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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebseinheit, die mit einer
Vielzahl primärer
Bewegungsvorrichtungen als eine Leistungsquelle zum Antreiben eines
Fahrzeuges versehen ist, und insbesondere auf ein Steuersystem für eine Hybridantriebseinheit,
wobei eine primäre
Unterstützungsbewegungsvorrichtung über ein
Getriebe mit einem Abgabeelement verbunden ist, zu dem ein Drehmoment von
einer primären
Hauptbewegungsvorrichtung übertragen
wird.
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Bei
einer Fahrzeug-Hybridantriebseinheit werden im Allgemeinen eine
Brennkraftmaschine wie z.B. eine Benzinkraftmaschine oder eine Dieselkraftmaschine
und eine elektrische Vorrichtung wie z.B. ein Motor-Generator als
primäre
Bewegungsvorrichtungen verwendet. Die Kombinationsmodi einer derartigen
Brennkraftmaschine und einer derartigen elektrischen Vorrichtung
sind vielfältig,
und die Anzahl der zu verwendenden elektrischen Vorrichtungen ist
nicht auf eine begrenzt, sondern sie kann eine Vielzahl sein. In
der JP-A-2002-225578 ist z.B. eine Hybridantriebseinheit beschrieben,
bei der eine Kraftmaschine und ein erster Motor-Generator durch einen
Sammel/Verteiler-Mechanismus
miteinander verbunden sind, der aus einem Einfachritzel-Planetengetriebemechanismus
besteht, so dass ein Drehmoment von dem Sammel/Verteiler-Mechanismus
zu einem Abgabeelement übertragen
wird, und bei der ein zweiter Motor-Generator mit dem Abgabeelement über einen
Gangschaltmechanismus verbunden ist, so dass das Abgabedrehmoment
von dem zweiten Motor-Generator als ein sogenanntes „Unterstützungsdrehmoment" zu dem Abgabeelement
hinzugefügt
wird. Außerdem
ist der Gangschaltmechanismus aus einem Planetengetriebemechanismus
aufgebaut, der zwischen einem direkt verbundenen Zustand und einem
Verzögerungszustand
umschalten kann. In dem direkt verbundenen Zustand wird das Drehmoment
von dem zweiten Motor-Generator
so wie es ist auf das Abgabeelement aufgebracht. In dem Verzögerungszustand
wird das Drehmoment von dem zweiten Motor-Generator andererseits
erhöht
und auf das Abgabeelement aufgebracht.
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Bei
der vorstehend beschriebenen Hybridantriebseinheit wird der zweite
Motor-Generator in einem Leistungsmodus oder einem Regenerativmodus gesteuert,
so dass ein positives Drehmoment oder ein negatives Drehmoment auf
das Abgabeelement aufgebracht werden kann. Außerdem kann ein Verzögerungszustand
durch das Getriebe so festgelegt werden, dass der zweite Motor-Generator
in eine Bauart mit niedrigem Drehmoment oder mit kleiner Größe geändert werden
kann.
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In
der japanischen geprüften
Patentoffenlegungsschrift JP-47-31773
ist außerdem
eine Hybridantriebseinheit offenbart, die eine Hochbremse und eine
Niedrigbremse aufweist, um zwischen einer hohen Gangstufe und einer
niedrigen Gangstufe umzuschalten. Im Falle eines Schaltens zu der
hohen Gangstufe wird die Niedrigbremse gelöst, und die Hochbremse wird
betätigt.
Im Falle eines Schaltens zu der niedrigen Gangstufe wird andererseits
die Hochbremse gelöst
und die Niedrigbremse wird betätigt.
Somit kann das Umschalten zwischen der hohen Gangstufe und der niedrigen
Gangstufe dadurch erreicht werden, dass eine Verbindung der Bremsen geschaltet
wird.
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Eine
Gangschaltung bei dem Getriebe mit einem derartigen Aufbau, wie
dies in der vorstehend genannten JP-A-2002-225578 beschrieben ist,
wird durch eine Steuerung zum Ändern
eines Drehzahlverhältnisses
zwischen einem Element an einer Eingabeseite wie z.B. der Motor-Generator
und einem Element an einer Abgabeseite wie z.B. die Abgabewelle
erreicht. Folglich werden die Drehzahlen des Getriebes und des Drehelementes,
das damit verbunden ist, vor und nach dem Gangsschalten geändert. Eine
plötzliche Änderung
der Drehzahl vergrößert ein
Trägheitsmoment,
das die Änderung
der Drehzahl begleitet, so dass so genannte „Schaltstöße" verschlimmert werden. Aus diesem Grund
wird bei einem herkömmlichen
Automatikgetriebe für
ein Fahrzeug gemäß dem Stand
der Technik eine Drehmomenten Kapazität, d.h. ein aufgebrachter Druck einer
Reibeingriffvorrichtung, die einen Beitrag bei dem Schaltvorgang
wie z.B. bei einer Kupplung hat, so gesteuert, dass sich ein Abgabewellendrehmoment
sanft ändert.
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Falls
jedoch eine Zeitgebung zum Betätigen/Lösen der
Kupplung oder der Bremse ausgeschaltet ist, die dem Schaltvorgang
beitragen, dann schwankt eine Last plötzlich, die dem zweiten Motor-Generator
zugefügt
wird, und dadurch wird die Drehzahl des zweiten Motor-Generators
zu hoch oder zu niedrig. Daher wird Zeit benötigt, um die Drehzahl auf eine
synchrone Drehzahl oder weniger anzuheben, und jene Energie muss
vermehrt werden, die im Zusammenhang mit der Einstellung der synchronen
Drehzahl absorbiert wird. Dies kann eine Verzögerung bei dem Gangschalten
und eine Verschlechterung der Haltbarkeit der Reibeingriffsvorrichtung
verursachen. Außerdem
können
Stöße auftreten,
die die Änderung
der Drehzahl begleiten, falls die Reibeingriffsvorrichtung plötzlich so
betätigt/gelöst wird,
dass die Verzögerung
beim Gangschalten vermieden wird.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der technischen Probleme
entwickelt, die bis jetzt beschrieben sind, und es ist die Aufgabe,
ein Steuersystem vorzusehen, das einen Schaltvorgang in einem Getriebemechanismus
sicher fortsetzen kann, bei dem ein Elektromotor mit einer Leistungsmodusfunktion
und einer Regenerativfunktion mit einem Abgabeelement verbunden
ist.
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Um
die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, ist diese Erfindung so
aufgebaut, dass eine Änderung
eines Drehmomentes oder einer Drehzahl bei einer primären Unterstützungsbewegungseinrichtung
während
einer Schaltzeit begrenzt wird.
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Dementsprechend
wird eine Abgabe eines Drehmomentes der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung
während
einer Schaltzeit des Getriebemechanismus begrenzt. In Folge dessen
wird die Drehzahl eines vorbestimmten Drehelementes innerhalb eines
voreingestellten Bereiches unterdrückt, um die Verzögerung bei
dem Gangschalten zu vermeiden, so dass Stöße, die durch das Gangschalten
verursacht werden, begrenzt werden und dass das Gangschalten erreicht
werden kann, ohne das einem Fahrer ein unangenehmes Gefühl vermittelt
wird. Außerdem
wird keine unnötige
Kraft auf das Getriebe aufgebracht, so dass eine Lebensdauer des Getriebes
verlängert
werden kann.
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Falls
außerdem
die Drehzahl der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung
einen voreingestellten Wert überschreitet,
während
das Gangschalten durchgeführt
wird, wenn das Drehmoment von der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung
abgegeben wird, dann wird ein weiterer Anstieg des Drehmomentes
unterdrückt.
Zusätzlich
wird des weiteren keine unnötige
Kraft auf das Getriebe aufgebracht. Daher können die durch das Gangschalten verursachten
Stöße reduziert
werden, und das Gangschalten kann erreicht werden, ohne das einem
Fahrer das unangenehme Gefühl
vermittelt wird. Außerdem
wird des weiteren keine unnötige
Kraft auf das Getriebe aufgebracht, so dass die Haltbarkeit des Getriebes
verbessert werden kann.
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Falls
darüber
hinaus das Gangschalten durchgeführt
wird, wenn das Drehmoment nicht von der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung abgegeben
wird, dann kann eine weitere Reduzierung des Drehmomentes unterdrückt werden.
Daher ist es möglich,
die Zeit zum erneuten Erhöhen
der Drehzahl so zu verkürzen,
dass die Verzögerung
des Schaltvorganges verhindert werden kann.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe sowie weitere Vorteile und neuartige
Merkmale dieser Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Es wird jedoch ausdrücklich betont, dass
die Zeichnungen lediglich dem Zwecke der Darstellung dienen und
den Umfang der Erfindung nicht einschränken sollen.
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1 zeigt ein allgemeines
Flussdiagramm eines Beispieles einer Steuerung durch ein Steuersystem
dieser Erfindung.
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2 zeigt ein Zeitdiagramm
eines Falles, bei dem die in der 1 gezeigte
Steuerung durchgeführt
wird.
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3 zeigt eine Blockdarstellung
eines Beispieles einer Hybridantriebseinheit, auf die diese Erfindung
angewendet wird.
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4 zeigt eine Blockdarstellung
einer Hybridantriebseinheit im weiteren Detail.
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5 zeigt eine nomographische
Darstellung von einzelnen Planetengetriebemechanismen, die in der 4 gezeigt sind.
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Diese
Erfindung wird zusammen mit ihren spezifischen Beispielen beschrieben.
Zunächst
wird eine Hybridantriebseinheit beschrieben, auf die diese Erfindung
angewendet wird. Die Hybridantriebseinheit oder ein Anwendungsbeispiel
dieser Erfindung ist z.B. an einem Fahrzeug angebracht. Wie dies
in der 3 gezeigt ist,
wird das Drehmoment von der primären
Hauptbewegungsvorrichtung 1 zu einem Abgabeelement 2 übertragen,
von dem das Drehmoment über
ein Differential 3 zu Antriebsrädern 4 übertragen
wird. Andererseits ist eine primäre
Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 vorgesehen,
die eine Leistungssteuerung zum Abgeben einer Antriebskraft für einen
Antrieb und eine Regenerativsteuerung zum Wiedergewinnen einer Energie
durchführen
kann. Diese primäre
Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 ist über ein
Getriebe 6 mit dem Abgabeelement 2 verbunden.
Zwischen der primären
Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 und
dem Abgabeelement 2 wird daher das Übertragungsdrehmoment gemäß einem Übersetzungsverhältnis erhöht/verringert,
das durch das Getriebe 6 festzulegen ist.
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Dieses
Getriebe 6 kann so aufgebaut sein, dass es das Übersetzungsverhältnis auf „1" oder größer festlegt.
Durch diesen Aufbau kann während
einer Leistungsarbeitszeit für
die primäre
Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 zum
Abgeben des Drehmomentes dieses Drehmoment erhöht werden und zu dem Abgabeelement 2 übertragen
werden, so dass die primäre
Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 eine
geringe Kapazität
oder eine kleine Größe aufweisen
kann. Jedoch ist es vorzuziehen, dass der Arbeitswirkungsgrad der
primären
Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 in
einem zufriedenstellenden Zustand gehalten wird. Falls die Drehzahl
des Abgabeelementes 2 gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht wird,
dann wird z.B. das Übersetzungsverhältnis abgesenkt,
damit die Drehzahl der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 verringert wird.
Falls die Drehzahl des Abgabeelementes 2 abfällt, dann
kann das Übersetzungsverhältnis andererseits
angehoben werden.
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Wie
dies insbesondere in der 4 gezeigt ist,
ist die primäre
Hauptbewegungsvorrichtung 1 hauptsächlich so aufgebaut, dass sie
eine Brennkraftmaschine 10, einen Motor-Generator (der
zunächst
als der „erste
Motor-Generator" oder „MG1" bezeichnet wird) 11 und
einen Planetengetriebemechanismus 12 zum Zusammenführen oder
Verteilen des Drehmomentes zwischen dieser Brennkraftmaschine 10 und
diesem ersten Motor-Generator 11 aufweist. Die Brennkraftmaschine
(die nachfolgend als „Kraftmaschine" bezeichnet wird) 10 ist
eine allgemein bekannte Leistungseinheit wie z.B. eine Benzinkraftmaschine
oder eine Dieselkraftmaschine zum Abgeben von Leistung durch Verbrennen
von Kraftstoff, und sie ist so aufgebaut, dass deren Arbeitszustand
wie z.B. eine Drosselöffnung
(oder die Lufteinlassmenge), die Kraftstofffördermenge oder die Zündzeitgebung
elektrisch gesteuert werden können. Diese
Steuerung wird durch eine elektronische Steuereinheit (E-ECU) 13 bewirkt,
die hauptsächlich
z.B. aus einem Mikrocomputer besteht.
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Andererseits
ist der erste Motor-Generator 11 z.B. als ein synchroner
Elektromotor ausgeführt, und
er ist so aufgebaut, dass er als ein Elektromotor und als ein Dynamo
dient. Der erste Motor-Generator 11 ist über einen
Inverter 14 mit einer Akkumulatorvorrichtung 15 wie
z.B. eine Batterie verbunden. Durch Steuern des Inverters 14 wird
außerdem
das Abgabedrehmoment oder das Regenerativdrehmoment von dem ersten
Motor-Generator 11 geeignet festgelegt. Für diese
Steuerung ist eine elektronische Steuereinheit (MG1-ECU) 16 vorgesehen,
die hauptsächlich
aus einem Mikrocomputer besteht. Hierbei ist ein Startrohr (nicht
gezeigt) des ersten Motor-Generators 11 so befestigt, dass
er sich nicht drehen kann.
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Außerdem ist
der Planetengetriebemechanismus 12 ein allgemein bekannter
Mechanismus zum Einrichten einer Differentialwirkung mit drei Drehelementen:
Ein Sonnenrad 17 oder ein äußeres Zahnrad; ein Hohlrad 18 oder
ein inneres Zahnrad, das konzentrisch zu dem Sonnenrad 17 angeordnet ist;
und einen Träger 19,
der ein Ritzel hält,
welches dieses Sonnenrad 17 und dieses Hohlrad 18 so kämmt, dass
sich das Ritzel um seine Achse drehen kann und um den Träger 19 umlaufen
kann. Die Abgabewelle der Brennkraftmaschine 10 ist über eine Dämpfvorrichtung 20 mit
diesem Träger 19 verbunden.
Anders gesagt wirkt der Träger 19 als
ein Eingabeelement.
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Andererseits
ist ein Rotor (nicht gezeigt) des ersten Motor-Generators 11 mit dem Sonnenrad 17 verbunden.
Daher wird dieses Sonnenrad 17 als ein so genanntes „Reaktionselement" bezeichnet, und das
Hohlrad 18 ist das Abgabeelement. Außerdem ist dieses Hohlrad 18 mit
dem Abgabeelement verbunden (d.h. der Abgabewelle) 2.
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Bei
dem in der 4 gezeigten
Beispiel ist das Getriebe 6 andererseits als ein Ravignaux-Planetengetriebemechanismus
aufgebaut. Diese Planetengetriebemechanismen sind individuell mit äußeren Zahnrädern versehen,
d.h. ein erstes Sonnenrad 21 und ein zweites Sonnenrad 22,
von denen das erste Sonnenrad 21 ein Kurzritzel 23 kämmt, das
ein axial längeres
Langritzel 24 kämmt,
welches ein Hohlrad 25 kämmt, das konzentrisch zu den
einzelnen Sonnenrädern 21 und 22 angeordnet
ist. Hierbei werden die einzelnen Ritzel 23 und 24 durch
einen Träger 26 so
gehalten, dass sie sich um ihre Achsen drehen und um den Träger 26 umlaufen.
Außerdem kämmt das
zweite Sonnenrad 22 das Langritzel 24. Somit bilden
das erste Sonnenrad 21 und das Hohlrad 25 einen
Mechanismus entsprechend einem Doppelritzel-Planetengetriebemechanismus zusammen
mit den einzelnen Ritzeln 23 und 24, und das zweite
Sonnenrad 22 und das Hohlrad 25 bildet einen Mechanismus
entsprechend einem Einfachritzel-Planetengetriebemechanismus
zusammen mit dem Langritzel 24.
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Außerdem sind
eine erste Bremse B1 zum wahlweisen Fixieren des ersten Sonnenrades 21 und eine
zweite Bremse B2 zum wahlweisen Fixieren des Hohlrades 25 vorgesehen.
Diese Bremsen B1 und B2 sind sogenannte „Reibeingriffsvorrichtungen" zum Aufbringen von
Kräften
durch Reibungskräfte, und
sie können
eine Mehrscheiben-Eingriffsvorrichtung
oder eine Band-Eingriffsvorrichtung verwenden. Die Bremsen B1 und
B2 sind so aufgebaut, dass sie ihre Drehmomenten-Kapazitäten kontinuierlich
gemäß den Eingriffskräften eines Öldruckes
oder gemäß elektromagnetischen
Kräften ändern. Außerdem ist
die vorstehend erwähnte
primäre
Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 mit
dem zweiten Sonnenrad 22 verbunden, und der Träger 26 ist
mit der Abgabewelle 2 verbunden.
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Bei
dem bis jetzt beschriebenen Getriebe 6 ist daher das zweite
Sonnenrad 22 das sogenannte „Eingabeelement", und der Träger 26 ist
das Abgabeelement. Das Getriebe 6 ist so Aufgebaut, dass
hohe Gangstufen von Übersetzungsverhältnissen
größer als „1" festgelegt werden,
in dem die erste Bremse B1 betätigt
wird, und dass niedrige Gangstufen von Übersetzungsverhältnissen
größer als
jene der hohen Gangstufen festgelegt werden, in dem die zweite Bremse
B2 anstelle der ersten Bremse B1 betätigt wird. Die Schaltvorgänge zwischen
diesen einzelnen Gangstufen werden auf der Grundlage eines Fahrtzustandes
wie z.B. einer Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer Antriebsanforderung
(oder der Beschleunigungsvorrichtungsöffnung) ausgeführt. Insbesondere
werden die Schaltvorgänge
durch Vorbestimmen von Gangstufenbereichen als eine Abbildung (oder
als ein Schaltdiagramm) sowie durch Festlegen von einem der Gangstufen
gemäß dem erfassten Fahrtzustand
gesteuert. Für
diese Steuerungen ist eine elektronische Steuereinheit (T-ECU) 27 vorgesehen,
die hauptsächlich
aus einem Mikrocomputer besteht.
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Bei
dem in der 4 gezeigten
Beispiel wird hierbei als die primäre Unterstützungsbewegungsvorrichtung 5 ein
Motor-Generator verwendet (der zunächst als „zweiter Motor-Generator" oder „MG2" bezeichnet wird),
der den Leistungsmodus zum Abgeben des Drehmomentes und den Regenerativmodus
zum Wiedergewinnen der Energie aufweisen kann. Insbesondere ist
ein Rotor (nicht gezeigt) des zweiten Motor-Generators 5 mit
dem zweiten Sonnenrad 22 verbunden. Außerdem ist der zweite Motor-Generator 5 über einen
Inverter 28 mit der Batterie 29 verbunden. Der
Leistungsmodus, der Regenerativmodus und die Drehmomente bei den
einzelnen Modi werden durch Steuern des Inverters 28 durch eine
elektronische Steuereinheit (MG2-ECU) 30 gesteuert, die
hauptsächlich
aus einem Mikrocomputer besteht. Hierbei können die Batterie 29 und
die elektronische Steuereinheit 30 außerdem mit dem Inverter 14 und
der Batterie (die Akkumulatorvorrichtung) 15 für den vorstehend
erwähnten
ersten Motor-Generator 11 integriert werden. Hierbei ist
ein Stator (nicht gezeigt) des zweiten Motor-Generators 5 so
fixiert, dass er sich nicht drehen kann.
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Eine
nomographische Darstellung des Einfachritzel-Planetengetriebemechanismus 12 als
der vorstehend erwähnte
Drehmomentenzusammenführung „Verteiler-Mechanismus
ist bei (A) in der 5 vorhanden.
Wenn ein Reaktionsdrehmoment durch den ersten Motor-Generator 11 zu
dem Sonnenrad 17 gegen jenes Drehmoment eingegeben wird,
das zu dem Träger 19 eingegeben
und durch die Kraftmaschine 10 abgegeben wird, dann erscheint
ein höheres
Drehmoment als das eingegebene Drehmoment von der Kraftmaschine 10 an
dem Hohlrad 18, das als das Abgabeelement dient. In diesem
Fall wird der Rotor des ersten Motor-Generators 11 durch
das Drehmoment gedreht, und der erste Motor-Generator 11 dient
als ein Dynamo. Ist die Drehzahl (oder die Abgabedrehzahl) des Hohlrades 18 konstant,
dann kann andererseits die Drehzahl der Kraftmaschine 10 kontinuierlich
(oder irgendeine Stufe) geändert
werden, in dem die Drehzahl des ersten Motor-Generators 11 erhöht/verringert
wird. Insbesondere kann die Steuerung zum Festlegen der Drehzahl
der Kraftmaschine 10 auf einen Wert für den besten Kraftstoffverbrauch
dadurch bewirkt werden, dass der erste Motor-Generator 11 gesteuert
wird. Hierbei wird diese Hybridbauart als die „mechanische Verteilerbauart" oder die „Splitting-Bauart" bezeichnet.
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Andererseits
wird in der 5 eine nomographische
Darstellung des Ravignaux-Planetengetriebemechanismus, der das Getriebe 6 bildet,
bei (B) dargestellt. Wenn das Hohlrad 25 durch die zweite Bremse
B2 fixiert wird, dann wird eine niedrige Gangstufe L so festgelegt,
dass das von dem zweiten Motor-Generator 5 abgegebene Drehmoment
gemäß dem Übersetzungsverhältnis verstärkt und
auf die Abgabewelle 2 aufgebracht wird. Wenn das erste Sonnenrad 21 durch
die erste Bremse B1 andererseits fixiert wird, dann wird eine hohe
Gangstufe H mit einem niedrigeren Übersetzungsverhältnis als
bei der niedrigen Gangstufe L festgelegt. Das Übersetzungsverhältnis bei
dieser hohen Gangstufe H ist kleiner als „1", so dass das von dem zweiten Motor-Generator 5 abgegebene
Drehmoment gemäß diesem Übersetzungsverhältnis abgeschwächt wird und
auf die Abgabewelle 2 aufgebracht wird.
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In
jenem Zustand, wenn die einzelnen Gangstufen L und H stetig festgelegt
werden, dann ist hierbei das auf die Abgabewelle 2 aufzubringende
Drehmoment derart, dass es von dem Abgabedrehmoment von dem zweiten
Motor-Generator 5 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis abgeschwächt wird.
In dem Schaltübergangszustand
ist das Drehmoment jedoch derart, dass es durch die Drehmomentenkapazitäten bei
den einzelnen Bremsen B1 und B2 sowie durch das Trägheitsmoment
beeinflusst wird, das die Drehzahländerung begleitet. Andererseits
ist das auf die Abgabewelle 2 aufzubringende Drehmoment
in dem Antriebszustand des zweiten Motor-Generators 5 positiv,
aber in dem angetriebenen Zustand negativ.
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Die
bis jetzt beschriebene Hybridantriebseinheit soll hauptsächlich die
Abgasemissionen reduzieren und den Kraftstoffverbrauch verbessern,
in dem die Kraftmaschine 10 in einem möglichst wirksamen Zustand angetrieben
wird, und sie soll außerdem
den Kraftstoffverbrauch dadurch verbessern, dass die Energieregenerierung
durchgeführt
wird. Falls eine hohe Antriebskraft gefordert wird, dann wird daher mit
dem Drehmoment von der primären
Hauptbewegungsvorrichtung 1, das zu der Abgabewelle 2 übertragen
wird, der zweite Motor-Generator 5 so angetrieben, dass
dessen Drehmoment zu der Abgabewelle 2 hinzugefügt wird.
In diesem Fall wird in einem Zustand niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit
das Getriebe 6 auf die niedrige Gangstufe L festgelegt,
um das hinzuzufügende
Drehmoment zu erhöhen.
Falls die Fahrzeuggeschwindigkeit dann ansteigt, dann wird das Getriebe 6 auf
die hohe Gangstufe H festgelegt, um die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 abzusenken.
Dies ist dadurch begründet,
dass der Antriebswirkungsgrad des zweiten Motor-Generators 5 in
einem zufriedenstellenden Zustand gehalten wird, um eine Verschlechterung
des Kraftstoffverbrauches zu verhindern.
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Bei
der vorstehend erwähnten
Hybridantriebseinheit kann daher der Schaltvorgang durch das Getriebe 6 ausgeführt werden,
während
das Fahrzeug mit dem aktiven zweiten Motor-Generator 5 fährt. Dieser
Schaltvorgang wird dadurch ausgeführt, dass das Betätigen/Lösen der
vorstehend erwähnten
einzelnen Bremsen B1 und B2 geschaltet wird. Falls die niedrige
Gangstufe L zu der hohen Gangstufe H geschaltet wird, wenn z.B.
gleichzeitig die zweite Bremse B2 von ihrem Betätigungszustand gelöst wird,
dann wird die erste Bremse B1 betätigt, um das Schalten von der
niedrigen Gangstufe L zu der hohen Gangstufe H auszuführen.
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Falls
ein derartiger Schaltvorgang durchgeführt wird, dann kann die auf
den zweiten Motor-Generator 5 aufgebrachte Last in Abhängigkeit
von der Zeitgebung der Betätigung/des
Lösens
zwischen der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 bedeutend
schwanken. In diesem Fall schwankt die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 aufgrund der
Schwankung der auf den zweiten Motor-Generator 5 aufgebrachten
Last bedeutend. Um eine derartige Schwankung der auf den zweiten
Motor-Generator 5 aufgebrachten Last zu verhindern, werden
die folgenden Steuerungen durchgeführt.
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Die 1 zeigt ein Flussdiagramm
von einem Beispiel der Steuerung. In der 1 wird zunächst bestimmt (bei einem Schritt
S01), ob ein gegenwärtiger
Status der Schaltvorgang ist oder nicht. Insbesondere wird eine Änderung
einer physikalischen Größe erfasst
und bestimmt, die den Fahrtzustand wiedergibt, wie z.B, die Drosselöffnung,
die Fahrzeuggeschwindigkeit usw. Falls die Antwort bei dem Schritt
S01 NEIN lautet, dann werden insbesondere in dem Fall, wenn der
Schaltvorgang nicht durchgeführt
wird, Öldrucke
der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 und das Drehmoment des
zweiten Motor-Generators 5 berechnet, falls der Schaltvorgang
nicht durchgeführt
wird (bei einem Schritt S11). Dann wird (bei einem Schritt S08)
bestimmt, ob die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 größer ist
als ein voreingestellter Wert oder nicht.
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Falls
die Antwort bei dem Schritt S08 JA lautet, insbesondere falls die
Drehzahl übermäßig angestiegen
ist, dann wird eine obere Grenze des Drehmomentes des zweiten Motor-Generators 5 gesichert (bei
einem Schritt S09). Danach wird ein Befehlssignal zum Festlegen
der Öldrucke
der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 abgegeben (bei einem
Schritt S13), und ein Befehlssignal zum Festlegen des Drehmomentes
des zweiten Motor-Generators 5 wird
abgegeben (bei einem Schritt S14). Falls die Antwort bei dem Schritt
S08 NEIN lautet, dann überspringt
die Routine andererseits den Schritt S09, und sie schreitet zu einem
Schritt S13 weiter. Bei dem Schritt S13 werden die Öldruckbefehlssignale der
ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 sowie das Drehmomentenbefehlssignal
des zweiten Motor-Generators 5 abgegeben.
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Der
Schaltvorgang ist bereits gestartet, so dass die Antwort bei dem
Schritt S01 JA lautet und andererseits wird bestimmt (bei einem
Schritt S02), ob der gegenwärtige
Zustand ein eingeschalteter Leistungszustand (EIN) ist oder nicht.
Insbesondere wird bestimmt, ob der zweite Motor-Generator 5 jenes
Drehmoment zum Aufrechterhalten des Fahrtzustandes des Fahrzeuges
oder zum Beschleunigen des Fahrzeuges abgibt oder nicht. Falls die
Antwort bei dem Schritt S02 NEIN lautet, dann wird eine untere Sicherungsgrenze
des Abgabedrehmomentes des zweiten Motor-Generators 5 festgelegt.
Falls nämlich
der zweite Motor-Generator 5 das Drehmoment nicht abgibt
oder falls der zweite Motor-Generator 5 das Drehmoment
abgibt aber nicht zum Aufrechterhalten des Fahrtzustandes des Fahrzeuges wirkt,
dann wird die untere Grenze des Drehmomentes festgelegt, das von
dem zweiten Motor-Generator 5 abgegeben wird.
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Wenn
der Schaltvorgang in einem sogenannten „ausgeschalteten Leistungszustand" (AUS) durchgeführt wird,
bei dem der zweite Motor-Generator 5 das Drehmoment im
Wesentlichen nicht abgibt, dann stellt die Drehzahl des zweiten
Motor-Generators 5 bei dem Schaltübergangszustand drastisch ab, bei
dem das Drehmoment an der Seite der Abgabewelle 2 nicht
auf den zweiten Motor-Generator 5 wirkt.
In Folge dessen wird Zeit benötigt,
um die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 zu der synchronen
Drehzahl zu ändern,
was das Nachfolgende Gangschalten begleitet, und dies kann ein Faktor
für eine
Verzögerung
des Schaltvorganges sein. Um diese Situation zu verhindern, wird
der Abfall der Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 dadurch
unterdrückt,
dass die untere Grenze des Abgabedrehmomentes von dem zweiten Motor-Generator 5 so
festgelegt wird, dass die Verzögerung
des Schaltvorganges oder die Verschlechterung des Ansprechverhaltens
beim Schalten verhindert wird.
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Danach
werden die Öldrucke
von der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 entsprechend
dem normalen Schaltvorgang berechnet, und das Drehmoment von dem
zweiten Motor-Generator 5 wird berechnet (bei einem Schritt
S12). Bei den vorstehend erwähnten
Schritten S08 und S09 wird ein übermäßiger Anstieg
der Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 unterdrückt, und
die Öldruckbefehlssignale
von der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 sowie das Drehmomentenbefehlssignal
von dem zweiten Motor-Generator 5 werden bei Schritten
S13 und S14 abgegeben.
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Falls
Außerdem
die Antwort bei dem Schritt S02 JA lautet, dann wird insbesondere
in jenem Fall, wenn die Drosselöffnung
vergrößert ist
und der eingeschaltete Leistungszustand vorhanden ist, bei dem das
abgegebene Drehmoment von dem zweiten Motor-Generator 5 erhöht wird,
entschieden (bei einem Schritt S03), ob der zweite Motor-Generator 5 in
einem Blaszustand ist. Der „Blaszustand" bedeutet, dass die
Abgabedrehzahl plötzlich
ansteigt.
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Eine
Bestimmung des „Blaszustandes" kann dadurch bewirkt
werden, dass ein voreingestellter Wert α mit der Differenz zwischen
der abgegebenen Drehzahl Nt des zweiten Motor-Generators 5 und
der synchronen Drehzahl nach dem Schaltvorgang verglichen wird.
Z.B. im Falle eines Vergleiches des voreingestellten Wertes α mit der
synchronen Drehzahl, die dann festgelegt ist, wenn zu einer Seite
einer niedrigen Drehzahl geschaltet wird, d.h. eine synchrone Drehzahl
einer niedrigen Gangstufe, wenn heruntergeschaltet wird, wird der „Blaszustand" bestimmt, falls
ein absoluter Wert, der durch Subtrahieren der synchronen Drehzahl
bei der niedrigen Gangstufe von der abgegebenen Drehzahl Nt bestimmt wird,
größer ist
als der voreingestellte Wert α.
Zusätzlich
wird der „Blaszustand" bestimmt, falls
der absolute Wert, der durch Subtrahieren der synchronen Drehzahl
bei der niedrigen Gangstufe von der abgegebenen Drehzahl Nt bestimmt
wird, größer ist
als der voreingestellte Wert α,
und zwar auch im Falle eines Hochschaltens wie im Falle des Runterschaltens.
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Falls
die Antwort bei dem Schritt S03 NEIN lautet, und zwar insbesondere
falls der „Blaszustand" nicht bestimmt wird,
dann werden die Öldrücke der ersten
Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 entsprechend dem normalen Schaltvorgang
sowie das Drehmoment von dem zweiten Motor-Generator 5 berechnet
(bei einem Schritt S12). Dann wird der übermäßige Anstieg der Drehzahl des
zweiten Motor-Generators 5 bei den vorstehend erwähnten Schritten
S08 und S09 unterdrückt,
und die Öldruckbefehlssignale
von der ersten Bremse B1 und von der zweiten Bremse B2 sowie das
Drehmomentbefehlssignal von dem zweiten Motor-Generator 5 werden
bei den Schritten S13 und S14 abgegeben.
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Falls
im Gegensatz dazu die Antwort bei dem Schritt S03 JA lautet, und
zwar insbesondere falls der „Blaszustand" bestimmt wird, dann
wird bestimmt (bei einem Schritt S04), ob der angestiegene Betrag der
abgegebenen Drehzahl Nt des zweiten Motor-Generators 5 größer ist
als der voreingestellte Wert oder nicht. Falls die Antwort bei dem
Schritt S04 NEIN lautet, falls insbesondere bestimmt wird, dass der
erhöhte
Betrag der abgegebenen Drehzahl Nt des zweiten Motor-Generators 5,
d.h. der „Blas"-Betrag kleiner ist
als der voreingestellte Wert, dann wird die abgegebene Drehzahl
reduziert (bei einem Schritt S05), in dem die Öldrücke von der ersten Bremse B1
und der zweiten Bremse B2 geändert werden.
Diese Steuerung ist eine Regelung eines Bremsöldruckes, durch die die abgegebene
Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 entsprechend einer Solldrehzahl
Nmtg1 geregelt wird. Der übermäßige Anstieg
der Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 wird bei den
Schritten S08 und S09 unterdrückt, und
die Öldruckbefehlssignale
der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 sowie das Drehmomentenbefehlssignal
des zweiten Motor-Generators 5 werden bei den Schritten
S13 und S14 abgegeben.
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Falls
außerdem
die Antwort bei dem Schritt S04 JA lautet, und zwar insbesondere
falls bestimmt wird, dass der erhöhte Betrag der abgegebenen Drehzahl
Nt des zweiten Motor-Generators 5, d.h. der „Blas"-Betrag größer ist
als der voreingestellte Wert, dann kann die Steuerung nicht auf
die Änderung
des „Blas"-Betrags durch die
Drehzahlsteuerung durch Ändern
des Bremsöldruckes
reagieren. Dies bezüglich
wird ein Inverter 28, der mit dem zweiten Motor-Generator 5 verbunden
ist, so gesteuert (bei einem Schritt S06), dass die abgegebene Drehzahl
des zweiten Motor-Generators 5 eine
zweite Solldrehzahl Nmtg2 erreicht. Insbesondere wird die Regelung
des zweiten Motor-Generators 5 elektrisch durchgeführt, und
dessen Drehzahl wird so gesteuert bzw. geregelt, dass sie die zweite
Solldrehzahl Nmtg2 erreicht. Währenddessen
wird die Drehzahlsteuerung durch den Bremsöldruck angehalten (bei einem
Schritt S07). Z.B., wird eine Regelungsabweichung und ein Integralterm
bei der Drehzahlregelung durch den Bremsöldruck fixiert.
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In
diesem Fall schreitet die Routine auch zu den Schritten S08 und
S09 weiter, und der übermäßige Anstieg
der Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 wird dabei
unterdrückt.
Andernfalls werden die Öldruckbefehlssignale
der ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 sowie das Drehmomentenbefehlssignal
von dem zweiten Motor-Generator 5 bei den Schritten S13
und S14 abgegeben.
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Die 2 zeigt das Zeitdiagramm
in jenem Fall, wenn die vorstehend beschriebene Steuerung durchgeführt wird.
In der 2 sind das Zeitdiagramm
jenes Falles gezeigt, bei dem das Runterschalten in dem eingeschalteten
Leistungszustand (EIN) ausgeführt
wird. Wenn der Schaltvorgang gestartet wird (bei einem Zeitpunkt
A), dann wird das Öldruckbefehlssignal
für einen
schnellen Füllvorgang zu
einer Hydraulikschaltung der Bremse abgegeben, und der Schaltvorgang
wird gestartet. Dann beginnt ein Anstieg der Drehzahl des zweiten
Motor-Generators 5 (nach dem Zeitpunkt A bis zu einem Zeitpunkt B).
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Wenn
die Drehzahl (bei dem Zeitpunkt B) jene Drehzahl erreicht, bei der
die Bestimmung des „Blasens" der Drehzahl des
zweiten Motor-Generators 5 erhalten wird, dann wird die
Regelung ausgeführt,
um die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 zu der Solldrehzahl
Nmtg1 zu orientieren, in dem die Öldrücke der ersten Bremse B1 und
der zweiten Bremse B2 geändert
werden. Da in diesem Fall das Drehmoment zum Erhöhen der Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 das
Drehmoment überschreitet, um
die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 abzusenken,
steigt die Drehzahl weiter an (von dem Zeitpunkt B zu dem Zeitpunkt
C). Dies entspricht einem Schritt S05.
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Falls
die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 (bei dem Zeitpunkt
C) den voreingestellten Wert im Laufe der Zeit überschreitet, dann wird die Drehzahl
des zweiten Motor-Generators 5 auf
die zweite Solldrehzahl Nmtg2 geregelt, in dem der Inverter 28 gesteuert
wird, der mit dem zweiten Motor-Generator 5 verbunden
ist. Dies entspricht einem Schritt S06. Hierbei wird die Drehzahlsteuerung durch
den Bremsöldruck
in der Zwischenzeit gehalten (von dem Zeitpunkt C zu einem Zeitpunkt
D). Dies entspricht einem Schritt S07. Dem entsprechend erreicht die
Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 ihr Maximum, und
dann senkt sie sich auf die zweite Solldrehzahl Nmtg2 ab.
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Wenn
dann die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 von dem
voreingestellten Wert absinkt, wenn insbesondere der „Blas"-Betrag von dem voreingestellten Wert
absinkt (bei dem Zeitpunkt D), dann wird die Drehzahlsteuerung durch
den Bremsöldruck
erneut gestartet, und die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 wird
so gesteuert, dass sie die Solldrehzahl Nmtg1 erreicht, indem die Öldrücke der
ersten Bremse B1 und der zweiten Bremse B2 geändert werden. Dies entspricht
einem Schritt S05. Dem entsprechend fällt die Drehzahl des zweiten
Motor-Generators 5 weiter ab (von dem Zeitpunkt D zu einem
Zeitpunkt E), und zwar auf die Solldrehzahl Nmtg1.
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Wenn
bestimmt wird, dass der Schaltvorgang beendet ist (bei dem Zeitpunkt
E), auf der Grundlage der Änderung
der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Drosselöffnung, dann wird eine Schaltsteuerung
für eine
Nicht-Schaltzeit ausgeführt.
Insbesondere wird die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 so
gesteuert, dass sie die synchrone Drehzahl erreicht, die auf der
Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Drehzahl der Abgabewelle 2 oder des Übersetzungsverhältnisses
festgelegt ist (nach dem Zeitpunkt E).
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Das
Drehmoment des zweiten Motor-Generators wird alternativ durch die
Bremse oder durch die elektrische Steuerung gemäß dem „Blas"-Betrag begrenzt. Da das Drehmoment
in jeden Fall begrenzt wird, wenn das „Blasen" auftritt, kann die übermäßige Änderung der Drehzahl dadurch
verhindert werden. Daher können
die Stöße, die
das Gangschalten begleiten, reduziert werden, und das Gangschalten kann
erreicht werden, ohne das einem Fahrer irgendein unangenehmes Gefühl vermittelt
wird. Außerdem
wird die Haltbarkeit des Getriebemechanismus ebenfalls verbessert.
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Auch
wenn dies in dem vorstehend erwähnten
Zeitdiagramm nicht im Einzelnen gezeigt ist, wird hierbei die Drehzahl
des zweiten Motor-Generators 5 bei jeder Routine überprüft, und
das Drehmoment wird begrenzt, falls die Drehzahl größer ist
als der voreingestellte Wert. Dies entspricht den Schritten S08
und S09. In Folge dessen wird die maximale Drehzahl begrenzt, die
möglicherweise
durch den zweiten Motor-Generator 5 erreicht wird, so dass
ein weiteres „Blasen" nicht auftreten
kann, und die Stöße bei der
Schaltzeit können
reduziert werden. Außerdem
ist die Haltbarkeit des Getriebemechanismus ebenfalls verbessert.
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Falls
darüber
hinaus das Drehmoment des zweiten Motor-Generators 5 nicht
abgegeben wird, und zwar insbesondere im Falle des ausgeschalteten Leistungszustandes
(AUS), wird die untere Sicherungsgrenze auf das abgegebene Drehmoment
von dem zweiten Motor-Generator 5 angewendet. Dies entspricht
einem Schritt S10. Da insbesondere der Schaltvorgang in jenem Zustand
durchgeführt
wird, bei dem der zweite Motor-Generator 5 das Drehmoment
nicht abgibt, fällt
die Drehzahl des zweiten Motor-Generators 5 bei dem Schaltübergangszustand ab,
und es wird Zeit benötigt,
dass die Solldrehzahl erreicht wird, in dem die abgefallene Drehzahl
erhöht wird.
In Folge der Festlegung der unteren Sicherungsgrenze kann daher
verhindert werden, dass sich die Drehzahl zu sehr absenkt, und eine
Verzögerung
des Schaltvorganges kann verhindert werden.
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Hierbei
werden die Beziehungen zwischen den vorstehend erwähnten spezifischen
Beispielen und dieser Erfindung kurz beschrieben. Die Einrichtung
zum Ausführen
des Schrittes S06, wie dies in der 1 gezeigt
ist, entspricht einer Drehmomenten Begrenzungseinrichtung dieser
Erfindung; die Einrichtung zum Ausführen des Schrittes S09 entspricht
einer Obergrenzendrehmomenten-Begrenzungseinrichtung dieser Erfindung;
und die Einrichtung zum Ausführen
des Schrittes S10 entspricht einer Untergrenzendrehmomenten-Begrenzungseinrichtung
dieser Erfindung.
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Hierbei
soll die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen spezifischen
Beispiele beschränkt
werden. Der Getriebemechanismus, auf den diese Erfindung angewendet
wird, kann einen anderen Aufbau als die vorstehend beschriebenen Ausbauten
aufweisen. Dementsprechend kann die Eingriffsvorrichtung zum Ausführen des
Gangschaltens eine geeignete Reibeingriffsvorrichtung wie z.B. eine
Kupplung anstelle der vorstehend erwähnten einzelnen Bremsen B1
und B2 sein. Gemäß der Erfindung
kann die Solldrehzahl des Elektromotors bei dem Schaltvorgang außerdem im
Voraus festgelegt werden, oder sie kann sequentiell auf der Grundlage des
Zustandes des Schaltvorganges festgelegt werden. Auch wenn die vorstehend
erwähnten
Beispiele im Falle des Runterschaltens beschrieben sind, kann diese
Erfindung zusätzlich
auch auf den Fall eines Hochschaltens angewendet werden.
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Hierbei
werden die Vorteile zusammenfassend beschrieben, die durch diese
Erfindung erhalten werden. Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die Abgabe des Drehmomentes von der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung
bei der Schaltzeit des Getriebemechanismus begrenzt. In Folge dessen
wird die Drehzahl des vorbestimmten Drehelementes innerhalb des
voreingestellten Bereiches begrenzt, und die Verzögerung des
Schaltvorganges kann vermieden werden. Daher werden die durch das
Gangschalten verursachten Stöße reduziert,
und das Gangschalten kann erreicht werden, ohne dass dem Fahrer
irgendein unangenehmes Gefühl
vermittelt wird. Zusätzlich
wird die unnötige
Kraft nicht auf das Getriebe aufgebracht, so dass die Lebensdauer
des Getriebes verlängert
werden kann.
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Falls
außerdem
die Drehzahl der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung
einen voreingestellten Wert überschreitet,
während
der Schaltvorgang durchgeführt
wird, wenn das Drehmoment von der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung abgegeben
wird, dann wird ein weiterer Anstieg des Drehmomentes unterdrückt. Zusätzlich wird
keine weitere unnötige
Kraft auf das Getriebe aufgebracht. Daher können die durch das Gangschalten
verursachten Stöße reduziert
werden, und das Gangschalten kann erreicht werden, ohne dass dem
Fahrer irgendein unangenehmes Gefühl vermittelt wird. Da außerdem keine
unnötige
Kraft auf das Getriebe aufgebracht wird, kann die Haltbarkeit des
Getriebes verbessert werden.
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Falls
darüber
hinaus der Schaltvorgang durchgeführt wird, wenn das Drehmoment
nicht von der primären
Unterstützungsbewegungsvorrichtung abgegeben
wird, kann eine weitere Reduzierung des Drehmomentes unterdrückt werden.
Daher kann die Zeit zum erneuten Anheben der Drehzahl so verkürzt werden,
dass die Verzögerung
des Schaltvorganges verhindert werden kann.
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Ein
Steuersystem für
eine Hybridantriebseinheit, bei der eine primäre Unterstützungsbewegungsvorrichtung über einen
Getriebemechanismus mit einem Abgabeelement verbunden ist, zu dem
ein Drehmoment übertragen
wird, das durch eine primäre Hauptbewegungsvorrichtung
abgegeben wird, begrenzt ein Drehmoment der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung
innerhalb eines voreingestellten Bereiches. Insbesondere wird das
Drehmoment an einer Seite einer oberen Grenzen begrenzt, falls die
Drehzahl der primären
Unterstützungsbewegungsvorrichtung
den voreingestellten Wert überschreitet,
und ein unterer Grenzwert des Drehmomentes der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung
wird festgelegt, falls das abgegebene Drehmoment von der primären Unterstützungsbewegungsvorrichtung
als ein Antriebsdrehmoment wirkt.