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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug und betrifft insbesondere ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor enthält, der ein Filter aufweist, das Partikel in einem Abgassystem entfernt.
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Stand der Technik
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In dem Stand der Technik ist ein Hybridfahrzeug bekannt, das einen Verbrennungsmotor, einen Motor bzw. Elektromotor und eine Batterie enthält wobei ein Filter, das Partikel entfernt, an einer Abgaspassage bzw. einem Abgaskanal oder einem Generator befestigt ist, einen Steuerbereich des Ladungszustands (SOC) der Batterie erweitert bzw. ausdehnt, wenn eine Regeneration des Filters notwendig ist, den SOC der Batterie auf unterhalb einer vor der Erweiterung bestehenden unteren Grenze des Steuerbereiches verringert und dann den SOC auf oberhalb einer vor der Erweiterung bestehenden oberen Grenze des Steuerbereiches erhöht und dann die Einspritzung des Kraftstoffes in den Verbrennungsmotor stoppt, um den Filter zu regenerieren (siehe beispielsweise
JP 2015 - 202 832 A ). Eine Regeneration des Filters wird , wenn die Temperatur des Filters innerhalb eines Regenerationstemperaturbereiches liegt, der für eine Regeneration geeignet ist, durch Stoppen der Einspritzung des Kraftstoffes in den Verbrennungsmotor und Zuführen von Luft, die Sauerstoff enthält, zu dem Filter, um die Partikel zu verbrennen, durchgeführt. In dem oben beschriebenen Hybridfahrzeug wird der Steuerbereich des SOC erweitert, um den SOC der Batterie zu verringern, wenn eine Regeneration des Filters notwendig ist. Daher wird im Vergleich zu einem Fall, in dem der SOC der Batterie nicht verringert wird, die anschließende Betriebszeit des Verbrennungsmotors verlängert, um eine Betriebszeit des Verbrennungsmotors zu gewährleisten, die benötigt wird, um die Temperatur des Filters auf den Regenerationstemperaturbereich zu erhöhen und das Filter schnell zu regenerieren.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In dem oben beschriebenen Hybridfahrzeug kann es, wenn die Einspritzung des Kraftstoffes in den Verbrennungsmotor als Reaktion auf eine Aufforderung bzw. Anforderung zur Regeneration des Filters gestoppt wird, Fälle geben, in denen sich die Temperatur des Filters aufgrund der Verbrennung der Partikel, die sich an dem Filter angesammelt haben, erhöht und das Filter überhitzt wird.
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Die Erfindung schafft ein Hybridfahrzeug, das eine Überhitzung eines Filters, das an dem Abgassystem eines Verbrennungsmotors angebracht ist und Partikel entfernt, verhindert.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug, das enthält: einen Verbrennungsmotor, der ein Abgassystem aufweist, in dem ein Filter, das Partikel entfernt, angeordnet ist; einen Elektromotor, der ausgelegt ist, eine Antriebskraft für das Hybridfahrzeug zu erzeugen; eine Energiespeichervorrichtung, die ausgelegt ist, elektrische Leistung mit dem Elektromotor auszutauschen; und eine elektronische Steuereinheit, die ausgelegt ist, den Verbrennungsmotor und den Elektromotor zu steuern. Wenn eine angesammelte Menge der Partikel des Filters gleich oder größer als eine vorbestimmte Ansammlungsmenge ist, ist die elektronische Steuereinheit ausgelegt, eine Kraftstoffzufuhr des Verbrennungsmotors zu unterbrechen, wenn eine Temperatur des Filters niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, und die elektronische Steuereinheit ist ausgelegt, die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors zu verhindern, wenn die Temperatur des Filters gleich oder größer als die vorbestimmte Temperatur ist.
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Wenn gemäß dem Hybridfahrzeug des obigen Aspektes die angesammelte Menge der Partikel des Filters, das in dem Abgassystem des Verbrennungsmotors angeordnet ist und die Partikel entfernt, gleich oder größer als die vorbestimmte Ansammlungsmenge ist, wird, wenn die Temperatur des Filters niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors ermöglicht, und wenn die Temperatur des Filters gleich oder größer als die vorbestimmte Temperatur ist, wird die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors verhindert. Hier ist die „vorbestimmte Ansammlungsmenge“ eine angesammelte Menge, mit der bestimmt werden kann, dass eine Regeneration des Filters notwendig ist. Die „vorbestimmte Temperatur“ ist höher als eine Filterregenerationstemperatur und ist eine Temperatur, mit der bestimmt werden kann, dass die Möglichkeit besteht, dass das Filter überhitzt werden kann, wenn die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors durchgeführt wird. In dem Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn die Temperatur des Filters niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist, dem Filter Luft (Sauerstoff) mittels der Kraftstoffzufuhrunterbrechung als Reaktion auf die Erlaubnis der Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors zugeführt, um die Partikel, die sich an dem Filter angesammelt haben, zu verbrennen, wodurch das Filter regeneriert wird. Wenn andererseits die Temperatur des Filters gleich oder größer als die vorbestimmte Temperatur ist, kann durch Verhindern der Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors und Fortsetzen des Betriebs (Einspritzen des Kraftstoffes) des Verbrennungsmotors eine Erhöhung der Temperatur des Filters aufgrund der Verbrennung der Partikel verhindert werden, und es kann verhindert werden, dass das Filter überhitzt wird. Allgemein gilt, wenn die Temperatur des Filters niedriger als die Regenerationstemperatur ist, wird der Verbrennungsmotor unter einer relativ hohen Last betrieben, um die Temperatur des Filters auf gleich oder größer als die Regenerationstemperatur zu erhöhen. Wenn der Verbrennungsmotor unter einer relativ hohen Last betrieben wird, kann die Kraftstoffeinspritzsteuerung des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, so dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis wiederholt zwischen fett und mager wechselt (es kann eine sogenannte Schwankungs-Regelung durchgeführt werden).
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Das Hybridfahrzeug gemäß dem obigen Aspekt kann außerdem einen Generator enthalten, der ausgelegt ist, elektrische Leistung unter Verwendung von Leistung von dem Verbrennungsmotor zu erzeugen und die elektrische Leistung mit der Energiespeichervorrichtung auszutauschen. Wenn die angesammelte Menge der Partikel des Filters gleich oder größer als die vorbestimmte Ansammlungsmenge ist und die Temperatur des Filters gleich oder größer als die vorbestimmte Temperatur ist, ist die elektronische Steuereinheit ausgelegt, zu bewirken, dass der Verbrennungsmotor einem Lastbetrieb oder einem Nicht-Lastbetrieb unterzogen wird, wenn ein Ladungszustand der Energiespeichervorrichtung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Ladungszustand ist, und die elektronische Steuereinheit ist ausgelegt, zu bewirken, dass der Verbrennungsmotor dem Nicht-Lastbetrieb unterzogen wird, wenn der Ladungszustand der Energiespeichervorrichtung größer als der vorbestimmte Ladungszustand ist. Wenn der Ladungszustand der Energiespeichervorrichtung gleich oder größer als der vorbestimmte Ladungszustand ist, wird daher der Verbrennungsmotor nicht dem Lastbetrieb unterzogen, wodurch verhindert wird, dass die Energiespeichervorrichtung geladen wird. Dementsprechend kann verhindert werden, dass die Energiespeichervorrichtung überladen wird.
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In dem Hybridfahrzeug gemäß dem obigen Aspekt kann die vorbestimmte Temperatur auf niedriger eingestellt werden, wenn die angesammelte Menge der Partikel des Filters groß bzw. größer ist als wenn die angesammelte Menge der Partikel des Filters klein bzw. kleiner ist. Dieses kommt daher, dass die Erfinder mittels Experimenten und Analysen herausgefunden haben, dass das Filter wahrscheinlich überhitzt wird (das heißt, es tritt wahrscheinlich eine Anomalie auf), wenn die angesammelte Menge der Partikel, die sich an dem Filter angesammelt hat, höher ist, auch wenn die Temperatur des Filters niedrig ist.
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In dem Hybridfahrzeug gemäß dem obigen Aspekt kann das Filter ein Basismaterial, das die Partikel entfernt, und einen Katalysator enthalten, der Abgas reinigt, wobei der Katalysator einstückig mit dem Basismaterial ausgebildet ist. Es kann verhindert werden, dass das Filter durch die oben beschriebene Steuerung überhitzt wird, und somit können das Basismaterial und der Katalysator weiter geschützt werden.
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Figurenliste
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Merkmale, Vorteile sowie die technische und gewerbliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen. Es zeigen:
- 1 schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Beispiel der Erfindung;
- 2 ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Erlaubnis/Verweigerungsroutine zeigt, die von einer HVECU des Beispiels ausgeführt wird;
- 3 eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels einer Schwellenwerteinstellkennlinie;
- 4 eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels von zeitlichen Änderungen der PM-Ansammlungsmenge, der Drehzahl eines Verbrennungsmotors, der Sauerstoffkonzentration in dem Abgassystem des Verbrennungsmotors, der Filtertemperatur und dem Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors; und
- 5 schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Modifikationsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung mit Bezug auf Beispiele beschrieben.
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1 ist ein Konfigurationsdiagramm, das schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einem Beispiel der Erfindung darstellt. Wie es in der Figur dargestellt ist, enthält das Hybridfahrzeug 20 des Beispiels einen Verbrennungsmotor 22, ein Planetengetriebe 30, Elektromotoren MG1, MG2, Inverter 41, 42, eine Batterie 50 als Energiespeichervorrichtung und eine elektronische Hybridfahrzeugsteuereinheit (im Folgenden als „HVECU“ bezeichnet) 70.
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Der Verbrennungsmotor 22 ist als eine Brennkraftmaschine ausgelegt, die Leistung unter Verwendung von Benzin, Dieselkraftstoff oder Ähnlichem als Kraftstoff ausgibt. Ein Partikelentfernungsfilter (im Folgenden als „PM-Filter“ bezeichnet) 25 ist an dem Abgassystem des Verbrennungsmotors 22 angebracht. Das PM-Filter 25 wird einstückig durch Anbringen (Verwenden) eines Katalysators 25b, das ein edles Metall aufweist, an einem porösen Basismaterial 25a, das aus Keramik, rostfreiem Stahl oder Ähnlichem ausgebildet ist, ausgebildet und entfernt Partikel (PM) wie beispielsweise Ruß in dem Abgas ebenso wie unverbrannten Kraftstoff und Stickstoffoxide. Der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 wird von einer elektronischen Verbrennungsmotorsteuerungseinheit (im Folgenden als „Verbrennungsmotor-ECU“ bezeichnet) 24 gesteuert.
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Auch wenn es in der Figur nicht dargestellt ist, ist die Verbrennungsmotor-ECU 24 als ein Mikroprozessor ausgebildet, der hauptsächlich eine CPU und zusätzlich zu der CPU einen ROM, der Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM, der zeitweilig Daten speichert, Eingabe- und Ausgabe-Ports und Kommunikations-Ports enthält. Signale von verschiedenen Sensoren, die zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 benötigt werden, werden über die Eingabe-Ports in die Verbrennungsmotor-ECU 24 eingegeben. Beispiele der Signale, die in die Verbrennungsmotor-ECU 24 eingegeben werden, enthalten einen Kurbelwinkel θcr von einem Kurbelpositionssensor 23, der die Drehposition einer Kurbelwelle 26 erfasst, und eine Kühlmitteltemperatur Tw von einem Kühlmitteltemperatursensor (nicht dargestellt), der die Temperatur des Kühlmittels des Verbrennungsmotors 22 erfasst. Außerdem beinhalten die Beispiele einen Drosselventilöffnungsgrad TH von einem Drosselventilpositionssensor (nicht dargestellt), der die Position eines Drosselventils erfasst, eine Ansaugluftmenge Qa von einem Luftflussmesser (nicht dargestellt), der an einer Ansaugleitung angebracht ist, und eine Ansauglufttemperatur Ta von einem Temperatursensor (nicht dargestellt), der an der Ansaugleitung angebracht ist. Außerdem enthalten die Beispiele Drücke P1, P2 von Drucksensoren 25c, 25d, die stromauf und stromab des PM-Filters 25 des Abgassystems angebracht sind. Verschiedene Steuersignale zum Steuern des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 werden von der Verbrennungsmotor-ECU 24 über die Ausgabe-Ports ausgegeben. Beispiele der Signale, die von der Verbrennungsmotor-ECU 24 ausgegeben werden, enthalten ein Ansteuersteuersignal für einen Drosselmotor, der die Position des Drosselventils einstellt, ein Ansteuersteuersignal für ein Kraftstoffeinspritzventil und ein Ansteuersteuersignal für eine Zündspule, die in einer Zündeinrichtung vorhanden ist. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 ist mit der HVECU 70 über den Kommunikations-Port verbunden. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 berechnet eine Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 auf der Grundlage des Kurbelwinkels θcr von dem Kurbelpositionssensor 23. Außerdem berechnet die Verbrennungsmotor-ECU 24 auf der Grundlage der Ansaugluftmenge Qa von dem Luftflussmesser und der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 eine Volumeneffizienz KL (Verhältnis des Volumens der Luft, die tatsächlich in einen Zyklus angesaugt wird, zu dem Hubvolumen je Zyklus des Verbrennungsmotors 22). Außerdem berechnet (schätzt) die Verbrennungsmotor-ECU 24 eine PM-Ansammlungsmenge Qpm als die angesammelte Menge der Partikel, die sich an dem PM-Filter 25 angesammelt haben, auf der Grundlage einer Druckdifferenz ΔP (ΔP = P1 - P2) zwischen den Drücken P1, P2 von den Drucksensoren 25c, 25d oder berechnet (schätzt) eine Filtertemperatur Tf als Temperatur des PM-Filters 25 auf der Grundlage des Betriebszustands (Drehzahl Ne und Volumeneffizienz KL) des Verbrennungsmotors 22.
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Das Planetengetriebe 30 ist als Einzelrad-Planetengetriebemechanismus ausgebildet. Der Rotor des Elektromotors MG1 ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 30 verbunden. Eine Antriebswelle 36, die über ein Differentialgetriebe 38 mit den Antriebsrädern 39a, 39b verbunden ist, ist mit dem Hohlrad des Planetengetriebes 30 verbunden. Die Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22 ist über einen Dämpfer 28 mit dem Träger des Planetengetriebes 30 verbunden.
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Der Elektromotor MG1 ist beispielsweise als ein Synchron-Generator-Motor ausgebildet, und dessen Rotor ist, wie es oben beschrieben wurde, mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes 30 verbunden. Der Elektromotor MG2 ist beispielsweise als ein Synchron-Generator-Motor ausgebildet, und dessen Rotor ist mit der Antriebswelle 36 verbunden. Die Inverter 41, 42 sind mit den Elektromotoren MG1, MG2 und über Stromleitungen 54 außerdem mit der Batterie 50 verbunden. Die Elektromotoren MG1, MG2 werden drehbar durch Schaltsteuerung von mehreren Schaltelementen (nicht dargestellt) der Inverter 41, 42 durch eine elektronische Elektromotorsteuereinheit (im Folgenden als „Elektromotor-ECU“ bezeichnet) 40 angetrieben.
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Auch wenn es in der Figur nicht dargestellt ist, ist die Elektromotor-ECU 40 als ein Mikroprozessor ausgebildet, der hauptsächlich eine CPU und zusätzlich zu der CPU einen ROM, der Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM, der zeitweilig Daten speichert, Eingabe- und Ausgabe-Ports und Kommunikations-Ports enthält. Signale von verschiedenen Sensoren, die zum Steuern des Antriebs der Elektromotoren MG1, MG2 benötigt werden, werden über die Eingabe-Ports in die Elektromotor-ECU 40 eingegeben. Beispiele der Signale, die in die Elektromotor-ECU 40 eingegeben werden, enthalten Drehpositionen θm1, θm2 von Drehpositionserfassungssensoren 43, 44, die Drehpositionen der Rotoren der Elektromotoren MG1, MG2 erfassen, und Phasenströme von Stromsensoren, die die Ströme, die durch die jeweiligen Phasen der Elektromotoren MG1, MG2 fließen, erfassen. Schaltsteuersignale für die Schaltelemente (nicht dargestellt) der Inverter 41, 42 und Ähnliches werden von der Elektromotor-ECU 40 über die Ausgabe-Ports ausgegeben. Die Elektromotor-ECU 40 ist mit der HVECU 70 über den Kommunikations-Port verbunden. Die Elektromotor-ECU 40 berechnet auf der Grundlage der Drehpositionen θm1, θm2 der Rotoren der Elektromotoren MG1, MG2 von den Drehpositionserfassungssensoren 43, 44 Drehzahlen Nm1, Nm2 der Elektromotoren MG1, MG2.
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Die Batterie 50 ist beispielsweise als ein Lithiumionen-Akkumulator oder als ein Nickelwasserstoff-Akkumulator ausgebildet und ist über die Stromleitungen 54 mit den Invertern 41, 42 verbunden. Die Batterie 50 wird von einer elektronischen Batteriesteuereinheit (im Folgenden als „Batterie-ECU“ bezeichnet) 52 gesteuert.
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Auch wenn es in der Figur nicht dargestellt ist, ist die Batterie-ECU 52 als ein Mikroprozessor ausgebildet, der hauptsächlich eine CPU und zusätzlich zur CPU einen ROM, der Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM, der zeitweilig Daten speichert, Eingabe- und Ausgabe-Ports und Kommunikations-Ports enthält. Signale von verschiedenen Sensoren, die zum Steuern der Batterie 50 benötigt werden, werden in über die Eingabe-Ports die Batterie-ECU 52 eingegeben. Beispiele der Signale, die in die Batterie-ECU 52 eingegeben werden, enthalten eine Spannung Vb der Batterie 50 von einem Spannungssensor 51a zwischen den Anschlüssen der Batterie 50, einen Strom Ib der Batterie 50 von einem Stromsensor 51b, der an dem Ausgangsanschluss der Batterie 50 angebracht ist, und eine Temperatur Tb der Batterie 50 von einem Temperatursensor 51c, der an der Batterie 50 angebracht ist. Die Batterie-ECU 52 ist mit der HVECU 70 über den Kommunikations-Port verbunden. Die Batterie-ECU 52 berechnet ein Speicherleistungsverhältnis (Ladungszustand) SOC der Batterie 50 auf der Grundlage des integrierten Wertes des Stromes Ib der Batterie 50 von dem Stromsensor 51b oder berechnet die Eingangs/Ausgangsgrenzen Win, Wout auf der Grundlage des berechneten Speicherleistungsverhältnisses SOC und der Temperatur Tb der Batterie 50 von dem Temperatursensor 51c. das Speicherleistungsverhältnis SOC ist das Verhältnis der Kapazität der Energie, von der aus die Batterie 50 entladen werden kann (derzeitige Kapazität), zu der Gesamtkapazität (Nennkapazität) der Batterie 50. Die Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win, Wout sind erlaubte Lade/Entladeleistungen, mit denen die Batterie 50 geladen oder entladen werden kann.
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Auch wenn es in der Figur nicht dargestellt ist, ist die HVECU 70 als ein Mikroprozessor ausgebildet, der hauptsächlich eine CPU und zusätzlich zu der CPU einen ROM, der Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM, der zeitweilig Daten speichert, Eingabe- und Ausgabe-Ports und Kommunikations-Ports enthält. Signale von verschiedenen Sensoren werden über die Eingabe-Ports in die HVECU 70 eingegeben. Beispiele der Signale, die in die HVECU 70 eingegeben werden, enthalten ein Zündsignal von einem Zündschalter 80 und eine Schaltposition SP von einem Schaltpositionssensor 82, der die Betriebsposition eines Schalthebels 81 erfasst. Außerdem können die Beispiele eine Gaspedalbetriebsgröße Acc von einem Gaspedalpositionssensor 84, der die Betätigungsgröße eines Gaspedals 83 erfasst, eine Bremspedalposition BP von einem Bremspedalpositionssensor 86, der die Betätigungsgröße eines Bremspedals 85 erfasst, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88 enthalten. Wie es oben beschrieben wurde, ist die HVECU 70 mit über die Kommunikations-Ports der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Elektromotor-ECU 40 und der Batterie-ECU 52 verbunden.
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Das Hybridfahrzeug 20 des oben beschriebenen Beispiels fährt in einem Hybridfahrmodus (HV-Fahrmodus), bei dem das Hybridfahrzeug 20 entsprechend der Drehung (Betrieb oder Kraftstoffzufuhrunterbrechung während einer Drehung) des Verbrennungsmotors 22 fährt, oder in einem Elektrofahrmodus (EV-Fahrmodus), bei dem das Hybridfahrzeug 20 bei einem Drehungsstopp (Betriebsstopp) des Verbrennungsmotors 22 fährt.
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In dem HV-Fahrmodus wird die Folgefahrtsteuerung bzw. -regelung grundlegend mittels kooperativer Steuerung zwischen der HVECU 70, der Verbrennungsmotor-ECU 24 und der Elektromotor-ECU 40 durchgeführt. Die HVECU 70 stellt ein benötigtes Drehmoment Td*, das für die Fahrt (für die Antriebswelle 36) benötigt wird, auf der Grundlage der Gaspedalbetriebsgröße Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein und berechnet eine benötigte Leistung Pd*, die zur Fahrt (für die Antriebswelle 36) benötigt wird, durch Multiplizieren des eingestellten benötigten Drehmomentes Td* mit einer Drehzahl Nd der Antriebswelle 36 (Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2). Die HVECU 70 berechnet eine benötigte Leistung Pe*, die für das Fahrzeug (für den Verbrennungsmotor 22) benötigt wird, durch Subtrahieren einer benötigten Lade/Entladeleistung Pb* (ein Wert, der während eines Entladens der Batterie 50 positiv ist), die auf dem Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 basiert, von der benötigten Leistung Pd*. Anschließend werden eine Solldrehzahl Ne*, ein Sollmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 und Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1, MG1 derart eingestellt, dass die benötigte Leistung Pe* von dem Verbrennungsmotor 22 ausgegeben wird und das benötigte Drehmoment Td* von der Antriebswelle 36 innerhalb der Bereiche der Eingangs/Ausgangsgrenzen Win, Wout der Batterie 50 ausgegeben wird. Außerdem werden die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 an die Verbrennungsmotor-ECU 24 übertragen, und die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1, MG2 werden an die Elektromotor-ECU 40 übertragen. Wenn die Verbrennungsmotor-ECU 24 die Solldrehzahl Ne* und das Sollmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 empfängt, führt sie eine Ansaugluftmengensteuerung, eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündsteuerung und Ähnliches für den Verbrennungsmotor 22 durch, um den Verbrennungsmotor 22 auf der Grundlage der Solldrehzahl Ne* und des Sollmomentes Te* zu betreiben. Wenn die Elektromotor-ECU 40 die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* für die Elektromotoren MG1, MG2 empfängt, führt sie die Schaltsteuerung der Schaltelemente der Inverter 41, 42 durch, um die Elektromotoren MG1, MG2 entsprechend den Drehmomentbefehlen Tm1* und Tm2* anzusteuern bzw. anzutreiben.
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In dem EV-Fahrmodus wird die Folgefahrtsteuerung bzw. -regelung grundlegend durch kooperative Steuerung zwischen der HVECU 70, der Verbrennungsmotor-ECU 24 und der Elektromotor-ECU 40 durchgeführt. Die HVECU 70 stellt das benötigte Drehmoment Td* auf der Grundlage der Gaspedalbetriebsgröße Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein, stellt den Drehmomentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 auf einen Wert von Null ein, stellt den Drehmomentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 ein, um das benötigte Drehmoment Td* an die Antriebswelle 36 innerhalb des Bereiches der Eingangs/Ausgangsgrenzen Win, Wout der Batterie 50 auszugeben, und überträgt die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* für die Elektromotoren MG1, MG2 an die Elektromotor-ECU 40. Die Steuerung der Inverter 41, 42 durch die Elektromotor-ECU 40 ist oben beschrieben.
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Im Folgenden wird der Betrieb des Hybridfahrzeugs 20 des Beispiels, das wie oben beschrieben ausgebildet ist, und insbesondere der Betrieb, wenn die Regeneration des PM-Filters 25 notwendig ist, beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Erlaubnis/Zurückweisungsroutine zeigt, die von der HVECU 70 des Beispiels ausgeführt wird. Die Routine wird während des HV-Fahrmodus wiederholt ausgeführt.
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Wenn die Erlaubnis/Zurückweisungsroutine ausgeführt wird, empfängt die HVECU 70 als Eingaben Daten wie beispielsweise die PM-Ansammlungsmenge Qpm als die angesammelte Menge der Partikel, die sich an dem PM-Filter 25 angesammelt haben, die Filtertemperatur Tf als die Temperatur des PM-Filters 25 und das Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 (Schritt S100). Hier wird die PM-Ansammlungsmenge Qpm auf der Grundlage der Druckdifferenz ΔP (ΔP = P1 - P2) zwischen den Drücken P1, P2 von den Drucksensoren 25c, 25d berechnet (geschätzt) und mittels Kommunikation von der Verbrennungsmotor-ECU 24 eingegeben. Die Filtertemperatur Tf wird auf der Grundlage des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 22 berechnet (geschätzt) und mittels Kommunikation von der Verbrennungsmotor-ECU 24 eingegeben. Das Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 wird auf der Grundlage des integrierten Wertes des Stromes Ib der Batterie 50 von dem Stromsensor 51b berechnet und mittels Kommunikation von der Batterie-ECU 52 eingegeben.
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Wenn die Daten auf diese Weise eingegeben wurden, wird bestimmt, ob die eingegebene PM-Ansammlungsmenge Qpm gleich oder größer als ein Schwellenwert Qpmref ist (Schritt S110). Hier ist der Schwellenwert Qpmref die PM-Ansammlungsmenge Qpm, mit der bestimmt werden kann, dass eine Regeneration des PM-Filters 25 notwendig ist. Wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm kleiner als der Schwellenwert Qpmref ist, wird bestimmt, dass eine Regeneration des PM-Filters 25 nicht notwendig ist, und die Routine wird beendet.
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Wenn in Schritt S110 die PM-Ansammlungsmenge Qpm gleich oder größer als der Schwellenwert Qpmref ist, wird bestimmt, dass eine Regeneration des PM-Filters 25 notwendig ist, ein Schwellenwert Tfref wird auf der Grundlage der PM-Ansammlungsmenge Qpm eingestellt (Schritt S120), und es wird bestimmt, ob die Filtertemperatur Tf gleich oder größer als der Schwellenwert Tfref ist (Schritt 130). Hier ist der Schwellenwert Tfref eine Temperatur, die niedriger als eine Überhitzungstemperatur Tfot ist, und ein Verfahren zum Einstellen des Schwellenwertes Tfref wird später beschrieben. Die Überhitzungstemperatur Tfot ist die Filtertemperatur Tf, mit der bestimmt werden kann, dass das PM-Filter 25 überhitzt ist, und ist als eine Temperatur definiert, bei der die Möglichkeit einer Anomalie (beispielsweise eine Beschädigung des Basismaterials 25a oder des Katalysators 25b) in dem PM-Filter 25 besteht, oder eine Temperatur, die etwas niedriger als diese Temperatur ist. Wenn in Schritt S130 die Filtertemperatur Tf niedriger als der Schwellenwert Tfref ist, wird eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 zum Regenerieren des PM-Filters 25 erlaubt (Schritt S140), und die Routine wird beendet. Wenn in diesem Fall die Filtertemperatur Tf niedriger als eine Regenerationstemperatur Tfreg ist, wird der Verbrennungsmotor 22 unter einer relativ hohen Last betrieben, um die Filtertemperatur Tf auf gleich oder größer als die Regenerationstemperatur Tfreg zu erhöhen. Wenn die Filtertemperatur gleich oder größer als die Regenerationstemperatur Tfreg ist, wird die Einspritzung des Kraftstoffes in den Verbrennungsmotor 22 gestoppt (es wird eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung durchgeführt), Luft (Sauerstoff) wird dem PM-Filter 25 zugeführt, und die Partikel, die sich an dem PM-Filter 25 angesammelt haben, werden verbrannt, wodurch das PM-Filter 25 regeneriert wird. Wenn der Verbrennungsmotor 22 unter einer relativ hohen Last betrieben wird, kann außerdem eine Kraftstoffeinspritzsteuerung des Verbrennungsmotors 22 durchgeführt werden, so dass ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis wiederholt zwischen fett und mager wechselt (es wird eine sogenannte Schwankungs-Regelung durchgeführt). Wenn die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 durchgeführt wird, kann der Verbrennungsmotor 22 außerdem durch den Elektromotor MG1 motorisiert (angetrieben bzw. gedreht) werden.
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Nun wird der Schwellenwert Tfref beschrieben. Der Schwellenwert Tfref ist eine Temperatur, bei der die Möglichkeit besteht, dass, wenn dem PM-Filter 25 Luft (Sauerstoff) mittels Durchführung der Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 zugeführt wird, sich die Filtertemperatur Tf aufgrund der Verbrennung der Partikel auf gleich oder größer als die Überhitzungstemperatur Tfot erhöhen kann. In dem Beispiel wird hinsichtlich des Schwellenwertes Tfref die Beziehung zwischen der PM-Ansammlungsmenge Qpm und dem Schwellenwert Tfref im Voraus bestimmt und in einem ROM (nicht dargestellt) als eine Schwellenwerteinstellkennlinie gespeichert, und wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm gegeben ist, wird der entsprechende Schwellenwert Tfref anhand der Kennlinie hergeleitet und eingestellt. Ein Beispiel der Schwellenwerteinstellkennlinie ist in 3 gezeigt. In 3 sind die Überhitzungstemperatur Tfot und die Regenerationstemperatur Tfreg ebenfalls als Bezug gezeigt. Wie es in der Figur gezeigt ist, wird der Schwellenwert Tfref ähnlich wie die Überhitzungstemperatur Tfot innerhalb eines Bereiches, der niedriger als die Überhitzungstemperatur Tfot und größer als die Regenerationstemperatur Tfreg ist, derart eingestellt, dass er niedriger ist, wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm groß bzw. größer ist, als wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm klein bzw. kleiner ist. Dieses kommt daher, dass die Erfinder mittels Experimenten und Analysen herausgefunden haben, dass wahrscheinlich eine Anomalie in dem PM-Filter 25 auftritt, wenn sich die PM-Ansammlungsmenge Qpm erhöht, auch wenn die Filtertemperatur Tf niedrig ist.
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Wenn in Schritt S130 die Filtertemperatur Tf gleich oder größer als der Schwellenwert Tfref ist, wird die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 verhindert (Schritt S150). Dann wird das Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 mit einem Schwellenwert Sref verglichen (Schritt S160). Hier wird der Schwellenwert Sref beispielsweise in Abhängigkeit von der oberen Grenze eines typischen Steuerbereiches der Batterie 50 bestimmt, und kann beispielsweise 65%, 70%, 75% oder Ähnliches sein.
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Wenn das Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 gleich oder kleiner als der Schwellenwert Sref ist, werden ein Lastbetrieb und ein Nicht-Lastbetrieb (Leerlaufbetrieb) des Verbrennungsmotors 22 erlaubt (Schritt S170), und die Routine wird beendet. In diesem Fall wird der Verbrennungsmotor 22 dem Lastbetrieb oder Nicht-Lastbetrieb entsprechend der benötigten Leistung Pe* unterzogen (eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 wird nicht durchgeführt, auch wenn die benötigte Leistung Pe* klein ist).
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Wenn das Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 größer als der Schwellenwert Sref ist, wird nur der Nicht-Lastbetrieb des Verbrennungsmotors 22 erlaubt (Schritt S180), und die Routine wird beendet. In diesem Fall wird der Verbrennungsmotor 22 dem Nicht-Lastbetrieb unabhängig von der benötigten Leistung Pe* unterzogen (die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 wird nicht durchgeführt). Dementsprechend kann im Vergleich zu dem Lastbetrieb des Verbrennungsmotors 22 eine Erhöhung des Speicherleistungsverhältnisses SOC der Batterie 50 verhindert werden, und es kann verhindert werden, dass die Batterie 50 überladen wird.
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Wenn, wie es oben beschrieben wurde, die Filtertemperatur Tf gleich oder größer als der Schwellenwert Tfref ist, wird eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 verhindert, und der Verbrennungsmotor 22 wird dem Lastbetrieb oder dem Nicht-Lastbetrieb unterzogen. Daher können Fälle wie beispielsweise eine Erhöhung der Filtertemperatur Tf auf gleich oder größer als die Überhitzungstemperatur Tfot aufgrund der Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 weiter verhindert werden. Dementsprechend kann eine Überhitzung des PM-Filters 25 verhindert werden, und es kann das PM-Filter 25 (das Basismaterial 25a und der Katalysator 25b) weiter geschützt werden.
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4 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Beispiels von zeitlichen Änderungen der PM-Ansammlungsmenge Qpm, der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22, der Sauerstoffkonzentration in dem Abgassystem des Verbrennungsmotors 22, der Filtertemperatur Tf und dem Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22. In der Figur geben die durchgezogenen Linien das Beispiel an, und die Punkt-Strich-Linien geben ein Vergleichsbeispiel an. Gemäß dem Vergleichsbeispiel wird ein Fall betrachtet, bei dem, wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm gleich oder größer als der Schwellenwert Qpmref ist, eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 unabhängig davon, ob die Filtertemperatur Tf niedriger als der Schwellenwert Tfref ist, durchgeführt wird, wenn die Filtertemperatur gleich oder größer als die Regenerationstemperatur Tfreg ist. In dem Vergleichsbeispiel wird, wie es durch die Punkt-Strich-Linien in der Figur gezeigt ist, wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm zu dem Zeitpunkt t1 gleich oder größer als der Schwellenwert Qpmref wird, eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 durchgeführt. Aus diesem Grund erhöht sich die Sauerstoffkonzentration in dem Abgassystem des Verbrennungsmotors 22, und die PM-Ansammlungsmenge Qpm verringert sich aufgrund der Verbrennung der Partikel. Die Filtertemperatur Tf erhöht sich jedoch auf gleich oder größer als die Überhitzungstemperatur Tfot. Andererseits wird in dem Beispiel, wie es durch die durchgezogenen Linien in der Figur angegeben ist, wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm zu dem Zeitpunkt t1 gleich oder größer als der Schwellenwert Qpmref wird, eine Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 nicht durchgeführt (der Lastbetrieb oder der Nicht-Lastbetrieb wird durchgeführt), wenn die Filtertemperatur Tf gleich oder größer als der Schwellenwert Tfref ist. Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass die Filtertemperatur Tf die Überhitzungstemperatur Tfot erreicht oder größer als diese wird. Als Ergebnis kann eine Überhitzung des PM-Filters 25 verhindert werden, und es kann das PM-Filter 25 (das Basismaterial 25a und der Katalysator 25b) weiter geschützt werden.
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In dem Hybridfahrzeug 20 des oben beschriebenen Beispiels wird, wenn die PM-Ansammlungsmenge gleich oder größer als der Schwellenwert Qpmref ist, die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 erlaubt, wenn die Filtertemperatur Tf niedriger als der Schwellenwert Tfref ist, und die Kraftstoffzufuhrunterbrechung des Verbrennungsmotors 22 wird verhindert, wenn die Filtertemperatur Tf gleich oder größer als der Schwellenwert Tfref ist. Dementsprechend ist es in dem ersteren Fall möglich, das PM-Filter 25 zu regenerieren. In dem zweiten Fall kann ein Überhitzen des PM-Filters 25 verhindert werden, und es kann das PM-Filter 25 (das Basismaterial 25a und der Katalysator 25b) weiter geschützt werden.
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In dem Hybridfahrzeug 20 des Beispiels wird, wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm gleich oder größer als der Schwellenwert Qpmref ist und die Filtertemperatur gleich oder größer als der Schwellenwert Tfref ist, der Lastbetrieb und der Nicht-Lastbetrieb (Leerlaufbetrieb) des Verbrennungsmotors 22 erlaubt, wenn das Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 gleich oder kleiner als der Schwellenwert Sref ist, und wenn das Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 größer als der Schwellenwert Sref ist, wird nur der Nicht-Lastbetrieb des Verbrennungsmotors 22 erlaubt. Unabhängig von dem Speicherleistungsverhältnis SOC der Batterie 50 können jedoch der Lastbetrieb und der Nicht-Lastbetrieb (Leerlaufbetrieb) des Verbrennungsmotors 22 erlaubt werden, oder es kann nur der Nicht-Lastbetrieb des Verbrennungsmotors 2 erlaubt werden.
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In dem Hybridfahrzeug 20 des Beispiels wird der Schwellenwert Tfref innerhalb eines Bereiches, der kleiner als die Überhitzungstemperatur Tfot und größer als die Regenerationstemperatur Tfreg ist, derart eingestellt, dass er kleiner ist, wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm groß bzw. größer ist, als wenn die PM-Ansammlungsmenge Qpm klein bzw. kleiner ist. Es kann jedoch als Schwellenwert Tfref ein Wert verwendet werden, der einheitlich innerhalb eines Bereiches ist, der größer als die Regenerationstemperatur Tfreg ist.
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In dem Hybridfahrzeug 20 des Beispiels ist das PM-Filter 25 durch Anbringen des Katalysators 25b zur Abgassteuerung bzw. -reinigung an dem Basismaterial 25a zum Entfernen von Partikeln einstückig ausgebildet. Das PM-Filter 25 kann jedoch derart ausgebildet sein, dass es Partikel entfernt, und getrennt von dem PM-Filter 25 (stromauf oder stromab des PM-Filters 25 in dem Abgassystem des Verbrennungsmotors 22) kann eine Abgassteuerungsvorrichtung bzw. -reinigungsvorrichtung, die den Katalysator 25b zur Abgassteuerung bzw. -reinigung aufweist, angeordnet sein.
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In dem Hybridfahrzeug 20 des Beispiels wird die Batterie 50 als Energiespeichervorrichtung verwendet, aber es kann auch ein Kondensator verwendet werden.
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In dem Hybridfahrzeug 20 des Beispiels sind die Verbrennungsmotor-ECU 24, die Elektromotor-ECU 40, die Batterie-ECU 52 und die HVECU 70 vorhanden. Es können jedoch mindestens einige der Komponenten als einzelne elektronische Steuereinheit ausgebildet sein.
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In dem Beispiel wird die Erfindung für das Hybridfahrzeug 20 verwendet, bei dem der Verbrennungsmotor 22 und der Elektromotor MG1 mit der Antriebswelle 36 verbunden sind, die mit den Antriebsrädern 39a, 39b über das Planetengetriebe 30 verbunden ist, der Elektromotor MG2 mit der Antriebswelle 36 verbunden ist und Leistung zwischen den Elektromotoren MG1, MG2 und der Batterie 50 ausgetauscht wird. Die Erfindung kann jedoch auch für ein Hybridfahrzeug verwendet werden, das eine beliebige Konfiguration aufweist, solange wie das Hybridfahrzeug einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor zur Fahrt und eine Energiespeichervorrichtung, die Leistung mit dem Elektromotor austauscht, aufweist. Wie es beispielsweise bei einem Hybridfahrzeug 120 eines Modifikationsbeispiels in 5 dargestellt ist, kann die Erfindung für ein Hybridfahrzeug 120 verwendet werden, bei dem ein Elektromotor MG mit einer Antriebswelle 36 verbunden ist, die mit Antriebsrädern 39a, 39b über ein Getriebe 130 verbunden ist, ein Verbrennungsmotor 22 mit dem Elektromotor MG über eine Kupplung 129 verbunden ist und Leistung zwischen dem Elektromotor MG und einer Batterie 50 ausgetauscht wird. Außerdem kann die Erfindung für ein sogenanntes Serien-Hybridfahrzeug verwendet werden, bei dem ein Fahrmotor mit einer Antriebswelle verbunden ist, die mit Antriebsrädern verbunden ist, ein Generator mit der Ausgangswelle eines Verbrennungsmotors verbunden ist und Leistung zwischen dem Generator oder Motor und einer Batterie ausgetauscht wird.
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Die Entsprechung zwischen Hauptbestandteilen des Beispiels und den Hauptbestandteilen der Erfindung, die in dem Abschnitt „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG“ beschrieben ist, wurde beschrieben. In dem Beispiel entspricht der Verbrennungsmotor 22 dem „Verbrennungsmotor“, der Elektromotor MG2 entspricht einem „Elektromotor“, die Batterie 50 entspricht einer „Energiespeichervorrichtung“, die HVECU 70, die Verbrennungsmotor-ECU 24 und die Elektromotor-ECU 40 entsprechen einer „elektronischen Steuereinheit“.
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Die Entsprechung zwischen den Hauptbestandteilen des Beispiels und den Hauptbestandteilen der Erfindung, die in „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG“ beschrieben wurde, ist ein Beispiel zum speziellen Beschreiben der Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung, die in „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG“ beschrieben wurde, anhand des Beispiels und beschränkt die Bestandteile der Erfindung, die in „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG“ beschrieben wurde, nicht. Das heißt, die Interpretation der Erfindung, die in „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG“ beschrieben wurde, sollte auf der Beschreibung „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG“ basieren, und das Beispiel ist nur ein spezielles Beispiel der Erfindung, die in „ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG“ beschrieben wurde.
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Auch wenn die Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung oben unter Verwendung von Beispielen beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt, und es sind verschiedene Modifikationen innerhalb des Bereiches der Erfindung möglich.
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Die Erfindung ist für die Herstellungsindustrie von Hybridfahrzeugen und Ähnlichem verwendbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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