DE102016201489A1

DE102016201489A1 - Antriebssteuersystem

Info

Publication number: DE102016201489A1
Application number: DE102016201489.7A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Ohkuma; Masakazu Saito
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2016-08-04
Also published as: CN105835884A; JP2016141236A; CN105835884B

Abstract

Ein Kraftübertragungsmechanismus (10) umfasst eine Kombination eines ersten Planetengetriebemechanismus (8) und eines zweiten Planetengetriebemechanismus (9), die miteinander verzahnt sind, um eine Antriebswelle (7) gestoppt zu halten, während eine Rotorwelle (13) eines ersten Motorgenerators (4) und eine Rotorwelle (16) eines zweiten Motorgenerators (5) rotieren, wobei unter einer Bedingung, dass eine Berganfahrhilfe auszuführen ist, eine Hybrid-ECU (32) angepasst ist, Ausgangsdrehmomente des ersten Motorgenerators (4) und des zweiten Motorgenerators (5) in Übereinstimmung mit einem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors (2) zu steuern, um die Antriebswelle (7) gestoppt zu halten.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Fachgebiet
Diese Erfindung betrifft Antriebssteuersysteme, die angepasst sind, eine Berganfahr-Assistenzfunktion zu steuern, die verhindert, dass ein Fahrzeug von einem ansteigenden Berghang hinabrollt.
Stand der Technik
Es gibt Fahrzeuge mit einer Berganfahr-Assistenzfunktion. Die Berganfahr-Assistenzfunktion ist eine Funktion, um ein Fahrzeug vom Hinabrollen abzuhalten, wenn das Fahrzeug, das auf einem Hang gestoppt hat, der eine Neigung gleich oder größer als ein vorgegebener Winkel aufweist, gestartet wird, und zwar über ein Zeitintervall zwischen dem Loslassen des Bremspedals und dem Drücken des Gaspedals durch einen Fahrer.
Um eine solche Berganfahr-Assistenzfunktion in Elektrofahrzeugen zu implementieren, wurde in der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichungsschrift Nr. 2010-148250 die Maßnahme offenbart, einen Drehmoment-Befehl für einen Elektromotor auszugeben, um die Fahrzeuggeschwindigkeit „null” zu erreichen.
Kurzdarstellung der Erfindung
Diese Maßnahme, die benötigt wird, um ohne Rotationen ein Ausgangsdrehmoment des Elektromotors zu erreichen, um eine Fahrzeuggeschwindigkeit von ”null” zu halten, bewirkt jedoch, dass sich z. B. elektrische Ströme auf eine bestimmte Phase an einem Wechselrichter konzentrieren, der den Elektromotor mit einem Dreiphasenstrom versorgt, wodurch bewirkt wird, dass zugeordnete Schaltelemente des Wechselrichters überhitzen, was ein Problem darstellt.
Die Erfindung wurde im Hinblick auf die bisherigen Probleme erdacht. Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, ein Antriebssteuersystem bereitzustellen, das angepasst ist, zu verhindern, dass ein Fahrzeug einen Hang hinabrollt, und zwar mit einer fortgeführten Rotation eines Elektromotors.
Gemäß Aspekten dieser Erfindung, die Lösungen der beschriebenen Probleme darstellen, ist ein Antriebssteuersystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das angepasst ist, Leistung durch eine Kombination eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotorsatzes, der aus einem oder mehreren Elektromotoren besteht, zu erzeugen und über einen Kraftübertragungsmechanismus an eine Antriebswelle zu übertragen. Das Antriebssteuersystem umfasst eine Steuereinheit zur Ausführung einer Berganfahrhilfe, um das Fahrzeug auf einem Hang gestoppt zu halten. Der Kraftübertragungsmechanismus umfasst einen Getriebemechanismus, um eine jeweilige Drehwelle eines Drehwellensatzes des Elektromotorsatzes mit der Antriebswelle zu verzahnen, um die Antriebswelle gestoppt zu halten, während die jeweilige Drehwelle rotiert. Die Steuereinheit ist konfiguriert, um einen Ausgangsdrehmomentsatz des Elektromotorsatzes abhängig von einem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors zu steuern, um die Antriebswelle gestoppt zu halten, wenn eine Bedingung zur Ausführung der Berganfahrhilfe erfüllt ist.
Gemäß den oben beschriebenen Aspekten kann das Antriebssteuersystem angepasst sein, ein Fahrzeug vom Hinabrollen auf einem Hang abzuhalten, wobei die Rotation eines Elektromotors fortgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein konzeptionelles Blockdiagramm eines Antriebssteuersystems gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung.
2A ist ein Kennfeld zur Berechnung eines Zielantriebsmoments für einen Vorwärtsgang in dem Antriebssteuersystem der 1.
2B ist ein Kennfeld zur Berechnung eines Zielantriebsmoments für einen Rückwärtsgang in dem Antriebssteuersystem der 1.
3 ist ein kollineares Kennfeld, das eine Beziehung zwischen den Drehzahlen eines Verbrennungsmotors, einer Antriebswelle, eines ersten Motorgenerators, eines zweiten Motorgenerators und zugeordneten Planetengetriebemechanismen in dem Antriebssteuersystem der 1 zeigt.
4 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines Reibungsmoments bei einem Verbrennungsmotor in dem Antriebssteuersystem der 1.
5A ist ein Kennfeld zur Berechnung einer zu erzeugenden Zielleistung einhergehend mit einer Kraftstoffeinspritzung bei dem Verbrennungsmotor in dem Antriebssteuersystem der 1.
5B ist ein Kennfeld zur Berechnung eines Betriebspunkts des Verbrennungsmotors und eines Drehmoment-Befehl an den Verbrennungsmotor in dem Antriebssteuersystem der 1.
6 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines Korrekturdrehmoments in dem Antriebssteuersystem der 1.
7 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung für eine Berganfahrhilfe in dem Antriebssteuersystem der 1 zeigt.
8 ist ein konzeptionelles Blockdiagramm eines Antriebssteuersystems gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung.
9 ist ein kollineares Kennfeld, das eine Verhältnis zwischen der Drehzahl eines Verbrennungsmotors, einer Antriebswelle, eines ersten Motorgenerators, eines zweiten Motorgenerators und eines zugeordneten Planetengetriebemechanismus in dem Antriebssteuersystem der 8 zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Ausführungsformen dieser Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben.
1 zeigt ein Hybridfahrzeug 100, das mit einem Antriebssteuersystem gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ausgestattet ist. In dem Fahrzeug 100 umfasst das Antriebssteuersystem einen Hybridantriebsmechanismus 1 zum Antrieb des Fahrzeugs 100 und eine Kombination einer Hybrid-ECU (Elektronische Steuereinheit, Electronic Control Unit) 32, einer Verbrennungsmotor-ECU 33 und einer Elektromotor-ECU 34, die im Zusammenwirken eine Steuereinheit (32, 33, 34) zur Steuerung des Antriebsmechanismus 1 bilden.
Der Antriebsmechanismus 1 umfasst eine Kombination eines Motors 2, der ein Verbrennungsmotor ist, und eines Elektromotorsatzes (4, 5), der einen ersten Motorgenerator 4 und einen zweiten Motorgenerator 5 umfasst, wobei die Kombination im Zusammenwirken eine Hybridantriebsquelle (2, 4, 5) des Antriebsmechanismus 1 darstellt. Der Antriebsmechanismus 1 umfasst ferner eine Antriebswelle 7, die eine gemeinsame Ausgangswelle des Antriebsmechanismus 1 darstellt, einen Kraftübertragungsmechanismus 10, der angepasst ist, die Antriebsquelle (2, 4, 5) und die Antriebswelle 7 miteinander zu verschränken bzw. zu verzahnen, um Antriebskraft (als rotierendes Drehmoment) zwischen diesen zu übertragen.
Der Verbrennungsmotor 2 hat eine eigene Ausgangswelle 3. Der erste und der zweite Motorgenerator 4 und 5 bestehen jeweils aus einem ersten und einem zweiten Elektromotor, von denen jeder angepasst ist, um auf bekannte Art und Weise dreiphasigen Wechselstromstrom aufzunehmen, um Antriebskraft auszugeben, und um ein Bremsdrehmoment aufzunehmen, um rekuperierten dreiphasigen Strom auszugeben. Die Antriebswelle 7 ist mit Antriebsrädern 6 des Fahrzeugs 100 auf bekannte, Drehmoment übertragende Art und Weise verbunden. Der Kraftübertragungsmechanismus 10 umfasst einen Satz von Planetengetriebemechanismen (8, 9), der aus einem ersten Planetengetriebemechanismus 8 und einem zweiten Planetengetriebemechanismus 9 zusammengesetzt ist.
Der Verbrennungsmotor 2 umfasst einen Viertaktmotor, der angepasst ist, eine Abfolge von vier Arbeitstakten durchzuführen, die aus einem Ansaugtakt, einem Verdichtungsstakt, einem Arbeitstakt und einem Auslasstakt bestehen, wobei ein nicht dargestellter Zünder zur Zündung zwischen Verdichtungs- und Arbeitstakt verwendet wird. Die Ausgangswelle 3 des Verbrennungsmotors 2 ist sowohl mit dem ersten Planetengetriebemechanismus 8 als auch mit dem zweiten Planetengetriebemechanismus 9 verzahnt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Ausgangswelle 3 auch mit einer Einwegkupplung ausgestattet sein kann, um zu verhindern, dass ein rückwärts rotierendes Drehmoment der Ausgangswelle 3 zu dem ersten Planetengetriebemechanismus 8 oder dem zweiten Planetengetriebemechanismus 9 übertragen wird.
Der erste Motorgenerator 4 umfasst einen Stator 15, der an einem Gehäuse des Motorgenerators 4 befestigt ist, und ein Rotor 14, der an einer Rotorwelle 13 befestigt ist, die eine Drehwelle des Motorgenerators 4 ist und die mit dem ersten Planetengetriebemechanismus 8 verzahnt ist. In dem Rotor 14 sind Permanentmagnete eingebaut. Der Stator 15 umfasst einen Statorkern, um den Dreiphasenwicklungen gewickelt sind. Die Dreiphasenwicklungen in dem Stator 15 sind mit ihren Anschlüssen an einen ersten Wechselrichter 19 gekoppelt.
Wenn in dem ersten Motorgenerator 4, der wie beschrieben aufgebaut ist, dreiphasiger Wechselstrom den Dreiphasenwicklungen in dem Stator 15 zugeführt wird, weist der Stator 15 ein rotierendes Magnetfeld auf, das durch elektrische Ströme, die in den Dreiphasenwicklungen geleitet werden, erzeugt wird. Das rotierende Magnetfeld wirkt auf die Permanentmagnete, die in dem Rotor 14 eingebettet sind, um diese zu ziehen, wodurch sie zur Rotation zusammen mit dem Rotor 14 und der Rotorwelle 13 gezwungen werden. Der erste Motorgenerator 4 ist daher angepasst, um als ein Elektromotor zur Erzeugung von Antriebsmoment zu fungieren, um das Fahrzeug 100 anzutreiben.
Wenn in dem ersten Motorgenerator 4 die Rotorwelle 13 zusammen mit dem Rotor 14 zur Rotation angetrieben wird, weist der Rotor 14 rotierende Magnetfelder auf, die durch die Permanentmagnete erzeugt werden, die mit diesem integral rotieren. Dann werden in den Dreiphasenwicklungen des Stators 15 durch die rotierenden magnetischen Felder elektrische Ströme induziert, wobei sich Dreiphasen-Wechselspannungen zwischen den Anschlüssen der Dreiphasenwicklungen entwickeln. Der erste Motorgenerator 4 ist daher angepasst, als ein elektrischer Generator zu arbeiten, um elektrische Energie zu erzeugen, mit der über einen ersten Wechselrichter 19 eine Batterie 21 geladen wird.
Der erste Wechselrichter 19 ist zur Umwandlung eines Gleichstroms von der Batterie 21 in einen Dreiphasen-Wechselstrom angepasst, um diesen dem ersten Motorgenerator 4 zuzuführen. Der erste Wechselrichter 19 ist mit einem von der Elektromotor-ECU 34 eingegebenen Steuersignal betreibbar, um den Dreiphasen-Wechselstrom, der dem ersten Motorgenerator 4 zuzuführen ist, zu ändern. Ferner ist der erste Wechselrichter 19 zur Umwandlung von Dreiphasen-Wechselstrom von dem ersten Motorgenerator 4 in einen Gleichstrom angepasst, um die Batterie 21 zu laden.
Der zweite Motorgenerator 5 umfasst einen Stator 18, der an einem Gehäuse des Motorgenerators 5 befestigt ist, und einen Rotor 17, der an einer Rotorwelle 16 befestigt ist, die eine rotierende Welle des Motorgenerators 5 ist und mit dem zweiten Planetengetriebemechanismus 9 verzahnt ist. In dem Rotor 17 sind Permanentmagnete eingebettet. Der Stator 18 umfasst einen Statorkern, um den Dreiphasenwicklungen gewickelt sind. Die Dreiphasenwicklungen des Stators 18 weisen Anschlüsse auf, die mit einem zweiten Wechselrichter 20 verbunden sind.
Wenn in dem zweiten Motorgenerator 5, der wie beschrieben aufgebaut ist, dreiphasiger Wechselstrom den Dreiphasenwicklungen in dem Stator 18 zugeführt wird, weist der Stator 18 ein rotierendes Magnetfeld auf, das durch elektrische Ströme, die in den Dreiphasenwicklungen geleitet werden, erzeugt wird. Das rotierende Magnetfeld wirkt auf die Permanentmagnete, die in dem Rotor 17 eingebettet sind, um diese zu ziehen, wodurch sie zur Rotation zusammen mit dem Rotor 17 und der Rotorwelle 16 gezwungen werden. Der zweite Motorgenerator 5 ist daher angepasst, als ein Elektromotor zur Erzeugung von Antriebsmoment zu fungieren, um das Fahrzeug 100 anzutreiben.
Wenn in dem zweiten Motorgenerator 5 die Rotorwelle 16 zusammen mit dem Rotor 17 zur Rotation angetrieben wird, weist der Rotor 17 rotierende Magnetfelder auf, die durch die Permanentmagnete erzeugt werden, die mit diesem integral rotieren. Dann werden in den Dreiphasenwicklungen des Stators 18 durch die rotierenden magnetischen Felder elektrische Ströme induziert, wobei sich Dreiphasen-Wechselspannungen zwischen Anschlüssen der Dreiphasenwicklungen entwickeln. Der zweite Motorgenerator 5 ist daher angepasst, als ein elektrischer Generator zu arbeiten, um elektrische Energie zu erzeugen, mit der eine Batterie 21 über einen zweiten Wechselrichter 20 geladen wird.
Der zweite Wechselrichter 20 ist zur Umwandlung eines Gleichstroms von der Batterie 21 in einen Dreiphasen-Wechselstrom angepasst, um diesen dem zweiten Motorgenerator 5 zuzuführen. Der zweite Wechselrichter 20 ist mit einem von der Elektromotor-ECU 34 eingegebenen Steuersignal betreibbar, um den Dreiphasen-Wechselstrom, der dem zweiten Motorgenerator 5 zuzuführen ist, zu ändern. Ferner ist der zweite Wechselrichter 20 zur Umwandlung von Dreiphasen-Wechselstrom von dem zweiten Motorgenerator 5 in einen Gleichstrom angepasst, um die Batterie 21 zu laden.
Der erste Planetengetriebemechanismus 8 umfasst ein Sonnenrad 22, einen Satz von Planetenrädern 23, der mit dem Sonnenrad 22 verzahnt ist, und ein Hohlrad 25, das mit dem Satz der Planetenräder 23 verzahnt ist. Der erste Planetengetriebemechanismus 8 umfasst einen Planetenträger 24, um den Satz von Planetenrädern 23 an sich drehbar zu lagern.
Der zweite Planetengetriebemechanismus 9 umfasst ein Sonnenrad 26, einen Satz von Planetenrädern 27, die mit dem Sonnenrad 26 verzahnt sind, ein Hohlrad 29, das mit dem Satz der Planetenräder 27 verzahnt ist. Der zweite Planetengetriebemechanismus 9 umfasst einen Planetenträger 28, um den Satz von Planetenrädern 27 an sich drehbar zu lagern.
In dem ersten Planetengetriebemechanismus 8 ist das Sonnenrad 22 mit der Rotorwelle 13 des ersten Motorgenerators 4 gekoppelt, um integral drehbar mit dem Rotor 14 zu sein. Der Planetenträger 24 des ersten Planetengetriebemechanismus 8 und das Sonnenrad 26 des zweiten Planetengetriebemechanismus 9 sind jeweils mit der Ausgangswelle 3 des Verbrennungsmotors 2 gekoppelt, um mit dieser integral drehbar zu sein.
In dem ersten Planetenmechanismus 8 ist das Hohlrad 25 zur Drehung um die Rotorwelle 13 mit dem Satz von Planetenrädern 27 des zweiten Planetengetriebemechanismus 9 über den Planetenträger 28 verzahnt. Ferner ist das Hohlrad 25 des ersten Planetengetriebemechanismus 8 mit der Antriebswelle 7 verzahnt, und zwar über einen Ausgabeübertragungsmechanismus 31, der ein Differentialgetriebe und zugeordnete Zahnräder umfasst.
In dem zweiten Planetengetriebemechanismus 9 ist das Hohlrad 29 mit der Rotorwelle 16 des zweiten Motorgenerators 5 gekoppelt, um integral drehbar mit dem Rotor 17 zu sein. Durch diese Ausführung ist der Kraftübertragungsmechanismus 10 als ein Getriebemechanismus ausgebildet, der die Ausgangswelle 3 des Verbrennungsmotors 2, die Rotorwelle 13 des ersten Motorgenerators 4, die Rotorwelle 16 des zweiten Motorgenerators 5 und die Antriebswelle 7 umfasst, die miteinander verzahnt sind.
Mit anderen Worten ist der Kraftübertragungsmechanismus 10 angepasst, Antriebsleistungen (als rotierende Drehmomente) zwischen dem Verbrennungsmotor 2, dem ersten Motorgenerator 4, dem zweiten Motorgenerator 5 und der Antriebswelle 7 zu übertragen. Beispielsweise ist der Kraftübertragungsmechanismus 10 derart ausgestaltet, dass durch den Motor 2, den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 Leistungen erzeugt werden und auf die Antriebswelle 7 übertragen werden.
Die Hybrid-ECU 32 ist als eine Recheneinheit ausgebildet, die eine CPU (Central Processing Unit), einen RAM (Random Access Memory), einen ROM (Read Only Memory), einen Flash-Speicher, einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist.
In dem ROM in der Hybrid-ECU 32 sind verschiedene Daten, wie z. B. Steuerkonstanten und Kennfelder, und ein Satz von Programmen gespeichert, die für die Recheneinheit vorbereitet wurden, um diese als die gewünschte Hybrid-ECU fungieren zu lassen. In der Hybrid-ECU 32 führt die CPU die in dem ROM gespeicherten Programme aus, wodurch die Recheneinheit ausgestaltet ist, um wie die unten beschriebene Hybrid-ECU zu arbeiten.
Die Hybrid-ECU 32 ist mit der Verbrennungsmotor-ECU 33 und der Elektromotor-ECU 34 verbunden, um die nötigen Daten an diese beiden ECUs und von diesen beiden ECUs zu transferieren.
In der Hybrid-ECU 32 ist den Eingangsanschluss mit einem Satz von Sensoren verbunden, umfassend: einen Gaspedalpositionssensor 41, einen Schaltpositionssensor 42, einen Bremshubsensor 43, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44, einen Neigungswinkelsensor 45, einen Batteriezustands-Detektionssensor 46, einen Bremsausfall-Detektionssensor 47, einen Berganfahr-Assistenzfunktions-Aktivierungsschalter 48 und einen Antriebskomponenten-Zustands-Detektionssensor 49.
Der Gaspedalpositionssensor 41 ist angepasst, um eine Gaspedalposition zu detektieren, die ein Betrag des Durchdrückens des nicht dargestellten Gaspedals durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 ist. Der Schaltpositionssensor ist angepasst, eine Schaltposition zu detektieren, die durch einen Schalthebel, der von dem Fahrer betätigt wird, ausgewählt ist. Die gewählte Schaltposition kann beispielsweise eine Vorwärts-, eine Rückwärts- oder eine Stoppposition sein.
Der Bremshubsensor 43 ist angepasst, einen Bremshub zu detektieren, der einen Betrag des Durchdrückens eines nicht dargestellten Bremspedals durch den Fahrer ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44 ist angepasst, eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 zu detektieren, beispielsweise basierend auf der Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 7. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44 ist angepasst, eine positive Fahrzeuggeschwindigkeit auszugeben, wenn sich das Fahrzeug 100 in eine Vorwärtsrichtung bewegt, und eine negative Fahrzeuggeschwindigkeit auszugeben, wenn sich das Fahrzeug 100 in eine Rückwärtsrichtung bewegt.
Der Neigungswinkelsensor 45 ist angepasst, eine Sensorinformation (als ein Spannungssignal) auszugeben, die einem Winkel entspricht, um den eine Fortbewegungsrichtung des Fahrzeugs 100 relativ zu einer horizontalen Ebene geneigt ist. Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, den Neigungswinkel des Fahrzeugs 100 als ein Neigungswinkel einer Straße (z. B. eines Hangs), auf dem das Fahrzeug 100 führt oder steht, zu erkennen. Der Neigungswinkelsensor 45 kann beispielsweise auch aus einem Gyroskop oder einem Beschleunigungssensor gebildet sein.
Der Batteriezustands-Detektionssensor 46 ist angepasst, einen Batteriezustand zu detektieren, der eine Kombination eines elektrischen Stroms, der geladen oder entladen wird, einer Spannung zwischen den zugeordneten Anschlüssen und einer zugeordneten Batterietemperatur von jedem der Module der Batterie 21 ist. Datensätze von Lade- oder Entladeströmen, Spannungen zwischen den Anschlüssen und Batterietemperaturen werden an den Modulen der Batterie 21 detektiert und sequentiell von dem Batteriezustands-Detektionssensor 46 in die Hybrid-ECU 32 eingegeben, wo diese einmal gespeichert werden, um als Basis für Berechnungen zur Bestimmung eines Satzes von Zustandsparametern dienen, wobei der Satz eine vorliegende Restkapazität in der Form eines SOC (State Of Charge, Ladezustand) umfasst.
Der Batteriezustands-Detektionssensor 46 kann beispielsweise als ein Satz von Detektionseinheiten ausgebildet sein, welche jeweils einen Stromsensor (als ein Strom detektierendes Element) zur Detektion eines elektrischen Stroms, der geladen oder entladen wird, in Kombination mit einem Spannungssensor (als ein Spannung detektierendes Element) zur Detektion einer Spannung zwischen zugeordneten Anschlüssen und einem Temperatursensor (als ein Temperatur detektierendes Element) zur Detektion einer zugeordneten Batterietemperatur beim jeweiligen Modul der Batterie 21 umfasst. Es wird darauf hingewiesen, dass ein solcher Stromsensor, Spannungssensor und Temperatursensor auch getrennt angeordnet werden können.
Der Bremsausfall-Detektionssensor 47 ist angepasst, zu detektieren, ob eine Funktion einer nicht dargestellten Bremse des Fahrzeugs 100 ausgefallen ist oder nicht. Der Berganfahr-Assistenzfunktions-Aktivierungsschalter 48 ist ein Schalter, der von einem Fahrer betätigt werden kann, um eine vorgegebene Berganfahr-Assistenzfunktion einzuschalten oder auszuschalten. Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, die Berganfahr-Assistenzfunktion zu aktiveren, wenn der Berganfahr-Assistenzfunktions-Aktivierungsschalter 48 in einem An-Zustand ist, und eine Berganfahr-Assistenzfunktion nicht zu aktiveren, wenn der Berganfahr-Assistenzfunktions-Aktivierungsschalter 48 in einem Aus-Zustand ist.
Der Antriebskomponenten-Zustands-Detektionssensor 49 ist angepasst, einen Satz von Betriebsbedingungen zu detektieren, wobei die Betriebsbedingungen eine Drehzahl und ein Ausgangsdrehmoment von jeder Komponente eines Satzes von Antriebskomponenten des Fahrzeugs 100 umfasst, wobei die Antriebskomponenten den Verbrennungsmotor 2, den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 umfassen.
Die Verbrennungsmotor-ECU 33 ist als eine Recheneinheit ausgebildet, die eine CPU, einen RAM, einen ROM, einen Flash-Speicher, einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss umfasst.
In dem ROM der Verbrennungsmotor-ECU 33 sind verschiedene Daten, wie z. B. Steuerkonstanten und Kennfelder, und ein Satz von Programmen gespeichert, die für die Recheneinheit vorbereitet wurden, um diese als die gewünschte Verbrennungsmotor-ECU 33 fungieren zu lassen. In der Verbrennungsmotor-ECU 33 führt die CPU die in dem ROM gespeicherten Programme aus, wodurch die Recheneinheit ausgestaltet ist, um wie die unten beschriebene Verbrennungsmotor-ECU zu arbeiten.
Die Verbrennungsmotor-ECU 33 ist mit der Hybrid-ECU 32 verbunden, um die benötigten Daten zu und von der ECU 32 zu übertragen.
Die Verbrennungsmotor-ECU 33 ist angepasst, einen Satz von Steuersignalen in Übereinstimmung mit einem Drehmoment-Befehlssignal von der Hybrid-ECU 32 zu erzeugen, und den Satz von Steuersignalen dem Verbrennungsmotor 2 auszugeben, wodurch der Verbrennungsmotor 2 gesteuert wird, ein Drehmoment auszugeben, so wie er durch das Drehmoment-Befehlssignal gesteuert wurde. Mit anderen Worten ist die Verbrennungsmotor-ECU 33 angepasst, den Satz von Steuersignalen zu verwenden, um Motorbauteile, wie z. B. nicht dargestellte Einspritzdüsen und Drosselventile, zu steuern, um vorgegebene Steuergrößen, wie z. B. die Einspritzmengen und die Flussraten der Ansaugluft, zu steuern, wodurch eine Drehmomentausgabe des Verbrennungsmotors 2 gesteuert wird.
Die Elektromotor-ECU 34 ist als eine Recheneinheit ausgebildet, die eine CPU, einen RAM, einen ROM, einen Flash-Speicher, einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss umfasst.
In dem ROM der Elektromotor-ECU 34 sind verschiedene Daten, wie z. B. Steuerkonstanten und Kennfelder, und ein Satz von Programmen gespeichert, die für die Recheneinheit vorbereitet wurden, um diese als die gewünschte Elektromotor-ECU fungieren zu lassen. In der Elektromotor-ECU 34 führt die CPU die in dem ROM gespeicherten Programme aus, wodurch die Recheneinheit ausgestaltet ist, um wie die unten beschriebene Elektromotor-ECU zu arbeiten.
Der Ausganganschluss der Elektromotor-ECU 34 ist mit dem ersten Wechselrichter 19 und dem zweiten Wechselrichter 20 verbunden. Der erste Wechselrichter 19 und der zweite Wechselrichter 20 sind parallel mit der Batterie 21 verbunden. Die Elektromotor-ECU 34 ist mit der Hybrid-ECU 32 verbunden, um benötigte Daten an und von der ECU 32 zu übertragen.
Die Elektromotor-ECU 34 ist angepasst, einen ersten und einen zweiten Satz von Steuersignalen in Übereinstimmung mit einem Drehmoment-Befehlssignal von der Hybrid-ECU 32 zu erzeugen und um den ersten und den zweiten Satz von Steuersignalen jeweils dem ersten Wechselrichter 19 und dem zweiten Wechselrichter 20 auszugeben, wodurch sie den ersten Wechselrichter 19 und den zweiten Wechselrichter 20 steuert.
Dadurch steuert die Elektromotor-ECU 34 die Dreiphasen-Wechselströme, der von dem ersten Wechselrichter 19 und dem zweiten Wechselrichter 20 dem ersten Motorgenerator 4 und dem zweiten Motorgenerator 5 zugeführt werden, so dass der erste Motorgenerator 4 und der zweite Motorgenerator 5 Drehmomente ausgeben, wie ihnen jeweils von dem Drehmoment-Befehlssignal der Hybrid-ECU 32 befohlen wird.
In einem solchen Fahrzeug 100 ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, ein Zielantriebsmoment für die Ausgangswelle 7 zu berechnen, und zwar in Abhängigkeit einer Kombination einer Gaspedalposition, die von dem Gaspedalpositionssensor 41 detektiert wurde, einer Schaltposition, die von dem Schaltpositionssensor 42 detektiert wurde, und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44 detektiert wurde. Dann steuert die Hybrid-ECU 32 wie benötigt den Verbrennungsmotor 2, den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5, so dass die Antriebswelle 7 das Zielantriebsmoment ausgibt.
Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, die vorgegebenen Kennfelder zu verwenden, um basierend auf einer Kombination aus einer Gaspedalposition, einer Schaltposition und einer Fahrzeuggeschwindigkeit das Zielantriebsmoment zu berechnen. Beispielsweise kann die Hybrid-ECU 32 für eine „Vorwärts”-Schaltposition ein Kennfeld, die in 2A gezeigt ist, verwenden, um das Zielantriebsmoment basierend auf einer Kombination einer Gaspedalposition und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen. Für eine „Rückwärts”-Schaltposition kann die Hybrid-ECU 32 ein Kennfeld, das in 2B gezeigt ist, verwenden, um das Zielantriebsmoment basierend auf einer Kombination einer Gaspedalposition und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen.
Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, um eine Restkapazität (SOC) der Batterie 21 basierend auf den beschriebenen Detektionsdaten von dem Batteriezustands-Detektionssensor 46 zu berechnen. Wenn die berechnete Restkapazität der Batterie 21 kleiner als ein vorgegebener Kapazitätsgrenzwert ist, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, eine Steuerung zur Durchführung einer Kraftstoffeinspritzung bei dem Motor 2 durchzuführen, um den Motor 2 zu betreiben, um ein Drehmoment zum Antrieb des Fahrzeugs 100 auszugeben. Andererseits, wenn die berechnete Restkapazität der Batterie 21 gleich oder größer als der Kapazitätsgrenzwert ist, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, eine Steuerung zur Unterbrechung der Kraftstoffeinspritzung bei dem Verbrennungsmotor 2 durchzuführen, um den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 zu betreiben, um deren Drehmomente wie benötigt zum Antrieb des Fahrzeugs 100 auszugeben.
Gemäß diesen Ausführungsformen, wenn eine Bedingung zur Ausführung einer Berganfahrhilfe erfüllt ist, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, ein benötigtes Haltedrehmoment zu berechnen, so dass das Fahrzeug 100 stillsteht, und um den Verbrennungsmotor 2, den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 wie benötigt zu steuern, so dass die Antriebswelle 7 das Haltedrehmoment ausgibt.
In diesem Sinne ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, eine Kombination des vorher beschriebenen Zielantriebsmoments und eines Berganfahr-Antriebsmoments, das das benötigte Antriebsmoment ist, so dass das Fahrzeug 100 auf einem Hang stillsteht, als eine Basis zu verwenden, um zu bestimmen, ob eine Berganfahrhilfe ausgeführt werden soll oder nicht.
Insbesondere verwendet die Hybrid-ECU 32 den Neigungswinkel des Fahrzeugs 100 auf einer Straße (hier als Hang bezeichnet), der durch den Neigungswinkelsensor 45 detektiert wurde, als eine Basis, um ein benötigtes Drehmoment zu berechnen, so dass das Fahrzeug 100 auf diesem Hang stillsteht. Insbesondere berechnet die Hybrid-ECU 32 ein benötigtes Drehmoment, so dass das Fahrzeug 100 auf dem Hang stillsteht, unter Verwendung eines Ausdrucks (1): (Fahrzeuggewicht [kgf]) × (Erdbeschleunigung [N/kgf]) × sin {(Neigungswinkel [deg]/180 [deg]) × π [rad]} (1).
Die Hybrid-ECU 32 bestimmt, dass die Berganfahrhilfe auszuführen ist, wenn das Zieldrehmoment kleiner als das benötigte Drehmoment ist, das unter Verwendung des Ausdrucks (1) errechnet wurde, und wenn der Neigungswinkel des Fahrzeugs 100 größer als ein vorgegebener Grenzwinkel ist. Hier ist der Grenzwinkel gegeben, wie er im Vorhinein auf empirische Art und Weise bestimmt wurde und in dem ROM der Hybrid-ECU 32 gespeichert wurde.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Hybrid-ECU 32 auch angepasst sein kann, zu bestimmen, ob die Berganfahrhilfe auszuführen ist, wenn ein Ausfall der Bremse durch den Bremsausfall-Detektionssensor 47 detektiert wurde oder wenn ein Ein-Zustand des Berganfahr-Assistenzfunktions-Aktivierungsschalters 48 detektiert wird.
Ferner kann die Hybrid-ECU 32 auch angepasst sein, zu bestimmen, dass die Berganfahrhilfe auszuführen ist, wenn ein automatisches Fahrprogramm bestimmt, dass die Berganfahrhilfe auszuführen ist.
Wenn bestimmt wurde, dass die Berganfahrhilfe auszuführen ist, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, die Steuerung zu beginnen, und zwar die Steuerung einer Kombination eines Drehmoment-Befehls, um ein Drehmoment-Befehlssignal als Ausgabe an die Verbrennungsmotor-ECU 33 (die den Verbrennungsmotor 2 steuert) festzulegen, und aus Drehmoment-Befehlen, um Drehmoment-Befehlssignale als Ausgabe an die Elektromotor-ECU 34 (die den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 steuert) festzulegen, um das Fahrzeug 100 stillstehen zu lassen, während der erste Motorgenerator 4 und der zweite Motorgenerator 5 rotieren.
In Situationen, in denen der Antriebskomponenten-Zustands-Detektionssensor 49 eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 detektiert, die einen vorgegebenen Drehzahlgrenzwert nicht überschreitet (d. h. gleich oder kleiner ist), ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, eine Steuerung durchzuführen, um den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 zu verwenden, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 bei dem Drehzahlgrenzwert zu halten oder bis zu diesem zu steigern. Hier ist der Drehzahlgrenzwert gegeben, indem er im Vorhinein auf empirische Art und Weise bestimmt und in dem ROM der Hybrid-ECU 32 gespeichert wurde. Die Drehzahl kann beispielsweise identisch zu einer Leerlauf-Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 festgesetzt sein.
Insbesondere für eine Drehzahl des Verbrennungsmotors 2, die bis zu dem Drehzahlgrenzwert erhöht werden soll, führt die Hybrid-ECU 32 eine Kombination von Steuerschritten durch, die umfassen: Ausgeben eines Drehmoments an den Verbrennungsmotor 2, das innerhalb eines Bereichs liegt, der ein Motor-Reibungsmoment des Verbrennungsmotors 2 überschreitet; Herstellen eines Gleichgewichts, wie es in einem kollinearen Kennfeld in 3 veranschaulicht ist; und Bestimmung von Drehmoment-Befehlen für den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5, um die Antriebswelle 7 frei von Drehmomentvariationen zu halten.
Genauer gesagt berechnet die Hybrid-ECU 32 eine Kombination eines Zieldrehmoments für MG1 (erster Motorgenerator) und ein Zieldrehmoment für MG2 (zweiter Motorgenerator), die gleichzeitig eine Ungleichung (2) und eine Gleichung (3) erfüllen müssen: (Drehmoment-Befehl MG1) × (k1 + 1) – (Verbrennungsmotordrehmoment) > (Drehmoment-Befehl MG2) × k2 (2), und (Drehmoment-Befehl MG1) + (Verbrennungsmotordrehmoment) + (Drehmoment-Befehl MG2) = 0 (3), wobei k1 und k2 jeweils das Zahnanzahl-Verhältnis (Übersetzungsverhältnis) zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad des ersten Planetengetriebemechanismus 8 bzw. des zweiten Planetengetriebemechanismus 9 sind und durch folgende Ausdrücke berechnet werden: k1 = (Zahnanzahl des Hohlrads 25 des ersten Planetengetriebemechanismus 8)/(Zahnanzahl des Sonnenrads 22 des ersten Planetengetriebemechanismus 8), und k2 = (Zahnanzahl des Sonnenrads 26 des zweiten Planetengetriebemechanismus 9)/(Zahnanzahl des Hohlrads 29 des zweiten Planetengetriebemechanismus 9).
Es wird darauf hingewiesen, dass der Ausdruck ”Verbrennungsmotordrehmoment” in den Gleichungen (2) und (3) ein Verbrennungsmotor-Reibungsmoment des Verbrennungsmotor 2 ist. Die Hybrid-ECU 32 verwendet ein Kennfeld oder eine Tabelle, das oder die vorbereitet wurde, um das Verbrennungsmotor-Reibungsmoment aus der Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 zu bestimmen, wie in 4 gezeigt.
Die Hybrid-ECU 32 arbeitet, um den Drehmoment-Befehl des MG1 (als ein Drehmoment-Befehl für den ersten Motorgenerator 4) auf ein Drehmoment-Befehlssignal für den ersten Motorgenerator 4 festzulegen und um den Drehmoment-Befehl des MG2 (als ein Drehmoment-Befehl für den zweiten Motorgenerator 5) auf ein Drehmoment-Befehlssignal für den zweiten Motorgenerator 5 festzulegen.
Die Hybrid-ECU 32 überträgt dann diese Drehmoment-Befehlssignale an die Elektromotor-ECU 34, wo diese verwendet werden, um die Ausgangsdrehmomente des ersten Motorgenerators 4 und des zweiten Motorgenerators 5 zu steuern.
Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, in jedem vorgegebenen Zeitschlitz die Vorgänge des Überprüfens der gegenwärtigen Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 und der wiederholten Berechnung zur Bestimmung einer Kombination eines Drehmoment-Befehls des MG1 und eines Drehmoment-Befehls des MG2 zu wiederholen, bis die Drehzahl den vorgegebenen Drehzahlgrenzwert überschreitet.
Überschreitet die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 den Drehzahlgrenzwert, so verwendet die Hybrid-ECU 32 den Ausdruck (1) zur Berechnung eines Berganfahr-Antriebsmoments, das ein benötigtes Antriebsmoment ist, so dass das Fahrzeug 100 auf einem Hang stillsteht.
Dann verwendet die Hybrid-ECU 32 das Berganfahr-Antriebsmoment als eine Grundlage, um daraus die jeweiligen Drehmoment-Befehle für den Verbrennungsmotor 2, den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 zu berechnen. Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, um mit der Verbrennungsmotor-ECU 33 zu kommunizieren, um von dieser Informationen zu erhalten, ob in dem Verbrennungsmotor 2 eine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt wird oder nicht.
Wenn eine Kraftstoffeinspritzung in dem Verbrennungsmotor 2 durchgeführt wird, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, eine gegenwärtige Zielleistung der Stromerzeugung zu berechnen, indem sie ein vorbereitetes Kennfeld oder eine vorbereitete Tabelle verwendet, wie in 5A gezeigt, um aus der Restkapazität (SOC) der Batterie 21, die von den Detektionsergebnissen des Batteriezustands-Detektionssensor 46 berechnet wird, eine Zielleistung zu bestimmen (z. B. eine Leistung P1, eine Leistung P2 > P1 oder eine Leistung P3 > P2).
Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, sodann einen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 2, der einzustellen ist, zu berechnen, indem sie ein vorbereitetes Kennfeld oder eine vorbereitete Tabelle, wie in 5B gezeigt, verwendet, um aus einer Kombination der Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 und einer Zielleistung einen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 2 zu berechnen. Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, ein Drehmoment-Befehl an den Verbrennungsmotor entsprechend dem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors auszulesen und dieses Drehmoment als einen Drehmoment-Befehl für den Verbrennungsmotor 2 festzusetzen.
Wenn andererseits keine Kraftstoffeinspritzung in dem Verbrennungsmotor 2 durchgeführt wird, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, den Wert 0 als ein Drehmoment-Befehl für den Verbrennungsmotor 2 festzusetzen.
Ob eine Kraftstoffeinspritzung oder ob keine Kraftstoffeinspritzung in dem Verbrennungsmotor 2 durchgeführt wird, berechnet die Hybrid-ECU 32 genauer gesagt anhand einer Kombination eines Drehmoment-Befehls des MG1 und eines Drehmoment-Befehls des MG2, welche gleichzeitig die Gleichungen (4) und (5) erfüllen, derart (Drehmoment-Befehl MG1) = {(Berganfahr-Antriebsmoment) – (Verbrennungsmotordrehmoment)} × k2 / (1 + k1 + k2) (4), und (Drehmoment-Befehl MG2) = {(Berganfahr-Antriebsmoment) – (Verbrennungsmotordrehmoment)} × (1 + k1)/(1 + k1 + k2) (5).
Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn eine Kraftstoffeinspritzung in dem Verbrennungsmotor 2 durchgerührt wird, der Ausdruck ”Verbrennungsmotordrehmoment” in den Gleichungen (4) und (5) durch ein Drehmoment-Befehl für den Verbrennungsmotor 2 ersetzt wird, der aus einer Restkapazität der Batterie 21 berechnet wird, indem die in den 5A und 5B gezeigten Kennfelder verwendet werden. Wenn keine Kraftstoffeinspritzung in dem Verbrennungsmotor 2 durchgeführt wird, wird der Ausdruck „Verbrennungsmotordrehmoment” durch ein Verbrennungsmotor-Reibungsmoment des Verbrennungsmotors 2 ersetzt, das aus einer Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 berechnet wird, indem das in 4 gezeigte Kennfeld verwendet wird.
Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, wie beschrieben für den Verbrennungsmotor 2 ein Drehmoment-Befehl zu berechnen und diesen als ein Drehmoment-Befehlssignal für den Verbrennungsmotor 2 festzusetzen, um dieses an die Verbrennungsmotor-ECU 33 zu übertragen, um dadurch das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 2 zu steuern.
Ferner ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, um wie beschrieben Drehmoment-Befehle für den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 zu berechnen und diese als Drehmoment-Befehlssignale für den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 festzusetzen, um diese an die Elektromotor-ECU 34 zu übertragen, um dadurch jeweils die Ausgangsdrehmomente des ersten Motorgenerators 4 und des zweiten Motorgenerators 5 zu steuern.
Während die Hybrid-ECU 32 ein Berganfahr-Antriebsmoment als eine Grundlage zur Steuerung der Ausgangsdrehmomente des Verbrennungsmotors 2, des ersten Motorgenerators 4 und des zweiten Motorgenerators 5 verwendet, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, zu bestimmen, ob das Fahrzeug 100 hinabrollt oder nicht. Wenn die Hybrid-ECU 32 bestimmt hat, dass es hinabrollt, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, ein Korrekturdrehmoment zu berechnen, um dieses zu verwenden, um ein gegenwärtiges Berganfahr-Antriebsmoment zu berechnen, das ein notwendiges Drehmoment ist, so dass das Fahrzeug 100 auf dem Hang stillsteht, wobei dieses unter Verwendung der Gleichung (1) berechnet wird und durch das Hinzufügen des Korrekturdrehmoments korrigiert wird.
Dann ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, das gegenwärtige Berganfahr-Antriebsmoment, das wie beschrieben ein korrigiertes Berganfahr-Antriebsmoment ist, als eine Grundlage zu verwenden, um die gegenwärtigen Drehmoment-Befehle für den Verbrennungsmotors 2, den ersten Motorgenerators 4 und den zweiten Motorgenerators 5 auf die beschriebene Art und Weise zu berechnen und die Ausgangsdrehmomente des Verbrennungsmotors 2, des ersten Motorgenerators 4 und des zweiten Motorgenerators 5 in Übereinstimmung mit diesen gegenwärtigen Drehmoment-Befehlen zu steuern.
In dieser Hinsicht bestimmt die Hybrid-ECU 32, ob das Fahrzeug 100 gegenwärtig hinabrollt oder nicht, und zwar auf der Grundlage einer Kombination einer gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44 detektiert wird, einer gegenwärtigen Schaltposition des Schalthebels des Fahrzeugs 100, die durch den Schaltpositionssensor 42 detektiert wird, und eines gegenwärtigen Neigungswinkels des Fahrzeugs 100, der von dem Neigungswinkelsensor 45 detektiert wird.
Die Hybrid-ECU 32 ist angepasst, zu bestimmen, dass das Fahrzeug 100 gegenwärtig langsam rückwärts hinabrollt, wenn die drei Bedingungen erfüllt sind, dass die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit einen negativen Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist, dass die gegenwärtige Schaltposition eine Vorwärts-Schaltposition ist und dass der gegenwärtige Neigungswinkel ein Bergauffahrwinkel ist (d. h. die longitudinale Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs 100 ist relativ zu einer horizontalen Ebene diagonal aufwärts orientiert).
Ferner ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, zu bestimmen, dass das Fahrzeug 100 gegenwärtig vorwärts hinabrollt, wenn die drei Bedingungen erfüllt sind, dass die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit einen positiven Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist, dass die gegenwärtige Schaltposition eine Rückwärtsschaltposition ist und dass der gegenwärtige Neigungswinkel ein Bergabfahrwinkel ist (d. h. eine longitudinale Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs ist relativ zu einer horizontalen Ebene diagonal aufwärts orientiert).
Wenn die Hybrid-ECU 32 bestimmt, dass das Fahrzeug 100 rückwärts oder vorwärts hinabrollt, ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, ein Korrekturdrehmoment zu berechnen, indem sie ein vorbereitetes Kennfeld oder eine vorbereitete Tabelle, wie in 6 gezeigt, verwendet, um ein Korrekturdrehmoment entsprechend einer Abwärtsroll-Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 zu bestimmen. Hier ist die Abwärtsroll-Fahrzeuggeschwindigkeit durch einen absoluten Wert der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit ersetzt, der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44 detektiert wird.
Nun werden die Vorgänge der Berganfahrhilfe durch das Antriebssteuersystem beschrieben, das in dem Fahrzeug 100 gemäß diesen Ausführungsformen eingebaut ist, wobei auf die 7 Bezug genommen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die noch zu beschreibenden Vorgänge der Berganfahrhilfe in jedem vorgegebenen Zeitschlitz wiederholt werden.
Zuerst bestimmt die Hybrid-ECU 32 in einem Schritt S11, ob eine Bedingung, dass die Berganfahrhilfe auszuführen ist, erfüllt ist oder nicht.
In dieser Hinsicht ist die Hybrid-ECU 32 angepasst, zu bestimmen, dass eine Bedingung zur Ausführung der Berganfahrhilfe erfüllt ist, wenn eine der folgenden vier Bedingungen erfüllt ist: das gegenwärtige Zielantriebsmoment ist kleiner als ein benötigtes Antriebsmoment, um das Fahrzeug 100 stillstehen zu lassen (d. h. das Berganfahr-Antriebsmoment), wobei gleichzeitig ein Neigungswinkel, der von dem Neigungswinkelsensor 45 detektiert wird, größer ist als ein vorgegebener Winkel (d. h. ein Winkelgrenzwert); ein Ausfall der Bremsen wird durch den Bremsausfall-Detektionssensor 47 detektiert, ein Ein-Zustand des Berganfahr-Assistenzfunktions-Aktivierungsschalters 48 wird detektiert und ein automatisches Steuerprogramm hat bestimmt, dass die Berganfahrhilfe auszuführen ist und ein Ausführungsbefehl dieser wurde von der Hybrid-ECU 32 empfangen.
Wenn bestimmt wurde, dass keine der Bedingungen zur Ausführung der Berganfahrhilfe erfüllt ist, fährt die Hybrid-ECU 32 mit Schritt S17 fort, in dem sie eine normale Antriebssteuerung zur Steuerung des Verbrennungsmotors 2, des ersten Motorgenerators 4 und des zweiten Motorgenerators 5 durchführt, um das oben beschriebene Zieldrehmoment an der Antriebswelle 7 auszugeben.
Wenn andererseits bestimmt wurde, dass eine Bedingung zur Ausführung der Berganfahrhilfe erfüllt ist, fährt die Hybrid-ECU 32 mit Schritt S12 fort, in dem sie bestimmt, ob der Verbrennungsmotor 2 läuft oder nicht, abhängig davon, ob der Antriebskomponenten-Zustands-Detektionssensor 49 eine Verbrennungsmotor-Drehzahl detektiert hat oder nicht, die höher als eine vorgegebene Drehzahl ist (d. h. der Drehzahlgrenzwert). Wenn die Hybrid-ECU 32 bestimmt hat, dass die detektierte Verbrennungsmotordrehzahl höher als die vorgegebene Drehzahl ist, fährt sie mit Schritt S14 fort.
Wenn andererseits bestimmt wurde, dass die detektierte Verbrennungsmotordrehzahl nicht größer als die vorgegebene Drehzahl ist, fährt die Hybrid-ECU 32 mit Schritt S13 fort, in dem sie einen Verbrennungsmotor-Anlassvorgang durchführt, um den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 zu verwenden, um eine Verbrennungsmotordrehzahl bis zu der vorgegebenen Drehzahl zu erhöhen.
Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl die vorgegebene Drehzahl überschreitet, fährt die Hybrid-ECU 32 mit dem Schritt S14 fort, um die Gleichung (1) zur Berechnung eines gegenwärtigen Berganfahr-Antriebsmoments zu verwenden.
Als nächstes verwendet die Hybrid-ECU 32 in Schritt S15 das Berganfahr-Antriebsmoment als eine Grundlage zur Berechnung der Drehmoment-Befehle für den Verbrennungsmotor 2, den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 und setzt die berechneten Drehmoment-Befehle als Drehmoment-Befehle jeweils für den Verbrennungsmotor 2, den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 fest. Dann überträgt die Hybrid-ECU 32 den Drehmoment-Befehl für den Verbrennungsmotor 2 an die Verbrennungsmotor-ECU 33 und die Drehmoment-Befehle für den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 an die Elektromotor-ECU 34.
Als nächstes bestimmt die Hybrid-ECU 32 in Schritt S16, ob das Fahrzeug 100 hinabrollt oder nicht, und zwar in Abhängigkeit einer Kombination einer Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 44 detektiert wird, einer Schaltposition, die von dem Schaltpositionssensor 42 detektiert wird, und eines Neigungswinkels, der von dem Neigungswinkelsensor 45 detektiert wird. Wenn bestimmt wurde, dass das Fahrzeug 100 nicht hinabrollt, geht die Hybrid-ECU 32 zu dem Ende dieser Vorgänge im gegenwärtigen Zeitschlitz.
Wenn andererseits bestimmt wurde, dass das Fahrzeug 100 hinabrollt, fährt die Hybrid-ECU 32 wieder mit dem Schritt S14 fort, in dem sie ein gegenwärtiges Korrekturdrehmoment berechnet und ferner ein gegenwärtiges Berganfahr-Antriebsmoment berechnet, indem sie das Korrekturdrehmoment zu dem Berganfahr-Antriebsmoment addiert (d. h. ein notwendiges Drehmoment, so dass das Fahrzeug 100 auf einem Hang stillsteht), und zwar so wie es bis zu diesem Punkt unter Verwendung der Gleichung (1) berechnet wurde.
Das beschriebene Antriebssteuersystem gemäß diesen Ausführungsformen umfasst in diesem Fall den Kraftübertragungsmechanismus 10 und eine Steuereinheit, die eine Kombination der Hybrid-ECU 32, der Verbrennungsmotor-ECU 33 und der Elektromotor-ECU 34 ist. Der Kraftübertragungsmechanismus 10 umfasst einen Getriebemechanismus, der eine Kombination eines ersten Planetengetriebemechanismus 8 und eines zweiten Planetengetriebemechanismus 9 umfasst, die derart angeordnet sind, um die Rotorwelle 13 des ersten Motorgenerators 4 und die Rotorwelle 16 des zweiten Motorgenerators 5 mit der Antriebswelle 7 zu verzahnen, so dass dieser daran angepasst ist, die Antriebswelle 7 gestoppt zu halten, während die Rotorwellen 13 und 16 als Drehwellen rotieren. Die Steuereinheit (32, 33, 34) ist angepasst zu arbeiten, wenn eine Bedingung zur Ausführung der Berganfahrhilfe erfüllt ist, um die Ausgangsdrehmomente des ersten Motorgenerators 4 und des zweiten Motorgenerators 5 in Übereinstimmung mit einem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 2 zu steuern, um die Antriebswelle 7 gestoppt zu halten.
Hierdurch ist das beschriebene Antriebssteuersystem angepasst, die Rotorwellen 13 und 16 des ersten Motorgenerators 4 und des zweiten Motorgenerators 5 zu rotieren, während die Antriebswelle 7 gestoppt gehalten wird, wodurch gewährleistet wird, dass solche Situationen vermieden werden, in denen elektrische Ströme, die sich auf bestimmte Phasen der Motorgeneratoren 4 und 5 konzentrieren, auftreten und bestimmte Schaltelemente des ersten Wechselrichters 19 und des zweiten Wechselrichters 20 überhitzen.
Gemäß diesen Ausführungsformen umfasst das beschriebene Antriebssteuersystem die zwei Motorgeneratoren 4 und 5. Jedoch kann auch ein einzelner Motorgenerator in einem ähnlichen Aufbau verwendet werden, wodurch ähnliche Wirkungen gewährleistet sind.
Ferner umfasst gemäß diesen Ausführungsformen das beschriebene Antriebssteuersystem den Antriebsmechanismus 1, der die zwei Planetengetriebemechanismen 8 und 9 verwendet. In einem ähnlichen Aufbau kann auch ein einzelner Planetengetriebemechanismus verwendet werden, der ähnliche Wirkungen gewährleistet.
In einem Blockdiagramm der 8, das beispielhaft ein Antriebssteuersystem gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung zeigt, wird ein dritter Planetengetriebemechanismus 11 als ein einzelner Planetengetriebemechanismus verwendet, der einen Antriebsmechanismus 1 darstellt. Es wird darauf hingewiesen, dass in 8 im Vergleich zu der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, einander entsprechende Bestandteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind.
Wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird, hat dieses Antriebssteuersystem einen Aufbau, der einen ersten Motorgenerator 4 umfasst, der angepasst ist, einen Verbrennungsmotor 2 zu starten, und der verwendbar ist, eine Antriebswelle 7 gestoppt zu halten, während der erste Motorgenerator 4 und der zweite Motorgenerator 5 rotieren.
Dieses Antriebssteuerungssystem umfasst eine Hybrid-ECU 32, die angepasst ist, Drehmoment-Befehle für den Verbrennungsmotor 2, den ersten Motorgenerator 4 und den zweiten Motorgenerator 5 zu berechnen, wobei ein Gleichgewicht hergestellt wird, das durch das kollineare Kennfeld in 9 veranschaulicht ist. Es wird darauf hingewiesen, dass in dem kollineare Kennfeld in der 9 k3 ein Zahnanzahlverhältnis bzw. Übersetzungsverhältnis zwischen einem Hohlrad 54 und einem Sonnenrad 51 des dritten Planetengetriebemechanismus 11 ist und durch die folgende Gleichung berechnet wird: k3 = (Zahnanzahl des Hohlrads 54 des dritten Planetengetriebemechanismus 11)/(Zahnanzahl des Sonnenrads 51 des dritten Planetengetriebemechanismus 11).
Wie in 8 gezeigt, umfasst der dritte Planetengetriebemechanismus 11, der einen Kraftübertragungsmechanismus des Antriebsmechanismus 1 darstellt, ein Sonnenrad 51, einen Satz von Planetenrädern 52, die mit dem Sonnenrad 51 verzahnt sind, und das Hohlrad 54, das mit dem Satz der Planetenräder 52 verzahnt ist. Der dritte Planetengetriebemechanismus 11 umfasst einen Planetenträger 53, um den Satz der Planetenräder 52 rotierbar daran zu lagern.
In dem dritten Planetengetriebemechanismus 11 ist das Sonnenrad 51 mit einer Rotorwelle 13 des ersten Motorgenerators 4 und einer Ausgangswelle 3 des Verbrennungsmotors 2 gekoppelt, um mit diesen integral rotierbar zu sein. In dem dritten Planetengetriebemechanismus 11 ist der Planetenträger 53 mit einer Rotorwelle 16 des zweiten Motorgenerators 5 gekoppelt, um mit dieser integral rotierbar zu sein.
In dem dritten Planetengetriebemechanismus 11 ist das Hohlrad 54 angeordnet, um koaxial um die Rotorwelle 13 und die Ausgangswelle 3 rotierbar zu sein. Ferner ist das Hohlrad 54 des dritten Planetengetriebemechanismus 11 mit der Antriebswelle 7 verzahnt, über einen Ausgangsübertragemechanismus 31, der ein Differentialgetriebe und zugeordnete Zahnräder umfasst.
Gemäß den vorangegangenen Ausführungsformen (siehe 1 und 8) ist ein Antriebssteuersystem für ein Fahrzeug (100) bereitgestellt, das angepasst ist, dass eine Leistung von einer Kombination eines Verbrennungsmotors (2) und eines Elektromotorsatzes (4, 5), der aus einem oder mehreren Elektromotoren besteht, produziert und über einen Kraftübertragungsmechanismus (10; 11) an eine Antriebswelle (7) übertragen wird. Das Antriebssteuersystem umfasst eine Steuereinheit (32, 33, 34), um eine Berganfahrhilfe auszuführen, um das Fahrzeug (100) auf einem Hang gestoppt zu halten. Der Kraftübertragungsmechanismus (10; 11) umfasst einen Getriebemechanismus (8, 9; 11) zur Verzahnung einer jeweiligen Drehwelle (13, 16) eines Drehwellensatzes (13, 16) des Elektromotorsatzes (4, 5) mit der Antriebswelle (7), um die Antriebswelle (7) gestoppt zu halten, während die jeweiligen Drehwellen (13, 16) rotiert werden. Die Steuereinheit (32, 33, 34) ist konfiguriert, einen Ausgangsdrehmomentsatz für den Elektromotorsatz (4, 5) abhängig von einem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors (2) zu steuern, um die Antriebswelle (7) gestoppt zu halten, wenn eine Bedingung zur Ausführung der Berganfahrhilfe erfüllt ist.
Gemäß einigen Ausführungsformen (1; 8) umfasst der Elektromotorsatz (4, 5) einen ersten Elektromotor (4) und einen zweiten Elektromotor (5), der Drehwellensatz (13, 16) umfasst eine Drehwelle (13) des ersten Elektromotors (4) und eine Drehwelle (16) des zweiten Elektromotors (5) und der Ausgangsdrehmomentsatz umfasst ein Ausgangsdrehmoment des ersten Elektromotors (4) und ein Ausgangsdrehmoment des zweiten Elektromotors (5).
Gemäß einer Ausführungsform (1) umfasst der Getriebemechanismus (10) einen ersten Planetengetriebemechanismus (8) zur Verzahnung des Verbrennungsmotors (2) und des ersten Elektromotors (4) mit der Antriebswelle (7) und einen zweiten Planetengetriebemechanismus (9) zur Verzahnung des Verbrennungsmotors (2) und des zweiten Elektromotors (5) mit dem ersten Planetengetriebemechanismus (8).
Gemäß einer Ausführungsform (8) ist der Verbrennungsmotor (2) mit dem ersten Elektromotor (4) gekoppelt und der Getriebemechanismus (11) umfasst einen dritten Planetengetriebemechanismus (11) zur Verzahnung des ersten Elektromotors (4) und des zweiten Elektromotors (5) mit der Antriebswelle (7).
Während Ausführungsformen dieser Erfindung beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass ein Fachmann Änderungen an diesen vornehmen kann, ohne vom Umfang dieser Erfindung abzuweichen. Alle solchen Modifikationen und deren Äquivalente sollen von den beigefügten Ansprüchen umfasst sein.
Literaturverzeichnis

Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2010-148250 : Abs. [0003]

Bezugszeichenliste

2: Verbrennungsmotor
3: Ausgangswelle
4: erster Motorgenerator
5: zweiter Motorgenerator
7: Antriebswelle
8: erster Planetengetriebemechanismus
9: zweiter Planetengetriebemechanismus
10: Kraftübertragungsmechanismus
11: dritter Planetengetriebemechanismus
13: Rotorwelle
16: Rotorwelle
19: erster Wechselrichter
20: zweiter Wechselrichter
32: Hybrid-ECU
33: Verbrennungsmotor-ECU
34: Elektromotor-ECU
100: Fahrzeug

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-148250 [0003]

Claims

Antriebssteuersystem für ein Fahrzeug, das derart ausgestaltet ist, dass eine Leistung von einer Kombination eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotorsatzes, der aus einem oder mehreren Elektromotoren besteht, erzeugt wird und über einen Kraftübertragungsmechanismus an eine Antriebswelle übertragen wird, wobei das Antriebssteuersystem eine Steuereinheit umfasst, um eine Berganfahrhilfe auszuführen, um das Fahrzeug auf einem Hang gestoppt zu halten, der Kraftübertragungsmechanismus einen Getriebemechanismus umfasst, der eine jeweilige Drehwelle eines Drehwellensatzes des Elektromotorsatzes mit der Antriebswelle verzahnt, um die Antriebswelle gestoppt zu halten, während die jeweilige Drehwelle rotiert, und die Steuereinheit konfiguriert ist, einen Ausgangsdrehmomentsatz des Elektromotorsatzes abhängig von einem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors zu steuern, um die Antriebswelle gestoppt zu halten, wenn eine Bedingung zur Ausführung der Berganfahrhilfe erfüllt ist.
Antriebssteuersystem gemäß Anspruch 1, wobei der Elektromotorsatz einen ersten Elektromotor und einen zweiten Elektromotor umfasst, der Drehwellensatz eine Drehwelle des ersten Elektromotors und eine Drehwelle des zweiten Elektromotors umfasst, und der Ausgangsdrehmomentsatz ein Ausgangsdrehmoment des ersten Elektromotors und ein Ausgangsdrehmoment des zweiten Elektromotors umfasst.
Antriebssteuersystem gemäß Anspruch 2, wobei der Getriebemechanismus einen ersten Planetengetriebemechanismus zur Verzahnung des Verbrennungsmotors und des ersten Elektromotors mit der Antriebswelle und einen zweiten Planetengetriebemechanismus zur Verzahnung des Verbrennungsmotors und des zweiten Elektromotors mit dem ersten Planetengetriebemechanismus umfasst.
Antriebssteuersystem gemäß Anspruch 2, wobei der Verbrennungsmotor mit dem ersten Elektromotor gekoppelt ist und der Getriebemechanismus einen dritten Planetengetriebemechanismus zur Verzahnung des ersten Elektromotors und des zweiten Elektromotors mit der Antriebswelle umfasst.