DE69813748T2

DE69813748T2 - Fahrzeugantrieb

Info

Publication number: DE69813748T2
Application number: DE69813748T
Authority: DE
Inventors: Keiju Abo; Shojiro Kuroda; Hideaki Takahara
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2018-12-24
Also published as: JPH11189052A; EP0925979A2; EP0925979B1; EP0925979A3; DE69813748D1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Fahrzeugantriebssystem wie im Oberbegriff von Anspruch 1 angegeben.
US 4 5 88 040 offenbart ein Hybrid-Fahrzeugantriebssystem, bei dem ein Verbrennungsmotor und ein elektrischer Motor/Generator verbunden sind, um Räder über ein stufenlos veränderliches Keilriemengetriebe anzutreiben. Bei einem solchen Hybrid-Antriebssystem unterscheidet sich im Allgemeinen der Drehzahlbereich, wo der Motor/Generator wirkungsvoll arbeitet, vom dem Bereich, in dem der Verbrennungsmotor wirkungsvoll arbeitet. Bei diesem System des Standes der Technik wird deshalb ein Antriebsverhältnis des stufenlos veränderlichen Getriebes verändert, wenn der Motor/Generator dazu gebracht wird, als ein Generator zu arbeiten, sodass der Generator in einem Drehzahlbereich dreht, wo der Stromerzeugungs-Wirkungsgrad hoch ist. Desgleichen muss, wenn der Motor/Generator dazu gebracht wird, als ein Motor zu arbeiten, und ein Wechsel zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motor/Generatorvorgenommen wird, oder wenn ein Wechsel vom Gebrauchen einer dieser Einrichtungen zum Gebrauchen beider Einrichtungen oder umgekehrt vorgenommen wird, das Antriebsverhältnis des Getriebes verändert werden, um den bevorzugten Drehzahlbereichen des Verbrennungsmotors und des Motor/Generators Rechnung zu tragen. Das Antriebsverhältnis eines Getriebes ist das Verhältnis zwischen einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, das Ändern des Drehzahlverhältnisses unnötig zu machen, wenn zwischen Verbrennungsmotor und Motor/Generator gewechselt wird, oder wenn es einen Wechsel vom Gebrauchen einer dieser Einrichtungen zum Gebrauchen von beiden oder umgekehrt gibt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale, wie in Anspruch 1 beansprucht, erfüllt.
Weitere Entwicklungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.
Die Einzelheiten und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden im Rest der Beschreibung dargelegt und in den begleitenden Zeichnungen gezeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGEN

Auf Fig. 1 der Zeichnungen verweisend umfasst ein Fahrzeug ein paralleles Hybrid-Antriebssystem, das einen Ottomotor 1, der durch einen Anlassermotor 1A gestartet wird, zwei Motor/Generatoren 10,28 und ein stufenloses Getriebe 30 verwendet.
Die Motor/Generatoren 10,28 sind Dreiphasen-Induktionsmotoren. Der Drehzahlbereich des Ottomotors 1 beträgt 900-8,000 1/min, und der Hochleistungsdrehzahlbereich des Motor/Generators 28 beträgt 5,000 bis 12,000 1/min.
Eine Kurbelriemenscheibe 3 ist mit einem Ende einer Kurbelwelle 2 des Ottomotors 1 verbunden. Die Kurbelriemenscheibe 3 treibt eine Riemenscheibe 6 eines Klimagerätes 5 über einen Hilfstreibriemen 4 an, und eine Riemenscheibe 9 einer Wasserpumpe 8 und eine Riemenscheibe 11 des Motor/Generators 10 werden über einen weiteren Hilfstreibriemen 7 angetrieben.
Der Motor/Generator 10 arbeitet als Motor und treibt das Klimagerät 5 infolge einer Stromversorgung aus einer in Fig. 2 gezeigten Batterie 71 an, wenn der Ottomotor 1 angehalten hat. Der Motor/Generator 10 lädt die Batterie 71, indem er als Generator arbeitet, und liefert Strom an Zubehörteile, nicht gezeigt, wenn der Ottomotor 1 in Betrieb ist.
Das andere Ende der Kurbelwelle 2 des Ottomotors 1 ist über ein Schwungrad 21 mit einem Antriebselement 23 einer elektromagnetischen Pulverkupplung 22 verbunden. Das Antriebselement 23 ist ein ringförmiges Element, das eine Erregungsspule hält. Ein angetriebenes Element 24 der Pulverkupplung 22 ist mit einer Antriebswelle 25 verbunden.
Die Drehung der Antriebswelle 25 wird in das stufenlose Keilriemengetriebe 30 eingegeben.
Die Drehung der Antriebswelle 25 wird über eine Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 und eine elektromagnetische Pulverkupplung 27 auch auf den Motor/Generator 28 übertragen.
Die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 umfasst ein Kettenrad 26A, das an der Antriebswelle 25 befestigt ist, ein Kettenrad 26B, das an einer Welle 27C der elektromagnetischen Pulverkupplung 27 befestigt ist, und eine Kette 26C, die um die Kettenräder 26A und 26B geschlungen ist. Das Zahnverhältnis der Kettenräder 26A und 26B ist auf ein AntriebsÜbertragungsverhältnis so eingestellt, dass, wenn der Motor/Generator 28 durch den Ottomotor 1 als ein Generator angetrieben wird und bei einer oberen Drehzahlgrenze NMmax des Hochleistungs-Drehzahlbereiches, d. h. 12,000 1/min. dreht, die Drehzahl des Ottomo tors 1 einen oberen Grenzwert NEmax dieses Drehzahlbereiches, d. h. 8,000 1/min, nicht überschreitet. Infolge einer solchen Einstellung arbeitet die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 als ein Verlangsamungsgetriebe.
Die elektromagnetische Pulverkupplung 27 umfasst ein Antriebselement 27A, das mit dem Motor/Generator 28 verbunden ist, und ein angetriebenes Element 27B, das an der Welle 27C befestigt ist. Sie wird infolge der Erregung von zwischen die Elemente 27A, 27B gelegtem Magnetpulver eingerückt und wird gelöst, wenn die Zufuhr von Erregerstrom angehalten wird.
Das stufenlose Keilriemengetriebe 30 ist mit einer Primär-Riemenscheibe 31, einer Sekundär-Riemenscheibe 33 und einem um die Riemenscheiben geschlungenen Keilriemen 32 versehen.
Die Primär-Riemenscheibe 31 umfasst ein festes Rad 35, das an der Antriebswelle 25 befestigt ist, und ein bewegliches Rad 36. Diese Räder bilden eine V-förmige Riemenscheibenrille, um den Keilriemen 32 unterzubringen. Die Breite der Riemenscheibenrille ändert sich gemäß der axialen Verschiebung des beweglichen Rades 36 als Reaktion auf Öldruck.
Die Sekundär-Riemenscheibe 33 umfasst gleichermaßen ein festes Rad 38, das an einer Drehwelle 37 befestigt ist, und ein bewegliches Rad 39. Diese Räder bilden ebenfalls eine V-förmige Riemenscheibenrille, um den Keilriemen 32 unterzubringen. Die Breite dieser Riemenscheibenrille ändert sich gemäß der axialen Verschiebung des beweglichen Rades 39 als Reaktion auf Öldruck.
Die Drehwelle 37 ist mit einem Antriebsrad 40 verbunden. Das Antriebsrad 40 ist im Eingriff mit einem Vorgelegerad 42, das sich frei auf einer Vorgelegewelle 41 drehen kann. Ein Ritzel 43, das auch auf der Vorgelegewelle 41 befestigt ist, ist im Eingriff mit einem Endrad 44. Das Endrad 44 treibt Antriebsräder 47 über eine Differenzialgetriebeeinheit 45 und Antriebswellen 46 an.
Der Motor/Generator 28 und das stufenlose Getriebe 30 sind zusammen mit dem Radsatz, der das Antriebsrad 40 zu dem Endrad 44 umfasst, in einem Gehäuse 60 untergebracht.
Eine Öldruckpumpe 51, die von einem Motor 50 angetrieben wird, ist außerhalb des Gehäuses 60 angebracht. Drücköl, das von der Hydraulikpumpe 51 ausgestoßen wird, wird dem stufenlosen Getriebe 30 über ein Regelventil 53 als Öldruck zum Antreiben der beweg lichen Räder 36, 39 zugeführt. Das Regelventil 53 regelt den Öldruck gemäß einer Drehstellung eines Schrittmotors 53. Das Drucköl von der Hydraulikpumpe 51 wird auch als Schmieröl den Komponenten in dem Gehäuse 60 zugeführt.
Auf Fig. 2 der Zeichnungen verweisend werden der Motor/Generator 28, der Motor 1 und das stufenlose Getriebe von einer Motor/Generator-Steuerung 76, einer Motorsteuerung 70 bzw. einer Getriebesteuerung 75 gesteuert. Diese Steuerungen umfassen jeweils einen Microcomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nurlese-Speicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und einer Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (E/A- Schnittstelle).
Dieses Fahrzeug ist mit einem Gaspedal 61 und einem Bremspedal 63 ausgestattet.
Ein Gaspedaldrucksensor 62, der einen Gaspedal-Druckgrad AS erfasst und ein entsprechendes Signal in die vorgenannten drei Steuerungen eingibt, ist an dem Gaspedal 61 angebracht.
Ein Bremspedaldrucksensor 64, der einen Bremspedal-Druckgrad BS erfasst und ein entsprechendes Signal in die vorgenannten drei Steuerungen eingibt, ist an dem Bremspedal 63 angebracht.
Ein Motordrehzahlsensor 65, der eine Motordrehzahl Ne erfasst und ein entsprechendes Signal in die vorerwähnten drei Steuerungen eingibt, ist an dem Ottomotor 1 angebracht.
Ein Eingangswellen-Drehzahlsensor 66, der eine Drehzahl der Primär-Riemenscheibe 31 erfasst, und ein Ausgangswellen-Drehzahlsensor 67, der eine Drehzahl der Sekundär-Riemenscheibe 33 erfasst, sind an dem stufenlosen Getriebe 30 angebracht.
Die Eingangswellen-Drehzahl und die Ausgangswellen-Drehzahl, die von diesen Umdrehungssensoren 66, 67 erfasst werden, werden in eine Getriebesteuerung 75 eingegeben.
Wieder auf Fig. 1 verweisend ist der Ottomotor 1 mit einer elektronischen Drosselklappe 1D versehen, die von einem Schrittmotor 1C angetrieben wird, um eine Lufteinlassmenge eines Lufteinlassstutzens 1B, wie in Fig. 1 gezeigt, zu regulieren. Eine Motorsteuerung 70 steuert die Drosselöffnung der elektronischen Drosselklappe 1D durch ein Eingangssignal. Das Ausgangsdrehmoment des Ottomotors 1 ändert sich entsprechend.
Der Motor/Generator 10 ist über eine Motor/Generator-Treiberschaltung 72, wie in Fig. 2 gezeigt, mit der Batterie 71 verbunden. Die Motor/Generator-Treiberschaltung 72 umfasst einen Zerhacker und einen Inverter und hält den Motor/Generator 10 in entweder einem Motor- oder einem Generator-Zustand entsprechend einem Signal von der Motor/Generator-Steuerung 76. Die Spannung der Batterie 71 beträgt 12V. Wenn der Ottomotor 1 läuft, arbeitet der Motor/Generator 10 immer als Generator. Um den Motor/Generator 10 zu steuern, wird ein Signal, das den Betriebszustand des Klimagerätes 5 anzeigt, von einem Klimageräteschalter 68 in die Motor/Generator-Steuerung 76 eingegeben.
Der Motor/Generator 28 ist über eine Motor/Generator-Treiberschaltung 74 mit einer Stromspeichereinrichtung 73 verbunden. Die Motor/Generator-Treiberschaltung 74 umfasst einen Zerhacker und einen Inverter und hält den Motor/Generator 28 in entweder einem Motor- oder einem Generator-Zustand entsprechend einem Signal von der Motor/Generator-Steuerung 76. Die Ladespeichereinrichtung 73 umfasst eine Batterie, die auf 345V aufgeladen werden kann, und einen Kondensator.
Die Charakteristik des Motor/Generators 28 wird in Fig. 3 gezeigt. Insbesondere hat der Motor/Generator 28 einen Drehzahlbereich von 0-13,000 1/min und arbeitet mit hohem Wirkungsgrad in einem Drehzahlbereich von 5,000-12,000 1/min. Die in der Zeichnung markierten Prozentwerte zeigen den Wirkungsgrad, mit dem der Motor/Generator elektrische Eingangsenergie in mechanische Ausgangsenergie umwandelt, und die Linie A in der Zeichnung ist eine Linie des Maximalausgangs.
Die Getriebesteuerung 75 berechnet eine Fahrzeuggeschwindigkeit VSP aus einer Ausgangswellendrehzahl No, die von dem Ausgangswellen-Drehzahlsensor 67 erfasst wird, und stellt ein Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes innerhalb eines Bereiches von einem minimalen Übersetzungsverhältnis ipmin bis zu einem maximalen Übersetzungsverhältnis ipmax, gezeigt in Fig. 4, basierend auf der durch den Eingangswellen-Drehzahlsensor 66 erfassten Eingangswellendrehzahl Np, dem durch den Gaspedaldruckgradsensor 62 erfassten Gaspedaldruckgrad AS und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP ein. Ein Ist-Übersetzungsverhältnis ip wird auf der Basis der Eingangswellendrehzahl Np und der Ausgangswellendrehzahl No berechnet, und der Schrittmotor 52 wird rückgekoppelt so gesteuert, dass das Ist-Übersetzungsverhältnis ip mit dem Soll-Übersetzungsverhältnis übereinstimmt.
Das von dem Schrittmotor 52 angetriebene Regelventil 53 verändert den an die beweglichen Räder 36, 39 des stufenlosen Getriebes 30 angelegten Öldruck und verändert die Berührungsradien der Riemenscheiben 31, 33 mit dem Keilriemen 32. Das Übersetzungsverhält nis des stufenlosen Getriebes 30 ändert sich entsprechend.
Die Motor/Generator-Steuerung 76 steuert die Motor/Generator-Treiberschaltungen 72, 74 und die elektromagnetische Pulverkupplung 22 basierend auf dem Gaspedal-Druckgrad AS, dem Bremspedal-Druckgrad S5, dem von der Geschwindigkeitsänderungs-Steuerung 75 berechneten Ist-Übersetzungsverhältnis ip, der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, der Motordrehzahl Ne und der durch die Motorsteuerung 70 eingestellten Drosselklappenöffnung TVO. Befehle zum Starten oder Stoppen des Ottomotors 1 werden auch an die Motorsteuerung 70 ausgegeben.
Als Nächstes wird der Prozess, mit dem die Motor/Generator-Steuerung 76 die Motor/Generatoren 10 und 28 steuert, mit Verweis auf ein Flussdiagramm von Fig. 5 beschrieben.
In einem Schritt S1 werden die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, der Gaspedal-Druckgrad AS und das Klimageräte-Schaltersignal gelesen.
In einem Schritt S2 wird festgestellt, ob der Gaspedal-Druckgrad AS 0 ist oder nicht, d. h., ob das Gaspedal 61 losgelassen ist oder nicht.
Wenn AS = 0, geht die Routine zu einem Schritt S3. Hier wird festgestellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP 0 ist oder nicht.
Wenn VSP = 0, geht die Routine zu einem Schritt S4.
In Schritt S4 werden die elektromagnetische Pulverkupplungen 22 und 27 gelöst. Dies erfolgt, indem z. B. ein Kupplungssteuersignal CL mit einem logischen Wert von 0 an die elektromagnetischen Kupplungen 22 und 27 ausgegeben wird.
Im nächsten Schritt S5 wird auf der Basis eines Signals von dem Klimageräteschalter 68 festgestellt, ob das Klimagerät 5 EIN ist oder nicht, und wenn das Klimagerät 5 AUS ist, wird die Routine beendet, ohne die nachfolgenden Schritte auszuführen.
Wenn das Klimagerät 5 EIN ist, geht die Routine zu einem Schritt S6, ein Antriebssteuersignal DC1 zum Treiben des Motor/Generators 10 als ein Motor wird an die Motor/Generator- Treiberschaltung 72 ausgegeben, und die Routine wird beendet.
Wenn andererseits in Schritt S2 AS < > 0 ist, geht die Routine zu einem Schritt S7, und die Steuerung wird gemäß vier in Fig. 6 gezeigten Fahrzeug-Betriebsbereichen basierend auf dem Gaspedal-Betätigungsgrad AS und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP durchgeführt.
Zu diesem Zweck wird zuerst festgestellt, zu welchem Betriebsbereich die momentanen Fahrzeug-Betriebsbedingungen gehören. Insbesondere ist ein Motorbetriebsbereich MA ein Bereich, wo das Fahrzeug nur unter dem Ausgang des Motor/Generators 28 läuft. Ein Motorbetriebsbereich EA ist ein Bereich, wo das Fahrzeug nur unter dem Ausgang des Ottomotors 1 läuft.
Ein Hybrid-Betriebsbereich HA ist ein Bereich, wo gewöhnlich nur der Ausgang des Ottomotors benutzt wird, aber der Motor/Generator 28 während des Beschleunigens benutzt wird. Ein Motor-Startbereich ESA besteht an der Grenze zwischen dem Motorbetriebsbereich MA, dem Bereich EA, der ihn umgibt, und dem Bereich HA, und ist ein Bereich zum Starten des Ottomotors 1.
Diese Bereiche sind gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und dem Gaspedal-Druckgrad AS voreingestellt, wie in Fig. 6 gezeigt, und in der Motor/Generator-Steuerung 70 als ein Plan gespeichert.
Dann werden der Ottomotor 1, der Motor/Generator 28 und die elektromagnetische Pulverkupplung 22 entsprechend dem bestimmten Betriebsbereich gesteuert, und der Prozess wird beendet. Die Verarbeitung eines Schrittes 57 wird als ein Unterpogramm ausgeführt. In diesem Unterprogramm wird gemäß den folgenden Bedingungen festgestellt, ob die elektromagnetische Kupplung 22 eingerückt oder gelöst ist. Das heißt, wenn es einen Wechsel von dem Motorbetriebsbereich MA zu dem Motorstartbereich ESA gibt, startet der Ottomotor 1, und die Motordrehzahl Ne wird gleich der Eingangswellendrehzahl Np des des stufenlosen Getriebes 30, d. h., die elektromagnetische Pulverkupplung 22 wird bei der Drehzahl des Motor/Generators 28 eingerückt.
Wenn sich andererseits der Betriebszustand von dem Ottomotor-Betriebsbereich EA oder dem Hybrid-Betriebsbereich HA in den Motorbetriebsbereich MA bewegt, der Gaspedal- Druckgrad AS mehr als ein vorbestimmter Wert ist oder das Fahrzeug stoppt, wird die elektromagnetische Pulverkupplung 22 gelöst.
In diesem Unterprogramm wird, auch wenn der Betriebszustand der Motorbetriebsbereich MA ist, wenn die Ladungsmenge der Speichereinrichtung 73 niedrig ist, der Ottomotor 1 gestartet, und der Motor/generator 28 wird als ein Generator betrieben, um die Speicherein richtung 73 aufzuladen.
In Schritt S3 geht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP nicht 0 ist, die Routine zu einem Schritt S8. Hier wird ein Bremspedal-Druckgrad BS gelesen.
Im nächsten Schritt S9 wird basierend auf dem Bremspedal-Betätigungsgrad BS eine Stromerzeugungsmenge GC unter Bezug auf einen Energierückgewinnungsmengen-Berechnungsplan, der in der Motor/Generator-Steuerung 76 vorgespeichert ist, herausgefunden.
In einem Schritt S10 werden ein Zerhacker-Befehlswert gemäß der Stromerzeugungsmenge GC und ein Generatorbetriebs-Befehlssignal an die Motor/Generator-Treiberschaltung 74 eingegeben, und der Motor/Generator 28 wird in einem regenerativen Bremszustand betrieben. Infolgedessen arbeitet der Motor/Generator 28 als Generator, und die Batterie der Speichereinrichtung 73 wird mit dem erzeugten Strom aufgeladen. Nach dieser Verarbeitung wird die Routine beendet.
Hier wird der Fall angenommen, wo z. B. das Gaspedal 61 gar nicht gedrückt wird, und der Ottomotor 1, die Motor/Generatoren 10, 28 und der Anlassermotor 1A nicht laufen. Da das Gaspedal 61 losgelassen ist, ist der Gaspedal-Betätigungsbetrag BS gleich 0.
In diesem Fall geht die Routine von Schritt S2 zu Schritt S3, und da die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP 0 ist, geht die Routine weiter zu Schritt S4.
In Schritt S4 wird die elektromagnetische Pulverkupplung 22 gelöst, und wenn das Klimagerät 5 EIN ist, arbeitet in Schritt S6 der Motor/Generator 10 als Motor, um das Klimagerät 5 anzutreiben. Wenn das Klimagerät 5 AUS ist, wird der Motor/Generator 10 in einem Stoppzustand gehalten.
Um das Fahrzeug zu starten, wird mit einem an dem Getriebe angebrachten Wählhebel, nicht gezeigt, eine Vorwärtsstellung gewählt, und das Gaspedal 61 wird gedrückt. Die Routine geht daher entsprechend dem Betriebsmusterplan von Fig. 6 von Schritt S2 zu Schritt S7.
Insbesondere wird, wenn das Fahrzeug gestartet wird, zuerst die elektromagnetische Pulverkupplung 22 eingerückt, um den Motor/Generator 28 als Motor zu betreiben, und das Fahrzeug startet unter dem Ausgangsdrehmoment von nur dem Motor/Generator 28. In dem allmählichen Beschleunigungszustand, wo der Druckgrad AS des Gaspedals 61 klein ist, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP einen in Fig. 6 gezeigten vorbestimmten Wert VSP4 erreicht, hängt das Laufen des Fahrzeugs nur von der Antriebskraft des Motor/Generators 28 ab.
Der Motor/Generator 28 und das stufenlose Getriebe 30 sind durch die Umlaufverbinder- Übertragungseinrichtung 26 verbunden. Da die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 als ein Verlangsamungsgetriebe arbeitet, kann der Motor/Generator 28 auch bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten in einem Hochleistungs-Drehzahlbereich drehen, und ein erwünschtes Antriebskraftverhalten wird entfaltet.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP einen vorbestimmten Wert VSP3 etwas unter dem vorbestimmten Wert VSP4 erreicht, kommen die Fahrbedingungen in den Motorstartbereich EA, und der Anlassermotor 1A startet den Ottomotor 1. In dem Moment, wenn die Drehzahl Ne des Ottomotors 1 gleich der Drehzahl der Antriebswelle 25 wird, d. h., gleich der Eingangsdrehzahl Np des stufenlosen Getriebes 30, wird die elektromagnetische Pulverkupplung 22 eingerückt. Folglich tritt beim Enrücken der elektromagnetischen Pulverkupplung 22 kein Ruck infolge der Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle 25 und dem Ottomotor 1 auf.
Das Kraftübertragungsverhältnis der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 ist so festgelegt, dass, auch wenn der Motor/Generator 28 bei einer oberen Grenzdrehzahl NMmax des Hochleistungs-Drehzahlbereiches dreht, die Drehzahl der Antriebswelle 25 die höchste Drehzahl des Ottomotors 1, wie oben beschrieben, nicht übersteigt.
Wie oben dargelegt, beträgt der Hochleistungs-Drehzahlbereich des Motor/Generators 28 5,000-12,000 1/min. während der Drehzahlbereich des Ottomotors 900-8,000 1/min beträgt. Infolge der Verlangsamungsfunktion der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 werden aber Unterschiede der Drehzahlbereiche aufgehoben, und ein Drehmoment kann in das stufenlose Getriebe 30 so eingegeben werden, dass der Ottomotor 1 und der Motor/Generator 28 auf Drehzahlen gehalten werden, die aus der Sicht des Wirkungsgrades erwünscht sind.
Die zwei durchgezogenen Linien in Fig. 7 zeigen ein maximales Übersetzungsverhältnis ipemax des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend einem Minimalwert NEmin = 900 1/min des Drehzahlbereiches des Ottomotors 1, und eine minimales Übersetzungsverhältnis ipemin des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend einer maximalen NEmax = 8,000 1/min des Drehzahlbereiches des Ottomotors 1. Die zwei strichpunktierten Linien von Fig. 7 zeigen ein maximales Übersetzungsverhältnis ipmmax des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend einem Minimalwert NMmin = 5,000 1/min des Hochleistungs-Drehzahlbereiches des Motor/- Generators 28, und ein minimales Übersetzungsverhältnis ipmmin des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend einer maximalen NMmin = 12,000 1/min des Motor/Generators 28. Das Übersetzungsverhältnis, das dem Motor/Generator 28 entspricht, ist ein Wert, der durch Multiplizieren des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 30 und des Verlangsamungsverhältnisses der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 erhalten wird. Das Verlangsamungsverhältnis der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 ist so festgelegt, dass die Drehzahl des Ottomotors 1 auch den Maximalwert NEmax erreicht, wenn die Drehzahl des Motor/Generators 28 Maximum NMmin erreicht, wie durch die Linie LME in Fig. 7 gezeigt.
Zum Beispiel sei nun angenommen, dass der Motor/Generator 28 im Hochleistungs-Drehzahlbereich arbeitet, wie durch den Punkt X in Fig. 7 gezeigt, und dass das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 30 ein Zwischenwert zwischen dem maximalen ipmmin und dem minimalen ipmmax ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Ottomotor 1 bei dem Maximum NEmax des Drehzahlbereiches läuft, wie durch den Punkt Y in Fig. 7 gezeigt, stimmt die Eingangsdrehzahl des stufenlosen Getriebes 30 mit der Ausgangsdrehzahl des Ottomotors 1 überein, sodass die Pulverkupplung 22 sofort eingerückt werden kann, ohne irgendeine Art von Ruck zu verursachen.
Wenn die Drehung des Ottomotors 1 beginnt, in das stufenlose Getriebe 30 eingegeben zu werden, können die Drehkräfte des Ottomotors 1 und des Motor/Generators 28 in einer kurzen Zeit in das stufenlose Getriebe 30 eingegeben werden, ohne das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 30 verändern zu müssen. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP den vorbestimmten Wert VSP4 erreicht, werden das Motorbetriebs-Befehlssignal und das Zerhacker-Befehlssignal nicht mehr an den Motor/Generator 28 ausgegeben, und die elektromagnetische Pulverkupplung 27 wird gelöst. Danach läuft das Fahrzeug unter der Drehkraft des Ottomotors 1.
Als Nächstes wird der Fall betrachtet, wo das Gaspedal 61 stark gedrückt wird, wenn das Fahrzeug nicht fährt, und der in Fig. 6 gezeigte Gaspedal-Druckgrad AS gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert AS&sub1; ist. In diesem Fall startet das Fahrzeug schnell.
Auch in diesem Fall wird die elektromagnetische Pulverkupplung 27 eingerückt, und zu Anfang startet das Fahrzeug allein unter der Drehkraft des Motor/Generators 28. Sobald die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP einen kleinen vorbestimmten Wert VSP1 erreicht, startet je doch der Ottomotor 1. Wenn die Motordrehzahl Ne mit der Eingangswellendrehzahl Np des stufenlosen Getriebes 30 übereinstimmt, wird die elektromagnetische Pulverkupplung 22 eingerückt, und die Drehungseingabe in das stufenlose Getriebe 30 von dem Ottomotor 1 beginnt.
Wenn das Gaspedal 61 weiter gedrückt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP einen vorbestimmten Wert VSP2 erreicht hat, geht das Fahrzeug in einen Hybrid-Fahrzustand, wo die zum weiteren Beschleunigen benötigte Zusatz-Drehkraft von dem Motor/Generator 28 geliefert wird, während eine stetige Drehkraft vom Ottomotor 1 geliefert wird.
In dem Hybrid-Fahrzustand wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP gleich oder größer als der vorbestimmte Wert VSP4 wird, das Gaspedal 61 zurückgenommen, und das Fahrzeug geht in einen stetigen Fahrzustand über. Infolge des Abfalls des Gaspedal-Druckgrades AS geht das Fahrzeug in den in Fig. 6 gezeigten Motorbetriebsbereich EA und läuft danach nur unter der Drehkraft des Ottomotors 1.
Gleichermaßen geht, wenn das Gaspedal 61 schnell gedrückt wird, während das Fahrzeug im Motorbetriebsbereich fährt, das Fahrzeug infolge der Zunahme des Gaspedal-Druckgrades AS in den Hybrid-Betriebsbereich HA.
Andererseits wird das stufenlose Keilriemengetriebe 30 unabhängig von der Motorsteuerung 70 und der Motor/Generator-Steuerung 76 durch die Getriebesteuerung 75 gesteuert.
Wenn das Fahrzeug startet, ist der Berührungsradius zwischen der Primär-Riemenscheibe 31 und dem Keilriemen 32 ein Minimum, und ein maximales Übersetzungsverhältnis wird beibehalten, bei dem der Berührungsradius der Sekundär-Riemenscheibe 33 und dem Keilriemen ein Maximum ist. Dann vermindert die Getriebesteuerung 75 allmählich das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend der Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und dem Gaspedal-Druckgrad AS.
Wenn das Gaspedal 61 zurückgenommen wird und das Fahrzeug dazu gebracht wird, im Freilauf zu laufen, oder das Bremspedal 63 gedrückt wird, während das Fahrzeug im Motorbetriebsbereich EA oder Hybrid-Betriebsbereich HA fährt, wird der Gaspedal-Druckgrad AS zu 0, und die Verarbeitung von Schritt S8 und der folgenden Schritte in Fig. 5 wird ausgeführt.
Insbesondere wird eine Stromerzeugungsmenge GC des Motor/Generators 28 auf der Basis des Bremspedal-Druckgrades BS berechnet, und der Motor/Generator 28 geht in den regenerativen Bremszustand. Der Motor/Generator 28 erzeugt daher Strom infolge der über das stufenlose Getriebe 30 und die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 übertragenen Drehkraft der Antriebsräder, und der Drehwiderstand wird als eine Bremskraft an die Antriebsräder 47 angelegt.
Die Drehzahl des Ottomotors 1 liegt in diesem Zustand in einem niedrigeren Drehzahlbereich als der Hochleistungs-Drehzahlbereich des Motor/Generators 28.
Wenn die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26, die eine verlangsamende Funktion hat, in einer umgekehrten Richtung zu der Drehkraft-Übertragungsrichtung rotiert, hat sie jedoch eine beschleunigende Funktion, und das Ritzel 26B rotiert mit einer Geschwindigkeit im Hochleistungs-Drehzahlbereich des Motor/Generators 28. Wenn das Gaspedal 61 im Motorbetriebszustand EA zurückgenommen wird und die elektromagnetische Pulverkupplung 27 eingerück ist, wird der Motor/Generator 28 sofort mit der Antriebswelle 25 verbunden, und regeneratives Bremsen beginnt, ohne das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 30 zu verändern. Außerdem wird, wenn im Freilauf gefahren wird oder ein Bremsvorgang aus dem Hybrid-Betriebszustand durchgeführt wird, das regenerative Bremsen sofort begonnen, ohne das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes zu verändern.
Auf diese Weise wird erfindungsgemäß die Eingangswelle des stufenlosen Getriebes über die mit einer verlangsamenden Funktion versehene Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 mit dem Motor/Generator 28 verbunden, und der Drehzahlbereich des Ottomotors 1 entspricht dem Hochleistungs-Drehzahlbereich des Motor/Generators 28.
Das Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 30 infolge von Wechseln zwischen Betriebsmustern wird daher unnötig, und die Kapazität der Hydraulikpumpe 51, die Öldruck zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 30 liefert, kann niedrig gehalten werden.
In dem vorgenannten Beispiel wurde die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 mit einer Kette 26C zum Verbinden des Motor/Generators 28 und des stufenlosen Getriebes 30 benutzt, aber eine Kombination aus einem Zahnriemen und einer Zahnriemenscheibe kann stattdessen verwendet werden.
Wenn ein Planetengetriebe als Getriebe-Übertragungsmechanismus verwendet wird, zwei eines Sonnenrades, eines Planetenträgere und eines Hohlrades jeweils mit dem Motor/Ge nerator 28 und einer Weile 27C verbunden sind und das übrige Element mit einer Bremse verbunden ist, kann die elektromagnetische Pulverkupplung 27 weggelassen werden.
Anstelle des Anordnens der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 mit einer verlangsamenden Funktion zwischen dem Motor/Generator 28 und der Antriebswelle 25 kann der Motor/Generator direkt mit der Antriebswelle 25 verbunden werden, und eine Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung mit einer beschleunigenden Funktion kann zwischen der Antriebswelle 25 und der elektromagnetischen Pulverkupplung 22 angeordnet werden.
Des Weiteren können in diesem Zusammenhang anstelle des Motor/Generators 28 ein getrennter Motor und Generator verwendet werden.
Diese Erfindung kann auch auf ein Antriebssystem angewandt werden, bei dem ein Motor, der auch als Generator arbeiten kann, mit dem stufenlosen Getriebe 30 verbunden ist. Außerdem ist das stufenlose Getriebe nicht auf ein stufenloses Keilriemengetriebe 30 beschränkt und kann z. B. ein stufenloses Toroidgetriebe sein.

Claims

1. Fahrzeugantriebssystem mit einem Verbrennungsmotor (1), einem elektrischen Drehmechanismus (28), der einen Motor (28) umfasst, der auch als ein Generator (28) arbeiten kann, der mit einer Eingangswelle (25) eines stufenlos veränderlichen Getriebes (30) verbunden ist, und einer Ausgangswelle (37) des stufenlosen Getriebes (30), die mit einem Antriebsrad (47) verbunden ist,

wobei das System des Weiteren einen Kraftübertragungsmechanismus (26) umfasst, der bei einem vorgegebenen Eingangs-/Ausgangs-Umdrehungsverhältnis Drehmoment zwischen dem elektrischen Drehmechanismus (28) und der Eingangswelle (25), die mit dem Verbrennungsmotor (1) verbunden ist, überträgt,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Eingangs-/Ausgangs-Umdrehungsverhältnis einen Wert hat, der eine Differenz zwischen einer vorgegebenen Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors (1) und einer vorgegebenen Umdrehungsgeschwindigkeit des elektrischen Drehmechanismus (28) aufhebt, und

sich der Kraftübertragungsmechanismus (26) zwischen dem Motor (28) und der Eingangswelle (25) befindet und das Eingangs-/Ausgangs-Umdrehungsverhältnis so eingestellt ist, dass ein Maximalwert der Umdrehungsgeschwindigkeit, die von dem Motor (28) über den Kraftübertragungsmechanismus (26) in die Eingangswelle (25) eingegeben wird, die höchste Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors (1) nicht übersteigt.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Kraftübertragungsmechanismus (26) eine Umlaufverbinder-Übertragungsvorrichtung (26) umfasst.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgegebenen Umdrehungsgeschwindigkeit des Verbrennungsmotors (1) auf 900-8000 U/min eingestellt ist und die vorgegebene Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors (28) auf 5000-12000 U/min eingestellt ist.

4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Fahrzeug mit einem Gaspedal (61) versehen ist und das Antriebssystem einen Sensor (62), der einen Eindrückgrad des Gaspedals (61) erfasst, einen Sensor (66), der eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Eingangswelle (25) erfasst, einen Sensor (67), der eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausgangswelle (37) erfasst, und eine erste Steuerung (75) umfasst, die das Übersetzungsverhältnis des stufenlos veränderlichen Getriebes (30) entsprechend dem Eindrückgrad, der Umdrehungsgeschwindigkeit der Eingangswelle (25) und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausgangswelle (37) verändert.

5. Antriebssystem nach Anspruch 5, das eine erste Kupplung (22), die die Eingangswelle (25) und den Verbrennungsmotor (1), eine zweite Kupplung (27), die den Umlaufverbinder-Übertragungsmechanismus (26) und den Motor (28) verbindet, und eine zweite Steuerung (76) umfasst, die die erste Kupplung (21) und die zweite Kupplung (27) entsprechend dem Eindrückgrad und der Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausgangswelle (37) ein- oder auskuppelt.