DE602004012517T2

DE602004012517T2 - Vorrichtung zur Steuerung der Antriebsleistung eines Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE602004012517T2
Application number: DE602004012517T
Authority: DE
Inventors: Koji c/o Fuji Jukogyo Kabushiki Kais Matsuno
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: US20050103551A1; JP2005145334A; US6945347B2; EP1533166B1; DE602004012517D1; EP1533166A2; JP4146784B2; EP1533166A3

Description

HINTERGRUND DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsleistungsregler für ein Hybridfahrzeug mit einem Motorgenerator, der zu einem Antriebssystem mit einer Kraftmaschine hinzugefügt ist.
Vor einem Hintergrund von Anliegen bezüglich Umweltschutz und Energiesparen wird in letzter Zeit dem Hybridfahrzeug Aufmerksamkeit geschenkt, bei dem dem Antriebssystem mit einer Kraftmaschine ein Motorgenerator hinzugefügt ist. Das Hybridfahrzeug dieser Art koppelt den Motorgenerator als Leistungsquelle für das Antriebssystem selektiv an die Kraftmaschine und sieht dadurch verschiedene Modi vor, wie beispielsweise einen Fahrmodus des Verwendens einer/s oder beider der Kraftmaschine und des Motorgenerators, einen Leistungsquellen-Bremsmodus des Verwendens einer/s oder beider der Kraftmaschine und des Motorgenerators und einen Energieregenerierungsmodus der Verwendung des Motorgenerators während Bremsvorgängen. Für das Hybridfahrzeug dieser Art werden, zusätzlich zum Fahrzeug mit Zweiradantrieb, das nur die Vorder- oder die Hinterräder als seine Antriebsräder nutzt, Entwicklungen in einem Fahrzeug mit Allradantrieb (AWD) gemacht, das eine Antriebsleistung sowohl an die Vorder- als auch die Hinterräder überträgt. Es wurde ein derartiges AWD-Fahrzeug vorgeschlagen, das mit einem Antriebsleistungsregler ausgestattet ist, um Regelung für eine Verteilung eines Drehmoments, je nach Bedarf, auf die Vorder- und die Hinterräder oder das rechte oder das linke der Vorder- bzw. der Hinterräder vorzusehen.
In der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift 2000-43696 ist ein Beispiel eines derartigen AWD-Fahrzeugs beschrieben. Bei dem Fahrzeug handelt es sich nicht um ein 4 WD mit Zentraldifferential, bei dem ein Ausgangsdrehmoment über ein Zwischengetriebe von der Kraftmaschine an ein Zentraldifferential übertragen wird und dann mit einem durch das Zentraldifferential definierten Verhältnis an das Vorder- und das Hinterradantriebssystem.
Das heißt, der Motorgenerator, der regelbar und variabel ein Antriebsdrehmoment oder ein regeneratives Bremsdrehmoment hinzufügt, ist zwischen die Kraftmaschine und das Zwischengetriebe gekoppelt und das Zentraldifferential ist mit einer Differentialbegrenzungskupplung ausgestattet. Die Konfiguration lässt zu, dass das Einrücken der am Zentraldifferential vorgesehenen Differentialbegrenzungskupplung justiert werden kann, wodurch das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern geregelt wird. Gemäß dem Drehmoment-Verteilungsverhältnis wird das Gesamtantriebsmoment bzw. die Summe des Kraftmaschinendrehmoments und des Antriebs- bzw. Bremsdrehmoments vom Motorgenerator zwischen den Vorder- und den Hinterrädern aufgeteilt.
Das heißt, in dem Zustand, in dem die Kupplung zum Begrenzen der Funktion des Zentraldifferentials gelöst ist, lässt die Anordnung zu, dass das Drehmoment mit einem bestimmten Drehmoment-Verteilungsverhältnis (z. B. Vorderräder: Hinterräder = 3:7) an die Vorder- und die Hinterräder verteilt wird, das durch die Übersetzung des Zentraldifferentials definiert ist. Eine Justierung des Einrückens der Kupplung ermöglicht die variable Regelung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern von dem bestimmten Drehmoment-Verteilungsverhältnis bis zu einem Drehmoment-Verteilungsverhältnis (z. B. Vorderräder: Hinterräder = 5:5), bei dem sich die Kupplung in einem Direktkupplungszustand befindet.
Gemäß denn vorangehend erwähnten Stand der Technik ist es möglich, das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern kontinuierlich zu variieren, z. B. von dem Verhältnis, bei dem die Hinterräder zu viel des Drehmoments haben, beispielsweise 3:7, bis zum Verhältnis 5:5, bei dem sich die Vorder- und die Hinterräder in einem Direktkupplungszustand befinden. Es ist jedoch nicht möglich, das Drehmoment-Verteilungsverhältnis vom Verhältnis 5:5 zu mehr als diesem kontinuierlich zu verändern. Um jedoch das optimale Drehmoment-Verteilungsverhältnis unter verschiedenen Fahrbedingungen zu erhalten, beispielsweise stellt die Drehmomentverteilung, die mehr als 5:5 an die Vorderräder ist, eine stabile Fahrt während der Geradeausfahrt bei konstanter Geschwindigkeit oder beim Bergabfahren sicher. Wenn die Drehmomentverteilung an die Hinterräder größer gemacht wird, stellt dies Anfahr- und Beschleunigungsverhalten bei einer Beschleunigung, wie beispielsweise einem Anfahren des Fahrzeugs sicher. Es ist daher erforderlich, dass das Drehmoment-Verteilungsverhältnis in einem großen Bereich verändert werden kann, beispielsweise von einem Verhältnis von weniger als 5:5 zu einem Verhältnis von mehr als 5:5.
Nun nehme man an, dass bei Kurvenfahrt oder beim Fahren auf einer Straße mit niedrigem Reibungskoeffizienten μ eine Differenz in einer Rotation zwischen der Vorderrad- und der Hinterradausgangskomponente des Zentraldifferentials auftritt. In diesem Fall ermöglicht der vorangehend erwähnte Stand der Technik, dass die Kupplung ein differentialbegrenzendes Drehmoment nach Bedarf erzeugt, um das Übertragungsdrehmoment auf der Seite mit niedriger Rotationsgeschwindigkeit als das Differentialwiderstands-Drehmoment zu erhöhen, wodurch das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern verändert wird. Das heißt, gemäß dem Stand der Technik kann das Drehmoment in Abwesenheit der Differenz in einer Rotationsgeschwindigkeit zwischen der Vorderrad- und der Hinterradausgangskomponente des Zentraldifferentials nicht zwischen den Vorder- und den Hinterrädern verschoben werden, während das Drehmoment auf der Seite der höheren Rotationsgeschwindigkeit nicht erhöht werden kann, ohne die höhere Rotationsgeschwindigkeit zu verändern. Wenn bei einer Annahme verschiedener Situationen, um das Fahrverhalten zu verbessern, eine aktive Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zwangsweise versucht wird, gibt es dementsprechend ein Problem, bei dem eine Begrenzung des Versuchs auftreten kann.
Des Weiteren beschränkt im vorangehend erwähnten Stand der Technik die Differentialbegrenzungskupplung differentielle Rotationen, um die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses vorzunehmen, wodurch natürlich ein Abfall in einer Differentialfunktion mit der Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses bewirkt wird. Das heißt, der Stand der Technik bedeutet eine Einschränkung, dass das Drehmoment-Verteilungsverhältnis in einem Fall, in dem die Differentialfunktion benötigt wird, nicht aktiv verändert werden kann. Es kann daher ein Problem auftreten, dass die Einschränkung das Ausführen der aktiven Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses gemäß verschiedener Situationen gefährdet, wodurch die Zahl der Regelungsvariationen der Drehmomentverteilung verringert wird.
Nun wird die Beziehung zwischen der Funktionalität des Hybridfahrzeugs gekoppelt mit dem Motorgenerator und der Drehmoment-Verteilungsverhältnisregelung genauer betrachtet. Da die Differentialbegrenzungskupplung des Zentraldifferentials eine Regelung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses vorsieht, wird im vorangehend erwähnten Stand der Technik die Regelung getrennt von der durch den Motorgenerator bereitgestellten Regelung des Antriebs bzw. des regenerativen Bremsens ausgeführt. Wenn die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern in Verbindung mit der durch den Motorgenerator bereitgestellten Regelung des Antriebs und des regenerativen Bremsens vorgenommen wird, muss die Regelung für zwei Vorgänge vorgesehen werden, d. h. die jeweilige Regelung der Differentialbegrenzungskupplung und des Motorgenerators, so dass die Regelung kompliziert wird. Der Stand der Technik kann nicht als ausreichend bezüglich einer effizienten Energienutzung betrachtet werden, da ein zum Ändern des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern erzeugtes Bremsdrehmoment nicht für die Energieregenerierung im Motorgenerator verwendet werden kann.
Das Dokument AT 006 377 U1 offenbart einen Antriebsleistungsregler für ein Hybridfahrzeug, umfassend eine Kraftmaschine; ein Zentraldifferential zum Definieren eines Drehmoment-Verteilungsverhältnisses für eine Antriebsleistung von der Kraftmaschine, die an die Vorder- und die Hinterräder zu übertragen ist; einen Motorgenerator, der zu einem Heckantriebssystem hinzugefügt ist; und eine Antriebsleistungs-Regelungseinheit zum Regeln des Motorgenerators; wobei eine Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen dem Front- und dem Hecksystem gemäß der vom Motorgenerator hinzugefügten Antriebsleistung oder regenerativen Bremsleistung erfolgt.
ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird vorgeschlagen, um diese Probleme zu behandeln. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass eine Änderung eines Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen Vorder- und Hinterrädern in einem großen Bereich ermöglicht wird, beispielsweise von einem Verhältnis von weniger als 5:5 zu einem Verhältnis von mehr als 5:5. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern unabhängig von einer Differenz der Rotation zwischen der Vorder- und der Hinterradausgangskomponente eines Zentraldifferentials zu ermöglichen. Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu ermöglichen, dass das Drehmoment auf der Seite mit höherer Rotationsgeschwindigkeit erhöht werden kann, ohne dass die höhere Rotationsgeschwindigkeit verändert wird. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aktive Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zu ermöglichen, während die Differentialfunktion des Zentraldifferentials sichergestellt ist. Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Drehmoment-Verteilungsverhältnis im Zusammenhang mit der Regelung des Motorgenerators zu regeln, wodurch eine effiziente Energienutzung verbessert wird, wenn die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern als eine Funktion des Hybridfahrzeugs vorgenommen wird. Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein allradantriebsfähiges Hybridfahrzeug zu realisieren, das ein gutes Fahrverhalten bieten kann, indem es einen höheren Grad an Flexibilität beim Vornehmen einer Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern vorsieht.
Die vorliegende Erfindung gemäß Anspruch 1 hat die folgenden Merkmale, um diese Aufgaben zu erfüllen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Antriebsleistungsregler für ein Hybridfahrzeug eine Kraftmaschine;
ein Zentraldifferential zum Definieren eines Drehmoment-Verteilungsverhältnisses für eine an die Vorderräder und die Hinterräder zu übertragende Antriebsleistung von der Kraftmaschine;
einen zu einem Heckantriebssystem mit der Kraftmaschine hinzugefügten Motorgenerator; und
eine Antriebsleistungs-Regelungseinheit zum Regeln der Kraftmaschine und des Motorgenerators;
dadurch gekennzeichnet, dass
das durch das Zentraldifferential definierte Drehmoment-Verteilungsverhältnis derart eingestellt wird, dass die an das Frontantriebssystem übertragene Antriebsleistung größer ist als die an das Heckantriebssystem;
eine Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen dem Front- und dem Hecksystem gemäß der vom Motorgenerator hinzugefügten Antriebsleistung oder regenerativen Bremsleistung erfolgt; und
die Antriebsleistungs-Regelungseinheit dazu angepasst ist, die Antriebsleistung vom Motorgenerator zu regeln, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass das Hybridfahrzeug beschleunigt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit für das Hybridfahrzeug die Antriebsleistung vom Motorgenerator, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Untersteuerungsbedingungen befindet.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit die hinzuzufügende Antriebsleistung vom Motorgenerator regelt, die von der Kraftmaschine bereitgestellte Antriebsleistung als Reaktion auf die vom Motorgenerator hinzugefügte Antriebsleistung reduziert.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit für das Hybridfahrzeug die regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass das Hybridfahrzeug gebremst wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit für das Hybridfahrzeug die regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wenn die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit für das Hybridfahrzeug die hinzuzufügende regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator regelt, die von der Kraftmaschine bereitgestellte Antriebsleistung als Reaktion auf die vom Motorgenerator hinzugefügte regenerative Bremsleistung erhöht.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit für das Hybridfahrzeug weiter ein Paar am Hinterrad-Antriebssystem vorgesehene Kupplungen, die mit dem Motorgenerator gekoppelt sind. Die Kupplungen sind zum Kuppeln mit jeweils einer rechten und einer linken Antriebswelle regelbar. Die vom Motorgenerator hinzugefügte Antriebsleistung beziehungsweise regenerative Bremsleistung wird über das Paar Kupplungen auf entweder die rechte oder die linke Antriebswelle verteilt, so dass die Drehmomentverteilung des rechten und des linken Rads verstellt werden kann.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit für das Hybridfahrzeug die Antriebsleistung vom Motorgenerator, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Untersteuerungsbedingungen befindet und der Kupplungsabschnitt auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads ist direkt verbunden, damit der Kupplungsabschnitt auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads rutschen kann.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit für das Hybridfahrzeug die regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet und der Kupplungsabschnitt auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads ist direkt verbunden, damit der Kupplungsabschnitt auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads rutschen kann.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt die vorangehend erwähnte Antriebsleistungs-Regelungseinheit die Antriebsleistung vom Motorgenerator, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet; und
der Kupplungsabschnitt auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads ist direkt verbunden, damit der Kupplungsabschnitt auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads rutschen kann.
Der Antriebsleistungsregler für das Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung stellt die folgenden Funktionen bereit.
Zuerst wird gemäß der Antriebsleistungs-Regelungseinheit für das Hybridfahrzeug im ersten Aspekt das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zu dem vom Zentraldifferential definierten Drehmoment-Verteilungsverhältnis eingestellt und der Motorgenerator wird an eines der Antriebssysteme gekoppelt, um das Drehmoment hinzuzufügen. Dementsprechend wird eine Senkung oder eine Erhöhung des Drehmoments nur auf der mit dem Motorgenerator gekoppelten Seite bewirkt, wodurch das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern kontinuierlich verändert werden kann. Beispielsweise ist es möglich, kontinuierlich vom durch das Zentraldifferential definierten Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an eine Seite über ein Verhältnis von 5:5 zu einem Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die andere Seite zu ändern. Dementsprechend wird ein großer Verstellbereich der Drehmoment-Verteilungsregelung zur Verfügung gestellt, wodurch ermöglicht wird, ein optimales Drehmoment-Verteilungsverhältnis als Reaktion auf verschiedene Fahrbedingungen zu erhalten.
Darüber hinaus ermöglicht ein Hinzufügen von Drehmoment vom Motorgenerator, dass das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern verändert werden kann, wodurch die Erhöhung oder Senkung des Gesamtantriebsdrehmoments und die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses nur durch den Motorgenerator geregelt werden können. Dementsprechend nehme man beispielsweise an, dass das Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder durch das Zentraldifferential definiert wird, wobei der Motorgenerator an das Hinterrad-Antriebssystem gekoppelt ist. In diesem Fall bewirkt das Hinzufügen von Drehmoment vom Motorgenerator die Erhöhung des Gesamtantriebsmoments sowie eine sofortige Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder. So ist es durch Regeln von nur dem Motorgenerator möglich, die Antriebsregelung vorzusehen, die sportliches Fahren mit harter Beschleunigung bei einem stabilisierten Drehmoment-Verteilungsverhältnis schnell realisiert.
Darüber hinaus erfolgt die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses unabhängig von der Differenz der Rotation zwischen der Vorder- und den Hinterradausgangskomponente des Zentraldifferentials. Es ist daher möglich, eine aktive Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern anhand der Annahme verschiedener Situationen vorzunehmen, um das Fahrverhalten zu verbessern. Darüber hinaus kann das Drehmoment auf der Seite mit höherer Rotationsgeschwindigkeit der Vorder- und der Hinterräder erhöht werden, ohne die höhere Rotationsgeschwindigkeit zu verändern und kann auf die linken und rechten Räder verteilt werden, um das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den rechten und den linken Rädern zu regeln, ohne ein zusätzliches Differential oder Beschleunigungsgetriebe vorzusehen. Darüber hinaus erfolgt die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern, ohne die Differentialfunktion des Zentraldifferentials einzuschränken. Dementsprechend kann, selbst wenn die Differentialfunktion des Zentraldifferentials benötigt wird, eine aktive Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses vorgenommen werden, wodurch ein großer Bereich von Variationen für die Drehmoment-Verteilungsregelung bereitgestellt wird.
Als eine Funktion des Hybridfahrzeugs kann die Antriebsleistung leicht als Reaktion auf den Fahrzustand des Fahrzeugs geregelt werden, da nur der Motorgenerator geregelt wird, um das Drehmoment-Verteilungsverhältnis und die Erhöhung bzw. Senkung des Gesamtantriebsdrehmoments zu regeln, die durch das Regeln des Antriebs bzw. des regenerativen Bremsens des Motorgenerators bereitgestellt werden. Aus anderer Sicht erfolgt die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses in Kombination mit dem Antreiben bzw. regenerativen Bremsen des Motorgenerators. So wird das für die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses erforderliche Bremsdrehmoment zum Regenerieren der Energie des Motorgenerators genutzt, wodurch die effiziente Energienutzung verbessert wird.
Zusätzlich zur vorangehend erwähnten Wirkung ist das Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder durch das Zentraldifferential definiert, wobei der Motorgenerator an das Hinterrad-Antriebssystem gekoppelt ist. Diese Konfiguration ermöglicht, dass das Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder über 5:5 des Vorderrads, kontinuierlich zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder geändert werden kann. Wenn erkannt wird, dass das Hybridfahrzeug beschleunigt wird, wird die Antriebsleistung vom Motorgenerator dazu geregelt, hinzugefügt zu werden. So ist es möglich, einen stabilisierten Fahrzustand bei dem Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder sicherzustellen, wenn das Fahrzeug in normalem oder gleichmäßigem linearen Fahrzustand fährt. Andererseits kann während einer Beschleunigung das Fahrzeug schnell das Gesamtantriebsdrehmoment erhöhen, um das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder zu ändern.
Dementsprechend ist es möglich, sowohl die Ansprechfähigkeit als auch die Fahrstabilität während der Beschleunigung zu verbessern.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im zweiten Aspekt wird der Motorgenerator zusätzlich zur vorangehenden Funktion dazu geregelt, die Antriebsleistung zu liefern, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Untersteuerungsbedingungen befindet, wodurch das Hinterrad-Antriebsdrehmoment für die Korrektur erhöht werden kann. Daher können Kurven- und Beschleunigungsverhalten verbessert werden.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im dritten Aspekt wird zusätzlich zur vorangehend erwähnten Funktion die von der Kraftmaschine bereitgestellte Antriebsleistung als Reaktion auf die vom Motorgenerator hinzugefügte Antriebsleistung reduziert, wodurch ein angemessenes Beschleunigungsverhalten als Reaktion auf den Betätigungszustand des Gaspedals bereitgestellt wird.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im vierten Aspekt regelt, zusätzlich zur vorangehend erwähnten Funktion, die Antriebsleistungs-Regelungseinheit die regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass das Hybridfahrzeug gebremst wird. Beispielsweise ermöglicht eine derartige Regelung, dass unmittelbar als Reaktion auf die Bremsanforderung nach der vorangehend erwähnten Beschleunigung das Gesamtantriebsdrehmoment gesenkt werden kann und dass das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder zurückgestellt wird, was weiter die Regenerierung einer überschüssigen Energiemenge ermöglicht. Daher ist es möglich, sowohl die Ansprechfähigkeit als auch die Fahrstabilität während des Bremsens zu verbessern.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im fünften Aspekt wird, zusätzlich zur vorangehend erwähnten Funktion, der Motorgenerator betätigt, um die regenerative Bremsleistung zu liefern, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet. So ist es möglich, eine überschüssige Menge der Antriebsleistungsenergie zu regenerieren und das Hinterrad-Antriebsdrehmoment für die Korrektur zu reduzieren, so dass für verbesserte Fahrstabilität gesorgt werden kann.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im sechsten Aspekt wird zusätzlich zur vorangehend erwähnten Funktion die von der Kraftmaschine bereitgestellte Antriebsleistung als Reaktion auf die vom Motorgenerator hinzugefügte regenerative Bremsleistung erhöht, wodurch ein angemessenes Verzögerungsverhalten als Reaktion auf den Betätigungszustand des Gaspedals bereitgestellt wird.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im siebten Aspekt kann, zusätzlich zur vorangehend erwähnten Funktion, das vom Motorgenerator nur zu einem der Vorder- und der Hinterräder hinzugefügte Drehmoment durch ein Paar Kupplungen auf das rechte und das linke Rad aufgeteilt werden, das den Kupplungszustand mit der rechten bzw. der linken Antriebswelle regeln kann, wodurch die Brems- bzw. Antriebsdrehmomentverteilung zwischen dem rechten und dem linken Rad verstellt werden kann.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im achten Aspekt regelt, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Untersteuerungsbedingungen befindet, die Antriebsleistungs-Regelungseinheit den Motorgenerator dazu, die Antriebsleistung hinzuzufügen und das äußere Rad für die Kurvenfahrt wird direkt mit der Kupplung verbunden, damit das innere Rad derselben rutschen kann. So wird für eine relative Erhöhung der Antriebsleistung für das äußere Rad gesorgt, so dass ein Giermoment in einer Lenkrichtung zum Fahrzeug hinzugefügt werden kann.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im neunten Aspekt regelt, zusätzlich zur vorangehend erwähnten Funktion, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet, die Antriebsleistungs-Regelungseinheit den Motorgenerator dazu, die regenerative Bremsleistung hinzuzufügen und außerdem wird das innere Rad direkt verbunden, damit das äußere Rad rutschen kann. Daher wird für eine relative Erhöhung der Bremsleistung für das innere Rad gesorgt, so dass ein umgekehrtes Giermoment in einer umgekehrten Richtung der Lenkrichtung auf das Fahrzeug aufgebracht werden kann.
Gemäß dem Antriebsleistungsregler im zehnten Aspekt regelt, zusätzlich zur vorangehend erwähnten Funktion, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet, die Antriebsleistungs-Regelungseinheit den Motorgenerator dazu, die Antriebsleistung hinzuzufügen und das äußere Rad wird direkt verbunden, damit das innere Rad rutschen kann. Daher wird für eine relative Erhöhung der Bremsleistung für das äußere Rad gesorgt, um das umgekehrte (stabile) Giermoment zum Fahrzeug hinzuzufügen.
Der Antriebsleistungsregler für das Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung hat die vorangehend erwähnten Merkmale und stellt daher die folgenden Auswirkungen bereit.
Eine der Auswirkungen besteht darin, zu ermöglichen, dass die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern in dem großen Bereich vom Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder zum Drehmoment-Verteilungsverhältnis von weniger als 5:5 vorgenommen werden kann. Darüber hinaus kann die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern unabhängig von der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und den Hinterrädern durch das Zentraldifferential frei vorgenommen werden. So kann die aktive Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern für verschiedene Situationen vorgenommen werden, um das Fahrverhalten zu verbessern.
Darüber hinaus kann das Drehmoment der höheren Rotationsgeschwindigkeit erhöht werden, ohne dass die höhere Rotationsgeschwindigkeit verändert wird und auf die rechten und die linken Räder aufgeteilt werden, wodurch das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den rechten und linken Rädern geregelt wird, ohne ein zusätzliches Differential oder ein anderes Beschleunigungsgetriebe vorzusehen. Es ist außerdem möglich, eine aktive Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern vorzunehmen, während die Differentialfunktion des Zentraldifferentials sichergestellt wird.
Darüber hinaus ist es als eine Funktion des Hybridfahrzeugs außerdem möglich, das Drehmoment-Verteilungsverhältnis leicht im Zusammenhang mit der Regelung des Motorgenerators zu regeln, wodurch die effiziente Energienutzung beim Vornehmen einer Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern verbessert wird.
Schließlich können diese Merkmale für ein erhöhtes Maß an Flexibilität beim Vornehmen einer Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern bzw. den rechten und linken Rädern sorgen, wodurch ein allradantriebsfähiges Hybridfahrzeug realisiert wird, dass weiter für verbessertes Fahrverhalten sorgt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Lediglich als Beispiel werden nun spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine erläuternde Ansicht ist, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein Graph ist, der einen Drehmomentverteilungs-Regelungsvorgang gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
3 eine erläuternde Ansicht ist, die ein weiteres Beispiel eines Antriebsleistungs-Regelungssystems zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nun wird nachfolgend ein Antriebsleistungs-Regler für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
[Ausführungsform]
1 ist eine erläuternde Ansicht, die eine Systemkonfiguration gemäß einer Ausführungsform zeigt.
Nun folgt eine Erläuterung des Antriebssystems eines Fahrzeugs, bei dem eine von einer Kraftmaschine 1 bereitgestellte Leistung über eine elektromagnetische Kupplung 2 und ein Getriebe 3 an ein Zentraldifferential 4 geliefert wird. In der Ausführungsform handelt es sich bei dem Zentraldifferential 4 um ein Differential-Leistungsübertragung-Zwischengetriebe eines komplizierten Planetenräderwerks, das ein erstes Sonnenrad 4a , das auf einer Getriebeausgangswelle 3A gebildet ist, ein zweites Sonnenrad 4b , das auf einer Hinterrad-Antriebswelle 10 gebildet ist und ein erstes und ein zweites Kitzel 4d und 4e , die mit einem Träger 4c um das erste und das zweite Sonnenrad 4a und 4b gehalten sind, umfasst. Die von der Getriebeausgangswelle 3A an das erste Sonnerad 4a gelieferte Leistung wird bei einem Drehmoment-Verteilungsverhältnis an den Träger 4c und das zweite Sonnenrad 4b geliefert, das durch Radabmessungen des vorangehend erwähnten komplizierten Planetenräderwerks definiert wird. Die Leistung wird weiter vom Träger 4c über Reduktionsgetriebe 5A und 5B an eine Vorderrad-Antriebswelle 6 und vom zweiten Sonnenrad 4b an die Hinterrad-Antriebswelle 10 übertragen.
Die vom Zentraldifferential 4 definierte Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern lautet wie in den folgenden Gleichungen (1-1) und (1-2) gezeigt; Tf0 = (1 – β/α)Ti (1-1) Tr0 = (β/α)Ti (1-2)wobei T_i das Eingangsdrehmoment an das erste Sonnenrad 4a ist, T_f0 das Vorderrad-Drehmoment im Träger 4c ist, T_r0 das Hinterrad-Drehmoment des zweiten Sonnenrads 4b ist, α = Z_s1/Z_p1 (wobei Z_s1 die Zahl der Zähne des ersten Sonnenrads 4a ist und Z_p1 die Zahl der Zähne des ersten Ritzels 4d ist) und β = Z_s2/Z_p2 (wobei Z_s2 die Zahl der Zähne des zweiten Sonnenrads 4b ist und Z_p2 die Zahl der Zähne des zweiten Ritzels 4e ist).
Das heißt, das durch das Zentraldifferential 4 definierte Drehmoment-Verteilungsverhältnis T_f0:T_r0 kann frei eingestellt werden, indem die Zahl der Zähne des ersten und des zweiten Sonnenrads 4a und 4b sowie des ersten und des zweiten Ritzels 4d und 4e nach Bedarf geändert wird. In der Ausführungsform ist das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder eingestellt oder dafür, dass den Vorderrädern ein höheres Drehmoment geliefert wird, z. B. 6:4.
Ein Vorderrad-Antriebssystem umfasst die Reduktionsgetriebe 5A und 5B, die Vorderrad-Antriebswelle 6, ein Vorderrad-Achsreduktionsgetriebe 7, eine rechte Vorderrad-Antriebswelle 8A und eine linke Vorderrad-Antriebswelle 8B, wobei die Leistung an die Vorderräder 9A und 9B übertragen wird.
Andererseits umfasst ein Hinterrad-Antriebssystem die Hinterrad-Antriebswelle 10, eine Gelenkwelle 11 (mit ihren Gelenken 11a und 11b ) und eine Hinterrad-Antriebswelle 12 und ist so konstruiert, dass ein auf der Hinterrad-Antriebswelle 12 gebildetes Übertragungs-Kegelrad 12A, in ein auf einer Doppelkupplung 13 gebildetes Übertragungs-Kegelrad 13A eingreift, um die Leistung an die Doppelkupplung 13 zu übertragen und dass eine rechte Radantriebswelle 14A und eine linke Radantriebswelle 14B zum Antreiben der Hinterräder 15A und 15B an Kupplungsabschnitte 13B und 13C der Doppelkupplung 13 gekoppelt sind.
Darüber hinaus ist in dieser Ausführungsform ein Motorgenerator 20 an das Hinterrad-Antriebssystem gekoppelt, das dem vorangehend erwähnten Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder entspricht. Das bedeutet, dass der Motorgenerator 20 an das Antriebssystem gekoppelt wird, an das gemäß dem durch das Zentraldifferential 4 definierten Drehmoment-Verteilungsverhältnis eine geringere Menge von Drehmoment verteilt wird. Im Beispiel von 1 greift ein Eingangszahnrad 20A des Motorgenerators 20 in ein auf der Doppelkupplung 13 gebildetes Eingangszahnrad 13D ein; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Wie durch die gestrichelten Linien in 1 gezeigt, kann ein Eingangszahnrad 20A' eines Motorgenerators 20' in die Eingangszahnräder 10A oder 12B eingreifen, die auf der Hinterrad-Antriebswelle 10 bzw. 12 gebildet sind.
Nun wird nachfolgend ein Antriebsleistungs-Regelungssystem davon beschrieben. Eine Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 zum Regeln der Antriebsleistung wird mit Erkennungssignalen versorgt, die von verschiedenen Sensoren zum Abfühlen der Fahrbedingungen des Fahrzeugs gewonnen werden. Nach Bedarf wird die Antriebsleistungs- Regelungseinheit 30 außerdem mit einem Ausgangssignal vom Reibungskoeffizient-Berechnungsmittel 31 zum Abschätzen eines Reibungskoeffizienten einer befahrenen Straße oder mit einem Ausgangssignal von einem Kraftmaschinenregler 32 zum Regeln der Betriebsbedingungen der Kraftmaschine 1 versorgt. Basierend auf diesen Eingängen werden berechnete Ergebnisse erhalten und von der Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 geliefert. Als Reaktion auf die Ausgangssignale geben eine Motorgenerator-Regelungseinheit 33, eine Kupplung Antriebseinheit links 34 und eine Kupplung Antriebseinheit rechts 35 die Regelungssignale aus, anhand derer das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 und die Kupplungsbedingung der Kupplungsabschnitte 13B und 13C der Doppelkupplung 13 geregelt werden.
In der Anordnung umfassen beispielsweise verschiedene Sensoren zum Abfühlen der Fahrbedingungen des Fahrzeug Raddrehzahlsensoren 40A, 40B, 40C und 40D, die an den Vorderrädern 9A und 9B bzw. den Hinterrädern 15A und 15B vorgesehen sind. Weiter sind ein Gaspedalsensor 41 und ein Lenkradwinkelsensor 42 enthalten, um die Betriebsbedingungen des Gaspedals und eines Lenkrads zu erfassen. Außerdem sind ein Gierratensensor 43 und ein Querbeschleunigungssensor 43 enthalten, um das Verhalten des Fahrzeugs zu erfassen. Diese Sensoren sind nur als Beispiele gezeigt und die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt.
Nun wird die Funktion eines derartigen Antriebsleistungs-Regelungssystems nachfolgend beschrieben.
[Regelung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen Vorder- und Hinterrädern]
In der Ausführungsform definiert das Zentraldifferential ein Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder (z. B. Vorderrad: Hinterrad = 6:4), wobei der Motorgenerator 20 an das Antriebssystem der Hinterradseite relativ zum Zentraldifferential 4 gekoppelt ist. Dementsprechend wird das Gesamtantriebsdrehmoment durch den Motorgenerator 20, ein Antriebsdrehmoment oder ein regeneratives Bremsdrehmoment, erhöht oder gesenkt und gleichzeitig wirkt der Motorgenerator 20, um das Antriebsdrehmoment bzw. das regenerative Bremsdrehmoment nur zu den Hinterrädern hinzuzufügen, wodurch ermöglicht wird, dass eine Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern vorgenommen werden kann.
2 ist ein Graph, der ein Beispiel der durch den Motorgenerator 20 bereitgestellten Drehmoment-Verteilungsregelung zeigt. Im Beispiel ist das Kraftmaschinendrehmornent T_E/G konstant. Wenn das durch den Motorgenerator 20 hinzugefügte Drehmoment null ist, befinden sich die Raddrehmomente T_f und T_r für die Vorder- und die Hinterräder in einem Drehmoment-Verteilungsverhältnis (T_f0:T_r0) mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder, wobei in diesem Fall das Kraftmaschinendrehmoment T_E/G bei einem durch das Zentraldifferential 4 definierten Drehmoment-Verteilungsverhältnis t_d0 bereitgestellt wird (wobei T_f/(T_f + T_r) = 0,6).
Eine Erhöhung des durch den Motorgenerator 20 hinzugefügten Drehmoments zum Antriebsdrehmoment (positive Seite) würde entsprechend eine Erhöhung nur des Hinterrad-Drehmoments T_r bewirken. In diesem Fall würde eine weitere Erhöhung des Drehmoments über T_r = T_f (ein Drehmoment-Verteilungsverhältnis von 0,5) hinaus bewirken, dass das Drehmoment-Verteilungsverhältnis t_d unter 0,5 ist, wodurch das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder geändert werden kann.
Andererseits würde die Erhöhung des vom Motorgenerator 20 hinzugefügten Drehmoments zum regenerativen Bremsdrehmoment (negative Seite) hin entsprechend bewirken, dass das Hinterrad-Drehmoment T_r allmählich von T_r0 abnimmt und dass das Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder weiter erhöht wird. Beim Hinterrad-Drehmoment T_r gleich null kann der Vorderradantrieb (FWD) beim Drehmoment-Verteilungsverhältnis von t_d = 1 realisiert werden.
Das heißt, die Regelung der Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern durch den Motorgenerator 20 ermöglicht, dass ein großer Bereich der Änderungen der Drehmomentverteilung vom Drehmoment-Verteilungsverhältnis t_d = 1 für die Vorderradantriebsbedingung (FWD) über das Drehmoment-Verteilungsverhältnis t_d = 0,5 für das 5:5, zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder vorgenommen werden kann.
Nun wird nachfolgend ein Beispiel für die durch die Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 bereitgestellte Regelung beschrieben, die einen derartigen großen Bereich der Änderungen des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses nutzt.
Zuerst fügt bei einer normalen Geradeausfahrt mit nahezu konstanter Geschwindigkeit der Motorgenerator 20 kein Drehmoment hinzu, um das Drehmoment-Verteilungsverhältnis t_d0 mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder aufrecht zu erhalten, wodurch für stabilisiertes Fahren während der Geradeausfahrt gesorgt wird. Wenn die Erkennungssignale von den vorangehend erwähnten verschiedenen Sensoren zeigen, dass das Fahrzeug beschleunigt werden soll, wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum Antriebsdrehmoment hin erhöht, wodurch das Gesamtantriebsdrehmoment erhöht wird und das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder geändert wird. Daher ist es möglich, schnell einen Sportbetrieb zu realisieren, der eine harte Beschleunigung erfordert, die aus einer Erhöhung des Gesamtantriebsdrehmoments resultiert und weiter für Fahrstabilität während des Sportbetriebs zu sorgen, indem das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder verschoben wird.
Wenn während eines derartigen Sportbetriebs, die Erkennungssignale von den vorangehend erwähnten verschiedenen Sensoren zeigen, dass das Fahrzeug gebremst werden soll, wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 sofort zum regenerativen Bremsdrehmoment umgeschaltet. Daher kann das Gesamtantriebsdrehmoment reduziert werden und das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern kann zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder verschoben werden. Es ist daher möglich für Ansprechfähigkeit und Fahrstabilität während Bremsvorgängen zu sorgen und zu ermöglichen, dass eine überschüssige Menge des Drehmoments für die Energieregenerierung durch den Motorgenerator 20 genutzt wird.
Wenn des Weiteren die Erkennungssignale von den vorangehend erwähnten verschiedenen Sensoren erkannt haben, dass sich das Fahrzeugverhalten bei der Kurvenfahrt in Untersteuerungsbedingungen befindet, wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum Antriebsdrehmoment hin erhöht, wodurch das Gesamtantriebsdrehmoment erhöht wird und das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder geändert wird. So wird das Hinterrad-Antriebsdrehmoment für die Korrektur erhöht, wodurch das Kurvenverhalten des Fahrzeugs verbessert wird, das sich in Untersteuerungsbedingungen befindet und außerdem wird das Gesamtantriebsdrehmoment erhöht, wodurch das Beschleunigungsverhalten dabei verbessert wird.
Wenn die Erkennungssignale von den vorangehend erwähnten verschiedenen Sensoren erkannt haben, dass sich das Fahrzeugverhalten in Übersteuerungsbedingungen während der Kurvenfahrt befindet, wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum regenerativen Bremsdrehmoment hin betätigt. Anders ausgedrückt, wird das Hinterrad-Antriebsdrehmoment für die Korrektur gesenkt, wodurch das Verhalten des Fahrzeugs normalisiert wird, das sich in Übersteuerungsbedingungen befindet, so dass für eine verbesserte Fahrstabilität während der Kurvenfahrt gesorgt werden kann und weiter kann die überschüssige Menge der Antriebsleistungsenergie regeneriert werden.
Ein Vorteil derartiger Regelung besteht darin, dass nur das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 geregelt wird, um das Gesamtantriebsdrehmoment zu erhöhen oder zu senken und das Drehmoment-Verteilungsverhältnis basierend auf der Erkennung der Bedingungen der Beschleunigung bzw. des Bremsens oder des Fahrzeugverhaltens während der Kurvenfahrt (Bedingungen des Untersteuerns oder Übersteuerns) zu ändern. Wenn die Differentialbegrenzungskupplung des Zentraldifferentials verwendet wird, um das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zu regeln, wie der vorangehend erwähnte Stand der Technik, muss das Gesamtantriebsdrehmoment getrennt geregelt werden; gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es jedoch ausreichend, nur den Motorgenerator 20 zu regeln, wodurch der Regelungsvorgang vereinfacht wird.
In der vorangehenden Beschreibung wurde ein Beispiel wie, dass das Gesamtantriebsdrehmoment gleichzeitig erhöht oder gesenkt wurde, veranschaulicht. Wenn jedoch nur das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern geändert werden soll, ohne das Gesamtantriebsdrehmoment zu erhöhen oder zu senken, wird ein Regelungssignal von der Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 an den Kraftmaschinenregler 32 geschickt, um den Kraftmaschinenausgang in Kombination mit dem zusätzlichen Drehmoment vom Motorgenerator 20 zu erhöhen bzw. zu senken. In diesem Fall kann eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erwartet werden.
[Regelung der Antriebsleistung des rechten und des linken Rads während Kurvenfahrt]
Wie vorangehend beschrieben, ermöglicht die Ausführungsform auf der Hinterradseite, an die der Motorgenerator 20 gekoppelt ist, dass die Leistung über die Doppelkupplung 13, die die Kopplungsbedingung regeln kann, an das rechte und das linke Rad übertragen wird, ohne dass ein Achsreduktionsgetriebe mit einer Differentialfunktion vorgesehen ist. Der rechte und der linke Kupplungsabschnitt 13B und 13C der Doppelkupplung 13 werden für die vom Motorgenerator 20 hinzugefügte Antriebsleistung bzw. regenerative Bremsleistung unterschiedlich gekuppelt, wodurch die Drehmomentverteilung für die Bremsleistung bzw. die Antriebsleistung zwischen dem rechten und dem linken Rad verstellt wird.
Der Kupplungszustand der Kupplungsabschnitte 13B und 13C der Doppelkupplung 13 wird mit den Regelungssignalen von der Kupplung Antriebseinheit links 34 und der Kupplung Antriebseinheit rechts 35 als Reaktion auf den Ausgang von der Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 geregelt. Das heißt, die Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 regelt die Motorgenerator-Regelungseinheit 33 sowie die Kupplung Antriebseinheit links 34 und die Kupplung Antriebseinheit rechts 35, wodurch das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 regelbar auf das rechte und das linke Rad aufgeteilt wird. Nun wird nachfolgend ein Beispiel der von der Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 bereitgestellten Regelung beschrieben, das dem Fahrzustand während der Kurvenfahrt entspricht.
Zuerst nehme man an, dass die Erkennungssignale von den vorangehend erwähnten verschiedenen Sensoren zeigen, dass sich das Verhalten des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt in Untersteuerungsbedingungen befindet. In diesem Fall wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum Antriebsdrehmoment hin erhöht, um das Gesamtantriebsdrehmoment zu erhöhen und das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern wird unter der vorangehend erwähnten Regelung zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder geändert. Weiter wird der Kupplungsabschnitt 13B bzw. 13C der Doppelkupplung 13 auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads direkt gekuppelt und der andere Kupplungsabschnitt 13C bzw. 13B auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads kann rutschen.
So wird eine relative Erhöhung der Antriebsleistung auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads bereitgestellt, um ein Giermoment in einer Lenkrichtung zum Fahrzeug hinzuzufügen, das sich in Untersteuerungsbedingungen befindet, wodurch das Verhalten des Fahrzeugs verbessert wird, das sich in Untersteuerungsbedingungen befindet, um die Fahrstabilität zu verbessern und außerdem das Kurven- und Beschleunigungsverhalten zu verbessern.
Andererseits nehme man an, dass die Erkennungssignale von den vorangehend erwähnten verschiedenen Sensoren zeigen, dass sich das Verhalten des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt in Übersteuerungsbedingungen befindet. In diesem Fall wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum regenerativen Bremsdrehmoment hin betätigt, um das Gesamtantriebsdrehmoment zu senken und das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern wird zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder geändert. Weiter wird der Kupplungsabschnitt 13B bzw. 13C der Doppelkupplung 13 auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads direkt gekuppelt und der andere Kupplungsabschnitt 13C bzw. 13B auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads kann rutschen.
So wird eine relative Erhöhung der Bremsleistung auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads bereitgestellt, um ein Giermoment in einer Lenk-Gegenrichtung zum Fahrzeug hinzuzufügen, das die Übersteuerungsbedingungen hat und außerdem wird das Hinterrad-Antriebsdrehmoment zur Korrektur gesenkt, wodurch das Verhalten des Fahrzeugs mit den Übersteuerungsbedingungen normalisiert wird, um die Fahrstabilität während der Kurvenfahrt zu verbessern. Darüber hinaus kann eine überschüssige Menge an Antriebsleistungsenergie regeneriert werden.
Andererseits nehme man an, dass die Erkennungssignale von den vorangehend erwähnten verschiedenen Sensoren erkannt haben, dass sich das Verhalten des Fahrzeugs während der Kurvenfahrt in Übersteuerungsbedingungen befindet. In diesem Fall wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum Antriebsdrehmoment hin betätigt, um das Gesamtantriebsdrehmoment zu erhöhen und das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern wird zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder geändert. Weiter wird der Kupplungsabschnitt 13C bzw. 13B der Doppelkupplung 13 auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads direkt gekoppelt und der andere Kupplungsabschnitt 13B bzw. 13C auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads kann rutschen.
So wird eine relative Erhöhung der Antriebsleistung auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads bereitgestellt, um das Giermoment in einer Lenk-Gegenrichtung zum Fahrzeug mit den Übersteuerungsbedingungen hinzuzufügen und außerdem wird das Hinterrad-Antriebsdrehmoment zur Korrektur erhöht, um das Verhalten des Fahrzeugs mit den Übersteuerungsbedingungen zu normalisieren, wodurch für den stabilen Sportbetrieb während der Kurvenfahrt gesorgt wird.
[Antriebsleistungsregelung entsprechend dem Reibungskoeffizienten des Straßenbelags]
Das Koeffizientenberechnungsmittel 31 kann die Erkennungssignale (wie beispielsweise einen Lenkradwinkel, Fahrzeuggeschwindigkeit und Gierrate) von den verschiedenen Sensoren zum Abfühlen der vorangehend erwähnten Fahrbedingungen nutzen, um die Reibungskoeffizienten basierend auf einer Bewegungsgleichung für Querbewegungen des Fahrzeugs abzuschätzen und Verfahren anzuwenden, die beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Hei 8-2274 und 2002-14033 offenbart sind.
Die Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 nutzt den abgeschätzten Reibungskoeffizienten μ, um das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 entsprechend dem vom Reibungskoeffizient-μ-Abschätzmittel gemäß der Beziehung zwischen dem vorherbestimmten Reibungskoeffizienten μ und der Antriebsleistungsverteilung abgeschätzten Wert zu regeln. Allgemein gilt, dass wenn eine Fahrbahn einen höheren Reibungskoeffizienten μ hat, das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum Antriebsdrehmoment hin betätigt wird, in einem Versuch, ein Drehmoment-Verteilungsverhältnis für die Vorder- und die Hinterräder mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder zu implementieren und ein erhöhtes Gesamtantriebsdrehmoment bereitzustellen. Wenn andererseits eine Fahrbahn einen niedrigeren Reibungskoeffizienten μ hat, wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum regenerativen Bremsdrehmoment hin betätigt, in einem Versuch, ein Drehmoment-Verteilungsverhältnis für die Vorder- und die Hinterräder mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder zu implementieren und das Gesamtantriebsdrehmoment für stabilisierte Fahrt zu senken.
Angenommen, es wird erkannt, dass ein Rad von jeder Raddrehzahl der Vorderräder 9A, 9B, 15A und 15B durchdreht. In diesem Fall wird die Drehmomentverteilung zum Stabilisieren des Fahrzeugverhaltens basierend auf dem erkannten Radschlupf und Fahrzeugverhalten (Untersteuerungs- oder Übersteuerungsbedingungen) geregelt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wem die Gesamtantriebsleistung nicht durch das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 erhöht werden muss, der Ausgang vom Kraftmaschinenregler 32 verwendet, um den Kraftmaschinenausgang zu reduzieren, wodurch erforderliche Bremsleistung bereitgestellt wird.
[Zweite Ausführungsform]
3 ist eine erläuternde Ansicht, die ein weiteres Beispiel eines Antriebsleistungs-Regelungssystems zeigt, das den Motorgenerator 20 an das Antriebssystem auf der Seite der Vorderräder relativ zum Zentraldifferential gekoppelt verwendet. Darüber hinaus ist die vorangehend erwähnte Doppelkupplung 13 für die rechte Vorderrad-Antriebswelle 8A und die linke Vorderrad-Antriebswelle 8B vorgesehen, während ein Hinterrad-Achsreduktionsgetriebe 16 für die rechte Hinterrad-Antriebswelle 14A und die linke Hinterrad-Antriebswelle 14B vorgesehen ist. Die selben Komponenten wie diejenigen der vorangehend erwähnten Ausführungsform sind mit den selben Symbolen gekennzeichnet und werden nicht wiederholt erläutert.
In diesem System ist das durch das Zentraldifferential 4 definierte Drehmoment-Verteilungsverhältnis T_f0:T_r0 zu dem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder eingestellt oder dafür, dass die Hinterräder ein höheres Drehmoment erhalten, z. B. Vorderradverhältnis:Hinterradverhältnis = 4:6. Das zusätzliche Drehmoment vom an das Vorderrad-Antriebssystem gekoppelten Motorgenerator 20 wird zum Antriebsdrehmoment hin betätigt, wodurch das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und den Hinterrädern von einem Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder über 5:5 zu einem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder geändert werden kann.
Das heißt, gemäß dem System ermöglicht die Regelung der Drehmomentverteilung zwischen den Vorder- und den Hinterrädern durch den Motorgenerator 20, dass ein großer Bereich der Änderungen der Drehmomentverteilung vom Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder, über ein Drehmoment-Verteilungsverhältnis t_d = 0,5 für das 5:5, zu dem Drehmoment-Verteilungsverhältnis t_d = 0 für die Hinterradantriebsbedingung (RWD) vorgenommen werden kann.
Nun wird nachfolgend ein Beispiel für die durch die Antriebsleistungs-Regelungseinheit 30 in der zweiten Ausführungsform bereitgestellte Regelung beschrieben, die einen derartigen großen Bereich der Änderungen des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses nutzt. Wenn beispielsweise die vorangehend erwähnten verschiedenen Sensoren erkannt haben, dass sich das Fahrzeug in Untersteuerungsbedingungen befindet, wird das zusätzliche Drehmoment vom an das Vorderradantriebssystem gekoppelten Motorgenerator 20 zum regenerativen Bremsdrehmoment hin betätigt. Daher ist es möglich das Vorderrad-Antriebsdrehmoment zur Korrektur zu reduzieren, um das Kurvenverhalten zu verbessern und eine überschüssige Menge der Antriebsleistung zu regenerieren. Wenn andererseits erkannt wird, dass sich das Fahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet, wird das zusätzliche Drehmoment vom Motorgenerator 20 zum Antriebsdrehmoment hin betätigt. So wird das Vorderrad-Antriebsdrehmoment zur Korrektur erhöht, um für verbesserte Fahrstabilität zu sorgen.
Wenn die Untersteuerungs- bzw. Übersteuerungsbedingungen erkannt wurden, kann die Regelung außerdem so vorgesehen werden, dass eine der auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren bzw. äußeren Rads liegende Seite der Doppelkupplung 13 direkt gekuppelt wird und die rutschen kann, um das Giermoment in der Lenk-Gegenrichtung zum Fahrzeug hinzuzufügen, wodurch das Verhalten des Fahrzeugs normalisiert wird.
Die Funktionen und Auswirkungen des Antriebsleistungsreglers für das Hybridfahrzeug gemäß der vorangehenden Ausführungsform der Erfindung werden wie folgt zusammengefasst.

(1) Der große Bereich der Änderungen des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern kann vom Drehmoment-Verteilungsverhältnis mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Vorderräder als an die Hinterräder, über das 5:5 zu einem mit einer höheren Drehmomentverteilung an die Hinterräder als an die Vorderräder vorgenommen werden. Darüber hinaus kann die Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern unabhängig von der Differenz der Rotation zwischen Vorder- und Hinterradausgangskomponenten des Zentraldifferentials 4 frei vorgenommen werden. So kann die aktive Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern anhand der Annahme der verschiedenen Situationen erfolgen, um das Fahrverhalten zu verbessern.
(2) Das Drehmoment auf der Seite der höheren Rotationsgeschwindigkeit kann erhöht werden, ohne dass die höhere Rotationsgeschwindigkeit verändert wird und auf die rechten und die linken Räder aufgeteilt werden, wodurch das Drehmoment-Verteilungsverhältnis zwischen den rechten und linken Rädern geregelt wird, indem die Kupplungsbedingung der Doppelkupplung 13 geregelt wird, ohne ein zusätzliches Differential oder ein Beschleunigungsgetriebe vorzusehen. Es ist außerdem möglich, die aktive Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern vorzunehmen, während die Differentialfunktion des Zentraldifferentials 4 sichergestellt wird.
(3) Als eine Funktion des Hybridfahrzeugs können Regelungen für den Motorgenerator 20 und das Drehmoment-Verteilungsverhältnis vorgesehen werden, wodurch die Regelungsvorgänge vereinfacht werden und nach dem Vornehmen einer Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern für die verbesserte effiziente Energienutzung gesorgt wird.
(4) Diese Funktionen und Auswirkungen können für ein erhöhtes Maß an Flexibilität beim Vornehmen der Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen den Vorder- und den Hinterrädern bzw. den rechten und linken Rädern sorgen, wodurch ein allradantriebsfähiges Hybridfahrzeug realisiert wird, dass für weiter verbessertes Fahrverhalten sorgt.

Claims

Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug, das Folgendes umfasst: eine an die Vorderräder und die Hinterräder (9A, 9B, 15A, 15B) zu übertragende Antriebsleistung von der Kraftmaschine; einen zu einem Heckantriebssystem hinzugefügten Motorgenerator (20, 20'); und eine Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) zum Regeln der Kraftmaschine (1) und des Motorgenerators (20, 20'); wobei das durch das Zentraldifferential (4) definierte Drehmoment-Verteilungsverhältnis derart eingestellt wird, dass das Frontantriebssystem mit einem höheren Drehmoment versorgt wird als das Heckantriebssystem; eine Änderung des Drehmoment-Verteilungsverhältnisses zwischen dem Front- und dem Hecksystem gemäß der vom Motorgenerator (20, 20') hinzugefügten Antriebsleistung oder regenerativen Bremsleistung erfolgt; und die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) dazu angepasst ist, die Antriebsleistung vom Motorgenerator (20, 20') zu regeln, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass das Hybridfahrzeug beschleunigt wird.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) dazu angepasst ist, die Antriebsleistung vom Motorgenerator (20, 20') zu regeln, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Untersteuerungsbedingungen befindet.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei wenn die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) die hinzuzufügende Antriebsleistung vom Motorgenerator (20, 20') regelt, die von der Kraftmaschine (1) bereitgestellte Antriebsleistung als Reaktion auf die vom Motorgenerator (20) hinzugefügte Antriebsleistung reduziert wird.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) dazu angepasst ist, die regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator (20, 20') zu regeln, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass das Hybridfahrzeug gebremst wird.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) dazu angepasst ist, die regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator (20, 20') zu regeln, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei wenn die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) die hinzuzufügende regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator (20, 20') regelt, die von der Kraftmaschine (1) bereitgestellte Antriebsleistung als Reaktion auf die vom Motorgenerator (20, 20') hinzugefügte regenerative Bremsleistung erhöht wird.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das weiter Folgendes umfasst: ein Paar am Hinterrad-Antriebssystem vorgesehene Kupplungen (13), die mit denn Motorgenerator (20, 20') gekoppelt sind, wobei die Kupplungen zum Kuppeln mit jeweils einer rechten und einer linken Antriebswelle (14A, 14B) regelbar sind, wobei die vom Motorgenerator hinzugefügte Antriebsleistung beziehungsweise regenerative Bremsleistung über das Paar Kupplungen (13) auf entweder die rechte oder die linke Antriebswelle (14A, 14B) verteilt wird, so dass die Drehmomentverteilung des rechten und des linken Rads (15A, 15B) verstellt werden kann.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 7, wobei: die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) dazu angepasst ist, die Antriebsleistung vom Motorgenerator (20, 20') zu regeln, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Untersteuerungsbedingungen befindet; und der Kupplungsabschnitt (13B) auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads direkt verbunden ist, damit der Kupplungsabschnitt (13C) auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads rutschen kann.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei: die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) dazu angepasst ist, die regenerative Bremsleistung vom Motorgenerator (20, 20') zu regeln, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet, wobei die Bremsleistung größer ist als eine von der Kraftmaschine (1) bereitgestellte Hinterrad-Antriebsleistung; und der Kupplungsabschnitt (13C) auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads direkt verbunden ist, damit der Kupplungsabschnitt (13B) auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads rutschen kann.
Antriebsleistungs-Regelungssystem für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 7 oder 8, wobei: die Antriebsleistungs-Regelungseinheit (30) dazu angepasst ist, die Antriebsleistung vom Motorgenerator (20, 20') zu regeln, die hinzuzufügen ist, wenn erkannt wird, dass sich das Hybridfahrzeug in Übersteuerungsbedingungen befindet; und der Kupplungsabschnitt (13B) auf der Seite des bei Kurvenfahrt inneren Rads direkt verbunden ist, damit der Kupplungsabschnitt (13C) auf der Seite des bei Kurvenfahrt äußeren Rads rutschen kann.