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Diese Erfindung betrifft ein Fahrzeugantriebssystem wie im Oberbegriff von Anspruch 1
angegeben.
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US 4 5 88 040 offenbart ein Hybrid-Fahrzeugantriebssystem, bei dem ein
Verbrennungsmotor und ein elektrischer Motor/Generator verbunden sind, um Räder über ein stufenlos
veränderliches Keilriemengetriebe anzutreiben. Bei einem solchen Hybrid-Antriebssystem
unterscheidet sich im Allgemeinen der Drehzahlbereich, wo der Motor/Generator
wirkungsvoll arbeitet, vom dem Bereich, in dem der Verbrennungsmotor wirkungsvoll arbeitet. Bei
diesem System des Standes der Technik wird deshalb ein Antriebsverhältnis des stufenlos
veränderlichen Getriebes verändert, wenn der Motor/Generator dazu gebracht wird, als ein
Generator zu arbeiten, sodass der Generator in einem Drehzahlbereich dreht, wo der
Stromerzeugungs-Wirkungsgrad hoch ist. Desgleichen muss, wenn der Motor/Generator dazu
gebracht wird, als ein Motor zu arbeiten, und ein Wechsel zwischen dem Verbrennungsmotor
und dem Motor/Generatorvorgenommen wird, oder wenn ein Wechsel vom Gebrauchen
einer dieser Einrichtungen zum Gebrauchen beider Einrichtungen oder umgekehrt
vorgenommen wird, das Antriebsverhältnis des Getriebes verändert werden, um den bevorzugten
Drehzahlbereichen des Verbrennungsmotors und des Motor/Generators Rechnung zu
tragen. Das Antriebsverhältnis eines Getriebes ist das Verhältnis zwischen einer
Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl des Getriebes.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, das Ändern des Drehzahlverhältnisses unnötig zu machen,
wenn zwischen Verbrennungsmotor und Motor/Generator gewechselt wird, oder wenn es
einen Wechsel vom Gebrauchen einer dieser Einrichtungen zum Gebrauchen von beiden oder
umgekehrt gibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale, wie in Anspruch 1 beansprucht,
erfüllt.
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Weitere Entwicklungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen beansprucht.
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Die Einzelheiten und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden im Rest der
Beschreibung dargelegt und in den begleitenden Zeichnungen gezeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGEN
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Auf Fig. 1 der Zeichnungen verweisend umfasst ein Fahrzeug ein paralleles
Hybrid-Antriebssystem, das einen Ottomotor 1, der durch einen Anlassermotor 1A gestartet wird, zwei
Motor/Generatoren 10,28 und ein stufenloses Getriebe 30 verwendet.
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Die Motor/Generatoren 10,28 sind Dreiphasen-Induktionsmotoren. Der Drehzahlbereich des
Ottomotors 1 beträgt 900-8,000 1/min, und der Hochleistungsdrehzahlbereich des
Motor/Generators 28 beträgt 5,000 bis 12,000 1/min.
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Eine Kurbelriemenscheibe 3 ist mit einem Ende einer Kurbelwelle 2 des Ottomotors 1
verbunden. Die Kurbelriemenscheibe 3 treibt eine Riemenscheibe 6 eines Klimagerätes 5 über
einen Hilfstreibriemen 4 an, und eine Riemenscheibe 9 einer Wasserpumpe 8 und eine
Riemenscheibe 11 des Motor/Generators 10 werden über einen weiteren Hilfstreibriemen 7
angetrieben.
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Der Motor/Generator 10 arbeitet als Motor und treibt das Klimagerät 5 infolge einer
Stromversorgung aus einer in Fig. 2 gezeigten Batterie 71 an, wenn der Ottomotor 1 angehalten
hat. Der Motor/Generator 10 lädt die Batterie 71, indem er als Generator arbeitet, und liefert
Strom an Zubehörteile, nicht gezeigt, wenn der Ottomotor 1 in Betrieb ist.
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Das andere Ende der Kurbelwelle 2 des Ottomotors 1 ist über ein Schwungrad 21 mit einem
Antriebselement 23 einer elektromagnetischen Pulverkupplung 22 verbunden. Das
Antriebselement 23 ist ein ringförmiges Element, das eine Erregungsspule hält. Ein angetriebenes
Element 24 der Pulverkupplung 22 ist mit einer Antriebswelle 25 verbunden.
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Die Drehung der Antriebswelle 25 wird in das stufenlose Keilriemengetriebe 30 eingegeben.
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Die Drehung der Antriebswelle 25 wird über eine Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung
26 und eine elektromagnetische Pulverkupplung 27 auch auf den Motor/Generator 28
übertragen.
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Die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 umfasst ein Kettenrad 26A, das an der
Antriebswelle 25 befestigt ist, ein Kettenrad 26B, das an einer Welle 27C der
elektromagnetischen Pulverkupplung 27 befestigt ist, und eine Kette 26C, die um die Kettenräder 26A und
26B geschlungen ist. Das Zahnverhältnis der Kettenräder 26A und 26B ist auf ein
AntriebsÜbertragungsverhältnis so eingestellt, dass, wenn der Motor/Generator 28 durch den
Ottomotor 1 als ein Generator angetrieben wird und bei einer oberen Drehzahlgrenze NMmax
des Hochleistungs-Drehzahlbereiches, d. h. 12,000 1/min. dreht, die Drehzahl des
Ottomo
tors 1 einen oberen Grenzwert NEmax dieses Drehzahlbereiches, d. h. 8,000 1/min, nicht
überschreitet. Infolge einer solchen Einstellung arbeitet die
Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 als ein Verlangsamungsgetriebe.
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Die elektromagnetische Pulverkupplung 27 umfasst ein Antriebselement 27A, das mit dem
Motor/Generator 28 verbunden ist, und ein angetriebenes Element 27B, das an der Welle
27C befestigt ist. Sie wird infolge der Erregung von zwischen die Elemente 27A, 27B
gelegtem Magnetpulver eingerückt und wird gelöst, wenn die Zufuhr von Erregerstrom
angehalten wird.
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Das stufenlose Keilriemengetriebe 30 ist mit einer Primär-Riemenscheibe 31, einer
Sekundär-Riemenscheibe 33 und einem um die Riemenscheiben geschlungenen Keilriemen 32
versehen.
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Die Primär-Riemenscheibe 31 umfasst ein festes Rad 35, das an der Antriebswelle 25
befestigt ist, und ein bewegliches Rad 36. Diese Räder bilden eine V-förmige
Riemenscheibenrille, um den Keilriemen 32 unterzubringen. Die Breite der Riemenscheibenrille ändert sich
gemäß der axialen Verschiebung des beweglichen Rades 36 als Reaktion auf Öldruck.
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Die Sekundär-Riemenscheibe 33 umfasst gleichermaßen ein festes Rad 38, das an einer
Drehwelle 37 befestigt ist, und ein bewegliches Rad 39. Diese Räder bilden ebenfalls eine
V-förmige Riemenscheibenrille, um den Keilriemen 32 unterzubringen. Die Breite dieser
Riemenscheibenrille ändert sich gemäß der axialen Verschiebung des beweglichen Rades
39 als Reaktion auf Öldruck.
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Die Drehwelle 37 ist mit einem Antriebsrad 40 verbunden. Das Antriebsrad 40 ist im
Eingriff mit einem Vorgelegerad 42, das sich frei auf einer Vorgelegewelle 41 drehen kann.
Ein Ritzel 43, das auch auf der Vorgelegewelle 41 befestigt ist, ist im Eingriff mit einem
Endrad 44. Das Endrad 44 treibt Antriebsräder 47 über eine Differenzialgetriebeeinheit 45 und
Antriebswellen 46 an.
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Der Motor/Generator 28 und das stufenlose Getriebe 30 sind zusammen mit dem Radsatz,
der das Antriebsrad 40 zu dem Endrad 44 umfasst, in einem Gehäuse 60 untergebracht.
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Eine Öldruckpumpe 51, die von einem Motor 50 angetrieben wird, ist außerhalb des
Gehäuses 60 angebracht. Drücköl, das von der Hydraulikpumpe 51 ausgestoßen wird, wird
dem stufenlosen Getriebe 30 über ein Regelventil 53 als Öldruck zum Antreiben der
beweg
lichen Räder 36, 39 zugeführt. Das Regelventil 53 regelt den Öldruck gemäß einer
Drehstellung eines Schrittmotors 53. Das Drucköl von der Hydraulikpumpe 51 wird auch als
Schmieröl den Komponenten in dem Gehäuse 60 zugeführt.
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Auf Fig. 2 der Zeichnungen verweisend werden der Motor/Generator 28, der Motor 1 und
das stufenlose Getriebe von einer Motor/Generator-Steuerung 76, einer Motorsteuerung 70
bzw. einer Getriebesteuerung 75 gesteuert. Diese Steuerungen umfassen jeweils einen
Microcomputer mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU), einem Nurlese-Speicher
(ROM), einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und einer Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle (E/A-
Schnittstelle).
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Dieses Fahrzeug ist mit einem Gaspedal 61 und einem Bremspedal 63 ausgestattet.
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Ein Gaspedaldrucksensor 62, der einen Gaspedal-Druckgrad AS erfasst und ein
entsprechendes Signal in die vorgenannten drei Steuerungen eingibt, ist an dem Gaspedal 61
angebracht.
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Ein Bremspedaldrucksensor 64, der einen Bremspedal-Druckgrad BS erfasst und ein
entsprechendes Signal in die vorgenannten drei Steuerungen eingibt, ist an dem Bremspedal
63 angebracht.
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Ein Motordrehzahlsensor 65, der eine Motordrehzahl Ne erfasst und ein entsprechendes
Signal in die vorerwähnten drei Steuerungen eingibt, ist an dem Ottomotor 1 angebracht.
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Ein Eingangswellen-Drehzahlsensor 66, der eine Drehzahl der Primär-Riemenscheibe 31
erfasst, und ein Ausgangswellen-Drehzahlsensor 67, der eine Drehzahl der
Sekundär-Riemenscheibe 33 erfasst, sind an dem stufenlosen Getriebe 30 angebracht.
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Die Eingangswellen-Drehzahl und die Ausgangswellen-Drehzahl, die von diesen
Umdrehungssensoren 66, 67 erfasst werden, werden in eine Getriebesteuerung 75 eingegeben.
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Wieder auf Fig. 1 verweisend ist der Ottomotor 1 mit einer elektronischen Drosselklappe 1D
versehen, die von einem Schrittmotor 1C angetrieben wird, um eine Lufteinlassmenge eines
Lufteinlassstutzens 1B, wie in Fig. 1 gezeigt, zu regulieren. Eine Motorsteuerung 70 steuert
die Drosselöffnung der elektronischen Drosselklappe 1D durch ein Eingangssignal. Das
Ausgangsdrehmoment des Ottomotors 1 ändert sich entsprechend.
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Der Motor/Generator 10 ist über eine Motor/Generator-Treiberschaltung 72, wie in Fig. 2
gezeigt, mit der Batterie 71 verbunden. Die Motor/Generator-Treiberschaltung 72 umfasst
einen Zerhacker und einen Inverter und hält den Motor/Generator 10 in entweder einem Motor-
oder einem Generator-Zustand entsprechend einem Signal von der
Motor/Generator-Steuerung 76. Die Spannung der Batterie 71 beträgt 12V. Wenn der Ottomotor 1 läuft, arbeitet der
Motor/Generator 10 immer als Generator. Um den Motor/Generator 10 zu steuern, wird ein
Signal, das den Betriebszustand des Klimagerätes 5 anzeigt, von einem Klimageräteschalter
68 in die Motor/Generator-Steuerung 76 eingegeben.
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Der Motor/Generator 28 ist über eine Motor/Generator-Treiberschaltung 74 mit einer
Stromspeichereinrichtung 73 verbunden. Die Motor/Generator-Treiberschaltung 74 umfasst einen
Zerhacker und einen Inverter und hält den Motor/Generator 28 in entweder einem Motor-
oder einem Generator-Zustand entsprechend einem Signal von der
Motor/Generator-Steuerung 76. Die Ladespeichereinrichtung 73 umfasst eine Batterie, die auf 345V aufgeladen
werden kann, und einen Kondensator.
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Die Charakteristik des Motor/Generators 28 wird in Fig. 3 gezeigt. Insbesondere hat der
Motor/Generator 28 einen Drehzahlbereich von 0-13,000 1/min und arbeitet mit hohem
Wirkungsgrad in einem Drehzahlbereich von 5,000-12,000 1/min. Die in der Zeichnung
markierten Prozentwerte zeigen den Wirkungsgrad, mit dem der Motor/Generator elektrische
Eingangsenergie in mechanische Ausgangsenergie umwandelt, und die Linie A in der
Zeichnung ist eine Linie des Maximalausgangs.
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Die Getriebesteuerung 75 berechnet eine Fahrzeuggeschwindigkeit VSP aus einer
Ausgangswellendrehzahl No, die von dem Ausgangswellen-Drehzahlsensor 67 erfasst wird,
und stellt ein Soll-Übersetzungsverhältnis des Getriebes innerhalb eines Bereiches von
einem minimalen Übersetzungsverhältnis ipmin bis zu einem maximalen
Übersetzungsverhältnis ipmax, gezeigt in Fig. 4, basierend auf der durch den
Eingangswellen-Drehzahlsensor 66 erfassten Eingangswellendrehzahl Np, dem durch den Gaspedaldruckgradsensor 62
erfassten Gaspedaldruckgrad AS und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP ein. Ein
Ist-Übersetzungsverhältnis ip wird auf der Basis der Eingangswellendrehzahl Np und der
Ausgangswellendrehzahl No berechnet, und der Schrittmotor 52 wird rückgekoppelt so gesteuert, dass
das Ist-Übersetzungsverhältnis ip mit dem Soll-Übersetzungsverhältnis übereinstimmt.
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Das von dem Schrittmotor 52 angetriebene Regelventil 53 verändert den an die beweglichen
Räder 36, 39 des stufenlosen Getriebes 30 angelegten Öldruck und verändert die
Berührungsradien der Riemenscheiben 31, 33 mit dem Keilriemen 32. Das
Übersetzungsverhält
nis des stufenlosen Getriebes 30 ändert sich entsprechend.
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Die Motor/Generator-Steuerung 76 steuert die Motor/Generator-Treiberschaltungen 72, 74
und die elektromagnetische Pulverkupplung 22 basierend auf dem Gaspedal-Druckgrad AS,
dem Bremspedal-Druckgrad S5, dem von der Geschwindigkeitsänderungs-Steuerung 75
berechneten Ist-Übersetzungsverhältnis ip, der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, der
Motordrehzahl Ne und der durch die Motorsteuerung 70 eingestellten Drosselklappenöffnung TVO.
Befehle zum Starten oder Stoppen des Ottomotors 1 werden auch an die Motorsteuerung 70
ausgegeben.
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Als Nächstes wird der Prozess, mit dem die Motor/Generator-Steuerung 76 die
Motor/Generatoren 10 und 28 steuert, mit Verweis auf ein Flussdiagramm von Fig. 5 beschrieben.
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In einem Schritt S1 werden die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP, der Gaspedal-Druckgrad AS
und das Klimageräte-Schaltersignal gelesen.
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In einem Schritt S2 wird festgestellt, ob der Gaspedal-Druckgrad AS 0 ist oder nicht, d. h., ob
das Gaspedal 61 losgelassen ist oder nicht.
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Wenn AS = 0, geht die Routine zu einem Schritt S3. Hier wird festgestellt, ob die
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP 0 ist oder nicht.
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Wenn VSP = 0, geht die Routine zu einem Schritt S4.
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In Schritt S4 werden die elektromagnetische Pulverkupplungen 22 und 27 gelöst. Dies
erfolgt, indem z. B. ein Kupplungssteuersignal CL mit einem logischen Wert von 0 an die
elektromagnetischen Kupplungen 22 und 27 ausgegeben wird.
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Im nächsten Schritt S5 wird auf der Basis eines Signals von dem Klimageräteschalter 68
festgestellt, ob das Klimagerät 5 EIN ist oder nicht, und wenn das Klimagerät 5 AUS ist, wird
die Routine beendet, ohne die nachfolgenden Schritte auszuführen.
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Wenn das Klimagerät 5 EIN ist, geht die Routine zu einem Schritt S6, ein
Antriebssteuersignal DC1 zum Treiben des Motor/Generators 10 als ein Motor wird an die Motor/Generator-
Treiberschaltung 72 ausgegeben, und die Routine wird beendet.
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Wenn andererseits in Schritt S2 AS < > 0 ist, geht die Routine zu einem Schritt S7, und die
Steuerung wird gemäß vier in Fig. 6 gezeigten Fahrzeug-Betriebsbereichen basierend auf
dem Gaspedal-Betätigungsgrad AS und der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP durchgeführt.
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Zu diesem Zweck wird zuerst festgestellt, zu welchem Betriebsbereich die momentanen
Fahrzeug-Betriebsbedingungen gehören. Insbesondere ist ein Motorbetriebsbereich MA ein
Bereich, wo das Fahrzeug nur unter dem Ausgang des Motor/Generators 28 läuft. Ein
Motorbetriebsbereich EA ist ein Bereich, wo das Fahrzeug nur unter dem Ausgang des
Ottomotors 1 läuft.
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Ein Hybrid-Betriebsbereich HA ist ein Bereich, wo gewöhnlich nur der Ausgang des
Ottomotors benutzt wird, aber der Motor/Generator 28 während des Beschleunigens benutzt wird.
Ein Motor-Startbereich ESA besteht an der Grenze zwischen dem Motorbetriebsbereich MA,
dem Bereich EA, der ihn umgibt, und dem Bereich HA, und ist ein Bereich zum Starten des
Ottomotors 1.
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Diese Bereiche sind gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und dem
Gaspedal-Druckgrad AS voreingestellt, wie in Fig. 6 gezeigt, und in der Motor/Generator-Steuerung 70 als
ein Plan gespeichert.
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Dann werden der Ottomotor 1, der Motor/Generator 28 und die elektromagnetische
Pulverkupplung 22 entsprechend dem bestimmten Betriebsbereich gesteuert, und der Prozess
wird beendet. Die Verarbeitung eines Schrittes 57 wird als ein Unterpogramm ausgeführt.
In diesem Unterprogramm wird gemäß den folgenden Bedingungen festgestellt, ob die
elektromagnetische Kupplung 22 eingerückt oder gelöst ist. Das heißt, wenn es einen Wechsel
von dem Motorbetriebsbereich MA zu dem Motorstartbereich ESA gibt, startet der
Ottomotor 1, und die Motordrehzahl Ne wird gleich der Eingangswellendrehzahl Np des des
stufenlosen Getriebes 30, d. h., die elektromagnetische Pulverkupplung 22 wird bei der Drehzahl
des Motor/Generators 28 eingerückt.
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Wenn sich andererseits der Betriebszustand von dem Ottomotor-Betriebsbereich EA oder
dem Hybrid-Betriebsbereich HA in den Motorbetriebsbereich MA bewegt, der Gaspedal-
Druckgrad AS mehr als ein vorbestimmter Wert ist oder das Fahrzeug stoppt, wird die
elektromagnetische Pulverkupplung 22 gelöst.
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In diesem Unterprogramm wird, auch wenn der Betriebszustand der Motorbetriebsbereich
MA ist, wenn die Ladungsmenge der Speichereinrichtung 73 niedrig ist, der Ottomotor 1
gestartet, und der Motor/generator 28 wird als ein Generator betrieben, um die
Speicherein
richtung 73 aufzuladen.
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In Schritt S3 geht, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP nicht 0 ist, die Routine zu einem
Schritt S8. Hier wird ein Bremspedal-Druckgrad BS gelesen.
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Im nächsten Schritt S9 wird basierend auf dem Bremspedal-Betätigungsgrad BS eine
Stromerzeugungsmenge GC unter Bezug auf einen
Energierückgewinnungsmengen-Berechnungsplan, der in der Motor/Generator-Steuerung 76 vorgespeichert ist, herausgefunden.
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In einem Schritt S10 werden ein Zerhacker-Befehlswert gemäß der Stromerzeugungsmenge
GC und ein Generatorbetriebs-Befehlssignal an die Motor/Generator-Treiberschaltung 74
eingegeben, und der Motor/Generator 28 wird in einem regenerativen Bremszustand
betrieben. Infolgedessen arbeitet der Motor/Generator 28 als Generator, und die Batterie der
Speichereinrichtung 73 wird mit dem erzeugten Strom aufgeladen. Nach dieser Verarbeitung wird
die Routine beendet.
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Hier wird der Fall angenommen, wo z. B. das Gaspedal 61 gar nicht gedrückt wird, und der
Ottomotor 1, die Motor/Generatoren 10, 28 und der Anlassermotor 1A nicht laufen. Da das
Gaspedal 61 losgelassen ist, ist der Gaspedal-Betätigungsbetrag BS gleich 0.
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In diesem Fall geht die Routine von Schritt S2 zu Schritt S3, und da die
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP 0 ist, geht die Routine weiter zu Schritt S4.
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In Schritt S4 wird die elektromagnetische Pulverkupplung 22 gelöst, und wenn das
Klimagerät 5 EIN ist, arbeitet in Schritt S6 der Motor/Generator 10 als Motor, um das Klimagerät 5
anzutreiben. Wenn das Klimagerät 5 AUS ist, wird der Motor/Generator 10 in einem
Stoppzustand gehalten.
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Um das Fahrzeug zu starten, wird mit einem an dem Getriebe angebrachten Wählhebel,
nicht gezeigt, eine Vorwärtsstellung gewählt, und das Gaspedal 61 wird gedrückt. Die
Routine geht daher entsprechend dem Betriebsmusterplan von Fig. 6 von Schritt S2 zu Schritt
S7.
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Insbesondere wird, wenn das Fahrzeug gestartet wird, zuerst die elektromagnetische
Pulverkupplung 22 eingerückt, um den Motor/Generator 28 als Motor zu betreiben, und das
Fahrzeug startet unter dem Ausgangsdrehmoment von nur dem Motor/Generator 28. In dem
allmählichen Beschleunigungszustand, wo der Druckgrad AS des Gaspedals 61 klein ist,
bis die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP einen in Fig. 6 gezeigten vorbestimmten Wert VSP4
erreicht, hängt das Laufen des Fahrzeugs nur von der Antriebskraft des Motor/Generators
28 ab.
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Der Motor/Generator 28 und das stufenlose Getriebe 30 sind durch die Umlaufverbinder-
Übertragungseinrichtung 26 verbunden. Da die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26
als ein Verlangsamungsgetriebe arbeitet, kann der Motor/Generator 28 auch bei niedrigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten in einem Hochleistungs-Drehzahlbereich drehen, und ein
erwünschtes Antriebskraftverhalten wird entfaltet.
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Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP einen vorbestimmten Wert VSP3 etwas unter dem
vorbestimmten Wert VSP4 erreicht, kommen die Fahrbedingungen in den Motorstartbereich
EA, und der Anlassermotor 1A startet den Ottomotor 1. In dem Moment, wenn die Drehzahl
Ne des Ottomotors 1 gleich der Drehzahl der Antriebswelle 25 wird, d. h., gleich der
Eingangsdrehzahl Np des stufenlosen Getriebes 30, wird die elektromagnetische
Pulverkupplung 22 eingerückt. Folglich tritt beim Enrücken der elektromagnetischen Pulverkupplung 22
kein Ruck infolge der Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle 25 und dem Ottomotor 1
auf.
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Das Kraftübertragungsverhältnis der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 ist so
festgelegt, dass, auch wenn der Motor/Generator 28 bei einer oberen Grenzdrehzahl NMmax
des Hochleistungs-Drehzahlbereiches dreht, die Drehzahl der Antriebswelle 25 die höchste
Drehzahl des Ottomotors 1, wie oben beschrieben, nicht übersteigt.
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Wie oben dargelegt, beträgt der Hochleistungs-Drehzahlbereich des Motor/Generators 28
5,000-12,000 1/min. während der Drehzahlbereich des Ottomotors 900-8,000 1/min beträgt.
Infolge der Verlangsamungsfunktion der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26
werden aber Unterschiede der Drehzahlbereiche aufgehoben, und ein Drehmoment kann in das
stufenlose Getriebe 30 so eingegeben werden, dass der Ottomotor 1 und der
Motor/Generator 28 auf Drehzahlen gehalten werden, die aus der Sicht des Wirkungsgrades erwünscht
sind.
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Die zwei durchgezogenen Linien in Fig. 7 zeigen ein maximales Übersetzungsverhältnis
ipemax des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend einem Minimalwert NEmin = 900 1/min
des Drehzahlbereiches des Ottomotors 1, und eine minimales Übersetzungsverhältnis
ipemin des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend einer maximalen NEmax = 8,000 1/min
des Drehzahlbereiches des Ottomotors 1. Die zwei strichpunktierten Linien von Fig. 7 zeigen
ein maximales Übersetzungsverhältnis ipmmax des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend
einem Minimalwert NMmin = 5,000 1/min des Hochleistungs-Drehzahlbereiches des Motor/-
Generators 28, und ein minimales Übersetzungsverhältnis ipmmin des stufenlosen Getriebes
30 entsprechend einer maximalen NMmin = 12,000 1/min des Motor/Generators 28. Das
Übersetzungsverhältnis, das dem Motor/Generator 28 entspricht, ist ein Wert, der durch
Multiplizieren des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Getriebes 30 und des
Verlangsamungsverhältnisses der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 erhalten wird. Das
Verlangsamungsverhältnis der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 ist so
festgelegt, dass die Drehzahl des Ottomotors 1 auch den Maximalwert NEmax erreicht, wenn die
Drehzahl des Motor/Generators 28 Maximum NMmin erreicht, wie durch die Linie LME in
Fig. 7 gezeigt.
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Zum Beispiel sei nun angenommen, dass der Motor/Generator 28 im
Hochleistungs-Drehzahlbereich arbeitet, wie durch den Punkt X in Fig. 7 gezeigt, und dass das
Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 30 ein Zwischenwert zwischen dem maximalen ipmmin
und dem minimalen ipmmax ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt der Ottomotor 1 bei dem
Maximum NEmax des Drehzahlbereiches läuft, wie durch den Punkt Y in Fig. 7 gezeigt, stimmt
die Eingangsdrehzahl des stufenlosen Getriebes 30 mit der Ausgangsdrehzahl des
Ottomotors 1 überein, sodass die Pulverkupplung 22 sofort eingerückt werden kann, ohne
irgendeine Art von Ruck zu verursachen.
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Wenn die Drehung des Ottomotors 1 beginnt, in das stufenlose Getriebe 30 eingegeben
zu werden, können die Drehkräfte des Ottomotors 1 und des Motor/Generators 28 in einer
kurzen Zeit in das stufenlose Getriebe 30 eingegeben werden, ohne das
Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 30 verändern zu müssen. Wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP den vorbestimmten Wert VSP4 erreicht, werden das
Motorbetriebs-Befehlssignal und das Zerhacker-Befehlssignal nicht mehr an den Motor/Generator 28 ausgegeben,
und die elektromagnetische Pulverkupplung 27 wird gelöst. Danach läuft das Fahrzeug
unter der Drehkraft des Ottomotors 1.
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Als Nächstes wird der Fall betrachtet, wo das Gaspedal 61 stark gedrückt wird, wenn das
Fahrzeug nicht fährt, und der in Fig. 6 gezeigte Gaspedal-Druckgrad AS gleich oder größer
als ein vorbestimmter Wert AS&sub1; ist. In diesem Fall startet das Fahrzeug schnell.
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Auch in diesem Fall wird die elektromagnetische Pulverkupplung 27 eingerückt, und zu
Anfang startet das Fahrzeug allein unter der Drehkraft des Motor/Generators 28. Sobald die
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP einen kleinen vorbestimmten Wert VSP1 erreicht, startet
je
doch der Ottomotor 1. Wenn die Motordrehzahl Ne mit der Eingangswellendrehzahl Np des
stufenlosen Getriebes 30 übereinstimmt, wird die elektromagnetische Pulverkupplung 22
eingerückt, und die Drehungseingabe in das stufenlose Getriebe 30 von dem Ottomotor 1
beginnt.
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Wenn das Gaspedal 61 weiter gedrückt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP einen
vorbestimmten Wert VSP2 erreicht hat, geht das Fahrzeug in einen Hybrid-Fahrzustand, wo
die zum weiteren Beschleunigen benötigte Zusatz-Drehkraft von dem Motor/Generator 28
geliefert wird, während eine stetige Drehkraft vom Ottomotor 1 geliefert wird.
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In dem Hybrid-Fahrzustand wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit VSP gleich oder größer
als der vorbestimmte Wert VSP4 wird, das Gaspedal 61 zurückgenommen, und das
Fahrzeug geht in einen stetigen Fahrzustand über. Infolge des Abfalls des
Gaspedal-Druckgrades AS geht das Fahrzeug in den in Fig. 6 gezeigten Motorbetriebsbereich EA und läuft
danach nur unter der Drehkraft des Ottomotors 1.
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Gleichermaßen geht, wenn das Gaspedal 61 schnell gedrückt wird, während das Fahrzeug
im Motorbetriebsbereich fährt, das Fahrzeug infolge der Zunahme des
Gaspedal-Druckgrades AS in den Hybrid-Betriebsbereich HA.
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Andererseits wird das stufenlose Keilriemengetriebe 30 unabhängig von der Motorsteuerung
70 und der Motor/Generator-Steuerung 76 durch die Getriebesteuerung 75 gesteuert.
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Wenn das Fahrzeug startet, ist der Berührungsradius zwischen der Primär-Riemenscheibe
31 und dem Keilriemen 32 ein Minimum, und ein maximales Übersetzungsverhältnis wird
beibehalten, bei dem der Berührungsradius der Sekundär-Riemenscheibe 33 und dem
Keilriemen ein Maximum ist. Dann vermindert die Getriebesteuerung 75 allmählich das
Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes 30 entsprechend der Zunahme der
Fahrzeuggeschwindigkeit VSP und dem Gaspedal-Druckgrad AS.
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Wenn das Gaspedal 61 zurückgenommen wird und das Fahrzeug dazu gebracht wird, im
Freilauf zu laufen, oder das Bremspedal 63 gedrückt wird, während das Fahrzeug im
Motorbetriebsbereich EA oder Hybrid-Betriebsbereich HA fährt, wird der Gaspedal-Druckgrad
AS zu 0, und die Verarbeitung von Schritt S8 und der folgenden Schritte in Fig. 5 wird
ausgeführt.
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Insbesondere wird eine Stromerzeugungsmenge GC des Motor/Generators 28 auf der Basis
des Bremspedal-Druckgrades BS berechnet, und der Motor/Generator 28 geht in den
regenerativen Bremszustand. Der Motor/Generator 28 erzeugt daher Strom infolge der über das
stufenlose Getriebe 30 und die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 übertragenen
Drehkraft der Antriebsräder, und der Drehwiderstand wird als eine Bremskraft an die
Antriebsräder 47 angelegt.
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Die Drehzahl des Ottomotors 1 liegt in diesem Zustand in einem niedrigeren
Drehzahlbereich als der Hochleistungs-Drehzahlbereich des Motor/Generators 28.
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Wenn die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26, die eine verlangsamende Funktion
hat, in einer umgekehrten Richtung zu der Drehkraft-Übertragungsrichtung rotiert, hat sie
jedoch eine beschleunigende Funktion, und das Ritzel 26B rotiert mit einer Geschwindigkeit
im Hochleistungs-Drehzahlbereich des Motor/Generators 28. Wenn das Gaspedal 61 im
Motorbetriebszustand EA zurückgenommen wird und die elektromagnetische Pulverkupplung
27 eingerück ist, wird der Motor/Generator 28 sofort mit der Antriebswelle 25 verbunden, und
regeneratives Bremsen beginnt, ohne das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes
30 zu verändern. Außerdem wird, wenn im Freilauf gefahren wird oder ein Bremsvorgang
aus dem Hybrid-Betriebszustand durchgeführt wird, das regenerative Bremsen sofort
begonnen, ohne das Übersetzungsverhältnis des stufenlosen Getriebes zu verändern.
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Auf diese Weise wird erfindungsgemäß die Eingangswelle des stufenlosen Getriebes über
die mit einer verlangsamenden Funktion versehene
Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 mit dem Motor/Generator 28 verbunden, und der Drehzahlbereich des Ottomotors 1
entspricht dem Hochleistungs-Drehzahlbereich des Motor/Generators 28.
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Das Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 30 infolge von Wechseln
zwischen Betriebsmustern wird daher unnötig, und die Kapazität der Hydraulikpumpe 51, die
Öldruck zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 30 liefert, kann niedrig
gehalten werden.
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In dem vorgenannten Beispiel wurde die Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 mit
einer Kette 26C zum Verbinden des Motor/Generators 28 und des stufenlosen Getriebes 30
benutzt, aber eine Kombination aus einem Zahnriemen und einer Zahnriemenscheibe kann
stattdessen verwendet werden.
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Wenn ein Planetengetriebe als Getriebe-Übertragungsmechanismus verwendet wird, zwei
eines Sonnenrades, eines Planetenträgere und eines Hohlrades jeweils mit dem
Motor/Ge
nerator 28 und einer Weile 27C verbunden sind und das übrige Element mit einer Bremse
verbunden ist, kann die elektromagnetische Pulverkupplung 27 weggelassen werden.
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Anstelle des Anordnens der Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung 26 mit einer
verlangsamenden Funktion zwischen dem Motor/Generator 28 und der Antriebswelle 25 kann der
Motor/Generator direkt mit der Antriebswelle 25 verbunden werden, und eine
Umlaufverbinder-Übertragungseinrichtung mit einer beschleunigenden Funktion kann zwischen der
Antriebswelle 25 und der elektromagnetischen Pulverkupplung 22 angeordnet werden.
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Des Weiteren können in diesem Zusammenhang anstelle des Motor/Generators 28 ein
getrennter Motor und Generator verwendet werden.
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Diese Erfindung kann auch auf ein Antriebssystem angewandt werden, bei dem ein Motor,
der auch als Generator arbeiten kann, mit dem stufenlosen Getriebe 30 verbunden ist.
Außerdem ist das stufenlose Getriebe nicht auf ein stufenloses Keilriemengetriebe 30
beschränkt und kann z. B. ein stufenloses Toroidgetriebe sein.