DE19629235A1

DE19629235A1 - Fahrzeugantriebseinheit

Info

Publication number: DE19629235A1
Application number: DE19629235A
Authority: DE
Inventors: Takao Taniguchi; Shoichi Miyagawa; Kazumasa Tsukamoto; Shigeo Tsuzuki; Satoru Tanaka; Takeshi Inuzuka; Masashi Hattori; Takeshi Hara
Original assignee: Aisin AW Co Ltd
Current assignee: Aisin AW Co Ltd
Priority date: 1995-07-19
Filing date: 1996-07-19
Publication date: 1997-01-23
Also published as: JPH0937411A; JP3414059B2; US5846155A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug, z. B. ein Automobil, und insbesondere eine Fahr zeugantriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor bzw. -trieb werk, z. B. einem Otto- oder Dieselmotor, und einem Elektro motor-Generator, der auf der elektrischen Energie einer Bat terie beruht, so daß der Motor-Generator als Puffer wirkt, um Schwankungen der zum Antrieb des Fahrzeugs erforderlichen An triebsleistung zu absorbieren.

In den letzten Jahren gab es verstärkten Bedarf an einer Verbesserung der Verbrauchsrate (oder Kilometerleistung) so wie an einer Reinigung der Abgase (oder Verbrennungsgase), wobei vielfältige Vorrichtungen vorgeschlagen wurden, z. B. ein stufenloses Getriebe (oder ein Fahrzeug, in dem es einge baut ist) sowie ein Hybridfahrzeug.

Ein Fahrzeug unter Verwendung des stufenlosen Getriebes (im folgenden "CVT" genannt) vom Riemen- oder Ringtyp als Ge triebe bewirkt einen Schlupf bei seinem Anfahren, bis das di rekte Einkuppeln erreicht ist, da es eine hydraulische Kraft übertragung oder eine elektromagnetische Pulverkupplung ent hält, so daß die Triebwerkleistung teilweise verloren geht. Beim Fahren, insbesondere in einem unteren Lastbereich, hat das Triebwerk Schwierigkeiten, der optimalen Verbrauchskurve zu folgen. Außerdem wird als Reaktion auf eine notwendige ge ringe Beschleunigung die Kraftstoffeinspritzung bei Änderung der Drosselklappenöffnung erhöht. Dazu kommt, daß beim Brem sen die Trägheitsenergie des Fahrzeugs nicht absorbiert wer den kann. Dadurch wird ein zunehmender Bedarf an besseren Verbrauchs- und Abgasreinigungswerten nicht ausreichend be friedigt.

Eine Art eines Hybridfahrzeugs ist z. B. in den US-A- 5285111 und 3732751 offenbart. Gemäß diesem Vorschlag weist das Fahrzeug ein Triebwerk, einen Motor-Generator und ein Planetengetriebe auf. Beim Anfahren mit starker Fahrzeuglast für den Abtrieb bzw. die Ausgangsleistung des Triebwerks ar beitet z. B. der Motor-Generator als Energieerzeugungsein richtung (oder Motor), so daß die elektrische Energie aus der Batterie in mechanische Energie umgewandelt wird, um den die Triebwerkausgangsleistung über das Planetengetriebe zu unter stützen. Übersteigt dagegen die Ausgangsleistung des Trieb werks die Fahrzeuglast wird der Motor-Generator als Generator betrieben, um die überschüssige Triebswerkausgangsleistung als elektrische Energie in der Batterie zu speichern. Somit soll das vorgeschlagene Fahrzeug einen sogenannten "geteilten Motor/Antriebsstrang" haben.

Das Anfahren dieses Fahrzeug aus der Geschwindigkeit null mit Triebwerkantrieb kann durch die Motorsteuerung über das Planetengetriebe erfolgen, ohne daß zum Anfahren z. B. die hydraulische Kraftübertragung erforderlich ist. Beim Ab bremsen/Verlangsamen kann der Motor außerdem als Nutzbremse genutzt werden, um die Trägheitsenergie des Fahrzeugs als elektrische Energie zu speichern.

Im übrigen ist der vorgenannte geteilte Motor/Antriebs strang mit einem Mehrstufen-Automatikgetriebe (im folgenden "AT" genannt) oder einem Schaltgetriebe verbunden, um die Kraft auf die Räder zu übertragen.

Aber auch bei Steuerung der Triebwerkausgangsleistung (d. h., Drehzahl und Drehmoment des Triebwerks) auf der opti malen Verbrauchskurve tritt eine abrupte Schwankung im Last drehmoment am Ausgangsabschnitt des vorgenannten geteilten Motor/Antriebsstrangs auf, wenn z. B. die Geschwindigkeit stufenweise durch das AT geändert wird. Dies erschwert es, die Ausgangsleistung des Triebwerks stabil zu halten oder sie gleichmäßig auf der optimalen Verbrauchskurve zu ändern.

Dadurch kann bei jedem Gangwechsel des AT o. ä. während der Anfahrbeschleunigung oder beim Abbremsen die Triebwerk ausgangsleistung abrupt schwanken, was den Verbrauch und die Abgasreinigung verschlechtert.

Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Fahrzeugantriebseinheit bereitzustellen, die unter Verwendung eines stufenlosen Getriebes als ihr Getriebe aufgebaut ist, so daß die Triebwerkausgangsleistung in einem vorbestimmten Zustand gehalten oder langsam auf der besten Verbrauchskurve geändert werden kann, z. B. durch kontinuierliches Ändern der Geschwindigkeit und Steuern der Motorausgangsleistung, um so die vorstehend dargestellten Probleme zu lösen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Ansprüche ge löst.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung an hand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 stellt den Grundsatz der Ausführungsform der Er findung dar und zeigt unter (a) ein Prinzipschaltbild, unter (b) ein Diagramm der Ausgangsleistung eines Triebwerks, unter (c) ein Diagramm der Ausgangsleistung eines geteilten (An triebs-) Abschnitts und unter (d) ein Diagramm der Ausgangs leistung eines stufenlosen Getriebes;

Fig. 2 stellt eine geteilte Anfahreinheit (oder An triebseinheit) dar, die auf die Erfindung anwendbar ist, und zeigt unter (a) ein Prinzipschaltbild, unter (b) ein Diagramm der Triebwerkausgangsleistung und unter (c) ein Drehzahldia gramm (mit einem Lade-Entlade-Diagramm);

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild der Steuerung gemäß der Ausführungsform;

Fig. 4 ist ein Prinzipschaltbild einer teilweise abge wandelten Ausführungsform;

Fig. 5 ist ein Prinzipschaltbild einer weiteren teil weise abgewandelten Ausführungsform;

Fig. 6 ist ein Betriebsdarstellung der Betriebsabläufe einzelner Eingriffseinrichtungen;

Fig. 7 ist ein Prinzipschaltbild einer teilweise abge wandelten geteilten Antriebseinheit;

Fig. 8 ist eine Betriebsdarstellung der Betriebsabläufe der Antriebseinheit;

Fig. 9 ist ein Prinzipschaltbild einer teilweise abge wandelten geteilten Antriebseinheit;

Fig. 10 ist ein Prinzipschaltbild einer weiteren teil weise abgewandelten geteilten Antriebseinheit;

Fig. 11 ist ein Prinzipschaltbild einer geteilten An triebseinheit unter Verwendung eines Doppelrad-Planetenge triebes;

Fig. 12 ist ein Prinzipschaltbild der geteilten An triebseinheit in teilweise abgewandelter Form;

Fig. 13 ein Diagramm zur Auflistung der Fahrbetriebsar ten bzw. -modi gemäß der Ausführungsform;

Fig. 14 ist ein Ablaufplan der Hauptroutine der Fahr modi;

Fig. 15 ist ein Diagramm eines normalen Musters;

Fig. 16 ist ein Diagramm eines geringen SOC-Musters (Ladezustandsmusters);

Fig. 17 ist ein Diagramm eines hohen Ladezustandsmu sters;

Fig. 18 ist ein Ablaufplan einer Subroutine für die Mu sterverarbeitung;

Fig. 19 ist ein Ablaufplan einer Verarbeitung für einen geteilten Leistungsmodus;

Fig. 20 ist ein Ablaufplan eines Lastausgleichs für ei nen parallelen Hybridmodus;

Fig. 21 ist ein Ablaufplan einer Verarbeitung einer Ge neratorfahrt im parallelen Hybridmodus;

Fig. 22 ist ein Ablaufplan einer Verarbeitung einer Drehmomentunterstützung im parallelen Hybridmodus; und

Fig. 23 ist ein Ablaufplan einer Verarbeitung einen Rück wärtsmodus.

Im folgenden wird anhand von Fig. 1 das Prinzip der Fahrzeugantriebseinheit beschrieben. Diese in Fig. 1(a) all gemein mit 1 bezeichnete Fahrzeugantriebseinheit ist so auf gebaut, daß sie aufweist: einen Verbrennungsmotor bzw. ein Verbrennungstriebwerk 2 (z. B. einen Verbrennungsmotor wie einen Ottomotor), einen Motor-Generator 5 zum Umwandeln elek trischer Energie aus einer Batterie 3 in mechanische Energie, um die mechanische Energie abzugeben, sowie zum Umwandeln me chanischer Energie in elektrische Energie, um die elektrische Energie in der Batterie 3 zu speichern, ein Planetengetriebe 6 sowie ein stufenloses Getriebe (mit "CVT" abgekürzt) 7. Die Ausgangswelle 2a des Triebwerks 2 ist mit einem Ringrad R des Planetengetriebes 6 verbunden. Der Läufer 5a des Motor-Gene rators 5 ist mit einem Sonnenrad S in gegenläufiger Reak tionsbeziehung zum Ringrad R verbunden. Die Eingangswelle 7a des stufenlosen Getriebes 7 ist mit einem Träger CR verbun den, der ein Planetenrad P hält. Die Ausgangswelle 7b des stufenlosen Getriebes ist mit Rädern verbunden. Im übrigen bilden das Triebwerk 2, der Motor-Generator 5 und das Plane tengetriebe gemeinsam eine geteilte Anfahreinheit (oder An triebseinheit) 9.

Wie als Beispiel in Fig. 2 gezeigt ist, hat die geteilte Anfahreinheit 9 eine Überbrückungs- bzw. direkt gekuppelte Kupplung Cd zum Verbinden des Ringrads R und des Sonnenrads S des Planetengetriebes 6, und die Übersetzung i (= NR/NS) des Ringrads R und des Sonnenrads S ist auf 1,5 eingestellt. Im Stillstand des Fahrzeugs (kurz vor dem Anfahren), in dem die Ausgangswelle 7a des Triebwerks eine Ausgangsleistung mit ei ner Drehzahl Ne (a U/min) und einem Drehmoment Te (a′ kgm) gemäß Fig. 2(b) erzeugt, befindet sich das mit der Ausgangs welle des Triebwerks verbundene Ringrad R in Position A bei a (U/min) gemäß dem Drehzahldiagramm von Fig. 2(c), und der mit dem Ausgangsabschnitt des geteilten Abschnitts oder der CVT- Eingangswelle verbundene Träger CR hat eine Drehzahl 0. Als Ergebnis liegt das mit dem Motor-Generator 5 verbundene Son nenrad S bei -2a (U/min), um den Motor-Generator z. B. mit 30 kW aufzuladen.

Wird der Motor-Generator 5 aus diesem Zustand so gesteu ert, daß die zur Batterie abgegebene Energie verringert wird, nähert sich die Drehzahl des Sonnenrads S null, so daß die Drehzahl des mit dem Ausgangsabschnitt verbundenen Trägers CR allmählich zunimmt. Überschreitet die Drehzahl des Sonnenrads S null, wird der Motor-Generator 5 als Elektromotor betrie ben, um das Drehmoment auszugeben (oder im Entladebetrieb zu arbeiten) und somit die Drehzahl des Trägers CR zu erhöhen. Dadurch fährt das Fahrzeug aus der Geschwindigkeit null auch ohne eine Anfahreinheit, z. B. eine hydraulische Kraftüber tragung, gleichmäßig an. Wird im übrigen die Drehzahl des als Ausgangsabschnitt wirkenden Trägers CR gleich der des mit der Triebwerkausgangswelle verbundenen Ringrads R (das die Dreh zahl A (a U/min) hat), wird die direkt gekuppelte Kupplung Cd eingerückt, was den (später beschriebenen) parallelen Hybrid modus (A → B) bewirkt, in dem der Ausgangsabschnitt mit der Ausgangsdrehzahl des Triebwerks gedreht wird, während das Ausgangsdrehmoment des Motor-Generators 5 gesteuert wird.

Ferner wird beim Anfahren (oder bei langsamer Fahrt) die Triebwerkausgangsleistung, d. h., die Drehzahl Ne und das Drehmoment Te, konstant gehalten. Die Leistungserzeugung des Motor-Generators 5 wird verringert, und die Eingangswelle 7a des CVT 7 oder der Ausgangsabschnitt des geteilten Abschnitts wird allmählich mit Hilfe der Motorausgangsleistung beschleu nigt. Dabei liefert der Motorgenerator 5 eine Ausgangslei stung, die eine Addition (Entladen) zur Triebwerkausgangslei stung oder eine Subtraktion (Laden) von ihr darstellt, so daß der geteilte Abschnitt eine Ausgangsleistung mit konstantem Drehmoment (d. h., dem Drehmoment der Eingangswelle 7a) Tin und konstanter Drehzahl Nin gemäß Fig. 1(c) aufnimmt. Ferner schaltet das CVT 7 die Umdrehung des geteilten Ausgangsab schnitts (oder der Eingangswelle 7a), die auf die vorbe stimmte Drehzahl durch den Motor-Generator 5 eingestellt ist, auf eine höhere Geschwindigkeit, so daß seine Ausgangswelle 7b eine erforderliche Drehzahl annehmen kann. Entsprechend diesem Schalten ändert sich das Übertragungsdrehmoment.

Damit die Ausgangswelle 7b des CVT 7 eine Solldrehzahl Nv annehmen kann, während die Triebwerkausgangsleistung kon stant gehalten wird, wird das CVT 7 einer solchen Schalt steuerung unterzogen, daß die Ausgangsdrehzahl der Sollwert sein kann, und die Ausgangsleistung des Motor-Generators 5 wird gesteuert, um die Drehmomentschwankung als Ergebnis der Schaltsteuerung des CVT zu absorbieren und den Überschuß oder das Defizit der Triebwerkausgangsleistung im Hinblick auf die durch das Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung auszugleichen. Insbesondere folgt in Fig. 1(d) die Schaltsteuerung des CVT einer Kurve E, da sich das Drehmoment mit der Übersetzungsän derung ändert, und die Eingangswelle 7a wird gemäß der Dar stellung durch eine waagerechte Linie G durch die Motor-Gene ratorsteuerung nur in ihrer Drehzahl geändert, wobei das Drehmoment konstant ist. Durch diese beiden Steuerungen kann das Drehmoment beliebig innerhalb der Steuerbereiche des CVT und des Motor-Generators gemäß der Darstellung durch eine senkrechte Linie F eingestellt werden, während die vorbe stimmte Solldrehzahl Nv beibehalten wird. Anders ausgedrückt läßt sich die Ausgangsleistung des CVT 7 beliebig innerhalb des vorbestimmten Bereichs durch Steuern des Drehmomentver hältnisses der Ausgangsleistung (bei konstantem Drehmoment) des Motor-Generators 5 und des CVT 7 ändern, während die Triebwerkausgangsleistung und die CVT-Ausgangsleistung (d. h., Drehmoment Te und Drehzahl Ne) konstant gehalten wer den.

Liegt die Triebwerkausgangsleistung an einer Position C (für eine Drehzahl von 1500 U/min und ein Drehmoment von 10 kgm) gemäß Fig. 1(b), so hat die Ausgangswelle 7a des ge teilten Abschnitts einen konstanten Wert auf der Drehmoment kurve, was an der Position C in Fig. 1(c) gezeigt ist, und die CVT-Ausgangsleistung kann auf eine beliebige Position im Betriebsbereich für den Punkt C gemäß Fig. 1(d) durch Steuern des Motor-Generators und des CVT eingestellt werden. Liegt die Triebwerkausgangsleistung an einer Position D (für eine Drehzahl von 1000 U/min und ein Drehmoment von 5 kgm) gemäß Fig. 1(b), kann gleichermaßen die CVT-Ausgangsleistung auf eine beliebige Position im Betriebsbereich für den Punkt D eingestellt werden. Dadurch läßt sich die Ausgangsleistung (d. h., Drehzahl und Drehmoment) des CVT beliebig innerhalb des vorbestimmten Bereichs einstellen, während die Triebwerk ausgangsleistung in stabilem Zustand gehalten wird, und kann gleichmäßig und langsam (in einem quasi-stabilen Zustand) auf der besten Verbrauchskurve gemäß Fig. 1(b) gesteuert werden, indem die Ausgangsleistung des Motor-Generators 5 allmählich geändert und die Triebwerkausgangsleistung so gesteuert wird, daß sie die Motorausgangsleistung ergänzt.

Im folgenden wird die Ausführungsform der Erfindung be schrieben. Fig. 3 ist ein Steuerblockschaltbild, in dem die Bezugszahl 2 den Verbrennungsmotor bzw. das Triebwerk be zeichnet, die Zahl 6 das Planetengetriebe, die Zahl 5 den Mo tor-Generator, die Zahl 7 das CVT, die Zahl 10 eine Differen tialeinheit und die Zahl 11 Antriebsräder. Außerdem bezeich net die Zahl 12 eine Triebwerksteuereinheit, die Zahl 13 ei nen Inverter, die Zahl 14 ein Systemrelais, die Zahl 3 die Batterie und die Zahl 15 eine CVT-Steuereinheit. Ferner be zeichnet die Zahl 16 eine Fahrzeugsteuereinheit (ECU = elek tronisches Steuergerät) mit einem Triebwerksteuerabschnitt 17, einem Motor-Generator-Steuerabschnitt 19, einem CVT-Steu erabschnitt 20 und einem Bremssteuerabschnitt 21. Durch diese Fahrzeugsteuereinheit 16 erfolgt eine Ausgabe von Steuersi gnalen zu den einzelnen Steuereinheiten als Reaktion auf eine Triebwerkausgangsdrehzahl (oder -geschwindigkeit), eine CVT- Eingangsdrehzahl (oder -geschwindigkeit), eine CVT-Ausgangs drehzahl (oder -geschwindigkeit), die Läuferdrehzahl (oder -geschwindigkeit) des Motor-Generators, den Batterierest, die Batterietemperatur und die Reifendrehzahl (oder -geschwindig keit). Andererseits bezeichnet die Zahl 22 eine Bremsöldruck- Steuereinheit (oder einen Nutzbremssteuerabschnitt) zur Betä tigung der einzelnen Bremsen (für alle einzelnen Räder) als Reaktion auf ein Steuersignal (oder die Bremsdrucksteuerung) von der Fahrzeugsteuereinheit. Im übrigen bildet ein Sensor 23 zum Detektieren der CVT-Ausgangsdrehzahl einen Fahrzeugge schwindigkeitssensor, ein Sensor 24 zum Detektieren der Fahr pedalbetätigung zur Triebwerksteuerung bildet einen Drossel klappensensor, ein Sensor zum Detektieren des AUS-Zustands des Fahrpedals, d. h., des Zustands Leistung AUS, bildet eine Detektionseinrichtung für den Abbremszustand, und ein Sensor 27 zum Detektieren der Kapazität der geladenen Batterie bil det eine Batterierest-Detektionseinrichtung. Strenggenommen detektiert jedoch der Sensor die Restkapazität nicht direkt, sondern bestimmt sie durch Berechnen in der Steuereinheit auf der Grundlage von Spannung, Strom und Temperatur.

Im folgenden wird der Aufbau der Ausführungsform be schrieben, d. h., die Struktur der geteilten Antriebseinheit 9 und des CVT 7.

Gemäß Fig. 4 besteht die Struktur aus zwei parallelen CVT 7, d. h., Ring-CVT 25 und 26, und die Eingriffseinrich tung zum Betätigen des Planetengetriebes 6 besteht aus einer Eingangskupplung Ci, die zwischen dem Triebwerk 2 und dem Ringrad 3 eingefügt ist, und einer Rückwärtsbremse Br zum Feststellen der direkt gekuppelten Kupplung Cd zum Verbinden des Ringrads R sowie des Sonnenrads S und des Ringrads R. Zwischen einer Ausgangswelle 9a des geteilten Abschnitts und der CVT-Eingangswelle 7a ist ferner eine Drucknocke 28 zum Beibehalten eines Drucks zwischen der Scheibe und dem Ein gangs-/Ausgangsdrehteil eingefügt. In den beiden Ring-CVT 25 und 26 sind ferner ihre einzelnen Eingangsdrehteile 25a und 26a an der Eingangswelle 7a befestigt, ihre Ausgangsdrehteile 25b und 26b sind miteinander und mit der Ausgangswelle 7b über einen Getriebezug 29 verbunden, und ihre Scheiben 25c und 26c sind so verbunden, daß sie sich in gleichen Winkeln drehen können.

Fig. 5 zeigt eine Struktur, in dem das CVT 7 aus einem CVT vom Riementyp besteht. Dieses Riemen-CVT besteht aus ei ner Primärriemenscheibe 30, einer Sekundärriemenscheibe 31 und einem Riemen, der aus Metall hergestellt ist und auf den beiden Riemenscheiben läuft. Der wirksame Durchmesser des Riemens wird zur Geschwindigkeitsänderung geändert, indem die beweglichen Scheibenhälften 30a und 31a der beiden Riemen scheiben in Axialrichtung bewegt werden, und die Primärrie menscheibe 30 ist mit der Eingangswelle 7a verbunden, während die Sekundärriemenscheibe 31 mit der Ausgangswelle 7b verbun den ist. Im übrigen ähnelt die geteilte Antriebseinheit 9 der in der vorherigen Ausführungsform.

Ferner werden die einzelnen Eingriffseinrichtungen von Fig. 4 und 5 gemäß der Tabelle der Betriebsdarstellung in Fig. 6 betätigt. Im geteilten Leistungsmodus wird die geteil te Antriebseinheit 9 beim vorgenannten Anfahren sowie bei niedriger/mittlerer Geschwindigkeit verwendet. Die Ausgangs leistung des Triebwerks 2 wird zum Ringrad R über die einge rückte Eingangskupplung Ci übertragen. Andererseits ist der Läufer 5a des Motor-Generators 5 mit dem Sonnenrad S verbun den, um die Triebwerkausgangsleistung teilweise abzunehmen oder um Leistung zum ihm als Motor auszugeben, so daß die zu sammengesetzte Kraft vom Träger CR zur CVT-Eingangswelle 7a ausgegeben wird.

Andererseits arbeitet der parallele Hybridmodus im mitt leren/hohen Geschwindigkeitsbereich. In diesem Zustand wird das Planetengetriebe 6 gemeinsam gedreht, und die Ausgangs leistung des Triebwerks 2 wird unverändert zur CVT-Eingangs welle 7a geführt. Gleichzeitig ist der Motor-Generator 5 mit der Eingangswelle 7a verbunden, um die Triebwerkausgangslei stung zu unterstützen oder die Ausgangsleistung teilweise ab zugreifen.

Der Motormodus liegt in dem Zustand vor, in dem die Fahrpedalbetätigung klein und die Drehzahl gering ist, in dem z. B. das Triebwerk nicht verwendet zu werden braucht, bei spielsweise in Verkehrsstaus. In diesem Fall wird der Motor- Generator 5 als Motor zum Antrieb des Fahrzeugs verwendet. In diesem Zustand ist die Eingangskupplung Ci ausgerückt, um das Triebwerk und die CVT-Eingangswelle 7a zu trennen, und die direkt gekuppelte Kupplung Cd ist eingerückt, um die Drehung des Motorläufers 5a direkt zur Eingangswelle 7a auszugeben.

Andererseits wirkt der Triebwerkmodus bei hoher Reisege schwindigkeit, und das Fahrzeug wird ausschließlich durch die Triebwerkausgangsleistung ohne Beteiligung des Motor-Genera tors angetrieben. In diesem Zustand sind die Eingangskupplung Ci und die direkt gekuppelte Kupplung Cd eingerückt, um die Triebwerkausgangsleistung direkt zur CVT-Eingangswelle 7a zu führen. Dabei schaltet der Motor-Generator 5 die Magnetfeld schaltung AUS, um den Läufer 5a im Leerlauf drehen zu lassen.

Der Nutzbremsmodus hat vielfältige Muster, die im fol genden beschrieben werden. In einem Modus sind die Eingangs kupplung Ci und die direkt gekuppelte Kupplung Cd wie im vor genannten Hybridmodus verbunden, und das Planetengetriebe be findet sich im direkt gekuppelten Zustand. In diesem Zustand wird die auf die CVT-Eingangswelle 7a wirkende Trägheitsener gie des Fahrzeugs durch den Motor-Generator 5 in elektrische Energie umgewandelt, und diese elektrische Energie wird in der Batterie gespeichert. Im übrigen kann der Nutzbremsmodus auch dann bewirkt werden, wenn die direkt gekuppelte Kupplung Cd ausgerückt ist.

Im Rückwärtsmodus zum Rückwärtsbewegen des Fahrzeugs sind andererseits die Eingangskupplung Ci und die direkt ge kuppelte Kupplung Cd ausgerückt, und die Rückwärtsbremse Br ist betätigt. In diesem Zustand arbeitet der Motor-Generator 5 als Motor, so daß seine Ausgangsleistung vom Sonnenrad S durch das Ringrad R im feststehenden Zustand umgekehrt und die Rückwärtsausgangsleistung zum Träger CR abgenommen und zur CVT-Eingangswelle 7a ausgegeben wird. Dabei bleibt das Triebwerk 2 im Leerlaufzustand.

Anhand von Fig. 7 wird im folgenden eine geteilte An triebseinheit beschrieben, die teilweise abgewandelt ist. Diese geteilte Antriebseinheit 9 ist grundsätzlich mit der der vorherigen Ausführungsform von Fig. 4 und 5 identisch, wobei jedoch eine Bypasseingangskupplung Cb zwischen der Triebwerkausgangswelle 2a und der CVT-Eingangswelle 7a einge fügt ist. In dieser Ausführungsform arbeiten die einzelnen Eingriffseinrichtungen gemäß der Betriebsdarstellung in Fig. 8. Insbesondere ist die Bypasseingangskupplung Cb wie in den vorausgegangenen Ausführungsformen im geteilten Leistungsmo dus, Motormodus, Nutzbremsmodus und Rückwärtsmodus ausge rückt. Im parallelen Hybridmodus sind die Eingangskupplung Ci und die direkt gekuppelte Kupplung Cd ausgerückt, während die Bypasseingangskupplung Cb und die Rückwärtsbremse Br einge rückt bzw. betätigt sind. In diesem Zustand wird die Aus gangsleistung der Triebwerkausgangswelle 2a über die Bypass eingangskupplung Cb direkt zur CVT-Eingangswelle 7a übertra gen, und die Ausgangsleistung des Motor-Generators 5 wird vom Sonnenrad S durch das Ringrad R im feststehenden Zustand ab gebremst und zum Träger CR übertragen, bis sie zur Eingangs welle 7a ausgegeben wird. Für das vom Fahrzeug benötigte Be schleunigen/Abbremsen kann daher der (später beschriebene) Lastausgleich durch ein niedriges Drehmoment (oder einen ge ringen Strom) des Motor-Generators 5 bewirkt werden. Dagegen wird im Triebwerkmodus die Triebwerkausgangsleistung von der Bypasseingangskupplung Cb direkt zur Eingangswelle 7a ausge geben, und das Planetengetriebe kann dann in einen frei dre henden Zustand versetzt werden, um die Funktion des Motor-Ge nerators zu beenden. Alternativ können sämtliche Kupplungen Cb, Ci und Cd wie in den vorausgegangenen Ausführungsformen eingerückt werden.

Nachstehend wird anhand von Fig. 9 und 10 eine weitere abgewandelte geteilte Antriebseinheit beschrieben.

In Fig. 9 ist die Triebwerkausgangswelle 2a mit dem Son nenrad S und der Motorläufer 5a mit dem Ringrad R verbunden. In dieser Ausführungsform kann im geteilten Leistungsmodus eine hohe Übersetzung iF = [(1 + λ)/λ : λ = Zähnezahl (Sonnen rad) /Zähnezahl (Ringrad)] für den Vorwärtszustand gewählt wer den, um die Ausgangsdrehzahl des Triebwerks stark zu verlang samen (auf etwa ein Drittel) und sie zur CVT-Eingangswelle 7a zu übertragen, um dadurch eine hohe Vorwärtsantriebsleistung zu erzeugen. In Fig. 10 ist die Bypasseingangskupplung Cb dem Aufbau von Fig. 9 zugefügt. Daher kann im parallelen Hybrid modus das Motordrehmoment um das (1 + λ)-fache gegenüber dem Triebwerkdrehmoment erhöht/verringert werden.

Der Aufbau von Fig. 11 verwendet ein Doppelrad-Planeten getriebe 6. Der Träger CR hält Planetenräder P1 und P2, die mit der Triebwerkausgangswelle 2a verbunden sind, das Sonnen rad S ist mit dem Motorläufer 5a verbunden, und das Ringrad R ist mit der CVT-Eingangswelle 7a verbunden. In dieser Ausfüh rungsform nehmen die Vorwärtsübersetzung iF = [1/(1-λ)] und die Rückwärtsmodusübersetzung ir (= 1/λ) einen Wert von 2 für die vorgenannte Übersetzung (d. h., Zähnezahl (Sonnenrad)/ Zähnezahl(Ringrad)) von 0,5 an. Dies bedeutet, daß die Anfahr wandlung im wesentlichen gleich der eines Fahrzeugs sein kann, in dem ein normales Automatikgetriebe mit Drehmoment wandler eingebaut ist. Außerdem wird die Triebwerkausgangs leistung so zum Träger CR eingegeben, daß eine auf die Rad zahnabschnitte wirkende Beanspruchung niedriger als die bei der später beschriebenen Sonnenradeingabe sein kann, um eine vorteilhaftere Dauerstandfestigkeit vorzusehen.

Der Aufbau von Fig. 12 verwendet ebenfalls das Doppel rad-Planetengetriebe 6, dessen Sonnenrad S mit der Triebwerk ausgangswelle 2a, dessen Träger CR mit dem Motorläufer 5a und dessen Ringrad R mit der CVT-Eingangswelle 7a verbunden ist. Auch in dieser Ausführungsform hat das Drehmomentverhältnis einen Wert von etwa 2, was im wesentlichen gleich der Anfahr wandlung des Drehmomentwandlers und dem Drehmomentverhältnis im Rückwärtsmodus ist.

Im übrigen können die Eingangskupplung Ci, die direkt gekuppelte Kupplung Cd, die Bypasseingangskupplung Cb und die Rückwärtsbremse Br von Fig. 9 bis 12 wie zuvor beschrieben arbeiten, und die Bypasskupplung Cb kann gemäß der Darstel lung durch Strichlinien in Fig. 11 und 12 eingebaut sein.

Im folgenden werden die Steuerabläufe der Antriebsein heit beschrieben, die so aufgebaut ist, daß sie die geteilte Antriebseinheit (oder Anfahreinheit) und das CVT aufweist. Fig. 13 ist ein Diagramm zur Auflistung der Fahrmodi der An triebseinheit. Dabei handelt es sich um den Fahrantriebszu stand Leistung EIN, in dem die Leistung von der Leistungs quelle auf die Räder übertragen wird, so daß das Fahrzeug vorwärts fährt, den Zustand Leistung AUS, in dem die Lei stungsübertragung unterbrochen ist, so daß das Fahrzeug durch seine Trägheit fährt, und den Rückwärtsmodus, in dem die Lei stung von der Leistungsquelle umgekehrt wird, so daß das Fahrzeug rückwärts fährt. Der Modus Leistung EIN unterteilt sich ferner in den Motormodus, in dem das Fahrzeug aus schließlich durch den Motor-Generator angetrieben wird, den geteilten Leistungsmodus, in dem die geteilte Antriebseinheit so arbeitet, daß das Fahrzeug durch das Triebwerk und den Mo tor angetrieben wird, den parallelen Hybridmodus (oder PH-Mo dus), in dem die Funktion der geteilten Antriebseinheit un terbrochen wird, um das Fahrzeug durch das Triebwerk und den Motor anzutreiben, und den Triebwerkmodus, in dem das Fahr zeug ausschließlich durch die vom Triebwerk angegebene Lei stung angetrieben wird.

Der geteilte Leistungsmodus unterteilt sich ferner in den Fall (mit M/G-(Motor-Generator-)Antrieb), in dem der Mo tor-Generator als Motor mit Entladung betrieben wird, und in den Fall (ohne M/G-Antrieb), in dem er als Generator betrie ben wird. Andererseits unterteilt sich der parallele Hybrid modus ferner in den Lastausgleich zum Laden durch den Motor- Generator (in der Funktion als Generator) und zum Entladen (in der Funktion als Motor), die Generatorfahrt nur zum Laden und die Drehmomentunterstützung zur alleinigen Funktion als Motor.

Demgegenüber unterteilt sich der Modus Leistung AUS in die Nutzbremsung entsprechend der Triebwerkbremsung, bei der die Trägheitskraft des Fahrzeugs, d. h., die Triebwerkbrem sung im üblichen Zustand, als Nutzbremsung zurückgewonnen wird, und die Nutzbremsung, bei der die Reibungskraft als Er gebnis der Fußbremsung ebenfalls als Nutzbremsung zurückge wonnen wird. Außerdem unterteilt sich die Triebwerkbremsung, die der Nutzbremsung entspricht, ferner in den Fall des ge teilten Leistungszustands, in dem die direkt gekuppelte Kupp lung ausgerückt ist, und den Fall des parallelen Hybridzu stands, in dem diese Kupplung eingerückt ist. Ferner sind die Fahrmuster beispielhaft durch das übliche Muster dargestellt, in dem der Ladezustand (SOC) der Batterie ordnungsgemäß ist, das niedrige SOC-Muster, in dem der Ladezustand der Batterie gering ist, und das hohe SOC-Muster, in dem der Ladezustand hoch ist.

Fig. 14 ist ein Ablaufplan der Hauptroutine der vorge nannten einzelnen Fahrmodi und Fahrmodusmuster. In Fig. 14 bedeuten die Buchstaben SOC (State of Charge - Ladezustand) den Ladezustand der Batterie, und die Schriftzeichen SOC1 und SOC2 bedeuten vorbestimmte Ladekapazitäten der Batterie. Au ßerdem bezeichnen die Buchstaben VS eine Fahrzeuggeschwindig keit, VSS eine im wesentlichen angehaltene Fahrzeuggeschwin digkeit vom Stillstand bis zu einer sehr niedrigen Geschwin digkeit, BS einen Bremsschalter zum Detektieren des betätig ten Fußbremspedals und Cd die vorgenannte direkt gekuppelte Kupplung.

Hierbei ist gemäß Fig. 15 im normalen Muster die Batte rieladung ordnungsgemäß (d. h., ein zulässiger SOC von 60 bis 85%). Im übrigen veranschaulichen durchgezogene Kurven und gestrichelte Kurven die Umschaltlinien in Pfeilrichtung (ebenso nachstehend). Beim niedrigen SOC-Muster ist die Bat terieladung gemäß Fig. 16 gering ( 60%), so daß das Laden der Batterie höchste Priorität erhält. Beim hohen SOC-Muster ist die Batterieladung gemäß Fig. 17 hoch ( 85%), so daß der Motor-Generator ausschließlich als Motor wirkt. Im übri gen gelten für die Fahrzeuggeschwindigkeit die Relationen VS4 < VS1 < VS8 sowie VS7 < VS2, und für die Fahrpedalbetätigung die Relationen ACC2 < ACC1 < ACC3. Außerdem wird der genannte Ladezustand der Batterie anhand des Signals vom (nicht ge zeigten) Batterierestsensor entschieden, die Fahrpedalbetäti gung jedes Musters wird durch den (in Fig. 3 mit 24 bezeich neten) Drosselklappensensor bestimmt, und die Fahrzeugge schwindigkeit wird durch den (mit 23 in Fig. 3 bezeichneten) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor detektiert.

Fig. 18 zeigt eine Verarbeitungsroutine für die vorge nannten Fahrmodi. Der Motormodus, der geteilte Leistungsmo dus, der parallele Hybridmodus und der Triebwerkmodus werden gemäß den vorgenannten Mustern auf der Grundlage der Fahrpe dalbetätigung (ACC) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (VS) aus gewählt sowie durch die einzelnen Operationen der Eingangs kupplung Ci, der direkt gekuppelten Kupplung Cd und der Rück wärtsbremse Br nach der Tabelle in Fig. 6 eingestellt. Im Motormodus ist die Eingangskupplung Ci ausgerückt und vom Triebwerk ge trennt, und die direkt gekuppelte Kupplung Cd ist eingerückt, so daß die Drehung des Läufers des Motors (oder Generators) direkt zur CVT-Eingangswelle übertragen wird. Außerdem wird die vom Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung (PRv) so berech net, daß die Motorausgangsleistung entsprechend der erforder lichen Ausgangsleistung eingestellt wird. Gleichzeitig wird die Übersetzung (das Drehzahlverhältnis) des CVT so berech net; daß die Steuerung der Motorausgangsleistung und die Steuerung der CVT-Übersetzung auf der Kurve des höchsten Mo torwirkungsgrads erfolgen.

Im geteilten Leistungsmodus und parallelen Hybridmodus werden andererseits die einzelnen Modusverarbeitungen abgear beitet, die im folgenden beschrieben werden. Dagegen sind im Triebwerkmodus sowohl die Eingangskupplung Ci als auch die direkt gekoppelte Kupplung Cd eingerückt, so daß die Trieb werkausgangswelle direkt mit der CVT-Eingangswelle gekoppelt ist. In diesem Triebwerkmodus wird wie im vorherigen Motormo dus die vom Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung (PRv) so be rechnet, daß die Triebwerkausgangsleistung entsprechend der erforderlichen Ausgangsleistung eingestellt wird. Gleichzei tig wird die Übersetzung des CVT so berechnet, daß die Steue rung der Triebwerkausgangsleistung und die Steuerung der CVT- Übersetzung auf der Kurve des höchsten Triebwerkwirkungsgrads erfolgen.

Fig. 19 ist ein Ablaufplan der Verarbeitung für den ge teilten Leistungsmodus von Fig. 18. Dieser geteilte Lei stungsmodus wirkt beim Anfahren sowie im unteren bis mittle ren Fahrgeschwindigkeitsbereich des Fahrzeugs (z. B. 0 bis 60 km/h). In diesem Modus ist gemäß der vorstehenden Be schreibung die Eingangskupplung Ci eingerückt, die direkt ge kuppelte Kupplung Cd und die Rückwärtsbremse Br sind jedoch ausgerückt bzw. gelöst, so daß das Planetengetriebe 6 arbei tet. Zunächst wird im Schritt S1 eine mittlere Fahrzeugaus gangsleistung (PMv) berechnet, z. B. durch ein Intervallmit telungsverfahren, bei dem momentan benötigte Ausgangsleistun gen des Fahrzeugs für die Intervalle einer vorbestimmten Ab tastperiode (z. B. alle 30 s) gemittelt werden, oder ein Be wegungsmittelungsverfahren, bei dem die Daten der momentan benötigten Ausgangsleistungen in einer Anzahl von N von der Vergangenheit bis zur Gegenwart für jede Abtastung gemittelt werden. Anschließend wird (im Schritt S2) die Triebwerkaus gangsleistung (Pe) so eingestellt, daß sie der mittleren Aus gangsleistung (PMv) des Fahrzeugs entspricht. Dadurch wird die Triebwerkausgangsleistung auf der besten Verbrauchskurve durch die leichten Schwankungen auf der Grundlage der vorge nannten Mittelung gesteuert, und der Betriebspunkt des Trieb werks, d. h., Triebwerkdrehmoment (Te) und Triebwerkdrehzahl (Ne), wird (im Schritt S3) anhand der vorgenannten Triebwer kausgangsleistung bestimmt. Auf der Grundlage der Antriebs krafterhöhung werden anhand der Fahrpedalbetätigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit (im Schritt S4) ferner die aktuell. benötigte Ausgangsleistung (PRv) des Fahrzeugs und die erfor derliche Drehzahl (NRv) des Fahrzeugs bestimmt. Im übrigen wird die vorgenannte mittlere Ausgangsleistung des Fahrzeugs auf die Triebwerkausgangsleistung eingestellt (Pe = PMv), so daß die Ausgangsleistung (oder das Entladen) und die Stromer zeugung (oder das Laden), die vom Motor-Generator beizusteu ern sind, nahe ± 0 während der gesamten Fahrt sind.

Anhand der Differenz zwischen der Triebwerkausgangslei stung (Pe) und der benötigten Ausgangsleistung (PRv) werden daher (im Schritt S5) die Ausgangsleistung des Motor-Genera tors sowie die Übersetzung (das Drehzahlverhältnis) des CVT berechnet. Dabei gelten insbesondere die folgenden Beziehun gen für ein Drehmoment T, eine Drehzahl N, einen Suffix m als Anzeige des Motors (oder Generators), einen Suffix e als An zeige des Triebwerks, einen Suffix c als Anzeige der CVT-Ein gangsleistung, einen vom Fahrzeug benötigten Wert Rv, eine CVT-Übersetzung Rcvt sowie ein Zähnezahlverhältnis λ(Z_s/Z_r) des Sonnenrads S und des Ringrads R im Planetengetriebe:

Tm = λ × Te;
Tm + Te = Tc;
TRv = Rcvt × Tc;
Nc = Rcvt × NRv; und
Nm = [(1 + λ)/λ] × Nc-(1/λ) × Ne.

Wird anders ausgedrückt für das Triebwerk der vorbestimmte Ausgangsleistungszustand (für Ne und Te = konstant) beibehal ten, um dem mittleren Ausgangsleistungswert des Fahrzeugs ge mäß Schritt S1 zu entsprechen, berechnet sich das Motor drehmoment Tm anhand des Ausgangsdrehmoments Te des Trieb werks auf der Grundlage des Zähnezahlverhältnisses λ des Pla netengetriebes, das Eingangsdrehmoment Tc (= Ausgangsdrehmo ment der geteilten Antriebseinheit) des CVT berechnet sich anhand der Motordrehmoments Tm und des Triebwerkdrehmoments Te, und das Drehmomentverhältnis Rcvt des CVT und die Aus gangsdrehzahl Nm des Motors berechnen sich so, daß sie dem erforderlichen Drehmoment und der erforderlichen Drehzahl (oder Fahrzeuggeschwindigkeit) entsprechen.

Diese Überlegungen lassen sich zusammenfassen, indem das CVT-Ausgangsdrehmoment (Tout) für Te = konstant und Tm = kon stant sowie die CVT-Ausgangsdrehzahl (Nout) für Ne = konstant und Nm = variabel wie folgt ausgedrückt werden:

Tout = (Te ± Tm) × Rcvt; und

Nout (Ne + λ Nm)/Rcvt(1 + λ).

Ferner wird (im Schritt S6) entschieden, ob das Motor drehmoment Tm und die Motordrehzahl Nm innerhalb des Aus gangsleistungsbereichs des Motor-Generators 5 liegen. Bei be jahender Antwort werden (im Schritt S7) die Ausgangsleistun gen des Triebwerks 2 und des Motor-Generators 5 sowie die Übersetzung (oder das Drehmomentverhältnis) des CVT gemäß den berechneten Werten der vorherigen Schritte S3 und S5 gesteu ert. Bei zulässigem Ladezustand der Batterie gemäß Fig. 15 und 17 deckt der Motor-Generator 5 sowohl den Entladebereich in der Funktion als Motor als auch den Ladebereich in der Funktion als Generator ab (+PmMAX bis PmMAX mit M/G-Antrieb). Bei unzulässigem Ladezustand gemäß Fig. 16 deckt der Motor- Generator 5 nur den Ladebereich ab (0 bis PmMAX ohne M/G-An trieb), um als Generator zu arbeiten.

Bei verneinender Antwort im Schritt S6 wird (im Schritt S8) der Überschuß/das Defizit (= Tm × Nm-PmMAX) berechnet, die Triebwerkausgangsleistung Pe wird neu eingestellt (im Schritt S9), um den Überschuß/das Defizit zu kompensieren, der Triebwerkbetriebspunkt (Te und Ne) wird bestimmt (im Schritt S10), und (im Schritt S11) werden die Motorausgangs leistung sowie die CVT-Übersetzung berechnet. Kurz ausge drückt:

Tm = TmMAX;
Nm = Ne; und
Rcvt = Ne/NRv.

Im folgenden wird speziell der geteilte Leistungsmodus beschrieben. Für Beschleunigungen beim Anfahren oder beim Fahren mit niedriger bis mittlerer Geschwindigkeit wird die Triebwerkausgangsleistung Pe auf einem vorbestimmten Wert (Te = konstant und Ne = konstant) durch die vom Fahrzeug benö tigte mittlere Ausgangsleistung gehalten. In diesem Zustand wird die Eingangsdrehzahl (= die Ausgangsdrehzahl der geteil ten Antriebseinheit: die Trägerdrehzahl) des GVT eingestellt, indem die Stromerzeugung des Motor-Generators verringert und die Triebwerkausgangsleistung als Motor unterstützt wird. Da bei ist das Eingangsdrehmoment des CVT stets konstant [Tc = Tm + Te = λ × Te + Te = Te x (λ + 1). Tc = 1,5 Te für λ = 0,5). Da die CVT-Übersetzung stufenlos innerhalb des vorbe stimmten Bereichs (z. B. 0,4 bis 2,3) eingestellt werden kann, wird die Übersetzung Rcvt des CVT so eingestellt, daß die Eingangsdrehzahl Nc des CVT die vom Fahrzeug benötigte Drehzahl NRv sein kann. Da das Ausgangsdrehmoment des CVT durch die Übersetzungseinstellung schwankt, wird auch die Drehzahl Nm des Motors eingestellt. Dadurch können die vom Fahrzeug benötigten Ausgangsleistungswerte (TRv und NRv) er füllt werden, während die Triebwerkausgangsleistung im vorbe stimmten Zustand gehalten wird, indem sowohl die Drehzahl des Motors bei konstantem Drehmoment und die Übersetzung (oder das Drehmomentverhältnis) des CVT eingestellt werden.

Wird nach dem Anfahren und der vorbestimmten Beschleuni gung der stabile Fahrzustand eingeleitet, wird das Triebwerk ausgangsdrehmoment (für die konstante Drehzahl) allmählich erhöht, um der erforderlichen Ausgangsleistung des Fahrzeugs im stabilen Fahrzustand zu entsprechen, und die entsprechende Drehmomentunterstützung durch den Motor wird nach und nach verringert. Dadurch kann die Triebwerkausgangsleistung (im quasi-stabilen Zustand) behutsam geändert werden, während sie auf einem vorbestimmten Punkt der besten Verbrauchskurve für eine vorbestimmte Zeitperiode gehalten wird, um die Ver brauchs- und Abgasleistung zu verbessern. Beim Abbremsen aus einem vorbestimmten Fahrzustand arbeitet andererseits der Mo tor-Generator als Generator, so daß die Triebwerkausgangslei stung wie im vorherigen Modus gesteuert werden kann, während die Batterie geladen wird.

Anhand von Fig. 20 bis 22 wird im folgenden die Subrou tine zur Verarbeitung des parallelen Hybridmodus von Fig. 18 beschrieben. Dieser parallele Hybridmodus wirkt im Fahrzu stand bei mittlerer bis hoher Geschwindigkeit (z. B. 60 bis 180 km/h). In diesem Modus sind die Triebwerkausgangswelle und die CVT-Eingangswelle direkt gekoppelt, und das Drehmo ment des Motor-Generators wird eingestellt. Zunächst wird an hand von Fig. 20 der Modus Lastausgleich in der Subroutine beschrieben, d. h., der Fall, in dem die Batterieladung von Fig. 15 ordnungsgemäß ist. Wie im vorherigen geteilten Lei stungsmodus wird zunächst (im Schritt S15) die mittlere Aus gangsleistung PMv des Fahrzeugs berechnet. Danach wird (im Schritt S16) die Triebwerkausgangsleistung Pe auf die mittle re Fahrzeugausgangsleistung eingestellt, und der Betriebs punkt (Te und Ne) des Triebwerks wird bestimmt (im Schritt S17). Dabei wird der Triebwerkbetriebspunkt (Te und Ne) be hutsam auf der Grundlage der mittleren Fahrzeugausgangslei stung sowie auf der besten Verbrauchskurve gesteuert (d. h., im quasi-stabilen Zustand). Andererseits wird (im Schritt S18) die vom Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung PRv (TRv und NRv) durch die Antriebskrafterhöhung anhand der Fahrpedalbe tätigung und der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnet. Als Er gebnis wird (im Schritt S19) die CVT-Übersetzung (Rcvt) auf der Grundlage von Rcvt = Ne/NRv berechnet.

Außerdem wird (im Schritt S20) das Ausgangsdrehmoment des Motors (oder Generators) berechnet. Insbesondere wird das Motordrehmoment (Tm) anhand von Tm = TRv-Te berechnet, und die Drehzahl Nm ist gleich der Triebwerkdrehzahl Ne, so daß die Motorausgangsleistung (Pm) durch Pm = Tm × Ne ausgedrückt ist. Während die Triebwerkausgangsleistung im vorbestimmten Zustand je nach mittlerer Ausgangsleistung des Fahrzeugs ge halten wird, steuert insbesondere das CVT das Drehzahlver hältnis (oder die Übersetzung), um die Triebwerkdrehzahl auf die vom Fahrzeug benötigte Drehzahl zu schalten, und der Mo tor-Generator stellt das Drehmoment bei der konstanten Ge schwindigkeit gemäß der Festlegung durch die Triebwerkdreh zahl ein, um die Drehmomentänderung infolge des Drehzahlver hältnisses des CVT zu absorbieren und damit das Drehmoment so zu steuern, daß es dem vom Fahrzeug benötigten entspricht.

Diese Überlegungen lassen sich zusammenfassen, indem das CVT-Ausgangsdrehmoment (Tout) durch Tout = (Te ± Tm) × Rcvt für Te = konstant und Tm = variabel und die CVT-Ausgangsdreh zahl (Nout) durch Nout = Ne/Rcvt für Ne (= Nm) = konstant ausgedrückt werden.

Anschließend wird (im Schritt 21) entschieden, ob das Motordrehmoment Tm innerhalb des Ausgangsleistungsbereichs des Motors liegt. Bei bejahender Antwort werden (im Schritt 22) die Triebwerk- und Motor-Generator-Ausgangsleistung sowie die CVT-Übersetzung auf der Grundlage der berechneten Werte der Schritte S19 und S20 gesteuert. Dabei deckt beim Lastaus gleich das Motordrehmoment sowohl die Ausgangsrichtung, d. h., den Entladebereich, in dem der Motor-Generator als Mo tor zur Unterstützung des Triebwerks arbeitet, als auch die Eingangsrichtung, d. h., den Ladebereich, in dem er als Gene rator zum Laden der Batterie arbeitet, ab.

Liegt es dagegen außerhalb des Bereichs der Motoraus gangsleistung, wird (im Schritt 23) der Überschuß/das Defizit Tm × Nm-PmMAX) berechnet, die Triebwerkausgangsleistung Pe wird neu eingestellt (im Schritt S24), um den Überschuß/ das Defizit auszugleichen, der Triebwerkbetriebspunkt (Te und Ne) wird bestimmt (im Schritt S25), und (im Schritt S26) wer den die Motorausgangsleistung sowie die CVT-Übersetzung be rechnet. Kurz ausgedrückt gilt: Tm = TmMAX; Nm = Ne; und Rcvt = Ne/NRv.

Insbesondere wird bei Beschleunigung der Fahrzeugge schwindigkeit z. B. von V₁ auf V₂ das CVT von V₁ auf V₂ hoch geschaltet, während für das Triebwerk ein konstantes Drehmo ment und eine konstante Drehzahl beibehalten wird. Da das Drehmoment dann abfällt, gibt der Motor (oder Generator) gleichzeitig ein Drehmoment ab, um den Abfall auszugleichen. Steigt die Fahrzeuggeschwindigkeit auf V₂, um den stabilen Zustand einzuleiten, wird die Unterstützung der Motoraus gangsleistung allmählich verringert, während die Triebwer kausgangsleistung allmählich erhöht wird. Außerdem wird die Steuerung der Ausgangsleistung des Triebwerks durch den Motor gemäß der vorstehenden Beschreibung unterstützt, so daß die Triebwerkausgangsleistung behutsam auf der Kurve des maxima len CVT-Wirkungsgrads bewegt werden kann. Gleichzeitig wird für die Triebwerkausgangsleistung der optimale Punkt entspre chend der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drosselklappenöff nung gewählt, und die Einstellung von Triebwerkdrehmoment und Triebwerkdrehzahl wird für eine vorbestimmte Zeitperiode kon stant gehalten und dann (im quasi-stabilen Zustand) gleichmä ßig und allmählich geändert. Dies verbessert nicht nur die Verbrauchs-, sondern auch die Abgasleistung. Soll im übrigen das Fahrzeug abgebremst werden, wird die Batterie mit der überschüssigen Triebwerkausgangsleistung geladen, während das Triebwerk im vorgenannten quasi-stabilen Zustand durch den Motor-Generator gehalten wird.

Anhand von Fig. 21 wird der Modus Generatorfahrt im vor genannten parallelen Hybridmodus beschrieben, d. h., der Mo dus, in dem das Fahren unter Erzeugung von elektrischem Strom erfolgt, wenn die Batteriekapazität gemäß Fig. 16 unzurei chend ist. Zunächst wird wie in der vorherigen Routine die vom Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung PRv (im Schritt S30) durch ein Mittelungsverfahren o. ä. berechnet, und (im Schritt S31) wird die erzeugte Leistung Pg anhand der Kurve des Ladezustands SOC und der erzeugten Leistung Pg berechnet. Aus der Summe der benötigten Ausgangsleistung PRv und der durch den Motor-Generator erzeugten Leistung Pg wird ferner (im Schritt S32) die Triebwerkausgangsleistung Pe (= PRv + Pg) berechnet, und (im Schritt S33) wird der Triebwerkbe triebspunkt (Te und Ne) auf der Grundlage der berechneten Triebwerkausgangsleistung bestimmt. Ferner wird wie zuvor die CVT-Übersetzung (im Schritt S34) berechnet, so daß die Trieb werkausgangsleistung, die (Motor-) Generatorausgangsleistung und die CVT-Übersetzung (im Schritt S35) auf der Grundlage der berechneten Übersetzung gesteuert werden.

Fig. 22 zeigt eine Subroutine des Modus Drehmomentunter stützung im vorgenannten parallelen Hybridmodus, d. h., des Modus, in dem der Motor-Generator nur als Motor arbeitet, so daß die Fahrt durch Unterstützung des Triebwerks fortgesetzt wird, wenn der Ladezustand der Batterie gemäß Fig. 17 ausrei chend ist. In dieser Subroutine ähneln die Schritte S37 bis S42 den Schritten S15 bis S20 des Lastausgleichs von Fig. 20, so daß auf ihre wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Wird im Schritt S43 entschieden, daß das im Schritt S42 be rechnete Motordrehmoment Tm größer als 0 ist, d. h., daß der Motor-Generator zur Unterstützung der Triebwerkausgangslei stung wirkt, werden (im Schritt S46) die Ausgangsleistungen des Triebwerks und des Motors sowie die CVT-Übersetzung auf der Grundlage der berechneten Werte Pe, Tm und Rcvt gesteu ert. Ist dagegen Tm < 0, wird (im Schritt S45) entschieden, ob das Motordrehmoment Tm innerhalb des Bereichs der Motor ausgangsleistung liegt. Wie im Schritt S43 befindet sich der Motorausgangsleistungsbereich nur auf der Seite (oder Entla deseite), auf der die Ausgangsleistung als mechanische Ener gie so geliefert wird, das er innerhalb des vorbestimmten Drehmoments und der vorbestimmten Drehzahl liegt. Liegt es innerhalb des Motorausgangsleistungsbereichs, werden die Aus gangsleistungen des Triebwerks und des Motors sowie die CVT- Übersetzung (im Schritt S46) ebenso auf der Grundlage der vorbestimmten Werte gesteuert. Ist die berechnete Motoraus gangsleistung Tm defizitär und führt den Ladevorgang durch oder hat sie einen Überschuß, so daß der Motorausgangslei stungsbereich defizitär wird, so wird der Überschuß/das Defi zit (im Schritt S47) berechnet (= Tm × Ne-PmMAX). Eine neue Triebwerkausgangsleistung Pe wird (im Schritt S48) durch be darfsweises Addieren des Überschusses/Defizits zur Triebwerk ausgangsleistung Pe auf der Grundlage der vorgenannten mitt leren Fahrzeugausgangsleistung berechnet. Daraus wird (im Schritt S49) der Triebwerkbetriebspunkt bestimmt, und (im Schritt S50) werden die Motorausgangsleistung und die GVT- Übersetzung berechnet durch (Tm = 0 oder Tm = TmMAX und Nm = Ne) sowie (Rcvt = Ne/NRv).

Fig. 23 zeigt eine Subroutine für den Rückwärtsmodus (von Fig. 14). Im ausgerückten Zustand der Eingangskupplung Ci und der direkt gekuppelten Kupplung Cd wird (im Schritt S51) die Rückwärtsbremse Br betätigt. Dadurch wird die CVT- Eingangswelle 7a von der Triebwerkausgangswelle 2a getrennt, so daß die Drehung des Läufers 5a des Motor-Generators 5 im abgebremsten und umgekehrten Zustand vom Sonnenrad S auf den Träger CR durch das Ringrad R in der Feststellung durch die betätigte Rückwärtsbremse Br übertragen wird, bis sie zur CVT-Eingangswelle 7a ausgegeben wird. Bei Antrieb des Fahr zeugs (im Schritt S52) werden außerdem die Fahrpedalbetäti gung ACC und die Fahrzeuggeschwindigkeit VS (im Schritt S53) ausgelesen, und die vom Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung (PRv) wird (im Schritt S54) anhand der ausgelesenen Werte be rechnet. Danach wird (im Schritt S55) die Motorausgangslei stung so eingestellt, daß sie der benötigten Fahrzeugaus gangsleistung entspricht (Pm = PRv), und (im Schritt S56) wird das CVT auf den vorbestimmten Zustand niedriger Ge schwindigkeit eingestellt (mit einer Übersetzung Lo). In die sem Zustand wird der Motor (im Schritt S57) so gesteuert, daß er die vorgenannte Motorausgangsleistung hat.

Im folgenden wird die Nutzbremssteuerung im Hauptablauf von Fig. 14 beschrieben. Fährt das Fahrzeug im Vorwärtsaus laufzustand und mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit über einer vorbestimmten niedrigen Geschwindigkeit (VS VSS, im Schritt S60), wird das Bremspedal betätigt, um den Bremsschalter BS (im Schritt S61) einzuschalten. Anschließend erfolgt (im Schritt S62) die Nutzbremssteuerung. Diese Nutzbremssteuerung wird veranlaßt, den für den Bremsvorgang notwendigen Hub zu beurteilen, indem die Verschiebung des Bremspedals detektiert wird, und die Erholung in Übereinstimmung mit dem Ladezustand SOC der Batterie zu steuern. Insbesondere ist die Gesamt bremskraft des Fahrzeugs die Summe aus der Nutzbremskraft durch den Motor-Generator 5 und der hydraulischen Bremskraft. Dabei wird die Übersetzung des CVT unter Berücksichtigung des maximalen Rückspeisewirkungsgrads, der Verhinderung eines zu schnellen Schaltens und des Ansprechens bei erneuter Be schleunigung eingestellt. Andererseits kann die Eingangskupp lung Ci ausgerückt sein, wogegen die direkt gekuppelte Kupp lung Cd eingerückt sein kann, um das Triebwerk in den Leer laufzustand zu versetzen, so daß die Nutzbremsung durch den Motor-Generator erfolgen kann. Alternativ kann die Eingangs kupplung Ci eingerückt sein, und die direkt gekuppelte Kupp lung Cd kann eingerückt sein, um die Nutzbremsung durch den Generator bei gemeinsamer Verwendung der Triebwerkbremsung zu bewirken.

Wird im Schritt S61 entschieden, daß der Bremsschalter BS ausgeschaltet ist, so werden (in den Schritten S64 und S65) die Steuervorgänge für die Triebwerkbremsung bewirkt. Dabei wird die Triebwerkbremssteuerung im geteilten Antriebs- und direkt gekuppelten Zustand unabhängig vom ein- oder aus gerückten Zustand der direkt gekuppelten Kupplung Cd bewirkt (Schritt S63). Bei der direkt gekoppelten Triebwerkbrems steuerung (Schritt S64) kann die Eingangskupplung Ci ausge rückt sein, während die direkt gekuppelte Kupplung Cd einge rückt sein kann, um das Triebwerk in den Leerlaufzustand zu versetzen, so daß die vorgenannte Triebwerkbremsung vollstän dig zur Rückspeisung durch den Generator 5 führen kann. Al ternativ kann die Eingangskupplung Ci eingerückt sein, wäh rend die direkt gekuppelte Kupplung Cd eingerückt sein kann, so daß die Rückspeisung durch den Generator bewirkt werden kann, während die Triebwerkbremsung erfolgt. Bei der geteil ten Triebwerkbremssteuerung (Schritt S65) sind sowohl die Eingangskupplung Ci als auch die direkt gekuppelte Kupplung Cd ausgerückt, und die Trägheitskraft des Fahrzeugs von der CVT-Eingangswelle wird zum Sonnenrad S und Ringrad R in Ge genwirkung zum Träger CR und entsprechend ihrer Übersetzung abgeleitet, so daß die Rückspeisung durch den Generator bei durchgeführter Triebwerkbremsung veranlaßt wird. Im übrigen kann das Ringrad R durch die Rückwärtsbremse Br festgestellt sein, so daß die Rückspeisung durch den Generator vom Sonnen rad S erfolgen kann.

Die bisher beschriebenen Ausführungsformen weisen zu sätzlich zum geteilten Leistungsmodus den Motormodus, den pa rallelen Hybridmodus (mit Lastausgleich, Generatorfahrt und Drehmomentunterstützung) und den Triebwerkmodus auf. Trotz dieser Beschreibung ist die Erfindung jedoch nicht darauf be schränkt: jeder Modus, z. B. der parallele Hybridmodus, kann entfallen, und lediglich der geteilte Leistungsmodus kann ausreichen. Zusätzlich kann der geteilte Leistungsmodus na türlich mit einem Modus oder mehreren anderen Modi kombiniert sein.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 1 bei Beibehalten des vorbestimmten Zustands des Verbrennungstriebwerks die vom Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung durch Steuern des Motor- Generators und durch stufenloses Steuern des stufenlosen Ge triebes befriedigt werden. Dadurch kann bei Änderung der er forderlichen Ausgangsleistung die Schwankung der Fahrzeugaus gangsleistung durch die Geschwindigkeitsänderungssteuerung des stufenlosen Getriebes vollständig absorbiert werden, um den Verbrauch zu verbessern und die Abgase zu reinigen.

Erfindungsgemäß können nach Anspruch 2 die verbundenen/ feststehenden Beziehungen zwischen den einzelnen Drehelemen ten des Planetengetriebes durch Steuern der Eingriffseinrich tung in Übereinstimmung mit Fahrzeuggeschwindigkeit und Dros selklappenöffnung geändert werden, wodurch die verschiedenen Modi ausgewählt werden.

Erfindungsgemäß können nach Anspruch 3 besonders beim Anfahren und beim Fahren mit niedriger und mittlerer Fahr zeuggeschwindigkeit das Drehmoment und die Drehzahl, die die vom Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung erfüllen, durch Än dern der Drehzahl des Motor-Generators bei konstantem Drehmo ment zur Steuerung der Ausgangsleistung des Motor-Generators und durch Steuern des Drehmomentverhältnisses des stufenlosen Getriebes abgegeben werden. Dadurch kann auch beim Anfahren und beim Fahren mit niedriger und mittlerer Fahrzeuggeschwin digkeit mit starker Änderung der Antriebskraft die erforder liche Ausgangsleistung in dem Zustand (oder stabilen Zustand) erfüllt werden, in dem die Triebwerkausgangsleistung im vor bestimmten Zustand gehalten wird, oder durch gleichmäßiges und langsames Ändern der Triebwerkausgangsleistung, so daß die Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum im Unterschied zum Beschleunigen/Abbremsen des bekannten Fahrzeugs ausge schaltet werden kann, um die Verbrauchs- und Abgasleistung zu verbessern.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 4 der Motormodus her gestellt werden, in dem das Fahrzeug ausschließlich durch den Motor-Generator angetrieben wird. Ist die vom Fahrzeug benö tigte Ausgangsleistung bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und wenig Gas gering, braucht das Verbrennungstriebwerk nicht unbedingt mit geringem Betriebswirkungsgrad betrieben zu wer den, so daß sich die Verbrauchs- und Abgasleistung weiter verbessern lassen.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 5 das Fahrzeug im pa rallelen Hybridmodus betrieben werden, indem die Ausgangslei stung des Verbrennungstriebwerks zum Eingangsteil des stufen losen Getriebes übertragen und indem das Drehmoment des Mo tor-Generators dem Eingangsteil zugegeben oder von ihm abge zogen wird. Dadurch wird das Drehmoment des Motor-Generators bei konstanter Geschwindigkeit gesteuert, und das stufenlose Getriebe wird so gesteuert, daß es die vom Fahrzeug benötigte Drehzahl hat, wodurch das Verbrennungstriebwerk im vorbe stimmten Zustand gehalten werden kann. Besonders bei mittle rer und hoher Fahrzeuggeschwindigkeit kann die vorgenannte parallele Hybridmodussteuerung betrieben werden, um das Ver brennungstriebwerk im stabilen oder quasi-stabilen Zustand zu halten und die Verbrauchs- und Abgasleistung zu verbessern.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 6 in der vorgenannten parallelen Hybridmodussteuerung das Drehmoment vom Motor-Ge nerator erhöht und zum stufenlosen Getriebe übertragen wer den, indem die Ausgangswelle des Verbrennungstriebwerks und das dritte Drehelement direkt gekoppelt werden.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 7 die vorgenannte ge teilte Leistungsmodussteuerung und parallele Hybridmodus steuerung bewirkt werden, indem das Verbrennungstriebwerk an der vorbestimmten Position der besten Verbrauchskurve kurz zeitig gehalten wird und dann eine gleichmäßige und langsame Änderung erfolgt. Dadurch können die Verbesserungen der Ver brauchs- und Abgasleistung gewährleistet werden.

Erfindungsgemäß wird nach Anspruch 8 das Verbrennungs triebwerk so gesteuert, daß es der mittleren Ausgangsleistung des Fahrzeugs folgt. Obwohl das Verbrennungstriebwerk langsam und gleichmäßig gesteuert werden kann, entfernt sich dadurch seine Ausgangsleistung nicht weit von der vom Fahrzeug benö tigten Ausgangsleistung, wobei das Laden und Entladen des Mo tor-Generators so gemittelt werden kann, daß für die Batterie ein ordnungsgemäßer Laderest beibehalten wird.

Erfindungsgemäß wird nach Anspruch 9 der Motor-Generator (zum Lastausgleich) sowohl in Lade- als auch Entladerichtung verwendet. Dadurch wirkt der Motor-Generator so, daß er die Differenz zwischen der erforderlichen Ausgangsleistung und der Ausgangsleistung des Verbrennungstriebwerks kompensiert, so daß das Verbrennungstriebwerk im stabilen oder quasi-sta bilen Zustand gehalten werden kann, um den Verbrauch zu ver bessern.

Ist erfindungsgemäß nach Anspruch 10 der Batterierest gering, erzeugt das Verbrennungstriebwerk die elektrische Leistung im Motor-Generator, während es (bei der Generator fahrt) die erforderliche Ausgangsleistung erfüllt, so daß sich Störungen infolge defizitärer Batterieladung vermeiden lassen.

Ist erfindungsgemäß nach Anspruch 11 der Batterierest hoch, arbeitet der Motor-Generator als Motor, um die Trieb werkausgangsleistung zu unterstützen. Dadurch läßt sich ein zu starkes Aufladen der Batterie verhindern, was zu höherer Lebensdauer und besserem Verbrauch führt.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 12 die Eingriffsein richtung auf geeignete Weise je nach Fahrzeuggeschwindigkeit und Drosselklappenöffnung umgeschaltet werden, um den Motor modus, geteilten Leistungsmodus, parallelen Hybridmodus bzw. Triebwerkmodus auszuwählen. Dadurch läßt sich der optimale Modus je nach Fahrzustand des Fahrzeugs auswählen, um die Verbrauchs- und Abgasleistung weiter zu verbessern. Bei spielsweise verbessert sich bei niedriger Fahrzeuggeschwin digkeit und wenig Gas die Verbrauchs- und Abgasleistung im Motormodus aufgrund des geringen Betriebswirkungsgrads des Verbrennungstriebwerks. Bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit und hoher Drosselklappenöffnung wird die erforderliche Aus gangsleistung des Fahrzeugs beim Anfahren oder bei niedriger und mittlerer Fahrzeuggeschwindigkeit durch den geteilten Leistungsmodus erbracht. Andererseits wird bei mittlerer und hoher Fahrzeuggeschwindigkeit das durch Betätigen des Fahrpe dals bewirkte Beschleunigen/Abbremsen im Motor-Generator durch Einstellen des parallelen Hybridmodus geän dert/absorbiert, um dadurch den Kraftstoffverbrauch zu redu zieren, der mit dem Beschleunigen/Abbremsen einhergeht. Ist ferner die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch, so ist der Betriebs wirkungsgrad des Verbrennungstriebwerks hoch, so daß ein Ab fall des Wirkungsgrads infolge der Beteiligung des Motor-Ge nerators durch Einstellen des Triebwerkmodus ausgeschlossen werden kann.

Erfindungsgemäß können nach Anspruch 13 die ausgewählten Bereiche der einzelnen Modi entsprechend dem Batterierest ge ändert werden, so daß der Ladezustand der Batterie immer auf dem ordnungsgemäßen Pegel gehalten werden kann. Ist der Lade pegel z. B. hoch, läßt sich der Verbrauch durch Einstellen eines hohen Motormodus verbessern. Ist dagegen der Ladepegel gering, wird ein Ladedefizit der Batterie durch Einstellen eines geringen Motormodus verhindert.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 14 die Drehung des Motor-Generators umgekehrt und im Planetengetriebe durch die Rückwärtseingriffseinrichtung abgegeben werden, so daß der Aufbau kompakt gestaltet sein kann, da keine Notwendigkeit für einen speziellen Umschaltmechanismus Vorwärts/Rückwärts besteht.

Erfindungsgemäß wird nach Anspruch 15 beim Abbremsen des Fahrzeugs die Trägheitsenergie des Fahrzeugs durch den Motor- Generator zurückgespeist und in der Batterie gespeichert. Da durch kann der Verbrauch verbessert werden, während eine Bat terie mit geringer Kapazität ausreicht, indem die Energie zu rückgewonnen wird, die ansonsten durch Triebwerkbremsung oder Reibungsbremsung verloren gehen könnte.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 16 der Aufbau kompakt gestaltet sein, indem ein stufenloses Getriebe vom Ringtyp verwendet wird, das eine relativ kleine Größe hat.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 17 die Zuverlässig keit erhöht werden, indem ein stufenloses Getriebe vom Rie mentyp verwendet wird, das die gleichen Ergebnisse zeigt.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 18 die Übersetzung des Planetengetriebes im geteilten Leistungsmodus auf einen ordnungsgemäßen Abbremszustand (z. B. 1,5) eingestellt wer den, um dadurch den Einsatzbereich des geteilten Leistungsmo dus zu erweitern.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 19 die Übersetzung des Planetengetriebes im geteilten Leistungsmodus auf einen hohen Abbremszustand (z. B. 3) eingestellt werden, um dadurch eine hohe Antriebsleistung zu erreichen.

Erfindungsgemäß kann nach Anspruch 20 und 21 die Über setzung des Planetengetriebes im geteilten Leistungsmodus so sein, daß sie gleich der Anfahrwandlung (z. B. 2) des her kömmlichen Drehmomentwandlers ist.

Claims

1. Fahrzeugantriebseinheit (1) mit:
einem Verbrennungsmotor (2);
einem Motor-Generator (5) zum Umwandeln elektrischer Energie aus einer Batterie (3) in mechanische Energie, um die umgewandelte mechanische Energie abzugeben, oder zum Umwandeln mechanischer Energie in elektrische Ener gie, um die umgewandelte elektrische Energie in der Bat terie zu speichern;
einem Planetengetriebe (6) mit mindestens drei Drehele menten; und
einem stufenlosen Getriebe (7) zum stufenlosen Ändern der Drehung eines Eingangsteils (7a), um die geänderte Drehung zu Antriebsrädern auszugeben;
wobei das Planetengetriebe (6) ein erstes Drehelement (R), das mit der Ausgangswelle (2a) des Verbrennungsmo tors verbunden ist, ein zweites Drehelement (S), das in Gegenreaktion zu dem ersten Drehelement wirkt und mit dem Motor-Generator (5) verbunden ist, und ein drittes Drehelement (CR), das mit dem Eingangsteil (7a) des stu fenlosen Getriebes verbunden ist, hat.

2. Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 1, ferner mit:
einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor zum Detektieren der Fahrzeuggeschwindigkeit;
einem Drosselklappensensor zum Detektieren der Drossel klappenöffnung des Verbrennungsmotors; und
einer Eingriffseinrichtung (Ci, Cd, Cb) zum Ändern der verbundenen/festgestellten Beziehungen zwischen dem er sten, zweiten und dritten Drehelement des Planetenge triebes (6) als Reaktion auf die Ausgabesignale von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dem Drosselklappen sensor.

3. Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 2, ferner mit ei ner Steuereinrichtung für einen geteilten Leistungsmodus zum Steuern der Ausgangsleistung des Motor-Generators (5) durch Addieren oder Subtrahieren derselben zu oder von der Ausgangsleistung des in einem vorbestimmten Zu stand gehaltenen Verbrennungsmotors (2), so daß das dritte Drehelement (CR) ein konstantes Drehmoment haben kann, seine Drehzahl jedoch ändern kann, um die von dem Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung zu erfüllen, und zum Steuern des Drehmomentverhältnisses des stufenlosen Ge triebes (7), so daß die Drehzahl des dritten Drehele ments (CR) die vom Fahrzeug benötigte Drehzahl erfüllen kann (Fig. 19).

4. Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 2 oder 3, ferner mit einer Steuereinrichtung für einen Motormodus zum Steuern des Motor-Generators (5), wobei bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit und kleiner Drosselklappenöffnung die Eingriffseinrichtung (Ci, Cd) so gesteuert wird, daß die Ausgangswelle (2a) des Ver brennungsmotors und das erste Drehelement (R) getrennt werden können, um das Planetengetriebe (6) gemeinsam zu drehen, und der Motor-Generator (5) durch die Steuerein richtung für den Motormodus gesteuert wird (Fig. 18).

5. Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 2, 3 oder 4, fer ner mit einer Steuereinrichtung für einen parallelen Hy bridmodus zum Steuern des Drehmoments des Motor-Genera tors (5) durch Addieren oder Subtrahieren desselben zu oder von der Ausgangsleistung des in einem vorbestimmten Zustand gehaltenen Verbrennungsmotors (2), so daß die von dem Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung durch Ändern des Drehmoments für eine konstante Geschwindigkeit des dritten Drehelements (CR) erfüllt werden kann, und zum Steuern des Drehzahlverhältnisses des stufenlosen Ge triebes (7), so daß die Drehzahl des dritten Drehele ments (CR) einen vorbestimmten Wert annehmen kann, wobei in einem mittleren und hohen Geschwindigkeitsbe reich der Fahrzeuggeschwindigkeit die Eingriffseinrich tung (Cd) so gesteuert wird, daß das Planetengetriebe gemeinsam drehen kann, und der Motor-Generator (5) und das stufenlose Getriebe (7) durch die Steuereinrichtung für den parallelen Hybridmodus gesteuert werden (Fig. 20 bis 22).

6. Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 2, 3 oder 4, fer ner mit einer Steuereinrichtung für einen parallelen Hy bridmodus zum Steuern des Drehmoments des Motor-Genera tors (5) durch Addieren oder Subtrahieren desselben zu oder von der Ausgangsleistung des in einem vorbestimmten Zustand gehaltenen Verbrennungsmotors (2), so daß die von dem Fahrzeug benötigte Ausgangsleistung durch Ändern des Drehmoments für eine konstante Geschwindigkeit des dritten Drehelements (CR) erfüllt werden kann, und zum Steuern des Drehzahlverhältnisses des stufenlosen Ge triebes (7), so daß die Drehzahl des dritten Drehele ments (CR) einen vorbestimmten Wert annehmen kann, wobei in einem mittleren und hohen Geschwindigkeitsbe reich der Fahrzeuggeschwindigkeit die Eingriffseinrich tung (Ci, Cb) so gesteuert wird, daß das erste Drehele ment (R) des Planetengetriebes und die Ausgangswelle (2a) des Verbrennungsmotors getrennt werden können, die Ausgangswelle des Verbrennungsmotors jedoch mit dem dritten Drehelement (CR) verbunden werden kann, und der Verbrennungsmotor (2), der Motor-Generator (5) und das stufenlose Getriebe (7) durch die Steuereinrichtung für den parallelen Hybridmodus gesteuert werden.

7. Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Steuereinrichtung für den geteilten Antriebs- oder parallelen Hybridmodus das stufenlose Getriebe (7) und den Motor-Generator (5) so steuert, daß sich die Ausgangsleistung des Verbrennungsmotors (2) auf der be sten Verbrauchskurve ändern kann.

8. Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 5 oder 6, ferner mit einer Berechnungseinrichtung (S1, S15, S30, S37) zum Berechnen einer mittleren Ausgangsleistung des Fahr zeugs, wobei die Steuereinrichtung für den geteilten Leistungs- oder parallelen Hybridmodus den Verbrennungsmotor (2) so steuert, daß die Ausgangsleistung des Fahrzeugs die durch die Berechnungseinrichtung berechnete mittlere Ausgangsleistung sein kann.

9. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 8, ferner mit einer Restdetektionseinrichtung zum Detek tieren des Rests (SOC-Ladezustand) der Batterie, wobei wenn der durch die Restdetektionseinrichtung de tektierte Rest innerhalb eines ordnungsgemäßen Bereiches liegt, die Steuereinrichtung für den parallelen Hybrid modus den Motor-Generator steuert, um die Ausgangslei stung des Verbrennungsmotors zu ergänzen, wenn diese Ausgangsleistung niedriger als die Fahrzeugausgangslei stung ist, so daß sie defizitär ist, und um die elektri sche Leistung bei einer überschüssigen Ausgangsleistung zu erzeugen, wenn die Ausgangsleistung des Verbrennungs motors höher als die Fahrzeugausgangsleistung ist.

10. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 8, ferner mit einer Restdetektionseinrichtung zum Detek tieren des Rests (SOC-Ladezustand) der Batterie, wobei wenn der durch die Restdetektionseinrichtung de tektierte Rest klein ist, die Steuereinrichtung für den parallelen Hybridmodus die Ausgangsleistung des Verbren nungsmotors so steuert, daß der Motor-Generator die elektrische Leistung erzeugen kann.

11. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 8, ferner mit einer Restdetektionseinrichtung zum Detek tieren des Rests (SOC-Ladezustand) der Batterie, wobei wenn der durch die Restdetektionseinrichtung de tektierte Rest groß ist, die Steuereinrichtung für den parallelen Hybridmodus die Ausgangsleistung des Verbren nungsmotors so steuert, daß der Motor-Generator das Drehmoment erzeugen kann (Fig. 22).

12. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 11, ferner mit einer Modusauswahleinrichtung zum Auswäh len:
eines Motormodus, in dem die Eingriffseinrichtung ge steuert wird, um die Ausgangswelle (2a) des Verbren nungsmotors und das erste Drehelement (R) zu trennen und das Planetengetriebe gemeinsam zu drehen, so daß das Fahrzeug durch den Motor-Generator angetrieben werden kann;
eines geteilten Leistungsmodus, in dem die Eingriffsein richtung gesteuert wird, um das erste, zweite und dritte Drehelement des Planetengetriebes einzeln zu drehen, so daß das Fahrzeug durch den Verbrennungsmotor (2) und den Motor-Generator (5) angetrieben werden kann;
eines parallelen Hybridmodus, in dem die Eingriffsein richtung gesteuert wird, um die Ausgangswelle (2a) des Verbrennungsmotors und das dritte Drehelement (CR) ge meinsam zu drehen, so daß das Fahrzeug durch den Ver brennungsmotor und den Motor-Generator angetrieben wer den kann; und
eines Verbrennungsmotormodus, in dem die Eingriffsein richtung gesteuert wird, um das erste Drehelement (S) und das dritte Drehelement (CR) des Planetengetriebes so zu verbinden, daß das Fahrzeug durch den Verbrennungsmo tor angetrieben werden kann (Fig. 18).

13. Fahrzeugantriebseinheit nach Anspruch 11 oder 12, ferner mit einer Restdetektionseinrichtung zum Detektieren des Rests der Batterie, wobei die Bereiche der einzelnen Modi, die durch die Auswahleinrichtung ausgewählt sind, entsprechend dem Rest der Batterie geändert werden (Fig. 14).

14. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ferner mit:
einer Rückwärtseingriffseinrichtung, die geeignet ist, durch eine Vorwärts/Rückwärts-Betätigungseinrichtung ge steuert zu werden; und
einer Rückwärtssteuereinrichtung, um die Rückwärtsein griffseinrichtung zu veranlassen, das erste Drehelement (R) des Planetengetriebes festzuhalten, und die Ein griffseinrichtung (Ci) zu veranlassen, die Ausgangswelle (2a) des Verbrennungsmotors und das erste Drehelement (R) zu trennen, um dadurch die Drehung des zweiten Dreh elements (S) durch den Motor-Generator (5) als Rück wärtsdrehung zu dem dritten Drehelement (CR) abzugeben (Fig. 13).

15. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner mit:
einer Abbremsdetektionseinrichtung zum Detektieren des Abbremsens des Fahrzeugs; und
einer Nutzbremssteuereinrichtung (S62, S64, S65) zum Steuern des Motor-Generators (5), um die Trägheitsener gie des Fahrzeugs in elektrische Energie auf der Grund lage des Ausgangssignals von der Abbremsdetektionsein richtung umzuwandeln, um dadurch die umgewandelte elek trische Energie in der Batterie (3) zu speichern (Fig. 1 und 4).

16. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das stufenlose Getriebe (7) vom Ringtyp ist (Fig. 1 und 4).

17. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das stufenlose Getriebe (7) vom Riementyp ist (Fig. 5).

18. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei das Planetengetriebe (6) ein einfaches Planetenge triebe ist, in dem das erste Drehelement ein Ringrad (R), das zweite Drehelement ein Sonnenrad (S) und das dritte Drehelement ein Träger (CR) ist (Fig. 1, 2, 4, 5 und 6).

19. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei das Planetengetriebe (6) ein einfaches Planetenge triebe ist, in dem das erste Drehelement ein Sonnenrad (S), das zweite Drehelement ein Ringrad (R) und das dritte Drehelement ein Träger (CR) ist (Fig. 9 und 10).

20. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Planetengetriebe (6) ein Doppelrad-Planetenge triebe ist, in dem das erste Drehelement ein Träger (CR), das zweite Drehelement ein Sonnenrad (S) und das dritte Drehelement ein Ringrad (R) ist (Fig. 11).

21. Fahrzeugantriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei das Planetengetriebe (6) ein Doppelrad-Planetenge triebe ist, in dem das erste Drehelement ein Sonnenrad (S), das zweite Drehelement ein Träger (CR) und das dritte Drehelement ein Ringrad (R) ist (Fig. 12).