DE60200312T2

DE60200312T2 - Kombiniertes funktionelles Gerät eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE60200312T2
Application number: DE60200312T
Authority: DE
Inventors: Tsuneyuki Kariya-city Aichi-pref. Egami
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-12-23
Anticipated expiration: 2022-06-22
Also published as: DE60200312D1; US20020195285A1; EP1270293B1; US6718782B2; JP2003002045A; JP4360051B2; EP1270293A3; ES2218491T3; EP1270293A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine funktionelle Kombi-Ausrüstung für ein Kraftfahrzeug.
2. Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
Ein Beispiel einer solchen Ausrüstung ist in der EP 0 645 271 offenbart. Um den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen zu verbessern, wurden sie mit einer Leerlauf-Stopp-Funktion versehen. Aufgrund des Motorstillstands muß bei diesen Kraftfahrzeugen der Kompressor für die Klimatisierung im Leerlauf angehalten werden. Die ungeprüfte japanische Patentanmeldung 2000-229516 offenbart eine Hybrid-Klimaanlage, bei der der Kompressor für die Klimatisierung durch einen Elektromotor angetrieben wird, während der Motor sich im Stillstand befindet. Aufgrund des zusätzlichen Motors ist dieses System jedoch in seinem Aufbau kompliziert und zudem teuer.
Das US-Patent 5,896,750 offenbart eine bekannte Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeugs beim Fahren und im geparkten Zustand. Bei dieser Vorrichtung werden ein Motorgenerator in der Form einer Lichtmaschine (bzw Alternator) und eines Elektromotors sowie ein Kompressor für die Klimatisierung während der Fahrt durch den Motors über eine Einwegkupplung in Freilauf betrieben. Im geparkten Zustand wird der Motorgenerator mit Ansteuerströmen versorgt, damit er sich dreht. Die Antriebskraft wird aufgrund der Funktionsweise der Einwegkupplung nur an den Kompressor übertragen. Durch das Vorliegen des Freilaufs nimmt bei dieser Vorrichtung die Längenabmessung des Motors in Längsrichtung zu.
Daher besteht die Notwendigkeit, eine Vorrichtung zu schaffen, die die Klimaanlage und die Lichtmaschine gemeinsam steuert und die über einen einfachen kostengünstigen Aufbau ohne Zunahme der Längenabmessung des Motors in Längenrichtung und ein verringertes Vibrationsaufkommen verfügt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte funktionelle Kombi-Ausrüstung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine funktionelle Kombi-Ausrüstung für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor vor, wobei die Ausrüstung folgende Merkmale aufweist:
einen Motorgenerator;
einen Kompressor zur Klimatisierung;
einen Antriebskraftverteilungsmechanismus zum Verteilen einer Antriebskraft an einer ersten Achse vom Motor an eine zweite Achse, die mit dem Motorgenerator gekoppelt ist, und eine dritte Achse, die mit dem Kompressor gekoppelt ist;
einen Schaltkupplungsmechanismus zum Verbinden der zweiten Achse mit der dritten Achse und zum Trennen der zweiten Achse von der dritten Achse;
einen Sperrmechanismus zum Sperren und Freigeben der Drehung der dritten Achse; und
eine Steuerungseinheit zum Steuern der Kraftübertragung zwischen der ersten und der zweiten Achse, zwischen der ersten und der dritten Achse und zwischen der zweiten und der dritten Achse mit Hilfe des Antriebskraftverteilungsmechanismus, des Schaltkupplungsmechanismus, des Sperrmechanismus und des Wechselrichter, wobei die Steuerungseinheit die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus zwischen dem Einrücken und dem Ausrücken und des Sperrmechanismus zwischen Sperren und Freigeben der Drehung der dritten Achse für eine Anlaßübergangsdauer des Motors und eine Stoppübergangsdauer des Motors verhindert (bzw. hemmt).
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung die funktionelle Kombi-Ausrüstung basierend auf dem ersten Aspekt vor, wobei die Steuerungseinheit einen Wechselrichter aufweist und den Motorgenerator betreibt, um ein Drehmoment vom Motorgenerator an den Kompressor unter Verwendung des Wechselrichters durch Freigeben der Drehung der dritten Achse mit Hilfe des Sperrmechanismus und durch Verbinden der zweiten Achse mit der dritten Achse unter Verwendung des Schaltkupplungsmechanismus bei Stillstand des Motors zu übertragen, und wobei die Steuerungseinheit die dritte Achse mit Hilfe des Sperrmechanismus sperrt und die zweite Achse von der dritten Achse trennt, wenn der Kompressor weder vom Motor noch vom Motorgenerator angetrieben wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung eine funktionelle Kombi-Ausrüstung auf Grundlage des ersten Aspekts vor, wobei die Steuerungseinheit einen Wechselrichter aufweist und den Betrieb des Kompressors verhindert, indem der Sperrzustand der dritten Achse durch den Sperrmechanismus beibehalten wird und die Trennung der zweiten Achse von der dritten Achse für die Anlaßübergangsdauer des Motors beibehalten wird, und den Wechselrichter zum Betreiben des Motorgenerators im Elektromotormodus betreibt, um den Motor durch den Antriebskraftverteilungsmechanismus anzutreiben, um den Motor zu starten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung eine funktionelle Kombi-Ausrüstung auf Grundlage des ersten Aspekts vor, wobei die Steuerungseinheit die Sperrung der Drehung der dritten Achse mit Hilfe des Sperrmechanismus beibehält und die Verbindung der zweiten Achse mit der dritten Achse mit Hilfe des Schaltkupplungsmechanismus für die Stoppübergangsdauer beibehält.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung die funktionelle Kombi-Ausrüstung auf Grundlage des ersten Aspekts vor, wobei der Antriebskraftverteilungsmechanismus einen Planetengetriebemechanismus aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung die funktionelle Kombi-Ausrüstung auf Grundlage des fünften Aspekts vor, wobei der Planetengetriebemechanismus einen Träger, der mit der ersten Achse verbunden ist, ein Hohlrad, das mit der zweiten Achse verbunden ist, und ein Sonnenrad, das mit der dritten Achse verbunden ist, aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein siebter Aspekt der vorliegenden Erfindung eine funktionelle Kombi-Ausrüstung für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor vor, die folgende Merkmale aufweist:
einen Motorgenerator;
einen Wechselrichter zum Betreiben des Motorgenerators im Elektromotor- und im Generatormodus;
einen Kompressor zur Klimatisierung;
einen Antriebskraftverteilungsmechanismus zum Verteilen einer Antriebskraft an einer ersten Achse vom Motor an eine zweite Achse, die mit dem Motorgenerator gekoppelt ist, und an eine dritte Achse, die mit dem Kompressor gekoppelt ist;
einen Schaltkupplungsmechanismus zum Verbinden der zweiten Achse mit der dritten Achse und zum Trennen der zweiten Achse von der dritten Achse;
einen Sperrmechanismus zum Sperren und Freigeben der Drehung der dritten Achse; und
eine Steuerungseinheit zum Steuern der Kraftübertragung zwischen der ersten und der zweiten Achse, zwischen der ersten und der dritten Achse und zwischen der zweiten und der dritten Achse mit Hilfe des Antriebskraftverteilungsmechanismus, des Schaltkupplungsmechanismus, des Sperrmechanismus und des Wechselrichters, wobei die Steuerungseinheit den Wechselrichter steuert, um den Betrieb des Motorgenerators im Generatormodus für eine Anlaßübergangsdauer des Kompressors und eine Stoppübergangsdauer des Kompressors zu unterdrücken, während der Motor läuft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein achter Aspekt der vorliegenden Erfindung die funktionelle Kombi-Ausrüstung auf Grundlage des siebten Aspekts vor, wobei die Steuerungseinheit den Motorgenerator betreibt, um ein Drehmoment vom Motorgenerator an den Kompressor unter Verwendung des Wechselrichters durch Freigeben der Drehung der dritten Achse unter Verwendung des Sperrmechanismus und durch Verbinden der zweiten Achse mit der dritten Achse unter Verwendung des Schaltkupplungsmechanismus zu übertragen, wenn der Motor stillsteht, und wobei die Steuerungseinheit die dritte Achse mit Hilfe des Sperrmechanismus sperrt und die zweite Achse mit Hilfe des Schaltkupplungsmechanismus von der dritten Achse trennt, wenn der Kompressor weder durch den Motor noch den Motorgenerator angetrieben wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein neunter Aspekt der vorliegenden Erfindung die funktionelle Kombi-Ausrüstung auf Grundlage des siebten Aspekts vor, wobei der Antriebskraftverteilungsmechanismus einen Planetengetriebemechanismus aufweist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht ein zehnter Aspekt der vorliegenden Erfindung die funktionelle Kombi-Ausrüstung auf Grundlage des neunten Aspekts vor, wobei der Planetengetriebemechanismus einen Träger, der mit der ersten Achse verbunden ist, ein Hohlrad, das mit der zweiten Achse verbunden ist, und ein Sonnenrad, das mit der dritten Achse verbunden ist, aufweist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgabe sowie die Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems für ein Kraftfahrzeug;
2 eine Tabelle von Betriebszuständen in den jeweiligen erfindungsgemäßen Modi;
3 ein Flußdiagramm des Betriebs in dem erfindungsgemäßen System;
4 ein Flußdiagramm der Normalmodus-Subroutine, die in 3 gezeigt ist;
5 ein Flußdiagramm der Startermodus-Subroutine, die in 3 gezeigt ist;
6 ein Flußdiagramm der Stoppmodus-Subroutine, die in 3 gezeigt ist;
7 die Subroutinen für den Modus für eine elektrisch betriebene Klimatisierung, die in 3 gezeigt sind.
In den Zeichnungen sind identische oder ähnliche Elemente oder Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1 ist ein Blockdiagramm eines erfindungsgemäßen Systems für ein Kraftfahrzeug.
AUFBAU
Das System weist eine funktionelle Kombi-Ausrüstung 4, die mit einer Kurbelscheibe 12 des Verbrennungsmotors 10 gekoppelt ist, einen Dreiphasen-Wechselrichter 5 zum Übertragen einer elektrischen Leistung an den Motorgenerator 440 und zum Empfangen einer elektrischen Leistung vom Motorgenerator 440, eine Steuerungseinheit 7 zum Steuern der funktionellen Kombi-Ausrüstung 4 und des Wechselrichters 5, (Sekundär-) Batterien 6 und eine elektrischen Last 8 auf, die von den Batterien 6 mit Leistung versorgt wird.
Die funktionelle Kombi-Ausrüstung 4 weist eine Antriebsscheibe 410, die mit der Kurbelscheibe 12 des Verbrennungsmotors 10 mit einem Riemen 3 gekoppelt ist, einen Planetengetriebemechanismus (Antriebskraftverteilungsmechanismus) 420 mit einer ersten Achse 421, die mit der Antriebsscheibe 410 gekoppelt ist, einer zweiten Achse 422, einer dritten Achse 423, einem Hohlrad 424, einem Träger 425 und einem Sonnenrad 426 zum Übertragen eines Drehmoments an der ersten Achse 421 zur zweiten Achse 422 und zur dritten Achse, den Luftkompressor 450, der mit der dritten Achse gekoppelt ist, einen Motorgenerator 440, der mit der zweiten Achse 422 gekoppelt ist, eine Schaltkupplung 430 zum Verbinden und Trennen der zweiten Achse 422 mit/von der dritten Achse 423 und einen Sperrmechanismus 460 zum Sperren und Freigeben der Drehung der dritten Achse 423 auf.
Im Planetengetriebemechanismus 420 ist das Hohlrad 424 mit der zweiten Achse 422 gekoppelt, die mit einem Rotor 441 des Motorgenerators 440 gekoppelt ist. Der Träger 425 weist ein kreisförmiges Bauglied mit einer Achse auf, die mit der Antriebsscheibe 410 durch die erste Achse 421 gekoppelt ist, das sich um das Sonnenrad 426 dreht und eine Mehrzahl von kleinen Planetenrädern (nicht gezeigt) drehbar lagert. Das Sonnenrad 426 ist mit der dritten Achse 423 gekoppelt, die mit einer Drehachse des Kompressors 450 für die Klimatisierung verbunden ist. Die dritte Achse 423 kann mit der zweiten Achse 422 durch die Schaltkupplung 430 gekoppelt werden. Das heißt, daß die dritte Achse 423 durch die Schaltkupplung 430 selektiv mit der zweiten Achse 422 gekoppelt werden kann. Zudem kann die dritte Achse 423 durch den Sperrmechanismus 460 gesperrt werden. Das heißt, daß die dritte Achse 423 durch den Sperrmechanismus 460 selektiv gesperrt werden kann. Die Schaltkupplung 430 weist eine elektromagnetische Schaltkupplung auf, die z. B. durch eine Magnetspule angetrieben wird. Der Sperrmechanismus 460 weist eine elektromagnetische Bremse oder eine Hydraulikbremse auf. Die Schaltkupplung 430 kann in den Sperrmechanismus 460 integriert sein. Außerdem können die Schaltkupplung 430, der Sperrmechanismus 460 und der Planetengetriebemechanismus 420 integriert sein. Das Gehäuse des Planetengetriebemechanismus 420 kann ferner in das Gehäuse des Motorgenerators 440 integriert sein.
Das Sonnenrad 426 und das Hohlrad 424 stehen mit den Planetenräder in Eingriff. Die Planetenräder werden durch den Träger 425 drehbar gelagert. Der Träger 425 dreht sich um das Sonnenrad 426.
Wie vorstehend erwähnt verteilt der Planetengetriebemechanismus 420 eine Antriebskraft (Drehmoment) an der ersten Achse 421 zur zweiten Achse 422 und zur dritten Achse 423. Wenn hier die dritte Achse 423 durch den Sperrmechanismus 460 gesperrt ist und die Schaltkupplung infolge des Stillstands des Kompressors 450 ausgerückt (getrennt) ist, wird im wesentlichen die gesamte Antriebskraft (Drehmoment) an der ersten Achse 421 an die zweite Achse 422 übertragen.
Da der Planetengetriebemechanismus 420 hinreichend bekannt ist, wird auf eine ausführliche Beschreibung verzichtet.
Der Motorgenerator 440 umfaßt einen Permanentmagnet-Synchronmotorgenerator. Insbesondere weist der Motorgenerator 440 den Rotor 441 mit Permanentmagnetpolen und einen Stator auf, der dem Rotor 441 gegenüberliegt. Der Stator ist mit Statorspulen 442 versehen, die im Motormodus mit Dreiphasenströmen versorgt werden, die durch den Wechselrichter 5 entsprechend der Position des Rotors 441 erzeugt werden. In einem Generatormodus bewirkt der Wechselrichter 5 ein Umschalten zur Umwandlung der Dreiphasenströme vom Motorgenerator, der durch den Verbrennungsmotor 10 betrieben wird, in einen Gleichstrom, der an die Batterien 6 und die elektrische Last 8 übertragen wird. Was den Motorgenerator 440 angeht, kann eine andere Art von Motor mit Erzeugungsfunktion oder ein Generator mit Motorfunktion verwendet werden.
Der Planetengetriebemechanismus 420 kann durch die Schaltkupplung 430 gesteuert werden. Das heißt, daß durch den Betrieb der Schaltkupplung 430 entweder der Betrieb gewählt werden kann, bei dem die zweite Achse 422 und die dritte Achse 423 mit gleicher Drehzahl zusammen gedreht werden, oder der Betrieb gewählt werden kann, bei dem sie unabhängig voneinander gedreht werden.
Der Kompressor 450 für die Klimatisierung ist hinreichend bekannt. Daher wird auf eine ausführliche Beschreibung desselben verzichtet.
Die Steuerungseinheit 7 verfügt über einen Startermodus, einen Modus für eine elektrisch betriebene Klimatisierung, einen Normalmodus 1 und einen Normalmodus 2 und wählt einen dieser Modi entsprechend der Informationen von einer Verbrennungs motor-Steuerungseinheit (nicht gezeigt) und einer Klimatisierungs-Steuerungseinheit (nicht gezeigt) aus, um den Wechselrichter 5, die Schaltkupplung 430 und den Sperrmechanismus 460 in dem gewählten Modus zu steuern.
Im Startermodus startet der Motorgenerator 440 den Verbrennungsmotor 10. Der Modus für eine elektrisch betriebene Klimatisierung zeigt an, daß der Motorgenerator 440 den Kompressor 450 antreibt (ein Drehmoment vom Motorgenerator 440 zum Kompressor 450 übertragen wird). Im Normalmodus 1 treibt der Motor 10 den Motorgenerator 440 und den Kompressor 450 an. Der Normalmodus 2 zeigt an, daß der Motor 10 den Motorgenerator 440, jedoch nicht den Kompressor 450 antreibt.
Im Normalmodus 1 und im Normalmodus 2 besteht die Möglichkeit einer Energieentnahme aus der Rotationsträgheit durch den Motorgenerator 440 und den Kompressor 450 oder beim Abbremsen nur durch den Motorgenerator 440. Zudem ist eine Drehmomentunterstützung durch Antreiben des Motorgenerators 440 bei Beschleunigung im Normalmodus 1 und im Normalmodus 2 möglich. Wenn der Kompressor 450 betrieben wird, tritt in diesem Zustand zudem durch Abschalten des Kompressors 450 eine erhöhte Beschleunigung ein.
BETRIEB
2 zeigt eine Tabelle der Betriebszustände in den jeweiligen Modi.
STARTERMODUS
Wenn der Motor 10 aus dem Leerlauf-Stopp-Zustand gestartet wird, geht das System in den Startermodus. Im Startermodus wird der Sperrmechanismus 430 zum Sperren der dritten Achse 423 betrieben.
Dadurch wird eine Drehung der dritten Achse 423 und des Sonnenrads 426 verhindert, so daß die Drehachse des Motorgenerators 440 mit der Antriebsscheibe 440 durch das Hohlrad 424, die Planetenräder und den Träger 425 mechanisch gekoppelt wird. In diesem Zustand betreibt die Steuerungseinheit den Wechselrichter 5 im Motormodus, um den Motorgenerator 440 anzutreiben, um an den Motor 10 ein Anlaßdrehmoment zu übertragen, so daß der Motor 10 startet. Weil die Drehzahl des Trägers 425 niedriger ist als die des Hohlrads 424, wird das durch den Motorgenerator 440 erzeugte Drehmoment erhöht, um an den Motor 10 ein größeres Anlaßdrehmoment zu übertragen.
NORMALMODUS 2
Im Normalmodus 2 wird durch den Motorgenerator 440, der durch den Motor 10 angetrieben wird, eine Stromerzeugung ermöglicht. In diesem Modus rückt die Steuerungseinheit 7 die Schaltkupplung 430 aus und sperrt die dritte Achse 423 mit dem Sperrmechanismus 460 und steuert den Wechselrichter 5, um eine elektrische Leistung zu erzeugen. Insbesondere bewirkt der Wechselrichter 5 Schalt- und Gleichrichtvorgänge für die Übertragung eines Gleichstroms an die Batterien 6 und an verschiedene elektrische Lasten 8 im Kraftfahrzeug. In diesem Verbindungszustand ist es zudem möglich, durch Antreiben des Motorgenerators 440 mit der elektrischen Leistung der Batterien 6 eine Drehmomentunterstützung zu ermöglichen.
MODUS FÜR EINE ELEKTRISCH BETRIEBENE KLIMATISIERUNG
Dieser Modus ermöglicht einen Betrieb des Kompressors 450 während des Anhaltens des Motors 10. In diesem Modus verbindet die Steuerungseinheit 7 die zweite Achse 422 mit der dritten Achse 423 durch den Schaltkupplungsmechanismus 430 und gibt den Sperrmechanismus 460 frei und treibt den Motorgenerator 430 im Motormodus an. Dadurch wird die erste Achse 421 des Planetengetriebemechanismus 420 aufgrund der Reibung im Motor 10 angehalten. Somit wird das durch den Motorgenerator 440 erzeugte Drehmoment an den Kompressor 450 durch den Planetengetriebemechanismus 420 über das Hohlrad 424, die Planetenräder, das Sonnenrad 426 und die dritte Achse 423 sowie durch den Schaltkupplungsmechanismus 430 übertragen. In diesem Zustand überträgt der Wechselrichter 6 die Dreiphasenströme an den Motorgenerator 440, um das für die Drehung des Kompressors 450 bei einer gewünschten Drehzahl erforderliche Drehmoment zu erhalten.
NORMALMODUS 1
Während der Motor läuft, erzeugt der Motorgenerator 440 wie vorstehend erwähnt eine elektrische Leistung. Ist es erforderlich, den Kompressor 450 weiter zu betreiben, versetzt die Steuerungseinheit 7 die Schaltkupplung 430 in einen Einrückzustand und gibt den Sperrmechanismus 460 frei. Dadurch wird die Drehzahl der ersten Achse 421 an die der dritten Achse des Planetengetriebes 420 angeglichen. Somit dreht der Motor 10 den Motorgenerator 440 und den Kompressor 450 mit der gleichen Drehzahl. Hier ist es auch möglich, die Drehmomentunterstützung durch Antreiben des Motorgenerators 440 mit der elektrischen Leistung von den Batterien 6 bereitzustellen.
3 stellt ein Flußdiagramm des Betriebsablaufs im System (ein Flußdiagramm der Hauptroutine) dar.
Durch Einschalten des Zündschalters wird dieser Betrieb gestartet (Schritt 1000). Ein Mikroprozessor 7a in der Steuerungseinheit 7 initialisiert bei Schritt 1001 die darin enthaltenen notwendigen Betriebsabschnitte und prüft, ob der Motor 10 bei Schritt 1002 den Betrieb einstellt. Wenn NEIN bei Schritt 1002, wird die Verarbeitung bei Schritt 1006 fortgesetzt. Wenn der Motor 10 den Betrieb einstellt, prüft der Mikroprozessor 7a, ob eine Anforderung zum Beenden der Leerlauf-Stopp-Funktion vorliegt, d. h. eine Anforderung zum Starten des Motors bei Schritt 1003. Wenn JA bei Schritt 1003, wird die Verarbeitung bei einer Startermodus-Subroutine 1004 fortgesetzt. Nach der Startermodus-Subroutine 1004 wird die Verarbeitung bei einer Normalmodus-Subroutine 1005 fortgesetzt und schreitet weiter zu Schritt 1010.
Wenn NEIN bei Schritt 1003, wird die Verarbeitung bei Schritt 1008 fortgesetzt. Stellt der Motor 10 den Betrieb nicht ein, prüft der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1002, ob eine Anforderung für einen Motorstopp bei Schritt 1006 vorliegt. Wenn NEIN, wird die Verarbeitung bei Schritt 1005 fortgesetzt. Wenn JA, führt der Mikroprozessor 7a eine Stoppmodus-Subroutine 1007 aus.
Nach der Stopp-Subroutine 1007 und wenn NEIN bei Schritt 1003, beurteilt der Mikroprozessor 7a anhand eines Signals von einer Klimatisierungs-Steuerungseinheit (nicht gezeigt) bei Schritt 1008, ob eine Anforderung zum Antreiben des Kompressors 450 vorliegt. Wenn NEIN bei Schritt 1008, wird die Verarbeitung bei Schritt 1010 fortgesetzt. Wenn JA bei Schritt 1008, führt der Mikroprozessor 7a eine Subroutine 1009 für eine elektrisch betriebene Klimatisierung aus. Anschließend wird die Verarbeitung bei Schritt 1010 fortgesetzt. Bei Schritt 1010 prüft der Mikroprozessor 7a, ob der Zündschalter ausgeschaltet ist. Wenn AUS, wird die Verarbeitung beendet. Wenn EIN, kehrt die Verarbeitung zu Schritt 1002 zurück.
NORMALMODUS-SUBROUTINE
4 stellt ein Flußdiagramm der Normalmodus-Subroutine 1005 dar, die Betriebsabläufe des Normalmodus 1 und Normalmodus 2 umfaßt.
Bei Schritt 1101 stellt der Mikroprozessor 7a das Drehmoment für den Motorgenerator 440 aufgrund des Zustands der Batterien 6 und der elektrischen Lasten 8 im Kraftfahrzeug durch die Motorsteuerungseinheit ein. Bei Schritt 1102 prüft der Mikroprozessor 7a, ob der Kompressor 450 durch den Motor 10 angetrieben wird. Wenn NEIN, prüft der Mikroprozessor 7a, ob bei Schritt 1103 eine Anforderung zum Antreiben des Kompressors 450 vorliegt. Wenn NEIN, kehrt die Verarbeitung zu der in 3 gezeigten Hauptroutine zurück. Wenn JA bei Schritt 1103, verhindert der Mikroprozessor die Erzeugung einer elektrischen Leistung durch den Motorgenerator 440 bei Schritt 1104 und gibt den Sperrmechanismus 460 bei Schritt 1105 frei. Anschließend rückt der Mikroprozessor 7a die Schaltkupplung bei Schritt 1106 ein und ermöglicht dem Motorgenerator 440, bei Schritt 1107 eine elektrische Leistung zu erzeugen, und die Verarbeitung kehrt zur Hauptroutine zurück.
Bei Schritt 1102 prüft der Mikroprozessor 7a, wenn der Kompressor 450 arbeitet, ob eine Anforderung zum Antreiben des Kompressors bei Schritt 1108 vorliegt. Wenn JA, kehrt die Verarbeitung zur Hauptroutine in 3 zurück. Wenn NEIN, (Anforderung zum Abstellen der Klimatisierung) verhindert der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1109 die Erzeugung einer elektrischen Leistung durch den Motorgenerator 440, rückt bei Schritt 1110 die Schaltkupplung 430 aus und sperrt die dritte Achse 423 mit dem Sperrmechanismus 460 bei Schritt 1111. Anschließend ermöglicht der Mikroprozessor 7a dem Motorgenerator 440, bei Schritt 1112 eine elektrische Leistung zu erzeugen und anschließend kehrt die Verarbeitung zur Hauptroutine zurück.
Wie vorstehend erwähnt, kann durch ein Verhindern der Erzeugung einer elektrischen Leistung durch den Motorgenerator 440 für die Schaltdauer des Sperrmechanismus 460 zwischen Sperren und Freigeben und für die Schaltdauer der Schaltkupplung 430 zwischen Ein- und Ausrücken, ein weiches Schalten des Sperrmechanismus 460 und der Schaltkupplung 430 ermöglicht werden. Zudem kann, anstatt den Betrieb des Motorgenerator 440 zu verhindern, der Betrieb des Motorgenerators 440 unterdrückt werden (Verhindern des Betriebs oder Reduzieren des Wirkungsgrads). Genauer gesagt steuert die Steuerungseinheit 7 die Spannungsvektoren, die an den Motorgenerator 442 übertragen werden, um die Menge an erzeugter Leistung zu mindern.
STARTERMODUS
5 zeigt die Betriebsabläufe der Startermodus-Subroutine 1004.
Bei Schritt 1201 überprüft der Mikroprozessor 7a, ob der Kompressor 450 durch den Motorgenerator 440 angetrieben wird. Wenn NEIN, setzt der Mikroprozessor das Flag fac zurück, was anzeigt, daß der Kompressor 450 bei Schritt 1202 arbeitet. Bei Schritt 1203 beurteilt der Mikroprozessor 7a aufgrund der Signale von der Klimatisierungs-Steuerungseinheit, ob eine Anforderung zum Betreiben des Kompressors 450 vorliegt. Wenn JA bei Schritt 1203, setzt der Mikroprozessor 7a das Flag fac bei Schritt 1204. Wenn NEIN, wird die Verarbeitung bei Schritt 1208 fortgesetzt, wobei Schritt 1204 umgangen wird.
Wenn der Kompressor 450 bei Schritt 1201 arbeitet, setzt der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1205 das Flag fac auf „1" und führt ein Verhindern des Betriebs des Klimaanlagebetriebs bei Schritt 1206 aus. Anschließend wartet der Mikroprozessor 7a darauf, daß die Drehzahl des Motorgenerators 440 bei Schritt 1207 null erreicht. Wenn ein Anhalten der Drehung des Motorgenerators 440 bestätigt wird sowie nach den Schritten 1203 und 1204, sperrt der Mikroprozessor 7a die dritte Achse 423 mit dem Sperrmechanismus 460, um die Drehung der dritten Achse 423 des Planetengetriebemechanismus 420 bei Schritt 1208 zu stoppen. Anschließend verhindert der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1220 die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460.
Anschließend betreibt der Mikroprozessor 7a den Motorgenerator 440 im Motormodus, um den Motor bei Schritt 1209 zu starten, bis die Drehzahl des Motors 10 bei Schritt 1210 einen vorbestimmten Wert übersteigt. Anschließend ermöglicht der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1211 der Motorsteuerungseinheit (nicht gezeigt), nach Bedarf die Kraftstoffzuführung und die Zündsteuerung auszuführen. Anschließend wartet der Mikroprozessor 7a, bis der Motor einen perfekten Verbrennungszustand erreicht hat, d. h., bis die Drehzahl bei Schritt 1212 die sich selbst erhaltende Drehzahl erreicht hat. Anschließend ermöglicht der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1221 die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460. Dann prüft der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1213 das Flag fac. Beträgt das Flag fac null, denn dies bedeutet, daß es nicht notwendig ist, den Kompressor 450 zu betreiben, rückt der Mikroprozessor 7a den Schaltkupplungsmechanismus 430 bei Schritt 1214 aus, und die Verarbeitung wird bei Schritt 1218 fortgesetzt. Hierbei wurde der Sperrmechanismus bei Schritt 1208 in den Sperrzustand versetzt, so daß die Vorbereitungen für den Übergang in den Normalmodus 2, der in 2 und 3 gezeigt ist, getroffen sind.
Beträgt bei Schritt 1213 das Flag fac „1", denn dies bedeutet, daß es erforderlich ist, den Kompressor 450 zu betreiben, gibt der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1216 den Sperrmechanismus frei und versetzt bei Schritt 1217 die Schaltkupplung 430 in den Einrückzustand, um den Kompressor 450 zu betreiben, und die Verarbeitung wird bei Schritt 1218 fortgesetzt. Somit sind die Vorbereitungen für den Übergang in den Normalmodus 1 getroffen, der in 2 gezeigt ist. Bei Schritt 1218 steuert der Mikroprozessor 7a den Motorgenerator 440 (Wechselrichter 5), um die notwendige elektrische Leistung zu erzeugen.
In der in 5 gezeigten Subroutine 1004 wurde der Betriebszustand des Kompressors 450 nach dem Start des Motors 10 entsprechend dem Betriebszustand des Kompressors 450 kurz vor dem Start des Motors 10 bestimmt, der durch Beenden des Leerlauf-Stopps bewirkt wird. Es ist jedoch auch möglich, den Betrieb des Kompressors 450 für die Motorstartdauer zu verhindern, die durch Beenden des Leerlaufstopps bewirkt wird. Nach dem Starten des Motors 10 prüft der Mikroprozessor 7a dann erneut die Notwendigkeit, den Kompressor 450 anzutreiben, um zu bestimmen, ob der Kompressor 450 aufgrund des Prüfergebnisses betrieben werden soll.
Durch die vorstehenden Betriebsabläufe können Vibrationen und Lärm reduziert werden, denn dadurch wird ein Umschalten zwischen den Betriebszuständen des Sperrmechanismus 460 aufgehoben, und die Schaltkupplung 430 wird für die Anlaßübergangsdauer des Motors 10 am Betrieb gehindert (Schritte 1209 bis 1212).
STOPPMODUS
6 zeigt die Stoppmodus-Subroutine 1007.
Bei Schritt 1301 prüft der Mikroprozessor 7a, ob der Kompressor 450 durch den Motorgenerator 440 betrieben wird. Wenn NEIN bei Schritt 1301, setzt der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1303 das Flag fac zurück, was bedeutet, daß der Kompressor 450 arbeitet, und beurteilt dann anhand des Signals von der Klimatisierungs-Steuerungseinheit (nicht gezeigt), ob eine Anforderung zum Betreiben des Kompressors 450 bei Schritt 1304 vorliegt. Wenn JA, setzt der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1305 das Flag fac auf „1". Wenn NEIN, wird die Verarbeitung bei Schritt 1306 unter Umgehung von Schritt 1305 fortgesetzt.
Wenn bei Schritt 1301 der Kompressor 450 arbeitet, setzt der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1302 das Flag fac auf „1", gibt den Sperrmechanismus bei Schritt 1306 frei und versetzt die Schaltkupplung 430 bei Schritt 1307 in einen eingerückten Zustand. Im Anschluß daran verhindert der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1320 die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460.
Danach befiehlt der Mikroprozessor 7a der Motorsteuerungseinheit (nicht gezeigt) bei Schritt 1308, die Kraftstoffzuführung zu stoppen, um so den Motor 10 anzuhalten. Dann steuert der Mikroprozessor 7a den Motorgenerator 440, um bei Schritt 1309 ein regeneratives Bremsdrehmoment zu erzeugen, bis der Motor 10 bei Schritt 1310 anhält. Wenn der Motor 10 bei Schritt 1310 anhält, steuert der Mikroprozessor 7a den Wechselrichter 5, um die Erzeugung des regenerativen Bremsdrehmoments bei Schritt 1311 abzustellen. Anschließend ermöglicht der Mikroprozessor 7a die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460 bei Schritt 1321.
Dann prüft der Mikroprozessor 7a bei Schritt 1312 das Flag fac. Wenn das Flag fac „1" beträgt, beurteilt der Mikroprozessor 7a, ob eine Anforderung zum Betreiben des Kompressors 450 vorliegt. Anschließend wird die Verarbeitung beim Modus für die elektrisch betriebene Klimatisierung bei Schritt 1313 fortgesetzt. Beträgt das Flag fac „0", kehrt die Verarbeitung zur Hauptroutine unter Umgehung von Schritt 1313 zurück.
Hierbei ist es in dem in 6 gezeigten Stopp-Modus auch möglich, den Betrieb des Motorgenerators 440 vor Schritt 1306 anzuhalten.
Da der Motor 10 durch das Lastdrehmoment des Kompressors 450 und das Erzeugungsdrehmoment des Motorgeneratos 450 abgebremst wird, stellt der Motor 10, wie vorstehend erwähnt, unmittelbar den Betrieb ein. Da außerdem ein Schalten des Sperrmechanismus 460 und der Schaltkupplung 430 für die Stopp-Übergangsdauer des Motors 10 (Schritte 1320 bis 1321) verhindert wird, können Vibrationen und Lärm reduziert werden.
MODUS FÜR ELEKTRISCH BETRIEBENE KLIMATISIERUNG
7 zeigt die Subroutinen 1009 und 1313 für den Modus für eine elektrisch betriebene Klimatisierung.
Zunächst gibt der Mikroprozessor 7a den Sperrmechanismus 460 bei Schritt 1401 frei und versetzt die Schaltkupplung 430 bei Schritt 1402 in den eingerückten Zustand. Somit kann der Motorgenerator 440 den Kompressor 450 antreiben. Anschließend steuert der Mikroprozessor 7a das Drehmoment des Motorgenerators 440, um so die Drehzahl des Kompressors 450 an die Drehzahl anzugleichen, die aufgrund der Anforderung von der Klimatisierungssteuerungseinheit bei Schritt 1403 ermittelt wurde.
MODIFIZIERUNGEN
Bei dieser Ausführungsform wird der Planetengetriebemechanismus 420 als der Drehmomentverteilungsmechanismus verwendet. Die vorstehenden Betriebsabläufe können jedoch auch durch einen Differentialgetriebemechanismus vorgenommen werden. Zudem kann der Planetengetriebemechanismus 420 vom Ravigneaux-Typ sind. Von der ersten bis zur dritten Achse kann die Schaltkupplung 430 außerdem zwischen jeweils zwei Achsen eine Verbindung herstellen.
Wie vorstehend erwähnt, steuert die Steuerungseinheit 7 die Kraftübertragung zwischen der ersten Achse 421 und der zweiten 422, zwischen der ersten Achse 421 und der dritten Achse 423 und zwischen der zweiten Achse 422 und der dritten Achse 423 mit Hilfe des Planetengetriebemechanismus 420, des Schaltkupplungsmechanismus 430, des Sperrmechanismus 460 und des Wechselrichters 5.
Außerdem verhindert die Steuerungseinheit 7 die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus 430 zwischen dem Ein- und Ausrücken und des Sperrmechanismus 460 zwischen dem Sperren und dem Freigeben für eine Anlaßübergangsdauer des Motors 10 (Schritte 1220–1221) und eine Stoppübergangsdauer des Motors 10 (Schritte 1321–1321). In anderen Worten behält die Steuerungseinheit 7 den zuvor existierenden Zustand des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460 für die Anlaßübergangsdauer des Motors und die Stoppübergangsdauer des Motors 10 bei.
Genauer gesagt verhindert die Steuerungseinheit 7 den Betrieb des Kompressors 450, indem die Sperre der dritten Achse 423 mit dem Sperrmechanismus 460 beibehalten (gehalten) wird und indem die Trennung des zweiten Achse 422 von der dritten Achse 423 für die Anlaßübergangsdauer des Motors 10 beibehalten (gehalten) wird, und sie betreibt den Wechselrichter 5, um den Motorgenerator 440 im Motormodus zum Antreiben des Motors durch den Planetengetriebemechanismus 420 zu betreiben, um den Motor 10 zu starten. Dies ist darin begründet, daß, wenn die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus 430 zwischen dem Ein- und Ausrücken und des Sperrmechanismus 460 zwischen Sperren und Freigeben für die Anlaßübergangsdauer des Motors 10 und die Stoppübergangsdauer des Motors 10 vorgenommen werden, das Ausmaß von Vibrationen und Lärm für Personen, die sich in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs befinden, zunimmt, da das Verhältnis der Drehzahlen der jeweiligen Achsen in der funktionellen Kombi-Ausrüstung rasch variiert.
Außerdem verhindert die Steuerungseinheit 7 durch den Wechselrichter 5 den Betrieb des Motorgenerators 440 oder unterdrückt den Erzeugungsbetrieb des Motorgenerators 440 im Generatormodus (im Motormodus bei der Drehmomentunterstützung) für eine Anlaßübergangsdauer des Kompressors 450 und eine Stoppübergangsdauer des Kompressors 450, während der Motor 10 läuft. Dies macht ein Variieren der Drehzahl der zweiten Achse 422 sehr einfach, während zwischen den Zuständen des Schaltkupplungsmechanismus 430 und des Sperrmechanismus 460 geschaltet wird, so daß die Drehmomentverteilung zwischen den jeweiligen Achsen im Antriebskraftübertragungsmechanismus reibungslos variiert werden kann. Dementsprechend können Lärm und Vibrationen reduziert werden. Hierbei kann die Unterdrückung des Betriebs des Motorgenerators 440 (Wechselrichter 5) schrittweise beim regenerativen Betrieb und beim Drehmomentunterstützungsbetrieb erfolgen. Die Unterdrückung des Erzeugungsbetriebs geschieht durch Stoppen des Erzeugungsbetriebs oder Reduzieren des Grads des Erzeugungsbetriebs.

Claims

Eine funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor (10), die folgende Merkmale aufweist: einen Motorgenerator (440); einen Kompressor (450) zur Klimatisierung einen Antriebskraftverteilungsmechanismus (420) zum Verteilen einer Antriebskraft an einer ersten Achse (421) vom Motor (10) an eine zweite Achse (422), die mit dem Motorgenerator (440) gekoppelt ist, und an eine dritte Achse (423), die mit dem Kompressor (450) gekoppelt ist, einen Schaltkupplungsmechanismus (430) zum Verbinden der zweiten Achse (422) mit der dritten Achse (423) und zum Trennen der zweiten Achse (422) von der dritten Achse (423); einen Sperrmechanismus (460) zum Sperren und Freigeben der Drehung der dritten Achse (423); und eine Steuerungseinheit (7) zum Steuern der Kraftübertragung zwischen der ersten (421) und der zweiten Achse (422), zwischen der ersten (421) und der dritten (423) Achse und zwischen der zweiten (422) und dritten Achse (423) mit Hilfe des Kraftverteilungsmechanismus (420), des Schaltkupplungsmechanismus (430), des Sperrmechanismus (460) und eines Wechselrichter (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinheit (7) die Schaltvorgänge des Schaltkupplungsmechanismus (430) zwischen dem Verbinden und dem Trennen und des Sperrmechanismus (460) zwischen dem Sperren und dem Freigeben der Drehung der dritten Achse (423) für die Anlaßübergangsdauer des Motors (10) und die Stoppübergangsdauer des Motors (10) hemmt.
Funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) nach Anspruch 1, bei der die Steuerungseinheit (7) einen Wechselrichter (5) aufweist und den Motorgenerator (440) zum Ubertragen eines Drehmoments vom Motorgenerator (440) an den Kompressor (450) unter Verwendung des Wechselrichters (5) durch Freigeben der Drehung der dritten Achse (423) mit Hilfe des Sperrmechanismus (450) und durch Verbinden der zweiten Achse (422) mit der dritten Achse (423) unter Verwendung des Schaltkupplungsmechanismus (430) betätigt, wenn der Motor (10) stillsteht, und bei der die Steuerungseinheit (7) die dritte Achse (423) mit Hilfe des Sperrmechanismus (460) sperrt und die zweite Achse (422) von der dritten Achse (423) trennt, wenn der Kompressor (450) weder vom Motor (10) noch vom Motorgenerator (440) angetrieben wird.
Die funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) nach Anspruch 1, bei der die Steuerungseinheit (7) einen Wechselrichter (5) aufweist und den Betrieb des Kompressors (450) hemmt, indem der Sperrzustand der dritten Achse (423) durch den Sperrmechanismus (460) beibehalten wird und die Trennung der zweiten Achse (422) von der dritten Achse (423) für die Anlaßübergangsdauer des Motors (10) beibehalten wird, und den Wechselrichter (5) zum Betreiben des Motorgenerators (440) im Elektromotormodus betätigt, damit der Motor (10) zum Anlassen des Motors (10) durch den Antriebskraftverteilungsmechanismus (420) angetrieben wird.
Die funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) nach Anspruch 1, bei der die Steuerungseinheit (7) die Sperrung der Drehung der dritten Achse (423) mit Hilfe des Sperrmechanismus (460) beibehält und die Verbindung der zweiten Achse (422) mit der dritten Achse (423) mit Hilfe des Schaltkupplungsmechanismus (430) für die Stoppübergangsdauer beibehält.
Die funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) nach Anspruch 1, bei der der Antriebskraftverteilungsmechanismus (420) einen Planetengetriebemechanismus aufweist.
Die funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) nach Anspruch 5, bei der Planetengetriebemechanismus einen Träger (425), der mit der ersten Achse (421) verbunden ist, ein Hohlrad (424), das mit der zweiten Achse (422) verbunden ist, und ein Sonnenrad (426), das mit der dritten Achse (423) verbunden ist, aufweist.
Eine funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, die folgende Merkmale aufweist: einen Motorgenerator (440); einen Wechselrichter (5) zum Betätigen des Motorgenerators (440) sowohl im Elektromotor- als auch Generatormodus; einen Kompressor (450) zur Klimatisierung; einen Antriebskraftverteilungsmechanismus (420) zum Verteilen einer Antriebskraft an einer ersten Achse (421) vom Motor (10) an eine zweite Achse (422), die mit dem Motorgenerator (440) gekoppelt ist, und an eine dritte Achse (423), die mit dem Kompressor (450) gekoppelt ist; einen Schaltkupplungsmechanismus (430) zum Verbinden der zweiten Achse (422) mit der dritten Achse (423) und zum Trennen der zweiten Achse (422) von der dritten Achse (423); einen Sperrmechanismus (460) zum Sperren und Freigeben der Drehung der dritten Achse (423); und eine Steuerungseinheit (7) zum Steuern der Kraftübertragung zwischen der ersten (421) und der zweiten (422) Achse, zwischen der ersten (421) und der dritten Achse (423) und zwischen der zweiten (422) und dritten (423) Achse mit Hilfe des Antriebskraftverteilungsmechanismus (420), des Schaltkupplungsmechanismus (430), des Sperrmechanismus (430) und des Wechselrichters (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungseinheit (7) den Wechselrichter (5) ansteuert, um den Betrieb des Motorgenerators (440) im Generatormodus für die Anlaßübergangsdauer des Kompressors (450) und die Stoppübergangsdauer des Kompressors (450) zu unterdrücken, während der Motor (10) läuft.
Die funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) nach Anspruch 7, bei der die Steuerungseinheit (7) den Motorgenerator (440) betätigt, um ein Drehmoment vom Motorgenerator (440) an den Kompressor (450) unter Verwendung des Wechselrichters (5) durch Freigeben der Drehung der dritten Achse (423) unter Verwendung des Sperrmechanismus (460) und Verbinden der zweiten Achse (422) mit der dritten Achse (423) unter Verwendung des Schaltkupplungsmechanismus (430) zu übertragen, wenn der Motor (10) stillsteht, und bei der die Steuerungseinheit (7) die dritte Achse (423) mit Hilfe des Sperrmechanismus (460) sperrt und die zweite Achse (422) mit Hilfe des Schaltkupplungsmechanismus (430) von der dritten Achse (423) trennt, wenn der Kompressor (450) weder durch den Motor (10) noch den Motorgenerator (440) betrieben wird.
Die funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) nach Anspruch 7, bei der der Antriebskraftverteilungsmechanismus (420) einen Planetengetriebemechanismus aufweist.
Die funktionelle Kombi-Ausrüstung (4) nach Anspruch 9, bei der der Planetengetriebemechanismus einen Träger (425), der mit der ersten Achse (421) verbunden ist, ein Hohlrad (424), das mit der zweiten Achse (422) verbunden ist, und ein Sonnenrad (426), das mit der dritten Achse (423) verbunden ist, aufweist.