-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1.
Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug,
die in der Lage ist, die Veränderung einer
Getriebeübersetzung
zu steuern, wenn eine Brennkraftmaschine mit einer als ein Startermotor agierenden
elektrischen drehenden Maschine gestartet wird, und wenn die elektrische
drehende Maschine als eine Lichtmaschine agiert oder Hilfsmaschinen
von der Brennkraftmaschine angetrieben werden.
-
2. Beschreibung der verwandten
Technik
-
Hilfsmaschinen,
wie ein Kompressor oder eine Ölpumpe,
ein Ladegenerator (Lichtmaschine) und dergleichen sind an einem
brennkraftmaschinenangetriebenen Fahrzeug befestigt und die Brennkraftmaschine
treibt diese Hilfsmaschinen an. 6 zeigt
einen Antrieb dieser Hilfsmaschinen aus dem Stand der Technik und
stellt eine Schnittansicht dar, die eine Technik zeigt, die in der
japanischen Patentveröffentlichung
(geprüft)
Nr. 580689/1994 offenbart ist.
-
Dieser
Hilfsmaschinenantrieb schließt
ein einen in einem inneren Teil eines Gehäuses 101 beherbergten
scheibenförmigen
Träger 102,
und eine drehbar an dem Gehäuse 101 befestigte
Antriebswelle 103 ist in einer Einheit mit diesem Träger 101 gebildet.
Weiterhin ragen eine Mehrzahl von Armen 102a auf einer
Oberfläche
gegenüberliegend
der Antriebswelle 103 des Trägers 102 hervor und
ein Planetenrad 104 ist drehbar an jedem Arm 102a befestigt.
Das Planetenrad 104 greift in ein inneres Rad, bzw. ein
Innenrad 105 an der äußeren Umfangsseite, und
in ein Sonnenrad 106 auf der inneren Umfangsseite bezüglich der
Antriebswelle 103 ein. Das Planetenrad 104, das
innere Rad 105 und das Sonnenrad 106 bilden einen
Planetengetriebemechanismus und das innere Rad 105 ist
drehbar an dem Gehäuse 101 auf
der Umfangsseite durch Lager 107a und 107b angebracht.
-
Das
Sonnenrad 106 ist auf einer Abtriebswelle 110 derart
gebildet, dass ein Ende drehbar an dem Gehäuse 101 über ein
Lager 109 gelagert ist. Eine Riemenscheibe 111 zum
Antreiben der Hilfsmaschine ist über
die Abtriebswelle 110 gelegt. Weiterhin ist ein Semple-Stempel 112 auf
einem Umfang des Trägers 102 in
einer derartigen Weise bereitgestellt, dass er in radiale Richtung
heraussteht. Der Semple-Stempel 112 ist derart konstruiert,
dass er aus dem Träger 102 infolge
einer Zentrifugalkraft herausragt und dadurch den Träger 102 und
das innere Rad 105 fixiert, wenn eine Drehgeschwindigkeit
des Trägers 102 einen
vorbestimmten Pegel überschreitet.
Eine elektromagnetische Kupplung 113 ist an einer Endseite
des inneren Rades 105 bereitgestellt. Diese elektromagnetische
Kupplung 113 besteht aus einer schirmförmigen Feder 113a,
die auf einer Seitenoberfläche
des inneren Rades 105 bereitgestellt wird, und einem ringförmigen Anker 113b,
die mit einem größeren Durchmesserteil
der Feder 113a fixiert ist und einem Kern 113d,
der gegenüber
dem Anker 113b gelagert ist und mit einer Erregerspule 113c bereitgestellt
ist.
-
In
einem konventionellen Hilfsmaschinenantrieb der obigen Konstruktion
dreht sich das Planetenrad 106 um das Sonnenrad 106 herum,
das an dem Arm 102b angebracht ist, der an dem in einer Einheit
mit der Antriebswelle 103 gebildeten Träger 102 bereitgestellt
wird, wenn die Antriebswelle 103 von der Brennkraftmaschine
zum Drehen angetrieben wird. Zu dieser Zeit bewirkt bei einem AN-Zustand
der elektromagnetischen Kupplung 113 der Anker 113b der
elektromagnetischen Kupplung 113, dass sie zu und erzwungen
durch den Kern 113 gegen die Feder 113a angezogen
wird. Demgemäß ist das
mit dem Anker 113b über
die Feder 113a verbundene innere Rad 105 auch
in einem stationären
Zustand. Daher dreht sich das Sonnenrad 106 bei einer erhöhten Geschwindigkeit
im Vergleich zu einer Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 103,
und die Abtriebswelle 110, an die das Sonnenrad 106 gebildet
ist, dreht sich bei einer hohen Geschwindigkeit im Vergleich zu
der Antriebswelle 103.
-
Wenn
eine Maschinengeschwindigkeit der Brennkraftmaschine erhöht wird
und eine Drehgeschwindigkeit des Trägers 102 nicht geringer
wird, als ein vorbestimmter Wert, ragt der auf dem Umfangsteil des
Trägers 102 bereitgestellte
Semple-Stempel 112 infolge
einer Zentrifugalkraft in radialer Richtung heraus und greift in
das innere Rad 105, was zu einer Verbindung zwischen dem
Träger 102 und
dem inneren Rad 105 führt.
Weiterhin bewirkt ein nicht-gezeigtes Steuerungsmittel, dass die
elektromagnetische Kupplung 113 in einem AUS-Zustand ist,
wenn eine Drehgeschwindigkeit eines Trägers nicht geringer als ein
vorbestimmter Wert wird, und gibt die Verbindung des inneren Rades 105 frei.
Daher rotiert das innere Rad 105 in einer Einheit mit dem
Träger 102,
das heißt,
die Antriebswelle 103 und das Sonnenrad 106 arbeiten
ebenso bei der gleichen Drehgeschwindigkeit wie der Träger 102,
um die Abtriebswelle 104 und die Hilfsmaschine vor einem Überdrehen
zu bewahren. Auf diese Weise bewahrt dieser Mechanismus die Abtriebswelle 104 und
eine Hilfsmaschine davor, infolge irgendwelcher überhöhten Zentrifugalkräften beschädigt zu
werden und bewahrt Lager und dergleichen davor infolge einer Überdrehung
beschädigt
zu werden.
-
Da
der konventionelle Hilfsmaschinenantrieb, wie oben beschrieben aufgebaut
ist, besteht ein Problem darin, dass ein Schalten zwischen einem geschwindigkeitserhöhenden Modus
und einem konstanten Geschwindigkeitsmodus nicht gleichmäßig ist.
Insbesondere ist die Hilfsmaschine derart angeordnet, dass der Semple-Stempel
wegen einer Zentrifugalkraft herausragt, um in das innere Rad 105 einzugreifen,
um dadurch eine Verbindung zwischen dem Träger 102 und dem inneren
Rad 105 bereitzustellen. Daher ist die Erschütterung
zu der Schaltzeit groß,
diese Erschütterung
wird auf die Brennkraftmaschine über
die Antriebswelle 103 übertragen
und jede Drehbewegung wird über
die Brennkraftmaschine übertragen.
Als ein Ergebnis tritt ein Problem bei der Fahrzeugantreibbarkeit
auf.
-
Weiterhin
wird ein Schalten zwischen einem geschwindigkeitserhöhenden Modus
und einem konstanten Geschwindigkeitsmodus primär in Abhängigkeit von einer auf den
Semple-Stempel 112 wirkenden Zentrifugalkraft bestimmt,
das heißt,
einer Maschinengeschwindigkeit der Brennkraftmaschine. Daher besteht
ein weiteres Problem im Fall eines Steuerns des Ladegenerators für eine erhöhte Geschwindigkeit,
in dem Bedingungen von elektrischen Lasten oder einer verbleibenden
Kapazität
einer Batterie nicht berücksichtigt
werden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass ein Schalten nicht
unter optimalen Bedingungen durch Verwenden verschiedener Signaldaten
ausgeführt
werden kann, wie der Kühlwassertemperatur
der Brennkraftmaschine, Fahrzeuggeschwindigkeit und Verschiebungspositionsstelle.
-
Ein
Leistungsübertragungsmittel
für ein Fahrzeug
ist aus
DE 199 41
705 A1 bekannt. Mittels eines Planetenrades kann es von
einem Niedriggeschwindigkeitsmodus in einen Hochgeschwindigkeitsmodus
geschaltet werden, wobei es möglich
ist, die Brennkraftmaschine mittels einer elektrischen drehenden
Maschine anzutreiben und die elektrische drehende Maschine mittels
der Brennkraftmaschine anzutreiben, wenn die Brennkraftmaschine
gestartet wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
für ein
Fahrzeug bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Erschütterung
zur Zeit eines Schaltens zwischen einem geschwindigkeitserhöhenden Modus
und einem konstanten Geschwindigkeitsmodus zu absorbieren und das
Schalten zwischen dem geschwindigkeitserhöhenden Modus und dem konstanten
Geschwindigkeitsmodus in Abhängigkeit
von Bedingungen einer elektrischen Last oder Batterie, und Kühlwassertemperatur,
Fahrzeuggeschwindigkeit, Verschiebungsposition, etc. optimal zu steuern.
-
Um
das vorgenannte Problem zu lösen,
werden eine Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
gemäß Anspruch
1 und ein Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 19 bereitgestellt.
Die Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
für ein Fahrzeug
gemäß der Erfindung
schließt
ein: eine elektrische drehende Maschine, die an einer Brennkraftmaschine
befestigt ist und als ein elektrischer Motor und ein Generator fungiert;
eine Kurbelriemenscheibe, die an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
befestigt ist, und die elektrische drehende Maschine durch ein Leistungsübertragungsmittel
antriebt; einen Planetengetriebemechanismus bestehend aus einem
mit der Kurbelriemenscheibe gekoppelten Sonnenrad, einem auf einem
mit der Kurbelwelle gekoppelten Träger angebrachten Planetenrad und
einem inneren Rad, das durch entweder einen erzwungenen Zustand
oder einen nicht-erzwungenen
Zustand mittels einer elektromagnetischen Kupplung gesteuert wird;
und einem Steuerungsmittel, das die elektrische drehende Maschine
und die elektromagnetische Kupplung steuert. In der erwähnten Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
für ein
Fahrzeug schaltet zu der Startzeit der Brennkraftmaschine die elektromagnetische
Kupplung an, um dadurch zu bewirken, dass der Plantetengetriebemechanismus
als ein Verminderungsmechanismus fungiert und die Brennkraftmaschine
durch Verwenden der elektrischen drehenden Maschine als einen elektrischen
Motor antreibt; und nachdem die Brennkraftmaschine gestartet wurde,
wenn sich die Brennkraftmaschine in einem Zustand nicht höher als
eine vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit befindet, und weiterhin eine
verbleibende Kapazität
einer Batterie, die elektrisch von der elektrischen drehenden Maschine
versorgt wird, nicht höher
als ein vorbestimmter Pegel ist oder eine elektrische Last in einem Hochlastzustand
ist, das Steuerungsmittel bewirkt, dass der Planetengetriebemechanismus
als ein geschwindigkeitserhöhender
Mechanismus durch Aufrechterhalten des AN-Zustandes der elektromagnetischen
Kupplung fungiert, und die als ein Generator agierende elektrische
drehende Maschine mit einer erhöhten
Geschwindigkeit antreibt.
-
Als
ein Ergebnis der erwähnten
Konstruktion ist es möglich,
durch Betreiben der elektrischen drehenden Maschine bei einer erhöhten Geschwindigkeit
eine hohe elektrische Ausgangsleistung zu erzeugen, um dadurch zu
ermöglichen,
eine große
Kapazitätslast
mit einer relativ klein bemessenen elektrischen drehenden Maschine
zu bedienen, wenn es notwendig ist, elektrische Leistung an eine
großkapazitive
Last zu liefern oder die in einen Überentladezustand gefallene
Batterie innerhalb eines Bereiches einer niedrigen Geschwindigkeit
der Brennkraftmaschine nach ihrem Starten schnell zu laden. Um diese
hohe Ausgangsleistungserzeugung zu zeigen, ist es nicht mehr notwendig,
irgendeine Erhöhung
der Motorgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine zu haben, die schließlich zu
einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs führt.
-
Eine
andere Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
für ein
Fahrzeug gemäß der Erfindung
schließt
ein: eine elektrische drehende Maschine, die an einer Brennkraftmaschine
befestigt ist, und ein Laden einer Bordbatterie mit elektrischer
Leistung durchführt
und elektrische Leistung an eine elektrische Last liefert; eine
Kurbelriemenscheibe, die an einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine
befestigt ist und die elektrische drehende Maschine durch ein Leistungsübertragungsmittel
antreibt; ein Planetengetriebemechanismus bestehend aus einem mit
der Kurbelriemenscheibe gekoppelten Sonnenrad, einem auf einem mit
der Kurbelwelle gekoppelten Träger
befestigten Planetenrad und einem inneren Rad, das durch entweder
einen erzwungenen Zustand oder einen nicht-erzwungenen Zustand mittels
einer elektromagnetischen Kupplung gesteuert wird; und einem Steuerungsmittel,
das die elektrische drehende Maschine und die elektromagnetische
Kupplung steuert. In der erwähnten Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
für ein Fahrzeug
bewirkt das Steuerungsmittel, dass der Plantetengetriebemechanismus
als ein geschwindigkeitserhöhender
Mechanismus fungiert durch AN-Schalten
der elektromagnetischen Kupplung, und die elektrische drehende Maschine
bei einer erhöhten
Geschwindigkeit antreibt, wenn die Brennkraftmaschine in einem Zustand
nicht höher
als eine vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit ist und weiterhin
entweder eine verbleibende Kapazität einer Batterie nicht größer als
ein vorbestimmter Pegel oder eine elektrische Last in einem Hochlastzustand ist.
-
Als
ein Ergebnis des erwähnten
Aufbaus ist es möglich,
eine hohe elektrische Ausgangsleistung durch Betreiben der elektrischen
drehenden Maschine bei einer erhöhten
Geschwindigkeit zu erzeugen, um dadurch eine große kapazitive Last in einer
relativ klein bemessenen elektrischen drehenden Maschine zu ermöglichen,
wenn es notwendig ist, eine elektrische Leistung zu einer großkapazitiven
Last zu liefern oder die in einen Überentladezustand fallende Batterie
schnell zu laden in einem Bereich einer niedrigen Geschwindigkeit
der Brennkraftmaschine nach ihrem Starten. Um diese hohe Ausgangsleistungserzeugung
zu erreichen, ist es nicht mehr nötig, irgendeine Erhöhung der
Maschinengeschwindigkeit der Brennkraftmaschine zu haben, was schließlich zu einer
Verbesserung des Kraftstoffverbrauches führt.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Systemblockdiagramm einer Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
für ein Fahrzeug
gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
2 ist
eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Fahrzeugleistungsübertragungsgerätes der
Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung für ein Fahrzeug
gemäß der ersten
Ausführungsform der
Erfindung zeigt.
-
3 ist
eine Zeittafel zum Erklären
eines Betriebs der Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
für ein
Fahrzeug gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung.
-
4 ist
eine Zeittafel zum Erklären
eines Betriebs der Leistungsübertragungssteuerungseinrichtung
für ein
Fahrzeug gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung.
-
5 ist
ein erklärendes
Diagramm zum Erklären
eines Leistungserzeugungsmodus eines in der ersten Ausführungsform
der Erfindung verwendeten Generators.
-
6 ist
eine Querschnittsansicht eines konventionellen Hilfsmaschinenantriebs.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Ausführungsform 1.
-
1 bis 5 dienen
zum Erklären
des Aufbaus und Betriebs der Leistungs- und Übertragungssteuerungseinheit
für ein Fahrzeug
gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 1 ist ein
Blockdiagramm eines ein Fahrzeugleistungsübertragungsgerät einschließenden Systems
und einer Steuerungseinrichtung dessen. 2 ist eine
Querschnittsansicht, die ein spezifisches Beispiel eines Aufbaus
des Fahrzeugleistungsübertragungsgerätes zeigt. 3 und 4 sind
Zeittafeln zum Erklären
eines Betriebs. 5 ist eine charakteristische
Tafel zum Erklären
eines Leistungserzeugungsmodus eines Generators.
-
Bezugnehmend
nun auf ein Systemblockdiagramm der 1 bezeichnet
Bezugsziffer 1 eine Brennkraftmaschine und diese Brennkraftmaschine 1 umfasst
einen Drehmomentwandler 2, der mit einem befestigten Schließmechanismus
und einer automatischen Übertragung 3 (hiernach
bezeichnet als A/T) ausgerüstet
ist. Ferner wird die Brennkraftmaschine 1 mit einer Leistungsübertragung 4 bereitgestellt, eine
als elektrischer Motor und Generator fungierende elektrische drehende
Maschine und eine Hilfsmaschine 6 sind mit der Brennkraftmaschine über die Leistungsübertragung 4 verbunden.
Während
eines Betriebs der Brennkraftmaschine treibt die Brennkraftmaschine 1 die
als ein Generator agierende elektrische drehende Maschine 5 und
die Hilfsmaschine 6 an, während zu einer Startzeit die
Brennkraftmaschine 1 von der als ein elektrischer Motor agierenden
elektrischen drehenden Maschine 5 angetrieben wird. Weiterhin
ist die elektrische drehende Maschine 5 mit einem Drehsensor 5a versehen.
Die Brennkraftmaschine 1 ist zusätzlich zu der elektrischen
drehenden Maschine 5 mit einem Starter 7 versehen.
Dieser Starter führt
das erste Starten der Brennkraftmaschine 1 aus, wenn die
Brennkraftmaschine 1 für
eine vorbestimmte Zeit angehalten wird. Der Starter 7 startet
die Brennkraftmaschine 1 auch, wenn eine Kühlwassertemperatur
nicht höher
als ein ein vorbestimmter Wert ist. Außer für diese Fälle agiert die elektrische
drehende Maschine 5 als ein elektrischer Motor und führt einen
Startbetrieb aus.
-
Wenn
die elektrische drehende Maschine 5 die Brennkraftmaschine 1 startet,
wird elektrische Leistung zu der elektrischen drehenden Maschine 5 über einen
Leistungswandler 8 aus einer Hochspannungsbatterie 9 geliefert.
Nach dem Starten wird die Hochspannungsbatterie 9 mit einer
erzeugten elektrischen Leistung über
den Leistungswandler 8 geladen. Die elektrische drehende
Maschine 5 ist eine Synchronmaschine mit drei Phasen und
daher wandelt der als ein Wechselrichter für das Starten agierende Leistungswandler 8 eine
von der Hochspannungsbatterie 9 gelieferte elektrische
Energie in einen Dreiphasen-Wechselstrom
und liefert den gewandelten Dreiphasen-Wechselstrom an die elektrische drehende
Maschine 5. Nach dem Starten wandelt der als ein Gleichrichter
agierende Leistungswandler 8 den durch die elektrische
drehende Maschine 5 gelieferten Dreiphasen-Wechselstrom
in Gleichstrom und lädt
die Hochspannungsbatterie 9 mit dem Gleichstrom. Eine in
die Hochspannungsbatterie 9 geladene elektrische Leistung
dient zur Spannungswandlung (Spannungsabfall) durch einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10 zum
Laden einer 12 V Batterie 11. In Abhängigkeit von einem elektrischen
Ladungs- und Entladungsgleichgewicht
in der Hochspannungsbatterie 9 dient eine in die 12 V Batterie 11 geladene
elektrische Leistung zur Spannungswandlung (Spannungsaufbau) durch
den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 10, um die Hochspannungsbatterie 9 zu
laden. Nummer 12 bezeichnet eine elektromotorische Ölpumpe zum
Liefern eines Öldrucks
an den Drehmomentwandler 2 oder die A/T 3, wenn
die Brennkraftmaschine 1 angehalten wird. Nummer 13 bezeichnet
einen Öldrucksteuerungsabschnitt
zum Verteilen eines gelieferten Öldrucks
an die Abschnitte, die ihn benötigen.
-
Die
Leistungsübertragung 4 umfasst,
obwohl ihr spezifischer Aufbau später beschrieben wird: eine an
der elektrischen drehenden Maschine 5 bereitgestellte elektrische
drehende Maschineriemenscheibe 14; eine an der Brennkraftmaschine 1 bereitgestellte Kurbelriemenscheibe 15;
eine an der Hilfsmaschine 6 bereitgestellte Hilfsmaschinenriemenscheibe 16; ein
diese Riemenscheiben überbrückendes
Leistungsübertragungsmittel
(zum Beispiel einen Riemen); ein aus einem Sonnenrad 18,
einem Planetenrad 19 und einem inneren Rad 20 bestehenden
Planetengetriebemechanismus; einer elektromagnetischen Kupplung 21;
einer Einwegkupplung 22; und einem Träger 23 zum Halten
des Planetenrades 18. Das Sonnenrad 18 ist an
der Kurbelriemenscheibe 15 befestigt und der Träger ist
an der Kurbelwelle 24 befestigt.
-
Die
elektrische drehende Maschine 5 fungiert als ein elektrischer
Motor zur Startzeit der Brennkraftmaschine 1 und überträgt ein Moment
an das Sonnenrad 18 über
die elektrische drehende Maschinenriemenscheibe 14, die
an der Brennkraftmaschine 1 bereitgestellte Kurbelriemenscheibe 15 und das
Leistungsübertragungsmittel 17.
In diesem Moment wird die elektromagnetische Kupplung 21 angeschaltet,
so dass der Planetengetriebemechanismus als ein Verminderungsmechanismus
agiert und die Kurbelwelle über
das Planetenrad 19 und den Träger 23 antreibt. Nach
einem Starten der Brennkraftmaschine 1 wird in dem Fall,
dass die elektromagnetische Kupplung 21 ausgeschaltet ist,
eine Drehung der Kurbelwelle 24 auf die Kurbelriemenscheibe 15 in der
gleichen Geschwindigkeit übertragen,
wie die der Kurbelwelle 24 durch den Planetengetriebemechanismus
und treibt die als ein Generator fungierende elektrische drehende
Maschine 5 und die Hilfsmaschine 6 an. Im Gegensatz
dazu wird in dem Fall, in dem die elektromagnetische Kupplung 21 AN
ist, eine Drehung der Kurbelwelle 24 durch den Planetengetriebemechanismus
in der Geschwindigkeit erhöht,
um auf die Kurbelriemenscheibe 15 übertragen zu werden, wodurch
die elektrische drehende Maschine 5 und die Hilfsmaschine 6 bei
einer erhöhten Geschwindigkeit
angetrieben werden.
-
In
der Steuerung jedes der oben beschriebenen Teile ist es eine ECU 60 für A/T (hiernach
bezeichnet als A/T ECU 60), die die elektromotorische Ölpumpe 12 und
das Ölsteuerungsmittel 13 steuert. Es
ist eine ECU 70 für
eine elektrische drehende Maschine (hiernach bezeichnet als eine
elektrische drehende Maschinen-ECU 70), die einen Ladungszustand
auf der Basis einer Drehinformation von dem Drehsensor 5a,
einer Temperatur der Hochspannungsbatterie 9 und einer
Lade- und Entladestromumfangsinformation dessen erfasst und den
Leistungswandler 8 und die elektromagnetische Kupplung 21 steuert.
Diese elektrische drehende Maschinenen-ECU 70 führt auch
eine Funktion zum Umschalten einer Steuerung zwischen einem elektrischen
Motor und einem Generator der elektrischen drehenden Maschine aus.
Ferner ist es eine ECU 80 für eine Brennkraftmaschine (hiernach
bezeichnet als eine Brennkraftmaschinen-ECU 80), die ein
Kraftstoffsystem oder ein Zündsystem
der Brennkraftmaschine 1 steuert. Es ist eine Verbindungs-ECU 90,
die intern jede dieser ECUs steuert oder einen Startbetrieb der
Brennkraftmaschine 1 von der elektrischen drehenden Maschine 5 zu
dem Starter 7 gemäß den Bedingungen
schaltet.
-
Nachfolgend
wird ein spezifisches Beispiel eines Aufbaus der Leistungsübertragung 4 mit
Bezugnahme auf 2 beschrieben. In 2 ist
ein Wellenteil 18b des Sonnenrades 18 in eine
zentrale Öffnung
der Kurbelriemenscheibe 15 eingefügt und eingepasst und die Kurbelriemenscheibe 15 ist
mit einer Schraubenmutter 26 an einen Gewindeteil 18c des
Sonnenrades 18 in einem Zustand eingeklemmt und gesichert,
dass eine Innenseitenstirnfläche
der Kurbelriemenscheibe 15 gegen einen inneren Ring einer
auf dem Wellenteil 18b des Sonnenrades 18 eingepassten
Lagerung 36 drückt.
Dieser Aufbau bildet die Kurbelriemenscheibe 15 und das
Sonnenrad 18 in einer integralen Struktur. Ein Lager 38 ist
an eine Stirnfläche
des Sonnenrades 18 auf der Seite gegenüber des Lagers 36 eingepasst.
Der Träger 23 ist
auf der Seite eines äußeren Rings
von beiden Lagern 36, 38 auf eine drehende Weise
mit Bezug auf das Sonnenrad 18 eingepasst und befestigt.
-
Eine
Mehrzahl von Wellen 19b sind an dem Träger 23 befestigt und
ein Planetenrad 19 ist drehbar an der Welle 19b über ein
Lager 19c befestigt. Weiterhin ist, da der Träger 23 relativ
zu dem Sonnenrad 18 drehbar ist, das Planetenrad 19 derart
aufgebaut, dass es in der Lage ist, sich um die Sonne zu drehen,
während
es sich um seine Achse dreht, und dass es mit dem Sonnenrad 18 im
Eingriff steht. Der Träger 23 ist
an ein Verbindungsteil 24a der Kurbelwelle 24 eingepasst
und mit der Kurbelwelle 24 mit einem Bolzen 40 gesichert,
nachdem es mittels eines Schlüssels 34 an
einer Drehung gehindert wird und dadurch den Träger 23 und die Kurbelwelle 24 in
einer integralen Struktur bildet.
-
Ein
innerer Ring eines Lagers 37 ist an einem äußeren Umfang
eines Stirnteils der Seite gegenüber
der Kurbelwelle des Trägers 23 eingepasst. Eine äußere Umfangsklammer 27 mit
einem inneren Rad 20 auf einer innenliegenden Umfangsfläche ist auf
dem äußeren Ring
des Lagers 37 eingepasst. Ein in axialer Richtung mittels
eines Hinderungsrings 30 gesicherte Endklammer 29 ist
an die äußere Umfangsklammer 27 eingepasst
und gesichert. Diese Endklammer 29 ist mit dem Träger 23 über ein
Lager 39 befestigt. Demgemäß ist das an die äußere Umfangsklammer 27 fixierte
innere Rad in Bezug auf den Träger 23 drehbar
gelagert, während
es in das Planetenrad 19 eingreift.
-
Ferner
wird eine Einwegkupplung 22 zwischen der inneren Umfangsoberfläche der
Endklammer (29) und der äußeren Umfangsoberfläche des Trägers 23 bereitgestellt.
Diese Einwegkupplung 22 umfasst einen äußeren Ring 22a, einen
inneren Ring 22b, eine Rolle 22c und einen Hemmer 22d,
und ist derart aufgebaut, um ein Drehmoment nur in eine Richtung
zu übertragen
und in die andere Richtung freizulaufen. Somit kann die das innere
Rad 20 einschließende äußere Umfangsklammer 27 und
die Endklammer 29 sich nur in eine Richtung bezüglich des
Trägers 23 frei
drehen und dreht sich entlang des Trägers 23 in einen Zustand,
in dem sie mit diesem in die andere Richtung gekoppelt ist. Dieser
gekoppelte Zustand findet in dieser Ausführungsform statt, wenn das
innere Rad 20 sich relativ im Uhrzeigersinn in Bezug auf
den Träger 23 dreht
betrachtet von der Schraubenmutter-26-Seite.
-
Nummer 21 bezeichnet
eine elektromagnetische Kupplung, die mit einem noch äußeren Umfangsteil
der äußeren Umfangsklammer 27 bereitgestellt
wird. Diese elektromagnetische Kupplung 21 besteht aus
einem Kern 21a, einer um diesen Kern 21a gewickelten
Erregerspule 21c, einem Stirnflächenkern 21b zum Bilden
eines magnetischen Pfades, und eines mit einem Spalt mit Bezug auf
den Stirnflächenkern 21 bereitgestellten
Ankers 21d. Ein äußerer Endteil
einer Lastfeder 31 ist mit dem Anker 21d mittels
eines Niets 32 mit dem Anker 21d gesichert, und
ein innerer Endteil der Blattfeder 31 ist mit einem Flansch 27a der äußeren Umfangsklammer 27 mittels
eines Bolzens 28 gesichert. Die Blattfeder 31 ist
in eine derartige Richtung gezwungen (vorgespannt), dass der Anker 21d sich
von dem Kern 21a abrücken
kann. Eine Leitung der Erregerspule 21c bewirkt, dass der
Anker 21d an den Kern 21a angezogen wird, und
die äußere Umfangsklammer 27 ist gemäß dem inneren
Rad 21 mit der elektromagnetischen Kupplung 21 gesichert,
um schließlich
in einer Drehung gehemmt zu sein.
-
Ein
Pufferteil 33 aus zum Beispiel Gummi ist zwischen dem Anker 21d der
elektromagnetischen Kupplung 21 und dem Flansch 27a der äußeren Umfangsklammer 27 bereitgestellt.
Dieser Pufferteil 33 verhindert ein Auftreten eines schlagenden
Geräusches,
das infolge einer Kollision des Ankers 21d mit dem Flansch 27 zur
Ausschaltzeit der elektromagnetischen Kupplung 21 erzeugt
wird. Weiterhin ist ein äußerer Ring
eines Lagers 35 in einen inneren Umfang des Kerns 21a presseingepasst.
Ein innerer Ring dieses Lagers 35 ist in einen äußeren Umfang der
Endklammer 29 über
ein Zwischenstück 43 und eine
Unterlegscheibe 54 eingefügt und eingepasst und mit der
Endklammer 29 mittels einer Schraubenmutter 45 gesichert,
die in ein Gewinde 29a eingreift, das an der Endklammer 29 bereitgestellt
wird. Dieses Distanzstück 43 dient
auch als Klinke für
den Hemmring 30, und die Unterlegscheibe 44 dient
zum Einstellen eines Spaltes zwischen dem Anker 21d und dem
Stirnseitenkern 21b.
-
Der
Kern 21a der elektromagnetischen Kupplung 21 ist
an einer Befestigungsplatte 46 auf der Seite gegenüberliegend
des Ankers 21d durch Widerstandsschweißen, Schraubenklemmen oder dergleichen,
befestigt. Eine Drehgleitbefestigung 49 ist in eine Fixierungstasche
presseingepasst, die an einem äußeren Umfangsende
der Befestigungsplatte 46 gebildet ist. Weiterhin ist ein
Drehgleitteil 48 gleitend auf einer inneren Umfangsoberfläche der
Drehgleitteilhalterung 49 gehalten, und eine Buchse 47 ist gleitbar
in die innere Umfangsoberfläche
des Drehgleitteils 48 presseingefügt. Die Buchse 47 ist
mit einer Abdeckklammer 1b mittels eines Bolzens 50 gesichert.
Ein Dichtungsteil 52 wird zwischen der Abdeckklammer 1b und
der Kurbelwelle 24 bereitgestellt. Nummer 53 bezeichnet
einen Zahn zum Antreiben einer nicht-gezeigten Nockenwelle. Zusätzlich ist die
Steuerungsweise der elektromagnetischen Kupplung 21 durch
die oben beschriebene elektrische drehende Maschinen-ECU ein EIN/AUS-Schalten
der elektromagnetischen Kupplung 21 der elektrischen drehenden
Maschine zwischen einem erzwungenen und nicht-erzwungenen Zustand
des inneren Rades 20.
-
In
der Leistungsübertragungssteuerungsvorrichtung
für ein
Fahrzeug gemäß der ersten
Ausführungsform
des obigen Aufbaus hält,
wenn die Bedingungen eines Lauf-(ökonomische Laufweisen)-Betrieb
(zum Beispiel Freilaufstoff) für
ein Vehikel eingerichtet sind, die Brennkraftmaschinen-ECU eine Kraftstoffeinspritzung
an jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 1 an, um dadurch
die Brennkraftmaschine 1 anzuhalten. Die Brennkraftmaschinen-ECU 80 erfasst
einen Freilaufstop, zum Beispiel in dem Fall, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit
Null ist, ein Verschiebungshebel nicht in einer Rückwärtsfahrposition
ist und ein Beschleuniger nicht betätigt ist. In dem Fall, dass
diese Bedingungen eingerichtet sind und die Brennkraftmaschine 1 tatsächlich angehalten hat,
arbeitet die elektrische drehende Maschine 5 als ein elektrischer
Motor durch Steuern der elektrischen drehenden Maschinen-ECU, treibt
die Hilfsmaschinenkurbelscheibe 16 über den Riemen 17 an
und treibt sie bei einer Drehgeschwindigkeit konform zu dem Inhalt
der Hilfsmaschine 6 an. Die auf diese Weise angetriebene
Hilfsmaschine 6 ist insbesondere zum Beispiel ein Kompressor
einer Klimaanlage oder eine Ölpumpe
einer Servolenkung.
-
Bei
dieser Gelegenheit ist die elektromagnetischen Kupplung 21 der
Leistungsübertragung 4 in einem
AUS-Zustand und die Brennkraftmaschine 1 ist angehalten,
wodurch die Kurbelriemenscheibe 15 frei ist. Genauer gesagt,
angenommen, dass die elektrische drehende Maschine 5 sich
von einer Hauptoberflächeseite
der elektrischen drehenden Maschinenriemenscheibe 14 der
Kurbelriemenscheibe 15 und dem Sonnenrad 18, gesehen
im Uhrzeigersinn gedreht, die mit der elektrischen drehenden Maschinenriemenscheibe 14 durch
den Riemen 17 verbunden, ebenfalls im Uhrzeigerrichtung
drehen. Obwohl das Planetenrad 19 auf seiner Achse gegen den
Uhrzeigersinn dreht, wird die Brennkraftmaschine 1 angehalten,
so dass der Träger 23 auch
angehalten wird, und das Planetenrad 19 dreht sich nicht um
die Sonne. Demgemäß drehen
sich die äußere Umfangsklammer 27 und
das innere Rad 20, die in einem nicht-erzwungenen Zustand
infolge der ausgeschalteten elektromagnetischen Kupplung 21 sind, gegen
den Uhrzeigersinn.
-
Zu
dieser Zeit dreht sich der äußere Ring 22a der
Einwegkupplung 22, der mit der Endklammer 29 eingepasst
ist, relativ zu dessen inneren Ring 22b gegen den Uhrzeigersinn,
der in den Träger 23 eingepasst
ist. Daher ist die Einwegkupplung 22 in einem Freilaufstatus
und zeigt keine Drehung der äußeren Umfangsklammer 27 und
des inneren Rades 20, die mit der Endklammer 29 gekoppelt
sind. Auf diese Weise wird, auch wenn die Brennkraftmaschine 1 sich
in einem angehaltenen Zustand befindet, wenn bewirkt wird, dass
die elektromagnetische Kupplung 21 AUS ist, und bewirkt
wird, dass die elektrische drehende Maschine 5 als ein
elektrischer Motor fungiert, die durch die elektrische drehende
Maschine 5 bereitgestellte Drehung nur an die Hilfsmaschine 6 übertragen,
und die Leistungsübertragung 4 läuft frei, um
dadurch zu ermöglichen,
nur die erforderlichen Hilfsmaschinen zu betreiben.
-
Im
Fall eines Wiederstartens der Brennkraftmaschine 1 aus
dem Freilaufstoppzustand bewirkt, unter der Annahme, dass eine Anhaltezeit
der Brennkraftmaschine nicht länger
als eine vorbestimmte Zeitdauer und die Kühlwassertemperatur nicht geringer
als ein vorbestimmter Wert ist, die elektrische drehende Maschinen-ECU,
dass die elektromagnetische Kupplung 21 der Leistungsübertragung 4 auf AN
geschaltet wird und bewirkt nachfolgend, dass die als ein elektrischer
Motor fungierende elektrische drehende Maschine 5 im Uhrzeigersinn
dreht und diese Drehung auf die Kurbelriemenscheibe 15 über den
Riemen 17 übertragen
wird. Da die elektromagnetische Kupplung 21 AN ist, wird
der Anker 21d der elektromagnetischen Kupplung 21 an
den Kern 21a gezogen, um in einen gezwungenen Zustand zu
sein und die äußere Umfangsklammer 27 und
das innere Rad 20 sind in einer Drehung gehemmt. Daher
wird die auf die Kurbelriemenscheibe 15 übertragene
Drehung von dem Sonnenrad 18 auf das Planetenrad 19 übertragen.
Demgemäß dreht
sich das Planetenrad 19 auf seiner Achse ebenso, wie es
sich um die Sonne dreht, und der Träger 23 und die Kurbelwelle 24 werden
bei einer verminderten Geschwindigkeit angetrieben.
-
Zu
dieser Zeit beginnt, da der Träger 23 im Uhrzeigersinn
dreht, der äußere Ring 22a der
mit dem Ende der Klammer 29 eingepassten Einwegkupplung 22,
relativ entgegen des Uhrzeigersinnes bezogen auf ihren mit dem Träger eingepassten
inneren Ring zu drehen. Somit ist die Einwegkupplung 22 in
einem Zustand der Trennung und läuft
frei. Auf diese Weise treibt die elektrische drehende Maschine 5 die
Brennkraftmaschine 1 an. Dieser Antrieb ist ein erster
Zweck einer Verminderung auf der Basis eines Riemenscheibenverhältnisses
zwischen der elektrischen drehenden Maschinenriemenscheibe 14 und der
Kurbelriemenscheibe 15, und ferner vermindert durch einen
Planetengetriebemechanismus der Leistungsübertragung 4. Selbst
eine relativ klein bemessene elektrische drehende Maschine 5 kann
ein Drehmoment an die Kurbelwelle 24 abgeben, das ausreichend
zum Starten der Brennkraftmaschine ist.
-
Wenn
die Brennkraftmaschine 1, nachdem sie in der erwähnten Weise
gestartet wurde, in eine Freilaufmaschinengeschwindigkeit kommt,
ist es erforderlich, den Katalysator schnell zu heizen und dadurch
das Abgas zu reinigen, wenn erfasst wird, dass eine erfasste Temperatur
des Kühlwassers
niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist. Wenn die Temperatur
innerhalb des Fahrzeugs niedriger als einen vorbestimmten Wert erfasst
wird, ist es erforderlich, einen Enteiser für Fenster zum Zwecke des Eisschmelzens
zu betreiben. Daher ist es notwendig, unmittelbar elektrische Leistung
zu einer großkapazitiven
elektrischen Last zu liefern. Weiterhin ist es, wenn ein verbleibender
Kapazitätspegel
einer Batterie niedrig ist, notwendig, eine schnelle Ladung durchzuführen. Diese
Lieferungen von einer großen elektrischen
Leistung sollten für
eine kurze Zeit unmittelbar nach dem Starten ausgeführt werden,
und ein Betrieb sollte zurückgeführt werden
auf eine normale Leistungslieferung, nachdem eine vorbestimmte Zeit
abgelaufen ist. Um einen derartigen Vorgang auszuführen, steuert
die ECU 90 jede der ECUs 60 bis 80 und
führt eine
Leistungserzeugungssteuerung aus, wie im Zeitplan von 3 gezeigt,
um schließlich
die Anforderungen zu erfüllen.
-
Bezugnehmend
auf 3 schaltet zuerst die elektrische drehende Maschinen-ECU 70 die
elektromagnetische Kupplung 21 zu einem Zeitpunkt "a" AN, schaltet nachfolgend die elektrische
drehende Maschine 5 zu einem Zeitpunkt "b" zum
Starten der Brennkraftmaschine AN, um als ein elektrischer Motor
zufungieren. Dann führt
die Brennkraftmaschinen-ECU 80 eine Zündung durch und eine Kraftstofflieferung
zu dem folgenden Zeitpunkt "c" durch Starten der
Brennkraftmaschine durch. Bis zum Vervollständigen des Starts der Brennkraftmaschine 1,
wodurch die Brennkraftmaschine 1 bei einer Freilaufdrehgeschwindigkeit
zu dem Zeitpunkt "d" dreht, wird die
elektrische drehende Maschine 5 geschaltet, um als ein
Ladegenerator zu fungieren. Wenn ein Schalter für ein schnelles Heizen eines
Katalysators automatisch oder manuell angeschaltet wird, während die elektromagnetische
Kupplung anbleibt, läuft
die Brennkraftmaschinen-ECU 80 frei bis zu einer Drehung
der Brennkraftmaschine 1 innerhalb eines Bereiches nicht
größer als
eine erste vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit, die im Plan zum
Zeitpunkt "f" gezeigt ist. Dieser
Freilauf ist bei Bedingungen implementiert, dass A/T nicht angetrieben
wird und kein Beschleuniger betrieben wird und das Fahrzeug anhält.
-
Da
die elektromagnetische Kupplung 21 AN ist und das innere
Rad 20 in einem stationären
Zustand ist, arbeitet die Leistungsübertragung 4 als ein geschwindigkeitserhöhender Mechanismus
und daher dreht die elektrische drehende Maschine 5 bei
einer erhöhten
Geschwindigkeit, um in einen hohen Ausgangsleistungserzeugungsmodus
zu kommen. Somit ist die elektrische drehende Maschine 5 in
der Lage, eine ausreichende elektrische Leistung zu diesen Lasten
oder der Batterie 9 zu liefern, auch wenn der Schalter
des Enteisers oder ein schnelles Heizen nachfolgend angeschaltet
ist. Da die elektromagnetische Kupplung 21 seit dem Zeitpunkt "c" bis zu dem Zeitpunkt "g" in dem Plan AN ist, arbeitet die als
ein Generator agierende elektrische drehende Maschine 5 bei
einer erhöhten
Geschwindigkeit auf der Grundlage eines Riemenscheibenverhältnisses
zwischen der elektrischen drehenden Maschinenriemenscheibe 14 und
der Kurbelriemenscheibe 15, und ein geschwindigkeitserhöhendes Verhältnis der
Leistungsübertragung 4 ergreift
Besitz von dem Planetengetriebemechanismus. Während einer Zeit dieses geschwindigkeitserhöhenden Betriebs
wird der Ausgang der Brennkraftmaschine 1 in Antwort auf
einen geschwindigkeitserhöhenden
Hochleistungsausgangserzeugungsmodus gesteuert und zum Arbeiten gesteuert,
um dadurch eine Maschinengeschwindigkeit und ein Drehmoment zu halten.
-
Zum
Zeitpunkt "g" wird die elektromagnetische
Kupplung 21 ausgeschaltet, und das innere Rad 20 wird
von dem erzwungenen Zustand freigegeben. Wenn das innere Rad 20 drehbar
wird, arbeitet die Leistungsübertragung 4 nicht
mehr bei einer erhöhten
Geschwindigkeit. Die elektrische drehende Maschine 5 dreht
jedoch infolge einer Trägheit
weiter bei einer Geschwindigkeit höher als die des Riemenscheibenverhältnisses,
und eine Kurbelriemenscheibe 15 und das Sonnenrad 18 werden
umgekehrt angetrieben, um in einer höheren Geschwindigkeit als die
der Kurbelwelle 24 oder des Trägers 23 zu drehen.
Da dieses Sonnenrad 18 im Uhrzeigersinn dreht, beginnen
die äußere Umfangsklammer 17 und 20,
die Endklammer 29 und das innere Rad 20 relativ in
Bezug auf den Träger 23 gegen
den Uhrzeigersinn zu drehen, was zu einem Freilauf der Einwegkupplung 22 führt. Wenn
eine Drehgeschwindigkeit der elektrischen drehenden Maschine 5 sich
graduell erhöht,
wird die Einwegkupplung 22 in einen Verbindungszustand
gebracht. Auf diese Weise kehrt der Betrieb in einen normalen Leistungserzeugungszustand
zurück,
in dem ein Drehmoment an die Kurbelriemenscheibe 15 von
der Kurbelwelle 24 übertragen wird,
und dieser Moment ist der Zeitpunkt "g" in
dem Plan.
-
Wie
oben beschrieben, ist die elektromagnetische Kupplung seit dem Zeitpunkt "c" bis zu dem Zeitpunkt "g" AN und eine Dauer von dem Zeitpunkt "f" bis zum Zeitpunkt "g" entspricht
dem Betrieb der elektrischen drehenden Maschine 5 bei einer
erhöhten
Geschwindigkeit. Der Zeitpunkt "g" jedoch kann beim
Erfassen eines Ausschaltens eines schnellen Katalysatorheizens oder
schnellen Heizens eingestellt werden. Ferner kann eine Dauer bis
zum Zeitpunkt "g" auf der Grundlage
von zum Beispiel der Anhaltezeitdauer vor einem Starten der Brennkraftmaschine
und eine Kühlwassertemperatur
zu der Startzeit eingestellt werden. Ferner kann die erste vorbestimmte
Maschinengeschwindigkeit zu der Freilaufzeit derart gesteuert werden,
dass sie eine Maschinengeschwindigkeit übereinstimmend mit einer erforderlichen
elektrischen Energie ist, die auf der Grundlage eines Umfangs einer
elektrischen Last für
ein schnelles Katalysatorheizen etc., einer verbleibenden Kapazität der Batterie 9,
einer Kühlwassertemperatur
der Brennkraftmaschine 1, einer Temperatur innerhalb des
Fahrzeugs und dergleichen, berechnet ist.
-
Im
Fall, dass ein Beschleunigerbetrieb nach dem Starten ausgeführt wird,
erhöht
sich eine Drehung der Brennkraftmaschine 1 und die der
elektrischen drehenden Maschine 5, die sich in einer erhöhten Geschwindigkeit
befindet. Zu dieser Zeit jedoch wird eine Steuerung auf eine derartige
Weise ausgeführt,
wie sie in einem Zeitplan von 4 gezeigt
ist. Als erstes schaltet die elektrische drehende Maschinen-ECU 70 die
elektromagnetische Kupplung zum Zeitpunkt "a" in 4 beim
Starten ein und schaltet nachfolgend die als ein elektrischer Motor
fungiertende elektrische drehende Maschine 5 zu einem Zeitpunkt "b", um dadurch den Start der Brennkraftmaschine
zu beginnen. Zu dem folgenden Zeitpunkt "c" führt die
Brennkraftmaschinen-ECU 80 eine Zündung und eine Kraftstofflieferung
zum Starten der Brennkraftmaschine 1 aus, und die elektrische
drehende Maschine wird geschaltet, um als ein Generator zu fungieren,
wenn die Brennkraftmaschine 1 eine Freilaufdrehung zu dem
Zeitpunkt "d" ausführt. Weiterhin wird
ein Schalter für
ein schnelles Katalysatorheizen automatisch oder manuell zu dem
Zeitpunkt "e" angeschaltet. Wenn
ein Beschleuniger zum Zeitpunkt "f" niedergedrückt wird,
während
die elektrische Kupplung 21 AN bleibt, werden die Brennkraftmaschine 1 und
die elektrische drehende Maschine 5, die in einer geschwindigkeitserhöhenden Weise
verbunden sind, schnell in einer Drehgeschwindigkeit erhöht.
-
Obwohl
die elektrische drehende Maschine 5 in einem Hochleistungsausgangserzeugungsmodus verbleibt,
erfasst die elektrische drehende Maschinen-ECU 70 eine überhöhte Geschwindigkeit
mit einem Ausgang von dem Drehsensor 5a und schaltet die
elektromagnetische Kupplung 21 aus, um die elektrische
Drehende Maschine 5 vor einem Überdrehen zu bewahren, wenn
eine Maschinengeschwindigkeit der Brennkraftmaschine 1 eine
zweite vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit höher als die erste in 3 gezeigte
vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit überschreitet. Demgemäß vermindert
die elektrische drehende Maschine 5 graduell ihre Drehung
gemäß eines
Gleichgewichts zwischen einer Trägheit,
ihres eigenen Ausgangs und einer Last der Hilfsmaschine 6,
die über
den Riemen 17 verbunden ist. Zu dieser Zeit befindet sich
die Einwegkupplung 22 in einem Freilaufzustand. Die Einwegkupplung 22 jedoch
wird wegen einer Verminderung der Drehung der elektrischen drehenden
Maschine 5 in Verbindung gebracht und dreht sich bei einer
Geschwindigkeit, die auf der Grundlage eines Riemenscheibenverhältnisses
in Bezug auf die Brennkraftmaschine 1 zum Zeitpunkt "h" bestimmt wird (die 4 zeigt
der Zeitpunkt "h" ein Ausschalten
der schnellen Katalysatorheizung. Jedoch ist die Verbindung der
Einwegkupplung 22 unrelevant für dieses Ausschalten).
-
Ferner
läuft die
Einwegkupplung wieder frei, wenn eine Maschinengeschwindigkeit in
der Brennkraftmaschine scharf vermindert wird infolge einer Nicht-Betätigung des
Beschleunigers und wird dann zum Zeitpunkt "j" in
Verbindung gebracht, wenn eine Drehgeschwindigkeit der elektrischen
drehenden Maschine 5 sich vermindert hat. Wenn ein Leistungserzeugungsausgang
infolge einer hohen Last, wie ein schnelles Heizen, kurz wird, schaltet
die elektrische drehende Maschinen-ECU 70 die elektromagnetische
Kupplung 21 wieder zum Zeitpunkt "k" AN bei
der Bedingung, dass eine Maschinengeschwindigkeit der Brennkraftmaschine
nicht höher
als eine dritte vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit, niedriger
als die erste vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit ist. Somit wird
die elektrische drehende Maschine 5 in einen geschwindigkeitserhöhenden Hochleistungsausgangserzeugungsmodus
gebracht. Zu dieser Zeit, wenn die elektromagnetische Kupplung 21 AN-geschaltet
ist, in einem Zustand, in dem die elektrische drehende Maschine
bei einer Hochlast verbleibt, beeinträchtigt eine schnelle Drehungsänderung
der Brennkraftmaschine 1 die Antreibbarkeit oder beschädigt die
elektromagnetische Kupplung 21. Daher bewirkt die ECU 90 einmal
einen Teil von elektrischen Lasten AUS und vermindert zu sein, bevor
sie die elektromagnetische Kupplung 21 AN schaltet, und
schaltet dann die elektromagnetische Kupplung 21 AN und
bewirkt danach, dass die elektrischen Lasten in einer vorbestimmten
Reihenfolge angehen. Zusätzlich
führt die
ECU 90 die gleiche Steuerung für die Hilfsmaschine 6 durch.
-
Bis
zum Vervollständigen
der Verwendung einer hohen Last, wie ein schnelles Heizen, ist es nicht
mehr notwendig, irgendeine elektrische Last in dem geschwindigkeitserhöhenden Hochleistungsausgangerzeugungsmodus
zu erzeugen, die elektromagnetische Kupplung 21 ist ausgeschaltet
zum Zeitpunkt "l" im Plan, um in einen
normalen Leistungserzeugungsmodus zurückzukehren. Zusätzlich schaltet
die elektrische drehende Maschinen-ECU 70 die elektromagnetische
Kupplung wieder zum Zeitpunkt "k" AN bei Bedingungen,
dass eine Maschinengeschwindigkeit der Brennkraftmaschine vermindert wird,
nicht höher
als eine dritte in 4 gezeigte vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit;
und dass ein Zustand für
eine vorbestimmte Zeit beibehalten wird, in dem ein absoluter Wert
einer Drehbeschleunigung (Beschleunigung und Abremsung) der Brennkraftmaschine 1 nicht
größer als
ein vorbestimmter Wert ist. Solange ein absoluter Wert einer Drehbeschleunigung
nicht kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, selbst wenn eine Maschinengeschwindigkeit
auf nicht mehr als die dritte vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit
vermindert wird, oder solange wie der Zustand, in dem ein absoluter
Wert der Drehbeschleunigung nicht größer als ein vorbestimmter Wert ist,
nicht für
eine vorbestimmte Zeit anhält,
selbst wenn ein derartiger Zustand eintritt, bleibt die elektromagnetische
Kupplung noch AUS. Diese Steuerung wird durchgeführt, um ein Auftreten eines
Nachlaufens oder eine dauerhafte Verschlechterung infolge eines öfteren AN/AUS-Schaltens
der elektromagnetischen Kupplung infolge eines Betriebs zu verhindern, in
dem sich eine Maschinengeschwindigkeit der Brennkraftmaschine weit
innerhalb eines Bereiches nicht größer als die dritte Maschinengeschwindigkeit verändert.
-
Um
eine Erschütterung
zu verhindern, die zu der Zeit eines Schaltens der elektromagnetischen Kupplung
von AUS nach AN während
eines Betriebs der Brennkraftmaschine 1 auftritt, ist es
bevorzugt, dass die elektrische drehende Maschine 5 vorläufig von
der Funktion eines Generators in die Funktion als ein elektrischer
Motor geschaltet wird. Dann wird die elektromagnetischen Kupplung 21 in
den Zustand einer Synchronisierung mit einer Drehgeschwindigkeit unter
der geschwindigkeitserhöhenden
Bedingung in Verbindung gebracht, die durch Vervielfachen der Drehgeschwindigkeit
durch einen Faktor "Maschinengeschwindigkeit
der Brennkraftmaschine × Riemenscheibenverhältnis × Übersetzungsverhältnis eines
Planetengetriebemechanismus'" erhalten wird. Eine
gewisse Zeit ist zum Vervollständigen
einer derartigen Synchronisierung erforderlich. Wenn jedoch Unterschiede
zwischen dieser Drehgeschwindigkeit der elektrischen drehenden Maschine 5 und
der Motorgeschwindigkeit auftreten, die durch Betrachten des oben
erwähnten
Geschwindigkeitserhöhungsverhältnisses
bis zu einem Ausmaß nicht
mehr als +/–30%
vermindert werden, kann die Erschütterung zu der Zeit der Verbindung
auf einen problemfreien Pegel vermindert werden und daher kann die
Verbindung in einer kurzen Zeit durchgeführt werden. Zusätzlich kann
ein absoluter Wert der zweiten vorbestimmten Maschinengeschwindigkeit,
die dritte vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit und die Drehbeschleunigung
der Brennkraftmaschine 1 auf der Grundlage von irgendeinem
oder einer Mehrzahl der folgenden erfassten Signalinformation gesetzt
werden. Die Signalinformation schließt einen Umfang der elektrischen
Last wie schnelles Katalysatorheizen, eine verbleibende Kapazität der Batterie 9,
eine Kühlwassertemperatur
der Brennkraftmaschine, eine Temperatur innerhalb des Fahrzeugs,
eine Fahrzeuggeschwindigkeit, Verkehrsstauungsinformation und dergleichen,
ein.
-
Im
Betrieb der oben beschriebenen 4 zeigt
ein Niederdrücken
des Beschleunigers zum Zeitpunkt "f",
dass ein Fahrzeug in einen Abfahrtszustand eingetreten ist, nachdem
die Brennkraftmaschine gestartet wurde. Der AUS-Betrieb der elektromagnetischen
Kupplung 21 zum Zeitpunkt "g" ist
unter der Bedingung implementiert, zum Beispiel dass eine A/T des
Fahrzeugs in einem Antriebszustand ist, eine Maschinengeschwindigkeit
der Brennkraftmaschine in einem Beschleunigungszustand, wie in dem
Plan gezeigt ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, die nicht höher als
ein vorbestimmter Wert ist, und eine Maschinengeschwindigkeit der
Brennkraftmaschine 1 die zweite vorbestimmte Maschinengeschwindigkeit überschreitet.
Der AUS-Betrieb der elektromagnetischen Kupplung kann eingestellt
werden, um ein Überdrehen
infolge eines Freilaufs zu verhindern, auch wenn ein Fahrzeug nicht
in einem Reisezustand ist.
-
5 zeigt,
dass die elektrische drehende Maschine zwei Arten bzw. Typen von
Leistungserzeugungsmoden einschließt, wenn sie als ein Generator
fungiert. Daher hat die elektrische drehende Maschine 5 Funktionen
eines Umrichterleistungserzeugungsmodus und eines Lichtmaschinenleistungserzeugungsmodus
(oder normaler Leistungserzeugungsmodus). In dem Umrichterleistungserzeugungsmodus
wird ein Kompensierungsstrom, der durch den als Leistungswandler 8 fungierenden
Umrichter phasengesteuert ist, an eine Ankerspule der elektrischen
drehenden Maschine 5 von der Batterie 9 geliefert.
Auf diese Weise wird das magnetische Feld intensiver, wodurch der
Ausgang bei einer Niedergeschwindigkeitsdrehung intensiviert wird.
Der Lichtmaschinenleistungserzeugungsmodus ist ein normaler Leistungserzeugungsmodus,
in dem die Leistungserzeugung durch Steuerung eines magnetischen
Feldstromes durchgeführt
wird.
-
Ein
Umrichter, der einen eine elektrische Leistung erzeugenden phasengesteuerten
Kompensationsstrom liefert, verändert
den Gehalt einer PWM-Steuerung des Umrichters, der verwendet wird,
um zu bewirken, dass die elektrische drehende Maschine 5 als
ein elektrischer Motor fungiert. Somit kann die elektrische drehende
Maschine 5 die erwähnten
zwei Leistungserzeugungsmodi besitzen. Dementsprechend kann der
Umrichterleistungserzeugungsmodus und der geschwindigkeitserhöhende Hochleistungsausgangserzeugungsmodus
verwendet werden, um einen Ausgang bei einer Niedriggeschwindigkeitsdrehung
der Brennkraftmaschine zu steigern. Da jedoch die Leistungserzeugungseffizienz
in dem Umrichterleistungserzeugungsmodus geringer ist als in dem
Lichtmaschinenleistungserzeugungsmodus, wird der Lichtmaschinenleistungserzeugungsmodus
für eine
Steigerung des Ausgangs in dem geschwindigkeitserhöhenden Hochleistungsausgangserzeugungsmodus
verwendet. Zusätzlich wurde
die vorangegangene Beschreibung unter der Annahme gemacht, dass
die elektrische drehende Maschine Funktionen, wie ein elektrischer
Motor ebenso wie ein Generator einschließt. Die Erfindung kann für den Fall
angewendet werden, in dem die elektrische drehende Maschine nur
eine Funktion als Generator aufweist.