DE60223850T2

DE60223850T2 - Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems eines Hybridfahrzeuges

Info

Publication number: DE60223850T2
Application number: DE60223850T
Authority: DE
Inventors: Masakiyo Toyota-shi Aichi-ken Kojima; Toshifumi Toyota-shi Aichi-ken Takaoka; Yutaka Toyota-shi Aichi-ken Taga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2008-11-13
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: EP1520743B1; CA2704804A1; ES2269583T3; CA2704802C; CA2704805A1; US20030078134A1; EP1514716A2; CN1413855A; ES2308093T3; EP1520743A2; CA2632448C; CA2406817C; US7223200B2; CN1286681C; EP1514716B1; CA2406817A1; KR20030033971A; DE60223850D1; DE60214104D1; EP1304248B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem für Hybridfahrzeuge, das mittels einer Kombination aus einer Brennkraftmaschine und Elektromotoren Räder antreibt. Dokument DE-A-100 43 724 offenbart ein derartiges System.
2. Stand der Technik
Da der Schutz der Luft und das Einsparen von Kraftstoffressourcen zunehmend an Bedeutung gewinnen, haben auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik Hybridfahrzeuge viel Beachtung gefunden, deren Räder durch eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und Elektromotoren (oder Motoren) angetrieben werden. Bei den Hybridfahrzeugen werden die Räder auf verschiedene Weisen durch eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor (oder Motoren), die in verschiedenen Formen angeordnet sind, angetrieben, um so eine große Auswahl an Kombinationen von Drehzahl und Antriebsmoment zu erzielen. Motorfahrzeuge wurden bislang nur unter Verwendung von Brennkraftmaschinen angetrieben. Allerdings hat die Entwicklung von Hybridfahrzeugen auf dem Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik begonnen, indem ein Teil eines Antriebssystems, das bloß konventionell eine Brennkraftmaschine verwendet, durch ein elektrisches Antriebssystem ersetzt wurde, das z. B. einen Elektromotor oder Elektromotoren enthält.
Angesichts dessen wird derzeit davon ausgegangen, dass Hybridfahrzeuge nur unter Verwendung einer Brennkraftmaschine fahren können. Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 11-198669 offenbart ein solches Beispiel für ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem. In diesem Hybridfahrzeug-Antriebssystem ist ein erster Elektromotor/Generator mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in Reihe verbunden und ist eine Triebwelle so ausgelegt, dass sie entweder von der Brennkraftmaschine oder dem als Motor dienenden Elektromotor/Generator oder von beiden angetrieben wird. Die Triebwelle und die Abtriebswelle eines zweiten Elektromotor/Generators sind jeweils mit einem Hohlrad bzw. einem Sonnenrad eines Planetengetriebemechanismus verbunden, wodurch beide Wellen miteinander verbunden werden. Ein Träger des Planetengetriebemechanismus, der als eine Abtriebswelle dient, ist mit einem Getriebe verbunden, das wiederum mit Antriebsrädern verbunden ist. Bei dem auf diese Weise aufgebauten Hybridfahrzeug-Antriebssystem kann das Antriebssystem auch dann, wenn nur die Brennkraftmaschine als Antriebsmotor arbeitet, eine große Anzahl an vom Fahrzeug geforderten Betriebs- oder Fahrmodi zur Verfügung stellen, indem wie im Fall konventioneller Fahrzeuge, die nur die Brennkraftmaschine verwenden, die Übersetzungsverhältnisänderungsfunktion des Getriebes genutzt wird. Dies kann als ein typisches Beispiel angesehen werden, das den oben beschriebenen Ursprung der Hybridfahrzeuge widerspiegelt.
Andererseits ist auch ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem vorgeschlagen worden, das mit der Notwendigkeit aufräumt, ein Getriebe vorzusehen, wie es herkömmlicher Weise zwischen der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet wurde. Bei diesem Hybridfahrzeug-Antriebssystem werden eine Brennkraftmaschine und ein Elektromotor (oder Elektromotoren) so kombiniert, dass sie eine Antriebsquelle für ein Motorfahrzeug ergeben, bei dem der Motor eine Differenz zwischen den Drehzahlen der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Fahrzeugachsen neutralisiert. Die Differenz wird durch eine Abweichung des Zusammenhangs zwischen der Drehzahl und dem tatsächlich von der Brennkraftmaschine erzielten Antriebsmoment von dem an den Fahrzeugachsen erforderlichen Zusammenhang verursacht. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines solchen Hybridfahrzeug-Antriebssystems.
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 in einem (nicht gezeigten) Fahrzeugaufbau eingebaut und hat eine Abtriebswelle (oder eine Kurbelwelle) 2. Ein Planetengetriebemechanismus 3 enthält ein Sonnenrad 4, ein Hohlrad 5, Planetenritzel 6 und einen Träger 7. Die Kurbelwelle 2 ist mit dem Träger 7 gekoppelt. Ein erster Elektromotor/Generator (MG1) 8 enthält eine Wicklung 9 und einen Rotor 10. Der Rotor 10 ist mit dem Sonnenrad 4 verbunden, während die Wicklung 9 am Fahrzeugaufbau abgestützt ist. Ein Ende einer Kardanwelle 11 ist mit dem Hohlrad 5 verbunden. Bei dem auf diese Weise aufgebauten Antriebssystem hat der Planetengetriebemechanismus 3 die Funktion, die von der Brennkraftmaschine aufgenommene Kraft zum ersten Motor/Generator 8 und zur Kardanwelle 11 als Radantriebswelle zu verteilen. Der Planetengetriebemechanismus 8 dient somit als ein Kraftverteilungsmechanismus. Mit einem mittleren Abschnitt der Kardanwelle 11 ist ein zweiter Elektromotor/Generator (MG2) 12 verbunden. Der zweite Motor/Generator 12 enthält eine Wicklung 13 und einen Rotor 14. Die Wicklung 13 ist am Fahrzeugaufbau abgestützt. Der Rotor 14 kann auf beliebige Weise mit der Kardanwelle 11 verbunden werden. Bei dem in 1 gezeigten Antriebssystem ist der Rotor 14 zum Beispiel so mit der Kardanwelle 11 verbunden, dass ein von dem Rotor 14 gestütztes und gedrehtes Zahnrad 16 mit einem auf der Kardanwelle 11 befindlichen Zahnrad 15 in Eingriff steht. Das andere Ende der Kardanwelle 11 ist über eine Differenzialgetriebeeinheit 17 mit einem Paar Fahrzeugachsen 18 verbunden. An den Fahrzeugachsen 18 ist jeweils ein Rad 19 angebracht.
Bei dem in 1 gezeigten Antriebssystem dreht sich die Kurbelwelle 2 als eine Einheit mit dem Träger 7, wobei die Drehzahl dieser Bauteile 2, 7 mit "Nc" bezeichnet wird. Ebenso dreht sich der Elektromotor/Generator 8 als eine Einheit mit dem Sonnenrad 4, wobei die Drehzahl dieser Bauteile 8, 4 mit "Ns" bezeichnet wird. Das Hohlrad 5, der zweite Elektromotor/Generator 12 und die Räder 19 drehen sich proportional zueinander, so dass sich schließlich die Fahrzeuggeschwindigkeit ergibt. Die Drehzahlen dieser Bauteile 5, 12, 19 unterscheiden sich abhängig von dem Verhältnis zwischen der Anzahl der Zahnradzähne des Zahnrads 15 und der des Zahnrads 16, dem Untersetzungsverhältnis der Differenzialgetriebeeinheit 17 und dem Reifenradius. In der folgenden Beschreibung wird jedoch aus Gründen der Einfachheit und Bequemlichkeit die Drehzahl des Hohlrads 5 als eine typische Geschwindigkeit angenommen, die denen der Bauteile 5, 12, 19 entspricht, und mit "Nr" bezeichnet.
2 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Drehzahl Nc der Brennkraftmaschine und den Drehzahlen Ns, Nr der beiden Elektromotoren MG1, MG2, der basierend auf dem Prinzip des Planetengetriebemechanismus ermittelt wird. In dieser Darstellung entspricht ρ dem Verhältnis der Anzahl der Zahnradzähne des Sonnenrades zu der des Hohlrades (ρ < 1). Da Nc durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine und Nr durch die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, ergibt sich Ns aus dem folgenden Ausdruck (1), der auf der Maschinengeschwindigkeit und der Fahrzeuggeschwindigkeit beruht: Ns = (1 + 1/ρ)Nc – (1/ρ)Nr (1)
Abgesehen davon werden die Momente des Trägers, des Sonnenrads und des Hohlrads jeweils mit Tc, Ts und Tr bezeichnet. Diese Momente stehen unter dem folgenden Verhältnis im Gleichgewicht miteinander: Ts:Tc:Tr = ρ/(1 + ρ):1:1/(1 + ρ) (2)
Wenn eines dieser drei Elemente, also der Träger, das Sonnenrad oder das Hohlrad, ein Moment absorbiert oder aufnimmt, wird das Moment unter diesen Elementen weitergeleitet, bis das obige Gleichgewicht erreicht wird.
Bei einem Hybridfahrzeug mit dem wie oben beschrieben aufgebauten Antriebssystem wird die Arbeit der Brennkraftmaschine und der Motoren MG1 und MG2 von einem (nicht gezeigten) Fahrzeugbetriebsteuerungssystem auf Basis der Betriebsanweisungen von einem Fahrzeugführer und des Betriebs- oder Fahrzustands des Fahrzeugs gesteuert. Und zwar enthält das Fahrzeugbetriebsteuerungssystem einen Mikrocomputer und ist so gestaltet, dass es die folgende Steuerung durchführt. Zunächst werden auf Basis der Betriebsanweisungen vom Fahrzeugführer und dem von verschiedenen Sensoren erfassten Betriebszustand des Fahrzeugs eine Fahrzeugzielgeschwindigkeit und ein Radantriebszielmoment berechnet. Gleichzeitig wird auf Basis des Ladezustands (SOC) eines Stromspeichersystems der am Stromspeichersystem verfügbare Ausgangsstrom oder die zum Laden des Stromspeichersystems erforderliche Strommenge berechnet. Anhand der Ergebnisse dieser Berechnungen führt das Fahrzeugbetriebsteuerungssystem weitere Berechnungen durch, um einen passenden Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine, einschließlich einem Aussetzen oder Ende des Betriebs, und einen passenden Motorbetriebs-/Stromerzeugungsmodus für jeden der Motoren MG1 und MG2 festzulegen. Anhand der Ergebnisse dieser Berechnungen steuert das Fahrzeugbetriebsteuerungssystem die Arbeit der Brennkraftmaschine und der Motoren MG1 und MG2.
Wie oben beschrieben wurde, ist in dem Hybridfahrzeug-Antriebssystem über den Kraftverteilungsmechanismus die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine mit dem ersten Elektromotor/Generator und mit der Radantriebswelle verbunden und ist der zweite Elektromotor/Generator mit der Radantriebswelle verbunden. Mit dieser Anordnung können, wie sich aus 2 ergibt, Änderungen der Drehzahl Nc der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine, der der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Drehzahl Nr und des Zusammenhangs zwischen den Drehzahlen Nc, Nr durch die Drehzahl Ns des ersten Elektromotor/Generators aufgenommen werden, weswegen sich die Werte Nc, Nr erheblich ändern können. Das Hybridfahrzeug-Antriebssystem benötigt daher kein Getriebe. Genauer gesagt kann der Zusammenhang zwischen Nc und Nr flexibel geändert werden, indem das Kraftverteilungssystem nachgestellt oder gesteuert wird, so dass es z. B. möglich ist, die Maschine auch dann zu betreiben (Nc > 0), wenn das Fahrzeug hält (Nr = 0), den Maschinenbetrieb zu beenden (Nc = 0), während das Fahrzeug vorwärts fährt (Nr > 0), oder das Fahrzeug unabhängig davon, ob die Maschine arbeitet oder angehalten wurde (Nc ≥ 0), rückwärts anzutreiben (Nr < 0).
Da die Drehzahl des Motors MG2 von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängt und der Ladezustand des Stromspeichersystems dem Grunde nach in keinem Zusammenhang mit der Fahrzeuggeschwindigkeit steht, gibt es jedoch große Einschränkungen beim Betrieb des Motors MG2 als Stromerzeuger zum Laden des Stromspeichersystems. Daher erfolgt das Aufladen des Stromspeichersystems nur durch den Motor MG1, während der elektrische Antrieb der Räder nur durch den Motor MG2 erfolgt. Bei dem oben beschriebenen Hybridfahrzeug-Antriebssystem ohne Getriebe muss daher der Motor MG2, der als alleiniger Motor zum Antreiben der Räder dient, groß sein, um eine zufrieden stellende Fahrzeugantriebsleistung zum Erzeugen eines großen Radantriebsmoments sicherzustellen, wie es selbst im Bereich geringer Fahrzeuggeschwindigkeit benötigt wird.
Der oben beschriebene Zusammenhang wird anhand von 3 verdeutlicht, die ein Koordinatensystem zeigt, das einen Zusammenhang zwischen dem an den Fahrzeugachsen zu erzeugenden erforderlichen Drehmomentwert (im Folgenden als "Fahrzeugachsenmoment" bezeichnet) und der Fahrzeuggeschwindigkeit angibt. Der Zusammenhang von 3 wird erzielt, wenn die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs bei hoher Kraftstoffausnutzung über einen großen Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit in Betrieb ist. In 3 stellt die Linie A die Grenzleistung des Fahrzeugs dar, die den gewünschten Zusammenhang zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Fahrzeugachsenmoment zeigt, wobei der mit B bezeichnete flache Bereich die Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeugachsenmoment-Leistung der unter hoher Kraftstoffausnutzung arbeitenden Brennkraftmaschine darstellt. Der übrige, mit C bezeichnete Bereich stellt die Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeugachsenmoment-Leistung dar, die nur von dem Motor MG2 aufzubringen ist. Um die Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeugachsenmoment-Leistung von 3 zu erreichen, muss der Motor MG2 ausreichend groß sein, damit bei geringer Drehzahl ein hohes Moment erzeugt wird.
Wie aus 3 hervorgeht, hat der Bereich C eine erheblich größere Tiefe als der Bereich B. Das Ungleichgewicht zwischen dem Bereich C und dem Bereich B kann zu einem Ungleichgewicht zwischen den Größen der drei Antriebsquellen, d. h. der Brennkraftmaschine und dem ersten und zweiten Motor/Generator führen, insbesondere zwischen der Maschine und dem zweiten Motor/Generator. Angesichts dessen erscheint es wünschenswert, das oben beschriebene Hybridfahrzeug-Antriebssystem ohne Getriebe weiter zu verbessern.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung sieht ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem vor, das (a) eine Brennkraftmaschine mit einer Abtriebswelle, (b) einen über einen Kraftverteilungsmechanismus mit der Abtriebswelle der Kraftmaschine verbundenen ersten Elektromotor/Generator, (c) eine über den Kraftverteilungsmechanismus mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbundene Radantriebswelle, (d) einen mit der Radantriebswelle verbundenen zweiten Elektromotor/Generator und (e) Getriebe enthält, das sich auf zumindest entweder der Radantriebswelle oder einem Verbindungsabschnitt des zweiten Elektromotor/Generators mit der Radantriebswelle befindet.
Der hierbei verwendete Motor/Generator fungiert sowohl als Elektromotor als auch als Generator. Die Erfindung befasst sich mit einer kurzzeitigen Fahrzeugantriebs leistung des Hybridfahrzeug-Antriebssystems, in dem die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine über den Kraftverteilungsmechanismus mit dem ersten Motor/Generator und der Radantriebswelle verbunden ist und der zweite Motor/Generator mit der Radantriebswelle verbunden ist. Mit anderen Worten befasst sich die Erfindung in Verbindung mit dem Zusammenhang zwischen dem Antrieb des Hybridfahrzeugs mittels der Maschine, dem Antrieb durch den Motor und die Selbstladefunktion des Generators nicht mit der Langzeitfahrzeugantriebsleistung. Daher können sowohl der erste als auch der zweite Motor/Generator bloß aus Motoren bestehen, die die beabsichtigten Wirkungen der Erfindung mit sich bringen. In tatsächlichen Fahrzeugantriebssystemen muss jedoch der zweite Motor/Generator als Elektromotor arbeiten (wobei er aber auch als Generator arbeiten kann), weswegen der erste Motor/Generator eine Stromerzeugungsfunktion haben muss, damit sich ein Fahrzeugantriebssystem ergibt, das über eine längere Zeitdauer arbeiten kann. Dieses Erfordernis steht jedoch in keinem Zusammenhang mit dem technischen Konzept der Erfindung. Daher können der oben angegebene erste und zweite Motor/Generator auch Elektromotoren ohne Stromerzeugungsfunktion sein.
Wie oben beschrieben wurde, befindet sich bei dem Hybridfahrzeug-Antriebssystem, bei dem die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine über den Kraftverteilungsmechanismus mit dem ersten Motor/Generator und der Radantriebswelle verbunden ist, das Getriebe auf der Radantriebswelle oder in einem Verbindungsabschnitt des zweiten Elektromotor/Generators mit der Radantriebswelle. Bei einer Anordnung, bei der sich das Getriebe auf einem Abschnitt der Radantriebswelle befindet, der näher an der Brennkraftmaschine als der Verbindungsabschnitt des zweiten Motor/Generators liegt, wird, falls das Antriebssystem bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit ein hohes Fahrzeugachsenmoment erzeugen soll, durch Steuern des Kraftverteilungsmechanismus die Drehzahl der Brennkraftmaschine bezogen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht und wird das Untersetzungsverhältnis des Getriebes erhöht, damit die Maschine für einen höheren Anteil des geforderten hohen Fahrzeugachsenmoments sorgt. Somit kann bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit für das geforderte hohe Moment gesorgt werden, während das Ausmaß des Drehmoments, das von dem zweiten Motor/Generator erzeugt werden muss, reduziert werden kann. Bei einer anderen Anordnung, bei der sich das Getriebe an einem Abschnitt der Radantriebswelle befindet, der bezüglich des Verbindungsabschnitts des zweiten Motor/Generators von der Brennkraftmaschine entfernt ist, wird durch Steuern des Kraftverteilungsmechanismus die Maschinengeschwindigkeit bezogen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht und wird das Untersetzungsverhältnis des Getriebes erhöht, damit die Brennkraftmaschine und der zweite Motor/Generator miteinander so kooperieren, dass die Fahrzeugräder mit dem erhöhten Untersetzungsverhältnis angetrieben werden. Somit kann für das geforderte hohe Drehmoment bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit gesorgt werden, während das Ausmaß des Drehmoments, das der zweite Motor/Generator erzeugen muss, reduziert werden kann. Falls sich das Getriebe in einem Abschnitt befindet, der den zweiten Motor/Generator mit der Radantriebswelle verbindet, wird das vom zweiten Motor/Generator erzeugte Fahrzeugachsenmoment erhöht, indem das Untersetzungsverhältnis unabhängig von der Steuerung des Kraftverteilungsmechanismus erhöht wird. Auf diese Weise kann das Erfordernis nach einem hohen Drehmoment bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit auch dann erfüllt werden, wenn der zweite Motor/Generator nicht ganz so groß ist. Somit kann der durch die Linie A in 3 angegebene Zusammenhang zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Fahrzeugachsenmoment auch dann hergestellt werden, wenn das Fahrzeug konstant unter einer hohen Kraftstoffausnutzung fährt, während gleichzeitig die Größen der Brennkraftmaschine und des ersten und zweiten Motor/Generators in Bezug zueinander ausgeglichen sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und/oder weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele hervor, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen für gleiche Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Es zeigen:
1 als Beispielansicht schematisch ein herkömmliches Hybridfahrzeug-Antriebssystem;
2 als grafische Beispieldarstellung einen Zusammenhang zwischen den Drehzahlen einer Brennkraftmaschine und zweier Elektromotoren/Generatoren in dem in 1 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssystem;
3 als grafische Beispieldarstellung einen Zusammenhang zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor/Generator zu erzeugenden Fahrzeugachsenmoment in dem in 1 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssystem;
4 als Beispielansicht schematisch ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
5 als Beispielansicht schematisch ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 als Beispielansicht schematisch ein Hybridfahrzeug-Antriebssystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
7 als Beispielansicht schematisch ein Getriebe mit drei Übersetzungsverhältnissen oder Gangstufen und einem Rückwärtsgang;
8 als grafische Beispieldarstellung einen Zusammenhang zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor/Generator zu erzeugenden Fahrzeugachsenmoment in dem in 4 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssystem;
9 als grafische Beispieldarstellung einen Zusammenhang zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor/Generator zu erzeugenden Fahrzeugachsenmoment in dem in 5 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssystem;
10 als grafische Beispieldarstellung einen Zusammenhang zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor/Generator zu erzeugenden Fahrzeugachsenmoment in dem in 6 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssystem;
11 als grafische Beispieldarstellung einen Zusammenhang zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor/Generator zu erzeugenden Fahrzeugachsenmoment in dem in 4 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssystem;
12 als grafische Beispieldarstellung einen Zusammenhang zwischen Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor/Generator MG2 zu erzeugenden Fahrzeugachsenmoment in dem in 5 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssystem;
13 als grafische Beispieldarstellung den Zusammenhang in 10, der gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel korrigiert wird;
14 als grafische Beispieldarstellung den Zusammenhang in 11, der gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel korrigiert wird;
15 als grafische Beispieldarstellung den Zusammenhang in 12, der gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel korrigiert wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die 4–6 zeigen schematisch drei beispielhafte Ausführungsbeispiele, bei denen ein Getriebe in einem Hybridfahrzeug-Antriebssystem eingebaut ist, bei dem über einen Kraftverteilungsmechanismus eine Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Elektromotor/Generator und einer Radantriebswelle verbunden ist und ein zweiter Elektromotor/Generator mit der Radantriebswelle verbunden ist. In den 4–6 sind die Elemente, die zu denen in 1 gleich sind oder diesen entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen und -zeichen versehen.
Bei dem in 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel befindet sich in einem mittleren Abschnitt der Radantriebswelle auf der näher an der Brennkraftmaschine liegenden Seite eines Verbindungsabschnitts des zweiten Elektromotor/Generators MG2 ein Getriebe 100. Mit anderen Worten befindet sich das Getriebe 100 in einem Abschnitt der Kardanwelle 11 als einem Teil der Radantriebswelle, der sich auf der Seite des Zahnrads 15 befindet, das für den Verbindungsabschnitt des Motors MG2 sorgt, die näher an der Brennkraftmaschine 1 liegt. Das Getriebe 100 kann zwei oder drei Übersetzungsverhältnisse oder Gangstufen haben und außerdem einen Rückwärtsgang. Für ein solches Getriebe kann auf verschiedene Weise unter Verwendung bekannter Techniken gesorgt werden. Ein Beispiel für ein Getriebe mit drei Vorwärtsgangstufen und einer Rückwärtsgangstufe ist schematisch in 7 gezeigt.
In 7 bezeichnen die Bezugszahlen 20, 22, 24 und 26 ein Sonnenrad, ein Hohlrad, Planetenritzel und einen Träger eines Planetengetriebemechanismus und die Bezugszahlen 21, 23, 25 und 27 ein Sonnenrad, ein Hohlrad, Planetenritzel und einen Träger eines anderen Planetengetriebemechanismus. Außerdem bezeichnen 28(C1) und 29(C2) Kupplungen und 30(B1) und 31(B2) Bremsen, während 32(F1) eine Einwegkupplung ist. Diese Drehelemente sind, wie in 7 gezeigt ist, zusammen mit einer Antriebswelle 33 und einer Abtriebswelle 34 angeordnet. Im Betrieb befindet sich das so aufgebaute Getriebe 100 in der ersten Gangstufe mit dem höchsten Untersetzungs verhältnis, wenn die Kupplung C1 in Eingriff ist, und in der zweiten Gangstufe mit dem mittleren Untersetzungsverhältnis, wenn die Kupplung C1 und die Bremse B1 in Eingriff sind. Das Getriebe 100 befindet sich schließlich in der dritten Gangstufe mit dem kleinsten Untersetzungsverhältnis (Untersetzungsverhältnis = 1), wenn die Kupplungen C1, C2 im Eingriff sind und in der Rückwärtsgangstufe, wenn die Kupplung C2 und die Bremse B2 in Eingriff sind.
Wenn bei dem Antriebssystem des in 4 gezeigten Ausführungsbeispiels für das Getriebe 100 ein Getriebe mit drei Gangstufen verwendet wird, ändert sich der Zusammenhang (oder das Verhältnis) zwischen dem von der Brennkraftmaschine 1 zu erzeugenden Drehmoment und dem von dem Motor MG2 zu erzeugenden Drehmoment in einem Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeugachsenmoment-Koordinatensystem von dem Zusammenhang in 3 (wo kein Getriebe vorgesehen ist) zu dem in 8. In 8 stellen die Bereiche B1, B2 und B3 das Ausmaß des Fahrzeugachsenmoments dar, das hauptsächlich von der Brennkraftmaschine (oder in einigen Fällen von der Brennkraftmaschine und dem Motor MG1) erzeugt werden kann, wenn sich das Getriebe in der ersten Gangstufe, der zweiten Gangstufe und der dritten Gangstufe befindet. Der übrige Bereich C stellt dagegen das Ausmaß des Fahrzeugachsenmoments dar, das vom Motor MG2 erzielt werden muss. Dabei ist zu beachten, dass 8 kein sogenanntes Schaltschaubild ist. Wenn z. B. die beiden Werte für die Fahrzeuggeschwindigkeit und das geforderte Moment in den Bereich B1 des Koordinatensystems fallen, bedeutet das nicht, dass das erste Übersetzungsverhältnis oder die erste Gangstufe des Getriebes 100 eingestellt wird. Aus 8 ergibt sich, dass das Maximalmoment, das von dem Motor MG2 erzeugt werden muss, verglichen mit 3 erheblich geringer ist.
Bei dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich das Getriebe 101 in einem mittleren Abschnitt der Radantriebswelle auf der von der Brennkraftmaschine fernen Seite des Verbindungsabschnitts des zweiten Elektromotor/Generators MG2. Mit anderen Worten befindet sich das Getriebe 101 in einem Abschnitt der Kardanwelle 11 als einem Teil der Radantriebswelle, der sich auf der Seite des Zahnrads 15 befindet, das für den Verbindungsabschnitt des Motors MG2 sorgt, die bezüglich des Verbindungsabschnitts von der Brennkraftmaschine entfernt ist. Das Getriebe 101 kann zwei oder drei Vorwärtsgangstufen und außerdem eine Rückwärtsgangstufe haben. Das Getriebe 101 kann wie in 7 gezeigt aufgebaut sein.
Wenn in dem Antriebssystem des in 5 gezeigten Ausführungsbeispiels für das Getriebe 101 ein Getriebe mit drei Gangstufen verwendet wird, ändert sich der Zusammenhang (oder das Verhältnis) zwischen dem von der Brennkraftmaschine 1 zu erzeugenden Drehmoment und dem vom Motor MG2 zu erzeugenden Drehmoment in einem Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeugachsenmoment-Koordinatensystem von dem Zusammenhang in 3 (wo kein Getriebe vorgesehen ist) zu dem in 9. In 9 stellen die Bereiche B1, B2 und B3 jeweils das Ausmaß des Fahrzeugachsenmoments dar, das hauptsächlich von der Brennkraftmaschine (oder in einigen Fällen von der Brennkraftmaschine und dem Motor MG1) erzeugt werden kann, wenn sich das Getriebe 101 in der ersten Gangstufe, der zweiten Gangstufe und der dritten Gangstufe befindet. Andererseits stellen die Bereiche C1, C2 und C3 jeweils das Ausmaß des Fahrzeugachsenmoments dar, das von dem Motor MG2 erzielt werden muss, wenn sich das Getriebe 101 in der ersten Gangstufe, der zweiten Gangstufe und der dritten Gangstufe befindet. Wie sich aus 9 ergibt, ist das Maximalmoment, das von dem Motor MG2 erzielt werden muss, im Vergleich zu 3 erheblich geringer.
Bei dem in 6 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel befindet sich ein Getriebe 102 in einer Verbindungslinie oder einem Verbindungsweg zwischen der Radantriebswelle und dem zweiten Elektromotor/Generator MG2. Mit anderen Worten befindet sich das Getriebe 102 in einem Verbindungsabschnitt des Motors MG2, der den Motor MG2 mit der Kardanwelle 11 als einem Abschnitt der Radantriebswelle verbindet. Das Getriebe 102 kann zwei oder drei Übersetzungsverhältnisse oder Gangstufen haben. Bei der obigen Anordnung muss das Getriebe 102 keine Rückwärtsgangstufe haben, da der Motor MG2 durch Umschaltung einer elektrischen Schaltung für den Motor MG2 in Rückwärtsrichtung angetrieben werden kann. Dennoch kann das Getriebe 102 eine Rückwärtsgangstufe haben oder wie in 7 gezeigt aufgebaut sein.
Wenn bei dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel für das Getriebe 102 ein Getriebe mit drei Gangstufen verwendet wird, ändert sich der Zusammenhang (oder das Verhältnis) zwischen dem von der Brennkraftmaschine 1 zu erzeugenden Drehmoment und dem von dem Motor MG2 zu erzeugenden Drehmoment in einem Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeugachsenmoment-Koordinatensystem von dem Zusammenhang in 3 (wo kein Getriebe vorgesehen ist) zu dem in 10. In 10 stellt der Bereich B unabhängig von der momentanen Gangstufe des Getriebes das Ausmaß des Fahrzeugachsenmoments dar, das hauptsächlich von der Brennkraftmaschine (oder in einigen Fällen von der Brennkraftmaschine und dem Motor MG1) erzeugt werden kann. Der Bereich C3 stellt dagegen das Ausmaß des Fahrzeugachsenmoments dar, das von dem zweiten Elektromotor/Generator MG2 zu erzeugen ist, wenn sich das Getriebe 102 in der dritten Gangstufe befindet. Der Bereich C2 stellt das Ausmaß des Fahrzeugachsenmoments dar, das von dem zweiten Elektromotor/Generator MG2 zusätzlich zu dem durch den Bereich C3 dargestellten Drehmoment zu erzeugen ist, wenn sich das Getriebe 102 in der zweiten Gangstufe befindet. Der Bereich C1 stellt das Ausmaß des Fahrzeugachsenmoments dar, das von dem zweiten Elektromotor/Generator MG2 zusätzlich zu dem durch den Bereich C3 dargestellten Drehmoment und dem durch den Bereich C2 dargestellten Drehmoment zu erzeugen ist, wenn sich das Getriebe 102 in der ersten Gangstufe befindet. Mit anderen Worten stellt der Bereich C1 die Zunahme des Ausmaßes des Drehmoments dar, die dadurch erreicht werden kann, dass das Getriebe 102 in die erste Gangstufe gesetzt wird. Entsprechend stellen die Bereiche C2, C3 jeweils die Zunahmen des Ausmaßes des Drehmoments dar, die dadurch erreicht werden können, dass das Getriebe 102 in die zweite Gangstufe und die dritte Gangstufe gesetzt wird. Wie aus 10 hervorgeht, ist das Maximalmoment, das von dem Motor MG2 erzielt werden muss, verglichen mit 3 erheblich geringer.
Im Übrigen sind auch die 8–10 keine Schaltschaubilder des das Getriebe enthaltenden Hybridfahrzeug-Antriebssystems, sondern grafische Beispieldarstellungen, die die Fähigkeit oder das Leistungsvermögen des Antriebssystems zeigen. Und zwar zeigen die 8–10 das Ausmaß des Drehmoments, das hauptsächlich von der Brennkraftmaschine (oder in einigen Fällen von der Brennkraftmaschine und dem Motor MG1) erzeugt werden kann, und des Drehmoments, für das der zweite Elektromotor/Generator MG2 sorgen kann, in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit in dem Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeug achsenmoment-Koordinatensystem. Bei den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 bedeuten die grafischen Darstellungen der 8 und 9 zum Beispiel, dass das Getriebe, auch wenn das geforderte Fahrzeugachsenmoment gering ist, nicht jedes Mal von der ersten zur zweiten Gangstufe und von der zweiten zur dritten Gangstufe geschaltet werden muss, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit von einer bestimmten geringen Geschwindigkeit zu einer bestimmten hohen Geschwindigkeit erhöht. In diesen Ausführungsbeispielen kann, wenn kein hohes Fahrzeugachsenmoment gefordert wird, etwa wenn das Fahrzeug normal auf einem flachen Untergrund zu fahren beginnt, der Kraftverteilungsmechanismus so gesteuert werden, dass lediglich der Bereich B von 3 genutzt wird, während das Getriebe in der dritten Gangstufe gehalten wird. In diesem Fall werden die zweite und erste Gangstufe des Getriebes genutzt, wenn das geforderte Fahrzeugachsenmoment steigt oder wenn die Gangschaltung in die zweite Fahrstufe bzw. die L-Stufe bewegt wird.
Bei den oben dargestellten Ausführungsbeispielen wird der Wert Nr, wie in 2 angegeben ist, negativ, wenn das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung fährt. Deshalb werden die Drehzahl Ns des Motors MG1 und die Drehzahl Nr des Motors MG2 unabhängig davon, ob die Brennkraftmaschine arbeitet (NC > 0) oder angehalten wurde (NC = 0), entsprechend der Drehzahl Nc der Brennkraftmaschine so nachgestellt, dass die Drehzahl Nr zu einem gewünschten negativen Wert wird. Die Drehzahlen des Motors MG1 und des Motors MG2 können dabei rasch und kontinuierlich (oder stufenlos) nachgestellt werden. In diesem Fall werden jedoch nur die Elektromotoren/Generatoren verwendet, um das Drehmoment für den Antrieb des Fahrzeugs in der Rückwärtsrichtung zu erzeugen, wobei das von den Motoren/Generatoren verfügbare Drehmoment stark eingeschränkt ist. Im Gegensatz dazu arbeitet die Brennkraftmaschine in den in den 4 und 5 gezeigten Antriebssystemen, in denen sich das Getriebe mit der Rückwärtsgangstufe in einem mittleren Abschnitt der Radantriebswelle befindet, so, dass sie das Fahrzeug mit einem großen Antriebsmoment in Rückwärtsrichtung antreibt, wenn das Getriebe in die Rückwärtsgangstufe gesetzt wird, auch wenn etwas zusätzliche Zeit erforderlich ist, um das Getriebe umzuschalten. Falls eine Einrichtung vorgesehen ist, die den Rückwärtsfahrmodus aus einem ersten Modus, der die Rückwärtsgangstufe des Getriebes nutzt, und einem zweiten Modus, der eine Verstellung des Kraftverteilungsmechanismus nutzt, auswählt, kann das Fahrzeug angemessener betätigt werden, indem abhängig von dem Ausmaß des Drehmoments, das zum Antrieb des Fahrzeugs in Rückwärtsrichtung benötigt wird, entweder der erste oder zweite Rückwärtsfahrmodus gewählt wird. Dabei kann die Auswahleinrichtung in modernen computerisierten Fahrzeugbetriebsteuerungssystemen auch durch eine Softwarelösung realisiert werden.
Als Abwandlungen der oben dargestellten Ausführungsbeispiele können die in den 4 und 5 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssysteme so abgewandelt werden, dass die Brennkraftmaschine und der Motor MG2, wie auch in den Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeugachsenmoment-Koordinatensystemen der 11 und 12 dargestellt ist, die das Fahrzeugachsenmoment in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit angeben, entsprechend der Getriebegangstufe jeweils ein Moment B1, B2, B3, C1, C2 und C3 erzeugen. Und zwar wird der durch die Linie A definierte Arbeitsbereich in dem Fahrzeuggeschwindigkeit/Fahrzeugachsenmoment-Koordinatensystem in den beiden 11 und 12 entsprechend dem Ausmaß des geforderten Fahrzeugachsenmoments durch parallel zur Fahrzeuggeschwindig keitsachse verlaufende Linien (Grenzen) unterteilt. Wenn sich das Getriebe in der dritten Gangstufe befindet, hat das der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Fahrzeugachsenmoment in 11 das der Summe der Bereiche B3 und C entsprechende Ausmaß. Wenn sich das Getriebe in der zweiten Gangstufe befindet, hat das der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Fahrzeugachsenmoment das der Summe der Bereiche B2, B3 und C entsprechende Ausmaß. Wenn sich das Getriebe in der ersten Gangstufe befindet, hat das der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Fahrzeugachsenmoment das der Summe der Bereiche B1, B2, B3 und C entsprechende Ausmaß.
In 12 hat, wenn sich das Getriebe in der dritten Gangstufe befindet, das der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Fahrzeugachsenmoment das der Summe der Bereiche B3 und C3 entsprechende Ausmaß. Wenn sich das Getriebe in der zweiten Gangstufe befindet, hat das der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Fahrzeugachsenmoment das der Summe der Bereiche B2, B3 und C2 entsprechende Ausmaß. Wenn sich das Getriebe in der dritten Gangstufe befindet, hat das der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Fahrzeugachsenmoment das der Summe der Bereiche B1, B2, B3 und C1 entsprechende Ausmaß. Solange das geforderte Fahrzeugachsenmoment bei dieser Anordnung nicht zu hoch ist, wird die Differenz zwischen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Fahrzeuggeschwindigkeit abgestimmt, indem nicht das Getriebe umgeschaltet, sondern der Kraftverteilungsmechanismus verwendet wird, und unterstützt das Getriebe den Kraftverteilungsmechanismus, um das Drohmoment zu erhöhen, nur dann, wenn das geforderte Fahrzeugachsenmoment hoch ist.
Allerdings versteht sich, dass die in 4 und 5 gezeigten Hybridfahrzeug-Antriebssysteme jeweils auch gemäß den in 8 und 9 gezeigten Schaltkennfeldern betrieben werden können. Falls das Hybridfahrzeug z. B. so gestaltet ist, dass es in einem normalen Fahrmodus und in einem sportlichen Fahrmodus betrieben werden kann, der abhängig von den Vorlieben des Fahrers oder der Rauheit der Straßenoberfläche gewählt wird, auf dem das Fahrzeug fährt, kann das Hybridfahrzeug-Antriebssystem gemäß dem Schaltkennfeld von 11 oder 12 arbeiten, wenn sich das Fahrzeug im normalen Fahrmodus befindet, und gemäß dem Schaltkennfeld von 8 oder 9 arbeiten, falls sich das Fahrzeug im sportlichen Antriebsmodus befindet.
Die Steuerung zum Umschalten des wie in 7 gezeigt aufgebauten Getriebes zwischen der ersten, zweiten und dritten Gangstufe durch in Eingriff bringen und in Ausgriff bringen der Kupplungen C1, C2 und der Bremsen B1, B2 kann mittels eines bekannten (nicht gezeigten) Fahrzeugbetriebsteuerungssystems erfolgen, das einen Mikrocomputer enthält und so gestaltet ist, dass es den Betrieb des Fahrzeugs auf Basis von Betriebsanweisungen eines Fahrzeugführers und Signalen von verschiedenen Sensoren zum Erfassen von Betriebsbedingungen des Fahrzeugs steuert. Falls die in 8 oder 9 und 11 oder 12 gezeigten Fahrzeugachsenmoment-Verteilungskennfelder vorgesehen sind, kann das Getriebe einfach gemäß einem unter diesen Kennfeldern ausgewählten Kennfeld betrieben werden.
Wenn das in 4 oder 5 gezeigte Hybridfahrzeug-Antriebssystem unter der Steuerung eines solchen Fahrzeugbetriebsteuerungssystems gemäß dem in 11 oder 12 gezeigten Fahrzeugachsenmoment-Verteilungskennfeld betrieben wird, kann das Getriebe auch für eine vorbestimmte Dauer daran gehindert werden, in die nächste Gangstufe umzuschalten, wenn laut Kennfeld ein Umschalten des Getriebes erforderlich ist.
Aus dem Aufbau des Hybridfahrzeug-Antriebssystems, das die Brennkraftmaschine, den Motor MG1 und den Motor MG2 enthält, die mittels des Planetengetriebemechanismus kombiniert sind, ergibt sich, dass, wenn das geforderte Fahrzeugachsenmoment plötzlich zunimmt, während die Brennkraftmaschine bei einem konstanten Leistungsniveau läuft, das somit höhere geforderte Fahrzeugachsenmoment zur Verfügung gestellt werden kann, indem die Leistung des Motors MG1 und/oder MG2 erhöht wird, anstatt das Abtriebmoment auf die Antriebsachsen durch Umschalten des Getriebes in eine Schaltposition mit geringer Geschwindigkeit zu erhöhen. Falls der geforderte Wert des Fahrzeugachsenmoments in diesem Fall jedoch auf eine Weise ansteigt, die einen Übergang vom Bereich B3 zum Bereich B2 oder vom Bereich B2 zum Bereich B1 hervorruft, ist es vorzuziehen, das Fahrzeugachsenmoment durch Umschalten des Getriebes zu erhöhen, um sicherzustellen, dass der Motor MG1 und der Motor MG2 unter Nennlast arbeiten. Mit anderen Worten würde der Motor MG1 oder MG2 ungewünscht unter einem höheren Leistungsniveau als der Nennleistung arbeiten, falls in dem oben beschriebenen Fall die Leistung des Motors MG1 oder MG2 erhöht würde, um das Fahrzeugachsenmoment zu erhöhen. Allerdings kann dem Motor MG1 oder MG2 auch für eine bestimmte Zeitdauer erlaubt werden, unter einer höheren Last als der Nennleistung zu arbeiten.
Wenn sich der geforderte Wert für das Fahrzeugachsenmoment in einer Weise erhöht, die einen Übergang vom Bereich B3 zum Bereich B2 hervorruft, wird demnach, anstatt das Getriebe umzuschalten, der Motor MG1 und/oder der Motor MG2 betätigt, um das Fahrzeugachsenmoment zu erhöhen, bis eine vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist. Mit dieser Anordnung kann ein häufiges Schalten des Getriebes aufgrund von vorübergehenden oder momentanen Erhöhungen des für das Fahrzeugachsenmoment geforderten Werts verhindert werden, was einen glatteren und ruhigeren Betrieb des Hybridfahrzeug-Antriebsystems erlaubt. Der Betrieb der oben beschriebenen Hybridfahrzeug-Antriebssysteme kann leicht mittels eines auf diesem Gebiet bekannten Fahrzeugbetriebsteuerungssystems gesteuert werden. Deswegen wird hier keine besondere Steuerungssequenz bzw. kein Ablaufschema zum Durchführen der obigen Steuerung beschrieben.
Bei einer weiteren Abwandlung des oben dargestellten Ausführungsbeispiels kann das Verhältnis der für die Brennkraftmaschine und den zweiten Motor/Generator eingestellten Drehmomentbereiche im Fall eines Defekts oder einer Anormalität beim Betrieb der Brennkraftmaschine oder des zweiten Motor/Generators korrigiert werden. Die 13–15, die jeweils den 11–13 entsprechen, stellen Beispiele für Drehmoment-Verteilungskennfelder dar, die zur Drehmomentsteuerung verwendet werden, wenn die Brennkraftmaschine oder der zweite Motor/Generator defekt ist und die Ausgangsleistung der Maschine oder des Motors geringer ist. In den 13–15 stellen die Zwei-Punkt-Strich-Linien die ursprünglichen Grenzlinien dar.
13 zeigt grafisch ein Beispiel, bei dem die Leistung des zweiten Elektromotor/Generators MG2 unter ein Normalniveau gesunken ist. In diesem Beispiel ist das Antriebssystem so aufgebaut, dass nur die Ausgangsleistung des zweiten Motor/Generators direkt beeinflusst wird, indem die Gangstufe des Getriebes geändert (d. h. umgeschaltet) wird. Im Fall einer solchen Leistungs abnahme des zweiten Elektromotor/Generators MG2 wird die Schaltsteuerung des Getriebes daher einerseits so korrigiert, dass sie das Getriebe bezogen auf die Fahrzeuggeschwindigkeit früher als normal herunterschaltet, damit für jede Gangstufe des Getriebes die Drehmomentlast auf den zweiten Motor/Generator reduziert wird, und kann andererseits die Arbeit des Kraftverteilungsmechanismus korrigiert werden, indem die Breite des Bereichs B vergrößert wird, damit die Brennkraftmaschine dazu gebracht wird, ein größeres Ausmaß an Fahrzeugachsenmoment zu erzeugen.
14 zeigt grafisch ein Beispiel, bei dem die Leistung der Brennkraftmaschine unter ein normales Niveau gesunken ist. In diesem Beispiel wird die Schaltsteuerung des Getriebes so korrigiert, dass für jede Gangstufe des Getriebes das Fahrzeugachsenmoment verringert wird, das von der Brennkraftmaschine zu erzeugen ist. Genauer gesagt wird in diesem Fall ein (nicht gezeigter) Schaltzeitplan oder ein Schaltschaubild für die Schaltsteuerung so korrigiert, dass das Getriebe im Ansprechen auf eine Erhöhung des geforderten Werts für das Fahrzeugachsenmoment zu einem früheren Zeitpunkt heruntergeschaltet wird, wodurch das Ausmaß des von der Brennkraftmaschine zu erzeugenden Drehmoments verringert wird, damit der Drehmomentbedarf zu jedem Fahrzeuggeschwindigkeitspunkt erfüllt wird.
15 zeigt grafisch ein weiteres Beispiel, bei dem die Leistung des zweiten Motor/Generators MG2 unter ein normales Niveau gesunken ist. In diesem Fall wird das von der Brennkraftmaschine an jeder Gangstufe des Getriebes zu erzeugende Fahrzeugachsenmoment erhöht, damit die geringere Leistung des zweiten Elektromotor/Generators MG2 kompensiert wird. Der Schaltzeitplan und die Grenz linien, die jeweils eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes angeben, werden somit weiter als normal zur Seite hoher Fahrzeuggeschwindigkeit hin korrigiert.
Dabei ist ersichtlich, dass die obige Korrektur des Verhältnisses der Drehmomentbereiche in dem Drehmoment-Verteilungskennfeld im Ansprechen auf eine geringere Leistung der Brennkraftmaschine oder des zweiten Motor/Generators infolge eines Defekts auch bei einem Antriebssystem durchgeführt werden kann, das so gestaltet ist, dass es das Getriebe wie in den 8 und 9 angegeben entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit schaltet. Im Fall einer Leistungsabnahme der Brennkraftmaschine werden in diesem Fall die Grenzlinien zwischen den Bereichen B1, B2, B3 als Ganzes zur Seite höherer Fahrzeuggeschwindigkeit verschoben und/oder werden die Höhen dieser Bereiche gesenkt, damit die Leistungsabnahme der Brennkraftmaschine durch den zweiten Elektromotor/Generator MG2 ausgeglichen wird.

Claims

Verfahren zum Betätigen eines Hybridfahrzeug-Antriebssystems, bei dem eine Brennkraftmaschine (1), ein erster Elektromotor/Generator (8) und ein zweiter Elektromotor/Generator (12) kombiniert sind, um für eine Antriebsquelle für ein Hybridfahrzeug zu sorgen, wobei eine Abtriebswelle (2) der Brennkraftmaschine (1) und der erste Elektromotor/Generator (8) über einen Kraftverteilungsmechanismus (3) mit einer Radantriebswelle (11) verbunden sind, wobei die Radantriebswelle (11) über einen Verbindungsabschnitt (16) mit dem zweiten Elektromotor (12) verbunden ist, und wobei eine Übersetzung (100; 101; 102) an zumindest entweder der Radantriebswelle (11) oder dem Verbindungsabschnitt (16) des zweiten Elektromotors (12) mit der Radantriebswelle (11) vorgesehen ist, wobei das Verfahren den Schritt aufweist: Ändern eines Verhältnisses zwischen einem ersten Moment, das durch die Brennkraftmaschine (1) bei Fahrzeugachsen erzeugt wird, und einem zweiten Moment, das durch den zweiten Elektromotor (12) bei den Fahrzeugachsen bei jeder Zahnradposition der Übersetzung (100; 101; 102) erzeugt wird, von einem ersten Verhältnis, wenn sowohl die Brennkraftmaschine, als auch der zweite Elektromotor normal arbeiten, auf ein zweites Verhältnis, wenn entweder die Brennkraftmaschine oder der zweite Elektromotor gestört sind.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Verhältnis des ersten Moments zu dem zweiten Moment, wenn es in einem Koordinatensystem betrachtet wird, das eine Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Moment darstellt, in Übereinstimmung mit Zahnradpositionsbereichen geändert wird, in die ein durch die Fahrzeuggeschwindigkeit und das Moment definierter Betriebsbereich durch Grenzlinien getrennt ist, die sich in dem Koordinatensystem parallel zu einer Fahrzeuggeschwindigkeitsachse erstrecken.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Verhältnis des ersten Moments zu dem zweiten Moment, wenn es in dem Fahrzeuggeschwindigket-zu-Moment-Koordinatensystem betrachtet wird, durch ein Bewegen der Grenzlinien in einer Richtung parallel zu einer Momentenachse des Koordinatensystems geändert wird, wenn entweder die Brennkraftmaschine (1) oder der zweite Elektromotor (12) gestört ist.