DE69608485T2 - Hybridfahrzeug - Google Patents

Hybridfahrzeug

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DE69608485T2
DE69608485T2 DE69608485T DE69608485T DE69608485T2 DE 69608485 T2 DE69608485 T2 DE 69608485T2 DE 69608485 T DE69608485 T DE 69608485T DE 69608485 T DE69608485 T DE 69608485T DE 69608485 T2 DE69608485 T2 DE 69608485T2
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DE
Germany
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combustion engine
vehicle
internal combustion
drive
generator
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DE69608485T
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Hideki Nakashima
Kozo Yamaguchi
Yoshikazu Yamauchi
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Aisin AW Co Ltd
Equos Research Co Ltd
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Aisin AW Co Ltd
Equos Research Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/48—Parallel type
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug und insbesondere ein durch einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor angetriebenes Hybridfahrzeug.
  • Es wurden Hybridfahrzeuge entwickelt, in denen sowohl ein herkömmlicher, durch Kraftstoff betriebener Verbrennungsmotor als auch ein durch saubere elektrische Energie betriebener Elektromotor verwendet wird. Es wurden verschiedenartige Hybridfahrzeuge vorgeschlagen, z. B. Hybridfahrzeuge des Serientyps, bei denen durch den Antrieb eines Generators durch die Ausgangsdrehbewegung eines Motors erzeugte elektrische Leistung in Gleichstrom umgewandelt wird, um eine Batterie aufzuladen, und elektrische Leistung von der Batterie in einen Wechselstrom umgewandelt wird, um einen Elektromotor anzutreiben. Ein anderes Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug des Paralleltyps, bei dem der Verbrennungsmotor und der Elektromotor über eine Kupplung miteinander verbunden sind und der Elektromotor beim Anfahren angetrieben wird, woraufhin die Kupplung eingerückt wird, um den Verbrennungsmotor anzutreiben, und das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors beim Beschleunigen zu demjenigen des Verbrennungsmotors hinzuaddiert wird. Ein noch anderer Hybridfahrzeugtyp ist eine Kombination aus dem Serien- und dem Paralleltyp.
  • In einem Hybridfahrzeug wird, wie in einem herkömmlichen Fahrzeug, in dem nur ein Verbrennungsmotor verwendet wird, der Verbrennungsmotor auch wenn das Fahrzeug angehalten hat im Leerlauf betrieben. Dadurch wird die Kraftstoffeffizienz reduziert, weil auch dann Kraftstoff verbraucht wird, wenn das Fahrzeug sich nicht bewegt. Außerdem werden im Leerlaufbetrieb des Motors durch den Gasausstoß Geräusche erzeugt. Infolgedessen wurde ein Motorunterbrechungssystem vorgeschlagen, durch das der Verbrennungsmotor nur dann betrieben wird, wenn der Motor für den Antrieb erforderlich ist, und zu anderen Zeiten wird der Motor ausgeschaltet, um zu erreichen, daß die Abgasmenge reduziert und der Kraftstoffverbrauch verbessert wird. Aus dem vorstehenden Sachverhalt ist naheliegend, daß ein Motorunterbrechungssystem für das Hybridfahrzeug des Paralleltyps verwendet werden könnte. Im Motorunterbrechungssystem wird die Operation des Verbrennungsmotors unterbrochen, wenn das Fahrzeug angehalten hat, und der Verbrennungsmotor wird wieder angelassen oder gestartet, wenn das Beschleunigungs- oder Fahrpedal betätigt wird, woraufhin das Fahrzeug bewegt werden kann.
  • Das Motorunterbrechungssystem weist jedoch mehrere Probleme auf. Erstens muß jedesmal die Kupplung aus- oder eingerückt werden, wenn das Fahrzeug anhält oder anfährt, so daß die Belastung der Kupplung erhöht wird. Zweitens wird der Anlasser häufiger betätigt, weil der Anlasser jedesmal aktiviert werden muß, wenn der Verbrennungsmotor angelassen oder gestartet wird, so daß die Haltbarkeit oder Lebensdauer des Anlassers problematisch wird. Drittens nimmt der Fahrkomfort aufgrund der Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt, wenn der Verbrennungsmotor wieder angelassen wird, nachdem das Beschleunigungspedal betätigt wurde, und der Drehmomentänderung, wenn das Ausgangsdrehmoment bzw. die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors zur Abtriebswelle übertragen wird, ab. Wenn die Kupplung unmittelbar eingerückt wird, um die Zeitverzögerung zu vermindern, nimmt die Belastung auf die Kupplung weiter zu.
  • Daher ist es eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, das in der Lage ist, gleichmäßig anzufahren und einen geeigneten Fahrkomfort aufrechtzuerhalten.
  • Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, in dem ein Verbrennungsmotorunterbrechungssystem verwendet wird, bei dem jedoch für jede Unterbrechung und jeden Start des Verbrennungsmotors nicht der Anlasser und die Kupplung verwendet werden.
  • Um die vorstehenden Aufgaben zu lösen, wird durch die vorliegende Erfindung ein Hybridfahrzeug mit einer Verteilereinrichtung bereitgestellt, die das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors zwischen einer Antriebswelle und einer Eingangswelle eines Generators/Elektromotors verteilt. Das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug weist ferner auf: einen mit der Antriebswelle verbundenen Elektromotor, eine Generator-/Elektromotorsteuerungseinrichtung zum Steuern der Drehzahl des Generators/Elektromotors, eine Generatordrehmomentberechnungseinrichtung zum Berechnen des Ausgangsdrehmoments des Generators/Elektromotors, das gesteuert wird, wenn die Drehzahl des Generators/Elektromotors durch die Generator-/Elektromotorsteuerungseinrichtung gesteuert wird, eine Fahrzustandbestimmungseinrichtung zum Bestimmen, ob das Fahrzeug sich bewegt oder nicht, und eine Motordrehmomentausgleichseinrichtung zum Ändern des Ausgangsdrehmoments des Elektromotors gemäß dem durch die Generatordrehmomentberechnungseinrichtung berechneten Drehmoment, um einen Widerstand zu kompensieren, der während des Anlaß- oder Startvorgangs durch den Verbrennungsmotor erzeugt wird, nachdem die Fahrzustandbestimmungseinrichtung festgestellt hat, daß das Fahrzeug sich bewegt.
  • Die Verteilereinrichtung weist eine Differentialgetriebeeinrichturig mit einem mit dem Generator verbundenen ersten Element, einem mit dem Verbrennungsmotor verbundenen zweiten Element und einem mit der Antriebswelle verbundenen dritten Element auf. Die Differentialgetriebeeinrichtung kann eine Planetengetriebeeinheit sein, in der bei einer Ausführungsform das erste Element ein Sonnenrad, das zweite Element ein Träger und das dritte Element ein Teller- oder Hohlrad ist.
  • Die Fahrzustandbestimmungseinrichtung weist eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit auf, und die vorstehend erwähnte Generator-/Elektromotorsteuerungseinrichtung schaltet auf den Verbrennungsmotor um und startet den Verbrennungsmotor, wenn die durch die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert überschreitet.
  • Das erfindungsgemäße Hybridfahrzueg weist außerdem eine Einrichtung zum Erfassen des Betätigungsgrads des Beschleunigungspedals bzw. des Drosselklappenöffnungsgrads auf, und die vorstehend erwähnte Generator-/Elektromotorsteuerungseinrichtung spricht auf eine Änderung des erfaßten Betätigungsgrads des Beschleunigungspedals bzw. des Drosselklappenöffnungsgrads an. Die Generator-/Elektromotorsteuerungseinrichtung kann außerdem in Antwort auf die Motortemperatur eine Änderung der zum Starten des Verbrennungsmotors vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit veranlassen.
  • Das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug weist ferner eine Batterie und eine Speicherbatterierestkapazitäterfassungseinrichtung zum Erfassen der Restkapazität der Batterie auf. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird in Antwort auf die durch die Speicherbatterierestkapazitäterfassungseinrichtung erfaßte Restkapazität der Batterie geändert.
  • Es wird eine. Antriebskraftbefehlswerterfassungseinrichtung zum Erfassen der erforderlichen Antriebskraft bereitgestellt, so daß der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wird, wenn ein durch die Antriebskraftbefehlswerterfassungseinrichtung erfaßtes Signal kleiner ist als ein vorgegebener Wert, und der Motor gestartet wird, wenn das Signal größer ist als der vorgegebene Wert.
  • Das vorstehend erwähnte Ausgleichsdrehmoment ist gemäß dem Generator-/Elektromotordrehmoment, der Trägheit des Generators, dem Übersetzungsverhältnis der Differentialgetriebeeinrichtung und dem Vorgelegeübersetzungsverhältnis definiert, wobei die Verteilereinrichtung aus dem Generator besteht, der einen mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Stator und einen mit der Antriebswelle verbundenen Rotor aufweist.
  • Daher wird im erfindungsgemäßen Hybridfahrzeug, nachdem der Verbrennungsmotor gestartet wurde, das Verbrennungsmotordrehmoment durch die Verteilereinrichtung zur Antriebswelle und zur Eingangswelle des Generators übertragen. D. h., die Verteilereinrichtung weist eine Differentialgetriebeeinheit auf, z. B. eine Planetengetriebeeinheit, in der das Sonnenrad als das erste Element mit dem Generator verbunden ist, der Träger als das zweite Element mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, und das Hohlrad als das dritte Element mit der Antriebswelle, d. h. der Ausgangs- oder Abtriebswelle, verbunden ist. Alternativ kann die Verteilereinrichtung aus dem Generator bestehen, dessen Stator mit dem Verbrennungsmotor und dessen Rotor mit der Antriebswelle verbunden ist.
  • Die Generator-/Elektromotorsteuerungseinrichtung steuert die Drehzahl des Generators, und die gesteuerte Drehzahl des Generators wird zum Starten des Verbrennungsmotors verwendet.
  • Die Generatordrehmomentberechnungseinrichtung berechnet das durch den Generator erzeugte Drehmoment zum Steuern seiner Drehzahl. Wenn die Fahrzustandbestimmungseinrichtung entscheidet, daß das Fahrzeug begonnen hat, sich zu bewegen, und daß der Verbrennungsmotor gerade gestartet wird, erhöht eine Elektromotordrehmomentunterstützungseinrichtung das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors basierend auf dem durch die Generatordrehmomentberechnungseinrichtung berechneten Drehmoment, um den durch das Starten des Verbrennungsmotors erzeugten Widerstand auszugleichen. Das durch den Elektromotor ausgegebene Ausgleichsdrehmoment wird basierend auf dem Generatordrehmoment, der Trägheit des Generators, dem Übersetzungsverhältnis der Differentialgetriebeeinrichtung und dem Vorgelegeübersetzungsverhältnis berechnet.
  • Erfindungsgemäß kann das Fahrzeug gleichmäßig betrieben werden, so daß während des Startens des Verbrennungsmotors ein geeigneter Fahrkomfort aufrechterhalten wird.
  • Außerdem sind kein Anlasser und keine Kupplung erforderlich, auch wenn für den Betrieb des Hybridfahrzeugs ein Verbrennungsmotorunterbrechungsystem verwendet wird.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebezugs in einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
  • Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Steuerungssystems für eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
  • Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer in der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs verwendeten Motorstartsteuerungsroutine;
  • Fig. 4 zeigt einen Graphen (Karte oder Tabelle) der Beziehung zwischen einem Antriebsmotordrehmoment, der Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Betätigungsgrad α des Beschleuniungspedals in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
  • Fig. 5 zeigt einen Graphen (Karte oder Tabelle) der Beziehung zwischen einem Drehzahl-Sollwert NG*, dem Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals und der Speicherbatte rierestkapazität SOC in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
  • Fig. 6 Zeigt einen Graphen (Karte oder Tabelle) des Generatordrehmoments als Funktion der Drehzahl bei verschiedenen Werten If (Erregerstrom) für einen Generator/Elektromotor des Erregertyps in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
  • Fig. 7 zeigt einen Graphen der Beziehung zwischen der Motordrehzahl NE und dem Drosselklappenöffnungsgrad θ in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
  • Fig. 8 zeigt ein Zeitdiagramm für verschiedene Betriebsparameter einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
  • Fig. 9 zeigt eine schematische Ansicht eines Getriebezugs in einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs;
  • Fig. 10 zeigt einen Graphen der Beziehung zwischen der Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor und der Speicherbatterierestkapazität SOC in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Motorstartsteuerungsroutine für eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs unter Bezug auf die Fig. 1 bis 11 ausführlich beschrieben.
  • In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform hat der Getriebezug eine Vier-Wellen-Struktur und weist einen Verbrennungsmotor (EG) 1, eine Planetengetriebeeinheit 2, einen Generator/Elektromotor (Generator G) 3, einen Antriebsmotor (M) 4 und eine Differentialgetriebeeinheit 5 auf.
  • Die erste Welle ist eine Kombination aus der Abtriebswelle 7 des Verbrennungsmotors 1 und der Eingangs-/Ausgangs welle 9 des Generators/Elektromotors 3. Die Planetengetriebeeinheit 2 weist einen mit der Abtriebswelle 7 des Verbrennungsmotors 1 verbundenen Träger 22, ein mit der Eingangs-/Ausgangswelle 9 des Generators/Elektromotors 3 verbundenes Sonnenrad 21 und ein mit dem ersten antreibenden Vorgelegerad 11 verbundenes Hohlrad 23 auf.
  • Die zweite Welle ist die Ausgangs- oder Abtriebswelle 13 des Antriebsmotors 4, die das damit verbundene zweite antreibende Vorgelegerad 15 trägt.
  • Die dritte Welle ist eine Vorgelegewelle 31, die ein angetriebenes Vorgelegerad 33 und ein Dif-Ritzel 35 hält. Das angetriebene Vorgelegerad 33 steht mit dem ersten antreibenden Vorgelegerad 11 und mit dem zweiten antreibenden. Vorgelegerad 15 in Eingriff.
  • Die vierte Welle ist die Eingangswelle für die Differentialgetriebeeinheit, die ein Dif-Hohlrad 37 trägt.
  • Eine Differentialgetriebeeinheit 5 wird durch das auf der vierten Welle angeordnete Dif-Hohlrad 37 angetrieben, wobei das Dif-Hohlrad 37 mit dem Dif-Ritzel 35 in Eingriff steht.
  • In der Planetengetriebeeinheit 2 definiert die Drehzahl des Sonnenrades 21 die Ausgangsdrehzahl des Hohlrades 23 in Antwort auf die Eingangsdrehzahl des Trägers 22. D. h., die Drehzahl des Sonnenrades 21 kann durch Steuern des Ausgangsdrehmoments des Generators/Elektromotors 3 gesteuert werden. Wenn das Sonnenrad 21 sich beispielsweise frei dreht, wird durch die Drehbewegung des Trägers 22 veranlaßt, daß das Sonnenrad 21 sich dreht, es wird jedoch keine Drehbewegung des Hohlrades 23 veranlaßt, so daß keine Drehbewegung ausgegeben wird.
  • In der Planetengetriebeeinheit 2 ist das Eingangsdrehmoment für den Träger 22 ein kombiniertes Drehmoment, das durch Kombinieren des Reaktionsdrehmoments des Genera tors/Elektromotors 3 und des Ausgangsdrehmoments des Verbrennungsmotors 1 erhalten wird.
  • D. h., das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 wird dem Träger 22 zugeführt, und das Ausgangsdrehmoment des Generators/Elektromotors 3 wird dem Sonnenrad 21 zugeführt. Das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 wird vom Hohlrad 23 über das antreibende Vorgelegerad 11 ausgegeben, um die Räder mit einem auf der Motorleistung basierenden Übersetzungsverhältnis anzutreiben. Außerdem wird das Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors 3 über das zweite antreibende Vorgelegerad 15 den Antriebsrädern mit einem für die Motorleistung ausreichenden Übersetzungsverhältnis zugeführt.
  • Fig. 2 zeigt die Struktur des Steuerungssystems für die vorstehend beschriebene Ausführungsform eines Fahrzeugs. Wie in Fig. 2 ersichtlich ist, weist das Hybridfahrzeug eine Antriebseinheit 40, eine Sensoreinheit 41 zum Erfassen der Betriebsparameter der Antriebseinheit 40 usw., und eine Steuereinheit 42 zum Steuern der einzelnen Elemente der Antriebseinheit 40 auf.
  • Die Antriebseinheit 40 weist den Verbrennungsmotor 1, den Generator/Elektromotor 3, den Antriebsmotor 4 und eine Batterie 43 auf. Die Batterie 43 führt dem Antriebsmotor 4 elektrische Leistung zu und wird durch zurückgewonnene elektrische Leistung geladen, die durch den Antriebsmotor 4 erzeugt wird, und durch elektrische Leistung, die durch den in einem Generatormodus betriebenen Generator/Elektromotor 3 erzeugt wird.
  • Die Sensoreinheit 41 weist einen Beschleunigungspedalsensor 411 zum Erfassen des Betätigungsgrads des Beschleunigungspedals, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 412 zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit V, einen Generator-/Elektromotordrehzahlsensor 413 zum Erfassen der Dreh zahl des Generators/Elektromotors 3, einen Verbrennungsmotordrehzahlsensor 414 zum Erfassen der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 und einen Batteriesensor 415 zum Erfassen der gespeicherten Restkapazität (SOC) der Batterie 43 auf.
  • Die Steuereinheit 42 weist eine Verbrennungsmotorsteuereinheit 421 zum Steuern des Verbrennungsmotors 4, eine Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 zum Steuern des Generators/Elektromotors 3 und eine Antriebsmotorsteuereinheit 423 zum Steuern des Antriebsmotors 4 auf. Außerdem weist die Steuereinheit 42 eine Fahrzeugsteuereinheit 424 zum Steuern der Bewegung des Fahrzeugs durch Zuführen eines Steuerbefehls oder eines Steuerwertes zur Verbrennungsmotorsteuereinheit 421, zur Generator-/Elektromötorsteuereinheit 422 und zur Antriebsmotorsteuereinheit 423 auf.
  • Insbesondere führt die Fahrzeugsteuereinheit 424 dem Verbrennungsmotorsteuerungssystem 421 in Antwort auf verschiedene erfaßte Fahrzeugzustände EIN-/AUS-Signale für den Verbrennungsmotor zu, einschließlich Signale, die anzeigen, daß das Fahrzeug sich bewegt oder angehalten hat.
  • Das Fahrzeugsteuerungssystem 424 führt der Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 einen Drehzahl-Sollwert NG* für den Generator/Elektromotor 3 zu, wobei der Drehzahl- Sollwert auf dem durch den Beschleunigungspedalsensor 411 erfaßten Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals basiert, und die durch den Batteriesensor 415 erfaßte gespeicherte Restkapazität (SOC). Die Fahrzeugsteuereinheit 424 führt außerdem der Antriebsmotorsteuereinheit 423 ein Drehmomentsignal TM* basierend auf dem durch den Beschleunigungspedalsensor 411 erfaßten Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals und der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 412 erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit V zu. Außerdem berechnet das Fahrzeugsteuerungssystem 424 einen Wert ATM basierend auf den Werten für die Generatordrehzahl NG und das Generatordrehmoment TG, die von der Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 empfangen werden.
  • Die Motorsteuereinheit 421 steuert die Ausgangsleistung bzw. das Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors 1 durch Steuern des Drosselklappenöffnungsgrads θ in Antwort auf das von der Fahrzeugsteuereinheit 424 empfangene EIN-Signal und ein vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor 414 empfangenes Drehzahl (NE) -signal.
  • Die Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 steuert den elektrischen Strom (Drehmoment) IG Zum Erreichen eines Drehzahl-Sollwertes NG*.
  • Die Antriebsmotorsteuereinheit 423 steuert den elektrischen Strom (Drehmoment) IM, durch den der Elektromotor 4 angetrieben wird, in Antwort auf von der Fahrzeugsteuereinheit 424 empfangene Signale für das Drehmoment TM* und das Ausgleichsdrehmoment ΔTM.
  • Nachstehend wird die Operation oder Funktionsweise jedes Steuerungssystems der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert.
  • Der Antriebsmotor 4 setzt das Fahrzeug in Bewegung, und wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert erreicht, wird der Verbrennungsmotor 1 durch Steuern der Drehzahl des Generators/Elektromotors 3 gestartet, wobei das durch den Antriebsmotor 4 ausgegebene Drehmoment um den Wert ΔTM erhöht wird, um den beim Anlaß- oder Startvorgang durch den Verbrennungsmotor erzeugten Widerstand auszugleichen. Dieser Widerstand kann als Änderung des Ausgangsdrehmoments des Generators/Elektromotors 3 erfaßt werden.
  • Nachstehend wird der Start- bzw. Anlaßvorgang für den Verbrennungsmotor 1 durch die Steuerung der Drehzahl des Generators/Elektromotors 3 erläutert. Wenn das Fahrzeug beginnt sich zu bewegen, läuft der Verbrennungsmotor 1 nicht, und das Fahrzeugs beginnt sich alleine durch das Drehmoment des Antriebsmotors 4 zu bewegen. In diesem Zustand wird die Abtriebswelle (Hohlrad 23) durch den Antriebsmotor 4 gedreht. Wie ersichtlich ist, ist es notwendig, daß der Träger keine Umlauf (Planeten) -drehbewegung ausführt, so daß die Abtriebswelle 7 des Verbrennungsmotors 1 sich nicht dreht. In diesem anfänglichen Zustand einer niedrigen Drehzahl oder Gangstufe, in der das Fahrzeug ausschließlich durch den Elektromotor 4 angetrieben wird, wird der Generator 3 in einem Generatormodus betrieben, um Strom zu erzeugen, d. h. das Hohlrad 23 treibt das Sonnenrad 21 über den Träger 22 an, wobei der Träger 22 ortsfest oder unbeweglich bleibt.
  • Wenn das Fahrzeug eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht, wird der Verbrennungsmotor 1 gestartet. Zu diesem Zeitpunkt nimmt die Drehzahl des Sonnenrades 21, d. h. die Drehzahl des Generators/Elektromotors 3 ab, wobei, weil die Drehzahl des Hohlrades sich nicht geändert hat, der Träger 22 gezwungen wird, seine Planetenbewegung um das Sonnenrad 21 auszuführen, wodurch die Abtriebswelle 7 des Verbrennungsmotors 1 sich dreht. D. h., die Drehzahl der Abtriebswelle 7 wird sowohl durch die Drehzahl des Sonnenrades 21 als auch durch diejenige des Trägers 22 beeinflußt. Daher nimmt, wenn die Drehzahl des Elektromotors 4 konstant gehalten wird und die Drehzahl des Sonnenrades 21 abnimmt, die Drehzahl des Trägers 22 zu, um den Verbrennungsmotor 1 in Drehbewegung zu versetzen.
  • Wenn die Drehbewegung des Sonnenrades gestoppt wird, wird die Gesamtdrehbewegung des Elektromotors 4 auf den Träger übertragen. Daher kann der mit dem Träger verbundene Verbrennungsmotor durch den Antrieb des mit dem Sonnenrad verbundenen und als Elektromotor betriebenen Generators/Elektromotors 3 schneller gedreht werden.
  • Dadurch kann der Verbrennungsmotor 1 erfindungsgemäß gestartet werden, indem der Generator/Elektromotor 3 zum Vermindern seiner Drehzahl im Generatormodus gesteuert wird, während das Fahrzeug durch den Antriebsmotor 4 allein angetrieben wird, oder durch Umschalten des Generators/Elektromotors 3 in den Elektromotormodus.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, wird, wenn die Drehbewegung des Sonnenrades gestoppt wird, die Gesamtdrehbewegung des Elektromotors 4 auf den Träger übertragen, um den Verbrennungsmotor 1 zu drehen. D. h., zu diesem Zeitpunkt wird das Gesamtdrehmoment zum Drehen des Verbrennungsmotors 1 durch den Antriebsmotor 4 bereitgestellt. Daher würde beim Starten des Verbrennungsmotors ein Abfall des übertragenen Drehmoments ("Drehmomentschwankung") aufgrund des durch die Arbeitslast, d. h. durch eine beim Antrieb des Verbrennungsmotors (Umschalten des Verbrennungsmotors) ausgeführte Kompression usw., erzeugten Widerstands des Motors 4 erwartet. In der vorliegenden Erfindung wird diese Drehmomentschwankung berechnet, und der dem Elektromotor 4 zuzuführende Strom IM wird erhöht, um diese Drehmomentschwankung zu kompensieren.
  • Fig. 3 zeigt die Verbrennungsmotorstartsteuerungsroutine, wobei in Schritt S11 die Fahrzeugsteuereinheit 424 den Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals vom Beschleunigungspedalsensor 411 und die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 412 empfängt. Dann entscheidet die Fahrzeugsteuereinheit 424 in Schritt S12, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor erreicht hat oder nicht.
  • Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V* kleiner ist als die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor ("NEIN" in Schritt S12), steuert die Fahrzeugsteuereinheit 424 nur den Antriebsmotor 4 (Schritt S13). D. h., die Fahrzeugsteuereinheit 424 führt der Verbrennungsmotorsteuereinheit 422 ein AUS-Signal zu und bestimmt den Antriebsmotordrehmoment- Sollwert TM* basiereüd auf den Werten für den Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals und die Fahrzeuggeschwindigkeit V unter Bezug auf ein Antriebsmotordrehmoment- Fahrzeuggeschwindigkeitsdiagramm, wie beispielsweise in Fig. 4 dargestellt, und führt den Wert TM* der Antriebsmotorsteuereinheit 423 zu. Die Antriebmotorsteuereinheit 423 steuert den elektrischen Strom IM für den Antriebsmotor 4 so, daß das erfaßte Antriebsmotordrehmoment TM den Wert TM* annimmt, d. h. TM = TM*.
  • Andererseits überträgt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V durch den Antriebsmotor 4 auf einen Wert erhöht wurde, der größer ist als die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor ("JA" in Schritt S12), die Fahrzeugsteuereinheit 424 ein EIN-Signal an die Verbrennungsmotorsteuereinheit 421 (Schritt S14).
  • Dann wird der Fahrzeugsteuereinheit 424 ein die gespeicherte Restkapazität der Batterie 43 anzeigendes Signal SOC vom Batteriesensor 415 zugeführt, und der Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 wird ein Generator-/Elektromotordrehzahlwert NG basierend auf dem vom Generator-/Elektromotordrehzahlsensor 413 empfangenen Signal zugeführt (Schritt S15).
  • Es wird ein Generator-/Elektromotorantriebsdrehmomentbefehlswert IG berechnet (Schritt S16). Die Fahrzeugsteuereinheit 424 bestimmt den Drehzahl-Sollwert NG* für den Generator/Elektromotor 3 unter Bezug auf das in Fig. 5 dargestellte Diagramm, wobei der in Schritt S11 eingegebene Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals und die in Schritt Sl5 eingegebene gespeicherte Restkapazität SOC der Batterie 43 verwendet werden, und führt der Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 ein Signal für NG* zu. Die Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 berechnet den Generator-/Elektromotordrehmomentbefehlswert (einen elektrischen Strom IG) zum Erhalten des Drehzahl-Sollwerts NG durch eine rückgekoppelte Steuerung unter Verwendung der Differenz zwischen dem Drehzahl-Sollwert NG* und der in Schritt S15 eingegebenen erfaßten Drehzahl NG des Generators/Elektromotors 3.
  • Die Fahrzeugsteuereinheit 424 berechnet einen Antriebsmotordrehmomentausgleichswert ΔTM zum Ausgleichen der Drehmomentänderung oder -schwankung, die durch eine Änderung der Drehzahl des Generators/Elektromotors 3 beim Beginn des Umschaltens auf den Verbrennungsmotor erzeugt wird, durch Ändern des dem Antriebsmotor 4 zugeführten Stroms IM (Schritt S17).
  • Die Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 berechnet das Generator-/Elektromotordrehmoment TG aus dem Generator-/Elektromotorstrom IG, weil das Drehmoment des Generators/Elektromotors 3 dem elektrischen Strom proportional ist, wenn der Generator/Elektromotor 3 eine herkömmliche magnetische Vorrichtung ist. Wenn der Generator/Elektromotor 3 dagegen vom Erregertyp ist, bestimmt die Generator-/ETektromotorsteuereinheit 422 das Generator-/Elektromotordrehmoment TG aus einem Drehmoment-Drehzahldiagramm, wie in Fig. 6 dargestellt, für den bestimmten Erregerstrom If.
  • Die Fahrzeugsteuereinheit 424 berechnet den Antriebsmotordrehmomentausgleichswert ΔTM basierend auf dem von der Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 zugeführten Generator-/Elektromotordrehmomentsignal TG. Insbesondere können, weil die Winkelbeschleunigung des Generators/Elektromotors (die Drehzahländerungsrate) αG extrem klein ist, das Generator-/Elektromotordrehmoment TG und das Sonnenraddrehmoment TS gleichgesetzt werden (TG = TS).
  • Wenn die Anzahl von Zähnen des Hohlrades 23 in der Planetengetriebeeinheit 2 doppelt so groß ist wie die Anzahl von Zähnen des Sonnenrades, entspricht das Hohlraddrehmoment TR dem doppelten Wert des Drehmoments TG des Generators/Elektromotors (TR = 2KEG), so daß das Ausgleichsdrehmoment ATM durch folgende Gleichung 1 dargestellt werden kann, wenn das Vorgelegeübersetzungsverhältnis durch i definiert ist.
  • ΔTM = 2·i·TS
  • Unter Berücksichtigung des Generator-fElektromotordrehzahländerungsverhältnisses G nimmt, wenn das Generator-/Elektromotorträgheitsmoment durch InG definiert ist, das Drehmoment TS des Sonnenrades in Gleichung 1 den Wert TS - TG + InG·aG an.
  • Wie in Fig. 2 dargestellt, führt die Fahrzeugsteuereinheit 424 der Antriebsmotorsteuereinheit 423 ein Signal für das Antriebsmotorausgleichsdrehmoments ΔTM zu, um das zum Antreiben des als Generator arbeitetenden Generators% Elektromotors 3 verwendete Drehmoment TG auszugleichen. Außerdem berechnet die Fahrzeugsteuereinheit 424 den Antriebsmotordrehmoment-Sollwert TM*, wobei die Drehmomentbeschleunigung ignoriert wird, durch Anwenden der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit V auf die Karte bzw. das Diagramm von Fig. 4 und führt das Signal TM* der Antriebsmotorsteuereinheit 423 zu.
  • Nach Abschluß der vorstehend erwähnten Berechnungen gibt die Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 dem Generator/Elektromotor 3 einen in Schritt S16 berechneten Generator-jElektromotorantriebsdrehmomentbefehlswert Ig zu, um ein Ausgangsdrehmoment TG zu erzeugen. Die Antriebsmotorsteuereinheit 423 gibt ein Drehmomentsignal (einen elektrischen Strom) IM an den Antriebsmotor 4, um ein Antriebsmotorausgangsdrehmoment TM zu erzeugen (TM = TM* - ΔTM), basierend auf dem Antriebsmotordrehmoment-Sollwert TM* und dem Antriebsmotorausgleichsdrehmomentwert ΔTM aus, die in Schritt S17 berechnet werden (Schritt s18).
  • Um den Verbrennungsmotor 1 zu starten, wird die Drehbewegung des Generators/Elektromotors 3 umgekehrt, wobei durch den Antriebsmotor 4 ein zusätzliches erforderliches Drehmoment zum Drehen des Verbrennungsmotors bereitgestellt wird.
  • Die Motorsteuereinheit 421 empfängt das Verbrennungsmotordrehzahl (NE) -signal vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor 414 (Schritt S19), und entscheidet, ob die Verbrennungsmotordrehzahl NE den berechneten Drehzahlwert NE* erreicht hat oder nicht, bei dem der Verbrennungsmotor gezündet werden kann (Schritt S20). Wenn die erfaßte Verbrennungsmotordrehzahl den Drehzahlwert NE* nicht erreicht hat ("NEIN" in Schritt S20), springt die Routine zur Hauptroutine zurück und wartet, bis die erfaßte Verbrennungsmotordrehzahl NE zugenommen hat. Andererseits zündet die Verbrennungsmotorsteuereinheit 421, wenn die erfaßte Verbrennungsmotordrehzahl NE den Wert NE* überschreitet ("JA" in Schritt S10), den Verbrennungsmotor 1 durch Einschalten eines Signals der elektronischen Steuerung (ECU) des Verbrennungsmotors (Schritt S21).
  • Dann wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 gestartet worden ist, der Drosselklappenöffnungsgrad θ in Antwort auf die Verbrennungsmotordrehzahl NE gesteuert, so daß er der vorgegebenen Beziehung folgt, um einen wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch zu erhalten, wie in Fig. 7 dargestellt. D. h., die Verbrennungsmotorsteuereinheit 421 steuert die Verbrennungsmotorleistung bzw. das Verbrennungsmotorausgangsdrehmoment durch Steuern, des Drosselklappenöffnungsgrades θ in Antwort auf die erfaßte Verbrennungsmotordrehzahl NE, wie in Fig. 7 dargestellt, wobei der Fahrzeugsteuereinheit 424 der Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals zugeführt wird.
  • Die vorstehende Operation oder Funktionsweise der einzelnen Einheiten wird nachstehend unter Bezug auf das Zeitdiagramm von Fig. 8 beschrieben. Zum Zeitpunkt t1 beginnt das Fahrzeug sich zu bewegen, wenn das Beschleunigungspedal betätigt wird. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Antriebsmotor 4 ein Drehmoment TM mit dem Wert TM = TM* aus, wobei TM* aus dem Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals und der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit V (die beim Start null beträgt) unter Verwendung einer in Fig. 4 dargestellten Karte (Diagramm) berechnet wird. Dieses Anfangsdrehmoment TM ist in Fig. 8 durch einen Pfeil A dargestellt.
  • Der Generator/Elektromotor 3 dreht sich durch das Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors 4, das über die Abtriebswelle ("zweite Welle") 13 und das Hohlrad 23 der Planetengetriebeeinheit 2 übertragen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das mit der Abtriebswelle 13 verbundene Hohlrad 23 in positiver Richtung gedreht, und der auf der Abtriebswelle 7 des Verbrennungsmotors 1 angeordnete Träger 22 wird blockiert, so daß das auf der Abtriebswelle des Generators/Elektromotors 3 angeordnete Sonnenrad 21 in negativer Richtung gedreht wird. Die Drehzahl NG des Generators/Elektromotors nimmt dadurch in negativer Richtung graduell zu (Pfeil B in Fig. 8).
  • Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt durch das Ausgangsdrehmoment TM des Antriebsmotors 4 graduell zu (Pfeil C in Fig. 8), und zum Zeitpunkt t2 wird der Verbrennungsmotor 1 durch den Generator/Elektromotor 3 angetrieben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor, z. B. 10 km/h, erreicht. D. h., die Drehbewegung des Generators/Elektromotors 3 in negativer Richtung zum Erzeugen von Strom wird in eine Drehbewegung in positiver Richtung (Motormodus) geändert, die es ermöglich, den Verbrennungsmotor zu starten (Pfeil D in Fig. 8).
  • Bei einem Betrieb als Elektromotor wird das Drehmoment ΔTM des Generators/Elektromotors 3 an der Welle 9 ausgegeben, und TM = TM* - ΔTM nimmt den durch den Antriebsmotor 4 an das Hohlrad 23 in der Planetengetriebeeinheit 2 ausgegebenen Wert an (Pfeil E in Fig. 8).
  • Die Drehzahl des Generators/Elektromotors 3 (Pfeil D in Fig. 8) wird gemäß einer vorgegebenen Karte (Diagramm) auf einen Wert erhöht, bei dem ein effizienter Verbrennungsmotorbetrieb möglich ist. Das durch die Linie D als scharfe Erhöhung dargestellte Zusatzdrehmoment, das zum Starten des Verbrennungsmotors erforderlich ist, d. h. das erforderlich ist, um den Motorwiderstand zu überwinden, wird durch den Antriebsmotor 4 bereitgestellt.
  • Obwohl in Fig. 8 dargestellt ist, daß das Drehmoment TE des Verbrennungsmotors den Wert null hat, wird im Verbrennungsmotör 1 durch den Generator/Elektromotor 3 tatsächlich ein Reaktionsdrehmoment erzeugt. D. h., Der Motor 1 empfängt das Drehmoment in negativer Richtung, so daß er als Bremse wirkt. Der Antriebsmotor 4 kompensiert den Drehmomentverlust, der durch die Verzögerung des mit der Abtriebswelle 23 verbundenen Hohlrad 23 verursacht wird.
  • Zum Zeitpunkt t3, wenn die Verbrennungsmotordrehzahl NE den vorgegebenen Wert NE*, z. B. 600 U/min (Pfeil F in Fig. 8), überschreitet, wird die elektronische Steuereinheit (ECU) des Verbrennungsmotor eingeschaltet, um zu ermöglichen, daß der Verbrennungsmotor zünden kann (Pfeil G). Anschließend begint das Drehmoment TE des Verbrennungsmotors zuzunehmen (Pfeil H in Fig. 8), so daß das Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors 4 abnimmt (Pfeil I in Fig. 8). Zu diesem Zeitpunkt wird der Generator/Elektromotor 3 ein Reaktionselement für den Verbrennungsmotors 1, und das Drehmoment in negativer Richtung für die Planetengetriebeeinheit 2 nimmt ab, um die Reaktionskraft weiter zu reduzieren, wenn das Drehmoment TE des Verbrennungsmotors zunimmt (Pfeil J in Fig. 8).
  • Das Drehmoment TE des Verbrennungsmotors wird ein wenig zu spät erzeugt (Pfeil K in Fig. 8), weil die Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt, nachdem das Drehmoment TE des Verbrennungsmotors vollständig übertragen wurde (Pfeil L in Fig. 8), und die Drehzahl des im Generatormodus arbeitenden Generators/Elektromotors 3 nimmt ab (Pfeil M in Fig. 8). Anschließend wird die Verbrennungsmotordrehzahl NE so geregelt, daß ein maximaler Wirkungsgrad erzielt wird (Pfeil N in Fig. 8).
  • Das Drehmoment TM des Antriebsmotors 4 ist konstant (Pfeil O), und die Drehzahl des Generators/Elektromotors 3 nimmt ab, so daß die Drehzahl des mit der Abtriebswelle verbundenen Hohlrades 23 zunimmt, um das Drehmoment zu erhöhen, und die Fahrzeuggeschwindigkeit V ebenfalls zunimmt.
  • Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebezugs unter Bezug auf Fig. 9 beschrieben. Bei der Beschreibung dieser zweiten Ausführungsform werden die gleichen Bezugszeichen, die bei der Beschreibung von Fig. 1 verwendet wurden, verwendet, um Komponenten zu bezeichnen, die denen der ersten Ausführungsform gleich oder ähnlich sind, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
  • In der in Fig. 9 dargestellten zweiten Ausführungsform ist eine Abtriebswelle 7b eines Verbrennungsmotors 1b mit einem Stator 51 (der nicht durch das Gehäuse gehalten wird) eines Generators/Elektromotors 3b verbunden, und ein Rotor 52 des Generators/Elektromotors 3b ist mit einer Ausgangswelle 53 verbunden. Außerdem ist ein Antriebsmotor 4b mit der gleichen Ausgangswelle 53 verbunden. Ein antreibendes Vorgelegerad 54 ist auf der Ausgangswelle 53 angeordnet und steht mit einem auf der Vorgelegewelle 31 angeordneten angetriebenen Vorgelegerad 33 in Eingriff.
  • In der ersten Ausführungsform hat, weil der Verbrennungsmotor 1 und der Generator/Elektromotor 3 über die Planetengetriebeeinheit 2 mit der Abtriebswelle verbunden sind, das Drehmoment TR des mit der Abtriebswelle verbundenen Hohlrades 23 einen Wert, der doppelt so groß ist wie das Drehmoment TG des Generators/Elektromotors. In der zweiten Ausführungsform ist keine solche zwischengeschaltete Planetengetriebeeinheit vorgesehen, so daß das Drehmoment der Abtriebswelle unabhängig vom Übersetzungsverhältnis dem Drehmoment TG des Generators/Elektromotors gleich ist, so daß das durch den Antriebsmotor 4b erzeugte Ausgleichsdrehmoment ΔTM den Wert ΔTM = TG + InG·αG annimmt.
  • In einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor, die in der ersten Ausführungsform als fester Wert definiert ist, gemäß der gespeicherten Restkapazität SOC der Batterie 43 geändert, wie in Fig. 10 dargestellt. D. h., wenn, wie in Fig. 10 dargestellt, die Batterie 43 durch den im Generatormodus arbeitenden Generator/Elektromotor 3 geladen wird, d. h., wenn der Wert SOC zunimmt, nehmen die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor und die Fahrzeuggeschwindigkeit V** zum Abschalten des Verbrennungsmotors zu. Ein Nachlaufen wird verhindert, indem eine Differenz zwischen der Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor und der Fahrzeuggeschwindigkeit V** zum Abschalten des Verbrennungsmotors beibehalten wird.
  • Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so konstruiert, daß der Verbrennungsmotor gestartet wird, nachdem ein Katalysator zum Behandeln des Abgases ausreichend erwärmt ist, was durch einen Temperatursensor (nicht dargestellt) in der Sensoreinheit 41 bestimmt wird.
  • Fig. 11 zeigt die Steuerungsroutine der vierten Ausführungsform. Beim Beschreiben der Routine von Fig. 11 werden die gleichen Schritt-Bezugszeichen, die in Fig. 3 verwendet wurden, verwendet, um die Schritte zu bezeichnen, die den Schritten der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform gleich oder ähnlich sind, und deren Beschreibung wird weggelassen.
  • In der vierten Ausführungsform erfaßt das Fahrzeugsteuerungssystem 424 die Katalysatortemperatur unter Verwendung eines Temperatursensors (nicht dargestellt) und entscheidet, ob der Katalysator ausreichend erwärmt ist oder nicht (Schritt S111), wobei, wenn festgestellt wird, daß der Katalysator nicht ausreichend erwärmt ist ("NEIN" in Schritt 111, das Fahrzeug ausschließlich durch den Antriebsmotor angetrieben wird.
  • Wenn festgestellt wird, daß der Katalysator ausreichend erwärmt ist ("JA" in Schritt S111), empfängt das Fahrzeugsteuerungssystem 424 Eingangssignale für die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die gespeicherte Restkapazität SOC und den Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals von den jeweiligen Sensoren (Schritt S112). Die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor wird durch Anwenden der eingegebenen gespeicherten Restkapazität SOC auf die Karte bzw. das Diagramm von Fig. 10 bestimmt (Schritt S113). Die Fahrzeuggeschwindigkeit V und die so bestimmte Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor werden dann verglichen (Schritt 5114).
  • Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit V kleiner ist als die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrennungsmotor ("NEIN" in Schritt S114), schreitet die Routine zu Schritt S13 fort, und wenn V größer ist als die Startgeschwindigkeit V* für den Verbrebnungsmotor ("JA" in Schritt S114), schreitet die Routine zu Schritt S14 fort. Die Operationen von Schritt S14 ausgehend sind die gleichen wie bei der in Fig. 3 darge stellten Ausführungsform. In Fig. 3 wird die gespeicherte Restkapazität SOC in Schritt S15 eingegeben, in Fig. 11 wird jedoch der in Schritt S113 verwendete SOC-Wert in Schritt S112 eingegeben.
  • Eine fünfte Ausführungsform ist eine Modifikation der zuerst beschriebenen Ausführungsform, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem 424 die Verbrennungsmotorsteuereinheit 421 so steuert, daß sie einem Verbrennungsmotorunterbrechungsschema folgt. In dieser fünften Ausführungsform weist die Fahrzeugsteuereinheit 424 mindestens den Beschleunigungspedalsensot 411, den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 412, einen Bremssensor (nicht dargestellt) zum Erfassen einer Betätigung des Bremspedals und einen Gangschaltsensor (nicht dargestellt) auf. Das Fahrzeugsteuerungssystem 424 schaltet den Verbrennungsmotor ab, ohne daß ein Leerlaufzustand eingestellt sein muß, indem dem Motorsteuerungsystem 421 ein AUS- Signal zugeführt wird, wenn basierend auf den Sensorausgangssignalen festgestellt wird, daß kein Verbrennungsmotorbetrieb erforderlich ist.
  • Das Fahrzeugsteuerüngssystem 424 bestimmt basierend auf dem Signal für den Betätigungsgrad α des Beschleunigungspedals, ob das Beschleunigungspedal, z. B. für 2 Sekunden, freigegeben wurde, oder ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V null beträgt basierend auf den Ausgangssignalen des Beschleunigungspedalsensors 411 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 412. Daher muß, immer wenn das Fahrzeug sich in einem Zustand befindet, in dem das Beschleunigungspedal nicht betätigt ist, z. B., wenn das Fahrzeug vor einer Ampel wartet, bis die Ampel umschaltet, beim Bergabfahren, wenn das Fahrzeug aufgrund einer Verkehrsstockung anhält, der Verbrennungsmotor 1 nicht angetrieben werden, so daß das Fahrzeugsteuerungssystem 424 dem Verbrennungsmotorsteuerungssystem 421 ein AUS-Signal zuführt. Nach dem Empfang des AUS-Signals schaltet das Verbrennungsmotorsteuerungssystem 421 den Verbrennungsmotor 1 durch Steuern des Kraftstoffsystems oder des Zündungssystems ab.
  • Wenn das Beschleunigungspedal betätigt wurde, nachdem der Verbrennungsmotor 1 ausgeschaltet wurde, veranlaßt die Fahrzeugsteuerungseinheit 424, wie in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschrieben, daß der Verbrennungsmotor wieder gestartet wird, durch Steuern des Generators/Elektromotors 3 und kompensiert das zusätzlich erforderliche Drehmoment zum Starten des Verbrennungsmotors durch Erhöhen des Antriebsmotordrehmoments. Nachdem das Fahrzeug angehalten hat, z. B. während es vor einer Ampel wartet, bis die Ampel umschaltet, wird der Verbrennungsmotor bei Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeit V* durch den Antriebsmotor erneut gestartet, nachdem das Fahrzeug in Bewegung gesetzt wurde.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezug auf die vorstehend erwähnten fünf Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt, sondern kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden. Beispielsweise kann, obwohl in der ersten Ausführungsform beschrieben wurde, daß der Verbrennungsmotor bei einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit V* gestartet wird, der Verbrennungsmotor auch gestartet werden, sobald erfaßt wird, daß das Fahrzeug begonnen hat, sich zu bewegen (V* = 0). Außerdem kann, obwohl in der ersten Ausführungsform das Ausgleichsdrehmoment ΔTM in der Fahrzeugsteuereinheit 424 berechnet wird, das Ausgleichsdrehmoment ΔTM auch in der Antriebsmotorsteuereinheit 423 berechnet werden, der Signale für das Drehmoment TG des Generators/Elektromotors und für die Drehzahl NG durch die Generator-/Elektromotorsteuereinheit 422 zugeführt werden.
  • Es wird beschrieben, daß die Drehzahl NG des Generators/Elektromotors in der ersten Ausführungsform durch den Generator-/Elektromotordrehzahlsensor 413 erfaßt wird, sie kann jedoch alternativ auch durch Eingabe der Drehzahl NE des Verbrennungsmotors vom Verbrennungsmotordrehzahlsensor 414 berechnet werden. D. h., wenn die Drehzahl des Generators/Elektromotors (des Sonnenrades) NG ist, die Drehzahl des Verbrennungsmotos (des Trägers) NE ist, die Drehzahl der Abtriebswelle (des Hohlrades) NR ist und die Anzahl der Zähne des Hohlrades 23 doppelt so groß ist wie die Anzahl der Zähne des Sonnenrades 21, wird NG den Wert NG = 3NE - 2·NR aufweisen, so daß die Drehzahl NE des Verbrennungsmotors und die Drehzahl NG des Generators/Elektromotors aus dem jeweils anderen Wert berechnet werden können. Daher kann, anstatt die Drehzahl NG des Generators/Elektromotors durch den Generator-/Elektromotordrehzahlsensor 413 zu erfassen, die Drehzahl NG des Generators/Elektromotors auch aus der durch den Verbrennungsmotordrehzahlsensor 414 erfaßten Drehzahl NE des Verbrennungsmotors berechnet werden, und das Drehmoment TG des Generators/Elektromotors kann aus der Drehzahl NG des Generators/Elektromotors berechnet werden. Dadurch wird der Generator-/Elektromotordrehzahlsensor 413 unnötig.
  • In der ersten Ausführungsform sind der Verbrennungsmotor und der Generator/Elektromotor über eine Planetengetriebeeinheit mit der Abtriebswelle verbunden; in der vorliegenden Erfindung können der Verbrennungsmotor und der Generator/Elektromotor jedoch auch über ein Kegelradgetriebe einer Differentialgetriebeeinheit mit der Abtriebswelle verbunden sein.
  • Außerdem kann in der vierten Ausführungsform, anstatt, wie beschrieben, die Katalysatortemperatur zu erfassen, der Verbrennungsmotor 1 gestartet werden, wenn die erfaßte Temperatur des Verbrennungsmotors 1 einen vorgegebenen Wert er reicht hat. Gemäß einer noch anderen Modifikation kann der Verbrennungsmotor 1 gestartet werden, nachdem sowohl die Temperatur des Katalysators, als auch diejenige des Verbrennungsmotors vorgegebene Temperaturwerte erreicht haben.
  • Das Verbrennungsmotorunterbrechungssystem wird in Verbindung mit der fünften Ausführungsform beschrieben, gemäß der nach Ablauf einer Zeitdauer von zwei Sekunden nach Freigabe des Beschleunigungspedals ein AUS-Signal erzeugt wird. Das AUS-Signal zum Abschalten des Verbrennungsmotors kann jedoch auch erzeugt werden, wenn Bedingungen sowohl für die Freigabe des Beschleunigungspedals als auch für die Fahrzeuggeschwindigkeit erfüllt sind. Außerdem kann der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden, wenn der Schalthebel auf die Neutralstellung geschaltet wird. Außerdem kann der Verbrennungsmotor 2 in der fünften Ausführungsform durch ein AUS- Signal abgeschaltet werden, wenn das Beschleunigungspedal, anstatt für zwei Sekunden, beispielsweise für mehr als eine Sekunde freigegeben wurde. Außerdem kann der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden, wenn unabhängig von der Zeitdauer, die verstrichen ist, seitdem das Beschleunigungspedal freigegeben wurde, die Bedingungen der Freigabe des Beschleunigungspedals und der Betätigung des Bremspedals erfüllt sind.
  • Außerdem ist die Verwendung des Verbrennungsmotorunterbrechungssystems nicht auf den Fall begrenzt, daß das Fahrzeug verzögert oder angehalten hat oder auf ähnliche Fälle. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor abgeschaltet werden, wenn das Hybridfahrzeug sich in einem Übergangszustand von einem Antrieb ausschließlich durch den Verbrennungsmotor zu einem Hybridbetrieb befindet.
  • In allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist, weil das Fahrzeug durch den Antriebsmotor durch Steuern des Generators/Elektromotors gestartet wird, der Anfahr- oder Startvorgang gleichmäßig.
  • Das Verbrennungsmotordrehmoment, das erzeugt wird, wenn der Verbrennungsmotor 1 angelassen oder gestartet wird, wird durch das Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors 4 ergänzt, wodurch der Ruck beim Anlassen oder Starten des Verbrennungsmotors reduziert wird.
  • Bei jeder Ausführungsform kann die Effizienz des Verbrennungsmotors während der Fahrt hinsichtlich des Kraftstoff verbessert werden. D. h., im Haltezustand oder bei einer Fahrt mit niedriger Geschwindigkeit ist die erforderliche Energie gering, so daß in der Batterie 4 eine höhere Energiemenge gespeichert werden kann als aktuell erforderlich ist. Dadurch wird der zusätzliche Energiebedarf während der Fahrt reduziert, so daß der Verbrennungsmotor 1 mit einer niedrigen Last betrieben wird. Im allgemeinen wird bei einem Betrieb des Verbrennungsmotors 1 mit einer hohen Last die Effizienz ebenfalls verbessert.
  • In der fünften Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor unabhängig davon ausgeschaltet, ob der Verbrennungsmotor auf einen Leerlaufzustand eingestellt ist oder nicht, wenn festgestellt wird, daß der Betrieb des Verbrennungsmotors 1 nicht erforderlich ist, so daß die Kraftstoffeffizienz insgesamt verbessert wird, weil während dieses ausgeschalteten Zustands kein Kraftstoff verbraucht wird.
  • In allen Ausführungsformen ist, weil der Verbrennungsmotor durch ein vom Elektromotor 4 zugeführtes Drehmoment durch Steuern des Generators/Elektromotors 3 gestartet wird, kein separater Anlasser erforderlich, der, wenn er verwendet würde, nur eine kleine Last erfahren würde, oder nur in außergewöhnlichen Fällen verwendet würde.
  • In der fünften Ausführungsform, in der das Verbrennungsmotorunterbrechungssystem verwendet wird, wird der Verbrennungsmotor häufig ausgeschaltet und wieder gestartet, wobei jedoch kein Anlasser und keine Kupplung erforderlich sind, weil der Verbrennungsmotor durch den Elektromotor 4 gestartet wird, während der Generator/Elektromotor 3 gesteuert wird. Weil die zum Starten des Verbrennungsmotors 1 erforderliche Last im Vergleich zur Kapazität des Generators/Elektromotors und des Antriebsmotors klein ist, ist die Last auf den Generator/Elektromotor und den Antriebsmotor klein. Außerdem trägt das Hybridfahrzeug eine Batterie mit ausreichender Kapazität, so daß die Last der Batterie klein ist, wenn der Verbrennungsmotor 1 gestartet wird.
  • Außerdem erfolgt in der fünften Ausführungform das Abschalten des Verbrennungsmotors mit minimaler Geräuschentwicklung.
  • Die vorliegenden Ausführungsformen sollen daher in jeglicher Hinsicht als beispielhaft und nicht einschränkend betrachtet werden, und alle innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung möglichen Änderungen sollen eingeschlossen sein.

Claims (31)

1. Hybridfahrzeug mit:
einem Verbrennungsmotor (1);
einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle (31);
einem Generator/Elektromotor (3);
einem Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht;
einer Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors;
einer Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle verbundenen dritten Element (23);
einer Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (412) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (V);
einem Fahrzeugsteuerungssystem (424) zum Antreiben des Fahrzeugs nur durch den Antriebsmotor (4), wenn die durch die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (412) erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit (V) kleiner ist als eine Anfangsfahrzeuggeschwindigkeit (V*), und zum Starten des Verbrennungsmotors (1) durch eine Drehbewegungssteuerung zum Ändern der Drehbewegung des Generators/Elektromotors (3) von einer negativen in eine positive Richtung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4) die Anfangsfahrzeuggeschwindigkeit (V*) überschritten hat.
2. Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (1b), einem Antriebsmotor (4b), einem Generator/Elektromotor (3b) und einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle (31), wobei das Ausgangsdrehmoment (TE) des Verbrennungsmotors einem Stator (51) des Generators/Elektromotors (3b) zugeführt wird, der in Drehbewegung versetzt wird, und von einem Rotor (52) des Generators/Elektromotors (3b) zur Antriebswelle (31) übertragen wird, wobei das Hybridfahrzeug aufweist:
eine Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4b);
eine Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (412) zum Erfassen der Fahrzeuggeschwindigkeit (V);
ein Fahrzeugsteuerungssystem (424) zum Antreiben des Fahrzeugs nur durch den Antriebsmotor (4b), wenn die durch die Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungseinrichtung (412) erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeit (V) kleiner ist als eine Anfangsfahrzeuggeschwindigkeit (V*), und zum Starten des Verbrennungsmotors (1b) durch eine Drehbewegungssteuerung zum Ändern der Drehbewegung des Generators/Elekttomotors (3b) von einer negativen in eine positive Richtung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit (V) während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4b) die Anfangsfahrzeuggeschwindigkeit (V*) überschritten hat.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) den Antriebsmotor (4, 4b) steuert, um ein Ausgangsdrehmoment (TM) zum Ausgleichen einer Drehmomentschwankung auszugeben, die er zeugt wird, wenn der Generator/Elektromotor (3, 3b) durch die Drehbewegungssteuerung gesteuert und der Verbrennungsmotor (1, 1b) gestartet wird.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) der Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) ein Drehmoment (TM*) des Antriebsmotors (4, 4b) und ein Ausgleichsdrehmoment (ΔTM) für ein Antriebsmotordrehmoment zuführt, um eine durch den Antrieb des Generators/Elektromotors (3, 3b) verursachte Drehmomentschwankung auszugleichen.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) ein Ausgangsdrehmoment (TG) des Generators/Elektromotors (3, 3b) berechnet und das Ausgleichsdrehmoment (ΔTM), basierend auf dem berechneten Ausgangsdrehmoment (TG), berechnet.
6. Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) das Ausgleichsdrehmoment (ΔTM), basierend auf einem Ausgangsdrehmoment (TG) und einer Drehzahl (NG) des Generators/Elektromotors (3, 3b), berechnet, und der Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) das Ausgleichsdrehmoment (ΔTM) zuführt.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einer Restladungserfassungseinrichtung (415) zum Erfassen der Restladung einer Batterie (43), die dem Antriebsmotor (4, 4b) elektrische Leistung zuführt, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) die Anfangsfahrzeuggeschwindigkeit (V*) basierend auf der durch die Rest ladungserfassungseinrichtung (415) erfaßten Restladung der Batterie (43) ändert.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) den Verbrennungsmotor (1, 1b) unter der Bedingung startet, daß die Temperatur eines Katalysators zum Vermindern der Toxizität des durch den Verbrennungsmotor (1, 1b) ausgestoßenen Abgases einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) den Verbrennungsmotor (1, 1b) unter der Bedingung startet, daß eine Temperatur des Verbrennungsmotors (1, 1b) einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet.
10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) den Verbrennungsmotor (1, 1b) unter den Bedingungen startet, daß eine Temperatur eines Katalysators zum Vermindern der Toxizität des durch den Verbrennungsmotor (1, 1b) ausgestoßenen Abgases einen vorgegebenen Wert überschreitet und eine Temperatur des Verbrennungsmotors einen vorgegebenen Wert überschreitet.
11. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor (1), eine mit Antriebsrädern verbundene Antriebswelle (31), einen Generator/Elektromotor (3), einen Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht, und eine Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor (3) verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor (1) verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen dritten Element (23) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Inbewegungsetzen des Fahrzeugs durch den Antriebsmotor (4);
Drehen des Verbrennungsmotors (1) durch Antreiben des Generators/Elektromotors (3), wenn das Fahrzeug eine vorgegebene Geschwindigkeit (V*) erreicht; und
Ausgleichen einer durch den Antrieb des Generators/Elektromotors (3) erzeugten Drehmomentschwankung durch den Antriebsmotor (4)
12. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor (1), eine mit Antriebsrädern verbundene Antriebswelle (31), einen Generator/Elektromotor (3), einen Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht, und eine Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor (3) verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor (1) verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen dritten Element (23) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Inbewegungsetzen des Fahrzeugs durch den Antriebsmotor (4);
Drehen des Verbrennungsmotors (1) durch Antreiben des Generators/Elektromotors (3), wenn das Fahrzeug eine vorgegebene Geschwindigkeit (V*) erreicht; und
Zünden und Starten des Verbrennungsmotors (1), wenn die Drehzahl (NE) des Verbrennungsmotors einen Verbrennungsmotordrehzahlwert (NE*) überschreitet, so daß der Verbrennungsmotor (1) zünden kann, und Ausgleichen einer durch den Antrieb des Verbrennungsmotors (1) erzeugten Drehmomentschwankung durch den Antriebsmotor (4).
13. Hybridfahrzeug mit:
einem Verbrennungsmotor (1);
einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle (31);
einem Generator/Elektromotor (3);
einem Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht;
einer Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4);
einer Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor (3) verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor (1) verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen dritten Element (23);
einer Antriebskraftbefehlswerterfassungseinrichtung zum Erfassen der erforderlichen Antriebskraft; und
einem Fahrzeugsteuerungssystem (424) zum Antreiben des Fahrzeugs nur durch den Antriebsmotor (4), während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, und zum Starten des Verbrennungsmotors (1) durch eine Drehbewegungssteuerung zum Ändern der Drehbewegung des Generators/Elektromotors (3) von einer negativen in eine positive Richtung, wenn die durch die Antriebskraftbefehlswerterfassungseinrichtung erfaßte Antriebskraft während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4) einen vorgegebenen Wert überschritten hat.
14. Hybridfahrzeug mit:
einem Verbrennungsmotor (1);
einem Antriebsmotor (4);
einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle (31);
einem Generator/Elektromotor (3) mit einem drehbar angeordneten Stator (51), dem das Ausgangsdrehmoment (TE) des Verbrennungsmotors (1) zugeführt wird, und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen Rotor (52);
einer Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4);
einer Antriebskraftbefehlswerterfassungseinrichtung zum Erfassen der erforderlichen Antriebskraft; und
einem Fahrzeugsteuerungssystem (424) zum Antreiben des Fahrzeugs nur durch den Antriebsmotor (4), während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, und zum Starten des Verbrennungsmotors (1) durch eine Drehbewegungssteuerung zum Ändern der Drehbewegung des Generators/Elektromotors (3) von einer negativen in eine positive Richtung, wenn die durch die Antriebskraftbefehlswerterfassungseinrichtung erfaßte Antriebskraft während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4) einen vorgegebenen Wert überschritten hat.
15. Fahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) den Verbrennungsmotor (1) ausschaltet, wenn die durch die Antriebskraftbefehlswerterfassungseinrichtung erfaßte Antriebskraft kleiner ist als ein vorgegebener Wert.
16. Hybridfahrzeug mit:
einem Verbrennungsmotor (1);
einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle (31);
einem Generator/Elektromotor (3);
einem Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht;
einer Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4);
einer Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor (3) verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor (1) verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen dritten Element (23); und
einem Fahrzeugsteuerungssystem (424) zum Ausschalten des Verbrennungsmotors (1), wenn die zum Antreiben des Fahrzeugs erforderliche Energie gering ist, zum Antreiben des Fahrzeugs nur durch den Antriebsmotor (4), während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, und zum Starten des Verbrennungsmotors (1) durch Antreiben des Generators/Elektromotors (3), wenn die für den Antrieb des Fahrzeugs erforderliche Energie während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4) zugenommen hat.
17. Hybridfahrzeug mit:
einem Verbrennungsmotor (1);
einem Antriebsmotor (4);
einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle (31);
einem Generator/Elektromotor (3) mit einem drehbar angeordneten Stator (51), dem das Ausgangsdrehmoment (TE) des Verbrennungsmotors (1) zugeführt wird, und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen Rotor (52);
einer Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4); und
einem Fahrzeugsteuerungssystem (424) zum Ausschalten des Verbrennungsmotors (1), wenn die zum Antreiben des Fahrzeugs erforderliche Energie gering ist, zum Antreiben des Fahrzeugs nur durch den Antriebsmotor (4), während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, und zum Starten des Verbrennungsmotors (1) durch Antreiben des Generators/Elektromotors (3), wenn die erforderliche Energie für den Antrieb des Fahrzeugs während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4) zugenommen hat.
18. Hybridfahrzeug mit:
einem Verbrennungsmotor (1);
einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle (31);
einem Generator/Elektromotor (3);
einem Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht;
einer Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4);
einer Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor (3) verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor (1) verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen dritten Element (23); und
einem Fahrzeugsteuerungssystem (424) zum Ausschalten des Verbrennungsmotors (1), wenn die zum Antreiben des Fahrzeugs erforderliche Energie gering ist, zum Antreiben des Fahrzeugs nur durch den Antriebsmotor (4), während der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist, und zum Starten des Verbrennungsmotors (1) durch eine Drehbewegungssteuerung zum Ändern der Drehbewegung des Generators/Elektromotors (3) von einer negativen in eine positive Richtung, wenn die erforderliche Energie für den Antrieb des Fahrzeugs während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4) zugenommen hat.
19. Hybridfahrzeug mit:
einem Verbrennungsmotor (1);
einem Antriebsmotor (4);
einer mit Antriebsrädern verbundenen Antriebswelle (31);
einem Generator/Elektromotor (3) mit einem drehbar angeordneten Stator (51), dem das Ausgangsdrehmoment (TE) des Verbrennungsmotors (1) zugeführt wird, und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen Rotor (52); und
einem Fahrzeugsteuerungssystem (424) zum Ausschalten des Verbrennungsmotors (1), wenn die zum Antreiben des Fahrzeugs erforderliche Energie gering ist, zum Antreiben des Fahrzeugs nur durch den Antriebsmotor (4), während der Verbrennungsmotor (1) ausgeschaltet ist, und zum Starten des Verbrennungsmotors (1) durch eine Drehbewegungssteuerung zum Ändern der Drehbewegung des Generators/Elektromotors (3) von einer negativen in eine positive Richtung, wenn die erforderliche Energie für den Antrieb des Fahrzeugs während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4) zugenommen hat.
20. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die Bedingung zum Ausschalten des Verbrennungsmotors (1) basierend auf mindestens einem der Parameter Fahrzeuggeschwindigkeit (V), Betätigungsgrad (α) des Beschleunigungspedals, Betätigung des Bremspedals und Position des Schalthebels bestimmt wird.
21. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13, 14, 15, 18 und 19, wobei die Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) den Antriebsmotor (4) steuert, um ein Drehmoment (TM) zum Ausgleichen einer Drehmomentschwankung auszugeben, die erzeugt wird, wenn der Generator/Elektromotor (3) durch die Drehbewegungssteuerung von der negativen Richtung in die positive Richtung gesteuert wird, und der Verbrennungsmotor (1) gestartet wird.
22. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) dem Antriebsmotor (4) ein Drehmoment (TM*) des Antriebsmotors (4) und ein Ausgleichsdrehmoment (ΔTM) für den Antriebsmotor zuführt, um eine Drehmomentschwankung auszugleichen, die erzeugt wird, wenn der Verbrennungsmotor (1) durch Antreiben des Generators/Elektromotors (3) gestartet wird.
23. Fahrzeug nach Anspruch 22, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) ein Ausgangsdrehmoment (TG) des Generators/Elektromotors (3) berechnet und das Ausgleichsdrehmoment (ΔTM), basierend auf dem berechneten Ausgangsdrehmoment (TG), berechnet.
24. Fahrzeug nach Anspruch 22, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) das Ausgleichsdrehmoment (ΔTM), basierend auf einem Ausgangsdrehmoment (TG) und einer Drehzahl (NG) des Generators/Elektromotors (3), berechnet, und der Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) das Ausgleichsdrehmoment (ΔTM) zuführt.
25. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) den Verbrennungsmotor (1) unter der Bedingung startet, daß eine Temperatur eines Katalysators zum Vermindern der Toxizität eines vom Verbrennungsmotor (1) ausgestoßenen Abgases einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet.
26. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) den Verbrennungsmotor (1) unter der Bedingung startet, daß eine Temperatur des Verbrennungsmotors (1) einen vorgegebenen Temperaturwert überschreitet.
27. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei das Fahrzeugsteuerungssystem (424) den Verbrennungsmotor (1) unter den Bedingungen startet, daß eine Temperatur eines Katalysators zum Reinigen des durch den Verbrennungsmotor (1) ausgestoßenen Abgases einen vorgegebenen Wert überschreitet und eine Temperatur des Verbrennungsmotors (1) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
28. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor (1), eine mit Antriebsrädern verbundene Antriebswelle (31), einen Generator/Elektromotor (3), einen Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht, eine Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4) und eine Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor (3) verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor (1) verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen dritten Element (23) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Inbewegungsetzen des Fahrzeugs durch den Antriebsmotor (4); und
Steuern der Drehbewegung des Generators/Elektromotors (3) von der negativen Richtung in die positive Richtung während des Antriebs nur durch den Antriebsmotor (4), um den Verbrennungsmotor (1) zu drehen.
29. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor (1), eine mit Antriebsrädern verbundene Antriebswelle (31), einen Generator/Elektromotor (3), einen Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht, eine Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4) und eine Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor (3) verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor (1) verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen dritten Element (23) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Inbewegungsetzen des Fahrzeugs durch den Antriebsmotor (4);
Drehen des Verbrennungsmotors (1) durch Antreiben des Generators/Elektromotors (3), wenn das Fahrzeug nur durch den Antriebsmotor (4) angetrieben wird; und
Zünden und Starten des Verbrennungsmotors (1), wenn die Verbrennungsmotordrehzahl (NE) einen Verbrennungsmotordrehzahlwert (NE*) überschreitet, bei dem der Verbrennungsmotor (1) gezündet werden kann.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei eine durch den Antrieb des Generators/Elektromotors (3) erzeugte Drehmomentschwankung durch den Antriebsmotor (4) kompensiert wird.
31. Verfahren zum Steuern eines Hybridfahrzeugs, das einen Verbrennungsmotor (1), eine mit Antriebsrädern verbundene Antriebswelle (31), einen Generator/Elektromotor (3), einen Antriebsmotor (4), der sich synchron mit der Antriebswelle (31) dreht, eine Antriebsmotorsteuerungseinrichtung (423) zum Steuern des Antriebsmotors (4) und eine Differentialgetriebeeinrichtung (2) mit einem mit dem Generator/Elektromotor (3) verbundenen ersten Element (21), einem mit dem Verbrennungsmotor (1) verbundenen zweiten Element (22) und einem mit der Antriebswelle (31) verbundenen dritten Element (23) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Inbewegungsetzen des Fahrzeugs durch den Antriebsmotor (4);
Drehen des Verbrennungsmotors (1) durch Antreiben des Generators/Elektromotors (3), wenn die erforderliche Energie zum Antreiben des Fahrzeugs einen vorgegebenen Wert überschreitet, während das Fahrzeug nur durch den Antriebsmotor (4) angetrieben wird; und
Ausgleichen einer durch den Antrieb des Generators/Elektromotors (3) erzeugten Drehmomentschwankung durch den Antriebsmotor (4).
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