DE69816384T2

DE69816384T2 - Motorkontrollvorrichtung für Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE69816384T2
Application number: DE69816384T
Authority: DE
Inventors: Atsushi 1-4-1 Chuo Otsu
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-09-14
Filing date: 1998-09-10
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: JPH11150807A; EP0901931A2; US6260644B1; EP0901931A3; JP3685920B2; EP0901931B1; DE69816384D1; TW394827B; CN1212329A; CN1081741C; ES2203865T3

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Hybrid-Kraftfahrzeug, das mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem elektrischen Antriebsmittel gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 versehen ist.
Für eine Maschine, die auf einem Kraftzeug oder dergleichen mitgeführt wird, sind Drehmoment- und Drehzahleigenschaften über einen weiten Bereich erforderlich, so dass die Maschine in einem beliebigen Fahrzustand arbeiten kann (konstante Geschwindigkeit, Beschleunigung, Bergauffahrt usw.).
Im allgemeinen sind das Drehmoment und die Drehzahl der Maschine, bei denen die Kraftstoffverbrauchswirtschaftlichkeit am höchsten ist, in einen für die Maschine besonderen Bereich spezifiziert.
Es wurde daher ein Hybridfahrzeug vorgeschlagen, bei dem eine Maschine und ein Generator-Motor auf einem Kraftfahrzeug mit geführt werden, so dass die Nachteile derselben einander aufheben, um somit die Gesamtenergiewirtschaftlichkeit zu erhöhen.
Als herkömmliches Hybridfahrzeug ist ein Hybridfahrzeug bekannt, bei dem z. B. die Maschine mit einer reduzierten Leistungsfähigkeit ausgelegt ist und normalerweise nur in einem Bereich betrieben wird, in dem sie eine hohe Kraftstoffverbrauchswirtschaftlichkeit aufweist, wobei eine Motorsteuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug vorgesehen ist, die eine Rückgewinnungsregelung (Regenerationsregelung) bewirkt, so dass dann, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird oder bergauf fährt oder dergleichen, die Ansteuerung des Generator-Motors mit zugeführter Leistung von einer Stromversorgung, wie z. B. einer Batterie, geregelt wird, um ein unzureichendes Antriebsdrehmoment auszugleichen, jedoch dann, wenn die Ausgangsleistung der Maschine einen Leistungsüberschuss aufweist, die erzeugte Energie, die erhalten wird, wenn der Generator-Motor von der Maschine angetrieben wird, in die Stromversorgung, wie z. B. eine Batterie, zurückgespeist wird (Amtsblatt der japanischen Patentveröffentlichung Anmeldung Nr. 62-27604).
Die herkömmliche Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug bewirkt, dass ein Motorstrom durch den Generator-Motor fließt, und regelt so, dass ein Solldrehmoment, das auf der Grundlage eines Betätigungsmaßes eines Fahrpedals oder dergleichen berechnet wird, und ein Rückkopplungs-Antriebsraddrehmoment, das von einem Drehmomentsensor oder dergleichen erfasst wird, einander angeglichen werden können, um ein unzureichendes Antriebsdrehmoment auszugleichen.
Da jedoch mit der herkömmlichen Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug das Drehmoment des Antriebsrades, das unter Verwendung eines Drehmomenterfassungsmechanismus erfasst wird, der einen gewissen mechanischen Streubereich aufweist, zurückgeführt wird, um zu bewirken, dass ein Motorstrom durch den Generator-Motor fließt, um ein unzureichendes Antriebsdrehmoment auszugleichen, insbesondere wenn ein hohes Drehmoment angefordert wird, während die Drehzahl niedrig ist, fließt manchmal ein übermäßiger Motorstrom innerhalb des Streubereiches, wobei der übermäßige Motorstrom einen Nenn-Motorstrom überschreiten kann und möglicherweise den Generator-Motor beschädigen und die Lebensdauer reduzieren kann.
Damit ferner der Generator-Motor nicht beschädigt werden kann, muss ein Generator-Motor mit einem hohen Nenn-Motorstrom verwendet werden, der einen übermäßigen Motorstrom aufnimmt, wenn ein hohes Drehmoment während einer niedrigen Drehzahl angefordert wird, was eine Hybrid-Einheit mit größeren Abmessungen erfordert.
Das nächstliegende Dokument des Standes der Technik EP-A-0 724 979 offenbart eine Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das ein Maschinenregelungssystem, ein Generatorregelungssystem und ein Motor regelungssystem umfasst, die von einem Fahrzeugsteuersystem kontrolliert werden. Das Generatorregelungssystem regelt den elektrischen Strom eines Generators, um eine vom Fahrzeugsteuersystem bereitgestellte Solldrehzahl zu erreichen. Dieses Fahrzeugsteuersystem führt ferner dem Motorregelungssystem ein Drehmomentsignal zu, das auf dem Grad der Fahrpedalniederdrückung und der Fahrzeuggeschwindigkeit beruht, und berechnet einen Wert für ein Kompensationsdrehmoment aus den Werten für die Generatordrehzahl und das Generatordrehmoment, die aus der Drehzahl bestimmt werden und vom Generatorregelungssystem zugeführt werden. Das Motorregelungssystem regelt den elektrischen Strom zum Motor entsprechend den Werten für das Drehmoment und das Kompensationsdrehmoment. Alle Drehmomentwerte dieser Literaturstelle werden jedoch auf der Grundlage der Rückführung der Drehzahl des Generators bestimmt, wobei keine Motorstromsensoren oder Drehmomentsensoren vorgesehen sind. Ferner sind in dieser Motorregelungsvorrichtung kein Stromregelungsmittel oder Drehmomentregelungsmittel oder auch Motorsteuermittel zum Auswählen eines Ausgangs eines Regelungsmittels vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obenbeschriebenen Probleme des Standes der Technik zu lösen, wobei die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine Motorsteuervorrichtung für ein Hybridfahrzeug zu schaffen, die eine Stromregelung bewirken kann, mit der der Motorstrom mit einem hohen Genauigkeitsgrad geregelt werden kann, wenn ein Generator-Motor sich mit niedriger Drehzahl dreht, um den Generator-Motor vor einem Überstrom zu schützen, und die eine Drehmomentregelung in einem Hochfahrzeuggeschwindigkeits-Hochdrehmoment-Bereich bewirken kann, um die Kraftstoffverbrauchswirtschaftlichkeit einer Maschine zu erhöhen.
Um die obenbeschriebene Aufgabe zu lösen, ist eine Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wie in Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, das sie umfasst: ein Stromregelungsmittel zum Regeln eines Generatormotors, so dass ein Motorstrom des Generatormotors gleich einem Sollstrom sein kann, der auf dem Drehmomentbefehlswert beruht; ein Drehmomentregelungsmittel zum Regeln eines Generatormotors, so dass ein Antriebsraddrehmoment, das ein von einer Drehmomentsensoreinheit erfasstes Drehmoment eines Antriebsrades ist, gleich dem Drehmomentbefehlswert (TqM) sein kann; und ein Motorregelungsmittel zum Auswählen entweder eines Ausgangs vom Stromregelungsmittel oder eines Ausgangs vom Drehmomentregelungsmittel auf der Grundlage eines Ausgangs von einem Motordrehzahlsensor, der eine Drehzahl des Motorgenerators erfasst, und zum Regeln des Motorgenerators auf der Grundlage des ausgewählten Ausgangs.
Da die Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wie in Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, das Stromregelungsmittel, das Drehmomentregelungsmittel und das Motorregelungsmittel zum Regeln des Generator-Motors umfasst, kann dann, wenn der Generator-Motor mit einer niedrigen Drehzahl rotiert, die Stromregelung, mit der der Motorstrom mit einem hohen Genauigkeitsgrad geregelt werden kann, ausgeführt werden, um den Generator-Motor vor einem Überstrom zu schützen. Andererseits kann in einem Bereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und hohem Drehmoment die Drehmomentregelung durchgeführt werden, um somit die Regelung des Generator-Motors einschließlich auch des Antriebsdrehmoments der Maschine zu bewirken.
Eine Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wie in Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelungsmittel enthält: ein Sollstromeinstellmittel zum Einstellen eines Sollstroms auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswertes; ein Motorstromerfassungsmittel zum Erfassen des Motorstroms des Motorgenerators; ein Auswahlvergleichsmittel zum Ausgeben eines Rücksetzimpulses, wenn ein Ausgangswert des Motorstromertassungsmittels höher ist als ein Ausgangswert des Sollstromeinstellmittels; und ein Oszillationsmittel zum Zurücksetzen eines Oszillationsausgangs auf Null in Reaktion auf einen Rücksetzimpuls.
Da die Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wie in Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, so konstruiert ist, dass das Stromregelungsmittel das Sollstromeinstellmittel, das Motorstromerfassungsmittel, das Auswahlvergleichsmittel und das Oszillationsmittel enthält, kann dann, wenn der Motor-Generator mit niedriger Drehzahl rotiert, die Stromregelung, mit der der Motorstrom mit einem hohen Genauigkeitsgrad geregelt werden kann, durchgeführt werden, um den Generator-Motor vor einem übermäßigen Strom zu schützen.
Eine Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentregelungsmittel enthält: ein Abweichungsberechnungsmittel zum Berechnen einer Abweichung zwischen dem Drehmomentbefehlswert und dem Drehmoment des Antriebsrades; und ein Proportional-Integral-Differential-Regelungsmittel zum Durchführen einer Proportional-Integral-Differential-Kompensation für einen Ausgang des Abweichungsberechnungsmittels.
Da die Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wie in Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, so konstruiert ist, dass das Drehmomentregelungsmittel das Abweichungsberechnungsmittel zum Berechnen einer Abweichung zwischen dem Drehmomentbefehlswert und dem Drehmoment des Antriebsrades, sowie das Proportional-Integral-Differential-Regelungsmittel zum Durchführen einer Proportional-Integral-Differential-Kompensation für einen Ausgang des Abweichungsberechnungsmittels enthält, kann in einem Bereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und hohem Drehmoment die Drehmomentregelung durchgeführt werden, um die Regelung des Generator-Motors einschließlich auch des Antriebsdrehmoments der Maschine zu bewerkstelligen.
Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Zeichnungen jeweils in Richtung der Bezugszeichen zu betrachten sind.
1 ist eine Seitenansicht eines Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht einer Antriebssystemeinheit des Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Seitenansicht einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung des Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Schnittansicht einer Maschine des Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Diagramm, das eine erste Operation der Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das eine zweite Operation der Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine dritte Operation der Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Schnittansicht einer Drehmomentsensoreinheit der Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Diagramm, das die Operation der Drehmomentsensoreinheit gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Blockschaltbild einer Gesamtkonstruktion einer Form eines Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
11 ist ein Blockschaltbild einer Konstruktion eines wesentlichen Teils einer Form eines Management-Steuermittels der Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Diagramm, das einen Moduswechselschalter zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Fahrbereiche einer Maschine und eines Motors in einem Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist ein Blockschaltbild einer Konstruktion eines wesentlichen Abschnitts einer Form eines Motorregelungsmittels der Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
15 ist ein Schaltungsdiagramm eines Antriebsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung.
16 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einem Sollstromsignal, einem Motorstromerfassungssignal und einem Oszillationssteuersignal gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein Flussdiagramm der Operation eines Drehmomentregelungsmittels und eines Modussteuerungsmittels.
18 ist ein Flussdiagramm einer Unterscheidung zwischen einem Antriebslogikmodus, einem Voreilwinkelmodus und einem Regenerationslogikmodus.
19 zeigt eine Motordrehmomentkennlinie bezüglich eines Voreilwinkelwertes eines Motors.
20 ist ein Signalformdiagramm von dreiphasigen Antriebssignalen des Antriebsmittels.
21 ist ein Flussdiagramm der Operation des Management-Steuerungsmittels.
22 ist ein Diagramm der Ein/Aus-Unterscheidung der Maschine.
23 ist ein Kennliniendiagramm einer Batterierestkapazität und eines Drosselklappenöffnungs-Schwellenwertes (Fahrpedalöffnungs-Schwellenwert).
24 ist ein Diagramm der Ein/Aus-Unterscheidung der Maschine.
25 ist ein weiteres Diagramm, das Fahrbereiche der Maschine und des Motors des Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
26 ist ein Flussdiagramm der Operation des Strom/Drehmoment-Regelungsmittels.
27 ist ein Blockschaltbild einer Konstruktion des wesentlichen Teils einer Form eines Stromregelungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung.
28 ist ein Blockschaltbild einer Konstruktion des wesentlichen Teils einer Form des Drehmomentregelungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung.
29 ist ein Signalformdiagramm eines Tastverhältnisses.
30 ist ein Diagramm eines Grundkonzepts der Regelung der Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Das Hybridfahrzeug 1 enthält einen Karosserierahmen 2, eine auf dem Karosserierahmen 2 montierte Karosserie 3, eine vordere Abdeckung 4, die sich von einem vorderen Abschnitt eines Zentralabschnitts der Karosserie 3 nach oben erstreckt, eine Mittelsäule 5, die sich von einem hinteren Abschnitt eines Zentralabschnitts der Karosserie 3 nach oben erstreckt, ein transparentes Dach 6, das sich von einem Ende der Mittelsäule 5 zur vorderen Abdeckung 4 erstreckt, Seitenprotektoren 7, 7 (7 ist im Inneren weggelassen), die auf den entgegengesetzten Seiten der Mittelsäule 5 montiert sind, einen vorderen Stoßfänger 8, der an einer vorderen Fläche der Karosserie 3 vorgesehen ist, einen Kühlergrill 9, der unmittelbar hinter dem vorderen Stoßfänger 8 vorgesehen ist, einen Fahrersitz 11, der im inneren der Mitte der Karosserie 3 montiert ist, einen hinteren Stoßfänger 12, der an einem hinteren Abschnitt der Karosserie 3 vorgesehen ist, Vorderräder 13, 13 (13 ist im Inneren weggelassen), die am Karosserierahmen 2 montiert sind, Hinterräder 14, 14 als Antriebsräder, die am Karosserierahmen 2 montiert sind, Seitenspiegel 16, 16 (im Inneren ist 16 weggelassen), die an entgegengesetzten Seiten des transparenten Daches 6 vorgesehen sind, Lampen 17, 17, die auf den entgegengesetzten Seiten der vorderen Abdeckung 4 vorgesehen sind, ein Lenkrad 18, das in der Mitte der Karosserie 3 vorgesehen ist, einen Kühler 19, der hinter dem Kühlergrill 9 montiert ist, Batterien ... 21 (... bezeichnet eine Mehrzahl. Dies gilt in ähnlicher Weise für die folgende Beschreibung.), die an einem Mittelabschnitt des Karosserierahmens 2 montiert sind, eine Steuereinheit 22, die unterhalb des Fahrersitzes 11 angeordnet ist, und eine Antriebssystemeinheit 30, die an einem hinteren Abschnitt des Karosserierahmens 2 mitgeführt wird. Das Bezugszeichen M bezeichnet einen Fahrer.
Es ist zu beachten, dass das Bezugszeichen 3a einen vorderen Deckabschnitt bezeichnet, während 3b einen hinteren Deckabschnitt bezeichnet, und wobei eine Person auf den Deckabschnitten 3a, 3b sitzen kann und leicht von vorne und von hinten über die Deckabschnitte 3a, 3b auf den Fahrersitz 11 gelangen kann.
2 ist eine Seitenansicht der Antriebssystemeinheit des Hybridfahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung und zeigt die Hauptkomponenten der Antriebssystemeinheit 30.
Genauer bezeichnet das Bezugszeichen 31 einen Kraftstofftank, 32 eine Kraftstoffpumpe, 33 einen Luftfilter, 34 eine Drosselklappenscheibe, 35 einen Servomotor, 36a einen zusätzlichen Zuführungsinjektor, 36b einen Hauptinjektor, 37 eine Nockenwelle, 38 eine mechanische Pumpe, die integral mit der Nockenwelle 37 rotiert, 39 eine Kopfabdeckung, 41 einen Zylinderblock, 42 einen Zylinderkopf, 43 einen dreiphasigen bürstenlosen Motor als Generator-Motor, 44 eine Abgasleitung, 45 einen Metallkatalysator, 46 einen Schalldämpfer, 47 ein Endrohr, 48 ein stufenloses Konustyp-Getriebe als Getriebe, 49 eine Gelenkwelle, 51 eine Hinterachse, 52 eine stufenlose Getriebewelle, 53 eine Motorwelle als Antriebskraftverbindungspunkt, 54 eine Kurbelwelle, 56 einen SEL-Motor und 57 einen Einlassverteiler.
3 ist eine Schnittansicht einer Antriebskraftübertragungsvorrichtung des Hybridfahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Antriebskraftübertragungsvorrichtung 60 des Hybridfahrzeuges 1 (siehe 1) enthält eine Maschine 61, ein inneres Element 62a einer Fliehkraftkupplung 62, die auf der Kurbelwelle 54 der Maschine 61 montiert ist, ein äußeres Element 62b der Fliehkraftkupplung 62 mit dem und von dem das innere Element 62a eingerückt und ausgerückt wird, das stufenlose Konustyp-Getriebe 48, das mit dem äußeren Element 62b über einen Drehmomentbegrenzer 63 verbunden ist, ein erstes Getriebezahnrad 66, das mit dem stufenlosen Konustyp-Getriebe 48 über eine Freilaufkupplung 65 verbunden ist, den Motor 43 zum Antreiben des Hybridfahrzeuges 1 (siehe 1) zusammen mit der Maschine 61, die Motorwelle 53, die als Verbindungspunkt der Antriebskräfte dient, ein zweites Getriebezahnrad 67, das auf der Motorwelle 53 montiert ist und in kämmendem Eingriff mit dem ersten Getriebezahnrad 66 gehalten wird, ein maschinenseitiges erstes Schrägstirnrad 68 und ein motorseitiges erstes Schrägstirnrad 69, die auf der Motorwelle 53 montiert sind, ein maschinenseitiges zweites Schrägstirnrad 71 und ein motorseitiges zweites Schrägstirnrad 72, die in kämmendem Eingriff mit jeweils den. Zahnrädern 68, 69 gehalten werden, eine Gegenwelle 73 zum Unterstützen der Zahnräder 71, 72, Drucksensoren 74a, 74b (siehe 8), die an den entgegengesetzten Enden der Gegenwelle 73 montiert sind, ein Ausgangszahnrad 75, das auf der Gegenwelle 73 montiert ist, eine Kardanwelle 76, die mit dem Ausgangszahnrad 75 verbunden ist, die Hinterachse 51, die mit der Kardanwelle 76 über ein Differentialgetriebe 78 verbunden ist, und die Hinterräder 14 (siehe 1), die auf der Hinterachse 51 montiert sind.
Der SEL-Motor 56 dreht die Kurbelwelle 54, die mit einer Motorwelle 56a über einen Riemen 79, eine Kette 81 und eine Freilaufkupplung 82 verbunden ist.
4 ist eine Schnittansicht der Maschine des Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Maschine 61 enthält den Zylinderblock 41, einen Kolben 83, der für eine Rückwärts- und Vorwärtsbewegung im Zylinderblock 41 eingesetzt ist, eine Verbindungsstange 84a, auf der der Kolben 83 montiert ist, den auf den Zylinderblock 41 aufgesetzten Zylinderkopf 42, ein Einlasshilfsventil 84 und ein Auslassventil 85, die auf dem Zylinderkopf 42 vorgesehen sind, und eine Zündkerze 86, die am Zylinderkopf 42 montiert ist, und enthält die mechanische Pumpe 38, die koaxial mit der Nockenwelle 37 rotiert. Es ist zu beachten, dass das Bezugszeichen 37a eine Nockenkette bezeichnet und 37b ein Nockenritzel bezeichnet.
Durch Einstellen der Drosselklappenscheibe 34 über die Steuereinheit 22 und den Servomotor 35 mittels einer Öffnung eines Fahrpedals 87, wird die Zuführungsmenge des Kraftstoffluftgemisches eingestellt, um die Ausgangsleistung der Maschine 61 zu steuern.
Während einer Fahrt nur mit dem Motor wird dann, wenn eine Anforderung für eine Maschinenausgangsleistung ausgegeben wird, wenn das Fahrpedal 87 geöffnet wird, die Drosselklappenscheibe 34 vom Servomotor 35 unabhängig von der Fahrpedalöffnung angezogen, um das Starten der Maschine 61 zu verbessern.
Indessen wird ein Teil des vom Injektor 36a zugeführten Kraftstoffluftgemisches aus dem Einlassverteiler 57 abgezweigt und zusätzlich mittels der mechanischen Pumpe 38 zugeführt, um somit vom Einlasshilfsventil 84 unmittelbar vor der Zündung in den Zylinderblock 41 eingespritzt zu werden, um die Maschinenausgangsleistung zu erhöhen.
Im folgenden wird die Operation der Antriebskraftübertragungsvorrichtung 60 des Hybridfahrzeugs 1 (siehe 1), die oben beschrieben worden ist, mit Bezug auf die 5 bis 7 beschrieben.
In 5 sind (a) und (b) schematische Ansichten der ersten Operation der Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
(a) zeigt einen Fall, bei dem die Hinterräder 14 durch eine vereinte Kraft der Maschine 61 und des Motors 43 angetrieben werden.
Die Maschine 61 treibt die Hinterräder 14 über das innere Element 62a der Fliehkraftkupplung 62, das äußere Element 62b, das stufenlose Konustyp-Getriebe 48, die Freilaufkupplung 65, das erste Getriebezahnrad 66, das zweite Getriebezahnrad 67 und das maschinenseitige erste Stirn/Zahnrad 68, das auf der Motorwelle 53 montiert ist, die einen Verbindungspunkt mit der Antriebskraft des Motors 63 herstellt, das maschinenseitige zweite Schrägstirnrad 71, das Ausgangszahnrad 75, die Kardanwelle 76, das Differentialgetriebe 78 und die Hinterachse 51 in dieser Reihenfolge, wie durch eine Pfeilmarkierung ➀ gezeigt ist, an.
Indessen treibt der Motor 43, die Hinterräder 14 über die Motorwelle 53, das motorseitige erste Schrägstirnrad 69, das motorseitige zweite Schrägstirnrad 72, das Ausgangszahnrad 75, die Kardanwelle 76, das Differentialgetriebe 78 und die Hinterachse 51 in dieser Reihenfolge, wie durch eine Pfeilmarkierung ➁ gezeigt ist, an.
Die Antriebskraft der Maschine 61 und die Antriebskraft des Motors 43 werden an der Motorwelle 53 zusammengeführt.
Wenn das Hybridfahrzeug 1 mit der Maschine 61 gestartet werden soll, kann das Drehmoment allmählich und sanft über die Fliehkraftkupplung 62 übertragen werden, um das Hybridfahrzeug 1 zu starten (siehe 1).
Da die Fliehkraftkupplung 62 in einer Stufe angeordnet ist, die dem stufenlosen Konustyp-Getriebe 48 vorausgeht, kann sie eine kleinere Kupplungsleistungsfähigkeit aufweisen, als wenn sie in einer Stufe nach dem stufenlosen Konustyp-Getriebe 48 angeordnet wäre. Da es im Gegensatz hierzu, wie vom stufenlosen Konustyp-Getriebe 48 aus betrachtet, kein übermäßiges Drehmoment der Maschine 61 direkt aufnimmt, kann auch der Schutz des stufenlosen Konustyp-Getriebes 48 erwartet werden. Insbesondere wenn die verwendete Kupplung einem nassen Typ entspricht, wird dann, wenn die Fliehkraftkupplung 62 in einer dem stufenlosen Konustyp-Getriebe 48 folgenden Stufe angeordnet ist, da der Kontaktdruck reduziert ist, eine große Kupplungsleistungsfähigkeit benötigt und die Vorrichtung wird in der Abmessung groß.
Da das stufenlose Konustyp-Getriebe 48 mit dem äußeren Element 62b der Fliehkraftkupplung 62 über den Drehmomentbegrenzer 63 verbunden ist, muss die Maschine 61 kein Rückwärtsdrehmoment von den Hinterrädern 14 aufnehmen.
(b) zeigt einen Fall, bei dem die Hinterräder 14 nur mit dem Motor 43 angetrieben werden.
Der Motor 43 treibt die Hinterräder 14 über die Motorwelle 53, das motorseitige erste Schrägstirnrad 69, das motorseitige zweite Schrägstirnrad 72, das Ausgangszahnrad 75, die Kardanwelle 76, das Differentialgetriebe 78 und die Hinterachse 51 an, wie durch einen Pfeilmarkierung ➂ gezeigt ist.
Da die Maschine 31 gestoppt ist, ist die Freilaufkupplung 65 in einen offenen Zustand versetzt.
Da die Freilaufkupplung 65 unmittelbar vor dem Vereinigungspunkt mit der Antriebskraft des Motors 43 angeordnet ist, werden dann, wenn die Hinterräder 14 nur mit dem Motor 43 angetrieben werden, das stufenlose Konustyp-Getriebe 48, das äußere Element 62b der Fliehkraftkupplung 62 usw., die als Lastseite dienen, nicht alle zusammen gedreht. Dementsprechend kann ein Verbrauch der Batterien 21 eingespart werden, und es kann eine längere Betriebsdauer sichergestellt werden.
(a), (b) der 6 sind schematische Ansichten der zweiten Operation der Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
(a) zeigt einen Fall, bei dem die Hinterräder 14 nur mit der Maschine 61 angetrieben werden.
Die Maschine 61 treibt die Motorwelle 53 über das innere Element 62a der Fliehkraftkupplung 62, das äußere Element 62b, das stufenlose Konustyp-Getriebe 48, die Freilaufkupplung 65, das erste Getriebezahnrad 66 und das zweite Getriebezahnrad 67 in dieser Reihenfolge an, wie durch eine Pfeilmarkierung ➃ gezeigt ist. Mit anderen Worten, der Motor 43 kann veranlasst werden, als ein Generator zu arbeiten, um die Batterien 21 zu laden (siehe 1).
Ferner treibt die Maschine 61 die Hinterräder 14 über das maschinenseitige erste Schrägstirnrad 68, das maschinenseitige zweite Schrägstirnrad 71, das Ausgangszahnrad 75, die Kardanwelle 76, das Differentialgetriebe 78 und die Hinterachse 51 in dieser Reihenfolge an, wie durch eine Pfeilmarkierung ➄ gezeigt ist.
(b) zeigt einen Fall, bei dem das Hybridfahrzeug 1 (siehe 1) so angetrieben wird, dass es mit dem Motor 43 rückwärts fährt.
Der Motor 43 wird so angetrieben, dass er rückwärts rotiert, wobei die Rückwärtsrotation über die Motorwelle 53, das motorseitige erste Schrägstirnrad 69, das motorseitige zweite Schrägstirnrad 72, das Ausgangszahnrad 75, die Kardanwelle 76, das Differentialgetriebe 78 und die Hinterachse 51 in dieser Reihenfolge, wie durch eine Pfeilmarkierung (6) gezeigt ist, auf die Hinterräder 14 übertragen wird, um die Hinterräder 14 rückwärts zu drehen.
Da der Motor 43 rückwärts rotiert, während die Maschine 61 gestoppt ist, ist die Freilaufkupplung 65 eingerückt und die Antriebskraft des Motors 43 wird auf das stufenlose Konustyp-Getriebe 48 und das äußere Element 62b der Fliehkraftkupplung 62 übertragen, wie durch die Pfeilmarkierung (7) gezeigt ist, jedoch wird die Maschine 61 aufgrund der Anwesenheit der Fliehkraftkupplung 62 nicht mit diesen gedreht.
7 ist eine schematische Ansicht, die die dritte Operation der Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und zeigt einen Fluss der Antriebskraft bei Verzögerung des Hybridfahrzeugs 1 (siehe 1).
Bei Verzögerung des Hybridfahrzeugs 1 (siehe 1) wird die Antriebskraft auf den Motor 43 über die Hinterräder 14, die Hinterachse 51, das Differentialgetriebe 78, die Kardanwelle 76, das motorseitige zweite Schrägstirnrad 72, das motorseitige erste Schrägstirnrad 69 und die Motorwelle 53 in dieser Reihenfolge übertragen, wie durch eine Pfeilmarkierung (8) gezeigt ist, wobei der Motor 43 als Generator arbeitet. Da in diesem Fall die Freilaufkupplung 65 in einen ausgerückten Zustand versetzt ist, kann die Antriebskraft bei Verzögerung effektiv auf den Motor 43 übertragen werden, wobei die Batterien 21 (siehe 1) geladen werden können.
8 ist eine Schnittansicht der Drehmomentsensoreinheit der Antriebskraftübertragungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Drehmomentsensoreinheit 88 enthält die Gegenwelle 73, die Drucksensoren 74a, 74b, die an den entgegengesetzten Enden der Gegenwelle 73 montiert sind, das maschinenseitige zweite Schrägstirnrad 71 und das motorseitige zweite Schrägstirnrad 72, die auf der Gegenwelle 73 montiert sind, sowie das erste maschinenseitige Schrägstirnrad 68 und das motorseitige erste Schrägstirnrad 69, die jeweils mit den Zahnrädern 71 und 72 in kämmendem Eingriff gehalten werden, wie oben beschrieben worden ist, wobei die Operation der Drehmomentsensoreinheit 88 im folgenden mit Bezug auf die folgende Figur beschrieben wird.
(a) und (b) der 9 sind schematische Ansichten, die die Operation der Drehmomentsensoreinheit 88 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
(a) zeigt die Operation der Drehmomentsensoreinheit 88 bei Beschleunigung.
Bei Beschleunigung wird die Antriebskraft von der Maschine 61 (siehe 3) oder den Motor 43 auf die Antriebsräder 14 übertragen. Genauer, da das maschinenseitige erste Schrägstirnrad 68 und das motorseitige erste Schrägstirnrad 69 als Antriebsseite dienen, während das maschinenseitige zweite Schrägstirnrad 71 und das motorseitige zweite Schrägstirnrad 72 als angetriebene Seite dienen, veranlassen die Zahnräder 71, 72 die Gegenwelle 73, eine Beanspruchung Fa zu erzeugen wie durch eine Pfeilmarkierung a gezeigt ist. Diese Beanspruchung Fa wird vom Drucksensor 74a erfasst.
(b) zeigt die Operation der Drehmomentsensoreinheit 88 bei Verzögerung.
Bei Verzögerung wird die Antriebskraft von der Seite der Hinterräder 14 zur Seite des Motors 43 übertragen. Genauer, da das maschinenseitige zweite Schrägstirnrad 71 und das motorseitige zweite Schrägstirnrad 72 als Antriebsseite dienen, während das maschinenseitige erste Schrägstirnrad 68 und das motorseitige erste Schrägstirnrad 69 als angetriebene Seite dienen, veranlassen die Zahnräder 68, 69 die Gegenwelle 73, eine Beanspruchung 11b zu erzeugen, wie durch eine Pfeilmarkierung b gezeigt ist. Diese Beanspruchung Fb wird vom Drucksensor 74b erfasst.
Genauer, durch Erfassen der Größe und der Richtung der Übertragung der Antriebskraft mittels der Drucksensoren 74a, 74b und Verwendung derselben für die Regelung, so dass die Antriebskräfte der Maschine 61 und des Motors 43 (siehe 2), die die Antriebsquellen sind, kombiniert werden, kann das Hybridfahrzeug 1 (siehe 1) effizient angetrieben werden.
Da die Drehmomentsensoreinheit 88 die Gegenwelle 73, die Drucksensoren 74a, 74b, die an den entgegengesetzten Enden der Gegenwelle 73 montiert sind, das maschinenseitige zweite Schrägstirnrad 71 und das motorseitige zweite Schrägstirnrad 72, die auf der Gegenwelle 73 montiert sind, und das maschinenseitige erste Schrägstirnrad 68 und das motorseitige erste Schrägstirnrad 69, die jeweils in kämmendem Eingriff mit den Zahnrädern 71 und 72 gehalten werden, umfasst, kann ein Drehmomenterfassungsmechanismus implementiert werden, der kompakt und sehr zuverlässig ist.
30 zeigt ein Diagramm eines Grundkonzepts der Regelung der Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Eifindung, wobei eine genaue Form der Regelung im folgenden beschrieben wird.
10 ist ein Blockschaltbild einer gesamten Form eines Hybridfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 10 gezeigt ist, enthält das Hybridfahrzeug 100 Hinterräder 14, einen Generator-Motor 43, ein stufenloses Konustyp-Getriebe 48, eine Maschine 61, verschiedene Sensoren 110, Batterien 21, eine Hybridfahrzeug-Motorregelungsvorrichtung 150, Antriebsmittel 151 und ein Drosselklappenregelungs-Stellglied 155.
Die verschiedenen Sensoren 110 geben ein Sensorsignal SS1 an das Management-Steuermittel 120 der Hybridfahrzeug-Motorregelungsvorrichtung 150 aus.
Das Management-Steuermittel 120 gibt einen Drehmomentbefehlswert Tq, der erhalten wird durch Verarbeitung auf der Grundlage des Sensorsignals SS1, an das Motorregelungsmittel 130 aus und gibt ein Drosselklappen-Sollöffnungssignal S124 an das Drosselklappen-Regelungsstellglied 155 aus.
Das Motorreglungsmittel 130 gibt ein Steuersignal S130, das durch Verarbei tung auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswertes Tq erhalten wird, und ein Sensorsignal SS2 an das Antriebsmittel 151 aus.
Das Antriebsmittel 151 gibt Antriebssignale (SU, SV, SW), die vom Steuersignal S130 erhalten werden, und eine Batteriespannung VB an den Generator-Motor 43 aus.
Der Generator-Motor 43 wird angetrieben oder führt eine Rückgewinnung (Regeneration) aus, wenn die Antriebssignale (SU, SV, SW) den Spulen der Dreiphasen einer U-Phase einer V-Phase und einer W-Phase, die in 15 gezeigt sind, zugeführt werden, und gibt ein Motordrehmoment TqM an die Antriebsräder 14 aus oder lädt die Batterien 21 mit Rückgewinnungsleistung VR.
Im folgenden werden die Antriebssignale SU, SV, SW mit Bezug auf 20 beschrieben.
Wie in 20 gezeigt ist, bezeichnen die Bezugszeichen SUF, SVB, SWF, SUB, SVF, SWB die Richtungen der Antriebssignale SU, SV, SW, die in 15 gezeigt sind, wobei z. B. das Bezugszeichen SUF ein Antriebssignal SU bezeichnet, das von den Batterien 21 der U-Phase des Generators 43 zugeführt wird, wenn ein FET Q1 des Antriebsmittels 51 eingeschaltet ist, und SUB ein Antriebssignal SU bezeichnet, das von der U-Phase des Generator-Motors 43 nach Masse fließt, wenn ein weiterer FET Q2 des Antriebsmittels 151 eingeschaltet ist.
In ähnlicher Weise ist ein Antriebssignal SV, das von Batterien 21 zur V-Phase des Generator-Motors 43 fließt, wenn ein weiterer FET Q3 des Antriebsmittels 151 eingeschaltet ist, mit SVB bezeichnet; ein Antriebssignal SV, das von der V-Phase des Generator-Motors 43 nach Masse fließt, wenn ein weiterer FET Q4 eingeschaltet ist, mit SVB bezeichnet; ein Antriebssignal SW, das von den Batterien 21 der W-Phase des Generator-Motors 43 zugeführt wird, wenn ein weiterer FET Q5 des Antriebsmittels 151 eingeschaltet ist, mit SWF bezeichnet; und ein Antriebssignal SW, das von der W-Phase des Generator-Motors 43 nach Masse fließt, wenn ein weiterer FET Q6 eingeschaltet ist, mit SWB bezeichnet.
Wie aus den vorangehenden deutlich wird, befinden sich innerhalb einer Periode ➀, die in 20 gezeigt ist, der FET Q1 und der FET Q4 in einem Ein-Zustand, wobei das Antriebssignal SUF zur U-Phase des Generator-Motors 43 durch die Batterien 21 → FET Q1 fließt, und das Antriebssignal SVB nach Masse durch die V-Phase des Generator-Motors 43 → FET Q4 fließt.
Auf diese Weise fließt der Strom (Antriebssignal) innerhalb der Periode 0 von U-Phase der U-Phase, V-Phase und W-Phase der dreiphasigen Spulen des Generator-Motors 43 zur V-Phase.
Dies ist mit einer steigenden Flanke eines Magnetpol-Positionssignals PM (115U) von einem Motormagnetpolsensor 115 des Generator-Motors 43 synchronisiert.
Kurz, das Signal S115U erfasst einen Erregungszeitpunkt der U-Phase, wobei die Steuerung zum Hervorrufen eines Stroms, der von der Spule der U-Phase zur Spule der V-Phase fließt, vom UVW-Erregungsmuster-Erzeugungsmittel 135 ausgeführt wird.
Andererseits wird innerhalb einer weiteren Periode ➁ der FET Q6 anstelle des FET Q4 eingeschaltet (der FET Q4 befindet sich in einem Aus-Zustand), wobei das Antriebssignal SWB fließt, und wobei der Fluss des Stroms (Antriebssignal) von der U-Phase zur V-Phase von der U-Phase auf die W-Phase umgeschaltet wird.
11 ist ein Blockschaltbild eines wesentlichen Abschnitts einer Form des Management-Steuermittels der Motor-Regelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 11 gezeigt ist, enthält das Management-Steuermittel 120 ein Batterieladungsmengen-Einstellmittel 121, ein Soll-Antriebsradausgangsleistungs-Einstellmittel 122, ein Maschinen-Sollausgangsleitungs-Berechnungsmittel 123, ein Drosselklappen-Sollöffnungs-Einstellmittel 124 und ein Modusunterscheidungsmittel 125.
Es ist zu beachten, dass die im folgenden beschriebene Operation in einem Operationsflussdiagramm des Management-Steuermittels in 21 dargestellt ist.
Ein Maschinendrehzahlsensor 160 erfasst eine Drehzahl der Maschine und liefert ein Drehzahlsignal SY an das Maschinen-Sollausgangsleistungs-Berechnungsmittel 123.
Ein Batterierestkapazitäts-Sensor 111 gibt ein Batterierestkapazitäts-Signal S111, das durch Erfassen der Restkapazität der Batterien 21 erhalten wird, an das Modusunterscheidungsmittel 125 aus.
Das Batterieladungsmengen-Einstellmittel 121 wird von einem Speicher, wie z. B. einem ROM, gebildet und speichert in seinem ROM die Ladungs-Maschinen-Sollausgangs-Daten, die für die Batterien 21 entsprechend einem Fahrpedal-Öffnungssignal S112 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V erforderlich sind, im voraus, und gibt ein Batterieladungsmengensignal S121, das durch Auslesen der Ladungs-Maschinen-Sollausgangs-Daten unter Verwendung des Fahrpedal-Öffnungssignals S112 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V erhalten worden ist, als eine Adresse an das Maschinen-Sollausgangsleistung-Berechnungsmittel 123 aus.
Es ist zu beachten, dass die im ROM gespeicherten Daten nur für einen Bereich gespeichert werden, in dem die Fahrpedalöffnung kleiner als 50% ist, so dass die Maschinenaufladung nur in einem Bereich durchgeführt werden kann, in dem die Maschineneffizienz hoch ist.
Ein Fahrpedalöffnungssensor 112 gibt ein Fahrpedalöffnungssignal S112, das erhalten wird durch Erfassen eines Betätigungsmaßes (Öffnung) eines nicht gezeigten Fahrpedals, an das Batterieladungsmengen-Einstellmittel 121, das Soll-Antriebsradausgangsleistung-Einstellmittel 122 und das Modusunterscheidungsmittel 125 aus.
Der Fahrzeuggeschwindigkeitssenor 114 gibt ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V, das erhalten wird durch Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit, an das Soll-Antriebsradausgangsleistung-Einstellmittel 122 und das Modusunterscheidungsmittel 125 aus.
Das Soll-Antriebsradausgangsleistung-Einstellmittel 122 wird von einem Speicher, wie z. B. einem ROM, gebildet und speichert in seinem ROM im voraus die Soll-Antriebsradausgangsdaten (Drehmoment Tq), die dem Fahrpedalöffnungssignal S112 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal V entsprechen, und gibt ein Soll-Antriebsradausgangssignal S122 (Drehmomentbefehlswert Tq), das Erhalten wird durch Auslesen der Soll-Antriebsradausgangsdaten unter Verwendung des Fahrpedalöffnungssignals S112 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V als Adresse, an das Maschinen-Sollausgangsleistung-Berechnungsmittel 123 und das Motorregelungsmittel 130 aus.
Ein Moduswechselschalter 113 (siehe 12) gibt ein Modussignal S113, das Erhalten wird durch Wechseln des Fahrmodus des Hybridfahrzeuges 100, an das Modusunterscheidungsmittel 125 aus.
Das Modusunterscheidungsmittel 125 gibt ein Modusunterscheidungssignal S125, das Erhalten wird durch Ausführen der Modusunterscheidung auf der Grundlage des Batterierestkapazitätssignals S111 des Fahrpedalöffnungssignals S112, des Modussignals S113 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals V, an das Maschinen-Sollausgangsleistungs-Berechnungsmittel 123 aus.
Das Maschinen-Sollausgangsleistung-Berechnungsmittel 123 berechnet die Maschinen-Sollausgangsleistungen, die im voraus im ROM gespeichert worden sind, unter Verwendung des Drehzahlsignals SY und des Soll-Antriebsrad-Ausgangs-Signals S122 (Tq) als Adresse, und berechnet eine Maschinen-Sollausgangsleistung für die Batterieladung auf der Grundlage des Batterieladungsmengensignals S121 und des Modusunterscheidungssignals S125, und gibt ein Maschinen-Sollausgangsleistung-Signal 123, das durch Addieren der zwei Maschinen-Sollausgangsleistungen erhalten wird, an das Drosselklappen-Sollöffnung-Einstellmittel 124 aus.
Das Drosselklappen-Sollöffnung-Einstellmittel 124 wird von einem Speicher gebildet, wie z. B. einem ROM, und speichert Drosselklappen-Sollöffnungsdaten entsprechend dem Maschinen-Sollausgangsleistung-Signal S123 im ROM im voraus, und gibt ein Drosselklappen-Sollöffnung-Signal 124, das Erhalten wird durch Auslesen der Drosslklappen-Sollöffnung-Daten unter Verwendung des Maschinen-Sollausgangsleistung-Signals S123 als Adresse, an das Drosselklappenregelungs-Stellglied 155 aus.
12 ist eine schematische Ansicht eines Moduswechselschalters 113.
Der Moduswechselschalter 113 wechselt den Fahrmodus des Hybridfahrzeugs 100 zwischen drei Modi, nämlich einem halbautomatischen Modus, einem vollautomatischen Modus und einem EV-Modus (Fahren nur mit dem Generator-Motor 43).
Der halbautomatische Modus ist ein Modus, bei dem der Antriebsausgangsleistungszustand des Generator-Motors 43 höher eingestellt ist als der Antrieb mit der Maschine 61, wobei das Fahrzeug hauptsächlich unter Verwendung des Generator-Motors 43 fährt, und ist ein Fahrmodus, bei dem dann, wenn das Antriebsdrehmoment des Generator-Motors 43 unzureichend ist, dies durch das Antriebsdrehmoment von der Maschine 61 ausgeglichen wird, wobei ein Benzinverbrauch verringert wird.
Während dementsprechend die Batterien 21 periodisch extern geladen werden müssen, ist der Kraftstoffverbrauch der Maschine 61 günstiger.
Der vollautomatische Modus ist ein Fahrmodus, bei dem der Antriebsausgangsleistungszustand der Maschine 61 höher eingestellt ist als der Antrieb mit dem Generator-Motor 43, wobei das Fahrzeug hauptsächlich unter Verwendung der Maschine 61 fährt, und ist ein Fahrmodus, bei dem dann, wenn das Antriebsdrehmoment von der Maschine 61 unzureichend ist, dies durch das Antriebsdrehmoment des Generator-Motors 43 ausgeglichen wird, wobei die Batteriekapazität aufrechterhalten bleibt.
Dementsprechend müssen die Batterien 21 nicht extern geladen werden.
Es ist zu beachten, dass ein Ein/Aus-Unterscheidungsdiagramm der Maschi ne in 22 als Referenz für die Ein/Aus-Operation der Maschine in den drei Modi des Moduswechselschalters 113 gezeigt ist.
14 ist ein Blockschaltbild eines wesentlichen Teils einer Form des Motorregelungsmittels der Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 14 gezeigt ist, enthält das Motorregelungsmittel 130 ein Stromregelungsmittel 131, ein Auswahlvergleichsmittel 132, ein Oszillationsmittel 133, ein Auswahl-Tastverhältnis-Begrenzungsmittel 134, ein UVW-Erregungsmuster-Erzeugungsmittel 135, ein Strom/Drehmoment-Regelungsmittel 136 und ein Drehmomentregelungsmittel 140.
Ein Motordrehzahlsensor 116 gibt ein Motordrehzahlsignal RM, das Erhalten wird durch Erfassung der Drehzahl des Generator-Motors 43, an das Stromregelungsmittel 131, das Drehmomentregelungsmittel 140 und das Strom/Drehmoment-Regelungsmittel 136 aus.
Die Drehmomentsensoreinheit 88 gibt ein Antriebsraddrehmomentsignal TS, das erhalten wird durch Erfassen des Drehmoments der Hinterräder 14, an das Drehmomentregelungsmittel 140 aus.
Es ist zu beachten, das der Motordrehzahlsensor 116 auch als Motormagnetpolsensor 115 dienen kann, wie im folgenden beschrieben wird.
Das Stromregelungsmittel 131 erzeugt einen Korrektur-Sollstrom IMSC und ein Tastverhältnisgrenzsignal S137 auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswertes Tq, des Motordrehzahlsignals RM und der Batteriespannung VB, und gibt den Korrektur-Sollstrom IMSC an das Auswahlvergleichsmittel 132 aus und gibt das Tastverhältnisgrenzsignal S137 an das Auswahl-Tastverhältnisbegrenzungsmittel 134 aus.
Das Drehmomentregelungsmittel 140 gibt ein Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Begrenzungssignal S145 und ein Strombegrenzungssignal S146 auf der Grundlage des Antriebsraddrehmomentsignals TS, des Drehmomentbefehlswerts Tq, des Motordrehzahlsignals RM und der Batteriespannung VB aus und gibt das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Begrenzungssignal S145 an das Auswahl-Tastverhältnisbegrenzungsmittel 134 aus und gibt das Strombegrenzungssignal S146 an das Auswahlvergleichsmittel 132 aus.
Das Strom/Drehmoment-Regelungsmittel 136 erzeugt ein Auswahlsignal S136 auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswertes Tq und des Motordrehzahlsignals RM, und gibt das Auswahlsignal S136 an das Auswahlvergleichsmittel 132 und das Auswahltastverhältnis-Begrenzungsmittel 134 aus.
26 zeigt ein Operationsablaufdiagramm des Strom/Drehmoment-Regelungsmittels.
Im Schritt P61 wird unterschieden, ob der Drehmomentbefehlswert Tq höher als 0 ist (Tq > 0), wobei dann, wenn die Unterscheidung JA ergibt, die Steuerung zum Schritt P62 vorrückt, jedoch dann, wenn die Unterscheidung NEIN ergibt, die Steuerung zum Schritt P4 vorrückt.
Im Schritt P62 wird unterschieden, ob das Motordrehzahlsignal RM kleiner als 2.000 min^–1 (RM < 2.000 min^–1 ) ist, wobei dann, wenn die Unterscheidung JA ergibt, die Steuerung zum Schritt P63 vorrückt, jedoch dann, wenn die Unterscheidung NEIN ergibt, die Steuerung zum Schritt P64 vorrückt.
Im Schritt P63 wird das Auswahlsignal S136 zum Setzen des Regelungsverfahrens für das Motorregelungsmittel 130 auf die Stromregelung ausgegeben.
Im Schritt P64 wird das Auswahlsignal S136 zum Setzen des Regelungsverfahrens für das Motorregelungsmittel 130 auf die Drehmomentregelung ausgegeben.
Wie in 14 gezeigt ist, wählt das Auswahlvergleichsmittel 132 auf der Grundlage des Auswahlsignals S136 den Korrektur-Sollstrom IMSC oder das Strombegrenzungssignal S146 aus, vergleicht das ausgewählte Signal und ein Motorstromerfassungssignal IMO in der Größe und gibt dann, wenn das Motorstromerfassungssignal IMO gleich oder größer als das ausgewählte Signal ist (IMO ≥ IMS oder S146), ein Rücksetzsignal S132 an das Oszillati onsmittel 133 aus (siehe 16).
Das Oszillationsmittel 133 oszilliert mit Impulsen von z. B. 5 kHz und gibt ein Oszillationssteuersignal S133 (siehe 16), das durch Zurücksetzen des Impulsoszillationsausgangs durch das Rücksetzsignal S132 auf 0 erhalten wird, aus, um das Tastverhältnis des Auswahl-Tastverhältnisbegrenzungsmittels 134 zu steuern.
Das Auswahl-Tastverhältnisbegrenzungsmittel 134 gibt ein Tastverhältnisbegrenzungs-Steuersignal S134, das erhalten wird durch Begrenzen des Tastverhältnisses des Oszillationssteuersignals S133 (siehe 16) mit entweder dem Tastverhältnisbegrenzungssignal S137 oder dem Tastverhältnis/Voreilwinkel-Maß-Begrenzungssignal 145, das auf der Grundlage des Auswahlsignals S136 ausgewählt worden ist, an das UVW-Erregungsmuster-Erzeugungsmittel 135 aus.
Der Motormagnetpolsensor 115 erzeugt drei Arten von Zeitsteuersignalen in Intervallen von 120° konform mit der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase der Motorspulen, und gibt ein Magnetpolpositionssignal PM (S115U, S115V, S115W), das erhalten wird durch Erfassen der Positionen der Magnetpole des Generator-Motors 43, wie in 20 gezeigt ist, an das UVW-Erregungsmuster-Erzeugungsmittel 135 aus.
Das UVW-Erregungsmuster-Erzeugungsmittel 135 gibt ein Antriebssteuersignal S130, das erhalten wird durch Erzeugen der Erregungsmuster der U-, V- und W-Phasen des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrom-Generator-Motors 43 auf der Grundlage des Tastverhältnisbegrenzungs-Steuersignals S134 und des Magnetpolpositionssignals PM, an das Antriebsmittel 151 aus.
27 ist ein Blockschaltbild eines wesentlichen Teils einer Form des Stromregelungsmittel gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 27 gezeigt ist, enthält das Stromregelungsmittel 131 ein Tastverhältnisbegrenzungs-Einstellmittel 137, ein Sollstrom-Einstellmittel 138 und ein Sollstrom-Korrekturmittel 139.
Das Tastverhältnisbegrenzungs-Einstellmittel 137 gibt ein Tastverhältnisbegrenzungssignal S137 zum Begrenzen des Tastverhältnisses des Oszillationssteuersignals S133 auf der Grundlage der Batteriespannung VB und des Motordrehzahlsignals RM an das Auswahl-Tastverhältnisbegrenzungsmittel 134 aus.
Das Sollstromeinstellmittel 138 wird von einem Speicher, wie z. B. einem ROM, gebildet und speichert Sollstromdaten, die dem Drehmomentbefehlswert Tq und dem Motordrehzahlsignal RM entsprechen, im Voraus, und gibt ein Sollstromsignal IMS, das erhalten wird durch Auslesen der Sollstromdaten unter Verwendung des Drehmomentbefehlswertes Tq und des Motordrehzahlsignals RM als Adresse, an das Sollstromkorrekturmittel 139 aus.
Das Sollstromkorrekturmittel 139 gibt einen Korrektur-Sollstrom IMSC, der erhalten wird durch eine Korrekturverarbeitung des Sollstromsignals IMS auf der Grundlage des Motorstromerfassungssignals IMO und des Drehmomentbefehlswertes Tq, an das Auswahlvergleichsmittel 132 aus.
28 ist ein Blockschaltbild eines wesentlichen Teils einer Form des Drehmomentregelungsmittels gemäß der vorliegenden Erfindung.
Wie in 28 gezeigt ist, enthält das Drehmomentregelungsmittel 140 ein Strombegrenzungseinstellmittel 146, ein Modussteuermittel 143, ein Abweichungsberechnungsmittel 141, ein PID-(Proportional-Integral-Differential)-Regelungsmittel 142, ein Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Berechnungsmittel 144 und ein Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Begrenzungsmittel 145.
Das Strombegrenzungseinstellmittel 146 wird von einem Speicher, wie z. B. einem ROM, gebildet und speichert in seinem ROM Strombegrenzungsdaten, die dem Motorstromerfassungssignal IMO, der Batteriespannung VB und dem Motordrehzahlsignal RM entsprechen, im Voraus und gibt ein Strombegrenzungssignal S146, das erhalten wird durch Auslesen der Strombegrenzungsdaten unter Verwendung des Motorstromerfassungssignals IMO, der Batteriespannung VB und des Motordrehzahlsignals RM als Adresse, an das Auswahlvergleichsmittel 132 aus.
Das PID-Regelungsmittel 142 umfasst ein Proportionalelement, ein Integralelement, ein Differentialelement und ein nicht gezeigtes Additionsmittel, wobei das Proportionalelement eine P-Regelung (Proportionalregelung) für ein Abweichungssignal ΔT durchführt; das Integralelement eine I-Regelung (Integralregelung) für das Abweichungssignal ΔT durchführt; das Differentialelement eine D-Regelung (Differentialregelung) für das Abweichungssignal ΔT durchführt; und das Additionsmittel ein PID-Regelungssignal Tpid, das durch Addieren der Ausgänge der Elemente erhalten wird, an das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Berechnungsmittel 144 ausgibt.
Das Modussteuermittel 143 erzeugt ein Modussteuersignal S143 zum Steuern des Drehmomentregelungsmittels 140 auf einen Tastverhältnisregelungsmodus oder auf einen Voreilwinkelmaß-Regelungsmodus auf der Grundlage des Motordrehzahlsignals RM, des Drehmomentbefehlswertes Tq und des Abweichungssignals ΔT, und gibt das Modussteuersignal S143 an das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Berechnungsmittel 144 und das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Begrenzungsmittel 145 aus.
Das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Berechnungsmittel 144 gibt ein Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Signal S144, das erhalten wird durch Berechnen eines Tastverhältnisses oder eines Voreilwinkelmaßes auf der Grundlage des PID-Regelungssignals Tpid und des Modussteuersignals S143, an das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Begrenzungsmittel 145 aus.
Das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Begrenzungsmittel 145 gibt ein Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Begrenzungssignal S145, das erhalten wird durch Begrenzen des Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Signals S144 auf der Grundlage der Batteriespannung VB, des Motordrehzahlsignals RM und des Modussteuersignals S143, an das Auswahltastverhältnis-Begrenzungsmittel 134 aus.
17 ist ein Operationsflussdiagramm des Drehmomentregelungsmittels und des Modussteuermittels.
Im Schritt P1 wird die Drehmomentabweichungsberechnung (ΔT = Tq – Ts), die vom Abweichungsberechnungsmittel 141 durchzuführen ist, durchgeführt, um ein Abweichungssignals ΔT zu berechnen, woraufhin die Steuerung zum Schritt P2 vorrückt.
Im Schritt P2 wird die PID-Kompensation für das Abweichungssignal ΔT vom PID-Regelungsmittel 142 durchgeführt, woraufhin die Steuerung zum Schritt P3 vorrückt.
Im Schritt P3 wird die Modusunterscheidung, die im folgenden mit Bezug auf 18 beschrieben wird, durchgeführt, wobei die Steuerung entsprechend der Unterscheidung zu einem der Schritte P5 bis P7 vorrückt.
Im Schritt P5 wechselt das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Berechnungsmittel 144 in einen Voreilwinkelmodus, in welchem es die Berechnung des Voreilwinkelmaßes durchführt.
Im Schritt P6 wechselt das Tastverhältnis/Vorweilwinkelmaß-Berechnungsmittel 144 in einem Antriebslogikmodus, in welchem es die Berechnung des Tastverhältnisses durchführt.
Im Schritt P7 wechselt das Tastverhältnis/Voreilwinkelmaß-Berechnungsmittel 144 in einen Rückgewinnungslogikmodus, in welchem es die Berechnung des Tastverhältnisses durchführt.
Im folgenden wird der Unterscheidungsablauf der 18 mit Bezug auf die 15, 17 und 20 beschrieben. (Einzelheiten bezüglich 15 werden im Anschluss beschrieben.)
Der Voreilwinkelmodus ist eine Regelung, bei der, wie durch eine gestrichelte Linie in den Ausgangssignalformen der 20 gezeigt ist (das Antriebssignal SUF ist als Beispiel genommen), die Signale SU, SV und SW, die die Antriebssignale bilden, viel früher bezüglich der Signale S115U, S115V und S115W des Motormagnetpolsensors 115 eingeschaltet werden (voreilen).
Dies kann die Eigenschaft des Motors zu derjenigen eines Niedrigdrehmoment-Hochdrehzahl-Typs ändern, und kann insbesondere das Drehmoment bei hoher Drehzahl erhöhen.
Dies dreht den Motor mit hoher Drehzahl durch Verringern der Felder der Motorspulen und wird als Feldschwächungsregelung bezeichnet.
Der Voreilwinkel wird vorgerückt, während der normale Erregungswinkel von 120° kontinuierlich erhöht wird, woraufhin der Erregungswinkel auf 170° erhöht wird, und wobei der Voreilwinkel weiter erhöht wird, während der Erregungswinkel bei 170° gehalten wird.
Bei dem in 18 gezeigten Ablauf wird zuerst im Schritt P30 eine Unterscheidung durchgeführt, ob die vorangehende Regelung der Antriebslogikmodus, der Voreilwinkelmodus oder der Rückgewinnungslogikmodus ist.
Anschließend wird für den festgestellten Antriebslogikmodus (Schritt P31), den Voreilwinkelmodus (Schritt P32) oder den Rückgewinnungslogikmodus (Schritt P33) eine Unterscheidung durchgeführt (Schritte P41, P44 und P46), ob eine Abweichung ΔT (= Tq – Ts) zwischen dem Solldrehmoment (Tq) und dem Istdrehmoment (Ts) positiv (+), Null (0) oder negativ (-) ist.
Wenn im Schritt P41 ermittelt wird, dass die Abweichung DT positiv ist (ΔT > 0), dann rückt die Steuerung, da das aktuelle Drehmoment (Ts) bezüglich des Solldrehmoments (Tq) unzureichend ist, zum Schritt P42 vor, in welchem das Tastverhältnis (Tastverhältnis) bei der letzten Erregung des Motors gleich oder höher als 98% ist. Wenn das letzte Tastverhältnis gleich oder höher als 98% ist, rückt die Steuerung zum Schritt P51 vor, in welchem in den Voreilwinkelmodus gewechselt wird und das Tastverhältnis auf 100 gesetzt wird.
Dementsprechend wird die Feldschwächungsregelung zu diesem Zeitpunkt gestartet.
Im Voreilwinkelmodus wird ein Erregungswinkel, bei dem die PID-Ausdrücke (proportionale, integrale und differentielle Ausdrücke) zum letzten Erregungswinkel addiert werden, ermittelt (Schritt P5 der 17), wobei ein Winkel, um den der vorgegebene Erregungswinkel den gewöhnlichen Erregungswinkel überschreitet (120°), wie durch eine gestrichelte Linie in 20 gezeigt, voreilt.
Wenn andererseits das letzte Tastverhältnis im Schritt P42 kleiner als 98% ist, und wenn im Schritt P41 festgestellt wird, dass die Abweichung ΔT gleich 0 ist (ΔT = 0), rückt die Steuerung zum Schritt P52 vor, in welchem in den Antriebslogikmodus gewechselt wird, wobei ein Tastverhältnis, das erhalten wird durch Addieren der PID-Ausdrücke (proportional, integral und differential) zum letzten Erregungstastverhältnis, als Antriebssignal ausgegeben wird (in 17 gezeigter Schritt P6).
Wenn inzwischen im Schritt P41 ermittelt wird, dass die Abweichung ΔT negativ ist (ΔT < 0), rückt die Steuerung zum Schritt P43 vor, in welchem eine Unterscheidung durchgeführt wird, ob das letzte Tastverhältnis 2% überschreitet. Wenn das letzte Tastverhältnis 2% überschreitet, rückt die Steuerung zum Schritt P52 vor, in welchem in den Antriebslogikmodus gewechselt wird, wobei jedoch dann, wenn das letzte Tastverhältnis gleich oder kleiner als 2% ist, die Steuerung zum Schritt P53 vorrückt, in welchem in den Rückgewinnungslogikmodus gewechselt wird.
Wenn die Abweichung ΔT negativ ist (ΔT < 0), wird, da dann auch die PID-Ausdrücke positiv → 0 → negativ werden, obwohl die PID-Ausdrücke addiert werden (der in 17 gezeigte Schritt P6) im Antriebslogikmodus (Schritt P52), das Erregungstastverhältnis weiterhin innerhalb der Periode verringert, innerhalb der die Abweichung ΔT negativ ist (ΔT < 0).
Wenn das Tastverhältnis abnimmt, nimmt auch das Ist-Drehmoment (Ts) ab, wobei dann, wenn das Solldrehmoment (Tq) positiv ist, und dann, wenn das Ist-Drehmoment (Ts) und das Solldrehmoment (Tq) gleich werden (Tq = Ts), die Abweichung ΔT gleich ΔT = 0 wird und ferner die PID-Ausdrücke gleich 0 werden. Das Tastverhältnis wird mit dem Wert zum aktuellen Zeitpunkt stabil, wobei zu einem Betrieb mit festem Drehmoment gewechselt wird.
Wenn das Solldrehmoment (Tq) negativ ist (Tq < 0), d. h. in einem solchen Fall, in dem das Fahrzeug verzögert, wird, da die Abweichung ΔT negativ bleibt, um welches Maß das Erregungstastverhältnis auch abnimmt, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Erregung gleich oder kleiner als 2% wird, der Modus des Motors vom Antriebslogikmodus zum Rückgewinnungslogikmodus geändert (Schritt S53), wobei der Motor in einen Rückgewinnungsbremszustand eintritt, um ein Verzögerungsgefühl zu erzeugen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Rückgewinnungsmodus gestartet.
Der Rückgewinnungslogikmodus ist ein Modus, bei dem, wie in 20 gezeigt ist, die Spulen der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase und die Batterien mittels der FETs Q1, Q3 und Q5 in einen Ein-Zustand versetzt werden, so dass die Spulenverbindungszeiten für jeweils 120° aufweisen können.
Im Rückgewinnungslogikmodus werden die PID-Ausdrücke vom letzten Tastverhältnis subtrahiert, um ein Motortastverhältnis zu berechnen (Schritt P7 der 17), wobei, während die Abweichung ΔT gleich oder kleiner als 0 ist (ΔT ≤ 0) (vom Schritt 46 zum Schritt P56), auch die PID-Ausdrücke gleich oder kleiner als 0 sind, wobei das Erregungstastverhältnis des Motors im wesentlichen von einem Minimalwert gleich oder kleiner als 2% erhöht wird und die Rückgewinnungsbremsung zunimmt.
Da folglich der Wert des aktuellen Drehmoments (Ts) mittels der Rückgewinnungsbremsung negativ wird (Ts < 0), werden sowohl das Solldrehmoment (Tq) als auch das Drehmoment (Ts) negative Werte, wobei die Abweichung ΔT sich ausgehend vom negativen Wert allmählich dem Wert 0 nähert.
Zum dem Zeitpunkt, zu dem die Abweichung ΔT positiv wird (ΔT > 0) (Schritt P46), wird anschließend der Rückgewinnungslogikmodus fortgesetzt, bevor das letzte Tastverhältnis kleiner als 2% wird (Schritt P56).
Dies liegt daran, dass das Tastverhältnis abnimmt, da auch die PID-Ausdrücke positiv werden, wenn die Abweichung ΔT positiv wird.
Anschließend wird zu dem Zeitpunkt, zu dem das Tastverhältnis kleiner als 2% wird, in den Antriebslogikmodus gewechselt (die Steuerung rückt vom Schritt P55 zum Schritt 6 der 17 vor).
Dementsprechend kommt der Rückgewinnungslogikmodus zu diesem Zeitpunkt zu einem Ende.
Wenn die Abweichung ΔT positiv ist, wird nun das Tastverhältnis durch die Berechnung in dem in 17 gezeigten Schritt P6 erhöht, da auch die PID-Ausdrücke positiv sind.
Wenn anschließend im Schritt P44 die Abweichung ΔT gleich oder größer als 0 ist (ΔT ≥ 0), da der letzte Modus der Voreilwinkelmodus ist, wird eine Erhöhung des Drehmoments kontinuierlich angefordert, wobei der Voreilmoduswinkel bis zum Schritt P54 fortgesetzt wird (Schritt P5 der 17).
Wenn andererseits im Schritt P44 die Abweichung ΔT negativ ist (ΔT < 0), wird der Voreilwinkelmodus fortgesetzt, bis das letzte Voreilwinkelmaß gleich oder kleiner als 2° (≤ 2°) wird (vom Schritt P45 zum Schritt P5 der 17).
In diesen Beispiel werden im Schritt P5 die PID-Ausdrücke zum letzten Erregungswinkel addiert. Da jedoch die Abweichung ΔT negativ ist (ΔT < 0), ändern sich die PID-Ausdrücke selbst in negative Werte, wobei folglich zu dem Zeitpunkt, zu dem das Voreilwinkelmaß gleich oder kleiner als 2° wird, in den Antriebslogikmodus gewechselt wird (Schritt P6 der 17).
Dementsprechend wird zu diesem Zeitpunkt die Feldschwächungsregelung beendet.
Durch umschaltbares Steuern des Modus zwischen dem Antriebslogikmodus, dem Voreilwinkelmodus und dem Rückgewinnungslogikmodus in Reaktion auf den Wert der Abweichung ΔT, um die Steuerung zu bewerkstelligen, kann eine Drehmomentregelung durchgeführt werden, die ein gewünschtes Solldrehmoment (Tq) aufrechterhält.
Es ist zu beachten, dass, während die Antriebssignale (SU, SV, SW) der 20 in allen Modi eingeschaltet sind (sich im N-Pegel-Zustand befinden), ein feinfühliger Tastverhältnisimpuls ausgegeben wird, wie in 29 gezeigt ist, so dass die effektive Spannung des Motors geregelt wird.
15 zeigt eine Schaltung des Antriebsmittels.
Wie in 15 gezeigt ist, enthält das Antriebsmittel 151 N-Kanal-FETs (Q1 bis Q6), Freilaufdioden (D1 bis D6) und einen Kondensator C1.
Das Antriebsmittel 151 empfängt ein Ein/Aus-Signal des Antriebssteuersignals S130 an den Gates (G2, G4 und G6) und ein PWM-Signal des Antriebssteuersignals S130 an den Gates (G1, G3 und G5), und gibt solche Antriebssignale (SU, SV und SW, oder SUF, SVF und SWF, oder andernfalls SUB, SVB und SWB), wie in 19 gezeigt ist, an den dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrom-Generator-Motor 43 aus, um den Antrieb des Generator-Motors 43 zu regeln.
Auf diese Weise enthält das Hybridfahrzeug 100 die Hinterräder 14, den Generator-Motor 43, das Getriebe 48 die Maschine 61, die verschiedenen Sensoren 110 die Batterien 21, die Hybridfahrzeug-Motorregelungsvorrichtung 150, das Antriebsmittel 151, das Antriebs/Rückgewinnungs-Wechselmittel 152 und das Drosselklappenregelungs-Stellglied 155, unterscheidet einen vollautomatischen Modus, bei dem die Maschine nur innerhalb eines Bereiches angetrieben wird, in welchen die Kraftstoffverbrauchswirtschaftlichkeit hoch ist und die durch Antreiben des Generator-Motors mit der Maschinenausgangsleistung erhaltene Erzeugungsenergie verwendet wird, um die Batterien zu laden, während das Fahrzeug fährt, und einen halbautomatischen Modus, in welchem der Generator-Motor mit zugeführter Leistung von den Batterien angetrieben wird, um das Fahrzeug zum Fahren zu veranlassen, wobei nur dann, wenn die Antriebskraft des Generator-Motors unzureichend ist, die Maschinenantriebskraft unterstützt wird mittels einer Umschaltoperation des Modusschalters, um den Antrieb der Maschine und des Generator-Motors zu steuern, so dass das Fahren hauptsächlich mit der Maschine oder das Fahren hauptsächlich mit dem EV (Generator-Motor) durchgeführt werden kann, und führt dann, wenn die Rotation des Generator-Motors langsam ist, eine Stromregelung durch, mit der der Motorstrom mit einem hohen Genauigkeitsgrad geregelt werden kann, während sie eine Drehmomentregelung in einem Bereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und hohem Drehmoment durchführt, und regelt den zulässigen maximalen Motorstromwert, um den Generator-Motor vor einem übermäßigen Strom zu schützen, und kann die Kraftstoffverbrauch-Wirtschaftlichkeit der Maschine erhöhen.
Folglich ist es auch möglich, die Stromsensoren 161 auf einen zu reduzieren, wobei eine Kostenreduktion möglich ist.
13 ist ein Diagramm, das die Antriebsbereiche der Maschine und des Motors des Hybridfahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das Hybridfahrzeug 100 erlaubt grundsätzlich den Antrieb mit der Maschine 61 über den gesamten Antriebsbereich.
Wie in 13 gezeigt ist, ist die Abszissenachse die Fahrzeuggeschwindigkeit V (km/h), während die Ordinatenachse der Drehmomentbefehlswert Tq (kp·cm) ist, wobei der Antriebsbereich in einen Maschinenantriebsbereich, in welchem die Maschine 61 das Fahrzeug antreibt, einen EV-Bereich, in welchem das Fahrzeug nur mit dem Generator-Motor 43 angetrieben wird, einen Maschinenladebereich, in dem die Maschine 61 in einem hoch effizienten Bereich betrieben wird, um den Generator-Motor 43 anzutreiben, wobei die vom Generator-Motor 43 erzeugte Energie verwendet wird, um die Batterien 21 zu laden, während das Fahrzeug fährt, einen Ladebereich und einen Rückgewinnungsbereich, in welchen dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, eine Rückgewinnungsbremsung mittels des Generator-Motors 43 angewendet wird, um den Generator-Motor 43 zu veranlassen, Strom zum Laden der Batterien 21 zu erzeugen, einen Maschinen/Motor-Bereich (1) in dem das Fahrzeug mit der Maschine 1 und dem Generator-Motor 43 angetrieben wird, und einen weiteren Maschinen/Motor-Bereich (2), in welchem das Fahrzeug mit der Maschine 61 und dem Generator-Motor 43, der mittels Feldschwächungsregelung geregelt wird, angetrieben wird, unterteilt ist.
Es ist zu beachten, dass die Grenze zwischen dem Maschinen/Motor-Bereich ➀ und dem Maschinen/Motor-Bereich ➁ so korrigiert ist, dass, wenn die Spannung der Batterien 21 absinkt, die Grenze zwischen den Maschinen/Motor-Bereichen ➀ und ➁ sich wie durch eine Pfeilmarkierung gezeigt zu einem Bereich einer gestrichelten Linie bewegt, der breiter ist.
Es ist zu beachten, dass eine solche Konstruktion verwendet werden kann, dass die Beziehung zwischen der Batterierestladungsmenge und dem Schwellenwert für die Drosselklappenöffnung (Fahrpedalöffnung) in einer solchen Weise wie in 23 gezeigt bestimmt wird, und die Ein/Aus-Unterscheidung der Maschine wie in 24 gezeigt durchgeführt wird. Die Beziehung kann als Datentabelle in einem ROM in der Regelungsvorrichtung gespeichert werden, so dass sie jederzeit zugänglich ist.
Wenn die Batterierestladungsmenge z. B. 0 bis 50% beträgt, wird der Schwellenwert z. B. auf 20% gesetzt.
Wenn die Batterierestladungsmenge z. B. höher als 100% ist, wird der Schwellenwert z. B. auf 85% gesetzt. Wenn die Batterierestladungsmenge z. B. 50 bis 100% beträgt, weist der Schwellenwert eine allmähliche Erhöhung auf.
Genauer wird im halbautomatischen Modus und im vollautomatischen Modus der 24 der Schwellenwert für die Fahrpedalöffnung, bei der die Operation der Maschine gestartet wird, auf der Grundlage der Batterierestladungsmenge innerhalb von 20 bis 85% veränderlich gemacht.
Wenn dementsprechend die Batterierestladungsmenge klein wird, wird der Motorantrieb in einer früheren Phase ausgehend von einem Zustand durchgeführt, in dem die Fahrpedalöffnung gering ist. Wie in 25 gezeigt ist, wird folglich der EV-Bereich im Vergleich zu demjenigen des Falls der 13 kleiner, wobei der Maschinen/Ladebereich entsprechend erweitert werden kann. In diesem Beispiel gilt im halbautomatischen Modus V1 = 50 km/s, und im vollautomatischen Modus V1 = 40 km/s.
Wenn folglich die Batterierestlademenge klein ist, kann das Maschinenladen häufig durchgeführt werden, wobei der Verbrauch der (Leistung der) Batterien effektiv verhindert werden kann.
Die vorliegende Erfindung weist aufgrund der obenbeschriebenen Konstruktion die folgenden Wirkungen auf.
Da eine Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wie in Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, so konstruiert ist, dass sie ein Stromregelungsmittel zum Regeln eines Generator-Motors so, das ein Motorstrom des Generator-Motors gleich einem Sollstrom sein kann, der auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswertes gesetzt worden ist, ein Drehmomentregelungsmittel zum Regeln des Generator-Motors so, dass ein Antriebsraddrehmoment, das ein durch eine Drehmomentsensoreinheit erfasstes Drehmoment eines Antriebrades ist, gleich dem Drehmomentbefehlswert sein kann, und ein Motorregelungsmittel zum Auswählen eines Ausgangs vom Stromregelungsmittel oder eines Ausgangs vom Drehmomentregelungsmittel auf der Grundlage eines Ausgangs von einem Motordrehzahlsensor, der eine Drehzahl des Generator-Motors erfasst, und zum Regeln des Generator-Motors auf der Grundlage des ausgewählten Ausgangs umfasst, und dann, wenn der Generator-Motor mit niedriger Drehzahl rotiert, der Stromregelung, mit der der Motorstrom mit einem hohen Genauigkeitsgrad geregelt werden kann, durchführen kann, um den Generator-Motor vor einem Überstrom zu schützen, jedoch in einem Bereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und hohem Drehmoment eine Drehmomentregelung durchführen kann, um die Regelung des Generator-Motors einschließlich auch des Antriebsdrehmoments der Maschine zu bewerkstelligen, kann die Kraftstoffverbrauch-Wirtschaftlichkeit verbessert werden.
Da eine Motorregelungsvorrichtung für eine Hybridfahrzeug, wie in Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, so konstruiert ist, dass das Stromregelungsmittel ein Sollstromeinstellmittel zum Einstellen des Sollstroms auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswertes, ein Motorstromerfassungsmittel zum Erfassen des Motorstroms des Generator-Motors, ein Auswahlvergleichsmittel zum Ausgeben eines Rücksetzimpulses, wenn ein Ausgangswert des Motorstromerfassungsmittels höher ist als ein Ausgangswert des Sollstrom-Einstellmittels, und ein Oszillationsmittel zum Zurücksetzen eines Oszillationsausgangs auf 0 in Reaktion auf den Rücksetzimpuls enthält, und dann, wenn der Generator-Motor mit einer niedrigen Drehzahl rotiert, die Stromregelung, mit der der Motorstrom mit einem hohen Genauigkeitsgrad geregelt werden kann, zum Schützen des Generator-Motors vor einem Überstrom ausgeführt wird, wird eine geeignete Verwendung des Generator-Motors, die das benötigte Drehmoment aufrecht erhält, ermöglicht und es kann ein Kostenreduktion erreicht werden.
Da eine Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, wie in Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist, so konstruiert ist, dass das Drehmomentregelungsmittel ein Abweichungsberechnungsmittel zum Berechnen einer Abweichung zwischen dem Drehmomentbefehlswert und dem Drehmoment des Antriebsrades, und ein Proportional-Integral-Differential-Regelungsmittel zum Durchführen einer Proportional-Integral-Differential-Kompensation für einen Ausgang des Abweichungsberechnungsmittels enthält und in einem Bereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und hohem Drehmoment eine Drehmomentregelung durchgeführt werden kann, um die Regelung des Generator-Motors einschließlich auch des Antriebsdrehmoments der Maschine zu bewerkstelligen, kann die Kraftstoffverbrauch-Wirtschaftlichkeit der Maschine erhöht werden.
Es wird ein Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug geschaffen, die eine Stromregelung bewerkstelligen kann, mit der der Motorstrom mit einem hohen Genauigkeitsgrad geregelt werden kann, wenn ein Generator-Motor mit niedriger Drehzahl rotiert, um den Generator-Motor vor einem Überstrom zu schützen, und die eine Drehmomentregelung in einem Bereich mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit und hohem Drehmoment bewerkstelligen kann, um die Kraftstoffverbrauch-Wirtschaftlichkeit einer Maschine zu erhöhen.
Die Motorregelungsvorrichtung umfasst ein Motorregelungsmittel 130, das ein Stromregelungsmittel 131, ein Auswahlvergleichsmittel 132, ein Oszillationsmittel 133, ein Auswahltastverhältnis-Begrenzungsmittel 134, ein UVW-Erregungsmuster-Erzeugungsmittel 135, ein Strom/Drehmoment-Regelungsmittel 136 und ein Drehmomentregelungsmittel 140 enthält.

Claims

Motorregelungsvorrichtung (150) für ein Hybridfahrzeug (100), die Hilfsantriebsradausgangsleistung-Einstellmittel (122) zum Einstellen eines Drehmomentbefehlswertes (TqM) auf der Grundlage eines Ausgangs eines Beschleunigungssensors (112) und eines Ausgangs eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors (114) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst: ein Stromregelungsmittel (131) zum Regeln eines Generatormotors (43), so dass ein Motorstrom (IMO) des Generatormotors (43) gleich einem Sollstrom (IMS) sein kann, der auf dem Drehmomentbefehlswert (TqM) beruht; ein Drehmomentregelungsmittel (140) zum Regeln eines Generatormotors (43), so dass ein Antriebsraddrehmoment (Ts), das ein von einer Drehmomentsensoreinheit (88) erfasstes Drehmoment eines Antriebsrades ist, gleich dem Drehmomentbefehlswert (TqM) sein kann; und ein Motorregelungsmittel (130) zum Auswählen entweder eines Ausgangs (IMSC) vom Stromregelungsmittel (131) oder eines Ausgangs (S146) vom Drehmomentregelungsmittel (140) auf der Grundlage eines Ausgangs (RM) von einem Motordrehzahlsensor (116), der eine Drehzahl des Motorgenerators (43) erfasst, und zum Regeln des Motorgenerators (43) auf der Grundlage des ausgewählten Ausgangs.
Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromregelungsmittel (131) enthält: ein Sollstromeinstellmittel (138) zum Einstellen eines Sollstroms auf der Grundlage des Drehmomentbefehlswertes; ein Motorstromerfassungsmittel zum Erfassen des Motorstroms des Motorgenerators (43); ein Auswahlvergleichsmittel zum Ausgeben eines Rücksetzimpulses, wenn ein Ausgangswert des Motorstromerfassungsmittels höher ist als ein Ausgangswert des Sollstromeinstellmittels (138); und ein Oszillationsmittel zum Zurücksetzen eines Oszillationsausgangs auf Null in Reaktion auf einen Rücksetzimpuls.
Motorregelungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmomentregelungsmittel (140) enthält: ein Abweichungsberechnungsmittel (141) zum Berechnen einer Abweichung zwischen dem Drehmomentbefehlswert und dem Drehmoment des Antriebsrades; und ein Proportional-Integral-Differential-Regelungsmittel (142) zum Durchführen einer Proportional-Integral-Differential-Kompensation für einen Ausgang des Abweichungsberechnungsmittels (141).