DE19843925B4

DE19843925B4 - Kraftabgabeeinrichtung und Verfahren für das Stoppen einer Antriebsmaschine in der Kraftabgabeeinrichtung

Info

Publication number: DE19843925B4
Application number: DE19843925.3A
Authority: DE
Inventors: Katsuhiko Yamaguchi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-25
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2016-01-14
Anticipated expiration: 2018-09-25
Also published as: FR2768666A1; JP3292113B2; DE19843925A1; US6161640A; JPH1193727A; FR2768666B1

Abstract

Kraftabgabevorrichtung mit einem Verbrennungsmotor (150), einer Drehmomentsteuerungseinrichtung (120), die zwischen einer Abtriebswelle (156) des Verbrennungsmotors (150) und einer Antriebsachse (112) zwischengefügt ist und ein auf die Antriebsachse (112) abgegebenes Drehmoment regelt, einer Elektromotorvorrichtung (MG1, MG2), die für ein Aufnehmen/Abgeben einer Kraft auf die/von der Drehmomentsteuerungseinrichtung (120) vorgesehen ist und einer Steuerungseinrichtung (180), welche die folgenden Funktionseinheiten aufweist: eine Leistungsbestimmungs-Funktionseinheit (S10) zum Bestimmen einer von dem Verbrennungsmotor (150) geforderten Leistung und zum Ausgeben eines Abschaltbefehls zum Abschalten des Verbrennungsmotors (150), wenn keine Notwendigkeit für ein Fortführen des Betriebs des Verbrennungsmotors (150) besteht, eine Bestimmungs-Funktionseinheit (S20 bis S70) zum anschließenden Bestimmen, ob zusätzlich mindestens eine weitere Abschaltbedingung für den Verbrennungsmotor (150) erfüllt ist, eine Abschalt-Funktionseinheit (S90) zum Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor (150), nur wenn sowohl der Abschaltbefehl ausgegeben ist als auch die Abschaltbedingung erfüllt ist, und eine Momentbeaufschlagungs-Funktionseinheit (S134) zum anschließenden Aufbringen eines Drehmoments auf die Abtriebswelle (156), um die Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle (156) mit einem vorbestimmten Verzögerungswert zu verringern.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftabgabevor- bzw. -einrichtung sowie ein Verfahren für das Stoppen einer Antriebsmaschine in der Kraftabgabeeinrichtung und insbesondere auf eine Kraftabgabeeinrichtung, welche das Stoppen der Antriebsmaschine steuert, sowie ein diesbezügliches Verfahren.
Herkömmliche Fahrzeuge oder Schiffe verwenden eine Kraftabgabeeinrichtung, welche eine Kraftmaschine umfaßt, die eine Kraft mittels Kraftstoffverbrennung abgibt und eine Drehmomentkonvertierung ausführt, um ein Drehmoment von der Kraft- oder Antriebsmaschine auf eine Antriebsachse abzugeben. Als eine solche Kraftabgabeeinrichtung wurde in der Vergangenheit ein Getriebe kombiniert mit einem Drehmomentkonverter der Fluidbauart in die Praxis umgesetzt. Der Drehmomentkonverter in dieser Einrichtung ist zwischen der Abtriebswelle der Antriebsmaschine und einer Drehwelle zwischengefügt, welche an das Getriebe angeschlossen ist und überträgt eine Kraft zwischen beiden Wellen durch Übertragen des darin abgedichtet gehaltenen Fluids. Diese Bauart eines Drehmomentkonverters überträgt eine Kraft mittels eines Fluidtransfers, wodurch ein Durchrutschen zwischen beiden Wellen erzeugt wird, welches wiederum in einem bestimmten Betrag an Verlustenergie resultiert. Präziser ausgedrückt, wird der Energieverlust als ein Produkt aus der Differenz der Umdrehungsgeschwindigkeit zwischen beiden Wellen und einem Drehmoment ausgedrückt, welches auf die Abtriebswelle übertragen wird und welcher als Hitze verbraucht wird.
Folglich haftet einem Fahrzeug, welches mit solch einer Kraftabgabeeinrichtung ausgerüstet ist, das Problem an, einen großen Energieverlustbetrag in dem Drehmomentkonverter aufzuweisen, welches in einer niedrigen Energieeffizienz resultiert, wenn das Durchrutschen zwischen beiden Wellen groß wird, d. h. wenn das Fahrzeug eine große Kraftaufnahme erfordert oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit eine Steigung auffährt. Selbst in einem stetigen Fahrbetriebszustand erreicht die Krafttransmissionseffizienz in dem Drehmomentkonverter nicht 100%, so daß eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs unweigerlich erfolgt, insbesondere im Vergleich zu einem manuellen Getriebe.
Aus diesem Grunde wurden einige Kraftabgabeeinrichtungen bereits vorgeschlagen, welche den Drehmomentkonverter der Fluidbauart ersetzen. Beispielsweise wurde von der vorliegenden Anmelderin eine Kraftabgabeeinrichtung bereits vorgeschlagen, die mit einer Kraftmaschine, einem Planetengetriebe, konstruiert als eine Krafteingabe-/Ausgabeeinrichtung der Dreiwellenbauart, zwei elektrischen Motoren und einer Batterie versehen ist (siehe Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. SHO 50-30223 ). Diese Kraftabgabeeinrichtung führt eine Energiekonversation einer von der Kraftmaschine abgegebenen Kraft sowie einer elektrischen Kraft, die in der Batterie gespeichert ist, mittels des Planetengetriebes und der zwei elektrischen Motoren jeweils aus, um eine gewünschte Kraft auf eine Antriebsachse abzugeben. Die Anmelderin hat auch eine weitere Kraftabgabeeinrichtung vorgeschlagen, die mit einer Kraftmaschine, einem Planetengetriebe, zwei elektrischen Motoren sowie einer Batterie (Sekundärbatterie) versehen ist (siehe Japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. HEI 10-98805 , veröffentlicht am 14. April 1998). Um stabil eine gewünschte Kraft auf eine Antriebsachse abzugeben, führt diese Kraftabgabeeinrichtung eine Antriebssteuerung der zwei elektrischen Motoren derart aus, daß die Umdrehungsgeschwindigkeiten von drei Wellen, welche das Planetengetriebe bilden, d. h., ein Sonnenrad, ein Ringrad sowie einen Planetenträger gewünschte Werte jeweils annehmen.
In diesen Kraftabgabeeinrichtungen wird die Energie, welche von der Antriebsmaschine abgegeben wird, in der Batterie gespeichert, so daß die derart gespeicherte Energie je nach Wunsch entnommen werden kann. Aus diesem Grunde ist es nicht absolut notwendig, das Gleichgewicht zwischen einer auf die Antriebsachse abgegebenen Kraft sowie einer Kraft aufrechtzuerhalten, welche von der Antriebsmaschine abgegeben wird. Was im Gegensatz hierzu wünschenswert ist vom Standpunkt einer verbesserten Effizienz des gesamten Systems, ist eine Konstruktion, wonach die Kraftmaschine in einem stetigen Betriebszustand betrieben wird, wodurch eine maximale Effizienz erreicht wird, wobei dann, wenn ein Überschuß an Energie relativ zu der geforderten Kraft für die Antriebsachse vorliegt, diese Energie als elektrische Energie gespeichert wird und wobei dann, wenn die Batterie ausreichend geladen ist, die Antriebsmaschine gestoppt wird, so daß das Fahrzeug alleinig mittels der Kraft aus den elektrischen Motoren fährt. In diesem Fall wird die Antriebsmaschine lediglich intermittierend betrieben.
Jedoch hat es sich bei der aktuellen Herstellung einer Kraftabgabeeinrichtung mit einer Drehmomentkonvertiereinrichtung, welche zwischen der Antriebsmaschine und der Antriebsachse zwischengefügt ist, gezeigt, daß zahlreiche Probleme auftreten, wenn die Antriebsmaschine intermittierend, d. h. zeitweilig nur betrieben wird. Eines dieser Probleme besteht darin, daß Drehresonanzen bewirkt werden können infolge eines beträchtlichen Gewichts der Drehmomentkonversionseinrichtung, die an die Abtriebswelle der Antriebsmaschine gekoppelt ist. Es hat sich gezeigt, daß der Aufwärmzustand der Antriebsmaschine oder ähnliches Zustände für das Verursachen von Drehresonanzen verursacht. Darüber hinaus ist die Antriebsmaschine mit verschiedenen peripheren Einrichtungen einschließlich eines katalytischen Konverters verbunden. Es hat sich auch gezeigt, daß dann, wenn die Antriebsmaschine betrieben oder gestoppt wird und zwar unabhängig von den Zuständen dieser peripheren Einrichtungen, einige Arten von Unzulänglichkeiten bewirkt werden können. Wenn beispielsweise die Antriebsmaschine gestoppt wird, bevor der Aufwärmprozeß abgeschlossen ist, dann erreicht der Katalysator nicht dessen Aktiviertemperatur, welches unweigerlich dazu führt, daß der Betrieb des Fahrzeuges mit einer unzureichenden Abgasreinigung fortgeführt wird. Darüber hinaus wurde auch ein weiteres nachfolgendes Problem aufgefunden. In der Konstruktion, welches das Planetengetriebe verwendet, wird ein Teil der von der Antriebsmaschine abgegebenen Kraft unmittelbar über das Planetengetriebe auf die Antriebsachse abgegeben. Wenn aus diesem Grunde die Kraftstoffzufuhr zu der Antriebsmaschine unterbrochen wird, dann wird die Umdrehungsgeschwindigkeit der Ausgangswelle der Antriebsmaschine ebenfalls entsprechend einer plötzlichen Änderung der von der Antriebsmaschine abgegebenen Kraft geändert. Solch eine Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle beeinflußt ebenfalls die Drehwellen der zwei elektrischen Motoren über das Planetengetriebe. Die zwei elektrischen Motoren sind einer Rückkopplungssteuerung unterzogen, um eine Änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit zu eliminieren. Da jedoch die Kraft, welche von der Antriebsmaschine abgegeben wird, sich schneller ändert, als die Steuerung der elektrischen Motoren, wird die Antriebsachse einem Drehmomentstoß ausgesetzt. Dieser Drehmomentstoß, welcher in der Antriebsachse erzeugt wird, ist wiederum bezüglich des Fahrkomforts nicht wünschenswert.
Darüber hinaus kann die Antriebsachse des Fahrzeugs an andere Kraftsteuerungseinrichtung, wie beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS) für das Verhindern eines extensiven Durchrutschens von Rädern, einem Traktionssteuerungssystem und ähnlichem angeschlossen sein. Diese Steuerungssysteme steuern grundsätzlich Antriebskräfte, welche an die Räder angelegt werden und erzeugen somit den gleichen Effekt wie in der Drehmomentsteuerung der Antriebsachse. Vom Standpunkt der Steuerung aus gesehen, die durch die weiteren Kraftsteuerungseinrichtungen ausgeführt wird, ist es folglich nicht wünschenswert, Fluktuationen des Drehmoments zu erzeugen, welche auf die Antriebsachse übertragen wird, und zwar durch Stoppen der Antriebsmaschine während solch einer Steuerung. In diesem Fall entsteht das Problem von Steuerungskomplikationen. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Problemen wurden zahlreiche weitere Probleme mit Bezug auf die Steuerung des Stoppens der Antriebsmaschine aufgefunden.
Schließlich ist aus der DE 697 03 518 T2 ein Antriebssystem bekannt, bestehend aus einem Verbrennungsmotor, einem mit der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors gekoppelten Sekundärmotor, sowie einer Motorregelungseinrichtung für ein Antreiben und Regeln des Sekundärmotors ansprechend auf ein vorbestimmtes Antriebserfordernis, um den Verbrennungsmotor anzutreiben, während eine Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor abgeschaltet ist.
Angesichts dieses Stands der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Probleme zu lösen, in geeigneter Weise die Steuerung für das Stoppen der Antriebsmaschine in einer Kraftabgabeeinrichtung auszuführen und einen Drehmomentstoß abzuschwächen, welcher auf die Antriebsachse übertragen werden kann und zwar infolge des Stoppens der Antriebsmaschine.
Diese Aufgabe wird durch eine Kraftabgabevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Kraftabgabevor- bzw. -einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Antriebsmaschine, welche eine Kraft mittels Kraftstoffverbrennung erzeugt und abgibt, eine Drehmomentsteuerung, welche zwischen einer Abtriebswelle der Antriebsmaschine und einer Antriebsachse zwischengefügt ist und das auf die Antriebsachse abgegebene Drehmoment steuert, einen elektrischen Motor für ein Aufnehmen/Abgeben von Kraft auf/von der Drehmomentsteuerung, eine Antriebsmaschinenbetriebszustandsbestimmungseinrichtung, welche einen Betriebszustand der Antriebsmaschine bestimmt, basierend auf den Forderungen, welche der Kraftabgabeeinrichtung aufgezwungen werden und welche einen Betriebsstopbefehl abgibt, um den Betrieb der Antriebsmaschine zu stoppen, falls bestimmt wird, daß kein Erfordernis für ein Fortführen des Betriebs der Antriebsmaschine vorliegt, einer Stoppbedingungsbestimmungseinrichtung, die bestimmt, ob oder nicht eine Bedingung bzw. ein Zustand, welcher das Stoppen der Antriebsmaschine erlaubt, vorliegt, und eine Stoppmomentsteuerungsausführungseinrichtung, welche die Kraftstoffzufuhr zu der Antriebsmaschine unterbricht, ein Drehmoment an die Abtriebswelle anlegt, eine Rotationsverlangsamung der Abtriebswelle auf einen vorbestimmten Bereich einstellt und die Antriebsmaschine stoppt, falls ein Befehl für ein Stoppen der im Betrieb befindlichen Antriebsmaschine in Betrieb von der Antriebsmaschinenbetriebszustandsbestimmungseinrichtung abgegeben wird, wobei durch die Stoppbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, daß die Bedingung für das Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine erfüllt ist.
Diese Kraftabgabeeinrichtung stoppt den Betrieb der Antriebsmaschine nicht einfach, weil die Antriebsmaschinenbetriebszustandsbestimmungseinrichtung bestimmt hat, daß kein Erfordernis für ein Fortführen des Betriebs der Antriebsmaschine mehr besteht. Statt dessen bestimmt die Stoppbedingungsbestimmungseinrichtung, ob oder nicht die Bedingung für ein Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine erfüllt ist. Nur wenn die Bedingung für ein Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine erfüllt ist, wird die Stoppmomentsteuerung der Antriebsmaschine ausgeführt. Die Stoppmomentsteuerung der Antriebsmaschine stellt eine Umdrehungsverlangsamung (Beschleunigung mit negativem Vorzeichen) der Abtriebswelle der Antriebsmaschine auf einen vorbestimmten Bereich ein und stoppt schließlich die Antriebsmaschine, anstelle eines einfachen Sperrens der Kraftstoffzufuhr zu der Antriebsmaschine.
Wenn als ein Ergebnis hiervon die Antriebsmaschine die Kraftabgabeeinrichtung und die zugehörigen Einrichtungen nicht beeinflußt, wird diese gestoppt, nachdem sie einen Betriebszustand schnell durchlaufen hat, in welchem die Abtriebswelle einer Drehresonanz ausgesetzt ist.
Als Bedingung, welche ein Stoppen der Antriebsmaschine zuläßt, kann der Aufwärmzustand der Antriebsmaschine beispielsweise in Betracht gezogen werden. Falls der Aufwärmprozeß noch nicht abgeschlossen ist, wird bestimmt, daß die Bedingung für ein Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine nicht erfüllt ist. Selbst wenn kein Erfordernis für ein Fortführen des Betriebs der Antriebsmaschine selbst in Form der Forderungen mehr vorliegt, welche der Kraftabgabeeinrichtung aufgezwungen werden, wird dennoch der Betrieb der Antriebsmaschine fortgeführt, bis der Aufwärmprozeß der Antriebsmaschine abgeschlossen ist. Es ist daher möglich, den Katalysator in geeigneter Weise aufzuwärmen, so daß die Abgasreinigung niemals verschlechtert wird. Darüber hinaus hat im Vorfelde zur Beendigung des Aufwärmprozesses der Motor eine unzureichende Schmierung, wobei die Antriebsmaschine einer entsprechend beträchtlichen Reibung ausgesetzt ist. Aus diesem Grunde kann es schwierig sein, eine Umdrehungsverzögerung der Abtriebswelle des Motors auf einen bestimmten Bereich einzustellen. Da jedoch der Motor erst nach Beendigung des Aufwärmprozesses gestoppt wird, ist es möglich, den Motor zu stoppen, während die Umdrehungsverzögerung auf den vorbestimmten Bereich eingestellt wird, um das Problem der Umdrehungsresonanz zu vermeiden.
In dem Fall, wonach die vorstehend beschriebene Konstruktion des weiteren eine Kraftsteuerungseinrichtung hat, welche an die Antriebsachse gekoppelt ist, kann die Stoppbedingungsbestimmungseinrichtung derart vorgesehen sein, daß die Bedingung für ein Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine als nicht erfüllt bestimmt wird, falls die Kraftsteuerungseinrichtung in Betrieb ist. In diesem Fall wird die Antriebsmaschine nicht gestoppt, während die Kraftsteuerungseinrichtung in Betrieb ist. Es besteht keine Möglichkeit, daß eine Kraft, die auf die Antriebsachse abgegeben wird, um ein solches Ausmaß schwankt, daß der Betrieb der Kraftabgabeeinrichtung hierdurch beeinflußt wird. Beispielsweise kann es als die Kraftabgabeeinrichtung vorgesehen sein, eine Schlupfverhinderungseinrichtung zu verwenden, welche ein exzessives Durchrutschen von Fahrzeugrädern verhindert. In diesem Fall kann die Stoppbedingungsbestimmungseinrichtung dafür vorgesehen sein, zu bestimmen, daß die vorstehend genannte Bedingung für ein Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine nicht erfüllt ist, wenn die Schlupfverhinderungseinrichtung in Betrieb ist. Während folglich die Schlupfverhinderungseinrichtung in Betrieb ist, um die Drehmomentwerte der Räder zu steuern, wird die Antriebsmaschine nicht gestoppt. Folglich existiert keine Möglichkeit eines Stoppens der Antriebsmaschine, welches Drehmomentschwankungen auf die Antriebsachse verursachen würde, und nachteilig die Steuerung der Schlupfverhinderungseinrichtung beeinflussen würde.
Auf der anderen Seite existiert auch ein Fall, wonach die Stoppbedingungsbestimmungseinrichtung aktiv bestimmt, daß die Bedingung für ein Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine erfüllt ist. Falls eine Bedingung, welche eine Verringerung der Reaktionskraft erlaubt, die an die Antriebsachse angelegt werden kann und zwar auf das Stoppen der Antriebsmaschine erfüllt ist, dann sollte bestimmt werden, daß die Antriebsmaschine gestoppt werden kann. Beispielsweise in der Konstruktion, wonach die Antriebsachse an Räder und eine Bremseinrichtung für das Abbremsen der Räder gekoppelt ist, ist es möglich, zu bestimmen, daß die Bedingung für ein Erlauben einer Reduktion der Reaktionskraft erfüllt ist, falls die Bremseinrichtung sich in Betrieb befindet. Da eine Bremskraft an die Antriebsachse angelegt wird, ist es möglich, die Einflüsse auf die Reaktionskraft unter Verwendung dieser Bremskraft zu reduzieren.
Es ist auch möglich eine Konstruktion vorzusehen, wonach die Reaktionskraft, welche auf die Antriebsachse angelegt wird, aktiv reduzierbar ist. Beispielsweise ist die Antriebsachse an einen zweiten elektrischen Motor gekoppelt, der unterschiedlich zu dem vorstehend genannten elektrischen Motor ist, welcher an die Drehmomentsteuerungseinrichtung gekoppelt ist. Der zweite elektrische Motor kann derart ausgebildet sein, die Reaktionskraft zu reduzieren, welche an die Antriebsachse angelegt wird, und zwar auf das Stoppen der Antriebsmaschine. In diesem Fall kann die Stoppbedingungsbestimmungseinrichtung bestimmen, daß die Bedingung für ein Erlauben einer Reduktion der Reaktionskraft erfüllt ist, falls der zweite elektrische Motor in der Lage ist, ein Drehmoment auszugeben, welches die Reaktionskraft auf die Antriebsachse reduziert. Obgleich der zweite elektrische Motor mit Blick darauf vorgesehen sein kann, die Reaktionskraft resultierend aus dem Stoppen der Antriebsmaschine zu reduzieren, ist es auch möglich, einem ursprünglich vorgesehenen Motor die Funktion mit Blick darauf zuzuweisen, Kraft auf/von der Antriebsachse einzugeben/abzugeben. In solch einem Fall kann der zweite elektrische Motor exklusiv seine ursprüngliche Rolle übernehmen ohne derart betrieben zu werden, die Reaktionskraft zu reduzieren. Aus diesem Grunde ist es auch wünschenswert, zu bestimmen, ob oder nicht die Bedingung für ein Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine erfüllt ist und zwar nach Erfassen eines Betriebszustands des zweiten elektrischen Motors.
In dem Fall, wonach der zweite elektrische Motor an die Antriebsachse gekoppelt ist und bewirkt, daß die Antriebsachse sich in eine Richtung entgegen der Richtung dreht, in welche sich die Ausgangswelle der Antriebsmaschine dreht (beispielsweise der Fall, wonach die Kraftabgabeeinrichtung in einem Fahrzeug montiert ist, welches sich in Rückwärtsfahrt befindet), ist es darüber hinaus auch möglich, zu bestimmen, daß die Bedingung für ein Erlauben eines Stopps der Antriebsmaschine erfüllt ist.
Bei den vorstehend beschriebenen jeweiligen Konstruktionen kann die Drehmomentsteuerungseinrichtung als eine Krafteingabe/ausgabe-Einrichtung der Dreiwellenbauart ausgebildet sein, mit drei Wellen, an welche die Antriebsachse, die Abtriebswelle sowie eine Drehwelle des elektrischen Motors jeweils gekoppelt sind. Wenn Kraft auf/von zwei dieser drei Wellen eingeleitet/abgegeben wird, dann wird die Krafteingabe/ausgabe-Einrichtung der Dreiwellenbauart eine Kraft eingeben/ausgeben, die bestimmt wird basierend auf den Eingabe/Ausgabe-Kräften zu/von der anderen Welle. Eine Planetengetriebeeinrichtung, eine Schrägverzahnungsgetriebeeinrichtung und ähnliches sind bekannt als solch eine Eingabe/Abgabeeinrichtung der Dreiwellenbauart. Diese Konstruktion macht es möglich, die Antriebsmaschine, den elektrischen Motor sowie die Antriebsachse aneinander zu koppeln und zwar ohne große Anstrengungen, und mit einem großen Freiheitsgrad Kräfte zu steuern, welche eingegeben/abgegeben werden zu/von den jeweiligen Wellen und zwar unter den vorstehend beschriebenen Kennlinien und Eigenschaften der Krafteingabe/Abgabe-Einrichtung der Dreiwellenbauart. Beispielsweise ist es möglich, einen Zustand zu erreichen, wonach die Antriebsachse mit der Antriebsmaschine als die einzige Energiequelle angetrieben wird, einen Zustand, wonach die Antriebsachse mit sowohl der Antriebsmaschine als auch dem elektrischen Motor als Antriebsquellen angetrieben wird, einen Zustand, wonach die elektrische Energie vom elektrischen Motor wiedergewonnen wird, einem Zustand, wonach die Antriebsmaschine als eine Bremseinrichtung verwendet wird usw.
Ein Verfahren für das Stoppen einer Antriebsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Kraftabgabeeinrichtung umfassend eine Antriebsmaschine, welche eine Kraft durch Verbrennung von Kraftstoff erzeugt und abgibt, eine Drehmomentsteuerungseinrichtung, welche zwischen einer Abtriebswelle der Kraftmaschine und einer Antriebsachse zwischengefügt ist, und die ein Drehmoment steuert, welches auf die Antriebsachse abgegeben wird, sowie einen elektrischen Motor, der in der Lage ist, eine Kraft auf/von der Drehmomentsteuerungseinrichtung aufzunehmen/abzugeben. Dieses Verfahren umfaßt einen ersten Schritt der Bestimmung eines Betriebszustandes der Kraftmaschine basierend auf Forderungen, welche der Kraftabgabeeinrichtung auferlegt werden und der Bestimmung ob oder nicht es notwendig ist, den Betrieb der Kraftmaschine fortzuführen, einen zweiten Schritt bezüglich der Bestimmung, ob oder nicht eine Bedingung für ein Zulassen eines Stopps der Kraftmaschine erfüllt ist sowie einen dritten Schritt bezüglich eines Stopps der Kraftstoffzufuhr zu der Kraftmaschine, eines Anlegens eines Drehmoments an die Abtriebswelle, eines Einstellens einer Umdrehungsverzögerung der Abtriebswelle auf einen vorbestimmten Bereich und eines Ausführens einer Stoppmomentsteuerung für ein Stoppen der Kraftmaschine, falls bestimmt wird, daß keine Notwendigkeit besteht, den Betrieb der Kraftmaschine fortzuführen und, daß die Bedingung für ein Zulassen des Stopps der Kraftmaschine erfüllt ist.
Gemäß diesem Verfahren eines Stopps der Kraftmaschine in einer Kraftabgabeeinrichtung wird für den Fall, daß bestimmt wird, daß keine Notwendigkeit mehr besteht, den Betrieb der Kraftmaschine fortzuführen, daraufhin bestimmt, ob oder nicht die Bedingung für ein Erlauben des Stopps der Kraftmaschine erfüllt ist, anstatt den Betrieb der Kraftmaschine sofort zu stoppen. In diesem Verfahren wird die Stoppmomentsteuerung der Kraftmaschine ausgeführt, lediglich dann, wenn die Bedingung für ein Erlauben des Stopps der Kraftmaschine erfüllt ist.
Die vorstehenden sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ersichtlich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
1 ist dabei eine schematische Darstellung eines gesamten Aufbaus einer Kraftabgabeeinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Kraftabgabeeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel,
3 ist ein Beispiel des Gesamtaufbaus eines Fahrzeugs, in welchem die Kraftabgabeeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel montiert ist,
4 ist ein Graph für das Erläutern des Betriebsprinzips der Kraftabgabeeinrichtung 110,
5 ist ein kolinearer Graph, der die Beziehung unter den Umdrehungsgeschwindigkeiten und Drehmomentwerten der drei Wellen zeigt, welche an ein Planetengetriebe gekoppelt sind,
6 ist ein kolinearer Graph, der die Beziehung unter den Umdrehungsgeschwindigkeiten und Drehmomentwerten der drei Wellen zeigt, welche an das Planetengetriebe angeschlossen sind,
7 ist eine Flußkarte, die eine Motorstopp-Bestimmungsprozeßroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt,
8 ist eine Ansicht für eine Erläuterung einer Differentialgeschwindigkeitsgrenze in einem System gemäß diesem Ausführungsbeispiel,
9 ist eine Flußkarte, welche ein Beispiel einer Motorstoppsteuerungsroutine zeigt, welches durch eine Steuerungseinrichtung ausgeführt wird,
10 ist eine Karte, die ein Beispiel bezüglich der Beziehung zwischen einem Zeitzähler TC und der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* eines Motors darstellt,
11 ist eine Flußkarte, welche ein Beispiel für eine gewünschte Drehmomenteinstellroutine zeigt, welche durch die Steuerungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel ausgeführt wird,
12 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel bezüglich der Beziehung unter der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr einer Ringradwelle, einer Gaspedalposition AP sowie einem Drehmomentbefehlswert Tr* zeigt,
13 ist eine Flußkarte, die ein Beispiel einer Steuerungsroutine eines Motors MG1 zeigt, welche durch eine Steuerungs-CPU der Steuerungseinrichtung ausgeführt wird,
14 ist eine Flußkarte, welche ein Beispiel fur eine Steuerungsroutine eines Motors MG2 zeigt, welche durch die Steuerungs-CPU der Steuerungseinrichtung ausgefuhrt wird,
15 ist ein kolinearer Graph, zu dem Zeitpunkt, wenn die Motorstoppsteuerungsroutine in 7 zum ersten Mal ausgefuhrt worden ist,
16 ist ein kolinearer Graph zum Zeitpunkt, wenn die Prozeßfolgen in den Schritten S106 bis S116 der Motorstoppsteuerungsroutine mehrmals ausgeführt worden sind,
17 ist ein kolinearer Graph zu dem Zeitpunkt, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors unterhalb eines Grenzwerts Nrf abgefallen ist,
18 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Beispiel für Änderungen der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors sowie des Drehmoments Tm1 des Motors MG1 zeigt und,
19 ist eine Flußkarte, die eine Motorstoppbestimmungsprozeßroutine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Art und Weisen für ein Ausführen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend basierend auf den Ausführungsbeispielen beschrieben. Die 1 ist eine strukturelle Ansicht, die schematisch die Struktur bzw. den Aufbau einer Kraftabgabeeinrichtung 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Die 2 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Kraftabgabeeinrichtung 110 gemaß diesem Ausführungsbeispiel. Die 3 ist eine strukturelle Ansicht, die schematisch die Struktur bzw. den Aufbau eines Fahrzeugs darstellt, in welchem die Kraftabgabeeinrichtung 110 gemäß dem Ausführungsbeispiel montiert ist. Zur Erleichterung der Erklarung wird zuerst die gesamte Struktur des Fahrzeugs mit Bezug auf die 3 näher beschrieben.
Wie in 3 dargestellt ist, ist dieses Fahrzeug mit einem Motor 150 versehen, welcher eine Kraft durch Verwendung von Benzin als Kraftstoff erzeugt und abgibt. Dieser Motor 150 hat hierfur eine Verbrennungskammer 152, in welcher die Mischung aus Luft, angesaugt von einem Einlaßsystem durch ein Drosselventil 166 und aus Benzin, eingespritzt von einem Kraftstoffeinspritzventil 150 eingelassen wird. Eine Explosion dieser Mischung bewirkt eine Abwartsbewegung eines Kolbens 154, dessen Bewegung in eine Rotationsbewegung einer Kurbelwelle 156 konvertiert wird. Das Drosselventil 166 wird fur ein sich öffnen oder schließen durch einen Aktuator 168 angetrieben. Eine Hochspannung von einer Zundung 158 wird an eine Zundkerze 162 uber einen Verteiler 160 angelegt. Infolge der Hochspannung gibt die Zundkerze 162 einen Zundfunken zu einem vorbestimmten Zeitpunkt ab. Durch das sich entzunden mittels dieses elektrischen Zundfunken explodiert die in die Verbrennungskammer 152 eingesaugte Mischung und brennt ab. Die Explosion sowie die nachfolgende Verbrennung der Mischung drückt den Kolben 154 abwärts, wodurch bewirkt wird, daß die Kurbelwelle 156 sich dreht. Nach der Verbrennung wird das Gas in einer Abgasleitung 153 von einem Abgasventil ausgestoßen, durch Passieren eines Katalysatorkonverters 155 gereinigt und schließlich in die Atmosphäre entlassen.
Der Betrieb dieses Motors 150 wird gesteuert durch eine elektrische Kraftstoffeinspritzelektroniksteuerungseinheit (nachfolgend als EFIECU bezeichnet) 170, mit welcher verschiedene Sensoren verbunden sind, die Betriebszustände des Motors 150 anzeigen. Diese Sensoren umfassen beispielsweise einen Drosselventilpositionssensor 167 für das Erfassen des Öffnungsgrads (Position) des Drosselventils 166, einen Einlaßrohrnegativdrucksensor 172 für das Erfassen der Last, welche an den Motor 150 angelegt wird, einen Kühlmitteltemperatursensor 174 für das Erfassen der Kühlmitteltemperatur des Motors 150, einen Umdrehungssensor 176 fur das Erfassen der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle 156, einen Rotationswinkelsensor 178 für das Erfassen des Rotationswinkels der Kurbelwelle 156 u. s. w. Der Umdrehungssensor 176 sowie der Rotationswinkelsensor 178 sind auf dem Verteiler 160 vorgesehen. Nebenbei sind Komponenten, wie beispielsweise ein Startschälter 179 für das Erfassen eines Zustands ST eines Zundschlüssels mit der EFIECU 170 verbunden. Jedoch sind die weiteren Sensoren, Schalter u. s. w. in den begleitenden Zeichnungen nicht dargestellt.
Die Kurbelwelle 156 des Motors 150 ist über einen Dämpfer 157 an einem Planetengetriebe 120, einen Motor MG1 sowie einen Motor MG2 gekoppelt, welche spater noch beschrieben werden. Der Dampfer 157 begrenzt die Amplitude einer torsonalen Vibration verursacht durch die Kurbelwelle 156. Die Kurbelwelle 156 ist desweiteren an ein Differentialgetriebe 114 uber ein Kraftübertragungszahnrad 111 gekoppelt, welches eine Antriebsachse 112 dreht. Dementsprechend wird die Kraft, welche von der Kraftabgabeeinrichtung 110 abgegeben wird, schließlich auf ein linkes Antriebsrad 116 und ein rechtes Antriebsrad 118 übertragen. Der Motor MG1 sowie der Motor MG2 sind elektrisch mit einer Steuerungseinrichtung 180 verbunden und werden hierdurch antriebsgesteuert. Die Antriebssteuerungseinrichtung 180 enthält eine Steuerungs-CPU und hat einen daran angeschlossenen Gangschalthebelpositionssensor 184, der an einem Schalthebel 182 vorgesehen ist, einen Gaspedalpositionssensor 164a, der an einem Gaspedal 164 angeordnet ist, einen Bremspedalpositionssensor 165a, der an einem Bremspedal 165 angeordnet ist, u. s. w. Der detaillierte Aufbau der Antriebssteuerungseinrichtung 180 wird nachfolgend näher beschrieben. Daruber hinaus tauscht die Steuerungseinrichtung 180 verschiedene Daten mit der EFIECU 170 aus. Die Steuerung einschließlich solch eines Informationsaustauschs wird nachfolgend näher beschrieben. Die Antriebsräder 116, 118 sind mit Radzylindern 116a, 118a jeweils versehen, die jeweils Bremskrafte an die Antriebsräder 116, 118 aufbringen. Die Radzylinder 116a, 118a sind mit einer ABS(Antiblockiersystem)-Einrichtung 140 ausgerüstet, welche einen Hydraulikdruck reduziert, der von einem Hauptradzylinder (nicht gezeigt) aufgebaut wird, welcher wiederum an das Bremspedal 165 angeschlossen ist und zwar für den Fall einer Radblockierung. Falls die ABS-Einrichtung 140 bestimmt, daß ein exzessives Schlupfverhaltnis aus einer Radblockierung resultiert hat, werden die Bremsfluidrücke reduziert, welche an den Radzylindern 116a, 118a anliegen, wodurch das Auftreten eines Radblockierens vermieden und die Steuerbarkeit des Fahrzeugs gewährleistet wird. Die ABS-Einrichtung 140 gibt an die Steuerungseinrichtung 180 ein Signal ab, welches anzeigt, ob die ABS-Steuerung ausgefuhrt wird oder nicht.
Wie in 1 dargestellt ist, besteht die Kraftabgabeeinrichtung 110 gemaß dem Ausfuhrungsbeispiel im wesentlichen aus dem Motor 150, dem Dampfer 157, der an die Kurbelwelle 156 des Motors 150 mittels einer Tragerwelle 127 angeschlossen ist, und die Amplitude der Drehvibration verursacht durch die Kurbelwelle 156 beschrankt, dem Planetengetriebe 120 mit einem Planetentrager 124, welcher an die Tragerwelle 127 angeschlossen ist, dem Motor MG1, der an ein Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 angeschlossen ist, dem Motor MG2, der an ein Ringrad 122 des Planetengetriebes 120 angeschlossen ist sowie der Steuerungseinrichtung 180, welche die Motoren MG1, MG2 antriebssteuert.
Die Konstruktionen des Planetengetriebes 120 sowie der Motoren MG1, MG2 wird nachstehend mit Bezug auf 2 näher beschrieben. Das Planetengetriebe 120 besteht aus dem Sonnenrad 121, dem Ringrad 122, einer Mehrzahl von Planetenrädern 123 sowie dem Planetenradträger 124. Das Sonnenrad 121 ist an eine hohle Sonnenradwelle 125 gekoppelt, deren Achsmitte von der Trägerwelle 127 durchdrungen wird. Die Planetenräder 123 sind zwischen dem Sonnenrad 121 und dem Ringrad 122 angeordnet und führen eine Eigenrotation aus, während sie sich entlang des äußeren Umfangs des Sonnenrads 121 bewegen. Der Planetenradträger 124 ist an ein Ende der Kurbelwelle 156 gekoppelt und stützt eine Rotationswelle jedes Planetenrades 123. In diesem Planetengetriebe 120 werden Kräfte eingegeben/abgegeben auf/von drei Wellen, d. h., der Sonnenradwelle 125, der Ringradwelle 126 und der Trägerwelle 127, welche an das Sonnenrad 121, das Ringrad 122 sowie den Planetenradträger 124 jeweils angeschlossen sind. Wenn die Kräfte, welche zu/von zwei der drei Wellen eingegeben/abgegeben werden, bestimmt werden, dann wird die Kraft welche zu/von der anderen Welle eingegeben/abgegeben wird, bestimmt auf der Basis der derart bestimmten Kräfte, welche zu/von den zwei Wellen eingegeben/abgegeben werden. Die Einzelheiten bezuglich der Krafte, die zu/von den drei Wellen des Planetengetriebes 120 eingegeben/abgegeben werden, werden nachstehend noch im einzelnen beschrieben. Die Sonnenradwelle 125, die Ringradwelle 126 sowie die Trägerwelle 127 sind jeweils mit Drehmeldern 139, 149 und 159 versehen. Diese Drehmelder 139, 149 und 159 erfassen Drehwinkel θs, θr und θc der Sonnenradwelle 125, der Ringradwelle 126 bzw. der Tragerwelle 127.
Ein Kraftentnahmezahnrad 128 fur das Entnehmen einer Kraft ist an das Ringrad 122 gekoppelt. Das Kraftentnahmerad 128 ist mit dem Kraftubertragungszahnrad 111 durch einen Kettenriemen 129 verbunden, so daß eine Kraft zwischen dem Kraftentnahmezahnrad 128 und dem Kraftübertragungszahnrad 111 übertragen wird.
Der Motor MG1, der als ein Synchronmotor-Generator ausgebildet ist, ist mit einem Rotor 132 und einem Stator 133 versehen. Der Rotor 132 hat an seiner äußeren peripheren Fläche eine Mehrzahl von Permanentmagneten 135, wobei eine Dreiphasenspule 134, welche ein Rotationsmagnetfeld ausbildet, um den Stator 133 gewunden ist. Der Rotor 132 ist an die Sonnenradwelle 125 gekoppelt, welche wiederum an das Sonnenrad 121 des Planetengetriebes 120 gekoppelt ist. Der Stator 133 wird gebildet durch Laminieren dünner Platten bestehend aus nichtmagnetisiertem elektromagnetischem Stahl und ist dabei an ein Gehäuse 119 befestigt. Der Motor MG1 arbeitet als ein elektrischer Motor, welcher den Rotor 132 infolge der Interaktion eines magnetischen Feldes dreht, welches durch die Permanentmagneten 135 mittels eines magnetischen Felds ausgebildet wird, das wiederum durch die Dreiphasenspule 134 ausgeformt wird. Der Motor MG1 arbeitet als ein Generator, der eine elektromotive Kraft an beiden Enden der Dreiphasenspule 134 erzeugt infolge der Interaktion eines Magnetfelds, ausgebildet durch die Permanentmagneten 135 mittels der Rotation des Rotors 132. Wie im Falle des Motors MG1 ist auch der Motor MG2 als ein Synchron-Motor-Generator ausgebildet und mit einem Rotor 142 sowie einem Stator 143 versehen. Der Rotor 142 hat an seiner äußeren peripheren Flache eine Mehrzahl von Permanentmagneten 145, wobei eine Dreiphasenspule 144, welche ein Rotationsmagnetfeld ausbildet, um den Stator 143 gewunden ist. Der Rotor 142 ist an die Ringradwelle 126 gekoppelt, welche wiederum an das Ringrad 122 des Planetengetriebes 120 gekoppelt ist. Der Stator 143 ist an dem Gehause 119 befestigt. Der Stator 143 des Motors MG2 wird ebenfalls ausgebildet durch Lamineren bzw. Aufeinanderschichten dünner Platten bestehend aus nichtmagnetisiertem elektromagnetischem Stahl. Wie im Falle des Motors MG1 arbeitet auch der Motor MG2 als ein elektrischer Motor oder ein Generator.
Die Steuerungseinrichtung 180, welche die Motoren MG1 und MG2 antriebssteuert, wird nachfolgend beschrieben. Wie in 1 dargestellt ist, besteht die Steuerungseinrichtung 180 aus einem ersten Treiberkreis 191, der den Motor MG1 treibt, einem zweiten Treiberkreis 192, der den Motor MG2 treibt, einer Steuerungs-CPU 190, welche beide Treiberkreise 191, 192 steuert und einer Batterie 194, welche als eine Sekundärbatterie ausgebildet ist. Die Steuerungs-CPU 190 ist ein Ein-Chip-Mikroprozessor und enthält einen RAM 190a für die Arbeit, einen ROM 190b mit Prozeßprogrammen, welche darin abgespeichert sind, Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse (nicht gezeigt), sowie serielle Kommunikationsanschlüsse (nicht gezeigt) für die Datenübertragung mit der EFIECU 170. Der Rotationswinkel θs der Sonnenradwelle 125, erhalten von dem Drehmelder 139, der Rotationswinkel θr der Ringradwelle 126, erhalten von dem Drehmelder 149, der Rotationswinkel θc der Trägerwelle 127, erhalten von dem Drehmelder 159, die Beschleunigungspedalposition AP (der Niederdrückbetrag des Gaspedals), erhalten von dem Beschleunigungspedalpositionssensor 164a, die Bremspedalposition BP (der Niederdrückbetrag des Bremspedals), erhalten von dem Bremspedalpositionssensor 165a, die Schaltposition SP, erhalten von dem Schaltpositionssensor 184, die Stromwerte Iu1, Iv1, erhalten von den zwei Stromdetektoren 195, 196, welche in dem ersten Treiberkreis 191 eingefügt sind, die Stromwerte Iu2, Iv2, erhalten aus den zwei Stromdetektoren 197, 198, welche in dem zweiten Treiberkreis 192 eingefugt sind, die Restkapazitat BRM, erhalten von einem Restkapazitatssensor 199 für das Erfassen einer verbleibenden Kapazität der Batterie 194 usw. werden in die Steuerungs-CPU 190 uber die Eingangsanschlusse eingegeben.
Der Schaltpositionssensor 184 erfaßt die gegenwartige Position (Bereich) SP des Gangschalthebels 182. Die Bereiche, welche in dem Fahrzeug gemaß der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, betreffen eine Parkstellung (P), eine Neutralstellung (M), eine Ruckwartsfahrtstellung (R), eine Antriebsstellung (D) und eine Bremsstellung (B). Obgleich die P-, M-, R- und D-Stellungen die gleichen sind wie jene, welche in einem herkommlichen Fahrzeug vorgesehen werden, so ist die B-Stellung speziell fur das Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Im Vergleich zu der D-Stellung schafft die B-Stellung eine erhohte Effizienz bzw. Effektivität einer Wiedergewinnungsbremse zum Zeitpunkt einer Entschleunigung. In dem Fall nämlich, wonach das Kraftfahrzeug eine Neigung hinab fährt, macht die B-Stellung es möglich, die gleichen Eigenschaften bzw. Kennlinien zu erhalten, wie bei einer Motorbremse eines herkömmlichen Fahrzeugs, und zwar durch Verwendung der Wiedergewinnungsbremse und durch aktives Ausführen eines Wiedergewinnungsprozesses basierend auf den Motoren MG1, MG2. Zum Zeitpunkt einer Beschleunigung schafft die B-Stellung die gleichen Charakteristiken bzw. Kennlinien wie die D-Stellung.
Für den Restkapazitätssensor 199 für das Erfassen einer Restkapazität sind folgende Detektoren bekannt: ein Detektor, welcher entweder das spezifische Gewicht der elektrischen Lösung der Batterie 194 oder das Gewicht der gesamten Batterie 194 mißt, ein Detektor, welcher die aktuellen Werte mit Zeitperioden während des Lade- und Entladprozesses berechnet, ein Detektor, welcher augenblicklich Terminals bzw. Anschlüsse der Batterie kurzschließt, um zu bewirken, daß ein Strom fließt und dabei den inneren Widerstand mißt usw.
Die Steuerungs-CPU 190 gibt ein Steuersignal SW1 aus fur das Treiben von sechs Transistoren Tr1 bis Tr6, welcher als Schaltelemente ausgeformt und in dem ersten Treiberkreis 191 angeordnet sind und gibt ein Steuersignal SW2 aus fur das Treiben von sechs Transistoren Tr11 bis Tr16, welche ebenfalls als Schaltelemente ausgeformt und in dem zweiten Treiberkreis 192 angeordnet sind. Die sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 in dem ersten Treiberkreis 191 bilden einen Transistorinverter. Die sechs Transistoren Tr1 bis Tr6 sind paarweise angeordnet, derart, daß einer der Transistoren jedes Paares auf der Quellenseite angeordnet ist, wahrend der andere auf der Verbraucherseite angeordnet ist. Das heißt, einer der Transistoren jedes Paares ist auf einer Seite einer Kraft- bzw. Energieleitung L1 angeordnet, wahrend der andere Transistor auf der Seite einer Energieleitung L2 angeordnet ist. Jeder Verbindungspunkt jedes Paares ist mit jedem der drei Phasenspulen (UVW) 134 des Motors MG1 verbunden. Die Kraft- bzw. Energieleitungen L1, L2 sind mit dem Plus- und Minusseiten der Batterie 194 jeweils verbunden. Wenn dementsprechend die Steuerungs-CPU 190 das Steuersignal SW1 abgibt, um sequentiell das ”Ein-Zeit”-Verhältnis der Transistoren Tr1 bis Tr6 zu steuern, die paarweise angeordnet sind und eine PWM-Steuerung ausführt, um die Wellenform des durch jede der drei Phasenspulen 134 fließenden Stroms in eine Pseudo-Sinus-Welle zu transformieren, dann bilden die drei Phasenspulen 134 ein Rotationsmagnetfeld aus.
Auf der anderen Seite bilden die sechs Transistoren Tr11 bis Tr16 in dem zweiten Treiberkreis 192 auch einen Transistorinverter aus und sind im wesentlichen in der gleichen Weise angeordnet, wie jene in dem ersten Treiberkreis 191. Jeder Verbindungpunkt der Transistoren jedes Paares ist mit jedem der drei Phasenspulen 144 des Motors MG2 verbunden. Wenn folglich die Steuerungs-CPU 190 das Steuersignal SW2 ausgibt, um sequentiell das ”Ein”-Zeitverhaltnis der Transistoren Cr11 bis Cr16 zu steuern, die paarweise angeordnet sind und eine PWM-Steuerung ausführt, und die Wellenform des Stroms, der durch jede der drei Phasenspulen 144 fließt, in eine Pseudo-Sinuswelle zu transformieren, dann bilden die drei Phasenspulen 144 ein Rotationsmagnetfeld aus.
Der Betrieb der derart aufgebauten Kraftabgabeeinrichtung 110 gemäß der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Betriebsprinzip der Kraftabgabeeinrichtung gemaß der vorliegenden Erfindung insbesondere das Prinzip bezuglich der Drehmomentkonvertierung erlautert. Zu betrachten gilt im wesentlichen ein Fall, wonach der Motor 150 in einem Betriebspunkt P1 entsprechend der Umdrehungsgeschwindigkeit Na und einem Drehmoment Te arbeitet und wonach die Ringradwelle 126 in einem Betriebspunkt P2 entsprechend der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr und einem Drehmoment Tr arbeitet. Obgleich die Ringradwelle 126 mit dem gleichen Energiebetrag Pe arbeitet, wie er von dem Motor 150 abgegeben wird, sind die Umdrehungsgeschwindigkeit Nr und das Drehmoment Tr unterschiedlich zu der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne und dem Drehmoment Te. In anderen Worten ausgedruckt, gilt insbesondere ein Fall zu beachten, wonach die von dem Motor 150 abgegebene Kraft einer Drehmomentkonvertierung unterzogen wird und auf eine Ringradwelle 126 einwirkt. Die 4 zeigt die Beziehung zwischen den Umdrehungsgeschwindigkeiten und Drehmomentwerten des Motors 150 sowie der Ringradwelle 126 gemäß diesem Fall.
Gemäß der mechanischen Gesetzmäßigkeit kann die Beziehung zwischen den Umdrehungsgeschwindigkeiten und Drehmomentwerten der drei Wellen des Planetengetriebes 120 (der Sonnenradwelle 125, der Ringradwelle 126 sowie der Trägerwelle 127) in der Form eines kolinearen Graphen gemäß der 5 und 6 repräsentiert und geometrisch klargestellt bzw. identifiziert werden. Selbst in dem Fall jedoch, wonach die vorstehend genannten kolinearen Graphen nicht verfügbar sind, kann die Beziehung zwischen den Umdrehungsgeschwindigkeiten sowie Drehmomentwerten der drei Wellen des Planetengetriebes 120 mathematisch analysiert werden, beispielsweise durch Berechnen der Energiemengen, welche in den jeweiligen Wellen gespeichert sind. In dem vorliegenen Ausfuhrungsbeispiel werden die kolinearen Graphen für eine geeignete Erläuterung verwendet.
Mit bezug auf die 5 reprasentiert die Ordinaten-Achse die Umdrehungsgeschwindigkeiten der drei Wellen und die Abszissen-Achse Positionsverhältnisse zwischen Koordinaten-Achsen der drei Wellen. Das heißt, wenn eine Koordinaten-Achse S der Sonnenradwelle 125 an einem Ende angeordnet ist und eine Koordinatenachse R der Ringradwelle 126 an dem anderen Ende angeordnet ist, dann wird eine Koordinaten-Achse C der Tragerwelle 127 definiert als eine Welle, welche ein Liniensegment intern teilt, welches durch die Koordinatenwellen SR ausgeformt wird und zwar in einem Verhaltnis von 1:ρ. ρ reprasentiert dabei ein Verhaltnis der Anzahl an Zähnen des Sonnenrads 121 zu der Anzahl an Zahnen des Ringrads 122, wie aus der nachfolgend gezeigten Gleichung (1) ersichtlich ist. ρ = (Zahnezahl des Sonnenrads)/(Zahnezahl des Ringrads)
Insbesondere gilt vorliegend ein Fall zu beachten, wonach der Motor bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit Ne betrieben wird und die Ringradwelle 126 bei der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr betrieben wird. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 auf der Koordinaten-Achse C der Trägerwelle 127 auszudrucken, an welche die Kurbelwelle 156 des Motors 150 gekoppelt ist und die Umdrehungsgeschwindigkeit Nr auf der Koordinaten-Achse R der Ringradwelle 126 auszudrucken. Durch Ziehen einer Graden durch beide ausgedruckte Punkte ist es möglich, eine Umdrehungsgeschwindigkeit Ns der Sonnenradwelle 125 zu erhalten. Das heißt, die Umdrehungsgeschwindigkeit Ns wird repräsentiert durch einen Schnittpunkt der Geraden mit der Koordinaten-Achse S. Die Gerade bzw. Linie wird nachfolgend als eine Betriebskolinie bezeichnet. Die Umdrehungsgeschwindigkeit Ns kann erhalten werden aus einer Proportionalberechnungsformel (eine Gleichung (2) wie nachfolgend dargestellt), und zwar unter Verwendung der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne und der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr. Wenn folglich die Umdrehungsgeschwindigkeiten mit bezug auf zwei der nachfolgenden Bauteile namlich dem Sonnenrad 121, dem Ringrad 122 und dem Planetenträger 124 bestimmt werden, welche gemeinsam das Planetengetriebe 120 ausbilden, dann wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des anderen Bauteils des Planetengetriebes 120 bestimmt auf der Basis der permanent bestimmten Umdrehungsgeschwindigkeiten dieser beiden Bauteile des Planetengetriebes 120. Ns = Nr – (Nr – Ne) 1 + ρ / ρ (2)
Nachfolgend wird das Drehmoment Te des Motors 150 auf die so gezogene Betriebskolinie in die von unten nach oben Richtung gemaß 5 angelegt, wobei die Koordinaten-Achse C der Tragerwelle 127 als eine Aktionslinie wirkt. In diesem Fall kann entgegen dem Drehmoment Te die Betriebskolinie als ein starrer Korper behandelt werden, an welchem eine Vektorkraft angelegt ist. Aus diesem Grunde kann das Drehmoment Te, welches an die Koordinaten-Achse C angelegt ist, in das Drehmoment Tes, welches an die Koordinaten-Achse S angelegt ist und das Drehmoment Ter aufgeteilt werden, welches an die Koordinaten-Achse R angelegt ist, wobei von einem Verfahren gebrauch gemacht wird, wonach eine Kraft in Komponenten aufgeteilt wird, welche entlang zweier unterschiedlicher paralleler Aktionslinien wirken. In diesem Fall werden die Drehmomentwerte Tes, Ter durch eine Formel (3) repräsentiert, welche nachstehend aufgeführt ist. In der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die kolinearen Graphen verwendet werden, werden die jeweilien Drehmomentwerte Tes, Te, Ter und Tr als positive Werte ungeachtet von deren Wirkungsrichtung betrachtet. In anderen Worten ausgedrückt werden die Absolutwerte dieser Drehmomentwerte verwendet. Andererseits werden die Drehmomentwerte Tm1, Tm2, welche eine Subtraktion erfordern, unverändert behandelt. Demzufolge wird das Drehmoment Tm1 als ein positiver Wert angenommen, wenn sich dieses abwärts ausrichtet und das Drehmoment Tm2 als ein positiver Wert angenommen, wenn sich dieses aufwärts ausrichtet. Demzufolge wird in dem kolinearen Graphen das Drehmoment Tm2 aufwarts eingezeichnet, wenn Tr – Ter > 0 und abwärts eingezeichnet, wenn Tr – Ter < 0 ist. Die Richtungen, in welchem das Drehmoment Tm1 und das Drehmoment Tm2 eingezeichnet werden, haben nichts damit zu tun, ob die Motoren MG1, MG2 sich in einem elektrischen Energiewiedergewinnungsprozeß oder einem elektrischen Energieverbrauchsprozeß (angetriebener Zustand) befinden. Wie nachfolgend noch beschrieben wird, werden die Zustände der Motoren MG1, MG2 (Wiedergewinnungs- oder Antriebszustand) bestimmt in Abhängigkeit davon, ob das Drehmoment Tm1 und das Drehmoment Tm2 fur ein Erhöhen oder ein Verringern der Umdrehungsgeschwindigkeiten der Wellen wirken, an welcher das Drehmoment Tm1 und das Drehmoment Tm2 jeweils angelegt werden. Tes = Te × ρ / 1 + ρ Ter = Te × 1 / 1 + ρ (3)
Zur Stabilisierung der Betriebskolinie in diesem Zustand sollten die daran angelegten Kräfte gleichmaßig ausgeglichen sein. Das heißt, das Drehmoment Tm1 wird an die Koordinaten-Achse S angelegt und das Drehmoment Tm2 wird an die Koordinanten-Achse R angelegt. Das Drehmoment Tm1 ist so groß wie das Drehmoment Tes, wirkt jedoch in einer Richtung entgegen dem Drehmoment Tes. Das Drehmoment Ter wird an der Ringradwelle 126 abgegeben. Es wird hierbei angenommen, daß ein Drehmoment, welches so groß ist wie das Drehmoment Tr, jedoch in einer Richtung entgegen dem Drehmoment Tr wirkt, zusammen mit dem Drehmoment Ter eine resultierende Kraft bildet. Das Drehmoment Tm2 ist so groß wie die resultierende Kraft, wirkt jedoch in die Richtung entgegen der resultierenden Kraft. Das Drehmoment Tm1 kann durch den Motor MG1 aufgebracht werden, wobei das Drehmoment Tm2 durch den Motor MG2 aufgebracht werden kann. In diesem Fall legt der Motor MG1 das Drehmoment in einer Richtung entgegen dessen Rotationsrichtung an. Folglich arbeitet der Motor MG1 als ein Generator und gewinnt hierbei elektrische Energie Pm1 von der Sonnenradwelle 125 zurück. Die elektrische Energie Pm1 wird reprasentiert als das Produkt aus dem Drehmoment Tm1 und der Umdrehungsgeschwindigkeit Ms. Der Motor MG2 legt ein Drehmoment in der gleichen Richtung wie dessen Rotationsgeschwindigkeit an. Folglich arbeitet der Motor MG2 als ein elektrischer Motor, wobei dieser eine elektrische Energie Pm2 an die Ringradwelle 120 als eine Antriebskraft abgibt. Die elektische Energie Pm2 wird repräsentiert als das Produkt aus dem Drehmoment Tm2 und der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr.
Falls die elektrische Energie Pm1 gleich der elektrischen Energie Pm2 ist, dann kann durch den Motor MG1 die gesamte Energie, welche von dem Motor MG2 verbraucht wird, wiedergewonnen werden. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß die gesamte eingegebene Energie abgegeben wird. Folglich sollte die von dem Motor 150 abgegebene Energie Pe mit der Energie Pr vergleichmaßigt werden, welche an die Ringradwelle 126 abgegeben wird. In anderen Worten ausgedrückt, sollte die Energie Pe reprasentiert als das Produkt aus dem Drehmoment Te und der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne mit der Energie Pr vergleichmaßigt werden, welche durch das Produkt aus dem Drehmoment Tr und der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr reprasentiert wird. Mit bezug auf die 4 wird die Kraft, welche durch das Drehmoment Te, abgegeben von dem Motor 150, welcher in dem Betriebspunkt P1 betrieben wird und durch die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne repräsentiert ist, einer Drehmomentkonvertierung unterzogen und an die Ringradwelle 126 als die Kraft abgegeben, welche repräsentiert ist durch das Drehmoment Tr und die Umdrehungsgeschwindigkeit Nr. In diesem Fall bleibt der Energiebetrag derselbe. Wie vorstehend bereits beschrieben worden ist, wird die auf die Ringradwelle 126 abgegebene Kaft auf die Antriebsachse 112 durch das Kraftentnahmezahnrad 128 und das Kraftübertragungszahnrad 111 übertragen und weiter auf die Antriebsräder 116, 118 über das Differenzialgetriebe 114 übertragen. Folglich besteht eine lineare Beziehung, festgesetzt zwischen der Kraft, welche auf die Ringradwelle 126 abgegeben wird und der Kraft, die auf die Antriebsräder 116, 118 übertragen wird. Aus diesem Grunde ist es möglich, die auf die Antriebsräder 116, 118 übertragene Kraft durch Steuern der auf die Ringradwelle 126 abgegebenen Kraft zu steuern bzw. zu regeln.
Bezüglich des kolinearen Graphen gemaß der 5 nimmt die Umdrehungsgeschwindigkeit Ns der Sonnenradwelle 125 einen positiven Wert an. Jedoch kann in Abhangigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 und der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr der Ringradwelle 126 die Umdrehungsgeschwindigkeit Ns der Sonnenradwelle 125 einen negativen Wert annehmen, wie dies durch den kolinearen Graphen in 6 angezeigt ist. In diesem Fall legt der Motor MG1 ein Drehmoment in der gleichen Richtung wie dessen Rotationsrichtung an. Folglich wirkt der Motor MG1 als ein elektrischer Motor und verbraucht folglich die elektrische Energie Pm1, welche als das Produkt aus dem Drehmoment Tm1 und der Umdrehungsgeschwindigkeit Ns repräsentiert ist. Andererseits legt der Motors MG2 ein Drehmoment in die Richtung entgegen seiner Rotationsrichtung an. Folglich wirkt der Motor MG2 als ein Generator und gewinnt die elektrische Energie Pm2 zuruck, welche reprasentiert wird als das Produkt aus dem Drehmoment Tm2 und der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr von der Ringradwelle 126. Wenn in diesem Fall die elektrische Energie Pm1, verbraucht von dem Motor MG1 gleich der elektrischen Energie Pm2 ist, welche durch den Motor MG2 wiedergewonnen wird, dann kann der Motor MG2 exakt die elektrische Energie Pm1 kompensieren, welche durch den Motor MG1 verbraucht wird.
Die Grunddrehmomentkonvertierung in der Kraftübertragungseinrichtung 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurde vorstehend beschrieben. Zusätzlich zu dem Betrieb, wonach die gesamte Energie, welche von dem Motor 150 abgegeben wird, einer Drehmomentkonvertierung unterzogen wird, um auf die Ringradwelle 126 abgegeben zu werden, kann jedoch die Kraftabgabeeinrichtung 110 gemäß dem Ausführungsbeispiel auch in verschiedenen anderen Betriebsmodi betrieben werden. Durch Einstellen der Kraft, die von dem Motor 150 abgegeben wird, (das Produkt aus dem Drehmoment Te und der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne), der elektrischen Energie Pm1, die von dem Motor MG1 verbraucht oder wiedergewonnen wird, sowie der elektrischen Energie Pm2, welche durch den Motor MG2 verbraucht oder wiedergewonnen wird, gibt die Kraftabgabeeinrichtung 110 einen Uberschuß an elektrischer Energie aus der Batterie 194 ab oder kompensiert einen Fehlbetrag an elektrischer Energie unter Verwendung der elektrischen Energie, die in der Batterie 194 gespeichert ist.
Das vorstehend genannte Betriebsprinzip wurde unter der Annahme beschrieben, daß die Kraftkonvertierungseffizienz des Planetengetriebes 120 des Motors MG1, des Motors MG2 sowie der Transistoren Tr1 bis Tr16 den Wert 1 annimmt (100%). Tatsächlich jedoch ist die Kraftkonvertierungseffizienz kleiner als der Wert 1. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die Energie Pe, die von dem Motor 150 abgegeben wird, geringfugig großer oder geringfugig kleiner als die Energie Pr zu machen, welche auf die Ringradwelle 126 abgegeben wird. Beispielsweise wird die Energie Pe, abgegeben von dem Motor 150, auf einen Wert eingestellt, der durch Multiplizieren der Energie Pr, abgegeben auf die Ringradwelle 126 durch eine inverse Zahl der Konvertierungseffizienz erhalten wird. In diesem Zustand wird, wie in dem kolinearen Graphen in 5 dargestellt ist, das Drehmoment Tm2 des Motors MG2 auf einen Wert eingestellt, der durch Multiplizieren der elektrischen Kraft, wiedergewonnen durch den Motor MG1 mit den Effizienzwerten beider Motoren erhalten wird. In dem Zustand, wie er in dem kolinearen Graphen gemäß der 6 gezeigt ist, wird das Drehmoment Tm2 des Motors MG2 auf einen Wert eingestellt, der durch Dividieren der elektrischen Energie, verbraucht durch den Motor MG1, durch die Effizienzwerte beider Motoren erhalten wird. Obgleich das Planetengetriebe 120 Energieverluste in Form von Wärme infolge mechanischer Reibung aufweist, ist der Energieverlustbetrag im allgemeinen relativ gering. Folglich liegen die Effizienzwerte der Synchronmotorgeneratoren, welche als die Motoren MG1, MG2 verwendet werden, ziemlich nahe an dem Wert 1. Darüber hinaus ist der ”Ein-”Widerstand der Transistoren Tr1 bis Tr16 einschließlich jener, welcher als GTO bekannt ist, ebenfalls gering. Demzufolge nimmt die Kraftkonvertierungseffizient nahezu den Wert 1 an. Für eine geeignetere Erläuterung wird nachfolgend eine Beschreibung auf der Annahme gegeben, daß die Kraftkonvertierungseffizienz den Wert 1 annimmt (100%) falls kein Anzeichen eines spezifischen Werts existiert.
Eine Bestimmungsroutine für das Stoppen des Betriebs des Motors 150 wahrend sich das Fahrzeug in einem Bewegungszustand befindet und zwar aufgrund der vorstehend beschriebenen Drehmomentregelung wird nachfolgend mit bezug auf die 7 beschrieben. Nach dem Start dieser Routine wird zuerst ein Prozeßvorgang bezüglich des Uberprufens des Werts eines das Stoppen des Motors ermoglichenden Flags SXEG ausgeführt (Schritt S10). Dieser Flag zeigt an, ob oder nicht der Motor 150 gestoppt werden sollte und zwar angesichts der Forderungen, welche an dem Motor 150 gestellt werden. Dieser Flag wird gesetzt durch die Steuerungs- bzw. Regeleinrichtung 180 in einer anderen Routine, die vorliegend nicht gezeigt wird. Wenn daraufhin die Summe Pe der Energie Pd, notwendig fur den Fahrbetrieb des Fahrzeugs und der Energie Pb erforderlich für das Laden oder Entladen der Batterie 194 kleiner wird als ein vorbestimmter kritischer Wert, dann wird bestimmt, daß gegenwartig kein Erfordernis fur den Betrieb des Motors 150 besteht, um eine Energie auf dessen Ausgangswelle abzugeben. Folglich setzt die Steuereinrichtung 180 den Flag fur das Ermoglichen des Stops des Motors SXEG auf den Wert 1. Wenn andererseits die Summe der Energie Pd, notwendig fur den Fahrbetrieb des Motors und der Energie Pb, erforderlich für das Laden oder Entladen der Batterie 194 größer wird als der vorbestimmte Wert, dann wird der Flag SXEG auf den Wert 0 gesetzt, so daß der Motor 150 damit beginnt, den Betrieb fortzuführen.
Es sei denn, daß der Flag SXEG auf 1 gesetzt ist, ist es nicht notwendig, den Motor 150 zu stoppen. Folglich schreitet der Betrieb auf das ”Ende” wobei die Routine vorübergehend beendet wird. Falls der Flag SXEG auf 1 gesetzt ist, dann wird bestimmt, daß der Motor 150 unter dem Standpunkt eines Energiegleichgewichts gestoppt werden kann, wobei die Stoppbedingungen bestimmt werden in den Schritten, welche dem Schritt S20 nachfolgen. Selbst wenn in den, den Schritt S20 nachfolgenden Schritten der Motor 150 unter dem Standpunkt des Energiegleichgewichts gestoppt werden kann, existiert ein Fall, wonach der Motor 150 unter Beachtung des gesamten Fahrzeugs nicht gestoppt werden kann. Aus diesem Grunde wird angesichts der Kraftabgabeeinrichtung 110 sowie der daran angeordneten Komponenten bestimmt, ob eine Bedingung fur das Erlauben des Stops des Motors 150 erfüllt ist. Eine Reihe von Prozeßschritten gemäß vorstehender Beschreibung entsprechen einer Stoppbedingungsbestimmungseinrichtung.
Falls der Flag SXEG auf den Wert 1 gesetzt ist, wird eine Prozeßfolge zur Bestimmung des gegenwartigen Schaltbereichs ausgefuhrt (Schritt S20). Der Schaltbereich bzw. die Gangstellung des Fahrzeugs kann bestimmt werden basierend auf Signalen des Schaltpositionssensors 184 des Gangschalthebels 182. Falls angezeigt wird, daß die Schaltposition SP sich in der Parkposition (P) befindet, werden Signale von dem Drehmelder 149 ausgelesen, um eine Prozeßfolge auszufuhren zur Bestimmung, ob sich das Fahrzeug bewegt oder nicht (Schritt S25). Grundsatzlich sollte sich das Fahrzeug in der P-Stellung nicht in Bewegung befinden. Aus diesem Grunde kann in dem Fall, wonach die Antriebswelle bzw. Antriebsachse 112 im P-Bereich dreht, eine Art Unzulanglichkeit wie beispielsweise eine Fehlfunktion in der P-Stellungssperre auftreten. In solch einem Fall ist es wunschenswert, daß der Motor 150, der eine Vorwartsbewegungskraft auf das Fahrzeug aufbring, unmittelbar gestoppt wird. In diesem Fall wird folglich ein Motorstoppdrehmomentverfahren (nachfolgend gemäß Schritt S90 beschrieben) ausgeführt, um den Motor 150 zu stoppen. Da dieser Fall wirklich dazu tendiert, Unzulänglichkeiten zu verursachen, ist es auch möglich, den Motor 150 unmittelbar ohne Ausführen des Motorstoppmoments-Prozeßvorgangs in Schritt S90 zu stoppen. In solch einem Fall ist es auch wünschenswert, einen Abnormalitätszustand dem Fahrer nach Stoppen des Motors 150 anzuzeigen.
In dem Fall, wonach der Schaltbereich des Gangschalthebels 182 sich in dem Rückwärtsbereich (R) befindet, wird bestimmt, ob oder nicht die Lademenge SOC der Batterie 194 einen vorbestimmten Wert S1 überschreitet (ungefähr 45% gemäß diesem Ausführungsbeispiel) (Schritt S30). Darüber hinaus wird der Öffnungsgrad TA des Drosselventils 166 von dem Drosselventilpositionssensor 167 ausgelesen. Es wird daraufhin bestimmt, ob oder nicht der Öffnungsgrad TA des Drosselventils 166 50% überschreitet (Schritt S35). Falls der Wert SOC den vorbestimmten Wert S1 überschreitet und der Öffnungsgrad TA des Drosselventils 166 50% überschreitet, dann wird bestimmt, daß der Motor 150 gestoppt werden sollte. Der Betrieb schreitet dann zu Schritt S90 fort, um die Motorstoppmomentsteuerung auszufuhren. Solange der SOC nicht den vorbestimmten Wert S1 uberschreitet oder solange der Offnungsgrad TA des Drosselventils 166 nicht den Wert von 50% uberschreitet, wird bestimmt, daß der Motor 150 nicht gestoppt werden sollte. Der Betrieb schreitet dann zu ”Ende” wobei die Routine vorubergehend beendet wird. Solch eine Bestimmung ermoglicht dem Motor 150 in dem Fall gestoppt zu werden, wonach die Batterie 194 auf ein bestimmtes Maß geladen ist und wonach eine große Antriebskraft beim Befahren einer Steigerung erforderlich ist. Falls der Motor 150 in dem Fall in Betrieb ist, wonach eine große Antriebskraft erforderlich ist, dann kann ein Drehmoment, notwendig fur ein sich Zuruckziehend, nicht auf die Antriebsachse 112 abgegeben werden. Folglich wird in solch einem Fall der Motor 150 unmittelbar gestoppt. Wenn andererseits der SOC klein ist, dann wird eine Prioritat dem Vorgang fur ein Laden der Batterie 194 gegeben, wobei der Motor 150 nicht gestoppt wird.
Falls bestimmt wird, daß sich die Schaltposition in dem Fahrbereich (D) oder dem Bremsbereich (B) befindet, dann wird bestimmt, ob oder nicht das Fahrzeug gestoppt ist (Schritt S40). Falls bestimmt wird, daß das Fahrzeug gestoppt ist, dann wird bestimmt, ob oder nicht vier Sekunden verstrichen sind nach dem Stoppen des Fahrzeugs (Schritt S45). Falls der Flag SXEG auf 1 gesetzt ist und sich das Fahrzeug in dem D, B-Bereichen in gestopptem Zustand befindet, dann ist es wirklich moglich, den Motor 150 zu stoppen. In dem Fall jedoch, wonach das Fahrzeug in sich wiederholender Weise gestartet und gestoppt wird, beispielsweise im Falle eines Verkehrstaus, dann neigt der Motor 150 dazu, zu dem Zeitpunkt des Starts des Fahrzeugs gestartet zu werden. Wenn folglich der Motor 150 gestoppt wird und zwar unmittelbar aufgrund der Tatsache, daß das Fahrzeug einfach gestoppt worden ist, dann wird der Motor 150 jedesmal dann ein- und ausgeschaltet, wenn das Fahrzeug gestartet bzw. angehalten wird. Als ein Ergebnis hiervon kann der Fahrer das standige Ein- und Ausschalten des Motors 150 als zu häufig empfinden. Bei dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel wird bestimmt, daß der Motor 150 gestoppt werden kann, lediglich dann, wenn vier Sekunden nach dem Anhalten des Fahrzeugs verstrichen sind, so daß der Fahrer das Ein- und Ausschalten des Motors 150 nicht als zu häufig empfindet. Wenn vier Sekunden nach dem Anhalten des Fahrzeugs verstrichen sind, wird bestimmt, daß der Motor 150 gestoppt werden sollte, wobei der Vorgang zu Schritt S90 fortschreitet.
Wenn andererseits das Fahrzeug nicht angehalten wird, dann wird bestimmt, ob oder nicht die ABS-Einrichtung 140 außer Betrieb ist (Schritt S50). In dem Fall, wonach das Fahrzeug durch Niederdrucken des Bremspedals 165 abgebremst wird, dann steuert die ABS-Einrichtung 140 den Bremsdruck, um zu verhindern, daß die Antriebsrader 116, 118 infolge eines exzessiven Bremsdrucks blockiert werden. Wahrend des Betriebs gibt die ABS-Einrichtung 140 ein Signal, indikativ zu dem Betriebszustand der Steuer- bzw. Regeleinrichtung 180 aus. Durch Einlesen des Signals kann die Steuereinrichtung 180 bestimmen, ob oder nicht die ABS-Einrichtung 140 in Betrieb ist. Wenn die ABS-Einrichtung 140 in Betrieb ist, dann wird die Bremskraft, welche an die Antriebsachse 112 angelegt wird, geregelt, bzw. gesteuert. Es wird daher bestimmt, daß es nicht wünschenswert ist, den Motor 150 zu stoppen, um das an die Antriebsachse 112 abgegebene Drehmoment zu ändern. Folglich wird der Motor 150 nicht gestoppt. In diesem Fall schreitet der Betrieb zu ”Ende”, wobei daraufhin die Routine vorübergehend beendet wird.
Wenn andererseits die ABS-Einrichtung 140 außer Betrieb ist, dann wird bestimmt, ob oder nicht die Löschung der Reaktionskraft möglich ist (Schritt S55). Die Löschung bzw. das Eliminieren der Reaktionskraft bedeutet den Vorgang eines Eliminierens von Fluktuationen (eine abrupte Verringerung) bezuglich des Drehmoments, welche an die Antriebsachse 112 aufgrund des Stoppens des Motors 150 angelegt wird unter Verwendung des Drehmoments, welches von dem Motor MG2 abgegeben wird. In dem Fall, wonach der Motor 150 gestoppt wird, kann dann, wenn Fluktuationen des Drehmoments, welches an die Antriebsachse 112 angelegt wird, nicht eliminiert werden konnen, der Fahrer einen Drehmomentstoß nachfolgend dem Stoppen des Motors 150 bemerken. Folglich erfordert das Stoppen des Motors 150, daß Drehmomentfluktuationen eliminierbar sind. In dem Fall, wonach der Motor MG2 elektrische Energie wieder gewinnt und somit als eine Wiedergewinnungsbremse arbeitet, kann der Drehmomentvorderungswert des Motors MG2 in einer vorbestimmten Weise begrenzt werden in Abhangigkeit von Spannungsvorderungen, Vorderungen an wiedergewonnenem Strom usw. In solch einem Fall ist es unmoglich, eine Reaktionskraft durch Andern des Drehmomentbefehlswerts an den Motor MG2 zu eliminieren. Folglich wird der untere Grenzwert fur den Motor MG2 derart modifiziert, daß ein vorbestimmter Wert TSTP erhalten wird und zwar durch in Betracht ziehen einer Grenze fur das Eliminieren einer Reaktionskraft. Falls der Drehmomentbefehlswert des Motors MG2 großer ist als der vorbestimmte Wert TSTP, dann wird bestimmt, daß die Eliminierung der Reaktionskraft moglich ist. Der vorbestimmte Wert TSTP wird dabei unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung erhalten: TSTP = TLG – 1.2 × ρ × TSD, wobei:
TLG repräsentiert den unteren Grenz- bzw. Schutzwert des Motors MG2, erhalten aus einer Kraftgrenze,
ρ repräsentiert das Getriebeverhältnis des Getriebes 120 und
TSD repräsentiert das Niederzieh- bzw. Verringerungsdrehmoment für das Eliminieren der Reaktionskraft (–14 Nm gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel).
Es sei vorliegend darauf hingewiesen, daß der Koeffizient 1.2 verwendet wird, um eine bestimmte Sicherheit zu gewährleisten. Falls bestimmt wird, daß das Eliminieren der Reaktionskraft möglich ist, wird ein Prozeßvorgang für das Überprüfen der Fahrzeuggeschwindigkeit anschließend ausgeführt (Schritt S60). Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 15 km/h und 45 km/h beträgt, dann wird bestimmt, daß der Fahrer nicht zu empfindsam bezüglich Drehmomentschwankungen infolge der vorstehend genannten Reaktionskrafteliminationssteuerung oder ähnliches selbst auf das Stoppen des Motors 150 wird. Falls mehr als drei Sekunden nach dem Stoppen des Motors 150 verstrichen sind (Schritt S70), dann wird die Stoppmomentsteuerung des Motors 150 ausgeführt (Schritt S90). Der Grund hierfür besteht darin, weil die Steuerung für das Stoppen des Motors 150 nicht zu häufig ausgeführt werden soll, d. h. es wird bestimmt, ob oder nicht mehr als drei Sekunden verstrichen sind. Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner oder gleich 15 km/h beträgt, dann wird bestimmt, ob oder nicht die Bremse eingeschaltet ist (Schritt S65). Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, dann kann der Fahrer Schwankungen des an die Antriebsachse 112 angelegten Drehmoments infolge des Stoppens des Motors 150 bemerken, selbst wenn die Reaktionskraft-Eliminationssteuerung ausgeführt wird. Wenn jedoch die Bremse betätigt wird, um eine Bremskraft an die Antriebsachse 112 anzulegen, dann dient die Bremse zur Elimination der Reaktionskraft, wobei bestimmt wird, daß der Motor 150 gestoppt werden kann. Folglich wird die Motorstoppmomentsteuerung ausgefuhrt (Schritt S90).
In dem Fall, wonach die Bestimmungen in den Schritt S40 und S50 ausgefuhrt werden und negative Ergebnisse abgegeben werden, wobei in dem Fall, wonach die Fahrzeuggeschwindigkeit derart beurteilt wird, daß sie größer oder gleich 45 km/h beträgt, dann wird bestimmt, daß die Bedingung für ein Erlauben des Stopps des Motors 150 nicht erfüllt ist. Der Betrieb schreitet dann zu ”Ende”, wobei diese Routine vorübergehend beendet wird. Obgleich in der 7 nicht gezeigt, wird der Motor 150 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gestoppt, wenn die Schaltposition SP sich in einem Bereich unterschiedlich zu dem N-Bereich befindet, selbst in dem Fall, wonach es unmöglich ist, eine unterschiedliche Geschwindigkeitsgrenze zu beachten. Die unterschiedliche Geschwindigkeitsgrenze bzw. die Differentialgeschwindigkeitsgrenze resultiert aus Einschränkungen, welche den Umdrehungsgeschwindigkeiten der jeweiligen Wellen des Platentengetriebes 170 auferlegt werden, an welcher der Motor 150 sowie die zwei Motoren MG1, MG2 gekoppelt sind. Es wurde bereits beschrieben, daß der Betrieb des Planetengetriebes 120 in der Form eines kolinearen Graphen repräsentiert werden kann (siehe 5 und 6). Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeiten von zwei der Wellen, welche das Planetengetriebe 120 ausbilden, bestimmt werden, dann wird automatisch die Umdrehungsgeschwindigkeit der jeweils anderen Welle mitbestimmt. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Sonnenrads 121 sowie des Ringrads 122 haben ihre jeweiligen oberen Grenzwerte. Wenn folglich die Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebsachse 112, d. h., des Ringrads 122 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird, dann kann der Motor 150 lediglich innerhalb eines solchen Bereichs betrieben werden, wonach die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors MG1, d. h., des Sonnenrads 121 nicht deren oberen Grenzwert überschreitet. Folglich wird in dem Fall, wonach die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 150 kleiner wird als dessen automone Umdrehungsgeschwindigkeit (ungefahr 800 Umdrehungen pro Minute gemaß dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel) infolge der Differentialgeschwindigkeitsgrenze der Motor 150 gestoppt. Da der Motor MG1 in dem M-Bereich abgestellt wird, existieren derartige Bedingungen nicht. Die 8 zeigt den Bereich der Differenzgeschwindigkeitsgrenze. Gemaß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Stoppmomentsteuerung des Motors 150 unter den folgenden Bedingungen ausgefuhrt und zwar unter der Prämisse, daß die allgemeine Bedingung für ein Erlauben eines Stopps des Motors 150 unter dem Standpunkt des Ladezustands der Batterie 194 erfüllt ist (SXEG = 1).

(1) Wenn sich das Fahrzeug bewegt, in dem Fall, wonach die Schaltposition SP sich in dem P-Bereich befindet, dann wird die Stoppmomentsteuerung des Motors 150 für ein Stoppen des Motors 150 ausgeführt. Das Fahrzeug bewegt sich nicht wirklich in dem P-Bereich. Wenn folglich sich das Fahrzeug bewegt, dann wird bestimmt, daß eine Art Unzulänglichkeit verursacht wurde. Aus diesem Grunde wird der Motor 150 gestoppt, welcher eine Kraftquelle für das Antreiben des Fahrzeugs in die Vorwärtsrichtung darstellt.
(2) Wenn die Schaltposition SP sich in dem R-Bereich befindet, dann wird die Steuerung für ein Stoppen des Motors 150 ausgeführt, falls die SOC größer als ein vorbestimmter Wert ist und der Drosselöffnungsgrad TA größer als 50% beträgt. In dem Fall, wonach eines der Räder sich in Rückwärtsbewegung befindet und ein großes Drehmoment erforderlich ist, um beispielsweise in Rückwärtsfahrt eine Neigung empor zu fahren, dann wird der Motor 150 gestoppt. Wenn sich das Fahrzeug rückwärts bewegt, dann erzeugt der Motor 150 ein Drehmoment in der Richtung entgegen einer Laufrichtung des Fahrzeugs. In dem Fall, wonach die Antriebsachse 112 ein Drehmoment fordert, welches einen vorbestimmten Wert überschreitet, falls der Motor 150 in Betrieb ist, dann kann es unmöglich werden, das notwendige Drehmoment an die Antriebsachse 112 anzulegen. Der Grund hierfur besteht darin, daß der Motor 150 gestoppt ist. Durch das Stoppen des Motors 150 kann die Kraft, die von dem Motor MG2 abgegeben wird, welcher mit der elektrischen Energie aus der Batterie 194 betrieben wird, direkt fur den Antrieb des Fahrzeugs in die Ruckwartsrichtung verwendet werden.

Es sei hierbei darauf hingewiesen, daß der Wert fur die SOC uberwacht wird. Wenn das Ladeniveau der Batterie 194 niedrig ist, dann hat die Verhinderung eines exzessiven Entladens der Batterie 194 uber die Ruckwartsbewegung des Fahrzeuges Vorrang. Aus diesem Grunde wird der Motor 150 nicht gestoppt.

(3) In dem D oder B-Bereich wird, falls mehr als vier Sekunden nach dem Stoppen des Fahrzeugs verstrichen sind, die Stoppmomentsteuerung des Motors 150 ausgeführt. Der Grund hierfür besteht darin, der Motor 150 gestoppt werden kann, wenn das Fahrzeug gestoppt worden ist.
(4) In dem D oder B-Bereich wird, falls i) die ABS-Einrichtung 140 außer Betrieb ist, ii) die Elimination der Reaktionskraft durch den Motor MG2 möglich ist, und iii) die Fahrzeuggeschwindigkeit sich in einem Bereich von 15 km/h bis 45 km/h befindet, die Steuerung für ein Stoppen des Fahrzeugs 150 ausgeführt. Falls sämtliche Bedingungen i) bis iii) erfüllt sind, existiert keine Möglichkeit, daß die ABS-Einrichtung 140 die Schlupfverhältnissteuerung beeinflußt oder daß der Fahrer einen Drehmomentstoß infolge des Stoppens des Motors bemerkt. Der Grund hierfür besteht darin, daß der Motor 150 gestoppt ist. In dem Fall, wonach die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als 15 km/h ist, wird der Motor 150 gestoppt, wenn die Bremse eingeschaltet wird. Der Grund herfür besteht darin, daß die Bremskraft, welche aus der Bremse erhalten wird, den Drehmomentstoß, verursacht, infolge des Stoppens des Motors 150 eliminieren kann.

In Ubereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Prozeßvorgang wird bestimmt, ob der Motor 150 gestoppt werden kann oder nicht. Der Motorstoppmomentprozeß (Schritt S90), welcher ausgeführt wird, wenn bestimmt ist, daß der Motor gestoppt werden kann, wird nachstehend mit bezug auf eine Motorstoppsteuerungsroutine gemäß der 9 als ein Beispiel beschrieben. Die Motorstoppsteuerungsroutine kann als Steuerung ausgeführt werden, so lange diese die Antriebsmaschine in einen gestoppten Zustand bringt, wahrend die Rotationsentschleunigung der Antriebsachse innerhalb eines vorbestimmten Bereichs begrenzt bleibt. Der Grund hierfur besteht darin, daß der Drehresonanzbereich schnell durchlaufen werden sollte, und daß die Umdrehungsentschleunigung der Antriebsachse innerhalb eines vorbestimmten Bereichs begrenzt wird.
Wenn die Motorstoppsteuerungroutine gemäß der 9 ausgeführt wird, dann gibt die Steuerungs-CPU 190 der Steuerungseinrichtung 180 ein Signal für ein Stoppen des Motors an die EFIECU 170 über die Informationsverbindung (S100) ab. Nach Empfang des Signals für ein Stoppen des Motors stoppt die EFIECU 170 die Kraftstoffeinspritzung des Kraftstoffeinspritzventils 151 sowie die Spannungsbeaufschlagung der Zündkerze 162 und schließt ferner vollständig das Drosselventil 166. Diese Prozeßvorgänge stoppen den autonomen Betrieb des Motors 150. Selbst wenn der Betrieb gestoppt worden ist, wird die Kurbelwelle 156 des Motors 150 infolge ihrer Massenträgheit nicht unmittelbar ebenfalls stoppen. Wenn die Kurbelwelle 156 so belassen wird wie sie ist, dann wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors 150 sich graduell verringern mit einer Verringerung, welche bestimmt wird, basierend auf der Last, welche an die Kurbelwelle 156 angeschlossen ist, dem Reibungskoeffizienten des Kolbens 154 usw. und wird schließlich 0. Der Prozeßvorgang, welcher nachfolgend beschrieben wird, wird ausgeführt, derart, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 nicht ungezwungen verringert wird, sondern mit einer vorbestimmten Verringerung.
Zuerst wird die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 der Steuerungs-CPU 190 eingegeben (Schritt S192). Die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 kann aus dem Rotationswinkel θc der Trägerwelle 127 erhalten werden, die uber den Dampfer 157 an die Kurbelwelle 156 gekoppelt ist. Der Rotationswinkel θc wird durch den Drehmelder 159 erfaßt, welcher an die Trägerwelle 127 befestigt ist. Es ist aber auch moglich, die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 direkt zu erfassen unter Verwendung des Umdrehungssensors 176, der an dem Verteiler 160 befestigt ist. In diesem Fall empfangt die Steuerungs-CPU 190 durch Datenkommunikation Informationen bezüglich der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne aus der EFIECU 170, welcher mit dem Umdrehungssensor 176 verbunden ist.
Nach Eingabe der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 wird der Anfangswert eines Zeitzählers TC basierend auf der eingegebenen Umdrehungsgeschwindigkeit Ne gesetzt (Schritt S104). Der Zeitzahler TC ist ein Faktor, der für ein Einstellen einer gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* des Motors 150 in Schritt S108 verwendet wird, welches nachfolgend noch beschrieben wird. Wie in dem Schritt S106 dargestellt ist, wird der Zeitzähler TC in sich wiederholender Weise inkrementiert und zwar jedesmal dann, wenn die Prozeßvorgänge gemäß der Schritte S106 bis S126 ausgeführt werden. Der Anfangswert des Zeitzählers TC wird eingestellt basierend auf einer Karte für ein Einstellen der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* des Motors 150 unter Verwendung des Zeitzählers TC als ein Faktor, beispielsweise eine Karte, wie es in der 10 dargestellt ist. Gemäß der 10 wird der Zeitzähler TC eingestellt, durch Auffinden eines Werts für den Zeitzähler TC, welcher der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne entspricht, die auf der Achse der Ordinate (die Achse der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne*) ausgewählt wurde.
Der Zeitzähler TC wird inkrementiert (Schritt S106), nachdem er eingestellt worden ist. Die gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* des Motors 150 wird unter Verwendung des derart inkrementierten Zeitzählers TC und einer Karte eingestellt, welche in 8 gezeigt ist (Schritt S108). Die gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* wird eingestellt durch Auffinden eines Werts bezüglich der gewunschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne*, welcher dem Zeitzähler TC entspricht, der auf der Abszissen-Achse (die Achse des Zeitzählers TC) ausgewahlt wurde. Die 10 zeigt, daß die gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* als ”TC1” erhalten wird, d. h., durch Addieren des Werts 1 zu dem anfänglichen Wert des Zeitzählers TC. Anschließend wird die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 eingegeben (Schritt S110). Der Drehmomentbefehlswert Tm1* des Motors MG1 wird eingestellt entsprechend einer Gleichung (4), welche nachfolgend gezeigt ist, unter Verwendung der eingegebenen Umdrehungsgeschwindigkeit Ne und der eingestellen gewunschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* (Schritt S112). Der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung (4) ist ein proportionaler Term fur das Eliminieren einer Abweichung zwischen der Umdrehung Ne und der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne*. Der zweite Term auf der rechten Seite der Gleichung (4) ist ein Intgralterm für das Aufheben einer stetigen Abweichung. K1 und K2 sind Propotionalitätsfaktoren. Tm1* = K1(Ne* – Ne) + K2∫(Ne* – Ne)dt (4)
Anschließend wird der Drehmomentbefehlswert Tm2* des Motors MG2 basierend auf einer Gleichung (5) gemäß nachfolgender Beschreibung eingestellt unter Verwendung eines Drehmomentbefehlswerts Tr*, welcher an die Ringradwelle 126 abgegeben werden soll und des Drehmomentbefehlswerts Tm1* des Motors MG1 (Schritt S120). Der zweite Term auf der rechten Seite der Gleichung (5) repräsentiert ein Drehmoment, welches an der Ringradwelle 126 über das Planetengetriebe 120 abgegeben wird, wenn das Drehmoment entsprechend dem Drehmomentbefehlswert Tm1* von dem Motor MG1 in einem gestoppten Zustand der Maschine 150 abgegeben wird. K3 ist ein Proportionalitätsfaktor. In einem Gleichgewichtszustand der Betriebskolinie gemäß dem kolinearen Graphen ist der Faktor K3 gleich 1. Jedoch nimmt in einem vorübergehenden Zustand nach dem Stoppen des Motors 150 der Faktor K3 einen Wert kleiner als 1 an. In diesem vorübergehenden Zustand wird das von dem Motor MG1 abgegebene Drehmoment partial dazu verwendet, Bewegungen eines Inertialsystems bestehend aus dem Motor 150 und dem Motor MG1 zu andern. Um das Drehmoment prazise zu berechnen, wird zuerst das Drehmoment, welches für ein Andern der Bewegungen des Inertialsystems (Intertialdrehmoment) verwendet wird, erhalten durch Multiplizieren des Inertialmoments bzw. des Massenträgheitsmoments relativ zu dem Motor MG1 in dem vorstehend genannten Inertial- bzw. Massenträgheitssystem mit einer Winkelbeschleunigung der Sonnenradwelle 125. Das derart erhaltene Massentragheitsmoment wird anschließend von dem Drehmomentbefehlswert Tm1* subtrahiert und durch das Getriebeverhältnis bzw. Ubersetzungsverhältnis ρ dividiert. Da gemaß dem Ausfuhrungsbeispiel der Drehmomentbefehlswert Tm1*, der in dieser Routine eingestellt wird, relativ klein ist, wird die Berechnung unter Verwendung des Proportionalitätsfaktors K3 vereinfacht. Der Drehmomentbefehlswert Tr*, der an die Ringradwelle 126 abgegeben werden soll, wird eingestellt entsprechend einer Drehmomenteinstellroutine, welche beispielhaft in der 11 gezeigt ist, basierend auf dem Niederdrückbetrag des Gaspedals 164, bestimmt durch den Fahrer. Der Prozeßvorgang für ein Einstellen des Drehmomentbefehlswerts Tr* wird nachfolgend kurz beschrieben.
Tm1* Tm2* = Tr* – K3 × Tm1* / ρ (5)
Die Einstellroutine für das erforderliche Drehmoment gemäß der 11 wird in sich wiederholenderweise in Intervallen von einer vorbestimmten Zeitperiode (beispielsweise 8 ms) ausgeführt. Wenn diese Routine ausgeführt wird, dann liest die Steuerungs-CPU 190 der Steuerungseinrichtung 180 zuerst die Umdrehungsgeschwindigkeit Nr der Ringradwelle 126 aus (Schritt S130). Die Umdrehungsgeschwindigkeit Nr der Ringradwelle 126 kann erhalten werden aus dem Rotationswinkel θr der Ringradwelle 126. Der Rotationswinkel θr wird durch den Drehmelder 149 erfaßt. Anschließend wird ein Prozeßvorgang für das Eingeben der Gaspedalposition AP, erfaßt durch den Gaspedalsensor 164a, ausgeführt (Schritt S132). Das Gaspedal 164 wird niedergedrückt, wenn der Fahrer ein Mangel bezüglich des ausgegebenen Drehmoments empfindet. Folglich entspricht die Gaspedalposition AP dem Drehmoment, welches auf die Ringradwelle 126 abgegeben werden soll, d. h. auf die Antriebsräder 116, 118. Wenn die Gaspedalposition AP ausgelesen wird, dann wird ein Prozeßvorgang ausgefuhrt für ein Berechnen des Drehmomentbefehlswert Tr* basierend auf der ausgelesenen Gaspedalposition AP und der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr der Ringradwelle 126 (Schritt S134). Der Drehmomentbefehlswert Tr* ist ein gewunschter Wert für ein Drehmoment, welches an der Ringradwelle 126 ausgegeben werden soll. Die Ringradwelle 126 ist mechanisch an die Antriebsräder 116, 118 uber das Kraftentnahmezahnrad 128 das Kraftubertragungszahnrad 111 und das Differentialgetriebe 114 gekoppelt. Aus diesem Grunde entspricht das Ausgangsdrehmoment, welches an die Ringradwelle 126 angelegt werden soll, dem Drehmoment, welches an die Antriebsräder 116, 118 angelegt werden soll. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Drehmoment, welches an die Ringradwelle 126 abgegeben werden soll, berechnet wird, anstelle der Berechnung des Drehmoments, welches an die Antriebsräder 116, 118 abgegeben werden soll. Gemäß dem Ausführungsbeispiel wird vorab eine Karte in den ROM 190b abgespeichert, welche die Beziehung oder der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr der Ringradwelle 126 der Beschleunigungsgasposition AP sowie dem Drehmomentbefehlswert Tr* zeigt. Wenn die Gaspedalposition AP ausgelesen wird, dann wird der Drehmomentbefehlswert Tr* erhalten basierend auf der derart eingelesenen Gaspedalposition AP, der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr der Ringradwelle 126 sowie der in der ROM 190b abgespeicherten Karte. Die 12 zeigt ein Beispiel einer derartigen Karte.
In dieser Weise wird der Drehmomentbefehlswert Tm1* des Motors MG1 in Schritt S112 eingestellt, wobei der Drehmomentbefehlswert Tm2* des Motors MG2 in Schritt S114 eingestellt wird. Die Motoren MG1, MG2 werden dann derart gesteuert, daß die Drehmomentkräfte entsprechend jenen der Befehlswerte, die derart eingestellt worden sind, ausgegeben werden, und zwar basierend auf der Steuerungsroutine des Motors MG1 (13) und der Steuerungsroutine des Motors MG2 (14). Unter Verwendung eines Unterbrechungshandlings werden diese Steuerungsroutinen in sich wiederholender Weise in Intervallen einer vorbestimmten Zeitperiode (beispielsweise alle 4 mSek.) ausgeführt. Solch eine Steuerung der Motoren MG1, MG2 wird nachfolgend noch beschrieben.
Mit erneutem bezug auf die 9 führt die Steuerungs-CPU 190 der Steuerungseinrichtung 180 nach der Berechnung der jeweiligen Drehmomentwerte Tm1*, Tm2* der Motoren MG1, MG2 ein Prozeßvorgang fur das Vergleichen der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 mit einem Grenzwert Nref aus (Schritt S116). Der Grenzwert Nref wird als ein Wert nahe einem Wert eingesetzt, der als die gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* der Maschine 150 in der Betriebsmodus-Prozeßfolge eingestellt worden ist, die lediglich durch den Motor MG2 ausgefuhrt wird. Da in dem vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel die gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* der Maschine 150 in dem Betriebsmodus, deren Prozeßfolge lediglich durch den Motor MG2 ausgeführt wird, auf 0 eingestellt ist, wird der Grenzwert Nref auf einen Wert nahe 0 eingestellt. Dieser Wert ist kleiner als ein unterer Grenzwert des Umdrehungsbereichs, in welchem das System, welches an die Kurbelwelle 156 und die Trägerwelle 127 gekoppelt ist, welche wiederum über den Dämpfer 157 aneinander gekoppelt sind, das Resonanzphänomen erzeugt. Wenn folglich die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 größer ist, als der Grenzwert Nref, dann wird bestimmt, daß sich der Motor 150 immer noch in einem vorübergehenden Zustand nach dem Stoppen seines Betriebs befindet und daß die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne nicht unterhalb des unteren Grenzwerts des Umdrehungsbereichs liegt, in welchem das Resonanzphänomen erzeugt wird. Der Betrieb kehrt dann zu Schritt S106 zurück, wobei die Prozeßabfolgen in den Schritten S106 bis S116 in sich wiederholender Weise ausgeführt werden. Jedesmal dann, wenn die Prozeßfolgen gemäß der Schritte S106 bis S116 ausgeführt werden, wird der Zeitzähler TC inkrementiert. Die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* des Motors 150 wird auf einen kleinen Wert basierend auf der Karte gemäß der 10 eingestellt. Folglich wird die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors bzw. der Maschine 150 mit einem Gradienten verringert im wesentlichen gleich zu jenem der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* in der Karte gemäß der 10. Wenn daher der Gradient der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* größer gemacht wird als ein Gradient, mit welchem die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne sich ungezwungen verändert und zwar infolge des Stopps der Kraftstoffeinspritzung in den Motor 150, ist es moglich, die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 schnell zu reduzieren. Falls der Gradient der gewunschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* kleiner gemacht wird als der Gradient, mit welchem sich die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne ungezwungen ändert, ist es moglich, die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 sanft zu reduzieren. Das Ausfuhrungsbeispiel ist ausgebildet, derart, daß der Umdrehungsbereich, in welchem das vorstehend genannte Resonanzphanomen erzeugt wird, durchlaufen wird. Folglich wird der Gradient der gewunschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* großer eingestellt, als der Gradient, mit welchem sich die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne selbsttatig, d. h. ungezwungen andert.
Wenn andererseits die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 unter den Grenzwert Nref abfällt, dann wird das Eliminationsdrehmoment Tc auf den Drehmomentbefehlswert Tm1* des Motors MG1 eingestellt (Schritt S118), wobei der Drehmomentbefehlswert Tm2* des Motors MG2 in Übereinstimmung mit der vorstehend genannten Gleichung (5) eingestellt wird (Schritt S120) und das Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode erwartet wird (Schritt S122). Das Eliminationsdrehmoment Tc verhindert das sogenannte Unterschießen, wonach die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 einen negativen Wert annimmt. Es wurde bereits vorstehend beschrieben, warum die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 in das Unterschießverhalten übergeht, wenn der Motor MG1, welcher einer PI-Steuerung unterzogen wird, aktiv den Betrieb des Motors 150 stoppt.
Wenn eine vorbestimmte Zeitperiode in einem Zustand verstrichen ist, wonach der Motor MG1 das Eliminationsdrehmoment Tc abgibt, dann wird der Drehmomentbefehlswert Tm1* des Motors MG1 auf 0 gestellt (Schritt S124), wobei der Drehmomentbefehlswert Tm2* des Motors MG2 auf den Drehmomentbefehlswert Tr* eingestellt wird (Schritt S126). Diese Routine wird dann beendet, um dem Betriebsmodus auszuführen, welcher lediglich mittels des MG2 ausgeführt wird, welcher nicht weiter dargestellt ist.
Die Steuerung des Motors MG1 wird nachfolgend basierend auf einer Steuerungsroutine des Motors MG1 beschrieben, dessen Steuerungsroutine in der 13 beispielhaft dargestellt ist. Wenn diese Routine ausgeführt wird, dann fuhrt die Steuerungs-CPU 190 der Steuerungseinrichtung 180 zuerst eine Prozeßfolge bezuglich des Eingebens des Rotationswinkels θs der Sonnenradwelle 125 von dem Drehmelder 139 (Schritt S180) aus, sowie eine Prozeßfolge bezüglich des Erhaltens eines elektrischen Winkels θ1 des Motors MG1 aus dem Rotationswinkel θs der Sonnenradwelle 125 (Schritt S181). Das Ausfuhrungsbeispiel verwendet einen Synchronelektromotor mit vier Polpaaren für den Motor MG1. Folglich wird eine Berechnung derart durchgefuhrt, daß gilt: θ1 = 4θs. Die Stromdetektoren 195, 196 fuhren dann eine Prozeßfolge für ein Erfassen des Stroms Iu1 und des Stroms Iv1 durch, welcher durch eine U-Phase sowie eine V-Phase der dreiphasigen Spule 134 des Motors MG1 jeweils strömt (Schritt S182). Obgleich ein elektrischer Strom durch die Q-, V- und W-Phasen fließt, ist die Summe der jeweiligen Stromwerte 0. Aus diesem Grunde ist das Messen der Stromwerte von zwei Phasen ausreichend. Eine Koordinatentransformation (Drei-zu-Zwei-Phasenkonvertierung) wird ausgeführt unter Verwendung der derart erhaltenen Stromwerte an den drei Phasen (Schritt S184). Die Koordinatentransformation wird ausgeführt, um Stromwerte auf den d- und q-Achsen des Synchronelektromotors einer Permanentmagnetbauart zu erhalten durch Ausführen der Berechnung anhand einer Gleichung (6) gemäß nachfolgender Beschreibung. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Stromwerte auf der d- und q-Achse wesentlich sind für die Drehmomentsteuerung in dem Synchronelektromotor einer Permanentmagnetbauart, so daß die Koordinatentransformation ausgeführt wird. Alternativ hierzu ist es natürlich auch moglich, die Steuerung ohne eine Koordinatentransformation auszuführen.
Nachdem die Konvertierung in die Stromwerte auf den zwei Achsen beendet ist, werden Abweichungen der Strombefehlswerte Id1*, Iq1* auf den jeweiligen Achsen aus den aktuellen Werten Id1, Iq1 der Strome, welche durch die jeweiligen Achsen fließen, erhalten. Die Strombefehlswerte Id1*, Iq1* werden erhalten aus dem Drehmomentbefehlswert Tm1* des Motors MG1. Anschließend wird eine Prozeßfolge fur das Erhalten von Spannungsbefehlswerten Vd1, Vq1 auf den jeweiligen Achsen ausgefuhrt (Schritt S186). In anderen Worten ausgedruckt, wird zuerst die Berechnung entsprechend einer Gleichung (7) gemaß nachfolgender Beschreibung ausgefuhrt, wobei Kp1, Kp2, Ki1 und Ki2 Koeffizienten sind. Diese Koeffizienten sind an die Charakteristiken bzw. Kennlinien der verwendeten Motoren angepaßt. Jeder der Spannungsbefehlswerte Vd1, Vq1 besteht aus einem Abschnitt proportional zu einer Abweichung ΔI von dem Strombefehlswert I* (der erste Term der rechten Seite der Gleichung (7)) und der kumulativen Summe der Abweichung ΔI erhalten durch i-faches ausführen der Kumulation (der zweite Term auf der rechten Seite der Gleichung (7)). Vd1 = Kp1 × ΔId1 + ΣKi1 × ΔId1 Vq1 = Kp2 × ΔIq1 + ΣKi2 × ΔIq1 (7)
Die derart erhaltenen Spannungsbefehlswerte werden hierauf einer Koordinatentransformation unterzogen (Zwei-zu-Drei-Phasenkonvertierung) (Schritt S188), welche einer Inversion der Transformation entspricht, die in Schritt S184 ausgeführt wurde. Eine Prozeßfolge für das erhalten der aktuellen Spannungen Vu1, Vv1 und Vw1, welche an die Dreiphasenspule 134 angelegt werden, wird ausgeführt. Die jeweiligen Spannungen werden aus der Gleichung (8) gemäß nachfolgender Beschreibung erhalten.
Die Steuerung der aktuellen Spannung wird ausgeführt in Ubereinstimmung mit den ”Ein-”Aus”-Zeitperioden der Transistoren Tr1 bis Tr6 in dem ersten Treiberkreis 191. Folglich werden die ”Ein”-Zeitperioden der jeweiligen Transistoren Tr1 bis Tr6 der PWM-Steuerung unterzogen, um hierdurch die jeweiligen Spannungsbefehlswerte zu erhalten, die in der Gleichung (8) berechnet worden sind (Schritt S199).
Fur den Drehmomentbefehlswert Tm1* des Rotors MG1 wird angenommen, daß das Drehmoment Tm1, welches in den kolinearen Graphen gemaß der 5 und 6 gezeigt wird, positiv ist. Selbst wenn in dem Fall der Drehmomentbefehlswert Tm1* ausnahmslos einen bestimmten positiven Wert annimmt, unterscheidet sich die auszufuhrende Steuerung in Abhangigkeit von jeweiligen Fallen. Falls die Beaufschlagungsrichtung des Drehmomentbefehlswert Tm1* unterschiedlich ist von der Rotationsrichtung der Sonnenradwelle 125, wie in dem Fall, welcher durch den kolinearen Graphen in 5 dargestellt wird, wird eine Regenerationssteuerung bzw. Wiedergewinnungssteuerung ausgeführt. Falls die Beaufschlagungsrichtung des Drehmomentbefehlswert Tm1* die gleiche ist wie die Rotationsrichtung der Sonnenradwelle 125, wie in einem Zustand, welcher durch den kolinearen Graphen in 6 angezeigt wird, wird eine Antriebssteuerung ausgeführt. Wenn jedoch der Drehmomentbefehlswert Tm1* positiv ist, dann werden die Transistoren Tr1 bis Tr6 gesteuert in Übereinstimmung mit der Wiedergewinnungssteuerung und der Antriebssteuerung des Motors MG1, derart, daß der Permanentmagnet 135, welcher an der außeren peripheren Fläche des Rotors 132 befestigt ist, und das Drehmagnetfeld, welches durch den durch die Dreiphasenspule 134 fließenden Stroms erzeugt wird, ein positives Drehmoment an die Drehmomentwelle 125 anlegt.
Egal, ob nunmehr die Wiedergewinnungssteuerung oder die Antriebssteuerung ausgeführt wird, wird folglich der Motor MG1 der gleichen Schaltsteuerung unterzogen. Das heißt, daß wenn das Vorzeichen des Drehmomentbefehlswerts Tm1* das gleiche ist, dann wird der Motor MG1 der gleichen Schaltsteuerung ungeachtet dessen unterzogen, ob die Wiedergewinnungssteuerung ausgefuhrt wird oder die Antriebssteuerung ausgeführt wird. Folglich konnen sowohl die Wiedergewinnungssteuerung als auch die Antriebssteuerung ausgefuhrt werden in Ubereinstimmung mit der Steuerungsroutine des Motors MG1 gemäß der 13. Wenn der Drehmomentbefehlswert Tm1* negativ ist, dann wird keine Anderung bewirkt, mit Ausnahme, daß die Anderungsrichtung des Rotationswinkels θs der Sonnenradwelle 125, ausgelesen in Schritt S180, umgekehrt ist. Folglich kann die Steuerungsroutine des Motors MG1 gemäß der 13 beispielhaft in diesem Falle ohne zusatzliche Modifikationen angewendet werden.
Die Steuerung des Motors MG2 wird basierend auf einer Steuerungsroutine des Motors MG2 beschrieben, wobei diese Steuerungsroutine beispielhaft in der 14 dargestellt ist. Die Steuerungsprozeßfolge fur den Motor MG2 ist vollstandig die gleiche, wie jene des Motors MG1 mit der Ausnahme, daß der Drehmomentbefehlswert Tm2* und der Rotationswinkel θr der Ringradwelle 126 den Drehmomentbefehlswert Tm1* und den Rotationswinkel θs der Sonnenradwelle 125 ersetzen. Das heißt, der Rotationswinkel θr der Ringradwelle 126 wird unter Verwendung des Drehmelders 149 erfaßt (Schritt S190), wobei ein elektrischer Winkel θ2 des Motors MG2 aus dem derart erfaßten Rotationswinkel θr berechnet wird (Schritt S191) und die Stromwerte der jeweiligen Phasen des Motors MG2 dann unter Verwendung der Stromdetektoren 197, 198 erfaßt werden (Schritt S192). Hierauf wird eine Koordinatentransformation ausgeführt (Schritt S194), wobei die Spannungsbefehlswerte Vd2, Vq2 berechnet werden (Schritt S196). Darüber hinaus werden die Spannungsbefehlswerte einer inversen Koordinatentransformation unterzogen (Schritt S198), wobei die ”Ein”-”Aus”-Steuerungszeitperioden der Transistoren Tr11 bis Tr16 in dem zweiten Treiberkreis 192 des Motors MG2 erhalten werden, um eine PWM-Steuerung auszufuhren (Schritt S199).
Der Motor MG2 wird entweder einer Antriebssteuerung oder einer Wiedergewinnungssteuerung unterzogen, in Abhängigkeit von dem Vorzeichen des Drehmomentbefehlswerts Tm2* und der Rotationsrichtung der Ringradwelle 126. Jedoch kann wie in dem Fall des Motors MG1 die Steuerungsprozeßabfolge des Motors MG2 gemäß der 12 sowohl die Antriebssteuerung als auch die Wiedergewinnungssteuerung ausführen. In dem Ausführungsbeispiel wird für den Drehmomentbefehlswert Tm2* des Motors MG2 angenommen, daß das Drehmoment Tm2 positiv ist, welches in dem kolinearen Graphen gemäß der 5 dargestellt wird.
Im nachfolgenden wird beschrieben, wie die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150, das Drehmoment Tm1 des Motors MG1 usw. geändert wird und zwar mit bezug auf die kolinearen Graphen gemaß der 15 bis 17 als Beispiel und auf die illustrative Darstellung gemaß der 18 als ein weiteres Beispiel. Die 15 zeigt einen kolinearen Graphen, wenn die Maschinen-Stoppsteuerungsroutine in 9 zum ersten mal ausgefuhrt worden ist. 16 zeigt einen kolinearen Graphen, wenn die Prozeßfolgen gemaß der Schritte 106 bis S116 in sich wiederholender Weise mehrfach ausgefuhrt werden. 17 zeigt einen kolinearen Graphen, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 unter den Grenzwert Nref abgefallen ist. In dem Ausführungsbeispiel wird der Gradient der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* in der Karte gemäß der 10 größer eingestellt als der Gradient, mit welchem die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne selbstätig bzw. ungezwungen sich ändert. Wie in den 15 und 16 folglich dargestellt wird, wirkt das Drehmoment Tm1, ausgegeben von dem Motor MG1 in einer solchen Richtung, in welcher die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 erzwungenermaßen reduziert wird. Da folglich das Drehmoment Tm1 in die Richtung entgegen der Rotationsrichtung der Sonnenradwelle 125 angelegt wird, wenn die Motorstoppsteuerungsroutine zum ersten mal ausgeführt wird, arbeitet der Motor MG1 als ein Generator. Wenn, wie aus der 16 zu entnehmen ist, die Umdrehungsgeschwindigkeit Ns der Sonnenradwelle 125 hierauf negativ wirkt, dann arbeitet der Motor MG1 als ein elektrischer Motor. Der Motor MG1 wird der PI-Steuerung zu diesem Zeitpunkt unterzogen basierend auf der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne und der gewünschten Umdrehungsgeschwindigkeit Ne* des Motors 150. Aus diesem Grunde ändert sich gemäß der 18 die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 nach einer geringen Verzögerung mit bezug auf die gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit Ne*. Wie bereits vorstehend mit bezug auf die 6 beschrieben worden ist, kann die Umdrehungsgeschwindigkeit Ns der Sonnenradwelle 125 negativ werden in Abhangigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 und der Umdrehungsgeschwindigkeit Nr der Ringradwelle 126 im Stand der Technik, um einen Befehl zum Betriebsstop des Motors 150 auszugeben. Folglich kann sich der kolineare Graph in 16 auf den Fall beziehen, wonach die Motorstoppsteuerungsroutine zum ersten mal ausgeführt wird. In diesem Fall wirkt der Motor MG1 von Anfang an als ein elektrischer Motor.
In den Zustanden, welche in den kolinearen Graphen in 15 und 16 gezeigt sind, wird die Einspritzung an Kraftstoff in die Maschine 150 aufgeschoben bzw. ausgesetzt, wobei folglich kein Drehmoment von der Maschine 150 abgegeben wird. Da jedoch der Motor MG1 das Drehmoment Tm1 in einer solchen Richtung abgibt, um die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne des Motors 150 erzwungenerweise zu reduzieren, empfängt die Trägerwelle 127 das Drehmoment Tsc als ein Widerstand gegen das Drehmoment Tm1. Andererseits empfängt die Ringradwelle 126 das Drehmoment Tm2, abgegeben von dem Motor MG2 und das Drehmoment Tsr abgegeben von der Ringradwelle 126 über das Planetengetriebe 120 infolge des Drehmoments Tm1, abgegeben von dem Motor MG1. Gemäß vorstehender Beschreibung ist das Drehmoment Tsr, welches an die Ringradwelle 126 angelegt wird, welches erhalten werden kann aus den Bewegungsänderungen des Trägheitssystems bestehend aus der Maschine 150 und dem Motor MG1 sowie das Gleichgewicht der betriebskolinearen Graphen annähernd gleich dem zweiten Term auf der rechten Seite der Gleichung (5). Demzufolge wird das Drehmoment, welches im wesentlichen gleich dem Drehmomentbefehlswert Tr* ist, an die Ringradwelle 126 abgegeben.
Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 unter den Grenzwert Nref abfällt als ein Ergebnis der sich wiederholenden Ausführung der Motorstoppsteuerungsroutine gemäß 9 (Schritt S116), dann wird das Eliminationsdrehmoment Tc von dem Motor MG1 abgegeben. Folglich wird die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 den Wert 0 annehmen, ohne ein Unterschießen zu bewirken, wie durch eine strichpunktierte Linie in 18 angezeigt ist, wobei der Ubergang auf die Prozeßfolge fur den Betriebsmodus lediglich durch den Motor MG2 sanft ausgefuhrt wird. In diesem Ausfuhrungsbeispiel wird zum Zeitpunkt des Betriebsmodus ausschließlich durch den Motor MG2 der Drehmomentbefehlswert Tm1* des Motors MG1 auf 0 eingestellt. Aus diesem Grund erhalt der kolineare Graph schließlich einen Zustand, wonach die Summe aus der fur die Leerlaufrotation des Motors 150 notwendigen Energie und der für die Leerlaufrotation des Motors MG1 notwendigen Energie deren Minimalwert annimmt. In dem Ausfuhrungsbeispiel wird ein Benzinmotor als die Maschine 150 verwendet. Aus diesem Grunde wird die Energie, welche fur die Leerlaufrotation des Motors 150 notwendig ist, d. h., die Energie notwendig zur Uberwindung der Reibung, der Kompression und ahnliches der Kolben des Motors 150 größer, als die Energie, welche für die Leerlaufrotation des Rotors 132 des Motors MG1 erforderlich ist. Aus diesem Grunde kommt, wie in 17 gezeigt wird, der kolineare Graph in einen Zustand, wonach der Motor 150 gestoppt wird und der Motor MG1 im Leerlauf dreht. Der kolineare Graph in 17 beschreibt auch das Eliminationsdrehmoment Tc, welches von dem Motor MG1 abgegeben wird.
Die Kraftabgabeeinrichtung 110 gemäß dem Ausführungsbeispiel, welches vorstehend ausführlich beschrieben worden ist, macht es möglich, mit hoher Präzision zu bestimmen, ob oder nicht die Maschine 150 unter den vorstehend genannten Bedingungen und Zuständen gestoppt werden kann und ob die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 schnell auf 0 gebracht werden kann, nachdem ein Befehl für das Stoppen des Betriebs der Maschine 150 ergangen ist. Aus diesem Grund ist es möglich, den Bereich schnell zu durchschreiten, in welchem die Inertialmasse bestehend aus der Maschine 150 und dem Motor MG1 ein Torsionsresonanzphänomen verursachen. Als ein Ergebnis hiervon ist es möglich, die Konstruktion des Dämpfers 157 fur ein Begrenzen der Amplitude torsonaler Vibrationen zu vereinfachen.
Daruber hinaus kann die Kraftabgabeinrichtung 110 gemaß diesem Ausfuhrungsbeispiel ein Unterschießen der Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 gemäß vorstehender Definition verhindern. Der Grund hierfür besteht darin, daß der Motor MG1 das Eliminationsdrehmoment TE abgibt, und zwar in einer solchen Richtung, um die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 zu erhöhen, unmittelbar bevor die Umdrehungsgeschwindigkeit Ne der Maschine 150 0 wird. Folglich ist es möglich, die Erzeugung von Vibrationen und Gerauschen zu verhindern, welche durch das vorstehend beschriebene Unterschießen verursacht werden konnen.
Ein zweites Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Die Kraftabgabeeinrichtung gemaß dem zweiten Ausfuhrungsbeispiel ist in der gleichen Weise konstruiert wie das erste Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß eine Prozeßfolge gemäß 19 ausgeführt wird, um zu bestimmten, ob der Motor 150 gestoppt werden kann oder nicht. In den zweiten Ausführungsbeispiel bestätigt die Steuerungseinrichtung 180, daß der Flag SXEG auf 1 gesetzt ist, um festzustellen, ob die Notwendigkeit eines Fortführens des Betriebs des Motors 150 aufgrund der Bedingungen der SOC und ähnliches der Batterie 194 besteht (Schritt S200). Die Steuerungseinrichtung 180 führt daraufhin eine Prozeßfolge für das Auslesen einer Kühlmitteltemperatur Tw des Motors 150 von einem Kühlmitteltemperatursensor 174 aus (Schritt S210). Die Kühlmitteltemperatur Tw der Maschine 150 ist ein Parameter, der eng an den Aufwärmzustand der Maschine 150 geknüpft ist. Aus diesem Grunde wird die Kühlmitteltemperatur Tw eingelesen, um Kenntnisse bezüglich des Aufwärmzustandes der Maschine 150 zu erhalten.
Hierauf wird bestimmt, ob oder nicht die Kühlmitteltemperatur Tw höher als ein vorbestimmter Wert T0 (70°C in diesem Ausführungsbeispiel) ist (Schritt 220). Falls die Kühlmitteltemperatur Tw höher ist als der vorbestimmte Wert T0, dann wird bestimmt, daß der Aufwärmprozeß abgeschlossen ist und die Motorstoppmomentensteuerung ausgeführt wird (Schritt 290). Da die Motorstoppmomentsteuerung die gleich ist, wie jene gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel (Schritt S90 in 7) welche bereits im einzelnen mit Bezug auf die 9 bis 18 beschrieben worden ist, kann nachfolgend auf eine Wiederholung dieser Beschreibung verzichtet werden. Falls die Kuhlmitteltemperatur Tw niedriger ist als der vorbestimmte Wert T0, dann wird bestimmt, daß der Aufwärmprozeß noch nicht abgeschlossen ist und daher keine Steuerung ausgefuhrt wird. Der Betrieb schreitet dann zu dem Programmschritt ”ENDE” worauf diese Routine vorubergehend beendet wird.
Die Kraftabgabeeinrichtung gemaß den zweiten Ausführungsbeispiel, welches die vorstehend genannten Prozeßfolgen ausfuhrt, führt nicht die Steuerung fur ein Stoppen des Motors 150 (Schritt S290) vor der Beendigung von dessen Aufwärmvorgang aus, selbst wenn kein Befehl fur ein Fortfuhren des Betriebs der Maschine 150 mehr vorliegt. Folglich kann beispielsweise der Katalysator 150 in ausreichender Weise aufgewärmt werden. Als ein Ergebnis hiervon besteht nicht die Möglichkeit einer Verschlechterung der Abgasreinigungsleistung. Darüber hinaus hat vor Beendigung des Aufwärmvorgangs die Maschine 150 eine unzureichende Schmierung, wobei die Antriebsmaschine einer erheblichen Reibung unterzogen wird. Aus diesem Grunde kann es schwierig sein, eine Umdrehungsentschleunigung der Ausgangswelle der Maschine 150 auf eine vorbestimmten Bereich einzustellen. Jedoch ist das vorliegende Ausführungsbeispiel dafur vorgesehen, die Maschine 150 erst nach Beendigung des Aufwärmvorgangs zu stoppen. Wie in dem Fall gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist es folglich auch im zweiten Ausführungsbeispiel möglich, die Maschine 150 zu stoppen, während die Umdrehungsentschleunigung auf einen bestimmten Bereich eingestellt wird und das Problem torsonaler Resonanzen zu vermeiden.
Die Kraftabgabeeinrichtung 110 gemäß den vorstehenden Ausführungsbeispielen verwendet Synchron-Elektromotoren der PM-Bauart (Permanentmagnetbauart) fur die Motoren MG1, MG2. Jedoch ist es auch moglich, Synchronelektromotoren der VR-Bauart (variabler Widerstandsbauart), Vernier-Motoren, DC-Elektromotoren, Induktionselektromotoren, superleitende Motoren, Schrittmotoren u. s. w. zu verwenden, solange diese Motoren sowohl einen Wiedergewinnungsbetrieb als auch einen Antriebsbetrieb ausführen konnen.
Die Kraftabgabeeinrichtung 110 gemäß der Ausfuhrungsbeispiele verwendet Transistorinverter fur die ersten und zweiten Treiberkreise 191, 192. Jedoch ist auch möglich, einen IGBT(Insulated Gate Bipolar mode Transistor)-Inverter, Thyristorinverter, Spannungs-PWM(Pulsweitenmodulation)-Inverter, Rechteckswelleninverter (Spannungwellenforminverter, Stromwellenforminverter), Resonanzinverter, u. s. w. zu verwenden.
Obgleich es moglich ist, eine Bleibatterie, eine NiMH-Batterie, eine Li-Batterie, u. s. w. fur die Batterie 194 zu verwenden, so kann die Batterie 194 daruber hinaus auch durch einen Kondensator ersetzt werden.
In einer weiteren Form der vorliegenden Erfindung kann die Kraftabgabeeinrichtung wie folgt modifiziert sein. D. h., die Drehmomentsteuereinrichtung sowie der elektrische Motor sind miteinander integriert, wobei der elektrische Motor mit einem ersten Rotor versehen ist, welcher an die Abtriebswelle der Antriebsmaschine gekoppelt ist, ein zweiter Rotor relativ zum ersten Rotor drehbar ist und an die Antriebsachse gekoppelt ist und Spulen für das Austauschen elektrischer Energie in Übereinstimmung mit der Relativrotation der ersten und zweiten Rotoren vorgesehen sind. Da die Abtriebswelle der Antriebsmaschine an einen schweren Rotor gekoppelt ist, verursacht diese Konstruktion das Problem torsonaler Resonanzen und ähnliches. Folglich schafft die Anwendung der Konstruktion, welche in der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen wird, einen erheblichen Vorteil.
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf jenes beschrieben worden ist, welches als die bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele betrachtet worden ist, so sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht auf die vorstehend offenbarten Ausführungsbeispiele und Konstruktionen beschränkt ist. Im Gegenteil ist mit der Erfindung beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Während die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen beispielhaft dargestellt sind, so liegen zusätzlich weitere Kombinationen und Konfigurationen, welche mehr, weniger oder lediglich ein Ausführungsbeispiel umfassen ebenfalls im Umfang dieser Erfindung. Beispielsweise ist die Kraftabgabeeinrichtung gemaß dieser Ausfuhrungsbeispiele auch bei Transportmittel, wie beispielsweise Schiffen, Flugzeugen und einer verschiedenen Anzahl von weiteren Industriemaschinen anwendbar.
Eine Kraftabgabeeinrichtung ist mit einem Planetengetriebe, einer Maschine mit einer Kurbelwelle, welche an das Planetengetriebe angeschlossen ist, einem Motor, der an ein Sonnenrad befestigt ist und einem Motor versehen, der an ein Ringrad befestigt ist. Selbst wenn keine Notwendigkeit für ein Fortführen des Betriebs der Maschine mehr besteht wird die Maschine dennoch nicht unmittelbar angesichts des Ladebetrags einer Batterie gestoppt. Beispielsweise in dem D-(Fahr-)Bereich wird eine Prozeßfolge für das Stoppen einer Rotation der Maschine mit einer vorbestimmten Entschleunigung ausgeführt, lediglich dann, wenn eine ABS-Einrichtung außer Betrieb ist, die Elimination einer Reaktionskraft möglich ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit sich innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet. Folglich ist es möglich, den Motor zu stoppen, während verhindert wird, daß die Reaktionskraft bei dem Fahrer die Empfindung eines Stoßes verursacht.

Claims

Kraftabgabevorrichtung mit einem Verbrennungsmotor (150), einer Drehmomentsteuerungseinrichtung (120), die zwischen einer Abtriebswelle (156) des Verbrennungsmotors (150) und einer Antriebsachse (112) zwischengefügt ist und ein auf die Antriebsachse (112) abgegebenes Drehmoment regelt, einer Elektromotorvorrichtung (MG1, MG2), die für ein Aufnehmen/Abgeben einer Kraft auf die/von der Drehmomentsteuerungseinrichtung (120) vorgesehen ist und einer Steuerungseinrichtung (180), welche die folgenden Funktionseinheiten aufweist: eine Leistungsbestimmungs-Funktionseinheit (S10) zum Bestimmen einer von dem Verbrennungsmotor (150) geforderten Leistung und zum Ausgeben eines Abschaltbefehls zum Abschalten des Verbrennungsmotors (150), wenn keine Notwendigkeit für ein Fortführen des Betriebs des Verbrennungsmotors (150) besteht, eine Bestimmungs-Funktionseinheit (S20 bis S70) zum anschließenden Bestimmen, ob zusätzlich mindestens eine weitere Abschaltbedingung für den Verbrennungsmotor (150) erfüllt ist, eine Abschalt-Funktionseinheit (S90) zum Abschalten der Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor (150), nur wenn sowohl der Abschaltbefehl ausgegeben ist als auch die Abschaltbedingung erfüllt ist, und eine Momentbeaufschlagungs-Funktionseinheit (S134) zum anschließenden Aufbringen eines Drehmoments auf die Abtriebswelle (156), um die Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle (156) mit einem vorbestimmten Verzögerungswert zu verringern.
Kraftabgabeeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungs-Funktionseinheit (S20–S70) bestimmt, daß die weitere Abschaltbedingung nicht erfüllt ist, falls der Verbrennungsmotor (150) einen Aufwärmprozeß noch nicht beendet hat.
Kraftabgabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftsteuereinrichtung (140) an die Antriebsachse (112) gekoppelt ist, wobei die Bestimmungs-Funktionseinheit (S20–S70) bestimmt, daß die weitere Abschaltbedingung nicht erfüllt ist, falls die Kraftsteuerungseinrichtung (140) in Betrieb ist.
Kraftabgabeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftsteuerungseinrichtung (140) eine Schlupfverhinderungseinrichtung für ein Verhindern eines exzessiven Schlupfs an den Rädern ist, welche an die Antriebsachse (112) gekoppelt sind.
Kraftabgabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungs-Funktionseinheit (S20–S70) bestimmt, daß die weitere Abschaltbedingung erfüllt ist, falls bestimmt wird, daß eine Bedingung für ein Erlauben einer Reduktion einer Reaktionskraft, die an die Antriebsachse (112) anlegbar ist, durch Abschalten der Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor (150) erfüllt ist.
Kraftabgabeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Räder an die Antriebsachse (112) gekoppelt sind, daß eine Bremseinrichtung für ein Abbremsen der Räder an die Antriebsachse gekoppelt ist und, daß die Bestimmungs-Funktionseinheit (S20–S70) bestimmt, daß die Bedingung für ein Erlauben einer Reduktion der Reaktionskraft erfüllt ist, falls die Bremseinrichtung in Betrieb ist.
Kraftabgabeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotorvorrichtung (MG1, MG2) einen ersten Elektromotor (MG1) und einen zweiten Elektromotor (MG2) unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Motor (MG1) hat, der an die Antriebsachse (112) gekoppelt ist und, daß die Bestimmungs-Funktionseinheit (S20–S70) bestimmt, daß die Bedingung für ein Erlauben einer Reduktion der Reaktionskraft erfüllt ist, falls der zweite Elektromotor (MG2) in der Lage ist, ein Drehmoment abzugeben, welches die Reaktionskraft auf die Antriebsachse (112) reduziert.
Kraftabgabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotorvorrichtung (MG1, MG2) einen ersten Elektromotor (MG1) und einen zweiten Elektromotor (MG2) unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Motor (MG1) hat, der an die Antriebsachse (112) gekoppelt ist, und daß die Bestimmungs-Funktionseinheit (S20–S70) bestimmt, daß die Abschaltbedingung erfüllt ist, falls der zweite Elektromotor (MG2) bewirkt, daß die Antriebsachse in eine Richtung entgegen einer Richtung dreht, in welcher die Abtriebswelle (156) des Verbrennungsmotors (150) dreht.
Kraftabgabeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentsteuerungseinrichtung (159) drei Wellen hat, an welche die Antriebsachse (112), die Abtriebswelle (156) sowie eine Rotationswelle der Elektromotorvorrichtung (MG1, MG2) jeweils gekoppelt sind und mit einer Kraftaufnahme/abgabe-Einrichtung der Dreiwellenbauart versehen ist, welche, wenn Kräfte aufgenommen/abgegeben werden auf/von zwei der drei Wellen, eine Kraft aufnimmt/abgibt, die basierend auf den aufgenommenen/abgegebenen Kräften zu/von den anderen Wellen bestimmt wird.
Verfahren zum Abschalten eines Verbrennungsmotors (150) einer Kraftabgabevorrichtung mit einer Drehmomentsteuerungseinrichtung (120), die zwischen einer Abtriebswelle (156) des Verbrennungsmotors (150) und einer Antriebsachse (112) zwischengefügt ist und ein auf die Antriebsachse (112) abgegebenes Drehmoment regelt, und einer Elektromotor-Vorrichtung (MG1, MG2), die für ein Aufnehmen/Abgeben einer Kraft auf die/von der Drehmomentsteuerungseinrichtung (120) vorgesehen ist, mit den Schritten: Bestimmen (S10) einer von dem Verbrennungsmotor (150) geforderten Leistung und Ausgeben eines Abschaltbefehls zum Abschalten des Verbrennungsmotors (150), wenn keine Notwendigkeit für ein Fortführen des Betriebs des Verbrennungsmotors (150) besteht, anschließendes Bestimmen (S20 bis S70), ob zusätzlich mindestens eine weitere Abschaltbedingung für den Verbrennungsmotor (150) erfüllt ist, Abschalten (S90) der Kraftstoffzufuhr zu dem Verbrennungsmotor, nur wenn sowohl der Abschaltbefehl ausgegeben ist als auch die Abschaltbedingung erfüllt ist, und abschließendes Aufbringen (S134) eines Drehmoments auf die Abtriebswelle (156) zum Verringern der Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle (156) mit einem vorbestimmten Verzögerungswert.