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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Gebiet
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem und ein Verfahren für ein Elektromotorfahrzeug. Genauer
gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Steuersystem und ein Verfahren
für ein
Elektromotorfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor
hat, der mit einer Ausgabewelle des Verbrennungsmotors verbunden
ist.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Von
solchen Steuersystemen offenbart zum Beispiel die japanische Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2000-297668 ein Steuersystem, das eine Verbrennungsmotordrehzahl
unter Verwendung eines Motor-Generators während einem Verbrennungsmotorstart
steuert, während
eine Leerlaufsteuerung eines Verbrennungsmotors verhindert wird,
wodurch somit eine Störung
zwischen der Leerlaufsteuerung und der Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung
mit dem Motor-Generator
verhindert wird.
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Mit
diesem Steuersystem können
jedoch, obwohl eine Störung
zwischen der Leerlaufdrehzahlsteuerung und der Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung
nicht auftritt, wenn die Drehzahl der Ausgabewelle des Verbrennungsmotors
gesteuert wird, abrupte Änderungen
des Drehmoments (das heißt Drehmomentschocks)
bei der Ausgabewelle während
einem Verbrennungsmotorstart auftreten. Und zwar wirkt der Verbrennungsmotor
als eine Last auf die Ausgabewelle, wenn diese durch den Motor-Generator
angekurbelt wird. Nachdem der Verbrennungsmotor gestartet worden
ist, startet der Verbrennungsmotor jedoch, um als eine Antriebskraftquelle zu
dienen, die ein Drehmoment zu der Ausgabewelle ausgibt. Somit ist
es wahrscheinlich, dass Drehmomentschocks bei der Ausgabewelle während einem Verbrennungsmotorstart
auftreten.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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In
Anbetracht der vorstehenden Situation ist es eine Aufgabe der Erfindung,
ein Steuersystem und ein Verfahren für Elektromotorfahrzeuge vorzusehen, die
Drehmomentschocks verringern oder hoffentlich beseitigen, die während einem
Verbrennungsmotorstart auftreten können. Um diese Aufgabe zu lösen haben
das Steuersystem und Verfahren gemäß der Erfindung die folgenden
Konstruktionen und Prozeduren.
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Ein
erster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem, das
auf ein Elektromotorfahrzeug angewendet wird, das einen Verbrennungsmotor
und einen Elektromotor hat, der mit einer Ausgabewelle des Verbrennungsmotors
verbunden ist, und das betätigbar
ist, um eine Startsteuerung für
ein Starten des Verbrennungsmotors durchzuführen. Wenn der Verbrennungsmotor
durch den Elektromotor angekurbelt wird, und die Drehzahl des Verbrennungsmotors
eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, stoppt das Steuersystem das
Ankurbeln durch den Elektromotor und schätzt einen Trägheitswert
ab, der eine Trägheit
anzeigt, die auf ein Rotationselement wirkt, das mit der Ausgabewelle
in Beziehung steht, nach dem Stoppen des Ankurbelns durch den Elektromotor.
Dann wird der Verbrennungsmotor auf Basis des geschätzten Trägheitswerts
gesteuert, um bei einer Leerlaufdrehzahl zu laufen.
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Mit
dieser Anordnung können
Drehmomentschocks verringert werden, verglichen mit dem Fall, wenn
der Verbrennungsmotor gesteuert wird, um bei der Leerlaufdrehzahl
zu starten und zu laufen, ohne Berücksichtigung des Trägheitswerts.
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In
dem zuvor erwähnten
Steuersystem ist es bevorzugt, dass der Trägheitswert ein Trägheitsmomentwert
ist, der ein Trägheitsmoment
anzeigt, das auf das Rotationselement wirkt, wobei der Trägheitsmomentwert
einem Leerlaufsteuerbetrag entspricht, der für ein Steuern des Verbrennungsmotors
verwendet wird, um bei der Leerlaufdrehzahl zu laufen. In diesem
Fall ist es möglich
den Verbrennungsmotor unter Verwendung eines Steuerbetrags zu steuern, der
durch Subtrahieren des Trägheitsmomentwerts von
einem Zielleerlaufsteuerbetrag nach dem Aufhören des Ankurbelns durch den
Elektromotor erhalten wird. Somit wird ein geeigneterer Steuerbetrag
für ein Steuern
des Verbrennungsmotors verwendet, um bei der Leerlaufdrehzahl zu
starten und zu laufen.
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Des
Weiteren ist es bevorzugt, dass der Trägheitswert auf Basis der Temperatur
des Verbrennungsmotors geschätzt
wird. Somit ist der Trägheitswert
geeigneter auf Basis der Temperatur des Verbrennungsmotors bereitgestellt,
was zu weiter verringerten Drehmomentschocks während einem Verbrennungsmotorstart
führt.
In diesem Fall kann die „Temperatur
des Verbrennungsmotors" eine
Temperatur sein, die die Temperatur des Verbrennungsmotors widerspiegelt
oder indirekt anzeigt, wie die Temperatur eines Kühlmittels
für ein
Kühlen
des Verbrennungsmotors, genauso wie eine Temperatur, die diese direkt
anzeigt. Es ist weiter bevorzugt, dass der Trägheitswert so geschätzt wird,
dass der Trägheitswert
kleiner wird, wenn die Temperatur des Verbrennungsmotors größer wird.
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Des
Weiteren ist es bevorzugt, dass das Elektromotorfahrzeug mit einem
automatischen Getriebe versehen ist, um zwischen wenigstens einer Leerlaufposition
und einer Antriebsposition geschaltet zu werden, die eine Energieausgabe
von der Ausgabewelle zu der Seite einer Fahrzeugachse überträgt, während die
Drehzahl automatisch geändert wird,
und dass der Trägheitswert
auf Basis der Schaltposition des automatischen Getriebes geschätzt wird.
Mit dieser Anordnung können
Drehmomentschocks während
eines Verbrennungsmotorstarts ungeachtet der Schaltposition verringert
werden.
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In
dem vorstehenden Fall kann der Trägheitswert auf Basis eines
Initialwerts des Trägheitswerts
und einer Verminderungsrate geschätzt werden, die beide der Schaltposition
entsprechen. Hier ist es bevorzugt, dass der Initialwert, wenn die Schaltposition
die Leerlaufposition ist, kleiner wird als wenn die Schaltposition
die Antriebsposition ist, und dass die Verminderungsrate, wenn die
Schaltposition die Neutralposition ist, größer wird als wenn die Schaltposition
die Antriebsposition ist.
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Des
Weiteren ist es in dem vorstehend erwähnten Steuersystem bevorzugt,
dass ein Lernen von Steuerbeträgen,
die sich auf einen Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors beziehen,
verhindert wird, wenn der Trägheitswert
geschätzt
ist, um gleich oder größer zu sein
als ein erster Referenzwert. Somit wird, wenn der Leerlaufbetrieb
des Verbrennungsmotors unter Verwendung des Trägheitswerts gesteuert wird,
ein Lernen der Steuerbeträge
vermieden.
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Des
Weiteren ist es bevorzugt, dass ein Antreiben eines bestimmten Hilfselements
gestoppt wird, wenn der Trägheitswert
geschätzt
wird, um gleich oder größer als
ein zweiter Referenzwert zu sein. Dadurch können externe Störungen,
die die Steuerung der Motordrehzahl beeinflussen können, verringert
werden, wodurch sich die Steuerzuverlässigkeit verbessert.
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Des
Weiteren ist es bevorzugt, dass eine Rückkopplungsregelung durchgeführt wird,
sodass der Verbrennungsmotor bei der Leerlaufdrehzahl läuft. Somit
kann des Weiteren eine Drehzahl und Stabilität beim Steuern des Verbrennungsmotors
erreicht werden, um bei der Leerlaufdrehzahl unmittelbar nach dem
Verbrennungsmotorstart zu laufen.
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Des
Weiteren ist es bevorzugt, dass die vorbestimmte Drehzahl im Wesentlichen
gleich zu der Leerlaufdrehzahl ist. Somit kann der Verbrennungsmotor
gesteuert werden, um bei der Leerlaufdrehzahl sanfter zu starten
und zu laufen, während
Drehmomentschocks verringert werden, die während einem Verbrennungsmotorstart
auftreten können.
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Des
Weiteren ist es bevorzugt, dass die Startsteuerung durchgeführt wird,
wenn ein vorbestimmter Startzustand erfüllt ist, nachdem ein vorbestimmter
Stoppzustand erfüllt
worden ist, und der Verbrennungsmotor automatisch gestoppt worden ist.
Somit können
Drehmomentschocks weiter während
einem Verbrennungsmotorstart verringert werden.
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Als
nächstes
bezieht sich ein zweiter Aspekt der Erfindung auf ein Steuersystem,
das auf ein Elektromotorfahrzeug angewendet wird, das einen Verbrennungsmotor
und einen Elektromotor hat, der mit einer Ausgabewelle des Verbrennungsmotors
verbunden ist, und das betätigbar
ist, um eine automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors
durchzuführen.
Das Steuersystem steuert während
einem automatischen Start des Verbrennungsmotors das Laufen des
Verbrennungsmotors bei einer Leerlaufdrehzahl unter Verwendung eines
anderen Steuerbetrags als der, der verwendet wird, wenn ein Start
des Verbrennungsmotors durch einen Betrieb von einer Bedienperson
ausgelöst
wird.
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Mit
dieser Anordnung, durch Verwenden eines anderen Steuerbetrags als
der, der verwendet wird, wenn ein Start des Verbrennungsmotors durch einen
Betrieb einer Bedienperson ausgelöst wird, können Steuerbeträge für den kinetischen
Zustand von Rotationselementen, die mit der Ausgabewelle des Verbrennungsmotors
verknüpft
sind, geeigneter gemacht werden, sodass der Verbrennungsmotor bei der
Leerlaufdrehzahl startet und läuft,
während
Drehmomentschocks rascher verringert werden.
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Weiter
bezieht sich ein dritter Aspekt der Erfindung auf ein Steuersystem,
das auf ein Elektromotorfahrzeug angewendet wird, das einen Verbrennungsmotor
und einen Elektromotor hat, der mit einer Ausgabewelle des Verbrennungsmotors
verbunden ist, und das betätigbar
ist, um eine automatische Start-/Stoppsteuerung des Verbrennungsmotors durchzuführen. Das
Steuersystem steuert den Verbrennungsmotor, um bei einer Leerlaufdrehzahl
zu laufen, unter Verwendung eines ersten Steuerbetrags bis eine
vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem der Verbrennungsmotor
gestartet worden ist, und unter Verwendung eines zweiten Steuerbetrags, der
von dem ersten Steuerbetrag verschieden ist, nachdem die vorbestimmte
Zeit vorübergegangen ist.
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Mit
dieser Anordnung werden Steuerbeträge verwendet, die für den Zustand
des Verbrennungsmotors und den kinetischen Zustand der Rotationselemente
geeignet sind, die mit der Ausgabewelle verknüpft sind, bis die vorbestimmte
Zeitspanne verstrichen ist, wobei der Verbrennungsmotor bei der
Leerlaufdrehzahl startet und läuft,
während
Drehmomentschocks rascher verringert werden.
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In
dem Steuersystem gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass der erste Steuerbetrag
kleiner ist als der zweite Steuerbetrag. Somit wird ein geeigneterer
Steuerbetrag verwendet, bis die vorbestimmte Zeit vorübergegangen
ist. Des Weiteren kann der erste Steuerbetrag ein Wert sein, der
durch Subtrahieren eines Werts, der einer Trägheit entspricht, die auf ein
Rotationselement wirkt, das mit der Ausgabewelle verknüpft in Beziehung steht,
von dem zweiten Steuerbetrag erhalten wird.
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Als
nächstes
wird ein Steuersystem gemäß einem
vierten Aspekt der Erfindung auf ein Elektromotorfahrzeug angewendet,
das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor hat, der mit
einer Ausgabewelle des Verbrennungsmotors verbunden ist, und betätigbar ist,
um eine Übergangssteuerung für ein Steuern
eines Übergangs
von einem Zustand, wo eine Energie zu der Ausgabewelle von dem Elektromotor
ausgegeben wird, zu einem Zustand zu steuern, wo der Verbrennungsmotor
mit dem Elektromotor leer läuft,
der keine Energie zu der Ausgabewelle ausgibt. Wenn die Drehzahl
des Verbrennungsmotors eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, stoppt das
Steuersystem den Elektromotor und schätzt einen Trägheitswert,
der eine Trägheit
anzeigt, die auf ein Rotationselement wirkt, das mit der Ausgabewelle
in Beziehung steht, nach dem Anhalten des Motors. Dann wird der
Verbrennungsmotor gesteuert, um bei einer Leerlaufdrehzahl auf Basis
des geschätzten
Trägheitswerts
zu laufen.
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Mit
dieser Anordnung ist es möglich
die Momentschocks zu verringern, die während der Übergangssteuerung auftreten
können,
im Vergleich zu einem Fall, wenn die Übergangssteuerung ohne Verwenden
des Trägheitswerts
durchgeführt
wird.
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In
dem Steuersystem gemäß dem vierten Aspekt
der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Übergangssteuerung bei der Zeit
des Startens des Verbrennungsmotors durchgeführt wird.
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Des
Weiteren ist es bevorzugt, dass der Elektromotor elektrische Energie
erzeugen kann, und dass die Übergangssteuerung
bei der Zeit des Stoppens des Elektromotors durchgeführt wird,
wenn der Elektromotor elektrische Energie unter Verwendung von Antriebsenergie
von der Ausgabewelle erzeugt. Somit ist es möglich, Drehmomentschocks zu
reduzieren, die während
der Energieerzeugung durch den Elektromotor auftreten können.
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In
den Steuersystemen gemäß dem ersten bis
vierten Aspekt der Erfindung kann das Elektromotorfahrzeug ein Hybridfahrzeug
sein, das unter Verwendung einer Antriebsenergie fahren kann, die
vom dem Elektromotor zu der Ausgabewelle ausgegeben wird.
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Ein
fünfter
Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für ein Steuern
eines Starts eines Verbrennungsmotors eines Elektromotorfahrzeugs, das
einen Elektromotor hat, der mit der Ausgabe des Verbrennungsmotors
verbunden ist. In diesem Verfahren wird, wenn der Verbrennungsmotor
durch den Elektromotor angekurbelt wird und die Drehzahl des Verbrennungsmotors
eine vorbestimmte Drehzahl erreicht, das Ankurbeln durch den Elektromotor
gestoppt, und ein Trägheitswert,
der eine Trägheit
anzeigt, die auf ein Rotationselement wirkt, das mit der Ausgabewelle
in Beziehung steht, wird nach dem Stopp des Ankurbelns durch den
Elektromotor geschätzt.
Dann wird der Verbrennungsmotor auf Basis des geschätzten Trägheitswerts
gesteuert, um bei einer Leerlaufdrehzahl zu laufen.
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Ein
sechster Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für ein Steuern
eines automatischen Starts eines Verbrennungsmotors eines Elektromotorfahrzeugs,
das einen Elektromotor hat, der mit der Ausgabe des Verbrennungsmotors
verbunden ist. In diesem Verfahren wird der Verbrennungsmotor während einem
automatischen Start von sich gesteuert, um bei einer Leerlaufdrehzahl
zu laufen, unter Verwendung anderer Steuerbeträge als die, die verwendet werden,
wenn ein Start des Verbrennungsmotors durch einen Betrieb einer
Bedienperson ausgelöst
wird.
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Ein
siebter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für ein Steuern
eines automatischen Starts eines Verbrennungsmotors eins Elektromotorfahrzeugs,
das einen Elektromotor hat, der mit der Ausgabe des Verbrennungsmotors
verbunden ist. In diesem Verfahren wird der Verbrennungsmotor gesteuert,
um bei einer Leerlaufdrehzahl zu laufen, unter Verwendung eines
ersten Steuerbetrags, bis eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, nachdem
der Verbrennungsmotor gestartet worden ist, und unter Verwendung
eines zweiten Steuerbetrags, der von dem ersten Steuerbetrag verschieden ist,
nachdem die vorbestimmte Zeit vergangen ist.
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Ein
achter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für ein Steuern
eines Übergangs
eines Startbetriebszustands eines Verbrennungsmotors eines Elektromotorfahrzeugs,
das einen Elektromotor hat, der mit einer Ausgabewelle des Verbrennungsmotors
verbunden ist, von einem Zustand, wo Energie zu der Ausgabewelle
von dem Elektromotor ausgegeben wird, zu einem Zustand, wo der Verbrennungsmotor
mit dem Elektromotor leer läuft,
der keine Energie zu der der Ausgabewelle ausgibt. In diesem Verfahren
wird, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors eine vorbestimmte
Drehzahl erreicht, der Elektromotor gestoppt, und ein Trägheitswert,
der eine Trägheit
anzeigt, die auf ein Rotationselement wirkt, das mit der Ausgabewelle
in Beziehung steht, wird nach dem Anhalten des Elektromotors geschätzt. Dann
wird der Verbrennungsmotor auf Basis des geschätzten Trägheitswerts gesteuert, um bei
einer Leerlaufdrehzahl zu laufen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Das
Vorangegangene und/oder weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
der Erfindung werden von der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich, in denen
gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente darzustellen,
und in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das schematisch den Aufbau eines Hybridfahrzeugs
zeigt, das ein Steuersystem gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung hat;
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2 eine
Ansicht ist, die schematisch den Aufbau eines Verbrennungsmotors
zeigt, der an dem Hybridfahrzeug montiert ist, das in 1 gezeigt
ist;
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3 ein Flussdiagramm ist, das ein Beispiel
einer Verbrennungsmotorstartroutine zeigt, die durch die elektronische
Steuereinheit ausgeführt wird,
wenn eine vorbestimmte Startbestimmung während einer Leerlaufstoppsteuerung
erfüllt
worden ist;
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4 ein
Graph ist, der ein Beispiel eines Kennfelds für ein Einstellen eines Trägheitswerts
einer Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg zeigt;
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5 ein
Graph ist, der ein Beispiel eines Kennfelds für ein Einstellen einer Verminderungsrate zeigt;
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6 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das beispielhaft zeitliche Änderungen
der Verbrennungsmotordrehzahl, der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg, der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc, des Betriebszustands
der Klimaanlage, und des Zustands des Lernens von Steuerbeträgen, die
mit dem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors verknüpft sind,
darstellt, die beobachtet werden, wenn der Verbrennungsmotor mit
der Schaltposition gestartet wird, die in einem D-Bereich eingestellt
ist.
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7 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das beispielhaft zeitliche Änderungen
der Verbrennungsmotordrehzahl, der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg, der Leerlaufaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc, des Betriebszustands
der Klimaanlage und des Zustands des Lernens von Steuerbeträgen, die
mit dem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors verknüpft sind,
darstellt, die beobachtet werden, wenn der Verbrennungsmotor mit
der Schaltposition gestartet wird, die in einem N-Bereich eingestellt
ist.
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8 ein
Flussdiagramm ist, das ein Beispiel einer Routine für ein Starten
des Verbrennungsmotors zeigt;
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9 ein
Zeitablaufdiagramm ist, das beispielhaft zeitliche Änderungen
der Motordrehzahl Ne, der Einlasslastrate, des Betriebs der Klimaanlage und
der Lernens der Steuerbeträge,
die mit der Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors verknüpft sind, darstellt,
die beobachtet werden, wenn der Verbrennungsmotor gemäß der Routine
gestartet wird, die in 8 gezeigt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Als
nächstes
wird eine exemplarische Ausführungsform
der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. 1 ist
ein Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau eines Hybridfahrzeugs 20 zeigt,
das ein Steuersystem gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung hat. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, hat das Hybridfahrzeug 20 einen
Verbrennungsmotor 22, der unter Verwendung von Benzin läuft, eine
elektronische Steuereinheit für
einen Verbrennungsmotor (nachstehend als „Verbrennungsmotor-ECU" bezeichnet) 24 für ein Steuern
des Verbrennungsmotors 22, ein automatisches Getriebe 28,
das die Drehzahl ändert, die
von dem Verbrennungsmotor 22 zu der Kurbelwelle 26 ausgegeben
wird, und das Energie von dem Verbrennungsmotor zu angetriebenen
Rädern 34a und 34b über ein
Differentialgetriebe 32 bei der geänderten Drehzahl überträgt, eine
elektronische Steuereinheit für
das automatische Getriebe (nachstehend als „AT-ECU" bezeichnet) 30, die ein Schalten
des automatischen Getriebes 28 steuert, einen Motor-Generator 36,
der Antriebsenergie sowohl zu der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22 bereitstellt,
als auch von der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors
aufnimmt, eine Batterie 40, die elektrische Energie sowohl
zu dem Motor-Generator 36 über einen Umkehrer 38 bereitstellt,
als auch elektrische Energie von dem Motor-Generator 36 über einen
Umkehrer 38 aufnimmt, und eine elektronische Hybridsteuereinheit 50,
die das Starten und Stoppen des Verbrennungsmotors 22 steuert,
genauso wie das Antreiben und dergleichen des Motor-Generators 36.
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Der
Verbrennungsmotor 22 ist ein Verbrennungsmotor einer Direkteinspritzart
(das heißt,
ein Direkteinspritzverbrennungsmotor), der Benzin direkt in Verbrennungskammern
einspritzt. Wie in 2 gezeigt ist, wird Luft, die
mittels eines Luftreinigungselements 122 und eines Drosselventils 224 eingeleitet
wird, mit einem Abgas gemischt, das von einem Abgassystem durch
ein EGR-Rohr 126 zugeführt wird,
und wird in eine Verbrennungskammer 128 geliefert. Dann
wird das Gemisch weiter mit Benzin gemischt, das von einem Kraftstoffeinspritzventil 130 in die
Verbrennungskammer 128 eingespritzt wird, wodurch auf diese
Weise ein Luft-Kraftstoffgemisch ausgebildet wird. Das Luft-Kraftstoffgemisch
wird dann durch einen Zündfunken
einer Zündkerze 132 gezündet, und
wird somit verbrannt. Ein Kolben 134 bewegt sich unter
Verwendung der Energie hin und her, die von der Verbrennung erzeugt
wird, wodurch eine Kurbelwelle 26 angetrieben wird. Ein
Drosselmotor 136 wird betrieben, um das Drosselventil 124 zu öffnen und
zu schließen,
und ein EGR-Ventil 138 wird betrieben, um die Strömungsrate
des Abgases einzustellen, das von dem EGR-Rohr 126 zugeführt wird.
Des Weiteren sind eine erste Reinigungsvorrichtung 140 und
eine zweite Reinigungsvorrichtung 142 für ein Reinigen von Abgas vorgesehen.
Die erste Reinigungsvorrichtung 140 ist geeignet, um Kohlenmonoxid,
Kohlenwasserstoffe und Stickoxide (NOx) zu entfernen oder zu reduzieren,
die erzeugt werden, während
der Verbrennungsmotor 22 bei einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis läuft. Die
zweite Reinigungsvorrichtung 142 ist geeignet, um NOx zu
speichern, das bei der ersten Reinigungsvorrichtung 140 auf
Grund der Anwesenheit von Sauerstoff im Abgas schwierig zu entfernen
ist, wenn der Verbrennungsmotor 22 bei einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben
wird, und das NOx unter Verwendung von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff
in Stickstoff zu reduzieren, wenn der Verbrennungsmotor 22 bei
dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis läuft. Das
Abgas, nachdem es auf diese Weise gereinigt worden ist, wird zu
der Außenseite
freigesetzt. Der Verbrennungsmotor 22 hat ein Luftströmungssteuerventil 144 und
ein Betätigungselement 146 für ein Antrieben
des Luftströmungssteuerventils 144.
Im Betrieb schließt
das Luftströmungssteuerventil 144 einen von
zwei Einlassanschlüssen,
die an jedem Zylinder vorgesehen sind, wenn die Kühlmitteltemperatur
niedrig ist, um die Strömungsgeschwindigkeit
der Einlassluft zu erhöhen,
die durch den anderen Einlassanschluss hindurch strömt, und
somit turbulente Strömungen
in der seitlichen Richtung in der Verbrennungskammer 128 für eine stabile
Verbrennung zu verstärken.
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Die
Verbrennungsmotor-ECU 24 steuert den Betrieb des Verbrennungsmotors 22.
Die Verbrennungsmotor-ECU 24 empfängt Signale, die die Temperatur
einer Einlassluft anzeigen, von einem Einlasstemperatursensor 148,
die Öffnung
(d.h. Position) des Drosselventils 124 von einem Drosselventilpositionssensor 150,
die Last an dem Verbrennungsmotor 22 von einem Unterdrucksensor 152,
die Rotationsposition der Nockenwelle, die Einlass- und Auslassventile
für ein
Einleiten von Luft in die Verbrennungskammer oder für ein Freisetzen
von Gas von der Verbrennungskammer 128 öffnet und schließt, von
einem Nockenpositionssensor 154, den Verbrennungsdruck
in der Verbrennungskammer 128 von einem Verbrennungsdrucksensor 156,
eine Temperatur Tw eines Kühlmittels
des Verbrennungsmotors 22 von einem Kühlmitteltemperatursensor 158,
ein Klopfen des Verbrennungsmotors 22 von einem Klopfsensor 160,
die Rotationsposition der Kurbelwelle 26 von einem Kurbelpositionssensor 162,
Sauerstoff in dem Abgas von einem Sauerstoffsensor 164,
etc., die alle mit der Verbrennungsmotor-ECU 24 verbunden
sind. Die Verbrennungsmotor-ECU 24 gibt wiederum Steuersignale
zu einem kontinuierlich variablen Ventilzeitabstimmungsmechanismus 166 für ein kontinuierliches Ändern von
Antriebssignalen zu den Kraftstoffeinspritzventilen 130 und
der Öffnungs/Schließzeitabstimmung
der Einlass- und Auslassventile, zu Zündspulen 168, die
mit Zündelementen
integriert sind, usw. aus. Des Weiteren, um Energie von dem Verbrennungsmotor 22 gemäß Operationen
durch eine Bedienperson auszugeben, empfängt die Verbrennungsmotor-ECU 24 Signale,
die eine Schaltposition SP eines Schalthebels 170 anzeigen,
von einem Schaltpositionssensor 172, und eine Gaspedalposition
AP eines Gaspedals 174 von einem Gaspedalpositionssensor 176.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist der Motor-Generator 36 durch
zum Beispiel einen synchronen Motor-Generator ausgebildet, der sowohl
als ein Elektromotor als auch als ein Generator funktioniert. Ein Riemen 48 ist
zwischen einer elektromotorseitigen Riemenscheibe 46, die
an der Drehwelle des Motor-Generator 36 montiert ist, und
einer verbrennungsmotorseitigen Riemenscheibe 44 vorgesehen, die
mit der Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22 durch
eine Kupplung 42 verbunden ist. Mit dieser Anordnung erzeugt
der Motor-Generator 36 elektrische Energie für ein Wiederaufladen
der Batterie 40 unter Verwendung der Antriebsenergie, die
von dem Verbrennungsmotor 22 zu der Kurbelwelle 26 ausgegeben
wird, und der Motor-Generator 36 läuft wiederum unter Verwendung
der elektrischen Energie, die von der Batterie 40 zugeführt wird,
und gibt auf diese Weise Antriebsenergie zu der Kurbelwelle 26 aus.
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Die
elektronische Hybridsteuereinheit 50 weist einen Mikroprozessor
auf, der eine CPU als seine Hauptkomponente hat. Zusätzlich zu
der CPU ist die elektronische Hybridsteuereinheit 50 auch
mit einem ROM für
ein Speichern von Prozessprogrammen und von Daten und dergleichen,
einem RAM für ein
Speichern temporärer
Daten, Eingabe/Ausgabeanschlüssen
und einem Verbindungsanschluss versehen, die alle nicht in der Zeichnung
gezeigt sind. Verschiedene Signale werden in die elektronische Hybridsteuereinheit 50 mittels
des Eingabeanschlusses eingegeben. Solche Signale umfassen Signale, die
eine Elektromotordrehzahl von einem Drehzahlsensor und eine Elektromotortemperatur
von einem Temperatursensor anzeigen, die beide nicht gezeigt sind,
und die an dem Motor-Generator 36 montiert
sind; die einen Phasenstrom zu dem Motor-Generator 36 von
einem Stromsensor anzeigen, der nicht dargestellt ist, und der im
Inneren des Umkehrers 38 montiert ist; die eine Batterietemperatur
von einem Temperatursensor anzeigen, der nicht dargestellt ist und
der an der Batterie 40 montiert ist; die eine Spannung
zwischen Anschlüssen
und einen Aufladestrom von einem Spannungssensor bzw. einem Stromsensor
anzeigen, die beide nicht dargestellt sind und nahe einem Ausgabeanschluss
der Batterie 40 montiert sind. Die elektronische Hybridsteuereinheit 50 gibt
auch verschiedene Signale, wie ein Antriebssignal, zu dem Startermotor 23,
der die Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22 antreibt, ein
Schaltsteuersignal zu dem Umkehrer 38 für ein Steuern des Motor-Generators 36,
und ein Antriebssignal zu der Kupplung 42 über den
Ausgabeanschluss aus. Des Weiteren ist die elektronische Hybridsteuereinheit 50 über den
Verbindungsanschluss mit der Verbrennungsmotor-ECU 24 und
der AT-ECU 30 verbunden, und empfängt, wenn es nötig ist, Daten
und dergleichen bezüglich
des Zustands des Verbrennungsmotors 22 von der Verbrennungsmotor-ECU 24 und
Daten und dergleichen bezüglich
des Zustands des automatischen Getriebes 28 von der AT-ECU 30,
und sendet Steuersignale zu der Verbrennungsmotor-ECU 24 und
der AT-ECU 30.
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Bei
dem Hybridfahrzeug 20, das wie vorstehend beschrieben aufgebaut
ist, wird eine Leerlaufstoppsteuerung durchgeführt, in der der Verbrennungsmotor 22 automatisch
gestoppt wird, wenn eine vorbestimmte Stoppbedingung erfüllt worden
ist, wie in dem Fall, wenn das Beschleunigungselement auf AUS ist,
das heißt,
das Gaspedal 54 ist nicht niedergedrückt, und die Bremse auf AN
ist, das heißt, das
Bremspedal ist niedergedrückt,
und eine Verbrennungsmotordrehzahl Ne ist gleich zu oder weniger
als eine vorbestimmte Drehzahl, wenn das Hybridfahrzeug 20 stationär ist, wobei
der Verbrennungsmotor 22 leer läuft. Der Verbrennungsmotor 22 wird automatisch
durch den Motor-Generator 36 gestartet,
wenn eine vorbestimmte Startbedingung erfüllt ist, wie in dem Fall, wenn
das Beschleunigungselement auf AN ist, während die Bremse auf AUS ist. Nachstehend
wird ein Betrieb während
eines automatischen Stopps des Verbrennungsmotors 22 in
der Leerlaufstoppsteuerung beschrieben.
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel
einer Verbrennungsmotorstartroutine zeigt, die durch die elektronische
Steuereinheit 50 ausgeführt wird,
wenn die vorbestimmte Startbedingung während der Leerlaufstoppsteuerung
erfüllt
worden ist. Wenn die Routine ausgeführt wird, stoppt die elektronische
Steuereinheit 50 zuerst eine Klimaanlage für einen
Passagierraum, die nicht dargestellt ist, und verhindert ein Lernen
von Steuerbeträgen,
die sich auf den Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 22 beziehen
(das heißt,
Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate, Luft-Kraftstoffverhältnis für ein Aufrechterhalten
der Leerlaufdrehzahl), und startet anschließen den Motor-Generator 36 (Schritt
S100). Während
der Leerlaufstoppsteuerung ist die Kupplung 42 auf AN,
sodass der Verbrennungsmotor 22 angetrieben und somit durch
den Motor-Generator 36 angekurbelt wird. Wenn die Schaltposition
SP in einem D-Bereich (das heißt
Fahrbereich) ist, gibt der Motor-Generator 36 ein Drehmoment
zu der Kurbelwelle 36 aus. Die Drehzahl der Kurbelwelle 36,
die auf diese Weise durch den Motor-Generator 36 angetrieben wird,
wird dann bei dem automatischen Getriebe 28 geändert, und
wird zu den Rädern 34a, 34b übertragen.
Und zwar kann das Hybridfahrzeug 20 unter Verwendung des
Betriebsmoments laufen, das durch den Motor-Generator 36 erzeugt
wird. Wenn die Schaltposition SP in einem N-Bereich ist (das heißt einen
Neutralbereich), ist eine Kupplung (nicht dargestellt), die in dem
automatischen Getriebe 28 vorgesehen ist, auf AUS, und
deshalb wird das Drehmoment, das durch den Motor-Generator 36 erzeugt wird,
nicht zu den angetriebenen Rädern 34a, 34b ausgegeben.
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Wenn
der Motor-Generator 36 startet, liest die elektronische
Steuereinheit 50 die Verbrennungsmotordrehzahl Ne, die
Kühlmitteltemperatur
Tw und die Schaltposition SP aus, die alle von der Verbrennungsmotor-ECU 24 übertragen
werden, und wartet, bis die Verbrennungsmotordrehzahl Ne eine Leerlaufdrehzahl
erreicht (Schritte S110, S120). Die Verbrennungsmotordrehzahl Ne
kann auf Basis der Kurbelposition bestimmt werden, die durch den
Kurbelpositionssensor 162 erfasst wird, oder kann direkt
unter Verwendung eines Motordrehzahlsensors erfasst werden, der
nicht gezeigt ist.
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Wenn
die Motordrehzahl Ne die Leerlaufdrehzahl erreicht, stellt die elektronische
Steuereinheit 50 einen anfänglichen Wert einer Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg und eine Verminderungsrate t ein, auf Basis, ob die Schaltposition SP
in einem N oder D-Bereich ist (Schritte S130 bis S150). Die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg ist eine Luftströmungsrate,
die gleich zu der Größe des Trägheitsmoments
ist, das auf Rotationselemente wirkt, die mit der Kurbelwelle 26 in
Beziehung stehen, wie der Motor-Generator 36 und
der Verbrennungsmotor 22, unmittelbar nach dem das Ankurbeln
des Verbrennungsmotors 22 durch den Motor-Generator 36 aufgehört hat.
Die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg wird auf Basis von zum Beispiel der Kühlmitteltemperatur Tw und der
Schaltposition SP eingestellt. In der Ausführungsform wird der Initialwert
der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg in der folgenden Weise eingestellt. Das heißt, die Beziehung zwischen
der Kühlmitteltemperatur
Tw und dem Initialwert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg wird im Voraus für
jede Schaltposition gemäß Testergebnissen
oder dergleichen erhalten, und die Beziehung wird in dem ROM in
der Form eines Kennfelds vorgespeichert. Unter Verwendung des Kennfelds wird
der Initialwert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg gemäß der Schaltposition
SP und der Kühlmitteltemperatur
Tw eingestellt. 4 ist ein Graph, der ein Beispiel
dieses Kennfelds zeigt. In dem Graph zeigt Kurve A die Beziehung,
die zwischen der Kühlmitteltemperatur
Tw und der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg hergestellt ist, wenn die Schaltposition in einem N-Bereich
ist, wohingegen Kurve B dieselbe Beziehung zeigt, die hergestellt
wird, wenn die Schaltposition SP in einem D-Bereich ist. Wie von
dem Graphen offensichtlich ist, ist der Initialwert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg für
jede Schaltposition (D oder N-Bereich) verschieden eingestellt. Dieser
Unterschied entspricht der Tatsache, ob Einflüsse durch Lasten, die nach
dem automatischen Getriebe 28 gelegen sind, vorhanden sind,
das heißt, ob
eine Kupplung, die in dem automatischen Getriebe 28 angeordnet
ist, die in der Zeichnung nicht gezeichnet ist, auf AN oder AUS
ist. Währenddessen wird
die Verminderungsrate t für
ein Einstellen von zeitlichen Änderungen
der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg verwendet, nachdem der Motor-Generator 36 gestoppt
worden ist. Die Verminderungsrate t, genauso wie der Initialwert
der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg, wird auf Basis der Kühlmitteltemperatur
Tw und der Schaltposition SP eingestellt. In der Ausführungsform
wird die Verminderungsrate t in der folgenden Weise eingestellt.
Das heißt,
die Beziehung zwischen der Kühlmitteltemperatur
Tw und der Verminderungsrate t wird im Voraus für jede Schaltposition durch Tests
oder dergleichen erhalten, und die somit bestimmte Beziehung wird
in dem ROM in der Form eines Kennfelds vorgespeichert. Unter Verwendung des
Kennfelds wird die Verminderungsrate t gemäß der Schaltposition SP und
der Kühlmitteltemperatur Tw
eingestellt. 5 ist ein Graph, der ein Beispiel dieses
Kennfelds zeigt. In dem Graph zeigt Kurve C die Beziehung, die zwischen
der Kühlmitteltemperatur
Tw und der Verminderungsrate t hergestellt ist, wenn die Schaltposition
SP in einem N-Bereich ist, wohingegen Kurve D dieselbe Beziehung
darstellt, die hergestellt ist, wenn die Schaltposition SP in einem
D-Bereich ist. Wie von dem Graph zu entnehmen ist, gibt es einen
großen
Unterschied zwischen der Verminderungsrate T, die eingestellt ist,
wenn die Schaltposition SP in einem N-Bereich ist, und der, die eingestellt
ist, wenn die Schaltposition SP in einem D-Bereich ist. Dieser Unterschied entspricht
einer Tatsache, ob Einflüsse
durch Lasten, die nach dem automatischen Getriebe gelegen sind,
vorhanden sind, das heißt,
ob die Kupplung, die dem automatischen Getriebe 28 angeordnet
ist, und die in der Zeichnung nicht gezeigt ist, auf AN oder AUS
ist. In dem tatsächlichen
Betrieb wird die Verminderungsrate t auf Basis der Wiederholfrequenz
der Schritte S180 bis S260 eingestellt.
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Nachdem
der anfängliche
Wert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg und die Verminderungsrate t in der zuvor beschriebenen Weise
eingestellt worden sind, stoppt die elektronische Steuereinheit 50 dann
den Motor-Generator 36, der den Verbrennungsmotor 22 bei
der Leerlaufdrehzahl antreibt, (Schritt S160), und startet die Rückkopplungsregelung
der Leerlaufdrehzahl (Schritt S170). In dieser Rückkopplungsregelung wird zum Beispiel
die Einlassmenge gemäß Abweichungen zwischen
der Verbrennungsmotordrehzahl Ne und der Zielleerlaufdrehzahl eingestellt.
Obwohl die Rückkopplungsregelung
nicht bei dem Beginn wirksam ist, wo der Verbrennungsmotor 22 durch
den Motor-Generator 36 bei der Leerlaufdrehzahl angetrieben
wird, wird sie wirksam, wenn begonnen wird, die Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc für
ein Steuern des Verbrennungsmotors 22 zu verwenden, wie
später
beschrieben wird.
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Wenn
die Rückkopplungsregelung
der Leerlaufdrehzahl startet, stellt die elektronische Steuereinheit 50 zuerst
die Leerlaufdrehzahlaufrecherhaltungsströmungsrate Qisc bei einem Wert
ein, der durch Subtrahieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg von einer vorbestimmten Zielleerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc*
erhalten wird (Schritt S180). Die elektronische Steuereinheit 50 stellt
dann eine Öffnung
(nachstehend als eine „Drosselöffnung" bezeichnet) Sq des Drosselventils 124 auf
Basis der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc ein, und steuert
den Verbrennungsmotor 22 unter Verwendung der Drosselöffnung Sq
(Schritt S200). Anschließend berechnet
die elektronische Steuereinheit 50 eine neue Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate Qmg
durch Multiplizieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate Qmg
mit der Verminderungsrate t (Schritt S210), und vergleicht die neue
Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg mit Schwellenwerten Q1, Q2 und Q3 (Schritte S220 bis S240. Somit
werden Schritte S180 bis S160 wiederholt, bis die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg gleich oder kleiner als der Schwellenwert Q1 wird. Der Schwellenwert
Q1 ist ein Referenzwert für
ein Bestimmen, ob die Verbrennungsmotorstartsteuerung des Verbrennungsmotors 22 beendet
werden soll, der Schwellwert Q2 ist ein Referenzwert für ein Bestimmen,
ob die Verhinderung des Lernens der Steuerbeträge aufgehoben werden soll,
und ob der Schwellenwert Q3 ist ein Referenzwert für ein Bestimmen,
ob die Klimaanlage wieder gestartet werden soll. In der Ausführungsform
haben diese Schwellenwerte eine Beziehung von Q1 < Q2 < Q3. Genauer gesagt,
wenn die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg gleich zu oder kleiner wird als der Schwellenwert Q3, während Schritte
S180 bis S260 wiederholt werden, nimmt die elektronische Steuereinheit 50 den
Betrieb der Klimaanlage wieder auf (Schritt S260). Wenn die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg gleich zu oder kleiner wird als der Schwellenwert Q2, beendet
die elektronische Steuereinheit 50 das Verhindern des Lernens
der Steuerbeträge
(Schritt S250). Wenn die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg gleich zu oder kleiner wird als Q1, startet die elektronische Steuereinheit 50 die
Leerlaufdrehzahlsteuerung bei der Zielleerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc* wobei die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg nicht verwendet wird (Schritt S270), und anschließend endet
die Routine.
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6 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das beispielhaft zeitliche Änderungen
der Verbrennungsmotordrehzahl Ne, der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg, der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc, des Betriebszustands
der Klimaanlage, und des Zustands des Lernens der Steuerbeträge, die
mit dem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 22 verknüpft sind,
zeigt, die beobachtet werden, wenn der Verbrennungsmotor 22 gemäß der zuvor
erwähnten
Routine gestartet wird, wobei die Schaltposition in einem D-Bereich
eingestellt ist. In gleicher Weise ist 7 ein Zeitablaufdiagramm,
das dieselben beispielhaften Änderungen darstellt,
die beobachtet werden, wenn der Verbrennungsmotor 22 gemäß der zuvor
beschriebenen Routine gestartet wird, wobei die Schaltposition in
einem N-Bereich eingestellt ist. Wie in 6 und 7 gezeigt
ist, ungeachtet der Tatsache, ob die Schaltposition SP in einem
D oder einem N-Bereich ist, wenn eine vorbestimmte Startbedingung
bei einer Zeit T1 (oder T5) erfüllt
ist, stoppt die elektronische Steuereinheit 50 die Klimaanlage,
und startet ein Antreiben des Verbrennungsmotors 22 durch
den Motor-Generator 36. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
Ne die Leerlaufdrehzahl bei einer Zeit T2 (oder T6) erreicht, stoppt
die elektronische Steuereinheit 50 den Motor-Generator 36,
und beginnt den Verbrennungsmotor 22 unter Verwendung der Leerlaufdrehzahlaufrecherhaltungsströmungsrate Qisc
zu steuern, und berechnet die Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc unter Verwendung des anfänglichen
Werts der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg, die auf Basis der Schaltposition SP und der Kühlmitteltemperatur
Tw, wie vorstehend erwähnt
ist, eingestellt ist. Wenn die Schaltposition SP in einem D-Bereich
ist, ist der anfängliche
Wert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg ein bisschen größer eingestellt,
im Vergleich zu einem Fall, wenn die Schaltposition SP in einem
N-Bereich ist. Des Weiteren ist die Verminderungsrate t relativ
klein eingestellt, wenn die Schaltposition SP in einem D-Bereich
ist, und ist relativ groß eingestellt,
wenn die Schaltposition SP in einem N-Bereich ist. Somit nimmt die
Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg stark ab, wenn die Schaltposition SP in einem D-Bereich ist,
und nimmt langsam ab, wenn die Schaltposition SP in einem N-Bereich
ist. Der Betrieb der Klimaanlage wird wieder aufgenommen, wenn die
Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg den Schwellenwert Q3 bei einer Zeit T3 (oder T7) erreicht. Als
nächstes
startet ein Lernen von Steuerbeträgen, die auf den Leerlaufbetrieb
des Verbrennungsmotors 22 bezogen sind, wenn die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg den Schwellenwert Q2 bei einer Zeit T3 (oder T8) erreicht. Schließlich endet
die Routine, wenn die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate Qmg
den Schwellenwert Q1 erreicht.
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Gemäß der zuvor
beschriebenen Ausführungsformen,
nach einem Starten des Verbrennungsmotors 22, wird der
Verbrennungsmotor 22 durch den Motor-Generator 36 angetrieben,
bis seine Drehzahl die Leerlaufdrehzahl erreicht. Wenn der Motor-Generator 35 gestoppt
wird, wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 22 bei der
Leerlaufdrehzahl unter Verwendung der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc gesteuert, die durch Faktorisieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg berechnet wird, die gleich zu der Größe eines Trägheitsmoments ist, das auf
Rotationselemente wirkt, die mit der Kurbelwelle 26 in
Beziehung stehen, nach dem Stopp des Ankurbelns durch den Motor-Generator 36.
Demzufolge ist es möglich
ein Motorrennen des Verbrennungsmotors 22 und Drehmomentschocks
bei der Kurbelwelle 26 und dergleichen wirksam zu vermeiden
oder unterdrücken,
die durch das zuvor erwähnte
Trägheitsmoment
verursacht werden können,
im Vergleich zu einem Fall, wenn die Zielleerlaufaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc* ohne Faktorisieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg berechnet wird. Und zwar kann der Verbrennungsmotor 22 gestartet
werden, während
die Verbrennungsmotordrehzahl bei der Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten
wird, ohne an Drehmomentschocks zu leiden. Des Weiteren, da die Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc
unter Verwendung des anfänglichen
Werts der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg und der Verminderungsrate t berechnet wird, die beide auf Basis
der Schaltposition SP und der Kühlmitteltemperatur
Tw eingestellt sind, ist es möglich
Drehmomentschocks stabil zu verringern und den Verbrennungsmotor
zu starten, während
die Verbrennungsmotordrehzahl bei der Leerlaufdrehzahl aufrecht
erhalten wird, ungeachtet der Schaltposition SP und der Kühlmitteltemperatur
Tw. Des Weiteren wird, während
einem Verbrennungsmotorstart, die Klimaanlage gestoppt, bis die
Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg gleich zu oder geringer wird als der Schwellenwert Q3. Deshalb
kann die Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung voranschreiten, ohne durch
externe Störungen
beeinträchtigt
zu werden. In gleicher Weise wird, während einem Verbrennungsmotorstart,
ein Lernen von Steuerbeträgen,
die mit der Leerlaufdrehzahlsteuerung verknüpft sind, verhindert, bis die
Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg gleich zu oder kleiner wird als der Schwellenwert Q2, was Fehler
beim Lernen verhindert, die ansonsten auftreten können.
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Gemäß der vorstehend
beschriebenen Ausführungsform
werden der anfängliche
Wert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg und die Verminderungsrate t auf Basis der Schaltposition SP
und der Kühlmitteltemperatur
Tw eingestellt, und der Verbrennungsmotor 22 wird unter
Verwendung der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc gesteuert, die durch Faktorisieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg eingestellt ist, bis die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg fast null wird. In anderen Worten gesagt, wird der Verbrennungsmotor 22 unter
Verwendung der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc gesteuert, die durch Faktorisieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg eingestellt wird, nach dem Stopp des Ankurbelns durch den Motor-Generator 36,
bis eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, die auf Basis der Schaltposition SP
und der Temperatur Tw bestimmt ist. Nachdem die vorbestimmte Zeit
vergangen ist, wird der Verbrennungsmotor 22 dann unter
Verwendung der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc
gesteuert, die ohne Faktorisieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg eingestellt ist, das heißt,
unter Verwendung der Zielleerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc*. Und zwar wird der Verbrennungsmotor 22 unter Verwendung
der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc gesteuert, die
ein unterschiedlicher Steuerbetrag von dem ist, der für Antrieben
des Verbrennungsmotors 22 bei der Leerlaufdrehzahl nach
einem Verbrennungsmotorstart verwendet wird, während einer Zeitspanne nach
dem Aufhören
des Ankurbelns durch den Motor-Generator 36 bis die vorbestimmte
Zeit vergangen ist. Nachdem die vorbestimmte Zeit vergangen ist,
wird der Verbrennungsmotor 22 dann unter Verwendung der Zielleerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc* gesteuert, und zwar unter Verwendung eines Steuerbetrags,
der gleich zu dem ist, der für
das Antreiben des Verbrennungsmotors 22 bei der Leerlaufdrehzahl
nach einem Verbrennungsmotorstart verwendet wird.
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Während der
anfängliche
Wert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform in Abhängigkeit
davon variiert, ob die Schaltposition SP in einem D- oder einem
N-Bereich ist, kann der anfängliche
Wert auf denselben Wert unabhängig
von der Schaltposition SP eingestellt werden, sogar obwohl ein leichter
Drehmomentschock auftreten oder die Stabilität des Verbrennungsmotorstarts
etwas niedriger werden kann. Während
der anfängliche Wert
der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate Qmg
in Abhängigkeit
von der Kühlmitteltemperatur Tw
variiert, kann daneben der anfängliche
Wert unabhängig
von der Kühlmitteltemperatur
Tw eingestellt sein.
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Des
Weiteren, während
die Verminderungsrate t der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate Qmg
in Abhängigkeit
davon variiert, ob die Schaltposition SP in einem D- oder einem
N-Bereich ist, kann die Verminderungsrate die auf denselben Wert
unabhängig
von der Schaltposition SP eingestellt sein, sogar obwohl ein leichter
Drehmomentschock auftreten oder die Stabilität des Starts etwas niedriger
werden kann. Des Weiteren, während
die Verminderungsrate t der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate Qmg
in Abhängigkeit
der Kühlmitteltemperatur
Tw variiert, kann die Verminderungsrate T unabhängig von der Kühlmitteltemperatur
eingestellt sein.
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Des
Weiteren, während
der Betrieb der Klimaanlage ausgesetzt wird, bis die Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg gleich zu oder kleiner wird als der Schwellenwert Q3, für den Zweck des
Eliminierens oder Verringerns von externen Störungen auf die Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung,
muss das Aussetzen des Betriebs der Klimaanlage nicht notwendigerweise
ausgeführt
werden, obwohl die Stabilität
der Verbrennungsmotordrehzahlsteuerung etwas verringert werden kann.
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Während die
zuvor erwähnten
Prozesse und Steuerungen in einem automatischen Verbrennungsmotorstartbetrieb
der Leerlaufstoppsteuerung ausgeführt werden, kann die Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc, die durch Faktorisieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg eingestellt ist, auch effektiv bei der Zeit des Stoppens der
Energieerzeugung des Motor-Generators 36 unter Verwendung
der Antriebsenergie des Verbrennungsmotors 22 verwendet
werden. Das heißt
die Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc kann wirksam
für ein
Steuern des Verbrennungsmotors 22 verwendet werden, unmittelbar
nach einem Stoppen des Motor-Generators 36, der mit der Kurbelwelle 26 über die
Kupplung 42 verbunden ist und unter einer Energieliefersteuerung
oder einer Energieregenerationssteuerung betrieben wird. Somit können Drehmomentschocks
reduziert werden, die ansonsten bei der Kurbelwelle 26 unmittelbar nach
dem Stopp des Motor-Generators 36 auftreten. Daneben werden,
für ein
Ermöglichen
solch einer Steuerung, der anfängliche
Wert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg und der Verminderungsrate t gemäß Testergebnissen oder dergleichen
unter Verwendung der Schaltposition SP und der Kühlmitteltemperatur Tw als Variablen
optimiert.
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Während die
Trägheit
der Rotationselemente, die mit der Kurbelwelle 26 in Beziehung
stehen, in die „Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate" umgewandelt wird,
die der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc in der Ausführungsform entspricht,
kann sie abgeschätzt
werden, wie andere verschiedene Steuerwerte, wie eine Zündzeitabstimmung,
eine Öffnungs/Schließzeitabstimmung
von Einlass- und Auslassventilen.
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In
der Ausführungsform,
nachdem der Verbrennungsmotor 22 durch den Motor-Generator 36 angekurbelt
worden ist, und seine Drehzahl sich bis auf die Leerlaufdrehzahl
erhöht
hat, wird der Startbetrieb des Verbrennungsmotors 22 unter
Verwendung der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate
Qisc gesteuert, die durch Faktorisieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg berechnet wird, das heißt,
einer Luftströmungsrate,
die gleich zu dem Trägheitsmoment
ist, das in dem Verbrennungsmotor 22 auftritt, und dergleichen,
während
dem Ankurbeln durch den Motor-Generator 36. Optional kann
der Startbetrieb des Verbrennungsmotors 22 durch Einstellen
eines anfänglichen
Werts einer Einlasslastrate auf Basis der Schaltposition SP und
der Kühlmitteltemperatur
Tw gesteuert werden. Dies kann zum Beispiel durch Ausführen der
Routine umgesetzt werden, die in 8 gezeigt
ist. In dieser Routine wird zu Beginn der Betrieb der Klimaanlage gestoppt,
das Lernen der Steuerbeträge,
die mit dem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors 22 verknüpft sind,
verhindert, und ein Antreiben des Verbrennungsmotors 22 durch
den Motor-Generator 36 gestartet
(Schritt S300). Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl Ne die Leerlaufdrehzahl
erreicht (Schritt S320: JA), wird der anfängliche Wert der Einlasslastrate
auf Basis der Schaltposition SP und der Kühlmitteltemperatur Tw berechnet
(Schritt S330). Zu dieser Zeit ist der anfängliche Wert der Einlasslastrate kleiner
eingestellt, im Vergleich zu einem Fall, wenn der Verbrennungsmotor 22 angekurbelt
wird, und wird somit durch den Startermotor 23 gestartet,
nachdem der Zündschalter
auf EIN gestellt worden ist. Dies ist so, weil der anfängliche Wert
der Einlasslastrate größer als
notwendig eingestellt wird, wenn der Verbrennungsmotor durch den
Startermotor 23 gestartet wird, wodurch ihm somit die höchste Priorität gegeben
ist, um eine ausreichende Zuverlässigkeit
des Startens des Verbrennungsmotors 22 sicherzustellen.
In dieser Steuerung ist der anfängliche Wert
der Einlasslastrate jedoch so eingestellt, dass er dieselbe Eigenschaft
wie der anfängliche
Wert der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
Qmg hat, und zwar so, dass er größer wird,
wenn die Schaltposition in einem D-Bereich ist, im Vergleich zu
einem Fall, wenn die Schaltposition in einem N-Bereich ist, und
so, dass er abnimmt, wenn die Kühlmitteltemperatur
Tw zunimmt, ungeachtet davon, ob die Schaltposition in einem D-
oder einem N-Bereich ist. Dann wird der Motor-Generator 36 angehalten
(Schritt S340), und die Kraftstoffeinspritzsteuerung, Zündsteuerung,
und Rückkopplungsregelung
der Leerlaufdrehzahl werden gestartet (Schritt S350). Wenn der Erfassungswert
des Luftmengenmessers stabil ist, setzt der Betrieb der Klimaanlage
wieder ein, und das Lernen von Steuerbeträgen, die mit dem Leerlaufbetrieb
des Verbrennungsmotors 22 verknüpft sind, startet (Schritte
S360, S370), und danach endet die Routine.
-
9 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das exemplarisch zeitliche Änderungen
der Verbrennungsmotordrehzahl Ne, der Einlasslastrate, des Betriebs
der Klimaanlage und des Lernens der Steuerbeträge, die mit dem Leerlaufbetrieb
des Verbrennungsmotors 22 verknüpft sind, zeigt, die beobachtet
werden, wenn der Verbrennungsmotor 22 gemäß der zuvor beschriebenen
Routine gestartet wird. Wenn eine vorbestimmte Startbedingung bei
einer Zeit T11 erfüllt ist,
stoppt die elektronische Steuereinheit 50 die Klimaanlage
und startet ein Ankurbeln des Verbrennungsmotors 22 durch
den Motor-Generator 36. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
Ne die Leerlaufdrehzahl bei einer Zeit T12 erreicht, stoppt die elektronische
Steuereinheit 50 dann den Motor-Generator 36,
und startet eine Steuerung des Verbrennungsmotors 22 unter
Verwendung des anfänglichen Werts
der Einlasslastrate, der auf Basis der Schaltposition SP und der
Kühlmitteltemperatur
Tw eingestellt ist. Zu dieser Zeit beginnt des Weiteren der Luftmengenmesser
mit der Ausgabe von Erfassungswerten. Die Ausgabe des Luftmengenmessers
zeigt zu Beginn jedoch einige Verzögerungen, und wird zu einer Zeit
T13 stabil. Das Zeitablaufdiagramm in 9 zeigt
auch einen Zustand der Einlasslastrate, wo der anfängliche
Wert auf einen unnötig
großen
Wert eingestellt ist, einen Zustand derselben, wo der anfängliche
Wert auf null eingestellt ist, und einen Zustand der tatsächlichen
Einlassströmungsrate
während
einem Verbrennungsmotorstart in der Ausführungsform. Wie in 9 gezeigt
ist, kann eine bessere Konvergenz der Einlassluftmenge erreicht
werden, ungeachtet der Verzögerungen
der Ausgabe von dem Luftmengenmesser, im Vergleich zu einem Fall, wenn
der anfängliche
Wert auf den unnötig
großen Wert
oder null eingestellt ist, während
einem Verbrennungsmotorstart.
-
Somit
ist es möglich,
Schwankungen des Drehmoments zu verringern, die durch eine Abweichung
des Luft-Kraftstoffverhältnisses
bewirkt werden können.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, wird bei dem Steuersystem der Ausführungsformen
der Verbrennungsmotor 22 gesteuert, um bei der Leerlaufdrehzahl
zu starten und zu laufen, auf Basis der Leerlaufdrehzahlaufrechterhaltungsströmungsrate Qisc,
die durch Faktorisieren der Trägheitsmomentäquivalenzströmungsrate
berechnet wird, die gleich zu dem Trägheitsmoment ist, das auf Rotationselemente
wirkt, die mit der Kurbelwelle 26 in Beziehung stehen,
nach dem Aufhören
des Ankurbelns durch den Motor-Generator 36. Des Weiteren
verwendet die Steuerung für
ein Starten des Verbrennungsmotors 22 den anfänglichen
Wert der Einlasslastrate, der auf Basis der Schaltposition SP und
der Kühlmitteltemperatur
Tw eingestellt ist, und der nämlich
ein verschiedener Steuerbetrag von dem ist, der in dem Fall verwendet
wird, wo der Verbrennungsmotor 22 durch den Startermotor
gestartet wird, wenn der Zündschalter
auf EIN geschaltet wird. Somit ist es möglich Drehmomentschocks während eines
Verbrennungsmotorstarts zu verringern, und die Zuverlässigkeit des
Startens des Verbrennungsmotors 22 zu verbessern.
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Während der
Verbrennungsmotor 22 Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammern
in der zuvor beschriebenen Ausführungsform
einspritzt, kann er von einer Art sein, die Kraftstoff in einen
Einlasskrümmer
einspritzt. Das heißt
das Steuersystem gemäß der Ausführungsform
kann auf verschiedene Typen von Verbrennungsmotoren angewendet werden,
die anders sind als Benzinmotoren, wie Dieselmotoren.
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Gemäß der Ausführungsform
wird des Weiteren der Verbrennungsmotor 22 durch den Motor-Generator 36 angekurbelt,
bis die Verbrennungsmotordrehzahl die Leerlaufdrehzahl erreicht,
während
eines automatischen Verbrennungsmotorstarts. Zu dieser Zeit kann
der Verbrennungsmotor 22 optional angetrieben (angekurbelt)
werden, bis zu einer Drehzahl, die höher oder etwas geringer ist
als die Leerlaufdrehzahl.
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Während in
der Ausführungsform
der Motor-Generator 36 mit der Kurbelwelle 26 des
Verbrennungsmotors 22 durch den Riemen 48 verbunden
ist, können
andere Konfigurationen oder Konstruktionen angewendet werden, solange
der Verbrennungsmotor 22 automatisch gestoppt und gestartet
wird. Zum Beispiel kann das Hybridfahrzeug 20 als ein so
genanntes Parallelhybridfahrzeug aufgebaut sein, in dem Antriebsenergie,
die durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird, teilweise zu der Fahrzeugachse übertragen
wird, und der Rest der Antriebsenergie in elektrische Energie für ein Aufladen
einer zweiten Batterie umgewandelt wird, und die elektrische Energie,
die auf diese Weise in der Batterie gespeichert wird, wird zu einem
Elektromotor zugeführt,
der an der Seite der Fahrzeugachse montiert ist. Das Hybridfahrzeug 20 kann
auch als ein so genanntes Reihenhybridfahrzeug aufgebaut sein, in
dem eine Antriebsenergie, die durch den Verbrennungsmotor 22 erzeugt
wird, gänzlich
in eine elektrische Energie für ein
Wiederaufladen einer zweiten Batterie umgewandelt wird, und die
elektrische Energie, die auf diese Weise in der Batterie gespeichert
wird, wird für
das Antreiben des Fahrzeugs verwendet. Des Weiteren kann das Hybridfahrzeug 20 eine
Konfiguration oder Konstruktion haben, die anders ist, als die von
Hybridfahrzeugen. Des Weiteren kann das automatische Getriebe 28 von
beliebiger Art sein, oder kann weggelassen werden, wo es geeignet
ist.
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Obwohl
das Steuersystem der Erfindung in der zuvor beschriebenen Ausführungsform
auf das Hybridfahrzeug 20 angewendet wird, das unter Verwendung
des Motor-Generators 36 fahren kann, sind dadurch der Anwendung
des Steuersystems gemäß der Erfindung
keine Grenzen gesetzt. Und zwar ist es möglich das Steuersystem der
Erfindung auf ein Elektromotorfahrzeug von einem anderen Typ anzuwenden,
falls dieses einen Verbrennungsmotor hat.