DE60119613T2

DE60119613T2 - Antischlupfsteuerungsystem eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE60119613T2
Application number: DE60119613T
Authority: DE
Inventors: Mitsuhiro Toyota-shi Aichi-ken Nada
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2001-04-05
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-04-06
Also published as: JP3371889B2; EP1147937A3; JP2001295676A; US20010032046A1; US6473683B2; DE60119613D1; USRE39183E1; EP1147937B1; EP1147937A2

Description

Technisches Gebiet der Erfindung und in Betracht gezogener Stand der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf eine Technik zur Regelung der Antriebskraft eines Fahrzeugs unter Berücksichtigung eines Fahrzeugschlupfes.
Es sind bereits Hybridfahrzeuge entwickelt worden, bei denen Brennkraftmaschinen und Motoren in Form von Elektromotoren die Antriebsquellen bilden. Aus der JPA 10-304 514 ist in diesem Zusammenhang auch bereits eine Technik zur Regelung des Schlupfes bei einem solchen Hybridfahrzeug bekannt (Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. Patentanspruch 16). Gemäß dieser Technik tritt bei Antriebsrädern häufig Schlupf auf, sodass eine Verringerung des Motordrehmoments in Betracht gezogen wird, wenn die Änderungsrate der Winkelgeschwindigkeit (auch als "Winkelbeschleunigung" bezeichnet) einer Antriebswelle einen Schwellenwert überschreitet. Auf diese Weise kann bei einer Vergrößerung der Antriebskraft eines Motors das Auftreten von Schlupf verhindert werden.
Das vorstehend beschriebene Schlupfregelverfahren beinhaltet eine Verringerung des Motordrehmoments nach Auftreten eines Schlupfes der Antriebsräder, wobei jedoch die anschließende Verringerung der Winkelgeschwindigkeit wieder eine Steigerung des Motordrehmoments ermöglicht, was unter Umständen zu einem erneuten Schlupf führt, sodass in solchen Fällen wiederholt Schlupfvorgänge auftreten. Insbesondere Hybridfahrzeuge sind auf Grund des schnellen Motoransprechens auf ein veränderliches Drehmoment sehr anfällig für diese nachteilige Erscheinung, die jedoch nicht auf Hybridfahrzeuge beschränkt ist, sondern auch bei anderen Fahrzeugtypen auftritt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die Gefahr des Auftretens von wiederholten Schlupfvorgängen bei der Drehmomentregelung einer Antriebswelle zu verringern.
Diese Aufgabe sowie damit in Verbindung stehende Zielsetzungen werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Schlupfregeleinrichtung für ein Fahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Weitere Zielsetzungen, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines Hybridfahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 ein Blockschaltbild das den Aufbau des Regelsystems 200 gemäß 1 im einzelnen veranschaulicht,
3 ein Blockschaltbild, das den Schaltungsaufbau einer Schlupfregelung veranschaulicht,
4 ein Diagramm, das ein Drehmoment-Führungsgrößen-/Fahrzeuggeschwindigkeits-Kennfeld in Abhängigkeit von einer Fahrpedalbetätigung (Drosselklappenöffnung) AOP veranschaulicht,
5 ein Graph, der ein Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld für den zweiten Motor MG2 im Normalbetrieb veranschaulicht,
6 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel für eine Verschärfung oder Lockerung von Drehmomentbegrenzungen in Abhängigkeit von Änderungen der Winkelbeschleunigung des Motors veranschaulicht,
7(A) bis 7(E) eine während der Periode P1 gemäß 6 erfolgende Verschärfung der Drehmomentbegrenzungen,
8(a) bis 8(c) Graphen von Parameteränderungen, die ohne Verschärfung der Drehmomentbegrenzungen auftreten,
9(a) bis 9(c) Graphen von Parameteränderungen, die bei einer Verschärfung der Drehmomentbegrenzungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auftreten,
10(A) bis 10(E) eine erste Modifikation des Ablaufs zur Verschärfung von Drehmomentbegrenzungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
11(A) bis 11(E) eine zweite Modifikation des Ablaufs zur Verschärfung von Drehmomentbegrenzungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
12(A) und 12(B) Graphen von Änderungen der Winkelbeschleunigung AX und der Drehzahl N bei dem zweiten Motor MG2,
13(A) und 13(B) die obere Drehzahlgrenze bei der Motor-Drehzahleinstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in Verbindung mit den zugehörigen Drehzahlbegrenzungen,
14 ein Diagramm, das den Umfang eines Leerlaufbetriebs-Verschiebungsbereichs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht,
15 ein Graph, der eine Beziehung zwischen der Drosselklappenöffnung und der maximalen Verschiebung δmax auf einer Drehmomentachse gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und
16(a) bis 16(e) die Veränderung von Parametern bei der Durchführung der Schlupfregelung gemäß dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in der folgenden Reihenfolge näher beschrieben:

A. Gesamtaufbau eines Hybridfahrzeugs
B. Grundlegender Betrieb des Hybridfahrzeugs
C. Aufbau des Regelsystems
D. Erstes Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung
E. Zweites Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung
F. Drittes Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung
G. Viertes Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung
H. Modifikationen

A. Gesamtaufbau eines Hybridfahrzeugs
1 zeigt eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus eines Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Hybridfahrzeug umfasst drei Antriebsquellen in Form einer Brennkraftmaschine 150 und von zwei Motoren/Generatoren MG1 und MG2. Der nachstehend verwendete Begriff "Motor/Generator" bezieht sich auf eine Antriebsquelle, die die Funktion eines Motors oder eines Generators hat und nachstehend vereinfacht nur als "Motor" bezeichnet ist. Das Fahrzeug wird hierbei von einem Regelsystem 200 geregelt.
Das Regelsystem 200 umfasst eine Haupt-ECU 210, eine Bremsanlagen-ECU 220, eine Batterie-ECU 230 sowie eine Maschinen-ECU 240, wobei jede dieser nachstehend vereinfacht als ECU bezeichneten elektronischen Steuereinheiten eine Einheit darstellt, bei der ein Mikrocomputer, eine Eingangsschnittstelle, eine Ausgangsschnittstelle und eine Vielzahl von anderen Schaltungselementen auf einem einzigen Schaltungssubstrat angeordnet sind. Die Haupt-ECU 210 umfasst hierbei einen Motorregler 260 und einen Hauptregler 270. Die Funktion des Hauptregler 270 besteht in der Einstellung von Regelgrößen, wie der Verteilung der von den drei Antriebsquellen 150, MG1 und MG2 abgegebenen Leistung.
Die Brennkraftmaschine 150 stellt eine übliche benzinbetriebene Brennkraftmaschine in Form eines Ottomotors mit einer Kurbelwelle 156 dar. Der Betrieb der Brennkraftmaschine 150 wird von der Maschinen-ECU 240 geregelt, die die Kraftstoffeinspritzung bei der Brennkraftmaschine 150 sowie andere Parameter in Abhängigkeit von Anweisungen des Hauptreglers 270 in Form von Führungsgrößen regelt.
Die aus Synchronmotoren bestehenden Motoren MG1 und MG2 umfassen Rotoren 132 und 142, die am Außenrand mit einer Vielzahl von Permanentmagneten versehen sind, sowie Statoren 133 und 143, die Dreiphasenspulen 131 und 141 zur Erzeugung von magnetischen Drehfeldern aufweisen. Die Statoren 133 und 143 sind hierbei in einem Gehäuse 119 angeordnet. Die auf die Statoren 133 und 143 der Motoren MG1 und MG2 gewickelten Dreiphasenspulen 131 und 141 sind über Treiberschaltungen 191 und 192 mit einer Sekundärbatterie 194 verbunden. Die Treiberschaltungen 191 und 192 werden von dem Motorregler 260 gesteuert und bestehen aus Transistor-Wechselrichtern, die für jede Phase zwei Transistoren als Schaltelemente aufweisen. Wenn die Transistoren der Treiberschaltungen 191 und 192 durch ein von dem Motorregler 260 abgegebenes Steuersignal durchgeschaltet werden, fließen elektrische Ströme zwischen der Batterie 194 und den Motoren MG1 und MG2. Die Motoren MG1 und MG2 können hierbei Strom bzw. eine Leistung von der Batterie 194 zur Erzeugung einer Antriebskraft aufnehmen (wobei dieser Betriebszustand nachstehend als "Antriebsbetriebsart" bezeichnet wird) oder sie können als Generatoren betrieben werden, die an den Dreiphasenspulen 131 und 141 eine Quellenspannung (EMK) zur Aufladung der Batterie 194 erzeugen, wenn die Rotoren 132 und 142 von einer externen Kraft in Drehung versetzt werden (wobei dieser Betriebszustand nachstehend als "Regenerierbetriebsart" bezeichnet wird).
Die Wellen der Brennkraftmaschine 150 und der Motoren MG1 und MG2 sind mechanisch mit einem Planetengetriebe 120 verbunden, das ein Sonnenrad 121, ein Hohlrad 122 und einen Steg 124 mit einem Planetenritzel 123 umfasst. Bei dem Hybridfahrzeug gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Kurbelwelle 156 der Brennkraftmaschine 150 mit einer Stegwelle 127 des Planetengetriebes 120 über einen Vibrationsdämpfer 130 verbunden, der zur Absorption der von der Kurbelwelle 156 erzeugten Torsionsvibrationen vorgesehen ist. Der Rotor 132 des Motors MG1 ist hierbei mit einer Sonnenradwelle 125 verbunden, während der Rotor 142 des Motors MG2 mit einer Hohlradwelle 126 verbunden ist. Die Drehbewegung des Hohlrades 122 wird über einen Zahnriemen 129 und ein Differentialgetriebe 114 auf eine Achswelle 112 und Fahrzeugräder 116R und 116L übertragen.
Das Regelsystem 200 umfasst verschiedene Sensoren zur Regelung des gesamten Systems, wie z.B. einen Beschleunigungssensor 165 zur Erfassung des Pedalwegs eines Fahrpedals bei dessen Betätigung durch den Fahrer, einen Schaltstellungssensor 167 zur Erfassung der Stellung eines Schalthebels oder Gangstufenhebels, einen Bremssensor 163 zur Erfassung des Drucks, mit dem ein Bremspedal betätigt wird, einen Batteriesensor 196 zur Erfassung des Ladezustands der Batterie 194 und einen Drehzahlsensor 144 zur Messung der Drehzahl des Motors MG2. Da die Hohlradwelle 126 und die Achswelle 112 über den Zahnriemen 129 mechanisch miteinander verbunden sind, liegt bei der Hohlradwelle 126 und der Achswelle 112 ein konstantes Drehzahlverhältnis vor. Der bei der Hohlradwelle 126 vorgesehene Drehzahlsensor 144 erfasst daher nicht nur die Drehzahl des Motors MG2 sondern auch die Drehzahl der Achswelle 112.
B. Grundlegender Betrieb des Hybridfahrzeugs
Die Wirkungsweise des Planetengetriebes 120 stellt einen Teil des grundlegenden Betriebs dieses Hybridfahrzeugs dar, sodass zunächst auf die Arbeitsweise des Planetengetriebes 120 näher eingegangen wird. Das Planetengetriebe 120 hat die Eigenschaft, dass durch Einstellung der Drehzahlwerte von zwei Achsen der vorstehend beschriebenen drei Achsen die Drehzahl der verbleibenden Achse bestimmt wird. Die Beziehung zwischen den Drehzahlwerten dieser Achsen ist durch die nachstehende Gleichung (1) gegeben: Nc = Ns × ρ/(1 + ρ) + Nr × 1/(1 + ρ) (1),wobei mit Nc die Drehzahl der Stegwelle 127, mit Ns die Drehzahl der Sonnenradwelle 125 und mit Nr die Drehzahl der Hohlradwelle 126 bezeichnet sind. Mit ρ ist das Übersetzungsverhältnis des Sonnenrades 121 zu dem Hohlrad 122 bezeichnet, das sich somit folgendermaßen ausdrücken lässt:
ρ = Zähnezahl des Sonnenrades 121/Zähnezahl des Hohlrades 122.
Die Drehmomente der drei Achsen sind von der Drehzahl unabhängig und entsprechend den durch die nachstehenden Gleichungen (2) und (3) gegebenen konstanten Beziehungen: Ts = Tc × ρ/(1 + ρ) (2) Tr = Tc × 1/(1 + ρ) = Ts/ρ (3), wobei mit Tc das Drehmoment der Stegwelle 127, mit Ts das Drehmoment der Sonnenradwelle 125 und mit Tr das Drehmoment der Hohlradwelle 126 bezeichnet sind.
Auf Grund dieser Funktionen des Planetengetriebes 120 kann das Hybridfahrzeug gemäß diesem Ausführungsbeispiel in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. Wenn z.B. das Hybridfahrzeug sich nach einem Start zu bewegen beginnt und mit relativ niedriger Geschwindigkeit fährt, wird hierbei durch Zuführung von Strom zu dem Motor MG2 eine Antriebskraft auf die Achswelle 112 übertragen und das Fahrzeug angetrieben, während die Brennkraftmaschine 150 abgestellt ist. In ähnlicher Weise kann das Fahrzeug manchmal angetrieben werden, während sich die Brennkraftmaschine 150 im Leerlauf befindet.
Wenn das Hybridfahrzeug nach einem Start eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht hat, schaltet das Regelsystem 200 den Motor MG1 ein, wobei die Brennkraftmaschine 150 durch das hierbei abgegebene Drehmoment gestartet wird. Bei diesem Vorgang wird das Reaktionsdrehmoment des Motors MG1 über das Planetengetriebe 120 auch auf das Hohlrad 122 übertragen.
Wenn sich die Brennkraftmaschine 150 in Betrieb befindet und sich die Stegwelle 127 dreht, werden die Sonnenradwelle 125 und die Hohlradwelle 126 entsprechend den durch die vorstehenden Gleichungen (1) bis (3) gegebenen Bedingungen in Drehung versetzt. Die sich aus der Drehbewegung der Hohlradwelle 126 ergebende Antriebskraft wird hierbei direkt auf die Fahrzeugräder 116R und 116L übertragen, während die durch die Drehbewegung der Sonnenradwelle 125 erhaltene Antriebskraft von dem ersten Motor MG1 in Form von elektrischer Leistung regeneriert werden kann. Das Einschalten des zweiten Motors MG2 ermöglicht die Übertragung einer Antriebskraft auf die Fahrzeugräder 116R und 116L über die Hohlradwelle 126.
In einem stationären Betriebszustand wird die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 150 auf einen Wert eingestellt, der im wesentlichen der erforderlichen Antriebskraft für die Achswelle 112 entspricht (d.h., Drehmoment × Drehzahl der Achswelle 112). Bei diesem Vorgang wird ein Teil der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 150 über die Hohlradwelle 126 direkt auf die Achswelle 112 übertragen, während der restliche Anteil der Ausgangsleistung von dem ersten Motor MG1 in Form von elektrischer Leistung regeneriert wird. Die auf diese Weise regenerierte elektrische Leistung ermöglicht dann dem zweiten Motor MG2 die Erzeugung eines Drehmoments zur Drehung der Hohlradwelle 126. Auf diese Weise kann die Achswelle 112 mit dem gewünschten Drehmoment und einer gewünschten Drehzahl angetrieben werden.
Wenn das auf die Achswelle 112 übertragene Drehmoment unzureichend ist, wird eine Drehmomentunterstützung durch den zweiten Motor MG2 herbeigeführt. Die hierfür erforderliche elektrische Leistung wird durch die von dem ersten Motor MG1 regenerierte elektrische Leistung und die in der Batterie 194 gespeicherte elektrische Leistung aufgebracht. Auf diese Weise erfolgt über das Regelsystem 200 eine Regelung des Betriebs der beiden Motoren MG1 und MG2 in Abhängigkeit von der erforderlichen Antriebskraft, die auf die Achswelle 112 zu übertragen ist.
Das Hybridfahrzeug gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann im Betrieb der Brennkraftmaschine 150 natürlich auch rückwärts fahren. Wenn sich die Brennkraftmaschine 150 in Betrieb befindet, dreht sich die Stegwelle 127 des Planetengetriebes 120 in der gleichen Richtung wie im Falle einer Vorwärtsbewegung. Hierbei erfolgt eine Umkehr der Drehbewegung der Hohlradwelle 126 in die Rückwärtsrichtung, wenn der erste Motor MG1 dahingehend gesteuert wird, dass sich die Sonnenradwelle 125 mit einer höheren Drehzahl als die Stegwelle 127 dreht, wie aus der vorstehenden Gleichung (1) ersichtlich ist. Das Regelsystem 200 kann das Hybridfahrzeug in Rückwärtsrichtung antreiben, indem eine Rückwärtsdrehung des zweiten Motors MG2 herbeigeführt und hierbei das abgegebene Drehmoment geregelt wird.
Da sich bei dem Planetengetriebe 120 der Steg 124 und das Sonnenrad 121 drehen können, während das Hohlrad 122 im Stillstand verbleibt, kann ein Betrieb der Brennkraftmaschine 150 auch im Stillstand des Fahrzeugs erfolgen. Wenn z.B. die Batterie 194 nur noch eine geringe Restkapazität aufweist, kann die Batterie 194 durch Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine 150 und Betreiben des ersten Motors MG1 in der Regenerierbetriebsart aufgeladen werden. Wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, kann die Brennkraftmaschine 150 durch das von dem ersten Motor MG1 erzeugte Drehmoment gestartet werden, indem der Motor in die Antriebsbetriebsart versetzt wird.
C. Aufbau des Regelsystems
2 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau des Regelsystems 200 in größeren Einzelheiten veranschaulicht. Der Hauptregler 270 umfasst eine Hauptregelungs-CPU 272 und eine Stromversorgungs-Steuerschaltung 274, während der Motorregler 260 eine Hauptmotorregelungs-CPU 262, eine Motorregelungs-CPU 264 zur Regelung des Motors MG1 sowie eine Motorregelungs-CPU 266 zur Regelung des Motors MG2 umfasst. Jede dieser Zentraleinheiten (CPU) umfasst einen Einchip-Mikrocomputer mit einer nicht dargestellten Zentraleinheit (CPU), einem Festspeicher (ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM), einer Eingangsschnittstelle und einer Ausgangsschnittstelle.
Die Funktion der Hauptregelungs-CPU 272 besteht in der Bestimmung der Drehzahlwerte, der Drehmomentverteilung und anderer Regelgrößen der drei Antriebsquellen 150, MG1 und MG2 sowie in der Zuführung der erforderlichen Werte zu anderen Zentraleinheiten (CPU) oder elektronischen Steuereinheiten (ECU) und der Steuerung des Antriebs einer jeden Antriebsquelle. Zur Durchführung einer solchen Regelung werden der Hauptregelungs-CPU 272 Fahrpedal-Stellungssignale AP1 und AP2, die eine Fahrpedalbetätigung angeben, sowie Schaltstellungssignale SP1 und SP2 zugeführt, die eine jeweilige Schalthebelstellung angeben. Der Begriff "Fahrpedalbetätigung" bezeichnet den Wert oder Pegel des Fahrpedal-Stellungssignals, der nachstehend als "Fahrpedal-Positionswert" bezeichnet ist. Die Fahrpedalbetätigung umfasst hierbei einen Bereich von 0% (unbetätigt) bis 100% (voll betätigt). Der Beschleunigungs- oder Fahrpedalsensor 165 und der Schaltstellungssensor 167 sind hierbei in redundanter Form aufgebaut und führen der Hauptregelungs-CPU 272 jeweils zwei Fahrpedal-Stellungssignale AP1 und AP2 sowie zwei Schaltstellungssignale SP1 und SP2 zu.
Die Stromversorgungs-Steuerschaltung 274 setzt eine von der Batterie 124 abgegebene hohe Gleichspannung in eine niedrige Gleichspannung für die in der Haupt-ECU 210 befindlichen Schaltungsanordnungen um, wobei die Stromversorgungs-Steuerschaltung 274 auch als Überwachungsschaltung dient, die die Hauptregelungs-CPU 272 in Bezug auf das Auftreten von Störzuständen überwacht.
Die Maschinen-ECU 240 regelt die Brennkraftmaschine 150 in Abhängigkeit von dem erforderlichen Maschinenausgangsleistungswert PEreq, der ihr von der Hauptregelungs-CPU 272 zugeführt wird. Die Drehzahl REVen der Brennkraftmaschine 150 wird dann von der Maschinen-ECU 240 auf die Hauptregelungs-CPU 272 rückgekoppelt.
Die Hauptmotorregelungs-CPU 262 führt der Motorregelungs-CPU 264 einen erforderlichen Stromwert I1req und der Motorregelungs-CPU 266 einen erforderlichen Stromwert I2req in Abhängigkeit von den Motoren MG1 und MG2 zugeordneten und von der Hauptregelungs-CPU 272 zugeführten erforderlichen Drehmomentwerten T1req und T2req zu. Die Motorregelungs-CPU 264 und die Motorregelungs-CPU 266 regeln dann ihre zugehörigen Treiberschaltungen 191 und 192 in Abhängigkeit von den erforderlichen Stromwerten I1req und I2req zum Antrieb der Motoren MG1 und MG2. Die Drehzahlwerte REV1 und REV2 der Motoren MG1 und MG2 werden hierbei von den Drehzahlsensoren der Motoren MG1 und MG2 auf die Hauptmotorregelungs-CPU 262 rückgekoppelt. Ferner werden die Drehmomentwerte REV1 und REV2 der Motoren MG1 und MG2 sowie der elektrische Stromwert IP der Batterie 194 für die Treiberschaltungen 191 und 192 von der Hauptmotorregelungs-CPU 262 auf die Hauptregelungs-CPU 272 rückgekoppelt.
Die Batterie-ECU 230 überwacht den Ladezustand (SOC) der Batterie 194 und führt den benötigten Ladezustandswert CHreq der Batterie 194 der Hauptregelungs-CPU 272 in der erforderlichen Weise zu, die diesen erforderlichen Ladezustandswert CHreq bei der Festlegung der Ausgangsleistung einer jeden Antriebsquelle berücksichtigt. Wenn eine Aufladung erforderlich ist, wird von der Brennkraftmaschine 150 eine die erforderliche Antriebsleistung übersteigende Antriebskraft erzeugt, von der ein Teil dem ersten Motor MG1 zur Durchführung eines Ladevorgangs zugeführt wird.
Die Brems-ECU 220 führt ein Regelprogramm aus, durch das ein Ausgleich zwischen einer (nicht dargestellten) hydraulischen Bremsanlage und einer auf dem zweiten Motor MG2 basierenden Regenerierbremsanlage angestrebt wird, da das Hybridfahrzeug dahingehend ausgestaltet ist, dass der zweite Motor MG2 während eines Bremsvorgangs einen Regeneriervorgang zur Aufladung der Batterie 194 durchführt. Hierbei führt die Brems-ECU 220 der Hauptregelungs-CPU 272 auf der Basis des von dem Bremssensor 163 erfassten Bremsdrucks BP einen Regenerieranforderungswert REGreq zu. Die Hauptregelungs-CPU 272 bestimmt dann die Betriebsart der Motoren MG1 und MG2 auf der Basis dieses Anforderungswertes REGreq und führt ihrerseits der Brems-ECU 220 einen Betriebsregenerierwert REGprac zu. Die Brems-ECU 220 stellt dann den von der hydraulischen Bremsanlage durchgeführten Bremsvorgang auf der Basis des Bremsdrucks BP und der Differenz zwischen dem Betriebsregenerierwert REGprac und dem Regenerieranforderungswert REGreq auf einen geeigneten Wert ein.
Auf diese Weise bestimmt die Hauptregelungs-CPU 272 die jeweilige Ausgangsleistung der Antriebsquellen 150, MG1 und MG2 und führt die zur Regelung dieser Antriebsquellen erforderlichen Werte der Maschinen-ECU 240 oder der Motorregelungs-CPU 264 bzw. 266 zu, die dann die zugehörige Antriebsquelle in Abhängigkeit von den erforderlichen Werten regelt. Auf diese Weise kann während der Fahrt des Hybridfahrzeugs über die Achswelle 112 eine dem jeweiligen Fahrzustand in geeigneter Weise angepasste Antriebskraft abgegeben werden. Während eines Bremsvorgangs stehen die Brems-ECU 220 und die Hauptregelungs-CPU 272 zur Regelung des Betriebs der Antriebsquellen oder der hydraulischen Bremsanlage miteinander in Verbindung. Auf diese Weise können die Durchführung eines Bremsvorgangs und die Regenerierung elektrischer Leistung erfolgen, ohne dass hierbei der Fahrkomfort des Fahrers beeinträchtigt wird.
Weiterhin umfassen die vier Zentraleinheiten (CPU) 272, 262, 264 und 266 eine Funktion, durch die eine gegenseitige Störzustandsüberwachung mit Hilfe sogenannter Überwachungsimpulse WDP erfolgt, wobei bei Auftreten eines Störzustands bei einer Zentraleinheit (CPU) und der damit einhergehenden Unterbrechung der Überwachungsimpulse dieser Zentraleinheit (CPU) ein Rückstellsignal RES zu deren Rückstellung zugeführt wird. Die Hauptregelungs-CPU 272 wird hierbei von der Stromversorgungs-Steuerschaltung 274 in Bezug auf das Auftreten von Störzuständen überwacht.
Außerdem ist eine sogenannte Fehlerspeicherschaltung 280 vorgesehen, die einen EEPROM-Speicher 282 zur Aufzeichnung und Speicherung von Störzuständen und Fehlfunktionen umfasst, wobei das Auftreten solcher Störzustände und Fehlfunktionen bei dem Beschleunigungs- bzw. Fahrpedalsensor 165 oder dem Schaltstellungssensor 167 in diesem EEPROM-Speicher 282 gespeichert wird. Die zwischen der Hauptregelungs-CPU 272 und der Hauptmotorregelungs-CPU 262 übertragenen Rückstellsignale RES1 und RES2 werden hierbei in die Eingangsschnittstelle der Fehlerspeicherschaltung 280 eingegeben und auf diese Weise bei ihrer Abgabe in dem internen EEPROM-Speicher 282 der Fehlerspeicherschaltung 280 gespeichert.
Die Hauptregelungs-CPU 272 und die Fehlerspeicherschaltung 280 können hierbei verschiedene Anforderungen und Mitteilungen über eine Zweiweg-Kommunikationsleitung 214 austauschen, wobei auch zwischen der Hauptregelungs-CPU 272 und der Hauptmotorregelungs-CPU 262 eine Zweiweg-Kommunikationsleitung 212 vorgesehen ist.
D. Erstes Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung
3 zeigt ein Blockschaltbild eines die Schlupfregelung betreffenden Schaltungsaufbaus. Die Hauptregelungs-CPU 272 implementiert hierbei die Funktionen einer Winkelbeschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 272a und einer Drehmoment-Regeleinrichtung 272b. Die Winkelbeschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 272a bestimmt eine Drehzahl N und eine Winkelbeschleunigung AX (zeitabhängige Änderung der Drehzahl) des zweiten Motors MG2 auf der Basis des von dem Drehzahlsensor 144 über die Hauptmotorregelungs-CPU 262 zugeführten Signals REV2. Als Maßeinheit für die Drehzahl N kann hierbei z.B. die Anzahl der Umdrehungen pro Minute (min^–1) Verwendung finden. Der Drehzahlsensor 144 kann z.B. die Drehzahl N in Abständen von jeweils 16 ms messen. Die Winkelbeschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 272a berechnet dann den Mittelwert Nave (d.h., den gleitenden Mittelwert) von 3 unmittelbar vorhergehenden Drehzahlwerten N. Die Winkelbeschleunigung AX kann hierbei als Änderung des Mittelwertes Nave gemäß der nachstehenden Gleichung (4) ausgedrückt werden: AX(i) = Nave(i) – Nave(i – 1) (4),wobei mit AX(i) die Winkelbeschleunigung zur Zeit (i) und mit Nave(i) der Mittelwert der Drehzahl N zu den Zeiten (i – 2), (i – 1) und (i) bezeichnet sind.
In diesem Fall wird die Winkelbeschleunigung AX in Form von (min^–1/16 ms) gemessen, da sie die Drehzahländerung für jeweils 16 ms ausdrückt. Es ist jedoch ersichtlich, dass jede Einheit, die die zeitabhängige Änderung des Drehzahlwertes ausdrückt, in Bezug auf die Winkelbeschleunigung AX Verwendung finden kann. Im Rahmen der Beschreibung stellen daher die Begriffe "min^–1", "Drehzahl" und "Winkelbeschleunigung" Synonyme dar, wobei auch die Begriffe "Umdrehungsbeschleunigung" und "Winkelbeschleunigung" Synonyme darstellen.
Die Drehmoment-Regeleinrichtung 272b bestimmt die Drehmoment-Führungswerte T1req und T2req für die beiden Motoren MG1 und MG2 sowie den erforderlichen Maschinen-Ausgangsleistungswert PEreq der Brennkraftmaschine 150 auf der Basis der von dem Fahrpedalsensor 165 zugeführten Fahrpedal-Stellungssignale AP1 und AP2, der von der Winkelbeschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 272a zugeführten Drehzahl N und Winkelbeschleunigung AX sowie der von der Maschinen-ECU 240 zugeführten Drehzahl REVen der Brennkraftmaschine 150.
Der Fahrpedalsensor 165 umfasst zwei Sensoren 165a und 165b, die z.B. aus Potentionmetern bestehen können. Die Funktion der Drehmoment-Regeleinrichtung 272b besteht darin, die Fahrpedalbetätigung (den Pedalweg bei der Betätigung des Fahrpedals) auf der Basis der von den beiden Sensoren 165a und 165b abgegebenen Fahrpedal-Stellungssignale AP1 und AP2 zu bestimmen.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein in Abhängigkeit von der Fahrpedalbetätigung AOP erstelltes Drehmoment-Führungsgrößen-/Fahrzeuggeschwindigkeits-Kennfeld, dem für jeweilige Fahrpedal-Betätigungswerte AOP vorher erstellte Beziehungen zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und einem Drehmoment-Führungswert Tr (dem auf die Achswelle zu übertragenden erforderlichen Drehmomentwert) zu entnehmen sind. Diese Kennfelder können z.B. in einem (nicht dargestellten) Festspeicher (ROM) der Hauptregelungs-CPU 272 gespeichert sein. Hierbei findet bei diesem Ausführungsbeispiel anstelle der Fahrzeuggeschwindigkeit die Drehzahl N des zweiten Motors MG2 Verwendung. Die Drehmoment-Regeleinrichtung 272b entnimmt den Drehmoment-Führungswert Tr dem entsprechenden Kennfeld und legt die Drehmomentverteilung und die Drehzahl bei den drei Antriebsquellen 150, MG1 und MG2 in Abhängigkeit von dem Drehmoment-Führungswert Tr und der Drehzahl N des zweiten Motors MG2 fest. Hierbei wird das Drehmoment des zweiten Motors MG2 zur Schlupfregelung in Abhängigkeit von der Winkelbeschleunigung AX begrenzt, worauf nachstehend noch näher eingegangen wird.
Die Hauptregelungs-CPU 272 implementiert hierbei die Funktionen der Winkelbeschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 272a und der Drehmoment-Regeleinrichtung 272b durch Ausführung eines in einem (nicht dargestellten) Festspeicher (ROM) gespeicherten Computerprogramms.
Die Ausgangs- oder Abtriebswelle des zweiten Motors MG2 entspricht der Antriebswelle gemäß den Patentansprüchen, während der Drehzahlsensor 144 und die Winkelbeschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 272a dem Winkelbeschleunigungsmesser gemäß den Patentansprüchen entspricht.
5 zeigt einen Graphen, der ein Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld für den zweiten Motor MG2 im Normalbetrieb veranschaulicht. Wie diesem Graphen zu entnehmen ist, ist der maximale Drehmoment-Grenzwert Tmax für den zweiten Motor MG2 dahingehend eingestellt, dass er mit steigender Winkelbeschleunigung AX abnimmt. Auf diese Weise wird verhindert, dass ein schneller Anstieg der Drehzahl N auf Grund des Umstands erfolgt, dass das Motordrehmoment bei einer hohen Winkelbeschleunigung AX (d.h., bei einem schnellen Anstieg der Drehzahl N) auf einen niedrigen Wert begrenzt ist. Durch Begrenzung eines schnellen Anstiegs der Drehzahl N kann ein Schlupf unterbunden werden.
6 zeigt einen Graphen, der ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, gemäß dem Drehmomentbegrenzungen in Abhängigkeit von Änderungen der Winkelbeschleunigung AX des Motors bei diesem ersten Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung eingestellt werden. Die Winkelbeschleunigung AX wird hierbei zu Zeiten T0, T1, T2 ... mit konstanter Periodizität (von z.B. 16 ms) gemessen. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Schlupf unter Verwendung der nachstehenden Schlupferfassungsbedingung S1 erfasst:
(S1): Winkelbeschleunigung AX ≥ erster Schwellenwert AXT1.
Die Drehmomentbegrenzungen werden während einer Periode P1 gemäß 6 verschärft, während der die Winkelbeschleunigung AX über einem spezifischen ersten Schwellenwert AXT1 liegt. Hierbei werden die Drehmomentbegrenzungen durch eine allmähliche Verschiebung der Achse für den oberen Drehmoment-Grenzwert Tmax gemäß 5 nach rechts verschärft, wenn die Winkelbeschleunigungs-Bestimmungseinrichtung 272a feststellt, dass die Winkelbeschleunigung AX den Schwellenwert AXT1 zu Zeiten t1 bis t4 überschreitet.
Die 7(A) bis 7(E) zeigen Diagramme, die die Art der Verschärfung der Drehmomentbegrenzungen während der Periode P1 gemäß 6 veranschaulichen. Zur Zeit t0 gemäß 6 hat die derzeitige Winkelbeschleunigung AXc den Wert 17 (min^–1/16 ms) und liegt damit unter dem ersten Schwellenwert AXT1 (20 min^–1/16 ms), sodass das Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld in einem Normalzustand gehalten wird (7(A)). Der Begriff "derzeitige Winkelbeschleunigung AXc" bezieht sich auf eine zu einem jeweils vorliegenden Zeitpunkt gemessene Winkelbeschleunigung.
Zur Zeit t1 ist die derzeitige Winkelbeschleunigung AXc größer als der Schwellenwert AXT1, sodass die Achse für den oberen Drehmoment-Grenzwert Tmax (die nachstehend vereinfacht als "Drehmomentachse" bezeichnet ist) von dem Ausgangszustand um einen gegebenen Abstand nach rechts bewegt wird (7(B)). Bei diesem Beispiel beträgt die Verschiebung 10 (min^–1/16 ms). Der schwarze Kreis bezeichnet hierbei die Position der derzeitigen Winkelbeschleunigung AXc in dem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld, die sich aus der Verschiebung der Drehmomentachse ergibt, während der weiße Kreis die Position der derzeitigen Winkelbeschleunigung AXc' in dem ursprünglichen Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld bezeichnet. Wie den Figuren zu entnehmen ist, ist der obere Drehmoment-Grenzwert Tmax für die derzeitige Winkelbeschleunigung AXc in dem nach erfolgter Verschärfung erhaltenen Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld niedriger als in dem anfänglichen Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld eingestellt.
Die Zeiten t2, t3 und t4 gemäß 6 sind insofern ähnlich, als die derzeitige Winkelbeschleunigung AXc weiterhin größer als der Schwellenwert AXT1 ist, sodass die Drehmomentachse aufeinanderfolgend jeweils nach rechts verschoben wird. Hierbei wird die Drehmomentachse um 10 (min^–1/16 ms) nach jeweils 16 ms verschoben (7(C) bis 7(E)). Zur Zeit t4 wird die Verschiebung der Drehmomentachse in Bezug auf den Ausgangszustand auf eine maximale Verschiebung δmax von 35 (min^–1/16 ms) begrenzt. Der Grund für diese Begrenzung der maximalen Verschiebung der Drehmomentachse besteht darin, dass durch eine übermäßige Verschiebung der Drehmomentachse der obere Drehmoment-Grenzwert unabhängig vom Wert der Winkelbeschleunigung AX bis in die Nähe von Null verringert wird, wodurch ein Antrieb des Fahrzeugs durch den zweiten Motor MG2 unmöglich wird.
Wenn die Winkelbeschleunigung AX für eine längere Zeitdauer über dem Schwellenwert AXT1 bleibt, wird der obere Drehmoment-Grenzwert Tmax im Vergleich zu der Verwendung des anfänglichen Drehmomentbegrenzungs-Kennfeldes auf einen viel niedrigeren Wert begrenzt, wie aus 7(E) ersichtlich ist. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Drehzahl N des zweiten Motors MG2 (d.h., die Drehzahl der Achswelle 112) abrupt auf einen höheren Wert ansteigt. Wenn z.B. bei einem Fahrzeugrad Schlupf auftritt und die Achswelle 112 sich plötzlich mit einer viel höheren Drehzahl zu drehen beginnt, erfolgt auch ein proportionaler Anstieg der Drehzahl N des zweiten Motors MG2. In einem solchen Fall wird das Auftreten von Schlupf verhindert, da das Drehmoment des zweiten Motors MG2 in der in den 7(A) bis 7(E) veranschaulichten Weise begrenzt wird.
Nachdem zu den Zeiten t1 bis t4 gemäß 6 auf diese Weise eine Verschärfung der Drehmomentbegrenzungen erfolgt ist, fällt die Winkelbeschleunigung AX zur Zeit t5 unter den Schwellenwert AXT1 ab, sodass das Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld in dem der Zeit t4 entsprechenden Zustand gehalten wird. Die Drehmomentbegrenzung wird sodann gelockert, wenn die Winkelbeschleunigung AX unter den Schwellenwert AXT1 abfällt und eine der nachstehenden Begrenzungslockerungsbedingungen (M1a) bis (M1c) gegeben ist:
(M1a): Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern ist im wesentlichen Null, während die Fahrpedalbetätigung über dem Wert Null liegt.
(M1b): Die Winkelbeschleunigung AX beträgt Null oder weniger.
(M1c): Die Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt 30 km/h oder mehr.
Die erste Bedingung M1a ist erfüllt, wenn ein Schlupf unterbunden ist und der Fahrer zu beschleunigen beabsichtigt. In diesem Fall werden daher Drehmomentbegrenzungen bei dem zweiten Motor MG2 gelockert. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann z.B. durch (nicht dargestellte) Fahrzeuggeschwindigkeitssensoren gemessen werden, die an den Vorder- und Hinterrädern angeordnet sind.
Die zweite Bedingung M1b ist erfüllt, wenn die Drehzahl N stationär bleibt oder abfällt. In diesen Fällen werden Drehmomentbegrenzungen gelockert, da hierbei üblicherweise kein Schlupf auftritt.
Die dritte Bedingung M1c ist erfüllt, wenn z.B. ein Schlupf endet, nachdem er zu Beginn einer Fahrzeugbewegung aufgetreten ist, und sodann ein allmählicher Anstieg der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgt. In diesen Fällen werden Drehmomentbegrenzungen gelockert, da die Wahrscheinlichkeit eines erneuten Auftretens von Schlupf normalerweise nur gering ist.
Wenn eine der drei Bedingungen M1a bis M1c zumindest für eine spezifische Zeitdauer Δt erfüllt ist, wird davon ausgegangen, dass kein Schlupf vorliegt, woraufhin eine Lockerung von Drehmomentbegrenzungen erfolgt. Wenn somit z.B. die Winkelbeschleunigung AX während einer auf die Zeit t6 gemäß 6 folgenden Bereitschaftsperiode P2 (Dauer von Δt = ungefähr 200 ms) negativ bleibt, werden die Drehmomentbegrenzungen nach einer anschließenden Zeit t10 gelockert. Die Bereitschaftsperiode P2 dient zur Erzielung eines höheren Wirkungsgrades, indem bei Änderungen der Winkelbeschleunigung oder der Fahrzeuggeschwindigkeit eine wiederholte Verschärfung und Lockerung von Drehmomentbegrenzungen vermieden wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass diese Bereitschaftsperiode P2 nicht von Bedeutung ist und auch entfallen kann.
Die Drehmomentbegrenzungen werden gelockert, indem die Drehmomentachse jeweils allmählich nach links verschoben wird. Die hierbei erfolgende Verschiebung ist vorzugsweise geringer als die bei der Verschärfung von Drehmomentbegrenzungen erfolgende Verschiebung und kann z.B. auf 5 (min^–1/16 ms) eingestellt werden, was im wesentlichen darauf beruht, dass eine solche Lockerung der Drehmomentbegrenzungen vorzugsweise allmählich erfolgt, um ein erneutes Auftreten von Schlupf zu verhindern.
Die 8(a) bis 8(c) zeigen Parameteränderungen, die ohne die vorstehend beschriebene Verschärfung der Drehmomentbegrenzung auftreten. Wenn der Fahrer in der in 8(a) veranschaulichten Weise fest auf das Fahrpedal tritt, steigt das Drehmoment des zweiten Motors MG2 abrupt an (8(c)), wobei ein Schlupf auftritt und der zweite Motor MG2 schnell eine höhere Drehzahl N erreicht (8(B)). Dies geht einher mit einem schnellen Anstieg der (nicht dargestellten) Winkelbeschleunigung AX des zweiten Motors MG2, sodass der Drehmoment-Führungswert des zweiten Motors MG2 entsprechend dem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld gemäß 5 begrenzt wird und das Motordrehmoment schnell abfällt (8(c)). Auf diese Weise wird der Schlupf kurzzeitig beendet und die Drehzahl N fällt ab. Diese Verringerung der Drehzahl N führt jedoch zu einer niedrigeren Winkelbeschleunigung AX, wodurch das Motordrehmoment entsprechend dem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld gemäß 5 wieder ansteigen kann. Ein solcher Anstieg des Motordrehmoments ermöglicht ein erneutes Auftreten von Schlupf, wodurch die Motordrehzahl N wieder ansteigt. Wenn somit nur das Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld gemäß 5 verwendet wird, führt dies gegebenenfalls zu einem wiederholten Auftreten von Schlupf.
Die 9(a) bis 9(c) zeigen Parameteränderungen, die bei einer Verschärfung der Drehmomentbegrenzung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel auftreten. Dieses Beispiel ist insofern ähnlich als bei einer festen Betätigung des Fahrpedals durch den Fahrer in der in 9(a) veranschaulichten Weise auch hier das Drehmoment des zweiten Motors MG2 abrupt ansteigt (9(c)), ein Schlupf auftritt und der zweite Motor MG2 schnell eine höhere Drehzahl N erreicht (9(b)). Dies geht einher mit einem schnellen Anstieg der (nicht dargestellten) Winkelbeschleunigung AX des zweiten Motors MG2, sodass die Drehmomentbegrenzungen verschärft und der Drehmoment-Führungswert des zweiten Motors MG2 begrenzt werden, woraufhin das Motordrehmoment schnell abfällt (9(c)). Dies hat zur Folge, dass der Schlupf kurzzeitig beendet wird und die Drehzahl N abfällt. Diese Schritte entsprechen im wesentlichen den Schritten gemäß den 8(a) bis 8(c). Bei dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt jedoch keine sofortige Lockerung der verschärften Drehmomentbegrenzungen dahingehend, dass das Drehmoment nach Beendigung eines Schlupfes nur in einem begrenzten Ausmaß ansteigen kann und die Winkelbeschleunigung AX verringert wird, sodass ein erneutes Auftreten von Schlupf mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit erfolgt.
Die 10(A) bis 10(E) zeigen eine erste Modifikation des Ablaufs zur Verschärfung von Drehmomentbegrenzungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dieser ersten Modifikation wird anstelle einer Verschiebung der Drehmomentachse eine minimale Winkelbeschleunigung AXlim allmählich verändert. Der nachstehend verwendete Begriff "minimale Winkelbeschleunigung AXlim" bezieht sich hierbei auf einen Minimalwert der Winkelbeschleunigung AX in einem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld. In den 10(A) bis 10(E) ist veranschaulicht, in welcher Weise diese minimale Winkelbeschleunigung AXlim bei einer Verschärfung der Drehmomentbegrenzungen allmählich ansteigt. Wie den 10(A) bis 10(D) zu entnehmen ist, wird hierbei das Motordrehmoment auf einen als derzeitige Winkelbeschleunigung AXc in einem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld ausgedrückten Drehmomentwert begrenzt, wenn die derzeitige Winkelbeschleunigung AXc größer als die minimale Winkelbeschleunigung AXlim ist. Wie außerdem 10(E) zu entnehmen ist, wird das Motordrehmoment auf einen als minimale Winkelbeschleunigung AXlim in einem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld ausgedrückten (und durch einen schwarzen Kreis dargestellten) Drehmomentwert begrenzt, wenn die derzeitige Winkelbeschleunigung AXc kleiner als die minimale Winkelbeschleunigung AXlim ist. Gleichermaßen kann für die minimale Winkelbeschleunigung AXlim eine Maximalverschiebung δmax festgelegt werden (10(E)). Die minimale Winkelbeschleunigung AXlim nimmt somit bei einer Lockerung der Drehmomentbegrenzungen allmählich ab.
Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit eines wiederholten Auftretens von Schlupf in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verringert werden, indem zur Verschärfung oder Lockerung von Drehmomentbegrenzungen die minimale Winkelbeschleunigung AXlim in einem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld allmählich verändert wird.
Die 11(A) bis 11(E) zeigen eine zweite Modifikation des Ablaufs zur Verschärfung von Drehmomentbegrenzungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dieser zweiten Modifikation wird anstelle der bei der ersten Modifikation erfolgenden Änderung der minimalen Winkelbeschleunigung AXlim ein maximaler oberer Drehmoment-Grenzwert Tlim in einem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld allmählich verändert. Der nachstehend verwendete Begriff "maximaler oberer Drehmoment-Grenzwert Tlim" bezieht sich hierbei auf den Maximalwert des oberen Drehmoment-Grenzwerts Tmax in einem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld. Wenn dieser maximale obere Drehmoment-Grenzwert Tlim allmählich verändert wird, ändert sich das Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld in der in den 11(A) bis 11(E) veranschaulichten Weise. Das Motordrehmoment wird hierbei auf einen (durch einen schwarzen Kreis veranschaulichten) Drehmomentwert begrenzt, der in einem nach erfolgter Verschärfung erhaltenen Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld als derzeitige Winkelbeschleunigung AXc ausgedrückt ist. Gleichermaßen kann auch eine Maximalverschiebung δmax für diesen maximalen oberen Drehmoment-Grenzwert Tlim eingestellt werden. Der maximale obere Drehmoment-Grenzwert Tlim steigt somit bei einer Lockerung der Drehmomentbegrenzungen allmählich an.
Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit eines wiederholten Auftretens von Schlupf in der gleichen Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel oder der ersten Modifikation verringert werden, indem der maximale obere Drehmoment-Grenzwert Tlim in einem Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld zur Verschärfung oder Lockerung von Drehmomentbegrenzungen allmählich verändert wird.
Ein Schlupf kann somit mit hohem Wirkungsgrad unterbunden bzw. beendet werden, da die Drehmomentbegrenzungen bei dem zweiten Motor MG2 in der Periode, in der die Winkelbeschleunigung AX des zweiten Motors MG2 bei dem ersten Ausführungsbeispiel und dessen Modifikationen den ersten Schwellenwert AXT1 übersteigt, allmählich verschärft werden. Weiterhin kann ein erneutes Auftreten von Schlupf effizient verhindert werden, da die Drehmomentbegrenzungen allmählich gelockert werden, wenn die Winkelbeschleunigung AX anschließend unter einen Schwellenwert AXT1 abfällt und eine andere Begrenzungslockerungsbedingung als der Schwellenwert AXT1 erfüllt ist. Auf diese Weise kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von erneutem Schlupf maßgeblich verringert werden.
Da sich hierbei die Achswelle 112 und die Ausgangswelle des zweiten Motors MG2 in einem konstanten Verhältnis zueinander drehen, wenn die Drehzahlwerte der linken und rechten Räder an der Achswelle 112 (1) im wesentlichen gleich sind, kann durch Regelung des zweiten Motors MG2 eine effizientere Schlupfregelung erzielt werden.
E. Zweites Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine noch effizientere Schlupfregelung erzielt, indem die bei dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgende, vorstehend beschriebene Regelung durch einen Ablauf ergänzt wird, bei dem Begrenzungen der Drehzahl N des zweiten Motors MG2 erfolgen.
Die 12(A) und 12(B) zeigen Graphen, die Veränderungen der Winkelbeschleunigung AX und der Drehzahl N des zweiten Motors MG2 veranschaulichen. Zur Zeit t1 ist die Winkelbeschleunigung AX größer als der erste Schwellenwert AXT1, sodass die Drehmomentbegrenzungen in der in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Weise verschärft und ein Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld wie das in 7(B) dargestellte Kennfeld herangezogen werden, wie dies aus 12(B) ersichtlich ist. Hierdurch werden das Drehmoment des zweiten Motors MG2 begrenzt, die Drehzahl N sofort verringert und die Winkelbeschleunigung AX unter den ersten Schwellenwert AXT1 gebracht. Das Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld verbleibt jedoch anschließend in dem in 7(B) dargestellten Zustand, da die vorstehend beschriebenen Lockerungsbedingungen (M1a) bis (M1c) während der Bereitschaftsperiode Δt (6) nicht gegeben sind. Nach der Zeit t3 gemäß 12(B) können unzureichende Drehmomentbegrenzungen auf Grund des Reifenzustands, der Fahrbahnbedingungen und anderer Faktoren vorliegen, obwohl eine Begrenzung des Motordrehmoments erfolgt ist. Hierdurch können Situationen entstehen, in denen weiterhin Schlupf auftritt und die Motordrehzahl N in der in 12(A) dargestellten Weise nach der Zeit t3 allmählich ansteigt.
Das zweite Ausführungsbeispiel beinhaltet somit die Durchführung eines Unterprogramms, bei dem zunächst ein Schlupf unter Verwendung einer nachstehend näher beschriebenen Schlupferfassungsbedingung S2 festgestellt und sodann das Drehmoment unter Verwendung eines oberen Motordrehzahl-Grenzwertes zur Verhinderung von Situationen geregelt wird, bei denen weiterhin Schlupf auftritt und die Motordrehzahl N weiterhin ansteigt:
(S2): Die Winkelbeschleunigung AX ist größer als ein zweiter Schwellenwert AXT2, während die Motordrehzahl N größer als eine Fahrbahnhaftungs-Drehzahl Ngrp + 40 min^–1 (Ngrp + 40) ist.
Der hier verwendete Begriff "Fahrbahnhaftungs-Drehzahl Ngrp" bezieht sich auf den Drehzahlwert zur Zeit t0 unmittelbar bevor die Winkelbeschleunigung AX den zweiten Schwellenwert AXT2 (10 min^–1/16 ms) überschreitet, wie dies in den 12(A) und 12(B) veranschaulicht ist. Hierbei bezieht sich der Begriff "Fahrbahnhaftungs-Drehzahl" auf eine Drehzahl, die bei noch guter Traktion eines Fahrzeugrades auf einer Fahrbahn vor Auftreten eines Schlupfes vorliegt. Es kann jedoch auch ein zu einem anderen Zeitpunkt vorliegender Wert als Fahrbahnhaftungs-Drehzahl Ngrp in Betracht gezogen werden. Üblicherweise kann die Fahrbahnhaftungs-Drehzahl Ngrp als Drehzahlwert zu einem beliebigen spezifischen Zeitpunkt während einer Periode definiert werden, in der die Winkelbeschleunigung AX den zweiten Schwellenwert AXT2 überschreitet.
Wenn die vorstehend beschriebene Schlupferfassungsbedingung S2 erfüllt ist, tritt ein Schlupf auf und die Motordrehzahl N steigt allmählich über den unmittelbar vor Auftreten des Schlupfes vorliegenden Wert Ngrp an, woraufhin das Drehmoment unter Verwendung des oberen Grenzwertes der Motordrehzahl N geregelt wird.
Die 13(A) und 13(B) zeigen den oberen Grenzwert der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgenden Motordrehzahleinstellung und die damit in Verbindung stehenden Drehmomentbegrenzungen. Wie 13(A) zu entnehmen ist, wird der obere Drehzahlgrenzwert Nmax für den zweiten Motor MG2 in Abhängigkeit von der Fahrbahnhaftungs-Drehzahl Ngrp folgendermaßen gebildet:

(1) Nmax = 1400 min^–1, wenn Ngrp 1000 min^–1 oder weniger beträgt.
(2) Nmax = Ngrp + 800 min^–1, wenn Ngrp größer als 1000 min^–1 ist.

Der obere Drehzahlgrenzwert Nmax wird zur Verhinderung übermäßiger Umdrehungen des Differentialgetriebes 114 (1) gebildet, die bei einem erheblichen Drehzahlunterschied zwischen den linken und rechten Fahrzeugrädern auftreten können. Auch bei Vorliegen eines erheblichen Drehzahlunterschieds zwischen den linken und rechten Fahrzeugrädern kann jedoch die Drehzahl des Differentialgetriebes 114 innerhalb eines bestimmten Drehzahlbereiches gehalten werden, indem die vorstehend beschriebenen oberen Grenzwerte Nmax(1) und Nmax(2) gewählt werden. Auf diese Weise können übermäßige Umdrehungen des Differentialgetriebes 114 vermieden werden.
Die Drehmomentregelung erfolgt hierbei unter Verwendung des in 13(B) veranschaulichten Drehmoment-Begrenzungsverhältnisses Rtr. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Drehmoment-Begrenzungsverhältnis Rtr in Abhängigkeit von einer Drehzahltoleranz (Nmax – Nc) eingestellt, die die Differenz zwischen dem oberen Motordrehzahl-Grenzwert Nmax und der derzeitigen Drehzahl Nc darstellt. Das hier verwendete Drehmoment-Begrenzungsverhältnis Rtr stellt einen Multiplikator für den oberen Grenzwert Tmax des Drehmomentbegrenzungs-Kennfeldes dar, sodass der tatsächliche obere Drehmoment-Grenzwert durch (Tmax × Rtr) gegeben ist. Hierbei wird ein durch Multiplikation des oberen Grenzwertes Tmax eines Drehmomentbegrenzungs-Kennfeldes (wie des in den 6 und 7(A) bis 7(E) dargestellten Kennfeldes) mit dessen Verhältnis Rtr erhaltener Wert (Tmax × Rtr) für diesen tatsächlichen oberen Drehmoment-Grenzwert des zweiten Motors MG2 verwendet.
Bei einer Drehzahltoleranz von 500 min^–1 oder mehr beträgt das Begrenzungsverhältnis Rtr 100%, wobei der obere Grenzwert Tmax gemäß 6 oder gemäß den 7(A) bis 7(E) direkt als oberer Grenzwert Verwendung finden kann. Das Begrenzungsverhältnis Rtr ist dagegen der Drehzahltoleranz proportional, wenn diese unter 500 min^–1 liegt, sodass auch der tatsächliche obere Drehmomentgrenzwert (Tmax × Rtr) gemäß dieser Toleranz eingestellt wird. Der tatsächliche obere Drehmoment-Grenzwert wird somit auf einen niedrigen Wert verringert, wenn die derzeitige Drehzahl Nc des zweiten Motors MG2 in der Nähe von dessen oberem Grenzwert Nmax liegt. Auf diese Weise wird der zweite Motor MG2 dahingehend geregelt, dass keine Überschreitung des oberen Grenzwertes Nmax durch die laufende Drehzahl Nc erfolgt. Der tatsächliche obere Drehzahl-Grenzwert Tmax × Rtr wird hierbei Null, wenn die laufende Drehzahl Nc den oberen Grenzwert Nmax überschreitet (wenn eine negative Drehzahltoleranz vorliegt), wodurch ein Anstieg der Drehzahl N verhindert werden kann.
Die drehzahlabhängigen Drehmomentbegrenzungen werden aufgehoben, wenn sämtliche nachstehenden Aufhebungsbedingungen (M2a) bis (M2c) erfüllt sind:
(M2a): Die derzeitige Drehzahl Nc ist gleich einem oder kleiner als ein Wert (Ngrp + 40), der durch Addition von 40 min^–1 zu der Fahrbahnhaftungs-Drehzahl Ngrp erhalten wird.
(M2b): Der Absolutwert der Winkelbeschleunigung AX liegt unter 5 (min^–1/16 ms).
(M2c): Bei der Drehzahldifferenz zwischen den Vorder- und Hinterrädern wird ein vorgegebener zulässiger Wert nicht überschritten.
Wenn die Aufhebungsbedingungen M2a bis M2c während einer vorgegebenen Zeitdauer (von z.B. 500 ms) erfüllt sind, wird daraus geschlossen, dass ein Schlupf unterbunden worden ist, woraufhin die Drehmomentbegrenzungen auf der Basis von Motordrehzahlbegrenzungen aufgehoben werden.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Drehmoment des zweiten Motors MG2 dahingehend geregelt, dass der Motordrehzahl Begrenzungen auferlegt werden, wodurch Situationen verhindert werden können, bei denen ständig Schlupf auftritt und ein übermäßiger Anstieg der Drehzahl des zweiten Motors MG2 oder der Drehzahl des Differentialgetriebes 114 erfolgt.
Die vorstehend beschriebene Herbeiführung von Drehmomentbegrenzungen auf der Basis von Motordrehzahlbegrenzungen ist insbesondere effektiv, wenn die Drehmomentbegrenzungen nicht in der vorstehend unter Bezugnahme auf die 7(A) bis 7(E) beschriebenen Weise verschärft werden können. Demzufolge ist der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendete zweite Schwellenwert AXT2 vorzugsweise auf einen niedrigeren Wert als der bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete erste Schwellenwert AXT1 einzustellen.
F. Drittes Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung
Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel wird die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgende Motor-Drehmomentregelung durch eine Unterdrückung einer übermäßigen Antriebswellendrehzahl ergänzt, indem die Brennkraftmaschine 150 im Leerlaufzustand unter spezifischen Bedingungen betrieben wird.
14 zeigt ein Diagramm, das einen bei dem dritten Ausführungsbeispiel verwendeten Leerlaufbetriebs-Verschiebungsbereich veranschaulicht. Der nachstehend verwendete Begriff "Leerlaufbetriebs-Verschiebungsbereich" bezieht sich hierbei auf einen Bereich, in dem die Brennkraftmaschine 150 zwangsweise in einen Leerlaufzustand versetzt wird. Hierbei versetzt die Hauptregelungs-CPU 272 die Brennkraftmaschine 150 in den Leerlaufzustand, wenn die nachstehende Bedingung (S3) erfüllt ist:
(S3): Die derzeitige Motordrehzahl Nc überschreitet einen Wert (Nmax + 200), der sich durch Addition von 200 min^–1 zu dem oberen Grenzwert Nmax ergibt.
Wenn die Bedingung S3 erfüllt ist, wird mit dem von der Brennkraftmaschine 150 abgegebenen Drehmoment die Achswelle 112 auch bei einem Motordrehmoment von 0 angetrieben, wodurch der Fall eintreten kann, dass die Motordrehzahl unverringert bleibt und weiterhin Schlupf auftritt. Aus diesem Grund wird die Brennkraftmaschine 150 unter solchen Bedingungen zwangsweise in den Leerlaufzustand versetzt, sodass die Motordrehzahl verringert und der Schlupf unterbunden werden. Der nachstehend verwendete Begriff "zwangsweise in den Leerlaufzustand versetzt" bezieht sich auf einen Vorgang, bei dem auch bei einer über dem Wert 0 liegenden Fahrpedalbetätigung der Leerlaufzustand aufrecht erhalten wird.
Dieser zwangsweise herbeigeführte Leerlaufbetrieb wird aufgehoben, wenn zumindest eine der nachstehenden Aufhebungsbedingungen (M3a) und (M3b) gegeben ist:
(M3a): Die derzeitige Drehzahl Nc des Motors MG2 liegt unter einem Wert (Ngrp – 500), der sich durch Subtraktion von 500 min^–1 von der Fahrbahnhaftungs-Drehzahl Ngrp ergibt.
(M3b): Die Winkelbeschleunigung AX beträgt 0 oder weniger.
Da davon ausgegangen werden kann, dass ein Schlupf unterbunden worden ist, wenn eine der Aufhebungsbedingungen (M3a) und (M3b) vorliegt, kann hierbei vorzugsweise die Leistung erhöht werden, indem der Brennkraftmaschine 150 eine Steigerung ihrer Ausgangsleistung ermöglicht wird.
Ferner kann der Fall eintreten, dass die Brennkraftmaschine 150 vorzugsweise in den Leerlaufzustand versetzt werden sollte, wenn beim Zurücksetzen eines Fahrzeugs bzw. einer Rückwärtsfahrt Schlupf auftritt. Bei dem Hybridfahrzeug gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die Antriebskraft beim Zurücksetzen bzw. einer Rückwärtsfahrt hauptsächlich durch einen über den zweiten Motor MG2 erfolgenden Antrieb erhalten, wobei fast die gesamte mechanische Leistung der Brennkraftmaschine 150 von dem ersten Motor MG1 regeneriert wird. Der hierbei auftretende Schlupf führt zu einer instabilen Drehzahl N des zweiten Motors MG2, was wiederum in einigen Fällen zur Folge hat, dass auch die von dem ersten Motor MG1 regenerierte elektrische Leistung instabil wird. Da die Brennkraftmaschine 150 dahingehend geregelt wird, dass die bei diesem Prozess regenerierte elektrische Leistung konstant gehalten wird, treten in Bezug auf den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 150 gegebenenfalls Pendel- oder Nachlauferscheinungen auf.
Auf Grund dieses Umstands stellt die Hauptregelungs-CPU 272 das Vorliegen eines Schlupfes fest und versetzt die Brennkraftmaschine 150 in einen Leerlaufzustand, wenn die Winkelbeschleunigung AX des zweiten Motors MG2 bei einem Zurücksetzen bzw. einer Rückwärtsfahrt 20 min^–1/16 ms überschreitet. Hierdurch können ein Schlupf unterbunden und Pendel- oder Nachlauferscheinungen bei der Brennkraftmaschine 150 vermieden werden.
Dieser zwangsweise erfolgende Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine bei einem Zurücksetzen bzw. einer Rückwärtsfahrt kann z.B. im Stillstand des Fahrzeugs aufgehoben werden. Außerdem kann ein solcher Leerlaufbetrieb aufgehoben werden, wenn spezifische Aufhebungsbedingungen (Schlupfbeendigungsbedingungen) erfüllt sind.
Das dritte Ausführungsbeispiel ermöglicht somit die Verhinderung des Auftretens von übermäßigen Drehzahlen der Antriebswelle, von Pendel- oder Nachlauferscheinungen der Brennkraftmaschine 150 oder von anderen unerwünschten Erscheinungen, indem die Brennkraftmaschine zwangsweise in einen Leerlaufzustand versetzt wird, wenn spezifische Schlupferfassungsbedingungen erfüllt sind.
G. Viertes Ausführungsbeispiel der Schlupfregelung
Während bei dem vorstehend beschriebenen ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel eine Schlupfunterdrückungsregelung (eine sog. Traktionsregelung) erfolgt, treten jedoch auch Situationen auf, bei denen ein Schlupf nicht unterdrückt bzw. beendet werden kann. So ist z.B. ein bestimmtes Ausmaß von Schlupf erforderlich, wenn man z.B. aus einem Schlagloch in einer schneebedeckten bzw. verschlammten oder in anderer Weise in schlechtem Zustand befindlichen Straße herausfahren will. Angesichts einer solchen Situation beinhaltet dieses vierte Ausführungsbeispiel eine Modifizierung der in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Schlupfregelung dahingehend, dass das Auftreten eines gewissen Schlupfes ermöglicht wird, wenn bestimmte Schlupfzulässigkeitsbedingungen erfüllt sind.
15 zeigt einen Graphen, der eine Beziehung zwischen der Fahrpedalbetätigung und der maximalen Verschiebung δmax einer Drehmomentachse bei einer Verschärfung von Drehmomentbegrenzungen veranschaulicht. Die maximale Verschiebung δmax der Drehmomentachse bezeichnet hierbei den bei der Verschärfung der in Verbindung mit den 7(A) bis 7(E) beschriebenen Drehmomentbegrenzungen verwendeten Wert. Wie 15 zu entnehmen ist, wird die maximale Verschiebung δmax der Drehmomentachse auf ihrem Anfangswert (35 min^–1/16 ms) gehalten, wenn die Fahrpedalbetätigung AOP zwischen 0% (unbetätigt) und 80% liegt. Das in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebene Schlupfregelprogramm wird somit durchgeführt, wenn der Fahrer das Fahrpedal nur leicht betätigt hat. Der hierfür vorliegende Grund besteht darin, dass jeder Schlupf als unbeabsichtigt bewertet wird, wenn der Fahrer das Fahrpedal nur leicht betätigt hat.
Wenn jedoch eine zwischen 80% und 100% (vollständig) liegende Fahrpedalbetätigung AOP vorliegt, erfolgt mit zunehmender Fahrpedalbetätigung AOP eine lineare Abnahme der Maximalverschiebung δmax der Drehmomentachse von dem Anfangswert (35 min^–1/16 ms) auf den Wert 0. Wenn der Fahrer das Fahrpedal bei dem Versuch, aus einem Schlagloch in einer in schlechtem Zustand befindlichen Straße herauszufahren, auf diese Weise betätigt, bleibt somit die Drehmomentachse im wesentlichen stationär, wobei der Anfangszustand gemäß 5 aufrecht erhalten wird. Von dem zweiten Motor MG2 wird daher auch bei einem Schlupf der Fahrzeugräder ein gewisses Drehmoment abgegeben, sodass die Winkelbeschleunigung AX des zweiten Motors MG2 auf einen ziemlich hohen Wert ansteigt. Auf diese weise wird ein gewisser Schlupf zugelassen, sodass das Fahrzeug aus einem Schlagloch in einer in schlechtem Zustand befindlichen Fahrbahn herausfahren kann.
Der Graph gemäß 15 stellt nur ein mögliches Ausführungsbeispiel für eine Konfiguration dar, bei der das Ausmaß der Drehmomentregelung in Abhängigkeit von der Fahrpedalbetätigung AOP eingestellt wird, wenn die Fahrpedalbetätigung AOP in einen vorgegebenen Bereich in der Nähe von 100% fällt.
In den 16(a) bis 16(e) ist veranschaulicht, in welcher Weise sich Parameter ändern, wenn unter Einsatz sämtlicher vorstehend in Verbindung mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiel beschriebenen Schlupfregelvorgänge der Versuch gemacht wird, aus einem Schlagloch in einer in schlechtem Zustand befindlichen Fahrbahn herauszufahren. Wenn der Fahrer hierbei in der in 16(a) veranschaulichten Weise das Fahrpedal derart betätigt, dass die Fahrpedalbetätigung AOP im wesentlichen 100% erreicht, erfolgt bei dem zweiten Motor MG2 ein Drehmomentanstieg (16(c)) sowie ein Anstieg der Drehzahl N (16(d)). Wenn jedoch die Fahrpedalbetätigung AOP im wesentlichen 100% beträgt, wird die Maximalverschiebung δmax der Drehmomentachse in der in Verbindung mit 15 beschriebenen Weise auf Null eingestellt (16(e)), wobei das Drehmomentbegrenzungs-Kennfeld in dem Zustand gemäß 5 verbleibt. Durch Verwendung des Drehmomentbegrenzungs-Kennfeldes gemäß 5 wird das Drehmoment des zweiten Motors MG2 bei einer hohen Winkelbeschleunigung AX begrenzt und demzufolge das Motordrehmoment verringert. Das Motordrehmoment wird durch den oberen Grenzwert der Motordrehzahl N weiter verringert, wie dies in Verbindung mit den 13(A) und 13(B) vorstehend beschrieben ist. Indem auf diese Weise das tatsächliche Drehmoment des zweiten Motors MG2 auf einem relativ niedrigen Wert gehalten wird, kann der Fahrer bewusst einen gewissen Schlupf herbeiführen, während gleichzeitig verhindert wird, dass die Motordrehzahl N einen übermäßig hohen Wert erreicht. Obwohl dies bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 16(a) bis 16(e) nicht dargestellt ist, wird die Brennkraftmaschine 150 in einem Leerlaufzustand betrieben, wenn die Drehzahl N des zweiten Motors MG2 in den in Verbindung mit 14 vorstehend beschriebenen Leerlaufbetriebs-Verschiebungsbereich fällt.
Das vierte Ausführungsbeispiel ermöglicht somit eine Lockerung von Drehmomentbegrenzungen unabhängig von anderen Bedingungen, wenn der Fahrer das Fahrpedal betätigt, wodurch das Auftreten eines gewissen Schlupfes zugelassen und das Herausfahren aus einem Schlagloch in einer in schlechtem Zustand befindlichen Fahrbahn ermöglicht werden.
Das gleiche Regelprogramm, das bei dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 15 bei einer 100% erreichenden Fahrpedalbetätigung AOP ausgeführt wird, kann auch dadurch ausgeführt werden, dass der Fahrer anstelle einer in Abhängigkeit von der Fahrpedalbetätigung AOP erfolgenden Lockerung von Drehmomentbeschränkungen einen spezifischen Drehmomentregelungs-Ausschalter betätigt.
H. Modifikationen
H1. Modifikation 1:
Obwohl die vorstehenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf ein sogenanntes Hybridfahrzeug mit mechanischer Verteilung beschrieben worden sind, bei dem ein Planetengetriebe zur Verteilung der mechanischen Leistung der Brennkraftmaschine zwischen der Achswelle und dem ersten Motor MG1 Verwendung findet, ist die Erfindung gleichermaßen auch auf sogenannte Hybridfahrzeuge mit elektrischer Verteilung anwendbar, bei denen das Planetengetriebe entfallen ist und die Maschinenleistung unter Verwendung eines Motors/Generators elektrisch verteilt wird. Ein Hybrid-Kraftfahrzeug mit elektrischer Verteilung ist z.B. aus der US-Patentschrift 5 804 934 bekannt, auf deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird.
Die Erfindung kann jedoch auch bei anderen Fahrzeugen als Hybridfahrzeugen Verwendung finden, d.h., die Erfindung kann einem jeden Fahrzeug angepasst werden, bei dem zumindest eine Antriebsquelle zum Antrieb von Fahrzeugrädern Verwendung findet. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass Fahrzeuge, bei denen (wie im Falle der Hybridfahrzeuge gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen) die Ausgangswelle des Motors mit der Antriebswelle des Fahrzeugs gekoppelt bzw. verbunden ist, die Erzielung eines schnellen Ansprechens bei der Drehmomentregelung der motorabhängigen Antriebswelle und damit eine Schlupfregelung mit höherem Wirkungsgrad ermöglichen.
H2. Modifikation 2
Obwohl sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf Fälle beziehen, bei denen eine allmähliche Verschärfung und Lockerung von Drehmomentbegrenzungen in regelmäßigen Intervallen erfolgen, kann auch eine Anordnung in Betracht gezogen werden, bei der die Drehmomentbegrenzungen in Form eines einzigen Vorgangs verschärft oder gelockert werden. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass eine allmählich erfolgende Verschärfung oder Lockerung von Drehmomentbegrenzungen den Vorteil hat, dass ein wiederholtes Auftreten von Schlupf effizienter verhindert werden kann.
H3. Modifikation 3
Die bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Parameterwerte haben lediglich beschreibenden Charakter und können auch außerhalb der angegebenen Bereiche liegen.
Obwohl die Erfindung vorstehend im einzelnen beschrieben und veranschaulicht worden ist, ist ersichtlich, dass dies nur zur Darstellung von Ausführungsbeispielen erfolgt ist und nicht als Beschränkung aufgefasst werden kann, da der Schutzumfang der Erfindung nur von den Patentansprüchen bestimmt wird.
Wie vorstehend beschrieben, werden somit Drehmomentbegrenzungen bezüglich einer Antriebswelle verschärft, wenn die Winkelbeschleunigung AX der Antriebswelle einen spezifischen ersten Schwellenwert überschreitet. Die verschärften Drehmomentbegrenzungen werden anschließend wieder gelockert, wenn die Winkelbeschleunigung unter den ersten Schwellenwert abfällt und eine weitere spezifische Begrenzungslockerungsbedingung erfüllt ist. Die Drehmomentbegrenzungen sind hierbei als Graph ausgedrückt, der eine Beziehung wiedergibt, gemäß der ein oberer Drehmoment-Grenzwert Tmax mit zunehmender Winkelbeschleunigung AX abnimmt. Die Drehmomentbegrenzungen werden hierbei verschärft oder gelockert, indem die Position einer Drehmomentachse relativ zu dem Graphen entlang der Winkelbeschleunigungsachse bewegt bzw. verschoben wird, wobei die Form des Graphen aufrecht erhalten wird.

Claims

Schlupfregelvorrichtung für ein Fahrzeug mit zumindest einer Antriebsquelle (MG1, MG2) zum Antrieb einer Antriebswelle (156) des Fahrzeugs, die die Antriebskraft der Antriebsquelle auf Räder des Fahrzeugs überträgt, mit einem Winkelbeschleunigungsmesser (272a), der zur Messung der Winkelbeschleunigung der Antriebswelle ausgestaltet ist, und einem Drehmomentregler (272b), dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentregler (272b) dahingehend ausgestaltet ist, Drehmomentbegrenzungen der Antriebswelle zu verschärfen, wenn die Winkelbeschleunigung einen spezifischen ersten Schwellenwert überschreitet, und die verschärften Drehmomentbegrenzungen zu lockern, wenn die Winkelbeschleunigung (AX) unter den ersten Schwellenwert (AXT1) abfällt und außerdem eine andere spezifische Begrenzungslockerungsbedingung als der erste Schwellenwert erfüllt ist.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Drehmomentbegrenzungen als Graph ausgedrückt sind, der eine Relation zwischen der Winkelbeschleunigung und einem oberen Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle in einem von einer Winkelbeschleunigungsachse und einer Drehmomentachse definierten zweidimensionalen Raum darstellt, wobei der obere Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle mit zunehmender Winkelbeschleunigung abnimmt, und die Drehmomentbegrenzungen verschärft werden, indem die Position der Drehmomentachse relativ zu dem Graphen entlang der Winkelbeschleunigungsachse unter Aufrechterhaltung des Verlaufs des Graphen verschoben wird.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Verschiebung der Drehmomentachse während der Verschärfung der Drehmomentbegrenzungen in einer Periode allmählich erfolgt, bei der die Winkelbeschleunigung größer als der erste Schwellenwert ist.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Drehmomentbegrenzungen gelockert werden, indem die Position der Drehmomentachse relativ zu dem Graphen entlang der Winkelbeschleunigungsachse unter Aufrechterhaltung des Verlaufs des Graphen verschoben wird.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Verschiebung der Drehmomentachse während der Lockerung der Drehmomentbegrenzungen in einer Periode allmählich erfolgt, bei der die spezifische Begrenzungslockerungsbedingung erfüllt ist.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Drehmomentbegrenzungen als Graph ausgedrückt sind, der eine Relation zwischen der Winkelbeschleunigung und einem oberen Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle in einem von einer Winkelbeschleunigungsachse und einer Drehmomentachse definierten zweidimensionalen Raum darstellt, wobei der obere Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle mit zunehmender Winkelbeschleunigung abnimmt, und die Drehmomentbegrenzungen verschärft und gelockert werden, indem ein für die Winkelbeschleunigung verfügbarer Minimalwert in dem Graphen verändert wird.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Drehmomentbegrenzungen als Graph ausgedrückt sind, der eine Relation zwischen der Winkelbeschleunigung und einem oberen Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle in einem von einer Winkelbeschleunigungsachse und einer Drehmomentachse definierten zweidimensionalen Raum darstellt, wobei der obere Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle mit zunehmender Winkelbeschleunigung abnimmt, und die Drehmomentbegrenzungen verschärft und gelockert werden, indem ein für den oberen Drehmomentgrenzwert verfügbarer Maximalwert in dem Graphen verändert wird.
Schlupfregelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Winkelbeschleunigungsmesser einen Drehzahlmesser zur Messung der Drehzahl der Antriebswelle umfasst, und der Drehmomentregler einen oberen Grenzwert für die Drehzahl der Antriebswelle einstellt, wenn die Winkelbeschleunigung einen spezifischen zweiten Schwellenwert überschritten hat, und das Drehmoment der Antriebswelle zur Verhinderung eines Überschreitens des oberen Grenzwertes der Drehzahl der Antriebswelle regelt.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 8, bei der der obere Grenzwert der Drehzahl der Antriebswelle in Abhängigkeit von einem Drehzahlwert der Antriebswelle zu einem spezifischen Zeitpunkt während einer Periode eingestellt wird, bei der die Winkelbeschleunigung den zweiten Schwellenwert überschreitet.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 8, bei der die zumindest eine Antriebsquelle einen Motor und eine Brennkraftmaschine zum Antrieb der Räder umfasst, das Fahrzeug einen Kraftverteilungsmechanismus zur Übertragung der Antriebskraft des Motors und der Brennkraftmaschine auf die Antriebswelle aufweist, und der Drehmomentregler das Drehmoment des Motors zur Verhinderung einer Überschreitung des oberen Grenzwertes der Drehzahl der Antriebswelle regelt und die Brennkraftmaschine zwangsweise in den Leerlaufzustand versetzt, wenn die Drehzahl der Antriebswelle trotz der Motordrehmomentregelung den oberen Grenzwert zumindest um einen spezifischen Minimalbetrag überschritten hat.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Drehmomentregler die Drehmomentbegrenzungen unabhängig von anderen Bedingungen lockert, wenn ein Fahrpedal-Positionswert für das Fahrzeug im wesentlichen 100% beträgt.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 11, bei der der Drehmomentregler den Grad der Drehmomentregelung in Abhängigkeit von dem Fahrpedal-Positionswert für das Fahrzeug einstellt, wenn der Fahrpedal-Positionswert in einem spezifischen Bereich in der Nähe von 100% liegt.
Schlupfregelvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Drehmomentregler die Drehmomentbegrenzungen unabhängig von anderen Bedingungen lockert, wenn ein spezifischer Drehmoment-Regelungsausschalter betätigt worden ist.
Schlupfregelvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die spezifische Begrenzungslockerungsbedingung eine der folgenden Begrenzungslockerungsbedingungen umfasst: die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern beträgt im wesentlichen Null, während die Drosselklappenöffnung größer als Null ist, die Winkelbeschleunigung beträgt Null oder weniger, oder die Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt 30 km/h oder mehr.
Fahrzeug, mit Rädern zur Bewegung des Fahrzeugs, zumindest einer Antriebsquelle und einer Antriebswelle zur Übertragung der Antriebskraft der Antriebsquelle auf die Räder, gekennzeichnet durch eine Schlupfregelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 14.
Schlupfregelverfahren für ein Fahrzeug mit zumindest einer Antriebsquelle zum Antrieb einer Antriebswelle des Fahrzeugs, die die Antriebskraft der Antriebsquelle auf Räder des Fahrzeugs überträgt, mit dem Schritt: (a) Messung der Winkelbeschleunigung der Antriebswelle, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: (b) Verschärfung von Drehmomentbegrenzungen der Antriebswelle, wenn die Winkelbeschleunigung einen spezifischen ersten Schwellenwert überschreitet, und Lockerung der verschärften Drehmomentbegrenzungen, wenn die Winkelbeschleunigung unter den ersten Schwellenwert abfällt und außerdem eine andere spezifische Begrenzungslockerungsbedingung als der erste Schwellenwert erfüllt ist.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 16, bei dem die Drehmomentbegrenzungen als Graph ausgedrückt sind, der eine Relation zwischen der Winkelbeschleunigung und einem oberen Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle in einem von einer Winkelbeschleunigungsachse und einer Drehmomentachse definierten zweidimensionalen Raum darstellt, wobei der obere Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle mit zunehmender Winkelbeschleunigung abnimmt, und die Drehmomentbegrenzungen verschärft werden, indem die Position der Drehmomentachse relativ zu dem Graphen entlang der Winkelbeschleunigungsachse unter Aufrechterhaltung des Verlaufs des Graphen verschoben wird.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 17, bei dem die Verschiebung der Drehmomentachse während der Verschärfung der Drehmomentbegrenzungen in einer Periode allmählich erfolgt, bei der die Winkelbeschleunigung größer als der erste Schwellenwert ist.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 17, bei dem die Drehmomentbegrenzungen gelockert werden, indem die Position der Drehmomentachse relativ zu dem Graphen entlang der Winkelbeschleunigungsachse unter Aufrechterhaltung des Verlaufs des Graphen verschoben wird.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 19, bei dem die Verschiebung der Drehmomentachse während der Lockerung der Drehmomentbegrenzungen in einer Periode allmählich erfolgt, bei der die spezifische Begrenzungslockerungsbedingung erfüllt ist.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 16, bei dem die Drehmomentbegrenzungen als Graph ausgedrückt sind, der eine Relation zwischen der Winkelbeschleunigung und einem oberen Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle in einem von einer Winkelbeschleunigungsachse und einer Drehmomentachse definierten zweidimensionalen Raum darstellt, wobei der obere Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle mit zunehmender Winkelbeschleunigung abnimmt, und die Drehmomentbegrenzungen verschärft und gelockert werden, indem ein für die Winkelbeschleunigung verfügbarer Minimalwert in dem Graphen verändert wird.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 16, bei dem die Drehmomentbegrenzungen als Graph ausgedrückt sind, der eine Relation zwischen der Winkelbeschleunigung und einem oberen Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle in einem von einer Winkelbeschleunigungsachse und einer Drehmomentachse definierten zweidimensionalen Raum darstellt, wobei der obere Drehmomentgrenzwert der Antriebswelle mit zunehmender Winkelbeschleunigung abnimmt, und die Drehmomentbegrenzungen verschärft und gelockert werden, indem ein für den oberen Drehmomentgrenzwert verfügbarer Maximalwert in dem Graphen verändert wird.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt (a) einen Schritt zur Messung der Drehzahl der Antriebswelle umfasst und der Schritt (b) die Schritte umfasst: Einstellung eines oberen Grenzwertes für die Drehzahl der Antriebswelle, wenn die Winkelbeschleunigung einen spezifischen zweiten Schwellenwert überschritten hat, und Regelung des Drehmoments der Antriebswelle zur Verhinderung einer Überschreitung des oberen Grenzwertes der Drehzahl der Antriebswelle.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 23, bei dem der obere Grenzwert der Drehzahl der Antriebswelle in Abhängigkeit von einem Drehzahlwert der Antriebswelle zu einem spezifischen Zeitpunkt während einer Periode eingestellt wird, bei der die Winkelbeschleunigung den zweiten Schwellenwert überschreitet.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 23, bei dem die zumindest eine Antriebsquelle einen Motor und eine Brennkraftmaschine zum Antrieb der Räder umfasst und das Fahrzeug einen Kraftverteilungsmechanismus zur Übertragung der Antriebskraft des Motors und der Brennkraftmaschine auf die Antriebswelle aufweist, und der Schritt (b) weiterhin die Schritte umfasst: Regelung des Drehmoments des Motors zur Verhinderung einer Überschreitung des oberen Grenzwerts der Drehzahl der Antriebswelle und Versetzung der Brennkraftmaschine in den Leerlaufzustand, wenn die Drehzahl der Antriebswelle trotz der Motordrehmomentregelung den oberen Grenzwert um zumindest einen spezifischen Minimalbetrag überschritten hat.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt (b) einen Schritt zur Lockerung der Drehmomentbegrenzungen unabhängig von anderen Bedingungen umfasst, wenn ein Fahrpedal-Positionswert für das Fahrzeug im wesentlichen 100% beträgt.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 26, bei dem der Schritt (b) einen Schritt zur Einstellung des Grades der Drehmomentregelung in Abhängigkeit von dem Fahrpedal-Positionswert für das Fahrzeug umfasst, wenn der Fahrpedal-Positionswert in einem spezifischen Bereich in der Nähe von 100% liegt.
Schlupfregelverfahren nach Anspruch 16, bei dem der Schritt (b) einen Schritt zur Lockerung der Drehmomentbegrenzungen unabhängig von anderen Bedingungen umfasst, wenn ein spezifischer Drehmoment-Regelungsausschalter betätigt worden ist.
Schlupfregelverfahren nach zumindest einem der Ansprüche 16 bis 28, bei dem die spezifische Begrenzungslockerungsbedingung eine der folgenden Begrenzungslockerungsbedingungen umfasst: die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Vorder- und Hinterrädern beträgt im wesentlichen Null, während die Drosselklappenöffnung größer als Null ist, die Winkelbeschleunigung beträgt Null oder weniger, oder die Fahrzeuggeschwindigkeit beträgt 30 km/h oder mehr.