DE69610360T2

DE69610360T2 - Hybridfahrzeug und sein Regelverfahren

Info

Publication number: DE69610360T2
Application number: DE69610360T
Authority: DE
Inventors: Kaoru Kubo
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-05-24
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2016-05-23
Also published as: EP0744314B1; DE69610360D1; JPH0946821A; EP0744314A1; US5722502A; JP2973920B2

Description

Hintergrund der Erfindung

a) Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug (HV) und ein Steuerungsverfahren dafür.

b) Beschreibung des Standes der Technik

Fahrzeuge, die nicht auf Schienen fahren, werden herkömmlicherweise durch die Leistung eines Verbrennungsmotors bzw. einer Brennkraftmaschine (ICE) angetrieben. Neuerdings sind jedoch Elektrofahrzeuge (EV), die statt durch eine Brennkraftmaschine mit elektrischer Energie angetrieben werden, Gegenstand einer Vielzahl von Studien. Reine Elektrofahrzeuge (PEVs, "pure electrical vehicles") sind Brennkraftmaschinen-Fahrzeugen insofern überlegen, als reine Elektrofahrzeuge keine fossilen Brennstoffe verwenden und somit umweltbelastende Emissioneu verringern. In anderen Aspekten sind reine Elektrofahrzeuge hingegen Brennkraftmaschinen-Fahrzeugen unterlegen, da sie einen Akkumulator wie etwa eine Batterie oder einen Kondensator aufweisen müssen, um ihre Motoren mit Antriebsenergie zu versorgen. Dieser im Fahrzeug eingebaute Akkumulator muß eine hohe Speicherkapazität (d. h. große Abmessungen) aufweisen, um einen Hochleistungsmotor anzutreiben, und muß häufig wiederaufgeladen werden, da er sich bei einer Fahrt des Fahrzeugs rasch entlädt.
Hybridfahrzeuge sind Fahrzeuge, die mehrere Arten von Antriebsleistungsquellen aufweisen, zum Beispiel sowohl einen Akkumulator als auch eine Brennkraftmaschine. Hybridfahrzeuge können je nachdem, wie die Antriebsleistungsquellen kombiniert sind, in Parallel-Hybridfahrzeuge (PHV), Reihen-Hybridfahrzeuge (SHV) und Parallel- Reihen-Hybridfahrzeuge (PSHV) unterteilt werden.
Ein Parallel-Hybridfahrzeug kann beispielsweise sowohl eine Brennkraftmaschine als auch eine dynamoelektrische Maschine als Drehmomentquelle aufweisen. Bei einem Parallel-Hybridfahrzeug ist die Brennkraftmaschine auf die gleiche Weise wie bei einem herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Fahrzeug mechanisch mit dessen Antriebsrädern verbunden, jedoch ist eine dynamoelektrische Maschine zu der Welle hinzugefügt, welche die Brennkraftmaschine und die Antriebsräder verbindet. Die hierbei verwendete dynamoelektrische Maschine ist eine Maschine, die sowohl als Motor als auch als Generator dienen kann. Bei dem Parallel-Hybridfahrzeug wird die Brennkraftmaschine dazu verwendet, den Großteil des Moments auszugeben, das zum Antreiben des Fahrzeugs benötigt wird, und die dynamoelektrische Maschine wird dazu verwendet, die Brennkraftmaschine zu unterstützen, wenn das insgesamt benötigte Ausgabedrehmoment sich rasch ändert, so etwa z. B. beim Beschleunigen oder Verzögern (z. B. in Abhängigkeit von dem Bedarf nach zusätzlicher Leistung). Insofern können durch Verwendung der dynamoelektrischen Maschine für Kurzzeitleistung die Abgasemission und der Kraftstoffverbrauch, die durch eine schnelle Änderung der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine hervorgerufen werden, im Vergleich mit einem herkömmlichen Brennkraftmaschinen- Fahrzeug gesenkt werden. Bei einem Parallel-Hybridfahrzeug ist der mitgeführte Akkumulator nötig, um die dynamoelektrische Maschine als Motor anzutreiben und kann im wesentlichen auch dazu verwendet werden, Energie zu speichern, die erzeugt wird, wenn die dynamoelektrische Maschine als Generator arbeitet. Aus diesen Gründen, und infolge der Tatsache, daß die dynamoelektrische Maschine die Brennkraftmaschine nur unterstützt und nicht der Hauptantrieb für das Fahrzeug ist, kann der Akkumulator eine geringere Größe besitzen und erfordert dann weniger häufiges Aufladen aus einer externen Leistungsquelle.
Ein Parallel-Hybridfahrzeug läßt sich darstellen als "ein Brennkraftmaschinen-Fahrzeug, das eine dynamoelektrische Maschine und einen Akkumulator umfaßt", jedoch ist das Reihen-Hybridfahrzeug eher "ein Elektrofahrzeug, das eine zweite Leistungsquelle umfaßt". Die zweite Leistungsquelle kann beispielsweise ein von einer Brennkraftmaschine angetriebener Generator, Solarzellen zum Umwandeln von Sonnenlicht in elektrische Energie, oder eine Brennstoffzelle zum direkten Umwandeln der chemischen Energie eines Systems, das aus einem Fluid und einem Oxidationsstoff besteht, in elektrische Energie sein. Beim Reihen-Hybridfahrzeug kann der Antriebsmotor auf die gleiche Weise wie beim reinen Elektrofahrzeug sowohl von Leistung, die vom Akkumulator abgegeben wird, als auch von Leistung von der zweiten Leistungsquelle angetrieben werden, oder alternativ kann die Leistung von der zweiten Leistungsquelle dazu verwendet werden, anstatt Antriebsleistung zu liefern, oder gleichzeitig damit, den Akkumulator aufzuladen. Anders ausgedrückt, die zweite Leistungsquelle wird nur dann verwendet, wenn beispielsweise die Leistung vom Akkumulator zum Antreiben des Motors nicht ausreicht, um das erforderliche Drehmoment zu erzielen, oder wenn der Ladezustand (SOC, "state of charge") des Akkumulators unter ein bestimmtes Niveau abfällt. Infolgedessen gibt ein Reihen-Hybridfahrzeug auch weniger Abgas als ein herkömmliches Brennkraftmaschinen-Fahrzeug ab und kann sogar keine Abgasemissionen aufweisen, wenn die zweite Leistungsquelle Solarzellen oder Brennstoffzellen verwendet. Wenn die zweite Leistungsquelle als elektrische Hauptleistungsquelle für den Motor verwendet wird und der Akkumulator als elektrische Hilfsleistungsquelle verwendet wird, kann eine Änderung des Ladezustands des Akkumulators unterdrückt werden, da der Akkumulator nur den Fehlbetrag zur Verfügung stellt oder den Überschuß der zweiten Leistungsquelle erhält. Des weiteren kann der Akkumulator durch den Ausgang der zweiten Leistungsquelle aufgeladen werden, wenn der Ladezustand des Akkumulators ein bestimmtes Niveau erreicht, so daß die Häufigkeit des Wiederaufladens des Akkumulators durch eine externe Leistungsquelle auch geringer als bei einem reinen Elektrofahrzeug ist.
Fig. 8 zeigt ein Reihen-Hybridfahrzeug, das einen brennkraftmaschinenbetriebenen Generator als die zweite Leistungsquelle und eine Batterie als den Akkumulator aufweist. Diese Zeichnung zeigt die in der japanischen Patentveröffentlichungsschrift Nr. Hei 6-245317 offenbarte Erfindung mit einigen Modifikationen. Die Drehwelle eines Wechselstrommotors 10 ist über ein Differentialgetriebe 12 oder dergleichen mechanisch mit Antriebsrädern 14 verbunden.
Während einer angetriebenen Fahrt erhält der Wechselstrommotor 10 über einen Leistungswandler 16 Antriebsleistung von einer Batterie 18 und wandelt beim Bremsen Bremsenergie in Elektrizität um, die er über den Leistungswandler 16 an die Batterie 18 liefert. Der Leistungswandler 16 enthält Schaltungen, die sowohl eine Wechselrichterfunktion zum Wandeln der Abgabeleistung der Batterie 18 von Gleichstrom in Wechselstrom als auch eine Gleichrichterfunktion zum Wandeln einer Leistung vom Motor 10 von Wechselstrom in Gleichstrom zur Verfügung stellen, und enthält vorzugsweise auch einige Steuerschaltungen zum Ansteuern des Inverters. Wenn das Fahrpedal oder das Bremspedal vom Fahrer des Fahrzeugs niedergedrückt wird, steuert eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 den Betrieb des Leistungswandlers 16 bezüglich der durch einen Drehungssensor 22 erfaßten Drehgeschwindigkeit des Motors 10, so daß das Ausgabedrehmoment des Motors 10 dem Pedalwinkel entspricht.
Die Batterie 18 ist über einen Leistungswandler 26, der mindestens eine Gleichrichterfunktion besitzt, mit einem Generator 24 elektrisch verbunden, der von einer Brennkraftmaschine 28 angetrieben wird. Die von dem Generator 24 erzeugte Leistung wird durch den Leistungswandler 26 von Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt und wird entweder zum Antreiben des Motors 10 oder zum Wiederaufladen der Batterie 18 verwendet. Somit kann die Batterie 18 kleiner als die in einem reinen Elektrofahrzeug verwendete sein, und die Häufigkeit des Wiederaufladens der Batterie 18 durch eine externe Leistungsquelle ist dann geringer als bei einem reinen Elektrofahrzeug. Wenn beispielsweise die Batterie 18 für den Motor 10 keine ausreichende Leistung zur Verfügung stellen kann, oder wenn sich der Ladezustand der Batterie 18 gemäß der Erfassung durch den Ladezustandsensor bzw. SOC-Sensor 32 auf einem bestimmten Niveau befindet, liefert die ECU 20 ein Startsignal an einen Starter 30 zum Starten der Brennkraftmaschine 28. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 28 steuert die ECU 20 den Generator 24 so, daß die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 28, die durch einen Drehungssensor 34 erfaßt wird, nicht rasch oder wesentlich variiert; anders ausgedrückt, die Brennkraftmaschine 28 wird so gesteuert, daß Emissionen und Kraftstoffverbrauch sogar unter diejenigen eines herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Fahrzeugs gesenkt werden, das einen ähnlichen Leistungsbetrag erzeugt. Gleichzeitig steuert die ECU 20 die vom Generator 24 erzeugte Leistung oder die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 28, so daß der Ladezustand der Batterie 18 gemäß der Erfassung durch den SOC-Sensor 32 in einem vorgeschriebenen Bereich gehalten wird, weshalb der Ladezustand der Batterie 18 weniger Änderungen aufweist als derjenige in einem reinen Elektrofahrzeug. Dadurch, daß der Ladezustand innerhalb eines angestrebten Bereichs gehalten wird und jegliche Änderungen des Ladezustands gering gehalten werden, kann die Häufigkeit des Wiederaufladens der Batterie 18 durch eine externe Leistungsquelle verringert und die Lebensdauer der Batterie 18 verlängert werden.
Hybridfahrzeuge umfassen auch einen Typ, der als PSHV (Parallel-Reihen-Hybridfahrzeug) bezeichnet wird. Das PSHV ist eine Kombination aus Parallel-Hybridfahrzeug (PHV) und Reihen-Hybridfahrzeug (SHV) und kann je nach der Art der Kombination der beiden weiterhin in einige Untertypen unterteilt werden. Ein umschaltbares PSHV hat eine Funktion des Umschaltens der Systemstruktur von einer PHV-Struktur zu einer SHV-Hybridfahrzeug-Struktur und umgekehrt durch Ändern der Verbindung zwischen seinen Bauteilen, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Fig. 9 zeigt die in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. Hei 2-7702 offenbarte Erfindung mit einigen Modifikationen und verwendet die gleichen Bezugszeichen wie die in Fig. 8 verwendeten für den Vergleich mit dem obenstehend beschriebenen Reihen-Hybridfahrzeug.
Das umschaltbare PSHV kann durch Modifizieren des in Fig. 8 gezeigten Reihen-Hybridfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden, insbesondere durch Modifizieren der mechanischen Verbindung derart, daß die Drehwelle des Generators 24 mit derjenigen des Motors 10 über eine Kupplung 36 verbunden ist, und durch Modifizieren der Steuersequenz derart, daß die Kupplung 36 gemäß einem Modusbefehl durch die ECU 20 gesteuert wird. Beispielsweise wenn ein PHV-Modusbefehl von einer Schalttafel oder dergleichen gegeben wird, steuert die ECU 20 die Kupplung 36 an, die Drehwelle des Generators 24 mit der Drehwelle des Motors 10 zu koppeln bzw. zu verbinden und somit eine Bauteileverbindung zur Verfügung zu stellen, die einem Parallel-Hybridfahrzeug gleichwertig ist und die gleichen Vorteile wie dieses zur Verfügung stellt, da der Motor 10 und der Generator 24 als Generator bzw. als Motor betrieben werden können. Wenn ein Reihen-Hybridfahrzeug-Modusbefehl gegeben wird, steuert die ECU 20 die Kupplung 36 an, die Kopplung bzw. Verbindung zwischen der Drehwelle des Generators 24 und derjenigen des Motors 10 zu lösen, wodurch eine Bauteileverbindung wiederhergestellt wird, die einem Reihen-Hybridfahrzeug gleichwertig ist. Im wesentlichen ist das umschaltbare PSHV von Fig. 9 ein System, das ein hohes Maß an Flexibilität und Einsetzbarkeit besitzt, da das Fahrzeug je nach Fahrerwunsch entweder im PHV-Modus oder im SHV-Modus betrieben werden kann.
Das umschaltbare PSHV von Fig. 9 weist jedoch den Nachteil auf, daß die Betätigung der Kupplung zum Umschalten vom SHV-Modus zum PHV-Modus nicht durchgeführt werden kann, wenn das Fahrzeug sich nicht bewegt oder seine Geschwindigkeit niedrig ist. Beim Fahren im SHV- Modus ist die Last auf die Brennkraftmaschine 28 im wesentlichen nur der Generator 24, während im PHV-Modus die Last auf die Brennkraftmaschine 28 den Mechanismus von der Kupplung 36 zu den Antriebsrädern 14 über den Motor 10 umfaßt. Daher nimmt beim Umschalten vom SHV- Modus zum PHV-Modus die Last auf die Brennkraftmaschine 28 augenblicklich zu, und diese abrupte Zunahme der Last kann dazu führen, daß die Brennkraftmaschine 28 abgewürgt wird, insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine 28 im Leerlauf oder mit geringer Drehzahl läuft, wie etwa wenn das Fahrzeug steht oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, d. h. die Brennkraftmaschine 28 kann eine solche augenblickliche Zunahme der Last nicht verkraften. Um ein Abwürgen der Brennkraftmaschine 28 zu verhindern, muß ein Umschalten vom SHV-Modus zum PHV- Modus, d. h. Einkuppeln der Kupplung 36, unter derartigen Bedingungen verhindert werden.
Dieser Nachteil verursacht einen Engpaß beim Ausdehnen des Zeitraums, in dem das Fahrzeug mit dem höheren Wirksamkeitsgrad an Leistungsübertragung arbeiten kann, der durch den PHV-Modus zur Verfügung gestellt wird. Der Unterschied im Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung beruht darauf, daß im SHV-Modus das Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine 28 zuerst durch den Generator 24 in elektrische Energie umgewandelt wird (Leistungsumwandlung mechanisch-zu-elektrisch), und die elektrische Energie daraufhin durch den Motor 10 in Drehmoment umgewandelt wird (Leistungsumwandlung elektrisch-zu-mechanisch). Da bei jeder Leistungsartumwandlung ein Verlust auftritt, ist der Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung von der Brennkraftmaschine 28 auf die Antriebsräder 14 nicht sehr gut. Andererseits wird im PHV-Modus das Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine an die Antriebsräder geliefert, ohne daß irgendwelche Leistungsartumwandlungen vorgenommen werden, so daß der Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung von der Brennkraftmaschine auf die Antriebsräder wesentlich höher als derjenige für den SHV-Modus ist. Dieser Vorteil des PHV- Modus ist gemäß der obenstehenden Beschreibung darauf beschränkt, wenn das Fahrzeug mit einer mittelhohen oder hohen Geschwindigkeit fährt, weshalb der PHV-Modus einen beschränkten Betriebsbereich hat. Anders ausgedrückt, der durchschnittliche Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung über eine Anzahl von Zeiträumen ab dem Fahrzeugstart (Schlüsselschalter EIN) bis zum Abstellen des Fahrzeugs (Schlüsselschalter AUS) ist gering, da der Betriebszeitraum im PHV-Modus begrenzt ist.
Die Schrift EP-A-0 136 055 legt ein Steuerverfahren und ein Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 10 offen. Das Antriebssystem ist hierbei in einem umschaltbaren PSHV-Modus betreibbar.

Abriß der Erfindung

Eine erste Aufgabe der Erfindung ist es, ein PSHV zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, seinen Akkumulator selbst dann wieder aufzuladen, wenn das Fahrzeug steht, und mechanische Leistung von einer Brennkraftmaschine selbst dann an ein Antriebsrad zu liefern, wenn das Fahrzeug steht oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt. Eine zweite Aufgabe der Erfindung ist es, ein. PSHV auf der Grundlage der Lösung der ersten Aufgabe zur Verfügung zu stellen, das die Vorteile eines Reihen- Hybridfahrzeugs aufweist, das in der Lage ist, den Ladezustand seines Akkumulator auf geeignete Weise zu steuern, um so die Lebensdauer des Akkumulators zu verlängern und die Häufigkeit des Wiederaufladens zu verringern, wie auch die Vorteile eines Parallel-Hybridfahrzeugs, das unabhängig von der Geschwindigkeit des PSHV einen hohen Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung besitzt. Diese Aufgaben werden durch Modifizieren der mechanischen Verbindungen zwischen der Brennkraftmaschine und weiteren Bauteilen gelöst.
Eine dritte Aufgabe der Erfindung ist es, die erste und die und zweite Aufgabe mittels eines unabhängigen Mechanismus zur Verfügung zu stellen, der keine externe Steuerung erfordert. Diese Aufgabe wird durch die Verwendung eines Drehmomentverteilermechanismus gelöst, der mit einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Eine vierte Aufgabe der Erfindung ist es, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionsniveaus der Brennkraftmaschine zu senken, eine genauere Steuerung des Ladezustands des Akkumulators zu Verfügung zu stellen, und das Fahrgefühl zu verbessern. Diese Aufgabe kann ebenfalls durch Verwendung des Drehmomentverteilermechanismus gelöst werden.
Eine fünfte Aufgabe der Erfindung ist es, die mechanische Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und weiteren Bauteilen durch relativ einfache Mittel modifizierbar zu machen. Eine sechste Aufgabe der Erfindung ist es, das Fahrzeugantriebssystem von jeglichen Lasten zu befreien, wie etwa einer Brennkraftmaschine und mit der Brennkraftmaschine in Beziehung stehender Teile, selbst wenn das Fahrzeug mit abgestellter Brennkraftmaschine gefahren wird. Diese fünfte und sechste Aufgabe können dadurch gelöst werden, daß ein Sperr-und-Lösemechanismus wie etwa eine Kupplung zur Verfügung gestellt wird.
Eine siebte Aufgabe der Erfindung ist es, in der Lage zu sein, eine jegliche Welle an einer freien Drehung zu hindern, und zwar unabhängig vom Zustand des Sperr-und- Lösemechanismus. Diese Aufgabe kann dadurch gelöst werden, daß ein Bremsmechanismus wie etwa eine mechanische Bremse zur Verfügung gestellt wird.
Eine achte Aufgabe der Erfindung ist es, eine längere Lebensdauer und geringere Kosten zur Verfügung zu stellen, indem jeglicher merkliche Schlupf oder dergleichen des Sperr-und-Lösemechanismus sowie des Bremsmechanismus verringert wird. Diese Aufgabe kann durch Steuern der Drehgeschwindigkeit des Motors gelöst werden.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein Steuerverfahren gemäß Anspruch 1.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung ist ein Hybridfahrzeug gemäß Anspruch 10.
Der SHV-Modus steht hierbei für einen Modus, in dem das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment nicht auf das Antriebsrad, sondern auf die erste dynamoelektrische Maschine verteilt wird. Genauer gesagt wird in diesem Modus nach dem mechanischen Trennen der Brennkraftmaschine und der ersten dynamoelektrischen Maschine von der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad das durch Betreiben der zweiten dynamoelektrischen Maschine als Motor erzielte Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet, und falls nötig, wird die erste dynamoelektrische Maschine als ein von der Brennkraftmaschine angetriebener Generator betrieben. Somit werden im SHV-Modus die elektrischen Verbindungen und die mechanischen Verbindungen zwischen den im Fahrzeug eingebauten Bauteilen gleichwertig mit denjenigen eines Reihen- Hybridfahrzeugs, und die im Fahrzeug eingebauten Bauteile (außer Bauteilen, die mit Modusumschaltung in Zusammenhang stehen) können auf die gleiche Weise gesteuert werden wie diejenigen für ein Reihen-Hybridfahrzeug. Auf die gleiche Weise wie bei einem herkömmlichen Reihen- Hybridfahrzeug kann im SHV-Modus der Ladezustand des Akkumulators präzise gesteuert werden. Daher können die Lebensdauer des Akkumulators verlängert und der Kraftstoffverbrauch und Emissionen gesenkt werden.
Im kontinuierlichen PSHV-Modus wird das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment auf das Antriebsrad und die erste dynamoelektrische Maschine verteilt. Genauer gesagt, in diesem Modus wird nach dem mechanischen Verbinden der Brennkraftmaschine und der ersten dynamoelektrischen Maschine mit der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment in mechanischer Form zum Antreiben des Fahrzeug verwendet, und falls nötig, wird die erste dynamoelektrische Maschine als ein von der Brennkraftmaschine angetriebener Generator betrieben, und die zweite dynamoelektrische Maschine entweder als Motor oder als Generator betrieben. Daher sind im kontinuierlichen PSHV-Modus elektrische und mechanische Verbindungen, die einem Reihen-Hybridfahrzeug äquivalent, als auch elektrische und mechanische Verbindungen, die einem PHV äquivalent, unter den im Fahrzeug eingebauten Bauteilen vorgesehen, indem diese sich der gleichen Brennkraftmaschine bedienen. Somit unterscheidet sich dieser Aspekt vom umschaltbaren PSHV, bei dem der Steuermodus zwischen SHV-Modus und PHV-Modus umgeschaltet wird; das Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung wendet einen kontinuierlichen PSHV-Modus an, bei dem Verbindungen zum Teil Verbindungen darstellen, die einem PHV äquivalent sind, wobei das Drehmoment der Brennkraftmaschine in mechanischer Form unmittelbar an das Antriebsrad geliefert wird, so daß der Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung von der Brennkraftmaschine auf das Antriebsrad selbst dann verbessert ist, wenn das Fahrzeug steht oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, d. h. unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit. Somit sind Kraftstoffverbrauch und Emissionen gesenkt.
Des weiteren kann die Anwendung des 5HV-Modus und des kontinuierlichen PSHV-Modus entweder vom Fahrer des Fahrzeugs oder auf der Grundlage des Ladezustands des Akkumulators gesteuert werden. Beispielsweise ist es vorzuziehen, die Anwendung des SHV-Modus zu erzwingen, wenn der Ladezustand des Akkumulators unter einem vorgeschriebenen Wert liegt, und eine erzwungene Anwendung des kontinuierlichen PSHV-Modus, wenn dieser den vorgeschriebenen Wert überschreitet. Da der Ladezustand des Akkumulators im SHV-Modus nach dem gleichen Prinzip wie beim Reihen-Hybridfahrzeug gesteuert werden kann, kann der Ladezustand durch Anwendung der erwähnten erzwungenen Modussteuerung in dem angestrebten Bereich gehalten oder in diesen zurückgeführt werden, und die Lebensdauer des Akkumulators kann verlängert werden. Beispiele für die Bauteile für die mechanischen Verbindungen zwischen den im Fahrzeug eingebauten Bauteilen sind: der bevorzugte Drehmomentverteilermechanismus ist ein Differentialgetriebe, der Sperr-und-Lösemechanismus ist eine Kupplung, und der Bremsmechanismus ist eine mechanische Bremse. Der Drehmomentverteilermechanismus weist eine Eingangswelle und eine erste und eine zweite Ausgangswelle auf. Diese Wellen sind mit der Brennkraftmaschine, der ersten dynamoelektrische Maschine bzw. der zweiten dynamoelektrischen Maschine verbunden, um das an der Eingangswelle zur Verfügung gestellte Drehmoment differentiell auf die erste und zweite Ausgangswelle zu verteilen. Insbesondere verteilt der Drehmomentverteilermechanismus das Drehmoment der Brennkraftmaschine differentiell auf die Seite der ersten dynamoelektrischen Maschine sowie die Seite der zweiten dynamoelektrischen Maschine und des Antriebsrads. Der Sperr-und-Lösemechanismus ist zwischen der zweiten Ausgangswelle des Drehmomentverteilermechanismus und der zweiten dynamoelektrischen Maschine vorgesehen, die mit dem Antriebsrad verbunden ist, so daß die mechanische Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad gemäß einem Befehl hergestellt oder gelöst werden kann. Der Bremsmechanismus hält die Drehung der zweiten Ausgangswelle des Drehmomentverteilermechanismus gemäß einem Bremsbefehl an.
Die Anwendung der obenstehend genannten Mechanismen stellt die folgenden Vorteile zur Verfügung.
Erstens: wenn auf einen Steuermodus umgeschaltet wird, in dem die Brennkraftmaschine und die erste dynamoelektrische Maschine nicht benötigt werden, z. B. beim Umschalten vom kontinuierlichen PSHV-Modus auf den SHV-Modus (oder einen weiter unten beschriebenen PEV- Modus), ist es vorzuziehen, einen Befehl zum Trennen der Brennkraftmaschine und der ersten dynamoelektrischen Maschine von der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad an den Sperr-und-Lösemechanismus zu schicken. Somit stellen Bauteile, die sich Drehmomentverteilermechanismus-seitig vom Sperr-und-Lösemechanismus befinden, keine Last auf die zweite dynamoelektrische Maschine oder dergleichen dar, und ein Hybridfahrzeug mit einem guten Wirkungsgrad kann erzielt werden.
Zweitens: wenn anzunehmen ist, daß die zweite Ausgangswelle des Drehmomentverteilermechanismus in einen Freilaufzustand eintritt, z. B. wenn die Brennkraftmaschine und die erste dynamoelektrische Maschine durch den Sperr-und-Lösemechanismus von der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad getrennt sind, kann ein Bremsbefehl an den Bremsmechanismus gesendet werden, die Drehung der zweiten Ausgangswelle des Drehmomentverteilermechanismus anzuhalten. Somit wird die zweite Ausgangswelle des Drehmomentverteilermechanismus daran gehindert, in einen Freilaufzustand einzutreten, wenn der kontinuierliche PSHV-Modus auf den SHV-Modus oder den PEV-Modus umgeschaltet wird.
Drittens: durch Steuern der Drehgeschwindigkeit der ersten dynamoelektrischen Maschine, wenn der Sperr-und- Lösemechanismus oder der Bremsmechanismus betrieben wird, können der Sperr-und-Lösemechanismus und der Bremsmechanismus daran gehindert werden, einen merklichen Schlupf oder eine merkliche Reibung zu verursachen, wodurch ihre Lebensdauer verlängert und somit Kosten verringert werden. Beispielsweise bevor ein Befehl an den Sperr-und- Lösemechanismus gegeben wird, kann die Drehgeschwindigkeit der ersten dynamoelektrischen Maschine gesteuert werden, um die Drehgeschwindigkeit der zweiten Ausgangswelle mit derjenigen der zweiten dynamoelektrischen Maschine zu synchronisieren, so daß die Verursachung eines merklichen Schlupfes oder dergleichen durch den Sperr-und-Lösemechanismus verhindert werden kann. Des weiteren kann nach dem Erteilen eines Befehls an den Sperr-und-Lösemechanismus zum Lösen der mechanischen Verbindung die Drehgeschwindigkeit der ersten dynamoelektrischen Maschine so gesteuert werden, daß die Drehgeschwindigkeit der zweiten Ausgangswelle im wesentlichen auf Null gebracht wird, und ein Bremsbefehl kann an den Bremsmechanismus gegeben werden, wenn die Drehgeschwindigkeit der zweiten Ausgangswelle im wesentlichen Null geworden ist, wodurch die Verursachung eines merklichen Schlupfes oder dergleichen durch den Bremsmechanismus verhindert wird. Die Verhinderung eines merklichen Schlupfes oder einer merklichen Reibung gestattet die Verwendung preisgünstigerer Kupplungen und Bremsen.
Viertens: der Drehmomentverteilermechanismus ist ein Mechanismus zum Verteilen des von der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments auf die erste und die zweite dynamoelektrische Maschine. Daher werden die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine und das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment bei einer Variation der von der ersten dynamoelektrischen Maschine erzeugten elektrischen Leistung entsprechend variiert, was in einer Variation des Drehmoments resultiert, das von der Brennkraftmaschine über den Drehmomentverteilermechanismus an die Seite der zweiten dynamoelektrischen Maschine, d. h. an die Antriebsradseite geliefert wird. Im Ergebnis kann im kontinuierlichen PSHV-Modus durch Betreiben der ersten dynamoelektrischen Maschine als Generator und Steuern der von ihr erzeugten elektrischen Leistung derart, daß das benötigte Drehmoment auf die zweite Ausgangswelle verteilt wird, am Antriebsrad das Drehmoment erzeugt werden, das erforderlich ist, um die Anforderungen für eine Beschleunigung bzw. Verlangsamung zu erfüllen. Wenn das benötigte Drehmoment zu hoch ist, um durch die Brennkraftmaschine alleine geliefert werden zu können, ist es vorzuziehen, die zu erzeugende Variationsleistung so zu unterdrücken, daß die Zunahme der Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine kein signifikantes Niveau erreicht, wodurch verhindert wird, daß sich die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine scharf ändert. Diese Unterdrückung einer Variation der von der Brennkraftmaschine zu erzeugenden Leistung ruft einen Mangel an Drehmoment hervor, jedoch durch Betreiben der zweiten dynamoelektrischen Maschine als Motor kann der Mangel ausgeglichen werden. Somit kann die Brennkraftmaschine mit geringem Kraftstoffverbrauch und geringen Emissionen betrieben werden, und gleichzeitig kann der Bedarf an Beschleunigung bzw. Verzögerung gedeckt werden.
Fünftens: da der Drehmomentverteilermechanismus ein Mechanismus zum differentiellen Verteilen des von der Brennkraftmaschine erzeugten Drehmoments ist, ruft der Betrieb der ersten dynamoelektrischen Maschine als Generator eine entsprechende Gegenkraft an der zweiten Ausgangswelle hervor. Daher kann im kontinuierlichen PSHV- Modus durch Betreiben der ersten dynamoelektrischen Maschine als einem sehr kleinen Leistungsgenerator, beispielsweise wenn keine Beschleunigung erforderlich ist, der Drehmomentverteilermechanismus Drehmoment auf die zweite Ausgangswelle verteilen, um das Kriechmoment zu simulieren, das beispielsweise bei einem herkömmlichen Brennkraftmaschinen-Fahrzeug mit Automatikgetriebe auftritt. Somit kann ein Fahrgefühl verwirklicht werden, das identisch mit dem eines Fahrzeugs mit Automatikgetriebe (AT-Fahrzeug) ist, so daß Fahrer, die mit Fahrzeug mit Automatikgetriebeen vertraut sind, zufriedengestellt sind.
Die Steuermodi für die Erfindung sind nicht nur auf den SHV-Modus und den kontinuierlichen PSHV-Modus beschränkt. Beispielsweise kann ein PEV-Modus verwendet werden, bei dem die Brennkraftmaschine und die erste dynamoelektrische Maschine von der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad getrennt werden können, so daß das durch Betreiben der zweiten dynamoelektrischen Maschine als Motor erzeugte Drehmoment zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, und der Betrieb der Brennkraftmaschine und der ersten dynamoelektrischen Maschine abgestellt werden kann. Im PEV-Modus kann das Fahrzeug mit weniger Geräusch und weniger Umweltbelastung als herkömmliche Brennkraftmaschinen-Fahrzeuge und Hybridfahrzeuge betrieben werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Konfiguration eines PSHV gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine vorläufige Konfiguration eines PSHV als Bezug zeigt.
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das den allgemeinen Betrieb der ECU in der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt.
Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Abfolge zum Umschalten auf kontinuierlichen PSHV-Modus in der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt.
Fig. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Antriebssteuersequenz im kontinuierlichen PSHV-Modus in der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt.
Fig. 6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Abfolge zum Umschalten auf den SHV-Modus in der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt.
Fig. 7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Abfolge zum Umschalten auf den PEV-Modus in der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Konfiguration eines Reihen-Hybridfahrzeugs zeigt.
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das eine herkömmliche Konfiguration eines umschaltbaren PSHV zeigt.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Um die Abweichungen von einem herkömmlichen Reihen- Hybridfahrzeug und einem umschaltbaren PSHV herauszustreichen, werden in der nachfolgenden Beschreibung die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 8 und Fig. 9 verwendet. Die Systemkonfiguration des PSHV soll jedoch durch solchen einschlägigen Stand der Technik nicht eingeschränkt werden. Es ist anzumerken, daß der Fachmann in der Lage ist, die Konfigurationen der nachstehend beschriebenen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf diese Beschreibung und die beigefügte Zeichnung zu modifizieren.
Fig. 1 zeigt die Konfiguration eines PSHV gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Drehmomentverteilermechanismus 38 weist Wellen 38a bis 38c auf. Der Drehmomentverteilermechanismus 38 ist ein Mechanismus, der auf die Eingangswelle 38a aufgebrachtes Drehmoment auf die Ausgangswellen 38b, 38c verteilt. Die Eingangswelle 38a ist mit der Drehwelle einer Brennkraftmaschine 28, die Ausgangswelle 38b mit der Drehwelle eines Generators 24, und die Ausgangswelle 38c mit der Drehwelle eines Motors 10 verbunden. Somit wird bei dem PSHV der Fig. 1 das Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine 28 mittels des Drehmomentverteilermechanismus 38 auf die Seite von Generator 24 und Antriebsrädern 14 verteilt, so daß der Ausgang der Brennkraftmaschine 28 selbst dann auf die Antriebsräder 14 übertragen werden kann, wenn das Fahrzeug steht oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt. Hierdurch soll dem obenstehend beschriebenen Nachteil des in Fig. 9 gezeigten umschaltbaren PSHV abgeholfen werden, bei dem der Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung niedrig ist, weil die Kupplung 36 nicht in Eingriff gebracht werden kann, wenn das Fahrzeug steht oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt. Das PSHV von Fig. 1 kann einen guten Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung im wesentlichen bei jeder Geschwindigkeit bzw. Drehzahl zur Verfügung stellen. Der Drehmomentverteilermechanismus 38 ist vorzugsweise ein Differentialverteilungsmechanismus wie etwa ein Differentialgetriebe, welches das Drehmoment der Ausgangswelle 38c als das Drehmoment der Ausgangswelle 38b variiert.
Der Drehmomentverteilermechanismus 38 ist ein erster kennzeichnender Bestandteil des PSHV von Fig. 1. Indem dieser Drehmomentverteilermechanismus 38 vorgesehen wird, werden jedoch zusätzliche Nachteile für die Steuerung des SOC-Bereichs und die Lebensdauer der Batterie 18 hervorgerufen. Genauer gesagt, in einem Modus, in dem das Ausgabedrehmoment der Brennkraftmaschine 28 gemäß der Darstellung in Fig. 2 ständig über den Drehmomentverteilermechanismus 38 auf die Antriebsräder 14 übertragen wird (zur Unterscheidung vom umschaltbaren PSHV im nachfolgenden als kontinuierliches PSHV bezeichnet), muß sich die Brennkraftmaschine 28 bei stehendem Fahrzeug im Leerlauf befinden, um zu verhindern, daß die Leistung auf die Antriebsräder 14 übertragen wird, und der Generator 24 muß abgestellt werden. Anders ausgedrückt, wenn das Fahrzeug nicht fährt, kann in Fig. 2 die Batterie 18 durch die erzeugte Energie des Generators 24 nicht wieder aufgeladen werden, und es ist schwierig, den Ladezustand der Batterie 18 innerhalb eines angestrebten Bereichs zu halten. Im Gegensatz dazu sind bei dem Reihen-Hybridfahrzeug von Fig. 8 und dem umschaltbaren PSHV von Fig. 9 die Brennkraftmaschine 28 und die Antriebsräder 14 entweder nicht mechanisch verbunden, oder die mechanische Verbindung zwischen ihnen kann gelöst werden und somit die Batterie 18 durch die vom Generator 24 erzeugte Leistung selbst bei stehendem Fahrzeug wieder aufgeladen werden. Dieser Nachteil des kontinuierlichen PSHV von Fig. 2 konnte nicht außer acht gelassen werden. Wenn des weiteren das kontinuierlichen PSHV von Fig. 2 bei abgestellter Brennkraftmaschine 28 angetrieben wird, stellen der Drehmomentverteilermechanismus 38, der Generator 24 und die Brennkraftmaschine 28 Lasten auf den Motor 10 dar, was einen niedrigen Wirkungsgrad zur Folge hat.
Ein zweiter kennzeichnender Bestandteil des PSHV von Fig. 1 ist die Kupplung 36, die zwischen der Ausgangswelle 38c des Drehmomentverteilermechanismus 38 und der Drehwelle des Motors 10 vorgesehen ist und von einer ECU 20 gesteuert wird. Wenn die Ausgangswelle 38c und die Drehwelle des Motors 10 durch die Kupplung 36 miteinander verbunden sind, tritt das PSHV von Fig. 1 in einen Verbindungszustand unter seinen Bauteilen ein, der dem kontinuierlichen PSHV von Fig. 2 (kontinuierlicher PSHV- Modus) ähnlich ist. Wenn die Verbindung zwischen der Ausgangswelle 38c und der Drehwelle des Motors 10 durch die Kupplung 36 gelöst ist, tritt das PSHV von Fig. 1 in den Verbindungszustand unter seinen Bauteilen ein, der dem Reihen-Hybridfahrzeug von Fig. 8 (SHV-Modus) ähnlich ist. Somit kann das PSHV von Fig. 1 durch Ansteuern der Kupplung 36 aus dem kontinuierlichen PSHV-Modus in den SHV- Modus umgeschaltet werden, und umgekehrt. Insbesondere da im SHV-Modus die Brennkraftmaschine 28, der Generator 24 und der Drehmomentverteilermechanismus 38 vom Motor 10 und den Antriebsräder 14 getrennt werden können, kann die Batterie 18 selbst bei stehendem Fahrzeug durch die erzeugte Leistung vom Generator 24 wieder aufgeladen werden. Des weiteren kann das Fahrzeug bei abgestellter Brennkraftmaschine 28 gefahren werden, ohne daß eine zusätzliche Last auf den Motor 10 aufgebracht wird. Anders ausgedrückt, da ein Umschalten zwischen dem kontinuierlichen PSHV-Modus und dem SHV-Modus möglich ist, kann das PSHV von Fig. 1 die Vorteile sowohl des kontinuierlichen PSHV, wie etwa einen hohen Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung bei allen Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen, als auch des Reihen-Hybridfahrzeugs, wie etwa eine gute Steuerfähigkeit des Ladezustands und einen höheren Wirkungsgrad bei abgestellter Brennkraftmaschine 28, verwirklichen.
Ein drittes kennzeichnendes Bauteil des PSHV von Fig. 1 ist ein Bremsmechanismus (z. B. eine mechanische Bremse) 40, der zwischen der Ausgangswelle 38c des Drehmomentverteilermechanismus 38 und der Kupplung 36 vorgesehen ist. Insbesondere wenn die Kupplung 36 ausrückt, z. B. um vom kontinuierlichen PSHV-Modus auf den SHV-Modus umzuschalten, tritt die Ausgangswelle 38c in einen Freilaufzustand ein, und der Bremsmechanismus 40 hält die Ausgangswelle 38c gemäß einem Befehl von der ECU 20 an, um jeglichen Freilauf zu minimieren.
Ein vierter kennzeichnender Bestandteil des PSHV von Fig. 1 ist die ECU 20, welche auf die vom Fahrer des Fahrzeugs gegebenen Modusbefehle, Schlüsselschalter-, Fahrpedal-, Brems-, Gangschaltsignale oder dergleichen anspricht, die Ausgänge von Drehungssensoren 22, 34, 42, 44 und SOC-Sensor 32 überwacht, und die Kupplung 36 und den Bremsmechanismus 40 zusätzlich zu Leistungsbauteilen wie Leistungswandlern 16, 26, Brennkraftmaschine 28, Starter 30 und Generator 24 ansteuert. Insbesondere sind verschiedene Vorteile des PSHV von Fig. 1 nicht nur durch die Anordnung der jeweiligen Bauteile verwirklicht, sondern auch durch die von der ECU 20 durchgeführten Steuerprozeduren. Diese Vorteile können mit geringem Aufwand erzielt werden. Die Drehungssensoren 42, 44 erfassen die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 38b bzw. 38c.
Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs der ECU 20 in dem PSHV von Fig. 1. Zunächst ist anzumerken, daß der Betrieb der ECU 20 gemäß einem Fahrmodus umgeschaltet werden kann, der durch den Fahrer des Fahrzeugs oder ein weiteres Steuerorgan eingestellt wird. Zusätzlich zu dem obenstehend beschriebenen kontinuierlichen PSHV-Modus und SHV-Modus könnte der Fahrmodus noch einen PEV-Modus beinhalten, in dem die Fahrzeugantriebsleistung bei abgestellter Brennkraftmaschine 28 nur vom Motor 10 erzeugt wird. Im PEV-Modus sind die Fahrbedingungen die gleichen wie für ein PEV. Insbesondere kann das Fahrzeug ohne Geräusch und Emissionen von der Brennkraftmaschine 28 gefahren werden. Daher ist der PEV-Modus in einer nächtlichen Wohngegend, einem Schulenviertel oder einer bestimmten geschützten Umwelt geeignet, in der eine ruhige Umgebung erforderlich ist, oder im Zentrum einer übervölkerten Großstadt mit schweren Luftverschmutzungsproblemen. Der PEV-Modus ist auch für Fahrer geeignet, die sich aus einem anderen Grund dafür entscheiden, die Brennkraftmaschine 28 so wenig wie möglich zu betreiben. Da gemäß der obenstehenden Beschreibung die mechanische Verbindung durch die Kupplung 36 im PEV-Modus gelöst ist, stellen die Brennkraftmaschine 28, der Generator 24 und der Drehmomentverteilermechanismus 38 keine Last auf den Motor 10 dar, wodurch verhindert wird, daß solche Lasten den Wirkungsgrad absenken.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, führt die ECU 20 eine vorgeschriebene Initialisierung (102) durch, wenn der Schlüsselschalter durch den Fahrer des Fahrzeugs (100) eingeschaltet wird. Die Initialisierung beinhaltet den Arbeitsschritt, ein Signal an die Kupplung 36 zu geben, die Verbindung zwischen dem Motor 10 und dem Drehmomentverteilermechanismus 38 zu lösen, und den Arbeitsschritt, gleichzeitig ein Signal an den Bremsmechanismus 40 zu geben, die Drehung der Ausgangswelle 38c anzuhalten. Somit sind die Brennkraftmaschine 28 und der Generator 24 mechanisch vom Motor 10 getrennt, wodurch ein verbundener Zustand zur Verfügung gestellt wird, der eine Fahrt im PEV-Modus und im SHV-Modus gestattet. Daraufhin beginnt die ECU 20, eine Schaltung mit Elektrizität zu versorgen, mit der Steuerung des Motors 10 in Zusammenhang steht (104).
Der darauffolgende Betrieb der ECU 20 variiert je nachdem, welcher Modus vom Fahrer des Fahrzeugs ausgewählt wird. Wenn der PEV-Modus gewählt wird (106), steuert die ECU 20 die Bauteile für den PEV-Modus (108) an. Die Steuerung des PEV-Modus beinhaltet die Erfassung der Beschleunigung bzw. Verlangsamung, die im Hinblick auf den Fahrpedal- bzw. Bremspedalwinkel von dem Fahrzeug verlangt wird, die Bestimmung des Drehmoments, das erforderlich ist, um die verlangte Beschleunigung bzw. Verlangsamung zur Verfügung zu stellen, die Erfassung der Drehgeschwindigkeit des Motors 10 durch den Drehungssensor 22, und die Steuerung der Leistungsumwandlung durch den Leistungswandler 16 mit Bezug auf die erfaßte Drehgeschwindigkeit, um das erforderliche Drehmoment zur Verfügung zu stellen. Im PEV-Modus (und SHV-Modus) wird die Batterie 18 nicht aufgeladen, außer mittels einer externen Leistungsquelle und Regenerierung durch den Motor 10. Demzufolge wird dem Fahrer des Fahrzeugs im PEV-Modus je nach Notwendigkeit ein Alarm ausgegeben, um es anzuzeigen, wenn der Ladezustand der Batterie 18 niedrig ist (112). Die Bedingung für die Ausgabe des Alarms ist es, daß der durch den SOC-Sensor 32 erfaßte SOC-Wert der Batterie 18 unter einem vorgeschriebenen Schwellwert B liegt (110). Der Alarm kann durch eine Lampe oder einen Ton gegeben werden. Die ECU 20 fährt mit der PEV-Modussteuerung fort, bis der Schlüsselschalter vom Fahrer des Fahrzeugs abgeschaltet wird (114) oder ein Befehl zum Umschalten vom PEV-Modus auf einen anderen Modus gegeben wird (116). Die ECU 20 unterbricht die Zuführung von Elektrizität zum Motor 10, wenn der Schlüsselschalter abgeschaltet wird (118). Beim Umschalten vom PEV-Modus auf einen anderen Modus geht der Vorgang auf die gleiche Weise zu Schritt 120 über, wie wenn in Schritt 106 ein anderer Modus als der PEV-Modus gewählt wird.
Im PEV-Modus und im SHV-Modus (weiter unten beschrieben) kann ein Überladen der Batterie 18 unter Verwendung des mechanischen Verlustes der Brennkraftmaschine 28, des Generators 24 und des Drehmomentverteilermechanismus 38 verhindert werden. Beispielsweise wenn die Batterie 18 voll oder fast voll aufgeladen ist und nicht genügend Kapazität zum Aufnehmen der regenerierten Energie besitzt, die durch den Leistungswandler 16 geliefert wird, werden der Motor 10 und der Drehmomentverteilermechanismus 38 zeitweilig durch die Kupplung 36 verbunden, und regeneratives Bremsen wird vom Motor 10 durchgeführt. Die durch den Motor 10 regenerierte Bremsenergie wird aufgrund der mechanischen Verluste der Brennkraftmaschine 28, des Generators 24 und des Drehmomentverteilermechanismus 38 aufgebraucht. Im Ergebnis kann regeneratives Bremsen durchgeführt werden, ohne daß die Batterie 18 überladen oder auf ein ähnliches Niveau aufgeladen wird. Modifikationen, die nötig sind, um diese zeitweilige Verbindungssteuerung und erzwungenen Energieverbrauch herzustellen, sind für den Fachmann aus der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung offensichtlich. Der Vorgang zum Einrücken der Kupplung 36 ist in den Schritten 130 und 140 beschrieben.
Wenn der Fahrer des Fahrzeugs einen anderen Modus als den PEV-Modus wählt (106, 116), beginnt die ECU 20, ein Generatorsteuersystem und ein im Leistungswandler 26 eingebautes Leistungssystem mit Elektrizität zu versorgen, um die Steuerung des Generators 24 und der Brennkraftmaschine 28 einzuleiten (120). Die ECU 20 gibt daraufhin ein Signal beispielsweise an den Starter 30 zum Starten der Brennkraftmaschine 28 (122) und stellt den Generator 24 auf den Generatormodus ein (124). Generatormodus bedeutet, daß der Generator 24 gesteuert wird, um die erzeugte Energie auf einen vorgeschriebenen Sollwert einzustellen. Der Generator 24 besitzt auch einen Drehzahlsteuermodus, in dem der Generator 24 durch die ECU 20 gesteuert ist, so daß die durch den Drehungssensor 44 erfaßte Drehgeschwindigkeit einen vorgeschriebenen Sollwert erreicht. In dem PSHV von Fig. 1 wird die Brennkraftmaschine 28 durch den Starter 30 gestartet, jedoch kann auch der Generator 24 als Starter verwendet werden, da er als Motor betreibbar ist.
Nach dem Einstellen des Generators 24 auf Generatormodus bestimmt die ECU 20, ob der Ladezustand der Batterie 18 gemäß der Erfassung durch den SOC-Sensor 32 über einem vorgeschriebenen Schwellwert A liegt (126). Der Schwellwert A ist auf einen Wert eingestellt, der um ein geringes über dem Minimalwert liegt, der erforderlich ist, um die Lebensdauer der Batterie 18 zu verlängern. Wenn der Ladezustand über dem Schwellwert A liegt, erzwingt die ECU 20 den kontinuierlichen PSHV-Modus (130) und steuert die Bauteile so, daß das Fahrzeug im kontinuierlichen PSHV-Modus angetrieben wird (kontinuierliche PSHV-Modussteuerung: 132). Wenn der Ladezustand hingegen gleich dem oder geringer als der Schwellwert A ist, erzwingt die ECU 20 den SHV-Modus (140) und steuert die Bauteile so, daß das Fahrzeug im SHV-Modus angetrieben wird (SHV-Modussteuerung: 142). Die ECU 20 wiederholt, Schritt 126 und darauffolgende Prozeduren, außer wenn der Schlüsselschalter ausgeschaltet oder der PEV-Modus gewählt wird.
Beispielsweise wenn der Ladezustand anfänglich über dem Schwellwert A liegt, tritt die ECU 20 in den kontinuierlichen PSHV-Modus ein (130, 132), und wenn der Motor 10 in diesem Zustand während einer bestimmten Zeitdauer mit einer hohen Last betrieben wird oder das Fahrzeug über eine längere Zeitdauer mit laufendem Motor 10 stehengelassen wird, sinkt der Ladezustand der Batterie 18 infolge der Entladung ab, wodurch ein Zustand entsteht, in dem SOC S A. Als Reaktion darauf schaltet die ECU 20 auf den SHV-Modus um (140, 142). Da die Brennkraftmaschine 28 im SHV-Modus nicht mechanisch mit den Antriebsrädern 14 verbunden ist, kann die Brennkraftmaschine 28 betrieben werden, um den Ladezustand der Batterie 18 unabhängig von der erforderlichen Beschleunigung bzw. Verlangsamung des Fahrzeugs zu erhöhen. Somit kann der Ladezustand der Batterie 18 angehoben werden. Im Ergebnis schaltet die ECU 20 wieder auf den kontinuierlichen PSHV- Modus um, wenn der Ladezustand ein Niveau erreicht, das über dem Schwellwert A liegt (130, 132).
Da der Steuermodus auf der Grundlage des Ladezustands eingestellt wird, so daß der Ausgang der Brennkraftmaschine 28 je nach Erfordernis zum Wiederaufladen der Batterie 18 verwendet wird, kann der Ladezustand der Batterie 18 somit auf geeignete Weise gesteuert werden. Wenn SOC > A und der Modus der kontinuierliche PSHV-Modus ist (128), oder SOC ≤ A und der Modus der SHV-Modus ist (138), können die Schritte 130, 140 entfallen.
Wenn der Schlüsselschalter ausgeschaltet wird (134, 144), führt die ECU 20 die PEV-Modus-Umschaltprozedur (150) durch, falls der letzte Modus der PSHV-Modus war, oder stellt den Generator 34 und die Brennkraftmaschine 28 ab (154), wenn der letzte Modus der SHV-Modus war, und geht dann zum Schritt des Anhaltens des Motors über (118). Wenn der PEV-Modus gewählt ist (136, 146), führt die ECU 20 die PEV-Modus-Umschaltprozedur (148) durch, falls der Modus der PSHV-Modus ist, oder stellt den Generator 34 und die Brennkraftmaschine 28 ab (152), falls der Modus der SHV-Modus ist, und tritt daraufhin in den PEV-Modus ein (108). Somit ist die PEV-Modus-Umschaltprozedur selbst dann erforderlich, wenn der vorausgehende Modus der kontinuierliche PSHV-Modus ist, denn im kontinuierlichen PSHV-Modus ist eine Verbindung durch die Kupplung 36 hergestellt, und Lösen der Kupplung 36 -und Bremssteuerung des Bremsmechanismus 40 sind erforderlich. Wenn hingegen der vorausgehende Modus der SHV-Modus ist, ist es ausreichend, einfach den Generator 34 und die Brennkraftmaschine 28 abzustellen, da die Verbindung der Kupplung 36 bereits im SHV-Modus gelöst wurde, und die Kupplung 36 und der Bremsmechanismus 40 brauchen nicht betätigt zu werden.
Im besonderen ist die bevorzugte kontinuierliche PSHV-Modus-Umschaltprozedur (130) in Fig. 4 gezeigt. Die ECU 20 steuert die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 28 auf Leerlaufniveau, während sie eine Rückmeldung vom Ausgang des Drehungssensors 34 erhält, und beendet gleichzeitig die Leistungserzeugung durch den Generator 24 durch Aufheben der Erregung (200). In diesem Zustand wird die Brennkraftmaschine 28 mit einem Energieverbrauch betrieben, der dem mechanischen Verlust des Generators 24 äquivalent ist. Die ECU 20 löst daraufhin die Ausgangswelle 38c vom Bremsmechanismus 40, um ihre freie Drehung zu gestatten (202). Vor dem Schritt 202 schaltet die ECU 20 jedoch den Modus des Generators 24 aus dem Generatormodus in den Drehzahlsteuermodus (204) und steuert die Drehgeschwindigkeit des Generators 24 mit Bezug auf den Ausgang eines jeden Drehungssensors (206), so daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 38c gemäß der Erfassung durch den Drehungssensor 42 gleich derjenigen des Motors 10 gemäß der Erfassung durch den Drehungssensor 22 wird, nach dem Durchführen von Schritt 202. Nach dem Synchronisieren der Drehung der Ausgangswelle 38c mit derjenigen des Motors 10 stellt die ECU 20 die Verbindung zwischen dem Drehmomentverteilermechanismus 38 und dem Motor 10 unter Verwendung der Kupplung 36 wieder her (208). Somit wird ein Zustand hergestellt, in dem die von der Brennkraftmaschine 28 erzeugte mechanische Leistung durch den Drehmomentverteilermechanismus 38 differentiell auf den Generator 24 und den Motor 10 verteilt wird; anders ausgedrückt, ein Zustand, der dem eines kontinuierlichen PSHV äquivalent ist.
In Fig. 4 verhindert bzw. vermindert die Steuerung der Drehgeschwindigkeit (206) den Betrag von Schlupf, Abrieb, Beschädigung u. dgl. der Kupplung 36. Dies dient auch dazu, die erforderliche Leistungsfähigkeit der Kupplung 36 und die Betätigungsenergie des Stellgliedes für ihre Betätigung zu verringern. Da eine Klauenkupplung verwendet werden kann, sind auch die Fahrzeugkosten verringert. Des weiteren ist diese Steuerung der Drehgeschwindigkeit machbar, weil die Drehgeschwindigkeit des Generators 24 eine Funktion der Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 28 und derjenigen der Ausgangswelle 38c ist und gleichförmig aus der Konfiguration des Drehnomentverteilermechanismus 38 bestimmt werden kann. Anders ausgedrückt, auf den Drehungssensor 42 kann verzichtet werden, weil der Ausgang der Drehungssensoren 34 und 44 zum Berechnen der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 38c verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform können die Drehungssensoren auf jeweiligen Wellen vorgesehen sein, um eine Störungsüberprüfung jeweiliger Drehungssensoren oder dergleichen zu ermöglichen.
Die bevorzugte kontinuierliche PSHV-Modus-Steuerprozedur (132) ist in Fig. 5 gezeigt. Die ECU 20 bestimmt zuerst die Wählhebelposition (300). Wenn der Wählhebel auf P (Park) oder N (Neutral) gestellt ist, unterbricht die ECU 20 die Zufuhr von Elektrizität zum Motor 10 (302). Wenn der Wählhebel in einer Position wie etwa D (Drive) steht, die Antriebsleistung erfordert, versorgt die ECU 20 den Motor 10 mit Elektrizität (304). Der Fall, in dem der Wählhebel auf R (Rückwärts) gestellt ist, ist in der Zeichnung nicht gezeigt, jedoch kann die gleiche Steuerprozedur wie für ein herkömmliches Brennkraftmaschinen-Fahrzeug verwendet werden, oder der Modus kann zeitweilig auf den SHV-Modus umgeschaltet werden, so daß Regenerierung mit Priorität angewendet wird.
Wenn der Wählhebel in einer Position wie etwa D (Drive) steht, die Antriebsleistung erfordert, greift die ECU 20 auch den Fahrpedalwinkel ab (306). Wenn das Fahrpedal gar nicht niedergedrückt ist, steuert die ECU 20 den Generator 24 so, daß ein vorgeschriebener geringer Betrag an Leistung erzeugt wird (308). Diese Leistungserzeugung erzeugt ein Moment, das ausreicht, um an der Ausgangswelle 38c das Kriechmoment in einem Fahrzeug mit Automatikgetriebe zu simulieren. Wenn das Fahrpedal niedergedrückt wird, bestimmt die ECU 20 die erforderliche elektrische Leistungserzeugung des Generators 24 gemäß dem Fahrpedalwinkel und steuert den Leistungswandler 26 gemäß der angestrebten Erzeugung von elektrischer Leistung (310). Die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 28 variiert, um jegliche Unterschiede zwischen der Drehgeschwindigkeit des Generators 24, entsprechend der angestrebten Erzeugung von elektrischer Leistung, und derjenigen des Motors 10 aufzunehmen, wodurch das Drehmoment erhöht wird, das entsprechend dem Fahrpedalwinkel auf die Ausgangswelle 38c verteilt wird. Falls des weiteren die Änderung des Fahrpedalwinkels zu groß ist, als daß das an die Antriebsräder 14 zu liefernde Drehmoment durch die Brennkraftmaschine 28 allein zur Verfügung gestellt werden könnte, oder wenn die Änderung des Fahrpedalwinkels zu groß ist, als daß das zu liefernde Drehmoment durch die Brennkraftmaschine 28 alleine zur Verfügung gestellt werden könnte, weil sich Kraftstoffverbrauch und Emission verschlechtern, steuert die ECU 20 den Leistungswandler 16 an, unter Verwendung des Motors 10 zumindest denjenigen Teil des an den Antriebsrädern 14 erforderlichen Drehmoments auszugleichen, der nicht von der Brennkraftmaschine 28 alleine zur Verfügung gestellt werden kann (312). Somit kann die Beschleunigung bzw. Verlangsamung im Ansprechen auf eine Anforderung durch den Fahrer des Fahrzeugs auf geeignete Weise zur Verfügung gestellt werden. Wenn das Bremspedal zum Anhalten des Fahrzeugs niedergedrückt wird, kann das regenerative Bremsen des Motors 10 auch dazu verwendet werden, die Durchführung der Verlangsamung zu unterstützen. Diese Steuerung kann umgesetzt werden, indem zu der Logikschaltung in Schritt 306 eine Logikschaltung bezüglich eines Hydraulikdrucks des Bremsmechanismus 40 hinzugefügt wird; die hierfür erforderlichen Modifikationen sind für den Durchschnittsfachmann aus der Offenbarung der vorliegenden Erfindung ersichtlich.
Die bevorzugte SHV-Modus-Umschaltprozedur (140) ist in Fig. 6 gezeigt. Die ECU 20 veranlaßt zuerst die Brennkraftmaschine 28 zum Leerlauf und beendet die Energieerzeugung durch den Generator 24 (400), woraufhin sie den Modus des Generators 24 vom Generatormodus auf den Drehzahlsteuermodus umschaltet (402). Daraufhin bezieht sich die ECU 20 auf den Ausgang eines jeden Drehungssensors, um die Drehgeschwindigkeit des Generators 24 so zu steuern, daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 38c gemäß der Erfassung durch den Drehungssensor 42 derjenigen des Motors 10 gemäß der Erfassung durch den Drehungssensor 22 angeglichen wird (404). Nach der Steuerung zum Synchronisieren der Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 38c mit derjenigen des Motors 10 steuert die ECU 20 die Kupplung 36 an, die Verbindung zu lösen (406). Hierdurch werden die Verbindungen unter den jeweiligen Bauteilen, die einem kontinuierlichen PSHV entsprechen, auf die Verbindungen umgeschaltet, die einem Reihen-Hybridfahrzeug entsprechen. Diese Umdrehungssteuerung (404) arbeitet auf die gleiche Weise wie bei der oben erwähnten Umdrehungssteuerung (204) zum Verhindern bzw. Verringern des Betrags eines Schlupfes, eines Abriebs oder einer Beschädigung der Kupplung 36.
Beim Lösen der Verbindung mit Hilfe der Kupplung 36 steuert die ECU 20 auch den Bremsmechanismus 40 an, die Drehung der Ausgangswelle 38c anzuhalten (408), wodurch verhindert wird, daß die Ausgangswelle 38c in den Freilaufzustand eintritt und somit die Brennkraftmaschine 28 in den Schiebebetrieb übergeht. Gleichzeitig verwendet die ECU 20 die Drehgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 28 als Bezug zum Steuern der Drehgeschwindigkeit des Generators 24, so daß die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 38c veringert wird (410). Hierdurch wird der Betrag an Schlupf, Abrieb oder Beschädigung am Bremsmechanismus verringert. Infolgedessen wird die erforderliche Leistungsfähigkeit des Bremsmechanismus 40 verringert, und auch the Betätigungsenergie des Stellglieds für seinen Antrieb wird verringert. Da ein Bremsmechanismus vom Klauentyp für die Kupplung 36 und den Bremsmechanismus 40 verwendet werden kann, können auch die Kosten für das Fahrzeug gesenkt werden. Nach dem Abschluß der genannten Abfolge von Schritten schaltet die ECU 20 den Generator 24 aus dem Drehzahlsteuermodus wieder zurück in den Generatormodus (412).
Die SHV-Modus-Steuerprozedur (142) kann die gleiche wie die für ein herkömmliches Reihen-Hybridfahrzeug verwendete sein. Im SHV-Modus kann der Ladezustand der Batterie 18 bei allen Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen auf die gleiche Weise wie bei einem herkömmlichen Reihen- Hybridfahrzeug gesteuert werden.
Die bevorzugte PEV-Modus-Umschaltprozedur (148, 150) ist wie in der Darstellung von Fig. 7. Die Schritte 500, 502, 504, 506, 508 und 510 in Fig. 7 sind die gleichen wie die Schritte 400, 402, 404, 406, 408 und 410 in Fig. 6. Nach dem Abschluß von Schritt S08 beendet die ECU 20 den Betrieb des Generators 24 und der Brennkraftmaschine 28 (512). Somit wird zum Umschalten aus dem PSHV-Modus in den PEV-Modus oder zum Abstellen des Motors 10 eine Prozedur durchgeführt, die ähnlich derjenigen ist, die zum Umschalten vom PSHV-Modus zum SHV-Modus verwendet wird, wodurch der oben erwähnte Effekt einer Verminderung jeglichen Schlupfes usw. der Kupplung 36 und des Bremsmechanismus 40 erzielt wird.
Wie obenstehend beschrieben wurde, können bei dieser Ausführungsform die Verbindungen unter den jeweiligen, im Fahrzeug eingebauten Bauteilen zwischen Verbindungen umgeschaltet werden, die äquivalent zu einem kontinuierlichen PSHV sind, und Verbindungen, die äquivalent zu einem Reihen-Hybridfahrzeug sind, so daß sie sowohl den Vorteil des Reihen-Hybridfahrzeug, nämlich eine gute Steuerung des Ladezustands der Batterie 18, als auch den Vorteil des ausschließlich kontinuierlichen PSHV von Fig. 2, nämlich einen hohen Wirksamkeitsgrad der Leistungsübertragung bei allen Drehzahlen, verwirklichen kann. Des weiteren können die obenstehenden Vorteile dadurch erzielt werden, daß Bauteile wie die Kupplung 36 und der Bremsmechanismus 40 zu einem herkömmlichen kontinuierlichen PSHV hinzugefügt und die Steuerprozeduren der ECU 20 so modifiziert werden, daß die Entwicklungskosten relativ niedrig sind.
Wenn die Verbindungen unter den jeweiligen Bauteilen die gleichen wie bei einem Reihen-Hybridfahrzeug sind, kann das Fahrzeug auch je nach Anforderung durch den Fahrer des Fahrzeugs als PEV gefahren werden. Wenn hierbei der Drehmomentverteilermechanismus 38 und der Motor 10 mittels der Kupplung 36 verbunden sind, kann regeneratives Bremsen verwendet werden, um ein Überladen der Batterie 18 zu verhindern. Weitere Vorteile beinhalten, daß das zum Hervorbringen eines Kriecheffektes erforderliche Drehmoment durch den Generator 24 erzeugt werden kann. Darüber hinaus können die Brennkraftmaschine 28 und der. Generator 24 gleichzeitig gesteuert werden und der Bremsmechanismus 40 je nach dem Ein- oder Ausrücken der Kupplung 36 angesteuert werden, so daß die genannten Effekte mittels einer Kupplung 36 und eines Bremsmechanismus 40 mit einer geringen Leistungsfähigkeit erzielt werden können, und die Ausgangswelle des Drehmomentverteilermechanismus 38 dennoch gleichzeitig daran gehindert werden kann, in einen Freilaufzustand einzutreten. Des weiteren kann der Modus auch derart gesteuert werden, daß der PSHV-Modus bei einem zu niedrigen Ladezustand der Batterie 18 gemäß der Erfassung durch den SOC-Sensor 32 automatisch auf den SHV-Modus umgeschaltet wird, so daß der Ladezustand der Batterie 18 selbst dann nicht bedeutsam absinkt, wenn das Fahrzeug über einen längeren Zeitraum mit laufender Brennkraftmaschine 28 stehengelassen wird.
Auch wenn vorliegend als bevorzugt angesehene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, sollte es klar sein, daß im Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche verschiedene Modifikationen daran durchgeführt werden können.

Claims

1. Steuerungsverfahren, das in einem Hybridfahrzeug ausgeführt wird, welches mit wenigstens einer Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung zum Erzeugen von Leistung, einer ersten und zweiten dynamoelektrischen Maschine (24, 10), die miteinander elektrisch verbunden sind, jeweils in einem Leistungsübertragungsweg von der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung zu einem Antriebsrad (14) sowie einem mit der ersten und zweiten dynamoelektrischen Maschine (24, 10) elektrisch verbundenen Speicher (18) versehen ist, gekennzeichnet durch:

einen ersten Schritt zum Bestimmen eines zu verwendenden Steuerungsmodus aus einer Vielzahl von Steuerungsmodi umfassend wenigstens einen SHV-Modus und einen kontinuierlichen PSHV-Modus (z. B. 126),

einen zweiten Schritt zum Einstellen des Zustands dieser Komponenten so, daß die elektrischen Verbindungen und die mechanischen Verbindungen zwischen den vorstehend erwähnten Komponenten dem im ersten Schritt bestimmten Steuerungsmodus entsprechen (z. B. 130), und

einen dritten Schritt zum Steuern des Betriebs der vorstehend erwähnten Komponenten entsprechend dem im ersten Schritt bestimmten und im zweiten Schritt eingestellten Steuerungsmodus (z. B. 132),

wobei der SHV-Modus ein Modus ist, in dem nach einer mechanischen Trennung der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung und der ersten dynamoelektrischen Maschine (24) von der zweiten dynamoelektrischen Maschine (10) und dem Antriebsrad (14), die zweite dynamoelektrische Maschine (10) als ein Motor betrieben wird und ein vom Motor erhaltenes Drehmoment für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird, und falls erforderlich die erste dynamoelektrische Maschine (24) als ein von der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung angetriebener Generator betrieben wird, und

wobei der kontinuierliche PSHV-Modus ein Modus ist, in dem die Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung und die erste dynamoelektrische Maschine (24) mit der zweiten dynamoelektrischen Maschine (10) und dem Antriebsrad (14) verbunden sind, so daß ein Teil der mechanischen Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung einem PHV- Kraftübertragungsweg und deren anderer Teil einem SHV-Kraftübertragungsweg zugeführt wird, wobei der PHV-Kraftübertragungsweg ein Kraftübertragungsweg ist, um den Teil der mechanischen Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung dem Antriebsrad (14) zuzuführen und falls erforderlich die zweite dynamoelektrische Maschine (10) gleichzeitig als einen Generator oder Motor zu betreiben, und der SHV-Kraftübertragungsweg ein Kraftübertragungsweg ist, um den anderen Teil der mechanischen Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung der ersten dynamoelektrischen Maschine (24) zuzuführen, um diese falls erforderlich als einen Generator zu betreiben, und die zweite dynamoelektrische Maschine (10) als einen Motor zu betreiben, der wenigstens eine der Entladeleistung des Speichers (18) oder der von der ersten dynamoelektrischen Maschine (10) erzeugten Ausgangsleistung, sofern sie als ein Generator arbeitet, verwendet.

2. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Schritt eine Bestimmung (126) dahingehend beinhaltet, den SHV-Modus zu verwenden, wenn der Ladezustand (SOC) des Speichers unter einem vorgeschriebenen Wert (A) liegt, und den kontinuierlichen PSHV-Modus zu verwenden, wenn der Ladezustand über dem vorgeschriebenen Wert liegt.

3. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1, wobei das Hybridfahrzeug ferner versehen ist mit:

einem Drehmomentverteilermechanismus (38), der eine Eingangswelle (38a) und eine erste und zweite Ausgangswelle (38b, 38c) aufweist und das auf die Eingangswelle aufgebrachte Drehmoment in Differentialweise auf die erste und zweite Ausgangswelle verteilt, wobei die Eingangswelle und die erste und zweite Ausgangswelle mit der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, der ersten dynamoelektrischen Maschine bzw. einem Sperr-und-Lösemechanismus verbunden sind, und

dem Sperr-und-Lösemechanismus (36), der entsprechend einem Befehl die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und die erste dynamoelektrische Maschine mit der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad mechanisch verbindet oder die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und die erste dynamoelektrische Maschine von der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad mechanisch trennt.

4. Steuerungsverfahren nach Anspruch 3, wobei der zweite Schritt umfaßt: einen Schritt (z. B. 206) zum Versorgen des Sperr-und- Lösemechanismus mit dem Befehl entsprechend dem im ersten Schritt bestimmten Steuerungsmodus, und einen Schritt (z. B. 204) zum Steuern der Drehzahl der ersten dynamoelektrischen Maschine vor der Versorgung des Sperr-und-Lösemechanismus mit dem Befehl so, daß die Drehzahl der zweiten Ausgangswelle an diejenige der zweiten dynamoelektrischen Maschine angeglichen wird.

5. Steuerungsverfahren nach Anspruch 3, wobei das Hybridfahrzeug mit einem Bremsmechanismus (40) zum Anhalten der Drehbewegung der zweiten Ausgangswelle in Abhängigkeit von einem Bremsbefehl versehen ist, und

der zweite Schritt umfaßt:

einen Schritt (z. B. 406) zum Versorgen des Sperr-und- Lösemechanismus mit dem Befehl entsprechend dem im ersten Schritt bestimmten Steuerungsmodus,

einen Schritt (z. B. 410) zum Steuern der Drehzahl der ersten dynamoelektrischen Maschine nach der Versorgung des Sperr-und-Lösemechanismus mit dem Befehl zur mechanischen Trennung der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und der ersten dynamoelektrischen Maschine von der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad so, daß die Drehzahl der zweiten Ausgangswelle im wesentlichen auf Null eingestellt wird, und

einen Schritt (z. B. 412) zum Versorgen des Bremsmechanismus mit dem Bremsbefehl, nachdem die Drehzahl der zweiten Ausgangswelle im wesentlichen Null geworden ist.

6. Steuerungsverfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, wobei der dritte Schritt einen Schritt (308) umfaßt, zum Betreiben der ersten dynamoelektrischen Maschine als einen Generator mit einer sehr geringen Leistung, um ein Drehmoment, das zum Vortäuschen einer Kriechbewegung erforderlich ist, an die zweite Ausgangswelle zu verteilen, wenn der im ersten Schritt bestimmte Steuerungsmodus der kontinuierliche PSHV- Modus ist.

7. Steuerungsverfahren nach den Ansprüchen 3 bis 6, wobei der dritte Schritt einen Schritt (310) umfaßt, zum Betreiben der ersten dynamoelektrischen Maschine als einen Generator und zum Steuern der erzeugten Leistung der ersten dynamoelektrischen Maschine in Abhängigkeit von einem erforderlichen Drehmoment so, daß ein Drehmoment entsprechend dem an das Antriebsrad anzulegenden erforderlichen Drehmoment an die zweite Ausgangswelle verteilt wird, wenn der im ersten Schritt bestimmte Steuerungsmodus der kontinuierliche PSHV-Modus ist.

8. Steuerungsverfahren nach Anspruch 7, wobei der dritte Schritt einen Schritt (312) umfaßt, zum Betreiben der zweiten dynamoelektrischen Maschine als einen Motor, um zu verhindern, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung steil oder erheblich ansteigt, wenn das erforderliche Drehmoment tatsächlich an die zweite Ausgangswelle verteilt wird, wenn der im ersten Schritt bestimmte Steuerungsmodus der kontinuierliche PSHV-Modus ist.

9. Steuerungsverfahren nach Anspruch 1 bis 8, wobei die Vielzahl von Steuerungsmodi einen PEV-Modus umfassen, der ein Modus ist, in dem nach einer mechanischen Trennung der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und der ersten dynamoelektrischen Maschine von der zweiten dynamoelektrischen Maschine und dem Antriebsrad, die zweite dynamoelektrischen Maschine als ein Motor betrieben wird, um ein Drehmoment für den Antrieb des Fahrzeugs zu erzeugen, während die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und die erste dynamoelektrischen Maschine angehalten werden.

10. Hybridfahrzeug umfassend:

eine Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung zum Erzeugen von Leistung in Form eines Drehmoments,

eine erste dynamoelektrische Maschine (24), die wenigstens als ein Generator betrieben werden kann, einen Speicher (18), der mit der von der ersten dynamoelektrischen Maschine erzeugten Leistung aufgeladen wird,

eine zweite dynamoelektrische Maschine (10), die wenigstens als ein Motor betrieben werden kann, wenn sie mit wenigstens einer der Erzeugungsleistung der ersten dynamoelektrischen Maschine (24) und der Entladeleistung des Speichers (18) versorgt wird,

gekennzeichnet durch

einen Drehmomentverteilermechanismus (38) zum Differentialverteilen des von der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung produzierten Drehmoments auf die Seite der ersten dynamoelektrischen Maschine (24) und die Seite eines Antriebsrads (14) und der zweiten dynamoelektrischen Maschine (10),

wobei die zweite dynamoelektrische Maschine (10) das von der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung an das Antriebsrad (14) angelegte Drehmoment erhöht, wenn das Drehmoment der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung über den Drehmomentverteilermechanismus (38) verteilt wird, und das Antriebsrad (14) mit einem von der zweiten dynamoelektrischen Maschine (10) erzeugten Drehmoment versorgt, wenn kein Drehmoment von der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung verteilt wird, einen Sperr-und-Lösemechanismus (36) zum mechanischen Verbinden oder Trennen des Drehmomentverteilermechanismus (38) mit bzw. von der zweiten dynamoelektrischen Maschine (10),

einen Bremsmechanismus (40) zum Bremsen einer Ausgangswelle (38c), welche eine der im Drehmomentverteilermechanismus (38) enthaltenen Wellen ist, so, daß die Ausgangswelle (38c) nicht in einen Freilaufzustand gerät, wobei die Ausgangswelle den Drehmomentverteilermechanismus (38) mit dem Sperr-und- Lösemechanismus (36) verbindet und in den Freilaufzustand gerät, wenn eine mechanische Verbindung zwischen dem Drehmomentverteilermechanismus (38) und der zweiten dynamoelektrischen Maschine (10) unterbrochen wird, ohne die Ausgangswelle zu bremsen, und

eine Steuerung (20) zum Wechseln des Steuerungsmodus des Hybridfahrzeugs von einem kontinuierlichen PSHV- Modus in einen SHV-Modus durch Steuern des Sperr-und- Lösemechanismus (36) und des Bremsmechanismus (40) so, daß die mechanische Verbindung zwischen dem Drehmomentverteilermechanismus (38) und der zweiten dynamoelektrischen Maschine (10) unterbrochen und die Drehbewegung der Ausgangswelle (38c) angehalten wird, wobei

der kontinuierliche PSHV-Modus ein Modus ist, in dem die Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung und die erste dynamoelektrische Maschine (24) mit der zweiten dynamoelektrischen Maschine (10) und dem Antriebsrad (14) verbunden sind, so daß ein Teil der mechanischen Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung einem PHV-Kraftübertragungsweg und deren anderer Teil einem SHV-Kraftübertragungsweg zugeführt werden, wobei der PHV-Kraftübertragungsweg ein Kraftübertragungsweg ist, um den Teil der mechanischen Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung dem Antriebsrad (14) zuzuführen und falls erforderlich die zweite dynamoelektrische Maschine (10) gleichzeitig als einen Generator oder Motor zu betreiben, und der SHV-Kraftübertragungsweg ein Kraftübertragungsweg ist, um den anderen Teil der mechanischen Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung der ersten dynamoelektrischen Maschine (24) zuzuführen, um diese falls erforderlich als einen Generator zu betreiben, und die zweite dynamoelektrische Maschine (10) als einen Motor zu betreiben, der wenigstens eine der Entladeleistung des Speichers (18) und der von der ersten dynamoelektrischen Maschine (24) erzeugten Ausgangsleistung verwendet, wenn diese als ein Generator betrieben wird, und der SHV-Modus ein Modus zum Verteilen des von der Brennkraftmaschine (28) mit innerer Verbrennung produzierten Drehmoments nur zur ersten dynamoelektrischen Maschine (24) ist.

11. Hybridfahrzeug nach Anspruch 10, wobei, wenn der Steuerungsmodus des Hybridfahrzeugs der kontinuierliche PSHV-Modus ist und eine Beschleunigung des Hybridfahrzeugs nicht erforderlich ist, die Steuerung die erste dynamoelektrische Maschine eine sehr kleine Leistung erzeugen läßt, um an das Antriebsrad ein Drehmoment anzlegen, das eine Kriechbewegung vortäuscht.

12. Hybridfahrzeug nach Anspruch 10, wobei, wenn der kontinuierliche PSHV-Modus in den SHV-Modus umzuschalten ist, die Steuerung die Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung im Leerlauf arbeiten läßt und die Drehzahl der ersten dynamoelektrischen Maschine so einstellt, daß die Drehzahl der Ausgangswelle derjenigen der zweiten dynamoelektrischen Maschine angeglichen wird, die mechanische Verbindung zwischen dem Drehmomentverteilermechanismus und der zweiten dynamoelektrischen Maschine nach der Angleichung durch den Sperr-und-Lösemechanismus unterbricht, die Drehzahl der ersten dynamoelektrischen Maschine so einstellt, daß die Drehzahl der Ausgangswelle nach der Unterbrechung im wesentlichen Null wird, und die Drehbewegung der Ausgangswelle nach der Nullsteuerung durch den Bremsmechanismus anhält.

13. Hybridfahrzeug nach Anspruch 10, wobei die Steuerung den Steuerungsmodus vom kontinuierlichen PSHV-Modus in den SHV-Modus wechseln läßt, wenn der Ladezustand des Speichers unter einen vorgeschriebenen Pegel gefallen ist.