DE60315227T2 - Vorrichtung zur Regelung eines Hybridfahrzeugs - Google Patents

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DE60315227T2
DE60315227T2 DE60315227T DE60315227T DE60315227T2 DE 60315227 T2 DE60315227 T2 DE 60315227T2 DE 60315227 T DE60315227 T DE 60315227T DE 60315227 T DE60315227 T DE 60315227T DE 60315227 T2 DE60315227 T2 DE 60315227T2
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Description

  • Hintergrund der Erfindung:
  • <Gebiet der Erfindung>
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hybridfahrzeug-Steuervorrichtung, wobei entweder ein Vorderrad oder ein Hinterrad durch eine Maschine (etwa eine Brennkraftmaschine) angetrieben wird und das andere Rad durch einen Motor (etwa einen Elektromotor) angetrieben wird.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hybridfahrzeug-Steuervorrichtung, wobei ein Fahrzeug-Antriebsmotor durch die elektrische Leistung, die von einem Generator erzeugt wird, der durch eine Maschine angetrieben wird, direkt angetrieben wird, ohne das Element, das die elektrische Leistung absorbiert, wie etwa eine Batterie oder einen Kondensator zu verwenden.
  • <Stand der Technik>
  • Wenn bei einem herkömmlichen Hybridfahrzeug ein Schlupf an dem maschinengetriebene Rad aufgetreten ist, wird gemäß dem Verfahren des Standes der Technik, wie es beispielsweise in der japanischen Anmeldung mit der Offenlegungsschrift-Nr. 2001-63392 (siehe Absätze 21 und 22 sowie 4) offenbart ist, der Schlupf des maschinengetriebenen Rades verringert, indem die Menge der elektrischen Leistung, die durch einen mit der Maschine verbundenen Generator erzeugt wird, erhöht wird.
  • Das Dokument EP-A-1 205 331 bezieht sich auf eine Antriebskraft-Steuervorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, bei der die Vorderräder durch eine Brennkraftmaschine angetrieben werden, während die Hinterräder durch einen Elektromotor angetrieben werden. Der Elektromotor wird durch elektrische Leistung, die durch einen Generator erzeugt wird, angetrieben. Der Generator wird durch die Maschine angetrieben. Wenn ein Radschlupf der Hinterräder erfasst wird, wird ein berechneter Motorfeldstrom an den Motorsteuerabschnitt ausgegeben, um den Motorfeldstrom des Elektromotors zu verringern.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird entsprechend dem Ergebnis der von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuche, das, was in diesem Zusammenhang unter Radschlupf verstanden wird, als Phänomen definiert, bei dem die Schlupfrate, die später definiert wird (Gleichung 2) unter –0,25 absinkt, wenn die Umfangsgeschwindigkeit des Rades größer als die Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
  • Wenn der Radschlupf aufgetreten ist, ergibt sich eine Verringerung der Traktion, d. h. des von dem Rad auf die Fahrbahn übertragenen Drehmoments, mit dem Ergebnis, dass sich die Beschleunigungsleistung verschlechtert. Wenn der Radschlupf des maschinengetriebenen Rades verschwunden ist, während das motorgetriebene Rad dem Radschlupf unterworfen ist, kann sich beispielsweise infolge des Drehens des Fahrzeugs eine fehlende Stabilität ergeben.
  • Dieses Phänomen tritt zumeist bei dem Fahrzeug auf, das ein vereinfachtes Hybridfahrzeugsystem enthält, bei dem die Maschine die Vorderräder antreibt, während das Hinterrad durch einen Elektromotor angetrieben wird.
  • Ferner wird es dann, wenn sowohl das Vorderrad als auch das Hinterrad dem Radschlupf unterworfen sind, schwierig, die Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeit zu erfassen, wodurch sich eine nachteilige Auswirkung auf andere Fahrzeugbetrieb-Steuersysteme wie etwa ABS ergibt. Um in diesem Fall die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erfassen, muss ein neuer Sensor wie etwa ein Beschleunigungssensor hinzugefügt werden, was zu einer komplizierten Systemkonfiguration und zu höheren Kosten führt.
  • Zusammenfassung der Erfindung:
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Hybridfahrzeug-Steuervorrichtung zu schaffen, die den Schlupf bzw. das Durchdrehen des Rades, das durch einen Motor angetrieben wird, verringert und die Traktion und die Stabilität gewährleistet.
  • Die oben bei dem herkömmlichen Hybridfahrzeug angeführten Probleme können durch eine Steuervorrichtung eines Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst werden, wobei das Hybridfahrzeug eine Maschine, ein maschinengetriebenes Rad, das durch die oben erwähnte Maschine angetrieben wird, ein motorgetriebenes Rad, das durch den Elektromotor angetrieben wird, und einen Generator, der mit der Maschine verbunden ist, um den oben erwähnten Elektromotor direkt anzutreiben, umfasst.
  • In Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs kann für die Menge der elektrischen Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, ein oberer Grenzwert festgelegt werden, wobei der obere Grenzwert so begrenzt werden kann, dass ein Radschlupf des motorgetriebenen Rades verringert wird.
  • Vorzugsweise können die oben angeführten Probleme dadurch gelöst werden, dass eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug verwendet wird, die die Steuerung in der Weise versieht, dass das von dem maschinengetriebenen Rad des Fahrzeugs auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment erfasst wird und der Menge der durch den Generator erzeugten elektrischen Leistung in Übereinstimmung mit jenem Drehmoment eine Beschränkung auferlegt wird.
  • Um eine einfachere Konfiguration zu verwenden, können die oben angeführten Probleme dadurch gelöst werden, dass eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug verwendet wird, die die Steuerung in der Weise versieht, dass das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Rades kleiner als jenes des maschinengetriebenen Rades ist.
  • Um sowohl die Traktion als auch die Stabilität zu gewährleisten, können ferner diese Probleme dadurch gelöst werden, dass eine Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug verwendet wird, die die Steuerung in der Weise versieht, dass die Menge der elektrischen Leistung, die durch einen Generator erzeugt wird, verringert wird, wenn an dem motorgetriebenen Rad ein Radschlupf aufgetreten ist.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen:
  • 1 ist eine Abbildung, die ein Hybridfahrzeug zeigt, auf das die vorliegende Erfindung angewandt wird;
  • 2 ist eine Abbildung, die die Beziehung zwischen der Schlupfrate und dem Reibungskoeffizienten wiedergibt;
  • 3 ist eine Abbildung, die eine Motorgetriebe-Steuereinheit zeigt;
  • 4 ist eine Abbildung, die den Steuerfluss der Motorgetriebe-Steuereinheit wiedergibt;
  • 5 ist eine Abbildung, die den Fahrzeug-Fahrzustand zeigt, wenn die vorliegende Erfindung angewandt wird;
  • 6 ist eine Abbildung, die den Steuerfluss einer vereinfachten Motorgetriebe-Steuereinheit wiedergibt; und
  • 7 ist eine Abbildung, die den Steuerfluss der Motorgetriebe-Steuereinheit für eine weitere Verringerung eines Radschlupfes wiedergibt.
  • Beschreibung der Erfindung:
  • 1 zeigt ein Hybridfahrzeug mit der daran angebrachten vorliegenden Erfindung als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dem in 1 angegebenen Fahrzeug treibt eine Maschine 11 über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe 17 mit einem Drehmomentwandler ein Vorderrad 12 an, während ein Motor 13 über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer Kupplung 18 ein Hinterrad 14 antreibt. Der Motor 13 empfängt elektrische Leistung direkt über ein Leistungsversorgungskabel 21 von einem Spezial-Motorantriebsgenerator 15, der mit einer Ausgangswelle einer Maschine 11 verbunden ist.
  • Mit anderen Worten, der Generator 14 treibt den Motor 13 direkt an. Dieses Hybridfahrzeug trägt außerdem einen weiteren Generator (nicht gezeigt) für elektrische Lasten wie etwa eine Maschinenzündvorrichtung, ein elektrisches Licht und einen Lufteinblasmotor einer Klimaanlage, wobei dieser Generator den Motor nicht antreibt. Jedes Rad des Hybridfahrzeugs ist mit einem Raddrehzahlsensor 16 zum Erfassen der Raddrehzahl versehen.
  • Die Abgabe der Maschine 11 und das Übersetzungsverhältnis des Geschwindigkeitswechselgetriebes 17 werden durch eine Maschinengetriebe-Steuereinheit 19 gesteuert. Die Abgabe des Motors 13, die Menge der durch den Generator 15 erzeugten elektrischen Leistung und die Einschalt-/Ausschaltbetätigung des Geschwindigkeitswechselgetriebes mit einer Kupplung 18 werden durch eine Motorgetriebe-Steuereinheit 20 gesteuert. Die Motorgetriebe-Steuereinheit 20 steuert sowohl den Motorfeldstrom als auch den Generatorfeldstrom. Sie steuert außerdem die Menge der durch den Generator erzeugten elektrischen Leistung und die von dem Motor abgegebene Leistung.
  • Ein Radschlupf tritt an dem maschinengetriebenen Rad auf, wenn das aufgebrachte Drehmoment größer als jenes ist, das von dem maschinengetriebenen Rad auf die Fahrbahn übertragen wird, und zwar aus den folgenden Gründen. Das von dem maschinengetriebenen Rad auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment hängt ab von den Produkten aus dem Reibungskoeffizienten μ zwischen den Rädern (in diesem Fall insgesamt vier Rädern) und der Fahrbahn, der Last W2, gegeben durch das Rad in der zur Fahrbahn senkrechten Richtung, und dem wirksamen Reifenradius R (Rad) während der Bewegung.
  • Hier hängt der Reibungskoeffizient μ von der Schlupfrate λ ab. Die Schlupfrate λ ist wie folgt definiert: λ = (V – θ .R)/V, Gleichung 1wobei V eine Geschwindigkeit des Hybridfahrzeugs ist, θ . die Winkelgeschwindigkeit des Rades ist, R der wirksame Reifenradius ist, wobei der Zähler positiv ist. λ = (V – θ .R)/(R), Gleichung 2wobei der Zähler negativ ist.
  • Sowohl bei Gleichung 1 als auch bei Gleichung 2 hängen die Schlupfrate λ (Absolutwert, wenn λ negativ ist) und der Reibungskoeffizient μ miteinander zusammen, wie in 2 gezeigt ist.
  • Wenn die Schlupfrate λ im Bereich zwischen 0 bis 0,05 und 0,20 liegt, zeigt der Reibungskoeffizient μ eine monotone Zunahme. Wenn sie oberhalb dieses Bereichs liegt, ist der Reibungskoeffizient μ konstant oder kleiner. Der Reibungskoeffizient μ, der Schub F (Fahrzeugschub), der dem Fahrzeug durch das Antriebsrad verliehen wird, und das Drehmoment T (Fahrzeugschub) des Fahrzeugs zu dieser Zeit können durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden, wobei die senkrecht auf die Fahrbahn ausgeübte Last des Rades als Wz angenommen wird: F = μ Wz Gleichung 3 T = μ WzR Gleichung 4
  • Die folgende Gleichung gibt die Radbewegung wieder, unter Berücksichtigung des Drehmomentgleichgewichts, wenn das Antriebsdreh moment T (Radantrieb) auf das Rad aufgebracht wird, wobei die oben angeführte (Gleichung 4) aufgenommen ist: T1 = Jθ .. + T2 + T3 Gleichung 5
  • Die linke Seite repräsentiert das Antriebsdrehmoment T1 (Radantrieb) zum Antreiben des Rades. Der erste Ausdruck auf der rechten Seite repräsentiert das Produkt aus dem Trägheitsmoment J (Antriebssystem) zur Drehung des Antriebssystems, vom Rad aus betrachtet, und der Winkelbeschleunigung θ .. des Antriebsrades, die durch Differenzieren der Informationen über die Raddrehzahl bezüglich der Zeit erhalten wird. Er zeigt das für die Beschleunigung des Rades verwendete Drehmoment.
  • Der zweite Ausdruck repräsentiert das in Gleichung 4 angegebene Fahrzeugdrehmoment T2 (Fahrzeugschub), das auf die Fahrbahn übertragen wird und zum Beschleunigen der Fahrzeugkarosserie beiträgt. Der dritte Ausdruck T3 repräsentiert den durch Reibung oder dergleichen während der Drehung des Rades verursachten Drehmomentverlust (Übertragungsverlust).
  • Wie oben mit Bezug auf 2 beschrieben worden ist, hängt das Fahrzeugdrehmoment T2 (Fahrzeugschub als zweiter Ausdruck auf der rechten Seite) von dem Reibungskoeffizienten μ ab und besitzt einen oberen Grenzwert. Wenn das Rad-Antriebsdrehmoment T1 (Radantrieb) erhöht wird, erhöht sich daher die Winkelbeschleunigung des Rades als erster Ausdruck auf der rechten Seite ebenfalls. Somit wird die Raddrehzahl größer als die Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeit, was zu einem Radschlupf führt.
  • Um den Radschlupf zu vermeiden, ist es notwendig, sicherzustellen, dass das Antriebsdrehmoment T1 (Radantrieb), das auf die Fahrbahn übertragen wird, den oberen Grenzwert von T2 nicht erreicht. Der Reibungskoeffizient μ zwischen der Fahrbahn und dem Rad hängt stets sowohl von dem Zustand der Fahrbahn als auch dem Bewegungszustand ab, wobei dies verlangt, dass der obere Grenzwert variabel ist. Somit wird in der vorliegenden Ausführungsform das folgende Verfahren angewandt, um ein Schlupfen des motorgetriebenen Rades zu verhindern.
  • Wie in 3 gezeigt ist, enthält die Motorgetriebe-Steuereinheit 20 zum Steuern des Antriebsdrehmoments des motorgetriebenen Rades einen Steuerungsbetriebsabschnitt 31 für die Signal-Eingabe/Ausgabe und den Betrieb, einen Generatortreiber 32 zum Steuern des Stroms der Generatorfeldspule, einen Kupplungstreiber 33 zum Ansteuern des Kupplungsbetätigungs-Elektromagneten und einen Motortreiber 34 zum Steuern des Motorfeldspulenstroms.
  • Wie oben beschrieben worden ist, enthält die Motorgetriebe-Steuereinheit 20 den Steuerungsbetriebsabschnitt und die Treiberschaltung für die Einrichtung, die die Motorantriebskraft steuert, so dass sie durch eine ausgezeichnete Eignung zur Anbringung an einem Fahrzeug gekennzeichnet ist.
  • Der Steuerungsbetriebsabschnitt 31 erhält von der Maschinengetriebe-Steuereinheit 19 die Informationen über die Drehzahl und das Drehmoment der Maschine 11, das Geschwindigkeitswechselverhältnis des Geschwindigkeitswechselgetriebes 17 und die Drehzahl von jedem Rad, die durch den Raddrehzahlsensor 16 erfasst wird.
  • Sie erhält ferner Informationen über den Feldstrom des Generators 15, der durch den in dem Generatortreiber 13 enthaltenen Stromsensor erfasst wird, den Feldstrom des Motors 13, der durch den in dem Motortreiber 34 enthaltenen Stromsensor erfasst wird, und den Motorantriebsstrom, der zu dem Leistungsversorgungskabel 16 fließt, um den Motor 13 anzutreiben, und der durch einen weiteren Sensor erfasst wird.
  • Auf der Grundlage solcher Informationen sendet die Steuerungsbetriebseinheit 31 den Feldstrom-Befehlswert zu dem Generatortreiber 32, den Kupplungselektromagnet-Ein/Aus-Befehlswert zu dem Kupplungstreiber 33 und den Feldstrom-Befehlswert des Motors 13 zu dem Motortreiber 34.
  • 4 zeigt die in der Steuerungsbetriebseinheit 31 enthaltenen Steuerblöcke. Nach der Vorbereitung zum Starten des Fahrzeugs geht das System zum Block 41 weiter, wobei dem Kupplungstreiber 33 ein Befehl gegeben wird, die Kupplung einzurücken. Dies korrigiert die Verzögerung des Kupplungseinrückens und ermöglicht ein sofortiges Ausüben des Motordrehmoments auf das motorgetriebene Rad. Nach dem Einrücken der Kupplung geht das System zum Block 42 weiter.
  • Der Block 42 ist ein Schritt, in dem das auf das maschinengetriebene Rad ausgeübte Drehmoment berechnet wird. Bei einem Fahrzeug gemäß der Ausführungsform, bei der kein Sensor zum Erfassen des Antriebsdrehmoments des maschinengetriebenen Rades vorhanden ist, gibt es das folgende Verfahren als Mittel zum Schätzen des auf das maschinengetriebene Rad ausgeübten Drehmoments: Die Umderhungsgeschwindigkeit der Drehmomentwandler-Ausgangswelle wird aus den Informationen über die Drehzahl des maschinengetrie benen Rades und das momentane Übersetzungsverhältnis des Geschwindigkeitswechselgetriebes erhalten.
  • Das im Voraus gespeicherte Antriebskraft-Übertragungscharakteristik-Kennfeld des Drehmomentwandlers wird anhand dieser Informationen und Informationen über die Maschinendrehzahl, die zur Umdrehungsgeschwindigkeit der Drehmomentwandler-Eingangswelle äquivalent ist, abgerufen, um dadurch das von dem Drehmomentwandler abgegebene Drehmoment zu erhalten.
  • Danach wird das in dieser Weise erhaltene Drehmoment mit dem Übersetzungsverhältnis des Geschwindigkeitswechselgetriebes und dem Differentialübersetzungsverhältnis, das in dem Speicher gespeichert ist, multipliziert und dadurch das Antriebsdrehmoment T11 (Radantrieb 1), das auf das maschinengetriebene Rad ausgeübt wird, erhalten.
  • Der Block 43 ist ein Schritt, in dem das auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment berechnet wird. Für diese Berechnung wird die folgende Gleichung verwendet: T21 = T11 – J1 θ ..1 – T31 Gleichung 6
  • Das Suffix "1" bezeichnet das maschinengetriebene Rad.
  • Die linke Seite repräsentiert das von dem linken Rad auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment. Der erste Ausdruck auf der rechten Seite bezeichnet das auf das maschinengetriebene Rad ausgeübte Drehmoment, das in dem vorhergehenden Block erhalten wird, während der zweite Ausdruck das für die Beschleunigung des Rades aufgebrachte Drehmoment repräsentiert, das zu dem Produkt aus dem im Voraus gespeicherten äquivalenten Trägheitsmoment von dem Rad auf die Drehmomentwandler-Ausgangswelle in Bezug auf das Rad und der durch Differenzieren des Raddrehzahlsensors des maschinengetriebenen Rades erhaltenen Rad-Winkelbeschleunigung äquivalent ist, repräsentiert. Der dritte Ausdruck zeigt den Antriebsübertragungsverlust, der im Voraus festgelegt wird.
  • Der Block 44 ist ein Schritt, in dem der Reibungskoeffizient μ1 zwischen der Fahrbahn und dem maschinengetriebenen Rad berechnet wird. Hier wird die folgende Gleichung, die das erhaltene T21 (Fahrzeugschub 2) verwendet, angewandt. Es muss nicht gesagt werden, dass andere Mittel zum Schätzen und Erfassen des Reibungskoeffizienten μ1, falls es solche gibt, verwendet werden können. μ1 = Wz1R/T21 Gleichung 7
  • Die durch das Rad senkrecht zur Fahrbahn ausgeübte Last Wz1 verändert sich entsprechend der Beschleunigung des Fahrzeugs und dem Gewicht der Last auf das Fahrzeug. Es wird am stärksten bevorzugt, diese zu erfassen oder zu schätzen, jedoch entsteht kein praktisches Problem, wenn die Last Wz1 konstant ist, da sich keine so große Änderung wie bei T21 (Fahrzeugschub 2) ergibt.
  • Der Block 45 ist ein Schritt, in dem der obere Grenzwert des Antriebsdrehmoments des motorgetriebenen Rades, das ausgeübt werden kann, ohne einen Radschlupf des motorgetriebenen Rades zu verursachen (das Schlupfverhältnis ist kleiner als 0,25), berechnet wird, wobei der in Gleichung 7 erhaltene Reibungskoeffizient μ1 dazu verwendet wird, den Wert vorherzusagen.
  • Die folgende Bewegungsgleichung wird unter Berücksichtigung der Bewegung des motorgetriebenen Rades erhalten: T12 = J2θ ..2 + T22 + T32 Gleichung 8
  • Vorausgesetzt, dass: T12 = Cμ1Wz2R, Gleichung 9wobei das Suffix "2" das motorgetriebene Rad bezeichnet.
  • Die linke Seite in Gleichung 8 repräsentiert das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Rades. Der erste Ausdruck auf der rechten Seite bezeichnet das Produkt aus dem äquivalenten Trägheitsmoment des Motorantriebssystems in Bezug auf die Motorantriebswelle und der auf der Grundlage der Informationen des Raddrehzahlsensors an der Motorantriebswelle erhaltenen Winkelbeschleunigung. Der zweite Ausdruck wird durch Gleichung 9 bestimmt und repräsentiert das durch den Reibungskoeffizienten μ1 auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment.
  • C bezeichnet die Konstante, die aus dem Fahrzeugtest erhalten wird und dazu verwendet wird, den Spielraum für das Vermeiden des durch das Rad-Antriebsdrehmoment verursachten Schlupfes festzulegen. Ein Schlupf tritt durch Verkleinerung dieses Wertes weniger wahrscheinlich auf. Wz2 repräsentiert die Last des motorgetriebenen Rades. R (der wirksame Reifenradius) bezeichnet den Wirkungsradius des Rades, während T32 (Übertragungsverlust 2) als dritter Ausdruck den Drehmomentübertragungsverlust in dem Motorantriebssystem bezeichnet.
  • Die Gleichung 8 gibt ähnlich wie die Gleichung 5 die Beziehung zwischen dem auf das motorgetriebene Rad ausgeübten Antriebs drehmoment und dem Faktor für das zu verbrauchende Antriebsdrehmoment wieder. Der erste Ausdruck auf der rechten Seite kann entsprechend den Informationen über den Raddrehzahlsensor festgelegt werden, der zweite Ausdruck entsprechend der Gleichung 7 und der Gleichung 9 und der dritte Ausdruck durch empirische Mittel. Dies macht es möglich, T12 (Radantrieb 2) auf der linken Seite der Gleichung 8 zu erhalten.
  • Um den Punkt von einem anderen Gesichtspunkt aus zu untersuchen, wird das Drehmoment T22 (Fahrzeugkarosserieschub 2), das auf die Fahrbahn übertragen werden kann, als zweiter Ausdruck bestimmt; daher wird auch das Rad-Antriebsdrehmoment T12 (Radantrieb 2), das keinen Radschlupf verursacht, bestimmt. Dies hat die Auswirkung, dass durch die Steuerung, die sicherstellt, dass das durch den Motor beigesteuerte Rad-Antriebsdrehmoment das T12 (Radantrieb 2), das aus Gleichung 8 erhalten wird, nicht überschreitet, der Radschlupf minimiert wird.
  • Der Block 47 ist ein Schritt, in dem der obere Grenzwert Tu1 (obere Motorgrenzwert) des Motordrehmoments so bestimmt wird, dass er den oberen Grenzwert T12 (Radantrieb 2) des Antriebsdrehmoments des motorgetriebenen Rades, das im Block 45 erhalten wird, nicht überschreitet. Tu1 > T12/GR, Gleichung 10wobei Tu1 den oberen Grenzwert des Motors bezeichnet und GR (Motorverzögerung) das Untersetzungsverhältnis des Geschwindigkeitswechselgetriebes mit der Kupplung 18 bezeichnet.
  • Das Motor-Antriebsdrehmoment ist direkt mit dem Motor 13 und dem Generator 15, der dem Motor 13 Leistung zuführt, gekoppelt und ist daher sowohl durch den von dem Generator erzeugten Motorantriebsstrom als auch dem Motorfeldstrom bestimmt. Genauer ausgedrückt wird die Drehmomentkonstante des Motors durch Bezugnahme auf den zuvor gespeicherten Motorfeldstrom, das Kennfeld der Motordrehmomentkonstante und den momentanen Feldstrom erhalten.
  • Der obere Grenzwert Tu1 (obere Motorgrenzwert) des Motordrehmoments wird durch die Drehmomentkonstante dividiert, um den Motorantriebsstrom zu finden, wobei das Ergebnis als oberer Grenzwert verwendet wird. Ein Generatortreiber 32 steuert den Generatorfeldstrom in der Weise, dass der Motorantriebsstrom den oberen Grenzwert nicht überschreitet.
  • Im Block 48 wird in Antwort auf die Entscheidung, ob ein Motorantrieb des motorgetriebenen Rades erforderlich ist oder nicht, die Steuerung in der Weise versehen, dass das System zum Block 41 zurückkehrt, falls ein Motorantrieb erforderlich ist. Falls kein Motorantrieb erforderlich ist, geht das System zum Block 49 weiter.
  • Im Block 49 wird das Motordrehmoment an die Motorantriebswelle, um es zu stoppen, allmählich verkleinert. Wenn das Motordrehmoment unter den vorgegebenen Schwellenwert abgesunken ist, wird ein Befehl zum Ausrücken der Kupplung zu dem Kupplungstreiber 33 geschickt. Mit dem Empfang des Befehls unterbricht der Kupplungstreiber den Strom des Kupplungsantriebs-Elektromagneten und rückt das Geschwindigkeitswechselgetriebe mit Kupplung 18 aus.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann der Radantriebs-Radschlupf minimiert werden, indem das Motordrehmoment so gesteuert wird, dass es den im Block 45 erhaltenen oberen Grenzwert des Motordrehmoments nicht überschreitet. Insbesondere bei dem Hybridfahrzeug, bei dem ein Generator direkt mit einem Motor gekoppelt ist und die durch den Generator erzeugte Leistung nicht absorbiert werden kann, wird die durch den Generator erzeugte Leistung direkt dem Motor zugeführt.
  • Demgemäß werden Feldstromwerte des Generators und des Motors in der Weise gesteuert, dass das Motordrehmoment so eingestellt wird, dass es den im Block 45 erhaltenen Grenzwert nicht überschreitet. Alternativ wird der im Block 45 bestimmte Generatorfeldstrom als oberer Grenzwert verwendet, wobei eine Steuervorrichtung dazu verwendet wird, die Steuerung in der Weise zu versehen, dass der Feldstrom diesen Wert nicht überschreitet. Dieses Verfahren ist beim Vermeiden eines Schlupfs des motorgetriebenen Rades wirksam.
  • Obwohl die transiente Leistung (transient performance) kleiner ist, kann dann, wenn die oben angeführte Steuerung weit über die Betriebsfähigkeit des Steuerungsbetriebsabschnitts 31 hinausgeht, wenn in den von dem Raddrehzahlsensor gelieferten Informationen über die Raddrehzahl ein großer Fehler enthalten ist, so dass die Rad-Winkelbeschleunigung nicht bestimmt werden kann, wenn das Vorderrad nahe beim Hinterrad angeordnet ist, das Trägheitsmoment in dem Maschinenantriebssystem jenem in dem Motorantriebssystem nahe kommt oder wenn der Übertragungsverlust des von der Maschine oder dem Motor auf das Rad übertragenen Drehmoments vernachlässigt werden kann, der Schlupf eines motorgetriebenen Rades durch das folgende vereinfachte Steuerverfahren reduziert werden.
  • Unter Berücksichtigung der oben angeführten Bedingungen kann die Bewegungsgleichung in Gleichung 5 wie folgt vereinfacht werden: T1' ≅ T2', Gleichung 11wobei T1' den Radantriebs-Drehmomentwert bezeichnet und T2' den Fahrzeugschubwert bezeichnet. Dann kann der Reibungskoeffizient μ1 des maschinengetriebenen Rades wie folgt ausgedrückt werden: μ'1 ≅ Wz1R1/T2'1 Gleichung 12
  • Somit kann das von dem motorgetriebenen Rad auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment am oberen Grenzwert anhand der folgenden Gleichung festgemacht werden. T1'2 ≅ μ'1Wz2R Gleichung 13
  • Wenn die Last des Vorderrades auf die Fahrbahn nahezu gleich der Last des Hinterrades auf die Fahrbahn ist, kann die folgende Gleichung erhalten werden: T1'2 ≅ μ'1Wz2R ≅ μ'1Wz1R ≅ T1'1 Gleichung 14
  • Um das obere Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Rades unter Verwendung von Gleichung 14 und Gleichung 11 zu erhalten, kann die folgende Gleichung gewonnen werden: T1'2 ≅ T1'1 Gleichung 15
  • Somit kann der Radschlupf minimiert werden, indem sichergestellt wird, dass das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Rades das Antriebsdrehmoment des maschinengetriebenen Rades nicht über steigt. In diesem Fall vereinfacht sich die Berechnung, da sich das Berechnen der Drehzahl oder dergleichen von dem Sensor erübrigt. Genauer ausgedrückt sollte der obere Grenzwert des Motordrehmoments in der Weise festgelegt sein, dass die folgende Gleichung erfüllt ist: T'u1 < T1'1/GR Gleichung 16
  • 6 zeigt den Steuerfluss zum Erreichen der oben erwähnten Gleichung. Anders als der mit Bezug auf 4 beschriebene Fluss nach der Berechnung des Drehmoments, das das maschinengetriebene Rad antreibt, im Block 42 wird der obere Grenzwert des Motordrehmoments im Block 61 unter Verwendung des Drehmoments, das das maschinengetriebene Rad antreibt, als oberer Grenzwert des Antriebsdrehmoments des motorgetriebenen Rades bestimmt.
  • Danach wird die Drehmomentkonstante aus dem Motorfeldstrom berechnet, um den Motorantriebsstrom als oberen Grenzwert zu bestimmen. Die Motorgetriebe-Steuereinheit steuert den Generatorfeldstrom in der Weise, dass der Motorantriebsstrom den erhaltenen Grenzwert nicht überschreitet.
  • Wie oben beschrieben worden ist, kann dann, wenn der Generatorstrom, d. h. die Menge der erzeugten Leistung, beschränkt wird, der Radschlupf verringert werden. Um eine zuverlässigere Verringerung des Radschlupfes zu gewährleisten, ist es auch wirksam, die Menge der durch den Generator erzeugten Leistung zu reduzieren, wenn ein Schlupf des motorgetriebenen Rades aufgetreten war.
  • 7 zeigt den Steuerfluss. Er zeigt die Ausführung des bereits mit Bezug auf 4 oder 6 beschriebenen Flusses. Gleichzeitig ist ein als Block 71 gezeigter Block zum Erfassen eines Radschlupfes vorgesehen.
  • Wenn ein Radschlupf aufgetreten ist, wird im Block 72 der im Block 45 berechnete obere Grenzwert des Antriebsdrehmoments des motorgetriebenen Rades nahe bei null oder auf den Pegel, der niedriger als das Antriebsdrehmoment ist, festgelegt, so dass die Menge der durch den Generator erzeugten Leistung reduziert ist. Diese Prozedur verringert den Radschlupf des motorgetriebenen Rades weiter.
  • 5 zeigt die Auswirkung, die durch das Antreiben des Rades unter Verwendung der Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wird. In 5 sind auf der vertikalen Achse das Antriebsdrehmoment des maschinengetriebenen Rades und des motorgetriebenen Rades, das auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment, die Drehzahlen des motorgetriebenen Rades und des maschinengetriebenen Rades, die Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeit, die Schlupfrate jedes Rades und der durch die von einem Generator erzeugte Leistung zum Fließen gebrachte Strom aufgezeichnet, während die Zeit auf der horizontalen Achse aufgetragen ist.
  • Es sind zwei maschinengetriebene Räder und zwei motorgetriebene Räder vorgesehen, wobei sie jeweils durch Mittelwerte repräsentiert sind. Bei keinem Rad kann das auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment direkt gemessen werden, so dass das auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment durch Subtrahieren des Produkts aus dem Trägheitsmoment und der Winkelbeschleunigung von dem Antriebsdrehmoment eines jeden Rades gewonnen wird. Es wird ein Test durchgeführt, indem die Drosselklappe vollständig geöffnet wird, wenn das Fahrzeug zur Zeit 0 im Stillstand ist.
  • Im Ergebnis überschreitet die Schlupfrate des maschinengetriebenen Rads –0,25 nicht und tritt der Radschlupf sofort auf. Dies kann auch aus der Beziehung zwischen dem Antriebsdrehmoment des maschinengetriebenen Rads und dem auf die Fahrbahn übertragenen Drehmoment herausgelesen werden. Das auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment ist bei etwa dem halben Antriebsdrehmoment gesättigt. Demgemäß wird das verbleibende Antriebsdrehmoment zum Beschleunigen des Rades verwendet, mit dem Ergebnis, dass sich eine Zunahme der Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeit und eine abruptere Drehzahlzunahme ergeben.
  • Da dem von dem Generator erzeugten Strom eine Beschränkung auferlegt wird, ist das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Rades kleiner als das Antriebsdrehmoment des maschinengetriebenen Rades und das von dem motorgetriebene Rad auf die Fahrbahn übertragene Drehmoment kleiner als das jenes des maschinengetriebenen Rades, weshalb kein Schlupf des motorgetriebenen Rades auftritt.
  • Dies lässt sich anhand der Tatsache, dass eine Übereinstimmung zwischen der Aufzeichnung der Schlupfrate des motorgetriebenen Rades und der Aufzeichnung der Fahrzeuggeschwindigkeit besteht und dass eine annährende Übereinstimmung zwischen dem auf die Fahrbahn übertragenen Drehmoment besteht, bestätigen.
  • Der von dem Generator abgegebenen Leistung und der von dem Motor abgegebenen Leistung werden solche Beschränkungen auferlegt, dass die Antriebskraft, die von dem Rad, das durch den Motor angetrieben wird, auf die Fahrbahn übertragen wird, kleiner ist als die Antriebskraft, die von dem Rad, das durch die Maschine angetrieben wird, auf die Fahrbahn übertragen wird, wodurch verhindert wird, dass das motorgetriebene Rad durchdreht bzw. schlupft, die Traktion gewährleistet wird und die Fahrzeugstabilität verbessert wird.

Claims (1)

  1. Steuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das umfasst: eine Maschine (11); ein maschinengetriebenes Rad (12), das durch die Maschine (11) angetrieben wird; einen Elektromotor (13) zum Antreiben eines nicht maschinengetriebenen Rades (14); ein motorgetriebenes Rad (14), das durch den Elektromotor (13) angetrieben werden soll; und einen Generator (15), der mit der Maschine (11) verbunden ist, um den Elektromotor (13) direkt anzutreiben; wobei die Menge der elektrischen Leistung, die durch den Generator (15) erzeugt wird, in der Weise begrenzt wird, dass das Antriebsdrehmoment des motorgetriebenen Rades (14) kleiner als das Antriebsdrehmoment des maschinengetriebenen Rades (12) ist; die Menge der elektrischen Leistung, die durch den Generator (15) erzeugt wird, begrenzt wird, um einen Radschlupf des motorgetriebenen Rades (14) zu verringern; und die Menge der elektrischen Leistung, die durch den Generator (15) erzeugt wird, verringert wird, wenn ein Radschlupf an dem motorgetriebenen Rad (14) aufgetreten ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsdrehmoment des maschinengetriebenen Rades (12) ein oberer Grenzwert des Antriebsdrehmoments des motorgetriebenen Rades (14) ist.
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