DE112009000039T5 - Hybridantriebssystem - Google Patents

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Jin Anjo Izawa
Yoshinori Anjo Oono
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Abstract

Hybridantriebssystem, enthaltend:
ein Eingangsbauteil, das mit einem Motor verbunden ist;
ein Ausgabebauteil, das mit einem Rad verbunden ist;
eine erste drehende elektrische Maschine;
eine zweite drehende elektrische Maschine;
ein Differenzialgetriebe;
ein Steuerungsmittel zum Steuern der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine;
ein elektrisches Leistungsversorgungsmittel zum Beliefern der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine mit einer elektrischen Leistung, wobei
das Differenzialgetriebe mindestens drei drehende Elemente von einem ersten drehenden Element, einem zweiten drehenden Element und einem dritten drehenden Element in der Drehzahl nach enthält, und die erste drehende elektrische Maschine mit dem ersten drehenden Element verbunden ist, das Eingangsbauteil mit dem zweiten dre-henden Element verbunden ist, und das Ausgabebauteil oder die zweite drehende elektri-sche Maschine, oder beide mit dem dritten drehenden Element verbunden ist/sind;
das Steuerungsmittel eine Schwankungsausgleichssteuerung durchführt, die ein Ausgangsdrehmoment der zweiten...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem mit einem Eingangsbauteil, das mit einem Motor verbunden ist, einem Ausgangsbauteil, das mit einem Rad verbunden ist, einer ersten drehenden elektrischen Maschine, einer zweiten drehenden elektrischen Maschine, einem Differenzialgetriebe, einem Steuerungsmittel, das die erste drehende elektrische Maschine und die zweite drehende elektrische Maschine steuert, und einem elektrischen Leistungsversorgungsmittel, das die erste drehende elektrische Maschine und die zweite drehende elektrische Maschine mit einer elektrischen Leistung versorgt.
  • Hintergrundtechnik
  • In letzter Zeit erhalten Hybridfahrzeuge mit einem Motor und einer drehenden elektrischen Maschine (ein Motor oder ein Generator) als Antriebsleistungsquellen aus Sicht von Energiespar- und Umweltaspekten zunehmend Beachtung. Verschiedene Maßnahmen sind vorgeschlagen worden für Hybridantriebssysteme, die in Hybridfahrzeugen verwendet werden. Viele dieser Hybridfahrzeuge, selbst ohne dass sie eine drehende elektrische Maschine haben, die zum Starten des Motors bestimmt ist, erlauben das Starten des Motors unter Verwendung einer drehenden elektrischen Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs. Patendokument 1 offenbart beispielsweise ein Hybridantriebssystem, das einem Motor erlaubt unter Verwendung einer drehenden elektrischen Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs gestartet zu werden.
  • Mit anderen Worten, das in dem Patentdokument 1 offenbarte System ist ein so genanntes Hybridantriebssystem vom Split-Typ, enthaltend einen Motor, der betrieben wird durch Verbrennung eines Kraftstoffs, einen Verteilungsantriebsmechanismus, der eine Ausgabe bzw. Ausgangsleistung des Motors mechanisch an eine erste drehende elektrische Maschine und ein Ausgabebauteil verteilt, und eine zweite drehende elektrische Maschine, die eine Drehkraft zwischen dem Ausgabebauteil und einem Antriebsrad anlegt. Das Hybridantriebssystem ist aufgebaut, um den Motor zu starten, indem die erste drehende elektrische Maschine verwendet wird, die den Motor durch den Verteilungsmechanismus drehend antreibt. Das Hybridantriebssystem enthält ferner ein Antriebskraftschwankungsverhinderungsmittel, das verhindert, dass eine Fahrzeugantriebskraft schwankt, die ansonsten verursacht werden würde durch eine Reaktionskraft, die auf das Ausgabebauteil wirkt, wenn der Motor gestartet wird, oder dergleichen.
  • Das Leistungsschwankungsverhinderungsmittel ist ein Parkverriegelungsmittel, das mechanisch verhindert, dass das Rad dreht, durch eine Parkoperation, die von einem Fahrer durchgeführt wird, oder durch ein Startzeitmotorsteuerungsmittel, das die zweite drehende elektrische Maschine steuert, um Schwankungen in der Antriebskraft, die durch den Motorstart verursacht werden, auszugleichen.
    • [Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP-A-09-170533
  • Offenbarung der Erfindung
  • Wenn beispielsweise versucht wird, den Motor zu starten oder eine plötzliche Beschleunigung in einem Umfeld durchgeführt wird, beispielsweise wenn eine Außentemperatur gering ist, bei der eine Batterie, die die drehende elektrische Maschine mit einer elektrischen Leistung versorgt, nicht in der Lage ist, ihre voll Leistungsfähigkeit zu bieten, kann als ein Ergebnis einer großen Drehmomentausgabe der drehenden elektrischen Maschine eine Batteriespannung manchmal plötzlich abfallen. Ein Batteriespannungsabfall stellt dahingehend ein Problem dar, dass sich die Ausgabe bzw. Ausgangsleistung der drehenden elektrischen Maschine verringert und sich die Fahrzeugleistungsperformance verschlechtert, was ferner eine kürzere Betriebslebensdauer der Batterie zur Folge hat. Dies schreit geradezu nach einer Steuerung zur Wiederherstellung der Batteriespannung auf einen normalen Zustand, wenn die Batterie in einen niedrigen Spannungszustand läuft. Wenn der Motor in einem Betriebszustand ist, kann speziell die Batteriespannung auf den normalen Zustand wiederhergestellt werden, indem das Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden elektrischen Maschine begrenzt wird, die hauptsächlich als Motor dient, um dadurch einen Batteriestrom, der in der zweiten drehenden elektrischen Maschine verwendet wird, zu begrenzen. Wenn der Motor in einem stationären Zustand ist, wird dagegen die erste drehende elektrische Maschine verwendet, um den Motor drehend anzutreiben, um dadurch den Motor zu starten, und die Antriebskraft des Motors wird anschließend verwendet, um die Batterie mit der elektrischen Leistung zu laden, die durch die erste drehende elektrische Maschine erzeugt wird, so dass die Batteriespannung auf den normalen Zustand wiederhergestellt werden kann. Zu diesem Zeitpunkt ist es auch notwendig, das Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden elektrischen Maschine zu begrenzen, um dadurch den Batteriestrom zu begrenzen, der in der zweiten drehenden elektrischen Maschine verwendet wird, um die elektrische Leistung verfügbar zu machen, die zum Antreiben der ersten drehenden elektrischen Maschine notwendig ist, wenn der Motor gestartet wird, und um die Batteriespannung umgehend auf den normalen Zustand wiederherzustellen.
  • Wenn das Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden elektrischen Maschine während der Steuerung des Ausgangsdrehmoments der zweiten drehenden elektrischen Maschine begrenzt wird zum Ausgleichen der Schwankungen der Antriebskraft als ein Ergebnis des Motorstartens, wie oben beschrieben, können jedoch Fälle auftreten, bei denen eine angemessene Steuerung der zweiten drehenden elektrischen Maschine nicht durchgeführt werden kann zum Ausgleichen der Schwankungen der Antriebskraft. In diesem Fall wird das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine zum Starten des Motors an das Rad übertragen, so dass Schwankungen in der Antriebskraft des Fahrzeugs, die von dem Fahrer nicht erwartet werden, auftreten können.
  • Die vorliegende Erfindung ist im Licht der obigen Probleme gemacht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridantriebssystem zu schaffen, das in der Lage ist, eine Spannung eines elektrischen Leistungsversorgungsmittels auf einen normalen Zustand wiederherzustellen, wenn das elektrische Leistungsversorgungsmittel, beispielsweise eine Batterie, in einen niedrigen Spannungszustand läuft, und das Auftreten von von einem Fahrer nicht erwarteten Schwankungen in der Antriebskraft eines Fahrzeugs, als ein Ergebnis eines Ausgangsdrehmoments einer ersten drehenden elektrischen Maschine zum Starten eines Motors, das an ein Rad übertragen wird, zu verhindern.
  • Um die obige Aufgabe zu lösen, ist ein Hybridantriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, das ein Eingabebauteil, das mit einem Motor verbunden ist, ein Ausgabebauteil, das mit einem Rad verbunden ist, eine erste drehende elektrische Maschine, eine zweite drehende elektrische Maschine, ein Differenzialgetriebe, ein Steuerungsmittel zum Steuern der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine, und ein elektrisches Leistungsversorgungsmittel zum Beliefern der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine mit einer elektrischen Leistung enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das Differenzialgetriebe mindestens drei drehende Elemente von einem ersten drehenden Element, einem zweiten drehenden Element und einem dritten drehenden Element der Drehzahl nach enthält, und die erste drehende elektrische Maschine mit dem ersten drehenden Element verbunden ist, das Eingabebauteil mit dem zweiten drehenden Element verbunden ist, und das Ausgabebauteil oder die zweite drehende Maschine, oder beide mit dem dritten drehenden Element verbunden sind; das Steuerungsmittel eine Schwankungsausgleichssteuerung durchführt, die ein Ausgangs drehmoment der zweiten drehenden elektrischen Maschine steuert, so dass die Drehmomentschwankungen des Ausgabebauteils ausgeglichen werden, die durch Schwankungen in einem Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine verursacht werden; und das Steuerungsmittel eine Drehmomentbegrenzungssteuerung durchführt, die das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine in positiver Richtung begrenzt, während das Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden elektrischen Maschine begrenzt wird, wenn das elektrische Leistungsversorgungsmittel in einen vorbestimmten niedrigen Spannungszustand läuft.
  • Man beachte, dass in der vorliegenden Anmeldung der Begriff „Verbindung” verwendet wird, um zusätzlich zu einem Aufbau, der direkt eine Drehung überträgt, einen Aufbau zu umfassen, der die Drehung indirekt über ein oder zwei oder mehrere Bauteile überträgt. In der vorliegenden Erfindung wird ferner der Ausdruck „drehende elektrische Maschine” verwendet, um die Begriffe Motor, Generator und Motor-Generator, der die Funktion des Motors und des Generators, falls notwendig, erfüllt, zu umfassen. Zusätzlich gibt in der vorliegenden Anmeldung der Ausdruck „positive Richtung” an, dass die Richtung, in der eine Drehung oder ein Drehmoment an irgendeines der drehenden Elemente des Differenzialgetriebes übertragen wird, die gleiche ist, wie die Ausgaberichtung der Drehung oder des Drehmoments des Motors, und „negative Richtung” ist dazu entgegengesetzt.
  • In dem Hybridantriebssystem, das die oben beschriebenen Ausgestaltungen aufweist, arbeitet die erste drehende elektrische Maschine hauptsächlich als Generator. Während der Motor betrieben wird, gibt speziell die erste drehende elektrische Maschine ein Drehmoment in der negativen Richtung aus, um eine Reaktionskraft eines Motordrehmoments zu empfangen und das Motordrehmoment an das Ausgabebauteil zu übertragen. Grundsätzlich gibt die erste drehende elektrische Maschine ein Drehmoment in der positiven Richtung nur während des Motorstartens aus. Gemäß dieser charakteristischen Ausgestaltung erlaubt das Begrenzen des Ausgangsdrehmoments der zweiten drehenden elektrischen Maschine, wenn das elektrische Leistungsversorgungsmittel in den vorbestimmten niedrigen Spannungszustand läuft, unabhängig davon, ob der Motor in einem Betriebszustand oder in einem stationären Zustand ist, eine Begrenzung des Stroms, der in der zweiten drehenden elektrischen Maschine verwendet wird, wodurch die Spannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels auf ihren normalen Zustand wiederhergestellt werden kann. In diesem Zustand hilft das Begrenzen des Ausgangsdrehmoments der ersten drehenden elektrischen Maschine in positiver Richtung dabei zu verhindern, dass die erste drehende elektrische Maschine ein großes Drehmoment ausgibt, um den Motor von seinem stationären Zustand aus zu starten. Im Gegensatz zu dem Fall, bei dem nur das Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden elektri schen Maschine begrenzt wird, können folglich von dem Fahrer nicht erwartete Schwankungen in einer Antriebskraft des Fahrzeugs, die als Ergebnis einer Übertragung des Ausgangsdrehmoments der ersten drehenden elektrischen Maschine zum Starten des Motors an das Rad auftreten, verhindert werden. Zusätzlich, da das Ausgangsdrehmoment in negativer Richtung der ersten drehenden elektrischen Maschine zu diesem Zeitpunkt nicht begrenzt ist, kann die elektrische Leistungserzeugung durch die erste drehende elektrische Maschine erfolgen, wenn der Motor betrieben wird, so dass eine Regeneration der elektrischen Leistung in dem elektrischen Leistungsversorgungsmittel erreicht werden kann. Folglich kann die Spannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels schnell in den normalen Zustand wiederhergestellt werden.
  • Vorzugsweise steuert das Steuerungsmittel bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung derart, dass die erste drehende elektrische Maschine ein Drehmoment nur in negativer Richtung ausgibt, während das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine in positiver Richtung Null gemacht wird.
  • Dadurch, dass das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine in positiver Richtung Null gemacht wird, wie oben beschrieben, kann die erste drehende elektrische Maschine davor bewahrt werden, ein Drehmoment auszugeben, das für den Start des Motors nicht ausreichend ist. Dies macht den Strom, der in der ersten drehenden elektrischen Maschine verwendet wird, gleich Null, so dass die Spannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels schneller in den Normalzustand wiederhergestellt werden kann. Darüber hinaus, da zu diesem Zeitpunkt die erste drehende elektrische Maschine nur das Drehmoment in negativer Richtung ausgibt, erzeugt die erste drehende elektrische Maschine eine elektrische Leistung, wenn der Motor arbeitet, so dass eine Regeneration der elektrischen Leistung in dem elektrischen Leistungsversorgungsmittel erreicht werden kann.
  • Das Steuerungsmittel hebt die Begrenzung des Ausgangsdrehmoments der ersten drehenden elektrischen Maschine bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung vorzugsweise auf, wenn das Ausgabebauteil stationär ist beziehungsweise steht.
  • Wenn das Ausgabebauteil stationär ist, also nicht drehbar ist, besteht keine weitere Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine an irgendeine Stelle auf der Seite des Rads übertragen wird, die weiter weg ist als das Ausgabebauteil. Selbst wenn die erste drehende elektrische Maschine ein Drehmoment in positiver Richtung ausgibt, beispielsweise zum Starten des Motors, besteht folglich keine Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Ausgangsdrehmoment an das Rad übertragen wird, was ein Auftreten von Schwankungen in der Antriebskraft des Fahrzeugs, die von dem Fahrer nicht erwartet werden, verursachen würde. Gemäß diesem Aufbau kann folglich der Motor schnell gestartet werden, während das Auftreten von Schwankungen in der Antriebskraft des Fahrzeugs, die von dem Fahrer nicht erwartet werden, verhindert wird. Sobald der Motor gestartet ist, kann die erste drehende elektrische Maschine veranlasst werden, elektrische Leistung zu erzeugen, damit sich die elektrische Leistung in dem elektrischen Leistungsversorgungsmittel regeneriert, so dass die Spannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels schneller wieder auf den normalen Zustand hergestellt werden kann.
  • Ferner bestimmt vorzugsweise das Steuerungsmittel, dass das elektrische Leistungsversorgungsmittel in dem niedrigen Spannungszustand ist, wenn dessen Ausgangsspannung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Niederspannungsschwellenwert wird.
  • Gemäß diesem Aufbau kann die Drehmomentbegrenzungssteuerung gestartet werden, wenn die Ausgangsspannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels gleich oder kleiner als der vorbestimmte Niederspannungsschwellenwert wird. Dies kann verhindern, dass derartige Probleme auftreten, wie die, bei denen die Ausgangsspannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels signifikant abnimmt und es für das Fahrzeug schwierig wird, angemessen zu fahren, oder die Betriebslebensdauer des elektrischen Leistungsversorgungsmittels kürzer wird.
  • Darüber hinaus legt das Steuerungsmittel vorzugsweise einen Grenzwert des Ausgangsdrehmoments der zweiten drehenden elektrischen Maschine bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung derart fest, dass die Ausgangsspannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels größer als der Niederspannungsschwellenwert wird.
  • Gemäß diesem Aufbau kann die zweite drehende elektrische Maschine ausgebildet werden, um ein Drehmoment auszugeben zur Unterstützung der Antriebskraft, um das Fahrzeug bis zu dem Maß zu betreiben, dass die Ausgangsspannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels bis zu einem Pegel wiedergewonnen werden kann, der größer als der Niederspannungsschwellenwert ist.
  • Das Steuerungsmittel bricht vorzugsweise die Drehmomentbegrenzungssteuerung ab, wenn das elektrische Leistungsversorgungsmittel sich von dem niedrigen Spannungszustand erholt hat, und veranlasst, wenn der Motor zu diesem Zeitpunkt in dem stationären Zustand ist, die erste drehende elektrische Maschine dazu, das Drehmoment in positiver Richtung auszugeben, um das Eingabebauteil drehend anzutreiben und dadurch den Motor zu starten.
  • Gemäß diesem Aufbau wird das Begrenzen des Ausgangsdrehmoments der ersten drehenden elektrischen Maschine in positiver Richtung abgebrochen, wenn das elektrische Leistungsversorgungsmittel sich von dem niedrigen Spannungszustand zu dem normalen Zustand erholt. Das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine in positiver Richtung kann folglich an das Differenzialgetriebe über das Eingabebauteil übertragen werden, wodurch der Motor gestartet wird.
  • Das Steuerungsmittel erlaubt bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung ferner vorzugsweise, dass eine Änderungsrate des Ausgangsdrehmoments der ersten drehenden elektrischen Maschine größer wird als zu irgendeiner Zeitvorgabe, die eine andere ist als während der Durchführung der Drehmomentbegrenzungssteuerung.
  • Gemäß diesem Aufbau kann sich das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine bei einer großen Änderungsrate bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung ändern, was eine schnelle Durchführung der Drehmomentbegrenzungssteuerung ermöglicht. Eine weitere Reduzierung der Spannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels kann folglich effektiv verhindert werden. Bei irgendeiner Zeitvorgabe, die eine andere ist als die Durchführung der Drehmomentbegrenzungsteuerung, ist dagegen die Änderungsrate des Ausgangdrehmoments der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine auf einen relativ kleinen Wert begrenzt. Dies kann das Auftreten von von dem Fahrer nicht erwarteten Schwankungen in der Antriebskraft des Fahrzeugs verhindern, die als Folge einer plötzlichen Änderung in dem Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine, die an das Rad übertragen wird, auftreten.
  • Jede der vorangegangenen Ausgestaltungen kann vorzugsweise an eine Ausgestaltung angepasst werden, die ferner ein Ausgangsdifferenzialgetriebe aufweist, das die Antriebskraft an das Rad verteilt, und bei der das Ausgabebauteil mit dem Rad über das Ausgangsdifferenzialgetriebe verbunden ist; und die zweite drehende elektrische Maschine ist verbunden, um in der Lage zu sein, das Ausgangsdrehmoment an ein Leistungsübertragungssystem von dem Ausgabebauteil zu dem Ausgangsdifferenzialgetriebe zu übertragen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Prinzipschaltbild, das den mechanischen Aufbau eines Hybridantriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das die Systemkonfiguration dieses Hybridfahrzeugantriebssystems zeigt.
  • 3 ist ein Drehzahldiagramm in einem Hybridantriebsmodus des Hybridfahrzeugantriebssystems.
  • 4 ist ein Drehzahldiagramm in einem EV-Antriebsmodus des Hybridfahrzeugantriebssystems.
  • 5 ist ein Drehzahldiagramm zur Verdeutlichung eines Motorstartbetriebs aus einem Fahrzeugstationärzustand.
  • 6 ist ein Drehzahldiagramm zum Verdeutlichen eines Motorstartbetriebs aus dem EV-Antriebsmodus.
  • 7 ist ein Graph, der eine typische Motorbetriebspunktkarte zeigt.
  • 8 ist ein Flussdiagramm, das eine gesamte Prozedur eines Steuerungsverfahrens des Hybridfahrzeugantriebssystems zeigt.
  • 9 ist ein Flussdiagramm, das eine Drehmomentbegrenzungssteuerungsprozedur bezüglich des Schritts #11 von 8 zeigt.
  • 10 ist ein Zeitablaufdiagramm, das eine typische Drehmomentbegrenzungssteuerung zeigt.
  • 11 ist ein Flussdiagramm, das eine Drehmomentbegrenzungssteuerungsprozedur gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 12 ist ein Zeitablaufdiagramm, das eine typische Drehmomentbegrenzungsteuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.
  • Beste Ausführungsformen der Erfindung
  • 1. Erstes Ausführungsbeispiel
  • Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Prinzipschaltplan, der den mechanischen Aufbau eines Hybridantriebssystems H gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, das einen Systemaufbau dieses Hybridfahrzeugantriebssystems H gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt. Man beachte, dass in 2 die gestrichelte Linie einen Übertragungsweg einer elektrischen Leistung kennzeichnet, und dass der Pfeil mit durchgezogener Linie einen Übertragungsweg von verschiedenen Typen von Information angibt. Wie in 1 gezeigt ist das Hybridantriebssystem H ein so genanntes Hybridantriebssystem H vom Zweimotoren-Split-Typ, das einen Motor E, zwei Motor-Generatoren MG1, MG2 und einen Leistungsverteilungsplanetenradsatz PG enthält. Der Motor E und die Motor-Generatoren MG1, MG2 dienen als Antriebsleistungsquellen. Der Leistungsverteilungsplane tenradsatz PG verteilt eine Ausgabe bzw. Ausgangsleistung von dem Motor E zu einer Seite des ersten Motor-Generators MG1 und zu einer Seite eines Rads W und des zweiten Motor-Generators MG2.
  • Das Hybridantriebssystem H enthält speziell als mechanische Ausgestaltungen eine Eingangswelle I, die mit dem Motor E verbunden ist, den ersten Motor-Generator MG1, den zweiten Motor-Generator MG2, den Leistungsverteilungsplanetenradsatz PG, ein Vorgelegegetriebe C, und ein Ausgangsdifferenzialgetriebe D, das die Antriebskraft an eine Mehrzahl von Rädern W verteilt. Man beachte hier, dass der Planetenradsatz PG die Ausgabe (Antriebskraft) des Motors E an den ersten Motor-Generator MG1 und an ein Vorgelegeantriebsrad O verteilt. Das Vorgelegeantriebsrad O ist mit dem Rad W über das Vorgelegegetriebe C und das Ausgangsdifferenzialgetriebe D verbunden. Der zweite Motor-Generator MG 2 ist derart verbunden, um in der Lage zu sein, ein Ausgangsdrehmoment an das Leistungsübertragungssystem von dem Vorgelegeantriebsrad O an das Ausgangsdifferenzialgetriebe D zu übertragen. Speziell ist der zweite Motor-Generator MG2 mit dem Vorgelegeradgetriebe C verbunden und über das Vorgelegegetriebe C mit dem Vorgelegeantriebsrad O und dem Ausgangsdifferenzialgetriebe D verbunden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht der erste Motor-Generator MG1 einer „ersten drehenden elektrischen Maschine” gemäß der vorliegenden Erfindung, und der zweite Motor-Generator MG2 entspricht einer „zweiten drehenden elektrischen Maschine” gemäß der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus entspricht die Eingangswelle I einem „Eingabebauteil” gemäß der vorliegenden Erfindung, und das Vorgelegeantriebsrad O entspricht einem „Ausgabebauteil” gemäß der vorliegenden Erfindung. Ferner entspricht der Leistungsverteilungsplanetenradsatz PG einem „Differenzialgetriebe” gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Darüber hinaus enthält das Hybridantriebssystem H als elektrischen Systemaufbau einen ersten Wechselrichter I1, einen zweiten Wechselrichter I2, eine Batterie B und eine Steuerungseinheit 10. Speziell steuert der erste Wechselrichter I1 antreibend den ersten Motor-Generator MG1. Der zweite Wechselrichter I2 steuert antreibend den zweiten Motor-Generator MG2. Die Batterie B liefert die elektrische Leistung an den ersten Motor-Generator MG1 und an den zweiten Motor-Generator MG2 über den ersten Wechselrichter I1 oder den zweiten Wechselrichter I2. Die Steuerungseinheit 10 steuert unterschiedliche Teile des Hybridantriebssystems H. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Steuerungseinheit 10 einem „Steuerungsmittel” gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Batterie B entspricht einem „elektrischen Leistungsversorgungsmittel” gemäß der vorliegenden Erfindung. Ausgestaltungen der unterschiedlichen Teile des Hybridantriebssystems H werden im Folgenden beschrieben.
  • 1-1. Mechanische Ausgestaltungen
  • Zuerst werden die mechanischen Ausgestaltungen des Hybridantriebssystems H beschrieben. Wie in 1 gezeigt sind in dem Hybridantriebssystem H die Eingangswelle I, die mit dem Motor E verbunden ist, der erste Motor-Generator MG1 und der Leistungsverteilungsplanetenradsatz PG koaxial angeordnet. Der zweite Motor-Generator MG2, das Vorgelegegetriebe C und das Ausgangsdifferenzialgetriebe D sind jeweils auf einer Achse angeordnet, die sich parallel zu der Eingangswelle I erstreckt. Man beachte hier, dass für den Motor E ein Benzinmotor, Dieselmotor oder ein anderer gut bekannter Typ von internem Verbrennungsmotor verwendet werden kann. Ein erstes Vorgelegeantriebsrad c1, ein zweites Vorgelegeantriebsrad c2 und ein Differenzialzahnrad c3 sind gesichert der Drehzahl nach angeordnet- von der Seite des ersten Motor-Generators MG1 und des zweiten Motor-Generators MG2 zu einer Welle (Vorgelegewelle) des Vorgelegegetriebes C. Man beachte hier, dass das Differenzialzahnrad c3 in Eingriff mit dem Differenzialringrad dr des Ausgangsdifferenzialgetriebes D ist, so dass die Drehung des Vorgelegegetriebes D an das Rad W über das Ausgangsdifferenzialgetriebe D übertragen wird. Das Ausgangsdifferenzialgetriebe D ist ein allgemein verwendetes und beispielsweise aufgebaut, um einen Differenzialgetriebemechanismus zu enthalten, der eine Mehrzahl von Kegelrädern enthält, die miteinander im Eingriff sind.
  • Der erste Motor-Generator MG 1 enthält einen Stator St1, der an einem Gehäuse (nicht gezeigt) fixiert ist, und einen Rotor Ro1, der auf einer radial nach innen weisenden Seite des Stators St1 drehbar abgestützt ist. Der Rotor Ro1 des ersten Motor-Generators MG1 ist verbunden, um mit einem Sonnenrad s des Planetenradsatzes PG integral drehbar zu sein. Der zweite Motor-Generator MG2 enthält einen Stator St2, der an einem Gehäuse (nicht gezeigt) fixiert ist, und einen Rotor Ro2, der auf einer radial nach innen weisenden Seite des Stators St2 drehbar abgestützt ist. Der Rotor Ro2 des zweiten Motor-Generators MG2 ist verbunden, um mit einem zweiten Motor-Generator-Ausgangsrad d2 (im Folgenden als „MG2-Ausgangsrad” bezeichnet) integral drehbar zu sein. Das MG2-Ausgangsrad d2 greift in das erste Vorgelegeantriebsrad c1 ein, das an dem Vorgelegegetriebe C fixiert ist, so dass eine Drehung des zweiten Motor-Generators MG2 an das Vorgelegegetriebe C übertragen wird. Dies hat zur Folge, dass der Rotor Ro2 des zweiten Motor-Generators MG2 mit einer Drehzahl proportional zu der Drehzahl des Vorgelegegetriebes C und des Vorgelegeantriebsrads O dreht. In dem Hybridantriebssystem H sind der erste Motor-Generator MG1 und der zweite Motor-Generator MG2 AC Motoren, die durch den ersten Wechselrichter I1 beziehungsweise den zweiten Wechselrichter I2 treibend gesteuert werden.
  • In diesem Beispiel arbeitet der erste Motor-Generator MG1 als ein Generator, der hauptsächlich Elektrizität erzeugt, indem die Antriebskraft verwendet wird, die über das Sonnenrad s eingegeben wird, um die Batterie B zu laden, oder die elektrische Leistung zum Antreiben des zweiten Motor-Generators MG2 liefert. Man beachte jedoch, dass der erste Motor-Generator MG1 einen Leistungsbetrieb durchführen kann, um als Motor zu arbeiten, der die Antriebskraft ausgibt, wenn beispielsweise das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt oder der Motor E gestartet wird. Der zweite Motor-Generator MG2 dagegen arbeitet hauptsächlich als ein Motor, der die Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs unterstützt. Beispielsweise während einer Verzögerung des Fahrzeugs kann jedoch der zweite Motor-Generator MG2 als ein Generator arbeiten, der eine Fahrzeugträgheitskraft als elektrische Energie regeneriert. Die Operationen des ersten Motor-Generators MG1 und des zweiten Motor-Generators MG2 werden durch den ersten Wechselrichter I1 und den zweiten Wechselrichter I2 gesteuert, die gemäß einem Steuerungsbefehl von der Steuerungseinheit 10 arbeiten.
  • Wie in 1 gezeigt ist der Planentenradsatz PG aufgebaut durch ein Planetengetriebe vom Einzelplanetentyp, das koaxial zu der Eingangswelle I angeordnet ist. Mit anderen Worten, der Planetenradsatz PG enthält als Drehelemente einen Träger ca, der eine Mehrzahl von Zahnrädern trägt, und ein Sonnenrad s und ein Ringrad r, die jeweils in die Zahnräder eingreifen. Das Sonnenrad s ist verbunden, um mit dem Rotor Ro1 des ersten Motor-Generators MG1 integriert drehbar zu sein. Der Träger ca ist verbunden, um mit der Eingangswelle I integriert drehbar zu sein. Das Ringrad r ist verbunden, um mit dem Vorgelegeantriebsrad O integriert drehbar zu sein. Das Vorgelegeantriebsrad O greift in das zweite Vorgelegeantriebsrad c2, das an dem Vorgelegegetriebe C fixiert ist, so dass die Drehung des Ringrads r des Planetenradsatzes PG an das Vorgelegegetriebe C übertragen wird. In diesem Ausführungsbeispiel entsprechen das Sonnenrad s, der Träger ca und das Ringrad r jeweils einem „ersten Drehelement”, einem „zweiten Drehelement” und einem „dritten Drehelement” eines Differenzialgetriebes in der vorliegenden Erfindung.
  • 1-2. Grundoperationen des Hybridantriebssystems
  • Grundoperationen des Hybridantriebssystems H gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden als nächstes beschrieben. Die 3 bis 6 zeigen Drehzahldiagramme, die jeweils Betriebszustände des Leistungsverteilungsplanetenradsatzes PG darstellen. In diesen Drehzahldiagrammen entspricht eine Mehrzahl von vertikalen Linien, die parallel zueinander angeordnet sind, den Drehelementen des Planetenradsatzes PG, „s”, „ca” und „r”, die an einem oberen Ende jeder vertikalen Linie platziert sind, entsprechen dem Sonnenrad s, dem Träger ca beziehungsweise dem Ringrad r. Ein spezifischer Punkt auf jeder dieser Ordinaten entspricht einer spezifischen Drehzahl jedes Drehelements. Die Drehzahl ist Null auf der Abszisse, wobei jeder Punkt auf einer oberen Seite positiv ist, und auf einer unteren Seite negativ ist. Darüber hinaus entspricht der Abstand zwischen den vertikalen Linien, die verschiedenen Drehelementen entsprechen, einer Gangstufe beziehungsweise einer Getriebeübersetzung λ des Planetenradsatzes PG (das Verhältnis zwischen der Anzahl von Zähnen zwischen dem Sonnenrad und dem Ringrad = [die Anzahl von Zähnen des Sonnenrads]/[die Anzahl von Zähnen des Ringrads]). Man beachte hier, dass in dem Planetenradsatz PG der Träger ca verbunden ist, so dass er mit dem Motor E und der Eingangswelle I integriert drehbar ist, das Sonnenrad s ist verbunden, um mit dem Rotor Rot des ersten Motor-Generators MG1 integriert drehbar zu sein, und das Ringrad r ist verbunden, um mit dem Vorgelegeantriebsrad O als das Ausgabebauteil integriert drehbar zu sein. Entsprechend stimmt die Drehzahl des Trägers ca mit einer Motordrehzahl NE überein, die die Drehzahl des Motors E und der Eingangswelle I ist, die Drehzahl des Sonnenrads s stimmt mit einer MG1-Drehzahl N1 überein, die die Drehzahl des ersten Motor-Generators MG1 ist, und die Drehzahl des Ringrads r stimmt mit einer Ausgangsdrehzahl No überein, die die Drehzahl des Vorgelegeantriebsrads O ist. Unter Verwendung der Getriebeübersetzung λ des Planetenradsatzes PG gilt folglich der folgende Drehzahlbeziehungsausdruck (Ausdruck 1) zwischen der Motordrehzahl NE, der MG1-Drehzahl N1 und der Ausgangsdrehzahl No. NE = (No + λ·N1)/(λ +1 ) (Ausdruck 1)
  • In den Drehzahldiagrammen gemäß den 3 bis 6 kennzeichnet das „weiße Dreieck” die Motordrehzahl NE, der „weiße Kreis” kennzeichnet die MG1-Drehzahl N1, und der „weiße Stern” kennzeichnet die Ausgangsdrehzahl No. Ferner kennzeichnen Pfeile, die benachbart zu verschiedenen Drehelementen platziert sind: ein Motordrehmoment TE, das das Drehmoment des Motors E ist, das auf den Träger ca wirkt; ein MG1-Drehmoment T1, das ein Drehmoment des ersten Motor-Generators MG1 ist, das auf das Sonnenrad s wirkt; ein MG2-Drehmoment T2, das ein Drehmoment des zweiten Motor-Generators MG2 ist, das auf das Ringrad r wirkt; und ein Betriebsdrehmoment To, das ein Drehmoment von dem Rad W ist, das auf das Ringrad r wirkt (das Drehmoment, das notwendig ist zum Antreiben des Fahrzeugs). Man beachte, dass der nach oben zeigende Pfeil ein Drehmoment in einer positiven Richtung angibt, während ein nach unten zeigender Pfeil ein Drehmoment in negativer Richtung angibt. Wie in den Figuren gezeigt, wirken nicht nur das Betriebsdrehmoment To, das über das Ausgangsdifferenzialgetriebe D und das Vorgelegegetriebe C von dem Rad W wirkt, sondern auch das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motor-Generators MG2, das über das Vorgelegegetriebe C wirkt, auf das Vorgelegeantriebsrad O (Ringrad r), wie durch den „weißen Stern” gezeigt. Man beachte hier, dass der folgende Drehmomentbeziehungsausdruck (Ausdruck 2) zwischen dem Motordrehmoment TE, dem MG1-Drehmoment T1, dem MG2-Drehmoment T2 und dem Betriebsdrehmoment To gilt unter Verwendung der Getriebeübersetzung λ des Planetenradsatzes PG. TE:T1:(T2 + To) = (1 + λ):(–λ):(–1) (Ausdruck 2)
  • 3 zeigt ein Drehzahldiagramm in einem Hybridantriebsmodusbetrieb unter Verwendung des Ausgangsdrehmoments von beiden, dem Motor E und den zwei Motor-Generatoren MG1, MG2. In diesem Modus gibt der Motor E das Motordrehmoment TE in positiver Richtung, das einer notwendigen Antriebskraftanforderung entspricht (ein von einem Fahrzeug gefordertes Drehmoment TC und eine von einem Fahrzeug geforderte Ausgangsleistung PC, wie später beschrieben wird), von der Fahrzeugseite aus, während es derart gesteuert wird, dass eine Bedingung einer Hocheffizienz und eines geringen Ausmaßes von Abgasen aufrecht erhalten werden kann (im allgemeinen derart, dass optimale Kraftstoffeinsparungseigenschaften erreicht werden), und das Motordrehmoment TE wird über die Eingangswelle I an den Träger ca übertragen. Der erste Motor-Generator MG1 gibt das MG1-Drehmoment T1 in negativer Richtung aus. Das MG1-Drehmoment T1 wird an das Sonnenrad s übertragen und arbeitet als Reaktionskraftempfänger, der eine Reaktionskraft des Motordrehmoments TE unterstützt. Der Planetenradsatz PG verteilt dann das Motordrehmoment TE an den ersten Motor-Generator MG1 und das Vorgelegeantriebsrad O, also auf die Seite des Rads W. Der zweite Motor-Generator MG2 gibt das MG2-Drehmoment T2 in positiver Richtung oder negativer Richtung aus, entsprechend gemäß beispielsweise der Antriebskraftanforderung oder der Fahrzeugbetriebsbedingung, um die Antriebskraft zu unterstützen, die an das Vorgelegeantriebsrad O verteilt wird.
  • 4 zeigt ein Drehzahldiagramm in einem EV (elektrisch angetriebenen)-Antriebsmodus, der nur mit dem Ausgangsdrehmoment des zweiten Motor-Generators MG2 läuft. In diesem Modus gibt der zweite Motor-Generator MG2 das MG2-Drehmoment T2 aus gemäß der Antriebskraftanforderung von der Fahrzeugseite. Speziell, wenn die Antriebskraft in einer Richtung erforderlich ist, um das Fahrzeug zu beschleunigen oder zu fahren, führt der zweite Motor-Generator MG2 einen Leistungsbetrieb durch, während er in positiver Richtung dreht, um dadurch das MG2-Drehmoment T2 in der positiven Richtung auszugeben, um das Fahrzeug gegen das Betriebsdrehmoment To vorwärts zu bewegen, entsprechend dem Betriebswiderstand, der auf das Vorgelegeantriebsrad O in der negativen Richtung wirkt, wie durch die Pfeile mit durchgezogener Linie in 4 gezeigt. Wenn dagegen die Antriebskraft in einer Richtung zur Verzögerung des Fahrzeugs erforderlich ist, führt der zweite Motor-Generator MG2 eine Energieregeneration durch (erzeugt Elektrizität), während er in der positiven Richtung dreht, um dadurch das MG2-Drehmoment T2 in der negativen Richtung auszugeben, um das Fahrzeug gegen das Betriebsdrehmoment To zu verzögern, entsprechend der Fahrzeugträgheitskraft, die auf das Vorgelegeantriebsrad O in der positiven Richtung wirkt, wie durch die Pfeile mit gestrichelter Linie in 4 gezeigt. In diesem EV-Antriebsmodus wird der erste Motor-Generator MG1 derart gesteuert, dass das MG1-Drehmoment T1 Null und in einen frei drehbaren Zustand ist, ohne dass eine Drehung des Sonnenrads s durch das MG2-Drehmoment T2 verhindert wird. Dies hat zur Folge, dass die MG1-Drehzahl T1 negativ wird (speziell dreht der erste Motor-Generator MG1 in der negativen Richtung). Darüber hinaus wird der Motor E in einen stationären Zustand gesetzt, bei dem die Kraftstoffversorgung gestoppt ist, und ferner ist die Motordrehzahl NE gleich Null aufgrund einer Reibungskraft innerhalb des Motors E. Mit anderen Worten, in dem EV-Antriebsmodus dreht das Ringrad r, das mit dem Vorgelegeantriebsrad O verbunden ist, und der zweite Motor-Generator MG2 dreht in positiver Richtung (Drehzahl ist positiv), und das Sonnenrad s, das mit dem ersten Motor-Generator MG1 verbunden ist, dreht in negativer Richtung (Drehzahl ist negativ) mit dem Träger ca als Achse in dem Planetenradsatz PG.
  • 5 ist ein Drehzahldiagramm zur Verdeutlichung der Operationen, wenn der Motor E bei einer Bedingung gestartet wird, bei der das Fahrzeug (das Rad W) stationär ist. In dieser Figur stellt die durchgezogene Linie eine Bedingung dar, bei der der Motor E und das Rad W stationär sind. Bei dieser Bedingung erzeugen der Motor E, der erste Motor-Generator MG1 und der zweite Motor-Generator MG2 kein Ausgangsdrehmoment und keine Drehzahl. Um den Motor E bei dieser Bedingung zu starten, gibt der erste Motor-Generator MG1 das MG1-Drehmoment T1 in positiver Richtung über den Planetenradsatz PG aus, um die Drehzahl des Motors E zu erhöhen, wie in 5 durch die gestrichelte Linie gezeigt. Wenn der Motor E dann eine vorbestimmte Motorstartdrehzahl oder eine höhere erreicht, wird die Kraftstoffzufuhr und Zündung für den Motor E gestartet, um den Motor E zu starten. Um zu verhindern, dass Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 von dem Vorgelegeantriebsrad O über das Vorgelegegetriebe C und das Ausgangsdifferenzialgetriebe D an das Rad W übertragen werden, während einer derartigen Motorstartsequenz, führt das Hybridantriebssystem H eine Schwankungsausgleichsteuerung durch, die das MG2-Drehmoment T2 derart steuert, dass die Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O, die durch die Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 verursacht werden, ausgeglichen werden. Speziell gibt beim Motorstart aus einem stationären Zustand des Fahrzeugs (Rad W) der zweite Motor-Generator MG2 das MG2-Drehmoment T2 in positiver Richtung aus, entsprechend einer Reaktionskraft, die dem MG1-Drehmoment T1 in positiver Richtung entgegen ist. Das MG2- Drehmoment T2, das durch den zweiten Motor-Generator MG2 zu diesem Zeitpunkt ausgegeben wird, hat einen Wert, der für das Ausgleichen geeignet ist, um die Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O zu eliminieren und die Drehzahl des Vorgelegeantriebsrads O (Ringrad r) bei Null zu halten. Dieser Wert wird durch den Drehmomentschwankungskorrekturabschnitt 14 der Steuerungseinheit 10 berechnet, wie später beschrieben.
  • 6 zeigt ein Drehzahldiagramm zur Verdeutlichung der Operationen, wenn der Motor E von dem in 4 gezeigten EV-Antriebsmodus aus gestartet wird. In dieser Figur stellt die durchgezogene Linie die Bedingungen dar während eines Betriebs in dem EV-Antriebsmodus, wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Der zweite Motor-Generator MG2 führt dabei den Leistungsbetrieb durch, indem das MG2-Drehmoment T2 in positiver Richtung ausgegeben wird, während er in der positiven Richtung dreht. Zusätzlich sind bei dem Motor E das Motordrehmoment TE und die Motordrehzahl NE gleich Null, während bei dem ersten Motor-Generator MG1 das MG1-Drehmoment T1 Null ist und die MG1-Drehzahl N1 negativ ist. Wenn der Motor E bei dieser Bedingung zu starten ist, gibt der erste Motor-Generator MG1 das MG1-Drehmoment T1 in positiver Richtung aus, um die Drehzahl des Motors E über den Planentenradsatz PG zu erhöhen, wie in 6 durch die gestrichelte Linie gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt führt der erste Motor-Generator MG1 eine Energieregeneration durch (erzeugt Elektrizität), wenn die MG1-Drehzahl N1 in einem negativen Zustand ist, aber nachdem die MG1-Drehzahl N1 positiv wird, führt er einen Leistungsbetrieb durch, um elektrische Leistung der Batterie B zu verbrauchen. Wenn der Motor E dann eine vorbestimmte Motorstartdrehzahl oder eine größere erreicht, werden die Kraftstoffzufuhr und die Zündung für den Motor E gestartet, um den Motor E zu starten. Um zu verhindern, dass Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 von dem Vorgelegeantriebsrad O an das Rad W über das Vorgelegegetriebe C und das Ausgangsdifferenzialgetriebe D während einer derartigen Motorstartsequenz übertragen werden, führt das Hybridantriebssystem H eine Schwankungsausgleichssteuerung durch, die das MG2-Drehmoment T2 derart steuert, dass Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O, die durch Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 verursacht werden, ausgeglichen werden. In dem in der Figur gezeigten Beispiel gibt der zweite Motor-Generator MG2 das MG2-Drehmoment T2 aus, das ein Drehmoment in positiver Richtung ist, entsprechend einer Reaktionskraft, die dem MG1-Drehmoment T1 in positiver Richtung entgegen wirkt, addiert zu einem MG2-Drehmomentbefehlswert eines MG2-Betriebspunkts, der durch den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 gemäß einem Drehmoment TC, das von dem Fahrzeug gefordert wird, bestimmt wird. Das MG2-Drehmoment T2, das zu diesem Zeitpunkt hinzu zu addieren ist, hat einen Wert, der geeignet ist zum Ausgleichen und Eliminieren von Drehmomentschwankungen in dem Vorgelegeantriebsrad O. Dieser Wert wird durch den später beschriebenen Drehmomentschwankungskorrekturabschnitt 14 der Steuerungseinheit 10 berechnet.
  • 1-3. Systemkonfiguration
  • Die elektrische Systemkonfiguration des Hybridantriebssystems H wird im Folgenden als nächstes beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist der erste Wechselrichter I1 zum antreibenden Steuern des ersten Motor-Generators MG1 elektrisch mit einer Spule des Stators St1 des ersten Motor-Generators MG1 verbunden. Ähnlich ist der zweite Wechselrichter I2 zum antreibenden Steuern des zweiten Motor-Generators MG2 elektrisch mit einer Spule des Stators St2 des zweiten Motor-Generators MG2 verbunden. Der erste Wechselrichter I1 und der zweite Wechselrichter I2 sind, während sie elektrisch miteinander verbunden sind, mit der Batterie B elektrisch verbunden. Der Wechselrichter I1 wandelt elektrische DC-Leistung, die von der Batterie B geliefert wird, oder eine elektrische DC-Leistung, wie sie durch den zweiten Motor-Generator MG2 erzeugt und durch den zweiten Wechselrichter I2 gewandelt und geliefert wird, in eine elektrische AC-Leistung und liefert die elektrische AC-Leistung an den ersten Motor-Generator MG1. Der erste Wechselrichter I1 wandelt ferner die elektrische Leistung, die durch den ersten Motor-Generator Mg1 erzeugt wird, von AC in DC und liefert die resultierende elektrische DC-Leistung an die Batterie B oder den zweiten Wechselrichter I2. Ähnlich wandelt der zweite Wechselrichter I2 die elektrische DC-Leistung, die von der Batterie B geliefert wird, oder die elektrische DC-Leistung, wie sie durch den ersten Motor-Generator MG1 erzeugt und durch den ersten Wechselrichter I1 gewandelt und geliefert wird, in elektrische AC-Leistung und liefert die elektrische AC-Leistung an den zweiten Motor-Generator MG2. Ferner wandelt der zweite Wechselrichter I2 die elektrische Leistung, die von dem zweiten Motor-Generator MG2 erzeugt wird, von AC in DC und liefert die resultierende elektrische DC-Leistung an die Batterie B oder den ersten Wechselrichter I1.
  • Der erste Wechselrichter I1 und der zweite Wechselrichter I2 steuern beispielsweise einen Stromwert und eine Frequenz und Phase einer AC-Wellenform, die an den ersten Motor-Generator MG1 beziehungsweise den zweiten Motor-Generator MG2 zu liefern sind, gemäß einem Steuerungssignal von der Steuerungseinheit 10. Der erste Wechselrichter I1 und der zweite Wechselrichter I2 steuern dadurch antreibend den ersten Motor-Generator MG1 beziehungsweise den zweiten Motor-Generator MG2, um gemäß dem Steuerungssignal von der Steuerungseinheit 10 das Ausgangsdrehmoment und die Drehzahl zu erreichen.
  • Die Batterie B ist elektrisch mit dem ersten Wechselrichter I1 und dem zweiten Wechselrichter I2 verbunden. Die Batterie B ist beispielsweise ein Nickel-Metallhydrid-Akku oder ein Lithium-Ionen-Akku. Die Batterie B beliefert den ersten Wechselrichter I1 und den zweiten Wechselrichter I2 mit einer elektrischen DC-Leistung und wird mit einer elektrischen DC-Leistung, die durch den ersten Motor-Generator MG1 oder den zweiten Motor-Generator MG2 erzeugt und über den ersten Wechselrichter I1 oder den zweiten Wechselrichter I2 geliefert wird, geladen. Das Hybridantriebssystem H enthält einen Batteriezustandsdetektionsabschnitt 30, der als ein Batteriezustandsdetektionsmittel dient, das den Zustand der Batterie B detektiert. Dabei enthält der Batteriezustandsdetektionsabschnitt 30 einen Stromsensor, einen Temperatursensor und verschiedene Typen von Sensoren, zusätzlich zu einem Spannungssensor, der eine Spannung über einer positiven und negativen Elektrode der Batterie B detektiert, um dadurch die Batteriespannung und das Ausmaß der Ladung der Batterie zu detektieren (SOC: Zustand der Ladung). Die Information über die Detektionsergebnisse des Batteriezustandsdetektionsabschnitts 30 wird an die Steuerungseinheit 10 ausgegeben.
  • Das Hybridantriebssystem H enthält auch einen ersten Motor-Generator-Drehzahlsensor Se1 (im Folgenden als „MG1-Drehzahlsensor” bezeichnet), einen zweiten Motor-Generator-Drehzahlsensor Se2 (im Folgenden als „MG2-Drehzahlsensor” bezeichnet), einen Motor-Drehzahlsensor Se3, und einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se4. Der MG1-Drehzahlsensor Se1 detektiert die MG1-Drehzahl N1, die die Drehzahl des Rotors Ro1 des ersten Motor-Generators MG1 ist. Der MG2-Drehzahlsensor Se2 detektiert eine MG2-Drehzahl N2, die eine Drehzahl des Rotors Ro2 des zweiten Motor-Generators MG2 ist. Der Motordrehzahlsensor Se3 detektiert die Motordrehzahl NE, die die Drehzahl einer Kurbelwelle des Motors E oder der Eingangswelle I ist. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se4 detektiert die Drehzahl des Rads W, also die Fahrzeuggeschwindigkeit. Diese Drehzahlsensoren Se1 bis Se4 werden beispielsweise durch einen Drehmelder oder einen Hall-IC gebildet. Detektionsergebnisse von jedem dieser Sensoren Se1 bis Se4 werden an die Steuerungseinheit 10 ausgegeben.
  • 1-4. Ausgestaltungen der Steuerungseinheit
  • Die Steuerungseinheit 10 steuert Operationen von jedem von verschiedenen Teilen des Hybridantriebssystems H. In diesem Ausführungsbeispiel enthält die Steuerungseinheit 10 einen Motorbetriebspunktbestimmungsabschnitt 11, einen ersten Motor-Generator-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 (im Folgenden als „MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt” bezeichnet), einen zweiten Motor-Generator-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 (im Folgenden als „MG2- Betriebspunktbestimmungsabschnitt” bezeichnet), einen Drehmomentschwankungskorrekturabschnitt 14, einen Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15, einen ersten Motor-Generator-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 (im Folgenden als „MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt” bezeichnet), und einen zweiten Motor-Generator-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 (im Folgenden als „MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt” bezeichnet). Die Steuerungseinheit 10 ist angepasst, um beispielsweise ferner mindestens eine arithmetische Verarbeitungseinheit und ein Speichermedium, wie beispielsweise ein RAM oder ROM, zu enthalten, um beispielsweise Software (Programme) oder Daten darin zu speichern. Jeder der vorangegangenen funktionalen Abschnitt 11 bis 17 der Steuerungseinheit 10 ist konfiguriert, um Hardware oder Software oder beides zu enthalten, zum Durchführen verschiedener Typen der Verarbeitung von Daten, die darin eingegeben werden, wobei die arithmetische Verarbeitungseinheit ein Kernbauteil ist. Die Steuerungseinheit 10 ist ferner verbunden, um in der Lage zu sein, mit einer Motorsteuerungseinheit 20 zu kommunizieren, die eine Betriebssteuerung des Motors E durchführt. Darüber hinaus wird die Information über die Detektionsergebnisse des Batteriezustandsdetektionsabschnitts 30 und über Detektionsergebnisse von jedem der Sensoren Se1 bis Se4 aufbereitet, um in die Steuerungseinheit 10 eingegeben zu werden, wie oben beschrieben.
  • Dieses Ausführungsbeispiel ist derart aufgebaut, dass das von dem Fahrzeug geforderte Drehmoment TC, die von dem Fahrzeug geforderte Ausgangsleistung PC, und die Fahrzeuginformation IC von der Fahrzeugseite in die Steuerungseinheit 10 eingegeben werden. Speziell ist das von dem Fahrzeug geforderte Drehmoment TC ein Drehmoment, das an das Rad W zu übertragen ist, damit das Fahrzeug entsprechend gemäß der von dem Fahrer vorgenommenen Operation fährt. Das von dem Fahrzeug geforderte Drehmoment TC wird folglich bestimmt, indem beispielsweise Bezug genommen wird auf eine vorbestimmte Karte gemäß dem Ausmaß der Betätigung eines Gaspedals und eines Bremspedals des Fahrzeugs und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se4 detektiert wird. Die von dem Fahrzeug geforderte Ausgangsleistung PC ist eine Ausgabe (Leistung), die der Motor E erzeugen soll, basierend auch auf einer Berücksichtigung des Ladezustands der Batterie B. Die von dem Fahrzeug geforderte Ausgangsleistung PC wird folglich bestimmt, indem beispielsweise auf eine vorbestimmte Karte Bezug genommen wird gemäß dem von dem Fahrzeug geforderten Drehmoment TC, der Fahrzeuggeschwindigkeit, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se4 detektiert wird, und dem Ausmaß der Ladung der Batterie B, die durch einen Batteriezustandsdetektionssensor Se5 detektiert wird. In diesem Ausführungsbeispiel werden das von dem Fahrzeug geforderte Drehmoment TC und die von dem Fahrzeug geforderte Ausgangsleistung PC als ein Drehmoment oder eine Ausgangsleistung bestimmt, die an das Vorgelegeantriebsrad O als das Ausgabebauteil des Hybridan triebssystems H zu übertragen sind. Die Fahrzeuginformation IC stellt Information dar von verschiedenen Typen, die Fahrzeugbedingungen angeben, beispielsweise enthaltend einen Bereich (einen Bereich wie beispielsweise „P”, „D” oder „R”), der mit einem Auswahlhebel eines Automatikgetriebes ausgewählt wird, eine Betriebsbedingung einer Parkbremse, und eine Betriebsbedingung einer Betriebsbremse.
  • Der Motorbetriebspunktbestimmungsabschnitt 11 führt Operationen durch zum Bestimmen eines Motorbetriebspunkts als Betriebspunkt des Motors E. Man beachte, dass der Motorbetriebspunkt ein Steuerungsbefehlswert ist, der einen Steuerungszielpunkt des Motors E darstellt und durch die Drehzahl und das Drehmoment bestimmt ist. Der Motorbetriebspunktbestimmungsabschnitt 11 bestimmt auch den Motorbetrieb oder -stopp, speziell ob der Motor E zu betreiben oder zu stoppen ist. Die Bestimmung des Motorbetriebs oder -stopps erfolgt unter Bezugnahme auf beispielsweise eine vorbestimmte Karte gemäß dem von dem Fahrzeug geforderten Drehmoment TC und der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se4 detektiert wird. Wenn eine Entscheidung getroffen ist zum Betreiben des Motors E, bestimmt der Motorbetriebspunktbestimmungsabschnitt 11 den Motorbetriebspunkt. Der Motorbetriebspunktbestimmungsabschnitt 11 gibt Information über den bestimmten Motorbetriebspunkt an die Motorsteuerungseinheit 20 aus. Die Motorsteuerungseinheit 20 steuert derart, dass der Motor E mit dem Drehmoment und der Drehzahl, die durch den Motorbetriebspunkt spezifiziert sind, betrieben wird. Wenn eine Entscheidung getroffen ist, den Motor E anzuhalten, gibt dagegen der Motorbetriebspunktbestimmungsabschnitt 11 den entsprechenden Befehl an die Motorsteuerungseinheit 20 aus. Man beachte, dass der Motor E Stoppbefehl in der Form eines Befehls eines Motorbetriebspunkts sein kann, bei dem beide, der Motordrehzahlbefehlswert und der Motordrehmomentbefehlswert, Null sind.
  • Der Motorbetriebspunkt ist ein Steuerungsbefehlswert, der den Steuerungszielpunkt des Motors E darstellt, wie er bestimmt wird unter Berücksichtigung der vom Fahrzeug geforderten Ausgangsleistung PC und einer optimalen Kraftstoffeinsparung, bestimmt durch den Motordrehzahlbefehlswert und den Motordrehmomentbefehlswert. Die Bestimmung des Motorbetriebspunkts basiert auf einer Motorbetriebspunktkarte beziehungsweise Motorbetriebspunktabbildung. 7 zeigt einen Graphen, der eine typische Motorbetriebspunktkarte zeigt. In der Abbildung stellt die Ordinate das Motordrehmoment TE dar, und die Abszisse stellt die Motordrehzahl NE dar. In der Abbildung stellt die schmale durchgezogene Linie eine äquivalente Kraftstoffverbrauchsrate dar, die angibt, dass je weiter draußen die Linie verläuft, desto größer die Kraftstoffverbrauchsrate (schlechte Kraftstoffeinsparung) ist. Die gestrichelte Linie stellt eine äquivalente Ausgangsleistungslinie PCi (i = 1, 2, 3, ..) dar. Die breite durchgezo gene Linie stellt eine optimale Kraftstoffeinsparungslinie Le dar, die die untersten Punkte der Kraftstoffverbrauchsrate (gute Kraftstoffeinsparung) auf der äquivalenten Ausgangsleistungslinie PCi verbindet. Entsprechend bestimmt der Motorbetriebspunktbestimmungsabschnitt 11 die Motordrehzahl NE und das Motordrehmoment TE an einem Schnittpunkt zwischen der äquivalenten Ausgangsleistungslinie PCi, die die gleiche Ausgangsleistung darstellt, wie die von dem Fahrzeug geforderte Ausgangsleistung PC, und einer optimalen Kraftstoffeinsparungslinie Le als den Motordrehzahlbefehlswert und den Motordrehmomentbefehlswert des Motorbetriebspunkts. Man beachte, dass aus Gründen der Einfachheit in 7 nur sieben äquivalente Ausgangsleistungslinien PCi gezeigt sind; es wäre jedoch wünschenswert, wenn eine größere Anzahl von äquivalenten Ausgangslinien PCi mit noch kleineren Intervallen auf einer tatsächlichen Motorbetriebspunktkarte aufgezeichnet werden würde.
  • Der MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 führt Operationen durch zum Bestimmen eines MG1-Betriebspunkts als Betriebspunkt des ersten Motor-Generators MG1. Man beachte, dass der MG1-Betriebspunkt ein Steuerungsbefehlswert ist, der einen Steuerungszielpunkt des ersten Motor-Generators MG1 darstellt und durch die Drehzahl und das Drehmoment bestimmt wird. Die Steuerungseinheit 10 steuert den ersten Wechselrichter I1 derart, dass der erste Motor-Generator MG1 bei dem Drehmoment und der Drehzahl, die durch den MG1-Betriebspunkt spezifiziert werden, betrieben wird, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt ist. Der MG1-Betriebspunkt ist ein Befehlswert, der den Steuerungszielpunkt des ersten Motor-Generators MG1 darstellt, der basierend auf dem Motorbetriebspunkt, der wie oben beschrieben bestimmt wird, und der Drehzahl des drehenden Bauteils, das mit der Seite des Rads W durch den Leistungsverteilungsplanetenradsatz PG verbunden ist, bestimmt wird und durch einen MG1-Drehzahlbefehlswert und einen MG1-Drehmomentbefehlswert festgelegt wird. In diesem Beispiel berechnet der MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se4 detektiert wird, und der Getriebeübersetzung der drehenden Bauteile zwischen dem Vorgelegeantriebsrad O und dem Rad W die Ausgangsdrehzahl No, die die Drehzahl des Vorgelegeantriebsrads O bei dieser bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Der MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 definiert dann den Motordrehzahlbefehlswert bei dem Motorbetriebspunkt als die Motordrehzahl NE, ersetzt die Motordrehzahl NE und die Ausgangsdrehzahl No durch die spezifizierten jeweiligen Werte in dem Drehzahlbeziehungsausdruck (Ausdruck 1) und legt die MG1-Drehzahl N1, die von dem Drehzahlbeziehungsausdruck (Ausdruck 1) berechnet wird, als den MG1-Drehzahlbefehlswert fest. Der MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 legt ebenfalls den MG1-Drehmomentbefehlswert fest durch eine Rückführungssteuerung beziehungsweise Regelung, wie beispielsweise eine Proportional-Integral-Regelung (PI-Regelung), basierend auf einer Differenz der Drehzahl zwischen dem festgelegten MG1-Drehzahlbefehlswert und der MG1-Drehzahl N1 des ersten Motor-Generators MG1, die durch den MG1-Drehzahlsensor Se1 detektiert wird. Der MG1-Drehzahlbefehlswert und der MG1-Drehmomentbefehlswert, die durch den vorangegangenen Prozess festgelegt werden, dienen als MG1-Betriebspunkt.
  • Der MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 führt Operationen durch zum Bestimmen eines MG2-Betriebspunkts als Betriebspunkt des zweiten Motor-Generators MG2. Man beachte, dass der MG2-Betriebspunkt ein Steuerungsbefehlswert ist, der einen Steuerungszielpunkt des zweiten Motor-Generators MG2 darstellt und durch die Drehzahl und das Drehmoment bestimmt ist. Die Steuerungseinheit 10 steuert den zweiten Wechselrichter I2 derart, dass der zweite Motor-Generator MG2 bei dem Drehmoment und der Drehzahl, die durch den MG2-Betriebspunkt spezifiziert werden, der durch den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 festgelegt wird, betrieben wird. Der MG2-Betriebspunkt ist ein Steuerungsbefehlswert, der den Steuerungszielpunkt des zweiten Motor-Generators MG2 darstellt, der basierend auf dem vom Fahrzeug geforderten Drehmoment TC, dem Motorbetriebspunkt und dem MG1-Betriebspunkt bestimmt und durch einen MG2-Drehzahlbefehlswert und einen MG2-Drehmomentbefehlswert festgelegt ist. Der folgende Drehmomentbeziehungsausdruck (Ausdruck 3) ist hergeleitet durch Modifizierung des Drehmomentbeziehungsausdrucks (Ausdruck 2). T2 = – To – TE/(1 + λ) (Ausdruck 3)
  • Der MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 definiert folglich das MG2-Drehmoment T2 als den MG2-Drehmomentbefehlswert, wobei das MG2-Drehmoment T2 berechnet wird, indem das Motordrehmoment TE in dem (Ausdruck 3) durch den Motordrehmomentbefehlswert am Motorbetriebspunkt ersetzt wird, wobei das vom Fahrzeug geforderten Drehmoment TC als Drehmoment „–To” in Richtung entgegengesetzt zu dem Betriebsdrehmoment To definiert ist. Dies ermöglicht ein Drehmoment, das jegliches Übermaß oder jeglichen Mangel in dem Drehmoment, das von dem Motor E an das Vorgelegeantriebsrad O übertragen wird, aufwiegt in Bezug auf das vom Fahrzeug geforderte Drehmoment TC, das in dem zweiten Motor-Generator MG2 zu erzeugen ist. Die MG2-Drehzahl N2, die die Drehzahl des zweiten Motor-Generators MG2 ist, ist ferner zu allen Zeitpunkten proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit, und folglich ist der MG2-Drehzahlbefehlswert automatisch gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se4 detektiert wird. Der folglich bestimmte MG2-Drehzahlbefehlswert und der MG2-Drehmomentbefehlswert definieren den MG2-Betriebspunkt. Man beachte, dass, da der MG2-Drehzahlbefehlswert automatisch gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt wird, wie oben beschrieben, der zweite Motor-Generator MG2 grundsätzlich Gegenstand der Drehmomentsteuerung gemäß dem MG2-Drehmomentbefehlswert des MG2-Betriebspunkts ist.
  • Darüber hinaus führt die Steuerungseinheit 10 die Schwankungsausgleichssteuerung durch, die das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motor-Generators MG2 (MG2-Drehmoment T2) steuert, um Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O als das Ausgabebauteil, die durch Schwankungen in dem Ausgangsdrehmoment des ersten Motor-Generators MG1 (MG1-Drehmoment T1) verursacht werden, auszugleichen. Für eine derartige Steuerung des MG2-Drehmoments T2 führt der Drehmomentschwankungskorrekturabschnitt 14 Operationen durch zum Korrigieren des MG2-Drehmomentbefehlswerts des MG2-Betriebspunkts, der durch den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 festgelegt wird. Speziell bestimmt der Drehmomentschwankungskorrekturabschnitt 14 einen Korrekturwert zum Korrigieren des MG2-Drehmomentbefehlswerts und fügt den Korrekturwert zu dem MG2-Drehmomentbefehlswert hinzu, um dadurch einen neuen MG2-Drehmomentbefehlswert nach der Korrektur festzulegen. Man beachte hier, dass die Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 auftreten, wenn beispielsweise die Motordrehzahl NE erhöht wird, um den Motor E zu starten, indem das Drehmoment des ersten Motor-Generators MG1 verwendet wird, oder die Motordrehzahl NE wird erhöht oder reduziert, je nach Erfordernis, wenn sich der Motorbetriebspunkt ändert, selbst während eines Betriebs des Motors E.
  • Um die Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O als Ergebnis der Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1, das übertragen wird, auszugleichen, wie oben beschrieben, definiert der Drehmomentschwankungskorrekturabschnitt 14 ein Drehmoment mit der gleichen Größe wie die Drehmomentschwankungen und in entgegengesetzter Richtung des Vorgelegeantriebsrads O als Korrekturwert. Zu diesem Zeitpunkt berücksichtigt der Korrekturwert die Getriebeübersetzung des Leistungsverteilungssystems von dem zweiten Motor-Generator MG2 zu dem Vorgelegeantriebsrad O und wird beispielsweise als Umwandlungsdrehmoment (koaxiales Umwandlungsdrehmoment) auf der gleichen Achse berechnet, beispielsweise auf dem Vorgelegeantriebsrad O oder dem Rad W. Der Drehmomentschwankungskorrekturabschnitt 14 fügt bzw. addiert dann den Korrekturwert, der durch die obige Prozedur erhalten wird, zu dem MG2-Drehmomentbefehlswert hinzu, der durch den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 festgelegt wird, um dadurch den MG2-Betriebspunkt zu korrigieren. Die Steuerungseinheit 10 steuert den zweiten Motor-Generator MG2 gemäß dem korrigierten MG2-Betriebspunkt nach der Korrektur. Die Steuerungseinheit 10 ist da durch in der Lage die Schwankungsausgleichssteuerung durchzuführen, die die Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O ausgleicht, die durch die Schwankungen in dem Ausgangsdrehmoment des ersten Motor-Generators MG1 verursacht werden, während ein Drehmoment an den zweiten Motor-Generator MG2 ausgegeben wird, das erforderlich ist zum Antreiben des Fahrzeugs. Durch die oben beschriebene Schwankungsausgleichssteuerung kann verhindert werden, dass von dem Fahrer nicht erwartete Schwankungen in der Antriebskraft des Fahrzeugs, die als ein Ergebnis der Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 auftreten, an das Rad W übertragen werden.
  • Der Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15 führt dann Operationen durch zum Bestimmen, ob die Batterie B in einem niedrigen Spannungszustand oder einem normalen Zustand ist, oder nicht, basierend auf der Spannung (Ausgangsspannung) der Batterie B als das elektrische Leistungsversorgungsmittel. In diesem Ausführungsbeispiel führt der Niederspannungsbeurteilungsabschnitt 15 eine Beurteilung unter Verwendung des Spannungswerts durch, der von dem Batteriezustandsdetektionsabschnitt 30 als die Batteriespannung detektiert wird. Wenn sich die Batteriespannung von dem normalen Zustand zu einem Wert gleich oder kleiner als ein vorbestimmter niedriger Spannungsschwellenwert ändert, bestimmt der Niederspannungszustandbestimmungsabschnitt 15, dass die Batterie B in dem niedrigen Spannungszustand ist. Alternativ, wenn sich die Batteriespannung von dem niedrigen Spannungszustand zu einem Wert, der gleich oder größer als ein vorbestimmter Niederspannungsauslöschungsschwellenwert ist, ändert, bestimmt der Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15, dass die Batterie B in dem normalen Zustand ist. Man beachte, um Hysteresis zu erlauben, wird der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert eingestellt, um größer zu sein als der Niederspannungsschwellenwert (siehe 10). Sobald der niedrige Spannungszustand bestimmt worden ist, nachdem die Batteriespannung gleich dem vorbestimmten Niederspannungsschwellenwert oder kleiner wird, bestimmt speziell der Spannungszustandsbeurteilungsabschnitt 15 den niedrigen Spannungszustand, bis die Batteriespannung gleich oder größer wird als der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert, der eingestellt ist, um größer zu sein als der Niederspannungsschwellenwert. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt der Spannungszustandbeurteilungsabschnitt 15 den niedrigen Spannungszustand oder den normalen Zustand, indem der Wert der Batteriespannung, der durch den Batteriezustandsdetektionsabschnitt 30 detektiert wird, mit dem Niederspannungsschwellenwert und dem Niederspannungsauslöschungsschwellenwert verglichen wird. Man beachte, dass der Niederspannungsbeurteilungsabschnitt 15 ein Niederspannungsflag „EIN”-schaltet, wenn der niedrige Spannungszustand bestimmt wird, und das Niederspannungsflag „AUS” schaltet, wenn der normale Zustand bestimmt wird. Der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 und der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 nehmen Bezug auf dieses Niederspannungsflag, um zu erkennen, ob die Batterie B in dem niedrigen Spannungszustand ist oder nicht.
  • Vorzugsweise ist der Niederspannungsschwellenwert beispielsweise auf einen unteren Grenzwert eines vorbestimmten herkömmlichen Betriebsspannungsbereichs der Batterie B eingestellt, der keine kürzere Lebensdauer der Batterie B zur Folge hat, oder auf einen Wert nahe diesem. Alternativ, wenn das Ausgangsdrehmoment des ersten Motor-Generators MG1 groß ist, ist vorzugsweise der Niederspannungsschwellenwert beispielsweise auf einen Spannungswert der Batterie B eingestellt, der ein geeignetes Durchführen der Schwankungsausgleichssteuerung des zweiten Motor-Generators MG2 erlaubt, wenn beispielsweise die Motordrehzahl NE mit dem Drehmoment des ersten Motor-Generators MG1 für das Starten des Motors zu erhöhen ist. Zusätzlich ist vorzugsweise der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert auf einen Wert eingestellt, der um eine vorbestimmte Größe von dem Niederspannungsschwellenwert verschieden ist, so dass verhindert werden kann, dass die Beurteilung, die durch den Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15 durchgeführt wird, sich oft ändert zwischen dem Niederspannungszustand und dem normalen Zustand. Man beachte, dass der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert auf den gleichen eingestellt werden kann, wie der Niederspannungsschwellenwert, um keine Hysteresis zu erlauben.
  • Wenn der Niederspannungszustandbestimmungsabschnitt 15 bestimmt, dass die Batterie B in dem niedrigen Spannungszustand ist, führt der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 Operationen durch zum Begrenzen des Ausgangsdrehmoments des zweiten Motor-Generators MG2. Dabei legt der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 einen Grenzwert des Ausgangsdrehmoments des zweiten Motor-Generators MG2 fest, also einen MG2-Drehmomentbegrenzungswert, der ein Drehmomentgrenzwert ist, der eine obere Grenze des MG2-Drehmomentbefehlswerts des MG2-Betriebspunkts begrenzt, unabhängig von der Entscheidung, die von dem MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 getroffen wurde. In diesem Ausführungsbeispiel legt der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 den MG2-Drehmomentbegrenzungswert derart fest, dass die Spannung der Batterie B größer als der Niederspannungsschwellenwert ist. Wie oben beschrieben bestimmt in diesem Ausführungsbeispiel der Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15 den normalen Zustand, wenn die Batteriespannung von dem niedrigen Spannungszustand gleich dem vorbestimmten Niederspannungsauslöschungsschwellenwert oder größer wird. Folglich legt der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 den MG2-Drehmomentgrenzwert derart fest, dass die Batteriespannung gleich oder größer wird als der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert, der auf einen Wert eingestellt ist, der größer als der Niederspannungsschwellenwert ist.
  • Wenn der Niederspannungszustand bestimmt wird, definiert speziell der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 einen Drehmomentbefehlswert, der kleiner als der MG2-Befehlswert des MG2-Betriebspunkts zu diesem bestimmten Zeitpunkt ist, als den MG2-Drehmomentgrenzwert. Die Batteriespannung wird anschließend detektiert und der MG2-Drehmomentgrenzwert wird allmählich reduziert, bis die Batteriespannung gleich oder größer wird als der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert. Zu diesem Zeitpunkt führt der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 vorzugsweise eine Rückführungssteuerung beziehungsweise Regelung durch, die beispielsweise bei einem sehr vorbestimmten Steuerungszyklus einen Betrieb wiederholt zum Definieren eines neuen Werts des MG2-Drehmomentgrenzwerts, der um einen vorbestimmten Reduktionswert reduziert ist, bis die Batteriespannung gleich oder größer wird als der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert. Der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 leitet auch vorzugsweise einen augenblicklichen Wert her, den die Batterie B ausgeben kann, um die Batteriespannung gleich oder größer als den Niederspannungsauslöschungswert zu machen, basierend auf dem Zustand der Batterie B (die Batteriespannung und die Ladungsmenge der Batterie), der durch den Batteriezustandsdetektionsabschnitt 30 detektiert wird, dem MG1-Drehzahlbefehlswert und dem MG1-Drehmomentbefehlswert des MG1-Betriebspunkts, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt wird, und dem MG2-Drehzahlbefehlswert des MG2-Betriebspunkts, der gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit definiert wird; der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 definiert dadurch die obere Grenze des MG2-Drehmomentbefehlswerts, der von dem augenblicklichen Wert hergeleitet wird, als den MG2-Drehmomentgrenzwert.
  • Die Steuerungseinheit 10 begrenzt den MG2-Drehmomentbefehlswert des MG2-Betriebspunkts mit dem MG2-Drehmomentgrenzwert, der wie oben definiert ist, als die obere Grenze. Mit anderen Worten, wenn der MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 einen MG2-Drehmomentbefehlswert definiert, der den MG2-Drehmomentgrenzwert überschreitet, wird der zweite Motor-Generator MG2 mit dem MG2-Drehmomentgrenzwert als der MG2-Drehmomentbefehlswert gesteuert. Das Begrenzen des Ausgangsdrehmoments des zweiten Motor-Generators MG2, wie oben beschrieben, erlaubt eine Begrenzung des Stroms, der in dem zweiten Motor-Generator MG2 verwendet wird, so dass verhindert werden kann, dass die Spannung der Batterie B weiter abfällt, und die Batteriespannung kann schnell wieder in den normalen Zustand gebracht werden.
  • Wenn der Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15 bestimmt, dass die Batterie B in dem niedrigen Spannungszustand ist, führt der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 Operationen durch zum Begrenzen des Ausgangsdrehmoments des ersten Motor-Generators MG1 in positiver Richtung. Mit anderen Worten, der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 begrenzt das MG1-Drehmoment T1 nur in der positiven Richtung, und nicht in der negativen Richtung. In diesem Ausführungsbeispiel führt der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 Operationen durch zum Begrenzen, so dass der erste Motor-Generator MG1 nur ein Drehmoment in der negativen Richtung ausgibt, wobei das MG1-Drehmoment T1 in der positiven Richtung zu Null gemacht wird. Mit anderen Worten, wenn der MG1-Drehmomentbefehlswert des MG1-Betriebspunkts, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt wird, ein positiver Wert ist, macht der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 einen MG1-Drehmomentgrenzwert gleich Null, um dadurch den MG1-Drehmomentbefehlswert auf Null zu begrenzen. In diesem Fall steuert die Steuerungseinheit 10 derart, dass der erste Motor-Generator MG1 frei drehbar ist. Andererseits begrenzt der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 nicht den MG1-Drehmomentbefehlswert, wenn der MG1-Drehmomentbefehlswert des MG1-Betriebspunkts, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt wird, Null oder ein negativer Wert ist. In diesem Fall steuert die Steuerungseinheit 10 den ersten Motor-Generator MG1 gemäß dem MG1-Betriebspunkt, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt worden ist.
  • In dem Hybridantriebssystem H dient der erste Motor-Generator MG1 hauptsächlich als ein Generator. Mit anderen Worten, wie in 3 gezeigt, in dem Hybridantriebsmodus, während dem der Motor E arbeitet, gibt der erste Motor-Generator MG1 ein Drehmoment in negativer Richtung aus, um die Reaktionskraft des Motordrehmoments TE zu empfangen und das Motordrehmoment TE an das Ringrad r und das Vorgelegeantriebsrad O zu übertragen. Zu diesem Zeitpunkt führt der erste Motor-Generator MG1 eine Energieregeneration (erzeugt Energie) durch, um als Generator zu arbeiten, wenn die MG1-Drehzahl N1 positiv ist (Drehen in positiver Richtung), und führt einen Leistungsbetrieb durch, um als Motor zu arbeiten, wenn die MG1-Drehzahl N1 negativ ist (Drehen in der negativen Richtung). In jedem Fall gibt der erste Motor-Generator MG1 ein Drehmoment in der negativen Richtung aus. Wie in 4 gezeigt wird in dem EV-Antriebsmodus, in welchem der Motor E stationär bleibt, der erste Motor-Generator MG1 derart gesteuert, dass das MG1-Drehmoment T1 Null ist, und in einen frei drehbaren Zustand gesteuert.
  • Wie in 5 gezeigt, wenn der Motor E bei einer Bedingung gestartet wird, bei der das Fahrzeug (das Rad W) steht, dreht der erste Motor-Generator MG1 in positiver Richtung (MG1-Drehzahl N1 ist positiv), während das MG1-Drehmoment T1 in positiver Richtung ausgegeben wird, und erhöht die Drehzahl des Motors E über den Planetenradsatz PG, um den Motor E zu starten. Zu diesem Zeitpunkt gibt der zweite Motor-Generator MG2 das MG2-Drehmoment T2 in positiver Richtung aus, entsprechend der Reaktionskraft, die dem MG1-Drehmoment T1 in der positiven Richtung entgegen wirkt, um Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O, die durch Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 erzeugt werden, auszugleichen, wodurch verhindert wird, dass Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 an das Rad W übertragen werden. Wie in 6 gezeigt, wenn der Motor aus dem EV-Antriebsmodus gestartet wird, gibt der erste Motor-Generator MG1 ferner das MG1-Drehmoment T1 in der positiven Richtung aus, um die Drehzahl des Motors E über den Planetenradsatz PG zu erhöhen, wodurch der Motor E gestartet wird. Zu diesem Zeitpunkt führt der erste Motor-Generator MG1 eine Energieregeneration durch (erzeugt Elektrizität), wenn die MG1-Drehzahl N1 negativ ist, aber nachdem die MG1-Drehzahl N1 positiv wird, führt er einen Leistungsbetrieb durch, um die elektrische Leistung der Batterie B zu verbrauchen. Zu diesem Zeitpunkt gibt der zweite Motor-Generator MG2 das MG2-Drehmoment T2 aus, um Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O, die durch Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 verursacht werden, auszugleichen, wodurch verhindert wird, dass Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 an das Rad W übertragen werden. Dieses MG2-Drehmoment T2 repräsentiert ein Drehmoment in der positiven Richtung, entsprechend der Reaktionskraft, die dem MG1-Drehmoment T1 in der positiven Richtung entgegen wirkt, das zu dem MG2-Drehmomentbefehlswert des MG2-Betriebspunkts hinzuaddiert ist, der durch den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 gemäß dem vom Fahrzeug geforderten Drehmoment TC definiert ist.
  • Wie oben beschrieben gibt der erste Motor-Generator MG1 ein Drehmoment in positiver Richtung im Wesentlichen nur aus, wenn der Motor E gestartet wird, wie in den 5 und 6 gezeigt. Die Beschränkung aufgrund des MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitts 16 auf das MG1-Drehmoment T1 nur in der positiven Richtung kann folglich verhindern, dass der erste Motor-Generator MG1 ein großes Drehmoment zum Starten des Motors E aus seinem stationären Zustand ausgibt. Im Gegensatz zu dem Fall, bei dem nur das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motor-Generators MG2 begrenzt ist, kann folglich verhindert werden, dass von dem Fahrer nicht erwartete Schwankungen in der Antriebskraft des Fahrzeugs, die als ein Ergebnis der Schwankungen in einem relativ großen Ausgangsdrehmoment des ersten Motor-Generators MG1 zum Motorstart auftreten, an das Rad W übertragen werden. Indes begrenzt der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 nicht das Ausgangsdrehmoment des ersten Motor-Generators MG1 in negativer Richtung. Während der Motor E arbeitet, wird folglich eine Leistungserzeugung durch den ersten Motor-Generator MG1 durchgeführt, und eine Regeneration der elektrischen Leistung in der Batterie B wird nicht verhindert, wie in 3 gezeigt. Folglich kann ein weiterer Spannungsabfall der Batterie B verhindert werden, so dass die Batteriespannung wieder schnell in den normalen Zustand hergestellt werden kann.
  • Die Steuerungseinheit 10 begrenzt den MG1-Drehmomentbefehlswert des MG1-Betriebspunkts, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt wird, und den MG2-Drehmomentbefehlswert des MG2-Betriebspunkts, der durch den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 festgelegt wird, indem der MG1-Drehmomentgrenzwert und der MG2-Drehmomentgrenzwert, die durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 beziehungsweise den MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 festgelegt werden, wie oben beschrieben, verwendet werden. Dadurch kann die Steuerungseinheit 10 eine Drehmomentbegrenzungssteuerung durchführen, die das Ausgangsdrehmoment in positiver Richtung des ersten Motor-Generators MG1 begrenzt, während das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motor-Generators begrenzt wird, wenn die Batterie B in den vorbestimmten niedrigen Spannungszustand läuft. Dies begrenzt den Strom, der von dem ersten Motor-Generator MG1 und dem zweiten Motor-Generator MG2 verwendet wird, wodurch sich die Spannung der Batterie B erholen kann.
  • Unter normalen Umständen führt die Steuerungseinheit 10 eine Änderungsratenbegrenzungssteuerung für das MG1-Drehmoment T1 und das MG2-Drehmoment T2 durch. Die Änderungsratenbegrenzungssteuerung verhindert das Auftreten von von dem Fahrer nicht erwarteten Schwankungen in der Antriebskraft des Fahrzeugs, als ein Ergebnis einer plötzlichen Änderung des MG1-Drehmoments T1 aufgrund einer Änderung des MG1-Betriebspunkts und einer plötzlichen Änderung des MG2-Drehmoments T2 aufgrund einer Änderung in dem MG2-Betriebspunkt, die an das Rad W übertragen werden. Die Änderungsratenbegrenzungssteuerung setzt eine Grenze derart, dass die Rate der Änderung des MG1-Drehmoments T1 und des MG2-Drehmoments T2 gleich oder kleiner bleibt als ein vorbestimmter Wert, und ändert dadurch das MG1-Drehmoment T1 und das MG2-Drehmoment T2, um auf Änderungen des MG1-Betriebspunkts und des MG2-Betriebspunkts zu reagieren. Die Begrenzung, die von dem MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 für das MG1-Drehmoment T1 durchgeführt wird, ist jedoch ein Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 in positiver Richtung für den Motorstart auf Null. Derartige Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1, sollten sie an das Rad W übertragen werden, haben nicht unmittelbar große Schwankungen in der Antriebskraft zur Folge. In diesem Ausführungsbeispiel steuert jedoch die Steuerungseinheit 10 um aufgrund von Begrenzungen des MG1-Drehmoments T1 durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 zu erlauben, dass die Rate der Änderung des MG1-Drehmoments T1 größer ist als bei einer Zeitvorgabe, bei der ein Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 nicht durchgeführt wird; die Steuerungseinheit 10 steuert also, um das Begrenzen der Rate der Änderung des MG1-Drehmoments T1 zu vereinfachen. Die Steuerungseinheit 10 führt speziell eine Änderungsratenbegrenzungssteuerung durch bei einem Begrenzen des MG1-Drehmoments T1, mit einem Wert, der größer als der Grenzwert der Änderungsrate der Änderungsratenbegrenzungssteuerung des MG1-Drehmoments T1 und des MG2-Drehmoments T2 ist, unter normalen Umständen, wie oben für den herkömmlichen Zustand beschrieben, der als Grenzwert gesetzt ist. Die Begrenzung des MG1-Drehmoments T1 wird dadurch schnell durchgeführt, so dass ein weiterer Spannungsabfall der Batterie B effektiv verhindert werden kann.
  • 1-5. Steuerungsverfahren des Hybridantriebssystems
  • Ein Steuerungsverfahren des Hybridantriebssystems H gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird im Folgenden basierend auf den Flussdiagrammen gemäß den 8 und 9 und den Zeitablaufdiagrammen gemäß 10 beschrieben. 8 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Gesamtprozedur des Steuerungsverfahrens des Hybridantriebssystems H gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt. 9 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Drehmomentbegrenzungssteuerungsprozedur bezüglich des Schritts #11 von 8 zeigt. Steuerungsoperationen des Hybridantriebssystems H werden durch die Hardware oder Software (Programme), oder durch beide durchgeführt, die jeweils die funktionalen Abschnitte 11 bis 17 der Steuerungseinheit 10 bilden. Wenn Programme jeden der funktionalen Abschnitte bilden, arbeitet die arithmetische Verarbeitungseinheit, die in der Steuerungseinheit 10 enthalten ist, als ein Computer, der die Programme, die jeden der funktionalen Abschnitte bilden, ausführt. Das Steuerungsverfahren des Hybridantriebssystems H wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm zuerst beschrieben.
  • Die Steuerungseinheit 10 erfasst zuerst Information über das vom Fahrzeug geforderte Drehmoment TC und die vom Fahrzeug geforderte Ausgangsleistung PC, die fahrzeugseitig eingegeben werden (Schritt #01). Die Steuerungseinheit 10 erfasst auch Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor Se4 detektiert wird (Schritt #02). Die Steuerungseinheit 10 lässt anschließend den Motorbetriebspunktbestimmungsabschnitt 11 den Motorbetriebspunkt bestimmen (Schritt #03). Darüber hinaus lässt die Steuerungseinheit 10 den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 den MG1-Betriebspunkt festlegen (Schritt #04), und den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 den MG2-Betriebspunkt festlegen (Schritt #05). Die Verfahren zum Bestimmen des Motorbetriebspunkts, des MG1-Betriebspunkts und des MG2-Betriebspunkts sind bereits beschrieben worden und werden an dieser Stelle nicht wiederholt. Die Steuerungseinheit 10 lässt als nächstes den Drehmomentschwankungskorrekturabschnitt 14 das MG2-Drehmoment korrigieren, so dass Drehmomentschwankungen des Vorgelegeantriebsrads O, die durch Schwankungen in dem MG1-Drehmoment T1 verursacht werden, ausgeglichen werden (Schritt #06).
  • Der Batteriezustandsdetektionsabschnitt 30 wird als nächstes verwendet, um die Spannung der Batterie B zu detektieren (Schritt #07). Die Steuerungseinheit 10 lässt dann den Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15 bestimmen, ob die Batterie B in dem niedrigen Spannungszustand ist, oder nicht, basierend auf der in Schritt #07 detektierten Batteriespannung (Schritt #08). Wenn die Batterie B nicht in dem niedrigen Spannungszustand ist (Schritt #08: Nein), schaltet die Steuerungseinheit 10 das Niederspannungsflag „AUS”, um anzuzeigen, dass die Batterie B in dem normalen Zustand ist, nicht in dem Niederspannungszustand (Schritt #09). Dann steuert die Steuerungseinheit 10 den Motor E, den ersten Motor-Generator MG1, den zweiten Motor-Generator MG2 gemäß dem in Schritt #03 bestimmten Motorbetriebspunkt, dem in Schritt #04 bestimmten MG1-Betriebspunkt und dem in Schritt #05 bestimmten MG2-Betriebspunkt (Schritt #12).
  • Wenn die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist (Schritt #08: Ja), schaltet dagegen die Steuerungseinheit 10 das Niederspannungsflag „EIN”, um anzuzeigen, dass die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist (Schritt #10). Die Steuerungseinheit 10 lässt dann den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 und den MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 die Drehmomentbegrenzungssteuerung durchführen (Schritt #11). Die Drehmomentbegrenzungssteuerung dient, wie vorher beschrieben, dazu, den MG12-Drehmomentbefehlswert und den MG2-Drehmomentbefehlswert zu begrenzen, indem der MG1-Drehmomentgrenzwert und der MG2-Drehmomentgrenzwert, die durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 beziehungsweise den MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 festgelegt werden, verwendet werden. Die Drehmomentbegrenzungssteuerung steuert dadurch eine Änderung des MG1-Betriebspunkts, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt wird, und des MG2-Betriebspunkts, der durch den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 festgelegt wird. Die Drehmomentbegrenzungssteuerung wird im Folgenden basierend auf dem Flussdiagramm gemäß 9 im Einzelnen beschrieben. Die Steuerungseinheit 10 steuert dann den Motor E, den ersten Motor-Generator MG1 und den zweiten Motor-Generator MG2 (Schritt #12) gemäß dem in Schritt #03 bestimmten Motorbetriebspunkt, dem in Schritt #04 bestimmten und anschließend in Schritt #11 geänderten MG1-Betriebspunkt, und dem in Schritt #05 bestimmten und anschließend in Schritt #11 geänderten MG2-Betriebspunkt. Dies beendet die Steuerungsvorgänge, die durch das Hybridantriebssystem H durchgeführt werden.
  • Die Drehmomentbegrenzungssteuerungsprozedur bezüglich Schritt #11 wird als nächstes im Folgenden beschrieben. Wenn bestimmt wird, dass die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist (Schritt #08: Ja), als ein Ergebnis der Bestimmung, ob die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist oder nicht in Schritt #08, und entsprechend das Niederspannungsflag „EIN” geschaltet ist (Schritt #21: Ja), lässt die Steuerungseinheit 10 den MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 zuerst den MG2-Drehmomentbegrenzungswert festlegen (Schritt #22). Das Verfahren zum Festlegen des MG2-Drehmomentbegrenzungswerts ist bereits beschrieben worden und wird an dieser Stelle nicht wiederholt.
  • Die Steuerungseinheit 10 bestimmt dann, ob der MG1-Drehmomentbefehlswert des in Schritt #04 festgelegten MG1-Betriebspunkts positiv ist (>0), oder nicht (Schritt #23). Wenn als ein Ergebnis dieser Bestimmung bestimmt wird, dass der MG1-Drehmomentbefehlswert nicht positiv ist, also dass der MG1-Drehmomentbefehlswert Null oder negativ ist (≤0) (Schritt #23: Nein), erfolgt kein Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 (Schritt #24). Entsprechend ändert die Steuerungseinheit 10 den in Schritt #05 festgelegten MG2-Betriebspunkt gemäß dem in Schritt #22 festgelegten MG2-Drehmomentbegrenzungswert (Schritt #25). Wenn der MG1-Drehmomentbefehlswert positiv ist (>0) (Schritt #23: Ja), wird dagegen der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 verwendet, um den MG1-Drehmomentbefehlswert auf Null zu begrenzen (Schritt #26). Darüber hinaus führt die Steuerungseinheit 10 die Steuerung durch zum Erleichtern des Begrenzens der Änderungsrate des MG1-Drehmoments T1 (Schritt #27). Die Steuerungseinheit 10 ändert dann den in Schritt #04 festgelegten MG1-Betriebspunkt und den in Schritt #05 festgelegten MG2-Betriebspunkt gemäß dem in Schritt #22 festgelegten MG2-Drehmomentbegrenzungswert und dem in Schritt #25 festgelegten MG1-Drehmomentbegrenzungswert (=0) (Schritt #28). Dies beendet die Drehmomentbegrenzungssteuerung bezüglich Schritt #11.
  • Als nächstes wird das in 10 gezeigte Zeitablaufdiagramm beschrieben. 10 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das eine typische MG1-Drehmoment T1 Begrenzungssteuerung zeigt, wenn die Batterie B in den Niederspannungszustand läuft. Die Figur zeigt der Reihe nach von oben nach unten: Werte der „Batteriespannung”, die durch den Batteriezustandsdetektionsabschnitt 30 detektiert werden; EIN- oder AUS-Zustand des „Niederspannungsflags”, der das Ergebnis der Beurteilung anzeigt, die von dem Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15 vorgenommen wird; den „MG1-Drehmomentbefehlswert”, der von der Steuerungseinheit 10 festgelegt wird; ob die „MG1-Drehmomentbegrenzung” von dem MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 durchgeführt wird, oder nicht; und die „Motordreh zahl”. Man beachte, dass die Figur eine Anzeige des MG2-Drehmomentbefehlswerts in dem Zeitablaufdiagramm weglässt; das MG2-Drehmoment T2 wird ebenfalls, wie oben beschrieben, begrenzt, wenn die Batterie B in den Niederspannungszustand läuft (das Niederspannungsflag ist EIN).
  • In einem Bereich A von 10 ist der MG1-Drehmomentbefehlswert positiv, um den Motor E zu starten, und die Drehzahl des Motors E wird erhöht durch das MG1-Drehmoment T1 in positiver Richtung. Die Batteriespannung reduziert sich jedoch plötzlich, da der erste Motor-Generator MG1 veranlasst wird einen Leistungsbetrieb durchführt zur Ausgabe des MG1-Drehmoments T1 in positiver Richtung. Ein derartiges Phänomen tendiert aufzutreten, wenn beispielsweise die Batterie B nicht in der Lage ist, ihre volle Leistungsfähigkeit bei einer extrem niedrigen Temperatur, der sie ausgesetzt ist, abzugeben. Wenn die Batteriespannung gleich oder kleiner als der Niederspannungsschwellenwert ist, bevor der Motor E startet (vollständige Explosion beziehungsweise Zündung), bestimmt der Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15, dass die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist, wie in einem Bereich B gezeigt, so dass das „Niederspannungsflag” von dem AUS-Zustand EIN geschaltet wird. Dabei ist der MG1-Drehmomentbefehlswert positiv, und wenn bestimmt wird, dass die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist, begrenzt der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 das MG1-Drehmoment T1 (MG1-Drehmomentbegrenzung wird durchgeführt). Mit anderen Worten, der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 begrenzt das MG1-Drehmoment T1 auf Null (0[N·m]), um das Ausgangsdrehmoment des ersten Motor-Generators MG1 in positiver Richtung zu begrenzen. Dies veranlasst den ersten Motor-Generator MG1 dazu, die Drehung zu stoppen, so dass die Motordrehzahl NE Null wird (0[U/min]). Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuerungseinheit 10 die Steuerung durch, um das Begrenzen der Änderungsrate des MG1-Drehmoments T1 zu vereinfachen, um zu erlauben, dass die Änderungsrate größer als in dem normalen Zustand ist. Als ein Ergebnis ändert sich das MG1-Drehmoment T1 schnell, so dass der MG1-Drehmomentbefehlswert sich innerhalb einer kurzen Zeitperiode schnell auf Null ändert. Zusätzlich begrenzt der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 auch das MG2-Drehmoment T2, was jedoch nicht in der Figur gezeigt ist. Man beachte, dass die gestrichelten Linien, die über dem Bereich B zu einem Bereich C gezeigt sind, den MG1-Drehmomentbefehlswert beziehungsweise die Motordrehzahl NE angeben, wenn das Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 nicht durchgeführt wird.
  • Durch Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 und des MG2-Drehmoments T2 in positiver Richtung, wie oben beschrieben, wird der Strom, der von dem ersten Motor-Generator MG1 und dem zweiten Motor-Generator MG2 verwendet wird, begrenzt, so dass sich die Batterie spannung allmählich in den Bereich B erholt. Wenn die Batteriespannung gleich oder größer als der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert wird, bestimmt der Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15, dass die Batterie B in dem normalen Zustand ist, und das „Niederspannungsflag” schaltet von dem EIN-Zustand AUS, wie in dem Bereich C angegeben. Dies beseitigt das Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 (ein Begrenzen des MG1-Drehmoments wird nicht durchgeführt). Die Steuerungseinheit 10 legt folglich den MG1-Drehmomentbefehlswert in positiver Richtung fest, um den Motor E zu starten, gemäß dem MG1-Betriebspunkt, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuerungseinheit 10 die Begrenzungssteuerung der Änderungsrate derart durch, dass die Rate der Änderung des MG1-Drehmoments T1 gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert wird. Als ein Ergebnis ändert sich das MG1-Drehmoment T1 (erhöht sich) auf den MG1-Drehmomentbefehlswert des MG1-Betriebspunkts bei einer Änderungsrate gleich oder kleiner als die vorbestimmte Änderungsrate. Dies macht das MG1-Drehmoment T1 positiv, so dass der erste Motor-Generator MG1 in positiver Richtung dreht, um die Motordrehzahl NE zu erhöhen. Wenn der Motor E dann eine vorbestimmte Motorstartdrehzahl oder eine größere erreicht, beginnt die Kraftstoffversorgung und die Zündung des Motors E, um den Motor E zu starten. Wenn der Motor E startet und bei einer ruhigen Leerlaufdrehzahl läuft, ändert die Steuerungseinheit 10 den MG1-Drehmomentbefehlswert ins negative. Der erste Motor-Generator MG1 wird dann in einen Zustand gesetzt zum Ausgeben des MG2-Drehmoments T2 in negativer Richtung, um Leistung zu erzeugen (Energieregeneration), während er in positiver Richtung dreht (die MG1-Drehzahl N1 ist positiv).
  • Wie oben beschrieben begrenzt die Steuerungseinheit 10 das Ausgangsdrehmoment des zweiten Motor-Generators MG2 und führt eine Drehmomentbegrenzungssteuerung durch, die das Ausgangsdrehmoment des ersten Motor-Generators MG1 in positiver Richtung begrenzt, wenn die Batterie in den Niederspannungszustand läuft; die Steuerungseinheit 10 bricht jedoch die Drehmomentbegrenzungssteuerung ab, wenn die Batterie B sich von dem Niederspannungszustand erholt hat. Wenn der Motor E zu diesem Zeitpunkt in dem stationären Zustand bleibt, wird der erste Motor-Generator MG1 veranlasst, das Ausgangsdrehmoment in positiver Richtung auszugeben, um den Motor E drehend anzutreiben (Eingangswelle I), so dass der Motor E gestartet wird.
  • 2. Zweites Ausführungsbeispiel
  • Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird als nächstes beschrieben. Ein Hybridantriebssystem H gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass eine Steuerung vorgesehen ist, die das Begrenzen des Ausgangsdrehmoments des ersten Motor-Generators MG1 in positiver Richtung bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung abbricht, wenn das Vorgelegeantriebsrad O als das Ausgabebauteil steht. Mit anderen Worten, das MG1-Drehmoment T1 wird nicht zu der Seite des Rads W von dem Vorgelegeantriebsrad O übertragen, wenn das Vorgelegeantriebsrad O fest beziehungsweise stationär ist. Selbst wenn der erste Motor-Generator MG1 ein Drehmoment in positiver Richtung ausgibt, beispielsweise um den Motor zu starten, besteht keine Wahrscheinlichkeit dafür, dass das Ausgangsdrehmoment an das Rad W übertragen wird, was das Auftreten von Schwankungen in der Antriebskraft des Fahrzeugs, die von dem Fahrer nicht erwartet werden, verursacht. Die elektrische Leistung, die zum Antreiben des ersten Motor-Generators MG1 zu diesem Zeitpunkt notwendig ist, ist kleiner als die, die zum Antreiben des zweiten Motor-Generators MG2 notwendig ist. Folglich gibt es nur ein geringes Ausmaß einer Reduzierung der Batteriespannung, so dass die Batteriespannung schnell wieder in den normalen Zustand hergestellt werden kann, indem der erste Motor-Generator MG1 Leistung mit dem Motordrehmoment TE erzeugt, nachdem der Motor gestartet ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist folglich aufgebaut, um bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung ein schnelles Starten des Motors E zu erlauben, indem das Begrenzen des Ausgangsdrehmoments in positiver Richtung des ersten Motor-Generators MG1 abgebrochen wird, wenn das Vorgelegeantriebsrad O steht. Man beachte, dass andere Ausgestaltungen, als die oben genannten, die gleichen sein können wie gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
  • Das Hybridantriebssystem H gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 11 und 12 beschrieben, mit besonderer Hervorhebung der Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel. 11 zeigt ein Flussdiagramm, das 9 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, das eine Drehmomentbegrenzungssteuerungsprozedur bezüglich Schritt #11 von 8 zeigt. Die gesamten Prozeduren zum Steuern des Hybridantriebssystems H sind die gleichen wie die, die in 8 gezeigt sind, und eine Erklärung davon wird weggelassen. Ferner ist 12 ein Zeitablaufdiagramm, das 10 in dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, das eine typische MG1-Drehmoment T1-Begrenzungssteuerung zeigt, wenn die Batterie B in den niederen Spannungszustand läuft.
  • Das Hybridantriebssystem H enthält Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel zum Beurteilen, ob das Vorgelegeantriebsrad O als das Ausgabebauteil steht, oder nicht. Vorzugsweise ist das Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel in der Steuerungseinheit 10 enthalten (siehe 2), obwohl in der Figur nicht gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist jedes der drehenden Elemente, die das Leistungsübertragungssystem von dem Vorgelegeantriebsrad O an das Rad W bilden, durch ein Getriebe verbunden (angetrieben gekoppelt), ohne ein Eingriffmittel aufzuweisen, wie beispielsweise eine darin zwischen angeordnete Kupplung. Folglich drehen alle drehenden Elemente, die das Leistungsübertragungssystem von dem Vorgelegeantriebsrad O bis zum Rad W bilden, bei einer Drehzahl proportional zu einer Drehzahl des Vorgelegeantriebsrads O. Wenn folglich irgendeines der drehenden Elemente, die das Leistungsübertragungssystem von dem Vorgelegeantriebsrad O zu dem Rad W bilden, steht, so dass die Drehung gestoppt ist, dann steht auch das Vorgelegeantriebsrad O. In diesem Ausführungsbeispiel definiert folglich das Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel irgendeines oder mehrere der drehenden Elemente (enthaltend das Vorgelegeantriebsrad O und das Rad W), die das Leistungsübertragungssystem von dem Vorgelegeantriebsrad O zu dem Rad W bilden, als ein Ausgabedrehelement des Hybridantriebssystems H, um dadurch zu bestimmen, ob das Ausgabedrehelement steht, so dass das Drehen gestoppt ist, oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass das Ausgangsdrehelement steht, schaltet das Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel ein Ausgabestationärzustandsflag EIN; wenn bestimmt wird, dass das Ausgabedrehelement nicht steht, schaltet das Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel das Ausgabestationärzustandsflag AUS.
  • Fälle, bei denen das Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel bestimmt, dass das Ausgabedrehelement steht, umfassen beispielsweise einen „P” Bereich, der mit dem Auswahlhebel des Automatikgetriebes ausgewählt wird, und irgendeines der drehenden Elemente von dem Vorgelegeantriebsrad O zu dem Rad W ist durch einen Parkverriegelungsmechanismus fixiert. Zusätzlich zu diesem umfassen andere mögliche Fälle beispielsweise, dass das Rad W steht, um aufgrund der Parkbremse nicht drehbar zu sein, und das Rad W steht, um aufgrund der Betriebsbremse nicht drehbar zu sein. Information über verschiedene Typen, die Fahrzeugbedingungen angibt, die für die Bestimmung verwendet werden, die von dem Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel gemacht wird, wird als Fahrzeuginformation IC in die Steuerungseinheit 10, wie in 2 gezeigt, eingegeben.
  • Ein Steuerungsverfahren des Hybridantriebssystems H wird im Folgenden beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel ist die gesamte Prozedur des Steuerungsverfahrens ebenfalls die gleiche wie die in dem in 8 gezeigten Flussdiagramm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und eine Erklärung davon wird weggelassen an dieser Stelle. Es wird nur eine Drehmomentbegrenzungssteuerungsprozedur beschrieben. Die Drehmomentbegrenzungssteuerungsprozedur gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen die gleiche wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, ausgenommen, dass die Beurteilung von Schritt #33 hinzugefügt ist. Mit anderen Worten, wenn bestimmt wird, dass die Batterie B in dem niedrigen Spannungszustand ist (Schritt #08: Ja), als ein Ergebnis der Bestimmung, ob die Batterie B in dem niedrigen Spannungszustand ist oder nicht in Schritt #08 von 8, und entsprechend das Niederspannungsflag „EIN” geschaltet ist (Schritt #31: Ja), lässt die Steuerungseinheit 10 den MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 den MG2-Drehmomentbegrenzungswert festlegen (Schritt #32).
  • Die Steuerungseinheit 10 bestimmt als nächstes, ob das Ausgabestationärzustandsflag „EIN” ist, oder nicht (Schritt #33). Das Ausgabestationärzustandsflag ist derart, wie oben beschrieben, dass das Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel bestimmt, ob irgendeines oder ob mehrere der drehenden Elemente, die das Leistungsübertragungssystem von dem Vorgelegeantriebsrad O zu dem Rad W bilden, als das Ausgabedrehelement steht oder nicht. Wenn selbiges steht, schaltet das Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel das Ausgabestationärzustandsflag „EIN”; wenn bestimmt wird, dass selbiges nicht steht, schaltet das Ausgabestationärzustandsbeurteilungsmittel das Ausgabestationärzustandsflag „AUS”. Die Steuerungseinheit 10 nimmt folglich Bezug auf das Ausgabestationärzustandsflag, um zu erkennen, ob das Ausgabedrehelement steht oder nicht in Schritt #33. Wenn das Ausgabestationärzustandsflag „EIN” ist (Schritt #33: Ja), wird das Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 nicht durchgeführt (Schritt #35). Wenn das Ausgabestationärzustandsflag „EIN” ist, gibt folglich die Steuerungseinheit 10 das MG1-Drehmoment T1 in positiver Richtung aus, wie es notwendig ist zum Starten des Motors E, selbst wenn die Batterie B in dem niedrigen Spannungszustand ist. Dies ermöglicht entsprechend ein schnelles Motorstarten, während das Auftreten der Schwankungen in der Fahrzeugantriebskraft, die von dem Fahrer nicht erwartet werden, verhindert wird. Die Steuerungseinheit 10 ändert anschließend den in Schritt #05 von 8 festgelegten MG2-Betriebspunkt gemäß dem in Schritt #32 festgelegten MG2-Drehmomentbegrenzungswert (Schritt #36).
  • Wenn dagegen das Ausgabestationärzustandsflag nicht „EIN” ist (Schritt #33: Nein), also wenn das Ausgabestationärzustandsflag „AUS” ist, bestimmt die Steuerungseinheit 10, ob der MG1-Drehmomentbefehlswert des MG1-Betriebspunkts, der in Schritt #04 von 8 festgelegt wird, positiv ist (>0), oder nicht (Schritt #34). Wenn als ein Ergebnis dieser Bestimmung der MG1-Drehmomentbefehlswert nicht positiv ist, also wenn der MG1-Drehmomentbefehlswert Null oder negativ ist (≤0) (Schritt #34: Nein), wird das Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt nicht durchgeführt (Schritt #35). Entsprechend ändert die Steuerungseinheit 10 den MG2-Betriebspunkt, der in Schritt #05 von 8 festgelegt wird, gemäß dem MG2-Drehmomentbegrenzungswert, der in Schritt #32 festgelegt wird (Schritt #36). Wenn der MG1-Drehmomentbefehlswert positiv ist (>0) (Schritt #34: Ja), wird dagegen der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 verwendet, um den MG1-Drehmomentbefehlswert auf Null zu begrenzen (Schritt #37). Darüber hinaus führt die Steuerungseinheit 10 die Steuerung durch, um das Begrenzen der Änderungsrate des MG1-Drehmoments T1 zu vereinfachen (Schritt #38). Die Steuerungseinheit 10 ändert dann den MG1-Betriebspunkt, der in Schritt #04 von 8 festgelegt wird, und den in Schritt #05 festgelegten MG2-Betriebspunkt gemäß dem in Schritt #32 festgelegten MG2-Drehmomentbegrenzungswert und dem in Schritt #37 festgelegten MG1-Drehmomentbegrenzungswert (=0) (Schritt #39). Dies beendet die Drehmomentbegrenzungssteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
  • Das in 12 gezeigte Zeitablaufdiagramm wird als nächstes beschrieben. 12 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, das eine typische MG1-Drehmoment T1 Begrenzungssteuerung zeigt, wenn die Batterie B in den Niederspannungszustand läuft. Die Figur zeigt zusätzlich zu den ähnlichen Zeitablaufdiagrammen, die in 10 gezeigt sind, gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, ein Zeitablaufdiagramm, das den EIN- oder AUS-Zustand des „Abgabestationärzustandsflags” angibt, das das Ergebnis der Bestimmung zeigt, die durch das Abgabestationärzustandsbeurteilungsmittel gemacht wird.
  • In einem Bereich A von 12 ist der MG1-Drehmomentbefehlswert positiv, um den Motor E zu starten, und die Drehzahl des Motors E wird durch das MG1-Drehmoment T1 in positiver Richtung erhöht. Die Batteriespannung reduziert sich jedoch plötzlich, da der erste Motor-Generator MG1 veranlasst wird zum Durchführen eines Leistungsbetriebs zur Ausgabe des MG1-Drehmoments T1 in der positiven Richtung. Wenn die Batteriespannung gleich oder kleiner als der Niederspannungsschwellenwert wird, bevor der Motor E startet (vollständige Explosion), bestimmt der Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15, dass die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist, wie in einem Bereich B gezeigt, so dass das „Niederspannungsflag” von dem AUS-Zustand EIN geschaltet wird. Dabei ist der MG1-Drehmomentbefehlswert positiv, und wenn bestimmt wird, dass die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist, begrenzt der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 das MG1-Drehmoment T1 (MG1-Drehmoment T1 Begrenzung wird durchgeführt). Mit anderen Worten, der MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 begrenzt das MG1-Drehmoment T1 auf Null (0[N·m]), um das Ausgangsdrehmoment des ersten Motor-Generators MG1 in positiver Richtung zu begrenzen. Dies veranlasst den ersten Motor-Generator MG1 dazu, die Drehung zu stoppen, so dass die Motordrehzahl NE Null wird (0[U/min]). Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuerungseinheit 10 die Steuerung durch, um das Begrenzen der Änderungsrate des MG1-Drehmoments T1 zu vereinfachen, um zu erlauben, dass die Änderungsrate größer ist als in dem normalen Zustand. Als ein Ergebnis ändert sich das MG1-Drehmoment T1 schnell, so dass der MG1-Drehmomentbefehlswert sich schnell auf Null innerhalb einer kurzen Zeitperiode ändert. Darüber hinaus begrenzt auch der MG2- Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 das MG2-Drehmoment T2, das jedoch nicht in der Figur gezeigt ist. Man beachte, dass die gestrichelten Linien, die über dem Bereich B bis zu einem Bereich C gezeigt sind, den MG1-Drehmomentbefehlswert beziehungsweise die Motordrehzahl NE angeben, wenn das Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 nicht durchgeführt wird.
  • Wenn das Ausgangsstationärzustandsbeurteilungsmittel anschließend bestimmt, dass das Ausgangsdrehelement steht und das Ausgangsstationärzustandsflag sich ändert von dem „AUS”-Zustand zu dem „EIN”-Zustand, wird das Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 abgebrochen (das MG1-Drehmomentbegrenzen wird nicht durchgeführt), wie in dem Bereich C gezeigt. Die Steuerungseinheit 10 legt folglich den MG1-Drehmomentbefehlswert in positiver Richtung fest, um den Motor E gemäß dem MG1-Betriebspunkt zu starten, der durch den MG1-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 12 festgelegt ist. Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuerungseinheit 10 die Begrenzungssteuerung der Änderungsrate derart durch, dass die Rate der Änderung des MG1-Drehmoments T1 gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Grenzwert wird. Als ein Ergebnis ändert sich das MG1-Drehmoment T1 (nimmt zu) zu dem MG1-Drehmomentbefehlswert des MG1-Betriebspunkts bei einer Änderungsrate gleich oder kleiner als die vorbestimmte Änderungsrate. Dies macht das MG1-Drehmoment T1 positiv, so dass der erste Motor-Generator MG1 in positiver Richtung dreht, um die Motordrehzahl NE zu erhöhen. Wenn der Motor E dann eine vorbestimmte Motorstartdrehzahl oder eine höhere erreicht, wird die Kraftstofflieferung und ein Zünden für den Motor E gestartet, um den Motor E zu starten. Wenn der Motor E startet und bei einer konstanten Leerlaufdrehzahl läuft, ändert die Steuerungseinheit 10 den MG1-Drehmomentbefehlswert ins Negative. Der erste Motor-Generator MG1 wird dann in einen Zustand gesetzt zum Ausgeben des MG1-Drehmoments T1 in negativer Richtung, um Leistung zu erzeugen (Energieregeneration), während er in positiver Richtung dreht (MG1-Drehzahl N1 ist positiv).
  • Nachdem der Motor E gestartet ist, bleibt der MG1-Drehmomentbefehlswert negativ, selbst wenn das Ausgangsstationärzustandsflag „AUS” geschaltet wird, wobei das „Niederspannungsflag” „EIN” geschaltet ist, und kein Begrenzen des MG1-Drehmoments T1 wird durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16 durchgeführt (MG1-Drehmomentsbegrenzung wird nicht durchgeführt), wie in einem Bereich D gezeigt. Der erste Motor-Generator MG1 erzeugt folglich weiterhin Elektrizität, so dass die Spannung der Batterie B sich schnell erholen kann. In diesem Ausführungsbeispiel, wenn das „Niederspannungsflag” gleich EIN ist, wird darüber hinaus das MG2-Drehmoment T2 begrenzt. Dies begrenzt den Strom, der von dem zweiten Motor-Generator MG2 verwendet wird, so dass die Spannung der Batterie B sogar noch schneller sich erholen kann. Wenn die Batteriespannung gleich oder größer als der Niederspannungsauslöschungsschwellenwert ist, bestimmt der Niederspannungszustandbeurteilungsabschnitt 15, dass die Batterie B in dem normalen Zustand ist, und das „Niederspannungsflag” ändert sich von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand, wie in einem Bereich E angegeben. Wenn das „Niederspannungsflag” gleich AUS ist, wird das Begrenzen des MG2-Drehmoments T2 abgebrochen. Die Steuerungseinheit 10 steuert folglich den zweiten Motor-Generator MG2 gemäß dem MG2-Betriebspunkt, der durch den MG2-Betriebspunktbestimmungsabschnitt 13 festgelegt ist.
  • 3. Andere Ausführungsbeispiele
    • (1) Die obigen Ausführungsbeispiele sind für einen beispielhaften Fall beschrieben worden, bei dem das Differenzialgetriebe ein Planetenradgetriebe vom Einzelplanetentyp ist, enthaltend, als drei drehende Elemente, das Sonnenrad s, den Träger ca und das Ringrad r. Dies ist jedoch nicht die einzige Ausgestaltungsmöglichkeit für das Differenzialgetriebe gemäß der vorliegenden Erfindung. Folglich ist das Differenzialgetriebe beispielsweise aufgebaut, um einen anderen Differenzialradmechanismus zu enthalten, beispielsweise ein Planetengetriebe vom Doppelplanetentyp oder einen Differenzialradmechanismus, der eine Mehrzahl von Kegelrädern aufweist, die ineinander verzahnt sind. Ferner ist das Differenzialgetriebe nicht auf die Anordnung mit drei drehenden Elementen begrenzt, stattdessen ist das Differenzialgetriebe strukturiert, um vier oder mehr drehende Elemente zu enthalten. In diesem Fall sind ebenfalls drei drehende Elemente, die von den vier oder mehreren drehenden Elementen ausgewählt sind, der Drehzahl nach als ein erstes drehendes Element, ein zweites drehendes Element und ein drittes drehendes Element ausgelegt, und eine erste drehende elektrische Maschine ist mit dem ersten drehenden Element verbunden, ein Eingangsbauteil ist mit dem zweiten drehenden Element verbunden, und ein Ausgabebauteil und eine zweite drehende elektrische Maschine sind mit dem dritten drehenden Element verbunden. Man beachte, dass für das Differenzialgetriebe mit vier oder mehreren drehenden Elementen eine Anordnung beispielsweise verwendet werden kann, bei der ein Teil der drehenden Elemente von zwei oder mehreren Sätzen von Planetenradmechanismen miteinander verbunden sind.
    • (2) Die obigen Ausführungsbeispiele sind für einen beispielhaften Fall beschrieben worden, bei dem das Ausgabebauteil sowie die zweite drehende elektrische Maschine mit einem dritten drehenden Element des Differenzialgetriebes verbunden sind. Dies ist jedoch nicht die einzige mögliche Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist folglich derart, dass beispielsweise in einem Differenzialgetriebe mit vier oder mehreren drehenden Elementen das Ausgabebauteil oder die zweite drehende elektrische Maschine mit dem dritten drehenden Element verbunden ist, und das andere von dem Ausgabebauteil oder der zweiten drehenden elektrischen Maschine mit dem anderen drehenden Element verbunden ist. Bei einer derartigen Anordnung ist es beispielsweise von Vorteil, dass das Differenzialgetriebe mindestens vier drehende Elemente von einem ersten drehenden Element, einem zweiten drehenden Element, einem dritten drehenden Element und einem vierten drehenden Element der Drehzahl nach enthält; und eine erste drehende elektrische Maschine ist mit dem ersten drehenden Element verbunden, ein Eingangsbauteil ist mit dem zweiten drehenden Element verbunden, ein Ausgabebauteil ist mit dem dritten drehenden Element verbunden, und eine zweite drehende elektrische Maschine ist mit dem vierten drehenden Element verbunden.
    • (3) Die obigen Ausführungsbeispiele sind für einen beispielhaften Fall beschrieben worden, bei dem, wenn bestimmt wird, dass die Batterie B als das elektrische Leistungsversorgungsmittel in einem Niederspannungszustand ist, der MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17 der Steuerungseinheit 10 den MG2-Drehmomentbegrenzungswert derart festlegt, dass die Spannung der Batterie B größer als der Niederspannungsschwellenwert wird. Dies ist jedoch nicht das einzig mögliche Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist folglich die Begrenzung des MG2-Drehmomentbegrenzungswerts auf Null, wenn beispielsweise bestimmt wird, dass die Batterie B in dem Niederspannungszustand ist.
    • (4) Die obigen Ausführungsbeispiele sind für einen beispielhaften Fall beschrieben worden, bei dem die Steuerungseinheit 10 die Änderungsratenbegrenzungssteuerung durchführt, die die Änderungsrate des MG1-Drehmoments T1 und des MG2-Drehmoments T2 begrenzt, wenn in dem normalen Zustand, und die Steuerung durchführt zur Erleichterung der Begrenzung der Änderungsrate des MG1-Drehmoments T1 nur bei einer Begrenzung des MG1-Drehmoments T1 durch den MG1-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 16. Dies ist jedoch nicht das einzig mögliche Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist folglich derart, dass beispielsweise die Steuerung zur Erleichterung des Begrenzens der Änderungsrate des MG2-Drehmoments T2 auch durchgeführt wird bei einem Begrenzen des MG2-Drehmoments T2 durch den MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17, oder die Steuerung zur Erleichterung des Begrenzens der Änderungsrate des MG2-Drehmoments T2 wird durchgeführt nur bei einem Begrenzen des MG2-Drehmoments T2 durch den MG2-Drehmomentbegrenzungsabschnitt 17; oder alternativ, die Steuerung zum Begrenzen der Änderungsrate wird durchgeführt, um die Änderungsrate des MG1-Drehmoments T1 und des MG2-Drehmoments T2 zu begrenzen, indem in allen Fällen der Grenzwert der gleichen An derungsrate verwendet wird.
    • (5) Die obigen Ausführungsbeispiele sind für einen beispielhaften Fall des Hybridantriebssystems H beschrieben worden, bei dem, wie in 1 gezeigt, das Vorgelegeantriebsrad O als das Ausgabebauteil, das mit dem dritten drehenden Element (Ringrad r des Planetenradsatzes PG) des Differenzialgetriebes integriert drehbar ist, mit dem Rad W über das Vorgelegegetriebe C und das Ausgangsdifferenzialgetriebe D verbunden ist, und der zweite Motor-Generator MG2 mit dem Vorgelegeantriebsrad O und dem Ausgangsdifferenzialgetriebe D über das Vorgelegegetriebe C verbunden ist. Das Hybridantriebssystem H mit den oben beschriebenen Anordnungen ist gut angepasst für eine Verwendung in beispielsweise einem FF-Fahrzeug, einem MR-Fahrzeug oder einem RR-Fahrzeug, da das System angeordnet werden kann, um sich über eine kurze Distanz in Richtung der Eingangswelle I, die mit dem Motor E verbunden ist, zu erstrecken. Die mechanische Anordnung des Hybridantriebssystems H gemäß den obigen Ausführungsbeispielen ist jedoch nur ein typisches Beispiel, und es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung auf ein Hybridantriebssystem H anwendbar ist, das einen anderen mechanischen Aufbau aufweist. Die vorliegende Erfindung ist folglich beispielsweise auf ein Hybridantriebssystem anwendbar, das einen Aufbau aufweist, der gut angepasst ist an ein FR-Fahrzeug mit einer Eingangswelle I, die mit dem Motor E, dem ersten Motor-Generator MG1, dem Planetenradsatz PG als das Differenzialge-triebe und dem zweiten Motor-Generator MG2 verbunden ist, die koaxial zueinander angeordnet sind.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die vorliegende Erfindung kann gut angepasst werden zur Verwendung in einem Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug mit einem Motor, einer ersten drehenden elektrischen Maschine und einer zweiten drehenden elektrischen Maschine als Antriebsleistungsquellen.
  • Zusammenfassung
  • Eine erste drehende elektrische Maschine MG1 ist mit einem ersten drehenden Element eines Differenzialgetriebes PG verbunden, ein Eingangsbauteil 1 ist mit einem zweiten drehenden Element verbunden, und ein Ausgangsbauteil O und eine zweite drehende elektrische Maschine MG2 sind mit einem dritten drehenden Element verbunden. Ein Steuerungsmittel 10 führt eine Schwankungsausgleichssteuerung durch, die ein Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 steuert, so dass Drehmomentschwankungen des Ausgangsbauteils O als ein Ergebnis der Schwankungen in einem Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 ausgeglichen werden. Das Steuerungsmittel führt ferner eine Drehmomentbegrenzungssteuerung durch, die das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine MG1 in positiver Richtung begrenzt, während das Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden elektrischen Maschine MG2 begrenzt wird, wenn ein elektrisches Leistungsversorgungsmittel B in einen vorbestimmten niedrigen Spannungszustand läuft.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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Claims (8)

  1. Hybridantriebssystem, enthaltend: ein Eingangsbauteil, das mit einem Motor verbunden ist; ein Ausgabebauteil, das mit einem Rad verbunden ist; eine erste drehende elektrische Maschine; eine zweite drehende elektrische Maschine; ein Differenzialgetriebe; ein Steuerungsmittel zum Steuern der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine; ein elektrisches Leistungsversorgungsmittel zum Beliefern der ersten drehenden elektrischen Maschine und der zweiten drehenden elektrischen Maschine mit einer elektrischen Leistung, wobei das Differenzialgetriebe mindestens drei drehende Elemente von einem ersten drehenden Element, einem zweiten drehenden Element und einem dritten drehenden Element in der Drehzahl nach enthält, und die erste drehende elektrische Maschine mit dem ersten drehenden Element verbunden ist, das Eingangsbauteil mit dem zweiten dre-henden Element verbunden ist, und das Ausgabebauteil oder die zweite drehende elektri-sche Maschine, oder beide mit dem dritten drehenden Element verbunden ist/sind; das Steuerungsmittel eine Schwankungsausgleichssteuerung durchführt, die ein Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden elektrischen Maschine steuert, um Drehmomentschwankungen des Ausgabebauteils, die durch Schwankungen in dem Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine verursacht werden, auszugleichen; und das Steuerungsmittel eine Drehmomentbegrenzung durchführt, die das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine in positiver Richtung begrenzt, während das Ausgangsdrehmoment der zweiten drehenden Maschine begrenzt wird, wenn das elektrische Leistungsversorgungsmittel in einen vorbestimmten niedrigen Spannungszustand läuft.
  2. Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, bei dem das Steuerungsmittel bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung derart steuert, dass die erste drehende elektrische Maschine ein Drehmoment nur in negativer Richtung ausgibt, während das Ausgangsdrehmoment der ersten drehenden elektrischen Maschine in positiver Richtung Null gemacht wird.
  3. Hybridantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Steuerungsmittel das Begrenzen des Ausgangsdrehmoments der ersten drehen den elektrischen Maschine in der Drehmomentbegrenzungssteuerung abbricht, wenn das Abgabebauteil steht.
  4. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Steuerungsmittel bestimmt, dass das elektrische Leistungsversorgungsmittel in dem niedrigen Spannungszustand ist, wenn dessen Ausgangsspannung gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Niederspannungsschwellenwert wird.
  5. Hybridantriebssystem nach Anspruch 4, bei dem das Steuerungsmittel einen Grenzwert des Ausgangsdrehmoments der zweiten drehenden elektrischen Maschine bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung derart festlegt, dass die Ausgangsspannung des elektrischen Leistungsversorgungsmittels größer als der Niederspannungsschwellenwert wird.
  6. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Steuerungsmittel die Drehmomentbegrenzungssteuerung abbricht, wenn das elektrische Leistungsversorgungsmittel sich von dem niedrigen Spannungszustand erholt hat, und, wenn der Motor zu diesem Zeitpunkt in einem stationären Zustand ist, die erste drehende elektrische Maschine veranlasst, ein Drehmoment in positiver Richtung auszugeben, um das Eingangsbauteil drehend anzutreiben und dadurch den Motor zu starten.
  7. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Steuerungsmittel bei der Drehmomentbegrenzungssteuerung erlaubt, dass eine Änderungsrate des Ausgangsdrehmoments der ersten drehenden elektrischen Maschine größer wird als die bei irgendeiner Zeitgebung, die eine andere ist als während der Ausführung der Drehmomentbegrenzungssteuerung.
  8. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche der 1 bis 7, ferner enthaltend ein Ausgangsdifferenzialgetriebe, das eine Antriebskraft an das Rad verteilt, wobei das Ausgabebauteil mit dem Rad über das Ausgangsdifferenzialgetriebe verbunden ist; und die zweite drehende elektrische Maschine verbunden ist, um in der Lage zu sein, das Ausgangsdrehmoment eines Leistungsübertragungssystems von dem Abgabebauteil an das Ausgangsdifferenzialgetriebe zu übertragen.
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