DE60123865T2

DE60123865T2 - Parallelhybridfahrzeug

Info

Publication number: DE60123865T2
Application number: DE60123865T
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Fujisawa-shi Kato
Original assignee: JATCO Ltd
Current assignee: JATCO Ltd
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2001-03-28
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-03-29
Also published as: EP1142741A3; US20010029220A1; EP1142741B1; US6569054B2; DE60123865D1; JP3677733B2; JP2001287553A; KR100382244B1; KR20010095099A; EP1142741A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Parallelhybridfahrzeug, in dem eine Brennkraftmaschine und ein Elektromotor, der auch als Generator dient, vorgesehen sind und Ausgangsdrehmomente der Brennkraftmaschine und des Motors über einen Drehmomentkombinationsmechanismus, der aus einem Planetengetriebemechanismus gebildet ist, an ein Getriebe übertragen werden, um eine Fahrtantriebskraft von der Brennkraftmaschine oder/und von dem Motor zu erzeugen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eines der herkömmlichen Parallelhybridfahrzeuge kombiniert ein Ausgangsdrehmoment von einer Brennkraftmaschine mit einem Ausgangsdrehmoment von einem Elektromotor mittels eines Drehmomentkombinationsmechanismus, der aus einem Planetengetriebemechanismus gebildet ist, um das kombinierte Drehmoment über ein Getriebe an ein Antriebsrad zu übertragen. Bei dem Parallelhybridfahrzeug wird beispielsweise bei einem Beschleunigen aus dem Stillstand ein Motor/Generator mit einem großen Drehmoment im niedrigen Drehzahlbereich als Motor verwendet, anschließend werden das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators und das Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine kombiniert, und in einem noch höheren Drehzahlbereich wird der Motor/Generator abgeschaltet, um nur mit dem Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine anzutreiben. Wenn bei einem solchen Parallelhybridfahrzeug die Motordrehzahl des Motors/Generators die Brennkraftmaschinendrehzahl erreicht, werden beide, genauer zugehörige Elemente des Planetengetriebemechanismus, der mit beiden verbunden ist, durch eine Direktverbindungskupplung direkt verbunden, um die Ansprechcharakteristik der Ausgangsdrehmomentsteuerung zu verbessern. Hingegen wird bei einem Verlangsamen des Fahrzeugs der Motor/Generator durch eine Gegendrehmomenteingabe von der Fahrbahn angetrieben, wobei der Motor/Generator als ein Energieerzeuger betrieben wird, um elektrische Energie zu speichern. Ein solcher Betrieb wird als Regenerierung bezeichnet. In diesem Fall wird, wenn die Brennkraftmaschine und der Motor/Generator direkt verbunden sind, die Regenerierungseffizienz durch die Brennkraftmaschinen-Bremswirkung herabgesetzt. Deshalb kann die Direktverbindungskupplung ausgerückt werden. Herkömmlich ist die Direktverbindungskupplung typisch als Flüssigkeitskupplung ausgeführt.
Jedoch weist die Flüssigkeitskupplung, die in dem herkömmlichen Parallelhybridfahrzeug als Direktverbindungskupplung verwendet wird, keine gute Ansprechcharakteristik beim Ein- und Ausrücken auf. Folglich kann es in dem Fall, in dem die Direktverbindung getrennt werden soll, um den Motor/Generator zu regenerieren, eine gewisse Zeit dauern, um die Direktverbindungskupplung auszurücken, und bis der Regenerierungsbetrieb gestartet wird, kann keine Energie gespeichert werden, wodurch sich die Regenerierungseffizienz verringert. Andererseits ist die Flüssigkeitskupplung erforderlich, um beispielsweise mehrere Kupplungsscheiben in Achsrichtung anzuordnen, wodurch es unmöglich ist, die Länge in der axialen Richtung zu verkürzen. Außerdem ist die Flüssigkeitskupplung in der Gestaltung wesentlich eingeschränkt, da der Hydraulikweg zum Bewegen des Kolbens usw. ausgebildet werden muss.
Ein Parallelhybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in US 5 343 970 offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist angesichts der oben dargelegten Probleme gemacht worden. Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Parallelhybridfahrzeug zu schaffen, das die Regenerierungseffizienz beim Regenerierungsbetrieb verbessern kann, indem es eine elektromagnetische Zweiwegekupplung verwendet, die beim Ein- und Ausrücken überlegen ist, eine Länge in Achsrichtung verkürzen kann und für viel Freiheit bei der Gestaltung sorgen kann. Diese Aufgabe wird durch ein Parallelhybridfahrzeug gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Parallelhybridfahrzeug:
eine Brennkraftmaschine;
einen Motor/Generator mit den beiden Funktionen eines Generators und eines Motors;
ein Getriebe;
einen Drehmomentkombinationsmechanismus, der ein Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine und ein Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators durch einen Planetengetriebemechanismus kombiniert, um Drehmoment auszugeben;
Steuermittel zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motors/Generators und des Drehzustands; und
einen elektromagnetischen Zweiwegekupplung-Mechanismus, der wahlwiese das Einrücken und Ausrücken entsprechender Elemente des Planetengetriebemechanismus steuert.
Die elektromagnetische Zweiwegekupplung ist gebildet aus dem Innenring und dem Außenring, der jenseits des Wälzkörpers, wie etwa der Laufwalze, angeordnet ist, wobei die eine der zwei Wälzkontaktflächen als Nockenlauffläche ausgebildet ist und die andere Wälzkontaktfläche als Mantelfläche ausgebildet ist. Der Elektromagnet wird erregt, um den Innenring oder den Außenring, der die Nockenlauffläche und einen Planetenträger trägt, einzugliedern. Dann wird für eine gemeinsame Drehbewegung des Innenrings und des Außenrings der Wälzkörper zwischen die Nockenlauffläche und die Mantelfläche des Innen- bzw. Außenrings eingerückt. Andererseits, wenn der Elektromagnet aberregt ist, nämlich stromlos ist, dreht sich der Planetenträger gemeinsam mit einem der Ringe, dem Innenring oder dem Außenring, der die Nockenlauffläche trägt, um den Wälzkörper in der Neutralstellung zwischen der Nockenlauffläche und der Mantelfläche anzuordnen, wodurch eine Relativdrehbewegung des Innenrings und Außenrings ermöglicht wird. Wenn der Wälzkörper zwischen die Nockenlauffläche und die Mantelfläche eingerückt ist, um den Innenring und den Außenring zu vereinigen, ist nämlich die elektromagnetische Zweiwegekupplung eingerückt, und wenn der Wälzkörper mit einem der Ringe, dem Innenring oder dem Außenring, der die Nockenlauffläche trägt, vereinigt ist, um eine Relativdrehbewegung des anderen Rings, des Innenrings oder des Außenrings, zu ermöglichen, ist die elektromagnetische Zweiwegekupplung ausgerückt.
Gemäß der Erfindung sind der Planetengetriebemechanismus des Drehmomentkombinationsmechanismus und der Motor/Generator durch eine Trennwand getrennt, die mit einem Getriebegehäuse gekoppelt ist, wobei die Trennwand an einem Endabschnitt auf Seiten des Motors/Generators einen verringerten Durchmesser besitzt und ein Elektromagnet der elektromagnetischen Zweiwegekupplung innerhalb des Abschnitts mit verringertem Durchmesser der Trennwand angeordnet ist.
Ein Sonnenrad des Planetengetriebemechanismus des Drehmomentkombinationsmechanismus kann mit dem Motor/Generator verbunden sein, ein Hohlrad ist mit der Brennkraftmaschine verbunden, ein Ritzelträger ist mit dem Getriebe verbunden, und das Sonnenrad und der Ritzelträger des Planetengetriebemechanismus werden durch die elektromagnetische Zweiwegekupplung in und außer Eingriff gebracht.
Wenn die elektromagnetische Zweiwegekupplung aus der eingerückten Position in die ausgerückte Position verschoben wird, erregen die Steuermittel den Elektromagneten der elektromagnetischen Zweiwegekupplung ab und steuern ein Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators so, dass die Drehzahl des Motors/Generators höher als die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird umfassender verstanden anhand der im Folgenden gegebenen ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend aufzufassen sind, sondern nur zur Erläuterung und zum Verständnis dienen.
In den Zeichnungen sind:
1 eine Darstellung, die einen grundsätzlichen Aufbau einer Ausführungsform eines Parallelhybridfahrzeugs zeigt;
2 eine Darstellung, die die Differentialvorrichtung zeigt, die in dem Parallelhybridfahrzeug gemäß der Erfindung verwendet wird;
3 eine schematische Darstellung des Parallelhybridfahrzeugs von 1;
4 eine erläuternde Darstellung eines Betriebs einer elektromagnetischen Zweiwegekupplung, die in der Differentialvorrichtung von 2 verwendet wird;
5 eine erläuternde Darstellung eines Betriebs einer elektromagnetischen Zweiwegekupplung, die in der Differentialvorrichtung von 2 verwendet wird;
6 ein Ablaufplan, der eine Arithmetikverarbeitung während der in einem Steuergerät auszuführenden Geschwindigkeitsverminderungssteuerung zeigt;
7 eine schematische Darstellung und eine Abgleichtafel, wenn das Parallelhybridfahrzeug von 1 im Zustand des Fahrens ist;
8 eine schematische Darstellung und eine Abgleichtafel, wenn das Parallelhybridfahrzeug von 1 im Übergang in einen Zustand der Geschwindigkeitsverminderung begriffen ist;
9 eine schematische Darstellung und eine Abgleichtafel, während das Parallelhybridfahrzeug von 1 im Zustand der Geschwindigkeitsverminderung gehalten wird;
10 ein Ablaufplan, der eine Arithmetikverarbeitung während der in einem Steuergerät auszuführenden Antriebssteuerung zeigt;
11 eine schematische Darstellung und eine Abgleichtafel, während das Parallelhybridfahrzeug von 1 aus einem Stillstand heraus beschleunigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der bevorzugten Ausführungsform eines Parallelhybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um für ein umfassendes Verständnis der vorliegenden Erfindung zu sorgen. Dem Fachmann wird jedoch offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten genutzt werden kann. Zum anderen werden wohlbekannte Strukturen nicht im Einzelnen dargestellt, um eine unnötige Unklarheit der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
1 ist ein schematisches Blockschaltbild, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Ausgangsseiten einer Brennkraftmaschine 1 und eines Motors/Generators 2 vom Wechselstromtyp, gebildet aus einem Drehstrominduktionsmotor/-generator als elektrische Drehantriebsquelle, der als Generator oder Motor wirksam wird, jeweils mit der Eingangsseite einer Differentialvorrichtung 3 verbunden sind und die Ausgangsseite dieser Differentialvorrichtung 3 mit der Eingangsseite eines Getriebes 4 verbunden ist, ohne Starteinrichtung, wie etwa ein daran angebrachter Drehmomentwandler. Die Ausgangsseite des Getriebes 4 ist über eine nicht gezeigte Enduntersetzungsvorrichtung mit einem Antriebsrad 5 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform ist zwischen der Differentialvorrichtung 3 und dem Getriebe 4 eine Ölpumpe 13 angeordnet. Die Ölpumpe 13 erzeugt einen Fluiddruck, der benutzt wird, um das Getriebe 4 zu steuern. Es ist einsichtig, dass die Ölpumpe auch durch einen zugeordneten Antriebsmotor angetrieben werden kann.
Die Brennkraftmaschine 1 wird durch ein Brennkraftmaschinen-Steuergerät EC gesteuert, und der Motor/Generator 2 enthält einen Stator 2S und einen Rotor 2R, die beispielsweise in 2 gezeigt sind, und wird durch eine Motor/Generator-Ansteuerschaltung 7 gesteuert, die an eine Akkumulatorenbatterieeinrichtung 6 angeschlossen ist, die aus einer Batterie oder einem Kondensator gebildet ist, die bzw. der geladen werden kann.
Die Motor/Generator-Ansteuerschaltung 7 ist mit einem Zerhacker 7a ausgebildet, der mit der Akkumulatorenbatterieeinrichtung 6 verbunden ist, und mit einem Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler 7b, der zwischen den Zerhacker 7a und den Motor/Generator 2 geschaltet ist und beispielsweise sechs Thyristoren enthält, um einen Gleichstrom in einen Drehstrom zu überführen. Dem Zerhacker 7a wird ein Betriebssteuersignal DS von einem Motor/Generator-Steuergerät 12, das später erörtert wird, zugeführt. Außerdem gibt der Zerhacker 7a ein Zerhackersignal mit einem dem Betriebssteuersignal DS entsprechenden Tastverhältnis an den Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler 7b ab. Der Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler 7b steuert den Motor/Generator 2 auf der Grundlage eines Drehpositionserfassungssignals von einem (nicht gezeigten) Positionsgeber, der eine Drehposition des Rotors des Motors/Generators 2 erfasst, wobei ein (Gate-)Ansteuersignal für jeden Thyristor des Gleichstrom/Wechselstrom-Wandlers 7b so geformt ist, dass der Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler 7b den Drehstrom zum Treiben des Motors/Generators 2 mit einer Frequenz erzeugt, die mit der Drehung synchronisiert ist, so dass der Motor/Generator 2 als Motor betrieben wird, während er vorwärts dreht, und als Generator betrieben wird, während er rückwärts dreht. In der Offenbarung und in den Ansprüchen ist durchweg definiert, dass eine Lauf- oder Drehrichtung zum Antreiben des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung die Vorwärtslauf- oder -drehrichtung ist und eine Lauf- oder Drehrichtung entgegengesetzt zur Vorwärtsrichtung die Rückwärtslauf- oder -drehrichtung ist.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, schließt die Differentialvorrichtung 3 einen Planetengetriebemechanismus 21 ein, der als Drehmomentkombinationsmechanismus dient. Der Planetengetriebemechanismus 21 wirkt mit der Brennkraftmaschine 1 zusammen, um eine Funktion als Drehmomentmomentkombinationsmechanismus zu erfüllen, wobei er zugleich die Funktion eines Differentials zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Motor/Generator erfüllt. Der Planetengetriebemechanismus 21 hat ein Sonnenrad S, mehrere Ritzel P, die mit dem Sonnenrad S an einer Außenumfangsseite in gleichen Winkelabständen in Eingriff sind, wobei jedes Ritzel P von einem Ritzelträger C getragen wird, und ein Hohlrad R, das an der Außenseite der Ritzel P im Eingriff ist. Das Hohlrad R ist über die Antriebswelle 20 mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Das Sonnenrad S ist mit einer Ausgangswelle verbunden, die mit dem Rotor 2R des Motors/Generators 2 verbunden ist. Der Ritzelträger C ist über eine Eingangswelle 22 mit einer Eingangsseite des Getriebes 4 (T/M in der Zeichnung) verbunden.
Der Motor/Generator 2 und der Planetengetriebemechanismus 21 sind durch eine Trennwand 23 voneinander getrennt, die mit einem Getriebegehäuse 24 gekoppelt ist. Der Grund hierfür ist, dass der Motor/Generator 2 in einer trockenen Kammer verwendet werden soll und der Planetengetriebemechanismus 21 in einer feuchten Kammer verwendet werden soll. Zwischen einem zylindrischen Abschnitt 25, der das Sonnenrad S mit dem Motor/Generator 2 verbindet, und der Trennwand 23 ist ein Dichtungselement 26 angeordnet. Der Durchmesser der Trennwand 23 nimmt in Richtung des Dichtungselements 26, nämlich in Richtung des Motors/Generators 2, allmählich ab. In einem durch den Abschnitt mit sich verringerndem Durchmesser der Trennwand 23 begrenzten Hohlraum ist eine elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 vorgesehen. Die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 ist mit einem Innenring 37, der zwischen dem Sonnenrad S des Planetengetriebemechanismus 21 und dem zylindrischen Abschnitt 25 ausgebildet ist, einem Außenring 38, der sich vom Ritzelträger C aus erstreckt, einem Rotor 36b, der am Außenumfang des Außenrings 38 befestigt ist, mehreren Laufwalzen 39, die zwischen dem Innenring 37 und dem Außenring 38 als Wälzkörper angeordnet sind, einem Planetenträger 40 (siehe 4), um die Laufwalzen 39 zu halten, einem Anker 41, der in Achsrichtung gleitfähig mit dem Planetenträger 40 verbunden ist, wobei jedoch ein Herbeiführen einer Winkeldrehung in Bezug auf den Planetenträger und ein Herausschieben aus dem Außenring 38 verhindert ist, und einem Elektromagneten 36a, der sich an einer Außenseite des Außenrings 38 befindet und eine Winkeldrehung in Bezug auf den Rotor 36b ermöglicht, ausgeführt.
Bei der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 ist die innere Umfangsfläche des Außenrings 38 eine Mantelfläche, während die äußere Umfangsfläche des Innenrings 37 achtseitig ist, sodass jede Ebene, die den achtseitigen Querschnitt bildet, als Nockenlauffläche dient. Bei der wie oben dargelegt ausgebildeten elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 ist dann, wenn der Elektromagnet 36a in der AUS-Stellung, nämlich im nicht erregten Zustand, ist, der Planetenträger 40 durch eine nicht gezeigte Feder platziert, um die Laufwalze 39 in eine Neutralstellung im Zentrum in Bezug auf die Nockenlaufflächen, wie in 4 gezeigt, zu platzieren, um einen Freiraum zwischen der Laufwalze 39 und dem Außenring 38 zu schaffen, der die freie Drehbewegung des Außenrings 38 und des Innenrings 37 ermöglicht. Andererseits, wenn der Elektromagnet 36a eingeschaltet, nämlich im erregten Zustand, ist, wird der Rotor 36b durch eine Magnetkraft auf den Anker 41 gedrängt, um die Drehrichtung des Außenrings 38 und des Planetenträgers 40 festzusetzen. Dadurch wird die Laufwalze 39 durch den Planetenträger 40 zu einer keilförmigen Kammer geneigt, wie in 5 gezeigt ist, um zwischen die Mantelfläche des Außenrings 38 und die Nockenlauffläche des Innenrings 37 einzurücken, um eine gemeinsame Drehbewegung des Innenrings 37, des Außenrings 38 und der Laufwalze 39 herbeizuführen. Außerdem kann die Laufwalze 39, wenn sie zwischen die Mantelfläche des Außenrings 39 und die Nockenlauffläche des Innenrings 37 eingerückt ist, wegen der Keilwirkung nur schwer gelöst werden. Dadurch wird auch in der Rückwärtsrichtung eine gemeinsame Drehbewegung möglich.
Da der Elektromagnet der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 in einem Hohlraum angeordnet ist, der durch den Abschnitt mit sich verringerndem Durchmesser der Trennwand 23 begrenzt ist, befindet sich eine Energieversorgungsleitung 43 des Elektromagneten 36a in der Nähe der Energieversorgungsleitung 2a des Motors/Generators 2, wodurch die Verdrahtung erleichtert wird. Andererseits kann die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36, da sie, wie oben dargelegt ist, nicht benötigt wird, um die Kupplungsscheibe in Achsrichtung anzuordnen, in der Nähe des Motors/Generators 2 angeordnet sein, wobei sie in dem Hohlraum der Trennwand 23 angeordnet ist, wodurch ein weiteres Verkürzen der Länge in Achsrichtung möglich ist. Außerdem ist in der gezeigten Ausführungsform der Innenring 37 einteilig mit dem Sonnenrad S des Planetengetriebemechanismus 21 ausgebildet, und der Außenring 38 ist einteilig mit dem Ritzelträger C ausgebildet, und der Innenring 37 und der Außenring 38 werden durch die Laufwalze 39 eingekuppelt und ausgekuppelt. Folglich kann die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 an sich in der Nähe des Planetengetriebemechanismus 21 platziert sein. Dies trägt ebenfalls dazu bei, die Länge in Achsrichtung zu verkürzen.
Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn das Zweiwegekupplungssteuersignal CS für den Elektromagneten 36a der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 auf hohem Pegel ist, der Elektromagnet 36a erregt und in den EIN-Zustand versetzt ist, und dann, wenn das Zweiwegekupplungssteuersignal CS auf niedrigem Pegel ist, der Elektromagnet 36a aberregt und in den AUS-Zustand versetzt wird. Anderseits ist das Zweiwegekupplungssteuersignal CS zwischen dem niedrigen Pegel und dem hohen Pegel kontinuierlich (in der Praxis digitalisiert) einstellbar.
Andererseits umfasst die gezeigte Ausführungsform, um die Vibration durch die Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 einzuschränken, einen Dämpfer 17 auf der Ausgangsseite der Brennkraftmaschine 1.
Außerdem wird das Getriebe 4 so gesteuert, dass es Übersetzungsverhältnisse bei einem ersten bis vierten Drehzahlbereich überträgt, beispielsweise wie durch Nachschlagen in einem vorab festgesetzten Übertragungssteuerungskennfeld bezüglich der Fahrzeuggeschwindigkeit und des Öffnungsgrades der Drosselventils durch ein Getriebesteuergerät TC bestimmt. Es gibt eine bidirektionale Nachrichtenverbindung zwischen dem Getriebe 4 und dem Motor/Generator-Steuergerät 12.
Andererseits sind in der Brennkraftmaschine 1 und in dem Motor/Generator 2 ein Drehzahlgeber 8 zum Erfassen der Drehzahl der jeweiligen Abtriebswellen und ein Motor/Generator-Drehzahlgeber 9 vorgesehen. Außerdem sind ein Sperrschalter 10, der ein Bereichssignal an einer Bereichsposition eines nicht gezeigten Wählhebels ausgibt, ein Drosselventil-Öffnungsgrad-Sensor 11, der einen Drosselventil-Öffnungsgrad in Abhängigkeit vom Ausmaß des Nieder drückens des Fahrpedals erfasst, und ein Bremsschalter 15, der ein Niederdrücken eines Bremspedals erfasst, vorgesehen. Zur Steuerung des Motors/Generators 2 und der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 werden dem Motor/Generator-Steuergerät 12 ein Brennkraftmaschinendrehzahl-Erfassungswert N_E vom Brennkraftmaschinen-Drehzahlgeber 8, ein Motor-/Generator-Drehzahl-Erfassungswert N_M/G vom Motor/Generator-Drehzahlgeber 9, ein Bereichssignal RS vom Sperrschalter 10, ein Drosselventil-Öffnungsgrad-Erfassungswert TH vom Drosselventil-Öffnungsgrad-Sensor 11 und ein Bremspedal-Niederdrückungszustand vom Bremsschalter 15 zugeführt. Das Motor/Generator-Steuergerät 12 ist so ausgebildet, dass es mit dem Getriebesteuergerät TC kommuniziert, um Informationen über das Übersetzungsverhältnis (Getriebeübersetzungsverhältnis) des Getriebes 4 als Übersetzungssignal TS zu empfangen. Andererseits kommuniziert das Motor/Generator-Steuergerät 12 auch mit dem Brennkraftmaschinen-Steuergerät EC. Beispielsweise werden Informationen über die Verbrennungsbedingungen usw. der Brennkraftmaschine als Brennkraftmaschinensignal ES empfangen. Es sollte beachtet werden, dass der Motor/Generator-Drehzahlgeber 9 auch die vorwärts und rückwärts drehende Bewegung des Motors/Generators 2 erfassen kann.
Das Motor/Generator-Steuergerät 12 ist mit einem Mikrocomputer 12e ausgebildet, der wenigstens eine eingangsseitige Schnittstelle 12a, eine Arithmetikverarbeitungseinrichtung 12b, eine Speichereinrichtung 12c und eine ausgangsseitige Schnittstellenschaltung 12d einschließt.
In die eingangsseitige Schnittstellenschaltung 12a werden der Brennkraftmaschinendrehzahl-Erfassungswert N_E vom Brennkraftmaschinen-Drehzahlgeber 8, der Motor/Generator-Drehzahl-Erfassungswert N_M/G vom Motor/Generator-Drehzahlgeber 9, das Bereichssignal RS vom Sperrschalter 10, der Drosselventil-Öffnungsgrad-Erfassungswert TH vom Drosselventil-Öffnungsgrad-Sensor 11, der Bremspedal-Niederdrückungszustand vom Bremsschalter 15, das Brennkraftmaschinensignal ES vom Brennkraftmaschinen-Steuergerät EC und das Übersetzungssignal TS vom Getriebesteuergerät TC eingegeben.
Die Arithmetikverarbeitungseinrichtung 12b gelangt in Reaktion auf ein Einschalten der Energieversorgung, beispielsweise durch Drehen eines (nicht gezeigten) Schlüsselschalters, in den aktiven Zustand. Zuerst wird eine Initialisierung durchgeführt, um das Fahrbetriebssteuersignal MS unwirksam zu schalten und ein Betriebssteuersignal GS für den Motor/Generator 2 zu erzeugen und außerdem ein Kupplungssteuersignal CS der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 unwirksam zu schalten. Folglich werden beim Beschleunigen aus dem Stillstand oder während einer Geschwindigkeitsverminderung der Motor/Generator 2 und die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 anhand des Brennkraftmaschinendrehzahl-Erfassungswerts N_E, des Motor/Generator-Drehzahl-Erfassungswerts N_M/G, des Bereichssignals RS und des Drosselventil-Öffnungsgrad-Erfassungswerts TH gesteuert.
In der Speichereinrichtung 12c sind Programme, die für die arithmetische Operation der Arithmetikverarbeitungseinrichtung 12b erforderlich sind, und außerdem verschiedene Daten, die für die Arithmetikverarbeitung der Arithmetikverarbeitungseinrichtung 12b erforderlich sind, vorab gespeichert worden.
Die ausgangsseitige Schnittstellenschaltung 12d liefert das Fahrbetriebssteuersignal MS, das Generatorbetriebssteuersignal GS und das Zweiwegekupplungssteuersignal CS als Ergebnis der arithmetischen Operation der Arithmetikverarbeitungseinrichtung 12b an die Motor/Generator-Ansteuerschaltung 7 und an den Elektromagneten 36a. Bei dem Motor/Generator 2 ist es auch möglich, unter Nutzung einer gegenelektromotorischen Kraft Bremskraft für das Fahrzeug aufzubringen. Eine das Bremsmoment erhöhende Steuerung des Motors/Generators 2 erhöht das Bremsmoment durch Verstärken der gegenelektromotorischen Kraft, die durch Anwenden eines großen Tastverhältnisses des Betriebssteuersignals DS erzeugt wird, das an einen Zerhacker 7a der Motor/Generator-Ansteuerschaltung 7 zu liefern ist, wenn der Motor/Generator 2 als Generator betrieben wird. Hingegen ist dann, wenn der Motor/Generator 2 als Motor betrieben wird, das Tastverhältnis des Betriebssteuersignals DS klein festgesetzt, um das Antriebsmoment zu verringern, um das Bremsmoment zu erhöhen. Andererseits ist die Steuerung zur Verminderung des Bremsmoments des Motors/Generators 2 umgekehrt zu dem oben Dargestellten: Bei einem Betrieb des Motors/Generators 2 als Generator wird das Tastverhältnis des Betriebssteuersignals DS klein gehalten, um die gegenelektromotorische Kraft zu verringern, um das Bremsmoment zu verringern, und bei einem Betrieb des Motors/Generators 2 als Motor wird das Tastverhältnis des Betriebssteuersignals DS groß gehalten, um das Antriebsmoment zu erhöhen, um das Bremsmoment zu verringern.
Im Folgenden wird von den verschiedenen Arithmetikverarbeitungen, die in dem Motor/Generator-Steuergerät 12 auszuführen sind, die arithmetische Operation, die während der Geschwindigkeitsverminderung des Fahrzeugs auszuführen ist, mit Bezug auf den Ablaufplan von 6 erörtert. Die Arithmetikverarbeitung wird mittels Zeitgeber-Unterbrechungsanforderung in jeder im Voraus festgelegten Steuerungsperiode ΔT durch die Arithmetikverarbeitungseinrichtung 12b in dem Motor/Generator 12 ausgeführt. Andererseits, wobei in dem gezeigten Ablaufplan kein Kommunikationsschritt vorgesehen ist, werden von Zeit zu Zeit notwendige Informationen oder ein notwendiges Programm über die eingangsseitige Schnittstelle 12a von außen eingegeben oder aus der Speichereinrichtung 12c ausgelesen, und Informationen über die arithmetische Operation werden von Zeit zu Zeit in die Speichereinrichtung 12c gespeichert.
Bei der arithmetischen Operation werden zuerst, im Schritt S1, entsprechend der unabhängigen arithmetischen Operation, die in dem Schritt ausgeführt wird, der Drosselventil-Öffnungsgrad TH, der vom Drosselventil-Öffnungsgrad-Sensor 11 erfasst wird, der Bremspedal-Niederdrückungszustand des Bremsschalters 15, das Bereichssignal RS vom Sperrschalter 10, die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E, die vom Brennkraftmaschinen-Drehzahlgeber 8 erfasst wird, die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G, die vom Motor/Generator-Drehzahlgeber 9 erfasst wird, abgerufen.
Dann geht der Prozess zum Schritt S2 weiter, um entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, aus dem Getriebesteuergerät TC eine Fahrzeuggeschwindigkeit V_SP und ein momentanes Getriebeübersetzungsverhältnis (Drehzahlbereich) auszulesen.
Dann geht der Prozess zum Schritt S3 weiter, in dem entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, geprüft wird, ob die momentan ausgeführte Steuerung eine Geschwindigkeitsverminderungssteuerung ist, wie in dem später erörterten Schritt S6 beurteilt worden ist, oder nicht. Wenn die momentan ausgeführte Steuerung eine Geschwindigkeitsverminderungssteuerung ist, geht der Prozess zum Schritt S4 weiter, andernfalls zum Schritt S5.
Im Schritt S5 wird anhand der Speicherinhalte, beispielsweise, ob der Drosselventil-Öffnungsgrad TH "0" ist und das Bremspedal niedergedrückt ist oder das Bereichssignal RS einen Brennkraftmaschinen-Bremsbereich repräsentiert, geprüft, ob das Fahrzeug im Zustand des Übergangs aus dem Zustand des Fahrens in den Zustand der Geschwindigkeitsverminderung ist. Falls die Fahrzeugantriebsbewegung ein Übergang in den Geschwindigkeitsverminderungszustand ist, geht der Prozess zum Schritt S6 weiter, andernfalls springt er zum Hauptprogramm zurück.
Im Schritt S6 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, eine Geschwindigkeitsverminderungssteuerung gestartet. Dann geht der Prozess zum Schritt S7 weiter.
Andererseits wird im Schritt S4 entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, anhand des Speicherinhalts, beispielsweise, ob der Drosselventil-Öffnungsgrad TH "0" ist und eine Fahrzeugbeschleunigung G_x in Beschleunigungsrichtung wirkt, das Bereichssignal RS einen Fahrbereich repräsentiert, der vom Brennkraftmaschinen-Bremsbereich verschieden ist, oder die Bremse nicht betätigt wird, geprüft, ob die Fahrzeug-Fahrbetriebsart ein Übergang aus dem Zustand der Geschwindigkeitsverminderung in den Zustand des Fahrens ist oder nicht. Wenn die Fahrbetriebsart des Fahrzeugs in der Zustand des Fahrens übergeht, geht der Prozess zum Schritt S13 weiter, andernfalls zum Schritt S7.
Im Schritt S7 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, geprüft, ob der Motor/Generator 2 momentan, im Schritt S10, der später erörtert wird, so gesteuert wird, dass er ein positives Drehmoment abgibt. Wenn der Motor/Generator momentan so gesteuert wird, dass er ein positives Drehmoment abgibt, geht der Prozess zum Schritt S8 weiter, andernfalls zum Schritt S9.
Im Schritt S9 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, das Steuersignal CS der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 unwirksam geschaltet, wobei nämlich der Elektromagnet 36a der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 aberregt wird. Dann geht der Prozess zum Schritt S10 weiter.
Im Schritt S10 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, die Steuerung so durchgeführt, dass das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 in Vorwärtsrichtung ist. Dann geht der Prozess zum Schritt S8 weiter. Insbesondere wird zu diesem Zeitpunkt die Drehmomentsteuerung für den Motor/Generator 2 so durchgeführt, dass die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E ist.
Im Schritt S8 wird geprüft, ob die im Schritt S1 abgerufene Motor/Generator-Drehzahl N_M/G höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E ist. Wenn die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E ist, geht der Prozess zum Schritt S12 weiter, andernfalls springt er zum Hauptprogramm zurück.
Im Schritt S12 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, die Steuerung für ein positives Drehmoment des Motors/Generators 2, die im Schritt S10 gestartet wurde, beendet; danach geht der Prozess zum Schritt S13 weiter.
Im Schritt S13 wird die im Schritt S6 gestartete Geschwindigkeitsverminderungssteuerung beendet, danach springt der Prozess zum Hauptprogramm zurück.
Bei der Arithmetikverarbeitung von 6 wird, wenn der Zustand des Fahrens des Fahrzeugs andauert, der Prozess vom Schritt S3 bis zum Rücksprung zum Hauptprogramm über den Schritt S5 wiederholt. Jedoch geht beim ersten Steuerungszeitpunkt nach einem Übergang aus dem Zustand des Fahrens in den Zustand der Geschwindigkeitsverminderung des Fahrzeugs der Prozess vom Schritt S5 zum Schritt S6 weiter, um die Geschwindigkeitsverminderungssteuerung zu starten. Dann wird im Schritt S7 geprüft, ob der Motor/Generator so gesteuert wird, dass er ein positives Drehmoment abgibt, oder nicht. Zu dieser Zeit wird der Motor/Generator 2 nicht so gesteuert, dass er ein positives Drehmoment abgibt; der Prozess geht zum Schritt S9 weiter, um das Zweiwegekupplungssteuersignal CS unwirksam zu schalten. Beispielsweise werden, wenn die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E wird, der Motor/Generator 2 und die Brennkraftmaschine 1 direkt verbunden, wie später erörtert wird. Wenn das Zweiwegekupplungssteuersignal CS eingeschaltet ist und die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G gleich der Brennkraftmaschinendrehzahl N_E oder niedriger als diese ist, wie etwa bei einer Beschleunigung aus dem Stillstand heraus, ist es nämlich möglich, dass der Motor/Generator 2 und die Brennkraftmaschine 1 nicht direkt verbunden sind. Dann wird das Zweiwegekupplungssteuersignal CS unwirksam geschaltet.
Als Nächstes geht der Prozess zum Schritt S10 weiter, um das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 in Vorwärtsrichtung so zu steuern, dass die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E wird. Deshalb sind auch dann, wenn das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 zuvor negativ war und die Laufwalze 39 der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 zwischen die Nockenlauffläche des Innenrings 37 und die Mantelfläche des Außenrings 38 eingerückt ist und wegen der Keilwirkung nicht ausgerückt werden kann, da der Elektromagnet 36a zu diesem Zeitpunkt aberregt ist, der Planetenträger 40 und der Außenring 38 nicht vereinigt. Folglich wird die Laufwalze 39 von der Nockenlauffläche des Innenrings 37 und der Mantelfläche des Außenrings 38 gelöst, wenn das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 in Vorwärtsrichtung Anwendung findet. Dann wird mittels einer nicht gezeigten Rückholfeder der Planetenträger 40 in die Neutralstellung vorbelastet, in der die Laufwalze 39 nicht mit der Nockenlauffläche und der Mantelfläche im Eingriff ist, sondern im freien Zustand gehalten wird.
Als freier Zustand der Laufwalze 39 der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 wird jener erachtet, in dem die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G des Motors/Generators 2 etwas höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E ist. Wenn im Schritt 8 der arithmetischen Operation von 6 beurteilt wird, dass die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E ist, wird es sich folglich dann im Schritt 12 erübrigen, das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 in Vorwärtsrichtung zu steuern. Folglich wird die Motor/Generator-Steuerung beendet. Dann, nach der Beendigung des gezeigten Programms, das in der Anfangsphase beim Übergang in den Zustand der Geschwindigkeitsverminderung abzuarbeiten ist, geht unter S13 der Prozess zum Rücksprung zum Hauptprogramm weiter, nachdem die gezeigten Programme durch Springen des Prozesses vom Schritt S4 zum Schritt S13 beendet worden sind.
Im Folgenden wird die besondere Operation der Arithmetikverarbeitung von 6 erörtert. Es sollte beachtet werden, dass in der Zeichnung das Drehmoment, das in den Planetengetriebemechanismus (positives Drehmoment) einzugeben ist, durch den schwarzen, vollen Pfeil dargestellt ist und das Drehmoment, das von dem Planetengetriebemechanismus 21 abgeführt wird (negatives Drehmoment), durch den weißen, umrissenen Pfeil dargestellt ist. 7 zeigt den Drehmomentzustand des Fahrzeugs im Zustand des Fahrens. Zu diesem Zeitpunkt ist das Zweiwegekupplungssteuersignal CS normalerweise unwirksam, und der Elektromagnet 36a der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 ist im aberregten Zustand. Folglich ist die Laufwalze 39 der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 in Vorwärtsrichtung zwischen die Nockenlauffläche des Innenrings 37 und die Mantelfläche des Außenrings eingerückt, wie in 5 gezeigt ist. Durch die Keilwirkung wird die Laufwalze durch ein kleines Brennkraftmaschinen-Bremsmoment oder Regenerierungsmoment des Motors/Generators 2 nicht ausgerückt. Es sollte beachtet werden, dass die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 im AUS-Zustand eingerückt ist. Folglich wird in einem solchen Zustand das Fahrzeug hauptsächlich durch das Ausgangsdrehmoment von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Fehlt es an Ausgangsdrehmoment von der Brennkraftmaschine, wie es beispielsweise durch den Fahrer angefordert worden ist, wird dies durch das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 ausgeglichen.
Ausgehend von diesem Zustand wird, wenn aus dem Zustand des Fahrens des Fahrzeugs in den Zustand der Verlangsamung des Fahrzeugs übergegangen wird, durch das Fahrbahn-Gegendrehmoment ein rückwärts gerichtetes Drehmoment auf die Brennkraftmaschine 1 und den Motor/Generator 2 angewendet. Bei einem solchen Ausmaß des rückwärts gerichteten Drehmoments wird die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 im eingerückten Zustand nicht gelöst. Folglich wird dann, wenn die Arithmetikverarbeitung von 6 gestartet wird, das Zweiwegekupplungssteuersignal CS unwirksam geschaltet, um einen Zustand herzustellen, in dem der Anker 41 und der Rotor 36b nicht unter dem Druck durch den Elektromagneten 36a gepaart sind, wie in 8 gezeigt ist. Dann wird das Betriebssteuersignal DS so gesteuert, dass das Ausgangsdrehmoment des Motors/Generators 2 positiv wird. Bei diesem vorwärts gerichteten Drehmoment wird, wie in 5 gezeigt ist, die Laufwalze aus dem Zustand, in dem sie zwischen die Nockenlauffläche des Innenrings 37 und die Mantelfläche des Außenrings 38 eingerückt ist, durch Drehen des Sonnenrades S des Planetengetriebemechanismus 21, nämlich des Innenrings 37, gegen den Uhrzeigersinn in Bezug auf den Außenring 38 gelöst. Folglich wird die Keilwirkung aufgehoben, um die Laufwalze 39, die zwischen die Nockenlauffläche des Innenrings 37 und die Mantelfläche des Außenrings 38 eingerückt ist, auszurücken. Dann wird der Planetenträger 40 durch eine nicht gezeigte Rückholfeder in der Neutralstellung gehalten, in der die Laufwalze 39 nicht zwischen die Nockenlauffläche und die Mantelfläche eingerückt ist. Demzufolge sind der Ritzelträger C des Außenrings 38 und das Sonnenrad S des Innenrings 37 relativ drehbar. Wie aus 4 und 5 klar ersichtlich ist, wird dann, da sich der Innenring 37 und der Außenring 38 relativ drehen müssen, die erforderliche Zeitdauer recht kurz. Wie oben dargelegt worden ist, wird diese Tatsache erfasst, wobei festgestellt wird, dass die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N_E ist. Dann wird die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 ausgerückt, und folglich sind der Motor/Generator 2 und die Brennkraftmaschine 1 nicht direkt verbunden.
Folglich wird durch eine nicht gezeigte, unabhängige Arithmetikverarbeitung der Motor/Generator 2 in Vorwärtsrichtung gedreht, wobei Drehmoment im negativen Richtungssinn erhalten wird, um nämlich Regenerierungsdrehmoment zu erhalten. Wie in 9 gezeigt ist, erreicht die Brennkraftmaschine 1 schnell die Leerlaufdrehzahl, und der überwiegende Teil des rückwärts gerichteten Drehmoments vom Antriebsrad 5 wird in Regenerierungsdrehmoment des Motors/Generators 2 überführt. Während dieser Periode, nämlich während die Fahrbetriebsart des Fahrzeugs in die Geschwindigkeitsverminderungsbetriebsart übergeht, ist die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 ausgerückt. Die Zeit, die erforderlich ist, um diesen Zustand zu erreichen, ist recht kurz, wie oben dargelegt wurde. Deshalb kann der überwiegende Teil des rückwärts gerichteten Drehmoments vom Antriebsrad 5 in Regenerierungsdrehmoment überführt werden, um eine recht hohe Regenerierungseffizienz zu erzielen.
Im Folgenden wird die Arithmetikverarbeitung, die während des Zustands des Fahrens des Fahrzeugs, wie etwa bei einer Beschleunigung aus dem Stillstand heraus, in dem Motor/Generator-Steuergerät 12 auszuführen ist, mit Bezug auf den Ablaufplan von 10 erörtert. Diese Arithmetikverarbeitung wird mittels Zeitgeber-Unterbrechungsanforderung in jeder im Voraus festgelegten Steuerungsperiode ΔT durch die Arithmetikverarbeitungseinrichtung 12b in dem Motor/Generator-Steuergerät 12 ausgeführt. Andererseits, wobei in dem gezeigten Ablaufplan kein Kommunikationsschritt vorgesehen ist, werden von Zeit zu Zeit notwendige Informationen oder ein notwendiges Programm über die eingangsseitige Schnittstelle 12a von außen eingegeben oder aus der Speichereinrichtung 12c ausgelesen, und Informationen über die arithmetische Operation werden von Zeit zu Zeit in die Speichereinrichtung 12c gespeichert.
Bei der gezeigten Arithmetikverarbeitung werden zuerst, im Schritt S21, entsprechend jeder unabhängigen arithmetischen Operation, die in dem Schritt auszuführen ist, der Drosselventil-Öffnungsgrad TH, der von dem Drosselventil- Öffnungsgrad-Sensor 11 erfasst wird, der Bremspedal-Niederdrückungszustand des Bremsschalters 15, das Bereichssignal RS vom Sperrschalter 10, die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E, die vom Brennkraftmaschinen-Drehzahlgeber 8 erfasst wird, und die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G abgerufen.
Als Nächstes geht der Prozess zum Schritt S22 weiter, in dem entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit V_SP und das momentane Getriebeübersetzungsverhältnis (Drehzahlbereich) aus dem Getriebesteuergerät TC ausgelesen werden können.
Dann geht der Prozess zum Schritt S23 weiter, in dem entsprechend jeder einzelnen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, geprüft wird, ob die momentan ausgeführte Steuerung die Antriebssteuerung ist, die im Schritt S26 gestartet wird, oder nicht. Wenn die momentan ausgeführte Steuerung die Antriebssteuerung ist, geht der Prozess zum Schritt S24 weiter, andernfalls zum Schritt S25.
Im Schritt S25 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, anhand des Speicherinhalts, beispielsweise, ob der Drosselventil-Öffnungsgrad ungleich "0" ist und das Niederdrücken des Bremspedals aufgehoben ist, das Bereichssignal RS den Fahrbereich angibt, geprüft, ob der Fahrzeugantriebsmotor aus dem Zustand des Stillstands oder der Geschwindigkeitsverminderung in den Zustand des Fahrens übergeht oder nicht, sodass Fahrbereich und Erhöhung der Brennkraftmaschinendrehzahl N_E fortgeführt werden. Wenn die Fahrbetriebsart des Fahrzeugs in den Zustand des Fahrens übergeht, geht der Prozess zum Schritt 26 weiter, andernfalls springt er zum Hauptprogramm zurück.
Im Schritt S26 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, die Antriebssteuerung gestartet. Dann geht der Prozess zum Schritt S27 weiter.
Andererseits wird im Schritt S24 entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, anhand des Speicherinhalts, beispielsweise, ob der Drosselventil-Öffnungsgrad TH "0" ist und das Bremspedal niedergedrückt ist, das Bereichssignal RS den Bremsbereich der Brennkraftmaschine repräsentiert und das Übersetzungssignal TS eine Betätigung der Kupplung für ein Brennkraftmaschinenbremsen oder der Bremse repräsentiert, geprüft, ob die Fahrbetriebsart des Fahrzeugs aus dem Zustand des Fahrens in den Zustand der Geschwindigkeitsverminderung übergeht. Wenn die Fahrbetriebsart des Fahrzeugs in den Zustand der Geschwindigkeitsverminderung übergeht, geht der Prozess zum Schritt S28 weiter, andernfalls zum Schritt S27.
Im Schritt S27 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, für den Drehbewegungszustand des Motors/Generators 2 die Drehung in Vorwärtsrichtung festgelegt und für eine weitere Beschleunigung das Betriebssteuersignal DS ausgegeben. Dann geht der Prozess zum Schritt S29 weiter.
Im Schritt S29 wird geprüft, ob ein Differenzwert zwischen der abgerufenen Motor/Generator-Drehzahl N_M/G und der Brennkraftmaschinendrehzahl N_E in einen Bereich zwischen 0 und einer im Voraus festgelegten Drehzahl ΔN fällt oder nicht. Falls der Differenzwert in den Bereich zwischen 0 und einer im Voraus festgelegten Drehzahl ΔN fällt, geht der Prozess zum Schritt S30 weiter, andernfalls zum Schritt S32.
Im Schritt S30 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, das Steuersignal CS der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 eingeschaltet, und zwar wird der Elektromagnet 36a der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 erregt. Dann geht der Prozess zum Schritt S32 weiter.
Im Schritt S32 wird geprüft, ob die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G und die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E aufeinander abgestimmt sind oder nicht. Wenn sie aufeinander abgestimmt sind, geht der Prozess zum Schritt S31 weiter, andernfalls springt der Prozess zum Hauptprogramm zurück.
Im Schritt S31 wird entsprechend jeder unabhängigen Arithmetikverarbeitung, die in dem Schritt auszuführen ist, das Steuersignal CS der elektromagnetischen Zweiwegekupplung in den AUS-Zustand geschaltet, und der Elektromagnet 36a der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 wird aberregt. Dann geht der Prozess zum Schritt S28 weiter.
Im Schritt S28 wird die im Schritt S26 gestartete Antriebssteuerung beendet. Dann springt der Prozess zum Hauptprogramm zurück.
Bei der Arithmetikverarbeitung von 10 wird, wenn das Fahrzeug im Zustand des Stillstands oder der Geschwindigkeitsverminderung bleibt, der Prozess, der zum Hauptprogramm zurückspringt, vom Schritt S23 über den Schritt S25 wiederholt. Wie aus der Arithmetikverarbeitung von 6 klar ist, wird, während das Fahrzeug im Zustand des Stillstands oder der Geschwindigkeitsverminderung bleibt, wobei das Zweiwegekupplungssteuersignal CS im AUS-Zustand ist, die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 im ausgerückten Zustand gehalten. Jedoch geht beim ersten Steuerungszeitpunkt, wenn das Fahrzeug aus dem Zustand des Stillstands oder der Geschwindigkeitsverminderung in den Zustand des Fahrens übergeht, der Prozess vom Schritt S25 zum Schritt S26 weiter, um die Antriebssteuerung zu starten. Als Nächstes, im Schritt S27, wird der Motor/Generator 2 in Vorwärtsrichtung betrieben, um weiterhin die Beschleunigung zu steuern. Beispielsweise wird bei einer Geschwindigkeitsverminderung des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine 1 durch die Arithmetikverarbeitung von 6 in den Leerlaufzustand versetzt, um den Regenerierungsvorgang des Motors/Generators 2 mittels des rückwärts gerichteten Drehmoments vom Antriebsrad 5 auszuführen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter unter die Fahrzeuggeschwindigkeit im Leerlaufzustand der Brennkraftmaschine 1 herabgesetzt wird, geht die Drehbewegung des Motors/Generators 2 allmählich in einen Gegenlauf über. Andererseits, wenn das Fahrzeug anhält oder in den Zustand des Stillstands versetzt wird, wobei der Motor/Generator 2 mittels des Ausgangsdrehmoments der Brennkraftmaschine im Leerlauf Energie erzeugt, wird der Motor/Generator 2 in Rückwärtsrichtung betrieben. Im vorliegenden Fall gibt der Motor/Generator 2 das Drehmoment so in der Vorwärtsrichtung ab, dass die Drehrichtung die Vorwärtsrichtung ist. Außerdem wird die Brennkraftmaschine hochgefahren, damit sie die Leerlaufgeschwindigkeit erreicht.
Als Nächstes geht der Prozess zum Schritt S29 weiter, um zu prüfen, ob der Wert der Differenz zwischen der Motor/Generator-Drehzahl N_M/G und der Brennkraftmaschinendrehzahl N_E in einen Bereich zwischen null und der im Voraus festgelegten Drehzahl ΔN fällt oder nicht. Wenn der Differenzwert in einen Bereich zwischen null und der im Voraus festgelegten Drehzahl ΔN fällt, geht der Prozess zum Schritt S30 weiter, das Zweiwegekupplungssteuersignal CS wird in den AUS-Zustand geschaltet, und die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 wird im ausgerückten Zustand gehalten. Folglich wird das Fahrzeug durch eine überlagerte Kraft von dem Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine 1 im Leerlaufzustand und dem Ausgangsdrehmoment des Motors/Generator 2, der allmählich zur Vorwärtsdrehung übergeht und weiter beschleunigt, angetrieben.
Wenn die Antriebssteuerung erst einmal gestartet ist, wird der Prozess, sofern das Fahrzeug nicht in den Zustand der Geschwindigkeitsverminderung versetzt wird, der vom Schritt S23 der Arithmetikverarbeitung von 10 zum Schritt S27 weitergeht und ferner vom Schritt S29 zum Schritt S32 weitergeht, wiederholt. Falls jedoch beispielsweise der Wert der Differenz zwischen der Brennkraftmaschinendrehzahl N_E der Brennkraftmaschine 1 im Leerlaufzustand und der Motor/Generator-Drehzahl N_M/G nicht in den Bereich zwischen null und einer im Voraus festgelegten Drehzahl ΔN fällt, geht der Prozess vom Schritt S29 zum Schritt S30 weiter. Hierbei ist das Zweiwegekupplungssteuersignal CS in den EIN-Zustand geschaltet. Durch die Drehzahldifferenz zwischen dem Motor/Generator 2 und der Brennkraftmaschine 1 werden der Außenring 38 der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 und die Laufwalze 39 durch die Zugkraft des Elektromagneten 36a in dem Zustand von 4 gehalten und durch Anbringen des Ankers 41 an dem Rotor 36b, der an dem Außenring 38 befestigt ist, unter Druck und durch Festhalten des Außenrings 38 und des Planetenträgers 40 fixiert, wodurch nämlich die Laufwalze 39 zwischen die Nockenlauffläche des Innenrings 37 und die äußere Mantelfläche des Außenrings 38 eingerückt wird, wie in 5 gezeigt ist, sodass diese zusammenkommen. Zu diesem Zeitpunkt sind der Motor/Generator 2 und die Brennkraftmaschine 1 nämlich direkt verbunden.
Als Nächstes, im Schritt S28, wird das gezeigte Programm, das im Zustand des Fahrens ausgeführt wird, beendet, und der Prozess springt zum Hauptprogramm zurück. Beim Übergang der Antriebssteuerung in den Zustand der Geschwindigkeitsverminderung hingegen geht der Prozess vom Schritt S24 zum Schritt S28 weiter. Dann wird das gezeigte Programm beendet, und der Prozess springt zum Hauptprogramm zurück.
Im Folgenden wird die besondere Operation der Arithmetikverarbeitung von 10 erörtert.
Wenn der Fahrer das Fahrpedal in dem Zustand niederdrückt, in dem das Fahrzeug im Stillstand bei der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine gehalten wird, geht die Arithmetikverarbeitung von 10 vom Schritt S23 zu S25 weiter. Dann wird das Urteil gefällt, dass die Fahrbetriebsart des Fahrzeugs in den Zustand des Fahrens übergeht, die Antriebssteuerung wird im Schritt S26 gestartet. Dann, als Nächstes, wird im Schritt S27 für den Motor/Generator 2 eine Vorwärtsfahr- und Beschleunigungssteuerung ausgeführt. Andererseits geht zu diesem Zeitpunkt, da die Motor/Generator-Drehzahl N_M/G die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E nicht übersteigt, der Prozess vom Schritt S29 zum Schritt S30 weiter, um das Zweiwegekupplungssteuersignal CS im AUS-Zustand zu halten. Die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 wird im ausgerückten Zustand gehalten. Als Folge davon wird das Fahrzeug durch die überlagerte Kraft des Drehmoments von der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise im Leerlaufzustand, und des Drehmoments des Motors/Generators 2 angetrieben. Bei zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt die Drehbewegung des Motors/Generators 2 die Vorwärtsrichtung an und wird beschleunigt.
Wie oben dargelegt ist, geht dann, wenn die beschleunigte Motor/Generator-Drehzahl N_M/G eine Drehzahl, die niedriger als die Brennkraftmaschinendrehzahl N_E im Leerlaufzustand ist, um eine im Voraus festgelegte Drehzahl ΔN übersteigt, durch den in 10 gezeigten Prozess die Arithmetikverarbeitung vom Schritt S29 zum Schritt S30, um das Zweiwegekupplungssteuersignal CS in den EIN-Zustand zu schalten. Dadurch wird die Laufwalze 39 zwischen die Nockenlauffläche des Innenrings 37 und die Mantelfläche des Außenrings 38 im Zustand von 5 eingerückt. Folglich werden der Innenring 37 und der Außenring 38 vereint, um die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 einzurücken. Wie aus 4 und 5 klar ist, wird, da sich die Laufwalze 39 in Bezug auf den Innenring 37 geringfügig drehen muss, die Zeit, die erforderlich ist, um die elektromagnetische Zweiwegekupplung 36 einzurücken, recht kurz. Sofort danach sind die Brennkraftmaschine 1 und der Motor/Generator 2 direkt verbunden, wie in 11 gezeigt ist, und das Fahrzeug wird durch die überlagerte Kraft beider Drehmomente angetrieben.
Es sollte beachtet werden, dass in der vorangehenden Ausführungsform im Zustand der direkten Verbindung der Brennkraftmaschine 1 und des Motors/Generators 2 der Elektromagnet 36a der elektromagnetischen Zweiwegekupplung 36 im aberregten Zustand ist. Es ist jedoch möglich, den Elektromagneten in den erregten Zustand zu versetzen, um den Einkupplungszustand zu festigen.
Andererseits ist die gezeigte Ausführungsform für den Fall erörtert worden, in dem der Mikrocomputer als Steuergerät verwendet wird; stattdessen können verschiedene Arithmetikschaltungen verwendet werden.
Wie oben dargelegt, wird bei dem Parallelhybridfahrzeug der elektromagnetische Zweiwegekupplungsmechanismus für einen lösbaren Eingriff zwischen dem entsprechenden Element des Planetengetriebemechanismus als Drehmomentkombinationsmechanismus verwendet, um eine bessere Ansprechcharakteristik beim seinem Ein- und Ausrücken, nämlich dem Ein- und Auskuppeln der Brennkraftmaschine und des Elektromotors, zu erhalten. Insbesondere kann die Zeit, um den Regenerierungsvorgang des Elektromotors durchzuführen, durch Auskuppeln beider verkürzt werden, wodurch die Regenerierungseffizienz verbessert wird. Zum anderen ist es nicht erforderlich, Fluiddurchgänge, die bei der Flüssigkeitskupplung erforderlich sind, auszubilden noch eine Kupplungsscheibe in Achsrichtung anzuordnen. Folglich ist die Gestaltungsfreiheit größer. Gleichzeitig kann die Länge in Achsrichtung verkürzt sein.
Andererseits sind der Planetengetriebemechanismus als Drehmomentkombinationsmechanismus und der Motor/Generator durch die mit dem Getriebe gekoppelte Trennwand voneinander getrennt. Der Durchmesser der Trennwand ist an dem Endabschnitt auf Seiten des Motors/Generators kleiner, der Elektromagnet der elektromagnetischen Zweiwegekupplung kann in dem Hohlraum angeordnet sein, der in dem Abschnitt mit verringertem Durchmesser abgegrenzt ist, und der Motor/Generator und der Elektromagnet der elektromagnetischen Zweiwegekupplung sind in unmittelbarer Nähe zueinander angeordnet. Insbesondere kann die Verdrahtung beider Energieversorgungsleitungen für den Motor/Generator und den Elektromagneten der elektromagnetischen Zweiwegekupplung erleichtert sein. Außerdem kann die Länge in axialer Richtung verkürzt sein.
Andererseits ist das Sonnenrad des Planetengetriebemechanismus des Drehmomentkombinationsmechanismus mit dem Motor/Generator verbunden, das Hohlrad ist mit der Brennkraftmaschine verbunden, und der Ritzelträger ist mit dem Getriebe verbunden, um das Sonnenrad und den Ritzelträger des Planetengetriebemechanismus durch die elektromagnetische Zweiwegekupplung einzurücken und auszurücken, wobei ein Wälzlager, wie etwa eine Laufwalze, der elektromagnetischen Zweiwegekupplung zwischen dem Sonnenrad und dem Ritzelträger angeordnet ist, um zu ermöglichen, dass die elektromagnetische Zweiwegekupplung in der Nähe des Planetengetriebemechanismus platziert wird. Folglich kann die axiale Länge verkürzt werden.
Außerdem wird beim Übergang aus dem eingerückten Zustand der elektromagnetischen Zweiwegekupplung in den gelösten oder ausgerückten Zustand der Elektromagnet der elektromagnetischen Zweiwegekupplung aberregt. Ferner kann durch Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motors/Generators, um die Motor/Generator-Drehzahl höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl werden zu lassen, der gelöste Zustand des Wälzkörpers, wie etwa der Laufwalze, der bzw. die nicht zwischen den Innenring und den Außenring eingerückt ist, leicht hergestellt werden. Zu dieser Zeit kann der Elektromagnet in den erregten Zustand versetzt sein. Folglich kann die elektromagnetische Kupplung sicher in den gelösten Zustand versetzt werden.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht als auf die oben dargelegte besondere Ausführungsform beschränkt verstanden werden, sondern als alle möglichen Ausführungsformen einschließend, die der Anwendungsbereich in Bezug auf die in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Merkmale und Entsprechungen davon umfasst.

Claims

Parallelhybridfahrzeug, das umfasst: eine Brennkraftmaschine (1); einen Motorgenerator (2) mit den beiden Funktionen eines Generators und eines Motors; ein Getriebe (4); einen Drehmomentkombinationsmechanismus, der ein Ausgangsdrehmoment der Brennkraftmaschine und ein Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators durch einen Planetengetriebemechanismus (21) kombiniert, um Drehmoment auszugeben; Steuermittel zum Steuern des Ausgangsdrehmoments des Motorgenerators und des Drehzustands; und einen elektromagnetischen Zweiwegekupplung-Mechanismus (36), der wahlweise das Einrücken und Ausrücken entsprechender Elemente des Planetengetriebemechanismus (21) steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetengetriebemechanismus (21) des Drehmomentkombinationsmechanismus und der Motorgenerator (2) durch eine Trennwand (23) getrennt sind, die mit einem Getriebegehäuse (24) gekoppelt ist, wobei die Trennwand (23) an einem Endabschnitt auf Seiten des Motorgenerators (2) einen verringerten Durchmesser besitzt, und dass ein Elektromagnet (36a) der elektromagnetischen Zweiwegekupplung (36) innerhalb des Abschnitts mit verringertem Durchmesser der Trennwand (23) angeordnet ist.
Parallelhybridfahrzeug nach Anspruch 1, bei dem ein Sonnenrad (S) des Planetengetriebemechanismus (21) des Drehmomentkombinationsmechanismus mit dem Motorgenerator (2) verbunden ist, ein Hohlrad (R) mit der Brennkraftmaschine (1) verbunden ist, ein Ritzelträger (C) mit dem Getriebe (4) verbunden ist und das Sonnenrad (S) und der Ritzelträger (C) des Planetengetriebemechanismus (21) durch die elektromagnetische Zweiwegekupplung (36) eingerückt und ausgerückt werden.
Parallelhybridfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, bei dem dann, wenn die elektromagnetische Zweiwegekupplung (36) aus der eingerückten Position in die ausgerückte Position verschoben wird, die Steuermittel den Elektromagneten (36a) der elektromagnetischen Zweiwegekupplung (36) aberregen und ein Ausgangsdrehmoment des Motorgenerators (2) so steuern, dass die Drehzahl des Motorgenerators (2) höher als die Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) wird.