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Hintergrund der Erfindung
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Feld der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gangschaltungs-Steuereinrichtung
für ein
hybrid-elektrisches Fahrzeug, und insbesondere auf eine Gangschaltungs-Steuereinrichtung
für ein
hybrid-elektrisches Fahrzeug, welches geeignet ist eine Antriebskraft
eines Motors und eine Antriebskraft eines Elektromotors auf Antriebsräder zu übertragen.
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Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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Ein
parallel hybrid-elektrisches Fahrzeug wurde bereits entwickelt und
befindet sich in praktischer Benutzung, welches bestimmt ist die
Antriebskräfte,
welche vom Motor und vom Elektromotor ausgegeben werden, an die
Antriebsräder
zu übertragen.
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Eines
solcher parallel hybrid-elektrischen Fahrzeuge ist ein hybrid-elektrisches
Fahrzeug, bei welchem eine Kupplung vorgesehen ist, welche geeignet
ist die Übertragung
der Antriebskraft vom Motor zur Automatikgetriebeeinheit zu unterbrechen, und
bei welchem die Drehwelle des Elektromotors zwischen die Abgangswelle
der Kupplung und die Eingangswelle des Automatikgetriebes gekoppelt
ist.
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Wenn
die Gänge
der Automatikgetriebeeinheit im parallel hybrid-elektrischen Fahrzeug
geschaltet werden, wird die Benutzung des gegenwärtigen Ganges abgebrochen,
während
der Elektromotor derart gesteuert wird, dass ein Antriebsdrehmoment
nicht zwischen dem Elektromotor und der Automatikgetriebeeinheit
anliegt oder empfangen wird, und zwar in einem Zustand, wo die Kupplung
ausgekoppelt ist. Danach wird die Drehzahlsynchronisationssteuerung
des Elektromotors derart ausgeführt, dass
die Eingangsdrehzahl der Automatikgetriebeeinheit mit der Ziel-Drehzahl
auf der Eingangsseite der Getriebeeinheit übereinstimmt, welche aus der Ausgabedrehzahl
der Getriebeeinheit und der Übersetzung
eines gewünschten
auszuwählenden
Ganges berechnet wird. Aufgrund dieser Drehzahlsynchronisationssteuerung
wird der gewünschte
Gang zu dem Zeitpunkt ausgewählt,
wenn die aktuelle Eingangsdrehzahl der Automatikgetriebeeinheit
im Wesentlichen mit der Zieleingangsdrehzahl übereinstimmt, und die Kupplung
wird dann eingekuppelt.
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Diese
Gangschaltungssteuerung reduziert eine Belastung, welche einem Synchronisationsmechanismus
zur Zeit des Auswählen
des gewünschten Ganges
auferlegt wird. Dementsprechend kann der Synchronisationsmechanismus
bezüglich
der Kapazität
reduziert werden und bezüglich
der Haltbarkeit verbessert werden.
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Bei
diesem parallel hybrid-elektrischen Fahrzeug besteht die Möglichkeit,
dass der Elektromotor aus demselben Grund nicht betrieben werden
kann, wie wenn beispielsweise eine Batterie zum Zuleiten von Energie
zum Elektromotor in einem überladenen Zustand
ist, oder wie wenn ein Fehler in einem Inverterschaltkreis zum Steuern
des Betriebs des Elektromotors vorliegt.
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist in der ungeprüften
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 9-117008 (im
folgenden als Dokument 1 bezeichnet) ein hybrid-elektrisches Fahrzeug
vorgeschlagen, welches geeignet ausgestaltet ist nur durch Benutzen
eines Motors in einer Situation angetrieben zu werden, wo der Elektromotor
nicht betriebsbereit ist.
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Gemäß dem hybrid-elektrischen
Fahrzeug aus Dokument 1 wird ein Betriebsbereich des Motors gewechselt
und eine Gangschaltungstabelle wird so gewechselt, dass eine Gangschaltungssteuerung entsprechend
dem gewechselten Betriebsbereich ausgeführt wird, wenn ein Elektromotor
versagt. Dies macht es möglich
das hybrid-elektrische Fahrzeug nur durch Benutzen des Motors definiert
zu fahren.
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Wenn
der Elektromotor dennoch aus demselben Grund nicht betriebsbereit
ist, kann die Drehzahlsynchronisationssteuerung des Elektromotors nicht
ausgeführt
werden, wenn die Gänge
in der Automatikgetriebeeinheit geschaltet werden. Um einen gewünschten
Gang in der Automatikgetriebeeinheit auszuwählen, muss die Drehzahl in
einem Gangmechanismus beim gewünschten
Gang synchronisiert werden, und zwar durch Benutzen des Synchronisationsmechanismus,
welcher in der Automatikgetriebeeinheit installiert ist. Hier ist
die Eingangswelle der Automatikgetriebeeinheit mit dem Elektromotor
verbunden, sodass die Eingangswelle der Automatikgetriebeeinheit
mit einer großen
Trägheit
rotiert. Es dauert die Drehung in dem Gangmechanismus bei dem gewünschten
Gang zu synchronisieren, was die Zeit der Gangschaltung verlängert und
auch eine schwere Belastung auf den Synchronisationsmechanismus
darstellt.
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Dies
verursacht Probleme, wie beispielsweise Haltbarkeits-Verschlechterung
und Versagen des Synchronisationsmechanismus. Um diese Probleme zu
vermeiden, muss ein Synchronisationsmechanismus mit großer Kapazität in der
Automatikgetriebeeinheit installiert werden. Im Ergebnis ruft dies
Probleme hervor, einschließlich
der Erhöhung
von Größe und Kosten
des Automatikgetriebes.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht um die obigen Probleme zu lösen. Es
ist ein Ziel der Erfindung eine Gangschaltungssteuereinrichtung
für ein
hybrid-elektrisches Fahrzeug vorzuschlagen, welche zum Schalten
von Gängen
geeignet ist ohne einem Synchronisationsmechanismus eine schwere Belastung
aufzuerlegen, auch wenn ein Elektromotor nicht funktionsfähig ist.
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Die
Erfindung wird auf ein hybrid-elektrisches Fahrzeug angewendet,
welches geeignet ist sowohl eine Antriebskraft, welche von einem
Motor ausgegeben wird, als auch eine Antriebskraft, welche von einem
Elektromotor ausgegeben wird, an Antriebsräder zu übertragen. Um dieses Ziel zu
erreichen umfasst die Gangschaltungs-Steuereinrichtung für ein hybrid-elektrisches
Fahrzeug gemäß der Erfindung
eine Getriebeeinheit welche eine Vielzahl von Gängen hat sowie einen Synchronisierungsmechanismus,
wobei die Getriebeeinheit geeignet ist zwischen einem Betrieb zum Übertragen
einer Antriebskraft an die Antriebsräder über einen aus den Gängen ausgewählten Gang,
und einem neutralen Betrieb zum Sperren der Übertragung der Antriebskraft
an die Antriebsräder
ohne einen der Gänge
auszuwählen,
zu schalten; eine Kupplung, welche geeignet ist die Antriebskraft-Übertragung
vom Motor zur Getriebeeinheit zu unterbrechen; und ein Steuermittel,
welches zum Steuern der Getriebeeinheit und der Kupplung eingerichtet
ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenn sich der Elektromotor in
einem nicht betriebsbereiten Zustand befindet wenn ein gegenwärtig in
der Getriebeeinheit benutzter Gang in einen Ziel-Gang geschaltet
wird, das Steuermittel nach dem Auskuppeln der Kupplung und dem
Versetzen der Getriebeeinheit in den neutralen Betrieb eine temporäre Einkupplungs-Steuerung
ausführt,
bei welcher die Kupplung temporär
eingekuppelt und dann ausgekuppelt wird, den Ziel-Gang auswählt, und
die Kupplung erneut einkuppelt.
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Bei
der derart aufgebauten Gangschaltungssteuereinrichtung für ein hybrid-elektrisches
Fahrzeug kann die Antriebskraft des Motors und die Antriebskraft
des Elektromotors über
die Getriebeeinheit an die Antriebsräder übertragen werden, und dies
bewegt das Fahrzeug. Zu dieser Zeit wird die Getriebeeinheit hoch
geschaltet oder heruntergeschaltet, gemäß der Änderungen eines Betriebszustandes
des Fahrzeugs, während
die Kupplung definiert gesteuert wird.
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Wenn
der Elektromotor in einem nicht betriebsbereiten Zustand ist, wenn
der gegenwärtig
benutzte Gang in der Getriebeeinheit zum Ziel-Gang geschaltet wird,
führt das
Steuermittel die temporäre Einkuppelsteuerung
durch, bei der die Kupplung temporär eingekuppelt und danach ausgekuppelt
wird, nachdem die Kupplung ausgekuppelt wird, und versetzt die Getriebeeinheit
in den neutralen Zustand. Das Steuermittel wählt dann den Zielgang aus und kuppelt
die Kupplung erneut ein.
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Wenn
der Elektromotor in dem wie beschriebenen nicht betriebsbereiten
Zustand ist, führt
das Steuermittel die temporäre
Einkuppelsteuerung aus. Weil die Drehzahlen des Motors relativ plötzlich reduziert
werden, ist es möglich,
die Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit schnell zu verringern,
welche aufgrund der Trägheit
des Elektromotors schwer reduziert werden kann. Dazu kann die aktuelle
Eingabedrehzahl der Getriebeeinheit umgehend an die Eingangsdrehzahl
des Getriebes angenähert
werden, was erwartungsgemäß nach der
Auswahl des Zielganges erreicht wird. Dies macht es möglich, die Zeit
zur Auswahl des Zielganges durch den Synchronisationsmechanismus
der Getriebeeinheit zu verkürzen
und eine Belastung auf den Synchronisationsmechanismus zu verkürzen.
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Dementsprechend
ist es nicht erforderlich, die Kapazität des Synchronisationsmechanismus
beträchtlich
zu erhöhen,
in der Annahme dass der Elektromotor nicht betriebsbereit wird.
Folglich ist es möglich
die Getriebeeinheit zu verkleinern und Kosten für das Getriebe zu reduzieren.
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Vorzugsweise
umfasst die Gangschaltungs-Steuereinrichtung weiterhin ein Motor-Drehzahl-Detektionsmittel,
welches zum Detektieren der Drehzahl des Motors eingerichtet ist;
und ein Ausgabe-Drehzahl-Detektionsmittel, welches zum Detektieren
der Ausgabe-Drehzahl der Getriebeeinheit eingerichtet ist, wobei
das Steuermittel die Drehzahl an einer Eingabeseite der Getriebeeinheit
als Ziel-Drehzahl berechnet, welche nach der Gangschaltung erwartet
wird erreicht zu werden, auf der Basis der Ausgabe-Drehzahl der Getriebeeinheit,
welche durch das Ausgabe-Drehzahl-Detektionsmittel detektiert wurde,
und einer Übersetzung
des Ziel-Ganges, und die Kupplung temporär durch Ausführen der
temporären
Einkupplungs-Steuerung einkuppelt wenn die Abweichung zwischen der
Motor-Drehzahl, welche durch das Motor-Drehzahl-Detektionsmittel detektiert wurde, und
der Ziel-Drehzahl gleich oder geringer wird als ein erster vorbestimmter
Wert.
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Weil
das Steuermittel die Kupplung durch Ausführen der temporären Einkuppelsteuerung
einkuppelt, nachdem die Motordrehzahl ausreichend ansteigt oder
abnimmt, kann die Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit schnell reduziert
oder erhöht werden.
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Weil
weiterhin der Zielgang ausgewählt
wird, nachdem die Abweichung zwischen der Motordrehzahl und der
Zieldrehzahl dem ersten vorbestimmten Wert oder weniger entspricht,
und die temporäre
Einkuppelsteuerung ausgeführt
wird, kann die Abweichung zwischen der aktuellen Eingangsdrehzahl
der Getriebeeinheit und der Zieldrehzahl zur Zeit der Zielgang-Auswahl
dem ersten vorbestimmten Wert oder weniger entsprechen. Aus diesem
Grund ist die Kapazität
des Synchronisationsmechanismus der Getriebeeinheit ausreichend,
solange wie sie zumindest der Drehzahlabweichung des ersten vorbestimmten Wertes
entspricht. Das heißt,
wenn der erste vorbestimmte Wert entsprechend der Kapazität des eingesetzten
Synchronisationsmechanismus entspricht, ist es möglich, eine starke Belastung
auf den Synchronisationsmechanismus abzuwenden. Folglich kann der Synchronisationsmechanismus
bezüglich
der Haltbarkeit verbessert werden.
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Wenn
der Synchronisationsmechanismus mit der Kapazität, welche dem ersten vorbestimmten Wert
entspricht, eingesetzt wird, nachdem der erste vorbestimmte Wert
gemäß Charakteristiken
gesetzt wird, welche die erforderliche Gangschaltungszeit umfassen,
dann ist es möglich
einen geeigneten Synchronisationsmechanismus einzusetzen anstatt
der Benutzung eines Synchronisationsmechanismus mit einer exzessiven
Kapazität
oder einem Synchronisationsmechanismus mit einer unzureichenden
Kapazität.
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Vorzugsweise
versetzt das Steuermittel die Kupplung in einen teilweise eingekuppelten
Zustand wenn die Kupplung durch die Ausführung der temporären Einkupplungs-Steuerung temporär eingekuppelt
wird.
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Dazu
ist es möglich,
die Zeit zum Einkuppeln und Auskuppeln der Kupplung während der
temporären
Einkuppelsteuerung zu verkürzen.
Im Ergebnis kann die zur Gangschaltung erforderliche Zeit reduziert
werden.
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Vorzugsweise
umfasst die Gangschaltungs-Steuereinrichtung weiterhin ein Kupplungs-Drehzahl-Detektionsmittel,
welches zum Detektieren der Ausgabe-Drehzahl der Kupplung eingerichtet
ist, wobei das Steuermittel die Kupplung temporär durch Ausführen der
temporären
Einkupplungs-Steuerung einkuppelt, und danach die Kupplung auskuppelt
wenn die Abweichung zwischen der Motor-Drehzahl, welche durch das
Motor-Drehzahl-Detektionsmittel detektiert wurde, und der Ausgabe-Drehzahl
der Kupplung, welche durch das Kupplungs-Drehzahl-Detektionsmittel
detektiert wurde, gleich oder geringer wird als ein zweiter vorbestimmter
Wert.
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Dazu
kann die Drehzahl auf der Ausgangsseite der Kupplung, oder die auf
der Eingangsseite der Getriebeeinheit ausreichend reduziert werden, und
zwar in die Nachbarschaft der Motordrehzahl, und zwar durch die
Einkupplung der Kupplung der temporären Einkuppelsteuerung. Dann
ist es möglich,
nach der temporären
Einkuppelsteuerung den Zielgang auszuwählen, in einem Zustand wo die
Abweichung zwischen der aktuellen Eingabedrehzahl der Getriebeeinheit
und der Eingabedrehzahl der Getriebeeinheit, welche erwartet wird
erhalten zu werden, nachdem die Zielgang-Auswahl klein wird. Im Ergebnis
ist es ebenfalls möglich
den Zielgang sanft auszuwählen,
was ein Gang-Geräusch
und einen Stoss vermeidet. Weiterhin kann die Haltbarkeit des Synchronisationsmechanismus
verbessert werden, weil eine auf dem Synchronisationsmechanismus lastende
Belastung vermindert wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Darstellung, welche einen schematischen Aufbau eines hybrid-elektrischen Fahrzeugs
mit einer Steuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
ein Flussdiagramm, welches eine Umschaltsteuerung zwischen Gangschalt-Steuerungen zeigt;
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3 ist
ein Zeitdiagramm einer Normal-Zeit-Gangschalt-Steuerung;
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4 ist
ein Zeitdiagramm einer Abnormal-Zeit-Gangschalt-Steuerung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird unten mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnungen
beschrieben.
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1 ist
eine Darstellung, welche den schematischen Aufbau eines hybrid-elektrischen Fahrzeugs 1 zeigt,
auf welches die vorliegende Erfindung angewendet wird.
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Eine
Eingangswelle einer Kupplung 4 ist an eine Ausgangswelle
eines Motors 2 gekoppelt, was ein Dieselmotor ist. Eine
Ausgangswelle der Kupplung 4 ist an eine Eingangswelle
einer automatischen Getriebeeinheit (im folgenden als eine Getriebeeinheit
bezeichnet) 8 über
eine Drehwelle eines permanent magnetischen Synchronmotors (im folgenden als
Elektromotor bezeichnet) 6 gekoppelt.
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In
der Getriebeeinheit 8 ist ein Geschwindigkeitswechsel-Gang-Mechanismus
(nicht gezeigt) installiert, welcher eine Vielzahl von Gängen zwischen der
Eingangs- und Ausgangswelle umfasst. Die Getriebeeinheit 8 kann
selektiv zwischen einem neutralen Zustand, der keinen der Gänge auswählt, und
einem Zustand geschaltet werden, der jeden der Gänge auswählt. Die Getriebeeinheit 8 ist
so aufgebaut, dass die Gänge
geschaltet werden, während
die Drehzahl im Geschwindigkeitswechsel-Gang-Mechanismus durch Benutzen eines Synchronisationsmechanismus
(nicht gezeigt) synchronisiert wird. Die Ausgangswelle der Getriebeeinheit 8 ist über eine Kardanwelle 10 einer
Differentialgetriebeeinheit 12 und Antriebswellen 14 mit
rechten und linken Antriebsrädern 16 verbunden.
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Wenn
die Kupplung 4 eingekuppelt ist, können sowohl die Ausgangswelle
des Motors 2 und die Drehwelle des Elektromotors 6 mechanisch
mit den Antriebsrädern 16 über die
Getriebeeinheit 8 verbunden werden. Wenn die Kupplung 4 ausgekuppelt
ist, kann nur die Drehwelle des Elektromotors 6 mit den Antriebsrädern 16 über die
Getriebeeinheit 8 verbunden werden.
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Der
Elektromotor 6 wird als ein Motor betrieben, wenn in einer
Batterie 18 gespeicherte Gleichspannung an den Elektromotor 6 geliefert
wird, nachdem sie in Wechselspannung durch einen Inverter 20 umgewandelt
wurde. Ein Antriebsdrehmoment des Elektromotors 6 wird
an die Antriebsräder 16 übertragen,
nachdem es durch die Getriebeeinheit 8 auf geeignete Geschwindigkeit
gehoben wurde. Zur Zeit des Bremsens des Fahrzeugs wird der Elektromotor 6 als
ein Generator betrieben. Durch die Drehung der Antriebsräder 16 erzeugte
kinetische Energie wird über
die Getriebeeinheit 8 an den Elektromotor 6 übertragen
um in Wechselspannung umgewandelt zu werden, wodurch ein Bremsdrehmoment
erzeugt wird, welches auf einer regenerativen Bremskraft basiert.
Diese Wechselspannung wird durch den Inverter 20 in Gleichspannung
umgewandelt und wird dann in die Batterie 18 geladen. Auf
diese Weise wird die durch die Drehung der Antriebsräder 16 erzeugte kinetische
Energie als elektrische Energie wiedergewonnen.
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Derweil
wird, wenn die Kupplung 4 eingekuppelt ist, ein Antriebsdrehmoment
des Motors 2 über die
Drehwelle des Elektromotors 6 an die Getriebeeinheit 8 übertragen.
Nachdem es auf geeignete Geschwindigkeit angehoben wurde, wird das
Antriebsdrehmoment des Motors 2 an die Antriebsräder 16 übertragen.
Wenn entsprechend der Elektromotor 6 als ein Motor betrieben
wird, während
das Antriebsdrehmoment des Motors 2 an die Antriebsräder 16 übertragen
wird, werden sowohl das Antriebsdrehmoment des Motors 2 als
auch das Antriebsdrehmoment des Elektromotors 6 über die
Getriebeeinheit 8 an die Antriebsräder 16 übertragen.
Mit anderen Worten wird ein Teil des Antriebsdrehmomentes, welches
zum Antreiben des Fahrzeugs an die Antriebsräder 16 übertragen
werden soll, vom Motor 2 geliefert, und zur gleichen Zeit
wird der Rest des Antriebsdrehmomentes vom Elektromotor 6 geliefert.
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Wenn
ein Speicherstand (im folgenden als SOC bezeichnet) der Batterie 18 geringer
wird, und die Batterie 18 dann geladen werden muss, wird
der Elektromotor 6 als ein Generator betrieben. Zur gleichen
Zeit wird der Elektromotor 6 durch Benutzen eines Teiles
des Antriebsdrehmomentes des Motors 2 angetrieben, um dadurch
eine Energieerzeugung durchzuführen.
Die so generierte Wechselspannung wird durch den Inverter 20 in
Gleichspannung umgewandelt, und die Batterie 18 wird mit
dieser Gleichspannung geladen.
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Eine
Fahrzeug ECU 22 (Steuermittel) führt eine Einkuppel/Auskuppelsteuerung
der Kupplung 4 und eine Gangschaltsteuerung der Getriebeeinheit 8 entsprechend
eines Betriebszustandes des Fahrzeugs, eines Betriebszustandes des
Motors 2, und Informationen von einer Motor ECU 24,
einer Inverter ECU 26, einer Batterie ECU 28,
etc. durch. Die Fahrzeug ECU 22 führt weiterhin eine integrierte
Steuerung zum geeigneten Steuern des Motors 2 und des Elektromotors 6 gemäß Zuständen der
oben genannte Steuerungen, und verschiedenen Zustandsarten, wie
beispielsweise Start, Beschleunigung und Bremsen des Fahrzeugs durch.
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Zum
Ausführen
dieser Steuerungen ist die Fahrzeug ECU 22 mit einem Beschleunigungsbetätigungssensor 32,
einem Ausgangsdrehzahlsensor (Ausgangsdrehzahldetektionsmittel) 34,
einem Kupplungsdrehzahlsensor (Kupplungsdrehzahldetektionsmittel) 36,
einem Motordrehzahlsensor (Motordrehzahldetektionsmittel) 38,
etc. verbunden. Der Beschleunigungsbetätigungssensor 32 detektiert eine
Druckmenge eines Gaspedals 30. Der Ausgangsdrehzahlsensor 34 ist
in der Getriebeeinheit 8 installiert und detektiert die
Ausgangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8. Die Detektionsausgabe
des Ausgangsdrehzahlsensors 34 wird auch zum Detektieren der
Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs benutzt. Der Kupplungsdrehzahlsensor 36 wird
an einer Ausgangswelle des Elektromo tors 6 befestigt und
detektiert die Ausgangsdrehzahl der Kupplung 4. Der Motordrehzahlsensor 38 detektiert
die Drehzahl des Motors 2.
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Die
Motor ECU 24 führt
verschiede Arten von Steuerungen aus, die zum Betrieb des Motors 2 perse
notwendig sind, einschließlich
Start-/Stop-Steuerung und Leerlaufsteuerung des Motors 2,
Aufbereitungssteuerung von einer Abgasaufbereitungseinrichtung (nicht
gezeigt), und dergleichen. Weiterhin steuert die Motor ECU 24 die
Treibstoffinjektionsmenge, das Treibstoffinjektionstiming, etc.
für den Motor 2,
sodass der Motor 2 ein Drehmoment generiert, welches im
Motor 2 erforderlich ist, welches durch die Fahrzeug ECU 22 gesetzt
wurde.
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Die
Inverter ECU 26 steuert den Inverter 20 basierend
auf den durch den Elektromotor 6 zu generierenden Drehmoment,
welches durch die Fahrzeug ECU 22 gesetzt wurde, und steuert
dadurch den Elektromotor 6 so, dass er als ein Motor oder
als ein Generator betrieben wird. Die Inverter ECU 26 empfangt
ein Ausgabesignal von einem Temperatursensor (nicht gezeigt) zum
Detektieren der Temperatur des Elektromotors 6 und des
Inverters 20, und überträgt die Temperatur
des Elektromotors 6 an die Fahrzeug ECU 22. Die
Inverter ECU 26 überwacht
einen Betriebszustand des Elektromotors 6 und des Inverters 20,
und überträgt die Information
des Betriebszustandes an die Fahrzeug ECU 22.
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Die
Batterie ECU 28 detektiert die Temperatur der Batterie 18,
die Spannung der Batterie 18, den Strom, welcher zwischen
dem Inverter 20 und der Batterie fließt, etc. Basierend auf diesen
Detektionsergebnissen erhält
die Batterie ECU 28 den SOC der Batterie 18 und überwacht
einen Betriebszustand der Batterie 18. Die Batterie ECU 28 überträgt den erhaltenen
SOC und den Betriebszustand der Batterie 18 an die Fahrzeug
ECU 22 zusammen mit den Detektionsergebnissen.
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In
dem so aufgebauten hybrid-elektrischen Fahrzeug 1 werden
die Steuerungen, welche hauptsächlich
durch die Fahrzeug ECU 22 zum Antreiben des Fahrzeugs ausgeführt werden,
im Folgenden schematisch beschrieben.
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Wenn
ein Fahrer einen Schalthebel (nicht gezeigt) von einer neutralen
Position in eine Fahrposition betätigt, während das Fahrzeug mit dem
betriebenen Motor 2 pausiert, entkuppelt die Fahrzeug ECU 22 die
Kupplung 4 und versetzt die Getriebeeinheit 8 in
den neutralen Zustand, in den Zustand, indem ein Startgang entsprechend
einer Gangschaltungstabelle ausgewählt wird. Wenn der Fahrer auf das
Gaspedal 30 tritt, erhält
die Fahrzeug ECU 22 ein Antriebsdrehmoment, welches an
die Antriebsräder 16 zum
Start des Fahrzeugs übertragen
werden soll, entsprechend der Druckmenge des Gaspedals 30, welche
durch den Beschleunigungsbetätigungssensor 32 detektiert
wurde. Die Fahrzeug ECU 22 setzt ein Ausgabedrehmoment
des Elektromotors 6 basierend auf dem Antriebsdrehmoment
und einem gegenwärtig
in der Getriebeeinheit 8 benutzten Gang.
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Die
Inverter ECU 26 steuert den Inverter 20 entsprechend
des Ausgabedrehmoments des Elektromotors 6, welches durch
die Fahrzeug ECU 22 gesetzt wurde. Die Gleichspannung der
Batterie 18 wird durch den Inverter 20 in Wechselspannung
umgewandelt und an den Elektromotor 6 geliefert. Der Elektromotor 6 wird
als ein Motor betrieben, indem er mit Wechselspannung versorgt wird
und generiert dadurch eine Antriebskraft. Die Antriebskraft des Elektromotors 6 wird über die
Getriebeeinheit 8 an die Antriebsräder 16 übertragen,
was das Fahrzeug starten lässt.
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Wenn
das Fahrzeug nach dem Start beschleunigt und die Drehzahl des Elektromotors 6 in die
Nähe der
Leerlaufdrehzahl des Motors 2 ansteigt, wird es möglich, die
Kupplung 4 einzukuppeln und eine Antriebskraft des Motors 2 an
die Antriebsräder 16 zu übertragen.
Die Fahrzeug ECU 22 erhält
das an die Antriebsräder 16 zu übertragende
Antriebsdrehmoment zum weiteren Beschleunigen und folgenden Fahren
des Fahrzeugs. Die Fahrzeug ECU 22 teilt das Antriebsdrehmoment
zwischen dem Ausgangsdrehmoment des Motors 2 und dem Antriebsdrehmoment
des Elektromotors 6 geeignet auf, und zwar entsprechend
des gegenwärtig
in der Getriebeeinheit 8 benutzten Ganges, dem Betriebszustand des
Fahrzeugs, und dergleichen. Die Fahrzeug ECU 22 meldet
das Ausgabedrehmoment des Motors 2 und des Elektromotors 6 an
die Motor ECU 24 und die Inverter ECU 26, und
steuert die Getriebeeinheit 8 und die Kupplung 4 so
wie erforderlich.
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Bei
Erhalt der Meldung des Ausgabedrehmoments, welches durch die Fahrzeug
ECU 22 gesetzt wurde, steuert die Motor ECU 24 und
die Inverter ECU 26 den Motor 2 und den Elektromotor 6 entsprechend.
Wenn die Kupplung 4 eingekuppelt ist, werden dazu das Ausgabedrehmoment
des Motors 2 und das Ausgabedrehmoment des Elektromotors 6 an
die Antriebsräder 16 über die
Getriebeeinheit 8 übertragen,
um dadurch das Fahrzeug fahren zu lassen. Wenn die Kupplung 4 ausgekuppelt
ist, wird das durch den Elektromotor 6 generierte Ausgabedrehmoment über die
Getriebeeinheit 8 an die Antriebsräder 16 übertragen,
um dadurch das Fahrzeug fahren zu lassen.
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Zu
dieser Zeit führt
die Fahrzeug ECU 22 die Gangschaltsteuerung der Getriebeeinheit 8 geeignet aus,
entsprechend des Betriebszustands des Fahrzeugs, einschließlich der
Druckmenge des Gaspedals 30, welche durch den Beschleunigungsbetätigungssensor 32 detektiert
wurde, sowie die Fahrgeschwindigkeit, welche aus der Ausgabedrehzahl
der Getriebeeinheit 8 erhalten wird, welche durch den Ausgabedrehzahlsensor 34 detektiert
wurde. Hier befielt die Fahrzeug ECU 22 der Motor ECU 24 und der
Inverter ECU 26 das Drehmoment des Motors 2 und
das Drehmoment des Elektromotors 6 als Antwort auf die
Gangschaltung geeignet zu steuern. Weiterhin steuert die Fahrzeug
ECU 22 das Einkuppeln und Auskuppeln der Kupplung 4 wie
erforderlich.
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Basierend
auf den von der Inverter ECU 26 und der Batterie ECU 28 übertragenen
Informationen überwacht
die Fahrzeug ECU 22, ob das hybrid-elektrische Fahrzeug 1 in
einem Zustand ist, der geeignet ist, den Elektromotor 6 zu
betreiben. Bedingungen, bei denen der Elektromotor 6 nicht
betriebsbereit ist, umfassen Reduktion des SOC der Batterie 18,
einen Defekt in einer Zelle, ein Problem in einem Inverterkreis
(nicht gezeigt) im Inverter 20, nicht normaler Temperaturanstieg
im Elektromotor 6, etc. Wenn der Elektromotor 6 nicht
betriebsbereit ist aufgrund solcher Bedingungen, unterbricht die
Fahrzeug ECU 22 eine elektrische Verbindung zwischen der
Batterie 18 und dem Inverter 20, und steuert den
Motor 2 und den Elektromotor 6 so, dass sie das
Fahrzeug nur durch Benutzen der Antriebskraft des Motors 2 antreiben.
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Zu
dieser Zeit schaltet die Fahrzeug ECU 22 zwischen der Gangschaltsteuerung
zum Auswählen eines
Ganges, abhängig
davon ob der Elektromotor 6 betriebsbereit ist.
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Die
Umschaltsteuerung zwischen den Gangschaltsteuerungen wird durch
die Fahrzeug ECU 22 in einem vorbestimmten Steuerkreis
entsprechend eines Flussdiagramms durchgeführt, welches in 2 gezeigt
ist.
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Wenn
die Umschaltsteuerung der Gangschaltsteuerungen gestartet ist, führt die
Fahr zeug ECU 22 eine Bestimmung in Schritt S1 durch, ob
der Elektromotor 6 betriebsbereit ist, und zwar auf der Basis
der Informationen von der Inverter ECU 26 und der Batterie
ECU 28.
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Wenn
die Fahrzeug ECU 22 in Schritt S1 bestimmt, dass der Elektromotor 6 nicht
betriebsbereit ist, wählt
die Fahrzeug ECU 22 die Normal-Zeit-Gangschalt-Steuerung
in Schritt S2 und danach vervollständigt sie den Steuerkreis.
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Wenn
die Fahrzeug ECU 22 in Schritt S1 bestimmt, dass der Elektromotor 6 nicht
betriebsbereit ist, wählt
die Fahrzeug ECU 22 in Schritt S3 die Abnormal-Zeit-Gangschalt-Steuerung
aus und vervollständigt
danach den Steuerkreis.
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Durch
Wiederholen der Bestimmung in Schritt S1 in jedem Steuerkreis, wie
oben beschrieben, wählt
die Fahrzeug ECU 22 die Normal-Zeit-Gangschalt-Steuerung
oder die Abnormal-Zeit-Gangschalt-Steuerung abhängig davon aus, ob der Elektromotor 6 betriebsbereit
ist.
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Die
Normal-Zeit-Gangschalt-Steuerung, welche ausgewählt ist, wenn bestimmt wird,
dass der Elektromotor 6 betriebsbereit ist, wird mm mit
Bezug zu 3 beschrieben.
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3 ist
ein Zeitdiagramm, welches beispielsweise eine Bedingung des hybrid-elektrischen Fahrzeugs 1 zeigt,
wenn die Gangschaltung (Hochschalten) durch die Normal-Zeit-Gangschalt-Steuerung
während
der Beschleunigung des Fahrzeugs durchgeführt wird. 3 zeigt
die Motordrehzahl Ne, Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4,
ein Steuersignal von der Fahrzeug ECU 22 zur Kupplung 4,
ein Steuersignal von der Fahrzeug ECU 22 zur Getriebeeinheit 8,
und ein Ein- und Auszustände
der Drehzahlsynchronisationssteuerung des Elektromotors 6, welcher
durch die Fahrzeug ECU 22 zur Inverter ECU 26 gesteuert
wird, in der Reihenfolge des oberen Teils von 3.
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Wenn
die Fahrzeug ECU 22 die Gangschaltung entsprechend der
Gangschaltungstabelle bestimmt, während das Fahrzeug in einem
bestimmten Gang gefahren wird (Gang vor dem Gangschalten), zum Zeitpunkt
ta, steuert die Fahrzeug ECU 22 die Kupplung 4 so,
dass die Kupplung 4 vollständig ausgekuppelt ist. Zur
gleichen Zeit steuert die Fahrzeug ECU 22 die Motor ECU 24 die
Treibstoffzufuhr zum Motor 2 zu stoppen, um den Motor 2 zu
bremsen. Aufgrund der Steuerung der Fahrzeug ECU 22 wird die
Kupplung 4 von einem voll eingekuppelten Zustand in einen
voll ausgekuppelten Zustand überführt. Weil
die Motor ECU 24 die Treibstoffzufuhr zum Motor 2 bei
Erhalt des Befehls von der Fahrzeug ECU 22 stoppt, wird
die Motordrehzahl Ne verringert.
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Zur
Zeit ta steuert die Fahrzeug ECU 22 die Inverter ECU 26 so,
dass das Drehmoment zwischen dem Elektromotor 6 und der
Getriebeeinheit 8 nicht gegeben ist und empfangen wird.
Die Fahrzeug ECU 22 gibt zeitgleich ein Steuersignal an
die Getriebeeinheit 8 aus, um die Benutzung des gegenwärtig in
der Getriebeeinheit 8 in Benutzung befindlichen Ganges abzubrechen,
sodass die Getriebeeinheit 8 in den neutralen Zustand kommt.
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Die
Inverter ECU 26 steuert den Elektromotor 6 entsprechend
des Befehls von der Fahrzeug ECU 22. Wenn das Drehmoment
zwischen dem Elektromotor 6 und der Getriebeeinheit 8 zum
Zeitpunkt tb fest vorgegeben ist und empfangen wird, wird mit anderen
Worten die Benutzung des gegenwärtig
in der Getriebeeinheit 8 in Benutzung befindlichen Ganges
abgebrochen, und die Getriebeeinheit 8 tritt in den neutralen
Zustand ein.
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Die
Fahrzeug ECU 22 berechnet die Eingabedrehzahl der Getriebeeinheit 8,
welche erwartet wird erreicht zu werden, nachdem der Gang in einen Zielgang
geschaltet ist (Gang nach der Gangschaltung), als eine Zieldrehzahl
Nt auf der Basis der Ausgangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8,
welche durch den Ausgangsdrehzahlsensor 34 detektiert wurde, und
basierend auf einer Übersetzung
des Zielganges. Nachdem die Getriebeeinheit 8 in den neutralen Zustand
gekommen ist, steuert die Fahrzeug ECU 22 die Inverter
ECU 26 an die Drehzahlsynchronisationssteuerung durchzuführen, welche
die Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8 angleicht, oder
die Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4, welche durch den
Kupplungs-Drehzahlsensor 36 detektiert wurde, mit der Zieldrehzahl
Nt durch Steuern des Elektromotors 6.
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Entsprechend
des Befehls von der Fahrzeug ECU 22 führt die Inverter ECU 26 die
Drehzahlsynchronisationssteuerung durch und steuert den Elektromotor 6,
um dadurch den Elektromotor 6 zu bremsen. Folglich wird
die Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4 in Richtung der
Zieldrehzahl Nt reduziert, was durch eine gekettelte Linie in 3 gezeigt
ist.
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Wenn
die Abweichung zwischen der Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4,
welche durch den Kupplungs-Drehzahlsensor 36 detektiert
wurde, und der Zieldrehzahl Nt beispielsweise einige Zehntel RPM
oder weniger wird, und die Ausgangsdrehzahl Nc sich der Zieldrehzahl
Nt nähert,
dann gibt zum Zeitpunkt tc die Fahrzeug ECU 22 ein Steuersignal an
die Getriebeeinheit 8 aus, das der Zielgang ausgewählt wird.
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Aufgrund
der Drehzahlsynchronisationssteuerung des Elektromotors 6,
welche durch die Inverter ECU 26 ausgeführt wird, wird der Zielgang
in der Getriebeeinheit 8 ausgewählt, wenn die Ausgangsdrehzahl
Nc der Kupplung 4, das heißt die Eingangsdrehzahl der
Getriebeeinheit 8, nahezu gleich der Zieldrehzahl Nt wird.
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Weil
der Zielgang auf diese Weise ausgewählt wird, wird es möglich die
Gänge weich
zu schalten, was ein Gangschaltungsgeräusch und einen Stoss verhindert.
Weil eine Belastung auf den Synchronisationsmechanismus der Getriebeeinheit 8 reduziert
ist, wird der Synchronisationsmechanismus bezüglich der Haltbarkeit verbessert.
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Auch
wenn der Zielgang ausgewählt
ist, nimmt die Motordrehzahl Ne weiterhin ab. Wenn die Abweichung
zwischen der Motordrehzahl Ne und der Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4 beispielsweise einige
Zehntel RPM oder weniger wird zum Zeitpunkt td, dann kuppelt die
Fahrzeug ECU 22 die Kupplung 4 allmählich ein
und versetzt die Kupplung 4 gegebenenfalls in den vollständig eingekuppelten
Zustand.
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Weil
die Motordrehzahl Ne die Eingangsdrehzahl der Kupplung 4 ist,
kann die Kupplung 4 eingekuppelt werden ohne durch das
Einkuppeln der Kupplung 4 einen Stoss zu verursachen, in
einem Zustand, indem die Abweichung zwischen der Motordrehzahl Ne
und der Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4, wie oben beschrieben,
klein ist. Im Ergebnis kann die Kupplung 4 bezüglich der
Haltbarkeit verbessert werden.
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Zeitgleich,
wenn die Kupplung 4 in den vollständig eingekuppelten Zustand
eintritt, meldet die Fahrzeug ECU 22 die entsprechenden
Drehmomente an die Motor ECU 24 und die Inverter ECU 26,
sodass das Drehmoment, welches vom Motor 2 und vom Elektromotor 6 an
die Getriebeeinheit 8 übertragen
werden soll, das Zieldrehmoment wird, welches zum Antreiben des
Fahrzeugs notwendig ist. Die Fahrzeug ECU 22 beendet dann
die Normal-Zeit-Gangschalt-Steuerung. Gemäß der Meldung von der Fahrzeug
ECU 22 steuern die Motor ECU 24 und die Inverter
ECU 26 den Motor 2 und den Elektromotor 6 entsprechend.
Die von dem Motor 2 und vom Elektromotor 6 über die
Getriebeeinheit 8 an die Antriebsräder 16 übertragenen
Drehmomente lassen das Fahrzeug weiterhin fahren.
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Wenn
der Elektromotor 6 betriebsbereit ist, ist es auf diese
Weise möglich
ein Ganggeräusch und
einen Stoss durch Ausführen
der Drehzahlsynchronisationssteuerung des Elektromotors 6 zu
verhindern, während
der Zielgang ausgewählt
wird. Dies ermöglicht
es eine weiche Gangschaltung durchzuführen und die Haltbarkeit des
Synchronisationsmechanismus zu verbessern, und zwar durch Reduzieren
einer Belastung auf den Synchronisationsmechanismus der Getriebeeinheit 8.
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Derweil
wird die Abnormal-Zeit-Gangschalt-Steuerung nun mit Bezug auf 4 beschrieben,
welche ausgewählt
wird, wenn bestimmt wird, dass der Elektromotor 6 nicht
betriebsbereit ist.
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4 ist
ein Zeitdiagramm, welches auf die gleiche Weise wie 3 beispielsweise
einen Zustand des hybrid-elektrischen Fahrzeugs 1 zur Zeit zeigt,
wenn die Gangschaltung (Hochschalten) durch die Abnormal-Zeit-Gangschalt-Steuerung
während des
Beschleunigens des Fahrzeugs durchgeführt wird. Weil die Drehzahlsynchronisationssteuerung des
Elektromotors 6 nicht durchgeführt werden kann, wenn der Elektromotor 6 im
nicht betriebsbereiten Zustand ist, wird die Drehzahlsynchronisationssteuerung
aus 6 weggelassen.
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Während das
Fahrzeug in einem definierten Gang angetrieben wird (Gang vor der
Gangschaltung), steuert die Fahrzeug ECU 22 die Kupplung 4 so,
dass die Kupplung 4 zum Zeitpunkt te in den vollständig ausgekuppelten
Zustand eintritt, wenn die Fahrzeug ECU 22 bestimmt, die
Gänge gemäß der Gangschaltungstabelle
zu schalten. Die Fahrzug ECU 22 befiehlt der Motor ECU 24 zeitgleich
die Treibstoffzufuhr zum Motor 2 zu stoppen um den Motor 2 zu
bremsen. Wegen der Steuerung der Fahrzeug ECU 22 wird die
Kupplung 4 vom vollständig eingekuppelten
Zustand in den vollständig
ausgekuppelten Zustand überführt, und
zur gleichen Zeit stoppt die Motor ECU 24 die Treibstoffzufuhr
zum Motor 2 entsprechend des Befehls von der Fahrzeug ECU 22.
Im Ergebnis wird die Motordrehzahl verringert.
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Zu
dieser Zeit wird die Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4,
nämlich
die Eingangsdrehzahl der Gebtriebeeinheit 8 langsam verringert,
weil die Drehzahlsynchronisationssteuerung des Elektromotors 6 nicht
durchgeführt
wird, und der Elektromotor 6 hat eine große Trägheit.
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Zum
Zeitpunkt te gibt die Fahrzeug ECU 22 ein Steuersignal
an die Getriebeeinheit 8 aus, die Benutzung des gegenwärtig in
der Getriebeeinheit 8 in Benutzung befindlichen Ganges
abzubrechen, sodass die Getriebeeinheit 8 in den neutralen
Zustand eintritt. Dementsprechend wird die Benutzung des gegenwärtigen Ganges
abgebrochen und die Getriebeeinheit 8 tritt in den neutralen
Zustand ein.
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Die
Fahrzeug ECU 22 berechnet die Drehzahl auf der Eingangsseite
der Getriebeeinheit 8, welche erwartet wird erreicht zu
werden, nachdem der Gang in den Zielgang geschaltet wurde (Gang nach
der Gangschaltung), als Zieldrehzahl Nt basierend auf der Ausgangsdrehzahl
der Getriebeeinheit 8, welche durch den Ausgangsdrehsensor 34 detektiert
wurde, und der Übersetzung
des Zielganges, sowie mit der Normal-Zeit-Gangschalt-Steuerung.
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Wenn
die Motordrehzahl Ne aufgrund des Stoppens der Treibstoffzufuhr
zum Motor 2 verringert wurde, und zum Zeitpunkt tf die
Abweichung Dn1 zwischen der Motordrehzahl Ne und der Zieldrehzahl Nt,
welche durch eine gekettelte Linie in 4 gezeigt
wird, gleich oder weniger wird als ein vorbestimmter Wert (zum Beispiel
einige Hundertstel RPM), welcher bezüglich jedes Ganges der Getriebeeinheit 8 separat
voreingestellt wurde, dann startet die Fahrzeug ECU 22 die
temporäre
Einkuppelsteuerung der Kupplung 4 und versetzt die Kupplung 4 in einen
teilweise eingekuppelten Zustand.
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Weil
die Kupplung 4 in den teilweise eingekuppelten Zustand
versetzt wurde, wird kinetische Energie des Elektromotors 6 auf
der Ausgangsseite der Kupplung 4 zur Motor 2 Seite
aufgefangen. Dazu wird die Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4 drastisch
reduziert. Wenn zum Zeitpunkt tg die Abweichung Dn2 zwischen der
Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4 und der Motordrehzahl
Ne gleich oder weniger wird als ein zweiter vorbestimmter Wert (zum Beispiel
einige Zehntel RPM), welcher bezüglich
jedes Ganges der Getriebeeinheit 8 separat voreingestellt
wird, dann versetzt die Fahrzeug ECU 22 die Kupplung 4 erneut
in den voll ausgekuppelten Zustand, um dadurch die temporäre Einkuppelsteuerung
der Kupplung 4 zu beenden. Zur gleichen Zeit gibt die Fahrzeug
ECU 22 ein Steuersignal an die Getriebeeinheit 8 aus,
um den Zielgang auszuwählen.
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Bei
Erhalt des Steuersignals von der Fahrzeug ECU 22 wird der
Synchronisationsmechanismus betrieben um die Drehzahlsynchronisation
im Gang-Mechanismus des Zielganges in der Getriebeeinheit 8 auszuführen, und
der Zielgang wird ausgewählt.
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Durch
Auswählen
des Zielganges, nachdem die temporäre Einkuppelsteuerung der Kupplung 4 durchgeführt wurde,
um die Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4 zu reduzieren,
kann die Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4, nämlich die
Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8, schnell reduziert
werden, auch wenn die Drehzahlsynchronisationssteuerung durch den
Elektromotor 6 nicht ausgeführt werden kann.
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Dann
ist es möglich
die Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8 umgehend der
Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8 anzunähern, welche
erwartet wird erreicht zu werden, nachdem der Zielgang ausgewählt ist.
Dies macht es möglich
die Zeit für
die Zielgangauswahl, welche durch den Synchronisationsmechanismus
der Getriebeeinheit 8 ausgeführt wird, zu verkürzen. Es
ist auch möglich
die Belastung auf den Synchronisationsmechanismus zu verringern.
Dementsprechend ist es nicht notwendig die Kapazität des Synchronisationsmechanismus
zu erhöhen,
in der Annahme dass der Elektromotor 6 nicht betriebsbereit
wird. Dazu kann die Getriebeeinheit 8 verkleinert werden
und die Kosten reduziert werden.
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Weil
die temporäre
Einkuppelsteuerung ausgelegt ist, gestartet zu werden, wenn die
Abweichung Dn1 zwischen der Motordrehzahl Ne und der Zieldrehzahl
Nt gleich oder geringer wird als der erste vorbestimmte Wert, ist
es möglich
die Ausgangsdrehzahl der Kupplung 4 umgehend durch Ausführen der temporären Einkuppelsteuerung
zu reduzieren, nachdem die Motordrehzahl Ne ausreichend verringert
wurde.
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Die
temporäre
Einkuppelsteuerung der Kupplung 4 wird nicht ausgeführt, bis
die Abweichung Dn1 zwischen der Motordrehzahl Ne und der Zieldrehzahl
Nt dem ersten vorbestimmten Wert oder weniger entspricht. Aus diesem
Grund tritt die Kupplung 4 für eine lange Zeitdauer nicht
in den teilweise eingekuppelten Zustand ein. Daher ist es möglich eine
Abnutzung der Kupplung 4 abzuwenden und die Haltbarkeit
der Kupplung 4 zu verbessern.
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Weil
der Zielgang ausgewählt
wird, nachdem die Abweichung Dn1 zwischen der Motordrehzahl Ne und
der Zieldrehzahl Nt gleich oder weniger wird als der erste vorbestimmte
Wert, und die temporäre
Einkuppelsteuerung der Kupplung 4 ausgeführt wird,
ist es möglich
die Abweichung zwischen der aktuellen Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8 zur
Zeit des Auswählens
des Zielganges und der Zieldrehzahl auf den ersten vorbestimmten
Wert oder weniger zu reduzieren. Im Ergebnis ist die Kapazität des Synchronisationsmechanismus
der Getriebeeinheit 8 solange ausreichend, wie sie zumindest
der Drehabweichung des ersten vorbestimmten Wertes entspricht. Wenn der
erste vorbestimmte Wert entsprechend der Kapazität des auszuführenden
Synchronisationsmechanismus gesetzt wird, wird es möglich den
Synchronisationsmechanismus vor einer großen Belastung zu bewahren und
die Haltbarkeit des Synchronisationsmechanismus zu verbessern.
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Wenn
der Synchronisationsmechanismus mit der dem ersten vorbestimmten
Wert entsprechenden Kapazität
eingesetzt wird, nachdem der erste vorbestimmte Wert entsprechend
Charakteristiken gesetzt wird, wie beispielsweise der erforderlichen Gangschaltungszeit,
ist es möglich
einen geeigneten Synchronisationsmechanismus einzusetzen, anstatt einen
Synchronisationsmechanismus mit exzessiver Kapazität zu benutzen
oder einen Synchronisationsmechanismus mit unzulänglicher Kapazität.
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Wenn
die Kupplung 4 durch die temporäre Einkuppelsteuerung eingekuppelt
wird, wird die Kupplung 4 in den partiell eingekuppelten
Zustand versetzt. Dazu ist es möglich
die Zeit zum Einkuppeln und Auskuppeln der Kupplung 4 während der
temporären
Einkuppelsteuerung zu verkürzen.
Dies reduziert folglich die Zeit, welche zum Gangschalten erforderlich
ist.
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Nachdem
die Kupplung 4 temporär
durch die temporäre
Einkuppelsteuerung eingekuppelt ist, bleibt die Kupplung 4 eingekuppelt
bis die Abweichung zwischen der Motor drehzahl Ne und der Ausgangsdrehzahl
Nc der Kupplung 4 gleich oder weniger wird als der zweite
vorbestimmte Wert. Dieses Einkuppeln der Kupplung 4 reduziert
die Ausgangsdrehzahl der Kupplung 4 ausreichend, nämlich die Eingangsdrehzahl
der Getriebeeinheit 8, in die Nähe der Motordrehzahl Ne. Im
Ergebnis kann der Zielgang nach der temporären Einkuppelsteuerung der Kupplung 4 in
den Zustand ausgewählt
werden, wo die Abweichung zwischen der aktuellen Eingangsdrehzahl
der Getriebeeinheit 8 und der Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8,
welche nach der Gangschaltung erwartet wird erreicht zu werden, klein
wird. Dann ist es möglich
den Zielgang weich auszuwählen,
was einen Stoß und
ein Ganggeräusch
vermeidet. Es ist auch möglich
die Belastung auf den Synchronisationsmechanismus zu reduzieren
und die Haltbarkeit des Synchronisationsmechanismus zu verbessern.
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Nachdem
der Zielgang so ausgewählt
wurde, wenn die Abweichung zwischen der Motordrehzahl Ne und der
Ausgangsdrehzahl Nc der Kupplung 4 beispielsweise einigen
Zehntel RPM oder weniger entspricht zum Zeitpunkt th, kuppelt die
Fahrzeug ECU 22 die Kupplung 4 allmählich ein
um die Kupplung 4 in den voll eingekuppelten Zustand zu
versetzen.
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Durch
Einkuppeln der Kupplung 4 in dem Zustand wo die Abweichung
zwischen der Motordrehzahl Ne, nämlich
der Eingangsdrehzahl der Kupplung 4, und der Ausgangsdrehzahl
Nc der Kupplung 4 wie oben beschrieben klein ist, kann
die Kupplung 4 eingekuppelt werden ohne einen Stoß zu verursachen. Folglich
kann die Kupplung 4 bezüglich
der Haltbarkeit verbessert werden.
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Zeitgleich,
wenn die Kupplung 4 in den voll eingekuppelten Zustand
eintritt, steuert die Fahrzeug ECU 22 die Motor ECU 24 so.
dass das Drehmoment, welches vom Motor 2 an die Getriebeeinheit 8 übertragen
werden soll, dem Zieldrehmoment entspricht, welches zum Antreiben
des Fahrzeugs erforderlich ist, und beendet die Normal-Zeit-Gangschalt-Steuerung.
Die Motor ECU 24 steuert den Motor 2 entsprechend
des Befehls von der Fahrzeug ECU 22. Das Drehmoment, welches über die
Getriebeeinheit 8 vom Motor 2 an die Antriebsräder 16 übertragen
wird, hält
das Fahrzeug am Fahren.
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Auch
wenn die Gangschalt-Steuereinrichtung für ein hybrid-elektrisches Fahrzeug
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hier beendet wird, ist die Erfindung
nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt.
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Wenn
zum Beispiel der Elektromotor 6 in der Ausführungsform
nicht betriebsbereit ist, wird die Kupplung 4 ausgekuppelt
und die Getriebeeinheit 8 wird in den neutralen Zustand
versetzt. Wenn danach die Abweichung Dn1 zwischen der Motordrehzahl
Ne und der Zieldrehzahl Nt gleich wird oder weniger als der erste
vorbestimmte Wert, führt
die Fahrzeug ECU 22 die temporäre Einkuppelsteuerung durch,
welche die Kupplung 4 temporär einkuppelt. Dennoch ist der Zeitablauf
zum Ausführen
der temporären
Einkuppelsteuerung nicht hierauf begrenzt.
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Wie
beispielsweise anders angegeben, wenn die verstrichene Zeit von
der Auskupplung der Kupplung 4 zum Gangschalten die vorbestimmte
Zeit erreicht, kann die Fahrzeug ECU 22 die temporäre Einkuppelsteuerung
starten. Nachdem die Kupplung 4 ausgekuppelt ist und die
Getriebeeinheit 8 in den neutralen Zustand versetzt wurde,
wenn die Motordrehzahl Ne gleich oder weniger wird als die vorbestimmte
Drehzahl, welche basierend auf der Fahrgeschwindigkeit und der Übersetzung
des Zielsganges gesetzt wird, kann die Fahrzeug ECU 22 alternativ die
temporäre
Einkuppelsteuerung starten.
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Entsprechend
der Ausführungsform
wird die Kupplung 4 in den teilweise eingekuppelten Zustand versetzt
während
der temporären
Einkuppelsteuerung der Kupplung 4, die Kupplung 4 kann
dabei vollständig
eingekuppelt werden. In diesem Fall ist es möglich die Ausgangsdrehzahl
Nc der Kupplung 4, nämlich
die Eingangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8, auf die Motordrehzahl
Ne schneller zu reduzieren durch vollständiges Einkuppeln der Kupplung 4,
obwohl die Zeit, welche zum Einkuppeln und Auskuppeln der Kupplung 4 erforderlich
ist, erhöht
wird.
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Gemäß der Ausführungsform
kuppelt die Fahrzeug ECU 22 die Kupplung 4 aus
und beendet die temporäre
Einkuppelsteuerung, nachdem die temporäre Einkuppelsteuerung gestartet
wurde, wenn die Abweichung Dn2 zwischen der Ausgangsdrehzahl Nc
der Kupplung 4 und der Motordrehzahl Ne gleich oder kleiner
wird als der zweite vorbestimmte Wert. Dennoch ist der Zeitablauf
zum Beenden der temporären
Einkuppelsteuerung nicht hierauf begrenzt. Zum Beispiel kann die
Fahrzeug ECU 22 die temporäre Einkuppelsteuerung beenden, wenn
die verstrichene Zeit vom Start der temporären Einkuppelsteuerung die
vorbestimmte Zeit erreicht.
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Gemäß der Ausführungsform
wird die Ausgangsdrehzahl der Getriebeeinheit 8 durch den
Ausgangsdrehzahlsensor 34 detektiert, welcher in der Getriebeeinheit 8 installiert
ist. Dennoch ist die Anordnung des Ausgangsdrehzahlsensors 34 nicht hierauf
limitiert. Der Ausgangsdrehzahlsensor 34 kann die Ausgangsdrehzahl
der Getriebeeinheit 8 zwischen der Getriebeeinheit 8 und
den Antriebsrädern 16 detektieren.
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Gemäß der Ausführungsform
wird die Ausgangsdrehzahl der Kupplung 4 durch den Kupplungsdrehzahlsensor 36 detektiert,
welcher im Elektromotor 6 installiert ist. Dies hat den
Hintergrund den Drehzahlsensor, welcher primär am Elektromotor 6 vorgesehen
ist, zu dem Zweck der Steuerung des Elektromotors 6 zu
benutzen. Dazu kann der Kupplungsdrehzahlsensor 36 auf
der Ausgangsseite der Kupplung 4 oder auf der Eingangsseite
der Getriebeeinheit 8 angeordnet sein, unabhängig vom
Drehzahlsensor, welcher primär
am Elektromotor 6 vorgesehen ist. In diesem Fall ist dennoch
ein extra Drehzahlsensor erforderlich.
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Entsprechend
der Ausführungsform
bremst die Motor ECU 24 zur Zeit der Gangschaltung den Motor 2 durch
Stoppen der Treibstoffzufuhr zum Motor 2 entsprechend des
Befehls von der Fahrzeug ECU 22. Wenn dennoch der Motor 2 mit
einer Bremse für
den Motor 2 versehen ist, wie beispielsweise in einem Abgasbremssystem,
kann der Motor 2 durch Benutzen solch einer Bremse zeitgleich
gebremst werden. Wenn die Bremse zeitgleich benutzt wird, kann der
Motor 2 weiterhin schnell gebremst werden, sodass die Zeit,
welche zum Gangschalten erforderlich ist, weiterhin reduziert werden
kann.
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Obwohl
der Motor 2 ein Dieselmotor in der Ausführungsform ist, ist der Motor
nicht auf diesen Typ begrenzt. Gleichfalls ist der Elektromotor 6 in
der Ausführungsform
ein permanent magnetischer Synchronmotor, aber er ist nicht auf
diesen Typ begrenzt.
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Es
wird offensichtlich sein, Dass die soeben erklärte Erfindung auf viele Weisen
variiert werden kann. Solche Variationen sollen nicht als ein Abweichen
vom Gedanken und Schutzbereich der Erfindung betrachtet werden,
und alle solche Modifikationen sollen – wie es einem Fachmann offensichtlich sein
wird – innerhalb
des Schutzbereiches der folgenden Ansprüche umfasst sein.