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Diese Erfindung betrifft Verbesserungen
an einem Antriebskraft- Steuerungssystem für ein Fahrzeug, das mit einer
Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Motor- Generator
ausgerüstet
ist, und insbesondere das Antriebskraft- Steuerungssystem für das Fahrzeug,
das mit dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe ausgerüstet ist,
das zwei Motor- Generatoren umfaßt.
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Ein Hybrid- Fahrzeug, das mit der
Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Motor- Generator
ausgerüstet
ist, ist bereits bekannt, wie es in einer Arbeit Nr. 9832288 in
einer Sammlung schon früher
gedruckter Arbeiten für
einen wissenschaftlichen Vortrag der Society of Automotive Engineers
of Japan (Gesellschaft der Kraftfahrzeug- Ingenieure Japans) beschrieben
wird. Das Fahrzeug ist so eingerichtet, daß es fährt, wenn es von zumindest einer
der beiden Maschinen, Verbrennungsmotor und Motor- Generator, angetrieben
wird, um den Ausstoß giftiger
Abgase zu verringern. Insbesondere ist ein stufenlos verstellbares
Getriebe mit dem Verbrennungsmotor und dem Motor- Generator zusammengeschlossen,
so daß die
Ausgangsleistungen des Motor- Generators und des Verbrennungsmotors
in Übereinstimmung
mit den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und dem Zustand einer
Batterie gesteuert werden.
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Außerdem wird in der Vorläufigen Japanischen
Patentveröffentlichung
Nr. 62-110536 ein
Antriebs- Steuerungssystem für
Fahrzeuge beschrieben, bei dem ein Verbrennungsmotor und ein stufenlos
verstellbares Getriebe kombiniert werden, um dadurch eine Antriebskraft
so zu steuern, daß ein
Ziel- Motordrehmoment in Übereinstimmung
mit den Erfordernissen des Fahrers erzeugt wird, selbst während einer Übergangszeit
der Veränderung
der Geschwindigkeit und ohne Verwendung eines Drehmomentsensors.
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Ein Steuersystem für ein Hybrid-
Fahrzeug, das die Merkmale aufweist, die im Oberbegriff von Anspruch
1 und 8 genannt werden, wird in EP-A-O 856 427 beschrieben. Das
Hybrid- Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor und ein Leistungsübertragungsteil
auf, das eine erste und eine zweite elektrische Einheit enthält. Die
erste elektrische Einheit ist mit dem Verbrennungsmotor zusammengeschaltet, und
die zweite elektrische Einheit ist mit den Antriebsrädern verbunden.
Die Ausgangs- Drehmomente, die von der ersten und der zweiten elektrischen
Einheit zu liefern sind, werden durch eine Hybrid- Steuereinheit
berechnet, die allgemein den Betrieb des Hybrid- Fahrzeugs steuert.
Zur Bestimmung der Ausgangs- Drehmomente berechnet die Hybrid- Steuereinheit
zuerst einen Bedarfswert für
den Fahrzeugantrieb auf der Grundlage eines Beschleunigungssignals,
eines Bremssignals und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Dieser Bedarfswert
für die
Antriebsleistung wird an ein Motor- Steuergerät gesandt, damit der Motorbetrieb,
insbesondere ein Rotationswert des Motors, entsprechend eingestellt
wird. Auf der Grundlage der Rotation des Verbrennungsmotors werden
die Führungswerte
für das
Antriebs- Drehmoment der ersten und der zweiten elektrischen Rotationseinheit
berechnet. Der Führungswert
für das Drehmoment
der ersten elektrischen Rotationseinheit wird auf der Grundlage
einer Rotationsabweichung bestimmt, und das Drehmoment und der Wert der
zweiten elektrischen Rotationseinheit werden auf der Grundlage eines
Führungswerts
für den
Fahrzeugantrieb und des Führungswerts
für das
Drehmoment der ersten elektrischen Rotationseinheit bestimmt. Die
ermittelten Führungswerte
für das
Drehmoment werden an einen Inverter geliefert, um die Rotation der
elektrischen Rotationseinheit zu steuern.
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EP-A-O 744 314 beschreibt einen Drehmoment-
Verteilungsmechanismus für
ein Hybrid- Fahrzeug. Der Drehmoment- Verteilungsmechanismus verteilt
differentiell die von einem Verbrennungsmotor gelieferte mechanische
Leistung auf einen Generator und einen Motor. Eine elektronische
Steuereinheit steuert die Drehzahlen des Generators und des Motors.
Die von dem Generator erzeugte Leistung oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors
können
dadurch korrigiert werden, daß der
Ladungszustand einer Batterie in einem vorgeschriebenen Bereich
gehalten wird. Die elektronische Steuereinheit ermittelt die erforderliche
elektrische Leistung, die in Übereinstimmung
mit der erwünschten
Beschleunigung erzeugt werden muß, und steuert den Generator
entsprechend.
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Wie weiter unten erörtert werden
wird, haben sich bei den genannten herkömmlichen Verfahren Nachteile
gezeigt. Das heißt,
bei dem ersteren herkömmlichen
Verfahren, das in der Arbeit Nr. 9832288 beschrieben wird, führt eine
Steuereinheit, wenn ein Ziel- Motordrehmoment und eine Ziel- Eingangswellen-
Drehzahl des stufenlos verstellbaren Getriebes eingestellt werden,
eine sogenannte Steuerung mit einer Eingabe und zwei Ausgaben aus,
bei der das Ziel- Motordrehmoment und die Ziel- Eingangswellen-Drehzahl entsprechend
einer Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung berechnet werden, die
in Abhängigkeit
von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugmotors bestimmt wird. Dadurch
wird die Wahlfreiheit bei der Einstellung des Ziel- Motordrehmoments
und der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl minimiert. Zum Beispiel nehmen
selbst unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors
das Ziel- Motordrehmoment bzw. die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl
immer die jeweiligen gleichen Werte an, wenn die ermittelte Ziel-
Ausgangswellen- Ausgangsleistung die gleiche ist. Infoledessen wird
einem Fahrer das Gefühl
einer physikalischen Unregelmäßigkeit
vermittelt, besonders während
der Beschleunigung des Verbrennungsmotors, bei der die Veränderung
der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl oder der Motorgeschwindigkeit
in bezug auf die Veränderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist.
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Außerdem macht es sich bei dem
ersteren herkömmlichen
Verfahren, bei dem das stufenlos verstellbare Getriebe einschließlich Planetengetriebe mit
dem Motor- Generator zusammengeschlossen ist, erforderlich, eine
elektrische Steuerung für
den Motor- Generator und dergleichen sowie eine mechanische Steuerung
für das
Getriebe zustande zu bringen. Das erfordert zwei Arten von Steuerungssystemen,
so daß der
Aufbau eines Steuerungssystems erschwert wird und die Herstellungskosten
des Fahrzeugs erhöht
werden.
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Bei dem letzteren herkömmlichen
Verfahren, das in der Vorläufigen
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 62-110536 dargelegt wird, ist ein Steuerungssystem so aufgebaut,
daß die
Ziel- Eingangswellen- Drehzahl in Übereinstimmung mit einem Ziel- Antriebsdrehmoment
und einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, wobei keine Ziel-Ausgangsleistung
berechnet wird, obwohl in Übereinstimmung mit
der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Motorgeschwindigkeit festgelegt
werden kann. Demgemäß kann das
Verfahren zum Beispiel nicht den Verlust eines Motor- Generators
korrigieren, und es kann auch nicht die Energieerzeugung in Übereinstimmung
mit dem Ladungszustand der Batterie realisieren. Dadurch wird es
unmöglich,
den Motor- Generator mit dem Steuerungssystem zusammenzuschließen.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, ein verbessertes Antriebskraft- Steuerungssystem für ein Fahrzeug
zu liefern, das effektiv die Nachteile überwinden kann, die bei herkömmlichen
Antriebskraft- Steuerungssystemen ähnlicher Art auftreten.
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Das wird mit einem Antriebskraft-
Steuerungssystem nach den Ansprüchen
1 und 8 und einem Verfahren zum Steuern der Antriebskraft nach den
Ansprüchen
15 und 16 erreicht.
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In den Zeichnungen werden gleiche
Teile und Elemente durchgehend in allen Figuren mit gleichen Bezugszahlen
und -buchstaben bezeichnet, wobei:
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1 eine
graphische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Antriebskraft-
Steuerungssystems für
ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
graphische Darstellung des Prinzips einer Steuerung in einer Gesamt-Steuerungseinheit
ist, die ein Bestandteil des in 1 gezeigten Antriebskraft-
Steuerungssystemsist;
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3 ein
Flußdiagramm
eines Beispiels einer Antriebskraft- Steuerung durch das Antriebskraft- Steuerungssystem
in 1 ist;
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4 eine
graphische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Antriebskraft- Steuerungssystems
für ein
Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
graphische Darstellung des Prinzips einer Steuerung in einer Gesamt-Steuerungseinheit
ist, die ein Bestandteil des in 4 gezeigten Antriebskraft-
Steuerungssystemsist;
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6 ein
Flußdiagramm
eines Beispiels einer Antriebskraft- Steuerung durch das Antriebskraft- Steuerungssystem
in 4 ist;
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7 ein
Höhenliniendiagramm
(dreidimensionales Funktionsbild) ist, das die Beziehung zwischen
einem Ziel- Antriebsdrehmoment tTo und einer Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP (∝ einer
Ausgangswellendrehzahl No) mit einem Parameter eines Niederdrückbetrags
APS des Gaspedals zeigt, der in der in 6 gezeigten Antriebskraft- Steuerung
verwendet wird; und
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8 ein
Höhenliniendiagramm
ist, das eine Linie L für
den optimalen Kraftstoffverbrauch in der Beziehung zwischen Pferdestärken- Niveaulinien und
Niveaulinien für
den Kraftstoffverbrauch in einer Darstellung des Motor- Drehmoments
Te über
der Motorgeschwindigkeit Ne zeigt und das in der in 6 gezeigten Antriebskraft- Steuerung
verwendet wird.
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Unter Bezug auf 1 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Antriebskraft- Steuerungssystems für ein Fahrzeug V mit dem Bezugsbuchstaben
S bezeichnet. Das Fahrzeug V ist in diesem Fall ein Kraftfahrzeug,
das mit einem Verbrennungsmotor 1 ausgestattet ist, mit
dem ein stufenlos verstellbares Getriebe 5 funktionell
verbunden ist. Das Getriebe 5 weist einen eingangsseitigen
(antriebsseitigen) oder ersten Motor-Generator (MGi) 2 und einen
ausgangsseitigen (abtriebsseitigen) oder zweiten Motor-Generator (MGo) 4 auf.
Der eingangsseitige Motor- Generator 2 ist über eine
Eingangswelle 5a des Getriebes 5 mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden.
Der ausgangsseitige Motor- Generator 4 ist über eine
Ausgangswelle 5b des Getriebes 5 mit einer Antriebswelle
(nicht gezeigt) des Fahrzeugs V verbunden. Die Antriebswelle ist
mit ange triebenen oder Straßenrädern (nicht
gezeigt) des Fahrzeugs V verbunden. Sowohl der erste als auch der
zweite Motor- Generator 2, 4 ist eine Wechselstrommaschine oder
ein Wechselstrommotor (z. B. ein Wechselstrom- Synchronmotor des
Dauermagnettyps). Sowohl der erste als auch der zweite Motor- Generator 2, 4 ist
mit einem Inverter 8 verbunden. Der erste Motor- Generator 2 dient
im wesentlichen als Generator, während
der zweite Motor- Generator 4 im wesentlichen als Elektromotor
wirkt und durch Elektroenergie von dem ersten Motor- Generator 2 angetrieben
wird.
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Der Verbrennungsmotor 1 ist
mit einer elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 14 ausgerüstet, die
eine Drosselklappe 14a besitzt. Ein Klappenöffnungsgrad
TVO der Drosselklappe 14a wird in Übereinstimmung mit einem Niederdrückbetrag
APS, den ein Fahrer auf ein Gaspedal (nicht gezeigt) ausübt, unter
Einwirkung einer Steuerungseinheit des Motors 11 gesteuert,
die weiter unten erörtert
wird. Der Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals wird durch einen Gas(pedai)betriebswert- Sensor 22 ermittelt.
Dadurch kann die Drosselvorrichtung 14 ein Drehmoment des
Verbrennungsmotors Te in Übereinstimmung
mit den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs liefern. Die Steuerungseinheit
des Motors 11 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1 ermittelt den Öffnungsgrad
der Drosselklappe TVO der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 14 unter Verwendung
eines vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds oder
dergleichen in Übereinstimmung
mit dem Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals. Außerdem
führt die
Steuerungseinheit des Motors 11 eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und
eine Steuerung der Zündmomenteinstellung
in Übereinstimmung
mit einer Menge der Ansaugluft Qa, die durch einen Strömungsmesser
für Luft 13 ermittelt
wird, sowie einer Motorgeschwindigkeit Ne durch, die durch einen
Kurbelwinkelsensor 23 bestimmt wird. Die Kraftstoffeinspritzung
erfolgt mit Hilfe eines Kraftstoffeinspritzsystems 1m,
das Kraftstoffeinspritzventile (nicht gezeigt) besitzt. Die Steuerung der
Zündmomenteinstellung
wird an einer Zündeinrichtung 1n durchgeführt, die
Zündkerzen
(nicht gezeigt) aufweist.
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Eine Steuerungseinheit des Getriebes 12 ist vorgesehen,
um das stufenlos verstellbare Getriebe 5 zu steuern, und
so beschaffen, daß sie
dem ersten bzw. dem zweiten Motor- Generator 2 bzw. 4 eine erste
bzw. eine zweite Antriebsfrequenz liefert, wobei die Drehzahlen
des ersten bzw. des zweiten Motor- Generators 2 bzw. 4 in Übereinstimmung
mit den Antriebsfrequenzen aus dem Inverter 8 gesteuert
werden. Ein Verhältnis
(Antriebsfrequenzverhältnis)
zwischen der ersten und der zweiten Antriebsfrequenz entspricht
einem Verhältnis
zwischen der Drehzahl der Eingangswelle 5a und derjenigen
der Ausgangswelle 5b, und somit entspricht es einem Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 5. Das Übersetzungsverhältnis ist
in diesem Fall ein Verhältnis
zwischen einer Drehzahl Ni des ersten Motor- Generators 2 (oder
der Eingangswelle 5a) und der Drehzahl des zweiten Motor-
Generators 4 (oder der Ausgangswelle 5b).
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Eine Kupplung 3 wird funktionell
zwischen dem ersten und dem zweiten Motor-Generator 2 und 4 eingesetzt
und ist so ausgelegt, daß sie
selektiv eingerückt
werden kann, um den ersten und den zweiten Motor- Generator 2 und 4 zusammenzukuppeln.
Wenn die Kupplung 3 eingerückt ist, ist der Verbrennungsmotor 1 direkt über das
Getriebe 5 mit der Antriebswelle des Fahrzeugs V verbunden,
so daß die
Antriebswelle entsprechend der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 angetrieben
wird. Wenn zum Beispiel die Drehzahl Ni der Eingangswelle 5a des
Getriebes 5 gleich der Drehzahl No der Ausgangswelle 5b des
Getriebes 5 ist, wird die Kupplung 3 eingerückt, so
daß ein
Drehmoment aufgrund der Antriebskraft des Verbrennungsmotors 1 direkt auf
die Antriebswelle und die Antriebs- oder Straßenräder übertragen wird, wodurch ein
durch die Motor- Generatoren 2 und 4 verursachter Übertragungsverlust
unterdrückt
wird, so daß der
Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs V verbessert wird.
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Das Getriebe 5 ist hier
mit einem Eingangswellendrehzahl- Sensor 24 und einem Ausgangswellendrehzahl-
Sensor 21 ausgerüstet.
Der Eingangswellendrehzahl- Sensor 24 ist so eingerichtet,
daß er eine
Drehzahl eines Rotors (nicht gezeigt) des mit dem Verbrennungsmotor 1 verbundenen
ersten Motor- Generators 2 als die Eingangswellendrehzahl
Ni ermittelt. Der Ausgangswellendrehzahl- Sensor 21 ist so
eingerichtet, daß er
eine Drehzahl eines Rotors (nicht gezeigt) des mit der Antriebswelle
des Fahrzeugs V verbundenen zweiten Motor- Generators 4 als
die Ausgangswellendrehzahl No ermittelt. Die Steuerungseinheit des
Getriebes 12 liest die für diese Drehzahlen Ni und No
ermittelten Werte. Es dürfte klar
sein, daß die
Eingangswellendrehzahl Ni gleich einer Motorgeschwindigkeit Ne des
Verbrennungsmotors 1 ist, da die Eingangswelle des Getriebes 5 direkt
mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden ist.
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Die Steuerungseinheit des Getriebes 12 ist vorgesehen,
um die erste und die zweite Antriebsfrequenz des Inverters 8 auf
so eine Art zu steuern, daß eine
Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi und ein Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoment tTo realisiert werden, die von einer Gesamt- Steuerungseinheit 10 berechnet
werden, wie weiter unten erörtert
wird. Die Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist vorgesehen,
um die Ausgangswellendrehzahl No des Getriebes, die vom Ausgangswellendrehzahl-
Sensor 21 ermittelt wird, die Eingangswellendrehzahl Ni
des Getriebes, die vom Eingangswellendrehzahl- Sensor 24 ermittelt wird, und
den vom Gasbetriebswert- Sensor 22 ermittelten Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals zu lesen und dann das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment
tTo und die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi in Übereinstimmung
mit den Angaben No, Ni und APS zu berechnen, die charakteristisch
für den
Betriebszustand des Fahrzeugs sind, wie weiter unten erörtert wird.
Zusätzlich
berechnet die Gesamt- Steuerungseinheit 10 eine Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP des Fahrzeugs V, indem sie die Ausgangswellendrehzahl No mit
bestimmten Konstanten multipliziert, die einem Drehzahlverringerungsverhältnis eines
Differentials (oder Radvorgeleges) und/oder dergleichen, einem Radius
des Antriebs- oder Straßenrads und
dergleichen entsprechen.
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Außerdem ist die Gesamt- Steuerungseinheit 10 so
beschaffen, daß sie
Angaben zum Wert des Ziel- Aufladungsbetrags tPc an die Steuerungseinheit
des Getriebes 12 sendet und dadurch veranlaßt, daß für den Fall,
daß sich
der Aufladungsbetrag einer Batterie 9 verringert hat, ein
Teil der Elektroenergie, die von dem erster Motor- Generator 2 erzeugt wird,
an die Batterie 9 geliefert wird. Der Aufladungsbetrag
bedeutet die in der Batterie gespeicherte Elektroenergie. Der Aufladungsbetrag
der Batterie 9 wird von einem Sensor (nicht gezeigt) ermittelt.
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Ein Beispiel für die von der Gesamt- Steuerungseinheit 10 durchgeführte Steuerung
der Antriebsleistung wird unter Bezug auf 2 behandelt.
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Zuerst berechnet eine Untereinheit
zur Bestimmung des Motordrehmoments 51, die Bestandteil
der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, ein Drehmoment Te,
das von dem Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird, als ein Eingangswellendrehmoment
Ti, und zwar anhand eines vorher aufgestellten dreidimensionalen
Funktionsbilds map1 und in Übereinstimmung
mit dem Öffnungsgrad
der Drosselklappe TVO der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 14 in
Abhängigkeit
von dem Niederdrückbetrag APS
des Gaspedals und mit Hilfe der Eingangswellendrehzahl Ni, die die
Drehzahl des ersten Motor-Generators 2 des
stufenlos verstellbaren Getriebes 5 ist. Anschließend berechnet
eine Untereinheit zur Berechnung der Ausgangsleistung der Eingangswelle 52,
die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, eine
Ausgangsleistung der Eingangswelle Pi durch Multiplikation der ermittelten
Eingangswellendrehzahl Ni mit dem Eingangswellendrehmoment Ti. Die
Ausgangsleistung der Eingangswelle Pi ist eine Ausgangsleistung
zum Antrieb des ersten Motor- Generators 2 und daher einer
Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors Pe äquivalent.
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Eine Untereinheit zur Berechnung
des Verlustes der Eingangsseite 57, die Bestandteil der
Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, berechnet eine Verlustleistung
dPi des ersten Motor- Generators 2 in Übereinstimmung mit dem Eingangswellendrehmoment
Ti und der Eingangswellendrehzahl Ni anhand eines vorher aufgestellten
dreidimensionalen Funktionsbilds map2. Das dreidimensionale Funktionsbild map2
ist vorher zum Beispiel in Übereinstimmung
mit einem Wirkungsgrad des ersten Motor- Generators 2 aufgestellt
worden. Eine Untereinheit zur Berechnung der ersten Ziel- Ausgangsleistung 53,
die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, berechnet
eine erste Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo1 durch Subtraktion
der Verlustleistung dPi von der Ausgangsleistung der Eingangswelle
Pi.
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Eine Untereinheit zur Berechnung
des Verlustes der Ausgangsseite 58, die Bestandteil der
Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, berechnet eine Verlustleistung
dPo des zweiten Motor- Generators 4 in Übereinstimmung mit einem vorhergehenden
Zeitwert tTo*z–1 des Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoments tTo und einem aktuellen Wert der Ausgangswellendrehzahl
No anhand eines vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds
map3. Der vorhergehende Zeitwert bedeutet den Wert zu einem früheren Zeitpunkt,
wie z. B. dem unmittelbar vorangegangenen Berechnungszyklus des
Computers, während der
gegenwärtige
Zeitwert den Wert zur jetzigen Zeit bedeutet, wie z. B. beim gegenwärtigen Berechnungszyklus
des Computers. Eine Untereinheit zur Berechnung der zweiten Ziel-
Ausgangswellen- Ausgangsleistung 54, die Bestandteil der
Gesamt-Steuerungseinheit 10 ist,
berechnet eine zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2
durch Subtraktion der Verlustausgangsleistung dPo von der ersten Ziel-
Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo1. Dann berechnet eine Untereinheit
zur Berechnung der dritten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung 55,
die Bestandteil der Gesamt-Steuerungseinheit 10 ist, eine
dritte Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo3 durch Subtraktion
des Ziel- Aufladungsbetrags tPc, der von dem Aufladungsbetrag der
Batterie 9 abhängt,
von der zweiten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2.
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Anschließend berechnet eine Untereinheit zur
Berechnung des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments 56, die
Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, ein Ziel-Ausgangswellen- Drehmoment tTo
des zweiten Motor- Generators 4 an der Ausgangsseite des
stufenlos verstellbaren Getriebes 5.
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Eine Untereinheit zur Berechnung
der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl 59, die Bestandteil
der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, berechnet eine Ziel-
Eingangswellen-Drehzahl
tNi des ersten Motor- Generators 2 an der Eingangsseite
des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 in Übereinstimmung
mit der Ausgangswellendrehzahl No (oder der Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP) und dem Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals anhand eines vorher aufgestellten dreidimensionalen
Funktionsbilds map4.
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Das obige Beispiel der von der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ausgeführten Antriebskraft- Steuerung
wird jetzt unter Bezug auf das in 3 gezeigte
Flußdiagramm
weiter erörtert.
Ein Routine des Flußdiagramms
wird jeweils nach Ablauf einer bestimmten Zeit ausgeführt, zum
Beispiel alle 10 msec.
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Zuerst werden in einem Schritt S1
die Informationen, wie z. B. der Niederdrückbetrag APS des Gaspedals
(≒ dem Öffnungsgrad
der Drosselklappe TVO), die Eingangswellendrehzahl Ni, die Ausgangswellendrehzahl
No (∝ der
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP) und dergleichen von den in 1 gezeigten verschiedenen
Sensoren eingelesen. In einem Schritt S2 wird das Eingangswellendrehmoment
Ti (= dem Drehmoment des Verbrennungsmotors Te) des stufenlos verstellbaren
Getriebes 5 anhand des in 2 gezeigten
dreidimensionalen Funktionsbilds map1 berechnet.
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In einem Schritt S3 wird die Ausgangsleistung
der Eingangswelle Pi durch Multiplikation dieses Eingangswellendrehmoments
Ti mit der Eingangswellendrehzahl Ni berechnet.
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In einem Schritt S4 wird die Verlustleistung dPi
des ersten Motor- Generators 2 in Übereinstimmung mit dem Eingangswellendrehmoment
Ti und der Eingangswellendrehzahl Ni anhand des in 2 gezeigten dreidimensionalen Funktionsbilds
map2 berechnet.
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In einem Schritt S5 wird die erste
Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo1 berechnet, indem die
Verlustleistung dPi von der in obigem Schritt S3 ermittelten Ausgangsleistung
der Eingangswelle Pi subtrahiert wird.
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In einem Schritt S6 wird die Verlustleistung dPo
in Übereinstimmung
mit dem vorhergehenden Zeitwert tTo*z–1 des
Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments und der Ausgangswellendrehzahl
No anhand des in 2 gezeigten
dreidimensionalen Funktionsbilds map3 berechnet.
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In einem Schritt S7 wird die zweite
Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 berechnet, indem die
Verlustausgangsleistung dPo von der in obigem Schritt S5 ermittelten
ersten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo1 subtrahiert wird.
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Anschließend wird in einem Schritt
S8 die dritte Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo3 berechnet,
indem der Ziel- Aufladungsbetrag tPc entsprechend einem Aufladungsbedart
der Batterie 9 von der zweiten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangslei stung
tPo2 subtrahiert wird. Es versteht sich, daß der Aufladungsbedart von
dem Aufladungsbetrag der Batterie 9 abhängt.
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In einem Schritt S9 wird das Ziel-
Ausgangswellen- Drehmoment tTo berechnet, indem die dritte Ziel-
Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo3 durch die Ausgangswellendrehzahl
No dividiert wird.
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In einem Schritt S10 wird die Ziel-
Eingangswellen- Drehzahl tNi in Übereinstimmung
mit der Ausgangswellendrehzahl No (∝ der Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP) und dem Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals anhand des in 2 gezeigten
dreidimensionalen Funktionsbilds map4 berechnet.
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Wie oben beschrieben, berechnet die
Gesamt- Steuerungseinheit 10 das Ziel-Ausgangswellen- Drehmoment tTo des zweiten
Motor- Generators 4 an der Ausgangsseite des stufenlos
verstellbaren Getriebes 5 sowie die Ziel- Eingangswellen-
Drehzahl tNi des ersten Motor- Generators 2 an der Eingangsseite
des stufenlos verstellbaren Getriebes 5. Diese Zielwerte
werden als Befehle an die Steuerungseinheit des Getriebes 12 gesandt.
Zu diesem Zeitpunkt führt
die Steuerungseinheit des Getriebes 12 eine Regelung mit
Rückkopplung
in einer Weise durch, daß bewirkt
wird, daß die
Eingangswellendrehzahl Ni des ersten Motor- Generators 2 an
der Eingangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 mit
der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi aus der Gesamt-Steuerungseinheit 10 übereinstimmt – mit Hilfe
der Antriebsfrequenzen des Inverters 8 – und steuert dadurch das Übersetzungsverhältnis des
stufenlos verstellbaren Getriebes 5. Außerdem steuert die Steuerungseinheit
des Getriebes 12 ein Antriebsdrehmoment To des zweiten
Motor- Generators 4 an der Ausgangsseite des stufenlos
verstellbaren Getriebes so, daß es
mit dem Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo übereinstimmt, das erhalten
wird, indem ein Verlustbetrag (Leistung) und ein Aufladungsbetrag
(elektrische Energie) von der Leistung subtrahiert werden, die von
dem ersten Motor-Generator 2 erzeugt
wird.
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Für
den Fall, daß der
oben erwähnte
Wechselstrom- Synchronmotor des Dauermagnettyps sowohl als erster
als auch als zweiter Motor- Generator 2, 4 eingesetzt
wird, wird die Steuerung der Drehzahl der Steuerung der Antriebsfrequenz äquivalent,
so daß das
Drehmoment der Motor- Generatoren 2 und 4 so reguliert
wird, daß es
sich dergestalt erhöht
oder verringert, daß die
Drehzahl des Rotors mit der Ziel- Drehzahl übereinstimmt.
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Unter der Annahme, daß das Übersetzungsverhältnis =
Eingangswellendrehzahl Ni/Ausgangswellendrehzahl No, wird hier das
Ziel- Übersetzungsverhältnis durch
die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi/die Ausgangswellendrehzahl
No dargestellt. Dementsprechend wird das Ziel- Übersetzungsverhältnis in Übereinstimmung
mit dem Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals wie in dem oben erwähnten Schritt S10 bestimmt,
so daß die
Drehzahl oder die Antriebsfrequenz des ersten Motor-Generators 2 mit Rückkopplung
gesteuert wird.
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Das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment
tTo des zweiten Motor- Generators 4 an der Ausgangsseite
des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 wird durch die
folgende Gleichung in Verbindung mit den obigen Schritten S2 bis
S9 beschrieben: tTo = (Ti × Ni – dPi – dPo – tPc)/No
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Diese Gleichung wird wie folgt umgestellt: tTo = Ti × (Ni/No) – (dPi +
dPo + tPc)/No
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Dementsprechend wird der zweiter
Motor- Generator 4 so angetrieben, daß das Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoment tTo realisiert wird, das man erhält, indem man (zum Zwecke der
Korrektur) den Verlustbetrag und dergleichen des zweiten Motor- Generators 4 von
einem Wert subtrahiert, der durch Multiplikation des Drehmoments
des Verbrennungsmotors Te (des Eingangswellendrehmoments Ti) mit dem Übersetzungsverhältnis (=
Ni/No) erhalten wird.
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Auf diese Weise wird, selbst wenn
das stufenlos verstellbare Getriebe aus einem Paar der Motor- Generatoren 2, 4 besteht,
die Beziehung:
das Antriebsdrehmoment To≒ dem Drehmoment des Verbrennungsmotors
Te × dem Übersetzungsverhältnis
hergestellt.
Demgemäß wird es
möglich,
das Übersetzungsverhältnis in Übereinstimmung
mit dem Antriebsfrequenz- Verhältnis
zu steuern. Außerdem wird
es möglich,
eine Korrektur für
einen Verlust des Motor- Generators vorzunehmen und eine Energieerzeugung
in Übereinstimmung
mit einem Ladungszustand (oder dem Aufladungsbetrag) der Batterie
zu realisieren.
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Nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
wird in dem Fahrzeug, das mit dem Getriebe ausgerüstet ist,
welches den erster Motor- Generator, der mit dem Verbrennungsmotor
verbunden ist, und den zweiter Motor- Generator aufweist, der mit
den angetriebenen Rädern
verbunden ist und durch die von dem erster Motor- Generator erzeugte
elektrische Energie angetrieben wird, die Drehzahl (oder die Eingangswellendrehzahl)
des ersten Motor- Generators in Übereinstimmung
mit der Drehzahl (oder dem Wert, der der Fahrzeuggeschwindigkeit
entspricht) des zweiten Motor- Generators an der Seite des angetriebenen
Rads gesteuert, wodurch es möglich
wird, das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes zu steuern. Diese Steuerung des Übersetzungsverhältnisses
wird realisiert, indem die Antriebsfrequenzen für die jeweiligen Motor- Generatoren
reguliert werden. Im Ergebnis dessen kann in dem Fall, in dem das
Getriebe eingesetzt wird, das ein Paar von Motor- Generatoren aufweist,
eine Steuerung des Übersetzungsverhältnis präzise ausgeführt werden.
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Obwohl gezeigt und beschrieben worden
ist, daß der
Verbrennungsmotor 1 mit der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 14 ausgerüstet ist, dürfte es
klar sein, daß die
Drosselvorrichtung 14 durch eine Drosselvorrichtung ersetzt
werden kann, bei der der Öffnungsgrad
der Drosselklappe TVO direkt durch das Gaspedal gesteuert wird,
wobei ein Parameter (der Niederdrückbetrag APS des Gaspedals)
des dreidimensionalen Funktionsbilds map4 in 2 durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe TVO
ersetzt wird.
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4 verdeutlicht
ein zweites Ausführungsbeispiel
des Antriebskraft- Steuerungssystems nach der vorliegenden Erfindung, ähnlich dem
ersten Ausführungsbeispiel.
In diesem Ausführungsbeispiel weist
das stufenlos verstellbare Getriebe 5 den ersten Motor-
Generator 2 und den zweiten Motor- Generator 4 auf.
Die Kupplung 3 ist funktionell zwischen dem ersten und
dem zweiten Motor- Generator 2 und 4 eingesetzt.
Der erste Motor- Generator 2 ist direkt über die
Eingangswelle 5a mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden.
Der zweite Motor- Generator 4 ist über die Ausgangswelle 5b und
das Differential 6 mit den angetriebenen oder Straßenrädern 7 verbunden.
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An der Eingangsseite des stufenlos
verstellbaren Getriebes 5 ist die Ausgangsleistungs- Welle (nicht
gekennzeichnet) des Verbrennungsmotors 1 über die
Eingangswelle 5a (oder die Rotorwelle des ersten Motor-
Generators 2) mit der Eingangswelle 3a der Kupplung 3 verbunden.
An der Ausgangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 ist
die Ausgangswelle 3b der Kupplung 3 über die
Ausgangswelle 5b (oder die Rotorwelle des zweiten Motor-
Generators 4) mit der Antriebswelle des Fahrzeugs V verbunden.
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Der erste und der zweite Motor- Generator 2 und 4 sind
die gleichen Wechselstrommaschinen wie im ersten Ausführungsbeispiel
und über
den Inverter 8 mit der Batterie 9 verbunden.
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In einer Situation, in der die Kupplung 3 losgelassen
wird, wirkt der erste Motor-Generator 2 als ein
Generator, während
der zweite Motor- Generator 4 als ein Motor wirkt, so daß der zweite
Motor- Generator 4 durch die Elektroenergie angetrieben
wird, die von dem ersten Motor- Generator 2 erzeugt wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Übersetzungsverhältnis des
stufenlos verstellbaren Getriebes 5 durch die erste bzw.
die zweite Frequenz gesteuert, die in den ersten bzw. den zweiten
Motor- Generator 2 bzw. 4 eingespeist wird. Die
erste und die zweite Frequenz werden durch den Inverter 8 gesteuert.
Es dürfte
einleuchten, daß das Übersetzungsverhältnis des
stufenlos verstellbaren Getriebes das Verhältnis zwischen der Drehzahl
des ersten Motor- Generators 2 und der Drehzahl des zweiten
Motor- Generators 4 ist. Die Batterie 9 übernimmt
die Rückgewinnung
von überschüssiger elektrischer
Energie in dem stufenlos verstellbaren Getriebe 5 und gleicht
durch ihre Entladung einen Fehlbetrag an abgegebener Leistung des Verbrennungsmotors 1 aus.
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In einer Situation, in der die Kupplung 3 eingerückt ist,
wird das Differential 6 in einen Zustand versetzt, in dem
es direkt mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden ist, so
daß die
angetriebenen Räder 7 entsprechend
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 angetrieben
werden. Wenn zum Beispiel die Eingangswellendrehzahl Ni und die
Ausgangswellendrehzahl No des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 einander
gleich sind, wird die Kupplung 3 eingerückt, um zu bewirken, daß ein Drehmoment aufgrund
der Antriebskraft des Verbrennungsmotors 1 direkt auf die
angetriebenen Räder 7 übertragen wird,
wodurch Verluste der Motor- Generatoren 2 und 4 unterdrückt werden,
um auf diese Art den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs V zu verbessern.
Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einer elektronisch gesteuerten
Drosselvorrichtung ausgerüstet,
die eine ähnliche Drosselklappe
aufweist, wie im ersten Ausführungsbeispiel,
obwohl sie nicht gezeigt wird. Die Drosselklappe wird in Übereinstimmung
mit dem vom Fahrer erzeugten Niederdrückbetrag APS des Gaspedals durch
die Steuerungseinheit des Motors 11 gesteuert, die weiter
unten erörtert
wird. Der Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals wird durch den Gasbetriebswert- Sensor 22 ermittelt.
Somit realisiert der Verbrennungsmotor 1 das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment
nTo in Übereinstimmung
mit den Anforderungen oder Befehlen der Gesamt- Steuerungseinheit 10.
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Die Steuerungseinheiten des Motors
und des Getriebes 11 und 12 sind hier dazu ausgelegt, um
das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo (ein erstes Ziel- Antriebsdrehmoment)
in Übereinstimmung
mit den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs V zu berechnen und das
Ziel- Motordrehmoment tTe als Befehl an die Steuerungseinheit des
Motors 11 sowie die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi
als Befehl an die Steuerungseinheit des Getriebes 12 zu
senden.
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Die Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist
vorgesehen, um die Ausgangswellendrehzahl No des Getriebes, die
vom Fahrzeuggeschwindigkeits- Sensor 21 ermittelt wird,
die Eingangswellendrehzahl Ni des Getriebes, die vom Eingangswellendrehzahl-
Sensor 24 ermittelt wird, sowie den Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals zu lesen, der vom Gasbetriebswert- Sensor 22 ermittelt
wird, und dann das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo in Übereinstimmung mit
den Angaben No, Ni und APS zu berechnen, die charakteristisch für den Betriebszustand
des Fahrzeugs sind, wie weiter unten erörtert wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP des Fahrzeugs V wird erhalten, indem die Ausgangswellendrehzahl
No mit einem Drehzahlverringerungsverhältnis des Differentials (oder
Radvorgeleges), einem Radius des Antriebs- oder Straßenrads
und/oder dergleichen multipliziert wird.
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Die Steuerungseinheit des Motors 11 ist
vorgesehen, um den Antrieb der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung
(nicht gezeigt), eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und eine
Steuerung der Zündmomenteinstellung
in Übereinstimmung
mit dem Ziel- Motordrehmoment tTe von der Gesamt- Steuerungseinheit 10 vorzunehmen
und dadurch die Erzeugung des Motordrehmoments als Ziel- Motordrehmoment
tTe zu realisieren.
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Die Steuerungseinheit des Getriebes 12 ist dafür ausgelegt,
den ersten Motor-Generator 2 so
zu steuern, daß er
die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl Ni durch den Inverter 8 nimmt,
und den zweiter Motor- Generator 4 so zu steuern, daß er das
Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo durch den Inverter 8 nimmt.
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Wie in 5 gezeigt,
ist die Gesamt- Steuerungseinheit 10 wie folgt aufgebaut:
Eine Untereinheit zur Berechnung des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments 101 berechnet
das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP und dem Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals. Eine Untereinheit zur Berechnung des Verlustes 102 berechnet
eine Verlustleistung Ls1 des ersten Motor- Generators 2 und
eine Verlustleistung des zweiten Motor- Generators 4. Eine
Untereinheit zur Berechnung der ersten Ziel- Ausgangsleistung 103 berechnet
die Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo durch Multiplikation
des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments tTo mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP. Eine Untereinheit zur Berechnung der zweiten Ziel- Ausgangsleistung 104 berechnet
eine zweite Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 durch Addition
der Verlustleistungen Ls1 und Ls2, eines Ziel- Aufladungsbetrags
tPc entsprechend dem Aufladungsbedart der Batterie 9 und
dergleichen zur ersten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo.
Eine Untereinheit zur Berechnung des zweiten Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoments 105 berechnet ein zweites Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoment tTo2 (ein zweites Ziel- Antriebsdrehmoment), indem sie
die zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 durch die
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP dividiert. Eine Untereinheit zur Berechnung
des Ziel-Motordrehmoments 106 berechnet
ein Ziel- Motordrehmoment tTe, indem sie das zweite Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoment tTo2 durch das Übersetzungsverhältnis des
stufenlos verstellbaren Getriebes 5 dividiert. Außerdem berechnet eine
Untereinheit zur Berechnung der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl 107 eine
Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi in Übereinstimmung mit dem zweiten Ziel-
Ausgangswellen- Drehmoment tTo2 und der Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP, zum Beispiel anhand eines dreidimensionalen Funktionsbilds
map h.
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Das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment
tTo und die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi werden als Befehle
an die Steuerungseinheit des Getriebes 12 geschickt. Dann
folgt die Eingangswellendrehzahl Ni der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl
tNi bei einer Regelung mit Rückkopplung
für den
ersten Motor- Generator 2, während der zweite Motor-Generator 4 angetrieben
wird, um bei einer Vorwärtsregelung
für den
zweiten Motor-Generator 4 eine
Steuerung auf das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo hin durchzuführen. Außerdem führt die
Steuerungseinheit des Motors 11 den Antrieb der elektronisch
gesteuerten Drosselvorrichtung, die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
und dergleichen in Übereinstimmung
mit dem Ziel- Motordrehmoment tTe durch und reguliert dadurch das
von dem Verbrennungsmotor 1 erzeugte Drehmoment.
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Ein Beispiel für die Steuerung der Antriebskraft,
die von der Gesamt- Steuerungseinheit 10 des zweiten Ausführungsbeispiels
vorgenommen wird, wird unter Bezug auf das in 6 dargestellte Flußdiagramm erörtert. Die
Routine des Flußdiagramms wird
jeweils nach Ablauf einer bestimmten Zeit ausgeführt.
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Zuerst werden in einem Schritt S11
Angaben wie der Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals, die Eingangswellendrehzahl Ni, die Ausgangswellendrehzahl
No (∝ der
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP) und dergleichen von den verschiedenen
in 4 gezeigten Sensoren
eingelesen. In einem Schritt S12 wird das Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoment tTo berechnet. Insbesondere wird das Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoment tTo zum Beispiel in Übereinstimmung
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und dem Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals berechnet, indem ein vorher aufgestelltes dreidimensionales
Funktionsbild verwendet wird, das in 7 gezeigt
wird und in dem der Niederdrückbetrag
APS des Gaspedals als 0/8 ..... 8/8 dargestellt ist.
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In einem Schritt S13 wird die Ziel-
Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo berechnet, indem das Ziel-
Ausgangswellen- Drehmoment tTo wie folgt mit der Ausgangswellendrehzahl
No multipliziert wird: tPo = tTo × No,so
daß das
Drehmoment in Ausgangsleistung umgewandelt wird.
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In einem Schritt S14 werden das Ziel-
Ausgangswellen- Drehmoment tTo und die Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung
tPo zu dem vorhergehenden (Steuer-) Zeitpunkt, wie z. B. dem unmittelbar
vorhergehenden Berechnungszyklus des Computers, gelesen. Dann geht
der Prozeß zu
einem Schritt S15 über,
bei dem die Verlustleistungen Ls1 bzw. Ls2 anhand vorher aufgestellter
dreidimensionaler Funktionsbilder berechnet werden, wie in der in 5 dargestellten Untereinheit
zur Berechnung des Verlustes 102. Die Verlustleistung Ls1
des ersten Motor- Generators 2 wird in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Eingangswellendrehzahl
Ni und einem vorhergehenden Zeitwert tTe*z–1 des
Ziel- Motordrehmoments tTe ermittelt. Die Verlustleistung Ls2 wird
in Übereinstimmung
mit der gegenwärtigen
Ausgangswellendrehzahl No und einem vorhergehenden Zeitwert tTo*z–1 des
Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments tTo ermittelt. Was das Drehmoment
betrifft, so wird der Wert zum vorhergehenden Zeitpunkt anstelle
des gegenwärtigen
Werts verwendet und dadurch die Belastung bei der Berechnung verringert.
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In einem Schritt S16 wird der Ziel-
Aufladungsbetrag tPc in Übereinstimmung
mit dem Aufladungsbedart der Batterie 9 eingelesen. Der
Ziel- Aufladungsbetrag tPc stellt einen geforderten Wert der Energieerzeugung
für den
erster Motor- Generator 2 dar.
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In einem Schritt S17 wird unter Beachtung der
Wirkungsgrade der Motor- Generatoren 2 und 4 und
der Aufladung der Batterie 9 die zweite Ziel- Ausgangswellen-
Ausgangsleistung tPo2, die auf das angetriebene Rad 7 übertragen
wird, berechnet, indem die Verlustleistung Ls1 des ersten Motor-
Generators 2 und die Verlustleistung Ls2 des zweiten Motor-
Generators 4 und der Zielwert der Energieerzeugung tTg
zu der Ziel-Ausgangswellen-
Ausgangsleistung tPo, die im Schritt S13 erhalten wurde, wie folgt
addiert werden: tPo2 = tPo + Ls1 + Ls2 + tPc.
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Mit anderen Worten: Dadurch, daß das Ziel- Ausgangswellen-
Drehmoment tTo in Schritt S13 in die Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung
tPo umgewandelt wurde, wird es leicht, die Verlustleistungen des
ersten und des zweiten Motor- Generators 2 und 4,
den Aufladungsbetrag der Batterie 9 und dergleichen mit
der Ausgangsleistung zu vergleichen.
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Anschließend wird in einem Schritt
S18 das zweite Ziel- Ausgangswellen-Drehmoment tTo2 berechnet, indem die
zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 wie folgt durch
die Ausgangswellendrehzahl No dividiert wird: tTo2
= tPo2/No,wobei die Ausgangsleistung wiederum in das Drehmoment
umgewandelt wird.
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In einem Schritt S19 wird die Ziel-
Eingangswellen- Drehzahl tNi in Übereinstimmung
mit dem zweiten Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo2 und der Fahrzeuggeschwindigkeit
VSP anhand des vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds
map h (oder einer Funktion) wie folgt berechnet: tNi
= h (tTo2, VSP).
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Das dreidimensionale Funktionsbild
map h, das der Untereinheit zur Berechnung der Ziel- Eingangswellen-
Drehzahl 107 in 5 entspricht,
ist so aufgestellt, daß das
Produkt des Wirkungsgrads ηe des
Verbrennungsmotors 1 und Wirkungsgrads ηmg1 den allgemein maximalen
Wert annimmt, so daß der
optimale Kraftstoffverbrauch realisiert wird. Zusätzlich ist
das Funktionsbild map h so aufgestellt, daß die Ziel- Eingangswellen-Drehzahl tNi in Übereinstimmung
mit einem ansteigenden Wert des zweiten Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments
tTo2 zunimmt, während
die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP abnimmt.
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Schließlich wird in einem Schritt
S20 das Ziel- Motordrehmoment tTe berechnet, indem das zweite Ziel-
Ausgangswellen- Drehmoment tTo2 durch das Übersetzungsverhältnis des
stufenlos verstellbaren Getriebes 5 dividiert wird, wobei
gilt: tTe = tTo2 (No/Ni).
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Durch wiederholte Ausführung der
Routine des beschriebenen Flußdiagramms
steuert die Steuerungseinheit des Motors 11 die Ausgangsleistung des
Verbrennungsmotors in einer Weise, daß das in Schritt S20 ermittelte
Ziel- Motordrehmoment tTe realisiert wird, während die Steuerungseinheit
des Getriebes 12 den ersten und den zweiten Motor- Generator 2 und 4 in Übereinstimmung
mit dem im Schritt S2 bestimmten Ziel-Ausgangswellen- Drehmoment tTo und der
Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi steuert, die im Schritt S19 ermittel
wurde.
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Im Schritt S18 wird hier die zweite
Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 durch die Ausgangswellendrehzahl
No dividiert, so daß wiederum die
Leistung in das Drehmoment umgewandelt wird. Demgemäß variiert
die Beziehung zwischen der Ziel-Eingangswellen-
Drehzahl tNi und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP mit dem zweiten
Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo2, das als Parameter dient.
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Demnach wird nach dem genannten Ausführungsbeispiel
der zweite Motor- Generator durch die Elektroenergie angetrieben,
die von dem mit dem Verbrennungsmotor verbundenen ersten Motor-
Generator erzeugt wird, wodurch die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors
auf die angetriebenen oder Straßenräder übertragen
wird. Außerdem
wird das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes durch Änderung
des Verhältnisses
zwischen den Drehzahlen des ersten bzw. des zweiten Motor- Generators
verändert.
Die Steuerung der Antriebskraft für ein derartiges Getriebe wird
wie folgt vorgenommen: Das Antriebs- Drehmoment des zweiten Motor-
Generators wird in Übereinstimmung
mit dem ersten Ziel- Antriebs- Drehmoment gesteuert. Die Ziel- Eingangswellen-
Drehzahl (oder die Drehzahl des ersten Motor- Generators) wird in Übereinstimmung
mit der Beziehung zwischen dem zweiten Ziel- Antriebs- Drehmoment
und der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt, wobei das zweite Ziel-
Antriebs- Drehmoment erhalten wird, indem ein Wert der Ausgangsleistung (erhalten
durch Umwandlung des ersten Ziel- Antriebs- Drehmoments in eine
Ausgangsleistung und korrigiert) wieder in Übereinstimmung mit dem Wert, der
für die
Fahrzeuggeschwindigkeit charakteristisch ist (zum Beispiel der Ausgangswellendrehzahl)
in ein Drehmoment umgewandelt wird. Demgemäß verändert sich die Beziehung zwischen
der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit mit
einem Parameter des zweiten Ziel- Antriebs- Drehmoments durch Festlegung
des Ziel- Motordehmoments des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung
mit dem zweiten Ziel- Antriebs- Drehmoment und dem Übersetzungsverhältnis.
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Dementsprechend ändert sich die Ziel- Eingangswellen-
Drehzahl tNi, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP ändert, selbst
in dem Fall, daß der
gleiche Wert für
die Ausgangsleistung erforderlich ist. Insbesondere wird, indem
das dreidimensionale Funktionsbild map h zur Bestimmung der Ziel- Eingangswellen-
Drehzahl tNi dergestalt aufgestellt wird, daß die Ziel- Eingangswellen-
Drehzahl tNi abnimmt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP verringert,
eine solche Einstellung vorgenommen, daß die Eingangswellendrehzahl
Ni (= der Motorgeschwindigkeit Ne) mit der Beschleunigung des Verbrennungsmotors
zunimmt, zum Beispiel während
einer plötzlichen
Verlangsamung, bei der eine erforderliche Ausgangsleistung zunimmt.
Das macht es möglich,
das Fahrverhalten des Fahrers mit der Veränderung der Motorgeschwindigkeit
Ne in Einklang zu bringen und dadurch die Fahreigenschaften des
Verbrennungsmotors zu verbessern, ohne dem Fahrer das Gefühl einer
physikalischen Unregelmäßigkeit
zu vermitteln. Außerdem
kann durch Aufstellung des dreidimensionalen Funktionsbilds map
h im Schritt S19 eine Veränderung
der Motorgeschwindigkeit Ne in Übereinstimmung
mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP geregelt werden, so daß die Einstellung
gemäß den Fahrzeugarten
und Fahrzeugtypen vorgenommen werden kann, wodurch die Gestaltungsfreiheit
bei der Konstruktion des Fahrzeugs vergrößert wird.
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Während
das Funktionsbild map h vorzugsweise so aufgestellt werden sollte,
daß das
Produkt des Wirkungsgrads ηe
des Verbrennungsmotors 1 und des Wirkungsgrads ηmg1 des
Motor- Generators 2 den allgemein maximalen Wert zur Erreichung
des optimalen Kraftstoffverbrauchs annimmt, wird jedoch die Motorgeschwindigkeit
eindeutig entsprechend dem Motor- Drehmoment Te bestimmt, falls
die Motorgeschwindigkeit Ne oder die Eingangswellendrehzahl Ni entlang
einer Linie L für
den optimalen Kraftstoffverbrauch bestimmt wird, an der entlang
der Kraftstoffverbrauch die besten Werte annimmt, wie in 8 gezeigt wird, in der die
Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit Ne und dem Motor- Drehmoment
Te in Form von Niveaulinien für
den Kraftstoffverbrauch dargestellt wird, von denen eine jede durch
die Verbindung von Punkten beschrieben wird, die dem gleichen Kraftstoffverbrauch
entsprechen. In 8 werden
Pferdestärke-
Niveaulinien ebenfalls durch die Verbindung von Punkten beschrieben,
die der gleichen Pferdestärke
entsprechen. Indem also die Beziehung zwischen dem Motor-Drehmoment Te und
der Motorgeschwindigkeit Ne in die unmittelbare Nähe der Linie
L für den
optimalen Kraftstoffverbrauch in 8 gebracht
wird, um einen Spielraum in der Beziehung zu haben, kann ein zufriedenstellendes
Betriebsverhalten in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch erreicht
werden, selbst bei Veränderung
der Motorgeschwindigkeit Ne in Übereinstimmung
mit einer Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP.
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Während
gezeigt und beschrieben worden ist, daß der erste und der zweite
Motor- Generator in den genannten Ausführungsbeispielen das stufenlos verstellbare
Getriebe 5 darstellen, dürfte es klar sein, daß das Fahrzeug
V als ein Fahrzeug mit Hybrid-Antrieb
eingesetzt werden kann, indem das Fahrzeug, nur von dem zweiten
Motor- Generator 4 angetrieben, gefahren wird, wenn die
Kupplung 3 losgelassen ist, und indem der Verbrennungsmotor 1 von
dem ersten Motor- Generator 2 angetrieben gestartet wird.
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Obwohl gezeigt und beschrieben worden
ist, daß der
erste und der zweite Motor-Generator
in den genannten Ausführungsbeispielen
einander gegenüber
angeordnet sind, ist es einzusehen, daß sie durch so einen Rotations-
Elektromotor ersetzt werden können,
bei dem zwei Rotoren koaxial angeordnet sind, wie in der Japanischen
Patentanmeldung Nr. 10-77508 beschrieben.
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Der gesamte Inhalt der Japanischen
Patentanmeldungen P10-357783 (registriert am 16. Dezember 1998)
und P11-172426 (registriert am 18. Juni 1999) wird hierin durch
Verweis einbezogen.
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Obwohl die Erfindung oben unter Bezug
auf bestimmte Ausführungsbeispiele
der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf
die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Den Fachleuten auf dem Gebiet werden angesichts der obigen Darlegungen
Modifikationen und Veränderungen
der behandelten Ausführungsbeispiele
einfallen. Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die
folgenden Ansprüche
definiert.