DE102017103396A1

DE102017103396A1 - Hybridfahrzeugsystem

Info

Publication number: DE102017103396A1
Application number: DE102017103396.3A
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Morita
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2017-10-05
Also published as: US20170282904A1; JP6301991B2; CN107235043A; US10124796B2; CN107235043B; JP2017177975A

Abstract

Ein Hybridfahrzeugsystem weist Folgendes auf: einen Verbrennungsmotor (10), der zum Abgeben eines Drehmoments in der Lage ist, das zu einem Antriebsrad (70) zu übertragen ist; einen ersten Motorgenerator (20), der in mit dem Verbrennungsmotor (10) gekoppelter Weise vorgesehen ist und in der Lage ist, ein zu dem Antriebsrad (70) zu übertragendes Drehmoment abzugeben; ein Getriebe (5), das ein von einem oder beiden von dem Verbrennungsmotor (10) und dem ersten Motorgenerator (20) abgegebenes Drehmoment bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis umwandelt; eine Getriebekupplung, die in der Lage ist, die Kraftübertragung zwischen dem ersten Motorgenerator (20) und dem Getriebe (5) einzuschalten und auszuschalten; einen zweiten Motorgenerator (50), der zum Abgeben eines zu dem Antriebsrad (70) zu übertragenden Drehmoments in einem Zustand in der Lage ist, in dem die Getriebekupplung ausgerückt ist; und eine Ölpumpe (25), die mit einer Motorwelle (21) des ersten Motorgenerators (20) gekoppelt ist und durch Rotation der Motorwelle (21) angetrieben wird.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hybridfahrzeugsysteme.
2. Einschlägiger Stand der Technik
Ein Hybridfahrzeugsystem, das mit einem Verbrennungsmotor und elektrischen Antriebsmotoren ausgestattet ist, ist als Antriebsquelle für Fahrzeuge bekannt. Die meisten der herkömmlichen Fahrzeuge besitzen jeweils eine mechanische Ölpumpe, die durch ein Ausgangsdrehmoment von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird und einen Öldruck erzeugt, der einer Kupplung, einem Getriebe und dergleichen in einem Automatikgetriebe zuzuführen ist. Eine solche mechanische Ölpumpe führt dem Automatikgetriebe kein Arbeitsfluid in einem Zustand zu, in dem der Verbrennungsmotor gestoppt ist, und der Öldruck steigt nicht an.
Es gibt daher ein Hybridfahrzeug mit einem System, das eine elektrische Ölpumpe zum Sicherstellen des Öldrucks des Arbeitsfluids in dem Automatikgetriebe aufweist, um dadurch ein Starten des Betriebs eines Fahrzeugs nur durch ein von einem Antriebsmotor abgegebenes Drehmoment in einem Zustand zu ermöglichen, in dem der Verbrennungsmotor gestoppt ist.
Beispielsweise offenbaren die ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP H10-324 177 A und die ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2014-180 965 A ein Hybridfahrzeug, das mit einer ersten Öl-Hydraulikpumpe, die Öldruck unter Verwendung eines Ausgangsdrehmoments von einem Verbrennungsmotor erzeugt, sowie mit einer zweiten Öl-Hydraulikpumpe ausgestattet ist, die mit einem Elektromotor für eine Ölpumpe gekoppelt ist, die von einer Steuerung gesteuert wird. Bei einem derartigen Hybridfahrzeug wird die erste Öl-Hydraulikpumpe gestoppt, jedoch wird die zweite Öl-Hydraulikpumpe weiterhin betrieben, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt wird. Auf diese Weise wird ein vorbestimmter Öldruck sichergestellt.
Die ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2003-294 124 A offenbart ein Hybridfahrzeug, das mit einer ersten Öl-Hydraulikpumpe ausgestattet ist, bei der es sich um eine mechanische Öl-Hydraulikpumpe handelt, die bei Kopplung mit einer Eingangswelle eines Getriebes betrieben wird, und das mit einer zweiten Öl-Hydraulikpumpe ausgestattet ist, bei der es sich um eine elektrische Öl-Hydraulikpumpe handelt, die von einem Elektromotor zu betreiben ist, der mittels einer bordeigenen Batterie für ein Hilfsaggregat angetrieben werden kann.
Bei einem derartigen Hybridfahrzeug wird die zweite Öl-Hydraulikpumpe betrieben, wenn der Öldruck der ersten Öl-Hydraulikpumpe (mechanischer Typ) nicht ausreichend ist, wie z. B. in einem Fall, in dem ein Fahrzeug gestoppt wird, oder einem Fall, in dem ein Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt. Auf diese Weise wird ein vorbestimmter Öldruck sichergestellt.
Die zweiten Öl-Hydraulikpumpen (elektrischer Typ), die in den in der JP H10-324 177 A , der JP 2014-180 965 A und der JP 2003-294 124 A beschriebenen Hybridfahrzeugen vorgesehen sind, sind jedoch jeweils als Pumpe ausgebildet, die nur dann betrieben wird, wenn ein Verbrennungsmotor gestoppt ist, wenn ein Fahrzeug gestoppt ist, oder wenn ein Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt und der Öldruck nicht ausreichend ist.
Mit anderen Worten, es tritt die zweite Öl-Hydraulikpumpe (elektrischer Typ) während der Nutzung des Fahrzeugs kaum in Betrieb, und sie wird nicht effektiv genutzt. Zur kontinuierlichen Erzeugung des Öldrucks ist eine vorbestimmte kontinuierliche Nennleistung (z. B. 4 kW bis 5 kW) für einen Elektromotor erforderlich, der die Öl-Hydraulikpumpe antreibt. Jedoch ist es nicht effizient, einen derartigen Elektromotor in einem Fahrzeug anzubringen, da die Nutzungsdauer eines solchen Motors begrenzt ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist wünschenswert, ein neuartiges und verbessertes Hybridfahrzeugsystem anzugeben, bei dem kein Elektromotor nur zum Betreiben einer Ölpumpe vorhanden ist und bei dem die Möglichkeit besteht, Öldruck in einem Automatikgetriebe selbst dann sicherzustellen, wenn ein Verbrennungsmotor oder ein Fahrzeug gestoppt ist.
Gemäß einem Aspekt gibt die vorliegende Erfindung ein Hybridfahrzeugsystem an, das Folgendes aufweist:
einen Verbrennungsmotor, der zum Abgeben eines Drehmoments in der Lage ist, das zu einem Antriebsrad zu übertragen ist;
einen ersten Motorgenerator, der in mit dem Verbrennungsmotor gekoppelter Weise vorgesehen ist und in der Lage ist, ein zu dem Antriebsrad zu übertragendes Drehmoment abzugeben;
ein Getriebe, das ein von einem oder beiden von dem Verbrennungsmotor und dem ersten Motorgenerator abgegebenes Drehmoment bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis umwandelt;
eine Getriebekupplung, die in der Lage ist, die Kraftübertragung zwischen dem ersten Motorgenerator und dem Getriebe einzuschalten und auszuschalten;
einen zweiten Motorgenerator, der zum Abgeben eines zu dem Antriebsrad zu übertragenden Drehmoments in einem Zustand in der Lage ist, in dem die Getriebekupplung ausgerückt ist; und
eine Ölpumpe, die mit einer Motorwelle des ersten Motorgenerators gekoppelt ist und durch Rotation der Motorwelle angetrieben wird.
Das Hybridfahrzeugsystem kann ferner eine Verbrennungsmotorkupplung aufweisen, die zum Einschalten und Ausschalten der Kraftübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem ersten Motorgenerator in der Lage ist.
Die Verbrennungsmotorkupplung kann in dem ersten Motorgenerator vorgesehen sein.
Der zweite Motorgenerator kann mit der Eingangsseite des Getriebes gekoppelt sein.
Der zweite Motorgenerator kann mit der Ausgangsseite des Getriebes gekoppelt sein.
Das Hybridfahrzeugsystem kann ferner eine ausgangsseitige Getriebekupplung aufweisen, die zum Einschalten und Ausschalten der Kraftübertragung zwischen dem Getriebe und dem zweiten Motorgenerator in der Lage ist.
Bei der Getriebekupplung, der Verbrennungsmotorkupplung oder der ausgangsseitigen Getriebekupplung kann es sich um eine Kupplung handeln, die eingerückt wird, wenn der zugeführte Öldruck erhöht wird.
Das Hybridfahrzeugsystem kann ferner eine zweite Ölpumpe aufweisen, die mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist und die durch das Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, während es sich bei der Ölpumpe um eine erste Ölpumpe handelt.
Das Hybridfahrzeugsystem kann eine Steuerung aufweisen, die das Hybridfahrzeugsystem steuert. Die Steuerung kann zum Ausführen eines Hybrid-Fahrmodus, in dem das Antriebsrad durch ein Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor sowie ein Ausgangsdrehmoment von mindestens einem von dem ersten Motorgenerator und dem zweiten Motorgenerator angetrieben wird, sowie eines Elektromotor-Fahrmodus in der Lage sein, in dem das Antriebsrad durch ein Ausgangsdrehmoment von mindestens einem von dem ersten Motorgenerator und dem zweiten Motorgenerator angetrieben wird.
Die Steuerung kann die Getriebekupplung ausrücken und die Ölpumpe mittels des Ausgangsdrehmoments von dem ersten Motorgenerator antreiben, während sie einen Einzelmotor-Elektrofahrzeug-Fahrmodus ausführt, in dem das Antriebsrad nur durch ein von dem zweiten Motorgenerator abgegebenes Drehmoment angetrieben wird.
Beim Starten des Verbrennungsmotors kann die Steuerung den Verbrennungsmotor unter Nutzung eines Ausgangsdrehmoments von dem ersten Motorgenerator in einem Zustand anlassen, in dem die Getriebekupplung ausgerückt ist, und den Verbrennungsmotor starten.
Die Steuerung kann die Verbrennungsmotorkupplung ausrücken, die zum Einschalten und Ausschalten der Kraftübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem ersten Motorgenerator in der Lage ist, während sie einen Doppelmotor-Elektrofahrzeug-Fahrmodus ausführt, in dem das Antriebsrad durch von dem ersten Motorgenerator und dem zweiten Motorgenerator abgegebene Drehmomente angetrieben wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Konfigurationsbeispiels eines Hybridfahrzeugsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Fahrmodus eines Hybridfahrzeugsystems gemäß dem Ausführungsbeispiel;
3 eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels eines Fahrmodus-Schaltkennfelds;
4 eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands eines Hybridfahrzeugsystems bei einer Beschleunigung in einem Verbrennungsmotor-Fahrmodus;
5 eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands eines Hybridfahrzeugsystems bei einer Beschleunigung durch einen ersten Motorgenerator in einem Einzelmotor-Elektrofahrzeug-Fahrmodus;
6 eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands eines Hybridfahrzeugsystems bei einer Beschleunigung durch einen zweiten Motorgenerator in einem Einzelmotor-Elektrofahrzeug-Fahrmodus;
7 eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands eines Hybridfahrzeugsystems bei einer Beschleunigung in einem Doppelmotor-Elektrofahrzeug-Fahrmodus;
8 eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands eines Hybridfahrzeugsystems bei einer Beschleunigung in einem Hybrid-Fahrmodus;
9 eine Ansicht zur Erläuterung eines Zustands eines Hybridfahrzeugsystems beim Starten eines Verbrennungsmotors in einem Elektromotor-Fahrmodus sowie beim Umschalten auf einen Hybrid-Fahrmodus;
10 eine Ansicht zur Erläuterung eines Hybridfahrzeugsystems gemäß einem Referenzbeispiel;
11 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung eines Arbeitszustands eines Hybridfahrzeugsystems gemäß einem Referenzbeispiel;
12 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung eines Arbeitszustands eines Hybridfahrzeugsystems gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Konfigurationsbeispiels eines Hybridfahrzeugsystems gemäß einer Modifizierung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei erwähnt, dass in der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen Konstruktionselemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion und Konstruktion mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und auf eine erneute Wiederholung der Beschreibung dieser Konstruktionselemente verzichtet wird.
1. Grundlegende Konfiguration des Hybridfahrzeugsystems
Als erstes wird unter Bezugnahme auf 1 eine grundlegende Konfiguration eines Hybridfahrzeugsystems 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel des Hybridfahrzeugsystems 1. Das Hybridfahrzeugsystem 1 weist einen Verbrennungsmotor 10, einen ersten Motorgenerator 20 sowie einen zweiten Motorgenerator 50 auf und kann den Verbrennungsmotor 10, den ersten Motorgenerator 20 sowie den zweiten Motorgenerator 50 in Kombination als Antriebsquelle nutzen. Bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 wird die Fahrzeugantriebskraft gesteuert, während der Fahrmodus desselben zwischen einem Verbrennungsmotor-Fahrmodus, einem Einzelmotor-Elektrofahrzeug-(EV-)Fahrmodus, einem Doppelmotor-EV-Fahrmodus und einem Hybrid-Fahrmodus umgeschaltet wird.
Bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor-Fahrmodus um einen Modus, in dem ein Fahrzeug durch ein von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenes Drehmoment angetrieben wird. Bei dem Einzelmotor-EV-Fahrmodus handelt es sich um einen Modus, in dem ein Fahrzeug durch ein von dem ersten Motorgenerator 20 oder dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenes Drehmoment angetrieben wird.
Bei dem Doppelmotor-EV-Fahrmodus handelt es sich um einen Modus, in dem ein Fahrzeug durch von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebene Drehmomente angetrieben wird. Bei dem Hybrid-Fahrmodus handelt es sich um einen Modus, in dem ein Fahrzeug durch einen von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenes Drehmoment sowie ein von mindestens einem von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenes Drehmoment angetrieben wird.
Der Verbrennungsmotor 10 ist eine Brennkraftmaschine, die ein Drehmoment unter Verwendung von Benzin oder dergleichen als Kraftstoff erzeugt. Der Verbrennungsmotor 10 weist eine Kurbelwelle 11 als Ausgangswelle auf. Die Kurbelwelle 11 erstreckt sich in ein Automatikgetriebe 5 hinein. Ferner ist die Kurbelwelle 11 über einen Getriebezug 13 mit einer mechanischen Ölpumpe 15 gekoppelt.
Die mechanische Ölpumpe 15 wird durch Rotation der Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 10 angetrieben und führt dem Automatikgetriebe 5 ein Arbeitsfluid zu. Das dem Automatikgetriebe 5 zugeführte Arbeitsfluid wird jeweiligen Kupplungen und einem stufenlos verstellbaren Getriebe 30, nachstehend auch kurz als CVT 30 bezeichnet, das als Automatikgetriebe dient, über eine Ventileinheit 80 zugeführt.
Die Ölpumpe 15 kann mit einer vorderradseitigen Ausgangswelle 53, einer hinterradseitigen Ausgangswelle 73, einer Primärwelle 33 oder einer Sekundärwelle 37 des CVT 30 über einen Getriebemechanismus (nicht gezeigt) gekoppelt sein. In dem Fall, in dem die Ölpumpe 15 mit der vorderradseitigen Ausgangswelle 53 oder der hinterradseitigen Ausgangswelle 73 gekoppelt ist, kann die Ölpumpe 15 auch durch die Rotation von Antriebsrädern 70 und 75 angetrieben bzw. betrieben werden.
Wenn die Ölpumpe 15 mit der Primärwelle 33 oder der Sekundärwelle 37 gekoppelt ist, kann die Ölpumpe 15 auch durch die Rotation der Antriebsräder 70 und 75 angetrieben werden, während eine zweite Getriebekupplung 63 eingerückt ist. Bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Ölpumpe 15 mit der Kurbelwelle 11 und der vorderradseitigen Ausgangswelle 53 gekoppelt sowie durch die Rotation der Kurbelwelle 11 oder der vorderradseitigen Ausgangswelle 53, und zwar derjenigen Welle mit der höheren Rotationsgeschwindigkeit, angetrieben.
Das Automatikgetriebe 5 weist den ersten Motorgenerator 20, den zweiten Motorgenerator 50 und das CVT 30, eine Verbrennungsmotorkupplung 61, eine Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung 40, die als erste Getriebekupplung dient, die zweite Getriebekupplung (ausgangsseitige Getriebekupplung) 63 und eine Transferkupplung 65 auf. Die Ventileinheit 80 weist eine Mehrzahl von Steuerventilen, wie z. B. elektromagnetische Ventile, auf und wird von einer Getriebesteuerung (Getriebe-ECU) 300 gesteuert.
Die Getriebe-ECU 300 steuert die Mehrzahl von Steuerventilen in Reaktion auf eine Betriebsanforderung des CVT 30 oder einer jeweiligen Kupplung. Dadurch wird die Strömungsrate von Arbeitsfluiden, die jeweiligen Arbeitsteilen zuzuführen sind, gesteuert und der Öldruck wird eingestellt.
Der Verbrennungsmotor 10 und der erste Motorgenerator 20 sind über die Verbrennungsmotorkupplung 61 hinweg angeordnet. Die Verbrennungsmotorkupplung 61 ist zwischen der Kurbelwelle 11 des Verbrennungsmotors 10 und einer Motorwelle 21 des ersten Motorgenerators 21 angeordnet. Die Verbrennungsmotorkupplung 61 bringt die Kurbelwelle 11 und die Motorwelle 21 in Eingriff und trennt diese.
In dem Zustand, in dem die Verbrennungsmotorkupplung 61 eingerückt ist, kann eine Kraft zwischen der Kurbelwelle 11 und der Motorwelle 21 übertragen werden. Beispielsweise kann die Verbrennungsmotorkupplung 61 in dem Fall ausgerückt werden, in dem der Öldruck niedrig ist, und in dem Fall eingerückt werden, in dem der Öldruck erhöht wird. Somit ist es möglich, die elektrische Energie zu verringern, die zum Erhöhen des Öldrucks während des Elektromotor-Fahrmodus verwendet wird.
Bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist die Verbrennungsmotorkupplung 61 in dem ersten Motorgenerator 20 angeordnet. Mit anderen Worten, der erste Motorgenerator 20 ist mit der Verbrennungsmotorkupplung 61 integriert ausgebildet. Dies reduziert die Breite des Automatikgetriebes 5 in einer Richtung entlang der Wellenrichtung der Kurbelwelle 11 oder der Motorwelle 21, und es wird Platz eingespart. Eine solche Konfiguration kann z. B. durch das Vorsehen eines Raums im Zentrum des ersten Motorgenerators 30, der sich im Inneren eines Rotors und eines Stators befindet, sowie durch die Anordnung der Verbrennungsmotorkupplung 61 in diesem Raum erzielt werden.
Bei dem ersten Motorgenerator 20 handelt es sich beispielsweise um einen Dreiphasen-Wechselstrommotor, der über einen Inverter 90 mit einer Hochspannungsbatterie 95 gekoppelt ist. Der erste Motorgenerator 20 besitzt eine Funktion als Antriebsmotor, der durch elektrische Energie der Hochspannungsbatterie 95 angetrieben wird (Antrieb im Strombetrieb) und Fahrzeugantriebskraft erzeugt, eine Funktion als Generator, der durch ein Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 10 angetrieben wird und elektrische Energie erzeugt, sowie eine Funktion als Generator, der regenerativ betrieben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit langsamer wird, und der elektrische Energie unter Verwendung von kinetischer Energie der Antriebsräder 70 und 75 erzeugt.
Weiterhin weist der erste Motorgenerator 20 eine Kombination aus einer Funktion als Startermotor, der den Verbrennungsmotor 10 startet und stoppt, sowie einer Funktion als Antriebsmotor auf, der die mit der Motorwelle 21 gekoppelte Ölpumpe 75 rotationsmäßig antreibt.
In dem Fall, in dem der erste Motorgenerator 20 als Startermotor, als Antriebsmotor oder als Antriebsmotor der Ölpumpe 25 wirkt, treibt der Inverter 90 den ersten Motorgenerator 20 unter Umwandlung von einem von der Hochspannungsbatterie 95 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom an. In dem Fall, in dem der erste Motorgenerator 20 als Generator wirkt, lädt der Inverter 90 die Hochspannungsbatterie 95 auf, indem in dem ersten Motorgenerator 20 erzeugter Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel Kraft zwischen der Kurbelwelle 11 und der Motorwelle 21 nicht über einen Drehmomentwandler, sondern über die Verbrennungsmotorkupplung 61 übertragen. Wenn der erste Motorgenerator 20 und der Verbrennungsmotor 10 während einer Zeitdauer vollständig getrennt sind, in der der Verbrennungsmotor 10 kein Drehmoment abgibt, verbraucht somit der Verbrennungsmotor 10 kein Ausgangsdrehmoment von dem ersten Motorgenerator 20. Dadurch kann eine Verminderung der Arbeitseffizienz des ersten Motorgenerators 20 in dem Fall unterdrückt werden, in dem der erste Motorgenerator 20 ein Drehmoment abgibt oder der erste Motorgenerator 12 regenerativ betrieben wird.
Eine Getriebeölpumpe 25 ist auf die Motorwelle 21 des ersten Motorgenerators 20 gesetzt. Die Ölpumpe 25 wird durch Rotation der Motorwelle 21 angetrieben, die durch Umdrehungsbewegung des Verbrennungsmotors 10 oder Rotation des ersten Motorgenerators 20 rotationsmäßig bewegt wird, und führt der Ventileinheit 80 Arbeitsfluid zu.
Eine solche Ölpumpe 25 ist als elektrische Ölpumpe ausgebildet, die von dem ersten Motorgenerator 20 zu betreiben ist. Somit kann selbst in einem Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 10 gestoppt ist, die Ölpumpe 25 durch ein Ausgangsdrehmoment von dem ersten Motorgenerator 20 angetrieben werden, und der Ventileinheit 80 kann ein Öldruck zugeführt werden.
Die Motorwelle 21 des ersten Motorgenerators 20 ist über die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung 40 mit der Primärwelle 33 des CVT 30 gekoppelt. Die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung 40 weist ein Planetengetriebe 41, eine Vorwärts-Kupplung 43 und eine Rückwärts-Bremse 45 auf. Durch Steuern der Vorwärts-Kupplung 43 und der Rückwärts-Bremse 45 können die Rotationsrichtungen der Primärwelle 33 umgeschaltet werden.
Wenn die Rückwärts-Bremse 45 gelöst ist und die Vorwärts-Kupplung 43 eingerückt ist, so ist die Motorwelle 21 des ersten Motorgenerators 20 mit der Primärwelle 33 direkt gekoppelt. Somit wird ein Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 10 oder dem ersten Motorgenerator 20 über die Vorwärts-Kupplung 43 zu der Primärwelle 33 übertragen, die Primärwelle 33 dreht sich in einer normalen Rotationsrichtung, und das Fahrzeug kann in Vorwärtsrichtung fahren.
Wenn die Vorwärts-Kupplung 43 ausgerückt bzw. gelöst wird und die Rückwärts-Bremse 45 angelegt bzw. betätigt wird, wird die Motorwelle 21 über das Planetengetriebe 41 mit der Primärwelle 33 gekoppelt. Dadurch wird ein Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 10 oder dem ersten Motorgenerator 20 über das Planetengetriebe 41 zu der Primärwelle 33 übertragen, die Primärwelle 33 dreht sich in einer Rückwärts-Rotationsrichtung, und das Fahrzeug kann in Rückwärtsrichtung fahren.
Wenn sowohl die Vorwärts-Kupplung 43 als auch die Rückwärts-Bremse 45 gelöst sind, gelangt die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung 40 in einen neutralen Zustand, in dem keine Kraft von dem Verbrennungsmotor 10 oder dem ersten Motorgenerator 20 zu der Primärwelle 33 übertragen wird. Die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung 40 in dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel entspricht der ersten Getriebekupplung, die die Kraftübertragung zwischen der Motorwelle 21 und der Primärwelle 33 einschaltet und ausschaltet.
Die Vorwärts-Kupplung 43 und die Rückwärts-Bremse 45 können in einem Fall gelöst werden, in dem der Öldruck niedrig ist, sowie in einem Fall aktiviert werden, in dem der Öldruck erhöht wird. Auf diese Weise kann die zum Erhöhen des Öldrucks während des Elektromotor-Fahrmodus verwendete elektrische Energie verringert werden.
Das CVT 30 weist die Primärwelle 33 und die Sekundärwelle 37 auf, die parallel zu der Primärwelle 33 angeordnet ist. Eine Primärscheibe 31 ist auf der Primärwelle 33 befestigt, und eine Sekundärscheibe 35 ist auf der Sekundärwelle 37 befestigt. Um die Primärscheibe 31 und die Sekundärscheibe 35 ist ein Kraftübertragungselement 36 vom Wickel-Typ herumgelegt, das in Form eines Riemens oder einer Kette ausgebildet ist.
Das CVT 30 ändert ein Scheibenverhältnis durch Verändern eines Umschlingungsradius des Kraftübertragungselements 36 auf der Primärscheibe 31 und der Sekundärscheibe 35 und überträgt ein Drehmoment, das bei einem Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von einem Fahrzeugfahrzustand zwischen der Primärwelle 33 und der Sekundärwelle 37 umgewandelt wird.
Die Sekundärwelle 37 ist über einen Getriebezug 39 und die zweite Getriebekupplung 63 mit der vorderradseitigen Ausgangswelle 53 gekoppelt. Die zweite Getriebekupplung 63 entspricht der ausgangsseitigen Getriebekupplung. Die vorderradseitige Ausgangswelle 53 ist über ein Untersetzungsgetriebe und eine Antriebswelle (die nicht näher dargestellt sind) mit dem Vorderrad (Antriebsrad) 70 gekoppelt. Über die vorderradseitige Ausgangswelle 53 abgegebene Antriebskraft kann zu den Antriebsrädern 70 und 75 übertragen werden.
Der zweite Motorgenerator 50 ist über einen Getriebezug 51 mit der vorderradseitigen Ausgangswelle 53 gekoppelt. Der zweite Motorgenerator 50 ist über die Verbrennungsmotorkupplung 61, die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 in mit dem Verbrennungsmotor 10 gekoppelter Weise vorgesehen. In ähnlicher Weise wie bei dem ersten Motorgenerator 20 handelt es sich auch bei dem zweiten Motorgenerator 50 um einen Dreiphasen-Wechselstrommotor, der über den Inverter 90 mit der Hochspannungsbatterie 95 gekoppelt ist.
Der zweite Motorgenerator 50 besitzt eine Funktion als Antriebsmotor, der durch elektrische Energie von der Hochspannungsbatterie 95 angetrieben wird (Antrieb im Strombetrieb) und Fahrzeugantriebskraft erzeugt, sowie eine Funktion als Generator, der regenerativ betrieben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit langsamer wird, und der elektrische Energie unter Verwendung von kinetischer Energie der Antriebsräder 70 und 75 erzeugt.
In dem Fall, in dem der zweite Motorgenerator 50 als Antriebsmotor wirkt, treibt der Inverter 90 den zweiten Motorgenerator 50 an, indem ein von der Hochspannungsbatterie 95 zugeführter Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird. Wenn der zweite Motorgenerator 50 als Generator wirkt, lädt der Inverter 90 die Hochspannungsbatterie 95 auf, indem in dem zweiten Motorgenerator 50 erzeugter Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt wird. Die Nennleistung des zweiten Motorgenerators 50 und die Nennleistung des ersten Motorgenerators 20 können gleich sein oder voneinander verschieden sein.
Die zweite Getriebekupplung 63 bringt die Sekundärwelle 37 und die vorderradseitige Ausgangswelle 53 miteinander in Eingriff oder trennt diese voneinander. In dem Zustand, in dem die zweite Getriebekupplung 63 eingerückt ist, kann eine Kraft zwischen der Sekundärwelle 37 und der vorderradseitigen Ausgangswelle 53 übertragen werden. Wenn dagegen die zweite Getriebekupplung 63 ausgerückt ist, sind das CVT 30 und die vorderradseitige Ausgangswelle 53 voneinander getrennt.
Mit anderem Worten, es sind in dem Zustand, in dem die zweite Getriebekupplung 63 ausgerückt ist, nicht nur der Verbrennungsmotor 10 und der erste Motorgenerator 20, sondern auch das CVT 30 von der vorderradseitigen Ausgangswelle 53 getrennt.
Während der zweite Motorgenerator 50 den Betrieb steuert, wird somit der erforderliche Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 geringer, wobei dies zu einem sparsamen Kraftstoffverbrauch führt. Beispielsweise kann die zweite Getriebekupplung 63 in dem Fall ausgerückt werden, in dem der Öldruck niedrig ist, und in dem Fall eingerückt werden, in dem der Öldruck ansteigt. Somit ist es möglich, die während des Elektromotor-Fahrmodus zur Erhöhung des Öldrucks verwendete elektrische Energie zu reduzieren.
Die vorderradseitige Ausgangswelle 53 ist mit der hinterradseitigen Ausgangswelle 73 über einen Getriebezug 71 und die Transferkupplung 65 gekoppelt. Die hinterradseitige Ausgangswelle 73 ist mit dem Antriebsrad 75 über eine Kardanwelle, ein Untersetzungsgetriebe und eine Antriebswelle (wobei diese nicht dargestellt sind) gekoppelt. Ein über die hinterradseitige Ausgangswelle 73 abgegebenes Drehmoment kann zu dem Antriebsrad 75 übertragen werden.
Die Transferkupplung 75 schaltet die Drehmomentübertragung zu der hinterradseitigen Ausgangswelle 73 ein und aus. In dem Zustand, in dem die Transferkupplung 75 eingerückt ist, wird Antriebskraft zu der hinterradseitigen Ausgangswelle 73 übertragen, und das Hybridfahrzeug gelangt in einen Vierrad- bzw. Allrad-Fahrmodus. In dem Zustand, in dem die Transferkupplung 65 eingerückt ist, wird Antriebskraft alleine zu der hinterradseitigen Ausgangswelle 53 übertragen, und das Hybridfahrzeug gelangt in einen Vorderrad-Antriebsmodus.
2. Konfigurationsbeispiel des elektronischen Steuersystems
Als nächstes wird ein Konfigurationsbeispiel eines elektronischen Steuersystems des in 1 dargestellten Hybridfahrzeugsystems 1 beschrieben.
In dem Hybridfahrzeugsystem 1 wird der Verbrennungsmotor 10 von einer Verbrennungsmotor-Steuereinheit (Verbrennungsmotor-ECU) 200 gesteuert. Das Automatikgetriebe 5 wird von einer Getriebesteuereinheit (Getriebe-ECU) 300 gesteuert. Der erste Motorgenerator 20 und der zweite Motorgenerator 50 werden von einer Elektromotor-Steuereinheit (Elektromotor-ECU) 400 gesteuert.
Die Verbrennungsmotor-ECU 200, die Getriebe-ECU 300 und die Elektromotor-ECU 400 sind mit einer Hybrid-Steuereinheit (Hybrid-ECU) 100 gekoppelt, die das gesamte System in integraler Weise steuert. Die Hybrid-ECU 100 gibt Steuerbefehle an die Verbrennungsmotor-ECU 200, die Getriebe-ECU 300 und die Elektromotor-ECU 400 ab, um die Fahrt des Fahrzeugs zu steuern oder das Aufladen der Hochspannungsbatterie 95 zu steuern.
Die ECUs weisen jeweils einen Mikrocontroller, verschiedene Arten von Schnittstellen oder peripheren Geräten und dergleichen auf. Die jeweiligen ECUs sind über eine Kommunikationsleitung gekoppelt, wie z. B. das Contoller Area Network (CAN), um eine wechselseitige Kommunikation herzustellen. Die jeweiligen ECUs kommunizieren Steuerungsinformation oder verschiedene Arten von Information über Steuerziele miteinander. Als nächstes wird eine Übersicht über Funktionen der jeweiligen ECUs beschrieben.
Die Verbrennungsmotor-ECU 200 empfängt einen Steuerbefehl von der Hybrid-ECU 100 und berechnet gesteuerte Variable, wie z. B. ein Drosselklappen-Öffnungsausmaß, einen Zündzeitpunkt und eine Kraftstoffeinspritzmenge, auf der Basis von Information, die von verschiedenen Sensoren des Verbrennungsmotors 10 detektiert wird. Die Verbrennungsmotor-ECU 200 treibt eine Drosselklappe, eine Zündkerze und ein Kraftstoff-Einspritzventil und dergleichen auf der Basis der berechneten gesteuerten Variablen an und steuert den Verbrennungsmotor 10 in einer derartigen Weise, dass die Leistung des Verbrennungsmotors 10 einen Steuerungsbefehlswert annimmt.
Die Elektromotor-ECU 400 empfängt einen Steuerbefehl von der Hybrid-ECU 100 und steuert den ersten Motorgenerator 20 oder den zweiten Motorgenerator 50 in unabhängiger Weise über den Inverter 90. Die Elektromotor-ECU 400 gibt einen Strombefehl oder einen Spannungsbefehl an den Inverter 90 ab, und zwar auf der Basis von Information über eine Rotationsgeschwindigkeit, Spannung, Strom und dergleichen des ersten Motorgenerators 20 oder des zweiten Motorgenerators 50, und steuert den ersten Motorgenerator 20 oder den zweiten Motorgenerator 50 in unabhängiger Weise derart, dass eine Leistung des ersten Motorgenerators 20 oder des zweiten Motorgenerators 50 einen Steuerungsbefehlswert annimmt.
Die Getriebe-ECU 300 empfängt einen Steuerbefehl von der Hybrid-ECU 100, entscheidet sich für ein Übersetzungsverhältnis des CVT 30 und führt einen Steuervorgang aus, in dem ein Eingangsdrehmoment bei einem geeigneten Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von einem Fahrzustand umgewandelt wird. Beispielsweise steuert die Getriebe-ECU 300 das Übersetzungsverhältnis des CVT 30 durch Steuern des Drucks in Öl-Hydraulikkammern (nicht dargestellt), die in der Primärscheibe 31 und der Sekundärscheibe 35 vorgesehen sind, durch Einstellen der Positionen der beweglichen Scheiben sowie Einstellen der Scheibenbreite.
Der Getriebe-ECU 300 wird ein Steuerbefehl von der Hybrid-ECU 100 zugeführt, und sie steuert das Einrücken und Ausrücken der Verbrennungsmotorkupplung 61, der Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung 40 und der zweiten Getriebekupplung 63 und schaltet den Fahrmodus. Die Getriebe-ECU 300 steuert das Einrücken und Ausrücken der jeweiligen Kupplungen z. B. durch Steuern des den jeweiligen Kupplungen zuzuführenden Öldrucks.
In dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel stellt die Getriebe-ECU 300 den dem CVT 30 oder den jeweiligen Kupplungen zuzuführenden Öldruck durch Steuern von Steuerventilen ein, die in der Ventileinheit 80 vorgesehen sind. Die Ventileinheit 80 muss nicht alle der Steuerventile zum Einstellen des Öldrucks enthalten, der dem CVT 30 und den jeweiligen Kupplungen zuzuführen ist. Beispielsweise können die jeweiligen Steuerventile in Ölpassagen von Arbeitsfluiden vorgesehen sein, die von einer Galeriekammer zu den jeweiligen Arbeitsbereichen verteilt werden können.
3. Fahrmodus
Als nächstes werden Fahrmoden beschrieben, die in dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführt werden. 2 veranschaulicht ein Beispiel von Fahrmoden des Hybridfahrzeugsystems 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel. 3 veranschaulicht ein Beispiel eines Fahrmodus-Auswahlkennfelds. Im Folgenden wird die Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung 40 als erste Getriebekupplung bezeichnet.
Außerdem wird im Folgenden ein Beispiel in dem Fall beschrieben, in dem das Fahrzeug in einem Allrad-Antriebsmodus gesteuert wird, in dem die Transferkupplung 65 eingerückt ist. Im Fall des Vorderrad-Antriebsmodus wird keine Antriebskraft oder regenerative Bremskraft zu dem Hinterrad 75 übertragen.
Wie in 3 dargestellt, wählt das Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel den Einzelmotor-EV-Fahrmodus in dem Fall aus, in dem die für die Fahrzeugfahrt erforderliche PS-Leistung (Fahrzeuggeschwindigkeit V × angeforderte Antriebskraft Tr_tgt) niedrig ist. Mit steigender erforderlicher PS-Leistung wird der Fahrmodus nacheinander auf den Doppelmotor-EV-Fahrmodus und den Hybrid-Fahrmodus umgeschaltet. Jedoch handelt es sich bei dem Kennfeld in 3 lediglich um ein Beispiel. Regionen, in denen die jeweiligen Fahrmoden in dem Kennfeld gewählt werden können, können geeignet vorgegeben werden.
In dem Hybridfahrzeugsystem 1 wird der Verbrennungsmotor-Fahrmodus nur in dem Fall ausgewählt, in dem eine Steuerung im Strombetrieb bei dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 nicht vorgenommen werden kann, um dadurch den Verbrauch an Kraftstoff, der für den Antrieb des Verbrennungsmotors 10 aufzuwenden ist, nach unten zu drücken.
3-1. Verbrennungsmotor-Fahrmodus
Wie in 2 dargestellt, treibt die Verbrennungsmotor-ECU 200 den Verbrennungsmotor 10 im Verbrennungsmotor-Fahrmodus an. Die Getriebe-ECU 300 rückt die Verbrennungsmotorkupplung 61, die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 alle ein und überträgt ein Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 10 zu dem CVT 30. Die Ölpumpe 15 wird von dem in Betrieb befindlichen Verbrennungsmotor 10 angetrieben, und in dem Automatikgetriebe 5 kann Öldruck sichergestellt werden. Anschließend wandelt die Getriebe-ECU 300 das von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebene Drehmoment bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis in dem CVT 30 um und überträgt das Drehmoment zu der vorderradseitigen Ausgangswelle 53.
4 veranschaulicht einen Arbeitszustand des Hybridfahrzeugsystems 1 zum Zeitpunkt einer Beschleunigung in dem Verbrennungsmotor-Fahrmodus. Bei der Beschleunigung des Fahrzeugs im Verbrennungsmotor-Fahrmodus sind die Verbrennungsmotorkupplung 61, die erste Getriebekupplung 40 sowie die zweite Getriebekupplung 63 alle eingerückt, und ein von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenes Drehmoment wird von dem CVT 30 bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis umgewandelt, und das Drehmoment wird zu den Antriebsrädern 70 und 75 übertragen. Die Ölpumpe 15 und die Ölpumpe 25 sind in dem Verbrennungsmotor-Fahrmodus in Betrieb, und in dem Automatikgetriebe 5 wird Öldruck sichergestellt.
Während des Verbrennungsmotor-Fahrmodus versetzt die Elektromotor-ECU 400 den ersten Motorgenerator 20 in einen Null-Drehmoment-Zustand oder steuert die elektrische Energieerzeugung bzw. Stromerzeugung in dem ersten Motorgenerator 20 unter Nutzung eines Teils eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoments. Die Elektromotor-ECU 400 versetzt den zweiten Motorgenerator 50 in den Null-Drehmoment-Zustand. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit langsamer wird, kann die Elektromotor-ECU 400 zumindest einen von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 regenerativ antreiben und den ersten Motorgenerator 20 und den zweiten Motorgenerator 50 zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Nutzung der kinetischen Energie des Fahrzeugs veranlassen.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit während der Fahrt im Verbrennungsmotor-Fahrmodus geringer wird, rückt die Getriebe-ECU 300 die zweite Getriebekupplung 63 aus, und die Elektromotor-ECU 400 treibt beispielsweise den zweiten Motorgenerator 50 in regenerativer Weise an. Dadurch wird regenerative Bremskraft erzeugt. Alternativ hierzu kann die Elektromotor-ECU 400 den ersten Motorgenerator 20 in regenerativer Weise antreiben, während die zweite Getriebekupplung 63 eingerückt ist.
In dem Fall, in dem der erste Motorgenerator 20 regenerativ angetrieben wird, kann die Getriebe-ECU 300 die Verbrennungsmotorkupplung 61 ausrücken. In dem Fall, in dem der Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie 95 in einem derartigen Zustand abnimmt, kann die Elektromotor-ECU 400 die elektrische Enerigieerzeugung des ersten Motorgenerators 20 unter Nutzung eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen, überschüssigen Drehmoments steuern.
3-2. Einzelmotor-EV-Fahrmodus
3-2-1. Erster Einzelmotor-EV-Fahrmodus
Wie in 2 dargestellt, werden in dem Einzelmotor-EV-Fahrmodus unter Nutzung des ersten Motorgenerators 20 (wobei dieser im Folgenden auch als ”erster Einzelmotor-EV-Fahrmodus” bezeichnet wird) von der Getriebe-ECU 300 die Verbrennungsmotorkupplung 61 ausgerückt sowie die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 eingerückt. Die Elektromotor-ECU 400 veranlasst den ersten Motorgenerator 20 zu einem Antrieb im Strombetrieb und überträgt ein von dem ersten Motorgenerator 20 abgegebenes Drehmoment über das CVT 30 zu den Antriebsrädern 70 und 75.
5 veranschaulicht einen Zustand des Hybridfahrzeugsystems 1 zum Zeitpunkt einer Beschleunigung in dem ersten Einzelmotor-EV-Fahrmodus. Bei der Beschleunigung des Fahrzeugs in dem ersten Einzelmotor-EV-Fahrmodus wird die Verbrennungsmotorkupplung 61 ausgerückt, und die erste Getriebekupplung 40 sowie die zweite Getriebekupplung 63 werden eingerückt.
Anschließend wird ein von dem ersten Motorgenerator 20 abgegebenes Drehmoment bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis von dem CVT 30 umgewandelt und zu den Antriebsrädern 70 und 75 übertragen. In dem ersten Einzelmotor-EV-Fahrmodus werden der erste Motorgenerator 20 betrieben und die Ölpumpe 25 betrieben. Dadurch kann Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 auch dann sichergestellt werden, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestoppt ist und das Fahrzeug gestoppt ist. Somit ist es möglich, das Fahrzeug in dem ersten Einzelmotor-EV-Fahrmodus in Betrieb zu versetzen, während der Verbrennungsmotor 10 gestoppt ist.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem ersten Einzelmotor-EV-Fahrmodus langsamer wird, treibt die Elektromotor-ECU 400 den ersten Motorgenerator 20 in regenerativer Weise an und veranlasst den ersten Motorgenerator 20 zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Nutzung der kinetischen Energie des Fahrzeugs. Die Elektromotor-ECU 400 versetzt den zweiten Motorgenerator 50 in den Null-Drehmoment-Zustand.
Alternativ hierzu kann die Elektromotor-ECU 400 den zweiten Motorgenerator 20 in regenerativer Weise antreiben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit langsamer wird. Die zweite Getriebekupplung 63, das CVT 30 und die erste Getriebekupplung 40 befinden sich zwischen dem ersten Motorgenerator 20 und der vorderradseitigen Ausgangswelle 53. Dadurch ist es möglich, die Effizienz bei der regenerativen Erzeugung von elektrischer Energie zu verbessern, indem dem regenerativen Betrieb des zweiten Motorgenerators 50 Priorität gegeben wird.
In dem Fall, in dem der Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie 95 in dem ersten Einzelmotor-EV-Fahrmodus geringer wird, wird der Fahrmodus auf einen anderen Fahrmodus umgeschaltet, so dass der erste Motorgenerator 20 unter Verwendung eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoments elektrische Energie erzeugt.
3-2-2. Zweiter Einzelmotor-EV-Fahrmodus
Wie in 2 dargestellt, werden in dem Einzelmotor-EV-Fahrmodus unter Verwendung des zweiten Motorgenerators 50 (wobei dieser im Folgenden auch als ”zweiter Einzelmotor-EV-Fahrmodus” bezeichnet wird) von der Getriebe-ECU 300 die Verbrennungsmotorkupplung 61, die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 alle ausgerückt.
Die Elektromotor-ECU 400 veranlasst den zweiten Motorgenerator 50 zu einem Antrieb im Strombetrieb und überträgt ein von dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenes Drehmoment zu den Antriebsrädern 70 und 75. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit während der Fahrt im zweiten Einzelmotor-EV-Fahrmodus langsamer wird, wird der zweite Motorgenerator 50 in regenerativer Weise betrieben. Dadurch wird regenerative Bremskraft erzeugt.
6 veranschaulicht einen Arbeitszustand des Hybridfahrzeugsystems 1 zum Zeitpunkt einer Beschleunigung durch den zweiten Motorgenerator 50 in dem Einzelmotor-EV-Fahrmodus. Bei der Beschleunigung des Fahrzeugs in dem zweiten Einzelmotor-EV-Fahrmodus werden die Verbrennungsmotorkupplung 61, die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 alle ausgerückt, und der Verbrennungsmotor 10 und der erste Motorgenerator 20 werden von den Antriebsrädern 70 und 75 getrennt. Somit wird die zu den Antriebsrädern 70 und 75 übertragene Antriebskraft durch Steuern eines von dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenen Drehmoments eingestellt.
In dem zweiten Einzelmotor-EV-Fahrmodus betreibt die Elektromotor-ECU 400 den ersten Motorgenerator 20. Dadurch wird die Ölpumpe 25 angetrieben, und Öldruck kann in dem Automatikgetriebe 5 auch dann sichergestellt werden, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestoppt wird. In dem zweiten Einzelmotor-EV-Fahrmodus werden die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 ausgerückt.
Somit kann der Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 sichergestellt werden, indem der erste Motorgenerator 20 oder der Verbrennungsmotor 10 betrieben wird und die Ölpumpe 25 oder die Ölpumpe 15 bei Bedarf betrieben werden. Insbesondere ist es selbst in dem Fall des zweiten Einzelmotor-EV-Fahrmodus möglich, den Betrieb des Fahrzeugs zu starten, indem der erste Motorgenerator 20 betrieben wird, während der Verbrennungsmotor 10 gestoppt ist.
In dem Fall, in dem das Hybridfahrzeugsystem 1 eine mechanische Ölpumpe aufweist, die mit den Antriebsrädern 70 und 75 gekoppelt ist, wird die Ölpumpe während der Fahrt des Fahrzeugs betrieben, und Öldruck kann in dem Automatikgetriebe 5 sichergestellt werden. In dem Fall, in dem das Hybridfahrzeugsystem 1 eine solche Ölpumpe beinhaltet, kann somit die Elektromotor-ECU 400 den ersten Motorgenerator 20 in einen Null-Drehmoment-Zustand versetzen, während das Fahrzeug in dem zweiten Einzelmotor-EV-Fahrmodus fährt.
In dem Fall, in dem der Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie 95 in dem zweiten Einzelmotor-EV-Fahrmodus geringer wird, kann die Getriebe-ECU 300 die Verbrennungsmotorkupplung 61 einrücken, die Verbrennungsmotor-ECU 200 kann den Verbrennungsmotor 10 antreiben und die Elektromotor-ECU 400 kann die elektrische Energieerzeugung des ersten Motorgenerators 20 unter Verwendung eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoments steuern.
In dem Fall, in dem der Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie 95 geringer wird, kann die Elektromotor-ECU 400 die elektrische Energieerzeugung des ersten Motorgenerators 20 unter Nutzung eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoments steuern. Die Verbrennungsmotor-ECU 200 stoppt den Verbrennungsmotor 10 im Grunde. Wenn jedoch der erste Motorgenerator 20 die elektrische Energieerzeugung steuert, treibt die Verbrennungsmotor-ECU 200 den Verbrennungsmotor 10 an. In dem Fall, in dem der erste Motorgenerator 20 elektrische Energie erzeugt, rückt die Getriebe-ECU 300 die Verbrennungsmotorkupplung 61 ein.
Bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel werden der Verbrennungsmotor 10, der erste Motorgenerator 20 und das CVT 30 von den Antriebsrädern 70 und 75 getrennt, und die Antriebsräder 70 und 75 können in dem zweiten Einzelmotor-EV-Fahrmodus von dem zweiten Motorgenerator 50 alleine angetrieben werden. In diesem Fall durchläuft ein von dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenes Drehmoment das CVT 30 nicht, wenn das Drehmoment zu den Antriebsrädern 70 und 75 übertragen wird. Somit wird ein Drehmoment zur Sicherstellung von Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 vermindert, und dies führt zu einer guten Kraftstoffersparnis.
3-3. Doppelmotor-EV-Fahrmodus
Wie in 2 dargestellt, werden in dem Doppelmotor-EV-Fahrmodus von der Getriebe-ECU 300 die Verbrennungsmotorkupplung 61 ausgerückt sowie die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 eingerückt. Die Elektromotor-ECU 400 veranlasst den ersten Motorgenerator 20 und den zweiten Motorgenerator 50 jeweils zu einem Antrieb im Strombetrieb unter Einstellung der Leistungen von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50.
Anschließend wandelt die Getriebe-ECU 300 ein von dem ersten Motorgenerator 20 abgegebenes Drehmoment bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis in dem CVT 30 um, überträgt das Drehmoment zu der vorderradseitigen Ausgangswelle 53, kombiniert das von dem ersten Motorgenerator 20 abgegebene Drehmoment mit einem von dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenen Drehmoment und überträgt das kombinierte Drehmoment zu den Antriebsrädern 70 und 75.
7 veranschaulicht einen Arbeitszustand des Hybridfahrzeugsystems 1 zum Zeitpunkt einer Beschleunigung in dem Doppelmotor-EV-Fahrmodus. Bei einer Beschleunigung des Fahrzeugs im Doppelmotor-EV-Fahrmodus wird die Verbrennungsmotorkupplung 61 ausgerückt, und die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 werden eingerückt. Somit wird die auf die Antriebsräder 70 und 75 zu übertragende Antriebskraft durch die Steuerung der von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenen Drehmomente eingestellt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Doppelmotor-EV-Fahrmodus langsamer wird, treibt die Elektromotor-ECU 400 mindestens einen von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 in regenerativer Weise an und veranlasst mindestens einen von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Nutzung der kinetischen Energie des Fahrzeugs.
Im Fall des Doppelmotor-EV-Fahrmodus ist die Verbrennungsmotorkupplung 61 stets ausgerückt, der Verbrennungsmotor 10 ist gestoppt. In dem Doppelmotor-EV-Fahrmodus werden der erste Motorgenerator 20 angetrieben und die Ölpumpe 25 angetrieben. Somit kann Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 auch dann sichergestellt werden, wenn der Verbrennungsmotor 10 gestoppt ist.
In dem Fall, in dem der Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie 95 in dem Doppelmotor-EV-Fahrmodus abnimmt, wird der Fahrmodus auf einen anderen Fahrmodus umgeschaltet, so dass der erste Motorgenerator 20 elektrischer Energie unter Nutzung eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoments erzeugt.
3-4. Hybrid-Fahrmodus
Wie in 2 dargestellt, werden in dem Hybrid-Fahrmodus die Verbrennungsmotorkupplung 61, die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 alle von der Getriebe-ECU 300 eingerückt. Die Verbrennungsmotor-ECU 200 treibt den Verbrennungsmotor 10 an und überträgt Antriebskraft zu den Antriebsrädern 70 und 75. Die Elektromotor-ECU 400 veranlasst mindestens einen von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 zu einem Antrieb im Strombetrieb und unterstützt beispielsweise den Antriebsvorgang der Antriebsräder 70 und 75.
In diesem Fall wandelt die Getriebe-ECU 300 ein zu dem CVT 30 bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis übertragenes Drehmoment um, überträgt das Drehmoment zu der vorderradseitigen Ausgangswelle 53, kombiniert das zu dem CVT 30 übertragene Drehmoment mit einem von dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenen Drehmoment und überträgt das kombinierte Drehmoment zu den Antriebsrädern 70 und 75.
8 veranschaulicht einen Arbeitszustand des Hybridfahrzeugsystems 1 zum Zeitpunkt einer Beschleunigung in dem Hybrid-Fahrmodus. Bei der Beschleunigung des Fahrzeugs in dem Hybrid-Fahrmodus sind die Verbrennungsmotorkupplung 61, die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 alle eingerückt. Somit wird ein von mindestens einem von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenes Drehmoment mit einem von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoment ergänzt, und die zu den Antriebsrädern 70 und 75 zu übertragende Antriebskraft wird eingestellt.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Hybrid-Fahrmodus langsamer wird, treibt die Elektromotor-ECU 400 zumindest einen von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 in regenerativer Weise an und veranlasst zumindest einen von dem ersten Motorgenerator 20 und dem zweiten Motorgenerator 50 zum Erzeugen von elektrischer Energie unter Nutzung der kinetischen Energie des Fahrzeugs.
In dem Zustand, in dem der Ladezustand (SOC) der Hochspannungsbatterie 95 in dem Hybrid-Fahrmodus geringer wird, kann die Elektromotor-ECU 400 die elektrische Energieerzeugung des ersten Motorgenerators 20 unter Verwendung eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen, überschüssigen Drehmoments steuern. In dem Hybrid-Fahrmodus werden zumindest der Verbrennungsmotor 10 angetrieben und die Ölpumpe 15 sowie die Ölpumpe 25 angetrieben. Somit ist der Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 sichergestellt.
3-5. Zeit des Startens des Verbrennungsmotors
Das Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel weist keinen Startermotor bzw. Anlassermotor auf, der ein Drehmoment an der Kurbelwelle 11 bereitstellt, wenn der Verbrennungsmotor 10 startet oder stoppt. Bei diesem Hybridfahrzeugsystem 1 erfolgt die Steuerung zum Zeitpunkt des Startens oder Stoppens des Verbrennungsmotors 10 unter Verwendung des ersten Motorgenerators 20.
9 veranschaulicht einen Arbeitszustand des Hybridfahrzeugsystems 1 zu dem Zeitpunkt des Starts des Verbrennungsmotors 10. 9 veranschaulicht einen Zustand, in dem der Verbrennungsmotor 10 startet, wenn der Fahrmodus von dem Einzelmotor-EV-Fahrmodus oder dem Doppelmotor-EV-Fahrmodus auf den Hybrid-Fahrmodus umgeschaltet wird. Zum Starten des Verbrennungsmotors 10 werden die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 60 ausgerückt, und die Verbrennungsmotorkupplung 61 wird eingerückt. Durch das Betreiben des ersten Motorgenerators 20 in einem derartigen Zustand wird der Verbrennungsmotor 10 angelassen, und der Verbrennungsmotor 10 kann gestartet werden.
Wenn der Elektromotor-Fahrmodus auf den Hybrid-Fahrmodus umgeschaltet wird, so wird der Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 gewährleistet. Dadurch ist es möglich, das Einrücken und Ausrücken der Verbrennungsmotorkupplung 61, der ersten Getriebekupplung 40 und der zweiten Getriebekupplung 63 zu schalten.
Das Hybridfahrzeugsystem 1 befindet sich auch in dem Fall in einem Zustand ähnlich der 9, in dem der Verbrennungsmotor 10 stoppt, wenn der Hybrid-Fahrmodus auf den Einzelmotor-EV-Fahrmodus oder den Doppelmotor-EV-Fahrmodus umgeschaltet wird. Durch Ausführen eines Steuervorgangs in einer derartigen Weise, dass ein Ausgangsdrehmoment von dem ersten Motorgenerator 20 einen vorbestimmten Wert erreicht, ist ein Stoppen des Verbrennungsmotors 10 möglich, während die Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 10 gesteuert wird. Dadurch können Vibration und Geräusch zum Zeitpunkt des Stoppens des Verbrennungsmotors 10 reduziert werden.
4. Zeitablaufdiagramm
Als nächstes werden Änderungen bei den Nutzungszuständen des Verbrennungsmotors 10, des ersten Motorgenerators 20, des zweiten Motorgenerators 50, der Verbrennungsmotorkupplung 61, der ersten Getriebekupplung 40 und der zweiten Getriebekupplung 63 zu der Zeit beschrieben, wenn ein mit dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgestattetes Fahrzeug in Fahrt ist.
Im Folgenden wird zuerst ein Zeitablaufdiagramm beschrieben, das einen Nutzungszustand eines Systems gemäß einem Referenzbeispiel veranschaulicht, das von dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel verschieden ist, und im Anschluss daran wird ein Zeitablaufdiagramm beschrieben, das einen Nutzungszustand des Hybridfahrzeugsystems 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
10 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Hybridfahrzeugsystems 801 gemäß dem Referenzbeispiel. Das Hybridfahrzeugsystem 801 gemäß dem Referenzbeispiel besitzt keinen Motorgenerator, der dem ersten Motorgenerator 20 entspricht, und keine Ölpumpe, die der Ölpumpe 25 entspricht, die von dem ersten Motorgenerator 20 angetrieben werden kann.
Anstatt derartiger Konstruktionselemente ist ein Startergenerator 817 an einem Verbrennungsmotor 810 vorgesehen, und eine elektrische Ölpumpe 825 ist vorgesehen, um Öldruck in einem Automatikgetriebe 805 sicherzustellen, wenn der Verbrennungsmotor 810 stoppt. Außerdem besitzt das Hybridfahrzeugsystem 801 gemäß dem Referenzbeispiel einen Drehmomentwandler 820 anstatt einer Verbrennungsmotorkupplung 61. Wenn der Verbrennungsmotor 810 in Betrieb ist, kann stets Leistung zu einer Eingangsseite einer ersten Getriebekupplung 840 übertragen werden.
11 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung von Änderungen bei einem Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc, einer Leistung der elektrischen Ölpumpe 825 (EOP), einer Leistung des Startergenerators 817 (ISG), einer Leistung eines Motorgenerators 850 (MG), einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V), einer Leistung des Verbrennungsmotors 810, sowie von Zuständen von Getriebekupplungen (erste Getriebekupplung 840 und zweite Getriebekupplung 863). In dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Referenzbeispiel wird die Ölpumpe 815 durch die Umdrehungen des Verbrennungsmotors 810 und die Rotation der Antriebsräder 870 und 875 angetrieben, und in dem Automatikgetriebe 805 wird Öldruck erzeugt.
Wenn als erstes das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc Null beträgt und die Fahrzeuggeschwindigkeit V Null ist und dabei die Bremse EIN ist (bis zu dem Zeitpunkt t0), ist die Getriebekupplung 840 ausgerückt, und die elektrische Ölpumpe 825, der Startergenerator 817, der Motorgenerator 850 sowie der Verbrennungsmotor 810 sind alle gestoppt, und in diesem Zustand wird kein Öldruck in dem Automatikgetriebe 805 erzeugt.
Wenn die Bremse zu dem Zeitpunkt t0 ausgeschaltet wird, nehmen die elektrische Ölpumpe 825 und der Motorgenerator 580 zu dem Zeitpunkt t1 den Betrieb auf. Durch das Antreiben der elektrischen Ölpumpe 825 wird der Öldruck in dem Automatikgetriebe 805 auch in dem gestoppten Zustand des Verbrennungsmotors 810 erzeugt. Zur Sicherstellung des Öldrucks in dem Automatikgetriebe 805 ist beispielsweise eine kontinuierliche Nennleistung von 5 kW für die elektrische Ölpumpe 825 erforderlich. Selbst wenn die Bremse ausgeschaltet ist, ist die Leistung von dem Motorgenerator 850 gering, und das Fahrzeug gelangt in einen Kriechzustand, da das Gaspedal-Öffnungsausmaß bis zu einem Zeitpunkt t2 einen Wert von 0% besitzt.
Wenn dann das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc zu dem Zeitpunkt t2 zu steigen beginnt, fängt die Leistung von dem Motorgenerator 850 zu einem Zeitpunkt t3 an zu steigen, und die Fahrzeuggeschwindigkeit V beginnt zuzunehmen. Zu dem Zeitpunkt t3 stoppt die elektrische Ölpumpe 825, da das Fahrzeug zu fahren beginnt, die Ölpumpe 815 wird durch die Rotation der Antriebsräder 870 und 875 angetrieben, und es wird Öldruck erzeugt.
Als nächstes steigt das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc zu dem Zeitpunkt t4 weiter an. Wenn das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc beispielsweise 10% übersteigt, steigt die Leistung von dem Motorgenerator 850 zu einem Zeitpunkt t5 weiter an, der Startergenerator 817 nimmt den Betrieb auf, und das Anlassen des Verbrennungsmotors 810 beginnt. In diesem Fall ist eine relativ hohe Leistung von 10 kW als Leistung von dem Startergenerator 817 erforderlich.
Wenn anschließend die Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors 810 zu einem Zeitpunkt t6 abgeschlossen ist, wird das Anlassen durch den Startergenerator 817 beendet, die Getriebekupplung 840 wird eingerückt, und die Übertragung eines von dem Verbrennungsmotor 810 abgegebenen Drehmoments zu den Antriebsrädern 870 und 875 wird gestartet.
Dadurch werden die Antriebsräder 870 und 875 angetrieben, während die Leistung von dem Verbrennungsmotor 810 mit der Leistung von dem Motorgenerator 850 ergänzt wird. Nachdem die Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors 810 abgeschlossen ist, wird der Startergenerator 817 in einen elektrischen Energieerzeugungsmodus geschaltet. Die Leistung von dem Startergenerator 817 während des elektrischen Energieerzeugungsmodus beträgt im Wesentlichen –0,1 kW. Dies bedeutet, dass nur wenig von der Nennleistung von dem Startergenerator 870 genutzt wird.
Wenn das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc zu einem Zeitpunkt t7 wieder zurück auf 0% geändert wird, wird die Getriebekupplung 840 zu einem Zeitpunkt t8 ausgerückt, der Verbrennungsmotor 810 gelangt in einen Leerlaufzustand, und die Leistung von dem Motorgenerator 850 nimmt allmählich ab. Dadurch gelangt das Fahrzeug in einen Ausrollzustand, und es wird allmählich langsamer. Anschließend wird die elektrische Ölpumpe 825 zu einem Zeitpunkt t9 wieder in Betrieb genommen, um die Reduzierung des Öldrucks in dem Automatikgetriebe 805 aufgrund der Reduzierung der Fahrzeuggeschwindigkeit V auszugleichen.
Wenn als nächstes die Bremse zu einem Zeitpunkt t10 eingeschaltet wird, wird der Motorgenerator 850 zu einem Zeitpunkt t11 regenerativ betrieben, und dadurch wird eine regenerative Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt. Der Startergenerator 870 liefert die Bremskraft zu der Kurbelwelle 811 und stoppt den Verbrennungsmotor 810 unter Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 810. Wenn der Verbrennungsmotor 810 dann zu einem Zeitpunkt t12 stoppt, stoppt auch der Startergenerator 817 seinen Betrieb. Wenn danach das Fahrzeug zu einem Zeitpunkt t13 stoppt, stoppen auch die elektrische Ölpumpe 825 und der Motorgenerator 850 den Betrieb.
Wie in 11 dargestellt, wird die elektrische Ölpumpe 825 nur in einer begrenzten Periode verwendet, während das Fahrzeug in Betrieb ist. Jedoch ist eine kontinuierliche Nennleistung von im Wesentlichen 4 kW bis 5 kW für die elektrische Ölpumpe 825 erforderlich. Dies führt aufgrund des Anstiegs bei den Kosten und der Masse zu geringer Wirtschaftlichkeit des Kraftstoffverbrauchs.
Obwohl eine relativ hohe Leistung (z. B. 10 kW) für den Startergenerator 817 erforderlich ist, wenn der Verbrennungsmotor 810 startet oder stoppt, arbeitet der Startergenerator 817 kaum in einer anderen Periode als beim Starten und Stoppen des Verbrennungsmotors 810. Aus diesem Grund ist der Startergenerator 817 aufgrund des Anstiegs bei den Kosten und der Masse eine der Ursachen für eine geringe Wirtschaftlichkeit beim Kraftstoffverbrauch.
Dagegen veranschaulicht 12 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung von Änderungen bei einem Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc, einer Leistung des ersten Motorgenerators 20 (MG1), einer Leistung des zweiten Motorgenerators 50 (MG2), einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V), einer Leistung des Verbrennungsmotors 10, eines Zustands der Verbrennungsmotorkupplung sowie von Zuständen von Getriebekupplungen (erste Getriebekupplung 40 und zweite Getriebekupplung 63).
In dem in 12 veranschaulichten Beispiel wird zwar die Ölpumpe 15 durch das Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 10 angetrieben, jedoch wird die Ölpumpe 15 auch durch die Rotation der Antriebsräder 70 und 75 angetrieben, und es wird Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 erzeugt.
Wenn als erstes das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc Null beträgt und die Fahrzeuggeschwindigkeit V Null ist und dabei die Bremse EIN ist (bis zu dem Zeitpunkt t20), sind die Verbrennungsmotorkupplung 61, die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 alle ausgerückt, und der erste Motorgenerator 20, der zweite Motorgenerator 50 sowie der Verbrennungsmotor 10 sind alle gestoppt. In diesem Zustand wird in dem Automatikgetriebe 5 kein Öldruck erzeugt.
Wenn die Bremse zu dem Zeitpunkt t20 ausgeschaltet wird, nehmen der erste Motorgenerator 20 und der zweite Motorgenerator 50 zu einem Zeitpunkt t21 den Betrieb auf. Durch Antreiben des ersten Motorgenerators 20 wird die Ölpumpe 25 angetrieben, und es wird Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 auch in dem gestoppten Zustand des Verbrennungsmotors 10 erzeugt. Da die Verbrennungsmotorkupplung 61 und die erste Getriebekupplung 40 ausgerückt sind, wird der erste Motorgenerator 20 nur zum Antreiben der Ölpumpe 25 verwendet.
Beispielsweise wird der erste Motorgenerator 50 mit einer Leistung von 5 kW angetrieben. Selbst wenn die Bremse ausgeschaltet ist, ist die Leistung von dem zweiten Motorgenerator 50 gering, und das Fahrzeug gelangt in einen Kriechzustand, da das Gaspedal-Öffnungsausmaß bis zu einem Zeitpunkt t22 einen Wert von 0% besitzt.
Wenn das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc zu dem Zeitpunkt t22 zu steigen beginnt, fängt die Leistung von dem zweiten Motorgenerator 50 zu einem Zeitpunkt t23 an zu steigen, und die Fahrzeuggeschwindigkeit V beginnt zuzunehmen. Zu dem Zeitpunkt t23 stoppt der erste Motorgenerator 20, da das Fahrzeug zu fahren beginnt, die mit der vorderradseitigen Ausgangswelle 53 gekoppelte Ölpumpe 15 wird durch die Rotation des Antriebsrads (Vorderrads) 70 angetrieben, und es wird Öldruck erzeugt.
Anschließend steigt das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc zu einem Zeitpunkt t24 weiter an. Wenn z. B. das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc 10% übersteigt, steigt die Leistung von dem zweiten Motorgenerator 50 zu einem Zeitpunkt t25 weiter an. Nach dem Zeitpunkt t25 wird die Verbrennungsmotorkupplung 61 eingerückt, der erste Motorgenerator 20 nimmt den Betrieb auf, und das Anlassen des Verbrennungsmotors 10 beginnt. In diesem Fall besitzt die Leistung von dem ersten Motorgenerator 20 einen Wert von 10 kW.
Wenn anschließend die Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors 10 zu einem Zeitpunkt t26 abgeschlossen ist, wird das Anlassen durch den ersten Motorgenerator 20 beendet, die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 werden eingerückt, und die Übertragung eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoments zu den Antriebsrädern 70 und 75 wird gestartet. Dadurch werden die Antriebsräder 70 und 75 angetrieben, während die Leistung von dem Verbrennungsmotor 10 durch die Leistung von dem zweiten Motorgenerator 50 ergänzt wird.
Nach einem Zeitpunkt t26 wird der erste Motorgenerator 20 gesteuert und dabei auf Antrieb im Strombetrieb (Unterstützung), regenerativen Antrieb oder elektrische Energieerzeugungssteuerung umgeschaltet. Beispielsweise wird eine Leistung von dem ersten Motorgenerator 20 auf einen Wert zwischen –10 kW und +10 kW gesteuert.
Wenn dann zu einem Zeitpunkt t27 das Gaspedal-Öffnungsausmaß Acc wieder zurück auf 0% geändert wird, werden die erste Getriebekupplung 40 und die zweite Getriebekupplung 63 zu einem Zeitpunkt t28 ausgerückt, der Verbrennungsmotor 10 gelangt in einen Leerlaufzustand, und die Leistung von dem zweiten Motorgenerator 50 nimmt allmählich ab. Dadurch gelangt das Fahrzeug in einen Ausrollzustand, und es wird allmählich langsamer. Da die erste Getriebekupplung 40 zu dem Zeitpunkt t28 ausgerückt wird, steuert der erste Motorgenerator 20 die elektrische Energieerzeugung unter Verwendung des Ausgangsdrehmoments von dem Verbrennungsmotor 10.
Anschließend wird mit der Verminderung der Fahrzeuggeschwindigkeit V auch die Rotationsgeschwindigkeit der Ölpumpe 15 geringer, die durch Rotation der Antriebsräder 70 und 75 angetrieben wird. Daher geht der erste Motorgenerator 20 zu einem Zeitpunkt t29 wieder in Betrieb, und die Ölpumpe 25 wird angetrieben. Eine Ölpumpe zum Erzeugen von Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 wird dadurch von der mechanischen Ölpumpe 15 auf die Ölpumpe 25 umgeschaltet, die von dem ersten Motorgenerator 20 angetrieben wird.
Wenn dann die Bremse zu einem Zeitpunkt t30 eingeschaltet wird, so wird der zweite Motorgenerator 50 zu einem Zeitpunkt t31 regenerativ angetrieben, und dadurch wird regenerative Bremskraft des Fahrzeugs erzeugt. Der erste Motorgenerator 20 liefert die Bremskraft an die Kurbelwelle 11 und stoppt den Verbrennungsmotor 10 unter der Steuerung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors 10.
Wenn anschließend der Verbrennungsmotor 10 zu einem Zeitpunkt t32 stoppt, wird die Verbrennungsmotorkupplung 61 ausgerückt, und der erste Motorgenerator 20 wird als Antriebsmotor der Ölpumpe 25 angetrieben. Wenn dann das Fahrzeug zu einem Zeitpunkt t33 stoppt, stoppen auch der ersten Motorgenerator 20 und der zweite Motorgenerator 50 den Betrieb.
Bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel wird der erste Motorgenerator 20 auch als Startermotor des Verbrennungsmotors 10 und als Antriebsmotor der elektrischen Ölpumpe 25 genutzt. Daher wird der erste Motorgenerator 20 in verschiedenen Situationen während der Fahrt des Fahrzeugs effektiv genutzt, und der Startergenerator sowie die spezielle elektrische Ölpumpe können aus dem Hybridfahrzeugsystem 1 weggelassen werden. Dies ermöglicht eine Kostenreduzierung des Hybridfahrzeugsystems 1.
Wie vorstehend beschrieben, hat bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der erste Motorgenerator 20 auch eine Funktion als Startergenerator des Verbrennungsmotors 10. Daher ist es möglich, auf den herkömmlichen Startergenerator zu verzichten, der nur beim Starten oder Stoppen des Verbrennungsmotors 10 genutzt wird.
Außerdem hat der erste Motorgenerator 20, der mit der Ölpumpe 25 integriert ausgebildet ist, auch die Funktion einer elektrischen Ölpumpe. Dadurch kann der Öldruck in dem Automatikgetriebe 5 auch in dem Zustand sichergestellt werden, in dem der Verbrennungsmotor 10 oder die Antriebsräder 70 und 75 gestoppt sind, und es kann auf die herkömmliche elektrische Ölpumpe verzichtet werden, die nur dann verwendet wird, wenn die mechanische Ölpumpe 15 keinen Öldruck eines Arbeitsfluids erzeugen kann.
Bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist der erste Motorgenerator 20 in mit der Primärscheibe 31 des CVT 30 über die erste Getriebekupplung 40 gekoppelter Weise vorgesehen. Dies ermöglicht dem ersten Motorgenerator 20 eine Funktion als Antriebsmotor oder als regenerativer elektrischer Energiegenerator bzw. Stromgenerator während der Fahrt. Auf diese Weise können die Verbrennungsmotor-Leistungseigenschaften des Fahrzeugs verbessert werden.
Außerdem kann der erste Motorgenerator 20 in dem Fall als elektrischer Energiegenerator wirken, in dem die Leistung von dem Verbrennungsmotor 10 ein überschüssiges Drehmoment beinhaltet, während der Verbrennungsmotor 10 Antriebskraft des Fahrzeugs erzeugt. Auf diese Weise können die Eigenschaften hinsichtlich eines sparsamen Kraftstoffverbrauchs des Fahrzeugs verbessert werden. Wie vorstehend beschrieben, beinhaltet bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 der erste Motorgenerator 20 Funktionen eines Startergenerators, einer elektrischen Ölpumpe, eines Antriebsmotors und eines elektrischen Energiegenerators. Dies ermöglicht eine Kostenreduzierung des Systems.
Ferner wird bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der zweite Motorgenerator 50 in regenerativer Weise angetrieben, wenn das Fahrzeug in einem beliebigen Fahrmodus langsamer wird. Dadurch kann regenerative Bremskraft erzeugt werden, während regenerative elektrische Energie erzeugt wird.
Durch das Antreiben des ersten Motorgenerators 20 in regenerativer Weise, wenn das Fahrzeug im Verbrennungsmotor-Fahrmodus, im Doppelmotor-EV-Fahrmodus oder im Hybrid-Fahrmodus langsamer wird, ist es möglich, regenerative Bremskraft zu erzeugen, während regenerative elektrische Energie erzeugt wird. Ferner kann in dem Einzelmotor-EV-Fahrmodus oder in dem Hybrid-Fahrmodus der erste Motorgenerator 20 elektrische Energie erzeugen, indem er einen Teil oder das gesamte von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebene Drehmoment verwendet.
Weiterhin kann in dem Verbrennungsmotor-Fahrmodus der erste Motorgenerator 20 elektrische Energie unter Nutzung eines Teils eines von dem Verbrennungsmotor 10 abgegebenen Drehmoments erzeugen. Dadurch ist es möglich, eine regenerative elektrische Energieerzeugung in einem beliebigen Fahrmodus durch geeignetes Auswählen des ersten Motorgenerators 20 oder des zweiten Motorgenerators 50 auszuführen, und die Eigenschaften hinsichtlich eines sparsamen Kraftstoffverbrauchs können verbessert werden.
Vorstehend sind zwar einige bevorzugte Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben worden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Es versteht sich für die Fachleute, dass verschiedene Modifikationen oder Änderungen insofern möglich sind als diese im technischen Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalenten liegen. Es versteht sich, dass derartige Modifikationen oder Änderungen ebenfalls im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.
Obwohl der zweite Motorgenerator 50 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel auf einer Ausgangsseite des CVT 30 angeordnet ist, ist die Konfiguration des Hybridfahrzeugsystems, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet werden kann, nicht darauf beschränkt. 13 veranschaulicht ein Konfigurationsbeispiel eines Hybridfahrzeugsystems 2, bei dem der zweite Motorgenerator 50 auf der Eingangsseite des CVT 30 angeordnet ist.
In dem Hybridfahrzeugsystem 2 ist der zweite Motorgenerator 50 parallel zu dem Verbrennungsmotor 10 und einem Kraftübertragungsweg des ersten Motorgenerators 20 angeordnet. In dem in 13 veranschaulichten Hybridfahrzeugsystem 2 wird auf eine Getriebekupplung, die der zweiten Getriebekupplung (ausgangsseitiges Getriebekupplung) 63 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel entspricht, verzichtet.
Auch bei dem Hybridfahrzeugsystem 2 können ähnliche Effekte wie bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erzielt werden, indem die erste Getriebekupplung 40 in Abhängigkeit von dem Ausrücken und Einrücken der ersten Getriebekupplung 40 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgerückt oder eingerückt wird.
Bei dem in 13 dargestellten Hybridfahrzeugsystem 2 wird ein von dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebenes Drehmoment über das CVT 30 zu den Antriebsrädern 70 und 75 übertragen. Auf diese Weise kann das von dem zweiten Motorgenerator 50 abgegebene Drehmoment bei einem gewünschten Übersetzungsverhältnis von dem CVT 30 umgewandelt werden, und das umgewandelte Drehmoment kann weiter übertragen werden. Auf diese Weise kann ein System erzielt werden, das stärker auf die Drehmoment-Leistungseigenschaften fokussiert ist.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Verbrennungsmotorkupplung 61 zwischen dem Verbrennungsmotor 10 und dem ersten Motorgenerator 20 angeordnet. Jedoch kann auch ein Drehmomentwandler anstelle der Verbrennungsmotorkupplung 61 angeordnet sein, oder der Verbrennungsmotor 10 kann mit dem ersten Motorgenerator 20 direkt gekoppelt sein.
In diesem Fall dreht sich zwar der Verbrennungsmotor 10 zusammen mit dem Antrieb des ersten Motorgenerators 20 oder beim Antreiben des ersten Motorgenerators 20 in regenerativer Weise, jedoch kann der erste Motorgenerator 20 als Startergenerator, elektrische Ölpumpe, Antriebsmotor und elektrischer Energiegenerator in ähnlicher Weise verwendet werden wie bei dem Hybridfahrzeugsystem 1 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Dadurch lassen sich die Systemkosten reduzieren.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel besitzt das Hybridfahrzeugsystem 1 keinen Startermotor. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das Hybridfahrzeugsystem kann einen Startermotor beinhalten. In diesem Fall wird der Startermotor beispielsweise zum Antreiben des Verbrennungsmotors 10 verwendet, wenn bei dem ersten Motorgenerator 20 eine Fehlfunktion vorliegt.
Bezugszeichenliste

1: Hybridfahrzeugsystem
5: Automatikgetriebe
10: Verbrennungsmotor
11: Kurbelwelle
13: Getriebezug
15: mechanische Ölpumpe
20: erster Motorgenerator
21: (Elektro-)Motorwelle
25: Ölpumpe
30: stufenlos verstellbares Getriebe (CVT)
31: Primärscheibe
33: Primärwelle
35: Sekundärscheibe
36: Kraftübertragungselement
37: Sekundärwelle
39: Getriebezug
40: Vorwärts/Rückwärts-Umschaltkupplung
41: Planetengetriebe
43: Vorwärtskupplung
45: Rückwärtsbremse
50: zweiter Motorgenerator
51: Getriebezug
53: vorderradseitige Ausgangswelle
61: Verbrennungsmotorkupplung
63: zweite Getriebekupplung
65: Transferkupplung
70: Antriebsräder
71: Getriebezug
73: hinterradseitige Ausgangswelle
75: Hinterrad
80: Ventileinheit
90: Inverter
95: Hochspannungsbatterie
100: Hybrid-ECU
200: Verbrennungsmotor-ECU
300: Getriebe-ECU
400: Elektromotor-ECU
801: Hybridfahrzeugsystem
805: Automatikgetriebe
810: Verbrennungsmotor
811: Kurbelwelle
815: Ölpumpe
817: Startergenerator
820: Drehmomentwandler
840: Getriebekupplung
850: Motorgenerator
863: zweite Getriebekupplung
870: Antriebsrad
875: Antriebsrad

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 10-324177 A [0004, 0007]
JP 2014-180965 A [0004, 0007]
JP 2003-294124 A [0005, 0007]

Claims

Hybridfahrzeugsystem (1), das Folgendes aufweist: – einen Verbrennungsmotor (10), der zum Abgeben eines Drehmoments in der Lage ist, das zu einem Antriebsrad (70) zu übertragen ist; – einen ersten Motorgenerator (20), der in mit dem Verbrennungsmotor (10) gekoppelter Weise vorgesehen ist und in der Lage ist, ein zu dem Antriebsrad (70) zu übertragendes Drehmoment abzugeben; – ein Getriebe (5), das ein von einem oder beiden von dem Verbrennungsmotor (10) und dem ersten Motorgenerator (20) abgegebenes Drehmoment bei einem vorbestimmten Übersetzungsverhältnis umwandelt; – eine Getriebekupplung, die in der Lage ist, die Kraftübertragung zwischen dem ersten Motorgenerator (20) und dem Getriebe (5) einzuschalten und auszuschalten; – einen zweiten Motorgenerator (50), der zum Abgeben eines zu dem Antriebsrad (70) zu übertragenden Drehmoments in einem Zustand in der Lage ist, in dem die Getriebekupplung ausgerückt ist; und – eine Ölpumpe (25), die mit einer Motorwelle (21) des ersten Motorgenerators (20) gekoppelt ist und durch Rotation der Motorwelle (21) angetrieben wird.
Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 1, das eine Verbrennungsmotorkupplung (61) aufweist, die zum Einschalten und Ausschalten der Kraftübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor (10) und dem ersten Motorgenerator (20) in der Lage ist.
Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 2, wobei die Verbrennungsmotorkupplung (61) in dem ersten Motorgenerator (20) vorgesehen ist.
Hybridfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Motorgenerator (50) mit einer Eingangsseite des Getriebes (5) gekoppelt ist.
Hybridfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der zweite Motorgenerator (50) mit einer Ausgangsseite des Getriebes (5) gekoppelt ist.
Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 5, das eine ausgangsseitige Getriebekupplung (63) aufweist, die zum Einschalten und Ausschalten der Kraftübertragung zwischen dem Getriebe (5) und dem zweiten Motorgenerator (50) in der Lage ist.
Hybridfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das eine zweite Ölpumpe (15) aufweist, die mit der Kurbelwelle (11) des Verbrennungsmotors (10) gekoppelt ist und die durch ein Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor (10) angetrieben wird, während es sich bei der Ölpumpe (25) um eine erste Ölpumpe handelt.
Hybridfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das Folgendes aufweist: – eine Steuerung (100), die das Hybridfahrzeugsystem steuert, wobei die Steuerung (100) in der Lage ist, – einen Hybrid-Fahrmodus auszuführen, in dem das Antriebsrad (70) durch ein Ausgangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor (10) sowie ein Ausgangsdrehmoment von mindestens einem von dem ersten Motorgenerator (20) und dem zweiten Motorgenerator (50) angetrieben wird, sowie – einen Elektromotor-Fahrmodus auszuführen, in dem das Antriebsrad (70) durch ein Ausgangsdrehmoment von mindestens einem von dem ersten Motorgenerator (20) und dem zweiten Motorgenerator (50) angetrieben wird.
Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 8, wobei die Steuerung (100) die Getriebekupplung (61) ausrückt und die Ölpumpe mittels eines Ausgangsdrehmoments von dem ersten Motorgenerator (20) antreibt, während sie einen Einzelmotor-Elektrofahrzeug-Fahrmodus ausführt, in dem das Antriebsrad (70) nur durch ein von dem zweiten Motorgenerator (50) abgegebenes Drehmoment angetrieben wird.
Hybridfahrzeugsystem nach Anspruch 8 oder 9, wobei beim Starten des Verbrennungsmotors (10) die Steuerung (100) den Verbrennungsmotor (10) unter Nutzung eines Ausgangsdrehmoments von dem ersten Motorgenerator (20) in einem Zustand anlässt, in dem die Getriebekupplung ausgerückt ist, und den Verbrennungsmotor (10) startet.
Hybridfahrzeugsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Steuerung (100) eine Verbrennungsmotorkupplung (61) ausrückt, die zum Einschalten und Ausschalten der Kraftübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor (10) und dem ersten Motorgenerator (20) in der Lage ist, während sie einen Doppelmotor-Elektrofahrzeug-Fahrmodus ausführt, in dem das Antriebsrad (70) durch von dem ersten Motorgenerator (20) und dem zweiten Motorgenerator (50) abgegebene Drehmomente angetrieben wird.