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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine funktionelle Kombi-Ausrüstung für ein Kraftfahrzeug.
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2. Beschreibung des einschlägigen Stands
der Technik
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Ein
Beispiel einer solchen Ausrüstung
ist in der
EP 0 645 271 offenbart.
Um den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen zu verbessern, wurden sie
mit einer Leerlauf-Stopp-Funktion
versehen. Aufgrund des Motorstillstands muß bei diesen Kraftfahrzeugen
der Kompressor für
die Klimatisierung im Leerlauf angehalten werden. Die ungeprüfte japanische
Patentanmeldung 2000-229516 offenbart eine Hybrid-Klimaanlage, bei
der der Kompressor für
die Klimatisierung durch einen Elektromotor angetrieben wird, während der
Motor sich im Stillstand befindet. Aufgrund des zusätzlichen
Motors ist dieses System jedoch in seinem Aufbau kompliziert und
zudem teuer.
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Das
US-Patent 5,896,750 offenbart eine bekannte Vorrichtung zur Klimatisierung
eines Fahrzeugs beim Fahren und im geparkten Zustand. Bei dieser
Vorrichtung werden ein Motorgenerator in der Form einer Lichtmaschine
(bzw Alternator) und eines Elektromotors sowie ein Kompressor für die Klimatisierung
während
der Fahrt durch den Motors über eine
Einwegkupplung in Freilauf betrieben. Im geparkten Zustand wird
der Motorgenerator mit Ansteuerströmen versorgt, damit er sich
dreht. Die Antriebskraft wird aufgrund der Funktionsweise der Einwegkupplung
nur an den Kompressor übertragen.
Durch das Vorliegen des Freilaufs nimmt bei dieser Vorrichtung die
Längenabmessung
des Motors in Längsrichtung
zu.
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Daher
besteht die Notwendigkeit, eine Vorrichtung zu schaffen, die die
Klimaanlage und die Lichtmaschine gemeinsam steuert und die über einen
einfachen kostengünstigen
Aufbau ohne Zunahme der Längenabmessung
des Motors in Längenrichtung
und ein verringertes Vibrationsaufkommen verfügt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte funktionelle
Kombi-Ausrüstung
für ein
Kraftfahrzeug zu schaffen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine
funktionelle Kombi-Ausrüstung
für ein
Kraftfahrzeug mit einem Motor vor, wobei die Ausrüstung folgende
Merkmale aufweist:
einen Motorgenerator;
einen Kompressor
zur Klimatisierung;
einen Antriebskraftverteilungsmechanismus
zum Verteilen einer Antriebskraft an einer ersten Achse vom Motor
an eine zweite Achse, die mit dem Motorgenerator gekoppelt ist,
und eine dritte Achse, die mit dem Kompressor gekoppelt ist;
einen
Schaltkupplungsmechanismus zum Verbinden der zweiten Achse mit der
dritten Achse und zum Trennen der zweiten Achse von der dritten
Achse;
einen Sperrmechanismus zum Sperren und Freigeben der
Drehung der dritten Achse; und
eine Steuerungseinheit zum Steuern
der Kraftübertragung
zwischen der ersten und der zweiten Achse, zwischen der ersten und
der dritten Achse und zwischen der zweiten und der dritten Achse
mit Hilfe des Antriebskraftverteilungsmechanismus, des Schaltkupplungsmechanismus,
des Sperrmechanismus und des Wechselrichter, wobei die Steuerungseinheit die
Schaltvorgänge
des Schaltkupplungsmechanismus zwischen dem Einrücken und dem Ausrücken und
des Sperrmechanismus zwischen Sperren und Freigeben der Drehung
der dritten Achse für
eine Anlaßübergangsdauer
des Motors und eine Stoppübergangsdauer
des Motors verhindert (bzw. hemmt).
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung die
funktionelle Kombi-Ausrüstung
basierend auf dem ersten Aspekt vor, wobei die Steuerungseinheit
einen Wechselrichter aufweist und den Motorgenerator betreibt, um
ein Drehmoment vom Motorgenerator an den Kompressor unter Verwendung
des Wechselrichters durch Freigeben der Drehung der dritten Achse
mit Hilfe des Sperrmechanismus und durch Verbinden der zweiten Achse
mit der dritten Achse unter Verwendung des Schaltkupplungsmechanismus
bei Stillstand des Motors zu übertragen,
und wobei die Steuerungseinheit die dritte Achse mit Hilfe des Sperrmechanismus
sperrt und die zweite Achse von der dritten Achse trennt, wenn der
Kompressor weder vom Motor noch vom Motorgenerator angetrieben wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung eine
funktionelle Kombi-Ausrüstung
auf Grundlage des ersten Aspekts vor, wobei die Steuerungseinheit
einen Wechselrichter aufweist und den Betrieb des Kompressors verhindert,
indem der Sperrzustand der dritten Achse durch den Sperrmechanismus
beibehalten wird und die Trennung der zweiten Achse von der dritten
Achse für
die Anlaßübergangsdauer
des Motors beibehalten wird, und den Wechselrichter zum Betreiben
des Motorgenerators im Elektromotormodus betreibt, um den Motor
durch den Antriebskraftverteilungsmechanismus anzutreiben, um den
Motor zu starten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung eine
funktionelle Kombi-Ausrüstung
auf Grundlage des ersten Aspekts vor, wobei die Steuerungseinheit
die Sperrung der Drehung der dritten Achse mit Hilfe des Sperrmechanismus
beibehält
und die Verbindung der zweiten Achse mit der dritten Achse mit Hilfe
des Schaltkupplungsmechanismus für
die Stoppübergangsdauer
beibehält.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein fünfter
Aspekt der vorliegenden Erfindung die funktionelle Kombi-Ausrüstung auf
Grundlage des ersten Aspekts vor, wobei der Antriebskraftverteilungsmechanismus
einen Planetengetriebemechanismus aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung die
funktionelle Kombi-Ausrüstung
auf Grundlage des fünften Aspekts
vor, wobei der Planetengetriebemechanismus einen Träger, der
mit der ersten Achse verbunden ist, ein Hohlrad, das mit der zweiten
Achse verbunden ist, und ein Sonnenrad, das mit der dritten Achse
verbunden ist, aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung eine
funktionelle Kombi-Ausrüstung
für ein
Kraftfahrzeug mit einem Motor vor, die folgende Merkmale aufweist:
einen
Motorgenerator;
einen Wechselrichter zum Betreiben des Motorgenerators
im Elektromotor- und im Generatormodus;
einen Kompressor zur
Klimatisierung;
einen Antriebskraftverteilungsmechanismus zum Verteilen
einer Antriebskraft an einer ersten Achse vom Motor an eine zweite
Achse, die mit dem Motorgenerator gekoppelt ist, und an eine dritte
Achse, die mit dem Kompressor gekoppelt ist;
einen Schaltkupplungsmechanismus
zum Verbinden der zweiten Achse mit der dritten Achse und zum Trennen
der zweiten Achse von der dritten Achse;
einen Sperrmechanismus
zum Sperren und Freigeben der Drehung der dritten Achse; und
eine
Steuerungseinheit zum Steuern der Kraftübertragung zwischen der ersten
und der zweiten Achse, zwischen der ersten und der dritten Achse
und zwischen der zweiten und der dritten Achse mit Hilfe des Antriebskraftverteilungsmechanismus,
des Schaltkupplungsmechanismus, des Sperrmechanismus und des Wechselrichters,
wobei die Steuerungseinheit den Wechselrichter steuert, um den Betrieb
des Motorgenerators im Generatormodus für eine Anlaßübergangsdauer des Kompressors
und eine Stoppübergangsdauer
des Kompressors zu unterdrücken, während der
Motor läuft.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung die
funktionelle Kombi-Ausrüstung
auf Grundlage des siebten Aspekts vor, wobei die Steuerungseinheit
den Motorgenerator betreibt, um ein Drehmoment vom Motorgenerator
an den Kompressor unter Verwendung des Wechselrichters durch Freigeben
der Drehung der dritten Achse unter Verwendung des Sperrmechanismus
und durch Verbinden der zweiten Achse mit der dritten Achse unter
Verwendung des Schaltkupplungsmechanismus zu übertragen, wenn der Motor stillsteht,
und wobei die Steuerungseinheit die dritte Achse mit Hilfe des Sperrmechanismus
sperrt und die zweite Achse mit Hilfe des Schaltkupplungsmechanismus
von der dritten Achse trennt, wenn der Kompressor weder durch den
Motor noch den Motorgenerator angetrieben wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung die
funktionelle Kombi-Ausrüstung
auf Grundlage des siebten Aspekts vor, wobei der Antriebskraftverteilungsmechanismus
einen Planetengetriebemechanismus aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sieht ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung die
funktionelle Kombi-Ausrüstung
auf Grundlage des neunten Aspekts vor, wobei der Planetengetriebemechanismus
einen Träger,
der mit der ersten Achse verbunden ist, ein Hohlrad, das mit der
zweiten Achse verbunden ist, und ein Sonnenrad, das mit der dritten Achse
verbunden ist, aufweist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Aufgabe sowie die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand
der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein Blockdiagramm eines
erfindungsgemäßen Systems
für ein
Kraftfahrzeug;
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2 eine Tabelle von Betriebszuständen in den
jeweiligen erfindungsgemäßen Modi;
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3 ein Flußdiagramm
des Betriebs in dem erfindungsgemäßen System;
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4 ein Flußdiagramm
der Normalmodus-Subroutine, die in 3 gezeigt
ist;
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5 ein Flußdiagramm
der Startermodus-Subroutine, die in 3 gezeigt
ist;
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6 ein Flußdiagramm
der Stoppmodus-Subroutine, die in 3 gezeigt
ist;
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7 die Subroutinen für den Modus
für eine
elektrisch betriebene Klimatisierung, die in 3 gezeigt sind.
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In
den Zeichnungen sind identische oder ähnliche Elemente oder Teile
mit identischen Bezugszeichen versehen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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1 ist ein Blockdiagramm
eines erfindungsgemäßen Systems
für ein
Kraftfahrzeug.
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AUFBAU
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Das
System weist eine funktionelle Kombi-Ausrüstung 4, die mit einer
Kurbelscheibe 12 des Verbrennungsmotors 10 gekoppelt
ist, einen Dreiphasen-Wechselrichter 5 zum Übertragen
einer elektrischen Leistung an den Motorgenerator 440 und zum
Empfangen einer elektrischen Leistung vom Motorgenerator 440,
eine Steuerungseinheit 7 zum Steuern der funktionellen
Kombi-Ausrüstung 4 und des
Wechselrichters 5, (Sekundär-) Batterien 6 und eine
elektrischen Last 8 auf, die von den Batterien 6 mit
Leistung versorgt wird.
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Die
funktionelle Kombi-Ausrüstung 4 weist eine
Antriebsscheibe 410, die mit der Kurbelscheibe 12 des
Verbrennungsmotors 10 mit einem Riemen 3 gekoppelt
ist, einen Planetengetriebemechanismus (Antriebskraftverteilungsmechanismus) 420 mit
einer ersten Achse 421, die mit der Antriebsscheibe 410 gekoppelt
ist, einer zweiten Achse 422, einer dritten Achse 423,
einem Hohlrad 424, einem Träger 425 und einem
Sonnenrad 426 zum Übertragen
eines Drehmoments an der ersten Achse 421 zur zweiten Achse 422 und
zur dritten Achse, den Luftkompressor 450, der mit der
dritten Achse gekoppelt ist, einen Motorgenerator 440,
der mit der zweiten Achse 422 gekoppelt ist, eine Schaltkupplung 430 zum
Verbinden und Trennen der zweiten Achse 422 mit/von der dritten
Achse 423 und einen Sperrmechanismus 460 zum Sperren
und Freigeben der Drehung der dritten Achse 423 auf.
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Im
Planetengetriebemechanismus 420 ist das Hohlrad 424 mit
der zweiten Achse 422 gekoppelt, die mit einem Rotor 441 des
Motorgenerators 440 gekoppelt ist. Der Träger 425 weist
ein kreisförmiges
Bauglied mit einer Achse auf, die mit der Antriebsscheibe 410 durch
die erste Achse 421 gekoppelt ist, das sich um das Sonnenrad 426 dreht
und eine Mehrzahl von kleinen Planetenrädern (nicht gezeigt) drehbar
lagert. Das Sonnenrad 426 ist mit der dritten Achse 423 gekoppelt,
die mit einer Drehachse des Kompressors 450 für die Klimatisierung
verbunden ist. Die dritte Achse 423 kann mit der zweiten Achse 422 durch
die Schaltkupplung 430 gekoppelt werden. Das heißt, daß die dritte
Achse 423 durch die Schaltkupplung 430 selektiv
mit der zweiten Achse 422 gekoppelt werden kann. Zudem
kann die dritte Achse 423 durch den Sperrmechanismus 460 gesperrt
werden. Das heißt,
daß die
dritte Achse 423 durch den Sperrmechanismus 460 selektiv
gesperrt werden kann. Die Schaltkupplung 430 weist eine elektromagnetische
Schaltkupplung auf, die z. B. durch eine Magnetspule angetrieben
wird. Der Sperrmechanismus 460 weist eine elektromagnetische Bremse
oder eine Hydraulikbremse auf. Die Schaltkupplung 430 kann
in den Sperrmechanismus 460 integriert sein. Außerdem können die
Schaltkupplung 430, der Sperrmechanismus 460 und
der Planetengetriebemechanismus 420 integriert sein. Das
Gehäuse
des Planetengetriebemechanismus 420 kann ferner in das
Gehäuse
des Motorgenerators 440 integriert sein.
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Das
Sonnenrad 426 und das Hohlrad 424 stehen mit den
Planetenräder
in Eingriff. Die Planetenräder
werden durch den Träger 425 drehbar
gelagert. Der Träger 425 dreht
sich um das Sonnenrad 426.
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Wie
vorstehend erwähnt
verteilt der Planetengetriebemechanismus 420 eine Antriebskraft (Drehmoment)
an der ersten Achse 421 zur zweiten Achse 422 und
zur dritten Achse 423. Wenn hier die dritte Achse 423 durch
den Sperrmechanismus 460 gesperrt ist und die Schaltkupplung
infolge des Stillstands des Kompressors 450 ausgerückt (getrennt) ist,
wird im wesentlichen die gesamte Antriebskraft (Drehmoment) an der
ersten Achse 421 an die zweite Achse 422 übertragen.
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Da
der Planetengetriebemechanismus 420 hinreichend bekannt
ist, wird auf eine ausführliche Beschreibung
verzichtet.
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Der
Motorgenerator 440 umfaßt einen Permanentmagnet-Synchronmotorgenerator.
Insbesondere weist der Motorgenerator 440 den Rotor 441 mit Permanentmagnetpolen
und einen Stator auf, der dem Rotor 441 gegenüberliegt.
Der Stator ist mit Statorspulen 442 versehen, die im Motormodus
mit Dreiphasenströmen
versorgt werden, die durch den Wechselrichter 5 entsprechend
der Position des Rotors 441 erzeugt werden. In einem Generatormodus bewirkt
der Wechselrichter 5 ein Umschalten zur Umwandlung der
Dreiphasenströme
vom Motorgenerator, der durch den Verbrennungsmotor 10 betrieben wird,
in einen Gleichstrom, der an die Batterien 6 und die elektrische
Last 8 übertragen
wird. Was den Motorgenerator 440 angeht, kann eine andere
Art von Motor mit Erzeugungsfunktion oder ein Generator mit Motorfunktion
verwendet werden.
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Der
Planetengetriebemechanismus 420 kann durch die Schaltkupplung 430 gesteuert
werden. Das heißt,
daß durch
den Betrieb der Schaltkupplung 430 entweder der Betrieb
gewählt
werden kann, bei dem die zweite Achse 422 und die dritte Achse 423 mit
gleicher Drehzahl zusammen gedreht werden, oder der Betrieb gewählt werden
kann, bei dem sie unabhängig
voneinander gedreht werden.
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Der
Kompressor 450 für
die Klimatisierung ist hinreichend bekannt. Daher wird auf eine
ausführliche
Beschreibung desselben verzichtet.
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Die
Steuerungseinheit 7 verfügt über einen Startermodus, einen
Modus für
eine elektrisch betriebene Klimatisierung, einen Normalmodus 1 und
einen Normalmodus 2 und wählt einen dieser Modi entsprechend
der Informationen von einer Verbrennungs motor-Steuerungseinheit
(nicht gezeigt) und einer Klimatisierungs-Steuerungseinheit (nicht
gezeigt) aus, um den Wechselrichter 5, die Schaltkupplung 430 und
den Sperrmechanismus 460 in dem gewählten Modus zu steuern.
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Im
Startermodus startet der Motorgenerator 440 den Verbrennungsmotor 10.
Der Modus für
eine elektrisch betriebene Klimatisierung zeigt an, daß der Motorgenerator 440 den
Kompressor 450 antreibt (ein Drehmoment vom Motorgenerator 440 zum Kompressor 450 übertragen
wird). Im Normalmodus 1 treibt der Motor 10 den
Motorgenerator 440 und den Kompressor 450 an.
Der Normalmodus 2 zeigt an, daß der Motor 10 den
Motorgenerator 440, jedoch nicht den Kompressor 450 antreibt.
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Im
Normalmodus 1 und im Normalmodus 2 besteht die
Möglichkeit
einer Energieentnahme aus der Rotationsträgheit durch den Motorgenerator 440 und
den Kompressor 450 oder beim Abbremsen nur durch den Motorgenerator 440.
Zudem ist eine Drehmomentunterstützung
durch Antreiben des Motorgenerators 440 bei Beschleunigung
im Normalmodus 1 und im Normalmodus 2 möglich. Wenn
der Kompressor 450 betrieben wird, tritt in diesem Zustand
zudem durch Abschalten des Kompressors 450 eine erhöhte Beschleunigung
ein.
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BETRIEB
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2 zeigt eine Tabelle der
Betriebszustände
in den jeweiligen Modi.
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STARTERMODUS
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Wenn
der Motor 10 aus dem Leerlauf-Stopp-Zustand gestartet wird,
geht das System in den Startermodus. Im Startermodus wird der Sperrmechanismus 430 zum
Sperren der dritten Achse 423 betrieben.
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Dadurch
wird eine Drehung der dritten Achse 423 und des Sonnenrads 426 verhindert,
so daß die Drehachse
des Motorgenerators 440 mit der Antriebsscheibe 440 durch
das Hohlrad 424, die Planetenräder und den Träger 425 mechanisch
gekoppelt wird. In diesem Zustand betreibt die Steuerungseinheit
den Wechselrichter 5 im Motormodus, um den Motorgenerator 440 anzutreiben,
um an den Motor 10 ein Anlaßdrehmoment zu übertragen,
so daß der Motor 10 startet.
Weil die Drehzahl des Trägers 425 niedriger
ist als die des Hohlrads 424, wird das durch den Motorgenerator 440 erzeugte
Drehmoment erhöht,
um an den Motor 10 ein größeres Anlaßdrehmoment zu übertragen.
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NORMALMODUS 2
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Im
Normalmodus 2 wird durch den Motorgenerator 440,
der durch den Motor 10 angetrieben wird, eine Stromerzeugung
ermöglicht.
In diesem Modus rückt
die Steuerungseinheit 7 die Schaltkupplung 430 aus
und sperrt die dritte Achse 423 mit dem Sperrmechanismus 460 und
steuert den Wechselrichter 5, um eine elektrische Leistung
zu erzeugen. Insbesondere bewirkt der Wechselrichter 5 Schalt- und
Gleichrichtvorgänge
für die Übertragung
eines Gleichstroms an die Batterien 6 und an verschiedene elektrische
Lasten 8 im Kraftfahrzeug. In diesem Verbindungszustand
ist es zudem möglich,
durch Antreiben des Motorgenerators 440 mit der elektrischen Leistung
der Batterien 6 eine Drehmomentunterstützung zu ermöglichen.
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MODUS FÜR EINE ELEKTRISCH
BETRIEBENE KLIMATISIERUNG
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Dieser
Modus ermöglicht
einen Betrieb des Kompressors 450 während des Anhaltens des Motors 10.
In diesem Modus verbindet die Steuerungseinheit 7 die zweite
Achse 422 mit der dritten Achse 423 durch den
Schaltkupplungsmechanismus 430 und gibt den Sperrmechanismus 460 frei
und treibt den Motorgenerator 430 im Motormodus an. Dadurch wird
die erste Achse 421 des Planetengetriebemechanismus 420 aufgrund
der Reibung im Motor 10 angehalten. Somit wird das durch
den Motorgenerator 440 erzeugte Drehmoment an den Kompressor 450 durch
den Planetengetriebemechanismus 420 über das Hohlrad 424,
die Planetenräder,
das Sonnenrad 426 und die dritte Achse 423 sowie
durch den Schaltkupplungsmechanismus 430 übertragen.
In diesem Zustand überträgt der Wechselrichter 6 die Dreiphasenströme an den
Motorgenerator 440, um das für die Drehung des Kompressors 450 bei
einer gewünschten
Drehzahl erforderliche Drehmoment zu erhalten.
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NORMALMODUS 1
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Während der
Motor läuft,
erzeugt der Motorgenerator 440 wie vorstehend erwähnt eine
elektrische Leistung. Ist es erforderlich, den Kompressor 450 weiter
zu betreiben, versetzt die Steuerungseinheit 7 die Schaltkupplung 430 in
einen Einrückzustand
und gibt den Sperrmechanismus 460 frei. Dadurch wird die
Drehzahl der ersten Achse 421 an die der dritten Achse
des Planetengetriebes 420 angeglichen. Somit dreht der
Motor 10 den Motorgenerator 440 und den Kompressor 450 mit
der gleichen Drehzahl. Hier ist es auch möglich, die Drehmomentunterstützung durch
Antreiben des Motorgenerators 440 mit der elektrischen
Leistung von den Batterien 6 bereitzustellen.
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3 stellt ein Flußdiagramm
des Betriebsablaufs im System (ein Flußdiagramm der Hauptroutine)
dar.
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Durch
Einschalten des Zündschalters
wird dieser Betrieb gestartet (Schritt 1000). Ein Mikroprozessor 7a in
der Steuerungseinheit 7 initialisiert bei Schritt 1001 die
darin enthaltenen notwendigen Betriebsabschnitte und prüft, ob der
Motor 10 bei Schritt 1002 den Betrieb einstellt.
Wenn NEIN bei Schritt 1002, wird die Verarbeitung bei Schritt 1006 fortgesetzt.
Wenn der Motor 10 den Betrieb einstellt, prüft der Mikroprozessor 7a,
ob eine Anforderung zum Beenden der Leerlauf-Stopp-Funktion vorliegt,
d. h. eine Anforderung zum Starten des Motors bei Schritt 1003.
Wenn JA bei Schritt 1003, wird die Verarbeitung bei einer
Startermodus-Subroutine 1004 fortgesetzt. Nach der Startermodus-Subroutine 1004 wird die
Verarbeitung bei einer Normalmodus-Subroutine 1005 fortgesetzt
und schreitet weiter zu Schritt 1010.
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Wenn
NEIN bei Schritt 1003, wird die Verarbeitung bei Schritt 1008 fortgesetzt.
Stellt der Motor 10 den Betrieb nicht ein, prüft der Mikroprozessor 7a bei
Schritt 1002, ob eine Anforderung für einen Motorstopp bei Schritt 1006 vorliegt.
Wenn NEIN, wird die Verarbeitung bei Schritt 1005 fortgesetzt.
Wenn JA, führt
der Mikroprozessor 7a eine Stoppmodus-Subroutine 1007 aus.
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Nach
der Stopp-Subroutine 1007 und wenn NEIN bei Schritt 1003,
beurteilt der Mikroprozessor 7a anhand eines Signals von
einer Klimatisierungs-Steuerungseinheit (nicht gezeigt) bei Schritt 1008,
ob eine Anforderung zum Antreiben des Kompressors 450 vorliegt.
Wenn NEIN bei Schritt 1008, wird die Verarbeitung bei Schritt 1010 fortgesetzt. Wenn
JA bei Schritt 1008, führt
der Mikroprozessor 7a eine Subroutine 1009 für eine elektrisch
betriebene Klimatisierung aus. Anschließend wird die Verarbeitung
bei Schritt 1010 fortgesetzt. Bei Schritt 1010 prüft der Mikroprozessor 7a,
ob der Zündschalter ausgeschaltet
ist. Wenn AUS, wird die Verarbeitung beendet. Wenn EIN, kehrt die
Verarbeitung zu Schritt 1002 zurück.
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NORMALMODUS-SUBROUTINE
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4 stellt ein Flußdiagramm
der Normalmodus-Subroutine 1005 dar, die Betriebsabläufe des Normalmodus 1 und
Normalmodus 2 umfaßt.
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Bei
Schritt 1101 stellt der Mikroprozessor 7a das
Drehmoment für
den Motorgenerator 440 aufgrund des Zustands der Batterien 6 und
der elektrischen Lasten 8 im Kraftfahrzeug durch die Motorsteuerungseinheit
ein. Bei Schritt 1102 prüft der Mikroprozessor 7a,
ob der Kompressor 450 durch den Motor 10 angetrieben
wird. Wenn NEIN, prüft
der Mikroprozessor 7a, ob bei Schritt 1103 eine
Anforderung zum Antreiben des Kompressors 450 vorliegt. Wenn
NEIN, kehrt die Verarbeitung zu der in 3 gezeigten Hauptroutine zurück. Wenn
JA bei Schritt 1103, verhindert der Mikroprozessor die
Erzeugung einer elektrischen Leistung durch den Motorgenerator 440 bei
Schritt 1104 und gibt den Sperrmechanismus 460 bei
Schritt 1105 frei. Anschließend rückt der Mikroprozessor 7a die
Schaltkupplung bei Schritt 1106 ein und ermöglicht dem
Motorgenerator 440, bei Schritt 1107 eine elektrische
Leistung zu erzeugen, und die Verarbeitung kehrt zur Hauptroutine
zurück.
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Bei
Schritt 1102 prüft
der Mikroprozessor 7a, wenn der Kompressor 450 arbeitet,
ob eine Anforderung zum Antreiben des Kompressors bei Schritt 1108 vorliegt.
Wenn JA, kehrt die Verarbeitung zur Hauptroutine in 3 zurück.
Wenn NEIN, (Anforderung zum Abstellen der Klimatisierung) verhindert
der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1109 die Erzeugung
einer elektrischen Leistung durch den Motorgenerator 440,
rückt bei
Schritt 1110 die Schaltkupplung 430 aus und sperrt
die dritte Achse 423 mit dem Sperrmechanismus 460 bei
Schritt 1111. Anschließend
ermöglicht
der Mikroprozessor 7a dem Motorgenerator 440,
bei Schritt 1112 eine elektrische Leistung zu erzeugen
und anschließend
kehrt die Verarbeitung zur Hauptroutine zurück.
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Wie
vorstehend erwähnt,
kann durch ein Verhindern der Erzeugung einer elektrischen Leistung durch
den Motorgenerator 440 für die Schaltdauer des Sperrmechanismus 460 zwischen
Sperren und Freigeben und für
die Schaltdauer der Schaltkupplung 430 zwischen Ein- und
Ausrücken,
ein weiches Schalten des Sperrmechanismus 460 und der Schaltkupplung 430 ermöglicht werden.
Zudem kann, anstatt den Betrieb des Motorgenerator 440 zu verhindern,
der Betrieb des Motorgenerators 440 unterdrückt werden
(Verhindern des Betriebs oder Reduzieren des Wirkungsgrads). Genauer
gesagt steuert die Steuerungseinheit 7 die Spannungsvektoren, die
an den Motorgenerator 442 übertragen werden, um die Menge
an erzeugter Leistung zu mindern.
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STARTERMODUS
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5 zeigt die Betriebsabläufe der
Startermodus-Subroutine 1004.
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Bei
Schritt 1201 überprüft der Mikroprozessor 7a,
ob der Kompressor 450 durch den Motorgenerator 440 angetrieben
wird. Wenn NEIN, setzt der Mikroprozessor das Flag fac zurück, was
anzeigt, daß der
Kompressor 450 bei Schritt 1202 arbeitet. Bei
Schritt 1203 beurteilt der Mikroprozessor 7a aufgrund
der Signale von der Klimatisierungs-Steuerungseinheit, ob eine Anforderung
zum Betreiben des Kompressors 450 vorliegt. Wenn JA bei
Schritt 1203, setzt der Mikroprozessor 7a das
Flag fac bei Schritt 1204. Wenn NEIN, wird die Verarbeitung
bei Schritt 1208 fortgesetzt, wobei Schritt 1204 umgangen
wird.
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Wenn
der Kompressor 450 bei Schritt 1201 arbeitet,
setzt der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1205 das
Flag fac auf „1" und führt ein
Verhindern des Betriebs des Klimaanlagebetriebs bei Schritt 1206 aus. Anschließend wartet
der Mikroprozessor 7a darauf, daß die Drehzahl des Motorgenerators 440 bei Schritt 1207 null
erreicht. Wenn ein Anhalten der Drehung des Motorgenerators 440 bestätigt wird
sowie nach den Schritten 1203 und 1204, sperrt
der Mikroprozessor 7a die dritte Achse 423 mit
dem Sperrmechanismus 460, um die Drehung der dritten Achse 423 des
Planetengetriebemechanismus 420 bei Schritt 1208 zu
stoppen. Anschließend
verhindert der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1220 die
Schaltvorgänge
des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460.
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Anschließend betreibt
der Mikroprozessor 7a den Motorgenerator 440 im
Motormodus, um den Motor bei Schritt 1209 zu starten, bis
die Drehzahl des Motors 10 bei Schritt 1210 einen
vorbestimmten Wert übersteigt.
Anschließend
ermöglicht
der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1211 der Motorsteuerungseinheit
(nicht gezeigt), nach Bedarf die Kraftstoffzuführung und die Zündsteuerung
auszuführen.
Anschließend
wartet der Mikroprozessor 7a, bis der Motor einen perfekten
Verbrennungszustand erreicht hat, d. h., bis die Drehzahl bei Schritt 1212 die
sich selbst erhaltende Drehzahl erreicht hat. Anschließend ermöglicht der
Mikroprozessor 7a bei Schritt 1221 die Schaltvorgänge des
Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460. Dann
prüft der
Mikroprozessor 7a bei Schritt 1213 das Flag fac.
Beträgt
das Flag fac null, denn dies bedeutet, daß es nicht notwendig ist, den
Kompressor 450 zu betreiben, rückt der Mikroprozessor 7a den Schaltkupplungsmechanismus 430 bei
Schritt 1214 aus, und die Verarbeitung wird bei Schritt 1218 fortgesetzt.
Hierbei wurde der Sperrmechanismus bei Schritt 1208 in
den Sperrzustand versetzt, so daß die Vorbereitungen für den Übergang
in den Normalmodus 2, der in 2 und 3 gezeigt ist, getroffen
sind.
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Beträgt bei Schritt 1213 das
Flag fac „1", denn dies bedeutet,
daß es
erforderlich ist, den Kompressor 450 zu betreiben, gibt
der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1216 den Sperrmechanismus
frei und versetzt bei Schritt 1217 die Schaltkupplung 430 in
den Einrückzustand,
um den Kompressor 450 zu betreiben, und die Verarbeitung
wird bei Schritt 1218 fortgesetzt. Somit sind die Vorbereitungen
für den Übergang
in den Normalmodus 1 getroffen, der in 2 gezeigt ist. Bei Schritt 1218 steuert
der Mikroprozessor 7a den Motorgenerator 440 (Wechselrichter 5), um
die notwendige elektrische Leistung zu erzeugen.
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In
der in 5 gezeigten Subroutine 1004 wurde
der Betriebszustand des Kompressors 450 nach dem Start
des Motors 10 entsprechend dem Betriebszustand des Kompressors 450 kurz
vor dem Start des Motors 10 bestimmt, der durch Beenden des
Leerlauf-Stopps bewirkt wird. Es ist jedoch auch möglich, den
Betrieb des Kompressors 450 für die Motorstartdauer zu verhindern,
die durch Beenden des Leerlaufstopps bewirkt wird. Nach dem Starten des
Motors 10 prüft
der Mikroprozessor 7a dann erneut die Notwendigkeit, den
Kompressor 450 anzutreiben, um zu bestimmen, ob der Kompressor 450 aufgrund
des Prüfergebnisses
betrieben werden soll.
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Durch
die vorstehenden Betriebsabläufe können Vibrationen
und Lärm
reduziert werden, denn dadurch wird ein Umschalten zwischen den
Betriebszuständen
des Sperrmechanismus 460 aufgehoben, und die Schaltkupplung 430 wird
für die
Anlaßübergangsdauer
des Motors 10 am Betrieb gehindert (Schritte 1209 bis 1212).
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STOPPMODUS
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6 zeigt die Stoppmodus-Subroutine 1007.
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Bei
Schritt 1301 prüft
der Mikroprozessor 7a, ob der Kompressor 450 durch
den Motorgenerator 440 betrieben wird. Wenn NEIN bei Schritt 1301, setzt
der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1303 das Flag fac
zurück,
was bedeutet, daß der
Kompressor 450 arbeitet, und beurteilt dann anhand des
Signals von der Klimatisierungs-Steuerungseinheit (nicht gezeigt),
ob eine Anforderung zum Betreiben des Kompressors 450 bei
Schritt 1304 vorliegt. Wenn JA, setzt der Mikroprozessor 7a bei
Schritt 1305 das Flag fac auf „1". Wenn NEIN, wird die Verarbeitung bei
Schritt 1306 unter Umgehung von Schritt 1305 fortgesetzt.
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Wenn
bei Schritt 1301 der Kompressor 450 arbeitet,
setzt der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1302 das
Flag fac auf „1", gibt den Sperrmechanismus
bei Schritt 1306 frei und versetzt die Schaltkupplung 430 bei
Schritt 1307 in einen eingerückten Zustand. Im Anschluß daran
verhindert der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1320 die
Schaltvorgänge
des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460.
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Danach
befiehlt der Mikroprozessor 7a der Motorsteuerungseinheit
(nicht gezeigt) bei Schritt 1308, die Kraftstoffzuführung zu
stoppen, um so den Motor 10 anzuhalten. Dann steuert der
Mikroprozessor 7a den Motorgenerator 440, um bei
Schritt 1309 ein regeneratives Bremsdrehmoment zu erzeugen, bis
der Motor 10 bei Schritt 1310 anhält. Wenn
der Motor 10 bei Schritt 1310 anhält, steuert
der Mikroprozessor 7a den Wechselrichter 5, um
die Erzeugung des regenerativen Bremsdrehmoments bei Schritt 1311 abzustellen.
Anschließend
ermöglicht der
Mikroprozessor 7a die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus 430 und
des Sperrmechanismus 460 bei Schritt 1321.
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Dann
prüft der
Mikroprozessor 7a bei Schritt 1312 das Flag fac.
Wenn das Flag fac „1" beträgt, beurteilt
der Mikroprozessor 7a, ob eine Anforderung zum Betreiben
des Kompressors 450 vorliegt. Anschließend wird die Verarbeitung
beim Modus für
die elektrisch betriebene Klimatisierung bei Schritt 1313 fortgesetzt.
Beträgt
das Flag fac „0", kehrt die Verarbeitung
zur Hauptroutine unter Umgehung von Schritt 1313 zurück.
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Hierbei
ist es in dem in 6 gezeigten Stopp-Modus
auch möglich,
den Betrieb des Motorgenerators 440 vor Schritt 1306 anzuhalten.
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Da
der Motor 10 durch das Lastdrehmoment des Kompressors 450 und
das Erzeugungsdrehmoment des Motorgeneratos 450 abgebremst
wird, stellt der Motor 10, wie vorstehend erwähnt, unmittelbar den
Betrieb ein. Da außerdem
ein Schalten des Sperrmechanismus 460 und der Schaltkupplung 430 für die Stopp-Übergangsdauer
des Motors 10 (Schritte 1320 bis 1321)
verhindert wird, können
Vibrationen und Lärm
reduziert werden.
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MODUS FÜR ELEKTRISCH
BETRIEBENE KLIMATISIERUNG
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7 zeigt die Subroutinen 1009 und 1313 für den Modus
für eine
elektrisch betriebene Klimatisierung.
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Zunächst gibt
der Mikroprozessor 7a den Sperrmechanismus 460 bei
Schritt 1401 frei und versetzt die Schaltkupplung 430 bei
Schritt 1402 in den eingerückten Zustand. Somit kann der
Motorgenerator 440 den Kompressor 450 antreiben.
Anschließend
steuert der Mikroprozessor 7a das Drehmoment des Motorgenerators 440,
um so die Drehzahl des Kompressors 450 an die Drehzahl
anzugleichen, die aufgrund der Anforderung von der Klimatisierungssteuerungseinheit
bei Schritt 1403 ermittelt wurde.
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MODIFIZIERUNGEN
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Bei
dieser Ausführungsform
wird der Planetengetriebemechanismus 420 als der Drehmomentverteilungsmechanismus
verwendet. Die vorstehenden Betriebsabläufe können jedoch auch durch einen Differentialgetriebemechanismus
vorgenommen werden. Zudem kann der Planetengetriebemechanismus 420 vom
Ravigneaux-Typ sind. Von der ersten bis zur dritten Achse kann die
Schaltkupplung 430 außerdem
zwischen jeweils zwei Achsen eine Verbindung herstellen.
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Wie
vorstehend erwähnt,
steuert die Steuerungseinheit 7 die Kraftübertragung
zwischen der ersten Achse 421 und der zweiten 422,
zwischen der ersten Achse 421 und der dritten Achse 423 und
zwischen der zweiten Achse 422 und der dritten Achse 423 mit
Hilfe des Planetengetriebemechanismus 420, des Schaltkupplungsmechanismus 430,
des Sperrmechanismus 460 und des Wechselrichters 5.
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Außerdem verhindert
die Steuerungseinheit 7 die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus 430 zwischen
dem Ein- und Ausrücken
und des Sperrmechanismus 460 zwischen dem Sperren und dem
Freigeben für
eine Anlaßübergangsdauer
des Motors 10 (Schritte 1220–1221) und eine Stoppübergangsdauer
des Motors 10 (Schritte 1321–1321). In anderen
Worten behält
die Steuerungseinheit 7 den zuvor existierenden Zustand
des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460 für die Anlaßübergangsdauer
des Motors und die Stoppübergangsdauer
des Motors 10 bei.
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Genauer
gesagt verhindert die Steuerungseinheit 7 den Betrieb des
Kompressors 450, indem die Sperre der dritten Achse 423 mit
dem Sperrmechanismus 460 beibehalten (gehalten) wird und
indem die Trennung des zweiten Achse 422 von der dritten
Achse 423 für
die Anlaßübergangsdauer
des Motors 10 beibehalten (gehalten) wird, und sie betreibt
den Wechselrichter 5, um den Motorgenerator 440 im
Motormodus zum Antreiben des Motors durch den Planetengetriebemechanismus 420 zu
betreiben, um den Motor 10 zu starten. Dies ist darin begründet, daß, wenn
die Schaltvorgänge
des Schaltkupplungsmechanismus 430 zwischen dem Ein- und Ausrücken und
des Sperrmechanismus 460 zwischen Sperren und Freigeben
für die
Anlaßübergangsdauer
des Motors 10 und die Stoppübergangsdauer des Motors 10 vorgenommen
werden, das Ausmaß von
Vibrationen und Lärm
für Personen,
die sich in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs befinden, zunimmt, da
das Verhältnis
der Drehzahlen der jeweiligen Achsen in der funktionellen Kombi-Ausrüstung rasch
variiert.
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Außerdem verhindert
die Steuerungseinheit 7 durch den Wechselrichter 5 den
Betrieb des Motorgenerators 440 oder unterdrückt den
Erzeugungsbetrieb des Motorgenerators 440 im Generatormodus (im
Motormodus bei der Drehmomentunterstützung) für eine Anlaßübergangsdauer des Kompressors 450 und
eine Stoppübergangsdauer
des Kompressors 450, während
der Motor 10 läuft.
Dies macht ein Variieren der Drehzahl der zweiten Achse 422 sehr
einfach, während
zwischen den Zuständen
des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460 geschaltet
wird, so daß die
Drehmomentverteilung zwischen den jeweiligen Achsen im Antriebskraftübertragungsmechanismus
reibungslos variiert werden kann. Dementsprechend können Lärm und Vibrationen
reduziert werden. Hierbei kann die Unterdrückung des Betriebs des Motorgenerators 440 (Wechselrichter 5)
schrittweise beim regenerativen Betrieb und beim Drehmomentunterstützungsbetrieb
erfolgen. Die Unterdrückung
des Erzeugungsbetriebs geschieht durch Stoppen des Erzeugungsbetriebs
oder Reduzieren des Grads des Erzeugungsbetriebs.