit in einer äußerst kurzen Zeitperiode liegt. Die Sollkraftmaschinendrehzahl NEtgt nach dem Schalten ist nämlich gleich der Kraftmaschinendrehzahl vor dem Beginn des Schaltens. NM1 = (1/ρ1) × NM2 – ((1 + ρ1)/ρ1) × NE (2)
Des Weiteren verwendet beim Berechnen der Änderungsrate der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 die Einrichtung 52 zum Schätzen der Änderungsrate der M1-Drehzahl einen geschätzten Wert NM2a der Drehzahl des zweiten Elektromotors M2 nach dem Schalten. Somit stellt die Änderungsrate der Drehzahl des ersten Elektromotors, die aus einer derartigen Berechnung resultiert, einen geschätzten Wert dar. Zusätzlich wird eine Istdrehzahl des zweiten Elektromotors M2 zum Beispiel durch einen Resolver (nicht gezeigt) erfasst, der in einem Bereich in der Nähe des Elektromotors angebracht ist.
Bei einer Situation, bei der die Schaltsteuereinrichtung 50 das Vorhandensein des Schaltens bestimmt, was durch das Herunterschalten des variablen Stufenschaltabschnitts 20 begleitet wird, berechnet eine Einrichtung 54 zum Berechnen einer Änderungsrate der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 eine Änderungsrate ΔNM1 der Drehzahl des ersten Elektromotors M1. Insbesondere unter Verwendung der Sollkraftmaschinendrehzahl NEtgt nach dem Herunterschalten, der Istdrehzahl NM2 des zweiten Elektromotors M2 zum gegenwärtigen Zeitpunkt und einer anderen Istdrehzahl NM2(t – Δt2) des zweiten Elektromotors M2 an einem Zeitpunkt, der durch eine minimale Zeit Δt2 vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt liegt, wird eine Änderungsrate ΔNM1 der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 in einer Formel (3) berechnet, die folgendermaßen ausgedrückt wird: ΔNM1 = ((1/ρ1) × NM2 (t – Δt2) – ((1 + ρ1)/ρ1) × NEtgt) – ((1/ρ1) × NM2(t) – ((1 + ρ1)/ρ1 × NEtgt) (3)
Ähnlich wie die Einrichtung 52 zum Schätzen der Änderungsrate der M1-Drehzahl beruht des Weiteren sogar die Einrichtung 54 zum Berechnen der Änderungsrate der M1-Drehzahl auf der Voraussetzung, dass nahezu keine Änderung der Kraftmaschinendrehzahl NE in der Phase vor und nach dem Schalten auftritt, d. h. die Sollkraftmaschinendrehzahl NEtgt nach dem Schalten ist nahezu gleich der Kraftmaschinendrehzahl vor dem Schalten.
Während des Betriebs einer Einrichtung 62 zum Steuern des Momentes des ersten Elektromotors (M1) (nachfolgend beschrieben) zum Berechnen eines Momentes, das auf den ersten Elektromotor M1 durch eine Einrichtung 64 zum Erhöhen des Momentes aufgebracht wird, führt eine Umschalteinrichtung 56 das Umschalten durch, um entweder den geschätzten Wert ΔNM1p, der durch die Einrichtung 52 zum Schätzen der Änderungsrate der M1-Drehzahl geschätzt wird, oder den Wert ΔNM1 auszuwählen, der durch die Einrichtung 54 zum Berechnen der Änderungsrate der M1-Drehzahl berechnet wird.
Während des Herunterschaltens, das durch die Schaltsteuereinrichtung 50 ausgeführt wird, schaltet insbesondere eine Einrichtung 58 zum Berechnen des Schaltfortschritts den geschätzten Wert ΔNM1p und den berechneten Wert ΔNM1 auf der Grundlage eines Fortschrittsgrads C(%) um, der einen vorgegebenen Fortschrittsgrad C0 erreicht, um ein Moment zu berechnen, das auf den ersten Elektromotor M1 aufgebracht wird. Hierbei bezieht sich der Begriff „vorgegebener Fortschrittsgrad C0” auf einen Wert, der bei einem vorherigen experimentellen Test erhalten oder bei einer Simulation berechnet wird, und er stellt einen Wert dar, der für die Umschalteinrichtung zum Durchführen des Umschaltens geeignet ist.
Die Einrichtung 58 zum Berechnen des Schaltfortschritts berechnet den Fortschrittsgrad C(%) bei dem Herunterschalten, das durch die Schaltsteuereinrichtung 50 ausgeführt wird, während bestimmt wird, ob der Fortschrittsgrad einen vorbestimmten, vorgegebenen Fortschrittsgrad Co erreicht hat oder nicht. Zum Beispiel unter Bezugnahme auf die Beziehung zwischen einer Drehzahl N18b des Leistungsübertragungselements 18, das als eine Eingabewelle für den automatischen Schaltabschnitt 20 unmittelbar vor dem Ausführen des Herunterschaltens durch die Schaltsteuereinrichtung 50 dient, der Drehzahl N18a des Leistungsübertragungselements 18 des automatischen Schaltabschnitts 20 zu einer Zeit, wenn das Herunterschalten abgeschlossen ist, und einer gegenwärtigen Drehzahl N18n des Leistungsübertragungselements 18 des automatischen Schaltabschnitts 20 während der Ausführung des Schaltens, wird die Berechnung zum Beispiel mit einer Formel (4) ausgeführt, die nachfolgend ausgedrückt ist: C(%) = (N18n – N18b)/(N18a – N18b) × 100 (4)
Wenn das Leistungsübertragungselement 18 mit dem zweiten Elektromotor M2 verbunden ist, ist hierbei die Drehzahl N18 gleich der Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors M2. Dementsprechend kann es ausreichen, die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors M2 zu verwenden, die zum Beispiel durch den Resolver (nicht gezeigt) erfasst wird, der bei dem zweiten Elektromotor M2 vorgesehen ist. In diesem Fall gilt bei der vorstehend gezeigten Formel (4) die Beziehung N18a = NM2a und N18b = NM2b.
Eine Einrichtung 62 zum Steuern des Momentes des ersten Elektromotors einschließlich einer Einrichtung 64 zum Erhöhen des Momentes und einer Rückstelleinrichtung 66 befiehlt zum Beispiel dem Inverter 57, eine Änderung eines Betriebszustands des ersten Elektromotors M1 so zu veranlassen, dass der erste Elektromotor M1 ein Moment TM1 bei einer geänderten Leistungsrate abgibt. Von einem derartigen Betrieb berechnet die Einrichtung 64 zum Erhöhen des Momentes ein Inkrement ΔTM1 (Nm) des Momentes, das durch den ersten Elektromotor M1 abgegeben wird, infolge dessen die Einrichtung 64 zum Erhöhen des Momentes einen Befehl zu dem Inverter 57 abgibt, um zu ermöglichen, dass der erste Elektromotor M1 das Moment TM1 abgibt. Das Momenteninkrement ΔTM1 wird in einer Formel (5) berechnet, die folgendermaßen ausgedrückt wird: ΔTM1 = IM1 × ΔNM1/Δt1 (5)
Hierbei stellt „IM1 (kg·m²) ein Trägheitsmoment dar, das einen Wert darstellt, der bei der Auslegung zu berechnen ist. Zusätzlich stellt „Δt1” eine Sollschaltzeit dar, die eine Zeit angibt, die dann startet, wenn die Schaltsteuereinrichtung 50 das Ausführen des Schaltens bestimmt, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem das Schalten tatsächlich beendet ist, und die durch den Entwickler im Voraus festgelegt wird.
Dabei ermöglicht das Festlegen der Sollschaltzeit Δt1 auf einen verkürzten Wert eine Erhöhung der Änderungsrate ΔNM1 der Drehzahl des ersten Elektromotors M1, was zu einer Erhöhung des Momenteninkrements ΔTM1 führt. Dies unterdrückt eine Ansprechverzögerung bei der Änderung der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 bei dem Beginn des Herunterschaltens, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Die Rückstelleinrichtung 66 befiehlt dem Inverter 57, dass das Moment TM1, das durch den ersten Elektromotor M1 mit einer Größe abgegeben wird, die durch das Momenteninkrement ΔTM1 durch die Einrichtung 64 zum Erhöhen des Momentes inkrementiert ist, mit einem Moment TM1a für einen Fahrzustand nach dem Ausführen des Herunterschaltens übereinstimmt. Dies ermöglicht es nämlich, dass der erste Elektromotor M1 aus dem Zustand wiederhergestellt wird, bei dem das Moment erhöht ist. Hierbei wird das Moment TM1a, das das erzeugte Moment in dem Betriebszustand des ersten Elektromotors M1 während der Fahrt des Fahrzeugs in einem Schaltzustand angibt, nachdem das Herunterschalten beendet wurde, auf der Grundlage der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung Acc, der Drosselöffnung θTH und der Fahrzeuggeschwindigkeit V vorhergesagt, bevor das Schalten ausgeführt wird oder während der Ausführung des Schaltens.
Eine Einrichtung 70 zum Vorhersagen einer Synchronisierzeit sagt eine Zeit „tf” voraus, bei der das Herunterschalten während der Ausführung synchronisiert wird, d. h. wenn das Herunterschalten beendet wird, und zwar auf der Grundlage einer Änderungsgeschwindigkeit dN18n/dt der Istdrehzahl N18n des Leistungsübertragungselements 18 des automatischen Schaltabschnitts 20 zum gegenwärtigen Zeitpunkt, während bestimmt wird, ob ein Zeitintervall, das bis zu einer vorhergesagten Synchronisierzeit „tf verstrichen ist, kleiner wird als ein vorgegebenes Zeitintervall „tr” oder nicht. Insbesondere wird die Beziehung zwischen der Änderungsgeschwindigkeit dN18n/dt der Istdrehzahl N18n des Leistungsübertragungselements 18 und der vorhergesagten Drehzahl 18a davon, während das Schalten des automatischen Schaltabschnitts 20 beendet ist, und einer Zeit, die für das Beenden des Schaltens in einem derartigen Fall erforderlich ist, durch ein Experiment im Voraus erhalten und bei Simulationen berechnet, um sie in einem Kennfeld zu speichern. Dann wird der Betrieb unter Verwendung des Kennfelds ausgeführt, um die Zeit vorherzusagen, die für das Beenden des relevanten Schaltens erforderlich ist, die der Drehzahl N18a während der Beendigung des Schaltens entspricht, die als die Änderungsgeschwindigkeit dN18n/dt der Istdrehzahl N18n des Leistungsübertragungselements 18 zum gegenwärtigen Zeitpunkt vorhergesagt ist.
Wenn die Vorhersage mit einem Computer unter Verwendung der Drehzahl N18N(t) bei einem gewissen Zeitpunkt (t) in der tatsächlichen Praxis und der Drehzahl N18n(t – Δt) in der Vergangenheit, die eine minimale Zeit Δt nach der Zeit t liegt, wird die Änderungsgeschwindigkeit dN18n/dt der Istdrehzahl N18n des Leistungsübertragungselements 18 durch eine Formel (6) berechnet, die folgendermaßen ausgedrückt wird: dN18n/dt = (dN18n(t) – N18n(t – Δt))/Δt (6)
Des Weiteren ist eine vorgegebene Zeit „tr”, die angesichts einer Reaktionsverzögerung des ersten Elektromotors bestimmt wird, gleich oder nahezu gleich einer Zeit, die dazu erforderlich ist, dass die Rückstelleinrichtung 66 dem ersten Elektromotor M1 befiehlt, das Abgabemoment auf TM1a zu erzeugen, und dass ein derartiges Moment tatsächlich abgegeben wird. Eine derartige Zeit wird durch ein Experiment im Voraus erhalten oder bei Simulationen berechnet.
Die 9 zeigt ein Flussdiagramm von wesentlichen Steuerbetrieben, die durch die elektronische Steuereinheit 40 auszuführen sind, d. h. eine Basissequenz zum Durchführen von Momentensteuerbetrieben des ersten Elektromotors M1, wenn ein Herunterschalten ausgeführt wird. Diese Basissequenz wird in einem äußerst kurzen Zeitzyklus in der Größenordnung von zum Beispiel einigen Millisekunden oder einigen zehn Millisekunden wiederholt ausgeführt. Die 10 zeigt ein Zeitdiagramm der Steuerbetriebe und sie zeigt die Steuerbetriebe, die in einem Fall auszuführen sind, bei dem der Schaltmechanismus 10 in dem kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist, wobei der variable Stufenschaltabschnitt 20 das Hochschalten bei einem Übersetzungsverhältnis 3rd → 2nd ausführt.
Zunächst wird bei einem Schritt (nachfolgend wird das Wort „Schritt” abgekürzt) SA1 entsprechend der Schaltsteuereinrichtung 50 bestimmt, ob das Schalten auszuführen ist, und zwar zum Beispiel unter Bezugnahme auf die Schaltlinien, die in der 7 gezeigt sind, auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und des Abgabemoments TOUT der Abgabewelle 22 des Automatikgetriebes. Falls die Bestimmung bei dem gegenwärtigen Schritt gemacht wird, dass das Auslaufrunterschalten auszuführen ist, wird dann bei dem gegenwärtigen Schritt eine positive Bestimmung gemacht, bei dem Betriebe nach dem Schritt S2 ausgeführt werden. Falls während dessen keine Bestimmung gemacht wird, dass das Schalten auszuführen ist, oder falls die Bestimmung gemacht wird, dass das Schalten außer dem Auslaufrunterschalten auszuführen ist, wird das gegenwärtige Flussdiagramm einmal beendet. Der Zeitpunkt t11 in der 10 stellt jene Bestimmung dar, dass das Auslaufrunterschalten bei dem variablen Stufenschaltabschnitt 20 von der Gangposition 3rd zu der Gangposition 2nd auszuführen ist.
In ähnlicher Weise werden bei SA2 entsprechend der Schaltsteuereinrichtung 50 von den hydraulisch betätigten Reibkopplungsvorrichtungen des variablen Stufenschaltabschnitts 20 die relevanten, hydraulisch betätigten Kopplungsvorrichtungen, die mit dem relevanten Schalten verknüpft sind, in gekoppelte oder entkoppelte Zustände mit der hydraulisch betätigten Steuerschaltung 42 umgeschaltet, um das Schalten auszuführen, dessen Ausführung bei SA1 bestimmt wurde. Beim Durchführen eines Schaltens des variablen Stufenschaltabschnitts 20 während eines Zeitintervalls nach einem Zeitpunkt t11 bis zu einem Zeitpunkt t12 in der 10 wird ein Auslassöldruck verringert, der als ein Hydrauliköldruck PC2 der Kupplung C2 (siehe 2) verbleibt, die das zu entkoppelnde Kopplungselement darstellt. Im Gegensatz dazu wird eine Erhöhung eines aufgebrachten Hydraulikdrucks, der als ein Hydrauliköldruck PB1 für die Bremse B1 verbleibt, die das zu koppelnde Kopplungselement darstellt, nach einem Zeitpunkt t11 veranlasst.
Bei SA3 entsprechend der Einrichtung 52 zum Schätzen der Änderungsrate der M1-Drehzahl und der Einrichtung 64 zum Erhöhen des Momentes wird zunächst unter Verwendung der Sollkraftmaschinendrehzahl NEtgt nach dem Beginn des Herunterschaltens, der Drehzahl NM2b des zweiten Elektromotors M2 unmittelbar vor dem Beginn des Herunterschaltens und des geschätzten Werts NM2a der Drehzahl des zweiten Elektromotors M2 nach dem Beginn des Herunterschaltens die Änderungsrate ΔNM1p der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 berechnet. Nachfolgend wird das Inkrement ΔTM1 des Momentes, das von dem ersten Elektromotor M1 abgegeben wird, auf der Grundlage des geschätzten Werts ΔNM1p der Änderungsrate der Drehzahl des ersten Elektromotors M1, des Trägheitsmomentes IM1 des ersten Elektromotors M1 und der Sollschaltzeit Δt1 berechnet. Infolge dessen sorgt der erste Elektromotor M1 für ein Moment TM1 (d. h. ein Abgabemoment von dem ersten Elektromotor M1 vor dem Schalten, dem das Inkrement ΔTM1 hinzugefügt wird), das abzugeben ist.
Bei einem Zeitpunkt t12 in der 10 wird ein Reaktionsmoment um einen Wert ΔTM1 erhöht. Hierbei wird unter Beachtung der Kraftmaschinendrehzahl NE angemerkt, dass ein Schleppen der Drehung der Kraftmaschine, was durch das Auftreten des Trägheitsdrehmoments verursacht wird, unterdrückt wird, um dadurch einen Änderungsbereich der Kraftmaschinendrehzahl NE zu minimieren, wenn das Moment des ersten Elektromotors M1 mit einer höheren Rate erhöht wird, die größer ist als eine Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl ohne Steuerung, wie dies durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, die implementiert ist.
Bei SA4 entsprechend der Umschalteinrichtung 56 und der Einrichtung 58 zum Berechnen des Schaltfortschritts wird der Betrieb ausgeführt, um den Fortschrittsgrad C zu berechnen, der einen Fortschrittsgrad des Schaltens darstellt, und zwar auf der Grundlage der Drehzahl N18b des Leistungsübertragungselements 18 des automatischen Schaltabschnitts 20 in der Phase unmittelbar vor dem Schalten, der Drehzahl N18a des Leistungsübertragungselements 18 in der Phase der Beendigung des Herunterschaltens und der gegenwärtigen Drehzahl N18n des Leistungsübertragungselements 18, während das Schalten ausgeführt wird.
Während dessen wird der Betrieb ausgeführt, um zu bestimmen, ob der Fortschrittsgrad C den vorbestimmten, vorgegebenen Fortschrittsgrad C0 erreicht hat oder nicht. Falls der berechnete Fortschritt C bei dem Schalten den vorgegebenen Fortschrittsgrad C0 überschreitet, ist die Bestimmung bei dem gegenwärtigen Schritt positiv, wonach die Betriebe nach dem Schritt SA5 ausgeführt werden. Während des Betriebs in einer Phase vor der Ausführung des Schritts SA4 wird zusätzlich der Betrieb zum Durchführen der Momentensteuerung (bei SA3) des ersten Elektromotors M1 auf der Grundlage der Einrichtung 52 zum Schätzen der Änderungsrate der M1-Drehzahl ausgeführt.
Nach der positiven Bestimmung bei dem Schritt SA4 wird des Weiteren die Momentensteuerung (bei SA5) des ersten Elektromotors M1 auf der Grundlage der Einrichtung 54 zum Berechnen der Änderungsrate der M1-Drehzahl ausgeführt. Falls die Bestimmung bei dem gegenwärtigen Schritt positiv ist, kann somit gesagt werden, dass diese Umschaltschritte durchgeführt werden. Derartige Umschaltschritte werden durchgeführt, um eine nachteilige Beeinträchtigung, wie zum Beispiel eine Beeinträchtigung der Reaktionsverzögerung, zu verhindern, falls die Einrichtung 54 zum Berechnen der Änderungsrate der M1-Drehzahl eine Momentenerhöhung unter Verwendung der Drehzahl des ersten Elektromotors unmittelbar nach dem Beginn der Ausführung des Schaltens ausführt. Falls im Gegensatz dazu der berechnete Fortschritt C bei dem Schalten den vorgegebenen Fortschrittsgrad C0 nicht überschreitet, ist die Bestimmung bei dem gegenwärtigen Schritt negativ, wonach die Betriebe zu SA3 zurückkehren, und die Betriebe bei SA3 und SA4 werden wiederholt ausgeführt, bis die Bestimmung bei dem gegenwärtigen Schritt positiv ist, bis nämlich das Schalten den Fortschrittsgrad C0 überschreitet. In der 10 ist die Bestimmung bei dem Schritt SA4 zum Zeitpunkt t13 positiv.
Bei SA5 entsprechend der Einrichtung 54 zum Berechnen der Änderungsrate der M1-Drehzahl und der Einrichtung 64 zum Erhöhen des Momentes wird zunächst unter Verwendung der Sollkraftmaschinendrehzahl NEtgt nach dem Herunterschalten, der Istdrehzahl NM2(t) des zweiten Elektromotors M2 zum gegenwärtigen Zeitpunkt und der Istdrehzahl NM2(t – Δt) des zweiten Elektromotors M2 in einer Phase, die um eine vorgegebene, minimale Zeit Δt2 vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt liegt, die Änderungsrate ΔNM1 der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 berechnet. Nachfolgend wird das Inkrement ΔTM1 des Momentes, das von dem ersten Elektromotor M1 abgegeben wird, auf der Grundlage des Trägheitsmomentes IM1 des ersten Elektromotors M1 und der Sollschaltzeit Δt1 berechnet. Infolge dessen gibt der erste Elektromotor M1 das Moment TM1 ab (d. h. das Abgabemoment von dem zweiten Elektromotor M2 vor dem Schalten, dem das Inkrement ΔTM1 hinzugefügt wird). In der 10 wird das Reaktionsmoment durch ΔTM1 bei dem Zeitpunkt t13 erhöht.
Bei dem Schritt SA6 entsprechend der Einrichtung 70 zum Vorhersagen der Synchronisierzeit wird eine Zeit „tf zum Ausführen des Herunterschaltens vorhergesagt. Die Vorhersage wird unter Bezugnahme auf eine im Voraus erhaltene Änderungsrate dN18n/dt der Istdrehzahl N18n des Leistungsübertragungselements 18 des Schaltabschnitts 20, die vorhergesagte Drehzahl N18a in einer Phase, wenn das Schalten beendet ist, und eine Zeit vorhergesagt, die zum Beenden des Schaltens erforderlich ist, und zwar auf der Grundlage einer Änderungsrate dN18n/dt einer Istdrehzahl N18n des Leistungsübertragungselements 18 des automatischen Schaltabschnitts 20. Ob die Zeit bis zu der vorhergesagten Synchronisierzeit „tf kürzer ist als eine vorgegebene Zeit „tr” oder nicht, wird also bestimmt.
Bei einem Schritt SA7 entsprechend der Rückstelleinrichtung 66 wird dem Inverter 57 befohlen, dass der erste Elektromotor M1 das Abgabemoment TM1 mit dem Inkrement ΔTM1 gemäß den Schritten SA3 und SA5 abgibt, so dass das Abgabemoment bei einem Moment TM1a für den Fahrtzustand nach dem Ausführen des Herunterschaltens liegt. In der 10 ist die Bestimmung bei dem Schritt SA6 positiv, und das Abgabemoment von dem ersten Elektromotor M1 liegt zum Zeitpunkt t14 auf TM1a.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 1 steuert die elektronische Steuereinheit 40, die als eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem dient, das Abgabemoment TM1 des ersten Elektromotors M1 in einer nachfolgend beschriebenen Art und Weise. Während der Ausführung des Herunterschaltens durch den variablen Stufenschaltabschnitt 20 steuert nämlich die elektronische Steuereinheit 40 das Abgabemoment TM1 des ersten Elektromotors M1, der als ein Elektromotor dient, um einen elektrisch gesteuerten Differentialmechanismus zu bilden, derart, dass das Abgabemoment TOUT um einen Wert des Trägheitsdrehmoments des ersten Elektromotors M1 zum Zwecke einer Unterdrückung einer Änderung der Drehzahl NE der Kraftmaschine 8 erhöht wird. Somit tritt kein Kraftmaschinenträgheitsdrehmoment auf, was eine Reduzierung des Schaltstoßes ermöglicht.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 1 kann das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors M1 auf der Grundlage der Solldrehzahl NM2a des zweiten Elektromotors M2 in einer Phase, wenn das Herunterschalten beendet ist, der Solldrehzahl NEtgt der Kraftmaschine 6, der Solldrehzahl NM2b des zweiten Elektromotors M2 in einer Phase vor dem Beginn des Schaltens, und der Sollschaltzeit Δt berechnet werden. Dementsprechend kann das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors M1 in einer geeigneten Art und Weise berechnet werden.
Bei dem ersten dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors M1 auf der Grundlage einer Variablen NM2(t) – NM2(t – Δt2) der Istdrehzahl NM2 des zweiten Elektromotors M2(t) und der Solldrehzahl Netgt der Kraftmaschine 6 in einer Phase berechnet werden, wenn das Herunterschalten beendet ist. Dementsprechend kann das Trägheitsdrehmoment des ersten Elektromotors M1 in einer geeigneten Art und Weise berechnet werden.
Bei dem ersten dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem der erste und der zweite Elektromotor M1, M2 hinsichtlich der Betriebszustände gesteuert werden, kann der Differentialabschnitt 11 eine Differentialwirkung bewirken, um als das kontinuierlich variable Getriebe zum Ermöglichen einer kontinuierlichen Änderung des Übersetzungsverhältnisses zu dienen, während es möglich ist, das gesamte Übersetzungsverhältnis γT des Fahrzeugantriebssystems als Ganzes kontinuierlich zu ändern.
Nachfolgend wird ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der folgenden Beschreibung tragen Komponenten, die sich auf gemeinsame Komponenten der Ausführungsbeispiele beziehen, dieselben Bezugszeichen, um die Beschreibung derselben Komponenten wegzulassen.
<Ausführungsbeispiel 2>
Bei einem Ausführungsbeispiel 2 hat die Steuervorrichtung des Weiteren zusätzlich zu den verschiedenen Einrichtungen, die in der 6 gezeigt sind, eine Einrichtung 60 zum Bestimmen einer Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl. Die Einrichtung 60 zum Bestimmen der Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl bestimmt, ob eine Änderungsrate ΔNE/Δt der Kraftmaschinendrehzahl NE pro minimaler Zeit, die zum Beispiel durch einen Kraftmaschinendrehzahlsensor 94 erfasst wird, einen vorbestimmten, vorgegebenen Wert „d” überschreitet oder nicht. Der hierbei verwendete Begriff „vorgegebener Wert d” bezieht sich auf eine obere Grenze oder auf einen ungefähren oberen Grenzwert der Änderungsrate ΔNE/Δt der Kraftmaschinendrehzahl, wobei keine Gefahr besteht, dass der erste Elektromotor M1 ein übermäßiges Reaktionsmoment erzeugt, wodurch eine Drehung der Kraftmaschine 6 in der Rückwärtsrichtung verursacht werden würde. Hierbei meint die obere Grenze eine Grenze, wenn der Schritt zum Erhöhen des Momentes auf der Grundlage der Änderungsrate ΔNM1 der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 ausgeführt wird, die durch die Einrichtung 54 zum Berechnen der Änderungsrate der M1-Drehzahl berechnet wird. Ein derartiger Wert wird im Voraus durch Experimente oder Simulationen berechnet.
Die 11 zeigt ein Flussdiagramm von wesentlichen Steuerbetrieben, die durch die elektronische Steuereinheit 40 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auszuführen sind, d. h. eine Basissequenz von Momentensteuerbetrieben, die bei dem ersten Elektromotor auszuführen sind, um das Herunterschalten zu beginnen. Eine derartige Basissequenz wird in einem äußerst kurzen Zeitzyklus in der Größenordnung von zum Beispiel einigen Millisekunden bis einigen zehn Millisekunden wiederholt ausgeführt. Des Weiteren zeigt die 12 ein Zeitdiagramm der Steuerbetriebe, und sie zeigt die Steuerbetriebe, die dann auszuführen sind, wenn der variable Stufenschaltabschnitt 20 ein Hochschalten der Gangposition 3rd → 2nd beginnt, wobei der Schaltmechanismus 10 in den kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist.
In dem Flussdiagramm, das in der 11 gezeigt ist, entsprechen Schritte SB1 bis SB3 und Schritte SB5 bis SB7 den entsprechenden Schritten SA1 bis SA3 und SA5 bis SA7 in der 9, wobei bei diesen Schritten ähnliche Steuerbetriebe ausgeführt werden. Somit wird eine detaillierte Beschreibung von diesen Schritten hierbei weggelassen. Das Flussdiagramm in der 11 unterscheidet sich nämlich von dem in der 9 gezeigten Flussdiagramm darin, dass ein Schritt SB4 neu zwischen SB3, entsprechend SA3, und SB5, entsprechend SA5, vorgesehen ist, während ein Schritt entsprechend dem Schritt SA4 weggelassen wird.
Bei dem Schritt SB5 entsprechend der Einrichtung 60 zum Bestimmen der Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl wird der Betrieb ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Änderungsrate ΔNE/Δt der Kraftmaschinendrehzahl NE pro minimaler Zeit den vorbestimmten, vorgegebenen Wert „d” überschreitet oder nicht. Hierbei wird unter Verwendung der Kraftmaschinendrehzahlen NE(t) und NE(t – Δt), die zum Beispiel durch den Kraftmaschinendrehzahlsensor 94 zum gegenwärtigen Zeitpunkt und zu einem anderen Zeitpunkt erfasst werden, der um eine minimale Zeit Δt von dem gegenwärtigen Zeitpunkt in der Vergangenheit liegt, die Änderungsrate ΔNE/Δt der Kraftmaschinendrehzahl NE pro minimaler Zeit mit einer Formel berechnet, die folgendermaßen ausgedrückt wird: ΔNE/Δt = (NE(t) – NE(t – Δt)/Δt.
Falls die Bestimmung bei dem Schritt SB5 positiv ist, werden Betriebe nach dem Schritt SB6 ausgeführt. Falls im Gegensatz dazu die Bestimmung bei dem Schritt SB5 negativ ist, wird der gegenwärtige Schritt wiederholt ausgeführt, wonach die Betriebe in einem Ruhezustand verharren, bis die Bestimmung bei dem gegenwärtigen Schritt positiv ist.
Falls gemäß der 12 eine Abgabe zum Schalten für das Herunterschalten bei dem Zeitpunkt t21 vorhanden ist (bei dem Schritt SB1), führt der variable Stufenschaltabschnitt 20 das Schalten bei dem Zeitpunkt t21 aus. Der hydraulische Kupplungseingriffsdruck PB1 wird nämlich für das hydraulisch betätigte Reibkopplungselement B1 erhöht, das zum Schalten zu koppeln ist. Während dessen wird der hydraulische Kupplungseingriffsdruck PC2 für das hydraulisch betätigte Reibkopplungselement C2 verringert, das für das Schalten zu entkoppeln ist (bei dem Schritt SB2). Bei einem Zeitpunkt t22 werden die Drehzahlen NM1 und NM2 des ersten und des zweiten Elektromotors M1 und M2 verändert.
Infolge dessen wird bei einem Zeitpunkt t23 (bei dem Schritt SB4), bei dem der Schaltfortschritt, der auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl NE, die den vorgegebenen Wert überschreitet, und der Änderungsrate ΔNE/Δt der Kraftmaschinendrehzahl berechnet wird, die den vorgegebenen Wert „d” überschreitet, der erste Elektromotor M1 zum Erzeugen des erhöhten Abgabemoments TM1 (bei dem Schritt SB5) veranlasst. Zusätzlich wird bei einem Zeitpunkt t24 (bei dem Schritt SB6), der einen Zeitpunkt darstellt, der um die vorgegebene Zeit „td” vor dem Zeitpunkt t25 entsprechend der vorhergesagten Synchronisierzeit „tf liegt, die Erhöhung des Abgabemoments TM1 beendet (bei dem Schritt SB7).
Bei dem Ausführungsbeispiel 2 wird das Abgabemoment TM1 des ersten Elektromotors M1 gesteuert, wenn die Änderungsrate ΔNE/Δt der Kraftmaschinendrehzahl NE der Kraftmaschine 8 den vorgegebenen Wert „d” überschreitet. Dementsprechend wird die Kraftmaschinendrehzahl NE auf einem Sollwert aufrechterhalten, der höher als die Nulldrehzahl ist, d. h. der Betrieb wird so ausgeführt, dass ein Drehen der Kraftmaschinenkurbelwelle in einer Rückwärtsrichtung verhindert wird.
<Ausführungsbeispiel 3>
Bei dem Ausführungsbeispiel 3 hat die Steuervorrichtung des Weiteren zusätzlich zu den verschiedenen Einrichtungen, die in der 6 gezeigt sind, eine Einrichtung 68 zum Erhöhen des vorherigen Momentes. Die Einrichtung 68 zum Erhöhen des vorherigen Momentes ermöglicht es, dass der erste Elektromotor M1 das Moment um einen vorgegebenen Wert ΔTM1p in einer Zeitperiode erhöht, die nach einem Zeitpunkt startet, der um eine vorgegebene Zeit „tp” vor dem Beginn des Schaltens des variablen Stufenschaltabschnitts 20 liegt, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem der variable Stufenschaltabschnitt 20 das Ausführen des Schaltens beginnt. Der hierbei verwendete Begriff „Beginn des Schaltens” bezieht sich auf einen Betrieb, bei dem das wirksame Schalten begonnen wird, und insbesondere wird er auf der Grundlage dessen bestimmt, ob zum Beispiel die Trägheitsphase begonnen hat oder nicht.
Hierbei werden Werte der vorgegebenen Zeit „tp” und der vorgegebene Wert ΔTM1p des erhöhten Momentes im Voraus durch Experimente oder Simulationen bestimmt, um so eine Reaktionsverzögerung auszugleichen, die nach dem Beginn der Abgabe zum Schalten auftritt, wobei die Trägheitsphase beginnt. Insbesondere dient die vorgegebene Zeit „tp” zum Ausgleichen der Reaktionsverzögerung bei dem ersten Elektromotor M1, und sie ist gleich oder nahezu gleich einer Zeitperiode, die dazu erforderlich ist, dass ein Befehlswert des Abgabemomentes auf TM1p gesetzt wird und das Moment tatsächlich abgegeben wird.
Die 13 zeigt ein Flussdiagramm von wesentlichen Steuerbetrieben, die durch die elektronische Steuereinheit 40 bei dem Ausführungsbeispiel 3 auszuführen sind, d. h. eine Basissequenz von Momentensteuerbetrieben, die bei dem ersten Elektromotor M1 auszuführen sind, um das Herunterschalten zu beginnen. Eine derartige Basissequenz wird in einem äußerst kurzen Zeitzyklus in der Größenordnung von zum Beispiel einigen Millisekunden bis einigen zehn Millisekunden wiederholt ausgeführt. Des Weiteren zeigt die 14 ein Zeitdiagramm der Steuerbetriebe, und sie zeigt die Steuerbetriebe, die dann auszuführen sind, wenn der variable Stufenschaltabschnitt 20 ein Hochschalten der Gangpositionen von 3rd → 2nd beginnt, wobei der Schaltmechanismus 10 in den kontinuierlich variablen Schaltzustand versetzt ist.
Bei dem Flussdiagramm, das in der 13 gezeigt ist, entsprechen die Schritte SC1 und SC3 bis SC8 den jeweiligen Schritten SA1 und SA2 bis SA7 in der 9, wobei ähnliche Steuerbetriebe bei diesen Schritten ausgeführt werden. Somit wird eine detaillierte Beschreibung von diesen Schritten hierbei weggelassen. Das Flussdiagramm in der 13 unterscheidet sich nämlich von dem in der 9 gezeigten Flussdiagramm darin, dass der Schritt SC2 zwischen dem Schritt SC1 entsprechend SA1 und dem Schritt SC3 entsprechend SA2 neu vorgesehen ist.
Der Schritt SC2 in der 13 entspricht der Einrichtung 68 zum Erhöhen des vorherigen Momentes. Dieser bewirkt, dass nach einer Abgabe eines Auslaufrunterschaltens der erste Elektromotor M1 ein Moment TM1 mit einem Wert erzeugt, der um den vorgegebenen Wert ΔTM1p erhöht ist, und zwar in einem Zeitintervall nach dem Beginn der Trägheitsphase, wobei das wirksame Schalten begonnen wird, bis zu einer Zeit, die um die vorgegebene Zeit „tp” vor dem Beginn der Trägheitsphase liegt. Wenn dieses auftritt, wird während einer Zeitperiode nach der Abgabe des Auslaufrunterschaltens bis zu dem Beginn der Trägheitsphase zum Beispiel ein Wert verwendet, der aus der Berechnung resultiert, die im Voraus durch Experimente oder Simulationen durchgeführt wurde.
Falls die Schaltabgabe bei einem Zeitpunkt t31 (bei dem Schritt SC1) in der 14 vorhanden ist, wird auf der Grundlage des Wertes vorhergesagt, der aus der Berechnung resultiert, die im Voraus durch Experimente oder Simulationen durchgeführt wurde, dass bei einem Zeitpunkt t33 das wirksame Schalten bei einem mechanischen Schaltabschnitt (variabler Stufenschaltabschnitt 20) begonnen wird. Dann wird bei einem Zeitpunkt t32, der um die vorgegebene Zeit „tp” vor der Zeit t33 liegt, der erste Elektromotor M1 zum Erzeugen des Momentes TM1 mit einem Wert veranlasst, der um den vorgegebenen Wert ΔTM1p erhöht ist (bei dem Schritt SC2). Bei dem Zeitpunkt t33, bei dem der mechanische Schaltabschnitt (variabler Stufenschaltabschnitt 20) die Ausführung des wirksamen Schaltens beginnt, wird die Momentensteuerung des ersten Elektromotors M1 auf der Grundlage der Änderungsrate ΔNM1p der Drehzahl des ersten Elektromotors M1 ausgeführt, die durch die Einrichtung 52 zum Schätzen der Änderungsrate der M1-Drehzahl berechnet wird (bei dem Schritt SC4). Zusätzlich sind die Betriebe nach einem derartigen Schritt gleich den Betrieben nach dem Zeitpunkt t12, wie dies in der 10 gezeigt ist, und somit wird eine Beschreibung derselben hierbei weggelassen.
Bei dem Ausführungsbeispiel 3 wird der erste Elektromotor M1 zum Erzeugen eines Momentes TM1 mit dem Wert veranlasst, der um den vorgegebenen Wert ΔTM1p erhöht ist, und zwar während der Ausführung des Herunterschaltens und vor dem Beginn der Trägheitsphase. Dementsprechend führt dies zu der Unterdrückung einer Verschlechterung des Schaltstoßes oder der Änderung der Abstufungsqualität, die aus einer Erhöhung des Schwankungsbereiches der Kraftmaschinendrehzahl NE resultieren. Bei dem Ausführungsbeispiel 3 kann insbesondere die Steuerung unter Berücksichtigung der Reaktionsverzögerung ausgeführt werden, die bei dem ersten Elektromotor M1 während seines Betriebs auftritt. Dies ermöglicht es, dass verschiedenere Zustände gegen eine Schwankung der Kraftmaschinendrehzahl erfüllt werden, während das Schalten ausgeführt wird. Während des Schaltens, bei dem zum Beispiel die Kraftmaschinendrehzahl ausreichend höher ist als Null, besteht ein geringeres Risiko, dass eine Drehung der Kraftmaschine in der Rückwärtsrichtung auftritt. Somit ermöglicht das Ausführungsbeispiel 3 eine Reduzierung der Schwankung der Kraftmaschinendrehzahl, wobei einer Unterdrückung der Verschlechterung des Schaltstoßes oder der Änderung der Abstufungsqualität Prioritäten eingeräumt werden.
Während die vorliegende Erfindung in der vorangehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele 1 bis 3 beschrieben wurde, die in den Zeichnungen gezeigt sind, kann die vorliegende Erfindung in anderen Arten und Weisen implementiert werden.
Während die verschiedenen, dargestellten Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurden, ist zum Beispiel der Differentialabschnitt 11 mit dem ersten und dem zweiten Elektromotor M1, M2 so verknüpft, dass er in den elektrisch gesteuerten Differentialzustand versetzt wird, um als das kontinuierlich variable Getriebe betrieben zu werden, damit das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich geändert wird, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Konzept beschränkt ist. Das Steuern der Betriebszustände des ersten und des zweiten Elektromotors M1, M2 ermöglicht außerdem, dass der Differentialabschnitt 11 als das elektrisch gesteuerte, mehrstufige Getriebe dient, bei dem eine große Anzahl an festen Übersetzungsverhältnissen in fein geänderten, stufenartigen Mustern eingerichtet wird. Bei der dargestellten Erfindung meint der Ausdruck „der Differentialabschnitt 11 wird in Betrieb gesetzt, um als das kontinuierlich variable Getriebe zu dienen” außerdem eine Situation, bei der der Differentialabschnitt 11 in Betrieb gesetzt wird, um als das elektrisch gesteuerte, mehrstufige Getriebe zu dienen.
Während des Weiteren die verschiedenen, dargestellten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf einen Fall beschrieben wurden, bei dem der Leistungsverteilungsmechanismus 16, der als der Differentialabschnitt 11 dient, die Gestalt der Struktur annimmt, die in der 1 gezeigt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine derartige Struktur beschränkt. Wie dies zum Beispiel in der 15 gezeigt ist, kann der Leistungsverteilungsmechanismus 16 die Gestalt einer Struktur annehmen, die die Umschaltkupplung C0, die zwischen dem ersten Träger CA1 und dem ersten Sonnenrad S1 angeordnet ist, die die Drehelemente des ersten Planetengetriebesatzes 24 bilden, und die Schaltbremse B0 aufweist, die zwischen dem ersten Sonnenrad S1 und dem Gehäuse 12 angeordnet ist.
Auch in jenem Fall, bei dem die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 in einer Struktur angeordnet sind, wie sie in der 15 gezeigt ist, ist das Vorhandensein von derartigen Komponenten, die in den entkoppelten Zuständen verbleiben, nicht wirklich von den Zuständen unterschiedlich, die in der 1 gezeigt sind, und der Leistungsverteilungsmechanismus 16 bewirkt die Differentialwirkung. Im Gegensatz dazu wird der Leistungsverteilungsmechanismus 16 in einen Nicht-Differentialzustand versetzt, wobei keine Differentialwirkung bewirkt wird, wobei die Schaltkupplung C0 und die Schaltbremse B0 gekoppelt bleiben. Somit wird ein gesamtes Fahrzeugsantriebssystem, das aus dem Differentialabschnitt 11, der in den Nicht-Differentialzustand versetzt ist, und den variablen Stufenschaltabschnitt 20 in Kombination aufweist, als ein variables Stufengetriebe in Betrieb gesetzt.
Während die Umschalteinrichtung 56 unter Bezugnahme auf jene Struktur beschrieben wurde, die das Schalten dann durchführt, wenn der Schaltfortschritt C bei dem vorgegebenen Fortschritt C0 angekommen ist, kann der vorgegebene Fortschritt C0 Werte aufweisen, die sich von den Werten für die zu schaltenden Gangpositionen unterscheidet.
Während die Einrichtung 58 zum Berechnen des Schaltfortschritts den Schaltfortschritt auf der Grundlage der gegenwärtigen Kraftmaschinendrehzahl mit der Begründung berechnet, dass die lineare Beziehung (siehe Formel (4)) zwischen der Kraftmaschinendrehzahl vorhanden ist, die vor dem Ausführen des Schaltens auftritt, und der Kraftmaschinendrehzahl, die nach der Beendigung des Schaltens auftritt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Konzept beschränkt. Eine derartige Berechnung kann zum Beispiel auf der Grundlage einer nichtlinearen Beziehung ausgeführt werden. Alternativ können durch experimentelles Erhalten der Schwankungen der Kraftmaschinen-Istdrehzahl in einer Phase vor und nach dem Schalten resultierende Daten in einem Kennfeld aufgezeichnet werden, um relevante Daten in geeigneter Weise aus einem derartigen Kennfeld je nach Bedarf herzuleiten.
Während die Einrichtung 58 zum Berechnen des Schaltfortschritts beim Verwenden der Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors M2, die durch den Resolver erfasst wird, in Betrieb gesetzt wird, kann die Drehzahl NM2 des zweiten Elektromotors M2 unter Verwendung eines anderen Verfahrens berechnet werden.
Während die Rückstelleinrichtung 66 dann betätigt wird, wenn die vorgegebene Zeit „tr” bei der vorhergesagten Zeit „tf” zur Beendigung des Synchronisierens verstrichen ist, die durch die Einrichtung 70 zum Vorhersagen der Synchronisierzeit vorhergesagt ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Konzept beschränkt. Zum Beispiel kann ein derartiger Betrieb dann ausgeführt werden, wenn die Umschalteinrichtung 56 (Einrichtung 58 zum Berechnen des Schaltfortschritts) bestimmt, dass das Schalten einen gewissen Fortschritt erreicht hat.
Die Einrichtung 70 zum Vorhersagen der Synchronisierzeit wurde unter Bezugnahme auf einen Fall beschrieben, bei dem die Synchronisierzeit unter Verwendung des Kennfelds vorhergesagt wird, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Konzept beschränkt ist.
Das Ausführungsbeispiel 2 wurde exemplarisch in der 12 unter Bezugnahme auf einen Fall dargestellt, bei dem die Kraftmaschinendrehzahl NE erhöht wurde, während das Schalten des Automatikgetriebes ausgeführt wurde. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Merkmal beschränkt, und sie kann einen Fall umfassen, bei dem die Kraftmaschinendrehzahl NE während der Ausführung des Schaltens erhöht wird. Während die Ausführungsbeispiele 1 bis 3 unter Bezugnahme auf einen Fall exemplarisch beschrieben wurden, bei dem Kraftmaschinendrehzahl NE einen Wert in der Nähe einer Drehzahl von Null annimmt, während das Schalten ausgeführt wird, wie dies in der 10 und in der 14 gezeigt ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Konzept beschränkt, und sie kann einen Fall umfassen, bei dem die Kraftmaschinendrehzahl NE erhöht wird, während das Schalten ausgeführt wird.
Während in dem Flussdiagramm, das in der 11 gezeigt ist, der Betrieb bei dem Schritt SB3 ausgeführt wird, um zu bestimmen, dass der Schaltfortschritt einen gewissen Fortschritt überschritten hat, nachdem der Betrieb bei dem Schritt SB4 ausgeführt wurde, um zu bestimmen, dass die Änderungsrate der Kraftmaschinendrehzahl den vorgegebenen Wert überschreitet, ist die vorliegende Erfindung nicht auf derartige Sequenzen beschränkt, und derartige Betriebe können in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden.
Die Steuerverfahren der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 wurden in unabhängigen jeweiligen Ausführungsbeispielen vorgesehen. Jedoch können diese Steuerverfahren in Kombination ausgeführt werden oder sie können in Abhängigkeit der Änderung eines Fahrtzustands und eines Arbeitspunktes abhängig geschaltet werden, wobei die Kraftmaschinendrehzahl NE einen Schwellwert aufweist.
Während die dargestellten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf den Fall des Auslaufrunterschaltens vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Konzept beschränkt, und die vorliegende Erfindung hat gewisse vorteilhafte Wirkungen auch dann, wenn ein normales Herunterschalten ausgeführt wird.
Während die dargestellten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf den Fall vorstehend beschrieben wurden, bei dem der Differentialabschnitt 11 als das so genannte kontinuierlich variable Getriebe in Betrieb gesetzt wird, um das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich zu ändern, ist die vorliegende Erfindung nicht auf ein derartiges Konzept beschränkt. Zum Beispiel kann der Differentialabschnitt 11 als ein variables Stufengetriebe in Betrieb gesetzt werden, bei dem die Betriebszustände der Elektromotoren geändert werden, die in dem Differentialabschnitt angeordnet sind, damit ein Übersetzungsverhältnis in mehreren Gangpositionen verändert werden kann, die sich voneinander hinsichtlich des Übersetzungsverhältnisses unterscheiden.

Claims

Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem, mit: einem elektrisch betätigten Differentialabschnitt, der in einem Leistungsübertragungspfad zwischen einer Kraftmaschine (8) und Antriebsrädern (38) zum Steuern eines Betriebszustands eines Elektromotors (M1) angeordnet ist, der mit einem Drehelement eines Differentialabschnitts (16) verbunden ist, um dadurch einen Differentialzustand zwischen einer Eingabewellendrehzahl und einer Abgabewellendrehzahl zu steuern; und einem variablen Stufenautomatikschaltabschnitt (20), der einen Teil des Leistungsübertragungspfads bildet; und die Steuervorrichtung (40) ist gekennzeichnet durch eine Durchführung einer Steuerung eines Reaktionsmomentes (TM1) des Elektromotors (M1) während eines Herunterschaltens des variablen Stufenautomatikschaltabschnitts (20), um so eine Schwankung einer Drehzahl der Kraftmaschine (8) zu unterdrücken, wobei für die Steuerung des Reaktionsmomentes (TM1) des Elektromotors (M1) die Steuervorrichtung (40) das Reaktionsmoment (TM1) um ein Trägheitsdrehmoment (ΔTM1) des Elektromotors (M1) erhöht.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Differentialabschnitt (16) einen Differentialmechanismus (11) einschließlich eines ersten Elements (CA1), das mit der Kraftmaschine (8) verbunden ist, eines zweiten Elements (S1), das mit einem ersten Elektromotor (M1) verbunden ist, und eines dritten Elements (R1), das mit einem Leistungsübertragungselement (18) verbunden ist, und einen zweiten Elektromotor (M2) aufweist, der in dem Leistungsübertragungspfad zwischen dem Leistungsübertragungselement (18) und den Antriebsrädern angeordnet ist; die Steuervorrichtung (40) das Reaktionsmoment (TM1) von dem ersten Elektromotor (M1) steuert, um so die Schwankung der Drehzahl der Kraftmaschine (8) während des Herunterschaltens des variablen Stufenautomatikschaltabschnitts (20) zu unterdrücken; und für die Steuerung des ersten Elektromotors (M1) das Reaktionsmoment (TM1) um das Trägheitsdrehmoment (ΔTM1) des ersten Elektromotors (M1) erhöht wird.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Steuervorrichtung (40) das Trägheitsdrehmoment (ΔTM1) des ersten Elektromotors (M1) auf der Grundlage einer Solldrehzahl (NM2a) des zweiten Elektromotors (M2), die bei einer Beendigung des Herunterschaltens erscheint, einer Solldrehzahl (NEtgt) der Kraftmaschine (8), die bei der Beendigung des Herunterschaltens erscheint, einer Drehzahl (NM2b) des zweiten Elektromotors (M2) vor Beginn des Schaltens, und einer Sollschaltzeit (Δt1) berechnet.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuervorrichtung (40) das Trägheitsdrehmoment (ΔTM1) des ersten Elektromotors (M1) auf der Grundlage einer Änderungsrate einer Istdrehzahl (NM2) des zweiten Elektromotors (M2) und einer Solldrehzahl (NEtgt) der Kraftmaschine (8) bei der Beendigung des Herunterschaltens berechnet.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Steuervorrichtung (40) die Steuerung des Reaktionsmomentes (TM1) von dem ersten Elektromotor (M1) durchführt, wenn eine Änderungsrate (ΔNE/Δt) der Drehzahl der Kraftmaschine (8) einen vorgegebenen Wert (d) überschreitet.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Steuervorrichtung (40) das Reaktionsmoment (TM1) von dem ersten Elektromotor (M1) vor Beginn des wirksamen Schaltens (t33) um einen vorgegebenen Wert (ΔTM1p) erhöht.
Steuervorrichtung für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuervorrichtung (40) den elektrisch betätigten Differentialabschnitt als einen kontinuierlich variablen Schaltmechanismus durch Steuern des Betriebszustands des Elektromotors (M1) in Betrieb setzt.