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1. Gebiet
der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug
und ein Verfahren für
dieses Kraftfahrzeug, und genauer ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren
für ein
Kraftfahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor ausgestattet ist,
der Kraft auf eine Antriebswelle übertragen kann.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Ein Beispiel für diesen Kraftfahrzeug-Typ
ist ein Kraftfahrzeug, das mittels der Leistung eines Verbrennungsmotors
und der Leistung eines Elektromotors angetrieben wird, und in dem
ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors in elektrischen Strom umgewandelt
wird, um eine Batterie zu laden. In diesem Kraftfahrzeug werden
der Verbrennungsmotor und der Elektromotor so gesteuert, daß während der Übertragung
einer Leistung auf die Antriebswelle, die einem Leistungsbedarf
entspricht, die Aufladungsmenge der Batterie zunimmt, wenn sich
das Kraftfahrzeug in einem Fahrzustand befindet, bei dem die Aufladungsmenge
der Batterie um so höher
wird, je höher
die Menge der Kraftstoffeinheiten des Verbrennungsmotor ist. Somit
sinkt der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors bezogen auf
die Aufladung der Batterie, wodurch die Kraftstoffausbeute im Vergleich
zu Kraftfahrzeugen, welche den Aufladungsumfang der Batterie nur
gemäß dem Ladezustand SOC
der Batterie steuern, verbessert wird.
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Bei einem Kraftfahrzeug wie es beispielsweise
in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2001-298805 offenbart
ist, wird der Verbrennungsmotor jedoch manchmal in einem Bereich
niedriger Ausgangsleistung betrieben, wo der Wirkungsgrad (d.h.
die Kraftstoffausbeute) des Verbrennungsmotors schlecht ist, obwohl
der Wirkungsgrad in gewissem Umfang von der Kapazität und Leistung
des verwendeten Elektromotors abhängt. Das heißt, wenn
in einem Bereich niedriger Ausgangsleistung, wo der Wirkungsgrad
schlecht ist, die Ausgangsleistung nicht durch eine Leistung vom
Elektromotor ergänzt werden
kann, kann der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors noch weiter sinken.
Außerdem
kann es in einem Bereich, in dem die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors
niedrig ist, leicht zu einer starken Veränderung des Wirkungsgrads mit
Bezug auf die Änderung
der Ausgangsleistung kommen. Wenn man daher beim Betrieb des Verbrennungsmotors die
Ladung der Batterie berücksichtigt,
verändert
sich die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors noch stärker, und
somit wird auch die Wirkungsgradänderung
des Verbrennungsmotors größer. Dies
kann zu einem instabilen Kraftstoffverbrauch führen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es ist Gegenstand der Erfindung,
die Kraftstoffausbeute eines Kraftfahrzeugs zu verbessern oder zu
stabilisieren.
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Ein Kraftfahrzeug umfaßt gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung einen Verbrennungsmotor, der Leistung
auf eine Antriebswelle übertragen
kann. Das Kraftfahrzeug umfaßt
ein Mittel zur Festsetzung einer Zielleistung, ein Betriebssteuermittel
und Leistungszufuhr-/entnahme-/verbrauchsmittel. Das Mittel zur
Festsetzung der Zielleistung setzt die Leistungsanforderung an den
Verbrennungsmotor fest, oder einen Zielbetriebspunkt, der auf dem
Leistungsbedarf für
die Antriebswelle und dem Wirkungsgradverlauf beruht, der mit der
Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in Beziehung steht. Das
Betriebssteuermittel steuert den Betrieb des Verbrennungsmotors so,
daß der
Verbrennungsmotor mit der festgesetzten Zielleistung oder dem festgesetzten
Zielbetriebspunkt betrieben wird. Die Leistung, die der Differenz entspricht
zwischen der Leistungsanforderung und entweder der festgesetzten
Zielleistung oder der Leistung, die dem festgesetzten Zielbetriebspunkt entspricht,
wird von einem Leistungszufuhr/-entnahme/-verbrauchsmittel zugeführt/entnommen/verbraucht.
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In einem Kraftfahrzeug gemäß diesem
Aspekt werden die Zielleistung, die vom Verbrennungsmotor ausgegeben
werden soll, und der Zielbetriebspunkt aufgrund der Leistungsanforderung
für die
Antriebswelle und des Wirkungsgradverlaufs bezüglich der Ausgangsleistung
des Verbrennungsmotors festgesetzt. Der Betrieb des Verbrennungsmotors
wird außerdem
so gesteuert, daß der
Verbrennungsmotor mit der festgesetzten Zielleistung oder an dem
festgesetzten Zielbetriebspunkt betrieben wird. Weiter wird die
Leistung, die der Differenz zwischen der Leistungsanforderung für die Antriebswelle
und entweder der festgesetzten Zielleistung oder einer Leistung,
die dem festgesetzten Zielbetriebspunkt entspricht, zugeführt/entnommen
oder verbraucht. Somit kann die Zielleistung oder der Zielbetriebspunkt des
Verbrennungsmotors aufgrund der Leistungsanforderung für die Antriebswelle
festgesetzt werden, wobei der mit der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors
in Beziehung stehende Wirkungsgradverlauf berücksichtigt wird. Somit kann
der Verbrennungsmotor so betrieben werden, daß die Kraftstoffausbeute des
Kraftfahrzeugs verbessert wird.
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In einem Kraftfahrzeug gemäß diesem
Aspekt kann das Leistungszufuhr/-entnahme/-verbrauchsmittel aus
einer Hilfsvorrichtung und einem Hilfsvorrichtungs-Steuermittel bestehen.
Die Hilfsvorrichtung wird direkt oder indirekt unter Verwendung mindestens
eines Teils der Leistung vom Verbrennungsmotor betrieben. Außerdem steuert
das Hilfsvorrichtungs-Steuermittel den Betrieb der Hilfsvorrichtung.
So kann die Hilfsvorrichtung mittels einer Leistung betrieben werden,
die der Differenz entspricht zwischen der Leistungsanforderung und
entweder der Zielleistung oder einer Leistung, die dem Zielbetriebspunkt
entspricht.
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Weiter kann in einem Kraftfahrzeug
gemäß diesem
Aspekt das Mittel zur Festsetzung der Zielleistung die Zielleistung
oder den Zielbetriebspunkt aufgrund des Leistungsbedarfs der Hilfsvorrichtung bestimmen.
Somit kann der Verbrennungsmotor unter Berücksichtigung des Betriebsbedarfs
der Hilfsvorrichtung effizient betrieben werden.
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Darüber hinaus kann das Mittel
zur Festsetzung der Zielleistung die Zielleistung oder den Zielbetriebspunkt
so festsetzen, daß der
mit der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in Beziehung stehende
Wirkungsgrad innerhalb eines vorgegeben Toleranzbereichs liegt.
So kann der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors noch weiter verbessert
werden.
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Weiter kann gemäß diesem Aspekt das Mittel
zur Festsetzung der Zielleistung die Zielleistung oder den Zielbetriebspunkt
aufgrund des Verlaufs der Wirkungsgradänderung, die mit der Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in Beziehung steht,
als mit der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in Beziehung
stehenden Wirkungsgradverlauf festsetzen. Somit kann eine besser angepaßte Wirkungsgradänderung
mit Bezug auf die Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors erhalten werden.
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In einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug, in
dem die Zielleistung aufgrund des mit der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors
in Beziehung stehenden Verlaufs der Wirkungsgradänderung festgesetzt wird, kann
das Mittel zur Festsetzung der Zielleistung die Zielleistung oder
den Zielbetriebspunkt so festsetzen, daß der Verbrennungsmotor in einem
Leistungsbereich betrieben wird, wo der Umfang der Wirkungsgradänderung,
die mit der Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in Beziehung steht,
gering ist. So kann die Kraftstoffausbeute des Verbrennungsmotors
stabilisiert werden.
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In einigen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugen
wird die Zielleistung oder der Zielbetriebspunkt aufgrund des mit
der Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in Beziehung stehenden
Verlaufs der Wirkungsgradänderung
festgesetzt. In diesem Fall kann das Mittel zur Festsetzung der Zielleistung
unabhängig
von der Leistungsanforderung eine vorgegebene Leistung oder einen
vorgegebenen Be triebspunkt als Zielleistung festsetzen, wenn die
Zielausgangsleistung, die aufgrund einer Leistungsanforderung oder
einer Leistung, die dem vorgegebenen Zielbetriebspunkt entspricht,
festgesetzt wurde, in einem Leistungsbereich liegt, in dem der Umfang
der Wirkungsgradänderung,
die mit der Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in Beziehung steht,
groß ist.
So werden die Kraftstoff-Verbrauchswerte des Verbrennungsmotors unabhängig von
der Leistungsanforderung weiter stabilisiert. In einigen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugen
wird die Zielleistung aufgrund der Leistungsanforderung und des
Betriebsbedarfs der Hilfsvorrichtung festgesetzt. In diesem Fall
kann das Mittel zur Festsetzung der Zielleistung unabhängig von
der Leistungsanforderung eine vorgegebene Leistung oder einen vorgegebenen
Betriebspunkt festsetzen, wenn die Zielausgangsleistung, die aufgrund
einer Leistungsanforderung und eines Betriebsbedarfs der Hilfsvorrichtung
oder aufgrund einer Leistung, die dem Zielbetriebspunkt entspricht,
festgesetzt wurde, in einem Leistungsbereich liegt, wo der Umfang
der Wirkungsgradänderung,
die mit der Änderung
des Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in Beziehung steht,
groß ist.
Somit kann die Kraftstoffausbeute des Verbrennungsmotors noch weiter
stabilisiert werden, und zwar unabhängig von einer Leistungsanforderung
und dem Betriebsbedarf der Hilfsvorrichtung. In einigen erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugen
werden eine vorgegebene Leistung oder ein vorgegebener Betriebspunkt
festgesetzt. In diesem Fall können
die vorgegebene Leistung oder der vorgegebene Betriebspunkt die
Leistung oder der Betriebspunkt sein, bei denen der Wirkungsgrad
des Verbrennungsmotors der vorgegebenen Leistung an einem Punkt
entspricht, wo der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotor ein vorgegebenes
hohes Niveau erreicht hat. So kann der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors
weiter verbessert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug kann eine
Hilfsvorrichtung und ein Hilfsvorrichtungs-Steuermittel als Leistungszufuhr/-entnahme/-verbrauchsmittel
umfassen. In diesem Fall kann die Hilfsvorrichtung eine Sekundärbatterie
umfassen, die elektrischen Strom aufnehmen kann, der durch Umwandeln
eines Teils der Leistung vom Verbrennungsmotor erzeugt wird. Weiter
kann das Hilfsvorrichtungs-Steuermittel ein Mittel umfassen, welches
die Stromaufnahme und -ausgabe der Sekundärbatterie steuert. Einige Kraftfahrzeuge
mit dieser Ausgestaltung können
die Zielleistung aufgrund des Betriebsbedarfs der Hilfsvorrichtung
festsetzen. In diesem Fall kann der Betriebsbedarf der Hilfsvorrichtung
den Ladungsbedarf der Sekundärbatterie
umfassen. Einige Kraftfahrzeuge mit dieser Ausgestaltung können einen
Sensor umfassen, der den Ladungszustand der Sekundärbatterie
erfaßt.
Weiter kann der Ladungsbedarf der Sekundärbatterie auf dem erfaßten Ladungszustand
der Sekundärbatterie
beruhen.
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Darüber hinaus kann ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug
einen Kraftübertragungs/-wandlungs-Mechanismus
umfassen, der einen Teil der Leistung vom Verbrennungsmotor auf
die Antriebswelle übertragen
und die übrige
Leistung in elektrischen Strom umwandeln kann, der dann einem Leistungszufuhr/-entnahme/-verbrauchsmittel
zugeführt wird.
Der Kraftübertragungs/-umwandlungs-Mechanismus
in einem so ausgelegten Kraftfahrzeug umfaßt einen Generator, der aufgrund
der zugeführten Leistung
vom Verbrennungsmotor elektrischen Strom erzeugt, und ein Leistungszufuhr/-entnahmemittel
vom Dreiachsen-Typ. Das Leistungszufuhr/-entnahmemittel vom Dreiachsen-Typ
weist eine erste Achse auf, die mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors
verbunden ist, eine zweite Achse und eine dritte Achse, die jeweils
mit einer Drehachse des Generators verbunden sind, worin die Leistung, die
von beliebigen zwei der drei Achsen aufgenommen oder ausgegeben
wird, die Leistung bestimmt, die von der anderen der drei Achsen
aufgenommen oder ausgegeben wird. Der Kraftübertragungs/-umwandlungs-Mechanismus
kann einen Elektromotor umfassen, der eine Leistung direkt auf die
dritte Achse übertragen
kann.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die genannten und weitere Ziele,
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich, worin ähnliche
Numerierungen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen,
und worin:
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1 eine
schematische Darstellung des Aufbaus eines Hybrid-Kraftfahrzeugs
gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist;
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2 eine
Zeichnung ist, welche die Beziehung zwischen der Zahl der Umdrehungen
Ns einer Sonnenradachse, der Zahl der Umdrehungen Nr einer Zahnkranzachse
und der Zahl der Umdrehungen Nc eines Trägers darstellt;
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3 ein
Fließschema
ist, das ein Beispiel für
eine Betriebssteuerroutine darstellt, die von der elektronischen
Hybridsteuereinheit eines Hybrid-Kraftfahrzeugs gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung durchgeführt
wird;
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4 ein
Kennfeld ist, das die Beziehung zwischen der Beschleunigungselement-Öffnung Adrv, der Fahrzeuggeschwindigkeit
V und der Drehmomentanforderung Tr* für die Antriebswelle zeigt;
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5 ein
Kennfeld ist, das die Beziehung zwischen der Leistungsanforderung
Pr* für
die Antriebswelle, dem Ladungszustand SOC der Batterie und der Zielleistung
Pe* des Verbrennungsmotors zeigt;
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6 ein
Schema ist, das den Aufbau eines Hybrid-Kraftfahrzeugs gemäß einer
Modifikation zeigt; und
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7 ein
Schema ist, das den Aufbau eines Hybrid-Kraftfahrzeugs gemäß einer
weiteren Modifikation zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
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Im folgenden wird eine Ausführungsform
der Erfindung erläutert. 1 ist die schematische Darstellung
des Aufbaus eines Hybrid-Kraftfahrzeugs 20 gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung. Wie in dieser Figur dargestellt, umfaßt das Hybrid-Kraftfahrzeug 20 gemäß der vorliegenden
Ausführungsform einen
Verbrennungsmotor 22, einen Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30 vom
Dreiachsen-Typ, der über
einen Dämpfer 28 mit
einer Kurbelwelle 26 verbunden ist, die als Abtriebswelle
des Verbrennungsmotors 22 dient, einen Motor/Generator MG1,
der elektrischen Strom erzeugen kann und der mit dem Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30 verbunden ist,
einen Motor/Generator MG2, der ebenfalls mit dem Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30 verbunden
ist, eine Batterie 50, die als Hilfsvorrichtung dient und
elektrischen Strom zwischen dem Motor/Generator MG1 und dem Motor/Generator
MG2 tauscht, und eine elektronische Steuereinheit 70 für das Hybridfahrzeug
(im folgenden als Hybrid-ECU bezeichnet), welche das gesamte Antriebssystem
des Fahrzeugs steuert.
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Der Verbrennungsmotor 22 erzeugt
mittels Kohlenwasserstoff-Kraftstoff, beispielsweise Benzin oder
Leichtöl,
eine Leistung. Der Verbrennungsmotor 22 unterliegt einer
Betriebssteuerung, beispielsweise einer Kraftstoffeinspritz-Steuerung,
einer Zündsteuerung
und einer Anslaugluftmengen-Regulierung, durch eine elektronische
Steuereinheit 24 für
den Verbrennungsmotor 22 (im folgenden als Verbrennungsmotor-ECU
bezeichnet). Die Verbrennungsmotor-ECU 24 empfängt Signale
von verschiedenen Sensoren, welche den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 erfassen.
Die Verbrennungsmotor-ECU 24 kommuniziert mit der Hybrid-ECU 70 und steuert
den Betrieb des Verbrennungsmotors 22 aufgrund eines Steuersignals
von der Hybrid-ECU 70. Außerdem sendet die Verbrennungsmotor-ECU 24 falls
nötig Daten,
die den Betriebszustand des Verbrennungsmotors 22 betreffen,
an die Hybrid-ECU 70.
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Der Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30 umfaßt ein Sonnenrad 31,
bei dem es sich um ein außenverzahntes
Rad handelt, einen Zahnkranz 32, bei dem es sich um ein
innenverzahntes Rad handelt, das konzentrisch mit dem Sonnenrad 31 angeordnet
ist, eine Vielzahl von Ritzeln 33, die sowohl mit dem Sonnenrad 31 als
auch dem Zahnkranz 32 kämmen,
und einen Träger 34,
der die Vielzahl von Ritzeln 33 so hält, daß sie sich drehen und umlaufen
können.
Diese Bauteile stellen einen Planetengetriebemechanismus dar, der
mittels des Sonnenrads 31, des Zahnkranzes 32 und
des Trägers 34 als
Drehelemente eine Differentialwirkung ausübt. 2 zeigt die Beziehung der Zahl der Umdrehungen
Ns des Sonnenrads 31, der Zahl der Umdrehungen Nr des Zahnkranzes 32 und
der Zahl der Umdrehungen Nc des Trägers 34. Wenn ein
Drehmoment Tc auf den Träger 34 übertragen
wird, wird es als Drehmoment Tcs auf das Sonnenrad 31 und
als Drehmoment Tcr auf den Zahnkranz 32 übertragen. 2 zeigt auch das Drehmoment
Tcs und das Drehmoment Tcr. Wie in dieser Figur gezeigt, kann unter der
Voraussetzung, daß das
Zähnezahlverhältnis des
Planetengetriebes 30 (das Verhältnis der Zahl der Zähne des
Sonnenrads 31 zur Zahl der Zähne des Zahnkranzes 32) ρ ist, die
Zahl der Umdrehungen Nc des Trägers 34 durch
die folgende Formel (1) ausgedrückt
werden, wobei die Zahl der Umdrehungen Ns des Sonnenrads 31 und
die Zahl der Umdrehungen Nr des Zahnkranzes 32 verwendet
werden wie in 2 gezeigt.
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[Gleichung 1]
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Nc = Ns∙ρ/(1 + ρ) + Nr∙1/(1 + ρ) ... (1)
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Darüber hinaus können das
Drehmoment Tcs und das Drehmoment Tcr, die auf das Sonnenrad 31 bzw.
den Zahnkranz 32 übertragen
werden, wenn das Drehmoment Tc auf den Träger 34 übertragen wird,
durch die folgenden Formeln (2), (3) unter Verwendung des Zähnezahlverhältnisses ρ ausgedrückt werden.
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[Gleichung 2]
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Tcs
= Tc∙ρ/(1 + ρ) ... (2)
Tcr = Tc∙1/(1
+ ρ) = Tcs
/ρ ... (3)
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Im Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30 ist
die Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22 mit
dem Träger 34 verbunden,
der Motor/Generator MG1 ist mit dem Sonnenrad 31 verbunden,
und der Motor/Generator MG2 ist mit dem Zahnkranz 32 verbunden.
Wenn der Motor/Generator MG1 als Generator fungiert, wird somit
die Kraft vom Verbrennungsmotor 22, die über den
Träger 34 mitgeteilt
wird, gemäß dem Zähnezahlverhältnis ρ auf die
Seite des Sonnenrads 31 und auf die Seite des Zahnkranzes 32 verteilt.
Wenn der Motor/Generator MG1 dagegen als Elektromotor fungiert,
werden die Leistung vom Verbrennungsmotor 22, die über den
Träger 34 mitgeteilt
wird, und die Leistung vom Motor/Generator MG1, die über das
Sonnenrad 31 mitgeteilt wird, gemeinsam auf den Zahnkranz 32 übertragen.
Darüber hinaus
ist der Zahnkranz 32 über
ein Umschlingungsmittel 36, einen Getriebemechanismus 37 und
ein Differentialgetriebe 38 mechanisch mit den Antriebsrädern 39a, 39b des
Fahrzeugs ver bunden. Daher wird die Leistung, die auf den Zahnkranz 32 übertragen
wurde, über
das Umschlingungsmittel 36, den Getriebemechanismus 37 und
das Differentialgetriebe 38 auf die Antriebsräder 39a, 39b des
Fahrzeugs übertragen.
Wenn man den Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30 als
Antriebssystem betrachtet, sind die drei Achsen, die mit dem Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus
30 verbunden sind, die Kurbelwelle 26, die mit dem Träger 34 verbunden
ist und als Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 22 dient;
eine Sonnenradachse 31a, die mit dem Sonnenrad 31 verbunden
ist und als Drehachse des Motor/Generators MG1 dient, und eine Zahnkranzachse 32a,
die mit dem Zahnkranz 32 verbunden ist und als Antriebswelle
dient und mechanisch mit den Antriebsrädern 39a, 39b verbunden
ist.
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Der Motor/Generator MG1 und der Motor/Generator
MG2 sind wie ein bekannter Synchron-Motor/Generator ausgelegt, bei
dem beide Motor/Generatoren sowohl als Generator als auch als Elektromotor
angetrieben werden können.
Sie tauschen über
die Wechselrichter 41, 42 elektrischen Strom mit
der Batterie 50 aus. Stromleitungen 54, welche
die Wechselrichter 41, 42 und die Batterie 50 miteinander
verbinden, sind als Anodenbuslinie und Kathodenbusline gestaltet,
die sich die Wechselrichter 41, 42 teilen. Somit
kann der Strom, der von einem der Motor/Generatoren MG1, MG2 erzeugt
wird, vom anderen Motor/Generator verbraucht werden. Daher wird
die Batterie 50 mittels des Stroms, der von den Motor/Generatoren
MG1, MG2 erzeugt wird, und eines Strommangels aufgeladen bzw. entladen. Man
beachte, daß dann,
wenn der elektrische Strom des Motorgenerators MG1 und des Motorgenerators MG2
ausgeglichen ist, die Batterie 50 nicht aufgeladen oder
entladen wird. Die Ansteuerung der beiden Motorgeneratoren MG1,
MG2 wird durch eine elektronische Steuereinheit 40 für den Motor/-Generator (im folgenden
als Motor/Generator-ECU 40) bezeichnet, durchgeführt. Die Motor/Generator-ECU
40 empfängt
Signale, die für
die Ansteuerung der Motor/Generatoren MG1, MG2 notwendig sind. Beispiele
für diese
Signale umfassen ein Signal von den Drehstellungs-Sensoren 43, 44,
welche die Drehstellung des Rotors der Motor/-Generatoren MG1, MG2 erfassen, und den
Elektrodenstrom, der von einem nicht gezeigten Stromsensor erfaßt wird
und mit dem die Motor/Generatoren MG1, MG2 versorgt werden. Die
Motor/Generator-ECU 40 sendet Schaltsteuersignale an die Wechsel richter 41, 42.
Die Motor/Generator-ECU 40 berechnet die Zahl der Umdrehungen Nm1,
Nm2 der Rotoren der Motor/Generatoren MG1, MG2 mittels einer nicht
dargestellten Berechnungsroutine für die Zahl der Umdrehungen,
und zwar aufgrund der Signale, die von den Drehstellungs-Sensoren 43, 44,
erhalten werden. Die Zahl der Umdrehungen Nm1, Nm2 entspricht der
Zahl der Umdrehungen Ns der Sonnenradachse 31a bzw. der
Zahl der Umdrehungen Nr der Zahnkranzachse 32a, da der
Motor/Generator MG1 mit dem Sonnenrad 31 verbunden ist,
und der Motor/Generator MG2 mit dem Zahnkranz verbunden ist. Die
Motor/Generator-ECU 40 kommuniziert mit der Hybrid-ECU 70,
führt die
Ansteuerung der Motor/Generatoren MG1, MG2 aufgrund eines Steuersignals
von der Hybrid-ECU 70 durch, und sendet, falls erforderlich,
Daten bezüglich des
Betriebszustands der Motor/Generatoren MG1, MG2 an die Hybrid-ECU 70.
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Die Batterie 50 wird von
einer elektronischen Steuereinheit 52 für die Batterie (im folgenden
als Batterie-ECU bezeichnet) geregelt. Die Batterie-ECU 52 empfängt Signale,
die sie für
die Regelung der Batterie 50 benötigt. Beispiele für diese
Signale umfassen die Spannung zwischen den Anschlüssen von einem
Spannungssensor, der nicht gezeigt ist und der zwischen zwei Anschlüssen der
Batterie angeordnet ist, den Strom für die Aufladung und die Entladung
von einem Stromsensor, der nicht gezeigt ist und der in der Stromleitung 54 angeordnet
ist, die mit dem Ausgangsanschluß der Batterie 50 verbunden ist,
und die Batterietemperatur von einem Temperatursensor, der nicht
gezeigt ist und der an der Batterie 50 installiert ist.
Falls nötig,
sendet die Batterie-ECU 52 Daten
bezüglich
des Zustands der Batterie 50 zur Hybrid-ECU 70.
Um die Batterie 50 zu regeln, berechnet die Batterie-ECU 52 darüber hinaus
aufgrund der Summe des aufgeladenen und entladenen Stroms, der vom
Stromsensor erfaßt
wird, den Ladungszustand (SOC) sowie die Spannung zwischen den Anschlüssen, die
vom Spannungssensor erfaßt wird.
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Die Hybrid-ECU 70 ist als
Mikroprozessor ausgelegt, der in erster Linie aus einer CPU 72 besteht.
Die Hybrid-ECU 70 umfaßt
einen ROM 74, in dem ein Verarbeitungsprogramm hinterlegt
ist, einen RAM 76, der Daten zwischenspeichert, sowie einen I/O-Anschluß und einen
Kommunikationsanschluß, die
nicht dargestellt sind. Die Hybrid- ECU 70 empfängt über den Eingangsanschluß ein Zündsignal,
die Schaltstellung SP vom Schaltstellungs-Sensor 82, der
die Betriebsstellung eines Schalthebels 81 erfaßt, die
Beschleunigungselement-Öffnung
Adrv vom Gaspedal-Stellungssensor 84, der die Beschleunigungselement-Öffnung Adrv
erfaßt,
welche dem Verstellweg eines Bremspedals 83 entspricht,
die Bremspedal-Stellung BP vom Bremspedalstellungs-Sensor 86,
der den Verstellweg des Bremspedals 85 erfaßt, und
die Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 88.
Wie oben beschrieben, ist die Hybrid-ECU 70 über einen
Kommunikationsanschluß mit
der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Motor/Generator-ECU 40
und der Batterie-ECU 52 verbunden, so daß sie verschiedene Steuersignale
und Daten mit der Verbrennungsmotor-ECU 24, der Motor/Generator-ECU 40 und
der Batterie 52 austauschen kann.
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In dem wie oben beschrieben aufgebauten, erfindungsgemäßen Hybrid-Kraftfahrzeug 20 wird
die Drehmomentanforderung für
die Zahnkranzachse 32a, welche als Antriebswelle dient,
aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Beschleunigungselement-Öffnung Adrv,
die dem Verstellweg des Gaspedals 83 durch einen Fahrer
entspricht, berechnet. Daraufhin wird der Betrieb des Verbrennungsmotors 22,
des Motor/-Generators
MG1 und des Motor/Generators MG2 so gesteuert, daß die erforderliche
Leistung, welche dieser Drehmomentanforderung entspricht, auf die
Zahnkranzachse 32a übertragen
wird. Beispiele für
die Betriebssteuerung durch die Verbrennungsmotor-ECU 24,
die Motor/Generator-ECU 40 und die Batterie-ECU 52 umfassen
einen Normalbetriebsmodus, einen Ladungsbetriebsmodus, einen Entladungsbetriebsmodus
und einen Motor/Generator-Betriebsmodus. Im Normalbetriebsmodus
wird der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 so gesteuert,
daß der
Verbrennungsmotor 22 eine Leistung abgibt, welche der Leistungsanforderung
entspricht. Gleichzeitig wird die Ansteuerung des Motor/Generators
MG1 und des Motor/Generators MG2 so durchgeführt, daß die gesamte Leistung, die
vom Verbrennungsmotor 22 ausgegeben wird, vom Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30, dem
Motor/Generator MG1 und dem Motor/Generator MG2 in ein Drehmoment
umgewandelt und weiter auf die Zahnkranzachse 32a übertragen
wird. Im Ladungsbetriebsmodus wird der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 so
gesteuert, daß der
Verbrennungsmotor 22 eine Leistung abgibt, welche der Summe
aus der Leistungsanforderung und der elektrischen Leistung entspricht,
die für
das Laden der Batterie 50 erforderlich ist, wenn der Ladungszustand
SOC der Batterie 50 unter einem Wert S1 liegt. Außerdem wird
die Ansteuerung des Motor/Generators MG1 und des Motor/Generators
MG2 so durchgeführt,
daß die
Leistung, die vom Verbrennungsmotor 22 abgegeben wird,
vom Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30, dem Motor/Generator
MG1 und dem Motor/Generator MG2 in ein Drehmoment umgewandelt und
weiter auf die Zahnkranzachse 32a übertragen wird, während die
Batterie 50 aufgeladen wird. Dagegen wird im Entladungsbetriebsmodus
der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 so gesteuert, daß der Verbrennungsmotor 22 eine
Leistung ausgibt, die der Differenz zwischen der Leistungsanforderung
und der von der Batterie 50 abgegebenen elektrischen Leistung
entspricht, wenn der Ladungszustand SOC der Batterie 50 gleich
oder größer ist
als ein Wert Sh. Außerdem
wird die Ansteuerung des Motor/Generators MG1 und des Motor/Generators
MG2 so durchgeführt,
daß die
Leistung, welche vom Verbrennungsmotor 22 abgegeben wird,
vom Leistungszufuhr/entnahmemechanismus 30, dem Motor/Generator
MG1 und dem Motor/Generator MG2 in ein Drehmoment umgewandelt und weiter
auf die Zahnkranzachse 32a übertragen wird, während die
Batterie 50 entladen wird. Im Motor/Generator-Betriebsmodus
wird der Betrieb so gesteuert, daß der Betrieb des Verbrennungsmotors 22 bei
einer relativ niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit unterbrochen wird,
und eine Leistung, welche der Drehmomentanforderung entspricht,
vom Motor/Generator MG2 auf die Zahnkranzachse 32a übertragen
wird.
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Im folgenden wird der Betrieb des
erfindungsgemäßen Hybrid-Kraftfahrzeugs 20 erklärt. 3 ist ein Fließschema,
das ein Beispiel für
die Betriebssteuerungs-Routine zeigt, die gemäß der Erfindung von der Hybrid-ECU 70 durchgeführt wird. Diese
Routine wird in vorbestimmten Zeitintervallen wiederholt (beispielsweise
alle 20 Millisekunden), wenn beispielsweise der oben beschriebene
Normalbetriebsmodus oder Ladungsbetriebsmodus als Betriebsmodus
eingestellt sind.
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Die Betriebssteuerungs-Routine wird
durchgeführt
wie folgt. Zuerst liest die CPU 72 der Hybrid-ECU 70 die
vom Gaspedalstellungs-Sensor 84 ermittelte Beschleuni gungselement-Öffnung Adrv
und die vom Fahrzeuggeschwindigkeits-Sensor 88 ermittelte
Fahrzeuggeschwindigkeit V, den von der Batterie-ECU 52 berechneten
und durch Kommunikation übermittelten
Ladungszustand SOC der Batterie 50 und die von der Motor/Generator-ECU
40 berechneten und durch Kommunikation übermittelten Zahl der Umdrehungen
Ns, Nr der Sonnenradachse 31a bzw. der Zahnkranzachse 32a (Schritt
S100). Danach setzt die CPU 72 die Drehmomentanforderung
Tr* für die
Zahnkranzachse 32a, die als Antriebswelle dient, aufgrund
der Beschleunigungselement-Öffnung Adrv und
der Fahrzeuggeschwindigkeit V (Schritt S102). In dieser Ausführungsform
wird dieser Vorgang durch Vorabbestimmung der Beziehung zwischen
der Beschleunigungselement-Öffnung
Adrv, der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Drehmomentanforderung Tr*
und durch deren Hinterlegung als Kennfeld für die Festsetzung der Drehmomentanforderung
im ROM 74 durchgeführt.
Danach, wenn die Beschleunigungselement-Öffnung Adrv und die Fahrzeuggeschwindigkeit
V gegeben sind, wird die entsprechende Drehmomentanforderung Tr*
aus dem Kennfeld für
die Festsetzung der Drehmomentanforderung abgeleitet. Ein Beispiel
für das
Kennfeld ist in 4 dargestellt.
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Nachdem die Drehmomentanforderung
Tr* festgesetzt wurde, setzt die CPU 72 durch Multiplizieren
der Drehmomentanforderung Tr* mit der Zahl der Umdrehungen Nr der
Zahnkranzachse 32a die Leistungsanforderung Pr* für die Antriebswelle
(d.h. die Zahnkranzachse 32) (Schritt S104). Weiter setzt
die CPU 72 aufgrund des ermittelten Ladungszustands SOC
der Batterie 50 die elektrische Batterieaufladungsleistung
Pbi fest (Schritt S106). Weiter setzt die CPU 72 durch
Addieren der Leistungsanforderung Pr* und der elektrischen Batterieaufladungsleistung Pe*
die Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors fest (Schritt S108).
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Nach dem Festsetzen der Zielleistung
Pe* des Verbrennungsmotors stellt die CPU 72 fest, ob die
Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors unter einem vorbestimmten
Minimalwert Plow liegt (Schritt S110). Wenn sie feststellt, daß die Zielleistung
Pe* des Verbrennungsmotors unter dem vorbestimmten Minimalwert Plow
liegt, ändert
die CPU 72 die Festsetzung der Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors
und der elektrischen Batterieaufladungsleistung Pbi, die in den
Schritten S106, S108 festgesetzt wurden (Schritt S112). Genauer ändert die
CPU 72 die Festsetzung der Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors
auf den Minimalwert Plow und diejenige der elektrischen Batterieaufladungsleistung
Pbi auf einen Wert, der durch Subtrahieren der Leistungsanforderung
Pr* vom Minimalwert Plow erhalten wird. In dieser Ausführungsform
werden die Zielleistung des Verbrennungsmotors Pe* und die elektrische
Batterieaufladungsleistung Pbi festgesetzt bzw. es wird ihre Festsetzung
geändert
durch Berechnungen in den Schritten S106 bis S112. Allerdings kann
anstelle der Berechnungen in den Schritten S106 bis S112 ein Kennfeld
verwendet werden. Genauer wird die Beziehung zwischen der Leistungsanforderung
Pr* für die
Antriebswelle, dem Ladungszustand SOC der Batterie 50 und
der Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors vorabbestimmt und im
ROM 74 als Kennfeld für
die Festsetzung der Zielleistung des Verbrennungsmotor hinterlegt.
Danach wird, wenn die Leistungsanforderung Pr* und der Ladungszustand
SOC gegeben sind, die entsprechende Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors
aus dem Kennfeld für
die Festsetzung der Zielleistung des Verbrennungsmotors abgeleitet.
Weiter kann die elektrische Batterieaufladungsleistung Pbi als Wert festgesetzt
werden, der durch Subtrahieren der Leistungsanforderung Pr* für die Antriebswelle
von der abgeleiteten Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors erhalten
wird. 5 zeigt ein Beispiel
für ein Kennfeld
für die
Festsetzung der Zielleistung des Verbrennungsmotors. Die Beziehung
zwischen der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors und dem Wirkungsgrad
des Verbrennungsmotors ist ebenfalls in 5 dargestellt. Hier wird der Wirkungsgrad
des Verbrennungsmotors als Verbrennungsmotor-Wirkungsgrad mit Bezug auf die Ausgangsleistung
des Verbrennungsmotors ausgedrückt,
und zwar unter der Annahme, daß der
Verbrennungsmotor 22 an einem Punkt betrieben wird, wo
der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors am höchsten ist (d.h. einem Betriebspunkt,
der anhand des Drehmoments und der Zahl der Umdrehungen bestimmt
wurde). Der Minimalwert Plow für
die Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors in Schritt S110, der
in 5 dargestellt ist,
wird so festgesetzt, daß er
der Ausgangsleistungswert ist, bei dem der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 22 am
höchsten
ist. Diese Festsetzung beruht auf der Tatsache, daß, falls
der Verbrennungsmotor 22 in einem Ausgangsleistungsbereich betrieben
wird, der unter dem Minimal wert Plow liegt, der Wirkungsgrad des
Verbrennungsmotors (die Kraftstoffausbeute) schlechter wird, und
die Wirkungsgradänderung
mit Bezug auf die Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 22 ebenfalls
groß ist,
was dazu führt,
daß der
Wirkungsgrad (die Kraftstoffausbeute) instabil wird. Somit kann
durch Festsetzen der Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors auf
einen Wert, der gleich oder höher
ist als der Minimalwert Plow die Kraftstoffausbeute verbessert und
stabilisiert werden. Man beachte, daß überschüssige Leistung, die vom Verbrennungsmotor 22 aufgrund
der Festsetzung der Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors auf
den Minimalwert Plow erzeugt werden kann, von der Motor/Generator MG1
in elektrischen Strom umgewandelt und in die Batterie 50 geladen
wird. Es kann vorkommen, daß die
Batterie 50 auch dann mit elektrischem Strom aufgeladen
wird, wenn der Normalbetriebsmodus als Betriebsmodus festgesetzt
wurde. Da der Ladungszustand SOC der Batterie 50 im Normalbetriebsmodus
jedoch in einem Bereich zwischen dem Wert S1 und dem Wert Sh liegt,
wird die Batterie 50 nicht überladen. Daher kann sogar
in diesem Fall eine elektrische Aufladung zugelassen werden.
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Wenn die Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors
festgesetzt wurde, setzt die CPU 72 das Zieldrehmoment
Te* und die Zielzahl der Umdrehungen Ne* als Betriebspunkt fest,
an dem der Verbrennungsmotor 22 mit der Zielleistung Pe*
am effektivsten betrieben werden kann (d.h. den Betriebspunkt, der
anhand des Drehmoments und der Zahl der Umdrehungen ermittelt wurde)
(Schritt S114). Als nächstes
berechnet die CPU 72 die Zielzahl der Umdrehungen Nm1 des
Motorgenerators MG1 anhand des Zähnezahlverhältnisses ρ des Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus 30,
die Zielzahl der Umdrehungen Ne* des Verbrennungsmotors 22 (d.h. die
Zahl der Umdrehungen Nc des Trägers 34)
und die Zahl der Umdrehungen Nr der Zahnkranzachse 32a (Schritt
S116). Wie oben beschrieben, besteht eine in Formel (1) dargestellte
Beziehung zwischen der Zahl der Umdrehungen Ns des Sonnenrads 31, der
Zahl der Umdrehungen Nc des Trägers 34 und der
Zahl der Umdrehungen Nr des Zahnkranzes 32. Außerdem sind
die Kurbelwelle 26 des Verbrennungsmotors 22 und
der Motor/Generator MG1 mit dem Träger 34 bzw. mit dem
Sonnenrad 31 verbunden. Daher ist es möglich, die Zahl der Umdrehungen Ne*
des Verbrennungsmotors 22 zu berechnen, welche der Zahl
der Um drehungen Nc des Trägers 34, der
Zahl der Umdrehungen Nr des Zahnkranzes 32 und dem Zähnezahlverhältnis ρ entspricht.
Außerdem
kann die errechnete Zahl der Umdrehungen Ns des Sonnenrads 31 als
Zielzahl der Umdrehungen Nm1* des Motor/-Generators MG1 festgesetzt werden.
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Nach dem Festsetzen der Zielzahl
der Umdrehungen Nm1* des Motor/Generators MG1 wird das Zieldrehmoment
Tm1*, Tm2* für
die Motorgeneratoren MG1, MG2 aufgrund des Zähnezahlverhältnisses ρ des Planetengetriebes 30 festgesetzt (Schritt
5118). Das Zieldrehmoment Tm1* für
den Motor/Generator MG1 kann so festgesetzt werden, daß es mit
dem Drehmoment-Anteil Tcs abgeglichen wird, den das Sonnenrad 31 erhält, wenn
das Zieldrehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22 als Drehmoment
Tc auf den Träger 34 übertragen
wird, und zwar als die Beziehung zwischen den Drehmomenten, die
in 2 gezeigt ist. Das
heißt,
das Zieldrehmoment Tm1* des Motor/-Generators MG1 kann mittels der folgenden
Formel (4) berechnet werden, unter der Annahme, daß das Zieldrehmoment
Tm1* der Wert ist, bei dem das Drehmoment Tcs zwischen plus und
minus wechselt. Andererseits kann das Zieldrehmoment Tm2* des Motor/Generators
MG2 mittels der folgenden Formel (5) so berechnet werden, daß die Drehmomentanforderung
Tr*, die in Schritt S102 festgesetzt wurde, auf den Zahnkranz 32 übertragen
wird, wobei der Drehmomentanteil Tcr (= Tcs/ρ) berücksichtigt wird, der direkt
vom Verbrennungsmotor 22 erhalten wird.
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[Gleichung 3]
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Tm1*
= –Te*⧠ρ/(1 + ρ) ... (4)
Tm2* = Tr* – Te*⧠1/(1
+ ρ) ... (5)
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Wie oben beschrieben, werden jeweils
die Zielleistung Pe* und das Zieldrehmoment Te* des Verbrennungsmotors 22,
das Zieldrehmoment Tm1* und die Zielzahl der Umdrehungen Nm1* des
Motor/Generators MG1 und das Zieldrehmoment Tm2* des Motorgenerators
MG2 festgesetzt. Danach gibt die ECU 72 Befehle an die
ECU 24 des Verbrennungsmotors aus, damit der Verbrennungsmotor 22 das
Zieldrehmoment Te* ausgibt, sowie Befehle an die Motor/Generator-ECU
40, damit der Motorgenerator MG1 mit dem Zieldrehmoment Tm1* und
mit der Zielzahl der Umdrehungen Nm1* angetrieben wird, und daß der Motor/Generator
MG2 mit dem Zieldrehmoment Tm2* angetrieben wird (Schritt S120).
Dann endet diese Routine. Die ECU 24 des Verbrennungsmotors,
welche diese Befehle empfangen hat, steuert den Betrieb des Verbrennungsmotors 22 so,
daß der Verbrennungsmotor 22 ein
Drehmoment ausgibt, das dem Zieldrehmoment Te* entspricht. Weiter
steuert die Motor/Generator-ECU 40, welche diese Befehle empfangen
hat, die Zahl der Umdrehungen des Motor/Generators MG1 so, daß der Motor/Generator MG1
sich mit der Zielzahl der Umdrehungen Nm1* dreht, während das
Zieldrehmoment Tm1* ausgegeben wird. Gleichzeitig steuert die Motor/Generator-ECU
40 den Motor/Generator MG2 so, daß der Motor/Generator MG2 sich
mit der Zielzahl der Umdrehungen Nm1* dreht, während ein Drehmoment ausgegeben
wird, das dem Zieldrehmoment Tm2* entspricht.
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In dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Hybrid-Kraftfahrzeug
wird der Minimalwert Plow für
die Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors so festgesetzt, daß ein Betrieb
des Verbrennungsmotors 22 in einem Bereich niedriger Ausgangsleistung
verhindert wird, wo der Wirkungsgrad mit Bezug auf die Ausgangsleistung
des Verbrennungsmotors 22 schlecht ist und die Wirkungsgradänderung
bezüglich
der Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 22 groß ist. Demgemäß wird der
Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 22 verbessert und stabilisiert.
Infolgedessen kann die Kraftstoffausbeute des Verbrennungsmotors 22,
und auch des Kraftfahrzeugs 20 weiter verbessert und stabilisiert
werden. Da es sich bei dem festgesetzten Minimalwert Plow um einen
Wert handelt, bei dem der Wirkungsgrad mit Bezug auf die Ausgangsleistung
des Verbrennungsmotors 22 optimal ist, kann die Kraftstoffausbeute
des Verbrennungsmotors 22 (des Hybrid-Kraftfahrzeugs 20)
weiter verbessert werden. Darüber
hinaus kann die Batterie 50 mittels eines Leistungsüberschusses
geladen werden, der erzeugt wird, weil die Zielleistung des Verbrennungsmotors
Pe* auf den Minimalwert Plow gesetzt wurde.
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In dem erfindungsgemäßen Hybrid-Kraftfahrzeug 20 wird
die Betriebssteuerroutine in 3 durchgeführt, wenn
der Betriebsmodus der Ladungsbetriebsmodus oder der Normalbetriebsmodus
ist. Es kann jedoch auch sein, daß die Betriebssteuerroutine
im Normalbetriebsmodus nicht durchgeführt wird.
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Im erfindungsgemäßen Hybrid-Kraftfahrzeug 20 wird
der Minimalwert Plow für
die Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors auf den Ausgangsleistungswert
für den
Verbrennungsmotor 22 gesetzt, bei dem der Wirkungsgrad
bezüglich
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 22 optimal
ist. Der Minimalwert Plow kann jedoch auch so gesetzt werden, daß der Verbrennungsmotor
so betrieben wird, daß der
Umfang der Wirkungsgradänderung
mit Bezug auf die Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 22 geringer
ist als ein vorgegebener Wert. Alternativ dazu kann der Minimalwert
Plow so festgesetzt werden, daß der
Verbrennungsmotor so betrieben wird, daß die Wirkungsgradänderung
mit Bezug auf die Änderung
der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 22 größer ist
als ein vorgegebener Wert.
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Im erfindungsgemäßen Hybrid-Kraftfahrzeug 20 beruht
die Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors auf der Leistungsanforderung
Pr*, wobei der Aufladungsbedarf (der Ladungszustand SOC) der Batterie 50,
die als Hilfsvorrichtung dient, berücksichtigt wird. Die Zielleistung
Pe* des Verbrennungsmotors kann jedoch auch unter Berücksichtigung
des Betriebsbedarfs einer anderen Hilfsvorrichtung festgesetzt werden,
die direkt oder indirekt mittels der Leistung vom Verbrennungsmotor
betrieben wird, beispielsweise aufgrund des Antriebsbedarfs des
Kompressors einer Klimaanlage.
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Im Hybrid-Kraftfahrzeug 20 gemäß dieser Ausführungsform
wird die Summe der elektrischen Batterieaufladungsleistung Pbi,
die aufgrund der Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors festgesetzt wurde,
und der elektrischen Batterieaufladungsleistung Pb1, die aufgrund
des Ladungszustands SOC festgesetzt wurde, erhalten. Dann wird die
Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors in den Minimalwert Plow
umgewandelt, und zwar unabhängig
von der elektrischen Batterieaufladungsleistung Pb1, wenn die Summe
unter dem Minimalwert Plow liegt. Andererseits bleibt die Zielleistung
Pe* des Verbrennungsmotors unverändert,
wenn die Summe gleich oder größer ist
als der Minimalwert Plow. Die Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors
kann jedoch auch unabhängig vom
Ladungszustand SOC auf den Minimalwert Plow geändert werden, wenn die Zielleistung Pe*
des Verbrennungsmotors, die aufgrund der Leistungsanforderung Pr*
festgesetzt wurde, unter dem Minimalwert Plow liegt. Andererseits
kann die Zielleistung Pe* des Verbrennungsmotors durch Addieren
der elektrischen Batterieaufladungsleistung Pbi, die aufgrund des
Ladungszustands SOC festgesetzt wurde, zur Zielleistung Pe* des
Verbrennungsmotors geändert
werden, wenn die Zielleistung Pe* gleich oder größer ist als der Minimalwert
Plow.
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In dem Hybrid-Kraftfahrzeug 20 gemäß dieser
Ausführungsform
wird nach der Festsetzung der Verbrennungsmotor-Zielleistung Pe*
der Zielbetriebspunkt, bei dem der Verbrennungsmotor 22 effizient betrieben
werden kann (d.h. das Zieldrehmoment Te* und die Zielzahl der Umdrehungen
Ne* des Verbrennungsmotors) bestimmt. Es ist jedoch auch möglich, den
Zielbetriebspunkt direkt festzusetzen, ohne die Zielleistung Pe*
des Verbrennungsmotors festzusetzen.
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Das Hybrid-Kraftfahrzeug 20 gemäß dieser Ausführungsform
besteht aus dem Verbrennungsmotor 22, dem Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus
30 vom Dreiachsen-Typ, der mit der Abtriebswelle (der Kurbelwelle 26)
des Verbrennungsmotors 22 verbunden ist, dem Motor/Generator
MG1, der elektrischen Strom erzeugen kann und der mit dem Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus
30 verbunden ist, und dem Motor/Generator MG2, der mit dem Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus
30 und mit der Antriebswelle (der Zahnkranzachse 32a) verbunden
ist, die mit den Antriebsrädern 39a, 39b verbunden
ist. Die Erfindung kann jedoch auf jedes Hybrid-Kraftfahrzeug angewendet
werden, solange dieses Hybrid-Kraftfahrzeug mittels der Leistung
von einem Verbrennungsmotor und der Leistung von einem Elektromotor
laufen kann, und solange es eine Hilfsvorrichtung (einschließlich einer
Sekundärbatterie) besitzt,
die mittels zumindest eines Teils der Leistung vom Verbrennungsmotor
direkt oder indirekt betrieben werden kann. Beispielsweise kann
die Erfindung auf ein Hybrid-Kraftfahrzeug angewendet werden, das
einen Verbrennungsmotor, einen Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus
vom Dreiachsen-Typ, der mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden
ist, einen Motor/Generator, der in der Lage ist, elektrischen Strom
zu erzeugen, und der mit dem Leistungszufuhr/-entnahmemechanismus
verbunden ist, und eine Kraftübertragungsvorrichtung (beispielsweise
ein stufenlos verstellbares Getriebe) umfaßt. Weiter kann die Erfindung
auf ein Hybrid-Kraftfahrzeug 120 angewendet werden, wie
es in 6 dargestellt
ist, das folgendes umfaßt:
eine Brennkraftmaschine 122, einen Motor 190,
der einen Innenrotor 192, der mit der Abtriebswelle der
Brennkraftmaschine 122 verbunden ist, und einen Außenrotor 194 umfaßt, der
an der Antriebswelle 198 installiert ist, die mit den Antriebsrädern 139a, 139b verbunden
ist, und sich durch die elektromagnetische Wirkung des Innenrotors 192 und
des Außenrotors 193 relativ
dreht, und einen Motor 196, der mechanisch mit der Antriebswelle
verbunden ist, so daß er eine
Leistung direkt auf die Antriebswelle 198 übertragen
kann. Darüber
hinaus kann die Erfindung auf ein Hybrid-Kraftfahrzeug 220 angewendet
werden wie es in 7 dargestellt
ist, das eine Brennkraftmaschine 222, einen Motor 290,
der über
eine Kupplung 292 mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 222 verbunden
ist, und eine Kraftübertragungsvorrichtung
(beispielsweise ein stufenlos verstellbares Getriebe), die mit der
Drehachse des Elektromotors 290 und einer Antriebswelle
verbunden ist, die mit den Antriebsrädern 239a, 239b verbunden
ist. Weiter kann die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug angewendet
werden, bei dem es sich um kein Hybrid-Kraftfahrzeug handelt, solange
es einen Mechanismus einschließt,
der in der Lage ist, eine Leistung zuzuführen/zu entnehmen/zu verbrauchen,
welche dem Unterschied zwischen der Leistung des Verbrennungsmotors
und der Leistungsanforderung für die
Antriebswelle entspricht.
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Wie oben angegeben, wurde eine Ausführungsform
der Erfindung erklärt.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform und ihre Modifikationen
beschränkt,
und es liegt auf der Hand, daß die
Erfindung in verschiedenen Modifikationen ausgeführt werden kann, solange diese
nicht vom Gedanken der Erfindung abweichen.