DE69709002T2

DE69709002T2 - Antriebsanordnung und Verfahren zur Steuerung derselben

Info

Publication number: DE69709002T2
Application number: DE69709002T
Authority: DE
Inventors: Yukio Kinugasa; Yoshiaki Taga; Toshifumi Takaoka; Kouji Yoshizaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1997-09-10
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2017-09-11
Also published as: EP0829389B1; US6166449A; EP0829389A3; EP0829389A2; JP3211699B2; JPH10150701A; DE69709002D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung und mehr speziell eine Antriebsanordnung, die auf einem Fahrzeug zur Kraftabgabe an eine Antriebswelle angeordnet ist.

2. Bemerkungen zum Stand der Technik

Vorgeschlagene Antriebsanordnungen, die auf einem Fahrzeug angeordnet sind, weisen auf: einen Motor zur Kraftabgabe an eine Antriebswelle des Fahrzeugs, eine Brennkraftmaschine, einen Generator zum Umwandeln der mechanischen Energie, die von der Brennkraftmaschine abgegeben ist, in elektrische Energie, eine Batterie, die mit der durch den Generator erzeugten elektrischen Energie geladen wird, und entladen wird, um zum Antrieb des Motors erforderliche elektrische Energie zuzuführen, und eine Steuereinheit zum Steuern der Operation der Brennkraftmaschine, des Motors und des Generators (zum Beispiel Japanische Offenlegungsschrift Nr. 6- 245320). Die herkömmliche Antriebsanordnung erfaßt die elektrische Energie, die von dem Generator und der Batterie an den Motor abgegeben wird, berechnet die mittlere elektrische Leistung durch Division der zugeführten elektrischen Energie und einer vorbestimmten Zeitdauer und korrigiert eine zu erzeugende elektrische Solleistung auf der Grundlage der mittleren elektrischen Leistung. Dieser Prozeß steuert die Brennkraftmaschine und den Generator, um zu ermöglichen, daß sich der Batteriezustand (Zellenzustand, SOC) einem vorbestimmten Niveau annähert. Es ist beabsichtigt, daß dieser Aufbau die wirkungsvolle Nutzung der Batterie als auch die Verkleinerung deren Größe und die geringere Schwankung der Lademenge die Lebensdauer der Batterie verlängert.
Die herkömmliche Antriebsanordnung steuert den Batteriezustand SOC auf das vorbestimmte Niveau, was die weitere Verkleinerung der Größe der Batterie verhindert. In dem Fall, daß der Motor eine große elektrische Energiemenge regeneriert, zum Beispiel dann, wenn das Fahrzeug eine lange Neigungsstrecke hinabfährt, sollte die Batterie mit einem größeren Teil der regenerierten elektrischen Energie geladen werden, um einen höheren Energiewirkungsgrad zu erreichen. In dem Fall, daß der Motor eine große elektrische Energiemenge verbraucht, zum Beispiel dann, wenn das Fahrzeug einen langen Anstieg hinauffährt, sollte die Batterie andererseits entladen werden, um eine ausreichende Zuführung elektrischer Energie zu gewährleisten, die zum Antrieb des Fahrzeugs erforderlich ist. Um diese Anforderungen zu erfüllen, muß die Batterie eine relativ große Kapazität aufweisen, was zu einer Zunahme der Größe der Batterie führt.
Der Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie verändert sich mit dem Zustand SOC der Batterie. Wenn der Zustand SOC der Batterie in der Nähe des vorbestimmten Niveaus ist, das gleichzeitig die zwei Anforderungen erfüllt, einen niedrigeren Lade-Entlade-Wirkungsgrad aufweist, kann der Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung nicht ausreichend erhöht werden.
Die US-A-5487002, die als der naheliegendste Stand der Technik betrachtet wird, beschreibt eine Antriebsanordnung mit einer regenerativ geladenen Batterie gemäß dem Oberbegriff der selbständigen Ansprüche.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Verringerung der Größe der Akkumulatorvorrichtung, wie zum Beispiel eine Batterie, in einer Antriebsanordnung, welche einen größeren Teil der elektrischen Energie speichert, die von einer Antriebswelle regeneriert ist und eine ausreichende Zuführung elektrischer Energie für die Drehung der Antriebswelle gewährleistet.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Akkumulatorvorrichtung in einem Zustand höheren Lade-Entlade-Wirkungsgrads zu verwenden, wodurch der Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung erhöht wird.
Mindestens ein Teil der vorstehend erwähnten Aufgabe und andere damit in Zusammenhang stehende Ziele werden durch eine Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung gemäß dem Oberanspruch 1 erfüllt.
Die Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung stellt den Sollzustand der Akkumulatorvorrichtung auf der Grundlage des prognostizierten Fahrzustands ein und steuert die Brennkraftmaschine und den Generator, um zu ermöglichen, daß der Istzustand der Akkumulatorvorrichtung gleich dem Sollzustand wird. Wenn der Motor eine große elektrische Energiemenge unter dem prognostizierten Fahrzustand regeneriert, wird ein kleinerer Wert als der Sollzustand der Akkumulatorvorrichtung eingestellt, um die ausreichende Ladung zu ermöglichen. Wird durch den Motor unter der prognostizierten Fahrzustand eine große elektrische Energiemenge verbraucht, wird andererseits ein größerer Wert als der Sollzustand der Akkumulatorvorrichtung eingestellt, um die ausreichende Entladung zu ermöglichen. Im Vergleich zu dem herkömmlichen Aufbau, der den Zustand der Akkumulatorvorrichtung auf ein vorbestimmtes Niveau steuert, vermindert der Aufbau der ersten Antriebsanordnung die Größe der Akkumulatorvorrichtung und erhöht den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung. Wird durch den Motor in dem prognostizierten Fahrzustand eine kleine elektrische Energiemenge regeneriert oder wird durch den Motor in dem prognostizierten Fahrzustand eine kleine elektrische Energiemenge verbraucht, wird der Sollzustand der Akkumulatorvorrichtung gleich einem Niveau eingestellt, bei dem ein hoher Lade-Entlade-Wirkungsgrad erreicht wird.
Dies erhöht weiter den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Antriebsanordnung ferner eine Fahrzeuggeschwindigkeit- Meßvorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf, wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Geschwindigkeit prognostiziert.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Antriebsanordnung ferner eine Sollantriebskraft-Einstellvorrichtung zum Einstellen einer Sollantriebskraft, die an die Antriebswelle abzugeben ist, als den Sollzustand, auf, wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Sollantriebskraft prognostiziert.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Antriebsanordnung ferner eine Zustandsänderung-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Zustandsänderung der Akkumulatorvorrichtung auf der Grundlage des Zustands der Akkumulatorvorrichtung auf, und die Fahrzustand-Prognosevorrichtung prognostiziert den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Zustandsänderung der Akkumulatorvorrichtung.
Der Fahrzustand des Fahrzeugs hängt von der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Fahrzeugs und dem Abtrieb der Antriebswelle ab und kann als eine Zustandsänderung der Akkumulatorvorrichtung angesehen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebsanordnung der vorliegenden Erfindung eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Meßvorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf. In diesem Aufbau weist die Fahrzustand-Prognosevorrichtung eine Einrichtung zum Prognostizieren des Fahrzustands des Fahrzeugs auf der Grundlage der durch die Fahrzeuggeschwindigkeit-Meßvorrichtung gemessenen Geschwindigkeit auf. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebsanordnung eine Sollantriebskraft-Einstellvorrichtung zum Einstellen einer an die Antriebswelle abzugebenden Sollantriebskraft auf. In diesem Aufbau prognostiziert die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Sollantriebskraft, die durch die Sollantriebskraft-Einstellvorrichtung eingestellt ist. Gemäß einer noch anderen bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebsanordnung eine Zustandsänderung-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Zustandsänderung der Akkumulatorvorrichtung auf der Grundlage des Zustands der Akkumulatorvorrichtung, die durch die Zustandserfassungsvorrichtung erfaßt ist, auf. In diesem Aufbau prognostiziert die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Abtriebszustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Veränderung, die durch die Zustandsänderung-Berechnungsvorrichtung berechnet ist.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Antriebsanordnung ferner eine Höhenmeßvorrichtung zum Messen einer Höhe auf, und die Fahrzustand-Prognosevorrichtung prognostiziert den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der durch die Höhenmeßvorrichtung gemessenen Höhe.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Antriebsanordnung ferner eine Kennfeldspeichervorrichtung zum Speichern eines Kennfelds auf, wobei das Kennfeld Straßendaten aufweist, und eine Fahrposition-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs. Die Fahrzustand-Prognosevorrichtung der Erfindung kann den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs und des Kennfelds prognostizieren.
Dieser Aufbau ermöglicht, den Fahrzustand mit höherer Genauigkeit zu prognostizieren.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist das Kennfeld der Antriebsanordnung Bezirksdaten bezüglich einer Vielzahl von Bezirken mit unterschiedlichen Fahrzuständen auf, und die Fahrzustand-Prognosevorrichtung prognostiziert den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs und der Bezirksdaten in dem Kennfeld.
Die Bezirksdaten schließen Daten bezüglich des Lebensbereichs, wie zum Beispiel ein Stadtbezirk und ein Vorstadtbezirk, geographische Daten, wie zum Beispiel ein ebener Bezirk, ein hügeliger Bezirk und ein bergiger Bezirk, sowie Daten bezüglich der Straßenart, wie zum Beispiel eine Schnellstraße, eine Hauptstraße und eine Nebenstraße. Die Bezirksdaten betreffen eine Vielzahl von Bezirken, die in diese Elemente unterteilt sind, als auch eine Kombination dieser Elemente. Diese Struktur ermöglicht die Prognose des Fahrzustands mit höherer Genauigkeit.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Antriebsanordnung ferner eine Fahrdistanz-Meßvorrichtung zum Messen der Fahrdistanz des Fahrzeugs auf, und eine Fahrprogramm-Eingabevorrichtung zum Eingeben eines Fahrprogramms, wobei das Fahrprogramm als Daten eine erwartete Fahrdistanz zu einem Zielort aufweist, Grenzen einer Vielzahl von Bezirken, in welche die erwartete Fahrdistanz unterteilt ist, und einen Straßenzustand jedes Bezirks. Die Fahrzustand-Prognosevorrichtung kann den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Fahrdistanz prognostizieren, welche durch die Fahrdistanz-Meßvorrichtung gemessen ist, und das Fahrprogramm, das durch die Fahrprogramm-Eingabevorrichtung eingegeben ist.
Der Straßenzustand schließt hier die Art und die Breite der Straße, die Neigung, die Anzahl der Fahrbahnen, das Verkehrsaufkommen und die Häufigkeit von Verkehrsstau ein. Dieser Aufbau ermöglicht, den Fahrzustand mit höherer Genauigkeit zu prognostizieren.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Sollzustand-Einstellvorrichtung eine Vorrichtung zum Einstellen eines ersten Zustands als den prognostizierten Sollzustand auf, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs eine Antriebskraft erfordert, die größer als ein vorbestimmter Wert ist, und das Einstellen eines zweiten Zustands als den Sollzustand, wenn der prognostizierte Fahrzustand des Fahrzeugs eine Antriebskraft erfordert, die nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist, wobei der zweite Zustand einen höheren Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Akkumulatorvorrichtung als jener des ersten Zustands aufweist.
Unter dem Fahrzustand, der eine große Antriebskraft erfordert, ist die Akkumulatorvorrichtung zum Zuführen ausreichender elektrischer Energie bereit. Unter dem Fahrzustand, der keine große Antriebskraft erfordert, wird die Akkumulatorvorrichtung im Gegensatz dazu eingestellt, einen hohen Lade-Entlade-Wirkungsgrad zu erreichen. Wenn die Akkumulatorvorrichtung einen höheren Ladewirkungsgrad bei dem niedrigeren Zustand SOC aufweist, weist der zweite Zustand einen niedrigeren Zustand SOC als jener des ersten Zustands auf. Wenn die Akkumulatorvorrichtung einen höheren Ladewirkungsgrad bei dem höheren Zustand SOC aufweist, weist andererseits der zweite Zustand einen höheren Zustand SOC als jenen des ersten Zustands auf.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform ist der Generator ein Doppelrotormotor, der einen ersten Rotor aufweist, der mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, und einen zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der zweite Rotor relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist, der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wodurch die Antriebskraft zwischen der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle über eine elektromagnetische Kopplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor übertragen wird und die elektrische Energie als Reaktion auf einen Schlupf der elektromagnetischen Kupplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor regeneriert wird.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform ist der Motor ein Doppelrotormotor, der einen ersten Rotor aufweist, der mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, und einen zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der zweite Rotor relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist, der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wodurch die Antriebskraft zwischen der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle über eine elektromagnetische Kopplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor übertragen wird und der Generator entweder an der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine oder der Antriebswelle angeordnet ist.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die erste Antriebsanordnung ferner eine Dreiwellen-Antriebskraft- Eingabe/Abgabe-Vorrichtung mit drei Wellen auf, die jeweils mit der Antriebswelle, einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und einer Drehwelle verbunden ist, wobei die Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung die Antriebskrafteingabe auf und die Abgabe von einer restlichen einen Welle auf der Grundlage der vorbestimmten Eingabe von Antriebskräften auf und die Abgabe von den zwei Wellen der drei Wellen bestimmt, und der Generator mit der Drehwelle verbunden ist.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Antriebsanordnung ferner eine Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung mit drei Wellen auf, die jeweils mit der Antriebswelle, einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und einer Drehwelle verbunden ist, wobei die Dreiwellen- Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung die Eingabe auf und die Abgabe von einer restlichen einen Welle auf der Grundlage der vorbestimmten Eingabe von Antriebskräften auf und die Abgabe von zwei Wellen der drei Wellen bestimmt, und der Generator mit der Antriebswelle verbunden ist und der Motor mit der Drehwelle verbunden ist.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung steuert den Zustand der Akkumulatorvorrichtung auf der Grundlage der Fahrtroute. Wenn die Fahrtroute einen Ort einschließt, in welchem der Motor eine große elektrische Energiemenge regeneriert, wird ein kleinerer Wert als der Sollzustand der Akkumulatorvorrichtung eingestellt, um eine ausreichende Ladung zu ermöglichen. Wenn die Fahrtroute einen Ort einschließt, in welchem der Motor eine große elektrische Energiemenge verbraucht, wird andererseits ein größerer Wert als der Sollzustand der Akkumulatorvorrichtung eingestellt, um eine ausreichende Entladung zu ermöglichen. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Aufbau, der den Zustand der Akkumulatorvorrichtung auf einen vorbestimmten Wert steuert, vermindert der Aufbau der zweiten Antriebsanordnung die Größe der Akkumulatorvorrichtung und erhöht den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform schließt das Kennfeld der Antriebsanordnung Bezirksdaten einer Vielzahl von Bezirken ein, die unterschiedliche Fahrzustände aufweisen, und die Sollzustand-Einstellvorrichtung weist eine Einrichtung zum Einstellen des Sollzustands der Akkumulatorvorrichtung auf jede Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage der Bezirksdaten in jeder Position auf der Fahrtroute auf.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform schließt das Kennfeld auch Höhendaten bezüglich einer Höhe in jeder Position auf der Fahrtroute ein, und die Sollzustand-Einstellvorrichtung weist eine Einrichtung zum Schätzen einer Lade- Entlademenge der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage der Höhe in jeder Position auf der Fahrtroute auf, und eine Vorrichtung zum Einstellen des Sollzustands der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage der geschätzten Lade-Entlademenge.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform weist das Kennfeld auch Neigungsdaten bezüglich einer Neigung in jeder Position auf der Fahrtroute auf, und die Sollzustand-Einstellvorrichtung weist eine Einrichtung zum Schätzen einer Lade-Entlademenge der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage der Neigung in jeder Position auf der Fahrtroute auf, und eine Vorrichtung zum Einstellen des Sollzustands der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage der geschätzten Lade-Entlademenge.
Dieser Aufbau ermöglicht das zweckentsprechendere Einstellen des Sollzustands der Akkumulatorvorrichtung.
Mindestens ein Teil der vorstehend erwähnten Aufgabe und anderer im Zusammenhang stehenden Ziele werden durch ein Verfahren zum Steuern eines Zustands einer auf einem Fahrzeug angeordneten Batterie in einen Sollzustand gemäß dem selbständigen Anspruch 22 realisiert.
Diese Aufgabe und andere Ziele, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Antriebsanordnung 10 als eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine 20, die in die Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform einbezogen ist,
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm der elektrischen Verbindungen um die ECU 80 in der Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform,
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines durch die ECU 80 in der Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform ausgeführten Lade-Entlade-Steuerprogramms,
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Soll-SOC-Einstellroutine, die durch die ECU 80 in der Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform ausgeführt wird,
Fig. 6 zeigt ein Kurvenbild der Beziehung zwischen dem Zustand SOC der Batterie 60 und dem Lade-Entlade-Wirkungsgrad,
Fig. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm einer anderen Soll-SOC-Einstellroutine zum Einstellen des Sollzustands SOC* auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit V und deren Änderung ΔV,
Fig. 8 zeigt ein Ablaufdiagramm einer noch anderen Soll-SOC- Einstellroutine zum Einstellen des Sollzustands SOC* auf der Grundlage der mittleren Änderung ΔAPa der Gaspedalposition AP,
Fig. 9 zeigt ein Ablaufdiagramm einer anderen Soll-SOC-Einstellroutine zum Einstellen des Sollzustands SOC* auf der Grundlage der mittleren Änderung ΔSOCa in dem Zustand SOC der Batterie 60,
Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm einer noch anderen Soll- SOC-Einstellroutine zum Einstellen des Sollzustands SOC* auf der Grundlage der Fahrhöhe des Fahrzeugs,
Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm zu schematischen Darstellung des Aufbaus eines Navigationssystems 90, das in eine Antriebsanordnung 10B einbezogen ist, als eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Soll-SOC-Einstellroutine, die durch die ECU 80 in der Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird,
Fig. 13 zeigt Änderungen bei Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW und den erwarteten SOC, aufgetragen gegenüber der Höhe H auf der Fahrtroute,
Fig. 14 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Lade- Entlade-Steuerprogramms, das durch die ECU 80 in einer Antriebsanordnung 10C ausgeführt wird, als eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 15 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Soll- SOC-Einstellroutine, die durch die ECU 80 in der Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform ausgeführt wird,
Fig. 16 zeigt Änderungen des erwarteten SOC und des Zustands SOC der Batterie 60 durch die Bezirke der Fahrtroute,
Fig. 17 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Soll- SOC-Einstellroutine, die durch die ECU 80 in einer Antriebsanordnung 10D ausgeführt wird, als eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 18 zeigt schematisch den Aufbau einer Antriebsanordnung 10E als eine fünfte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 19 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Soll- SOC-Einstellroutine, die durch die ECU 80 in der Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform ausgeführt wird,
Fig. 20 zeigt schematisch den Aufbau einer Antriebsanordnung 110 als ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel,
Fig. 21 zeigt das Operationsprinzip der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Ausführungsbeispiels,
Fig. 22 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Lade- Entlade-Drehmoment-Steuerroutine, die durch die ECU 180 in der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird,
Fig. 23 zeigt schematisch eine Antriebsanordnung 110B eines abgewandelten Aufbaus,
Fig. 24 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Teils der Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine, die durch die ECU 180 in der Antriebsanordnung 110B des abgewandelten Aufbaus ausgeführt wird,
Fig. 25 zeigt schematisch den Aufbau einer Antriebsanordnung 210 als ein anderes abgewandeltes Ausführungsbeispiel,
Fig. 26 zeigt ein Nomogramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen, die mit dem Planetengetriebe 282 in der Antriebsanordnung 210 des anderen abgewandelten Ausführungsbeispiels verbunden sind,
Fig. 27 zeigt ein Nomogramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen, die mit dem Planetengetriebe 282 in der Antriebsanordnung 210 des anderen abgewandelten Ausführungsbeispiels verbunden sind,
Fig. 28 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung einer Lade- Entlade-Drehmoment-Steuerroutine, die durch die ECU 280 in der Antriebsanordnung 210 des anderen abgewandelten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird,
Fig. 29 zeigt schematisch eine Antriebsanordnung 210B eines anderen abgewandelten Aufbaus,
Fig. 30 zeigt ein Nomogramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen, die mit dem Planetengetriebe 282 in der Antriebsanordnung 210B des anderen abgewandelten Aufbaus verbunden sind,
Fig. 31 zeigt ein Nomogramm zur Darstellung der Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen, die mit dem Planetengetriebe 282 in der Antriebsanordnung 210B des anderen abgewandelten Aufbaus verbunden sind, und
Fig. 32 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Teils der Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine, die durch die ECU 280 in der Antriebsanordnung 210B des anderen abgewandelten Aufbaus ausgeführt wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend als bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Fig. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Antriebsanordnung 10 als eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine 20, die in die Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform einbezogen ist. In Fig. 1 weist die Antriebsanordnung 10 auf: eine Brennkraftmaschine 20, einen Generator 40, der an einer Kurbelwelle 39 der Brennkraftmaschine 20 angeordnet ist, eine Generatoransteuerschaltung 42 zum Ansteuern des Generators 40, einen Motor 50, der an einer Antriebswelle 70 angeordnet ist, die über ein Differentialgetriebe 72 mit Antriebsrädern 74 und 76 verbunden ist, eine Motoransteuerschaltung 52 zum Ansteuern des Motors 50, eine Batterie 60, die mit elektrischer Energie geladen wird, welche durch den Generator 40 erzeugt ist und entladen wird, um die zum Antrieb des Motors 50 erforderliche elektrische Energie zuzuführen, und eine elektronische Steuereinheit 80 (nachstehend als ECU bezeichnet) zum Antrieb und zur Steuerung der Brennkraftmaschine 20, des Generators 40 und des Motors 50.
Wie Fig. 2 zeigt, wird in der Brennkraftmaschine 20 ein Gemisch aus Luft, die über eine Drosselklappe 32 von einem Luftansaugsystem angesaugt ist, und Benzin, das von einem Kraftstoffeinspritzventil 21 eingespritzt ist, einer Brennkammer 22 zugeführt, und geradlinige Bewegungen eines Kolbens 24, der durch Explosion des Luft/Kraftstoff-Gemischs abwärts gedrückt wird, werden in Drehbewegungen der Kurbelwelle 39 umgewandelt. Die Drosselklappe 32 wird durch eine Betätigungsvorrichtung 33 zum Öffnen und Schließen angetrieben. Eine Zündkerze 30 wandelt eine Hochspannung, die von einer Zündvorrichtung 26 über einen Verteiler 28 angelegt ist, in einen Zündfunken um, welcher das Luft/Kraftstoff- Gemisch explosionsartig zündet und verbrennt. Eine Vielzahl von Sensoren, welche die Antriebszustände der Brennkraftmaschine 20 erfassen, sind an der Brennkraftmaschine 20 angeordnet. Solche Sensoren schließen einen Drosselklappen- Positionssensor 34 zum Erfassen eines Ventilwegs oder einer Ventilposition der Drosselklappe 32, einen Krümmerunterdrucksensor 35 zum Messen einer Belastung, die auf die Brennkraftmaschine 20 einwirkt, einen Wassertemperatursensor 38 zum Messen der Temperatur des Kühlwassers in der Brennkraftmaschine 20 und einen Drehzahlsensor 36 sowie einen Drehwinkelsensor 37 ein, der auf dem Verteiler 28 zum Messen einer Drehzahl Ne (Drehzahl je vorbestimmter Zeitdauer) und eines Drehwinkels der Kurbelwelle 39 angeordnet ist. Diese Sensoren sind mit der ECU 80 über Verbindungsleitungen verbunden. Obgleich weiter nachstehend ausführlich beschrieben, weist die ECU 80 eine CPU 80a auf und empfängt Daten, die von einem Gaspedal-Positionssensor 64 ausgegeben sind, der an einem Gaspedal 63 angeordnet ist, einen Bremspedal- Positionssensor 66, der an einem Bremspedal 65 angeordnet ist, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 68 zum Messen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und einen Höhenmesser 69 zum Messen der Höhe in der aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs oder der Fahrhöhe des Fahrzeugs.
Der Generator 40 ist als ein Synchrongenerator aufgebaut, der einen Rotor aufweist, welcher mit der Kurbelwelle 39 verbunden ist und eine Vielzahl von Magneten aufweist, die an dessen Umfang angeordnet sind, und einen Stator, der Dreiphasenspulen aufweist, die in eine Vielzahl von Schlitzen aufgelegt sind. Der Generator 40 wandelt die mechanische Energieabgabe von der Brennkraftmaschine 20 in elektrische Energie um.
Die Generatoransteuerschaltung 42 ist als ein Transistorinverter mit sechs Transistoren und sechs Rückführdioden aufgebaut. Die Schaltsteuerung der jeweiligen Transistoren in der Generatoransteuerschaltung 42 gestattet dem Generator 40, die mechanische Energieabgabe der Brennkraftmaschine 20 in elektrische Energie umzuwandeln, um die Zweiweggleichrichtung der elektrischen Energie auszuführen und die gleichgerichtete Energie dem Motor 50 und der Batterie 60 als Gleichstrom zuzuführen. Die Schaltsteuerung ermöglicht wahlweise, daß der Generator 40 eine von der Batterie 60 zugeführte elektrische Energie aufnimmt und als ein Motor angetrieben wird, welcher die Brennkraftmaschine 20 anläßt und startet.
Die Motoransteuerschaltung 52 ist ebenfalls als ein Transistorinverter mit sechs Transistoren und sechs Rückführdioden aufgebaut. Die Schaltsteuerung der jeweiligen Transistoren in der Motoransteuerschaltung 52 gestattet dem Motor 50, eine von der Batterie 60 zugeführte elektrische Energie aufzunehmen und die mechanische Energie an die Antriebswelle 70 abzugeben. Die Schaltsteuerung ermöglicht wahlweise den Motor 50 als einen Generator anzutreiben, welcher die mechanische Energieeingabe von den Antriebsrädern 74 und 76 über die Antriebswelle 70 in elektrische Energie umwandelt und die Batterie 60 mit elektrischer Energie lädt.
Die Batterie 60 ist ein Blei-Säure-Akkumulator, und eine Restladungsmengenmeßvorrichtung 62 zum Messen einer Restladungsmenge der Batterie 60 ist an der Batterie 60 angeordnet. Die Restladungsmengenmeßvorrichtung 62 kann die Restladungsmenge der Batterie 60 nach jedem bekannten Verfahren bestimmen, zum Beispiel durch Messen des spezifischen Gewichts einer elektrolytischen Lösung in der Batterie 60 oder des Gesamtgewichts der Batterie 60 durch Anhäufen der Ströme und der Lade- und Entladezeitdauer oder durch Verursachen eines augenblicklichen Kurzschlusses zwischen den Anschlüssen der Batterie 60 und Messen eines Innenwiderstands gegenüber dem Stromfluß.
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung der elektrischen Verbindungen im Umfeld der ECU 80 in der Antriebsanordnung der ersten Ausführungsform. Die ECU 80 ist als ein Mikrocomputer aufgebaut, mit der CPU 80a, einem ROM 80b, in welchem Programme gespeichert sind, einem RAM 80c, in welchem eine Vielzahl von temporären Daten eingelesen und aus dem eine Vielzahl von temporären Daten ausgelesen wird, einem Datensicherungs-RAM 80d, der bei einer Datensicherung- Energiezuführung (nicht gezeigt) Daten erhalten kann, einem Zeitgeber 80e, einer Eingabeverarbeitungsschaltung 80f, die Signale aufnimmt, welche von verschiedenen Sensoren und Schaltern aufgenommen sind, und eine Ausgabeverarbeitungsschaltung 80g, welche Ansteuersignale zur Generatoransteuerschaltung 43, zur Motoransteuerschaltung 52, zur Zündvorrichtung 26, zum Kraftstoffeinspritzventil 21 und zur Drosselklappen-Betätigungsvorrichtung 33 ausgibt. Die Signale, welche der Eingabeverarbeitungsschaltung 80f eingegeben werden, schließen die Ausgabe einer Gaspedalposition AP (Schrittmenge des Gaspedals 63) von dem Gaspedal-Positionssensor 64 ein, die Ausgabe einer Bremspedalposition Bremspedal (Schrittmenge des Bremspedals 65) von dem Bremspedal- Positionssensor 66, einer Restladungsmenge BRM der Batterie 60, gemessen durch die Restladungsmengenmeßvorrichtung 62, von Generatorströmen Igu und Igv, die in den jeweiligen Phasen der Drei-Phasen-Spulen in dem Generator 40 fließen und durch ein Amperemeter 41 gemessen werden, das in der Generatoransteuerschaltung 42 angeordnet ist, von Motorströmen Imu und Imv, die durch die jeweiligen Phasen der Drei-Phasen- Spulen in dem Motor 50 fließen und durch ein Amperemeter 54 gemessen werden, das in der Motoransteuerschaltung 52 angeordnet ist, einer Stellung ST der Drosselklappe 32, die durch den Drosselklappen-Positionssensor 34 erfaßt ist, eines Krümmerdrucks Pa, gemessen durch den Krümmerunterdrucksensor 35, einer Drehzahl Ne der Kurbelwelle 39, gemessen durch den Drehzahlsensor 36, einen Drehwinkel 6e der Kurbelwelle 39, gemessen durch den Drehwinkelsensor 37, einer Temperatur WT des Kühlwassers der Brennkraftmaschine 20, gemessen durch den Wassertemperatursensor 38, und einer Fahrzeuggeschwindigkeit V, gemessen durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 68, sowie einer Höhe H in der aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs (Fahrhöhe des Fahrzeugs), gemessen durch die Höhenmeßvorrichtung 69. Die anderen Sensoren und Schalter sind aus der Darstellung ausgelassen.
In der Antriebsanordnung 10 der auf diese Weise aufgebauten ersten Ausführungsform wandelt der Generator 40 die mechanische Energie, die von der Brennkraftmaschine 20 abgegeben ist, in elektrische Energie um und lädt die Batterie 60 mit der elektrischen Energie. Der Motor 50 nutzt die elektrische Energie, die von der Batterie 60 entladen ist und gibt die mechanische Energie, welche der Betätigungsmenge des Gaspedals 63 entspricht, an die Antriebswelle 70 ab. Wie aus den Verbindungen der Energieleitungen in Fig. 1 deutlich erkennbar, bewirkt die Energiedifferenz (das heißt der Überschuß oder der Mangel an Energie) zwischen der elektrischen Energie, die durch den Generator 40 umgewandelt ist, und der elektrischen Energie, die durch den Motor 50 verbraucht wird, daß die Batterie 60 entweder geladen oder entladen wird.
Die Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform führt die Ladesteuerung der Batterie 60 auf der Grundlage eines Lade-Entlade-Steuerprogramms und einer Soll-SOC-Einstellroutine aus, die jeweils in den Ablaufdiagrammen der Fig. 4 und 5 gezeigt sind. Die Lade-Entlade-Steuerroutine der Fig. 4 und die Soll-SOC-Einstellroutine der Fig. 5 werden in vorbestimmten Zeitabständen, zum Beispiel alle 100 ms, nach einem Beginn der Operation der Antriebsanordnung 10 wiederholt ausgeführt.
Wenn das Programm in die Lade-Entlade-Steuerroutine der Fig. 4 eintritt, liest die CPU 80a der ECU 80 zuerst den Zustand SOC der Batterie 60 (das heißt das Verhältnis der entnehmbaren Kapazität zu der Gesamtkapazität) im Schritt S100. Der Zustand SOC der Batterie 60 kann aus der Restladungsmenge BRM der Batterie 60 berechnet werden, die durch die Restladungsmengenmeßvorrichtung 62 gemessen ist. Die CPU 80a berechnet dann eine Differenz ΔS zwischen dem Eingabezustand SOC und einem Sollzustand SOC* im Schritt S102. Der Sollzustand SOC* wird durch die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 gezeigte Soll-SOC-Einstellroutine eingestellt, wie nachstehend diskutiert ist. Die berechnete Differenz ΔS wird mit einem niedrigeren Schwellenwert L1 und einem höheren Schwellenwert H1 im Schritt S104 verglichen. Die Schwellenwerte L1 und H1 definieren einen zulässigen Bereich auf der Grundlage des Sollzustands SOC* der Batterie 60 und hängen von der Kapazität der Batterie 60 und der Häufigkeit der Lade- und Entladeoperationen ab.
In dem Fall, daß die Differenz ΔS kleiner als der niedrigere Schwellenwert L1 ist, bestimmt das Programm, daß die Batterie 60 der Ladung bedarf. Wenn die Batterie 60 im Schritt S105 nicht in dem Ladezustand ist, steuert die CPU 80a die Brennkraftmaschine 20 zum Einleiten der Ladung der Batterie 60 im Schritt S206 an. In dem Fall, daß die Differenz ΔS größer als der höhere Schwellenwert H1 ist, bestimmt das Programm andererseits, daß die Batterie keiner Ladung bedarf. Wenn die Batterie 60 im Schritt S107 noch in dem Ladezustand ist, stellt die CPU 80a die Operation der Brennkraftmaschine 20 ein, um die Ladeoperation der Batterie 60 im Schritt S108 zu beenden. Wenn die Differenz ΔS kleiner als der niedrigere Schwellenwert L1 ist, die Batterie 60 jedoch bereits in dem Ladezustand ist, wenn die Differenz ΔS größer als der höhere Schwellenwert H1 ist, aber die Ladeoperation der Batterie 60 bereits angehalten ist, oder wenn die Differenz ΔS nicht kleiner als der niedrigere Schwellenwert L1 und nicht größer als der höhere Schwellenwert H&sub1; ist, verläßt das Programm diese Routine und setzt den laufenden Zustand fort (das heißt entweder in dem Ladezustand oder in dem Nichtladezustand).
Die Antriebsanordnung 10 der Ausführungsform führt die vorstehend erwähnte Lade-Entlade-Steuerung aus, wodurch der Zustand SOC der Batterie 60 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um den Sollzustand SOC* gesteuert wird.
Der Sollzustand SOC* wird durch die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 5 gezeigte Soll-SOC-Einstellroutine eingestellt. Wenn das Programm in die in Fig. 5 gezeigte Routine eintritt, liest die CPU 80a der ECU 80 zuerst die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 68 im Schritt S110 gemessen ist, und berechnet den Absolutwert einer Differenz zwischen der aktuellen Eingabe der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der vorhergehenden Fahrzeuggeschwindigkeit V als eine Änderung ΔV der Fahrzeuggeschwindigkeit V im Schritt S112. Die vorhergehende Fahrzeuggeschwindigkeit V wird in einem vorhergehenden Zyklus dieser Routine gelesen. In dieser Ausführungsform wird unmittelbar nach der Inbetriebsetzung der Antriebsanordnung 10 eine Initialisierungsroutine (nicht gezeigt) vor allen anderen Verarbeitungsroutinen ausgeführt. Die Initialisierungsroutine setzt alle zurückliegenden Daten der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Änderung ΔV auf Null zurück. Wenn diese Routine unmittelbar nach dem Antrieb der Antriebsanordnung 10 erstmals ausgeführt wird, wird die vorhergehende Fahrzeuggeschwindigkeit V, die gleich Null eingestellt ist, für die Berechnung der Änderung ΔV verwendet.
Das Programm geht dann weiter zu dem Schritt S114, um eine mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit Va durch Division der Summe der zurückliegenden Daten der Fahrzeuggeschwindigkeit V, die in dem Zyklus (n-1)mal gelesen ist, bevor der aktuelle Zyklus zu der Fahrzeuggeschwindigkeit V, der in dem aktuellen Zyklus gelesen ist, durch n zu erhalten. Die CPU 80a berechnet auch eine mittlere Änderung ΔVa durch Division der Summe der zurückliegenden Daten der Änderung ΔV, die in dem Zyklus (n-1)mal berechnet ist, vor dem aktuellen Zyklus zu der Änderung ΔV, berechnet in dem aktuellen Zyklus, durch n in dem Schritt S116. Da die Initialisierungsroutine alle zurückliegenden Daten der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Änderung ΔV auf Null setzt, wie vorstehend erwähnt, kann die CPU 80a die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit Va und die mittlere Änderung ΔVa selbst unmittelbar nach Inbetriebsetzung der Antriebsanordnung 10 berechnen.
Die CPU 80a berechnet anschließend den Sollzustand SOC* aus der berechneten mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit Va und der mittleren Änderung ΔVa gemäß der Gleichung SOC* = Kv · ΔVa · Va im Schritt S118, wobei Kv einen Proportionalitätsfaktor bezeichnet. Die Berechnung steuert die Batterie 60, daß der Zustand SOC einen hohen Lade-Entlade-Wirkungsgrad realisiert, wenn das Fahrzeug in dem Fahrzustand einer relativ kleinen Entladung aus der Batterie 60 ist, oder wenn ein solcher Fahrzustand erwartet wird. Die Batterie 60 wird gesteuert, daß sie einen umfassenden Zustand SOC aufweist, ungeachtet des Lade-Entlade-Wirkungsgrads, und andererseits, wenn das Fahrzeug unter dem Fahrzustand einer relativ großen Entladung aus der Batterie ist, oder wenn ein solcher Fahrzustand erwartet wird. Der Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 60 nimmt mit einer Zunahme des Zustands SOC der Batterie 60 ab, wie in dem Kurvenbild der Fig. 6 gezeigt ist. Die Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 beeinflußt dem Verbrauch elektrischer Energie und deren Änderung und kann als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V und deren Änderung ΔV ausgedrückt werden. Der aktuelle Fahrzustand des Fahrzeugs und der erwartete Fahrzustand sind durch eine Änderung des Fahrzustands definiert, welche durch die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit Va und die mittlere Änderung ΔVa ausgedrückt wird. Der Aufbau der ersten Ausführungsform berücksichtigt diese Tatsachen und berechnet den Sollzustand SOC* als proportional zu dem Produkt der mittleren Änderung ΔVa und der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit Va. Der Sollzustand SOC* kann andererseits gemäß einer experimentellen Gleichung berechnet werden oder kann aus einem dreidimensionalen Kennfeld gelesen werden, welches im voraus in dem ROM 80b gespeichert ist, und die Beziehung zwischen dem Sollzustand SOC*, der mittleren Änderung ΔVa und der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit Va zeigt.
Im nachfolgenden Schritt S120 wird der berechnete Sollzustand SOC* mit einem Minimalwert Smin und einem Maximalwert Smax verglichen. In dem Fall, daß der Sollzustand SOC* kleiner als der Minimalwert Smin ist, wird der Sollzustand SOC* auf den Minimalwert Smin im Schritt S122 begrenzt. In dem Fall, daß der Sollzustand SOC* größer als der Maximalwert Smax ist, wird andererseits der Sollzustand SOC* auf den Maximalwert Smax im Schritt S124 begrenzt. Nach der Ausführung entweder des Schritts S122 oder des Schritts S124, oder wenn der Sollzustand SOC* nicht kleiner als der Minimalwert Smin und nicht größer als der Maximalwert Smax im Schritt S120 ist, verläßt das Programm diese Routine. Die Beschränkung des Sollzustands SOC* auf die obere Grenze oder die untere Grenze ermöglicht, daß der Zustand SOC der Batterie 60 in einem angemessenen Bereich gesteuert wird. Der Minimalwert Smin und der Maximalwert Smax hängen von der Kapazität und den Eigenschaften der Batterie 60 sowie den Serviceeigenschaften des Fahrzeugs ab. Wie vorstehend erwähnt, ist der Sollzustand SOC*, der in dieser Routine eingestellt wird, mit dem Sollzustand SOC* übereinstimmend, der im Schritt S102 in der Lade-Entlade-Steuerroutine der Fig. 4 verwendet ist.
Auf diese Weise steuert die Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform den Zustand SOC der Batterie 60 gemäß dem aktuellen Fahrzustand und dem erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs. Die Batterie 60 wird in den Zustand SOC gesteuert, der einen hohen Lade-Entlade-Wirkungsgrad realisiert, wenn das Fahrzeug in dem Fahrzustand einer relativ kleinen Entladung aus der Batterie 60 ist, oder wenn ein solcher Fahrzustand erwartet wird. Andererseits wird die Batterie 60 gesteuert, daß sie einen ausgeprägten Zustand SOC aufweist, ungeachtet des Lade-Entlade-Wirkungsgrads, um eine ausreichende Zuführung elektrischer Energie aus der Batterie 60 zu gewährleisten, wenn das Fahrzeug in dem Fahrzustand einer relativ großen Entladung aus der Batterie 60 ist (das heißt in dem Fahrzustand, der eine große Antriebskraft erfordert), oder wenn ein solcher Fahrzustand erwartet wird. Dieser Aufbau erhöht auf wirkungsvolle Weise den Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung, als auch die Fahreigenschaften des Fahrzeugs. Die Antriebsanordnung 10 definiert den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs durch die mittlere Änderung ΔVa und die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit Va und berechnet den Sollzustand SOC* aus diesen Werten. Der einfache Aufbau der ersten Ausführungsform kann auf diese Weise den Zustand SOC der Batterie 60 mit hoher Genauigkeit steuern.
Wie vorstehend beschrieben, definiert die Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs, welche in Beziehung zur Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 sind, durch die mittlere Änderung ΔVa und die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit Va und berechnet den Sollzustand SOC* aus diesen Werten. Ein anderer möglicher Aufbau kann den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs definieren, welche in Beziehung zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 sind, durch die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit Va und den quadratischen Mittelwert der Änderungen ΔV für n Zeiten und berechnet den Sollzustand SOC* aus diesen Werten. Dieser alternative Aufbau kann den Grad der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit V mit hoher Genauigkeit definieren und dadurch die Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 mit hoher Genauigkeit ausdrücken.
In der Antriebsanordnung 10 der Ausführungsform wird der Sollzustand SOC* berechnet, daß dieser proportional dem Produkt der mittlerer Fahrzeuggeschwindigkeit Va und der mittleren Änderung ΔVa ist. In dem Fall, daß mehr Wert auf den aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs gelegt wird, kann der Sollzustand SOC* berechnet werden, daß dieser proportional dem Produkt der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Änderung ΔVa ist. In diesem Fall wird der Sollzustand SOC* gemäß der anderen Soll-SOC-Einstellroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 7 gezeigt ist, eingestellt. Die Soll-SOC-Einstellroutine der Fig. 7 ist ähnlich jener der Fig. 5, mit der Ausnahme, daß die Berechnung der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit Va und der mittleren Änderung ΔVa ausgelassen ist, und daß der Sollzustand SOC* gemäß der Gleichung SOC* = Kv · ΔV · V berechnet wird, wobei Kv einen Proportionalitätsfaktor bezeichnet. Der Aufbau zur Bestimmung des Sollzustands SOC*, der auf dem Produkt der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Änderung ΔV beruht, ermöglicht die Steuerung des Zustands SOC der Batterie 60 gemäß dem aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs.
Die Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform definiert den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs, welche in Beziehung zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 sind, durch die mittlere Änderung ΔVa und die mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit Va und berechnet den Sollzustand SOC* aus diesen Werten. Ein anderer möglicher Aufbau kann den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs definieren, welche in Beziehung zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 sind, durch eine Änderung der Betätigungsmenge des Gaspedals 63 und Berechnung des Sollzustands SOC* aus der Änderung. Das Ablaufdiagramm in Fig. 8 zeigt eine Soll-SOC-Einstellroutine, die in einem solchen Fall anwendbar ist.
Wenn das Programm in die Routine der Fig. 8 eintritt, liest die CPU 80a der ECU 80 zuerst die Gaspedalposition AP als die Betätigungsmenge des Gaspedals 63, die durch den Gaspedal-Positionssensor 64 im Schritt S150 gemessen ist, und berechnet eine Änderung ΔAP der Gaspedalposition AP durch Subtraktion der vorhergehenden Gaspedalposition AP, die in dem vorhergehenden Zyklus dieser Routine gelesen ist, von der aktuell eingegebenen Gaspedalposition im Schritt S152. Im Fall, daß die berechnete Änderung ΔAP im Schritt S154 negativ ist, wird die Änderung ΔAP im Schritt S156 auf Null zurückgesetzt. Da dieser Aufbau nur die Betätigungsmenge des Gaspedals 63 für die Bestimmung des Sollzustands SOC* berücksichtigt, wird nur die negative Änderung ΔAP auf Null zurückgesetzt. Im nachfolgenden Schritt S158 wird eine mittlere Änderung ΔAPa durch Teilung der Summe der zurückliegenden Daten der Änderung AP, die in dem (n-1)-maligen Zyklus vor dem aktuellen Zyklus berechnet ist, und der Veränderung ΔAP, die in dem aktuellen Zyklus berechnet ist, durch n erhalten. Die berechnete mittlere Änderung ΔAPa wird mit einem unteren Schwellenwert L2 und einem höheren Schwellenwert H&sub2; im Schritt S160 verglichen. In dem Fall, daß die mittlere Änderung ΔAPa kleiner als der untere Schwellenwert L2 ist, wird ein Minimalwert Smin als Sollzustand SOC* im Schritt S162 eingestellt. In dem Fall, daß die mittlere Änderung ΔAPa nicht kleiner als der untere Schwellenwert L2 und nicht größer als der obere Schwellenwert H2 ist, wird ein Mittelwert Smid für den Sollzustand SOC* im Schritt S164 eingestellt. In dem Fall, daß die mittlere Änderung ΔAPa größer als der obere Schwellenwert H2 ist, wird ein Maximalwert Smax für den Sollzustand SOC* im Schritt S166 eingestellt. Nach dem Ausführen von einem der Schritte S162 bis S166 verläßt das Programm diese Routine. Der untere Schwellenwert L2 und der obere Schwellenwert H2 werden verwendet, um den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der mittleren Änderung ΔAPa und abhängig von der Verwendung des Fahrzeugs und des Spiels des Gaspedals 63 zu spezifizieren.
Wie vorstehend beschrieben, können der aktuelle Fahrzustand und der erwartete Fahrzustand des Fahrzeugs, die in Beziehung zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 sind, durch die mittlere Änderung ΔAPa der Betätigungsmenge des Gaspedals 63 definiert werden. Der Zustand der Batterie 60 kann dann gemäß der mittleren Änderung ΔAPa gesteuert werden. Dieser abgewandelte Aufbau vergleicht die mittlere Änderung ΔAPa mit dem unteren Schwellenwert L2 und dem oberen Schwellenwert H2 und setzt den Sollzustand SOC* gleich dem einen Wert, dem Minimalwert Smin, dem Mittelwert Smid und dem Maximalwert Smax. Eine weitere Abwandlung kann den Sollzustand SOC* gemäß der Gleichung SOC* = Kap · ΔAPa berechnen, wobei Kap einen Proportionalitätsfaktor bezeichnet und die untere Grenze und die obere Grenze des Sollzustands SOC* auf den Minimalwert Smin und den Maximalwert Smax begrenzt, in derselben Weise wie die Sollwert-SOC-Einstellroutine der Fig. 5. Das Drehmoment oder die Antriebskraft, die für die Antriebswelle 70 erforderlich ist, wird aus der Betätigungsmenge des Gaspedals 63 berechnet. Ein anderer abgewandelter Aufbau kann auf diese Weise den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs, welche in Beziehung zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 sind, durch eine Änderung des Drehmoments oder der Antriebskraft, die für die Antriebswelle 70 erforderlich ist, anstelle der Veränderung ΔAP der Gaspedalposition AP definieren und den Zustand SOC der Batterie 60 gemäß der Änderung des erforderlichen Drehmoments oder der erforderlichen Antriebskraft steuern.
Ein noch anderer abgewandelter Aufbau definiert den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs, welche in Beziehung zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 sind, durch eine Änderung ΔSOC des Zustands SOC der Batterie 60 anstelle der Fahrzeuggeschwindigkeit V und der Änderung ΔV oder der Änderung ΔAP der Betätigungsmenge des Gaspedals 63. In diesem Fall wird der Sollzustand SOC* aus der Änderung ΔSOC in dem Zustand SOC der Batterie 60 berechnet, wie in einer noch anderen Soll-SOC-Einstellroutine der Fig. 9 gezeigt ist. Die Soll-SOC-Einstellroutine der Fig. 9 ist ähnlich jener der Fig. 5, mit der Ausnahme, daß der Sollzustand SOC* aus einer mittleren Änderung ΔSOCa des Zustands SOC der Batterie 60 berechnet wird, anstelle aus der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit Va und der mittleren Änderung ΔVa. Wenn das Programm in die Routine der Fig. 9 eintritt, liest die CPU 80a der ECU 80 zuerst den Zustand SOC der Batterie 60, der aus der Restladungsmenge BRM der Batterie 60 berechnet ist, welche durch die Restladungsmengen-Meßvorrichtung 62 im Schritt S170 gemessen ist. Die CPU 80a berechnet dann eine Änderung ΔSOC als die Differenz zwischen dem aktuellen Eingabezustand SOC und dem vorhergehenden Zustand SOC, der in einem vorhergehenden Zyklus dieser Routine im Schritt S172 gelesen ist, erhält die mittlere Änderung ΔSOCa für n Zeiten im Schritt S174 und berechnet im Schritt S176 den Sollzustand SOC* gemäß der Gleichung SOC* = Ks · ΔSOCa, wobei Ks einen Proportionalitätsfaktor bezeichnet. Der berechnete Sollzustand SOC* wird mit dem Minimalwert Smin und dem Maximalwert Smax im Schritt S180 verglichen, und die untere Grenze und die obere Grenze des Sollzustands SOC* werden auf den Minimalwert Smin und den Maximalwert Smax in den Schritten S182 und S184 beschränkt. Da die Änderung ΔSOC in dem Zustand SOC der Batterie 60 die Lade- Entlade-Menge der Batterie 60 direkt darstellt, definiert dieser Aufbau den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs in Beziehung zu der Lade-Entlade- Menge der Batterie 60 mit hoher Genauigkeit und ermöglicht dadurch die zweckentsprechende Steuerung des Zustands SOC der Batterie 60.
Der erwartete Fahrzustand des Fahrzeugs, der in Beziehung zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 steht, kann auch durch die Fahrhöhe H des Fahrzeugs definiert werden. Die höhere Fahrhöhe H des Fahrzeugs erhöht die potentielle Energie des Fahrzeugs, so daß eine größere Menge der regenerierten Energie erwartet werden kann. Das Ablaufdiagramm der Fig. 10 zeigt eine Soll-SOC-Einstellroutine, welche den Sollzustand SOC* auf der Grundlage der Fahrhöhe H des Fahrzeugs definiert. Wenn das Programm in die Routine der Fig. 10 eintritt, liest die CPU 80a der ECU 80 zuerst die Fahrhöhe H des Fahrzeugs, die durch die Höhenmeßvorrichtung 69 im Schritt S190 gemessen ist, und berechnet den Sollzustand SOC* gemäß der Gleichung SOC* = 100 - Kh · H im Schritt S192, wobei Kh eine Konstante bezeichnet und der Sollzustand SOC* in Prozent (%) angegeben wird. Der berechnete Sollzustand SOC* wird mit dem Minimalwert Smin und dem Maximalwert Smax im Schritt S194 verglichen, und die untere Grenze und die oberer Grenze des Sollzustands SOC* werden auf den Minimalwert Smin und den Maximalwert Smax in den Schritten S196 und S198 beschränkt. Dieser Aufbau definiert den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs, der in Beziehung zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 steht, durch die Fahrhöhe H des Fahrzeugs mit hoher Genauigkeit und ermöglicht dadurch die zweckentsprechende Steuerung des Zustands SOC der Batterie 60.
In diesem abgewandelten Aufbau wird die Fahrhöhe H des Fahrzeugs durch die Höhenmeßvorrichtung 69 gemessen. Die Fahrhöhe H des Fahrzeugs kann jedoch aus der Abtriebsenergie der Brennkraftmaschine 20, der Lade-Entlade-Energie der Batterie 60, der durch den Fahrwiderstand verbrauchten Energie oder der regenerierten elektrischen Energie berechnet werden, erhalten aus Daten eines Luftdrucksensors oder der Eingabe von einem Navigationssystem.
Wie vorstehend beschrieben, können der aktuelle Fahrzustand und der erwartete Fahrzustand des Fahrzeugs, welche zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 in Beziehung stehen, durch eine Vielzahl von Faktoren definiert werden. Wie die Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform und deren abgewandelte Ausführungsbeispiele, kann nur ein Faktor verwendet werden, um den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs zu definieren, die zu der Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 in Beziehung stehen, und den Sollzustand SOC* spezifizieren. Eine weitere Abwandlung kann eine Kombination von zwei oder mehr Faktoren für denselben Zweck verwenden. Dies definiert den aktuellen Fahrzustand und den erwarteten Fahrzustand des Fahrzeugs in bezug auf die Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 mit höherer Genauigkeit und ermöglicht dadurch die genauere Steuerung des Zustands SOC der Batterie 60.
Nachfolgend ist eine andere Antriebsanordnung 10B als eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform weist ein Navigationssystem 90 auf, das mit der ECU 80 in Verbindung ist, zusätzlich zu dem Hardwareaufbau der Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform. Die Bauteile der Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform, die mit jenen der Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform übereinstimmend sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht speziell beschrieben. Die in der Beschreibung der zweiten Ausführungsform verwendeten Symbole weisen die gleichen Bedeutungen wie jene der ersten Ausführungsform auf, wenn nicht anders festgelegt.
Fig. 11 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung des Navigationssystems 90, das in die Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform einbezogen ist. Das Navigationssystem 90 verwendet GPS (Global Positioning System) und das Kennfeldübereinstimmungsverfahren. Wie Fig. 11 zeigt, weist das Navigationssystem 90 eine Empfängereinheit 92 zum Empfangen von Signalen, die von einem GPS-Satellit in der Erdumlaufbahn übertragen sind und zum Berechnen einer aktuellen Fahrposition X und einer Fahrtrichtung Y des Fahrzeugs und der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Grundlage der Eingangssignale, ein CD-ROM-Laufwerk 98 zum Lesen der Kennfelddaten, die in einer CD-ROM gespeichert sind, und zum Ausgeben der Eingabekennfelddaten, ein Berührungseingabe-Anzeigefeld 96 zum Anzeigen der erforderlichen Daten, wie zum Beispiel der Kennfelddaten und der aktuellen Fahrposition X des Fahrzeugs, und zum Empfangen von Eingaben eines Zielorts XE und einer Fahrtroute sowie eine Anzeigesteuervorrichtung 91 zum Steuern dieser Einheiten.
Die Empfängereinheit 92 weist auf: eine GPS-Antenne 92 zum Empfangen von Signalen, die von dem GPS-Satelliten auf der Erdumlaufbahn übertragen werden, einen Verstärker 94 zum Verstärken der Signale, die durch die GPS-Antenne 93 empfangen sind, und einen GPS-Empfänger 95 zum Berechnen der aktuellen Fahrposition X und der Fahrtrichtung Y des Fahrzeugs und der Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Grundlage der verstärkten Signale und zum Ausgeben der Ergebnisse der Berechnung zu der Anzeigesteuervorrichtung 91. Das CD-ROM-Laufwerk 98 liest Kennfelddaten, die auf der CD-ROM gespeichert sind und gibt die Eingabekennfelddaten zu der Anzeigesteuervorrichtung 91 aus. Die Kennfelddaten, die in der CD-ROM gespeichert sind, schließen Straßendaten, wie zum Beispiel Straßenart, das heißt Hauptstraße oder Nebenstraße, die Breite der Straße, die Anzahl der Fahrspuren, und die Geschwindigkeitsbegrenzung, Bezirksdaten, zum Beispiel ein Stadtbezirk mit einer großen Anzahl von Verkehrsampeln, ein Vorortbezirk mit einer relativ kleinen Anzahl von Verkehrsampeln, und ein hügeliger Bezirk mit Anschnitten und Abfahrten, und Daten in bezug auf die Höhe und die Neigung der Straße.
Die Berührungseingabeanzeige 96 weist eine Eingabeeinheit 97 zum Spezifizieren des Zielorts XE und der Fahrtroute auf. Der Fahrer nimmt auf das Kennfeld Bezug, das auf der Berührungseingabeanzeige 96 angezeigt wird und spezifiziert den Zielort XE und die Zwischenstationen als auch die Fahrtroute durch Betätigungen der Eingabeeinheit 97. Wenn der Fahrer den Zielort XE und die Zwischenstationen eingibt, liest die Anzeigesteuervorrichtung 91 selektiv die kürzeste Route von der aktuellen Position zum Zielort XE über die Zwischenstationen und die Route unter Verwendung der Hauptstraße (wenn verfügbar) aus und zeigt die ausgelesenen Daten auf der Berührungseingabeanzeige 96 an. Der Fahrer prüft die angezeigte Route und stellt möglicherweise die Fahrtroute ein (durch Abänderung der angezeigten Route, wenn notwendig).
Die Anzeigesteuervorrichtung 91 zeigt ein Kennfeld auf der Berührungseingabeanzeige 96 auf der Grundlage der Kennfelddatenausgabe des CD-ROM-Laufwerks 98 an, vergleicht die aktuelle Fahrposition X des Fahrzeugs, die von dem GPS-Empfänger 95 zugeleitet ist, mit der Kennfelddatenausgabe des CD- ROM-Laufwerks 98, schließt den Fehler zwischen der aktuellen Fahrposition X und den Kennfelddaten aus und zeigt die korrigierte aktuelle Fahrposition X des Fahrzeugs auf der Berührungseingabeanzeige 96 an. Das Navigationssystem 90 der zweiten Ausführungsform weist einen Magnetkompaß 99 zum genauen Festlegen der aktuellen Fahrposition X des Fahrzeugs auf, selbst wenn die GPS-Signale von dem GPS-Satelliten unterbrochen sind, zum Beispiel durch hohe Gebäude, Bäume und Berge. Im Fall, daß die GPS-Signale von dem GPS-Satelliten nicht empfangbar sind, spezifiziert die Anzeigesteuervorrichtung 91 die aktuelle Fahrposition X und die Fahrtrichtung Y des Fahrzeugs auf der Grundlage der Signale, die von dem Magnetkompaß 99 ausgegeben sind, und Parametern, wie zum Beispiel eine Fahrstrecke.
Die Anzeigesteuervorrichtung 91 ist mit der Eingabeverarbeitungsschaltung 80f und der Ausgabeverarbeitungsschaltung 80g der ECU 80 über Signalleitungen verbunden und gibt die Fahrdaten, wie zum Beispiel die aktuelle Fahrposition X und die Fahrtrichtung Y des Fahrzeugs und die Daten zur Fahrtroute aus, wie zum Beispiel die Höhe und die Neigung jeder Position auf der Route, gemäß der Anforderung von der ECU 80.
Die Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform führt eine Lade-Entlade-Steuerung der Batterie 60 auf der Grundlage der Lade-Entlage-Steuerroutine der ersten Ausführungsform, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 4 gezeigt, und eine Soll-SOC-Einstellroutine, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 12 gezeigt, aus. Die Lade-Entlade-Steuerroutine der Fig. 4 ist in der ersten Ausführungsform ausführlich beschrieben worden.
Wenn in der Soll-SOC-Einstellroutine der Fig. 12 der Fahrer den Zielort XE und die Fahrtroute durch Betätigung der Eingabeeinheit 97, die in die Berührungseingabeanzeige 96 des Navigationssystems 90 einbezogen ist, in den Schritten S200 und S202 eingibt, berechnet die CPU 80a der ECU 80 eine elektrische Energiemenge, die in jeder Position der Fahrtroute in die Batterie 60 geladen oder aus der Batterie 60 entladen wird, als einen Überschuß oder einen Mangel elektrischer Energie ΔPW auf der Grundlage der Daten auf der Fahrtroute, die von der Anzeigesteuervorrichtung 91 im Schritt S204 eingegeben sind. Der Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW wird aus dem Produkt der durch den Motor 50 verbrauchten oder regenerierten elektrischen Energie und der Fahrzeit berechnet. Die elektrische Energie, die durch den Motor 50 verbraucht oder regeneriert ist, wird aus dem Produkt des erwarteten Abtriebsdrehmoments des Motors 50 auf die Antriebswelle 70 auf der Grundlage der Neigung der Fahrtroute und der erwarteten Fahrzeuggeschwindigkeit V auf der Grundlage der Breite, der Neigung und der Welligkeit der Straßen auf der Fahrtroute erhalten. Die Fahrzeit wird aus der Fahrdistanz und der Fahrzeuggeschwindigkeit V berechnet. Es wird hier angenommen, daß das Fahrzeug mit einer gleichbleibenden Geschwindigkeit fährt, wenn das Fahrzeug auf der Straße mit einer gleichbleibenden Neigung fährt. Bei einer solchen Annahme kann die Fahrzeit durch die Fahrdistanz ersetzt werden. Der Überschuß oder Mangel der elektrischen Energie ΔPW kann demgemäß aus der durch den Motor 50 verbrauchten oder regenerierten elektrischen Energie und der Fahrdistanz berechnet werden. Wenn beispielsweise das Fahrzeug hangabwärts fährt, wird die elektrische Energie gemäß dem Hang und der Fahrzeuggeschwindigkeit V regeneriert. Der Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW hangabwärts wird somit aus dem Produkt der regenerierten elektrischen Energie und der Fahrdistanz am Hang berechnet. In einem anderen Beispiel, in welchem das Fahrzeug hangaufwärts fährt, in dem Fall, daß die durch den Motor 50 verbrauchte elektrische Energie durch den die elektrische Energie erzeugenden Generator 40, zugeführt werden kann, liegt im wesentlichen keine Entladung aus der Batterie 60 insgesamt vor, obgleich der Ein/Aus-Zustand des Generators 40 den Zustand der Batterie 60 zwischen dem Ladezustand und dem Entladezustand schaltet. In diesem Fall wird der Überschuß oder der Mangel an elektrischer Energie ΔPW nicht berechnet. In dem Fall, daß die durch den Motor 50 verbrauchte elektrische Energiemenge größer als die durch den Generator 40 erzeugte elektrische Energiemenge ist, entlädt die Batterie 60 andererseits elektrische Energie. In diesem Fall wird der Überschuß oder der Mangel an elektrischer Energie ΔPW hangaufwärts aus dem Produkt von der Batterie 60 entladenen der elektrischen Energie und der Fahrdistanz berechnet.
Fig. 13 zeigt Änderungen des Überschusses oder des Mangels an elektrischer Energie ΔPW und den erwarteten SOC, aufgetragen über der Höhe H der Fahrtroute. In dem Beispiel der Fig. 13 fährt das Fahrzeug einen relativ steilen Anstieg in einem Bezirk zwischen Zwischenpositionen X1 und X2. In diesem Bezirk ist die durch den Motor 50 verbrauchte elektrische Energiemenge größer als die durch den Generator 40 erzeugte elektrische Energiemenge, so daß ein Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW1 hangaufwärts aus dem Produkt der Differenz zwischen der verbrauchten elektrischen Energiemenge und der erzeugten elektrischen Energiemenge sowie der Fahrdistanz berechnet wird. In einem nächsten Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X2 und X3 fährt das Fahrzeug einen leichten Anstieg hinauf, und die durch den Motor 50 verbrauchte elektrische Energie kann durch den Generator 40 als erzeugte elektrische Energie zugeführt werden, so daß der Überschuß oder der Mangel an elektrischer Energie ΔPW hangaufwärts nicht berechnet wird. In einem Bezirk zwischen Zwischenpositionen X4 und X6 wird ein Überschuß oder ein Mangel an elektrischer Energie ΔPW3 hangaufwärts berechnet. In diesem Bezirk ändern sich jedoch die Aufwärtshangneigung und der Verbrauch elektrischer Energie an einer Zwischenposition X5, so daß sich der Überschuß oder der Mangel an elektrischer Energie ΔPW3 in der Zwischenposition X5 verändert. In einem Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X3 und X4 fährt das Fahrzeug hangabwärts, und der Motor 50 regeneriert elektrische Energie gemäß der Hangabwärtsfahrt. Ein Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW2 bei Hangabfahrt wird somit aus dem Produkt der regenerierten elektrischen Energie und der Fahrdistanz berechnet. In einem Bezirk zwischen Zwischenpositionen X9 und X11 wird ein Überschuß oder ein Mangel elektrischer Energie ΔPW6 hangabwärts berechnet. In diesem Bezirk ändern sich jedoch die Aufwärtshangneigung und die regenerierte elektrische Energie in einer Zwischenposition X10, so daß sich der Überschuß oder der Mangel an elektrischer Energie ΔPW6 in der Zwischenposition X10 verändert.
Rückbeziehend auf das Ablaufdiagramm der Fig. 12 stellt die CPU 80a der ECU 80 nach der Berechnung des Überschusses oder des Mangels an elektrischer Energie ΔPW auf diese Weise den Sollzustand SOC* in jeder Position auf der Fahrtroute als einen erwarteten SOC auf der Grundlage des berechneten Überschusses oder des Mangels an elektrischer Energie ΔPW im Schritt S206 ein. Die Abarbeitung des Schritts S206 stellt den erwarteten SOC ein, um die folgenden Bedingungen zu erfüllen:
(1) Der Zustand SOC der Batterie 60 wird in dem geeigneten Bereich zwischen dem Minimalwert Smin und dem Maximalwert Smax erhalten, selbst wenn die Batterie 60 beim Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW geladen oder entladen wird.
(2) Der Zustand SOC der Batterie 60 wird gleich einem vorbestimmten Wert (der Zwischenwert Smid in der Ausführungsform) eingestellt, der in dem vorstehend erwähnten geeigneten Bereich in einer Mitte des Bezirks liegt, mit dem festgelegten Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW (zum Beispiel in einer Mitte des Bezirks zwischen den Zwischenpositionen X1 und X2 mit dem Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW1 in Fig. 13).
(3) Die Daten des erwarteten SOC in jedem Bezirk bilden eine gleichmäßige Kurve aus.
(4) Der Zustand SOC der Batterie 60 wird gleich einem vorbestimmten Wert (der Zwischenwert Smid in der Ausführungsform) eingestellt, der in den vorstehend beschriebenen geeigneten Bereich in dem Bezirk eingeschlossen ist, in welchem kein Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW berechnet ist.
Der Prozeß der Einstellung des erwarteten Zustands SOC ist in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 13 ausführlich beschrieben. In dem Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X1 und X2 mit dem ersten berechneten Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW1 wird der erwartete SOC eingestellt, um den Zustand SOC der Batterie 60 gleich dem Zwischenwert Smid in der Mitte des Bezirks einzustellen. Die Neigung der erwarteten SOC-Kurve in dem Bezirk hängt von der Ladung und Entladung der überschüssigen oder mangelnden elektrischen Energie ΔPW1 ab. Da der Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X1 und X2 einen Aufwärtshang darstellt, weist die Kurve des erwarteten SOC eine Abwärtsneigung auf. Wenn der erwartete SOC auf die Zwischenposition X1 eingestellt ist, wird eine Position P1 spezifiziert, in welcher die Batterie 60 beginnt, gemäß der ladbaren elektrischen Energie unter dem Straßenzustand der Fahrtroute, vor der Zwischenposition X1 und der erforderliche Ladungsmenge zum Einstellen des Zustands SOC der Batterie 60 von dem Zwischenwert Smid auf den erwarteten Zustand SOC. Der erwartete SOC aus der Position P1 in die Zwischenposition X1 wird dann auf der Grundlage der ladbaren elektrischen Energie eingestellt. In einem Bezirk von einer Startposition XS zu der Position P1 wird der Überschuß oder der Mangel an elektrischer Energie ΔPW nicht berechnet, so daß der erwartete Zustand SOC gleich dem Zwischenwert Smid eingestellt wird. Wie in dem Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X1 und X2, in dem Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X3 und X4, mit dem berechneten Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW2, wird der erwartete Zustand SOC eingestellt, um den Zustand SOC der Batterie 60 gleich dem Zwischenwert Smid in der Mitte des Bezirks auszubilden. Da der Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X3 und X4 einen Abwärtshang darstellt, weist die Kurve des erwarteten SOC eine Aufwärtsneigung auf.
In dem Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X2 und X3, das heißt zwischen dem Überschuß oder dem Mangel an elektrischer Energie ΔPW1 und dem Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW2, wird der Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW nicht berechnet, und der erwartete SOC wird als gleich dem Zwischenwert Smid eingestellt angenommen. Die Fahrdistanz in diesem Bezirk ist jedoch ziemlich kurz, so daß der erwartete SOC tatsächlich eingestellt wird, um gleichmäßig mit dem erwarteten SOC zu verbinden, der in der Zwischenposition X3 eingestellt ist. In dem Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X4 und X7 wird der Überschuß oder der Mangel an elektrischer Energie ΔPW aufeinanderfolgend berechnet. Der erwartete 500 wird demgemäß auf der Grundlage des Überschusses oder des Mangels der elektrischen Energien ΔPW3 und ΔPW4 eingestellt, die aus dem erwarteten 500 berechnet sind, der in der Zwischenposition X3 eingestellt ist. Nachdem der erwartete SOC für alle Bezirke nach der Zwischenposition X7 auf diese Weise eingestellt ist, bestimmt die CPU 80a, ob die Kurve des erwarteten SOC in allen Bezirken innerhalb des geeigneten Bereichs des Minimalwerts Smin bis zum Maximalwert Smax ist. In dem Fall, daß die Kurve des erwarteten SOC innerhalb des geeigneten Bereichs ist, beendet das Programm den Prozeß der Einstellung des erwarteten SOC. In dem Fall, daß die Kurve des erwarteten SOC teilweise außerhalb des geeigneten Bereichs ist, werden andererseits die erwarteten SOCs außerhalb des geeigneten Bereichs auf den Minimalwert Smin und den Maximalwert Smax beschränkt.
Rückbeziehend auf das Ablaufdiagramm der Fig. 12 empfängt nach dem Einstellen des erwarteten SOC in jeder Position auf der Fahrtroute die CPU 80a der ECU 80 die aktuelle Fahrposition X des Fahrzeugs, welche durch die Empfängereinheit 92 des Navigationssystems 90 erhalten ist, von der Anzeigesteuervorrichtung 91 im Schritt S208. Die CPU 80a liest den erwarteten SOC, der bei der Eingabe der aktuellen Fahrposition X im Schritt S210 eingestellt ist und stellt den erwarteten SOC auf den Sollzustand SOC* im Schritt S212 ein. Die CPU 80a bestimmt anschließend im Schritt S214 auf der Grundlage der aktuellen Fahrposition X, ob das Fahrzeug den Zielort XE erreicht hat. Die Abarbeitung der Schritte S208 bis S214 wird wiederholt ausgeführt, um den erwarteten SOC in der aktuellen Fahrposition X auf den Sollzustand SOC* einzustellen, bis das Fahrzeug den Zielort XE erreicht.
Auf diese Weise stellt die Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform den erwarteten SOC in der aktuellen Fahrposition X des Fahrzeugs auf den Sollzustand SOC* ein und führt die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 4 gezeigte Lade- Entlade-Steuerroutine aus, wodurch ermöglicht wird, daß der Zustand SOC der Batterie 60 auf den erwarteten SOC gesteuert wird, der auf die Fahrtroute eingestellt ist.
Wie vorstehend beschrieben, steuert die Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform den Zustand SOC der Batterie 60 gemäß den Straßenzuständen auf der Fahrtroute. In dem Fall, daß der Überschuß oder der Mangel an elektrischer Energie ΔPW in einem bestimmten Bezirk der Fahrtroute berechnet ist, wird der Sollzustand SOC* der Batterie 60 eingestellt, um zu ermöglichen, daß die Batterie 60 mit dem berechneten Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW geladen oder entladen wird. Dieser Aufbau ermöglicht, daß die Batterie 60 mit einer größeren Menge der regenerierten elektrischen Energie geladen wird, um die erforderliche und ausreichende elektrische Energie zum Antrieb zuzuführen, wodurch der Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung erhöht wird. Das Navigationssystem 90, das den Fahrer über die Straßenzustände auf der Fahrtroute und die aktuelle Fahrposition X des Fahrzeugs informiert, gewährleistet die genaue und feine Steuerung.
In der Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform wird der erwartete SOC eingestellt, um den Zustand SOC der Batterie 60 gleich dem Zwischenwert Smid in dem Bezirk auszubilden, in welchem kein Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW berechnet ist. Ein abgewandelter Aufbau kann den erwarteten SOC gleich einem vorbestimmten Wert einstellen, der von dem Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 60, der Straßenart, das heißt eine Hauptstraße oder eine Nebenstraße, den Bezirksdaten, wie zum Beispiel ein Stadtbezirk oder ein Vorortbezirk, und der Höhe der aktuellen Fahrposition X abhängt. Dieser abgewandelte Aufbau erhöht ferner den Energiewirkungsgrad.
In der Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform werden nach dem Einstellen des erwarteten SOC für alle Bezirke von der Startposition X5 zu dem Zielort XE in dem Fall, daß die Kurve des erwarteten SOC teilweise außerhalb des geeigneten Bereichs zwischen dem Minimalwert Smin und dem Maximalwert Smax ist, die erwarteten SOCs außerhalb des geeigneten Bereichs auf den Minimalwert Smin und den Maximalwert Smax beschränkt. Ein anderer möglicher Aufbau kann die erwarteten SOCs außerhalb des geeigneten Bereichs nicht auf den Minimalwert Smin und den Maximalwert Smax beschränken. Eine noch anderer möglicher Aufbau kann einen Teil der Kurve des erwarteten SOC verschieben, welcher in einem spezifischen Bezirk unabhängig eingestellt werden kann, und schließt die erwarteten SOCs aus dem geeigneten Bereich aus, um sie parallel innerhalb des geeigneten Bereichs zu erhalten.
Wenn in der Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform der Überschuß oder Mangel an elektrischer Energie ΔPW über eine Vielzahl von Bezirken aufeinanderfolgend berechnet wird, wird der erwartete SOC in dem ersten Bezirk eingestellt, um den Zustand SOC der Batterie 60 gleich dem Zwischenwert Smid in der Mitte des ersten Bezirks auszubilden. Der erwartete SOC in den folgenden Bezirken wird dann auf der Grundlage des erwarteten SOC spezifiziert, der in dem ersten Bezirk eingestellt ist. Ein abgewandelter Aufbau stellt den erwarteten SOC ein, um den Zustand SOC der Batterie 60 gleich dem Zwischenwert Smid auf die Mitte der Vielzahl von Bezirken auszubilden. Ein anderer abgewandelter Aufbau stellt den erwarteten SOC ein, um den Zustand SOC der Batterie 60 gleich dem Zwischenwert Smid in der Mitte eines speziellen Bezirks auszubilden, der den größten Absolutwert des berechneten Überschusses oder Mangels an elektrischer Energie ΔPW aufweist.
Nachfolgend wird eine Antriebsanordnung 10C als eine dritte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Hardwareaufbau der Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform ist mit dem Hardwareaufbau der Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform übereinstimmend. Die Bestandteile der Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform sind somit mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht speziell beschrieben. Die in der Beschreibung der dritten Ausführungsform verwendeten Symbole haben dieselben Bedeutungen wie jene der ersten und der zweiten Ausführungsform, wenn nicht anders ausgewiesen.
Die Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform führt eine Lade-Entlade-Steuerung der Batterie 60 auf der Grundlage der in dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 gezeigten Lade- Entlade-Steuerroutine und einer in dem Ablaufdiagramm der Fig. 15 gezeigten Soll-SOC-Einstellroutine aus. Wenn das Programm in die Routine der Fig. 14 eintritt, liest die CPU 80a der ECU 80 zuerst den Zustand SOC der Batterie 60 im Schritt S220 und vergleicht den Eingabezustand SOC mit einem Schwellenwert SL im Schritt S222. Der Schwellenwert SL wird verwendet, um zu bestimmen, ob die Batterie 60 die zwangsweise Ladung erfordert oder nicht, und wird gleich der unteren Grenze des geeigneten Bereichs des Zustands SOC der Batterie 60 oder auf einen kleineren Wert eingestellt. In dem Fall, daß der Zustand SOC der Batterie 60 kleiner als der Schwellenwert SL im Schritt S222 ist, bestimmt das Programm, daß die Batterie 60 die zwangsweise Ladung erfordert und steuert die Brennkraftmaschine 20 an, um das Laden der Batterie 60 im Schritt S234 einzuleiten, wenn die Batterie 60 in dem Schritt S232 nicht in dem Ladezustand ist.
In dem Fall, daß der Zustand SOC der Batterie 60 nicht kleiner als der Schwellenwert SL im Schritt S222 ist, liest andererseits die CPU 80a die aktuelle Fahrposition X des Fahrzeugs und die Bezirksdaten in bezug auf die aktuelle Fahrposition X im Schritt S224 und bestimmt im Schritt S226, ob die aktuelle Fahrposition X in einem Stadtbezirk ist oder nicht. In dem Fall, daß die aktuelle Fahrposition X in einem Stadtbezirk ist, beendet das Programm die Operation der Brennkraftmaschine 20, um die Ladeoperation der Batterie 60 im Schritt S238 zu beenden, wenn die Batterie 60 noch in dem Ladezustand im Schritt S236 ist. Dieser Steuerprozeß ermöglicht, daß das Fahrzeug durch den Motor 50 in dem Ruhezustand der Brennkraftmaschine 20 anzutreiben, wodurch Smog in dem Stadtbezirk reduziert wird. Wenn der Zustand der Batterie 60 auf weniger als der Schwellenwert SL absinkt, wird die Operation der Brennkraftmaschine 20 wieder aufgenommen, um die Ladung der Batterie 60 einzuleiten, unabhängig davon, welcher Bezirk der aktuellen Fahrposition X vorliegt. Dieser Aufbau verhindert auf wirkungsvolle Weise, daß die Batterie 60 in dem Stadtbezirk vollständig entladen wird.
In dem Fall, daß die aktuelle Fahrposition X im Gegensatz dazu in dem Schritt S226 nicht in einem Stadtbezirk ist, führt das Programm die Abarbeitung der Schritte S228 bis S238 aus, welche mit der Abarbeitung der Schritte S102 bis S108 in der Lade-Entlade-Steuerroutine der in dem in Fig. 4 gezeigten Ablaufdiagramm der ersten Ausführungsform übereinstimmt und daher hier nicht beschrieben wird.
In der dritten Ausführungsform wird der Sollzustand SOC* der Batterie 60 gemäß der in dem Ablaufdiagramm der Fig. 15 gezeigten Soll-SOC-Einstellroutine eingestellt. Wenn in der Routine der Fig. 15 der Fahrer den Zielort XE und die Fahrtroute durch Betätigungen der Eingabeeinheit 97 in den Schritten S240 und S242 eingibt, die in die Berührungseingabeanzeige 96 des Navigationssystems 90 eingeschlossen ist, stellt die CPU 80a der ECU 80 den erwarteten SOC in jeder Position im Schritt S244 auf der Fahrtroute auf der Grundlage der Bezirksdaten der Fahrtroute ein, die von dem CD-ROM- Laufwerk 98 über die Anzeigesteuervorrichtung 91 eingegeben ist. Der erwartete Zustand SOC hängt von der Art des Bezirks auf der Fahrtroute ab, das heißt eine Hauptstraße oder eine Nebenstraße, und ein Stadtbezirk, ein ebener Vorortbezirk oder ein hügeliger Bezirk in dem Fall der Nebenstraße. In dieser Ausführungsform wird der erwartete SOC gleich dem Zwischenwert Smid auf der Hauptstraße eingestellt, auf welcher das Fahrzeug in dem Zustand einer relativ großen Lade- Entlade-Menge der Batterie 60 fährt. Der erwartete SOC ist gleich dem Maximalwert Smax in einem Stadtbezirk, in welchem die Batterie 60 hauptsächlich elektrische Energie entlädt, um den Smog zu vermindern. Der erwartete SOC wird gleich dem Minimalwert Smin eingestellt, welcher den hohen Lade- Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 60 realisiert, in einem ebenen Vorstadtbezirk auf der Nebenstraße, auf welcher das Fahrzeug in dem Zustand einer relativ kleinen Lade-Entlade- Menge der Batterie 60 fährt. Der erwartete SOC wird gleich dem Maximalwert Smax in einem hügeligen Bezirk eingestellt, wo das Fahrzeug in dem Zustand einer großen Entladung aus der Batterie 60 fährt. Der erwartete SOC wird in einer vorbestimmten Distanz vor der Grenze zwischen den Bezirken eines geringeren erwarteten SOC und eines größeren erwarteten SOC erhöht, so daß der Zustand SOC der Batterie 60 gleich dem höheren erwarteten SOC an der Grenze sein kann. Fig. 16 zeigt Änderungen des erwarteten SOC und des Zustands SOC der Batterie 60 entlang den Bezirken der Fahrtroute. Der Prozeß der Einstellung des erwarteten SOC in der dritten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 weiter beschrieben.
Der Bezirk von einer Startposition XS zu einer Zwischenposition X21 stellt einen ebenen Vorstadtbezirk dar, so daß der erwartete SOC grundlegend gleich dem Minimalwert Smin eingestellt wird, welcher einen hohen Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 60 realisiert. In dem nächsten Bezirk zwischen den Zwischenpositionen X21 und X22, welcher eine Hauptstraße darstellt, wird der erwartete SOC gleich dem Zwischenwert Smid eingestellt, der größer als der Minimalwert Smin ist. Die Zwischenposition X21 stellt demgemäß die Grenze dar, an welcher der erwartete SOC von dem Minimalwert Smin auf den Zwischenwert Smid erhöht wird. Der erwartete SOC wird somit auf einer vorbestimmten Distanz vor der Zwischenposition X21 erhöht, um zu ermöglichen, daß der Zustand SOC der Batterie 60 gleich dem Zwischenwert Smid in der Zwischenposition X21 ist. Gemäß einem konkreten Prozeß wird der erwartete SOC gleich dem Zwischenwert Smid in einer Position P21 eingestellt, welche eine vorbestimmte Distanz RX1 vor der Zwischenposition X21 ist. Die vorbestimmte Distanz RX1 stellt eine erforderliche Fahrdistanz zum Verändern des Zustands SOC der Batterie 60 von dem Minimalwert Smin auf den Zwischenwert Smid dar. In einer Zwischenposition X23 wird der erwartete SOC von dem Minimalwert Smin auf den Maximalwert Smax erhöht. In diesem Fall wird der erwartete SOC gleich dem Maximalwert Smax in einer Position P22 eingestellt, welche eine vorbestimmte Distanz RX2 vor der Zwischenposition X23 ist. Die vorbestimmte Distanz RX2 stellt eine erforderliche Fahrdistanz zum Verändern des Zustands SOC der Batterie 60 von dem Minimalwert Smin auf den Maximalwert Smax dar. In einer ähnlichen Weise wird der erwartete SOC jeweils in Positionen erhöht, die vorbestimmte Distanzen vor Zwischenpositionen X25 und X27 sind. Es ist jedoch nicht erforderlich, den erwarteten SOC in speziellen Positionen, die vorbestimmte Distanzen vor den Zwischenpositionen X22, X24, X26 und X28 sind, zurückzusetzen, da sie Grenzen zwischen einem höher erwarteten SOC und einen niedriger erwarteten SOC sind.
Unter Rückbeziehung auf das Ablaufdiagramm der Fig. 15 führt nach dem Einstellen des erwarteten SOC in jeder Position auf der Fahrtroute das Programm wiederholt die Abarbeitung der Schritte S246 bis S252 aus, bis das Fahrzeug den Zielort XE erreicht. Dieser Prozeß stellt den erwarteten SOC in der aktuellen Fahrposition X des Fahrzeugs auf den Sollzustand SOC* ein und ist mit der Abarbeitung der Schritte S208 bis S214 in der Soll-SOC-Einstellroutine der in dem Ablaufdiagramm der Fig. 12 gezeigten zweiten Ausführungsform übereinstimmend.
Die Lade-Entlade-Steuerung der Batterie 60 verändert den Zustand SOC der Batterie 60, wie zum Beispiel in Fig. 16 gezeigt ist. Wenn das Fahrzeug in dem Bezirk von der Startposition XS zu der Position P21 fährt, die einen ebenen Vorstadtbezirk darstellt, wird der Minimalwert Smin auf den Sollzustand SOC* eingestellt, so daß die Batterie 60 gesteuert wird, daß sie den Zustand SOC annimmt, der gleich dem Minimalwert Smin ist. In der Position P21, die noch in dem ebenen Vorstadtbezirk ist, da erwartet wird, daß das Fahrzeug mit der Fahrt auf der Hauptstraße in der Position beginnt, die die vorbestimmte Distanz RX1 voraus ist, wird der Zwischenwert Smid, welcher dem erwarteten SOC auf der Hauptstraße entspricht, auf den Sollzustand SOC* eingestellt. Die Batterie 60 beginnt in der Position P21 zu laden, und der Zustand SOC der Batterie 60 wird demgemäß gleich dem Zwischenwert Smid in der Zwischenposition X21, welche der Auffahrt der Hauptstraße entspricht. Während das Fahrzeug auf der Hauptstraße fährt, wird der Zwischenwert Smid auf den Sollzustand SOC* eingestellt, so daß die Batterie 60 gesteuert wird, daß sie den Zustand SOC aufweist, der gleich dem Zwischenwert Smid ist. Nach der Zwischenposition X22 fährt das Fahrzeug wieder in einem ebenen Vorstadtbezirk, und der Minimalwert Smin wird auf den Sollzustand SOC* eingestellt, so daß die Batterie 60 gesteuert wird, daß sie den Zustand SOC aufweist, der gleich dem Minimalwert Smin ist.
In der Position P22, die noch in dem ebenen Vorstadtbezirk ist, da erwartet wird, daß das Fahrzeug in einem Stadtbezirk in der Position beginnt, die die vorbestimmte Distanz RX2 voraus ist, wird der Maximalwert Smax, welcher dem erwarteten SOC in dem Stadtbezirk entspricht, auf den Sollzustand SOC* eingestellt. Die Batterie 60 beginnt mit dem Laden in der Position P22, und der Zustand SOC der Batterie 60 ist demgemäß gleich dem Maximalwert Smax in der Zwischenposition X23, welche der Einfahrt des Stadtbezirks entspricht. Während das Fahrzeug in dem Stadtbezirk fährt, wird der Maximalwert Smax auf den Sollzustand SOC* eingestellt. Die Abarbeitung der Schritte S226, S236 und S238 in der Lade-Entlade-Steuerroutine der Fig. 14 wird jedoch in einem solchen Fahrzustand ausgeführt, um die Operation der Brennkraftmaschine 20 einzustellen und dadurch die Ladeoperation der Batterie 60 zu unterbrechen. Dies vermindert allmählich den Zustand SOC der Batterie 60. Wenn der Zustand SOC der Batterie 60 abnimmt, um kleiner als der Schwellenwert SL zu sein, selbst wenn das Fahrzeug in dem Stadtbezirk fährt, wird die Abarbeitung der Schritte S222, S232 und S234 in der Lade- Entlade-Steuerroutine der Fig. 14 ausgeführt, um die Brennkraftmaschine 20 anzutreiben und dadurch das Laden der Batterie 60 einzuleiten.
In der Position P23, die noch in dem ebenen Vorstadtbezirk ist, da erwartet wird, daß das Fahrzeug die Fahrt in einem hügeligen Bezirk in der POS startet, welche die vorbestimmte Distanz RX2 voraus ist, wird der Maximalwert Smax, welcher dem erwarteten SOC in dem hügeligen Bezirk entspricht, auf den Sollzustand SOC* eingestellt. Die Batterie 60 beginnt die Ladung in der Position P23, und der Zustand SOC der Batterie 60 ist demgemäß gleich dem Maximalwert Smax in der Zwischenposition X25, welche der Einfahrt in den hügeligen Bezirk entspricht. Während das Fahrzeug in dem hügeligen Bezirk fährt, wird der Maximalwert Smax auf den Sollzustand SOC* eingestellt. In dem hügeligen Bezirk kann das Fahrzeug in den Fahrzustand fallen, bei dem die durch den Motor 50 verbrauchte Energie größer als die durch den Generator 40 erzeugte Energie ist. Der Zustand SOC der Batterie 60 ändert sich demgemäß zu der Differenz zwischen der durch den Generator 40 erzeugten elektrischen Energie und der durch den Motor 50 verbrauchten elektrischen Energie.
Wie vorstehend beschrieben, steuert die Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform den Zustand SOC der Batterie 60 auf der Grundlage der Fahrzustände auf der Fahrtroute. Wenn das Fahrzeug in einem ebenen Vorstadtbezirk fährt, welcher den Fahrzustand einer relativ kleinen Lade-Entlade- Menge der Batterie 60 erfordert, wird der Zustand SOC der Batterie 60 auf einen niedrigeren Wert gesteuert, um den Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 60 zu erhöhen. Wenn das Fahrzeug auf einer Hauptstraße fährt, welche den Fahrzustand einer relativ großen Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 erfordert, wird der Zustand SOC der Batterie 60 auf einen Zwischenwert gesteuert, um eine große Lade-Entlade-Menge zu realisieren. Wenn erwartet wird, daß das Fahrzeug in einem Stadtbezirk oder in einem hügeligen Bezirk fährt, welcher den Fahrzustand einer großen Entladung aus der Batterie 60 erfordert, wird der Zustand SOC der Batterie 60 gesteuert, eine große Entladungsmenge zu ermöglichen, bevor das Fahrzeug die Position erreicht, die der Einfahrt in den Stadtbezirk oder den hügeligen Bezirk entspricht. Dieser Aufbau ermöglicht, daß die Batterie 60 mit einer größeren regenerierten elektrischen Energiemenge geladen wird, um die erforderliche und ausreichende elektrische Energiemenge für den Antrieb zuzuführen, wodurch der Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung erhöht wird.
In der Antriebsanordnung 100 der dritten Ausführungsform stellen die vorbestimmten Distanzen RX1 und RX2 die erforderlichen Fahrdistanzen zum Verändern des Zustands SOC der Batterie 60 von dem Minimalwert Smin zu dem Zwischenwert Smid und dem Maximalwert Smax dar. Die vorbestimmten Distanzen RX1 und RX2 können wahlweise gemäß den Straßenzuständen der Fahrtroute berechnet werden.
In der Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform wird die Fahrtroute in vier Bezirke unterteilt, eine Hauptstraße, einen Stadtbezirk, einen ebenen Vorstadtbezirk und einen hügeligen Bezirk, und die erwartete SOC wird in den jeweiligen Bezirken eingestellt. Die Fahrtroute kann jedoch in eine Vielzahl von Bezirken unterteilt werden. Z. B. wird jeder der vorstehend erwähnten vier Bezirke ferner in einen kalten Bereich und einen warmen Bereich unterteilt, wobei sich insgesamt acht Bezirke ergeben. Ein Tunnelbezirk kann ferner diesen acht Bezirken hinzugefügt werden. In diesem Aufbau können die erwarteten SOCs in den jeweiligen Bezirken in dem kalten Bereich höher als die erwarteten SOCs in den entsprechenden Bezirken in dem warmen Bereich eingestellt werden. In dem Tunnelbezirk wird der erwartete SOC gleich dem Maximalwert Smax eingestellt, wie in dem Stadtbezirk, während die Brennkraftmaschine 20 die Operation beendet.
Die Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform stellt einen Festwert als den erwarteten SOC in jedem Bezirk ein. Ein abgewandelter Aufbau kann den erwarteten SOC gemäß den Straßenzuständen auf der Fahrtroute einstellen. In diesem Aufbau können die erwarteten SOC selbst in demselben Bezirk verändert werden.
Nachfolgend ist eine Antriebsanordnung 10D als eine vierte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der Hardwareaufbau der Antriebsanordnung 10D der vierten Ausführungsform ist mit dem Hardwareaufbau der Antriebsanordnung 10B der zweiten Ausführungsform übereinstimmend. Die Komponenten der Antriebsanordnung 10D der vierten Ausführungsform sind daher mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht speziell beschrieben. Die in der Beschreibung der vierten Ausführungsform verwendeten Symbole haben dieselben Bedeutungen wie jene in der ersten bis dritten Ausführungsform, wenn nicht anders festgelegt.
Die Antriebsanordnung 10D der vierten Ausführungsform führt eine Lade-Entlade-Steuerung der Batterie 60 auf der Grundlage der Lade-Entlade-Steuerroutine der dritten Ausführungsform aus, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 gezeigt, und eine Soll-SOC-Einstellroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 17 gezeigt ist. Die Lade-Entlade-Steuerroutine der Fig. 14 ist in der dritten Ausführungsform ausführlich erläutert worden.
Die Soll-SOC-Einstellroutine der Fig. 17 wird in vorbestimmten Zeitabständen wiederholt ausgeführt, zum Beispiel alle 100 ms nach einem Start des Fahrzeugs unter der Bedingung, daß der Fahrer die Fahrtroute nicht mit dem Navigationssystem 90 einstellt. Wenn das Programm in die Routine der Fig. 17 eintritt, liest die CPU 80a der ECU 80 zuerst die aktuelle Fahrposition X und die Fahrtrichtung Y des Fahrzeugs aus dem Navigationssystem 90 im Schritt S260 und empfängt Daten in bezug auf den Bezirk der aktuellen Fahrposition X des Fahrzeugs, als auch des Bezirks der Position, die eine vorbestimmte Distanz RX2 voraus in der Fahrtroute Y als Bezirke R1 und R2 von dem Navigationssystem 90 in den Schritten S262 und S264 ist. Die vorbestimmte Distanz RX2 ist mit der vorbestimmten Distanz RX2 übereinstimmend, die in der dritten Ausführungsform beschrieben ist und eine erforderliche Fahrdistanz zum Verändern des Zustands SOC der Batterie 60 von dem Minimalwert Smin in den Maximalwert Smax darstellt.
Die CPU 80a bestimmt dann im Schritt S266, ob der Bezirk R2, der die vorbestimmte Distanz RX2 im voraus der aktuellen Fahrposition X ist, entweder einem Stadtbezirk oder einem hügeligen Bezirk entspricht oder nicht. In dem Fall, daß der Bezirk R2 entweder einem Stadtbezirk oder einem hügeligen Bezirk entspricht, geht das Programm weiter zu dem Schritt S274, um den Maximalwert Smax für den Sollzustand SOC* einzustellen, unabhängig von der Art des Bezirks R1 der aktuellen Fahrposition X. Diese Einstellung ermöglicht, daß der Zustand der Batterie 60 gleich dem Maximalwert Smax wird, während das Fahrzeug die vorbestimmte Distanz RX2 fährt, das heißt, bevor das Fahrzeug die Position erreicht, welche der Einfahrt des Stadtbezirks oder des hügeligen Bezirks entspricht.
In dem Fall, daß der Bezirk R2, der die vorbestimmte Distanz RX2 im voraus der aktuellen Fahrposition X ist, weder ein Stadtbezirk noch ein hügeliger Bezirk ist, andererseits geht das Programm weiter zum Schritt S268, um die Art des Bezirks R1 der aktuellen Fahrposition X zu bestimmen, das heißt einen ebenen Vorstadtbezirk, eine Hauptstraße oder einen Stadtbezirk oder einen hügeligen Bezirk. In dem Fall eines ebenen Vorstadtbezirks wird der Minimalwert Smin, der einen hohen Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 60 realisiert, auf den Sollzustand SOC* im Schritt S270 eingestellt. In dem Fall einer Hauptstraße wird der Zwischenwert Smid, der eine relativ große Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 realisiert, auf den Sollzustand SOC* im Schritt S272 eingestellt. In dem Fall eines Stadtbezirks oder hügeligen Bezirks wird der Maximalwert Smax, der eine große Entladungsmenge aus der Batterie 60 ermöglicht, auf den Sollzustand SOC* im Schritt S274 eingestellt. Dies stellt demgemäß den Zustand SOC der Batterie 60 ein, der für den Fahrzustand in den jeweiligen Bezirken geeignet ist.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Antriebsanordnung 10D der vierten Ausführungsform den Zustand SOC der Batterie 60 auf der Grundlage des aktuellen Fahrzustands und des erwarteten Fahrzustands des Fahrzeugs steuern. Wenn das Fahrzeug in einem Vorstadtbezirk fährt, was den Fahrzustand einer relativ kleinen Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 erfordert, wird der Zustand SOC der Batterie 60 auf einen niedrigeren Wert gesteuert, um den Lade-Entlade-Wirkungsgrad der Batterie 60 zu erhöhen. Wenn das Fahrzeug auf einer Hauptstraße fährt, was den Fahrzustand einer relativ großen Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 erfordert, wird der Zustand SOC der Batterie 60 auf einen Zwischenwert gesteuert, um eine große Lade-Entlade-Menge zu realisieren. Wenn erwartet wird, daß das Fahrzeug in einem Stadtbezirk oder in einem hügeligen Bezirk fährt, was den Fahrzustand einer großen Entladung aus der Batterie 60 erfordert, wird der Zustand SOC der Batterie 60 gesteuert, um eine große Entladungsmenge zu ermöglichen, bevor das Fahrzeug die Position erreicht, welche der Einfahrt in dem Stadtbezirk oder dem hügeligen Bezirk entspricht. Dieser Aufbau ermöglicht, die Batterie 60 mit einer größeren regenerierten elektrischen Energiemenge zu laden und die erforderliche und ausreichende elektrische Energiemenge zum Antrieb zuzuführen, wodurch der Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung erhöht wird. Wenn das Fahrzeug auf einer Hauptstraße fährt, was den Fahrzustand einer relativ großen Lade-Entlade-Menge der Batterie 60 erfordert, wird der Zustand SOC der Batterie 60 auf einen Zwischenwert gesteuert, um eine große Lade-Entlade-Menge zu realisieren. Wenn erwartet wird, daß das Fahrzeug in einem Stadtbezirk oder einem hügeligen Bezirk fährt, was den Fahrzustand einer großen Entladung aus der Batterie 60 erfordert, wird der Zustand SOC der Batterie 60 gesteuert, um eine große Entladungsmenge zu ermöglichen, bevor das Fahrzeug die Position erreicht, die der Einfahrt des Stadtbezirks oder des hügeligen Bezirks entspricht. Dieser Aufbau ermöglicht, daß die Batterie 60 mit einer größeren regenerierten elektrischen Energiemenge geladen wird, um die erforderliche und ausreichende elektrische Energie zum Antrieb zuzuführen, wodurch der Energiewirkungsgrad der gesamten Antriebsanordnung erhöht wird.
In der Antriebsanordnung 10D der vierten Ausführungsform wird der Sollzustand SOC* der Batterie 60 auf der Grundlage der zwei Bezirke eingestellt, das heißt des Bezirks R1 der aktuellen Fahrposition X des Fahrzeugs und des Bezirks E2, der die vorbestimmte Distanz RX2 der aktuellen Fahrposition X voraus ist. Ein abgewandelter Aufbau stellt den Sollzustand SOC* auf der Grundlage einer Vielzahl von Bezirken ein, die in der vorbestimmten Distanz RX2 von der aktuellen Fahrposition X in der Fahrtrichtung Y vorliegen. Ein anderer abgewandelter Aufbau stellt den Sollzustand SOC* unter Berücksichtigung von zwei oder mehr Bezirken ein, die der aktuellen Fahrposition X voraus sind. Diese abgewandelten Strukturen ermöglichen die zweckentsprechendere Steuerung des Zustands SOC der Batterie 60.
Wie in der Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform wird in der Antriebsanordnung 10D der vierten Ausführungsform die Fahrtroute in vier Bezirke unterteilt, eine Hauptstraße, einen Stadtbezirk, einen ebenen Vorstadtbezirk und einen hügeligen Bezirk. Die Fahrtroute kann jedoch in eine Vielzahl von Bezirken unterteilt werden.
Nachfolgend wird eine andere Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform schematisch darstellt. Die Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform weist auf: einen Kilometerzähler 67 zum Messen einer Fahrdistanz L von einer Fahrtstartposition, eine Fahrplaneingabeeinheit 82 zum Eingeben eines Fahrplans und eine Fahrplananzeigeeinheit 84 zum Anzeigen des eingegebenen Fahrplans und der Fahrdistanz, zusätzlich zu den Komponenten der Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform. Die Komponenten der Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform, die mit denen der Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform übereinstimmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht speziell erläutert. Die Symbole, die in der Beschreibung der fünften Ausführungsform verwendet sind, weisen dieselben Bedeutungen wie jene der ersten bis vierten Ausführungsform auf, wenn nicht anders spezifiziert.
Die Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform führt eine Lade-Entlade-Steuerung der Batterie 60 auf der Grundlage der Lade-Entlade-Steuerroutine der dritten Ausführungsform aus, wie in dem Ablaufdiagramm der Fig. 14 gezeigt ist, und einer Soll-SOC-Einstellroutine, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 19 gezeigt ist. Die Lade-Entlade-Steuerroutine der Fig. 14 ist in der dritten Ausführungsform ausführlich beschrieben worden.
Die Soll-SOC-Einstellroutine der Fig. 19 wird aktiviert und ausgeführt, wenn der Fahrer eine Dateneingabe von der Fahrplaneingabeeinheit 82 anweist. Wenn das Programm in die Routine der Fig. 19 eintritt, wartet die CPU 80a der ECU 80 auf die Eingabe eines Fahrplans durch den Fahrer im Schritt 5300. Die Eingabedaten des Fahrplans schließen die Distanz von einer Fahrtstartposition zu einem Zielort ein, die Anzahl der Bezirke von der Fahrtstartposition zu dem Zielort und Straßendaten und Bezirksdaten jedes Bezirks. Die Eingabedaten werden unter einer vorbestimmten Adresse in dem RAM 80c der ECU 80 gespeichert. Wenn der Fahrer einen Fahrplan eingibt, stellt die CPU 80a den erwarteten SOC in jeder Position von der Fahrtstartposition zu dem Zielort auf der Grundlage des eingegebenen Fahrplans im Schritt S302 ein. Der Einstellprozeß des erwarteten SOC in der fünften Ausführungsform ist mit der Abarbeitung in der dritten Ausführungsform übereinstimmend (das heißt der Abarbeitung des Schritts S244 in der Soll-SOC-Einstellroutine der Fig. 15) und wird daher hier nicht beschrieben. Der erwartete SOC kann auf andere Weise berechnet und unabhängig auf der Grundlage der Eingabedaten eingestellt werden, wie zum Beispiel der Straßendaten und Bezirksdaten jedes Bezirks.
Nach dem Einstellen des erwarteten SOC in jeder Position in dem Fahrplan liest die CPU 80a der ECU 80 eine Distanz (Fahrdistanz) L von der Fahrtstartposition zu der aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs von dem Kilometerzähler 67 im Schritt S304 und liest den erwarteten SOC, der in der aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs auf der Grundlage der eingegebenen Fahrdistanz L im Schritt S306 eingestellt ist. Der eingegebene erwartete SOC wird dann auf den Sollzustand SOC* im Schritt S308 eingestellt. Das Programm führt die Abarbeitung der Schritte S304 bis S308 wiederholt aus, bis das Fahrzeug den Zielort im Schritt S310 erreicht. Wenn die Fahrdistanz L gleich der Distanz von der Fahrtstartposition zu dem Zielort ist, wird bestimmt, daß das Fahrzeug den Zielort erreicht.
Die Lade-Entlade-Steuerung, die in der Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform ausgeführt wird, ist ähnlich der Lade-Entlade-Steuerung, die in der Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform ausgeführt wird, mit Ausnahme der Abarbeitung in bezug auf den Fahrplan. Die Inhalte, die in der dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung der Fig. 16 ausführlich erläutert sind, werden somit auf die Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform angewendet, und die Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform weist dieselben Wirkungen wie jene der Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform auf.
Wie vorstehend beschrieben, weist die Antriebsanordnung 10E der fünften Ausführungsform einen einfacheren Aufbau als die Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform auf (das heißt die Antriebsanordnung 10E weist die Fahrplaneingabeeinheit 82, die Fahrplananzeigeeinheit 84 und den Kilometerzähler 67 anstelle des Navigationssystems 90 auf), aber kann dieselben Wirkungen wie die Antriebsanordnung 10C der dritten Ausführungsform erreichen.
Die Antriebsanordnungen 10 und 10B bis 10E der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform weisen den Generator 40 mit einem Rotor auf, der an der Kurbelwelle 39 der Brennkraftmaschine 20 angeordnet ist. Wie eine Antriebsanordnung 110 eines in Fig. 20 gezeigten abgewandelten Beispiels, kann der Generator 40 durch einen Kupplungsmotor 140 ersetzt werden, welcher einen Innenrotor 140a aufweist, der an einer Kurbelwelle 139 einer Brennkraftmaschine 120 angeordnet ist, und einen Außenrotor 140b, der an einer Antriebswelle 170 angeordnet ist. In dem Kupplungsmotor 140 ist eine Vielzahl von Magneten auf dem Außenumfang des Innenrotors 140a angeordnet, wobei Dreiphasenspulen in Schlitzen angeordnet sind, die in dem Außenrotor 140b ausgebildet sind. Der Kupplungsmotor 140 kann als ein Standardsynchronmotor angesehen werden, mit der Ausnahme, daß der Außenrotor 140b dreht, der dem Stator entspricht. Die Drehzahl des Kupplungsmotors 140 ist eine Drehzahldifferenz Nc zwischen der Drehzahl des Innenrotors 140a (das ist die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 120) und der Drehzahl des Außenrotors 140b (das ist die Drehzahl Nd der Antriebswelle 170). In der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels ist ein Schleifring 141 an der Antriebswelle 170 angeordnet. Die elektrische Energie wird von den jeweiligen Phasen der Dreiphasenspulen, die auf den rotierenden Stator gewickelt sind, über den Schleifring 141 zugeführt und regeneriert. Die Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels weist einen ähnlichen Aufbau wie die Antriebsanordnung 10 der ersten Ausführungsform auf, mit der Ausnahme des Kupplungsmotors 140 und des Schleifrings 141. Dieselben Komponenten sind mit den gleichen Bezugszeichen + 100 bezeichnet und werden hier nicht speziell beschrieben.
In der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels wird die Abgabe mechanischer Energie von der Brennkraftmaschine 120 der Drehmomentumwandlung durch den Kupplungsmotor 140 und den Motor 150 unterzogen und wird dann als eine gewünschte Energie an die Antriebswelle 170 abgegeben. Ein Teil der Abgabe der mechanischen Energie von der Brennkraftmaschine 120 wird über den Kupplungsmotor 140 auf die Antriebswelle 170 übertragen, wobei die restliche mechanische Energie durch den Kupplungsmotor 140 in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Motor 150 nutzt diese elektrische Energie und gibt die erforderliche Antriebskraft an die Antriebswelle 170 ab. Die gesamte Energieabgabe der Brennkraftmaschine 120 und die Energieabgabe vom Kupplungsmotor 140 wird auf die Antriebswelle 170 übertragen, während der Motor 150 die elektrische Energie von der Antriebswelle 170 regeneriert, die zum Antrieb des Kupplungsmotors 140 erforderlich ist. Unter Bezugnahme auf Fig. 21 wird beispielhaft angenommen, daß die Brennkraftmaschine 120 in einem Antriebspunkt P1 angetrieben wird, der durch eine Drehzahl N1 und ein Drehmoment T1 definiert ist. Der Kupplungsmotor 140 überträgt das Drehmoment T1 auf die Antriebswelle 170, während Energie einer Fläche G1 regeneriert wird und die regenerierte Energie als Energie einer Fläche G2 dem Motor 150 zugeführt wird. Ein Drehmoment T2 wird demgemäß an die Antriebswelle 170 abgegeben, die mit einer Drehzahl N2 rotiert. Als ein anderes Beispiel wird angenommen, daß die Brennkraftmaschine 120 in einem anderen Antriebspunkt P2 angetrieben wird, der durch die Drehzahl N2 und das Drehmoment T2 definiert ist. Energie, ausgedrückt als die Summe der Flächen G1 und G3, wird dem Kupplungsmotor 140 zugeführt, und das Drehmoment T1 wird an die Antriebswelle 170 abgegeben. Der Motor 150 regeneriert Energie, ausgedrückt als die Summe der Flächen G2 und G3, welche die Energie ausgleichen, die durch den Kupplungsmotor 140 zugeführt ist. Das Drehmoment T1 wird demgemäß an die Antriebswelle 170 abgegeben, die sich mit der Drehzahl N1 dreht.
In dem Fall, daß eine Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 120 abgegeben wird, größer als eine Energie Pd wird, die an die Antriebswelle 170 abgegeben wird, indem entweder eine oder beide, die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 120 erhöht wird, erfolgt das Laden einer Batterie 160 mit der überschüssigen elektrischen Energie. In dem Fall, daß die Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 120 abgegeben ist, kleiner als die Energie Pd ist, die zur Antriebswelle 170 abgegeben ist, indem entweder eine oder beide, die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 120, vermindert werden, wird andererseits die Batterie 160 entladen, um die mangelnde elektrische Energie zuzuführen. Wenn in der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 120 größer als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 170 ist, arbeitet der Kupplungsmotor 140 als ein Generator und der Motor 150 arbeitet als ein normaler Motor. Wenn andererseits die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 120 kleiner als die Drehzahl Nd der Antriebswelle 170 ist, arbeitet der Kupplungsmotor 140 als ein normaler Motor und der Motor 150 arbeitet als ein Generator. In der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels wird in einem Zustand die elektromagnetische Kopplung des Innenrotors 140a mit dem Außenrotor 140b in dem Kupplungsmotor 140 gelöst. Dies hält die Brennkraftmaschine 120 an und ermöglicht, daß das Fahrzeug nur durch die Energieabgabe vom Motor 150 angetrieben wird. In einem anderen Zustand wird die elektromagnetische Kupplung des Rotors mit dem Stator in dem Motor 150 gelöst. Dies ermöglicht, daß die Batterie 160 mit der elektrischen Energie geladen wird, die durch den Kupplungsmotor 140 erzeugt ist, während das Fahrzeug durch die Energieabgabe von der Brennkraftmaschine 120 angetrieben und über den Kupplungsmotor 140 übertragen wird.
Die Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels führt eine Lade-Entlade-Steuerung der Batterie 160 auf der Grundlage einer in dem Ablaufdiagramm der Fig. 22 gezeigten Lade- Entlade-Drehmoment-Steuerroutine und einer der Soll-SOC- Einstellroutinen aus, die in den vorstehend erläuterten Ablaufdiagrammen der Fig. 5, 7 bis 10, 12, 15, 17 und 19 gezeigt sind. Die Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine der Fig. 22 wird wiederholt in vorbestimmten Zeitabständen ausgeführt, zum Beispiel alle 8 ms nach einem Start des Fahrzeugs.
Wenn das Programm in die in Fig. 22 gezeigte Routine eintritt, liest zuerst eine CPU 180a einer ECU 180 die Drehzahl Nd der Antriebswelle 170 im Schritt S400. Die Drehzahl Nd der Antriebswelle 170 kann von einem Lagegeber (nicht gezeigt) zum Messen des Drehwinkels des Rotors gemessen werden, der in dem Motor 150 enthalten ist oder kann von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 168 gewonnen werden. Die CPU 180a liest dann die Gaspedalposition AP, die durch einen Gaspedal-Positionssensor 164 im Schritt S402 erhalten ist und erzeugt einen Drehmomentbefehlswert Td* zur Abgabe an die Antriebswelle 170 auf der Grundlage der eingegebenen Gaspedalposition AP im Schritt S404. In der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels werden Drehmomentbefehlswerte Td* entsprechend den jeweiligen Gaspedalpositionen AP im voraus eingestellt und als ein Kennfeld in einem ROM 180b der ECU 180 gespeichert. Gemäß einem konkreten Prozeß nimmt im Schritt S404 die CPU 180a Bezug auf das Kennfeld, das in dem ROM 180b gespeichert ist und liest den Drehmomentbefehlswert Td*, welcher der eingegebenen Gaspedalposition AP entspricht, aus dem Kennfeld. Die CPU 180a berechnet die Energie Pd, die an die Antriebswelle 170 abzugeben ist, aus dem erhaltenen Drehmomentbefehlswert Td* und der eingegebenen Drehzahl Nd der Antriebswelle 170 gemäß der Gleichung Pd = Nd · Td* im Schritt S406.
Die CPU 180a liest dann den Zustand SOC der Batterie 160 im Schritt S408 und berechnet eine Differenz ΔS zwischen dem eingegebenen Zustand SOC und einem Sollzustand SOC* im Schritt S410. Die berechnete Differenz ΔS wird mit einem unteren Schwellenwert L1 und einem höheren Schwellenwert H1 im Schritt S412 verglichen. In dem Fall, daß die Differenz ΔS kleiner als der untere Schwellenwert L1 ist, wird die Summe der Energie Pd, die an die Antriebswelle 170 abgegeben wird, und der Ladeenergie Pbi im Schritt S414 auf die Energie Pe eingestellt, die von der Brennkraftmaschine 120 abzugeben ist. In dem Fall, daß die Differenz ΔS nicht kleiner als der untere Schwellenwert L1 und nicht größer als der obere Schwellenwert H1 ist, wird die Energie Pd auf die Energie Pe im Schritt S416 eingestellt. In dem Fall, daß die Differenz ΔS größer als der obere Schwellenwert H1 ist, wird die Differenz, die durch Subtraktion der Entladeenergie Pbo von der Energie Pd erhalten ist, auf die Energie Pe im Schritt S418 eingestellt. Die Ladeenergie Pbi wird verwendet, um die Batterie 160 zu laden, wogegen die Entladeenergie Pbo aus der Batterie 160 entladen wird und verwendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben. Die Einstellung der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 120 abzugeben ist, in der vorstehend beschriebenen Weise, ermöglicht, die Batterie 160 mit der Überschußenergiedifferenz zwischen der Energie Pd, die an die Antriebswelle 170 abgegeben wird, und der Energie Pe, die von der Brennkraftmaschine 120 abgegeben wird, oder zu entladen und die Mangelenergiedifferenz zuzuführen. Dieser Aufbau ermöglicht es, den Zustand SOC der Batterie 160 dem Sollzustand SOC* anzunähern.
Die Energie Pe, die in der vorstehend beschriebenen Weise eingestellt wird, wird mit einem Minimalwert Pemin und einem Maximalwert Pemax im Schritt S420 verglichen. In dem Fall, daß die Energie Pe kleiner als der Minimalwert Pemin ist, wird die Energie Pe auf den Minimalwert Pemin im Schritt S422 begrenzt. In dem Fall, daß die Energie Pe größer als der Maximalwert Pemax ist, wird andererseits die Energie Pe auf den Minimalwert Pemax im Schritt S424 begrenzt. Die Beschränkung der Energie Pe ermöglicht, die Brennkraftmaschine 120 in einem stabilen Antriebsbereich zu erhalten. Die Batterie 160 wird entladen, um die Mangelenergie zuzuführen, wenn die Energie Pd, die an die Antriebswelle 170 abzugeben ist, größer als die Energie Pe ist, die von der Brennkraftmaschine 120 abgegeben wird. Die Batterie 160 wird andererseits mit der Überschußenergie geladen, wenn die Energie Pe größer als die Energie Pd ist.
Nach dem Einstellen der Energie Pe spezifiziert die CPU 180a im Schritt S426 eine Solldrehzahl Ne* und ein Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 120, um die Gleichung Pe = Ne* · Te* zu erfüllen. Es gibt zahlreiche Kombinationen des Solldrehmoments Te* und der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 120, welche die Gleichung Pe = Ne* · Te* erfüllen. In der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels wird eine vorteilhafte Kombination des Solldrehmoments Te* und der Solldrehzahl Ne* der Brennkraftmaschine 120 im Schritt S426 ausgewählt, um zu ermöglichen, die Brennkraftmaschine 120 mit dem maximal möglichen Wirkungsgrad anzutreiben.
Das Programm stellt dann das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 120 auf einen Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 140 im Schritt S428 ein und stellt den Wert ein, welcher durch Subtraktion des Drehmomentbefehlswerts Tc* des Kupplungsmotors 140 vom Drehmomentbefehlswert Td*, der an die Antriebswelle 170 abzugeben ist, erhalten wird, auf einen Drehmomentbefehlswert Tm* des Motors 150 im Schritt S430 ein. Das Solldrehmoment Te* der Brennkraftmaschine 120 wird auf den Drehmomentbefehlswert Tc* des Kupplungsmotors 140 eingestellt, da ein Drehmoment Tc des Kupplungsmotors 140 ein Lastdrehmoment darstellt, das an der Brennkraftmaschine 120 anliegt.
Das Programm steuert dann den Kupplungsmotor 140 und den Motor 150, um zu ermöglichen, daß der Kupplungsmotor 140 und der Motor 150 die Drehmomente abgeben, welche dem Drehmomentbefehlswert Tc* und dem Drehmomentbefehlswert Tm* entsprechen, in den Schritten S432 und S434, während die Brennkraftmaschine 120 im Schritt S436 gesteuert wird, zu ermöglichen, daß die Brennkraftmaschine 120 in einem Antriebspunkt angetrieben wird, der durch die Solldrehzahl Ne* und das Solldrehmoment Te* definiert ist. Die Steuerung der Brennkraftmaschine 120 steuert die Kraftstoffeinspritzmenge und die Stellung einer Drosselklappe (nicht gezeigt), um zu ermöglichen, daß sich die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 120 der Solldrehzahl Ne* annähert.
Wie vorstehend beschrieben, führt die Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 22 gezeigte Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine in Kombination mit einer der Soll-SOC-Einstellroutinen aus, die in den Ablaufdiagrammen der Fig. 5, 7 bis 10, 12, 15, 17 und 19 gezeigt sind, wodurch dieselben Wirkungen wie jene der Antriebsanordnungen 10 und 10B bis 10E der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform erreicht werden.
In der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels ist der Motor 150 an der Antriebswelle 170 angeordnet. Wie eine andere Antriebsanordnung 110B, die in Fig. 23 gezeigt ist, kann jedoch ein Motor 150B an der Kurbelwelle 139 angeordnet werden. In der Antriebsanordnung 110B dieses abgewandelten Aufbaus wird die mechanische Energie, die von der Brennkraftmaschine 120 abgegeben ist, ebenfalls der Drehmomentumwandlung durch einen Kupplungsmotor 140B und den Motor 150B unterzogen und wird als eine gewünschte Energie an die Antriebswelle 170 abgegeben. Wenn unter Bezugnahme auf Fig. 21 die Brennkraftmaschine 120 an dem Antriebspunkt P1 angetrieben wird, der durch die Drehzahl N1 und das Drehmoment T1 definiert ist, wird die Energie, ausgedrückt als die Summe der Flächen G2 und G3, dem Motor 150B zugeführt, um die Kurbelwelle 139 durch das Drehmoment T2 anzutreiben. Der Kupplungsmotor 140B regeneriert die Energie, ausgedrückt als die Summe der Flächen G1 und G3, welche die Energie ausgleicht, die dem Motor 150B zugeführt ist. Das Drehmoment T2 wird demgemäß an die Antriebswelle 170 abgegeben, die sich mit der Drehzahl N2 dreht. Wenn die Brennkraftmaschine 120 an dem Antriebspunkt P2 angetrieben wird, der durch die Drehzahl N2 und das Drehmoment T2 definiert ist, regeneriert der Motor 150B die Energie, die durch die Fläche G2 ausgedrückt wird, um die Kurbelwelle 139 durch das Drehmoment T1 anzutreiben. Die durch den Motor 150B regenerierte Energie wird dem Kupplungsmotor 140B als die Energie zugeführt, welche durch die Fläche G1 ausgedrückt wird. Das Drehmoment T1 wird demgemäß an die Antriebswelle 170 abgegeben, die mit der Drehzahl N1 umläuft. Die Batterie 160 kann durch Änderung des Antriebspunkts der Brennkraftmaschine 120 geladen oder entladen werden.
Wie die Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels führt die Antriebsanordnung 110B des abgewandelten Aufbaus die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 22 gezeigte Lade-Entlade- Drehmoment-Steuerroutine in Kombination mit einer der in den Ablaufdiagrammen der Fig. 5, 7 bis 10, 12, 15, 17 und 19 gezeigten Soll-SOC-Einstellroutinen aus, wodurch dieselben Wirkungen wie jene der Antriebsanordnungen 10 und 10B bis 10E der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform erreicht werden. Da der Aufbau des Kupplungsmotors 140B und des Motors 150B in der Antriebsanordnung 110B gegenüber der Antriebsanordnung 110 unterschiedlich ist, sind die Schritte S428 und S430 zum Einstellen des Drehmomentbefehlswerts Tc* des Kupplungsmotors 140 und des Drehmomentbefehlswerts Tm* des Motors 150 in der in Fig. 22 gezeigten Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine durch die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 24 gezeigten Schritte S428a und S430a ersetzt.
In den Antriebsanordnungen 10 und 10B bis 10E der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform ist der Generator 40 an der Kurbelwelle 39 der Brennkraftmaschine 20 angeordnet, und der Motor 50 ist an der Antriebswelle 70 angeordnet. In einer Antriebsanordnung 210 eines anderen in Fig. 25 gezeigten abgewandelten Beispiels ist ein erster Motor MG1, der elektrische Energie erzeugen kann, über ein Planetengetriebe 282, das mit der Antriebswelle 270 verbunden ist, an einer Kurbelwelle 239 einer Brennkraftmaschine 220 angeordnet. Das Planetengetriebe 282 in der Antriebsanordnung 210 des anderen abgewandelten Beispiels weist ein Sonnenrad (nicht gezeigt) auf, das mit einer Drehwelle 284 verbunden ist, an welchem der erste Motor MG1 angeordnet ist, ein Ringrad (nicht gezeigt), das mit der Antriebswelle 270 verbunden ist, eine Vielzahl von Planetenritzelrädern (nicht gezeigt), die zwischen dem Sonnenrad und dem Ringrad angeordnet sind, um das Sonnenrad umzulaufen, während der Drehung um dessen Achse, und einen Planetenträger (nicht gezeigt), der mit der Kurbelwelle 239 verbunden ist, um die jeweiligen Drehachsen der Planetenritzelräder zu lagern. In dem Planetengetriebe 282 sind die Drehwelle 284, die Antriebswelle 270 und die Kurbelwelle 239 jeweils mit dem Sonnenrad, dem Ringrad und dem Planetenträger verbunden, welche die drei Eingabe/Abgabe-Wellen der Antriebskraft darstellen. Die Bestimmung der Energieeingabe in und der Energieabgabe von jeder der zwei Wellen von den drei Wellen bestimmt automatisch die Energieeingabe in und die Energieabgabe von der restlichen einen Welle.
Gemäß der Mechanik kann die Beziehung zwischen der Drehzahl und dem Drehmoment der drei Wellen in dem Planetengetriebe 282 als in den Fig. 26 und 27 gezeigte Nomogramme ausgedrückt und geometrisch gelöst werden. In dem Nomogramm der Fig. 26 ist die Drehzahl der drei Wellen als Ordinate aufgetragen und das Lageverhältnis der Koordinatenachsen der drei Wellen als Abszisse. Wenn eine Koordinatenachse S der Drehwelle 284, die mit dem Sonnenrad verbunden ist, und eine Koordinatenachse R der Antriebswelle 270, die mit dem Ringrad verbunden ist, an beiden Enden eines Liniensegments angeordnet sind, ist eine Koordinatenachse C der Kurbelwelle 239, die mit dem Planetenträger verbunden ist, als eine innere Teilung der Achsen S und R in dem Verhältnis 1 zu ρ gegeben, wobei ρ ein Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrads zu der Zähnezahl des Ringrads ist. Es wird hier angenommen, daß die Brennkraftmaschine 220 mit der Drehzahl Ne angetrieben wird, und daß die Antriebswelle 270 mit der Drehzahl Nd angetrieben wird. In diesem Fall kann die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 220 auf der Koordinatenachse C der Kurbelwelle 239 aufgetragen werden, und die Drehzahl Nd der Antriebswelle 270 kann auf der Koordinatenachse R der Antriebswelle 270 aufgetragen werden. Eine gerade Linie, die durch beide der Punkte verläuft, wird gezeichnet, und eine Drehzahl Ns der Drehwelle 284 ist dann als der Schnittpunkt dieser geraden Linie und der Koordinatenachse S gegeben. Diese gerade Linie wird nachstehend als eine dynamische, kollineare Linie bezeichnet. In dem Planetengetriebe 282 führt die Bestimmung der Drehungen jedes der zwei Räder, mit dem Sonnenrad, dem Ringrad und dem Planetenträger, automatisch zu der Bestimmung der Drehung des restlichen einen Rads.
Das Drehmoment Te der Brennkraftmaschine 220 wirkt dann (in der Zeichnung nach oben gerichtet) zu der dynamischen, kollinearen Linie auf der Koordinatenachse C ein, die als eine Wirkungslinie wirkt. Die dynamische, kollineare Linie im Verhältnis zum Drehmoment kann als ein starrer Körper angesehen werden, an welchen eine Kraft als ein Vektor einwirkt. Auf der Grundlage des Verfahrens der Teilung der Kraft in zwei unterschiedliche parallele Wirkungslinien wird das Drehmoment Te, das auf der Koordinatenachse C wirkt, in ein Drehmoment Tes auf der Koordinatenachse S und ein Drehmoment Ter auf der Koordinatenachse R geteilt. Das Gleichgewicht der Kräfte auf der dynamischen, kollinearen Linie ist wesentlich für den stabilen Zustand der dynamischen, kollinearen Linie. Gemäß einem konkreten Prozeß wirkt ein Drehmoment Tm1 mit derselben Größe, aber der entgegengesetzten Richtung zu dem Drehmoment Tes auf die Koordinatenachse 5, wogegen ein Drehmoment Tm2 mit derselben Größe, aber der entgegengesetzten Richtung zu einer resultierenden Kraft des Drehmoments Ter, und das Drehmoment, das dieselbe Größe, doch die unterschiedliche Richtung zu dem Drehmoment Td aufweist, abgegeben auf die Antriebswelle 270, wird an die Koordinatenachse R angelegt. Das Drehmoment Tm1 wird durch den ersten Motor MG1 angelegt, und das Drehmoment Tm2 durch den zweiten Motor MG2. Der erste Motor MG1 legt das Drehmoment Tm1 in umgekehrter Drehrichtung an und arbeitet daher als ein Generator zum Erzeugen elektrischer Energie Pm1, welche als das Produkt des Drehmoments Tm1 und der Drehzahl N2 von der Drehwelle 284 gegeben ist. Der zweite Motor MG2 legt das Drehmoment Tm2 in der Richtung dessen Drehung an und arbeitet dadurch als ein Motor zur Abgabe elektrischer Energie Pm2, welche als das Produkt des Drehmoments Tm2 und der Drehzahl Nd gegeben ist, als eine Antriebskraft für die Antriebswelle 270. In dem Fall, daß die elektrische Energie Pm1 mit der elektrischen Energie Pm2 übereinstimmt, kann die gesamte durch den zweiten Motor MG2 verbrauchte elektrische Energie regeneriert und dem ersten Motor MG1 zugeführt werden.
Obgleich die Drehzahl Ns der Drehwelle 284 in dem Nomogramm der Fig. 26 positiv ist, kann sie gemäß der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 220 und der Drehzahl Nd der Antriebswelle 270 negativ sein, wie in dem Nomogramm der Fig. 27 gezeigt ist. In dem letzteren Fall legt der erste Motor MG1 das Drehmoment in der Richtung dessen Drehung an und arbeitet dadurch als ein Motor zum Verbrauch der elektrischen Energie Pm1, die als das Produkt des Drehmoments Tm1 und der Drehzahl Ns gegeben ist. Andererseits legt der zweite Motor MG2 das Drehmoment umgekehrt zu dessen Drehrichtung an und arbeitet dadurch als ein Generator zum Regenerieren der elektrischen Energie Pm2, welche als das Produkt des Drehmoments Tm2 und der Drehzahl Nd von der Antriebswelle 270 gegeben ist. In dem Fall, daß die elektrische Energie Pml, die durch den ersten Motor MG1 verbraucht wird, mit der elektrischen Energie Pm2 übereinstimmt, die durch den zweiten Motor MG2 unter solchen Bedingungen regeneriert wird, kann die gesamte elektrische Energie, die durch den ersten Motor MG1 verbraucht wird, regeneriert und dem zweiten Motor MG2 zugeführt werden.
In der Antriebsanordnung 210 eines anderen modifizierten Beispiels wird die mechanische Energieabgabe von der Brennkraftmaschine 220 der Drehmomentumwandlung durch das Planetengetriebe 282, den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2 unterzogen und wird als eine gewünschte Antriebskraft an die Antriebswelle 270 abgegeben. Eine Batterie 260 wird mit der Überschußenergie geladen, wenn die Abgabe von Energie Pe von der Brennkraftmaschine 220 größer als die Abgabe von Energie Pd an die Antriebswelle 270 ist und die durch den ersten Motor MG1 oder den zweiten Motor MG2 regenerierte Energie größer als die durch den zweiten Motor MG2 oder den ersten Motor MG1 verbrauchte Energie ist. Die Batterie 260 wird entladen, um die Mangelenergie zuzuführen, wenn die Abgabe von Energie Pe der Brennkraftmaschine 220 kleiner als die Abgabe von Energie Pd an die Antriebswelle 270 ist und die durch den ersten Motor MG1 oder den zweiten Motor MG2 regenerierte Energie kleiner als die durch den zweiten Motor MG2 oder den ersten Motor MG1 verbrauchte Energie ist. Wenn in der Antriebsanordnung 210 eines anderen abgewandelten Beispiels die dynamische, kollineare Linie in dem in Fig. 26 gezeigten Zustand ist, arbeiten der erste Motor MG1 als ein Generator und der zweite Motor MG2 als ein Motor. Wenn die dynamische, kollineare Linie in dem in Fig. 27 gezeigten Zustand ist, arbeiten andererseits der erste Motor MG1 als ein Motor und der zweite Motor MG2 als ein Generator. In der Antriebsanordnung 210 eines anderen abgewandelten Beispiels ist in einem Zustand die elektromagnetische Kopplung des Rotors mit dem Stator in dem ersten Motor MG1 gelöst. Dies hält die Brennkraftmaschine 220 an und ermöglicht, daß das Fahrzeug nur durch Antriebskraftabgabe von dem zweiten Motor MG2 angetrieben wird. In einem anderen Zustand ist die elektromagnetische Kopplung des Rotors mit dem Stator in dem zweiten Motor MG2 gelöst. Dies ermöglicht, das Fahrzeug durch die Antriebskraftabgabe der Brennkraftmaschine 220 und des ersten Motors MG1 über das Planetengetriebe 282 an die Antriebswelle 270 anzutreiben.
Die Antriebsanordnung 210 eines anderen abgewandelten Beispiels führt eine Lade-Entlade-Steuerung der Batterie 260 auf der Grundlage einer in dem Ablaufdiagramm der Fig. 28 gezeigten Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine und einer der vorstehend beschriebenen Soll-SOC-Einstellroutinen, die in den Ablaufdiagrammen der Fig. 5, 7-10, 12, 15, 17 und 19 gezeigt sind. Die Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine der Fig. 28 ist ähnlich der Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine der Fig. 22, mit Ausnahme der Abarbeitung der Schritte S528 und S530 zum Einstellen der Drehmomentbefehlswerte Tm1* und Tm2* des ersten Motors MG1 und des zweiten Motors MG2. In der Antriebsanordnung 110 des abgewandelten Beispiels wird die Abgabe mechanischer Energie von der Brennkraftmaschine 120 der Drehmomentumwandlung durch den Kupplungsmotor 140 und den Motor 150 unterzogen. In der Antriebsanordnung 210 eines anderen abgewandelten Beispiels wird andererseits die Abgabe mechanischer Energie von der Brennkraftmaschine 220 der Drehmomentumwandlung durch das Planetengetriebe 282, den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2 unterzogen. Die Drehmomentbefehlswerte Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 können aus den ausgeglichenen dynamischen, kollinearen Linien in den Nomogrammen der Fig. 26 und 27 gewonnen werden.
Die Antriebsanordnung 210 eines anderen abgewandelten Beispiels führt die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 28 gezeigte Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine in Kombination mit einer der in den Ablaufdiagrammen der Fig. 5, 7-10, 12, 15, 17 und 19 gezeigten Soll-SOC-Einstellroutinen aus, wodurch dieselben Wirkungen wie jene der Antriebsanordnungen 10 und 10B bis 10E der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform erhalten werden.
Obgleich der zweite Motor MG2 an der Antriebswelle 270 in der Antriebsanordnung 210 angeordnet ist, kann der zweite Motor MG2 an der Kurbelwelle 239 angeordnet werden, wie bei einer in Fig. 29 gezeigten Antriebsanordnung 210B. Wie in der Antriebsanordnung 210 wird in der Antriebsanordnung 210B des anderen abgewandelten Aufbaus die Abgabe der mechanischen Energie der Brennkraftmaschine 220 der Drehmomentumwandlung durch das Planetengetriebe 282, den ersten Motor MG1 und den zweiten Motor MG2 unterzogen und wird als eine gewünschte Antriebskraft an die Antriebswelle 270 abgegeben. Die Batterie 260 kann mit der Überschußenergie geladen oder entladen werden, um die Mangelenergie zuzuführen, während die Antriebskraft an die Antriebswelle 270 abgegeben wird. Fig. 30 und 31 zeigen Nomogramme der Antriebsanordnung 210B eines anderen abgewandelten Aufbaus.
Wie die Antriebsanordnung 210 des anderen abgewandelten Beispiels führt die Antriebsanordnung 210B die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 28 gezeigte Lade-Entlade-Drehmoment- Steuerroutine in Kombination mit einer der in den Ablaufdiagrammen der Fig. 5, 7-10, 12, 15, 17 und 19 gezeigten Soll-SOC-Einstellroutinen aus, wodurch dieselben Wirkungen wie jene der Antriebsanordnungen 10 und 10B bis 10E der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform erreicht werden. Da der Aufbau des zweiten Motors MG2 in der Antriebsanordnung 210B von dem der Antriebsanordnung 210 verschieden ist, werden die Schritte S528 und 5530 zum Einstellen der Drehmomentbefehlswerte Tm1* und Tm2* der Motoren MG1 und MG2 in der Lade-Entlade-Drehmoment-Steuerroutine der Fig. 28 durch die Schritte S528a und S530a ersetzt, die in dem Ablaufdiagramm der Fig. 32 gezeigt sind. Die Drehmomentbefehlswerte Tm1* und TM2* der Motoren MG1 und MG2 können aus den ausgeglichenen dynamischen, kollinearen Linien in den Nomogrammen der Fig. 30 und 31 gewonnen werden.
In den Antriebsanordnungen 210 und 210B wird das Planetengetriebe 282 als die Drei-Wellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe- Vorrichtung verwendet. Ein anderes verfügbares Beispiel ist ein Doppelritzel-Planetengetriebe mit einer Vielzahl von Sätzen von Planetengetrieberädern. Ein Planetengetrieberad in jedem Paar ist mit dem Sonnenrad verbunden, während das andere mit dem Ringrad verbunden ist, und die Paare von Planetengetrieberädern sind miteinander verbunden, um sich um das Sonnenrad zu drehen, während die Drehung um dessen Achse erfolgt. Eine andere Vorrichtung oder Getriebeeinheit, wie zum Beispiel ein Differentialgetriebe, ist ebenfalls für die Drei-Wellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung anwendbar, solange es Antriebskräfte bestimmen kann, die der restlichen einen Welle eingegeben und von der restlichen einen Welle abgegeben werden, auf der Grundlage vorbestimmter Antriebskräfte, die den zwei Wellen von den drei Wellen eingegeben und von den zwei Wellen von den drei Wellen abgegeben werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder deren abgewandelte Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern es können viele andere Abwandlungen und Abänderungen vorgenommen werden, die jedoch als in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallend anzusehen sind.
Eine mittlere Fahrzeuggeschwindigkeit Va und eine mittlere Änderung ΔVa sind Faktoren, die einen aktuellen Fahrzustand und einen erwarteten Fahrzustand eines Fahrzeugs widerspiegeln, welche zu einer Lade-Entlade-Menge einer Batterie in Beziehung stehen. Ein Sollzustand SOC* der Batterie wird aus der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit Va und der mittleren Änderung ΔVa berechnet. Die Lade-Entlade-Menge der Batterie nimmt mit einer Erhöhung der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit Va und der mittleren Änderung ΔVa zu. Der niedrigere Ladezustand der Batterie führt zu einem höheren Lade- Entlade-Wirkungsgrad. Der erfindungsgemäße Aufbau stellt den Sollzustand SOC* der Batterie ein und steuert den Istzustand der Batterie auf den Sollzustand SOC*, wodurch der Lade- Entlade-Wirkungsgrad der Batterie erhöht wird und eine zum Antrieb des Fahrzeugs erforderliche ausreichende Zuführung elektrischer Energie gewährleistet ist.

Claims

1. Antriebsanordnung, angeordnet auf einem Fahrzeug, zur Abgabe von Antriebskraft an eine Antriebswelle (70; 170; 270), wobei die Antriebsanordnung aufweist:

- einen Motor/Generator (50; 150; MG2), welcher Antriebskraft an die Antriebswelle (70; 170; 270) abgibt und elektrische Energie wiedergewinnt, wenn ein Bremsmoment auf die Antriebswelle einwirkt,

- eine Akkumulatorvorrichtung (60; 160; 260), welche mit der wiedergewonnenen elektrischen Energie geladen wird und entladen wird, um zum Antrieb des Motors/Generators (50) erforderliche elektrische Energie zuzuführen,

- eine Zustandserfassungsvorrichtung (62; 162; 262), welche einen Zustand der Akkumulatorvorrichtung (60; 160; 260) erfaßt, und

- eine Fahrzustand-Prognosevorrichtung, welche einen Fahrzustand des Fahrzeugs prognostiziert,

gekennzeichnet durch

- eine Brennkraftmaschine (20; 120; 220), welche durch Verbrennen von Kraftstoff auf der Grundlage der durch das gesamte Fahrzeug benötigten Energie betrieben wird,

- einen Generator (40; 140; MG1), welcher mindestens einen Teil der von der Brennkraftmaschine (20; 120; 220) abgegebenen mechanischen Energie in elektrische Energie umwandelt, wodurch die Akkumulatorvorrichtung (60; 160; 260) geladen wird, und

- eine Lade/Entlade-Regelvorrichtung (80; 180; 280), welche eine Sollzustand-Einstellvorrichtung ist, die einen Sollzustand der Akkumulatorvorrichtung (60) und den Abtriebszustand der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des prognostizierten Fahrzustands einstellt, wobei die Lade/ Entlade-Regelvorrichtung die Brennkraftmaschine (20; 120; 220) und den Generator (40; 140; MG1) regelt, um zu ermöglichen, daß der Zustand der Akkumulatorvorrichtung (60; 160; 260) gleich dem Sollzustand ist.

2. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner eine Fahrzeuggeschwindigkeit-Meßvorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs aufweist,

wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Geschwindigkeit prognostiziert.

3. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner eine Sollantriebskraft-Einstellvorrichtung zum Einstellen einer an die Antriebswelle abzugebenden Sollantriebskraft als den Sollzustand aufweist,

wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Sollantriebskraft prognostiziert.

4. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner eine Zustandsänderung-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Zustandsänderung der Akkumulatorvorrichtung auf der Grundlage des Zustands der Akkumulatorvorrichtung aufweist,

wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der Zustandsänderung der Akkumulatorvorrichtung prognostiziert.

5. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner eine Höhenmeßvorrichtung zum Messen einer Höhe aufweist,

wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der durch die Höhenmeßvorrichtung gemessenen Höhe prognostiziert.

6. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine Kennfeldspeichervorrichtung zum Speichern eines Kennfelds, wobei das Kennfeld Straßendaten einschließt, und

- eine Fahrposition-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs,

wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs und des Kennfelds prognostiziert.

7. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 6, wobei das Kennfeld Bezirksdaten bezüglich einer Vielzahl von Bezirken mit unterschiedlichen Fahrzuständen einschließt,

wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs und der in dem Kennfeld enthaltenen Bezirksdaten prognostiziert.

8. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner aufweist:

- eine Fahrdistanz-Meßvorrichtung zum Messen einer Fahrdistanz des Fahrzeugs und

- eine Fahrprogramm-Eingabevorrichtung zum Eingeben eines Fahrprogramms, wobei das Fahrprogramm als Daten eine erwartete Fahrdistanz zu einem Ziel, Grenzen einer Vielzahl von Bezirken, in welche die erwartete Fahrdistanz unterteilt ist, und einen Straßenzustand jedes Bezirks einschließt,

wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand des Fahrzeugs auf der Grundlage der durch die Fahrdistanz-Meßvorrichtung gemessenen Fahrdistanz und der Fahrprogrammeingabe durch die Fahrprogramm-Eingabevorrichtung prognostiziert.

9. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Sollzustand-Einstellvorrichtung aufweist:

- eine Vorrichtung zum Einstellen eines ersten Zustands als den prognostizierten Sollzustand, wenn der Fahrzustand des Fahrzeugs eine Antriebskraft erfordert, die größer als ein vorbestimmter Wert ist, und zum Einstellen eines zweiten Zustands als den Sollzustand, wenn der prognostizierte Fahrzustand des Fahrzeugs eine Antriebskraft erfordert, die nicht größer als der vorbestimmte Wert ist, wobei der zweite Zustand einen höheren Lade/Entlade-Wirkungsgrad der Akkumulatorvorrichtung als jenen des ersten Zustands aufweist.

10. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Generator ein Doppelrotormotor ist, welcher einen ersten Rotor aufweist, der mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, und einen zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der zweite Rotor relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist, der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wodurch die Antriebskraft zwischen der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle über eine elektromagnetische Kupplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor übertragen wird und elektrische Energie als Reaktion auf einen Schlupf der elektromagnetischen Kupplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor wiedergewonnen wird.

11. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei der Motor ein Doppelrotormotor ist, der einen ersten Rotor aufweist, der mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, und einen zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der zweite Rotor relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist, der erste und der zweite Rotor elektromagnetisch miteinander verbunden sind, die Antriebskraft zwischen der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle über eine elektromagnetische Kupplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor übertragen wird, und

wobei der Generator mit einer von beiden, der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle, verbunden wird.

12. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner eine Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/ Abgabe-Vorrichtung mit drei Wellen aufweist, die jeweils mit der Antriebswelle, einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und einer Drehwelle verbunden ist, wobei die Dreiwellen- Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung die Antriebskrafteingabe in und die Antriebskraftabgabe von einer restlichen einen Welle auf der Grundlage vorbestimmter Antriebskräfte bestimmt, die von einer der zwei Wellen von den drei Wellen eingegeben und abgegeben sind,

wobei der Generator mit der Drehwelle verbunden wird.

13. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Antriebsanordnung ferner eine Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung mit drei Wellen aufweist, die jeweils mit der Antriebswelle, einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und einer Drehwelle verbunden sind, die Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung die Antriebskrafteingabe in und die Antriebskraftabgabe von einer restlichen einen Welle auf der Grundlage vorbestimmter Antriebskräfte bestimmt, die von einer der zwei Wellen von den drei Wellen eingegeben und abgegeben sind,

wobei der Generator mit der Antriebswelle und der Motor mit der Drehwelle verbunden werden.

14. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Fahrzustand-Prognosevorrichtung zum Prognostizieren des Fahrzustands aufweist:

- eine Kennfeldspeichervorrichtung zum Speichern eines Kennfelds, wobei das Kennfeld Straßendaten einschließt,

- eine Fahrtroute-Einstellvorrichtung zum Festlegen einer Fahrtroute in dem Kennfeld auf der Grundlage einer Anweisung eines Fahrers und

- eine Fahrposition-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs, wobei

- die Sollzustand-Einstellvorrichtung den Sollzustand der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute einstellt und

- die Fahrzustand-Prognosevorrichtung den Fahrzustand auf der Grundlage der aktuellen Fahrposition und des Sollzustands in jeder Position auf der Fahrtroute prognostiziert.

15. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 14, wobei das Kennfeld Bezirksdaten in bezug auf eine Vielzahl von Bezirken mit unterschiedlichen Fahrzuständen einschließt,

wobei die Sollzustand-Einstellvorrichtung eine Vorrichtung zum Einstellen des Sollzustands der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage der Bezirksdaten in jeder Position auf der Fahrtroute aufweist.

16. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 14, wobei das Kennfeld Höhendaten in bezug auf eine Höhe in jeder Position auf der Fahrtroute einschließt,

wobei die Sollzustand-Einstellvorrichtung aufweist:

- eine Vorrichtung zur Abschätzung einer Lade-Entlademenge der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage der Höhe in jeder Position auf der Fahrtroute und

- eine Vorrichtung zum Einstellen des Sollzustands der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage der geschätzten Lade-Entlade-Menge.

17. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 14, wobei das Kennfeld Anstiegsdaten in bezug auf einen Anstieg in jeder Position auf der Fahrtroute einschließt,

wobei die Sollzustand-Einstellvorrichtung aufweist:

- eine Vorrichtung zur Abschätzung einer Lade-Entlade- Menge der Akkumulatorvorrichtung in jeder Position auf der Fahrtroute auf der Grundlage des Anstiegs in jeder Position auf der Fahrtroute und

18. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 14, wobei der Generator ein Doppelrotormotor ist, der einen ersten Rotor aufweist, der mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, und einen zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der zweite Rotor relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist, der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wodurch die Antriebskraft zwischen der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle über eine elektromagnetische Kupplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor übertragen wird und elektrische Energie als Reaktion auf einen Schlupf der elektromagnetischen Kupplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor wiedergewonnen wird.

19. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 14, wobei der Motor ein Doppelrotormotor ist, der einen ersten Rotor aufweist, der mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, und einen zweiten Rotor, der mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der zweite Rotor relativ zu dem ersten Rotor drehbar ist, der erste und der zweite Rotor miteinander elektromagnetisch verbunden sind, wodurch die Antriebskraft zwischen der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und der Antriebswelle über eine elektromagnetische Kupplung des ersten Rotors mit dem zweiten Rotor übertragen wird,

20. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 14, wobei die Antriebsanordnung ferner eine Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung mit drei Wellen aufweist, die jeweils mit der Antriebswelle, einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und einer Drehwelle verbunden ist, wobei die Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung die Antriebskrafteingabe in und die Antriebskraftabgabe von einer restlichen einen Welle auf der Grundlage vorbestimmter Antriebskräfte bestimmt, die einer der zwei Wellen von den drei Wellen eingegeben und von einer der zwei Wellen der drei Wellen abgegeben werden und von einer der zwei Wellen von den drei Wellen abgegeben werden,

wobei der Generator mit der Drehwelle verbunden wird.

21. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 14, wobei die Antriebsanordnung ferner eine Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung mit drei Wellen aufweist, die jeweils mit der Antriebswelle, einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und einer Drehwelle verbunden ist, wobei die Dreiwellen-Antriebskraft-Eingabe/Abgabe-Vorrichtung die Antriebskrafteingabe in und die Antriebskraftabgabe von einer restlichen einen Welle auf der Grundlage vorbestimmter Antriebskräfte bestimmt, die an einer der zwei Wellen von den drei Wellen eingegeben und von einer der zwei Wellen von den drei Wellen abgegeben werden,

wobei der Generator mit der Antriebswelle verbunden ist und der Motor mit der Drehwelle verbunden ist.

22. Verfahren zur Regelung eines Zustands einer Batterie, die auf einem Fahrzeug angeordnet ist, in einen Sollzustand, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

- Anordnen eines Motors/Generators (50; 150; MG2), welcher Antriebskraft an eine Antriebswelle (70; 170; 270) abgibt und elektrische Energie wiedergewinnt, wenn ein Bremsmoment auf die Antriebswelle einwirkt,

- Verbinden der Batterie mit dem Motor/Generator (50; 150; MG2), um diese mit der wiedergewonnenen elektrischen Energie zu laden und zu entladen, um die zum Antrieb des Motors (50; 150; MG2) erforderliche elektrische Energie zuzuführen,

- Erfassen des Zustands der Batterie, und

- Prognostizieren eines Fahrzustands des Fahrzeugs,

gekennzeichnet durch die Schritte:

- Anordnen einer Brennkraftmaschine (20; 120; 220) welche durch Verbrennen von Kraftstoff auf der Grundlage der durch das gesamte Fahrzeug benötigten Energie betrieben wird, und eines Generators (40; 140; MG1), welcher mindestens einen Teil der von der Brennkraftmaschine (20; 120; 220) abgegebenen mechanischen Energie in elektrische Energie umwandelt,

- Verbinden der Batterie mit dem Generator (40; 140; MG1), um diese mit der durch den Generator (40; 140; MG1) umgewandelten elektrischen Energie zu laden,

- Einstellen des Sollzustands der Batterie und des Abtriebszustands der Brennkraftmaschine auf der Grundlage des prognostizierten Fahrzustands, und

- Regeln der Brennkraftmaschine (20, 120; 220) und des Generators (40; 140; MG1), um zu ermöglichen, daß der Zustand der Batterie gleich dem Sollzustand ist.

23. Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei der Schritt d) des Prognostizierens eines Fahrzustands des Fahrzeugs aufweist:

d1) Speichern eines Kennfelds, wobei das Kennfeld Straßendaten einschließt,

d2) Speichern einer Fahrtroute in dem Kennfeld, welche durch eine Anweisung eines Fahrers festgelegt ist,

d3) Erfassen einer aktuellen Fahrposition des Fahrzeugs, wobei

der Sollzustand der Batterie auf eine Position auf der Fahrtroute eingestellt wird und

der Fahrzustand auf der Grundlage der aktuellen Fahrposition und des Sollzustands in jeder Position auf der Fahrtroute prognostiziert wird.