DE102014103830A1

DE102014103830A1 - Steuersystem, Steuervorrichtung und Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102014103830A1
Application number: DE102014103830.4A
Authority: DE
Inventors: c/o AISIN AW CO. LTD. Suyama Daisuke; Masaya c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAIS Yamamoto; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KA Kimura Akihiro; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAIS Matsubara Tooru; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI KAI Kato Shunya; c/o AISIN AW CO. LTD. Mori Yuma; c/o AISIN AW CO. LTD. Furuta Hideki
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2014-03-20
Publication date: 2014-09-25
Also published as: CN104057815A; US9090248B2; US20140287869A1; JP2014184804A

Abstract

Ein Hybridfahrzeug schließt eine elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit (11), eine Eingriffsvorrichtung und eine elektronische Steuereinheit (80) ein. Die elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit (11) schließt einen Differentialmechanismus ein, der ein erstes Drehelement einschließt, mit dem ein Verbrennungsmotor gekuppelt ist, ein zweites Drehelement, mit dem eine erste Drehmaschine gekuppelt ist, und ein drittes Drehelement als ein Ausgangsdrehelement des Differentialmechanismus, mit dem eine zweite Drehmaschine gekuppelt ist. Die Differentialaktion der elektrischen, stufenlos wirkenden Drehzahländerungseinheit (11) wird durch die Steueraktion der ersten Drehmaschine gesteuert. Die Eingriffsvorrichtung ist in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem dritten Drehelement und Antriebsrädern vorgesehen. Bei der Steuerung des Hybridfahrzeugs wird, wenn die erste und/oder die zweite Drehmaschine mit einem vorgegebenen positiven oder negativen maximalen Drehmoment betätigt wird, ein Ausmaß des Schlupfs der Eingriffsvorrichtung durch Änderung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung gesteuert.

Description

HINTERGRUND DER ERTFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für ein Getriebesystem zur Leistungsübertragung bei einem Hybridfahrzeug von einem elektrischen Gangwechselmechanismus mit einem Differentialmechanismus zu Antriebsrädern über eine Eingriffsvorrichtung, und betrifft insbesondere eine Technologie zur Verbesserung der Lebensdauer der Eingriffsvorrichtung und zur Unterdrückung des Eingriffsstoßes der Eingriffsvorrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es ist ein Hybridfahrzeug bekannt, das einen Differentialmechanismus einschließt, der drei Rotationselemente besitzt, d. h. ein erstes Rotationselement mit dem ein Motor gekuppelt ist, ein zweites Rotationselement mit dem eine erste Rotationsmaschine derart gekuppelt ist, daß zwischen ihnen Leistung übertragen werden kann, und ein drittes Rotationselement als ein Ausgangsdrehelement, mit dem eine zweite Rotationsmaschine gekuppelt ist, sowie eine Eingriffsvorrichtung, die vom Differentialmechanismus ausgegebene Leistung auf die Antriebsräder überträgt. Ein Beispiel dieses Hybridfahrzeugtyps ist in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-002899A ( JP2007-002899A ) beschrieben. Das Hybridfahrzeug dieses Typs schließt eine elektrische, stufenlose und eine stufenweise wirkende Gangwechseleinheit ein, die in Reihe angeordnet sind. Bei der elektrischen, stufenlosen Drehzahländerungseinheit wird der Betriebszustand des Differentialmechanismus durch die erste Drehmaschine derart gesteuert, daß das Drehzahlverhältnis elektrisch und stufenlos oder kontinuierlich gesteuert wird. Die stufenweise wirkende Gangwechseleinheit bildet einen Leistungsübertragungspfad zwischen einem Ausgangsdrehelement des elektrischen Drehzahlwechselmechanismus und Antriebsrädern. In Aktion werden in die stufenweise wirkende Gangwechseleinheit eingeschlossene Reibungseingriffselemente wahlweise in Eingriff gebracht und gelöst, um das Drehzahlverhältnis zu verändern, so daß eine gewählte einer Mehrzahl von Gangpositionen eingerichtet wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Beim Hybridfahrzeug der JP 007-002899 A wird während der Ausführung der durch Lösen und Einrücken der verschiedenen Reibungseingriffselemente bei der stufenweise wirkenden Gangwechseleinheit durchgeführten Schaltung eine Steuerung zur Reduzierung des Drehmoments an der Eingangskupplung durchgeführt, um zeitweilig die Drehmomentkapazität einer Eingangskupplung derart zu reduzieren, daß das Übertragungsdrehmoment der stufenweise wirkenden Gangwechseleinheit auf einen gegebenen Wert oder darunter beschränkt ist. Mit dieser Anordnung werden Veränderungen und eine zeitweilige Zunahme des Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors nicht auf die Ausgangswelle der stufenweise wirkenden Gangwechseleinheit übertragen, weshalb ein Schaltstoß der stufenweise wirkenden Gangwechseleinheit unterdrückt wird.
Jedoch können während der Fahrt des Fahrzeugs der Zustand maximalen Drehmoments der ersten Drehmaschine, die die stufenlose Drehzahländerungseinheit steuert, oder jener der zweiten Drehmaschine, die die über einen elektrischen Pfad übertragene elektrische Leistung in ein mechanisches Drehmoment umwandelt, durch die Beurteilung oder den Lastfaktor der in Frage stehenden Drehmaschine beeinflußt werden. In diesem Falle kann, falls die Eingriffsvorrichtung zur Gangschaltung der stufenweise wirkenden Gangwechseleinheit in Eingriff gebracht wird, die Lebensdauer der Eingriffsvorrichtung verschlechtert werden, oder es kann ein Eingriffsstoß auftreten. Beispielsweise wird, sofern der Zustand maximalen Drehmoments der ersten Drehmaschine und/oder der zweiten Drehmaschine beeinflußt wird, wenn die Eingriffsvorrichtung zur Gangschaltung der stufenweise wirkenden Gangwechseleinheit in Eingriff gebracht wird und die Kapazität des Eingriffsdrehmoments der Eingriffsvorrichtung relativ hoch ist, das Ausmaß des Schlupfs der Eingriffsvorrichtung und die absorbierte Wärmemenge erhöht, falls die Fortschrittsgeschwindigkeit der Schaltung geringer ist als eine Zielfortschrittsgeschwindigkeit, weshalb die Lebensdauer des Reibungsmaterials verschlechtert wird. Auch tritt zum Zeitpunkt der Vollendung der Schaltung ein Schaltstoß auf, falls die Fortschrittsgeschwindigkeit der Schaltung geringer ist als die Zielfortschrittsgeschwindigkeit.
Die Erfindung schafft ein Steuersystem, eine Steuervorrichtung und ein Steuerverfahren für eine Eingriffsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, die nicht unter einer Reduzierung der Lebensdauer der Eingriffsvorrichtung und dem Auftreten eines Eingriffsstoßes leiden, selbst wenn der Zustand maximalen Drehmoments einer ersten Drehmaschine und/oder einer zweiten Drehmaschine während der Schaltung einer stufenweise wirkende Gangwechseleinheit beeinflußt wird.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuersystem für ein Hybridfahrzeug. Das Steuersystem umfaßt eine elektrische, stufenlos wirkende Gangwechseleinheit, eine Eingriffsvorrichtung und eine elektronische Steuereinheit. Die elektrische, stufenlos wirkende Gangwechseleinheit schließt einen Differentialmechanismus ein, der ein erstes Drehelement einschließt, mit dem ein Verbrennungsmotor gekuppelt ist, ein zweites Drehelement, mit dem eine erste Drehmaschine gekuppelt ist, und ein drittes Drehelement, das ein Ausgangsdrehelement des Differentialmechanismus ist, mit dem eine zweite Drehmaschine gekuppelt ist. Die Differentialaktion der stufenlos wirkenden Gangwechseleinheit wird durch Steuerung der Aktion der ersten Drehmaschine gesteuert. Die Eingriffseinheit ist in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem dritten Drehelement und Antriebsrädern vorgesehen. Die elektronische Steuereinheit ist so gestaltet, daß sie das Ausmaß eines Schlupfs der Eingriffsvorrichtung durch Änderung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung steuert, wenn die erste und/oder die zweite Drehmaschine mit einem maximalen positiven oder negativen Drehmoment betrieben wird.
Mit der obigen Anordnung kann, wenn die erste und/oder die zweite Drehmaschine mit einem maximalen positiven oder negativen Drehmoment betrieben wird, das Ausmaß des Schlupfs (Schlupfzustand) der Eingriffsvorrichtung durch Änderung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung gesteuert werden, so daß der Schlupfzustand der Eingriffsvorrichtung nahe an einen vorgegebene Zielschlupfzustand herangeführt werden kann. Somit ist es weniger wahrscheinlich, daß die Lebensdauer der Eingriffsvorrichtung beeinträchtigt oder reduziert wird, und ein Eingriffsstoß wird vorteilhaft unterdrückt.
Beim oben beschriebenen Steuersystem kann das maximale Drehmoment der ersten oder der zweiten Drehmaschine, das auf der Basis der Spezifikation der ersten und der zweiten Drehmaschine geschätzte Drehmoment sein. Beim oben beschriebenen Steuersystem kann das maximale Drehmoment der ersten oder der zweiten Drehmaschine ein maximales Grenzdrehmoment sein, das durch den Lastfaktor begrenzt wird, oder durch die Wärme, die bei der ersten oder der zweiten Drehmaschine zugelassen ist. Und zwar kann beim Steuersystem das vorgegebene maximale Drehmoment der ersten Drehmaschine ein maximales Grenzdrehmoment sein, das durch die Wärme der ersten Drehmaschine begrenzt ist, und das vorgegebene maximale Drehmoment der zweiten Drehmaschine kann ein maximales Grenzdrehmoment sein, das durch die Wärme der zweiten Drehmaschine begrenzt ist.
Beim oben beschriebenen Steuersystem kann die elektronische Steuereinheit die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung entsprechend einer vorgegebenen Beziehung ändern, die von einer Bewegungsgleichung auf der Basis des maximalen Drehmoments der aktuellen ersten Drehmaschine oder der zweiten Drehmaschine und eines vorgegebenen Zieländerungsverhältnisses einer Eingangswellendrehzahl der Eingriffsvorrichtung abgeleitet ist. Mit dieser Anordnung wird die Schlupfsteuerung bei der Eingriffsvorrichtung derart ausgeführt, daß eine vorgegebene Zielrotationsbeschleunigung der Eingangswelle erreicht wird, nämlich einen Zielschlupfzustand zu erreichen.
Das oben beschriebene Steuersystem kann weiter eine zwischen dem Differentialmechanismus und den Antriebsrädern vorgesehene automatische Gangwechseleinheit umfassen, die die Eingriffsvorrichtung zum Schalten der Gangpositionen der automatischen Gangwechseleinheit einschließt. Auch kann beim Steuersystem die Steuerung des Ausmaßes des Schlupfs (Schlupfsteuerung) der Eingriffsvorrichtung, die ausgeführt wird, wenn das Ausgangsdrehmoment der zweiten Drehmaschine durch das positive maximale Drehmoment begrenzt wird und wenn ein Änderungsverhältnis einer Eingangswellendrehzahl der automatischen Gangwechseleinheit (oder ein Änderungsverhältnis der Drehzahl der direkt mit der Eingangswelle gekuppelten zweiten Drehmaschine) niedriger ist als ein vorgegebenes Zieländerungsverhältnis (ein Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl), die elektronische Steuereinheit eine Korrektur zur Erhöhung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung ausführen, deren Eingangsdrehzahl niedriger ist als eine Ausgangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung und/oder eine Korrektur zur Reduzierung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung, deren Ausgangsdrehzahl niedriger ist als die Eingangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung. Mit dieser Anordnung wird die Schlupfsteuerung bei der Eingriffsvorrichtung durch Erhöhung des Steigerungsverhältnisses der Eingangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung (oder der Drehzahl der direkt mit der Eingangswelle gekuppelten zweiten Drehmaschine) ausgeführt, so daß das Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl erreicht wird.
Das Steuersystem kann außerdem eine automatische Gangwechseleinheit einschließen, die zwischen dem Differentialmechanismus und den Antriebsrädern vorgesehen ist und die die Eingriffsvorrichtung zum Schalten der Gangpositionen der automatischen Gangwechseleinheit einschließt. Auch kann beim Steuersystem die Steuerung des Ausmaßes des Schlupfs (Schlupfsteuerung) der Eingriffsvorrichtung, die ausgeführt wird, wenn das Ausgangsdrehmoment der zweiten Drehmaschine durch das positive maximale Drehmoment begrenzt wird und wenn eine Eingriffsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung niedriger ist als eine Ausgangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung, die elektronische Steuereinheit die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung erhöhen, wenn ein Änderungsverhältnis einer Drehzahl einer Eingangswelle (Änderungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl) niedriger ist als ein vorgegebenes Zieländerungsverhältnis (Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl) (weil das Änderungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl niedrig ist), und kann die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung reduzieren, wenn das Änderungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl der automatischen Gangwechseleinheit (Änderungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl) höher ist als das Zieländerungsverhältnis (weil das Änderungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl hoch ist). Mit dieser Anordnung wird die Schlupfsteuerung der Eingriffsvorrichtung derart ausgeführt, daß die vorgegebene Zielrotationsbeschleunigung (Zielrotationsbeschleunigung der Eingangswelle) der Eingangswelle erreicht wird, nämlich der Zielschlupfzustand erreicht wird.
Wenn die stufenweise wirkende Gangwechseleinheit eine Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung ausführt, kann die Eingriffsvorrichtung eine der auf der zu lösenden Seite befindlichen Reibungseingriffsvorrichtungen und eine der auf der anzuwendenden Seite befindlichen Reibungseingriffsvorrichtungen sein, die aufeinanderfolgend zum Kupplung-zu-Kupplung-Schalten gelöst und in Eingriff gebracht werden.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung. für ein Hybridfahrzeug. Das Hybridfahrzeug schließt eine elektrische, stufenlos wirkende Gangwechseleinheit und eine Eingriffsvorrichtung, ein. Die elektrische, stufenlos wirkende Gangwechseleinheit schließt einen Differentialmechanismus ein, der ein erstes Drehelement einschließt, mit dem ein Verbrennungsmotor gekuppelt ist, sowie ein zweites Drehelement, mit dem eine erste Drehmaschine gekuppelt ist, und ein drittes Drehelement, das ein Ausgangsdrehelement des Differentialmechanismus ist, mit dem eine zweite Drehmaschine gekuppelt ist. Die Eingriffsvorrichtung ist in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem dritten Drehelement und Antriebsrädern vorgesehen. Die Steuervorrichtung schließt eine elektronische Steuereinheit ein, die so gestaltet ist, daß sie ein Ausgangsdrehmoment der ersten Drehmaschine und ein Ausgangsdrehmoment der zweiten Drehmaschine steuert, so gestaltet, daß sie eine Differentialaktion der elektrischen, stufenlos wirkenden Gangwechseleinheit durch Steuerung des Ausgangsdrehmoments der ersten Drehmaschine steuert, und so gestaltet, daß sie ein Ausmaß des Schlupfs der Eingriffsvorrichtung durch Änderung einer Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung steuert, wenn die erste Drehmaschine und/oder die zweite Drehmaschine mit einem vorgegebenen maximalen, positiven oder negativen Drehmoment betätigt wird bzw. werden.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug. Das Hybridfahrzeug schließt eine elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit, eine Eingriffsvorrichtung und eine elektronische Steuereinheit ein, die elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit schließt einen Differentialmechanismus ein, der ein erstes Drehelement einschließt, mit dem ein Verbrennungsmotor gekuppelt ist, ein zweites Drehelement, mit dem eine erste Drehmaschine gekuppelt ist, und ein drittes Drehelement, das ein Ausgangsdrehelement des Differentialmechanismus ist, mit dem eine zweite Drehmaschine gekuppelt ist, Die Differentialaktion der elektrischen, stufenlos wirkenden Drehzahländerungseinheit wird durch die Steueraktion der ersten Drehmaschine gesteuert. Die Eingriffsvorrichtung ist in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem dritten Drehelement und Antriebsrädern vorgesehen. Das Steuerverfahren umschließt die Steuerung eines Ausmaßes eines Schlupfs der Eingriffsvorrichtung durch Änderung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung, wenn die erste Drehmaschine und/oder die zweiten Drehmaschine mit einem maximalen positiven oder negativen Drehmoment betrieben wird bzw. werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente bezeichnen und in denen
1 eine skelettartige Darstellung ist, die die Konstruktion eines Getriebemechanismus zur Leistungsübertragung bei einem Hybridfahrzeug zeigt, bei welchem die Erfindung angewandt ist;
2 eine Tabelle ist, die die Beziehung zwischen Gangpositionen (Gängen) einer stufenweise wirkenden Gangwechseleinheit der 1 und dem Eingriff hydraulischer Eingriffsvorrichtungen zur Erstellung einer jeden der Gangpositionen anzeigt;
3 eine nomographische Tafel ist, die die Beziehungen der Drehzahlen der entsprechenden Drehelemente in einem Leistungsverteilungsmechanismus zeigt, der im Leistungsübertragungssystem (Getriebe) des Hybridfahrzeugs eingeschlossen ist;
4 eine Ansicht ist, die zur Erläuterung der Eingangs- und Ausgangsbeziehungen einer im Fahrzeug der 1 vorgesehenen elektronischen Steuereinheit nützlich ist;
5 ein funktionelles Blockdiagramm ist, das zur Erläuterung der hauptsächlichen Steuerfunktionen der elektronischen Steuereinheit der 4 nützlich ist;
6 eine Ansicht ist, die zur Erläuterung des maximalen Drehmoments eines ersten Motors der 1 und 5 nützlich ist, das von Grenzlinien bestimmt ist, die einen Betriebsbereich des ersten Motors anzeigen;
7 eine Tafel ist, die die Aktion einer Drehmomentkapazitätsänderungseinheit der 5 erläutert;
8 ein Ablaufdiagramm ist, das einen hauptsächlichen Teil einer Steueraktion der elektronischen Steuereinheit der Fig. darstellt;
9 eine Zeittafel ist, die die Aktion des Steuerungsbeispiels 1 der 7 erläutert;
10 eine Zeittafel ist, die die Aktion des Steuerungsbeispiels 2 der 7 erläutert;
11 eine Zeittafel ist, die die Aktion des Steuerungsbeispiels 2 der 7 erläutert;
12 eine Zeittafel ist, die die Aktion des Steuerungsbeispiels 3 der 7 erläutert;
13 eine Zeittafel ist, die die Aktion des Steuerungsbeispiels 4 der 7 erläutert;
14 eine Zeittafel ist, die die Aktion des Steuerungsbeispiels 5 der 7 erläutert;
15 eine Zeittafel ist, die die Aktion des Steuerungsbeispiels 6 der 7 erläutert;
16 eine Zeittafel ist, die die Aktion des Steuerungsbeispiels 7 der 7 erläutert; und
17 eine skelettartige Darstellung ist, die die Konstruktion eines Getriebemechanismus zur Leistungsübertragung bei einem Hybridfahrzeug gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der Erfindung werden im Detail anhand der Zeichnungen beschrieben.
Die 1 ist eine skelettartige Darstellung, die einen Schaltmechanismus 10 als Leistungsübertragungsmechanismus darstellt, der ein Antriebssystem eines Hybridfahrzeugs bildet, bei dem die Erfindung angewandt ist. In 1 schließt der Schaltmechanismus 10 eine Eingangswelle 14 als Eingangsdrehelement ein und einen elektrisch gesteuerten Differentialabschnitt 11, der als ein kontinuierlich veränderlicher Getriebeabschnitt fungieren kann, einen automatischen Getriebeabschnitt 20 als einen Leistungsübertragungsabschnitt, und eine Ausgangswelle 22 als ein Ausgangsdrehelement, die auf einer gemeinsamen Achse in einem („Gehäuse 12” genannten) Getriebegehäuse 12 als stationärem Element am Fahrzeugkörper gelagert und in Reihe angeordnet sind. Der elektrisch gesteuerte Differentialabschnitt 11 ist direkt oder indirekt, d. h. über einen nicht gezeigten) Impuls absorbierenden Dämpfer (Vibrationsdämpfungsvorrichtung) mit der Eingangswelle 14 gekuppelt. Der automatischen Getriebeabschnitt 20 ist über ein Übertragungselement (Leistungsübertragungswelle) 18 in Reihe mit dem Differentialabschnitt 11 in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem Differentialabschnitt 11 und Antriebsrädern 34 gekuppelt (siehe 5). Die Ausgangswelle 22 ist mit dem automatischen Getriebeabschnitt 20 gekuppelt. Der Schaltmechanismus 10 wird in geeigneter Weise bei einem Fahrzeug des FR-Typs (front engine, rear drive = Frontmotor, Heckantrieb) engesetzt, bei dem der Mechanismus 10 beispielsweise vertikal gelagert ist. Der Schaltmechanismus 10 ist in einem Leistungsübertragungspfad zwischen einem Motor, wie einem Benzinmotor oder einem Dieselmotor, der als Antriebsquelle für die Bewegung des Fahrzeugs dient und direkt oder über einen Impuls absorbierenden Dämpfer mit der Eingangswelle 14 gekuppelt ist, und einem Paar von Antriebsrädern 34 über einen Differentialgetriebesatz (Endreduziergetriebe) 32 (siehe 5), sowie ein Achsenpaar, etc., angeordnet.
Beim Schaltmechanismus 10 dieser Ausführungsform sind der Motor 8 und der Differentialabschnitt 11 direkt mit einander gekuppelt. Die „direkte Kupplung” bedeutet eine Kupplung ohne eine zwischen ihnen eingefügte hydraulische Leistungsübertragungsvorrichtung, wie ein Drehmomentwandler oder eine Strömungskupplung. Beispielsweise wird eine mechanische Kupplung über den Impuls absorbierenden Dämpfer, wie oben beschrieben, in die Bedeutung der direkten Kupplung eingeschlossen. Weil der Schaltmechanismus 10 in Bezug auf seine Achse symmetrisch konstruiert ist, ist die untere Hälfte des Schaltmechanismus 10 in der skelettartigen Darstellung der 1 nicht abgebildet. Dies trifft auch auf jede der Ausführungsformen zu.
Der Differentialabschnitt 11 schließt einen ersten Elektromotor M1 (der „erster Motor M1” genannt wird) ein, der als eine erste Drehmaschine fungiert, einen Differentialmechanismus 16, der ein mechanischer Mechanismus ist, der mechanisch die an die Eingangswelle 14 abgegebene Leistung des Motors 8 auf den ersten Elektromotor 1 und das Übertragungselement 18 verteilt, sowie einen zweiten Elektromotor M2 (der „zweiter Motor M2” genannt wird), der als eine zweite Drehmaschine fungiert, die wirkungsmäßig mit dem Übertragungselement 18 derart gekuppelt ist, daß sie als eine Einheit mit dem Übertragungselement 18 rotiert. Obwohl sowohl der erste Motor M1 als auch der zweite Motor M2 dieser Ausführungsform ein sogenannter Motorgenerator ist, der eine Leistung erzeugende Funktion besitzt, hat der erste Motor M1 wenigstens eine (elektrische Leistung erzeugende) Generatorfunktion zur Erzeugung einer Reaktionskraft, während der zweite Motor M2 wenigstens eine Motorfunktion (Elektromotor) zur Lieferung einer Antriebskraft als einer Quelle der Antriebskraft zur Bewegung des Fahrzeugs besitzt.
Der Differentialmechanismus besteht hauptsächlich aus einem ersten Planetengetriebesatz 24 der Bauart mit Einzelritzel, das ein Übersetzungsverhältnis ρ1 besitzt. Der erste Planetengetriebesatz 24 schließt ein erstes Sonnenrad S1, ein erstes Planetenrad P1, einen das erste Planetenrad P1 derart tragenden Planetenträger CA1, daß das erste Planetenrad sich um sich selbst und um die Achse des Getriebesatzes 24 drehen kann, und ein mit dem ersten Sonnenrad S1 über das erste Planetenrad P1 in Eingriff stehendes Hohlrad R1 als drehbare Elemente (Elemente) ein. Wenn ZS1 die Zähnezahl des ersten Sonnenrads S1 bezeichnet und ZR1 die Zähnezahl des ersten Hohlrads R1, wird das oben erwähnte Übersetzungsverhältnis ρ1 als ZS1/ZR1 ausgedrückt.
Beim Differentialmechanismus 16 ist der erste Planetenradträger CA1 mit der Eingangswelle 14 oder dem Verbrennungsmotor 8 gekuppelt, und das erste Sonnenrad S1 mit dem ersten Motor M1, während das erste Hohlrad R1 mit dem Übertragungselement 18 gekuppelt ist. Im Betrieb können das erste Sonnenrad S1, der erste Planetenradträger CA1 und das erste Hohlrad R1 als drei Elemente des ersten Planetengetriebesatzes 24 relativ zu einander rotieren, um in einem Differentialzustand zu agieren. Im Differentialzustand wird die Leistung des Verbrennungsmotors 8 auf den ersten Motor M1 und das Übertragungselement 18 verteilt und die vom ersten Motor M1 erzeugte elektrische Energie mit einem Teil der so verteilten Leistung des Verbrennungsmotors 8 wird gespeichert oder zur Drehung/zum Antrieb des zweiten Motors M2 benutzt. Somit fungiert der Differentialabschnitt 11 als eine elektrische Differentialvorrichtung, nämlich als eine elektrische, kontinuierlich veränderliche Übertragungseinheit (CVT = continuously variable transmission), oder eine elektrische, stufenlose Drehzahländerungseinheit, deren Drehzahlverhältnis γ0 (die Drehzahl N der Eingangswelle 14/die Drehzahl N₁₈ des Übertragungselements 18) vom Minimalwert γ0 min bis zum Maximalwert γ0 max kontinuierlich verändert wird.
Der automatische Getriebeabschnitt 20 ist eine Planetengetriebebauart zur Übertragung mehrerer Drehzahlen, das als stufenweise wirkende Gangwechseleinheit fungiert und einen zweiten Planetengetriebesatz 26 der Einzelritzelbauart, einen dritten Planetengetriebesatz 28 der Einzelritzelbauart und einen vierten Planetengetriebesatz 30 der Einzelritzelbauart einschließt. Der zweite Planetengetriebesatz 26 schließt ein zweites Sonnenrad S2, ein zweites Planetenrad P2 und einen zweiten, das zweite Planetenrad P2 derart tragenden Planetenradträger CA2 ein, daß das Planetenrad P2 um sich selbst und um die Achse des Getriebesatzes 26 drehbar ist, sowie ein zweites Hohlrad R2, das mit dem zweiten Sonnenrad S2 über das zweite Planetenrad P2 in Eingriff steht. Der dritte Planetengetriebesatz schließt ein drittes Sonnenrad S3, ein drittes Planetenrad P3 und einen dritten, das dritte Planetenrad P3 derart tragenden Planetenradträger CA3 ein, daß das Planetenrad P3 um sich selbst und um die Achse des Getriebesatzes 28 drehbar ist, sowie ein drittes Hohlrad R3, das mit dem dritten Sonnenrad S3 über das dritte Planetenrad P3 in Eingriff steht. Der vierte Planetengetriebesatz 30 schließt ein viertes Sonnenrad S4, ein viertes Planetenrad P4 und einen vierten, das viere Planetenrad P4 derart tragenden Planetenradträger CA4 ein, daß das Planetenrad P4 um sich selbst und um die Achse des Getriebesatzes 30 drehbar ist, sowie ein viertes Hohlrad R4, das mit dem vierten Sonnenrad S4 über das vierte Planetenrad P4 in Eingriff steht.
Beim automatischem Getriebeabschnitt 20 sind das zweite Sonnenrad S2 und das dritte Sonnenrad S3, die integral mit einander gekuppelt sind, wahlweise mit dem Übertragungselement 18 über eine zweite Kupplung C2 und wahlweise mit dem Gehäuse 12 über eine erste Bremse B1 gekuppelt, während das vierte Hohlrad R4 wahlweise mit dem Gehäuse 12 über eine dritte Bremse B3 gekuppelt ist. Das zweite Hohlrad R2, der dritte Planetenradträger CA3 und der vierte Planetenradträger CA4, die integrierend mit einander gekuppelt sind, sind mit der Ausgangswelle 22 gekuppelt, und das dritte Hohlrad R3 und das vierte Sonnenrad S4, die integrierend mit einander gekuppelt sind, sind wahlweise über eine erste Kupplung C1 mit dem Übertragungselement 18 gekuppelt.
Das Innere des Automatikgetriebeabschnitts 20 und das Übertragungselement 18 des Differentialabschnitts 11 sind wahlweise über die erste Kupplung C1 oder die zweite Kupplung C2 gekuppelt, die zur Einrichtung einer gewählten Gangposition des Automatikgetriebeabschnitts 20 benutzt werden, und die Leistung des Verbrennungsmotors 8 wird über den Differentialabschnitt 11, und die erste Kupplung C1 und/oder die zweite Kupplung C2 übertragen. Wenn wenigstens die ersten Kupplung Cl und die zweiten Kupplung C2 in Eingriff sind, ist der Leistungsübertragungspfad in einen zur Leistungsübertragung befähigten Zustand versetzt. Wenn die erste Kupplung C1 und die zweite Kupplung C2 beide gelöst sind, ist der Leistungsübertragungspfad in einen unterbrochenen Zustand versetzt.
Der Automatikgetriebeabschnitt 20 ist ein Getriebe, das zwei oder mehr Gangpositionen aufweist, in denen die Schaltung von Kupplung zu Kupplung durch Lösen einer löseseitigen Eingriffsvorrichtung und Einrücken einer Eingriff ermöglichenden Vorrichtung auf der zu anzuwendenden Seite, so daß jeder Gangabschnitt (Gang) wahlweise eingerichtet wird, um ein Drehzahlverhältnis γ (= die Drehzahl N₁₈ des Übertragungselements 18/die Drehzahl N_OUT der Ausgangswelle 22) für jede Gangposition vorzusehen. Das Drehzahlverhältnis γ verändert sich im wesentlichen proportional von einer Gangposition zur nächsten Gangposition. Wie in der Tafel der Eingriffsaktionen in 2 angezeigt ist, wird die Position des ersten Gangs eingerichtet durch den Eingriff der ersten Kupplung C1 und der dritten Bremse B3, und die Position des zweiten Gangs wird eingerichtet durch den Eingriff der ersten Kupplung C1 und der zweiten Bremse B2, während die Position des dritten Gangs durch den Eingriff der ersten Kupplung C1 und der ersten Bremse B1 und die Position des vierten Gangs durch den Eingriff der ersten Kupplung C1 und der zweiten Kupplung C2 eingerichtet wird. Somit wird, wenn das Getriebe von einer Gangposition zu einer anderen geschaltet wird, das Kupplung-zu-Kupplung-Schalten durch aufeinanderfolgendes Lösen einer Eingriffsvorrichtung auf der Löseseite als einer eines Paars von Eingriffsvorrichtungen, die von der Schaltung betroffen sind, und Herstellung des Eingriffs der auf der Eingriffsseite befindlichen Eingriffsvorrichtung als der anderen Eingriffsvorrichtung ausgeführt.
Die erste Kupplung C1, die zweite Kupplung C2, die erste Bremse B1, die zweite Bremse B2 und die dritte Bremse B3 (die als Kupplung C oder Bremse B bezeichnet werden, wenn sie nicht speziell hervorgehoben werden sollen) sind hydraulisch zu betätigende Reibungseingriffsvorrichtungen (Eingriffsvorrichtungen) wie sie oft in herkömmlichen Automatikgetrieben für Fahrzeuge verwendet werden. Die Eingriffsvorrichtung kann einen nasse Mehrscheibenkupplung sein, mit einer Mehrzahl einander überlagernder Reibungsplatten, die durch einen hydraulischen Aktuator mit Druck beaufschlagt werden, oder eine Bandbremse mit einem Band oder zwei Bändern, dessen bzw. deren eines Ende beispielsweise durch einen hydraulischen Aktuator fest gegen eine äußere Umfangsfläche einer rotierenden Trommel gezogen wird, und zur wahlweisen Kupplung der einander gegenüberliegenden Elemente dient, zwischen denen die Eingriffsvorrichtung eingefügt ist.
Beim wie oben beschrieben konstruierten Schaltmechanismus 10 bilden der als kontinuierlich veränderbares Getriebe fungierende Differentialabschnitt 11 und der als ein stufenweise wirkendes Getriebe fungierende Automatikgetriebeabschnitt 20 ein kontinuierlich veränderbares Getriebe, dessen Gesamtdrehzahlverhältnis stufenlos oder kontinuierlich veränderbar ist. Durch derartige Steuerung des Drehzahlverhältnisses des Differentialabschnitts 11, daß es wie benötigt konstant ist wie beim manuellen Verfahren, können der Differentialmechanismus 16 und der Automatikgetriebeabschnitt 20 eine Anordnung bilden, die einem stufenweise veränderlichen Getriebe äquivalent ist, bei dem das Drehzahlverhältnis in Stufen verändert wird.
Die 3 zeigt eine nomographische Tafel, die auf geraden Linien die Beziehungen der Drehzahlen der entsprechenden Drehelemente anzeigt, die beim aus dem Differentialabschnitt 11 und dem Automatikgetriebeabschnitt 20 bestehenden Schaltmechanismus 10 in unterschiedlichen Kupplungszuständen für jede Gangposition eingerichtet sind. Die nomographische Tafel der 3 ist ein zweidimensionales Koordinatensystem, das aus der die Beziehung zwischen den Gangverhältnissen ρ der entsprechenden Planetengetriebesätze 24, 26, 28, 30 anzeigenden horizontalen Achse und der die entsprechenden Drehzahlen anzeigenden vertikalen Achse besteht. In 3 zeigt die horizontale Linie X1 die Drehzahl Null an und die horizontale Linie X2 die Drehzahl „1,0”, nämlich die Drehzahl NE des mit der Eingangswelle 14 gekuppelten Verbrennungsmotors 8, während die horizontale Linie XG die Drehzahl des Übertragungselements 18 anzeigt.
Beim Automatikgetriebeabschnitt 20 ist ein viertes Drehelement RE4 wahlweise über die zweite Kupplung C2 mit dem Übertragungselement 18 gekuppelt und über die erste Bremse B1 wahlweise mit dem Gehäuse 12, und ein fünftes Drehelement RE5 ist über die zweite Bremse B2 mit dem Gehäuse 12 gekuppelt. Ein sechstes Drehelement RE6 ist wahlweise über die dritte Bremse B3 mit dem Gehäuse 12 gekuppelt und ein siebtes Drehelement RE7 ist mit der Ausgangswelle 22 gekuppelt, während ein achtes Drehelement RE8 wahlweise über die erste Kupplung C1 mit dem Übertragungselement 18 gekuppelt ist.
Die 4 zeigt Beispiele von Signalen, die die von einer elektronischen Steuereinheit 80 empfangen werden, um den Schaltmechanismus 10 dieser Ausführungsform zu steuern, und von der elektronischen Steuereinheit 80 erzeugte Signale. Die elektronische Steuereinheit 80 schließt einen sogenannten Mikrocomputer ein, der aus einer CPU, einem ROM und einem RAM, Eingangs- und Ausgangsschnittstellen, etc. besteht, und eine Signalverarbeitung entsprechend vorab im ROM gespeicherten Programmen durchführt, während die zeitweilige Speicherfunktion des RAM benutzt wird, um die Antriebssteuerung durchzuführen, wie eine Steuerung des den Verbrennungsmotor 8 betreffenden Hybridantriebs, des ersten Motors M1 und des zweiten Motors M2, und die Schaltungssteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20.
Verschiedene Signale werden von entsprechenden Sensoren, wie in 4 gezeigt, der elektronischen Steuereinheit 80 zugeleitet. Die Signale schließen beispielsweise ein die Kühlwassertemperatur TEMP_W des Verbrennungsmotors anzeigendes Signal, ein die Schaltposition P_SH des Schalthebels 52 (siehe 5) anzeigendes Signal, ein die Drehzahl N_E des Verbrennungsmotors 8 anzeigendes Signal, ein Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit V anzeigt, die die der Drehzahl N_OUT (min^–1) der Ausgangswelle 22 (die „Ausgangswellendrehzahl” genannt wird) entspricht, ein Signal, das die Temperatur T_OIL (°C) des Hydrauliköls des Automatikgetriebeabschnitts 20 anzeigt, ein Signal, das die Gangposition des Automatikgetriebeabschnitts 20 anzeigt, ein Signal, das eine Betätigung der Fußbremse anzeigt, ein Signal, das die Fahrpedalposition Acc (%) als das Ausmaß der Fahrpedalbetätigung entsprechend dem Betrag der vom Fahrer angeforderten Ausgangsleistung anzeigt, ein Signal, das die Temperatur des ersten Motors M1 anzeigt, ein Signal, das die Temperatur des zweiten Motors M2 anzeigt, ein Signal, das das Ausgangsdrehmoment (Antriebsstrombefehlswert) des ersten Motors M1 anzeigt, ein Signal, das das Ausgangsdrehmoment (Antriebsstrombefehlswert) des zweiten Motors M2 anzeigt, ein Signal, das die Drehzahl N_M1 des ersten Motors M1 anzeigt, ein Signal, das die Drehzahl N_M2 des zweiten Motors M2 anzeigt, ein Signal das die verbliebene Ladungsmenge (Klemmenspannung) SOC einer Leistungsspeichervorrichtung 56 (siehe 5) anzeigt, und so weiter.
Auch werden von der elektronischen Steuereinheit 80 verschiedene Signale erzeugt. Die Signale schließen beispielsweise Signale an eine Steuervorrichtung 58 für die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors (siehe 5) ein, einschließlich eines Betätigungssignals an einen Drosselaktuator, das die Drosselöffnung θ_TH eines elektronischen Drosselventils 62 steuert, das in einem Ansaugrohr 60 des Verbrennungsmotors 8 vorgesehen ist, eines Signals zur Steuerung der Versorgungsmenge mit Kraftstoff, die dem Ansaugrohr 60 oder über eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einem Zylinder des Verbrennungsmotors 8 zugeführt wird, und eines Zündbefehls, der den Zündzeitpunkt einer Zündvorrichtung 68 des Verbrennungsmotors 8 bestimmt. Die Signale schließen auch einen Befehl ein, der über die Aktionen des ersten Motors M1 und des zweiten Motors M2 informiert, ein Anzeigesignal über die Schaltposition (gewählte Position) zur Betätigung einer Schaltungsanzeige, ein Anzeigesignal über das Gangverhältnis zu dessen Anzeige, Ventilsteuerungssignale, die elektromagnetische Ventile (lineare Solenoidventile für Automatikgetriebe) betätigen, die in eine hydraulische Steuerschaltung 70 zur Steuerung hydraulischer Aktuatoren der hydraulisch betätigten Reibungseingriffsvorrichtungen des Differentialabschnitts 11 und des Automatikgetriebeabschnitts 20 einbezogen sind, ein Signal zur Regelung des Leitungsdrucks P_L mittels eines in der hydraulischen Steuerschaltung 70 vorgesehenen Regelventils (Druckregelventil), ein Betätigungsbefehlssignal zur Betätigung einer elektrischen Hydraulikpumpe als Quelle eines Hydraulikdrucks (der Originaldruck) zur Regelung des Leitungsdrucks P_L.
Die 5 ist ein funktionelles Blockschaltbild„ das zur Erläuterung hauptsächlicher, von der elektronischen Steuereinheit ausgeführter Steuerfunktionen von Nutzen ist. In 5 bestimmt, während das Fahrzeug durch die Leistung des Elektro- oder des Verbrennungsmotors in Fahrt ist, ein stufenweise wirkendes Schaltsteuermittel 82 eine Zielgangposition oder Drehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 auf der Basis eines Fahrzeugzustands, der durch die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte Ausgangsdrehmoment T_OUT des Automatikgetriebeabschnitts 20 dargestellt ist, ausgehend von den Hochschaltlinien (ausgezogene Linien) und Herabschaltlinien (strichpunktierte Linien mit einem Punkt) aufweisenden, vorab gespeicherten Beziehungen (Schaltdiagramm), bei denen die Fahrzeuggeschwindigkeit V und das geforderte Ausgangsdrehmoment T_OUT des Automatikgetriebeabschnitts 20 als Parameter verwendet werden. Dann führt das stufenweise wirkende Schaltsteuermittel 82 eine automatische Schalsteuerung des Automatikgetriebeabschnitts 20 derart durch, daß die solcherart bestimmte Gangposition (Drehzahl) eingerichtet wird. Das geforderte Ausgangsdrehmoment T_OUT wird auf der Basis der aktuellen Fahrpedalposition Acc (%) und der Fahrzeuggeschwindigkeit V nach gut bekannten, vorab gespeicherten Beziehungen berechnet.
Zu diesem Zeitpunkt erzeugt das stufenweise wirkende Schaltsteuermittel 82 einen Befehl (Schaltungsausgangsbefehl, hydraulischer Befehl) zum Eingriff und/oder Ln der hydraulisch betätigten Reibungseingriffsvorrichtung(en), die mit dem Schalten des Automatikgetriebeabschnitts 20 befaßt sind, nämlich einen Befehl zur Durchführung der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung durch Lösen der auf der zu lösenden Seite befindlichen Eingriffsvorrichtung, die die mit dem Schalten des Automatikgetriebeabschnitts 20 befaßt ist, und in Eingriff Bringen der auf der in Eingriff zu bringen Seite befindlichen Eingriffsvorrichtung, an die hydraulische Steuerschaltung 70, so daß die Gangposition (Drehzahl) gemäß der Eingriffstabelle eingerichtet wird, wie sie beispielsweise in 2 gezeigt ist. Die hydraulische Steuerschaltung 70 betätigt ein lineares Solenoidventil oder Ventile SL in der hydraulischen Steuerschaltung 70 um die hydraulischen Aktuatoren der hydraulisch betätigten Reibungseingriffsvorrichtungen zu betätigen, die an der Schaltung beteiligt sind, derart, daß sie die Eingriffsvorrichtung auf der zu lösenden Seite lösen und die Eingriffsvorrichtung auf der anzuwendenden Seite in Eingriff bringen, um den Automatikgetriebeabschnitt 20 gemäß dem obigen Befehl zu schalten.
Ein Hybridsteuermittel 84 berechnet ausgehend von der Fahrpedalposition Acc als der vom Fahrer geforderten Ausgangsleistung und der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine (geforderte) Zielausgangsleistung, berechnet aus der Zielausgangsleistung des Fahrzeugs und der geforderten Lademenge die Zielgesamtausgangsleistung und ermittelt auf deren Basis und basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit V nach einer vorab gespeicherten Beziehung, ob das Fahrzeug sich in einem Bereich befindet, in dem der Elektromotor in Betrieb ist, oder in einem Bereich, in dem der Verbrennungsmotor in Betrieb ist. Falls festgestellt wird, daß sich das Fahrzeug in dem Betriebsbereich des Verbrennungsmotors befinden sollte, berechnet das Hybridsteuermittel 84 eine Zielausgangsleistung des Verbrennungsmotors und das Gesamtdrehzahlverhältnis γA des Schaltmechanismus 10 im Hinblick auf den Getriebeverlust, die Last der Zusatzeinrichtungen, das Unterstützungsdrehmoment des zweiten Motors M2, etc. und steuert den Verbrennungsmotor 8 derart, daß die Drehzahl N_E und das Drehmoment T_E des Verbrennungsmotors derart vorgesehen sind, daß die Zielausgangsleistung des Verbrennungsmotors erreicht werden kann. Außerdem steuert das Hybridsteuermittel 84 die Drehzahlverhältnisse des Differentialmechanismus 16 und des Automatikgetriebeabschnitts 20 derart, daß das das Gesamtdrehzahlverhältnis γA des Schaltmechanismus 10 stufenlos oder kontinuierlich gesteuert wird.
Wenn das Drehzahlverhältnis des Automatikgetriebeabschnitts 20 sich aufgrund der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung durch das stufenweise wirkende Schaltsteuermittel 82 verändert, ändert sich die Drehzahl des Übertragungselements 18 von einem Wert vor der Schaltung zu einem Wert nach der Schaltung. Zu diesem Zeitpunkt wird, falls die Aktion wenigstens eines des ersten Motors M1 und des zweiten Motors M2 durch ein vorgegebenes Maximaldrehmoment auf der positiven oder der negativen Seite eingeschränkt ist, eine die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl einer Kupplung feststellende Einheit 86, eine Einheit 88 zur Feststellung des Ziel- und aktuellen Drehzahländerungsverhältnisses, einer Steuereinheit 90 für die Drehmomentkapazität der Kupplung, und eine Einheit 92 zur Änderung der Drehmomentkapazität der Kupplung eingesetzt, um die Drehmomentkapazität einer Eingriffsvorrichtung zu ändern, die bei der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung eingesetzt ist, um der Verkürzung der Lebensdauer der Eingriffsvorrichtung durch Schlupf entgegenzuwirken und den Schaltstoß durch schnellen Eingriff der Eingriffsvorrichtung zu unterdrücken. Das vorgegebene maximale Drehmoment kann das ermittelte Drehmoment sein, das aufgrund der Spezifikationen des ersten Motors M1 und des zweiten Motors M2 zugelassen ist, oder kann das maximale Grenzdrehmoment sein, das auf dem Lastfaktor oder auf Wärmebedingungen beruht die vom ersten Motor M1 und dem zweiten Motor M2 zugelassen werden.
Im Allgemeinen ist der betriebsfähige Bereich eines Elektromotors auf der Basis der Spezifikationen und des Lastfaktors definiert, um beispielsweise dessen Lebensdauer zu beurteilen, und ein betriebsfähiger Bereich des ersten Motors M1 ist beispielsweise in 6 gezeigt. Und zwar ist in 6 ein Betriebsbereich vorab definiert, der von Umgrenzungslinien umgeben ist, die die der Obergrenze der positiven Seite zugeordnete Drehzahl (+Nm 1 max), die der Obergrenze der negativen Seite zugeordnete Drehzahl (–Nm 1 max), das der Obergrenze der positiven Seite zugeordnete Drehmoment (+Tm 1 max), das der Obergrenze der negativen Seite zugeordnete Drehmoment (–Tm 1 max), die der positiven Seite zugeordnete Obergrenze der Leistung (+Pm 1 max) und die der negativen Seite zugeordnete Obergrenze der Leistung (.Pm 1 max) darstellen, und der erste Motor M1 wird so gesteuert, daß er innerhalb dieses Betriebsbereichs betrieben wird. Der zweite Motor M2 wird ebenfalls auf diese Weise betrieben. Wenn das Fahrzeug sich im Betriebsbereich des Verbrennungsmotors vorwärts bewegt; wird der erste Motor M1 veranlaßt, in einer regenerativen Weise ausschließlich im Quadrant IV der 6 zu agieren, um so Reaktionskräfte zu erzeugen, und direkt ein Drehmoment vom Verbrennungsmotor 8 auf das Übertragungselement 18 zu übertragen. Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit extrem hoch wird, wird der erste Motor M1 veranlaßt, in der Leistung erzeugenden Betriebsweise im Quadrant III der 6 zu agieren, um so ein Drehmoment direkt vom Verbrennungsmotor 8 auf das Übertragungselement 18 zu übertragen.
Die positiven und negativen Bereiche der Drehzahlen des ersten Motors M1 in 6 werden durch den oberen Bereich und den unteren Bereich unter Bezugnahme auf einen Punkt definiert, der in der in 3 gezeigten nomographischen Tafel die Drehzahl Null anzeigt. Außerdem werden die positive und die negative Richtung des Ausgangsdrehmoments des ersten Motors M1 durch die Aufwärtsrichtung und die Abwärtsrichtung in der nomographischen Tafel der 3 dargestellt. Deshalb kann das negative Drehmoment des ersten Motors M1 als ein Drehmoment ausgedrückt werden, das in einer solchen Richtung wirkt, daß es die Drehzahl des zweiten Motors M2 erhöht, wie aus der nomographischen Tafel ersichtlich ist. Dabei ist das negative maximale Drehmoment des ersten Motors M1 ein Drehmomentwert, der in 6 durch eine von einer unterbrochenen Linie umschlossene Grenzlinie angezeigt wird, und zwar eine Grenzlinie innerhalb des Quadranten III und des Quadranten IV in 6. Außerdem ist das positive Maximaldrehmoment des ersten Motors M1 ein Drehmomentwert, der in 6 durch eine von einer strichpunktierten Linie mit jeweils einem Punkt umschlossene Grenzlinie angezeigt wird, und zwar eine Grenzlinie innerhalb des Quadranten I und des Quadranten II in 6. Obwohl das negative Maximaldrehmoment und das positive Maximaldrehmoment vorab bindend auf feste Werte eingestellt werden können, können sie auch aufeinanderfolgend auf der Basis der aktuellen Temperatur oder des aktuellen Lastfaktors des ersten Motors M1 bestimmt werden.
Die Einheit 86 zur Feststellung der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Kupplung stellt zunächst fest, ob während der vom stufenweise wirkenden Schaltsteuermittel 82 durchgeführten Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung eine eines Paars von mit der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung befaßten Eingriffsvorrichtungen als ein vorbestimmtes, zu steuerndes Objekt, nämlich die auf der zu lösenden Seite befindliche Eingriffsvorrichtung oder die auf der anzuwendenden Seite befindliche Eingriffsvorrichtung in einer Kupplung-zu-Kupplung-Schaltperiode Schlupf aufweist, basierend auf einer Differenz der Drehzahlen zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement der Eingriffsvorrichtung. Dann stellt die Einheit 86 zur Feststellung der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Kupplung fest, welcher Richtung sich die Drehung des Eingangselement der Schlupf aufweisenden Eingriffsvorrichtung relativ zur jener des Ausgangselements verändert. Beispielsweise wird festgestellt, ob die durch Korrektur des Hydraulikdrucks zu steuernde Eingriffsvorrichtung die Eingriffsvorrichtung auf der zu lösenden Seite oder jene auf der anzuwendenden Seite ist.
Die Einheit 88 zur Feststellung des Ziel- und aktuellen Drehzahländerungsverhältnisses stellt basierend auf der Differenz zwischen dem aktuellen Änderungsverhältnis dωm/dt (rad/) der Drehzahl ωm (rad/sec) des zweiten Motors M2 oder des Übertragungselements 18, oder der Drehzahl der Eingangswelle des Automatikgetriebeabschnitts 20 fest, welche Änderung aufgrund des Schlupfs der Eingriffsvorrichtung in der Trägheitsphase innerhalb der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltperiode auftritt, und eines vorab eingestellten Zieländerungsverhältnisses (rad/sec2) der Eingangswellendrehzahl fest, ob die Fortschreitgeschwindigkeit der Schaltung schneller oder langsamer ist als die Zielgeschwindigkeit für den Fortschritt der Schaltung. In der Trägheitsphase innerhalb der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltperiode ändert sich die Drehzahl ωm des Übertragungselements 18 oder des zweiten Motors M2 von einem Wert vor der Schaltung zu einem Wert nach der Schaltung, deshalb wird das Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl, nämlich die Zielgeschwindigkeit für den Fortschritt der Schaltung, derart bestimmt, daß ein Schaltstoß ohne Beeinträchtigung des Ansprechverhaltens der Schaltung vermieden wird.
Die Steuereinheit 90 für die Drehmomentkapazität der Kupplung steuert die Drehmomentkapazitäten der mit der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung befaßten Eingriffsvorrichtungen durch Anweisung der stufenweise wirkenden Schaltungssteuermittel 82, Eingriffsdrücke (Basiswerte) der mit der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung befaßten Reibungseingriffsvorrichtungen auf der zu lösenden Seite und der anzuwendenden Seite gemäß dem Eingangsdrehmoment des Automatikgetriebeabschnitts 20 derart zu erzeugen, daß die Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung mit der Zielgeschwindigkeit für den Fortschritt der Schaltung erfolgt.
Die Einheit 92 zur Änderung der Drehmomentkapazität der Kupplung ändert die Drehmomentkapazität beispielsweise auf der Basis der vorab gespeicherten Beziehungen. Die Einheit 92 zur Änderung der Drehmomentkapazität der Kupplung ermittelt zunächst die Richtung der Änderung oder Korrektur der Drehmomentkapazität, d. h. ob die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung, die als mit Schlupf behaftet festgestellt wurde, erhöht oder gesenkt wird, darauf basierend ob (a) die durch die Einheit 86 zur Feststellung der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Kupplung als mit Schlupf behaftet festgestellte Eingriffsvorrichtung aus dem Paar der mit der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung befaßten Eingriffsvorrichtungen nach Feststellung der Einheit 86 zur Feststellung der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Kupplung die Eingriffsvorrichtung auf der zu lösenden Seite oder der anzuwendenden Seite ist, (b) der durch die Einheit 88 zur Feststellung des Ziel- und aktuellen Drehzahländerungsverhältnisses festgestellte Fortschritt der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung schneller oder langsamer ist als die Zielgeschwindigkeit und (c) das Drehmoment des ersten Motors M1 oder des zweiten Motors M2 durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite oder der positiven Seite beschränkt ist, und das negative oder positive Drehmoment des ersten Motors M1 oder des zweiten Motors M unzureichend ist, wie in der Tabelle in 7 gezeigt. Ob das Drehmoment des ersten Motors M1 oder des zweiten Motors M2 durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite oder der positiven Seite beschränkt ist, wird darauf basierend festgestellt, ob das aktuelle Ausgangsdrehmoment des ersten Motors M1 oder des zweiten Motors M2 dem Antriebsstrombefehlswert entspricht, beispielsweise das vorgegebene maximale Drehmoment auf der negativen Seite oder der positiven Seite erreicht.
Dann berechnet die Einheit 92 zur Änderung der Drehmomentkapazität der Kupplung aufeinanderfolgend die Drehmomentkapazität (Drehmomentkapazität nach Änderung) Tct auf der Basis des maximalen Drehmoments und dem Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl (Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2·/dt entsprechend der Zielgeschwindigkeit für den Fortschritt der Schaltung) aufgrund einer vorab theoretisch oder empirisch festgelegten und gespeicherten Beziehung (Tafel), so daß die Zielgeschwindigkeit für den Fortschritt der Schaltung erhalten werden kann, wenn das Drehmoment der zu steuernden Eingriffsvorrichtung durch das maximale Drehmoment beschränkt ist. Die oben erwähnte Beziehung wird vorab geschaffen, so daß beispielsweise die untenstehende Gleichung (1) befriedigt wird. Die Einheit 92 zur Änderung der Drehmomentkapazität der Kupplung ändert die Drehmomentkapazität von der Drehmomentkapazität Tc zur berechneten Drehmomentkapazität Tct nach der Änderung. Als Ergebnis wird die Drehmomentkapazität Tc durch die Differenz zwischen Tc und Tct in die Drehmomentkapazität Tct nach der Änderung korrigiert.
Die oben erwähnte Gleichung (1) wird aus zwei Bewegungsgleichungen hergeleitet, die sich auf den Differentialmechanismus 16 beziehen, wobei A und B Konstante sind. Eine der Bewegungsgleichungen ist eine Gleichung, die die Drehmomentkapazität Tc des Eingriffselements durch einen hinzugefügten Wert eines Funktionswerts des Drehmoments Tm2 des zweiten Motors M2 und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 und einen Funktionswert des Änderungsverhältnisses der Eingangswellendrehzahl dωm/dt des Automatikgetriebeabschnitts 20 und die Rotationsbeschleunigung dωe/dt des Verbrennungsmotors 8 ausdrückt, und die andere Bewegungsgleichung ist eine Gleichung, die das Drehmoment Te des Verbrennungsmotors 8 durch einen hinzugefügten Wert eines Funktionswerts des Drehmoments Tm2 des zweiten Motors M2 und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 und einen Funktionswert des Änderungsverhältnisses der Eingangswellendrehzahl dωm/dt des Automatikgetriebeabschnitts 20 und die Rotationsbeschleunigung dωe/dt des Verbrennungsmotors 8 ausdrückt. Die Bewegungsgleichungen werden durch die untenstehende Matrixgleichung (2) dargestellt. Die Matrixgleichung (2) aus der das Drehmoment Te und die Rotationsbeschleunigung dωe/dt des Verbrennungsmotors 8 entfernt sind, ist in einer Gleichung zur Berechnung der Drehmomentkapazität Tc des Eingriffselements gebracht, Dann wird das maximale Drehmoment in die Berechnungsgleichung anstelle des Drehmoments Tm2 des zweiten Motors M2 und des Drehmoments Tm1 des ersten Motors M1 eingefügt und das Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2·/dt wird anstelle des Änderungsverhältnisses dωm2/dt des Automatikgetriebeabschnitts 20 eingefügt, um zur Gleichung (2) zu gelangen. In (2) sind a11, a12, a21, a22, b11, b12, b21 und b22 Konstante. Tct = A × maximales Drehmoment + B × Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl (1)
Die 8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Hauptteil der Steueraktion der elektronischen Steuereinheit 80 erläutert, und die Routine der 8 wird in einem Steuerzyklus von beispielsweise mehreren Millisekunden bis zu mehreren zehn Millisekunden wiederholt ausgeführt. Beim Schritt S1 der 8 wird festgestellt, ob der Automatikgetriebeabschnitt 20 sich in der Mitte der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung befindet. Falls beim Schritt S1 eine negative Entscheidung (NEIN) getroffen wird, endet die Routine. Falls eine bestätigende Entscheidung (JA) getroffen wird, wird beim Schritt S2 in Übereinstimmung mit der Einheit 86 zur Feststellung der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Kupplung festgestellt, ob während der Durchführung der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung durch das stufenweise wirkende Schaltungssteuermittel 82 eine eines Paars von mit der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung befaßten Eingriffsvorrichtungen ein zur Steuerung vorbestimmtes Objekt ist, nämlich das Eingriffselement auf der zu lösenden Seite oder das Eingriffselement auf der anzuwendenden Seite, beispielsweise während der Periode der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung Schlupf aufweist, basierend auf einer Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangselement und den Ausgangselement der Eingriffsvorrichtung. Diese Bedingung ist zum Zeitpunkt t in 9 bis 16 angezeigt.
Dann wird beim Schritt S2 in Übereinstimmung mit der Einheit 86 zur Feststellung der Eingangs- und Ausgangsdrehzahl der Kupplung festgestellt, ob die durch Korrektur des Hydraulikdrucks zu steuernde Eingriffsvorrichtung die Eingriffsvorrichtung auf der zu lösenden Seite oder die Eingriffsvorrichtung auf der anzuwendenden Seite ist, darauf basierend, in welcher Richtung bei welcher Drehung des Eingangselements der Schlupf aufweisenden Eingriffsvorrichtung eine Änderung relativ zum Ausgangselement erfolgt. Außerdem wird beim Schritt S3 in Übereinstimmung mit der Einheit 88 zur Feststellung des Ziel- und aktuellen Drehzahländerungsverhältnisses festgestellt; ob das Fortschreiten des Schaltvorgangs schneller oder langsamer erfolgt als die Zielgeschwindigkeit des Schaltfortschritts, basierend auf der Differenz zwischen dem aktuellen Änderungsverhältnis dωm2/dt der Drehzahl (rad/sec) des zweiten Motors 2 oder des Übertragungselements 18, oder der Drehzahl der Eingangswelle des Automatikgetriebeabschnitts 20, welche Veränderung aufgrund des Schlupfs der Eingriffsvorrichtung während der Trägheitsphase innerhalb der Periode der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung auftritt, und des vorab festgesetzten Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2·/dt (rad/sec2).
Anschließend werden Schritte S4–S6 gemäß der Einheit 92 zur Änderung der Drehmomentkapazität der Kupplung ausgeführt. Beim Schritt S4 wird festgestellt, ob das Ausgangsdrehmoment des ersten Motors M1 das positive oder negative Ausgangsdrehmoment erreicht und durch dieses begrenzt ist. Falls beim Schritt S4 eine negative Entscheidung (NEIN) erfolgt, wird beim Schritt S5 festgestellt, ob das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motors M2 das positive oder negative Ausgangsdrehmoment erreicht und durch dieses begrenzt ist. Falls beim Schritt S5 eine negative Entscheidung (NEIN) erfolgt, endet die Routine der 8. Falls bei den Schritten S4 oder S5 eine zustimmende Entscheidung (JA) erfolgt, wird der Schritt S6 durchgeführt, um aus den in 7 gezeigten Beziehungen die Richtung festzustellen, in der sich die Drehmomentkapazität verändert und das Ausmaß der Änderung gemäß der obigen Gleichung (1) zu berechnen. Dann wird beim Schritt S7 gemäß der Steuereinheit 90 für die Drehmomentkapazität der Kupplung die Richtung und das Ausmaß der Änderung der beim Schritt S6 festgestellten Änderung der Drehmomentkapazität ausgegeben und die Drehmomentkapazität Tc der Schlupf aufweisenden Eingriffsvorrichtung wird derart korrigiert, daß die Eingangswellendrehzahl ωm2 des Automatikgetriebeabschnitts 20 während der Trägheitsphase innerhalb der Periode der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung geändert wird.
Als Ergebnis wird im „Hydraulikdruck”-Abschnitt der Zeittafeln der 9 bis 16 die Drehmomentkapazität der Schlupf aufweisenden Eingriffsvorrichtung von durch eine unterbrochene Linie angezeigten Werten in durch eine ausgezogene Linie angezeigte Werte derart geändert, daß die Eingangswellendrehzahl des Automatikgetriebeabschnitts 20 in der Trägheitsphase während der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung geändert wird, weshalb die Drehzahl Nm2 des zweiten Motors M2 von den durch eine unterbrochene Linie angezeigten Werten in durch eine ausgezogene Linie angezeigte Werte geändert wird. Auf diese Weise wird beim Steuerungsbeispiel 1 der 9, Steuerungsbeispiel 3 der 11, Steuerungsbeispiel 5 der 13 und Steuerungsbeispiel 7 der 15 die Schlupfzeit der Eingriffsvorrichtung verkürzt, so daß die Lebensdauer und das Schaltungsansprechvermögen der Eingriffsvorrichtung verbessert wird. Außerdem wird die Schlupfzeit der Eingriffsvorrichtung beim Steuerungsbeispiel 2 der 10, Steuerungsbeispiel 4 der 12, Steuerungsbeispiel 6 der 14 und Steuerungsbeispiel 8 der 16 verlängert, so daß der Schaltstoß beim Fahrzeug gemildert wird.
Beim Steuerungsbeispiel 1, wie es in der Zeittafel in 9 gezeigt ist, ist das einer Abwärtsschaltung zugeordnete Eingriffselement auf der zu lösenden Seite ein Steuerobjekt, bei dem die Drehmomentkapazität korrigiert wird, und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 ist durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite begrenzt, oder das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors M2 ist durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt, wodurch die Geschwindigkeit des Schaltungsfortschritts gering ist, weshalb die Drehmomentkapazität des Eingriffselements auf der zu lösenden Seite reduziert ist. Beim Steuerungsbeispiel 2, wie es in der Zeittafel in 10 gezeigt ist, ist das einer Abwärtsschaltung zugeordnete Eingriffselement auf der zu lösenden Seite ein Steuerobjekt, bei dem die Drehmomentkapazität korrigiert wird, und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 ist durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt, oder das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors M2 ist durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite begrenzt, wodurch die Geschwindigkeit des Schaltungsfortschritts schnell ist, weshalb die Drehmomentkapazität des Eingriffselements auf der zu lösenden Seite erhöht ist. Beim Steuerungsbeispiel 3, wie es in der Zeittafel in 11 gezeigt ist, ist das einer Abwärtsschaltung zugeordnete Eingriffselement auf der anzuwendenden Seite ein Steuerobjekt, bei dem die Drehmomentkapazität korrigiert wird, und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 ist durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite begrenzt, oder das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors M2 ist durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt, wodurch die Geschwindigkeit des Schaltungsfortschritts gering ist, weshalb die Drehmomentkapazität des Eingriffselements auf der anzuwendenden Seite erhöht ist. Beim Steuerungsbeispiel 4, wie es in der Zeittafel in 12 gezeigt ist, ist das einer Abwärtsschaltung zugeordnete Eingriffselement auf der anzuwendenden Seite ein Steuerobjekt, bei dem die Drehmomentkapazität korrigiert wird, und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 ist durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt, oder das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors M2 ist durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite begrenzt, wodurch die Geschwindigkeit des Schaltungsfortschritts schnell ist, weshalb die Drehmomentkapazität des Eingriffselements auf der anzuwendenden Seite reduziert ist. Beim Steuerungsbeispiel 5, wie es in der Zeittafel in 13 gezeigt ist, ist das einer Aufwärtsschaltung zugeordnete Eingriffselement auf der zu lösenden Seite ein Steuerobjekt, bei dem die Drehmomentkapazität korrigiert wird, und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 ist durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt, oder das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors M2 ist durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite begrenzt, wodurch die Geschwindigkeit des Schaltungsfortschritts langsam ist, weshalb die Drehmomentkapazität des Eingriffselements auf der zu lösenden Seite reduziert ist. Beim Steuerungsbeispiel 6, wie es in der Zeittafel in 14 gezeigt ist, ist das einer Aufwärtsschaltung zugeordnete Eingriffselement auf der zu lösenden Seite ein Steuerobjekt, bei dem die Drehmomentkapazität korrigiert wird, und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 ist durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite begrenzt, oder das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors M2 ist durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt, wodurch die Geschwindigkeit des Schaltungsfortschritts schnell ist, weshalb die Drehmomentkapazität des Eingriffselements auf der zu lösenden Seite erhöht ist Beim Steuerungsbeispiel 7, wie es in der Zeittafel in 15 gezeigt ist, ist das einer Aufwärtsschaltung zugeordnete Eingriffselement auf der anzuwendenden Seite ein Steuerobjekt, bei dem die Drehmomentkapazität korrigiert wird, und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 ist durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt, oder das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors M2 ist durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite begrenzt, wodurch die Geschwindigkeit des Schaltungsfortschritts langsam ist, weshalb die Drehmomentkapazität des Eingriffselements auf der anzuwendenden Seite erhöht ist. Beim Steuerungsbeispiel 8, wie es in der Zeittafel in 16 gezeigt ist, ist das einer Aufwärtsschaltung zugeordnete Eingriffselement auf der anzuwendenden Seite ein Steuerobjekt, bei dem die Drehmomentkapazität korrigiert wird, und das Drehmoment Tm1 des ersten Motors M1 ist durch das maximale Drehmoment auf der negativen Seite begrenzt, oder das Drehmoment Tm2 des zweiten Motors M2 ist durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt, wodurch die Geschwindigkeit des Schaltungsfortschritts schnell ist, weshalb die Drehmomentkapazität des Eingriffselements auf der anzuwendenden Seite reduziert ist. In den 9 bis 16 bezeichnet die Zeit t1 einen schaltungsbestimmenden (Befehls-)Punkt, die Zeit t2 einen Schaltungsstartpunkt, die Zeit t3 den Startpunkt einer Trägheitsphase, die Zeit t4 den Startpunkt einer Änderung (Korrektur) der Drehmomentkapazität und die Zeit t5 einen Schaltungsendpunkt.
Wie oben beschrieben, wird entsprechend der elektronischen Steuereinheit 80 dieser Ausführungsform, wenn eine bei der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung angewandte Eingriffsvorrichtung des Automatikgetriebeabschnitts 20 Schlupf aufweist,, während wenigstens einer des ersten Motors M1 und des zweiten Motors M2 mit dem vorgegebenen maximalen Drehmoment der positiven oder der negativen Seite betrieben wird, die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung geändert, so daß der Schlupfzustand der Eingriffsvorrichtung gesteuert wird. Somit kann der Schlupfzustand der Eingriffsvorrichtung eng an den Zielschlupfzustand (Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2·/dt (rad/sec2)) herangeführt werden, so daß die Eingriffsvorrichtung weniger wahrscheinlich beeinträchtigt wird und der Eingriffsstoß der Eingriffsvorrichtung, und zwar der Schaltstoß des Fahrzeugs, vorteilhaft unterdrückt wird.
Außerdem wird in Übereinstimmung mit der elektronischen Steuereinheit 80 dieser Ausführungsform die Drehmomentkapazität (geänderter Wert) Tct der Eingriffsvorrichtung ausgehend von der vorab gespeicherten Beziehung berechnet aus den Bewegungsgleichungen, d. h. der Gleichung (1), basierend auf dem maximalen Drehmoment des aktuellen ersten Motors M1 oder zweiten Motors M2 und dem Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2·/dt. Deshalb wird der Schlupfzustand der mit der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung befaßten Eingriffsvorrichtung vorteilhaft derart gesteuert, daß das vorgegebene Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2·/dt (rad/sec2) erhalten werden kann, nämlich der Zielschlupfzustand.
Außerdem wird in Übereinstimmung mit der elektronischen Steuereinheit 80 dieser Ausführungsform die Schlupfsteuerung der Eingriffsvorrichtung durchgeführt, wenn das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motors M2 durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt ist und die Eingangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung, die in der Trägheitsphase der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung Schlupf aufweist (oder die Drehzahl der zweiten, direkt mit der Eingriffsvorrichtung gekuppelten Drehmaschine) niedriger ist als die Zieldrehzahl. Bei der Schlupfsteuerung wird wenigstens eine der folgenden Korrekturen durchgeführt, nämlich die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung, deren Eingangsdrehzahl geringer ist als ihre Ausgangsdrehzahl, wird so korrigiert, daß sie erhöht wird, und die Drehzahlkapazität der Eingriffsvorrichtung, deren Ausgangsdrehzahl geringer ist als ihre Eingangsdrehzahl, wird so korrigiert, daß sie reduziert wird. Deshalb wird in jedem Falle bei der Eingriffsvorrichtung eine Schlupfsteuerung so durchgeführt, daß das Zunahmeverhältnis der Eingangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung (oder die Drehzahl der direkt mit der Eingriffsvorrichtung gekuppelten zweiten Drehmaschine) erhöht wird und das Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2·/dt erreicht wird.
Außerdem wird in Übereinstimmung mit der elektronischen Steuereinheit 80 dieser Ausführungsform die Schlupfsteuerung der Eingriffsvorrichtung durchgeführt, wenn das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motors M2 durch das maximale Drehmoment auf der positiven Seite begrenzt ist und die Eingangsdrehzahl der in der Trägheitsphase der Kupplung-zu-Kupplung-Schaltung Schlupf aufweisenden Eingriffsvorrichtung geringer ist als deren Ausgangsdrehzahl. Bei der Schlupfsteuerung ist, wenn das Änderungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2/dt des Automatikgetriebeabschnitts 20 niedriger ist als das Zieländerungsverhältnis dωm2·/dt der Eingangswellendrehzahl, ist das Zunahmeverhältnis der Eingangsdrehzahl niedrig, und deshalb wird die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung so korrigiert, daß sie zunimmt. Wenn das Änderungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2/dt des Automatikgetriebeabschnitts 20 höher ist, als das Zieländerungsverhältnis dωm2·/dt der Eingangswellendrehzahl, ist das Zunahmeverhältnis der Eingangsdrehzahl hoch, und deshalb wird die Drehzahlkapazität der Eingriffsvorrichtung derart korrigiert, daß sie reduziert wird. Auf diese Weise wird die Schlupfsteuerung bei der Eingriffsvorrichtung derart durchgeführt, daß das vorgegebene Zieländerungsverhältnis der Eingangswellendrehzahl dωm2·/dt erreicht wird, nämlich der Zielschlupfzustand.
Während der zweite Motor M2 der oben beschriebenen Ausführungsform operativ mit dem Übertragungselement 18 gekuppelt ist, das der Eingangswelle des Automatikgetriebeabschnitts 20 entspricht, kann der zweite Motor M2 mit der Ausgangswelle 22 des Automatikgetriebeabschnitts 20 gekuppelt werden, wie in 17 gezeigt. Auch mit dieser Anordnung können gleiche oder ähnliche Wirkungen erzielt werden wie sie mit jenen der oben beschriebenen Ausführungsform erreicht werden.
Während die Ausführungsformen der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben wurden, kann die Erfindung auch in anderer Weise verkörpert werden.
Beispielsweise kann gemäß dieser Erfindung das vorgegebene maximale Drehmoment des ersten Motors M1 oder des zweiten Motors M2 das auf der Basis des Spezifikationen des ersten Motors oder des zweiten Motors begrenzte Nenndrehmoment sein, oder das maximale Grenzdrehmoment auf der Basis des Lastfaktors oder von Wärmeerfordernissen des ersten oder des zweiten Motors.
Während der Automatikgetriebeabschnitt 20 des oben beschriebenen Schaltmechanismus 10 aus drei Planetengetriebesätzen 26, 28, 0 besteht, kann der Automatikgetriebeabschnitt 20 aus verschiedenen Typen von Mehrganggetrieben der Planetenbauart ausgewählt werden, wie Zweigang-Automatikgetrieben, mit einer Position L für niedrige Drehzahl und einer Position H für eine hohe Drehzahl. Als die im Automatikgetriebeabschnitt 20 vorgesehenen Reibungseingriffsvorrichtungen können hydraulische Reibungsvorrichtungen, wie Einscheibenkupplungen und -bremsen, oder Riemenbremsen, wie auch weitgehend durch hydraulische Aktuatoren betätigte Mehrscheibenkupplungen weitgehend benutzt werden. Anstelle des Automatikgetriebeabschnitts 20 kann eine Kupplung vorgesehen werden, oder es kann eine andere Art von Leistungsübertragung wie ein normales Parallelwellenrädergetriebe oder ein kontinuierlich variables Getriebe benutzt werden, vorausgesetzt, daß eine Eingriffsvorrichtung für die Schaltung vorgesehen ist, die der Kupplung entspricht.
Während der oben beschriebene Differentialmechanismus 16 eine Planetengetriebesatz der Bauart mit Einzelritzel ist, bei dem der Planetenträger die Eingangsleistung empfängt, kann er auch von einer Bauart sein, bei der das Sonnenrad die Eingangsleistung empfängt, oder von einer Bauart, bei der die Eingangsleistung dem Hohlrad zugeführt wird, oder von einer Doppelritzel-Bauart.
Während die oben beschriebene Schaltmechanismus 10 vertikal auf einem Fahrzeug, wie einem FR-Fahrzeug (Frontmotor, Heckantrieb) angebracht ist, so daß die Achse des Schaltmechanismus sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, kann der Schaltmechanismus 10 auch quer auf einem Fahrzeug, wie einem FF-Fahrzeug (Frontmotor, Frontantrieb) angebracht sein, so daß sich die Achse des Schaltmechanismus 10 in der Breitenrichtung des Fahrzeugs erstreckt.
Der Verbrennungsmotor 8 und der Differentialmechanismus 10 sind nur erforderlich, um operativ miteinander gekuppelt zu werden. Obwohl beispielsweise ein Pulsationen absorbierender Dämpfer (Vibrationsdämpfungsvorrichtung), eine Lock-up-Kupplung, eine Lock-up-Kupplung mit Dämpfer, eine hydraulische Leistungsübertragungsvorrichtung, oder dergleichen zwischen den Verbrennungsmotor 8 und den Differentialmechanismus 10 eingefügt werden können, können der Verbrennungsmotor 8 und der Differentialmechanismus 10 normal miteinander gekuppelt werden.
Als oben beschriebener Verbrennungsmotor 8, kann weitgehend ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor verwendet werden. Des weiteren kann ein Elektromotor oder dergleichen als Hilfsantriebsquelle zusätzlich zum Verbrennungsmotor verwendet werden.
Obwohl der Differentialmechanismus 16 bei der oben beschriebenen Ausführungsform ein einzelnes Planetengetriebe ist, kann er zwei Planetengetriebe aufweisen. Auch kann der Differentialmechanismus eine Differentialgetriebevorrichtung sein, die ein vom Verbrennungsmotor 8 in Drehung versetztes/angetriebenes Ritzel und ein Paar von Kegelrädern besitzt, die mit dem Ritzel in Eingriff stehen und beispielsweise operativ mit dem ersten Motor M1 und dem Übertragungselement 18 gekuppelt sind.
Es ist zu verstehen, daß die oben beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und die Erfindung basierend auf dem Wissen von Fachleuten mit verschiedenen Veränderungen, Modifikationen oder Verbesserungen verkörpert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-002899 A [0002]
JP 007-002899 A [0003]

Claims

Steuersystem für ein Hybridfahrzeug umfassend; eine elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit (11), die einen Differentialmechanismus einschließt, der ein erstes Drehelement einschließt, mit dem ein Verbrennungsmotor gekuppelt ist, ein zweites Drehelement mit dem eine erste Drehmaschine gekuppelt ist, und ein drittes Drehelement, das ein Ausgangsdrehelement des Differentialmechanismus ist, mit dem die zweite Drehmaschine gekuppelt ist, wobei die Differentialaktion der elektrischen, stufenlos wirkenden Drehzahländerungseinheit (11) durch die Steueraktion der ersten Drehmaschine gesteuert wird, eine Eingriffsvorrichtung, die in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem dritten Drehelement und Antriebsrädern vorgesehen ist, und eine elektronische Steuereinheit (80), die so gestaltet ist, daß sie das Ausmaß eines Schlupfs der Eingriffsvorrichtung durch Änderung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung steuert, wenn wenigstens eine der ersten Drehmaschine und der zweiten Drehmaschine mit einem maximalen positiven oder negativen Drehmoment betrieben wird.
Steuersystem nach Anspruch 1, bei welchem das vorgegebene maximale Drehmoment der ersten Drehmaschine ein maximales Grenzdrehmoment ist, das durch Wärme der ersten Drehmaschine begrenzt ist, und das vorgegebene maximale Drehmoment der zweiten Drehmaschine ein maximales Grenzdrehmoment ist, das durch Wärme der zweiten Drehmaschine begrenzt ist.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welchem die elektronische Steuereinheit (80) die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung entsprechend einer vorgegebenen Beziehung ändert, die von einer Bewegungsgleichung auf der Basis des maximalen Drehmoments der ersten Drehmaschine oder der zweiten Drehmaschine und eines vorgegebenen Zieländerungsverhältnisses der Eingangswellendrehzahl der Eingriffsvorrichtung abgeleitet ist.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend eine zwischen dem Differentialmechanismus und den Antriebsrädern vorgesehene automatische Gangwechseleinheit, die die Eingriffsvorrichtung zum Schalten der Gangpositionen der automatischen Gangwechseleinheit einschließt, wobei bei der Steuerung des Schlupfausmaßes der Eingriffsvorrichtung, wenn das Ausgangsdrehmoment der zweiten Drehmaschine durch das maximale Drehmoment begrenzt wird, das positiv ist, und wenn ein Änderungsverhältnis einer Drehzahl einer Eingangswelle der automatischen Gangwechseleinheit niedriger ist als ein vorgegebenes Zieländerungsverhältnis, führt die elektronische Steuereinheit (80) eine Korrektur zur Erhöhung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung durch, deren Eingangsdrehzahl niedriger ist als die Ausgangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung und/oder eine Korrektur zur Reduzierung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung, deren Ausgangsdrehzahl niedriger ist als die Eingangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung.
Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter umfassend eine zwischen dem Differentialmechanismus und den Antriebsrädern vorgesehene automatische Gangwechseleinheit, die die Eingriffsvorrichtung zum Schalten der Gangpositionen der automatischen Gangwechseleinheit einschließt, wobei bei der Steuerung des Schlupfausmaßes der Eingriffsvorrichtung, wenn das Ausgangsdrehmoment der zweiten Drehmaschine durch das maximale Drehmoment begrenzt wird, das positiv ist, und wenn eine Eingangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung niedriger ist als eine Ausgangsdrehzahl der Eingriffsvorrichtung, die elektronische Steuereinheit (80) die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung erhöht, wenn das Änderungsverhältnis einer Eingangswellendrehzahl der automatischen Gangwechseleinheit niedriger ist als ein vorgegebenes Zieländerungsverhältnis, und die Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung reduziert, wenn das Änderungsverhältnis einer Eingangswellendrehzahl der automatischen Gangwechseleinheit höher ist als das Zieländerungsverhältnis.
Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das eine elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit (11) und eine Eingriffsvorrichtung, einschließt, wobei die elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit (11) einen Differentialmechanismus einschließt, der ein erstes Drehelement einschließt, mit dem ein Verbrennungsmotor gekuppelt ist, sowie ein zweites Drehelement, mit dem eine erste Drehmaschine gekuppelt ist, und ein drittes Drehelement, das ein Ausgangsdrehelement des Differentialmechanismus ist, mit dem eine zweite Drehmaschine gekuppelt ist, wobei die Eingriffsvorrichtung in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem dritten Drehelement und Antriebsrädern vorgesehen ist, umfassend eine elektronische Steuereinheit (80), so gestaltet, daß sie ein Ausgangsdrehmoment der ersten Drehmaschine und ein Ausgangsdrehmoment der zweiten Drehmaschine steuert, so gestaltet, daß sie eine Differentialaktion der elektrischen, stufenlos wirkenden Drehzahländerungseinheit (11) durch Steuerung des Ausgangsdrehmoments der ersten Drehmaschine steuert, und so gestaltet, daß sie ein Ausmaß des Schlupfs der Eingriffsvorrichtung durch Änderung einer Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung steuert, wenn die erste Drehmaschine und/oder die zweite Drehmaschine mit einem vorgegebenen maximalen, positiven oder negativen Drehmoment betätigt wird.
Steuerverfahren für ein Hybridfahrzeug, das eine elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit (11), eine Eingriffsvorrichtung und eine elektronische Steuereinheit (80) einschließt, wobei die elektrische, stufenlos wirkende Drehzahländerungseinheit (11) einen Differentialmechanismus einschließt, der ein erstes Drehelement einschließt, mit dem ein Verbrennungsmotor gekuppelt ist, ein zweites Drehelement mit dem eine erste Drehmaschine gekuppelt ist, und ein drittes Drehelement, das ein Ausgangsdrehelement des Differentialmechanismus ist, mit dem die zweite Drehmaschine gekuppelt ist, die Differentialaktion der elektrischen, stufenlos wirkenden Drehzahländerungseinheit (11) durch die Steueraktion der ersten Drehmaschine gesteuert wird, und die Eingriffsvorrichtung in einem Leistungsübertragungspfad zwischen dem dritten Drehelement und Antriebsrädern vorgesehen ist, wobei das Steuerverfahren umfaßt: die Steuerung eines Ausmaßes eines Schlupfs der Eingriffsvorrichtung durch Änderung der Drehmomentkapazität der Eingriffsvorrichtung, wenn die erste Drehmaschine und/oder die zweiten Drehmaschine mit einem maximalen positiven oder negativen Drehmoment betrieben wird.