DE102019219041A1

DE102019219041A1 - System zum steuern einer drehmomentverteilung für antriebsräder eines hybrid-elektrofahrzeugs mit vierradantriebstechnik

Info

Publication number: DE102019219041A1
Application number: DE102019219041.3A
Authority: DE
Inventors: Haruto Toyama; Yoshiki Ito; Toru Higuchi
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2020-06-25
Also published as: JP2020100360A; JP7283073B2

Abstract

Ein Hybrid-Elektrofahrzeug mit Vierradantriebstechnik beinhaltet einen Verbrennungsmotor (2), der zum Antrieb mit einem vorderen Satz von Antriebsrädern (5) verbunden ist, eine Batterie (8) sowie einen Elektromotor (4), der zum Antrieb mit einem hinteren Satz von Antriebsrädern (6) verbunden ist und der mit der Batterie (8) elektrisch gekoppelt ist. Ein Fahrzeugsteuermodul (VCM) (13) empfängt die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Gaspedalposition und bestimmt unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalposition einen Fahrer-Antriebsmomentbefehl. Es wird ein minimales Drehmoment bestimmt, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor (2) seinen stabilen Betrieb aufrechterhält. Im Vierradantriebsmodus wird der Verbrennungsmotor (2) derart betrieben, dass der Verbrennungsmotor (2) ein Drehmoment (d.h. ein Verbrennungsmotordrehmoment) bereitstellt, das nicht geringer als das minimale Drehmoment ist, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor (2) seinen stabilen Betrieb aufrechterhält, während der Elektromotorgenerator (4) derart betrieben wird, dass der Elektromotorgenerator (4) ein Drehmoment bereitstellt, das einen Fehlbetrag zum Erreichen des Fahrer-Antriebsmomentbefehls berücksichtigt.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantriebstechnik.
[Bisheriger Stand der Technik]
JP 2004-104971 A offenbart eine von einem Generator gespeiste Motorsteuerung in einem Kraftübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeugs. Ein Verbrennungsmotor ist zum Antrieb mit einem vorderen Satz von Antriebsrädern verbunden. Mittels des Verbrennungsmotors wird ein Generator angetrieben. Zumindest ein Elektromotor ist direkt oder indirekt mit einem hinteren Satz von Antriebsrädern und mit dem Generator verbunden. Im Vierradantriebsmodus ist der Ausgang des Generators mit dem Elektromotor verbunden. Ein überschüssiges Drehmoment wird bestimmt, indem ein Drehmoment, das für Hilfsvorrichtungen erforderlich ist, und ein Drehmoment, das für den Verbrennungsmotor erforderlich ist, damit ein stabiler Betrieb desselben bei der Leerlaufdrehzahl aufrechterhalten wird, von dem bestimmten Verbrennungsmotordrehmoment subtrahiert wird. Ein Anteil des überschüssigen Drehmoments wird für den Generator bereitgestellt, um dem Elektromotor im Vierradantriebsmodus einen elektrischen Strom zuzuführen, und der Rest wird im Vierradantriebsmodus dem vorderen Satz von Antriebsrädern zugeführt. Durch diese Steuerungsstrategie wird das Drehmoment zurückgestellt, das für den Verbrennungsmotor erforderlich ist, damit ein stabiler Betrieb desselben im Leerlauf aufrechterhalten wird, so dass ein Stillstand des Verbrennungsmotors im Vierradantriebsmodus verhindert wird.
[Stand der Technik]
[Patentliteratur]
Patentliteratur 1: JP 2004-104971 A
[Kurzdarstellung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Die in JP 2004-104971 offenbarte Steuerungsstrategie weist Schwierigkeiten bei der Bereitstellung eines ausreichenden überschüssigen Drehmoments für ein Starten des Generators bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten auf, wenn der Verbrennungsmotor nahe bei dessen Leerlaufdrehzahl betrieben wird. Wenn der Generator unter dieser Bedingung gestartet wird, ist es möglich, dass ein stabiler Betrieb des Verbrennungsmotors nicht aufrechterhalten wird und dieser stillsteht.
Somit ermöglicht die Steuerungsstrategie unter der vorstehend erwähnten Bedingung nur ein Betreiben des Hybrid-Elektrofahrzeugs mit dem Verbrennungsmotor, und demzufolge kann das Fahrzeug nicht im Vierradantriebsmodus betrieben werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, ein System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantriebstechnik bereitzustellen, um durch Steuern einer Drehmomentverteilung für die Antriebsräder möglichst nahe bei der Erwartung des Fahrers ohne Stillstand des Verbrennungsmotors ein ausreichendes Leistungsniveau des Hybrid-Elektrofahrzeugs im Vierradantriebsmodus zu erzielen.
[Lösung für das Problem]
Es wird ein System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantriebstechnik bereitgestellt, wobei das Fahrzeug beinhaltet: einen Verbrennungsmotor, der zum Antrieb mit einem von einem vorderen und einem hinteren Satz von Antriebsrädern verbunden ist, eine Batterie sowie einen Elektromotor, der zum Antrieb mit dem anderen von dem vorderen und dem hinteren Satz von Antriebsrädern verbunden ist und der mit der Batterie elektrisch gekoppelt ist. Das System beinhaltet: eine Steuereinheit, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Gaspedalposition empfängt und unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalposition einen Fahrer-Antriebsmomentbefehl bestimmt. Das System beinhaltet die Schritte: Bestimmen eines minimalen Drehmoments, das erforderlich ist, damit ein stabiler Betrieb des Verbrennungsmotors aufrechterhalten wird; Bestimmen einer Drehmomentverteilung im Vierradantriebsmodus derart, dass der Verbrennungsmotor ein Drehmoment bereitstellt, das nicht geringer als das minimale Drehmoment ist, während ein Elektromotor ein Drehmoment bereitstellt, das einen Fehlbetrag zum Erreichen des Fahrer-Antriebsmomentbefehls berücksichtigt; sowie Betreiben des Verbrennungsmotors und des Elektromotors gemäß der Drehmomentverteilung.
[Vorteilhafter Effekt der Erfindung]
Wie beschrieben, stellt die vorliegende Offenbarung ein System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantriebstechnik bereit, um durch Steuern einer Drehmomentverteilung für die Antriebsräder ermöglicht nahe bei der Erwartung des Fahrers ohne Stillstand des Verbrennungsmotors ein ausreichendes Leistungsniveau des Hybrid-Elektrofahrzeugs im Vierradantriebsmodus zu erzielen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantrieb.
2 ist eine schematische Darstellung eines computerlesbaren Kennfelds, das eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Gaspedalposition (Acc) als einem Parameter bereitstellt.
3 stellt einen schematischen Aufbau einer Steuereinheit und Steuerdiagramme dar, um eine Drehmomentverteilung für die Antriebsräder in einem Vierradantriebsmodus zu bewirken, ohne einen Stillstand des Verbrennungsmotors zu verursachen.
4 ist eine schematische Darstellung eines computerlesbaren Kennfelds, welches das Maß einer Korrektur in Bezug auf die Drehmomentzuweisung für die Vorderräder in Abhängigkeit von einer Differenz ΔN zwischen einer Vorderachsendrehzahl (N_F) und einer Hinterachsendrehzahl (N_R) bereitstellt.
5 ist eine schematische Darstellung einer computerlesbaren Kennfeldabbildung, die Kurven für ein maximales und ein minimales Drehmoment der Vorderräder bereitstellt, um eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder zu begrenzen.
6 ist eine schematische Darstellung eines computerlesbaren Kennfelds, das Kurven für ein maximales und ein minimales Drehmoment der Hinterräder bereitstellt, um eine Drehmomentzuweisung für die Hinterräder zu begrenzen.
7 stellt eine Modifikation des schematischen Aufbaus einer Steuereinheit und der Steuerdiagramme von 3 dar, um ein Bremsmoment zu bestimmen, das anzuwenden ist, um die Drehmomentverteilung für die Antriebsräder im Vierradantriebsmodus einzustellen.
8 ist eine schematische Darstellung eines computerlesbaren Kennfelds, welches das Vorderradbremsmoment in Abhängigkeit von einer Differenz ΔT bereitstellt, die sich durch Subtrahieren des korrigierten Vorderradantriebsmoments von dem Vorderradantriebsmoment ergibt.
9 ist eine schematische Darstellung eines computerlesbaren Kennfelds, welches das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Vorderradantriebsmoment in Abhängigkeit von der Differenz ΔT bereitstellt.

[Detaillierte Beschreibung]
Es ist ein System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantriebstechnik offenbart, wobei das Fahrzeug beinhaltet: einen Verbrennungsmotor, der zum Antrieb mit einem von einem vorderen und einem hinteren Satz von Antriebsrädern verbunden ist, eine Batterie sowie einen Elektromotor, der zum Antrieb mit dem anderen von dem vorderen und dem hinteren Satz von Antriebsrädern verbunden ist und der mit der Batterie elektrisch gekoppelt ist. Das System beinhaltet: eine Steuereinheit, welche die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Gaspedalposition empfängt und unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalposition einen Fahrer-Antriebsmomentbefehl bestimmt. Das System beinhaltet die Schritte: Bestimmen eines minimalen Drehmoments, das erforderlich ist, damit ein stabiler Betrieb des Verbrennungsmotors aufrechterhalten wird; Bestimmen einer Drehmomentverteilung im Vierradantriebsmodus derart, dass der Verbrennungsmotor ein Drehmoment bereitstellt, das nicht geringer als das minimale Drehmoment ist, während ein Elektromotor ein Drehmoment bereitstellt, das einen Fehlbetrag zum Erreichen des Fahrer-Antriebsmomentbefehls berücksichtigt; sowie Betreiben des Verbrennungsmotors und des Elektromotors gemäß der Drehmomentverteilung. Wie beschrieben, stellt die vorliegende Offenbarung ein System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantriebstechnik bereit, um durch Steuern einer Drehmomentverteilung für die Antriebsräder möglichst nahe bei der Erwartung des Fahrers ohne Stillstand des Verbrennungsmotors ein ausreichendes Leistungsniveau des Hybrid-Elektrofahrzeugs im Vierradantriebsmodus zu erzielen.
[Ausführungsform(en)]
Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen ist ein Hybrid-Elektrofahrzeug mit Vierradantriebstechnik gezeigt, bei dem ein System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder des Hybrid-Elektrofahrzeug realisiert ist.
Bezugnehmend auf die 1 bis 6 wird eine erste Ausführungsform beschrieben. In 1 ist das Hybrid-Elektrofahrzeug mit Vierradantriebstechnik allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das Fahrzeug 1 beinhaltet: einen Motor, der gemäß der vorliegenden Offenbarung in der Form eines Verbrennungsmotors 2 vorliegt; ein Getriebe 3; einen elektrischen Antriebsmotor, der gemäß der vorliegenden Offenbarung in der Form eines Elektromotorgenerators 4 vorliegt; einen vorderen Satz von Antriebsrädern oder Vorderräder 5; einen hinteren Satz von Antriebsrädern oder Hinterräder 6; ein Bremssystem, das Vorderradbremsen 17 und Hinterradbremsen 18 beinhaltet; ein Verbrennungsmotorsteuermodul (ECM) 11 zum Steuern des Verbrennungsmotors 2; ein Getriebesteuermodul (TCM) 12 zum Steuern des Getriebes 3; sowie eine Steuereinheit, die gemäß der vorliegenden Offenbarung in der Form eines Fahrzeugsteuermoduls (VCM) 13 vorliegt.
Um die Vorderräder 5 anzutreiben, ist der Verbrennungsmotor 2 in dem Fahrzeug 1 zum Antrieb mit den Vorderrädern 5 verbunden, während der Elektromotorgenerator 4 zum Antrieb mit den Hinterrädern 6 verbunden ist. Das Fahrzeug 1 weist einen Zweiradantriebsmodus und einen Vierradantriebsmodus auf. Die vorstehende Konfiguration ist nur ein Beispiel. Der Verbrennungsmotor 2 kann zum Antrieb mit den Hinterrädern 6 verbunden sein, während der Elektromotorgenerator 4 zum Antrieb mit den Vorderrädern 5 verbunden sein kann.
Der Verbrennungsmotor 2 weist mehrere Zylinder auf. Gemäß der vorliegenden Offenbarung handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor 2 um einen Viertakt-Verbrennungsmotor, bei dem ein Kolben während einer Drehung der Kurbelwelle vier separate Takte ausführt. Bei den vier separaten Takten handelt es sich um: Ansaugtakt; Verdichtungstakt; Arbeitstakt; sowie Ausstoßtakt.
Mit dem Verbrennungsmotor 2 ist ein integrierter Startergenerator (ISG) 20 verbunden. Der ISG 20 ist über ein Kraftübertragungselement, das gemäß der vorliegenden Offenbarung in der Form eines Riemens vorliegt, mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 verbunden. Der ISG 20 ist mit einem ersten Wechselrichter 21 verbunden, der mit einer Batterie 8, und einem zweiten Wechselrichter 41 verbunden ist.
Der ISG 20 kann den Verbrennungsmotor 2 starten und kann dem Verbrennungsmotor 2 unter Verwendung eines elektrischen Stroms von der Batterie 8 eine zusätzliche Leistung zuführen. Der ISG 20 kann unter Verwendung einer mechanischen Kraft von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 einen elektrischen Strom erzeugen.
Der ISG 20 kann der Batterie 8 und/oder dem zweiten Wechselrichter 41 den erzeugten elektrischen Strom zuführen.
Das Getriebe 3 liegt in der Form eines Automatikgetriebes mit einem Drehmomentwandler vor, und es kann Übersetzungsverhältnisse ändern, wobei eine Übertragung einer Drehung von dessen Eingang, der mit dem Verbrennungsmotor 2 zum Antrieb verbunden werden kann, auf dessen Ausgang bereitgestellt wird. Das Automatikgetriebe beinhaltet ein mehrstufiges Automatikgetriebe (AT) oder ein stufenloses Getriebe (CVT). Das Automatikgetriebe beinhaltet ein automatisiertes Schaltgetriebe (AMT). Das Getriebe 3 ist über eine Antriebsachse 31 zum Antrieb mit dem linken und dem rechten Vorderrad 5 verbunden.
Das Getriebe 3 weist ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Vorwärtszahnrad sowie ein Rückwärtszahnrad auf. Die Anzahl von Vorwärtszahnrädern kann größer als vier sein.
Der Elektromotorgenerator 4 ist über eine Antriebsachse 61 zum Antrieb mit dem linken und dem rechten Hinterrad 6 verbunden. Der Elektromotorgenerator 4 ist mit dem zweiten Wechselrichter 41 verbunden. Der zweite Wechselrichter 41 ist mit der Batterie 8 verbunden. Über den zweiten Wechselrichter 41 kann die Batterie 8 dem Elektromotorgenerator 4 einen elektrischen Strom zuführen.
Der Elektromotorgenerator 4 kann die Hinterräder 6 unter Verwendung eines elektrischen Stroms von der Batterie 8 antreiben. Der Elektromotorgenerator 4 kann unter Verwendung einer mechanischen Kraft von den Hinterrädern 6 einen elektrischen Strom erzeugen.
Die Batterie 8 beinhaltet Lithiumionen-Sekundärbatterien. Die Batterie 8 kann mit einem elektrischen Strom wieder aufgeladen werden, der mittels des ISG 20 oder des Elektromotorgenerators 4 erzeugt wird. Die Batterie kann über ein Ladegerät 9 mittels einer externen Stromversorgung 90 wieder aufgeladen werden. Auf ein Laden der Batterie 8 mit der externen Stromversorgung 90 kann verzichtet werden. In diesem Fall ist das Ladegerät 9 für das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 nicht erforderlich.
Die Batterie 8 weist einen Batteriesensor 81 auf. Der Batteriesensor 81 detektiert einen Wiederauflade-/Entladestrom und/oder eine Wiederauflade-/Entladespannung und führt dem VCM 13 das Detektionsergebnis zu. Das VCM 13 berechnet einen Ladungszustand (SOC) der Batterie 8 auf der Basis des Detektionsergebnisses. In einem Fall, in dem das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 ein Batteriemanagementsystem (BMS) aufweist, kann das BMS den SOC der Batterie 8 berechnen und dem VCM 13 den berechneten SOC zusenden.
Die Radbremsen 17 üben ein Bremsmoment (oder ein negatives Drehmoment) auf das linke und das rechte Vorderrad 5 aus, die mittels des Verbrennungsmotors 2 anzutreiben sind. Die Radbremsen 18 üben ein Bremsmoment (oder ein negatives Drehmoment) auf das linke und das rechte Hinterrad 6 aus, die mittels des Elektromotorgenerators 4 anzutreiben sind.
Der Bremsleitungsdruck, d.h. der hydraulische Bremsendruck auf die Radbremsen 17 und 18, wird über eine nicht gezeigte Bremsensteuereinheit mittels des VCM 13 gesteuert.
Das hydraulische Elektrofahrzeug 1 weist ein Antiblockiersystem (ABS) auf. Das ABS wirkt dahingehend, ein Blockieren der Räder während eines Bremsvorgangs zu verhindern, so dass dadurch eine Traktionssteuerung in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche aufrechterhalten wird.
Bei dem ECM 11, dem TCM 12 und dem VCM 13 handelt es sich jeweils um eine Computereinheit, die beinhaltet: eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU); einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM); einen Flash-Speicher für ein Daten-Backup; Eingangsanschlüsse; sowie Ausgangsanschlüsse.
Ein ROM der Computereinheit speichert Programme zusammen mit verschiedenen Parametern und verschiedenen computerlesbaren Kennfeldern, um zu ermöglichen, dass die Computereinheit als das entsprechende von ECM 11, TCM 12 und VCM 13 fungiert.
Mit anderen Worten führt der ROM die in dem ROM gespeicherten Programme aus, um den entsprechenden von dem ECM 11, dem TCM 12 und dem VCM 13 zu aktivieren, wobei der RAM als Arbeitsbereich verwendet wird.
Das ECM 11 ist mit dem VCM 13 verbunden und steuert den Verbrennungsmotor 2 gemäß einem Befehl von dem VCM 13. Mit dem ECM 11 ist ein Kurbelwellenpositionssensor 23 verbunden. Das ECM 11 berechnet die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 auf der Basis der von dem Kurbelwellenpositionssensor 23 detektierten Information.
Das TCM 12 ist mit dem VCM 13 verbunden und steuert das Getriebe 3 gemäß einem Befehl von dem VCM 13. Mit dem TCM 12 ist ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 101 verbunden. Das TCM 12 empfängt die Information in Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 101 und sendet diese zu dem VCM 13. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 101 detektiert zum Beispiel die Drehzahl der Abtriebswelle des Getriebes 3.
Das VCM 13 ist mit dem ECM 11, dem TCM 12 und dem zweiten Wechselrichter 41 verbunden. Mit dem VCM 13 sind verschiedene Arten von Schaltern verbunden, wie beispielsweise ein Elektrofahrzeug(EV)-Modus-Schalter 104 und ein Vierradantriebs(4WD)-Modus-Schalter 105.
Bei dem EV-Modus-Schalter 104 handelt es sich um einen Drucktastenschalter für eine Änderung des Betriebsmodus des Hybrid-Elektrofahrzeugs 1. Bei dem 4WD-Modus-Schalter 105 handelt es sich um einen Drucktastenschalter für eine Änderung des Betriebsmodus des Hybrid-Elektrofahrzeugs 1.
Der EV-Modus-Schalter 104 und der 4WD-Modus-Schalter 105 befinden sich in Reichweite des Fahrers. Der EV-Modus-Schalter 104 und der 4WD-Modus-Schalter 105 sind nicht auf einen Drucktastenschalter beschränkt, sondern es kann sich um einen Drehknopf-Typ oder irgendeinen anderen Typ handeln.
Das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 mit Vierradantriebstechnik weist als einen Betriebsmodus einen Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus und einen Elektrofahrzeug(EV)-Modus auf. Im HEV-Modus wird das Fahrzeug 1 mittels des Verbrennungsmotors 2 und mittels des Elektromotorgenerators 4 angetrieben. Im EV-Modus wird das Fahrzeug 1 nur mittels des Elektromotorgenerators 4 angetrieben. Im EV-Modus befindet sich das Fahrzeug 1 im Zweiradantriebs-Modus.
Bei dem EV-Modus-Schalter 104 handelt es sich um einen Schalter mit zwei Positionen, der eine EIN-Position, um den EV-Modus als den Betriebsmodus zu wählen, und eine AUS-Position aufweist, um den HEV-Modus als den Betriebsmodus zu wählen.
Das Hybrid-Elektrofahrzeug 1 mit Vierradantriebstechnik weist als einen Antriebsmodus einen Normalmodus und einen Vierradantriebs(4WD)-Modus auf. Im Normalmodus wird das Fahrzeug 1 in Abhängigkeit von den Umständen zumindest von einem von dem Verbrennungsmotor 2 und dem Elektromotorgenerator 4 angetrieben. Somit wird im Normalmodus in Abhängigkeit von den Umständen einer von dem Zweiradantriebs-Modus, bei dem nur mittels des Verbrennungsmotors 2 angetrieben wird, dem Zweiradantriebs-Modus, bei dem nur mittels des Elektromotorgenerators 4 angetrieben wird, und dem 4WD-Modus gewählt.
Im Detail wählt das Fahrzeug 1 im Normalmodus den 4WD-Antrieb, wenn es sich auf einer unebenen Fahrbahn bewegt, wählt jedoch, wenn der SOC der Batterie 8 nicht niedriger als ein vorgegebenes Niveau ist, den Zweirad-Antrieb, bei dem mittels des Elektromotorgenerators 4 angetrieben wird, wenn es sich auf einer Fahrbahn bewegt, bei der es sich nicht um eine unebene Fahrbahn handelt.
Das VCM 13 kann eine Entscheidung treffen, ob es sich bei der aktuellen Fahrbahn um eine unebene Fahrbahn handelt. Die Entscheidung ist nach der Detektion eines Radschlupfs oder -durchdrehens bei den Vorder- oder Hinterrädern 5, 6 oder einer Erschütterung der Fahrzeugkarosserie positiv. Ein Radschlupf oder -durchdrehen der Vorder- oder Hinterräder 5, 6 kann durch Raddrehzahlsensoren 107, 108 detektiert werden, während eine Erschütterung der Fahrzeugkarosserie durch einen nicht gezeigten Beschleunigungssensor detektiert werden kann.
Wenn der SOC der Batterie 8 ein niedrigeres als das vorgegebene Niveau aufweist, wählt das Fahrzeug 1 im Normalmodus darüber hinaus den Zweiradantrieb, bei dem mittels des Verbtrennungsmotors 2 angetrieben wird, wenn es sich auf einer Fahrbahn bewegt, bei der es sich nicht um eine unebene Fahrbahn handelt.
Im 4WD-Modus wird das Fahrzeug 1 mittels des Verbrennungsmotors 2 und des Elektromotogenerators 4 angetrieben. Darüber hinaus sind sowohl der Verbrennungsmotor 2 als auch der Elektromotorgenerator 4 in Betrieb, um das Fahrzeug 1 im 4WD-Modus anzutreiben. Wenn der 4WD-Modus gewählt wird, wird der HEV-Modus als ein Fahrmodus gewählt.
Wenn der Normalmodus als Fahrmodus gewählt wird, wird in Abhängigkeit davon, welcher von dem HEV-Modus und dem EV-Modus als Betriebsmodus gewählt wird, die Drehmomentzuweisung für die Vorderräder 5 bestimmt. Wenn der HEV-Modus als Betriebsmodus gewählt wird, wird nur den Vorderrädern 5 ein Drehmoment zugewiesen. Wenn der EV-Modus als Betriebsmodus gewählt wird, wird nur den Hinterrädern 6 ein Drehmoment zugewiesen.
Wenn der 4WD-Modus als Fahrmodus gewählt wird, wird die Drehmomentzuweisung für die Vorderräder durch Aufrufen des Kennfelds von 2 bestimmt, das Fahrzeuggeschwindigkeit und Gaspedalposition (Acc) aufweist. Die Drehmomentzuweisung für die Vorderräder wird durch einen Wert innerhalb eines Bereichs von 0,0 bis 1,0 ausgedrückt. Je tiefer die Gaspedalposition ist, desto geringer wird die Drehmomentzuweisung für die Vorderräder.
Wie in 2 dargestellt, wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit ist, die Drehmomentzuweisung für die Vorderräder umso größer, je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Die Daten in dem Kennfeld von 2 sind mit verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten und Gaspedalpositionen verknüpft und werden im Voraus experimentell bestimmt und in dem ROM des VCM 13 gespeichert. Das Kennfeld von 2 ist nur ein Beispiel. Es ist nicht beabsichtigt, das Kennfeld zu verwenden, um die Erfindung zu beschränken.
Bei dem 4WD-Modus-Schalter 105 handelt es sich um einen Schalter mit zwei Positionen, der eine EIN-Position aufweist, um den 4WD-Modus als den Antriebsmodus zu wählen, und eine AUS-Position aufweist, um den Normalmodus als den Antriebsmodus zu wählen.
Auf der Basis von EIN oder AUS von jedem von dem EV-Modus-Schalter 104 und dem 4WD-Modus-Schalter 105 gibt das VCM 13 den HEV-Modus oder den EV-Modus als den Betriebsmodus vor und gibt den Normalmodus oder den 4WD-Modus als den Antriebsmodus vor.
Darüber hinaus sind mit dem VCM 13 verschiedene Arten von Sensoren verbunden, die zum Beispiel einen Gaspedalsensor 106, Radsensoren 107 für das linke und das rechte Vorderrad 5 sowie Radsensoren 108 für das linke und das rechte Hinterrad 6 beinhalten.
Der Gaspedalsensor 106 detektiert eine Gaspedalposition (Acc) eines nicht gezeigten Gaspedals und stellt die Gaspedalposition (Acc) als eine Fahrereingabe über das Gaspedal bereit. Die Raddrehzahlsensoren 107 und die Raddrehzahlsensoren 108 werden dazu verwendet, eine Vorderachsendrehzahl (N_F) und eine Hinterachsendrehzahl (N_R) zu bestimmen.
Das VCM 13 bestimmt durch Aufrufen eines nicht gezeigten sog. Fahrer-Antriebsmomentbefehl-Kennfelds, das eine Gaspedalposition (Acc) und eine Fahrzeuggeschwindigkeit aufweist, einen Fahrer-Antriebsmomentbefehl. Das Fahrer-Antriebsmomentbefehl-Kennfeld stellt variierende Antriebsmomente mit verschiedenen Kombinationen von Gaspedalpositionen und Fahrzeuggeschwindigkeiten bereit. Die computerlesbaren Daten dieses Kennfelds werden experimentell bestimmt und mit der Gaspedalposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit verknüpft, und sie werden in dem ROM des VCM 13 gespeichert. Der Fahrer-Antriebsmomentbefehl repräsentiert das Antriebsmoment, das für eine Ausübung auf die Vorderräder 5 im Zweirad-Antriebsmodus angefordert wird, bei dem nur mittels des Verbrennungsmotors 2 angetrieben wird, er repräsentiert jedoch im 4WD-Modus die Summe des Antriebsmoments, das für eine Ausübung auf die Vorderräder 5 angefordert wird, und des Antriebsmoments, das für eine Ausübung auf die Hinterräder 6 angefordert wird.
Das VCM 13 steuert das von dem Verbrennungsmotor 2 erzeugte Drehmoment und das von dem Elektromotorgenerator 4 erzeugte Drehmoment auf der Basis des Vorderrad-Endantriebsmoments und des Hinterrad-Endantriebsmoments, die später beschrieben werden.
In Kürze dargelegt, bestimmt das VCM 13 im 4WD-Modus eine fundamentale Drehmomentverteilung, die auf der Basis des Fahrer-Antriebsmomentbefehls und der gewählten Betriebs- und Antriebs-Modi bestimmt wird, und korrigiert das fundamentale Vorderrad-Antriebsmoment und das fundamentale Hinterrad-Antriebsmoment, so dass sich das Vorderrad-Endantriebsmoment und das Hinterrad-Endantriebsmoment ergibt, die eine Drehmomentverteilung nahe bei der fundamentalen Drehmomentverteilung ohne Stillstand des Verbrennungsmotors bereitstellen.
Das Verfahren, das gemäß der vorliegenden Offenbarung von dem VCM 13 ausgeführt wird, um eine Drehmomentverteilung für einen vorderen Satz von Antriebsrädern (oder für Vorderräder) 5 und für einen hinteren Satz von Antriebsrädern (oder für Hinterräder) 6 zu steuern, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Software-Steuerungsstrategie von 3 erläutert.
In Schritt S1 von 3 wird mittels des VCM 13 ein Fahrer-Antriebsmomentbefehl auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalposition Acc bestimmt. In Schritt S2 wird eine fundamentale Drehmomentzuweisung für die Vorderräder 5 auf der Basis des Betriebsmodus und des Antriebsmodus zusätzlich zu der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalposition Acc bestimmt.
In Schritt S3 wird das Maß einer Korrektur in Bezug auf eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder auf der Basis einer Drehzahldifferenz ΔN (d.h. ΔN = N_F - N_R) zwischen der Vorderachsendrehzahl N_F und der Hinterachsendrehzahl N_R bestimmt, indem das Kennfeld von 4 unter Verwendung der Differenz ΔN aufgerufen wird.
Wie aus 4 ohne Weiteres ersichtlich, ist das Maß einer Korrektur in Bezug auf eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder umgekehrt proportional zu der Drehzahldifferenz ΔN, solange die Drehzahldifferenz ΔN nicht geringer als eine vorgegebene negative Differenz, jedoch nicht größer als eine vorgegebene positive Differenz ist. Das Maß einer Korrektur in Bezug auf eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder variiert von einem vorgegebenen positiven Korrekturwert bis zu einem vorgegebenen negativen Korrekturwert, wenn die Drehzahldifferenz ΔN von der vorgegebenen negativen Differenz bis zu der vorgegebenen positiven Differenz zunimmt. Es nimmt weiterhin den vorgegebenen positiven Korrekturwert an, wenn die Drehzahldifferenz ΔN geringer als die vorgegebene negative Differenz ist, es nimmt jedoch weiterhin den vorgegebenen negativen Korrekturwert an, wenn die Drehzahldifferenz ΔN größer als die vorgegebene positive Differenz ist.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 4 ist das Maß einer Korrektur in Bezug eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder in einem Fall negativ, in dem die Drehzahldifferenz ΔN positiv ist, d.h. in einem Fall, in dem die Vorderachsendrehzahl N_F größer als die Hinterachsendrehzahl N_R ist. Darüber hinaus ist das Maß einer Korrektur in Bezug auf eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder in einem Fall positiv, in dem die Drehzahldifferenz ΔN negativ ist, d.h. in einem Fall, in dem die Vorderachsendrehzahl N_F geringer als die Hinterachsendrehzahl N_R ist. Das Kennfeld von 4 besteht aus computerlesbaren Daten des Maßes einer Korrektur in Bezug auf eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder, das mit der Drehzahldifferenz ΔN verknüpft ist. Derartige Daten werden experimentell bestimmt und in dem ROM des VCM 13 gespeichert.
In Schritt S4 wird die Drehmomentzuweisung für die Vorderräder durch Hinzufügen des Maßes einer Korrektur in Bezug auf eine Drehmomentzuweisung für die Vorderräder 5, das in Schritt S4 bestimmt wird, zu der fundamentalen Drehmomentzuweisung für die Vorderräder 5 bestimmt, die in Schritt S2 bestimmt wird. Die bestimmte Drehmomentzuweisung für die Vorderräder 5 wird normalisiert, so dass ein Wert vorliegt, der in einen Bereich von 0,0 bis 1,0 fällt. In Schritt S5 wird eine Drehmomentzuweisung für die Hinterräder 6 angegeben, indem die Drehmomentzuweisung für die Vorderräder 5, die in Schritt S4 bestimmt wird, von 1 (eins) subtrahiert wird.
In Schritt S6 wird ein Vorderradantriebsmoment bestimmt, indem der Fahrer-Antriebsmomentbefehl, der in Schritt S1 bestimmt wird, mit der Drehmomentzuweisung für die Vorderräder 5 multipliziert wird, die in Schritt S4 bestimmt wird. In Schritt S7 wird ein Hinterradantriebsmoment bestimmt, indem der Fahrer-Antriebsmomentbefehl, der in Schritt S1 bestimmt wird, mit der Drehmomentzuweisung für die Hinterräder 6 multipliziert wird, die in Schritt S5 bestimmt wird.
In Schritt S8 wird ein korrigiertes Vorderradantriebsmoment auf der Basis des Vorderradantriebsmoments, das in Schritt S6 bestimmt wird, eines maximalen Vorderraddrehmoments (MAX) und eines minimalen Vorderraddrehmoments (MIN) bestimmt. Das Vorderraddrehmoment MAX definiert den oberen Grenzwert für das Vorderradantriebsmoment, und es wird auf der Basis von Drehmomenteigenschaften des Verbrennungsmotors 2 und von Eigenschaften, wie beispielsweise von Übersetzungsverhältnissen und eines Schaltplans, des Getriebes 3 bestimmt.
Das Vorderraddrehmoment MIN definiert den unteren Grenzwert für das Vorderradantriebsmoment. Es wird auf der Basis des Reibungsmoments des Verbrennungsmotors 2 und der Eigenschaften des Getriebes 3 bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten bestimmt, und es wird auf der Basis von Eigenschaften eines Drehmomentwandlers und einer Verbrennungsmotorleerlaufdrehzahl bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten bestimmt, bei denen ein Kriechantrieb zur Verfügung steht. Bei dem Vorderraddrehmoment MIN bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten, bei denen der Kriechantrieb zur Verfügung steht, handelt es sich bevorzugt um ein minimales Drehmoment, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor 2 bei der Verbrennungsmotorleerlaufdrehzahl einen stabilen Betrieb aufrechterhält.
In 5 zeigen die mit gestrichelten Linien gezeichneten Kurven an, wie das Vorderraddrehmoment MAX und das Vorderraddrehmoment MIN mit der Fahrzeuggeschwindigkeit variieren. Wenn das Vorderradantriebsmoment, das auf der Basis des Fahrer-Antriebsmomentbefehls in Schritt S6 bestimmt wird und durch die durchgezogene Linie angezeigt wird, über das Vorderraddrehmoment MAX hinausgeht, wird das korrigierte Vorderradantriebsmoment, das in Schritt S8 bestimmt wird, auf das Vorderraddrehmoment MAX begrenzt. In diesem Fall geht das korrigierte Vorderradantriebsmoment mit einer unerwünschten Verringerung von dem Vorderradantriebsmoment einher, da es eine Abweichung von dem gewünschten Drehmomentbefehl verursacht. Wenn das Vorderradantriebsmoment, das auf der Basis des Fahrer-Antriebsmomentbefehls in Schritt S6 bestimmt wird und durch die durchgezogene Linie angezeigt wird, dagegen geringer als das Vorderraddrehmoment MIN ist, wird das korrigierte Vorderradantriebsmoment, das in Schritt S8 bestimmt wird, auf das Vorderraddrehmoment MIN begrenzt. In diesem Fall geht das korrigierte Vorderradantriebsmoment mit einer unerwünschten Erhöhung von dem Vorderradantriebsmoment einher, da es eine andere Abweichung von dem gewünschten Drehmomentbefehl verursacht.
Um die vorstehend erwähnten Abweichungen von dem Fahrer-Antriebsmomentbefehl zu berücksichtigen, die sich aus der unerwünschten Verringerung/Erhöhung ableiten, wird eine Differenz ΔT angegeben, indem das korrigierte Vorderradantriebsmoment, das in Schritt S8 bestimmt wird, von dem Vorderradantriebsmoment subtrahiert wird, das in Schritt S6 bestimmt wird. Diese Differenz ΔT ist indikativ für das Maß und die Richtung einer Korrektur, die notwendig ist, um die Abweichung von dem Fahrer-Antriebsmomentbefehl abzuschwächen oder zu vermindern. In Schritt S9 wird die Differenz ΔT zu dem Hinterradantriebsmoment addiert, das in Schritt S7 bestimmt wird, um ein Hinterradantriebsmoment vor einer Korrektur anzugeben. Die Addition in Schritt S9 wird durchgeführt, um das Hinterradantriebsmoment zu korrigieren, das in Schritt S6 bestimmt wird, um die vorstehend erwähnte Abweichung von dem Fahrer-Antriebsmomentbefehl zu kompensieren.
In Schritt S10 wird ein Hinterrad-Endantriebsmoment auf der Basis des Hinterradantriebsmoments vor einer Korrektur, das in Schritt S9 bestimmt wird, eines maximalen Hinterraddrehmoments (MAX) und eines minimalen Hinterraddrehmoments (MIN) bestimmt. Das Hinterraddrehmoment MAX und das Hinterraddrehmoment MIN, welche den oberen und den unteren Grenzwert des Hinterrad-Endantriebsmoments definieren, das in Schritt S10 zu bestimmen ist, werden auf der Basis der Drehmomenteigenschaften des Elektromotorgenerators 4 bestimmt.
In 6 zeigen die mit gestrichelten Linien gezeichneten Kurven an, wie das Hinterraddrehmoment MAX und das Hinterraddrehmoment MIN mit der Fahrzeuggeschwindigkeit variieren. Wenn das Hinterradantriebsmoment vor einer Korrektur, das in Schritt S9 bestimmt wird, über das Hinterraddrehmoment MAX hinausgeht, wird das Hinterrad-Endantriebsmoment auf das Hinterraddrehmoment MAX begrenzt. Wenn das Hinterradantriebsmoment vor einer Korrektur darüber hinaus geringer als das Hinterraddrehmoment MIN ist, wird das Hinterrad-Endantriebsmoment auf das Hinterraddrehmoment MIN begrenzt.
Durch Subtrahieren des Hinterrad-Endantriebsmoments, das in Schritt S10 bestimmt wird, von dem Hinterradantriebsmoment vor einer Korrektur, das in Schritt S9 bestimmt wird, wird eine Differenz ΔT* angegeben. Diese Differenz ΔT* wird als das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Hinterradantriebsmoment verwendet. In Schritt S11 wird das Maß einer Korrektur für das Hinterradantriebsmoment ΔT* zu dem korrigierten Vorderradantriebsmoment addiert, das in Schritt S8 bestimmt wird, so dass sich ein erneut korrigiertes Vorderradantriebsmoment ergibt.
In Schritt S12 wird ein Vorderrad-Endantriebsmoment auf der Basis des erneut korrigierten Vorderradantriebsmoments, das in Schritt S11 bestimmt wird, des maximalen Vorderraddrehmoments MAX (siehe 5) und des minimalen Vorderraddrehmoments MIN (siehe 5) bestimmt. Wenn das erneut korrigierte Vorderradantriebsmoment, das in Schritt S11 bestimmt wird, über das Vorderraddrehmoment MAX hinausgeht, wird das Vorderrad-Endantriebsmoment, das in Schritt S12 bestimmt wird, auf das Vorderraddrehmoment MAX begrenzt. Wenn das erneut korrigierte Vorderradantriebsmoment, das in Schritt S11 bestimmt wird, darüber hinaus geringer als das Vorderraddrehmoment MIN ist, wird das Vorderrad-Endantriebsmoment, das in Schritt S12 bestimmt wird, auf das Vorderraddrehmoment MIN begrenzt.
Das Vorderrad-Endantriebsmoment und das Hinterrad-Endantriebsmoment werden dem ECM 11 zugeführt, um den Verbrennungsmotor 2 zu steuern, und werden dem INV 41 zugeführt, um den Elektromotorgenerator 4 zu steuern.
Im Vierradantriebsmodus steuert das ECM 11 den Verbrennungsmotor 2 derart, dass der Verbrennungsmotor 2 ein Drehmoment (d.h. ein Verbrennungsmotordrehmoment) bereitstellt, das für das Vorderrad-Endantriebsmoment ausreichend ist, das nicht geringer als das minimale Drehmoment ist, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor 2 einen stabilen Betrieb aufrechterhält, während der INV 41 den Elektromotorgenerator 4 derart steuert, dass der Elektromotorgenerator 4 ein Drehmoment (d.h. ein Elektromotordrehmoment) bereitstellt, das für das Hinterrad-Endantriebsmoment ausreichend ist, das einen Fehlbetrag des Vorderrad-Endantriebsmoments zum Erreichen des Fahrer-Antriebsmomentbefehls berücksichtigt.
Wie beschrieben, steuert das System die Drehmomentverteilung für die vorderen und hinteren Antriebsräder 5 und 6 und hält den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 so aufrecht, dass ein Drehmoment bereitgestellt wird, das nicht geringer als das minimale Drehmoment ist, das für eine Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebs desselben erforderlich ist. Wenn zum Beispiel der Vierradantriebsmodus bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten angefordert wird, bei denen der Kriechantrieb zur Verfügung steht, ist das bestimmte Vorderrad-Endantriebsmoment nicht geringer als das minimale Drehmoment, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor 2 seinen stabilen Betrieb aufrechterhält. Dadurch wird ein ausreichendes Leistungsniveau des Hybrid-Elektrofahrzeugs im Vierradantriebsmodus erreicht, indem die Drehmomentverteilung für die Antriebsräder möglichst nahe bei der Erwartung des Fahrers ohne Stillstand des Verbrennungsmotors gesteuert wird.
Bezugnehmend auf die 7 bis 9 wird im Folgenden eine zweite Ausführungsform beschrieben. Wird 7 mit 3 verglichen, ist ohne Weiteres zu verstehen, dass der Aufbau gemäß der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen der gleiche wie der Aufbau gemäß der ersten Ausführungsform ist, die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 beschrieben ist, mit Ausnahme von Folgendem:

Bei der ersten Ausführungsform kann eine Abweichung von der Drehmomentverteilung, die in den Schritten S6 und S7 bestimmt wird, nicht der Erwartung des Fahrers gemäß einer Anforderung des Fahrers in Bezug auf den Vierradantriebsmodus bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten entsprechen, wenn der Verbrennungsmotor 2 bei der Leerlaufdrehzahl in Betrieb ist. Dies liegt daran, dass die Differenz ΔT direkt Schritt S9 zugeführt wird, um das in Schritt S7 bestimmte Hinterradantriebsmoment zu reduzieren, und das korrigierte Vorderradantriebsmoment, das aus einer Erhöhung des in Schritt S6 bestimmten Vorderradantriebsmoments resultiert, den Vorderrädern 5 als das Vorderrad-Endantriebsmoment zugeführt wird. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform wird diese Differenz ΔT bei der zweiten Ausführungsform nicht direkt Schritt S21 zugeführt (der Schritt S9 entspricht), sondern wird Schritt S20 zugeführt, in dem deren negativer Teil abgetrennt wird, so dass das in Schritt S7 bestimmte Hinterradantriebsmoment belassen wird, wie es ist, und die Radbremsen 17 werden so betätigt, dass ein negatives Drehmoment auf die Vorderräder 5 ausgeübt wird, um dem Vorderrad-Endantriebsmoment entgegenzuwirken, das so hoch wie das korrigierte Vorderradantriebsmoment ist, um das in Schritt S6 bestimmte Vorderradantriebsmoment zu erhalten.

Wie in 7 dargestellt, wird in Schritt S8 ein korrigiertes Vorderradantriebsmoment auf der Basis des Vorderradantriebsmoments, das in Schritt S6 bestimmt wird (siehe 3), des maximalen Vorderraddrehmoments (MAX) und des minimalen Vorderraddrehmoments (MIN) bestimmt.
Indem ein computerlesbares Kennfeld von 8 aufgerufen wird, das die Differenz ΔT aufweist, wird in Schritt S19 ein Vorderradbremsmoment auf der Basis der Differenz ΔT bestimmt, die sich durch Subtrahieren des in Schritt S8 bestimmten korrigierten Vorderradantriebsmoments von dem in Schritt S6 (siehe 3) bestimmten Vorderradantriebsmoment ergibt. Das computerlesbare Kennfeld von 8 stellt ein Vorderradbremsmoment in Abhängigkeit von der Differenz ΔT bereit. Bei dem Vorderradbremsmoment handelt es sich um ein negatives Drehmoment, das auf die Vorderräder 5 ausgeübt wird (siehe 1). Bei der zweiten Ausführungsform werden die Radbremsen 17 so betätigt, dass das negative Drehmoment, das so hoch wie das in Schritt S19 bestimmte Vorderradbremsmoment ist, auf die Vorderräder 5 ausgeübt wird.
In einem Fall, in dem das korrigierte Vorderradantriebsmoment über das Vorderradantriebsmoment hinausgeht, ist die Differenz ΔT negativ, und das Vorderradbremsmoment wird auf die Vorderräder 5 ausgeübt, wie in 8 dargestellt ist. Die Höhe des Vorderradbremsmoments, das auf die Vorderräder 5 ausgeübt wird, ist proportional zu dem Absolutwert der Differenz ΔT, solange ΔT negativ ist. Dagegen ist die Höhe des Bremsmoments gleich Null, wenn die Differenz ΔT gleich Null oder positiv ist. Das Kennfeld von 8 ist in dem ROM des VCM 13 gespeichert und enthält Daten, die experimentell bestimmt wurden. Die Daten sind computerlesbar und sind mit der Differenz ΔT verknüpft.
In Schritt S20 wird das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Vorderradantriebsmoment bestimmt, indem ein computerlesbares Kennfeld von 9 aufgerufen wird, das die Differenz ΔT aufweist. Das Kennfeld von 9 stellt das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Vorderradantriebsmoment in Abhängigkeit von der Differenz ΔT bereit.
Wie in 9 dargestellt, ist die Differenz ΔT in einem Fall positiv, in dem das korrigierte Vorderradantriebsmoment nicht über das Vorderradantriebsmoment hinausgeht, und das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Vorderradantriebsmoment ist proportional zu der Differenz ΔT, solange ΔT gleich Null oder positiv ist. Das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Vorderradantriebsmoment wird in Schritt S21 zu einem Hinterradantriebsmoment addiert, das in Schritt S7 bestimmt wird.
Dagegen ist die Differenz ΔT in einem Fall negativ, in dem das korrigierte Vorderradantriebsmoment über das Vorderradantriebsmoment hinausgeht, und das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Vorderradantriebsmoment ist gleich Null, wenn die Differenz ΔT negativ ist. Das Kennfeld von 9 ist in dem ROM des VCM 13 gespeichert und enthält Daten, die experimentell bestimmt wurden. Die Daten sind computerlesbar und sind mit der Differenz ΔT verknüpft.
In Schritt S21 wird das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Vorderradantriebsmoment, das in Schritt S20 bestimmt wird, zu dem Hinterradantriebsmoment addiert, das in Schritt S7 bestimmt wird, so dass sich ein Hinterradantriebsmoment vor einer Korrektur ergibt.
In Schritt S22 wird das Hinterrad-Endantriebsmoment auf der Basis des Hinterradantriebsmoments vor einer Korrektur, das in Schritt S21 bestimmt wird, eines maximalen Hinterraddrehmoments (MAX) und eines minimalen Hinterraddrehmoments (MIN) bestimmt. Das Hinterraddrehmoment MAX und das Hinterraddrehmoment MIN sind die gleichen wie jene, die bei der ersten Ausführungsform verwendet werden.
Durch Subtrahieren des Hinterrad-Endantriebsmoments, das in Schritt S22 bestimmt wird, von dem Hinterradantriebsmoment vor einer Korrektur, das in Schritt S21 bestimmt wird, ergibt sich eine Differenz ΔT*. Diese Differenz ΔT* wird als das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Hinterradantriebsmoment verwendet. In Schritt S23 wird das Maß einer Korrektur in Bezug auf das Hinterradantriebsmoment ΔT* zu dem korrigierten Vorderradantriebsmoment addiert, das in Schritt S8 bestimmt wird, so dass sich ein erneut korrigiertes Vorderradantriebsmoment ergibt.
In Schritt S24 wird ein Vorderrad-Endantriebsmoment auf der Basis des erneut korrigierten Vorderradantriebsmoments, das in Schritt S23 bestimmt ist, eines maximalen Vorderraddrehmoments MAX (siehe 5) und eines minimalen Vorderraddrehmoments MIN (siehe 5) bestimmt. Wenn das erneut korrigierte Vorderradantriebsmoment, das in Schritt S23 bestimmt wird, über das Vorderraddrehmoment MAX hinausgeht, wird das Vorderrad-Endantriebsmoment, das in Schritt S24 bestimmt wird, auf das Vorderraddrehmoment MAX begrenzt. Wenn das erneut korrigierte Vorderradantriebsmoment, das in Schritt S23 bestimmt wird, darüber hinaus geringer als das Vorderraddrehmoment MIN ist, wird das Vorderrad-Endantriebsmoment, das in Schritt S24 bestimmt wird, auf das Vorderraddrehmoment MIN begrenzt.
In einer ähnlichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform werden das Vorderrad-Endantriebsmoment und das Hinterrad-Endantriebsmoment dem ECM 11 zugeführt, um den Verbrennungsmotor 2 zu steuern, und werden dem INV 41 zugeführt, um den Elektromotorgenerator 4 zu steuern. Bei der zweiten Ausführungsform wird das Vorderradbremsmoment einem nicht dargestellten Radbremsensteuermodul zugeführt, um die Vorderradbremsen 107 zu steuern (siehe 1). Wieder bezugnehmend auf das computerlesbare Kennfeld von 8, ist in einem Fall, in dem das korrigierte Vorderradantriebsmoment über das Vorderradantriebsmoment hinausgeht, die Differenz ΔT negativ, und es wird ein negatives Drehmoment als das Vorderradbremsmoment auf die Vorderräder 5 ausgeübt. Die Höhe des negativen Drehmoments, das auf die Vorderräder 5 ausgeübt wird, ist proportional zu dem Absolutwert der Differenz ΔT, solange ΔT negativ ist, während der Wert des negativen Drehmoments gleich Null ist, wenn die Differenz ΔT gleich Null oder positiv ist. Wenn zum Beispiel der Vierradantriebsmodus angefordert wird, während der Verbrennungsmotor 2 mittels des minimalen Drehmoments angetrieben wird, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor 2 seinen stabilen Betrieb bei der Leerlaufdrehzahl aufrechterhält, ist es möglich, das Hinterradantriebsmoment um den Wert des Drehmoments zu erhöhen, um den das Vorderradantriebsmoment durch das Vorderradbremsmoment reduziert wird. Dadurch wird ein ausreichendes Leistungsniveau des Hybrid-Elektrofahrzeugs im Vierradantriebsmodus erreicht, da die Drehmomentverteilung für die Antriebsräder möglichst nahe bei der Erwartung des Fahrers ohne Stillstand des Verbrennungsmotors im Vierradantriebsmodus gesteuert wird.
Wie beschrieben, wird der Verbrennungsmotor 2 in dem System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantriebstechnik im Vierradantriebsmodus derart betrieben, dass der Verbrennungsmotor 2 ein Drehmoment (d.h. ein Verbrennungsmotordrehmoment) bereitstellt, das für das Vorderrad-Endantriebsmoment ausreichend ist, das nicht geringer als das minimale Drehmoment ist, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor 2 seinen stabilen Betrieb aufrechterhält, während der Elektromotorgenerator 4 derart betrieben wird, dass der Elektromotorgenerator 4 ein Drehmoment (d.h. ein Elektromotordrehmoment) bereitstellt, das für das Hinterrad-Endantriebsmoment ausreichend ist, das einen Fehlbetrag des Vorderrad-Endantriebsmoments zum Erreichen eines Fahrer-Antriebsmomentbefehls berücksichtigt.
Wie beschrieben, steuert das System eine Drehmomentverteilung für die Antriebsräder 5 und 6 und hält den Betrieb des Verbrennungsmotors 2 so aufrecht, dass er ein Drehmoment bereitstellt, das nicht geringer als das minimale Drehmoment ist, das für eine Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebs desselben erforderlich ist. Wenn zum Beispiel der Vierradantriebsmodus bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten angefordert wird, bei denen der Kriechantrieb zur Verfügung steht, ist das bestimmte Vorderrad-Endantriebsmoment nicht geringer als das minimale Drehmoment, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor 2 seinen stabilen Betrieb aufrechterhält. Dadurch wird ein ausreichendes Leistungsniveau des Hybrid-Elektrofahrzeugs im Vierradantriebsmodus erreicht, da eine Drehmomentverteilung für die Antriebsräder möglichst nahe bei der Erwartung des Fahrers ohne Stillstand des Verbrennungsmotors im Vierradantriebsmodus gesteuert wird.
Wenn der Verbrennungsmotor 2 so betrieben wird, dass er das minimale Drehmoment erzeugt, das für die Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebs desselben bei der Leerlaufdrehzahl im Vierradantriebsmodus erforderlich ist, wird das Bremsmoment in Reaktion auf die Abweichung ΔT in dem von dem Verbrennungsmotor 2 zu erzeugenden Drehmoment nach einer Korrektur im Hinblick auf das minimale Drehmoment gemäß dem System zum Steuern einer Drehmomentverteilung bestimmt, und die Bremsen 17 werden betätigt, damit das Bremsmoment auf den vorderen Satz von Antriebsrädern 5 ausgeübt wird, während der Verbrennungsmotor 2 und der Elektromotor 4 so betrieben werden, dass die Drehmomentverteilung erzielt wird. Bei dem Bremsmoment handelt es sich um ein negatives Drehmoment.
Wenn der Verbrennungsmotor 2 so betrieben wird, dass er das minimale Drehmoment erzeugt, das für die Aufrechterhaltung eines stabilen Betriebs desselben bei der Leerlaufdrehzahl erforderlich ist, wird das Bremsdrehmoment gemäß dem System zum Steuern einer Drehmomentverteilung auf den vorderen Satz von Antriebsrädern 5 ausgeübt, um die Drehmomentverteilung für den vorderen Satz von Antriebsrädern 5 und den hinteren Satz von Antriebsrädern 6 einzustellen.
Wie beschrieben, ermöglicht das System zum Steuern einer Drehmomentverteilung, dass das Hybrid-Elektrofahrzeug im Vierradantriebsmodus rollt, wobei es den Bedürfnissen des Fahrers entspricht, indem ein Stillstand des Verbrennungsmotors 2 verhindert wird. Darüber hinaus kann dieses System eine Drehmomentverteilung für die Antriebsräder 5 und 6 auch unter den Bedingungen einstellen, dass der Fahrer-Antriebsmomentbefehl schwach ist und das Verbrennungsmotordrehmoment gering ist, so dass ein Rollen des Hybrid-Elektrofahrzeugs im Vierradantriebsmodus ermöglicht wird, während ein Stillstand des Verbrennungsmotors 2 verhindert wird. Dieses System ermöglicht zum Beispiel, dass das Hybrid-Elektrofahrzeug bei Vorhandensein eines Kriechantriebs im Vierradantriebsmodus ohne irgendeinen Radschlupf einen Berg hinauf rollt.
Bei dem vorstehenden Beispiel werden die Bremsen 17 betätigt, damit ein Bremsmoment auf die Antriebsräder 5 des vorderen Satzes ausgeübt wird. Dabei handelt es sich lediglich um ein Beispiel. Ein weiteres Beispiel ist, eine von einer Hilfseinheit, z.B. einem ISG, bestimmte elektrische Last zu verwenden, damit ein Bremsmoment auf die Antriebsräder 5 des vorderen Satzes ausgeübt wird. In einem Fall, in dem ein Bremsmoment unter Verwendung einer von einem ISG bestimmten elektrischen Last erzeugt wird, wird der ISG als ein Generator verwendet, um eine kinetische Energie in eine elektrische Energie umzuwandeln, die in einer Hilfsbatterie für einen regenerativen Bremsvorgang gespeichert wird, um ein Bremsmoment auf die Antriebsräder 5 des vorderen Satzes auszuüben.
Das Bremsmoment, das in Schritt S19 in 7 bestimmt wird, kann in Reaktion auf das Maß eines Radschlupfs bestimmt werden, der in dem vorderen Satz von Antriebsrädern 5 auftritt, mit denen der Verbrennungsmotor 2 zum Antrieb verbunden ist. In diesem Fall betätigt das VCM 13 die Bremsen 17, um das Bremsmoment, das in Reaktion auf das Maß eines Radschlupfs bestimmt wird, der in dem vorderen Satz von Antriebsrädern 5 auftritt, im Vierradantriebsmodus auf die Antriebsräder 5 des vorderen Satzes auszuüben.
Das Bremsmoment, das in einem Fall bestimmt wird, in dem das Maß eines Radschlupfs über einen vorgegebenen Wert hinausgeht, ist bevorzugt größer als das Bremsmoment, das in einem Fall bestimmt wird, in dem das Maß eines Radschlupfs nicht über den vorgegebenen Wert hinausgeht.
Dadurch wird verhindert, dass die Antriebsräder 5 des vorderen Satzes rutschen, indem in einem Fall, in dem das Maß eines Radschlupfs über den vorgegebenen Wert hinausgeht, eine Drehmomentzuweisung für die Antriebsräder 6 des hinteren Satzes erhöht wird und eine Drehmomentzuweisung für die Antriebsräder 5 des vorderen Satzes verringert wird.
Die vorstehende Beschreibung ist von der Art her lediglich illustrativ und soll die Offenbarung, deren Anwendung oder Nutzungsmöglichkeiten in keiner Weise beschränken. Die umfassenden Lehren der Offenbarung können in einer Vielzahl von Formen realisiert werden. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele beinhaltet, ist der tatsächliche Inhalt der Offenbarung daher nicht beschränkt, da beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung und der folgenden Ansprüche weitere Modifikationen ersichtlich werden.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug mit Vierradantrieb;
2: Verbrennungsmotor;
3: Automatikgetriebe oder Getriebe;
4: Elektromotor oder Elektromotorgenerator;
5: Vorderrad;
6: Hinterrad;
8: Batterie;
11: Verbrennungsmotorsteuermodul (ECM);
12: Getriebesteuermodul (TCM);
13: Steuereinheit, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Form eines Fahrzeugsteuermoduls (VCM) vorliegt;
17: Bremse, die gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Form einer Radbremse vorliegt;
20: integrierter Startergenerator (ISG);
101: Fahrzeuggeschwindigkeitssensor;
104: Elektrofahrzeug(EV)-Modus-Schalter;
105: 4WD-Modus-Schalter;
106: Gaspedalsensor;
107, 108: Raddrehzahlsensor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2004104971 A [0002, 0003]
JP 2004104971 [0004]

Claims

System zum Steuern einer Drehmomentverteilung für Antriebsräder eines Hybrid-Elektrofahrzeugs mit Vierradantriebstechnik, wobei das Fahrzeug einen Verbrennungsmotor (2), der zum Antrieb mit einem von einem vorderen und einem hinteren Satz (5, 6) von Antriebsrädern verbunden ist, eine Batterie (8) sowie einen Elektromotor (4) beinhaltet, der zum Antrieb mit dem anderen von dem vorderen und dem hinteren Satz (5, 6) von Antriebsrädern verbunden ist und der mit der Batterie (8) elektrisch gekoppelt ist, wobei das System umfasst: eine Steuereinheit (13), welche die Fahrzeuggeschwindigkeit und eine Gaspedalposition empfängt und unter Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalposition einen Fahrer-Antriebsmomentbefehl bestimmt, gekennzeichnet durch: Bestimmen eines minimalen Drehmoments, das erforderlich ist, damit der Verbrennungsmotor (2) seinen stabilen Betrieb aufrechterhält; Bestimmen einer Drehmomentverteilung im Vierradantriebsmodus derart, dass der Verbrennungsmotor (2) ein Drehmoment als ein Verbrennungsmotordrehmoment bereitstellt, das nicht geringer als das minimale Drehmoment ist, während der Elektromotor (4) ein Drehmoment als ein Elektromotordrehmoment bereitstellt, das einen Fehlbetrag zum Erreichen des Fahrer-Antriebsmomentbefehls berücksichtigt; und Steuern des Verbrennungsmotors (2) und des Elektromotors (4) gemäß der Drehmomentverteilung.
System nach Anspruch 1, das beinhaltet: Radbremsen (17), die ein Bremsmoment auf einen von dem vorderen und dem hinteren Satz (5, 6) von Antriebsrädern ausüben, mit dem der Verbrennungsmotor (2) zum Antrieb verbunden ist, wobei die Steuereinheit (13) im Vierradantriebsmodus bewirkt, dass die Radbremsen (17) ein Drehmoment als ein Bremsmoment erzeugen, und bewirkt, dass der Elektromotor (4) ein Drehmoment als das Elektromotordrehmoment erzeugt, das durch Subtrahieren des Verbrennungsmotordrehmoments und des Bremsmoments von dem Fahrerantriebsmoment bestimmt wird.
System nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (13) im Vierradantriebsmodus bewirkt, dass die Radbremsen (17) das Bremsmoment erzeugen, das in Reaktion auf das Maß eines Radschlupfs bestimmt wird, der in einem Satz von dem vorderen und dem hinteren Satz von Antriebsrädern auftritt, mit dem der Verbrennungsmotor (2) zum Antrieb verbunden ist.
System nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (13) bewirkt, dass die Radbremsen (17) im Vierradantriebsmodus das Bremsmoment erzeugen, das in einem Fall, in dem das Maß eines Radschlupfs über einen vorgegebenen Wert hinausgeht, größer als das Bremsmoment ist, das in einem Fall bestimmt wird, in dem das Maß eines Radschlupfs nicht über den vorgegebenen Wert hinausgeht.