DE102020118786A1

DE102020118786A1 - Fahrzeugsteuerungssystem

Info

Publication number: DE102020118786A1
Application number: DE102020118786.6A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Imamura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2021-01-21
Also published as: JP2021017098A; US20210016767A1; JP7172894B2; US11453384B2; CN112238853A; CN112238853B

Abstract

Ein Fahrzeugsteuerungssystem ist dazu konfiguriert, eine Beschädigung einer elektrischen Speichereinrichtung (37) zu begrenzen, auch wenn eine Drehzahl eines Motors (2) abrupt geändert wird. Das Steuerungssystem, das auf ein Fahrzeug (Ve) angewendet wird, umfasst: einen Differentialmechanismus (6), der mit einer Maschine (1), dem Motor (2) und Antriebsrädern (5R, 5L) verbunden ist; und eine Kupplung (CL1). Eine Steuerung (38) ist dazu konfiguriert: eine Obergrenzleistung (Win, Wout) zu berechnen, die an die elektrische Speichereinrichtung (37) angelegt werden kann oder entladen werden kann, wenn eine Bedingung zum in Eingriff bringen der Kupplung (CL1) erfüllt ist; und die elektrische Leistung, die an die elektrische Speichereinrichtung (37) anzulegen ist oder von dieser zu entladen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als eine maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist, die kleiner als die Obergrenzleistung (Win, Wout) ist, bevor die Kupplung (CL1) in Eingriff gebracht wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-132576 , eingereicht am 18. Juli 2019 beim japanischen Patentamt, und deren Erfindungen sind hierin durch Bezugnahme miteingeschlossen.
HINTERGRUND
Gebiet der Erfindung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen eine Steuerungssystem für ein Fahrzeug mit einer Antriebsmaschine, die eine Maschine und einen Motor umfasst, und einem anderen Motor, der ein Reaktionsdrehmoment auf einen Differentialmechanismus aufbringt, um ein Ausgangsdrehmoment der Antriebsmaschine über den Differentialmechanismus an Antriebsräder zu übertragen.
Diskussion des Standes der Technik
Die Druckschriften JP 2017 007 437 A und JP 2018 103 690 A beschreiben entsprechend ein Hybridfahrzeug mit einer Antriebsmaschine, die eine Maschine und einen Motor umfasst, und einem Leistungsverteilungsmechanismus mit zwei Sätzen von Planetengetriebeeinheiten. In dem Leistungsverteilungsmechanismus ist eines der Rotationselemente mit der Maschine verbunden, ist ein anderes der Rotationselemente mit dem Motor verbunden und ist ein weiteres der Rotationselemente mit einem Paar von Antriebsrädern verbunden. In dem Hybridfahrzeug ist eine erste Kupplung zwischen einem der Rotationselemente von einer der Planetengetriebeeinheit und einem der Rotationselemente der anderen Planetengetriebeeinheit angeordnet, und ist eine zweite Kupplung angeordnet, um irgendwelche zweite Rotationselemente der anderen Planetengetriebeeinheit selektiv zu verbinden. Eine Operationsbetriebsart des Hybridfahrzeugs kann von einer niedrigen Betriebsart bzw. Niedrigbetriebsart, die durch einen Eingriff der ersten Kupplung hergestellt wird, einer hohen Betriebsart bzw. Hochbetriebsart, die durch einen Eingriff der zweiten Kupplung hergestellt wird, einer festen Betriebsart, die durch einen Eingriff von beiden der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung hergestellt wird, und einer Einzelmotorbetriebsart, die durch Lösen der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung hergestellt wird, ausgewählt werden. In der Niedrigbetriebsart ist ein Drehmoment, das von der Maschine an die Antriebsräder geliefert wird, relativ groß, und in der Hochbetriebsart ist das Drehmoment, das von der Maschine an die Antriebräder geliefert wird, relativ klein. In der festen Betriebsart wird das Drehmoment, das durch die Maschine erzeugt wird, an die Antriebsräder geliefert, ohne geändert zu werden. In der Einzelmotorbetriebsart wird das Hybridfahrzeug durch ein Drehmoment, das durch einen zweiten Motor erzeugt wird, angetrieben, während eine Drehmomentübertragung zwischen der Maschine und den Antriebsrädern unterbrochen ist.
In einem Fall des Antreibens des vorstehend beschriebenen Hybridfahrzeugs durch die Maschine in einer Hybridbetriebsart kann die Betriebsart von einer Hybridniedrigbetriebsart, die durch einen Eingriff der ersten Kupplung hergestellt wird, und einer Hybridhochbetriebsart, die durch einen Eingriff der zweiten Kupplung hergestellt wird, ausgewählt werden. Während eines Antreibens in der Hybridbetriebsart ist in einer der Planetengetriebeeinheit ein Eingangselement mit der Maschine verbunden, ist ein Reaktionselement mit einem ersten Motor verbunden und ist ein Ausgangselement mit den Antriebsrädern durch die andere Planetengetriebeeinheit verbunden. In der Hochbetriebsart und der Niedrigbetriebsart der Hybridbetriebsart kann eine Drehzahl der Maschine durch Ändern eines Reaktionsdrehmoments, das durch den ersten Motor aufgebaut wird, geändert werden, und jede der Planetengetriebeeinheiten führt eine differentielle Rotation durch, außer in einer spezifischen Bedingung. In dieser Situation, obwohl die Rotationselemente, die mit der im Eingriff befindlichen Kupplung verbunden sind, mit der gleichen Drehzahl gedreht werden, werden die Rotationselemente, die mit der gelösten Kupplung verbunden sind, mit unterschiedlichen Drehzahlen gedreht. Das heißt, während des Antriebs in der Hochbetriebsart und der Niedrigbetriebsart der Hybridbetriebsart wird zwischen den Rotationselementen, die mit der gelösten Kupplung verbunden sind, eine differentielle Rotation verursacht.
Während eines Antriebs in der Hybridbetriebsart wird die Operationsbetriebsart basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer erforderlichen Antriebskraft, die durch eine Position eines Beschleunigerpedals dargestellt wird, einem Zustand eines Ladelevels einer Batterie, und so weiter ausgewählt. Speziell wird die Operationsbetriebsart gewechselt, wenn das Beschleunigerpedal gedrückt wird oder wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert wird. Zum Beispiel in einem Fall des Wechselns der Operationsbetriebsart von der Hochbetriebsart in die Niedrigbetriebsart wird die zweite Kupplung, die im Eingriff ist, gelöst und wird die erste Kupplung, die gelöst ist, in Eingriff gebracht. In dieser Situation werden das Eingangsrotationselement und das Ausgangsrotationselement der ersten Kupplung, die gelöst ist, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten gedreht, und deshalb, wenn die erste Kupplung zwangsweise in Eingriff gebracht wird, werden Drehzahlen der Rotationselemente, der Maschine, des ersten Motors und so weiter, die mit der ersten Kupplung verbunden sind, geändert.
Zum Beispiel können eine Reibkupplung und eine Klauenkupplung als die vorstehend erklärten Kupplungen eingesetzt werden, die in den Hybridfahrzeugen eingesetzt sind, die in der JP 2017 007 437 A und der JP 2018 103 690 A beschrieben sind. Die Reibkupplung kann während eines Rutschens schrittweise in Eingriff gebracht werden und folglich kann solch eine Drehzahldifferenz zwischen dem Eingangsrotationselement und dem Ausgangsrotationselement schrittweise reduziert werden. Wenn jedoch eine Position des Beschleunigerpedals oder eine Fahrzeuggeschwindigkeit abrupt geändert wird, muss die Reibkupplung abrupt in Eingriff gebracht werden, um die Operationsbetriebsart prompt zu wechseln. Andererseits ist die Klauenkupplung angepasst, um vollständig gelöst zu oder in Eingriff gebracht zu werden. Mit anderen Worten kann eine Drehmomentübertragungskapazität nur zwischen 0% und 100% gewechselt werden. Das heißt, wenn die Klauenkupplung im Eingriff ist, wird die Drehmomentübertragungskapazität von dieser unmittelbar auf 0 verringert.
Als ein Ergebnis eines Eingreifens der Kupplung wird in den Hybridfahrzeugen, die in den Druckschriften JP 2017 007 437 A und JP 2018 103 690 A beschrieben sind, die Drehzahl des ersten Motors abrupt geändert. Beträge einer Leistungserzeugung und eines Leistungsverbrauchs durch den ersten Motor werden durch ein Ausgangsdrehmoment und eine Drehzahl des ersten Motors bestimmt. Deshalb, wenn die Drehzahl des ersten Motors somit abrupt geändert wird, könnte eine elektrische Leistung durch einen ersten Motor drastisch verbraucht oder erzeugt werden. Als ein Ergebnis könnte eine elektrische Leistung, die größer als ein oberer Grenzwert einer Ausgangsleistung ist, von der Batterie entladen werden und könnte eine elektrische Leistung, die größer als ein Obergrenzwert einer Eingangsleistung ist, an die Batterie zugeführt werden. Das heißt, die Batterie könnte durch solch eine abrupte Änderung der Leistungserzeugung und des Leistungsverbrauchs durch den ersten Motor beschädigt werden.
KURZFASSUNG
Aspekte von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wurden unter Berücksichtigung der vorstehenden technischen Probleme konzipiert und es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fahrzeugsteuerungssystem bereitzustellen, das dazu konfiguriert ist, eine Beschädigung einer elektrischen Speichereinrichtung zu begrenzen, auch wenn eine Drehzahl eines Motors durch einen Eingriff einer Eingriffseinrichtung abrupt geändert wird.
Das Fahrzeugsteuerungssystem gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird auf ein Fahrzeug angewendet, mit: einer Antriebsmaschine; einem ersten Motor mit einer Generatorfunktion; zumindest einem Paar von Antriebsrädern; einer elektrischen Speichereinrichtung, von der eine elektrische Leistung an den ersten Motor zugefügt wird und an die eine elektrische Leistung, die durch den ersten Motor erzeugt wird, zugeführt wird; einem Differentialmechanismus, der eine Vielzahl von Rotationselementen inklusive einem Rotationselement, das mit der Antriebsmaschine verbunden ist, einem anderen Rotationselement, das mit dem ersten Motor verbunden ist, und einem weiteren Rotationselement, das mit den Antriebsrädern verbunden ist, aufweist, der ein Drehmoment der Antriebsmaschine zumindest teilweise an die Antriebsräder liefert, wenn ein Reaktionsdrehmoment, das durch den ersten Motor aufgebaut wird, auf diesen aufgebracht wird; und einer Eingriffseinrichtung, die sich selektiv im Eingriff gebracht wird, um ein Drehmoment zwischen einem vorbestimmten Paar der Vielzahl der Rotationselemente des Differentialmechanismus zu übertragen. In dem Fahrzeug, auf das das Steuerungssystem angewendet wird, wird eine Drehzahl von einem der Rotationselemente des vorbestimmten Paars der Rotationselemente mit einer Änderung in einer Drehzahl des ersten Motors geändert und es wird erlaubt, dass die Eingriffseinrichtung in Eingriff gebracht wird, wenn eine Drehzahldifferenz zwischen dem vorbestimmten Paar der Rotationselemente kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Um die vorstehend erklärte Aufgabe zu erreichen, ist gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Steuerungssystem mit einer Steuerung versehen, die die elektrische Leistung, die an die elektrische Speichereinrichtung angelegt wird, und die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung entladen wird, steuert. Speziell ist die Steuerung dazu konfiguriert: eine Obergrenzleistung zu berechnen, die von der elektrischen Speichereinrichtung entladen werden kann oder an die elektrische Speichereinrichtung angelegt werden kann, wenn eine Bedingung zum Eingreifen der Eingriffseinrichtung, die gelöst ist, erfüllt ist; und die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung entladen wird oder die an die elektrische Speichereinrichtung angelegt wird, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als eine maximal erlaubte Leistung ist, die durch den ersten Motor verbraucht wird oder erzeugt wird, welche niedriger als die Obergrenzleistung ist, bevor die Eingriffseinrichtung in Eingriff gebracht wird.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann die Obergrenzleistung durch Spezifikationen der elektrischen Speichereinrichtung bestimmt werden. Zusätzlich könnte die Steuerung dazu konfiguriert sein: einen Änderungsbetrag der elektrischen Leistung, der durch den ersten Motor durch in Eingriff bringen der Eingriffseinrichtung erzeugt wird oder verbraucht wird, zu berechnen; und die maximal erlaubte Leistung durch Subtrahieren des Änderungsbetrags der elektrischen Leistung von der Obergrenzleistung zu berechnen.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerung weiterhin dazu konfiguriert sein: die Änderung in der Drehzahl des ersten Motors zu berechnen, die durch in Eingriff bringen der Eingriffseinrichtung veranlasst wird; und den Änderungsbetrag der elektrischen Leistung basierend auf der Änderung in der Drehzahl des ersten Motors und einem Drehmoment des ersten Motors zu berechnen.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerung weiterhin dazu konfiguriert sein, die maximal erlaubte Leistung durch Subtrahieren des Änderungsbetrags der elektrischen Leistung und einer vorbestimmten elektrischen Leistung von der Obergrenzleistung zu berechnen.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann die Eingriffseinrichtung einen Vermeidungsmechanismus umfassen, der einen nicht gewünschten Eingriff der Eingriffseinrichtung verhindert, wenn die Drehzahldifferenz in der Eingriffseinrichtung gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann der vorbestimmte Wert, bei dem der Eingriffseinrichtung erlaubt wird, in Eingriff gebracht zu werden, in Abhängigkeit davon, ob eine Drehzahl des einen der Rotationselemente des vorbestimmten Paars der Rotationselemente schneller ist als die des anderen der Rotationselemente des vorbestimmten Paars der Rotationselemente, variieren.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, das Drehmoment des ersten Motors zu begrenzen, um die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung zu entladen ist oder die an die elektrische Speichereinrichtung anzulegen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistung ist.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerung weiterhin dazu konfiguriert sein, ein Ausgangsdrehmoment der Antriebsmaschine gemäß der Begrenzung bezüglich des Drehmoments des ersten Motors zu begrenzen.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann das Fahrzeug weiterhin einen zweiten Motor umfassen, der mit den Antriebsrädern auf eine Weise verbunden ist, gemäß der ein Drehmoment übertragen werden kann, und mit dem ersten Motor verbunden ist, um die elektrische Leistung zwischen diesen auszutauschen. Zusätzlich kann die Steuerung weiterhin dazu konfiguriert sein, das Drehmoment des zweiten Motors zu begrenzen, um die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung zu entladen ist oder an die elektrische Speichereinrichtung anzulegen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistung ist, bevor die Eingriffseinrichtung in Eingriff gebracht wird.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerung weiterhin dazu konfiguriert sein: zu bestimmen, ob eine tatsächliche elektrische Leistung, die momentan verbraucht oder erzeugt wird, größer als die maximal erlaubte Leistung ist, während die Eingriffseinrichtung immer noch gelöst ist; und die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung zu entladen ist oder an die elektrische Speichereinrichtung anzulegen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistung ist, wenn die tatsächliche elektrische Leistung größer als die maximal erlaubte Leistung ist.
In einem nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel kann die Steuerung weiterhin dazu konfiguriert sein: zu bestimmen, ob die Eingriffseinrichtung im Eingriff ist; und die Begrenzung bezüglich der elektrischen Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung zu entladen ist oder an die elektrische Speichereinrichtung anzulegen ist, sodass diese gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistung ist, aufzuheben, wenn ein Eingriff der Eingriffseinrichtung bestimmt ist.
Somit ist in dem Fahrzeug, auf das das Steuerungssystem gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird, der Differentialmechanismus mit der Antriebsmaschine, dem ersten Motor und den Antriebsrädern verbunden. Deshalb kann das Drehmoment der Antriebsmaschine durch Aufbauen des Reaktionsdrehmoments durch den ersten Motor an die Antriebsräder geliefert werden. In dem Differentialmechanismus ist das vorbestimmte Paar der Rotationselemente miteinander durch einen Eingriff der Eingriffseinrichtung verbunden und wird die Drehzahl von einem der Eingriffselemente des vorbestimmten Paars mit einer Änderung in einer Drehzahl des ersten Motors geändert. Das heißt, eine Drehzahldifferenz zwischen dem vorbestimmten Paar der Rotationselemente kann durch Steuern der Drehzahl des ersten Motors gesteuert werden. Mit anderen Worten wird die Drehzahl des ersten Motors mit einer Änderung in der Drehzahldifferenz zwischen dem vorbestimmten Paar der Rotationselemente geändert. Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sagt das Steuerungssystem eine Leistungserzeugung oder einen Leistungsverbrauch durch den ersten Motor voraus, wenn die Eingriffseinrichtung im Eingriff ist, und begrenzt eine Eingangsleistung oder eine Ausgangsleistung zu der/von der elektrischen Speichereinrichtung, die mit dem ersten Motor verbunden ist, bevor die Eingriffseinrichtung im Eingriff ist. Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann deshalb ein Überladen oder ein Überentladen der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden, auch wenn die Leistungserzeugung oder der Leistungsverbrauch des ersten Motors durch in Eingriff bringen der Eingriffseinrichtung abrupt geändert wird. Aus diesem Grund kann eine Beschädigung der elektrischen Speichereinrichtung begrenzt werden.
Figurenliste
Merkmale, Aspekte und Vorteile von beispielhaften Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die folgende Beschreibung und die anhängigen Zeichnungen, welche die Erfindung auf keine Weise begrenzen sollten, besser verstanden.

1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Struktur eines Fahrzeugs zeigt, auf das das Steuerungssystem gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
2 eine teilweise vergrößerte Ansicht, die ein Beispiel einer Struktur einer Kupplung zeigt;
3 eine Tabelle, die Eingriffszustände der Kupplungen und Operationsbedingungen der Antriebsmaschinen in jeder Operationsbetriebsart zeigt;
4 ist ein nomografisches Diagramm, das eine Situation in einer HV-Hochbetriebsart zeigt;
5 ist ein nomografisches Diagramm, das eine Situation in einer HV-Niedrigbetriebsart zeigt;
6 ist ein nomografisches Diagramm, das eine Situation in einer festen Betriebsart zeigt;
7A bis 7D sind nomografische Diagramme, die Änderungen in Drehzahlen der Rotationselemente zeigen, wenn eine Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart in die HV-Niedrigbetriebsart umgeschaltet wird;
8 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Routine zeigt, die durch das Steuerungssystem gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;
9 zeigt ein Beispiel eines Kennfeldes zum Bestimmen eines Änderungsbetrags der elektrischen Leistung, die durch einen ersten Motor erzeugt oder verbraucht wird;
10 ist ein Kennfeld zum Bestimmen eines maximal erlaubten Leistungsverbrauchs und einer maximal erlaubten Leistungserzeugung durch den ersten Motor;
11 ist ein Zeitablaufdiagramm, das zeitliche Änderungen in Bedingungen der Kupplungen, des ersten Motors und einer Maschine während einer Ausführung der in 8 gezeigten Routine zeigt; und
12 ist ein Zeitablaufdiagramm, das zeitliche Änderungen in Bedingungen der Kupplungen, des ersten Motors, eines zweiten Motors und der Maschine in einem Fall des Begrenzens der elektrischen Leistung, die auf den ersten Motor verbraucht wird, durch Begrenzen des Drehmoments des zweiten Motors zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES EINEN ODER DER MEHREREN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die anhängigen Zeichnungen erklärt. Bezugnehmend nun auf 1 ist ein Beispiel einer Struktur eines Hybridfahrzeugs (welches nachstehend einfach das „Fahrzeug“ genannt wird) Ve gezeigt, auf das das Steuerungssystem gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet wird. Speziell zeigt 1 eine Hybridantriebseinheit (welche nachstehend einfach die „Antriebseinheit“ genannt wird) 4 des Fahrzeugs Ve, die ein Paar von Vorderrädern 5R und 5L antreibt, und die Antriebseinheit 4 umfasst eine Maschine (in den Zeichnungen als „ENG“ bezeichnet) 1 als eine Antriebsmaschine der Antriebseinheit 4, einen ersten Motor (in den Zeichnungen als „MG1“ bezeichnet) 2 und einen zweiten Motor (in den Zeichnungen als „MG2“ bezeichnet) 3. Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel wird ein Motorgenerator mit einer Generatorfunktion als der erste Motor 2 eingesetzt. In dem Fahrzeug Ve wird eine Drehzahl der Maschine 1 durch den ersten Motor 2 gesteuert und wird der zweite Motor 3 durch eine elektrische Leistung, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, angetrieben, um ein Antriebsdrehmoment zum Antreiben des Fahrzeug Ve zu erzeugen. Optional kann der Motorgenerator mit einer Generatorfunktion als der zweite Motor 3 eingesetzt werden.
Ein Leistungsverzweigungsmechanismus 6 als ein Differentialmechanismus ist mit der Maschine 1 verbunden. Der Leistungsverzweigungsmechanismus 6 umfasst einen Leistungsverzweigungsabschnitt 7, der ein Drehmoment, das durch die Maschine 1 erzeugt wird, auf die Seite des ersten Motors 2 und eine Ausgangsseite verteilt, und einen Übertragungsabschnitt 8, der ein Drehmomentverzweigungsverhältnis ändert.
Zum Beispiel kann eine Ein-Ritzel-Planetengetriebeeinheit, die dazu angepasst ist, eine differentielle Aktion unter drei Rotationselementen durchzuführen, als der Leistungsverzweigungsmechanismus 7 eingesetzt werden. Speziell umfasst der Leistungsverzweigungsabschnitt 7 als ein erster Differentialmechanismus: ein Sonnenrad 9; ein Hohlrad 10 als ein Innenzahnrad, das konzentrisch um das Sonnenrad 9 herum angeordnet ist; eine Vielzahl von Ritzelzahnrädern 11, die zwischen dem Sonnenrad 9 und dem Hohlrad 10 angeordnet sind, während diese mit beiden Zahnrädern 9 und 10 im Eingriff sind; und einen Träger 12, der die Ritzelzahnräder 11 auf eine drehbare Weise stützt.
Eine Ausgangswelle 13 der Maschine 1 ist mit einer Eingangswelle 14 des Leistungsverzweigungsmechanismus 6, der mit dem Träger 12 verbunden ist, verbunden, sodass das Drehmoment der Maschine 1 auf den Träger 12 aufgebracht wird, und das Sonnenrad 9 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 ist mit dem ersten Motor 2 verbunden. Optional kann eine zusätzliche Zahnradeinheit zwischen der Eingangswelle 14 und dem Träger 12 angeordnet sein und können eine Dämpfereinrichtung und ein Drehmomentwandler zwischen der Ausgangswelle 13 und der Eingangswelle 14 angeordnet sein. Auf ähnliche Weise kann eine zusätzliche Zahnradeinheit zwischen dem ersten Motor 2 und dem Sonnenrad 9 angeordnet sein.
Der Übertragungsabschnitt 8 ist ebenso eine Ein-Ritzel-Planetengetriebeeinheit, mit: einem Sonnenrad 15; einem Hohlrad 16 als ein Innenzahnrad, das konzentrisch um das Sonnenrad 15 herum angeordnet ist; einer Vielzahl von Ritzelzahnrädern 17, die zwischen dem Sonnenzahnrad 15 und dem Hohlrad 16 angeordnet sind, während diese mit beiden Zahnrädern 15 und 16 im Eingriff sind; und einem Träger 18, der die Ritzelzahnräder 17 auf eine drehbare Weise stütz. Somit ist der Übertragungsabschnitt 8 als ein zweiter Differentialmechanismus ebenso dazu angepasst, eine differentielle Aktion unter dem Sonnenrad 15, dem Hohlrad 16 und dem Träger 18 durchzuführen. In dem Übertragungsabschnitt 8 ist das Sonnenrad 15 mit dem Hohlrad 10 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 verbunden und ist das Hohlrad 16 mit einem Ausgangszahnrad 19 verbunden.
Um den Leistungsverzweigungsabschnitt 7 und den Übertragungsabschnitt 8 als eine komplexe Planetengetriebeeinheit zu verwenden, ist eine erste Kupplung CL1 als eine erste Eingriffseinrichtung angeordnet, um den Träger 18 des Übertragungsabschnitts 8 mit dem Träger 12 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7, der mit der Eingangswelle 14 verbunden ist, selektiv zu verbinden. Zum Beispiel kann eine Klauenkupplung als die erste Kupplung CL1 eingesetzt werden. Somit ist in der Antriebseinheit 4, die in 1 gezeigt ist, der Leistungsverzweigungsabschnitt 7 mit dem Übertragungsabschnitt 8 verbunden, um als eine komplexe Planetengetriebeeinheit zu dienen, durch Eingreifen der ersten Kupplung CL1. In der komplexen Planetengetriebeeinheit, die somit gebildet ist, ist der Träger 12 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 mit dem Träger 18 des Übertragungsabschnitts 8 verbunden, um als ein Eingangselement zu dienen, dient das Sonnenrad 9 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 als ein Reaktionselement und dient das Hohlrad 16 des Übertragungsabschnitts 8 als ein Ausgangselement. Das heißt, in der komplexen Planetengetriebeeinheit wird ermöglicht, dass sich die Eingangswelle 14, die Ausgangswelle 2a des Motors 2 und das Hohlrad 16 auf eine differentielle Weise zueinander drehen. Angesichts der Tatsache, dass die erste Kupplung CL1 als eine „Eingriffseinrichtung“ des Ausführungsbeispiels dient, dient der Träger 12 als „eines der Rotationselemente“, und dient der Träger 18 als „ein anderes der Rotationselemente“ des Ausführungsbeispiels.
Eine zweite Kupplung CL2 als eine zweite Eingriffseinrichtung ist angeordnet, um die Rotationselemente des Übertragungsabschnitts 8 integriert zu drehen. Zum Beispiel kann die Klauenkupplung als die zweite Kupplung CL2 eingesetzt werden und die zweite Kupplung CL2 verbindet selektiv den Träger 18 mit dem Hohlrad 16 oder dem Sonnenrad 15 oder verbindet das Sonnenrad 15 mit dem Hohlrad 16. In der Antriebseinheit 4, die in 1 gezeigt ist, verbindet die zweite Kupplung CL2 speziell den Träger 18 selektiv mit dem Hohlrad 16, um die Rotationselemente des Übertragungsabschnitts 8 integriert zu drehen. In einem Fall, dass die zweite Kupplung CL2 im Eingriff ist, dient der Träger 12 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 ebenso als ein Eingangselement, dient das Sonnenrad 9 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 ebenso als ein Reaktionselement und dient das Hohlrad 16 des Übertragungsabschnitts 8 ebenso als ein Ausgangselement. Das heißt, in dem Fall, dass die zweite Kupplung CL2 im Eingriff ist, wird ermöglicht, dass sich die Eingangswelle 14, die Ausgangswelle 2a des ersten Motors 2 und das Hohlrad 16 auf eine differentielle Weise zueinander drehen. Angesichts der Tatsache, dass die zweite Kupplung CL2 als die „Eingriffseinrichtung“ des Ausführungsbeispiels dient, dient der Träger 18 als „eines der Rotationselemente“ und dient das Hohlrad 16 als „ein anderes der Rotationselemente“ des Ausführungsbeispiels.
Ein Beispiel einer Struktur von jeder der ersten Kupplung CL2 und der zweiten Kupplung CL2 ist schematisch in 2 gezeigt. Da die erste Kupplung CL1 und die zweite Kupplung CL2 eine gemeinsame Struktur aufweisen, werden die erste Kupplung CL1 und die zweite Kupplung CL2 ebenso gemeinsam als die „Kupplung CL“ in den folgenden Erklärungen beschrieben. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Kupplung CL ein Paar von Rotationselementen 20 und 21, die einander gegenüberliegen. Ein Satz von Klauenzähnen 22 ist auf einem der Rotationselemente 20 gebildet und ein Satz von Klauenzähnen 23 ist auf dem anderen der Rotationselemente 21 gebildet. Das Rotationselement 20 ist mit einem Stellglied (in 2 als „ACT“ bezeichnet) 24 verbunden, sodass eine Schubkraft auf das Rotationselement 21 gemäß einem Hydraulikdruck oder einer elektromagnetischen Kraft, die an das Stellglied 24 zugeführt wird, aufgebraucht wird. Um die Schubkraft, die von dem Stellglied 24 aufgebraucht wird, zu empfangen, ist ein Druckempfangselement 25 an einer hinteren Oberfläche des Rotationselements 20 (entgegengesetzt zu einer Oberfläche, auf der die Klauenzähne 22 gebildet sind) verbunden, um integriert mit dem Rotationselement 20 durch ein elastisches Element 26, wie etwa eine Feder, die als ein Vermeidungsmechanismus dient, gedreht zu werden.
Jede Zahnspitze der Klauenzähne 22 und jede Zahnspitze der Klauenzähne 23 ist individuell abgeschrägt, sodass die Rotationselemente 20 und 21 sanft miteinander in Eingriff gebracht werden können, auch wenn die Rotationselemente 20 und 21 bei unterschiedlichen Drehzahlen gedreht werden und auch wenn die Rotationselemente 20 und 21 miteinander in Phase sind. Speziell, angesichts der Tatsache, dass die Rotationselemente 20 und 21 in eine Richtung gedreht werden, die durch einen Pfeil in 2 angegeben ist, ist eine Breite der vorderen abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 22 des Rotationselements 20 individuell breiter eingestellt, als eine Breite der hinteren abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 22 und ist eine Breite der vorderen abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne des Rotationselements 21 individuell enger eingestellt als eine Breite der hinteren abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 23.
Angesichts der Tatsache, dass die Kupplung CL, die in 2 gezeigt ist, als die erste Kupplung CL1 eingesetzt wird, dient das Rotationselement 20 als der Träger 18 oder als ein Rotationselement, das integriert damit gedreht wird, und dient das Rotationselement 21 als der Träger 12, der mit der Eingangswelle 14 verbunden ist, oder als ein Rotationselement, das sich integriert damit dreht. Angesichts der Tatsache, dass die Kupplung CL, die in 2 gezeigt ist, als die zweite Kupplung CL eingesetzt wird, dient das Rotationselement 20 als der Träger 18 oder das Rotationselement, das integriert mit diesem gedreht wird, und dient das Rotationselement 21 als das Hohlrad 16 oder ein Rotationselement, das integriert damit gedreht wird.
Zum Beispiel kann das Stellglied 24 ein Nockenmechanismus sein, mit: einer Trommel, auf der eine Nockennut gebildet ist; einer Hülse, die sich entlang der Nockennut bewegt, um einen Eingriffszustand der ersten Kupplung CL1 umzuschalten; einer Hülse, die sich entlang der Nockennut bewegt, um einen Eingriffszustand der zweiten Kupplung CL2 umzuschalten, und einem Stellglied, das die Trommel dreht.
Eine Vorgelegewelle bzw. Gegenwelle 27 erstreckt sich parallel zu einer gemeinsamen Rotationsachse der Maschine 1, des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 und des Übertragungsabschnitts 8. Ein angetriebenes Zahnrad 28 ist an einem Ende der Gegenwelle 27 eingepasst, um mit dem Ausgangszahnrad 19 im Eingriff zu sein, und ein Antriebszahnrad 29 ist an dem anderen Ende der Gegenwelle 27 eingepasst, um mit einem Hohlrad 31 einer Differentialgetriebeeinheit 30 als eine finale Untersetzung im Eingriff zu sein. Das angetriebene Zahnrad 28 ist ebenso mit einem Antriebszahnrad 33 im Eingriff, das auf einer Rotorwelle 32 des zweiten Motors 3 eingepasst ist, sodass ein Ausgangsdrehmoment des zweiten Motors 3 mit einem Drehmoment des Ausgangszahnrads 19 an dem angetriebenen Zahnrad 28 zusammengesetzt wird, um von der Differentialgetriebeeinheit 30 an die Vorderräder 5R und 5L über jede der Antriebswellen 34 verteilt zu werden.
Um eine Rotation der Maschine 1 selektiv zu stoppen, wenn der erste Motor 2 als eine Antriebsmaschine arbeitet, ist eine Bremse B1 als eine dritte Eingriffseinrichtung in der Antriebseinheit 4 zwischen einem vorbestimmten stationären Element und der Ausgangswelle 13 oder der Eingangswelle 14 angeordnet. Zum Beispiel kann eine Reibeingriffseinrichtung oder eine Klauenbremse als die Bremse B1 verwendet werden. Speziell wird durch Einsetzen der ersten Bremse B1, um die Ausgangswelle 13 oder die Eingangswelle 14 anzuhalten, ermöglicht, dass der Träger 12 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 und der Träger 18 des Übertragungsabschnitts 8 als Reaktionselemente dienen und wird ermöglicht, dass das Sonnenrad 9 des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 als ein Eingangselement dient.
Ein erstes Leistungssteuerungssystem 35 ist mit dem ersten Motor 2 verbunden, und ein zweites Leistungssteuerungssystem 36 ist mit dem zweiten Motor 3 verbunden. Jedes des ersten Leistungssteuerungssystems 35 und des zweiten Leistungssteuerungssystems 36 umfasst jeweils einen Inverter und einen Wandler. Das erste Leistungssteuerungssystem 35 und das zweite Leistungssteuerungssystem 36 sind miteinander verbunden und sind ebenso jeweils mit einer elektrischen Speichereinrichtung 7 inklusive einer Lithium-Ionen-Batterie und einem Kondensator verbunden. Deshalb kann elektrische Leistung direkt zwischen dem ersten Leistungssteuerungssystem 35 und dem zweiten Leistungssteuerungssystem 36 ausgetauscht werden, ohne die elektrische Speichereinrichtung 37 zu durchlaufen. Zusätzlich, wenn der erste Motor 2 als ein Generator betrieben wird, während ein Reaktionsdrehmoment aufgebaut wird, kann elektrische Leistung, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, direkt an dem Motor 3 zugeführt werden, ohne die elektrische Speichereinrichtung 37 zu durchlaufen.
Charakteristika der Lithium-Ionen-Batterie, des Kondensators, und der Festkörperbatterie, die als die elektrische Speichereinrichtung 37 eingesetzt werden, sind voneinander verschieden. Deshalb könnte die elektrische Speichereinrichtung 37 ebenso durch beliebiges Kombinieren dieser Speichereinrichtungen nach Bedarf gebildet werden.
Um das erste Leistungssteuerungssystem 35, das zweite Leistungssteuerungssystem 36, die Maschine 1, die erste Kupplung CL1, die zweite Kupplung CL2, die Bremse B1 und so weiter zu steuern, ist das Fahrzeug Ve mit einer elektronischen Steuerungseinheit (welche nachstehend als die „ECU“ abgekürzt wird) 38 als eine Steuerung bereitgestellt. Die ECU 38 umfasst einen Mikrocomputer als Hauptbestandteil, der dazu konfiguriert ist, eine Berechnung basierend auf Ereignisdaten, die von Sensoren übertragen werden, sowie Kennfeldern und Formeln, die im Voraus installiert sind, auszuführen, und überträgt ein Berechnungsergebnis an zum Beispiel die Maschine 1, die Motoren 2 und 3 und die Kupplungen CL1 und CL2 in der Form eines Anweisungssignals. Zum Beispiel empfängt die ECU 38 Daten über: eine Fahrzeuggeschwindigkeit; eine Beschleunigerposition, die eine angeforderte Antriebskraft darstellt; eine Drehzahl des ersten Motors 2; eine Drehzahl des zweiten Motors 3; eine Drehzahl der Ausgangswelle 13 der Maschine 1; eine Ausgangsdrehzahl, wie etwa eine Drehzahl der Gegenwelle 27 des Übertragungsabschnitts 8; Hübe von Kolben (z.B. Druckempfangselementen 25) der Kupplungen CL1 und CL2; eine Temperatur der elektrischen Speichereinrichtung 37; Temperaturen der Leistungssteuerungssysteme 35 und 36; eine Temperatur des ersten Motors 2; eine Temperatur des zweiten Motors 3; eine Temperatur des Öls (d.h. ATF), das den Leistungsverzweigungsabschnitt 7 und den Übertragungsabschnitt 8 schmiert; einen Zustand eines Ladelevels der elektrischen Speichereinrichtung 37 usw.
Speziell berechnet die ECU 38 basierend auf den vorstehend erwähnten Daten, die an die ECU 38 gesendet werden: Operationsbedingungen (Ausgangsdrehmomente und Drehzahlen) der Maschine 1, des ersten Motors 2 und des zweiten Motors 3; und Anweisungen, um die erste Kupplung CL1, die zweite Kupplung CL2 und die Bremse B1 zu betätigen. Wie beschrieben werden die Berechnungsergebnisse an die Maschine 1, den ersten Motor 2, den zweiten Motor 3, die erste Kupplung CL1, die zweite Kupplung CL2 und die Bremse B1 in der Form von Anweisungssignalen übertragen.
Speziell, um eine Ausgangsleistung, ein Ausgangsdrehmoment und eine Drehzahl der Maschine 1 zu steuern, berechnet die ECU 38 Stromwerte und Pulszahlen, um Öffnungsgrade einer elektronischen Drosselklappe, eines EGR-Ventils (EGR, „Exhaust Gas Restriction“), eines Einlassventils, und eines Auslassventils zu steuern und einen Kraftstoff durch eine Zündeinrichtung zu zünden. Berechnungsergebnisse werden von der ECU 38 an die Ventile und die Zündeinrichtung in der Form von Anweisungssignalen übertragen.
In dem Fahrzeug Ve ist ein AC-Motor entsprechend als der erste Motor 2 und der zweite Motor 3 eingesetzt. Deshalb, um den ersten Motor 2 und den zweiten Motor 3 zu steuern, werden Anweisungssignale, um Stromwerte zu steuern, die an den ersten Motor 2 und den zweiten Motor 3 anzulegen sind, von der ECU 38 an das erste Leistungssteuerungssystem 35 und das zweite Leistungssteuerungssystem 36 übertragen. Speziell umfassen die Anweisungssignale zum Steuern des ersten Motors 2 und des zweiten Motors 3 Anweisungssignale zum Steuerung einer Frequenz eines Stroms, der durch den Inverter erzeugt wird, und eines Spannungswerts, der durch den Wandler verstärkt wird.
Um die erste Kupplung CL1 und die zweite Kupplung CL2 zu betätigen, wird ein Strom an das Stellglied 24 von jeder der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2 basierend auf den Anweisungen zum Betätigen der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2, die durch die ECU 38 bestimmt werden, zugeführt. Optional könnte eine Vielzahl von ECUs 38 angeordnet sein, um die Maschine 1, den ersten Motor 2, den zweiten Motor 3, die erste Kupplung CL1, die zweite Kupplung CL2 und die Bremse B1 entsprechend zu steuern.
In dem Fahrzeug Ve mit der Antriebseinheit 4 kann eine Operationsbetriebsart von einer Hybridbetriebsart (welche nachstehend als die „HV-Betriebsart“ abgekürzt wird), in der das Fahrzeug durch ein Antriebsdrehmoment, das durch die Maschine 1 erzeugt wird, angetrieben wird, und einer Elektrofahrzeugbetriebsart (welche nachstehend als „EV-Betriebsart“ abgekürzt wird), in der das Fahrzeug Ve durch Antriebsdrehmomente, die durch den ersten Motor 2 und den zweiten Motor 3 ohne Aktivierung der Maschine 1 erzeugt werden, angetrieben wird, ausgewählt werden. Die HV-Betriebsart kann aus einer Hybrid-Niedrigbetriebsart (welche nachstehend als die „HV-Niedrigbetriebsart“ abgekürzt wird) und einer Hybrid-Hochbetriebsart (welche nachstehend als die „HV-Hochbetriebsart“ abgekürzt wird) und einer festen Betriebsart ausgewählt werden. Speziell ist in der HV-Niedrigbetriebsart ein Drehmoment, das an das Hohlrad 16 des Übertragungsabschnitts 8 (oder das Ausgangszahnrad 19) durch Erzeugen eines vorbestimmten Drehmoments durch die Maschine 1 geliefert wird, relativ groß. Im Gegensatz dazu ist in der HV-Hochbetriebsart das Drehmoment, das an das Hohlrad 16 des Übertragungsabschnitts 8 durch Erzeugen des vorbestimmten Drehmomentes durch die Maschine 1 geliefert wird, relativ klein. In der festen Betriebsart wird das Drehmoment, das durch die Maschine 1 erzeugt wird, an das Hohlrad 16 des Übertragungsabschnitts 8 geliefert, ohne geändert zu werden.
Die EV-Betriebsart kann aus einer Dual-Motor-Betriebsart, in der beide des ersten Motors 2 und des zweiten Motors 3 Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Fahrzeugs Ve erzeugen, und einer Einzelmotorbetriebsart (oder einer Trennungsbetriebsart), in der nur der zweite Motor 3 ein Antriebsdrehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs Ve erzeugt, ausgewählt werden. Weiterhin kann die Dual-Motor-Betriebsart aus einer Elektrofahrzeugniedrigbetriebsart (welche nachstehend als die „EV-Niedrigbetriebsart“ abgekürzt wird), in der ein Drehmoment des ersten Motors 2 mit einem relativ größeren Faktor multipliziert wird, und einer Elektrofahrzeughochbetriebsart (welche nachstehend als die „EV-Hochbetriebsart“ abgekürzt wird), bei der ein Drehmoment des ersten Motors 2 mit einem relativ kleineren Faktor multipliziert wird, ausgewählt werden. In der Einzelmotorbetriebsart wird das Fahrzeug Ve nur durch den zweiten Motor 3 angetrieben, während die erste Kupplung CL1 im Eingriff ist, während die zweite Kupplung CL2 im Eingriff ist, oder während beide der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2 gelöst sind.
3 zeigt Eingriffszustände der ersten Kupplung CL1, der zweiten Kupplung CL2 und der ersten Bremse B1 und Operationsbedingungen des ersten Motors 2, des zweiten Motors 3 und der Maschine 1 in jeder Operationsbetriebsart. In 3 stellt ein „Kreis“ dar, dass die Eingriffseinrichtung im Eingriff ist, stellt ein „Strich“ dar, dass die Eingriffseinrichtung nicht im Eingriff bzw. gelöst ist, stellt „G“ dar, dass der Motor hauptsächlich als ein Generator dient, stellt „M“ dar, dass der Motor hauptsächlich als ein Motor dient, stellt eine Leerstelle dar, dass der Motor weder als Motor noch als Generator dient, oder dass der Motor nicht beim Antreiben des Fahrzeugs Ve involviert ist, stellt „AN“ dar, dass die Maschine 1 ein Antriebsdrehmoment erzeugt und stellt „AUS“ dar, dass die Maschine 1 kein Antriebsdrehmoment erzeugt.
Drehzahlen der Rotationselemente des Leistungsverzweigungsmechanismus 6 und Richtungen der Drehmomente der Maschine 1, des ersten Motors 2 und des zweiten Motors 3 in der HV-Hochbetriebsart, der HV-Niedrigbetriebsart und der festen Betriebsart sind in 4 bis 6 angegeben. In den nomografischen Diagrammen, die in den 4 bis 6 gezeigt sind, stellen Abstände zwischen den vertikalen Linien ein Übersetzungsverhältnis des Leistungsverzweigungsmechanismus 6 dar, stellt ein vertikaler Abstand auf der vertikalen Linie von der horizontalen Grundlinie eine Drehzahl des Rotationselements dar, stellt eine Richtung des Pfeils eine Richtung des Drehmoments dar und stellt eine Länge des Pfeils eine Größe des Drehmoments dar.
Wie in 4 dargestellt ist, ist in der HV-Hochbetriebsart die zweite Kupplung CL2 im Eingriff und wird das Fahrzeug Ve durch ein Antriebsdrehmoment, das durch die Maschine 1 erzeugt wird, angetrieben, während ein Reaktionsdrehmoment durch den ersten Motor 2 hergestellt wird. Wie in 5 angegeben ist, ist in der HV-Niedrigbetriebsart die erste Kupplung CL1 im Eingriff und wird das Fahrzeug Ve durch ein Antriebsdrehmoment, das durch die Maschine 1 erzeugt wird, angetrieben, während ein Reaktionsdrehmoment durch den ersten Motor 2 aufgebaut wird.
Eine Größenordnung des Reaktionsdrehmoments des ersten Motors 2, das ermöglicht, dass Drehzahlen der Maschine 1 und des ersten Motors 2 in der HV-Hochbetriebsart beibehalten werden, ist von einer Größenordnung des Reaktionsdrehmoments des ersten Motors 2, das ermöglicht, dass Drehzahlen der Maschine 1 und des ersten Motors 2 in der HV-Niedrigbetriebsart beibehalten werden, verschieden. Speziell, angesichts der Tatsache, dass ein Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 gleich Te ist kann eine erforderliche Größenordnung des Reaktionsdrehmoments, das durch den ersten Motor 2 in der HV-Niedrigbetriebsart aufgebaut wird, als „(ρ1·ρ2/(1-ρ1·ρ2))Te“ ausgedrückt werden. Im Gegensatz dazu, angesichts der Tatsache, dass das Ausgangsdrehmoment der Maschine 1 gleich Te ist, kann eine erforderliche Größenordnung des Reaktionsdrehmoments, das durch den ersten Motor 2 in der HV-Hochbetriebsart aufgebaut wird, als „(ρ1/(1+ρ1))Te“ ausgedrückt werden. In den vorstehend erwähnten Ausdrücken ist „ρ1“ ein Übersetzungsverhältnis des Leistungsverzweigungsabschnitts 7 (das heißt ein Verhältnis zwischen der Zahnanzahl des Hohlrades 10 und einer Zahnanzahl des Sonnenrades 9) und ist „ρ2“ ein Übersetzungsverhältnis des Übertragungsabschnitts 8 (das heißt ein Verhältnis zwischen der Zahnanzahl des Hohlrads 16 und der Zahnanzahl des Sonnenrads 15). Es ist hier anzumerken, dass „ρ1“ und „ρ2“ jeweils kleiner als 1 sind.
Wenn der erste Motor 2 ein Drehmoment, das größer als das vorstehend erklärte Reaktionsdrehmoment ist, in der HV-Betriebsart erzeugt, wird eine Drehzahl der Maschine 1 durch das Drehmoment des ersten Motors 2, das von dem Reaktionsdrehmoment erhöht wird, reduziert. Im Gegensatz dazu, wenn der erste Motor 2 ein Drehmoment, das kleiner als das vorstehend erklärte Reaktionsdrehmoment ist, in der HV-Betriebsart erzeugt, wird eine Drehzahl der Maschine 1 durch einen Teil eines Drehmoments, das durch die Maschine 1 erzeugt wird, erhöht. Das heißt, in der HV-Betriebsart kann eine Drehzahl der Maschine 1 durch Steuern des Drehmoments des ersten Motors 2 gesteuert werden. Speziell wird in der HV-Betriebsart das Drehmoment des ersten Motors 2 auf solch eine Weise gesteuert, um die Drehzahl der Maschine 1 auf eine Solldrehzahl einzustellen, bei der eine Gesamtenergieeffizienz in der Antriebseinheit 4 inklusive einer Kraftstoffeffizienz der Maschine 1 optimiert werden kann. Die Gesamtenergieeffizienz in der Antriebseinheit 4 kann durch Teilen eines Gesamtenergieverbrauchs durch eine Leistung zum Drehen der Vorderräder 5R und 5L berechnet werden.
Als ein Ergebnis des Aufbauens eines Reaktionsdrehmoments durch den ersten Motor 2 dient der erste Motor 2 als ein Generator. In dieser Situation wird eine Leistung der Maschine 1 durch den ersten Motor 2 teilweise in eine elektrische Leistung übersetzt und wird die verbleibende Leistung der Maschine 1 an das Hohlrad 16 des Übertragungsabschnitts 8 geliefert. Die elektrische Leistung, die somit durch den ersten Motor 2 übersetzt wird, könnte nicht nur an den zweiten Motor 3 zugeführt werden, um den zweiten Motor 3 zu betätigen, sondern könnte ebenso in der elektrischen Speichereinrichtung 37 gesammelt werden, um einen Zustand eines Ladelevels der elektrischen Speichereinrichtung 37 zu erhöhen.
In der festen Betriebsart sind sowohl die erste Kupplung CL1 als auch die zweite Kupplung CL2 im Eingriff, sodass sich alle Rotationselemente in dem Leistungsverzweigungsmechanismus 6 bei der gleichen Drehzahl drehen. Das heißt, die Ausgangsleistung der Maschine 1 wird nicht in eine elektrische Energie durch den ersten Motor 2 und den zweiten Motor 3 übersetzt und vollständig zum Beispiel an die Vorderräder 5R und 5L über den Leistungsverzweigungsmechanismus 6 geliefert. Aus diesem Grund wird ein Leistungsverlust, wie etwa ein Joule-Verlust, der mit solch einer Energieumwandlung verknüpft ist, in der festen Betriebsart nicht verursacht und folglich kann die Leistungsübertragungseffizienz verbessert werden.
Prinzipiell wird die Operationsbetriebsart zwischen der HV-Niedrigbetriebsart und der HV-Hochbetriebsart über die feste Betriebsart nach einer Erfüllung einer Umschaltbedingung, die durch eine erforderliche Antriebskraft und eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs Ve bestimmt wird, umgeschaltet. Speziell, wenn die Bedingung zum Umschalten der Operationsbetriebsart zwischen der HV-Niedrigbetriebsart und der HV-Hochbetriebsart erfüllt ist, wird eine der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2, die nicht im Eingriff ist, in Eingriff gebracht, und wird danach die andere der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2, die im Eingriff ist, gelöst.
Bezugnehmend auf 7A bis 7D ist ein Beispiel von Änderungen in Drehzahlen der Rotationselemente des Leistungsverzweigungsmechanismus 6 gezeigt, wenn die erforderliche Antriebskraft erhöht wird und die Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart zu der HV-Niedrigbetriebsart umgeschaltet wird. In der folgenden Erklärung wird das in 7A bis 7D gezeigte Beispiel der Einfachheit halber unter der Annahme vorgenommen, dass das Fahrzeug Ve bei einer konstanten Drehzahl angetrieben wird. In der in 7A gezeigten Situation wird das Fahrzeug Ve in der HV-Hochbetriebsart angetrieben und ist die zweite Kupplung CL2 im Eingriff. In dieser Situation werden deshalb das Sonnenrad 15, der Träger 18 und das Hohlrad 16 bei Drehzahlen gedreht, die durch ein Übersetzungsverhältnis eines Zahnradgetriebes von dem Hohlrad 16 zu den Antriebsräder 5R und 5L und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs Ve bestimmt werden. Speziell wird die Maschine 1, die mit dem Träger 12 verbunden ist, bei einer Drehzahl gedreht, die niedriger ist als die Drehzahl des Trägers 18.
7B zeigt eine Situation unmittelbar bevor die Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart in die feste Betriebsart umgeschaltet wird. In dieser Situation wird das Reaktionsdrehmoment zum Beibehalten der Drehzahl der Maschine 1 als ein Ergebnis des Reduzierens des Reaktionsdrehmoments, das durch den ersten Motor 2 hergestellt wird, oder des Erhöhens des Drehmoments der Maschine 1 unzureichend. Folglich wird die Drehzahl des ersten Motors 2 und die Drehzahl des Trägers 12, der mit der Maschine 1 verbunden ist, erhöht, und eine Drehzahldifferenz zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18, die als die Rotationselemente 20 und 21 der ersten Kupplung CL1 dienen, wird auf einen erlaubten Wert reduziert, um die erste Kupplung CL1 in Eingriff zu bringen. Solch ein erlaubter Wert der Drehzahldifferenz zwischen den Rotationselementen 20 und 21 der Kupplung CL als ein „vorbestimmter Wert“ des Ausführungsbeispiels wird basierend auf Konfigurationen der Klauenzähne 22 und der Klauenzähne 23 bestimmt.
7C zeigt eine Situation, in der die Operationsbetriebsart in die feste Betriebsart umgeschaltet ist. In dieser Situation sind beide der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2 im Eingriff. Während eines Antriebs in der festen Betriebsart wird deshalb die Drehzahl des ersten Motors 2 von dem in 7B gezeigten Level erhöht.
7D zeigt eine Situation, in der die Operationsbetriebsart weiterhin in die HV-Niedrigbetriebsart umgeschaltet ist. In dieser Situation wird die Drehzahl der Maschine 1 mehr erhöht als die in der HV-Hochbetriebsart und der festen Betriebsart. Speziell, nach einem vorübergehenden Umschalten der Operationsbetriebsart in die feste Betriebsart, wie in 7C gezeigt ist, wird die zweite Kupplung CL2 gelöst und danach wird die Drehzahl des ersten Motors 2 reduziert, um den ersten Motor 2 mit einer niedrigen Drehzahl in der umgekehrten Richtung zu drehen.
In dem Fall des Umschaltens der Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart in die HV-Niedrigbetriebsart greift die erste Kupplung CL1 ein, auch wenn Drehzahlen der Rotationselemente 20 und 21 zu einem gewissen Ausmaß voneinander verschieden sind, um die Operationsbetriebsart prompt umzuschalten.
In dieser Situation, um eine Reduzierung einer Antriebskraft zu verhindern oder um eine Drehzahl der Maschine 1 bei einer vorbestimmten Rate zu ändern, baut der erste Motor 2 einen Reaktionsdrehmoment einer vorbestimmten Größenordnung auf.
Wenn zum Beispiel der erste Motor 2 das Drehmoment in die Richtung erzeugt, um die Drehzahl des ersten Motors 2 zu reduzieren, wird eine elektrische Leistung durch den ersten Motor 2 mit einem Betrag erzeugt, die einem Produkt der Drehzahl und des Drehmoments des ersten Motors 2 entspricht. Im Gegensatz dazu, wenn der erste Motor 2 das Drehmoment in die Richtung erzeugt, um die Drehzahl des ersten Motors 2 zu erhöhen, wird die elektrische Leistung durch den ersten Motor 2 mit dem Betrag entsprechend dem Produkt der Drehzahl und des Drehmoments des ersten Motors 2 verbraucht. Das heißt, in den Situationen, die in 7A und 7B gezeigt sind, dient der erste Motor 2 als ein Generator. Im Gegensatz dazu dient in der Situation, die in 7D gezeigt ist, der erste Motor 2 als ein Motor.
Speziell dient in der Situation, die in 7B gezeigt, der erste Motor 2 als ein Generator, während das Reaktionsdrehmoment aufgebaut wird. In dieser Situation, wenn die erste Kupplung CL1 im Eingriff ist, wie in 7C angegeben ist, ändert sich die Drehzahl des ersten Motors 2 abrupt und folglich wird ein Betrag einer elektrischen Leistungserzeugung durch den ersten Motor abrupt geändert.
Eine Obergrenzeingangsleistung in die elektrische Speichereinrichtung 37 und eine Obergrenzausgangsleistung von der elektrischen Speichereinrichtung 37 werden durch Spezifikationen der elektrischen Speichereinrichtung 37 bestimmt und die Obergrenzeingangsleistung und die Obergrenzausgangsleistung variieren in Abhängigkeit einer Temperatur, eines Zustands eines Ladelevels, und so weiter der elektrischen Speichereinrichtung 37. Die Obergrenzeingangsleistung in die elektrische Speichereinrichtung 37 und die Obergrenzausgangsleistung von der elektrischen Speichereinrichtung 37 werden nachstehend gemeinsam als die „Obergrenzleistung“ beschrieben.
Wenn z.B. die erste Kupplung CL1 in Eingriff gebracht wird, wenn der erste Motor 2 die elektrische Leistung erzeugt, die nahe dem oberen Grenzwert der elektrischen Speichereinrichtung 37 während eines Antriebs in der HV-Hochbetriebsart ist, wird der Generationsbetrag des ersten Motors 2 durch eine Änderung der Drehzahl des ersten Motors 2 abrupt erhöht werden. Folglich wird der Erzeugungsbetrag des ersten Motors 2 die Obergrenzeingangsleistung in die elektrische Speichereinrichtung 37 überschreiten, wodurch die elektrische Speichereinrichtung 37 beschädigt wird.
Somit wird die Eingangsleistung in die elektrische Speichereinrichtung 37 oder die Ausgangsleistung von der elektrischen Speichereinrichtung 37 abrupt geändert, wenn die Kupplung CL in Eingriff gebracht wird, um die Operationsbetriebsart umzuschalten. Um eine Beschädigung der elektrischen Speichereinrichtung 37 aufgrund der Überladung oder der Überentladung zu begrenzen, die sich von solch einer abrupten Änderung in der Eingangsleistung oder der Ausgangsleistung in die oder von der elektrischen Speichereinrichtung 37 ergibt, begrenzt das Steuerungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die elektrische Leistung, die an die elektrische Speichereinrichtung 37 angelegt wird oder die von der elektrischen Speichereinrichtung 37 entladen wird, sodass diese niedriger als die Obergrenzeingangsleistung oder die Obergrenzausgangsleistung ist, bevor die Kupplung CL in Eingriff gebracht wird. Dementsprechend führt das Steuerungssystem gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die in 8 gezeigte Routine aus.
Die in 8 gezeigte Routine wird gestartet, wenn eine Bestimmung, die erste Kupplung CL1 oder die zweite Kupplung CL2 in Eingriff zu bringen, vorgenommen wird, um die Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart oder der HV-Niedrigbetriebsart in die feste Betriebsart umzuschalten, während der erste Motor 2 einen Reaktionsdrehmoment Tg aufbaut. Wie beschrieben wird die Operationsbetriebsart zwischen der HV-Hochbetriebsart und der HV-Niedrigbetriebsart über die feste Betriebsart umgeschaltet. Deshalb wird die in 8 gezeigte Routine ebenso ausgeführt, wenn die Operationsbetriebsart zwischen der HV-Hochbetriebsart und der HV-Niedrigbetriebsart umgeschaltet wird.
Nachstehend wird ein Beispiel des Umschaltens der Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart zu der festen Betriebsart mit Bezug auf 8 erklärt. In diesem Fall wird die erste Kupplung CL1 in Eingriff gebracht, um die feste Betriebsart herzustellen, und in dem Leistungsverzweigungsmechanismus 6 dient der Träger 18 als das Rotationselement 20 der ersten Kupplung CL1 und dient der Träger 12, der mit der Eingangswelle 14 verbunden ist, als das Rotationselement 21 der ersten Kupplung CL1. Wie beschrieben, wenn die Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart in die feste Betriebsart umgeschaltet wird, wird die Drehzahl des Trägers 12, der als das Rotationselement 21 dient, erhöht, sodass eine Drehzahldifferenz zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18, der als das Rotationselement 20 dient, reduziert wird. Wie ebenso beschrieben ist, ist jede Zahnspitze des Klauenzahns 22 des Rotationselements 20 und jede Zahnspitze des Klauenzahns 23 des Rotationselements 21 einzeln abgeschrägt, um ein in Eingriff bringen der ersten Kupplung CL1 voranzubringen, auch wenn die Rotationselemente 20 und 21 bei unterschiedlichen Drehzahlen gedreht werden. Das heißt, die erste Kupplung CL1 kann in Eingriff gebracht werden, wenn die Drehzahldifferenz zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18 kleiner als ein erlaubter Bereich ist, der durch eine Breite der abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 22 des Rotationselements 20 und einer Breite der abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 23 des Rotationselements 21 bestimmt ist. Hier ist die Breite der vorderen abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 22 in der Rotationsrichtung individuell breiter eingestellt als die Breite der hinteren abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 22 und ist die Breite der vorderen abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 23 in der Rotationsrichtung individuell enger eingestellt als die Breite der hinteren abgeschrägten Oberfläche von jedem der Klauenzähne 23. Deshalb variiert der erlaubte Wert der Drehzahldifferenz zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18, bei dem die erste Kupplung CL1 in Eingriff gebracht werden kann, in Abhängigkeit davon, ob zum Beispiel der Träger 12 schneller gedreht wird als der Träger 18. Es nimmt jedoch einige Zeit in Anspruch, die Drehzahldifferenz zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18 zu reduzieren. In dieser Situation, um eine Beschleunigungsantwort oder ähnliches nicht zu verringern, muss eine Eingriffsoperation der ersten Kupplung CL1 innerhalb einer erlaubten Zeit vollendet werden, die eine gewünschte Beschleunigungsantwort sicherstellen kann. In Schritt S1 wird deshalb eine Drehzahldifferenz ΔN zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18, die zu reduzieren ist, bis der Klauenzahn 22 und der Klauenzahn 23 damit beginnen, in Eingriff gebracht zu werden, vorhergesagt.
Dann geht die Routine über zu Schritt S2, um einen Änderungsbetrag ΔW der elektrischen Leistung, die durch den ersten Motor 2 erzeugt (oder verbraucht) wird, basierend auf einer erwarteten Änderung in der Drehzahl des ersten Motors 2 vorherzusagen, gemäß der Tatsache, dass die erste Kupplung CL1 in Eingriff gebracht wird, in der Situation, in der die Drehzahldifferenz zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18 gleich ΔN ist, die in Schritt S1 vorhergesagt ist. Speziell kann der Änderungsbetrag ΔW durch Multiplizieren eines momentanen Drehmoments Tg des ersten Motors 2 mit der vorhergesagten Drehzahldifferenz ΔN zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18 entsprechend der erwarteten Änderung in der Drehzahl des ersten Motors 2 vorhergesagt werden. Optional kann der Änderungsbetrag ΔW unter Berücksichtigung eines Energieverbrauchs aufgrund eines Eisenverlusts oder eines Kupferverlusts berechnet werden. Stattdessen könnte der Änderungsbetrag ΔW ebenso mit Bezug auf ein Kennfeld, das in 9 gezeigt ist, das eine Beziehung zwischen dem Änderungsbetrag ΔW und der Drehzahldifferenz ΔN bestimmt, vorhergesagt werden.
Dann geht die Routine über zu Schritt S3, um eine momentane Obergrenzeingangsleistung Win, die an die elektrische Speichereinrichtung 37 angelegt werden kann, zu berechnen und eine momentane Obergrenzausgangsleistung Wout, die von der elektrischen Speichereinrichtung 37 entladen werden kann, zu berechnen. Wie beschrieben werden die Obergrenzeingangsleistung Win und die Obergrenzausgangsleistung Wout durch Spezifikationen der elektrischen Speichereinrichtung 37 bestimmt und variieren in Abhängigkeit einer Temperatur, eines Zustandes eines Ladelevels und so weiter der elektrischen Speichereinrichtung 37. In Schritt S3 werden deshalb die Obergrenzeingangsleistung Win und die Obergrenzausgansleistung Wout basierend auf zum Beispiel einer momentanen Temperatur und einem momentanen Zustand eines Ladelevels der elektrischen Speichereinrichtung 37 berechnet. In den folgenden Erklärungen wird die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung 37 entladen wird, als ein positiver Wert definiert und wird die elektrische Leistung, die in der elektrischen Speichereinrichtung 37 angehäuft wird, als ein negativer Wert definiert.
Somit werden die Obergrenzeingangsleistung Win in die elektrische Speichereinrichtung 37 und die Obergrenzausgangsleistung Wout von der elektrischen Speichereinrichtung 37 durch die Spezifikationen und die Bedingung der elektrischen Speichereinrichtung 37 bestimmt und folglich sind die Obergrenzeingangsleistung Win und die Obergrenzausgangsleistung Wout von einem maximalen Leistungsverbrauch und einer maximalen Leistungserzeugung des ersten Motors 2 verschieden. Das heißt, der erste Motor 2 kann eine elektrische Leistung erzeugen, die größer als die Obergrenzeingangsleistung Win in die elektrische Speichereinrichtung 37 ist und kann eine elektrische Leistung verbrauchen, die größer als die Obergrenzausgangsleistung Wout von der elektrischen Speichereinrichtung 37 ist. Wie beschrieben wird ein Leistungsverbrauch oder eine Leistungserzeugung des ersten Motors 2 abrupt geändert, wenn die Kupplung CL in Eingriff gebracht wird. Deshalb, um eine elektrische Leistung, die größer als die Obergrenzeingangsleistung Win ist, nicht an die elektrische Speichereinrichtung 37 anzulegen und um eine elektrische Leistung, die größer als die Obergrenzausgangsleistung Wout ist, nicht von der elektrischen Speichereinrichtung 37 zu entladen, ist das Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung dazu konfiguriert, einen Leistungsverbrauch und eine Leistungserzeugung des ersten Motors 2 zu begrenzen, bevor die Kupplung CL in Eingriff gebracht wird.
Diesbezüglich werden ein momentaner maximaler erlaubter Leistungsverbrauch Wl durch den ersten Motor 2 und eine momentane maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg durch den ersten Motor 2 in Schritt S4 berechnet. Der maximale erlaubte Leistungsverbrauch Wl und die momentane maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg werden in den folgenden Erklärungen ebenso gemeinsam als „maximal erlaubte Leistung“ bezeichnet. Zum Beispiel können der maximale erlaubte Leistungsverbrauch Wl und die momentane maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg durch Subtrahieren des Änderungsbetrags ΔW der elektrischen Leistung, die in Schritt S2 berechnet wird, von der momentanen Obergrenzeingangsleistung Win oder der momentanen Obergrenzausgangsleistung Wout berechnet werden. In den folgenden Erklärungen wird die elektrische Leistung, die durch den ersten Motor 2 verbraucht wird, als ein positiver Wert definiert und wird die elektrische Leistung, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, als ein negativer Wert definiert. Stattdessen könnten der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl und die momentane maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg ebenso mit Bezug auf ein Kennfeld, das in 10 gezeigt ist, berechnet werden, das die folgende Beziehung bestimmt, zwischen: dem Änderungsbetrag ΔW; und der momentanen Obergrenzeingangsleistung Win und der momentanen Obergrenzausgangsleistung Wout.
Danach wird in Schritt S5 bestimmt, ob eine tatsächliche elektrische Leistung Wact, die momentan durch den ersten Motor 2 verbraucht oder erzeugt wird, größer als der maximale erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg durch den ersten Motor 2 ist. Wenn die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die momentan verbraucht oder erzeugt wird, größer als der maximale erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg ist, sodass die Antwort von Schritt S5 JA ist, geht die Routine über zu Schritt S6, um den maximalen erlaubten Leistungsverbrauch Wl oder die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg einzusetzen, um eine Leistungserzeugung oder einen Leistungsverbrauch durch den ersten Motor 2 zu begrenzen. Hier könnte eine tatsächliche Drehzahldifferenz ΔN zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18 von dem vorhergesagten Wert der Drehzahldifferenz ΔN an dem Punkt, wenn die erste Kupplung CL1 in Eingriff gebracht wird, aufgrund der Variation in dem Erfassungswert eines Sensors, einer Eingriffsverzögerung in der ersten Kupplung CL1 und so weiter geändert werden. Deshalb könnte eine vorbestimmte elektrische Leistung, die unter Berücksichtigung solch einer Änderung der Drehzahldifferenz ΔN berechnet wird, von dem maximal erlaubten Leistungsverbrauch Wl und der momentanen maximalen erlaubten Leistungserzeugung Wg subtrahiert werden. Optional, in dem Fall, dass der erste Motor 2 die elektrische Leistung verbraucht, könnte die maximal erlaubte Leistungserzeugung Wg ebenso zusätzlich zu dem maximal erlaubten Leistungsverbrauch Wl eingestellt werden. Im Gegensatz dazu, in dem Fall, in dem der erste Motor 2 die elektrische Leistung erzeugt, könnte der maximale erlaubte Leistungsverbrauch Wl ebenso zusätzlich zu der maximal erlaubten Leistungserzeugung Wg eingestellt werden.
Dann wird in Schritt S7 ein Drehmoment Tg des ersten Motors 2 begrenzt, um die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die momentan durch den ersten Motor 2 verbraucht oder erzeugt wird, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg ist. Gemäß dem in 7A bis 7D gezeigten Beispiel erzeugt der erste Motor 2 ein Drehmoment in die Richtung, um eine Drehzahl des ersten Motors 2 zu reduzieren. In diesem Fall wird die Drehzahl des ersten Motors 2 erhöht, wenn die erste Kupplung CL1 in Eingriff gebracht wird und als ein Ergebnis wird der Generationsbetrag des ersten Motors 2 erhöht werden. In Schritt S6 wird deshalb die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg des ersten Motors 2 niedriger eingestellt als die momentane Obergrenzeingangsleistung Win in die elektrische Speichereinrichtung 37. Folglich wird das Drehmoment Tg des ersten Motors 2 begrenzt, um den Erzeugungsbetrag des ersten Motors 2 zu reduzieren, sodass dieser gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistungserzeugung Wg von diesem ist.
Andererseits, wenn das Drehmoment Tg des ersten Motors 2 reduziert wird, während die Drehzahl Ne der Maschine 1 beibehalten wird, wird die Drehzahl Ne der Maschine 1 erhöht und erhöht sich eine Erhöhungsrate der Drehzahl Ne der Maschine 1 mit einer Reduzierung in dem Drehmoment Tg des ersten Motors 2. Das heißt, als ein Ergebnis des Reduzierens des Drehmoments Tg des ersten Motors 2 in Schritt S7 könnte die Drehzahl Ne der Maschine 1 übermäßig bei einer Rate, die höher als eine Sollerhöhungsrate ist, erhöht werden. In Schritt S7 wird deshalb ein Ausgangsdrehmoment Te der Maschine 1 ebenso gemäß einem begrenzten Betrag des Drehmoments Tg des ersten Motors 2 begrenzt. Speziell wird in dem Fall des Reduzierens des Drehmoments Tg des ersten Motors 2 das Ausgangsdrehmoment Te der Maschine 1 ebenso reduziert.
Dann wird in Schritt S8 bestimmt, ob die erste Kupplung CL1 vollständig in Eingriff gebracht ist. Zum Beispiel könnte das Vervollständigen des Eingriffs der ersten Kupplung CL1 basierend auf einem Erfassungswert eines Sensors bestimmt werden, der angeordnet ist, um einen Bewegungsbetrag des Trägers 18, der als das Rotationselement 20 dient, zu erfassen. Stattdessen könnte eine Vervollständigung des Eingriffs der ersten Kupplung CL1 ebenso basierend darauf bestimmt werden, ob eine Drehzahl Ng des ersten Motors 2 durch leichtes Ändern des Drehmoments Tg des ersten Motors 2 geändert wird.
Wenn die erste Kupplung CL1 noch nicht vollständig in Eingriff gebracht wurde, sodass die Antwort in Schritt S8 NEIN ist, kehrt die Routine zurück zu Schritt S1. Im Gegensatz dazu, wenn die erste Kupplung CL1 vollständig im Eingriff ist, sodass die Antwort von Schritt S8 JA ist, geht die Routine über zu Schritt S9, um die Begrenzung bezüglich des maximal erlaubten Leistungsverbrauchs Wl oder der maximal erlaubten Leistungserzeugung Wg aufzuheben, und um die Begrenzungen bezüglich des Drehmoments Tg des ersten Motors 2 und des Ausgangsdrehmoments Te der Maschine 1 aufzuheben. Folglich wird die Bedingung des Fahrzeugs Ve zu der Bedingung vor Schritt S6 zurückgebracht.
Im Gegensatz dazu, wenn die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die momentan verbraucht oder erzeugt wird, gleich oder kleiner als der maximale erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg ist, sodass die Antwort von Schritt S5 NEIN ist, wird der Leistungsverbrauch oder die Leistungserzeugung durch den ersten Motor 2 die momentane Obergrenzeingangsleistung Win oder die momentane Obergrenzausgangsleistung Wout in die/von der elektrischen Speichereinrichtung 37 nicht überschreiten. In diesem Fall überspringt deshalb die Routine die Schritte S6 und S7 und geht über zu Schritt S8. Hier, in dem Fall, dass die Antwort von Schritt S5 NEIN ist, werden das Drehmoment Tg des ersten Motors 2 und das Ausgangsdrehmoment Te der Maschine 1 nicht geändert, auch wenn der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg in Schritt S6 reduziert werden, und auch wenn das Drehmoment Tg des ersten Motors 2 und das Ausgangsdrehmoment Te der Maschine 1 in Schritt S7 begrenzt wird. Deshalb könnte die Bestimmung in Schritt S5 weggelassen werden und könnte der maximale erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximal erlaubte Leistungserzeugung Wg in Schritt S6 reduziert werden und könnten das Drehmoment Tg des ersten Motors 2 und das Ausgangsdrehmoment Te der Maschine 1 in Schritt S7 begrenzt werden.
Bezugnehmend auf 11 sind zeitliche Änderungen in Bedingungen der ersten Kupplung CL1, der zweiten Kupplung CL2, des ersten Motors 2 und der Maschine 1 während einer Ausführung der in 8 gezeigten Routine gezeigt.
In dem in 11 gezeigten Beispiel ist die Bedingung zum Umschalten der Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart in die HV-Niedrigbetriebsart in Punkt t0 erfüllt. In dieser Situation wird deshalb der erste Motor 2 auf solch eine Weise gesteuert, um die Drehzahldifferenz ΔN zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18, die als die Rotationselemente 20 und 21 der ersten Kupplung CL1 dienen, zu reduzieren. Speziell wird am Punkt t0 der erste Motor 2 in die entgegengesetzte Richtung zu der Rotationsrichtung der Maschine 1 gedreht und, um die Drehzahldifferenz ΔN in der ersten Kupplung CL1 zu reduzieren, wird die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 von einem negativen Wert zu dem positiven Wert erhöht. Folglich wird die Drehzahl Ne der Maschine 1 ebenso mit der Erhöhung in der Drehzahl Ng des ersten Motors 2 erhöht.
In dieser Situation baut speziell der erste Motor 2 einen Reaktionsdrehmoment in die Richtung auf, um die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 zu erhöhen, bis zum Punkt t1, an dem eine Rotationsrichtung des ersten Motors 2 umgekehrt wird, und in die Richtung, um die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 nach dem Punkt t1 zu reduzieren. Das heißt, bis zu dem Punkt t1, wird der erste Motor 2 als ein Motor betrieben und die elektrische Speichereinrichtung 37 entlädt die elektrische Leistung an den ersten Motor 2 bis zu dem Punkt t1, was als der positive Wert durch die gestrichelte Kurve angegeben ist. Dann, nach einem Punkt t1, wird der erste Motor 2 als ein Generator betrieben, um die elektrische Leistung von dem ersten Motor 3 an die elektrische Speichereinrichtung 37 zuzuführen, was als negativer Wert durch die gestrichelte Kurve angegeben ist.
Am Punkt t2 wird eine Bestimmung vorgenommen, um die erste Kupplung CL1 in Eingriff zu bringen, und die in 8 gezeigte Routine wird gestartet. Gemäß der in 11 gezeigten Situation wird die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 durch in Eingriff bringen der Kupplung CL1 erhöht. In dem in 11 gezeigten Beispiel wird deshalb der Änderungsbetrag ΔW der elektrischen Leistung, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, nachdem die erste Kupplung CL1 in Eingriff gebracht wird, nach dem Punkt t2 berechnet. Die folgende Erklärung wird basierend auf der Annahme vorgenommen, dass die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg, die durch Subtrahieren des Änderungsbetrags ΔW der elektrischen Leistung von der Obergrenzeingangsleistung Win berechnet wird, größer ist als die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die momentan durch den ersten Motor 2 erzeugt wird (das heißt, ein Absolutwert der maximalen erlaubten Leistungserzeugung Wg ist kleiner als die tatsächliche elektrische Leistung Wact). Gemäß dem in 2 gezeigten Beispiel wird die maximale erlaubte Leistungserzeugung Wg am Punkt t2 eingesetzt, um eine Leistungserzeugung durch den ersten Motor 2 zu begrenzen. Folglich wird das Reaktionsdrehmoment Tg des ersten Motors 2 begrenzt, sodass die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, innerhalb der maximalen erlaubten Leistungserzeugung Wg begrenzt wird, und das Ausgangsdrehmoment Te der Maschine 1 wird mit der Reduzierung in dem Reaktionsdrehmoment Tg des ersten Motors 2 reduziert. Das heißt, ein Absolutwert des Drehmoments Tg des ersten Motors 2 und ein Absolutwert des Ausgangsdrehmoments Te der Maschine 1 werden reduziert.
An einem Punkt t3 wird die Drehzahldifferenz ΔN in der ersten Kupplung CL1 reduziert, sodass diese gleich oder kleiner als der erlaubte Wert ist, um die erste Kupplung CL1 in Eingriff zu bringen, und folglich wird die erste Kupplung CL1 in Eingriff gebracht. Folglich werden die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 und die Drehzahl Ne der Maschine 1 abrupt erhöht, um mit einer Drehzahl des Hohlrads 16, das als das Ausgangselement des Leistungsverzweigungsmechanismus 6 dient, synchronisiert zu werden, und wird die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, mit solch einer abrupten Erhöhung in der Drehzahl Ng des ersten Motors 2 abrupt erhöht. Jedoch wird die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die so abrupt erhöht wird, innerhalb der Obergrenzeingangsleistung Win in die elektrische Speichereinrichtung 37 begrenzt. Hier könnte die Drehzahldifferenz ΔN in der ersten Kupplung CL1 ebenso basierend auf der Drehzahl des Ausgangselements des Leistungsverzweigungsmechanismus 6 und der Drehzahl Ng des ersten Motors 2 berechnet werden.
Wenn die erste Kupplung CL1 am Punkt t4 vollständig in Eingriff ist, sodass die Antwort von Schritt S8 der in 8 gezeigten Routine JA ist, wird die Begrenzung bezüglich der maximal erlaubten Leistungserzeugung Wg aufgehoben und werden die Begrenzungen bezüglich des Drehmoments Tg des ersten Motors 2 und des Ausgangsdrehmoments Te der Maschine 1 aufgehoben. Folglich wird das Ausgangsdrehmoment Te der Maschine 1 von dem Zeitpunkt t4 an erhöht. Dann, unmittelbar nach dem Punkt t4, wird die zweite Kupplung CL2 gelöst, sodass die Operationsbetriebsart in die HV-Niedrigbetriebsart umgeschaltet wird. In der HV-Niedrigbetriebsart wird die Richtung des Reaktionsdrehmoments Tg von der in der HV-Hochbetriebsart umgekehrt, und deshalb wird die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 in die Vorwärtsrichtung erhöht. In dem in 11 gezeigten Beispiel wird die Solldrehzahl der Maschine 1 nach einem Umschalten der Operationsbetriebsart in die HV-Hochbetriebsart höher eingestellt als die Drehzahl an dem Punkt, wenn die Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart in die feste Betriebsart umgeschaltet wird. Nach einem Punkt t5 wird deshalb die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 reduziert, um die Drehzahl Ne der Maschine 1 zu erhöhen.
Wie beschrieben sind das erste Leistungssteuerungssystem 35 und das zweite Leistungssteuerungssystem 36 miteinander verbunden, sodass die elektrische Leistung direkt zwischen diesen ausgetauscht werden kann, ohne die elektrische Speichereinrichtung 37 zu durchlaufen. Das heißt, eine Überladung oder eine Überentladung der elektrischen Speichereinrichtung 37 könnte ebenso durch Reduzierung des Leistungsverbrauchs des zweiten Motors 3 verhindert werden, wenn die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, durch Eingriff der Kupplung CL abrupt reduziert wird. Das heißt, ein Verfahren des Begrenzens der Schäden bezüglich der elektrischen Leistungseinrichtung 37 sollte nicht auf das vorstehend erklärte Verfahren des Begrenzens des Drehmoments des ersten Motors 2, um die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die durch den ersten Motor 2 verbraucht oder erzeugt wird, innerhalb des maximalen erlaubten Leistungsverbrauchs Wl oder der maximal erlaubten Leistungserzeugung Wg durch den ersten Motor 2 zu begrenzen, begrenzt sein.
In dem Fall zum Beispiel, in dem erwartet wird, dass die elektrische Leistungserzeugung des ersten Motors 2 durch Eingriff der Kupplung CL reduziert wird, könnte die tatsächliche elektrische Leistung Wact, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, innerhalb der maximal erlaubten Leistungserzeugung Wg durch Reduzieren eines Drehmoments des zweiten Motors 3 begrenzt werden. In diesem Fall wird in Schritt S7 der in 8 gezeigten Routine das Drehmoment des zweiten Motors 3 anstatt des Drehmoments Tg des ersten Motors 2 oder des Ausgangsdrehmoments Te der Maschine 1 begrenzt.
Bezugnehmend auf 12 sind zeitliche Änderungen in Bedingungen der ersten Kupplung CL1, der zweiten Kupplung CL2, des ersten Motors 2, des zweiten Motors 3 und der Maschine 1 in dem Fall des Begrenzens der tatsächlichen elektrischen Leistung Wact, die durch den ersten Motor 2 verbraucht wird, innerhalb des maximal erlaubten Leistungsverbrauchs Wl durch Begrenzen des Drehmoments des zweiten Motors 3 gezeigt. In 12 sind ein Drehmoment Tm und eine Drehzahl Nm des zweiten Motors 3 der Einfachheit halber als ein Drehmoment des Ausgangszahnrads 19 oder des Hohlrads 16 angegeben.
Am Punkt t10 wird das Fahrzeug Ve in der HV-Hochbetriebsart angetrieben, während die Energie zum Antreiben des Fahrzeugs Ve nur durch die Maschine 1 erzeugt wird. In dieser Situation wird der erste Motor 2 in die entgegengesetzte Richtung zu der Rotationsrichtung der Maschine 1 gedreht, während ein Reaktionsdrehmoment Tg in die Richtung zum Erhöhen einer Drehzahl Ng des ersten Motors 2 aufgebaut wird. Das heißt, der erste Motor 2 dient als ein Motor, während dieser einer Energie unterzogen wird, die gleich oder größer als eine Energie zum Antreiben eines Fahrzeugs Ve ist. In dieser Situation wird deshalb der zweite Motor 3 als ein Generator betrieben, um eine überschüssige Energie in eine elektrische Leistung zu übersetzen. Speziell erzeugt der zweite Motor 3 ein negatives Drehmoment in eine Richtung, um die Drehzahl Nm des zweiten Motors 3 zu reduzieren.
Die Bedingung zum Umschalten der Operationsbetriebsart von der HV-Hochbetriebsart in die HV-Niedrigbetriebsart ist an einem Punkt t10 erfüllt, und deshalb wird der erste Motor 2 auf solch eine Weise gesteuert, um die Drehzahldifferenz ΔN zwischen dem Träger 12 und dem Träger 18, die als die Rotationselemente 20 und 21 der ersten Kupplung CL1 dienen, zu reduzieren. Speziell wird an einem Punkt t10 der erste Motor 2 in die entgegengesetzte Richtung zu der Rotationsrichtung der Maschine 1 gedreht und, um die Drehzahldifferenz ΔN in der ersten Kupplung CL1 zu reduzieren, wird die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 von einem negativen Wert zu einem positiven Wert erhöht. Eventuell wird eine Rotationsrichtung des ersten Motors 2 an einem Punkt t11 umgekehrt und wird die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 weiterhin in die Vorwärtsrichtung erhöht werden. In dieser Situation wird die Drehzahl Ne der Maschine 1 ebenso mit einer Erhöhung der Drehzahl Ng des ersten Motors 2 erhöht.
Als ein Ergebnis des Steuerns des Drehmoments Te des ersten Motors 2 auf solch eine Weise, um die Drehzahl Ne der Maschine 1 zu erhöhen, wird die Energie, die durch die Maschine 1 erzeugt wird, teilweise verbraucht, um die Drehzahl Ne der Maschine 1 und die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 zu erhöhen. Folglich wird die vorstehend erwähnte überschüssige Energie reduziert und wird das negative Drehmoment Tm des zweiten Motors 3 an einem Punkt t12, welcher kurz vor einem Punkt t11 liegt, schrittweise auf Null verringert. Dann wird eine Richtung des Drehmoments Tm des zweiten Motors 3 umgekehrt und wird das Drehmoment Tm des zweiten Motors 3 weiterhin in die Vorwärtsrichtung erhöht. In dieser Situation wird eine tatsächliche elektrische Leistung Wact als ein Gesamtbetrag einer elektrischen Leistung Wmg1, die durch den ersten Motor 2 verbraucht oder erzeugt wird, und einer elektrischen Leistung Wmg2, die durch den zweiten Motor 3 verbraucht oder erzeugt wird, bei einem konstanten Wert von einem Punkt t10 bis zu einem Punkt t13 beibehalten.
Wenn die Drehzahl Ne der Maschine 1, die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 und die Drehzahl Nm des zweiten Motors 3 miteinander an einem Punkt t13 synchronisiert werden, wird eine Bestimmung zum in Eingriff bringen der ersten Kupplung CL1 vorgenommen und wird die in 8 gezeigte Routine gestartet. Da die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 und die Drehzahl Nm des zweiten Motors 3 an einem Punkt t13 hoch sind, sind beide der elektrischen Leistung Wmg1, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, und der elektrischen Leistung Wmg2, die durch den zweiten Motor 3 verbraucht wird, am Punkt t13 hoch. In dieser Situation ist speziell die elektrische Leistung Wmg1, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, leicht niedriger als die elektrische Leistung Wmg2, die durch den zweiten Motor 3 verbraucht wird, und folglich wird die elektrische Leistung von der elektrischen Speichereinrichtung 37 entladen. Da die Maschine 1, der erste Motor 2 und der zweite Motor 3 bei der gleichen Drehzahl gedreht werden, ist an einem Punkt t13 die Drehzahldifferenz ΔN in der ersten Kupplung CL1 im Wesentlichen gleich Null. An einem Punkt t13 wird deshalb der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximal erlaubte Leistungserzeugung Wg durch den ersten Motor 2 nicht begrenzt.
In dem in 12 gezeigten Beispiel wird die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 auch nach einem Punkt t13 aufgrund von zum Beispiel eines Überschwingens der Drehzahl Ng des ersten Motors 2 erhöht. Ansonsten könnte die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 ebenso als ein Ergebnis des Eingreifens von einem der Rotationselemente 20 der ersten Kupplung CL1 mit dem anderen der Rotationselemente 21 der ersten Kupplung CL1, das sich bei einer höheren Geschwindigkeit dreht, erhöht werden. Folglich wird die Drehzahldifferenz ΔN in der ersten Kupplung CL1 nach einem Punkt t13 schrittweise erhöht und wird die elektrische Leistung Wmg1, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, durch Eingreifen der ersten Kupplung CL1 mit einem Ablauf der Zeit erhöht. Andererseits wird ebenso das Drehmoment Tm des zweiten Motors 3 erhöht, auch nach einem Punkt t13, um die elektrische Energie, die als ein Ergebnis von solch einer Erhöhung der Drehzahl Ng des ersten Motors 2 regeneriert wird, zu verbrauchen. Folglich wird der Änderungsbetrag ΔW der elektrischen Leistung, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, der in Schritt S2 der in 8 gezeigten Routine berechnet wird, erhöht, sodass der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl durch den ersten Motor 2 nach einem Punkt t13 reduziert wird.
In dieser Situation wird die tatsächliche elektrische Leistung Wact nach einem Punkt t13 bei einem konstanten Wert beibehalten und folglich wird der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl, der reduziert wird, an die tatsächliche elektrische Leistung Wact an einem Punkt t14 angeglichen. Wie beschrieben wird gemäß dem in 12 gezeigten Beispiel das Überladen oder Überentladen der elektrischen Speichereinrichtung 37 durch Ändern der elektrischen Leistung Wmg2, die durch den zweiten Motor 3 verbraucht oder erzeugt wird, verhindert. Zu diesem Zweck wird das Drehmoment Tm des zweiten Motors 3 von einem Punkt t14 an begrenzt. Speziell wird die elektrische Leistung Wmg1, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, welche durch ein in Eingriff bringen der ersten Kupplung CL1 zu reduzieren ist, vorhergesagt und wird das Drehmoment Tm des zweiten Motors 3 auf solch eine Weise begrenzt, um die elektrische Leistung Wmg2, die durch den zweiten Motor 3 verbraucht wird, gemäß einem Betrag entsprechend dem vorhergesagten Wert der elektrischen Leistung Wmg1, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, zu reduzieren.
Ein in Eingriff bringen der ersten Kupplung CL1 startet an einem Punkt t15 und folglich werden die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 und die Drehzahl Ne der Maschine 1 von einem Punkt t15 an reduziert. Dann, wenn die erste Kupplung CL1 an einem Punkt t16 im Eingriff ist, sind die Drehzahl Ne der Maschine 1, die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 und die Drehzahl Nm des zweiten Motors 3 zueinander synchronisiert. Das heißt, die Operationsbetriebsart wird von der HV-Hochbetriebsart in die feste Betriebsart zu einem Punkt t16 umgeschaltet. Somit, obwohl die tatsächliche elektrische Leistung Wact an einem Punkt t15 durch die Reduzierung in der elektrischen Leistung Wmg1, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, abrupt erhöht wird, wird die elektrische Leistung Wmg2, die durch den zweiten Motor 3 verbraucht wird, gemäß dem Betrag entsprechend der Änderung in der elektrischen Leistung Wmg1, die durch den ersten Motor 2 erzeugt wird, reduziert. An einem Punkt t16 wird deshalb die tatsächliche elektrische Leistung Wact begrenzt, sodass diese gleich oder kleiner als die Obergrenzausgangsleistung Wout von der elektrischen Speichereinheit 37 ist.
Um das Drehmoment, das auf die Klauenzähne der zweiten Kupplung CL2 wirkt, zu reduzieren, werden das Drehmoment Tg des ersten Motors 2 und das Drehmoment Tm des zweiten Motors 3 von einem Punkt t16 an reduziert. Dann, wenn das Drehmoment Tg des ersten Motors 2 und das Drehmoment Tm des zweiten Motors 3 auf Null reduziert sind, wird die zweite Kupplung CL2 an einem Punkt t17 gelöst. Folglich wird die Operationsbetriebsart von der festen Betriebsart in die HV-Niedrigbetriebsart umgeschaltet. Nach einem Punkt t17 wird die Drehzahl Ng des ersten Motors 2 auf solch eine Weise gesteuert, um die Drehzahl Ne der Maschine 1 an eine Solldrehzahl in der HV-Niedrigbetriebsart anzupassen.
Angesichts der Tatsache, dass die elektrische Leistung, die durch den ersten Motor erzeugt wird, an eine Hilfseinrichtung, wie etwa eine Klimaanlage und eine andere Batterie zugeführt werden kann, ohne durch die elektrische Speichereinrichtung 37 zu verlaufen, kann die elektrische Leistung, die an die elektrische Speichereinrichtung 37 angelegt und von dieser entladen wird, ebenso begrenzt werden, sodass diese niedriger ist als der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximal erlaubte Leistungserzeugung Wg, durch Erhöhen der elektrischen Leistung, die an die Hilfseinrichtung zugeführt wird. Wie beschrieben umfassen das erste Leistungssteuerungssystem 35 und das zweite Leistungssteuerungssystem 36 entsprechend den Wandler. Das heißt, ein Leistungsverlust, der sich von einer Erzeugung der elektrischen Leistung durch zum Beispiel den ersten Motor 2 oder Entladen der elektrischen Leistung von der elektrischen Speichereinrichtung 37 ergibt, könnte durch Ändern eines Verstärkungslevels des Wandlers geändert werden, auch wenn der erste Motor 2 an einem vorbestimmen Betriebspunkt betrieben wird. Deshalb könnte die elektrische Leistung, die an die elektrische Speichereinrichtung 37 angelegt oder von dieser entladen wird ebenso begrenzt werden, sodass diese niedriger ist als der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximal erlaubte Leistungserzeugung Wg, durch Ändern des Verstärkungslevels des Wandlers.
Weiterhin könnte der maximal erlaubte Leistungsverbrauch Wl oder die maximal erlaubte Leistungserzeugung Wg ebenso auf einen festen Wert eingestellt werden, der durch Beschaffen eines maximalen Betrags einer Änderung in der Drehzahl des ersten Motors 2 basierend auf einer Struktur der Kupplung CL und Subtrahieren eines Betrags einer Änderung in der elektrischen Leistung, die erzeugt oder verbraucht wird, berechnet werden, angesichts der Tatsache, dass die Drehzahl des ersten Motors 2 mit dem maximalen Betrag von der Obergrenzeingangsleistung Win oder der Obergrenzausgangsleistung Wout in die oder von die elektrische Speichereinrichtung 37 geändert wird.
Somit wird das Steuerungssystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf die Antriebseinheit angewendet, bei der eine Drehzahl von einem der Rotationselemente der Kupplung durch den Motor gesteuert wird, der ein Reaktionsdrehmoment aufbaut, um einen Maschinendrehmoment über den Leistungsverzweigungsmechanismus zu liefern, und bei der die Operationsbetriebsart durch in Eingriff bringen der Kupplung umgeschaltet wird. Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sagt das Steuerungssystem, bevor die Kupplung in Eingriff gebracht wird, die elektrische Leistung, die durch eine Änderung in der Drehzahl des Motors, die durch in Eingriff bringen der Kupplung zu verursachen ist, zu verbrauchen oder zu erzeugen ist, vorher, um die Eingangsleistung oder die Ausgangsleistung in die oder von der elektrischen Speichereinrichtung zu begrenzen. Das heißt, wenn die Kupplung in Eingriff gebracht wird, wird der Leistungsverbrauch oder die Leistungserzeugung des Motors, der/die erhöht wird, durch die andere Einrichtung begrenzt oder verbraucht. Gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann damit ein Überladen oder ein Überentladen der elektrischen Speichereinrichtung verhindert werden, um eine Beschädigung der elektrischen Speichereinrichtung zu begrenzen.
Zusätzlich verhindert der vorstehend erwähnte Vermeidungsmechanismus 26 der Kupplung CL, die in 2 gezeigt ist, einen ungewünschten Eingriff der Kupplung CL, wenn eine Drehzahldifferenz in der Kupplung CL gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. Deshalb könnte die vorstehend erwähnte vorbestimmte elektrische Leistung, die unter Berücksichtigung einer Variation eines Erfassungswerts des Sensors berechnet wird, reduziert werden. Das heißt, die Eingangsleistung oder die Ausgangsleistung in die oder von der elektrischen Speichereinrichtung wird nicht übermäßig begrenzt, auch wenn das Drehmoment des ersten Motors oder des zweiten Motors begrenzt wird. In diesem Fall kann deshalb eine Reduzierung der Antriebskraft verhindert werden, auch wenn die elektrische Leistung an die elektrische Speichereinrichtung angelegt wird oder von dieser entladen wird.
Obwohl das vorstehende beispielhafte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, ist durch den Fachmann zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die beschriebenen beispielhaften Ausführungsbeispiele beschränkt werden sollte und dass verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem gemäß dem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ebenso auf ein Elektrofahrzeug mit einem Hochleistungsantriebsmotor angewendet werden. Weiterhin kann das Steuerungssystem gemäß den beispielhaften Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ebenso auf ein Fahrzeug angewendet werden, bei dem eine Leistungserzeugung und ein Leistungsverbrauch eines Motors durch in Eingriff bringen der zweiten Kupplung CL2 geändert werden.
Ein Fahrzeugsteuerungssystem ist dazu konfiguriert, eine Beschädigung einer elektrischen Speichereinrichtung (37) zu begrenzen, auch wenn eine Drehzahl eines Motors (2) abrupt geändert wird. Das Steuerungssystem, das auf ein Fahrzeug (Ve) angewendet wird, umfasst: einen Differentialmechanismus (6), der mit einer Maschine (1), dem Motor (2) und Antriebsrädern (5R, 5L) verbunden ist; und eine Kupplung (CL1). Eine Steuerung (38) ist dazu konfiguriert: eine Obergrenzleistung (Win, Wout) zu berechnen, die an die elektrische Speichereinrichtung (37) angelegt werden kann oder entladen werden kann, wenn eine Bedingung zum in Eingriff bringen der Kupplung (CL1) erfüllt ist; und die elektrische Leistung, die an die elektrische Speichereinrichtung (37) anzulegen ist oder von dieser zu entladen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als eine maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist, die kleiner als die Obergrenzleistung (Win, Wout) ist, bevor die Kupplung (CL1) in Eingriff gebracht wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019132576 [0001]
JP 2017007437 A [0003, 0006, 0007]
JP 2018103690 A [0003, 0006, 0007]

Claims

Fahrzeugsteuerungssystem, das auf ein Fahrzeug (Ve) angewendet wird, mit: einer Antriebsmaschine (1); einem ersten Motor (2) mit einer Generatorfunktion; zumindest einem Paar von Antriebsrädern (5R, 5L); einer elektrischen Speichereinrichtung (37), von der eine elektrische Leistung an den ersten Motor (2) zugeführt wird und zu der eine elektrische Leistung, die durch den ersten Motor (2) erzeugt wird, zugeführt wird; einem Differentialmechanismus (6), der eine Vielzahl von Rotationselementen (9, 12, 16, 18) umfasst, mit einem Rotationselement (12), das mit der Antriebsmaschine verbunden ist, einem anderen Rotationselement (9), das mit dem ersten Motor verbunden ist, und einem weiteren Rotationselement (16), das mit den Antriebsrädern (5R, 5L) verbunden ist, der ein Drehmoment der Antriebsmaschine (1) zumindest teilweise an die Antriebsräder (5R, 5L) liefert, wenn ein Reaktionsdrehmoment, das durch den ersten Motor (2) aufgebaut wird, darauf aufgebracht wird; und einer Eingriffseinrichtung (CL1, CL2), die wahlweise in Eingriff gebracht wird, um ein Drehmoment zwischen einem vorbestimmten Paar der Rotationselemente (12, 16, 18) des Differentialmechanismus (6) zu übertragen, wobei eine Drehzahl von einem der Rotationselemente (12, 18) des vorbestimmten Paars der Rotationselemente (12, 16, 18) mit einer Änderung einer Drehzahl des ersten Motors (2) geändert wird, und der Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) erlaubt wird, in Eingriff gebracht zu werden, wenn eine Drehzahldifferenz zwischen dem vorbestimmten Paar der Rotationselemente (12, 16, 18) kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, gekennzeichnet durch: eine Steuerung (38), die die elektrische Leistung, die an die elektrische Speichereinrichtung (37) angelegt wird, und die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung (37) entladen wird, steuert, wobei die Steuerung (38) dazu konfiguriert ist, eine Obergrenzleistung (Win, Wout) zu berechnen, die von der elektrischen Speichereinrichtung (37) entladen werden kann oder die an die elektrische Speichereinrichtung (37) angelegt werden kann, wenn eine Bedingung, um die Eingriffseinrichtung (CL1, CL2), die gelöst ist, in Eingriff zu bringen, erfüllt ist, und die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung (37) zu entladen ist oder die an die elektrische Speichereinrichtung (37) anzulegen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als eine maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist, die durch den ersten Motor (2) verbraucht oder erzeugt wird, die kleiner als die Obergrenzleistung (Win, Wout) ist, bevor die Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) in Eingriff gebracht wird.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Obergrenzleistung (Win, Wout) durch Spezifikationen der elektrischen Speichereinrichtung (37) bestimmt wird, und die Steuerung (38) weiterhin dazu konfiguriert ist, einen Änderungsbetrag (ΔW) der elektrischen Leistung, die durch den ersten Motor (2) zu erzeugen oder zu verbrauchen ist, durch in Eingriff bringen der Eingriffseinrichtung (CL1, CL2), zu berechnen, und die maximale erlaubte Leistung (Wn, Wg) durch Subtrahieren des Änderungsbetrags (ΔW) der elektrischen Leistung von der Obergrenzleistung (Win, Wout) zu berechnen.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß Anspruch 2, wobei die Steuerung (38) weiterhin dazu konfiguriert ist, die Änderung in der Drehzahl des ersten Motors 2, die durch in Eingriff bringen der Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) zu verursachen ist, zu berechnen, und den Änderungsbetrag (ΔW) der elektrischen Leistung basierend auf der Änderung in der Drehzahl des ersten Motors (2) und einem Drehmoment (Tg) des ersten Motors (2) zu berechnen.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerung (38) weiterhin dazu konfiguriert ist, die maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) durch Subtrahieren des Änderungsbetrags (ΔW) der elektrischen Leistung und einer vorbestimmten elektrischen Leistung von der Obergrenzleistung (Win, Wout) zu berechnen.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß Anspruch 4, wobei die Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) ein Vermeidungsmechanismus (26) umfasst, der verhindert, dass die Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) unerwünscht in Eingriff gebracht wird, wenn die Drehzahldifferenz in der Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) gleich oder größer als der vorbestimmte Wert ist.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der vorbestimmte Wert, bei der der Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) erlaubt wird, in Eingriff gebracht zu werden, in Abhängigkeit davon variiert, ob eine Drehzahl von einem der Rotationselemente (12, 18) des vorbestimmten Paars der Rotationselemente (12, 16, 18) schneller ist als die des anderen der Rotationselemente (16, 18) des vorbestimmten Paars der Rotationselemente (12, 16, 18).
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerung (38) weiterhin dazu konfiguriert ist, das Drehmoment (Tg) des ersten Motors (2) zu begrenzen, um die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung (37) zu entladen ist oder die an die elektrische Speichereinrichtung (37) anzulegen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß Anspruch 7, wobei die Steuerung (38) weiterhin dazu konfiguriert ist, ein Ausgangsdrehmoment (Te) der Antriebsmaschine (1) gemäß der Begrenzung bezüglich des Drehmoments (Tg) des ersten Motors (2) zu begrenzen.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Fahrzeug (Ve) weiterhin einen zweiten Motor (3) umfasst, der mit den Antriebsrädern (5R, 5L) auf eine Weise, mit der ein Drehmoment übertragen werden kann, verbunden ist, und mit dem ersten Motor (2) verbunden ist, um die elektrische Leistung zwischen diesen auszutauschen, wobei die Steuerung (38) weiterhin dazu konfiguriert ist, das Drehmoment (Tg) des zweiten Motors (3) zu begrenzen, um die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung (37) zu entladen ist oder die an die elektrische Speichereinrichtung (37) anzulegen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist, bevor die Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) in Eingriff gebracht wird.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Steuerung (38) weiterhin dazu konfiguriert ist zu bestimmen, ob eine tatsächliche elektrische Leistung (Wact), die momentan verbraucht oder erzeugt wird, größer als die maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist, während die Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) immer noch gelöst ist, und die elektrische Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung (37) zu entladen ist oder an die elektrische Speichereinrichtung (37) anzulegen ist, zu begrenzen, sodass diese gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist, wenn die tatsächliche elektrische Leistung (Wact) größer als die maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist.
Fahrzeugsteuerungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 wobei die Steuerung (38) weiterhin dazu konfiguriert ist zu bestimmen, ob die Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) im Eingriff ist, und die Begrenzung bezüglich der elektrischen Leistung, die von der elektrischen Speichereinrichtung (37) zu entladen ist oder an die elektrische Speichereinrichtung (37) anzulegen ist, sodass diese gleich oder kleiner als die maximal erlaubte Leistung (Wl, Wg) ist, aufzuheben, wenn ein Eingriff der Eingriffseinrichtung (CL1, CL2) bestimmt ist.