DE112006002819B4

DE112006002819B4 - Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit

Info

Publication number: DE112006002819B4
Application number: DE112006002819T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Toyota Shibata; Tooru Toyota Matsubara; Takashi Toyota Ohta; Hideaki Toyota Komada; Yukihiko Toyota Ideshio
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: CN101296832A; CN101296832B; US8177680B2; DE112006002819T5; US20090137360A1; JP4063294B2; WO2007049678A1; JP2007118721A

Abstract

Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit, das eine elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit besitzt, die elektrisch ihr durch eine Eingangsumdrehung und eine Ausgangsumdrehung bestimmtes Übersetzungsverhältnis steuert, sowie eine mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit, die mechanisch ihre durch eine Eingangsumdrehung und eine Ausgangsumdrehung bestimmte Gangstufe ändert, und bei welchem ein Drehzahländerungsverfahren aus einem ersten Drehzahländerungsverfahren, bei welchem ein durch das Übersetzungsverhältnis der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit und die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit bestimmtes Gesamtübersetzungsverhältnis auf der Basis des Fahrzustands des Fahrzeugs gesteuert wird, und einem zweiten Drehzahländerungsverfahren, bei welchem das Gesamtübersetzungsverhältnis auf der Basis eines Signals zur Anwendung einer Bremsung durch die Leistungsquelle eingestellt wird, ausgewählt werden kann, dadurch gekennzeichnet,
daß es ein Gangstufenbegrenzungsmittel zur Reduzierung der Anzahl nutzbarer Gangstufen der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit für den Fall besitzt, daß das zweite Drehzahländerungsverfahren gewählt ist, und
daß das Gesamtübersetzungsverhältnis entsprechend der durch das Gangstufenbegrenzungsmittel eingestellten Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit und des Übersetzungsverhältnisses der elektrisch gesteuerten...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft eine Fahrzeugantriebseinheit mit einer elektrisch gesteuerten Drehzahlwechseleinheit und einer mechanisch gesteuerten Drehzahlwechseleinheit, und insbesondere ein System zur Steuerung eines Übersetzungsverhältnisses des Fahrzeugs.
STAND DER TECHNIK
Diese Art einer Fahrzeugantriebseinheit ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-127681 offenbart. Die Ziele der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-127681 offenbarten Erfindung sind es, eine Zunahme der Größe eines Elektromotors zu unterdrücken und eine Antriebskraft in Übereinstimmung mit verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten zu erhalten. Bei dem der Lehre der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-127681 entsprechenden Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug ist ein interner Verbrennungsmotor mit einem Grundkörper eines Planetengetriebemechanismus verbunden, ein erster elektrischer Motorgenerator ist mit einem Sonnenrad des Planetengetriebemechanismus verbunden und ein Element einer Eingangsseite eines Getriebes ist mit einem Zahnkranz verbunden. Das Getriebe ist ein Zahnradgetriebe, wie ein automatisches Getriebe. Ein Element einer Ausgangsseite des Getriebes ist mit einer Antriebswelle verbunden und mit dieser ist ein zweiter elektrischer Motorgenerator verbunden. Somit bildet gemäß diesem Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug der Planetengetriebemechanismus einen Verteilermechanismus zur Verteilung der Leistung des Verbrennungsmotors auf den ersten elektrischen Motorgenerator und das Getriebe, und eine Drehzahl des Zahnkranzes, d. h. eine Eingangsumdrehung des mit dem Zahnkranz verbundenen Getriebes wird kontinuierlich durch Veränderung einer Drehzahl des ersten elektrischen Motorgenerators geändert. Das heißt, der Planetengetriebemechanismus und der erste elektrische Motorgenerator wirken als kontinuierlich variables Getriebe. Deshalb wird ein Gesamtübersetzungsverhältnis des Antriebssystems für ein Hybridfahrzeug bestimmt von einem Übersetzungsverhältnis des als kontinuierlich veränderliches Getriebe wirkenden Planetengetriebemechanismus und einem Übersetzungsverhältnis des an der Ausgangsseite des Planetengetriebemechanismus positionierten Getriebes.
Eine Hauptaufgabe einer Fahrzeugantriebseinheit ist es, die Brennstoffökonomie insgesamt dadurch zu verbessern, daß zusätzlich zur Steuerung eines Übersetzungsverhältnisses eine Energierückgewinnung durchgeführt wird. Jedoch sind für ein Fahrzeug nicht nur eine gute Brennstoffökonomie, sondern auch ein ausgezeichnetes Fahrverhalten, wie etwa das Führen des Fahrzeugs und die Bremsfähigkeit, sowie ein ausgezeichnetes Ansprechen der Steuerung erforderlich. Das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-127681 offenbarte Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug ist fähig, die Brennstoffökonomie des Fahrzeugs zu verbessern. Jedoch wird bei dem in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-127681 offenbarten Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug dessen ganzes Übersetzungsverhältnis sowohl durch das Übersetzungsverhältnis der kontinuierlich veränderlichen Getriebeeinheit als auch eine Gangstufe des Zahnradgetriebes eingestellt. Deshalb muß, falls das Übersetzungsverhältnis zunimmt, um eine Motorbremse (oder eine Bremsung durch. eine Leistungsquelle) zu nutzen, eine Aktion zum Drehzahlwechsel ausgeführt werden mit einer Schaltaktion einer Eingriffsvorrichtung des Zahnradgetriebes, wie einer Kupplung. Für diesen Zweck muß eine aufwendige hydraulische Steuerung eingesetzt werden, was eine Verzögerung der Aktion zum Drehzahlwechsel verursacht. Insbesondere im Falle einer Abwärtsschaltung durch manuelle Aktion verursacht diese Verzögerung des Drehzahlwechsels Unbequemlichkeiten.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde unter Beachtung der insoweit beschriebenen technischen Probleme entwickelt und ihre Aufgabe ist es, das Ansprechverhalten eines Drehzahlwechsels unter einer Betriebsweise mit Bremsung durch eine Leistungsquelle bei einer Fahrzeugantriebseinheit mit einer elektrisch gesteuerten Drehzahlwechseleinheit und einer mechanisch gesteuerten Drehzahlwechseleinheit zu verbessern.
Um die oben gestellte Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß ein Drehzahlwechsel einer kontinuierlich veränderlichen Getriebeeinheit vorzugsweise in dem Falle ausgeführt, in dem ein Drehzahlwechsel unter einer Betriebsweise mit Bremsung durch eine Leistungsquelle ausgewählt wird. Insbesondere wird die vorliegende Erfindung bei einem Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit angewandt, das eine elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit besitzt, die elektrisch ihr durch eine Eingangsumdrehung und eine Ausgangsumdrehung bestimmtes Übersetzungsverhältnis steuert, sowie eine mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit, die mechanisch ihre durch eine Eingangsumdrehung und eine Ausgangsumdrehung bestimmte Gangstufe ändert, und bei welchem ein Drehzahländerungsverfahren aus einem ersten Drehzahländerungsverfahren, bei welchem ein durch das Übersetzungsverhältnis der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit und die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit bestimmtes Gesamtübersetzungsverhältnis auf der Basis des Fahrzustands des Fahrzeugs gesteuert wird, und einem zweiten Drehzahländerungsverfahren, bei welchem das Gesamtübersetzungsverhältnis auf der Basis eines Signals zur Anwendung einer Bremsung durch die Leistungsquelle eingestellt wird, ausgewählt werden kann. Erfindungsgemäß ist das oben erwähnte Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gangstufenbegrenzungsmittel zur Reduzierung der Anzahl nutzbarer Gangstufen der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit für den Fall besitzt, daß das zweite Drehzahländerungsverfahren gewählt ist, und dadurch daß das Gesamtübersetzungsverhältnis entsprechend der durch das Gangstufenbegrenzungsmittel eingestellten Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit und des Übersetzungsverhältnisses der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit für den Fall eingestellt wird, daß das zweite Drehzahländerungsverfahren gewählt ist. Die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit und die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit können in Tandemanordnung derart verbunden sein, daß sie Leistung aufnehmen, die von einer dieser Drehzahländerungseinheiten an die jeweils andere ausgegeben wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Steuersystem weist die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit einen Elektromotor mit einer leistungserzeugenden Funktion auf und das Gangstufenbegrenzungsmittel schließt ein Gangstufenwählmittel ein, das die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit auswählt, um die thermische Belastung des Elektromotors innerhalb eines vorgegebenen Bereichs einzugrenzen, falls ein Signal zum Abwärtsschalten zum Erhöhen des Gesamtübersetzungsverhältnisses ausgegeben wird, um das Bremsen durch die Leistungsquelle anzuwenden, wenn das zweite Drehzahländerungsverfahren gewählt ist.
Erfindungsgemäß umfaßt das Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit weiter eine elektrische Speichervorrichtung zur Speicherung bei laufendem Fahrzeug entstehender mechanischer Energie in Form von elektrischer Leistung; einen anderen Elektromotor, in den die elektrische Leistung aus der elektrischen Speichervorrichtung eingespeist wird und der Leistung für den Antrieb abgibt; ein Feststellungsmittel für den Ladungszustand, um den Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung festzustellen, falls das Signal zum Abwärtsschalten zum Erhöhen des Gesamtübersetzungsverhältnisses ausgegeben wird, um das Bremsen durch die Leistungsquelle anzuwenden; ein ladungsbeschleunigendes Mittel, um eine Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit auf der Hochdrehzahlseite einzustellen, falls das Feststellungsmittel für den Ladungszustand feststellt, daß der Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung niedrig ist; und dadurch gekennzeichnet, daß das Gesamtübersetzungsverhältnis entsprechend der durch das Gangstufenbegrenzungsmittel eingestellten Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit und des Übersetzungsverhältnisses der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit derart eingestellt wird, daß eine Ladungsmenge und eine Entladungsmenge der elektrischen Speichervorrichtung ausgeglichen werden, falls das Feststellungsmittel für den Ladungszustand feststellt, daß die Ladungskapazität hoch ist Zusätzlich zu obigem umfaßt das Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit weiter ein Temperaturfeststellungsmittel zur Ermittlung der Temperatur der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit; und ein Gangstufeneinschränkungsmittel zur Einschränkung vorgegebener Gangstufen der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit, falls das Temperaturfeststellungsmittel eine extrem niedrige Temperatur der der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit feststellt.
Erfindungsgemäß schließt die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit ein kontinuierlich veränderliches Getriebe ein, dessen Übersetzungsverhältnis sich kontinuierlich verändert, und die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit umfaßt ein Zahnradgetriebe, dessen Gangstufe sich schrittweise ändert.
Außerdem schließt das Gangstufenbegrenzungsmittel ein Mittel ein um, falls das zweite Drehzahländerungsverfahren ausgewählt ist, die Anzahl der einstellbaren Gangstufen der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit, verglichen mit dem Fall, in dem das erste Drehzahländerungsverfahren gewählt ist, zu reduzieren.
Des weiteren umfaßt erfindungsgemäß die Antriebseinheit eine Hybridantriebseinheit, die eine Mehrzahl von Triebwerken einschließt und in der die von den Triebwerken ausgegebenen Leistungen zur Ausgabe verteilt oder zusammengefaßt werden.
Die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit kann durch ein Zahnradgetriebe konstruiert sein, das geeignet ist, eine Differentialwirkung auszuüben. Beispielsweise durch ein Planetenradgetriebe der Einritzelbauart und ein Planetenradgetriebe der Doppelritzelbauart, das ein Sonnenrad, einen Zahnkranz (Hohlrad) und einen Träger (Steg) als drehbare Elemente umfaßt. In diesem Falle können der Träger mit einem Verbrennungsmotor, das Sonnenrad mit einem ersten Elektromotor, und der Zahnkranz mit einer Eingangswelle der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit verbunden sein. Weiter kann ein zweiter Elektromotor ebenfalls mit der Eingangswelle der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit verbunden sein
Zusätzlich kann erfindungsgemäß die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit aus jedem einer Mehrzahl von Planetengetrieben oder einer Mehrzahl von Zahnradpaarungen konstruiert sein. Die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit kann geeignet sein, wahlweise sechs Vorwärtsgangstufen einzustellen.
Wie oben erläutert, ist erfindungsgemäß die Zahl der einstellbaren Getriebestufen in der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit beim zweiten Drehzahländerungsverfahren, bei dem die eine Bremsung durch die Leistungsquelle eingesetzt wird, auf eine kleine Anzahl begrenzt. Falls eine Drehzahländerung ausgeführt wird, um beim zweiten Drehzahländerungsverfahren eine Bremsung mit der Leistungsquelle einzusetzen, wird das Gesamtübersetzungsverhältnis, d. h. das gesamte Übersetzungsverhältnis der Antriebseinheit, durch die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit eingestellt, in der die Anzahl der einstellbaren Gangstufen eingeschränkt ist, und durch das Übersetzungsverhältnis der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit. In diesem Falle kann das Gesamtübersetzungsverhältnis, das nicht durch die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit eingestellt werden kann, durch Veränderung des Übersetzungsverhältnisses der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit eingestellt werden. Dabei wird die Drehzahländerungsaktion durch die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit ausgeführt, während die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit fixiert wird. Das heißt, die Drehzahländerungsaktion der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit wird bevorzugt ausgeführt. Die Drehzahländerungsaktion der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit ist beispielsweise eine Drehzahländerungsaktion zur Einstellung ihres Übersetzungsverhältnisses auf einen Zielwert durch kontinuierliche Veränderung des Übersetzungsverhältnisses. Das bedeutet, daß die Drehzahländerungsaktion der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit im Vergleich mit der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit schneller ausgeführt werden kann. Als Ergebnis kann das Ansprechen bei der Drehzahländerungsaktion beim Drehzahländerungsverfahren zur Anwendung der Bremsung durch die Leistungsquelle verbessert werden.
Das Drehzahländerungsverfahren der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit wird durch Steuerung des Elektromotors ausgeführt, und die thermische Belastung des Elektromotors wird entsprechend der Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit verändert. Aus diesem Grunde wird, wenn die thermische Belastung des Elektromotors in einen zulässigen Bereich fällt, die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit aus den begrenzten Gangstufen ausgewählt. Als Ergebnis kann die thermische Belastung des Elektromotors relativ reduziert werden und die Brennstoffökonomie und die Lebensdauer des Elektromotors können verbessert werden.
Falls die Ladekapazität niedrig ist, mit anderen Worten, die Ladungsmenge der elektrischen Speichervorrichtung gering ist, wenn die Bremsung mittels der Leistungsquelle angewandt wird, wird die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit auf der Seite der hohen Drehzahlen eingestellt. Deshalb wird die Menge der sich aus dem Fahren des Fahrzeugs ergebenden elektrischen Leistung erhöht, so daß das Laden der elektrischen Speichervorrichtung gefördert wird. Andererseits werden, wenn die Ladekapazität hoch ist, in anderen Worten, wenn die Ladungsmenge in der elektrischen Speichervorrichtung groß ist, ist die Gangstufe und das Übersetzungsverhältnis der individuellen Drehzahländerungseinheiten so eingestellt, daß sie die sich durch das Fahren des Fahrzeugs ergebende elektrische Leistung durch diesen anderen Elektromotor verbraucht wird. Deshalb kann die Bremsung mittels der Leistungsquelle ausreichend ausgeführt werden und der Ladungsvorgang kann verbessert werden.
Überdies wird erfindungsgemäß, falls die Temperatur der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit extrem niedrig ist, die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit eingeschränkt auf die Schaltung der Gangstufen auf der Seite der hohen Drehzahlen. Das heißt, bei der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit wird eine Gangstufe auf der Seite der niedrigen Drehzahlen eingestellt und das Übersetzungsverhältnis der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit wird verändert, um ein Ziel-Gesamtübersetzungsverhältnis zu erhalten. Aus diesem Grunde werden relative Drehzahlen der die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit bildenden drehbaren Elemente oder wird eine absolute Drehzahl der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit erhöht. Folglich steigt prompt die Öltemperatur an. Auch kann eine Schaltaktion zur Einstellung einer Gangstufe auf der Seite der niedrigen Drehzahlen erreicht werden durch Aktivierung nur eines Reibungseingriffselements, wie einer Einwegkupplung. In diesem Falle wird die hydraulische Steuerung relativ wenig durch die Ölviskosität beeinflußt, so daß eine Beeinträchtigung durch Stöße verhindert oder minimiert werden kann.
Erfindungsgemäß können weiter die oben erwähnten Vorteile bei einer Antriebseinheit erhalten werden, die eine kontinuierlich veränderliche Getriebeeinheit und eine Zahnrädergetriebeeinheit umfaßt.
Des weiteren kann erfindungsgemäß das Ansprechverhalten bei einer Bremsung durch die Leistungsquelle im Vergleich mit anderen Drehzahländerungsverfahren verbessert werden, weil die Anzahl der Getriebestufen der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit beim Drehzahländerungsverfahren zur Anwendung der Bremsung durch die Leistungsquelle reduziert wird.
Zusätzlich werden erfindungsgemäß die oben erwähnten Vorteile bei einer Hybridantriebseinheit erhalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ablaufdiagramm eines Beispiels einer Drehzahlwechselsteuerung, ausgeführt durch das erfindungsgemäße Steuersystem.
2 ist ein nomografisches Diagramm der in 7 gezeigten Antriebseinheit für den Fall, daß eine Motorbremse durch Begrenzung der Gangstufe eines Getriebes auf eine erste und eine dritte Stufe angewandt wird.
3 ist ein Diagramm, das individuell die Kräfte einer Motorbremsung entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit von der ersten bis zur sechsten Stufe zeigt
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerungsbeispiel der Begrenzung der Gangstufen entsprechend der thermischen Belastung des Motorgenerators zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerungsbeispiel der Begrenzung der Gangstufen entsprechend dem Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung zeigt.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Steuerungsbeispiel der Einschränkung der Gangstufen entsprechend der Temperatur des Getriebeöls zeigt.
7 ist ein Blockschaltbild, das ein Beispiel einer Fahrzeugantriebseinheit zeigt, bei der die Erfindung angewandt ist.
8 ist eine Zeichnung einer Anordnung der Schaltpositionen einer Schaltvorrichtung.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Zunächst wird hier die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren speziellen Beispielen beschrieben. Als erstes von allen wird nachfolgend ein Beispiel einer Fahrzeugantriebseinheit beschrieben, bei der ein erfindungsgemäßes Steuersystem angewandt wird. 7 zeigt ein Beispiel des in einem Hybridfahrzeug Ve (wie nachfolgend das Fahrzeug = vehicle benannt wird) vom Typ FR (d. h. Frontmotor/Heckantrieb = Front engine Rear drive) angeordneten Steuersystems. Die in 7 gezeigte Antriebseinheit besitzt zwei Arten von Primärtriebwerken, die unterschiedliche Prinzipien der Leistungserzeugung aufweisen. Bei diesem Beispiel werden ein Verbrennungsmotor 1 und ein Motorgenerator 2 (MG2) als Primärtriebwerke eingesetzt und ein Kraftübertragungsweg und ein Getriebestrang sind eingesetzt, um beide vom Verbrennungsmotor 1 und dem Motorgenerator 2 ausgegebenen Leistungen gemeinsam auf ein (Hinter-)Rad 3 zu übertragen. Der als Primärtriebwerk des Fahrzeugs Ve dienende Verbrennungsmotor 1 ist ein Antrieb, der durch Verbrennung von Kraftstoff eine thermische Energie in eine kinetische Energie umwandelt. Als Verbrennungsmotor 1 kann sowohl ein Verbrennungsmotor mit interner Verbrennung als auch ein solcher mit externer Verbrennung eingesetzt werden, es wird jedoch hier ein Beispiel beschrieben, das als Verbrennungsmotor 1 einen Verbrennungsmotor mit interner Verbrennung benutzt. Der Verbrennungsmotor mit interner Verbrennung kann beispielsweise ein Benzinmotor, ein Dieselmotor oder ein Flüssiggasmotor usw. sein. Der Verbrennungsmotor 1 umfaßt eine Steuervorrichtung wie ein (nicht gezeigtes) elektronisches Drosselventil, eine (nicht gezeigte) Kraftstoffeinspritzvorrichtung, eine (nicht gezeigte) Einstellvorrichtung für den Zündzeitpunkt, usw.. Deshalb kann die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors durch die Steuerung wenigstens einer dieser Vorrichtungen gesteuert werden.
Andererseits ist der Motorgenerator 2 als ein anderes Primärtriebwerk in einem Gehäuse 4 untergebracht und wirkt als ein Motor, der elektrische Energie in kinetische Energie umwandelt, dient aber auch als Generator, der kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Der Motorgenerator 2 umfaßt einen Rotor 5 und einen Stator 6, wobei der Stator 6 am Gehäuse 4 fixiert ist. In einem Getriebestrang vom Verbrennungsmotor 1 und dem Motorgenerator 2 zum Rad 3 ist ein Getriebe 7 angeordnet und ein Leistungsverteilungsmechanismus 8 ist in einem Getriebestrang vom Verbrennungsmotor 1 zum Getriebe 7 angeordnet. Der in 7 gezeigte Leistungsverteilungsmechanismus 8 ist hauptsächlich als Planetengetriebemechanismus der Einritzelbauart gestaltet. Insbesondere umfaßt der Leistungsverteilungsmechanismus ein Sonnenrad 10, das koaxial zu einer Ausgangswelle 9 des Verbrennungsmotors 1 angeordnet ist, einen Zahnkranz 11, der koaxial zum Sonnenrad 10 angeordnet ist, und einen Träger 13, der eine Mehrzahl von Ritzeln 12 trägt, die mit dem Sonnenrad 10 und dem Zahnkranz 11 derart in Eingriff stehen, daß sie sich drehen und umlaufen können.
Das Sonnenrad 10, der Zahnkranz 11 und die Ritzel 12 sind so angeordnet, daß sie sich in unterschiedlicher Weise zueinander bewegen können. Insbesondere der Träger 13 und die Ausgangswelle 9 sind in einer zur Leistungsübertragung geeigneten Weise, mit anderen Worten zu gemeinsamer Rotation, miteinander verbunden. Indessen ist ein Motorgenerator (MG1) 14 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Leistungsverteilungsmechanismus 8 in axialer Richtung der Ausgangswelle 9 angeordnet. Dieser Motorgenerator 14 dient als ein Motor, der elektrische Energie in kinetische Energie umwandelt, aber auch als Generator, der kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Der Motorgenerator 14 umfaßt einen Rotor 15 und einen Stator 16, wobei der Stator 16 fest mit dem Gehäuse 4 verbunden ist. Der Rotor 15 und das Sonnenrad 10 sind in einer zur Leistungsübertragung geeigneten Weise, insbesondere zur gemeinsamen Rotation, miteinander verbunden.
Das Getriebe 7 ist befähigt, ein Übersetzungsverhältnis zu verändern (d. h. zu steuern), das durch die Division einer Eingangsdrehzahl durch eine Ausgangsdrehzahl erhalten wird. Bei diesem Beispiel wird als Getriebe 7 eine mechanisch gesteuerte Drehzahlwechseleinheit oder ein Zahnradgetriebe eingesetzt. Insbesondere wird hier ein Beispiel für den Gebrauch eines Zahnradgetriebes erläutert, das einen Planetengetriebemechanismus umfaßt. Um den Getriebestrang zwischen den den Planetengetriebemechanismus bildenden drehbaren Elementen zu schalten und die Rotations- und Stillstandsphasen der drehbaren Elemente zu steuern, ist das Getriebe 7 mit einer Reibungseingriffsvorrichtung, wie einer Kupplung und einer Bremse, versehen. Hier können beide Bauarten, d. h. hydraulische und elektromagnetische Reibungseingriffsvorrichtungen, benutzt werden, jedoch wird bei diesem Beispiel eine hydraulische Reibungseingriffsvorrichtung benutzt. Die Gangstufe des Getriebes 7 kann in einer Schaltposition „Drive” (Vorwärtsfahrt) innerhalb eines Bereichs von der ersten bis zur sechsten Stufe gewählt werden, und die Gangstufe wird in der Schaltposition „Reverse” (Rückwärtsfahrt) durch Steuerung eines Eingriffs und einer Freigabe dieser Reibungseingriffsvorrichtungen fixiert. Falls die „Drive”-Position gewählt ist, kann die Gangstufe wahlweise und schrittweise aus den sechs Gangstufen gewählt werden. Dabei stellt die größere Gangstufe das kleinere Übersetzungsverhältnis des Getriebes 7 ein. Somit entspricht das Getriebe 7 einer Zahnradgetriebeeinheit (d. h. einer Automatikgetriebeeinheit) der Erfindung.
Ein drehbares Element ist mit der Eingangsseite des Getriebes 7 verbunden und ein drehbares Ausgangselement 30 ist mit dem Ausgang des Getriebes 7 verbunden. Das andere Ende des drehbaren Eingangselements 29 ist mit dem Zahnkranz 11 des Leistungsverteilungsmechanismus 8 verbunden, um sich gemeinsam mit diesem zu drehen, und der Rotor 5 des Motorgenerators 2 ist ebenfalls mit dem drehbaren Eingangselement 29 verbunden. Das drehbare Ausgangselement 30 ist eine Antriebswelle und ist mit einer (nicht gezeigten) Antriebsritzelwelle eines Differentials 31 verbunden. Außerdem ist eine Antriebswelle 32 mit einem (nicht gezeigten) seitlichen Getrieberad des Differentials 31 und dem Rad 3 verbunden.
Es ist eine elektrische Speichervorrichtung 33 vorgesehen, die zu einem Austausch elektrischer Leistung mit dem Motorgenerator 2 geeignet ist, und ein Wechselrichter 34 in einer Schaltung zwischen dem Motorgenerator 2 und der elektrischen Speichervorrichtung 33. Außerdem ist eine zu einem Austausch elektrischer Leistung mit dem Motorgenerator 14 geeignete elektrische Speichervorrichtung 35 vorgesehen, und in einer Schaltung zwischen dem Motorgenerator 14 und der elektrischen Speichervorrichtung 35 ist ein Wechselrichter 36 abgeordnet. Als elektrische Speichervorrichtungen 33 und 35 können eine Zusatzbatterie, insbesondere eine Batterie, ein Kondensator und dergleichen verwendet werden. Des weiteren wird eine elektrische Schaltung 39 zur Verbindung der Wechselrichter 34 und 36 ausgebildet, so daß die elektrische Leistung zwischen den elektrischen Speichervorrichtungen 33 und 35 ausgetauscht werden können, wie auch zwischen den Motorgeneratoren 2 und 14, ohne daß die Verbindung dabei über die Speichervorrichtungen 33 und 35 führt.
Um das Getriebe 7 zu steuern, ist eine hydraulische Steuereinheit 37 vorgesehen. Beispielsweise führt die hydraulische Steuereinheit 37 eine Steuerung durch zum Einschalten einer Schaltposition, wie beispielhaft vertreten durch die Drive-Position, die Reverse-Position, die Neutral-Position und die Manuell-Position und führt eine automatische Steuerung der Gangstufe des Getriebes 7 durch, falls die Drive-Position gewählt ist. Die hydraulische Steuereinheit 37 umfaßt bekannte Elemente, wie eine Hydraulikschaltung, ein manuell bedienbares Ventil und ein Druckregelventil. Die hydraulische Steuereinheit 37 so ausgelegt, daß sie die vorerwähnten Schaltpositionen einschaltet und den Eingriff und das Lösen der vorerwähnten Reibungseingriffsvorrichtungen steuert.
Außerdem ist eine Schaltvorrichtung 42 vorgesehen, um die Schaltposition auszuwählen. Die 8 stellt eine Anordnung der Schaltpositionen bei einer Schaltvorrichtung 42 dar, die mit einer nachstehend erwähnten elektronischen Steuereinheit 38 verbunden ist. Bei der Schaltvorrichtung 42 sind eine Park-Position (P) um Halten des Fahrzeugs in gestopptem Zustand, eine Reverse-Position (R) eine Neutral-Position (N) und eine Drive-Position in einer bezogen auf das Fahrzeug von vorn nach hinten verlaufenden Richtung linear aufeinanderfolgend angeordnet. Im Anschluß an die Drive-Position (D) ist in Richtung der Fahrzeugbreite eine Position (M) für manuelle Schaltung angeordnet, und eine Position (+) für Aufwärtsschaltung und eine Position (–) für Abwärtsschaltung sind oberhalb bzw. unterhalb der Position (M) für manuelle Schaltung angeordnet. Diese Schaltpositionen sind durch eine Führungskulisse 44 für die Führung eines Schalthebels 43 verbunden. Das heißt, die Schaltposition wird durch Bewegen des Schalthebels 43 längs der Kulisse 44 beliebig eingestellt und das Schaltpositionssignal der gewählten Schaltposition wird in die elektronische Steuereinheit 38 eingegeben.
Falls die Drive-Position gewählt ist, wird die vorstehend erwähnte erste Art des Drehzahlwechsels durchgeführt. Andererseits wird, falls der Schalthebel 43 aus der Position für manuelle Schaltung in die Position für Aufwärtsschaltung oder Abwärtsschaltung bewegt wird, die Drehzahländerung mit dem vorstehend erwähnten Verfahren zur Drehzahländerung durchgeführt. Insbesondere wird, wenn eine Aufwärtsschaltung gewählt ist, ein vorgegebenes Gesamtübersetzungsverhältnis, das kleiner ist als das aktuelle Gesamtübersetzungsverhältnis und eine Abbremsung der Leistungsquelle herbeiführen kann, eingestellt. Im Gegensatz dazu wird, wenn eine Abwärtsschaltung gewählt ist, ein vorgegebenes Gesamtübersetzungsverhältnis, das größer ist als das aktuelle Gesamtübersetzungsverhältnis, eingestellt, um eine Abbremsung der Leistungsquelle herbeizuführen.
Nun wird nachstehend eine Steuerfolge beschrieben. Es ist eine elektronische Steuereinheit 38 vorgesehen, in die Signale eingegeben werden von einem Schaltpositionssensor, einem Sensor für die Feststellung der Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Sensor zur Feststellung einer Beschleunigungsanforderung, einem Sensor zur Feststellung einer Bremsanforderung, einem Sensor zur Feststellung der Motordrehzahl, einem Sensor zur Feststellung der Ladungsmenge der elektrischen Speichervorrichtungen 33 und 35, einem Sensor zur Feststellung der Drehzahlen der Motorgeneratoren 2 und 14, einem Sensor zur Feststellung der Drehzahl des drehbaren Eingangselements 29 und des drehbaren Ausgangselements 30, einem Sensor zur Feststellung des Gradienten der Straße, auf der sich das Fahrzeug Ve bewegt, einem Sensor zur Feststellung der Beschleunigung des Fahrzeugs Ve und so fort. Andererseits werden von der elektronischen Steuereinheit 38 ein Signal zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1, ein Signal zur Steuerung der Motorgeneratoren 2 und 14 (oder der Wechselrichter 34 und 36), ein Signal zur Steuerung der hydraulischen Steuereinheit 37 usw. ausgegeben.
Bei dem in 7 dargestellten Fahrzeug Ve wird, wenn der Verbrennungsmotor derart angetrieben wird, daß das Motordrehmoment auf den Träger 13 des Leistungsverteilungsmechanismus 8 übertragen wird, durch den Motorgenerator 14 ein Reaktionsdrehmoment erzeugt, und das Motordrehmoment wird auf den Zahnkranz 11 übertragen. Das auf den Zahnkranz 11 übertragene Drehmoment wird dann der Reihe nach auf das drehbare Eingangselement 29, das Getriebe 7, das drehbare Ausgangselement 30 und das Differential 31 übertragen, wodurch möglicherweise das Rad 3 angetrieben wird. Der Leistungsverteilungsmechanismus 8 ist fähig, das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Träger 13 als Eingangselement und dem Zahnkranz 11 als dem Ausgangselement durch die Differentialaktion zu steuern, die durch das Sonnenrad 10, den Träger 13 und den Zahnkranz 11 erfolgt. Insbesondere kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 stufenlos (d. h. kontinuierlich) gesteuert werden durch die Steuerung der Ausgangsleistung des Motorgenerators 14, die das Reaktionsdrehmoment erzeugt. Es besitzt nämlich der Leistungsverteilungsmechanismus 8 eine Funktion als eine elektrisch kontinuierlich veränderliche Leistungsübertragung (d. h. eine elektrische CVT-(continuously variable transmission)-Einheit) und entspricht deshalb der erfindungsgemäßen, elektrisch gesteuerten Drehzahlwechseleinheit.
Deshalb wird, falls durch den Motorgenerator 14 das Reaktionsdrehmoment erzeugt wird, die Drehrichtung des Motorgenerators 14 wahlweise zwischen der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung umgeschaltet oder der Motorgenerator 14 wird auf der Basis einer geänderten Bedingung angehalten.
Falls beispielsweise der Motorgenerator 14 in der Vorwärtsrichtung rotiert, um das Reaktionsdrehmoment zu erzeugen, wird der Motorgenerator 14 so gesteuert, daß er als Generator wirkt. Die durch den Motorgenerator 14 erzeugte elektrische Leistung kann in der elektrischen Speichervorrichtung 35 gespeichert werden. Alternativ kann die durch den Motorgenerator 14 erzeugte elektrische Leistung über die Wechselrichter 34 und 36 dem Motorgenerator 2 als Motor zugeführt werden. Das heißt, der Motorgenerator 2 wird als Elektromotor betrieben und sein Drehmoment wird durch das drehbare Eingangselement 29, das Getriebe 7 und das Differential 31 auf das Rad 3 übertragen. Im Gegensatz dazu wird, falls der Motorgenerator 14 in der Rückwärtsrichtung rotiert, um das Reaktionsdrehmoment zu erzeugen, der Motorgenerator so gesteuert, daß er als Motor wirkt. In diesem Falle kann die elektrische Leistung dem Motorgenerator 14 aus den Wechselrichtern 34 und 36 durch Verwendung des Motorgenerators 2 als Generator zugeführt werden.
Nun wird ein Steuerkonzept für das Übersetzungsverhältnis des Leistungsverteilungsmechanismus 8 erläutert. Ein Zweck der Steuerung ist es, den Brennstoffverbrauch durch zusammenwirkende Steuerung des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 1 und des Übersetzungsverhältnisses des Leistungsverteilungsmechanismus 8 zu verbessern. Zu diesem Zweck wird auf der Basis einer Beschleunigungsanforderung (d. h. des Öffnungsgrades eines Fahrpedals) und einer Fahrzeuggeschwindigkeit eine Antriebsanforderung des Fahrzeugs Ve erhalten. Diese Antriebsanforderung kann beispielsweise aufgrund einer vorbereiteten Tafel erhalten werden. Dann wird unter Anwendung der Tafel eine Anforderung an die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors 1 auf der Basis der Antriebsanforderung und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet und eine Zieldrehzahl des Verbrennungsmotors 1 zur Ausgabe der Anforderung der Ausgangsleistung bei minimalem Brennstoffverbrauch erhalten. Außerdem wird die Ausgangsleistung des Motorgenerators 14 (d. h. Drehmoment × Drehzahl) gesteuert, um die aktuelle Drehzahl des Verbrennungsmotors seiner Zieldrehzahl anzunähern, bei der sich der bevorzugte Brennstoffverbrauch einstellt. Gleichzeitig werden der Öffnungsgrad des elektronischen Drosselventils des Verbrennungsmotors 1 usw. gesteuert, um die aktuelle Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors dessen Zielausgangsleistung anzunähern. Somit kann der Antriebszustand des Verbrennungsmotors 1 im Einklang mit einer Kurve des optimalen Brennstoffverbrauchs durch Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Leistungsverteilungsmechanismus 8 gesteuert werden.
Wie oben erläutert, kann auch die Steuerung der Übertragung des Drehmoments des Motorgenerators 2 zum Rad 3 über das Getriebe 7 durch den Betrieb des Motorgenerators 2 als Motor ausgeführt werden. Das heißt, im Falle der Erzeugung einer Antriebskraft durch Übertragung des Drehmoments auf das Rad 3 kann wenigstens eines der Drehmomente des Verbrennungsmotors 1 und des Motorgenerators 2 auf das Rad 3 überragen werden. Für diesen Zweck wird auf der Basis der in die elektronische Steuereinheit 38 eingegebenen Signale und Daten entschieden, welches der Drehmomente dieser Primärtriebwerke auf das Rad 3 übertragen werden soll, oder ob beide Drehmomente auf das Rad 3 übertragen werden sollen.
Andererseits, wenn das Fahrzeug Ve bergab läuft, wird kinetische Energie vom Fahrzeug Ve über das Getriebe 7 und den Leistungsverteilungsmechanismus 8 auf den Verbrennungsmotor 1 übertragen. Folglich wird eine Motorbremse eingerichtet. Es ist also möglich, unter Benutzung des Motorgenerators 2 eine rückgewinnbare Bremskraft dadurch zu erzeugen, daß ein Teil der bei der Bergabfahrt des Fahrzeugs Ve auf das drehbare Eingangselement 29 übertragenen kinetischen Energie auf den Motorgenerator 2 übertragen wird. Die resultierende elektrische Leistung kann in der elektrischen Speichervorrichtung 33 gespeichert werden. Diese Motorbremse (d. h. das Abbremsen mit der Leistungsquelle) kann auch durch Erhöhung des (gesamten) Übersetzungsverhältnisses beim manuellen Verfahren eingerichtet werden.
Wie oben erläutert, wird die Gangstufe des Getriebes 7 entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs Ve, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit oder eine Leistungsausgabeanforderung (d. h. der Öffnungsgrad eines Fahrpedals), eingestellt. Wenn das Fahrzeug Ve mit einer der Gangstufen läuft, wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 gesteuert, um den Brennstoffverbrauch durch Benutzung des Leistungsverteilungsmechanismus 8 zu optimieren, der als eine kontinuierlich veränderliche Leistungsübertragungseinheit dient. Insbesondere wird eine solche Steuerung dadurch ausgeführt, daß die Drehzahl des als Motor oder Generator dienenden Motorgenerators 14 gesteuert wird. Falls ein die Motorbremse anforderndes Signal ausgegeben wird, insbesondere wenn durch eine manuelle Aktion ein Signal zur Abwärtsschaltung ausgegeben wird, wenn eine solche Steuerung des Übersetzungsverhältnisses auf der Basis des Fahrzustands durchgeführt wird (d. h. nach dem ersten Verfahren zur Drehzahländerung), wird die unten erwähnte Steuerung zur Drehzahländerung (d. h. das zweite Verfahren zur Drehzahländerung) durchgeführt.
Die 1 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels der oben erwähnten Steuerung. Zunächst wird beurteilt, ob sich die Schaltposition in der Drive-Position (D) befindet (beim Schritt S1) oder nicht. Ist die Antwort beim Schritt S1 JA, wird eine sogenannte automatische Getriebesteuerung entsprechend dem Fahrzustand des Fahrzeugs Ve durchgeführt, weshalb die Routine ohne Durchführung der in 1 gezeigten Steuerung zurückgeführt wird. Falls dagegen die Antwort beim Schritt S1 NEIN ist, wird beurteilt, ob ein sequentiell ablaufendes Verfahren (d. h. das zweite Verfahren zur Drehzahländerung) gewählt wird (beim Schritt S2) oder nicht. Das sequentielle Verfahren ist ein Verfahren zur Drehzahländerung, bei welchem das Aufwärtsschalten und das Abwärtsschalten durch eine manuelle Aktion bewirkt wird. Das heißt, das sequentielle Verfahren entspricht dem manuellen Verfahren. Die Beurteilung kann anhand eines Signals erfolgen, das durch das Bewegen des Schalthebels der Schaltvorrichtung 42 in die Position (M) für manuelle Schaltung ausgegeben wird.
Falls die Antwort beim Schritt S2 NEIN ist, wird die Routine ohne die Durchführung irgendeiner bestimmten Steuerung zurückgeführt. Andernfalls wird das sequentielle Verfahren gewählt, so daß die Antwort beim Schritt S2 JA ist und (beim Schritt S3) eine der Abwärtsschaltung zugeordnete Beurteilung durchgeführt wird. Und zwar wird beurteilt, ob eine Aktion zur Abwärtsschaltung ausgeführt wird oder nicht. Diese Beurteilung kann auf der Basis eines Signals erfolgen, das durch die Bewegung des Schalthebels 43 der Schaltvorrichtung 42 in die Position für Abwärtsschaltung ausgegeben wird. Falls die Aktion zur Abwärtsschaltung nicht ausgeführt wird, so daß die Antwort beim Schritt S3 NEIN ist, wird die Routine ohne Ausführung irgendeiner speziellen Steuerung zurückgeführt. Andererseits wird, falls die Antwort beim Schritt S3 JA ist, (beim Schritt S4) beurteilt, ob die im Getriebe (d. h. der Automatikgetriebeeinheit) 7 eingestellte Gangstufe höher als die dritte Stufe ist oder nicht.
Falls die aktuelle Gangstufe des Getriebes 7 niedriger als die dritte Stufe ist, wenn nämlich die Antwort beim Schritt S4 NEIN ist, wird das Getriebe 7 (beim Schritt S5) in die erste Stufe geschaltet und die Routine wird zurückgeführt. Das bedeutet, daß diese Drehzahländerung auf der Basis des Signals zur Abwärtsschaltung mit dem sequentiellen Verfahren ausgeführt wird, ungeachtet des Fahrzustands des Fahrzeugs Ve. Deshalb wird die Gangstufe des Getriebes 7 bei diesem Schritt auf den ersten Gang beschränkt. Andererseits wird, falls die aktuelle Gangstufe des Getriebes 7 höher ist als die dritte Gangstufe, so daß die Antwort beim Schritt S4 JA ist, beurteilt (beim Schritt S6), ob die durch das Signal zur Abwärtsschaltung angeforderte Gangstufe (d. h. das gesamte Übersetzungsverhältnis) höher ist als die dritte Gangstufe oder nicht.
Falls die Antwort beim Schritt S6 NEIN ist, schreitet die Routine zum vorerwähnten Schritt S5 fort, um die Gangstufe des Getriebes 7 zu begrenzen durch Schalten der Gangstufe auf die erste Stufe. Andernfalls, wenn eine Gangstufe höher als die dritte Gangstufe angefordert ist, so daß die Antwort beim Schritt S6 JA ist, wird die Gangstufe des Getriebes 7 (beim Schritt S7) auf die dritte Stufe eingestellt. Das heißt, die beim sequentiellen Verfahren am Getriebe 7 einstellbare Gangstufe ist auf die erste und die dritte Stufe beschränkt. Nachdem irgendeine Steuerung bei den Schritten S5 und S7 ausgeführt ist, wird das Übersetzungsverhältnis der kontinuierlich veränderlichen Leistungsübertragungseinheit (d. h. die elektrische CVT-Einheit) 8 so eingestellt, daß sich das Gesamtübersetzungsverhältnis dem durch die manuelle Aktion (beim Schritt S8) angeforderten Übersetzungsverhältnis annähert.
Die 2 ist ein nomografisches Diagramm des Falles, in dem die Steuerung nach 1 bei der in 7 gezeigten Antriebseinheit angewandt wird. Wie oben erläutert, ist die Gangstufe des Getriebes (d. h. der Automatikgetriebeeinheit) 7 entsprechend dem Fahrzustand, insbesondere die Geschwindigkeit des Fahrzeugs Ve, auf die erste und die dritte Stufe beschränkt. Diese Getriebestufen des Falls, in dem die Drehzahl des Eingangselements konstant ist, werden durch zwei durchgezogene Linien auf der rechten Seite der 2 dargestellt. Andererseits wird das Übersetzungsverhältnis des Leistungsverteilungsmechanismus (d. h. der elektrischen CVT-Einheit) 8 schrittweise gesteuert, um das Gesamtübersetzungsverhältnis in sechs Vorwärts-Stufen einzustellen. Diese sechs Stufen werden durch die sechs unterbrochenen Linien auf der linken Seite der 2 dargestellt. Dabei zeigt die 2 ein Beispiel, bei dem die erste Stufe durch Eingriff einer Bremse B1 eingestellt wird, die zweite Stufe durch Eingriff einer Bremse B2 eingestellt wird und das Übersetzungsverhältnis bei der dritten Stufe „1” ist.
Beim Drehzahländerungsverfahren durch Einsatz einer Motorbremse wird ein Drehmoment auf den mit dem Eingangselement des Getriebes 7 verbundenen mit dem Eingangselement des Getriebes 7 verbundenen Zahnkranz 11 in einer seine Drehung anhaltenden Richtung übertragen. Das heißt, der zweite Motorgenerator (MG2) 2 wird als Generator benutzt, um auf das drehbare Element 29 ein negatives Drehmoment zu übertragen, und der erste Motorgenerator (MG1) 14 wird dadurch als Motor benutzt, daß elektrische Leistung vom zweiten Motorgenerator (MG2) 2 oder der elektrischen Speichereinheit 33 zugeführt wird.
Die 3 zeigt Bremskräfte der Leistungsquelle (d. h. Bremskräfte des Motors). In 3 stellen die Linien Eb1, Eb2, Eb3, Eb4, Eb5 und E6 Bremskräfte des Motors bei den sechs Vorwärts-Stufen des Getriebes 7 dar und Bezugszahlen die Gangstufen. Obwohl die Gangstufen des Getriebes 7 bei dem eine Motorbremse einsetzenden Drehzahländerungsverfahren auf die erste und die dritte Stufe beschränkt sind, werden gemäß der obenerwähnten, durch das erfindungsgemäße Steuersystem durchgeführten Drehzahländerungssteuerung die sechs Vorwärts-Gangstufen für das Gesamtübersetzungsverhältnis durch Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Leistungsverteilungsmechanismus 8 eingestellt. Jene Übersetzungsverhältnisse sind identisch mit den Gesamtübersetzungsverhältnissen, die durch das Umschalten der Getriebestufe des Getriebes 7 zwischen der ersten und der dritten Stufe eingestellt sind. Das bedeutet, daß die zu erhaltenden Bremskräfte des Motors ebenfalls identisch sind.
Somit wird in Übereinstimung mit der vom erfindungsgemäßen Steuerungssystem ausgeführten Drehzahländerungssteuerung die Gangstufe des Getriebes 7 nur zwischen der ersten und der dritten Stufe umgeschaltet. Aus diesem Grunde kann die Häufigkeit der mit der Schaltaktion der Reibungseingriffsvorrichtung, wie der Kupplung und der Bremse, verbundene Drehzahländerungsaktion reduziert werden. Mit anderen Worten, die Häufigkeit komplizierter Drehzahländerungssteuerungen kann reduziert werden. Überdies kann das Ansprechverhalten der Drehzahländerungsaktion verbessert werden, weil ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis durch Steuerung des Übersetzungsverhältnisses des Leistungsverteilungsmechanismus 8, ansprechend auf die Drehzahländerungsaktion, eingestellt werden kann. Insbesondere wird, falls der Einsatz der Motorbremse gefordert ist, eine Verzögerung in der Anfangsphase der Motorbremsung vermindert oder minimiert werden. Als Ergebnis kann ein unangenehmes Gefühl bei der manuellen Abwärtsschaltung eliminiert werden.
Wie oben erläutert, ist beim eine Motorbremse einsetzenden Drehzahländerungsverfahren die Zahl der Gangstufen des Getriebes 7 beschränkt. Deshalb werden die Drehzahlen der Motorgeneratoren 2 und 14 und deren Drehmomente erhöht, so daß sich die thermische Last erhöht. Deshalb kann der Umfang der Drehzahländerungssteuerung entsprechend der thermischen Belastung der Motorgeneratoren 2 und 14 verändert werden. Ein Steuerungsbeispiel ist im Ablaufdiagramm der 4 gezeigt. Entsprechend dem in 4 gezeigten Beispiel wird vor allem beurteilt (beim Schritt S11), ob die Drive-Position gewählt ist oder nicht. Dieser Schritt S11 ist ein Beurteilungsschritt identisch mit dem Schritt S1 in 1. Deshalb wird die Routine zurückgesetzt falls die Antwort beim Schritt S11 JA ist. Andererseits wird, wenn die Antwort beim Schritt S11 NEIN ist (beim Schritt S12) beurteilt, ob das sequentielle Verfahren gewählt ist oder nicht. Dieser Schritt S12 ist ein mit dem Schritt S2 in 1 identischer Beurteilungsschritt. Deshalb wird die Routine zurückgeführt, falls die Antwort beim Schritt S13 NEIN ist: Andererseits wird, falls die Antwort beim Schritt S12 JA ist, (beim Schritt S13) eine die Abwärtsschaltung betreffende Beurteilung ausgeführt.
Dieser Schritt S13 ist ein mit dem Schritt S3 in 1 identischer Beurteilungsschritt. Deshalb wird, wenn die Antwort beim Schritt S13 ist, die Routine zurückgeführt. Andererseits wird, falls beim Schritt S13 die Antwort JA ist, (beim Schritt S14) beurteilt, ob die im Getriebe 7 als AT-(Automatikgetriebe)-Einheit eingestellte Gangstufe höher als die dritte Stufe ist oder nicht. Falls die Antwort beim Schritt S14 JA ist, werden die thermischen Belastungen der Motorgeneratoren (MG1 und MG2) 2 und 14 (beim Schritt S15) ermittelt. Insbesondere wird beim Schritt S15 beurteilt, ob, falls die Gangstufe des Getriebes 7 beim aktuellen Fahrzustand, d. h. bei der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit, auf die dritte Stufe geschaltet ist, die thermischen Belastungen innerhalb der vorgesehenen thermischen Belastbarkeit der Motorgeneratoren 2 und 14 liegen oder nicht. Die thermische Belastung kann auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Übersetzungsverhältnisses und so weiter berechnet werden.
Falls die Antwort beim Schritt S15 JA ist, liegt die thermische Belastung der Motorgeneratoren 2 und 14 innerhalb des zulässigen Bereichs. Deshalb wird die Gangstufe des Getriebes 7 (beim Schritt 16) auf die dritte Stufe geschaltet. Andererseits wird, falls eine der thermischen Belastungen der Motorgeneratoren 2 und 14 die zulässige Grenze überschreitet, so daß die Antwort beim Schritt S15 NEIN ist, eine optimale Gangstufe des Getriebes 7 (beim Schritt S17) durch Rückwärtsberechnung aus der zulässigen thermischen Belastung
Den vorerwähnten Schritten S16 und S17 folgend wird (beim Schritt S18) beurteilt, ob die angeforderte Gangstufe höher als die dritte Stufe ist oder nicht. Falls beim Schritt S18 die Antwort JA ist, wird eine Drehzahländerungsaktion des Leistungsverteilungsmechanismus 8 als eine elektrische CVT-Einheit durchgeführt, um (beim Schritt S19) das geforderte Gesamtübersetzungsverhältnis einzustellen. Insbesondere wird die Drehzahl des ersten Motorgenerators 14 gesteuert.
Andererseits wird, falls beim Schritt S14 die Antwort NEIN ist, das heißt, falls die aktuelle Gangstufe des Getriebes 7 niedriger als die dritte Stufe ist, (beim Schritt S20) beurteilt, ob für den Fall, daß das Getriebe 7 beim aktuellen Fahrzustand auf die erste Stufe geschaltet ist, die thermischen Belastungen der Motorgeneratoren (MG1 und MG2) 2 und 14 innerhalb des zulässigen Bereichs liegen oder nicht. Das heißt, die Tatsache, daß die thermischen Belastungen der Motorgeneratoren 2 und 14 innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, ist eine Bedingung, um im Getriebe 7 die erste Stufe einzustellen. Die Beurteilung beim Schritt S20 kann in gleicher Weise wie beim vorerwähnten Schritt S15 durchgeführt werden. Falls die Antwort beim Schritt S20 JA ist, wird demgemäß (beim Schritt S21) die Gangstufe des Getriebes 7 auf die erste Stufe eingestellt. Dann schreitet die Routine zum Schritt S19 fort, um eine Drehzahländerung beim Leistungsverteilungsmechanismus 8 durchzuführen.
Andererseits wird, falls die thermischen Belastungen der Motorgeneratoren 2 und 14 die zulässige Grenze überschreiten, wenn die Gangstufe des Getriebes 7 auf die erste Stufe geschaltet wird, so daß die Antwort beim Schritt S20 NEIN ist, eine optimale Gangstufe des Getriebes 7 (beim Schritt S22) dadurch ausgewählt, daß die optimale Gangstufe von der zulässigen thermischen Belastung rückwärtsgerechnet wird. Die bei diesem Schritt durchgeführte Steuerung ist mit der beim vorerwähnten Schritt S17 durchgeführten identisch. Dann schreitet die Routine zum Schritt S19 fort, um eine Drehzahländerung beim Leistungsverteilungsmechanismus 8 durchzuführen.
Somit wird entsprechend der in 4 gezeigten Steuerung die Zahl der Getriebestufen des Getriebes 7 begrenzt, wenn im manuellen Verfahren eine Abwärtsschaltung zur Anwendung einer Motorbremse durchgeführt wird. In diesem Falle wird die Getriebestufe zur Verhinderung der Überschreitung der zulässigen Grenze der thermischen Belastung der Motorgeneratoren 2 und 14 gewählt. Aus diesem Grunde kann ein Energieverlust und eine Verschlechterung der Lebensdauer der Motorgeneratoren 2 und 14 vermieden werden.
Dabei ist es einer der Vorteile der Antriebseinheit eines Fahrzeugs, daß sie in der Lage ist, die Brennstoffökonomie durch Energierückgewinnung bei der Verzögerung des Fahrzeugs Ve zu verbessern. Ein solcher Vorteil kann auch bei der vom erfindungsgemäßen Steuersystem ausgeführten Steuerung genutzt werden. Bei einem im Ablaufdiagramm der 5 gezeigten Steuerungsbeispiel werden eine Beurteilung zur Feststellung, ob die Drive-Position ausgewählt ist oder nicht (Schritt S31), und eine Beurteilung zur Feststellung, ob das sequentielle Verfahre ausgewählt ist oder nicht (Schritt S32), sequentiell als die vorerwähnten Steuerungsbeispiele durchgeführt. Das bedeutet, die Routine wird zurückgeführt, ohne daß eine spezielle Steuerung durchgeführt wird, falls die Drive-Position gewählt und das sequentielle Verfahren nicht gewählt ist.
Falls das sequentielle Verfahren gewählt ist, so daß die Antwort beim Schritt S32 JA ist, wird (beim Schritt S37), wenn die Schaltaktion des Getriebes 7 ausgeführt wird, eine Steuerung zur Festlegung einer Drehzahl des ersten Motorgenerators (MG1) 14 im Leistungsverteilungsmechanismus 8 und zur Gestattung einer Änderung der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt. Dies ist eine vom Fahrer manuell durchgeführte Aktion zur Drehzahländerung. Aus diesem Grunde wird eine Verhaltensänderung, z. B. eine sich aus der Drehzahländerungsaktion ergebende Drehzahländerung, kein unangenehmes Gefühl mit sich bringen. Zusätzlich wird, wie später erläutert, die Menge der zurückgewonnenen Energie erhöht.
Dann wird (beim Schritt S34) die Beurteilung der Abwärtsschaltung ausgeführt. Dieser Schritt S34 ist ein mit den vorerwähnten Schritten S3 und S13 identischer Beurteilungsschritt. Deshalb wird, falls die Antwort beim Schritt S34 NEIN ist, die Routine zurückgeführt, ohne daß eine spezielle Steuerung durchgeführt wird. Andererseits wird, falls beim Schritt S34 die Antwort JA ist, (beim Schritt S35) eine Beurteilung der Aufnahmefähigkeit der Batterie durchgeführt. Insbesondere wirkt der zweite Motorgenerator 2 als Generator, wenn eine Motorbremse eingesetzt wird, weshalb beurteilt wird, ob die elektrische Speichervorrichtung 33 die elektrische Leistung von dem mit ihm verbundenen zweiten Motorgenerator 2 aufnehmen kann oder nicht. Diese Beurteilung kann durch die Feststellung des Ladezustands (SOC) der elektrischen Speichervorrichtung 33 erfolgen.
Falls die Antwort beim Schritt S35 JA ist, wird (beim Schritt S36) beurteilt, ob die aktuelle Gangstufe des Getriebes 7 höher ist als die dritte Stufe oder nicht. Falls die Gangstufe des Getriebes 7 höher als die dritte Stufe ist, so daß die Antwort beim Schritt S36 JA ist, wird (beim Schritt S37) beurteilt, ob die angeforderte Gangstufe höher ist als die dritte Stufe oder nicht. Falls die Antwort beim Schritt S37 JA ist, wird die Gangstufe des Getriebes (d. h. der AT-(Automatikgetriebe)-Einheit) 7 (beim Schritt S38) auf die vierte Stufe geschaltet. Das heißt, die Gangstufe wird aufwärts auf die höhere Gangstufe geschaltet.
Als Ergebnis wird die Drehzahl des mit dem Getriebe 7 verbundenen Zahnkranzes 11 gesenkt. In diesem Falle wird die Drehzahl des ersten Motorgenerators 14 fixiert, die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 gesenkt und dadurch die Bremskraft des Verbrennungsmotors 1 reduziert. Deshalb wird eine Drehzahländerungssteuerung des als elektrische CVT-Einheit fungierenden Leistungsverteilungsmechanismus 8 durchgeführt, um die Bremskraft des Verbrennungsmotors sicherzustellen durch Erhöhung des Drehmoments des zweiten Motorgenerators 2 innerhalb des zulässigen Bereichs der elektrischen Speichervorrichtung 33, und auch um die die elektrische Speichervorrichtung 33 (beim Schritt S39) durch Erhöhung der Erzeugungsmenge aufzuladen. Dabei ist die in der elektrischen Speichervorrichtung 33 gespeicherte elektrische Leistung ein Überschuß der vom zweiten Motorgenerator 2 dem ersten Mottgenerator 14 zugeführten elektrischen Leistung.
Andererseits, falls die aktuelle Gangstufe des Getriebes 7 niedriger ist als die dritte Stufe ist, so daß die Antwort beim Schritt S36 NEIN ist, wird die Gangstufe des Getriebes 7 (beim Schritt S40) auf die zweite Stufe geschaltet. Wie oben erläutert, wird beim manuellen Verfahren zum Einsetzen einer Motorbremse die Gangstufe des Getriebes 7 grundsätzlich auf die erste Stufe geschaltet, falls die aktuelle Gangstufe niedriger als die dritte Stufe ist. Deshalb wird die Gangstufe auf die nächsthöhere Stufe geschaltet, falls die elektrische Speichervorrichtung 33 geladen wird. Dann schreitet bei diesem Stand der Dinge die Routine zum Schritt S39 fort, um die Drehzahländerungssteuerung durch den Leistungsverteilungsmechanismus 8 durchzuführen. Als Ergebnis wird die Motorbremskraft durch Anheben des Drehmoments des zweiten Motorgenerators 2 sichergestellt und die elektrische Speichervorrichtung wird innerhalb des zulässigen Bereichs aufgeladen.
Falls die Antwort beim vorerwähnten Schritt S35 NEIN ist, insbesondere falls die elektrische Speichervorrichtung 33 die elektrische Leistung nicht annehmen kann, werden (beim Schritt S41) die Steuerungen nach den in 1 gezeigten Schritten S4 bis S7 durchgeführt. Dann wird die Drehzahländerungsaktion des der kontinuierlich veränderlichen Getriebeeinheit (d. h. der elektrischen CVT-Einheit) entsprechenden Leistungsverteilungsmechanismus 8 ausgeführt, um (beim Schritt S42) das geforderte Gesamtübersetzungsverhältnis zu erreichen.
Insbesondere wird das Getriebe 7 in Übereinstimmung mit dem aktuellen Fahrzustand des Fahrzeugs Ve, der geforderten Gangstufe und so weiter auf die erste oder dritte Stufe eingestellt. Überdies wirkt der zweite Motorgenerator 2 als Generator zur Energierückgewinnung und zur Erzeugung der Bremskraft zusammen mit dem Verbrennungsmotor 1. Des weiteren wird vom zweiten Motorgenerator 2 dem ersten Motorgenerator 14 elektrische Leistung zugeführt und der erste Motorgenerator 14 wird dadurch als Motor betrieben. Als Ergebnis wird der als Motor wirkende erste Motorgenerator 14 aktiv, um die Drehzahl des Zahnkranzes 11 des Leistungsverteilungsmechanismus 8 zu verringern.
Somit ist auch bei der in 5 gezeigten Steuerung die Anzahl der Gangstufen des der Zahnrädergetriebeeinheit entsprechenden Getriebes 7 beschränkt. Aus diesem Grunde kann die Drehzahländerungsaktion gut ansprechend durchgeführt werden, falls zur Anwendung der Motorbremse die Abwärtsschaltung gefordert ist. Außerdem kann die Häufigkeit zur Durchführung komplizierter Steuerungen, insbesondere das Herstellen und Lösen des Reibungseingriffs des Reibungseingriffselements reduziert werden. Weiterhin ist eine zu erhaltende Motorbremskraft vergleichbar mit jener des Falles, in dem die Anzahl der Gangstufen nicht beschränkt ist.
Wie allgemein bekannt, beeinflußt die Öltemperatur das Ansprechen der Schaltaktion eines Zahnradgetriebes. Erfindungsgemäß kann deshalb zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Steuerungen eine Steuerung auf der Basis der Temperatur des Getriebes 7 durchgeführt werden. Die 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer solchen Steuerung zeigt, und wie bei den vorangehenden Beispielen werden aufeinanderfolgend eine Beurteilung bezüglich der Drive-Position (beim Schritt S51), eine Beurteilung bezüglich des sequentiellen Verfahrens (beim Schritt S52) und eine Beurteilung bezüglich der Abwärtsschaltung (beim Schritt S53) durchgeführt. Die Routine wird ohne eine spezielle Steuerung zurückgeführt, falls die Drive-Position gewählt ist, falls die sequentielle Verfahrensweise nicht gewählt ist und falls die Abwärtsschaltung nicht ausgeführt wird.
Falls die Aktion zur Abwärtsschaltung im sequentiellen Verfahren durchgeführt wird, um eine Abwärtsschaltung und eine Aufwärtsschaltung durch eine manuelle Aktion auszuführen, so daß die Antwort beim Schritt S53 JA ist, wird (beim Schritt S54) beurteilt, ob die Temperatur des Getriebes 7 oder dessen Öltemperatur eine extrem niedrige Temperatur, niedriger als eine vorgegebene kritische Temperatur ist oder nicht. Die kritische Temperatur ist eine Temperatur, bei der die Viskosität des Öls beim Start (viscosity of the oil start) die Schaltaktion beeinträchtigt, und die vorab durch Versuche oder dergleichen ermittelt werden kann.
Falls die Antwort beim Schritt S54 JA ist, werden vorgegebenen Gangstufen des Getriebes 7 (beim Schritt S55) eingeschränkt. Dabei sind die vorgegebenen Gangstufen jene, bei denen die Schaltungssteuerung vergleichsweise schwierig ist, insbesondere Gangstufen, die als Ergebnis einer Drehzahländerung durch gleichzeitige Steuerung einer Mehrzahl der Reibungseingriffselemente erreicht werden. Die Gangstufen, die durch diese „Kupplung-an-Kupplung”-Schaltung („clutch-to-clutch” shifting) aktiviert werden, sind die dritte und die vierte Stufe im Getriebe 7. Deshalb werden die dritte und die vierte Stufe beim in 6 gezeigten Beispiel eingeschränkt. Falls die dritte und die vierte Gangstufe eingeschränkt werden, werden höchstwahrscheinlich Gangstufen des niedrigen Bereichs, wie etwa der zweite Gang, eingestellt. Bei den niedrigen Gangstufen werden die Umdrehungsfrequenzen oder relativen Drehzahlen der drehbaren Elemente des Getriebes 7, wie etwa Zahnräder, erhöht. Als Ergebnis wird durch die Reibung zwischen den drehbaren Elementen und die heftige Bewegung des Ölsein Temperaturanstieg gefördert. Als Ergebnis kann die Einschränkung der Getriebestufen prompt aufgehoben werden.
Beim vorerwähnten Schritt S55 werden damit die vorgegebenen Gangstufen derart eingeschränkt, daß eine andere als die vorgegebene Gangstufe eingestellt wird. Unter dieser Bedingung wird (beim Schritt S56) eine Drehzahländerungsaktion des als elektrische CVT-Einheit wirkenden Leistungsverteilungsmechanismus 8 durchgeführt. Andererseits werden (beim Schritt S57), wenn die festgestellte Temperatur höher als die kritische Temperatur ist, so daß die Antwort beim Schritt S54 NEIN ist, die vorerwähnten Steuerungen der in 1 gezeigten Schritte S4 bis S7 durchgeführt. Dann wird (beim Schritt S56) eine Drehzahländerungsaktion des als eine kontinuierlich veränderliche Getriebeeinheit (oder als elektrische CVT-Einheit) wirkenden Leistungsverteilungsmechanismus 8 durchgeführt.
Hier werden nun kurz die Beziehungen zwischen dem vorgenannten Beispiel und dieser Erfindung beschrieben. Die funktionellen Mittel zur Ausführung der Steuerungen der vorstehend erwähnten Schritte S5, S7, S16, S21, S38 und S40 entsprechen den Gangstufenbegrenzungsmitteln der Erfindung; die funktionellen Mittel zur Ausführung der Steuerungen der vorstehend erwähnten Schritte S38 und S40 entsprechen den Gangstufenwählmitteln der Erfindung; die funktionellen Mittel zur Ausführung der Steuerung des vorstehend erwähnten Schritts S35 sprechen auf den Zustand der erfindungsgemäßen Mittel zur Feststellung des Ladungszustands an; die funktionellen Mittel zur Ausführung der Steuerungen der vorstehend erwähnten Schritte S38 und S40 entsprechen den erfindungsgemäßen ladungsbeschleunigenden Mitteln; die funktionellen Mittel zur Ausführung der Steuerung des vorstehend erwähnten Schritts S54 entsprechen den erfindungsgemäßen Temperaturfeststellungsmitteln; und die funktionellen Mittel zur Ausführung der Steuerung des vorstehend erwähnten Schritts S55 entsprechen den erfindungsgemäßen Mitteln zur Einschränkung der hohen Gangstufen.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf das somit beschriebene spezielle Beispiel beschränkt sein. Die vorstehend beschriebene, elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit kann eine Einheit sein, die befähigt ist, das Übersetzungsverhältnis elektrisch zu steuern, die kontinuierlich veränderliche Getriebeeinheit sollte nicht auf die Einheit beschränkt sein, die einen Getriebemechanismus zur Ausführung einer Differentialfunktion besitzt, und sie kann eine Einheit sein, die fähig ist, das Übersetzungsverhältnis kontinuierlich zu ändern. Auch kann die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit eine Einheit sein, die befähigt ist, de Gangstufe mechanisch zu schalten, und die Zahnräder aufweisende Getriebeeinheit kann eine Einheit sein, die befähigt ist, eine Mehrzahl von Getriebestufen schrittweise einzustellen, d. h. eine Drehzahländerungseinheit die hauptsächlich aus einer Mehrzahl von Planetengetriebemechanismen besteht, und eine Drehzahländerungseinheit, die eine Mehrzahl von Zahnradpaarungen besitzt und bei der eine Gangstufe durch Auswahl der Zahnradpaarung eingestellt wird.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Diese Erfindung kann auf dem Gebiet der Herstellung und Reparatur eines Fahrzeugs, wie eines Kraftwagens, angewandt werden, sowie auf dem Gebiet der Herstellung und der Bearbeitung von Kraftfahrzeugteilen.

Claims

Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit, das eine elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit besitzt, die elektrisch ihr durch eine Eingangsumdrehung und eine Ausgangsumdrehung bestimmtes Übersetzungsverhältnis steuert, sowie eine mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit, die mechanisch ihre durch eine Eingangsumdrehung und eine Ausgangsumdrehung bestimmte Gangstufe ändert, und bei welchem ein Drehzahländerungsverfahren aus einem ersten Drehzahländerungsverfahren, bei welchem ein durch das Übersetzungsverhältnis der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit und die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit bestimmtes Gesamtübersetzungsverhältnis auf der Basis des Fahrzustands des Fahrzeugs gesteuert wird, und einem zweiten Drehzahländerungsverfahren, bei welchem das Gesamtübersetzungsverhältnis auf der Basis eines Signals zur Anwendung einer Bremsung durch die Leistungsquelle eingestellt wird, ausgewählt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gangstufenbegrenzungsmittel zur Reduzierung der Anzahl nutzbarer Gangstufen der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit für den Fall besitzt, daß das zweite Drehzahländerungsverfahren gewählt ist, und daß das Gesamtübersetzungsverhältnis entsprechend der durch das Gangstufenbegrenzungsmittel eingestellten Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit und des Übersetzungsverhältnisses der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit für den Fall eingestellt wird, daß das zweite Drehzahländerungsverfahren gewählt ist.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit und die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit in Tandemanordnung derart verbunden sind, daß sie Leistung aufnehmen, die von einer dieser Drehzahländerungseinheiten an die jeweils andere ausgegeben wird.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit einen Elektromotor mit einer leistungserzeugenden Funktion aufweist und das Gangstufenbegrenzungsmittel ein Gangstufenwählmittel einschließt, das die Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit auswählt, um die thermische Belastung des Elektromotors innerhalb eines vorgegebenen Bereichs einzugrenzen, falls ein Signal zum Abwärtsschalten zum Erhöhen des Gesamtübersetzungsverhältnisses ausgegeben wird, falls ein Signal zum Abwärtsschalten zum Erhöhen des Gesamtübersetzungsverhältnisses ausgegeben wird, um das Bremsen durch die Leistungsquelle anzuwenden, wenn das. zweite Drehzahländerungsverfahren gewählt ist.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt eine elektrische Speichervorrichtung zur Speicherung bei laufendem Fahrzeug entstehender mechanischer Energie in Form von elektrischer Leistung; einen anderen Elektromotor, in den die elektrische Leistung aus der elektrischen Speichervorrichtung eingespeist wird und der Leistung für den Antrieb abgibt; ein Feststellungsmittel für den Ladungszustand, um den Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung festzustellen, falls das Signal zum Abwärtsschalten zum Erhöhen des Gesamtübersetzungsverhältnisses ausgegeben wird, um das Bremsen durch die Leistungsquelle anzuwenden: ein ladungsbeschleunigendes Mittel, um eine Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit auf der Hochdrehzahlseite einzustellen, falls das Feststellungsmittel für den Ladungszustand feststellt, daß der Ladungszustand der elektrischen Speichervorrichtung niedrig ist: und dadurch gekennzeichnet, daß: das Gesamtübersetzungsverhältnis entsprechend der durch das Gangstufenbegrenzungsmittel eingestellten Gangstufe der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit und des Übersetzungsverhältnisses der elektrisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit derart eingestellt wird, daß eine Ladungsmenge und eine Entladungsmenge der elektrischen Speichervorrichtung ausgeglichen werden, falls das Feststellungsmittel für den Ladungszustand feststellt, daß die Ladungskapazität hoch ist.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter umfaßt: ein Temperaturfeststellungsmittel zur Ermittlung der Temperatur der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit; und ein Gangstufeneinschränkungsmittel zur Einschränkung vorgegebener Gangstufen der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit, falls das Temperaturfeststellungsmittel eine extrem niedrige Temperatur der der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit feststellt.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit ein kontinuierlich veränderliches Getriebe umfaßt, dessen Übersetzungsverhältnis sich kontinuierlich verändert, und die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit umfaßt ein Zahnradgetriebe, dessen Gangstufe sich schrittweise ändert.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gangstufenbegrenzungsmittel ein Mittel einschließt um, falls das zweite Drehzahländerungsverfahren ausgewählt ist, die Anzahl der einstellbaren Gangstufen der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit, verglichen mit dem Fall, in dem das erste Drehzahländerungsverfahren gewählt ist, zu reduzieren.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit eine Hybridantriebseinheit einschließt, die eine Mehrzahl von Triebwerken einschließt und in der die von den Triebwerken ausgegebenen Leistungen zur Ausgabe verteilt oder zusammengefaßt werden.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit ein Zahnradgetriebe umfaßt, das geeignet ist, durch drei drehbare Elemente eine Differentialwirkung auszuüben.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnradgetriebe ein Planetenradgetriebe einschließt, das ein Sonnenrad, einen Zahnkranz und einen Träger als drehbare Elemente umfaßt.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter umfaßt: einen mit einem Träger verbundenen Verbrennungsmotor, einen mit dem Sonnenrad verbundenen ersten Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eingangswelle der der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit mit dem Zahnkranz verbunden ist.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter umfaßt: einen mit der Eingangswelle der der mechanisch gesteuerten Drehzahländerungseinheit verbundenen zweiten Elektromotor.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit aus einer Mehrzahl von Planetengetrieben oder einer Mehrzahl von Zahnradpaarungen besteht.
Steuersystem für eine Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanisch gesteuerte Drehzahländerungseinheit ein Getriebe enthält, das geeignet ist, wahlweise sechs Vorwärtsgangstufen einzustellen.