DE112012007261T5 - Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

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rotator
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Toshio Sugimura
Seiji Kuwahara
Takahiko Tsutsumi
Koki Minamikawa
Shun SATO
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Toyota Motor Corp
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Abstract

Wenn eine K0-Kupplung (34) zwangsweise ausgerückt wird (bei einem K0-Wärmeversagen), wenn eine Kupplungstemperatur (TK0) der K0-Kupplung (34) eine Einrückvermeidungstemperatur (TK01) übersteigt, wenn in einen Maschinenfahrmodus geschalten wird, wird die Maschinendrehzahl (NE) derart gesteuert, dass die Drehzahlen (NE und NMG) vor und nach dem Ausrücken der K0-Kupplung (34) synchron sind. Somit wird ein Stoß verringert, wenn durch das Einrücken der K0-Kupplung (34) nach dem Absinken der Temperatur in den Maschinenfahrmodus gewechselt wird. Folglich wird nicht länger eine Drehmomentkompensation benötigt, wenn die Kupplung eingerückt wird, es besteht keine Notwendigkeit, ein Kompensationsmoment (Tα) sicherzustellen, wenn eine Antriebskraft zum Fahren durch einen Motor-Generator (MG) erzeugt wird, wenn ein K0-Wärmeversagen vorliegt, der Motor-Generator kann zum Fahren verwendet werden, bis dessen maximales Moment (TMGmax) erreicht ist, und es kann verhindert werden, dass sich ein Fahrer aufgrund einer ungenügenden Antriebskraft unbehaglich fühlt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug und insbesondere auf die Steuerung, wenn die Kupplung Schlupfeingerückt ist, um eine Maschine anzulassen und zu starten, um in einen Maschinenfahrmodus zu schalten.
  • STAND DER TECHNIK
  • Ein Hybridfahrzeug ist bekannt, das (a) eine Maschine aufweist, die über eine Kupplung mit einem Leistungsübertragungspfad und einem Rotator, der zumindest als Elektromotor fungiert, verbunden ist, und das (b) in der Lage ist, einen Maschinenfahrmodus auszuführen, in welchem die Kupplung eingerückt ist, um zumindest die Maschine als Antriebskraftquelle zum Fahren zu verwenden, und um einen Motorfahrmodus auszuführen, bei welchem die Kupplung ausgerückt ist, um den Rotator als Antriebskraftquelle zum Fahren zu verwenden (siehe Patentdokument 1). Wenn ein derartiges Hybridfahrzeug während des Stopps der Maschine bei gelöster Kupplung in den Maschinenfahrmodus geschaltet wird, wird die Kupplung üblicherweise in einen Schleifeingriffzustand bzw. Schlupfeinrückzustand verbracht, um die Maschine anzulassen und zu starten, bevor die Kupplung vollständig eingerückt wird.
  • DRUCKSCHRIFTEN AUS DEM STAND DER TECHNIK
  • Patenliteratur
    • Patentdokument 1 JP 11-285107 A
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Mit der Erfindung zu lösendes Problem
  • Wenn eine Kupplung auf diese Weise in den Schlupfeinrückzustand gebracht wird, um die Maschine anzulassen, wird durch die Erzeugung von Wärme aufgrund von Reibung eine Kupplungstemperatur erhöht, weshalb der Reibbelag bzw. das Reibungsmaterial etc. aufgrund von Überhitzung beschädigt werden kann. Diesbezüglich ist denkbar, obgleich so noch nicht bekannt, dass, wenn die Kupplungstemperatur eine vorgegebene Temperatur (beispielsweise eine Wärmegrenze) übersteigt, die Kupplung zwangsweise ausgerückt wird, so dass der Rotator eine Antriebskraft zum Fahren erzeugt, und, wenn die Temperatur fällt, die Kupplung wieder eingerückt wird, um in den Maschinenfahrmodus zu schalten bzw. wechseln. In diesem Fall muss, da ein Stoß (eine Antriebskraftschwankung) aufgrund der Trägheit der Maschine auftritt, wenn die Kupplung eingerückt wird, dies durch ein Moment des Rotators kompensiert werden, und das (Dreh-)Moment des Rotators wird, während des Fahrens mit ausgerückter Kupplung, in Vorbereitung auf das Einrücken der Kupplung nach dem Temperaturabfall um ein Kompensationsmoment limitiert. Da kein Maschinenmoment zur Verfügung steht und das Moment des Rotators in diesem Punkt limitiert ist, kann der Fahrer aufgrund einer ungenügenden Antriebskraft ein befremdliches Gefühl haben.
  • Die vorliegende Erfindung wurde ausgehend von dieser Situation gemacht und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu vermeiden, dass sich ein Fahrer aufgrund einer unzureichenden Antriebskraft befremdlich fühlt, wenn ein Schalten in den Maschinenmodus ausgeführt wird, so dass die Kupplung aufgrund eines Anstiegs der Kupplungstemperatur zwangsweise ausgerückt wird, um einen Rotator zu veranlassen, eine Antriebskraft zum Fahren zu erzeugen, und dass die Kupplung, wenn die Temperatur fällt, erneut eingerückt wird, um in den Maschinenfahrmodus zu schalten.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Um diese Aufgabe zu lösen schafft ein erster Aspekt der Erfindung eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit (a) einer Maschine, die über eine Kupplung mit einem Leistungsübertragungspfad und einem Rotator, der zumindest als Elektromotor fungiert, verbunden ist, wobei das Hybridfahrzeug ausgestaltet ist, um (b) einen Maschinenfahrmodus auszuführen, in welchem die Kupplung eingerückt ist, um zumindest die Maschine als Antriebskraftquelle zum Fahren zu verwenden, und um einen Motorfahrmodus auszuführen, bei welchem die Kupplung ausgerückt ist, um den Rotator als Antriebskraftquelle zum Fahren zu verwenden, wobei (c) die Steuervorrichtung die Kupplung in einen Schlupfeinrückzustand bringt, um die Maschine anzulassen und zu starten, bevor die Kupplung zum Zeitpunkt des Schaltens in den Maschinenfahrmodus während des Stopps der Maschine bei gelöster Kupplung vollständig eingerückt wird, und wobei (d) die Steuervorrichtung für das Hybridfahrzeug, wenn eine Kupplungstemperatur zum Zeitpunkt des Schaltens in den Maschinenfahrmodus einen vordefinierten Wert erreicht, die Kupplung löst und den Rotator veranlasst, eine Antriebskraft zum Fahren zu erzeugen, während sie eine Drehzahl der Maschine steuert, um die Drehzahlen vor und nach der Kupplung zu synchronisieren.
  • Der zweite Aspekt der Erfindung geht aus von der Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug nach dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei (a) die Maschine über die Kupplung direkt mit dem Rotator gekoppelt ist, und wobei (b), um die Drehzahlen vor und nach der Kupplung zu synchronisieren, ein Schalten in einem Schaltabschnitt durchgeführt wird, der in dem Leistungsübertragungspfad angeordnet ist, um die Drehzahl des Rotators, die eine Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite der Kupplung ist, gleich einer Leerlaufdrehzahl der Maschine zu machen, während die Maschine derart gesteuert wird, dass eine Solldrehzahl der Maschine die Drehzahl des Rotators nach dem Schalten ist.
  • Effekte der Erfindung
  • Wenn die Kupplungstemperatur den vordefinierte Wert erreicht und die Kupplung zum Zeitpunkt des Schaltens in den Maschinenfahrmodus gelöst bzw. ausgerückt wird, steuert die vorstehend beschriebene Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug die Drehzahl der Maschine derart, dass die Drehzahlen vor und nach der Kupplung synchronisiert bzw. synchron sind, weshalb der Stoß (die Antriebskraftschwankung) verringert wird, wenn die Kupplung eingerückt wird, um nach dem Absinken der Temperatur in den Maschinenfahrmodus zu schalten. Dies beseitigt oder verringert den Bedarf an einer Drehmomentkompensation, wenn die Kupplung eingerückt wird, und die Begrenzung eines Moments zur Drehmomentkompensation, wenn die Antriebskraft zum Fahren durch den Rotator erzeugt wird, wird beseitigt oder verringert. Es kann daher verhindert werden, dass sich ein Fahrer aufgrund einer ungenügenden Antriebskraft unbehaglich fühlt.
  • Da bei dem zweiten Aspekt der Erfindung die Maschine und der Rotator über die Kupplung direkt gekoppelt werden, und ein Schalten in dem Schaltabschnitt durchgeführt wird, um die Drehzahl des Rotators gleich der Leerlaufdrehzahl der Maschine zu machen, während die Maschine derart gesteuert wird, dass die Solldrehzahl der Maschine die Drehzahl des Rotators ist, das bedeutet, die Maschine derart gesteuert wird, dass die Solldrehzahl die Leerlaufdrehzahl ist, kann die Maschinendrehzahl hochgenau und zuverlässig durch eine Leerlaufdrehzahlsteuervorrichtung etc. gesteuert werden, und der Stoß zum Zeitpunkt des Einrückens der Kupplung kann zuverlässig verringert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 zeigt eine Ansicht des Gesamtaufbaus mit einem Schema eines Hybridfahrzeugs, bei welchem die vorliegende Erfindung vorzugsweise Anwendung findet, mit einem Hauptabschnitt eines Steuersystems;
  • 2 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des Maschinenfahrmodus und des Motorfahrmodus, die durch eine Hybridsteuereinrichtung aus 1 ausgewählt werden;
  • 3 zeigt ein Flussschaubild zur weiterführenden Erläuterung der Schaltsteuerung in den Maschinenfahrmodus durch eine Maschinenfahrschalteinrichtung aus 1; und
  • 4 zeigt ein Beispiel eines Zeitschaubildes, das Änderungen von Abschnitten für den Fall zeigt, dass, wenn das Hybridfahrzeug entsprechend dem Flussschaubild aus 3 in den Maschinenfahrmodus geschalten wird, eine K0-Kupplung vorübergehend aufgrund eines Wärmeversagens (einer Wärmegrenze) zwangsweise ausgerückt wird.
  • AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
  • Obgleich vorzugsweise eine trockene oder nasse Einscheiben- oder Mehrscheibenkupplung als Kupplung verwendet wird, kann die Kupplung jede andere Kupplung sein, die in der Lage ist, einen Schlupfeinrückzustand (einen Einrückzustand, der die Übertragung eines Moments bei gleichzeitig zugelassener relativer Rotation zulässt) anzunehmen, beispielsweise eine Magnetpulverkupplung. Die Maschine kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine sein, die durch die Verbrennung von Kraftstoff Leistung erzeugt, und direkt über eine Kupplung mit einem Rotator verbunden ist, wobei die Einbauposition des Rotators in geeigneter Weise in einem Bereich definiert ist, in dem eine Antriebskraft erzeugt werden kann, wenn die Kupplung gelöst bzw. ausgerückt ist. Obgleich ein Elektromotor als Rotator verwendet werden kann, kann auch ein Motor-Generator, der auch die Funktion eines elektrischen Generators hat, verwendet werden.
  • In einem Maschinenfahrmodus wird zumindest die Maschine als Antriebskraftquelle zum Fahren verwendet, obgleich nicht nur die Maschine als Antriebskraftquelle zum Fahren verwendet werden kann, sondern auch die Maschine und der Rotator als Antriebskraftquelle zum Fahren verwendet werden können. Das Schalten in den Maschinenfahrmodus entspricht beispielsweise dem Fall eines Schaltens von einem Motorfahrmodus in den Maschinenfahrmodus einhergehend mit einer Zunahme der vom Fahrer benötigten Antriebskraft, oder kann ein Schalten in den Maschinenfahrmodus sein, das durch Anlassen und Starten der Maschine mit einer im Schlupfeingriff befindlichen Kupplung aus einem Maschinenstoppzustand, bei welchem zumindest die Kupplung gelöst wird, ausgeführt werden.
  • Die Kupplung wird derart gesteuert, dass die Kupplung, beispielsweise wenn eine Kupplungstemperatur eine von einer thermischen Begrenzung abhängige vorgegebene Einrückvermeidungstemperatur übersteigt, daran gehindert wird, in den Schlupf- bzw. Schleifeingriffzustand überzugehen und zwangsweise bzw. gewaltsam gelöst wird, und dass die Kupplung in den Schleifeingriffzustand übergehen oder vollständig einrücken kann, wenn die Kupplungstemperatur gleich oder geringer als eine Einrückvermeidungsaufhebungstemperatur wird. Die Kupplungstemperatur kann durch einen Temperatursensor erfasst werden oder kann anhand von Berechnungen durch Erfassen der Wärmeerzeugungsmenge und der Wärmeabgabemenge aus einem Einrückmoment und einem Schleifmomentzeitpunkt der Kupplung erfolgen.
  • Wenn die Kupplung ausgerückt bzw. gelöst ist, wird die Maschine einer Regelung etc. unterworfen, so dass die Drehzahl der Maschine gleich einer Synchronisationsdrehzahl (einer Maschinendrehzahl, bei welcher die Kupplung synchronisiert ist) wird, um die Drehzahlen vor und nach der Kupplung zu synchronisieren, oder sowohl die Drehzahl der Maschine wie auch die Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite können wie beim zweiten Aspekt der Erfindung gesteuert werden. Wenn die Maschine und der Rotator direkt über die Kupplung verbunden sind, kann die Steuerung derart ausgelegt sein, dass deren Drehzahlen im Wesentlichen angeglichen werden und beispielsweise die Maschine gesteuert werden kann, indem die Ist-Drehzahl des Rotators als Solldrehzahl der Maschine Verwendung findet. Die vorliegende Erfindung ist selbst dann anwendbar, wenn Reduktionsgetriebe etc. zwischen der Maschine und dem Rotator zusammen mit der Kupplung angeordnet sind, und auch in einem solchen Fall kann der gleiche Effekt wie bei dem zweiten Aspekt der Erfindung durch Ausführen des Schaltens in einem Schaltabschnitt, der in einem Leistungsübertragungspfad angeordnet ist, erzielt werden, so dass die Kupplung synchronisiert wird, wenn die Maschine bei Leerlaufdrehzahl betrieben wird.
  • Beispielsweise kann ein Automatikgetriebe, das im Leistungsübertragungspfad eingefügt ist, als Schaltabschnitt des zweiten Aspekts der Erfindung verwendet werden, und die Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite der Kupplung kann auf die Leerlaufdrehzahl während der Schaltsteuerung des Automatikgetriebes geändert werden.
  • Wenn eine Fluidleistungsübertragungsvorrichtung mit einer Sperrkupplung enthalten ist, kann die Sperrkupplung als Schaltabschnitt zum Ändern der Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite der Kupplung durch eine Schleifsteuerung der Sperrkupplung verwendet werden. Die Synchronisierung kann auch durch eine andere Drehzahl als der Leerlaufdrehzahl bei der Umsetzung der anderen Aspekte der Erfindung erzielt werden.
  • Obgleich die Synchronisierung der Drehzahlen vor und nach der Kupplung bedeutet eine Steuerung vorzusehen, dass die Drehzahlen im Wesentlichen angeglichen werden, können Drehzahlschwankungen aufgrund eines Pulsierens der Maschinendrehzahl oder eines Nachlaufens der Steuerung umfasst sein, und eine Drehzahldifferenz von einigen wenigen zehn Umdrehungen pro Minute kann aufgrund eines Steuerfehlers etc. enthalten sein.
  • Beispiel
  • Ein Beispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail Bezug nehmend auf die Zeichnung beschrieben.
  • 1 ist eine Ansicht des Gesamtaufbaus mit einem Schema eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeugs 10, bei welchem die vorliegende Erfindung vorzugsweise Anwendung findet. Das Hybridfahrzeug 10 umfasst eine Maschine 12, die eine Brennkraftmaschine wie beispielsweise ein Ottomotor oder ein Dieselmotor ist, die Leistung anhand der Verbrennung von Kraftstoff erzeugt, sowie einen Motor-Generator MG, der als Elektromotor und elektrischer Generator fungiert, als Antriebskraftquellen. Die Ausgabe der Maschine 12 und des Motor-Generators MG wird von einem Drehmomentwandler 14, der eine Fluidleistungsübertragungsvorrichtung darstellt, über eine Turbinenwelle 16 und eine C1-Kupplung 18 an ein Automatikgetriebe 20 übertragen, und über eine Ausgangswelle 22 und ein Differentialgetriebe 24 weiter an linke und rechte Antriebsräder 26 übertragen. Der Drehmomentwandler 14 umfasst eine Sperrkupplung (L/U-Kupplung) 30, die ein Pumpenlaufrad direkt mit einem Turbinenlaufrad koppelt, wobei das Pumpenlaufrad integral mit einer Ölpumpe 32 verbunden ist und durch die Maschine 12 und den Motor-Generator MG mechanisch drehend angetrieben wird, um einen Öldruck zu erzeugen und einer hydraulischen Steuervorrichtung bzw. Hydrauliksteuervorrichtung 28 zuzuführen. Die Sperrkupplung 30 wird durch ein elektromagnetisches Hydrauliksteuerventil, ein Schaltventil etc. das in der Hydrauliksteuervorrichtung 28 angeordnet ist, eingerückt oder gelöst und kann durch eine Hydrauliksteuerung in einen vorgegebenen Rutsch- bzw. Schlupfzustand gebracht werden. Der Motor-Generator MG entspricht einem Rotator.
  • Die Maschine 12 umfasst eine Leerlaufdrehzahlsteuervorrichtung 36 wie beispielsweise ein Leerlaufdrehzahlsteuerventil (ISC-Ventil), die in der Lage ist, eine Leerlaufdrehzahl NEidl in einem Bereich von der niedrigsten Leerlaufdrehzahl NEIDl1 bis zur höchsten Leerlaufdrehzahl NEidl2 zu steuern. Eine K0-Kupplung 34 ist zwischen der Maschine 12 und dem Motor-Generator MG angeordnet und koppelt diese direkt. Die K0-Kupplung 34 ist eine trockene oder nasse Reibungskupplung, die durch einen Hydraulikzylinder in Reibeingriff gebracht wird. Die K0-Kupplung 34 ist eine hydraulische Reibungseingriffsvorrichtung und fungiert als Verbindungs-/Trennvorrichtung, welche die Maschine 12 mit dem Leistungsübertragungspfad verbindet und von diesem trennt. Die K0-Kupplung 34 wird ebenfalls durch Hydrauliksteuerventil, ein Schaltventil etc. das in der Hydrauliksteuervorrichtung 28 angeordnet ist, eingerückt oder gelöst und kann durch eine Hydrauliksteuerung in einen vorgegebenen Schlupfzustand verbracht werden.
  • Der Motor-Generator MG ist über einen Wechselrichter bzw. Inverter 42 mit einer Batterie 44 verbunden. Das Automatikgetriebe 20 ist ein gestuftes Automatikgetriebe vom Planetengetriebetyp etc. mit einer Mehrzahl von Getriebestufen mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, die abhängig von Einrück-/Ausrückzuständen einer Mehrzahl von hydraulischen Reibungseingriffsvorrichtungen (Kupplungen und Bremsen) eingestellt werden, und unterliegt einer Schaltsteuerung durch elektromagnetische Hydrauliksteuerventile, Schaltventile, etc., die in der Hydrauliksteuervorrichtung 28 angeordnet sind. Die C1-Kupplung 18 dient als Eingangskupplung des Automatikgetriebes 20 und unterliegt ebenso der Einrück-/Ausrücksteuerung durch die Hydrauliksteuervorrichtung 28. Ein stufenlos variables Riemengetriebe kann auch als Automatikgetriebe 20 verwendet werden.
  • Das Hybridfahrzeug 10 umfasst eine elektronische Steuervorrichtung 70. Die elektronische Steuervorrichtung 70 umfasst einen sogenannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, einer I/O-Schnittstelle etc. um eine Signalverarbeitung entsprechend einem vorab im ROM hinterlegten Programm unter Verwendung der zeitweiligen Speicherfunktion des RAMs auszuführen. Die elektronische Steuervorrichtung 70 wird von einem Maschinendrehzahlsensor 50, einem MG-Drehzahlsensor 52, einem Beschleunigerbetätigungsbetragsensor 54, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 56 und einem Kupplungstemperatursensor 58 mit Signalen gespeist, welche eine Drehzahl (Maschinendrehzahl) NE der Maschine 12, eine Drehzahl (MG-Drehzahl) NMG des Motor-Generators MG, einen Betätigungsgrad (Beschleunigerbetätigungsgrad) Acc eines Gaspedals, eine Drehzahl (Ausgangswellendrehzahl entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit V) NOUT der Ausgangswelle 22 und eine Temperatur (Kupplungstemperatur) TK0 der K0-Kupplung 34 anzeigen. Unterschiedliche Informationen, die für verschiedene Steuerungen notwendig sind, werden auch zugeführt. Obgleich der Kupplungstemperatursensor 58 beispielsweise die Temperatur der K0-Kupplung 34 selbst erfasst, kann die Temperatur durch Berechnung von einem Einrückmoment (Öldruck), einem Einrückzeitpunkt etc. erfasst werden, oder, wenn die K0-Kupplung 34 eine nasse Kupplung ist, kann eine Temperatur des Kühlmittels erfasst werden. Der Beschleunigeröffnungsgrad Acc entspricht einer vom Fahrer geforderten Antriebskraft.
  • Die elektronische Steuervorrichtung 70 umfasst funktionell eine Hybridsteuereinrichtung 72, eine Schaltsteuereinrichtung 74 sowie eine Maschinenfahrschalteinrichtung 80. Die Hybridsteuereinrichtung 72 steuert den Betrieb der Maschine 12 und des Motor-Generators MG, um zwischen einer Mehrzahl vordefinierter Fahrmodi zu schalten, beispielsweise einem Maschinenfahrmodus unter Verwendung der Maschine 12 als Antriebskraftquelle zum Fahren und eines Motorfahrmodus unter Verwendung des Motor-Generators MG als Antriebskraftquelle zum Fahren, abhängig vom Betätigungszustand wie beispielsweise dem Beschleunigerbetätigungsgrad Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V während des Fahrens. 2 ist eine Ansicht zum Erläutern des Maschinenfahrmodus und des Motorfahrmodus, wobei im Maschinenfahrmodus die K0-Kupplung 34 eingerückt ist (o), um die Maschine 12 mit dem Leistungsübertragungspfad zu verbinden, und die Maschine 12 betrieben wird (o). Der Motor-Generator MG ist einer Leistungsfahrsteuerung unterworfen, um während der Beschleunigung etc. bei Bedarf zu unterstützen. Im Motorfahrmodus ist die K0-Kupplung 34 gelöst (×), um die Maschine 12 vom Leistungsübertragungspfad zu trennen, und der Betrieb der Maschine 12 ist gestoppt (×), so dass der Motor-Generator MG der Leistungsfahrsteuerung (o) unterworfen ist, um abhängig vom Beschleunigerbetätigungsgrad Acc zu fahren. Im Motorfahrmodus wird der Motor-Generator MG unter bestimmten Bedingungen einer Regenerationssteuerung unterworfen, um die Batterie 44 während des Trägheitsfahrens, bei welchem der Beschleunigeröffnungsgrad Acc null (Beschleuniger-AUS) ist, zu laden.
  • Die Schaltsteuereinrichtung 74 steuert die elektromagnetischen Hydrauliksteuerventile, Schaltventile, etc., die in der Hydrauliksteuervorrichtung 28 angeordnet sind, um die Einrück-/Ausrückzustände der Mehrzahl von hydraulischen Reibungseingriffsvorrichtungen zu schalten, um dadurch eine Mehrzahl von Schaltstufen des Automatikgetriebes 20 entsprechend einem Schaltkennfeld, das vorab definiert wurde, unter Verwendung eines Betriebszustands wie beispielsweise des Beschleunigeröffnungsgrades Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V als Parameter zu schalten.
  • Wenn die Hybridsteuereinrichtung 72 bestimmt, dass in den Maschinenfahrmodus geschalten werden soll, da der Beschleunigeröffnungsgrad Acc eines Fahrers zunimmt oder die Fahrzeuggeschwindigkeit V etc. während des Fahrens im Motorfahrmodus, versetzt die Maschinenfahrschalteinrichtung 80 die K0-Kupplung 34 in einen Schlupfzustand, um die Maschine 12 anzulassen und zu starten, und rückt nach dem Start der Maschine zum Schalten in den Maschinenfahrmodus die K0-Kupplung 34 vollständig ein. Die Maschinenfahrschalteinrichtung 80 hat auch eine Funktion um, wenn die K0-Kupplung 34 eine thermische Grenze erreicht, die K0-Kupplung 34 zwangsweise auszurücken, um eine Beschädigung des Reibmaterials etc. zu vermeiden, eine Synchronisierungssteuerung zum Synchronisieren der Drehzahlen vor und nach der K0-Kupplung 34 auszuführen und die K0-Kupplung 34 ohne Drehmomentkompensation nach dem Abfall der Kupplungstemperatur einzurücken, um in den Maschinenfahrmodus zu schalten. Insbesondere umfasst die Maschinenfahrschalteinrichtung 80 funktionell eine Kupplungseinrücksteuereinrichtung 82, eine Maschinenstartsteuereinrichtung 84 sowie eine Synchronisierungssteuereinrichtung 86 und führt eine Maschinenfahrschaltsteuerung entsprechend einem Flussschaubild aus 3 aus. 3 umfasst die Schritte S2, S3, S10, S11 und S13, die der Kupplungseinrücksteuereinrichtung 82 entsprechen, den Schritt S14, der der Maschinenstartsteuereinrichtung 84 entspricht, und die Schritte S5 bis S9, die der Synchronisierungssteuereinrichtung 86 entsprechen.
  • In Schritt S1 von 3 wird bestimmt, ob die Hybridsteuereinrichtung 72 ein Schalten in den Maschinenfahrmodus bestimmt, und, wenn das Schalten bestimmt wird, werden der Schritt S2 und die Nachfolgenden Schritte ausgeführt. In Schritt S2 wird bestimmt, ob die Kupplungstemperatur TK0 gleich oder niedriger als eine vorgegebene Einrückvermeidungstemperatur TK01 ist, und wenn TK0 ≤ TK01 erfüllt ist, werden der Schritt S13 und die Nachfolgenden Schritte ausgeführt, um die Schaltsteuerung in den Maschinenfahrmodus auszuführen. Die K0-Kupplung 34 wird in Schritt S13 in den Schlupfzustand verbracht, um die Maschine 12 anzulassen, und die Kraftstoffzufuhrsteuerung und die Zündzeitpunktsteuerung werden in Schritt S14 ausgeführt, um die Maschine 12 zu starten. Nachdem die Maschine 12 gestartet wurde, wird die K0-Kupplung 34 vollständig eingerückt, um das Schalten in den Maschinenfahrmodus zu beenden. In Schritt S15 wird bestimmt, ob die K0-Kupplung 34 vollständig eingerückt ist, um das Schalten in den Maschinenfahrmodus zu beenden, und die Schritte S2, S13 und S14 werden wiederholt ausgeführt, bis das Schalten beendet ist. Wenn das Schalten abgeschlossen ist und die Bestimmung in Schritt S15 JA wird (Bestätigung) wird ein Ablauf der Maschinenfahrschaltsteuerung beendet.
  • Dabei kann, wenn die K0-Kupplung 34 in den Rutscheingriff verbracht wird, um die Maschine 12 anzulassen, die Kupplungstemperatur TK0 durch die Wärmeerzeugung aufgrund der Reibung erhöht werden, was zu einer Beschädigung des Reibungsmaterials etc. aufgrund von Überhitzung führen kann. Die Einrückvermeidungstemperatur TK01 aus Schritt S2 entspricht der thermischen Begrenzung zur Vermeidung der Beschädigung des Reibungsmaterials der K0-Kupplung 34 aufgrund des Überhitzens und, wenn die Kupplungstemperatur TK0 die Einrückvermeidungstemperatur TK01 übersteigt (K0-Wärmeversagen), wird die Bestimmung aus Schritt S2 NEIN (negativ) und Schritt S3 wird ausgeführt. In Schritt S3 wird der Rutscheingriff der K0-Kupplung 34 unterbunden und die K0-Kupplung 34 wird zwangsweise ausgerückt. Als Ergebnis wird ein weiterer Anstieg der Temperatur der K0-Kupplung 34 verhindert, und die Kupplungstemperatur TK0 sinkt allmählich aufgrund der Wärmeabgabe. Obgleich das Fahren durch den Motor-Generator MG in Schritt S4 fortgeführt wird, ist es in diesem Beispiel nicht notwendig, ein Kompensationsmoment Tα zur Vermeidung eines Stoßes aufgrund der Trägheit der Maschine 12 zu sichern, wenn die K0-Kupplung 34 in Schritt S11 eingerückt wird und der Motor-Generator MG kann bis zum Maximalmoment TMGmax zum Fahren verwendet werden.
  • Im nachfolgenden Schritt S5 wird bestimmt, ob die MG-Drehzahl NMG, d. h. die Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite der K0-Kupplung 34 in einem Bereich zwischen der niedrigsten Leerlaufdrehzahl NEidl1 und der höchsten Leerlaufdrehzahl NEidl2 der Maschine 12 ist, und wenn die Drehzahl in diesem Bereich liegt, wird Schritt S9 unmittelbar ausgeführt. In Schritt S9 wird die Maschinendrehzahl NMG zu diesem Zeitpunkt als Solldrehzahl NEt der Maschine 12 eingestellt, um eine Steuerung auszuführen, wonach die Maschinendrehzahl NE gleich der Solldrehzahl NEt (NMG) wird, oder, anders ausgedrückt: so dass durch Regelung der Leerlaufdrehzahlsteuervorrichtung 36 etc. die Drehzahlen vor und nach der K0-Kupplung 34 synchronisiert werden (im Wesentlichen angeglichen werden).
  • Wenn dagegen die Bestimmung in S5 NEIN (negativ) ist, d. h., wenn die MG-Drehzahl NMG nicht im Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 ist, wird der Schritt S6 ausgeführt, um zu bestimmen, ob die MG-Drehzahl NMG in den Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 durch die Schlupfsteuerung der Sperrkupplung 30 verändert werden kann. Insbesondere kann, wenn die Sperrkupplung 30 im vollständig eingerückten Zustand ist, die MG-Drehzahl NMG mit dem Moment des Motor-Generators erhöht (gesteigert) werden, indem ein Öldruck verringert wird, um die Sperrkupplung 30 in einen Schleifeingriffzustand zu bringen, und die MG-Drehzahl NMG kann, wenn die Sperrkupplung 30 im ausgerückten Zustand ist, verringert (gesenkt) werden, bis sie mit einer Turbinendrehzahl NT übereinstimmt, indem ein Öldruck erhöht wird, um die Sperrkupplung 30 in den Schleifeingriffzustand zu bringen. Wenn die MG-Drehzahl NMG in den Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 durch die Schlupf- bzw. Schleifsteuerung der Sperrkupplung 30 verändert werden kann, wird Schritt S7 ausgeführt, um die Sperrkupplung 30 in den Schleifeingriffzustand zu bringen, um die MG-Drehzahl NMG in den Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 zu bringen. Die Sperrkupplung 30 entspricht einem Schaltabschnitt, der die Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite der K0-Kupplung 34 (die MG-Drehzahl NMG) zur Synchronisierung verändert.
  • Wenn die Bestimmung aus Schritt S6 NEIN ist, d. h., wenn die MG-Drehzahl NMG nicht durch die Schleifsteuerung der Sperrkupplung 30 in den Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 verändert werden kann, wird Schritt S8 ausgeführt. In Schritt S8 wird die Schaltstufe des Automatikgetriebes 20 derart geschaltet, dass die MG-Drehzahl NMG in den Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 fällt. Das Automatikgetriebe 20 entspricht dem Schaltabschnitt, der die Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite der K0-Kupplung 34 (die MG-Drehzahl NMD) zur Synchronisierung ändert.
  • Nachdem in den Schritten S7 oder S8 die MG-Drehzahl NMG verändert wurde, um in den Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 zu fallen, wird der Schritt S9 ausgeführt, um zu diesem Zeitpunkt die Solldrehzahl NEt der Maschine 12 auf die MG-Drehzahl NMG zu setzen, und die Leerlaufdrehzahlsteuerung der Maschine 12 wird ausgeführt.
  • Im anschließenden Schritt S10 wird bestimmt, ob die Kupplungstemperatur TK0 auf eine vorgegebene Einrückvermeidungsaufhebungstemperatur TK02 oder weniger gefallen ist, und obgleich Schritt S4 und die nachfolgenden Schritte wiederholt werden während die Kupplungstemperatur TK0 höher als die Einrückvermeidungsaufhebungstemperatur TK02 ist, wird Schritt S11 und die nachfolgenden Schritte ausgeführt, wenn TK0 ≤ TK02 erfüllt ist. In Schritt S11 wird die K0-Kupplung 34 umgehend vollständig eingerückt, um in den Maschinenfahrmodus zu schalten, und in Schritt S12 wird die Drehzahlsteuerung der Maschine 12 aufgehoben, um die normale Maschinenausgabesteuerung zur Erzeugung der Antriebskraft entsprechend des Beschleunigerbetätigungsgrades Acc auszuführen. Da die Drehzahlen (NE und NMG) vor und nach der K0-Kupplung 34 in diesem Beispiel synchronisiert wurden, wird der Stoß aufgrund der Trägheit der Maschine 12 im Wesentlichen eliminiert, wenn die K0-Kupplung 34 in Schritt S11 vollständig eingerückt wird, so dass eine Drehmomentkompensation durch den Motor-Generator MG nicht benötigt wird und es somit nicht notwendig ist, ein Kompensationsmoment Tα während des Motorfahrens in Schritt S4 sicherzustellen. Die Einrückvermeidungsaufhebungstemperatur TK02 ist eine Temperatur bei welcher, wenn die Einrücksteuerung der K0-Kupplung 34 zur Wiederaufnahme des Schaltens in den Maschinenfahrmodus ausgeführt wird, das Schalten abgeschlossen werden kann bevor die Kupplungstemperatur TK0 die Einrückvermeidungstemperatur TK01 erreicht, und ist auf eine Temperatur eingestellt, die ausreichend niedriger liegt als die Einrückvermeidungstemperatur TK01.
  • Die Synchronisierungssteuerung der Schritte S5 bis S9 basiert auf der Annahme, dass die Maschine 12 sich bereits in einer selbst erhaltenden Rotation befindet, wenn die Bestimmung aus Schritt S2 NEIN wird, und die Schritte S13 bis S15 werden ausgeführt, wenn die selbsterhaltende Rotation nicht ausgeführt werden kann und die Rotation der Maschine 12 gestoppt wird, um die Schaltsteuerung in den Maschinenfahrmodus auszuführen, nachdem die Temperatur der K0-Kupplung 34 gleich oder kleiner als die Einrückvermeidungsaufhebungstemperatur TK02 wird, ohne die Synchronisierungssteuerung aus den Schritten S5 bis S9 auszuführen.
  • 4 zeigt ein Beispiel eines Zeitschaubilds für den Fall, dass, wenn das Gaspedal während des Trägheitsfahrens mit Gaspedal-AUS betätigt wird, d. h. der Beschleunigerbetätigungsgrad Acc = 0 ist, und der Motorfahrmodus entsprechend dem Flussschaubild aus 3 in den Maschinenfahrmodus geschalten wird, die K0-Kupplung 34 aufgrund eines Wärmeversagens vor dem Schalten in den Maschinenfahrmodus durch die Synchronisierungssteuerung ausgerückt wird. Der Zeitpunkt t1 ist ein Zeitpunkt, zudem das Gaspedal während des Trägheitsfahrens mit Beschleuniger-AUS betätigt wird und das Moment (MG-Moment) TMG des Motor-Generators MG wird unmittelbar erhöht während die Bestimmung aus Schritt S1 entsprechend der Schaltbestimmung zum Schalten von Motorfahrmodus in den Maschinenfahrmodus JA (Bestätigung) wird, was zum Start der Ausführung der Schritte S2 und später führt. Da die Schritte S13 bis S15 anfangs bei einer Kupplungstemperatur TK0, die gleich oder niedriger als die Einrückvermeidungstemperatur TK01 ist, ausgeführt werden, ist das MG-Moment TMG auf ein Moment reduziert, das um das Kompensationsmoment Tα vorn maximalen Moment TMGmax verringert ist, um auf den Schlupfeingriff der K0-Kupplung 34 während des Fahrens vorbereitet zu sein. Wenn der Schlupfeingriff der K0-Kupplung 34 gestartet wird (Zeitpunkt t2), wird das MG-Moment TMG um das Kompensationsmoment Tα erhöht, um den Stoß aufgrund der Trägheit der Maschine 12 aufzuheben und wird auf das Maximalmoment TMGmax eingestellt. Wenn die K0-Kupplung 34 auf diese Weise in den Schlupfeingriff gebracht wird, wird die Maschine 12 angelassen, um die Maschinendrehzahl NE zu erhöhen, und die Kupplungstemperatur TK0 steigt aufgrund der Wärmeerzeugung aufgrund der Reibung. Ein „K0-Öldrucksollwert” am untersten Teil von 4 ist ein Sollwert eines Öldrucks zum Einrücken der K0-Kupplung 34 und der Ist-Öldruck entsprechend dem Übertragungsmoment steigt, nachdem ein Zylinder gefüllt ist (zum Zeitpunkt t2), so dass die Maschine 12 basierend auf dem Übertragungsmoment (Schlupfeingriff) angelassen wird. Der K0-Öldrucksollwert gleich 0 bedeutet, dass die K0-Kupplung 34 ausgerückt ist.
  • Der Zeitpunkt t3 ist ein Zeitpunkt, zu dem die Kupplungstemperatur TK0 die Einrückvermeidungstemperatur TK01 aufgrund der Wärmeerzeugung während des Schlupfeinrückzustands der K0-Kupplung 34 übersteigt und die Bestimmung aus Schritt S2 wird NEIN, so dass die Ausführung der Schritte nach dem Schritt S3 gestartet wird. Dementsprechend wird die K0-Kupplung 34 sofort zwangsausgerückt und die Antriebskraft wird durch den Motor-Generator MG zum Fahren erzeugt, während die Synchronisierungssteuerung gestartet wird, um die Drehzahlen vor und nach der K0-Kupplung 34 im Wesentlichen anzugleichen. Da es nicht notwendig ist, das Kompensationsmoment Tα sicherzustellen, wird der Motor-Generator MG bis zum Maximalmoment TMGmax zum Fahren verwendet. Bei der Synchronisierungssteuerung wird der Schritt S9 unmittelbar ausgeführt, wenn die MG-Drehzahl NMG, d. h. die Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite der K0-Kupplung 34, im Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 liegt, und die MG-Drehzahl NMG bei diesem Punkt wird als Solldrehzahl NEt der Maschine 12 eingestellt, um die Leerlaufdrehzahlsteuerung der Maschine 12 auszuführen. Als Ergebnis wird die Maschinendrehzahl NE im Wesentlichen an die MG-Drehzahl NMG innerhalb des Bereichs der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 angepasst.
  • Wenn die Kupplungstemperatur TK0 durch das zwangsweise Ausrücken der K0-Kupplung 34 auf die Einrückvermeidungsaufhebungstemperatur TK02 oder weniger fällt (Zeitpunkt t4), wird die Einrücksteuerung der K0-Kupplung 34 in Schritt S11 wieder aufgenommen, um das Schalten in den Maschinenfahrmodus auszuführen. Da in diesem Fall die Drehzahlen (NE und NMG) vor und nach der K0-Kupplung 34 synchronisiert sind, kann die K0-Kupplung 34 umgehend vollständig eingerückt werden, ohne dass ein Stoß aufgrund der Trägheit der Maschine 12 erzeugt wird, selbst wenn keine Drehmomentkompensation durch den Motor-Generator MG stattfindet. Der Zeitpunkt t5 ist ein Zeitpunkt, wenn die K0-Kupplung 34 vollständig eingerückt ist und der Maschinenfahrmodus erzielt wurde.
  • Wenn dagegen die Synchronisierungssteuerung nicht ausgeführt wird, da eine Drehzahldifferenz zwischen der Maschinendrehzahl NE und der MG-Drehzahl NMG zum Zeitpunkt des zwangsweisen Ausrückens der K0-Kupplung 34 aufgrund des K0-Wärmeversagens existiert, wie durch die Doppelpunkt-Strich-Linie von 4 angezeigt, muss die Maschinendrehzahl NE erhöht werden, wenn die Kupplungstemperatur TK0 gleich oder niedriger als die Einrückvermeidungsaufhebungstemperatur TK02 wird, und die K0-Kupplung 34 wird einer Einrücksteuerung unterworfen, was zu einem Stoß (einem Abfall der Antriebskraft) aufgrund der Trägheit der Maschine 12 führt. Da die Drehmomentkompensation durch den Motor-Generator MG zur Vermeidung des Stoßes benötigt wird, muss das MG-Moment TMG um das Kompensationsmoment Tα begrenzt werden, wie durch die Zweipunkt-Strich-Linie für das Motormoment TMG gezeigt ist, um auf den Kupplungseingriff nach dem Temperaturabfall während des Fahrens vorbereitet zu sein. Dementsprechend kann keine ausreichende Antriebskraft erzielt werden und der Fahrer kann sich aufgrund der unzureichenden Antriebskraft befremdlich fühlen.
  • Wie vorstehend beschrieben ist hat, wenn die Kupplungstemperatur TK0 der K0-Kupplung 34 die Einrückvermeidungstemperatur TK01 überschreitet, die die thermische Begrenzung darstellt, und die K0-Kupplung 34 zwangsweise zum Zeitpunkt des Schaltens in den Maschinenfahrmodus (Schritt S3) ausgerückt wird, das Hybridfahrzeug 10 dieses Beispiels die Funktion, dass die Maschinendrehzahl NE derart gesteuert wird, dass die Drehzahlen (NE und NMG) vor und nach der K0-Kupplung 34 synchronisiert werden (Schritte S5 bis S9) und daher der Stoß (Antriebskraftschwankung) verringert wird, wenn die K0-Kupplung 34 zum Schalten in den Maschinenfahrmodus nach dem Temperaturabfall eingerückt wird. Dies beseitigt die Notwendigkeit der Drehmomentkompensation zum Zeitpunkt des Kupplungseingriffs und es ist, wenn die Antriebskraft durch den Motor-Generator MG zum Fahren zum Zeitpunkt des K0-Wärmeversagens erzeugt wird (Schritt S4) nicht notwendig, das Kompensationsmoment Tα sicherzustellen, so dass der Motor-Generator MG bis zu seinem Maximalmoment TMGmax zum Fahren verwendet werden kann und sich der Fahrer nicht aufgrund einer unzureichenden Antriebskraft befremdlich fühlt. Daher kann verglichen zum Fall ohne Synchronisierungssteuerung eine Antriebskraft mit einem Drehmoment erzeugt werden, das um das Kompensationsmoment Tα höher ist.
  • Da die Maschine 12 und der Motor-Generator MG direkt über die K0-Kupplung 34 gekoppelt sind und die Schlupfsteuerung der Sperrkupplung 30 und die Schaltsteuerung des Automatikgetriebes 20 bei Bedarf ausgeführt werden, so dass die MG-Drehzahl NMG in den Bereich der Leerlaufdrehzahl zwischen NEidl1 und NEidl2 der Maschine 12 fällt, während die Drehzahlsteuerung der Maschine 12 ausgeführt wird, so dass die Solldrehzahl NEt gleich der MG-Drehzahl NMG in diesem Beispiel ist, kann die Maschinendrehzahl NE durch die Leerlaufdrehzahlsteuervorrichtung 36 etc. hochgenau und stabil gesteuert werden, und der Stoß zum Zeitpunkt des Einrückens der K0-Kupplung 34 kann zuverlässig verringert werden.
  • Obgleich die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail Bezug nehmend auf die Zeichnungen beschrieben wurden, ist dies lediglich eine Ausführungsform und die vorliegende Erfindung kann basierend auf dem Wissen der Fachleute auf verschiedene Weise modifiziert und verbessert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hybridfahrzeug
    12
    Maschine
    20
    Automatikgetriebe (Schaltabschnitt)
    30
    Sperrkupplung (Schaltabschnitt)
    34
    K0-Kupplung (Kupplung)
    58
    Kupplungstemperatursensor
    70
    elektronische Steuervorrichtung
    80
    Maschinenfahrschalteinrichtung
    82
    Kupplungseinrücksteuereinrichtung
    84
    Maschinenstartsteuereinrichtung
    86
    Synchronisierungssteuereinrichtung
    MG
    Motor-Generator (Rotator)
    TK0
    Kupplungstemperatur
    TK01
    Einrückvermeidungstemperatur (vordefinierter Wert)
    NE
    Maschinendrehzahl
    NMG
    MG-Drehzahl (Drehzahl auf einer Leistungsübertragungspfadseite)
    NEidl1
    niedrigste Leerlaufdrehzahl
    NEidl2
    höchste Leerlaufdrehzahl

Claims (2)

  1. Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einer Maschine, die über eine Kupplung mit einem Leistungsübertragungspfad und einem Rotator, der zumindest als Elektromotor fungiert, verbunden ist, wobei das Hybridfahrzeug ausgestaltet ist, um einen Maschinenfahrmodus auszuführen, in welchem die Kupplung eingerückt ist, um zumindest die Maschine als Antriebskraftquelle zum Fahren zu verwenden, und um einen Motorfahrmodus auszuführen, bei welchem die Kupplung ausgerückt ist, um den Rotator als Antriebskraftquelle zum Fahren zu verwenden, wobei die Steuervorrichtung die Kupplung in einen Schlupfeinrückzustand bringt, um die Maschine anzulassen und zu starten, bevor die Kupplung zum Zeitpunkt des Schaltens in den Maschinenfahrmodus während des Stopps der Maschine bei gelöster Kupplung vollständig eingerückt wird, und wobei die Steuervorrichtung für das Hybridfahrzeug, wenn eine Kupplungstemperatur zum Zeitpunkt des Schaltens in den Maschinenfahrmodus einen vordefinierten Wert erreicht, die Kupplung löst und den Rotator veranlasst, eine Antriebskraft zum Fahren zu erzeugen, während sie eine Drehzahl der Maschine steuert, um die Drehzahlen vor und nach der Kupplung zu synchronisieren.
  2. Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Maschine über die Kupplung direkt mit dem Rotator gekoppelt ist, und wobei, um die Drehzahlen vor und nach der Kupplung zu synchronisieren, ein Schalten in einem Schaltabschnitt durchgeführt wird, der in dem Leistungsübertragungspfad angeordnet ist, um die Drehzahl des Rotators, die eine Drehzahl auf der Leistungsübertragungspfadseite der Kupplung ist, gleich einer Leerlaufdrehzahl der Maschine zu machen, während die Maschine derart gesteuert wird, dass eine Solldrehzahl der Maschine die Drehzahl des Rotators nach dem Schalten ist.
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