DE69937626T2

DE69937626T2 - Hybridfahrzeug und verfahren zur fahrzeugfahrtregelung

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Publication number: DE69937626T2
Application number: DE69937626T
Authority: DE
Inventors: Masao Yokohama-shi ONO; Nobuhito Atsugi-shi OHNUMA; Jun Atsugi-shi MORIMOTO; Hiroko Atsugi-shi YOSHIKAWA; Akifumi Atsugi-shi KURITA; Osamu Atsugi-shi WATANABE
Original assignee: Tokyo R&D Co Ltd
Current assignee: Tokyo R&D Co Ltd
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1999-07-19
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2019-07-20
Also published as: EP1762416A3; DE69937626D1; EP1018451A1; EP1762416A2; EP1018451B1; EP1759915A2; WO2000005094A1; EP1018451A4; JP4473448B2; EP1759915A3; JP2010143579A; US6295487B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und Elektromotoren aufweist, und dessen Energienutzungswirkungsgrad verbessert ist, um dessen Fahrwirkungsgrad und Leistung zu verbessern.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Seit kurzem findet ein Hybridfahrzeug Beachtung, welches das Ausmaß an Kohlendioxidemissionen verringert, und praktisch ist.
Genauer gesagt, weist die herkömmliche Brennkraftmaschine, die für Fahrzeuge wie beispielsweise Personenkraftfahrzeuge eingesetzt wird, einen niedrigen Wirkungsgrad auf, da sie in einem breiten Belastungsbereich betrieben wird, und in einem breiten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine. Wenn das Fahrzeug zeitweilig anhält, wird normalerweise die Brennkraftmaschine nicht vollständig angehalten, sondern verbleibt in einem Leerlaufzustand, da erwünscht ist, dass das Fahrzeug sofort in Betrieb gesetzt werden kann, die Schwierigkeit des erneuten Anlassens der Brennkraftmaschine verhindert wird, und dergleichen. Weiterhin sind Themen wie der Brennstoffverbrauch im Leerlauf und die Erzeugung von Abgas infolge dieser Tatsachen nicht vernachlässigbar in Bezug auf die Umgebung und Energieeinsparung. Insbesondere nehmen derartige Probleme in städtischen Bereichen zu, in denen häufig Verkehrstaus auftreten.
Wenn die Fahrgeschwindigkeit wesentlich geändert wird, nämlich dann, wenn das Fahrzeug abrupt in Gang gesetzt wird oder aus einer relativ niedrigen Geschwindigkeit abrupt verzögert wird, kann der Brennkraftmaschinenwirkungsgrad verringert werden, und wird der Kraftstoffverbrauch verschlechtert.
Daher hat ein Hybridsystem, welches aus einem Antriebssystem hervorgegangen ist und hieraus entwickelt wurde, welches verschiedene Arten der Energie einsetzt und für Flugzeuge, Schiffe und dergleichen eingesetzt wurde, seit einiger Zeit beträchtliche Beachtung erfahren.
Dieses Fahrsystem ist so ausgebildet, dass eine herkömmliche Brennkraftmaschine sowie ein Elektromotor vorgesehen sind, der eine saubere Energiequelle darstellt, in einem Fahrzeug, und deren beide Vorteile eingesetzt werden, in maximalem Ausmaß, wobei die gegenseitigen Nachteile ausgeglichen werden.
Es wurde ein Reihenhybrid vorgeschlagen, der die beiden voranstehend geschilderten Antriebsquellen in Reihe einsetzt, sowie ein Parallelhybrid, welche diese parallel einsetzt.
Weiterhin wurde ein Hybridsystem vorgeschlagen, das mit einem Verteilungsmechanismus versehen ist, welcher beispielsweise einen Planetengetriebemechanismus dazu einsetzen kann, variabel die Brennkraftmaschinenausgangsleistung je nach Wunsch auf zwei Systeme aufzuteilen.
Dieses System ist so ausgelegt, dass die Brennkraftmaschine im besten Zustand in Betracht auf den Wirkungsgrad arbeitet, nämlich Brennstoffverbrauch, wobei dann, wenn die Brennkraftmaschinenausgangsleistung in Bezug auf den Fahrzustand zu hoch ist, die überschüssige Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine in elektrische Energie umgewandelt wird, durch Einsatz des Elektromotors als Generator, und in einer Batterie zurückgewonnen und gesammelt wird, wobei dann, wenn die Brennkraftmaschinenausgangsleistung unzureichend ist, die unzureichende Traktion durch den Elektromotor ausgeglichen wird.
Die Herstellung eines Planetengetriebemechanismus erfordert jedoch eine hohe Genauigkeit, und ist teuer. Die Fahrtraktion, die in Abhängigkeit von den Fahrbedingungen erforderlich ist, beruht darüber hinaus immer auf einem Ausgleich zwischen der Antriebskraft der Brennkraftmaschine und der Antriebskraft, die von dem Motor zurückgewonnen oder hinzugefügt wird. Daher werden verschiedene Steuerungen, insbesondere Motorsteuerungen, kompliziert.
Weiterhin weist das herkömmliche Brennkraftmaschinenfahrzeug eine Traktionssteuerung zum Steuern auf, damit eine optimale Traktion in Abhängigkeit von einem Straßenoberflächenzustand erzielt wird, und ein optimaler Eingriffszustand der Antriebsräder erzielt wird, so dass die Antriebsräder nicht durchdrehen (schlupfen), oder das Fahrzeug nicht instabil beim Fahren wird, infolge schlechter Straßenverhältnisse und dergleichen.
Wenn das Fahrzeug auf einer verschneiten Straße oder einer rutschigen Straßenoberfläche infolge von Vereisung fährt, drehen die Antriebsräder durch, und wird die Fahrsteuerung ausgeschaltet, oder kann das Fahrzeug nicht fahren, abhängig vom Ausmaß des Durchdrehens oder der Ausrichtung beim Fahren. Speziell werden derartige Tendenzen erhöht, wenn das Fahrzeug in Gang gesetzt wird, beschleunigt wird, oder enge Kurven durchfährt.
Es wird beispielsweise eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt, um eine Drosselklappenöffnung auf Grundlage eines Schlupfverhältnisses der Antriebsräder zu verringern, oder wird eine Bremsteuerung der Antriebsräder durchgeführt, um ordnungsgemäß die Antriebskraft des Fahrzeugs zu steuern, um so das Durchdrehen der Antriebsräder zu verringern.
Die Traktionssteuerung, die aufgrund einer derartigen mechanischen Anordnung durchgeführt wird, reagiert allerdings verzögert, und ist zum Steuern nicht zufrieden stellend.
Die Bremsteuerung der Antriebsräder ist nicht gut unter Berücksichtigung des Energiewirkungsgrades. Anders ausgedrückt, wird kinetische Energie, die durch Abbremsen der Antriebsräder verringert wird, vollständig verschwendet.
Wenn eines der Räder auf dieselbe Art und Weise wird voranstehend geschildert durchdreht, wird darüber hinaus ein Eingriffszustand dieses Rades als normal durch den voranstehend geschilderten Durchdrehverhinderungsvorgang angesehen, jedoch werden die gesamten Antriebskräfte sämtlicher Antriebsräder niedriger als vorher, und geht das Antriebsgleichgewicht verloren. Daher geht die Fahrtsteuerung nicht verloren, aber wird das Fahrverhalten des Fahrzeugs verschlechtert.
Die FR 2 663 591 A beschreibt ein Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine aufweist, die durch Verbrennung von Kraftstoff betrieben wird, und Elektromotoren, die durch elektrische Energie betrieben werden, wobei zumindest ein Paar aus einem rechten und einem linken Rad sowohl mit einem Brennkraftmaschinen-Antriebssystem und einem Motor-Antriebssystem verbunden ist, und die Räder, die mit dem Brennkraftmaschinen-Fahrantriebssystem verbunden sind, so ausgebildet sind, dass sie von der Brennkraftmaschine getrennt werden können.
Die EP 0 925 988 A , die eine frühere Anmeldung betrifft, die als Stand der Technik gemäß Art. 54(3) EPÜ angesehen wird, beschreibt ein Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine aufweist, die durch Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird, sowie Elektromotoren aufweist, die mit elektrischer Energie betrieben werden, wobei ein zumindest ein Paar aus einem rechten und einem linken Rad sowohl mit einem Brennkraftmaschinen-Antriebssystem als auch einem Motor-Antriebssystem verbunden ist, und mit einem Motor-Antriebssystem, wobei dann, wenn eines der Räder durchdreht, so dass es sich zu stark dreht, während das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, der Motor, der mit diesem Rad verbunden ist, dazu veranlasst wird, einen Vorgang durchzuführen, um eine Unterbrechung zu erzielen, um so das Durchdrehen des Rades auszuschalten, und wobei die Motoren so ausgebildet sind, dass sie zur Wiederaufladung der Brennkraftmaschine antreibbar sind, und die Räder, die mit dem Brennkraftmaschinen-Fahrantriebssystem verbunden sind, so angebracht sind, dass sie von der Brennkraftmaschine trennbar sind.
Daher besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Hybridfahrzeugs, welches den Energiewirkungsgrad verbessern kann, und verhindern kann, dass die Fahrleistung verschlechtert wird, um ein unzureichendes Verhalten des Fahrzeugs beim Auftreten von Durchdrehen auszugleichen.
Diese Art eines Hybridfahrzeugs kann auf drei Arten und Weisen betrieben werden, nur durch die Brennkraftmaschine, nur durch die Elektromotoren, oder durch die Brennkraftmaschine und ebenso die Elektromotoren.
Das herkömmliche Hybridfahrzeug weist üblicherweise einen Elektromotor auf, der zwischen der Kupplung der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist, oder zwischen der Brennkraftmaschine und der Kupplung, um die vereinigte Kraft der Brennkraftmaschine und des Elektromotors an die Antriebsräder über das Getriebe abzugeben, damit sich diese drehen.
Daher ist der Betriebsablauf des Getriebes und der Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor gemeinsam, und annähernd frei davon, dass ein fehlerhafter Betrieb erfolgt.
Vor einiger Zeit wurde ein Hybridfahrzeug entwickelt, bei welchem das Antriebssystem des Elektromotors eine andere Übertragungsleitung einsetzt. Anders ausgedrückt, ist das Antriebssystem der Brennkraftmaschine an die Antriebsräder über die Kupplung angeschlossen, das Getriebe und dergleichen, wogegen das Antriebssystem des Elektromotors an einem gewissen Punkt in der Mitte angeschlossen ist, in Bezug auf das Brennkraftmaschinen-Antriebssytem, oder direkt mit den Antriebsrädern verbunden ist.
Bei dem Hybridfahrzeug, welches das Antriebssystem mit einem Elektromotor aufweist, und das an die Antriebsräder über ein anderes Untersetzungsgetriebe angeschlossen ist, ist dessen Betriebsablauf (Auswahl des Vorwärts-, Rückwärts- und Gangschaltänderungsverhältnis) unterschiedlich beim Betrieb nur der Brennkraftmaschine, beim Betrieb der Brennkraftmaschine und des Elektromotors, und beim Betrieb nur des Elektromotors. Daher können zwei Arten von Betriebssystemen erforderlich sein, und können diese Betriebssysteme manchmal fehlerhaft betrieben werden.
Daher wäre es vorteilhaft, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen, ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, welches Vorgänge (Auswahl des Vorwärts-, Rückwärts- und Gangschaltverhältnis) einer Brennkraftmaschine und von Elektromotoren durchführen kann, ohne dass ein Fehler auftritt, wobei der Betriebsablauf vernünftig durchgeführt werden kann, beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug fährt.
Das herkömmliche, mit einer Brennkraftmaschine versehene Fahrzeug setzt ein so genanntes Traktionssteuersystem (nachstehend als TCS bezeichnet) ein, um den Schlupf zu steuern, wenn er auftritt, wenn die Antriebsräder infolge irgendeines Grundes durchdrehen, beispielsweise bei einem abrupten Start auf einer Straße mit einem niedrigen Reibungskoeffizient, einer schlechten Straße oder dergleichen.
Mit TCS wird die Brennkraftmaschinenausgangsleistung gesteuert, oder werden die Bremsen gesteuert, um die Antriebsräder so zu steuern, dass beurteilt wird, dass die Antriebsräder durchdrehen, infolge einer Differenz, die durch eine abrupte Zunahme der Antriebsradgeschwindigkeit gegenüber der Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeit hervorgerufen wird, die infolge der Geschwindigkeit der angetriebenen Räder, der Beschleunigung nach vorn und hinten und dergleichen vermutet wird.
Im Einzelnen ist das Brennkraftmaschinensteuersystem mit einer Drossel (nachstehend als eine erste Drossel bezeichnet) versehen, die auf das Gaspedal reagiert, das von dem Fahrer betätigt wird, sowie mit einer Drossel (nachstehend als eine zweite Drossel bezeichnet), die auf Grundlage des Ergebnisses betätigt wird, das durch eine Arithmetikeinheit beurteilt wird. Die zweite Drossel (Drosselklappe) wird betätigt, wenn die Geschwindigkeit der Antriebsräder die Brennkraftmaschinen-Steuereinstellgeschwindigkeit überschreitet, die unter Berücksichtigung eines Unterschiedes der Geschwindigkeit oder dergleichen von der Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeit bestimmt wird.
Ein Steuersystem zum Bremsen weist eine Bremse (nachstehend als zweite Bremse bezeichnet) auf, die auf Grundlage eines Ergebnisses betätigt wird, das durch die Arithmetikeinheit beurteilt wird, zusätzlich zu einer Fußbremse, die von dem Fahrer betätigt wird. Die zweite Bremse wird betätigt, wenn die Geschwindigkeit eine Bremssteuereinstellgeschwindigkeit überschreitet, die unabhängig von der Brennkraftmaschinen-Steuereinstellgeschwindigkeit bestimmt wird.
Wenn der Fahrer die erste Drossel öffnet, und bei den Antriebsrädern ein Durchdrehen auftritt, beurteilt die Arithmetikeinheit, dass die Antriebsräder einen Schlupf aufweisen, wenn die Geschwindigkeit der Antriebsräder die Brennkraftmaschinen-Steuereinstellgeschwindigkeit überschreitet, und senkt die Brennkraftmaschinenleistung mit Hilfe der zweiten Drossel ab, um die Geschwindigkeit der Antriebsräder zu verringern, um den Schlupf auszuschalten.
Wenn bei den Antriebsrädern ein beträchtliches Durchdrehen auftritt, nämlich die Antriebsradgeschwindigkeit die Brennkraftmaschinen-Steuereinstellgeschwindigkeit und die Bremssteuerungseinstellgeschwindigkeit überschreitet, wird ein Bremsfluiddruck des zugehörigen Antriebsrades erhöht, um das Antriebsrad zu steuern (Betrieb der zweiten Bremse).
Zusätzlich zur Steuerung unter Verwendung der zweiten Drosselklappe ist auch ein Verfahren verfügbar, bei welchem die Arithemtikeinheit mit Hilfe einer Drosselklappensteuerung über einen Draht gesteuert wird, sowie ein Verfahren, bei welchem das Ausmaß der Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird.
Seit kurzem gibt es auch die Funktionsweise, die als Fahrzeugstabilitätssteuerung bezeichnet wird (nachstehend mit VSC bezeichnet), die eine Beschleunigung in Seitenrichtung (Gierrate) des Fahrzeugs beim Lenken und Kurvenfahren erfasst, das Drehmoment für die rechten und linken Antriebsräder oder Bremsen ändert, bevor das Fahrzeug auf die gleiche Art und Weise wie bei der voranstehend geschilderten Traktionssteuerung schleudert, wodurch die Stabilität des Fahrzeugs gesteuert wird.
Es lässt sich ebenfalls überlegen, die voranstehend geschilderten Maßnahmen TCS oder VSC bei einem Hybridfahrzeug einzusetzen. Wenn die Brennkraftmaschinenausgangsleistung mittels TCS oder VSC gesteuert wird, besteht ein Nachteil in der Hinsicht, dass eine Zeitverzögerung zwischen der Einwirkung einer Steuerung auf die Drosselklappe und die Kraftstoffeinspritzung und der tatsächlichen Reaktion der Ausgangsleistung hervorgerufen wird, infolge eines Faktors wie beispielsweise Trägheit oder dergleichen. Bevor herkömmlich TCS oder VSC eingesetzt werden, ist es daher wünschenswert, den Elektromotor dazu einzusetzen, das Schleudern des Antriebsrades zu steuern, oder eine Steuerung durchzuführen, um das Schleudern zu verhindern.
Wenn die Bremssteuerung mittels TCS durchgeführt wird, ist die Reaktionsgeschwindigkeit auf die Steuerung schneller als die Brennkraftmaschinensteuerung, jedoch erzeugt, wenn eine Situation durchgehend auftritt, bei welcher die Bremssteuerungseinstellgeschwindigkeit erreicht wird, die Bremse Wärme, was zu Fading führen kann. Anders ausgedrückt, wird Energie verschwendet, da Wärme und ausreichende Bremskraft nicht erzielt werden können. Daher ist der Einsatz beschränkt.
Daher wäre es vorteilhaft, wobei dies nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung erfasst wird, ein Hybridfahrzeug und ein Verfahren zum Steuern von dessen Fahrverhalten zur Verfügung zu stellen, welche den Energiewirkungsgrad verbessern können, und verhindern können, dass die Fahreigenschaften verschlechtert werden, damit die Schleudersteuerung oder die Schleuderverhinderungssteuerung der Antriebsräder unter Verwendung eines Elektromotors, sowohl eines Elektromotors als auch TCS oder VSC, oder eines Elektromotors vor TCS oder VSC erfolgt.
Wie voranstehend geschildert ist diese Art eines Hybridfahrzeugs normalerweise mit drei Arten von Fahrverhaltensmustern versehen, beispielsweise Betrieb nur mit einer Brennkraftmaschine, nur mit einem Elektromotor, oder einer Brennkraftmaschine als auch eines Elektromotors.
Zum Fahren mit der Brennkraftmaschine wird die Drehung der Brennkraftmaschine auf das Getriebe über die Kupplung übertragen, und werden die Antriebsräder dazu veranlasst, sich infolge der Drehkraft zu drehen, die durch das Getriebe übertragen wird. Zum Fahren mit dem Elektromotor oder zum Fahren durch den Elektromotor und die Brennkraftmaschine wird darüber hinaus das Drehmoment dadurch erhöht, dass der Stromwert des Elektromotors entsprechend dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer erhöht wird, nämlich in Abhängigkeit von dem Gaspedal-Betätigungswinkel.
Das Schaltgetriebe des herkömmlichen Hybridfahrzeugs ist normalerweise ein solches, das bei einem üblichen Brennkraftmaschinenfahrzeug eingesetzt wird.
Wenn ein derartiges Hybridfahrzeug, das infolge der Brennkraftmaschine fährt (einschließlich des kombinierten Einsatzes des Elektromotors), nicht die Brennkraftmaschine dazu einsetzt, ein stärkeres Gefälle herunterzufahren, ist normalerweise die Motorbremse in Betrieb. Daher geht die kinetische Energie des Fahrzeugs teilweise als mechanischer Verlust der Brennkraftmaschine verloren.
Daher wäre es vorteilhaft, wobei dies nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst ist, ein Hybridfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das einen Verlust an kinetischer Energie vermeiden kann.
Bei dem herkömmlichen Hybridfahrzeug wird die Energieübertragung des Elektromotors normalerweise stromaufwärts der Kupplung durchgeführt, so dass die Energieübertragung über das Differentialgetriebe durchgeführt wird. Daher muss Raum zum Anbringen des Elektromotors sichergestellt werden, und ist eine gewisse Anzahl von Bestandteilen erforderlich.
Daher wäre es vorteilhaft, aber nicht von dem Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst, wenn die Energieübertragung des Elektromotors nicht durch das Differentialgetriebe durchgeführt wird, sondern in der Nähe der Antriebsräder, um so den Raum zum Anbringen des Elektromotors einzusparen, und die Anzahl an Bauteilen zu verringern.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist ein Hybridfahrzeug gemäß Patentanspruch 1. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.
Durch die voranstehend geschilderte Ausbildung wird dann, wenn eines der Räder, die von der Brennkraftmaschine angetrieben werden, ein Durchdrehen hervorruft, in übermäßigem Ausmaß, während die Brennkraftmaschine läuft, der Motor, der an dieses Rad angeschlossen ist, in einen Regenerativbetrieb versetzt, so dass die Geschwindigkeit verringert wird, um das Durchdrehen des Antriebsrades auszugleichen.
Dieser Vorgang ist ein elektrischer Vorgang des Elektromotors, der besser ist in Bezug auf schnelles Reaktionsvermögen, und es ermöglicht, Sicherheitsmaßnahmen zur Verfügung zu stellen. Daher kann das Durchdrehen sicher und schnell ausgeglichen werden. Daher kann ein stabiler Fahrverlauf erfolgen, wenn das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine mit relativ hoher Geschwindigkeit angetrieben wird, kann das Fahrverhalten verbessert werden, und ist dies vorteilhaft in Bezug auf die Sicherheit.
Vorzugsweise wird die Fahrtraktion, die infolge des Durchdrehens unzureichend wird, dadurch ausgeglichen, dass das andere Rad durch den Motor durch Einsatz elektrischer Energie angetrieben wird, die durch den Regenerativbetrieb zurückgewonnen wird.
Da die Traktion, die durch das Durchdrehen verloren geht, durch Antrieb des anderen Antriebsrades durch den Motor unter Verwendung der zurückgewonnenen elektrischen Energie ausgeglichen wird, kann der Energiewirkungsgrad des Hybridfahrzeugs verbessert werden, und kann verhindert werden, dass das Fahrverhalten verschlechtert wird. Anders ausgedrückt, wird ermöglicht, zusätzlich zum einfachen Ausgleichen des Durchdrehens, das andere Fahrrad durch den Motor anzutreiben, um so die Fahrinstabilität infolge des Auftretens des Durchdrehens zu vermeiden.
Gemäß der Erfindung wird die Motorantriebskraft so verteilt, da sie das verringerte Traktionsgleichgewicht kompensiert, der jeweiligen Räder, hervorgerufen durch das Durchdrehen.
Wie voranstehend geschildert, wird das Fahrrad, das durch den Motor angetrieben wird, in Abhängigkeit von einem vertikalen Belastungsgleichgewicht ausgewählt, infolge des Belastungszustands des Fahrzeugs und des Fahrzustands des Fahrzeugs beim Auftreten eines Durchdrehens, oder werden die jeweiligen Ausgangswerte der Motorantriebskräfte der mehreren Fahrräder so eingestellt, dass sie die Fahrantriebskraft so erneut verteilen, dass ermöglicht wird, eine Verringerung des Fahrgleichgewichts zu verhindern.
Weiterhin ist gemäß der Erfindung der Motor so ausgebildet, dass er wieder aufladbar durch die Brennkraftmaschine ist, und kann das Rad, das mit dem Brennkraftmaschinen-Fahrantriebssystem verbunden ist, von der Brennkraftmaschine getrennt werden.
Durch eine Ausbildung wie voranstehend geschildert kann die Batterie zu jedem Zeitpunkt durch die Brennkraftmaschine wieder aufgeladen werden, unabhängig von dem Fahrzustand des Fahrzeugs.
Anders ausgedrückt, kann dann, wenn das Fahrzeug ortsfest ist, die Batterie wieder aufgeladen werden, nur durch Antrieb des Motors durch die Brennkraftmaschine zum Wiederaufladen, ohne dass das Fahrzeug infolge des Vorgangs außer Eingriff betrieben wird.
Wenn das Fahrzeug nur durch den Motor betrieben wird, kann die Wiederaufladung durch den voranstehend geschilderten Brennkraftmaschinenantrieb durchgeführt werden, und kann das andere Elektromotorsystem zum Antrieb zum Betreiben und das Brennkraftmaschinen/Wiederaufladungsmotorsystem außer Eingriff versetzt werden, und können diese beiden unabhängig voneinander ausgebildet werden, ohne dass sie sich gegenseitig stören, so dass ihre jeweiligen Betriebsfunktionen wirksam ausgeübt werden können.
Bei der Wiederaufladung wie voranstehend geschildert werden die Betriebsbedingungen, die optimal für die Brennkraftmaschine sind, für den Motor und die Batterie, nämlich in Bezug auf das Brennstoffverbrauchsverhältnis der Brennkraftmaschine, den Anteil der Erzeugung der elektrischen Energie des Motors und das Wiederaufladungsverhältnis der Batterie berücksichtigt, so dass auch der Wiederaufladungswirkungsgrad verbessert werden kann.
Wie voranstehend geschildert kann gemäß der Erfindung ein Hybridfahrzeug zur Verfügung gestellt werden, das eine verbesserte Fahrstabilität aufweist, einen größeren Fahrbereich und dergleichen, auf schlechten Straßen, und welches insgesamt eine hohe Leistung aufweist.
Das Hybridfahrzeug kann eine Brennkraftmaschine aufweisen, die durch Verbrennung von Kraftstoff betrieben wird, und Elektromotoren, die mit elektrischere Energie betrieben werden, wobei ein Getriebe einen ersten Betätigungsabschnitt zur Änderung der Übersetzung zumindest eines Brennkraftmaschinen-Fahrsystems als auch einen zweiten Betätigungsabschnitt zum Umschalten zwischen dem Vorwärts- und Rückwärtsantrieb eines Elektromotor-Fahrsystems aufweist; wobei die beiden Betätigungsabschnitte eine Neutralhebelposition aufweisen, die gemeinsam vorgesehen ist; und ein Betätigungshebel so angeordnet ist, dass er in beiden Betätigungsabschnitten betreibbar ist, um so abwechselnd zwischen dem Brennkraftmaschinen-Fahrsystem und dem Elektromotor-Fahrsystem umzuschalten. Allerdings ist dies nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
Das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem und das Elektromotor-Fahrsystem werden daher abwechselnd durch den Betätigungshebel umgeschaltet, so dass selbst dann, wenn entweder das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem oder das Elektromotor-Fahrsystem in Betrieb ist, eine fehlerhafte Betätigung des anderen Systems vermieden werden kann.
Vorzugsweise, jedoch nicht vom Umfang der Erfindung umfasst, ist ein Wippschalter, der geschaltet wird, wenn der Betätigungshebel vorbeigeht, zwischen der Neutralhebelposition des Brennkraftmaschinen-Fahrsystems und der Neutralhebelposition des Elektromotor-Fahrsystems in der gemeinsam vorhandenen neutralen Hebelposition vorgesehen.
Infolge des Wippschalters erfolgt daher die Umschaltung nicht durch den Wippschalter, es sei denn, dass der Betätigungshebel vorbeigeht, und kann die alternative Umschaltung zwischen dem Brennkraftmaschinen-Fahrsystem und dem Elektromotor-Fahrsystem sicherer durchgeführt werden.
Weiterhin ist vorzugsweise, jedoch nicht innerhalb des Umfangs der Erfindung, der Betätigungshebel mit einem Schalter zum Inbetriebsetzen der Brennkraftmaschine versehen.
Wenn das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem und das Elektromotor-Fahrsystem abwechselnd durch den einzelnen Betätigungshebel umgeschaltet werden, kann beim Umschalten auf das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem das Schalten und der Brennkraftmaschinen-Anlassvorgang zusammen durchgeführt werden, da der Brennkraftmaschinen-Anlassschalter auf dem Betätigungshebel angebracht ist, so dass der Betriebsablauf vereinfacht wird, und vernünftig erfolgt, ohne Verschwendung.
Vorzugsweise, jedoch nicht vom Umfang der Erfindung umfasst, weist das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem eine Kupplung auf, wird der Wippschalter durch Schalten des Betätigungshebels von dem ersten Betätigungsabschnitt zu dem zweiten Betätigungsabschnitt geschaltet, um die Brennkraftmaschine anzuhalten, und die Kupplung in einem geöffneten Zustand zu halten, und wird der Wippschalter durch Schalten des Betätigungshebels von dem zweiten Betätigungsabschnitt zu dem ersten Betätigungsabschnitt umgeschaltet, um die Kupplung aus dem geöffneten Zustand freizugeben.
Im Falle des Handschaltbetriebes mit der vorgesehenen Kupplung ist es erforderlich, dass die Kupplung sich im geöffneten Zustand befindet, zur Umschaltung von dem Brennkraftmaschinen-Fahrsystem auf das Elektromotor-Fahrsystem. Wie bei dieser zweiten Erfindung wird die Brennkraftmaschine dadurch angehalten, dass der Wippschalter geschaltet wird, und wird die Kupplung im geöffneten Zustand festgehalten, so dass es ausreichend ist, dass der Fahrer nicht getrennt eine Betätigung durchführen muss, um die Kupplung in den geöffneten Zustand zu versetzen. Zur Umschaltung von dem Elektromotor-Fahrsystem auf das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem wird darüber hinaus der Wippschalter durch den entgegengesetzten Vorgang umgeschaltet, um die Kupplung aus dem festgelegten, geöffneten Zustand freizugeben. Dies ist ebenfalls in der Hinsicht vorteilhaft, dass der Fahrer keine Betätigung durchführen muss, um die Kupplung aus dem festgelegten Zustand freizugeben.
Weiterhin kann, vorzugsweise, jedoch nicht innerhalb des Umfangs der Erfindung, selbst dann, wenn der Betätigungshebel von dem zweiten Betätigungsabschnitt zu dem ersten Betätigungsabschnitt umgeschaltet wird, der Betätigungshebel nicht in den ersten Betätigungsabschnitt geschaltet werden, da der Wippschalter sich in dem festen Zustand befindet, wenn die Brennkraftmaschine nicht arbeitet.
Wenn der Betätigungshebel von dem zweiten Betätigungsabschnitt in den ersten Betätigungsabschnitt umgeschaltet wird, nämlich dann, wenn das Elektromotor-Fahrsystem auf das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem umgeschaltet wird, kann der Betätigungshebel nicht in den ersten Betätigungsabschnitt verstellt werden, da sich der Wippschalter in dem festen Zustand befindet, wenn die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist. Daher wird die Umschaltung des Betätigungshebels in den ersten Betätigungsabschnitt vermieden, wenn die Brennkraftmaschine nicht in Betrieb ist, und kann die Sicherheit sichergestellt werden.
Weiterhin ist vorzugsweise, jedoch nicht innerhalb des Umfangs der Erfindung, das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem mit der Kupplung versehen, und wird der Elektromotor ausgeschaltet, wenn sich die Kupplung in einem ausgerückten Zustand befindet.
Bei dem Gangschaltwechselvorgang in dem ersten Betätigungsabschnitt zur Änderung der Gänge des Brennkraftmaschinen-Fahrsystems ist es dann, wenn die von Hand betätigte Übertragung mit der Kupplung von dem Fahrer betätigt wird, der auf das Kupplungspedal und auch auf das Gaspedal drückt, gefährlich, wenn das Fahrzeug durch die Antriebskraft des Elektromotors beschleunigt wird, da der Betrieb anders ist als bei einem üblichen Kraftfahrzeug. Daher wird das Fahrvermögen des üblichen Kraftfahrzeugs dadurch aufrechterhalten, dass der Elektromotor abgeschaltet wird, wenn der Fahrer das Kupplungspedal und das Gaspedal betätigt.
Vorzugsweise, jedoch nicht innerhalb des Umfangs der Erfindung, ist das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem mit einem halbautomatischen Getriebe oder einem vollständig automatischen Getriebe versehen, und wird der Elektromotor so in Betrieb gesetzt, dass das Gaspedal betätigt wird, selbst wenn sich die Kupplung im ausgerückten Zustand befindet.
Das halbautomatische Getriebe weist nicht das Kupplungspedal auf, das vom Fahrer betätigt wird, und es wird dann, wenn der Betätigungshebel von dem Fahrer betätigt wird, die Kupplung automatisch eingerückt oder ausgerückt. Weiterhin weist das Automatikgetriebe nicht das Kupplungspedal auf, das vom Fahrer betätigt werden muss, und wird ein Gangwechselvorgang automatisch entsprechend der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer und in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit durchgeführt. Bei den voranstehend geschilderten Vorgängen kann der Elektromotor über das Gaspedal betätigt werden, während der Betrieb der Kupplung und der Gangschaltvorgang automatisch durchgeführt werden, und kann die Antriebskraft durch den Elektromotor weiterhin einwirken, auf das Fahrzeug, während der Gangänderung. Daher kann das Fahrverhalten in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals aufrechterhalten werden.
Wie voranstehend geschildert, werden bei dem Hybridfahrzeug das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem und das Elektromotor-Fahrsystem alternativ umgeschaltet, so dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert werden kann, und die Sicherheit weiter erhöht werden kann.
Vorzugsweise, jedoch nicht innerhalb des Umfangs der Erfindung, weist das Hybridfahrzeug eine Brennkraftmaschine auf, die durch Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird, und Elektromotoren, die durch elektrische Energie betrieben werden, wobei ein Radgeschwindigkeitssensor an jedes angetriebene Rad angeschlossen ist; und eine Arithmetikeinheit, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit aus einem Signal berechnet, das von dem Radgeschwindigkeitssensor ausgegeben wird, eine Radgeschwindigkeit des Antriebsrades auf Grundlage der Drehzahl des Elektromotors berechnet, und die Ausgangsleistung des Elektromotors mit einer vorbestimmten Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit und einer Elektromotor-Regenerativsteuerstartgeschwindigkeit steuert, die als Schwellenwerte festgelegt sind.
Vorzugsweise weist bei einem Verfahren zum Steuern des Fahrens eines Hybridfahrzeugs, das eine Brennkraftmaschine aufweist, die durch Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird, und Elektromotoren, die durch elektrische Energie betrieben werden, das Fahrzeug einen Radgeschwindigkeitssensor auf, der mit jedem angetriebenen Rad verbunden ist, und eine Arithmetikeinheit, die eine Fahrzeuggeschwindigkeit aus einem Signal berechnet, das von dem Radgeschwindigkeitssensor ausgegeben wird, eine Radgeschwindigkeit des Antriebsrades aus der Drehzahl des Elektromotors berechnet, und die Ausgangsleistung des Elektromotors mit einer vorbestimmten Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit und einer Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgeschwindigkeit steuert, die als Schwellenwerte festgelegt sind; und wird mit einer Ausgangssteuerung des Elektromotors begonnen, wenn die Brennkraftmaschinendrosselklappe durch den Fahrer betätigt wird, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch Berechnung ermittelt wird, und die Radgeschwindigkeit des Antriebsrades verglichen werden, wobei dann, wenn festgestellt wird, dass das Antriebsrad schleudert, die Ausgangsleistung des Elektromotors gesteuert wird, welcher dieses Antriebsrad antreibt.
Wie voranstehend geschildert, wenn das Fahrzeug durch den Elektromotor oder sowohl durch den Elektromotor und die Brennkraftmaschine angetrieben wird, und wenn die Antriebsräder eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreiten, so dass sie schleudern, wird die Energieversorgung (Drehzahlausgangssteuerung) des Elektromotors, der an die Antriebsräder angeschlossen ist, unterbrochen, oder so gesteuert, dass der Regenerativbetrieb des Elektromotors erfolgt, und wird ein Drehzahlverringerungsvorgang durchgeführt, um das Schleudern der Antriebsräder auszugleichen.
Die Ausgangsleistung und die Belastung des Elektromotors können aus der Drehzahl und der zugeführten elektrischen Leistung bestimmt werden, so dass die Genauigkeit der Ermittlung hoch ist, und die Exaktheit der Steuerung verbessert werden kann.
Weiterhin kann selbst dann, wenn die Antriebskraft durchgehend gesteuert wird, die Steuerung stabil ausgebildet werden, da kein negativ beeinflussender Faktor vorhanden ist, beispielsweise die Erzeugung von Wärme.
Wenn die Wiedergewinnung elektrischer Energie eingesetzt wird, wird der Energiewirkungsgrad des Fahrzeugs verbessert, da überflüssige Energie zurückgewonnen werden kann.
Wie voranstehend geschildert ist der Betrieb entsprechend den voranstehend geschilderten Erfindungen ein elektrischer Betrieb des Elektromotors, so dass die Reaktion schnell ist, und Sicherheitsmaßnahmen vorgenommen werden können. Daher kann das Schleudern sicher und schnell kompensiert werden. Wenn die Brennkraftmaschine mit relativ hoher Drehzahl betrieben wird, kann daher ein stabiles Fahren ermöglicht werden, kann das Fahrverhalten verbessert werden, und ist dies vorteilhaft in Bezug auf die Sicherheit.
Weiterhin ist vorzugsweise, jedoch nicht vom Umfang der Erfindung erfasst, das Verfahren zum Steuern des Fahrens eines Hybridfahrzeugs so ausgebildet, dass das Fahrzeug mit einer Drosselsteuervorrichtung zum Steuern der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine und einer zweiten Drosselklappe versehen ist, die durch die Drosselklappensteuervorrichtung gesteuert wird, die stromaufwärts der Drosselklappe angeordnet ist, die von dem Fahrer gesteuert wird, wobei eine vorbestimmte Brennkraftmaschinensteuerungs-Startdrehzahl und eine Bremssteuerungs-Startdrehzahl vorgesehen sind, die als Schwellenwerte festgelegt sind; und werden die Fahrzeuggeschwindigkeit, die durch Berechnung ermittelt wird, und die Radgeschwindigkeit des Antriebsrades verglichen, wobei dann, wenn beurteilt wird, dass das Antriebsrad schleudert oder durchdreht, und die Radgeschwindigkeit des Antriebsrades die Brennkraftmaschinensteuerungs-Startdrehzahl oder die Bremssteuerungs-Startdrehzahl überschreitet, die zweite Drosselklappe gesteuert wird, oder die Bremssteuerung des Antriebsrades durchgeführt wird.
Das Fahrzeug ist weiterhin so ausgebildet, dass darüber hinaus TCS vorgesehen wird, so dass das Schleudern oder Durchdrehen sicherer gesteuert werden kann, und die Vorteile einer der Steuerungen je nach Erfordernis eingesetzt werden können. Daher ist dies sehr vorteilhaft, aber nicht vom Umfang der Erfindung umfasst.
Vorzugsweise, jedoch nicht vom Umfang der Erfindung umfasst, werden beim Verfahren zum Steuern des Fahrens eines Hybridfahrzeugs die Elektromotorausgangsteuerungs-Startdrehzahl, die Elektromotorregenerativsteuerungs-Startdrehzahl, die Brennkraftmaschinensteuerungs-Startdrehzahl und die Bremssteuerungs-Startdrehzahl aufeinanderfolgend in der Reihenfolge zunehmender Drehzahlen vorgesehen.
Da die Elektromotorausgangssteuerungs-Startdrehzahl, die Elektromotorregenerativsteuerungs-Startdrehzahl, die Brennkraftmaschinensteuerungs-Startdrehzahl und die Bremssteuerungs-Startdrehzahl aufeinanderfolgend in der Reihenfolge zunehmender Drehzahlen vorgesehen sind, wird die Steuerung des Schleuderns oder Durchdrehens der angetriebenen Räder von dem Elektromotor durchgeführt, vor der TCS, so dass der Energiewirkungsgrad weiter verbessert wird, und verhindert werden kann, dass das Fahrverhalten beeinträchtigt wird.
Vorzugsweise, jedoch nicht vom Umfang der Erfindung umfasst, weist das Hybridfahrzeug eine Brennkraftmaschine auf, die durch Verbrennung eines Kraftstoffes betrieben wird, und Elektromotoren, die mit elektrischer Energie betrieben werden, und weist einen Giersensor auf zur Erfassung einer Beschleunigung in Seitenrichtung des Fahrzeugs; und weist eine Arithmetikeinheit zum Steuern des Ausgangssignals der Elektromotoren mit einem vorbestimmten Elektromotorausgangssteuerstart-Giersensorausgangssignals und einem Elektromotorregenerativsteuerstart-Giersensorausgangssignal auf, die als Schwellenwerte festgelegt sind.
Vorzugsweise, jedoch nicht vom Umfang der Erfindung erfasst, ist bei einem Verfahren zum Steuern des Fahrens eines Hybridfahrzeugs, das eine Brennkraftmaschine aufweist, die durch Verbrennung von Kraftstoff betrieben wird, und Elektromotoren, die mit elektrischer Energie betrieben werden, das Fahrzeug mit einem Giersensor zur Erfassung einer Beschleunigung in Seitenrichtung des Fahrzeugs und einer Arithmetikeinheit zum Steuern des Ausgangssignals der Elektromotoren mit einem vorbestimmten Elektromotorausgangssteuerstart-Giersensorausgangssignals und einem Elektromotorregenerativsteuerstart-Giersensorausgangssignals versehen, die als Schwellenwerte festgelegt sind, und wird mit der Ausgangssteuerung der Elektromotoren begonnen, wenn die Brennkraftmaschinendrosselklappe von dem Fahrer betätigt wird, und die Ausgangsleistung der Elektromotoren gesteuert wird, welche die Antriebsräder antreiben, wenn eine Überschreitung der Schwellenwerte vorhanden ist.
Wie voranstehend geschildert, wird dann, wenn das Fahrzeug durch den Elektromotor oder sowohl durch den Elektromotor und die Brennkraftmaschine angetrieben wird, falls das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit fährt, die eine vorbestimmte Beschleunigung beim Kurvenfahren überschreitet, die Energieversorgung (die Drehausgangssteuerung) des Elektromotors unterbrochen, der an dieses Antriebsrad angeschlossen ist, oder erfolgt eine derartige Steuerung, dass der Regenerativbetrieb des Elektromotors erfolgt, so dass der Verzögerungsvorgang durchgeführt wird, um zu verhindern, dass das Antriebsrad schleudert oder durchdreht.
Da der voranstehend geschilderte Vorgang den elektrischen Betrieb des Elektromotors betrifft, ist dessen Reaktionsvermögen schnell, und können sichere Maßnahmen eingeleitet werden. Wenn das Fahrzeug von der Brennkraftmaschine mit relativ hoher Geschwindigkeit betrieben wird, kann daher das Fahrzeug stabil fahren, und kann dessen Fahrverhalten verbessert werden. Dies ist auch in Bezug auf die Sicherheit vorteilhaft.
Wie voranstehend geschildert werden dann, selbst wenn das Fahrzeug abrupt auf einer Straße in Gang gesetzt wird, die einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist, auf einer schlechten Straße fährt, oder abbiegt, dessen Fahrsicherheit, dessen Fahrbereich und dergleichen verbessert. Daher kann ein Hybridfahrzeug erhalten werden, das insgesamt eine hohe Leistung aufweist, mit einem entsprechenden Fahrsteuerverhalten.
Vorzugsweise, jedoch nicht innerhalb des Umfang der Erfindung, weist ein Hybridfahrzeug eine Brennkraftmaschine auf, die durch Verbrennen von Kraftstoff betrieben wird, und Elektromotoren, die mit elektrischer Energie betrieben werden, und eine Kupplung, die zwischen der Brennkraftmaschine und einem Getriebe angeordnet ist, wobei eine Einwegkupplung in der Nähe der Kupplung vorgesehen ist, und die Einwegkupplung ein Brennkraftmaschinendrehmoment nur in Antriebsrichtung überträgt.
Wenn die Einwegkupplung, welche das Brennkraftmaschinendrehmoment nur in der Antriebsrichtung überträgt, vorgesehen ist, wird daher der Weg zur Übertragung der Drehung der Räder an die Brennkraftmaschine durch die Einwegkupplung gesperrt, so dass die kinetische Energie des Fahrzeugs maximal zurückgewonnen werden kann, durch die Regenerativ-Bremsfunktion des Elektromotors, und die kinetische Energie nicht als mechanischer Verlust der Brennkraftmaschine wie beim Stand der Technik verloren geht.
Vorzugsweise, jedoch nicht innerhalb des Umfangs der Erfindung, ist die Welle des Antriebsrades mit einem CV-Gelenk (einem Gelenk für konstante Geschwindigkeit) und einem CV-Gelenkgehäuse (Gehäuse für ein Gelenk mit konstanter Geschwindigkeit) verbunden, und ist ein Kraftübertragungszahnrad an dem CV-Verbindungsgehäuse befestigt, um eine Antriebskraft von dem Elektromotor auf das Antriebsrad über das Getriebezahnrad zu übertragen.
Da der Übertragungsweg von dem Elektromotor das CV-Verbindungsgehäuse darstellt, kann das Motordrehmoment auf die Antriebswelle in einer so kurz wie möglichen Entfernung übertragen werden, und kann der Ort, an welchem der Elektromotor angebracht ist, mit hoher Flexibilität festgelegt werden.
Daher kann die Übertragung der Energie des Elektromotors in der Nähe der Antriebsräder ohne ein Differentialgetriebe durchgeführt werden. Der Raum zum Anbringen des Elektromotors kann daher eingespart werden, und es kann die Anzahl an Bauteilen verringert werden. Da die Drehung des Elektromotors jener des Rades in einem Verhältnis von Eins zu Eins entspricht, wird daher die Steuerung (beispielsweise ABS, TCS, usw.) der Drehung des Rades durch den Elektromotor, der an jedem Rad angebracht ist, erleichtert.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Aufsicht, die schematisch den gesamten Aufbau eines elektrischen Vierrad-Fahrzeuges zeigt, als ein Beispiel für das Hybridfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ist eine Aufsicht, die einen Zustand der Steuerung beim Auftreten von Durchdrehen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 ist eine Aufsicht, die schematisch den allgemeinen Aufbau eines elektrischen Vierrad-Fahrzeuges als ein Beispiel für das Hybridfahrzeug der Erfindung zeigt;
4 ist eine Aufsicht, die schematisch den gesamten Aufbau eines elektrischen Vierrad-Fahrzeuges als ein Beispiel für das Hybridfahrzeug gemäß der Erfindung zeigt;
5 ist ein Blockdiagramm eines Hybridfahrzeuges gemäß einer Ausführungsform, die nützlich zum Verständnis ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
6 ist eine Darstellung, die den grundlegenden Betrieb einer Antriebssteuerung in einer HEV-Betriebsart zeigt, der nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
7 ist eine Darstellung, die einen grundlegenden Vorgang einer Antriebssteuerung in der HEV-Betriebsart zeigt, der nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
8 ist eine Darstellung, die einen grundlegenden Vorgang einer Antriebssteuerung in einer EV-Betriebsart zeigt, der nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
9 ist eine Darstellung, die einen grundlegenden Betrieb einer Regenerativsteuerung in der HEV-Betriebsart und der EV-Betriebsart zeigt, der nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
10 ist eine Darstellung, die ein Getriebe zeigt, das nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
11 ist eine Darstellung, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
12 ist eine Darstellung, welche das Getriebe zeigt, das nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
13 ist eine Darstellung, welche das Getriebe zeigt, das nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
14 ist eine Darstellung, die ein Getriebe gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
15 ist ein Blockdiagramm eines Hybridfahrzeuges, das nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
16 ist eine Darstellung, die ein grundlegendes Betriebsprinzip der Fahrsteuerung gemäß der Ausführungsform zeigt, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
17 ist eine Darstellung, die ein Betriebsprinzip zeigt, bei welchem die Fahrsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer herkömmlichen TCS gemäß der Ausführungsform kombiniert ist, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
18 ist eine Darstellung, die ein grundlegendes Betriebsprinzip der Fahrsteuerung gemäß einer Ausführungsform zeigt, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
19 ist ein Blockdiagramm, das ein Hybridfahrzeug zeigt, das nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
20 ist ein schematisches Blockdiagramm, das hauptsächlich den Aufbau eines Getriebes gemäß einer Ausführungsform zeigt, die nützlich zum Verständnis der Erfindung dient, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
21 ist eine detaillierte Querschnittsdarstellung, welche den Aufbau des Getriebes gemäß der Ausführungsform, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, zeigt, die jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
22 ist eine detaillierte Vertikalschnittdarstellung, welche den Aufbau des Getriebes gemäß der Ausführungsform zeigt, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
23 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung, welche Kupplungs- und Einwegkupplungsabschnitte gemäß der Ausführungsform zeigt, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird;
24 ist ein schematisches Blockschaltbild, das einen Parkmechanismus zeigt, der nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird; und
25 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung einer CV-Verbindungsposition gemäß der Ausführungsform, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, jedoch nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst wird.
BESTE ARTEN UND WEISEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nunmehr wird eine erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
Wie in 1 dargestellt, weist ein Hybridfahrzeug 1 gemäß dieser Ausführungsform Fahrräder (vordere Räder 4 und hintere Räder 5) auf, die am vorderen bzw. hinteren Ende des Hauptrahmens einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie auf dieselbe Art und Weise wie bei einem Vierrad-Fahrzeug vorgesehen sind, welches so wie übliche Fahrzeuge ausgebildet ist. Die Vorderräder 4 werden durch den Fahrer durch das Lenkrad gelenkt, und die Hinterräder 5 werden so drehbar angetrieben, dass das Fahrzeug bewegt wird. Als Antriebsquelle sind ein Brennkraftmaschinen-Antriebssystem auf Grundlage einer herkömmlichen Brennkraftmaschine 7 und ein elektrisches Antriebssystem auf Grundlage von Elektromotoren 12, 13 vorgesehen, und werden in Zusammenarbeit mit einer Hybridsystemsteuerung 11 umgeschaltet oder betrieben (nachstehend als die Steuerung bezeichnet).
Anders ausgedrückt, ist die Konstruktion im Wesentlichen so, dass dann, wenn das Fahrzeug in Gang gesetzt wird oder mit niedriger Geschwindigkeit fährt, die Elektromotoren 12, 13 als die Hauptantriebsquelle eingesetzt werden, wobei die Brennkraftmaschine 7 als die Hauptantriebsquelle während eines stabilen Fahrens verwendet wird.
Die Auswahl entweder der Elektromotoren 12, 13 oder der Brennkraftmaschine 7 als Hauptantriebsquelle und ein Gangschaltvorgang in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit während des Antriebs mit der Brennkraftmaschine wird durch die Steuerung 11 durchgeführt.
Dieses Hybridfahrzeug 1 gemäß dieser Ausführungsform überwacht die Drehungen der jeweiligen Räder, während das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 7 angetrieben wird, und führt, wenn eines der Räder infolge einer zu starken Drehung durchdreht, eine Verringerung der Drehzahl dieses Rades durch, um das Durchdrehen auszugleichen, und gewinnt die verringerte Drehantriebsenergie durch eine regenerative Erzeugung elektrischer Energie zurück. Weiterhin wird die zurückgewonnene elektrische Energie dazu verwendet, die anderen Räder anzutreiben, um so die Antriebskraft für die geringere Fahrgeschwindigkeit auszugleichen, die durch das Durchdrehen der Räder hervorgerufen wird.
Im Einzelnen weist diese Brennkraftmaschinen-Antriebssystem die Brennkraftmaschine 7 auf, die an einem Ort hinter dem Fahrzeughauptrahmen angeordnet ist, ein Getriebe 8, das an eine Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 7 über eine Einwegkupplung angeschlossen ist, Wellen für hintere Räder, die an eine Getriebesausgangswelle des Getriebes 8 angeschlossen sind, sowie die hinteren Räder 5. Ein Kraftstofftank 9 und nicht dargestellte Brennkraftmaschinen-Zusatzeinrichtungen wie beispielsweise eine Kraftstoffpumpe, Leitungen zum Zuführen von Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine 7, und ein Brennkraftmaschinenkühlantrieb sind am Umfang der Brennkraftmaschine 7 vorgesehen.
Weiterhin weist das elektrische Antriebssystem die Elektromotoren 12, 13 auf, die getrennt für die jeweiligen Räder vorgesehen sind, sowie Batterien 14, welche elektrische Energie den jeweiligen Elektromotoren 12, 13 zuführen. Weiterhin wird der Fluss elektrischer Energie durch die Steuerung 11 gesteuert.
Die Elektromotoren 12, 13 sind bürstenlose Gleichstrommotoren, die eine hervorragende Standfähigkeit und Verlässlichkeit aufweisen, und so angebracht sind, dass sie immer in mechanischer Verbindung mit den Wellen des jeweiligen Fahrrades stehen, direkt oder über ein Untersetzungsgetriebe.
Die jeweiligen Elektromotoren 12, 13 weisen im Einsatz eine hohe Ausgangsleistung ähnlich jener eines einzelnen Motors auf, der bei einem üblichen Hybridfahrzeug vorgesehen ist, und weisen eine ausreichende Toleranz auf, um eine solche Kompensation zur Verfügung zu stellen, dass ausreichende Traktion selbst dann zur Verfügung gestellt wird, wenn eines der Räder durchdreht, wie dies nachstehend genauer erläutert wird.
Weiterhin weisen die Elektromotoren 12, 13 als Betriebsarten eine Antriebsbetriebsart zur Ausgabe einer Antriebskraft nach außen auf, eine Freilaufbetriebsart, bei welcher die Antriebskraft nicht ausgegeben wird, und eine Regenerativ-Betriebsart zum Arbeiten als Generator für elektrische Energie, durch Einwirkung einer externen Antriebskraft.
Im Einzelnen ist die Antriebsbetriebsart ein Ausgabevorgang für einen üblichen Elektromotor, wobei nach außen ein Drehmoment entsprechend der elektrischen Energie ausgegeben wird, die zum Antrieb zugeführt wird.
In der Freilaufbetriebsart werden die Motoren 12, 13 nicht mit elektrischer Energie zum Antrieb versorgt, und befindet sich das Fahrzeug in einem Zustand mit Freilauf des Motors, oder befinden sich die Motoren 12, 13 in einem Zustand, in welchem die Drehzahl aufrechterhalten wird, mittels Zufuhr elektrischer Energie nur in solchem Ausmaß, dass eine Drehzahl unmittelbar darunter beibehalten wird. In jedem diese Fälle werden die Motoren 12, 13 so gesteuert, dass sie keine Antriebskraft nach außen abgeben.
Die Regenerativ-Betriebsart stellt einen Vorgang zur Erzeugung elektrischer Energie wie bei einem üblichen Generator dar. Hierbei wird kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt, um elektrische Energie entsprechend einer äußeren Antriebskraft auszugeben. Anders ausgedrückt wird, in der Regenerativ-Betriebsart, elektrischer Strom, der von dem Motoren 12, 13 erzeugt wird, so gesteuert, dass die Antriebskräfte eingestellt werden, die von außerhalb einwirken, nämlich von den Rädern 4, 5, an welche die Motoren 12, 13 angeschlossen sind, so dass die Umdrehungsgeschwindigkeit der Räder 4, 5 je nach Wunsch verringert werden kann.
Die Räder 4, 5 sind jeweils mit getrennten, speziellen Drehsensoren (nicht gezeigt) versehen, welche dauernd die Anzahl an Umdrehungen der Räder 4, 5 überwachen, um eine Beurteilung zu ermöglichen, welches Rad ein solches Durchdrehen aufweist, dass es sich zu stark dreht.
Im Einzelnen sind diese Drehsensoren elektrisch an die Steuerung 11 angeschlossen, wobei dann, wenn die Drehzahl eines bestimmten Rades extrem verschieden von dem Mittelwert der Drehzahlen sämtlicher Räder ist, oder von einer geeigneten Drehzahl, die von einem Sensor berechnet wird, welcher direkt eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf eine Straßenoberfläche erfasst, der Sensor des betreffenden Rades feststellt, dass dieses durchdreht, so dass es sich zu schnell dreht.
Wenn das Hybridfahrzeug 1 mit der voranstehend geschilderten Ausbildung sich im Bereich niedriger Geschwindigkeit befindet, einschließlich jener Zeit, wenn das Hybridfahrzeug 1 gestartet wird, wird es nur von dem elektrischen Antriebssystem angetrieben, während das Hybridfahrzeug 1 von dem Brennkraftmaschinenantriebssystem nur im Bereich relativ hoher Geschwindigkeit angetrieben wird. Wenn das Fahrzeug aus dem Bereich hoher Geschwindigkeit weiter beschleunigt wird, wird darüber hinaus das elektrische Antriebssystem zusätzlich dazu eingesetzt, das Brennkraftmaschinenantriebssystem zu unterstützen.
Als nächstes werden Betriebsabläufe beschrieben, die speziell bei dem Hybridfahrzeug gemäß dieser Ausführungsform vorgesehen sind.
Wenn das Hybridfahrzeug 1 auf Grundlage des Antriebs mit Brennkraftmaschine fährt, wird dann, wenn eines der Räder, die von der Brennkraftmaschine angetrieben werden, durchdreht, so dass es sich zu schnell dreht, das Durchdrehen dieses Rades ausgeglichen, und wird die Traktion, die infolge des Durchdrehens des Rades unzureichend wird, durch Antrieb der anderen Räder durch die Motoren kompensiert.
Wie in 2 gezeigt wird, wenn die Erfassung des Durchdrehens des Rades wie voranstehend geschildert ergeben hat, dass beispielsweise das linke Hinterrad 5, das von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, das Durchdrehen hervorgerufen hat, oder eine Drehzahl festgestellt wird, die größer ist als jene der anderen Fahrräder, die Drehzahl des linken Hinterrades 5 verringert, bis das Durchdrehen ausgeglichen ist.
Speziell arbeitet der Elektromotor 13, der für das linke Hinterrad 5 und in der Betriebsart mit freiem Fahren vorgesehen ist, in einer Regenativbetriebsart, so dass die Drehzahl des linken Hinterrades 5 auf ein Niveau ähnlich jenem der anderen Fahrräder 5 verringert wird, und die kinetische Energie der Drehung des linken Hinterrades 5, das verzögert wird, darüber hinaus als elektrische Energie zurückgewonnen wird.
Die so zurückgewonnene elektrische Energie wird dazu verwendet, die Motoren der anderen Räder anzutreiben, beispielsweise der Vorderräder 4, um die Traktion zu kompensieren, die infolge des Durchdrehens verloren gegangen war.
Im Einzelnen wird bei der zurückgewonnenen elektrischen Energie eine Spannungserhöhungsverarbeitung durchgeführt, damit die Spannung erhöht wird, und ein Aufladen der Batterie 14 erfolgt, und wird die elektrische Energie gleichzeitig entsprechend der nachgeladenen Menge von der Batterie 14 den Motoren 12 zugeführt, die mit den Vorderrädern 4 verbunden sind.
Zu diesem Zeitpunkt wird die Antriebskraft infolge der Motoren in Abhängigkeit von dem Fahrzustand gesteuert, bei welchem das Durchdrehen hervorgerufen wurde, um eine geeignete Fahrtraktion und ein ausgeglichenes, optimales Fahrverhalten des gesamten Fahrzeugs zu erzielen, so dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs selbst beim Auftreten des Durchdrehens beibehalten werden kann.
Wenn bei einem normalen Fahrzeug mit vier Rädern eine Beschleunigung auftritt, die häufig ein Durchdrehen verursachen kann, wird beispielsweise das vertikale Belastungsgleichgewicht in Rückwärtsrichtung des Fahrzeuges verschoben. Daher ist es wünschenswert, dass das Fahrzeug ein Antriebsgleichgewicht von beispielsweise 20% für vorn und 80% für hinten aufweist, nämlich dass die Traktion durch die Hinterräder größer ist als jene der Vorderräder.
Wenn das vertikale Belastungsgleichgewicht in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeugs variabel ist, ist es ebenfalls vorzuziehen, eine Optimierung dadurch durchzuführen, dass eine geeignete Steuerung erfolgt, damit ein unterschiedliches Antriebsgleichgewicht vorhanden ist, aus demselben Grund. Derartige Fälle umfassen beispielsweise, dass ein LKW, der eine hohe Ladekapazität aufweist, Zustände von einem vollständig beladenen Zustand bis zu einem Zustand ohne Ladung aufweist, und ein leichtes Fahrzeug, das ein geringes Gewicht aufweist, Zustände aufweist, bei welchen nicht nur verschiedene Ladungen transportiert werden, sondern auch eine sich ändernde Anzahl an Personen.
Wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt, wird darüber hinaus, um ein Übersteuern oder Untersteuern zu verhindern, nämlich um den Nachteil zu vermeiden, dass ein Abbiegeradius entsprechend der Lenkvorgabe durch den Fahrer nicht erzielt werden kann, eine Differenz der Drehzahl der inneren und äußeren Räder beim Abbiegen geeignet festgestellt, oder wird die Verteilung des Drehmoments an die jeweiligen Räder 4, 5 geeignet festgelegt.
Daher werden ein einzelner Motor oder mehrere Motoren ausgewählt, um mit den voranstehend geschilderten Bedingungen fertig zu werden, und wird die Ausgangsleistung jedes Motors geeignet gesteuert, so dass das Fahrverhalten selbst beim Auftreten eines Durchdrehens aufrechterhalten werden kann.
Der voranstehende Vorgang zum Ausgleich des Durchdrehens irgendeines Rades wird unterbrochen, wenn durch die auf sämtlichen Räder angebrachten Drehsensoren bestätigt wird, dass die Drehzahl des betreffenden Rades im Wesentlichen den gleichen Wert angenommen hat wie den Mittelwert der Drehzahlen sämtlicher Räder, oder den geeigneten Wert, der aus einer Geschwindigkeit gegenüber dem Boden berechnet wird, die von den Sensoren festgestellt wird.
Speziell wird so vorgegangen, dass der Vorgang des Ausgleichs des Durchdrehens unterbrochen wird, wenn die Drehzahl des Rades in einen Bereich von etwa 10% des voranstehend geschilderten Mittelwerts oder Optimalwerts gelangt, und erneut durchgeführt wird, wenn die Drehzahl des Rades den voranstehend geschilderten Bereich überschreitet.
Wenn bei dem Hybridfahrzeug ein Durchdrehen infolge des Straßenzustands hervorgerufen wird, beispielsweise infolge einer schlechten Straßenoberfläche, und dann das Fahrzeug zu einer guten Straßenoberfläche gelangt, so dass das Durchdrehen von selbst beseitigt wird, werden daher der voranstehend geschilderte Vorgang des Ausgleichs des Durchdrehens und der Vorgang der Kompensation des Durchdrehens automatisch unterbrochen, so dass zum Normalbetrieb zurückgekehrt wird.
Es kann eine solche Steuerung durchgeführt werden, dass die Antriebsenergie erhöht wird, die höher ist als die zurückgewonnene elektrische Energie, durch Verwendung der elektrischen Energie der Batterie, damit das vollständige Sichern der Fahrtraktion beim Auftreten von Durchdrehen Priorität erlangt.
Bei dieser Ausführungsform wurde die Anordnung mit Antrieb nur der Hinterräder durch die Brennkraftmaschine beschrieben, jedoch kann die Ausbildung gemäß dieser Ausführungsform auch bei einer Anordnung eingesetzt werden, bei welcher nur die Vorderräder durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, und bei einer Anordnung, bei welcher sämtliche Räder durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, und können die gleichen Auswirkungen erzielt werden.
Wie voranstehend geschildert wird bei dem Hybridfahrzeug gemäß dieser Ausführungsform, während das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, und eines der Fahrräder, die von der Brennkraftmaschine angetrieben werden, ein Durchdrehen hervorruft, so dass es sich zu schnell dreht, der Motor, der mit dem betreffenden Fahrrad verbunden ist, für einen Regenerativvorgang aktiviert, um das Rad zu verzögern, um das Durchdrehen des Fahrrades auszugleichen, und wird die kinetische Drehenergie des Fahrrades als elektrische Energie zurückgewonnen. Auf diese Weise kann der Energiewirkungsgrad des Hybridfahrzeugs verbessert werden.
Da dieser Vorgang ein elektrischer Vorgang des Elektromotors ist, weist er eine gute, schnelle Reaktion auf, und können verlässliche Maßnahmen durchgeführt werden, so dass das Durchdrehen sicher und schnell ausgeglichen werden kann. Wenn die Brennkraftmaschine bei relativ hoher Geschwindigkeit arbeitet, kann daher ein stabiles Fahren erzielt werden, kann das Fahrverhalten verbessert werden, und ist dies vorteilhaft in Bezug auf die Sicherheit.
Weiterhin wird der Motor, der dem anderen Antriebsrad zugeordnet ist, unter Verwendung der zurückgewonnenen elektrischen Energie wie voranstehend geschildert angetrieben, um den Traktionsverlust zu kompensieren, der durch das Durchdrehen hervorgerufen wird, so dass das Fahrverhalten nicht verschlechtert wird. Anders ausgedrückt, kann das andere Fahrrad durch den zugehörigen Motor angetrieben werden, um ein instabiles Fahren zu vermeiden, das durch das Durchdrehen hervorgerufen wird, zusätzlich zum einfachen Ausgleich des Durchdrehens.
Zu diesem Zeitpunkt werden die Fahrräder, die von den Motoren angetrieben werden, ausgewählt, oder wird die Ausgangsleistung jeder Motorantriebskraft der mehreren Fahrräder eingestellt in Abhängigkeit von dem vertikalen Belastungsgleichgewicht infolge des Ladezustands des Fahrzeugs und des Fahrverhaltens beim Auftreten des Durchdrehens, um eine Umverteilung der Fahrantriebskraft durchzuführen, um zu ermöglichen, dass verhindert wird, dass das Fahrgleichgewicht beeinträchtigt wird.
Dies führt dazu, dass ein Hybridfahrzeug erhalten werden kann, das eine insgesamt hohe Leistung aufweist, da die Fahrstabilität, der Reisebereich und dergleichen des Fahrzeugs auf einer schlechten Straße verbessert werden.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Wenn eine Wiederaufladung erforderlich ist, da die Restmenge in der Batterie klein ist oder dergleichen, kann das Hybridfahrzeug gemäß dieser Ausführungsform eine Wiederaufladung unter Verwendung der Fahrzeug-Brennkraftmaschine durchführen, unabhängig davon, ob das Fahrzeug fährt, oder anhält.
Im Einzelnen ist, wie in 3 gezeigt, ein dritter Motor 15 zusätzlich zwischen der Brennkraftmaschine 7 und dem Getriebe 8 vorgesehen, die ebenso ausgebildet sind wie bei der ersten Ausführungsform.
Der dritte Motor 15 dient auch als Starterzellenmotor, der zum Anlassen der Brennkraftmaschine 7 erforderlich ist, damit kein getrennter Starterzellenmotor erforderlich ist, um die Konstruktion zu vereinfachen, und auch eine Verringerung des Gewichts und eine Abnahme der Kosten zu erzielen.
Der dritte Motor 15 weist die gleichen Betriebsarten wie die Motoren auf, die an die jeweiligen Räder angeschlossen sind, beispielsweise eine Fahrbetriebsart zum Abgeben einer Antriebskraft nach außen, eine Freilaufbetriebsart, bei welcher die Antriebskraft nicht abgegeben wird, und eine Wiederaufladebetriebsart, um als Generator für elektrische Energie zu dienen, und ist normalerweise auf die Freilaufbetriebsart eingestellt.
Der Wiederaufladevorgang kann entweder durch den Fahrer erfolgen, der ihn je nach Wunsch auswählt, automatisch durch die Steuerung 11, oder durch Kombination dieser beiden Maßnahmen.
Wenn es erforderlich ist, die Batterie wieder aufzuladen, kann sie daher zu jedem Zeitpunkt durch die Brennkraftmaschine wieder aufgeladen werden, unabhängig davon, ob das Fahrzeug fährt oder nicht.
Anders ausgedrückt kann, wenn das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, dieser zusätzliche Motor nur zum Wiederaufladen eingesetzt werden, so dass der Vorgang des Ausgleichs des Durchdrehens und dergleichen ausreichend durch die Motoren durchgeführt werden können, die mit den jeweiligen Rädern verbunden sind, wie dies voranstehend geschildert wurde.
Wenn das Fahrzeug nicht fährt, kann die Verbindung des zusätzlichen Motors zu den Antriebswellen der Hinterräder abgeschaltet werden, durch Auskuppeln des Getriebes, und kann nur der zusätzliche Motor durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, ohne dass das Fahrzeug fährt, um elektrische Energie zu erzeugen, damit die Batterie wieder aufgeladen wird.
Wenn ein Fahrzeug, das nur von den Motoren angetrieben wird, mit niedriger Geschwindigkeit fährt, ist ein Wiederaufladen durch Betrieb der Brennkraftmaschine möglich, und in diesem Fall werden das Elektromotorsystem zum Antrieb der jeweiligen Räder und das Brennkraftmaschinen-Wiederauflademotorsystem ebenfalls durch die Kupplung voneinander getrennt, so dass sie unabhängig voneinander sind, ohne sich gegenseitig zu stören, und jedes System eine zufrieden stellende Betriebsfunktion zur Verfügung stellt.
Beim Wiederaufladen durch die Brennkraftmaschine wie voranstehend geschildert können die optimalen Antriebsbedingungen für die Brennkraftmaschine, zum Wiederaufladen des Motors und der Batterie, nämlich die optimalen Bedingungen in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine, die Energieerzeugungsrate des Motors, die Batterie-Wiederaufladerate in Kombination zum Wiederaufladen festgelegt werden, so dass auch der Wiederaufladewirkungsgrad verbessert werden kann.
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Das Hybridfahrzeug gemäß dieser Ausführungsform wird dadurch erhalten, dass das Fahrzeug gemäß Ausführungsform 2 vereinfacht wird, um eine Kostenersparnis zu erzielen.
Anders ausgedrückt ist, wie in 4 gezeigt, eine solche Ausbildung vorgesehen, dass die Elektromotoren 13, 13, die mit den Hinterrädern 5, 5 verbunden sind, von der Ausbildung der voranstehend geschilderten, zweiten Ausführungsform entfernt werden.
Der dritte Motor 15 dieses Hybridfahrzeugs gemäß dieser Ausführungsform dient ebenfalls als ein Starterzellenmotor, der dazu erforderlich ist, die Brennkraftmaschine 7 anzulassen, auf die gleiche Art und Weise wie bei der vorherigen Ausführungsform, so dass ein getrennter Starterzellenmotor nicht erforderlich ist, die Konstruktion vereinfacht wird, und eine Verringerung des Gewichts und des Kostenaufwands erzielt werden können.
Weiterhin weist der dritte Motor 15 die gleichen Betriebsarten auf wie die Motoren 12, die an die Vorderräder 4 angeschlossen sind, beispielsweise eine Antriebsbetriebsart zur Ausgabe einer Antriebskraft nach außen, eine Freilaufbetriebsart, bei welcher die Antriebskraft nicht abgegeben wird, und eine Wiederaufladebetriebsart, zum Arbeiten als Generator für elektrische Energie, und ist normalerweise auf die Freilaufbetriebsart eingestellt.
Der Wiederaufladevorgang kann entweder durch den Fahrer veranlasst werden, der ihn je nach Wunsch auswählt, automatisch durch die Steuerung 11, oder durch Kombination dieser beiden Maßnahmen.
Wenn es erforderlich ist, die Batterie wieder aufzuladen, kann sie zu jedem Zeitpunkt von der Brennkraftmaschine wieder aufgeladen werden, unabhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs.
Wenn das Fahrzeug anhält, kann darüber hinaus die Verbindung dieses Motors mit den Antriebswellen der Hinterräder abgeschaltet werden, durch Auskuppeln des Getriebes, und kann nur dieser Motor durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, um die Batterie wieder aufzuladen.
Wenn ein Fahrzeug, das nur von den Motoren angetrieben wird, mit geringer Geschwindigkeit fährt, ist darüber hinaus ein Wiederaufladen durch Antrieb durch die Brennkraftmaschine möglich, wobei in diesem Fall das Elektromotorsystem zum Antrieb der jeweiligen Räder und das Brennkraftmaschinen/Wiederauflademotorsystem ebenfalls durch die Kupplung voneinander getrennt werden, so dass sie unabhängig voneinander sind, ohne sich gegenseitig zu stören, und jedes System eine zufrieden stellende Betriebsfunktion zur Verfügung stellt.
Beim Wiederaufladen durch die Brennkraftmaschine wie voranstehend geschildert können die optimalen Antriebsbedingungen für die Brennkraftmaschine, den Wiederauflademotor und die Batterie, nämlich die optimalen Bedingungen, unter Berücksichtigung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine, die Energieerzeugungsrate des Motors, und die Batterie-Wiederaufladerate in Kombination, für das Wiederaufladen festgelegt werden, so dass auch der Wiederaufladewirkungsgrad verbessert werden kann.
Die folgende Beschreibung ist nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst.
Als nächstes wird eine Ausführungsform, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Aus 5 geht hervor, da ein Hybridfahrzeug 21 gemäß dieser Ausführungsform Fahrräder (Vorderräder 22 und Hinterräder 23) aufweist, die vorn und hinten an dem Rahmen einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie auf dieselbe Weise wie bei einem Vierrad-Fahrzeug aufgehängt sind, das eines der üblichen Fahrzeugtypen darstellt. Die Vorderräder 22 werden durch den Fahrer über das Lenkrad gelenkt, und die Vorder- und Hinterräder 22 bzw. 23 oder die Hinterräder 23 werden zur Drehung angetrieben, damit das Fahrzeug fährt. Als dessen Antriebsquelle sind ein Brennkraftmaschinenantriebssystem auf Grundlage einer herkömmlichen Brennkraftmaschine E und ein elektrisches Antriebssystem auf Grundlage von Elektromotoren M, M vorgesehen, und es ist eine Hybridsystemsteuerung 24 vorgesehen, um dazwischen umzuschalten, oder sie zusammen zu betreiben, durch einen Betätigungshebel, der nachstehend erläutert wird.
Ein Schwungrad 25, eine Einwegkupplung 26, und ein Getriebe 27 sind stromaufwärts der Brennkraftmaschine E angeordnet, und ein Elektromotor m zum Anlassen der Brennkraftmaschine und zum Wiederaufladen ist im Zusammenhang mit dem Schwungrad 25 vorgesehen. Das Bezugszeichen B bezeichnet eine Speicherbatterie.
Nicht dargestellte Teile wie ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und Rohre zum Zuführen von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine E und Brennkraftmaschinen-Zusatzeinrichtungen wie beispielsweise eine Brennkraftmaschinenkühlvorrichtung sind am Umfang der Brennkraftmaschine E auf die gleiche Art und Weise wie bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform angeordnet.
Die Elektromotoren M zum Antrieb der Vorder- und Hinterräder 22 bzw. 23 sind so ausgebildet, dass sie das Drehmoment an die Räder 22, 23 über die jeweiligen Untersetzungsgetriebe 28, 28 übertragen.
Das Hybridfahrzeug 21 gemäß dieser Ausführungsform weist als Betriebsarten eine Brennkraftmaschinen-Fahrbetriebsart zur Ausgabe einer Antriebskraft der Brennkraftmaschine E entsprechend dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer auf, eine Fahrbetriebsart auf Grundlage einer Brennkraftmaschine und eines Elektromotors, zur Ausgabe der Antriebskräfte sowohl der Brennkraftmaschine E als auch der Elektromotoren M, und eine Fahrbetriebsart mit Elektromotor zur Ausgabe nur der Antriebskräfte der Elektromotoren M.
Die Brennkraftmaschinen-Fahrbetriebsart ist eine Betriebsart, bei welcher ein Drosselklappenöffnungswinkel in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer geändert wird, um das Drehmoment der Brennkraftmaschine E zu erhöhen. Die Fahrbetriebsart auf Grundlage von Brennkraftmaschine/Elektromotor ist eine Betriebsart, bei welcher die Antriebskräfte der Elektromotoren M ebenfalls zusammen mit der Antriebskraft der Brennkraftmaschine E eingesetzt werden, und die Werte des elektrischen Stroms der Motoren erhöht werden, um das Motordrehmoment in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer zu erhöhen. Der Motordrehmomentwert in der Fahrbetriebsart auf Grundlage von Brennkraftmaschine/Elektromotor kann klein sein, im Vergleich zu der Elektromotor-Fahrbetriebsart, da die Elektromotoren mit der Brennkraftmaschine zusammenarbeiten, um das Fahrzeug anzutreiben. Die Brennkraftmaschinenbetriebsart und die Fahrbetriebsart auf Grundlage von Brennkraftmaschine/Elektromotor werden nachstehend als eine HEV-Betriebsart bezeichnet.
Die Elektromotor-Fahrbetriebsart ist eine Betriebsart zum Antreiben des Fahrzeugs durch die Antriebskraft nur der Elektromotoren M wie voranstehend geschildert, und es werden die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren erhöht, um das Motordrehmoment in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer zu erhöhen. In dieser Betriebsart können die Motordrehmomentwerte in Bezug auf einen Drosselklappenöffnungswert größer ausgebildet werden, im Vergleich zur HEV-Betriebsart, da das Fahrzeug nur durch die Motoren angetrieben wird. Diese Elektromotor-Fahrbetriebsart wird nachstehend als eine EV-Betriebsart bezeichnet.
In der HEV-Betriebsart wird die Antriebskraft der Brennkraftmaschine E an das Getriebe 27 über die Kupplung 26 übertragen, und werden die Hinterräder 23 so angetrieben, dass sie sich drehen, durch die Drehantriebskraft, die durch das Getriebe 27 übertragen wird. Bei dieser Ausführungsform erfolgt der Gangwechselvorgang durch einen Handgetriebe-Betätigungsabschnitt 30, der nachstehend beschrieben wird.
In der HEV-Betriebsart ist der Drosselklappenöffnungsgrad variabel in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, und sind auch, wenn die Elektromotoren M zusammen eingesetzt werden, die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren M variabel in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, jedoch wird das Ausmaß von deren Änderung durch die Steuerung 24 berechnet, um eine geeignete Drehtraktion zu erzeugen. 6 zeigt einen Zustand, bei welchem die Ausgangsleistungen der Brennkraftmaschine E und der Elektromotoren M in der HEV-Betriebsart den Hinterrädern 23 und auch den Vorderrädern 22 zugeführt werden.
In der HEV-Betriebsart wird, wie in 7 gezeigt, die Brennkraftmaschine E in einem Zustand betrieben, in welchem die Kupplung 26 ausgekuppelt ist, damit der Elektromotor m zum Wiederaufladen sich dreht, um elektrische Energie zu erzeugen, die zum Wiederaufladen der Speicherbatterien B verwendet werden kann.
Bei der voranstehend geschilderte EV-Betriebsart sind die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren M variabel, in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, und wird eine optimale Drehantriebskraft entsprechend der Berechnung ausgegeben, die von der Steuerung 24 durchgeführt wird. 8 zeigt einen Zustand, bei welchem die elektrische Energie von den Speicherbatterien B den Elektromotoren M in der EV-Betriebsart zugeführt wird, und die Ausgangsleistung der Elektromotoren M, M den Vorder- und Hinterrädern 22 bzw. 23 zugeführt wird.
Sowohl bei der HEV-Betriebsart als auch der EV-Betriebsart wird, wenn das Fahrzeug verzögert wird, oder beispielsweise ein Gefälle herunterfährt, die Drehung der Vorder- und Hinterräder 22 bzw. 23 von kinetischer Energie in elektrische Energie umgewandelt, durch Einsatz der Elektromotoren M, M als Generatoren für elektrische Energie, und kann die elektrische Energie, die von den Elektromotoren M, M erzeugt wird, zur Aufladung der Batterien B verwendet werden, wie in 9 gezeigt ist. Durch Einsatz der Rückgewinnung elektrischer Energie kann überschüssige Energie zurückgewonnen werden, so dass der Energiewirkungsgrad des Fahrzeugs verbessert wird.
Bei dem Hybridfahrzeug 21 gemäß der voranstehenden Ausführungsform weist der Getriebebetätigungsabschnitt 30 zumindest einen ersten Betätigungsabschnitt 31 für die HEV-Betriebsart auf, bei welcher die Gänge des Brennkraftmaschinen-Fahrsystems umgeschaltet werden, und einen zweiten Betätigungsabschnitt 32 für die EV-Betriebsart, bei welcher das Elektromotor-Fahrsystem zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgängen umgeschaltet wird, wie dies in den 10 und 12 gezeigt ist.
Die Betätigungsabschnitte 31, 32 sind mit einer gemeinsamen, neutralen Hebelposition versehen. In den 11 und 13 bezeichnet der schraffierte Bereich eine neutrale Hebelposition 33. Die Bezugszeichen 1 bis 6 in den Zeichnungen geben Gangschaltbetriebsarten an, und mit "F" bzw. "R" ist vorwärts bzw. rückwärts bezeichnet.
Der Getriebebetätigungsabschnitt 30 weist einen Betätigungshebel 34 auf, der sich in die beiden Betätigungsabschnitte 31, 32 herein und daraus bewegen kann, wie in den 10 bis 13 gezeigt ist. Der Betätigungshebel 34 wird so betätigt, dass er alternativ zwischen dem Brennkraftmaschinen-Fahrsystem (HEV-Betriebsart) und dem Elektromotor-Fahrsystem (EV-Betriebsart) umschaltet.
Die 10 und 11 zeigen, dass der Betätigungshebel 34 in der HEV-Betriebsart angeordnet ist, und die 12 und 13 zeigen, dass der Betätigungshebel 34 in der EV-Betriebsart angeordnet ist. Der Betätigungshebel 34 wird von der einen zur anderen Betriebsart über die neutrale Hebelposition 33 umgeschaltet, die zusammen für die beiden Betriebsarten vorgesehen ist.
Daher wird der Betätigungshebel 34 so betätigt, dass er alternativ zwischen dem Brennkraftmaschinen-Fahrsystem (HEV-Betriebsart) und dem Elektromotor-Fahrsystem (EV-Betriebsart) umschaltet. Daher kann eine fehlerhafte Betätigung verhindert werden, bei welcher dann, wenn entweder das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem oder das Elektromotor-Fahrsystem betätigt wird, auch das andere System betätigt wird.
Wie in den 10 bis 13 gezeigt, ist ein Wippschalter 36, der umgeschaltet wird, wenn der Betätigungshebel 34 an ihm vorbeigeht, zwischen der neutralen Hebelposition 33 für das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem und der neutralen Hebelposition 33 für das Elektromotor-Fahrsystem bei der voranstehend erwähnten, gemeinsamen, neutralen Hebelposition 33 vorgesehen.
Der Wippschalter 36 gemäß dieser Ausführungsform weist einen Schaltmechanismus (nicht gezeigt) auf einem unteren Abschnitt einer Drehwelle 36a auf, und einen Kontaktoberflächenabschnitt 36b, der eine gekrümmte Oberfläche aufweist, die in Kontakt mit dem Betätigungshebel 34 gelangt, wenn dieser vorbeigeht, so dass der Wippschalter 36 verschwenkt wird, ist so ausgebildet, dass er dem Durchgang der neutralen Hebelposition zugewandt ist. Wenn der Wippschalter 36 verschwenkt wird, schickt der Schaltmechanismus ein Schaltsignal an die Steuerung 24, und erfolgt eine Umschaltung zwischen der HEV-Betriebsart und der EV-Betriebsart.
Wie voranstehend geschildert, wird der Wippschalter 36 nicht geschaltet, ohne dass der Betätigungshebel 34 an ihm vorbeigeht, so dass die alternative Umschaltung zwischen der HEV-Betriebsart und der EV-Betriebsart sicherer durchgeführt werden kann.
Der Betätigungshebel 34 gemäß dieser Ausführungsform ist darüber hinaus mit einem Schalter 35 zum Anlassen der Brennkraftmaschine versehen.
Wenn das alternative Umschalten zwischen der HEV-Betriebsart und der EV-Betriebsart durch den einzelnen Betätigungshebel 34 wie bei der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, und der Betätigungshebel 34 mit dem Schalter 35 zum Anlassen der Brennkraftmaschine versehen ist, kann die Umschaltung auf die HEV-Betriebsart (Brennkraftmaschinen-Fahrsystem) zusammen mit dem Brennkraftmaschinenanlassvorgang durchgeführt werden, so dass der Vorgang einfach und vernünftig ohne Verschwendung ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Handgetriebe-Betätigungsabschnitt 30 betätigt zur Gangumschaltung, und ist zu diesem Zweck die Kupplung 26 wie voranstehend geschildert vorgesehen. Wenn der Betätigungshebel 34 von dem ersten Betätigungsabschnitt 31 auf den zweiten Betätigungsabschnitt 32 umgeschaltet wird, um den Wippschalter 36 zu schalten, wird die Brennkraftmaschine E angehalten, und wird die Kupplung 26 im ausgerückten Zustand durch einen Befestigungsmechanismus (nicht dargestellt) festgehalten. Wenn der Betätigungshebel 34 von dem zweiten Betätigungsabschnitt 32 auf den ersten Betätigungsabschnitt 31 geschaltet wird, um den Wippschalter 36 zu schalten, wird die im ausgerückten Zustand festgelegte Kupplung 26 gelöst. Ein derartiges Schalten wird im Wesentlichen durch die Steuerung 24 durchgeführt.
Das Handgetriebe mit der vorgesehenen Kupplung 26 macht es erforderlich, dass die Kupplung 26 im ausgerückten Zustand gehalten wird, um einen Übergang von der HEV-Betriebsart (Brennkraftmaschinen-Fahrsystem) auf die EV-Betriebsart (Elektromotor-Fahrsystem) durchzuführen. Es ist vorteilhaft, dass der Fahrer nicht zur Betätigung benötigt wird, damit die Kupplung in den ausgerückten Zustand versetzt wird, da die Brennkraftmaschine E angehalten wird, und die Kupplung 26 im ausgerückten Zustand festgehalten wird, wenn der Wippschalter 36 geschaltet wird, wie bei dieser Ausführungsform. Zur Änderung von der EV-Betriebsart auf die HEV-Betriebsart wird der Wippschalter 36 durch einen umgekehrten Vorgang umgeschaltet, um die Kupplung 26 auszurücken, die in dem ausgerückten Zustand festgehalten wird. Dies ist ebenfalls vorteilhaft, da der Fahrer keine Betätigung vornehmen muss, um die Kupplung 26 aus ihrem festgelegten Zustand freizugeben.
Wenn die Brennkraftmaschine E nicht arbeitet, wenn der Betätigungshebel 34 von dem zweiten Betätigungsabschnitt 32 auf den ersten Betätigungsabschnitt 31 umgeschaltet wird, befindet sich der Wippschalter 36 in festgelegtem Zustand, so dass der Betätigungshebel 34 nicht auf den ersten Betätigungsabschnitt 31 umgeschaltet werden kann. Eine derartige elektrische Steuerung wird von der Steuerung 24 durchgeführt.
Wenn der Betätigungshebel 34 von dem zweiten Betätigungsabschnitt 32 auf den ersten Betätigungsabschnitt 31 umgeschaltet wird, nämlich das Elektromotor-Fahrsystem auf das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem umgeschaltet wird, befindet sich der Wippschalter 36 im festgelegten Zustand, und kann der Betätigungshebel 34 nicht auf den ersten Betätigungsabschnitt 31 umgeschaltet werden, wenn die Brennkraftmaschine E nicht arbeitet. Daher kann das Umschalten des Betätigungshebels 34 auf den ersten Betätigungsabschnitt 31, unter der Voraussetzung, dass die Brennkraftmaschine E arbeitet, verhindert werden, falls die Brennkraftmaschine E nicht arbeitet, und kann die Sicherheit sichergestellt werden.
Nunmehr wird das Hybridfahrzeug 21 gemäß dieser Ausführungsform in Bezug auf seine Betätigung und zugehörige Vorgänge beschrieben, zur Umschaltung von der HEV-Betriebsart (Brennkraftmaschinen-Fahrsystem) auf die EV-Betriebsart (Elektromotor-Fahrsystem) und von der EV-Betriebsart auf die HEV-Betriebsart.
Zuerst betätigt, wenn der Betätigungshebel 34 in dem ersten Betätigungsabschnitt 31 angeordnet ist (10 und 11), um die Brennkraftmaschine durch einen nicht dargestellten Schlüssel anzulassen (HEV-Betriebsart), der Fahrer des Hybridfahrzeugs 21 das Gaspedal, um die Drosselklappe zu öffnen, damit die Brennkraftmaschine betrieben werden kann. Die Elektromotoren werden ebenfalls in der Fahrbetriebsart auf Grundlage von Brennkraftmaschine/Elektromotor betrieben, wie voranstehend geschildert.
In der HEV-Betriebsart wird die Kupplung geöffnet oder geschlossen durch das Kupplungspedal, erfolgt der Gangschaltvorgang durch den Betätigungshebel 34, um einen Antrieb in Vorwärtsrichtung auszuwählen, und das Untersetzungsverhältnis, und um zwischen Antrieb in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung auszuwählen. Daher ist der Betrieb ebenso wie bei einem üblichen Brennkraftmaschinenfahrzeug. Die Antriebskraft von der Brennkraftmaschine E treibt die Hinterräder 23 über das Getriebe 27 an. Wie voranstehend geschildert, ist der Drosselklappenöffnungswinkel variabel, in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, um das Drehmoment der Brennkraftmaschine E zu erhöhen. Die Brennkraftmaschinen/Elektromotor-basierende Fahrbetriebsart setzt die Antriebskräfte der Elektromotoren M zusätzlich zur Antriebskraft der Brennkraftmaschine E ein, und erhöht die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, um das Motordrehmoment zu erhöhen.
Beim Fahren in der Stadt mit geringer Geschwindigkeit oder dergleichen ist, wenn die HEV-Betriebsart unterbrochen ist, und die EV-Betriebsart (Elektromotorantriebssystem) für den Antrieb verwendet wird, der Betätigungshebel 34 in der neutralen Position angeordnet, wie in den 10 und 11 gezeigt, und wird in den zweiten Betätigungsabschnitt 32 verstellt, wie in den 12 und 13 gezeigt.
Wenn der Betätigungshebel 34 an dem Wippschalter 36 vorbeigelangt, gelangt der Betätigungshebel 34 in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 36b des Wippschalters 36 so, dass dieser verschwenkt wird. Die Verschwenkung des Wippschalters 36 führt dazu, dass der Schaltmechanismus ein Schaltsignal an die Steuerung 24 überträgt, damit eine Umschaltung von der HEV-Betriebsart auf die EV-Betriebsart erfolgt. Weiterhin wird auch die Brennkraftmaschine E angehalten, und wird die Kupplung 26 im geöffneten Zustand durch einen nicht dargestellten Befestigungsmechanismus festgehalten. Das Kupplungspedal kann so ausgebildet sein, dass es sich zurückziehen kann.
In der EV-Betriebsart sind die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren M variabel, abhängig von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer wie voranstehend geschildert, und wird eine entsprechende Drehantriebskraft in Abhängigkeit von der Berechnung ausgegeben, die von der Steuerung 24 durchgeführt wird.
Wenn die EV-Betriebsart auf die HEV-Betriebsart umgeschaltet wird, wenn das Fahrzeug von einem städtischen Bereich in einen Vorort gelangt, oder auf einer Schnellstraße fährt, wird die Betätigung in entgegengesetzter Reihenfolge wie voranstehend geschildert durchgeführt. Im Einzelnen wird der Betätigungshebel 34 in der neutralen Position angeordnet, wie in den 12 und 13 gezeigt, und dann auf den ersten Betätigungsabschnitt 31 umgeschaltet, wie in den 10 und 11 gezeigt ist.
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich, wenn die Brennkraftmaschine E nicht arbeitet, der Wippschalter 36 in einem festgelegten Zustand, so dass der Betätigungshebel 34 nicht in den ersten Betätigungsabschnitt 31 umgeschaltet werden kann. Daher wird der Brennkraftmaschinenanlasschalter 35, der auf dem Betätigungshebel 34 vorgesehen ist, so heruntergedrückt, dass die Brennkraftmaschine angelassen wird, bevor der Betätigungshebel 34 in den ersten Betätigungsabschnitt 31 verschoben wird. Wenn die Brennkraftmaschine angelassen wurde, wird der Wippschalter 36 aus seinem festgelegten Zustand befreit.
Wenn der Wippschalter 36 aus seinem festgelegten Zustand freigegeben wurde, und der Betätigungshebel 34 in den ersten Betätigungsabschnitt 31 verschoben wurde, gelangt der Betätigungshebel 34 in Kontakt mit der Kontaktoberfläche 36b des Wippschalters 36, während er an dem Wippschalter 36 vorbeigeht, um diesen zu verstellen. Wenn der Wippschalter 36 verschwenkt wird, schickt der Schaltmechanismus ein Schaltsignal an die Steuerung 24, und wird die EV-Betriebsart entsprechend auf die HEV-Betriebsart umgeschaltet.
Wenn der Wippschalter 36 geschaltet wird, wird die Kupplung 26 aus ihrem festgelegten, geöffneten Zustand freigegeben, und nimmt ihren normalen Betrieb wieder an, und wird danach der Antrieb durch die HEV-Betriebsart (Brennkraftmaschinen-Fahrsystem) wieder aufgenommen.
Diese Ausführungsform, welche die Kupplung in dem Brennkraftmaschinen-Fahrsystem aufweist, ist so ausgebildet, dass sie die Elektromotoren abschaltet, wenn die Kupplung in den ausgekuppelten Zustand gelangt.
Im Einzelnen ist bei dem Gangwechselvorgang in dem ersten Betätigungsabschnitt, um eine Gangumschaltung bei dem Brennkraftmaschinen-Fahrsystem mit dem Handgetriebe durchzuführen, bei welchem die Kupplung vorgesehen ist, wenn das Fahrzeug durch die Antriebskräfte der Elektromotoren beschleunigt wird, wenn der Fahrer das Kupplungspedal und auch das Gaspedal betätigt, das Betriebsverhalten anders als bei üblichen Fahrzeugen, und kann eine Gefahr hervorgerufen werden.
Selbst wenn der Fahrer das Kupplungspedal und darüber hinaus das Gaspedal betätigt, werden daher die Elektromotoren abgeschaltet, damit das Betriebsverhalten des normalen Fahrzeugs beibehalten wird.
Die voranstehende Ausführungsform wurde unter Bezugnahme auf den Gangwechselvorgang von Hand in der HEV-Betriebsart beschrieben. Jedoch betrifft sie auch eine halbautomatische Gangwechselung oder eine automatische Gangwechselung in der HEV-Betriebsart, wie sie beispielsweise in 14 dargestellt ist.
In 14 ist ein halbautomatisches Getriebe oder ein vollständig automatisches Getriebe für das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem vorgesehen, mit einer derartigen Ausbildung, dass die Elektromotoren in Abhängigkeit von der Betätigung des Gaspedals arbeiten, selbst wenn sich die Kupplung im ausgerückten Zustand befindet.
Das Halbautomatikgetriebe weist kein Kupplungspedal auf, das vom Fahrer betätigt werden muss. Wenn der Fahrer den Betätigungshebel betätigt, wird die Kupplung automatisch eingerückt oder ausgerückt. Weiterhin weist das Automatikgetriebe kein Kupplungspedal auf, das vom Fahrer betätigt werden muss, und wird der Gangwechselvorgang automatisch in Abhängigkeit von der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer und von der Geschwindigkeit durchgeführt. In diesen Fällen können, während die Kupplungsbetätigung und der Gangschaltvorgang automatisch durchgeführt werden, die Elektromotoren mit dem Gaspedal betätigt werden. Weiterhin können die Antriebskräfte der Elektromotoren an das Fahrzeug angelegt werden, während eine Gangumschaltung erfolgt. Daher kann das Fahren in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals aufrechterhalten werden.
Bei dem Hybridfahrzeug der voranstehend geschilderten Ausführungsform wird alternativ auf das Brennkraftmaschinen-Fahrsystem und das Elektromotor-Fahrsystem umgeschaltet, so dass eine fehlerhafte Betätigung verhindert werden kann, und die Sicherheit noch weiter erhöht werden kann.
Als nächstes wird eine Ausführungsform, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, unter Bezugnahme auf die 15 und 16 beschrieben.
In 15 weist ein Hybridfahrzeug 41 gemäß dieser Ausführungsform Fahrräder (angetriebene Räder 42 und Antriebsräder 43) auf, die am vorderen bzw. hinteren Ende des Hauptrahmens einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie aufgehängt sind, auf dieselbe Art und Weise wie bei der vorherigen Ausführungsform. Die angetriebenen Räder 42 werden durch den Fahrer über das Lenkrad gelenkt, und die Antriebsräder 43 werden zur Drehung veranlasst, damit das Fahrzeug fährt. Als Antriebsquelle sind ein Brennkraftmaschinenantriebssystem auf Grundlage einer herkömmlichen Brennkraftmaschine 44 und ein elektrisches Antriebssystem auf Grundlage von Elektromotoren 45, 45 vorgesehen, und es ist eine Arithmetikeinheit 46 vorgesehen, die bei einer Hybridsystemsteuerung angebracht ist, welche zwischen ihnen eine Umschaltung durchführt, oder eine Betätigung hervorruft, die in Zusammenarbeit eine Berechnung der Fahrzeuggeschwindigkeit durchführt, und das Durchdrehen steuert, wie dies nachstehend geschildert wird.
Ein Getriebe 47 ist stromabwärts der Brennkraftmaschine 44 angeordnet, und Radgeschwindigkeitssensoren 48, 48 sind bei den angetriebenen Rädern 42, 42 vorgesehen. Ein Giersensor (nicht gezeigt) zur Erfassung einer Beschleunigung in Seitenrichtung (Gierrate) des Fahrzeugs ist an einem geeigneten Ort des Fahrzeugs angeordnet. Das Bezugszeichen 49 bezeichnet eine Speicherbatterie.
Das Hybridfahrzeug 41 gemäß dieser Ausführungsform ist so ausgelegt, dass die Drehzustände der jeweiligen Räder überwacht werden, während das Fahrzeug fährt, wobei dann, wenn sich die Antriebsräder zu stark drehen, wodurch ein Rutschen (Durchdrehen) der Reifen hervorgerufen wird, die Drehzahl der jeweiligen Räder verringert wird, um das Durchdrehen auszugleichen, und die Drehantriebsenergie, die verringert werden soll, je nach Erfordernis durch einen Regenerativbetrieb zurückgewonnen werden kann.
Dieses Brennkraftmaschinenantriebssystem weist die Brennkraftmaschine 44 auf, die an einem hinteren Ort des Fahrzeugkarosserie-Hauptrahmens vorgesehen ist, das Getriebe 47, das mit der Ausgangswelle der Brennkraftmaschine 44 über eine nicht dargestellte Kupplung verbunden ist, und die Antriebsräder 43 und die Antriebsradwellen, die an eine Gangwechselausgangswelle des Getriebes 47 angeschlossen sind. Ein nicht dargestellter Kraftstofftank zum Zuführen von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine 44 und Brennkraftmaschinen-Zusatzgeräte wie beispielsweise eine Kraftstoffpumpe, Rohre, eine Brennkraftmaschinenkühlvorrichtung sind am Umfang der Brennkraftmaschine 44 vorgesehen, auf gleiche Art und Weise wie bei der voranstehenden Ausführungsform.
Das elektrische Antriebssystem weist die Elektromotoren 45, 45 auf, die jeweils für die Antriebsräder 43, 43 vorgesehen sind, sowie die Speicherbatterien 49 zum Zuführen elektrischer Energie zu den Elektromotoren 45, 45. Der Fluss der elektrischen Energie wird durch die Arithmetikeinheit 46 der Steuerung gesteuert.
Weiterhin weisen die Elektromotoren 45, 45 als deren Betriebsarten eine Antriebsbetriebsart (Energieversorgung) zum Abgeben einer Antriebskraft nach außen entsprechend dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer auf, eine Fahrbeschränkungsbetriebsart zur Beschränkung der Antriebskraft, und eine Regenerativbetriebsart, zum Arbeiten als Generator für elektrische Energie durch Abfangen einer Antriebskraft von außen.
Im Einzelnen ist die Antriebsbetriebsart ein Ausgabevorgang eines normalen Elektromotors, und wird in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer gesteuert, um ein Drehmoment nach außen abzugeben, welches der zugeführten Antriebskraft entspricht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 44 entsprechend dem Ausmaß der Betätigung (also dem Gaspedalbetätigungswinkel) des Gaspedals durch den Fahrer sowie die Ausgangsleistung der Elektromotoren 45, 45 an die Antriebsräder 43 übertragen.
Bei der Antriebsbegrenzungsbetriebsart wird die elektrische Antriebsenergie, die den Elektromotoren 45, 45 zugeführt wird, entsprechend dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, in Abhängigkeit vom Ausmaß des Durchdrehens (Schlupfes) begrenzt. Daher wird ein Drehmoment, das kleiner ist als jenes in der Antriebsbetriebsart, in Abhängigkeit von dem Ausmaß des Durchdrehens, an die Antriebsräder übertragen.
Die Regenerativbetriebsart stellt denselben Vorgang der Erzeugung elektrischer Energie wie jenen dar, der bei einem üblichen Generator erzeugt wird. Sie wandelt die kinetische Energie in elektrische Energie um, und gibt elektrische Energie in Abhängigkeit von der äußeren Antriebskraft aus. Im einzelnen kann in der Regenerativbetriebsart die von den Elektromotoren 45, 45 erzeugte Energie so gesteuert werden, dass sie die Traktion einstellt, die von außen einwirkt, nämlich für die Antriebsräder 43, an welche die Elektromotoren angeschlossen sind, und kann die Drehzahl der Antriebsräder 43 je nach Wunsch verringert werden.
Die Radgeschwindigkeitssensoren 48 sind jeweils und ausschließlich für die angetriebenen Räder 42, 42 vorgesehen, um die Drehzahl des jeweiligen angetriebenen Rades zu erfassen, um eine Karosseriegeschwindigkeit des Hybridfahrzeugs zu ermitteln. Die Drehzahl der Elektromotoren 45 wird hierbei an die Arithmetikeinheit 46 übertragen, um die Radgeschwindigkeiten der Antriebsräder 43 zu ermitteln. Weiterhin vergleicht die Arithmetikeinheit 46 eine vorhergesagte Karosseriegeschwindigkeit mit den Radgeschwindigkeiten der Antriebsräder 43, und wird dann, wenn die Differenz jeweilige Schwellenwerte überschreitet, die nachstehend genauer erläutert werden, beurteilt, dass die Antriebsräder 43 schlupfen, und wird eine Steuerung durchgeführt, um den Schlupf auszugleichen.
Anders ausgedrückt werden, als die Schwellenwerte, eine Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit, die einen Wert aufweist, welcher die vorhergesagte Karosseriegeschwindigkeit überschreitet, und eine Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgeschwindigkeit, die einen Wert aufweist, welcher die Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, so bestimmt, wie dies in 16 gezeigt ist. Die Arithemtikeinheit 46 vergleicht die vorhergesagte Karosseriegeschwindigkeit mit Radgeschwindigkeiten der Antriebsräder 43, und wenn sie die Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit und die Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, wird beurteilt, dass die Antriebsräder 43 schlupfen, und erfolgt eine getrennte Steuerung zum Ausgleich des Schlupfes.
In 15 geben Leitungen 51 von den Radgeschwindigkeitssensoren 48 zu der Arithmetikeinheit 46 und von den Elektromotoren 45 zur Arithmetikeinheit 46 ein Geschwindigkeitssignal an, zeigen Leitungen 52 von der Arithmetikeinheit 46 zu den Elektromotoren 45 einen Drehmomentvorgabewert an, und zeigen Leitungen 43 zwischen den Elektromotoren 45 und den Speicherbatterien 49 einen Energiefluss an.
Als nächstes werden spezielle Betriebsabläufe des Hybridfahrzeugs 41 gemäß dieser Ausführungsform beschrieben.
Wenn der Fahrer des Hybridfahrzeugs 41 das Gaspedal betätigt, wird die Brennkraftmaschinendrosselklappe geöffnet, um die Brennkraftmaschine zu betreiben, und wird auch die Ausgangsleistung des Elektromotors entsprechend der Antriebsbetriebsart eingesetzt (Energieversorgung).
Wenn der Drosselklappenöffnungsgrad groß wird, und die Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeit hoch wird, vergleicht die Arithmetikeinheit 46 die vorhergesagte Karosseriegeschwindigkeit mit der Radgeschwindigkeit des Antriebsrades 43. Im Ergebnis wird, wenn beurteilt wird, dass die Radgeschwindigkeit die Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, die Elektromotorausgangsleistung begrenzt (Antriebsbegrenzungsbetriebsart).
Wenn das Ausmaß des Schlupfes groß wird, und beurteilt wird, dass die Radgeschwindigkeit die Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, arbeitet dann der Elektromotor, der sich in der Antriebsbegrenzungsbetriebsart befand, in der Regenerativbetriebsart, und wird die Drehzahl des Antriebsrades 43 auf dasselbe Niveau abgesenkt wie beim angetriebenen Rad 42, und wird die kinetische Drehenergie des Antriebsrades 43, die verringert werden soll, als elektrische Energie in den Speicherbatterien 49 zurückgewonnen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden selbst dann, wenn die Antriebsradgeschwindigkeit verringert wird, und niedriger wird als die Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgeschwindigkeit und die Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit, die Elektromotoren in der Regenerativbetriebsart betrieben. Dies liegt daran, dass mit Ausnahme der Tatsache, dass die Geschwindigkeit des Antriebsrades 43 in gewissem Ausmaß verringert wird, die Drehung bald zunimmt, und entsprechend die Regenerativbetriebsart sofort vorgenommen wird. Daher kann ein Flattern hervorgerufen werden. Um dies zu vermeiden, wird eine so genannte Hysterese bereitgestellt.
Wenn das Antriebsrad 43 schlupft, werden daher die Ausgabegrenze (Antriebsbegrenzungsbetriebsart) des Elektromotors und die Regenerativbetriebsart geeignet eingesetzt, zur Steuerung, um den Schlupf des Antriebsrades 43 auszugleichen.
Wie voranstehend geschildert, wird dann, wenn das Hybridfahrzeug gemäß dieser Ausführungsform sowohl mit den Elektromotoren und der Brennkraftmaschine betrieben wird, und bei einem der Antriebsräder ein Schlupf auftritt, durch Überschreitung einer vorbestimmten Geschwindigkeit, die Stromversorgung (Drehausgabesteuerung) des Elektromotors, der an das betreffende Rad angeschlossen ist, begrenzt oder gesteuert, um den Regenerativbetrieb des Elektromotors bereitzustellen. Daher wird ein Geschwindigkeitsverringerungsvorgang durchgeführt, um das Durchdrehen (den Schlupf) des Antriebsrades auszugleichen.
Die Vorhersagegenauigkeit ist hoch, und die Genauigkeit der Steuerung kann verbessert werden, da die Ausgangsleistung und die Belastung der Elektromotoren aus der Drehzahl und der zugeführten elektrischen Energie bestimmt werden können.
Selbst wenn die Antriebskraft durchgehend gesteuert wird, kann eine stabile Steuerung erfolgen, da kein negativer Faktor wie beispielsweise die Erzeugung von Wärme vorhanden ist.
Wenn die Rückgewinnung elektrischer Energie eingesetzt wird, kann darüber hinaus der Energiewirkungsgrad des Fahrzeugs verbessert werden, da überschüssige Energie zurückgewonnen werden kann.
Daher stellt der Betriebsablauf bei der vorliegenden Ausführungsform einen elektrischen Vorgang des Elektromotors dar, der eine schnelle Reaktion aufweist, und können Sicherheitsmaßnahmen vorgenommen werden, und kann der Schlupf sicher und schnell ausgeglichen werden. Daher kann ein stabiles Fahrverhalten erzielt werden, selbst wenn die Brennkraftmaschine bei relativ hoher Geschwindigkeit betrieben wird, kann das Fahrverhalten verbessert werden, und ist dies unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit vorteilhaft.
Im Ergebnis werden die Fahrstabilität, der Fahrbereich und dergleichen des Fahrzeuges selbst auf einer schlechten Straße verbessert, und kann ein Hybridfahrzeug erhalten werden, das insgesamt eine hohe Leistungsfähigkeit aufweist.
Als nächstes wird eine andere Ausführungsform unter Bezugnahme auf 17 beschrieben.
Das Hybridfahrzeug gemäß dieser Ausführungsform setzt TCS zum Steuern der Brennkraftmaschine ein, zusätzlich zu den Schwellen bei der voranstehend geschilderten, ersten Ausführungsform.
Im Einzelnen werden, wie in 17 gezeigt, jeweilige Schwellen einer Brennkraftmaschinensteuerstartgeschwindigkeit und einer Brennsteuerstartgeschwindigkeit der Anordnung gemäß der voranstehend geschilderten, ersten Ausführungsform hinzugefügt.
Im Einzelnen ist, bei einer vorbestimmten Brennkraftmaschinensteuerstartgeschwindigkeit und einer Bremsteuerstartgeschwindigkeit, die als die Schwellen festgelegt werden, das Fahrzeug mit einer Drosselklappensteuervorrichtung zum Steuern der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine und einer zweiten Drosselklappe versehen, die durch die Drosselklappensteuervorrichtung gesteuert wird, und stromaufwärts der Drosselklappe angeordnet ist, die durch den Fahrer betätigt wird.
In diesem Fall sind die Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit, die Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgeschwindigkeit, die Brennkraftmaschinensteuerungs-Startgeschwindigkeit und die Bremssteuerstartgeschwindigkeit aufeinanderfolgend in der Reihenfolge ihrer Zunahme vorgesehen.
Wenn die ermittelte Fahrzeugkarosseriegeschwindigkeit, die wie voranstehend geschildert berechnet wurde, und die Radgeschwindigkeit des Antriebsrades 43 verglichen werden, und wenn beurteilt wird, dass die Radgeschwindigkeit die Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, wird die Ausgangsleistung des Elektromotors begrenzt (Antriebsbegrenzungsbetriebsart).
Wenn das Ausmaß des Schlupfes groß wird, wird beurteilt, dass die Radgeschwindigkeit die Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, und dann arbeitet der Elektromotor, der sich in der Antriebsbegrenzungsbetriebsart befand, in der Regenerativbetriebsart, wird die Drehzahl des Antriebsrades 43 auf dasselbe Niveau wie jenes des angetriebenen Rades 42 verringert, und wird die kinetische Drehenergie des Antriebsrades 43, wobei dessen Drehzahl verringert wird, als elektrische Energie in den Speicherbatterien 49 zurückgewonnen.
Die voranstehend geschilderten Betriebabläufe sind ebenso wie bei der voranstehenden Ausführungsform, jedoch wird bei der vorliegenden Ausführungsform dann, wenn bei den Antriebsrädern festgestellt wird, dass sie einen Schlupf aufweisen, und die Radgeschwindigkeit der Antriebsräder 43 die Brennkraftmaschinensteuerungs-Startgeschwindigkeit oder die Bremssteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, die zweite Drosselklappe gesteuert, oder wird die Bremssteuerung der Antriebsräder durchgeführt.
Bei dieser Ausführungsform wird dann, wenn beurteilt wird, dass die Radgeschwindigkeit des Antriebsrades 43 die Brennkraftmaschinensteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, eine solche Steuerung durchgeführt, dass der Öffnungswinkel der zweiten Drosselklappe vergrößert wird.
Wenn das Ausmaß des Schlupfes zunimmt, und beurteilt wird, dass die Radgeschwindigkeit die Bremssteuerungs-Startgeschwindigkeit überschreitet, wird darüber hinaus die Bremsteuerung der Antriebsräder 43 durchgeführt.
Wenn das Antriebsrad 43 schlupft, wird daher die Ausgangsgrenze (Antriebsbegrenzungsbetriebsart) des Elektromotors, der Regenerativbetriebsart, der zweiten Drosselklappe und der Bremse selektiv dazu eingesetzt, eine solche Steuerung durchzuführen, dass der Schlupf der Antriebsräder 43 ausgeglichen wird.
Wie voranstehend geschildert wird, bei dem Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Fahrzeug sowohl durch die Elektromotoren als auch die Brennkraftmaschine betrieben wird, und die Antriebsräder eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreiten und schlupfen, eine solche Steuerung durchgeführt, dass die Energieversorgung (Drehausgangssteuerung) des Elektromotors, der an das Antriebsrad angeschlossen ist, unterbrochen wird, oder der Regenerativvorgang des Elektromotors vorgenommen wird, so dass die Geschwindigkeit verringert wird, um den Schlupf (das Durchdrehen) des Antriebsrades auszugleichen. Weiterhin ist TCS der Anordnung hinzugefügt, so dass die Schlupfsteuerung exakter durchgeführt werden kann, und dies in der Hinsicht vorteilhaft ist, da die Vorteile jeder Steuerung je nach Erfordernis eingesetzt werden können.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Elektromotorausgangssteuerungs-Startgeschwindigkeit, die Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgeschwindigkeit, die Brennkraftmaschinensteuerungs-Startgeschwindigkeit und die Bremssteuerungs-Startgeschwindigkeit aufeinanderfolgend in der Reihenfolge der Zunahme angeordnet. Daher wird der Elektromotor vor TCS eingesetzt, um den Schlupf des Antriebsrades zu steuern, und kann der Energiewirkungsgrad weiter verbessert werden, und kann verhindert werden, dass das Fahrverhalten verschlechtert wird.
Nunmehr wird eine Ausführungsform, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, unter Bezugnahme auf 18 beschrieben.
Das Hybridfahrzeug gemäß dieser Ausführungsform ist in der Hinsicht mit zusätzlichen Funktionen versehen, dass eine seitliche Beschleunigung (Gierrate) des Fahrzeugs erfasst wird, wenn dies so gelenkt wird, dass es um eine Kurve fährt, und die Antriebsräder werden abgebremst, um die Geschwindigkeit zu verringern, bevor ein Schlupf des Fahrzeugs auftritt, auf dieselbe Art und Weise wie bei der voranstehend geschilderten Traktionssteuerung, wodurch das Fahrzeug auf einen stabilen Zustand gesteuert wird.
Im Einzelnen weist, wie in 18 gezeigt, das Fahrzeug einen Giersensor auf, zur Erfassung einer Beschleunigung in Seitenrichtung des Fahrzeugs, sowie eine Arithmetikeinheit, welche die Ausgangsleistung der Elektromotoren durch einen vorbestimmten Elektromotorausgangssteuerungs-Startgiersensorausgangswert und einen Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgiersensorausgangswert als Schwellenwerte steuert. Wenn die Drosselklappe der Brennkraftmaschine durch die vom Fahrer hervorgerufene Betätigung geöffnet ist, wird die Ausgangssteuerung der Elektromotoren begonnen, und wenn die Ausgangsleistung die Schwellenwerte überschreitet, wird die Ausgangsleistung des Elektromotors gesteuert, welcher das Antriebsrad antreibt.
Wenn das Gaspedal durch den Fahrer des Hybridfahrzeugs 41 betätigt wird, ist die Drosselklappe der Brennkraftmaschine geöffnet, wird die Brennkraftmaschine betrieben, und befindet sich der Ausgang der Elektromotoren ebenfalls in der Antriebsbetriebsart (Energieversorgung).
Bei dieser Ausführungsform wird das Fahrzeug zum Abbiegen nach links veranlasst, und sind das Ausmaß der Lenkung und eines Drosselöffnungswinkels konstant. Wenn der Giersensor einen ersten Sensorpegel überschreitet, wird beurteilt, dass ein Schlupf hervorgerufen werden kann, und wird die Ausgangsleistung der Elektromotoren begrenzt (Antriebsbegrenzungsbetriebsart).
Wenn das Ausmaß der Beschleunigung in seitlicher Richtung zunimmt, und beurteilt wird, dass bei dem Giersensor ein zweiter Sensorpegel überschritten wird, arbeitet dann der Elektromotor, der sich in der Antriebsbegrenzungsbetriebsart befand, in der Regenerativbetriebsart, wird die Drehzahl des Antriebsrades 3 verringert, und wird die Drehbewegungsenergie des Antriebsrades 43, das verzögert wird, als elektrische Energie in den Speicherbatterien 49 zurückgewonnen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird so vorgegangen, dass selbst dann, wenn die Antriebsradgeschwindigkeit verringert wird, so dass sie kleiner ist als der Elektromotorregenerativsteuerungs-Startgiersensorausgangswert und der Elektromotorausgangssteuerungs-Startgiersensorausgangswert, der Elektromotor in der Regenerativbetriebsart betrieben wird. Dies liegt daran, dass die Umdrehungen bald zunehmen, es sei denn, dass die Geschwindigkeit des Antriebsrades 43 in gewissem Ausmaß verringert wird, und die Regenerativbetriebsart unmittelbar wie voranstehend geschildert eingeleitet wird. Daher kann ein Flattern hervorgerufen werden. Um dies zu vermeiden, wird eine Hysterese zur Verfügung gestellt.
Wenn das Antriebsrad 43 schlupft, werden daher die Elektromotorausgangsleistungsgrenze (Antriebsbegrenzungsbetriebsart) und die Regenerativbetriebsart geeignet je nach Erfordernis eingesetzt, um eine solche Steuerung durchzuführen, dass verhindert wird, dass die Antriebsräder 43 einen Schlupf aufweisen.
Wie voranstehend geschildert wird, bei dem Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wenn das Fahrzeug mit den Elektromotoren oder sowohl den Elektromotoren als auch der Brennkraftmaschine betrieben wird, und bei einem der Antriebsräder eine vorbestimmte Drehbeschleunigung auftritt, eine solche Steuerung durchgeführt, dass die Energieversorgung (Drehausgangssteuerung) des Elektromotors unterbrochen wird, der an dieses Antriebsrad angeschlossen ist, oder ein Regenerativbetrieb des Elektromotors durchgeführt wird, so dass die Geschwindigkeit verringert wird, um zu verhindern, dass das Antriebsrad schlupft.
Auf gleiche Art und Weise wie bei der voranstehenden Ausführungsform ist der Betriebsablauf der vorliegenden Ausführungsform ein elektrischer Vorgang des Elektromotors, so dass er ein schnelles Reaktionsvermögen aufweist, sichere Maßnahmen vornehmen kann, und den Schlupf sicher und schnell ausgleichen kann. Daher kann ein stabiles Fahrverhalten erzielt werden, selbst wenn die Brennkraftmaschine bei relativ hoher Geschwindigkeit betrieben wird, kann das Fahrverhalten verbessert werden, und ist dies vorteilhaft in Bezug auf die Sicherheit.
Dies führt dazu, dass die Stabilität des Fahrverhaltens, die Reichweite und dergleichen des Fahrzeugs selbst auf einer schlechten Straße verbessert werden, und ein Hybridfahrzeug erhalten werden kann, das eine insgesamt hohe Leistung aufweist.
Die voranstehende Ausführungsform wurde unter Bezugnahme auf das Abbiegen nach links des Fahrzeugs erläutert, jedoch gelten selbstverständlich dieselben, Überlegungen beim Abbiegen des Fahrzeugs nach rechts.
Eine Ausführungsform, die nützlich zum Verständnis der Erfindung ist, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
In den 19 bis 22 weist ein Hybridfahrzeug 101 gemäß dieser Ausführungsform Fahrräder (Vorderräder 102 und Hinterräder 103) auf, die am vorderen bzw. hinteren Ende des Hauptrahmens einer nicht dargestellten Fahrzeugkarosserie auf dieselbe Art und Weise wie bei der vorherigen Ausführungsform vorgesehen sind. Die Vorderräder 102 werden durch den Fahrer mit Hilfe des Lenkrades gelenkt, und die Vorder- und Hinterräder 102 bzw. 103 oder die Hinterräder 103 werden zur Drehung angetrieben, damit das Fahrzeug fährt. Als Antriebsquelle sind ein Brennkraftmaschinenantriebssystem, das auf einer herkömmlichen Brennkraftmaschine E beruht, und ein elektrisches Antriebssystem auf Grundlage von Elektromotoren M, M vorgesehen, und es ist eine Hybridsystemsteuerung (nicht gezeigt) vorgesehen, die eine Umschaltung dazwischen durchführt, oder sie zusammen mit Hilfe eines Betätigungshebels betreibt.
Eine Kupplung 104, eine Einwegkupplung 105 und ein Getriebe 106 sind stromabwärts der Brennkraftmaschine E angeordnet, und die Antriebskraft wird von dem Getriebe 106 an die Hinterräder 103 über ein Differentialgetriebe 107 und C-Gelenke 108 übertragen. Das Bezugszeichen B bezeichnet eine Speicherbatterie.
Ein nicht dargestellter Kraftstofftank zum Zuführen von Kraftstoff zur Brennkraftmaschine E, und Brennkraftmaschinen-Zusatzeinrichtungen, beispielsweise eine Kraftstoffpumpe, Rohre, eine Brennkraftmaschinenkühlvorrichtung sind am Umfang der Brennkraftmaschine E auf dieselbe Art und Weise wie bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform vorgesehen.
Die Elektromotoren M zum Drehen der Vorder- und Hinterräder 102 bzw. 103 sind jeweils so angebracht, dass ihre Drehkraft über jeweilige Untersetzungsgetriebe 109, 110 übertragen wird.
Das Hybridfahrzeug 101 gemäß dieser Ausführungsform weist als Betriebsarten eine Brennkraftmaschinenbetriebsart zur Ausgabe einer Antriebskraft der Brennkraftmaschine E entsprechend dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer auf, eine Betriebsart auf Grundlage der Brennkraftmaschine und des Elektromotors zur Ausgabe der Antriebskräfte sowohl der Brennkraftmaschine E und der Elektromotoren M (nachstehend werden die Brennkraftmaschinenbetriebsart und die Betriebsart auf Grundlage der Brennkraftmaschine und des Elektromotors als die HEV-Betriebsart auf die gleiche Art und Weise wie bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform bezeichnet), und eine Elektromotorbetriebsart (nachstehend als EV-Betriebsart bezeichnet) auf, zur Ausgabe nur der Traktion des Elektromotors M.
Wie voranstehend geschildert, ist die Brennkraftmaschinenbetriebsart eine Betriebsart, bei welcher ein Drosselklappenöffnungsgrad in Abhängigkeit vom Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer geändert wird, um das Drehmoment der Brennkraftmaschine E zu erhöhen. Die Betriebsart auf Grundlage der Brennkraftmaschine und des Elektromotors ist eine Betriebsart, bei welcher die Antriebskräfte der Elektromotoren M auch zusammen mit der Antriebskraft der Brennkraftmaschine E eingesetzt werden, und die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren erhöht werden, um das Motordrehmoment zu erhöhen, entsprechend dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer. Die Betriebsart mit Elektromotor ist eine Betriebsart zum Antrieb des Fahrzeugs durch nur die Antriebskräfte der Elektromotoren M wie voranstehend geschildert, wobei die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren erhöht werden, um das Motordrehmoment in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer zu erhöhen. In dieser Betriebsart können die Motordrehmomentwerte in Bezug auf den Drosselklappenöffnungsgrad größer ausgebildet werden, da das Fahrzeug nur durch die Motoren angetrieben wird.
In der HEV-Betriebsart wird die Drehung der Brennkraftmaschine E auf die Kupplung 104, die Einwegkupplung 105, das Getriebe 106, das Differentialgetriebe 107 und die CV-Gelenke 108 übertragen, damit diese angetrieben werden, damit sich die Hinterräder 103 drehen, wie voranstehend geschildert wurde.
In der HEV-Betriebsart ist der Drosselklappenöffnungsgrad variabel in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, wobei dann, wenn die Elektromotoren M zusammen eingesetzt werden, die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren M ebenfalls variabel sind, in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, aber eine Größe der Änderung durch eine Steuerung so berechnet wird, dass eine geeignete Drehantriebskraft erzeugt wird.
In der EV-Betriebsart sind die Werte des elektrischen Stroms der Elektromotoren M ebenfalls in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer variabel, und wird eine optimale Drehantriebskraft in Abhängigkeit von der Berechnung ausgegeben, die von der Steuerung durchgeführt wird.
Sowohl in der HEV-Betriebsart als auch in der EV-Betriebsart wird dann, wenn das Fahrzeug fährt, beispielsweise entlang einem längeren Gefälle, die Drehung der Vorder- und Hinterräder 102 bzw. 103 von der kinetischen Energie in die elektrische Energie umgewandelt, durch Einsatz der Elektromotoren M, M als Generatoren, und kann der elektrische Strom, der von den Elektromotoren M, M erzeugt wird, den Speicherbatterien B zugeführt werden. Wenn die Rückgewinnung elektrischer Energie eingesetzt wird, kann überschüssige Energie zurückgewonnen werden, so dass der Energiewirkungsgrad des Fahrzeugs verbessert wird.
Wie in 23 gezeigt, die eine vergrößerte Darstellung der Kupplung des voranstehend geschilderten Hybridfahrzeugs 101 der vorliegenden Ausführungsform darstellt, ist die Einwegkupplung 105, die eine äußere Spitze 151 aufweist, eine innere Spitze 152 und einen Bolzen 153, der dazwischen angeordnet ist, stromabwärts der Kupplung 104 angebracht. Diese Einwegkupplung 105 überträgt das Brennkraftmaschinendrehmoment nur in Antriebsrichtung.
Durch Bereitstellung der Einwegkupplung 105, welche das Brennkraftmaschinendrehmoment nur in Antriebsrichtung wie voranstehend geschildert überträgt, wird ein Übertragungsweg, der in umgekehrter Richtung die Drehung der Räder an die Brennkraftmaschine überträgt, durch diese Einwegkupplung 105 unterbrochen, so dass die kinetische Energie des Fahrzeugs maximal durch die Regenerativ-Bremswirkung des Elektromotors zurückgewonnen werden kann. Dies führt dazu, dass die kinetische Energie nicht als mechanischer Verlust der Brennkraftmaschine wie bislang verloren geht, und der Energiewirkungsgrad verbessert werden kann.
Weiterhin ist bei der vorliegenden Ausführungsform ein Parkzahnrad 154 vereinigt auf der äußeren Spitze 151 an der entgegengesetzten Seite der Kupplung vorgesehen, nämlich stromabwärts der Einwegkupplung 105, und ist, wie in 24 gezeigt, ein Parkmechanismus 156, der einen Haken 155 aufweist, der im Eingriff mit dem Parkzahnrad 154 steht, oder von diesem ausgerückt ist, ebenfalls vorgesehen. Dieser Parkmechanismus 156 kann auf herkömmliche Art und Weise ausgebildet sein. Es kann beispielsweise eine solche Ausbildung vorgesehen sein, dass die Betätigung durch eine Auswahlstange 561 an eine Parkstange 566 über eine Auswahlstange 562, einen Handhebel 563, eine Handplatte 564 und eine Parkstange 565 übertragen wird, und der Haken 155, der an der Parkstange 566 befestigt ist, in Eingriff mit dem Parkzahnrad 154 oder außer Eingriff von diesem gelangt.
In 23 ist die Kupplung 104 stromaufwärts (linke Seite in der Zeichnung) der Einwegkupplung 105 angeordnet. Das Bezugszeichen 141 bezeichnet eine Kupplungsbaugruppe, 142 bezeichnet eine Kupplungsscheibe, und 143 bezeichnet einen Kupplungsfreigabezylinder. Normalerweise ist eine Kupplungstrommel vereinigt mit der Brennkraftmaschine ausgebildet, so dass dann, wenn eine herkömmliche Brennkraftmaschine eingesetzt wird, die Einwegkupplung 105 stromabwärts der Kupplung 104 angeordnet ist, allerdings kann auch die Einwegkupplung 105 stromaufwärts der Kupplung 104 vorgesehen sein. In diesem Fall ist die Einwegkupplung nahe an der Kupplung vorgesehen.
Durch Bereitstellung der voranstehend geschilderten Einwegkupplung 105 wird die Funktionsweise zum sicheren Anhalten des Fahrzeugs, wenn es geparkt wird, beeinträchtigt. Die Funktion einer Parkbremse kann jedoch dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass das Parkzahnrad 154 wie bei der vorliegenden Ausführungsform vorgesehen wird, und der Parkmechanismus 156 vorgesehen wird, welcher den Haken 155 aufweist, zum Eingriff mit dem Parkzahnrad oder außer Eingriff von diesem, so dass das Parkzahnrad durch den Haken so angeordnet wird, dass eine Drehung der Welle und der Räder verhindert wird, die mit der Welle verbunden sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform steht, wie in 25 gezeigt, eine Welle 131 der Hinterräder 103 im Eingriff mit dem CV-Gelenk 108 und einem CV-Verbindungsgehäuse 180. Weiterhin ist das CV-Verbindungsgehäuse 180 mit einer Ausgangswelle 171 des Differentialgetriebes 107 verbunden. Daher wird die Antriebskraft von der Brennkraftmaschine E an das CV-Verbindungsgehäuse 180 übertragen, und ist ein Kraftübertragungszahnrad 181 an dem CV-Verbindungsgehäuse 180 befestigt, um die Antriebskraft von den Elektromotoren M auf das CV-Verbindungsgehäuse 180 über das Kraftübertragungszahnrad 181 zu übertragen.
Im Einzelnen ist ein Steg 180a einstückig auf dem Außenumfang des CV-Verbindungsgehäuses 180 vorgesehen, und ist ein Keil 181a auf der Innenwand des Kraftübertragungszahnrades 181 vorgesehen, angepasst an den Steg 180a. Nach Zusammenbau dieser Teile wird die Bewegung des Kraftübertragungszahnrades 181 in Axialdruckbelastung durch eine innere Spitze 182a eines Kugellagers 182 zum Haltern der CV-Verbindung über einen Kragen 183 befestigt.
Das CV-Verbindungsgehäuse 180 ist daher dazu bestimmt, den Übertragungsweg von den Elektromotoren M zu bilden, so dass das Motordrehmoment an die Antriebswelle in einer so kurz wie möglichen Entfernung übertragen werden kann, und ein Ort der Anordnung der Elektromotoren M mit erhöhter Flexibilität festgelegt werden kann. Da die Leistung der Elektromotoren M in der Nähe des Antriebsrades (Hinterrades 103) übertragen werden kann, ohne über das Differentialgetriebe 107, kann daher Raum zum Anbringen der Elektromotoren M eingespart werden, und kann die Anzahl an Bauteilen verringert werden.
Da die Drehung der Elektromotoren M jener der Räder in einem Verhältnis von Eins zu Eins entspricht, wird die Steuerung der Drehung (beispielsweise ABS, TCS, usw.) der Räder durch die Elektromotoren M, M erleichtert, die an dem jeweiligen Rad 102 bzw. 103 angebracht sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein Zwischenzahnrad 184 zwischen dem Kraftübertragungszahnrad 181 und den Elektromotoren M angeordnet, um die Drehzahl der Elektromotoren M zu verringern. Ein Antriebszahnrad 185 ist an der Ausgangswelle der Elektromotoren M befestigt, das Zwischenzahnrad 184 steht im Eingriff mit dem Antriebszahnrad 185, und das Zwischenzahnrad 184 steht im Eingriff mit dem Kraftübertragungszahnrad 181.
Normalerweise ist die Drehzahl der Elektromotoren größer als jene der Räder, so dass ein geeignetes Motordrehmoment dadurch übertragen werden kann, dass ein Verzögerungsmechanismus (entsprechend dem Untersetzungsgetriebe 110 von 19 und 20) vorgesehen wird, wie bei der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 25 gezeigt, sind Verzögerungszahnradgehäuse 186, 187 zur Aufnahme des Kraftübertragungszahnrades 181, des Zwischenzahnrades 184 und des Antriebszahnrades 185 vorgesehen. Die Verzögerungsgetriebegehäuse 186, 187 dienen dazu, die Elektromotoren M und das Zwischenzahnrad 184 anzubringen, und dienen auch als zeitliche Abdeckung des Getriebegehäuses. Daher tragen sie zur Verringerung der Anzahl an Bauteilen und des Gewichts der Konstruktion bei.
Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform kann ein Handgetriebemechanismus erhalten werden, der wirksam und optimal für das Hybridfahrzeug ist.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Das Hybridfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung weist einen verbesserten Wirkungsgrad und eine verbesserte Leistung auf, so dass es dazu geeignet ist, als ein Fahrzeug in der Praxis eingesetzt zu werden, welches das Ausmaß an CO₂-Emissionen verringern kann.

Claims

Hybridfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (7), die durch Verbrennen eines Kraftstoffs betrieben wird, und mit Elektromotoren (12, 13), die mit elektrischer Energie betrieben werden, bei welchem: zwei Paare (4, 5) aus je einem rechten und einem linken Rad mit sowohl einem Antriebssystem mit einer Brennkraftmaschine (7) als auch mit einem Antriebssystem mit einem Motor (12; 13) verbunden sind; und dann, wenn eines der Räder eines Paares von Rädern durchdreht, sodass es sich zu schnell dreht, während das Fahrzeug von der Brennkraftmaschine (7) angetrieben wird, jener Motor, der an dieses Rad angeschlossen ist, zur Durchführung eines Regenerativbetriebs veranlasst wird, um es abzubremsen, um so dem Durchdrehen des Rades abzuhelfen, wobei die Motoren (12, 13) so ausgebildet sind, dass sie durch die Brennkraftmaschine (7) angetrieben werden können, um wieder aufgeladen zu werden, und die Räder, die mit dem Brennkraftmaschinen-Fahrantriebssystem verbunden sind, so angebracht sind, dass sie von der Brennkraftmaschine (7) entkuppelt werden können, und wobei Fahrtraktion, die unzureichend infolge des Durchdrehens eines Rades eines der beiden Paare von Rädern wird, dadurch ausgeglichen wird, dass die Räder des anderen Paares von Rädern durch einen Motor unter Einsatz elektrischer Energie angetrieben werden, die durch den Regenerativbetrieb zurück gewonnen wird.
Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, bei welchem die Motorantriebskraft verteilt wird, um das Traktionsgleichgewicht der jeweiligen Räder zu kompensieren, das infolge des Durchdrehens verringert ist.