DE112007003240B4

DE112007003240B4 - Hybridfahrzeug und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE112007003240B4
Application number: DE112007003240.5T
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Jinno; c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIK Nakagawa Tadashi; Masahiko Maeda; Hideaki Yaguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: CN101583527B; DE112007003240T5; US20100038159A1; JP4201044B2; WO2008084586A1; US8096375B2; CN101583527A; JP2008168671A

Abstract

In einem Hybridfahrzeug 20 wird, wenn der ECO-Schalter 88 eingeschaltet wird, eine intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref zum Erlauben eines intermittierenden Betriebs eines Verbrennungsmotors 22 auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit, die größer als eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit ist, die bei einer Ausschaltbedingung des ECO-Schalters 88 verwendet wird, eingestellt (S130). Der Verbrennungsmotor 22 und ein Motor MG2 werden derart gesteuert, dass eine Antriebsenergie, die äquivalent zu einer Drehmomentanforderung Tr* ist, mit dem intermittierenden Betrieb des Verbrennungsmotors 22 gewährleistet ist, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht größer als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist (S250, S270, S200-S230).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug und ein Steuerverfahren dafür. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit mindestens einer Brennkraftmaschine, die in der Lage ist, Energie zum Antreiben auszugeben, und ein Steuerverfahren dafür.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise gibt es ein gut bekanntes Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Motor-Generator, die jeweils in der Lage sind, Energie zum Antreiben auszugeben, das den Motor startet und einen Antrieb bei einer Motorstoppbedingung verhindert, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit einen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert überschreitet, der eine Grenze eines Bereiches angibt, der einen Betrieb des Motors verhindert bzw. verbietet (siehe beispielsweise JP 2006 170 128 A ). In dem Hybridfahrzeug wird der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert, der die Grenze des Bereiches, der den Betrieb des Motors verhindert, angibt, entsprechend einer Batteriebedingung auf der Grundlage einer Batterietemperatur geändert. Außerdem gibt es ein gut bekanntes Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Motor-Generator, die jeweils in der Lage sind, Energie zum Antreiben auszugeben, das nur mit Energie von dem Motor-Generator angetrieben wird, während ein Betrieb des Motors angehalten wird, wenn eine Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Motorantriebserlaubnisfahrzeuggeschwindigkeit ist (siehe beispielsweise JP 2004 023 959 A ). In dem Hybridfahrzeug wird die Motorantriebserlaubnisfahrzeuggeschwindigkeit derart gesteuert, dass sie erhöht wird, wenn eine Restkapazität einer Batterie, die in der Lage ist, dem Motor-Generator elektrische Energie zuzuführen, gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist. In diesen Hybridfahrzeugen wird, wenn sich die Batterie in einem guten Zustand befindet oder die Restkapazität der Batterie gewährleistet ist, der Betriebsstopp des Motors entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit ermöglicht, so dass eine Verschlechterung eines Antriebsvermögens, wie z. B. eine Verringerung einer Beschleunigungsreaktion aufgrund einer Verringerung einer elektrischen Energie beim Starten eines Verbrennungsmotors bei einem Hochgeschwindigkeitsantrieb, leicht auftreten kann, wobei jedoch der Kraftstoffverbrauch des Motors verbessert wird.
Die DE 100 14 657 A1 beschreibt ein Fahrzeug und ein Steuerverfahren dafür. Das Fahrzeug enthält eine Brennkraftmaschine, die Energie zum Antreiben ausgibt. Die Energie der Brennkraftmaschine wird über einen Planetengetriebemechanismus auf Antriebsräder übertragen. Weiterhin ist ein Motorgenerator mit einer Batterie verbunden, der der Batterie elektrische Energie zuführt und von der Batterie elektrische Energie empfängt. Über einen Kraftverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter kann ein Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodus, der dem Kraftstoffverbrauch Priorität gibt, ausgewählt werden. Wenn der Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter eingeschaltet ist, wird u. a. in Abhängigkeit von einer Fahrzeuggeschwindigkeit ein automatischer Stopp der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Die DE 103 06 954 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, bei dem die Brennkraftmaschine vorübergehend gestoppt wird. Neben der Brennkraftmaschine ist ein Elektromotor für den Antrieb des Fahrzeugs vorgesehen, der einer Batterie Energie zuführt und von dieser Energie empfängt. Die Brennkraftmaschine wird jedoch nicht gestoppt, wenn die Temperatur des Katalysators größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Außerdem wird ein automatischer Stopp der Brennkraftmaschine nicht erlaubt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
Die WO 2005/115787 A1 beschreibt ein Hybridfahrzeug und ein Steuerverfahren dafür. Hier wird die Kühlwassertemperatur mit einer voreingestellten Temperatur verglichen. Die voreingestellte Temperatur wird auf eine erste Temperatur in einem Fall eingestellt, in dem keine Kraftstoffverbrauchsprioritätsanweisung ausgegeben wird, und auf eine zweite Temperatur in einem Fall eingestellt, in dem die Kraftstoffverbrauchsprioritätsanweisung ausgegeben wird, wobei die zweite Temperatur kleiner als die erste Temperatur ist. Wenn die Kühlwassertemperatur kleiner als die voreingestellte Temperatur ist, wird der Betrieb der Brennkraftmaschine nicht gestoppt.
Die JP 2006 321 466 A beschreibt ein Hybridfahrzeug, wobei der Kraftstoffverbrauch bei einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit verbessert wird und wobei in Abhängigkeit von einem benötigten Drehmoment bestimmt wird, ob ein Betriebsstopp des Verbrennungsmotors erlaubt wird.
Beschreibung der Erfindung
Wenn jedoch Fahrer den Kraftstoffverbrauch sogar dann zu verbessern wünschen, wenn sich das Antriebsvermögen leicht verschlechtert, können herkömmliche Hybridfahrzeuge derartigen Bedürfnissen nicht entsprechen, da der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert und die Motorantriebserlaubnisfahrzeuggeschwindigkeit entsprechend der Batteriebedingung geändert werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, es Fahrern zu ermöglichen, frei auszuwählen, ob Priorität einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs, das mindestens eine Brennkraftmaschine enthält, die in der Lage ist, Energie zum Antreiben auszugeben, gegeben wird.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerichtet. Erfindungsgemäß ist es in dem Fahrzeug möglich, durch alleiniges Betätigen des Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalters frei auszuwählen, ob der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs Priorität gegeben wird. D.h., wenn der Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter ausgeschaltet ist, wird die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs etwas eingeschränkt, es wird jedoch das Antriebsvermögen wie z. B. eine Beschleunigungsreaktion in günstiger Weise gewährleistet. Wenn andererseits der Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter eingeschaltet ist, verschlechtert sich das Antriebsvermögen etwas, der Kraftstoffverbrauch wird jedoch in günstiger Weise verbessert.
Figurenliste
Wenn der Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter eingeschaltet ist, wird ein Stoppen des Betriebs der Brennkraftmaschine sogar dann erlaubt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit bis zu einer zweiten Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, so dass der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine verbessert werden kann.

1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Antriebssteuerroutine darstellt, die von einer elektrischen Hybrid-Steuereinheit 70 in der Ausführungsform ausgeführt wird;
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Drehmomentanforderungseinstellkennfelds darstellt;
4 ist eine Ansicht, die eine Betriebskurve des Motors 22 und eine Korrelationskurve zwischen einer Solldrehzahl Ne* und einem Solldrehmoment Te* darstellt;
5 ist eine Ansicht, die ein Nomogramm darstellt, das eine dynamische Beziehung zwischen einer Drehzahl und einem Drehmoment eines jeweiligen Rotationselementes eines Energieverteilungs- und Integrationsmechanismus 30 zeigt;
6 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Hybridfahrzeugs 20A gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Hybridfahrzeugs 20B gemäß einer weiteren Modifikation der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Hybridfahrzeugs 20C gemäß einer noch anderen Modifikation der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einer noch anderen Modifikation der vorliegenden Erfindung; und
10 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs 20E gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung.

Im Folgenden wird der beste Modus zum Ausführen der Erfindung mit Bezug auf eine Ausführungsform beschrieben.
1 stellt schematisch die Konfiguration eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar. Das Hybridfahrzeug 20 der dargestellten Konfiguration enthält einen Verbrennungsmotor 22, einen Drei-Wellen-Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30, der über einen Dämpfer 28 mit einer Kurbelwelle 26 oder einer Ausgangswelle des Motors 22 verbunden ist, einen Motor MG1, der mit dem Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 verbunden und ausgelegt ist, Energie zu erzeugen, ein Untersetzungsgetriebe 35, das an einer Hohlradwelle 32a als einer Achse, die mit dem Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 verbunden ist, befestigt ist, einen Motor MG2, der über das Untersetzungsgetriebe 35 mit der Hohlradwelle 32a verbunden ist, und eine elektronische Hybrid-Steuereinheit 70 (im Folgenden als „Hybrid-ECU“ bezeichnet), die ausgelegt ist, die Betriebe des gesamten Hybridfahrzeugs 20 zu steuern.
Der Verbrennungsmotor 22 ist als eine Brennkraftmaschine aufgebaut, die ausgelegt ist, Kohlenwasserstoffkraftstoff zu verbrauchen, wie beispielsweise Benzin oder leichtes Öl, und dadurch Energie zu erzeugen. Der Verbrennungsmotor 22 wird beim Betrieb beispielsweise durch eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündzeitpunktsteuerung und eine Einlassluftflusssteuerung einer elektronischen Verbrennungsmotorsteuereinheit 24 (im Folgenden als „Verbrennungsmotor-ECU“ bezeichnet) gesteuert. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 nimmt verschiedene Signale von verschiedenen Sensoren, die an dem Verbrennungsmotor 22 montiert sind, auf, um die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 22 zu messen und zu erfassen. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 errichtet eine Kommunikation mit der Hybrid-ECU 70, um die Betriebe des Verbrennungsmotors 22 als Reaktion auf Steuersignale von der Hybrid-ECU 70 und mit Bezug auf die verschiedenen Signale von den verschiedenen Sensoren zu steuern und Daten betreffend die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors 22 an die Hybrid-ECU 70 nach Bedarf auszugeben.
Der Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 enthält ein Sonnenrad 31 als ein externes Rad, ein Hohlrad 32 als ein internes Rad, das konzentrisch zu dem Sonnenrad 31 angeordnet ist, mehrere Ritzel 33, die derart angeordnet sind, dass sie in das Sonnenrad 31 und das Hohlrad 32 eingreifen, und einen Planetenrad 34, das derart angeordnet ist, dass es die Ritzel 33 derart hält bzw. trägt, dass deren Umdrehungen und Rotationen um ihre Achsen möglich ist. Der Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 ist somit als ein Planetengetriebemechanismus aufgebaut, der das Sonnenrad 31, das Hohlrad 32 und das Planetenrad 34 als die Rotationselemente der Differentialbewegungen enthält. Das Planetenrad 34 als ein motorseitiges Rotationselement, das Sonnenrad 31 und das Hohlrad 32 als ein achsseitiges Rotationselement in dem Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 sind jeweils mit der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22, mit dem Motor MG1 und mit dem Untersetzungsgetriebe 35 über die Hohlradwelle 32a verbunden. Wenn der Motor MG1 als ein Generator dient, verteilt der Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 die Energie des Verbrennungsmotors 22, die über das Planetenrad 34 eingegeben wird, auf das Sonnenrad 31 und das Hohlrad 32 entsprechend deren Übersetzungsverhältnissen. Wenn der Motor MG1 als ein Motor dient, integriert der Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 andererseits die Energie des Verbrennungsmotors 22, die über das Planetenrad 34 eingegeben wird, mit der Energie des Motors MG1, die über das Sonnenrad 31 eingegeben wird, und gibt die integrierte bzw. zusammengefasste Energie an das Hohlrad 32 aus. Die an das Hohlrad 32 ausgegebene Energie wird von der Hohlradwelle 32a durch einen Getriebemechanismus 37 und ein Differentialgetriebe 38 übertragen und letztendlich an Antriebsräder 39a und 39b des Hybridfahrzeugs 20 ausgegeben.
Die Motoren MG1 und MG2 sind als bekannte Synchron-Motor-Generatoren aufgebaut, um einen Betrieb sowohl als Generator als auch als Motor zu ermöglichen. Die Motoren MG1 und MG2 nehmen Energie von einer Batterie 50 als einer Sekundärzelle über Inverter 41 und 42 auf und führen dieser Energie zu. Energieleitungen 54, die die Batterie 50 mit den Invertern 41 und 42 verbinden, sind als gemeinsamer positiver Bus und negativer Bus, die von den Invertern 41 und 42 geteilt werden, aufgebaut. Eine derartige Verbindung ermöglicht die Erzeugung elektrischer Energie durch einen der Motoren MG1 und MG2, die von dem anderen Motor MG2 oder MG1 verbraucht wird. Die Batterie 50 kann somit mit überschüssiger elektrischer Energie, die von einem der Motoren MG1 und MG2 erzeugt wird, geladen werden, während sie entladen wird, um unzureichende elektrische Energie zu ergänzen. Die Batterie 50 wird bei einem Gleichgewicht zwischen dem Eingang und dem Ausgang der elektrischen Energien zwischen den Motoren MG1 und MG2 weder geladen noch entladen. Beide Motoren MG1 und MG2 werden von einer elektrischen Motorsteuereinheit (im Folgenden als „Motor-ECU“ bezeichnet) 40 angetrieben und gesteuert. Die Motor-ECU 40 nimmt verschiedene Signale, die benötigt werden, um die Motoren MG1 und MG2 anzutreiben und zu steuern, beispielsweise Signale, die Rotationspositionen von Rotoren in den Motoren MG1 und MG2 von Rotationspositionserfassungssensoren 43 und 44 repräsentieren, und Signale, die Phasenströme, die an die Motoren MG1 und MG2 anzulegen sind, von Stromsensoren (nicht gezeigt) repräsentieren, auf. Die Motor-ECU 40 gibt Schaltsteuersignale an die Inverter 41 und 42 aus. Die Motor-ECU 40 berechnet außerdem Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Rotoren in den Motoren MG1 und MG2 entsprechend einer Drehzahlberechnungsroutine (nicht gezeigt) auf der Grundlage der Ausgangssignale der Rotationspositionserfassungssensoren 43 und 44. Die Motor-ECU 40 errichtet eine Kommunikation mit der Hybrid-ECU 70, um die Motoren MG1 und MG2 als Antwort auf Steuersignale, die von der Hybrid-ECU 70 empfangen werden, anzutreiben und zu steuern und Daten betreffend die Betriebsbedingungen der Motoren MG1 und MG2 an die Hybrid-ECU 70 entsprechend den Anforderungen auszugeben.
Die Batterie 50 wird von einer elektronischen Batteriesteuereinheit (im Folgenden als „Batterie-ECU“ bezeichnet) 52 gesteuert und verwaltet. Die Batterie-ECU 52 nimmt verschiedene Signale, die zum Verwalten und Steuern der Batterie 50 benötigt werden, beispielsweise eine Zwischenanschlussspannung von einem Spannungssensor (nicht gezeigt), der zwischen Anschlüssen der Batterie 50 angeordnet ist, einen Lade-EntladeStrom von einem Stromsensor (nicht gezeigt), der in der Energieleitung 54, die mit dem Ausgangsanschluss der Batterie 50 verbunden ist, angeordnet ist, und eine Batterietemperatur Tb von einem Temperatursensor 51, der an der Batterie 50 angebracht ist, auf. Die Batterie-ECU 52 gibt Daten betreffend die Betriebsbedingungen der Batterie 50 mittels Datenkommunikation mit der Hybrid-ECU 70 und der Verbrennungsmotor-ECU 24 entsprechend den Anforderungen aus. Die Batterie-ECU 52 führt ebenfalls verschiedene arithmetische Operationen zum Verwalten und Steuern der Batterie 50 aus. Eine Restkapazität oder ein Ladezustand SOS der Batterie 50 wird aus einem integrierten Wert des Lade-Entlade-Stroms, der von dem Stromsensor gemessen wird, berechnet.
Die Hybrid-ECU 70 ist als ein Mikroprozessor aufgebaut, der eine CPU 72, einen ROM 74, der ausgelegt ist, Verarbeitungsprogramme zu speichern, einen RAM 76, der ausgelegt ist, Daten zeitweilig zu speichern, Eingangs- und Ausgangsports (nicht gezeigt) und einen Kommunikationsport (nicht gezeigt) enthält. Die Hybrid-ECU 70 nimmt über ihren Eingangsport ein Zündsignal von einem Zündschalter (Startschalter) 80, eine Gangposition SP oder eine derzeitig eingestellte Position eines Schalthebels 81 von einem Gangpositionssensor 82, eine Beschleunigeröffnung Acc oder den Betrag der Betätigung eines Gaspedals 83 durch einen Fahrer von einem Gaspedalpositionssensor 84, einen Bremspedalhub BS oder den Betrag einer Betätigung eines Bremspedals 85 durch einen Fahrer von einem Bremspedalhubsensor 86 und eine Fahrzeuggeschwindigkeit V von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 87 auf. Ein ECO-Schalter (Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter) 88 zum Auswählen eines ECO-Modus (Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodus) als einen Steuermodus zu einem Zeitpunkt des Antriebs, der dem Kraftstoffverbrauch Priorität über einem Antriebsvermögen gibt, ist in der Nähe des Fahrersitzes des Hybridfahrzeugs 20 der vorliegenden Ausführungsform angeordnet. Der ECO-Schalter 88 ist ebenfalls mit der Hybrid-ECU 70 verbunden. Wenn der ECO-Schalter 88 von dem Fahrer eingeschaltet wird, wird ein vorbestimmtes ECO-Flag Feco, das während eines normalen Betriebs (wenn der ECO-Schalter 88 ausgeschaltet ist) auf einen Wert „0“ eingestellt ist, auf einen Wert „1“ eingestellt, und das Hybridfahrzeug 20 wird entsprechend verschiedenen Steuerprozeduren, die im Voraus definiert werden, gesteuert, um der Effizienz Priorität zu geben. Wie es oben beschrieben ist, ist die Hybrid-ECU 70 über den Kommunikationsport mit der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Motor-ECU 40, der Batterie-ECU 52 und ähnlichem verbunden und tauscht verschiedene Steuersignale und Daten mit der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Motor-ECU 40, der Batterie-ECU 52 und ähnlichem aus.
Das Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform, das wie oben beschrieben aufgebaut ist, stellt eine Drehmomentanforderung, die an die Hohlradwelle 32a oder die Antriebswelle, die mit einer Achse des Hybridfahrzeugs 20 verbunden ist, auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Beschleunigeröffnung Acc entsprechend dem Betrag der Betätigung des Gaspedals 83 von dem Fahrer ein und steuert die Betriebe des Verbrennungsmotors 22 sowie der Motoren MG1 und MG2, um die Ausgabe einer Energie, die äquivalent zu der eingestellten Drehmomentanforderung ist, an die Hohlradwelle 32a zu gewährleisten. Es gibt verschiedene Antriebssteuermodi des Verbrennungsmotors 22 sowie der Motoren MG1 und MG2. In einem Drehmomentumwandlungsantriebsmodus werden, während der Verbrennungsmotor 22 angetrieben und gesteuert wird, um die Ausgabe der Energie, die äquivalent zu der Drehmomentanforderung ist, zu gewährleisten, die Motoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert, um zu ermöglichen, dass sämtliche ausgegebene Energie des Verbrennungsmotors 22 einer Drehmomentumwandlung von dem Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30, den Motoren MG1 und MG2 unterzogen und an die Hohlradwelle 32a ausgegeben wird. In einem Lade-Entlade-Antriebsmodus wird der Verbrennungsmotor 22 angetrieben und gesteuert, um die Ausgabe einer Energie, die der Summe aus einer Energieanforderung und einer elektrischen Energie, die zum Laden der Batterie 50 benötigt wird, oder einer elektrischen Energie, die von der Batterie 50 zu entladen ist, entspricht, zu gewährleisten. Die Motoren MG1 und MG2 werden angetrieben und gesteuert, um zu ermöglichen, dass sämtliche oder ein Teil der ausgegebenen Energie des Verbrennungsmotors 22 mit einem Laden oder Entladen der Batterie 50 der Drehmomentumwandlung durch den Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30, den Motoren MG1 und MG2 unterzogen wird, und um die Ausgabe der Energieanforderung an die Hohlradwelle 32a zu gewährleisten. In einem Motorantriebsmodus wird der Motor MG2 angetrieben und gesteuert, um die Ausgabe der Energie, die äquivalent zu der Energieanforderung ist, an die Hohlradwelle 32a zu gewährleisten, während der Verbrennungsmotor 22 seinen Betrieb anhält.
Im Folgenden wird der Betrieb des Hybridfahrzeugs 20, der die obige Konfiguration aufweist, beschrieben. 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Antriebssteuerroutine darstellt, die von der Hybrid-ECU 70 in vorbestimmten Zeitintervallen ausgeführt wird (beispielsweise alle paar ms).
Beim Start der Antriebssteuerroutine der 2 führt die CPU 72 der Hybrid-ECU 70 eine Eingangsverarbeitung von Daten, die zur Steuerung benötigt werden, beispielsweise der Beschleunigeröffnung Acc von dem Gaspedalpositionssensor 84, der Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 87, der Drehzahl Nm1, Nm2 der Motoren MG1, MG2, des Ladezustands SOC der Batterie 50, einer Lade-Entlade-Energieanforderung Pb*, einer Eingabegrenze Win, die eine erlaubte elektrische Ladeenergie, die in die Batterie 50 zu laden ist, ist, und einer Ausgabegrenze Wout, die eine erlaubte elektrische Entladeenergie, die von der Batterie 50 zu entladen ist, ist, und eines Werts des ECO-Flags Feco durch(Schritt S100). Die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Motoren MG1 und MG2 werden von der Motor-ECU 40 mittels Kommunikation eingegeben. Der Ladezustand SOC der Batterie 50 wird von der Batterie-ECU 52 mittels Kommunikation eingegeben. Die Lade-Entlade-Energieanforderung Pb* wird als elektrische Energie zum Laden oder Entladen der Batterie 50 entsprechend dem Ladezustand SOC der Batterie 50 und ähnlichem durch die Batterie-ECU 52 eingestellt und von der Batterie-ECU 52 mittels Kommunikation eingegeben. Die Eingabegrenze Win und die Ausgabegrenze Wout werden auf der Grundlage der Batterietemperatur Tb der Batterie 50 und des Ladezustands SOC der Batterie 50 eingestellt und von der Batterie-ECU 52 mittels Kommunikation eingegeben. Nach der Dateneingabe in Schritt S100 bestimmt die CPU 72, ob das eingegebene ECO-Flag Feco gleich einem Wert „0“ ist, d.h. ob der ECO-Schalter 88 ausgeschaltet ist (Schritt S110). Wenn der ECO-Schalter 88 ausgeschaltet ist und der Wert des ECO-Flags Feco gleich einem Wert „0“ ist, stellt die CPU 72 eine intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref (im weiteren auch Geschwindigkeitsschwellenwert genannt), die eine obere Grenze der Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, die den intermittierenden Betrieb zum Betreiben oder Stoppen des Verbrennungsmotors 22 entsprechend der Betriebsbedingung erlaubt, auf eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ein (Schritt S120). In der Ausführungsform ist die erste Fahrzeuggeschwindigkeit V1 eine Geschwindigkeit, die beispielsweise innerhalb eines Bereiches von 50-70 km/h ausgewählt wird. Wenn andererseits der ECO-Schalter 88 eingeschaltet ist und der Wert des ECO-Flags Feco gleich einem Wert „1“ ist, stellt die CPU 72 die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit V2 ein (Schritt S130). In der Ausführungsform ist die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit V2 eine Geschwindigkeit, die beispielsweise innerhalb eines Bereiches von 80-90 km/h ausgewählt wird.
Nach dem Einstellen der intermittierenden Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref stellt die CPU 72 eine Drehmomentanforderung Tr*, die an die Hohlradwelle 32a oder die Achse, die mit Antriebsrädern 39a und 39b verbunden ist, auszugeben ist, auf der Grundlage der eingegebenen Beschleunigeröffnung Acc und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V ein, und stellt eine Energieanforderung P*, die insgesamt für das Fahrzeug benötigt wird, ein (Schritt S140). In der Ausführungsform wird die Drehmomentanforderung Tr*, die der gegebenen Beschleunigeröffnung Acc und der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V entspricht, von einem Drehmomentanforderungseinstellkennfeld, das im Voraus in dem ROM 74 gespeichert wird und eine Beziehung zwischen der Beschleunigeröffnung Acc, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Drehmomentanforderung Tr* definiert, abgeleitet. 3 stellt ein Beispiel des Drehmomentanforderungseinstellkennfelds dar. In der Ausführungsform wird die Energieanforderung P* als die Summe aus einem Produkt aus der eingestellten Drehmomentanforderung Tr* und einer Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a, der Lade-Entlade-Energieanforderung Pb* (wobei positive Werte Entladeanforderungen darstellen) und einem Potentialverlust berechnet. Die Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a wird durch Teilen der Drehzahl Nm2 des Motors MG2 durch ein Übersetzungsverhältnis Gr des Untersetzungsgetriebes 35 oder durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit V mit einem vorbestimmten Umwandlungsfaktor k erhalten. Dann bestimmt die CPU 72, ob die eingestellte Energieanforderung * gleich oder größer als ein vorbestimmter Schwellenwert Pref ist (Schritt S150). Wenn die Energieanforderung P* gleich oder größer als der Schwellenwert Pref ist, berücksichtigt die CPU 72 die Energieanforderung P*, die von dem Verbrennungsmotor 22 auszugeben ist, und bestimmt, ob der Verbrennungsmotor 22 betrieben wird (Schritt S160). Wenn der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 gestoppt bzw. angehalten wird, stellt die CPU 72 ein Verbrennungsmotorstartflag ein, um die Ausführung einer Antriebssteuerroutine zum Starten des Verbrennungsmotors, die nicht gezeigt ist (Schritt S170), zu beauftragen, und beendet die Routine. Eine detaillierte Beschreibung der Antriebssteuerroutine zum Starten des Verbrennungsmotors wird weggelassen, da dieses keinen Kern der Erfindung bildet.
Wenn in Schritt S160 bestimmt wird, dass der Verbrennungsmotor 22 betrieben wird, stellt die CPU 72 eine Solldrehzahl Ne* und ein Solldrehmoment Te* als einen Sollantriebspunkt des Verbrennungsmotors 22 auf der Grundlage der Energieanforderung P*, die in Schritt S140 eingestellt wird ein, so dass der Verbrennungsmotor 22 mit hoher Effizienz betrieben wird (Schritt S180). In der Ausführungsform werden die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 auf der Grundlage einer vorbestimmten Betriebskurve zum Betreiben des Verbrennungsmotors 22 mit hoher Effizienz und der Energieanforderung P* eingestellt. 4 stellt die Betriebskurve des Verbrennungsmotors 22 und eine Korrelationskurve zwischen der Solldrehzahl Ne* und dem Solldrehmoment Te* dar. Wie es in 4 gezeigt ist, können die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* aus einem Schnittpunkt zwischen der Betriebskurve und der Korrelationskurve, die eine konstante Energieanforderung P* angibt (Ne* x Te*), erhalten werden. Nach dem Einstellen der Solldrehzahl Ne* und des Solldrehmoments Te* des Verbrennungsmotors 22 berechnet die CPU 72 eine Solldrehzahl Nm1* des Motors MG1 aus der eingestellten Solldrehzahl Ne*, der Drehzahl Nr (= Nm2/Gr) der Hohlradwelle 32a und einem Übersetzungsverhältnis p des Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 (ein Quotient aus der Anzahl der Zähne des Sonnenrads 31 und der bzw. durch die Anzahl der Zähne des Hohlrads 32) entsprechend der unten angegebenen Gleichung (1). Dann berechnet die CPU 72 einen Drehmomentbefehl Tm1* des Motors MG1 durch Berechnung der unten angegebenen Gleichung (2) auf der Grundlage der berechneten Solldrehzahl Nm1* und einer derzeitigen Drehzahl Nm1 des Motors MG1 (Schritt S190). Die Gleichung (1) ist ein dynamischer Ausdruck der Beziehung jeweiliger Rotationselemente, die in dem Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 enthalten sind. 5 stellt ein Nomogramm dar, das Drehmoment-Drehzahldynamiken der jeweiligen Rotationselemente, die in dem Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 enthalten sind, zeigt. In 5 repräsentiert die linke Achse „S“ eine Drehzahl des Sonnenrads 31, die äquivalent zu der Drehzahl Nm1 des Motors MG1 ist, die mittlere Achse „C“ repräsentiert eine Drehzahl des Planetenrads 34, die äquivalent zu der Drehzahl Ne des Verbrennungsmotors 22 ist, und die rechte Achse „R“ repräsentiert die Drehzahl Nr des Hohlrads 32, die durch Teilen der Drehzahl Nm2 des Motors MG2 durch das Übersetzungsverhältnis Gr des Untersetzungsgetriebes 35 erhalten wird. Die zwei dicken Pfeile auf der Achse „R“ zeigen jeweils ein Drehmoment, das auf die Hohlradwelle 32a durch Ausgeben des Drehmoments Tm1 von dem Motor MG1 ausgeübt wird, und ein Drehmoment, das auf die Hohlradwelle 32a über das Untersetzungsgetriebe 35 durch Ausgeben des Drehmoments Tm2 von dem Motor MG2 ausgeübt wird. Die Gleichung (1) zur Berechnung der Solldrehzahl Nm1* des Motors MG1 wird wiederholt unter Berücksichtigung der Drehzahlbeziehung in dem Nomogramm erhalten. Die Gleichung (2) ist ein Ausdruck der Beziehung der Rückkopplungssteuerung zum Antreiben und Drehen des Motors MG1 mit der Solldrehzahl Nm1. In Gleichung (2), die oben angegeben ist, bezeichnen „k1“ in dem zweiten Ausdruck und „k2“ in dem dritten Ausdruck auf der rechten Seite jeweils eine Verstärkung des proportionalen und eine Verstärkung des integralen Terms bzw. Ausdrucks. $Nm 1 * = Ne* \cdot (1 + ρ) / ρ - Nm 2 / (Gr \cdot ρ)$
$Tm 1 = letztes Tm 1 * + k 1 (Nm 1 * - Nm 1) + k 2 \int (Nm 1 * - Nm 1) dt$
Nach der Berechnung des Drehmomentbefehls Tm1* des Motors MG1 in Schritt S190 berechnet die CPU 72 eine untere Drehmomentgrenze Tmin und eine obere Drehmomentgrenze Tmax als erlaubte minimale und maximale Drehmomente, die von dem Motor MG2 auszugeben sind, entsprechend den folgenden Gleichungen (3) und (4) durch Teilen einer Abweichung zwischen der Ausgabegrenze Wout oder der Eingabegrenze Win der Batterie 50 und eines Energieverbrauchs des Motors MG1, der ein Produkt aus dem Drehmomentbefehl Tm1* und der derzeitigen Drehzahl Nm1 des Motors MG1 ist, durch die Drehzahl Nm2 des Motors MG2 (Schritt S200). Anschließend berechnet die CPU 72 ein zeitweiliges Motordrehmoment Tm2tmp als einen Drehmomentwert, der von dem Motor MG2 auszugeben ist, auf der Grundlage der Drehmomentanforderung Tr*, des Drehmomentbefehls Tm1*, des Übersetzungsverhältnisses p des Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 und des Übersetzungsverhältnisses Gr des Untersetzungsgetriebes 35 entsprechend der Gleichung (5), die unten angegeben ist (Schritt S210). Dann stellt die CPU 72 einen Drehmomentbefehl Tm2* des Motors MG2 auf einen Wert ein, der durch Begrenzen des berechneten zeitweiligen Motordrehmoments Tm2tmp durch die oberen und unteren Drehmomentgrenzen Tmin und Tmax erhalten wird (Schritt S220). Das Einstellen des Drehmomentbefehls Tm2* des Motors MG2 auf diese Weise beschränkt das Drehmoment, das an die Hohlradwelle 32a oder die Achse auszugeben ist, auf den Bereich der Eingabegrenze Win und der Ausgabegrenze Wout der Batterie 50. Die Gleichung (5) wird einfach anhand des Nomogramms der 5 eingeführt. Nach dem Einstellen der Solldrehzahl Ne* und des Solldrehmoments Te* des Verbrennungsmotors 22 und der Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 sendet die CPU 72 die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 an die Verbrennungsmotor-ECU 24 und die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 an die Motor-ECU 40 (Schritt S230) und kehrt zum Schritt S100 zurück, um die Verarbeitung von dem Schritt S100 beginnend zu wiederholen. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 empfängt die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* und führt eine Steuerung durch, um die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* zu erhalten. Die Motor-ECU 40 empfängt die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* und führt eine Schaltsteuerung von Schaltelementen durch, die in den jeweiligen Invertern 41 und 42 enthalten sind, so dass der Motor MG1 entsprechend dem Drehmomentbefehl Tm1* und der Motor MG2 entsprechend dem Drehmomentbefehl Tm2* angetrieben wird. $Tmin = (Win - Tm 1 * \cdot Nm 1) /Nm 2$
$Tmax = (Wout - Tm 1 * \cdot Nm 1) /Nm 2$
$Tm 2 tmp = (Tr* + Tm 1 */ ρ) / Gr$
Wenn andererseits bestimmt wird, dass die Energieanforderung P* kleiner als der Schwellenwert Pref ist, bestimmt die CPU 72, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die in Schritt S100 eingegeben wird, gleich oder größer als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist (Schritt S240). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder kleiner als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist, stellt die CPU 72 die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* als den Sollantriebspunkt des Verbrennungsmotors 22 jeweils auf einen Wert „0“ ein (Schritt S250), um den Betrieb des Verbrennungsmotors 22 zu stoppen bzw. anzuhalten. Außerdem stellt die CPU 72 den Drehmomentbefehl Tm1* für den Motor MG1 auf einen Wert „0“ ein (Schritt S270) und führt die Verarbeitung ab dem Schritt S200 aus. Somit kann das Hybridfahrzeug 20 in der Ausführungsform mit Energie von dem Motor MG2 angetrieben werden, da der intermittierende Betrieb des Verbrennungsmotors 22 erlaubt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder kleiner als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist, wenn die Energieanforderung P*, die insgesamt für das Fahrzeug benötigt wird, relativ niedrig ist. Außerdem wird in der Ausführungsform der intermittierende Betrieb des Verbrennungsmotors 22 ermöglicht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder kleiner als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist, und zwar sogar dann, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V bis zu einem gewissen Ausmaß erhöht, da die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref auf die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit V2 eingestellt wird, die größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit V1 der Ausschaltbedingung des ECO-Schalters 88 ist, wenn der ECO-Schalter 88 eingeschaltet ist. Wenn in Schritt S240 bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist, ermöglicht die CPU 72 den intermittierenden Betrieb des Verbrennungsmotors nicht und stellt die Solldrehzahl Ne* auf eine autonome Drehzahl entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Grundlage eines Autonom-Drehzahleinstellkennfelds (nicht gezeigt) ein, so dass der Verbrennungsmotor 22 autonom betrieben wird, um nicht im Wesentlichen ein Drehmoment auszugeben, und stellt den Drehmomentbefehl Tm1* für den Motor MG1 auf einen Wert „0“ ein (Schritt S260). Dann führt die CPU 72 die Verarbeitung des Schrittes S270 und nach dem Schritt S200 aus.
Wie es oben beschrieben wurde, wird in dem Hybridfahrzeug 20 der Ausführungsform die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref als die intermittierende Erlaubnisbedingung zum Erlauben des intermittierenden Betriebs des Verbrennungsmotors 22 auf die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (erste Bedingung) eingestellt, wenn der ECO-Schalter 88 ausgeschaltet ist (Schritt S120). Die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref als die intermittierende Erlaubnisbedingung wird auf die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit V2 (zweite Bedingung), die größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ist, eingestellt, um dem Kraftstoffverbrauch Priorität zu geben, wenn der ECO-Schalter 88 eingeschaltet ist (Schritt S130). Dann werden der Verbrennungsmotor 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 derart gesteuert, dass die Antriebsenergie, die äquivalent zu dem Drehmomentbefehl Tr* ist, ohne den intermittierenden Betrieb des Verbrennungsmotors 22 gewährleistet wird, wenn die intermittierende Erlaubnisbedingung nicht erfüllt ist, d.h., wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist (Schritte S260, S270 und S200-S230). Der Verbrennungsmotor 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 werden derart gesteuert, dass die Antriebsenergie, die äquivalent zu dem Drehmomentbefehl Tr* ist, mit dem intermittierenden Betrieb des Verbrennungsmotors 22 gewährleistet wird, wenn die intermittierende Erlaubnisbedingung erfüllt ist, d.h. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder kleiner als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist (Schritte S250, S270 und S200-S230). Somit ist es in dem Hybridfahrzeug 20 möglich, durch alleiniges Betätigen des ECO-Schalters 88 frei auszuwählen, ob der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs Priorität gegeben wird. D.h., wenn der ECO-Schalter 88 ausgeschaltet ist, ist die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs leicht eingeschränkt, das Antriebsvermögen wie z. B. eine Beschleunigungsreaktion ist jedoch in günstiger Weise gewährleistet. Wenn andererseits der ECO-Schalter 88 eingeschaltet ist, verschlechtert sich das Antriebsvermögen etwas, der Kraftstoffverbrauch wird jedoch in günstiger Weise verbessert. Außerdem wird der intermittierende Betrieb des Verbrennungsmotors 22 in der Ausführungsform ermöglicht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder kleiner als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref ist, und zwar sogar dann, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V bis zu einem gewissen Ausmaß erhöht, da die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref auf die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit V2, die größer als erste Fahrzeuggeschwindigkeit V1 der Ausschaltbedingung des ECO-Schalters 88 ist, eingestellt wird, wenn der ECO-Schalter 88 eingeschaltet ist, so dass der Kraftstoffverbrauch auf günstige Weise verbessert wird.
Obwohl das Hybridfahrzeug 20 der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fahrzeug ist, das die Energie des Motors MG2 an eine Achse, die mit der Hohlradwelle 32a verbunden ist, ausgibt, ist die Anwendung der Erfindung nicht darauf beschränkt. Genauer gesagt kann die vorliegende Erfindung wie in dem Fall eines Hybridfahrzeugs 20A als ein Modifikationsbeispiel, das in 6 gezeigt ist, ebenfalls für ein Fahrzeug verwendet werden, bei dem die Energie des Motors MG2 an eine Achse (Achse, die mit Rädern 39c und 39d in 6 verbunden ist) ausgegeben wird, die sich von der Achse (Achse, mit der die Räder 39a und 39b verbunden sind), die mit der Hohlradwelle 32a verbunden ist, unterscheidet. Obwohl das Hybridfahrzeug 20 der oben beschriebenen Ausführungsform ein Fahrzeug ist, das die Energie des Verbrennungsmotors 22 an die Hohlradwelle 32a als eine Achse, die mit den Rädern 39a und 39b verbunden ist, über den Energieverteilungs- und Integrationsmechanismus 30 ausgibt, ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt. Genauer gesagt kann die vorliegende Erfindung wie in dem Fall eines Hybridfahrzeugs 20B als ein Modifikationsbeispiel, das in 7 gezeigt ist, für ein Fahrzeug verwendet werden, das einen Paar-Rotor-Motor 230 enthält, der einen Innenrotor 232, der mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 22 verbunden ist, und einen Außenrotor 234, der mit der Achse, die die Energie an die Räder 39a und 39b ausgibt, verbunden ist, aufweist und einen Teil der Energie, der von dem Verbrennungsmotor 22 ausgegeben wird, an die Achse überträgt, während die verbleibende Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Außerdem kann die vorliegende Erfindung ebenfalls für ein Hybridfahrzeug 20C als ein Modifikationsbeispiel, das in 8 gezeigt ist, verwendet werden. In dem Hybridfahrzeug, das in 8 gezeigt ist, sind die Kurbelwelle 26 des Motors und der Motor MG (Rotor), der ein Synchron-Motor ist, mittels einer Kupplung C1 miteinander verbunden, und der Motor MG ist mit einer Eingangswelle 141 eines Automatikgetriebes wie z. B. eines stufenlosen Getriebes (im Folgenden als „CVT“ bezeichnet) 140 verbunden. Die Energie von einer Ausgangswelle 142 des Automatikgetriebes 140 wird schließlich durch das Differentialgetriebe 38 an die Antriebsräder 39a und 39b ausgegeben.
Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls für ein Fahrzeug verwendet werden, das anstelle des Energieverteilungs- und Integrationsmechanismus 30 in dem Hybridfahrzeug 20, das das Hohlrad 32 als das achsseitige Rotationselement und das Planetenrad 34 als das verbrennungsmotorseitige Rotationselement aufweist, ein stufenloses Getriebe (im Folgenden als „CVT“ bezeichnet) als einen Energieübertragungsmechanismus enthält, der die Energie von dem Verbrennungsmotor 22 auf die Achsseite überträgt. Ein Hybridfahrzeug 20D, das ein Beispiel für diese Art von Fahrzeugen ist, ist in 9 dargestellt. Das Hybridfahrzeug 20D als ein Modifikationsbeispiel, das in 9 gezeigt ist, enthält ein Vorderradantriebssystem, das die Energie von dem Verbrennungsmotor 22 über einen Drehmomentwandler 130, einen Vorwärts/Rückwärts-Schaltmechanismus 135, ein riemenartiges CVT 140, einen Getriebemechanismus 37, ein Differentialgetriebe 38 und ähnlichem an beispielsweise Räder 39a und 39b, die Vorderräder sind, ausgibt, ein Hinterradantriebssystem, das Energie von einem Motor MG, der ein Synchron-Motor-Generator ist, über einen Getriebemechanismus 37', ein Differentialgetriebe 38' und ähnlichem an beispielsweise Räder 39c und 39d, die Hinterräder sind, ausgibt, und eine Hybrid-ECU 70, die das gesamte Fahrzeug steuert. In diesem Fall ist der Drehmomentwandler 130 als ein Fluiddrehmomentwandler, der einen Blockiermechanismus aufweist, ausgelegt. Außerdem enthält der Vorwärts/Rückwärts-Schaltmechanismus 135 beispielsweise einen Doppel-Ritzel-Planetengetriebemechanismus, eine Bremse und eine Kupplung. Der Vorwärts/Rückwärts-Schaltmechanismus 135 führt ein Schalter zwischen einer Vorwärts- und einer Rückwärtsbewegung und ein Verbinden/Trennen des Drehmomentwandlers 130 und des CVT 140 durch. Das CVT 140 weist eine primäre Riemenscheibe 143, die eine Nutbreite, die mit einer Eingangswelle 141 als einem verbrennungsseitigem Rotationselement verbunden ist, ändern kann, eine sekundäre Riemenscheibe 144, der auf eine ähnliche Weise in der Lage ist, eine Nutbreite zu ändern und mit einer Ausgangswelle 142 als einem achsseitigen Rotationselement verbunden ist, und einen Riemen 145 auf, der um die primäre Riemenscheibe 143 und die sekundäre Riemenscheibe 144 gewunden ist. Durch Ändern der Nutbreite der primären Riemenscheibe 143 und der sekundären Riemenscheibe 144 mittels eines hydraulischen Öls von einer Hydraulikschaltung 147, die von einer elektronischen CVT-Steuereinheit 146 angetrieben und gesteuert wird, ändert das CVT 140 kontinuierlich die Geschwindigkeit der Energie, die an die Eingangswelle 141 eingegeben wird, und gibt die resultierende Energie an die Ausgangswelle 142 aus. Außerdem kann ein Toroid-CVT für das Hybridfahrzeug 20D, das in 9 gezeigt, anstelle des Riemen-CVT 140 verwendet werden. Der Motor MG ist mit einem Wechselstromgenerator 29 verbunden, der von dem Verbrennungsmotor 22 über einen Inverter 45 angetrieben wird, und ist weiterhin mit einer Batterie (Hochspannungsbatterie) 50 verbunden, die einen Ausgangsanschluss aufweist, der mit einer Energieleitung von dem Wechselstromgene, rator 29 verbunden ist. Somit wird der Motor MG durch Energie von dem Wechselstromgenerator 29 oder der Batterie 50 angetrieben und führt einen Regenerationsvorgang zum Laden der Batterie 50 mit elektrischer Energie, die dadurch erzeugt wird, durch. Das Hybridfahrzeug 20D, das auf diese Weise aufgebaut ist, führt einen Antrieb durch Ausgeben hauptsächlich von Energie von dem Verbrennungsmotor 22 an die Räder 39a und 39b, die Vorderräder sind, entsprechend einer Betätigung des Gaspedals 83 durch den Fahrer durch, und führt nach Bedarf einen Vierradantrieb, bei dem zusätzlich zu dem Ausgeben der Energie an die Räder 39a und 39b Energie von dem Motor MG an die Räder 39c und 39d, die die Hinterräder sind, ausgegeben wird, durch.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung ebenfalls für ein typisches Fahrzeug 20E, das in 10 beispielhaft dargestellt ist, verwendet werden, das ein Automatikgetriebe ATM mit dem Drehmomentwandler 130, einer Kupplung C0 als eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, die beispielsweise als eine Mehrfachplattenkupplung aufgebaut ist, und einem Geschwindigkeitsänderungsmechanismus GB, den Verbrennungsmotor 22, eine Bremseinheit 90, die einen Masterzylinder 91, einen Bremsaktuator 92, Radzylinder 93 und ähnliches enthält und eine Bremskraft als Reaktion auf einen von einem Fahrer durchgeführten Bremsanforderungsbetrieb erzeugt, und den ECO-Schalter (nicht gezeigt) enthält. In dem Fahrzeug 20E, das in 10 gezeigt ist, wird eine intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref als eine intermittierende Erlaubnisbedingung zum Erlauben des intermittierenden Betriebs des Verbrennungsmotors 22 auf eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (erste Bedingung) eingestellt, wenn der ECO-Schalter 88 ausgeschaltet wird. Die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref als die intermittierende Erlaubnisbedingung wird auf die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit V2 (zweite Bedingung), die größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ist, eingestellt, um dem Kraftstoffverbrauch Priorität zu geben, wenn der ECO-Schalter 88 eingeschaltet wird. Dann steuert eine elektronische Bremssteuereinheit (nicht gezeigt) in dem Fahrzeug 20E die Bremseinheit 90, so dass eine Bremskraft, die äquivalent zu einem Betätigungsbetrag des Bremspedals 85 (Bremskraftanforderung) ist, ohne Stoppen bzw. Anhalten des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 gewährleistet wird, wenn die intermittierende Erlaubnisbedingung bei einer Betätigung des Bremspedals 85 durch den Fahrer nicht erfüllt ist, d.h. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V größer als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref bei der Betätigung des Bremspedals 85 ist. Wenn die intermittierende Erlaubnisbedingung bei der Betätigung des Bremspedals 85 durch den Fahrer erfüllt ist, d.h. wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V gleich oder kleiner als die intermittierende Erlaubnisgrenzgeschwindigkeit Vref bei der Betätigung des Bremspedals 85 ist, steuert die elektronische Bremssteuereinheit die Bremseinheit 90 derart, dass die Bremskraft, die äquivalent zu dem Betätigungsbetrag des Bremspedals 85 ist, mit einem Stoppen des Betriebs des Verbrennungsmotors 22 gewährleistet wird. Somit ist es in dem Fahrzeug 20E möglich, durch alleiniges Betätigen des ECO-Schalters 88 frei auszuwählen, ob der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs Priorität gegeben wird. D.h., wenn der ECO-Schalter 88 ausgeschaltet ist, ist die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs leicht eingeschränkt, das Antriebsvermögen wie z. B. eine Beschleunigungsreaktion nach einer Freigabe des Bremspedals 85 wird jedoch in günstiger Weise gewährleistet. Wenn andererseits der ECO-Schalter 88 eingeschaltet ist, ist das Antriebsvermögen etwas verschlechtert, der Kraftstoffverbrauch wird jedoch in günstiger Weise durch Verringern eines Verlustes aufgrund einer Verbrennungsmotorreibung beim Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit in günstiger Weise verbessert. In dem Fahrzeug, das in 10 gezeigt ist, wird der Verbrennungsmotor 22 bei der Freigabe des Bremspedal 85 durch den Fahrer erneut gestartet.
Die Korrelation zwischen den Hauptelementen der Ausführungsformen und Modifikationsbeispielen und den Hauptelementen der Erfindung, die in dem Abschnitt „Beschreibung der Erfindung“ beschrieben ist, wird im Folgenden erläutert. D.h., in der oben beschriebenen Ausführungsform und den oben beschriebenen Modifikationsbeispielen entspricht der Verbrennungsmotor 22, der in der Lage ist, Energie an die Hohlradwelle 32a und ähnlichem auszugeben, einer „Brennkraftmaschine“, die Motoren MG und MG2 entsprechen einem „Motor“, die Batterie 50 entspricht einem „Akkumulator“, der ECO-Schalter 88 zum Auswählen des ECO-Modus, der dem Kraftstoffverbrauch anstatt dem Antriebsvermögen Priorität gibt, entspricht einem „Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter“, und die Hybrid-ECU 70 und ähnliches, die die Antriebssteuerroutine, die in 2 gezeigt ist, ausführt, entspricht einem „Einstellmodul für eine intermittierende Erlaubnisbedingung“, einem „Antriebskraftbedarfseinstellmodul“ und einem „Steuermodul“. Außerdem entsprechen der Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30, der das Hohlrad 32 als das achsseitige Rotationselement und das Planetenrad 34 als das verbrennungsmotorseitige Rotationselement enthält, das CVT 140, das die Eingangswelle 141 als das verbrennungsmotorseitige Rotationselement und die Ausgangswelle 142 als das achsseitige Rotationselement enthält, und der Paar-Rotor-Motor 230 einem „Energieübertragungsmechanismus“, eine Kombination aus dem Motor MG1 und dem Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 und dem Paar-Rotor-Motor 230 entsprechen einer „Elektrischen-Energie-Mechanischen-Energie-Eingabe-Ausgabe-Struktur“, der Motor MG1, der Wechselstromgenerator 29 und der Paar-Rotor-Motor 230 entsprechen einem „Energieerzeugungsmotor“, und der Energieverteilungs-Integrationsmechanismus 30 entspricht einem „Drei-Wellen-Energie-Eingabe-Ausgabe-Aufbau“.

Claims

Hybridfahrzeug, das aufweist: eine Brennkraftmaschine (22), die Energie zum Antreiben ausgibt; einen Motor (MG, MG2), der Energie zum Antreiben ausgibt; einen Akkumulator (50), der dem Motor (MG, MG2) elektrische Energie zuführt und elektrische Energie von dem Motor (MG, MG2) empfängt; einen Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter (88) zum Auswählen eines Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodus, der dem Kraftstoffverbrauch Priorität über einem Antriebsvermögen gibt; eine elektronische Steuereinheit (70), die einen Geschwindigkeitsschwellenwert (Vref) auf eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit (V1) einstellt, wenn der Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodus nicht von dem Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter (88) ausgewählt ist; den Geschwindigkeitsschwellenwert (Vref) auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (V2) einstellt, wenn der Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodus von dem Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter (88) ausgewählt ist, wobei die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (V2) größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (V1) ist; eine Drehmomentanforderung (Tr*) zum Antreiben des Fahrzeugs einstellt; eine Energieanforderung (P*), die für das Fahrzeug benötigt wird, auf der Grundlage der Drehmomentanforderung (Tr*) einstellt; eine Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs mit dem Geschwindigkeitsschwellenwert (Vref) vergleicht, wenn die Energieanforderung (P*) kleiner als ein Schwellenwert (Pref) ist; eine Solldrehzahl (Ne*) und ein Solldrehmoment (Te*) der Brennkraftmaschine (22) jeweils auf Null einstellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) nicht größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert (Vref) ist; die Solldrehzahl (Ne*) der Brennkraftmaschine (22) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) einstellt und das Solldrehmoment (Te*) der Brennkraftmaschine auf Null einstellt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert (Vref) ist, und die Brennkraftmaschine (22) entsprechend der Solldrehzahl (Ne*) und dem Solldrehmoment (Te*) der Brennkraftmaschine und den Motor (MG, MG2) derart steuert, dass eine Antriebsenergie, die äquivalent zu der Drehmomentanforderung (Tr*) ist, gewährleistet wird.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, das außerdem aufweist: einen Planetengetriebemechanismus (30), der ein Planetenrad (34) aufweist, das mit einer Kurbelwelle (26) der Brennkraftmaschine (22) verbunden ist, und mindestens einen Teil der Energie der Brennkraftmaschine (22), die von der Brennkraftmaschine (22) an die Kurbelwelle (26) ausgegeben wird, über ein Hohlrad (32) an Antriebsräder (39a, 39b) des Fahrzeugs ausgibt.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, das außerdem ein stufenloses Getriebe aufweist, das mechanische Energie von einer Kurbelwelle (26) der Brennkraftmaschine (22) an Antriebsräder (39a, 39b) des Fahrzeugs ausgibt.
Steuerverfahren eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (22), die Energie zum Antreiben ausgibt, einem Motor (MG, MG2), der Energie zum Antreiben ausgibt, einem Akkumulator (50), der dem Motor (MG, MG2) elektrische Energie zuführt und von dem Motor (MG, MG2) elektrische Energie empfängt, und einem Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter (88) zum Auswählen eines Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodus, der dem Kraftstoffverbrauch Priorität über einem Antriebsvermögen gibt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Einstellen eines Geschwindigkeitsschwellenwerts (Vref) auf eine erste Fahrzeuggeschwindigkeit (V1), wenn der Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodus nicht von dem Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter (88) ausgewählt ist; Einstellen des Geschwindigkeitsschwellenwerts (Vref) auf eine zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (V2), wenn der Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodus von dem Kraftstoffverbrauchsprioritätsmodusauswahlschalter (88) ausgewählt ist, wobei die zweite Fahrzeuggeschwindigkeit (V2) größer als die erste Fahrzeuggeschwindigkeit (V1) ist; Einstellen einer Drehmomentanforderung (Tr*) zum Antreiben des Fahrzeugs; Einstellen einer Energieanforderung (P*), die für das Fahrzeug benötigt wird, auf der Grundlage der Drehmomentanforderung (Tr*); Vergleichen einer Geschwindigkeit (V) des Fahrzeugs mit dem Geschwindigkeitsschwellenwert (Vref), wenn die Energieanforderung (P*) kleiner als ein Schwellenwert (Pref) ist; Einstellen einer Solldrehzahl (Ne*) und eines Solldrehmoments (Te*) der Brennkraftmaschine (22) jeweils auf Null, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) nicht größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert (Vref) ist; Einstellen der Solldrehzahl (Ne*) der Brennkraftmaschine (22) in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit (V) und Einstellen des Solldrehmoments (Te*) der Brennkraftmaschine auf Null, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) größer als der Geschwindigkeitsschwellenwert (Vref) ist, und Steuern der Brennkraftmaschine (22) entsprechend der Solldrehzahl (Ne*) und dem Solldrehmoment (Te*) der Brennkraftmaschine und Steuern des Motors (MG, MG2) derart, dass eine Antriebsenergie, die äquivalent zu der Drehmomentanforderung (Tr*) ist, gewährleistet wird.