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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hybridfahrzeug,
versehen mit einem Elektromotor, der für den Antrieb des Fahrzeugs
verwendet wird, und einer Brennkraftmaschine für die Leistungserzeugung,
und insbesondere auf ein Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine
für die Leistungserzeugung eines Hybridfahrzeugs, welches Verfahren eine
vergrößerte Reichweite und verbesserte Leistungsausnutzung des Fahrzeugs
ermöglicht, ohne einen Vorteil eines elektrischen Fahrzeugs aufzugeben,
daß die Abgascharakteristiken ausgezeichnet sind.
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Kürzlich wurden die Vorschriften bezüglich Abgas von jenen
Fahrzeugen, die eine Brennkraftmaschine als ihre Antriebsquelle
verwenden, rigoroser gemacht, um Umgebungsverschmutzung zu bekämpfen.
Diesbezüglich wurden verschiedene neue Techniken entwickelt. Elektrische
Fahrzeuge, die einen Elektromotor als ihre Antriebsquelle verwenden und kein
Abgas erzeugen, sollten ideale Kraftfahrzeuge für die Verringerung der
Abgasbelastung darstellen. Typische elektrische Fahrzeuge sind so
konstruiert, daß eine Batterie verwendet wird, um den Elektromotor mit
elektrischer Leistung zu versorgen. Die verfügbare Batteriekapazität ist
jedoch natürlich für jedes Fahrzeug begrenzt, so daß das
Leistungsverhalten schlechter ist und die Reichweite kürzer ist als jene von
Fahrzeugen, die eine Brennkraftmaschine als Antriebsquelle verwenden. Um
elektrische Fahrzeuge zu popularisieren wird erwartet, daß diese
technischen Probleme gelöst werden.
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Hybridfahrzeuge, die mit einem von einer Brennkraftmaschine
angetriebenen Generator für das Laden der Batterie versehen sind, werden
als vielversprechende moderne elektrische Fahrzeuge angesehen, die sich
einer erhöhten Reichweite erfreuen können.
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GB-A 623 986 offenbart ein Hybridfahrzeug, bei dem unter
Hochlastbedingungen der elektrische Motor teilweise von der Batterie und
teilweise von einem hin- und hergehenden oder Turbinenmotor angetrieben
wird, während bei Niedriglastbedingungen oder nach Abstoppen des
Fahrzeugs der Motor die Batterie wieder auflädt.
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Generell sind Hybridfahrzeuge mit einem Abgasreiniger für
Verbesserung der Emissionscharakteristiken des Motors ausgestattet. Wenn
jedoch der Motorbetrieb gestartet wird, um die Batterie zu laden, bevor
der Katalysator des Abgasreinigers aktiviert ist, werden die
Emissionscharakteristiken des Motors verschlechtert. EP-A 0 511 654, die nach dem
Konventionsprioritätsdatum der vorliegenden Erfindung veröffentlicht
wurde, offenbart ein Hybridfahrzeug, bei dem der Motorbetrieb
unterdrückt wird, während der katalytische Umsetzer auf eine erste Schwelle
durch Leistung von der Batterie vorgeheizt wird. Der katalytische
Umsetzer wird danach weiter durch Leistung von der regenerativen Bremsung
des Fahrzeugs aufgeheizt. Selbst in dem Falle, wo der Motorbetrieb
gestartet wird, nachdem der Katalysator aktiviert wurde und richtig
funktioniert, wird der Reinigungseffekt des Katalysators verringert infolge
einer Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines dem Motor
zugeführten Gemisches von einem stöchiometrischen Verhältnis, falls der
Motor im Kaltzustand ist, in welchem die Brennstoffverdampfung niedrig
ist, während die Menge an Brennstoffzufuhr auf einen größeren Wert
korrigiert wird. In solchen Fällen werden die Emissionscharakteristiken
verschlechtert.
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Im allgemeinen werden Hybridfahrzeuge so konstruiert, daß die
Brennkraftmaschine für die Leistungserzeugung bei konstanter Drehzahl
betrieben wird, um ihre Abgascharakteristiken zu verbessern wie auch um
ihren Brennstoffverbrauch zu reduzieren. Während eines solchen Betriebs
des Motors mit konstanter Drehzahl ist die Höhe der elektrischen
Leistung, erzeugt durch den von dem Motor angetriebenen Generator, im
wesentlichen konstant, unabhängig von dem Betriebszustand des Fahrzeugs.
Das Fahrzeug hingegen wird unter verschiedenen Zuständen betrieben.
Demgemäß kann bei Hochlastbetriebszustand, bei dem der Elektromotor für
den Fahrzeugantrieb eine erhöhte elektrische Leistung benötigt, die von
dem Generator erzeugte Leistung kleiner sein als die benötigte
elektrische Leistung, was es erforderlich macht, elektrische Leistung aus der
Batterie einzuspeisen. Wenn demgemäß der Hochlastbetrieb fortgesetzt
wird und die Speichermenge der Batterie abnimmt, nimmt auch die Höhe der
von der Batterie an den Elektromotor gelieferten Leistung ab, womit das
Leistungsverhalten des Fahrzeugs verringert wird und seine Reichweite
verkürzt wird. Wenn das Fahrzeug mit ungenügend geladener Batterie
abgestoppt wird, kann sogar die Leistungsversorgung für den
Katalysatorheizer für die Aktivierung des Katalysators möglicherweise beim erneuten
Start des Fahrzeugs versagen. In solchen Fällen arbeitet der
Abgasreiniger nicht angemessen, so daß Abgas, das Verschmutzungen oder giftige
Gase enthält, aus dem Motor abgegeben wird, wenn der Motor zwecks
Leistungserzeugung betrieben wird.
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In konventionellen Hybridfahrzeugen wird darüberhinaus der
Betrieb des leistungserzeugenden Motors beendet, wenn der Fahrer den
Zündschlüssel des Fahrzeugs abschaltet, um das Fahrzeug abzustoppen.
Wenn demgemäß der Zündschlüssel ausgeschaltet wird und der Motorbetrieb
endet, wird notwendigerweise das Laden der Batterie beendet selbst dann,
wenn der Motor zu diesem Zeitpunkt für das Laden der Batterie in Betrieb
war. Demgemäß bleibt die Batterie in einem unzureichend geladenen
Zustand, was es möglicherweise unmöglich macht, das Fahrzeug erneut zu
starten.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug zu schaffen, das mit einem
Elektromotor ausgestattet ist, verwendet zum Antreiben des Fahrzeugs, und
mit einer Brennkraftmaschine für die Leistungserzeugung, welches
Verfahren eine Verbesserung der Reichweite und des Leistungsverhaltens des
Fahrzeugs ermöglicht, ohne den Vorteil eines Elektrofahrzeugs
aufzugeben, daß die Abgascharakteristiken ausgezeichnet sind.
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Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die
Schaffung eines Betriebsverfahrens für ein Hybridfahrzeug, das den
Abgasreinigungseffekt eines Abgasreinigers, der an dem Fahrzeug angebracht
ist, sicherstellt, die Reichweite erhöht und das Leistungsverhalten des
Fahrzeugs verbessert.
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Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist
die Bereitstellung eines Betriebsverfahrens für ein Hybridfahrzeug, das
in der Lage ist, die Speichergröße einer Batterie, erforderlich für den
Start des Fahrzeugbetriebs, zuverlässig aufrechtzuerhalten und dem
Fahrzeug zu ermöglichen, eine vergrößerte Reichweite und verbessertes
Leistungsverhalten aufzuweisen.
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Die Erfindung schafft ein Betriebsverfahren für ein
Hybridfahrzeug, das einen elektrischen Motor für den Antrieb des Fahrzeugs,
eine Batterie für die Versorgung des Motors mit elektrischer Leistung,
einen Generator zum Laden der Batterie, eine operativ von dem
Elektromotor getrennte und für den Antrieb des Generators verwendete
Brennkraftmaschine, einen Anlasser zum Anlassen der Brennkraftmaschine, einen
Abgasreinigungskatalysator, eine elektrische Heizeinrichtung zum Heizen
des Katalysators und eine Steuerung zum Steuern der Brennkraftmaschine
und der elektrischen Heizeinrichtung aufweist, wobei das besagte
Verfahren die Schritte umfaßt: Erfassen, ob ein Betrieb der
Brennkraftmaschine gefordert wird; Erfassen der Temperatur des
Abgasreinigungskatalysators mittels eines Katalysatortemperatursensors, wenn bestimmt wird,
daß der Betrieb der Brennkraftmaschine gefordert wird; Versorgen der
elektrischen Heizeinrichtung mit elektrischer Leistung, wenn bestimmt
wird, daß die Temperatur des Katalysators geringer ist als der
vorbestimmte Wert, wodurch die elektrische Heizeinrichtung aufgeheizt wird;
Anlassen der Brennkraftmaschine durch den Anlasser, wenn die Temperatur
des Katalysators einen vorbestimmten Wert übersteigt; Erfassen der
Temperatur der Brennkraftmaschine; Beibehalten eines
Leerlaufbetriebszustands, bis die Temperatur der Brennkraftmaschine einen vorbestimmten
Wert erreicht; und Freigeben der Brennkraftmaschine aus dem
Leerlaufzustand, wenn ihre Temperatur ihren vorbestimmten Wert erreicht.
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Vorzugsweise wird die Brennkraftmaschine in einem
Betriebszustand betrieben, bei dem die von der Brennkraftmaschine verbrauchte
Brennstoffmenge gering ist.
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Vorzugsweise umfaßt das Verfahren den Schritt des Erfassens
der gespeicherten Ladung der Batterie und das Fortsetzen der
Leistungserzeugung mittels der Brennkraftmaschine für das Laden der Batterie
unter Steuerung durch die Steuerung, wenn die gespeicherte Ladung der
Batterie zu einem Zeitpunkt, zu welchem das Fahrzeug abgestoppt wird,
kleiner ist als ein vorbestimmter Wert. Noch mehr bevorzugt wird die
Leistungserzeugung mittels der Brennkraftmaschine für das Laden der
Batterie, nachdem das Fahrzeug abgestoppt worden ist, fortgesetzt, bis
die gespeicherte Ladung der Batterie größer wird als der vorbestimmte
Wert. Alternativ wird die Leistungserzeugung mittels der
Brennkraftmaschine für das Laden der Batterie, ausgeführt, nachdem das Fahrzeug
abgestoppt worden ist, für eine vorbestimmte Zeitperiode fortgesetzt.
Noch mehr bevorzugt ist es, daß eine Information, die anzeigt, daß die
Brennkraftmaschine in Betrieb ist, unter Steuerung durch die Steuerung
gegeben, während die Leistungserzeugung mittels der Brennkraftmaschine
für das Laden der Batterie fortgesetzt wird, nachdem das Fahrzeug
abgestoppt wurde.
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Die vorliegende Erfindung ist vorteilhaft, indem ein Heizer
für das Heizen eines Katalysators mit elektrischer Leistung versorgt
wird, wenn die Temperatur des Katalysators für einen Abgasreiniger zu
einem Zeitpunkt, zu welchem der Motorbetrieb erforderlich ist, niedriger
ist als eine vorbestimmte Größe, und in dem der Motor gestartet wird,
nachdem die Katalysatortemperatur den vorbestimmten Wert als Ergebnis
der Leistungsversorgung zu dem Heizer überschritten hat, so daß der
Abgasreiniger vollständig seinen Reinigungseffekt ausüben kann. Demgemäß
wird das Laden der Batterie so ausgeführt, daß das Fahrzeug ein
verbessertes Leistungsverhalten und erhöhte Reichweite ermöglicht, ohne zu
bewirken, daß sich die Emissionscharakteristiken des Motors
verschlechtern.
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Vorzugsweise wird der Betrieb des Motors für die
Leistungserzeugung gestartet, nachdem sowohl der Katalysator als auch ein
Aufheizbetrieb des Motors beendet sind. Demgemäß kann das Laden der
Batterie ausgeführt werden, ohne eine Verschlechterung der
Emissionscharakteristiken zu bewirken, so daß das Verhalten des Fahrzeugs verbessert wird
und seine Reichweite vergrößert wird. Darüberhinaus wird das Aufwärmen
des Motors nach Beendigung der Aktivierung des Katalysators ausgeführt
in einem Zustand, wo das Luft-Brennstoff-Verhältnis eines Gemisches in
der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses gehalten wird, bei welchem
ein angemessener Abgasreinigungseffekt beobachtet wird. Dies verhindert
die Verschlechterung der Emissionscharakteristiken des Motors als
Ergebnis einer Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses von dem
stöchiometrischen Verhältnis selbst dann, wenn der Motor in einem kalten
Zustand betrieben wird.
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Wenn darüberhinaus die Leistungserzeugung durch die
Brennkraftmaschine für das Laden der Batterie fortgesetzt wird, wenn die von
der Batterie gespeicherte Ladung zu einem Zeitpunkt, zu welchem das
Fahrzeug abgestoppt wird, niedriger ist als ein vorbestimmter Wert, wird
immer die Batterieladung, die für den Start des Fahrzeugs erforderlich
ist, aufrechterhalten, so daß das Starten des Fahrzeugs nicht auf
Schwierigkeiten stößt. Darüberhinaus kann der Motorbetrieb nach
Abstoppen des Fahrens des Fahrzeugs zwangsweise unterbrochen werden. Dies
macht es möglich, innerhalb einer angemessenen Zeitperiode den
Motorbetrieb in einer Garage zu beenden, die sich leicht mit Abgas füllt,
oder den Motorbetrieb in der Nacht, wenn Lärm unterdrückt werden sollte.
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Es ist auch vorteilhaft, wenn eine Heizerbattene für
elektrische Leistungsversorgung eines Heizers für das Aufheizen eines
Katalysators getrennt von der Fahrzeugantriebsbatterie für die
Leistungsversorgung des Elektromotors vorgesehen wird. Dies macht es möglich, die
Katalysatoraufheizbatterie vorzugsweise gegenüber dem Laden der
Fahrzeugantriebsbatterie aufzuladen. Demgemäß ist es möglich, immer
elektrische Leistung von der Katalysatorheizbatterie dem Katalysatorheizer
eines Abgasreinigers zuzuführen, so daß der Katalysator des Reinigers
durch den Heizer für die Aktivierung des Katalysators jederzeit
aufgeheizt werden kann. Wenn demgemäß die Ladung der Fahrzeugantriebsbatterie
reduziert wird ist es möglich, die Fahrzeugsantriebsbatterie in einen
Zustand aufzuladen, wenn der Reinigungseffekt des Abgasreinigers
vollständig ausgeübt werden kann. Demgemäß wird kein Abgas, das
Verschmutzungen oder giftige Gase enthält, während des Ladens der Batterie
abgegeben, so daß das Abgasreinigungsverhalten des Hybridfahrzeugs
verbessert werden kann. Darüberhinaus kann die Ladung der
Fahrzeugantriebsbatterie erhöht werden, indem dieselbe Batterie geladen wird, so daß das
Fahrverhalten des Fahrzeugs verbessert werden kann und seine Reichweite
verarößert werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung des
Hauptteils eines Hybridfahrzeugs, bei dem ein Betriebsverfahren für eine
Brennkraftmaschine zwecks Leistungserzeugung gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird;
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Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zur Illustration einer
Hauptroutine für die Betriebssteuerung eines Elektromotors für den
Fahrzeugantrieb, einer Brennkraftmaschine für die Leistungserzeugung und eines
Katalysatorheizers, ausgeführt von der Steuereinheit nach Fig. 1;
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Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Illustration des Details einer
laufenden Steuersubroutine gemäß Fig. 2;
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Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Illustration eines Details
einer Motorsteuersubroutine nach Fig. 2;
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Fig. 5 zeigt eine charakteristische Kurve zur Illustration des
Verhältnisses zwischen der Gaspedalniederdrücktiefe (θACC) und einer
Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit (VT), verwendet in der laufenden
Steuersubroutine;
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Fig. 6 zeigt charakteristische Kurven zur Illustration der
Verhältnisse zwischen der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit (VV), der
Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (VV - VT) und der Karosseriebeschleunigung
(α), verwendet in der laufenden Steuersubroutine;
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Fig. 7 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung des
Hauptteils eines Hybridfahrzeugs, bei dem ein Betriebsverfahren für eine
Brennkraftmaschine zwecks Leistungserzeugung gemäß einer zweiten
Ausführungsform der Erfindung angewendet wird;
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Fig. 8 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung des Details einer
Motorsteuersubroutine gemäß der zweiten Ausführungsform;
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Fig. 9 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung des
Hauptteils eines Hybridfahrzeugs, bei dem ein Betriebsverfahren für eine
Brennkraftmaschine zur Leistungserzeugung gemäß einer dritten
Ausführungsform der Erfindung angewendet wird;
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Fig. 10 ist ein Flußdiagramm einer Hauptroutine für den
Steuerbetrieb eines Elektromotors für den Fahrzeugantrieb, der
Brennkraftmaschine fir die Leistungserzeugung und des Katalysatorheizers
gemäß der dritten Ausführungsform;
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Fig. 11 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung des Details einer
Motorsteuersubroutine gemäß Fig. 10; und
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Fig. 12 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung des Details einer
Abschaltsubroutine nach Fig. 10.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Gemäß Fig. 1 ist ein Hybridwagen (Fahrzeug) mit einer
bestimmten Anzahl von Elektromotoren ausgestattet (von denen einer mit
Bezugszeichen 10 markiert ist), je nach seinen Spezifikationen. Der
Elektromotor 10, der als Antriebsquelle für das Fahrzeug benutzt wird, wird von
einem Gleichspannungs- oder Wechselspannungsmotor gebildet, und seine
Abtriebswelle ist in Wirkverbindung mit angetriebenen Rädem (nicht
dargestellt) des Fahrzeugs über einen Leistungsübertragungsmechanismus
(nicht dargestellt) des Fahrzeugs. Der Motor 10 ist elektrisch mit einer
Batterie 20 über eine Stromsteuereinrichtung 50 verbunden, die unter
Steuerung durch eine Steuereinheit 60 arbeitet. Während das Fahrzeug
fährt, treibt normalerweise der Motor 10 das Fahrzeug an, da er Leistung
von der Batterie 20 erhält. Wenn das Fahrzeug im Verzögerungsbetrieb
ist, arbeitet der Motor 10 als elektrischer Generator zum Erzeugen von
durch die Verzögerung wiedergewonnene Leistung, mit welcher die Batterie
20 geladen wird. Darüberhinaus ist der Elektromotor 10 mit einem
Motortemperatursensor 11 ausgestattet, um die Motortemperatur zu erfassen.
Ferner ist die Batterie 20 mit einem Batteriekapazitätssensor 21
versehen, um einen Parameter zu erfassen, der indikativ für die
Batteriekapazität ist, beispielsweise den Batteriespannungswert.
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Das Hybridfahrzeug ist ferner mit einem Elektrogenerator 30
für die Erzeugung elektrischer Leistung für das Laden der Batterie
versehen, und eine Brennkraftmaschine 40 ist mit ihrer Abtriebswelle in
Wirkverbindung mit der Generatorwelle und dient zum Antrieb des
Generators 30. Der Generator 30, der als Gleich- oder
Wechselspannungsgenerator ausgebildet ist, ist elektrisch mit der Batterie 20 über die
Stromsteuereinrichtung 50 verbunden. Demgemäß wird die Batterie 20 mit
von dem Generator 30 während des Betriebs der Maschine 40 mit
elektrischer Leistung geladen. Darüberhinaus ist der Generator 30 mit einem
Steuerabschnitt (nicht dargestellt) versehen, der verwendet wird, um die
Menge der erzeugten Leistung einzustellen und die Leistungserzeugung zu
beenden, sowie mit verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) für die
Erfassung von Generatorbetriebsinformation einschließlich der
Temperatur, Versagenszustand, etc. des Generators. Zu Beginn des
Maschinenbetriebs arbeitet der Generator 30 als sogenannter Anlasser, der die
Brennkraftmaschine 40 startet, wenn er mit elektrischer Leistung von der
Batterie 20 versorgt wird. Alternativ kann ein Maschinenanlasser separat
vom Generator 30 vorgesehen sein. In diesem Falle wird der Generator 30
ausschließlich für die Leistungserzeugung verwendet.
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Die Brennkraftmaschine 40 für die Leistungserzeugung umfaßt
einen Maschinenkorpus, gebildet beispielsweise von einem kleinen
leichtgewichtigen Kolbenmotor und einem Maschinenantriebssystem (nicht
dargestellt). Das Maschinenantriebssystem umfaßt ein
Brennstoffversorgungssystem mit einem Drosselventil, einem Zündsystem, einem
Brennstoffeinspritzsystem und verschiedenen Aktuatoren, die elektrisch mit der
Stromsteuereinrichtung 50 verbunden sind, und wird verwendet für das Starten
und Stoppen der Maschine, für die Maschinendrehzahlsteuerung,
Drosselventilöffnungssteuerung, etc. Ein Abgasreiniger 42 ist an einer
Abgasleitung 41 angeschlossen, die mit einer (nicht dargestellten)
AbgasÖffnung der Maschine 40 verbunden ist und verwendet wird, um Abgas
auszutragen. Der Abgasreiniger 42 besteht aus einem Katalysator für den
Austrag von Verunreinigungen oder giftigen Gasen wie CO, NOX, etc. aus
dem Abgas, das durch die Abgasleitung 41 strömt, und mit einem
elektrisch beheizten Katalysatorheizer, der mit der Batterie 20 über die
Stromsteuereinrichtung 50 verbunden ist. Wenn der Katalysator aufgeheizt
wird, um mittels des Heizers aktiviert zu werden, kann er einen sehr
starken Abgasreinigungseffekt bewirken. Der Abgasreiniger 42 ist mit
einem Katalysatortemperatursensor 43 fur das Erfassen der
Katalysatortemperatur ausgestattet. Ferner ist die Maschine 40 mit verschiedenen
Sensoren (nicht dargestellt) für die Erfassung von
Maschinenbetriebsinformation versehen einschließlich der Maschinendrehzahl, des
Luftdurchsatzes, der Drosselventilöffnung, etc. Das Bezugszeichen 44
bezeichnet einen Wassertemperatursensor für das Erfassen der Temperatur
des Maschinenkühlwassers als ein Parameter, der die Maschinentemperatur
repräsentiert. Alternativ kann ein Öltemperatursensor anstelle des
Wassertemperatursensors verwendet werden.
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Die Stromsteuereinrichtung 50, die sich zwischen dem
elektrischen Motor 10, der Batterie 20, dem Generator 30, der Brennkraftmaschine
40 und dem Katalysatorheizer des Abgasreinigers 42 befindet, wie oben
beschrieben, dient dazu, die elektrischen Verbindungen zwischen den
entsprechenden der vorgenannten Elemente unter Steuerung durch die
Steuereinheit 60 zu schalten und den Stromwert und die Richtung der
Leistungsversorgung zwischen den entsprechenden Elementen einzustellen.
Die Steuereinrichtung 50 umfaßt beispielsweise einen Eingangsabschnitt
(nicht dargestellt) für den Empfang von
Stromsteuereinrichtungssteuersignalen von der Steuereinheit 60, einen Einstellabschnitt (nicht
dargestellt), der in Reaktion auf einen Steuerausgang von dem
Eingangsabschnitt für die Schaltung elektrischer Verbindung und Einstellung von
Stromhöhe und -richtung arbeitet, und einen Leistungsumsetzabschnitt
(nicht dargestellt), der in Reaktion auf einen Steuerausgang von dem
Einstellabschnitt arbeitet. Die Stromsteuereinrichtung so ist mit
verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) für die Erfassung von
Temperatur, Versagenszustand, etc. der Einrichtung 50 ausgestattet.
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Die Steuereinheit 60 empfängt verschiedene Arten von
Betriebsinformation von den verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs und
den Sensoren und steuert den Betrieb des Elektromotors 10, der
Brennkraftmaschine 40 und der Stromsteuereinrichtung 50. Die Steuereinheit 60
enthält beispielsweise einen Prozessor (nicht dargestellt) für die
Abarbeitung von Steuerprogrammen, die später erwähnt werden, Speicher
(nicht dargestellt) für das Abspeichern der Steuerprogramme,
verschiedene Daten, etc., und Schnittstellenschaltkreise (nicht dargestellt) für
den Signaltransfer zwischen der Steuereinheit 60 und den vorgenannten
verschiedenen Komponenten und Sensoren.
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Im einzelnen ist die Steuereinheit 60 elektrisch mit dem
Motortemperatursensor 11, der an dem Elektromotor 10 angebracht ist, dem
Batteriekapazitätssensor 21, angebracht an der Batterie 20, dem an dem
Abgasreiniger 42 angebrachten Katalysatortemperatursensor 43 und den
verschiedenen Sensoren verbunden, die einzeln an dem Generator 30,
Brennkraftmaschine 40 und Stromsteuereinrichtung 50 vorgesehen sind. Die
Steuereinheit 60 ist außerdem elektrisch mit verschiedenen (nicht
dargestellten) Sensoren verbunden, die in dem Hybridfahrzeug angeordnet
sind und verwendet werden, um Fahrzeugbetriebsinformation zu erfassen,
wie die Fahrzeuggeschwindigkeit, Niederdrücktiefe des
Beschleunigungspedals, etc. Die Steuereinheit 60 empfängt von diesen Sensoren ein
Motortemperatursignal, Batteriekapazitätssignal,
Katalysatortemperatursignal, Maschinenwassertemperatursignal, Generatorbetriebs information
(beispielsweise Temperatur und Versagenszustand des Generators 30),
Brennkraftmaschinenbetriebsinformation (beispielsweise Drehzahl,
Luftdurchsatz und Drosselventilöffnung der Maschine 40),
Stromsteuereinrichtungsbetriebsinformation (beispielsweise Versagenszustand der
Stromsteuereinrichtung 50) und Fahrzeugbetriebsinformation. Basierend auf den
verschiedenen Signalen und der so empfangenen Information setzt die
Steuereinheit 60 Generatorsteuersignale in Verbindung mit der Steuerung
des Generators 30 für die Größe der erzeugten Leistung, Unterbrechung
der Leistungserzeugung, etc., Brennkraftmaschinensteuersignale in
Verbindung mit der Steuerung der Brennkraftmaschine 40 für ihr Starten,
Stoppen, Drehzahl, etc. und Stromsteuereinrichtungssteuersignale in
Verbindung mit der Steuerung des Stromwertes der
Stromversorgungsrichtung etc. für die Leistungsversorgung zwischen den vorgenannten
Komponenten, die mit der Stromsteuereinrichtung 50 verbunden sind. Die
Steuereinheit 60 liefert diesen Satz von Steuersignalen an den Generator
30, Maschine 40 und Stromsteuereinrichtung 50.
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Unter nunmehriger Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 8 soll die
Betriebssteuerung des Elektromotors 10, der Brennkraftmaschine 40 und
des Abgasreinigers 42 mittels der Steuereinheit 60 beschrieben werden.
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Wenn ein Fahrer einen Startschlüssel betätigt, um das Fahrzeug
in Gang zu setzen, diskriminiert der Prozessor der Steuereinheit 60 die
Einschaltoperation und beginnt mit dem Abarbeiten einer Hauptroutine,
die in Fig. 2 dargestellt ist. Im einzelnen führt der Prozessor zunächst
einen Einschaltprozeß aus einschließlich des Lesens von Steuerdaten,
abgestützt am Ende des vorhergehenden Fahrzeugfahrzyklus aus den
Speichern, Überprüfung der Betriebsbedingungen der verschiedenen Komponenten
des Hybridfahrzeugs, etc. (Schritt S1) und führt dann eine
Fahrtsteuersubroutine aus, die im einzelnen in Fig. 3 gezeigt ist (Schritt S2).
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In der Fahrtsteuersubroutine nach Fig. 3 erkennt der Prozessor
als erstes eine Gaspedalniederdrücktiefe θACC durch Lesen des Ausgangs
eines Gaspedalniederdrücktiefensensors (Schritt S21) und erhält daraus
eine Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit VT, die mit der Niederdrücktiefe θACC,
erfaßt im Schritt S21, kompatibel ist entsprechend den
Betriebsausdrücken oder Suchtabellen für das Setzen der
Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit (Schritt S22). Die Ausdrücke oder Tabellen entsprechend einer
charakteristischen Kurve (Fig. 5), die indikativ ist für die Beziehungen
zwischen der Gaspedalniederdrücktiefe θACC und der
Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit VT, sind vorher in den Steuerprogrammen festgehalten oder
in den Speichern der Steuereinheit 60 abgelegt.
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Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit VT
so gesetzt, daß sie Null wird, um den Fahrbeginn des Fahrzeugs in einem
ersten Niederdrückbereich zu verhindern, wo die Gaspedalniederdrücktiefe
θACC einen kleinen Wert annimmt, der von Null bis θACC1 reicht, und
zunimmt von Null auf VT&sub2;, um dem Fahrzeug zu ermöglichen, daß es langsam
zu fahren beginnt, wenn die Niederdrücktiefe θACC in einem zweiten
Niederdrückbereich zunimmt, wo die Niederdrücktiefe θACC einen relativ
kleinen Wert zwischen θACCI bis θACC2 annimmt. In einem dritten
Niederdrücktiefenbereich, wo die Niederdrücktiefe θACC θACC2 übersteigt, nimmt
darüberhinaus die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit VT ausgehend von VT&sub2; zu
mit einer Rate, die höher ist als die Vergrößerungsrate für den zweiten
Bereich, um eine normale Fahrzeugfahrt zu ermöglichen, wenn die
Niederdrücktiefe θACC zunimmt.
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Indem erneut auf Fig. 3 eingegangen wird, liest der Prozessor
der Steuereinheit 60 den Ausgang eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors,
um eine Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit VV zu erfassen (Schritt S23) nach
Setzen der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit VT, und berechnet dann eine
Motorstromversorgung (benötigte Motorantriebsstromgröße) I (Schritt S24).
Beim Berechnen der Motorstromversorgung I berechnet der Prozessor
zunächst eine Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (= VV - VT) auf der Basis
der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit VV, erfaßt im Schritt S23, und der Soll-
Fahrzeuggeschwindigkeit VT, gesetzt im Schritt S22, und setzt dann eine
erforderliche Fahrzeugkarosseriebeschleunigung α, die kompatibel ist
mit der vorher erfaßten Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit VV und der vorher
berechneten Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (= VV - VT) entsprechend
Betriebsausdrücken oder Suchtabellen für das Setzen der erforderlichen
Fahrzeugkarosseriebeschleunigung, welche den charakteristischen Kurven
(Fig. 6) entsprechen, indikativ für die Beziehungen zwischen der Ist-
Fahrzeuggeschwindigkeit, der Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz und der
benötigten Fahrzeugkarosseriebeschleunigung.
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Wie in Fig. 6 gezeigt, nimmt die benötigte
Fahrzeugkarosseriebeschleunigung α einen negativen Wert an, der indikativ ist für die
Notwendigkeit einer Verzögerung des Fahrzeugs, wenn die
Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit VV höher ist als die Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit VT, und
deshalb wird die Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz positiv. Wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz negativ ist, nimmt andererseits die
Beschleunigung α einen positiven Wert an, der indikativ für einen
Beschleunigungsvorgang ist. Der Absolutwert der Beschleunigung α nimmt
proportional zu der Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit selbst dann zu, wenn der
Absolutwert der Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz festgelegt ist.
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Nachdem auf diese Weise die Fahrzeugkarosseriebeschleunigung
α gesetzt worden ist, berechnet der Prozessor einen erforderlichen
Motorausgang PS entsprechend einem Betriebsausdruck PS [{C A (VV)²
+ µ W + α W/g} VV]/(K1 η), worin C, A, VV, µ, W, α und η der
Luftwiderstand, der Luftwiderstandsbeiwert, die Ist-Geschwindigkeit, der
Rollwiderstandskoeffizient, das Gesamtgewicht, die erforderliche
Karosseriebeschleunigung bzw. die Leistungsübertragbarkeit des Fahrzeugs
sind. Darüberhinaus sind g und K1 die Schwerkraftbeschleunigung bzw. ein
Einheitsumsetzfaktor, und der Faktor K1 wird auf beispielsweise 270
eingestellt. Der obige Betriebsausdruck ist für den Fall angepaßt, wo
die Straße keinen Gradienten hat. Anstelle der Ausführung der Berechnung
gemäß diesem Ausdruck kann eine Suchtabelle für das Setzen des
Motorausgangs als Referenz beim Setzen des erforderlichen Motorausgangs
benutzt werden.
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Danach berechnet der Prozessor den benötigten
Antriebsstromwert
(Motorstromversorgung) 1 in übereinstimmung mit einem
Betriebsausdruck I = (K2 PS)/(ηMTR V), worin K2, PS, ηMTR und V
Einheitsumsetzfaktor, erforderlicher Motorausgang, Motorwirkungsgrad des Motors 10
bzw. die Motorbetriebsspannung des Motors 10 sind, und der Faktor K2 auf
beispielsweise 735 eingestellt wird.
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Im Schritt S25 überträgt der Prozessor ein Steuersignal, das
indikativ ist für die erforderliche Motorantriebsstromhöhe 1 zu der
Stromsteuereinrichtung 50. In Reaktion auf dieses Steuersignal führt die
Steuereinrichtung 50 beispielsweise eine Taktverhältnissteuerung derart
aus, daß ein Motorantriebsstrom des Wertes 1 von der Batterie 20 zu dem
Elektromotor 10 über Einrichtung 50 eingespeist wird. Im Ergebnis nimmt
die Ist-Fahrzeuggeschwindigkeit VV zu oder nimmt ab oder wird gehalten
bei dem Wert der Soll-Fahrzeuggeschwindigkeit VT. Wenn die
Gaspedalniederdrücktiefe größer ist als der Wert θACC1, unmittelbar nachdem der
Zündschlüssel gedreht worden ist, wird demgemäß der Motor 10 betätigt,
um dem Fahrzeug den Fahrbeginn zu ermöglichen.
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Indem erneut auf Fig. 2 eingegangen wird, liest der Prozessor
der Steuereinheit 60 das Batteriekapazitätssignal von dem
Batteriekapazitätssensor 21, nachdem die Fahrtsteuersubroutine (Schritt S2) beendet
worden ist, und bestimmt in Übereinstimmung mit dem gelesenen Signal, ob
die gespeicherte Ladung der Batterie 20 kleiner ist als eine
vorbestimmte notwendige Größe für den Elektromotor 10, damit das Fahrzeug
befriedigend fährt (Schritt S3). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in
diesem Schritt NEIN ist, das heißt, wenn die gespeicherte Batterieladung
nicht kleiner ist als die vorbestimmte Speichergröße, so daß die
Batterie 20 nicht geladen zu werden braucht, überträgt der Prozessor ein
Brennkraftmaschinensteuersignal für einen Befehl zum Abstoppen der
Brennkraftmaschine 40 zu einem Maschinenantriebssystem (Schritt S4). Im
Ergebnis wird die Maschine 40 im angehaltenen Zustand gehalten, indem
ihr Betrieb unterbrochen ist, und der Maschinenbetrieb wird abgestoppt,
wenn die Maschine in Betrieb ist. Demgemäß kann die Erzeugung von Abgas
bei nutzlosem Maschinenbetrieb unterbunden werden.
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Im Schritt S5 bestimmt der Prozessor, ob der Zündschlüssel
ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn das Ergebnis in diesem Schritt NEIN
ist, kehrt der Prozessor zu der vorbeschriebenen Fahrtsteuersubroutine
(Schritt S2) zurück. Wenn festgestellt wird, daß der Zündschlüssel
ausgeschaltet ist, führt andererseits der Prozessor einen
Zündung-Aus-Prozeß aus einschließlich das Einschreiben von Steuerdaten in einen
Stützspeicher, Überprüfung der Betriebsbedingungen der verschiedenen
Komponeten des Hybridfahrzeugs, etc. (Schritt S6), woraufhin die Hauptroutine
beendet ist.
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Die gespeicherte Batterieladung kann kleiner werden als die
vorbestimmte Ladung, während die vorgenannte Serie von Prozessen der
Schritte S2 bis S5 wiederholt wird, ohne daß der Zündschlüssel
abgeschaltet wird, so daß der erforderliche Antriebsstrom dem Elektromotor,
während das Fahrzeug fährt, zugeführt wird. In diesem Falle muß die
Batterie 20 geladen werden. Wenn im Schritt S3 geschlossen wird, daß das
Laden der Batterie erforderlich ist, liest der Prozessor das
Katalysatortemperatursignal von dem Katalysatortemperatursensor 43 und bestimmt
in Übereinstimmung mit dem ausgelesenen Signal, ob die
Katalysatortemperatur niedriger ist als eine vorbestimmte notwendige Temperatur für die
befriedigende Aktivierung des Katalysators (Schritt S7). Wenn das
Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt JA ist und deshalb
möglicherweise Abgase mit Verschmutzungen oder giftigen Gasen möglicherweise von
der Brennkraftmaschine 40 ausgetragen werden, wenn die Maschine in
Betrieb genommen wird, liefert der Prozessor das Maschinensteuersignal für
den Befehl, die Maschine zu stoppen, an das Maschinenantriebssystem
(Schritt S8), wodurch der angehaltene Zustand der Maschine 40
aufrechterhalten wird oder der Maschinenbetrieb beendet wird, wenn die Maschine
in Betrieb ist. Wenn die Katalysatortemperatur sich demgemäß aus
irgendeinem Grund während des Maschinenbetriebs verringert, wird der
Maschinenbetrieb beendet.
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Im Schritt S9 liefert der Prozessor ein Steuersignal für einen
Befehl an die Stromversorgung zu dem Katalysatorheizer des
Abgasreinigers 42 an die Stromsteuereinrichtung 50. In Reaktion auf dieses
Steuersignal arbeitet die Stromsteuereinrichtung 50 derart, daß ein Heizstrom
von der Batterie 20 an den Heizer geliefert wird. Demgemäß wird der
Heizer erregt, um den Katalysator aufzuheizen. Nachdem der Befehl für
Stromzufuhr an den Heizer gegeben worden ist, bestimmt der Prozessor
erneut, ob der Zündschlüssel ausgeschaltet ist oder nicht (Schritt S5).
Wenn der Zündschlüssel nicht ausgeschaltet ist, kehrt der Prozessor zum
Schritt S2 zurück und wiederholt dann die vorgenannten Serien von
Abfolgen der Schritte S2, S3, S7, S8, S9 und S5.
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Wenn im Schritt S7 danach festgestellt wird, daß die
Katalysatortemperatur eine vorbestimmte Temperatur erreichte und deshalb der
Abgasreiniger 42 in einem Betriebszustand derart ist, daß die
Verschmutzung oder die giftigen Gase aus dem Abgas durch den Abgasreinigereffekt
des Katalysators ausgetragen werden können, liefert der Prozessor ein
Steuersignal für einen Befehl an die Stromsteuereinrichtung 50 (Schritt
S10), die Stromversorgung zu dem Katalysatorheizer zu beenden. Als
Ergebnis wird die Stromzufuhr zum Heizer beendet. Danach führt der
Prozessor eine Maschinensteuersubroutine aus, die im einzelnen in Fig. 4
gezeigt ist (Schritt S11).
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Bei der Maschinensteuersubroutine nach Fig. 4 stellt der
Prozessor fest, ob die Brennkraftmaschine 40 in Betrieb ist oder nicht,
wobei auf die Inhalte der Speicher der Steuereinheit 60 zurückgegriffen
wird, die anzeigen, ob ein Maschinensteuersignal für einen Befehl, die
Maschine in Betrieb zu nehmen, abgegeben worden ist oder nicht (Schritt
Sill). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist,
liefert der Prozessor ein Fahrtsteuergerätsteuersignal für einen Befehl
an die Stromsteuereinrichtung 50 (Schritt S112), die Maschine zu
starten. Im Ergebnis arbeitet die Steuereinrichtung 50 so, daß ein
erforderlicher Antriebsstrom von der Batterie 20 an den Anlasser (Generator
30) über Einrichtung 50 geliefert wird. Demgemäß wird die
Brennkraftmaschine 40 mittels des Generators 30 gestartet, der als der Anlasser
wirkt. Im Ergebnis beginnt die Vorwärmoperation der Maschine 40.
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Im Schritt S5 der Hauptroutine (Fig. 2), die der
Maschinensteuersubroutine folgt, wird erneut festgestellt, ob der Zündschlüssel
ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Entscheidung in
diesem Schritt JA ist, werden die Ausschaltvorgänge im Schritt S6
abgearbeitet, woraufhin die Abarbeitung der Hauptroutine beendet ist. Wenn
im Schritt S5 festgestellt wird, daß der Zündschlüssel nicht aus ist,
werden die Prozesse des Schritts S2 (Fahrtsteuersubroutine) und der
nachfolgenden Prozesse erneut in der vorbeschriebenen Weise
abgearbeitet. Da die Brennkraftmaschine 40 in der vorhergehenden
Maschinensteuersubroutine bereits gestartet wurde, wird im Schritt S111 der
Maschinensteuersubroutine (Schritt S11) geschlossen, abgearbeitet erneut nach der
Serie von Prozessen der Schritte S2, S3, S7 und S10, daß die Maschine in
Betrieb ist.
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In diesem Falle liest der Prozessor der Steuereinheit 60 den
Ausgang des Wassertemperatursensors 44, d.h. das
Maschinenwassertemperatursignal, und einen vorbestimmten Wert der
Maschinenkühlwassertemperatur, der vorher gesetzt wurde und einen Zustand der Maschine 40
repräsentiert, bei der sie den Vorwärmvorgang durchlaufen hat, aus dem
Speicher der Steuereinheit 60 und bestimmt dann, ob der Ausgang des
Wassertemperatursensors einen Wert annimmt, der größer als oder gleich dem
vorbestimmten Wert ist (Schritt S113). Wenn das Ergebnis der
Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, das heißt, wenn die Vorwärmung der
Maschine 40 noch nicht beendet ist, setzt der Prozessor eine
Drosselventil-Soll-Öffnung θTRG auf eine vorbestimmte Öffnung θLOW für das
Ausführen der Aufwärmung der Maschine 40 (Schritt S114). Die erste
vorbestimmte Öffnung θLOW wird auf einen kleinen Wert gesetzt derart, daß der
Aufwärmvorgang der Maschine in einem Maschinenbetriebsbereich ausgeführt
wird, indem sowohl die Maschinenbelastung als auch die Maschinendrehzahl
niedrig sind, beispielsweise in einem Leerlaufbereich.
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Wenn das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S113 JA ist, das
heißt, wenn geschlußfolgert wird, daß der Aufwärmvorgang der Maschine
beendet ist, wird die Drosselventil-Soll-Öffnung θTRG auf einen zweiten
vorbestimmten Öffnungswert θHIGH gesetzt, um die Maschine für die
Batterieladung zu betreiben (Schritt S115). Wenn demgemäß erstmals das
Vorwärmen diskriminiert wird, wird demgemäß der Maschinenbetrieb gestartet,
um dem Generator 30 die Leistungserzeugung zu ermöglichen. Die zweite
vorbestimmte Öffnung θHIGH wird auf einen Wert gesetzt, der größer ist
als die erste vorbestimmte Öffnung θLOW und deshalb wird der
Maschinenbetrieb für die Leistungserzeugung in einem Bereich ausgeführt, bei dem
die Maschinenbelastung und die Maschinendrehzahl größer sind als jene
während des Vorwärmens. Während des Maschinenbetriebs für die
Leistungserzeugung liefert der Prozessor ein Generatorsteuersignal, das eine
Leistungsgröße, die erzeugen ist, einem Generatorsteuerabschnitt
anzeigt, und ein Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl für
das Laden der Batterie mit der erzeugten Leistung an die
Stromsteuereinrichtung 50.
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Der Prozessor erfaßt ferner eine präsente Drosselventil-Ist-
Öffnung θTH auf Basis des Ausgangs des Drosselventilöffnungssensors und
bestimmt dann, ob die erfaßte präsente Drosselöffnung θTH die
Drosselventil-Soll-Öffnung θTRG übersteigt, die im Schritt S114 oder S115
gesetzt wurde (Schritt S116). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem
Schritt NEIN ist, liefert der Prozessor ein Maschinensteuersignal für
einen Befehl, das Drosselventil in Öffnungsrichtung desselben zu
betätigen, an das Maschinensteuersystem (Schritt S117). Wenn im Schritt S116
andererseits geschlußfolgert wird, daß die präsente Drosselventilöffnung
θTH größer ist als die Drosselventil-Soll-Öffnung θTRG, liefert der
Prozessor ein Maschinensteuersignal für einen Befehl, das Drosselventil
in Schließrichtung desselben zu betätigen, an das Maschinentreibersystem
(Schritt S118). Im Ergebnis wird das Drosselventil der
Brennkraftmaschine 40 geöffnet oder geschlossen in Richtung der Drosselventil-Soll-
Öffnung θTRG mittels des Drosselventilbetätigungsmechanismus
entsprechend dem Ergebnis der Entscheidung im Schritt S96, und die Maschine 40
wird mit der so gesetzten Drosselventilöffnung betrieben.
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Danach werden, wenn im Schritt S119 der Nachschritt S117
ausgeführt wird, bei dem das Drosselventil in Richtung Öffnungsposition
betätigt wurde, oder nach Schritt S118, bei dem das Drosselventil in
Richtung der Schließposition betätigt wurde, die normale
Maschinensteuerung ausgeführt einschließlich Zündzeitlagesteuerung,
Brennstoffeinspritzsteuerung, etc., woraufhin die Maschinensteuersubroutine beendet
ist und der Ablauf zu der Hauptroutine zurückkehrt Während des
Aufwärmvorgangs der Maschine wird die Brennstoffeinspritzsteuerung im Schritt
S119 derart ausgeführt, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis des der
Maschine 40 zugeführten Gemisches nahe einem stöchiometrischen Verhältnis
wird, wodurch der Abgasreiniger 42 einen befriedigenden Reinigungseffekt
während des Vorwärmens liefern kann, womit die Emissionscharakteristiken
verringert werden, wenn die Maschine in einem Kaltzustand ist.
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Wenn im Schritt S5 der Hauptroutine geschlossen wird, daß der
Zündschlüssel nicht ausgeschaltet ist, kehrt der Vorgang zu Schritt S2
zurück (Fahrtsteuersubroutine). Wenn andererseits geschlossen wird, daß
der Zündschlüssel aus ist, werden die vorerwähnten Aus-Zustandsprozesse
abgearbeitet (Schritt S6) und die Ausführung der Hauptroutine ist
beendet.
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Das Folgende ist eine Zusammenfassung der oben beschriebenen
Ablaufsteuerung der verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs
mittels der Steuereinheit 60. Wenn der Zündschlüssel eingeschaltet wird,
beginnen die Berechnung der Stromzufuhr zu dem Elektromotor 10 und die
Steuerung der Motorstromversorgung und diese Motorsteuerung wird danach
periodisch ausgeführt. Im Ergebnis fährt das Hybridfahrzeug, das den
Motor 10 als seine Antriebsquelle nutzt. Wenn die gespeicherte Ladung
der Batterie 20 ausreicht, während das Fahrzeug fährt, ist der Betrieb
der Brennkraftmaschine 40 für das Antreiben des Generators 30
unterbrochen, so daß eine nutzlose Abgabe von Abgas verhindert werden kann.
Wenn eine Möglichkeit besteht, daß die von der Batterie gespeicherte
Ladung ungenügend wird, wird die Maschine 40 gestartet, um den Generator
30 zu veranlassen, elektrische Leistung zu erzeugen, so daß die Batterie
20 mit der erzeugten Leistung geladen wird. Wenn die
Katalysatortemperatur, die vor Start des Maschinenbetriebs gemessen wurde, niedriger ist
als die notwendige Temperatur für die Aktivierung des Katalysators, wird
der Katalysatorheizer erregt, um den Katalysator aufzuheizen. Wenn die
Aktivierung des Katalysators beendet ist, wird die Maschine 40 in einem
Leerlaufzustand aufgewärmt, während die Brennstoffversorgung zu der
Maschine 40 derart gesteuert wird, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis
des Gemisches nahe beispielsweise dem stöchiometrischen Verhältnis wird.
Wenn basierend auf dem Ausgang des Wassertemperatursensors
geschlußfolgert wird, daß das Aufwärmen beendet ist, wird die Maschine 40 für
die Leistungserzeugung in Betrieb genommen, wobei die Maschinenbelastung
und die Maschinendrehzahl bei erhöhten Werten aufrechterhalten werden.
Der Maschinenbetrieb für die Leistungserzeugung wird nämlich gestartet,
wenn sowohl die Aktivierung des Katalysators als auch die Vorwärmung der
Maschine beendet sind, wodurch die Batterie geladen wird. Da eine solche
Batterieaufladung immer dann erfolgt, wenn das Fahrzeug fährt, kann die
Leistungsversorgung von der Batterie 20 allein normalerweise das
Fahrzeug laufen lassen, bevor das Heizen des Katalysators nach dem Start der
Fahrt beendet ist. Wenn das Aufheizen des Katalysators beendet ist, kann
die Batterie nach Bedarf geladen werden. Normalerweise findet es deshalb
das Hybridfahrzeug niemals schwierig, normal zu fahren. Wenn der
Zündschlüssel danach abgeschaltet wird, ist die vorerwähnte Motorsteuerung
beendet, wie auch die Fahrt des Fahrzeugs, indem der Elektromotor 10
gestoppt wird. Wenn die Maschine in Betrieb ist, wenn der Zündschlüssel
ausgeschaltet wird, ist die Maschinensteuerung gleichzeitig beendet mit
der Abschaltung des Zündschlüssels und deshalb wird die
Leistungserzeugung durch die Maschine beendet.
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Ein Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug gemäß einer
zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
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Wie in Fig. 7 gezeigt, ist das Hybridfahrzeug, bei dem das
Verfahren gemäß dieser Ausführungsform angewandt wird, dadurch
gekennzeichnet, daß es eine Batterie (zweite Batterie) 70 für den Heizer
zusätzlich zu der Batterie (erste Batterie) 20 für den Fahrzeugantrieb
besitzt. Hinsichtlich der anderen Gesichtspunkte, hat das Hybridfahrzeug
eine Ausgestaltung identisch jener des in Fig. 1 gezeigten
Hybridfahrzeugs und deshalb wird die Erläuterung der Anordnung und der
Betriebsweise des Hybridfahrzeugs teilweise weggelassen.
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Die zweite Batterie dient der elektrischen Leistungsversorgung
des Katalysatorheizers über die Stromsteuereinrichtung 50 und wird mit
elektrischer Leistung von dem Generator 30 über die
Stromsteuereinrichtung 50 versorgt. Ein zweiter Batteriekapazitätssensor 71, ähnlich dem
ersten Batteriekapazitätssensor 21, ist an der zweiten Batterie 70
angeordnet und mit der Steuereinheit 60 verbunden.
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Die Betriebssteuerung für den Elektromotor 10,
Brennkraftmaschine 40 und Abgasreiniger 42, ausgeführt von der Steuereinheit 60,
werden beschrieben. Das Steuerverfahren gemäß dieser Ausführungsform
wird grundsätzlich in derselben Weise wie bei der ersten Ausführungsform
ausgeführt entsprechend der in Fig. 2 gezeigten Hauptroutine und der
Fahrtsteuersubroutine nach Fig. 3. Wie jedoch in Fig. 8 gezeigt,
unterscheidet sich die Maschinensteuersubroutine von der in Fig. 4 gezeigten.
Demgemäß erfolgt eine detaillierte Beschreibung nur bezüglich der
Maschinensteuersubroutine.
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In der Maschinensteuersubroutine gemäß Fig. 8 bestimmt der
Prozessor, ob die Brennkraftmaschine 40 in Betrieb ist, wobei auf den
Inhalt der Speicher der Steuereinheit 60 zurückgegriffen wird, welche
repräsentieren, ob ein Maschinensteuersignal für einen Befehl für den
Maschinenbetrieb abgegeben worden ist (Schritt S211). Wenn das Ergebnis
der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, führt der Prozessor
verschiedene Steuerungen für den Maschinenstart aus (Schritt S212).
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Beispielsweise liefert der Prozessor ein
Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl an die Stromsteuereinrichtung 50,
eine Brennstoffpumpe (nicht dargestellt) zu starten. Ferner liefert der
Prozessor ein Maschinensteuersignal für einen Befehl, das Drosselventil
um einen erforderlichen Winkel in einer erforderlichen Richtung zu
betätigen, wie durch eine laufende Drosselventilöffnung bestimmt wird,
erhalten basierend auf dem Ausgang eines Drosselventilöffnungssensors
und einer vorbestimmten Drosselventilöffnung für die
Maschinenvorwärmung, an einen Drosselventilbetätigungsmechanismus des
Maschinentreibersystems einschließlich beispielsweise eines Impulsmotors. Im Ergebnis
arbeitet die Fahrtsteuereinrichtung 50 derart, daß ein erforderlicher
Treiberstrom von der ersten Batterie 20 oder der zweiten Batterie 70 an
einen Brennstoffpumpentreibermotor (nicht dargestellt) über die
Stromsteuereinrichtung 50 geliefert wird, womit die Brennstoffpumpe gestartet
wird, und das Drosselventil wird in einer vorbestimmten Winkelposition
für den Maschinenanlauf positioniert.
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Danach liefert der Prozessor ein
Fahrtsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl, die Maschine zu starten, an die
Stromsteuereinrichtung 50 (Schritt S213). Im Ergebnis arbeitet die
Steuereinrichtung 50 derart, daß ein erforderlicher Treiberstrom von der
ersten Batterie 20 oder der zweiten Batterie 70 an den Anlasser
(Generator 30) über die Einrichtung 50 geliefert wird. Demgemäß wird die
Brennkraftmaschine 40 mitte 5 des Generators 30 gestartet, der als
Anlasser dient. Der Generator 30 wird demgemäß durch die Maschine 40
angetrieben, um mit der Leistungserzeugung zu beginnen.
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Nachdem die Maschine gestartet worden ist, führt der Prozessor
die normale Maschinensteuerung aus einschließlich Zündzeitlagesteuerung,
Brennstoffeinspritzsteuerung, etc. (Schritt S214) und bestimmt dann, ob
die Ladung, die von der zweiten Batterie 70 gespeichert wird, größer ist
als eine vorbestimmte Ladung, die erforderlich ist, um die benötigte
elektrische Leistung dem Katalysatorheizer zuzuführen (Schritt S215).
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, das
heißt, wenn die gespeicherte Ladung kleiner ist als die vorbestimmte
Ladung, liefert der Prozessor ein Fahrtsteuergerätsteuersignal für einen
Befehl zum Laden der zweiten Batterie 70 an die Stromsteuereinrichtung
50 und liefert auch ein Generatorsteuersignal, das die Menge an Leistung
repräsentiert, welche zu erzeugen ist, an den Generatorsteuerabschnitt.
Wenn im Schritt S215 festgestellt wird, daß die von der zweiten Batterie
gespeicherte Ladung größer ist als die vorbestimmte gespeicherte Ladung,
liefert der Prozessor ein Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen
Befehl, die erste Batterie 20 zu laden und ein Generatorsteuersignal,
das eine zu erzeugende Leistung repräsentiert. Selbst in dem Falle also,
wo im Schritt S3 der Hauptroutine geschlußfolgert wird, daß die erste
Batterie 20 für den Fahrzeugantrieb Ladung benötigt, wird vorzugsweise
die zweite Batterie 70 für den Katalysatorheizer eher als die erste
Batterie 20 geladen, wenn die zweite Batterie 20 Ladung benötigt. Da die
zweite Batterie 70 mit Vorzug geladen wird, wird normalerweise
unmittelbar nach dem Fahrtbeginn des Fahrzeugs im Schritt S215 geschlußfolgert,
daß die Ladung, die von der zweiten Batterie gespeichert wird, größer
ist als die vorbestimmte Ladung und deshalb wird die erste Batterie 20
geladen.
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Nach Beendigung der Maschinensteuersubroutine wird im Schritt
S5 der Hauptroutine (Fig. 2) erneut festgestellt, ob der Zündschlüssel
aus ist. Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt JA ist,
werden die Aus-Prozesse im Schritt S6 ausgeführt, woraufhin die
Ausführung der Hauptroutine beendet ist. Wenn im Schritt S5 festgestellt wird,
daß der Zündschlüssel nicht aus ist, werden der Prozeß des Schrittes S2
(Fahrtsteuersubroutine) und die nachfolgenden Prozesse erneut in der
vorbeschriebenen Weise abgearbeitet. Da die Brennkraftmaschine 40 in der
vorhergehenden Maschinensteuersubroutine bereits gestartet war, wird im
Schritt S211 der Maschinensteuersubroutine (Schritt S21)
geschlußfolgert, ausgeführt wiederum nach der Serie von Prozessen der Schritte S2,
S3, S7 und S10, daß die Maschine in Betrieb ist.
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In diesem Falle liest der Prozessor der Steuereinheit 60 die
vorgesetzte Drossel-Soll-Öffnung θTRG aus, erfaßt die gegenwärtige
Drosselöffnung θTH basierend auf dem Ausgang des
Drosselventilöffnungssensors und bestimmt dann, ob die gegenwärtige Drosselventilöffnung θTH
größer ist als die Drossenventil-Soll-Öffnung θTRG (Schritt S218). Wenn
das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, liefert der
Prozessor ein Maschinensteuersignal für einen Befehl, das Drosselventil
in öffnungsrichtung desselben zu betätigen, an das
Maschinentreibersystem (Schritt S219). Wenn im Schritt S218 geschlußfolgert wird, daß
die Drosselventilöffnung θTH größer ist als die Drosselventil-Soll-
Öffnung θTRG, liefert der Prozessor ein Maschinensteuersignal für einen
Befehl, das Drosselventil in Schließrichtung desselben zu betätigen, an
das Maschinentreibersystem (Schritt S220). Im Ergebnis wird das
Drosselventil der Brennkraftmaschine 40 geöffnet oder geschlossen mittels des
Ventilbetätigungsmechanismus entsprechend dem Ergebnis der Entscheidung
im Schritt S218. Danach wird im Schritt S214 der Nachschritt S219, in
welchem das Drosselventil in Richtung der öffnungsposition betätigt
wurde, oder Schritt S220, in dem das Drosselventil in Richtung der
Schließposition betätigt wurde, die vorerwähnte normale Maschinensteuerung
ausgeführt, und die erste Batterie 20 oder die zweite Batterie 70 wird
geladen (Schritt S216 oder S217).
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Bei Rückkehr zur Hauptroutine nach Beendigung der
Maschinensteuersubroutine werden die Zündung-Aus-Prozesse ausgeführt (Schritt S6)
oder die Fahrtsteuersubroutine wird abgearbeitet (Schritt S2)
entsprechend dem Ergebnis der Entscheidung im Schritt S5 der Hauptroutine
bezüglich der Zündschlüsselposition, wie oben erläutert.
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Das Folgende ist eine Zusammenfassung der oben beschriebenen
Betriebssteuerung der verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs
mittels der Steuereinheit 60. Wenn der Zündschlüssel eingeschaltet wird,
beginnt die Berechnung der Stromversorgung zum Elektromotor 10 und
Steuerung der Motorstromversorgung und diese Motorsteuerung wird
periodisch danach ausgeführt. Im Ergebnis fährt das Hybridfahrzeug, das den
Motor 10 als seine Antriebsquelle verwendet. Wenn die gespeicherte
Ladung der ersten Batterie 20 für den Fahrzeugantrieb ausreichend ist,
während das Fahrzeug fährt, ist der Betrieb der Brennkraftmaschine 40
für den Antrieb des Generators 30 unterbrochen, so daß nutzloser Austrag
von Abgas verhindert werden kann. Wenn eine Möglichkeit besteht, daß die
gespeicherte Ladung der ersten Batterie 20 oder der zweiten Batterie 70
für den Katalysatorheizer ungenügend wird, wird die Maschine 40
gestartet, um den Generator 30 zu veranlassen, elektrische Leistung zu
erzeugen, so daß die Batterie 20 oder 70 mit der erzeugten Leistung geladen
wird. In diesem Falle wird bevorzugt die zweite Batterie 70 geladen.
Wenn die vor Start des Maschinenbetriebs gemessene Katalysatortemperatur
niedriger ist als die notwendige Temperatur für die Aktivierung des
Katalysators, wird der Katalysatorheizer erregt, um den Katalysator zu
heizen. Da eine solche Batterieladung immer ausgeführt wird, während das
Fahrzeug fährt, kann die Leistungsversorgung von der ersten Batterie 20
allein normalerweise das Fahrzeug fahren lassen, bevor das Aufheizen des
Katalysators nach dem Start der Fahrt des Fahrzeugs beendet ist. Wenn
die gespeicherte Ladung der ersten Batterie 20 erheblich aus irgendeinem
Grund verringert wird, kann der Katalysatorheizer immer mit elektrischer
Leistung von der zweiten Batterie versorgt werden, um den Katalysator zu
heizen, da die gespeicherte Ladung der zweiten Batterie 70 konstant auf
einem Pegel über der vorbestimmten gespeicherten Ladung gehalten wird.
Wenn demgemäß der Katalysator durch Aufheizen aktiviert wird, kann die
erste Batterie 20 nach Bedarf geladen werden, ohne Abgas auszutragen,
das Verschmutzung oder Giftgase enthält. Normalerweise gibt es deshalb
keine Schwierigkeit während der Fahrt des Hybridfahrzeugs. Da demgemäß
die erste Batterie 20 zu jeder Zeit geladen werden kann, kann die von
der ersten Batterie 20 gehaltene Ladung auf einer erforderlichen Höhe
gehalten werden, wodurch das Leistungsverhalten des Fahrzeugs, das den
Elektromotor als seine Antriebsquelle verwendet, verbessert wird und
auch seine Reichweite vergrößert wird.
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Wenn danach der Zündschlüssel ausgeschaltet wird, wird die
vorgenannte Motorsteuerung beendet wie auch die Fahrzeugfahrt mittels
des Elektromotors 10. Wenn die Maschine arbeitet, wenn der Zündschlüssel
ausgeschaltet wird, ist die oben erwähnte Maschinensteuerung
gleichzeitig mit dem Drehen des Zündschlüssels beendet, womit der
Maschinenbetrieb abgestoppt wird.
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Das Laden der Batterie kann erfolgen, indem man extern
zugeführte elektrische Leistung verwendet anstatt der elektrischen Leistung,
die vom Generator 30 erzeugt wird, der von der Maschine 40 angetrieben
ist. Auch in einem solchen Falle wird mit Vorzug die zweite Batterie 70
gegenüber der ersten Batterie 20 geladen, wie im Falle der Ladung der
Batterien mit der erzeugten Leistung.
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Ein Betriebsverfahren für ein Hybridfahrzeug gemäß einer
dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun beschrieben.
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Ein Hauptmerkmal des Verfahrens gemäß dieser Ausführungsform
liegt darin, daß das Laden der Batterie selbst dann verfügbar ist,
nachdem die Fahrt des Fahrzeugs beendet wurde. Zu diesem Zweck ist ein
Hybridfahrzeug, bei dem das Verfahren dieser Ausführungsform angewendet
wird, mit einem Maschinenstopschalter 80 und einer Alarmlampe 90
ausgestattet, wie in Fig. 9 gezeigt, und die Alarmlampe 90 dient dazu, den
Fahrer zu informieren, daß die Maschine 40 für das Laden der Batterie in
Betrieb ist, nachdem die Fahrt des Fahrzeugs beendet wurde. Der Schalter
80 und die Lampe 90 sind mit der Steuereinheit 60 verbunden. Mit
Ausnahme dieser Merkmale hat das Hybridfahrzeug, das in Fig. 9 gezeigt ist,
eine ähnliche Ausgestaltung wie jenes, das in Fig. 1 gezeigt wurde, und
deshalb wird die Beschreibung der Ausgestaltung und des Betriebs des
Hybridfahrzeugs teilweise weggelassen.
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Die Betriebssteuerung für den Elektromotor 10, die
Brennkraftmaschine 40 und den Abgasreiniger 42, ausgeführt von der Steuereinheit
60, werden beschrieben. Das Steuerverfahren gemäß dieser Ausfiihrungsform
wird grundsätzlich in derselben Weise ausgeführt wie in der ersten
Ausführungsform entsprechend einer Hauptroutine (Fig. 10), ähnlich der, die
in Fig. 2 gezeigt wurde, und mit der Fahrtsteuersubroutine gemäß Fig. 3.
Die Hauptroutine der Fig. 10 unterscheidet sich von der nach Fig. 2
dadurch, daß sie keinen Schritt entsprechend dem Schritt S4 für das
Abstoppen der Maschine umfaßt und eine Zündung-Aus-Subroutine S305
anstelle des Schrittes S6 für die Ausschaltprozesse besitzt. Darüberhinaus
unterscheidet sich, wie in Fig. 11 ersichtlich, die
Maschinensteuersubroutine (S310) von der nach Fig. 4. Demgemäß konzentriert sich die
folgende Beschreibung auf die Zündung-Aus-Subroutine S305 und die
Maschinensteuersubroutine S310.
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Im Schritt S303 der Hauptroutine, dargestellt in Fig. 10,
welcher nach Schritt S301 für die Einschaltvorgänge und die
Fahrtsteuersubroutine S302 ausgeführt wird, bestimmt, wenn festgestellt wird, daß
die Ladung der Batterie 20 nicht kleiner ist als die vorbestimmte
Ladung, der Prozessor der Steuereinheit 60, ob der Zündschlüssel
ausgeschaltet ist (Schritt S304). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in
diesem Schritt NEIN ist, kehrt das Programm zu der Fahrtsteuersubroutine
(Schritt S302) zurück. Wenn andererseits festgestellt wird, daß der
Zündschlüssel aus ist, exekutiert der Prozessor die
Zündung-Aus-Subroutine, die im einzelnen später beschrieben wird (Schritt S305), und die
Hauptroutine ist beendet.
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Während das Fahrzeug danach fährt, falls im Schritt S303
festgestellt wird, daß die Batterieladung kleiner ist als die vorbestimmte
Ladung, und wenn in dem nachfolgenden Schritt S306 festgestellt wird,
daß die Katalysatortemperatur niedriger ist als die vorbestimmte
Temperatur, liefert der Prozessor nacheinander ein Steuersigjial für einen
Befehl, Strom an den Katalysatorheizer zu liefern, und ein
Maschinensteuersignal für einen Befehl, die Maschine zu stoppen (Schritte S307
und S308). Im Ergebnis wird der Katalysator aufgeheizt und der Betrieb
der Brennkraftmaschine 40 wird beendet. Wenn dann im Schritt S304
festgestellt wird, daß der Zündschlüssel nicht ausgeschaltet ist, kehrt das
Programm zu Schritt S2 zurück.
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Wenn danach im Schritt S306 festgestellt wird, daß die
Katalysatortemperatur die vorbestimmte Temperatur erreicht hat, liefert der
Prozessor ein Steuersignal für einen Befehl zum Abstoppen der
Stromversorgung
zu dem Katalysatorheizer (Schritt S309) und zum Ausführen der
Maschinensteuersubroutine (Schritt S310).
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Indem nun auf die Maschinensteuersubroutine gemäß Fig. 11
eingegangen wird, führt, wenn im Schritt S411 festgestellt wird, daß die
Brennkraftmaschine 40 nicht in Betrieb ist, der Prozessor die
verschiedenen Steuerungen für den Maschinenanlauf im Schritt S412 entsprechend
dem Schritt S212 in Fig. 8 aus und liefert ein
Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl zum Start der Maschine (Schritt S413). Im
Ergebnis wird der Generator 30 von der Maschine 40 angetrieben, um die
Leistungserzeugung zu beginnen.
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Nachdem der jeweilige Zyklus der Maschinensteuersubroutine auf
diese Weise beendet wurde, wird, wenn im Schritt S304 der Hauptroutine
festgestellt wird, daß der Zündschlüssel in Ausstellung ist, die
Zündung-Aus-Subroutine (Schritt S305) ausgeführt. Wenn andererseits im
Schritt S304 festgestellt wird, daß der Zündschlüssel nicht in
Ausstellung ist, werden die Fahrtsteuersubroutine und die nachfolgenden
Prozesse wie oben beschrieben abgearbeitet. Da die Brennkraftmaschine 40 in
der vorhergehenden Maschinensteuersubroutine bereits gestartet wurde,
wird im Schritt S411 der Maschinensteuersubroutine (Schritt S310)
geschlossen, daß die Maschine in Betrieb ist.
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In diesem Falle bestimmt der Prozessor der Steuereinheit 60,
ob die vorhandene Drosselventilöffnung θTH größer ist als die
Drosselventil-Soll-Öffnung θTRG (Schritt S414). Entsprechend dem Ergebnis der
Entscheidung in diesem Schritt liefert der Prozessor ein
Maschinensteuersignal für einen Befehl, das Drosselventil so zu betätigen, daß
die Ventilöffnung vergrößert oder verringert wird (Schritt S415 oder
S416), wodurch die Drosselventilöffnung in Richtung der Soll-Öffnung
θTRG geregelt wird. Die Soll-Öffnung θTRG ist auf einen solchen Wert
gesetzt, daß die Maschine 40 in einem hocheffizienten Betriebsbereich
mit einer Drehzahl von beispielsweise etwa 3000 U/min arbeitet. Danach
werden, wenn im Schritt S417 der Nachschritt S415 oder S416 ausgeführt
werden, die normalen Maschinensteuerungen einschließlich Zündzeitlage
steuerung, Brennstoffeinspritzsteuerung, etc. ausgeführt.
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Bei Rückkehr zu der Hauptroutine nach Beendigung der
Maschinensteuersubroutine
wird die Zündung-Aus-Subroutine (Schritt S305) oder
die Fahrtsteuersubroutine (Schritt S302) ausgeführt entsprechend dem
Ergebnis der Entscheidung im Schritt S304 der Hauptroutine, wie oben
erwähnt wurde.
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In der Zündung-Aus-Subroutine, die im einzelnen in Fig. 12
gezeigt ist, bestimmt der Prozessor zunächst, ob die gespeicherte Ladung
der Batterie 20 kleiner ist als die vorbestimmte Ladung (Schritt S501).
Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist, das
heißt, wenn die Batterieladung nicht erforderlich ist, liefert der
Prozessor ein Maschinensteuersignal für einen Befehl zum Abstoppen der
Brennkraftmaschine 40 an das Maschinentreibersystem und setzt eine
Maschinenbetriebszeitlageflagge FTIME auf "0", was anzeigt, daß die
Maschinenbetriebszeit, die seit einem Abstoppen des Fahrzeugs
verstrichen ist, nicht gemessen wird (Schritt S502). Im Ergebnis wird die
Brennkraftmaschine 40 in einem Ruhezustand gehalten, wenn die Maschine
bereits abgestoppt wurde, und der Maschinenbetrieb wird beendet, wenn
die Maschine 40 noch läuft. Darüberhinaus exekutiert der Prozessor die
Zündung-Aus-Prozesse einschließlich Einschreiben von Steuerdaten in die
Stützspeicher, Überprüfen der Betriebsbedingungen der verschiedenen
Komponenten des Hybridfahrzeugs, etc. (Schritt S503), worauf die Zündung-
Aus-Subroutine beendet ist.
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Wenn das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S501 JA ist, das
heißt, wenn das Laden der Batterie notwendig ist, stellt der Prozessor
fest, ob der Maschinenstopschalter 80 ein ist, indem die
Ein-Aus-Position des Schalters 80 erfaßt wird (Schritt S504). Wenn der Schalter 80
ein ist und deshalb der Fahrer verhindern möchte, daß die Maschine nach
Anhalten des Fahrzeugs aus irgendeinem Grund in Betrieb ist,
beispielsweise bei einem Unfall, wird das Starten oder der fortgesetzte Betrieb
der Maschine zwangsweise unterbrochen und die Zündung-Aus-Prozesse
werden ausgeführt (Schritte S502 und S503), obwohl im Schritt S501
geschlossen worden war, daß das Laden der Batterie erforderlich ist, und
die Zündung-Aus-Subroutine ist beendet.
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Nach Feststellung im Schritt S501, daß das Laden der Batterie
erforderlich ist, wenn im Schritt S504 festgestellt wurde, daß der
Maschinenstopschalter 80 aus ist, bestimmt der Prozessor, ob der Wert der
Maschinenbetriebszeitlageflagge FTIME "1" ist, was anzeigt, daß die
Maschinenbetriebszeit, die seit dem Anhalten des Fahrzeugs verstrichen
ist, gemessen wird (Schritt S505). Unmittelbar nach Abarbeiten der
Zündung-Aus-Subroutine wird die Flagge FTIME auf "0" gesetzt und demgemäß
wird das Ergebnis der Entscheidung im Schritt S505 NEIN. Im diesem Falle
setzt der Prozessor die Flagge FTIME auf "1" und setzt den
Maschinenbetriebszeitgeber T zurück und startet ihn, welcher Zeitgeber die
Maschinenbetriebszeit mißt, die seit dem Anhalten des Fahrzeugs
verstrichen ist (Schritt S506). Der Prozessor bestimmt dann, ob die von dem
Zeitgeber T gemessene Zeit eine vorbestimmte Maschinenbetriebszeit TSET
nach Anhalten des Fahrzeugs erreicht hat (Schritt S507).
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Da die vorbestimmte Zeit TSET unmittelbar nach Rücksetzen des
Maschinenbetriebszeitgebers T nicht erreicht ist, wird das Ergebnis der
Entscheidung im Schritt S507 NEIN. In diesem Falle liefert der Prozessor
einen Alarmausgang an die Alarmlampe 9, um diese aufleuchten zu lassen,
wodurch der Fahrer informiert wird, daß der fortgesetzte Betrieb der
Maschine nach dem Anhalten des Fahrzeugs nicht auf eine Fahrzeugstörung
oder dergleichen zurückzuführen ist (Schritt S508). Dann führt der
Prozessor eine Maschinensteuersubroutine ähnlich der nach Fig. 11 aus
(Schritt S509), wodurch der Betrieb der Maschine 40 gestartet wird, um
die Batterie 20 zu laden.
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Die vorbeschriebene Serie von Schritten S501, S504, S505 und
S507 wird danach wiederholt abgearbeitet, so daß das Laden der Batterie
mittels des Maschinenbetriebs fortgesetzt wird. Wenn im Schritt S501
festgestellt wird, daß die vorbestimmte Batterieladung erreicht ist,
oder wenn im Schritt S507 festgestellt wird, daß die vorbestimmte Zeit
TSET erreicht ist, wird der fortgesetzte Betrieb der Maschine beendet
und die Zündung-Aus-Prozesse werden ausgeführt (Schritte S502 und S503),
womit die Zündung-Aus-Subroutine beendet ist. Wenn der
Maschinenstopschalter 80 eingeschaltet wird, bevor die vorbestimmte Batterieladung
erreicht ist oder bevor die vorbestimmte Zeit TSET erreicht ist, wird
der Maschinenbetrieb zwangsweise beendet und damit auch das Laden der
Batterie (Schritt S502).
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Das Folgende ist eine Zusammenfassung der oben beschriebenen
Betriebssteuerung der verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs
mittels der Steuereinheit 60. Wenn der Zündschlüssel eingeschaltet wird,
beginnen die Berechnung der Stromversorgung zu dem Elektromotor 10 und
die Steuerung der Motorstromversorgung, und diese Motorsteuerung wird
danach periodisch ausgeführt. Im Ergebnis fährt das Hybridfahrzeug, das
den Motor 10 als seine Antriebsquelle nutzt. Wenn die Ladung der
Batterie 20 für den Fahrzeugantrieb ausreicht, während das Fahrzeug fährt,
ist der Betrieb der Brennkraftmaschine 40 für das Antreiben des
Generators 30 unterbrochen, so daß ein nutzloser Austrag von Abgas verhindert
werden kann. Wenn es eine Möglichkeit gibt, daß die Ladung der Batterie
20 ungenügend wird, wird die Maschine 40 gestartet, um den Generator 30
elektrische Leistung erzeugen zu lassen, so daß die Batterie 20 mit der
erzeugten Leistung geladen wird. Wenn die Katalysatortemperatur, die vor
dem Starten des Maschinenbetriebs gemessen wird, niedriger ist als die
notwendige Temperatur für die Aktivierung des Katalysators, wird der
Katalysatorheizer erregt, um den Katalysator zu heizen. Wenn der
Zündschlüssel danach ausgeschaltet wird, wird die vorbeschriebene
Motorsteuerung beendet, um die Fahrt des Fahrzeugs mittels des Elektromotors
10 zu beenden und danach wird in der Zündung-Aus-Subroutine
festgestellt, ob die von der Batterie gespeicherte Ladung kleiner ist als die
vorbestimmte Ladung. Wenn die vorbestimmte Batterieladung nicht erreicht
ist, wird die Batterie bis auf die vorbestimmte Ladung geladen, wodurch
die Ladung der Batterie zuverlässig ausgeführt wird. Da ein solches
Laden der Batterie nach Bedarf ausgeführt immer dann, wenn die Fahrt des
Fahrzeugs beendet wird, kann normalerweise die Leistungszufuhr von der
Batterie 20 dem Fahrzeug die Fahrt ermöglichen, wenn das Fahrzeug für
die nächste Fahrt gestartet wird. Da darüberhinaus die Ladung der
Batterie auf einer erforderlichen Höhe gehalten werden kann, wird das
Leistungsverhalten des Fahrzeugs verbessert und auch seine Reichweite
vergrößert. Der Maschinenbetrieb für das Laden der Batterie wird für eine
vorbestimmte Zeit fortgesetzt. Wenn der Maschinenstopschalter, der
separat von dem Zündschlüssel vorgesehen ist, von dem Fahrer ausgeschaltet
wird, wird das Starten oder der fortgesetzte Betrieb der Maschine für
das Laden der Batterie nach Anhalten des Fahrzeugs zwangsweise
unterbrochen.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehenden
Ausführungsformen beschränkt und zahlreiche Modifikationen können
vorgenommen werden, ohne von den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.
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Obwohl beispielsweise in der ersten Ausführungsform die
Beendigung der Vorwärmung der Maschine 40 erfaßt wird, wenn der Ausgang des
Wassertemperatursensors den vorbestimmten Wert erreicht, kann eine
solche Feststellung getroffen werden, indem man einen Öltemperatursensor
anstelle des Wassertemperatursensors verwendet. Darüberhinaus kann die
Zeit, die seit dem Start des Vorwärmbetriebs verstrichen ist, gemessen
werden, so daß die Beendigung der Vorwärmung erfaßt wird, wenn eine
vorbestimmte Zeit seit dem Start des Vorwärmens verstrichen ist.
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In der zweiten Ausführungsform wird die Notwendigkeit für das
Laden der Batterie für den Katalysatorheizer nur diskriminiert, wenn
geschlossen wird, daß die Batterie für den Fahrzeugantrieb geladen
werden muß, und zwar in der Hauptroutine, die abgearbeitet wird, wenn der
Zündschlüssel eingeschaltet wird. Alternativ kann die Notwendigkeit für
das Laden der Batterie für den Katalysatorheizer periodisch in der
Hauptroutine diskriminiert werden.
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Darüberhinaus wird in der dritten Ausführungsform die
Alarmlampe zum Aufleuchten gebracht, um eine Information zu übermitteln, daß
die Maschine für das Batterieladen nach Anhalten des Fahrzeugs in
Betrieb ist. Alternativ kann beispielsweise ein Alarmsummer verwendet
werden.