DE112013006142T5

DE112013006142T5 - Elektromotorisches Fahrzeug und Steuerungsverfahren für ein elektromotorisches Fahrzeug

Info

Publication number: DE112013006142T5
Application number: DE112013006142.2T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Imamura; Tooru Matsubara; Kenta Kumazaki; Yasuhiro Hiasa; Takeshi Kitahata; Atsushi Tabata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-09-10
Anticipated expiration: 2033-12-14
Also published as: JP5776679B2; US20150314685A1; US9499053B2; DE112013006142B4; CN104870239A; JP2014121968A; WO2014096925A3; WO2014096925A2; CN104870239B

Abstract

Ein Hybridfahrzeug (100) beinhaltet Elektro-Speichervorrichtungen (A1, A2), eine Ladevorrichtung (60), einen Motor-Generator (MG1, MG2), eine Diode (62), einen Ausgang (72) und ein Relais (64). Die erste Elektro-Speichervorrichtung (A1) speichert elektrische Antriebsenergie. Die Ladevorrichtung (60) lädt die erste Elektro-Speichervorrichtung (A1) durch Verwendung einer Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs. Der Motor-Generator (MG1, MG2) besitzt eine Leistungserzeugungsfunktion. Die zweite Elektro-Speichervorrichtung (A2) speichert elektrische Energie, die von den Motor-Generatoren (MG1, MG2) erzeugt wird. Wenn elektrische Energie an eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs über den Ausgang (72) ausgegeben wird, beschränkt das Relais (64) die elektrische Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung (A1) ausgegeben wird, so dass in der zweiten Elektro-Speichervorrichtung (A2) gespeicherte elektrische Energie ausgegeben wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromotorisches Fahrzeug und ein Steuerungsverfahren für ein elektromotorisches Fahrzeug und, insbesondere auf ein elektromotorisches Fahrzeug mit einer Vielzahl an Elektro-Speichervorrichtungen und ein Steuerungsverfahren für das elektromotorische Fahrzeug.
2. Stand der Technik
Die japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-199934 ( JP 2011-199934 A ) beschreibt ein elektromotorisches Fahrzeug, an das ein Stromversorgungssystem montiert ist. Das Stromversorgungssystem umfasst eine Sekundärbatterie bzw. einen Akkumulator zur Bereitstellung von hoher Kapazität, im Folgenden High-capacity-Akku genannt, und eine Sekundärbatterie bzw. einen Akkumulator zur Bereitstellung hoher Leistung, im Folgenden High-power-Akku genannt. Der High-capacity-Akku wird genutzt, um das elektromotorische Fahrzeug anzutreiben, und der High-power-Akku wird zum Zeitpunkt hoher Beschleunigung, starker Abbremsung, oder ähnlichem genutzt, und somit ein Stromversorgungssystem mit hoher Leistung und hoher Kapazität zu erzielen (siehe JP 2011-199934 A).
In dem oben beschriebenen elektromotorischen Fahrzeug ist die Elektro-Speichervorrichtung zur Bereitstellung hoher Kapazität, im Folgenden High-capacity-Elektro-Speichervorrichtung genannt, konfiguriert, um von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Energieversorgung aufladbar zu sein. Das elektromotorische Fahrzeug läuft in einem EV-Fahrmodus bzw. -Fahrbetrieb (EV = elektromotorisches Fahrzeug), in dem elektrische Leistung genutzt wird, die von der Energie- bzw. Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs geliefert wird und in der High-capacity-Elektro-Speichervorrichtung mit hoher Kapazität gespeichert wird. Andererseits ist es denkbar, dass, wenn eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs elektrische Energie benötigt, elektrische Energie, die in der Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, der Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs zugeführt wird. Dennoch, wenn elektrische Energie, die in der High-capacity-Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, beispielsweise der Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs zugeführt wird, wird eine Elektrofahrzeugreichweite, die das Fahrzeug durch Nutzung der elektrischen Energie laufen kann, reduziert, wobei die elektrische Energie von der außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Energieversorgung geliefert wird und in der High-capacity-Elektro-Speichervorrichtung gespeichert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung umfasst ein elektromotorisches Fahrzeug mit einer Elektro-Speichervorrichtung, die elektrische Energie von einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Energie- bzw. Stromversorgung speichert und die eine Verringerung der Elektrofahrzeugreichweite unterbindet, und ein Steuerungsverfahren für das elektromotorische Fahrzeug.
Ein Aspekt der Erfindung sieht ein elektromotorisches Fahrzeug vor. Das elektromotorische Fahrzeug umfasst eine erste Elektro-Speichervorrichtung, eine Ladevorrichtung bzw. ein Ladegerät, eine Elektro-Rotationsmaschine, eine zweite Elektro-Speichervorrichtung und eine Steuerung. Die erste Elektro-Speichervorrichtung ist zur Speicherung elektrischer Antriebsenergie konfiguriert. Die Ladevorrichtung ist dazu konfiguriert, die erste Elektro-Speichervorrichtung durch Nutzung einer Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs zu laden. Die Elektro-Rotationsmaschine ist so konfiguriert, dass sie eine Energieerzeugungsfunktion aufweist. Die zweite Elektro-Speichervorrichtung ist zur Speicherung elektrischer Energie konfiguriert, die von der Elektro-Rotationsmaschine erzeugt wird. Die Steuerung ist dazu konfiguriert einen Fluss elektrischer Energie, die von der Elektro-Rotationsmaschine erzeugt wird, zur ersten Elektro-Speichervorrichtung zu unterbinden. Die Steuerung ist zur Ausgabe elektrischer Energie an eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs konfiguriert. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, dass, wenn elektrische Energie an die Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ausgegeben wird, die elektrische Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, zu beschränken, so dass elektrische Energie, die in der zweiten Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, ausgegeben wird.
Die Steuerung kann einen Niederhalter umfassen, der dazu konfiguriert ist, den Fluss von, durch die Elektro-Rotationsmaschine erzeugter, elektrischer Energie zur ersten Elektro-Speichervorrichtung zu unterbinden. Zusätzlich kann die Steuerung eine Elektroenergieausgabevorrichtung umfassen, die dazu konfiguriert ist, elektrische Energie an die Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs auszugeben. Darüber hinaus kann die Steuerung eine Ausgangsbegrenzungsvorrichtung umfassen, die dazu konfiguriert ist, elektrische Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, zu beschränken, wenn elektrische Energie an die Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs abgegeben wird, so dass elektrische Energie, die in der zweiten Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, ausgegeben wird. Zusätzlich kann die Steuerung eine Abschaltvorrichtung umfassen, die dazu konfiguriert ist, die Ausgabe elektrischer Energie von der ersten Elektro-Speichervorrichtung zu unterbrechen/abzuschalten. Darüber hinaus kann das elektromotorische Fahrzeug ferner eine Antriebsvorrichtung umfassen, die zum Antreiben der Elektro-Rotationsmaschine konfiguriert ist. Hierbei kann die Abschaltvorrichtung ein Relais umfassen, das zwischen der Antriebsvorrichtung und der ersten Elektro-Speichervorrichtung vorgesehen ist.
Ferner kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, die Beschränkungen der Ausgaben elektrischer Energie der ersten Elektro-Speichervorrichtung aufzuheben, wenn die Elektro-Rotationsmaschine eine Fahrantriebskraft erzeugt bzw. generiert.
Des Weiteren kann das elektromotorische Fahrzeug ferner einen Verbrennungsmotor bzw. eine Brennkraftmaschine und eine Energieübertragungsvorrichtung bzw. eine Leistungsübertragungsvorrichtung umfassen. Der Verbrennungsmotor kann mechanisch an die Elektro-Rotationsmaschine gekoppelt sein. Die Energieübertragungsvorrichtung kann dazu konfiguriert sein, zwischen einem Energie- bzw. Leistungsübertragungszustand, in dem Energie bzw. Leistung auf ein Antriebsrad übertragen wird, und einem Energie- bzw.
Leistungsunterbrechungszustand, in dem die Übertragung von Energie bzw. Leistung auf das Antriebsrad unterbrochen ist, zu wechseln. Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, in dem Fall, dass eine Zustandsgröße, die einen Ladezustand der zweiten Elektro-Speichervorrichtung anzeigt, abgenommen hat/sich verringert hat, die Elektro-Rotationsmaschine zu steuern, so dass die Elektro-Rotationsmaschine elektrische Energie erzeugt, indem sie Energie vom Verbrennungsmotor nutzt, wenn die Energieübertragungsvorrichtung sich im Energieunterbrechungszustand befindet.
Zusätzlich kann das elektromotorische Fahrzeug ferner eine Planetengetriebeeinheit umfassen. Die Planetengetriebeeinheit kann mechanisch an eine Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, eine Welle der Elektro-Rotationsmaschine und eine Antriebswelle gekoppelt sein. Die Energieübertragungsvorrichtung kann zwischen der Antriebswelle und dem Antriebsrad vorgesehen sein.
Ferner kann die Energieübertragungsvorrichtung ein Getriebe sein. Das Getriebe kann dazu konfiguriert sein, sich in einem neutralen Zustand zu befinden, wenn eine Zustandsgröße, die den Ladezustand der zweiten Elektro-Speichervorrichtung anzeigt, abgenommen hat/sich verringert hat.
Darüber hinaus kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, dem Nutzer zu erlauben ein Betriebsgeräusch-Level des Verbrennungsmotors zu bestimmen. Die Steuerung kann konfiguriert sein, einen Betriebs- bzw. Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors festzulegen, so dass, wenn der durch den Nutzer bestimmte Betriebsgeräusch-Level sinkt, eine Drehzahl des Verbrennungsmotors sinkt, während eine Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors gehalten wird. Zusätzlich kann die Steuerung eine Bestimmungsvorrichtung umfassen, die dazu konfiguriert ist, dem Nutzer zu erlauben den Betriebsgeräusch-Level des Verbrennungsmotors zu bestimmen.
Darüber hinaus kann das elektromotorische Fahrzeug ferner eine Antriebsvorrichtung umfassen. Die Antriebsvorrichtung kann dazu konfiguriert sein, die Elektro-Rotationsmaschine anzutreiben. Die Steuerung kann eine Diode umfassen, die zwischen der Antriebsvorrichtung und der ersten Elektro-Speichervorrichtung vorgesehen ist.
Des Weiteren kann eine Nennmenge an gespeicherter Energie der ersten Elektro-Speichervorrichtung größer sein als eine Nennmenge an gespeicherter Energie der zweiten Elektro-Speichervorrichtung. Eine Nennausgangsleistung der zweiten Elektro-Speichervorrichtung kann größer sein als eine Nennausgangsleistung der ersten Elektro-Speichervorrichtung.
Ein anderer Aspekt der Erfindung sieht ein Steuerungsverfahren für ein elektromotorisches Fahrzeug vor. Das elektromotorische Fahrzeug umfasst eine erste Elektro-Speichervorrichtung, ein Ladegerät, eine Elektro-Rotationsmaschine, eine zweite Elektro-Speichervorrichtung und eine Steuerung. Die erste Elektro-Speichervorrichtung ist konfiguriert um elektrische Antriebsenergie zu speichern. Das Ladegerät ist konfiguriert um die erste Elektro-Speichervorrichtung durch Nutzung einer außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Energieversorgung zu laden. Die Elektro-Rotationsmaschine ist so konfiguriert, dass sie eine Energieerzeugungsfunktion besitzt. Die zweite Elektro-Speichervorrichtung ist dazu ausgebildet, die durch die Elektro-Rotationsmaschine erzeugte elektrische Energie zu speichern. Die Steuerung ist ausgebildet um den Fluss elektrischer Energie, die durch die Elektro-Rotationsmaschine erzeugt wird, zur ersten Elektro-Speichervorrichtung zu unterbinden bzw. zu unterdrücken. Die Steuerung ist so konfiguriert, die elektrische Energie an eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs auszugeben. Die Steuerung ist dazu ausgelegt, die elektrische Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, zu begrenzen. Das Steuerungsverfahren umfasst das Beschränken der elektrischen Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, wenn elektrische Energie an die Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs abgegeben wird, so dass elektrische Energie, die in der zweiten Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, ausgegeben wird.
Mit dem so konfigurierten elektromotorischen Fahrzeug und dem so konfigurierten Steuerungsverfahren für das elektromotorische Fahrzeug wird die erste Elektro-Speichervorrichtung durch das Nutzen der Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs aufgeladen, und die zweite Elektro-Speichervorrichtung wird durch die Elektro-Rotationsmaschine aufgeladen. Wenn elektrische Energie an eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ausgegeben wird, wird die elektrische Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, beschränkt, so dass elektrische Energie, die in der zweiten Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, ausgegeben wird. Somit ist es möglich, die Nutzung elektrischer Energie, die in der ersten Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, für etwas anderes als das Fahren des elektromotorischen Fahrzeugs zu unterbinden bzw. zu verhindern. Somit ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Reduzierung der Elektrofahrzeugreichweite des elektromotorischen Fahrzeugs zu unterbinden, welches die Elektro-Speichervorrichtung beinhaltet, welche elektrische Energie von der Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs speichert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eigenschaften, Vorteile und technische sowie industrielle Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug zu den zugehörigen Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen und worin:
1 eine Gesamtkonfigurationsansicht eines Hybridfahrzeugs abbildet, das als ein Beispiel für ein elektromotorisches Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist;
2 eine Ansicht zeigt, die die Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung, wie in 1 gezeigt, abbildet;
3 eine Ansicht zeigt, die die Konfigurationen einer Differentialvorrichtung und eines Automatikgetriebes, die in 1 gezeigt sind, abbildet.
4 eine Ansicht zeigt, die einen Einsatzablaufplan des in 3 gezeigten Automatikgetriebes abbildet;
5 ein Nomogramm der in 1 gezeigten Differentialvorrichtung zeigt;
6 eine Ansicht zeigt, die ein Beispiel einer Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung des Betriebsgeräusch-Levels eines Motors abbildet, die in einer Steuerung in einem elektromotorischen Fahrzeugs vorgesehen ist;
7 einen Graph zeigt, der eine Betriebs- bzw. Arbeitslinie des im Fahrzeug vorgesehenen Motors abbildet; und
8 ein Flussdiagramm zeigt, das den Ablauf der Steuerung der elektrischen Energie veranschaulicht, der von der in 1 gezeigten Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung im Detail mit Bezug zu den zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen dieselben oder entsprechenden Komponenten in den Zeichnungen, und die Beschreibung hiervon wird nicht wiederholt.
Als erstes wird die Konfiguration eines elektromotorischen Fahrzeugs beschrieben. 1 zeigt eine Gesamtkonfigurationsansicht eines Hybridfahrzeugs 100, das als ein Beispiel für ein elektromotorisches Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Hybridfahrzeug 100 einen Motor 10, eine Differentialvorrichtung 20, ein Automatikgetriebe 30, eine Differentialgetriebeeinheit 42 und Antriebsräder 44. Zusätzlich umfasst das Hybridfahrzeug 100 ferner Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2, einen Konverter 50, Inverter 52, 54, ein Ladegerät 60, eine Diode 62, ein Relais 64, ein Elektroenergieumwandlungssystem 70, einen Ausgang bzw. Ausgabeanschluss 72 und eine Steuerungsvorrichtung 80. Das Hybridfahrzeug 100 ist zum Beispiel aus einem Frontmotor, einem Vorderradantriebssystem (FF) aufgebaut, und kann aus anderen Antriebssystemen aufgebaut sein.
Der Motor 10 ist ein Verbrennungsmotor, und ist beispielsweise als ein Benzinmotor, ein Dieselmotor, oder Ähnlichem ausgebildet. Der Motor 10 wandelt Wärmeenergie, die durch die Verbrennung des Kraftstoffs entsteht, in kinetische Energie einer Bewegungskomponente um, wie beispielsweise einem Kolben und einem Rotor, und gibt die gewandelte kinetische Energie an die Differentialvorrichtung 20 aus bzw. ab. Wenn beispielsweise die Bewegungskomponente ein Kolben ist und die Bewegung eine reziproke Bewegung ist, wird die reziproke Bewegung über einen sogenannten Kurbeltrieb in eine rotatorische Bewegung gewandelt, und die kinetische Energie des Kolbens wird auf die Differentialvorrichtung 20 übertragen.
Die Differentialvorrichtung 20 ist an den Motor 10 gekoppelt. Die Differentialvorrichtung 20 umfasst Motor-Generatoren MG1, MG2 und eine Leistungsverzweigungseinheit 24. Jeder der Motor-Generatoren MG1, MG2 ist eine Wechselstrom-Elektro-Rotationsmaschine, und ist beispielsweise als ein Permanentmagnet-Synchronmotor ausgebildet, der einen Rotor umfasst, in dem ein Permanentmagnet integriert ist. Die Motor-Generatoren MG1, MG2 sind durch die jeweiligen Inverter 52, 54 angetrieben. Die Leistungsverzweigungseinheit 24 teilt die Leistung des Motors 10 zwischen einem Übertragungsteil, welches an das Automatikgetriebe 30 gekoppelt ist, und den Motor-Generatoren MG1, MG2 auf. Die Konfiguration der Differentialvorrichtung 20 wird später noch im Detail beschrieben.
Das Automatikgetriebe 30 ist mit der Differentialvorrichtung 20 gekoppelt. Das Automatikgetriebe 30 ist so ausgelegt, dass es das Verhältnis (Geschwindigkeitsverhältnis) zwischen der Drehzahl des Übertragungsteils (die Eingangswelle des Automatikgetriebes 30), das mit der Differentialvorrichtung 20 verbunden ist und der Drehzahl einer Antriebswelle (die Ausgangswelle des Automatikgetriebes 30), die mit der Differentialgetriebeeinheit 42 verbunden ist, ändern kann. Zusätzlich ist das Automatikgetriebe 30 dazu ausgelegt, durch Lösen einer vorgegebenen Kupplung (später beschrieben) einen Neutralzustand herzustellen. In dem Neutralzustand ist die Leistungsübertragung zwischen der Differentialvorrichtung 20 und der Differentialgetriebeeinheit 42 (Antriebsräder 44) unterbrochen. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Automatikgetriebe 30 als ein Stufenschaltgetriebe ausgebildet, das die Drehzahl auf eine stufenweise Art ändern kann. Stattdessen kann das Automatikgetriebe 30 als ein stufenloses Automatikgetriebe (CVT) ausgebildet sein. Die Differentialgetriebeeinheit 42 ist mit der Ausgangswelle des Automatikgetriebes 30 verbunden, und überträgt Leistung, die von dem Automatikgetriebe 30 ausgegeben bzw. abgegeben wird, an die Antriebsräder 44. Die Gestaltung des Automatikgetriebes 30 wird ebenfalls später im Detail beschrieben, zusammen mit der Differentialvorrichtung 20.
Jede der Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 ist eine wiederaufladbare Gleichstrom-Energieversorgung, und ist üblicherweise als ein Akkumulator bzw. Sekundärbatterie ausgebildet, wie beispielsweise als eine Lithium-Ionen-Batterie bzw. -Akku und eine Nickel-Metallhybrid-Batterie bzw. -Akku. Jede der Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 speichert elektrische Antriebsenergie, und liefert die gespeicherte elektrische Energie an die Inverter 52, 54. Zusätzlich wird die Elektro-Speichervorrichtung A1 durch eine Energieversorgung (nicht dargestellt) außerhalb des Fahrzeugs (nachfolgend auch als „externe Energieversorgung” bezeichnet, und des Weiteren ist das Laden der Elektro-Speichervorrichtung A1 durch die externe Energieversorgung auch als „externes Laden” bezeichnet) mit elektrischer Energie aufgeladen, die in das Ladegerät 60 eingegeben bzw. eingespeist wird. Die Elektro-Speichervorrichtung A2 wird mit elektrischer Energie geladen, die von den Motor-Generatoren MG1, MG2 der Differentialvorrichtung 20 erzeugt wird und von den Invertern 52, 54 zugeführt wird. Statt eines Akkumulators (Sekundärbatterie) kann jede der Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 als ein von einer Batterie verschiedenes Elektrospeicherelement ausgebildet sein, wie beispielsweise ein elektrischer Doppelschichtkondensator, oder eine Kombination aus einer Batterie und einem von einer Batterie verschiedenen Elektrospeicherelement.
Hierbei ist die Elektro-Speichervorrichtung A1 als eine sogenannte High-capacity-Elektro-Speichervorrichtung bzw. Elektro-Speichervorrichtung zur Bereitstellung von hoher Kapazität ausgebildet, die eine hohe Speicher-Energie aufweist. Somit ist es möglich, die Energie, die in der High-capacity-Elektro-Speichervorrichtung A1 gespeichert ist, über einen langen Zeitraum zu nutzen und dadurch ist es möglich, eine Fahrdistanz durch Nutzung elektrischer Energie zu verlängern.
Andererseits ist die Elektro-Speichervorrichtung A2 als eine sogenannte High-power-Elektro-Speichervorrichtung bzw. Elektro-Speichervorrichtung zur Bereitstellung von hoher Leistung ausgebildet, die eine hohe Ausgangsleistung bzw. Abgabeleistung aufweist. Somit ist es möglich, hohe Leistung von der Elektro-Speichervorrichtung A2 bei Bedarf den Motor-Generatoren MG1, MG2 zuzuführen, weshalb es möglich ist, ein Beschleunigungsverhalten der Gaspedalbetätigung des Nutzers entsprechend, schnell zu gewährleisten. Somit ist es möglich, eine High-capacity- und High-power-Gleichstrom-Energieversorgung bzw. eine Gleichstrom-Energieversorgung zur Bereitstellung von hoher Kapazität und hoher Leistung durch die Nutzung der zwei Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 zu bilden.
Das heißt, dass diese Elektro-Speichervorrichtung A1 und Elektro-Speichervorrichtung A2 solche Eigenschaften haben, dass die Nennmenge an Speicher-Energie bzw. gespeicherter Energie der Elektro-Speichervorrichtung A1 höher ist als die Nennmenge an Speicher-Energie der Elektro-Speichervorrichtung A2 und die Nennabgabeleistung bzw. Nennausgabeleistung der Elektro-Speichervorrichtung A2 höher ist als die Nennabgabeleistung der Elektro-Speichervorrichtung A1.
Der Konverter 50 ist mit der Elektro-Speichervorrichtung A2 über eine positive Elektrodenleitung PL2 verbunden. Der Konverter 50 erhöht die Spannung von der Elektro-Speichervorrichtung A2 aufgrund eines Steuerungssignals von der Steuerungsvorrichtung 80, und gibt die erhöhte Spannung an eine positive Elektrodenleitung PL3 aus. Zusätzlich verringert der Konverter 50 die erneuerte bzw. wiedergewonnene elektrische Energie, die von den Invertern 52, 54 über die positive Elektrodenleitung PL3 zugeführt wird auf das Spannungsniveau der Elektro-Speichervorrichtung A2, und lädt die Elektro-Speichervorrichtung A2. Die Elektro-Speichervorrichtung A1 ist mit der positiven Elektrodenleitung PL3 über die positive Elektrodenleitung PL1 verbunden.
Der Inverter 52 ist elektrisch mit der positiven Elektrodenleitung PL3 verbunden, und treibt den in der Differentialvorrichtung 20 beinhalteten Motor-Generator MG1 anhand eines Steuerungssignals von der Steuerungsvorrichtung 80 an. Der Inverter 54 ist elektrisch mit der positiven Elektrodenleitung PL3 verbunden, und treibt den in der Differentialvorrichtung 20 beinhalteten Motor-Generator MG2 basierend auf einem Steuerungssignal von der Steuerungsvorrichtung 80 an. Jeder der Inverter 52, 54 ist beispielsweise als eine Brückenschaltung mit Dreiphasenwechselstromhalbleiter-Schaltelementen ausgebildet.
Das Ladegerät 60 ist elektrisch über das Relais 64 mit der Elektro-Speichervorrichtung A1 verbunden. Das Ladegerät 60 lädt die Elektro-Speichervorrichtung A1 durch Umwandeln elektrischer Energie von der externen Energieversorgung auf das Spannungsniveau der Elektro-Speichervorrichtung A1 während des externen Ladens. Das Ladegerät 60 kann über eine Anschlussbuchse, einen Anschlussstecker, oder dergleichen, elektrisch mit der externen Energieversorgung verbunden sein oder es kann so ausgebildet sein, dass es kontaktlos elektrische Energie von der externen Energieversorgung über eine Spule, eine Antenne, oder dergleichen empfängt.
Die Diode 62 ist in der positiven Elektrodenleitung PL1 angeordnet, um den Stromfluss von den Invertern 52, 54 zur Elektro-Speichervorrichtung A1 zu regulieren. Somit ist es möglich, einen Kurzschlussstromfluss zur Elektro-Speichervorrichtung A1 aufgrund von erneuerter bzw. wiedergewonnener elektrischer Energie von den Invertern 52, 54 zu verhindern. Zusätzlich ist es mit der oben beschriebenen Konfiguration nicht möglich, die Elektro-Speichervorrichtung A1 mit elektrischer Energie zu laden, die durch die Motor-Generatoren MG1, MG2 der Differentialvorrichtung 20 erzeugt wird.
Das Relais 64 ist in der positiven Elektrodenleitung PL1 angeordnet, und schaltet basierend auf einem Steuerungssignal von der Steuerungsvorrichtung 80 ein oder aus. Wenn das Relais 64 eingeschaltet ist, nehmen die Elektro-Speichervorrichtung A1 und die Inverter 52, 54 einen leitfähigen Zustand ein. Wenn das Relais 64 ausgeschaltet ist, nehmen die Elektro-Speichervorrichtung A1 und die Inverter 52, 54 einen nicht-leitfähigen Zustand ein. Somit ist es möglich, die elektrische Energie, die von der Elektro-Speichervorrichtung A1 aus- bzw. abgegeben wird, zu steuern. Das bedeutet, wenn das Relais 64 eingeschaltet ist, kann elektrische Energie von beiden Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 abgegeben werden; wohingegen, wenn das Relais 64 ausgeschaltet ist, elektrische Energie ausschließlich von der Elektro-Speichervorrichtung A2 abgegeben werden kann.
Das Elektroenergieumwandlungssystem 70 ist elektrisch mit dem Ausgang 72 und der positiven Elektrodenleitung PL3 verbunden, also dazwischen angeordnet. Das Elektroenergieumwandlungssystem 70 wandelt elektrische Energie, die von der positiven Elektrodenleitung PL3 eingegeben wird, in elektrische Energie um, die dem Ausgang 72 zugeführt wird. Das Elektroenergieumwandlungssystem 70 kann elektrisch mit dem Ausgang 72 und der positiven Elektrodenleitung PL2 verbunden sein, also dazwischen angeordnet sein.
Der Ausgang 72 ist so ausgebildet, dass er das Einbringen eines Netzsteckers einer elektrischen Vorrichtung ermöglicht (nachfolgend auch als „externe Vorrichtung bezeichnet, und des Weiteren ist das Zuführen von elektrischer Energie zur externen Vorrichtung auch als „externes Entladen” bezeichnet), wie beispielsweise ein elektrisches Haushaltsgerät, und elektrische Energie an die externe Vorrichtung ausgeben kann.
Die Steuerungsvorrichtung 80 beinhaltet eine Zentraleinheit bzw. einen Prozessor (CPU), eine Speichervorrichtung, einen Eingabe-/Ausgabepuffer, und dergleichen (alles nicht dargestellt), und führt verschiedenartige Steuerungen aus (später beschrieben).
2 ist eine Ansicht, die die Ausgestaltung der in 1 gezeigten Steuerungsvorrichtung 80 zeigt. Wie in 2 dargestellt, beinhaltet die Steuerungsvorrichtung 80 eine elektronische Motor-Steuerungseinheit (ECU) 81, eine MG-ECU 82, eine Batterie-ECU 83, eine Auflade- bzw. Lade-ECU 84, eine Energieversorgungs-ECU 85 und eine HV-ECU (HV = Hybridfahrzeug) 86. Steuerungen, die durch die ECUs ausgeführt werden sind nicht ausschließlich beschränkt auf die Ausführung von Software/Programmen, sondern kann auch ausschließlich durch Geräte/Hardware (Elektronik) ausgeführt werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung 80 aus den oben beschriebenen ECUs ausgebildet, stattdessen kann die Steuerungsvorrichtung 80 als Einzel-ECU ausgebildet sein.
Die Motor-ECU 81 erzeugt ein Drosselungssignal, ein Zündungssignal, ein Kraftstoff-Einspritzungssignal, und dergleichen, zum Antreiben des Motors 10, beispielsweise anhand von einem von der HV-ECU 86 erhaltenen Motordrehmoment-Befehl, und gibt die erzeugten Steuerungssignale an den Motor 10 aus. Die MG-ECU 82 erzeugt Steuerungssignale zur Steuerung des Konverters 50 und der Inverter 52, 54 basierend auf einem Befehl von der HV-ECU 86, und gibt die erzeugten Steuerungssignale an den Konverter 50 und die Inverter 52, 54 aus.
Die Batterie-ECU 83 berechnet den Ladezustand (auch als „SOC” bezeichnet, und ist beispielsweise von 0 bis 100% angegeben, wobei ein vollständig geladener Zustand 100% entspricht) jeder Elektro-Speichervorrichtung A1, A2 basierend auf der Spannung und der Stromstärke von jeder Elektro-Speichervorrichtung A1, A2, die durch einen Spannungssensor (nicht dargestellt) beziehungsweise einem Stromstärkesensor (nicht dargestellt) ermittelt werden, und gibt die berechneten Ergebnisse an die HV-ECU 86 aus. Die Lade-ECU 84 erzeugt ein Steuerungssignal zur Steuerung des Ladegeräts 60 basierend auf einem Befehl von der HV-ECU 86, und gibt das erzeugte Steuerungssignal an das Ladegerät 60 aus. Die Energieversorgungs-ECU 85 erzeugt ein Steuerungssignal zur Steuerung des Elektroenergieumwandlungssystems 70 basierend auf einem Befehl von der HV-ECU 86, und gibt das erzeugte Steuerungssignal an das Elektroenergieumwandlungssystem 70 aus.
Die HV-ECU 86 erhält erkannte Signale von verschiedenen Sensoren, und erzeugt verschiedene Befehle zur Steuerung der Vorrichtung des Hybridfahrzeugs 100. Insbesondere empfängt die HV-ECU 86 ein Signal von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, ein Signal von einem Gaspedalbetätigungs(mengen)sensor, ein Signal von einem Motor-Drehzahlsensor, ein Signal von einem MG1-Drehzahlsensor und ein Signal von einem MG2-Drehzahlsensor. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor ermittelt die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs 100. Der Gaspedalbetätigungsmengensensor ermittelt die Betätigungsmenge eines Gaspedals. Der Motordrehzahlsensor ermittelt die Drehzahl des Motors 10. Der MG1-Drehzahlsensor ermittelt die Drehzahl des in der Differentialvorrichtung 20 enthaltenen Motor-Generators MG1 (später beschrieben). Der MG2-Drehzahlsensor ermittelt die Drehzahl des in der Differentialvorrichtung 20 enthaltenen Motor-Generators MG2 (später beschrieben).
Zusätzlich erhält die HV-ECU 86 ferner ein Signal von einem Ausgangswellen-Drehzahlsensor, ein Signal von einem Motor-Kurbelwinkelsensor, ein Signal von einem Motor-Kühlmitteltemperatursensor, ein Signal von einem Ansauglufttemperatursensor und ein Signal von einem Schmiermitteltemperatursensor. Der Ausgangswellendrehzahlsensor ermittelt die Rotationsgeschwindigkeit von der Ausgangswelle der Differentialvorrichtung 20 (die der Eingangswelle des Automatikgetriebes 30 entspricht). Der Motor-Kurbelwinkelsensor ermittelt den Kurbelwinkel des Motors 10. Der Motor-Kühlmitteltemperatursensor ermittelt die Kühlmitteltemperatur des Motors 10. Der Ansauglufttemperatursensor ermittelt der Temperatur der Luft, die in den Motor 10 angesaugt wird. Der Schmiermitteltemperatursensor ermittelt die Schmiermitteltemperatur der Differentialvorrichtung 20 und des Automatikgetriebes 30.
Weiterhin erhält die HV-ECU 86 ferner ein Signal von einem Umgebungstemperatursensor, ein Signal von einem Schaltstellungssensor, ein Signal von einer Bestimmungsvorrichtung, ein Signal, das den SOC von jeder Elektro-Speichervorrichtung A1, A2 angibt, und dergleichen. Der Umgebungstemperatursensor ermittelt die Umgebungstemperatur um das Hybridfahrzeug 100 herum. Der Schaltstellungssensor ermittelt eine Schaltstellung, die durch einen Schalthebel festgelegt ist. Die Bestimmungsvorrichtung wird von dem Nutzer verwendet, um den Betriebsgeräusch-Level des Motors 10 zu bestimmen. Der SOC jeder Elektro-Speichervorrichtung A1, A2 wird von der Batterie-ECU 83 berechnet. Weiterhin erhält die HV-ECU 86 ferner ein Signal, das die elektrische Energie angibt, die von einer über den Ausgang 72 angeschlossenen externen Vorrichtung benötigt wird.
Die HV-ECU 86 erzeugt somit/zum Beispiel einen Motordrehmoment-Befehl Ter, der ein Soll-Abtriebsdrehmoment bzw. ein Soll-Ausgangsdrehmoment des Motors 10 angibt, basierend auf den oben beschriebenen Signalen und gibt das Soll-Abtriebsdrehmoment an die Motor-ECU 81 aus. Die Motor-ECU 81, die den Motordrehmoment-Befehl Ter erhalten hat, erzeugt das Drosselungssignal, Zündungssignal, Kraftstoff-Einspritzungssignal und dergleichen, um den Motor 10 anzutreiben, und gibt diese Signale an den Motor 10 aus.
Zusätzlich erzeugt die HV-ECU 86 Drehmomentbefehle Tmg1, Tmg2 zum Antreiben der Motor-Generatoren MG1 bzw. MG2 der Differentialvorrichtung 20 und gibt die Drehmomentbefehle Tmg1, Tmg2 an die MG-ECU 82 aus. Die HV-ECU 86 erzeugt einen Ladebefehl Pac, um das Ladegerät 60 zu betreiben und gibt den Ladebefehl Pac an die Auflade-ECU 84 aus. Die HV-ECU 86 erzeugt einen Energieversorgungsbefehl Pout, um das elektrische Energieversorgungssystem 70 zu betreiben und gibt den Energieversorgungsbefehl Pout an die Energieversorgungs-ECU 85 aus. Weiterhin erzeugt die HV-ECU 86 ein Hydraulikdrucksignal, um das Automatikgetriebe 30 anzutreiben und gibt das Hydraulikdrucksignal an eine Hydrauliksteuerungsvorrichtung (nicht dargestellt) aus. Zusätzlich erzeugt die HV-ECU 86 ein Signal zum An- oder Ausschalten des Relais 64 und gibt das Signal an das Relais 64 aus.
Die MG-ECU 82, die den Drehmomentbefehl Tmg1 erhalten hat, erzeugt ein Signal PWI1 zur Steuerung des Inverters 52, so dass der Motor-Generator MG1 ein dem Drehmomentbefehl Tmg1 entsprechendes Drehmoment erzeugt, und gibt das erzeugte Signal PWI1 an den Inverter 52 aus. Die MG-ECU 82, die den Drehmomentbefehl Tmg2 erhalten hat, erzeugt ein Signal PWI2 zur Steuerung des Inverters 54, so dass der Motor-Generator MG2 ein dem Drehmomentbefehl Tmg2 entsprechendes Drehmoment erzeugt, und gibt das erzeugte Signal PWI2 an den Inverter 54 aus. Zusätzlich erzeugt die MG-ECU 82 ein Signal PWC zur Steuerung des Konverters 50 und gibt das erzeugte Signal PWC an den Konverter 50 aus.
Die Lade-ECU 84, die den Ladebefehl Pac erhalten hat, erzeugt ein Signal CC zur Steuerung des Ladegeräts 60, so dass die Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 mit dem Ladebefehl Pac entsprechender elektrischer Energie geladen werden, und gibt das erzeugte Signal CC an das Ladegerät 60 aus. Zusätzlich erzeugt die Energieversorgungs-ECU 85, die den Energieversorgungsbefehl Pout erhalten hat, ein Signal CP zur Steuerung des elektrischen Energieversorgungssystems 70, so dass dem Energieversorgungsbefehl Pout entsprechende elektrische Energie an den Ausgang 72 ausgegeben wird, und gibt das erzeugte Signal CP an das elektrische Energieversorgungssystem 70 aus.
Weiterhin führt die HV-ECU 86 eine Energiesteuerung zur Steuerung der elektrischen Energieeingabe/-ausgabe der Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 aus. Besonders, wenn externes Entladen durchgeführt wird, erzeugt die HV-ECU 86 einen Befehl zum Ausschalten des Relais 64 und gibt den Befehl an das Relais 64 aus. Die Details in dieser Energiesteuerung sind später beschrieben.
Als nächstes wird die Ausgestaltung der Differentialvorrichtung 20 und des Automatikgetriebes 30 beschrieben. 3 zeigt eine Ansicht, die die Ausgestaltung/Konfiguration der Differentialvorrichtung 20 und des Automatikgetriebes 30 zeigt, die in 1 dargestellt sind. Wie in 3 dargestellt, beinhaltet die Differentialvorrichtung 20 die Motor-Generatoren MG1, MG2, die Leistungsverzweigungseinheit 24, eine Bremse Bcr und einen Torsionsdämpfer 21. Der Torsionsdämpfer 21 überträgt ein Drehmoment, das vom Motor 10 ausgegeben wird, an die Leistungsverzweigungseinheit 24.
Die Leistungsverzweigungseinheit 24 ist eine Planetengetriebeeinheit der Einzelplanetenbauart und weist ein Sonnenrad S0, Planetenräder P0, einen Träger CA0 und ein Hohlrad R0 auf. Der Träger CA0 ist mit einer Eingangswelle 22 gekoppelt, und lagert die Planetenräder P0, so dass die Planetenräder P0 sowohl um die eigene Achse, als auch um die Achse der Eingangswelle 22 drehbar und umlaufend sind. Die Eingangswelle 22 ist mit der Ausgangswelle des Motors 10 über den Torsionsdämpfer 21 gekoppelt. Das Sonnenrad S0 ist mit der Drehwelle des Motor-Generators MG1 verbunden. Das Hohlrad R0 ist mit einer Antriebswelle 26 verbunden, und ist ausgebildet, um über die Planetenräder P0 mit dem Sonnenrad S0 in Eingriff zu sein. Die Drehwelle des Motor-Generators MG2 ist mit der Antriebswelle 26 verbunden. Das bedeutet, dass das Hohlrad R0 auch mit der Drehwelle des Motor-Generators MG2 gekoppelt ist.
Die Leistungsverzweigungseinheit 24 funktioniert wie eine Differentialvorrichtung über eine relative Rotation zwischen dem Sonnenrad S0, dem Träger CA0 und dem Hohlrad R0. Die Rotationsgeschwindigkeiten des Sonnenrads S0, des Trägers CA0 und des Hohlrads R0 stehen miteinander in einer Beziehung, dargestellt durch eine Gerade in dem Nomogramm (5). Mit der Differentialfunktion der Leistungsverzweigungseinheit 24, wird Leistung, die vom Motor 10 ausgegeben wird zwischen dem Sonnenrad S0 und dem Hohlrad R0 verteilt bzw. aufgeteilt. Der Motor-Generator MG1 funktioniert als ein Generator, der die Leistung nutzt, die an das Sonnenrad S0 verteilt wird. Elektrische Energie, die vom Motor-Generator MG1 erzeugt wird, wird dem Motor-Generator MG2 zugeführt oder in der Elektro-Speichervorrichtung A2 (1) gespeichert. Der Motor-Generator MG1 erzeugt elektrische Energie durch Nutzung der durch die Leistungsverzweigungseinheit 24 verteilten Leistung oder der Motor-Generator MG2 ist mittels der vom Motor-Generator MG1 erzeugten elektrischen Energie angetrieben. Somit funktioniert die Differentialvorrichtung 20 als ein stufenloses Automatikgetriebe (CVT).
Eine Bremse Bcr ist eine Reibung nutzende Vorrichtung, die über einen Hydraulikdruck betrieben wird. Die Bremse Bcr ist beispielsweise vom nassen Mehrscheibentyp ausgebildet, bei dem eine Vielzahl an gestapelten Reibungsplatten durch einen Hydraulikdruck gepresst werden oder eine Bandbremse, bei der ein Ende des Bands, das um die äußere Peripherie einer rotierenden Trommel gewunden ist, durch den Hydraulikdruck befestigt ist.
In der Differentialvorrichtung 20 ist die Eingangswelle 22 nicht drehbar, wenn die Bremse Bcr in einem Eingriffszustand ist, und die Eingangswelle 22 ist drehbar, wenn die Bremse Bcr in freigegebenem Zustand ist. Wenn der Motor 10 in einem Betriebszustand ist, befindet sich die Bremse Bcr im freigegebenen Zustand, und die Leistung des Motors 10 wird über die Eingangswelle 22 in die Leistungsverzweigungseinheit 24 eingegeben.
Andererseits, wenn der Motor 10 in einem Stoppzustand ist, befindet sich die Bremse Bcr im Eingriffszustand, wodurch es möglich ist, den Träger CA0 der Leistungsverzweigungseinheit 24 so zu lagern, dass der Träger CA0 nicht drehbar ist. Somit kann das Hybridfahrzeug 100 in einem EV (elektromotorischen Fahrzeug) Fahrmodus fahren, indem es die Antriebskräfte von beiden Motor-Generatoren MG1, MG2 nutzt. Somit ist es möglich, die Fahrleistung im EV Fahrmodus zu verbessern.
Die Bremse Bcr kann als eine Klauenkupplung ausgeführt sein. In diesem Fall ist es möglich, das Schleppmoment bzw. Reibmoment zu reduzieren, wenn die Bremse Bcr im freigegebenen Zustand ist. Dadurch ist es möglich, einen Verlust an Drehmoment, das vom Motor 10 ausgegeben wird, aufgrund der Bremse Bcr, zu unterdrücken bzw. zu unterbinden.
Das Automatikgetriebe 30 beinhaltet Planetengetriebeeinheiten der Einzelplanetenbauart 32, 34, Kupplungen C1, C2, Bremsen B1, B2, und einen Freilauf F1. Die Planetengetriebeeinheit der Einzelplanetenbauart 32 beinhaltet ein Sonnenrad S1, Planetenräder P1, einen Träger CA1 und ein Hohlrad R1. Die Planetengetriebeeinheit der Einzelplanetenbauart 34 beinhaltet ein Sonnenrad S2, Planetenräder P2, einen Träger CA2 und ein Hohlrad R2.
Jede der Kupplungen C1, C2 und der Bremsen B1, B2 ist eine Reibung nutzende Vorrichtung, die über Hydraulikdruck betrieben wird. Jede der Kupplungen C1, C2 und der Bremsen B1, B2 ist beispielsweise vom nassen Mehrscheibentyp ausgebildet, in dem eine Vielzahl an gestapelten Reibungsplatten bzw. Lamellen durch Hydraulikdruck gepresst werden oder eine Bandbremse, bei der ein Ende des Bands, das um die äußere Peripherie einer rotierenden Trommel gewunden ist, durch den Hydraulikdruck befestigt ist. Der Freilauf F1 lagert den Träger CA2 und das Hohlrad R1, die miteinander gekoppelt sind, so dass der Träger CA2 und das Hohlrad R1 in eine Richtung drehbar und in die andere Richtung nicht drehbar sind.
In dem Automatikgetriebe 30 sind die Einrastvorrichtungen, das heißt, die Kupplungen C1, C2, die Bremsen B1, B2 und der Freilauf F1 gemäß des in 4 abgebildeten Einsatzablaufplans im Wirkeingriff bzw. gekuppelt bzw. geschaltet. Somit ist jeder, vom ersten Gang bis zum vierten Gang und ein Rückwärtsgang gezielt einstellbar. In 4 markiert „O” den eingegriffenen Zustand, „(O)” bedeutet, dass die Motorbremse aktiv ist, wenn die Bremse im Eingriff ist. „Δ” bedeutet, dass es nur im Eingriff ist, wenn es angetrieben wird. Ein leeres Feld markiert den freigegebenen Zustand. Zusätzlich kann durch das Setzen aller Einrastvorrichtungen, das heißt, der Kupplungen C1, C2 und der Bremsen B1, B2 in den freigegeben Zustand, ein Neutralzustand hergestellt werden (Zustand, in dem Leistungsübertragung unterbrochen ist).
Wieder mit Bezug zurück zu 3, sind die Differentialvorrichtung 20 und das Automatikgetriebe 30 über ein Übertragungsteil 28 gekoppelt. Eine Ausgangswelle 36, die mit dem Hohlrad R2 der Planetengetriebeeinheit 34 gekoppelt ist, ist über das Übertragungsteil 28 mit der Differentialgetriebeeinheit 42 gekoppelt.
In der Differentialvorrichtung 20, wird durch eine entsprechende bzw. angemessene Ausführung der Rotationssteuerung über die Motor-Generatoren MG1, MG2 eine stufenlose Verschiebung erreicht, in der die Rotationsgeschwindigkeit des Hohlrads R0, das heißt, die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle 26 stufenlos variabel ist bezüglich einer vorbestimmten Rotationsgeschwindigkeit des Motors 10, der mit dem Träger CA0 gekoppelt ist. Durch das Koppeln des Automatikgetriebes 30, das ein variables Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Antriebswelle 26 und der Ausgangswelle 36 hat, mit der Differentialvorrichtung 20, die eine solche stufenlose Funktionsweise hat, ist es möglich, das Geschwindigkeitsverhältnis der Differentialvorrichtung 20 zu reduzieren, während eine stufenlose Verschiebungsfunktion durch die Differentialvorrichtung 20 erreicht wird, wodurch es möglich ist, einen Verlust bzw. Ausfall der Motor-Generatoren MG1, MG2 zu reduzieren.
Ein Zustand, in dem die Rotationsgeschwindigkeit des Motor-Generators MG1 (die Rotationsgeschwindigkeit des Sonnenrads S0) null ist, wird als „mechanischer Punkt” bezeichnet, an dem keine elektrische Energie durch den Motor-Generator MG1 fließt und die Leistung des Motors 10 übertragen wird, ohne elektrisch umgewandelt zu werden. Am „mechanischen Punkt” tritt keine „Leistungsverzweigung” oder „Leistungskreislauf” auf, und eine Energieübertragungseffizienz ist hoch. Die „Leistungsverzweigung” beschreibt, dass elektrische Energie, die durch den Motor-Generator MG1 durch Nutzung der Leistung des Motors 10 erzeugt wird, dem Motor-Generator MG2 zugeführt wird, und eine Antriebskraft erzeugt wird. Der „Leistungskreislauf” beschreibt, dass elektrische Energie, die durch den Motor-Generator MG2 erzeugt wird, durch den Motor-Generator MG1 fließt. In dem Hybridfahrzeug 100 ist es möglich, eine Vielzahl an „mechanischen Punkten” in der Differentialvorrichtung 20 anhand der Geschwindigkeits-Position des Automatikgetriebes 30 auszubilden, wodurch es möglich ist, eine hohe Energieübertragungseffizienz, selbst in verschiedenen Fahrsituationen zu erreichen.
Als nächstes wird die Energiesteuerung beschrieben. Das Hybridfahrzeug 100 beinhaltet die Elektro-Speichervorrichtung zur Bereitstellung hoher Kapazität bzw. die High-capacity-Elektro-Speichervorrichtung A1 und die Elektro-Speichervorrichtung zur Bereitstellung hoher Leistung bzw. die High-power-Elektro-Speichervorrichtung A2. Die Elektro-Speichervorrichtung A1 ist so ausgelegt, dass sie durch eine Energie- bzw. Stromversorgung außerhalb des Fahrzeugs aufladbar ist. Somit ist es möglich, elektrische Energie, die von der Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs zugeführt und in der High-capactiy-Elektro-Speichervorrichtung A1 gespeichert wird über einen langen Zeitraum zu nutzen, wodurch es möglich ist, die Elektrofahrzeugreichweite, die das Hybridfahrzeug fahren kann, zu verlängern, wenn es die elektrische Energie nutzt, die von der Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs zugeführt und in der Elektro-Speichervorrichtung A1 gespeichert wird.
Dagegen ist die Elektro-Speichervorrichtung A2 so ausgelegt, dass sie durch die Motor-Generatoren MG1, MG2 aufladbar ist. Somit ist es möglich, hohe Leistung zwischen der Elektro-Speichervorrichtung A2 und den Motor-Generatoren MG1, MG2, wenn nötig, auszutauschen, wodurch es möglich ist, ein Beschleunigungsverhalten, das der Gaspedalbetätigung des Nutzers entspricht, schnell zu gewährleisten, und es ist möglich, während des Abbremsens (Entschleunigen) des Fahrzeugs effizient Energie wiederzugewinnen.
Hierbei ist es vorstellbar, dass, wenn eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs elektrische Energie benötigt, elektrische Energie, die in der Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, der Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs zugeführt wird. Jedoch, wenn elektrische Energie, die in der Elektro-Speichervorrichtung A1 gespeichert ist, beispielsweise der Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs zugeführt wird, verkürzt sich die Elektrofahrzeugreichweite, die das Fahrzeug fahren kann, indem es die elektrische Energie nutzt, die von der Energieversorgung außerhalb des Fahrzeug zugeführt und in der Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Energiesteuerung zur Steuerung der Eingabe/Ausgabe elektrischer Energien von jeder der Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 ausgeführt. Besonders, wenn externes Entladen durchgeführt wird, wird das Relais 64 ausgeschaltet. Somit wird elektrische Energie von der Elektro-Speichervorrichtung A2 der externen Vorrichtung zugeführt, und von der Elektro-Speichervorrichtung A1 wird der externen Vorrichtung keine elektrische Energie zugeführt. Dadurch ist es möglich, die Nutzung von elektrischer Energie, die in der Elektro-Speichervorrichtung A1 gespeichert ist, für etwas anderes als das Fahren des Hybridfahrzeugs 100, zu unterdrücken bzw. zu verhindern. Somit ist es möglich, eine Reduzierung/Verkürzung der Elektrofahrzeugreichweite zu unterdrücken bzw. zu verhindern. Dahingegen ist das Relais 64 eingeschaltet, wenn die Motor-Generatoren MG1, MG2 Antriebskraft erzeugen. Somit wird die elektrische Energie beider Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 den Motor-Generatoren MG1, MG2 zugeführt.
Hierbei kann der SOC der Elektro-Speichervorrichtung A2 durch externes Entladen abnehmen. Wenn der SOC der Elektro-Speichervorrichtung A2 abnimmt, muss die Elektro-Speichervorrichtung A2 geladen werden. Zu diesem Zeitpunkt ist es wünschenswert, effizient elektrische Energie zum Aufladen der Elektro-Speichervorrichtung A2 zu erzeugen. In der vorliegenden Ausführungsform, wenn der SOC der Elektro-Speichervorrichtung A2 abgenommen hat, wird das Automatikgetriebe 30 in den Neutralzustand gesetzt, und die Motor-Generatoren MG1, MG2 erzeugen elektrische Energie, indem sie Leistung vom Motor 10 nutzen (nachfolgend auch als „Motorleistungserzeugung” bezeichnet). Somit ist es möglich, den Motor 10 und die Motor-Generatoren MG1, MG2 an einem Arbeits- bzw. Betriebspunkt zu betreiben, der eine hohe Energieerzeugungseffizienz aufweist. Nachfolgend wird die Motorleistungserzeugung im Detail beschrieben.
5 zeigt ein Nomogramm der Differentialvorrichtung 20. Wie in 3 zusammen mit 5 dargestellt, kennzeichnet die vertikale Linie Y1 im Nomogramm die Drehzahl des Sonnenrads S0 der Leistungsverzweigungseinheit 24, das heißt, die Drehzahl des Motor-Generators MG1. Die vertikale Linie Y2 kennzeichnet die Drehzahl des Trägers CA0 der Leistungsverzweigungseinheit 24, das heißt, die Drehzahl des Motors 10. Die vertikale Linie Y3 kennzeichnet die Drehzahl des Hohlrads R0 der Leistungsverzweigungseinheit 24, das heißt, die Drehzahl des Motor-Generators MG2. Die Abstände zwischen zwei benachbarten vertikalen Linien Y1 bis Y3 ist anhand der Getriebeübersetzung der Leistungsverzweigungseinheit 24 festgelegt.
Während der Motorleistungserzeugung, wird der Motor 10 mit einer Drehzahl betrieben, bei der es möglich ist, eine geforderte Energie am effizientesten auszugeben. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Automatikgetriebe 30 in einem Leistungsunterbrechungszustand, so dass die Motor-Generatoren MG1, MG2 mit Drehzahlen betrieben werden, bei denen die effizienteste Erzeugung elektrischer Energie möglich ist, ohne Antriebskraft für die Antriebsräder 44 zu erzeugen. Beispielsweise kann ein Betriebszustand, gekennzeichnet durch die durchgezogene Linie W1 oder ein Betriebszustand, gekennzeichnet durch die gestrichelte Linie W2, unter Berücksichtigung der Effizienz der Motor-Generatoren MG1, MG2 ausgewählt werden. Somit sind der Motor 10 und die Motor-Generatoren MG1, MG2 in einem Betriebszustand mit hoher Betriebseffizienz betrieben. Dadurch ist es möglich, die Energieerzeugungseffizienz während der Motorleistungserzeugung zu verbessern.
Darüber hinaus kann es in der Motorleistungserzeugung wünschenswert sein, dass die Betriebsgeräusche des Motors 10 geräuscharm sind. Wenn beispielsweise die elektrische Energie nachts oder an einem stillen bzw. ruhigen Ort erzeugt wird, ist es wünschenswert die Betriebsgeräusche des Motors 10 zu unterdrücken. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Bestimmungsvorrichtung 90 bereitgestellt, die es dem Nutzer ermöglicht/erlaubt den Level der Betriebsgeräusche des Motors 10 zu bestimmen. Wenn der von dem Nutzer bestimmte Level des Betriebsgeräuschs, abnimmt, ist der Arbeitspunkt des Motors 10 so festgelegt, dass die Drehzahl des Motors 10 reduziert ist, während die Leistungsausgabe des Motors 10 gehalten wird. Nachfolgend werden die Details beschrieben.
6 zeigt eine Ansicht, die ein Beispiel der Bestimmungsvorrichtung zur Festlegung des Betriebsgeräusch-Levels des Motors 10 abbildet. Wie in 6 dargestellt, ist die Bestimmungsvorrichtung 90 beispielsweise auf einem Multiinformationsbildschirm, der nahe des Fahrersitzes angeordnet ist, abgebildet. Der Multiinformationsbildschirm beinhaltet ein Bildschirm-Tastfeld zur Eingabe der Nutzerbedienung.
Die Bestimmungsvorrichtung 90 ist so konfiguriert, dass zwischen „sehr leise”, „leise” und „normal” gewählt werden kann. Wenn „normal” ausgewählt ist, wird der Motor 10 während der Motorleistungserzeugung mit einer Drehzahl betrieben, mit der die benötigte Energie am effizientesten ausgegeben werden kann. Wenn „leise” ausgewählt ist, ist die Obergrenze der Drehzahl des Motors 10 auf einen vorbestimmten Wert N1 festgelegt, Wenn „sehr leise” ausgewählt ist, ist die Obergrenze der Drehzahl des Motors 10 auf einen vorbestimmten Wert N2 festgelegt, der niedriger ist als der vorbestimmte Wert N1.
7 zeigt einen Graph, der die Betriebs- bzw. Arbeitskennlinie des Motors 10 abbildet. Wie in 7 dargestellt, entsprechen die Abszisse der Drehzahl des Motors 10 und die Ordinate dem Drehmoment des Motors 10. Jeder der Kurven K1 bis K4 ist eine Iso-Wirkungsgradkennlinie, und der Wirkungsgrad des Motors 10 nimmt ab, wenn der Arbeitspunkt sich von der Kurve K1 zur Kurve K4 verschiebt. Die Arbeitskennlinie L1 kennzeichnet den Zusammenhang zwischen dem Drehmoment des Motors 10 und der Drehzahl des Motors 10, und ist so gewählt, dass sich die Arbeitseffizienz des Motors 10 verbessert. Die Gleich-Leistungskennlinie L2 kennzeichnet den Zusammenhang zwischen dem Drehmoment des Motors 10 und der Drehzahl des Motors 10, entsprechend einer vom Motor 10 erforderlichen Motor-Leistung Pe.
Wie in 6 zusammen mit 7 dargestellt, wird der Motor 10 während der Motorleistungsgenerierung, wenn „normal” ausgewählt ist, an einem Arbeitspunkt auf der Betriebs- bzw. Arbeitskennlinie L1 betrieben, so dass sich die Betriebs- bzw. Arbeitseffizienz verbessert. Wenn die vom Motor erforderliche Leistung Pe entspricht, wird der Motor an einem Betriebs- bzw. Arbeitspunkt A betrieben, welcher dem Schnittpunkt zwischen der Arbeitskennlinie L1 und der Gleich-Leistungskennlinie L2 entspricht.
Wenn während der Motorleistungsgenerierung „leise” gewählt ist, ist die Obergrenze der Drehzahl des Motors 10 auf den vorbestimmten Wert N1 festgelegt. In dem Fall, dass die vom Motor benötigte Leistung Pe entspricht, wenn die Drehzahl N0 des Arbeitspunkts A höher ist als der vorbestimmte Wert N1, wird der Motor an einem Arbeitspunkt B betrieben, welcher der Drehzahl N1 der Gleich-Leistungskennlinie L2 entspricht.
Gleichermaßen, wenn während der Motorleistungsgenerierung „sehr leise” gewählt ist, ist die Obergrenze der Drehzahl des Motors 10 auf einen vorbestimmten Wert N2 festgelegt. In dem Fall, dass die vom Motor benötigte Leistung Pe entspricht, wenn die Drehzahl N0 des Arbeitspunkts A höher ist als der vorbestimmte Wert N2, wird der Motor an einem Arbeitspunkt C betrieben, welcher der Drehzahl N2 der Gleich-Leistungskennlinie L2 entspricht.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, das Betriebsgeräusch des Motors zu unterdrücken, indem die Drehzahl des Motors 10 anhand der Nutzereinstellung begrenzt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Arbeitspunkt geändert, so dass die Ausgangsleistung des Motors 10 gehalten wird.
8 zeigt ein Flussdiagramm, das den Ablauf der Leistungssteuerung, die von der in 1 dargestellten Steuerungsvorrichtung 80 aufzeigt. Jeder Schritt in dem Flussdiagramm wird durch Aufrufen eines in der Steuerungsvorrichtung 80 vorab gespeicherten Programms durch ein Hauptprogramm durchgeführt und in vorbestimmten Abständen oder als Reaktion auf die Gegebenheit, dass eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, ausgeführt. Alternativ kann für alle oder ein Teil der Schritte alleinige Hardware (elektronische Schaltungen) dazu eingerichtet sein, die Bearbeitung umzusetzen.
Wie in 8 dargestellt, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 80, ob eine Nachfrage an elektrischer Energie von einer Last bzw. einem Verbraucher existiert (Schritt S10). Besonders bestimmt die Steuerungsvorrichtung 80, dass eine Nachfrage an elektrischer Energie von dem Verbraucher existiert, wenn es erforderlich ist, elektrische Energie den Motor-Generatoren MG1, MG2 oder der externen Vorrichtung zuzuführen. Wenn keine Nachfrage an elektrischer Energie von einem Verbraucher existiert, setzt sich der Prozess bei Schritt S100 fort, ohne die nachfolgende Reihe an Prozessen auszuführen.
Wenn in Schritt S10 ermittelt wird, dass eine Nachfrage an elektrischer Energie von einem Verbraucher existiert (JA in Schritt S10), ermittelt die Steuerungsvorrichtung 80, ob ein externes Entladen ausgeführt wird (Schritt S20). Wenn ermittelt wird, dass kein externes Entladen ausgeführt wird (NEIN in Schritt S20), erzeugt die Steuerungsvorrichtung 80 ein Signal, um das Relais 64 anzuschalten, und gibt das erzeugte Signal an das Relais 64 aus (Schritt S30). Somit wird elektrische Antriebsenergie von den Elektro-Speichervorrichtungen A1, A2 den Motor-Generatoren MG1, MG2 zugeführt.
Wenn in Schritt S20 ermittelt ist, dass externes Entladen ausgeführt wird (JA in Schritt S20), erzeugt die Steuerungsvorrichtung 80 ein Signal, um das Relais 64 auszuschalten, und gibt das erzeugte Signal an das Relais 64 aus. Somit wird der externen Vorrichtung von der Elektro-Speichervorrichtung A1 keine elektrische Energie zugeführt.
Anschließend ermittelt die Steuerungsvorrichtung 80, ob der Motor 10 gestartet werden muss (Schritt S50). Besonders bestimmt die Steuerungsvorrichtung 80, dass der Motor 10 gestartet werden muss, wenn der SOC der Elektro-Speichervorrichtung A2 niedriger wird als ein vorbestimmter Schwellenwert. Der Schwellenwert ist ein Wert, um zu bestimmen, ob die Elektro-Speichervorrichtung A2 ausreichend geladen ist. Wenn es ermittelt ist, dass der Motor 10 nicht gestartet werden muss (NEIN in Schritt S50), wird der externen Vorrichtung elektrische Energie von der Elektro-Speichervorrichtung A2 zugeführt. Die Steuerungsvorrichtung 80 kann ermitteln, dass der Motor 10 gestartet werden muss, wenn eine ausgebbare elektrische Energie der Elektro-Speichervorrichtung A2 niedriger ist als eine elektrische Energie, die benötigt wird um externes Entladen auszuführen.
Hier wird der SOC als eine Zustandsgröße verwendet, die den Ladezustand der Elektro-Speichervorrichtung A2 angibt. Es kann bestimmt werden ob die Elektro-Speichervorrichtung A2 ausreichend geladen ist, indem ein andere Zustandsgröße, die den Ladezustand der Elektro-Speichervorrichtung A2 angibt (beispielsweise die Spannung der Elektro-Speichervorrichtung A2 oder dergleichen), mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird, statt des Ladezustands.
Wenn in Schritt S50 bestimmt wird, dass der Motor 10 gestartet werden muss (JA in Schritt S50), berechnet die Steuerungsvorrichtung 80 eine Soll-Leistung des Motors 10 (Schritt S60). Insbesondere legt die Steuerungsvorrichtung 80 eine elektrische Energie bzw. Leistung als Soll-Leistung des Motors 10 fest, die durch Subtrahieren einer elektrischen Energie bzw. Leistung, welche von der Elektro-Speichervorrichtung A2 ausgegeben wird, von einer elektrischen Energie bzw. Leistung, welche benötigt wird, um externes Entladen auszuführen, erhalten wird.
Anschließend berechnet die Steuerungsvorrichtung 80 die Arbeitspunkte des Motors 10 und der Motor-Generatoren MG1, MG2 anhand der in Schritt S60 berechneten Soll-Leistung des Motors 10 (Schritt S70). Insbesondere berechnet die Steuerungsvorrichtung 80 eine Soll-Drehzahl und ein Soll-Drehmoment, bei denen der Motor 10 am effizientesten die Soll-Leistung ausgeben kann.
Hierbei beschränkt die Steuerungsvorrichtung 80 die Drehzahl des Motors 10 anhand der Nutzereinstellung, die von der Bestimmungsvorrichtung 90 (6) eingegeben wird. Insbesondere, wenn „leise” vom Nutzer gewählt ist, schränkt die Steuerungsvorrichtung 80 die Drehzahl des Motors 10 auf den vorbestimmten Wert N1 oder darunter ein. Wenn „sehr leise” vom Nutzer gewählt ist, schränkt die Steuerungsvorrichtung 80 die Drehzahl des Motors 10 auf den vorbestimmten Wert N2 oder darunter ein. Der vorbestimmte Wert N2 ist niedriger als der vorbestimmte Wert N1.
Die Steuerungsvorrichtung 80 berechnet die Arbeitspunkte der Motor-Generatoren MG1, MG2 anhand der so berechneten Arbeitspunkte des Motors 10. Insbesondere berechnet die Steuerungsvorrichtung 80 eine Soll-Drehzahl und ein Soll-Drehmoment für jeden der Motor-Generatoren MG1, MG2, so dass die Leistung des Motors 10 am effizientesten in elektrische Energie umgewandelt wird.
Anschließend steuert die Steuerungsvorrichtung 80 das Automatikgetriebe 30, so dass das Automatikgetriebe 30 sich im Neutralzustand befindet (Schritt S80). Somit ist die Leistungsübertragung zwischen der Differentialvorrichtung 20 und den Antriebsrädern 44 unterbrochen, wodurch es möglich ist, die Arbeitspunkte der Motor-Generatoren MG1, MG2 gezielt zu verändern.
Anschließend führt die Steuerungsvorrichtung 80 die Motorleistungserzeugung aus (Schritt S90). Insbesondere erzeugt die Steuerungsvorrichtung 80 Signale, so dass der Motor 10 und die Motor-Generatoren MG1, MG2 an den entsprechenden, in Schritt S70 berechneten Arbeitspunkten betrieben werden, und gibt die erzeugten Signale an den Motor 10 und die Inverter 52, 54 aus. Somit werden erzeugte, durch Motorleistungserzeugung erhaltene, elektrische Energie und elektrische Energie von der Elektro-Speichervorrichtung A2 der externen Vorrichtung zugeführt.
Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Elektro-Speichervorrichtung A1 durch die Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs aufgeladen, und die Elektro-Speichervorrichtung A2 wird durch die Motor-Generatoren MG1, MG2 aufgeladen. Wenn elektrische Energie an eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ausgegeben wird, wird die von der Elektro-Speichervorrichtung A1 ausgegebene elektrische Energie beschränkt, so dass die in der Elektro-Speichervorrichtung A2 gespeicherte elektrische Energie ausgegeben wird. Somit ist es möglich, die Verwendung von in der Elektro-Speichervorrichtung A1 gespeicherten elektrischen Energie für andere Zwecke als das Fahren des Hybridfahrzeugs 100 zu verhindern. Somit ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, in dem Hybridfahrzeug 100, welches die Elektro-Speichervorrichtung A1 beinhaltet, welche elektrische Energie speichert, die von der Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs zugeführt wird, eine Abnahme der Elektrofahrzeugreichweite zu verhindern bzw. unterdrücken.
Zusätzlich, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ist es möglich, dass, wenn die Motor-Generatoren MG1, MG2 mit elektrischer Energie versorgt werden, elektrische Energie von der Elektro-Speichervorrichtung A1 ausgegeben wird, wodurch es möglich ist, elektrische Energie, die in der Elektro-Speichervorrichtung A1 gespeichert ist, für das Fahren zu nutzen.
Zusätzlich, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ist das Automatikgetriebe 30 zwischen der Differentialvorrichtung 20 und den Antriebsrädern 44 vorgesehen, und die Motor-Generatoren MG1, MG2 erzeugen elektrische Energie durch Nutzung der Leistung vom Motor 10, wenn das Automatikgetriebe 30 im Neutralzustand ist (Zustand der Leistungsunterbrechung). Somit ist es möglich, den Motor 10 und die Motor-Generatoren MG1, MG2 an den Arbeitspunkten mit hoher Effizienz zu betreiben, wodurch es möglich ist, die Leistungserzeugungseffizienz zu verbessern.
Darüber hinaus, gemäß der vorliegenden Ausführungsform, ist der Arbeitspunkt des Motors 10 so gesetzt, dass das Betriebsgeräusch des Motors 10 strenger eingeschränkt wird, die Drehzahl des Motors 10 nimmt so ab, dass die Leistungsausgabe bzw. -abgabe des Motors 10 gehalten wird. Somit ist es möglich, das Betriebsgeräusch des Motors 10 zu reduzieren während die Leistung des Motors 10 erhalten wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform, ist das elektromotorische Fahrzeug das Hybridfahrzeug, in dem der Motor 10 eingebaut ist. Jedoch ist der Umfang der Erfindung nicht auf das oben beschriebene Hybridfahrzeug beschränkt, und beinhaltet ebenfalls ein Elektrofahrzeug, in dem kein Motor eingebaut ist, ein Brennstoffzellenfahrzeug, in dem zusätzlich eine Brennzelle als eine Energiequelle eingebaut ist, und dergleichen.
Zusätzlich beinhaltet das Hybridfahrzeug 100 in der obigen Beschreibung das Automatikgetriebe 30, und die Leistungsübertragung zu den Antriebsrädern 44 ist während der Motorleistungserzeugung durch das Automatikgetriebe 30 unterbrochen. Eine andere Leistungsübertragungsvorrichtung, die zwischen einem Leistungsübertragungszustand, in dem Leistung zwischen der Differentialvorrichtung 20 und den Antriebsrädern 44 übertragen wird, und einem Leistungsunterbrechungszustand, in dem Leistungsübertragung dazwischen unterbrochen ist, wechseln kann, kann statt des Automatikgetriebes 30 vorgesehen sein. Beispielsweise ist es möglich, dass nur eine Kupplung vorgesehen bzw. bereitgestellt ist, statt des Automatikgetriebes 30 und die Motorleistungserzeugung ausgeführt wird, während die Kupplung gelöst ist oder die Kupplung in einen gelösten Zustand gesteuert bzw. geregelt wird während der Motorleistungserzeugung.
Zusätzlich, beinhaltet das Hybridfahrzeug 100 in der obigen Beschreibung die Diode 62 und beschränkt den Stromfluss von den Invertern 52, 54 zur Elektro-Speichervorrichtung A1. Ein Schalter kann zwischen den Invertern 52, 54 und der Elektro-Speichervorrichtung A1 statt der Diode 62 vorgesehen sein. Der Schalter schaltet basierend auf einem Signal von der Steuerungsvorrichtung 80 an und aus, Die Steuerungsvorrichtung 80 kann den Schalter so steuern, dass der Stromfluss von den Invertern 52, 54 zur Elektro-Speichervorrichtung A1 unterdrückt ist in Abhängigkeit von der Aufladeeffizienz, zu dem Zeitpunkt, wenn die Elektro-Speichervorrichtung A1 mit, von den Motor-Generatoren MG1, MG2 erzeugter elektrischer Energie aufgeladen wird, oder der Haltbarkeit der Elektro-Speichervorrichtung A1, oder dergleichen. Der Schalter kann ein Relais oder ein Schaltelement sein.
Zusätzlich beinhaltet das Hybridfahrzeug 100 in der obigen Beschreibung ein Relais 64. Es kann ein Schaltelement statt des Relais 64 vorgesehen sein.
In der obigen Beschreibung entsprechen die Motor-Generatoren MG1, MG2 gemäß der Erfindung einem Beispiel von einer „Elektro-Rotationsmaschine”, und das Automatikgetriebe 30 entspricht gemäß der Erfindung einem Beispiel von einer „Leistungsübertragungsvorrichtung”. Zusätzlich entspricht die Diode 62 gemäß der Erfindung einem Beispiel von einem „Niederhalter” einer „Unterdrückungsvorrichtung”, und das Relais 64 entspricht gemäß der Erfindung einem Beispiel von einer „Ausgabebeschränkungsvorrichtung”. Ferner entsprechen die Inverter 52, 54 gemäß der Erfindung einem Beispiel von einer „Antriebsvorrichtung”.

Claims

Elektromotorisches Fahrzeug mit einer ersten Elektro-Speichervorrichtung, zur Speicherung elektrischer Antriebsenergie; einer Ladevorrichtung zum Laden der ersten Elektro-Speichervorrichtung durch Nutzung einer Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs; einer Elektro-Rotationsmaschine, ausgelegt um eine Leistungserzeugungsfunktion aufzuweisen; einer zweiten Elektro-Speichervorrichtung zur Speicherung der von der Elektro-Rotationsmaschine erzeugten elektrischen Energie; und einer Steuerung, die dazu ausgelegt ist, den Fluss von elektrischer Energie, die von der Elektro-Rotationsmaschine erzeugt wird, zur ersten Elektro-Speichervorrichtung zu unterdrücken, die elektrische Energie an eine Vorrichtung außerhalb das Fahrzeugs auszugeben, und die elektrische Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, zu beschränken, wenn die elektrische Energie an eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ausgegeben wird, so dass die in der zweiten Elektro-Speichervorrichtung gespeicherte, elektrische Energie ausgegeben wird.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung eine Unterdrückungsvorrichtung enthält, die dazu ausgelegt ist, den Fluss elektrischer Energie, die von der Elektro-Rotationsmaschine erzeugt wird, zur ersten Elektro-Speichervorrichtung zu unterdrücken.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung eine elektrische Energieausgabevorrichtung beinhaltet, die zur Ausgabe von elektrischer Energie an die Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs dient.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerung eine Ausgabebeschränkungsvorrichtung beinhaltet, die dazu ausgelegt ist, elektrische Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, zu beschränken, wenn elektrische Energie an die Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ausgegeben wird, so dass die in der zweiten Elektro-Speichervorrichtung gespeicherte elektrische Energie ausgegeben wird.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 4, wobei die Steuerung eine Unterbrechungsvorrichtung beinhaltet, die zur Unterbrechung der Ausgabe elektrischer Energie der ersten Elektro-Speichervorrichtung dient.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 5, ferner mit einer Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Elektro-Rotationsmaschine, wobei die Unterbrechungsvorrichtung ein Relais beinhaltet, das zwischen der Antriebsvorrichtung und der ersten Elektro-Speichervorrichtung vorgesehen ist.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, die Beschränkungen der Ausgabe elektrischer Energie der ersten Elektro-Speichervorrichtung aufzuheben, wenn die Elektro-Rotationsmaschine Fahrantriebskraft erzeugt.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einem Verbrennungskraftmotor, der mechanisch mit der Elektro-Rotationsmaschine gekoppelt ist; und einer Leistungsübertragungsvorrichtung, zum Wechseln bzw. Schalten zwischen einem Leistungsübertragungszustand, in dem Leistung an ein Antriebsrad übertragen wird, und einem Leistungsunterbrechungszustand, in dem Leistungsübertragung zu dem Antriebsrad unterbrochen wird, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, in dem Fall, dass eine Zustandsgröße, die den Ladezustand der zweiten Elektro-Speichervorrichtung angibt, abnimmt, die Elektro-Rotationsmaschine so zu steuern, dass die Elektro-Rotationsmaschine durch Nutzung der Leistung des Verbrennungskraftmotors elektrische Energie erzeugt, wenn die Leistungsübertragungsvorrichtung sich im Leistungsunterbrechungszustand befindet.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 8, ferner mit einer Planetengetriebeeinheit, die mechanisch mit einer Ausgangswelle des Verbrennungskraftmotors gekoppelt ist, einer Drehwelle der Elektro-Rotationsmaschine und einer Antriebswelle, wobei die Leistungsübertragungsvorrichtung zwischen der Antriebswelle und dem Antriebsrad vorgesehen ist.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 8, wobei die Leistungsübertragungsvorrichtung ein Getriebe ist, und das Getriebe in einen Neutralzustand versetzt werden kann, wenn eine Zustandsgröße, die einen Ladezustand der zweiten Elektro-Speichervorrichtung angibt, abgenommen hat.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 8, wobei die Steuerung dazu ausgelegt ist, dem Nutzer zu ermöglichen, ein Level eines Betriebsgeräuschs des Verbrennungskraftmotors zu bestimmen, wobei die Steuerung in der Lage ist, einen Arbeitspunkt des Verbrennungskraftmotors so festzusetzen, dass, wenn der Level des Betriebsgeräuschs sinkt, eine Drehzahl des Verbrennungskraftmotors sinkt, während ausgegebene Leistung des Verbrennungsmotors beibehalten wird.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 11, wobei die Steuerung eine Bestimmungsvorrichtung beinhaltet, welche es dem Nutzer ermöglicht, den Betriebsgeräuschlevel des Verbrennungskraftmotors zu bestimmen.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einer Antriebsvorrichtung, zum Antreiben der Elektro-Rotationsmaschine, wobei die Steuerung eine Diode beinhaltet, die zwischen der Antriebsvorrichtung und der ersten Elektro-Speichervorrichtung vorgesehen ist.
Elektromotorisches Fahrzeug, gemäß Anspruch 1, wobei eine Nenn-Speicherenergie der ersten Elektro-Speichervorrichtung höher ist als eine Nenn-Speicherenergie der zweiten Elektro-Speichervorrichtung, und eine Nenn-Ausgabeleistung der zweiten Elektro-Speichervorrichtung höher ist als eine Nenn-Ausgabeleistung der ersten Elektro-Speichervorrichtung.
Steuerungsverfahren für ein elektromotorisches Fahrzeug, wobei das elektromotorische Fahrzeug eine erste Elektro-Speichervorrichtung zur Speicherung einer elektrischen Antriebsenergie; eine Ladevorrichtung zum Laden der ersten Elektro-Speichervorrichtung durch Verwendung einer Energieversorgung außerhalb des Fahrzeugs; eine Elektro-Rotationsmaschine, welche eine Leistungserzeugungsfunktion aufweist; eine zweite Elektro-Speichervorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie, die von der Elektro-Rotationsmaschine erzeugt wird; und eine Steuerung beinhaltet, die dazu ausgelegt ist, den Fluss elektrischer Energie, die von der Elektro-Rotationsmaschine erzeugt wird, zur ersten Elektro-Speichervorrichtung zu unterdrücken, die elektrische Energie an eine Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs auszugeben, die elektrische Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, zu beschränken, wobei das Steuerungsverfahren den folgenden Verfahrensschritt umfasst: Beschränken elektrischer Energie, die von der ersten Elektro-Speichervorrichtung ausgegeben wird, wenn elektrische Energie an die Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ausgegeben wird, so dass elektrische Energie, die in der zweiten Elektro-Speichervorrichtung gespeichert ist, ausgegeben wird.