DE60130713T2

DE60130713T2 - Fahrzeugsteuerung

Info

Publication number: DE60130713T2
Application number: DE60130713T
Authority: DE
Inventors: Naoto Toyota-shi Aichi-ken Suzuki; Toshifumi Toyota-shi Aichi-ken Takaoka; Takashi Toyota-shi Aichi-ken Suzuki; Makoto Toyota-shi Aichi-ken Yamazaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2008-07-03
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: JP4040241B2; EP1177928B1; US6687580B2; DE60130713D1; CN1401515A; KR20020012120A; CN1281434C; EP1177928A3; EP1177928A2; JP2002047963A; US20020019687A1

Description

1. Bereich der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugsteuerung mit einer Vielzahl von Antriebskraftquellen und einem Anlasser zum Starten einer Spezifischen von der Vielzahl von Antriebskraftquellen, und ist in der Lage zum Stoppen und Starten einer spezifischen Antriebskraftquelle basierend auf den vorgeschriebenen Bedingungen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Gewöhnlicherweise ist ein Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einem Motorgenerator als Antriebskraftquellen versehen. In diesem Hybridfahrzeug, wenn das Brennkraftmaschinendrehmoment hinsichtlich der erforderlichen Antriebskraft nicht ausreichend ist, wird der Motorgenerator als ein elektrischer Motor betrieben, um das zusätzliche Drehmoment für die erforderliche Antriebskraft vorzusehen. Andererseits, wenn überschüssiges Brennkraftmaschinendrehmoment hinsichtlich der erforderlichen Antriebskraft erzeugt wird, wird der Motorgenerator als ein Generator betrieben, um das überschüssige Brennkraftmaschinendrehmoment in elektrische Energie für eine Rückgewinnung umzuwandeln. Daher kann der Betriebszustand der Brennkraftmaschine gesteuert werden, um ungeachtet der Schwankung der erforderlichen Antriebskraft eine ausgezeichnete Kraftstoffeffizienz zu erreichen.
Eine japanische Patentoffenlegungsschrift HEI 9-209790 beschreibt ein Beispiel einer Brennkraftmaschinenstoppsteuerung eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem Motorgenerator als Antriebskraftquellen. Das Hybridfahrzeug, das in dieser Offenlegungsschrift beschrieben ist, hat einen Motorgenerator, eine Kupplung, eine Übersetzung und ein Differentialgetriebe in einem Kraftübertragungsweg von der Brennkraftmaschine zu den Rädern. Falls alle von den folgenden Bedingungen, d. h. automatischen Stoppbedingungen, erfüllt sind, während das Fahrzeug angehalten ist, wird die Brennkraftmaschine automatisch angehalten: eine vorgeschriebene Zeit ist verstrichen, seit das Fahrzeug gestoppt wurde; die Bremse ist aktiviert; und eine Batterie zum Zuführen elektrischer Energie zu dem Motorgenerator hat eine vorgeschriebene Lademenge oder mehr. Falls wenigstens eine der folgenden Bedingungen, d. h. automatische Startbedingungen, erfüllt sind, während die Brennkraftmaschine in dem automatisch gestoppten Zustand ist, wird die Brennkraftmaschine erneut gestartet: die Bremse wurde gelöst oder der Ladebetrag der Batterie wurde unter den vorgeschriebenen Wert abgesenkt.
Der Motorgenerator ist eine rotierende Maschine, die als ein Generator oder ein elektrischer Motor wirkt, und der Rotor von dieser ist an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt. Deshalb sind die folgenden Steuerungen möglich: der Motorgenerator wird mit der Brennkraftmaschinenleistung angetrieben, um elektrische Energie zu erzeugen; und, während eines Rollens des Fahrzeugs, wird der Motorgenerator mit der Kraft der Räder angetrieben, um elektrische Energie (regenerative Bremssteuerung) zu erzeugen. Die folgenden Steuerungen sind ebenfalls möglich: unter Verwendung der Leistung, die von der Batterie zugeführt wird, wird der Motorgenerator als ein elektrischer Motor angetrieben, um das resultierende Drehmoment an die Räder zu übertragen; und die Brennkraftmaschine wird durch den Motorgenerator gestartet.
Vorausgesetzt, dass die automatischen Stoppbedingungen erfüllt sind, kann die Brennkraftmaschinenstoppsteuerung der vorangehend erwähnten Offenlegungsschrift die Brennkraftmaschine automatisch stoppen, selbst wenn die Wiederanlauffähigkeit der Brennkraftmaschine herabgesetzt wurde. In diesem Fall kann die Brennkraftmaschine nicht neu gestartet werden, um dadurch ein Fahren des Fahrzeugs unmöglich zu machen.
Gemäß der JP(A) 2000-145493 , die den Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert, verhindert ein Steuergerät einen automatischen Brennkraftmaschinenanhaltevorgang, wenn ein Start einer Brennkraftmaschine durch wenigstens einen von den beiden Generatoren nicht ausgeführt werden kann.
EP-A-0 768 203 offenbart, dass das Steuergerät eine spezielle Steuerungsvorrichtung hat, die in dem Fall eines Ausfalls des elektrischen Generators betätigt wird, zum Verhindern der Auswahl der Elektrizität erzeugenden Antriebsart und ein Wählen einer Brennkraftmaschinenantriebsart, um die Brennkraftmaschine zum Antreiben des Motorfahrzeugs mit einer erforderlichen Leistung zu betreiben, selbst wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist.
JP(A) 09-26605 offenbart, dass, wenn ein Ausfall erkannt wird, eine Kraftumschalteinrichtung und ein Schalter gesteuert werden, um ein Laufen eines Räderwerks oder ein Laden einer Batterie durch einen normalen Motor, Generator und Stromrichter fortzuführen.
US 5 713 814 A offenbart ein Steuerungssystem für eine Fahrzeugantriebseinheit. Gemäß diesem Dokument kann ein Steuergerät eine Betriebsart gemäß einem Batteriezustand zwischen einer parallelen Hybridbetriebsart und einer Leistungsaufteilungsbetriebsart und einer Brennkraftmaschinenbetriebsart schalten. Die letztere Betriebsart tritt ein, wenn ein Batterieladezustand unterhalb eines akzeptablen Werts ist, d. h. die Brennkraftmaschine nicht gestartet werden kann. Dann wird der Antrieb einzig durch die Brennkraftmaschine bereitgestellt und der Betrieb eines Motorgenerators wird in den erzeugenden Zustand geschaltet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Fahrzeugsteuerung vorzusehen, die eine verlässliche Startfähigkeit einer Antriebskraftquelle sicherstellt.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Fahrzeugsteuerung gemäß Anspruch 1 erreicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen werden gemäß den abhängigen Ansprüchen ausgeführt.
Die Erfindung ist in Anbetracht der vorangehend erwähnten Probleme erfolgt. Die Erfindung sieht eine Fahrzeugsteuerung und ein Fahrzeugsteuerverfahren vor, die eine Unfähigkeit verhindern können, eine Antriebskraftquelle neu zu starten.
Eine Fahrzeugsteuerung gemäß einem ersten exemplarischen Aspekt der Erfindung steuert ein Fahrzeug, das eine Vielzahl von Antriebskraftquellen zum Übertragen von Drehmoment an ein Rad und einen Anlasser zum Starten einer ersten Antriebskraftquelle von der Vielzahl von Antriebskraftquellen hat. Die erste Antriebskraftquelle wird gestoppt, wenn eine vorgeschriebene Stoppbedingung erfüllt ist, und die gestoppte erste Antriebskraftquelle wird durch den Anlasser gestartet, wenn eine vorgeschriebene Neustartbedingung erfüllt ist. Es wird ebenfalls bestimmt, ob eine Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle durch den Anlasser herabgesetzt wurde. Wenn bestimmt wird, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle herabgesetzt wurde, wird ein Anhalten der ersten Antriebskraftquelle verhindert, selbst wenn die vorgeschriebene Stoppbedingung erfüllt ist.
Gemäß dem ersten exemplarischen Gesichtspunkt, wenn die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle herabgesetzt wurde, wird ein automatisches Stoppen der ersten Antriebskraftquelle verhindert, selbst wenn die vorgeschriebene Stoppbedingung erfüllt ist. Entsprechend kann das Unvermögen, die erste Antriebskraftquelle neu zu starten, am hervorgerufen werden gehindert werden.
Wenn bestimmt wird, während die erste Antriebskraftquelle angehalten ist, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle durch den Anlasser herabgesetzt wurde, kann die erste Antriebskraftquelle durch ein Übertragen von Leistung von einer anderen Antriebskraftquelle als der ersten Antriebskraftquelle an die erste Antriebskraftquelle gestartet werden.
Gemäß diesem Aufbau, wenn die Fähigkeit des Anlassers, die erste Antriebskraftquelle zu starten, herabgesetzt ist, während die erste Antriebskraftquelle angehalten ist, wird die erste Antriebskraftquelle mit der Kraft der anderen Antriebskraftquelle als der ersten Antriebskraftquelle gestartet.
Wenn bestimmt wurde, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle aufgrund einer Verschlechterung der Krafterzeugungsfunktion des Anlassers herabgesetzt wurde, wird der elektrische Energieverbrauch durch die elektrische Antriebskraftquelle niedrig gehalten bzw. unterdrückt.
Gemäß diesem Aufbau wird der elektrische Energieverbrauch durch die elektrische Antriebskraftquelle niedrig gehalten bzw. unterdrückt, wenn die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle aufgrund einer Verschlechterung in der Krafterzeugungsfunktion des Anlassers herabgesetzt wurde. Entsprechend kann das Fehlen der elektrischen Energie, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle verbraucht wird, verhindert werden.
Darüber hinaus kann, wenn die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle aufgrund einer Verschlechterung der Krafterzeugungsfunktion des Anlassers herabgesetzt wurde, die Energieerzeugungsfunktion einer zweiten Antriebskraftquelle von der Vielzahl von Antriebskraftquellen verwendet werden, um die elektrische Energie, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle verbraucht wird, zu erzeugen. Daher kann die elektrische Leistung, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle verbraucht wird, ergänzt werden.
Der Anlasser und die zweite Antriebskraftquelle können eine Funktion haben, um elektrische Energie, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle verbraucht wird, zu erzeugen. Wenn bestimmt wird, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle aufgrund einer Verschlechterung der Krafterzeugungsfunktion des Anlassers herabgesetzt wurde, kann die Energieerzeugungsfunktion der zweiten Antriebskraftquelle verwendet werden, um die elektrische Leistung, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle verbraucht wird, zu erzeugen.
Gemäß dieser Anordnung wird ein Energieerzeugungszustand der zweiten Antriebskraftquelle basierend auf einem Ladezustand der elektrischen Energie gesteuert, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle verbraucht wird. Entsprechend kann die elektrische Energie, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle verbraucht wird, zuverlässiger ergänzt werden.
Die exemplarischen Aspekte der Erfindung sind nicht auf die vorangehend beschriebene Fahrzeugsteuerung begrenzt. Z. B. sind andere exemplarische Aspekte der Erfindung auf ein Fahrzeug mit einer Fahrzeugsteuerung und ein Fahrzeugssteuerverfahren gerichtet.
Die vorangehenden und/oder weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die angefügten Zeichnungen ersichtlich, in welchen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu kennzeichnen, und wobei
1 ein Flussdiagramm ist, das eine Ausführungsform einer Fahrzeugsteuerung gemäß der Erfindung darstellt;
2 ein Diagramm ist, das einen Antriebsstrang und ein Steuersystem von diesem in einem Hybridfahrzeug zeigt, auf das die Erfindung angewendet ist;
3 ein Diagramm ist, das ein beispielhaftes Kennfeld zum Steuern eines Antreibens und Stoppens einer Brennkraftmaschine und eines Motorgenerators in dem Hybridfahrzeug von 2 zeigt; und
4 ein Diagramm ist, das eine andere Anordnung des Antriebsstrangs in dem Hybridfahrzeug zeigt, auf das die Erfindung angewendet ist.
Hiernach werden Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen beschrieben. 2 zeigt ein Antriebssystem eines Hybridfahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Genauer gesagt, sind eine Brennkraftmaschine 1 und ein Motorgenerator 2 als Antriebskraftquellen vorgesehen. Die Brennkraftmaschine 1 ist ein Gerät zum Abgeben von Leistung bzw. Energie, die durch Kraftstoffverbrennung erzeugt wird. Eine Brennkraftmaschine, z. B. eine Benzinbrennkraftmaschine, eine Dieselbrennkraftmaschine oder eine LPG-(verflüssigtes Erdölgas bzw. Autogas)Brennkraftmaschine kann als Brennkraftmaschine 1 eingesetzt werden. Der Einfachheit halber wird in der vorliegenden Ausführungsform angenommen, dass eine Benzinbrennkraftmaschine als Brennkraftmaschine 1 verwendet ist. Die Brennkraftmaschine 1 hat eine Zündvorrichtung 3, ein Kraftstoffeinspritzsystem 4, ein Kühlsystem 5, ein elektronisches Drosselventil 6 und dgl.
Eine Kraftübertragungswelle 9 ist durch eine Kupplung 8 an eine Kurbelwelle 7 der Brennkraftmaschine 1 gekoppelt. Z. B. kann eine Reibkupplung, hydraulische Kupplung oder elektromagnetische Kupplung als Kupplung 8 verwendet werden. Wenn eine hydraulische Kupplung als Kupplung 8 verwendet wird, hat diese Kupplung einen Drehmomentwandler mit einer Funktion, das Drehmoment zu verstärken, das von einem Eingangselement an ein Ausgangselement übertragen wird, und eine Wandlerüberbrückungskupplung, die eingerückt oder ausgerückt ist, um die Kraftübertragungszustände zwischen dem eingangsseitigen Element und dem ausgangsseitigen Element zu schalten.
Der Motorgenerator 2 funktioniert sowohl als ein elektrischer Motor zum Empfangen elektrischer Leistung und Abgeben von Drehmoment als auch als ein Generator. Z. B. kann ein eingebauter Permanentmagnetsynchronmotor als ein Motorgenerator 2 verwendet werden. Ein Rotor (nicht gezeigt) des Motorgenerators 2 ist an die Kraftübertragungswelle 9 gekoppelt.
Die Kraftübertragungswelle 9 ist an die Eingangswellenseite einer Übersetzung 10 an dem der Kupplung 8 gegenüberliegenden Ende gekoppelt. Die Übersetzung 10 ist eine automatische Übersetzung, die ihr Übersetzungsverhältnis automatisch steuern kann. Die automatische Übersetzung kann entweder eine gestufte Übersetzung oder eine stetig variable Übersetzung sein.
Ein Motorgenerator 12, der Leistung an die Kurbelwelle 7 übertragen kann, ist ebenfalls vorgesehen. Der Motorgenerator 12 funktioniert sowohl als ein elektrischer Motor zum Empfangen elektrischer Leistung und Abgeben von Leistung (d. h. Drehmoment) als auch als ein Generator zum Umwandeln von mechanischer Energie in elektrische Leistung. Z. B. kann ein eingebauter Permanentmagnetsynchronmotor als ein Motorgenerator 2 verwendet werden. Ein eingebauter Permanentmagnetsynchronmotor kann als ein Motorgenerator 12 verwendet werden. Ein Kraftübertragungsmechanismus, z. B. eine Kette oder ein Riemen, ist in dem Kraftübertragungsweg zwischen dem Motorgenerator 12 und der Kurbelwelle 7 vorgesehen.
Der Motorgenerator 2 wird hauptsächlich als ein Elektromotor verwendet, wohingegen der Motorgenerator 12 hauptsächlich als ein Generator verwendet wird. Entsprechend haben die Motorgeneratoren 2 und 12 verschiedene Auslegungen und Eigenschaften (z. B. Anzahl der Spulenwicklungen). Z. B. entsprechend einem zweidimensionalen Kennfeld (nicht gezeigt), das die Beziehung zwischen dem Drehmoment und der Drehzahl zeigt, haben die Motorgeneratoren 2 und 12 verschiedene Eigenschaften, wenn sie als ein Elektromotor betrieben werden. Genauer gesagt, wenn die Motorgeneratoren 2 und 12 als ein Elektromotor verwendet werden, ist das Drehmoment des Motorgenerators 2 höher als das des Motorgenerators 12 in einem vorgeschriebenen, niedrigen Drehzahlbereich.
In Bezug auf die Drehzahl, die das Drehmoment abgeben kann, ist der Motorgenerator 12 in der Lage zum Abgeben des Drehmoments hinauf zu einem höheren Drehzahlbereich als der Motorgenerator 2. Es soll verstanden werden, dass, da die Motorgeneratoren 2 und 12 verschiedene Eigenschaften bezüglich der Beziehung der Drehzahl und dem Drehmoment haben, wie vorangehend beschrieben ist, sie verschiedene Krafterzeugungseigenschaften haben, wenn sie als ein Generator betrieben werden.
Eine Batterie 15 ist durch Wechselrichter bzw. Umwandler 13 bzw. 14 mit den Motorgeneratoren 2 und 12 verbunden. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 16 ist mit den Wechselrichtern 13, 14 und der Batterie 15 verbunden. Die Zündvorrichtung 3 und das Kraftstoffeinspritzsystem 4 werden ebenfalls mit der elektrischen Leistung der Batterie 15 betrieben. Die ECU 16 ist aus einem Mikrocomputer gebildet, der als seine Hauptkomponenten eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU oder eine MPU (Mikroverarbeitungseinheit)), eine Speichervorrichtung (RAM (random access memory) und ROM (read only memory)) und eine Eingabe-/Ausgabe(I/O)-Schnittstelle umfasst. Die ECU 16 empfängt Signale von verschiedenen Komponenten, die folgende aufweisen: ein Signal von einem Brennkraftmaschinengeschwindigkeitssensor 17; ein Signal von einem Kühlwassertemperatursensor 18; ein Signal von einem Zündschalter 19; ein Signal von einem Einlassluftmengensensor 20; ein Signal, das einen Ladezustand (SOC) der Batterie 15 zeigt; ein Signal eines Klimaanlagenschalters 21; ein Signal eines Schaltpositionssensors 22; ein Signal eines Fußbremsenschalters 23; ein Signal eines Gaspedalöffnungssensors bzw. Beschleunigeröffnungssensors 24; ein Signal eines Drosselöffnungssensors 25; ein Signal eines Eingangsdrehzahlsensors 26 der Übersetzung 10; und ein Signal eines Ausgangsdrehzahlsensors 27 der Übersetzung 10. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird basierend auf dem Signal des Ausgangsdrehzahlsensors 27 berechnet.
Die ECU 16 gibt Signale ab, die folgende umfassen: ein Signal zum Steuern der Zündvorrichtung 3; ein Signal zum Steuern des Kraftstoffeinspritzsystems 4; ein Signal zum Steuern der Öffnung des elektronischen Drosselventils 6; ein Signal zum Steuern der Motorgeneratoren 2 und 12 durch die jeweiligen Wechselrichter 13 und 14; ein Signal zu einem Stellglied 28 zum Steuern eines Einrückens/Ausrückens der Kupplung 8; und ein Signal an ein hydraulisches Steuergerät 29 zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses der Übersetzung 10.
Die strukturelle Entsprechung zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der Erfindung ist wie folgt: die Brennkraftmaschine 1 und der Motorgenerator 2 entsprechend den Antriebskraftquellen der Erfindung; die Brennkraftmaschine entspricht einer ersten Antriebskraftquelle der Erfindung; die Motorgeneratoren 2 und 12, eine Batterie 15 und Wechselrichter 13, 14 entsprechend einem Anlasser bzw. Starter der Erfindung; und der Motorgenerator 2 entspricht einer zweiten Antriebskraftquelle der Erfindung.
In dem Hybridfahrzeug mit dem vorangehend erwähnten Aufbau wird das gesamte Fahrzeug basierend auf Eingangssignalen zu der ECU 16 und vorab gespeicherten Daten in der ECU 16 gesteuert. Z. B. kann der Zündschalter 19 jede der Betätigungspositionen erfassen: Sperre (AUS), zusätzlich bzw. mithelfend, AN und START. Wenn der Zündschalter 19 der Reihe nach die AN- und START-Positionen erfasst, wird eine Brennkraftmaschinenstartanforderung erzeugt. Als Reaktion auf die Brennkraftmaschinenstartanforderung wird der Motorgenerator 12 angetrieben, so dass die Leistung von dem Motorgenerator 12 eine Anfangsumdrehung der Brennkraftmaschine 1 verursacht. Darüber hinaus werden eine Zündsteuerung und eine Kraftstoffeinspritzsteuerung jeweils durch die Einspritzvorrichtung 3 und das Kraftstoffeinspritzsystem 4 durchgeführt, so dass die Brennkraftmaschine 1 sich selbständig dreht. Wenn ein Antreiben von Nebenaggregaten, wie z. B. einem Klimaanlagenkompressor (nicht gezeigt) nicht erforderlich ist und die Batterie 15 einen vorgeschriebenen Ladebetrag oder mehr hat, wird die Brennkraftmaschine 1 nach einer vorgeschriebenen Zeit vom Starten der Brennkraftmaschine 1 automatisch gestoppt.
Während eines Fahrens des Fahrzeugs wird die erforderliche Brennkraftmaschinenabgabe basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Gaspedalöffnung bzw. Beschleunigeröffnung berechnet, und die Brennkraftmaschinengeschwindigkeit wird von einer Kurve der optimalen Kraftstoffeffizienz (nicht gezeigt) erhalten. Dann wird sowohl eine Öffnung des elektronischen Drosselventils 6 gesteuert, um die Brennkraftmaschinenleistung zu steuern, als auch das Übersetzungsverhältnis der Übersetzung 10, um die Brennkraftmaschinendrehzahl zu steuern. In einem niedrigen Lastbereich mit einer schwachen Brennkraftmaschineneffizienz wird die Brennkraftmaschine 1 gestoppt und das Fahrzeug läuft mit dem Drehmoment des Motorgenerators 2.
3 zeigt ein exemplarisches Kennfeld, in welchem ein Brennkraftmaschinenantriebsbereich und ein Motorgenerator(MG)-Antriebsbereich definiert sind unter Verwendung der Beschleunigeröffnung und einer Fahrzeuggeschwindigkeit als Parameter. Der Brennkraftmaschinenantriebsbereich bedeutet, dass das Brennkraftmaschinendrehmoment an die Räder 11 übertragen wird, und der Motorgeneratorantriebsbereich bedeutet, dass das Drehmoment des Motorgenerators 2 an die Räder 11 übertragen wird. In 3 ist der Motorgeneratorantriebsbereich definiert, um einem relativ leichten bzw. niedrigen Lastzustand zu entsprechen (d. h. der Zustand, in dem die Verwendung der Brennkraftmaschine 1 als eine Antriebskraftquelle die Kraftstoffeffizienz herabsetzen würde), wie beim Starten des Fahrzeugs. Der Brennkraftmaschinenantriebsbereich ist definiert, um dem Fahrzustand während einer exzellenten Brennkraftmaschineneffizienz zu entsprechen.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und Beschleunigeröffnung dem Motorgeneratorantriebsbereich entsprechen, d. h. wenn eine vorgeschriebene Stoppbedingung erfüllt ist, wird die Brennkraftmaschine 1 ohne Rücksicht auf das Signal des Zündschalters 19 automatisch gestoppt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit und Beschleunigeröffnung zu dem Brennkraftmaschinenantriebsbereich hin verschoben werden, während die Brennkraftmaschine 1 in dem automatisch gestoppten Zustand ist, d. h. wenn eine vorgeschriebene Neustartbedingung erfüllt ist, wird die Brennkraftmaschine 1 gestartet. Daher wird ein System zum automatischen Stoppen und Neustarten der Brennkraftmaschine 1 basierend auf den Kenndaten von 3 als ein Wirtschaftlichkeitsfahrsystem bezeichnet.
Im Wesentlichen wird in 3 die Brennkraftmaschine 1 in dem Brennkraftmaschinenantriebsbereich unabhängig angetrieben, wohingegen der Motorgenerator 2 in dem Motorgeneratorantriebsbereich unabhängig angetrieben wird. Wenn das Brennkraftmaschinendrehmoment in dem Brennkraftmaschinenantriebsbereich hinsichtlich der erforderlichen Antriebskraft nicht ausreichend ist, wird der Motorgenerator 2 als ein elektrischer Motor angetrieben, um das Brennkraftmaschinendrehmoment auszugleichen. In der vorliegenden Ausführungsform können die Brennkraftmaschine 1 und Motorgenerator 2 angetrieben und gestoppt werden, basierend auf anderen Bedingungen als die des Kennfelds von 3. Solch eine Steuerung wird später beschrieben werden.
Falls der Ladungsbetrag der Batterie 15 nicht ausreichend ist, wird die Brennkraftmaschinenabgabe erhöht und der Motorgenerator 12 wird als ein Generator betrieben, so dass die Batterie 15 mit der sich daraus ergebenden Leistung geladen werden kann. Während einer Verzögerung (d. h. Freilauf bzw. Rollen) des Fahrzeugs wird die Kraft der Räder 11 an den Motorgenerator 2 übertragen und der Motorgenerator 2 wird als ein Generator betrieben, um die Batterie 15 mit der sich ergebenden elektrischen Leistung zu laden. Dadurch kann eine regenerative Bremskraft erzeugt werden. In jeder der vorangehenden Steuerungen kann die Kupplung 8 eingerückt werden, um Brennkraftmaschinendrehmoment an die Räder 11 zu übertragen, und die Kupplung 8 ausgerückt werden, um den Motorgenerator 2 unabhängig anzutreiben und sein Drehmoment an die Räder 11 zu übertragen.
Während eines Nutzbremsens bzw. regenerativen Bremsens mit dem Motorgenerator 2 ist die Kupplung 8 ausgerückt, so dass die Energieerzeugungseffizienz des Motorgenerators 2 verbessert werden kann. In der vorliegenden Ausführungsform ermöglicht ein Einrücken der Kupplung 8 der Brennkraftmaschine 1, mit der Kraft des Motorgenerators 2 gestartet zu werden. Mit anderen Worten kann die Brennkraftmaschine 1 entweder mit dem Motorgenerator 12, der getrennt von der Antriebskraftquelle des Fahrzeugs vorgesehen ist, oder dem Motorgenerator 2, der als die Antriebskraftquelle des Fahrzeugs dient, gestartet werden.
Hiernach wird ein Beispiel eines Startens und Stoppens der Brennkraftmaschine 1 basierend auf der Startfähigkeit der Brennkraftmaschine 1 in Verbindung mit dem Flussdiagramm von 1 beschrieben werden. Basierend auf dem Eingangssignal an die ECU 16 bestimmt die ECU 16 zuerst, ob die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine 1 herabgesetzt wurde (Schritt S1). Die Bestimmung von Schritt S1 wird gemacht basierend darauf, ob die Batterie 15 einen vorgeschriebenen Ladungsbetrag oder weniger hat, ob ein System zum Starten der Brennkraftmaschine 1 ausgefallen ist und dgl. Falls NEIN in Schritt S1, kehrt das Programm zum Start zurück. Mit anderen Worten wird die Brennkraftmaschine automatisch gestoppt und neu gestartet gemäß der vorangehend erwähnten Steuerung.
Falls JA in Schritt S1, wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschinendrehzahl NE Null übersteigt (Schritt S2). Falls JA in Schritt S2, kann das folgende Problem auftauchen: wenn einmal die Brennkraftmaschine 1 basierend auf dem Antriebskraftquellensteuerkennfeld von 3 automatisch gestoppt wird, kann die Brennkraftmaschine 1 nicht länger neu gestartet werden, selbst wenn die Neustartbedingungen erfüllt sind. Deshalb wird die folgende Steuerung ausgeführt: zuerst wird ein "Kennzeichen zum Gestatten der Brennkraftmaschine in dem Leerlaufzustand gestoppt zu werden (d. h. in dem Zustand, in dem das Gaspedal nicht getreten ist)" ausgeschaltet (Schritt S3). Mit anderen Worten wird das Wirtschaftlichkeitsfahrsystem von einem automatischen Anhalten der Brennkraftmaschine 1 abgehalten. Entsprechend kann das Unvermögen, die automatisch gestoppte Brennkraftmaschine 1 neu zu starten, und daher das Unvermögen, das Fahrzeug anzutreiben, verhindert werden.
Dann wird ein "Kennzeichen zum Abhalten des Motorgenerators 2 vom verwendet Werden, um das Brennkraftmaschinendrehmoment auszugleichen, das hinsichtlich des erforderten Drehmoments nicht ausreichend ist (Drehmomentunterstützungsverhinderungszeichen)" angeschaltet (Schritt S4). Selbst wenn das Brennkraftmaschinendrehmoment hinsichtlich des erforderlichen Drehmoments nicht ausreichend ist, während der Motorgenerator angetrieben oder angehalten ist, wird entsprechend dem Antriebskraftquellensteuerkennfeld von 3 der Motorgenerator 2 von einem als Elektromotor Angetrieben werden abgehalten. Dies hält die Strommenge der Batterie 15 nieder, die durch den Motorgenerator 2 verbraucht wird. Mit anderen Worten, falls die bejahende Bestimmung in Schritt S1 basierend auf der Tatsache gemacht ist, dass die Batterie 15 aufgrund eines Ausfalls eines Motorgenerators 12 nicht geladen werden kann, kann eine weitere Verminderung der elektrischen Energie der Batterie 15 durch Schritt S4 verhindert werden.
Dann wird die Brennkraftmaschinenabgabe erhöht, während der Motorgenerator 2 als ein Generator betrieben wird, um dadurch die Batterie 15 mit der resultierenden elektrischen Energie (Schritt S5) zu laden. Dann kehrt das Programm zum Start zurück. In Schritt S5 wird die Energieerzeugungsmenge des Motorgenerators 2 entsprechend der Summe der erforderlichen Energieerzeugungsmenge basierend auf dem Ladungsbetrag der Batterie 15 und Motorverlusten gesteuert. Die erforderte Energieerzeugungsmenge bezieht sich hierin auf die Energieerzeugungsmenge zum Erhöhen des Ladungsbetrags der Batterie 15 auf einen Wert, der zum Starten der Brennkraftmaschine 1 durch Antreiben des Motorgenerators 12 mit elektrischer Leistung fähig ist.
Der Motorgenerator 2 hat eine niedrigere Energieerzeugungseffizienz als jene des Motorgenerators 12 aufgrund des Unterschieds im Aufbau und Kenndaten. Da die Kraft der Räder 11 durch die Übersetzung 10 an den Motorgenerator 2 übertragen wird, werden Energieverluste erzeugt. Aus diesen Gründen werden die Motorgeneratoren 2 und 12 unterschiedlich gesteuert, selbst wenn dieselbe erforderliche Energieerzeugungsmenge erhalten werden soll. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Motorverluste entsprechend solch eines Unterschiedes in einer Energieerzeugungssteuerung hinzugefügt. Dies ermöglicht es der erforderlichen Ladungsmenge verlässlich und effizient sichergestellt zu sein.
Falls NEIN in Schritt S2, bestimmt die ECU 16, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit Null übersteigt (Schritt S6). Falls JA in Schritt S6, d. h. falls in dem Motorgeneratorantriebsbereich, wird die Kupplung 8 eingerückt, und die Brennkraftmaschine 1 wird mit der Kraft des Motorgenerators 2 gestartet (Schritt S7). Dann schreitet das Programm zu Schritt S3 fort. Entsprechend wird das Wirtschaftlichkeitsfahrsystem vom automatischen Stoppen der Brennkraftmaschine 1 abgehalten.
Genauer gesagt, falls die positive bzw. bejahende Bestimmung in Schritt S1 gemacht wird, basierend auf der Tatsache, dass die Brennkraftmaschine 1 aufgrund eines Ausfalls des Motorgenerators 12 nicht gestartet werden kann, wird die Brennkraftmaschine 1 mit der Kraft des Motorgenerators 2 gestartet, wenn die Steuerung von dem Motorgeneratorantriebsbereich in den Brennkraftmaschinenantriebsbereich geschaltet wird. Jedoch, falls der Motorgenerator 2 fortdauernd unabhängig angetrieben wird, wird die elektrische Leistung der Batterie 15 reduziert, um es dadurch möglicherweise unmöglich zu machen, die Brennkraftmaschine 1 durch den Motorgenerator 2 zu starten. Solch ein Problem kann durch ein vorausgehendes Starten der Brennkraftmaschine 1 verhindert werden.
Falls NEIN in Schritt S6, bestimmt die EECU 16, basierend auf der Beschleunigeröffnung, ob eine Beschleunigungsanforderung vorliegt (Schritt S8). Falls JA in Schritt S8, schreitet das Programm zu Schritt S7 fort. Der Grund, warum das Programm von Schritt S8 zu Schritt S7 fortschreitet, ist derselbe wie der Grund, warum das Programm von Schritt S6 zu Schritt S7 fortschreitet. Falls NEIN in Schritt S8, schreitet das Programm zu Schritt S3 fort.
4 ist ein Diagramm, das einen anderen Aufbau des Hybridfahrzeugs zeigt. In der Ausführungsform von 4 ist die Kupplung 8 zwischen der Kurbelwelle 7 und der Brennkraftmaschine 1 und der Eingangsseite der Übersetzung 10 vorgesehen. Der Rotor des Motorgenerators 2 ist über die Kraftübertragungswelle 9 mit der Ausgangsseite der Übersetzung 10 verbunden. Die Räder 11 sind auf der gegenüberliegenden Seite der Übersetzung 10 mit der Kraftübertragungswelle 9 verbunden. In 4 kann das gleiche Steuerungssystem wie das von 4 verwendet werden, um die Motorgeneratoren 2, 12, die Brennkraftmaschine 1, die Übersetzung 10 und die Kupplung 8 zu steuern. Das Steuerungsbeispiel von 1 kann ebenfalls auf die Ausführungsform von 4 angewendet werden. Daher kann gesagt werden, dass die vorliegende Ausführungsform eine sog. Notlaufsteuerung ist, die das Wirtschaftlichkeitsfahrsystem von einem automatischen Stoppen der Brennkraftmaschine 1 abhält, wenn die Startfähigkeit der Brennkraftmaschine 1 herabgesetzt ist.
In der dargestellten Ausführungsform ist das Steuergerät (die elektronische Steuereinheit 16) als ein programmierter Allzweckcomputer ausgeführt. Es wird von Fachleuten eingesehen, dass das Steuergerät unter Verwendung eines integrierten Schaltkreises für einen einzigen Spezialzweck (z. B. ASIC) ausgeführt sein kann mit einem Haupt- oder Zentralbearbeitungsabschnitt für eine Gesamtheit, eine Systemebenensteuerung und separaten Abschnitten, die einem Ausführen verschiedener unterschiedlicher, spezifischer Berechnungen, Funktionen und anderen Prozessen unter einer Steuerung des Zentralverarbeitungsabschnitts zugeordnet sind. Das Steuergerät kann eine Vielzahl von getrennt zugeordneten oder programmierbar integrierten oder anderen elektronischen Schaltkreisen oder Vorrichtungen sein (z. B. fest verdrahtete elektronische oder logische Schaltkreise, wie z. B. Einzelelementschaltkreise, oder programmierbare logische Vorrichtungen, wie z. B. PLDS, PLAS, PALS oder dgl.). Das Steuergerät kann unter Verwendung eines geeignet programmierten Allzweckcomputers ausgeführt sein, z. B. einem Mikroprozessor, einem Mikrocontroller oder einer anderen Prozessorvorrichtung (CPU oder MPU), entweder alleine oder mit Verbindung mit einem oder mehreren peripheren (z. B. integrierter Schaltkreis) Daten und Signal verarbeitenden Vorrichtungen. Im Allgemeinen kann irgendeine Vorrichtung oder ein Zusammenbau von Vorrichtungen, auf welchen ein endlicher Zustandsautomat beruht, der zum Ausführen der hierin beschriebenen Programme fähig ist, als das Steuergerät verwendet werden. Eine verteilt verarbeitende Architektur kann für eine maximale Daten/Signalverarbeitungsfähigkeit und -geschwindigkeit verwendet werden.
Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen von dieser beschrieben wurde, soll verstanden werden, dass die Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen oder Konstruktionen begrenzt ist. Die Erfindung ist im Gegenteil gedacht, um verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken.

Claims

Fahrzeugsteuerung zum Steuern eines Fahrzeugs mit einer Vielzahl von Antriebskraftquellen zum Übertragen eines Drehmoments an ein Rad, wobei die Vielzahl von Antriebskraftquellen wenigstens eine erste Antriebskraftquelle (1) und eine zweite Antriebskraftquelle hat; und einen Anlasser (2, 12, 13, 14, 15) zum Starten der ersten Antriebskraftquelle (1) und mit einer Funktion zur Energieerzeugung und zum Speichern von elektrischer Energie, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle (1) verbraucht wird, und elektrischer Energie, die zum Antreiben der zweiten Antriebskraftquelle (2) verbraucht wird; wobei die Steuerung (6) die erste Antriebskraftquelle (1) anhält, wenn eine vorgeschriebene Stoppbedingung erfüllt ist, und die gestoppte erste Antriebskraftquelle (1) durch den Anlasser (2, 12, 13, 14, 15) startet, wenn eine vorgeschriebene Neustartbedingung erfüllt ist; bestimmt, ob eine Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle (1) durch den Anlasser (2, 12, 13, 14, 15) herabgesetzt wurde, und wenn die Steuerung (S1) bestimmt, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle (1) herabgesetzt wurde, verhindert die Steuerung (S3) ein Stoppen der ersten Antriebskraftquelle (1), sogar wenn die vorgeschriebene Stoppbedingung erfüllt ist; dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Steuerung (S1) bestimmt, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle (1) aufgrund einer Herabsetzung in der Energieerzeugungsfunktion des Anlassers (15) herabgesetzt wurde, die Steuerung (S4) einen elektrischen Energieverbrauch durch die zweite Antriebskraftquelle (2) unterdrückt.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Steuerung (S1, S2) bestimmt, während die erste Antriebskraftquelle (1) gestoppt ist, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle (1) durch den Anlasser (2) herabgesetzt wurde, die Steuerung (S7) die erste Antriebskraftquelle (1) durch Übertragen von Energie der zweiten Antriebskraftquelle (2) auf die erste Antriebskraftquelle (1) startet.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Abtriebsdrehmoment der ersten Antriebskraftquelle (1) hinsichtlich eines erforderlichen Drehmoments für die erste Antriebskraftquelle (1) unzureichend ist, die Steuerung die zweite Antriebskraftquelle (2) antreibt, um das Abtriebsdrehmoment zu ersetzen, und wenn die Steuerung (S1) bestimmt, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle (1) aufgrund einer Verminderung in der Menge an elektrischer Leistung, die in dem Anlasser (15) gespeichert ist, herabgesetzt wurde, verhindert die Steuerung (S4) ein Antreiben der zweiten Antriebskraftquelle (2), sogar wenn das Abtriebsdrehmoment der ersten Antriebskraftquelle (1) hinsichtlich des erforderlichen Drehmoments für die erste Antriebskraftquelle (1) unzureichend ist.
Steuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasser (15) eine Funktion hat, um elektrische Leistung zu speichern, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle (1) verbraucht wird, und die zweite Antriebskraftquelle (2) eine Funktion hat, um elektrische Leistung zu erzeugen, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle (1) verbraucht wird, und wenn die Steuerung (S1) bestimmt, dass die Startfähigkeit der ersten Antriebskraftquelle (1) aufgrund einer Verminderung in einer Menge an elektrischer Leistung, die in dem Anlasser gespeichert ist, herabgesetzt wurde, verwendet die Steuerung (S5) die Energieerzeugungsfunktion der zweiten Antriebskraftquelle (2), um die elektrische Leistung zu erzeugen, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle (1) verbraucht wird.
Steuerung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (S5) eine Funktion hat, um einen Energieerzeugungszustand der zweiten Antriebskraftquelle (2) basierend auf der Menge der elektrischen Leistung zu steuern, die in dem Anlasser (15) gespeichert ist, die zum Starten der ersten Antriebskraftquelle (1) verbraucht wird.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebskraftquelle eine Brennkraftmaschine (1) ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebskraftquelle ein elektrischer Generator (2) ist.
Steuerung nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlasser eine Batterie (15) hat.