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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug einschließlich mehrere Antriebskraftquellen.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Steuerungsvorrichtung und
ein Steuerungsverfahren, das eine Drehmomentkapazität zwischen
einem Elektromotor mit einer Drehmomentunterstützungsfunktion und einem Abgabeelement steuert.
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Hintergrund der Erfindung
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Eine
Hybridantriebsvorrichtung beinhaltet einen Elektromotor oder einen
Elektromotor/Generator neben einem Verbrennungsmotor als eine Antriebsquelle,
um einen Verbrennungsmotor so effizient wie möglich zu betreiben. Ein Beispiel
der Hybridantriebsvorrichtung ist in der japanischen Patentschrift
JP-A-9-322307 offenbart.
In der Hybridantriebsvorrichtung sind ein Verbrennungsmotor, ein
Elektromotor/Generator und eine Drehwelle mit einem Planetengetriebemechanismus
verbunden, der eine Differentialwirkung erzeugt. Eine Drehmomentabgabe von
dem Verbrennungsmotor wird an den Motor/Generator und die Drehwelle
verteilt, d. h. ein Reaktionskraftdrehmoment wird durch den Elektromotor/Generator
bereitgestellt, wodurch eine Drehzahl des Verbrennungsmotors und
eine Drehmomentabgabe der Drehwelle gesteuert werden.
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Dementsprechend
kann der Verbrennungsmotor so gesteuert werden, dass er an einem
Betriebspunkt gesteuert werden kann, wo eine optimale Kraftstoffeffizient
erreicht und ein wesentliches Übersetzungsverhältnis kontinuierlich
geändert
werden kann. Um jedoch eine Effizienz zum Übertragen einer Leistung weiter
zu verbessern und um es zu ermöglichen,
verschiedene Betriebszustände
zu erreichen, kann ein Stufengetriebe auf einer Motorseite einer Abgabewelle
angeordnet werden. In der in der japanischen Patentschrift
JP-A-9-322307 offenbarten Vorrichtung
dient die Drehwelle als eine Antriebswelle des Automatikgetriebes,
in dem mehrere Vorwärtsgänge unter
Verwendung einer Reibungseinrückvorrichtung
eingestellt werden können.
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Die
Reibungseinrückvorrichtung
ist derart konfiguriert, dass die Drehmomentkapazität gemäß einem
hydraulischen Einrückdruck
geändert
wird. Um daher einen Schaltvorgang ohne Bewirken eines Stoßes auszuführen, ist
es notwendig, den hydraulischen Einrückdruck zum Zeitpunkt des Schaltübergangs
entsprechend zu steuern. Dementsprechend wird in der japanischen
Patentschrift
JP-A-9322307 ein
Drehmoment des Elektromotor/Generators gesteuert, so dass eine eingegebene
Drehzahl des Automatikgetriebes gemäß einer Soll-Drehzahl zum Zeitpunkt
des Schaltvorgangs geändert
wird. Basierend auf dem Korrekturbetrag der Drehmomenteingabe in
die Antriebswelle wird ein Tastverhältnis eines Magnetspulenventils,
das einen initialen Hydraulikdruck der Reibungseinrückvorrichtung
bezüglich des
Schaltens steuert, korrigiert. Ein Korrekturbetrag des Tastverhältnisses
wird derart gesteuert, dass der initiale Hydraulikdruck zum Zeitpunkt
des Schaltvorgangs gespeichert wird.
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Der
Schaltvorgang im Automatikgetriebe wird als Einrückung oder Ausrückung der
Reibungseinrückvorrichtung
fortgesetzt. Darüber
hinaus wird eine vorbestimmte Drehzahl wie die eingegebene Drehzahl
allmählich
zum Zeitpunkt des Schaltens geändert.
Wenn die Ist-Drehzahl sich von der Soll-Drehzahl unterscheidet,
liegt dementsprechend ein Überschuss
oder Mangel der Drehzahl vor, wenn die Reibungseinrückvorrichtung
eingerückt
oder getrennt ist. Dies wird durch einen Überschuss oder Mangel an Einrückdruck
oder Ausrückdruck
der Reibungseinrückvorrichtung
in Bezug auf das Drehmoment bewirkt. In der japanischen Patentschrift
JP-A-9-322307 wird
das Drehmoment durch den Elektromotor/Generator gesteuert, so dass
die eingegebene Drehzahl sich der Soll-Drehzahl nähert. Dabei
entspricht der Korrekturbetrag des Drehmoments des Elektromotor/Generators
dem Überschuss
oder Mangel des Einrückdrucks
oder Ausrückdrucks
der Reibungseinrückvorrichtung.
Somit wird der Korrekturbetrag des Drehmoments zum Korrigieren des
initialen Hydraulikdrucks der Reibungseinrückvorrichtung verwendet.
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Da
die Soll-Drehzahl mit der Zeit geändert wird, wenn ein Schaltvorgang
ausgeführt
wird, wird der Korrekturbetrag des Drehmoments im Zeitverlauf erhöht oder
verringert, wenn das Drehmoment korrigiert wird, so dass die eingegebene
Drehzahl sich der Soll-Drehzahl nähert. Die Beziehung zwischen
der spezifischen Drehmomentkapazität der Reibungseinrückvorrichtung
und dem hydraulischen Druck, der auf die Reibungseinrückvorrichtung
ausgeübt
wird, ist hingegen statisch. Der Korrekturwert, der zum Korrigieren
des initialen Hydraulikdrucks oder der initialen Charakteristik
verwendet wird, ist ein Durchschnittswert der Korrekturbeträge, die
während
des Schaltens erhalten werden, oder ein Wert, der durch numerische
Verarbeitung erhalten wird. In anderen Worten wird der Durchschnittswert
der Korrekturbeträge,
die erhalten werden, wenn der Einrück- oder Ausrückvorgang
bereits fortgeschritten ist, als der Korrektkurwert des initialen
Hydraulikdrucks in einer Anfangsstufe des Einrückens oder Ausrückens verwendet.
Daher kann die Charakteristik der Reibungseinrückvorrichtung in der Anfangsstufe
des Einrückens
oder Ausrückens
nicht exakt reflektiert werden, wenn der initiale Hydraulikdruck
korrigiert wird. Somit kann sich eine Drehmomentsteuerung unter Verwendung
der Reibungseinrückvorrichtung
von einer idealen Drehmomentsteuerung unterscheiden, und dementsprechend
kann ein Stoß bewirkt
werden oder ein Fahrer das Gefühl
bekommen, die Antriebskraft sei nicht ausreichend.
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Ein
weiteres Dokument des Stands der Technik –
US5951614 – zeigt eine Steuerungsvorrichtung für eine Hybridantriebseinheit
mit einer Lerneinrichtung, die eine Beziehung zwischen einem Hydraulikdruck
und einer Reduktion eines eingegebenen Drehmoments lernt.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung und ein
Steuerungsverfahren für eine
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs zu schaffen, die ein Drehmomentübertragungselement beinhaltet,
dessen Drehmomentkapazität
gemäß einem
Einrücksteuerungsbetrag
geändert
wird, bzw. das eine Beziehung zwischen einem Einrücksteuerungsbetrag
und der Drehmomentkapazität
in einer Anfangsstufe exakt einstellen kann, wenn das Drehmomentübertragungselement
mit der Übertragung eines
Drehmoments beginnt.
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Gemäß der Erfindung
wird eine Beziehung zwischen einem Einrücksteuerungsbetrag und einer Drehmomentkapazität eines
Drehmomentübertragungselements
basierend auf einer Veränderung
des Verhaltens oder Steuerungsbetrags eines Elektromotors gelernt,
die bewirkt wird, während
der Einrücksteuerungsbetrag
des Drehmomentübertragungselements
in einer Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs geändert wird.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung
für eine
Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs, wobei ein Elektromotor
mit einem Abgabeelement verbunden ist, das mit einer Hauptleistungsquelle
durch ein Drehmomentübertragungselement
verbunden ist, dessen Drehmoment gemäß einem Einrücksteuerungsbetrag
geändert
wird. Die Steuerungsvorrichtung beinhaltet eine Beibehaltungseinrichtung
zum Beibehalten einer Drehzahl des Elektromotors bei einer vorbestimmten
Drehzahl; eine Änderungseinrichtung
zum kontinuierlichen Ändern
des Einrücksteuerungsbetrags
während
die Beibehaltungseinrichtung die Drehzahl des Elektromotors bei
der vorbestimmten Drehzahl beibehält; und eine Lerneinrichtung
zum Lernen einer Beziehung zwischen einem Abgabedrehmoment des Elektromotors
zum Beibehalten der Drehzahl des Elektromotors bei der vorbestimmten Drehzahl
und dem Einrücksteuerungsbetrag,
wenn das Abgabedrehmoment des Elektromotors einen vorbestimmten
Wert erreicht, während
der Einrücksteuerungsbetrag
geändert
wird.
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Wenn
der Einrücksteuerungsbetrag
des Drehmomentübertragungselements,
das zwischen dem Elektromotor und dem Abgabeelement angeordnet ist,
bei der Steuerungsvorrichtung für
eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs geändert wird,
während
die Drehzahl des Elektromotors bei der vorbestimmten Drehzahl beibehalten
wird, wird ein Drehmoment, das auf den Elektromotor einwirkt, geändert, und
daher wird das Abgabedrehmoment geändert, dass zum Beibehalten
der Drehzahl des Elektromotors bei der vorbestimmten Drehzahl notwendig
ist. Das Abgabedrehmoment des Elektromotors kann exakt erfasst werden,
beispielsweise basierend auf einem elektrischen Stromwert. Da das
Abgabedrehmoment der Drehmomentkapazität des Drehmo mentübertragungselements
entspricht, wenn das Abgabedrehmoment des Elektromotors den vorbestimmten
Wert erreicht, ist es möglich,
die Beziehung zwischen dem Abgabedrehmoment des Elektromotors und
dem Einrück-Steuerungsbetrag
exakt zu lernen, d. h. die Beziehung zwischen dem Einrücksteuerungsbetrag
und der Drehmomentkapazität
des Drehmomentübertragungselements,
ohne durch Geräusche
oder dergleichen beeinflusst zu werden. Dementsprechend besteht
die Möglichkeit,
die Charakteristik des Drehmomentübertragungselements in der
Initialstufe der Einrückung
exakt zu lernen.
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Die
Steuerungsvorrichtung für
eine Antriebsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs kann ferner eine Erfassungseinrichtung
zum Erfassen eines initialen Abgabedrehmoments des Elektromotors
beinhalten, während
der Einrücksteuerungsbetrag
null beträgt, und
der vorbestimmte Wert kann auf einen Wert eingestellt werden, der
durch Addieren eines vorbestimmten Drehmoments zu dem initialen
Abgabedrehmoment erhalten wird, das durch die Erfassungseinrichtung
erfasst wird.
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Da
in diesem Fall das initiale Drehmoment des Elektromotors erfasst
wird, während
der Einrücksteuerungsbetrag
null beträgt,
wird das initiale Drehmoment als ein Schleppmoment des Drehmomentübertragungselements
erfasst. Daher besteht die Möglichkeit,
das Schleppmoment des Drehmomentübertragungselements
exakt zu erfassen. Auch wenn das Abgabedrehmoment des Elektromotors
das Drehmoment überschreitet,
das durch Addieren des vorbestimmten Werts zu dem Schleppmoment
erhalten wird, während
der Einrücksteuerungsbetrag
geändert
wird, wird die Beziehung zwischen dem Einrücksteuerungsbetrag und der
Drehmomentkapazität des
Drehmomentübertragungselements
gelernt. Daher besteht die Möglichkeit,
die initiale Charakteristik des Drehmomentübertragungselements in Anbetracht
des Schleppmoments exakt zu lernen.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Steuerungsverfahren für eine Antriebsvorrichtung
eines Hybridfahrzeugs, bei dem ein Elektromotor mit einem Abgabeelement
verbunden ist, das mit einer Hauptleistungsquelle verbunden ist,
die durch ein Drehmomentübertragungselement
verbunden ist, dessen Drehmomentkapazität gemäß einem Einrücksteuerungsbetrag
geändert
wird. Das Steuerungsverfahren beinhaltet die Schritte des Beibehaltens
der Drehzahl des Elektromotors bei einer vorbestimmten Drehzahl;
des kontinuierlichen Veränderns des
Einrücksteuerungsbetrags
während
der Beibehaltung der Drehzahl des Elektromotors bei der vorbestimmten
Drehzahl; und des Lernens einer Beziehung zwischen einem Abgabedrehmoment
des Elektromotors zum Beibehalten der Drehzahl des Elektromotors
bei der vorbestimmten Drehzahl und dem Einrückbetrag, wenn das Abgabedrehmoment
des Elektromotors einen vorbestimmten Wert erreicht, während der
Einrücksteuerungsbetrag
geändert
wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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Die
vorstehenden und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung
werden anhand der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung besser verständlich,
wobei identische Bezugszeichen zur Darstellung identischer Elemente
verwendet werden. Es zeigen:
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1 ein
Flussdiagramm, das eine Lernsteuerung zum Erfassen einer Beziehung
zwischen einem Drehmoment und einem Hydraulikdruck darstellt;
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2 ein
Zeitdiagramm in einem Fall, in dem eine erfindungsgemäße Steuerung
ausgeführt
wird.
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3 ein
schematisches Diagramm, das eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug
gemäß der Erfindung
darstellt,
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4 ein
Skeletdiagramm, das die Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der Erfindung
darstellt; und
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5A u. 5B sind
kollineare Diagramm bezüglich
der Antriebsvorrichtung.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Es
erfolgt nachstehend eine Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung. Wie
in 3 gezeigt ist, wird in einer Hybridantriebsvorrichtung gemäß der Ausführungsform
der Erfindung ein Drehmoment einer Hauptleistungsquelle (d. h. einer
ersten Leistungsquelle) an ein Abgabeelement 2 übertragen,
und das Drehmoment wird von dem Abgabeelement 2 an ein
Antriebsrad 4 durch ein Differential 3 übertragen.
In der Zwischenzeit wird eine zusätzliche Leistungsquelle (d.
h. eine zweite Leistungsquelle) bereitgestellt. Die zusätzliche
Leistungsquelle 5 kann eine Antriebskraft für einen
Fahrbetrieb gemäß einer
Leistungsfahrsteuerung abgeben und eine Energie gemäß einer
regenerativen Steuerung regenerieren. Die Zusatzleistungsquelle 5 ist
mit dem Abgabeelement 2 durch ein Getriebe 6 verbunden.
Dementsprechend wird ein Drehmoment, das zwischen der Zusatzleistungsquelle 5 und
dem Abgabeelement übertragen
wird, gemäß einem Übersetzungsverhältnis, das
im Getriebe 6 eingestellt ist, erhöht oder verringert.
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Das
Getriebe 6 kann derart konfiguriert sein, dass das eingestellte Übersetzungsverhältnis größer oder
gleich „1" wird. Wenn bei dieser
Konfiguration die Zusatzleistungsquelle 5 ein Drehmoment
zum Zeitpunkt des Leistungsfahrbetriebs ausgibt, kann das durch
die Zusatzleistungsquelle 5 abgegebene Drehmoment erhöht werden,
und das erhöhte
Drehmoment kann an das Abgabeelement 2 übertragen werden. Daher kann
eine Kapazität
oder Größe der Zusatzleistungsquelle 5 verringert
werden. Da es jedoch zu bevorzugen wird, eine gute Betriebseffizienz der
Zusatzleistungsquelle 5 beizubehalten, wird, z. B. wenn
die Drehzahl des Abgabeelements 2 gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit
erhöht
wird, das Übersetzungsverhältnis reduziert,
um die Drehzahl der Zusatzleistungsquelle 5 zu verringern.
Auch wenn die Drehzahl des Abgabeelements verringert wird, kann
das Übersetzungsverhältnis erhöht werden.
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Es
erfolgt eine ausführlichere
Beschreibung der Hybrid-Antriebsvorrichtung. Wie in 4 gezeigt ist,
beinhaltet die Hauptleistungsquelle 1 hauptsächlich einen
Verbrennungsmotor (der nachstehend einfach als „Motor" bezeichnet wird) 10, einen
Elektromotor/Generator (der nachstehend als „erster Elektromotor/Generator" oder „MG1") 11 bezeichnet
wird, und ein Planetengetriebe 12, das als ein Drehmomentkom binations-Aufteilungsmechanismus
zum Kombinieren eines Drehmoments des Motors 10 und des
Drehmoments des ersten Elektromotors/Generators 11 und
zum Aufteilen eines Drehmoments an den Motor 10 und den
ersten Elektromotor/Generator 11 dient. Bei dem Motor 10 handelt
es sich um eine bekannte Leistungsvorrichtung, die eine Leistung durch
Verbrennen eines Kraftstoffs abgibt, wie z. B. einen Benzinmotor
oder einen Dieselmotor. Ein Betriebszustand des Motors 10 wie
ein Drosselventilöffnungsgrad
(eine Saugluftmenge), eine Kraftstoffzuführmenge und ein Zündzeitpunkt
können
elektrisch gesteuert werden. Die Steuerung desselben wird beispielsweise
durch eine elektronische Steuerungseinheit (E-ECU) 13 ausgeführt, die
hauptsächlich
einen Mikrocomputer beinhaltet.
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Ein
Beispiel für
den ersten Elektromotor/Generator 11 ist ein permanent
magnetischer Synchronmotor. Der erste Elektromotor/Generator 11 funktioniert
sowohl als der Elektromotor als auch der Generator. Der erste Elektromotor/Generator 11 ist
durch einen Inverter 14 mit einer elektrischen Leistungsspeicherungsvorrichtung 15 wie
einer Batterie verbunden. Durch Steuern des Inverters 14 wird
das Abgabedrehmoment oder das regenerative Drehmoment des ersten
Elektromotors/Generators 11 angemessen eingestellt. Um
diese Steuerung auszuführen,
wird eine elektronische Steuerungseinheit (MG1-ECU) 16,
die hauptsächlich
einen Mikrocomputer beinhaltet, bereitgestellt. Ein Stator (nicht
gezeigt) des ersten Elektromotors/Generators 11 ist feststehend
angeordnet und wird nicht gedreht.
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Ferner
handelt es sich bei dem Planetengetriebemechanismus 12 um
einen bekannten Getriebemechanismus, der drei rotierende Element
beinhaltet, und der eine Differentialwirkung erzeugt. Die drei rotierenden
Elemente sind ein Sonnenrad 7, bei dem es sich um ein Zahnrad
mit Außenverzahnung handelt;
ein Hohlrad 18, bei dem es sich um ein Zahnrad mit Innenverzahnung
handelt und das konzentrisch zum Sonnenrad 17 angeordnet
ist, und ein Träger 19,
der ein Planetenrad trägt,
das mit dem Sonnenrad 17 und dem Hohlrad 18 in
Eingriff steht, so dass das Planetenrad um seine Achse gedreht werden
kann und sich um das Sonnenrad 17 bewegen kann. Die Abtriebswelle
des Motors 10 ist durch eine Dämpfungseinrichtung 20 mit
dem Träger 19 verbunden,
bei dem es sich um ein erstes rotierendes Element handelt. In anderen
Worten dient der Träger 19 als
Eingabeelement.
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Der
Rotor (nicht gezeigt) des ersten Elektromotor/Generators 11 ist
mit dem Sonnenrad 17 verbunden, bei dem es sich um das
zweite rotierende Element handelt. Dementsprechend dient das Sonnenrad 17 als
ein Reaktionskraftelement. Zudem dient das Hohlrad 18,
bei dem es sich um ein drittes rotierendes Element handelt, als
ein Abgabeelement. Das Hohlrad 18 ist mit dem Abgabeelement
(d. h. der Abtriebswelle) 2 verbunden.
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Bei
dem in 4 gezeigten Beispiel beinhaltet das Getriebe 6 einen
Satz eines Ravigneaux-Planetengetriebemechanismus. Das heißt, dass
ein erstes Sonnenrad (S1) 21 und ein zweites Sonnenrad (S2) 22 vorgesehen
sind. Das erste Sonnenrad 21 und das zweite Sonnenrad 22 sind
jeweils ein Zahnrad mit Außenverzahnung.
Ein erstes Planetenrad 23 steht mit dem ersten Sonnenrad 21 in
Eingriff. Ein zweites Planetenrad 24 steht mit dem ersten
Zahnrad 23 in Eingriff. Das zweite Zahnrad 24 steht
mit einem Hohlrad (R) 25 in Eingriff, das konzentrisch
zu einem jeweiligen der Sonnenräder 21 und 22 angeordnet ist.
Ein Träger
(C) 26 trägt
ein jeweiliges der Planetenräder 23 und 24,
so dass ein jeweiliges der Zahnräder 23 und 24 um
dessen Achse gedreht werden kann und um das Sonnenrad bewegt werden
kann. Das zweite Sonnenrad 22 steht mit dem zweiten Planetenrad 24 in
Eingriff. Dementsprechend bilden das erste Sonnenrad 21,
das Hohlrad 25 und die Planetenräder 23 und 24 einen
Mechanismus, der gleich einem Doppelzahnrad-Planetengetriebemechanismus
ist. Das zweite Sonnenrad 22, das Hohlrad 25 und
das zweite Planetenrad 24 bilden einen Mechanismus, der
gleich einem Einzelzahnrad-Planetengetriebemechanismus ist.
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Es
ist eine erste Bremse B1, die das erste Sonnenrad 21 selektiv
fixiert, bereitgestellt. Es ist ein zweite Bremse B2 bereitgestellt,
die das Hohlrad 25 selektiv fixiert. Eine jeweilige der
Bremsen B1 und B2 ist eine sogenannte Reibungseinrückvorrichtung,
die eine Einrückkraft
unter Verwendung einer Reibungskraft erzeugt. Als Bremsen B1 und
B2 können
Mehrscheiben-Einrückvorrichtungen
oder Band-Einrückvorrichtungen verwendet
werden. Eine Drehmomentkapazität
einer jeweiligen der Bremsen B1 und B2 wird kontinuierlich gemäß der Einrückkraft
verändert, die
durch einen Hydraulikdruck bewirkt wird. Zudem ist die Zusatzleistungsquelle 5 mit
dem zweiten Sonnenrad 22 verbunden, und der Träger 26 ist
mit der Abtriebswelle 2 verbunden. Ferner wird ein Parkzahnrad 37,
das die Abtriebswelle 2 fixiert, so dass ein Fahrzeug in
einem geparkten Zustand beibehalten wird, an die Abtriebswelle 2 gepasst.
Zudem ist ein Parksperrenpolstück 38 bereitgestellt.
Das Parksperrenpolstück 38 steht
mit dem Parkzahnrad 37 in Eingriff, um dessen Drehung zu
stoppen, wenn eine Parkposition durch eine Schaltvorrichtung (nicht
gezeigt) ausgewählt
wird.
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Dementsprechend
dient in dem vorstehend erwähnten
Getriebe 6 das zweite Sonnenrad 22 als ein so
genanntes Eingabeelement und der Träger 26 als ein Abgabeelement.
Wenn die erste Bremse B2 eingerückt
ist, wird eine hohe Schaltdrehzahl bei dem Übersetzungsverhältnis, das
größer oder
gleich „1" ist, erreicht. Wenn
die zweite Bremse B2 anstelle der ersten Bremse B1 eingerückt ist,
wird eine niedrige Schaltdrehzahl bei dem Übersetzungsverhältnis erreicht,
das größer als
das Übersetzungsverhältnis ist, bei
eine die hohe Schaltdrehzahl erreicht wird. Ein Schaltvorgang zwischen
den Schaltdrehzahlen wird basierend auf einem Fahrbetriebszustand
ausgeführt,
wie z. B. einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder Soll-Antriebskraft
(oder Fahrpedalwinkel). Insbesondere wird ein Schaltdrehzahlbereich
im Voraus als ein Kennfeld (Schaltdiagramm) definiert, und eine Steuerung
derart ausgeführt,
dass eine der Schaltdrehzahlen gemäß dem erfassten Fahrbetriebszustand
erreicht wird. Um diese Steuerung auszuführen, ist eine elektronische
Steuerungseinheit (T-ECU) 27 bereitgestellt, die hauptsächlich einen Mikrocomputer
beinhaltet.
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Bei
dem in 4 gezeigten Beispiel wird als die Zusatzleistungsquelle 5 ein
Elektromotor/Generator (der nachstehend als „zweiter Elektromotor/Generator" oder „MG2" bezeichnet wird)
verwendet. Dieser Elektromotor/Generator 5 kann ein Drehmoment
für einen
Leistungsfahrbetrieb abgeben und Energie regenerieren. Ein Beispiel
für den
zweiten Elektromotor/Generator 5 ist ein permanent magnetischer
Synchronmotor. Der Rotor desselben (nicht gezeigt) ist mit dem zweiten
Sonnenrad 22 verbun den. Ferner ist der zweite Elektromotor/Generator 5 mit
einer Batterie 29 durch einen Inverter 28 verbunden. Der
Inverter 28 wird durch eine elektronische Steuerungseinheit
(MG2-ECU) 30 gesteuert, die hauptsächlich einen Mikrocomputer
beinhaltet, wodurch ein Leistungsfahrbetrieb und eine Energieregeneration
gesteuert werden, und es wird ein Drehmoment zum Zeitpunkt des Leistungsfahrbetriebs
und ein Drehmoment zum Zeitpunkt der Energieregeneration gesteuert.
Die Batterie 29 und die elektronische Steuerungseinheit 30 können mit
der Batterie (elektrischen Leistungsspeicherungsvorrichtung) 15 und
der elektronischen Steuerungseinheit 16 einstückig ausgeführt sein.
Zudem ist ein Stator (nicht gezeigt) des zweiten Elektromotor/Generators 5 feststehend
und wird nicht gedreht.
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5A ist
ein kollineares Diagramm, das sich auf einen Einzelzahnrad-Planetengetriebemechanismus 12 bezieht,
der als der vorstehend erwähnte
Drehmomentkombinations-Aufteilungsmechanismus dient. Wenn das Reaktionsdrehmoment des
ersten Elektromotor/Generators 11 in das Sonnenrad (S) 17 gegen
das Drehmoment eingegeben wird, dass in den Träger (C) 19 vom Verbrennungsmotor 10 eingegeben
wird, wird das in den Träger
(C) 19 eingegebene Drehmoment gemäß dem in das Sonnenrad (S) 17 eingegebenen
Drehmoments und dem Übersetzungsverhältnis des
Planetengetriebemechanismus 12 erhöht oder verringert, und das
resultierende Drehmoment wird von dem Hohlrad (R) 18, bei
dem es sich um das Abgabeelement handelt, abgegeben. In diesem Fall
wird der Rotor des ersten Elektromotor/Generators 11 durch
das Drehmoment gedreht, und der erste Elektromotor/Generator 11 funktioniert
als Generator. Zudem kann die Drehzahl des Motors 10 kontinuierlich
durch Erhöhen
und Verringern der Drehzahl des Elektromotor/Generator 11 geändert werden,
wenn die Drehzahl (Abgabe-Drehzahl) des Hohlrads 18 als
ein konstanter Wert beibehalten wird. Das heißt, dass die Drehzahl des Motors 10 auf
eine Motordrehzahl eingestellt werden kann, bei der die Kraftstoffeffizienz
durch Steuern des ersten Elektromotor/Generators 11 optimal
wird.
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Wie
durch eine gestrichelte Linie in 5A angezeigt
ist, wird der erste Elektromotor/Generator 11 in einer
umgekehrten Richtung gedreht, wenn der Motor 10 still steht,
während
das Fahrzeug führt. Wenn
bewirkt wird, dass der erste Elektromotor/Generator 11 als
Elektromotor funktioniert und ein Drehmoment in einer normalen Drehrichtung
abgibt, wird ein Drehmoment auf die Abtriebswelle des Motors 10 angesetzt,
die mit dem Träger 19 verbunden
wird, so dass die Abtriebswelle in der normalen Drehrichtung gedreht
wird. Dementsprechend kann der Motor 10 durch den ersten
Elektromotor/Generator 11 gestartet werden (durch Ankurbeln
oder Anlassen). In diesem Fall wird ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 2 in
einer Richtung angesetzt, so dass deren Drehung gestoppt wird. Dementsprechend
kann ein Antriebsmoment für
einen Fahrbetrieb durch Steuern des aus dem zweiten Elektromotor/Generator 5 abgegebenen
Drehmoments beibehalten werden, und der Motor 10 gleichzeitig
reibungslos gestartet werden. Dieser Hybridtyp wird als ein „mechanischer Aufteilungstyp" oder „Aufteilungstyp" bezeichnet.
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5B ist
ein kollineares Diagramm, das sich auf einen Ravigneaux-Planetengetriebemechanismus
bezieht, der das Getriebe 6 bildet. Das heißt, wenn
das Hohlrad 25 durch die zweite Bremse B2 fixiert wird,
dass eine geringer Drehzahl L erreicht wird. Das aus dem Elektromotor/Generator 5 abgegebene
Drehmoment wird gemäß dem Übersetzungsverhältnis verstärkt, und
das verstärkte
Drehmoment wird auf die Abtriebswelle 2 angesetzt. Wenn
hingegen das erste Sonnenrad 21 durch die erste Bremse
B1 fixiert wird, wird eine hohe Drehzahl H bei dem Übersetzungsverhältnis erreicht,
das geringer ist als das Übersetzungsverhältnis, bei
dem die niedrige Drehzahl L erreicht wird. Das Übersetzungsverhältnis, bei
dem die hohe Drehzahl H erreicht wird, ist zudem größer als „1". Daher wird das
aus dem zweiten Elektromotor/Generator 5 abgegebene Drehmoment
gemäß dem Übersetzungsverhältnis erhöht, und
das erhöhtet
Drehmoment wird auf die Abtriebswelle 2 angesetzt.
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Während die
Schaltdrehzahl in einem stationären
Zustand auf die niedrige Drehzahl L oder die hohe Drehzahl H gesetzt
wird, wird das abgegebene Drehmoment des zweiten Elektromotor/Generators 5 gemäß dem Übersetzungsverhältnis erhöht, und
das erhöhte
Drehmoment wird auf die Abtriebswelle 2 angesetzt. In einem
instationären
Schaltzustand wird jedoch das auf die Abtriebswelle 2 angesetzte
Drehmoment durch die Drehmomentkapazität der Bremse B1 oder B2 beeinflusst,
ein Trägheitsmoment
durch eine Veränderung
der Drehzahl bewirkt und dergleichen. Das auf die Abtriebswelle 2 angesetzte
Drehmoment ist ein positives Drehmoment, wenn der zweite Elektromotor/Generator 5 sich
in einem Antriebszustand befindet. Das auf die Abtriebswelle 2 angesetzte
Drehmoment ist ein negatives Drehmoment, wenn der zweite Elektromotor/Generator 5 sich in
einem angetriebenen Zustand befindet.
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Die
vorstehend erwähnte
Hybridantriebsvorrichtung beinhaltet zwei Leistungsquellen, bei
denen es sich um die Hauptleistungsquelle 1 und die Hauptleistungsquelle 5.
Diese beiden Leistungsquellen werden daher effektiv verwendet, um
die Kraftstoffeffizienz zu verbessern und um die Menge des Abgases
während
des Fahrzeugfahrbetriebs zu reduzieren. Selbst in einem Fall, wo
der Motor 10 angetrieben wird, wird die Drehzahl des Motors 10 unter
Verwendung des Elektromotor/Generators 11 gesteuert, so
dass die Kraftstoffeffizienz optimal wird. Ferner wird während des
Fahrens im Schubbetrieb eine Trägheitsenergie
des Fahrzeugs wiedergewonnen, um eine elektrische Leistung zu erzeugen.
In einem Fall, in dem der zweite Elektromotor/Generator 5 für eine Drehmomentunterstützung angetrieben
wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, wird die Schaltdrehzahl
auf eine niedrige Drehzahl L im Getriebe 6 eingestellt,
und das auf die Abtriebswelle 2 angesetzte Drehmoment wird
erhöht.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch geworden ist, wird die Schaltdrehzahl
auf eine hohe Drehzahl H in dem Getriebe 6 eingestellt,
und die Drehzahl des zweiten Elektromotor/Generators 5 wird
relativ verringert, um einen Verlust zu reduzieren, wodurch eine
Drehmomentunterstützung
effizient ausgeführt
werden kann.
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Das
vorstehend erwähnte
Hybridfahrzeug kann unter Verwendung einer Leistung fahren, die durch
den Motor 10 erzeugt wird. Zudem kann das Hybridfahrzeug
unter Verwendung des Motors 10 und des zweiten Elektromotor/Generators 5 laufen. Ferner
kann das Hybridfahrzeug unter Verwendung von nur dem zweiten Elektromotor/Generator 5 laufen.
Einer dieser Fahrmodi wird basierend auf einer Soll-Antriebskraft,
der Fahrzeuggeschwindigkeit und dergleichen ausgewählt. Wenn
z. B. ein Ladebetrag der Batterie ausreichend ist, und die Soll-Antriebskraft
relativ gering ist, oder wenn ein Modus für ein leises Anfahren manuell
ausgewählt
wird, wird der Fahrmodus, in dem das Fahrzeug unter Verwendung des
zweiten Elektromotor/Generator 5 wie ein Elektrofahrzeug
fährt,
(der nachstehend als „EV-Fahrbetrieb
bezeichnet wird) ausgewählt,
und der Motor 10 wird gestoppt. Wenn beispielsweise das
Fahrpedal in deutlichem Maße
gedrückt
wird und die Soll-Antriebskraft ansteigt, wenn der Ladebetrag der
Batterie abnimmt, oder wenn der Modus zum leisen Anfahren manuell
in einen Modus für
einen normalen Fahrbetrieb geschaltet wird, wird der Motor 10 gestartet
und der Fahrmodus (der nachstehend als „E/G-Fahrbetrieb" bezeichnet wird)
ausgewählt,
in dem das Fahrzeug unter Verwendung des Motors 10 läuft.
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In
der Zwischenzeit wird die Schaltdrehzahl im Getriebe 6 durch Ändern des
Einrück-/Ausrückzustands
einer jeweils ersten Bremse B1 und zweiten Bremse B2 eingestellt,
wie vorstehend beschrieben wurde. Die erste Bremse B1 und die zweite
Bremse B2 wird jeweils durch Steuern des Hydraulikdrucks eingerückt/ausgerückt, der
jeweils der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 gemäß dem an
das Getriebe 6 übertragenen
Drehmoment zugeführt wird.
Eine Beziehung zwischen dem durch das Getriebe 6 übertragenen
Drehmoment und dem Hydraulikdruck wird in Form eines Kennfelds gespeichert. Dementsprechend
ist es nicht notwendig, die Beziehung zwischen dem durch das Getriebe 6 übertragenen
Drehmoment und einem Hydraulikdruck-Befehlswert korrekt zu erfassen, um
einen Schaltvorgang rasch oder mit einem Minimum an Hydraulikdruck
auszuführen.
Daher wird die nachstehend beschriebene Steuerung ausgeführt.
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1 ist
ein Flussdiagramm, das eine Lernsteuerung zum Erfassen der Beziehung
zwischen dem Drehmoment und dem Hydraulikdruck-Befehlswert darstellt.
Diese Steuerung wird ausgeführt, wenn
das Drehmoment des zweite Elektromotor/Generator nicht übertragen
werden muss, beispielsweise wenn eine Parkposition als Fahrbetriebsbereich ausgewählt wird.
Zudem kann diese Lernsteuerung ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug
auf einer Fertigungsstraße
justiert wird.
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Zunächst wird
eine Soll-Drehzahl der Feedback-Steuerung so eingestellt, dass die
Drehzahl des zweiten Elektromotor/Generator 5 gleich der
vorbestimmten Soll-Drehzahl
wird (Schritt S01). Diese Soll-Drehzahl wird auf einen vorbestimmten
Punkt auf einem Schaltdiagramm eingestellt. Es können mehrere Soll-Drehzahlen
eingestellt werden.
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Dann
wird eine Steuerung der Drehzahl des zweiten Elektromotor/Generators 5 gestartet
(Schritt S2). Wenn die Drehzahl des zweiten Elektromotor/Generators 5 gleich
der Soll-Drehzahl wird, nachdem die Steuerung gestartet worden ist,
wird ein Elektromotordrehmoment Tmini erfasst und gespeichert (Schritt
S03). Diese Elektromotordrehmoment Tmini ist gleich einem Schleppmoment
der Bremse und kann basierend auf einem Wert eines elektrischen
Strom erhalten werden, der in dem zweiten Elektromotor/Generator 5 fließt. In anderen
Worten ist es möglich,
das Elektromotordrehmoment zu erfassen, wenn der Hydraulikdruck-Befehlswert
null ist, d. h. das Elektromotordrehmoment, wenn die Bremse B1 (oder
B2) ausgerückt
ist. Da das Drehmoment Tmini konstant fluktuiert, kann ein Durchschnittswert zu
vorbestimmten Zeitintervallen erhalten werden, oder eine Glättungsverarbeitung
wie eine Filterverarbeitung ausgeführt werden.
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Nachdem
die Steuerung der Drehzahl des zweiten Elektromotor/Generators 5 gestartet
worden ist, und die Drehzahl stabil geworden ist, wird das Einrücken der
Bremse B1 (oder B2) gestartet. Insbesondere beginnt der Hydraulikdruck,
der der Bremse B1 (oder B2) zugeführt wird, anzusteigen (Schritt S04).
Somit beginnt das Elektromotordrehmoment Tminig, das von dem zweiten
Elektromotor/Generator 5 abgegeben wird, sich zu erhöhen. Das
heißt, wenn
der Hydraulikdruck der Bremse B1 (oder B2) zugeführt wird, wird ein Packungszwischenraum,
der in der Bremse B1 (B2) erzeugt worden ist, allmählich reduziert
(nimmt allmählich
ab), und dementsprechend nimmt das Drehmoment, das durch Schmieröl zwischen
Reiboberflächen übertragen
worden ist, d. h. das Schleppmoment, zu, was zu einer Erhöhung des
Elektromotordrehmoments Tminig führt.
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Dann
wird bestimmt, ob das Elektromotordrehmoment Tminig einen Wert,
der durch einen vorbestimmten Wert α bestimmt wird, in Bezug auf
das Elektromotordrehmoment Tmini übersteigt (Schritt S05). Der
vorbestimmte Wert α ist
ein geschätzter Wert
eines Erhöhungsbetrags
des Elektromotordrehmoments, wenn die Bremse B1 beginnt, das Drehmoment
zu übertragen.
Der vorbestimmte Wert α wird
im Voraus durch Experimente oder Berechnung erhalten. Da dieser
vorbestimmte Wert α berücksichtigt
wird, kann bestimmt werden, ob das Einrücken der Bremse B1 (oder B2)
gestartet worden ist, während
eine Beeinflussung der Produktionsabweichung, Geräusche oder
dergleichen verhindert werden. Da dieses Elektromotordrehmoment
Tminig fluktuiert, kann der Durchschnittswert zu vorbestimmten Zeitintervallen
erhalten oder eine Glättungsverarbeitung
wie eine Filterverarbeitung ausgeführt werden.
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Wenn
eine negative Bestimmung in Schritt S05 gemacht wird, wird kein
spezieller Verfahrenschritt ausgeführt und die Routine beendet.
Dann steigt das Elektromotordrehmoment tminig weiterhin an, bis
eine affirmative Bestimmung in Schritt S05 gemacht wird. Wenn hingegen
in Schritt S05 eine affirmative Bestimmung gemacht wird, d. h.,
wenn ein Einrücken
der Bremse B1 (oder B2) beendet worden ist, wird ein Hydraulikdruck-Befehlswert
Pbt zu diesem Zeitpunkt erfasst (Schritt S06). Somit kann ein notwendiges
Drehmoment, wenn die Bremse B1 (oder B2) eingerückt ist, erfasst werden. Diese
Steuerung wird für
die Bremse B1 zuerst ausgeführt,
und dann wird die Steuerung für
die Bremse B2 ausgeführt.
Die Steuerung kann jedoch für
die Bremse B2 zuerst ausgeführt
werden, und dann kann die Steuerung für die Bremse B1 ausgeführt werden.
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Da
die Steuerung ausgeführt
wird, können zwei
Sätze von
Werten berechnet werden. Das heißt, dass ein notwendiger Hydraulikdruck,
wenn die Bremse B1 ausgerückt
ist, und ein notwendiger Hydraulikdruck, wenn die Bremse B1 eingerückt ist,
und ein notwendiger Hydraulikdruck, wenn die Bremse B2 ausgerückt ist,
und ein notwendiger Hydraulikdruck, wenn die Bremse B2 eingerückt ist,
berechnet werden. Basierend auf den beiden Sätzen der Werte erneuert der
T-ECU 27 ein Drehmoment-Hydraulik druck-Umwandlungskennfeld,
das in der T-ECU 27 gespeichert ist (Schritt S07). Dann
wird ein Lernvorgang beendet (Schritt S08).
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Anschließend erfolgt
eine Beschreibung einer Veränderung
im Zeitverlauf in der vorstehenden Ausführungsform. 2 ist
ein Zeitdiagramm, das eine Veränderung
im Zeitverlauf darstellt. Zunächst wird
ein Lernvorgang (zu einem Zeitpunkt A) gestartet, und die Soll-Drehzahl
des zweiten Elektromotor/Generators 5 wird eingestellt
(dieser Vorgang entspricht Schritt S01). Wenn der zweite Elektromotor/Generator 5 sich
zu drehen beginnt (dieser Vorgang entspricht Vorgang S02), wird
das Elektromotor-Drehmoment während
dieser Zeitspanne erfasst (dieser Vorgang entspricht Schritt S03,
vom Zeitpunkt A zum Zeitpunkt B). Das erfasste Drehmoment ist ein
Schleppmoment.
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Nachdem
der Hydraulikdruck-Befehlswert für
die Bremse B1 (oder B2) allmählich
von null erhöht
worden ist (dieser Vorgang entspricht Schritt S04, dem Zeitpunkt
B), beginnt das Elektromotordrehmoment gemäß dem Einrück-Hydraulikdruck-Befehlswert
erhöht
zu werden. Diese Erhöhung
des Elektromotordrehmoments wird hauptsächlich durch das Schleppmoment
bewirkt. Wenn das Einrücken
voranschreitet (vom Zeitpunkt B zum Zeitpunkt C) und das Elektromotordrehmoment
einen Wert erreicht, der durch Addieren des vorbestimmten Werts α zum Schleppmoment
erhalten wird, d. h. einen vorbestimmten Drehmomentübertragungspunkt, der
im Voraus durch Experimente oder Berechnung erhalten worden ist
(dieser Vorgang entspricht Schritt S05, Zeitpunkt C), wird der Hydraulikdruck-Befehlswert
Pbt zu diesem Zeitpunkt gespeichert (dieser Vorgang entspricht Schritt
S06). Während
dieser Zeitspanne, d. h. während
einer Zeitspanne vom Zeitpunkt B zum Zeitpunkt C wird die Drehzahl
des zweiten Elektromotor/Generators 5 auf einem konstanten Wert
beibehalten.
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Nachdem
der Hydraulikdruck-Befehlswert gespeichert worden ist, wird der
Hydraulikdruck-Befehlswert auf null gesetzt, und die Soll-Drehzahl
des Elektromotors wird auf null gesetzt. Dann wird die Steuerung
beendet (vom Zeitpunkt C zu einem Zeitpunkt D).
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Wie
bisher beschrieben wurde, wird, wenn ein Einrücksteuerungsbetrag der Bremse
B1 (oder B2), die zwischen dem zweiten Elektromotor/Generator 5 und
der Abtriebswelle angeordnet ist, geändert wird, während die
Drehzahl des zweiten Elektromotor/Generators 5 zu der vorbestimmten
Drehzahl beibehalten wird, ein Drehmoment geändert, das auf den zweiten
Elektromotor/Generators 5 einwirkt, und daher wird ein
für die
Beibehaltung der Drehzahl notwendiges Drehmoment geändert. Das
Abgabedrehmoment des zweiten Elektromotor/Generators 5 kann
exakt erfasst werden, beispielsweise basierend auf dem elektrischen
Stromwert. Da das Abgabedrehmoment der Drehmomentkapazität der Bremse B1
(oder B2) entspricht, wenn das Abgabedrehmoment des zweiten Elektromotor/Generators 5 den vorbestimmten
Wert erreicht, ist es möglich,
die Beziehung zwischen dem Abgabedrehmoment des Elektromotors/Generators 5 und
dem Einrücksteuerungsbetrag
zu lernen, d. h. die Beziehung zwischen der Drehmomentkapazität der Bremse
B1 (oder B2) und dem Einrücksteuerungsbetrag,
ohne durch Geräusche
oder dergleichen beeinflusst zu werden. Dementsprechend besteht
die Möglichkeit,
die Charakteristik der Bremse B1 (oder B2) während des initialen Zustands
des Einrückens
exakt zu lernen.
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Zudem
wird das initiale Drehmoment als das Schleppmoment der Bremse B2
(oder B2) erfasst, da das initiale Drehmoment des zweiten Elektromotor/Generators 5 erfasst
wird, während
der Einrücksteuerungsbetrag
null ist. Daher besteht die Möglichkeit,
das Schleppmoment der Bremse B1 (oder B2) exakt zu erfassen. Zudem
wird die Beziehung zwischen dem Einrücksteuerungsbetrag und der
Drehmomentkapazität
der Bremse B1 (oder B2) gelernt, wenn das Abgabedrehmoment des zweiten
Elektromotor/Generators 5 das Drehmoment überschreitet, das
erhalten wird durch Addieren des vorbestimmten Werts zu dem Schleppmoment,
während
der Einrücksteuerungsbetrag
geändert
wird. Daher besteht die Möglichkeit,
die initiale Charakteristik der Bremse B1 (oder B2) unter Berücksichtigung
des Schleppmoments exakt zu lernen.
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In
der vorstehend erwähnten
Ausführungsform
der Erfindung kann eine funktionelle Einrichtung in Schritt S02
als „Beibehaltungseinrichtung" betrachtet werden,
und eine funktionelle Einrichtung in Schritt S04 kann als „Veränderungseinrichtung" be trachtet werden.
Auch kann eine funktionelle Einrichtung in Schritt S06 als „Lerneinrichtung" betrachtet werden,
und eine funktionelle Einrichtung in Schritt S03 kann als „Erfassungseinrichtung" betrachtet werden.