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Dokumentenidentifikation DE69910337T2 01.07.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001010569
Titel Antriebskraftsteuerungssystem für Fahrzeuge
Anmelder Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama, Kanagawa, JP
Erfinder Uchida, Masaaki, Yokosuka-shi, Kanagawa 237-0066, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69910337
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 14.12.1999
EP-Aktenzeichen 991249335
EP-Offenlegungsdatum 21.06.2000
EP date of grant 13.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 01.07.2004
IPC-Hauptklasse B60K 41/00
IPC-Nebenklasse B60K 6/02   B60L 11/14   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft Verbesserungen an einem Antriebskraft- Steuerungssystem für ein Fahrzeug, das mit einer Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Motor- Generator ausgerüstet ist, und insbesondere das Antriebskraft- Steuerungssystem für das Fahrzeug, das mit dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe ausgerüstet ist, das zwei Motor- Generatoren umfaßt.

Ein Hybrid- Fahrzeug, das mit der Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem Motor- Generator ausgerüstet ist, ist bereits bekannt, wie es in einer Arbeit Nr. 9832288 in einer Sammlung schon früher gedruckter Arbeiten für einen wissenschaftlichen Vortrag der Society of Automotive Engineers of Japan (Gesellschaft der Kraftfahrzeug- Ingenieure Japans) beschrieben wird. Das Fahrzeug ist so eingerichtet, daß es fährt, wenn es von zumindest einer der beiden Maschinen, Verbrennungsmotor und Motor- Generator, angetrieben wird, um den Ausstoß giftiger Abgase zu verringern. Insbesondere ist ein stufenlos verstellbares Getriebe mit dem Verbrennungsmotor und dem Motor- Generator zusammengeschlossen, so daß die Ausgangsleistungen des Motor- Generators und des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs und dem Zustand einer Batterie gesteuert werden.

Außerdem wird in der Vorläufigen Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-110536 ein Antriebs- Steuerungssystem für Fahrzeuge beschrieben, bei dem ein Verbrennungsmotor und ein stufenlos verstellbares Getriebe kombiniert werden, um dadurch eine Antriebskraft so zu steuern, daß ein Ziel- Motordrehmoment in Übereinstimmung mit den Erfordernissen des Fahrers erzeugt wird, selbst während einer Übergangszeit der Veränderung der Geschwindigkeit und ohne Verwendung eines Drehmomentsensors.

Ein Steuersystem für ein Hybrid- Fahrzeug, das die Merkmale aufweist, die im Oberbegriff von Anspruch 1 und 8 genannt werden, wird in EP-A-O 856 427 beschrieben. Das Hybrid- Fahrzeug weist einen Verbrennungsmotor und ein Leistungsübertragungsteil auf, das eine erste und eine zweite elektrische Einheit enthält. Die erste elektrische Einheit ist mit dem Verbrennungsmotor zusammengeschaltet, und die zweite elektrische Einheit ist mit den Antriebsrädern verbunden. Die Ausgangs- Drehmomente, die von der ersten und der zweiten elektrischen Einheit zu liefern sind, werden durch eine Hybrid- Steuereinheit berechnet, die allgemein den Betrieb des Hybrid- Fahrzeugs steuert. Zur Bestimmung der Ausgangs- Drehmomente berechnet die Hybrid- Steuereinheit zuerst einen Bedarfswert für den Fahrzeugantrieb auf der Grundlage eines Beschleunigungssignals, eines Bremssignals und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Dieser Bedarfswert für die Antriebsleistung wird an ein Motor- Steuergerät gesandt, damit der Motorbetrieb, insbesondere ein Rotationswert des Motors, entsprechend eingestellt wird. Auf der Grundlage der Rotation des Verbrennungsmotors werden die Führungswerte für das Antriebs- Drehmoment der ersten und der zweiten elektrischen Rotationseinheit berechnet. Der Führungswert für das Drehmoment der ersten elektrischen Rotationseinheit wird auf der Grundlage einer Rotationsabweichung bestimmt, und das Drehmoment und der Wert der zweiten elektrischen Rotationseinheit werden auf der Grundlage eines Führungswerts für den Fahrzeugantrieb und des Führungswerts für das Drehmoment der ersten elektrischen Rotationseinheit bestimmt. Die ermittelten Führungswerte für das Drehmoment werden an einen Inverter geliefert, um die Rotation der elektrischen Rotationseinheit zu steuern.

EP-A-O 744 314 beschreibt einen Drehmoment- Verteilungsmechanismus für ein Hybrid- Fahrzeug. Der Drehmoment- Verteilungsmechanismus verteilt differentiell die von einem Verbrennungsmotor gelieferte mechanische Leistung auf einen Generator und einen Motor. Eine elektronische Steuereinheit steuert die Drehzahlen des Generators und des Motors. Die von dem Generator erzeugte Leistung oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors können dadurch korrigiert werden, daß der Ladungszustand einer Batterie in einem vorgeschriebenen Bereich gehalten wird. Die elektronische Steuereinheit ermittelt die erforderliche elektrische Leistung, die in Übereinstimmung mit der erwünschten Beschleunigung erzeugt werden muß, und steuert den Generator entsprechend.

Wie weiter unten erörtert werden wird, haben sich bei den genannten herkömmlichen Verfahren Nachteile gezeigt. Das heißt, bei dem ersteren herkömmlichen Verfahren, das in der Arbeit Nr. 9832288 beschrieben wird, führt eine Steuereinheit, wenn ein Ziel- Motordrehmoment und eine Ziel- Eingangswellen- Drehzahl des stufenlos verstellbaren Getriebes eingestellt werden, eine sogenannte Steuerung mit einer Eingabe und zwei Ausgaben aus, bei der das Ziel- Motordrehmoment und die Ziel- Eingangswellen-Drehzahl entsprechend einer Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung berechnet werden, die in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugmotors bestimmt wird. Dadurch wird die Wahlfreiheit bei der Einstellung des Ziel- Motordrehmoments und der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl minimiert. Zum Beispiel nehmen selbst unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors das Ziel- Motordrehmoment bzw. die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl immer die jeweiligen gleichen Werte an, wenn die ermittelte Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung die gleiche ist. Infoledessen wird einem Fahrer das Gefühl einer physikalischen Unregelmäßigkeit vermittelt, besonders während der Beschleunigung des Verbrennungsmotors, bei der die Veränderung der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl oder der Motorgeschwindigkeit in bezug auf die Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist.

Außerdem macht es sich bei dem ersteren herkömmlichen Verfahren, bei dem das stufenlos verstellbare Getriebe einschließlich Planetengetriebe mit dem Motor- Generator zusammengeschlossen ist, erforderlich, eine elektrische Steuerung für den Motor- Generator und dergleichen sowie eine mechanische Steuerung für das Getriebe zustande zu bringen. Das erfordert zwei Arten von Steuerungssystemen, so daß der Aufbau eines Steuerungssystems erschwert wird und die Herstellungskosten des Fahrzeugs erhöht werden.

Bei dem letzteren herkömmlichen Verfahren, das in der Vorläufigen Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 62-110536 dargelegt wird, ist ein Steuerungssystem so aufgebaut, daß die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl in Übereinstimmung mit einem Ziel- Antriebsdrehmoment und einer Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, wobei keine Ziel-Ausgangsleistung berechnet wird, obwohl in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit eine Motorgeschwindigkeit festgelegt werden kann. Demgemäß kann das Verfahren zum Beispiel nicht den Verlust eines Motor- Generators korrigieren, und es kann auch nicht die Energieerzeugung in Übereinstimmung mit dem Ladungszustand der Batterie realisieren. Dadurch wird es unmöglich, den Motor- Generator mit dem Steuerungssystem zusammenzuschließen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Antriebskraft- Steuerungssystem für ein Fahrzeug zu liefern, das effektiv die Nachteile überwinden kann, die bei herkömmlichen Antriebskraft- Steuerungssystemen ähnlicher Art auftreten.

Das wird mit einem Antriebskraft- Steuerungssystem nach den Ansprüchen 1 und 8 und einem Verfahren zum Steuern der Antriebskraft nach den Ansprüchen 15 und 16 erreicht.

In den Zeichnungen werden gleiche Teile und Elemente durchgehend in allen Figuren mit gleichen Bezugszahlen und -buchstaben bezeichnet, wobei:

1 eine graphische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Antriebskraft- Steuerungssystems für ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung ist;

2 eine graphische Darstellung des Prinzips einer Steuerung in einer Gesamt-Steuerungseinheit ist, die ein Bestandteil des in 1 gezeigten Antriebskraft- Steuerungssystemsist;

3 ein Flußdiagramm eines Beispiels einer Antriebskraft- Steuerung durch das Antriebskraft- Steuerungssystem in 1 ist;

4 eine graphische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Antriebskraft- Steuerungssystems für ein Fahrzeug nach der vorliegenden Erfindung ist;

5 eine graphische Darstellung des Prinzips einer Steuerung in einer Gesamt-Steuerungseinheit ist, die ein Bestandteil des in 4 gezeigten Antriebskraft- Steuerungssystemsist;

6 ein Flußdiagramm eines Beispiels einer Antriebskraft- Steuerung durch das Antriebskraft- Steuerungssystem in 4 ist;

7 ein Höhenliniendiagramm (dreidimensionales Funktionsbild) ist, das die Beziehung zwischen einem Ziel- Antriebsdrehmoment tTo und einer Fahrzeuggeschwindigkeit VSP (∝ einer Ausgangswellendrehzahl No) mit einem Parameter eines Niederdrückbetrags APS des Gaspedals zeigt, der in der in 6 gezeigten Antriebskraft- Steuerung verwendet wird; und

8 ein Höhenliniendiagramm ist, das eine Linie L für den optimalen Kraftstoffverbrauch in der Beziehung zwischen Pferdestärken- Niveaulinien und Niveaulinien für den Kraftstoffverbrauch in einer Darstellung des Motor- Drehmoments Te über der Motorgeschwindigkeit Ne zeigt und das in der in 6 gezeigten Antriebskraft- Steuerung verwendet wird.

Unter Bezug auf 1 wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel eines Antriebskraft- Steuerungssystems für ein Fahrzeug V mit dem Bezugsbuchstaben S bezeichnet. Das Fahrzeug V ist in diesem Fall ein Kraftfahrzeug, das mit einem Verbrennungsmotor 1 ausgestattet ist, mit dem ein stufenlos verstellbares Getriebe 5 funktionell verbunden ist. Das Getriebe 5 weist einen eingangsseitigen (antriebsseitigen) oder ersten Motor-Generator (MGi) 2 und einen ausgangsseitigen (abtriebsseitigen) oder zweiten Motor-Generator (MGo) 4 auf. Der eingangsseitige Motor- Generator 2 ist über eine Eingangswelle 5a des Getriebes 5 mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden. Der ausgangsseitige Motor- Generator 4 ist über eine Ausgangswelle 5b des Getriebes 5 mit einer Antriebswelle (nicht gezeigt) des Fahrzeugs V verbunden. Die Antriebswelle ist mit angetriebenen oder Straßenrädern (nicht gezeigt) des Fahrzeugs V verbunden. Sowohl der erste als auch der zweite Motor- Generator 2, 4 ist eine Wechselstrommaschine oder ein Wechselstrommotor (z. B. ein Wechselstrom- Synchronmotor des Dauermagnettyps). Sowohl der erste als auch der zweite Motor- Generator 2, 4 ist mit einem Inverter 8 verbunden. Der erste Motor- Generator 2 dient im wesentlichen als Generator, während der zweite Motor- Generator 4 im wesentlichen als Elektromotor wirkt und durch Elektroenergie von dem ersten Motor- Generator 2 angetrieben wird.

Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einer elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 14 ausgerüstet, die eine Drosselklappe 14a besitzt. Ein Klappenöffnungsgrad TVO der Drosselklappe 14a wird in Übereinstimmung mit einem Niederdrückbetrag APS, den ein Fahrer auf ein Gaspedal (nicht gezeigt) ausübt, unter Einwirkung einer Steuerungseinheit des Motors 11 gesteuert, die weiter unten erörtert wird. Der Niederdrückbetrag APS des Gaspedals wird durch einen Gas(pedai)betriebswert- Sensor 22 ermittelt. Dadurch kann die Drosselvorrichtung 14 ein Drehmoment des Verbrennungsmotors Te in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs liefern. Die Steuerungseinheit des Motors 11 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1 ermittelt den Öffnungsgrad der Drosselklappe TVO der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 14 unter Verwendung eines vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds oder dergleichen in Übereinstimmung mit dem Niederdrückbetrag APS des Gaspedals. Außerdem führt die Steuerungseinheit des Motors 11 eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und eine Steuerung der Zündmomenteinstellung in Übereinstimmung mit einer Menge der Ansaugluft Qa, die durch einen Strömungsmesser für Luft 13 ermittelt wird, sowie einer Motorgeschwindigkeit Ne durch, die durch einen Kurbelwinkelsensor 23 bestimmt wird. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt mit Hilfe eines Kraftstoffeinspritzsystems 1m, das Kraftstoffeinspritzventile (nicht gezeigt) besitzt. Die Steuerung der Zündmomenteinstellung wird an einer Zündeinrichtung 1n durchgeführt, die Zündkerzen (nicht gezeigt) aufweist.

Eine Steuerungseinheit des Getriebes 12 ist vorgesehen, um das stufenlos verstellbare Getriebe 5 zu steuern, und so beschaffen, daß sie dem ersten bzw. dem zweiten Motor- Generator 2 bzw. 4 eine erste bzw. eine zweite Antriebsfrequenz liefert, wobei die Drehzahlen des ersten bzw. des zweiten Motor- Generators 2 bzw. 4 in Übereinstimmung mit den Antriebsfrequenzen aus dem Inverter 8 gesteuert werden. Ein Verhältnis (Antriebsfrequenzverhältnis) zwischen der ersten und der zweiten Antriebsfrequenz entspricht einem Verhältnis zwischen der Drehzahl der Eingangswelle 5a und derjenigen der Ausgangswelle 5b, und somit entspricht es einem Übersetzungsverhältnis des Getriebes 5. Das Übersetzungsverhältnis ist in diesem Fall ein Verhältnis zwischen einer Drehzahl Ni des ersten Motor- Generators 2 (oder der Eingangswelle 5a) und der Drehzahl des zweiten Motor- Generators 4 (oder der Ausgangswelle 5b).

Eine Kupplung 3 wird funktionell zwischen dem ersten und dem zweiten Motor-Generator 2 und 4 eingesetzt und ist so ausgelegt, daß sie selektiv eingerückt werden kann, um den ersten und den zweiten Motor- Generator 2 und 4 zusammenzukuppeln. Wenn die Kupplung 3 eingerückt ist, ist der Verbrennungsmotor 1 direkt über das Getriebe 5 mit der Antriebswelle des Fahrzeugs V verbunden, so daß die Antriebswelle entsprechend der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 angetrieben wird. Wenn zum Beispiel die Drehzahl Ni der Eingangswelle 5a des Getriebes 5 gleich der Drehzahl No der Ausgangswelle 5b des Getriebes 5 ist, wird die Kupplung 3 eingerückt, so daß ein Drehmoment aufgrund der Antriebskraft des Verbrennungsmotors 1 direkt auf die Antriebswelle und die Antriebs- oder Straßenräder übertragen wird, wodurch ein durch die Motor- Generatoren 2 und 4 verursachter Übertragungsverlust unterdrückt wird, so daß der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs V verbessert wird.

Das Getriebe 5 ist hier mit einem Eingangswellendrehzahl- Sensor 24 und einem Ausgangswellendrehzahl- Sensor 21 ausgerüstet. Der Eingangswellendrehzahl- Sensor 24 ist so eingerichtet, daß er eine Drehzahl eines Rotors (nicht gezeigt) des mit dem Verbrennungsmotor 1 verbundenen ersten Motor- Generators 2 als die Eingangswellendrehzahl Ni ermittelt. Der Ausgangswellendrehzahl- Sensor 21 ist so eingerichtet, daß er eine Drehzahl eines Rotors (nicht gezeigt) des mit der Antriebswelle des Fahrzeugs V verbundenen zweiten Motor- Generators 4 als die Ausgangswellendrehzahl No ermittelt. Die Steuerungseinheit des Getriebes 12 liest die für diese Drehzahlen Ni und No ermittelten Werte. Es dürfte klar sein, daß die Eingangswellendrehzahl Ni gleich einer Motorgeschwindigkeit Ne des Verbrennungsmotors 1 ist, da die Eingangswelle des Getriebes 5 direkt mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden ist.

Die Steuerungseinheit des Getriebes 12 ist vorgesehen, um die erste und die zweite Antriebsfrequenz des Inverters 8 auf so eine Art zu steuern, daß eine Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi und ein Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo realisiert werden, die von einer Gesamt- Steuerungseinheit 10 berechnet werden, wie weiter unten erörtert wird. Die Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist vorgesehen, um die Ausgangswellendrehzahl No des Getriebes, die vom Ausgangswellendrehzahl- Sensor 21 ermittelt wird, die Eingangswellendrehzahl Ni des Getriebes, die vom Eingangswellendrehzahl-Sensor 24 ermittelt wird, und den vom Gasbetriebswert- Sensor 22 ermittelten Niederdrückbetrag APS des Gaspedals zu lesen und dann das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo und die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi in Übereinstimmung mit den Angaben No, Ni und APS zu berechnen, die charakteristisch für den Betriebszustand des Fahrzeugs sind, wie weiter unten erörtert wird. Zusätzlich berechnet die Gesamt- Steuerungseinheit 10 eine Fahrzeuggeschwindigkeit VSP des Fahrzeugs V, indem sie die Ausgangswellendrehzahl No mit bestimmten Konstanten multipliziert, die einem Drehzahlverringerungsverhältnis eines Differentials (oder Radvorgeleges) und/oder dergleichen, einem Radius des Antriebs- oder Straßenrads und dergleichen entsprechen.

Außerdem ist die Gesamt- Steuerungseinheit 10 so beschaffen, daß sie Angaben zum Wert des Ziel- Aufladungsbetrags tPc an die Steuerungseinheit des Getriebes 12 sendet und dadurch veranlaßt, daß für den Fall, daß sich der Aufladungsbetrag einer Batterie 9 verringert hat, ein Teil der Elektroenergie, die von dem erster Motor- Generator 2 erzeugt wird, an die Batterie 9 geliefert wird. Der Aufladungsbetrag bedeutet die in der Batterie gespeicherte Elektroenergie. Der Aufladungsbetrag der Batterie 9 wird von einem Sensor (nicht gezeigt) ermittelt.

Ein Beispiel für die von der Gesamt- Steuerungseinheit 10 durchgeführte Steuerung der Antriebsleistung wird unter Bezug auf 2 behandelt.

Zuerst berechnet eine Untereinheit zur Bestimmung des Motordrehmoments 51, die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, ein Drehmoment Te, das von dem Verbrennungsmotor 1 erzeugt wird, als ein Eingangswellendrehmoment Ti, und zwar anhand eines vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds map1 und in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad der Drosselklappe TVO der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 14 in Abhängigkeit von dem Niederdrückbetrag APS des Gaspedals und mit Hilfe der Eingangswellendrehzahl Ni, die die Drehzahl des ersten Motor-Generators 2 des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 ist. Anschließend berechnet eine Untereinheit zur Berechnung der Ausgangsleistung der Eingangswelle 52, die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, eine Ausgangsleistung der Eingangswelle Pi durch Multiplikation der ermittelten Eingangswellendrehzahl Ni mit dem Eingangswellendrehmoment Ti. Die Ausgangsleistung der Eingangswelle Pi ist eine Ausgangsleistung zum Antrieb des ersten Motor- Generators 2 und daher einer Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors Pe äquivalent.

Eine Untereinheit zur Berechnung des Verlustes der Eingangsseite 57, die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, berechnet eine Verlustleistung dPi des ersten Motor- Generators 2 in Übereinstimmung mit dem Eingangswellendrehmoment Ti und der Eingangswellendrehzahl Ni anhand eines vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds map2. Das dreidimensionale Funktionsbild map2 ist vorher zum Beispiel in Übereinstimmung mit einem Wirkungsgrad des ersten Motor- Generators 2 aufgestellt worden. Eine Untereinheit zur Berechnung der ersten Ziel- Ausgangsleistung 53, die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, berechnet eine erste Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo1 durch Subtraktion der Verlustleistung dPi von der Ausgangsleistung der Eingangswelle Pi.

Eine Untereinheit zur Berechnung des Verlustes der Ausgangsseite 58, die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, berechnet eine Verlustleistung dPo des zweiten Motor- Generators 4 in Übereinstimmung mit einem vorhergehenden Zeitwert tTo*z–1 des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments tTo und einem aktuellen Wert der Ausgangswellendrehzahl No anhand eines vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds map3. Der vorhergehende Zeitwert bedeutet den Wert zu einem früheren Zeitpunkt, wie z. B. dem unmittelbar vorangegangenen Berechnungszyklus des Computers, während der gegenwärtige Zeitwert den Wert zur jetzigen Zeit bedeutet, wie z. B. beim gegenwärtigen Berechnungszyklus des Computers. Eine Untereinheit zur Berechnung der zweiten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung 54, die Bestandteil der Gesamt-Steuerungseinheit 10 ist, berechnet eine zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 durch Subtraktion der Verlustausgangsleistung dPo von der ersten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo1. Dann berechnet eine Untereinheit zur Berechnung der dritten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung 55, die Bestandteil der Gesamt-Steuerungseinheit 10 ist, eine dritte Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo3 durch Subtraktion des Ziel- Aufladungsbetrags tPc, der von dem Aufladungsbetrag der Batterie 9 abhängt, von der zweiten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2.

Anschließend berechnet eine Untereinheit zur Berechnung des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments 56, die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, ein Ziel-Ausgangswellen- Drehmoment tTo des zweiten Motor- Generators 4 an der Ausgangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5.

Eine Untereinheit zur Berechnung der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl 59, die Bestandteil der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist, berechnet eine Ziel- Eingangswellen-Drehzahl tNi des ersten Motor- Generators 2 an der Eingangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 in Übereinstimmung mit der Ausgangswellendrehzahl No (oder der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP) und dem Niederdrückbetrag APS des Gaspedals anhand eines vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds map4.

Das obige Beispiel der von der Gesamt- Steuerungseinheit 10 ausgeführten Antriebskraft- Steuerung wird jetzt unter Bezug auf das in 3 gezeigte Flußdiagramm weiter erörtert. Ein Routine des Flußdiagramms wird jeweils nach Ablauf einer bestimmten Zeit ausgeführt, zum Beispiel alle 10 msec.

Zuerst werden in einem Schritt S1 die Informationen, wie z. B. der Niederdrückbetrag APS des Gaspedals (≒ dem Öffnungsgrad der Drosselklappe TVO), die Eingangswellendrehzahl Ni, die Ausgangswellendrehzahl No (∝ der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP) und dergleichen von den in 1 gezeigten verschiedenen Sensoren eingelesen. In einem Schritt S2 wird das Eingangswellendrehmoment Ti (= dem Drehmoment des Verbrennungsmotors Te) des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 anhand des in 2 gezeigten dreidimensionalen Funktionsbilds map1 berechnet.

In einem Schritt S3 wird die Ausgangsleistung der Eingangswelle Pi durch Multiplikation dieses Eingangswellendrehmoments Ti mit der Eingangswellendrehzahl Ni berechnet.

In einem Schritt S4 wird die Verlustleistung dPi des ersten Motor- Generators 2 in Übereinstimmung mit dem Eingangswellendrehmoment Ti und der Eingangswellendrehzahl Ni anhand des in 2 gezeigten dreidimensionalen Funktionsbilds map2 berechnet.

In einem Schritt S5 wird die erste Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo1 berechnet, indem die Verlustleistung dPi von der in obigem Schritt S3 ermittelten Ausgangsleistung der Eingangswelle Pi subtrahiert wird.

In einem Schritt S6 wird die Verlustleistung dPo in Übereinstimmung mit dem vorhergehenden Zeitwert tTo*z–1 des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments und der Ausgangswellendrehzahl No anhand des in 2 gezeigten dreidimensionalen Funktionsbilds map3 berechnet.

In einem Schritt S7 wird die zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 berechnet, indem die Verlustausgangsleistung dPo von der in obigem Schritt S5 ermittelten ersten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo1 subtrahiert wird.

Anschließend wird in einem Schritt S8 die dritte Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo3 berechnet, indem der Ziel- Aufladungsbetrag tPc entsprechend einem Aufladungsbedart der Batterie 9 von der zweiten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 subtrahiert wird. Es versteht sich, daß der Aufladungsbedart von dem Aufladungsbetrag der Batterie 9 abhängt.

In einem Schritt S9 wird das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo berechnet, indem die dritte Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo3 durch die Ausgangswellendrehzahl No dividiert wird.

In einem Schritt S10 wird die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi in Übereinstimmung mit der Ausgangswellendrehzahl No (∝ der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP) und dem Niederdrückbetrag APS des Gaspedals anhand des in 2 gezeigten dreidimensionalen Funktionsbilds map4 berechnet.

Wie oben beschrieben, berechnet die Gesamt- Steuerungseinheit 10 das Ziel-Ausgangswellen- Drehmoment tTo des zweiten Motor- Generators 4 an der Ausgangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 sowie die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi des ersten Motor- Generators 2 an der Eingangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5. Diese Zielwerte werden als Befehle an die Steuerungseinheit des Getriebes 12 gesandt. Zu diesem Zeitpunkt führt die Steuerungseinheit des Getriebes 12 eine Regelung mit Rückkopplung in einer Weise durch, daß bewirkt wird, daß die Eingangswellendrehzahl Ni des ersten Motor- Generators 2 an der Eingangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 mit der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi aus der Gesamt-Steuerungseinheit 10 übereinstimmt – mit Hilfe der Antriebsfrequenzen des Inverters 8 – und steuert dadurch das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 5. Außerdem steuert die Steuerungseinheit des Getriebes 12 ein Antriebsdrehmoment To des zweiten Motor- Generators 4 an der Ausgangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes so, daß es mit dem Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo übereinstimmt, das erhalten wird, indem ein Verlustbetrag (Leistung) und ein Aufladungsbetrag (elektrische Energie) von der Leistung subtrahiert werden, die von dem ersten Motor-Generator 2 erzeugt wird.

Für den Fall, daß der oben erwähnte Wechselstrom- Synchronmotor des Dauermagnettyps sowohl als erster als auch als zweiter Motor- Generator 2, 4 eingesetzt wird, wird die Steuerung der Drehzahl der Steuerung der Antriebsfrequenz äquivalent, so daß das Drehmoment der Motor- Generatoren 2 und 4 so reguliert wird, daß es sich dergestalt erhöht oder verringert, daß die Drehzahl des Rotors mit der Ziel- Drehzahl übereinstimmt.

Unter der Annahme, daß das Übersetzungsverhältnis = Eingangswellendrehzahl Ni/Ausgangswellendrehzahl No, wird hier das Ziel- Übersetzungsverhältnis durch die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi/die Ausgangswellendrehzahl No dargestellt. Dementsprechend wird das Ziel- Übersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit dem Niederdrückbetrag APS des Gaspedals wie in dem oben erwähnten Schritt S10 bestimmt, so daß die Drehzahl oder die Antriebsfrequenz des ersten Motor-Generators 2 mit Rückkopplung gesteuert wird.

Das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo des zweiten Motor- Generators 4 an der Ausgangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 wird durch die folgende Gleichung in Verbindung mit den obigen Schritten S2 bis S9 beschrieben: tTo = (Ti × Ni – dPi – dPo – tPc)/No

Diese Gleichung wird wie folgt umgestellt: tTo = Ti × (Ni/No) – (dPi + dPo + tPc)/No

Dementsprechend wird der zweiter Motor- Generator 4 so angetrieben, daß das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo realisiert wird, das man erhält, indem man (zum Zwecke der Korrektur) den Verlustbetrag und dergleichen des zweiten Motor- Generators 4 von einem Wert subtrahiert, der durch Multiplikation des Drehmoments des Verbrennungsmotors Te (des Eingangswellendrehmoments Ti) mit dem Übersetzungsverhältnis (= Ni/No) erhalten wird.

Auf diese Weise wird, selbst wenn das stufenlos verstellbare Getriebe aus einem Paar der Motor- Generatoren 2, 4 besteht, die Beziehung:

das Antriebsdrehmoment To≒ dem Drehmoment des Verbrennungsmotors Te × dem Übersetzungsverhältnis

hergestellt. Demgemäß wird es möglich, das Übersetzungsverhältnis in Übereinstimmung mit dem Antriebsfrequenz- Verhältnis zu steuern. Außerdem wird es möglich, eine Korrektur für einen Verlust des Motor- Generators vorzunehmen und eine Energieerzeugung in Übereinstimmung mit einem Ladungszustand (oder dem Aufladungsbetrag) der Batterie zu realisieren.

Nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird in dem Fahrzeug, das mit dem Getriebe ausgerüstet ist, welches den erster Motor- Generator, der mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, und den zweiter Motor- Generator aufweist, der mit den angetriebenen Rädern verbunden ist und durch die von dem erster Motor- Generator erzeugte elektrische Energie angetrieben wird, die Drehzahl (oder die Eingangswellendrehzahl) des ersten Motor- Generators in Übereinstimmung mit der Drehzahl (oder dem Wert, der der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht) des zweiten Motor- Generators an der Seite des angetriebenen Rads gesteuert, wodurch es möglich wird, das Übersetzungsverhältnis des Getriebes zu steuern. Diese Steuerung des Übersetzungsverhältnisses wird realisiert, indem die Antriebsfrequenzen für die jeweiligen Motor- Generatoren reguliert werden. Im Ergebnis dessen kann in dem Fall, in dem das Getriebe eingesetzt wird, das ein Paar von Motor- Generatoren aufweist, eine Steuerung des Übersetzungsverhältnis präzise ausgeführt werden.

Obwohl gezeigt und beschrieben worden ist, daß der Verbrennungsmotor 1 mit der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung 14 ausgerüstet ist, dürfte es klar sein, daß die Drosselvorrichtung 14 durch eine Drosselvorrichtung ersetzt werden kann, bei der der Öffnungsgrad der Drosselklappe TVO direkt durch das Gaspedal gesteuert wird, wobei ein Parameter (der Niederdrückbetrag APS des Gaspedals) des dreidimensionalen Funktionsbilds map4 in 2 durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe TVO ersetzt wird.

4 verdeutlicht ein zweites Ausführungsbeispiel des Antriebskraft- Steuerungssystems nach der vorliegenden Erfindung, ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist das stufenlos verstellbare Getriebe 5 den ersten Motor- Generator 2 und den zweiten Motor- Generator 4 auf. Die Kupplung 3 ist funktionell zwischen dem ersten und dem zweiten Motor- Generator 2 und 4 eingesetzt. Der erste Motor- Generator 2 ist direkt über die Eingangswelle 5a mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden. Der zweite Motor- Generator 4 ist über die Ausgangswelle 5b und das Differential 6 mit den angetriebenen oder Straßenrädern 7 verbunden.

An der Eingangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 ist die Ausgangsleistungs- Welle (nicht gekennzeichnet) des Verbrennungsmotors 1 über die Eingangswelle 5a (oder die Rotorwelle des ersten Motor- Generators 2) mit der Eingangswelle 3a der Kupplung 3 verbunden. An der Ausgangsseite des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 ist die Ausgangswelle 3b der Kupplung 3 über die Ausgangswelle 5b (oder die Rotorwelle des zweiten Motor- Generators 4) mit der Antriebswelle des Fahrzeugs V verbunden.

Der erste und der zweite Motor- Generator 2 und 4 sind die gleichen Wechselstrommaschinen wie im ersten Ausführungsbeispiel und über den Inverter 8 mit der Batterie 9 verbunden.

In einer Situation, in der die Kupplung 3 losgelassen wird, wirkt der erste Motor-Generator 2 als ein Generator, während der zweite Motor- Generator 4 als ein Motor wirkt, so daß der zweite Motor- Generator 4 durch die Elektroenergie angetrieben wird, die von dem ersten Motor- Generator 2 erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 durch die erste bzw. die zweite Frequenz gesteuert, die in den ersten bzw. den zweiten Motor- Generator 2 bzw. 4 eingespeist wird. Die erste und die zweite Frequenz werden durch den Inverter 8 gesteuert. Es dürfte einleuchten, daß das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes das Verhältnis zwischen der Drehzahl des ersten Motor- Generators 2 und der Drehzahl des zweiten Motor- Generators 4 ist. Die Batterie 9 übernimmt die Rückgewinnung von überschüssiger elektrischer Energie in dem stufenlos verstellbaren Getriebe 5 und gleicht durch ihre Entladung einen Fehlbetrag an abgegebener Leistung des Verbrennungsmotors 1 aus.

In einer Situation, in der die Kupplung 3 eingerückt ist, wird das Differential 6 in einen Zustand versetzt, in dem es direkt mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden ist, so daß die angetriebenen Räder 7 entsprechend der Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 angetrieben werden. Wenn zum Beispiel die Eingangswellendrehzahl Ni und die Ausgangswellendrehzahl No des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 einander gleich sind, wird die Kupplung 3 eingerückt, um zu bewirken, daß ein Drehmoment aufgrund der Antriebskraft des Verbrennungsmotors 1 direkt auf die angetriebenen Räder 7 übertragen wird, wodurch Verluste der Motor- Generatoren 2 und 4 unterdrückt werden, um auf diese Art den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs V zu verbessern. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einer elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung ausgerüstet, die eine ähnliche Drosselklappe aufweist, wie im ersten Ausführungsbeispiel, obwohl sie nicht gezeigt wird. Die Drosselklappe wird in Übereinstimmung mit dem vom Fahrer erzeugten Niederdrückbetrag APS des Gaspedals durch die Steuerungseinheit des Motors 11 gesteuert, die weiter unten erörtert wird. Der Niederdrückbetrag APS des Gaspedals wird durch den Gasbetriebswert- Sensor 22 ermittelt. Somit realisiert der Verbrennungsmotor 1 das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment nTo in Übereinstimmung mit den Anforderungen oder Befehlen der Gesamt- Steuerungseinheit 10.

Die Steuerungseinheiten des Motors und des Getriebes 11 und 12 sind hier dazu ausgelegt, um das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo (ein erstes Ziel- Antriebsdrehmoment) in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs V zu berechnen und das Ziel- Motordrehmoment tTe als Befehl an die Steuerungseinheit des Motors 11 sowie die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi als Befehl an die Steuerungseinheit des Getriebes 12 zu senden.

Die Gesamt- Steuerungseinheit 10 ist vorgesehen, um die Ausgangswellendrehzahl No des Getriebes, die vom Fahrzeuggeschwindigkeits- Sensor 21 ermittelt wird, die Eingangswellendrehzahl Ni des Getriebes, die vom Eingangswellendrehzahl- Sensor 24 ermittelt wird, sowie den Niederdrückbetrag APS des Gaspedals zu lesen, der vom Gasbetriebswert- Sensor 22 ermittelt wird, und dann das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo in Übereinstimmung mit den Angaben No, Ni und APS zu berechnen, die charakteristisch für den Betriebszustand des Fahrzeugs sind, wie weiter unten erörtert wird. Die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP des Fahrzeugs V wird erhalten, indem die Ausgangswellendrehzahl No mit einem Drehzahlverringerungsverhältnis des Differentials (oder Radvorgeleges), einem Radius des Antriebs- oder Straßenrads und/oder dergleichen multipliziert wird.

Die Steuerungseinheit des Motors 11 ist vorgesehen, um den Antrieb der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung (nicht gezeigt), eine Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und eine Steuerung der Zündmomenteinstellung in Übereinstimmung mit dem Ziel- Motordrehmoment tTe von der Gesamt- Steuerungseinheit 10 vorzunehmen und dadurch die Erzeugung des Motordrehmoments als Ziel- Motordrehmoment tTe zu realisieren.

Die Steuerungseinheit des Getriebes 12 ist dafür ausgelegt, den ersten Motor-Generator 2 so zu steuern, daß er die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl Ni durch den Inverter 8 nimmt, und den zweiter Motor- Generator 4 so zu steuern, daß er das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo durch den Inverter 8 nimmt.

Wie in 5 gezeigt, ist die Gesamt- Steuerungseinheit 10 wie folgt aufgebaut: Eine Untereinheit zur Berechnung des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments 101 berechnet das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und dem Niederdrückbetrag APS des Gaspedals. Eine Untereinheit zur Berechnung des Verlustes 102 berechnet eine Verlustleistung Ls1 des ersten Motor- Generators 2 und eine Verlustleistung des zweiten Motor- Generators 4. Eine Untereinheit zur Berechnung der ersten Ziel- Ausgangsleistung 103 berechnet die Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo durch Multiplikation des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments tTo mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP. Eine Untereinheit zur Berechnung der zweiten Ziel- Ausgangsleistung 104 berechnet eine zweite Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 durch Addition der Verlustleistungen Ls1 und Ls2, eines Ziel- Aufladungsbetrags tPc entsprechend dem Aufladungsbedart der Batterie 9 und dergleichen zur ersten Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo. Eine Untereinheit zur Berechnung des zweiten Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments 105 berechnet ein zweites Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo2 (ein zweites Ziel- Antriebsdrehmoment), indem sie die zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 durch die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP dividiert. Eine Untereinheit zur Berechnung des Ziel-Motordrehmoments 106 berechnet ein Ziel- Motordrehmoment tTe, indem sie das zweite Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo2 durch das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 dividiert. Außerdem berechnet eine Untereinheit zur Berechnung der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl 107 eine Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi in Übereinstimmung mit dem zweiten Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo2 und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, zum Beispiel anhand eines dreidimensionalen Funktionsbilds map h.

Das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo und die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi werden als Befehle an die Steuerungseinheit des Getriebes 12 geschickt. Dann folgt die Eingangswellendrehzahl Ni der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi bei einer Regelung mit Rückkopplung für den ersten Motor- Generator 2, während der zweite Motor-Generator 4 angetrieben wird, um bei einer Vorwärtsregelung für den zweiten Motor-Generator 4 eine Steuerung auf das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo hin durchzuführen. Außerdem führt die Steuerungseinheit des Motors 11 den Antrieb der elektronisch gesteuerten Drosselvorrichtung, die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und dergleichen in Übereinstimmung mit dem Ziel- Motordrehmoment tTe durch und reguliert dadurch das von dem Verbrennungsmotor 1 erzeugte Drehmoment.

Ein Beispiel für die Steuerung der Antriebskraft, die von der Gesamt- Steuerungseinheit 10 des zweiten Ausführungsbeispiels vorgenommen wird, wird unter Bezug auf das in 6 dargestellte Flußdiagramm erörtert. Die Routine des Flußdiagramms wird jeweils nach Ablauf einer bestimmten Zeit ausgeführt.

Zuerst werden in einem Schritt S11 Angaben wie der Niederdrückbetrag APS des Gaspedals, die Eingangswellendrehzahl Ni, die Ausgangswellendrehzahl No (∝ der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP) und dergleichen von den verschiedenen in 4 gezeigten Sensoren eingelesen. In einem Schritt S12 wird das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo berechnet. Insbesondere wird das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo zum Beispiel in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und dem Niederdrückbetrag APS des Gaspedals berechnet, indem ein vorher aufgestelltes dreidimensionales Funktionsbild verwendet wird, das in 7 gezeigt wird und in dem der Niederdrückbetrag APS des Gaspedals als 0/8 ..... 8/8 dargestellt ist.

In einem Schritt S13 wird die Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo berechnet, indem das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo wie folgt mit der Ausgangswellendrehzahl No multipliziert wird: tPo = tTo × No, so daß das Drehmoment in Ausgangsleistung umgewandelt wird.

In einem Schritt S14 werden das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo und die Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo zu dem vorhergehenden (Steuer-) Zeitpunkt, wie z. B. dem unmittelbar vorhergehenden Berechnungszyklus des Computers, gelesen. Dann geht der Prozeß zu einem Schritt S15 über, bei dem die Verlustleistungen Ls1 bzw. Ls2 anhand vorher aufgestellter dreidimensionaler Funktionsbilder berechnet werden, wie in der in 5 dargestellten Untereinheit zur Berechnung des Verlustes 102. Die Verlustleistung Ls1 des ersten Motor- Generators 2 wird in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Eingangswellendrehzahl Ni und einem vorhergehenden Zeitwert tTe*z–1 des Ziel- Motordrehmoments tTe ermittelt. Die Verlustleistung Ls2 wird in Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Ausgangswellendrehzahl No und einem vorhergehenden Zeitwert tTo*z–1 des Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments tTo ermittelt. Was das Drehmoment betrifft, so wird der Wert zum vorhergehenden Zeitpunkt anstelle des gegenwärtigen Werts verwendet und dadurch die Belastung bei der Berechnung verringert.

In einem Schritt S16 wird der Ziel- Aufladungsbetrag tPc in Übereinstimmung mit dem Aufladungsbedart der Batterie 9 eingelesen. Der Ziel- Aufladungsbetrag tPc stellt einen geforderten Wert der Energieerzeugung für den erster Motor- Generator 2 dar.

In einem Schritt S17 wird unter Beachtung der Wirkungsgrade der Motor- Generatoren 2 und 4 und der Aufladung der Batterie 9 die zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2, die auf das angetriebene Rad 7 übertragen wird, berechnet, indem die Verlustleistung Ls1 des ersten Motor- Generators 2 und die Verlustleistung Ls2 des zweiten Motor- Generators 4 und der Zielwert der Energieerzeugung tTg zu der Ziel-Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo, die im Schritt S13 erhalten wurde, wie folgt addiert werden: tPo2 = tPo + Ls1 + Ls2 + tPc.

Mit anderen Worten: Dadurch, daß das Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo in Schritt S13 in die Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo umgewandelt wurde, wird es leicht, die Verlustleistungen des ersten und des zweiten Motor- Generators 2 und 4, den Aufladungsbetrag der Batterie 9 und dergleichen mit der Ausgangsleistung zu vergleichen.

Anschließend wird in einem Schritt S18 das zweite Ziel- Ausgangswellen-Drehmoment tTo2 berechnet, indem die zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 wie folgt durch die Ausgangswellendrehzahl No dividiert wird: tTo2 = tPo2/No, wobei die Ausgangsleistung wiederum in das Drehmoment umgewandelt wird.

In einem Schritt S19 wird die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi in Übereinstimmung mit dem zweiten Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo2 und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP anhand des vorher aufgestellten dreidimensionalen Funktionsbilds map h (oder einer Funktion) wie folgt berechnet: tNi = h (tTo2, VSP).

Das dreidimensionale Funktionsbild map h, das der Untereinheit zur Berechnung der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl 107 in 5 entspricht, ist so aufgestellt, daß das Produkt des Wirkungsgrads &eegr;e des Verbrennungsmotors 1 und Wirkungsgrads &eegr;mg1 den allgemein maximalen Wert annimmt, so daß der optimale Kraftstoffverbrauch realisiert wird. Zusätzlich ist das Funktionsbild map h so aufgestellt, daß die Ziel- Eingangswellen-Drehzahl tNi in Übereinstimmung mit einem ansteigenden Wert des zweiten Ziel- Ausgangswellen- Drehmoments tTo2 zunimmt, während die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP abnimmt.

Schließlich wird in einem Schritt S20 das Ziel- Motordrehmoment tTe berechnet, indem das zweite Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo2 durch das Übersetzungsverhältnis des stufenlos verstellbaren Getriebes 5 dividiert wird, wobei gilt: tTe = tTo2 (No/Ni).

Durch wiederholte Ausführung der Routine des beschriebenen Flußdiagramms steuert die Steuerungseinheit des Motors 11 die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors in einer Weise, daß das in Schritt S20 ermittelte Ziel- Motordrehmoment tTe realisiert wird, während die Steuerungseinheit des Getriebes 12 den ersten und den zweiten Motor- Generator 2 und 4 in Übereinstimmung mit dem im Schritt S2 bestimmten Ziel-Ausgangswellen- Drehmoment tTo und der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi steuert, die im Schritt S19 ermittel wurde.

Im Schritt S18 wird hier die zweite Ziel- Ausgangswellen- Ausgangsleistung tPo2 durch die Ausgangswellendrehzahl No dividiert, so daß wiederum die Leistung in das Drehmoment umgewandelt wird. Demgemäß variiert die Beziehung zwischen der Ziel-Eingangswellen- Drehzahl tNi und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP mit dem zweiten Ziel- Ausgangswellen- Drehmoment tTo2, das als Parameter dient.

Demnach wird nach dem genannten Ausführungsbeispiel der zweite Motor- Generator durch die Elektroenergie angetrieben, die von dem mit dem Verbrennungsmotor verbundenen ersten Motor- Generator erzeugt wird, wodurch die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors auf die angetriebenen oder Straßenräder übertragen wird. Außerdem wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes durch Änderung des Verhältnisses zwischen den Drehzahlen des ersten bzw. des zweiten Motor- Generators verändert. Die Steuerung der Antriebskraft für ein derartiges Getriebe wird wie folgt vorgenommen: Das Antriebs- Drehmoment des zweiten Motor- Generators wird in Übereinstimmung mit dem ersten Ziel- Antriebs- Drehmoment gesteuert. Die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl (oder die Drehzahl des ersten Motor- Generators) wird in Übereinstimmung mit der Beziehung zwischen dem zweiten Ziel- Antriebs- Drehmoment und der Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt, wobei das zweite Ziel- Antriebs- Drehmoment erhalten wird, indem ein Wert der Ausgangsleistung (erhalten durch Umwandlung des ersten Ziel- Antriebs- Drehmoments in eine Ausgangsleistung und korrigiert) wieder in Übereinstimmung mit dem Wert, der für die Fahrzeuggeschwindigkeit charakteristisch ist (zum Beispiel der Ausgangswellendrehzahl) in ein Drehmoment umgewandelt wird. Demgemäß verändert sich die Beziehung zwischen der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem Parameter des zweiten Ziel- Antriebs- Drehmoments durch Festlegung des Ziel- Motordehmoments des Verbrennungsmotors in Übereinstimmung mit dem zweiten Ziel- Antriebs- Drehmoment und dem Übersetzungsverhältnis.

Dementsprechend ändert sich die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP ändert, selbst in dem Fall, daß der gleiche Wert für die Ausgangsleistung erforderlich ist. Insbesondere wird, indem das dreidimensionale Funktionsbild map h zur Bestimmung der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi dergestalt aufgestellt wird, daß die Ziel- Eingangswellen- Drehzahl tNi abnimmt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP verringert, eine solche Einstellung vorgenommen, daß die Eingangswellendrehzahl Ni (= der Motorgeschwindigkeit Ne) mit der Beschleunigung des Verbrennungsmotors zunimmt, zum Beispiel während einer plötzlichen Verlangsamung, bei der eine erforderliche Ausgangsleistung zunimmt. Das macht es möglich, das Fahrverhalten des Fahrers mit der Veränderung der Motorgeschwindigkeit Ne in Einklang zu bringen und dadurch die Fahreigenschaften des Verbrennungsmotors zu verbessern, ohne dem Fahrer das Gefühl einer physikalischen Unregelmäßigkeit zu vermitteln. Außerdem kann durch Aufstellung des dreidimensionalen Funktionsbilds map h im Schritt S19 eine Veränderung der Motorgeschwindigkeit Ne in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP geregelt werden, so daß die Einstellung gemäß den Fahrzeugarten und Fahrzeugtypen vorgenommen werden kann, wodurch die Gestaltungsfreiheit bei der Konstruktion des Fahrzeugs vergrößert wird.

Während das Funktionsbild map h vorzugsweise so aufgestellt werden sollte, daß das Produkt des Wirkungsgrads &eegr;e des Verbrennungsmotors 1 und des Wirkungsgrads &eegr;mg1 des Motor- Generators 2 den allgemein maximalen Wert zur Erreichung des optimalen Kraftstoffverbrauchs annimmt, wird jedoch die Motorgeschwindigkeit eindeutig entsprechend dem Motor- Drehmoment Te bestimmt, falls die Motorgeschwindigkeit Ne oder die Eingangswellendrehzahl Ni entlang einer Linie L für den optimalen Kraftstoffverbrauch bestimmt wird, an der entlang der Kraftstoffverbrauch die besten Werte annimmt, wie in 8 gezeigt wird, in der die Beziehung zwischen der Motorgeschwindigkeit Ne und dem Motor- Drehmoment Te in Form von Niveaulinien für den Kraftstoffverbrauch dargestellt wird, von denen eine jede durch die Verbindung von Punkten beschrieben wird, die dem gleichen Kraftstoffverbrauch entsprechen. In 8 werden Pferdestärke- Niveaulinien ebenfalls durch die Verbindung von Punkten beschrieben, die der gleichen Pferdestärke entsprechen. Indem also die Beziehung zwischen dem Motor-Drehmoment Te und der Motorgeschwindigkeit Ne in die unmittelbare Nähe der Linie L für den optimalen Kraftstoffverbrauch in 8 gebracht wird, um einen Spielraum in der Beziehung zu haben, kann ein zufriedenstellendes Betriebsverhalten in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch erreicht werden, selbst bei Veränderung der Motorgeschwindigkeit Ne in Übereinstimmung mit einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP.

Während gezeigt und beschrieben worden ist, daß der erste und der zweite Motor- Generator in den genannten Ausführungsbeispielen das stufenlos verstellbare Getriebe 5 darstellen, dürfte es klar sein, daß das Fahrzeug V als ein Fahrzeug mit Hybrid-Antrieb eingesetzt werden kann, indem das Fahrzeug, nur von dem zweiten Motor- Generator 4 angetrieben, gefahren wird, wenn die Kupplung 3 losgelassen ist, und indem der Verbrennungsmotor 1 von dem ersten Motor- Generator 2 angetrieben gestartet wird.

Obwohl gezeigt und beschrieben worden ist, daß der erste und der zweite Motor-Generator in den genannten Ausführungsbeispielen einander gegenüber angeordnet sind, ist es einzusehen, daß sie durch so einen Rotations- Elektromotor ersetzt werden können, bei dem zwei Rotoren koaxial angeordnet sind, wie in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 10-77508 beschrieben.

Der gesamte Inhalt der Japanischen Patentanmeldungen P10-357783 (registriert am 16. Dezember 1998) und P11-172426 (registriert am 18. Juni 1999) wird hierin durch Verweis einbezogen.

Obwohl die Erfindung oben unter Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Den Fachleuten auf dem Gebiet werden angesichts der obigen Darlegungen Modifikationen und Veränderungen der behandelten Ausführungsbeispiele einfallen. Der Umfang der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden Ansprüche definiert.


Anspruch[de]
  1. Antriebskraft- Steuerungssystem für ein Fahrzeug, mit:

    einem Getriebe (5), das einen ersten Motor-Generator (2), verbunden mit einem Verbrennungsmotor (1), und einen zweiten Motor-Generator (4), verbunden mit den Antriebsrädern (7), enthält, angetrieben elektrisch durch Energie, erzeugt durch den ersten Motor-Generator (2),

    einem ersten Drehzahlsensor (24) zum Erfassen einer Drehzahl (Ni) des ersten Motor- Generators (2),

    einem zweiten Drehzahlsensor (21) zum Erfassen einer Drehzahl (no) des zweiten Motor-Generators (4), und

    einer Steuereinheit (10, 12) vorgesehen um die Drehzahl (Ni) des ersten Motor-Generator (2) zu steuern,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Steuereinheit (10, 12) vorgesehen ist, die Drehzahl (Ni) des ersten Motor-Generators (2) in Übereinstimmung mit der Drehzahl (No) des zweiten Motor-Generators (4) zu steuern, wobei die Steuereinheit (10, 12) programmiert ist, ein Verhältnis zwischen einer ersten Antriebsfrequenz für den ersten Motor-Generator (2) und einer zweiten Antriebsfrequenz für den zweiten Motor-Generator (4) zu steuern, um die Drehzahlen (Ni, No) des ersten und des zweiten Motor-Generators (2, 4) zu steuern.
  2. Antriebskraft- Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (10, 12) vorgesehen ist ein Drehmoment (TO) des zweiten Motor-Generators (4) in Übereinstimmung mit einer elektrischen Energie, erzeugt durch den ersten Motor-Generator (2), zu steuern.
  3. Antriebskraft- Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (10, 12) vorgesehen ist einen Niederdrückbetrag (APS) eines Beschleunigerpedals zu erfassen, und um eine Energieabgabe, die durch den Motor (1) in Übereinstimmung mit der Drehzahl (Ni) des ersten Motor- Generators (2) erzeugt werden soll, zu berechnen.
  4. Antriebskraft- Steuerungssystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuereinheit (10, 12) vorgesehen ist, das Drehmoment (To) des zweiten Motor- Generators (4) in Übereinstimmung mit dem Wirkungsgrad des ersten und des zweiten Motor- Generators (2, 4) zu korrigieren.
  5. Antriebskraft- Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste und der zweite Motor- Generator (2, 4) mit einer Batterie (9) verbunden ist, so dass die Batterie (9) aufgeladen wird, wobei die Steuereinheit (10, 12) vorgesehen ist, das Drehmoment (To) des zweiten Motor- Generators (4) in Übereinstimmung mit einer Aufladungsmenge der Batterie (9) zu korrigieren.
  6. Antriebskraft- Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Getriebe (5) eine Kupplung (3) enthält, durch der die erste und zweite Motor- Generator (2, 4) verbindbar sind.
  7. Antriebskraft- Steuerungssystem nach Anspruch 6, wobei die Kupplung (3) eingreifbar ist, um den ersten und zweiten Motor- Generator (2, 4) unter einer Bedingung zu verbinden, dass die Eingangswellendrehzahl (Ni) und die Ausgangswellendrehzahl (No) des Getriebes zueinander gleich sind.
  8. Antriebskraft- Steuerungssystem für ein Fahrzeug, mit:

    einem Getriebe (5), das einen ersten Motor- Generator (2), verbunden mit einem Verbrennungsmotor (1), und einen zweiten Motor- Generator (4), verbunden mit den angetriebenen Rädern (7) enthält, und

    eine Steuereinheit (10, 12) vorgesehen um den ersten Motor- Generator (2) in Übereinstimmung mit einer Ziel- Eingangswellendrehzahl (Ni) und den zweiten Motor- Generator (4) in Übereinstimmung mit einem ersten Antriebsdrehmoment (tTo) zu steuern,

    dadurch gekennzeichnet, dass

    die Steuerungseinheit (10, 12) vorgesehen ist,

    das erste Ziel- Antriebsdrehmoment (tTo) in Übereinstimmung mit zumindest entweder einer Betriebsbedingung des Fahrzeuges oder einer Fahrbetätigung für das Fahrzeug zu berechnen,

    eine Ziel- Energieausgangsleistung (tPo) in Übereinstimmung mit dem ersten Ziel-Antriebsdrehmoment (tTo) und einem die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierendem Wert (No) zu berechnen,

    eine Ziel- Energieausgangsleistung (tPo) in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand des Getriebes (5) und des Ladungszustandes einer Batterie (9) zu korrigieren,

    ein zweites Ziel- Antriebsdrehmoment (tTo2) unter Berechnen des zweiten Ziel-Antriebsdrehmomentes (tTo2) in Übereinstimmung mit der korrigierten Ziel- Energieausgangsleistung (tPo2) und dem die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierendem Wert (No) festzulegen,

    eine Ziel- Eingangswellen- Drehzahl (tNi) des Getriebes (5) unter Berechnen der Ziel- Eingangswellen- Drehzahl (tNi) in Übereinstimmung mit dem zweiten Ziel-Antriebsdrehmoment (tTo2) und dem die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierendem Wert (No) festzulegen, und

    ein Ziel- Motordrehmoment (tTe) unter Berechnen des Ziel- Motordrehmomentes (tTe) in Übereinstimmung mit einem Übersetzungsverhältnis, festgelegt für das Getriebe (5) und dem zweiten Ziel- Antriebsdrehmoment (tTo2) festzulegen.
  9. Antriebskraft- Steuerungssystem nach Anspruch 8, wobei das Getriebe (5) eine Kupplung (3) enthält, durch die der erste und der zweite Motor- Generator (2, 4) verbindbar sind.
  10. Antriebskraft- Steuerungssystem nach Anspruch 9, wobei die Kupplung eingreifbar ist, um den ersten und den zweiten Motor- Generator (2, 4) unter einer Bedingung zu verbinden, dass die Eingangswellendrehzahl (Ni) und die Ausgangswellendrehzahl (No) des Getriebes zueinander gleich sind.
  11. Antriebskraft- Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die Steuerungseinheit (10, 12) vorgesehen ist, die Ziel- Energieausgangsleistung (tPo) durch Multiplizieren des ersten Ziel- Antriebsdrehmomentes (tTo) mit einer Ausgangswellendrehzahl (No) des Getriebes (5) zu berechnen.
  12. Antriebskraft- Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die Steuerungseinheit (10, 12) vorgesehen ist, die Ziel- Energieausgangsleistung (tPo) durch Addieren von mindestens der Verluste des ersten und des zweiten Motor- Generators (2, 4) zu der Ziel- Energieausgangsleistung (tPo) zu korrigieren.
  13. Antriebskraft- Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei die Steuerungseinheit (10, 12) vorgesehen ist, das zweite Ziel- Antriebsdrehmoment (tTo2) unter Berechnen des zweiten Ziel- Antriebsdrehmomentes (tTo2) durch Dividieren der korrigierten Ziel- Energieausgangsleistung (tPo2) durch die Ausgangswellendrehzahl (No) des Getriebes (5) festzulegen.
  14. Antriebskraft- Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierendem Wert die Fahrzeuggeschwindigkeit oder ein Wert ist, der der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht.
  15. Verfahren zum Steuern der Antriebskraft für ein Fahrzeug, versehen mit einem Getriebe (5), das einen ersten Motor- Generator (2), verbunden mit einem Motor (1), und einen zweiten Motor- Generator (4), verbunden mit den angetriebenen Rädern (7) und angetrieben durch elektrische Energie, erzeugt durch den ersten Motor-Generator (2), enthält,

    einem ersten Drehzahlsensor (24) zum Erfassen einer Drehzahl (Ni) des ersten Motor- Generators (2) und einem zweiten Drehzahlsensor (21) zum Erfassen einer Drehzahl (No) des zweiten Motor- Generators (4), wobei das Verfahren zum Steuern der Antriebskraft gekennzeichnet ist durch die Schritte des:

    Steuerns (S10) der Drehzahl (Ni) des ersten Motorgenerators (2) in Übereinstimmung mit der Drehzahl (No) des zweiten Motor- Generators (4) und

    Steuerns eines Verhältnisses zwischen einer ersten Antriebsfrequenz für den Motor- Generator (2) und einer zweiten Antriebsfrequenz für den zweiten Motor-Generator (4), um die Drehzahlen (Ni, No) des ersten und zweiten Motor- Generators (2, 4) zu steuern.
  16. Verfahren zum Steuern der Antriebskraft für ein Fahrzeug, versehen mit einem Getriebe (5), das einen ersten Motor- Generator (2), verbunden mit einem Motor (1), und einen zweiten Motor- Generator (4), verbunden mit den angetriebenen Rädern (7), enthält, wobei das Steuerverfahren den ersten Motor- Generators (2) in Übereinstimmung mit einer Ziel- Eingangswellendrehzahl (Ni) und den zweiten Motor- Generator (4) in Übereinstimmung mit einem ersten Antriebsdrehmoment (tTo) steuert, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Schritte des:

    Berechnens eines ersten Ziel- Antriebsdrehmomentes (tTo) in Übereinstimmung mit zumindest einer Betriebsbedingung des Fahrzeuges oder einer Fahrbetätigung für das Fahrzeug,

    Berechnen einer Ziel- Ausgangsleistung (tPo) in Übereinstimmung mit dem ersten Ziel- Antriebsdrehmoment (tTo) und einem der Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentativen Wert (No),

    Korrigieren der Ziel- Ausgangsleistung (tPo) in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung des Getriebes (5),

    Festlegen eines zweiten Ziel-Antriebsdrehmomentes (tTo2) unter Berechnen des zweiten Ziel- Antriebsdrehmomentes (tTo2) in Übereinstimmung mit der korrigierten Ziel- Energieausgangsleistung (tPo2) und dem die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Wert (No),

    Festlegen einer Eingangswellendrehzahl (tNi) des Getriebes (5) unter Berechnen der Eingangswellendrehzahl (tNi) in Übereinstimmung mit dem zweiten Ziel- Antriebsdrehmoment (tTo2) und dem die Fahrzeuggeschwindigkeit repräsentierenden Wert (No), und

    Festlegen eines Ziel- Motordrehmomentes (tTe) nach dem Berechnen des Ziel-Motordrehmomentes (tTe) in Übereinstimmung mit einer Übersetzungsverhältnis festgelegt für das Getriebe (5) und dem zweiten Ziel- Antriebsdrehmoment (tTo2).
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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