DE112005003292T5

DE112005003292T5 - Leistungsabgabegerät, Motorfahrzeug, das mit einem Leistungsabgabegerät ausgestattet ist, Steuersystem für ein Leistungsabgabegerät, und Steuerverfahren eines Leistungsabgabegeräts

Info

Publication number: DE112005003292T5
Application number: DE112005003292T
Authority: DE
Inventors: Masaya Yamamoto; Kiyoshiro Ueoka; Kensuke Kamichi; Kazuomi Okasaka
Original assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisin AW Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2008-04-17
Also published as: US20080300099A1; US7736265B2; WO2006070880A1; JP2006182272A; JP4220961B2; CN101090844B; CN101090844A

Abstract

Leistungsabgabegerät, das Leistung zu einer Antriebswelle abgibt, wobei das Leistungsabgabegerät Folgendes aufweist:
einen Verbrennungsmotor;
eine elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, die mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle verbunden ist, und wenigstens einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgibt;
einen Elektromotor, der Leistung eingibt und abgibt;
einen Getriebemechanismus, der Leistung zwischen einer Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit einem Ändern eines Änderungsübersetzungsverhältnisses ändert;
eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt;
ein Leistungsanforderungseinstellungsmodul, das eine Leistungsanforderung einstellt, die zu der Antriebswelle abgegeben werden soll; und
ein Steuermodul, das das Ändern des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht;
wobei unter einem nichtbeschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb einer Eingabegrenze und einer...

Description

Leistungsabgabegerät, Motorfahrzeug, das mit einem Leistungsabgabegerät ausgestattet ist, Steuersystem für ein Leistungsabgabegerät, und Steuerverfahren eines Leistungsabgabegeräts
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Leistungsabgabegerät, ein Motorfahrzeug, das mit dem Leistungsabgabegerät ausgestattet ist, ein Steuersystem für das Leistungsabgabegerät und das Steuerverfahren des Leistungsabgabegeräts.
Stand der Technik
In einem vorgeschlagenen Aufbau des Leistungsabgabegeräts, sind drei Rotationselemente einer Planetengetriebeeinheit jeweils mit einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, einer Drehwelle eines Generators und einer Antriebswelle verbunden, die mit einer Achse verbunden ist (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Ein Elektromotor ist mit der Antriebswelle mittels eines Getriebes verbunden. Dieses Leistungsabgabegerät korrigiert während eines Gangwechsels des Getriebes die Verbrennungsmotorabgabe und das Drehmoment des Generators, um ein gewünschtes Maß eines Abgabemoments sicherzustellen, das zu der Antriebswelle abgegeben werden soll.

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2004-203220

Offenbarung der Erfindung
Das Leistungsabgabegerät hat im Allgemeinen eine zweite Batterie oder eine weitere Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung zu und von dem Elektromotor und dem Generator überträgt. Eine Beschränkung der Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung von und zu der Akkumulatoreinheit kann beispielsweise in einem kalten Zustand ein weiches Gangschalten des Getriebes negativ beeinflussen. Die Verbrennungsmotorabgabe und das Moment des Generators können korrigiert werden, um das gewünschte Maß eines Abgabemoments sicherzustellen, das zu der Antriebswelle abgegeben werden soll, unter der Beschränkung der Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung von und zu der Akkumulatoreinheit. Solch eine Korrektur kann jedoch das Maß von elektrischer Leistung, die zu der Akkumulatoreinheit eingegeben oder von dieser abgegeben wird, über die Eingabegrenze oder die Abgabegrenze hinaus verschieben. Das Gangschalten des Getriebes unter Nichtberücksichtigung der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit verursacht unerwünscht, dass die Akkumulatoreinheit mit einem Überschuss an elektrischer Leistung überladen oder übermäßig entladen wird, um übermäßige elektrische Leistung zuzuführen. Das Gangschalten des Getriebes innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit stellt jedoch nicht das gewünschte Maß eines Abgabemoments sicher, das zu der Antriebswelle abgegeben werden soll.
In dem Leistungsabgabegerät der Erfindung, dem Elektromotorfahrzeug, das mit dem Leistungsabgabegerät ausgestattet ist, dem Steuersystem für das Leistungsabgabegerät, und dem Steuerverfahren des Leistungsabgabegeräts, gibt es ein Erfordernis für ein Ermöglichen eines sanften Gangschaltens eines Getriebes, selbst unter einer Beschränkung einer Eingabe und Abgabe von einer Sekundärbatterie oder einer weiteren Akkumulatoreinheit. In dem Leistungsabgabegerät der Erfindung, dem Elektromotorfahrzeug, das mit dem Leistungsabgabegerät ausgestattet ist, dem Steuersystem für das Leistungsabgabegerät, und dem Steuerverfahren des Leistungsabgabegeräts, gibt es auch ein Erfordernis für ein Sicherstellen einer Abgabe einer bestimmten Leistung, die äquivalent zu einer Leistungsanforderung ist, an eine Antriebswelle bei einer Gangschaltzeit eines Getriebes, selbst unter einer Beschränkung einer Eingabe und Abgabe von einer Sekundärbatterie oder einer weiteren Akkumulatoreinheit.
Um wenigstens einem Teil der vorstehenden und der anderen zugehörigen bzw. verwandten Erfordernissen zu genügen, haben das Leistungsabgabegerät der Erfindung, das Elektromotorfahrzeug, das mit dem Leistungsabgabegerät ausgestattet ist, das Steuersystem für das Leistungsabgabegerät und das Steuerverfahren des Leistungsabgabegeräts die Aufbauten, die nachstehend beschrieben sind.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Leistungsabgabegerät gerichtet, das Leistung zu einer Antriebswelle abgibt. Das Leistungsabgabegerät hat: einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, die mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle verbunden ist, und wenigstens einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgibt; einen Elektromotor, der Leistung eingibt und abgibt; einen Getriebemechanismus, der Leistung zwischen einer Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit einem Wechsel bzw. Andern eines Änderungsübersetzungsverhältnisses überträgt; eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrischen Leistung-mechanischen Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt; ein Leistungsanforderungseinstellmodul, das eine Leistungsanforderung einstellt, die zu der Antriebswelle abgegeben werden soll; und ein Steuermodul, das den Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht. Unter einem nichtbeschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb einer Eingabegrenze und einer Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe einer gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle erreichbar ist, steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern, und eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. Unter einem beschränkten Änderungszustand, wo das korrigierende Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe der bestimmten Leistung erreichbar ist, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist, stellt das Steuermodul die Eingabe und die Abgabe der elektrischen Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur ein und steuert den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen.
In dem Leistungsabgabegerät der Erfindung arbeitet der Getriebemechanismus, um die Leistung zwischen der Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit dem Ändern bzw. dem Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses zu übertragen. Das Ändern bzw. der Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus wird mit der Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht. In dem nichtbeschränkten Änderungszustand ist die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung zu und von der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor überträgt, in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle erreichbar. Unter diesem nichtbeschränkten Änderungszustand steuert das Leistungsabgabegerät der Erfindung den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung bzw. einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern bzw. zu wechseln, und eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. In dem beschränkten Änderungszustand ist andererseits die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar. Unter diesem beschränkten Änderungszustand, stellt das Leistungsabgabegerät der Erfindung die Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur ein, und steuert den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. Dieser Aufbau ermöglicht ein sanftes Wechseln des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus und stellt eine Abgabe der Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicher, selbst in dem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist. In dem Leistungsabgabegerät der Erfindung kann der Getriebemechanismus ein Mehrganggetriebe sein, das wenigstens zwei verschiedene Untersetzungsverhältnisse als Gänge hat.
In einem Aspekt der Erfindung hat das Leistungsabgabegerät des Weiteren ein Einstellmodul für eine mechanische Zielleistung, das eine mechanische Zielleistung, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden soll, auf Basis der eingestellten Leistungsanforderung einstellt. Unter dem nichtbeschränkten Änderungszustand steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor, um eine bestimmte mechanische Leistung abzugeben, die äquivalent zu der eingestellten mechanischen Zielleistung ist. Unter dem beschränkten Änderungszustand steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor, um eine eingestellte mechanische Leistung mit einer Korrekturänderung der eingestellten mechanischen Zielleistung abzugeben, um innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu sein. In dem beschränkten Änderungszustand wird die mechanische Zielleistung, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden soll, geändert, um innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu sein. Eine derartige Steuerung stellt ein sanftes Wechseln des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus sicher. In einer bevorzugten Ausführungsform des Leistungsabgabegeräts, das diesen Aufbau hat, steuert das Steuermodul unter dem beschränkten Änderungszustand den Verbrennungsmotor mit einer Änderung eines Moments bzw. Drehmoments. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Leistungsabgabegeräts, das diesen Aufbau hat, steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor mit einer Änderung einer Drehzahl.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung hat das Leistungsabgabegerät des Weiteren ein Zielleistungseinstellmodul, das eine Zielleistung, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden soll, auf Basis der eingestellten Leistungsanforderung einstellt. Unter dem nichtbeschränkten Änderungszustand steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor, um eine bestimmte Leistung abzugeben, die äquivalent zu der eingestellten Zielleistung ist. Unter dem beschränkten Änderungszustand steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor, um eine eingestellte Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Zielleistung ist, innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit abzugeben, begleitet von bzw. zusammen mit einer Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors. In dem beschränkten Änderungszustand wird die Zielleistung, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden soll, geändert, um innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu sein. Solch eine Steuerung stellt einen sanften Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus sicher. In einer bevorzugten Ausführungsform des Leistungsabgabegeräts dieses Aspekts steuert das Steuermodul, unter dem beschränkten Änderungszustand, bevor eine Drehzahl des Verbrennungsmotors sich an eine Zieldrehzahl annähert und diese erreicht, die gemäß der eingestellten Zielleistung bestimmt ist, den Verbrennungsmotor, um die eingestellte Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Zielleistung ist, innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit abzugeben, begleitet von einer Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Nachdem die Drehzahl des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreicht hat, die gemäß der eingestellten Zielleistung bestimmt ist, aktualisiert das Steuermodul die eingestellte Zielleistung, um innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze des Akkumulators zu sein, und steuert den Verbrennungsmotor, um eine Korrekturleistung abzugeben, die äquivalent zu der aktualisierten Zielleistung ist. Diese Anordnung verringert wünschenswerterweise eine Änderungsrate der Zielleistung bei der Zeit eines Änderns bzw. Wechsels des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus, und stellt dadurch eine sanfte Abgabe der erforderten Leistung nach dem Ändern bzw. Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses sicher.
In dem Leistungsabgabegerät der Erfindung steuert das Steuermodul die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, um ein Moment bzw. Drehmoment zu einem Wert „0" zu verringern, wenn die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors unter dem beschränkten Änderungszustand eine Korrektur eines Moments bzw. Drehmoments des Elektromotors zu einem Wert „0" ist. In einer bevorzugten Ausführungsform des Leistungsabgabegeräts dieses Aspekts, steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor mit einer Erhöhung der Drehzahl, wenn die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors unter dem beschränkten Änderungszustand eine Korrektur des Moments bzw. Drehmoments des Elektromotors zu dem Wert „0" ist.
In dem Leistungsabgabegerät der Erfindung hat die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur einen Leistungseingabe-Abgabemechanismus der Dreiwellenart bzw. mit drei Wellen, der mit drei Wellen verbunden ist, nämlich der Abgabewelle des Verbrennungsmotors, der Antriebswelle und einer dritten Welle, und der Leistung von und zu einer verbleibenden Welle eingibt und abgibt, auf Basis von Leistungen, die von und zu zwei Wellen von den drei Wellen eingegeben und abgegeben werden; und einen Generator, der Leistung von und zu einer dritten Welle eingibt und abgibt. Die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur kann einen Paarrotor-Elektromotor aufweisen, der einen ersten Rotor, der mit der Abgabewelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und einen zweiten Rotor hat, der mit der Antriebswelle verbunden ist, und der angetrieben wird, um wenigstens einen Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung durch elektromagnetische Interaktion des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor abzugeben.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Elektromotorfahrzeug gerichtet, das mit dem Leistungsabgabegerät ausgestattet ist, das irgendeinen der vorstehend beschriebenen Aufbauten hat und Leistung zu einer Antriebswelle abgibt, und eine Achse hat, die mit der Antriebswelle verbunden ist. Das Leistungsabgabegerät hat grundsätzlich: einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, die mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle verbunden ist, und wenigstens ein Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgibt; einen Elektromotor, der Leistung eingibt und abgibt; einen Getriebemechanismus, der Leistung zwischen einer Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit einem Ändern eines Änderungsübersetzungsverhältnisses überträgt; eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt; ein Leistungsanforderungseinstellmodul, das eine Leistungsanforderung einstellt, die zu der Antriebswelle abgegeben werden soll; und ein Steuermodul, das das Ändern des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht. Unter einem nichtbeschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb einer Eingabegrenze und einer Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe einer gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle erreichbar ist, steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern, und um die Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. Unter einem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist, stellt das Steuermodul die Eingabe und die Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur ein und steuert den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen.
Das Elektromotorfahrzeug der Erfindung ist mit dem Leistungsabgabegerät ausgestattet, das irgendeine der Anordnungen hat, die vorstehend beschrieben sind, und demzufolge die gleichen Effekte wie diejenigen des Leistungsabgabegeräts der Erfindung ausübt. Beispielsweise ermöglicht diese Anordnung ein sanftes Ändern bzw. einen sanften Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus und stellt eine Abgabe der Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicher, selbst in dem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Steuersystem für ein Leistungsabgabegerät gerichtet. Das Leistungsabgabegerät hat: einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, die mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und einer Antriebswelle verbunden ist und wenigstens ein Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgibt; einen Elektromotor, der Leistung eingibt und abgibt; einen Getriebemechanismus, der Leistung zwischen einer Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit einer Änderung bzw. einem Wechsel eines Änderungsübersetzungsverhältnisses überträgt; und eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt. Das Steuersystem hat: ein Leistungsanforderungseinstellmodul, das eine Leistungsanforderung einstellt, die zu der Antriebswelle abgegeben werden soll; und ein Steuermodul, das das Ändern bzw. den Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht. Unter einem nichtbeschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb einer Eingabegrenze und einer Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe einer gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle erreichbar ist, steuert das Steuermodul den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern bzw. zu wechseln, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. Unter einem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist, stellt das Steuermodul die Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur ein und steuert den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen.
In dem Steuersystem für das Leistungsabgabegerät der Erfindung arbeitet der Getriebemechanismus, um die Leistung zwischen der Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit dem Ändern bzw. dem Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses zu übertragen. Das Ändern bzw. der Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus wird mit der Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht. In dem nichtbeschränkten Änderungszustand ist die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt, in dem Verlauf einer Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, die für die Antriebswelle erfordert ist, zu der Antriebswelle erreichbar. Unter diesem nichtbeschränkten Änderungszustand steuert das Leistungsabgabegerät der Erfindung den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern bzw. zu wechseln, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. In dem beschränkten Änderungszustand ist andererseits die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar. Unter diesem beschränkten Änderungszustand stellt das Leistungsabgabegerät der Erfindung die Eingabe und die Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur ein, und steuert den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern bzw. einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern bzw. zu wechseln, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. Diese Anordnung ermöglicht auch ein sanftes Wechseln des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus, und stellt eine Abgabe der Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicher, selbst in dem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist.
Die vorliegende Erfindung ist auch ein Steuerverfahren eines Leistungsabgabegeräts gerichtet. Das Leistungsabgabegerät hat: einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, die mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und einer Antriebswelle verbunden ist und wenigstens einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgibt; einen Elektromotor, der Leistung eingibt und abgibt; einen Getriebemechanismus, der Leistung zwischen einer Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit einer Änderung bzw. einem Wechsel eines Änderungsübersetzungsverhältnisses überträgt; und eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt. Das Steuerverfahren erreicht das Ändern bzw. den Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors. Unter einem nichtbeschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb einer Eingabegrenze und einer Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe einer gewissen Leistung, die äquivalent zu einer Leistungsanforderung ist, die für die Antriebswelle erfordert ist, zu der Antriebswelle erreichbar ist, steuert das Steuerverfahren den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors zu wechseln, und um die Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle abzugeben. Unter einem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist, stellt das Steuerverfahren die Eingabe und die Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur ein und steuert den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern bzw. einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen.
In dem Steuerverfahren des Leistungsabgabegeräts der Erfindung arbeitet der Getriebemechanismus, um die Leistung zwischen der Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit dem Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses zu übertragen. Der Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus wird mit der Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht. In dem nichtbeschränkten Änderungszustand ist die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung zu und von der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor überträgt, in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, die für die Antriebswelle erfordert ist, zu der Antriebswelle erreichbar. Unter diesem nichtbeschränkten Änderungszustand steuert das Leistungsabgabegerät der Erfindung den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern bzw. einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. In dem beschränkten Änderungszustand ist andererseits die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar. Unter diesem beschränkten Änderungszustand stellt das Leistungsabgabegerät der Erfindung die Eingabe und die Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur ein und steuert den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um die Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen. Diese Anordnung ermöglicht ein sanftes Ändern bzw. einen sanften Wechsel des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus und stellt eine Abgabe der Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicher, selbst in dem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf der Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 stellt schematisch den Aufbau eines Hybridfahrzeugs dar, das mit einem Leistungsabgabegerät in einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist;
2 stellt den Aufbau eines Getriebes dar, das an dem Hybridfahrzeug der Ausführungsform montiert ist;
3 ist ein Flussdiagramm, das eine erste Hälfte einer Antriebssteuerroutine zeigt, die durch eine elektronische Hybridsteuereinheit ausgeführt wird, die an dem Hybridfahrzeug der Ausführungsform montiert ist;
4 ist ein Flussdiagramm, das eine letztere Hälfte der Antriebssteuerroutine zeigt, die durch die elektronische Hybridsteuereinheit ausgeführt wird;
5 zeigt Variationen einer Eingabegrenze Win und einer Abgabegrenze Wout einer Batterie gegenüber einer Batterietemperatur Tb;
6 zeigt Variationen eines Eingabegrenzenkorrekturfaktors und eines Abgabegrenzenkorrekturfaktors gegenüber dem Ladezustand SOC der Batterie;
7 zeigt ein Beispiel eines Drehmomentanforderungseinstellkennfelds;
8 zeigt eine Betriebskurve eines Verbrennungsmotors, um eine Zieldrehzahl Ne* und ein Zielmoment Te* einzustellen;
9 ist ein Nomogramm, das Moment-Drehzahldynamiken von jeweiligen Rotationselementen eines Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus zeigt, den das Hybridfahrzeug der Ausführungsform hat;
10 ist ein Flussdiagramm, das eine Gangschaltprozessroutine zeigt, die durch die elektronische Hybridsteuereinheit ausgeführt wird;
11 ist ein Nomogramm des Getriebes;
12 ist ein Zeitdiagramm, das Zeitänderungen der Drehzahl Nm2 und des Moments Tm2 eines Elektromotors MG2, eines Moments Tm1 eines Elektromotors MG1, einer Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors und einer Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* in Erwiderung auf eine Momentänderungsanfrage bei einer Gangschaltzeit des Getriebes von einer Lo-Gangposition zu einer Hi-Gangposition zeigt;
13 stellt schematisch den Aufbau eines weiteren Hybridfahrzeugs in einem modifizierten Beispiel dar; und
14 stellt schematisch den Aufbau eines noch weiteren Hybridfahrzeugs in einem weiteren modifizierten Beispiel dar.
Beste Formen für ein Ausführen der Erfindung
Eine Form des Ausführens der Erfindung ist nachstehend als eine bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 stellt schematisch den Aufbau eines Hybridfahrzeugs 20 dar, das mit einem Leistungsabgabegerät in einer Ausführungsform der Erfindung ausgestattet ist. Wie dargestellt ist, hat das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform einen Verbrennungsmotor 22, einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus mit drei Wellen 30, der mit einer Kurbelwelle 26 oder einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors 22 mittels eines Dämpfers 28 verbunden ist, einen Elektromotor MG1, der mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 verbunden ist und eine Leistungserzeugungsfähigkeit hat, einen Elektromotor MG2, der mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 mittels eines Getriebes 60 verbunden ist, und eine elektronische Hybridsteuereinheit 70, die das gesamte Antriebssystem des Hybridfahrzeugs 20 steuert.
Der Verbrennungsmotor 22 ist eine Brennkraftmaschine, die einen Kohlenwasserstoff-Kraftstoff verwendet, wie Benzin oder Leichtöl, um Leistung abzugeben. Eine elektronische Verbrennungsmotorsteuereinheit (nachstehend als Verbrennungsmotor-ECU bezeichnet) 24 empfängt Signale von diversen Sensoren, die Betriebszustände des Verbrennungsmotors 22 erfassen, und ist verantwortlich für eine Betriebssteuerung des Verbrennungsmotors 22, beispielsweise eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündsteuerung und eine Einlassluftströmungsregulation. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 ist mit der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 verbunden, um Betriebe des Verbrennungsmotors 22 in Erwiderung auf Steuersignale zu steuern, die von der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 übertragen werden, während sie Daten bezüglich den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors 22 zu der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 gemäß den Anforderungen ausgibt.
Der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 hat ein Sonnenrad 31 als ein äußeres Rad, ein Ringrad bzw. Hohlrad 32 als ein inneres Rad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 31 angeordnet ist, mehrere Ritzel 33, die mit dem Sonnenrad 31 und dem Hohlrad 32 eingreifen, und einen Träger 34, der die mehreren Ritzel 33 hält, um sowohl ihr Abwälzen als auch ihr Drehen an bzw. um ihre Achsen zu gestatten. Der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 ist somit als ein Planetengetriebemechanismus aufgebaut, der das Sonnenrad 31, das Hohlrad 32 und den Träger 34 als Rotationselemente mit verschiedenen Bewegungen hat. Der Träger 34, das Sonnenrad 31 und das Hohlrad 32 des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 sind jeweils mit der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22, dem Elektromotor MG1 und dem Elektromotor MG2 mittels des Getriebes 60 verbunden. Wenn der Elektromotor MG1 als ein Generator funktioniert, wird die Leistung des Verbrennungsmotors 22, die mittels des Trägers 34 eingegeben wird, in das Sonnenrad und das Hohlrad 32 entsprechend ihrem Übersetzungsverhältnis verteilt. Wenn der Elektromotor MG1 als ein Elektromotor funktioniert, wird andererseits die Leistung des Verbrennungsmotors 22, die mittels des Trägers 34 eingegeben wird, mit der Leistung des Elektromotors MG1 kombiniert, die mittels des Sonnenrads 31 eingegeben wird, und wird zu dem Hohlrad 32 abgegeben. Das Hohlrad 32 ist mit vorderen Antriebsrädern 39a und 39b des Hybridfahrzeugs 20 mittels eines Getriebemechanismus 37 und eines Differenzialgetriebes 38 mechanisch verbunden. Die Leistungsabgabe zu dem Hohlrad 32 wird somit zu den Antriebsrädern 39a und 39b mittels des Getriebemechanismus 37 und des Differenzialgetriebes 38 übertragen. In dem Antriebssystem des Hybridfahrzeugs 20 ist der Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 mit drei Wellen verbunden, das heißt mit der Kurbelwelle 26 oder der 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 mit einer Hohlradwelle 32a oder einer Antriebswelle, die mit dem Hohlrad 32 verbunden ist und die mechanisch mit den Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist.
Die Elektromotoren MG1 und MG2 sind als bekannte Synchronmotorgeneratoren aufgebaut, die sowohl als ein Generator als auch als ein Elektromotor betrieben werden können. Die Elektromotoren MG1 und MG2 übertragen elektrische Leistungen mittels Inverter 41 und 42 zu und von einer Batterie 50. Hochspannungsleitungen 54, die die Batterie 50 mit den Invertern 41 und 42 verbinden, sind als gemeinsamer positiver Bus und negativer Bus aufgebaut, die durch die Inverter 41 und 42 geteilt werden. Solch eine Verbindung ermöglicht, dass elektrische Leistung, die durch einen der Elektromotoren MG1 und MG2 erzeugt wird, durch den anderen Elektromotor MG2 oder MG1 verbraucht werden kann. Die Batterie 50 kann somit mit einer überschüssigen elektrischen Leistung aufgeladen werden, die durch einen der beiden Elektromotoren MG1 und MG2 erzeugt wird, während sie entladen wird, um eine ungenügende elektrische Leistung zu ergänzen. Die Batterie 50 wird bei dem Gleichgewicht der Eingabe und Abgabe von elektrischen Leistungen zwischen den Elektromotoren MG1 und MG2 weder entladen noch geladen. Beide Elektromotoren MG1 und MG2 werden durch eine elektronische Elektromotorsteuereinheit 40 (nachstehend als Elektromotor-ECU 40 bezeichnet) angetrieben und gesteuert. Die Elektromotor-ECU 40 gibt Signale ein, die für ein Antreiben und Steuern der Elektromotoren MG1 und MG2 erfordert sind, beispielsweise Signale, die Drehpositionen von Rotoren in den Elektromotoren MG1 und MG2 darstellen, von Rotationspositionserfassungssensoren 43 und 44, und Signale, die Phasenströme darstellen, die auf die Motoren MG1 und MG2 angewendet werden sollen, von Stromsensoren (nicht gezeigt). Die Elektromotor-ECU 40 gibt Schaltsteuersignale zu den Invertern 41 und 42 aus. Die Elektromotor-ECU 40 führt eine Drehzahlberechnungsroutine (nicht gezeigt) aus, um Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Rotoren in den Elektromotoren MG1 und MG2, von den Eingabesignalen von den Rotationspositionserfassungssensoren 43 und 44 zu berechnen. Die Elektromotor-ECU 40 stellt eine Verbindung mit der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 her, um die Elektromotoren MG1 und MG2 in Erwiderung auf Steuersignale anzutreiben und zu steuern, die von der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 empfangen werden, und um Daten hinsichtlich der Betriebszustände der Elektromotoren MG1 und MG2 zu der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 gemäß den Anforderungen abzugeben.
Das Getriebe 60 funktioniert, um eine Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 mit der Hohlradwelle 32a zu verbinden und von dieser zu trennen. In dem Verbindungszustand reduziert das Getriebe 60 die Drehzahl der Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 bei zwei unterschiedlichen Untersetzungsverhältnissen und überträgt die reduzierte Drehzahl zu der Hohlradwelle 32a. Eine typische Struktur des Getriebes 60 ist in 2 gezeigt. Das Getriebe 60, das in 2 gezeigt ist, hat einen Doppelritzel-Planetengetriebemechanismus 60a, einen Einritzel-Planetengetriebemechanismus 60b und zwei Bremsen B1 und B2. Der Doppelritzel-Planetengetriebemechanismus 60a hat ein Sonnenrad 61 als ein äußeres Rad, ein Hohlrad bzw. Ringrad 62 als ein inneres Rad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 61 angeordnet ist, mehrere erste Ritzel 63a, die mit dem Sonnenrad 61 eingreifen, mehrere zweite Ritzel 63b, die mit den mehreren ersten Ritzeln 63a und mit dem Hohlrad 62 eingreifen, und einen Träger 64, der die mehreren ersten Ritzel 63a mit den mehreren zweiten Ritzeln 63b koppelt, um sowohl ihr Abwälzen als auch ihre Drehung an bzw. um ihre Achsen zu gestatten. Der Eingriff und das Lösen der Bremse B1 stoppt bzw. gestattet die Rotation des Sonnenrads 61. Der Einritzel-Planetengetriebemechanismus 60b hat ein Sonnenrad 65 als ein äußeres Rad, ein Hohlrad bzw. Ringrad 66 als ein inneres Rad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 65 angeordnet ist, mehrere Ritzel 67, die mit dem Sonnenrad 65 und mit dem Hohlrad 66 eingreifen, und einen Träger 68, der die mehreren Ritzel 67 hält, um sowohl ihr Abwälzen als auch ihre Drehung an bzw. um ihre Achsen zu gestatten. Das Sonnenrad 65 und der Träger 68 des Einritzel-Planetengetriebemechanismus 60b sind jeweils mit der Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 und der Hohlradwelle 32a verbunden. Der Eingriff und das Lösen der Bremse B2 stoppt bzw. gestattet die Drehung des Hohlrads 66. Der Doppelritzel-Planetengetriebemechanismus 60a und der Einritzel-Planetengetriebemechanismus 60b sind miteinander mittels eines Gestänges bzw. einer Verbindung der jeweiligen Hohlräder 62 und 66 und einem Gestänge bzw. einer Verbindung der jeweiligen Träger 64 und 68 gekoppelt. In dem Getriebe 60 entkoppelt bzw. löst eine Kombination der gelösten Bremsen B1 und B2 die Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 von der Hohlradwelle 32a.
Die Kombination der gelösten Bremse B1 und der eingreifenden Bremse B2 reduziert die Drehung der Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 bei einem relativ großen Untersetzungsverhältnis und überträgt die stark verringerte Drehung zu der Hohlradwelle 32a. Dieser Zustand ist nachstehend als Lo-Gangposition bezeichnet, und das Untersetzungsverhältnis in diesem Zustand ist mit Glo bezeichnet. Die Kombination der eingreifenden Bremse B1 und der gelösten Bremse B2 verringert die Drehung der Drehwelle 48 des Elektromotors MG2 bei einem relativ geringen Untersetzungsverhältnis und überträgt die geringfügig reduzierte Drehung zu der Hohlradwelle 32a. Dieser Zustand ist nachstehend als Hi-Gangposition bezeichnet, und das Untersetzungsverhältnis in diesem Zustand ist mit Ghi bezeichnet. Die Kombination der eingreifenden Bremsen B1 und B2 verhindert die Rotationen der Drehwelle 48 und der Hohlradwelle 32a.
Die Batterie 50 wird von einer elektronischen Batteriesteuereinheit (nachstehend als Batterie-ECU bezeichnet) 52 gesteuert. Die Batterie-ECU 52 empfängt diverse Signale, die für eine Steuerung der Batterie 50 erfordert sind, beispielsweise eine Zwischenanschlussspannung, die durch einen Spannungssensor (nicht gezeigt) gemessen wird, der zwischen Anschlüssen der Batterie 50 angeordnet ist, einen Lade-Entladestrom, der durch einen Stromsensor (nicht gezeigt) gemessen wird, der an der Hochspannungsleitung 54 befestigt ist, die mit dem Ausgabeanschluss der Batterie 50 verbunden ist, und eine Batterietemperatur, die durch einen Temperatursensor (nicht gezeigt) gemessen wird, der an der Batterie 50 befestigt ist. Die Batterie-ECU 52 gibt Daten hinsichtlich des Zustands der Batterie 50 zu der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 mittels einer Verbindung gemäß den Anforderungen aus. Die Batterie-ECU 52 berechnet für eine Steuerung der Batterie 50 einen Ladezustand (SOC) der Batterie 50 auf Basis des angehäuften bzw. akkumulierten Lade-Entladestroms, der durch den Stromsensor gemessen wird.
Die elektronische Hybridsteuereinheit 70 ist als ein Mikroprozessor aufgebaut, der eine CPU 72, einen ROM 74, der Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM 76, der temporär Daten speichert, Eingabe- und Ausgabeanschlüsse (nicht gezeigt) und einen Verbindungsanschluss (nicht gezeigt) hat. Die elektronische Hybridsteuereinheit 70 empfängt mittels ihres Eingabeanschlusses ein Zündsignal von einem Zündschalter 80, eine Gangschaltposition SP oder eine gegenwärtige Einstellposition eines Gangschalthebels 81 von einem Gangschaltpositionssensor 82, eine Gaspedalöffnung Acc oder den Niederdrückbetrag eines Gaspedals 83 durch einen Fahrer von einem Gaspedalpositionssensor 84, eine Bremspedalposition BP oder den Niederdrückbetrag eines Bremspedals 85 durch einen Fahrer von einem Bremspedalpositionssensor 86 und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88. Die elektronische Hybridsteuereinheit 70 gibt mittels ihres Ausgabeanschlusses Antriebssignale zur Aktuatoren (nicht gezeigt) aus, um die Bremsen B1 und B2 in dem Getriebe 60 zu regulieren. Die elektronische Hybridsteuereinheit 70 stellt eine Verbindung mit der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Elektromotor-ECU 40 und der Batterie-ECU 52 mittels ihres Verbindungsanschlusses her, um die Vielzahl von Steuersignalen und Daten von und zu der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Elektromotor-ECU 40 und der Batterie-ECU 52 zu erhalten und senden, wie vorstehend beschrieben ist.
Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform, das auf diese Weise aufgebaut ist, berechnet eine Drehmomentanforderung bzw. Momentanforderung, die zu der Hohlradwelle 32a abgegeben werden soll, die als die Antriebswelle funktioniert, auf Basis von erfassten Werten einer Fahrzeuggeschwindigkeit V und einer Gaspedalöffnung Acc, die zu einem Draufdrückbetrag eines Fahrers auf ein Gaspedal 83 korrespondiert. Der Verbrennungsmotor 22 und die Elektromotoren MG1 und MG2 werden einer Betriebssteuerung unterzogen, um ein gefordertes Maß an Leistung entsprechend der berechneten Momentanforderung zu der Hohlradwelle 32a abzugeben. Die Betriebssteuerung des Verbrennungsmotors 22 und der Elektromotoren MG1 und MG2 bewirkt wahlweise einen Modus von einem Momentumwandlungsantriebsmodus, einem Lade-Entlade-Antriebsmodus und einem Elektromotorantriebsmodus. Der Momentumwandlungsantriebsmodus steuert die Betriebe des Verbrennungsmotors 22, um eine Menge von Leistung abzugeben, die äquivalent zu dem erforderten Maß von Leistung ist, während die Elektromotoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert werden, um zu bewirken, dass die gesamte Leistungsabgabe von dem Verbrennungsmotor 22 einer Momentumwandlung mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 und der Elektromotoren MG1 und MG2 unterzogen und zu der Hohlradwelle 32a abgegeben wird. Der Lade-Entlade-Antriebsmodus steuert die Betriebe des Verbrennungsmotors 22, um eine Menge von Leistung abzugeben, die äquivalent zu der Summe aus dem erforderten Maß an Leistung und einer Menge von elektrischer Leistung ist, die durch Aufladen der Batterie 50 verbraucht oder durch Entladen der Batterie 50 zugeführt wird, während die Elektromotoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert werden, um zu bewirken, dass die gesamte oder ein Teil der Leistungsabgabe von dem Verbrennungsmotor 22, die äquivalent zu dem geforderten Maß an Leistung ist, einer Momentumwandlung mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 und der Elektromotoren MG1 und MG2 unterzogen wird und zu der Hohlradwelle 32a abgegeben wird, gleichzeitig mit einem Laden oder Entladen der Batterie 50. Der Elektromotorantriebsmodus stoppt die Betriebe des Verbrennungsmotors 22 und treibt den Elektromotor MG2 an und steuert diesen, um eine Menge von Leistung, die äquivalent zu dem erforderten Maß an Leistung ist, zu der Hohlradwelle 32a abzugeben.
Die Beschreibung betrachtet die Betriebe des Hybridfahrzeugs 20 der Ausführungsform, das den vorstehend beschriebenen Aufbau hat, insbesondere eine Reihe von Betriebssteuerungen, um ein Gangschalten des Getriebes 60 mit einer Änderung eines Moments Tm2 des Elektromotors MG2 zu erreichen. 3 und 4 sind Flussdiagramme, die eine Antriebssteuerroutine zeigen, die durch die elektronische Hybridsteuereinheit 70 in dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform ausgeführt wird. Diese Antriebssteuerroutine wird wiederholt bei voreingestellten Zeitintervallen durchgeführt, beispielsweise immer bei mehreren Millisekunden.
In der Antriebssteuerroutine gibt die CPU 72 der elektronischen Hybridsteuereinheit 70 zuerst verschiedene Daten ein, die für eine Steuerung erfordert sind, das heißt, die Gaspedalöffnung Acc von dem Gaspedalpositionssensor 84, die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88, eine Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22, Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Elektromotoren MG1 und MG2, eine Anforderung einer elektrischen Batterieleistung Pb* und eine Eingabegrenze Win und eine Abgabegrenze Wout der Batterie 50 (Schnitt S100). Die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 wird von einem Signal berechnet, das eine Kurbelposition darstellt, die durch einen Kurbelpositionssensor (nicht gezeigt) erfasst wird, der an der Kurbelwelle 26 befestigt ist, und wird von der Verbrennungsmotor-ECU 24 durch eine Verbindung empfangen. Die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Elektromotoren MG1 und MG2 werden von den Rotationspositionen der jeweiligen Rotoren in den Elektromotoren MG1 und MG2 berechnet, die durch die Rotationspositionserfassungssensoren 43 und 44 erfasst werden, und werden von der Elektromotor-ECU 40 durch eine Verbindung empfangen. Die Anforderung einer elektrischen Batterieleistung Pb* wird auf Basis einer verbleibenden Ladung oder einem gegenwärtigen Ladezustand (SOC) der Batterie 50 eingestellt, als ein Maß einer elektrischen Leistung, um die Batterie 50 durch die Batterie-ECU 52 zu laden oder von der Batterie 50 durch die Batterie-ECU 52 entladen zu werden, und wird von der Batterie-ECU 52 mittels einer Verbindung empfangen. Die Eingabegrenze Win und die Abgabegrenze Wout der Batterie 50 werden auf Basis der Batterietemperatur Tb und dem Ladezustand SOC der Batterie 50 eingestellt. Eine konkrete Prozedur des Einstellens der Eingabe- und Abgabegrenze Win und Wout der Batterie 50 stellt Basiswerte der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout entsprechend der Batterietemperatur Tb ein, spezifiziert einen Eingabegrenzenkorrekturfaktor und einen Abgabegrenzenkorrekturfaktor entsprechend dem Ladezustand SOC der Batterie 50, und multipliziert die Basiswerte der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout mit dem spezifizierten Eingabegrenzenkorrekturfaktor und Abgabegrenzenkorrekturfaktor, um die Eingabegrenze Win und die Abgabegrenze Wout der Batterie 50 zu bestimmen. 5 zeigt Variationen der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout gegenüber der Batterietemperatur Tb. 6 zeigt Variationen des Eingabegrenzenkorrekturfaktors und des Abgabegrenzenkorrekturfaktors gegenüber dem Ladezustand SOC der Batterie 50.
Nach der Dateneingabe stellt die CPU 72 eine Drehmomentanforderung bzw. Momentanforderung Tr*, die zu der Hohlradwelle 32a oder der Antriebswelle abgegeben werden soll, die mit den Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist, als ein Moment, das für das Hybridfahrzeug 20 erfordert ist, und eine Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe*, die von dem Verbrennungsmotor 22 abgegeben werden soll, auf Basis der eingegebenen Gaspedalöffnung Acc und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V ein (Schritt S110). Eine konkrete Prozedur des Einstellens der Momentanforderung Tr* in dieser Ausführungsform speichert im Voraus Variationen bzw. Änderungen der Momentanforderung Tr* gegenüber der Gaspedalöffnung Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V als Momentanforderungseinstellkennfeld in dem ROM 74 und liest die Momentanforderung Tr* entsprechend der gegebenen Gaspedalöffnung Acc und der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V von diesem Momentanforderungseinstellkennfeld aus. Ein Beispiel des Momentanforderungseinstellkennfeld ist in 7 gezeigt. Die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* wird als die Summe aus dem Produkt der Momentanforderung Tr* und einer Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a, der Anforderung einer elektrischen Batterieleistung Pb*, die in die Batterie 50 geladen oder von dieser entladen werden soll, und einem Potenzialverlust berechnet. Die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a wird durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit V mit einem voreingestellten Umwandlungsfaktor k oder durch Teilen der Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 durch ein Änderungsübersetzungsverhältnis Gr des Getriebes 60 erhalten.
Die CPU 72 stellt anschließend eine Zieldrehzahl Ne* und ein Zielmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 entsprechend der Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* ein (Schritt S120). Die Zieldrehzahl Ne* und das Zielmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 werden gemäß einer Betriebskurve des Sicherstellens von effizienten Betrieben des Verbrennungsmotors 22 und einer Kurve der Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* bestimmt. 8 zeigt ein Beispiel der Betriebskurve des Verbrennungsmotors 22, um die Zieldrehzahl Ne* und das Zielmoment Te* einzustellen. Wie klar in 8 gezeigt ist, sind die Zieldrehzahl Ne* und das Zielmoment Te* als ein Schnitt der Betriebskurve und einer Kurve einer konstanten Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* (= Ne* × Te*) gegeben.
Die CPU 72 berechnet eine Zieldrehzahl Nm1* des Elektromotors MG1 von der Zieldrehzahl Ne* des Verbrennungsmotors 22, der Drehzahl Nr (= Nm2/Gr) der Hohlradwelle 32a und einem Änderungsübersetzungsverhältnis ρ des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 gemäß Gleichung (1), die nachstehend gegeben ist, während ein Momentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 von der berechneten Zieldrehzahl Nm1* und der gegenwärtigen Drehzahl Nm1 des Elektromotors MG1 gemäß Gleichung (2) berechnet wird, die nachstehend gegeben ist (Schritt S130): Nm1* = Ne*·(1 + ρ)/ρ – Nm2/(Gr·ρ) (1) Tm1* = Vorheriges Tm1* + k1(Nm1* – Nm1) + k2∫(Nm1* – Nm1)dt (2)
Gleichung (1) ist ein dynamischer Beziehungsausdruck der Rotationselemente, die in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 umfasst sind. 9 ist ein Nomogramm, das Moment-Drehzahldynamiken der jeweiligen Rotationselemente zeigt, die in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 umfasst sind. Die linke Achse „S" stellt die Drehzahl des Sonnenrads 31 dar, die äquivalent zu der Drehzahl Nm1 des Elektromotors MG1 ist. Die mittlere Achse „C" stellt die Drehzahl des Trägers 34 dar, die äquivalent zu der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 ist. Die rechte Achse „R" stellt die Drehzahl Nr des Hohlrads 32 dar, die durch Multiplizieren der Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 mit dem Änderungsübersetzungsverhältnis Gr des Getriebes 60 erhalten wird. Gleichung (1) wird leicht von dem Nomogramm von 9 eingeführt. Zwei nach oben weisende, dicke Pfeile an der Achse „R" in 9 zeigen jeweils ein Moment, das zu der Hohlradwelle 32a übertragen wird, wenn das Moment Te* von dem Verbrennungsmotor 22 in einem stetigen Betrieb bei einem bestimmten Fahrpunkt der Zieldrehzahl Ne* und des Zielmoments Te* abgegeben wird, und ein Moment, das auf die Hohlradwelle 32a mittels des Getriebes 60 aufgebracht wird, wenn ein Moment Tm2* von dem Elektromotor MG2 abgegeben wird. Gleichung (2) ist ein Beziehungsausdruck einer Rückkopplungssteuerung, um den Elektromotor MG1 bei der Zieldrehzahl Nm1* anzutreiben und zu drehen. In Gleichung (2), die vorstehend gegeben ist, bezeichnen „k1" in dem zweiten Term und „k2" in dem dritten Term auf der rechten Seite jeweils eine Verstärkung des Proportionalterms und eine Verstärkung des Integralterms.
Nach Berechnung der Zieldrehzahl Nm1* und des Momentbefehls Tm1* des Elektromotors MG1, berechnet die CPU 72 eine obere Momentbeschränkung Tmax und eine untere Momentbeschränkung Tmin als maximales und minimales Moment, das von dem Elektromotor MG2 abgegeben werden kann, gemäß Gleichungen (3) und (4), die nachstehend gegeben sind (Schritt S140): Tmax = (Wout – Tm1*·Nm1)/Nm2 (3) Tmin = (Win – Tm1*·Nm1)/Nm2 (4)
Die obere Momentbeschränkung Tmax ist durch Teilen einer Differenz zwischen der Abgabegrenze Wout der Batterie 50 und dem Leistungsverbrauch (Leistungserzeugung) des Elektromotors MG1 gegeben, der das Produkt aus dem Momentbefehl Tm1* und der eingegebenen, gegenwärtigen Drehzahl Nm1 des Elektromotors MG1 ist, durch die eingegebene, gegenwärtige Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2. Die untere Momentbeschränkung Tmin ist durch Teilen einer Differenz zwischen der Eingabegrenze Win der Batterie 50 und einem Leistungsverbrauch (Leistungserzeugung) des Elektromotors MG1 durch die eingegebene, gegenwärtige Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 gegeben. Die CPU 72 berechnet dann ein vorläufiges Elektromotormoment Tm2tmp, das von dem Elektromotor MG2 abgegeben werden soll, von der Momentanforderung Tr*, dem Momentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 und dem Übersetzungsverhältnis p des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 gemäß Gleichung (5), die nachstehend gegeben ist (Schritt S150): Tm2tmp = (Tr* + Tm1*/ρ)/Gr (5)
Die CPU 72 begrenzt das vorläufige Motormoment Tm2tmp auf den Bereich zwischen der berechneten oberen Momentbeschränkung Tmax und der unteren Momentbeschränkung Tmin, um einen Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 einzustellen (Schritt S160). Ein Einstellen des Momentbefehls Tm2* des Elektromotors MG2 auf diese Weise beschränkt die Momentanforderung Tr*, die zu der Hohlradwelle 32a oder der Antriebswelle abgegeben werden soll, innerhalb des Bereichs der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout der Batterie 50. Gleichung (5) wird leicht von dem Nomogramm von 9 eingeführt.
Nach Einstellen des Momentbefehls Tm2* des Elektromotors MG2 bestimmt die CPU 72, ob eine Momentänderungsanfrage gegeben ist, um das Moment des Elektromotors MG2 zu ändern (Schritt S170). Die Momentänderungsanfrage wird durch eine Reihe von Gangschaltprozessen ausgegeben, die ausgeführt werden, um ein Gangschalten des Getriebes 60 zu erreichen. Keine Momentänderungsanfrage ist in dem Zustand gegeben, wenn kein Gangschalten des Getriebes 60 stattfindet, oder in dem Zustand, wenn ein Gangschalten des Getriebes 60 ohne eine Anforderung für die Momentänderung des Elektromotors MG2 stattfindet. Bei Abwesenheit der Momentänderungsanfrage (Schritt S170: NEIN), sendet die CPU 72 die Zieldrehzahl Ne* und das Zielmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 unmittelbar zu der Verbrennungsmotor-ECU 24, und die Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2 zu der Elektromotor-ECU 40 (Schritt S290), und beendet die Antriebssteuerroutine. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 empfängt die Einstellungen der Zieldrehzahl Ne* und des Zielmoments Te*, und führt eine Kraftstoffeinspritzsteuerung und eine Zündsteuerung des Verbrennungsmotors 22 durch, um den Verbrennungsmotor 22 bei einem bestimmten Antriebspunkt der Zieldrehzahl Ne* und des Zielmoments Te* anzutreiben. Die Elektromotor-ECU 40 empfängt die Einstellungen der Momentbefehle Tm1* und Tm2* und führt eine Schaltsteuerung von Schaltelementen durch, die die jeweiligen Inverter 41 und 42 haben, um den Elektromotor MG1 mit dem Momentbefehl Tm1* und den Elektromotor MG2 mit dem Momentbefehl Tm2* anzutreiben.
Bei Anwesenheit der Momentänderungsanfrage (Schritt S170: JA), gibt die CPU 72 andererseits eine Änderungsmomentanforderung Trq ein, die geändert werden soll (Schritt S180), und stellt den Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 neu auf die eingegebene Änderungsmomentanforderung Trq ein (Schritt S190). Die Änderungsmomentanforderung Trq ist gleich zu entweder einer oberen Momentgrenze Tr1 oder einer unteren Momentgrenze Tr2 des Elektromotors MG2 für ein sanftes Gangschalten des Getriebes 60 durch eine Gangschaltprozessroutine eingestellt, die in dem Flussdiagramm von 10 gezeigt ist. Die Abfolge von Betriebssteuerungen, um ein Gangschalten des Getriebes 60 zu erreichen, wird kurz mit Bezug auf die Gangschaltroutine von 10 beschrieben.
Die Gangschaltprozessroutine identifiziert zuerst die Gangschaltrichtung des Getriebes 6 (Schritt S300). Bei einem Gangschalten von der Lo-Gangposition zu der Hi-Gangposition wird der Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 mit der oberen Momentgrenze Tr1 verglichen, die als ein Momentmaß für ein Sicherstellen eines sanften Gangschaltens von der Lo-Gangposition zu der Hi-Gangposition eingestellt ist (Schritt S310). Wenn der Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 größer als die obere Momentgrenze Tr1 ist (Schritt S310: JA), wird eine Momenterniedrigungsanfrage als die Momentänderungsanfrage ausgegeben, um den Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 zu der oberen Momentgrenze Tr1 zu verringern (Schritt S320). Und zwar ist die Änderungsmomentanforderung Trq gleich zu der oberen Momentgrenze Tr1 eingestellt. Wenn der Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 nicht größer als die obere Momentgrenze Tr1 ist (Schritt S310: NEIN), oder nachdem die Momenterniedrigungsanfrage als die Momentänderungsanfrage ausgegeben worden ist (Schritt S320), berechnet die CPU 72 eine Zieldrehzahl nach einem Gangschalten Nm2* des Elektromotors MG2 von der gegenwärtigen Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 und den Änderungsübersetzungsverhältnissen Glo und Ghi des Getriebes 60 gemäß Gleichung (6), die nachstehend gegeben ist (Schritt S330): Nm2* = Nm2·Ghi/Glo (6)
Die CPU 72 beginnt anschließend einen Gangschaltbetrieb, der durch einen halben Eingriff bzw. Halbeingriff der Bremsen B1 und B2 begleitet ist (Schritt S340), und wartet auf eine ausreichende Annäherung der gegenwärtigen Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 an die berechnete Zieldrehzahl nach einem Gangschalten Nm2* (Schritte S350 und S360). Wenn sich die gegenwärtige Drehzahl Nm2 ausreichend an die Zieldrehzahl nach einem Gangschalten Nm2* angenähert hat (Schritt S360: JA), bringt die CPU 72 die Bremse B1 komplett in Eingriff, und löst die Bremse B2 komplett (Schritt S370). Die CPU 72 stellt dann das Änderungsübersetzungsverhältnis Ghi der Hi-Gangposition auf das Änderungsübersetzungsverhältnis Gr des Getriebes 60 ein, das für die Antriebssteuerung verwendet wird (Schritt S380), und beendet diese Gangschaltprozessroutine. 11 zeigt ein Nomogramm des Getriebes 60. Die Achse „S1" stellt die Drehzahl des Sonnenrads 61 in dem Doppelritzel-Planetengetriebemechanismus 60a dar. Die Achse „R1, R2" kennzeichnet die Drehzahl des Hohlrads 62 in dem Doppelritzel-Planetengetriebemechanismus 60a und die Drehzahl des Hohlrads 66 in dem Einritzel-Planetengetriebemechanismus 60b. Die Achse „C1, C2" stellt die Drehzahl des Trägers 64 in dem Doppelritzel-Planetengetriebemechanismus 60a und die Drehzahl des Trägers 68 in dem Einritzel-Planetengetriebemechanismus 60b dar, die äquivalent zu der Drehzahl der Hohlradwelle 32a sind. Die Achse „S2" stellt die Drehzahl des Sonnenrads 65 in dem Einritzel-Planetengetriebemechanismus 60b dar, die äquivalent zu der Drehzahl des Elektromotors MG2 ist. Wie in dem Nomogramm von 11 dargestellt ist, ist bei der Lo-Gangposition die Bremse B2 im Eingriff, während die Bremse B1 gelöst ist. Das Lösen der Bremse B2 von der Lo-Gangposition trennt den Motor MG2 von dem Hohlrad 32a. Der Reibeingriff der Bremse B1 verringert die Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2. Der Elektromotor MG2 erhöht jedoch seine Drehzahl in dem Elektromotorfunktionszustand. Ein übermäßig großes Moment des Elektromotors MG2 kann auf diese Weise eine beträchtliche Abnützung der Bremse B1 bewirken, oder kann zu einem Fehler beim Verringern der Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 führen. Die Gangschaltprozessroutine dieser Ausführungsform erfordert demzufolge die Momentabsenkung. Wenn die Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 sich bei der Hi-Gangposition ausreichend an die Zieldrehzahl Nm2* angenähert hat, wird der Zustand der Bremse B1 von dem Reibeingriff zu dem vollständigen Eingriff geändert. Dies vollendet das Gangschalten von der Lo-Gangposition zu der Hi-Gangposition.
Bei einem Gangschalten von der Hi-Gangposition zu der Lo-Gangposition wird andererseits der Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 mit der unteren Momentgrenze Tr2 verglichen, die als ein Momentmaß für ein Sicherstellen eines sanften Gangschaltens von der Hi-Gangposition zu der Lo-Gangposition eingestellt ist (Schritt S390). Wenn der Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 geringer als die untere Momentgrenze Tr2 ist (Schritt S390: JA), wird eine Momentanhebungsanfrage als die Momentänderungsanfrage ausgegeben, um den Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 zu der unteren Momentgrenze Tr2 zu erhöhen (Schritt S400). Und zwar ist die Änderungsmomentanforderung Trq gleich zu der unteren Momentgrenze Tr2 eingestellt. Wenn der Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 nicht geringer als die untere Momentgrenze Tr2 ist (Schritt S390: NEIN) oder nachdem die Momentanhebungsanfrage als die Momentänderungsanfrage ausgegeben worden ist (Schritt S400), berechnet die CPU 72 die Zieldrehzahl nach einem Gangschalten Nm2* des Elektromotors MG2 von der gegenwärtigen Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 und den Änderungsübersetzungsverhältnissen Glo und Ghi des Getriebes 60 gemäß Gleichung (7), die nachstehend gegeben ist (Schritt S410): Nm2* = Nm2·Glo/Ghi (7)
Die CPU 72 startet anschließend einen Gangschaltbetrieb, der von einem halben Eingriff der Bremsen B1 und B2 begleitet ist (Schritt S420), und wartet auf eine ausreichende Annäherung der gegenwärtigen Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 an die berechnete Zieldrehzahl nach einem Gangschalten Nm2* (Schritte S430 und S440). Wenn die gegenwärtige Drehzahl Nm2 sich an die Zieldrehzahl nach einem Gangschalten Nm2* ausreichend angenähert hat (Schritt S440: JA), bringt die CPU 72 die Bremse B2 vollständig in Eingriff und löst die Bremse B1 vollständig (Schritt S450). Die CPU 72 stellt dann das Änderungsübersetzungsverhältnis Glo der Lo-Gangposition auf das Änderungsübersetzungsverhältnis Gr des Getriebes 60 ein, das für die Antriebssteuerung verwendet wird (Schritt S460), und beendet diese Gangschaltprozessroutine. Wie in dem Nomogramm von 11 dargestellt ist, ist bei der Hi-Gangposition die Bremse 81 im Eingriff, während die Bremse 82 gelöst ist. Das Lösen der Bremse 81 von der Hi-Gangposition trennt den Elektromotor MG2 von der Hohlradwelle 32a. Der Reibeingriff der Bremse 82 erhöht die Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2. Der Elektromotor MG2 verringert jedoch seine Drehzahl in dem Generatorfunktionszustand. Ein übermäßig kleines Moment (ein übermäßig großes negatives Moment) des Elektromotors MG2 kann somit eine beträchtliche Abnützung der Bremse 82 bewirken, oder kann zu einem Fehler beim Erhöhen der Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 führen. Die Gangschaltprozessroutine dieser Ausführungsform erfordert demzufolge das Momentanheben. Wenn die Drehzahl Nm2 des Elektromotors MG2 sich bei der Lo-Gangposition in ausreichender Weise an die Zieldrehzahl Nm2* angenähert hat, wird der Zustand der Bremse 82 von dem Reibeingriff zu dem vollständigen Eingriff geändert. Dies schließt das Gangschalten von der Hi-Gangposition zu der Lo-Gangposition ab.
Wieder Bezug nehmend auf die Antriebssteuerroutine von 3 und 4, bestimmt die CPU 72, ob die Änderungsmomentanforderung Trq, die bei Schritt S180 eingegeben wird, in dem Bereich der unteren Momentbeschränkung Tmin und der oberen Momentbeschränkung Tmax ist (Schritt S200). Wenn die Änderungsmomentanforderung Trq in dem Bereich der unteren Momentbeschränkung Tmin und der oberen Momentbeschränkung Tmax ist, wird bestimmt, dass der Betrieb des Elektromotors MG2 mit dem Momentbefehl Tm2*, der auf die Änderungsanforderung Trq zurück bzw. neu eingestellt worden ist, innerhalb der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout der Batterie 50 sichergestellt ist. Die CPU 72 sendet demzufolge die jeweiligen Einstellwerte, einschließlich des neu eingestellten Momentbefehls Tm2* des Elektromotors MG2, zu der relevanten Verbrennungsmotor-ECU 24 und Elektromotor-ECU 40 (Schritt S290), und beendet die Antriebssteuerroutine.
Wenn die Änderungsmomentanforderung Trq kleiner als die untere Momentbeschränkung Tmin ist, berechnet die CPU 72 den Momentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 gemäß Gleichung (8), die nachstehend gegeben ist, wieder bzw. neu und stellt diesen wieder zurück bzw. neu ein, um sicherzustellen, dass der Betrieb des Elektromotors MG2 mit dem Momentbefehl Tm2*, der auf das Änderungsmoment Trq zurück bzw. neu eingestellt worden ist, innerhalb des Bereichs der Eingabegrenze Win der Batterie 50 ist (Schritt S210): Tm1* = (Win – Trq·Nm2)/Nm1 (8)
Nach Bestätigung, dass die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 nicht höher als das Ergebnis einer Subtraktion einer voreingestellten Drehzahl α von der Zieldrehzahl Ne* ist (Schritt S220: NEIN), sendet die CPU 72 die jeweiligen Einstellwerte, eingeschlossen der neu eingestellten Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2, zu der relevanten Verbrennungsmotor-ECU 24 und Elektromotor-ECU 40 (Schritt S290), und beendet die Antriebssteuerroutine. In diesem Zustand erhöht ein Zurückstellen bzw. Neueinstellen des Momentbefehls Tm1* des Elektromotors MG1 die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22. Die Bestätigung, dass die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 nicht höher als das Ergebnis der Subtraktion der voreingestellten Drehzahl α von der Zieldrehzahl Ne* ist, ist erfordert, um zu verhindern, dass sich die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors beträchtlich über die Zieldrehzahl Ne* erhöht.
Wenn die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 höher als das Ergebnis der Subtraktion der voreingestellten Drehzahl α von der Zieldrehzahl Ne* ist (Schritt S220: JA) berechnet die CPU 72 die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* gemäß Gleichung (9), die nachstehend gegeben ist, von neuem und stellt diese neu ein bzw. zurück, und zwar durch Subtrahieren einer spezifischen Leistung, die der Änderung des Momentbefehls Tm2* des Elektromotors MG2 entspricht, von der vorhergehenden Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe*, die in einem vorherigen Zyklus dieser Antriebssteuerroutine eingestellt worden ist (Schritt S230): Pe* = Vorheriges Pe* – (Tmin – Trq)·Nm2α (9)
Das Zielmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 wird dann durch Teilen der neu eingestellten Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* durch die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 neu eingestellt (Schritt S240). Die CPU 72 sendet die jeweiligen Einstellwerte, eingeschlossen der neu eingestellten Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2, der neu eingestellten Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* und des neu eingestellten Zielmoments Te* des Verbrennungsmotors 22, zu der relevanten Verbrennungsmotor-ECU 24 und der Elektromotor-ECU 40 (Schritt S290), und beendet die Antriebssteuerroutine. Die Abnahme der Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* verhindert wirksam eine abrupte Erhöhung der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22, selbst wenn der Elektromotor MG1 mit dem Momentbefehl Tm1* angetrieben wird, dwe auf einen kleineren Wert neu eingestellt worden ist.
Wenn die Änderungsmomentanforderung Trq größer als die obere Momentbeschränkung Tmax ist, berechnet die CPU 72 den Momentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 gemäß Gleichung (10), die nachstehend gegeben ist, neu und stellt diesen neu ein, um sicherzustellen, dass der Betrieb des Elektromotors MG2 mit dem Momentbefehl Tm2*, der auf die Änderungsmomentanforderung Trq neu eingestellt worden ist, innerhalb des Bereichs der Abgabegrenze Wout der Batterie 50 ist (Schritt S250): Tm1* = (Wout – Trq·Nm2)/Nm1 (10)
Nach Bestätigung, dass die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 nicht niedriger als das Ergebnis einer Addition der voreingestellten Drehzahl α zu der Zieldrehzahl Ne* ist (Schritt S260: NEIN), sendet die CPU 72 die jeweiligen Einstellwerte, einschließlich der neu eingestellten Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2, zu der relevanten Verbrennungsmotor-ECU 24 und Elektromotor-ECU 40 (Schritt S290), und beendet die Antriebssteuerroutine. In diesem Zustand verringert ein Neueinstellen des Momentbefehls Tm1* des Elektromotors MG1 die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22. Die Bestätigung, dass die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 nicht niedriger als das Ergebnis der Addition der voreingestellten Drehzahl α zu der Zieldrehzahl Ne* ist, ist erfordert, um zu verhindern, dass die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 beträchtlich unter die Zieldrehzahl Ne* absinkt.
Wenn die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 niedriger als das Ergebnis einer Addition der voreingestellten Drehzahl α zu der Zieldrehzahl Ne* ist (Schritt S260: JA), berechnet die CPU 72 andererseits die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* gemäß Gleichung (11), die nachstehend gegeben ist, von neuem und stellt diese neu ein, und zwar durch Addieren einer spezifischen Leistung, die der Änderung des Momentbefehls Tm2* des Elektromotors MG2 entspricht, zu der vorherigen Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe*, die in einem vorherigen Zyklus dieser Antriebssteuerroutine eingestellt worden ist (Schritt S270): Pe* = Vorheriges Pe* + (Tmax – Trq)·Nm2 (11)
Das Zielmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 wird dann durch Teilen der neu eingestellten Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* durch die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 neu eingestellt (Schritt S280). Die CPU 72 sendet die jeweiligen Einstellwerte, einschließlich der neu eingestellten Momentbefehle Tm1* und Tm2* der Elektromotoren MG1 und MG2, der neu eingestellten Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* und des neu eingestellten Zielmoments Te* des Verbrennungsmotors 22, zu der relevanten Verbrennungsmotor-ECU 24 und Elektromotor-ECU 40 (Schritt S290), und beendet die Antriebssteuerroutine. Die Erhöhung der Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* verhindert wirksam eine abrupte Abnahme der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22, selbst wenn der Elektromotor MG1 mit dem Momentbefehl Tm1* angetrieben wird, der auf einen größeren Wert neu eingestellt worden ist.
12 ist ein Zeitdiagramm, das Zeitänderungen der Drehzahl Nm2 und des Moments Tm2 des Elektromotors MG2, des Moments Tm1 des Elektromotors MG1, der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 und der Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* in Erwiderung auf eine Momentänderungsanfrage bei einer Gangschaltzeit des Getriebes 60 von der Lo-Gangposition zu der Hi-Gangposition zeigt. Bei einem Start eines Gangschaltbetriebes des Getriebes 60 bei einem Zeitpunkt T1, wird die Momentkorrektur gemacht, um das Moment Tm2 des Elektromotors MG2 zu verringern, und um das Moment Tm1 des Elektromotors MG1 zu erhöhen (Schritte S190 und S210). Diese Momentkorrektur erhöht die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22. Bei einem Zeitpunkt T2, wenn die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 das Ergebnis einer Subtraktion der voreingestellten Drehzahl α von der Zieldrehzahl Ne* erreicht, wird die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* verringert (Schritt S230). Die verringerte Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* verhindert wirksam eine abrupte Erhöhung der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22, und ermöglicht eine Annäherung der Drehzahl Ne an die Zieldrehzahl Ne*. Bei einem Zeitpunkt T3, wenn der Gangschaltbetrieb des Getriebes 60 abgeschlossen ist, wird die Momentänderungsanfrage entfernt, um das Moment Tm2 des Elektromotors MG2, das Moment Tm1 des Elektromotors MG1 und die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* auf die jeweiligen, gewöhnlichen bzw. normalen Einstellwerte zurückzustellen. Das Zeitdiagramm von 12 zeigt die Zeitänderungen in Erwiderung auf eine Momentänderungsanfrage bei der Zeit eines Gangschaltens des Getriebes 60 von der Lo-Gangposition zu der Hi-Gangposition. Die Elektromotormomente Tm1 und Tm2, die Elektromotordrehzahl Nm2, die Verbrennungsmotordrehzahl Ne und die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* haben auch Zeitänderungen in Erwiderung auf eine Momentänderungsanfrage bei der Zeit eines Gangschaltens des Getriebes 60 von der Hi-Gangposition zu der Lo-Gangposition.
Wie vorstehend beschrieben ist, wenn die Momentänderung des Elektromotors MG2 innerhalb des Bereichs der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout der Batterie 50 bei einer Gangschaltzeit des Getriebes 60 in dem Verlauf der Abgabe eines Moments, das äquivalent zu der Momentanforderung Tr* ist, zu der Hohlradwelle 32a oder der Antriebswelle nicht erreichbar ist, stellt das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform den Momentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 neu ein. Solch ein Neueinstellen des Momentbefehls Tm1* ermöglicht das Gangschalten des Getriebes 60 zusammen mit der Momentänderung des Elektromotors MG2. Dies erreicht ein sanftes Gangschalten des Getriebes 60. Wenn erwartet wird, dass das Neueinstellen des Momentbefehls Tm1* des Elektromotors MG1 die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 beträchtlich über die Zieldrehzahl Ne erhöht, oder die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 signifikant unter die Zieldrehzahl Ne* verringert, stellt das Hybridfahrzeug in der Ausführungsform die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* neu ein. Diese Anordnung verhindert wirksam eine abrupte Erhöhung oder eine abrupte Verringerung der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22, wodurch eine sanfte Antriebssteuerung nach dem Gangschalten des Getriebes 60 sichergestellt wird.
Wenn die Momentänderung des Elektromotors MG2 innerhalb des Bereichs der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout der Batterie 50 bei der Zeit eines Gangschaltens des Getriebes 60 nicht erreichbar ist, stellt das Hybridfahrzeug der Ausführungsform den Momentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 neu ein, ungeachtet davon, ob die Richtung der Momentänderung des Elektromotors MG2 zu einer Verringerungsrichtung oder einer Erhöhungsrichtung ist. Eine mögliche Modifikation kann den Momentbefehl Tm1* des Elektromotors MG1 nur dann neu einstellen, wenn die Momentänderung des Elektromotors MG2 zu der Verringerungsrichtung gerichtet ist.
Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform stellt die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* neu ein, wenn erwartet wird, dass das Neueinstellen des Momentbefehls Tm1* des Elektromotors MG1 die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 beträchtlich über die Zieldrehzahl Ne* erhöht, oder die Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 signifikant unter die Zieldrehzahl Ne* verringert. Eine mögliche Modifikation der Antriebssteuerung kann die Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* selbst bei solchen Gegebenheiten nicht zurückstellen.
In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird bei der Zeit eines Gangschaltens des Getriebes 60 von der Lo-Gangposition zu der Hi-Gangposition die Momentabsenkungsanfrage ausgegeben, um den Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 nicht größer als die obere Momentgrenze Tr1 zu machen, die als das Momentmaß für ein Sicherstellen des sanften Gangschaltens von der Lo-Gangposition zu der Hi-Gangposition eingestellt ist. Bei der Zeit eines Gangschaltens des Getriebes 60 von der Hi-Gangposition zu der Lo-Gangposition wird andererseits die Momentanhebungsanfrage ausgegeben, um den Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 nicht geringer als die untere Momentgrenze Tr2 zu machen, die als das Momentmaß für ein Sicherstellen des sanften Gangschaltens von der Hi- Gangposition zu der Lo-Gangposition eingestellt ist. In einer möglichen Modifikation wird bei der Zeit eines Schaltens des Getriebes 60 von der Hi-Gangposition zu der Lo-Gangposition keine Momentänderungsanfrage ausgegeben. In einer weiteren möglichen Modifikation kann bei der Zeit eines Gangschaltens des Getriebes 60 von der Hi-Gangposition zu der Lo-Gangposition eine Momentänderungsanfrage ausgegeben werden, um den Momentbefehl Tm2* des Elektromotors MG2 nicht größer als die obere Momentgrenze Tr1 zu machen, die als das Momentmaß für ein Sicherstellen des sanften Gangschaltens von der Lo-Gangposition zu der Hi-Gangposition eingestellt ist.
Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform hat das Mehrganggetriebe 60, das die zwei unterschiedlichen Gänge oder Untersetzungsverhältnisse hat, um ein Gangschalten zwischen der Lo-Gangposition und der Hi-Gangposition zu gestatten. Das Getriebe 60 kann durch ein anderes Mehrganggetriebe, das drei oder eine größere Anzahl von unterschiedlichen Gängen oder Untersetzungsverhältnissen hat, oder durch ein kontinuierlich variables Getriebe ersetzt werden.
In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird die Leistung des Elektromotors MG2 einer Gangänderung durch das Getriebe 60 unterzogen, und wird zu der Hohlradwelle 32a ausgegeben. In einer möglichen Modifikation, die als ein Hybridfahrzeug 120 von 13 gezeigt ist, kann die Leistung des Elektromotors MG2 zu einer anderen Achse abgegeben werden (das heißt zu einer Achse, die mit Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist), die anders als eine Achse ist, die mit der Hohlradwelle 32a verbunden ist (das heißt eine Achse, die mit den Antriebsrädern 39c und 39d verbunden ist).
In dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform wird die Leistung des Verbrennungsmotors 22 mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 zu der Hohlradwelle 32a abgegeben, die als die Antriebswelle funktioniert, die mit den Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist. In einer weiteren möglichen Modifikation von 14 kann ein Hybridfahrzeug 220 einen Paarrotor-Elektromotor 230 haben, der einen Innenrotor 232, der mit der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors verbunden ist, und einen Außenrotor 234 hat, der mit der Antriebswelle für ein Abgeben der Leistung zu den Antriebsrädern 39a, 39b verbunden ist, und der einen Teil der Leistung, die von dem Verbrennungsmotor 22 abgegeben wird, zu der Antriebswelle überträgt, während er den restlichen Teil der Leistung in elektrische Leistung umwandelt.
Das Leistungsabgabegerät der Ausführungsform hat den Verbrennungsmotor 22, die Elektromotoren MG1 und MG2, den Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 und das Getriebe 60. Die Technik der Erfindung ist jedoch nicht auf das Leistungsabgabegerät dieses Aufbaus beschränkt, sondern ist auf irgendeinen Aufbau eines Elektromotorfahrzeugs oder eines Leistungsabgabegeräts anwendbar, das mit einem Getriebe ausgestattet ist, das ein Gangschalten mit einer Änderung des Elektromotormoments gestattet.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform ist in allen Aspekten als beispielhaft und nicht als beschränkend zu betrachten. Es können viele Modifikationen, Änderungen und Abwandlungen gemacht werden, ohne von dem Umfang der Hauptcharakteristik der Erfindung abzuweichen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist eher durch die beigefügten Ansprüche gekennzeichnet als durch die vorstehende Beschreibung.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Technik der Erfindung wird vorzugsweise auf die herstellenden Industrien von Leistungsabgabegeräten und Elektromotorfahrzeugen und andere relevanten Industrien angewendet.
Zusammenfassung
Bei Anwesenheit einer Momentänderungsanfrage (Schritt S170) für ein Ändern eines Moments Tm2 eines Elektromotors MG2, um ein sanftes Gangschalten eines Getriebes zu ermöglichen, das zwischen einem Elektromotor und einer Antriebswelle angeordnet ist, wenn die Änderung des Moments Tm2 innerhalb des Bereichs einer Eingabegrenze Win und einer Abgabegrenze Wout einer Batterie nicht erreichbar ist (Schritt S200), stellt das Leistungsabgabegerät der Erfindung einen Momentbefehl Tm1* des anderen Elektromotors MG1 neu ein, um innerhalb der Eingabegrenze Win und der Abgabegrenze Wout der Batterie zu sein (Schritte S210 und S250). Das Leistungsabgabegerät stellt auch eine Verbrennungsmotorleistungsanforderung Pe* neu ein, um eine Drehzahl Ne eines Verbrennungsmotors ungefähr gleich zu einer Zieldrehzahl Ne* zu machen (Schritte S230 und S270). Diese Anordnung stellt ein sanftes Gangschalten des Getriebes sicher.

Claims

Leistungsabgabegerät, das Leistung zu einer Antriebswelle abgibt, wobei das Leistungsabgabegerät Folgendes aufweist: einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, die mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle verbunden ist, und wenigstens einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgibt; einen Elektromotor, der Leistung eingibt und abgibt; einen Getriebemechanismus, der Leistung zwischen einer Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit einem Ändern eines Änderungsübersetzungsverhältnisses ändert; eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt; ein Leistungsanforderungseinstellungsmodul, das eine Leistungsanforderung einstellt, die zu der Antriebswelle abgegeben werden soll; und ein Steuermodul, das das Ändern des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht; wobei unter einem nichtbeschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb einer Eingabegrenze und einer Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe einer gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle erreichbar ist, das Steuermodul den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus steuert, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen, wobei unter einem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist, das Steuermodul die Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur einstellt und den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus steuert, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen.
Leistungsabgabegerät gemäß Anspruch 1, wobei das Leistungsabgabegerät des Weiteren Folgendes hat: ein Einstellmodul für eine mechanische Zielleistung, das eine mechanische Zielleistung, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden soll, auf Basis der eingestellten Leistungsanforderung einstellt, wobei unter dem nichtbeschränkten Änderungszustand das Steuermodul den Verbrennungsmotor steuert, um eine bestimmte mechanische Leistung abzugeben, die äquivalent zu der eingestellten mechanischen Zielleistung ist, und unter dem beschränkten Änderungszustand das Steuermodul den Verbrennungsmotor steuert, um eine eingestellte mechanische Leistung mit einer Korrekturänderung der eingestellten mechanischen Zielleistung abzugeben, um innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu sein.
Leistungsabgabegerät gemäß Anspruch 2, wobei unter dem beschränkten Änderungszustand das Steuermodul den Verbrennungsmotor mit einer Änderung eines Moments steuert.
Leistungsabgabegerät gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei unter dem beschränkten Änderungszustand das Steuermodul den Verbrennungsmotor mit einer Änderung der Drehzahl steuert.
Leistungsabgabegerät gemäß Anspruch 1, wobei das Leistungsabgabegerät des Weiteren Folgendes hat: ein Zielleistungseinstellmodul, das eine Zielleistung, die von dem Verbrennungsmotor abgegeben werden soll, auf Basis der eingestellten Leistungsanforderung einstellt, wobei unter dem nichtbeschränkten Änderungszustand das Steuermodul den Verbrennungsmotor steuert, um eine bestimmte Leistung abzugeben, die äquivalent zu der eingestellten Zielleistung ist, und wobei unter dem beschränkten Änderungszustand das Steuermodul den Verbrennungsmotor steuert, um eine eingestellte Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Zielleistung ist, innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit abzugeben, zusammen mit einer Änderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors.
Leistungsabgabegerät gemäß Anspruch 5, wobei unter dem beschränkten Änderungszustand, bevor sich eine Drehzahl des Verbrennungsmotors an eine Zieldrehzahl, die gemäß der eingestellten Zielleistung bestimmt ist, annähert und diese erreicht, das Steuermodul den Verbrennungsmotor steuert, um die eingestellte Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Zielleistung ist, innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit abzugeben, zusammen mit einer Änderung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors, wobei nachdem die Drehzahl des Verbrennungsmotors die Zieldrehzahl erreicht hat, die gemäß der eingestellten Zielleistung bestimmt ist, das Steuermodul die eingestellte Zielleistung aktualisiert, um innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze des Akkumulators zu sein, und den Verbrennungsmotor steuert, um eine Korrekturleistung abzugeben, die äquivalent zu der aktualisierten Zielleistung ist.
Leistungsabgabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Steuermodul die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur steuert, um ein Moment zu einem Wert „0" zu verringern, wenn die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors unter dem beschränkten Änderungszustand eine Korrektur eines Moments des Elektromotors zu einem Wert „0" ist.
Leistungsabgabegerät gemäß Anspruch 7, wobei das Steuermodul den Verbrennungsmotor mit einer Erhöhung der Drehzahl steuert, wenn die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors unter dem beschränkten Änderungszustand eine Korrektur des Moments des Elektromotors zu dem Wert „0" ist.
Leistungsabgabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Getriebemechanismus ein Mehrganggetriebe ist, der wenigstens zwei unterschiedliche Untersetzungsverhältnisse als Gänge hat.
Leistungsabgabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur Folgendes hat: einen Leistungseingabe-Abgabemechanismus mit drei Wellen, der mit drei Wellen verbunden ist, nämlich der Abgabewelle des Verbrennungsmotors, der Antriebswelle und einer dritten Welle, und der Leistung vom und zu einer verbleibenden Welle eingibt und abgibt, auf Basis von Leistungen, die von und zu zwei Wellen von den drei Wellen eingegeben und abgegeben werden; und einen Generator, der Leistung von und zu der dritten Welle eingibt und abgibt.
Leistungsabgabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur einen Paarrotor-Elektromotor hat, der einen ersten Rotor, der mit der Abgabewelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und einen zweiten Rotor hat, der mit der Antriebswelle verbunden ist, und der angetrieben wird, um wenigstens einen Teil der Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung durch elektromagnetische Interaktion des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor abzugeben.
Motorfahrzeug, das mit dem Leistungsabgabegerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgestattet ist, und das eine Achse hat, die mit der Antriebswelle verbunden ist.
Steuersystem für ein Leistungsabgabegerät, wobei das Leistungsabgabegerät Folgendes hat: einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, die mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und einer Antriebswelle verbunden ist, und wenigstens einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgibt; einen Elektromotor, der Leistung eingibt und abgibt; einen Getriebemechanismus, der Leistung zwischen einer Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit einem Ändern eines Änderungsübersetzungsverhältnisses überträgt; und eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt, wobei das Steuersystem Folgendes aufweist: ein Leistungsanforderungseinstellmodul, das eine Leistungsanforderung einstellt, die zu der Antriebswelle abgegeben werden soll; und ein Steuermodul, das das Ändern des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht, wobei unter einem nichtbeschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb einer Eingabegrenze und einer Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe einer gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle erreichbar ist, das Steuermodul den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus steuert, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen, wobei unter einem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist, das Steuermodul die Eingabe und die Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur einstellt und den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus steuert, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der eingestellten Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen.
Steuerverfahren eines Leistungsabgabegeräts, wobei das Leistungsabgabegerät Folgendes hat: einen Verbrennungsmotor; eine elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, die mit einer Abgabewelle des Verbrennungsmotors und einer Antriebswelle verbunden ist, und wenigstens einen Teil einer Abgabeleistung des Verbrennungsmotors zu der Antriebswelle durch Eingabe und Abgabe von elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgibt; einen Elektromotor, der Leistung eingibt und abgibt; einen Getriebemechanismus, der Leistung zwischen einer Drehwelle des Elektromotors und der Antriebswelle mit einem Ändern eines Änderungsübersetzungsverhältnisses überträgt; und eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung von und zu der elektrischen Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur und dem Elektromotor eingibt und abgibt, wobei das Steuerverfahren das Ändern des Änderungsübersetzungsverhältnisses des Getriebemechanismus mit einer Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors erreicht, wobei unter einem nichtbeschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb einer Eingabegrenze und einer Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe einer gewissen Leistung, die äquivalent zu einer Leistungsanforderung ist, die für die Antriebswelle erfordert ist, zu der Antriebswelle erreichbar ist, das Steuerverfahren den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus steuert, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors zu ändern, und um eine Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen, wobei unter einem beschränkten Änderungszustand, wo die Korrekturänderung der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit in dem Verlauf einer Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle nicht erreichbar ist, das Steuerverfahren die Eingabe und die Abgabe von elektrischer Leistung durch die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur einstellt und den Verbrennungsmotor, die elektrische Leistung-mechanische Leistung-Eingabe-Abgabe-Struktur, den Elektromotor und den Getriebemechanismus steuert, um das Änderungsübersetzungsverhältnis des Getriebemechanismus mit einem korrigierenden Ändern der Abgabeleistung des Elektromotors innerhalb der Eingabegrenze und der Abgabegrenze der Akkumulatoreinheit zu ändern, und um die Abgabe der gewissen Leistung, die äquivalent zu der Leistungsanforderung ist, zu der Antriebswelle sicherzustellen.