DE112013004096T5

DE112013004096T5 - Steuerungssystem für ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE112013004096T5
Application number: DE201311004096
Authority: DE
Inventors: c/o TOYOTA JIDOSHA KABUSHIKI Harada Taku; c/o TOYOTA JIDOSHA KABU Ito Masatoshi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-05-07
Also published as: WO2014102576A3; WO2014102576A2; US20150291175A1; CN104684784A; JP5712998B2; JP2014125048A

Abstract

In einem Steuer- bzw. Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug, das eine Verbrennungskraftmaschine, einen Motor-Generator (MG1), einen Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus mit drei Drehelementen, die mit einer Kurbelwelle, einer Drehwelle des Motor-Generators (MG1) und einer Hohlradwelle verbunden sind, einen Motor-Generator (MG2) und eine Batterie aufweist, stellt eine Batterie-ECU unter einer Bedingung, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) niedriger ist als eine vorgegebene Geschwindigkeit (V1), eine benötigte Ladeleistung (Pchg) auf eine benötigte Ladeleistung (Pchg_α) ein, die niedriger ist als eine normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung (Pchg_β), so dass eine Drehmomentfluktuation der Kraftmaschine durch ein Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das von einem Hysteresemechanismus erzeugt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem, das in einem sogenannten Hybridfahrzeug verwendet wird, an dem eine Verbrennungskraftmaschine und mindestens ein Elektromotor als Antriebsquellen installiert sind.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Ein bekanntes Beispiel für diese Art eines Hybridfahrzeugs beinhaltet einen Planetengetriebemechanismus mit drei Drehelementen, die mit einer mit einer Achse verkoppelten Antriebswelle, einer Abtriebswelle einer Kraftmaschine und einer Drehwelle eines Motor-Generators MG1 verkoppelt sind, und einen Motor-Generator MG2, der in der Lage ist, Leistung für die Antriebswelle zu erzeugen (siehe zum Beispiel die japanische Patentveröffentlichung Nr. 2009-248913 ( JP 2009-248913 A )). In dem Hybridfahrzeug ist ein Dämpfer, der eine Drehmomentfluktuation absorbiert, zwischen der Kraftmaschine und dem Planetengetriebemechanismus vorgesehen.
Wenn in dem oben beschriebenen Hybridfahrzeug die Restkapazität der Batterie sinkt, kann die Kraftmaschine in einer Region, in der die Drehzahl niedrig und das Drehmoment hoch ist und in der es wahrscheinlich ist, dass Vibrationen und anomale Geräusche erzeugt werden, betätigt werden, um die Batterie zu laden. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, werden dabei die Vibrationen und anomalen Geräusche, die durch den Betrieb der Kraftmaschine in der Region, in der die Drehzahl niedrig und das Drehmoment hoch ist, bewirkt werden, nicht durch Vibrationen und anomale Geräusche maskiert, die durch das Fahren des Fahrzeugs bewirkt werden; daher wird die elektrische Leistung zum Laden der Batterie auf einen niedrigen Pegel beschränkt, so dass verhindert wird, dass die Kraftmaschine in der Region, in der die Drehzahl niedrig und das Drehmoment hoch ist, betrieben wird.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
In dem in JP 2009-248913 A beschriebenen Hybridfahrzeug werden Vibrationen durch Absorbieren von Drehmomentfluktuationen der Kraftmaschine durch die Anwendung eines Hysteresedrehmoments auf den Dämpfer unterdrückt. Jedoch wird überhaupt nicht in Betracht gezogen, die benötigte Ladeleistung im Hinblick auf ihre Beziehung mit dem Hysteresedrehmoment des Dämpfers einzustellen.
Wenn die benötigte Ladeleistung erzeugt wird, mit der das Hysteresedrehmoment nicht angelegt werden kann, wird somit die Drehmomentfluktuation der Kraftmaschine direkt auf den Planetengetriebemechanismus übertragen, und die Leistungsfähigkeit bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen kann sinken.
Genauer wird beispielsweise, falls die benötigte Ladeleistung auf einen hohen Pegel eingestellt ist, wenn das Hybridfahrzeug vom EV-Fahrmodus in den Kraftmaschinenfahrmodus wechselt, der Umfang der Änderung der benötigten Ladeleistung groß, und der Fluktuationsbereich des Kraftmaschinendrehmoments wird groß, wodurch es wahrscheinlicher wird, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt.
Die Erfindung schafft ein Steuer- bzw. Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug, das eine verbesserte Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch den Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden, unter Fahrzeugfahrbedingungen zeigt, unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt.
Ein Steuerungssystem für ein Hybridfahrzeug gemäß der Erfindung weist eine Verbrennungskraftmaschine, einen Generator, einen Planetengetriebemechanismus, einen Elektromotor, eine Leistungs- bzw. Stromspeichervorrichtung, eine Dämpfervorrichtung, einen Detektor und eine elektronische Steuereinheit auf. Der Generator empfängt Leistung oder erzeugt Leistung. Der Planetengetriebemechanismus weist drei Drehelemente auf, die mit einer Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine, einer Drehwelle des Generators bzw. einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle verbunden sind. Der Elektromotor empfängt Leistung von der Antriebswelle oder erzeugt Leistung für die Antriebswelle. Die Stromspeichervorrichtung liefert und empfängt elektrische Leistung zum bzw. vom Generator und Elektromotor. Die Dämpfervorrichtung ist in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Planetengetriebemechanismus angeordnet. Die Dämpfervorrichtung weist einen Hysteresemechanismus auf, der mit Reibungskraft, die von einem Reibungsmaterial erzeugt wird, ein Hysteresedrehmoment erzeugt. Der Detektor erfasst eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs. Die elektronische Steuereinheit ist so gestaltet, dass sie eine benötigte elektrische Leistung, die nötig ist, um die Stromspeichervorrichtung aufzuladen, auf Basis eines Ladezustands der Stromspeichervorrichtung einstellt. Die elektronische Steuereinheit ist so gestaltet, dass sie die benötigte elektrische Leistung verringert, wenn die vom Detektor erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist, so dass eine Rotationsfluktuation der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine durch das vom Hysteresemechanismus erzeugte Hysteresedrehmoment absorbiert wird.
Mit der beschriebenen Anordnung verringert das Steuerungssystem gemäß der Erfindung die benötigte Ladeleistung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist, so dass eine Rotationsfluktuation der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine durch das vom Hysteresemechanismus erzeugte Hysteresedrehmoment absorbiert wird. Somit ist es möglich, ein durch die Verbrennungskraftmaschine erzeugtes Drehmoment in einer Region zu senken, in der die Drehzahl niedrig und das Drehmoment hoch ist und in der es wahrscheinlich ist, dass die Rotationsfluktuation auf den Planetengetriebemechanismus übertragen wird. Daher macht es das Steuerungssystem gemäß der Erfindung möglich, in der Region, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, ein Hysteresedrehmoment gegen die Rotationsfluktuation anzulegen. Somit schafft das Steuerungssystem gemäß der Erfindung eine im Vergleich mit dem bekannten System verbesserte Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden, unter Fahrbedingungen, unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt.
In dem oben beschriebenen Steuerungssystem kann der Hysteresemechanismus einen ersten Hystereseerzeugungsabschnitt, der ein erstes Hysteresedrehmoment abhängig von einem Torsionswinkel der Dämpfervorrichtung erzeugt, und einen zweiten Hystereseerzeugungsabschnitt aufweisen, der abhängig vom Torsionswinkel ein zweites Hysteresedrehmoment erzeugt, das größer ist als das erste Hysteresedrehmoment, und die elektronische Steuereinheit kann so gestaltet sein, dass sie die benötigte elektrische Leistung verringert, wenn die vom Detektor erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist, so dass die Rotationsfluktuation vom ersten Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das vom ersten Hystereseerzeugungsabschnitt erzeugt wird.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau verringert das Steuerungssystem gemäß der Erfindung die benötigte Ladeleistung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist, so dass eine Rotationsfluktuation der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine vom ersten Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das kleiner ist als das zweite Hysteresedrehmoment; daher kann in der Region, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, das erste Hysteresedrehmoment gegen die Rotationsfluktuation angelegt werden. Auch in dem Fall, wo die Dämpfervorrichtung die Form eines sogenannten Zweistufen-Hysteresedämpfers hat, der abhängig vom Torsionswinkel ein erstes Hysteresedrehmoment und ein zweites Hysteresedrehmoment erzeugt, schafft das Steuerungssystem gemäß der Erfindung somit eine verbesserte Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bewirkt werden, unter Fahrbedingungen, unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt.
In dem oben beschriebenen Steuerungssystem kann die elektronische Steuereinheit so gestaltet sein, dass sie eine benötigte Antriebskraft berechnet, die von dem Hybridfahrzeug gefordert wird, und die elektronische Steuereinheit kann so gestaltet sein, dass sie die benötigte elektrische Leistung verringert, wenn die errechnete benötigte Antriebskraft niedriger ist, so dass die Rotationsfluktuation von dem ersten Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das vom ersten Hystereseerzeugungsabschnitt erzeugt wird.
Mit der oben beschriebenen Anordnung verringert das Steuerungssystem gemäß der Erfindung die benötigte Ladeleistung wenn die benötigte Antriebskraft kleiner ist, so dass eine Rotationsfluktuation der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine von dem ersten Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das kleiner ist als das zweite Hysteresedrehmoment; daher kann das Drehmoment, das von der Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird, in einer Region, in der die benötigte Antriebskraft klein ist und es wahrscheinlich ist, dass die Rotationsfluktuation auf den Planetengetriebemechanismus übertragen wird, verkleinert werden. Somit kann in dem Steuerungssystem gemäß der Erfindung das erste Hysteresedrehmoment in der Region, in der die benötigte Antriebskraft klein ist, gegen die Rotationsfluktuation angewendet werden. Somit schafft das Steuerungssystem gemäß der Erfindung eine im Vergleich mit dem bekannten System verbesserte Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden, unter Fahrbedingungen, unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt.
Gemäß der Erfindung schafft das Steuerungssystem für ein Hybridfahrzeug eine verbesserte Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine erzeugt werden, unter Fahrbedingungen, unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Zahlen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:
1 eine Skizze ist, die den Aufbau eines Hybridfahrzeugs zeigt, in dem ein Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
2 eine Ansicht ist, die ein Modell eines Zweistufen-Hysteresedämpfers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine Querschnittsansicht des Zweistufen-Hysteresedämpfers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
4 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen Kraftmaschinendrehmoment und benötigter Ladeleistung bzw. benötigtem Ladestrom zeigt;
5 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Torsionswinkel eines bekannten Zweistufen-Hysteresedämpfers und dem Kraftmaschinendrehmoment zeigt;
6 eine Ansicht ist, die eine Region, in der ein Rasseln zu hören ist, zeigt, die unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der benötigten Antriebskraft als Parameter definiert wird;
7 ein Ablaufschema ist, das eine Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung zeigt, die von einer ECU gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird;
8 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen dem Torsionswinkel des Zweistufen-Hysteresedämpfers gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung und dem Kraftmaschinendrehmoment zeigt;
9 ein Ablaufschema ist, das eine Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung zeigt, die von einer ECU gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird; und
10 ein Ablaufschema ist, das eine Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung zeigt, die von einer ECU gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ausgeführt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Einige Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 8 wird ein Steuer- bzw. Regelungssystem für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem gemäß dieser Ausführungsform wird in einem sogenannten Hybridfahrzeug verwendet, in dem eine Verbrennungskraftmaschine und mindestens ein Elektromotor (oder mindestens ein Generator) als Leistungsquellen zur Erzeugung einer Antriebskraft des Fahrzeugs installiert sind.
Wie in 1 dargestellt ist, weist das Hybridfahrzeug 1 eine Kraftmaschine 2, einen Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus 3, Motor-Generatoren MG1, MG2, ein Untersetzungsgetriebe 4, eine Batterie 80 und ein Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 auf.
Das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem (die elektronische Steuereinheit) 10 weist eine (im Folgenden einfach als „HVECU” bezeichnete) elektronische Hybridfahrzeug-Steuereinheit 100, eine (im Folgenden einfach als „Kraftmaschinen-ECU” bezeichnete) elektronische Kraftmaschinen-Steuereinheit 200, eine (im Folgenden einfach als „Motor-ECU” bezeichnete) elektronische Elektromotor-Steuereinheit 300 und eine (im Folgenden einfach als „Batterie-ECU” bezeichnete) Batterie-Steuereinheit 400 auf. In dieser Ausführungsform stellt das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 die elektronische Steuereinheit gemäß der Erfindung bereit.
Die Kraftmaschine 2 ist als Verbrennungskraftmaschine aufgebaut, die in der Lage ist, Leistung mit einem Kohlenwasserstoff enthaltenden Kraftstoff, beispielsweise Benzin oder Leichtöl, zu erzeugen. In der Kraftmaschine 2 wird Benzin aus einem Kraftstoffeinspritzventil (nicht dargestellt) eingespritzt und mit Ansaugluft gemischt, so dass eine Mischung aus Kraftstoff und Luft in eine Brennkammer jedes Zylinders gesaugt wird. Dann wird die Luft-Kraftstoffmischung in der Brennkammer zur Explosion gebracht und verbrannt, so dass ein (nicht dargestellter) Kolben, der in jedem Zylinder der Kraftmaschine 2 aufgenommen ist, mit der Verbrennungsenergie nach unten geschoben wird, und die Hin- und Herbewegung des Kolbens wird in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle 27 der Kraftmaschine 2 umgewandelt.
Die Kraftmaschine 2 wird von der Kraftmaschinen-ECU 200 gesteuert. Verschiedene Sensoren, beispielsweise ein Kurbelwinkelsensor und ein Wassertemperatursensor, sind mit der Kraftmaschinen-ECU 200 verbunden. Die Kraftmaschinen-ECU 200 berechnet die Kraftmaschinedrehzahl beispielsweise auf Basis eines Signals, das vom Kurbelwinkelsensor empfangen wird. Die Kraftmaschinen-ECU 200 gibt über einen Ausgangsport verschiedene Steuersignale zum Antreiben der Kraftmaschine 2 aus, einschließlich eines Ansteuerungssignals an das Kraftstoffeinspritzventil, eines Ansteuerungssignals an einen Drosselmotor, der die Öffnung der Drosselklappe steuert, und eines Ansteuerungssignals an eine Zündspule.
Die Kraftmaschinen-ECU 200 kommuniziert mit der HVECU 100 und steuert den Betrieb der Kraftmaschine 2 gemäß einem Steuersignal von der HVECU 100. Die Kraftmaschinen-ECU 200 gibt bei Bedarf außerdem Daten im Hinblick auf Betriebsbedingungen der Kraftmaschine 2 an die HVECU 100 aus.
Der Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus 3 ist ein Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus mit drei Wellen, der über eine Dämpfervorrichtung 70 mit der Kurbelwelle 27 verbunden ist. Der Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus 3 weist ein Sonnenrad 31 als außengezahntes Zahnrad, ein Hohlrad 32 als innengengezahntes Zahnrad, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 31 angeordnet ist, zwei oder mehr Ritzel 33, die mit dem Sonnenrad 31 und dem Hohlrad 32 kämmen, und einen Träger 34 auf, der die zwei oder mehr Ritzel 33 so trägt, dass die Ritzel 33 sich um sich selbst drehen können und sich außerdem um die Achse des Mechanismus 3 drehen. Das heißt, der Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus 3 liegt in Form eines Planetengetriebemechanismus vor, der unter Verwendung des Sonnenrads 31, des Hohlrads 32 und des Trägers 34 als Drehelemente einen Differentialbetrieb durchführt. Diese drei Drehelemente sind mit drei jeweiligen Wellen verbunden, d. h. mit einer Drehwelle 36 eines Motor-Generators MG1 (der später beschrieben werden wird), mit der sich das Sonnenrad 31 als Einheit drehen kann, mit einer Hohlradwelle 32a als Antriebswelle, die über ein Vorgelegerad 35 und einen Getriebemechanismus 60 mit Antriebsrädern 63a, 63b verbunden ist, und mit der Kurbelwelle 27 als Abtriebswelle der Kraftmaschine 2.
Der Träger 34 ist mit er Kurbelwelle 27 verbunden, und das Sonnenrad 31 ist mit dem Motor-Generator MG1 verbunden. Außerdem ist das Hohlrad 32 über die Hohlradwelle 32a mit dem Untersetzungsgetriebe 4 verbunden. Das Vorgelegerad 35 ist mit der Hohlradwelle 32a verbunden. Das Vorgelegerad 35 kämmt mit dem Getriebemechanismus 60.
Wenn der Motor-Generator MG1 als Generator fungiert, verteilt der Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus 3 Leistung, die von der Kraftmaschine 2 empfangen wird, über den Träger 34 zur Seite des Sonnenrads 31 und zur Seite des Hohlrads 32, gemäß deren Zähnezahlverhältnis. Wenn der Motor-Generator MG1 als Elektromotor anderseits fungiert, integriert oder kombiniert der Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus 3 Leistung, die von der Kraftmaschine 2 über den Träger 34 empfangen wird, und Leistung, die vom Motor-Generator MG1 über das Sonnenrad 31 empfangen wird, und erzeugt die resultierende Leistung zur Seite des Hohlrads 32. Die Leistung, die auf das Hohlrad 32 übertragen wird, wird schließlich über das Vorgelegerad 35, den Getriebemechanismus 60 und das Differentialgetriebe 62 an die Antriebsräder 63a, 63b des Fahrzeugs geliefert.
Das Untersetzungsgetriebe 4 weist ein Sonnenrad 41, das mit dem Motor-Generator MG2 verbunden ist, ein Hohlrad 42, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 41 angeordnet ist, zwei oder mehr Ritzel 43, die mit dem Sonnenrad 41 und dem Hohlrad 42 kämmen, und einen Träger 44 auf, der Trägerwellen aufweist, welche die Ritzel 43 an deren anderen Enden so tragen, dass sich die Ritzel 43 um sich selbst drehen können. Das Untersetzungsgetriebe 4 stellt einen Planetengetriebemechanismus bereit, der das Sonnenrad 41, das Hohlrad 42 und Ritzel 43 als Drehelemente aufweist, und dient dazu, ein Antriebsdrehmoment durch Senken der vom Motor-Generator MG2 übertragenen Drehzahl zu verstärken.
Wenn der Motor-Generator MG2 als Elektromotor fungiert, senkt das Untersetzungsgetriebe 4 die Drehzahl, die vom Motor-Generator MG2 übertragen wird, um das Antriebsdrehmoment zu verstärken, und liefert das Drehmoment an das Hohlrad 42. Dagegen erhöht das Untersetzungsgetriebe 4 die Drehzahl, die durch Leistung bewirkt wird, die vom Hohlrad 42 empfangen wird, um ein Antriebsdrehmoment zu dämpfen oder zu verkleinern, und gibt das Drehmoment vom Sonnenrad 41 aus, so dass der Motor-Generator MG2 als Generator dient.
Die Motor-Generatoren MG1, MG2 sind jeweils als bekannter Synchron-Motor-Generator aufgebaut, der als Elektromotor fungiert, der ihm zugeführte elektrische Leistung in mechanische Leistung umwandelt, und der außerdem als Generator fungiert, der empfangene mechanische Leistung in elektrische Leistung umwandelt. Das heißt, die Motor-Generatoren MG1, MG2 sind jeweils als Generator und als Elektromotor aufgebaut, die in der Lage sind, Leistung zu erzeugen und zu empfangen. Der Motor-Generator MG1 wird hauptsächlich als Generator verwendet, und der Motor-Generator MG2 wird hauptsächlich als Elektromotor verwendet. Der Motor-Generator MG1 dieser Ausführungsform stellt den Generator gemäß der Erfindung bereit, und der Motor-Generator MG2 stellt den Elektromotor gemäß der Erfindung bereit.
Die Motor-Generatoren MG1, MG2 liefern und empfangen elektrische Leistung zur und von der Batterie 80 jeweils über Wechselrichter 81, 82. Eine Stromleitung 83, welche die Wechselrichter 81, 82 mit der Batterie 80 verbindet, besteht aus einem positiven Bus und einem negativen Bus, die von den Wechselrichtern 81, 82 gemeinsam verwendet werden. Mit dieser Anordnung kann elektrische Leistung, die von einem von den Motor-Generatoren MG1, MG2 erzeugt wird, vom anderen Motor-Generator verbraucht werden. Demgemäß kann die Batterie 80 mit elektrischer Leistung geladen werden, die von einem von den Motor-Generatoren MG1, MG2 erzeugt wird, und kann elektrische Leistung zu jedem von den Motor-Generatoren MG1, MG2 abgeben oder liefern. Wenn die Mengen an elektrischer Leistung, die zum Motor-Generator MG1 geliefert oder von diesem empfangen werden, mit denen des Motor-Generators MG2 ausgeglichen sind, wird weder eine Auf- noch eine Entladung der Batterie 80 durchgeführt.
Die Motor-Generatoren MG1, MG2 werden beide von der Motor-ECU 300 gesteuert. Die Motor-ECU 300 empfängt beispielsweise Signale, die nötig sind, um die Motor-Generatoren MG1, MG2 anzutreiben, einschließlich von Signalen von Drehstellungserfassungssensoren 85, 86, welche die Drehstellungen von Rotoren der Motor-Generatoren MG1, MG2 erfassen, und Phasenströme, die an die Motor-Generatoren MG1, MG2 angelegt werden und von (nicht dargestellten) Stromsensoren erfasst werden. Die Motor-ECU 300 gibt Steuersignale an die Wechselrichter 81, 82 aus.
Die Motor-ECU 300 kommuniziert mit der HVECU 100 und steuert den Antrieb der Motor-Generatoren MG1, MG2 gemäß einem Steuersignal von der HVECU 100. Die Motor-ECU 300 gibt bei Bedarf außerdem Daten im Hinblick auf Betriebsbedingungen der Motor-Generatoren MG1, MG2 an die HVECU 100 aus. Die Motor-ECU 300 berechnet die Drehzahlen Nm1, Nm2 der Motor-Generatoren MG1, MG2 auf Basis von Signalen von den Drehstellungserfassungssensoren 85, 86.
Die Batterie 80 besteht aus einer Sekundärbatterie, beispielsweise einer Nickelhydridbatterie oder einer Lithiumionenbatterie, die aufgeladen oder entladen werden kann. Die Batterie 80 ist so ausgelegt, dass sie elektrische Leistung zu den Motor-Generatoren MG1, MG2 liefert und von diesen empfängt. In dieser Ausführungsform stellt die Batterie 80 die Stromspeichereinrichtung gemäß der Erfindung bereit.
Die Batterie 80 wird von der Batterie-ECU 400 gesteuert bzw. verwaltet. Die Batterie-ECU 400 empfängt Signale, die nötig sind, um die Batterie 80 zu verwalten, einschließlich einer Spannung zwischen den Klemmen der Batterie 80 von einem (nicht dargestellten) Spannungssensor, der zwischen den Klemmen installiert ist, eines Lade-/Entladestroms von einem (nicht dargestellten) Stromsensor, der in der Stromleitung 83 installiert ist, die mit der Ausgangsklemme der Batterie 80 verbunden ist, und einer Batterietemperatur Tb von einem Batterietemperatursensor 88, der in der Batterie 80 installiert ist.
Die Batterie-ECU 400 gibt über Kommunikationsverbindungen nach Bedarf Daten in Bezug auf Zustände der Batterie 80 an die HVECU 100 aus. Außerdem berechnet die Batterie-ECU 400 die Restkapazität (SOC) auf Basis des integrierten Wertes des Lade-/Entladestroms, der vom Stromsensor erfasst wird, um die Batterie 80 zu verwalten, und berechnet Eingabe- und Ausgabegrenzen Win, Wout als die maximale zulässige elektrische Leistung, mit der die Batterie 80 geladen werden kann, und die maximale zulässige elektrische Leistung, die von der Batterie 80 abgegeben werden kann, auf Basis der berechneten Restkapazität (SOC) und der Batterietemperatur Tb. Zum Beispiel können die Eingabe- und Ausgabegrenzen Win, Wout durch Multiplizieren ihrer jeweiligen temperaturabhängigen Werte auf Basis der Batterietemperatur Tb mit einem Korrekturkoeffizienten für die Eingabegrenze oder einem Korrekturkoeffizienten für die Ausgabegrenze, der auf der Restkapazität (SOC) der Batterie 80 basiert, eingestellt werden. Die Eingabe- und Ausgabegrenzen Win, Wout können auch unter Bezugnahme auf ein Eingabe-/Ausgabegrenzenkennfeld, in dem die Eingabe-/Ausgabegrenze Win, Wout mit der Restkapazität (SOC) und der Batterietemperatur Tb assoziiert ist, ermittelt werden.
Die Batterie-ECU 400 berechnet eine erforderliche Ladeleistung Pchg, die nötig ist, um die Batterie 80 zu laden, auf Basis des Ladezustands (SOC) oder der Restkapazität der Batterie 80 und stellt die berechnete erforderliche Ladeleistung Pchg ein. Das heißt, die Batterie-ECU 400 stellt die erforderliche Ladeleistung Pchg so ein, dass die Restkapazität (SOC) der Batterie 80 bei einem vorgegebenen Regelungsziel (z. B. einem Regelungszentrum) gehalten wird.
Die erforderliche Ladeleistung Pchg wird auf einen positiven Wert (Pchg > 0) eingestellt, wenn die Batterie 80 geladen werden soll, und wird auf einen negativen Wert (Pchg < 0) eingestellt, wenn die Batterie 80 entladen werden soll. Wenn in dieser Ausführungsform die Batterie 80 geladen werden sollte, das heißt, wenn eine Ladungsforderung ausgegeben wird, wird die oben beschriebene benötigte Ladeleistung Pchg gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit V geändert, wie später beschrieben.
Die HVECU 100 ist als Mikroprozessor gestaltet, der eine CPU 100a als Hauptkomponente aufweist, und weist ferner einen ROM 100b, der Verarbeitungsprogramme speichert, einen RAM 100c, der Daten zwischenspeichert, und Eingabe- und Ausgabeports und einen Kommunikationsport (nicht dargestellt) auf.
Ein Zündschalter 101, ein Gaspedalstellungssensor 102, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 103 und ein Schaltstellungssensor 104 sind mit der HVECU 100 verbunden. Der Zündschalter 101 gibt ein Zündsignal an die HVECU 100 aus, das einer Betätigung durch den Anwender entspricht. Der Gaspedalstellungssensor 102 erfasst die Gaspedalstellung Acc auf Basis des Umfangs der Betätigung des Gaspedals 8 und gibt ein Signal, das die Gaspedalstellung Acc angibt, an die HVECU 100 aus. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 103 erfasst die Fahrzeuggeschwindigkeit V des Hybridfahrzeugs und gibt ein Signal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit V angibt, an die HVECU 100 aus. In dieser Ausführungsform stellt der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 103 den Detektor gemäß der Erfindung bereit.
Der Schaltstellungssensor 104 erfasst die Betätigungsstellung (Schaltstellung SP) des Schalthebels 9 und gibt ein Signal, das die Schaltstellung SP anzeigt, an die HVECU 100 aus. Die Schaltstellung SP kann beispielsweise aus einer Parkstellung (P-Stellung) zum Parken, einer Fahrstellung (D-Stellung) zum Vorwärtsfahren, einer Reverse-Stellung (R-Stellung) zum Rückwärtsfahren und so weiter ausgewählt werden.
Die HVECU 100 ist mit der Kraftmschinen-ECU 200, der Motor-ECU 300 und der Batterie-ECU 400 über den Kommunikationsport verbunden, wie oben beschrieben, und liefert und empfängt verschiedene Steuersignale und Daten an die bzw. von der Kraftmaschinen-ECU 200, an die bzw. von der Motor-ECU 300 und an die bzw. von der Batterie-ECU 400.
In dem Hybridfahrzeug 1, das aufgebaut ist wie oben beschrieben, wird die insgesamt benötigte Antriebskraft F des Fahrzeugs auf Basis des Umfangs der Betätigung des Gaspedals Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet, und die Kraftmaschine 2 und die Motor-Generatoren MG1, MG2 werden so gesteuert, dass die benötigte Leistung, die der benötigten Antriebskraft F entspricht, an das Vorgelegerad 35 ausgegeben wird. Zum Beispiel stellt die HVECU 100 eine benötigte Kraftmaschinenleistung Pe, die von der Kraftmaschine 2 notwendigerweise erzeugt werden soll, durch Addieren der oben genannten benötigten Ladeleistung Pchg und eines Verlustes Loss zu einem Wert, der durch Multiplizieren der errechneten benötigten Antriebskraft F mit der Drehzahl Nr der Hohlradwelle 32a erhalten wird, ein. Ebenso berechnet die HVECU 100 die Kraftmaschinendrehzahl und das Kraftmaschinendrehmoment aus der solchermaßen eingestellten Kraftmaschinenleistung Pe unter Verwendung einer optimalen Kraftstoffverbrauchslinie.
In diesem Zusammenhang wird ein (nicht dargestelltes) Kennfeld, das die Beziehung zwischen dem Beschleunigerbetätigungsumfang Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der benötigten Antriebskraft F definiert, vorab empirisch ermittelt und im ROM 100b der HVECU 100 gespeichert. Die HVECU 100 kann die benötigte Antriebskraft F, die vom Hybridfahrzeug 1 gefordert wird, unter Bezugnahme auf das Kennfeld auf Basis des Beschleunigerbetätigungsumfangs Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnen.
Der Fahrmodus des Hybridfahrzeugs 1 kann beispielsweise aus einem Hybridfahrmodus, einem Elektromotorfahrmodus, eine Regenerationsfahrmodus und so weiter ausgewählt werden.
Im Hybridfahrmodus fährt das Hybridfahrzeug 1 unter Verwendung sowohl der Kraftmaschine 2 als auch des Motor-Generators MG2 als Antriebskraftquellen, während bewirkt wird, dass der Motor-Generator MG1 elektrische Leistung unter Verwendung der Ausgangsleistung der Kraftmaschine 2 erzeugt. Im Elektromotorfahrmodus fährt das Hybridfahrzeug 1 unter Verwendung des Motor-Generators MG2 als Antriebskraftquelle, in einem Zustand, in dem Kraftmaschine angehalten ist. Im Regenerationsfahrmodus erzeugt der Motor-Generator MG2, wenn eine bestimmte Bedingung, beispielsweise eine Bremsforderung gegeben ist, elektrische Leistung unter Verwendung von Energie, die über den Getriebemechanismus 60 erhalten wird.
Nun wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die Dämpfervorrichtung 70 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Wie in 2 dargestellt ist, ist die Dämpfervorrichtung 70 in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Kraftmaschine 2 und dem Planetengetriebemechanismus 3 angeordnet. Wie in 3 gezeigt ist, weist die Dämpfervorrichtung 70 eine Nabe 71, ein Paar Seitenplatten 72A, 72B und einen Hysteresemechanismus 73 auf, der zwischen der Nabe 71 und den Seitenplatten 72A, 72B angeordnet ist. Der Hysteresemechanismus 73 dient dazu, eine Drehmomentfluktuation (Rotationsfluktuation) der Kraftmaschine 2 zu absorbieren.
Der Hysteresemechanismus 73 ist so ausgelegt, dass er ein Hysteresedrehmoment mit Reibungskraft erzeugt, die durch ein Reibungsmaterial (dem keine Bezugszahl zugewiesen ist) erzeugt wird, um eine Drehmomentfluktuation (Rotationsfluktuation) der Kraftmaschine 2 zu absorbieren. Das Reibungsmaterial ist zwischen der Nabe 71 und den beiden Seitenplatten 72A, 72B vorgesehen und erzeugt ein vorgegebenes Hysteresedrehmoment, wenn die Nabe 71 und die beiden Seitenplatten 72A, 72B sich in Bezug aufeinander drehen.
Wie in 2 gezeigt ist, weist der Hysteresemechanismus 73 einen ersten Hystereseerzeugungsabschnitt 73a, der ein erstes Hysteresedrehmoment abhängig vom Torsionswinkel erzeugt, und einen zweiten Hystereseerzeugungsabschnitt 73b auf, der ein zweites Hysteresedrehmoment, das größer ist als das erste Hysteresedrehmoment, abhängig vom Torsionswinkel erzeugt.
Der erste Hystereseerzeugungsabschnitt 73a verwendet ein Material mit wenig Reibung als das oben genannte Reibungsmaterial. Andererseits verwendet der zweite Hystereseerzeugungsabschnitt 73b ein Material mit starker Reibung als das Reibungsmaterial.
Das heißt, die Dämpfervorrichtung 70 gemäß dieser Ausführungsform ist ein sogenannter Zweistufen-Hysteresedämpfer, der zwei Hystereseerzeugungsabschnitte aufweist, die abhängig vom Torsionswinkel unterschiedliche Hysteresedrehmomente erzeugen. Mit dieser Anordnung dämpft die Dämpfungsvorrichtung 70 mittels der beiden Hystereseerzeugungsabschnitte 73a, 73b Vibrationen aus einem niedrigen Drehmoment und vermeidet außerdem die Erzeugung eines übermäßig hohen Drehmoments während des Startens und Anhaltens der Kraftmaschine 2.
Die Dämpfervorrichtung 70 weist außerdem eine Spiralfeder 75 auf, die als Dämpfer dient. Demgemäß drehen sich die Nabe 71 und die beiden Seitenplatten 72A, 72B über die Spiralfeder 75 in Bezug aufeinander.
Wenn beispielsweise in einem bekannten Hybridfahrzeug, das den oben beschriebenen Zweistufen-Hysteresedämpfer aufweist, der SOC der Batterie verringert ist, wird die benötigte Ladeleistung im Hybridfahrmodus auf einen hohen Wert eingestellt, um die Batterie zu laden. In diesem Fall kann die Kraftmaschine in einer Region, in der die Drehzahl niedrig und das Drehmoment hoch ist, betrieben werden, damit die benötigte Ladeleistung sichergestellt werden kann.
4 zeigt Änderungen der benötigten Ladeleistung und des Kraftmaschinendrehmoments, wenn das Hybridfahrzeug vom Elektromotorfahrmodus auf den Hybridfahrmodus umschaltet.
Wenn beispielsweise die benötigte Ladeleistung (= β) zur Zeit des Umschaltens aus dem Elektromotorfahrmodus in den Hybridfahrmodus groß ist, wie in 4 dargestellt, dann ist der Änderungsumfang der benötigten Ladeleistung erhöht, und der Fluktuationsbereich des Kraftmaschinendrehmoments (in 4 durch eine durchgezogene Linie angegeben) ist entsprechend vergrößert.
Daher ist in dem bekannten Zweistufen-Hysteresedämpfer der Torsionswinkel vergrößert, und es wird das zweite Hysteresedrehmoment angelegt, das größer ist als das erste Hysteresedrehmoment, wie in 5 dargestellt ist. Infolgedessen ist eine weitere Torsion im Hysteresemechanismus beschränkt, und es kann keine weitere Hysterese angewendet werden. Infolgedessen wird eine Drehmomentfluktuation der Kraftmaschine direkt auf den Planetengetriebemechanismus angelegt, was zu einer Verschlechterung der Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen führt.
Wenn dabei die Fahrzeuggeschwindigkeit relativ hoch ist, können Vibrationen und anomale Geräusche, die durch das Fahren des Fahrzeugs bewirkt werden, die Vibrationen und anomalen Geräusche, die durch den Betrieb der Kraftmaschine in der Region, in der die Drehzahl niedrig und das Drehmoment hoch ist, bewirkt werden, maskieren. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, können diese Vibrationen und anomale Geräusche jedoch nicht maskiert werden.
Gemäß dem Stand der Technik werden zur Unterdrückung der Vibrationen und anomalen Geräusche die Kraftmaschinendrehzahl erhöht und das Kraftmaschinendrehmoment verringert, so dass verhindert wird, dass die Kraftmaschine in der Region, in der die Drehzahl niedrig und das Drehmoment hoch ist, betrieben wird, in der diese Vibrationen und anomalen Geräusche wahrscheinlich auftreten werden. Wenn dieses Verfahren angewendet wird, können jedoch neue Probleme entstehen, wie ein Geräusch, das durch ein Durchdrehen der Kraftmaschine entsteht, und eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchswerte.
Somit wird in dieser Ausführungsform eine Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung Pchg durchgeführt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V in einer Region mit niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit liegt, in der es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer Vibrationen und anomale Geräusche wahrnehmen wird, um die Leistung im Hinblick auf die Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen zu verbessern. Die Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung wird von der Batterie-ECU 400 durchgeführt.
Genauer führt die Batterie-ECU 400 die Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung Pchg durch, wenn die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 103 (siehe 1) erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner ist als eine vorab bestimmte oder vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (V < V1), so dass eine Drehmomentfluktuation der Kraftmaschine 2 vom ersten Hysteresedrehmoment, das vom ersten Hystereseerzeugungsabschnitt 73a erzeugt wird, absorbiert wird.
Das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner ist als die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (V < V1), stellt die Batterie-ECU 400 unter der Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung die benötigte Ladeleistung Pchg auf eine benötigte Ladeleistung Pch_α ein (siehe 4), die niedriger ist als eine benötigte Ladeleistung Pchg_β, auf welche die benötigte Ladeleistung Pchg normalerweise eingestellt wird.
Die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V1 ist eine Fahrzeuggeschwindigkeit, auf deren Basis bestimmt wird, ob das Fahrzeug (d. h. die Fahrzeugfahrbedingungen) in einer Region liegt (die als „Region, in der ein Rasseln hörbar ist” bezeichnet wird), in welcher der Fahrer Vibrationen und anomale Geräusche, insbesondere ein Rasseln, hören kann. Die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 wird vorab empirisch ermittelt und im ROM der Batterie-ECU 400 gespeichert.
6 ist eine Ansicht, welche die Region zeigt, in der ein Rasseln zu hören ist, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die benötigte Antriebskraft als Parameter verwendet werden. Wie in 6 dargestellt ist, wird eine Region, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist als die Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und die benötigte Antriebskraft F kleiner ist als die benötigte Antriebskraft F1, als Region bezeichnet, in der ein Rasseln hörbar ist. In einer Region, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit V bei oder über der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 liegt, wird das Rasseln durch Hintergrundgeräusche maskiert. In einer Region, in der die benötigte Antriebskraft F bei oder über der benötigten Antriebskraft F1 liegt, wird ein Motordrehmoment Tm vom Motor-Generator MG2 erzeugt, so dass es weniger wahrscheinlich oder unwahrscheinlich ist, dass ein Rasseln des Getriebes oder dergleichen, welches das oben genannte Rasseln verursacht, in dem Planetengetriebemechanismus 3 oder dem Untersetzungsgetriebe 4 entsteht.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V in dieser Ausführungsform niedriger ist als die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (V < V1), wird die benötigte Ladeleistung Pchg gleichförmig auf die benötigte Ladeleistung Pchg_α eingestellt. Jedoch muss die benötigte Ladeleistung Pchg nicht auf diese Weise eingestellt werden, sondern kann beispielsweise verringert werden, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist.
Nun wird unter Bezugnahme auf 7 die Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung durch die Batterie-ECU 400 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. Die Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung wird von der Batterie-ECU 400 in bestimmten Zeitintervallen durchgeführt.
Wie in 7 dargestellt ist, bestimmt die Batterie-ECU 400, ob es nötig ist, die Batterie 80 zu laden (Schritt S11). Die Batterie-ECU 400 kann bestimmen, ob es nötig ist, die Batterie 80 zu laden, indem sie bestimmt, ob der SOC der Batterie 80 verringert ist, das heißt, ob der SOC bei oder unter einem vorgegebenen Wert liegt.
Wenn die Batterie-ECU 400 bestimmt, dass es nicht nötig ist, die Batterie 80 zu laden, endet dieser Zyklus der Routine von 7. Wenn die Batterie-ECU 400 dagegen bestimmt, dass es nötig ist, die Batterie 80 zu laden, bestimmt sie, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist als die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V1 (Schritt S12). Beispielsweise wird die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 103 erfasst und über die HVECU 100 an die Batterie-ECU 400 gesendet.
Wenn die Batterie-ECU 400 bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V nicht niedriger ist als die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V1, das heißt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V bei oder über der vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V1 liegt, dann stellt die Batterie-ECU 400 die benötigte Ladeleistung Pchg auf eine benötigte Ladeleistung Pchg_β ein (siehe 4), auf welche die benötigte Ladeleistung Pchg normalerweise eingestellt wird (Schritt S13), und diese Routine endet. Hierbei ist die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β die benötigte Ladeleistung, die auf Basis des SOC der Batterie 80 eingestellt wird wie oben beschrieben.
Wenn die Batterie-ECU 400 dagegen bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist als die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V1, dann stellt sie dann die benötigte Ladeleistung Pchg auf eine benötigte Ladeleistung Pchg_α ein (siehe 4), die niedriger ist als die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β, und dieser Zyklus der Routine endet.
Auf diese Weise ist es möglich, die Kraftmaschinenleistung Pe, die von der HVECU 100 im Hinblick auf die benötigte Ladeleistung Pchg eingestellt wird, zu verringern, was zur Senkung des Kraftmaschinendrehmoments führt, mit dem die Kraftmaschinenleistung Pe erzeugt wird. Hierbei wird die benötigte Ladeleistung Pchg_α unabhängig vom SOC der Batterie 80 eingestellt, um das Kraftmaschinendrehmoment, das die Anwendung des ersten Hysteresedrehmoments in der Dämpfervorrichtung 70 gestattet, bereitzustellen.
Wenn die Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung auf diese Weise durchgeführt wird, kann das Kraftmaschinendrehmoment in der Region, in der ein Rasseln hörbar ist, wie in 8 dargestellt ist, im Vergleich zu dem in 5 dargestellten Beispiel verringert werden. Infolgedessen kann der Torsionswinkel in der Dämpfervorrichtung 70 in dem Bereich eines ersten Hysteresedrehmomentanwendungswinkel gehalten werden, und das erste Hysteresedrehmoment kann gegen eine Drehmomentfluktuation angewendet werden. Somit wird die Drehmomentfluktuation der Kraftmaschine 2 gedämpft.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V niedriger ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V zum Beispiel niedriger ist als die vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit V1, dann verringert das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 gemäß dieser Ausführungsform wie oben beschrieben die benötigte Ladeleistung Pchg auf die benötigte Ladeleistung Pchg_α, die niedriger ist als die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β, so dass die Drehmomentfluktuation der Kraftmaschine 2 durch das erste Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das kleiner ist als das zweite Hysteresedrehmoment. Somit kann in der Region mit der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. in der Region, in der ein Rasseln hörbar ist) das erste Hysteresedrehmoment gegen die Drehmomentfluktuation angewendet werden.
Auch in dem Fall, wo die Dämpfervorrichtung 70 die Form des Zweistufen-Hysteresedämpfers hat, der abhängig vom Torsionswinkel ein erstes Hysteresedrehmoment und ein zweites Hysteresedrehmoment erzeugt, ist das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 gemäß dieser Ausführungsform somit in der Lage, die Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch den Betrieb der Kraftmaschine 2 bewirkt werden, unter Fahrbedingungen (z. B. in einer Region mit einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit), unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt, verbessern.
In dem Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 gemäß dieser Ausführungsform besteht keine Notwendigkeit dafür, die Kraftmaschinendrehzahl zu erhöhen, um Vibrationen und anomale Geräusche in der Region, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist (z. B. in der Region, in der ein Rasseln hörbar ist), zu unterdrücken, wie in dem bekannten System; daher können die oben genannten Probleme, beispielsweise ein Geräusch, das durch ein Durchdrehen der Kraftmaschine 2 verursacht wird, und eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchswerte, verhindert werden.
Nun wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 9 beschrieben.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der oben genannten ersten Ausführungsform in einem Teil der Routine der Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung, ist aber in den anderen Aspekten im Wesentlichen identisch mit der ersten Ausführungsform. Somit sind Komponenten oder Abschnitten, die denen der ersten Ausführungsform gleich sind oder entsprechen, die gleichen Bezugszahlen zugewiesen, und diese Komponenten oder Abschnitte werden nicht näher beschrieben, vielmehr wird nur ein Abschnitt der zweiten Ausführungsform, der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet, beschrieben.
Wie oben mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben worden ist, befindet sich das Fahrzeug (d. h. liegen die Fahrzeugfahrbedingungen) in der Region, in der ein Rasseln hörbar ist, wenn die benötigte Antriebskraft F kleiner ist als die vorgegebene benötigte Antriebskraft F1 ist. Das heißt, wenn die benötigte Antriebskraft F kleiner ist als die vorgegebene benötigte Antriebskraft F1, wird das Motordrehmoment Tm des Motor-Generators MG2 im Wesentlichen gleich null, was zu einer Bedingung führt, wo kein Drehmoment an ein mit dem Motor-Generator MG2 verkoppeltes Zahnrad (z. B. das Sonnenrad 41) angelegt wird. Daher kann es im Untersetzungsgetriebe 4 oder im Planetengetriebemechanismus 3 zu einem Rasseln des Getriebes kommen, was zu einem rasselnden Geräusch im Fahrzeug führen kann.
Demgemäß wird unter der Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung dieser Ausführungsform statt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V aus der benötigten Antriebskraft F bestimmt, ob das Fahrzeug in der Region liegt, in der ein Rasseln hörbar ist, und die benötigte Ladeleistung Pchg wird nach Bedarf geändert.
Im Folgenden wird die Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. In der Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung gemäß dieser Ausführungsform ist der Schritt, in dem bestimmt wird, ob ein Laden der Batterie 80 nötig ist (Schritt S11 in der ersten Ausführungsform), dem der ersten Ausführungsform gleich und wird somit nicht beschrieben.
Wie in 9 dargestellt ist, bestimmt die Batterie-ECU 400, ob die benötigte Antriebskraft F kleiner ist als eine vorab bestimmte oder vorgegebene Antriebskraft F1 (Schritt S21). Die HVECU 100 berechnet die benötigte Antriebskraft F auf Basis des Beschleunigeröffnungsgrads Acc und der Fahrzeuggeschwindigkeit V, und die Batterie-ECU 400 empfängt die so berechnete benötigte Antriebskraft F von der HVECU 100. Die vorgegebene Antriebskraft F1, die eine Basis liefert für die Bestimmung, ob das Fahrzeug in der Region liegt, in der ein Rasseln hörbar ist (siehe 6), wird vorab empirisch ermittelt und im ROM der Batterie-ECU 400 gespeichert.
Wenn die Batterie-ECU 400 bestimmt, dass die benötigte Antriebskraft F nicht kleiner ist als die vorgegebene benötigte Antriebskraft F1, das heißt, wenn die benötigte Antriebskraft F bei oder über der vorgegebenen benötigten Antriebskraft F1 liegt, stellt die Batterie-ECU 400 die benötigte Ladeleistung Pchg auf die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β (siehe 4) ein (Schritt S22), und dieser Zyklus der Routine von 9 endet. Hierbei ist die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β die benötigte Ladeleistung, die auf Basis des SOC der Batterie 80 eingestellt wird wie oben beschrieben.
Wenn die Batterie-ECU 400 dagegen bestimmt, dass die benötigte Antriebskraft F kleiner ist als die vorgegebene benötigte Antriebskraft F1, stellt sie die benötigte Ladeleistung Pchg auf die benötigte Ladeleistung Pchg_α ein (siehe 4), die niedriger ist als die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β (Schritt S23), und dieser Zyklus der Routine endet.
Wenn die benötigte Antriebskraft F niedriger ist, wenn die benötigte Antriebskraft beispielsweise niedriger ist als die vorgegebene benötigte Antriebskraft F1, verringert das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 gemäß dieser Ausführungsform wie oben beschrieben die benötigte Ladeleistung Pchg auf die benötigte Ladeleistung Pchg_α, die niedriger ist als die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β, so dass die Drehmomentfluktuation der Kraftmaschine 2 durch das erste Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das kleiner ist als das zweite Hysteresedrehmoment. Somit kann in der Region mit der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. in der Region, in der ein Rasseln hörbar ist) das erste Hysteresedrehmoment gegen die Drehmomentfluktuation angewendet werden.
Auch in dem Fall, wo die Dämpfervorrichtung 70 die Form des Zweistufen-Hysteresedämpfers hat, der abhängig vom Torsionswinkel ein erstes Hysteresedrehmoment und ein zweites Hysteresedrehmoment erzeugt, ist das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 gemäß dieser Ausführungsform somit in der Lage, die Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch den Betrieb der Kraftmaschine 2 bewirkt werden, unter Fahrbedingungen (z. B. in einer Region mit einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit), unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt, verbessern.
Mit dem Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 gemäß dieser Ausführungsform können die oben genannten Probleme, beispielsweise ein Geräusch, das durch ein Durchdrehen der Kraftmaschine 2 verursacht wird, und eine Verschlechterung der Kraftstoffverbrauchswerte, verhindert werden, wie in der ersten Ausführungsform.
Wenn die benötigte Antriebskraft F in dieser Ausführungsform niedriger ist als die vorgegebene Antriebskraft F1 (F < F1), wird die benötigte Ladeleistung Pchg gleichförmig auf die benötigte Ladeleistung Pchg_α eingestellt. Jedoch muss die benötigte Ladeleistung Pchg nicht unbedingt auf diese Weise eingestellt werden, sondern kann beispielsweise verringert werden, wenn die benötigte Antriebskraft F niedriger ist.
Unter der Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung dieser Ausführungsform wird statt aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V aus der benötigten Antriebskraft F bestimmt, ob das Fahrzeug (d. h. die Fahrzeugfahrbedingungen) in der Region liegt, in der ein Rasseln hörbar ist, und die benötigte Ladeleistung Pchg wird nach Bedarf geändert. Jedoch ist diese Erfindung nicht auf diese Anordnung beschränkt, sondern es kann aus der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der benötigten Antriebskraft F bestimmt werden, ob das Fahrzeug in der Region ist, in der ein Rasseln zu hören ist, und die benötigte Ladeleistung Pchg kann nach Bedarf geändert werden. In diesem Fall kann die Region, in der ein Rasseln zu hören ist, angemessener oder genauer angegeben werden, und es wird verhindert, dass die Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung unnötig durchgeführt wird.
Nun wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 10 beschrieben.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den oben genannten ersten und zweiten Ausführungsformen in einem Teil der Routine der Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung, ist aber in den anderen Aspekten im Wesentlichen identisch mit der ersten Ausführungsform. Somit sind Komponenten oder Abschnitten, die denen den ersten und zweiten Ausführungsform gleich sind oder entsprechen, die gleichen Bezugszahlen zugewiesen, und diese Komponenten oder Abschnitte werden nicht näher beschrieben, vielmehr wird nur ein Abschnitt der zweiten Ausführungsform, der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet, beschrieben.
In der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird unter der Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung aus der benötigten Antriebskraft F bestimmt, ob das Fahrzeug in der Region liegt, in der ein Rasseln hörbar ist, und die benötigte Ladeleistung Pchg wird nach Bedarf geändert. In dieser Ausführungsform wird bestimmt, ob das Fahrzeug (d. h. die Fahrzeugfahrbedingungen) in einer Region liegt (bzw. liegen), in der das Motordrehmoment Tm des Motor-Generators MG2 im Wesentlichen gleich null ist, und die benötigte Ladeleistung Pchg wird nach Bedarf geändert.
Im Folgenden wird die Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung gemäß dieser Ausführungsform beschrieben. In der Steuerung zur Verringerung der benötigten Ladeleistung gemäß dieser Ausführungsform ist der Schritt, in dem bestimmt wird, ob ein Laden der Batterie 80 nötig ist (Schritt S11 in der ersten Ausführungsform), dem der ersten Ausführungsform gleich und wird somit nicht beschrieben.
Wie in 10 dargestellt ist, bestimmt die Batterie-ECU 400, ob das absolute Motordrehmoment |Tm| des Motordrehmoments Tm kleiner ist als ein vorab bestimmtes oder vorgegebenes Motordrehmoment Tm1 (Schritt S31). Das heißt, die Batterie-ECU 400 bestimmt, ob das Motordrehmoment Tm des Motor-Generators MG2 größer ist als ein vorgegebenes Motordrehmoment –Tm1 und kleiner ist als ein vorgegebenes Motordrehmoment Tm1. Das heißt, die Batterie-ECU 400 bestimmt, ob das Motordrehmoment Tm in einem vorab bestimmten Drehmomentbereich liegt, der ein Drehmoment von null (Tm = 0) einschließt. Das Motordrehmoment Tm wird von der Motor-ECU 300 über die HVECU 100 zur Batterie-ECU 400 geschickt.
Was dies betrifft, so wird das vorgegebene Motordrehmoment Tm1 auf einen Drehmomentbetrag (z. B. 1 Nm) eingestellt, auf Basis dessen bestimmt werden kann, dass kein Drehmoment vom Motor-Generator MG2 an das Sonnenrad 41 angelegt wird. Das vorgegebene Motordrehmoment Tm1 wird vorab im ROM der Batterie-ECU 400 oder im ROM 100b der HVECU 100 gespeichert.
Das Motordrehmoment Tm kann beispielsweise aus der folgenden Gleichung (1) abgeleitet werden. In der folgenden Gleichung (1) ist F die benötigte Antriebskraft [N] des Hybridfahrzeugs 1, Tm ist das Motordrehmoment [N·m] des Motor-Generators MG2, Gr ist das Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 4, Te ist das Kraftmaschinendrehmoment [N·m], p ist das Planetenzähnezahlverhältnis, ρ_def ist das Differentialverhältnis des Differentialgetriebes und Rt ist der Durchmesser des Reifens [m]. F = {(TmxGr) + Tex(1/1 + ρ)}xρ_def/Rt (1)
Falls die Batterie-ECU 400 bestimmt, dass das Motordrehmoment Tm nicht kleiner ist als das vorgegebene Motordrehmoment Tm1, das heißt, dass das Motordrehmoment Tm bei oder über dem vorgegebenen Motordrehmoment Tm1 liegt, stellt die Batterie-ECU 400 die benötigte Ladeleistung Pchg auf die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β ein (siehe 4) (Schritt S32), und dieser Zyklus der Routine von 10 endet. Hierbei ist die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β die benötigte Ladeleistung, die auf Basis des SOC der Batterie 80 eingestellt wird wie oben beschrieben.
Falls die Batterie-ECU 400 dagegen bestimmt, dass das Motordrehmoment Tm kleiner ist als das vorgegebene Motordrehmoment Tm1, dann stellt sie die benötigte Ladeleistung Pchg auf die benötigte Ladeleistung Pchg_α ein (siehe 4), die niedriger ist als die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_ß (Schritt S33), und dieser Zyklus der Routine endet.
Wenn das Motordrehmoment Tm kleiner ist als das vorgegebene Motordrehmoment Tm1, dann verringert das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 gemäß dieser Ausführungsform wie oben beschrieben die benötigte Ladeleistung Pchg auf die benötigte Ladeleistung Pchg_α, die niedriger ist als die normalerweise eingestellte benötigte Ladeleistung Pchg_β, so dass die Drehmomentfluktuation der Kraftmaschine 2 durch das erste Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das kleiner ist als das zweite Hysteresedrehmoment. Somit kann in der Region mit der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit (z. B. in der Region, in der ein Rasseln hörbar ist) das erste Hysteresedrehmoment gegen die Drehmomentfluktuation angewendet werden.
Auch in dem Fall, wo die Dämpfervorrichtung 70 die Form des Zweistufen-Hysteresedämpfers hat, ist das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem 10 gemäß dieser Ausführungsform somit in der Lage, die Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch den Betrieb der Kraftmaschine 2 bewirkt werden, unter Fahrbedingungen (z. B. in einer Region mit einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit), unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt, verbessern.
In jeder der oben genannten Ausführungsformen ist das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem gemäß der Erfindung am Hybridfahrzeug 1 installiert, in dem die Kraftmaschine 2 und die Motor-Generatoren MG1, MG2 über den Leistungsverteilungs-/-integrationsmechanismus 3 und das Untersetzungsgetriebe 4 verbunden sind. Jedoch kann die Erfindung auf andere Arten von Hybridfahrzeugen angewendet werden, vorausgesetzt, dass das Hybridfahrzeug zwei Elektromotoren aufweist, wie die Motor-Generatoren MG1, MG2, und die Dämpfervorrichtung 70 aufweist. Genauer kann ein Mechanismus, der diese Leistungsausgabe- und -eingabevorrichtungen (Verbrennungskraftmaschine und Motor-Generatoren MG1, MG2) aufweist, auf andere Weise aufgebaut sein Wie oben beschrieben ist das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem gemäß der Erfindung in der Lage, die Leistung bei der Unterdrückung von Vibrationen und anomalen Geräuschen, die durch einen Betrieb der Kraftmaschine erzeugt werden, unter Fahrbedingungen, unter denen es wahrscheinlich ist, dass der Fahrer die Vibrationen und anomalen Geräusche wahrnimmt, zu unterdrücken. Somit ist das Fahrzeug-Steuer- bzw. Regelungssystem der Erfindung als Steuer- bzw. Regelungssystem geeignet, das in einem Hybridfahrzeug verwendet wird.

Claims

Steuerungssystem für ein Hybridfahrzeug, aufweisend: eine Verbrennungskraftmaschine; einen Generator, der Leistung empfängt oder Leistung erzeugt; einen Planetengetriebemechanismus, der drei Drehelemente aufweist, die mit einer Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine, einer Drehwelle des Generators bzw. einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle verbunden sind; einen Elektromotor, der Leistung von der Antriebswelle empfängt oder Leistung für die Antriebswelle erzeugt; eine Stromspeichervorrichtung, die elektrische Leistung zum bzw. vom Generator und Elektromotor liefert und empfängt; eine Dämpfervorrichtung, die in einem Kraftübertragungsweg zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Planetengetriebemechanismus angeordnet ist, wobei die Dämpfervorrichtung einen Hysteresemechanismus aufweist, der mit einer Reibungskraft, die durch ein Reibungsmaterial erzeugt wird, ein Hysteresedrehmoment erzeugt; einen Detektor, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs erfasst; und eine elektronische Steuereinheit, die so gestaltet ist, dass sie eine benötigte elektrische Leistung, die nötig ist, um die Stromspeichervorrichtung zu laden, auf Basis eines Ladezustands der Stromspeichervorrichtung einstellt, wobei die elektronische Steuereinheit so gestaltet ist, dass sie die benötigte elektrische Leistung verringert, wenn die vom Detektor erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist, so dass eine Rotationsfluktuation der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine durch das Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das vom Hysteresemechanismus erzeugt wird.
Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Hysteresemechanismus einen ersten Hystereseerzeugungsabschnitt, der ein erstes Hysteresedrehmoment abhängig vom Torsionswinkel der Dämpfervorrichtung erzeugt, und einen zweiten Hystereseerzeugungsabschnitt aufweist, der ein zweites Hysteresedrehmoment, das größer ist als das erste Hysteresedrehmoment, abhängig vom Torsionswinkel erzeugt; und die elektronische Steuereinheit so gestaltet ist, dass sie die benötigte elektrische Leistung verringert, wenn die vom Detektor erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist, so dass die Rotationsfluktuation durch das Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das vom ersten Hystereseerzeugungsabschnitt erzeugt wird.
Steuerungssystem nach Anspruch 2, wobei die elektronische Steuereinheit so gestaltet ist, dass sie eine benötigt Antriebskraft, die von dem Fahrzeug gefordert wird, berechnet; und die elektronische Steuereinheit so gestaltet ist, dass sie die benötigte elektrische Leistung verringert, wenn die berechnete benötigte Antriebskraft niedriger ist, so dass die Rotationsfluktuation durch das Hysteresedrehmoment absorbiert wird, das vom ersten Hystereseerzeugungsabschnitt erzeugt wird.