DE19720716B4

DE19720716B4 - Hybridantriebssystem

Info

Publication number: DE19720716B4
Application number: DE19720716A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Tabata; Yutaka Taga; Ryuji Ibaraki; Hiroshi Hata; Tsuyoshi Mikami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-05-16
Filing date: 1997-05-16
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2017-05-17
Also published as: US5887670A; DE19720716A1

Abstract

Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit: einer durch Verbrennung eines Kraftstoffs betriebenen Brennkraftmaschine (12), einem Elektromotor/Generator (14), der als ein Elektromotor und/oder als ein elektrischer Generator fungiert und eine Läuferwelle (14r) aufweist, einem Summier-/Verteilergetriebe (16) zum mechanischen Summieren und Verteilen von Kräften, das ein von der Brennkraftmaschine (12) angetriebenes erstes Rotationselement (16r), ein mit der Läuferwelle (14r) des Elektromotors/Generators (14) in Verbindung stehendes zweites Rotationselement (16s) und ein von dem ersten und zweiten Rotationselement (16r, 16s) angetriebenes drittes Rotationselement (16c) aufweist, das eine Ausgangswelle (26) des Summier-/Verteilergetriebes (16) antreibt, einer ersten Unterbrechungseinrichtung (24, 50), die den Elektromotor/Generator (14) in einen Leerlaufzustand bringt, in dem die Läuferwelle (14r) frei rotieren kann, ohne ein Drehmoment zu übertragen, um einen Drehmomentübertragungsweg zwischen der Brennkraftmaschine (12) und der Ausgangswelle (26) zu unterbrechen, einer manuell zu betätigenden Wähleinrichtung (42) zum Wählen eines einer Vielzahl von Betriebszuständen des Hybridantriebssystems, wobei die...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hybridantriebssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die JP 7067208 A offenbart ein Hybridantriebssystem eines Kraftfahrzeugs, das mit (a) einer Antriebskraftquelle, die eine durch Verbrennung eines Kraftstoffs betriebene Brennkraftmaschine und einen Elektromotor/Generator aufweist, und (b) einer zwischen der Antriebskraftquelle und den Antriebsrädern des Fahrzeugs angeordneten Drehmomentübertragungsvorrichtung, beispielweise einem Automatikgetriebe, ausgerüstet ist. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung hat im allgemeinen Nichtantriebsstellungen (einen Nichtantriebszustand), beispielsweise eine Neutralstellung ”N” und eine Parkstellung ”P”, in denen keine Drehmomentübertragung von der Antriebskraftquelle über die Drehmomentübertragungsvorrichtung zu den Antriebsrädern erfolgt, und Antriebsstellungen (einen Antriebszustand), beispielsweise eine Vorwärtsantriebsstellung ”D” und eine Rückwärtsantriebsstellung ”R”, in denen über die Drehmomentübertragungsvorrichtung eine Drehmomentübertragung stattfindet. Die Drehmomentübertragungsvorrichtung wird durch die Betätigung einer manuell zu betätigenden Wähleinrichtung, beispielsweise eines Schalt- bzw. Wählhebels, elektrisch oder mechanisch von einer dieser Betriebsstellungen in eine andere geschaltet, beispielsweise von einer der Nichtantriebstellungen in eine der Antriebsstellungen.
Weitere Hybridantriebssysteme sind aus der DE 4124479 A1 , EP 0677414 A2 und der DE 4102202 C2 bekannt.
Die DE 4124479 A1 zeigt und beschreibt ein Hybridantriebssystem mit einer Brennkraftmaschine und ein mit der Brennkraftmaschine über eine Kupplung verbundenes, aus Elektromaschinen und einem dreiwelligen Leistungsverzweigungsgetriebe (Planetengetriebe) kombiniertes stufenloses Getriebe, dessen betriebspunktabhängig als Generator oder als Motor wirkende Elektromaschinen über eine Steuereinrichtung mit einem elektrischen Energiespeicher in Verbindung stehen. Eine der Elektromaschinen steht mit einer Reaktionswelle in Verbindung, während die andere, im Motorbetrieb eine Zusatzleistung abgebende und im Generatorbetrieb der Energierückgewinnung dienende Elektromaschine mit einer der übrigen beiden Wellen (Eingangswelle, Abtriebswelle) des Leistungsverzweigungsgetriebes in Antriebsverbindung steht. Die mit den Elektromaschinen in Antriebsverbindung stehenden Wellen (Reaktionswelle und Eingangswelle) des Leistungsverzweigungsgetriebes sind mittels einer ansteuerbaren Kupplung drehfest verbindbar derart, dass sämtliche Elektromaschinen über das verblockte Leistungsverzweigungsgetriebe einen gemeinsamen Antriebsmotor oder einen gemeinsamen Generator bilden.
Die EP 0677414 A2 zeigt und beschreibt im Besonderen ein Hybridantriebssystem mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor/Generator als Antriebskraftquellen und einem zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor/Generator angeordneten Summier-/Verteilergetriebe, das ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes erstes Rotationselement, ein mit der Läuferwelle des Elektromotors/Generators in Verbindung stehendes zweites Rotationselement und ein von dem ersten und zweiten Rotationselement angetriebenes drittes Rotationselement aufweist, das eine Ausgangswelle des Summier-/Verteilergetriebes antreibt. Das Summier-/Verteilergetriebe hat des Weiteren ein Bremsmittel, das den Elektromotor/Generator in einen Leerlaufzustand schalten, in dem die Läuferwelle frei rotieren kann, ohne ein Drehmoment zu übertragen, und dadurch den Drehmomentübertragungsweg zwischen der Brennkraftmaschine und der Ausgangswelle des Summier-/Verteilergetriebes unterbrechen kann.
Die DE 4102202 C2 offenbart ein Hybridantriebssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug vorzusehen, das bei einer Betätigung einer manuell zu betätigenden Wähleinrichtung in einen Nichtantriebszustand mit einer hohen Zuverlässigkeit eine Unterbrechung des Drehmomentübertragungswegs ermöglicht und in der Gestaltung einfach und in der Herstellung wirtschaftlich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Hybridantriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
In diesem Hybridantriebssystem ist neben der ersten Unterbrechungseinrichtung, die den Drehmomentübertragungsweg dadurch unterbricht, dass sie den Elektromotor/Generator in einen Leerlaufzustand bringt, eine zweite Unterbrechungseinrichtung vorgesehen, die den Drehmomentübertragungsweg zwischen der Antriebsquelle und den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs mechanisch unterbricht. Wenn daher die manuell betätigende Wähleinrichtung vom Fahrzeugbediener in den Nichtantriebszustand betätigt wird, wird der Drehmomentübertragungsweg daher durch die erste und zweite Unterbrechungseinrichtung unterbrochen. Die zweite Unterbrechungseinrichtung wird im Ansprechen auf eine mechanische Bewegung der manuell zu betätigenden Wellenrichtung in den Nichtantriebszustand durch den Fahrzeugbediener, d. h. ohne eine von einer ausschließlichen Betätigungsvorrichtung aufgebrachten Kraft, betätigt, wodurch der Drehmomentübertragungsweg mechanisch unterbrochen wird. Selbst wenn die normale Funktion der ersten Unterbrechungseinrichtung, ausfällt, kann der Drehmomentübertragungsweg daher durch die zweite Unterbrechungseinrichtung, die keine ausschließliche Betätigungsvorrichtung oder komplizierte Steuerung erfordert und im Aufbau einfach und in der Herstellung wirtschaftlich ist, mit einer hohen Zuverlässigkeit und Stabilität mechanisch unterbrochen werden.
Die Brennkraftmaschine fungiert mit dem Elektromotor/Generator als Antriebskraftquelle; das Summier-/Verteilungsgetriebe arbeitet mit dem mit ihr in Verbindung stehenden Elektromotor/Generator so zusammen, dass sie einen elektrisch gesteuerten Drehmomentwandler bilden, der wiederum mit der Brennkraftmaschine so zusammenarbeitet, dass ein Hybridantriebssystem geschaffen wird. In diesem Hybridantriebssystem ist die erste Unterbrechungseinrichtung so gestaltet, dass der Elektromotor/Generator in den Leerlaufzustand versetzt wird, wodurch der Drehmomentübertragungsweg zwischen der Brennkraftmaschine und den Fahrzeugsantriebsrädern unterbrochen wird. Wenn die erste Unterbrechungseinrichtung nicht betätigt wird, produziert der Elektromotor/Generator ein regeneratives Bremsmoment, wodurch das Drehmoment von der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Drehmoment des Elektromotors/Generators zu den Antriebsrädern übertragen wird. Wenn die manuell zu betätigende Wähleinrichtung, beispielsweise ein Wählhebel, in den Nichtantriebszustand (beispielsweise in die Neutral- oder Parkstellung) betätigt wird, wird die zweite Unterbrechungseinrichtung durch eine Bewegung der Wähleinrichtung in den Nichtantriebszustand betätigt, wodurch der Drehmomentübertragungsweg mechanisch unterbrochen wird.
Im erfindungsgemäßen Hybridantriebssystem weist die erste Unterbrechungseinrichtung vorzugsweise eine erste Kupplung zum Einrichten einer Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem ersten Rotationselement und eine zweite Kupplung zum Einrichten einer Verbindung zwischen zwei Elementen der ersten, zweiten, und dritten Rotationselemente auf, wodurch Summier-/Verteilergetriebe als eine Einheit rotierten kann. In diesem Fall kann die erste Unterbrechungseinrichtung so ausgebildet sein, dass sie die erste Kupplung in Eingriff bringt und die zweite Kupplung freigibt, um dadurch den Elektromotor/Generator in einen Leerlaufzustand zu bringen.
Das vorstehende Hybridantriebssystem kann des weiteren eine Hybridantriebssteuerung aufweisen. Diese Steuerung ist so ausgebildet, dass sie die erste Kupplung freigibt und die zweite Kupplung in Eingriff bringt, wodurch ein Elektromotorantriebsmodus eingerichtet wird, in dem der Elektromotor/Generator als die Antriebskraftquelle für den Antrieb des Fahrzeugs in Betrieb ist. Die Steuerung ist ferner so ausgebildet, dass sie die erste und zweite Kupplung in Eingriff und gleichzeitig den Elektromotor/Generator in den Leerlaufzustand bringt, wodurch ein Brennkraftmaschinenantriebsmodus eingerichtet wird, in dem die Brennkraftmaschinenantriebsmodus eingerichtet wird, in dem die Brennkraftmaschine als die Antriebskraftquelle für den Antrieb des Kraftfahrzeugs in Betrieb ist. Neben der vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Kupplung können weitere Kupplungen oder Bremsen vorgesehen sein, so dass das Hybridantrebssystem selektiv in eine Vielzahl von Betriebsmodi gebracht werden kann, die neben dem Elektromotorantriebsmodus und dem Brennkraftmaschinenantriebsmodus noch einen oder mehrere weitere Betriebsmodi beinhalten.
Das Summier-/Verteilergetriebe weist vorzugsweise ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad als das erste Rotationselement, einem Sonnenrad als das zweite Rotationselement und einem Planetenträger als das dritte Rotationselement auf. Das Summier-/Verteilergetriebe kann jedoch auch eine Kegelrad-Differentialgetriebevorrichtung oder eine andere Vorrichtung aufweisen, die drei betrieblich miteinander in Verbindung stehende Rotationselemente besitzt, welche relativ zueinander rotier können, um Kräfte mechanisch zu summieren und zu verteilen.
Vorstehende und weitere Merkmale, Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutsamkeit dieser Erfindung werden durch das Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verständlicher.
1 ist eine schematische Ansicht, die eine allgemeine Anordnung eines Hybridantriebssystems zeigt, das gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gestaltet ist und ein Drehmomentübertragungssystem mit einem Automatikgetriebe aufweist.
2 ist eine Ansicht, die ein im Hybridantriebssystem von 1 verwendetes Steuerungssystem veranschaulicht.
3 ist eine Ansicht, die die Betriebszustände verschiedener Kopplungselemente zum Einrichten verschiedener Betriebsstellungen des Automatikgetriebes im Hybridantriebssystem von 1 zeigt.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines manuellen Schaltventils zeigt, das mit einem in 2 gezeigten Wählhebel mechanisch in Verbindung steht und als einen zweite Unterbrechungseinrichtung dient.
5 ist eine Ansicht, die die Betriebsstellungen des Wählhebels zeigt.
6 ist eine Ansicht, die einen Teil eines hydraulischen Systems des Automatikgetriebes im Hybridantriebssystem von 1 zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das die Verbindung zwischen einer in 2 gezeigten Hybridantriebssteuerung und einem in 1 gezeigten elektrisch gesteuerten Drehmomentwandler zeigt.
8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine von der Hybridantriebssteuerung ausgeführte Subroutine zur Bestimmung eines Betriebsmodus zeigt.
9 ist eine Ansicht, die neun Betriebsmodi zeigt, die gemäß der Subroutine von 7 selektiv eingerichtet werden.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Laderoutine zum Laden von im Hybridantriebssystem von 1 vorgesehenen Vorrichtungen zur Speicherung elektrischer Energie zeigt.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Laderoutine zeigt, die eine Alternative zur Laderoutine von 10 darstellt.
12 ist eine schematische Ansicht, die eine allgemeine Anordnung eines Hybridantriebssystems gemäß einer weiteren Ausführungsforrn der Erfindung zeigt.
13 ist eine Ansicht, die die Betriebszustände von Kopplungselementen zum Einrichten verschiedener Betriebsstellungen eines Automatikgetriebes im Hybridantriebssystem von 12 zeigt.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen.
Zuerst sei auf die schematische Ansicht von 1 Bezug genommen, in der ein Hybridantriebssystem 10 gezeigt ist, das für die Verwendung in einem Frontmotor-Heckantrieb-Kraftfahrzeug (FH-Fahrzeug) geeignet ist. Das Hybridantriebssystem 10 weist auf: eine Brennkraftmaschine 12, beispielsweise eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, die durch eine Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird, einen Elektromotor/Generator 14, der als ein mit elektrischer Energie betriebener Elektromotor und als ein elektrischer Generator fungiert, ein Planetengetriebe 16 vom Typ mit einem Ritzel und eine Drehmomentübertragungsvorrichtung in der Gestalt eines Automatikgetriebes 18. Diese Brennkraftmaschine 12, der Elektromotor/Generator 14, das Planetengetriebe 16 und das Automatikgetriebe 18 sind in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs angeordnet. Das Automatikgetriebe 18 weist eine Ausgangswelle 19 auf, die durch eine Gelenkwelle und eine Differentialgetriebevorrichtung (die nicht gezeigt sind) betrieblich mit linken und rechten Hinterrädern in Verbindung steht, wodurch eine Antriebskraft zu den Antriebsrädern übertragen wird.
Das Planetengetriebe 16 fungiert als eine Summier-/Verteilergetriebe zum mechanischen Summieren und Verteilen von Kräften und kooperiert mit dem Elektromotor/Generator 14, wodurch ein elektrisch gesteuerter Drehmomentwandler 24 gebildet wird, der in 1 durch eine Strich-Punkt-Linie angegeben ist. Der elektrisch gesteuerte Drehmomentwandler 24 fungiert als eine erste Unterbrechungseinrichtung. Das Planetengetriebe 16 weist auf: ein erstes Rotationselement in der Gestalt eines mit der Brennkraftmaschine 12 durch eine erste Kupplung CE1 in Verbindung stehenden Hohlrads 16r, ein zweites Rotationselement in der Gestalt eines mit einer Läuferwelle 14r des Elektromotors/Generators 14 in Verbindung stehenden Sonnenrads 16s und ein drittes Rotationselement in der Gestalt eines mit einer Ausgangswelle in Verbindung stehenden Planetenträgers 16c, der eine Eingangswelle 26 des Automatikgetriebes 18 darstellt. Das Sonnenrad 16s und der Planetenträger 16c stehen durch eine zweite Kupplung CE2 miteinander in Verbindung.
Die Brennkraftmaschine 12 steht über ein Schwungrad 28 und eine Dämpfungsvorrichtung 30 mit der ersten Kupplung CE1 in Verbindung. Das Schwungrad 28 und die Dämpfungsvorrichtung 30 haben die Aufgabe, Drehzahl- und Drehmomentschwankungen der Brennkraftmaschine 12 zu absorbieren. Die Dämpfungsvorrichtung 30 weist ein elastisches Bauteil, beispielsweise eine Feder oder ein Gummibauteil, auf. Die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 sind Mehrscheiben-Reibkupplungen, die jeweils durch hydraulische Betätigungsvorrichtungen in Eingriff gebracht und freigegeben werden. Die Eingangswelle 26 fungiert nicht nur als ein Eingangsbauteil des Automatikgetriebes 18, sondern auch als ein Ausgangsbauteil des Planetengetriebes 16.
Das Automatikgetriebe 18, das als eine Drehmomentübertragungsvorrichtung fungiert, ist eine Kombination eines vorderen Nebengetriebes 20 und eines hinteren Hauptgetriebes 22. Das Nebengetriebe 20 besteht aus einem Overdrive-Planetenradsatz 32 vom Typ mit einem Ritzel, wohingegen das Hauptgetriebe 22 aus drei Planetenradssätzen 34, 36, 38 besteht, die miteinander in Verbindung stehen. Das Hauptgetriebe 22 hat fünf Vorwärtsantriebsstellungen und eine Rückwärtsantriebsstellung. Das Automatikgetriebe 18 fungiert als eine zwischen der Antriebskraftquelle 12, 14 und dem Antriebsrad des Fahrzeugs angeordnete Drehmomentübertragungsvorrichtung.
Das Nebengetriebe 22 weist eine reibschlüssige Kupplung C0 und Bremse B0 auf, die jeweils durch hydraulische Betätigungsvorrichtungen betätigt werden, sowie eine Freilaufkupplung F0. Das Hauptgetriebe 22 weist reibschlüssige Kupplungen C1, C2 und Bremsen B1, B2, B3, B4 auf, die jeweils durch hydraulische Betätigungsvorrichtungen betätigt werden, sowie Freilaufkupplungen F1, F2.
Da das Automatikgetriebe 18 und der elektrisch gesteuerte Drehmomentwandler 24 bezüglich ihrer Mittellinie symmetrisch sind, sind in 1 nur die oberen Hälften des Automatikgetriebes 18 und des Drehmomentwandlers 24 dargestellt.
Das Automatikgetriebe 18 weist eine in 2 gezeigte hydraulische Steuervorrichtung 44 auf, in der solenoidbetätigte Ventile SL1 bis SL4 integriert sind. Die Solenoide dieser solenoidbetätigten Ventile SL1 bis SL4 werden selektiv erregt und aberregt, um die Kupplungen C0, C1, C2 und Bremsen B0, B1, B2, B3, B4 zum selektiven Einrichten einer der in 3 gezeigten Betriebsstellungen des Automatikgetriebes 18 selektiv in Eingriff zu bringen und freizugeben. Die Betriebsstellungen des Automatikgetriebes 18 bestehen aus einer Neutralstellung ”N”, einer Rückwärtsantriebsstellung ”R” und fünf Vorwärtsantriebsstellungen, d. h. einer Stellung 1. Gang ”1.”, einer Stellung 2. Gang ”2.” einer Stellung 3. Gang ”3.”, einer Stellung 4. Gang ”4.” und einer Stellung 5. Gang ”5.”, wie es in 3 gezeigt ist. Die hydraulische Steuervorrichtung 44 weist ein manuelles Schaltventil 41 auf, das durch ein Zug-Druck-Kabel 43 mit einem Wählhebel 42 mechanisch in Verbindung steht. Die Kupplungen C0 bis C2 und Bremsen B0 bis B4 werden durch die solenoidbetätigten Ventile SL1 bis SL4 und das manuelle Schaltventil 41 gesteuert.
Der Wählhebel 42, der als eine manuell zu betätigende Wähleinrichtung fungiert, hat insgesamt acht Betriebsstellungen, d. h. eine Parkstellung ”P”, eine Neutralstellung ”N”, eine Rückwärtsstellung ”R”, eine Antriebsstellung (DRIVE) ”D”, eine Stellung 4. Gang ”4”, eine Stellung 3. Gang ”3”, eine Stellung 2. Gang ”2” und eine Niedriggangstellung (LOW) ”L”. Die Stellungen ”3”, ”2” und ”L” entsprechen Brennkraftmaschinenbremsstellungen. Wenn der Wählhebel 42 in die Park- oder Neutralstellung ”P”, ”N” (Nichtantriebszustand) betätigt wird, wird das Automatikgetriebe 18 in die entsprechende Park- oder Neutralstellung ”P”, ”N” gebracht, in der durch das Automatikgetriebe 18 keine Drehmomentübertragung erfolgt. Wenn der Wählhebel 42 in die Antriebsstellung ”D” platziert wird, wird das Automatikgetriebe 18 selektiv in eine der in 3 gezeigten fünf Vorwärtsantriebsstellungen ”1.”, ”2.”, ”3.”, ”4.” und ”5.” gebracht, wodurch das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung angetrieben wird. Wenn der Wählhebel 42 in die Rückwärtsstellung ”R” gebracht wird, wird das Automatikgetriebe 18 in die Rückwärtsantriebsstellung ”R” gebracht, um das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung anzutreiben.
In der Tabelle von 3 geben die Symbole ”0” die Eingriffszustände der Kupplungen C, Bremsen B und Freilaufkupplungen F an, wohingegen die Symbole ”•” die Eingriffszustände der Kupplung C0 und Bremsen B1, B4, wenn der Wählhebel in eine der vorstehend genannten Brennkraftmaschinenbremsstellungen geschaltet wird, angeben. Ein Fehlen von den Symbolen ”O” oder ”•” weist auf die Freigabezustände der Kupplungen C, Bremsen B und Freilaufkupplungen F hin.
Die Übersetzungsverhältnisse der fünf Vorwärtsantriebsstellungen ”1.” bis ”5.” des Automatikgetriebes 18 verringern sich schrittweise vom Übersetzungsverhältnis in der Stellung 1. Gang ”1.” zum Übersetzungsverhältnis der Stellung 5. Gang ”5.”, wie es in der Tabelle von 3 beispielhaft gezeigt ist. Die Stellung 4. Gang ”4.” hat ein Übersetzungsverhältnis i₄, das 1 beträgt. Der Planetenradsatz 32 des Nebengetriebes hat ein Übersetzungs- bzw. Zähnezahlverhältnis ρ, das sich aus der Zahl der Zähne Z_S des Sonnenrads geteilt durch die Zahl der Zähne Z_R des Hohlrads ergibt. Das Zähnezahlverhältnis ρ ist kleiner als 1. Die Stellung 5. Gang ”5.” hat ein Übersetzungsverhältnis 15, das (1/(1 + ρ)) beträgt. Die Rückwärtsantriebsstellung ”R” des Automatikgetriebes 18 hat ein Übersetzungsverhältnis i_R, das (1 – 1/_ρ2ρ3) beträgt, wobei _ρ2 und _ρ3 die Zähnezahlverhältnisse der Planetenradsätze 36 bzw. 38 darstellen. Die Übersetzungsverhältnisse der Rückwärtsantriebs- und Vorwärtsantriebsstellungen des Automatikgetriebes 18 sind in der Tabelle von 3 nur zum Zwecke der Veranschaulichung angegeben.
Ein Beispiel des mit dem Wählhebel 42 mechanisch in Verbindung stehenden manuellen Schaltventils 41 ist in 4 gezeigt. Das manuelle Schaltventil 42 nimmt durch einen Fluidkanal 45 von einem Hauptregelventil (nicht dargestellt) einen Leitungsdruck auf. Wenn der Wählhebel 42 in die Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P” gebracht wird, unterbricht ein Steuerkolben 46 die Verbindung des Fluidkanals 45 zu einem Fluidkanal 47 und einem Fluidkanal 48, wodurch zu den Kupplungen C1, C2 kein Fluid geliefert und das Automatikgetriebe 18 mechanisch in den neutralen Zustand gebracht wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass das manuelle Schaltventil 41, das Kabel 43 und die Kupplungen C1, C2 so zusammenwirken, dass sie eine zweite Unterbrechungseinrichtung zum mechanischen Unterbrechen des Drehmomentübertragungswegs zwischen der Antriebskraftquelle und den Antriebsrädern bei einer Betätigung des Hebels 42 in die Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P” (in den Nichtantriebszustand) bilden.
Wenn der Wählhebel 42 in die Antriebsstellung ”D” oder in eine der Brennkraftmaschinenbremsstellungen betätigt wird, wird der Steuerkolben 46 so verschoben, dass er zwischen dem Fluidkanal 45 und dem Fluidkanal 47 eine Verbindung herstellt, wodurch die Kupplung C1 (die Vorwärtsantriebskupplung) durch den Hydraulikdruck aktiviert wird, so dass das Automatikgetriebe 18 mechanisch in einen Vorwärtsantriebszustand gebracht wird. Wenn der Wählhebel 42 in die Rückwärtsstellung ”R” betätigt wird, wird der Steuerkolben 46 so verschoben, dass er zum Fluidkanal 48 eine Verbindung herstellt, wodurch die Kupplung C2 (Rückwärtsantriebskupplung) durch den Hydraulikdruck aktiviert wird, so dass das Automatikgetriebe 18 mechanisch in einen Rückwärtsantriebszustand gebracht wird. Die Kupplungen C1, C2 stehen jeweils mit Speichern 124 bzw. 125 in Verbindung.
Nun sei auf 5 Bezug genommen, in der die Betriebsstellungen des Wählhebels 42 gezeigt sind. Der Wählhebel 42 hat im Besonderen sechs Stellungen, die in Längs- oder Fahrtrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, und zwei Stellungen, die in Quer- oder Seitenrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Der Wählhebel 42 ist an einer geeigneten Lagervorrichtung derart gelagert, dass er in die acht Betriebsstellungen ”P”, ”N”, ”R”, ”D”, ”4”, ”3”, ”2” und ”L” betätigbar ist. Die sechs in Längsrichtung angeordneten Stellungen entsprechen den sechs Stellungen des Steuerkolbens 46 des manuellen Schaltventils 41, wie es in 4 gezeigt ist.
Die hydraulische Steuervorrichtung 44 ist so aufgebaut, wie es nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wird.
In 6 bezeichnen die Bezugszeichen 70, 71 und 72 ein 1-2 Schaltventil, ein 2-3 Schaltventil bzw. ein 3-4 Schaltventil. Unter den in 6 gezeigten Schaltventilen sind Arbeitsfluidverbindungen von Anschlüssen dieser Schaltventile 70, 71, 72 angegeben, wobei die fünf Vorwärtsantriebsstellungen ”1.”, ”2.”, ”3.”, ”4.” und ”5.” als ”1 ”, ”2”, ”3”, ”4” bzw. ”5” dargestellt sind.
Das 2-3 Schaltventil 71 hat einen Eingangsanschluss 73 und einen Bremsanschluss 74, die miteinander kommunizieren, wenn sich das Automatikgetriebe 18 in der Stellung 1. Gang ”1.” oder in der Stellung 2. Gang ”2.” befindet. Die vorstehend genannte dritte Bremse B3 steht durch einen Ölkanal 75 mit dem Bremsanschluss 74 in Verbindung. Der Ölkanal 75 weist ein Blende bzw. ein Drosselventil 76 auf; zwischen dem Drosselventil 76 und der dritten Bremse B3 ist ein Dämpfungsventil 77 angeschlossen. Das Dämpfungsventil 77 hat die Aufgabe, eine kleine Menge des Arbeitsöls aufzunehmen, wodurch bei einem abrupten Anstieg eines auf die dritte Bremse 3 aufgebrachten Leitungsdrucks PL eine Dämpfwirkung erzielt wird.
Das Bezugszeichen 78 in 6 bezeichnet ein B-3 Steuerventil, das vorgesehen ist, um den Eingriffsdruck der dritten Bremse B3 direkt zu regulieren. Das B-3 Steuerventil 78 weist einen Steuerkolben 79, einen Kolben 80 und eine zwischen dem Steuerkolben 79 und dem Kolben 80 befindliche Feder 81 auf. Das B-3 Steuerventil 78 hat einen Eingangsanschluss 82, der durch den Steuerkolben 79 geöffnet und geschlossen wird und an dem der Ölkanal 75 angeschlossen ist, sowie einen Ausgangsanschluss 83, der selektiv mit dem Eingangsanschluss 82 in Verbindung bringbar ist und an dem die dritte Bremse B3 angeschlossen ist. Der Ausgangsanschluss 83 steht mit einem Rückkopplungsanschluss 84 in Verbindung, der teilweise durch einen Endabschnitt des Steuerkolbens 79 definiert wird.
Das B-3 Steuerventil 78 hat des Weiteren einen Anschluss 85, der mit einer Kammer kommuniziert, in der sich die Feder 79 befindet. Das 2-3 Schaltventil 71 hat einen Anschluss 86, der einen Vorwärtsantriebsdruck (einen Leitungsdruck PL) erzeugt, wenn sich das Automatikgetriebe 18 in einer der Vorwärtsantriebsstellungen ”3.”, ”4.” und ”5.” befindet. Der Anschluss 86 steht durch einen Ölkanal 87 mit dem Anschluss 85 des B-3 Steuerventils 78 in Verbindung. Das B-3 Steuerventil 78 hat des weiteren einen an einen Endabschnitt des Kolbens 80 angrenzenden Steueranschluss 88; ein Linearsolenoidventil SLU (2) ist an den Steueranschluss 88 angeschlossen, so dass ein durch das Linearsolenoidventil SLU erzeugter Steuerdruck P_SLU am Steueranschluss 88 wirkt. In dieser Anordnung wird der Hydraulikdruck durch das B-3 Steuerventil 78 in Abhängigkeit von der Federkraft der Feder 81 und des am Anschluss 85 wirkenden Hydraulikdrucks reguliert. Die Federkraft der Feder 81 steigt mit einem Anstieg des auf den Steueranschluss 88 wirkenden Steuerdrucks P_SLU an.
Das Bezugszeichen 89 von 6 bezeichnet ein 2-3 Wegeventil, das einen Steuerkolben 90 einen ersten Kolben 91, eine zwischen dem Steuerkolben 90 und dem ersten Kolben 91 angeordnete Feder 92 und einen zweiten Kolben 93 aufweist, der sich auf der Seite des Steuerkolbens 90 befindet, die vom ersten Kolben 91 entfernt ist. Der Steuerkolben 90 hat einen Steg mit einem kleinen Durchmesser und zwei Stege mit einem großen Durchmesser, wobei der Durchmesser des Stegs mit einem großen Durchmesser größer ist, als der, des Stegs mit dem kleinen Durchmesser. Das 2-3 Wegeventil 89 hat einen an einem mittleren Abschnitt ausgebildeten Abschnitt 94. Ein Ölkanal 95 ist an den Anschluss 94 und an einen Anschluss 96 des 2-3 Schaltventils 71 angeschlossen, wobei der Anschluss 96 mit dem Bremsanschluss 74 kommuniziert, wenn sich das Automatikgetriebe 18 in einer der Vorwärtsantriebsstellungen ”3.”, ”4.” und ”5.” befindet.
Der Ölkanal 95 hat eine Verzweigung, die durch ein Drosselventil mit einem Anschluss 97 des 2-3 Wegeventils 89 in Verbindung steht, der sich zwischen dem vorstehend genannten Steg mit kleinem Durchmesser und einem der beiden Stege mit großem Durchmesser des Steuerkolbens 90 öffnet. Das 2-3 Wegeventil 89 hat des Weiteren einen Anschluss 98, der selektiv mit dem vorstehend genannten Anschluss 94 in Verbindung bringbar ist und durch einen Ölkanal 99 mit einem Solenoidrelais 100 in Verbindung steht.
Das 2-3 Wegeventil 89 hat des weiteren einen Anschluss, der an einen Endabschnitt des ersten Kolbens 91 angrenzt und mit dem Linearsolenoidventil SLU in Verbindung steht, und einen weiteren Anschluss, der an einen Endabschnitt des zweiten Kolbens 93 angrenzt und durch ein Drosselventil mit der zweiten Bremse B2 in Verbindung steht.
Der vorstehend genannte Ölkanal 87 ist vorgesehen, um das Arbeitsöl zur zweiten Bremse B2 zu liefern und von dieser zweiten Bremse B2 ablaufen zu lassen. Der Ölkanal 87 ist mit einer Blende bzw. einem Drosselventil 101, dessen Öffnung einen kleinen Durchmesser hat, und einem Rückschlagventil 102 versehen. Der Ölkanal 87 hat eine Abzweigung 103, die mit einem Rückschlagventil 104 versehen ist, dessen Öffnung einen großen Durchmesser hat. Das Rückschlagventil 104 ist mit einer Rückschlagkugel versehen, die in eine offene Stellung bewegt wird, wenn von der zweiten Bremse B2 Öl abläuft. Die Abzweigung 103 ist an ein Drosselventil-Steuerventil 105 angeschlossen, das nachstehend beschrieben wird.
Das Drosselventil-Steuerventil 105 ist vorgesehen, um die Ablaufrate des Öls von der zweiten Bremse B2 zu steuern. Dieses Drosselventil-Steuerventil 105 weist einen Steuerkolben 106 auf und hat einen Anschluss 107 an einer mittleren Position. Der Anschluss 107 wird durch den Steuerkolben 106 geöffnet und geschlossen und steht mit der zweiten Bremse B2 in Verbindung. Das Drosselventil-Steuerventil 105 hat des weiteren einen an einer Position unterhalb des Anschlusses 107 ausgebildeten Anschluss 108, wie es in 6 zu sehen ist. Die vorstehend genannte Abzweigung 103 des Ölkanals 87 ist an den Anschluss 108 angeschlossen. Das Drosselventil 105 hat des weiteren einen an einer Position oberhalb des Anschlusses 107 ausgebildeten Anschluss 109, wie es in 6 zu sehen ist.
Der Anschluss 109 ist selektiv mit einem Ablaufanschluss in Verbindung bringbar und steht durch einen Ölkanal 110 mit dem Anschluss 111 des B-3 Steuerventils 78 in Verbindung. Der Anschluss 111 ist selektiv mit dem Ausgangsanschluss 83 in Verbindung bringbar, an dem die dritte Bremse B3 angeschlossen ist.
Das Drosselventil-Steuerventil 105 hat des Weiteren einen Steueranschluss 112, der an den Endabschnitt des Steuerkolbens 106 angrenzend ausgebildet ist, der von der Feder entfernt ist, die auf den Steuerkolben 106 wirkt. Dieser Steueranschluss 112 steht durch einen Ölkanal 113 mit einem Anschluss 114 des 3-4 Schaltventils 72 in Verbindung. Dieser Anschluss 114 liefert einen Ausgangsdruck des dritten solenoidbetätigten Ventils SL3, wenn sich das Automatikgetriebe 18 in einer der Vorwärtsantriebsstellungen ”3.”, ”2.” und ”1.” befindet, und liefert einen Ausgangsdruck des vierten solenoidbetätigten Ventils SL4, wenn sich das Automatikgetriebe 18 in der Stellung 4. Gang ”4.” oder in der Stellung 5. Gang ”5.” befindet.
Der Ölkanal 95 hat eine Abzweigung 115, die mit dem Drosselventil-Steuerventil 105 in Verbindung steht. Die Abzweigung 115 ist selektiv mit dem Ablaufanschluss des Drosselventil-Steuerventils 105 in Verbindung bringbar.
Das 2-3 Schaltventil 71 hat einen Anschluss 116, der eine Hydraulikdruckausgabe (den Leitungsdruck PL) hervorbringt, wenn sich das Automatikgetriebe 18 in der Stellung 1. Gang ”1.” oder in der Stellung 2. Gang ”2.” befindet. Dieser Anschluss 116 steht durch einen Ölkanal 118 mit einem Anschluss 117 des 2-3 Wegeventils 89 in Verbindung, der sich in einer Kammer öffnet, in der die Feder 92 angeordnet ist. Das 3-4 Schaltventil 72 hat einen Anschluss 119, der mit dem vorstehend angegebenen Ölkanal 87 kommuniziert, wenn sich das Automatikgetriebe 18 in einer der Stellungen ”3.”, ”2.” und ”1.” befindet. Der Anschluss 119 steht durch einen Ölkanal 120 mit einem Solenoidrelaisventil 100 in Verbindung.
Das Bezugszeichen 121 in 6 bezeichnet einen Speicher für die zweite Bremse B2. Der Speicher 121 hat eine Gegendruckkammer, auf die ein Speichersteuerungsdruck Pac aufgebracht wird, der in Abhängigkeit von einem Steuerdruck P_SLN reguliert wird, der von einem Linearsolenoidventil SLN (2) aufgenommen wird. Wenn das 2-3 Schaltventil 71 betätigt wird, um das Automatikgetriebe 18 von der Stellung 2. Gang ”2.” in die Stellung 3. Gang ”3.” Hoch zu schalten, empfängt die zweite Bremse B2 aus dem Anschluss 86 über den Ölkanal 87 den Vorwärtsantriebsdruck (den Leitungsdruck PL), wodurch ein Kolben 121P des Speichers 121 durch diesen Leitungsdruck PL nach oben verschoben wird. Während der Kolben 121P nach oben verschoben wird, wird der auf die Bremse B2 aufgebrachte Hydraulikdruck PB2 auf einen im wesentlichen konstanten Pegel angehoben, der einer Summe aus einer abwärtsgerichteten Federkraft einer Feder 121S und einer Kraft entspricht, die vom Speichersteuerungsdruck Pac abhängt. Der vorstehend genannte Pegel steigt im Besonderen nach und nach an, wenn die Feder 121S zusammengedrückt wird. Wenn sich der Kolben 121P an seiner oberen Endstellung befindet, nimmt der Druck PB2 den Leitungsdruck PL ein. Der Übergangsdruck PB2 wird also im Verlauf einer 2-3 Hochschaltaktion des Automatikgetriebes 18, während dessen der Kolben 121P nach oben verschoben wird, durch den Speichersteuerungsdruck Pac bestimmt.
Der Speichersteuerungsdruck Pac, der auf den Speicher 121 für die zweite Bremse B2 aufgebracht wird, wird ebenfalls auf den Speicher für die Kupplung C1, die in Eingriff gebracht wird, um die Stellung 1. Gang ”1.” einzurichten, auf den Speicher für die Kupplung C2, die in Eingriff gebracht wird, um die Stellung 4. Gang ”4.” einzurichten, und auf den Speicher für die Bremse B0 aufgebracht, die in Eingriff gebracht wird, um die Stellung 5. Gang ”5.” einzurichten, so dass die Übergangsdrücke dieser Kupplungen C1, C2 und der Bremse B0 durch den Speichersteuerungsdruck Pac gesteuert werden.
Das Bezugszeichen 122 in 6 bezeichnet ein C-0 Ablaßventil; das Bezugszeichen 123 bezeichnet einen Speicher für die Kupplung C0. Das C-0 Ablaßventil 122 wird betätigt, um die Kupplung C0 in den Eingriffszustand zu bringen, damit das Fahrzeug durch eine Brennkraftmaschinenbremskraft abgebremst wird, wenn das Automatikgetriebe 18 in die Stellung zweiter Gang ”2.” geschaltet wird, wobei sich der Schalthebel in der Stellung ”2” befindet.
Das Kupplung-zu-Kupplung-Hochschalten des Automatikgetriebes 18 von der Stellung zweiter Gang ”2.” in die Stellung dritter Gang ”3.” erfolgt durch eine langsame Freigabe der dritten Bremse B3 und ein gleichzeitiges langsam Ineingriffbringen der zweiten Bremse B2. Um bei dieser Kupplung-zu-Kupplung-Hochschaltaktion einen Schaltruck effektiv zu vermindern, werden der Hydraulikdruck der dritten Bremse B3 während deren Freigabe und der Hydraulikdruck der zweiten Bremse B2 während deren Eingriffs durch eine Steuerung des Betriebsverhältnisses des Linearsolenoidventils SLN in Abhängigkeit von einem Eingangsdrehmoment der Eingangswelle 26 des Automatikgetriebes 18 geeignet reguliert. Für weitere Schaltvorgänge des Automatikgetriebes 18 können die Übergangsdrücke der Kupplungen C1, C2 und der Bremse B0 reguliert werden, indem der Speichersteuerungsdruck Pac gesteuert wird, der durch eine Steuerung des Betriebsverhältnisses des Linearsolenoidventils SLN reguliert wird.
Wie es in 2 gezeigt ist, weist das vorstehend genannte Hybridantriebssystem 10 eine Hybridantriebssteuerung 50 sowie die Automatikgetriebesteuerung 52 auf. Jede dieser Steuerungen 50, 52 besteht im Grunde aus einem Mikrocomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Direkt-Zugriffs-Speicher (RAM) und einem Nur-Lese-Speicher (ROM). Die Steuerungen 50, 52 empfangen Ausgangssignale von verschiedenen Erfassungsvorrichtungen oder Sensoren, welche beinhalten: einen Gaspedalsensor 59 zum Erfassen einer Betätigungsgröße _AC eines Gaspedals, einen Elektromotordrehzahlsensor 60 zum Erfassen einer Drehzahl N_M des Elektromotors/Generators 14, einen Elektromotorstrommesser 61 zum Erfassen eines elektrischen Stroms des Elektromotors/Generators 14, der das Drehmoment T_M des Elektromotors 14 angibt, einen Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 62 zum Erfassen einer Drehzahl N_E der Brennkraftmaschine 12, einen Drosselklappensensor 63 zum Erfassen des Öffnungswinkels einer Drosselklappe, das das Drehmoment T_E der Brennkraftmaschine 12 angibt, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 64 zum Erfassen der Drehzahl N_O der Ausgangswelle 19 des Automatikgetriebes 18, die die Fahrgeschwindigkeit V des Kraftfahrzeugs angibt, einen Bremsschalter 65 zum Erfassen einer Betätigung eines Bremspedals, einen Schaltstellungssensor 66 zum Erfassen der momentan gewählten Stellung des Wählhebels, einen Eingangswellendrehzahlsensor 67 zum Erfassen einer Drehzahl N_I der Eingangswelle 26 des Automatikgetriebes 18, einen Moduswählschalter 68 zum Wählen eines Betriebsmodus des Hybridantriebssystems 10 und einen Startschalter 69 zum Starten des Hybridantriebssystems 10.
Das Drehmoment T_E der Brennkraftmaschine 12 kann aus dem Drosselklappenöffnungswinkel oder der Kraftstoffeinspritzmenge in die Brennkraftmaschine 12 erhalten werden.
Die Hybridantriebssteuerung 50 ist so angepaßt bzw. ausgebildet, dass sie den Öffnungswinkel der Drosselklappe sowie die Kraftstoffeinspritzung und den Zündzeitpunkt der Brennkraftmaschine 12 steuert, wodurch die Ausgangsleistung (Ausgangskraft oder Ausgangsdrehmoment) der Brennkraftmaschine 12 in Abhängigkeit von dem besonderen Betriebs- bzw. Antriebszustand des Fahrzeugs gesteuert wird.
Der Elektromotor/Generator 14 steht durch eine Elektromotor/Generator-Steuerung 56 mit einer Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie in Verbindung, wie es in 7 gezeigt ist. Die Hybridantriebssteuerung 50 steuert die Elektromotor/Generator-Steuerung 56 so, dass der Elektromotor/Generator 14 selektiv in einen Antriebszustand, einen Ladezustand und einen Leerlaufzustand gebracht wird. Im Antriebszustand wird der Elektromotor/Generator 14 als ein Elektromotor betrieben, wodurch ein bestimmtes Drehmoment vorgesehen wird, wobei der Elektromotor von der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie mit elektrischer Energie versorgt wird. Im Ladezustand wird der Elektromotor/Generator 14 durch ein regeneratives Bremsen (d. h. durch ein elektrisches Bremsdrehmoment des Elektromotors/Generators per se) als ein elektrischer Generator oder Dynamo betrieben, so dass die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie mit elektrischer Energie geladen wird. Im Leerlaufzustand wird der Elektromotor/Generator 14 in einen Nichtladezustand versetzt, indem die Läuferwelle 14r frei rotieren kann, ohne ein Drehmoment zu übertragen.
Eine in der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 kann aus dem elektrischen Strom oder der Ladeeffizienz des Elektromotors/Generators 14 erhalten werden, wenn dieser als der elektrische Generator zum Laden der Speichervorrichtung 58 betrieben wird.
Die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 werden von der Hybridantriebssteuerung 50 durch solenoidbetätigte Ventile des hydraulischen Schaltkreises gesteuert. Das Automatikgetriebe 18 wird von der Automatikgetriebesteuerung 52 durch die vorstehend genannten solenoidbetätigten Ventile SL1 bis SL4 und die Linearsolenoidventile SLU, SLT und SLN der hydraulischen Steuervorrichtung 44 gesteuert, wodurch das Automatikgetriebe 18 in Abhängigkeit vom Antriebszustand des Fahrzeugs, beispielsweise in Abhängigkeit von der Betätigungsgröße _AC des Gaspedals und der Fahrzeugfahrgeschwindigkeit V, und gemäß einem aus vorgegebenen Schaltmustern gewählten Schaltmuster in die optimale Stellung geschaltet wird. Die Automatikgetriebesteuerung 52 fungiert als eine Schaltsteuereinrichtung.
Eine Spannungsumwandlungssteuervorrichtung 130 ist an die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie angeschlossen. Diese Vorrichtung 130, welche ein Chopper-Schaltkreis sein kann, ist so ausgebildet, dass sie eine von der Speichervorrichtung 58 gelieferte elektrische Energie in eine in einer zweiten Vorrichtung 132 zur Speicherung elektrischer Energie zu speichernde elektrische Energie einer relativ niedrigen Spannung umwandelt oder eine von der zweiten Speichervorrichtung 132 abgegebene elektrische Energie in eine in der ersten Speichervorrichtung 58 zu speichernde elektrische Energie von einer relativ hohen Spannung umwandelt. Die Spannungsumwandlungssteuervorrichtung 130 ist während der Steuerung der Hybridantriebssteuerung 50 in Betrieb.
Die Hybridantriebssteuerung 50 ist so ausgebildet, dass sie eine Elektromotorsteuervorrichtung 134 steuert, die wiederum eine Ausgangsleistung eines Elektromotors 136, der durch eine von der zweiten Vorrichtung 132 zur Speicherung elektrischer Energie gelieferte elektrische Energie betrieben wird, steuert, um eine Zusatzvorrichtung 138, beispielsweise einen Kompressor oder eine Klimaanlage, anzutreiben. In der vorliegenden Anordnung kann die Zusatzvorrichtung 70 durch den Elektromotor 136 ungeachtet der Betriebszustände der Brennkraftmaschine 12 und des Elektromotors/Generators 14 angetrieben werden.
Die Hybridantriebssteuerung 50 ist so ausgebildet, dass sie eine im Ablaufdiagramm von 8 veranschaulichte Subroutine zur Bestimmung des Betriebsmodus ausführt, die einen der in 8 gezeigten neun Betriebsmodi des Hybridantriebssystems 10 wählt und die Brennkraftmaschine 12 wie auch den elektrisch gesteuerten Drehmomentwandler 24 in dem gewählten Modus betreibt, wie es in der am 12. November 1996 eingereichten U.S.-Patentanmeldung Nr. 08/746483 offenbart ist. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die Hybridantriebssteuerung 50 so ausgebildet, dass sie die Ausgangssignale der vorstehend beschriebenen, verschiedenen Sensoren aufnimmt. Die zur Ausführung der Subroutine zur Bestimmung des Betriebsmodus von 8 angepaßte Hybridantriebssteuerung 50 fungiert als eine Moduswähleinrichtung zum Wählen eines einer Vielzahl von Betriebs- oder Antriebsmodi des Kraftfahrzeugs.
Die in 8 gezeigte Subroutine zur Bestimmung des Betriebsmodus beginnt mit dem Schritt S1, um zu bestimmen, ob ein Befehl vorliegt, der ein Starten der Brennkraftmaschine 12 erfordert, wodurch das Fahrzeug durch die als die Antriebskraftquelle verwendete Brennkraftmaschine 12 angetrieben oder der Elektromotor/Generator 14 zum Laden der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie betrieben wird.
Wenn im Schritt S1 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S2, um einen Betriebsmodus 9 auszuwählen. In diesem Betriebsmodus 9 werden die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 in Eingriff gebracht (in den ON Zustand geschaltet), wie es in der Tabelle von 9 gezeigt ist; ferner wird der Elektromotor/Generator 14 betrieben, um die Brennkraftmaschine 12 über das Planetengetriebe 16 zu starten, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge und weitere Zustände der Brennkraftmaschine 10 geeignet gesteuert werden.
Wenn dieser Betriebsmodus 9, während eines stationären Zustands des Fahrzeugs gewählt wird, erfolgt das Starten der Brennkraftmaschine 12, wobei sich das Automatikgetriebe 18 in der neutralen Stellung ”N” befindet. Wenn der Betriebsmodus 9 während des Fahrzeugbetriebs gewählt wird, wobei der Elektromotor/Generator 14 wie in einem Betriebsmodus 1, in dem sich die erste Kupplung CE1 im Freigabezustand befindet, als die Antriebskraftquelle verwendet wird, wird die erste Kupplung CE1 in Eingriff gebracht und der Elektromotor/Generator 14 so betrieben, dass er eine Ausgangsleistung (Ausgangskraft, Ausgangsdrehmoment) vorsieht, die um einen bestimmten Überschussbetrag größer ist als die für den Antrieb des Fahrzeugs notwendige Ausgangsleistung, so dass die Brennkraftmaschine 12 durch die überschüssige Ausgangsleistung des Elektromotors/Generators 14 gestartet wird.
Selbst wenn das Fahrzeug angetrieben wird, kann die Brennkraftmaschine 12 im Betriebsmodus 9 gestartet werden, indem das Automatikgetriebe 18 vorübergehend in die neutrale Stellung gebracht wird. Die Brennkraftmaschine 12 kann somit durch den Elektromotor/Generator 14 gestartet werden. Bei dieser Anordnung ist kein ausschließlicher Anlasser (beispielsweise ein Elektromotor) zum Starten der Brennkraftmaschine 12 erforderlich, wodurch das Hybridantriebssystem 10 kostengünstig zur Verfügung steht.
Wenn im Schritt S1 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, d. h. wenn kein Befehl vorliegt, der ein Starten der Brennkraftmaschine 12 erfordert, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S3, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug abgebremst werden muss oder nicht. Diese Bestimmung kann beispielsweise ausgeführt werden, indem bestimmt wird, ob (a) ein Bremssystem des Fahrzeugs aktiviert ist (ob das Bremspedal betätigt wird) oder nicht, (b) ob sich der Wählhebel in der Brennkraftmaschinenbremsstellung ”L” oder ”2” befindet, wobei die Betätigungsgröße _AC des Gaspedals null ist, oder (c) ob die Betätigungsgröße _AC des Gaspedals null ist. In der Brennkraftmaschinenbremsstellung ”L” oder ”2” erfährt das Fahrzeug, wenn die Betätigungsgröße _AC des Gaspedals null ist, im allgemeinen eine Brennkraftmaschinenbremswirkung.
Wenn im Schritt S3 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S4, um zu bestimmen, ob eine in der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 gleich oder größer ist als ein bestimmter oberer Grenzwert B. Wenn im Schritt S4 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S5, um einen Betriebsmodus 8 zu wählen. Wenn im Schritt S4 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S6, um einen Betriebsmodus 6 zu wählen. Der obere Grenzwert B ist ein oberer Grenzwert der gespeicherten elektrischen Energiemenge SOC1, unterhalb dessen die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie geladen werden darf. Der obere Grenzwert B wird in Abhängigkeit von den Lade- und Entladeeffizienzen der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie bestimmt. Der obere Grenzwert B entspricht beispielsweise 80% der vollen Kapazität der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie.
In dem im Schritt S5 gewählten Betriebsmodus 8 stehen die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 in Eingriff (sind in den ON Zustand geschaltet), wie es in der Tabelle von 9 gezeigt ist; der Elektromotor/Generator 14 befindet sich in einem Leerlaufzustand. Die Brennkraftmaschine 12 ist des weiteren in den OFF Zustand geschaltet, d. h. die Drosselklappe ist geschlossen und es erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung. Als Folge davon erfährt das Fahrzeug aufgrund des Schleppwiderstands der Brennkraftmaschine 12 eine Brennkraftmaschinenbremswirkung, wodurch die Betätigungsgröße des Bremspedals durch den Fahrzeugbediener vermindert und die Steuerung des Fahrzeugbetriebs erleichtert wird. Da sich im Betriebsmodus 8 der Elektromotor/Generator 14 im Leerlaufzustand befindet und frei rotieren kann, wird die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie vor einer Überladung und einer daraus resultierenden Verschlechterung ihrer Lade- und Entladeeffizienzen bewahrt.
Wenn im Schritt S6 der Betriebsmodus 6 gewählt wird, wird die erste Kupplung CE1 freigegeben (in den OFF Zustand geschaltet), die zweite Kupplung CE2 in Eingriff gebracht (in den ON Zustand geschaltet) und die Brennkraftmaschine 12 in den OFF Zustand geschaltet; der Elektromotor/Generator 14 befindet sich im Ladezustand, wie es in der Tabelle von 9 gezeigt ist, wodurch er durch eine kinetische Energie des Kraftfahrzeugs betrieben wird, so dass die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie geladen wird und gleichzeitig auf das Fahrzeug eine regenerative Bremswirkung aufgebracht wird. Die regenerative Bremswirkung vermindert die erforderliche Betätigungsgröße des Bremspedals und erleichtert die Steuerung des Fahrzeugbetriebs.
Im Betriebsmodus 6, in dem die Brennkraftmaschine 12 vom Planetengetriebe 16 getrennt ist, wobei sich die erste Kupplung CE1 im Freigabezustand befindet, wird ein Energieverlust des Fahrzeugs aufgrund des Schleppwiderstands der Brennkraftmaschine 12 verhindert. Da der Betriebsmodus 6 gewählt wird, wenn die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 kleiner ist als der obere Grenzwert B, wird die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie ferner vor einer Überladung und einer daraus resultierenden Verschlechterung ihrer Lade- und Entladeeffizienzen bewahrt.
Wenn im Schritt S3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, d. h. wenn kein Befehl vorliegt, der ein Abbremsen des Fahrzeugs erfordert, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S7, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug durch einen Betrieb der Brennkraftmaschine 12 gestartet werden muß. Diese Bestimmung kann erfolgen, indem bestimmt wird, ob sich das Fahrzeug während seines Antriebs mit der Brennkraftmaschine 12, die wie im Betriebsmodus 3 (der nachstehend beschrieben wird) als die Antriebskraftquelle verwendet wird, in einem vorübergehenden Haltezustand befindet. Der vorübergehende Haltezustand des Fahrzeugs kann beispielsweise erfaßt werden, indem überprüft wird, ob die Ausgangsdrehzahl N_O der Ausgangswelle 19 des Automatikgetriebes 18 null beträgt. Die Ausgangswellendrehzahl N_O ist nämlich dann null, wenn das Fahrzeug stationär ist.
Wenn im Schritt S7 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S8, um zu bestimmen, ob sich der Wählhebel 42 in einem Nichtantriebszustand (in einer Nichtantriebsstellung) befindet, d. h. in der Park- oder Neutralstellung ”P”, ”N”. Wenn im Schritt S8 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, d. h. wenn sich der Wählhebel 42 nicht in der Nichtantriebsstellung befindet, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S9, um einen Betriebsmodus 5 zu wählen. Wenn im Schritt S8 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, d. h. wenn sich der Wählhebel 42 in der Nichtantriebsstellung ”P”, ”N” befindet, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S10, um einen Betriebsmodus 7 zu wählen.
In dem im Schritt S9 gewählten Betriebsmodus 5 steht die erste Kupplung CE1 in Eingriff (in den ON Zustand geschaltet) und die zweite Kupplung CE2 ist freigegeben (in den OFF Zustand geschaltet); ferner ist die Brennkraftmaschine 12 in Betrieb, wie es in der Tabelle von 9 gezeigt ist, wodurch das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 12 gestartet wird, wobei das regenerative Bremsdrehmoment des Elektromotors/Generators 14 geeignet gesteuert wird. In diesem Fall wird das regenerative Bremsdrehmoment erzeugt, um ein gewünschtes Fahrzeugstartdrehmoment (”Kriechdrehmoment”) zu erhalten, selbst wenn das Gaspedal nicht betätigt wird, d. h. wenn die Betätigungsgröße _AC des Gaspedals im wesentlichen null beträgt.
Die Verhältnisse des Brennkraftmaschinendrehmoments T_E, des Ausgangsdrehmoments des Planetengetriebes 16 und des Elektromotordrehmoments T_M verhalten sich im besonderen wie 1:(1 + E):E, wobei E ein Übersetzungs- bzw. Zähnezahlverhältnis des Planetengetriebes 16 darstellt ( = Zahl der Zähne des Sonnenrads 16s geteilt durch die Zahl der Zähne des Hohlrads 16r). Wenn das Zähnezahlverhältnis E beispielsweise etwa 0,5 beträgt (wie in einem normalen Planetengetriebe), wird das Drehmoment des Elektromotors/Generators 14 so gesteuert, dass es die Hälfte des Brennkraftmaschinendrehmoments T_E beträgt, so dass am Planetenträger 16c des Planetengetriebes 16 etwa das 1,5-fache des Brennkraftmaschinendrehmoments T_E erzeugt wird.
In der vorstehenden Anordnung kann das Fahrzeug mit einem (1 + E)/E-fachen des Drehmoments des Elektromotors/Generators 14 gestartet werden. Wenn der Elektromotor/Generator 14 im Leerlaufzustand gehalten wird, wobei dem Elektromotor kein Strom zugeführt wird, wird am Planetenträger 16c kein Ausgangsdrehmoment abgegeben, wobei die Läuferwelle 14r bloß in die Rückwärtsrichtung rotiert, wodurch das Fahrzeug stationär gehalten wird.
In dem vorstehend beschriebenen Fall fungiert das Planetengetriebe 16 als eine Fahrzeugstartkupplung und ein Drehmomentverstärker. Da das Elektromotordrehmoment T_M (das regenerative Bremsdrehmoment) von null aus nach und nach erhöht wird, wodurch eine Reaktionskraft des Elektromotors/Generators 14 angehoben wird, kann das Fahrzeug mit dem (1 + E)-fachen des Brennkraftmaschinendrehmoments T_E ruckfrei gestartet werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Abschnitt der Hybridantriebssteuerung 50, der für die Durchführung des Schritts S9 zum Wählen des Betriebsmodus 5 zugeteilt ist, als Teil einer Anfahrsteuereinrichtung fungiert, die, wenn der Wählhebel 42 von der Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P” (vom Nichtantriebszustand) in die Antriebsstellung ”D” (in den Antriebszustand) betätigt wird, ein Reaktionsdrehmoment des Elektromotors/Generators 14 von null aus erhöht, wodurch eine Kraft von der Brennkraftmaschine 12 zum Ausgangsbauteil 26 des Planetengetriebes 16 übertragen wird.
Der Elektromotor/Generator 14, der im Hybridantriebssystem 10 der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, hat eine Drehmomentkapazität, die etwa das E-fache des maximalen Drehmoments der Brennkraftmaschine 12 beträgt. Die Drehmomentkapazität und Größe des Elektromotors/Generators 14 sind also minimiert, um die Größe und Herstellkosten des Hybridantriebssystems 10 so niedrig wie möglich zu halten, während gleichzeitig das erforderliche Drehmoment aber gewährleistet wird.
Das vorliegende Hybridantriebssystem 10 ist ferner so ausgebildet, dass der Öffnungswinkel der Drosselklappe und die Kraftstoffeinspritzmenge mit einem Anstieg des Elektromotordrehmoments T_M ansteigen, so dass ein Stillstand der Brennkraftmaschine 12 aufgrund eines Anstiegs der Reaktionskraft des Elektromotors/Generators 14 infolge eines Abfalls der Brennkraftmaschinendrehzahl N_E verhindert wird.
In dem im Schritt S10 gewählten Betriebsmodus 7 steht die erste Kupplung CE1 in Eingriff (ist in den ON Zustand geschaltet); die zweite Kupplung CE2 ist freigegeben (in den OFF Zustand geschaltet); des weiteren ist die Brennkraftmaschine 12 in Betrieb, wobei sich der Elektromotor/Generator 14 im Leerlaufzustand und dadurch das Hybridantriebssystem 10 in einem elektrisch neutralen Zustand befindet, wie es in der Tabelle von 9 gezeigt ist. In diesem Betriebsmodus 7 wird vom Planetenträger 16c kein Ausgangsdrehmoment abgegeben, wobei die Läuferwelle 14r des Elektromotors/Generators 14 frei in Rückwärtsrichtung rotiert. Wenn dieser Betriebsmodus 7 während des Betriebs des Fahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine 12 wie im Betriebsmodus 2 und 3 als die Antriebskraftquelle verwendet wird, eingerichtet wird, erfordert der Haltezustand des Fahrzeugs kein Schalten der Brennkraftmaschine 12 in den OFF Zustand; das Fahrzeug kann wie im Betriebsmodus 5 durch die Brennkraftmaschine 12 gestartet werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Abschnitt der Hybridantriebssteuerung 50, die für die Durchführung des Schritts S10 zum Wählen des Betriebsmodus 7 zugeteilt ist, mit dem elektrisch gesteuerten Drehmomentwandler 24 kooperiert, wodurch eine erste Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen des Drehmomentübertragungswegs zwischen der Antriebskraftquelle und den Antriebsrädern geschaffen wird.
Im Betriebsmodus 7 wird der Öffnungswinkel der Drosselklappe wie im Betriebsmodus 2 (im Brennkraftmaschinenantriebsmodus) in Abhängigkeit von der Betätigungsgröße _AC des Gaspedals gesteuert. Die Brennkraftmaschine 12 wird bei Leerlaufdrehzahl betrieben, wenn sich das Gaspedal in der nicht betätigten Stellung befindet, d. h. wenn die Betätigungsgröße _AC im Wesentlichen null beträgt. Daher ist ersichtlich, dass der Abschnitt der Hybridantriebssteuerung 50, der für die Durchführung des Schritts S10 zugeteilt ist, auch als eine Einrichtung zum Einrichten eines elektrisch neutralen Zustands dient, die das Hybridantriebssystem 10 in einen elektrischen neutralen Zustand bringt, wenn der Wählhebel 42 in die Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P” betätigt wird. Im elektrisch neutralen Zustand befindet sich der Elektromotor/Generator 14 im Leerlaufzustand, wobei die Läuferwelle 14r frei rotieren kann.
Wenn im Schritt S7 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, d. h. wenn ein Starten des Fahrzeugs durch die Brennkraftmaschine 12 nicht erforderlich ist, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S11, um zu bestimmen, ob eine momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd des Hybridantriebssystems 10 gleich oder kleiner ist als ein bestimmter erster Schwellenwert P1. Die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd ist eine Ausgangsleistung des Hybridantriebssystems 10, die erforderlich ist, um das Fahrzeug gegen einen Fahrwiderstand anzutreiben. Diese momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd wird gemäß einem bestimmten Datenverzeichnis oder einer bestimmten Gleichung in Abhängigkeit von der Betätigungsgröße _AC des Gaspedals, einer Änderungsrate dieses Werts _AC, der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs (der Drehzahl N_O der Ausgangswelle 19) oder der momentan eingerichteten Betriebsstellung des Automatikgetriebes 18 berechnet.
Der bestimmte erste Schwellenwert P1 ist ein Grenzwert der Ausgangsleistung, oberhalb dessen das Fahrzeug nur durch die als die Antriebskraftquelle verwendete Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird und unterhalb dessen das Fahrzeug nur durch den als die Antriebskraftquelle verwendeten Elektromotor/Generator 14 angetrieben wird. Das Fahrzeug befindet sich also in einem Betriebszustand bei mittlerer Last oder hoher Last, wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd größer ist als der erste Schwellenwert Pb, und in einem Betriebszustand bei niedriger Last, wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder kleiner ist als der erste Schwellenwert P1. Der erste Schwellenwert P1 wird beispielsweise in Abhängigkeit von der Energieeffizienz während des Antriebs des Fahrzeugs (wobei die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie durch eine Betätigung der Brennkraftmaschine 12 geladen werden kann) experimentell bestimmt, so dass die Abgasemissionen und den Kraftstoffverbrauch minimiert werden.
Wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder kleiner ist als der erste Schwellenwert P1, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S12, um zu bestimmen, ob die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 gleich oder größer ist als ein bestimmter unterer Grenzwert A. Wenn im Schritt S12 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S13, um einen Betriebsmodus 1 zu wählen. Wenn im Schritt S12 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S14, um einen Betriebsmodus 3 zu wählen.
Der untere Grenzwert A ist ein unterer Grenzwert, der gespeicherten elektrischen Energiemenge SOC1, oberhalb dessen die elektrische Energie, die in der Speichervorrichtung 58 gespeichert ist, für den Betrieb des Elektromotors/Generators 14 als die Antriebskraftquelle verwendet werden kann. Der untere Grenzwert A wird in Abhängigkeit von den Lade- und Entladeeffizienzen der Speichervorrichtung 58 bestimmt. Der untere Grenzwert A liegt beispielsweise bei etwa 70% der vollen Kapazität der Speichervorrichtung 58.
In dem im Schritt S13 gewählten Betriebsmodus 1 ist die erste Kupplung CE1 freigegeben (in den OFF Zustand geschaltet); ferner ist die Brennkraftmaschine 12 in den OFF Zustand geschaltet, wohingegen der Elektromotor/Generator 14 in Betrieb ist, um die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd vorzusehen, wie es in der Tabelle von 9 gezeigt ist, so dass das Fahrzeug nur durch den als die Antriebskraftquelle verwendeten Elektromotor/Generator 14 angetrieben wird.
Auch in diesem Betriebsmodus 1 ist die Brennkraftmaschine 12 vom Planetengetriebe 16 getrennt, so dass der Energieverlust aufgrund des Schleppwiderstands der Brennkraftmaschine 12 wie im Betriebsmodus 6 verhindert wird; der Elektromotor kann daher in geeigneter Weise mit einer hohen Effizienz betrieben werden, wobei das Automatikgetriebe 18 geeignet geschaltet wird.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass der Betriebsmodus 1 gewählt wird, d. h. der Elektromotor/Generator 14 als die Antriebskraftquelle verwendet wird, wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder kleiner ist als der erste Schwellenwert P1 und die elektrische Energiemenge SOC1, die in der Speichervorrichtung 58 gespeichert ist, gleich oder größer ist als der untere Grenzwert A. Wenn in diesem Fall das Fahrzeug durch den Elektromotor/Generator 14 (im Betriebsmodus 1) angetrieben wird, ist die Energieeffizienz höher und der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionsmenge niedriger als wenn das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 12 (im Betriebsmodus 2) angetrieben wird. Die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie wird des weiteren, wenn die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 unter den unteren Grenzwert A fällt, vor einem zu hohen Energieverbrauch bewahrt, was zu einer Verschlechterung der Lade- und Entladeeffizienzen der Speichervorrichtung 58 führen würde.
In dem im Schritt S14 gewählten Betriebsmodus 3 stehen die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 in Eingriff (sind in den ON Zustand geschaltet); die Brennkraftmaschine 12 ist in den ON Zustand geschaltet und der Elektromotor/Generator 14 befindet sich im Ladezustand, um die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie durch ein regeneratives Bremsen zu laden, wie es in der Tabelle von 9 gezeigt ist, wodurch das Fahrzeug durch die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12 angetrieben und die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie gleichzeitig mit der durch den Elektromotor/Generator 14 erzeugten elektrischen Energie geladen wird. In diesem Betriebsmodus 3 wird die Brennkraftmaschine 12 so betrieben, dass eine Ausgangsleistung vorgesehen wird, die größer ist als die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd; der elektrische Strom des Elektromotors/Generators 14 wird so gesteuert, dass er eine überschüssige Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12 aufnimmt, um die Speichervorrichtung 58 zu laden.
Wenn im Schritt S11 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, d. h. wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd größer ist als der erste Schwellenwert P1, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S15, um zu bestimmen, ob die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd kleiner ist als ein bestimmter zweiter Schwellenwert P2, der größer ist als der erste Schwellenwert P1, d. h. ob die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd größer ist als der erste Schwellenwert P1 und kleiner als der zweite Schwellenwert P2, also in einem bestimmten Bereich zwischen P1 und P2 liegt.
Dieser zweite Schwellenwert P2 ist ein Grenzwert der Ausgangsleistung, unterhalb dessen das Fahrzeug nur durch die als die Antriebskraftquelle verwendete Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird und oberhalb dessen das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 12 wie auch den Elektromotor/Generator 14 als die Antriebskraftquellen angetrieben wird. Das Fahrzeug befindet sich also in einem Antriebszustand bei mittlerer Last, wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd kleiner ist als der zweite Schwellenwert P2 und in einem Betriebszustand bei hoher Last, wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert P2. Der zweite Schwellenwert P2 wird beispielsweise in Abhängigkeit von der Energieeffizienz während des Antriebs des Fahrzeugs (in dem die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie durch einen Betrieb der Brennkraftmaschine 12 geladen werden kann) experimentell bestimmt, so dass die Abgasemissionen und den Kraftstoffverbrauch minimiert werden.
Wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd größer ist als der erste Schwellenwert P1 und kleiner als der zweite Schwellenwert P2, d. h. wenn im Schritt S15 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S16, um zu bestimmen, ob die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 gleich oder größer ist als der vorstehend genannte bestimmte untere Grenzwert A. Wenn im Schritt S16 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S17, um einen Betriebsmodus 2 zu wählen. Wenn im Schritt S16 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S14, um den vorstehend erwähnten Betriebsmodus 3 zu wählen.
Wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert P2, d. h. wenn im Schritt S15 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S18, um zu bestimmen, ob die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 gleich oder größer ist als der untere Grenzwert A. Wenn im Schritt S18 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S19, um einen Betriebsmodus 4 zu wählen. Wenn im Schritt S18 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt S17, um den Betriebsmodus 2 zu wählen.
In dem im Schritt S17 gewählten Betriebsmodus 2 stehen die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 in Eingriff (sind in den ON Zustand geschaltet); die Brennkraftmaschine 12 ist in Betrieb, wodurch die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd erzeugt wird, während sich der Elektromotor/Generator 14 im Leerlaufzustand befindet, wie es in 9 gezeigt ist, wodurch das Fahrzeug nur durch die als die Antriebskraftquelle verwendete Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird.
In dem im Schritt S19 gewählten Betriebsmodus 4 stehen die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 in Eingriff (sind in den ON Zustand geschaltet); die Brennkraftmaschine 12 und der Elektromotor/Generator 14 sind in Betrieb, wie es in der Tabelle von 9 gezeigt ist, wodurch das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 12 wie auch den Elektromotor/Generator 14 angetrieben wird, die als die Antriebskraftquellen verwendet werden.
Im Betriebsmodus 4, der gewählt wird, wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert P2, werden die Brennkraftmaschine 12 wie auch der Elektromotor/Generator 14 als die Antriebskraftquellen für den Antrieb des Fahrzeugs betrieben, so dass eine Verschlechterung der Energieeffizienz im Vergleich zum Betriebsmodus 1 oder 2, in dem entweder die Brennkraftmaschine 12 oder der Elektromotor/Generator 14 als die Antriebskraftquelle verwendet wird, weniger wahrscheinlich ist. Diesbezüglich können der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen, wenn die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert P2, im Betriebsmodus 4 in stärkerem Maß verringert werden als im Betriebsmodus 1 oder 2. Da der Betriebsmodus 4 nur dann gewählt wird, wenn die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 gleich oder größer ist als der untere Grenzwert A, wird die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie ferner vor einem allzu hohen Energieverbrauch bewahrt, wobei die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 unter den unteren Grenzwert A fällt, was zu einer Verschlechterung der Lade- und Entladeeffizienzen der Speichervorrichtung 58 führen würde.
Wie es vorstehend beschrieben wurde, werden die Betriebsmodi 1 bis 4 in den folgenden Betriebszuständen des Fahrzeugs gewählt. Wenn die in der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 nicht kleiner ist als der untere Grenzwert A, wird, wenn sich das Fahrzeug im Betriebszustand bei niedriger Last befindet, wobei die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder kleiner ist als der erste Schwellenwert P1, der Betriebsmodus 1 gewählt, wodurch das Fahrzeug nur durch den Elektromotor/Generator 14 als die Antriebskraftquelle angetrieben wird. Des weiteren wird im Schritt S17 der Betriebsmodus 2 gewählt, wodurch das Fahrzeug nur durch die Brennkraftmaschine 12 als die Antriebskraftquelle angetrieben wird, wenn sich das Fahrzeug im Betriebszustand bei mittlerer Last befindet, wobei die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd größer ist als der erste Schwellenwert P1 und kleiner als der zweite Schwellenwert P2; der Betriebsmodus 4 wird im Schritt S19 gewählt, um das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 12 wie auch den Elektromotor/Generator 14 als die Antriebskraftquellen anzutreiben, wenn sich das Fahrzeug im Betriebszustand bei hoher Last befindet, wobei die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert P2.
Wenn die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 kleiner ist als der untere Grenzwert A, wird, wenn sich das Fahrzeug im Betriebszustand bei mittlerer Last befindet, wobei die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd kleiner ist als der zweite Schwellenwert P2, im Schritt S14 der Betriebsmodus 3 gewählt, wodurch das Fahrzeug nur durch die Brennkraftmaschine 12 als die Antriebskraftquelle angetrieben und die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie gleichzeitig geladen wird; im Schritt S17 wird ferner der Betriebsmodus 2 gewählt, wodurch das Fahrzeug nur durch die Brennkraftmaschine 12 angetrieben und die Speichervorrichtung 58 nicht geladen wird, wenn sich das Fahrzeug im Betriebszustand bei hoher Last befindet, wobei die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert P2.
Der Betriebsmodus 2 wird im Schritt S17 in den folgenden beiden Fällen gewählt: 1) wenn sich das Fahrzeug im Betriebszustand bei mittlerer Last befindet, während die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd größer ist als der erste Schwellenwert P1 und kleiner als der zweite Schwellenwert P2 und die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 nicht kleiner ist als der untere Grenzwert A; und 2) wenn sich das Fahrzeug im Betriebszustand bei hoher Last befindet, während die momentan erforderliche Ausgangsleistung Pd gleich oder größer ist als der zweite Schwellenwert P2 und die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 kleiner ist als der untere Grenzwert A. Im Betriebszustand des Fahrzeugs bei mittlerer Last ist die Energieeffizienz, wenn das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird, im allgemeinen höher als wenn das Fahrzeug durch den Elektromotor/Generator 14 angetrieben wird. Dementsprechend können der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen im Betriebsmodus 2 stärker vermindert werden als im Betriebsmodus 1.
Im Betriebszustand bei hoher Last hat es sich im allgemeinen als vorteilhaft erwiesen, den Betriebsmodus 4 zu wählen, in dem das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 12 wie auch den Elektromotor/Generator 14 angetrieben wird. Wenn die in der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 jedoch kleiner ist als der untere Grenzwert A, ist es vorteilhaft, den Betriebsmodus 2 zu wählen, d. h. das Fahrzeug nur durch die als die Antriebskraftquelle verwendete Brennkraftmaschine 12 anzutreiben, um eine Verschlechterung der Lade- und Entladeeffizienzen der Speichervorrichtung 58 aufgrund eines Abfalls der gespeicherten elektrischen Energiemenge SOC1 unter den unteren Grenzwert A zu verhindern.
Wie vorstehend erläutert, kooperiert die für die Durchführung des Schritts 10 der Subroutine von 8 zur Bestimmung des Betriebsmodus angepaßte Hybridantriebssteuerung 50 zum Einrichten des elektrisch neutralen Modus oder Zustands (des Betriebsmodus 7) des Hybridantriebssystems 10 (genauer gesagt des elektrisch gesteuerten Drehmomentwandlers 24) mit dem elektrisch gesteuerten Drehmomentwandler 24, wodurch die erste Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen eines Drehmomentübertragungswegs zwischen der Antriebskraftquelle 12, 14 und den Antriebsrädern vorgesehen wird. Daneben kooperieren das manuelle Schaltventil 41, das Kabel 43 und die erste und zweite Kupplung C1, C2, wodurch die zweite Unterbrechungseinrichtung zum mechanischen Unterbrechen des Drehmomentübertragungswegs bei einer Betätigung des Wählhebels 42 in den Nichtantriebszustand oder in die Nichtantriebsstellung (beispielsweise in die Neutralstellung ”N” oder Parkstellung ”P”) vorgesehen wird. Das manuelle Schaltventil 41 wird durch eine mechanische Bewegung des Wählhebels 42 in den neutralen Zustand (in die Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P”) durch den Fahrzeugbediener, d. h. ohne eine von einer ausschließlichen Betätigungsvorrichtung aufgebrachten Kraft, betätigt, um den Drehmomentübertragungsweg zu unterbrechen, wodurch eine Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine 12 zu den Antriebsrädern verhindert wird. Daher kann selbst dann, wenn die erste Unterbrechungseinrichtung zum Unterbrechen des Drehmomentübertragungswegs ausfällt, der Drehmomentübertragungsweg durch die zweite Unterbrechungseinrichtung, die keine ausschließliche Betätigungsvorrichtung oder komplizierte Steuerung erfordert und im Aufbau einfach und in der Herstellung wirtschaftlich ist, mit einer hohen Zuverlässigkeit und Stabilität mechanisch unterbrochen werden.
Im vorliegenden Hybridantriebssystem 10 wird die erste Kupplung C1 in den Freigabezustand gebracht, wenn der Wählhebel 42 in die Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P” gebracht wird. In dieser Anordnung kann die Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie während des Halte- oder Parkzustands des Fahrzeugs geladen werden, wenn die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 nicht ausreichend ist. Das Ablaufdiagramm von 10 veranschaulicht eine Laderoutine zum Laden der Speichervorrichtung 58.
Die Laderoutine von 10 beginnt mit dem Schritt SA1, um die in der Vorrichtung 58 zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 zu erfassen. Auf den Schritt SA1 folgt der Schritt SA2, um die in der zweiten Vorrichtung 132 zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energiemenge SOC2 zu erfassen.
Im Anschluss daran geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA3, um zu bestimmen, ob die gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 gleich oder größer ist als ein bestimmter Schwellenwert α, der der vorstehend genannte untere Grenzwert A sein kann. Wenn im Schritt SA3 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA4, um zu bestimmen, ob die elektrische Energiemenge SOC2, die in der Vorrichtung 132 zur Speicherung elektrischer Energie gespeichert ist, kleiner ist als ein bestimmter Schwellenwert β1, der ein unterer Grenzwert ist, oberhalb dessen die in der Speichervorrichtung 132 gespeicherte elektrische Energie für den Betrieb des Elektromotors 136 verwendet werden kann. Der Schwellenwert β1 wird in Abhängigkeit von den Lade- und Entladeeffizienzen der Speichervorrichtung 132 bestimmt.
Wenn im Schritt SA4 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA5, in dem die Spannungsumwandlungssteuervorrichtung 130 die von der Speichervorrichtung 58 abgegebene elektrische Energie in eine Energie von einer relativ niedrigen Spannung umwandelt und während der Steuerung der Hybridantriebssteuerung 50 die Niederspannungsenergie der Speichervorrichtung 132 zuführt, wodurch die Speichervorrichtung 132 geladen wird.
Wenn im Schritt SA4 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, bedeutet dies, dass die in der Speichervorrichtung 132 gespeicherte elektrische Energie für den Betrieb des Elektromotors 136 verwendet werden kann. In diesem Fall endet ein Ausführungszyklus der Routine von 10.
Wenn im Schritt SA3 dagegen eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA6, um zu bestimmen, ob der Startschalter 69 (2) in den ON Zustand geschaltet ist. Der Startschalter hat eine Funktion, die der eines Zündschalters ähnlich ist, der an einem durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen gewöhnlichen Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Die Bestimmung im Schritt SA6 erfolgt in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Startschalters 69. Es sei darauf hingewiesen, dass der ON Zustand des Startschalters 69 nicht zwangsweise bedeutet, dass die Brennkraftmaschine 12 gestartet wurde, sondern nur dass das Fahrzeug bei geeigneten Betätigungen des Wählhebels 42 und des Gaspedals gestartet werden kann.
Wenn eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet ein Ausführungszyklus der Routine. Wenn im Schritt SA6 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA7, um zu bestimmen, ob die elektrische Energiemenge SOC2 gleich oder größer ist als ein bestimmter Schwellenwert β2, der ein unterer Grenzwert ist, oberhalb dessen die in der Speichervorrichtung 132 gespeicherte elektrische Energie zum Laden der Speichervorrichtung 58 für den Betrieb des Elektromotors/Generators 14 verwendet werden kann. Der Schwellenwert β2 wird geeignet durch Experimente bestimmt.
Wenn im Schritt SA7 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet ein Ausführungszyklus der Routine. Wenn im Schritt SA7 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA8, um zu bestimmen, ob sich der Wählhebel 42 in der Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P” befindet. Diese Bestimmung erfolgt in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Schaltstellungssensors 66.
Wenn im Schritt SA8 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet ein Ausführungszyklus der Routine. Wenn im Schritt SA8 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA9, in dem die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 in Eingriff gebracht werden (in den ON Zustand geschaltet werden), um eine direkte Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine 12 und dem Elektromotor/Generator 14 einzurichten.
Anschließend geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA10, in dem die Spannungsumwandlungssteuervorrichtung 130 die von der Speichervorrichtung 132 abgegebene elektrische Energie in eine elektrische Energie einer relativ hohen Spannung umwandelt und die Hochspannungsenergie während der Steuerung der Hybridantriebssteuerung 50 der Speichervorrichtung 58 zuführt, wodurch die Speichervorrichtung 58 durch die Speichervorrichtung 132 geladen wird.
Auf den Schritt SA10 folgt der Schritt SA11, in dem der Elektromotor/Generator 14 durch die von der Speichervorrichtung 58 gelieferte elektrische Energie betrieben wird, um die Brennkraftmaschine 12 zu starten, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet gesteuert wird. Dann erfolgt der Schritt SA12, um zu bestimmen, ob die Brennkraftmaschine 12 gestartet wurde. Diese Bestimmung erfolgt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Brennkraftmaschinendrehzahlsensors 62.
Wenn im Schritt SA12 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, springt der Steuerungsablauf zum Schritt SA9 zurück. Die Schritte SA9 bis SA12 werden so lange wiederholt ausgeführt, bis im Schritt SA12 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird. Wenn im Schritt SA12 die bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SA13, um das Laden der Speichervorrichtung 58 durch die Speichervorrichtung 64 zu unterbrechen.
Auf den Schritt SA13 folgt der Schritt SA14, in dem der Betriebsmodus 3 (der Brennkraftmaschinenantriebs- und Lademodus) eingerichtet wird, wodurch die Brennkraftmaschine 12 in Betrieb ist, so dass der Elektromotor/Generator 14 als ein elektrischer Generator betrieben wird, um die Speichervorrichtung 58 zu laden. In diesem Fall befindet sich der Wählhebel 42 in der Park- oder Neutralstellung ”P”, ”N”, und das Automatikgetriebe 18 in der Neutralstellung ”N”, so dass das Fahrzeug nicht angetrieben wird.
In der vorstehend beschriebenen, vorliegenden Ausführungsform kann die Brennkraftmaschine 12 selbst dann, wenn die in der Speichervorrichtung 58 gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 kleiner ist als der Schwellenwert α, durch einen Betrieb des Elektromotors/Generators 14 mit der von der Speichervorrichtung 58 gelieferten elektrischen Energie gestartet werden, da die Speichervorrichtung 58 durch die elektrische Energie geladen wird, die von der zweiten Speichervorrichtung 132 geliefert wird, die für den Betrieb der Zusatzvorrichtung 138, beispielsweise eines Klimaanlagenkompressors, vorgesehen ist.
Nachdem die Brennkraftmaschine 12 gestartet wurde, wird der Betriebsmodus 3 eingerichtet, wodurch die Brennkraftmaschine 12 in Betrieb genommen wird, so dass der Elektromotor/Generator zum Laden der Speichervorrichtung 58 betrieben wird, wodurch die Speichervorrichtung 58 rasch effizient geladen werden kann.
Die vorliegende Ausführungsform ist ferner so ausgebildet, dass sie die für die Zusatzvorrichtung 138 vorgesehene Speichervorrichtung 132 durch die Speichervorrichtung 58 über die Spannungsumwandlungssteuervorrichtung 130 lädt, wenn die in der Speichervorrichtung 132 gespeicherte elektrische Energiemenge SOC2 kleiner ist als der Schwellenwert β1, wenn die in der Speichervorrichtung 58 gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 nicht kleiner ist als der Schwellenwert α. Daher kann die Zusatzvorrichtung 138 selbst dann betrieben werden, wenn die elektrische Energiemenge SOC2 deutlich abgefallen ist.
Obwohl die Laderoutine von 10 so ausgebildet ist, dass die Speichervorrichtung 132 durch die Speichervorrichtung 58 geladen wird, und die Speichervorrichtung 58 durch die Speichervorrichtung 132 geladen wird, kann die Routine von 10 durch eine im Ablaufdiagramm von 11 veranschaulichte Laderoutine ersetzt werden, welche so ausgebildet ist, dass nur die Speichervorrichtung 58 durch die Speichervorrichtung 132 geladen wird. Die Routine von 11 beginnt mit den Schritten SB1 und SB2, um die elektrische Energiemenge SOC1 und SOC2 zu erfassen.
Anschließend wird der Schritt SB3 durchgeführt, um zu bestimmen, ob die elektrische Energiemenge SOC1 kleiner ist als ein bestimmter Schwellenwert γ1, der dem Schwellenwert α entspricht. Wenn im Schritt SB3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SB4, um zu bestimmen, ob sich der Wählhebel 42 in der Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P” befindet. Diese Bestimmung erfolgt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Schaltstellungssensors 66.
Wenn im Schritt SB4 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, endet ein Ausführungszyklus der Routine. Wenn im Schritt SB4 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SB5, in dem die erste und zweite Kupplung CE1, CE2 in Eingriff gebracht (in den ON Zustand geschaltet) werden, um zwischen der Brennkraftmaschine 12 und dem Elektromotor/Generator 14 eine direkte Verbindung herzustellen.
Auf den Schritt SB5 folgt der Schritt SB6, in dem die Spannungsumwandlungssteuervorrichtung 130 die elektrische Energie der Speichervorrichtung 132 in eine elektrische Hochspannungsenergie umwandelt und die elektrische Hochspannungsenergie der Speichervorrichtung 58 zuführt, während der Steuerung der Hybridantriebssteuerung 50, wodurch die Speichervorrichtung 58 geladen wird.
Dann wird der Schritt SB7 ausgeführt, um durch die von der Speichervorrichtung 58 gelieferte elektrische Energie den Elektromotor/Generator 14 anzutreiben, wodurch die Brennkraftmaschine 12 gestartet wird, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge geeignet gesteuert wird. Dann wird der Schritt SB8 durchgeführt, um zu bestimmen, ob die Brennkraftmaschine 12 gestartet wurde. Diese Bestimmung erfolgt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Brennkraftmaschinendrehzahlsensors 62.
Wenn im Schritt SB8 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SB4 zurück. Die Schritte SB4 bis SB8 werden so lange wiederholt ausgeführt, bis im Schritt SB8 eine bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird. Wenn im Schritt SB8 die bejahende Entscheidung (JA) erhalten wird, geht der Steuerungsablauf zum Schritt SB9, um das Laden der Speichervorrichtung 58 durch die Speichervorrichtung 132 zu unterbrechen.
Der Steuerungsablauf geht im Anschluss daran zum Schritt SB10, um den Betriebsmodus 3 einzurichten, wodurch die Brennkraftmaschine 12 in Betrieb genommen wird, so dass der Elektromotor/Generator 14 als ein elektrischer Generator zum Laden der Speichervorrichtung 58 betrieben wird.
In der vorliegenden Anordnung von 11 wird die Speichervorrichtung 58 ebenfalls mit der elektrischen Energie geladen, die von der Speichervorrichtung 132 geliefert wird, die für die Zusatzvorrichtung 138 vorgesehen ist, wenn die in der Speichervorrichtung 58 gespeicherte elektrische Energiemenge SOC1 kleiner ist als der Schwellenwert γ1. Daher kann die Brennkraftmaschine 12 durch den Betrieb des Elektromotors/Generators 14 mit der von der Speichervorrichtung 58 gelieferten elektrischen Energie selbst dann gestartet werden, wenn die elektrische Energiemenge SOC1 beträchtlich abgenommen hat. Nachdem die Brennkraftmaschine 12 gestartet wurde, wird der Betriebsmodus 3 eingerichtet, wodurch die Brennkraftmaschine 12 betrieben wird, um den Elektromotor/Generator 14 zum Laden der Speichervorrichtung 58 zu betreiben, so dass die Speichervorrichtung 58 rasch effizient geladen werden kann.
Obwohl im Hybridantriebssystem 10 von 1 das Automatikgetriebe 18 mit einer Rückwärtsantriebsstellung und fünf Vorwärtsantriebsstellungen verwendet wird, ist das Prinzip der vorliegenden Erfindung gleichermaßen für ein Hybridantriebssystem 240 verwendbar, in dem ein Automatikgetriebe 242 verwendet wird, das kein Nebengetriebe 20 aufweist, sondern nur das Hauptgetriebe 22 verwendet, wie es in 12 gezeigt ist. Dieses Automatikgetriebe 242 hat eine Rückwärtsantriebsstellung und vier Vorwärtsantriebsstellungen, wie es in 13 gezeigt ist.
In den oben veranschaulichten Ausführungsformen ist der Schritt S8 der Subroutine von 8 zur Bestimmung des Betriebsmodus so formuliert, dass bestimmt wird, ob sich der Wählhebel 42 im Nichtantriebszustand oder in der Nichtantriebsstellung (in der Neutral- oder Parkstellung ”N”, ”P”) befindet; der Schritt S8 kann jedoch auch so formuliert werden, dass bestimmt wird, ob sich das Gaspedal in einem betätigten Zustand befindet, d. h. also, ob die Betätigungsgröße θ_AC des Gaspedals größer ist als ein bestimmter unterer Grenzwert, der in der Nähe bei Null liegt aber größer als Null ist.

Claims

Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit: einer durch Verbrennung eines Kraftstoffs betriebenen Brennkraftmaschine (12), einem Elektromotor/Generator (14), der als ein Elektromotor und/oder als ein elektrischer Generator fungiert und eine Läuferwelle (14r) aufweist, einem Summier-/Verteilergetriebe (16) zum mechanischen Summieren und Verteilen von Kräften, das ein von der Brennkraftmaschine (12) angetriebenes erstes Rotationselement (16r), ein mit der Läuferwelle (14r) des Elektromotors/Generators (14) in Verbindung stehendes zweites Rotationselement (16s) und ein von dem ersten und zweiten Rotationselement (16r, 16s) angetriebenes drittes Rotationselement (16c) aufweist, das eine Ausgangswelle (26) des Summier-/Verteilergetriebes (16) antreibt, einer ersten Unterbrechungseinrichtung (24, 50), die den Elektromotor/Generator (14) in einen Leerlaufzustand bringt, in dem die Läuferwelle (14r) frei rotieren kann, ohne ein Drehmoment zu übertragen, um einen Drehmomentübertragungsweg zwischen der Brennkraftmaschine (12) und der Ausgangswelle (26) zu unterbrechen, einer manuell zu betätigenden Wähleinrichtung (42) zum Wählen eines einer Vielzahl von Betriebszuständen des Hybridantriebssystems, wobei die Betriebszustände einen Nichtantriebszustand (N, P) beinhalten, und einer im Drehmomentübertragungsweg zwischen dem Summier-/Verteilergetriebe (16) und einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs angeordneten zweiten Unterbrechungseinrichtung (41, 43, C1, C2) zum mechanischen Unterbrechen des Drehmomentübertragungswegs zwischen dem Summier-/Verteilergetriebe (16) und dem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Unterbrechungseinrichtung (24, 50) im Ansprechen auf eine Betätigung der manuell zu betätigenden Wähleinrichtung (42) in den Nichtantriebszustand (N, P) den Drehmomentübertragungsweg zwischen der Brennkraftmaschine (12) und der Ausgangswelle (26) während eines Haltezustands des Kraftfahrzeugs, in dem die Brennkraftmaschine (12) in Betrieb ist, unterbricht, und die zweite Unterbrechungseinrichtung (41, 43, C1, C2) eine in Reihe mit dem Summier-/Verteilergetriebe (16) im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Ausgangswelle (26) des Summier-/Verteilergetriebes (16) und dem Antriebsrad des Kräftfahrzeugs angeordnete, hydraulisch betätigte Kupplungseinrichtung (C1, C2) aufweist und im Ansprechen auf eine Betätigung der manuell zu betätigenden Wähleinrichtung (42) in den Nichtantriebszustand (N, P) die Kupplungseinrichtung (C1, C2) löst, um den Drehmomentübertragungsweg zwischen dem Summier-/Verteilergetriebe (16) und dem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs mechanisch zu unterbrechen.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Unterbrechungseinrichtung (24, 50) eine erste Kupplung (CE1) zum Verbinden der Brennkraftmaschine (12) mit dem ersten Rotationselement (16r) und eine zweite Kupplung (CE2) zum Verbinden zweier Elemente des ersten, zweiten und dritten Rotationselements (16r, 16s, 16c), wodurch das Summier-/Verteilergetriebe (16) als eine Einheit rotiert, aufweist, wobei die erste Unterbrechungseinrichtung (24, 50) die erste Kupplung (CE1) betätigt und die zweite Kupplung (CE2) löst, um den Elektromotor/Generator (14) in den Leerlaufzustand zu bringen.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Hybridantriebssteuerung (50) zum Lösen der ersten Kupplung (CE1) und Betätigen der zweiten Kupplung (CE2), um einen Elektromotorantriebsmodus einzurichten, in dem der Elektromotor/Generator (14) als die Antriebskraftquelle für den Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben wird, und zum Betätigen der ersten und zweiten Kupplung (CE1, CE2) während eines Leerlaufzustands des Elektromotors/Generators (14), um einen Brennkraftmaschinenantriebsmodus einzurichten, in dem die Brennkraftmaschine (12) als die Antriebskraftquelle für den Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben wird.
Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Summier-/Verteilergetriebe (16) ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad als das erste Rotationselement (16r), einem Sonnenrad als das zweite Rotationselement (16s) und einem Planetenträger als das dritte Rotationselement (16c) aufweist.