DE112011104791B4

DE112011104791B4 - Fahrzeug und Steuerungsverfahren für Fahrzeug

Info

Publication number: DE112011104791B4
Application number: DE112011104791.6T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Yaguchi; Takeshi Hoshiba; Akihiro Kimura; Masahiro Naito
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2024-08-14
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: US9067584B2; US20130297130A1; CN103338957A; WO2012101798A1; JPWO2012101798A1; DE112011104791T5; JP5644868B2

Abstract

Fahrzeug, das mit einem Differentialgetriebe (40), das ein erstes Drehelement (50), ein zweites Drehelement (54) und ein drittes Drehelement (56) hat, einem Elektromotor (20), der mit dem ersten Drehelement (50) gekoppelt ist, einer Maschine (10), die mit dem zweiten Drehelement (54) gekoppelt ist, und einem Rad (80) versehen ist, das mit dem dritten Drehelement (56) gekoppelt ist, wobei das Fahrzeug folgendes aufweist:eine Steuerungseinheit (200), die die Maschine (10) bei Betätigung eines Schalters (150) durch einen Fahrer stoppt; undeine sich von dem Elektromotor (20) unterscheidende Bremsvorrichtung (22), die das erste Drehelement (50) bremst bei Betätigung des Schalters (150), während das Fahrzeug fährt, wobeidie Bremsvorrichtung (22) ein Bremsen stoppt, wenn sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit verringert hat, um geringer als ein Schwellenwert zu sein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug und ein Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug, und insbesondere eine Technik zum Beschränken der Drehzahl einer Ausgangswelle eines Elektromotors, wenn eine Maschine während eines Fahrens gestoppt wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die JP 2007 - 23 919 A offenbart ein Maschinenstartsteuerungssystem, das eine Technik des Wiederstartens einer Maschine offenbart, wenn ein Druckschalter gedrückt wird, selbst falls ein Bremspedal nicht niedergedrückt ist, falls die Maschine aus irgendeinem Grund gestoppt ist, während ein Fahrzeug fährt.
Darüber hinaus haben in den vergangenen Jahren, als eine von Gegenmaßnahmen gegen Umweltprobleme, Hybridfahrzeuge, die jeweils mit einem Elektromotor (Motorgenerator) und einer Maschine ausgestattet sind, Aufmerksamkeit erlangt. Ein öffentlich bekanntes Beispiel eines solchen Hybridfahrzeugs ist ein Fahrzeug mit folgenden Elementen: Antriebsrädern, einer Maschine und einem Elektromotor, die mechanisch miteinander gekoppelt sind.
Die nachveröffentlichte EP 2 657 097 A1 offenbart ein Fahrzeug, das mit einem Differentialgetriebe, das ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement hat, einem Elektromotor, der mit dem ersten Drehelement gekoppelt ist, einer Maschine, die mit dem zweiten Drehelement gekoppelt ist, und einem Rad versehen ist, das mit dem dritten Drehelement gekoppelt ist. Der Elektromotor kann dabei so betrieben werden, dass er ein Bremsmoment auf das erste Drehelement aufbringt.
Die US 2005 / 0 209 044 A1 offenbart ein Fahrzeug, das mit einem Differentialgetriebe, das ein erstes Drehelement, ein zweites Drehelement und ein drittes Drehelement hat, einem Elektromotor, der mit dem ersten Drehelement gekoppelt ist, einer Maschine, die mit dem zweiten Drehelement gekoppelt ist, und einem Rad versehen ist, das mit dem dritten Drehelement gekoppelt ist. Die US 2005 / 0 209 044 A1 offenbart jedoch keine Bremsvorrichtung gemäß Anspruch 1.
Die DE 10 2008 042 409 A1 offenbart ein Fahrzeug, bei dem mittels eines Schalters in einen EV-Betrieb umgeschaltet wird.
Weiterer Stand der Technik ist aus der DE 11 2008 001 444 T5 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In dem Hybridfahrzeug, das vorstehend beschrieben ist, da die Elemente mechanisch miteinander gekoppelt sind, kann die Ausgangswelle des Elektromotors in einer negativen Richtung gedreht werden, selbst falls die Maschine gestoppt wird. In solch einem Fall kann ein Antreiben des Elektromotors, um die Maschine anzukurbeln, bewirken, dass der Elektromotor elektrische Leistung erzeugt, während der Elektromotor negativ dreht. Wenn die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors höher wird, erhöht sich die erzeugte elektrische Leistung. Solch eine Erzeugung von elektrischer Leistung ist unbeabsichtigt. Deshalb kann mehr elektrische Leistung erzeugt werden als erfordert ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors zu beschränken, wenn die Maschine während eines Fahrens gestoppt wird.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Fahrzeug gemäß den Ansprüchen 1 und 2 sowie einem Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug gemäß den Ansprüchen 5 und 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Wenn die Maschine gestoppt wird, während das Fahrzeug fährt, wird das erste Drehelement gebremst. Dies beschränkt die Drehzahl der Ausgangswelle des Elektromotors.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Gesamtblockdiagramm eines Fahrzeugs.
2 ist ein Nomogramm einer Leistungsverzweigungsvorrichtung.
3 ist ein funktionales Blockdiagramm einer ECU.
4 ist ein Nomogramm der Leistungsverzweigungsvorrichtung, wenn ein Träger gebremst wird.
5 ist ein Flussdiagramm eines Prozesses, der durch die ECU ausgeführt wird.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die gleichen Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Bezeichnungen und Funktionen von diesen sind auch die gleichen. Demzufolge wird eine detaillierte Beschreibung von diesen nicht wiederholt.
Mit Bezug auf 1 wird ein Gesamtblockdiagramm eines Fahrzeugs 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Das Fahrzeug 1 hat eine Maschine 10, eine Antriebswelle 16, einen ersten Motorgenerator (nachstehend als ein erster MG bezeichnet) 20, einen zweiten Motorgenerator (nachstehend als ein zweiter MG bezeichnet) 30, eine Leistungsverzweigungsvorrichtung 40, ein Reduktionsgetriebe 58, eine PCU (Leistungssteuerungseinheit) 60, eine Batterie 70, Antriebsräder 80 (das „Rad“ in den Ansprüchen entspricht einem Antriebsrad), einen Startschalter 150 (der einem „Schalter“ in den Ansprüchen entspricht), eine Bremsvorrichtung 151 und eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 200.
Das Fahrzeug 1 fährt mit einer Antriebskraft, die von wenigstens einer von der Maschine und dem zweiten MG 30 ausgegeben wird. Eine Bewegungsleistung, die durch die Maschine 10 erzeugt wird, wird durch die Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 in zwei Wege verzweigt. Von den zwei Wegen ist einer ein Weg zur Übertragung über das Reduktionsgetriebe 58 zu den Antriebsrädern 80, und der andere ist ein Weg zur Übertragung zu dem ersten MG 20.
Der erste MG 20 und der zweite MG 30 sind Elektromotoren. Der erste MG 20 und der zweite MG 30 sind beispielsweise dreiphasige drehende elektrische Wechselstrommaschinen. Der erste MG 20 und der zweite MG 30 werden durch die PCU 60 betrieben.
Der erste MG 20 hat eine Funktion als ein Generator, der elektrische Leistung unter Verwendung der Bewegungsleistung der Maschine 10, die durch die Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 (die einem „Differentialgetriebe“ in den Ansprüchen entspricht) verzweigt wird, erzeugt, um die Batterie 70 über die PCU 60 zu laden. Darüber hinaus dreht der erste MG 20, unter Aufnahme von elektrischer Leistung von der Batterie 70, eine Kurbelwelle der Maschine 10, die als eine Ausgangswelle dient. Der erste MG 20 hat dadurch eine Funktion als ein Starter, der die Maschine 10 startet.
Der zweite MG 30 hat eine Funktion als ein Antriebsmotor, der eine Antriebskraft für die Antriebsräder 80 unter Verwendung von wenigstens einer von der elektrischen Leistung, die in der Batterie 70 gespeichert ist, und der elektrischen Leistung vorsieht, die von dem ersten MG 20 erzeugt wird. Darüber hinaus hat der zweite MG 30 eine Funktion als ein Generator zum Laden der Batterie 70 über die PCU 60 unter Verwendung der elektrischen Leistung, die durch regeneratives Bremsen erzeugt wird.
Die Maschine 10 ist beispielsweise eine Brennkraftmaschine, wie eine Benzinmaschine und eine Dieselmaschine. Die Maschine 10 hat eine Vielzahl von Zylindern 102 und ein Kraftstoffeinspritzventil 104, das Kraftstoff zu jedem der Vielzahl von Zylindern 102 zuführt. Auf der Basis eines Steuerungssignals S1 von der ECU 200 spritzt das Kraftstoffeinspritzventil 104 eine passende Kraftstoffmenge für jeden Zylinder mit einer passenden Zeitabstimmung ein und stoppt ein Einspritzen von Kraftstoff für jeden Zylinder.
Für die Erfassung einer Drehzahl Ne der Kurbelwelle der Maschine 10 (nachstehend als eine Maschinendrehzahl bezeichnet) ist die Maschine 10 des Weiteren mit einem Maschinendrehzahlsensor 11 versehen. Der Maschinendrehzahlsensor 11 überträgt ein Signal, das die erfasste Maschinendrehzahl Ne anzeigt, zu der ECU 200.
Die Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 ist ein Differentialgetriebe, das drei Elemente zum Drehen der Antriebsräder 80 miteinander koppelt: die Antriebswelle 16, die Ausgangswelle der Maschine 10 und eine Drehwelle (Ausgangswelle) des ersten MG 20. Die Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 verwendet eines der vorstehend genannten drei Elemente als ein Reaktionskraftelement, wodurch die Übertragung einer Bewegungsleistung zwischen den zwei anderen Elementen gestattet wird. Eine Drehwelle (Ausgangswelle) des zweiten MG 30 ist mit der Antriebswelle 16 gekoppelt.
Die Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 ist ein Planetengetriebemechanismus, der ein Sonnenrad 50 (das einem „ersten Drehelement“ in den Ansprüchen entspricht), Ritzel 52, einen Träger 54 (das einem „zweiten Drehelement“ in den Ansprüchen entspricht) und ein Hohlrad 56 (das einem „dritten Drehelement“ in den Ansprüchen entspricht) hat. Die Ritzel 52 greifen mit jedem von dem Sonnenrad 50 und dem Hohlrad 56 ein. Der Träger 54 stützt die Ritzel 52 in einer Weise, die ihnen ein Drehen gestattet, und ist mit der Kurbelwelle der Maschine 10 verbunden. Das Sonnenrad 50 ist mit der Drehwelle des ersten MG 20 gekoppelt. Das Hohlrad 56 ist über eine Antriebswelle 16 mit der Drehwelle des zweiten MG 30 und dem Reduktionsgetriebe 58 gekoppelt.
Das Sonnenrad 50 wird durch eine Bremse 22 (die einer „Bremsvorrichtung“ in den Ansprüchen entspricht) gebremst. Mit der Bremse 22 kann eine Drehzahl des Sonnenrads 50 und eine Drehzahl des ersten MG 20 bei Null gehalten werden.
Da die Maschine 10, der erste MG 20 und der zweite MG 30 durch die Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 miteinander gekoppelt sind, ändern sich die Drehzahl Nm1 des ersten MG 20, die Maschinendrehzahl Ne und die Drehzahl Nm2 des zweiten MG 30 in solch einer Weise, dass die Drehzahlen Nm1, Ne und Nm2 dieser Elemente solch eine Beziehung beibehalten, dass sie durch eine gerade Linie in dem Nomogramm von 2 verbunden sind.
Von drei vertikalen Achsen des Nomogramms, das in 2 gezeigt ist, kennzeichnet die linke vertikale Achse die Drehzahl des Sonnenrads 50, d. h. die Drehzahl Nm1 des ersten MG 20. Die mittlere vertikale Achse des Nomogramms, das in 2 gezeigt ist, kennzeichnet die Drehzahl des Trägers 54, d. h. die Maschinendrehzahl Ne. Die rechte vertikale Achse des Nomogramms, das in 2 gezeigt ist, kennzeichnet die Drehzahl des Hohlrads 56, d. h. die Drehzahl Nm2 des zweiten MG 30. Es sei angemerkt, dass die Richtung eines Pfeils, der durch jede vertikale Achse des Nomogramms von 2 gebildet ist, eine positive Drehrichtung kennzeichnet, und eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung des Pfeils eine negative Drehrichtung kennzeichnet.
Beispielsweise wird angenommen, dass, wie eine durchgehende Linie in 2 zeigt, in einem Fahrzeug 1 die Drehzahl Nm1 des MG 20 Nm1(0) ist, die Maschinendrehzahl Ne Ne(0) ist, und die Drehzahl Nm2 des MG 30 Nm2(0) ist.
Die Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 dreht die Drehwelle des ersten MG 20 selbst wenn das Fahrzeug fährt und die Maschine 10 gestoppt wird. Wenn das System des Fahrzeugs 1 in einen gestoppten Zustand gebracht wird, während das Fahrzeug 1 mit hoher Geschwindigkeit fährt, bewirkt ein Stoppen einer Kraftstoffeinspritzung für die Maschine 10 eine Verringerung der Maschinendrehzahl Ne auf 0. Zu dieser Zeit erhöht sich, wie eine gestrichelte Linie in 2 zeigt, die Drehzahl Nm1 des ersten MG 20 in der negativen Drehrichtung von Nm1(0) auf Nm1(1). Deshalb kann sich, wenn sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, die Drehzahl Nm1 des ersten MG 20 erhöhen, wenn eine Maschinendrehzahl Ne Null wird (wenn eine Drehung der Maschine 10 gestoppt wird).
Es wird angenommen, dass der erste MG20 verwendet wird, um die Maschine 10 zu starten, wenn das Fahrzeug fährt und die Maschinendrehzahl Ne Null ist. In diesem Fall ist es notwendig, die Maschinendrehzahl Ne durch Bewegen der Drehzahl Nm1 des ersten MG 20 nach oben von Nm1(1) (die gestrichelte Linie in 2) zu Nm1(0) (die durchgehende Linie in 2) zu erhöhen.
Bei Erzeugung eines Moments in der positiven Drehrichtung, die entgegengesetzt zu der Drehrichtung des ersten MG 20 (die negative Drehrichtung) ist, um die Drehzahl des ersten MG 20 von Nm1(1) zu Nm1(0) zu erhöhen, da der erste MG 20 in der negativen Drehrichtung dreht, erzeugt der erste MG 20 elektrische Leistung.
Solch eine Erzeugung von elektrischer Leistung ist unbeabsichtigt. Es ist deshalb bevorzugt, die Erzeugung von elektrischer Leistung zu der Zeit des Startens der Maschine 10 zu beschränken. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform die Drehzahl des ersten MG 20, wenn die Maschine 10 während eines Fahrens gestoppt wird, beschränkt, wie nachstehend beschrieben wird.
Mit Bezug auf 1 überträgt das Reduktionsgetriebe 58 eine Bewegungsleistung von der Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 und dem zweiten MG 30, um die Antriebsräder 80 anzutreiben. Darüber hinaus überträgt das Reduktionsgetriebe 58 eine Reaktionskraft, die durch die Antriebsräder 80 von einer Fahrbahnoberfläche empfangen wird, zu der Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 und dem zweiten MG 30.
Die PCU 60 wandelt eine Gleichstromleistung, die in der Batterie 70 gespeichert ist, in eine Wechselstromleistung zum Antreiben des ersten MG 20 und des zweiten MG 30 um. Die PCU 60 hat einen Konverter und einen Inverter (beide nicht gezeigt), die auf der Basis eines Steuerungssignals S2 von der ECU 200 gesteuert werden. Der Konverter verstärkt eine Spannung der Gleichstromleistung, die von der Batterie 70 empfangen wird, und gibt die verstärkte Leistung zu dem Inverter aus. Der Inverter wandelt die Gleichstromleistung, die von dem Konverter ausgegeben wird, in eine Wechselstromleistung zur Ausgabe zu dem ersten MG 20 und/oder dem zweiten MG 30 um. Der erste MG 20 und/oder der zweite MG 30 wird/werden somit unter Verwendung der elektrischen Leistung angetrieben, die in der Batterie 70 gespeichert ist. Darüber hinaus wandelt der Inverter die Wechselstromleistung, die durch den ersten MG 20 und/oder den zweiten MG 30 erzeugt wird, in eine Gleichstromleistung um und gibt diese zu dem Konverter aus. Der Konverter transformiert eine Spannung der Gleichstromleistung, die von dem Inverter ausgegeben wird, herunter und gibt die heruntertransformierte Leistung zu der Batterie 70 aus. Die Batterie 70 wird dadurch unter Verwendung der elektrischen Leistung geladen, die durch den ersten MG 20 und/oder den zweiten MG 30 erzeugt wird. Es sei angemerkt, dass der Konverter weggelassen werden kann.
Die Batterie 70 ist eine Leistungsspeichervorrichtung und eine wiederaufladbare Gleichstromleistungsversorgung. Als die Batterie 70 wird beispielsweise eine Sekundärbatterie verwendet, wie eine Nickel-Metallhybridsekundärbatterie und eine Lithiumionensekundärbatterie. Die Batterie 70 hat beispielsweise eine Spannung in der Größenordnung von 200 V. Die Batterie 70 kann, statt unter Verwendung der elektrischen Leistung, die durch den ersten MG 20 und/oder den zweiten MG 30 erzeugt wird, wie vorstehend beschrieben ist, unter Verwendung von elektrischer Leistung geladen werden, die von einer externen Leistungsversorgung (nicht gezeigt) zugeführt wird. Es sei angemerkt, dass die Batterie 70 nicht auf eine Sekundärbatterie beschränkt ist, und alles das sein kann, was eine Wechselstromspannung erzeugen kann, wie beispielsweise ein Kondensator, eine Solarzelle und eine Brennstoffzelle.
Die Batterie 70 ist mit einem Batterietemperatursensor 156 zum Erfassen einer Batterietemperatur TB der Batterie 70, einem Stromsensor 158 zum Erfassen eines Stroms IB der Batterie 70 und einem Spannungssensor 160 zum Erfassen einer Spannung VB der Batterie 70 versehen.
Der Batterietemperatursensor 156 überträgt ein Signal, das eine Batterietemperatur TB anzeigt, zu der ECU 200. Der Stromsensor 158 überträgt ein Signal, das den Strom IB anzeigt, zu der ECU 200. Der Spannungssensor 160 überträgt ein Signal, das die Spannung VB anzeigt, zu der ECU 200.
Ein Startschalter 150 ist beispielsweise ein Druckschalter. Der Startschalter 150 kann derjenige Schalter sein, der gestattet, dass ein Schlüssel in einen Schlüsselzylinder eingesetzt wird und zu einer vorbestimmten Position gedreht wird. Der Startschalter 150 ist mit der ECU 200 verbunden. In Erwiderung auf eine Betätigung des Startschalters 150 durch einen Fahrer überträgt der Startschalter 150 ein Signal ST zu der ECU 200.
Die ECU 200 bestimmt, dass ein Startbefehl empfangen worden ist, wenn beispielsweise ein Signal ST empfangen wird, während das System des Fahrzeugs 1 in dem Stoppzustand ist, und dann schaltet die ECU 200 das System des Fahrzeugs 1 von einem Stoppzustand zu einem Startzustand. Darüber hinaus bestimmt die ECU 200, dass ein Stoppbefehl empfangen worden ist, wenn ein Signal ST empfangen wird, während das System des Fahrzeugs 1 in dem Startzustand ist, und dann schaltet die ECU 200 das System des Fahrzeugs 1 von dem Startzustand zu dem Stoppzustand. In der folgenden Beschreibung wird eine Betätigung des Startschalters 150 durch den Fahrer, wenn das System des Fahrzeugs 1 in dem Startzustand ist, als eine IG-AUS-Betätigung bezeichnet, und eine Betätigung des Startschalters 150 durch den Fahrer, wenn das System des Fahrzeugs 1 in dem Stoppzustand ist, wird als eine IG-AN-Betätigung bezeichnet. Nachdem das System des Fahrzeugs 1 zu dem Startzustand geschaltet hat, wird beispielsweise elektrische Leistung zu einer Vielzahl von Einrichtungen zugeführt, die zum Fahren des Fahrzeugs 1 notwendig sind, so dass das System in einen betreibbaren Zustand kommt. Im Gegensatz dazu wird, wenn das System des Fahrzeugs 1 zu dem Stoppzustand schaltet, ein Teil der Vielzahl von Einrichtungen, die zum Fahren des Fahrzeugs 1 notwendig sind, nicht länger mit elektrischer Leistung versorgt, so dass das System in einen Betriebsstoppzustand kommt.
Ein erster Resolver 12 erfasst die Drehzahl Nm1 des ersten MG 20. Der erste Resolver 12 überträgt ein Signal, das die erfasste Drehzahl Nm1 anzeigt, zu der ECU 200. Ein zweiter Resolver 13 erfasst die Drehzahl Nm2 des zweiten MG 30. Der zweite Resolver 13 überträgt ein Signal, das die erfasste Drehzahl Nm2 anzeigt, zu der ECU 200.
Ein Radgeschwindigkeitssensor 14 erfasst eine Drehzahl Nw von einem der Antriebsräder 80. Der Radgeschwindigkeitssensor 14 überträgt ein Signal, das die erfasste Drehzahl Nw anzeigt, zu der ECU 200. Die ECU 200 berechnet eine Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Basis der empfangenen Drehzahl Nw. Es sei angemerkt, dass die ECU 200 die Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Basis der Drehzahl Nm2 des zweiten MG 30, statt auf der Basis der Drehzahl Nw, berechnen kann.
Die Bremsvorrichtung 151 hat ein Bremsstellglied 152 und eine Scheibenbremse 154. Die Scheibenbremse 154 hat eine Bremsscheibe, die einstückig mit dem Rad dreht, und einen Bremssattel, der eine Drehung der Bremsscheibe unter Verwendung eines Hydraulikdrucks beschränkt. Der Bremssattel hat Bremsbeläge, die vorgesehen sind, um die Bremsscheibe in einer Richtung parallel zu der Drehachse zu umgeben, und einen Radzylinder zum Übertragen eines Hydraulikdrucks zu den Bremsbelägen. Auf der Basis eines Steuerungssignals S3, das von der ECU 200 empfangen wird, regelt das Bremsstellglied 152 einen Hydraulikdruck, der zu dem Radzylinder zuzuführen ist, durch Regeln eines Hydraulikdrucks, der durch Niederdrücken eines Bremspedals durch den Fahrer erzeugt wird, und eines Hydraulikdrucks, der mit der Hilfe einer Pumpe und einem elektromagnetischen Ventil und dergleichen erzeugt wird. Obwohl 1 die Bremsvorrichtung 151 nur an dem rechten hinteren Rad zeigt, ist die Bremsvorrichtung 151 für jedes Rad vorgesehen.
Die ECU 200 erzeugt ein Steuerungssignal S1 zum Steuern der Maschine 10 und gibt das erzeugte Steuerungssignal S1 zu der Maschine 10 aus. Des Weiteren erzeugt die ECU 200 ein Steuerungssignal S2 zum Steuern der PCU 60 und gibt das erzeugte Steuerungssignal S2 zu der PCU 60 aus. Des Weiteren erzeugt die ECU 200 das Steuerungssignal S3 zum Steuern des Bremsstellglieds 152 und gibt das erzeugte Steuerungssignal S3 zu dem Bremsstellglied 152 aus.
Durch Steuern der Maschine 10, der PCU 60 und dergleichen steuert die ECU 200 das gesamte Hybridsystem, d. h. einen Zustand des Ladens/Entladens der Batterie 70 und Betriebszustände der Maschine 10, des ersten MG 20 und des zweiten MG 30, derart, dass das Fahrzeug 1 höchst effizient fahren kann.
Die ECU 200 berechnet eine angeforderte Antriebskraft, die einem Niederdrückbetrag eines Beschleunigerpedals (nicht gezeigt) entspricht, das bei einem Fahrersitz vorgesehen ist. Gemäß der berechneten angeforderten Antriebskraft steuert die ECU 200 Momente des ersten MG 20 und des zweiten MG 30 und eine Ausgabe der Maschine 10.
Das Fahrzeug 1, das einen Aufbau hat, wie vorstehend beschrieben ist, fährt nur unter Verwendung des zweiten MG 30, wenn die Maschine 10 ineffizient ist, bei dem Beginn des Fahrens oder während eines Fahrens mit niedriger Geschwindigkeit. Darüber hinaus teilt während eines normalen Fahrens beispielsweise die Leistungsverzweigungsvorrichtung 40 die Bewegungsleistung der Maschine 10 in zwei Bewegungsleistungspfade. Eine Bewegungsleistung in einem Pfad treibt die Antriebsräder 80 direkt an. Eine Bewegungsleistung in dem anderen Pfad treibt den ersten MG 20 an, um elektrische Leistung zu erzeugen. Zu dieser Zeit verwendet die ECU 200 die erzeugte elektrische Leistung, um den zweiten MG 30 anzutreiben. Auf diese Weise wird durch Antreiben des zweiten MG 30 eine Unterstützung beim Antreiben der Antriebsräder 18 vorgesehen.
Wenn das Fahrzeug 1 seine Geschwindigkeit verringert, wird ein regeneratives Bremsen mit dem zweiten MG 30 durchgeführt, der der Drehung der Antriebsräder 80 folgt und als ein Generator funktioniert. Elektrische Leistung, die durch regeneratives Bremsen wiedergewonnen wird, wird in der Batterie 70 gespeichert. Es sei angemerkt, dass, wenn sich eine Restkapazität (nachstehend als der SOC (Ladezustand) bezeichnet) der Leistungsspeichervorrichtung verringert hat und insbesondere aufgeladen werden muss, die ECU 200 die Ausgabe der Maschine 10 erhöht, um einen Betrag von elektrischer Leistung zu erhöhen, die durch den ersten MG 20 erzeugt wird. Der SOC der Batterie 70 wird dadurch erhöht. Darüber hinaus kann die ECU 200 selbst während eines Niedriggeschwindigkeitsfahrens eine Steuerung zum Erhöhen der Antriebskraft von der Maschine 10, wie es notwendig ist, ausführen, beispielsweise wenn die Batterie 70 geladen werden muss, wie vorstehend beschrieben ist, wenn Hilfsmaschinen, wie eine Klimaanlage, anzutreiben sind, und wenn die Temperatur eines Kühlwassers für die Maschine 10 auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhöhen ist.
Bei der Steuerung von Lade- und Entladebeträgen der Batterie 70, legt die ECU 200 auf der Basis der Batterietemperatur TB und des gegenwärtigen SOC eine zulässige Eingabeleistung zum Laden der Batterie 70 (nachstehend als ein „oberer Ladeleistungsgrenzwert Win“ bezeichnet) und eine zulässige Ausgabeleistung beim Entladen der Batterie 70 (nachstehend als ein „oberer Entladeleistungsgrenzwert Wout“ bezeichnet) fest. Beispielsweise wird, wenn der gegenwärtige SOC niedriger wird, der obere Entladeleistungsgrenzwert Wout allmählich niedriger festgelegt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der gegenwärtige SOC höher wird, der obere Ladeleistungsgrenzwert Win allmählich niedriger festgelegt.
Darüber hinaus hat die Sekundärbatterie, die als die Batterie 70 verwendet wird, eine Temperaturabhängigkeit, die eine Erhöhung des inneren Widerstands bei niedrigen Temperaturen bewirkt. Darüber hinaus ist es bei hohen Temperaturen notwendig, eine Übererhöhung der Temperatur zu verhindern, die durch weitere Wärmeerzeugung verursacht wird. Es ist deshalb bevorzugt, jeden von dem oberen Entladeleistungsgrenzwert Wout und dem oberen Ladeleistungsgrenzwert Win zu verringern, wenn die Batterietemperatur TB niedrig ist und wenn die Batterietemperatur TB hoch ist. Die ECU 200 legt den oberen Ladeleistungsgrenzwert Win und den oberen Entladeleistungsgrenzwert Wout gemäß der Batterietemperatur TB und dem gegenwärtigen SOC beispielsweise durch die Verwendung eines Kennfelds oder dergleichen fest.
3 zeigt ein funktionales Blockdiagramm der ECU 200, die an dem Fahrzeug 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform montiert ist. Die ECU 200 hat eine Bestimmungseinheit 202, eine Stoppeinheit 204 und eine Bremseinheit 206.
Die Bestimmungseinheit 202 bestimmt, ob eine IG-AUS-Betätigung durchgeführt worden ist oder nicht. Die Bestimmungseinheit 202 bestimmt, dass eine IG-AUS-Betätigung durchgeführt worden ist, wenn beispielsweise das Signal ST von dem Startschalter 150 empfangen wird, während das System des Fahrzeugs 1 in einem Startzustand ist. Es sei angemerkt, dass die Bestimmungseinheit 202 beispielsweise ein IG-AUS-Bestimmungsflag einschalten kann, wenn eine IG-AUS-Betätigung durchgeführt worden ist.
Des Weiteren bestimmt die Bestimmungseinheit 202, ob das Fahrzeug 1 fährt oder nicht. Die Bestimmungseinheit 202 bestimmt, dass das Fahrzeug 1 fährt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V höher als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0 ist. Es sei angemerkt, dass die Bestimmungseinheit 202 ein Fahrzeugbestimmungsflag einschalten kann, wenn bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 fährt.
Die Stoppeinheit 204 stoppt die Maschine 10, wenn bestimmt wird, dass eine IG-AUS-Betätigung durchgeführt worden ist, d. h. bei Betätigung des Startschalters 150 durch den Fahrer. Im Speziellen werden eine Kraftstoffeinspritzung und eine Zündung gestoppt, um die Maschine 10 zu stoppen. Selbst während das Fahrzeug fährt, wird die Maschine 10 gestoppt, falls eine IG-AUS-Betätigung durchgeführt wird.
Die Bremseinheit 206 steuert die Bremse 22, um das Sonnenrad 50 zu bremsen, wenn bestimmt wird, dass eine IG-AUS-Betätigung durchgeführt worden ist, während das Fahrzeug fährt, d. h. bei Betätigung des Startschalters 150 durch den Fahrer, während das Fahrzeug fährt. Deshalb wird, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, während das Fahrzeug fährt, die Bremse 22 gesteuert, um das Sonnenrad 50 zu bremsen. Die Bremse 22 bewirkt, dass das Sonnenrad 50 stationär ist. Deshalb wird, wie in 4 gezeigt ist, die Drehzahl des ersten MG 20 bei Null oder bei im Wesentlichen Null gehalten. Andererseits, weil das Fahrzeug fährt, wird die Drehzahl der Maschine 10 nicht Null aufgrund der Drehung des Hohlrads 56, so dass die Ausgangswelle der Maschine 10 gedreht wird. Es sei angemerkt, dass die Drehzahl des ersten MG 20 nicht Null sein muss.
Die Bremseinheit 206 steuert die Bremse 22, um das Sonnenrad 50 zu bremsen, und zwar bei Betätigung des Startschalters 150 in einem Zustand, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ein Schwellenwert V1 ist. Somit wird das Sonnenrad 50 nicht gebremst, selbst wenn der Startschalter 150 in einem Zustand betätigt wird, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit nicht höher als der Schwellenwert V1 ist. Der Schwellenwert V1 ist höher als die vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit V0, die vorstehend beschrieben ist.
Nachdem das Sonnenrad 50 mit der Bremse 22 gebremst worden ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit sich verringert hat, um nicht höher als der Schwellenwert V1 zu sein, steuert die Bremseinheit 206 die Bremse 22, um ein Bremsen zu stoppen. Alternativ, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne seit dem Bremsen des Sonnenrads 50 mit der Bremse 22 verstrichen ist, steuert die Bremseinheit 206 die Bremse 22, um ein Bremsen zu stoppen. Alternativ kann ein Bremsen gestoppt werden, wenn eine vorgeschriebene Zeitspanne seit einer Betätigung des Startschalters 150 verstrichen ist, oder wenn eine vorgeschriebene Zeitspanne seit einem Stopp der Maschine 10 (seit einem Stopp der Kraftstoffeinspritzung) verstrichen ist.
Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform die Bestimmungseinheit 202, die Stoppeinheit 204 und die Bremseinheit 206 so beschrieben sind, dass sie durch die Ausführung eines Programms, das in einem Speicher gespeichert ist, durch eine CPU der ECU 200 realisiert sind und als Software funktionieren, können sie durch Hardware realisiert werden. Es sei angemerkt, dass ein solches Programm in einem Speichermedium zum Einbau in dem Fahrzeug aufgezeichnet ist.
Mit Bezug auf 5 wird ein Prozess, der durch die ECU 200 auszuführen ist, die an dem Fahrzeug 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform montiert ist, beschrieben.
In Schritt („Schritt“ wird nachstehend als „S“ bezeichnet) 100, bestimmt die ECU 200, ob eine IG-AUS-Betätigung durchgeführt worden ist oder nicht. Falls eine IG-AUS-Betätigung durchgeführt worden ist (JA in S100), stoppt die ECU 200 die Maschine 10 in S102. Das heißt eine Kraftstoffeinspritzung und eine Zündung werden gestoppt.
Falls das Fahrzeug 1 fährt (JA in S104), bestimmt die ECU 200 in S106, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ein Schwellenwert V1 ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als der Schwellenwert V1 ist (JA in S106), steuert die ECU 200 in S108 die Bremse 22, um das Sonnenrad 50 zu bremsen.
Nachdem das Sonnenrad 50 mit der Bremse 22 gebremst wird, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit sich verringert hat, um nicht höher als der Schwellenwert V1 zu sein, oder falls die vorgeschriebene Zeitspanne verstrichen ist (JA in S110), steuert die ECU 200 in S112 die Bremse 22, um ein Bremsen zu stoppen. Die Bremse 22 wird somit gelöst, was bewirkt, dass das Sonnenrad 50 und der erste MG 20 drehen können.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das Sonnenrad 50 gebremst, wenn die Maschine 10 gestoppt wird, während das Fahrzeug fährt. Dies beschränkt die Drehzahl des ersten MG 20.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Fahrzeug; 10 Maschine; 11 Maschinendrehzahlsensor; 12 erster Resolver; 13 zweiter Resolver; 14 Radgeschwindigkeitssensor; 16 Antriebswelle; 20 erster MG; 22 Bremse; 30 zweiter MG; 40 Leistungsverzweigungsvorrichtung; 50 Sonnenrad; 52 Ritzel; 54 Träger; 56 Hohlrad; 58 Reduktionsgetriebe; 70 Batterie; 80 Antriebsräder; 102 Zylinder; 104 Kraftstoffeinspritzventil; 150 Startschalter; 156 Batterietemperatursensor; 158 Stromsensor; 160 Spannungssensor; 200 ECU; 202 Bestimmungseinheit; 204 Stoppeinheit; 206 Bremseinheit.

Claims

Fahrzeug, das mit einem Differentialgetriebe (40), das ein erstes Drehelement (50), ein zweites Drehelement (54) und ein drittes Drehelement (56) hat, einem Elektromotor (20), der mit dem ersten Drehelement (50) gekoppelt ist, einer Maschine (10), die mit dem zweiten Drehelement (54) gekoppelt ist, und einem Rad (80) versehen ist, das mit dem dritten Drehelement (56) gekoppelt ist, wobei das Fahrzeug folgendes aufweist: eine Steuerungseinheit (200), die die Maschine (10) bei Betätigung eines Schalters (150) durch einen Fahrer stoppt; und eine sich von dem Elektromotor (20) unterscheidende Bremsvorrichtung (22), die das erste Drehelement (50) bremst bei Betätigung des Schalters (150), während das Fahrzeug fährt, wobei die Bremsvorrichtung (22) ein Bremsen stoppt, wenn sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit verringert hat, um geringer als ein Schwellenwert zu sein.
Fahrzeug, das mit einem Differentialgetriebe (40), das ein erstes Drehelement (50), ein zweites Drehelement (54) und ein drittes Drehelement (56) hat, einem Elektromotor (20), der mit dem ersten Drehelement (50) gekoppelt ist, einer Maschine (10), die mit dem zweiten Drehelement (54) gekoppelt ist, und einem Rad (80) versehen ist, das mit dem dritten Drehelement (56) gekoppelt ist, wobei das Fahrzeug folgendes aufweist: eine Steuerungseinheit (200), die die Maschine (10) bei Betätigung eines Schalters (150) durch einen Fahrer stoppt; und eine sich von dem Elektromotor (20) unterscheidende Bremsvorrichtung (22), die das erste Drehelement (50) bremst bei Betätigung des Schalters (150), während das Fahrzeug fährt, wobei die Bremsvorrichtung (22) das erste Drehelement (50) bremst bei Betätigung des Schalters (150) in einem Zustand, in dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit höher als ein Schwellenwert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Bremsvorrichtung (22) ein Bremsen stoppt, wenn eine vorbestimmte Zeitspanne verstrichen ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Drehelement (50) ein Sonnenrad ist, das zweite Drehelement (54) ein Träger ist, und das dritte Drehelement (56) ein Hohlrad ist.
Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug, das mit einem Differentialgetriebe (40), das ein erstes Drehelement (50), ein zweites Drehelement (54) und ein drittes Drehelement (56) hat, einem Elektromotor (20), der mit dem ersten Drehelement (50) gekoppelt ist, einer Maschine (10), die mit dem zweiten Drehelement (54) gekoppelt ist, und einem Rad (80) versehen ist, das mit dem dritten Drehelement (56) gekoppelt ist, wobei das Steuerungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Stoppen der Maschine (10) bei Betätigung eines Schalters (150) durch einen Fahrer; Bremsen des ersten Drehelements (50) durch eine sich von dem Elektromotor (20) unterscheidende Bremsvorrichtung (22) bei Betätigung des Schalters (150), während das Fahrzeug fährt; und Stoppen des Bremsens, wenn sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit verringert hat, um niedriger als ein Schwellenwert zu sein.
Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug, das mit einem Differentialgetriebe (40), das ein erstes Drehelement (50), ein zweites Drehelement (54) und ein drittes Drehelement (56) hat, einem Elektromotor (20), der mit dem ersten Drehelement (50) gekoppelt ist, einer Maschine (10), die mit dem zweiten Drehelement (54) gekoppelt ist, und einem Rad (80) versehen ist, das mit dem dritten Drehelement (56) gekoppelt ist, wobei das Steuerungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Stoppen der Maschine (10) bei Betätigung eines Schalters (150) durch einen Fahrer; Bremsen des ersten Drehelements (50) durch eine sich von dem Elektromotor (20) unterscheidende Bremsvorrichtung (22) bei Betätigung des Schalters (150), während das Fahrzeug fährt; und Bremsen des ersten Drehelements (50) bei Betätigung des Schalters (150) in einem Zustand, in dem eine Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als ein Schwellenwert.