DE112005001279T5

DE112005001279T5 - Leistungsabgabevorrichtung und mit derselben ausgerüstetes Hybridfahrzeug

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Publication number: DE112005001279T5
Application number: DE112005001279T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Toyota Kikuchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-06-04
Also published as: US20070240922A1; WO2005118322A1; CN100592990C; JP4259403B2; DE112005001279B4; CN1964863A; US8136617B2; JP2005348559A

Abstract

Leistungsabgabevorrichtung, die eine Leistung an eine Antriebswelle abgibt, wobei die Leistungsabgabevorrichtung folgende Merkmale aufweist:
einen Verbrennungsmotor;
einen Leistungsumwandlungsmechanismus, der zumindest einen Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors in eine elektrische Leistung umwandelt;
einen Elektromotor, der eine Leistung an die Antriebswelle abgibt;
eine Akkumulatoreinheit, die eine elektrische Leistung an den und von dem Leistungsumwandlungsmechanismus und Elektromotor überträgt;
ein Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul, das zumindest entweder eine Eingabegrenze oder eine Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, als Untergrenze und Obergrenze eines zulässigen elektrischen Leistungsbereichs, der von der und an die Akkumulatoreinheit eingegeben und abgegeben wird, basierend auf einem Betrieb oder einem Stillstand des Verbrennungsmotors einstellt;
ein Leistungsanforderungs-Spezifikationsmodul, das eine Leistungsanforderung spezifiziert, die an die Antriebswelle abgegeben werden soll; und
ein Steuerungsmodul, das den Verbrennungsmotor, den Leistungsumwandlungsmechanismus und den Elektromotor steuert, um eine Soll-Leistung entsprechend der spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle abzugeben, während die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit einzuhalten sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsabgabevorrichtung, ein Hybridfahrzeug, das mit der Leistungsabgabevorrichtung ausgerüstet ist, und ein Steuerverfahren der Leistungsabgabevorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Bei einem Vorschlag für eine Leistungsabgabevorrichtung wird eine Eingabegrenze und eine Abgabegrenze einer Sekundärbatterie gemäß den beobachteten Bedingungen der Sekundärbatterie eingestellt (siehe beispielsweise japanische Patentoffenlegungsschrift 11-187577). Die Vorrichtung des Stands der Technik stellt die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Sekundärbatterie gemäß der beobachteten Temperatur und dem aktuellen Ladezustand der Sekundärbatterie ein, und treibt einen Elektromotor und einen Generator innerhalb eines Bereichs der Eingabegrenze und der Abgabegrenze an. Dadurch wird verhindert, dass die Sekundärbatterie auf einen übermäßig hohen elektrischen Leistungswert aufgeladen und entladen wird, und eine Verschlechterung der Sekundärbatterie verhindert.
Offenbarung der Erfindung
Durch das Verhindern der Auf- und Entladung der Sekundärbatterie auf einen übermäßig hohen elektrischen Leistungswert, wird dadurch natürlich eine Verschlechterung der Sekundärbatterie verhindert. Selbst innerhalb eines Bereichs der Eingabegrenze und der Abgabegrenze, der gemäß den beobachteten Bedingungen der Sekundärbatterie eingestellt ist, kann eine häufige Auf- und Entladung der Sekundärbatterie eine Verschlechterung der Sekundärbatterie beschleunigen.
Es ist somit eine Aufgabe einer Leistungsabgabevorrichtung, eines mit der Leistungsabgabevorrichtung ausgestatteten Hybridfahrzeugs und eines Steuerverfahrens der Leistungsabgabevorrichtung der Erfindung, eine vorzeitige Verschlechterung einer Akkumulatoreinheit, wie z. B. einer Sekundärbatterie, die in die Leistungsabgabevorrichtung eingebaut ist, zu verhindern. Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Leistungsabgabevorrichtung, des mit der Leistungsabgabevorrichtung ausgestatteten Hybridfahrzeugs und des Steuerverfahrens der Leistungsabgabevorrichtung der Erfindung, eine Abgabe einer Soll-Leistung an eine Antriebswelle sicherzustellen.
Zumindest ein Teil der vorstehenden und anderen diesbezüglichen Aufgaben wird durch eine Leistungsabgabevorrichtung, ein mit der Leistungsabgabevorrichtung ausgestattetes Hybridfahrzeug und ein Steuerverfahren der Leistungsabgabevorrichtung der Erfindung mit den nachstehend erörterten Konfigurationen gelöst.
Die vorliegende Erfindung zielt auf eine Leistungsabgabevorrichtung ab, die eine Leistung an eine Antriebswelle abgibt, und die Leistungsabgabevorrichtung weist folgende Merkmale auf einen Verbrennungsmotor; einen Leistungsumwandlungsmechanismus, der zumindest einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors in elektrische Leistung umwandelt; einen Elektromotor, der eine Leistung an die Antriebswelle abgibt; eine Akkumulatoreinheit, die eine elektrische Leistung an den und von dem Leistungsumwandlungsmechanismus und an den und von dem Elektromotor überträgt; ein Eingabe-/Abgabegrenze-Einstellungsmodul, das zumindest entweder eine Eingabegrenze oder eine Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, als eine Untergrenze und eine Obergrenze eines zulässigen elektrischen Leistungsbereichs, der in die Akkumulatoreinheit eingegeben und von diese abgegeben wird, basierend auf einem Betrieb oder einem Stillstand des Verbrennungsmotors einstellt; ein Leistungsanforderungs-Spezifikationsmodul, das eine Leistungsanforderung spezifiziert, die an die Antriebswelle abgegeben werden soll; und ein Steuermodul, das den Verbrennungsmotor, den Leistungsumwandlungsmechanismus und den Elektromotor steuert, um eine Soll-Leistung entsprechend der spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle abzugeben, während die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit eingehalten werden sollen.
Die erfindungsgemäße Leistungsabgabevorrichtung stellt zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze des Akkumulatoreinheit basierend auf einem Betrieb oder einem Stillstand des Verbrennungsmotors ein. Die Leistungsabgabevorrichtung steuert den Verbrennungsmotor, den Leistungsumwandlungsmechanismus und den Elektromotor, um eine Soll-Leistung entsprechend einer spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle abzugeben, während die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit eingehalten werden sollen. Hier sind der Leistungsumwandlungsmechanismus und der Elektromotor jeweils so konzipiert, dass sie zumindest einen Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors in eine elektrische Leistung umwandeln und eine Leistung an die Antriebswelle abgeben. Insbesondere die erfindungsgemäße Leistungsabgabevorrichtung hält die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, die auf dem Betrieb oder Stillstand des Verbrennungsmotors basieren, ein, während die Soll-Leistung an die Antriebswelle abgegeben wird. Die Struktur der Erfindung stellt im Vergleich zur Struktur des Stands der Technik, die die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit basierend auf dem Betrieb oder Stillstand des Verbrennungsmotors nicht einstellt, eine angemessene Auf- und Entladung der Akkumulatoreinheit sicher. Diese Anordnung schränkt eine vorzeitige Verschlechterung der Akkumulatoreinheit wirksam ein, während eine Abgabe einer Soll-Leistung entsprechend einer spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle sichergestellt wird.
Bei der Leistungsabgabevorrichtung kann das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze einstellen, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich während eines Betriebs des Verbrennungsmotors im Vergleich zu dem zulässigen elektrischen Leistungsbereich während eines Stillstands des Verbrennungsmotors einzugrenzen. Diese Anordnung reduziert wirksam die Auf- und Entladungswerte der Akkumulatoreinheit während des Betriebs des Verbrennungsmotors, wodurch eine vorzeitige Verschlechterung der Akkumulator einheit wünschenswert eingeschränkt wird. In diesem Fall kann das Eingabe-Abgabe-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze gemäß der beobachteten Bedingung der Akkumulatoreinheit während eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellen, und kann zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze während eines Betriebs des Verbrennungsmotors einstellen, um die Temperatur der Akkumulatoreinheit bei oder unter einem voreingestellten Referenzwert innerhalb eines zulässigen Temperaturbereichs unter der Bedingung einer kontinuierlichen Aufladung oder kontinuierlichen Entladung der Akkumulatoreinheit zu halten. Diese Anordnung verhindert wirksam einen Temperaturanstieg der Akkumulatoreinheit während des Betriebs des Verbrennungsmotors, wodurch eine vorzeitige Verschlechterung der Akkumulatoreinheit wünschenswert eingeschränkt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung kann das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze unter der Annahme eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellen, bis eine vorbestimmte Zeitdauer ab einem Start des Verbrennungsmotors verstrichen ist. Durch diese Anordnung wird ein rascher Wechsel der Abgabeleistung an die Antriebswelle, ungeachtet eines unzureichenden Ansprechvermögens unmittelbar nach einem Start des Verbrennungsmotors, wirksam sichergestellt.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung kann ferner, wenn die Antriebswelle während eines Betriebs des Verbrennungsmotors in einem Bremszustand ist, das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze unter der Annahme eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellen. Wenn die Antriebswelle während eines Betriebs des Verbrennungsmotors in einem Bremszustand ist, kann auch das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze gemäß einem Bremszustand der Antriebswelle einstellen. Diese Anordnung ermöglicht der Akkumulatoreinheit, ausreichend mit einer elektrischen Leistung, die durch eine regenerative Steuerung des Elektromotors beim Bremsen erzeugt wird, aufgeladen zu werden.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung kann, wenn eine Abgasumwandlungseinheit des Verbrennungsmotors während eines Betriebs des Verbrennungsmotors aufgewärmt wird, das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze unter der Annahme eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellen. Diese Anordnung stellt einen raschen Wechsel der Abgabeleistung an die Antriebswelle während eines Aufwärmens der Abgasumwandlungseinheit des Verbrennungsmotors ohne Verschlechterung der Emission wirksam sicher.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung weist die Leistungsabgabevorrichtung ferner folgende Merkmale auf: eine Fahrpedalbetätigungs-Erfassungseinheit, die eine Fahrpedalbetätigung durch einen Fahrer erfasst, und das Leistungsanforderungs-Spezifikationsmodul spezifiziert die Leistungsanforderung entsprechend der Fahrpedalbetätigung, die durch die Fahrpedalbetätigungs-Erfassungseinheit erfasst wird, und wenn die Fahrpedalbetätigung, die durch Fahrpedalbetätigungs-Erfassungseinheit während eines Betriebs des Verbrennungsmotors erfasst wird, nicht geringer ist als ein voreingestellter Wert, kann das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze gemäß der erfassten Fahrpedalbetätigung einstellen. Diese Anordnung stellt die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit als Reaktion auf die Fahrpedalbetätigung durch den Fahrer ein. In diesem Fall kann das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze einstellen, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich bei einem Anstieg des Werts der erfassen Fahrpedalbetätigung zu erweitern. Diese Anordnung stellt ein hohes Ansprechvermögen auf die Anforderung des Fahrers sicher.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung kann das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze während eines Betriebs des Verbrennungsmotors einstellen, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich bei einem Anstieg einer spezifizierten Leistungsanforde rung zu erweitern. Diese Anordnung stellt die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit entsprechend der spezifizierten Leistungsanforderung ein.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung weist die Leistungsabgabevorrichtung ferner folgende Merkmale auf eine Getriebeeinheit, die mit einer Drehwelle des Elektromotors und mit der Antriebswelle verbunden ist und eine Abgabeleistung der Drehwelle des Elektromotors an die Antriebswelle bei einem variablen Übersetzungsverhältnis überträgt, und wenn das Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinheit während eines Betriebs des Verbrennungsmotors variiert wird, kann das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze unter der Annahme eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellen. Diese Anordnung stellt eine reibungsloses Variation des Übersetzungsverhältnisses der Getriebeeinheit sicher
Bei der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung kann das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze einstellen, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich einzugrenzen und um eine reibungslose Zeitvariation des zulässigen elektrischen Leistungsbereich zu erhalten. Bei dieser Anordnung wird eine abrupte Variation der Abgabeleistung an die Antriebswelle mit einer abrupten Veränderung der Eingabegrenze oder Abgabegrenze wirksam verhindert.
Bei der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung kann der Leistungsumwandlungsmechanismus mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und mit der Antriebswelle verbunden sein und kann zumindest einen Teil der Abgabeleistung von dem Verbrennungsmotor an die Antriebswelle durch eine Eingabe und Abgabe einer mechanischen Leistung und elektrischen Leistung abgeben. Ferner kann der Leistungsumwandlungsmechanismus folgende Merkmale aufweisen: ein Leistungs-Eingabe-Abgabe-Modul mit drei Wellen, das mit drei Wellen, d. h. einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors, der Antriebswelle und einer Drehwelle, verbunden ist und eine Leistung automatisch bestimmt, die von und an eine verbleibende Welle basierend auf Leistungen ein- und abgegeben wird, die von beliebigen zwei von den drei Wellen ein- und abgegeben werden; und einen Generator, der eine Leistung von der und an die Drehwelle ein- und abgibt. Der Leistungsumwandlungsmechanismus kann auch einen Rotorpaar-Elektromotor aufweisen, der einen ersten Rotor aufweist, der mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und einen zweiter Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist und durch eine relative Drehung des ersten Rotors zu dem zweiten Rotor angetrieben wird.
Eine weitere Anwendung der Erfindung erfolgt in einem Hybridfahrzeug, das mit der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung ausgerüstet ist, die eine beliebige der vorstehend erörterten Anordnungen aufweist. Das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug weist eine Achse auf, die mit einer Antriebswelle verbunden ist, und ist mit einer Leistungsabgabevorrichtung ausgestattet ist, die eine Leistung an die Antriebswelle abgibt. Die Leistungsabgabevorrichtung weist im Wesentlichen folgende Merkmale auf: einen Verbrennungsmotor; einen Leistungsumwandlungsmechanismus, der zumindest einen Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors in elektrische Leistung umwandelt; einen Elektromotor, der eine Leistung an die Antriebswelle abgibt; eine Akkumulatoreinheit, die eine elektrische Leistung an den und von dem Leistungsumwandlungsmechanismus und Elektromotor überträgt; ein Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul, das zumindest entweder eine Eingabegrenze oder eine Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit als eine Untergrenze und eine Obergrenze eines zulässigen elektrischen Leistungsbereichs, der von der Akkumulatoreinheit eingegeben und an diese abgegeben wird, basierend auf einem Betrieb oder einem Stillstand des Verbrennungsmotors einstellt; ein Leistungsanforderungs-Spezifikationsmodul, das eine Leistungsanforderung spezifiziert, die an die Antriebswelle abgegeben werden soll; und ein Steuermodul, das den Verbrennungsmotor, den Leistungsumwandlungsmechanismus und den Elektromotor steuert, um eine Soll-Leistung entsprechend der spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle abzugeben, während die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit eingehalten werden soll.
Das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug ist mit der Leistungsabgabevorrichtung ausgestattet, die eine beliebige der vorstehenden Anordnungen aufweist und somit ähnliche Effekte wie jene der Leistungsabgabevorrichtung ausübt. Insbesondere stellt das Hybridfahrzeug eine angemessene Auf- und Entladung der Akkumulatoreinheit im Vergleich zu der Struktur des Stands der Technik sicher, bei der die Eingabegrenze oder Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit basierend auf dem Betrieb oder dem Stillstand des Verbrennungsmotors nicht eingestellt wird. Durch diese Anordnung wird eine vorzeitige Verschlechterung der Akkumulatoreinheit wirksam eingeschränkt, während eine Abgabe eine Soll-Leistung entsprechend eine spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle sichergestellt wird.
Die vorliegende Erfindung zielt außerdem auf ein Steuerverfahren einer Leistungsabgabevorrichtung ab, die einen Verbrennungsmotor, einen Leistungsumwandlungsmechanismus, der zumindest einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors in elektrisch Leistung umwandelt, einen Elektromotor, der eine Leistung an eine Antriebswelle abgibt, und eine Akkumulatoreinheit aufweist, die eine elektrische Leistung an den und von dem Leistungsumwandlungsmechanismus und Elektromotor überträgt, und wobei das Steuerverfahren folgende Schritte aufweist: (a) Einstellen bei zumindest entweder einer Eingabegrenze oder einer Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit als eine Untergrenze und eine Obergrenze eines zulässigen elektrischen Leistungsbereichs, der von der und an die Akkumulatoreinheit ein- und abgegeben wird, basierend auf einem Betrieb oder Stillstand des Verbrennungsmotors; (b) Spezifizieren einer Leistungsanforderung, die an die Antriebswelle abgegeben werden soll; und (c) Steuern des Verbrennungsmotors, des Leistungsumwandlungsmechanismus und des Elektromotors, um eine Soll-Leistung entsprechend der spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle abzugeben, während die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit eingehalten werden sollen.
Bei dem Steuerverfahren der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung wird zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit basierend auf einem Betrieb oder einem Stillstand des Verbrennungsmotors ein gestellt. Bei dem Steuerverfahren der Leistungsabgabevorrichtung werden der Verbrennungsmotor, die Leistungsumwandlungsmechanismus und der Elektromotor gesteuert, um eine Soll-Leistung entsprechend einer spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle abzugeben, während die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit eingehalten werden sollen. Hier sind der Leistungsumwandlungsmechanismus und der Elektromotor jeweils so konzipiert, dass sie zumindest einen Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors in eine elektrische Leistung umwandeln und eine Leistung an die Antriebswelle abgeben. Insbesondere das Steuerverfahren der erfindungsgemäßen Leistungsabgabevorrichtung hält die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, die auf dem Betrieb oder Stillstand des Verbrennungsmotors basieren, ein, während die Soll-Leistung an die Antriebswelle abgegeben wird. Durch die Struktur der Erfindung wird eine angemessene Auf- und Entladung der Akkumulatoreinheit im Vergleich zu der Struktur des Stands der Technik sichergestellt, die die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit basierend auf dem Betrieb oder Stillstand des Verbrennungsmotors nicht einstellt. Bei dieser Anordnung wird eine vorzeitige Verschlechterung der Akkumulatoreinheit wirksam eingeschränkt, während eine Abgabe einer Soll-Leistung entsprechend einer spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle sichergestellt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuerverfahren kann der Schritt (a) zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze einstellen, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich während eines Betriebs des Verbrennungsmotors, verglichen mit dem zulässigen elektrischen Leistungsbereich während eines Stillstands des Verbrennungsmotors, einzugrenzen. Durch diese Anordnung werden die Auf- und Entladewerte der Akkumulatoreinheit während des Betriebs des Verbrennungsmotors wirksam reduziert, wodurch wünschenswerterweise eine vorzeitige Verschlechterung der Akkumulatoreinheit eingeschränkt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20, das mit einer Leistungsabgabevorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;
2 zeigt eine typische Struktur eines Getriebes, das in dem Hybridfahrzeug der Ausführungsform enthalten ist;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Antriebssteuerungsroutine darstellt, der durch die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 ausgeführt wird;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsroutine darstellt, die durch eine Batterie-ECU in dem Hybridfahrzeug der Ausführungsform ausgeführt wird;
5 zeigt ein Beispiel eines Drehmomentanforderungs-Einstellungskennfelds;
6 zeigt eine effiziente Betriebslinie eines Verbrennungsmotors 22, um die Solldrehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* einzustellen;
7 ist ein Nomogramm, das eine Drehmoment-Drehzahl-Dynamik von jeweiligen Drehelementen, die in einem Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus enthalten sind, darstellt;
8 zeigt ein Beispiel eines Gangpositions-Einstellungskennfelds;
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Übersetzungsvorgang darstellt, der durch die elektronische Hybrid-Steuereinheit 70 ausgeführt wird;
10 zeigt Variationen des Eingabe-Basiswerts Bwis und des Abgabe-Basiswerts Bwos gegenüber der Temperatur Tb einer Batterie;
11 zeigt Variationen des Eingabegrenze-Korrekturkoeffizienten b1 und des Abgabegrenze-Korrekturkoeffizienten b2 gegenüber dem aktuellen Ladezustand (SOC) der Batterie 50;
12 zeigt ein Beispiel eines auf Leistungsanforderung basierten Eingabegrenze-Einstellungskennfelds;
13 zeigt ein Beispiel eines auf Fahrpedalöffnung basierten Abgabegrenze-Einstellungskennfelds;
14 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration eines weiteren Hybridfahrzeugs in einem modifizierten Beispiel der Erfindung; und
15 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration eines weiteren Hybridfahrzeugs in einem modifizierten Beispiel der Erfindung.
Beste Modi zum Ausführen der Erfindung
Ein Modus zum Ausführen der Erfindung wird nachstehend als eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration eine Hybridfahrzeugs 20, das mit einer Leistungsabgabevorrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist. Wie dargestellt ist, weist das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform einen Verbrennungsmotor 22 auf, einen Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 mit drei Wellen, der mit einer Kurbelwelle 26 oder einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors 22 über eine Dämpfungseinrichtung 28 verbunden ist, einen Elektromotor MG1, der mit dem Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 verbunden und in der Lage ist, eine elektrische Leistung zu erzeugen, einen Elektromotor MG2, der mit dem Leistungsverteilungs-Integrationsmecha nismus 30 über ein Getriebe 60 verbunden ist, und eine elektronische Hybridsteuereinheit 70, die das gesamte Antriebssystem des Hybridfahrzeugs 20 steuert.
Der Verbrennungsmotor 22 ist ein Verbrennungsmotor, der einen Kohlenwasserstoff-Kraftstoff, wie z. B. Benzin oder Leichtöl, verbraucht, um Leistung abzugeben. Ein Kraftstoff-Luftgemisch aus der Einlassluft durch eine Luftreinigungseinrichtung 23a und aus einem Kraftstoff, der von einem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, wird in einen Verbrennungsraum eingeführt. Die Energie einer explosiven Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemischs wird in Drehbewegungen umgewandelt. Das Abgas, das von dem Verbrennungsraum abgeführt wird, gelangt durch einen Abgasumwandler 23b, der mit einem Katalysator zum Umwandeln von Kohlenwasserstoffen (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxiden (NOx), die sich nicht an einer Reaktion beteiligen, befüllt ist, und wird dann in die Atmosphäre freigelassen. Eine elektronische Verbrennungsmotor-Steuerungseinheit (die nachstehend als Verbrennungsmotor-ECU bezeichnet wird) 24 empfängt Signale, die die Antriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 22 von verschiedenen Sensoren darstellen, und steuert die Arbeitsabläufe des Verbrennungsmotors 22, um beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzungssteuerung, eine Zündsteuerung und eine Einlassluftströmungsregulierung zu implementieren. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 richtet eine Kommunikation mit der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 ein, um den Verbrennungsmotor 22 als Reaktion auf die Steuersignale, die von der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 empfangen werden, anzutreiben und zu steuern, während Daten bezüglich der Antriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 22 an die elektronische Hybridsteuereinheit 70 je nach Bedarf ausgegeben werden.
Der Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 weist ein Sonnenrad 31 als außenverzahntes Zahnrad, ein Hohlrad 32 als innenverzahntes Zahnrad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 31 angeordnet ist, mehrere Planetenräder 33, die mit dem Sonnerad 31 und mit dem Hohlrad 32 in Eingriff gelangen, und einen Träger 34 auf, der die mehreren Planetenräder 33 hält, um sowohl ihre Umdrehungsbewegungen als auch ihre Drehungsbewegung auf ihren Achsen zu ermöglichen. Der Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 ist daher als ein Planetengetriebemechanismus konstruiert, der das Sonnenrad 31, das Hohlrad 32 und den Träger 34 als Drehelemente für Differentialbewegungen aufweist. Der Träger 34, das Sonnenrad 31 und das Hohlrad 32 des Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 sind jeweils mit der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22, dem Elektromotor MG1 und dem Elektromotor MG2 über das Getriebe 60 verbunden. Wenn der Elektromotor MG1 als ein Generator funktioniert, wird die Leistung des Verbrennungsmotors 22, die durch den Träger 34 eingegeben wird, an das Sonnenrad 31 und das Hohlrad 32 entsprechend ihrem Übersetzungsverhältnis verteilt. Wenn der Elektromotor MG1 als ein Elektromotor funktioniert, wird hingegen die Leistung des Verbrennungsmotors 22, die durch den Träger 34 eingegeben wird, in die Leistung des Elektromotors MG1, die durch das Sonnenrad 31 eingegeben wird, integriert und an das Hohlrad 32 abgegeben. Das Hohlrad 32 ist mit den vorderen Antriebsrädern 39a und 39b des Hybridfahrzeugs 20 über einen Zahnradmechanismus 37 und ein Differentialgetriebe 38 mechanisch verbunden. Die Leistungsabgabe an das Hohlrad 32 wird somit an die Antriebsräder 39a und 39b über den Zahnradmechanismus 37 und das Differentialgetriebe 38 übertragen. In dem Antriebssystem des Hybridfahrzeugs 20 ist der Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 mit drei Wellen verbunden, d. h., dass der Kurbelwelle 26 oder Abgabewelle des Verbrennungsmotors 22, die mit dem Träger 34 verbunden ist, einer Sonnenradwelle 31a oder einer Drehwelle des Elektromotors MG1, die mit dem Sonnenrad 31 verbunden ist, und einer Hohlradwelle 32a oder eine Antriebswelle, die mit dem Hohlrad 32 verbunden ist und mechanisch mit den Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist.
Die Elektromotoren MG1 und MG2 sind wie bekannte Synchronmotorgeneratoren konstruiert, die sowohl als Generator als auch als Elektromotor betätigt werden können. Die Elektromotoren MG1 und MG2 übertragen elektrische Leistungen an eine und von einer Batterie 50 über Wechselrichter 41 und 42. Die Leistungsleitungen 54, die die Batterie 50 mit den Wechselrichtern 41 und 42 verbinden, sind als ein gemeinsamer positiver Bus und negativer Bus strukturiert, die durch die Wechselrichter 41 und 42 gemeinsam verwendet werden. Eine solche Verbindung ermöglicht, dass eine elektrische Leistung, die durch einen der Elektromotoren MG1 und MG2 erzeugt wird, durch den jeweils anderen Elektromotor MG2 oder MG1 verbraucht wird. Die Batterie 50 kann somit mit einer überschüssigen elektrischen Leistung aufgeladen werden, die durch einen der beiden Elektromotoren MG1 und MG2 erzeugt wird, wohingegen sie entladen wird, wenn sie eine unzureichende elektrische Leistung ergänzen muss. Die Batterie 50 wird wieder aufgeladen noch entladen, während die Eingabe oder Ausgabe der elektrischen Leistungen zwischen den Elektromotoren MG1 und MG2 ausgeglichen wird. Die beiden Elektromotoren MG1 und MG2 werden durch eine elektronische Elektromotor-Steuereinheit (die nachstehend als Elektromotor-ECU bezeichnet wird) 40 angetrieben und gesteuert. Die Elektromotor-ECU 40 gibt Signale, die zum Antreiben und Steuern der Elektromotoren MG1 und MG2 erforderlich sind, beispielsweise Signale, die die Drehpositionen der Rotore in den Elektromotoren MG1 und MG2 darstellen, von den Drehpositions-Erfassungssensoren 43 und 44 ein, und Signale, die die Phasenströme darstellen, die an die Elektromotoren MG1 und MG2 angelegt werden sollen, von den Stromsensoren (nicht gezeigt) ein. Die Elektromotor-ECU 40 gibt Schaltsteuersignale an die Wechselrichter 41 und 42 aus. Die Elektromotor-ECU 40 führt eine Drehzahl-Berechnungsroutine (nicht gezeigt) aus, um die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Rotoren der Elektromotoren MG1 und MG von den Eingangssignalen von den Drehpositions-Erfassungssensoren 43 und 44 zu berechnen. Die Elektromotor ECU 40 richtet eine Kommunikation mit der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 ein, um die Elektromotoren MG1 und MG2 als Reaktion auf Steuersignale anzutreiben und zu steuern, die von der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 empfangen werden, während Daten bezüglich der Antriebsbedingungen der Elektromotoren MG1 und MG an die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 je nach Bedarf ausgegeben werden.
Das Getriebe 60 funktioniert, um eine Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 mit der Hohlradwelle 32a zu verbinden oder von ihr zu lösen. In dem Verbindungszustand reduziert das Getriebe 60 die Drehzahl der Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 bei zwei unterschiedlichen Reduktionsgetriebeverhältnissen und überträgt die reduzierte Drehzahl an die Hohlradwelle 32a. Eine typische Struktur des Getriebes 60 ist in 2 gezeigt. Das Getriebe 60, das in 2 gezeigt ist, weist einen Planetengetriebemechanismus 60a mit Doppelzahnrad, einen Planetengetriebemechanismus 60b mit Einzelzahnrad und zwei Bremsen B1 und B2 auf. Der Planetengetriebemechanismus 60 mit Doppelzahnrad weist ein Sonnenrad 61 als außenverzahntes Zahnrad, ein Hohlrad 62 als innenverzahntes Zahnrad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 61 angeordnet ist, mehrere erste Planetenräder 63a, die mit dem Sonnenrad 61 in Eingriff stehen, mehrere zweite Planetenräder 63b, die mit den mehreren ersten Planetenrädern 63a und mit dem Hohlrad 62 in Eingriff stehen, und einen Träger 64 auf, der die mehreren ersten Zahnräder 63a mit den mehreren zweiten Planetenrädern 63b koppelt, um sowohl deren Umdrehungsbewegungen als auch ihre Drehungsbewegungen auf ihren Achsen zu ermöglichen. Durch das Betätigen und Loslassen der Bremse B1 wird die Drehung des Sonnenrads 61 angehalten und ermöglicht. Der Planetengetriebemechanismus 60b mit Einzelzahnrad weist ein Sonnenrad 65 als außenverzahntes Zahnrad, ein Hohlrad 66 als innenverzahntes Zahnrad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 65 angeordnet ist, mehrere Planetenräder 67, die mit dem Sonnenrad 65 und mit dem Hohlrad 66 in Eingriff stehen, und einen Träger 68 auf, der die mehreren Planetenräder 67 hält, um sowohl deren Umdrehungsbewegungen als auch deren Drehungsbewegungen um ihre eigenen Achsen zu ermöglichen. Das Sonnenrad 65 und der Träger 68 sind jeweils mit der Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 und der Hohlradwelle 32a verbunden. Durch das Betätigen und Lösen der Bremse B2 wird Drehungsbewegung des Hohlrads 66 angehalten und ermöglicht. Der Planetengetriebemechanismus 60a mit Doppelzahnrad und der Planetengetriebemechanismus 60b mit Einzelzahnrad sind miteinander über eine Verbindung der jeweiligen Hohlräder 62 und 66 und eine Verbindung der jeweiligen Träger 64 und 68 gekoppelt. In dem Getriebe 60 wird durch Kombination der gelösten Bremsen B1 und B2 die Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 von der Hohlradwelle 32a gelöst. Die Kombination der gelösten Bremse B1 und der betätigten Bremse B2 reduziert die Drehungsbewegung der Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 bei einem relativ hohen Reduktionsgetriebeverhältnis und überträgt die reduzierte Drehungsbewegung an die Hohlradwelle 32a. Dieser Zustand wird als Lo-Gangposition ausgedrückt. Die Kombination der betätigten Bremse B1 und der gelösten Bremse B2 reduziert die Drehungsbewegung der Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 bei einem relativ niedrigen Reduktionsgetriebeverhältnis und überträgt die reduzierte Drehungsbewegung an die Hohlradwelle 32a. Dieser Zustand wird als Hi-Gangposition ausgedrückt. Die Kombination der betätigten Bremsen B1 und B2 verhindert die Drehbewegungen der Drehwelle 48 und der Hohlradwelle 32a.
Die Batterie 50 befindet sich unter der Steuerung einer elektronischen Batteriesteuereinheit (die nachstehend als Batterie-ECU bezeichnet wird) 52. Die Batterie-ECU 52 gibt Signale ein, die für die Handhabung der Batterie 50 erforderlich sind, beispielsweise eine Zwischenklemmenspannung von einem Spannungssensor (nicht gezeigt), der zwischen den Anschlüssen der Batterie 50 angeordnet ist, einen Aufladungs-Entladungs-Strom von einem Stromsensor (nicht gezeigt), der in der Stromleitung 54 angeordnet ist, die mit einer Ausgangsklemme der Batterie 50 verbunden ist, und eine Batterietemperatur Tb von einem Temperatursensor 51, der an der Batterie 50 angebracht ist. Die Batterie-ECU 52 gibt Daten bezüglich der Bedingungen der Batterie 50 je nach Bedarf an die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 durch Kommunikation aus. Für die Handhabung der Batterie 50 berechnet die Batterie-ECU 52 einen verbleibenden Ladewert oder Stromladezustand (SOC) der Batterie 50 von einer Integration des Aufladungs-Entladungsstroms, der durch den Stromsensor (nicht gezeigt) gemessen wird.
Die elektronische Hybridsteuereinheit 70 ist als Mikroprozessor konstruiert, der eine CPU 72, einen ROM 74, der Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM 76, der Daten vorübergehend speichert, Eingangs- und Ausgangsports (nicht gezeigt), und einen Kommunikationsport (nicht gezeigt) aufweist. Die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 empfängt über ihren Eingangsport ein Zündsignal von einem Zündschalter 80, eine Gangschaltposition SP oder eine aktuelle Einstellungsposition eines Schalthebels 81 von einem Gangschaltpositionssensor 82, eine Fahrpedalöffnung Acc oder einen durch den Fahrer erzeugten Verstellweg des Fahrpedals 83 von einem Fahrpedalpositionssensor 84, eine Bremspedalposition BP oder einen durch den Fahrer betätigten Verstellweg des Bremspedals 85 von einem Bremspedalpositionssensor 86 und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88. Die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 gibt Antriebssignale an Stellglieder (nicht gezeigt) aus, um die Bremsen B1 und B2 in dem Getriebe 60 zu regulieren. Die elektro nische Hybridsteuerungseinheit 70 richtet eine Kommunikation mit der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Elektromotor-ECU 40 und der Batterie-ECU 52 über ihren Kommunikationsport ein, um verschiedene Steuersignale und Daten von der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Elektromotor-ECU 40 und der Batterie ECU 52 zu empfangen und an diese zu senden, wie vorstehend erläutert wurde.
Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform, die die vorstehende Konstruktion aufweist, stellt eine Drehmomentanforderung ein, die an die Hohlradwelle 32a oder die Antriebswelle entsprechend der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V und der gegebenen Fahrpedalöffnung Acc (die gleich dem durch den Fahrer betätigten Verstellweg des Fahrpedals 83 ist) abgegeben werden soll, und steuert und treibt den Verbrennungsmotor 22 und die Elektromotoren MG1 und MG2 an, um eine Abgabe einer Leistungsanforderung, die gleich der voreingestellten Drehmomentanforderung ist, an die Hohlradwelle 32a sicherzustellen. Es gibt mehrere Antriebssteuerungsmodi des Verbrennungsmotors 22 und der Elektromotoren MG1 und MG2. Während in einem Drehmomentumwandlungs-Antriebsmodus der Verbrennungsmotor 22 angetrieben und gesteuert wird, um einen Soll-Leistungswert einer Leistung, der der Leistungsanforderung entspricht, abzugeben, werden die Elektromotoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert, um zu ermöglichen, dass die gesamte Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 22 einer Drehmomentumwandlung durch den Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 und die Elektromotoren MG1 und MG2 unterzogen wird und an die Hohlradwelle 32a abgegeben wird. Bei einem Aufladungs-Entladungs-Antriebsmodus wird der Verbrennungsmotor 22 angetrieben und gesteuert, um einen Soll-Leistungswert abzugeben, der der Summe der Leistungsanforderung und der elektrischen Leistung entspricht, die zum Aufladen der Batterie 50 verwendet wird oder von der Batterie 50 entladen wird. Die Elektromotoren MG1 und MG2 werden angetrieben und gesteuert, um zu ermöglichen, das die gesamte oder ein Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 22, die gleich der Leistungsanforderung mit einem Auf- und Entladen der Batterie 50 ist, einer Drehmomentumwandlung durch den Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 und die Elektromotoren MG1 und MG2 unterzogen wird und an die Hohlradwelle 32a abgegeben wird. In einem Elektromotor-Antriebsmotor wird der Elektromotor MG2 angetrieben und angesteuert, um die Abgabe eines Soll-Leistungswerts entsprechend der Leistungsanforderung an die Hohlradwelle 32a sicherzustellen, während der Verbrennungsmotor 22 stillsteht.
In der Beschreibung werden nun die Arbeitsabläufe des Hybridfahrzeugs 20 der Ausführungsform mit der vorstehend erörterten Konfiguration berücksichtig. 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Antriebssteuerungsroutine darstellt, die durch die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 ausgeführt wird. Diese Routine wird wiederholt zu vorbestimmten Zeitintervallen (beispielsweise alle 8 Millisekunden) ausgeführt.
In der Antriebssteuerungsroutine gibt die CPU 72 der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 zunächst verschiedene Daten, die für die Steuerung erforderlich sind, ein, d. h. die Fahrpedalöffnung Acc von dem Fahrpedal-Positionssensor 84, die Bremspedalposition BP von dem Bremspedalpositionssensor 86, die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88, eine Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22, die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Elektromotoren MG1 und MG2, eine Schaltposition in dem Getriebe 60 und eine Aufladung-Entladungs-Leistungsanforderung Pb*, eine Eingabegrenze Swin und eine Abgabegrenze Swout der Batterie 50 (Schritt 100). Die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 wird anhand eines Signals berechnet, das eine Kurbelposition darstellt, die durch einen Kurbelpositionssensor (nicht gezeigt) erfasst wird, der an der Kurbelwelle 26 angebracht ist, und von der Verbrennungsmotor-ECU 24 durch Kommunikation empfangen. Die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Elektromotoren MG1 und MG2 werden anhand der Drehpositionen der jeweiligen Rotoren in den Elektromotoren MG1 und MG2 berechnet, die durch die Drehpositions-Erfassungssensoren 43 und 44 erfasst werden, und von der Elektromotor-ECU 40 durch Kommunikation empfangen. Ein Flag, das als Reaktion auf einen Gangschaltvorgang des Getriebes 60 gesetzt ist, wird als die Gangposition in dem Getriebe 60 eingegeben. Die Aufladungs-Entladungs-Leistungsanforderung Pb* der Batterie 50 wird basierend auf einer restlichen Ladung oder einem aktuellen Ladezustand (SOC) der Batterie 52 als ein elektrischer Leistungswert eingestellt, um die Batterie 50 aufzuladen oder um von der Batterie 50 durch die Batterie-ECU 52 entladen zu werden, und wird von der Batterie-ECU 52 über Kommunikation gesendet. Die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout der Batterie 50 werden entsprechend einer in dem Flussdiagramm von 4 gezeigten Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsroutine eingestellt, die durch die Batterie-ECU 52 ausgeführt wird, und werden von der Batterie-ECU 52 über Kommunikation gesendet. Die Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsroutine wird später ausführlicher erörtert.
Nach der Dateneingabe stellt die CPU 72 eine Drehmomentanforderung Tr*, die an die Hohlradwelle 32a oder die Antriebswelle abgegeben werden soll, die mit den Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist, als das für das Fahrzeug erforderliche Drehmoment und als eine Leistungsanforderung P*, die erforderlich ist, um das Hybridfahrzeug 20 anzutreiben, basierend auf der eingegebenen Fahrpedalöffnung Acc, der eingegebenen Bremspedalposition BP und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V ein (Schritt 110). Bei einer konkreten Vorgehensweise zum Einstellen der Drehmomentanforderung Tr* werden bei dieser Ausführungsform die Variationen der Drehmomentanforderung Tr* gegenüber der Fahrpedalöffnung Acc, der Bremspedalposition BP und der Fahrzeuggeschwindigkeit V als ein Drehmomentanforderungs-Einstellungskennfeld im ROM 74 im Voraus gespeichert und die Drehmomentanforderung Tr* entsprechend der gegebenen Fahrpedalöffnung Acc, der gegebenen Bremspedalposition BP und der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Kennfeld gelesen. Ein Beispiel für das Drehmomentanforderungs-Einstellungskennfeld ist in 5 gezeigt. Die Leistungsanforderung P* wird als die Summe des Produkts aus der Drehmomentanforderung Tr* und einer Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a oder Antriebswelle, der Aufladungs-Entladungs-Leistungsanforderung Pb* der Batterie 50 und einem Spannungsverlust berechnet. Die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32 wird durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit V mit einem Umwandlungskoeffizienten k oder durch Dividieren der Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 durch ein Übersetzungsverhältnis Gr des Reduktionsgetriebes 35 erhalten.
Nach dem Einstellen der Leistungsanforderung Tr* und der Leistungsanforderung P* bei Schritt S110 wird die eingestellte Leistungsanforderung P* mit einem vor bestimmten Schwellwert Pref verglichen (Schritt S120). Der Schwellwert Pref wird als Kriterium zum Bestimmen verwendet, ob der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 angehalten werden soll, und wird auf oder in etwa auf eine Untergrenze einer effizienten Leistungsabgabe von dem Verbrennungsmotor 22 eingestellt. Wenn die Leistungsanforderung P* nicht geringer ist als der vorbestimmte Schwellwert Pref, stellt die CPU 72 eine Soll-Drehzahl Ne* und ein Soll-Drehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 entsprechend der Leistungsanforderung P* ein (Schritt S130). Die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 werden gemäß einer effizienten Betriebslinie, mit der effiziente Arbeitsabläufe des Verbrennungsmotors 22 sichergestellt werden, und der Leistungsanforderung P* bestimmt. 6 zeigt eine effiziente Betriebslinie des Verbrennungsmotors 22, um die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* einzustellen. Wie in 6 deutlich gezeigt ist, sind die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* als Schnittpunkt der effizienten Betriebslinie und einer Linie einer konstanten Leistungsanforderung P* (= Ne* × Te*) angegeben.
Die CPU 72 berechnet eine Soll-Drehzahl Nm1* des Elektromotors MG1 anhand der Soll-Drehzahl Ne* des Verbrennungsmotors 22, der Drehzahl Nr (= Nm2/Gr) der Hohlradwelle 32a, und eines Übersetzungsverhältnisses ρ des Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 gemäß einer Gleichung (1), die nachstehend angegeben ist, während ein Drehmomentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 anhand der berechneten Soll-Drehzahl Nm1* und der aktuellen Drehzahl Nm1 des Elektromotors MG1 gemäß einer Gleichung (2) berechnet wird, die nachstehend angegeben ist (Schritt S140): Nm1* = Ne*·(1 + ρ)/ρ – Nm2/Gr ρ) (1) Tm1* = Bisheriger Tm1* + k1 (Nm1* – Nm1) + k2∫(Nm1* – Nm1)dt (2)
Die Gleichung (1) ist ein dynamischer Beziehungsausdruck der Drehelemente, die in dem Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 enthalten sind. 7 ist ein Nomogramm, das eine Drehmoment-Drehzahl-Dynamik der jeweiligen Drehelemente, die in dem Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 enthalten sind, darstellt. Die linke Achse 'S' stellt die Drehzahl des Sonnenrads 31 dar, die gleich der Drehzahl Nm1 des Elektromotors MG1 ist. Die mittlere Achse 'C' stellt die Drehzahl des Trägers 34 dar, die gleich der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 ist. Die rechte Achse 'R' stellt die Drehzahl Nr des Hohlrads 32 (Hohlradwelle 32a) dar, die durch Multiplizieren der Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 mit dem Übersetzungsverhältnis Gr des Reduktionsgetriebes 35 erhalten wird. Die Gleichung (1) wird ohne Weiteres von diesem Nomogramm von 7 übernommen. Zwei dicke Pfeile auf der Achse 'R' zeigen jeweils ein Drehmoment an, das an die Hohlradwelle 32a übertragen wird, wenn das Drehmoment Te* von dem Verbrennungsmotor 22 in einem beständigen Betrieb an einem spezifischen Antriebspunkt der Soll-Drehzahl Ne* und des Soll-Drehmoments Te* abgegeben wird, und ein Drehmoment, das auf die Hohlradwelle 32a über das Reduktionsgetriebe 35 ausgeübt wird, wenn ein Drehmoment Tm2* von dem Elektromotor MG2 abgegeben wird. Die Gleichung (2) ist ein Beziehungsausdruck einer Feedback-Steuerung zum Antreiben und Drehen des Elektromotors MG1 bei der Soll-Drehzahl Nm1*. In der vorstehend angegebenen Gleichung (2) bezeichnen 'k1' in dem zweiten Term und 'k2' in dem dritten Term auf der rechten Seite jeweils eine Verstärkung der Proportionale und eine Verstärkung des Integralterms.
Nach einer Berechnung der Soll-Drehzahl Nm1* und des Drehmomentbefehls Tm1* des Elektromotors MG1, berechnet die CPU 72 eine untere Drehmomentbeschränkung Tmin und eine obere Drehmomentbeschränkung Tmax als minimales und maximales Drehmoment, das von dem Elektromotor MG2 abgegeben wird, gemäß den Gleichungen (3) und (4), die nachstehend angegeben sind (Schritt S170): Tmin = (Swin – Tm1*·Nm1)/Nm2 (3) Tmax = (Swout – Tm1 +·Nm1)/Nm2 (4)
Die untere Drehmomentbeschränkung Tmin und die obere Drehmomentbeschränkung Tmax werden jeweils durch Dividieren einer Differenz zwischen der Eingabegrenze Swin der Batterie 50 und dem Leistungsverbrauch (Leistungserzeugung) des Elektromotors MG1, der das Produkt des Drehmomentbefehls Tm1* und der eingegebenen aktuellen Drehzahl Nm1 des Elektromotors MG1 ist, und einer Differenz zwischen der Abgabegrenze Swout der Batterie 50 und dem Leistungsverbrauch (Leistungserzeugung) des Elektromotors MG1 durch die eingegebene aktuelle Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 angegeben. Die CPU 72 berechnet dann ein vorläufiges Elektromotordrehmoment Tm2tp, das von dem Elektromotor MG2 abgegeben werden soll, anhand der Drehmomentanforderung Tr*, dem Drehmomentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1, des Übersetzungsverhältnis ρ des Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 und des Übersetzungsverhältnis Gr des Reduktionsgetriebes 35 gemäß einer Gleichung (5), die nachstehend angegeben ist (Schritt S180): Tm2tmp = (Tr* + Tm1*/ρ)/Gr (5)
Die CPU 72 begrenzt das vorläufige Elektromotordrehmoment Tm2tmp auf den Bereich zwischen der berechneten unteren Drehmomenteinschränkung Tmin und der oberen Drehmomenteinschränkung Tmax, um einen Drehmomentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 einzustellen (Schritt S190). Das Einstellen des Drehmomentbefehls Tm2* des Elektromotors MG2 auf diese Weise schränkt den Drehmomentbefehl Tr* darauf ein, an die Hohlradwelle 32 oder die Antriebswelle innerhalb des Bereichs zwischen der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout der Batterie 50 abgegeben zu werden. Die Gleichung (5) wird ohne Weiteres von dem Nomogramm von 7 übernommen.
Die CPU 72 spezifiziert dann die Anforderung eines Gangwechsels in dem Getriebe 60 gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Drehmomentanforderung Tr* (Schritt S200). In dieser Ausführungsform wird eine Variation in einer Gangposition gegenüber der Drehmomentanforderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit V im Voraus als ein Gangpositions-Einstellungskennfeld in dem ROM 74 gespeichert. Bei der Vorgehensweise der Spezifikation wird die Gangposition entsprechend der gegebenen Drehmomentanforderung Tr* und der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Kennfeld gelesen und die abgelesene Gangposition mit der aktuellen Gangposition ver glichen. Ein Beispiel des Gangpositions-Einstellungskennfelds ist in 8 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird das Profil der Geschwindigkeitsänderungslinie so eingestellt, dass die Lo-Gangposition in dem Getriebe 60 maximiert wird und das Abgabedrehmoment des Elektromotors MG2 bei der positiven Fahrzeuggeschwindigkeit V auf näherungsweise null verringert wird. Dadurch wird der effiziente Betrieb des Elektromotors MG2 sichergestellt, während eine Erschütterung beim Schalten reduziert wird. Der Elektromotor MG2 wird bei einer Drehzahl angetrieben, die nicht geringer als eine voreingestellte Obergrenze ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht niedriger ist als ein spezifizierter Geschwindigkeitswert Vhi, der einer spezifischen Drehzahl entspricht, die etwas niedriger ist als diese Obergrenze-Drehzahl, wird das Getriebe 60 ungeachtet der Drehmomentanforderung Tr* auf die Hi-Gangposition eingestellt.
Wenn der Gangwechsel in dem Getriebe 60 nicht erforderlich ist (Schritt S210), sendet die CPU 72 die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 an die Verbrennungsmotor-ECU 24, während die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2 an die Elektromotor-ECU 40 gesendet werden (Schritt S230). Die CPU 24 verlässt dann diese Antriebssteuerungsroutine. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 empfängt die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* und führt eine Kraftstoffeinspritzungssteuerung und eine Zündsteuerung des Verbrennungsmotors 22 aus, um den Verbrennungsmotor 22 bei dem spezifizierten Antriebspunkt der Soll-Drehzahl Ne* und des Soll-Drehmoments Te* anzutreiben. Die Motor-ECU 40 empfängt die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* und führt eine Schaltsteuerung der Schaltelemente aus, die in den jeweiligen Wechselrichtern 41 und 42 enthalten sind, um den Elektromotor MG1 mit der Drehmomentbefehl Tm1* anzutreiben, und den Elektromotor MG2 mit dem Drehmomentbefehl Tm2* anzutreiben. Wenn hingegen ein Gangwechsel in dem Getriebe 60 erforderlich ist (Schritt S210), gibt die CPU 72 einen Gangwechsel-Startbefehl aus, um den Gangwechsel in dem Getriebe 60 zu starten (Schritt S220). Die CPU sendet dann die Soll-Drehzal Ne* und das Soll-Drehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 an die Verbrennungsmotor-ECU 24, während die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2 an die Elektromotor-ECU 40 gesendet werden (Schritt S230). Dadurch wird die Antriebssteuerungsroutine beendet. Als Reaktion auf die Abgabe des Gangwechsel-Startbefehls startet die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 einen in dem Flussdiagramm in 9 gezeigten Gangwechselvorgang parallel zu der Antriebssteuerungsroutine. Der Gangwechsel-Startbefehl wird nicht während der Ausführung des Gangwechsels ausgegeben. Dadurch wird verhindert, dass in Bezug auf eine identische Anforderung des Gangwechsels mehrere Startbefehle ausgegeben werden. Es erfolgt eine kurze Beschreibung des Gangwechselvorgangs.
Bei dem Gangwechselvorgang wird zunächst die Gangschaltrichtung in dem Getriebe 60 spezifiziert (Schritt S500). Als Reaktion auf einen Schaltvorgang von der Lo-Gangposition in die Hi-Gangposition wird eine Gangschalt-Drehzahl Nm2* des Elektromotors MG2 anhand der aktuellen Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 und der niedrigen und hohen Übersetzungsverhältnisse Glo und Ghi des Getriebes 60 gemäß einer Gleichung (6) berechnet, wie nachstehend angegeben ist (Schritt S510): Nm2* = Nm2 Ghi/Glo (6)
Bei dem Gangwechselvorgang wird anschließend die Bremse B2 (Schritt S520) gelöst, ein Reibschluss der Bremse B1 vorgenommen (Schritt S530) und abgewartet, bis die aktuelle Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 sich der Gangschalt-Drehzahl Nm2* ausreichend genähert hat (Schritte S540 und S550). Bei dem Gangwechselvorgang wird die Bremse B1 voll betätigt (Schritt S560) und ein hohes Übersetzungsverhältnis Ghi auf das Übersetzungsverhältnis Gr des Getriebes 60 eingestellt, das für die Antriebssteuerung verwendet wird (Schritt S570). Dadurch wird der Gangwechselvorgang abgeschlossen. Als Reaktion auf einen Wechsel von de Hi-Gangposition zu der Lo-Gangposition wird hingegen die Gangschalt-Drehzahl Nm2* des Elektromotors MG2 anhand der aktuellen Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 und der niedrigen und hohen Übersetzungsverhältnisse Glo und Ghi des Getriebes 60 gemäß einer Gleichung (7) berechnet, die nachstehend angegeben ist (Schritt S580): Nm2* = Nm2 Glo/Ghi (7)
Bei dem Gangwechselvorgang wird die Bremse B1 anschließend gelöst (Schritt S590) und abgewartet, bis die aktuelle Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 sich der Gangschalt-Drehzahl Nm2* ausreichend genähert hat (Schritte S600 und S610). Bei dem Gangwechselvorgang wird die Bremse B2 betätigt (Schritt S620) und das niedrige Übersetzungsverhältnis Glo auf das Übersetzungsverhältnis Gr des Getriebes eingestellt, das für eine Antriebssteuerung verwendet wird (Schritt S630). Dadurch wird der Gangwechselvorgang beendet.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Antriebssteuerungsroutine von 3 ist der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 anzuhalten, wenn die Leistungsanforderung P* geringer ist als der vorbestimmte Schwellwert Pref bei Schritt S120. Die CPU stellt dementsprechend sowohl die Soll-Drehzahl Ne* als auch das Soll-Drehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 auf null ein (Schritt S150), stellt den Drehmomentbefehl Tm1 des Elektromotors MG1 auf null ein (Schritt S160), stellt den Drehmomentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 ein (Schritte S170 und S190) und spezifiziert die Anforderung des Gangwechsels in dem Getriebe 60 (Schritte S200 bis S220). Die CPU 72 sendet die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 an die Verbrennungsmotor-ECU 24 und die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotore MG1 und MG2 an die Elektromotor-ECU 40 (Schritt S230) und verlässt die Antriebssteuerungsroutine. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 empfängt die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te*, das gleich auf null eingestellt ist, und stoppt den Betrieb des Verbrennungsmotors 22.
Bei der Beschreibung wird nun der Vorgang des Einstellens der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout der Batterie 50 betrachtet, der wie zuvor erwähnt durch die Batterie 52 gemäß der Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsroutine von 4 ausgeführt wird. Bei der Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsroutine gibt die Batterie-ECU 52 zunächst verschiedene Daten ein, die zum Einstellen der Eingabe- und Abgabegrenzen Swin und Swout erforderlich sind, d. h. die Batterietemperatur Tb und den aktuellen Ladezustand (SOC) der Batterie 50, die Fahrpedalöffnung Acc, die Bremspedalposition BP und die Leistungsanforderung P*, die Antriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 22, den Aufwärmzustand des Katalysators in dem Abgasumwandler 23b und die Gangposition in dem Getriebe 60 (Schritt S300). Die Fahrpedalöffnung Acc, die Bremspedalposition BP, die Leistungsanforderung P*, die Antriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 22, der Aufwärmzustand des Katalysators in dem Abgasumwandler 23b und die Gangposition in dem Getriebe 60 werden von der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 durch Kommunikation empfangen. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 berechnet die Katalysatortemperatur des Abgasumwandlers 23b basierend auf der Außentemperatur bei einem Start des Verbrennungsmotors und der angesammelten Lufteinsaugströmung nach dem Start des Verbrennungsmotors 22. Die berechnete Katalysatortemperatur wird in die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 als der Aufwärmzustand des Katalysators in dem Abgasumwandler 23b durch Kommunikation zwischen der Verbrennungsmotor-ECU 24 und der elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 eingegeben.
Nach der Dateneingabe stellt die Batterie-ECU 52 eine Referenzeingabegrenze Bwin und eine Referenzabgabegrenze Bwout entsprechend der eingegebenen Batterietemperatur Tb und dem eingegebenen Ladezustand (SOC) der Batterie 50 (Schritt S310) ein. Bei einer konkreten Vorgehensweise wird ein Eingabebasiswert Bwis und ein Abgabebasiswert Bwos entsprechend der Batterietemperatur Tb spezifiziert, ein Eingabegrenze-Korrekturkoeffizient b1 und ein Abgabegrenze-Korrekturkoeffizient b2 gemäß dem aktuellen Ladezustand (SOC) der Batterie 50 spezifiziert, die spezifizierten Eingabe- und Abgabebasiswerte Bwis und Bwos durch die jeweiligen Korrekturkoeffizienten b1 und b2 multipliziert, um die Referenzeingabegrenze Bwin und die Referenzabgabegrenze Bwout einzustellen. 10 zeigt Variationen in den Eingabe- und Abgabebasiswerten Bwis und Bwos gegenüber der Batterietemperatur Tb, und 11 zeigt Variationen des Eingabegrenze-Korrekturkoeffizienten b1 und des Abgabegrenze-Korrekturkoeffizienten b2 gegenüber dem aktuellen Ladezustand (SOC) der Batterie 50.
Die Batterie-ECU 52 bestimmt anschließend, ob der Verbrennungsmotor 22 in Betrieb ist (Schritt S320), ob eine voreingestellte Zeitdauer seit dem Start des Verbren nungsmotors 22 verstrichen ist (Schritt S330), ob die Bremse gelöst ist (Schritt S340), ob das Aufwärmen des Katalysators in dem Abgasumwandler 23b abgeschlossen ist (Schritt S350) und ob die Gangposition im Getriebe 60 geändert wird (d. h. ob das Getriebe 60 sich in einem Gangschaltvorgang befindet) (Schritt S360). Die voreingestellte Zeitdauer bei Schritt S330 stellt eine Zeitdauer dar, die erforderlich ist, um dem Verbrennungsmotor 22 zu ermöglichen, seinen Antriebspunkt normal zu ändern, und hängt vom Leistungsverhalten des Verbrennungsmotors 22 ab. Das EIN-AUS (Betätigen/Lösen) der Bremse wird durch die eingegebene Bremspedalposition BP spezifiziert. Wenn die Ergebnisse der aufeinanderfolgenden Bestimmungen zeigen, dass eine beliebige der vorstehenden Bedingungen erfüllt ist, werden die Referenzeingabegrenze Bwin und die Referenzabgabegrenze Bwout auf die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout der Batterie 50 eingestellt (Schritt S370). Die Bedingungen erfordern, dass der Verbrennungsmotor 22 stillsteht, dass die voreingestellte Zeitdauer seit dem Start des Verbrennungsmotors 22 noch nicht verstrichen ist, dass die Bremse betätigt ist, dass das Aufwärmen des Katalysators in dem Abgasumwandler 23b nicht abgeschlossen ist, und dass das Getriebe 60 sich in einem Gangschaltvorgang befindet. Bei einem Start des Verbrennungsmotors 22 wird die Abgabegrenze Swout der Batterie 50 auf eine Summe der Referenzabgabegrenze Bwout und einem temporären Abgabeanstieg Bi korrigiert (Schritt S380 und S390). Die Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsroutine wird dann beendet. Aufgrund der nachstehend angegebenen Gründe werden die Referenzeingabegrenze Bwin und die Referenzabgabegrenze Bwout, die von den Bedingungen der Batterie 50 abhängen (der Batterietemperatur Tb und dem Ladezustand (SOC)) jeweils auf die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout der Batterie 50 eingestellt. Wenn der Verbrennungsmotor 22 stillsteht oder wenn die voreingestellt Zeitdauer seit dem Start des Verbrennungsmotors 22 noch nicht verstrichen ist, wird das Hybridfahrzeug 20 mit nur der Abgabeleistung des Elektromotors MG2 angetrieben. Es ist somit erforderlich, die Eingabe- und Abgabegrenzen der Batterie 50 zum Zuführen einer elektrischen Leistung an den Elektromotor MG2 auf einen möglichst umfassenden Bereich zu erweitern. In der Bremse-Ein-Position ist eine regenerative Steuerung des Elektromotors MG2 erforderlich, um die Batterie 50 aufzuladen und einen Großteil der kinetischen Energie wiederzugewinnen. Wenn das Aufwärmen des Katalysators in dem Ab gasumwandler 23b nicht abgeschlossen ist, verhindert die Emissionssteuerung, dass der Verbrennungsmotor 22 einen ausreichend große Abgabeleistung erzeugt. Die große Abgabeleistung des Elektromotors MG2 ist somit zum Antreiben des Hybridfahrzeugs 20 notwendig. Während dem Gangschaltvorgang des Getriebes 60 können die Elektromotoren MG1 und MG2 je nach Bedarf angetrieben werden. Beim Starten des Verbrennungsmotors 22 wird die Summe der Referenzabgabegrenze Bwout und des temporären Abgabeanstiegs Bi auf die Abgabegrenze Swout der Batterie 50 eingestellt. Bei einem Start des Verbrennungsmotors 22 kann vorübergehend eine große elektrische Leistung erforderlich sein. Die Abgabe der großen elektrischen Leistung von der Batterie 50, selbst über der Referenzabgabegrenze Bwout, sorgt für keine drastische Verschlechterung der Batterie 50, solange eine solche verstärkte Leistungsabgabe für nur eine kurze Zeitdauer anhält.
Bei der Erfüllung aller Bedingungen, nämlich, dass die voreingestellte Zeitdauer seit dem Start des Verbrennungsmotors 22 verstrichen ist, dass die Bremse gelöst ist, dass das Aufwärmen des Katalysators im Abgasumwandler 23b beendet ist und dass das Getriebe 60 sich nicht in einem Gangschaltvorgang befindet, stellt die Batterie-ECU 52 eine auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* entsprechend der Eingabeleistungsanforderung P* ein (Schritt S400), stellt eine auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc entsprechend der eingegebenen Fahrpedalöffnung Acc ein (Schritt S410) und stellt die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* und die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc jeweils auf die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout der Batterie 50 ein (Schritt S420). Bei der Vorgehensweise des Einstellens der auf Leistungsanforderung basierten Eingabegrenze Wp* wird in dieser Ausführungsform eine Variation der auf Leistungsanforderung basierten Eingabegrenze Wp* gegenüber der Leistungsanforderung P* als ein auf Leistungsanforderung basiertes Eingabegrenze-Einstellungskennfeld in einem ROM (nicht gezeigt) im Voraus gespeichert und die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* entsprechend der gegebenen Leistungsanforderung P* von dem Kennfeld gelesen. Bei der Vorgehensweise des Einstellens der auf Fahrpedalöffnung basierten Abgabegrenze Wacc wird in dieser Ausführungsform eine Variation einer auf Fahrpe dalöffnung basierten Abgabegrenze Wacc gegenüber der Fahrpedalöffnung Acc als ein Einstellungskennfeld einer auf Fahrpedalöffnung basierten Abgabegrenze in dem ROM (nicht gezeigt) im Voraus gespeichert und die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc entsprechend der gegebenen Fahrpedalöffnung Acc von dem Kennfeld gelesen. Ein Beispiel des Einstellungskennfelds der auf Leistungsanforderung basierten Eingabegrenze ist in 12 angegeben, und ein Beispiel des Einstellungskennfelds der auf Fahrpedalöffnung basierten Abgabegrenze ist in 13 angegeben. In dem dargestellten Beispiel von 12 wird die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* bei einer temperaturerhaltenden Eingabeleistung Wc1 für die positive Leistungsanforderung P* gehalten. Die temperaturerhaltende Eingabeleistung Wc1 stellt einen elektrischen Leistungswert dar, der die Temperatur der Batterie 50 selbst in dem Zustand einer kontinuierlichen Aufladung der Batterie 50 nicht erhöht. Die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* nimmt proportional auf die Referenzeingabegrenze Bwin, bei einer Verringerung einer negativen Leistungsanforderung P* (bei einem Anstieg des absoluten Werts der Leistungsanforderung P*), ab und wird bei der Referenzeingabegrenze Bwin für die Leistungsanforderung P* auf einem Wert, der nicht höher als ein Wert P1 ist, gehalten. Die auf einer Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* wird auf die Eingabegrenze Swin eingestellt. Die Eingabegrenze Swin wird dementsprechend bei der temperaturerhaltenden Eingabeleistung Wc1, die höher ist als die Referenzeingabegrenze Bwin, für die positive Leistungsanforderung P* gehalten. Die Eingabegrenze Swin wird auf die Summe der Ladeleistung der Batterie 50 und der temperaturerhaltenden Eingabeleistung Wc1 eingestellt, die auf die Referenzeingabegrenze Bwin, bei einer Verringerung der negativen Leistungsanforderung P*, abnimmt, während sie bei der Referenzeingabegrenze Bwin für die Leistungsanforderung P* auf einem Wert gehalten wird, der nicht höher als der Wert P1 ist. Bei dem dargestellten Beispiel von 13 wird die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc bei einer temperaturerhaltenden Abgabeleistung Wc2 gehalten, bis die Fahrpedalöffnung Acc eine mittlere Öffnung A1% erreicht. Die temperaturerhaltende Abgabeleistung Wc2 stellt einen elektrischen Leistungswert dar, der die Temperatur der Batterie 50, selbst in dem Zustand einer kontinuierlichen Entladung der Batterie 50, nicht erhöht. Die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc steigt auf eine temporäre maximale Abgabeleistung Wmax bei einem Anstieg der Fahrpedalöffnung Acc von der mittleren Öffnung A1% auf eine hohe Öffnung A2% an. Die temporäre maximale Abgabeleistung Wmax ist gleich der Summe der Referenzabgabegrenze Bwout und des temporären Abgabeanstiegs Bi. Die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc wird bei der temporären, maximalen Abgabeleistung Wmax für die Fahrpedalöffnung Acc, die nicht größer als die hohe Öffnung A2% ist, gehalten. Die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc wird auf die Abgabegrenze Swout eingestellt. Die Abgabegrenze Swout wird dementsprechend bei der temperaturerhaltenden Abgabeleistung Wc2, die niedriger ist als die Referenzabgabegrenze Bwout, für die Fahrpedalöffnung Acc, die nicht größer ist als die mittlere Öffnung A1%, gehalten. Die Abgabegrenze Swout steigt auf die temporäre maximale Abgabeleistung Wmax bei einem Anstieg einer Fahrpedalöffnung Acc von der mittleren Öffnung A1% auf eine hohe Öffnung A2% an, während sie bei der temporären, maximalen Abgabeleistung Wmax für die Fahrpedalöffnung Acc, die nicht größer ist als die hohe Öffnung A2%, gehalten wird. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 ist die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout grundsätzlich auf die temperaturerhaltende Eingabeleistung Wc1 eingestellt, die höher ist als die Referenzeingabegrenze Bwin, und auf die temperaturerhaltende Abgabeleistung Wc2, die niedriger ist als die Referenzabgabegrenze Bwout. Dadurch wird eine strengere Begrenzung der Eingabe und der Abgabe der Batterie 50 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 im Vergleich zu der Begrenzung während eines Stillstands des Verbrennungsmotors 22 sichergestellt. Eine derartige Einstellung der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout schränkt die Eingabe und die Abgabe der Batterie 50 auf einen Wert ein, der für die angeforderte Leistung, die von dem Elektromotor MG2 abgegeben wird, erforderlich ist, um eine Reaktionsverzögerung des Verbrennungsmotors 22 zu kompensieren. Insbesondere die Soll-Leistung des Hybridfahrzeugs 20 (Leistungsanforderung P*) wird im Wesentlichen dem Verbrennungsmotor 22 zugeführt. Solche Einstellungen verhindern effektiv, dass die Batterie 50 häufig auf einen Wert ent- oder aufgeladen wird, der über der temperaturerhaltenden Eingabeleistung Wc1 oder über der temperaturerhaltenden Abgabeleistung Wc2 liegt, wodurch eine vorzeitige Verschlechterung der Batterie 50 eingeschränkt wird. Bei der negativen Leistungsanforderung P* wird die Eingabegrenze Swin vermindert, um einen größeren Anteil der kinetischen Energie in Form von elektrischer Energie wiederzugewinnen. Für die Fahrpedalöffnung Acc, die größer als die mittlere Öffnung A1% ist, wird die Abgabegrenze Swout erhöht, um auf die Anforderung des Fahrers zu reagieren. Dadurch wird ein guter Ausgleich zwischen der Prävention einer vorzeitigen Verschlechterung der Batterie 50, einer Verbesserung der Energieeffizienz und einem hohen Ansprechvermögen auf die Anforderung des Fahrers erreicht.
Nachdem die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout jeweils auf die auf Leistungsforderung basierte Eingabegrenze Wp* und auf die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc bei Schritt S420 (im Flussdiagramm von 4) eingestellt worden sind, wird die Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsroutine bei den Schritten S430 bis S460 fortgesetzt. Als Reaktion auf den Beginn eines Wechsels zur strikteren Eingrenzung der Eingabe und der Abgabe der Batterie 50, d. h. als Reaktion auf eine wachsende Tendenz der Eingabegrenze Swin (eine abnehmen Tendenz des absoluten Werts der Eingabegrenze Swin) und eine zurückgehende Tendenz der Abgabegrenze Swout, korrigiert die Batterie-ECU-52 die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout durch Addition und Subtraktion des voreingestellten Korrekturwerts ΔS1 (Schritte S430 bis S460). Durch diese Korrektur werden abrupte Veränderungen der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout verhindert und dementsprechend eine potentielle Drehmomenterschütterung aufgrund von Veränderungen der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout eingeschränkt. Die Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsroutine wird dann abgeschlossen.
Wie vorstehend beschrieben stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform im Wesentlichen die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout der Batterie 50 auf die temperaturerhaltende Eingabeleistung Wc1 und die temperaturerhaltende Abgabeleistung Wc2 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 ein. Die temperaturerhaltende Eingabeleistung Wc1 und die temperaturerhaltende Abgabeleistung Wc2 stellen striktere Werte der Eingabe- und Abgabebegrenzungen dar als die Referenzeingabegrenze Bwin und die Referenzabgabegrenze Bwout, die von den beobachteten Bedin gungen der Batterie SO abhängen und auf die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout während eines Stillstands des Verbrennungsmotors 22 eingestellt sind. Solche Einstellungen verhindern effektiv, dass die Batterie 50 auf einen Wert über der temperaturerhaltenden Eingabeleistung Wc1 oder über der temperaturerhaltenden Abgabeleistung Wc2 auf- oder entladen werden, wodurch eine vorzeitige Verschlechterung der Batterie 50 eingeschränkt wird. Selbst während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 wird die Eingabegrenze Swin für die negative Leistungsanforderung P* verringert, um einen größeren Anteil der kinetischen Energie in Form von elektrischer Energie zurückzugewinnen. Selbst während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 wird die Abgabegrenze Swout für die Fahrpedalöffnung Acc, die größer ist als die mittlere Öffnung A1%, erhöht, um auf die Anforderung des Fahrers zu reagieren. Dadurch wird ein guter Ausgleich zwischen einer Prävention der vorzeitigen Verschlechterung der Batterie 50, einer Verbesserung der Energieeffizienz und einem hohen Ansprechvermögen auf die Anforderung des Fahrers erreicht. Selbst während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22, wenn die voreingestellte Zeitdauer seit dem Start des Verbrennungsmotors 22 noch nicht verstrichen ist, wenn das Aufwärmen des Katalysators im Abgasumwandler 32b nicht abgeschlossen ist, wenn die Bremse betätigt ist, oder wenn die Gangposition in dem Getriebe 60 geändert wird, werden die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout auf die Referenzeingabegrenze Bwin und die Referenzabgabegrenze Bwout eingestellt sind, die von den beobachteten Bedingungen der Batterie 50 abhängen. Dadurch wird ein Antrieb des Hybridfahrzeugs 20 als Reaktion auf die durch den Fahrer bewirkten Betriebsabläufe, eine Wiedergewinnung eines großen Anteils der kinetischen Energie und ein reibungsloser Gangwechsel des Getriebes 60 ohne Verschlechterung der Emission ermöglicht. Als Reaktion auf den Beginn einer Veränderung der strikteren Begrenzung der Eingabe und der Abgabe der Batterie 50 korrigiert das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout durch Addition und Subtraktion des voreingestellten Korrekturwerts ΔS1. Durch diese Korrektur werden abrupte Veränderungen der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout verhindert und dementsprechend eine potentielle Drehmomenterschütterung aufgrund von Veränderungen der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout eingeschränkt. Während der Verbrennungsmotor 22 stillsteht, werden die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout auf die Referenzeingabegrenze Bwin und die Referenzabgabegrenze Bwout eingestellt, die von den beobachteten Bedingungen der Batterie 50 abhängig sind. Dadurch wird sichergestellt, das die Leistung der Batterie 50 ausreichend ausgeübt wird. Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird mit der Abgabe der vom Fahrer eingegeben Soll-Leistung entsprechend der Leistungsanforderung P* an die Hohlradwelle 32a oder die Antriebswelle angetrieben, egal, ob der Verbrennungsmotor 22 arbeitet oder stillsteht.
Selbst während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22, wenn die voreingestellte Zeitdauer seit dem Start des Verbrennungsmotors 22 noch nicht verstrichen ist, wenn das Aufwärmen des Katalysators im Abgasumwandler 23b nicht beendet ist, wenn die Bremse betätigt ist oder wenn die Gangposition in dem Getriebe 60 geändert wird, stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout auf die Referenzeingabegrenze Bwin und die Referenzabgabegrenze Bwout ein, die von beobachteten Bedingungen der Batterie 50 abhängen. Die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout können auf die Referenz-Eingabegrenze Bwin und die Referenz-Abgabegrenze Bwout unter einer beliebigen Bedingung während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 eingestellt werden. Bei einer anderen möglichen Modifizierung kann eine beliebige der Bedingungen, nämlich, dass die voreingestellte Zeitdauer seit dem Start de Verbrennungsmotors 22 noch nicht verstrichen ist, dass das Aufwärmen des Katalysators im Abgasumwandler 23b nicht beendet ist, dass die Bremse betätigt ist und dass die Gangposition im Getriebe 60 geändert wird, von den Bedingungen zum Einstellen der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout auf die Referenz-Eingabegrenze Bwin und die Referenz-Abgabegrenze Bwout weggelassen werden. Bei den weggelassenen Bedingungen kann die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout alternativ auf die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* und auf die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc eingestellt werden. Die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout können ansonsten auf striktere Werte der Eingabe- und Abgabebegrenzungen als die Referenz-Eingabegrenze Bwin und die Referenz-Abgabegrenze Bwout gemäß den verschiedenen Messergebnissen, beispielsweise die Zeit seit dem Start des Verbrennungs motors 22, der Aufwärmwert des Katalysators in dem Abgasumwandler 23b und das Ausmaß der Bremskraft, eingestellt werden.
Während der Verbrennungsmotor 22 in Betrieb ist, stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform im Wesentlichen die Eingabegrenze Swin auf die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* ein, die von der Leistungsanforderung P* abhängt. Bei einer möglichen Modifizierung kann ein feststehender Wert, beispielsweise die temperaturerhaltende Eingabeleistung Wc1, auf die Eingabegrenze Swin, unabhängig von der Leistungsanforderung P*, eingestellt werden. Der feststehende Wert ist nicht auf die temperaturerhaltende Eingabeleistung Wc1 beschränkt, sondern kann größer oder kleiner als die temperaturerhaltende Eingabeleistung Wc1 sein. Die auf Leistungsanforderung basierte Eingabeleistung Wp* kann auf die temperaturerhaltende Eingabeleistung Wc1 für die positive Leistungsanforderung P* eingestellt werden, während sie auf die Referenz-Eingabegrenze Bwin für die negative Leistungsanforderung P* eingestellt ist.
Während der Verbrennungsmotor 22 arbeitet, stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform im Wesentlichen die Abgabegrenze Swout auf die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc ein, die von der Fahrpedalöffnung Acc abhängt. Bei einer möglichen Modifizierung kann ein festgelegter Wert, beispielsweise die temperaturerhaltende Abgabeleistung Wc2, auf die Abgabegrenze Swout, unabhängig von der Fahrpedalöffnung Acc, eingestellt werden. Der feststehende Wert ist nicht auf die temperaturerhaltende Abgabeleistung Wc2 eingeschränkt, sondern kann größer oder kleiner sein als die temperaturabhängige Abgabeleistung Wc2. Die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabeleistung Wacc kann auf die temperaturabhängige Abgabeleistung Wc2 für die Fahrpedalöffnung Acc, die nicht größer ist als die mittlere Öffnung A1%, eingestellt werden, während sie auf die Referenz-Abgabegrenze Bwout oder die temporäre maximale Abgabegrenze Wmax für die Fahrpedalöffnung Acc, die größer ist als die mittlere Öffnung A1%, eingestellt ist.
Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Eingabegrenze Swin im Wesentlichen auf die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* ein, die von der Leistungsanforderung P* abhängt. Die Eingabegrenze Swin kann auf die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* eingestellt werden, die von sowohl der Leistungsanforderung P* als auch der Fahrzeuggeschwindigkeit V abhängt. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform im Wesentlichen die Abgabegrenze Swout auf die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc ein, die von der Fahrpedalöffnung Acc abhängig ist. Die Abgabegrenze Swout kann die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc einstellen, die von der Fahrpedalöffnung Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V abhängig ist. Insbesondere die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* und die auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc können von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig sein.
Als Reaktion auf den Beginn der strengeren Begrenzung der Eingabe und der Abgabe der Batterie 50, korrigiert das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout durch Addition und Subtraktion des vorliegenden Korrekturwerts ΔS1, um abrupte Veränderungen der Eingabegrenze Swin und der Abgabegrenze Swout zu verhindern. Eine solche Korrektur kann aus dem Steuerungsvorgang herausgelassen werden, wenn sie nicht benötigt wird.
Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform korrigiert die Abgabegrenze Swout durch Addition des temporären Abgabeanstiegs Bi bei einem Start des Verbrennungsmotors 22. Eine solche Korrektur kann aus dem Steuerungsvorgang herausgelassen werden, wenn sie nicht benötigt wird.
In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform ist das Getriebe 60 so konzipiert, dass es den Gang zwischen zwei Drehzahlen Hi und Lo ändert. Das Getriebe 60 ist jedoch nicht auf zwei Drehzahlen beschränkt, sondern kann drei oder mehr Drehzahlen aufweisen. Bei der Konfiguration des Hybridfahrzeugs 20 der Ausführungsform ist das Getriebe 60 zwischen dem Elektromotor MG2 und der Hohlradwelle 32a angeordnet.
Das Getriebe 60 kann jedoch bei dem Hybridfahrzeug 20 dieser Konfiguration weggelassen werden. Bei dieser modifizierten Struktur ist der Schritt S360 der Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungssroutine von 4 nicht erforderlich.
In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform führt die Batterie-ECU 52 die Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungssroutine aus, die im Flussdiagramm von 4 gezeigt ist. Alternativ kann die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 die Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungssroutine ausführen, um die Eingabegrenze Swin und Abgabegrenze Swout einzustellen.
In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird die Leistung des Elektromotors MG2 dem Gangwechsel des Getriebes 60 unterzogen und wird an die Hohlradwelle 32a abgegeben. Die erfindungsgemäße Technik ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern ist auch auf ein Hybridfahrzeug 120 eines modifizierten Beispiels anwendbar, das in 14 gezeigt ist. Bei dem Hybridfahrzeug 120 dieser modifizierten Konfiguration wird die Leistung des Elektromotors MG2 einem Gangwechsel des Getriebes 60 unterzogen und ist mit einer anderen Achse (Achse, die mit den Rädern 39c und 39d verbunden ist) von einer Achse, die mit der Hohlradwelle 32a verbunden ist (Achse, die mit den Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist), verbunden. Das Getriebe 60 kann bei dem Hybridfahrzeug 120 dieser modifizierten Konfiguration weggelassen werden.
Bei dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird die Leistung des Verbrennungsmotors 22 über den Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 an die Hohlradwelle 32a oder die Antriebswelle abgegeben, die mit den Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist. Die erfindungsgemäße Technik ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern kann auch auf ein Hybridfahrzeug 220 eines anderen modifizierten Beispiels angewendet werden, wie in 15 gezeigt ist. Das Hybridfahrzeug 220 dieser modifizierten Konfiguration weist einen ein Rotorpaar aufweisenden Elektromotor 230 auf, der einen inneren Rotor 232 beinhaltet, der mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 22 verbunden ist, und einen äußeren Rotor 234, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, um eine Leistung an die Antriebsräder 39a und 39b abzugeben. Der ein Rotorpaar aufweisende Elektromotor 230 überträgt einen Teil der Abgabeleistung 22 des Verbrennungsmotors 22 an die Antriebswelle, während der verbleibende Teil der Abgabeleistung in elektrische Leistung umgewandelt wird. Das Getriebe 60 kann bei dem Hybridfahrzeug 220 diese modifizierten Konfiguration weggelassen werden.
Die Ausführungsform und ihre modifizierten Beispiele, die nachstehend erörtert werden, sind in jeder Hinsicht als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten. Es können viele Modifizierungen, Veränderungen und Änderungen ohne Abweichung vom Schutzbereich der Haupteigenschaften der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Technik der Erfindung ist auf Industriebereiche anwendbar, die Leistungsabgabevorrichtungen und Elektromotorfahrzeuge fertigen.
Während eines Betriebs eines Verbrennungsmotors werden eine Eingabegrenze Swin und eine Abgabegrenze Swout einer Batterie auf eine auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* eingestellt, die von einer Leistungsanforderung P* abhängig ist, und auf eine auf Fahrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc, die von einer Fahrpedalöffnung Acc abhängig ist (Schritte S400 und S420). Die auf Leistungsanforderung basierte Eingabegrenze Wp* und die auf Fabrpedalöffnung basierte Abgabegrenze Wacc stellen striktere Werte von Eingabe- und Abgabebegrenzungen der Batterie dar, als eine Referenz-Eingabegrenze Bwin und eine Referenz-Abgabegrenze Bwout, die von beobachteten Bedingungen der Batterie abhängig sind, und auf die Eingabegrenze Swin und die Abgabegrenze Swout während eines Stillstands des Verbrennungsmotors eingestellt werden (Schritt S310 und S370). Diese Steuerungstechnik der Erfindung verhindert wirksam, dass die Batterie häufig auf einen relativ hohen Wert einer elektrischen Leistung innerhalb eines zulässigen elektrischen Leistungsbereichs, der durch die Referenz-Eingabegrenze Bwin und die Referenz-Abgabegrenze Bwout definiert ist, auf- und entladen wird, wodurch eine vorzeitige Verschlechterung der Batterie unterdrückt wird.

Claims

Leistungsabgabevorrichtung, die eine Leistung an eine Antriebswelle abgibt, wobei die Leistungsabgabevorrichtung folgende Merkmale aufweist: einen Verbrennungsmotor; einen Leistungsumwandlungsmechanismus, der zumindest einen Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors in eine elektrische Leistung umwandelt; einen Elektromotor, der eine Leistung an die Antriebswelle abgibt; eine Akkumulatoreinheit, die eine elektrische Leistung an den und von dem Leistungsumwandlungsmechanismus und Elektromotor überträgt; ein Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul, das zumindest entweder eine Eingabegrenze oder eine Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, als Untergrenze und Obergrenze eines zulässigen elektrischen Leistungsbereichs, der von der und an die Akkumulatoreinheit eingegeben und abgegeben wird, basierend auf einem Betrieb oder einem Stillstand des Verbrennungsmotors einstellt; ein Leistungsanforderungs-Spezifikationsmodul, das eine Leistungsanforderung spezifiziert, die an die Antriebswelle abgegeben werden soll; und ein Steuerungsmodul, das den Verbrennungsmotor, den Leistungsumwandlungsmechanismus und den Elektromotor steuert, um eine Soll-Leistung entsprechend der spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebswelle abzugeben, während die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit einzuhalten sind.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze einstellt, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich während eines Betriebs des Verbrennungsmotors, im Vergleich zu dem zulässigen elektrischen Leistungsbereich während eines Stillstands des Verbrennungsmotors, einzugrenzen.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze gemäß einer beobachteten Bedingung der Akkumulatoreinheit während eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellt, wobei das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze während eines Betriebs des Verbrennungsmotors einstellt, um eine Temperatur der Akkumulatoreinheit bei oder unter einem voreingestellten Referenzwert innerhalb eines zulässigen Temperaturbereichs unter der Bedingung einer kontinuierlichen Aufladung oder kontinuierlichen Entladung der Akkumulatoreinheit beizubehalten.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze unter der Annahme eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellt, bis eine voreingestellte Zeitdauer ab einem Start des Verbrennungsmotors verstrichen ist.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Antriebswelle während eines Betriebs des Verbrennungsmotors einem Bremsvorgang unterliegt, das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze unter der Annahme eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellt.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Antriebswelle während eines Betriebs des Verbrennungsmotors einem Bremsvorgang unterliegt, das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze gemäß einem Bremszustand der Antriebswelle einstellt.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn eine Abgasumwandlungseinheit des Verbrennungsmotors während eines Betriebs des Verbrennungsmotors aufgewärmt wird, das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze unter der Annahme eines Stillstands des Verbrennungsmotors einstellt.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsabgabevorrichtung ferner folgende Merkmale aufweist: eine Fahrpedalbetätigungs-Erfassungseinheit, die eine Fahrpedalbetätigung durch einen Fahrer erfasst, wobei das Leistungsanforderungs-Spezifikationsmodul die Leistungsanforderung entsprechend der Fahrpedalbetätigung spezifiziert, die durch die Fahrpedalbetätigungs-Erfassungseinheit erfasst wird, und wenn die Fahrpedalbetätigung, die durch die Fahrpedalbetätigungs-Erfassungseinheit während eines Betriebs des Verbrennungsmotors erfasst wird, nicht geringer ist als ein voreingestellter Wert, stellt das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze gemäß der erfassten Fahrpedalbetätigung ein.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze einstellt, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich bei einem Anstieg des Werts der erfassen Fahrpedalbetätigung zu erweitern.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze während eines Betriebs des Verbrennungsmotors einstellt, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich bei einem Anstieg einer spezifizierten Leistungsanforderung zu erweitern.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze einstellt, um einen zulässigen elektrischen Leistungsbereich einzugrenzen und eine reibungslose Zeitvariation des zulässigen elektrischen Leistungsbereichs zu erhalten.
Leistungsabgabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Leistungsabgabevorrichtung ferner folgende Merkmale aufweist: eine Getriebeeinheit, die mit einer Drehwelle des Elektromotors und mit der Antriebswelle verbunden ist und eine Abgabeleistung der Drehwelle des Elektromotors an die Antriebswelle bei einem variablen Übersetzungsverhältnis überträgt, wobei, wenn das Übersetzungsverhältnis der Getriebeeinheit während eines Betriebs des Verbrennungsmotors variiert wird, stellt das Eingabe-Abgabegrenze-Einstellungsmodul zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze unter der Annahme eines Stillstands des Verbrennungsmotors ein.
Leistungsabgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Leistungsumwandlungsmechanismus mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und mit der Antriebswelle verbunden ist und zumindest einen Teil der Abgabeleistung von dem Verbrennungsmotor an die Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe einer mechanischen Leistung und elektrischen Leistung abgibt.
Leistungsabgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Leistungsumwandlungsmechanismus folgende Merkmale aufweist: ein Leistungseingabe-Abgabemodul mit drei Wellen, das mit drei Wellen verbunden ist, das heißt, einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors, der Antriebswelle und einer Drehwelle, und eine Leistungseingabe von einer und eine Abgabe an eine verbleibende Welle basierend auf Leistungen, die von einer beliebigen von zwei Wellen von den drei Wellen eingegeben und von dieser abgeben werden, automatisch bestimmt; und einen Generator, der eine Leistung von der und an die Drehwelle eingibt und abgibt.
Leistungsabgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Leistungsumwandlungsmechanismus einen ein Rotorpaar aufweisenden Elektromotor aufweist, der einen ersten Rotor aufweist, der mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und einem zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist und durch eine relative Drehung des ersten Rotors zu dem zweiten Rotor angetrieben wird.
Hybridfahrzeug, das mit einer Leistungsabgabevorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgestattet ist und eine Achse aufweist, die mit der Antriebswelle verbunden ist.
Steuerverfahren einer Leistungsabgabevorrichtung, die einen Verbrennungsmotor, einen Leistungsumwandlungsmechanismus, der zumindest einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors in elektrische Leistung umwandelt, einen Elektromotor, der eine Leistung an eine Antriebswelle abgibt, und eine Akkumulatoreinheit aufweist, die eine elektrische Leistung an den und von dem Leistungsumwandlungsmechanismus und dem Elektromotor überträgt, wobei das Steuerungsverfahren folgende Schritte aufweist: (a) Einstellen von zumindest entweder einer Eingabegrenze oder eine Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, als eine Untergrenze und eine Obergrenze eines zulässigen elektrischen Leistungsbereichs, der von der Akkumulatoreinheit eingegeben und an diese abgegeben wird, basierend auf einem Betrieb oder einem Stillstand des Verbrennungsmotors; (b) Spezifizieren einer Leistungsanforderung, die an die Antriebswelle abgegeben werden soll; und (c) Steuern des Verbrennungsmotors, des Leistungsumwandlungsmechanismus und des Elektromotors, um eine Soll-Leistung entsprechend der spezifizierten Leistungsanforderung an die Antriebwelle abzugeben, während die Eingabegrenze und die Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit eingehalten werden sollen.
Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 17, wobei der Schritt (a) zumindest entweder die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze einstellt, um den zulässigen elektrischen Leistungsbereich während eines Betriebs des Verbrennungsmotors, im Vergleich zu dem zulässigen elektrischen Leistungsbereich während eines Stillstands des Verbrennungsmotors einzugrenzen.