DE112008001103T5

DE112008001103T5 - Fahrzeug und zugehöriges Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE112008001103T5
Application number: DE112008001103T
Authority: DE
Inventors: Takao Toyota-shi Itoh; Koji Toyota-shi Yamamoto
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2010-02-18
Anticipated expiration: 2028-04-23
Also published as: US20100121513A1; CN101663187A; CN101663187B; DE112008001103B4; JP2008265681A; US8229612B2; WO2008133248A1; JP4172523B1

Abstract

Fahrzeug, mit
einer Brennkraftmaschine,
einer elektrische Leistungserzeugungseinheit, die elektrische Leistung mit zumindest einem Teil einer Leistung der Brennkraftmaschine erzeugt,
einem Motor, der Leistung aus einer Achse aufnimmt und Leistung an die Achse abgibt,
einer Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung aus der elektrischen Leistungserzeugungseinheit und dem Motor aufnimmt und an die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor abgibt,
einer Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur der Akkumulatoreinheit erfasst,
einem Antriebskraftanforderungseinstellungsmodul, das eine Antriebskraftanforderung zum Antrieb des Fahrzeugs einstellt,
einem Steuerungsmodul, das unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht unterbunden ist, einen Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine durchführt und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um eine Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird und die Abgabe einer Antriebskraft gewährleistet wird, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, wobei eine Steuerung unter einer Vielzahl von Steuerungen, die eine Aufwärmsteuerung und...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einer Einheit zur Erzeugung elektrischer Leistung, die elektrische Leistung (Energie) zumindest mit einem Teil der Leistung aus der Brennkraftmaschine erzeugt, einem Motor, der Leistung von einer Achse aufnimmt und an die Achse abgibt, und einer Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung aus der Leistungserzeugungseinheit und dem Motor aufnimmt und an die Leistungserzeugungseinheit und den Motor abgibt, sowie ein zugehöriges Steuerungsverfahren.
Stand der Technik
In einem vorgeschlagenen Fahrzeug sind eine Brennkraftmaschine, ein Planetengetriebe, das mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine und mit einer Antriebswelle verbunden ist, ein erster Motor, der mit dem Planetengetriebe verbunden ist, ein zweiter Motor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, und eine Batterie vorgesehen, die elektrische Leistung aus dem ersten Motor und dem zweiten Motor aufnimmt und an den ersten Motor und den zweiten Motor abgibt (vergl. beispielsweise Patentdokument 1). In diesem Fahrzeug gemäß dem Stand der Technik wird ein Sollladezustand geändert, wenn eine Batterietemperatur niedriger als eine vorab eingestellte Temperatur ist und werden die Brennkraftmaschine sowie die zwei Motoren derart gesteuert, dass die Batterie auf den Sollladezustand aufgeladen oder entladen wird, wodurch die Batterie durch eine erzwungene Aufladung oder Entladung aufgewärmt wird, um adäquat ein Batterieleistungsvermögen zu verbessern.

Patentdokument 1: japanische Offenlegungsschrift Nr. 2000-92614

Offenbarung der Erfindung
Ein wichtiger Punkt besteht darin, das Batterieleistungsvermögen zu verbessern, um das Antriebsleistungsvermögen des Fahrzeugs und ein Antriebsenergiewiedergewinnungs-Leistungsvermögen zu verbessern. Somit ist eine geeignete Verwaltung der Batterie sehr erforderlich, um das Batterieleistungsvermögen soweit wie möglich zu verbessern.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug und das zugehörige Steuerungsverfahren zielen somit auf eine Verbesserung eines Leistungsvermögens des Fahrzeugs durch eine geeignete Verwaltung eines Zustands einer Akkumulatoreinheit wie einer Sekundärbatterie ab.
Zumindest ein Teil der vorstehend beschriebenen und anderen bezogenen Aufgaben wird durch ein Fahrzeug und zugehöriges Steuerungsverfahren gemäß der Erfindung erzielt, die die nachstehend beschriebenen Konfigurationen aufweisen.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Fahrzeug gerichtet. Das Fahrzeug weist auf: eine Brennkraftmaschine, eine Einheit zur Erzeugung elektrischer Leistung (elektrische Leistungserzeugungseinheit), die elektrische Leistung mit zumindest einem Teil einer Leistung der Brennkraftmaschine erzeugt, einen Motor, der Leistung aus einer Achse aufnimmt und Leistung an die Achse abgibt, eine Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung aus der elektrischen Leistungserzeugungseinheit und den Motor aufnimmt und an die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor abgibt, eine Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur der Akkumulatoreinheit erfasst, ein Antriebskraftanforderungseinstellungsmodul, das eine Antriebskraftanforderung zum Antrieb des Fahrzeugs einstellt, ein Steuerungsmodul, das einen Unterbrechungsbetrieb (intermittierenden bzw. unterbrechenden Betrieb) der Brennkraftmaschine durchführt und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um eine Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird und die Abgabe einer Antriebskraft gewährleistet wird, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht unterbunden ist, wobei eine Steuerung unter einer Vielzahl von Steuerungen, die eine Aufwärmsteuerung und eine Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen, in Reaktion auf die erfasste Akkumulatortemperatur ausgewählt wird und die ausgewählte Steuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist, wobei die Aufwärmsteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, und Laden und Entladen der Akkumulatoreinheit zum Aufwärmen der Akkumulatoreinheit zu gewährleisten, wobei die Niedrigladungsmengensteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Lademenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine niedrige Soll-Ladungsmenge ist, die niedriger als die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge ist, und um die Abgabe der Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug führt den Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine durch und steuert die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird, und um die Abgabe einer Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht unterbunden ist. Das erfindungsgemäße Fahrzeug wählt eine Steuerung aus einer Vielzahl von Steuerungen, die die Aufwärmsteuerung und die Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen können, in Reaktion auf die erfasste Akkumulatortemperatur aus und führt die ausgewählte Steuerung unter der Bedingung durch, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist. Die Aufwärmsteuerung setzt den Betrieb der Brennkraftmaschine fort und steuert die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor derart, dass die Abgabe einer Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, und Laden und Entladen der Akkumulatoreinheit zum Aufwärmen der Akkumulatoreinheit gewährleistet wird. Die Niedrigladungsmengensteuerung setzt den Betrieb der Brennkraftmaschinen fort und steuert die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese die niedrige Soll-Ladungsmenge wird, die niedriger als die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge ist, und um die Abgabe einer Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist. Eine aus der Vielzahl der Steuerungen, die die Aufwärmsteuerung und die Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen, wird in Reaktion auf die erfasste Temperatur der Akkumulatoreinheit ausgewählt. Diese Steuerung verwaltet in geeigneter Weise die Akkumulatoreinheit derart, dass ein Leistungsvermögen der Akkumulatoreinheit adäquat verbessert wird. Als Ergebnis wird das Leistungsvermögen des Fahrzeugs effektiv verbessert.
In dem Fahrzeug gemäß der Erfindung kann das Steuerungsmodul die Aufwärmsteuerung unter der Bedingung durchführen, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Akkumulatortemperatur niedriger als eine vorab eingestellte erste Temperatur ist. Das Steuerungsmodul kann die Niedrigladungsmengensteuerung unter der Bedingung durchführen, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Akkumulatortemperatur größer oder gleich der vorab eingestellten ersten Temperatur ist.
In dem Fahrzeug gemäß der Erfindung kann das Steuerungsmodul den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzen und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuern, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird, und um die Abgabe der Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, wenn der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Akkumulatortemperatur größer oder gleich einer vorab eingestellten zweiten Temperatur ist, die größer als die vorab eingestellte erste Temperatur ist. Diese Anordnung verhindert, dass die Akkumulatoreinheit unnötigerweise aufgeladen und entladen wird. Dabei kann ”die vorab eingestellte zweite Temperatur” beispielsweise auf eine Temperatur eingestellt sein, die innerhalb eines Temperaturbereichs enthalten ist, in dem die Akkumulatoreinheit ordnungsgemäß arbeitet.
In dem Fahrzeug gemäß der Erfindung kann eine der Unterbrechungsbetriebsunterbindungs-Bedingungen zur Unterbindung des Unterbrechungsbetriebs der Brennkraftmaschine eine Bedingung sein, dass eine Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine niedriger als eine vorab eingestellte Wassertemperatur ist.
In dem erfindungsgemäßen Fahrzeug kann das Steuerungsmodul Eingangs- und Ausgangsgrenzen der Akkumulatoreinheit auf der Grundlage der erfassten Temperatur der Akkumulatoreinheit und eines Ladezustands der Akkumulatoreinheit einstellen und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuern, um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, innerhalb eines Bereichs der eingestellten Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen zu gewährleisten.
In dem erfindungsgemäßen Fahrzeug kann die Akkumulatoreinheit eine Lithium-Ionen-Batterie sein.
In dem erfindungsgemäßen Fahrzeug kann die Leistungserzeugungseinheit ein Mechanismus zur Eingabe/Ausgabe elektrischer Leistung/mechanischer Leistung sein, der mit der mit der Achse gekoppelten Antriebswelle und mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, um unabhängig in Bezug auf die Antriebswelle zu drehen, und zumindest einen Teil der Leistung aus der Brennkraftmaschine auf die Antriebswelle durch Eingabe und Ausgabe elektrischer Leistung und mechanischer Leistung ausgibt. In diesem Fall kann der Mechanismus zur Eingabe/Ausgabe elektrischer Leistung/mechanischer Leistung einen Generator, der Leistung aufnimmt und abgibt, und eine Leistungeingabe-/-ausgabeanordung der Dreiwellenbauart aufweisen, der mit drei Wellen, der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine, einer Drehwelle des Generators und der Antriebswelle verbunden ist. Die Leistungseingabe-/-ausgabeanordung kann derart eingerichtet sein, dass sie Leistung von einer restliche Welle aufnimmt und an die restliche Welle abgibt auf der Grundlage der Leistung, die von und an irgendwelchen zwei Wellen unter den drei Wellen aufgenommen oder abgegeben wird.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Steuerungsverfahren eines Fahrzeugs gerichtet, das eine Brennkraftmaschine, eine Einheit zur Erzeugung elektrischer Leistung (elektrische Leistungserzeugungseinheit), die elektrische Leistung mit zumindest einem Teil einer Leistung aus der Brennkraftmaschine erzeugt, einen Motor, der Leistung aus einer Achse aufnimmt und an die Achse abgibt, und eine Akkumulatoreinheit aufweist, die elektrische Leistung aus der elektrischen Leistungserzeugungseinheit und dem Motor aufnimmt und an die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor abgibt. Das Fahrzeugsteuerungsverfahren weist die Schritte auf: (a) Einstellen einer Antriebsleistungsanforderung zum Antrieb des Fahrzeugs, und (b) Durchführen eines Unterbrechungsbetriebs der Brennkraftmaschine und Steuern der Brennkraftmaschine, der Leistungserzeugungseinheit und des Motors, um eine Ladungsmenge. der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird, und um die Abgabe einer Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht unterbunden ist, wobei eine Steuerung aus einer Vielzahl von Steuerungen, die eine Aufwärmsteuerung und eine Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen, in Reaktion auf die erfasste Akkumulatortemperatur ausgewählt wird und die ausgewählte Steuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist, wobei die Aufwärmsteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um eine Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftforderung ist, und Laden und Entladen der Akkumulatoreinheit zum Aufwärmen der Akkumulatoreinheit zu gewährleisten, wobei die Niedrigladungsmengensteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine niedrige Soll-Ladungsmenge wird, die niedriger als die vorab eingestellte Ladungsmenge ist, und um die Abgabe der Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist.
Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren führt den Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine durch und steuert die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit zu justieren, so dass diese die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird, und um die Abgabe einer Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, unter der Bedingung zu gewährleisten, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht unterbunden ist. Das erfindungsgemäße Steuerungsverfahren wählt eine Steuerung unter einer Vielzahl von Steuerungen, die die Aufwärmsteuerung und die Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen, in Reaktion auf die erfasste Akkumulatortemperatur aus und führt die ausgewählte Steuerung unter der Bedingung durch, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist. Die Aufwärmsteuerung setzt den Betrieb der Brennkraftmaschine fort, und steuert die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor, um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, zu gewährleisten sowie Laden und Entladen der Akkumulatoreinheit zum Aufwärmen der Akkumulatoreinheit zu gewährleisten. Die Niedrigladungsmengensteuerung setzt den Betrieb der Brennkraftmaschine fort und steuert die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese die niedrige Soll-Ladungsmenge wird, die niedriger als die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge ist, und um die Abgabe der Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist. Eine aus der Vielzahl der Steuerungen, die die Aufwärmsteuerung und die Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen, wird in Reaktion auf die erfasste Temperatur der Akkumulatoreinheit ausgewählt. Diese Steuerung verwaltet in geeigneter Weise die Akkumulatoreinheit derart, dass das Leistungsvermögen der Akkumulatoreinheit adäquat verbessert wird. Als Ergebnis wird das Leistungsvermögen des Fahrzeugs effektiv verbessert.
In dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren kann der Schritt (b) die Aufwärmsteuerung unter der Bedingung durchführen, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Akkumulatortemperatur niedriger als eine vorab eingestellte erste Temperatur ist. Der Schritt (b) kann die Niedrigladungsmengensteuerung unter der Bedingung durchführen, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Temperatur der Akkumulatoreinheit größer oder gleich der vorab eingestellten ersten Temperatur ist.
In dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren kann der Schritt (b) den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzen und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuern, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird, und um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, zu gewährleisten, wenn der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Temperatur der Akkumulatoreinheit größer oder gleich einer vorab eingestellten zweiten Temperatur ist, die größer als die vorab eingestellte erste Temperatur ist. Diese Anordnung verhindert, dass die Akkumulatoreinheit unnötig geladen oder entladen wird. Dabei kann ”die vorab eingestellte zweite Temperatur” beispielsweise derart eingestellt sein, dass diese eine Temperatur ist, die innerhalb eines Temperaturbereichs enthalten ist, indem die Akkumulatoreinheit ordnungsgemäß arbeitet.
In dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren ist eine der Unterbrechungsbetriebsunterbindungs-Bedingungen, die den Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbindet, eine Bedingung sein, dass eine Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine niedriger als eine vorab eingestellte Wassertemperatur ist.
In dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren kann der Schritt (b) Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen der Akkumulatoreinheit auf der Grundlage der erfassten Temperatur der Akkumulatoreinheit und eines Ladezustands der Akkumulatoreinheit einstellen und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuern, um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, innerhalb eines Bereichs der eingestellten Eingangs- und Ausgangsgrenzen zu gewährleisten.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht schematisch die Konfiguration bzw. den Aufbau eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 zeigt ein Beispiel eines Verhältnisses zwischen einer Batterietemperatur Tb einer Batterie 50 und Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout,
3 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem Ladezustand (SOC) der Batterie 50 und Korrekturkoeffizienten der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout,
4 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Antriebssteuerungsroutine veranschaulicht, die durch eine in dem Hybridfahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel enthaltenen elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 ausgeführt wird,
5 zeigt ein Beispiel für ein Drehmomentanforderungseinstellungskennfeld,
6 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Spezifizieren einer Zulassung/Nicht-Zulassung eines Unterbrechungsbetriebs veranschaulicht, die durch die in dem Hybridfahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel enthaltenen elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 ausgeführt wird,
7 zeigt ein Beispiel für einen Unterbrechungsbetrieb-Zulassungsbereich und einen Unterbrechungsbetrieb-Nichtzulassungsbereich, die auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur Tw und einer Batterietemperatur Tb spezifiziert sind,
8 zeigt eine Linie eines effizienten Betriebs einer Brennkraftmaschine zur Einstellung einer Solldrehzahl Ne* und eines Solldrehmoments Te*,
9 zeigt ein Nomogramm (Ausrichtungsdiagramm), das eine Drehmoment-Drehzahl-Dynamik der jeweiligen in einem Leistungsverteilungs-Integrationsmechanismus 30 in dem Hybridfahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel enthaltenen Drehelemente veranschaulicht, wenn das Fahrzeug mit der aus der Brennkraftmaschine 22 abgegebenen Leistung angetrieben wird,
10 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Lade-Entlademenge-Anforderungseinstellungsprozess zeigt, der durch eine elektronische Hybridsteuerungseinheit gemäß einem modifizierten Beispiel ausgeführt wird,
11 zeigt ein Beispiel für ein Bereichsspezifizierungskennfeld,
12 zeigt ein Beispiel für ein Lade-Entlademenge-Anforderungseinstellungskennfeld,
13 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines weiteren Hybridfahrzeugs 120 gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel, und
14 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines weiteren Hybridfahrzeugs 220 gemäß einem weiteren modifizierten Beispiel.
Beste Arten zur Ausführung der Erfindung
Eine Art zur Ausführung der Erfindung ist nachstehend als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben.
1 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines Hybridfahrzeugs 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie es veranschaulicht ist, weist das Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Brennkraftmaschine 22, einen Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 der Drei- Wellen-Bauart, der mit einer Kurbelwelle 26 oder einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 22 über einen Dämpfer (Damger) 28 gekoppelt ist, einen Motor MG1, der mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 verbunden ist und eine Leistungserzeugungsfähigkeit aufweist, ein Untersetzungsgetriebe 35, das an einer Ringradwelle 32a oder einer Antriebswelle angebracht ist, die mit dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 verbunden ist, einen Motor MG2, der mit dem Untersetzungsgetriebe 35 verbunden ist, und eine elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 auf, die den Betrieb des gesamten Hybridfahrzeugs 20 steuert.
Die Brennkraftmaschine 22 ist eine Brennkraftmaschine, die Kohlenwasserstoffkraftstoff wie Benzin oder Diesel verbraucht, um Leistung abzugeben. Die Brennkraftmaschine 22 befindet sich unter Steuerung einer elektronischen Maschinensteuerungseinheit 24 (die nachstehend als Maschinen-ECU 24 bezeichnet ist). Die Maschinen-ECU 24 empfängt Signale aus verschiedenen Sensoren, die die Bedingungen (Zustände) der Brennkraftmaschine 22 messen und erfassen. Beispielsweise empfängt die Maschinen-ECU 24 eine Kühlwassertemperatur Tw aus einem Kühlwassertemperatursensor 23, die als die Temperatur des Kühlwassers zum Kühlen der Brennkraftmaschine 22 gemessen wird. Die Maschinen-ECU 24 richtet eine Kommunikation mit der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 an. Die Maschinen-ECU 24 empfängt Steuerungssignale aus der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70, um die Maschine 22 anzutreiben und zu steuern, wobei Daten im Bezug auf die Antriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 22 zu der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 wie erforderlich ausgegeben werden.
Der Leistungsverteilungs- und Integrationsmechanismus (Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus) 30 weist ein Sonnenrad 31, das ein externes Zahnrad bzw. Außenrad ist, ein Ringrad 32, das ein Innenrad bzw. Hohlrad ist und konzentrisch mit dem Sonnenrad 31 angeordnet ist, eine Vielzahl von Ritzel 33, die mit dem Sonnenrad 31 und mit dem Ringrad 32 in Eingriff stehen, und einen Träger 34 auf, der die Vielzahl der Ritzel 33 derart hält, dass deren freier Umlauf und deren freie Drehung (Rotation) auf den jeweiligen Achsen ermöglicht wird. Der Leistungsverteilungs- und Integrationsmechanismus 30 ist nämlich als ein Planetengetriebemechanismus aufgebaut, der unterschiedliche Bewegungen des Sonnenrads 31, des Ringrads 32 und des Trägers 34 als Drehelemente erlaubt. Der Träger 34, das Sonnenrad 31 und das Ringrad 32 in dem Leistungsverteilungs- und Integrationsmechanismus 30 sind jeweils mit der Kurbelwelle 26 der Brennkraftmaschine 22, dem Motor MG1 und dem Untersetzungsgetriebe 35 über eine Ringradwelle 32a gekoppelt. Während der Motor MG1 als Generator fungiert, wird die aus der Brennkraftmaschine 22 ausgegebene und durch den Träger 34 zugeführte Leistung auf das Sonnenrad 31 und das Ringrad 32 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis verteilt. Während der Motor MG1 als Motor fungiert, wird demgegenüber die aus der Brennkraftmaschine 22 abgegebene und durch den Träger 34 zugeführte Leistung mit der aus dem Motor MG1 abgegebenen und durch das Sonnenrad 31 zugeführten Leistung kombiniert, und wird die zusammengesetzte Leistung zu dem Ringrad 32 abgegeben. Die zu dem Ringrad 32 abgegebene Leistung wird somit schließlich aus der Ringradwelle 32a über den Getriebemechanismus 60, das Differenzialgetriebe 62 und die Achse auf die Antriebsräder 63a und 63b übertragen.
Die Motoren MG1 und MG2 sind als bekannte Synchronmotorgeneratoren aufgebaut, die beide als Generator und als Motor betrieben werden können. Die Motoren MG1 und MG2 übertragen elektrische Leistung zu und aus einer Batterie 50 über Umrichter 41 und 42. Leistungsleitungen 54, die die Batterie 50 mit dem Umrichtern 41 und 42 verbinden, sind als ein gemeinsamer positiver Bus und negativer Bus aufgebaut, die von den Umrichtern 41 und 42 gemeinsam genutzt werden. Eine derartige Verbindung ermöglicht, dass die durch einen der Motoren MG1 und MG2 erzeugte elektrische Leistung durch den anderen Motor MG2 oder MG1 verbraucht wird. Die Batterie 50 kann somit mit überschüssiger elektrischer Leistung geladen werden, die durch einen der Motoren MG1 und MG2 erzeugt wird, während sie entladen werden kann, um nicht ausreichende elektrische Leistung zu ergänzen. Die Batterie 50 wird weder geladen noch entladen, wenn die Aufnahme und die Abgabe elektrischer Leistung zwischen den Motoren MG1 und MG2 ausgeglichen sind. Beide Motoren MG1 und MG2 werden durch eine elektronische Motorsteuerungseinheit 40 (die nachstehend als Motor-ECU 40 bezeichnet ist) angetrieben und gesteuert. Die Motor-ECU 40 empfängt Signale, die zum Antrieb und zur Steuerung der Motoren MG1 und MG2 erforderlich sind, beispielsweise Signale, die Drehpositionen der Rotoren in den Motoren MG1 und MG2 wiedergeben, aus Drehpositionserfassungssensoren 43 und 44, und Signale, die den Motoren MG1 und MG2 zu beaufschlagende Phasenströme wiedergeben, aus (nicht gezeigten) Stromsensoren. Die Motor-ECU 40 führt Schaltsteuerungssignale den Umrichtern 41 und 42 zu. Die Motor-ECU 40 stellt eine Kommunikation mit der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 zum Antrieb und zur Steuerung der Motoren MG1 und MG2 in Reaktion auf aus der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 empfangene Steuerungssignale her, während sie Daten im Bezug auf Antriebsbedingungen der Motoren MG1 und MG2 der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 wie erforderlich zuführt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Batterie 50 als eine Lithium-Ionen-Batterie aufgebaut. Die Batterie 50 befindet sich unter der Steuerung einer elektronischen Batteriesteuerungseinheit (die nachstehend als Batterie-ECU bezeichnet ist) 52. Die Batterie-ECU 52 empfängt diverse Signale, die zur Steuerung der Batterie 50 erforderlich sind, beispielsweise eine Anschlussspannung, die durch einen zwischen den Anschlüssen der Batterie 50 angeordneten (nicht gezeigten) Spannungssensor gemessen wird, einen Lade-Entlade-Strom, der durch einen (nicht gezeigten) Stromsensor gemessen wird, der an die mit dem Ausgangsanschluss der Batterie 50 verbundenen Leistungsleitung 54 angebracht ist, und eine Batterietemperatur Tb, die durch einen an die Batterie 50 angebrachten Temperatursensor 51 gemessen wird. Die Batterie-ECU 52 führt Daten in Bezug auf den Zustand der Batterie 50 der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 über Kommunikation entsprechend den Erfordernissen zu. Die Batterie-ECU 52 berechnet einen Ladezustand (SOC) der Batterie 50 auf der Grundlage des akkumulierten, durch den Stromsensor gemessenen Lade-Entlade-Stroms zur Steuerung der Batterie 50. Die Batterie-ECU 52 berechnet Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout auf der Grundlage des berechneten Ladezustands (SOC) der Batterie 50 und der Batterietemperatur Tb. Die Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout sind die maximale zulässige elektrische Lade-Entladeleistung der Batterie 50. Die Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 können eingestellt werden, indem Grundwerte der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout auf der Grundlage der Batterietemperatur Tb eingestellt werden, ein Ausgangsgrenzenkorrekturkoeffizient und ein Eingangsgrenzenkorrekturkoeffizient auf der Grundlage des Ladezustands (SOC) der Batterie 50 eingestellt werden, und die eingestellten Grundwerte der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout mit den Korrekturkoeffizienten multipliziert werden. 2 zeigt ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Batterietemperatur Tb und den Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout, und 3 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen dem Ladezustand (SOC) der Batterie 50 und den Korrekturkoeffizienten der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout. Die Batterie 50 ist als eine Lithium-Ionen-Batterie aufgebaut, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Die Lithium-Ionen-Batterie ist dafür bekannt, dass sie eine höhere Ausgangsdichte (Ausgangsleistungsdichte) als eine Nickelwasserstoffbatterie aufweist und ein Eingangs/Ausgangs-Verhalten mit einem hohen Ladungsabhängigkeitszustand und einer hohen Temperaturabhängigkeit aufweist, wobei die Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout sich stark mit Änderung des Ladezustands (SOC) und der Batterietemperatur Tb ändern, wie es in 2 und 3 gezeigt ist.
Die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 ist als ein Mikroprozessor mit einer CPU 72, einem ROM 74, das Verarbeitungsprogramme speichert, einem RAM 76, das zeitweilig Daten speichert, sowie einem nicht veranschaulichten Eingangs- Ausgangsanschluss (Eingangs-Ausgangs-Port) und einem nicht veranschaulichten Kommunikationsanschluss (Kommunikationsport) aufgebaut. Die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 empfängt verschiedene Eingänge über den Eingangsanschluss: ein Zündsignal aus einem Zündschalter 80, eine Gangsschaltungsposition SP aus einem Gangschaltungspositionssensor 82, der die gegenwärtige Position eines Gangschaltungshebels 81 erfasst, eine Fahrpedalöffnung (Beschleunigungsvorgabeöffnung) Acc aus einem Fahrpedalpositionssensor 84, der ein Betätigungsausmaß eines Fahrpedals 83 misst, eine Bremspedalposition BP aus einem Bremspedalpositionssensor 86, der ein Betätigungsausmaß eines Bremspedals 85 misst, sowie eine Fahrzeuggeschwindigkeit V aus einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88. Die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 kommuniziert mit der Maschinen-ECU 24, der Motor-ECU 40 und der Batterie-ECU 52 über den Kommunikationsanschluss, um diverse Steuerungssignale und Daten zu und von der Maschinen-ECU 24, der Motor-ECU 40 und der Batterie-ECU 52 zu übertragen, wie es vorstehend beschrieben worden ist.
Das Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel, das auf diese Weise aufgebaut ist, berechnet eine Drehmomentanforderung, die an die als Antriebswelle fungierende Ringradwelle 82a auszugeben ist, auf der Grundlage beobachteter Werte einer Fahrzeugsgeschwindigkeit V und einer Fahrpedalöffnung Acc, die dem Ausmaß der Betätigung des Fahrpedals 83 durch den Fahrer entspricht. Die Maschine 22 sowie die Motor MG1 und MG2 werden einer Betriebssteuerung unterzogen, um einen erforderlichen Leistungspegel entsprechend der berechneten Drehmomentanforderung zu der Ringradwelle 82a auszugeben. Die Betriebssteuerung der Maschine 22 und der Motoren MG1 und MG2 bewirkt wahlweise eine Drehmomentwandlungsbetriebsart, eine Lade-Entlade-Antriebsbetriebsart oder eine Motorantriebsbetriebsart. Die Drehmomentumwandlungsbetriebsart steuert den Betrieb der Brennkraftmaschine 22, um eine Leistungsgröße äquivalent zu dem erforderlichem Leistungspegel auszugeben, während die Motoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert werden, um zu bewirken, dass die vollständige aus der Maschine 22 ausgegebene Leistung mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 und der Motoren MG1 und MG2 einer Drehmomentumwandlung unterzogen wird und an die Ringradwelle 32a abgeben wird. Die Lade-Entlade-Antriebsbetriebsart steuert den Betrieb der Brennkraftmaschine 22 zur Ausgabe einer Leistungsgröße, die äquivalent zu der Summe des angeforderten Leistungspegels und einer Größe elektrischer Leistung ist, die durch das Laden der Batterie 50 verbraucht wird oder durch Entladen der Batterie 50 zugeführt wird, wobei die Motoren MG1 und MG2 angetrieben und gesteuert werden, um zu bewirken, dass gleichzeitig mit dem Laden oder Entladen der Batterie 50 die vollständige oder ein Teil der aus der Maschine 22 ausgegebenen Leistung, die äquivalent zu dem angeforderten Leistungspegel ist, der Drehmomentumwandlung mittels des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 und der Motoren MG1 und MG2 unterzogen wird und zu der Ringradwelle 32a ausgegeben wird. Die Motorantriebsbetriebsart stoppt den Betrieb der Maschine 22 und treibt und steuert den Motor MG2 an, um eine Leistungsgröße äquivalent zu dem angeforderten Leistungspegel an die Ringradwelle 32a auszugeben.
Die Beschreibung berücksichtigt eine Abfolge von Steuerungsvorgängen, insbesondere die Lade-Entlade-Steuerung der Batterie 50, die in dem Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ausgeführt werden. 4 zeigt ein Flussdiagramm einer Antriebssteuerungsroutine, die durch elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 ausgeführt wird. Diese Antriebssteuerungsroutine wird wiederholt zu vorab eingestellten Zeitintervallen, beispielsweise alle paar Millisekunden wie beispielsweise 8 ms (Millisekunden) durchgeführt.
In der Antriebssteuerungsroutine empfängt die CPU 72 der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 zunächst verschiedene zur Steuerung erforderliche Daten, das heißt, die Fahrpedalöffnung Acc aus dem Fahrpedalpositionssensor 84, die Fahrzeuggeschwindigkeit V aus dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 88, Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Motoren MG1 und MG2, eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 22, Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 und eine Lade-Entlade-Leistungsanforderung Pb*, die in die Batterie 50 zu laden ist oder aus der Batterie 50 zu entladen ist (Schritt S100). Die Drehzahlen Nm1 und Nm2 der Motoren MG1 und MG2 werden anhand der Rotationspositionen der jeweiligen Rotoren in den Motoren MG1 und MG2 berechnet, die durch die Rotationspositionserfassungssensoren 43 und 44 erfasst werden, und werden aus der Motor-ECU 40 durch Kommunikation empfangen. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine 22 wird anhand der durch einen (nicht gezeigten) Kurbelwellenpositionssensor erfassten Kurbelwellenposition in der Brennkraftmaschine 22 berechnet, und wird aus der Maschinen-ECU 24 durch Kommunikation empfangen. Die Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen Win und Wout der Batterie werden durch die Batterie-ECU 52 eingestellt und aus der Batterie-ECU 52 durch Kommunikation empfangen. Die Lade-Entlade-Leistungsanforderung Pb* der Batterie 50 wird durch einen (nachstehend beschriebenen) Lade-Entlade-Leistungsanforderungseinstellungsprozess eingestellt, der durch die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 durchgeführt wird, und wird empfangen.
Nach der Dateneingabe (dem Datenempfangen) stellt die CPU 72 eine Drehmomentanforderung Tr*, die an die Ringradwelle 32a oder die mit den Antriebsrädern 39a und 39b verbundenen Antriebswelle auszugeben ist, und eine aus der Maschine 22 ausgegebene Leistungsanforderung Pe* auf der Grundlage der eingegebenen Fahrpedalöffnung Acc und der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V ein (Schritt S110). Eine konkrete Prozedur der Einstellung der Drehmomentanforderung Tr* gemäß diesem Ausführungsbeispiel speichert vorab Variationen in der Drehmomentanforderung Tr* gegenüber der Fahrpedalöffnung Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V als ein Drehmomentanforderungseinstellungskennfeld in dem ROM 74 und liest die Drehmomentanforderung Tr* entsprechend der gegebenen Fahrpedalöffnung Acc und der gegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V aus diesem Drehmomentanforderungseinstellungskennfeld. Ein Beispiel für das Drehmomentanforderungseinstellungskennfeld ist in 5 gezeigt. Die Leistungsanforderung Pe* wird durch Subtrahieren der Lade-Entlade-Leistungsanforderung Pb* der Batterie 50 von dem Produkt der Drehmomentanforderung Tr* und einer Drehzahl Nr der Ringradwelle 32a und Addieren eines potentiellen Verlustes berechnet. Die Drehzahl Nr der Ringradwelle 32a wird durch Dividieren der Drehzahl Nm2 des Motors MG2 durch ein Übersetzungsverhältnis Gr des Untersetzungsgetriebes 35 oder durch Multiplizieren der Fahrzeuggeschwindigkeit V mit einem Umwandlungsfaktor k erhalten.
Die CPU 72 spezifiziert daraufhin, ob die Brennkraftmaschine 22 sich in Betrieb befindet oder nicht (Schritt S120). Wenn die Brennkraftmaschine 22 sich in Betrieb befindet, spezifiziert die CPU 72a, ob der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine 22 unterbunden ist (Schritt S130). Der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine 22 wird durch einen Unterbrechungsbetrieb-Zulassungs-/-Nichtzulassungsspezifierungsprozess bestimmt, der durch die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 wie in 6 gezeigt durchgeführt wird. Der Unterbrechungsbetriebzulassungs-/- Nichtzulassungsspezifizierungsprozess empfängt die Kühlwassertemperatur Tw der Brennkraftmaschine 22, die durch den Kühlwassertemperatursensor 23 erfasst wird und aus der Maschinen-ECU 24 durch Kommunikation empfangen wird, und empfängt die Batterietemperatur Tb, die durch den Temperatursensor 51 erfasst wird und aus der Batterie-ECU 52 durch Kommunikation empfangen wird (Schritt S300). Der Prozess spezifiziert, ob die empfangene Kühlwassertemperatur Tw größer oder gleich einer vorab eingestellten Referenztemperatur Twref ist (Schritt S310) und spezifiziert, ob die eingegebene Batterietemperatur Tb größer oder gleich einer vorab eingestellten Referenztemperatur Tbref ist (Schritt S320). Wenn die Kühlwassertemperatur Tw größer oder gleich der vorab eingestellten Temperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Temperatur Tbref ist, lässt der Prozess den Unterbrechungsbetrieb (intermittierenden Betrieb) der Brennkraftmaschine 22 zu (Schritt S330) und endet. Wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist oder die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tbref ist, unterbindet der Prozess den Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine 22 (Schritt S340) und endet. Die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist ein Schwellwert zum Spezifizieren, ob ein Aufwärmen der Brennkraftmaschine 22 erforderlich ist, und wird entsprechend einer Maschinenspezifikation auf einen Temperaturpegel wie 40°C, 45°C oder 50°C eingestellt. Die vorab eingestellte Referenztemperatur Tbref ist ein Schwellwert zum Spezifizieren, ob ein Aufwärmen der Batterie 50 erforderlich ist und ist entsprechend einer Batteriespezifikation auf einen Temperaturpegel wie –15°C, –10°C, oder –5°C eingestellt. 7 zeigt ein Beispiel für einen Unterbrechungsbetrieb-Zulassungsbereich und einen Unterbrechungsbetrieb-Nichtzulassungsbereich, die auf der Grundlage einer Kühlwassertemperatur Tw und einer Batterietemperatur Tb spezifiziert sind. Wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist, wird der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine 22 unterbunden, um die Brennkraftmaschine 22 aufzuwärmen. Wenn die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tbref ist, wird der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine 22 unterbunden, um die Batterie 50 aufzuwärmen.
Unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine 22 nicht unterbunden ist, spezifiziert die CPU 72, ob die in Schritt S110 eingestellte Leistungsanforderung Pe* niedriger als eine vorab eingestellte Referenzleistung Pstop zum Stoppen des Betriebs der Brennkraftmaschine 22 ist (Schritt S140). Die vorab eingestellte Referenzleistung Pstop kann auf einen Wert in der Nähe eines minimalen Leistungspegels der Leistungsbereichs eingestellt sein, in dem die Brennkraftmaschine 22 effizient betrieben wird.
Unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine 22 unterbunden ist oder die Leistungsanforderung Pe* größer oder gleich der vorab eingestellten Referenzleistung Pstop ist, bestimmt die CPU 72, den Betrieb der Brennkraftmaschine 22 beizubehalten und stellt eine Solldrehzahl Ne* und ein Solldrehmoment Te* an dem Antriebspunkt der Brennkraftmaschine 22 entsprechend der Leistungsanforderung Pe* der Brennkraftmaschine 22 ein (Schritt S150). Die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 22 werden entsprechend einer Kurve eines effizienten Betriebs zur Gewährleistung eines effizienten Betriebs der Brennkraftmaschine 22 und einer Kurve der Leistungsanforderung Pe* bestimmt. 8 zeigt eine Kurve des effizienten Betriebs der Brennkraftmaschine 22, um die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* einzustellen. Wie es aus 8 hervorgeht, sind die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* als ein Schnittpunkt der Kurve des effizienten Betriebs und einer Kurve einer konstanten Leistungsanforderung Pe* (= Ne* x Te*) gegeben.
Die CPU 72 berechnet dann eine Solldrehzahl Nm1* des Motors MG1 anhand der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 22, der Drehzahl Nm2 des Motors MG2 und eines Übersetzungsverhältnisses ρ des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 entsprechend einer nachstehend beschriebenen Gleichung (1), während ein Drehmomentbefehl Tm1* des Motors MG1 anhand der berechneten Solldrehzahl Nm1* und der gegenwärtigen Drehzahl (Ist-Drehzahl) Nm1 des Motor MG1 entsprechend der nachstehend beschriebenen Gleichung (2) berechnet wird (Schritt S160): Nm1* = Ne*·(1 + ρ)/ρ – Nm2/(Gr·ρ) (1) Tm1* = ρ·Te*/(1 + ρ) + k1(Nm1* – Nm1) + k2∫(Nm1* – Nm1)dt (2)
Gleichung (1) ist ein dynamischer Vergleichsausdruck der in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 enthaltenen Drehelemente. 9 zeigt ein Nomogram (Ausrichtungsdiagramm), das die Drehmoment-Drehzahl-Dynamik der jeweiligen in dem Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 enthaltenen Drehelemente zeigt, wenn das Fahrzeug mit der von der Brennkraftmaschine 22 abgegebenen Leistung angetrieben wird. Die linke Achse ”S” stellt die Drehzahl des Sonnenrads 31 da, die äquivalent zu der Drehzahl Nm1 des Motors MG1 ist. Die mittlere Achse ”C” stellt die Drehzahl des Trägers 34 da, die äquivalent zu der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 22 ist. Die rechte Achse ”R” stellt die Drehzahl Nr des Ringrads 32 da, die durch Dividieren der Drehzahl Nm2 des Motors MG2 durch ein Übersetzungsverhältnis Gr des Untersetzungsgetriebes 35 erhalten wird. Die Solldrehzahl Nm1* des Motors MG1 in der Gleichung (1) ist entsprechend der Drehmoment-Drehzahl-Dynamik gemäß diesem Nomogramm leicht erhaltbar. Zwei aufwärts gerichtete dicke Pfeile auf der Achse ”R” zeigen jeweils ein Drehmoment, das an die Ringradwelle 32a übertragen wird, wenn das Drehmoment Tm1 aus dem Motor MG1 ausgegeben wird, und ein Drehmoment, das an die Ringradwelle 32a über das Untersetzungsgetriebe 35 beaufschlagt wird, wenn das Drehmoment Tm2 aus dem Motor MG2 ausgegeben wird. Die Gleichung (2) ist ein Vergleichsausdruck einer Regelung (Rückkopplungssteuerung) zum Antreiben und Drehen des Motors MG1 auf der Solldrehzahl Nm1*. In der vorstehend beschriebenen Gleichung (2) bezeichnen ”k1” in dem zweiten Term und ”k2” in dem dritten Term auf der rechten Seite jeweils eine Verstärkung des Proportionalterms und eines Verstärkung des Integralterms.
Die CPU 72 berechnet dann ein provisorisches Motordrehmoment Tm2tmp, das aus dem Motor MG2 auszugeben ist, anhand der Summe der Drehmomentanforderung Tr* und des Quotienten des Drehmomentbefehls Tm1* des Motor MG1 und des Übersetzungsverhältnisses ρ des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 entsprechend der nachstehend beschriebenen Gleichung (3) (Schritt S170): Tm2tmp = (Tr* + Tm1*/ρ)/Gr (3)
Die CPU 72 berechnet jeweils eine untere Drehmomentbeschränkung Tm2min und eine obere Drehmomentbeschränkung Tm2max als ein minimales mögliches Drehmoment und ein maximales mögliches Drehmoment, das aus dem Motor MG2 ausgegeben wird, entsprechend der nachstehend beschriebenen Gleichung (4) und Gleichung (5) (Schritt S180): Tm2min = (Win – Tm1*·Nm1)/Nm2 (4) Tm2max = (Wout – Tm1*·Nm1)/Nm2 (5)
Die Berechnung subtrahiert das Produkt des berechneten Drehmomentbefehls Tm1* und der Ist-Drehzahl Nm1 des Motors MG1, die den Leistungsverbrauch (Leistungserzeugung) des Motors MG1 wiedergibt, von den Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 und dividiert die Differenzen durch die Ist-Drehzahl Nm2 des Motors MG2. Die CPU 72 stellt einen Drehmomentbefehl Tm2* durch Begrenzen des eingestellten provisorischen Motordrehmoments Tm2tmp auf ein Drehmoment zwischen der unteren Drehmomentbeschränkung Tm2min und der oberen Drehmomentbeschränkung Tm2max entsprechend der nachstehend beschriebenen Gleichung (6) ein (S190): Tm2* = max(min(Tm2tmp, Tm2max), Tm2min) (6)
Die Gleichung (3) ist entsprechend dem Nomogramm gemäß 9 leicht erhaltbar.
Nach Einstellen der Soll-Drehzahl Ne* und des Soll-Drehmoments Te* der Brennkraftmaschine 22 und der Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 sendet die CPU 72 die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* der Brennkraftmaschine 22 zu der Maschinen-ECU 24 und die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 zu der Motor-ECU 40 (Schritt S200) und beendet diese Antriebssteuerungsroutine. Die Maschinen-ECU 24 empfängt die Soll-Drehzahl Ne* und das Soll-Drehmoment Te* und führt eine Kraftstoffeinspritzungsteuerung und Zündsteuerung zum Antrieb der Brennkraftmaschine 22 auf einen spezifizierten Antriebspunkt der Soll-Drehzahl Ne* und des Soll-Drehmoments Te* durch. Die Motor-ECU 40 empfängt die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* und führt eine Schaltsteuerung der in den jeweiligen Umrichtern 41 und 42 enthaltenen Schaltelemente zum Antrieb des Motors MG1 mit dem Drehmomentbefehl Tm1* und des Motors MG2 mit dem Drehmomentbefehl Tm2* durch. Die Drehmomentanforderung Tr* wird an die Ringradwelle 32a als die Antriebswelle innerhalb eines Bereichs der Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen Win und Wout ausgegeben. Die Leistungsanforderung Pe* der Maschine 22 wird durch Subtrahieren der Lade-Entlade-Leistungsanforderung Pb* der Batterie 50 von dem Produkt des Drehmomentbefehls Tr* und einer Drehzahl Nr der Ringradwelle 32a sowie Addieren eines potenziellen Verlustes berechnet. Die Batterie 50 wird dann mit der elektrischen Leistung äquivalent zu der Lade-Entlade-Leistungsanforderung Pb* geladen oder entladen.
Unter der Bedingung, dass in Schritt S140 die Leistungsanforderung Pe* niedriger als die voreingestellte Referenzleistung Pstop ist, spezifiziert die CPU 72 einen Stopp des Betriebs der Brennkraftmaschine 22 und sendet ein Steuerungssignal zu der Maschinen-ECU 24 zum Stoppen der Kraftstoffeinspritzsteuerung und der Zündsteuerung, um den Betrieb der Brennkraftmaschine 22 zu stoppen (Schritt S210). Die CPU 72 stellt den Drehmomentbefehl Tm1* des Motors MG1 auf einen Wert ”0” ein (Schritt S220). Die CPU 72 stellt das provisorische Motordrehmoment Tm2tmp durch Zuordnen eines Werts ”0” zu dem Drehmomentbefehl Tm1* in der Gleichung (3) ein (Schritt S170), berechnet die unteren und oberen Drehmomentbeschränkungen Tm2min und Tm2max durch Zuordnen eines Werts ”0” zu dem Drehmomentbefehl Tm1* in der Gleichung (4) und der Gleichung (5) (Schritt S180), und stellt den Drehmomentbefehl Tm2* des Motors MG2 durch Begrenzen des provisorischen Motordrehmoments Tm2tmp auf das Drehmoment zwischen der unteren Drehmomentbeschränkung Tm2min und der oberen Drehmomentbeschränkung Tm2max entsprechend der Gleichung (6) ein (Schritt S190). Die CPU 72 sendet die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 zu der Motor-ECU 40 (Schritt S200) und beendet diese Antriebssteuerungsroutine. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 22 wird gestoppt und der Drehmomentbefehl Tr* wird aus dem Motor MG2 an die Rindradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb eines Bereichs der Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen Win und Wout der Batterie 50 ausgegeben.
Unter der Bedingung, dass sich in Schritt S120 die Brennkraftmaschine 22 sich nicht im Betrieb befindet, das heißt, dass die Brennkraftmaschine 22 gestoppt ist, spezifiziert die CPU 72, ob die Brennkraftmaschine 22 sich in einem neuerlichen Start befindet (Schritt S230) und ob die Leistungsanforderung Pe* größer oder gleich einer vorab eingestellten Referenzleistung Pstart zum erneuten Starten der Brennkraftmaschine 22 ist (Schritt S240). Die vorab eingestellte Referenzleitung Pstart kann auf einen Wert in der Nähe eines minimalen Leistungspegels des Leistungsbereichs eingestellt sein, in dem die Brennkraftmaschine 2 effizient betrieben wird. Es ist vorzuziehen, dass die vorab eingestellte Referenzleistung Pstart größer als die vorab eingestellte Referenzleistung Pstop ist, um zu verhindern, dass der Betrieb der Brennkraftmaschine 22 zwischen Stopp und erneuten Starten wechselt. Unter der Bedingung, dass die Brennkraftmaschine 22 gestoppt ist, die Brennkraftmaschine 22 sich nicht in einem erneuerten Start befindet und die Drehmomentanforderung Pe* niedriger als die vorab eingestellte Leistung Pstart ist, spezifiziert die CPU 72, den Stopp der Brennkraftmaschine 22 beizubehalten und den Prozess in Schritt S220 und S170 bis S200 durchzuführen.
Unter der Bedingung, dass in Schritt S120 die Brennkraftmaschine 22 gestoppt ist, die Brennkraftmaschine 22 in Schritt S230 sich nicht in einem erneuerten Start befindet und die Leistungsanforderung Pe* größer oder gleich der vorab eingestellten Referenzleistung Pstart ist, spezifiziert die CPU 72, die Brennkraftmaschine 22 erneut zu starten und stellt den Drehmomentbefehl Tm1* auf ein Neustartdrehmoment Tstart zum erneuten Starten der Brennkraftmaschine 22 ein (Schritt S250). Die CPU 72 spezifiziert dann, ob die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 22 eine vorab eingestellte Drehzahl Nref zum Starten einer Kraftstoffeinspritzsteuerung und einer Zündsteuerung erreicht oder überschreitet (Schritt S260). Unmittelbar nach einem Neustart der Brennkraftmaschine 22 ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine 22 niedrig und erreicht die vorab eingestellte Drehzahl Nref nicht. Aus diesem Grund kommt die CPU 72 in Schritt S260 zu einem negativen Ergebnis und führt keine Kraftstoffeinspritzsteuerung und Zündsteuerung durch. Die CPU 72 stellt dann das provisorische Drehmoment Tm2tmp durch Zuordnen des Neustartdrehmoments Tstart zu dem Drehmomentbefehl Tm1* in der Gleichung (3) ein (Schritt S170), berechnet die unteren und oberen Drehmomentbeschränkungen Tm2min und Tm2max entsprechend der Gleichung (4) und der Gleichung (5) (Schritt S180) und stellt den Drehmomentbefehl Tm2* des Motors MG2 durch Begrenzung des provisorischen Motordrehmoments Tm2tmp auf das Drehmoment zwischen der unteren Drehmomentbeschränkung Tm2min und der oberen Drehmomentbeschränkung Tm2max entsprechend der Gleichung (6) ein (Schritt S190). Die CPU 72 sendet die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 zu der Motor-ECU 40 (Schritt S200) und beendet diese Antriebssteuerungsroutine.
Nach dem Start des Neustartens der Brennkraftmaschine 22 bestimmt die CPU 72 in Schritt S230, dass sich die Brennkraftmaschine 22 im Neustart befindet. Die CPU 72 stellt die Drehmomentanforderung Tm1* des Motors MG1 auf das Neustartdrehmoment Tstart ein (Schritt S250), wartet, bis die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 22 die vorab eingestellte Referenzdrehzahl Nref zum Starten der Kraftstoffeinspritzsteuerung und der Zündsteuerung erreicht (Schritt S260) und sendet Steuerungssignale zu der Maschinen-ECU 24, um die Kraftstoffeinspritzsteuerung und die Zündsteuerung zu starten (Schritt S270). Diese Steuerung bewirkt, dass die Maschine 22 erneut gestartet wird und dass die Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen Win und Wout der Batterie 50 zum Antrieb des Fahrzeugs ausgegeben wird.
Die Antriebssteuerungsroutine ist vorstehend beschrieben worden. Die Beschreibung berücksichtigt einen Einstellungsprozess der Lade-Entlade-Mengenanforderung Pb* der Batterie 50, die in Schritt S100 in der Antriebssteuerungsroutine eingegeben wird. 10 zeigt ein Flussdiagramm, das einen durch die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70 gemäß einem modifizierten Beispiel ausgeführten Lade-Entlade-Mengenanforderungseinstellungsprozess darstellt. Dieser Prozess wird wiederholt zu vorab eingestellten Zeitintervallen, beispielsweise alle paar Millisekunden (ms) durchgeführt.
In dem Lade-Entlade-Mengenanforderungseinstellungsprozess empfängt die CPU 72 der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70 die Kühlwassertemperatur Tw, die durch den Kühlwassertemperatursensor 23 erfasst wird und aus der Maschinen-ECU 24 durch Kommunikation empfangen wird, die Batterietemperatur Tb, die durch einen Temperatursensor 51 erfasst wird und aus der Batterie-ECU 52 durch Kommunikation empfangen wird, und den Ladezustand SOC, der durch die Batterie-ECU 52 berechnet wird und durch Kommunikation empfangen wird (Schritt S400). Die CPU 72 spezifiziert, ob die Kühlwassertemperatur Tw und die Batterietemperatur Tb zu einem normalen Steuerungsbereich, einem Aufwärmsteuerungsbereich zum Aufwärmen der Batterie 50 oder einem Niedrigladezustandsteuerungsbereichs zum Halten eines niedrigen Ladezustands der Batterie 50, der niedriger als ein normaler Zustand ist, gehört (Schritt S410). Wenn die Kühlwassertemperatur Tw und die Batterietemperatur Tb zu dem normalen Steuerungsbereich gehören (Schritt S420), stellt die CPU 72 eine Ladezustandsanforderung SOC* auf einen vorab eingestellten Referenzladezustand S1 für einen normalen Zustand, beispielsweise 55%, 60% oder 65% ein (Schritt S430). Wenn die Kühlwassertemperatur Tw und die Batterietemperatur Tb zu dem Aufwärmsteuerungsbereich gehören (Schritt S420), stellt die CPU 72 die Ladezustandsanforderung SOC* abwechselnd auf einen vorab eingestellten Referenzladezustand S2, beispielsweise 45%, 50% oder 55%, der niedriger als der vorab eingestellte Referenzladezustand S1 für den normalen Zustand ist, und auf einen vorab eingestellten Ladezustand S3, beispielsweise 60%, 65% oder 70% ein, der höher als der vorab eingestellte Referenzladezustand S1 ist (Schritt S440). Diese abwechselnde Einstellung wird allmählich zu einem vorab eingestellten Zeitverlauf durchgeführt. Wenn die Kühlwassertemperatur Tw und die Batterietemperatur Tb zu den Niedrigladezustandssteuerungsbereich gehören, stellt die CPU 72 die Ladezustandsanforderung SOC* auf einen vorab eingestellten Referenzladezustand S4, beispielsweise 40%, 45% oder 50% ein, der niedriger als der vorab eingestellte Referenzladezustand S1 für den normalen Zustand ist (Schritt S450). 11 zeigt ein Beispiel für ein Bereichspezifizierungskennfeld zum Spezifizieren des Bereichs in Schritt S410. Wie es aus 11 hervorgeht, ist der normale Steuerungsbereich als der Bereich eingestellt, in dem die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tbref ist und die Kühlwassertemperatur Tw größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Twref ist, und als der Bereich eingestellt, in dem die Batterietemperatur Tb größer oder gleich einer vorab eingestellten Referenztemperatur Tβ ist und die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist. Der Aufwärmsteuerungsbereich ist als der Bereich, in dem die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorab eingestellte Temperatur Tbref ist, und als ein Bereich eingestellt, in dem die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tbref ist und niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist und die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist. Der Niedrigladungszustandssteuerungsbereich ist als ein Bereich eingestellt, in dem die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tα ist und niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tβ ist und die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist. Die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist größer als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tbref. Die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist auf einen Wert in der Nähe eines minimalen Werts des Temperaturbereichs zum korrekten Laden und Entladen der Batterie 50 eingestellt und ist entsprechend einer Batteriespezifikation beispielsweise auf –10°C, –5°C oder 0°C eingestellt. Die vorab eingestellte Referenztemperatur Tβ ist auf etwa eine normale Temperatur, die größer als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist, beispielsweise auf 10°C, 15°C oder 20°C eingestellt. Wenn die Kühlwassertemperatur Tw größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tbref ist, wird der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine 22 durch den Unterbrechungsbetriebzulassungsbestimmungsprozess gemäß 6 zugelassen. Der Energiewirkungsgrad bzw. Energienutzungsgrad des Fahrzeugs wird durch Steuerung der Maschine 22 zum Ausgeben der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle bei Durchführung des Unterbrechungsbetriebs der Maschine 22 verbessert.
Die CPU 72 stellt dann die Lade-Entlade-Mengenanforderung Pb* auf der Grundlage des eingestellten Ladezustands SOC* und des eingegebenen Ladezustands SOC ein (Schritt S460) und beendet diesen Prozess. Eine konkrete Prozedur zur Einstellung der Lade-Entlade-Mengenanforderung Pb* gemäß diesem Ausführungsbeispiel speichert vorab Variationen in der Lade-Entlade-Mengenanforderung Pb* gegenüber der Ladezustandsanforderung SOC* und dem gegenwärtigen Ladezustand (Ist-Ladezstand) SOC als ein Lade-Entlade-Mengenanforderungseinstellungskennfeld in dem ROM 74 und liest die Lade-Entlade-Mengenanforderung Pb* entsprechend der gegebenen Ladezustandsanforderung SOC* und dem Ladezustand SOC aus diesem Lade-Entlade-Mengenanforderungseinstellungskennfeld. Ein Beispiel für das Lade-Entlade-Mengenanforderungseinstellungskennfeld ist in 12 gezeigt. Die aus der Maschine 22 auszugebende Leistungsanforderung Pe* wird auf der Grundlage der in der Antriebssteuerungsroutine gemäß 4 eingestellten Lade-Entlade-Mengenanforderung Pb* eingestellt, und die Maschine 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 werden zum Antrieb der Maschine 22 an einem spezifizierten Antriebspunkt entsprechend der eingestellten Leistungsanforderung Pe* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* zu der Ringradwelle 32a oder Antriebswelle gesteuert. Diese Steuerung bewirkt, dass das Fahrzeug mit einem Drehmoment angetrieben wird, das äquivalent zu der Drehmomentanforderung Tr* ist, und der Ladezustand der Batterie 50 die Ladezustandsanforderung SOC* erreicht.
Wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist und der Unterbrechungsbetrieb der Maschine 22 in dem Unterbrechungszulassungs-/-Nichtzulassungsspezifizierungsprozess gemäß 6 unterbunden ist, führt unter der Bedingung, dass die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist, die CPU 72 die Aufwärmsteuerung durch, die die Batterie 50 zwangsweise zum Aufwärmen der Batterie 50 lädt und entlädt, wohingegen sie unter der Bedingung, dass die Temperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tα ist und niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tβ ist, die Niedrigladezustandssteuerung durchführt, die einen niedrigen Ladezustand der Batterie 50 beibehält. Die Aufwärmsteuerung stellt den Ladezustand abwechselnd auf den niedrigen Ladezustand S2 und den hohen Ladezustand S3 ein. Diese Steuerung bewirkt, dass die Batterie ineffizient geladen und entladen wird. Der Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 50 ist dann niedrig. Der Bereich der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout wird entsprechend dem Aufwärmen der sich auf niedriger Temperatur befindlichen Batterie 50 erhöht. Die Drehmomentanforderung Tm2* wird dann nicht Begrenzungen mit den Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen Win und Wout unterzogen (vergl. 2 und 3), und das Antriebsleistungsvermögen und das Energieleistungsvermögen bzw. Energieverhalten des Fahrzeugs wird insgesamt verbessert. In der Niedrigladezustandssteuerung wird die Batterie 50 ineffizient entladen, da der Ladezustand SOC* auf den niedrigen Ladezustand S4 eingestellt wird. Der Lade- und Entladewirkungsgrad der Batterie 50 in der Niedrigladezustandssteuerung ist jedoch größer als derjenige in der Aufwärmsteuerung, die abwechselnd den Ladezustand SOC* zwischen dem niedrigen Ladezustand S2 und dem hohen Ladezustand S3 ändert. Die Niedrigladezustandssteuerung verringert das Antriebsverhalten durch Verringerung der Ausgangsgrenze Wout, während der Energiewirkungsgrad des Fahrzeugs durch Erhöhung der Eingangsgrenze Win verbessert wird. Der Grund dafür besteht darin, dass mehr Antriebsenergie in die Batterie 50 in der Niedrigladezustandssteuerung als in der Aufwärmsteuerung geladen wird, wenn der Motor MG2 während einer Verlangsamung (Abbremsung) regeneriert. Wenn die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist, wird der Fahrzeugwirkungsgrad insgesamt durch Aufwärmen der sich auf extrem niedriger Temperatur befindlichen Batterie 50 verbessert, selbst wenn der Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 50 verringert wird. Wenn die Temperatur der Batterie 50 größer oder gleich der vorab eingestellten Temperatur ist, ist der Bereich der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout ausreichend. In diesem Fall ist es vorzuziehen, den Ladezustand SOC* der Batterie 50 auf den niedrigen Zustand beizubehalten, anstelle die Batterie 50 aufzuwärmen, um den Bereich zwischen den Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout zu erhöhen, während der Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 50 verringert wird. Diese Anordnung ermöglicht der Batterie 50, soviel Antriebsenergie wie möglich bei Regenerieren des Motors MG2 zu laden, wobei das Energieverhalten (Energieleistungsvermögen) des Fahrzeugs somit insgesamt verbessert wird. Aus diesem Grund wird, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist, das heißt, wenn der Unterbrechungsbetrieb der Maschine 22 unterbunden ist, unter der Bedingung, dass die Batterie Tb niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist, die Aufwärmsteuerung durchgeführt, wohingegen unter der Bedingung, dass die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tα ist und niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tβ ist, die Niedrigladezustandssteuerung durchgeführt wird.
In dem Hybridfahrzeug 20 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel stellt die Antriebssteuerung die Ladezustandsanforderung SOC* auf den vorab eingestellten Referenzladezustand S1 für den normalen Zustand ein und steuert die Maschine 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* sowie zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50, wenn die Kühlwassertemperatur Tw größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Twref ist. Die Antriebssteuerung (Aufwärmsteuerung) stellt die Ladezustandsanforderung SOC* abwechselnd auf den niedrigen Ladezustand S2 und den hohen Ladezustand S3 ein und steuert die Maschine 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 ein, wenn die Kühlwassertemperatur Twref niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist. Die Antriebssteuerung (Niedrigladezustandssteuerung) stellt die Ladezustandsanforderung SOC* auf den niedrigen Ladezustand S4 ein und steuert die Maschine 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb niedriger oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tα ist und niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tβ ist. Diese Steuerung verbessert das Antriebsverhalten und das Energieverhalten des Fahrzeugs. Die Antriebssteuerung (normale Steuerung) unterbindet den Unterbrechungsbetrieb der Maschine 22, stellt die Ladezustandsanforderung SOC* auf den vorab eingestellten Referenzladezustand S1 ein und steuert die Maschine 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tβ ist. Diese Steuerung verbessert das Lade-Entlade-Verhalten der Batterie 50 und das Energieverhalten des Fahrzeugs.
Das Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel stellt die Ladezustandsanforderung SOC* abwechselnd auf den niedrigen Ladezustand S2, der niedriger als der vorab eingestellte Referenzladezustand S1 für den normalen Zustand ist, und auf den hohen Ladezustand S3 ein, der höher als der vorab eingestellte Referenzladezustand S1 ist, und steuert Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC*. Die Ladezustandsanforderung SOC* kann abwechselnd auf den vorab eingestellte Referenzladezustand S1 und den niedrigen Ladezustand S2 eingestellt werden. Jedes Verfahren ist gut, solang wie die Batterie 50 durch Laden und Entladen aufgeladen wird.
Das Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel spezifiziert die Zulassung oder Nichtzulassung des Unterbrechungsbetriebs der Maschine 22 auf der Grundlage der Batterietemperatur Tb und der Kühlwassertemperatur Tw in dem Unterbrechungsbetrieb-/-Nichtzulassungsspezifizierungsprozess gemäß 6. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Antriebssteuerung eines Fahrzeugs, das mit einem Heizungssystem ausgerüstet ist, das eine Fahrgastzelle durch Abgas der Maschine 22 aufwärmt, eine Unterbindung des Unterbrechungsbetriebs der Maschine 22 unter der Bedingung spezifizieren, dass ein Heizen der Fahrgastzelle erforderlich ist.
Das Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel führt die normale Steuerung unter der Bedingung durch, dass die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tβ ist und die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist. Die Steuerung kann in der vorstehend beschriebenen Bedingung die Niedrigladezustandssteuerung beibehalten.
In dem Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Leistung des Motors MG2 an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle durch die Übertragung durch das Untersetzungsgetriebe 35 ausgegeben. Die erfindungsgemäße Technik ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt, sondern ist ebenfalls auf ein Hybridfahrzeug 120 gemäß einem in 13 gezeigten weiteren modifizierten Beispiel anwendbar. In dem Hybridfahrzeug 120 gemäß dieser modifizierten Konfiguration wird die Leistung des Motors MG2 auf eine Achse (eine Achse, die mit Rädern 64a und 64b verbunden ist) übertragen, die sich von der Achse unterscheidet, die mit der Ringradwelle 32a (die Achse, die mit den Antriebsrädern 63a und 63b verbunden ist) verbunden ist.
In dem Hybridfahrzeug 20 gemäß dem Ausführungsbeispiel wird die Leistung der Maschine 22 über den Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 an die Ringradwelle 32a ausgegeben, die als die Antriebswelle fungiert, die mit den Antriebrädern 63a und 63b verbunden ist. Gemäß einer weiteren möglichen Modifikation gemäß 14 kann ein Hybridfahrzeug 220 ein Motor mit einem Rotorpaar 230 aufweisen, das einen mit der Kurbelwelle 26 der Maschine 22 verbundenen inneren Rotor 232 und einen mit der Antriebswelle verbundenen äußeren Rotor 234 aufweist, um die Leistung auf die Antriebsräder 63a und 63b auszugeben, und überträgt einen Teil der aus der Maschine 22 ausgegebenen Leistung auf die Antriebswelle, wohingegen der restliche Teil der Leistung in elektrische Leistung umgewandelt wird.
Die Technik der Erfindung ist nicht auf das Hybridfahrzeug beschränkt, sondern ist ebenfalls auf ein anderes Fahrzeug als das Hybridfahrzeug oder ein Steuerungsverfahren des Fahrzeugs anwendbar.
Die primären Elemente gemäß dem Ausführungsbeispiel und dessen modifizierten Beispiele sind auf die primären Bestandteile in den Patentansprüchen der Erfindung abgebildet, wie es nachstehend beschrieben ist. Die Maschine 22 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist äquivalent der ”Brennkraftmaschine”. Die Kombination des Leistungsverteilungsintegrationsmechanismus 30 mit dem Motor MG1 gemäß dem Ausführungsbeispiel entspricht der ”elektrischen Leistungserzeugungseinheit”. Der Motor MG2 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu dem ”Motor”. Die Batterie 50 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu der ”Akkumulatoreinheit”. Der Temperatursensor 51 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu der ”Temperaturerfassungseinrichtung”. Die elektronische Hybridsteuerungseinheit 70, die die Prozedur (Verarbeitung) von Schritt S100 in der Antriebssteuerungsroutine gemäß 4 ausführt, die die Drehmomentanforderung Tr* auf der Grundlage der Fahrpedalöffnung Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V einstellt, gemäß dem Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu dem ”Antriebskraftanforderungseinstellungsmodul”. Die Kombination der elektrischen Hybridsteuerungseinheit 70, die die Prozeduren der Antriebssteuerungsroutine gemäß 4, die Unterbrechungsbetriebs-Zulassungsspezifizierungsroutine gemäß 6 und den Lade-Entlade-Anforderungseinstellungsprozess gemäß 10 mit der Maschinen-ECU 24, die die Maschine 22 mit der Solldrehzahl Ne* und dem Solldrehmoment Te* antreibt und steuert, und mit der Motor-ECU 40 ausführt, die die Motoren MG1 und MG2 mit dem Drehmomentbefehl Tm1* und Tm2* gemäß dem Ausführungsbeispiel antreibt und steuert, ist äquivalent zu der ”Steuerungsrichtung”. In diesen Routinen stellt, wenn die Kühlwassertemperatur Tw größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tbref ist, die Prozedur bzw. Verarbeitung die Ladezustandsanforderung SOC* auf den vorab eingestellten Referenzladezustand S1 für den normalen Zustand ein, stellt die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* der Maschine 22 sowie die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 ein, und sendet diese Steuerungssignale zu der Maschinen-ECU 24 und der Motor-ECU 40. In diesen Routinen stellt die Verarbeitung (Aufwärmsteuerung) die Ladezustandsanforderung SOC* abwechselnd auf den niedrigen Ladezustand S2 und den hohen Ladezustand S3 ein, stellt die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* der Maschine 22 sowie die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 ein und sendet diese Steuerungssignale zu der Maschinen-ECU 24 und der Motor-ECU 40, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist. In diesen Routinen stellt die Verarbeitung (Niedrigladezustandssteuerung) die Ladezustandsanforderung SOC* auf den niedrigen Ladezustand S4 ein, stellt die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* der Maschine 22 sowie die Drehmomentbefehle Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 ein und sendet diese Steuerungssignale zu der Maschinen ECU 24 und der Motor-ECU 40, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tα ist und niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tβ ist. Der Motor MG1 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu dem ”Generator”. Der Leistungsverteilungs- und -Integrationsmechanismus 30 gemäß dem Ausführungsbeispiel ist äquivalent zu der ”Leistungseingabe-/-ausgabeanordnung der Dreiwellenbauart”. Der Motor mit Rotorpart 230 gemäß dem modifizierten Beispiel ist ebenfalls äquivalent zu der ”elektrischen Leistungserzeugungseinheit”. Die ”Brennkraftmaschine” ist nicht auf eine Brennkraftmaschine begrenzt, die Leistung mittels eines auf Kohlenwasserstoff basierenden Kraftstoff wie Benzin oder Diesel liefert, sondern jede Art von Brennkraftmaschine wie eine mit wasserstoffbetriebene Brennkraftmaschine kann verwendet werden. Die ”elektrische Leistungserzeugungseinheit” ist nicht auf die Kombination des Leistungsverteilungs- und Integrationsmechanismus 30 mit dem Motor MG1 oder dem Motor mit Rotorpaar 230 begrenzt, und jede Art von Mechanismus, der elektrische Leistung mit zumindest einem Teil der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine erzeugt, wie ein Mechanismus, der mit der Antriebswelle verbunden ist, die mit einer Achse verbunden ist, und ebenfalls mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, und der in der Lage ist, unabhängig von der Antriebswelle gedreht zu werden und Leistung an und von der Antriebswelle und der Ausgangswelle durch Eingabe und Ausgabe elektrischer Leistung und mechanischer Leistung abgeben und aufnehmen kann, kann verwendet werden. Der ”Motor” ist nicht auf den Motor MG2 begrenzt, der als Synchronmotorgenerator aufgebaut ist, sondern es kann jede Art von Motor, der elektrische Leistung aufnehmen und abgeben kann, wie ein Induktionsmotor verwendet werden. Die ”Akkumulatoreinheit” ist nicht auf die Batterie wie eine Lithium-Ionen-Batterie begrenzt, sondern es kann jede Art von Akkumulator, der elektrische Leistung an und von der elektrischen Leistungserzeugungseinheit und dem Motor abgeben und aufnehmen kann, wie eine andere Art von Batterie wie beispielsweise ein Nickelhydridbatterie oder ein Kondensator verwendet werden. Der ”Antriebs kraftanforderungseinstellungsmechanismus” ist nicht auf den Mechanismus begrenzt, der die Drehmomentanforderung Tr* auf der Grundlage der Fahrpedalöffnung Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V einstellt, sondern es kann jede Art von Mechanismus, der die zum Antrieb des Fahrzeugs erforderliche Antriebskraftanforderung einstellt, wie ein Mechanismus, der eine Drehmomentanforderung lediglich auf der Grundlage der Fahrpedalöffnung Acc einstellt, oder ein Mechanismus verwendet werden, der die Drehmomentanforderung auf der Grundlage einer Fahrposition auf einem Fahrweg in dem Fall einstellt, wenn der Fahrweg vorab eingestellt ist. Das ”Steuerungsmodul” ist nicht auf die Kombination aus der elektronischen Hybridsteuerungseinheit 70, der Maschinen-ECU 24 und der Motor-ECU 40 begrenzt, sondern das Steuerungsmodul kann durch eine einzelne elektronische Steuerungseinheit aufgebaut sein. Außerdem ist das ”Steuerungsmodul” nicht auf das nachfolgend beschriebene Modul begrenzt. Das Modul stellt die Ladzustandsanforderung SOC* auf den vorab eingestellten Ladezustand S1 für den normalen Zustand ein und steuert die Maschine 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanfoderung Tr* and die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 und zum Antrieb des Fahrzeugs, wenn die Kühlwassertemperatur Tw größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tbref ist. Das Modul (Aufwärmsteuerung) stellt die Ladezustandsanforderung SOC* abwechselnd auf den niedrigen Ladezustand S2 und den hohen Ladezustand S3 ein, und steuert die Maschine 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 und zum Antrieb des Fahrzeugs, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist. Das Modul (Niedrigladezustandssteuerung) stellt die Ladezustandsanforderung SOC* auf den niedrigen Ladezustand S4 ein und steuert die Maschine 22 sowie die Motoren MG1 und MG2 zum Laden und Entladen der Batterie 50 mit der eingestellten Ladezustandsanforderung SOC* und zur Ausgabe der Drehmomentanforderung Tr* an die Ringradwelle 32a oder die Antriebswelle innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen Win und Wout der Batterie 50 und zum Antrieb des Fahrzeugs, wenn die Kühlwassertemperatur Tw niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Twref ist und die Batterietemperatur Tb größer oder gleich der vorab eingestellten Referenztemperatur Tα ist und niedriger als die vorab eingestellte Referenztemperatur Tβ ist. Jede Art von Modul kann verwendet werden, das unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht unterbunden ist, einen Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine durchführt und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um eine Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird und die Abgabe einer Antriebskraft gewährleistet wird, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, wobei eine Steuerung unter einer Vielzahl von Steuerungen, die eine Aufwärmsteuerung und eine Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen, in Reaktion auf die erfasste Akkumulatortemperatur ausgewählt wird und die ausgewählte Steuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist, wobei die Aufwärmsteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, und Laden und Entladen der Akkumulatoreinheit zum Aufwärmen der Akkumulatoreinheit zu gewährleisten, wobei die Niedrigladungsmengensteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Lademenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine niedrige Soll-Ladungsmenge ist, die niedriger als die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge ist, und um die Abgabe der Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist. Der ”Generator” ist nicht auf den Motor MG1 begrenzt, der als Synchronmotorgenerator aufgebaut ist, sondern es kann jede Art von Motor, der elektrische Leistung aufnehmen und abgeben kann, wie beispielsweise ein Induktionsmotor verwendet werden. Das ”Leistungseingabe-/-ausgabemodul der Dreiwellenbauart” ist nicht auf den vorstehend beschriebenen Leistungsverteilungs- und -Integrationsmechanismus 30 begrenzt, sondern es kann jede Art von Modul verwendet werden, das mit den drei Wellen der Antriebswelle, der Ausgangswelle und der Drehwelle des Generators verbunden ist und Leistung auf der Grundlage der an und von irgendwelchen zwei Wellen der drei Wellen zugeführten und abgegebenen Leistung zu und von der verbliebenen Welle aufnimmt und abgibt, wie ein Modul, das einen Planetengetriebemechanismus der Doppelritzelbauart verwendet, ein Modul, das mit vier oder mehr Wellen durch Kombinieren eine Vielzahl von Planetengetriebemechanismen verbunden ist, oder ein Modul, das einen Funktion aufweist, die sich von dem Planetengetriebe unterscheidet, wie beispielsweise ein Differentialgetriebe. Die vorstehend beschriebene Abbildung der primären Elemente gemäß dem Ausführungsbeispiel und seiner modifizierten Beispiele auf die primären Bestandteile ist nicht beschränkend in irgendeiner Weise, sondern ist lediglich veranschaulichend zur konkreten Beschreibung der Arten zur Ausführung der Erfindung. Das heißt, dass das Ausführungsbeispiel und dessen modifizierten Beispiele, die vorstehend beschrieben worden sind, in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht beschränkend zu betrachten sind.
Das Ausführungsbeispiel und dessen modifizierte Beispiele, die vorstehend beschrieben worden sind, sind in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht beschränkend zu betrachten. Es können viele andere Modifikationen, Änderungen und Abänderungen ohne Abweichung vom Umfang oder dem Geist der Hauptcharakteristiken der vorliegenden Erfindung geben.
Die Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr.: 2007-114645 , die am 24. April 2007 eingereicht worden ist, einschließlich Beschreibung, Zeichnungen und Patentansprüche ist hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit einbezogen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Technik gemäß der Erfindung ist vorzugsweise auf die Herstellungsindustrie von Hybridfahrzeugen anwendbar.
Zusammenfassung
In einem Hybridfahrzeug, das mit einer Maschine, einem Planetengetriebemechanismus, der mit der Ausgangswelle der Maschine und mit einer Antriebswelle verbunden ist, einem ersten Motor, der mit dem Planetengetriebe verbunden ist, einem zweiten Motor, der Leistung an und von der Antriebswelle angibt und aufnimmt, und einer Batterie ausgerüstet ist, die elektrische Leistung an und von den Motoren abgibt und aufnimmt, führt, wenn eine Kühlwassertemperatur Tw der Maschine niedriger als ein Schwellwert Twref ist, das heißt, ein Unterbrechungsbetrieb der Maschine unterbunden ist, eine Steuerungseinrichtung einer Aufwärmsteuerung unter der Bedingung durch, dass die Batterietemperatur Tb eine vorab eingestellte Referenztemperatur Tα ist, wohingegen eine Niedrigladezustandssteuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass ein Batterietemperatur Tb größer oder gleich einer vorab eingestellten Referenztemperatur Tα und niedriger als eine vorab eingestellte Referenztemperatur Tβ ist. Die Aufwärmsteuerung bewirkt, dass die Batterie zwangsweise durch Einstellung eines Ladezustands der Batterie abwechselnd auf einen niedrigen Ladezustand und einen hohen Ladezustand geladen und entladen wird, und gewährleistet die Abgabe einer Antriebskraft äquivalent zu der Antriebskraftanforderung zum Antrieb des Fahrzeugs innerhalb von Eingangs- und Ausgangsgrenzen der Batterie. Die Niedrigladezustandssteuerung bewirkt, dass die Batterie geladen und entladen wird, um einen Ladezustand der Batterie auf einen vorab eingestellten niedrigen Ladezustand zu erreichen, der niedriger als ein normaler Ladezustand ist, und gewährleistet die Abgabe einer Antriebskraft äquivalent zu der Antriebskraftanforderung zum Antrieb des Fahrzeugs innerhalb der Eingangs- und Ausgangsgrenzen der Batterie.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2000-92614 [0002]
- JP 2007-114645 [0072]

Claims

Fahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine, einer elektrische Leistungserzeugungseinheit, die elektrische Leistung mit zumindest einem Teil einer Leistung der Brennkraftmaschine erzeugt, einem Motor, der Leistung aus einer Achse aufnimmt und Leistung an die Achse abgibt, einer Akkumulatoreinheit, die elektrische Leistung aus der elektrischen Leistungserzeugungseinheit und dem Motor aufnimmt und an die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor abgibt, einer Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur der Akkumulatoreinheit erfasst, einem Antriebskraftanforderungseinstellungsmodul, das eine Antriebskraftanforderung zum Antrieb des Fahrzeugs einstellt, einem Steuerungsmodul, das unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht unterbunden ist, einen Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine durchführt und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um eine Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird und die Abgabe einer Antriebskraft gewährleistet wird, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, wobei eine Steuerung unter einer Vielzahl von Steuerungen, die eine Aufwärmsteuerung und eine Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen, in Reaktion auf die erfasste Akkumulatortemperatur ausgewählt wird und die ausgewählte Steuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist, wobei die Aufwärmsteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, und Laden und Entladen der Akkumulatoreinheit zum Aufwärmen der Akkumulatoreinheit zu gewährleisten, wobei die Niedrigladungsmengensteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Lademenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine niedrige Soll-Ladungsmenge ist, die niedriger als die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge ist, und um die Abgabe der Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Steuerungsmodul die Aufwärmsteuerung unter der Bedingung durchführt, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Akkumulatortemperatur niedriger als eine vorab eingestellte erste Temperatur ist, wohingegen die Niedrigladungsmengensteuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Akkumulatortemperatur größer oder gleich der vorab eingestellten ersten Temperatur ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei das Steuerungsmodul den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird, und um die Abgabe der Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, wenn der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Akkumulatortemperatur größer oder gleich einer vorab eingestellten zweiten Temperatur ist, die größer als die vorab eingestellte erste Temperatur ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine der Unterbrechungsbetriebsunterbindungs-Bedingungen zur Unterbindung des Unterbrechungsbetriebs der Brennkraftmaschine eine Bedingung ist, dass eine Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine niedriger als eine vorab eingestellte Wassertemperatur ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Steuerungsmodul Eingangs- und Ausgangsgrenzen der Akkumulatoreinheit auf der Grundlage der erfassten Temperatur der Akkumulatoreinheit und eines Ladezustands der Akkumulatoreinheit einstellt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, innerhalb eines Bereichs der eingestellten Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen zu gewährleisten.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Akkumulatoreinheit eine Lithium-Ionen-Batterie ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Leistungserzeugungseinheit ein Mechanismus zur Eingabe/Ausgabe elektrischer Leistung/mechanischer Leistung ist, der mit der mit der Achse gekoppelten Antriebswelle und mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, um unabhängig in Bezug auf die Antriebswelle zu drehen, und zumindest einen Teil der Leistung aus der Brennkraftmaschine auf die Antriebswelle durch Eingabe und Ausgabe elektrischer Leistung und mechanischer Leistung ausgibt.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei der der Mechanismus zur Eingabe/Ausgabe elektrischer Leistung/mechanischer Leistung einen Generator, der Leistung aufnimmt und abgibt, und eine Leistungeingabe-/-ausgabeanordung der Dreiwellenbauart aufweist, der mit drei Wellen, der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine, einer Drehwelle des Generators und der Antriebswelle verbunden ist, wobei die Leistungseingabe-/-ausgabeanordung derart eingerichtet ist, dass sie auf der Grundlage der Leistung, die von und an irgendwelchen zwei Wellen unter den drei Wellen aufgenommen oder abgegeben wird, Leistung von einer restliche Welle aufnimmt und an die restliche Welle abgibt.
Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Leistungserzeugungseinheit, die elektrische Leistung mit zumindest einem Teil einer Leistung aus der Brennkraftmaschine erzeugt, einen Motor, der Leistung aus einer Achse aufnimmt und an die Achse abgibt, und eine Akkumulatoreinheit aufweist, die elektrische Leistung aus der elektrischen Leistungserzeugungseinheit und dem Motor aufnimmt und an die elektrische Leistungserzeugungseinheit und den Motor abgibt, wobei das Fahrzeugsteuerungsverfahren die Schritte aufweist: (a) Einstellen einer Antriebsleistungsanforderung zum Antrieb des Fahrzeugs, und (b) Durchführen eines Unterbrechungsbetriebs der Brennkraftmaschine und Steuern der Brennkraftmaschine, der Leistungserzeugungseinheit und des Motors, um eine Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird, und um die Abgabe einer Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, unter der Bedingung, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine nicht unterbunden ist, wobei eine Steuerung aus einer Vielzahl von Steuerungen, die eine Aufwärmsteuerung und eine Niedrigladungsmengensteuerung aufweisen, in Reaktion auf die erfasste Akkumulatortemperatur ausgewählt wird und die ausgewählte Steuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist, wobei die Aufwärmsteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um eine Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftforderung ist, und Laden und Entladen der Akkumulatoreinheit zum Aufwärmen der Akkumulatoreinheit zu gewährleisten, wobei die Niedrigladungsmengensteuerung den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese eine niedrige Soll-Ladungsmenge wird, die niedriger als die vorab eingestellte Ladungsmenge ist, und um die Abgabe der Antriebskraft zu gewährleisten, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist.
Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei der Schritt (b) die Aufwärmsteuerung unter der Bedingung durchführt, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Akkumulatortemperatur niedriger als eine vorab eingestellte erste Temperatur ist, wohingegen die Niedrigladungsmengensteuerung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Temperatur der Akkumulatoreinheit größer oder gleich der vorab eingestellten ersten Temperatur ist.
Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei der Schritt (b) den Betrieb der Brennkraftmaschine fortsetzt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Ladungsmenge der Akkumulatoreinheit derart zu justieren, dass diese die vorab eingestellte Soll-Ladungsmenge wird, und um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, zu gewährleisten, wenn der Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbunden ist und die erfasste Temperatur der Akkumulatoreinheit größer oder gleich einer vorab eingestellten zweiten Temperatur ist, die größer als die vorab eingestellte erste Temperatur ist.
Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei eine der Unterbrechungsbetriebsunterbindungs-Bedingungen, die den Unterbrechungsbetrieb der Brennkraftmaschine unterbindet, eine Bedingung ist, dass eine Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine niedriger als eine vorab eingestellte Wassertemperatur ist.
Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Schritt (b) Eingangs- und Ausgangsbegrenzungen der Akkumulatoreinheit auf der Grundlage der erfassten Temperatur der Akkumulatoreinheit und eines Ladezustands der Akkumulatoreinheit einstellt und die Brennkraftmaschine, die Leistungserzeugungseinheit und den Motor steuert, um die Abgabe der Antriebskraft, die äquivalent zu der eingestellten Antriebskraftanforderung ist, innerhalb eines Bereichs der eingestellten Eingangs- und Ausgangsgrenzen zu gewährleisten.