DE60115760T2 - Antriebskraftsteuerungssystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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Description

  • FELD DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug, das einen Verbrennungsmotor, einen Motor und einen Generator aufweist und insbesondere auf eine Antriebskraftsteuerung-/Regelung bei einem solchen Fahrzeug.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Um Abgasemission und Kraftstoffkosten-Verhalten zu verbessern, offenbart JP-A-H11-348603, das vom japanischen Patentamt im Jahr 1999 veröffentlicht wurde, ein Verfahren, wobei ein Motor-Generator und ein stufenloses Getriebesystem mit einem Motor kombiniert sind und der Ausgang des Motor-Generators und der Ausgang des Motors gemäß einem Fahrzustand oder Batteriezustand gesteuert/geregelt werden.
  • EP 775 607 offenbart ein Antriebskraftsteuerungs-/Regelungssystem für Fahrzeuge, mit:
    einem Mikroprozessor, der programmiert ist, um:
    eine Soll-Antriebskraft des Fahrzeugs, basierend auf einem Gaspedal-Niederdrückungsgrad und einer Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, eine Soll-Vorderrad-Antriebskraft und eine Soll-Hinterrad-Antriebskraft durch Aufteilen der Soll-Fahrzeug-Antriebskraft zu berechnen, eine benötigte Leistung zu berechnen, um das Fahrzeug auf der Basis der Soll-Fahrzeug-Antriebskraft anzutreiben, die Soll-Drehzahl des Generators auf der Basis der erforderlichen Motorleistung zu berechnen, um den Generator und eine Fahrzeuggeschwindigkeit anzutreiben, ein Soll-Drehmoment des Motors auf der Basis der benötigten Leistung, um das Fahrzeug anzutreiben und eine Drehzahl des Generators, zu berechnen, den Vorderrad-Antriebsmotor und Hinterrad-Antriebsmotor auf der Basis der Soll-Vorderrad-Antriebskraft und Soll-Hinterrad-Antriebskraft zu steuern/zu regeln und den Motor und Generator auf der Basis des Soll-Motordrehmoments und der Soll-Generatordrehzahl zu steuern/zu regeln.
  • GB 2 342 631 A offenbart einen Vierradantrieb-Hybridserientyp, wobei die gesamte Antriebskraft vom Generator erzeugt und auf dem elektrischen Weg übertragen wird. Darin wird die Leistung des Traktionsmotors berechnet und die Generatorleistung ist die gleiche; um die Generatoreffizienz zu verbessern wird die optimale Soll-Generatorgeschwindigkeit berechnet und eventuell bei einem Wechselgetriebe verändert.
  • EP 678 414 A offenbart ein Antriebskraftsteuerungs-/Regelungssystem für Hybrid-Fahrzeuge die einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor aufweisen. Das Steuerungs-/Regelungssystem für diese Fahrzeugart steuert/regelt gemäß diesem Dokument die Motordrehzahl auf der Basis des Gaspedal-Druckbetrags und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Folglich wird die benötigte Antriebskraft FC auf der Basis des Gaspedal-Druckbetrags berechnet und die Motorausgabe auf der Basis der benötigten Antriebskraft FC gesteuert/geregelt. Gemäß diesem Dokument des Standes der Technik, hängt die Motorausgabe von der Motordrehzahl nur dahingehend ab, dass die Motordrehzahl grundsätzlich auf der Basis des Gaspedal-Druckbetrags und der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert/geregelt wird.
  • Im Gegensatz dazu, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebskraftsteuerungs-/Regelungssystem für Fahrzeuge vorzusehen, das in der Lage ist, die Inkonsistenz zwischen der Motordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren.
  • Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Eigenschaften von Anspruch 1 erreicht.
  • Die abhängigen Ansprüche enthalten bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Die Details, ebenso wie andere Eigenschaften und Vorzüge dieser Erfindung, sind im Rest der Beschreibung dargelegt und in der anliegenden Zeichnung dargestellt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das mit einer Antriebskraftsteuerungs-/Regelungsvorrichtung gemäß dieser Erfindung ausgestattet ist.
  • 2. ist eine konzeptionelle Darstellung einer Steuerungs-/Regelungseinheit der Antriebskraftsteuerungs-/Regelungsvorrichtung.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Ablaufroutine einer Antriebskraftsteuerung-/Regelung zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Mit Bezug auf 1 der Zeichnung zeigt 1 den schematischen Aufbau eines Fahrzeugs, das mit einer Antriebskraftsteuerungs-/Regelungsvorrichtung dieser Erfindung ausgerüstet ist. In der Figur kennzeichnet die Ziffer 1 einen 4-Zylinder-Reihenmotor, die Ziffer 2 Einspritzventile, die Kraftstoff in ein Luftansaugsystem einspritzen, das sich zu jedem Zylinder des Motors 1 verzweigt, die Ziffer 3 Zündkerzen und die Ziffer 4 eine elektronisch gesteuerte/geregelte Drosselklappe.
  • Die Drosselklappe 4 steuert/regelt die Öffnung eines Motor-Drosselklappenventils gemäß einem Drosselklappen-Öffnungssignal einer Motor-Steuerungs-/Regelungseinheit, die später genannt wird. Die Ziffer 5 kennzeichnet einen Luftmengenmesser, der eine Motor-Ansaugluftmenge erfasst und die Ziffer 6 kennzeichnet einen Kurbelwinkelsensor, der eine Motordrehzahl erfasst.
  • Die Motor-Steuerungs-/Regelungseinheit berechnet eine Ansaugluftmenge Qa auf der Basis des Signals des Luftmengenmessers 5 bzw. berechnet die Motordrehzahl Ne auf der Basis eines Signals vom Kurbelwinkelsensor 6. Die Motor-Steuerungs-/Regelungseinheit 7 führt auch die nachfolgende Motorsteuerung/-Regelung auf der Basis dieser erfassten Werte durch und ein Soll-Motordrehmoment tTe wird durch eine später erwähnte General-Steuerungs-/Regelungseinheit 41 berechnet.
  • Zuerst berechnet die Motor-Steuerungs-/Regelungseinheit 7 eine Soll-Ansaugluftmenge, die tTe auf der Basis des Soll-Motordrehmoments tTe und einer Motordrehzahl Ne feststellt und einem Drosselklappen-Öffnungssignal wird dementsprechend zur Drosselklappe 4 (Drosselklappensteuerung-/Regelung) gesendet.
  • Die Motor-Steuerungs-/Regelungseinheit 7 berechnet auch eine grundsätzliche Kraftstoff-Einspritzmenge Tp auf der Basis der Ansaugluftmenge Qa und einer vom Luftmengenmesser 5 (Tp = K × Qa/Ne) erfassten Motordrehzahl Ne und berechnet eine endgültige Kraftstoff-Einspritzmenge durch Anwendung verschiedenartiger Kompensationen auf diese grundsätzliche Kraftstoff-Einspritzmenge Tp. Ein Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt wird ebenfalls auf der Basis der grundsätzlichen Kraftstoff-Einspritzmenge Tp und einer Motordrehzahl Ne berechnet. Ein dieser Kraftstoff-Einspritzmenge und diesem Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt entsprechendes Kraftstoff-Einspritzsignal wird an die Einspritzdüsen 2 (Kraftstoff-Einspritzsteuerung(-Regelung) gesendet. Die Motor-Steuerungs-/Regelungseinheit 7 berechnet auch einen Zündzeitpunkt auf der Basis der grundsätzlichen Kraftstoff-Einspritzmenge Tp und einer Motordrehzahl Ne und sendet ein entsprechendes Zündungssignal an die Zündkerzen 3 (Zündzeitpunkt-Steuerung/-Regelung). Infolgedessen wird das Motordrehmoment Te so gesteuert/geregelt, dass es das Soll-Motordrehmoment tTe wird.
  • Diese Erfindung nimmt an, dass das Drehmoment des Motors 1 beliebig kontrolliert werden kann und in dieser Ausführungsform das Drehmoment des Motors 1 durch Anpassen der Einlassluftmenge des Motors 1 gesteuert/geregelt werden kann. Wenn diese Erfindung auf Fahrzeuge angewendet wird, die mit einem Dieselmotor ausgerüstet sind, wobei das Drehmoment und eine Einlassluftmenge sich nicht notwendigerweise entsprechen, kann die Kraftstoff-Einspritzmenge entsprechend dem Soll-Motordrehmoment tTe festgelegt werden.
  • Die Ziffer 21 kennzeichnet einen Generator, der einen Permanentmagnet-Wechselstrom-Synchronmotor aufweist. Der Rotor des Generators 21 ist direkt mit der Ausgangswelle des Motors 1 verbunden, ohne dass der Gangschaltungs-Mechanismus dazwischen geschaltet ist. Der Generator 21 setzt die Ausgabe des Motors 1 in elektrische Energie um.
  • Die Ziffern 22 und 23 kennzeichnen einen Vorderrad-Antriebsmotor bzw. Hinterrad-Antriebsmotor, die einen Permanentmagnet-Wechselstrom-Synchronmotor aufweisen. Der Rotor des Vorderrad-Antriebsmotors 22 ist mit einer Vorderrad-Welle des Fahrzeugs über ein Untersetzungsgetriebe verbunden und wird mit elektrischer Energie versorgt, die vom Generator 21 erzeugt wird, um die Vorderräder anzutreiben. Der Rotor des Hinterrad-Antriebsmotors ist mit einer Hinterrad-Welle des Fahrzeugs über ein Untersetzungsgetriebe verbunden und wird mit elektrischer Energie versorgt, die vom Generator 21 erzeugt wird, um die Hinterräder anzutreiben.
  • Die maximale Ausgabe des oben genannten Generators 21 ist effektiv gleich der Summe der maximalen Ausgabe des Vorderrad-Antriebsmotors 22 und der maximalen Ausgabe des Hinterrad-Antriebsmotors 23. Das Verhältnis der maximalen Ausgabe des Vorderrad-Antriebsmotors 22 und der maximalen Ausgabe des Hinterrad-Antriebsmotors 23 ist gleich dem Verhältnis der Vorderachsbelastung und Hinterachsbelastung beim stehenden Fahrzeugzustand.
  • Die Ziffer 24 kennzeichnet einen Invertierer. Der Invertierer 24 sendet ein Generator-Steuerungs-/Regelungssignal aus, das die Drehzahl des Generators 21 auf den Generator 21 auf der Basis eines Drehmaschinen-Steuerungs-/Regelungssignals von einer Getriebe-Steuerungs-/Regelungseinheit 29 abstimmt und sendet ein Motor-Steuerungs-/Regelungssignal aus, das das Drehmoment des Vorderrad-Antriebsmotors 22 und des Hinterrad-Antriebsmotors 23 auf den Vorderrad-Antriebsmotor 22 und den Hinterrad-Antriebsmotor 23 abstimmt.
  • Die Ziffer 25 kennzeichnet eine Batterie. Wenn eine Differenz zwischen der vom Generator 21 erzeugten elektrischen Energie und dem Energieverbrauch der zwei Motore 22 und 23 auftaucht, führt die Batterie 25 eine Aufladung oder Entladung durch, sodass der Unterschied kompensiert wird. Die Batterie 25 liefert auch Energie an eine Hilfseinrichtung, wie z. B. einen elektrischen Kühlerventilator und einen Ventilator für die Klimaanlage.
  • Die Ziffer 26 kennzeichnet einen Generator-Drehwinkelsensor. Der Generator-Drehwinkelsensor 26 sendet ein Signal gemäß einer Drehwinkel-Phase (elektrische Winkelphase) des Rotors des Generators 21 an die Getriebe-Steuerungs-/Regelungseinheit 29 aus.
  • Die Ziffern 27 und 28 kennzeichnen einen Vorderrad-Antriebsmotor-Drehwinkelsensor bzw. einen Hinterrad-Antriebsmotor-Drehwinkelsensor. Der Drehwinkelsensor 27 und 28 sendet ein Signal entsprechend der Drehwinkel-Phase (elektrische Winkel-Phase) des Rotors des Vorderrad-Antriebsmotors 22 und des Hinterrad-Antriebsmotors 23 an die Getriebe-Steuerungs-/Regelungseinheit 29 aus.
  • Die Getriebe-Steuerungs-/Regelungseinheit 29 berechnet eine Generator-Drehzahl Ng auf der Basis eines Signals vom Generator-Drehwinkelsensor 26, einer Vorderrad-Antriebsmotor-Drehzahl Nmf, auf der Basis eines Signals vom Vorderrad-Antriebsmotor-Drehwinkelsensor 27 und der Hinterrad-Antriebsmotor-Drehzahl Nmr, auf der Basis eines Signals vom Hinterrad-Antriebsmotor-Drehwinkelsensor 28 und sendet diese an die General-Steuerungs-/Regelungseinheit 41. Die Getriebe-Steuerungs-/Regelungseinheit 29 sendet auch ein Drehmaschinen-Steuerungs-/Regelungssignal, das auf der Basis des Drehwinkel-Phasensignals von jedem Sensor erzeugt wird, ein Soll-Vorderrad-Antriebsmotordrehmoment tTmf und ein Soll-Hinterrad-Motordrehmoment tTmr an den Invertierer 24. Folglich wird die Generator-Drehzahl Ng so gesteuert/geregelt, dass sie die Soll-Generator-Drehzahl tNg wird, das Vorderrad-Antriebsmotordrehmoment Tmf wird so gesteuert/geregelt, dass es das Soll-Vorderrad-Antriebsmotordrehmoment tTmf wird und das Hinterrad-Antriebsmotordrehmoment Tm wird so gesteuert/geregelt, dass es das Soll-Hinterrad-Motordrehmoment tTmr wird.
  • Die Ziffer 40 kennzeichnet einen Gaspedal-Druckbetrag-Sensor. Der Gaspedal-Druckbetrag-Sensor 40 sendet ein dem Gaspedal-Niederdrückungsgrad eines Fahrers entsprechendes Signal an die General-Steuerung-/Regelungseinheit 41.
  • Die General-Steuerung-/Regelungseinheit 41 führt die unten beschriebene Fahrzeug-Antriebskraftsteuerung-/Regelung zusammen mit der Motor-Steuerungs-/Regelungseinheit 7 und der Getriebe-Steuerungs-/Regelungseinheit 29 durch. Jede dieser Steuerungs-/Regelungseinheiten 7, 29, 41 weist einen Mikroprozessor, einen Speicher, zum Speichern verschiedenartiger Programme und Daten und Eingabe-/Ausgabe-Interfaces auf. Die Steuerungs-/Regelungseinheiten können auch zu einer Steuerungs-/Regelungseinheit kombiniert werden.
  • 2 ist ein Steuerungs-/Regelungsblockschaltbild der Antriebskraftsteuerung-/-Regelung, die von der General-Steuerung-/Regelungseinheit 41 durchgeführt wird. 3 ist ein Ablaufdiagramm, die eine Antriebskraftsteuerungs-/Regelungsablaufroutine zeigt. Diese Ablaufroutine wird von der Steuerungs-/Regelungseinheit 41 in einem vorgegebenen Intervall, z. B. 10 Millisekunden, ausgeführt. Die Antriebskraftsteuerung/-Regelung dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf die nachfolgende Zeichnung beschrieben.
  • Zuerst werden in einem Schritt S1 ein auf der Basis eines Signals vom Gaspedal-Druckbetrag-Sensor 40 berechneter Gaspedal-Niederdrückungsgrad APS, eine Generator-Drehzahl Ng [rad/sec], eine Vorderrad-Antriebsmotordrehzahl Nmf [rad/sec] und Hinterrad-Antriebsmotordrehzahl Nmr [rad/sec], die von der Getriebe-Steuerungs-/Regelungseinheit 29 berechnet wurden, gelesen.
  • In einem Schritt S2 wird eine Fahrzeuggeschwindigkeit VSP [m/sec] durch Multiplizieren der Hinterrad- Antriebsmotordrehzahl Nmr [rad/sec] mit dem Hinterradradius rr [m] und Dividieren dieses durch das Reduktionsverhältnis Rdr des zwischen den Hinterrad-Antriebsmotor 23 und die Hinterrad-Antriebswelle zwischengeschalteten Untersetzungsgetriebes berechnet.
  • Im Schritt S3 wird eine Soll-Fahrzeugantriebskraft tFn [N] auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP [m/sec] und dem Gaspedal-Niederdrückungsgrad ASP berechnet. Diese Berechnung wird dadurch ausgeführt, dass entsprechende Werte zu VSP und APS aus dem, in 2 gezeigten Steuerungs-/Regelungskennfeld Mf nachgeschlagen werden.
  • In einem Schritt S4 wird die Soll-Fahrzeugantriebskraft tFv [N] in einen Vorderrad-Anteil und einen Hinterrad-Anteil aufgeteilt. Speziell wird die Soll-Vorderrad-Antriebskraft tFf [N] durch Multiplizieren der Soll-Fahrzeugantriebskraft tFv [N] mit einem Aufteilungskoeffizient R (0 ≤ R ≤ 1) berechnet und der Rest wird als die Soll-Hinterrad-Antriebskraft tFr [N] (tFr = tFv × (1 – R)) festgelegt. Der Aufteilungskoeffizient R ist ein Wert, der durch Division der Vorderachsbelastung mit dem Fahrzeuggewicht erhalten wird. Durch Aufteilen der Soll-Fahrzeugantriebskraft, unter Verwendung des Aufteilungskoeffizienten R, kann das Vorderrad und Hinterrad durch eine Antriebskraft angetrieben werden, die proportional zu jeder Achsbelastung ist und die Fahrstabilität des Fahrzeugs kann gesteigert werden.
  • Wenn das Verhältnis der Soll-Vorderrad-Antriebskraft tFt [N] und der Soll-Hinterrad-Antriebskraft tFr [N] gleich dem Verhältnis der Vorderachsbelastung und Hinterachsbelastung gemacht wird, ist dies äquivalent dazu, das Verhältnis der Ausgabe des Vorderrad-Antriebsmotors 22 und der Ausgabe des Hinterrad-Antriebsmotors 23 gleich dem Verhältnis der Vorderachsbelastung und Hinterachsbelastung zu machen.
  • Dementsprechend wird das Verhältnis der maximalen Ausgaben der zwei Motore 22, 23, wie oben beschrieben, festgelegt.
  • Wenn der Aufteilungskoeffizient R als fester Wert festgelegt wird, wird er als Wert festgelegt, der auf der Basis der Vorderachsbelastung beim stehenden Fahrzeugzustand berechnet wurde. Wenn berücksichtigt wird, dass das Verhältnis der Vorderachsbelastung und Hinterachsbelastung infolge der Fahrzeugbeschleunigung oder -Verzögerung variiert, wird das Niveau dieser Fahrzeugbeschleunigung oder -Verzögerung erfasst oder berechnet und der Aufteilungskoeffizient R entsprechend dem Grad der Beschleunigung/Verzögerung korrigiert. Wenn sich zum Beispiel die Hinterachsbelastung erhöht, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, wird der Aufteilungskoeffizient R so klein gemacht, dass die Hinterrad-Antriebskraft ansteigt. Ferner kann der Grad des Schlupfs der Vorder- und Hinterräder auf der Basis eines Schlupfverhältnisses erfasst werden und der Aufteilungskoeffizient kann auf der Basis des Schlupfsgrades verändert werden. Wenn z. B. der Schlupfgrad der Vorderräder groß wird, wird der Aufteilungskoeffizient R so klein gemacht, dass die Vorderrad-Antriebskraft reduziert und die Hinterrad-Antriebskraft erhöht wird.
  • In einem Schritt S5 wird das Soll-Vorderrad-Wellendrehmoment tTf [N·m] durch Multiplizieren der Soll-Vorderrad-Antriebskraft tFf [N] mit dem Vorderradradius rf [m] berechnet und das Soll-Hinterrad-Wellendrehmoment tTr [N·m] durch Multiplizieren der Soll-Hinterrad-Antriebskraft tFr [N] mit dem Hinterradradius rr [m] berechnet.
  • In einem Schritt S6 wird ein Soll-Vorderrad-Wellendrehmoment tTmf [N·m] durch Dividieren eines Soll-Vorderrad-Wellendrehmoments tTf [N·m] durch einen Vorderrad-Reduktionsverhältnis Rdf und ein Soll-Hinterrad-Antriebsmotor-Drehmoment tTmr [N·m] wird durch Dividieren eines Soll- Hinterrad-Wellendrehmoments tTr [N·m] durch ein Hinterrad-Reduktionsverhältnis Rdr berechnet. Das Vorderrad-Reduktionsverhältnis Rdf bedeutet das Reduzierungsverhältnis des zwischen den Vorderrad-Antriebsmotor 22 und der Vorderrad-Antriebswelle dazwischen geschobenen Untersetzungsgetriebes und einer Vorderrad-Antriebswelle und das Hinterrad-Reduktionsverhältnis Rdr bedeutet das Reduktionsverhältnis des zwischen den Hinterrad-Antriebsmotor 23 und die Hinterrad-Antriebswelle dazwischen geschobenen Untersetzungsgetriebes.
  • In einem Schritt S7 werden die unmittelbar vorausgehenden Werte tTmfz, tTmrz und tTez des Soll-Vorderrad-Antriebsmotordrehmoments tTmf [N·m], Soll-Hinterrad-Antriebsdrehmoments tTmr [N·m] und Soll-Motordrehmoments tTe [N·m] bei der unmittelbar vorausgehenden Gelegenheit, bei der die Routine ausgeführt wurde, berechnet, die im Speicher der General-Steuerungs-/Regelungseinheit 41 gespeichert sind, gelesen.
  • In einem Schritt S8 wird die Soll-Fahrzeug-Antriebsausgabe tPv [W] durch Multiplizieren der Soll-Fahrzeug-Antriebskraft tFv [N], die im Schritt S3 berechnet wurde, mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP [m/sec] berechnet. Die Antriebskraft [N] wird in eine Antriebsausgabe [W] zur Vereinfachung der Berechnung eines nachfolgend genannten Schrittes S11 konvertiert.
  • In einem Schritt S9 wird eine Verlust-Ausgabe Lsmf des Vorderrad-Antriebsmotors 22 [W] auf der Basis der Vorderrad-Antriebsmotor-Drehzahl Nmf [rad/sec] und dem Soll-Vorderrad-Motordrehmoment tTmfz [N·m] berechnet. Diese Berechnung wird dadurch ausgeführt, dass entsprechende Werte zu Nmf und tTmfz von einem in 2 gezeigten Kennfeld nachgeschlagen werden. Eine Verlust-Ausgabe Lsmf [W] des Hinterrad-Antriebsmotors 23 wird durch Nachschlagen von entsprechenden Werten von Nmr und tTmrz von einem in 2 gezeigten Kennfeld berechnet. Das Drehmoment des Generators 21 ist gleich dem Drehmoment des Motors 1, sodass die Verlust-Ausgabe Lsg [W] des Generators 21 durch Nachschlagen entsprechende Werte von Ng und tTez aus einem in 2 gezeigten Kennfeld Mgg berechnet wird.
  • In einem Schritt S10 wird eine benötigte Leistung tPc [W], um die Batterie 25 zu laden, berechnet. Da es wünschenswert ist, dass der Aufladungsbetrag der Batterie 25 immer einen vorgegebenen Betrag (z. B. 50% des Betrags der maximalen Aufladung) beträgt, wird die Leistung der Differenz des aktuellen Aufladungsbetrags und eines vorgegebenen Soll-Leistungsbetrags als benötigte Batterieleistung tPc [W] berechnet.
  • In einem Schritt S11 wird eine Leistung tPg [W], die benötigt wird, um den Generator 21 anzutreiben durch Addition der Korrekturausgaben (der drei Verlust-Ausgaben Lsmf [W], Lsmr [W], Lsg [W]) und der benötigten Energieleistung tPc [W] zur Soll-Fahrzeug-Antriebsausgabe tPv [W] berechnet. Da diese alle die Dimension [W] haben, ist diese Berechnung eine einfache Addition. Wenn der Generator 21 durch diese benötigte Generatorleistung tPg angetrieben wird, wird eine erhaltene Leistung durch Subtrahieren von Lsg von tPg erzeugt. Aus dieser Leistung wird tPc verwendet, um die Batterie 25 aufzuladen und die rechtliche Leistung wird an die zwei Motore 22, 23 geliefert. Die Ausgabe nach Subtraktion von Lsmf und Lsmr von dieser Leistung, die tPv entspricht, wird von den zwei Motoren 22, 23 erzeugt. Da der Motor 1 den Generator 21 antreibt, drückt die erforderliche Generatorleistung tPg die Ausgabe aus, die der Motor 1 erzeugen soll.
  • In einem Schritt S12 wird eine zweite Soll-Fahrzeug-Antriebskraft tFv2 [N] durch Dividieren der erforderlichen Generatorleistung tPg [W] durch die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP [m/sec] berechnet.
  • In einem Schritt S13 wird die Soll-Generatordrehzahl tNg [rad/sec] auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP [m/sec] und der zweiten Soll-Fahrzeugantriebskraft tFv2 [N] berechnet. Diese Berechnung wird durch Nachschlagen entsprechender Werte zu VSP und tFv2 aus dem in 2 gezeigten Kennfeld Mh ausgeführt. Das Kennfeld Mh ist grundsätzlich so festgelegt, dass das Produkt der Effizienz des Motors 1 und der Effizienz des Generators 21 groß wird, aber in einem Bereich, wo dieses Effizienz-Produkt größer als ein bestimmtes Maß ist, ist es so festgelegt, dass die Soll-Generatordrehzahl tNg niedrig wird, je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP wird. Eine Generatordrehzahl (= Motordrehzahl), die ein gutes Kraftstoffkosten-Verhalten sicherstellt und dem Fahrer kein ungutes Gefühl verleiht, wird somit erreicht.
  • In einem Schritt S14 wird das Soll-Motordrehmoment tTe [N·m] durch Dividieren der erforderlichen Generatorleistung tPg [W] durch die Generatordrehzahl Ng [rad/sec] berechnet.
  • Die Antriebskraft-Division des Schritts S4 wird nun detaillierter beschrieben.
  • Wenn die Ausgabe des Vorderrad-Antriebsmotors 22 Pmf ist, wird die folgende Gleichung (1) hergeleitet. Pmf [W] = tTmf [N·m] × Nmf [rad/sec] = tFf [N] × VSP [m/sec] (1)
  • Ebenso wird, wenn die Ausgabe des Hinterrad-Antriebsmotors 23 Pmr ist, die folgende Gleichung (2) hergeleitet. Pmr [W] = tTmr [N·m] × Nmr [rad/sec] = tFr [N] × VSP [m/sec] (2)
  • Die folgende Gleichung (3) wird von den Gleichungen (1) und (2) hergeleitet. Pmf/Pmr = tFf/tFr = R/(1 – R) (3)
  • Die Gleichung (3) zeigt, dass das Verhältnis der Ausgabe Pmf des Vorderrad-Antriebsmotors 22 und die Ausgabe Pmr des Hinterrad-Antriebsmotors 23 gleich dem Verhältnis der Vorderachs-Belastung und Hinterachs-Belastung ist. Da darüber hinaus das Verhältnis der maximalen Ausgabe des Vorderrad-Antriebsmotors 22 und die maximale Ausgabe des Hinterrad-Antriebsmotors 23 gleich dem Verhältnis der Vorderachs-Belastung und der Hinterachs-Belastung festgesetzt wird, falls jede maximale Ausgabe Pmfmax und Pmrmax ist, wird die folgende Gleichung (4) erfüllt. Pmf/Pmfmax = R/(1 – R) (4)
  • Die folgende Gleichung (5) wird aus Gleichung (3) und Gleichung (4) hergeleitet. Pmf/Pmfmax = Pmr/Pmrmax (5)
  • Generell wird die Effizienz eines Motors niedriger, je näher das Fahrzeug bei einem niedrigen Antriebsausgabe-Punkt gefahren wird und ist in der Nähe des maximalen Antriebsausgabe-Punkt am höchsten. Gleichung (5) bedeutet, dass das Verhältnis der Ausgabe der zwei Motoren 22, 23, relativ zu ihrer maximalen Ausgabe, immer das gleiche ist.
  • Folglich können die zwei Motoren 22, 23 immer bei einer fast gleichen Effizienz betrieben werden.

Claims (7)

  1. Antriebskraftsteuerungs-/Regelungssystem für Fahrzeuge, mit: einem Motor (1), einem mit dem Motor (1) verbundenen Generator (21), einem Vorderrad-Antriebsmotor (22) und einem Hinterrad-Antriebsmotor (23), die vom Generator (21) mit Leistung versorgt werden, einer Einrichtung zur Berechnung einer Soll-Antriebskraft (AFv) des Fahrzeugs, auf der Basis eines Gaspedal-Niederdrückungsgrades (APS) und einer Fahrzeuggeschwindigkeit (VSP), einer Einrichtung zur Berechnung einer Soll-Vorderrad-Antriebskraft (tTmf) und einer Soll-Hinterrad-Antriebskraft (tTmr) durch Aufteilen der Soll-Fahrzeug-Antriebskraft, einer Einrichtung zur Berechnung einer benötigten Leistung (tPg), zum Antrieb des Generators (21), auf der Basis der Soll-Fahrzeug-Antriebskraft, einer Einrichtung zur Berechnung der Soll-Drehzahl (tNg) des Generators (21), auf der Basis der benötigten Leistung, um den Generator (21) anzutreiben und einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einer Einrichtung zur Berechnung eines Soll-Drehmoments (tTe) des Motors (1), auf der Basis der benötigten Leistung, um den Generator (21) anzutreiben und einer Drehzahl (Ng) des Generators (21), einer Einrichtung zur Steuerung/Regelung des Vorderrad-Antriebsmotors (22) und Hinterrad-Antriebsmotors (23), auf der Basis der Soll-Vorderrad-Antriebskraft und Hinterrad-Antriebskraft, und einer Einrichtung zur Steuerung/Regelung des Motors (1) und Generators (21), auf der Basis des Soll-Motordrehmoments (tTe) und einer Soll-Generatordrehzahl (tNg), wobei diese Berechnungseinrichtung die Form eines Mikroprozessors (7, 29, 41) einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikroprozessor (7, 29, 41) ferner dafür programmiert ist: um die benötigte Leistung (tPg) zum Antrieb des Generators (21) durch Hinzufügen einer Korrekturausgabe an eine Fahrzeug-Antriebsausgabe (tPv), die durch Multiplizieren der Soll-Fahrzeugantriebskraft (tFv) mit der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird, zu berechnen und um die Soll-Drehzahl (tNg) des Generators (21) auf der Basis einer zweiten Soll-Fahrzeugantriebskraft (tFv2), die durch Dividieren der erforderlichen Leistung (tPg), zum Antrieb des Generators (21) durch die Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird, und der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, und gekennzeichnet dadurch, dass eine Korrekturausgabe eine benötigte Leistung (tPc) aufweist, die benötigt wird, um eine am Fahrzeug montierte Batterie (25) aufzuladen.
  2. Antriebskraftsteuerung-/Regelungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Korrekturausgabe jeweils die Verlustausgabe des Generators (Lsg), die Verlustausgabe des Vorderrad-Antriebsmotors (Lsmf) (22) oder die Verlustausgabe des Hinterrad-Antriebsmotors (Lsmr) (23) aufweist.
  3. Antriebskraftsteuerung-/Regelungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor (7, 29, 41) ferner dafür programmiert ist, um die Generator-Solldrehzahl (tNg) so zu berechnen, dass sie kleiner ist, je niedriger die Fahrzeug Geschwindigkeit wird.
  4. Antriebskraftsteuerung-/Regelungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Mikroprozessor (7, 29, 41) ferner dafür programmiert ist, um die Soll-Fahrzeugantriebskraft so aufzuteilen, dass das Verhältnis der Soll-Vorderrad-Antriebskraft und der Soll-Hinterrad-Antriebskraft gleich dem Verhältnis der Vorderachsbelastung und Hinterachsbelastung ist.
  5. Antriebskraftsteuerung-/Regelungssystem gemäß Anspruch 4, wobei der Mikroprozessor (7, 29, 41) ferner dafür programmiert ist, um das Verhältnis der Soll-Vorderachsantriebskraft und der Hinterachsantriebskraft entsprechend dem Beschleunigungsgrad des Fahrzeugs zu variieren.
  6. Antriebskraftsteuerung-/Regelungssystem gemäß Anspruch 4, wobei der Mikroprozessor (7, 29, 41) ferner dafür programmiert ist, das Verhältnis der Soll- Vorderachsantriebskraft und der Hinterachsantriebskraft entsprechend dem Schlupfgrad der Fahrzeugsräder zu variieren.
  7. Antriebskraftsteuerung-/Regelungssystem gemäß Anspruch 4, wobei das Verhältnis der maximalen Ausgabe des Vorderrad-Antriebsmotors (22) und maximalen Ausgabe des Hinterrad-Antriebsmotors (23) gleich dem Verhältnis der Vorderachsbelastung und Hinterachsbelastung ist.
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