DE69312794T2

DE69312794T2 - Hybrides Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb desselben

Info

Publication number: DE69312794T2
Application number: DE69312794T
Authority: DE
Inventors: Masato Yoshida
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1992-05-15
Filing date: 1993-05-14
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2013-05-15
Also published as: AU3857493A; US5441122A; EP0570240A1; JPH05328521A; EP0570240B1; AU663375B2; DE69312794D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hybridfahrzeug, versehen mit einem Elektromotor, der für den Vortrieb des Fahrzeugs verwendet wird, einem Verbrennungsmotor für die Leistungserzeugung und einer Zusatzmaschine, und auf ein Betriebsverfahren dafür, und genauer gesagt, auf ein Hybridfahrzeug, das hinsichtlich der Reichweite und der Leistungsausnutzung befriedigend ist, und auf ein Betriebsverfahren für das Hybridfahrzeug, gemäß welchem das Fahrzeug eine vergrößerte Reichweite erlangt und auch verbesserte Leistungsausnutzung.
Kürzlich sind die Regelungen bezüglich Abgasen von jenen Fahrzeugen, die einen Verbrennungsmotor als Antriebsquelle verwenden, rigoroser gemacht worden, um der Umgebungsverschmutzung entgegenzuwirken. Diesbezüglich wurden verschiedene neue Techniken entwickelt. Elektrofahrzeuge, welche einen Elektromotor als Antriebsquelle verwenden und kein Abgas erzeugen, sollten ideale Motorfahrzeuge für die Verringerung der Abgasmenge bilden. Typische elektrische Fahrzeuge sind so konstruiert, daß eine Batterie verwendet wird, um den Elektromotor mit elektrischer Leistung zu versorgen. Natürlich ist jedoch die verfügbare Batteriekapazität für jedes Fahrzeug begrenzt, so daß die Leistungsumsetzungen schlechter sind und die Reichweite kürzer ist als jene von Fahrzeugen, welche den Motor als Antriebsquelle verwenden. Um Elektrofahrzeuge populärer zu machen, wird erwartet, daß diese technischen Probleme gelöst werden.
Hybridfahrzeuge, die mit einem Generator ausgestattet sind, angetrieben mittels eines Verbrennungsmotors für das Laden der Batterie, werden als vielversprechende moderne Elektrofahrzeuge angesehen, die sich einer vergrößerten Reichweite erfreuen können.
Wie die typischen elektrischen Fahrzeuge jedoch, sind die Hybridfahrzeuge so ausgebildet, daß Hilfsaggregate wie ein Klimakompressor, Lenkhilfeölpumpe, Unterdruckpumpe für Bremsverstärker, etc., die in dem Fahrzeug angeordnet sind, mittels eines Hilfsantriebsmotors angetrieben werden, der mit der Batterie verbunden ist, die üblicherweise für den Hilfsantriebsmotor und den Fahrzeugantriebsmotor verwendet wird. Demgemäß ist die für die Batterie verfügbare Zeit möglicherweise so verkürzt, daß die Batteriekapazität unzureichend wird, wenn die Hilfsaggregate angetrieben werden. Es ist deshalb immer noch schwierig für einige Hybridfahrzeuge, die mit den motorgetriebenen Hilfsaggregaten ausgestattet sind, eine befriedigende Reichweite und Leistungsausnutzung zu erzielen. Wenn das Fahrzeug mit dem Hilfsantriebsmotor versehen ist, werden darüberhinaus sowohl die Kosten als auch das Gewicht vergrößert und es wird ein zusätzlicher Platz für diesen Motor benötigt.
WO-A 91/08123 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor für das Antreiben der Vorderräder und einem batteriegespeisten Elektromotor zum Antreiben der Hinterräder. Eine Servopumpe ist mit dem Verbrennungsmotor verbunden und ein elektrischer Servomotor ist vorgesehen, um die Servopumpe anzutreiben, wenn der Verbrennungsmotor angehalten wird. Wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, kann der Servomotor als ein Generator für das Laden der Batterien angetrieben werden.
DE-A 41 09 379 offenbart ein Hybridfahrzeug, bei dem ein Verbrennungsmotor in einem einzigen festgelegten optimierten Betriebszustand läuft oder angehalten wird, abhängig von der Leistung, die für das Antreiben des Fahrzeugs und den Ladungszustand der Batterie angefordert wird.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hybridfahrzeug zu schaffen, das mit einem Elektromotor versehen ist, der für das Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, mit einem Verbrennungsmotor für die Leistungserzeugung und mit einem Hilfsaggregat und das eine befriedigende Reichweite und befriedigende Leistungsausnutzung hat.
Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung eines Betriebsverfahrens für ein Hybridfahrzeug, bei dem das Hybridfahrzeug eine vergrößerte Reichweite und verbesserte Leistungsausnutzung erzielen kann.
Die Erfindung schafft ein Hybridfahrzeug, umfassend einen Elektromotor für den Fahrzeugantrieb; eine Batterie zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Leistung; einen Generator zum Laden der Batterie; eine Brennkraftmaschine, die betriebsmäßig von dem Elektromotor isoliert ist und zum Antreiben des Generators verwendet wird; erste Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren des Betriebszustands des Fahrzeugs; zweite Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren des Ladezustands der Batterie; und eine Steuerung, die angeordnet ist, um den Betriebszustand der Maschine in Reaktion auf Eingaben von dem Diskriminierungsmittel zu steuern; dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mittels der Brennkraftmaschine ein angetriebenes Hilfsmaschinenaggregat umfaßt, und dritte Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren des Vorliegens oder des Fehlens einer Anforderung für das Antreiben des Hilfsmaschinenaggregats; und dadurch, daß die Steuerung zur Steuerung des Betriebszustands der Maschine in Reaktion auf wenigstens eines der Ergebnisse der Entscheidungen über den Betriebszustand des Fahrzeugs, den Ladezustand der Batterie und des Vorliegens oder des Fehlens der Anforderungen für das Antreiben des Hilfsmaschinenaggregats angeordnet ist.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, welches einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs; eine Batterie zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Leistung; einen Generator zum Laden der Batterie; und eine interne Verbrennungsmaschine, die betriebsmäßig von dem Elektromotor isoliert ist und zum Antreiben des Generators verwendet wird, hat; wobei das Verfahren die Schritte des Diskriminierens des Betriebszustands des Fahrzeugs mittels eines ersten Diskriminierungsmittels; Diskriminieren des Ladezustands der Batterie mittels eines zweiten Diskriminierungsmittels; und Steuern des Betriebszustands der Maschine mittels einer Steuerung in Reaktion auf Eingaben von den Diskriminierungsmitteln umfaßt; dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug Hilfsmaschinenaggregate umfaßt, die mittels der Brennkraftmaschine angetrieben sind; und daß das Verfahren das Diskriminieren des Vorliegens oder des Fehlens einer Anforderung für den Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats mittels von dritten Diskriminierungsmitteln; und Steuern des Betriebszustands der Maschine mittels der Steuerung in Reaktion auf wenigstens eines der Ergebnisse der Entscheidungen über den Betriebszustand des Fahrzeugs, den Ladezustand der Batterie und des Vorliegens oder des Fehlens der Anforderung für den Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats umfaßt.
Vorzugsweise umfaßt der Schritt der Steuerung des Verbrennungsmotorbetriebszustands einen Prozeß für das Einstellen des Verbrennungsmotors auf einen Betriebszustand derart, daß der Brennstoffverbrauch des Motors reduziert wird, wenn der Hilfsaggregateantrieb angefordert wird.
Vorzugsweise umfaßt der Schritt des Steuerns des Betriebszustands des Verbrennungsmotors einen Prozeß für das Halten des Verbrennungsmotors in einem angehaltenen Zustand, wenn festgestellt wird, daß die Batterie nicht geladen zu werden braucht, einen Prozeß für das Einstellen des Verbrennungsmotors auf einen hochgeschwinden hochbelasteten Zustand, wenn festgestellt wird, daß die Batterie ungenügend geladen ist, und einen Prozeß für das Treiben des Verbrennungsmotors in einen Zustand niedriger Geschwindigkeit und niedriger Last, wenn festgestellt wird, daß der Hilfsaggregateantrieb benötigt wird.
Vorzugsweise werden zusätzliche Schritte nacheinander unter Steuerung durch die Steuereinrichtung ausgeführt, wenn festgestellt wird, daß der Betrieb des Verbrennungsmotors angefordert wird und daß die Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators in einer Abgasreinigungsanlage, angebracht an dem Verbrennungsmotor, niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, welche zusätzlichen Schritte das Anhalten des Verbrennungsmotors, die Erregung und Heizung eines elektrisch beheizten Heizgeräts für das Heizen des Katalysators und das Starten des Verbrennungsmotors mittels einer Motorstarteinrichtung umfassen, wenn der vorbestimmte Wert der Temperatur des Katalysators überstiegen wird.
Vorzugsweise wird die Anforderung für den Hilfsaggregateantrieb jedesmal dann ausgegeben, wenn Bedingungen für das Laufenlassen der Hilfsaggregate in dem Fall erfüllt werden, wo die Hilfsaggregate intermittierend angetrieben werden, oder er wird kontinuierlich während der Zeitperiode abgegeben unmittelbar nach der Erfüllung von Bedingungen für das Fahren des Fahrzeugs und vor der Erfüllung der Bedingungen für das Anhalten des Fahrzeugs.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die Hilfsaggregateanordnung in Wirkverbindung mit dem Verbrennungsmotor stehend mittels desselben in dem Hybridfahrzeug angetrieben wird, das den Elektromotor für das Antreiben des Fahrzeugs, den Verbrennungsmotor für die Leistungserzeugung und die Hilfsaggregateanordnung umfaßt. In dieser Anordnung kann der Energiewirkungsgrad für den Hilfsaggregateantrieb höher gemacht werden und die verfügbare Zeit für die Batterie kann länger gemacht werden als in dem Fall, in welchem die Hilfsaggregate durch Verwenden der Batterie in dem Fahrzeug angetrieben werden, beispielsweise der Batterie, die mit dem Elektromotor für den Fahrzeugantrieb verbunden ist. Demgemäß kann sich das Hybridfahrzeug einer vergrößerten Reichweite und verbesserter Leistungsausnutzung erfreuen. Auch können konventionelle Hilfsaggregateanordnungen, die für die Montage in verbrennungskraftgetriebenen Fahrzeugen angepaßt sind, ohne irgendwelche Modifikation der Spezifikationen verwendet werden. Da es unnötig ist, einen Antriebsmotor für die Hilfsaggregateanordnung und dafür eine Batterie vorzusehen, können darüberhinaus Kosten, Gewicht, Raumbedarf, etc. in Verbindung mit diesen Elementen verringert werden. Darüberhinaus kann der Betrieb des Verbrennungsmotors für den Antrieb der Hilfsaggregateanordnung beispielsweise in einem Verbrennungsmotorbetriebsbereich derart ausgeführt werden, daß die Verbrennungsmotorbelastung und die Verbrennungsmotordrehzahl ihre jeweils minimalen notwendigen Werte annehmen, so daß die Hilfsaggregateanordnung nach Bedarf unter Verwendung von weniger Brennstoff angetrieben werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Hauptteils eines Hybridfahrzeugs, bei dem ein Betriebsverfahren für einen Verbrennungsmotor zwecks Leistungserzeugung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird;
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zur Illustration einer Hauptroutine für die Betriebssteuerung eines Elektromotors für den Fahrzeugantrieb, des Verbrennungsmotors für die Leistungserzeugung und eines Katalysatorheizers, ausgeführt mittels einer Steuereinheit, wie in Fig. 1 gezeigt;
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Illustration eines Details einer laufenden Steuersubroutine, wiedergegeben in Fig. 2;
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Illustration des Details einer Verbrennungsmotorsteuersubroutine gemäß Fig. 2;
Fig. 5 zeigt eine charakteristische Kurve zur Illustration der Beziehungen zwischen der Gaspedaltrittiefe (ΘACC) und Fahrzeug-Soll- Geschwindigkeit (VT), verwendet bei der laufenden Steuersubroutine;
Fig. 6 zeigt charakteristische Kurven zur Illustration der Beziehungen zwischen der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (VV), der Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (VV - VT) und der Fahrzeugkarosseriebeschleunigung (α), verwendet in der laufenden Steuersubroutine; und
Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht zur Darstellung eines Verbrennungsmotors entsprechend dem Verbrennungsmotor aus Fig. 1 und versehen mit einer Klimatisierungspumpe, Lenkhilfepumpe und Bremsverstärkerpumpe.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
In Fig. 1 ist ein Hybridfahrzeug (Straßenfahrzeug) mit einer bestimmten Anzahl von Elektromotoren (von denen einer mit Bezugszeichen 10 versehen ist) abhängig von seinen Spezifikationen ausgestattet. Der Elektromotor 10, der als eine Antriebsquelle für das Fahrzeug verwendet wird, besteht aus einem Gleich- oder Wechselstrommotor und seine Abtriebswelle steht in Wirkverbindung mit angetriebenen Rädem (nicht dargestellt) des Fahrzeugs über einen Leistungsübertragungsmechanismus (nicht dargestellt) des Fahrzeugs. Der Motor 10 ist elektrisch mit einer Batterie 20 über eine Stromsteuereinrichtung 50 verbunden, die unter der Wirkung einer Steuereinheit 60 arbeitet. Während das Fahrzeug fährt, treibt der Motor 10 normalerweise das Fahrzeug an, wenn er Leistung von der Batterie 20 empfängt. Wenn das Fahrzeug im Verzögerungsbetrieb ist, arbeitet der Motor 10 als elektrischer Generator zum Erzeugen von Verzögerungsleistung im Wiedergewinn, womit die Batterie 20 geladen wird. Darüberhinaus ist der Elektromotor 10 mit einem Motortemperatursensor 11 für die Erfassung der Motortemperatur ausgestattet. Die Batterie 20 ist außerdem mit einem Batteriekapazitätssensor 21 für die Erfassung eines Parameters ausgestattet, der indikativ für die Batteriekapazität ist, beispielsweise den Batteriespannungswert.
Das Hybridfahrzeug ist ferner mit einem elektrischen Generator 30 für das Erzeugen elektrischer Leistung zwecks Ladung der Batterie versehen, und ein Verbrennungsmotor 40 ist mit einer Ausgangswelle in Wirkverbindung mit der Generatorwelle und dient dem Antrieb des Generators 30. Der Generator 30, der als Gleich- oder Wechselstromgenerator ausgebildet ist, ist elektrisch mit der Batterie 20 über die Stromsteuereinheit 50 verbunden. Demgemäß wird die Batterie 20 mit elektrischer Leistung geladen, erzeugt durch den Generator 30 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 40. Darüberhinaus ist der Generator 30 mit einem Steuerabschnitt (nicht dargestellt) ausgestattet, verwendet zum Einstellen der Höhe der erzeugten Leistung und Abbremsleistungserzeugung, und verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) für das Erfassen von Generatorbetriebsinformation, Temperatur, Versagenszustand, etc. des Generators. Bei Start des Verbrennungsmotorbetriebs dient der Generator 30 als sogenannter Anlasser, der den Verbrennungsmotor 40 startet, wenn er mit elektrischer Leistung von der Batterie 20 versorgt wird. Alternativ kann ein Motoranlasser separat von dem Generator 30 vorgesehen sein. In diesem Fall wird der Generator 30 nur für die Leistungserzeugung verwendet.
Der Verbrennungsmotor 40 für die Leistungserzeugung umfaßt einen Motorkorpus, gebildet aus beispielsweise einem kleinen leichtgewichtigen Kolbenmotor, und ein Motorantriebssystem (nicht dargestellt). Das Motorantriebssystem umfaßt ein Brennstoffversorgungssystem mit einem Drosselventi 1, einem Zündsystem, einem Brennstoffeinspritzsystem und verschiedenen Aktuatoren, die elektrisch mit der Stromsteuereinrichtung 50 verbunden sind, und wird für Anlassen und Anhalten des Motors verwendet für die Motordrehzahlsteuerung und für die Drosselventilöffnungssteuerung. Ein Abgasreiniger 42 ist an dem Abgaskrümmer 41 angebracht, der mit einem Abgasauslaß (nicht dargestellt) des Motors 40 verbunden ist und verwendet wird, um Abgas auszutragen. Der Abgasreiniger 42 besteht aus einem Katalysator für das Entfernen von verschmutzenden oder giftigen Gasen wie CO, NOX, etc. aus dem Abgas, das durch den Abgaskrümmer 41 strömt, und einem elektrisch beheizten Katalysatorheizer, der mit der Batterie 20 über die Stromsteuereinrichtung 50 verbunden ist. Wenn der Katalysator aufgeheizt wird, um mittels des Heizers aktiviert zu werden, kann er eine sehr starke Abgasreinigungswirkung produzieren. Der Abgasreiniger 42 ist mit einem Katalysatortemperatursensor 43 ausgestattet, um die Katalysatortemperatur zu erfassen. Ferner ist der Verbrennungsmotor 40 mit verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) für die Erfassung von Verbrennungsmotor-Betriebsinformation einschließlich Sensoren (nicht dargestellt) für die Erfassung von Verbrennungsmotorbetriebsinformation einschließlich der Motordrehzahl, Lufteinlaß, Drosselventilöffnung, etc.
Die Stromsteuereinrichtung 50, die sich zwischen dem Elektromotor 10, Batterie 20, Generator 30, Verbrennungsmotor 40 und Katalysatorheizer des Abgasreinigers 42 befindet, wie oben beschrieben, dient dazu, die elektrischen Verbindungen zwischen den entsprechenden der vorgenannten Elemente unter Steuerung durch die Steuereinheit 60 zu schalten und den Stromwert für die Leistungsversorgung zwischen den entsprechenden Elementen einzustellen. Die Steuereinrichtung 50 umfaßt beispielsweise einen Eingangsabschnitt (nicht dargestellt) für das Eingeben von Stromsteuereinheitssteuersignalen von der Steuereinheit 60, einen Einstellabschnitt (nicht dargestellt), der in Reaktion auf einen Steuerausgang für die Schaltung der elektrischen Verbindung und der Stromwerteinstellung, geliefert von dem Eingangsabschnitt, und einem Leistungsumsetzabschnitt (nicht dargestellt) versehen, der in Reaktion auf einen Steuerausgang von dem Einstellabschnitt arbeitet. Die Stromsteuereinheit so ist mit verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) für das Erfassen der Temperatur, Versagenszustand, etc. der Einrichtung 50 versehen.
Die Steuereinheit 60 empfängt verschiedene Arten von Betriebsinformation von den verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs und den Sensoren und steuert die Betriebsweise des Elektromotors 10, des Verbrennungsmotors 40 und der Stromsteuereinrichtung 50. Die Steuereinheit 60 umfaßt beispielsweise einen Prozessor (nicht dargestellt) für die Abarbeitung von Steuerprogrammen, die später erwähnt werden, Speicher (nicht dargestellt) für die Speicherung der Steuerprogramme, verschiedene Daten, etc., und Schnittstellenschaltkreise (nicht dargestellt) für die Signalübertragung zwischen der Steuereinheit 60 und den vorgenannten verschiedenen Komponenten und Sensoren.
Im einzelnen ist die Steuereinheit 60 elektrisch mit dem Motortemperatursensor 11, angebracht an dem Elektromotor 10, dem Batteriekapazitätssensor 21, angebracht an der Batterie 20, dem Katalysatortemperatursensor 43, angebracht an dem Abgasreiniger 42, und den verschiedenen Sensoren verbunden, die individuell an dem Generator 30, dem Verbrennungsmotor 40 und der Stromsteuereinrichtung 50 angebracht sind. Außerdem ist die Steuereinheit 60 elektrisch mit verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) verbunden, die in dem Hybridfahrzeug angeordnet sind und verwendet werden, um Fahrzeugbetriebsinformation zu erfassen, wie Fahrzeuggeschwindigkeit, Durchdrücktiefe des Beschleunigerpedals, etc. Die Steuereinheit 60 empfängt von diesen Sensoren ein Motortemperatursignal, Batteriekapazitätssignal, Katalysatortemperatursignal, Generatorbetriebsinformation (beispielsweise Temperatur und Versagen des Generators 30), Verbrennungsmotorbetriebsinformation (beispielsweise Drehzahl, Lufteinlaß und Drosselventilöffnung des Motors 40), Stromsteuereinrichtungsbetriebsinformation (beispielsweise Versagen der Stromsteuereinrichtung 50) und Fahrzeugbetriebsinformation. Basierend auf den verschiedenen Signalen und Information, welche auf diese Weise empfangen wird, setzt die Steuereinheit 60 Generatorsteuersignale in Verbindung mit der Steuerung des Generators 30 für die Größe der erzeugten Leistung, Unterbrechung der Leistungserzeugung, etc., Verbrennungsmotorsteuersignale in Verbindung mit der Steuerung des Verbrennungsmotors 40 für dessen Starten, Anhalten, Drehzahl, etc. und Stromsteuereinrichtungssteuersignale in Verbindung mit der Steuerung des Stromwertes, der Stromversorgungsrichtung, etc. für die Leistungsversorgung zwischen den vorgenannten Komponenten, die mit der Stromsteuereinrichtung 50 verbunden sind. Die Steuereinheit 60 liefert diesen Satz von Steuersignalen an den Generator 30, Verbrennungsmotor 40 und Stromsteuereinrichtung 50.
Ferner ist als ein Beispiel für ein Hilfsaggregat eine Klimaanlage 70 in dem Hybridfahrzeug montiert. Die Klimaanlage 70 umfaßt einen Kompressor (nicht dargestellt) und einen Klimabetriebsschalter und ist angeordnet, um mittels des Verbrennungsmotors 40 angetrieben zu werden. Der Kompressor hat eine Rotationswelle, die in Wirkverbindung mit der Abtriebswelle des Motors 40 derart steht, daß die beiden Wellen mittels einer elektromagnetischen Kupplung (nicht dargestellt) oder anderen geeigneten Mitteln getrennt werden können. Der Schalter kann durch eine Bedienungsperson manuell betätigt werden. Ferner kann das Hybridfahrzeug mit einigen anderen Hilfsaggregaten versehen sein, wie einer Lenkhilfeölpumpe, Unterdruckpumpe für Bremsverstärker, etc.
Wie in Fig. 7 gezeigt, sind eine Klimaanlagenpumpe 45 und eine Bremsverstärkerpumpe 47 auf der Frontseite des Motors 40 montiert, eine Lenkhilfepumpe 46 auf der Rückseite. Diese einzelnen Pumpen 45 bis 47 werden von dem Motor 40 mit Hilfe von Riemen angetrieben, die um und zwischen einer Kurbelwellenriemenscheibe 44 des Motors und Riemenscheiben auf den Pumpen geführt sind.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 6 soll die Betriebssteuerung des Elektromotors 10, des Verbrennungsmotors 40 und des Abgasreinigers 42 mittels der Steuereinheit 60 beschrieben werden.
Wenn ein Fahrer einen Zündschlüssel einschaltet, um das Fahrzeug zu benutzen, diskriminiert der Prozessor der Steuereinheit 60 die Einschaltung und startet das Ausführen einer Hauptroutine, die in Fig. 2 gezeigt ist. Genauer gesagt, exekutiert der Prozessor zuerst Einschaltprozesse einschließlich des Lesens von Steuerdaten, die am Ende des vorhergehenden Fahrzeugfahrzyklus abgespeichert worden waren aus den Speichern, überprüft die Betriebsbedingungen der verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs, etc. (Schritt S1) und führt dann eine Fahrtsteuersubroutine aus, die im einzelnen in Fig. 3 gezeigt ist (Schritt S2).
In der Fahrtsteuersubroutine, wiedergegeben in Fig. 3, erfaßt der Prozessor zuerst eine Gaspedalniederdrücktiefe ΘACC durch Lesen des Ausgangs eines Gaspedalniederdrücktiefensensors (Schritt S21) und erhält damit eine Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT, die mit der Niederdrücktiefe ΘACC, erfaßt im Schritt S21, kompatibel ist entsprechend den Betriebsausdrücken oder Suchtabellen für das Setzen der Fahrzeug-Soll- Geschwindigkeit (Schritt S22). Die Ausdrücke oder Tabellen, die einer charakteristischen Kurve (Fig. 5) entsprechen, die indikativ ist für die Beziehungen zwischen der Gaspedalniederdrücktiefe ΘACC und der Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT, werden vorher in den Steuerprogrammen beschrieben oder in den Speichern der Steuereinheit 60 abgespeichert.
Wie in Fig. 5 gezeigt, wird die Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT so eingestellt, daß sie Null wird, um das Fahrzeug daran zu hindern, in einem ersten Niederdrücktiefenbereich zu rollen, wo die Gaspedalniederdrücktiefe ΘACC einen kleinen Wert annimmt, der von Null bis ΘACC1 reicht und von Null auf VT2 zunimmt, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, langsam zu fahren zu beginnen, wenn die Niederdrücktiefe ΘACC in einem zweiten Niederdrücktiefenbereich zunimmt, wo die Niederdrücktiefe ΘACC einen relativ kleinen Wert von ΘACC1 bis ΘACC2 annimmt. In einem dritten Niederdrücktiefenbereich, wo die Niederdrücktiefe ΘACC ΘACC2 übersteigt, nimmt darüberhinaus die Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT von VT2 ausgehend mit einer Rate zu, die höher ist als die Zunahmerate für den zweiten Bereich, um normale Fahrzeugfahrt zu ermöglichen, wenn die Niederdrücktiefe ΘACC zunimmt.
Indem erneut auf Fig. 3 eingegangen wird, liest der Prozessor der Steuereinheit 60 den Ausgang eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors, um eine Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit VV zu erfassen (Schritt S23) nach Setzen der Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT und berechnet dann eine Motorstromversorgung (benötigte Motorantriebsstromhöhe) I (Schritt S24). Beim Berechnen des Motorversorgungsstromes I berechnet der Prozessor zunächst eine Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (= VV - VT) auf der Basis der Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit VV, erfaßt im Schritt S23, und der Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT, gesetzt im Schritt S22, und setzt dann eine benötigte Fahrzeugkarosseriebeschleunigung α, die kompatibel ist mit der vorher erfaßten Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit VV und der vorher berechneten Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (= VV - VT) entsprechend den Betriebsausdrücken oder Suchtabellen für das Setzen der benötigten Fahrzeugkarosseriebeschleunigung, was den charakteristischen Kurven (Fig. 6) entspricht, die indikativ sind für die Beziehungen zwischen der Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit, der Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz und der benötigten Fahrzeugkarosseriebeschleunigung.
Wie in Fig. 6 gezeigt, nimmt die erforderliche Fahrzeugkarosseriebeschleunigung α einen negativen Wert an, der indikativ ist für die Notwendigkeit der Verzögerung des Fahrzeugs, wenn die Fahrzeug-Ist- Geschwindigkeit VV höher ist als die Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT, und deshalb ist die Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz positiv. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz negativ ist, nimmt andererseits die Beschleunigung α einen positiven Wert an, der indikativ für die Notwendigkeit eines Beschleunigungsvorgangs ist. Der Absolutwert der Beschleunigung α nimmt zu proportional zu der Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit selbst dann, wenn der Absolutwert der Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz festliegt.
Nach Setzen der erforderlichen Fahrzeugkarosseriebeschleunigung α auf diese Weise berechnet der Prozessor einen benötigten Motorausgang PS entsprechend einem Betriebsausdruck PS = [{C A (VV)² + µ W + α W/g} VV]/(K1 η), worin C, A, VV, µ, W α und η der Luftwiderstand, die projizierte Frontfläche, die Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit, der Rollwiderstandskoeffizient, das Gesamtgewicht, die erforderliche Karosseriebeschleunigung bzw. die Leistungsübertragbarkeit des Fahrzeuges sind. Darüberhinaus sind g bzw. K1 die Erdbeschleunigung und ein Umwandlungseinheitsfaktor und der Faktor K1 wird auf beispielsweise 270 eingestellt. Die obige Betriebsgleichung ist für den Fall ausgelegt, daß die Straßen keinen Gradienten hat. Anstatt die Berechnung gemäß dieser Gleichung beim Setzen des erforderlichen Motorausgangs auszurechnen, kann als Referenz eine Suchtabelle für das Setzen des Motorausgangs verwendet werden.
Dann berechnet der Prozessor den erforderlichen Antriebsstromwert (Motorstromversorgung) I entsprechend einer Betriebsgleichung I = (K2 PS)/(ηMTR V), worin K2, PS, ηMTR und V der Umwandlungseinheitsfaktor, der benötigte Motorausgang, der Wirkungsgrad des Motors 10 bzw. die Motorbetriebsspannung des Motors 10 sind, und der Faktor K2 wird auf beispielsweise 735 eingestellt.
Im Schritt S25 liefert der Prozessor ein Steuersignal, das indikativ für den benötigten Motorantriebsstromwert 1 der Stromsteuereinrichtung so ist. In Reaktion auf dieses Steuersignal führt die Steuereinrichtung 50 beispielsweise eine Taktverhältnissteuerung derart aus, daß ein Motorantriebsstrom des Wertes 1 von der Batterie 20 dem Elektromotor 10 über die Einrichtung 50 zugeführt wird. Im Ergebnis nimmt die Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit VV zu oder ab oder wird bei dem Wert der Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT gehalten. Wenn die Gaspedaldrücktiefe größer ist als der Wert ΘACC1 unmittelbar nach Einschalten des Starterschlüssels, wird demgemäß der Motor 10 betätigt, um dem Fahrzeug den Fahrtbeginn zu ermöglichen.
Indem erneut auf Fig. 2 eingegangen wird, liest der Prozessor der Steuereinheit 60 das Batteriekapazitätssignal von dem Batteriekapazitätssensor 21, nachdem die Fahrtsteuersubroutine (Schritt S2) beendet ist, und bestimmt in Übereinstimmung mit dem gelesenen Signal, ob die Speicherhöhe der Batterie 20 kleiner als ein vorbestimmter notwendiger Wert für den Elektromotor 10 ist, um das Fahrzeug befriedigend fahren zu lassen (Schritt S3). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, das heißt, wenn die Batteriespeichergröße nicht kleiner ist als die vorbestimmte Speichergröße, so daß die Batterie 20 nicht geladen zu werden braucht, bestimmt der Prozessor weiter, ob der Schalter der Klimaanlage ein ist oder nicht (Schritt S4). Wenn im Schritt S4 festgestellt wird, daß der Klimaanlagenschalter nicht ein ist und deshalb Verbrennungsmotorbetrieb für den Antrieb der Klimaanlage unnötig ist, liefert der Prozessor ein Verbrennungsmotorsteuersignal für einen Befehl, den Verbrennungsmotor 40 zu stoppen, an das Verbrennungsmotortreibersystem (Schritt S5). Im Ergebnis wird der Verbrennungsmotor 40 in einem angehaltenen Zustand gehalten, wenn sein Betrieb unterbrochen ist, und der Verbrennungsmotorbetrieb wird beendet, wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist. Demgemäß kann Abgaserzeugung durch nutzlosen Verbrennungsmotorbetrieb verhindert werden.
Im Schritt S6 bestimmt der Prozessor, ob der Zündschlüssel ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, kehrt der Prozessor zu der vorgenannten Fahrtsteuersubroutine (Schritt S2) zurück. Wenn festgestellt wird, daß der Zündschlüssel ausgeschaltet ist, führt der Prozessor andererseits Ausschaltprozesse aus einschließlich des Einschreibens von Steuerdaten in einen Stützspeicher, überprüft die Betriebsbedingungen der verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs, etc. (Schritt S7), wonach die Hauptroutine beendet ist.
Die Batteriespeichergröße kann kleiner werden als die vorbestimmte Größe, während die vorerwähnte Serie von Prozessen der Schritte S2 bis S6 wiederholt wird, ohne den Zündschlüssel auszuschalten, so daß der benötigte Antriebsstrom dem Elektromotor 10 bei fahrendem Fahrzeug zugeführt wird. In diesem Falle muß die Batterie 20 geladen werden. Wenn im Schritt S3 festgestellt wird, daß ein Laden der Batterie erforderlich ist, setzt der Prozessor eine Verbrennungsmotorsteuerflagge F auf "1", was indikativ für eine ungenügende Batteriespeichergröße ist (Schritt S8). Wenn festgestellt wird, daß der Klimaanlagenbetriebsschalter während der Fahrt des Fahrzeugs eingeschaltet worden ist, setzt darüberhinaus der Prozessor die Flagge F auf "0", was anzeigt, daß die Batteriespeichergröße angemessen ist und der Klimaanlagenbetriebsschalter eingeschaltet worden ist (Schritt S9).
Im Schritt S10, der dem Schritt S8 oder S9 folgt, liest der Prozessor das Katalysatortemperatursignal von dem Katalysatortemperatursensor 43 und bestimmt entsprechend dem gelesenen Signal, ob die Katalysatortemperatur niedriger ist als eine vorbestimmte notwendige Temperatur für befriedigende Aktivierung des Katalysators. Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt JA ist und deshalb Abgas, das verschmutzende oder giftige Gase möglicherweise von dem Verbrennungsmotor 40, wenn dieser in Betrieb ist, abgegeben werden, liefert der Prozessor das Verbrennungsmotorsteuersignal für den Befehl, den Verbrennungsmotor zu stoppen, an das Verbrennungsmotortreibersystem (Schritt S11), wodurch der angehaltene Zustand des Verbrennungsmotors aufrechterhalten wird oder der Verbrennungsmotorbetrieb abgestoppt wird, wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist. Wenn demgemäß die Katalysatortemperatur aus irgendeinem Grund während des Verbrennungsmotorbetriebs absinkt, wird der Verbrennungsmotorbetrieb unterbrochen.
Im Schritt S12 liefert der Prozessor ein Steuersignal für einen Befehl an die Stromversorgung für den Katalysatorheizer des Abgasreinigers 42 an die Stromsteuereinrichtung 50. In Reaktion auf dieses Steuersignal arbeitet die Stromsteuereinrichtung 50 derart, daß ein Heizstrom von der Batterie 20 dem Heizer zugeführt wird. Demgemäß wird der Heizer erregt, um den Katalysator zu heizen. Nachdem der Befehl für die Stromzufuhr zu dem Heizer gegeben worden ist, bestimmt der Prozessor erneut, ob der Zündschlüssel ausgeschaltet ist oder nicht (Schritt S6). Wenn der Schlüssel nicht ausgeschaltet ist, kehrt der Prozessor zum Schritt S2 zurück und arbeitet dann wiederholt die vorgenannte Serie von Prozessen der Schritte S2, S3, S8, S10, S11, S12 und S6 ab oder die Schritte S2, S3, S4, S9, S10, S11, S12 und S6.
Wenn danach im Schritt S10 festgestellt wird, daß die Katalysatortemperatur eine vorbestimmte Temperatur erreichte und deshalb der Abgasreiniger 42 in einem Betriebszustand derart ist, daß die verschmutzenden oder giftigen Gase aus dem Abgas durch den Abgasreinigungseffekt des Katalysators entfernt werden können, liefert der Prozessor ein Steuersignal für einen Befehl zum Abstoppen der Stromzufuhr zu dem Katalysatorheizer an die Stromsteuereinrichtung 50 (Schritt S13). Im Ergebnis wird die Stromzufuhr zu dem Heizer beendet. Dann führt der Prozessor eine Verbrennungsmotorsteuersubroutine aus, wie im Detail in Fig. 4 gezeigt (Schritt S14).
In der Verbrennungsmotorsteuersubroutine, dargestellt in Fig. 4, bestimmt der Prozessor, ob der Verbrennungsmotor 40 in Betrieb ist oder nicht unter Bezugnahme auf die Inhalte der Speicher der Steuereinheit 60, welche angeben, ob ein Verbrennungsmotorsteuersignal für einen Befehl, den Verbrennungsmotor in Betrieb zu nehmen, abgegeben worden ist oder nicht (Schritt S111). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, führt der Prozessor verschiedene Steueroperationen beim Start des Verbrennungsmotorbetriebs aus (Schritt S112). Beispielsweise liefert der Prozessor ein Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl zum Starten einer Brennstoffpumpe (nicht dargestellt) an die Stromsteuereinrichtung 50. Ferner liefert der Prozessor ein Verbrennungsmotorsteuersignal für einen Befehl, das Drosselventil um einen erforderlichen Winkel in einer erforderlichen Richtung an einen Drosselventiltreibermechanismus des Verbrennungsmotorantriebssystems einschließlich beispielsweise eines Impulsmotors zu verstellen. Der erforderliche Winkel und die Richtung werden durch eine Drosselventil-Istöffnung diskriminiert, erfaßt durch den Ausgang eines Drosselventilöffnungssensors und eine vorbestimmte Drosselventilöffnung für den Verbrennungsmotorstart. Im Ergebnis arbeitet die Stromsteuereinrichtung 50 so, daß ein erforderlicher Antriebsstrom von der Batterie 20 einem Brennstoffpumpenantriebsmotor (nicht dargestellt) über die Einrichtung 50 zugeführt wird, wodurch die Brennstoffpumpe gestartet wird, und das Drosselventil wird in eine vorbestimmte Winkelposition für den Verbrennungsmotorstart positioniert.
Dann gibt der Prozessor ein Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl aus, den Verbrennungsmotor zu starten, an die Stromsteuereinrichtung 50 (Schritt S113). Im Ergebnis arbeitet die Steuereinrichtung 50 so, daß ein benötigter Treiberstrom von der Batterie 20 an den Starter (Generator 30) über die Einrichtung 50 geliefert wird. Demgemäß wird der Verbrennungsmotor 40 mittels des Generators 30 gestartet, der als Starter dient. Wenn die Verbrennungsmotorsteuerflagge F bei "1" ist, was eine unzureichende Batteriespeichergröße anzeigt, wird demgemäß der Generator 30 durch den Verbrennungsmotor 40 angetrieben, um mit der Leistungserzeugung zu beginnen. Wenn die Flagge F bei "0" ist, was indikativ für eine Anforderung an den Betrieb der Klimaanlage 70 ist, wird andererseits der Verbrennungsmotor 40 mit dem Betrieb der Klimaanlage 70 beginnen.
Wenn die Batteriespeichergröße unzureichend ist (F = 1), wird ein Generatorsteuersignal indikativ für die Quantität der erzeugten Leistung von dem Prozessor zu dem Generatorsteuerabschnitt übertragen und ein Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl, die Batterie 20 mit der erzeugten elektrischen Leistung zu laden, wird von dem Prozessor zu der Stromsteuereinrichtung 50 übertragen, wodurch die Batterie 20 mit der von dem Generator 30 erzeugten Leistung geladen wird. Andererseits entregt der Prozessor die elektromagnetische Kupplung zwischen der Rotationswelle des Kompressors der Klimaanlage 70 und der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 40, um die Klimaanlage von dem Verbrennungsmotor zu trennen, wodurch die Klimaanlage am Betrieb gehindert ist. Wenn die Anforderung für den Betrieb der Klimaanlage 70 erfolgt (F = 0), erregt im Gegensatz zu diesem der Prozessor die elektromagnetische Kupplung zum Etablieren der Verbindung zwischen der Klimaanlage 70 und dem Verbrennungsmotor, wodurch es der Klimaanlage ermöglicht wird, betrieben zu werden. Andererseits liefert der Prozessor dem Steuerabschnitt des Generators 30 ein Generatorsteuersignal für einen Befehl, die Leistungserzeugung zu unterbrechen, wodurch die Leistungserzeugung beendet wird.
Wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, führt der Prozessor konventionelle Motorsteuerung aus einschließlich Zündzeitlagesteuerung, Brennstoffeinspritzsteuerung, etc. (Schritt S114), wonach die Verbrennungsmotorsteuerungssubroutine beendet ist. Danach wird im Schritt S6 der Hauptroutine (Fig. 2) erneut festgestellt, ob der Zündschlüssel ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt JA ist, werden im Schritt S7 die Ausschaltprozesse abgearbeitet, wonach die Exekution der Hauptroutine beendet ist. Wenn im Schritt S6 festgestellt wird, daß der Zündschlüssel nicht ausgeschaltet ist, werden der Prozeß des Schrittes S2 (Fahrtsteuersubroutine) und die nachfolgenden Prozesse wieder in der vorbeschriebenen Weise abgearbeitet. Da der Verbrennungsmotor 40 bereits bei der vorigen Verbrennungsmotorsteuersubroutine gestartet worden war, wird im Schritt S111 der Verbrennungsmotorsteuerungssubroutine (Schritt S14) festgestellt, ausgeführt wiederum nach der Serie von Prozessen der Schritte S2, S3, S8, S10 und S13 oder der Prozesse der Schritte S2, S3, S4, S9, S10 und S13.
In diesem Fall bestimmt der Prozessor der Steuereinheit 60, ob die vorerwähnte Verbrennungsmotorsteuerflagge F bei "0" ist oder nicht, was anzeigt, daß die Batterieladungsgröße angemessen ist und der Klimaanlagenbetriebsschalter ein ist (Schritt S115). Wenn das Ergebnis in diesem Schritt NEIN ist, das heißt, wenn die Steuerflagge F bei "1" ist, was eine unzureichende Batterieladungsgröße anzeigt, gibt der Prozessor eine Drosselventil-Soll-Öffnung ΘTRG zu einer ersten vorbestimmten Öffnung ΘHIGH vor für die erforderliche Leistungserzeugung, die vorher auf einen hohen Wert gesetzt wurde (Schritt S116). Wenn das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S115 JA ist, das heißt, wenn die Flagge F bei "0" ist, was anzeigt, daß die Batterieladungsgröße angemessen ist und der Klimaanlagenbetriebsschalter ein ist, gibt der Prozessor andererseits eine Drosselventil-Soll-öffnung ΘTRG mit einer zweiten vorbestimmten öffnung ELOW für den Antrieb der Klimaanlage 70 vor, welcher Wert vorher auf einen kleinen Wert gesetzt worden war (Schritt S117).
Ferner erfaßt der Prozessor die vorhandene Drosselventilöffnung ΘTH mittels des Drosselventilöffnungssensorausgangs und bestimmt, ob die erfaßte vorhandene öffnung ΘTH größer als die Drosselventil-Soll-öffnung ΘTRG ist, gesetzt im Schritt S116 oder S117 (Schritt S118). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, liefert der Prozessor ein Verbrennungsmotorsteuersignal für einen Befehl, das Drosselventil in öffnungsrichtung anzusteuern an das Verbrennungsmotortreibersystem (Schritt S119). Wenn im Schritt S118 festgestellt wird, daß die gegenwärtige Drosselventilöffnung ΘTH größer ist als die Drosselventil-Soll-Öffnung ΘTRG gibt andererseits der Prozessor ein Verbrennungsmotorsteuersignal aus für einen Befehl, das Drosselventil in Schließrichtung anzusteuern an das Verbrennungsmotortreibersystem (S120). Im Ergebnis wird das Drosselventil des Verbrennungsmotors 40 in übereinstimmung mit dem Ergebnis der Entscheidung im Schritt S118 mittels des Drosselventilantriebsmechanismus geöffnet oder geschlossen. Die vorgenannte konventionelle Verbrennungsmotorsteuerung wird im Schritt S114 ausgeführt, der direkt Schritt S119 folgt, in Verbindung mit der Öffnungsrichtungsansteuerung des Drosselventils oder Schritt S120 in Verbindung mit der Schließrichtungsansteuerung des Drosselventils.
Wenn demgemäß eine Anforderung für das Laden der Batterie erfolgt, wird der Verbrennungsmotor 40 in einen Verbrennungsmotorbetriebs bereich in Betrieb gesetzt, der der Drosselventilöffnung ΘHIGH entspricht. Wenn die Anforderung für den Klimaanlagenbetrieb erfolgt, wird andererseits der Verbrennungsmotor in einem Verbrennungsmotorbetriebsbereich betrieben, der der Drosselventilöffnung ΘLOW entspricht und in welchem die Verbrennungsmotorlast und die Verbrennungsmotordrehzahl ihre entsprechenden minimalen erforderlichen Werte annehmen.
Wenn die Hauptroutine nach der Beendigung der Verbrennungsmotorsteuersubroutine wieder aufgenommen wird, geht das Programm zum Schritt S7 (Ausschaltprozesse) oder Schritt S2 (Fahrtsteuersubroutine) in Reaktion auf das Ergebnis der Entscheidung bezüglich der Zündschlüsselstellung im Schritt S6 der Hauptroutine über, wie zuvor beschrieben.
Das Folgende ist eine Zusammenfassung der oben beschriebenen Betriebssteuerung der verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs mittels der Steuereinheit 60. Wenn der Zündschlüssel eingeschaltet wird, werden die Berechnung der Stromversorgung des Elektromotors 10 und die Steuerung der Motorstromversorgung begonnen und diese Motorsteuerung wird periodisch danach ausgeführt. Im Ergebnis fährt das Hybridfahrzeug, das den Motor 10 als seine Antriebsquelle benutzt. Wenn die Ladungsspeicherung der Batterie 20 ausreichend ist und ein Hilfsaggregat, z.B. die Klimaanlage 70, nicht betrieben zu werden braucht, während das Fahrzeug fährt, wird der Betrieb des Verbrennungsmotors 40 für das Antreiben des Generators 30 oder der Klimaanlage 70 abgestoppt, so daß die nutzlose Ausbringung von Abgas verhindert werden kann. Wenn eine Möglichkeit besteht, daß die Batterielademenge ungenügend wird oder wenn die Klimaanlage 70 betrieben werden soll, wird der Verbrennungsmotor 40 gestartet, um den Generator 30 dazu zu bringen, elektrische Leistung zu erzeugen, so daß die Batterie 20 mit der erzeugten Leistung geladen wird oder die Klimanlage 70 wird mittels des Verbrennungsmotors 40 angesteuert. Wenn die vor dem Start des Verbrennungsmotorbetriebs gemessene Katalysatortemperatur niedriger als die notwendige Temperatur für die Aktivierung des Katalysators gemessen wird, wird der Katalysatorheizer erregt, um den Katalysator aufzuheizen. Da eine solche Ladung der Batterie immer während der Fahrt des Fahrzeugs ausgeführt wird, kann die Leistungsversorgung von der Batterie 20 allein normalerweise das Fahrzeug dazu bringen, zu fahren, bevor die Aufheizung des Katalysators nach dem Start der Fahrt vollendet ist. Wenn die Katalysatorheizung beendet ist, kann die Batterie nach Bedarf geladen werden. Normalerweise findet deshalb das Hybridfahrzeug keine Schwierigkeiten, ganz normal zu fahren.
Während des Verbrennungsmotorbetriebs wird die Drosselventil-Soll-Öffnung ΘTRG auf einen hohen Wert gesetzt, wenn die Batterieladung erforderlich ist, oder auf einen niedrigen Wert, wenn der Antrieb nur der Klimaanlage 70 benötigt wird, wodurch das Drosselventil geöffnet bzw. geschlossen wird. Im Ergebnis läuft der Verbrennungsmotor in einem Verbrennungsmotorbetriebszustand abhängig vom Vorhandensein/Fehlen der Notwendigkeit der Batterieladung und dem Antrieb der Klimaanlage 70 oder anderer Hilfsaggregate. Der Verbrennungsmotorbetrieb für den Hilfsaggregateantrieb wird in dem Verbrennungsmotorbetriebsbereich ausgeführt, der der Drosselventilöffnung ΘLOW entspricht und bei der die Verbrennungsmotorlast und die Verbrennungsmotordrehzahl ihre jeweiligen minimalen erforderlichen Werte annehmen, so daß der Brennstoffverbrauch beschränkt werden kann. Da die Hilfsaggregate mittels des Verbrennungsmotors angetrieben werden, verursacht der Hilfsaggregateantrieb niemals eine Verminderung der Batteriespeichergröße. Demgemäß kann das Fahrzeug, das den Elektromotor als seine Antriebsquelle verwendet, sich einer verbesserten Leistungsausnutzung und vergrößerter Reichweite erfreuen. Im Falle, daß die Hilfsaggregate direkt mittels des Verbrennungsmotors angetrieben werden, kann der Energiewirkungsgrad für den Antrieb höher gemacht werden als in dem Fall, wo die Hilfsaggregate mittels des Motors angetrieben werden, der von der Batterie angetrieben wird, die über den Verbrennungsmotorbetrieb geladen wird.
Wenn der Zündschlüssel ausgeschaltet wird, wird danach die vorbeschriebene Motorsteuerung beendet und der Elektromotor 10 hört auf, das Fahrzeug anzutreiben. Wenn der Zündschlüssel während des Verbrennungsmotorbetriebs ausgeschaltet wird, wird die vorerwähnte Verbrennungsmotorsteuerung beendet, so daß die Leistungserzeugung durch den Verbrennungsmotorantrieb abgestoppt wird.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausftihrungsform beschränkt und verschiedene Änderungen und Modifikationen können daran vorgenommen werden, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Obwohl nur der Antrieb der Klimaanlage 70 für die Verwendung als Hilfsaggregat in Verbindung mit dem illustrativen Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf den Antrieb der Lenkhilfeölpumpe 46 und der Bremskraftverstärkerpumpe 47, gezeigt in Fig. 7, und andere Hilfsaggregate angewandt werden. Falls erforderlich, kann in diesem Falle der Verbrennungsmotor 40 kontinuierlich betrieben werden im Kontrast zu dem Fall der oben beschriebenen Ausführungsform, bei der der Verbrennungsmotor 40 nur während des Betriebs der Klimaanlage 70 und der Batterieladung in Betrieb ist.

Claims

1. Hybridfahrzeug, umfassend einen Elektromotor (10) für den Fahrzeugantrieb; eine Batterie (20) zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Leistung; einen Generator (30) zum Laden der Batterie; eine Brennkraftmaschine (40), die betriebsmäßig von dem Elektromotor isoliert ist und zum Antreiben des Generators verwendet wird; erste Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren (S21, S23) des Betriebszustands des Fahrzeugs; zweite Diskriminierungsmittel (21) zum Diskriminieren (S3) des Ladezustands der Batterie (20); und eine Steuerung (60), die angeordnet ist, um den Betriebszustand der Maschine in Reaktion auf Eingaben von dem Diskriminierungsmittel zu steuern; dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug mittels der Brennkraftmaschine (40) ein angetriebenes Hilfsmaschinenaggregat (46, 47, 70) umfaßt, und dritte Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren (S4) des Vorliegens oder des Fehlens einer Anforderung für das Antreiben des Hilfsmaschinenaggregats (70); und dadurch, daß die Steuerung (60) zur Steuerung des Betriebszustands der Maschine (40) in Reaktion auf wenigstens eines der Ergebnisse der Entscheidungen über den Betriebszustand des Fahrzeugs, den Ladezustand der Batterie (20) und des Vorliegens oder des Fehlens der Anforderungen für das Antreiben des Hilfsmaschinenaggregats (46, 47, 70) angeordnet ist.

2. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs, welches einen Elektromotor (10) zum Antreiben des Fahrzeugs; eine Batterie (20) zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Leistung; einen Generator (30) zum Laden der Batterie; und eine interne Verbrennungsmaschine (40), die betriebsmäßig von dem Elektromotor isoliert ist und zum Antreiben des Generators verwendet wird, hat; wobei das Verfahren die Schritte des Diskriminierens (S21, S23) des Betriebszustands des Fahrzeugs mittels eines ersten Diskriminierungsmittels; Diskriminieren (S3) des Ladezustands der Batterie (20) mittels eines zweiten Diskriminierungsmittels (21); und Steuern des Betriebszustands der Maschine mittels einer Steuerung (60) in Reaktion auf Eingaben von den Diskriminierungsmitteln umfaßt; dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug Hilfsmaschinenaggregate (46, 47, 70) umfaßt, die mittels der Brennkraftmaschine (40) angetrieben sind; und daß das Verfahren das Diskriminieren (S4) des Vorliegens oder des Fehlens einer Anforderung für den Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats (70) mittels von dritten Diskriminierungsmitteln; und Steuern des Betriebszustands der Maschine (40) mittels der Steuerung (60) in Reaktion auf wenigstens eines der Ergebnisse der Entscheidungen über den Betriebszustand des Fahrzeugs, den Ladezustand der Batterie (20) und des Vorliegens oder des Fehlens der Anforderung für den Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats (46, 47, 70) umfaßt.

3. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Steuerns des Betriebszustands der Brennkraftmaschine ein Verfahren (S9, S115) umfaßt für das Anpassen (S120) der Brennkraftmaschine an einen Betriebszustand derart, daß der Kraftstoffverbrauch der Maschine reduziert wird, wenn der Hilfsmaschinenaggregatantrieb angefordert ist.

4. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 2, bei dem der Schritt des Steuerns des Betriebszustands der Brennkraftmaschine ein Verfahren (S5) zum Halten der Brennkraftmaschine (40) in einem gestoppten Zustand, wenn geschlußfolgert wird, daß die Batterie (20) keines Ladevorgangs bedarf, ein Verfahren (S8, S115, S116, S118, S119) zum Anpassen der Maschine an einen Hochgeschwindigkeits-, Hochlastzustand, wenn geschlußfolgert wird, daß die Batterie (20) unzureichend geladen ist, und ein Verfahren (S9, S115, S117, 5118, S120) zum Steuern der Maschine in einem Niedriggeschwindigkeits-, Niedriglastzustand, wenn geschlußfolgert wird, daß der Antrieb durch das Hilfsmaschinenaggregat (46, 47, 70) angefordert ist, umfaßt.

5. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 4, bei dem zusätzliche Schritte sukzessive unter der Steuerung der Steuerung ausgeführt werden, wenn geschlußfolgert wird (S10), daß der Antrieb der Brennkraftmaschine erforderlich ist und daß die Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators in einem Abgasreinigungsgerät (42), das mit der Maschine (40) verbunden ist, geringer ist als ein vorgegebener Wert, wobei die zusätzlichen Schritte das Bringen (S11) der Maschine in einen gestoppten Zustand, das Speisen und Erhitzen (S12) einer elektrisch geheizten Heizung zum Heizen des Katalysators, und das Starten (S113) der Brennkraftmaschine mittels eines Maschinenstartergeräts, wenn der vorbestimmte Wert durch die Temperatur des Katalysators überschritten wird, umfaßt.

6. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 4, bei dem die Anforderungen für den Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats ausgegeben werden (54) jedesmal, wenn den Bedingungen für den Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats genügt wird in einem Fall, in dem das Hilfsmaschinenaggregat (70) intermittierend angetrieben wird.

7. Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 4, bei dem die Anforderungen für den Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats (46, 47) kontinuierlich während eines Zeitraums ausgegeben werden, unmittelbar nach dem Genügen der Bedingungen für den Antrieb des Fahrzeugs und vor dem Genügen der Bedingungen für das Stoppen des Fahrzeugs.