DE10145955A1 - Steuerungsvorrichtung für Hybridfahrzeug - Google Patents

Abstract

Wenn ein Fahrer ein Beschleunigungspedal betätigt, um einen Schaltvorgang anzufordern, z. B. einen Schaltvorgang zum Herunterschalten oder einen ähnlichen Schaltvorgang, wird ein maximaler Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert (Schaltgeschwindigkeit) eines CVT-Getriebes, das eine stufenlos regelbare Riemenschaltvorrichtung aufweist, basierend auf der Schaltträgheit des CVT-Getriebes und ähnlichen Parametern gesetzt. Ein Unterstützungsdrehmoment wird durch Subtrahieren des normalen Drehmoments eines Verbrennungsmotors von einem Drehmoment gesetzt, das erforderlich ist, um den maximalen Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert zu erhalten. Das Unterstützungsdrehmoment und das Drehmoment, das von einem Elektromotor, basierend auf den Kenngrößen des Elektromotors, ausgegeben werden kann, werden verglichen. Wenn das Unterstützungsdrehmoment größer ist als das Elektromotordrehmoment, wird der Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert durch eine mögliche Unterstützungsrate begrenzt, die auf einem Verhältnis zwischen dem Unterstützungsdrehmoment und dem Elektromotordrehmoment basiert. Der Schaltvorgang des CVT-Getriebes wird durch den Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert (Schaltgeschwindigkeit) gesteuert. Dadurch ermöglicht die Vorrichtung einen schnellen Gangwechsel durch eine Elektromotordrehmomentunterstützung, wobei, wenn das Elektromotorunterstützungsdrehmoment unzureichend ist, ein Schaltvorgang mit einer maximal erzielbaren Geschwindigkeit ermöglicht wird, wodurch die durch die ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor als An­ triebsleistungsquellen und mit einem stufenlos regelbaren Getriebe und insbesondere eine Steuerungsvorrichtung, die während eines Schaltvorgangs, z. B. während eines Schaltvor­ gangs zum Herunterschalten oder eines ähnlichen Schaltvor­ gangs, veranlaßt, daß eine Drehmomentunterstützung unter Verwendung des Elektromotors bereitgestellt wird.

In (ausschließlich durch einen Verbrennungsmotor ange­ triebenen) Fahrzeugen, die mit einem stufenlos regelbaren Getriebe ausgestattet sind (nachstehend als "CVT-Getriebe" bezeichnet) und insbesondere mit einem CVT-Getriebe, das ei­ ne stufenlos regelbare Band- oder Zahnriemen- bzw. Riemen­ schaltvorrichtung aufweist, ist die Schaltträgheit aufgrund der Bewegung einer Riemenscheibe, die ein bestimmtes Gewicht aufweist, der Bereitstellung eines Öldrucks zum Erzeugen ei­ ner Druckkraft für die Riemenscheibe, usw. groß. Außerdem wird die Motordrehzahl im allgemeinen so eingestellt, daß ein relativ niedriger Drehzahlzustand erreicht wird, bei dem der Kraftstoffverbrauch optimal wird. Daher nimmt, wenn ein Fahrer ein Fahr- (Beschleunigungs- oder Gas-) pedal betä­ tigt, um einen Schaltvorgang zum Herunterschalten zu veran­ lassen, das Motordrehmoment ab, so daß die Ansprechempfind­ lichkeit und das Ausgangsdrehmoment aufgrund der Schaltträg­ heit und der vorstehend erwähnten eingestellten niedrigen Motordrehzahl abnehmen und der Fahrer ein unangenehmes Be­ schleunigungsgefühl empfindet.

In der JP-A-2000-23309 wird eine Steuerungsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor (Motor-Generator) beschrieben. Die Steuerungs­ vorrichtung weist ein CVT-Getriebe und einen durch eine Pla­ netengetriebeeinheit gebildeten Drehmomentkombinations- und -verteilungsmechanismus auf. Wenn eine Schaltanforderung für das CVT-Getriebe und eine Beschleunigungsanforderung vorlie­ gen, wird durch die Steuerungsvorrichtung ein geringfügiges Zusatzdrehmoment, das erforderlich ist, um die dem CVT- Getriebe zugeführte Drehzahl zu erhöhen, unter Verwendung eines Drehmoments bereitgestellt, das während eines Schalt­ übergangs des CVT-Getriebes vom Elektromotor ausgegeben wird.

Die vorstehend beschriebene Hybridfahrzeugsteuerungs­ vorrichtung ist für einen Fall konstruiert, in dem ein Schaltvorgang zum Herunterschalten ausgeführt wird, in dem der Beschleunigungspedalbetätigungsgrad 80% überschreitet, während ein Sportmuster, d. h. eine hohe Drehzahl mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit, ausgewählt worden ist. In diesem Fall wird, weil ein Drehmoment erforderlich ist, das größer ist als ein maximales Verbrennungsmotordrehmoment, durch die Steuerungseinrichtung unter Verwendung des Elek­ tromotors ein Drehmoment addiert, das dem Unterschied zu dem Drehmoment entspricht, das durch eine Bewegungsortskurve des Betriebspunktes des Verbrennungsmotors bestimmt ist. Daher ist die Steuerungsvorrichtung nicht dazu geeignet, die durch die vorstehend erwähnte große Schaltträgheit des CVT- Getriebes verursachte Beeinträchtigung des Beschleunigungs­ gefühls zu eliminieren.

In der vorstehend beschriebenen Hybridfahrzeugsteue­ rungsvorrichtung wird die Schaltgeschwindigkeit des CVT- Getriebes auf eine vorgegebene Geschwindigkeit gesetzt, wenn eine Beschleunigung angefordert wird. Die Steuerungsvorrich­ tung ist dafür konstruiert, ein fehlendes Drehmoment während eines Schaltvorgangs zum Herunterschalten unter Verwendung des Elektromotors mit der vorstehend erwähnten Schaltge­ schwindigkeit zu kompensieren. D. h., die Steuerungsvorrich­ tung ist für ein mit einem großen Elektromotor mit einem ausreichenden Leistungsspielraum ausgestattetes Hybridfahr­ zeug konstruiert. Daher wird in der Steuerungsvorrichtung kein Fall in Erwägung gezogen, in dem das Unterstützungs­ drehmoment vom Elektromotor ein bei einem Schaltvorgang zum Herunterschalten fehlendes Drehmoment nicht kompensieren kann.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hybridfahrzeugsteuerungsvorrichtung bereitzustellen, die ei­ nen schnellen Schaltvorgang ermöglicht, indem ein Unterstüt­ zungsdrehmoment von einem Elektromotor bereitgestellt wird, und die, wenn das Unterstützungsdrehmoment vom Elektromotor nicht groß genug ist, einen Schaltvorgang mit einer maximal erzielbaren Schaltgeschwindigkeit ermöglicht, wodurch die durch die Schaltträgheit des CVT-Getriebes verursachte Be­ einträchtigung des Beschleunigungsgefühls eliminiert wird. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche gelöst.

Die erfindungsgemäße Steuerungsvorrichtung funktioniert beispielsweise folgendermaßen. Wenn ein Fahrer ein Beschleu­ nigungspedal betätigt, um einen Schaltvorgang anzufordern, z. B. einen Schaltvorgang zum Herunterschalten oder einen ähnlichen Schaltvorgang, wird der maximale Gangwechselge­ schwindigkeits-Sollwert (Schaltgeschwindigkeit) des stufen­ los regelbaren Getriebes (CVT-Getriebe), z. B. einer stufen­ los regelbaren Band- oder Riemenschaltvorrichtung, basierend auf der Schaltträgheit des CVT-Getriebes und ähnlichen Para­ metern gesetzt. Ein Unterstützungsdrehmoment wird durch Sub­ trahieren des normalen Verbrennungsmotordrehmoments von dem Drehmoment gesetzt, das erforderlich ist, um den maximalen Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert zu erhalten. Das Unter­ stützungsdrehmoment wird mit dem Drehmoment verglichen, das durch den Elektromotor basierend auf seinen Kenngrößen aus­ gegeben werden kann. Wenn das Unterstützungsdrehmoment grö­ ßer ist als das Elektromotordrehmoment, wird der Gangwech­ selgeschwindigkeits-Sollwert durch eine mögliche Unterstüt­ zungsrate begrenzt, die auf dem Verhältnis zwischen dem Un­ terstützungsdrehmoment und dem Elektromotordrehmoment ba­ siert. Der Schaltvorgang des CVT-Getriebes wird unter Bezug auf den Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert (Schaltge­ schwindigkeit) gesteuert.

Gemäß der erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugsteuerungs­ vorrichtung wird während eines Schaltvorgangs des stufenlos regelbaren Getriebes, z. B. während eines Schaltvorgangs zum Herunterschalten oder eines ähnlichen Schaltvorgangs, eine Drehmomentunterstützung unter Verwendung des Elektromotors ausgeführt, so daß das durch eine reduzierte Ansprechemp­ findlichkeit und ein reduziertes Ausgangsdrehmoment verursach­ te unangenehme Gefühl reduziert oder im wesentlichen vermie­ den werden kann. Wenn das Ausgangsdrehmoment des Elektromo­ tors kleiner ist als das Unterstützungsdrehmoment, wird der Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert durch das Verhältnis zwischen dem Elektromotordrehmoment und dem Unterstützungs­ drehmoment begrenzt, so daß der Schaltvorgang des stufenlos regelbaren Getriebes mit einer der Ausgangsleistung des Elektromotors entsprechenden Schaltgeschwindigkeit ausge­ führt werden kann, ohne daß das Ausgangsdrehmoment, z. B. durch Rutschen oder Schlupf des Bandes oder Riemens, redu­ ziert wird. Dadurch kann ein Hybridfahrzeug bereitgestellt werden, das mit einem Elektromotor mit relativ geringer Ka­ pazität bzw. relativ geringer Leistung ausgestattet ist.

Gemäß den Merkmalen von Patentanspruch 2 kann das stu­ fenlos regelbare Getriebe, das mit einer hochgradig zuver­ lässigen stufenlosen Band- oder Riemenschaltvorrichtung aus­ gestattet ist, auf ein Hybridfahrzeug angewendet werden, und es kann ein Schaltvorgang ausgeführt werden, ohne daß ein unangenehmes Schaltgefühl erzeugt wird. D. h., die stufenlos regelbare Band- oder Riemenschaltvorrichtung ist als hoch­ gradig zuverlässiges, stufenlos regelbares Getriebe in die Praxis umgesetzt worden. Außerdem wird, obwohl die stufenlos regelbare Band- oder Riemenschaltvorrichtung aufgrund ihrer Konstruktion eine relativ große Schaltträgheit aufweist, der maximale Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert durch die Schaltträgheit der erfindungsgemäßen stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung gesetzt.

Gemäß Patentanspruch 4 kann aufgrund des Unterstüt­ zungsdrehmoments vom Elektromotor ein schneller Schaltvor­ gang zum Herunterschalten ausgeführt werden, obwohl ein Schaltvorgang zum Herunterschalten normalerweise ausgeführt wird, wenn ein Fahrer ein hohes Drehmoment anfordert, wo­ durch ein schneller Schaltvorgang erforderlich ist.

Gemäß Patentanspruch 5 ist der Elektromotor auf einem Außenumfangsabschnitt der vorderen Abdeckung des Drehmoment­ wandlers angeordnet, so daß der Elektromotor auf kompakte Weise angeordnet werden kann. Daher kann der Elektromotor in einem Installations- oder Einbauraum angeordnet werden, der dem herkömmlich erforderlichen Raum etwa gleicht, ohne daß ein herkömmliches Getriebe wesentlich modifiziert werden muß. Dadurch kann ein Hybridfahrzeug bereitgestellt werden, ohne daß die Fahrzeugstruktur wesentlich geändert werden muß.

Gemäß Patentanspruch 3 ist der Elektromotor auf der zweiten Achse B (an der Sekundärseite) angeordnet, wo in ei­ nem stufenlos regelbaren Getriebe mit einer stufenlos regel­ baren Band- oder Riemenschaltvorrichtung ein relativ großer Spielraum in der Achsenrichtung vorhanden ist. Dadurch kann ein kompaktes Hybridfahrzeug bereitgestellt werden, bei dem die Abmessungen insbesondere in Richtung der Achse nicht vergrößert werden müssen.

Weil gemäß Patentanspruch 6 der Elektromotor ein Motor- Generator ist, kann der Elektromotor nicht nur als Motor zum Unterstützen des Verbrennungsmotors, sondern darüber hinaus auch als Generator zum Ausführen eines elektrischen Ladevor­ gangs verwendet werden, wenn während eines Bremsvorgangs Energie zurückgewonnen werden kann oder wenn der Verbren­ nungsmotor eine Ersatzkapazität aufweist. Außerdem kann der Elektromotor auch als Anlasser- oder Startermotor zum Star­ ten des Verbrennungsmotors verwendet werden. Dadurch können der Kraftstoffverbrauch und die Abgase vermindert werden.

Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die bei­ gefügten Zeichnungen verdeutlicht, in denen ähnliche Bezugs­ zeichen ähnliche Elemente darstellen; es zeigen:

Fig. 1 eine entwickelte Querschnittansicht zum Darstel­ len eines stufenlos regelbaren Getriebes, in dem ein Elek­ tromotor angeordnet ist und auf das die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild zum schematischen Darstel­ len des stufenlos regelbaren Getriebes;

Fig. 3 eine entwickelte Querschnittansicht zum Darstel­ len einer anderen Ausführungsform eines stufenlos regelbaren Getriebes;

Fig. 4 ein Blockdiagramm zum Darstellen einer erfin­ dungsgemäßen Steuerungsvorrichtung;

Fig. 5 ein Diagramm zum Darstellen eines Ablaufdia­ gramms der Steuerungsvorrichtung;

Fig. 6(a) und 6(b) Diagramme zum Darstellen der Ein­ stellung des Drehzahl-Sollwertes bzw. des Gangwechselge­ schwindigkeits-Sollwertes;

Fig. 7(a) ein Diagramm zum Darstellen der Einstellung eines Unterstützungsdrehmoments;

Fig. 7(b) ein Diagramm zum Darstellen einer Kennlinie des Elektromotors;

Fig. 8 ein Diagramm zum Darstellen der Begrenzung des Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwertes (Schaltgeschwindig­ keit) durch die mögliche Unterstützungsrate;

Fig. 9 ein Diagramm zum Darstellen eines Vergleichs zwischen einem Schaltvorgang zum Herunterschalten, wobei nur der Verbrennungsmotor verwendet wird (normal), und einem Zu­ stand, in dem eine Unterstützung durch das Elektromo­ tordrehmoment erfolgt; und

Fig. 10 ein Diagramm zum Darstellen von Zuständen eines Schaltvorgangs zum Herunterschalten in Form eines Zeitdia­ gramms in Abhängigkeit von der möglichen Unterstützungsrate.

Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung un­ ter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Gesamtquerschnittansicht eines Getriebes, auf das eine er­ findungsgemäße Steuerungsvorrichtung anwendbar ist. Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild des Getriebes. In Fig. 1 be­ zeichnet Bezugszeichen 1 ein stufenlos regelbares Getriebe (CVT) eines Hybridfahrzeugs. Das CVT-Getriebe 1 weist ein stufenlos regelbares Getriebe mit Riemenantrieb mit einem Drehmomentwandler 2, einer Vorwärts-Rückwärts-Schaltvorrich­ tung 3, einer stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung 5 und einer Differentialvorrichtung 6 und einen am stufenlos regelbaren Getriebe mit Riemenantrieb befestigten, relativ kleinformatigen Elektromotor (Motor-Generator) auf. Das CVT- Getriebe 1 ist in einem integralen Gehäuse 9 angeordnet, das durch getrennte Gehäuseabschnitte gebildet wird, und ist mit einem Verbrennungsmotor verbunden (es ist nur eine Abtriebs­ welle 10 dargestellt, und andere Abschnitte des Verbren­ nungsmotors sind nicht dargestellt). Das CVT-Getriebe 1 gleicht im wesentlichen einem herkömmlichen CVT-Getriebe, mit Ausnahme eines Abschnitts des Drehmomentwandlers 2, in dem der Elektromotor 7 installiert ist. Der Drehmomentwand­ ler 2, die Vorwärts-Rückwärts-Schaltvorrichtung 3, eine pri­ mären Riemenscheibe 26 der stufenlos regelbaren Riemen­ schaltvorrichtung 5 und ein Motor-Generator 7 sind auf einer ersten Achse A angeordnet, die mit der Abtriebswelle 10 des Verbrennungsmotors ausgerichtet ist. Eine sekundäre Riemen­ scheibe 31 der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung ist auf einer parallel zur ersten Achse A verlaufenden zwei­ ten Achse B angeordnet.

Der Motor-Generator 7 (nachstehend einfach als "Elek­ tromotor" bezeichnet) kann ein beliebiger Elektromotor sein, z. B. ein Gleichstrommotor, ein Wechselstrommotor, usw. Vor­ zugsweise ist der Elektromotor 7 ein bürstenloser Gleich­ strommotor. Der Elektromotor 7 weist einen an einem Gehäuse 9 fixierten Stator 7a und einen über flexible Antriebsplat­ ten 11 mit der Abtriebswelle 10 des Verbrennungsmotors ver­ bundenen Rotor 7b auf. Der Rotor 7b ist mit einer vorderen Abdeckung 12 des Drehmomentwandlers 2 verbunden und wird, die Ausgangswelle 10 des Verbrennungsmotors und ein Mittel­ teil 12a der Abdeckung 12 überspannend, gleitend gehalten. Ein Zwischenteil der vorderen Abdeckung 12 des Drehmoment­ wandlers hat eine sich in Richtung der Achse erstreckende stufenförmige Struktur. Der Elektromotor 7 ist auf einer Au­ ßendurchmesserseite (Außenumfangsabschnitt) des stufenförmi­ gen Abschnitts 12b angeordnet. Eine durch eine Mehrscheiben­ kupplung gebildete Lockup-Kupplung 13 ist an der Innenseite der vorderen Abdeckung 12 angeordnet, d. h. an einer Innen­ durchmesserseite des stufenförmigen Abschnitts 12b.

D. h., der Elektromotor 7 und der Drehmomentwandler 2 sind in einem Wandlergehäuse 9a angeordnet, das das integra­ le Gehäuse 9 bildet. Der Elektromotor 7 und die Lockup- Kupplung 13 sind so angeordnet, daß sie sich einander über­ lappen. Der Elektromotor 7 ist in einem Außendurchmesserab­ schnitt des Wandlergehäuses 9a angeordnet und hat einen gro­ ßen Durchmesser. Daher kann ein relativ kleiner Elektromotor verwendet werden, der insbesondere hinsichtlich der Abmes­ sung in Richtung der Achse kompakt ist und eine vorgegebene Drehmomentleistung aufweist. Dadurch werden unerwünscht grö­ ßere Abmessungen des Wandlergehäuses 9a in Richtung der Ach­ se vermieden. Dadurch kann das CVT-Getriebe 1 in einem In­ stallations- oder Einbauraum angeordnet werden, der einem herkömmlich erforderlichen Einbauraum im wesentlichen gleicht, obwohl das CVT-Getriebe 1 den Elektromotor 7 auf­ weist. Dadurch kann ein Hybridfahrzeug bereitgestellt wer­ den, an dem bezüglich eines durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen herkömmlichen Fahrzeugs keine wesentlichen Mo­ difikationen vorgenommen werden.

Hinsichtlich des Drehmomentwandlers 2 sind ein Pumpen­ flügelrad 2a und ein Eingangsabschnitt der Lockup-Kupplung 13 mit der vorderen Abdeckung 12 und damit mit der Abtriebs­ welle 10 des Verbrennungsmotors und mit dem Rotor 7b des Elektromotors 7 verbunden, die mit der vorderen Abdeckung 12 verbunden sind. Ein Turbinenlaufrad 2b und ein Ausgangsab­ schnitt der Lockup-Kupplung sind mit einer Eingangswelle 15 verbunden. Außerdem ist ein Stator 2c des Drehmomentwandlers 2 mit einem Gehäuse einer Ölpumpe 16 verbunden, die über ei­ ne Einwegekupplung 17 am Gehäuse 9 fixiert ist.

Die Vorwärts-Rückwärts-Schaltvorrichtung 3 weist ein Doppelritzel-Planetengetriebe 19, eine Rückwärts (Rück­ wärtsantrieb) -bremse B1 und eine direkte Kupplung (Vor­ wärtsantriebkupplung oder Eingangskupplung) C1 auf. Hin­ sichtlich des Doppelritzel-Planetengetriebes 19 ist ein Son­ nenrad S mit der Eingangswelle 15 verbunden, und ein ein er­ stes und ein zweites Ritzel P₁, P₂ tragender Träger CR ist mit der primären Riemenscheibe 26 der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung 5 verbunden. Ein Hohlrad R des Pla­ netengetriebes 19 ist mit der Rückwärtsbremse B1 verbunden. Die direkte Kupplung C1 ist zwischen dem Träger CR und dem Hohlrad R angeordnet.

Die stufenlos regelbare Riemenschaltvorrichtung 5 weist auf: die primäre Riemenscheibe 26, die aus einer an einer primären Welle 22 befestigten feststehenden Scheibe 23 und einer beweglichen Scheibe 25 gebildet wird, die derart auf der Welle gehalten wird, daß nur die bewegliche Scheibe 25 sich verschieben kann, die sekundäre Riemenscheibe 31, die aus einer an einer sekundären Welle 27 befestigten festste­ henden Scheibe 29 und einer beweglichen Scheibe 30 gebildet wird, die derart auf der Welle gehalten wird, daß sich nur die bewegliche Scheibe 30 verschieben kann, und ein auf den beiden Riemenscheiben angeordnetes Metallband bzw. einen Me­ tallriemen 32.

Ein Hydraulikstellglied oder -aktuator 33 mit einer Doppelkolbenkonstruktion ist an einer Rückseite der primär­ seitigen beweglichen Scheibe 25 angeordnet. Ein anderes Hy­ draulikstellglied 35 mit einer Einzelkolbenkonstruktion ist an einer Rückseite der sekundärseitigen beweglichen Scheibe 30 angeordnet. Das primärseitige Hydraulikstellglied 33 weist ein Reaktionsaufnahmeelement 37 und ein an der primä­ ren Welle 22 befestigtes Zylinderelement 36 und ein Kol­ benelement 40 und ein an der beweglichen Scheibe 25 befe­ stigtes rohrförmiges Element 39 auf. Eine erste Öldruckkam­ mer 41 wird durch das rohrförmige Element 39, das Reaktions­ aufnahmeelement 37 und die Rückseite der beweglichen Scheibe 25 gebildet. Eine zweite Öldruckkammer 42 wird durch das Zy­ linderelement 36 und das Kolbenelement 40 gebildet. Die er­ ste Öldruckkammer 41 und die zweite Öldruckkammer 42 kommu­ nizieren miteinander über eine Kommunikationsöffnung. Daher erzeugt das primärseitige Hydraulikstellglied 33 bei glei­ chem Hydraulikdruck eine Kraft in Richtung der Achse, die etwa doppelt so groß ist wie die durch das sekundärseitige Hydraulikstellglied 35 erzeugte Kraft. Das sekundärseitige Hydraulikstellglied 35 weist ein an der sekundären Welle 27 fixiertes Reaktionsaufnahmeelement 43 und ein an der Rück­ seite der beweglichen Scheibe 30 fixiertes rohrförmiges Ele­ ment 45 auf. Diese beiden Elemente bilden eine einzelne Öl­ druckkammer 46. Eine Vorspannfeder 47 ist in einem zusammen­ gedrückten Zustand zwischen der beweglichen Scheibe 30 und dem Reaktionsaufnahmeelement 43 angeordnet.

Eine Gegenwelle 49 wird auf dem Gehäuse 9 zwischen der sekundären Welle 27 und der Differentialvorrichtung 6 dreh­ bar gehalten. Ein großes Zahnrad 51 und ein kleines Zahnrad 52 sind an der Gegenwelle 49 fixiert. Das große Zahnrad 51 kämmt mit einem an der sekundären Welle 27 fixierten Zahnrad 53. Das kleine Zahnrad 52 kämmt mit einem Zahnrad der Diffe­ rentialvorrichtung 6. Hinsichtlich der Differentialvorrich­ tung 9 wird eine Drehbewegung eines auf einem Differential­ gehäuse 56, das das Zahnrad 55 aufweist, gehaltenen Diffe­ rentialzahnrades 57 über ein linkes bzw. ein rechtes Seiten­ zahnrad 58, 59 zu einer linken bzw. einer rechten Achse übertragen. In Fig. 1 ist dargestellt, daß jedes der Zahnrä­ der 51-55 aus zwei Arten von Zahnrädern mit verschiedenen Durchmessern besteht.

Nachstehend wird die Arbeits- oder Funktionsweise des vorstehend beschriebenen Hybridfahrzeugs beschrieben. Wenn ein Fahrer das Beschleunigungspedal mit der Absicht betä­ tigt, das Fahrzeug in Bewegung zu setzen (bei einer kleinen Drosselklappenöffnung), wenn das Fahrzeug stillsteht und der Zündschalter eingeschaltet ist, fließt Strom von einer Bat­ terie (nicht dargestellt) durch den Motor-Generator, so daß der Motor-Generator 7 als Elektromotor funktioniert. Die Drehbewegung des Rotors 7b des Motor-Generators wird über die vordere Abdeckung 12 zum Drehmomentwandler 2 und dann mit einem vorgegebenen erhöhten Drehmomentverhältnis zur Eingangswelle 15 übertragen.

Während dieses Fahrzeuganfahrvorgangs sind die Kraft­ stoffeinspritzvorrichtung und der Verbrennungsmotor ausge­ schaltet. Obwohl die Abtriebswelle 10 des Verbrennungsmotors durch die Drehbewegung des Rotors 7b über die Antriebsplat­ ten 11 gedreht wird, befindet sich der Verbrennungsmotor in einem Leerlaufzustand, in dem der Kolben lediglich Luft in der Zylinderkammer komprimiert und sie freisetzt. D. h., wäh­ rend des Fahrzeuganfahrvorgangs wird das Fahrzeug mit einem vorgegebenen Drehmoment und daher glatt in Bewegung gesetzt, wobei das Drehmoment auf den Antriebskenngrößen des bürsten­ losen Gleichstrommotors 6 basiert, der ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen ausgibt und aufgrund der durch den Drehmomentwandler 2 und den Underdrive-Zustand des CVT- Getriebes 1 erhaltenen Erhöhung des Drehomentverhältnisses ein hohes Drehmomentverhältnis ausgibt.

Wenn die Drosselklappe mindestens in einem vorgegebenen Betriebsbereich arbeitet, während das Fahrzeug unmittelbar nach dem Anfahren eine relativ niedrige vorgegebene Ge­ schwindigkeit aufweist, wird die Kraftstoffeinspritzvorrich­ tung aktiviert, und die Zündkerze wird gezündet. Dabei wirkt der Motor-Generator 7 als Anlasser- oder Startermotor zum Antreiben des Verbrennungsmotors. Daher wird die Drehbewe­ gung der Abtriebswelle 10 des Verbrennungsmotors über die Antriebsplatten 11 und den Drehmomentwandler 2 zur Eingangs­ welle 15 übertragen. In diesem Zustand werden die Antriebs­ leistung vom Verbrennungsmotor und die Antriebsleistung des als Elektromotor arbeitenden Motor-Generators 7 kombiniert und zum Drehmomentwandler übertragen, und das CVT-Getriebe 1 wird herauf- oder heruntergeschaltet, so daß ein Drehmoment mit einer gewünschten Drehzahl zu den Antriebsrädern über­ tragen wird. D. h. wenn eine große Antriebsleistung erforder­ lich ist, z. B. während eines Fahrzeugbeschleunigungszu­ stands, eines Bergauffahrtzustands oder eines ähnlichen Zu­ stands, wird eine Antriebsleistung des Motor-Generators 7 als Unterstützung zur Antriebsleistung des Verbrennungsmo­ tors addiert, so daß das Fahrzeug mit hoher Leistung ange­ trieben wird.

Wenn ein Fahrer durch Betätigen des Beschleunigungspe­ dals ein Drehmoment (eine Beschleunigung) anfordert, erwei­ tert die stufenlos regelbare Riemenschaltvorrichtung 5 des CVT-Getriebes 1 die primäre Riemenscheibe 26 (d. h., der ef­ fektive Riemenscheibendurchmesser wird vergrößert), und ver­ schmälert die sekundäre Riemenscheibe 31 (d. h., der effekti­ ve Riemenscheibendurchmesser wird vermindert), wodurch ein schneller Schaltvorgang zum Herunterschalten ausgeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt benötigt die stufenlos regelbare Riemenschaltvorrichtung 5 ein großes Unterstützungsdrehmo­ ment vom Motor-Generator 7, um ein Einzugsdrehmoment auf­ rechtzuerhalten, durch das eine große Schaltträgheit über­ wunden wird, die für die stufenlos regelbare Riemenschalt­ vorrichtung 5 erforderlich ist (wie nachstehend ausführli­ cher beschrieben wird).

Dann wird, wenn das Fahrzeug einen stabilen Fahrtzu­ stand erreicht hat, der Motor-Generator 7 auf einen lastfreien Betrieb geschaltet (wobei die Motorausgangslei­ stung so gesteuert wird, daß das durch eine im Elektromotor auftretende elektromotorische Gegenkraft erzeugte Drehmoment kompensiert wird), so daß der Motor-Generator auf einen Frei- oder Leerlaufzustand eingestellt und das Fahrzeug aus­ schließlich durch eine durch den Verbrennungsmotor erzeugte Antriebsleistung angetrieben wird. In Abhängigkeit vom Lade­ zustand (SOC) der Batterie wird der Motor-Generator 7 als Generator zum Aufladen der Batterie betrieben. Die Lockup- Kupplung 13 wird durch einen Drehmomentwandler-Richtungs­ änderungsdruck eingekuppelt oder verbunden, wenn das Fahr­ zeug durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, oder sie wird durch den Verbrennungsmotor, unterstützt durch den Elektromotor (oder in einigen Fällen ausschließlich durch den Elektromotor) angetrieben. Dadurch wird das zur vorderen Abdeckung übertragene Drehmoment ohne Zuhilfenahme von Ölströmen im Drehmomentwandler über die Lockup-Kupplung 13 direkt zur Eingangswelle 15 übertragen.

Wenn die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in ei­ nem Dauerfahrzustand im niedrigen-mittleren Drehzahlbereich, einem Bergabfahrtzustand, usw. einen Spielraum aufweist, wird der Motor-Generator 7 als Generator betrieben, um die Batterie gemäß dem Ladezustand (SOC) der Batterie aufzula­ den. Wenn während einer Bergabfahrt eine Verbrennungsmotor­ bremsfunktion angefordert wird, wird die regenerative Lei­ stung vom als Generator dienenden Motor-Generator 7 erhöht, so daß eine ausreichende Verbrennungsmotorbremswirkung er­ halten werden kann. Wenn ein Fahrer eine Fußbremse betätigt, um das Fahrzeug bis zum Stillstand abzubremsen, wird die re­ generative Leistung vom Motor-Generator 7 weiter erhöht, so daß der Motor-Generator 7 als regenerative Bremse arbeitet. Dadurch wird die Trägheitsenergie des Fahrzeugs als elektri­ sche Leistung zurückgewönnen, und der Energieverlust in der Form von durch die Reibungsbremse erzeugter Wärme wird redu­ ziert. In einem mittleren Drehzahlbereich kann der Motor- Generator 7 auf einen Rückgewinnungszustand eingestellt wer­ den, um zu ermöglichen, daß der Verbrennungsmotor in einem Bereich höherer Leistung und eines höheren Wirkungsgrades betreibbar ist. Dadurch kann der Wirkungsgrad des Verbren­ nungsmotors verbessert werden, und die Betriebsdauer des Elektromotors kann erhöht werden, weil die Batterie durch die vorstehend erwähnte Leistungsrückgewinnung aufgeladen werden kann. Dadurch kann der energetische Wirkungsgrad ver­ bessert werden.

Während eines Zustands, in dem das Fahrzeug aufgrund eines Lichtsignals oder einer ähnlichen Bedingung zum Still­ stand gekommen ist, werden der Motor-Generator 7 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung ausgeschaltet, so daß der Verbrennungsmotor ebenfalls ausgeschaltet wird. D. h., der herkömmliche Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors wird eliminiert. Hinsichtlich des Anfahrens des Fahrzeugs vom Stillstand wird das Fahrzeug zunächst durch die Elektromo­ torantriebsleistung vom Motor-Generator 7 gestartet. Während eines unmittelbar folgenden, relativ niedrigen Drehzahlzu­ stands wird der Verbrennungsmotor durch die Elektromotoran­ triebsleistung gestartet. Aufgrund der Unterstützung durch die Antriebsleistung vom Elektromotor 7 wird der Verbren­ nungsmotor gleichmäßig in Betrieb genommen, wobei starke An­ triebsleistungsschwankungen des Verbrennungsmotors elimi­ niert werden. Dann wird, wenn eine Motorbremsfunktion des Verbrennungsmotors erforderlich ist, oder während eines Bremsvorgangs bis zum Stillstand, der Motor-Generator 6 als regenerative Bremse verwendet, um Trägheitsenergie des Fahr­ zeugs in Form von elektrischer Energie zurückzugewinnen. Au­ ßerdem wird in einem Bereich niedrigen Wirkungsgrads des Verbrennungsmotors, z. B. während einer niedrigen Verbren­ nungsmotorlast, einer sehr geringen Last, oder eines ähnli­ chen Zustands das Fahrzeug durch den Elektromotor angetrie­ ben. Aufgrund der Kombination der vorstehend erwähnten Be­ triebsweisen ist das Hybridfahrzeug in der Lage, einen wirt­ schaftlichen Kraftstoffverbrauch zu erreichen und weniger Abgase zu erzeugen.

Fig. 3 zeigt eine Querschnittansicht eines teilweise modifizierten CVT-Getriebes. Dieses CVT-Getriebe 1 unter­ scheidet sich vom CVT-Getriebe der vorstehenden Ausführungs­ form bezüglich der Position, wo der Elektromotor 7 angeord­ net ist, und ist bezüglich der anderen Eigenschaften und Elemente, die durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht erneut beschrieben werden, dem CVT-Getriebe der vorstehenden Ausführungsform im wesentlichen gleich. D. h., im CVT-Getriebe 1 ist der Elektromotor 7 auf einer zweiten Achse B auf der Seite der sekundären Riemenscheibe 31 der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung 5 ange­ ordnet.

Der Motor-Generator 7 wird durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor oder einen ähnlichen Motor gebildet. Ein Stator 7a des Elektromotors 7 ist ein von einem integralen Gehäuse 9 hervorstehender Ringabschnitt 9c. Ein Rotor 7b des Elektromotors 7 ist an einer sekundären Welle 27 fixiert und wird darauf gehalten. Daher ist, weil ein Wandlergehäuse 9a anders als in der vorstehenden Ausführungsform keinen Elek­ tromotor aufweist, der in dieser Modifikation verwendete Drehmomentwandler 2 einem herkömmlichen Drehmomentwandler im wesentlichen gleich. Die Bezugszeichen 65 in Fig. 1 und 66 in Fig. 2 stellen Sensoren zum Erfassen der Drehposition (Phase) des Rotors 7b des Elektromotors dar. Der Sensor 65 ist ein magnetischer Sensor, der dazu geeignet ist, die Drehzahl des Verbrennungsmotors zu erfassen. Der Sensor 66 ist ein Drehmelder oder Resolver, der dazu geeignet ist, die Ausgangsdrehzahl zu erfassen.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Steuerungsvor­ richtung, d. h. eine Steuerung des vom Elektromotor bereitge­ stellten Unterstützungsdrehmoments während eines Schaltvor­ gangs zum Herunterschalten beschrieben.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm der Steuerungsvorrich­ tung. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 70 empfängt Eingangssignale von einem Eingangswellendrehzahlsensor 71, der ein Sensor zum Erfassen der Drehzahl der Eingangswelle 15 des CVT-Getriebes 1 und damit der Drehzahl der primären Riemenscheibe 26 ist, von einem Sensor 72 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit. d. h., der Drehzahl der sekundären Riemenscheibe 31, einem Sensor 73 zum Erfassen des Betäti­ gungsgrades des Beschleunigungspedals, d. h. des Drosselklap­ penöffnungsgrades, um die Absicht des Fahrers zu erkennen, und ein Verbrennungsmotordrehmoment, d. h., ein Verbrennungs­ motordrehmoment, das basierend auf dem Drosselklappen­ öffnungsgrad und der Verbrennungsmotordrehzahl, die durch die Sensoren erfaßt werden, berechnet wird, oder ein Drehmo­ mentwert des Verbrennungsmotors von einem auf dem Fahrzeug angeordneten LAN-Netz (CAN-Netz) usw. Die Steuereinheit 70 weist auf: eine Einrichtung 76 zum Setzen eines maximalen Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwertes des CVT-Getriebes 1 basierend auf der Schaltanforderung von einem Fahrer, eine Einrichtung 77 zum Setzen eines Unterstützungsdrehmoments, das erforderlich ist, um den maximalen Gangwechselgeschwin­ digkeits-Sollwert zu erreichen, eine Einrichtung 78 zum Ver­ gleichen des Unterstützungsdrehmoments mit dem Drehmoment, das durch den Elektromotor 7 ausgegeben werden kann, und ei­ ne Einrichtung zum Begrenzen des Gangwechselgeschwindig­ keits-Sollwertes des CVT-Getriebes 1 basierend auf dem Ver­ hältnis zwischen dem Unterstützungsdrehmoment und dem Elek­ tromotordrehmoment, wenn das Unterstützungsdrehmoment größer ist als das Drehmoment, das durch den Elektromotor ausgege­ ben werden kann.

Die Steuereinheit 70 gibt einen Solenoidbefehl, einen Motordrehmomentbefehl, einen elektronischen Drosselklappen­ öffnungsgradbefehl, usw. aus. Der Solenoidbefehl dient zum Steuern eines Solenoidventils, das ein Verhältnissteuerungs­ ventil (nicht dargestellt) steuert, welches den Druck in den primärseitigen Ölkammern 41, 42 steuert. Durch den Solenoid­ befehl wird die stufenlos regelbare Riemenschaltvorrichtung 5 herauf- oder heruntergeschaltet. Der Motordrehmomentbefehl wird an einen Controller des Elektromotors 7 ausgegeben, um das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors zu steuern. Der elektronische Drosselklappenöffnungsgradbefehl dient zum Steuern der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors durch Steuern der in den Verbrennungsmotor eingespritzten Kraft­ stoffmenge.

Die Steuerungsvorrichtung wird nachstehend unter Bezug auf das Ablaufdiagramm von Fig. 5, die Diagramme (Karten) der Fig. 6 bis 8 und die Zeitdiagramme der Fig. 9 und 10 ausführlicher beschrieben. Zunächst wird die in Schritt S1 von Fig. 5 dargestellte Eingabeverarbeitung ausgeführt, und dann wird ein Schalt-Sollwert gesetzt (S2). Hinsichtlich des Schalt-Sollwertes wird ein Eingangsdrehzahl-Sollwert (stabiler Drehzahl-Sollwert), d. h. ein Getriebeübersetzungs­ verhältnis-Sollwert der stufenlos regelbaren Riemenschalt­ vorrichtung 5 gesetzt, wie in Fig. 6(a) dargestellt ist. Beispielsweise wird eine Verbrennungsmotordrehzahl so be­ stimmt, daß eine optimale Kraftstoffverbrauchskennlinie er­ halten wird, gemäß der der Kraftstoffverbrauch bezüglich der angeforderten Leistung (Ausgangsleistungs-Sollwert) des Fahrzeugs minimal wird. Die Verbrennungsmotordrehzahl wird als Eingangsdrehzahl-Sollwert verwendet. D. h., der vorste­ hend erwähnte stabile Drehzahl-Sollwert wird in jedem Steue­ rungszyklus des Ablaufdiagramms von Fig. 5 gesetzt.

Anschließend wird in Schritt S3 ein Gangwechselge­ schwindigkeits-Sollwert gesetzt. Wie in Fig. 6(b) darge­ stellt, wird ein Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert, d. h. ein Schaltgeschwindigkeits-Sollwert, basierend auf einer Ab­ weichung zwischen dem Getriebeübersetzungsverhältnis-Istwert und dem auf dem vorstehend erwähnten Drehzahl-Sollwert ba­ sierenden Getriebeübersetzungsverhältnis-Sollwert auf der Basis einer vorgegebenen Kurve für eine maximale Schaltge­ schwindigkeit (Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert) und ei­ ner vorgegebenen Kurve für eine normale Schaltgeschwindig­ keit (Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert) gesetzt. Die ma­ ximale Schaltlinie stellt eine funktionell zulässige maxima­ le Schaltgeschwindigkeit (Gangwechselgeschwindigkeit) dar, die es der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung er­ möglicht, ein Riemeneinzugsdrehmoment aufrecht zu behalten, durch das ihre relativ große Schaltträgheit überwunden wird. Die normale Schaltlinie stellt die Schaltgeschwindigkeit (Gangwechselgeschwindigkeit) dar, die ausschließlich durch die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors möglich ist. D. h., wenn ein durch Addieren eines Gangwechselgeschwindig­ keits-Sollwertes zum Übergangsdrehzahl-Sollwert des vorange­ henden Zyklus erhaltener Wert als Übergangsdrehzahl-Sollwert gesetzt wird, wird die Sollwertabweichung einem Wert gleich, der durch Subtrahieren des Übergangsdrehzahl-Sollwerts vom stabilen Drehzahl-Sollwert erhalten wird.

Anschließend wird in Schritt S4 ein Unterstützungs­ drehmoment gesetzt. Wie in Fig. 7(a) dargestellt ist, wird ein während eines mit einer maximalen Schaltgeschwindigkeit ausgeführten Schaltvorgangs erforderliches Unterstützungs­ drehmoment (Ta) basierend auf einem Gangwechselgeschwindig­ keits-Sollwert gesetzt, der durch eine Differenz zwischen der maximalen Schaltkurve und der normalen Schaltkurve gege­ ben ist. D. h., vom Schaltträgheitsdrehmoment, das dem Gang­ wechselgeschwindigkeits-Sollwert des maximalen Schaltvor­ gangs entspricht, wird ein Unterstützungsdrehmoment gesetzt, das außer dem Verbrennungsmotordrehmoment zusätzlich bereit­ gestellt werden muß.

Außerdem wird in Schritt S5 ein Elektromotorausgangs­ drehmoment von der Drehmomentkennlinie des Elektromotors 7 bestimmt. Ein maximales Drehmoment, das durch den Elektromo­ tor augegeben werden kann, d. h. ein maximales Drehmoment (Tm), das durch den Elektromotor als Unterstützungsdrehmo­ ment bereitgestellt werden kann, wird von einer in Fig. 7(b) dargestellten Elektromotordrehmomentkennlinie auf der Basis bestimmt, daß die Elektromotordrehzahl dem Drehzahl-Istwert der Ausgangswelle 10 des Verbrennungsmotors gleicht.

Anschließend werden in Schritt S6 das in Schritt S4 ge­ setzte Unterstützungsdrehmoment Ta und das in Schritt S5 ge­ setzte mögliche Unterstützungsdrehmoment (Elektromo­ tordrehmoment) Tm verglichen, Wenn das Elektromotordrehmo­ ment größer ist als das Unterstützungsdrehmoment (Tm < Ta), gibt der Elektromotor 7 das für den Schaltvorgang mit der maximalen Gangwechselgeschwindigkeit erforderliche Unter­ stützungsdrehmoment aus, so daß die Unterstützung für den Schaltvorgang ausgeführt wird. Wenn dagegen das mögliche Un­ terstützungsdrehmoment (Elektromotordrehmoment) Tm kleiner ist als das Unterstützungsdrehmoment Ta (Tm < Ta), wird das Unterstützungsdrehmoment auf das mögliche Unterstützungs­ drehmoment zurückgesetzt. D. h., das Unterstützungsdrehmoment Ta wird auf das mögliche Unterstützungsdrehmoment Tm be­ grenzt [Ta = MIN(Ta, Tm)], und das Verhältnis (mögliche Un­ terstützungsrate) Ra zwischen dem möglichen Unterstützungs­ drehmoment Tm und dem Unterstützungsdrehmoment Ta wird be­ rechnet [RA [%] = (Tm/Ta) × 100].

Außerdem wird in Schritt S7 der Gangwechselgeschwindig­ keits-Sollwert (Schaltgeschwindigkeit) basierend auf dem Un­ terstützungsdrehmoment, das wie vorstehend beschrieben zu­ rückgesetzt wurde, begrenzt. Wie in Fig. 8 dargestellt, wird ein Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert, der gemäß der mög­ lichen Unterstützungsrate (Verhältnis) RA, die wie vorste­ hend beschrieben berechnet wurde, begrenzt wurde, basierend auf einer Kurve zurückgesetzt, die zwischen dem von Fig. 6(b) bestimmten maximalen Gangwechselgeschwindigkeits- Sollwert und der ohne den Elektromotor erhaltenen normalen Gangwechselgeschwindigkeit verläuft.

Anschließend wird in Schritt S8 die Schaltgeschwindig­ keit der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung 5 von dem begrenzten Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert berech­ net und hinsichtlich der Ausgabe als der Solenoidbefehl und Motordrehmomentbefehl verarbeitet (S9) (vergl. Fig. 4). Ins­ besondere wird die Schaltgeschwindigkeit von der Sollwertab­ weichung und dem Integral der Nachsteuerungsabweichung be­ rechnet, d. h.:
Schaltgeschwindigkeit = (Faktor 1) × [(Sollwertabweichung) × (Faktor 2) + Σ{(Nachsteuerungsabweichung) × (Faktor 3)}],
wobei
Übergangsdrehzahl-Sollwert = (Übergangsdrehzahl-Sollwert des vorangehenden Zyklus) + (Gangwechselgeschwindigkeits-Sollwert)
Sollwertabweichung = (stabiler Drehzahl-Sollwert) - (Übergangsdrehzahl-Sollwert)
Nachsteuerungsabweichung = (Übergangsdrehzahl-Sollwert) - (primäre Drehzahl)

Nachstehend wird die Arbeits- oder Funktionsweise der vorstehend beschriebenen Steuerungsvorrichtung unter Bezug auf die Zeitdiagramme der Fig. 9 und 10 ausführlicher be­ schrieben. Fig. 9 zeigt ein Diagramm zum Darstellen eines (Normal) Falls, in dem keine Elektromotordrehmomentunter­ stützung ausgeführt wird, und eines Falls, in dem eine Elek­ tromotordrehmomentunterstützung ausgeführt wird. Wenn ein Fahrer das Beschleunigungspedal betätigt, wird der Drossel­ klappenöffnungsgrad größer, so daß ein Signal für einen Schaltvorgang zum Herunterschalten ausgegeben wird (d. h. die Steuerung wird gestartet). Die Schaltgeschwindigkeit des Schaltvorgangs zum Herunterschalten, d. h. die Schaltge­ schwindigkeit der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrich­ tung 5, in der die primäre Riemenscheibe 26 erweitert und die sekundäre Riemenscheibe verengt wird (d. h. die Riemen­ scheibenbewegungsgeschwindigkeit wird verändert), nimmt durch das Schaltsteuerungsstartsignal glatt zu und endet aufgrund der Schaltträgheit glatt, wenn kein Unterstützungs­ drehmoment vorhanden ist, wie durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Wenn eine Elektromotorunterstützung bereitge­ stellt wird, wird die Schaltträgheit jedoch durch das Unter­ stützungsdrehmoment absorbiert, so daß die Schaltgeschwin­ digkeit des Schaltvorgangs zum Herunterschalten, initiiert durch das Schaltvorgangstartsignal, im wesentlichen vertikal ansteigt und der Schaltvorgang innerhalb einer kurzen Zeit­ dauer endet, wie durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist.

Daher erreicht das Getriebeübersetzungsverhältnis, wenn eine Elektromotorunterstützung bereitgestellt wird (durchge­ zogene Linie), ein vorgegebenes Getriebeübersetzungsverhält­ nis schneller als in dem Fall, wenn keine Elektromotorunter­ stützung bereitgestellt wird (gestrichelte Linie). Dadurch nimmt die Verbrennungsmotordrehzahl schnell zu. Außerdem er­ höht sich das Eingangsdrehmoment des Drehmomentwandlers ba­ sierend auf dem Drosselklappenöffnungsgrad um ein vorgegebe­ nes Maß, wenn ausschließlich der Verbrennungsmotor (ohne Elektromotorunterstützung) verwendet wird, wie durch eine strichpunktierte Linie dargestellt (was beispielsweise in einem durch eine gestrichelte Linie dargestellten Normalzu­ stand der Fall ist). Wenn ein Elektromotordrehmoment addiert wird (Verbrennungsmotordrehmoment + Elektromotordrehmoment), kann ein schneller Drehmomentanstieg erhalten werden. Der Unterschied zwischen den beiden Fällen ist das Unterstüt­ zungsdrehmoment vom Elektromotor.

Das Ausgangsdrehmoment nimmt vom Beginn der Steuerung bis zum Ende der Steuerung langsam zu, wenn eine normale Steuerung durch den Verbrennungsmotor alleine ausgeführt wird, weil die Schaltgeschwindigkeit für den Schaltvorgang zum Herunterschalten entsprechend dem Riemeneinzugsdrehmo­ ment langsam ist. Wenn während eines Zustands eines maxima­ len Schaltvorgangs der stufenlos regelbaren Riemenschaltvor­ richtung keine Drehmomentunterstützung durch den Elektromo­ tor bereitgestellt wird, kann die Schaltträgheit jedoch nicht absorbiert werden, und das Drehmoment wird unzurei­ chend, wodurch ein Rutsch- oder Schlupfzustand erzeugt wird, in dem kein Ausgangsdrehmoment bereitgestellt wird (Durch­ drehen des Verbrennungsmotors). Anschließend wird basierend auf dem Schaltvorgang ein Ausgangsdrehmoment bereitgestellt. Dadurch empfindet der Fahrer ein sehr unangenehmes Gefühl. Wenn dagegen eine Drehmomentunterstützung durch ein Elektro­ motordrehmoment bereitgestellt wird, kompensiert das Unter­ stützungsdrehmoment das Riemeneinzugsdrehmoment, so daß das Ausgangsdrehmoment entsprechend dem maximalen Schaltvorgang schnell zunimmt, wodurch ein schneller Schaltvorgang zum Herunterschalten ausgeführt wird,: ohne daß ein unangenehmes Gefühl erzeugt wird.

Fig. 10 zeigt ein Diagramm zum Darstellen von Unter­ schieden verschiedener Werte in Abhängigkeit von der mögli­ chen Unterstützungsrate, wobei die Steuerung des Schaltvor­ gangs zum Herunterschalten mit einer Erhöhung des Drossel­ klappenöffnungsgrades beginnt, wie in Fig. 9 dargestellt. Wie durch gestrichelte Linien in Fig. 10 dargestellt ist, sind, wenn die mögliche Unterstützungsrate null beträgt, d. h., wenn nur der Verbrennungsmotor verwendet wird, die Schaltgeschwindigkeit für einen Schaltvorgang zum Herunter­ schalten, die Verbrennungsmotordrehzahl, das Eingangsdrehmo­ ment (Verbrennungsmotordrehmoment + Elektromotordrehmo­ ment), das Ausgangsdrehmoment und das Getriebeübersetzungs­ verhältnis die gleichen wie in dem in Fig. 9 dargestellten Normalfall. Wenn die mögliche Unterstützungsrate 100 [%] be­ trägt, d. h., wenn die Unterstützung durch das Elektromo­ tordrehmoment bezüglich des maximalen Schaltvorgangs über den gesamten Bereich möglich ist, sind die Schaltgeschwin­ digkeit für den Schaltvorgang zum Herunterschalten, die Ver­ brennungsmotordrehzahl, das Eingangsdrehmoment (Verbren­ nungsmotordrehmoment + Elektromotordrehmoment), das Aus­ gangsdrehmoment und das Getriebeübersetzungsverhältnis die gleichen wie in dem in Fig. 9 dargestellten Fall für einen maximalen Schaltvorgang + Elektromotorunterstützung. Wenn die Motordrehmomentleistung bezüglich des Unterstützungs­ drehmoments unzureichend ist, so daß das Unterstützungs­ drehmoment begrenzt ist (Elektromotorunterstützung + Schalt­ begrenzung), d. h., wenn die mögliche Unterstützungsrate z. B. 50 [%] beträgt, nehmen die vorstehenden Faktoren Zwischen­ werte zwischen den Werten für den Fall, daß die mögliche Un­ terstützungsrate 0 [%] beträgt, und dem Fall ein, daß die mögliche Unterstützungsrate 100 [%] beträgt, wie durch eine strichpunktierte Linie dargestellt ist.

Wenn eine Drehmomentunterstützung für einen Schaltvor­ gang zum Herunterschalten in einem Drehzahlbereich des Ver­ brennungsmotors ausgeführt wird, in dem die Ölabgabemenge der Ölpumpe unzureichend ist, kann aufgrund der unzureichen­ den Ölabgabemenge von der Ölpumpe keine ausreichende Riemen­ klemmkraft erhalten werden, wodurch die Gefahr besteht, daß der Riemen rutscht oder durchschlupft. Daher kann in Erwä­ gung gezogen werden, das Unterstützungsdrehmoment zu begren­ zen oder den Unterstützungszeitpunkt zu verzögern, wenn das vom Drehmoment des Verbrennungsmotors berechnete maximale Unterstützungsdrehmoment bzw. das von der Riemenklemmkraft berechnete, übertragbare, zulässige Eingangsdrehmoment klei­ ner ist als das von der Elektromotordrehzahl bestimmte mög­ liche Unterstützungsdrehmoment.

Für einen durch Betätigen des Beschleunigungspedals (Kick-Down) verursachten Schaltvorgang zum Herunterschalten ist eine schnelle Änderung (ein schneller Schaltvorgang) der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung erforderlich. Daher ist dies ein geeigneter Fall für eine Anwendung der vorstehend beschriebenen Elektromotordrehmomentunterstüt­ zungssteuerung. Anstatt oder zusätzlich zu einer Elektromo­ tordrehmomentunterstützung kann auch in Erwägung gezogen werdenr, während eines Schaltvorgangs, z. B. während eines Schaltvorgangs zum Herunterschalten oder eines ähnlichen Schaltvorgangs, bei einem elektronischen Drosselklappenöff­ nungsgradbefehl die Ausgangsleistung (das Drehmoment) des Verbrennungsmotors zu erhöhen.

Hinsichtlich stufenlos regelbaren Getrieben (CVT), wer­ den gegenwärtig in der Praxis viele Getriebe verwendet, die mit stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtungen ausge­ stattet sind, und derartige Getriebe weisen eine große Schaltträgheit auf. Daher sind diese Getriebe hinsichtlich der Zuverlässigkeit und der Funktion geeignet für die Anwen­ dung der Elektromotordrehmomentunterstützungssteuerung. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Fall beschränkt, son­ dern kann auf ähnliche Weise auch auf andersartige CVT- Getriebe angewendet werden, z. B. auf Toroid-CVT-Getriebe und ähnliche.

Hinsichtlich Verbrennungsmotoren ist die Erfindung nicht nur auf Benzinmotoren sondern auch auf jegliche ande­ ren Verbrennungsmotoren anwendbar, z. B. auf einen Dieselmo­ tor oder einen ähnlichen Motor. Außerdem kann, obwohl in den vorstehenden Ausführungsformen ein Motor-Generator als Elek­ tromotor verwendet wurde, auch ein Motor verwendet werden, der einfach elektrische Energie in mechanische Energie um­ wandelt. Darüber hinaus kann die Erfindung, obwohl der Elek­ tromotor im CVT-Getriebe 1 angeordnet ist, auch auf eine Konstruktion angewendet werden, gemäß der ein Elektromotor getrennt von einem CVT-Getriebe angeordnet ist.

Obwohl die Erfindung unter Bezug auf gegenwärtig als bevorzugte Ausführungsformen betrachtete Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die dar­ gestellten Ausführungsformen oder Konstruktionen beschränkt. Die Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalen­ te Anordnungen einschließen. Außerdem sind, obwohl die ver­ schiedenen Elemente der dargestellten Erfindung in verschie­ denen exemplarischen Kombinationen und Konfigurationen dar­ gestellt sind, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung auch andere Kombinationen und Konfigurationen möglich.

Claims (6)

1. Hybridfahrzeugsteuerungsvorrichtung für ein Hybridfahr­ zeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor als Antriebsleistungsquellen und mit einem stufenlos regelbaren Getriebe als Getriebe zum Übertragen einer Antriebsleistung zu einem Antriebsrad, wobei die Hy­ bridfahrzeugsteuerungsvorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Setzen eines maximalen Gang­ wechselgeschwindigkeits-Sollwertes des stufenlos regel­ baren Getriebes basierend auf einer Schaltanforderung von einer Bedienungsperson;
eine Einrichtung zum Setzen eines zum Erreichen der maximalen Gangwechselgeschwindigkeit erforderlichen Unterstützungsdrehmoments;
eine Einrichtung zum Vergleichen des Unterstüt­ zungsdrehmoments mit einem Drehmoment, das durch den Elektromotor ausgegeben werden kann; und
eine Einrichtung zum Begrenzen eines Gangwechsel­ geschwindigkeits-Sollwertes des stufenlos regelbaren Getriebes basierend auf einem Verhältnis zwischen dem Unterstützungsdrehmoment und dem Elektromotordrehmo­ ment, wenn das Unterstützungsdrehmoment größer ist als das Elektromotordrehmoment.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das stufenlos regel­ bare Getriebe eine stufenlos regelbare Riemenschaltvor­ richtung aufweist, und wobei der maximale Gangwechsel­ geschwindigkeits-Sollwert basierend auf einer Schalt­ trägheit der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrich­ tung gesetzt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das stufenlos regel­ bare Getriebe einen Drehmomentwandler, eine Vorwärts- Rückwärts-Schaltvorrichtung und eine primäre Riemen­ scheibe der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrich­ tung aufweist, die auf einer ersten Achse (A) angeord­ net sind, die mit einer Ausgangswelle des Verbrennungs­ motors ausgerichtet ist; und
wobei eine sekundäre Riemenscheibe der stufenlos regelbaren Riemenschaltvorrichtung und der Elektromotor auf einer parallel zur ersten Achse (A) angeordneten zweiten Achse (B) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schaltanforderung von der Bedienungsperson eine Schaltanforderung für einen Schaltvorgang zum Herunter­ schalten ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das stufenlos regelbare Getriebe einen Drehmomentwandler aufweist; und
wobei der Elektromotor zusammen mit dem Drehmo­ mentwandler in einem Wandlergehäuse angeordnet und auf einem Außenumfangsabschnitt einer vorderen Abdeckung des Drehmomentwandlers angeordnet ist, wobei ein Rotor des Elektromotors mit der vorderen Abdeckung und mit einer Ausgangswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Elektromotor ein Motor-Generator ist.