DE19818108A1

DE19818108A1 - Steuereinrichtung für ein Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE19818108A1
Application number: DE19818108A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Sumi
Original assignee: JATCO Corp
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1998-11-05
Anticipated expiration: 2018-04-24
Also published as: DE19818108B4; JPH10304513A; JP3354074B2; US6054776A

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug ist zum Beispiel in der japanischen Offenlegungsschrift Hei Nr. 8-135762 beschrieben. Hierbei ist eine Aus gangswelle eines Verbrennungsmotors mit dem Sonnenrad eines Planetengetriebes als Untersetzungseinrichtung verbunden, eine Abtriebswelle eines auch als Generator die nenden Elektromotors mit dem Sonnenrad verbunden und eine Direktkupplung als Kupplungsvorrichtung zwischen das Sonnenrad und das Hohlrad geschaltet, um auf diese Weise ein Hybridfahrzeug zu bilden, so daß man ein vorbestimmtes Anfahrmoment er hält, indem zum Zeitpunkt des Anfahrens des Hybridfahrzeugs eine vom Elektromotor erzeugte Bremskraft zur Leistung des Verbrennungsmotors addiert wird.

Wird entsprechend der Darstellung in Fig. 29 hierbei das Fahrzeug in einem Steuermodus beim Starten zu einem Zeitpunkt t0 angehalten und mit einem Wählhebel der D-Bereich gewählt, und steht gleichzeitig der Öffnungsgrad einer Drosselklappe bei einem Leerlaufdrosselklappenwinkel θidl, wie bei (a) in Fig. 29 dargestellt, wird im Ergeb nis die Verbrennungsmotordrehzahl Ne eine Leerlaufdrehzahl Nidl und außerdem der Elektromotor einen Leerlaufzustand einhalten, wie bei (e) in Fig. 29 dargestellt.

Aus diesem Zustand heraus wird, wenn zu einem Zeitpunkt t1 das Gaspedal betätigt wird, eine Vorwärtskupplung des Transmissionsgetriebes eingerückt, so daß das Transmissionsgetriebe einen vorwärtsgerichteten Kraftübertragungszustand einnimmt; da jedoch die Massenträgheit des Fahrzeugs auf die Ausgangswelle des Transmissionsgetriebes übertragen wird, wird die Drehzahl No der Ausgangswelle auf Null gehalten, wie bei (c) in Fig. 29 dargestellt.

Zu dieser Zeit dreht der Elektromotor in negativer Richtung und nimmt, wie bei (e) in Fig. 29 gezeigt, einen Energierückgewinnungszustand ein, während er ein Bremsmoment Te1 erzeugt.

Auf der anderen Seite wird die Verbrennungsmotordrehzahl Ne mittels Bezugnahme auf ein Zieldrehzahlkennfeld auf der Basis des aktuellen Drosselklappenöffnungswinkels θm auf eine Zieldrehzahl Ne* eingestellt, so daß bei Erreichen mindestens eines vorbestimmten Drosselklappenöffnungswinkels die Zieldrehzahl Ne* konstant wird, welche einer Abwürgdrehzahl eines Drehmo mentwandlers angenähert wird, und die Verbrennungsmotordrehzahl Ne wird entsprechend der Darstellung bei (b) in Fig. 29 so gesteuert, daß sie der Zieldrehzahl Ne* entspricht.

Zu dieser Zeit werden der Energierückgewinnungsmodus, in dem der Elektromotor als Generator betrieben wird, fortgesetzt und das Bremsmoment erzeugt, und dieses Bremsmoment wird geregelt, so daß die Verbrennungsmotorzieldrehzahl Ne* eingehalten wird.

Mittels dieser Regelung wird das Ausgangsdrehmoment von einem Planetenradträger auf das Transmissionsgetriebe übertragen, und die Abtriebswellendrehzahl No wird schrittweise erhöht, wie bei (c) in Fig. 29 gezeigt, und das Fahrzeug setzt sich in Bewegung.

Danach geht der Elektromotor zum Zeitpunkt t2, wenn die Drehzahl Nm1 des Elektromotors den Wert "0" erreicht, vom Energierückgewinnungszustand in den An triebszustand über, wie bei (e) in Fig. 29 gezeigt. Anschließend wird die Elektromotordrehzahl Nm1 erhöht, während die Verbrennungsmotorzieldrehzahl Ne* beibehalten wird, und dementsprechend wird auch die Abtriebswellendrehzahl No erhöht.

Dann wird zu einem Zeitpunkt t3, wenn die Ausgangswellendrehzahl No einen Eingriffssollwert NeL bzw. einen höheren Wert erreicht, ein Kupplungssignal ausgegeben, und die Direktkupplung nimmt einen gekuppelten Zustand ein. Zur gleichen Zeit geht der Elektromotor in einen Nichtantriebsmodus über und nimmt einen Leerlaufzustand ein, und die Drehzahl der Welle des Verbrennungsmotors wird so, wie sie ist, auf die Abtriebswelle übertragen.

Jedoch wird in der entsprechenden Steuereinrichtung des Hybridfahrzeugs zur gleichen Zeit, da der Drosselklappenöffnungswinkel reduziert wird, die Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors Ne* in Bezug auf den Drosselklappenöffnungsgrad auf ein vorgegebenes Zieldrehzahlkennfeld des Verbrennungsmotors eingestellt und die Verbrennungsmotordrehzahl Ne erhöht, so daß die Zieldrehzahl Ne* des Verbrennungsmotors beibehalten werden kann. Folglich wird die Differenz zwischen den Drehzahlen des Elektromotors und des Verbrennungsmotors extrem groß, und zum Zeitpunkt des Einkuppelns der Direktkupplung, nachdem die Abtriebswellendrehzahl No den Eingriffssollwert NeL erreicht hat, wird die Direktkupplung gekuppelt, während die hohe Drehzahldifferenz zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und der Elektromotordrehzahl Nm1 bleibt. Daher existiert das Problem eines heftigen Kupp lungsstoßes.

Darüber hinaus existiert ein weiteres Problem, wenn zur Vermeidung des Kupplungsstoßes das Einkuppeln der Direktkupplung verzögert wird, bis die Drehzahldifferenz zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und der Elektromotordrehzahl Nm1 gleich Null wird, nämlich das Problem, daß die Betriebszeit des Elektromotors lang und der Einsatz eines Elektromotors mit hoher Nennleistungskapazität notwendig wird.

Da außerdem die Notwendigkeit besteht, in der Anfangsphase des Fahrzeugstarts sowohl die Verbrennungsmotordrehzahl als auch die Elektromotordrehzahl zu ändern, entsteht das weitere Problem, daß der Großteil des vom Verbrennungsmotor und dem Elektromotor erzeugten Drehmoments zur Be schleunigung des Verbrennungsmotors und des Elektromotors verbraucht wird und damit das Drehmoment zur Beschleunigung des Fahrzeugs verringert und die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs unmittelbar nach dem Anfahren herabgesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die beim Einkuppeln der Kupplung zum Zeitpunkt des Startens des Fahrzeugs keinen Kupplungsstoß erzeugt.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Hierdurch kann auch die Zeit soweit wie möglich verringert werden, bis das Einkuppeln der Kupplung ab dem Starten des Hybridfahrzeugs abgeschlossen ist, um eine geringe Nennleistung des Elektromotors zu erzielen. Außerdem läßt sich die Beschleunigungsleistung unmittelbar nach dem Anfahren verbessern.

Gemäß einem ersten Aspekt wird beim Starten der Elektromotor als Generator betrieben, um ein Bremsmoment zu erzeugen, damit die Verbrennungsmotordrehzahl eine vorbestimmte Leerlaufdrehzahl einhält, um dadurch die Drehzahldifferenz zwischen Verbrennungs- und Elektromotor auf einen kleinen Wert zu drücken. Darüber hinaus kann das Auftreten des Kupplungsstoßes auf sichere Weise verhindert werden, da die Kupplung so ausgelegt ist, daß sie den gekuppelten Zustand einnimmt, wenn die Dreh zahlen der ersten mit der Verbrennungsmotorwelle verbundenen Differentialwelle, der zweiten mit der Elektroantriebswelle verbundenen Differentialwelle und der dritten Welle, welche die Abtriebswelle des Transmissionsgetriebes bildet, miteinander übereinstim men, und gleichzeitig kann die Betriebszeit des Elektromotors kurz gehalten werden, so daß der Elektroantrieb klein ausfallen kann. Außerdem wird, da die Verbrennungsmotor drehzahl bei einer vorgegebenen Leerlaufdrehzahl gehalten wird, das zur Erhöhung der Verbrennungsmotordrehzahl verbrauchte Drehmoment abgeschwächt, und dieser abge schwächte Drehmomentwert kann auf das Differentialgetriebe übertragen werden, so daß die Beschleunigungsleistung gleich nach dem Starten des Fahrzeugs verbessert werden kann.

Auch in einem zweiten Aspekt setzt eine Elektroantriebs-Steuereinrichtung die Leerlaufdrehzahl als Zieldrehzahl und steuert das Drehmoment des Elektromotors so, daß die Zieldrehzahl eingehalten wird, und die Kupplungssteuereinrichtung steuert die Kupplung zur Einnahme des gekuppelten Zustands, wenn die Verbrennungsmotordreh zahl höher ist als die Drehzahl des Elektromotors übersteigt, so daß eine ähnliche Wir kung wie beim ersten Aspekt erreicht werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform einer Steuereinrichtung.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel eines parallelen Hybridsystems, das bei der Ausführungsform von Fig. 1 anwendbar ist.

Fig. 3 zeigt ein Hebeldiagramm des Differentialgetriebes von Fig. 2.

Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm eines Beispiels einer Anfahrsteuerung bei einer Elektromotor-Steuerung in der Ausführungsform von Fig. 1.

Fig. 5 zeigt ein Zeitdiagramm mit der Darstellung eines Simulationsergebnisses bei einem Schnellstart des Hybridfahrzeugs auf ebenem Grund.

Fig. 6 zeigt ein Zeitdiagramm mit der Darstellung eines Simulationsergebnisses bei einem Langsamstart des Hybridfahrzeugs auf ebenem Grund.

Fig. 7 zeigt ein Zeitdiagramm mit der Darstellung eines Simulationsergebnisses bei einem Schnellstart des Hybridfahrzeugs auf einem Anstieg.

Fig. 8 zeigt ein schematisches Blockdiagramm mit der Darstellung einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels für einer Anfahrsteuerung bei einer Elektromotor-Steuerung in der zweiten Ausführungsform.

Fig. 10 zeigt ein Erläuterungsschema mit der Darstellung einer Betriebsart zur Stromerzeugung im Park- bzw. Neutralbereich bei der zweiten Ausführungsform.

Fig. 11 zeigt ein Hebeldiagramm in bezug auf Fig. 10.

Fig. 12 zeigt ein Erläuterungsschema mit der Darstellung einer Betriebsart mit Stromerzeugung bei Leerlauf im Fahrbereich bei der zweiten Ausführungsform.

Fig. 13 zeigt ein Hebeldiagramm in bezug auf Fig. 12.

Fig. 14 zeigt schematisch ein Differentialgetriebe mit der Darstellung einer Va riante der ersten und zweiten Ausführungsform.

Fig. 15 zeigt ein schematisches Blockdiagramm einer dritten Ausführungsform.

Fig. 16 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels für ein Bremsprogramm mit Energierückgewinnung bei der dritten Ausführungsform.

Fig. 17 zeigt ein Erläuterungsschema mit der Darstellung einer Betriebsart der Energierückgewinnung bei der dritten Ausführungsform.

Fig. 18 zeigt ein Hebeldiagramm in bezug auf Fig. 17.

Fig. 19 zeigt ein schematisches Blockdiagramm mit der Darstellung einer vier ten Ausführungsform.

Fig. 20 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels für ein Steuerprogramm zur Drehmomentunterstützung bei der vierten Ausführungsform.

Fig. 21 zeigt ein Erläuterungsschema mit der Darstellung einer Betriebsart mit Drehmomentunterstützung bei der vierten Ausführungsform.

Fig. 22 zeigt ein Hebeldiagramm in bezug auf Fig. 21.

Fig. 23 zeigt ein Erläuterungsschema mit der Darstellung einer Betriebsart mit Verbrennungsmotorstart bei der fünften Ausführungsform.

Fig. 24 zeigt ein Hebeldiagramm in bezug auf Fig. 23.

Fig. 25 zeigt ein Erläuterungsschema mit der Darstellung einer Anfahrbetriebs art beim Verbrennungsmotorstart bei der fünften Ausführungsform.

Fig. 26 ist ein Hebeldiagramm in bezug auf Fig. 25.

Fig. 27 zeigt ein Erläuterungsschema mit der Darstellung eines Rückrollsiche rungsbetriebs bei Anfahren am Berg bei einer sechsten Ausführungsform.

Fig. 28 zeigt ein Hebeldiagramm in bezug auf Fig. 27.

Fig. 29 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung eines Betriebs nach bekanntem Stand der Technik.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Hybridfahrzeug einen Verbrennungsmotor 1 und ei nen Elektromotor 2, bei dem es sich um einen Drehstrom-Induktionsmotor/-generator handelt und der dementsprechend als Generator oder Motor betrieben wird. Der Ver brennungsmotor 1 und der Elektromotor 2 sind mit einer ersten Welle 31 bzw. einer zweiten Welle 32 mit der Eingangsseite eines Differentialgetriebes 3 verbunden, wäh rend eine dritte Welle 33 an der Ausgangsseite des Differentialgetriebes 3 mit der Ein gangsseite eines Transmissionsgetriebes 4, etwa eines Drehmomentwandlers verbun den ist. Die Ausgangsseite des Transmissionsgetriebes 4 ist über eine nicht dargestellte Enduntersetzungsvorrichtung mit einem Antriebsrad 5 verbunden.

Der Verbrennungsmotor 1 wird von einer Steuereinrichtung EC gesteuert, wäh rend der Elektromotor 2 einen Ständer 2S und einen Läufer 2R umfaßt und von einem Steuerkreis 7 gesteuert wird, der an eine Speicherbatterie 6 angeschlossen ist, die aus einer aufladbaren Batterie bzw. einem aufladbaren Kondensator besteht.

Der Steuerkreis 7 besteht aus einem an die Speicherbatterie 6 angeschlosse nen Zerhacker 7a und einem Wechselrichter 7b, der zwischen dem Zerhacker 7a und dem Elektromotor 2 geschaltet ist und beispielsweise sechs Thyristoren zur Umwand lung von Gleichstrom in Drehstrom enthält. Der Zerhacker 7a wird mit einem Betriebs steuersignal DS von einer Steuerung 12 versorgt, und der Zerhacker 7a liefert ein Zer hackersignal mit einer relativen Einschaltdauer, die dem Betriebssteuersignal DS ent spricht, an den Wechselrichter 7b. Der Wechselrichter 7b steuert den Elektromotor 2 aufgrund eines Winkelpositionserkennungssignals eines Positionssensors 7c, der die Winkelposition des Läufers des Elektromotors 2 erkennt, in dem ein Gatesteuersignal jedes Thyristors des Wechselrichters 7b so gebildet wird, daß der Wechselrichter 7b den Dreiphasenstrom zum Antrieb des Elektromotors 2 mit einer mit der Drehung synchroni sierten Frequenz erzeugt, so daß der Elektromotor 2 bei Vorwärtsdrehung als Motor und bei Rückwärtsdrehung als Generator betrieben wird.

Das Differentialgetriebe 3 umfaßt entsprechend der Darstellung in Fig. 2 ein Planetengetriebe 35 mit einem Sonnenrad S, mehreren äquidistanten Planetenrädern P, die am Außenumfang in das Sonnenrad S eingreifen, einen die Planetenräder P tragen den Planetenradträger GR sowie ein Hohlrad R, das außenseitig an den Planetenrädern P angreift. Das Hohlrad R ist über die erste Welle 31 mit der Ausgangswelle des Ver brennungsmotors 1 verbunden, das Sonnenrad S ist mit einer Abtriebswelle verbunden, die über die zweite Welle 32 mit dem Läufer 2R des Elektromotors 2 verbunden ist, und der Planetenradträger CR ist über die dritte Welle 33 mit einer Eingangsseite des Trans missionsgetriebes 4 verbunden, und zwischen die erste Welle 31 und die zweite Welle 32 ist eine direkt kuppelnde Kupplung 36 geschaltet, die den Kupplungszustand zwischen diesen steuert.

Die Kupplung 36 besteht beispielsweise aus einer Mehrscheibenkupplung im Ölbad, und wenn das Steuersignal CS zu einem Elektromagneten 36a eines Magnetven tils (nicht abgebildet), das ein Zylinderteil mit Ölleitungsdruck beaufschlagt bzw. entla stet, niedrigen Pegel besitzt, wird die Direktkupplung 36 so gesteuert, daß sie einen un gekuppelten Zustand einnimmt, bei dem die erste Welle 31 und die zweite Welle 32 ent kuppelt sind, und wenn das Steuersignal CS hoch ist, wird sie so gesteuert, daß sie ei nen gekuppelten Zustand einnimmt, bei dem die erste Welle 31 und die zweite Welle 32 gekuppelt sind.

Ferner erfolgt die Steuerung des Transmissionsgetriebes 4 durch eine Steue rung TC nach dem Ganguntersetzungsverhältnis eines ersten bis vierten Ganges, das unter Bezugnahme auf ein auf der Basis von Fahrgeschwindigkeit und Drosselklappen öffnungswinkel vorprogrammiertes Transmissionsgetriebesteuerkennfeld festgelegt ist.

Der Verbrennungsmotor 1 und der Elektromotor 2 sind mit einem entsprechen den Drehzahlsensor 8 bzw. 9 zur Erkennung der Drehzahlen ihrer Ausgangswellen aus gestattet. Des weiteren gibt es einen Sperrschalter 10 zur Ausgabe eines Bereichs signals, das dem mit dem Wählhebel gewählten Gangbereich entspricht, sowie einen Drosselklappenöffnungssensor 11 zur Erkennung des Drosselklappenöffnungswinkels, der mit dem Gaspedalbetätigungsweg korrespondiert. Die Drehzahlwerte N_E und N_MG der Drehzahlsensoren 8 und 9 und das Bereichssignal RS des Sperrschalters 10 sowie der Drosselklappenöffnungswert TH des Drosselklappenöffnungssensors 11 werden zum Steuern des Elektromotors 2 und der Kupplung 36 an die Steuerung 12 gegeben.

Die Steuerung 12 besteht aus einem Mikrocomputer 12e, der mindestens einen eingangsseitigen Schnittstellenschaltkreis 12a, einen Rechenprozessor 12b, einen Spei cher 12c und einen ausgangsseitigen Schnittstellenschaltkreis 12d umfaßt.

Der Schnittstellenschaltkreis 12a wird mit dem Drehzahlwert N_E des Drehzahl sensors 8, dem Drehzahlwert N_MG des Drehzahlsensors 9, dem Bereichssignal RS des Sperrschalters 10 und dem Drosselklappenöffnungswert TH des Drosselklappenöff nungssensors 11 versorgt.

Der Rechenprozessor 12b geht in Betrieb, wenn beispielsweise ein (nicht dar gestellter) Schlüsselschalter betätigt und eine vorbestimmte Stromversorgung einge schaltet werden, und zunächst wird er initialisiert und schaltet ein Antriebssteuersignal MS und ein Stromerzeugungssteuersignal GS und gleichzeitig auch ein Kupplungssteu ersignal CS aus. Danach, spätestens zum Zeitpunkt des Startens des Hybridfahrzeugs, wird ein später im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebener Rechenprozeß auf der Grundlage der Drehzahlwerte N_E und N_MG, Bereichssignal RS und Drosselklappenöff nungswert TH aktiviert, und der Elektromotor 2 und die Kupplung 36 werden gesteuert.

Der Speicher 12c speichert zuvor ein Verarbeitungsprogramm, das vom Re chenprozessor 12b für die Rechenvorgänge benötigt wird, und gleichzeitig speichert er verschiedene Daten, die im Rechenprozeß vom Rechenprozessor 12b benötigt werden.

Der Schnittstellenschaltkreis 12d liefert das Antriebssteuersignal MS und das Stromerzeugungssteuersignal GS sowie das Kupplungssteuersignal CS, die das Ergeb nis der Rechenoperation sind, an den Steuerkreis 7 und den Elektromagneten 36a.

Im Rechenprozessor 12b wird nach Beendigung des obengenannten Initialisie rungsvorgangs beispielsweise das Anfahrsteuerprogramm von Fig. 4 ausgeführt.

In diesem Anfahrsteuerprogramm wird zunächst in Schritt S1 ein Bereichssignal RS des Sperrschalters 10 gelesen, und dann wird in Schritt S2 entschieden, ob das Be reichssignal RS im Fahrbereich D ist oder nicht. Wenn es im Parkbereich P oder im Neu tralbereich N außerhalb des Fahrbereichs D ist, erfolgt Rückkehr zu Schritt S1, und wenn der Fahrbereich D gewählt wird, fährt das Programm mit Schritt S3 fort.

In diesem Schritt S3 wird ein Drehzahlwert N_E des Drehzahlsensors 8 gelesen und mit Schritt S4 fortgefahren, und der gelesene Drehzahlwert N_E wird als Ver brennungsmotorzieldrehzahl N_ET gesetzt, und diese wird als aktualisierter Wert in einem Zieldrehzahlspeicherbereich im Speicher 12e gespeichert.

Danach wird in Schritt S5 der Drosselklappenöffnungswert TH des Drosselklappenöffnungssensors 11 gelesen. Anschließend wird in Schritt S6 entschie den, ob der Drosselklappenöffnungswert TH größer als "0" ist oder nicht. Diese Entschei dung wird getroffen, um zu bestimmen, ob ein Gaspedal gedrückt wird oder nicht, und wenn TH = 0 ist, wird davon ausgegangen, daß das Gaspedal nicht gedrückt ist und das Fahrzeug sich nicht in einem Startzustand befindet; das Programm kehrt zurück zu Schritt S3. Wenn dagegen TH < 0, wird davon ausgegangen, daß das Gaspedal ge drückt ist und das Fahrzeug sich in einem Startzustand befindet, und das Programm fährt fort mit Schritt S7.

In diesem Schritt S7 wird ein aktueller Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E ge lesen, und dann wird mit Schritt S8 fortgefahren, wo entschieden wird, ob der gelesene Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E mit der in Schritt S4 gesetzten Verbrennungsmotor zieldrehzahl N_ET übereinstimmt oder nicht. Wenn N_E = N_ET, wird mit diesem Wert bei Schritt S12 fortgefahren. Wenn N_E nicht gleich N_ET, wird nach Vorgehen auf Schritt S9 entschieden, ob der Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E die Verbrennungsmotorziel drehzahl N_ET übersteigt oder nicht. Wenn N_E< N_ET, wird mit Schritt S10 fortgefahren und eine Bremsmomenterhöhung veranlaßt, um das Bremsmoment des Elektromotors 2 zu erhöhen, und dann mit Schritt S12 fortgefahren. Wenn aber in Schritt 9 N_E < N_ET ist, wird mit Schritt S11 fortgefahren und eine Bremsmomentsenkung veranlaßt, um das Bremsmoment des Elektromotors 2 zu verringern, und danach wird mit Schritt S12 fort gefahren.

Hier wird in Schritt S10 die Steuerung der:Bremsmomenterhöhung des Elektro motors 2 durchgeführt, wenn der Elektromotor 2 als Generator arbeitet, um das Brems moment mittels Vergrößerung der erzeugten elektromotorischen Gegenkraft zu erhöhen, indem die relative Einschaltdauer des vom Zerhacker 7a des Steuerkreises 7 gelieferten Betriebssteuersignals DS vergrößert wird. Wenn dagegen der Elektromotor 2 als Motor arbeitet, wird das Bremsmoment durch Verringerung des Antriebsmoments erhöht, in dem die relative Einschaltdauer des Betriebssteuersignals DS reduziert wird.

Ferner wird in Schritt S11 die Steuerung der Bremsmomentsenkung des Elek tromotors 2 entgegengesetzt zu der obengenannten Weise durchgeführt. Das heißt, wenn der Elektromotor 2 als Generator arbeitet, wird das Bremsmoment reduziert mittels Verringerung der erzeugten elektromotorischen Gegenkraft, indem die relative Einschalt dauer des vom Zerhacker 7a des Steuerkreises 7 gelieferten Betriebssteuersignals DS verringert wird; wenn dagegen der Elektromotor 2 als Motor arbeitet, wird das Brems moment durch Erhöhung des Antriebsmoments gesenkt, indem die relative Einschalt dauer des Betriebssteuersignals DS vergrößert wird.

In Schritt S12 wird der Elektromotordrehzahlwert N_MG des Drehzahlsensors 9 gelesen und dann in Schritt S13 entschieden, ob der Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E höher ist als der Elektromotordrehzahlwert N_MG oder nicht. Wenn N_E < N_MG Rückkehr zu Schritt S7, und wenn N_E < N_MG, wird angenommen, daß die Drehzahl des Elektromotors 2 die Verbrennungsmotordrehzahl überschritten hat, und mit Schritt S14 fortgefahren.

In Schritt S14 wird ein Kupplungssteuersignal CS als Signal mit hohem Pegel an den Elektromagneten 36a gegeben, damit die Kupplung 36 den gekuppelten Zustand einnimmt, dann bei Schritt S15 fortgefahren und eine Bremsmomentsenkung ausgeführt, um das Antriebsmoment des Elektromotors 2 schrittweise zu senken. Bei diesem Brems momentsenkungsvorgang erhält der Zerhacker 7a des Steuerkreises 7 ein Betriebssteu ersignal DS eines neuen Wertes, der sich ergibt, wenn die relative Einschaltdauer des aktuellen Betriebssteuersignals DS um eine vorbestimmte Einschaltdauer-Reduziergrö ße reduziert wird.

Danach wird in Schritt S16 entschieden, ob die relative Einschaltdauer des Antriebssteuersignals MS den Wert "0" erreicht hat oder nicht, und wenn die relative Ein schaltdauer "0" noch nicht erreicht hat, wird mit Schritt 17 fortgefahren und gewartet, bis eine vorbestimmte Zeit vergangen ist. Wenn die vorbestimmte Zeit vergangen ist, Rück kehr zu Schritt 15, und wenn die relative Einschaltdauer "0" erreicht hat, wird das Anfahr steuerprogramm beendet, wie es ist; danach erfolgt Rückkehr zu einem vorbestimmten Hauptprogramm.

Im Verarbeitungsprogramm von Fig. 4 korrespondiert die Verarbeitung von Schritt S1 bis Schritt S11 mit der Elektroantriebssteuerung, und die Verarbeitung von Schritt S12 bis Schritt S17 korrespondiert mit der Kupplungssteuerung.

Hier wird unterstellt, daß das Hybridfahrzeug auf einer ebenen, nicht geneigten Straße hält und sich der Verbrennungsmotor 1 im Leerlauf mit der Leerlaufdrehzahl N_IDL befindet, und weiterhin wird angenommen, daß beispielsweise mit dem Wählhebel ein Neutralbereich N gewählt wird.

In diesem Haltezustand wurden wegen des Initialisierungsprogramms, das beim Betätigen des Schlüsselschalters durchgeführt wurde, das Antriebssteuersignal MS, das Stromerzeugungssteuersignal GS und das Kupplungssteuersignal CS so gesteuert, daß sie sich in einem AUS-Zustand befinden. Daher befindet sich der Elektromotor 2 in ei nem ungesteuerten Zustand sowie in einem Leerlaufzustand, angetrieben in Vorwärts richtung, und die Eingangsseite des Transmissionsgetriebes 4 ist ebenso im Leerlauf zustand, und außerdem wird der Verbrennungsmotor 1 von der Steuerung EC so ge steuert, daß er mit der Leerlaufdrehzahl N_IDL läuft.

Zu dieser Zeit wird das Anfahrsteuerprogramm der Fig. 4 durch den Rechen prozessor 12b der Steuereinrichtung 12 durchgeführt, da aber mit dem Wählhebel der Neutralbereich N gewählt wurde, befindet es sich in einem Wartezustand, bis in Schritt S2 der Fahrbereich D gewählt wird.

Wenn danach, wie im Zeitdiagramm der Fig. 5 durch Simulation dargestellt, zu einem Zeitpunkt t1 mit dem Wählhebel der Fahrbereich D gewählt wird, während durch Drücken des Bremspedals ein Bremszustand beibehalten wird, steuert die Steuerung TC das Transmissionsgetriebe 4 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des ersten Ganges, da der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP ebenso wie der Drosselklappenöffnungs wert TH den Wert "0" haben.

Da das Fahrzeug aufgrund seiner Massenträgheit hält, beträgt zu diesem Zeit punkt die Drehgeschwindigkeit des Planetenradträgers CR des Differentialgetriebes 3, das mit der Eingangsseite des Transmissionsgetriebes 4 verbundenen ist, Null. Aus die sem Grund ist, da die Verbrennungsmotordrehzahl N_E die Leerlaufdrehzahl N_IDL ein hält, die Drehgeschwindigkeit des Sonnenrades S, das heißt, die Drehzahl N_MG des Elektromotors 2 in einem Gegendrehungszustand, wie es in dem Hebeldiagramm in Fig. 3 durch die Kennlinie L1 dargestellt ist.

Hier in Fig. 3 zeigt der nach oben gerichtete Pfeil "treiben", und der nach unten gerichtete Pfeil zeigt "angetrieben werden", und zu diesem Zeitpunkt t1 befindet sich das Hybridfahrzeug in einem Bremszustand, und da das Gaspedal nicht betätigt wird, wird im Anfahrsteuerprogramm der Fig. 4 die Verarbeitung in Schritt S2 und Schritt S3 bis Schritt S5 wiederholt. Das heißt, die Verbrennungsmotordrehzahl N_E zu diesem Zeitpunkt wird als Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET gesetzt, und diese wird lediglich aktualisiert und in einem vorbestimmten Speicherbereich des Speichers 12c gespeichert, und da die Verarbeitung von Schritt S7 und nachfolgenden nicht durchgeführt wird, hält der Elektro motor 2 seinen Leerlaufzustand bei.

Wenn dann zu einem Zeitpunkt t2 das Bremspedal freigegeben und statt des sen das Gaspedal voll durchgedrückt und ein Schnellstart durchgeführt wird, wobei der Drosselklappenöffnungswert TH der vollen Öffnung entspricht, wird von der Steuerung EG ein Verbrennungsmotordrehmoment T_E erzeugt, das dem Weg des voll durch gedrückten Gaspedals entspricht, und dieses Verbrennungsmotordrehmoment T_E steigt rapide, wie in Fig. 5 dargestellt.

Auf der anderen Seite erhöht sich in dem Anfahrsteuerprogramm von Fig. 4 we gen des Niederdrückens des Gaspedals der Drosselklappenöffnungswert TH, und nach Schritt S6 wird mit S7 fortgefahren und die Verbrennungsmotordrehzahl N_E zu diesem Zeitpunkt gelesen, und es wird entschieden, ob diese Verbrennungsmotordrehzahl N_E mit der Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET übereinstimmt oder nicht (Schritt S8).

Zu diesem Zeitpunkt erhöht sich wegen des Niederdrückens des Gaspedals auch der ermittelte Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E, und wenn er die Ver brennungsmotorzieldrehzahl N_ET übersteigt, wird nach den Schritten S8 und S9 mit Schritt S10 fortgefahren, und die Elektromotor-Drehmomenterhöhung beginnt.

Dementsprechend wird für den Elektromotor 2 ein Betriebssteuersignal DS ei ner relativen Einschaltdauer, der ein Einschaltdauer-Korrekturwert hinzugefügt wurde, welcher der Abweichung zwischen dem ermittelten Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E und der Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET entspricht, an den Zerhacker 7a des Steu erkreises 7 gegeben, und die Prozeßsteuerung wird durchgeführt und der Elektromotor 2 als Generator betrieben. Da die Ausgangsleistung P_M des Elektromotors 2 rapide an steigt, wie in Fig. 5 durch die gestrichelte Linie dargestellt, wird ein Bremsmoment er zeugt, und da dieses auf das Sonnenrad S des Differentialgetriebes 3 übertragen wird, wird das Bremsmoment über das Planetenrad P auf das Hohlrad R übertragen; der er mittelte Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E wird reduziert und mit der Verbrennungs motorzieldrehzahl N_ET in Übereinstimmung gebracht.

Wenn nun der ermittelte Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E kleiner als die Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET ist, wird mit Schritt S11 fortgefahren und das Dreh momentsenkungsprogramm für den Elektromotor 2 ausgeführt.

Dementsprechend wird für den Elektromotor 2 ein Betriebssteuersignal DS ei ner relativen Einschaltdauer, von der ein Einschaltdauer-Korrekturwert abgezogen wur de, welcher der Abweichung zwischen dem ermittelten Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E und der Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET entspricht, an den Zerhacker 7a des Steuerkreises 7 gegeben, und die Prozeßsteuerung wird durchgeführt. Da das Brems moment des Elektromotors 2 sinkt und dieses auf das Sonnenrad S des Differentialge triebes 3 übertragen wird, wird dieses Bremsmoment über das Planetenrad P auf das Hohlrad R übertragen; der ermittelte Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E wird erhöht und mit der Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET in Übereinstimmung gebracht.

Auf diese Weise wird das Bremsmoment des Elektromotors 2 so gesteuert, daß der ermittelte Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E mit der Verbrennungsmotorzieldreh zahl N_ET übereinstimmt, und das Ausgangsdrehmoment T_M des Elektromotors 2 wird erhöht entsprechend einer Erhöhung des Verbrennungsmotordrehmoments T_E, wie durch die strichpunktierte Linie in Fig. 5 gezeigt.

Mit der Erzeugung des Bremsmoments im Elektromotor 2 wird ein durch die Summe des Verbrennungsmotordrehmoments T_E und des Bremsmoments T_M gebilde tes Drehmoment über das Transmissionsgetriebe 4 auf das Antriebsrad 5 übertragen und das Fahrzeug beschleunigt, und der ermittelte Fahrgeschwindigkeitswert V_SP steigt, wie in Fig. 5 dargestellt.

In dem Maße, wie das Hybridfahrzeug beschleunigt wird, verringert sich nach und nach die Drehgeschwindigkeit des Sonnenrades S, das heißt, die Gegendreh geschwindigkeit N_MG des Elektromotors 2, wie in Fig. 5 dargestellt, und mit dieser Ver ringerung beginnt die Ausgangsleistung des Elektromotors 2 nach Erreichen des Schei telpunktes zu sinken, und wenn der ermittelte Drehzahlwert N_MG des Elektromotors 2 und die Ausgangsleistung P_M des Elektromotors 2 zu einem Zeitpunkt t3 den Wert "0" erreichen, wird die Drehgeschwindigkeit des Sonnenrades S von der Kennlinie L2 des Hebeldiagramms in Fig. 3 dargestellt.

Nach diesem Zeitpunkt t3 arbeitet der Elektromotor 2 als Motor, da von der Steuerung 12 ein Antriebssteuersignal MS an den Steuerkreis 7 gegeben wird, und das Bremsmoment wird zum Antriebsmoment geändert, und die Ausgangsleistung P_M wird in Antriebsrichtung erhöht, so daß der ermittelte Drehzahlwert N_MG des Elektromotors 2 in Richtung des ermittelten Verbrennungsmotordrehzahlwerts N_E steigt, wie in Fig. 5 dargestellt.

Wenn dann der Elektromotor 2 weiter in Vorwärtsdrehung beschleunigt wird, erhöht sich die Drehgeschwindigkeit des Sonnenrades S, das heißt, die Drehzahl des Elektromotors 2, da der Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E auf Leerlaufdrehzahl N_IDL gehalten wird, und zu einem Zeitpunkt t4 stimmt der ermittelte Drehzahlwert N_MG des Elektromotors 2 mit dem Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E überein. Die Dreh geschwindigkeit des Sonnenrades S zu diesem Zeitpunkt wird von der Kennlinie L3 des Hebeldiagramms in Fig. 3 dargestellt.

Auf diese Weise wird im Anfahrsteuerprogramm nach Schritt S13 mit Schritt S14 fortgefahren, wenn der Drehzahlwert N_MG des Elektromotors 2 mit dem Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E zur Übereinstimmung gelangt, und da an den Elek tromagneten 36a der Kupplung 36 das Kupplungssteuersignal als Signal mit hohem Pe gel gegeben wird, wechselt die Kupplung 36 aus einem ungekuppelten Zustand in einen gekuppelten Zustand, und das Hohlrad R und das Sonnenrad S sind direkt miteinander gekuppelt.

Danach wird mit Schritt S15 fortgefahren, und es wird ein Elektromotor- Drehmomentsenkungsprogramm ausgeführt, um das Antriebsmoment des Elektromotors 2 zu senken. Da die relative Einschaltdauer des Betriebssteuersignals DS um einen vor bestimmten Minderungswert verringert wird, wird das Antriebsmoment des Elektromotors 2 laut Darstellung in Fig. 5 schrittweise gesenkt, und danach beginnt die Ausgangslei stung P_M des Elektromotors 2 nach Erreichen ihres Scheitelpunktes auch zu sinken, und zu einem Zeitpunkt t5 erreicht die relative Einschaltdauer des Betriebssteuersignals DS den Wert "0", so daß die Antriebswirkung des Elektromotors 2 gestoppt wird und in einen Leerlaufzustand übergeht. Anschließend setzt das Hybridfahrzeug seine Beschleunigung lediglich durch das Antriebsmoment des Verbrennungsmotors 1 fort.

In jenem Fall, wenn im Gegensatz zum Anfahren das Hybridfahrzeug durch Ver setzen in einen Verzögerungszustand angehalten werden soll, wird das Kupplungssteu ersignal CS von einem Signal mit hohem Pegel auf ein Signal mit niedrigem Pegel ge ändert, wenn der Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E die Leerlaufdrehzahl N_IDL oder einen geringeren Wert erreicht hat, so daß die Kupplung 36 den ungekuppelten Zustand einnimmt, um so ein Abwürgen des Verbrennungsmotors 1 zu verhindern.

Wenn andererseits auf einer ebenen, nicht geneigten Straße anstelle eines Schnellstarts ein Langsamstart mit einem Drosselklappenöffnungswert TH von beispiels weise 1/16 Öffnungswinkel durchgeführt wird, dann wird als Anfahrsteuerprogramm ein ähnliches Programm wie im Fall der Fig. 5 ausgeführt, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Da jedoch das Verbrennungsmotordrehmoment T_E im Vergleich zu dem beim Schnellstart gering ist, geschieht die Beschleunigung des Hybridfahrzeugs allmählich, und da wäh rend der wesentlichen Antriebszeit, d. h., im Zeitraum zwischen t2 und t4, das Antriebs moment klein ist, wird die Antriebszeit länger als die etwa 0,7 s, die beim obigen Schnell start auf ebenem Grund entsprechend Fig. 5 benötigt werden, doch ungeachtet dessen ist die Antriebszeit relativ kurz, zum Beispiel etwa 1,4 s.

Wenn überdies das Hybridfahrzeug auf einer Straße mit einer Steigung von 30% schnell angefahren wird, wie in Fig. 7 dargestellt, wird als Anfahrsteuerprogramm ein ähnliches Programm wie im Fall der Fig. 5 ausgeführt. Da jedoch die Straße ansteigt, ist die Last hoch, und die Beschleunigung erfolgt allmählich. Im Ergebnis beträgt die we sentliche Antriebszeit des Elektromotors 2 etwa 2,5 s, was länger als der Langsamstart in Fig. 6 ist.

Wie oben beschrieben, wird bei der ersten Ausführungsform das Bremsmoment des Elektromotors 2 so gesteuert, daß die Verbrennungsmotordrehzahl N_E zum Zeit punkt des Anfahrens mit der Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET, welches die Ver brennungsmotordrehzahl unmittelbar vor dem Anfahren ist, in Übereinstimmung gelangt. Aus diesem Grund ist die Drehzahldifferenz zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl N_E und der Drehzahl N_MG des Elektromotors 2 klein, und die Verbrennungsmotordreh zahl N_E kann in kurzer Zeit mit der Drehzahl N_MG des Elektromotors 2 in Übereinstim mung gebracht werden. Da die Kupplung 36 vom ungekuppelten Zustand in den gekup pelten Zustand wechselt, wenn beide Geschwindigkeiten übereinstimmen, können das Auftreten einen Kupplungsstoßes sicher verhindert und das Gefühl eines abrupten Schaltens beim Fahrer vermieden werden.

Dementsprechend ist nur eine Antriebszeit des Elektromotors 2 von ungefähr 3 s oder weniger ohne Rücksicht auf Drosselklappenöffnungswinkel und Steigung erforder lich, und der Elektromotor 2 kann klein und leicht gehalten werden.

In den meisten Fällen wird insbesondere das Leistungsdrehmoment des Elek tromotors 2 im Unterschied zum Verbrennungsmotor 1 auf der Basis der Wärmebestän digkeit gegenüber der Wärmeerzeugung durch eine Spule bestimmt, und das Leistungs drehmoment, wie etwa Dauerleistung, Stundenleistung, Minutenleistung, 20 s-Leistung und dergleichen, werden eigens spezifiziert. Unter diesen Leistungsdrehmomenten kann die 20 s-Leistung eine Drehmomentleistung bieten, die ein Mehrfaches der Stundenlei stung darstellt, und je kürzer die Zeit ist, die ein hohes Drehmoment erfordert, desto eher ist es möglich, den Elektromotor 2 klein und leicht zu halten. Wenn die Antriebszeit des Elektromotors 2 wie in der oben dargelegten ersten Ausführungsform gleich oder kleiner als 3 s ist, kann daher der Elektromotor 2 klein und leicht gehalten werden.

Des weiteren wird in der ersten Ausführungsform die Summe des Ausgangs drehmoments des Verbrennungsmotors 1 und des Ausgangsdrehmoments des Elektro motors 2 an die Eingangsseite des Transmissionsgetriebes 4 weitergegeben; angenom men jedoch, daß das Übersetzungsverhältnis (Sonnenradzähnezahl/Hohlradzähnezahl) des die Differentialeinrichtung 3 bildenden Planetengetriebes α ist, dann ist, wenn das Drehmoment des Hohlrads R zu 1,0 gemacht ist, das Drehmoment des Sonnenrades S gleich α, und das Drehmoment des Planetenträgers ist 1,0 + α. Somit kann das Dreh moment des Elektromotors 2 bis zum α-fachen des Drehmoments des Verbrennungs motors 1 angewendet werden. Angenommen zum Beispiel, daß α = 0,65 sei, dann wirkt ein Drehmoment mit dem 1,65-fachen des Verbrennungsmotordrehmoments auf die Transmissionsgetriebeeingangswelle, und es kann der gleiche Leistungsgrad wie bei einem Drehmomentwandler erzielt werden.

Wenn ferner in der ersten Ausführungsform die Kupplung 36 vom ungekuppel ten Zustand in den gekuppelten Zustand übergeht, wird das Drehmomentsenkungspro gramm durchgeführt, um das Antriebsmoment des Elektromotors 2 allmählich zu redu zieren. Demnach ist es möglich, das Auftreten eines Stoßes wegen der schnellen Dreh momentsenkung zu verhindern, und gleichzeitig kann die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs verbessert werden, da das Antriebsmoment des Elektromotors 2 während der Zeit, da es zur Beschleunigung des Fahrzeugs beiträgt, zum Antriebsmoment des Ver brennungsmotors 1 hinzukommt.

Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die Fig. 8 und 9 eine zweite Aus führungsform beschrieben.

Bei der zweiten Ausführungsform wird der Elektromotor 2 während des Anhal tens des Hybridfahrzeugs in einem Stromerzeugungsmodus betrieben, und die erzeugte elektrische Energie wird zum Antreiben eines Zusatzaggregats des Hybridfahrzeugs oder dergleichen und zum Laden der Speicherbatterie 6 verwendet.

Wie in Fig. 8 dargestellt, liefert insbesondere der Wechselrichter 7b des Steuer kreises 7, wenn er von der Steuerung 12 ein Vorwärtsdrehsignal PS erhält, einen Drei phasenwechselstrom an den Elektromotor 2, um den Elektromotor 2 als Motor während der Vorwärtsdrehung zu anzutreiben, und während der Rückwärtsdrehung wird der Elek tromotor 2 als Generator zur Erzeugung einer Gegenantriebskraft betrieben, und die er zeugte Gegenantriebskraft wird zur Energierückgewinnung zum Laden der Speicherbat terie 6 verwendet. Wenn dagegen von der Steuerung 12 ein Gegendrehsignal NS gelie fert wird, dann wird der Elektromotor 2 während der Vorwärtsdrehung als Generator zur Erzeugung der Gegenantriebskraft betrieben, und gleichzeitig wird die erzeugte Gegen antriebskraft zur Energierückgewinnung zum Laden der Speicherbatterie 6 verwendet.

Auf der anderen Seite wird entsprechend der Darstellung in Fig. 9 von der Steu ereinrichtung 12 ein Anfahrsteuerprogramm durchgeführt.

Speziell wird zunächst in Schritt S20 entschieden, ob ein (nicht dargestellter) Zündschalter eingeschaltet ist oder nicht, und wenn nicht, wird gewartet, bis der Zünd schalter eingeschaltet wird. Ist er eingeschaltet, wird mit Schritt S21 fortgefahren.

In diesem Schritt S21 wird ein Bereichssignal RS des Sperrschalters 10 gele sen, und dann wird bei Schritt S22 entschieden, ob das Bereichssignal RS im Fahrbe reich D liegt oder nicht. Wenn ja, wird so, wie es ist, mit Schritt S26 fortgefahren. Wenn das Signal in einem Parkbereich P oder Neutralbereich N oder dergleichen außerhalb des Fahrbereichs D liegt, wird bei Schritt S23 entschieden, ob es im Parkbereich P oder im Neutralbereich N liegt oder nicht. Wenn es nicht im Parkbereich P oder im Neutral bereich N liegt, erfolgt Rückkehr zu Schritt S21, und wenn es im Parkbereich P oder im Neutralbereich N liegt, wird mit Schritt S24 fortgefahren. In Schritt S24 wird ein Kupp lungssteuersignal CS als Hochpegelsignal an den Elektromagneten 36a der Kupplung 36 gegeben und dann mit Schritt S25 fortgefahren. Nach Abgabe eines Gegendrehsignals NS als Hochpegelsignal an den Wechselrichter 7b des Steuerkreises 7 erfolgt Rückkehr zum Schritt S21.

In Schritt S26 wird ein Kupplungssteuersignal CS als Niedrigpegelsignal an den Elektromagneten 36a der Kupplung 36 gegeben, und ebenso ein Gegendrehsignals NS als Niedrigpegelsignal an den Wechselrichter 7b, und dann wird mit Schritt S27 fortge fahren.

In den Schritten S27 bis S30 wird ein ähnliches Programm wie in den Schritten S3 bis S6 in Fig. 3 ausgeführt, und wenn das Entscheidungsergebnis in Schritt S30 zeigt, daß TH < 0, wird mit Schritt S31 fortgefahren. Bei Schritt S31 wird ein Vorwärts drehsignal PS als Hochpegelsignal an den Wechselrichter 7b gegeben und dann mit den Schritten S32 bis S42 fortgefahren.

In diesen Schritten S32 bis S42 wird ein ähnliches Programm wie das in den Schritten S7 bis S17 ausgeführt.

Bei der zweiten Ausführungsform wird das Anfahrsteuerprogramm der Fig. 9 gestartet, wenn bei haltendem Fahrzeug mit abgestelltem Verbrennungsmotor 1 der Schlüsselschalter umgedreht wird.

In diesem Zustand wird der Verbrennungsmotor 1 nicht gestartet, da der Zünd schalter ausgeschaltet ist und das Programm in Schritt S20 im Wartezustand ist Wenn durch Einschalten des Zündschalters unter der Bedingung, daß mit dem Wählhebel der Parkbereich P oder der Neutralbereich N gewählt ist, der Verbrennungs motor 1 gestartet wird, wird nach Schritt S20 mit Schritt S21 fortgefahren. In Schritt S21 wird ein Bereichssignal RS des Sperrschalters 10 gelesen, und da der Parkbereich P bzw. der Neutralbereich N eingelegt ist, wird nach Schritt S22 und S23 mit Schritt S24 fortgefahren. In Schritt S24 wird ein Kupplungssteuersignal CS als Hochpegelsignal an den Elektromagneten 36a der Kupplung 36 gegeben.

Folglich wird entsprechend der Darstellung in Fig. 10, da die Kupplung 36 einen gekuppelten Zustand einnimmt, die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 un mittelbar über die Kupplung 36 auf die Antriebswelle des Elektromotors 2 übertragen, und der Läufer des Elektromotors 2 wird in Vorwärtsdrehung angetrieben; das Hebeldia gramm für diesen Zeitpunkt ist in Fig. 11 dargestellt.

Danach wird in Schritt S25, da ein Gegendrehsignal NS als Hochpegelsignal an den Wechselrichter 7b des Steuerkreises 7 gegeben wird, der Wechselrichter 7b ange trieben und so gesteuert, daß die Thyristoren des Wechselrichters 7b einen Drehstrom erzeugen, der eine entgegengesetzte Phase wie der Strom bei Vorwärtsantrieb besitzt. Folglich wird der Elektromotor 2 als Generator betrieben, und über den Wechselrichter 7b und den Zerhacker 7a wird eine vom Elektromotor 2 erzeugte induzierte elektromoto rische Energie an die Speicherbatterie 6 geliefert und diese geladen.

Anschließend wird zum Anfahren, wenn mit dem Wählhebel der Fahrbereich D gewählt wird, im Anfahrsteuerprogramm nach Schritt S22 mit Schritt S26 fortgefahren und ein Kupplungssteuersignal CS als Niedrigpegelsignal an den Elektromagneten 36a der Kupplung 36 gegeben. Als Ergebnis wechselt die Kupplung 36 vom gekuppelten Zu stand in den ungekuppelten Zustand, und der gekuppelte Zustand zwischen dem Ver brennungsmotor 1 und dem Elektromotor 2 wird laut Darstellung in Fig. 12 aufgehoben, und gleichzeitig wird die Drehantriebskraft des mit Leerlaufdrehzahl N_IDL gesteuerten Verbrennungsmotors 1 über das Hohlrad R, das Ritzel P und das Sonnenrad S auf den Läufer des Elektromotor 2 übertragen. Daher dreht das Hohlrad R mit Leerlaufdrehzahl N_IDL, wie im Hebeldiagramm in Fig. 13 dargestellt, und da der Planetenradträger CR anhält, dreht das Sonnenrad S in Gegenrichtung, und der damit verbundene Läufer des Elektromotors 2 wird in Gegendrehung angetrieben, um einen Anfahrwartezustand ein zunehmen.

In diesem Anfahrwartezustand in Schritt S26 wird der Betriebszustand des Elek tromotors 2 als Generator beibehalten, da ein Vorwärtsdrehsignal PS als Hochpegelsi gnal an den Wechselrichter 7b gegeben wird, und das Laden der Speicherbatterie 6 mit der vom Elektromotor 2 erzeugten induzierten elektromotorischen Energie wird fortge setzt, und der Elektromotor 2 nimmt einen Stromerzeugungsmodus bei Leerlauf im Fahr bereich ein.

Wenn danach durch Niederdrücken des Gaspedals der Drosselklappenöff nungswert TH größer als "0" wird, wird nach Schritt S30 mit Schritt S31 fortgefahren, und da an den Wechselrichter 7b ein Vorwärtsdrehsignal PS als Hochpegelsignal gegeben wird, nimmt der Elektromotor 2 einen Stromerzeugungsmodus bei Gegendrehung ein. Danach wird bei Ausführung des Programms ab Schritt S32 auf ähnliche Weise wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die relative Einschaltdauer des Brems steuersignals BS geregelt, so daß die Verbrennungsmotordrehzahl N_E mit der Verbren nungsmotorzieldrehzahl N_ET in Übereinstimmung gelangt.

Wenn dann der Drehzahlwert N_MG des Elektromotors 2 den Verbrennungsmo tordrehzahlwert N_E erreicht, wird ein Kupplungssteuersignal CS als Hochpegelsignal an den Elektromagneten 36a der Kupplung 36 gegeben, und die Kupplung 36 nimmt den gekuppelten Zustand ein, so daß das Hybridfahrzeug allein durch den Antrieb des Ver brennungsmotors 1 die Fahrt aufnimmt.

Entsprechend der zweiten Ausführungsform wird die Stromerzeugung durch den Elektromotor 2 durch Nutzung der Drehantriebskraft des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt, wenn das Fahrzeug hält und der Verbrennungsmotor 1 bei eingelegtem Parkbereich P oder Neutralbereich N in der Nähe der Leerlaufdrehzahl N_IDL dreht. Auf grund dessen ist es möglich, die Speicherbatterie 6 zu laden und sonstige Geräte und Zusatzaggregate anzutreiben und dabei auf eine ansonsten erforderliche Drehstromlicht maschine zu verzichten, um dadurch das Gewicht zu reduzieren.

Darüber hinaus kann auch selbst dann, wenn mit dem Wählhebel der Fahrbe reich D gewählt ist und das Gaspedal nicht gedrückt wird, die Stromerzeugung durch den Elektromotor 2 unter Ausnutzung der Drehantriebskraft des Verbrennungsmotors 1 erfolgen.

Ebenfalls wird in dem in Fig. 12 dargestellten Stromerzeugungsmodus bei Leer lauf im Fahrbereich, wobei bei eingelegtem Fahrbereich D das Gaspedal nicht gedrückt wird, durch Erhöhung einer vom Elektromotor 2 erzeugten Stromerzeugungslast das Drehmoment der Eingangswelle des Transmissionsgetriebes 4 erhöht, und es ist mög lich, eine Kriechkraft ähnlich der im herkömmlichen Drehmomentwandler zu erzeugen.

In der oben erläuterten ersten und zweiten Ausführungsform wird der Fall be schrieben, wo der Kupplungszustand der Kupplung 36 vom Anfahrsteuerprogramm der Fig. 3 und 9 gesteuert wird. Jedoch kann ein Kupplungsstoß auch verhindert werden, indem parallel zur Kupplung 36 eine Freilaufkupplung 41 zwischengeschaltet wird, wie in Fig. 14 dargestellt, wobei die Freilaufkupplung 41 einen gekuppelten Zustand einnimmt, wenn die Drehrichtung des Elektromotors 2 mit der Drehrichtung des Verbrennungsmo tors 1 übereinstimmt und die Drehzahl des Elektromotors 2 gleich oder höher als die Verbrennungsmotordrehzahl ist, so daß die Freilaufkupplung 41 zwecks eines vollstän dig synchronen Kuppelns mechanisch den gekuppelten Zustand einnimmt, wenn zum Zeitpunkt des Anfahrens des Hybridfahrzeugs der Drehzahlwert N_MG des Elektromotors 2 die Verbrennungsmotordrehzahl N_E übersteigt.

Da der Verbrennungsmotor 1 und der Elektromotor 2 mechanisch und zuverläs sig durch die Freilaufkupplung 41 gekuppelt werden, wenn der Drehzahlwert N_MG des Elektromotors 2 die Verbrennungsmotordrehzahl N_E übersteigt, ist es in diesem Fall möglich, sogar einen geringfügigen Kupplungsstoß infolge einer Ansprechverzögerung oder dgl. der Steuereinrichtung 12 zu unterdrücken. Dementsprechend wird es im Anfahr steuerprogramm in Fig. 3 bzw. 9 im Verarbeitungsprozeß in Schritt S13 bzw. Schritt S38 möglich, die Kupplung 36 per Steuerung den gekuppelten Zustand einnehmen zu lassen, und zwar durch Fortfahren mit Schritt S14 bzw. S39, nachdem bestätigt wurde, daß die Drehgeschwindigkeit des Sonnenrades S mit Sicherheit der Drehgeschwindigkeit des Hohlrades R entspricht. So kann das Auftreten des Kupplungsstoßes zuverlässig verhin dert werden.

Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die Fig. 15 und 16 eine dritte Ausfüh rungsform beschrieben.

In dieser dritten Ausführungsform ist ein Bremsen mit Energierückgewinnung (nachfolgend Nutzbremsung genannt) beabsichtigt, indem der Elektromotor 2 als Gene rator betrieben wird, wenn das Hybridfahrzeug verzögert wird.

Wie in Fig. 15 dargestellt, wird insbesondere der Schnittstellenschaltkreis 12a der Steuerung 12 mit dem Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E, dem Drehzahlwert N_MG, dem Bereichssignal RS und dem Drosselklappenöffnungswert TH gespeist, und zusätzlich werden der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP des Fahrgeschwindigkeitssensors 51 zur Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit, das Bremspedalwegsignal BT des Bremspe dalwegsensors 52 zur Ermittlung des Bremspedalbetätigungsweges sowie das für das Übersetzungsverhältnis stehende Übersetzungssignal TS von der Steuerung TC zum Steuern des Transmissionsgetriebes 4 verwendet.

Im Rechenprozessor 12b wird neben dem Anfahrsteuerprogramm der Fig. 9 ein Nutzbremsprogramm gemäß Fig. 16 ausgeführt.

Dieses Stromerzeugungsprogramm bei Verzögerungen wird als Zeitgeber- Interrupt-Programm zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt ausgeführt, und zunächst wird bei Schritt S51 der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP des Fahrgeschwindigkeitssensors 51 gelesen, und danach wird bei Schritt S52 entschieden, ob das Hybridfahrzeug mit einer einen vorbestimmten Wert V_SP1 überschreitenden Fahrgeschwindigkeit V_SP fährt oder nicht. Ist der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP gleich oder geringer als der vorbestimmte Wert V_SP1, wird angenommen, daß das Hybridfahrzeug hält oder mit geringer Ge schwindigkeit nahe zum Anhalten fährt, und das Zeitgeber-Interrupt-Programm wird beendet, so wie es ist, und es erfolgt Rückkehr zu einem vorbestimmten Haupt programm. Überschreitet der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP den vorbestimmten Wert V_SP1, wird angenommen, daß das Hybridfahrzeug fährt, und es wird mit Schritt S53 fort gefahren. In Schritt S53 wird das Bremspedalwegsignal BT des Bremspedalwegsensors 52 gelesen, und danach wird bei Schritt S54 entschieden, ob das Bremspedalwegsignal BT größer als "0" ist oder nicht. Wenn BT < 0, wird angenommen, daß Nutzbremsung benötigt wird, und mit Schritt S55 fortgefahren.

In diesem Schritt S55 wird ein Übersetzungssignal TS von der Steuerung TC gelesen und dann mit Schritt S56 fortgefahren. Dort wird eine Stromerzeugungsleistung des Elektromotors 2 auf der Basis des Bremspedalwegsignal BT, des Fahrgeschwindig keitswerts V_SP und des Übersetzungssignals TS festgelegt.

Danach wird bei Schritt S57 ein der festgelegten Stromerzeugungsleistung ent sprechendes Betriebssteuersignal DS an den Zerhacker 7a gegeben und gleichzeitig ein Gegendrehsignal NS als Hochpegelsignal an den Wechselrichter 7b geliefert, und dann wird das Zeitgeber-Interrupt-Programm beendet und zu einem vorbestimmten Hauptpro gramm zurückgekehrt.

Wenn andererseits das Entscheidungsergebnis BT = 0 lautet, wird mit Schritt S58 fortgefahren und ein Gegendrehsignal NS als Niedrigpegelsignal an den Wechsel richter 7b geliefert und dann mit Schritt S59 fortgefahren. Dort wird ein Betriebssteuer signal DS von 0% an den Zerhacker 7a gegeben, und dann wird nach Beendigung des Zeitgeber-Interrupt-Programms zu einem vorbestimmten Hauptprogramm zurückgekehrt.

Entsprechend dieser dritten Ausführungsform wird das Anfahrsteuerprogramm- der Fig. 9 bei haltendem Hybridfahrzeug und beim Anfahren durch Drücken des Gaspe dals ausgeführt, und es wird eine ähnliche Operation wie bei der zweiten Ausführungs form durchgeführt. Nach Anfahren des Hybridfahrzeugs wird unter Beibehaltung der Ver brennungsmotorzieldrehzahl N_ET die Kupplung 36 zur Einnahme des gekuppelten Zu stands gesteuert, wenn der Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E und der Elektromotor drehzahlwert N_MG übereinstimmen, wie in Fig. 17 dargestellt.

Wenn der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP den vorbestimmten Wert V_SP1 über schreitet, während der gekuppelte Zustand der Kupplung 36 beibehalten wird, wird nach Schritt S52 mit Schritt S53 fortgefahren. Zu dieser Zeit werden, wenn das Hybridfahr zeug seine Beschleunigung mit niedergedrückten Gaspedal beibehält, in den Schritten S58 und S59 der Zerhacker 7a und der Wechselrichter 7b des Steuerkreises 7 in einen Nichtbetriebsmodus versetzt, so daß der Elektromotor 2 in einen Leerlaufzustand wech selt. Danach wird das Zeitgeber-Interrupt-Programm beendet.

Wenn aus diesem Beschleunigungszustand heraus das Gaspedal losgelassen und statt dessen zur Einnahme eines Verzögerungszustands das Bremspedal gedrückt wird, wird im Programm der Fig. 16 nach Schritt S54 mit Schritt S55 fortgefahren und ein von der Steuerung TC kommendes Übersetzungsverhältnissignal TS gelesen. Danach wird bei Schritt S56 auf der Basis des Bremspedalwegsignals BT, des Fahrgeschwindig keitswerts V_SP und des Übersetzungsverhältnissignals TS eine Stromerzeugungslei stung des Elektromotors 2 festgelegt. Sodann wird bei Schritt S57 ein der festgelegten Stromerzeugungsleistung entsprechendes Betriebssteuersignal DS an den Zerhacker 7a und gleichzeitig ein Gegendrehsignal NS an den Wechselrichter 7b gegeben.

Zu diesem Zeitpunkt werden, wie im Hebeldiagramm der Fig. 18 gezeigt, das Hohlrad R, der Planetenradträger CR und das Sonnenrad S mit gleicher Geschwindigkeit in Vorwärtsrichtung angetrieben. Daher wird eine vom Elektromotor 2 erzeugte induzierte elektromotorische Energie der Speicherbatterie 6 zum Laden zugeführt, da der Elektro motor 2 sich in Vorwärtsdrehung befindet.

Wenn nun aus diesem Bremszustand heraus das Bremspedal losgelassen wird und das Hybridfahrzeug einen Nichtverzögerungszustand einnimmt, wird im Programm der Fig. 16 nach Schritt S54 mit Schritt S58 und S59 fortgefahren und ein Gegendreh signal NS als Niedrigpegelsignal an den Wechselrichter 7b und gleichzeitig ein Betriebs steuersignal DS von 0% an den Zerhacker 7a gegeben. Infolgedessen wechselt der Elektromotor 2 in einen Leerlaufzustand.

Entsprechend dieser dritten Ausführungsform kann zusätzlich zu den Vorteilen der ersten und zweiten Ausführungsform Verzögerungsenergie zurückgewonnen wer den, da der Elektromotor 2 einen Nutzbremsmodus einnimmt, wenn das Hybridfahrzeug während der Fahrt in einen Verzögerungszustand gebracht wird, und der Kraftstoffver brauch während der Fahrt kann verringert werden.

In der oben erläuterten dritten Ausführungsform wird der Fall beschrieben, in dem Bremspedalbetätigungsweg vom Bremspedalwegsensor 52 ermittelt wird, doch kann die Rückgewinnung von Verzögerungsenergie beim Bremsen einschließlich Motor bremse auch dadurch erreicht werden, daß ein Hauptzylinderdruck oder ein Fahrzustand infolge Massenträgheit festgestellt wird.

Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die Fig. 19 und 20 eine vierte Ausfüh rungsform beschrieben.

Bei dieser wird während der Fahrt im ungebremsten Zustand, wenn ein hohes Antriebsmoment, d. h. eine hohe Verbrennungsmotorlast zur Beschleunigung oder dgl., benötigt wird, der Elektromotor 2 angetrieben, so daß sein Antriebsmoment zu dem des Verbrennungsmotors 1 hinzukommt.

Wie in Fig. 19 gezeigt, wird der Schnittstellenschaltkreis 12a der Steuerung 12 mit dem Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E, dem Elektromotordrehzahlwert N_MG, dem Bereichssignal RS und dem Drosselklappenöffnungswert TH gespeist, und zusätzlich finden Verwendung der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP des Fahrgeschwindigkeitssen sors 51 und der Ausgangsdrehmomentwert OT beispielsweise eines Magnetostriktions drehmomentsensors 61 an einer Ausgangswelle des Transmissionsgetriebes 4. Im Re chenprozessor 12b wird, ähnlich wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform, bei haltendem Hybridfahrzeug sowie beim Anfahren mit gedrücktem Gaspedal das Anfahr steuerprogramm der Fig. 3 bzw. 9 ausgeführt. Somit erfolgt eine ähnliche Operation wie in der zweiten Ausführungsform, und nach Anfahren des Hybridfahrzeugs wird unter Bei behaltung der Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET, wenn der Verbrennungsmotordreh zahlwert N_E und der Elektromotordrehzahlwert N_MG in Übereinstimmung gelangen, die Kupplung 36 zur Einnahme des gekuppelten Zustands gesteuert, und außerdem wird zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt (z. B., 10 ms) ein in Fig. 20 dargestelltes Steuer programm zur Drehmomentunterstützung als Zeitgeber-Interrupt-Programm ausgeführt.

In diesem Steuerprogramm zur Drehmomentunterstützung wird zunächst in Schritt S61 der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP gelesen und dann in Schritt S62 ent schieden, ob der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP den vorbestimmten Wert V_SP1 über schreitet. Wenn V_SP < V_SP1, wird das Zeitgeber-Interrupt-Programm beendet, so wie es ist, und es erfolgt Rückkehr zu einem vorbestimmten Hauptprogramm, und wenn V_SP < V_SP1, wird mit Schritt S63 fortgefahren. Dort wird der Ausgangsdrehmomentwert OT des Drehmomentsensors 61 gelesen und danach in Schritt S64 entschieden, ob der Ausgangsdrehmomentwert OT gleich oder größer als ein vorbestimmter Sollwert OT_S ist oder nicht.

Mit dieser Entscheidung soll beurteilt werden, ob das unterstützende Drehmo ment des Elektromotors 2 benötigt wird, und wenn OT < OT_S, wird angenommen, daß die Drehmomentunterstützung benötigt wird, und es wird mit Schritt S65 fortgefahren. Dort wird ein dem Ausgangsdrehmomentwert OT entsprechendes Antriebsmoment fest gelegt und mit Schritt S66 fortgefahren. An den Zerhacker 7a wird ein Betriebssteuer signal DS einer relativen Einschaltdauer gegeben, die dem festgelegten Antriebsmoment entspricht, und es wird mit Schritt S67 fortgefahren. In Schritt S67 wird ein Vorwärtsdreh signal PS als Hochpegelsignal an den Wechselrichter 7b gegeben; danach wird das Zeitgeber-Interrupt-Programm beendet und dann zu einem vorbestimmten Haupt programm zurückgekehrt.

Wenn dagegen die Entscheidung in Schritt S64 lautet, daß OT < OT_S, wird an genommen, daß das unterstützende Drehmoment des Elektromotors 2 nicht benötigt wird, und bei Schritt S68 wird anschließend ein Betriebssteuersignal DS von 0% an den Zerhacker 7a gegeben und dann mit Schritt S89 fortgefahren. In Schritt 89 wird ein Vor wärtsdrehsignal PS als Hochpegelsignal an den Wechselrichter 7b gegeben; danach wird das Zeitgeber-Interrupt-Programm beendet und zu einem vorbestimmten Hauptpro gramm zurückgekehrt.

Diese Programmverarbeitung in Fig. 20 entspricht der Antriebssteuervorrich tung.

Entsprechend dieser vierten Ausführungsform wird bei haltendem Hybridfahr zeug und beim Anfahren mit gedrücktem Gaspedal das Anfahrsteuerprogramm der Fig. 3 bzw. 9 ausgeführt, und nach Anfahren des Hybridfahrzeugs wird unter Beibehaltung der Verbrennungsmotorzieldrehzahl N_ET, wenn der Verbrennungsmotordrehzahlwert N_E mit dem Elektromotordrehzahlwert N_MG übereinstimmt, die Kupplung 36 zur Einnahme des gekuppelten Zustands gesteuert, wie in Fig. 21 gezeigt.

Wenn der Fahrgeschwindigkeitswert V_SP einen vorbestimmten Wert V_SP1 überschreitet, während der gekuppelte Zustand der Kupplung 36 beibehalten wird, wird im Programm der Fig. 20 nach Schritt S62 mit Schritt S63 fortgefahren. Zu dieser Zeit, wenn das Hybridfahrzeug auf ebenem Grund mit konstanter Geschwindigkeit fährt oder sich in einem Zustand allmählicher Beschleunigung befindet, wird angenommen, daß das unterstützende Drehmoment des Elektromotors 2 nicht benötigt wird, da der Aus gangsdrehmomentwert OT der Ausgangswelle des Transmissionsgetriebes 4 kleiner als ein vorbestimmter Wert OT_S ist, und es werden mit den Schritten 68 und 69 der Zerhacker 7a und der Wechselrichter 7b veranlaßt, einen Nichtbetriebsmodus einzunehmen und den Leerlaufzustand des Elektromotors 2 fortzusetzen.

Wenn aus diesem Zustand, in dem die Drehmomentunterstützung nicht benötigt wird, das Hybridfahrzeug in einen Schnellbeschleunigungsmodus versetzt wird, um ein anderes Fahrzeug zu überholen, oder wenn es einen Steigungsfahrtzustand einnimmt, wird der Ausgangsdrehmomentwert OT des Transmissionsgetriebes 4 zu einem großen Wert, der gleich oder größer als der vorbestimmte Wert OT_S ist, und es wird von Schritt S64 in Fig. 20 mit Schritt S65 fortgefahren. In Schritt S65 wird ein dem Ausgangsdreh momentwert OT entsprechendes Antriebsmoment festgelegt, und dann wird in Schritt S66 an den Zerhacker 7a ein Betriebssteuersignal DS der relativen Einschaltdauer gege ben, die dem festgelegten Antriebsmoment entspricht, und dann wird in Schritt S67 ein Gegendrehsignal NS als Hochpegelsignal an den Wechselrichter 7b gegeben.

Wie in Fig. 21 und dem zugehörigen Hebeldiagramm in Fig. 22 dargestellt, wer den in dem Differentialgetriebe 3 das Hohlrad R, der Planetenradträger CR und das Son nenrad S mit gleicher Geschwindigkeit in Vorwärtsdrehung angetrieben, da der Verbren nungsmotor 1 und der Elektromotor 2 durch die Kupplung 36 gekuppelt sind. Da der Elektromotor 2 sich in Vorwärtsdrehung befindet, kommt das vom Elektromotor 2 er zeugte Antriebsmoment zu dem vom Verbrennungsmotor 1 erzeugten Antriebsmoment hinzu, und dieses summierte Drehmoment wird über den Planetenradträger CR auf das Transmissionsgetriebe 4 übertragen, und so werden Schnellbeschleunigung und Steig fahrt leicht verwirklicht, und es ist möglich, durch effektive Ausnutzung der zurückgewon nenen Energie die Beschleunigungsleistung und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die Fig. 23 eine fünfte Ausführungsform beschrieben.

In dieser fünften Ausführungsform wird der Start des Verbrennungsmotors 1 vom Elektromotor 2 ausgeführt, und ähnlich, wie in Fig. 14 oben beschrieben, wird par allel zur Kupplung 36 eine Freilaufkupplung 41 zwischengeschaltet, so daß die Freilauf kupplung 41 einen gekuppelten Zustand einnimmt, wenn die Drehrichtung des Elektro motors 2 mit der Drehrichtung des Verbrennungsmotors 1 übereinstimmt und die Dreh zahl des Elektromotors 2 gleich oder höher als die Verbrennungsmotordrehzahl ist. Wenn zum Zeitpunkt des Startens des Verbrennungsmotors 1 mit dem Wählhebel der Parkbereich P oder der Neutralbereich N eingelegt ist, und wenn der Zerhacker 7a und der Wechselrichter 7b von der Steuerung 12 so gesteuert werden, daß sie in Betriebs zustand versetzt werden, wird der Elektromotor 2 in Vorwärtsdrehung mit einem vorbe stimmten, zum Anlassen des Verbrennungsmotors 1 ausreichenden Drehmoment an getrieben. Das vom Elektromotor 2 erzeugte Vorwärtsdrehungsantriebsmoment wird über die Freilaufkupplung 41 auf den Verbrennungsmotor 1 übertragen und dieser folg lich in Drehung versetzt. In diesem Zustand wird der Verbrennungsmotor 1 durch Zün den von (nicht abgebildeten) Zündkerzen gestartet.

Wie in Fig. 23 und in dem in Fig. 24 gezeigten Hebeldiagramm des Differential getriebes 3 dargestellt, wird das Sonnenrad S durch den Vorwärtsantrieb des Elektro motors 2 in Vorwärtsrichtung gedreht, da das Hohlrad R und das Sonnenrad S durch die Freilaufkupplung 41 direkt gekuppelt sind, und das mit dem Verbrennungsmotor 1 ver bundene Hohlrad R wird ebenfalls in Vorwärtsdrehung versetzt, und ebenso der Plane tenradträger CR. Da aber das Transmissionsgetriebe 4 auf Parkbereich P bzw. Neutral bereich N geschaltet ist, wird das Ausgangsmoment nie vom Transmissionsgetriebe 4 weitergegeben.

Entsprechend der fünften Ausführungsform kann der Verbrennungsmotor 1 durch Antreiben des Elektromotors 2 in Vorwärtsdrehung versetzt werden, und es ist möglich, einen Anlasser und eine elektrische Hydraulikpumpe wegzulassen, die sonst zum Starten des Verbrennungsmotors 1 erforderlich wären.

Obwohl in der fünften Ausführungsform der Fall beschrieben ist, in dem der Elektromotor 2 nur zum Starten des Verbrennungsmotors 1 in Vorwärtsrichtung angetrie ben wird, ist auch, wenn beispielsweise der Verbrennungsmotor 1 im Leerlauf läuft und dabei abgewürgt wird, wenn mit dem Wählhebel ein Fahrbereich D eingelegt wird, ent sprechend der Darstellung in Fig. 25 das Anfahren ebenso möglich, indem der Elektro motor 2 in Vorwärtsrichtung angetrieben und der Verbrennungsmotor 1 über die Frei laufkupplung 41 gestartet wird, während gleichzeitig das Antriebsmoment des Elektro motors 2 über den Planetenradträger CR an das Transmissionsgetriebe 4 übertragen wird.

Als nächstes wird mit Bezugnahme auf die Fig. 27 eine sechste Ausführungs form beschrieben.

Wie in Fig. 27 dargestellt, ist in dieser sechsten Ausführungsform die Struktur ähnlich der in Fig. 14 mit der Ausnahme, daß zwischen einem feststehenden Teil und einem Transmissionsweg eine Freilaufkupplung 71 angeordnet ist, die nur eine Vor wärtsdrehung des Planetenradträgers CR ermöglicht, wobei die Freilaufkupplung 71 zwi schen dem Planetenradträger CR und der Eingangswelle des Transmissionsgetriebes 4 vorgesehen ist.

Wie in Fig. 27 dargestellt, wird entsprechend der sechsten Ausführungsform beim Anfahren an einer Steigung der Verbrennungsmotor 1 in Drehung versetzt und gleichzeitig der Elektromotor 2 in Vorwärtsdrehung gebracht, und die Summe der Dreh momente des Verbrennungsmotors 1 und des Elektromotors 2 wird zum Anfahren an der Steigung an das Transmissionsgetriebe 4 übertragen. Wenn in diesem Zeitpunkt das Antriebsmoment für das Anfahren unzureichend ist, wird wegen der Massenträgheit des Hybridfahrzeugs die Eingangswelle des Transmissionsgetriebes 4, d. h., der Planeten radträger CR in Rückwärtsdrehung versetzt. Der Antrieb des Planetenradträgers CR in Gegendrehung kann durch die Freilaufkupplung 71 unterbrochen werden, und die Rück wärtsbewegung des Hybridfahrzeugs kann durch Anwendung der Rückrollsicherungs funktion sicher verhindert werden.

Da ferner in der sechsten Ausführungsform die Gegendrehung des Planeten radträgers CR durch die Freilaufkupplung 71 unterbrochen bleibt, wird durch Antreiben des Elektromotors 2 in Gegendrehung mittels Steuerung des Steuerkreises 7 durch die Steuerung 12 diese Drehantriebskraft mit der durch das Planetenrad P umgekehrten Drehrichtung auf das Hohlrad R übertragen, und der Verbrennungsmotor 1 kann gestar tet werden.

In allen obengenannten Ausführungsformen sind die Fälle beschrieben, in de nen jeweils das Hohlrad R des Differentialgetriebes 3 mit dem Verbrennungsmotor 1, das Sonnenrad S mit dem Elektromotor 2 und der Planetenradträger CR mit dem Trans missionsgetriebe 4 verbunden sind. Statt dessen kann das Sonnenrad S auch mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden und der Planetenradträger CR mit dem Transmissions getriebe 4 verbunden werden, und darüber hinaus kann das Sonnenrad S mit dem Ver brennungsmotor 1 und der Planetenradträger CR mit dem Elektromotor 2 und das Hohl rad R mit dem Transmissionsgetriebe 4 verbunden werden.

Auch kann man einen Gleichstrom-Elektromotor 2 verwenden. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, daß der Steuerkreis 7 mindestens zwei Schaltelemente enthält, die die Steuerung der Energieführung und die Nutzbremsung vornehmen, und außerdem kann ein bürstenloser Gleichstrom-Elektromotor Verwendung finden.

Die Kupplung 36 kann auch zwischen die erste Welle 31 und die dritte Welle 33 oder zwischen die zweite Welle 32 und die dritte Welle 33 geschaltet werden, um den gleichen Vorteil in bezug auf jede einzelne der obengenannten Ausführungsformen zu erreichen.

Wie in Fig. 14 dargestellt, ist in jenem Fall, wenn die Freilaufkupplung 41 parallel zur Kupplung 36 angebracht und die Kupplung 36 zwischen die erste Welle 31 und die dritte Welle 33 geschaltet ist, die Freilaufkupplung 41 so angeschlossen, daß sie den gekuppelten Zustand einnimmt, wenn die Drehrichtungen der beiden Wellen 31, 33 über einstimmen und die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 2 die gleiche oder eine hö here Drehzahl als der Verbrennungsmotor 1 erreicht, so daß die Drehgeschwindigkeit der dritten Welle 33 gleich oder höher ist als die Drehgeschwindigkeit der ersten Welle 31. Wenn dagegen die Kupplung 36 zwischen die zweite Welle 32 und die dritte Welle 33 geschaltet wird, ist die Freilaufkupplung 41 so angeschlossen, daß sie den gekuppel ten Zustand einnimmt, wenn die Drehrichtungen beider Wellen 32, 33 übereinstimmen und die Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 2 die gleiche oder eine höhere Drehzahl als der Verbrennungsmotor 1 erreicht, so daß die Drehgeschwindigkeit der zweiten Wel le 32 gleich oder höher ist als die Drehgeschwindigkeit der dritten Welle 33.

Allgemein ist gemäß einem ersten Aspekt die Kupplung so ausgelegt, daß sie zum Zeitpunkt des Anfahrens den ungekuppelten Zustand einnimmt, und das Hybridfahr zeug wird gestartet, indem das Drehmoment des Elektroantriebs so gesteuert wird, daß die Verbrennungsmotordrehzahl die vorbestimmte Leerlaufdrehzahl einhält, und die Kupplung wird so gesteuert, daß sie den gekuppelten Zustand einnimmt, wenn die Dreh geschwindigkeiten der ersten Welle bis dritten Welle übereinstimmen. Dement sprechend ist es möglich, die Drehzahldifferenz zwischen der Verbrennungsmotordreh zahl N_E und der Elektromotordrehzahl N_MG klein zu halten sowie die Verbrennungsmo tordrehzahl N_E und die Elektromotordrehzahl N_MG in kurzer Zeit in Übereinstimmung zu bringen, und da die Kupplung vom ungekuppelten Zustand in den gekuppelten Zustand wechselt, wenn beide Drehzahlen übereinstimmen, kann das Auftreten eines Kupplungs stoßes sicher verhindert und das Gefühl eines abrupten Schaltens beim Fahrer vermie den werden. Darüber hinaus ist nur eine kurze Betriebszeit des Elektromotors 2 erforder lich, ohne Rücksicht auf den Drosselklappenöffnungswinkel und die Steigung, und der Elektromotor 2 kann klein im Format und leicht im Gewicht gehalten werden.

Ferner ist gemäß einem zweiten Aspekt ein Verbrennungsmotordrehzahldetek tor zur Ermittlung der Verbrennungsmotordrehzahl, ein Drehzahldetektor für den Elektro antrieb zur Ermittlung dieser Drehzahl, eine Elektroantriebs-Steuerung zum Steuern des Drehmoments des Elektroantriebs sowie eine Kupplungssteuerung zur Umschaltsteue rung der Kupplung vom ungekuppelten Zustand auf gekuppelten Zustand und umgekehrt vorgesehen. Die Elektroantriebs-Steuerung setzt eine vom Verbrennungsmotordrehzahl detektor beim Anfahren des Hybridfahrzeugs ermittelte Leerlaufdrehzahl als Zieldrehzahl und steuert das Drehmoment des Elektroantriebs so, daß die Zieldrehzahl eingehalten wird, und die Kupplungssteuerung steuert die Kupplung so, daß der ungekuppelte Zu stand eingenommen wird, wenn ein Verbrennungsmotordrehzahlwert des Verbrennungs motordrehzahldetektors gleich oder niedriger ist als ein Elektroantriebsdrehzahlwert des Drehzahldetektors des Elektroantriebs, und er steuert die Kupplung so, daß der gekup pelte Zustand eingenommen wird, wenn der Verbrennungsmotordrehzahlwert den Elek troantriebsdrehzahlwert überschreitet. Im Ergebnis kann ein ähnlicher Vorteil wie im er sten Aspekt erreicht werden.

Einem dritten Aspekt entsprechend betreibt die Steuerung den Elektroantrieb als Generator, um die Drehzahl zu verringern und ein Bremsmoment auf den Verbren nungsmotor wirken zu lassen, wenn der Verbrennungsmotordrehzahlwert des Verbren nungsmotordrehzahldetektors die Zieldrehzahl übersteigt und der Elektroantrieb sich in Rückwärtsdrehung befindet. Wenn dagegen der Verbrennungsmotordrehzahlwert des Verbrennungsmotordrehzahldetektors die Zieldrehzahl übersteigt und der Elektroantrieb sich in Vorwärtsdrehung befindet, wird der Elektroantrieb als Motor betrieben, um die Geschwindigkeit zu erhöhen und dabei ein Bremsmoment auf den Verbrennungsmotor einwirken zu lassen. Im Ergebnis wird neben den Vorteilen im ersten und zweiten Aspekt ein weiterer Vorteil geboten, daß nämlich ungeachtet der Drehrichtung des Elektroan triebs dieser auf optimales Drehmoment und die Verbrennungsmotordrehzahl auf Ziel drehzahl gesteuert werden kann.

Entsprechend dem vierten Aspekt steuert während des Haltens des Hybridfahr zeugs, wenn das Transmissionsgetriebe auf einen Nicht-Fahrbereich gestellt wird, die Steuerung den Elektroantrieb so, daß er einen Vorwärts-Stromerzeugungsmodus ein nimmt, und wenn während des Anhaltens des Hybridfahrzeugs das Transmissionsgetrie be sich in einem Fahrbereich befindet und der Verbrennungsmotor im Leerlauf dreht, wird der Elektroantrieb so gesteuert, daß er einen Rückwärts-Stromerzeugungsmodus einnimmt. Auf diese Weise ist es möglich, die konventionell verwendete Drehstromlicht maschine zu eliminieren und damit die Größe und das Gewicht des Hybridfahrzeugs zu verringern.

Entsprechend dem fünften Aspekt steuert ferner die Steuerung den Elektroan trieb, um die Stromerzeugungsleistung in dem Maße zu erhöhen, wie die Fahrzeugge schwindigkeit beim Bremsen verringert wird, um dadurch die Rückgewinnungsbremskraft zu erhöhen. Daher ist es möglich, während der Verzögerung eine Energierückgewinnung effektiv durchzuführen und den Kraftstoffverbrauch während der Fahrt zu verbessern.

Darüber hinaus besteht gemäß dem sechsten Aspekt entsprechend das Trans missionsgetriebe lediglich aus einem Kraftübertragungsmechanismus, der keinen Start mechanismus zur Drehmomentsteuerung beim Starten enthält. Daher kann die Struktur des Transmissionsgetriebes einfach ausfallen und das Hybridfahrzeug klein und leicht gehalten werden.

Ferner ist entsprechend dem siebenten Aspekt eine Freilaufkupplung parallel zur Kupplung angeordnet, die einen gekuppelten Zustand einnimmt, wenn die Drehrich tungen der beiden Wellen, die verbunden und getrennt werden sollen, übereinstimmen und wenn die Drehzahl des Elektroantriebs gleich oder höher als die Verbrennungsmo tordrehzahl ist. Dies ermöglicht die Vereinfachung der synchronen Steuerung der Kupplung, die zu dem Zeitpunkt kuppelt, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl mit der des Elektroantriebs übereinstimmt, und so kann eine gute Kupplungssteuerung ohne Kupplungsstoß erreicht werden.

Außerdem wird dem achten Aspekt entsprechend beim Anlassen des Verbren nungsmotors dieser durch den Elektroantrieb über die Freilaufkupplung gestartet. Daher kann der bisher verwendete Anlasser weggelassen und das Hybridfahrzeug klein und leicht gemacht werden.

Ferner gibt es entsprechend dem neunten Aspekt eine Steuerung für den An trieb und die Steuerung sowohl des Verbrennungsmotors als auch des Elektroantriebs auf der Basis der Gaspedalbetätigung und der Fahrgeschwindigkeit, wenn eine hohe Verbrennungsmotorlast benötigt wird, nachdem die Kupplungsvorrichtung beim Anfahren den gekuppelten Zustand eingenommen hat. Somit ist es möglich, die zurückgewonnene Energie effektiv zu nutzen und den Kraftstoffverbrauch während des Fahrens zu verbes sern.

Entsprechend dem zehnten Aspekt steuert die Drehantriebssteuereinrichtung auf eine Weise, daß das Antriebsmoment des Elektroantriebs nach und nach reduziert wird. Auf diese Weise kann das Auftreten eines Stoßes infolge der rapiden Reduzierung des Antriebsmoments vermieden und Beschleunigungsleistung verbessert werden.

Claims

1. Steuereinrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1), einem Elektromotor (2), der sowohl als Motor als auch als Generator dient, ein Trans missionsgetriebe (4), ein Differentialgetriebe (3), einer ersten, mit dem Verbrennungs motor (1) gekoppelten Welle (31), einer zweiten mit der Ausgangswelle des Elektromo tors (2) gekoppelten Welle (32) und einer dritten, mit dem Transmissionsgetriebe (4) ge koppelten Welle (33) und einer Kupplung (36) zum wahlweisen An- und Abkuppeln der ersten bzw. zweiten Welle (31, 32) bezüglich der dritten Welle (33), dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (36) derart ausgelegt ist, daß beim Starten des Hybrid fahrzeugs ein ausgekuppelter Zustand besteht, so daß das Drehmoment des Elektro motors (2) gesteuert wird, um die Verbrennungsmotordrehzahl beim Starten auf einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl zu halten, und derart steuerbar ist, daß sich ein einge kuppelter Zustand einstellt, wenn sich die Drehzahlen der ersten, zweiten und dritten Welle (31, 32, 33) der Differentialeinrichtung (3) in Übereinstimmung miteinander befin den.

2. Steuereinrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1), einem Elektromotor (2), der sowohl als Motor als auch als Generator dient, ein Trans missionsgetriebe (4), ein Differentialgetriebe (3), einer ersten, mit dem Verbrennungs motor (1) gekoppelten Welle (31), einer zweiten mit der Ausgangswelle des Elektromo tors (2) gekoppelten Welle (32) und einer dritten, mit dem Transmissionsgetriebe (4) ge koppelten Welle (33) und einer Kupplung (36) zum wahlweisen An- und Abkuppeln der ersten bzw. zweiten Welle (31, 32) bezüglich der dritten Welle (33), dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren für die Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) und des Elektromotors (2) sowie Steuermittel für das Drehmoment des Elektromotors (2) und für das Steuern eines Wechsels zwischen dem eingekoppelten und dem ausgekoppelten Zustand vorgesehen sind, wobei das Steuermittel (12) für das Drehmoment des Elektro motors (2) eine Leerlaufdrehzahl, die durch den Sensor für die Drehzahl des Verbren nungsmotors (1) während des Startens des Hybridfahrzeugs detektiert wird, auf eine Zieldrehzahl eingestellt und das Drehmoment des Elektromotors (2) derart steuert, daß die Zieldrehzahl aufrechterhalten wird, wobei das Steuermittel zum Steuern des Wech sels die Kupplung (36) steuert, in den ungekoppelten Zustand einzutreten, wenn der festgestellte Wert für die Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) gleich oder niedriger als ein festgestellter Wert für die Drehzahl des Elektromotors (2) ist, und-in den eingekuppel ten Zustand zu wechseln, wenn der festgestellte Wert der Drehzahl des Verbrennungs motors (1) den Wert der Drehzahl des Elektromotors (2) übersteigt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (12) den Elektromotor (2) als Generator in Gang setzt, um die Geschwindigkeit zu reduzieren und ein Bremsmoment auf den Verbrennungsmotor (1) auszuüben, wenn die festgestellte Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) die Zieldrehzahl übersteigt und wenn der Elektromotor (2) sich rückwärts dreht, wobei, wenn die festgestellte Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) die Zieldrehzahl überschreitet und sich der Elektromotor (2) vorwärts dreht, letzterer als Motor arbeitet, um die Drehzahl zu erhöhen.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß während des Anhaltens des Fahrzeugs, wenn das Transmissionsgetriebe (4) auf einen Nicht-Fahrbereich eingestellt ist, das Steuermittel (12) den Elektromotor (2) in einen vorwärts drehenden stromerzeugenden Zustand versetzt, und während des Anhaltens des Fahrzeugs, wenn das Transmissionsgetriebe (4) auf ein Fahrbereich eingestellt ist und sich der Verbrennungsmotor (1) im Leerlauf befindet, der Elektromotor (2) gesteuert wird, um in einen rückwärts drehenden stromerzeugenden Zustand versetzt zu werden.

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (12) den Elektromotor (2) zum Erhöhen der Stromerzeugung steuern, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beim Bremsen vergrößert wird, um eine regenerative Bremskraft zu erzeugen.

6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß das Transmissionsgetriebe (4) nur durch einen Transmissionsmechanismus ohne Anlasser gebildet wird.

7. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einwegkupplung parallel zur Kupplung (36) vorgesehen ist, die einkuppelt, wenn die Drehrichtungen der beiden Wellen, die miteinander zu verbinden bzw. voneinander zu lösen sind, in Koinzidenz miteinander stehen und die Drehzahl des Elektromotors (2) gleich oder größer als die Drehzahl des Verbrennungsmotors (1) ist.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Star ten des Verbrennungsmotors (1) dieser durch den Elektromotor (2) über die Einweg kupplung startbar ist.

9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich net, daß Betriebssteuermittel zum Betreiben und Steuern sowohl des Verbrennungsmo tors (1) als auch des Elektromotors (2) auf der Basis eines Drosselklappenöffnungsgra des und der Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen sind, wenn eine hohe Leistung des Verbrennungsmotors (1) erforderlich ist, nachdem die Kupplung (36) beim Starten des Fahrzeugs einkuppelt.

10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeich net, daß die Steuermittel (12) den Elektromotor (2) zum allmählichen Reduzieren des Antriebsdrehmoments hiervon steuern, wenn die Kupplung (36) einkuppelt und der Elek tromotor (2) anzuhalten ist.