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DE112011104829T5 - Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs - Google Patents

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DE112011104829T5
DE112011104829T5 DE112011104829.7T DE112011104829T DE112011104829T5 DE 112011104829 T5 DE112011104829 T5 DE 112011104829T5 DE 112011104829 T DE112011104829 T DE 112011104829T DE 112011104829 T5 DE112011104829 T5 DE 112011104829T5
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DE
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engine
target
motor
power
generator
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DE112011104829.7T
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English (en)
Inventor
Masaaki Tagawa
Yoshiki Ito
Masakazu Saito
Hitoshi Ohkuma
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Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Publication date
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Abstract

In einer Antriebssteuervorrichtung (1) eines Hybridfahrzeugs berechnet ein Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel (17F) eines Steuerungsmittels (17) einen Drehmomentanweisungswert eines jeden von mehreren Motor-Generatoren (4, 5) unter Verwendung einer Drehmomentbalance-Gleichung, die einen Soll-Verbrennungsmotordrehmoment enthält, der aus einem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, und einer Elektrische-Leistungsbalance-Gleichung, die eine Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung enthält. Somit kann eine Steuerung der mehreren Motor-Generatoren (4, 5) in dem Fall, wo ein Laden bzw. Entladen einer Batterie (18) stattfindet, ausgeführt werden, und sowohl eine Soll-Antriebskraft als auch eine Soll-Ladung bzw. -Entladung kann unter Berücksichtigung eines Betriebspunktes eines Verbrennungsmotors (2) (Verbrennungsmotor-Betriebspunkt) sichergestellt werden.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs und insbesondere eine Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs, das mehrere Antriebskraftquellen aufweist und Antriebskräfte durch einen Kraftübertragungsmechanismus und Leistungseingaben/-abgaben an eine bzw. von einer Antriebsachse kombiniert, wobei ein Betriebspunkt eines Verbrennungsmotors (Verbrennungsmotor-Betriebspunkt) und ein Drehmoment (Motordrehmoment) gesteuert werden.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Unter den Fahrzeugen gibt es ein Hybridfahrzeug, das unter Verwendung von Leistungsabgaben von einem Verbrennungsmotor und mehreren Motor-Generatoren (Elektromotoren) als Antriebsquellen angetrieben und gesteuert wird.
  • Es gibt Hybridfahrzeuge mit einem Reihensystem (der Verbrennungsmotor wird nur zum Drehen des Stromgenerators verwendet, und der gesamte Antrieb erfolgt durch die Motor-Generatoren) und mit einem Parallelsystem (der Verbrennungsmotor und der Motor-Generator sind parallel angeordnet, und ihre Antriebskräfte werden zum Fahren verwendet).
  • In Hybridfahrzeugen gibt es als ein weiteres System neben dem Reihensystem und dem Parallelsystem noch ein System mit einem Kraftübertragungsmechanismus vom Triaxial-Typ, bei dem die Antriebsleistung eines Verbrennungsmotors auf einen Stromgenerator und eine Antriebsachse aufgeteilt wird. Dies geschieht mittels eines einzelnen Planetengetriebemechanismus (Differenzialgetriebemechanismus mit drei Rotationselementen) und zweier Motor-Generatoren (erster Motor-Generator: MG1, zweiter Motor-Generator: MG2) als einem Motor-Generator, und der Motor-Generator, der für eine Antriebsachse vorgesehen ist, wird unter Verwendung einer elektrischen Leistung angetrieben, die durch den Stromgenerator erzeugt wird, wodurch eine Drehmomentumwandlung der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors vorgenommen wird (Amtsblatt zum japanischen Patent Nr. 3050125 , Amtsblatt zum japanischen Patent Nr. 3050138 , Amtsblatt zum japanischen Patent Nr. 3050141 , Amtsblatt zum japanischen Patent Nr. 3097572 ).
  • Somit kann in dem Hybridfahrzeug der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors (Verbrennungsmotor-Betriebspunkt) auf einen beliebigen Punkt eingestellt werden, wo eine Abschaltung enthalten ist und der Kraftstoffverbrauch optimiert wird.
  • Zitierungsliste
  • Patentliteratur
    • PTL1: Amtsblatt zu JP-A-2008-12992
  • In einer Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs gemäß Patentliteratur 1 gilt für den Fall einer gleichen Verbrennungsmotorleistung: Je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit ist, desto höher ist eine Verbrennungsmotordrehzahl an einem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt.
  • Kurzdarstellung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Da im Stand der Technik in einem Hybridfahrzeug – obwohl keine besondere Ähnlichkeit zu dem Reihensystem besteht – ein Motor-Generator mit einem relativ großen Drehmoment erforderlich ist, um ein ausreichendes Drehmoment einer Antriebsachse zu erhalten, und ein Übertragungs- und Empfangsbetrag einer elektrischen Leistung zwischen dem Stromgenerator und dem Motor-Generator in einer NIEDRIGEN Gangübersetzung zunimmt, vergrößert sich ein elektrischer Verlust, und es gibt weiter Raum für Verbesserungen.
  • Als ein Verfahren zum Lösen eines solchen Problems gibt es – als einen Kraftübertragungsmechanismus vom Vierfachtyp – eine Struktur, bei der eine Abtriebsachse eines Verbrennungsmotors, ein erster Motor-Generator, ein zweiter Motor-Generator und eine Antriebsachse, die mit einem Antriebsrad verbunden ist, mit jedem Rotationselement des Kraftübertragungsmechanismus (Differenzialgetriebemechanismus), der vier Rotationselemente aufweist, verbunden sind und eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors und Antriebskräfte des ersten Motor-Generators und des zweiten Motor-Generators kombiniert und an die Antriebsachse abgegeben werden. Die Abtriebsachse des Verbrennungsmotors und die Antriebsachse sind an den inneren Rotationselementen in einem kollinearen Schaubild angeordnet, und der erste Motor-Generator auf der Verbrennungsmotorseite und der zweite Motor-Generator auf der Antriebsachsenseite sind an den äußeren Rotationselementen in einem kollinearen Schaubild angeordnet, wodurch ein Verhältnis der Antriebskräfte verringert wird, die durch den ersten und den zweiten Motor-Generator in der Antriebsleistung übertragen werden, die von dem Verbrennungsmotor zu der Antriebsachse übertragen wird, wodurch der erste und der zweite Motor-Generator miniaturisiert werden und ein Übertragungswirkungsgrad als eine Antriebsvorrichtung verbessert wird (Amtsblatt zu JP-A-2004-15982 , Amtsblatt zu JP-A-2002-281607 ).
  • Als ein Kraftübertragungsmechanismus vom Vierfachtyp gibt es eine Struktur, bei der ein Verfahren ähnlich dem der oben angesprochenen Struktur verwendet wird und des Weiteren ein fünftes Rotationselement hinzugefügt wird und eine Bremse zum Stoppen einer Rotation des fünften Rotationselements vorhanden ist (Amtsblatt zum japanischen Patent Nr. 3578451 ).
  • In dem oben angesprochenen Kraftübertragungsmechanismus des Triaxialtyps, der im Amtsblatt zum japanischen Patent Nr. 3050125 offenbart ist, wird durch Addieren einer Antriebskraft, die für das Fahrzeug benötigt wird, und der elektrischen Leistung, die zum Laden einer Batterie benötigt wird, eine durch den Verbrennungsmotor zu erzeugende Leistung berechnet, und ein Punkt, an dem ein Wirkungsgrad so hoch wie möglich ist, wird aus einer Kombination eines Drehmoments, das als eine solche Leistung dient, und einer Verbrennungsmotordrehzahl berechnet und wird als ein Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt verwendet. Der erste Motor-Generator wird so angetrieben und gesteuert, dass der Verbrennungsmotor-Betriebspunkt der Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt wird, wodurch die Verbrennungsmotordrehzahl gesteuert wird.
  • Weil jedoch im Fall des Kraftübertragungsmechanismus des Triaxialtyps das Drehmoment des zweiten Motor-Generators keinen Einfluss auf eine Drehmomentbalance ausübt, wird das Drehmoment des ersten Motor-Generators nur mit Hilfe des Verbrennungsmotorsdrehmoment bestimmt, und es reicht aus, das Drehmoment des zweiten Motor-Generators so zu erhalten, dass eine Antriebskraft zu einem Sollwert wird. Jedoch übt im Fall des Vierfachtyps das Drehmoment des zweiten Motor-Generators auch einen Einfluss auf die Drehmomentbalance aus und übt einen Einfluss auf die Steuerung der Verbrennungsmotor-Drehzahl aus. Darum besteht das Problem, dass das Steuerungsverfahren des oben angesprochenen Triaxialtyps nicht verwendet werden kann.
  • Im Fall des oben angesprochenen Kraftübertragungsmechanismus vom Vierfachtyp, der im Amtsblatt zu JP-A-2004-15982 offenbart ist, werden die Drehmomente des ersten Motor-Generators und des zweiten Motor-Generators in dem Fall, wo das Fahrzeug in einem Zustand fährt, in dem kein Laden und Entladen einer Batterie stattfindet, anhand einer Drehmomentbalance-Gleichung berechnet, die Verbrennungsmotordrehzahl ist regelkreisgesteuert, und die Verbrennungsmotordrehzahl und die Antriebskraft werden gesteuert. Jedoch wird kein Fall erwähnt, wo ein Laden bzw. Entladen der Batterie stattfindet.
  • Gemäß der oben zitierten Literatur 1 wird die Verbrennungsmotordrehzahl in dem Hybridsystem, das den Verbrennungsmotor und mehrere Motor-Generatoren enthält, mit Bezug auf den Verbrennungsmotor-Betriebspunkt auf einen hohen Wert eingestellt, und die Steuerungstechnik des Verbrennungsmotors wird offenbart. Jedoch bleibt die Steuerung mehrerer Motor-Generatoren im Dunkeln, und des Weiteren bleibt die Steuerung mehrerer Motor-Generatoren im Fall des Ladens bzw. Entladens der Batterie im Dunkeln. Es ist außerdem notwendig, dass der Verbrennungsmotor und mehrere Motor-Generatoren mechanisch und funktionell gekoppelt sind und mehrere Motor-Generatoren mit einer guten Drehmomentbalance so gesteuert werden, dass sie aufeinander abgestimmt sind, während der Verbrennungsmotor-Betriebspunkt auf dem Sollwert gehalten wird. Des Weiteren ist es im Fall des Ladens bzw. Entladens der Batterie erforderlich, auch den Eingang und Abgang elektrischer Leistung im Gleichgewicht zu halten. Es ist darum erforderlich, eine Steuerung so auszuführen, dass beides berücksichtigt wird, so dass Verbesserungen nötig sind.
  • Es ist darum eine Aufgabe der Erfindung, eine Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor und mehreren Motor-Generatoren bereitzustellen, wobei es möglich ist, die mehreren Motor-Generatoren in dem Fall zu steuern, wo ein Laden bzw. Entladen einer Batterie in dem Hybridfahrzeug stattfindet, und dabei sowohl eine Soll-Antriebskraft als auch eine Soll-Ladung bzw. -Entladung unter Berücksichtigung eines Betriebspunktes des Verbrennungsmotors (Verbrennungsmotor-Betriebspunkt) sicherzustellen. Lösung des Problems
  • Gemäß der Erfindung wird eine Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs zum Fahren und Steuern eines Fahrzeugs unter Verwendung von Leistungsabgaben aus einem Verbrennungsmotor und mehreren Motor-Generatoren bereitgestellt, die Folgendes umfasst: ein Gaspedalbetätigungsgrad-Detektionsmittel zum Detektieren eines Gaspedalbetätigungsgrades; ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsmittel zum Detektieren einer Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Batterieladezustands-Detektionsmittel zum Detektieren eines Ladezustands einer Batterie; ein Soll-Antriebsleistungseinstellmittel zum Einstellen einer Soll-Antriebsleistung auf der Basis des durch das Gaspedalbetätigungsgrad-Detektionsmittel detektierten Gaspedalbetätigungsgrades und der durch das Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsmittel detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel zum Einstellen einer Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung auf der Basis mindestens des durch das Batterieladezustands-Detektionsmittel detektierten Ladezustands der Batterie; ein Soll-Verbrennungsmotorleistungsberechnungsmittel zum Berechnen einer Soll-Verbrennungsmotorleistung anhand der durch das Soll-Antriebsleistungseinstellmittel eingestellten Soll-Antriebsleistung und der durch das Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel eingestellten Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung; ein Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkteinstellmittel zum Einstellen eines Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunktes anhand der durch das Soll-Verbrennungsmotorleistungsberechnungsmittel berechneten Soll-Verbrennungsmotorleistung und eines Wirkungsgrades des gesamten Systems; und ein Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel zum Einstellen eines Drehmomentanweisungswertes eines jeden der mehreren Motor-Generatoren, wobei das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel den Drehmomentanweisungswert eines jeden der mehreren Motor-Generatoren unter Verwendung einer Drehmomentbalance-Gleichung, die einen Soll-Verbrennungsmotordrehmoment enthält, der aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, und einer Elektrische-Leistungsbalance-Gleichung, die die Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung enthält, berechnet.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Gemäß der Antriebssteuervorrichtung des Hybridfahrzeugs der Erfindung kann in dem Hybridfahrzeug, das den Verbrennungsmotor und die mehreren Motor-Generatoren aufweist, eine Steuerung der mehreren Motor-Generatoren in dem Fall, wo ein Laden bzw. Entladen der Batterie stattfindet, ausgeführt werden und sowohl die Soll-Antriebskraft als auch die Soll-Ladung bzw. -Entladung unter Berücksichtigung des Betriebspunktes des Verbrennungsmotors (Verbrennungsmotor-Betriebspunkt) sichergestellt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Systemaufbauschaubild einer Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs. (Ausführungsform)
  • 2 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen eines Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunktes. (Ausführungsform)
  • 3 ist ein Flussdiagramm zum Berechnen eines Drehmomentanweisungswertes. (Ausführungsform)
  • 4 ist ein Steuerungsblockschaubild zum Berechnen des Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunktes. (Ausführungsform)
  • 5 ist ein Steuerungsblockschaubild zum Berechnen des Drehmomentanweisungswertes. (Ausführungsform)
  • 6 ist ein Schaubild, das eine Soll-Antriebskraft-Abrufkarte zeigt. (Ausführungsform)
  • 7 ist ein Schaubild, das eine Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung-Abruftabelle zeigt. (Ausführungsform)
  • 8 ist ein Schaubild, das eine Soll-Betriebspunkt-Abrufkarte zeigt. (Ausführungsform)
  • 9 ist ein kollineares Schaubild in dem Fall, wo ein Fahrzeug auf demselben Verbrennungsmotor-Betriebspunkt geändert wird. (Ausführungsform)
  • 10 ist ein Schaubild, das jeden Wirkungsgradzustand auf einer gleichen Leistungslinie zeigt. (Ausführungsform)
  • 11 ist ein kollineares Schaubild, das jeden Punkt (D, E, F) auf einer gleichen Leistungslinie zeigt. (Ausführungsform)
  • 12 ist ein Schaubild, das eine beste Linie eines Verbrennungsmotorwirkungsgrades und eine beste Linie eines Gesamtwirkungsgrades zeigt. (Ausführungsform)
  • 13 ist ein kollineares Schaubild eines NIEDRIGEN Gangübersetzungszustands. (Ausführungsform)
  • 14 ist ein kollineares Schaubild eines Zwischen-Gangübersetzungszustands. (Ausführungsform)
  • 15 ist ein kollineares Schaubild eines HOHEN Gangübersetzungszustands. (Ausführungsform)
  • 16 ist ein kollineares Schaubild eines Zustands, wo ein Antriebsleistungskreislauf eingetreten ist. (Ausführungsform)
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe, dass in einem Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und mehreren Motor-Generatoren eine Steuerung der mehreren Motor-Generatoren in dem Fall, wo ein Laden bzw. Entladen einer Batterie stattfindet und sowohl eine Soll-Antriebskraft als auch eine Soll-Ladung bzw. -Entladung unter Berücksichtigung eines Betriebspunktes des Verbrennungsmotors (Verbrennungsmotor-Betriebspunkt) sichergestellt werden, durch Berechnung eines Drehmomentanweisungswertes eines jeden der mehreren Motor-Generatoren unter Verwendung einer Drehmomentbalance-Gleichung, die einen Soll-Verbrennungsmotordrehmoment enthält, der aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, und einer Elektrische-Leistungsbalance-Gleichung, die die Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung enthält, erfüllt.
  • Ausführungsformen
  • 1 bis 16 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung.
  • In 1 bezeichnet Bezugszahl 1 eine Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs als ein Elektrofahrzeug.
  • Die Antriebssteuervorrichtung 1 hat: eine Abtriebsachse 3 eines Verbrennungsmotors (in dem Schaubild als ”ENG” bezeichnet) 2, der als eine Antriebsquelle zum Abgeben eines Drehmoments dient; einen ersten Motor-Generator (in dem Schaubild als ”MG1” bezeichnet) 4 und einen zweiten Motor-Generator (in dem Schaubild als ”MG2” bezeichnet) 5, die als mehrere Motor-Generatoren (Elektromotoren) dienen; eine Antriebsachse (in dem Schaubild als ”OUT” bezeichnet) 8, die über einen Kraftübertragungsmechanismus 7 mit einem Antriebsrad 6 verbunden ist; und einen Kraftübertragungsmechanismus (Differenzialgetriebemechanismus) 9, der jeweils mit der Abtriebsachse 3 des Verbrennungsmotors 2, dem ersten Motor-Generator 4, dem zweiten Motor-Generator 5 und der Antriebsachse 8 gekoppelt ist.
  • Auf der Seite des Verbrennungsmotors 2 ist eine Einwegkupplung 10 auf dem Weg der Abtriebsachse 3 des Verbrennungsmotors 2 angeordnet. Die Einwegkupplung 10 soll verhindern, dass sich der Verbrennungsmotor 2 rückwärts dreht. Wenn das EV (Electric Vehicle, Elektrofahrzeug) fährt, empfängt die Einwegkupplung 10 ein Reaktionsdrehmoment des zweiten Motor-Generators 5.
  • Der erste Motor-Generator 4 besteht aus einem ersten Rotor 11 und einem ersten Stator 12. Der zweite Motor-Generator 5 besteht aus einem zweiten Rotor 13 und einem zweites Stator 14.
  • Die Antriebssteuervorrichtung 1 hat: einen ersten Wechselrichter 15 zum Betreiben und Steuern des ersten Motor-Generators 4; einen zweiten Wechselrichter 16 zum Betreiben und Steuern des zweiten Motor-Generators 5; und ein Steuerungsmittel (Antriebssteuereinheit: ECU) 17, die mit dem ersten Wechselrichter 15 und dem zweiten Wechselrichter 16 gekoppelt ist.
  • Der erste Wechselrichter 15 ist mit dem ersten Stator 12 des ersten Motor-Generators 4 verbunden. Der zweite Wechselrichter 16 ist mit dem zweiten Stator 14 des zweiten Motor-Generators 5 verbunden.
  • Ein Stromquellenanschluss von jedem des ersten Wechselrichters 15 und des zweiten Wechselrichters 16 ist mit einer Batterie (Hochspannungsbatterie zum Fahren) 18 verbunden. Die Batterie 18 kann eine elektrische Leistung an den bzw. von dem ersten Motor-Generator 4 und an den bzw. von dem zweiten Motor-Generator 5 abgeben bzw. empfangen.
  • Die Antriebssteuervorrichtung 1 treibt das Hybridfahrzeug an und steuert es unter Verwendung von Leistungsabgaben von dem Verbrennungsmotor, dem ersten Motor-Generator 4 und dem zweiten Motor-Generator 5.
  • Der Kraftübertragungsmechanismus 9 ist eine sogenannte Leistungseingabe-/-abgabevorrichtung vom Vierfachtyp und ist folgendermaßen aufgebaut. Es sind die Abtriebsachse 3 des Verbrennungsmotors 2 und die Antriebsachse 8 angeordnet. Es ist der erste Motor-Generator 4 auf der Seite des Verbrennungsmotors 2 und der zweite Motor-Generator 5 auf der Seite der Antriebsachse 8 angeordnet. Eine Antriebsleistung des Verbrennungsmotors 2, eine Antriebsleistung des ersten Motor-Generators 4 und eine Antriebsleistung des zweiten Motor-Generators 5 werden kombiniert und an die Antriebsachse 8 abgegeben. Die Antriebskräfte werden zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem ersten Motor-Generator 4, dem zweiten Motor-Generator 5 und der Antriebsachse 8 übertragen und empfangen.
  • Der Kraftübertragungsmechanismus 9 ist so aufgebaut, dass ein erster Planetengetriebemechanismus 19 und ein zweiter Planetengetriebemechanismus 20, deren zwei Rotationselemente gekoppelt sind, parallel angeordnet sind.
  • Der erste Planetengetriebemechanismus 19 hat: ein erstes Sonnenrad 21; ein erstes Planetenrad 22, das mit dem ersten Sonnenrad 21 im Eingriff steht; einen ersten Zahnkranz 23, der mit dem ersten Planetenrad 22 im Eingriff steht; einen ersten Träger 24, der mit dem ersten Planetenrad 22 gekoppelt ist; und ein Abtriebsrad 25, das mit dem ersten Zahnkranz 23 gekoppelt ist.
  • Der zweite Planetengetriebemechanismus 20 hat: ein zweites Sonnenrad 26; ein zweites Planetenrad 27, das mit dem zweiten Sonnenrad 26 im Eingriff steht; einen zweiten Zahnkranz 28, der mit dem zweiten Planetenrad 27 im Eingriff steht; und einen zweiten Träger 29, der mit dem zweiten Planetenrad 27 gekoppelt ist.
  • In dem Kraftübertragungsmechanismus 9 ist der erste Träger 24 des ersten Planetengetriebemechanismus 19 mit der Abtriebsachse 3 des Verbrennungsmotors 2 gekoppelt, und der zweite Träger 29 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 ist mit dem ersten Zahnkranz 23 und dem Abtriebsrad 25 des ersten Planetengetriebemechanismus 19 gekoppelt.
  • Der erste Rotor 11 des ersten Motor-Generators 4 ist mit dem ersten Sonnenrad 21 über eine erste Motorabtriebsachse 30 verbunden. Die Abtriebsachse 3 des Verbrennungsmotors 2 ist mit dem ersten Träger 24 und dem zweiten Sonnenrad 26 verbunden. Die Antriebsachse 8 ist mit dem ersten Zahnkranz 23 und dem zweiten Träger 29 über das Abtriebsrad 25 und den Kraftübertragungsmechanismus 7 verbunden. Der zweite Rotor 13 des zweiten Motor-Generators 5 ist mit dem zweiten Zahnkranz 28 über eine zweite Motorabtriebsachse 31 verbunden.
  • Der zweite Motor-Generator 5 kann direkt mit dem Antriebsrad 6 über die zweite Motorabtriebsachse 31, den zweiten Zahnkranz 28, den zweiten Träger 29, den ersten Zahnkranz 23, das Abtriebsrad 25, den Kraftübertragungsmechanismus 7 und die Antriebsachse 8 gekoppelt sein und besitzt die Leistung, das Fahrzeug nur durch eine einzelne Leistungsabgabe anzutreiben.
  • Das heißt, in dem Kraftübertragungsmechanismus 9 sind der erste Träger 24 des ersten Planetengetriebemechanismus 19 und das zweite Sonnenrad 26 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 mit der Abtriebsachse 3 des Verbrennungsmotors 2 gekoppelt und verbunden, und der erste Zahnkranz 23 des ersten Planetengetriebemechanismus 19 und der zweite Träger 29 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 sind mit der Antriebsachse 8 gekoppelt und verbunden, der erste Motor-Generator 4 ist mit dem ersten Sonnenrad 21 des ersten Planetengetriebemechanismus 19 verbunden, der zweite Motor-Generator 5 ist mit dem zweiten Zahnkranz 28 des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 verbunden, und die Antriebskräfte werden zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem ersten Motor-Generator 4, dem zweiten Motor-Generator 5 und der Antriebsachse 8 übertragen und empfangen.
  • Ein Gaspedalbetätigungsgrad-Detektionsmittel 32 zum Detektieren eines Betrags des Niedertretens eines Gaspedals als einen Gaspedalbetätigungsgrad, ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsmittel 33 zum Detektieren einer Fahrzeuggeschwindigkeit, ein Batterieladezustands-Detektionsmittel 34 zum Detektieren eines Ladezustands (State of Charge, SOC) der Batterie 18 und ein Verbrennungsmotordrehzahl-Detektionsmittel 35 zum Detektieren einer Verbrennungsmotordrehzahl sind mit dem Steuerungsmittel 17 verbunden.
  • Ein Luftmengenjustiermechanismus 36, ein Kraftstoffzufuhrmechanismus 37 und ein Zündverstellmechanismus 38 sind mit dem Steuerungsmittel 17 verbunden, um den Verbrennungsmotor 2 zu steuern.
  • Wie in den 1 und 4 gezeigt, hat das Steuerungsmittel 17: ein Soll-Antriebskraftberechnungsmittel 17A; ein Soll-Antriebsleistungseinstellmittel 17B; ein Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel 17C; ein Soll-Verbrennungsmotorleistungsberechnungsmittel 17D; ein Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkteinstellmittel 17E; und ein Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel 17F.
  • Das Soll-Antriebskraftberechnungsmittel 17A berechnet eine Soll-Antriebskraft auf der Basis des durch das Gaspedalbetätigungsgrad-Detektionsmittel 32 detektierten Gaspedalbetätigungsgrades und der durch das Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsmittel 33 detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit.
  • Das Soll-Antriebsleistungseinstellmittel 17B stellt eine Soll-Antriebsleistung auf der Basis des durch das Gaspedalbetätigungsgrad-Detektionsmittel 32 detektierten Gaspedalbetätigungsgrades und der durch das Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsmittel 33 detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit ein.
  • Das Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel 17C stellt eine Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung auf der Basis mindestens eines durch das Batterieladezustands-Detektionsmittel 34 detektierten Ladezustands der Batterie 18 ein.
  • Das Soll-Verbrennungsmotorleistungsberechnungsmittel 17D berechnet eine Soll-Verbrennungsmotorleistung anhand der durch das Soll-Antriebsleistungseinstellmittel 17B eingestellten Soll-Antriebsleistung und der durch das Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel 17C eingestellten Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung.
  • Das Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkteinstellmittel 17E stellt einen Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt anhand der durch das Soll-Verbrennungsmotorleistungsberechnungsmittel 17D berechneten Soll-Verbrennungsmotorleistung und des Wirkungsgrades des gesamten Systems ein.
  • Das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel 17F stellt einen Drehmomentanweisungswert von jedem des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5, die als mehrere Motor-Generatoren dienen, ein.
  • Wie in 6 gezeigt, hat das Soll-Antriebskraftberechnungsmittel 17A eine Soll-Antriebskraft-Abrufkarte.
  • Wie in 7 gezeigt, hat das Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel 17C eine Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung-Abruftabelle.
  • Wie in 8 gezeigt, hat das Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkteinstellmittel 17E eine Soll-Betriebspunkt-Abrufkarte.
  • Das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel 17F berechnet den Drehmomentanweisungswert (Motordrehmomentanweisungswert) von jedem des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5, die als mehrere Motor-Generatoren dienen, unter Verwendung einer Drehmomentbalance-Gleichung, die einen Soll-Verbrennungsmotordrehmoment enthält, der aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, und einer Elektrische-Leistungsbalance-Gleichung, die die Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung enthält.
  • Das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel 17F stellt einen Rückkopplungskorrekturbetrag auf den Drehmomentanweisungswert von jedem des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 so ein, dass die Ist-Verbrennungsmotordrehzahl auf die Soll-Verbrennungsmotordrehzahl, die aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, konvergiert. In diesem Fall kann der Rückkopplungskorrekturbetrag, der auf den Drehmomentanweisungswert von jedem des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5, die als mehrere Motor-Generatoren dienen, eingestellt wird, auch auf der Basis eines Gangübersetzungsverhältnisses oder Hebelverhältnisses des Kraftübertragungsmechanismus 9 eingestellt werden, der die vier Rotationselemente aufweist, die mit dem ersten Motor-Generator 4, dem zweiten Motor-Generator 5, der Antriebsachse 8 und dem Verbrennungsmotor 2, die miteinander verbunden sind, gekoppelt sind.
  • Des Weiteren berechnet das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel 17F die Drehzahl von jedem des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 anhand der Soll-Verbrennungsmotordrehzahl, die aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt und der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird, berechnet den Drehmomentanweisungswert des ersten Motor-Generators 4 auf der Basis der Drehzahlen des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5, der Soll-Ladeleistung und des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments, und berechnet den Drehmomentanweisungswert (Motordrehmomentanweisungswert) des zweiten Motor-Generators 5 auf der Basis des Drehmomentanweisungswertes des ersten Motor-Generators 4 und des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments.
  • Das heißt, in der Ausführungsform wird in einem Hybridfahrzeug, bei dem die Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 2 und die Antriebskräfte des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 kombiniert werden und die mit dem Antriebsrad 6 verbundene Antriebsachse 8 angetrieben wird, die Soll-Antriebsleistung aus einer Soll-Antriebskraft, die durch den Fahrer benötigt wird, um das Fahrzeug zu fahren, und der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten, die Erzeugungsleistung wird auf der Basis des Ladezustands (SOC) der Batterie 18 erhalten, die Soll-Verbrennungsmotorleistung wird durch Addieren der Erzeugungsleistung zu der Soll-Antriebsleistung erhalten, der Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt wird aus der Soll-Verbrennungsmotorleistung erhalten, die elektrische Soll-Leistung wird aus einer Differenz zwischen der Soll-Antriebsleistung und der Soll-Verbrennungsmotorleistung erhalten, und die Drehmomentanweisungswerte des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 werden arithmetisch aus der Drehmomentbalance-Gleichung, die das Soll-Verbrennungsmotordrehmoment enthält, und der Elektrische-Leistungsbalance-Gleichung, die die elektrische Soll-Leistung enthält, gewonnen.
  • Im Folgenden werden die arithmetischen Operationen zum Erhalten des Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunktes (Soll-Verbrennungsmotordrehzahl, Soll-Verbrennungsmotordrehmoment) anhand des Gaspedalbetätigungsgrades und der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Basis eines Flussdiagramms von 2 und eines Steuerungsblockschaubildes von 4 beschrieben.
  • Wie in 2 gezeigt, werden, wenn ein Programm des Steuerungsmittels 17 gestartet wird (Schritt 101), zuerst verschiedene Arten von Signalen (Gaspedalbetätigungsgrad, Fahrzeuggeschwindigkeit, Ladezustand (SOC)), die zur Steuerung verwendet werden, geholt (Schritt 102). Eine Soll-Antriebskraft gemäß dem Gaspedalbetätigungsgrad und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird anhand einer in 6 gezeigten Soll-Antriebskraft-Abrufkarte berechnet (Schritt 103). In diesem Fall wird eine hohe Fahrzeuggeschwindigkeitsregion, in der der Gaspedalbetätigungsgrad gleich null (0) ist, auf einen negativen Wert eingestellt, um eine Antriebsleistung in der Verlangsamungsrichtung zu erhalten, was einer Verbrennungsmotorbremse entspricht. Andererseits wird er in einer Region, in der die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, auf einen positiven Wert eingestellt, so dass eine Schleichfahrt ausgeführt werden kann.
  • Durch Multiplizieren der Soll-Antriebskraft und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird eine Soll-Antriebsleistung, die erforderlich ist, um das Fahrzeug durch die Soll-Antriebskraft anzutreiben, eingestellt (Schritt 104).
  • Des Weiteren wird, um den Ladezustand (SOC) der Batterie 18 so zu steuern, dass er innerhalb eines normalen Nutzungsbereichs liegt, die Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung anhand einer in 7 gezeigten Soll-Ladung bzw. -Entladungsbetrag-Abruftabelle berechnet (Schritt 105). In diesem Fall wird, wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie 18 niedrig ist, durch Erhöhen der Ladeleistung eine Tiefenentladung der Batterie 18 verhindert. Wenn der Ladezustand (SOC) der Batterie 18 hoch ist, so wird durch Erhöhen der Entladeleistung eine Überladung verhindert. Zur einfacheren Erläuterung wird die Entladeseite als ein positiver Wert behandelt, und die Ladeseite wird als ein negativer Wert behandelt.
  • Die durch den Verbrennungsmotor 2 abzugebende Soll-Verbrennungsmotorleistung wird anhand der Soll-Antriebsleistung und der Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung berechnet (Schritt 106). Die durch den Verbrennungsmotor 2 abzugebende Soll-Verbrennungsmotorleistung wird auf einen Wert eingestellt, der durch Addieren einer Leistung, die auf das Laden der Batterie 18 abgestimmt ist, zu der Leistung, die zum Antreiben des Hybridfahrzeugs erforderlich ist, erhalten (im Fall des Entladens: durch Subtrahieren). In diesem Fall wird, da die Ladeseite als ein negativer Wert behandelt wird, die Soll-Verbrennungsmotorleistung durch Subtrahieren der Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung von der Soll-Antriebsleistung berechnet.
  • Der Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt (Soll-Verbrennungsmotordrehzahl, Soll-Verbrennungsmotordrehmoment) gemäß der Soll-Verbrennungsmotorleistung und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird anhand der in 8 gezeigten Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt-Abrufkarte berechnet (Schritt 107). Das Programm kehrt zurück (Schritt 108).
  • In der oben angesprochenen Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt-Abrufkarte, wie in 8 gezeigt, wird ein Punkt, an dem der Gesamtwirkungsgrad, der durch Addieren eines Wirkungsgrades eines Kraftübertragungssystems, das aus dem Kraftübertragungsmechanismus 9, dem ersten Motor-Generator 4 und dem zweiten Motor-Generator 5 besteht, zu einem Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 2 erhalten wird, verbessert wird, für jede Leistung auf einer gleichen Leistungslinie ausgewählt, und eine Linie, die durch Verbinden der ausgewählten Punkte erhalten wird, wird als eine Soll-Betriebspunktlinie eingestellt. Die Soll-Betriebspunktlinie wird für jede Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. Ein solcher eingestellter Wert kann experimentell erhalten werden oder kann durch Berechnung aus den Wirkungsgraden des Verbrennungsmotors 2, des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 erhalten werden.
  • Die Soll-Betriebspunktlinie wird so eingestellt, dass sie auf eine hohe Drehzahlseite verschoben wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Das hat folgende Gründe.
  • In dem Fall, wo ungeachtet der Fahrzeuggeschwindigkeit derselbe Verbrennungsmotor-Betriebspunkt auf den Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt eingestellt wird, wie in 9 gezeigt, ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, die Drehzahl des ersten Motor-Generators 4 positiv, der erste Motor-Generator 4 wird zu einem Generator, und der zweite Motor-Generator 5 wird zu einem Elektromotor (Zustand von A in 9). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, nähert sich die Drehzahl des ersten Motor-Generators 4 null (0) (Zustand von B in 9). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter zunimmt, wird die Drehzahl des ersten Motor-Generators 4 negativ. In diesem Zustand arbeitet der erste Motor-Generator 4 als ein Elektromotor, und der zweite Motor-Generator 5 arbeitet als ein Generator (Zustand von C in 9).
  • Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist (Zustand von A und Zustand von B in 9), liegt, da kein Leistungskreislauf stattfindet, der Soll-Betriebspunkt nahe einem Punkt, wo der Verbrennungsmotor-Wirkungsgrad überwiegend hoch ist, wie eine in 8 gezeigte Soll-Betriebspunktlinie der Fahrzeuggeschwindigkeit = 40 km/h.
  • Wenn jedoch die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist (Zustand von C in 9), so arbeitet der erste Motor-Generator 4 als ein Elektromotor, der zweite Motor-Generator 5 arbeitet als ein Generator, und es findet ein Leistungskreislauf statt, so dass sich der Wirkungsgrad des Kraftübertragungssystem verschlechtert.
  • Darum verschlechtert sich, wie an einem Punkt C in 10 gezeigt, der Gesamtwirkungsgrad, selbst wenn der Verbrennungsmotor-Wirkungsgrad hoch ist, da sich der Wirkungsgrad des Kraftübertragungssystem verschlechtert.
  • Um also einen Leistungskreislauf in der hohen Fahrzeuggeschwindigkeitsregion zu verhindern, wie an einem Punkt E eines in 11 gezeigten kollinearen Schaubild gezeigt, ist es wünschenswert, die Drehzahl des ersten Motor-Generators 4 auf null (0) oder höher einzustellen. Weil aber der Verbrennungsmotor-Betriebspunkt in eine Richtung verschoben wird, in der die Verbrennungsmotordrehzahl zunimmt, wie an einem Punkt E in 10 gezeigt, verschlechtert sich dabei selbst dann, wenn der Wirkungsgrad des Kraftübertragungssystems steigt, der Verbrennungsmotor-Wirkungsgrad zusehends. Somit verschlechtert sich der Gesamtwirkungsgrad.
  • Darum ist, wie in 10 gezeigt, ein Punkt, wo der Verbrennungsmotor-Gesamtwirkungsgrad hoch ist, ein Punkt D zwischen beiden. Wenn ein solcher Punkt D auf den Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt eingestellt wird, so kann ein Fahren mit dem höchsten Wirkungsgrad ausgeführt werden.
  • Die drei oben erwähnten Betriebspunkte C, D und E sind auf einer Soll-Betriebspunkt-Abrufkarte, wie in 12 gezeigt, aufgetragen. In 12 wird natürlich der Verbrennungsmotor-Betriebspunkt, wo der Gesamtwirkungsgrad am besten ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, zu der höheren Drehzahlseite hin verschoben als der Betriebspunkt, wo der Verbrennungsmotor-Wirkungsgrad am besten ist.
  • Im Folgenden werden arithmetische Operationen der Solldrehmomente des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 zum Einstellen eines Ladungs- bzw. -Entladungsbetrages der Batterie auf einen Sollwert, während die Soll-Antriebskraft abgegeben wird, auf der Basis eines Flussdiagramm von 3 und eines Steuerungsblockschaubildes von 5 beschrieben.
  • Wie in 3 gezeigt, werden, wenn das Programm des Steuerungsmittels 17 gestartet wird (Schritt 201), zuerst die Drehzahlen des ersten Planetengetriebemechanismus 19 und des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 anhand der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet, und eine Drehzahl Nmg1t des ersten Planetengetriebemechanismus 19 und eine Drehzahl Nmg2t des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 werden berechnet, falls die Verbrennungsmotordrehzahl eine Soll-Verbrennungsmotordrehzahl Net erreicht hat (Schritt 202). Die Drehzahl Nmg1t des ersten Planetengetriebemechanismus 19 und die Drehzahl Nmg2t des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 werden durch die folgende (Gleichung 1) und (Gleichung 2) berechnet. Diese arithmetischen Operationsgleichungen werden aus einer Beziehung zwischen den Drehzahlen des ersten Planetengetriebemechanismus 19 und des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 erhalten. Nmg1t = (Net – No)·k1 + Net (Gleichung 1) Nmg2t = (No – Net)·k2 + No (Gleichung 2)
  • In der oben angesprochenen (Gleichung 1) und (Gleichung 2), wie in 9 gezeigt,
    • k1:
    Hebelverhältnis zwischen dem ersten Motor-Generator (MG1) und dem Verbrennungsmotor (ENG) in dem Fall, wo eine Distanz zwischen dem Verbrennungsmotor (ENG) und der Antriebsachse (OUT) auf ”1” eingestellt wird
    k2:
    Hebelverhältnis zwischen der Antriebsachse (OUT) und dem zweiten Motor-Generator (MG2) in dem Fall, wo eine Distanz zwischen dem Verbrennungsmotor (ENG) und der Antriebsachse (OUT) auf ”1” eingestellt wird
  • Das heißt, k1 und k2 sind Werte, die durch ein Gangübersetzungsverhältnis des ersten Planetengetriebemechanismus 19 und des zweiten Planetengetriebemechanismus 20 entschieden werden.
  • Ein Grunddrehmoment Tmg1i des ersten Motor-Generators 4 wird anhand der Drehzahl Nmg1t des ersten Motor-Generators 4, der Drehzahl Nmg2t des zweiten Motor-Generators 5, einer Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung Pbatt und eines Soll-Verbrennungsmotordrehmoments Tet berechnet (Schritt 203). Das Grunddrehmoment Tmg1i wird durch die folgende Berechnungsgleichung (3) berechnet. Tmg1i = (Pbatt·60/2π – Nmg2t·Tet/k2)/(Nmg1t + Nmg2t·(1 + k1)/k2) (Gleichung 3)
  • Diese Gleichung (3) kann durch Lösen gleichzeitiger Gleichungen der folgenden (Drehmomentbalance-Gleichung) (durch die folgende ”Gleichung (4)” gezeigt), die eine Balance der Drehmomente zeigt, die in den ersten Planetengetriebemechanismus 19 und den zweiten Planetengetriebemechanismus 20 eingegeben werden, und der folgenden (Elektrische-Leistungsbalance-Gleichung) (durch die folgende ”Gleichung (5)” gezeigt), die zeigt, dass die elektrische Leistung, die durch den ersten Motor-Generator 4 und den zweiten Motor-Generator 5 erzeugt oder verbraucht wird, und eine elektrische Leistung (Pbatt), die in die Batterie 18 eingespeist bzw. aus der Batterie 18 entnommen wird, gleich sind, erhalten werden. Tet + (1 + k1)·Tmg1 = k2·Tmg2 (Gleichung 4) Nmg1·Tmg1·2π/60 + Nmg2·Tmg2·2π/60 = Pbatt (Gleichung 5)
  • In der Drehmomentbalance-Gleichung, wie durch die obige (Gleichung 4) gezeigt, werden die Solldrehmomente und die Soll-Verbrennungsmotordrehmomente des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 auf der Basis eines Hebelverhältnisses anhand eines Gangübersetzungsverhältnisses des Kraftübertragungsmechanismus 9 für eine mechanische und funktionale Kopplung des ersten Motor-Generators 4, des zweiten Motor-Generators 5 und des Verbrennungsmotors 2 ausbalanciert.
  • Anschließend wird ein Grunddrehmoment Tmg2i des zweiten Motor-Generators 5 anhand des Grunddrehmoments Tmg1i und des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments durch die folgende (Gleichung 6) berechnet (Schritt 204). Tmg2i = (Tet + (1 + k1)·Tmg1i)/k2 (Gleichung 6)
  • Diese (Gleichung 6) wird aus der obigen Gleichung (4) abgeleitet.
  • Anschließend wird, damit sich die Verbrennungsmotordrehzahl dem Sollwert nähern kann, eine Abweichung zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl und dem Sollwert mit einer voreingestellten, zuvor festgelegten Rückkopplungsverstärkung multipliziert, wodurch ein Rückkopplungskorrekturdrehmoment Tmg1fb des ersten Motor-Generators 4 und ein Rückkopplungskorrekturdrehmoment Tmg2fb des zweiten Motor-Generators 5 berechnet werden (Schritt 205).
  • Das Rückkopplungskorrekturdrehmoment Tmg1fb des ersten Motor-Generators 4 wird durch Tmg1fb = –ΔTe/(1 + k1) berechnet, wobei ΔTe einen Änderungsbetrag des Solldrehmoments des Verbrennungsmotorsdrehmoments anhand der Drehmomentsbalance-Gleichung bezeichnet.
  • Das Rückkopplungskorrekturdrehmoment Tmg2fb des zweiten Motor-Generators 5 wird durch Tmg2fb = (k1/(1 + k2))·Tmg1fb berechnet.
  • Die Rückkopplungskorrekturdrehmomente Tmg1fb und Tmg2fb werden zu den Grunddrehmomenten Tmg1i und Tmg2i addiert, wodurch ein Drehmomentanweisungswert Tmg1 des ersten Motor-Generators 4 und ein Drehmomentanweisungswert Tmg2 des zweiten Motor-Generators 5 berechnet werden (Schritt 206).
  • Der Drehmomentanweisungswert Tmg1 des ersten Motor-Generators 4 wird durch Tmg1 = Tmg1i + Tmg1fb berechnet.
  • Der Drehmomentanweisungswert Tmg2 des zweiten Motor-Generators 5 wird durch Tmg2 = Tmg2i + Tmg2fb berechnet.
  • Durch Antreiben und Steuern des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 durch die berechneten Drehmomentanweisungswerte Tmg1 und Tmg2 kann das Laden bzw. Entladen der Batterie 18 auf einen Sollwert eingestellt werden, während die Soll-Antriebskraft abgegeben wird.
  • Danach kehrt das Programm zurück (Schritt 207).
  • Kollineare Schaubilder in typischen Betriebszuständen sind in den 13 bis 16 gezeigt, wobei k1 und k2 folgendermaßen definiert sind. k1 = ZR1/ZS1 k2 = ZS2/ZR2 wobei:
    • ZS1:
    die Anzahl von Zähnen des ersten Sonnenrades
    ZR1:
    die Anzahl von Zähnen des ersten Zahnkranzes
    ZS2:
    die Anzahl von Zähnen des zweiten Sonnenrades
    ZR2:
    die Anzahl von Zähnen des zweiten Zahnkranzes
  • Jeder Betriebszustand wird anhand der kollinearen Schaubilder der 13 bis 16 beschrieben.
  • In den kollinearen Schaubildern der 13 bis 16 wird die Drehzahl in einer solchen Weise definiert, dass die Drehrichtung des Verbrennungsmotors 2 in die positive Richtung eingestellt wird, und das Drehmoment, das in jede Achse eingegeben bzw. von jeder Achse abgegeben wird, wird in einer solchen Weise definiert, dass die Richtung, in der das Drehmoment in derselben Richtung wie das Drehmoment des Verbrennungsmotors 2 eingegeben wird, positiv ist. Darum entspricht ein Fall, wo das Drehmoment der Antriebsachse positiv ist, einem Zustand, in dem das Drehmoment, das dafür verwendet wird, das Fahrzeug in der Rückwärtsrichtung anzutreiben, abgegeben wird (Verlangsamung im Moment der Vorwärtsbewegung; Antreiben im Moment der Rückwärtsbewegung). Andererseits entspricht ein Fall, wo das Drehmoment der Antriebsachse negativ ist, einem Zustand, in dem das Drehmoment, das zum Antreiben des Fahrzeugs in der Vorwärtsrichtung verwendet wird, abgegeben wird (Antreiben im Moment der Vorwärtsbewegung; Verlangsamung im Moment der Rückwärtsbewegung).
  • Im Fall der Leistungserzeugung oder des Fahrens mit Antriebskraft (durch Anlegen der Antriebsleistung an die Vorderräder (Antriebsräder) erfolgt eine Beschleunigung; oder eine Balancegeschwindigkeit wird in einem Upgrade gehalten) durch den ersten Motor-Generator 4 und den zweiten Motor-Generator 5 wird ein Verlust durch das Entstehen von Wärme in dem ersten Wechselrichter 15 und dem zweiten Wechselrichter 16 oder in dem ersten Motor-Generator 4 und dem zweiten Motor-Generator 5 verursacht. Darum ist ein Wirkungsgrad im Fall einer Umwandlung zwischen einer elektrischen Energie und einer mechanischen Energie nicht gleich 100%. Jedoch wird zur Vereinfachung der Beschreibung eine Erläuterung unter der Annahme gegeben, dass es keinen Verlust gibt.
  • Wenn man den Verlust berücksichtigt, so reicht es aus, eine Steuerung in einer solchen Weise auszuführen, dass eine zusätzliche Leistung in Höhe des Energiebetrages erzeugt wird, der durch den Verlust verloren geht.
  • (1) NIEDRIGER Gangübersetzungszustand (siehe Fig. 13)
  • Ein Zustand, in dem das Fahrzeug mit Hilfe des Verbrennungsmotors 2 fährt und die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 gleich null (0) ist. Ein kollineares Schaubild zu diesem Zeitpunkt ist in 13 gezeigt. Da die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 gleich null (0) ist, wird keine elektrische Leistung verbraucht. Wenn also kein Laden bzw. Entladen der Batterie 18 stattfindet, so braucht keine Leistung in dem ersten Motor-Generator 4 erzeugt zu werden, und folglich ist der Drehmomentanweisungswert Tmg1 des ersten Motor-Generators 4 gleich null (0). Ein Verhältnis zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl und der Drehzahl der Antriebsachse 8 ist gleich (1 + k2)/k2.
  • (2) Zwischen-Gangübersetzungszustands (siehe Fig. 14)
  • Ein Zustand, in dem das Fahrzeug mit Hilfe des Verbrennungsmotors 2 fährt und die Drehzahlen des ersten Motor-Generators 4 und des zweiten Motor-Generators 5 positiv sind. Ein kollineares Schaubild zu diesem Zeitpunkt ist in 14 gezeigt. Wenn kein Laden bzw. Entladen der Batterie 18 stattfindet, so führt der erste Motor-Generator 4 eine Regeneration aus, und der zweite Motor-Generator 5 kann das Fahren mit Antriebskraft unter Nutzung dieser regenerierten elektrischen Leistung übernehmen.
  • (3) HOHER Gangübersetzungszustand (siehe Fig. 15)
  • Ein Zustand, in dem das Fahrzeug mit Hilfe des Verbrennungsmotors 2 fährt und die Drehzahl des ersten Motor-Generators 4 gleich null (0) ist. Ein kollineares Schaubild zu diesem Zeitpunkt ist in 15 gezeigt. Da die Drehzahl des ersten Motor-Generators 4 gleich null (0) ist, findet keine Regeneration statt. Wenn also kein Laden bzw. Entladen der Batterie 18 erfolgt, so findet kein Fahren mit Antriebskraft oder Regenerieren in dem zweiten Motor-Generator 5 statt, und der Drehmomentanweisungswert Tmg2 des zweiten Motor-Generators 5 ist gleich null (0). Ein Verhältnis zwischen der Verbrennungsmotordrehzahl und der Drehzahl der Antriebsachse ist gleich k1/(1 + k1).
  • (4) Ein Zustand, in dem ein Antriebsleistungskreislauf eingetreten ist (siehe Fig. 16)
  • In dem Zustand, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit noch höher ist als im HOHEN Gangübersetzungszustand in 15, tritt das Fahrzeug in einen Zustand ein, in dem sich der erste Motor-Generator 4 umgekehrt dreht. In diesem Zustand führt der erste Motor-Generator 4 ein Fahren mit Antriebskraft aus, und eine elektrische Leistung wird verbraucht. Wenn also kein Laden bzw. Entladen der Batterie 18 stattfindet, so führt der zweite Motor-Generator 5 eine Regeneration und eine Leistungserzeugung aus.
  • Obgleich die Ausführungsform der Erfindung oben beschrieben wurde, wird der Aufbau der oben besprochenen Ausführungsform auf jeden Anspruch angewendet und wird beschrieben.
  • Zuerst berechnet in der Erfindung nach Anspruch 1 das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel 17F des Steuerungsmittels 17 den Drehmomentanweisungswert eines jeden der mehreren Motor-Generatoren 4 und 5 anhand der Drehmomentbalance-Gleichung, die den Soll-Verbrennungsmotordrehmoment enthält, der aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, und der Elektrische-Leistungsbalance-Gleichung, die die Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung enthält.
  • Somit kann die Steuerung der mehreren Motor-Generatoren 4 und 5 in dem Fall, in dem ein Laden bzw. Entladen der Batterie 18 stattfindet, ausgeführt werden. Sowohl die Soll-Antriebskraft als auch die Soll-Ladung bzw. -Entladung können unter Berücksichtigung des Betriebspunktes des Verbrennungsmotors (Verbrennungsmotor-Betriebspunkt) sichergestellt werden.
  • In der Erfindung nach Anspruch 2 stellt das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel 17F des Steuerungsmittels 17 den Rückkopplungskorrekturbetrag auf den Drehmomentanweisungswert eines jeden der mehreren Motor-Generatoren 4 und 5 so ein, dass die Ist-Verbrennungsmotordrehzahl auf die Soll-Verbrennungsmotordrehzahl, der aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, konvergiert.
  • Somit kann durch eine Feinkorrektur des Drehmomentanweisungswertes eines jeden der mehreren Motor-Generatoren 4 und 5 die Verbrennungsmotordrehzahl rasch auf den Sollwert konvergiert werden. Da der Verbrennungsmotor-Betriebspunkt mit dem Soll-Betriebspunkt in Übereinstimmung gebracht werden kann, kann der richtige Betriebszustand eingestellt werden.
  • In der Erfindung nach Anspruch 3 berechnet das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel 17F des Steuerungsmittels 17 die Drehzahl eines jeden der mehreren Motor-Generatoren 4 und 5 anhand der Soll-Verbrennungsmotordrehzahl, die aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt und der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird, berechnet den Drehmomentanweisungswert des ersten Motor-Generators 4 unter den mehreren Motor-Generatoren auf der Basis der Drehzahlen der mehreren Motor-Generatoren 4 und 5, der Soll-Ladeleistung und des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments, und berechnet den Drehmomentanweisungswert des zweiten Motor-Generators 5 unter den mehreren Motor-Generatoren auf der Basis des Drehmomentanweisungswertes des ersten Motor-Generators und des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments.
  • Weil also ähnliche Effekte wie in den Ansprüchen 1 und 2 oben erhalten werden und die Drehmomentanweisungswerte der mehreren Motor-Generatoren 4 und 5 einzeln berechnet werden, kann die Rückkopplungskorrektur ebenfalls einzeln ausgeführt werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Antriebssteuervorrichtung gemäß der Erfindung findet nicht nur auf das Hybridfahrzeug Anwendung, sondern auch auf andere Elektrofahrzeuge, wie zum Beispiel einen Elektro-Pkw oder dergleichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Antriebssteuervorrichtung des Hybridfahrzeugs
    2
    Verbrennungsmotor (ENG)
    4
    Erster Motor-Generator (MG1)
    5
    Zweiter Motor-Generator (MG2)
    6
    Antriebsrad
    8
    Antriebsachse (OUT)
    9
    Kraftübertragungsmechanismus
    15
    Erster Wechselrichter
    16
    Zweiter Wechselrichter
    17
    Steuerungsmittel
    17A
    Soll-Antriebskraftberechnungsmittel
    17B
    Soll-Antriebsleistungseinstellmittel
    17C
    Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel
    17D
    Soll-Verbrennungsmotorleistungsberechnungsmittel
    17E
    Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkteinstellmittel
    17F
    Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel
    18
    Batterie
    32
    Gaspedalbetätigungsgrad-Detektionsmittel
    33
    Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsmittel
    34
    Batterieladezustands-Detektionsmittel
    35
    Verbrennungsmotordrehzahl-Detektionsmittel

Claims (3)

  1. Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs zum Fahren und Steuern eines Fahrzeugs unter Verwendung von Leistungsabgaben aus einem Verbrennungsmotor und mehreren Motor-Generatoren, die Folgendes umfasst: ein Gaspedalbetätigungsgrad-Detektionsmittel zum Detektieren eines Gaspedalbetätigungsgrades; ein Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsmittel zum Detektieren einer Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Batterieladezustands-Detektionsmittel zum Detektieren eines Ladezustands einer Batterie; ein Soll-Antriebsleistungseinstellmittel zum Einstellen einer Soll-Antriebsleistung auf der Basis des durch das Gaspedalbetätigungsgrad-Detektionsmittel detektierten Gaspedalbetätigungsgrades und der durch das Fahrzeuggeschwindigkeits-Detektionsmittel detektierten Fahrzeuggeschwindigkeit; ein Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel zum Einstellen einer Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung auf der Basis mindestens des durch das Batterieladezustands-Detektionsmittel detektierten Ladezustands der Batterie; ein Soll-Verbrennungsmotorleistungsberechnungsmittel zum Berechnen einer Soll-Verbrennungsmotorleistung anhand der durch das Soll-Antriebsleistungseinstellmittel eingestellten Soll-Antriebsleistung und der durch das Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistungseinstellmittel eingestellten Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung; ein Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkteinstellmittel zum Einstellen eines Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunktes anhand der durch das Soll-Verbrennungsmotorleistungsberechnungsmittel berechneten Soll-Verbrennungsmotorleistung und eines Wirkungsgrades des gesamten Systems; und ein Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel zum Einstellen eines Drehmomentanweisungswertes eines jeden der mehreren Motor-Generatoren, wobei das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel den Drehmomentanweisungswert eines jeden der mehreren Motor-Generatoren unter Verwendung einer Drehmomentbalance-Gleichung, die einen Soll-Verbrennungsmotordrehmoment enthält, der aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, und einer Elektrische-Leistungsbalance-Gleichung, die die Soll-Ladungs- bzw. -Entladungsleistung enthält, berechnet.
  2. Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel einen Rückkopplungskorrekturbetrag auf den Drehmomentanweisungswert eines jeden der mehreren Motor-Generatoren so einstellt, dass eine Ist-Verbrennungsmotordrehzahl auf die Soll-Verbrennungsmotordrehzahl, die aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt erhalten wird, konvergiert.
  3. Antriebssteuervorrichtung eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Motordrehmomentanweisungswertbetriebsmittel die Drehzahl eines jeden der mehreren Motor-Generatoren anhand der Soll-Verbrennungsmotordrehzahl, die aus dem Verbrennungsmotor-Sollbetriebspunkt und der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird, berechnet, den Drehmomentanweisungswert des ersten Motor-Generators unter den mehreren Motor-Generatoren auf der Basis der Drehzahlen der mehreren Motor-Generatoren, der Soll-Ladeleistung und des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments berechnet und den Drehmomentanweisungswert des zweiten Motor-Generators unter den mehreren Motor-Generatoren auf der Basis des Drehmomentanweisungswertes des ersten Motor-Generators und des Soll-Verbrennungsmotordrehmoments berechnet.
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