DE69627444T2

DE69627444T2 - Hybridantriebsystem für ein Kraftfahrzeug mit Antrieb von dem Verbrennungsmotor oder von dem Elektromotor wenn einer von diesen ausgefallen ist

Info

Publication number: DE69627444T2
Application number: DE1996627444
Authority: DE
Inventors: Ryuji Toyota-shi Ibaraki; Yutaka Toyota-shi Taga; Atsushi Toyota-shi Tabata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1995-10-13
Filing date: 1996-10-10
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2016-10-11
Also published as: EP0768204A1; DE69627444D1; JPH09117008A; EP0768204B1; US6098733A; JP3216501B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein sogenanntes Hybridantriebssystem zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor. Genauer gesagt befasst sich die Erfindung mit einer Technologie, die es dem Kraftfahrzeug auch dann ermöglicht zu einem gewünschten Zielort zu fahren, wenn bei einer parallelen Verbindung der Brennkraftmaschine und des Elektromotors mit den·Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs entweder die Brennkraftmaschine oder der Elektromotor defekt ist, oder wenn bei einer reihenmäßigen Verbindung der Brennkraftmaschine und des Elektromotors mit den Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs entweder die Brennkraftmaschine oder der Elektrogenerator defekt ist.
Diskussion des Stands der Technik
JP-A-5-50865 offenbart ein Beispiel eines Hybridantriebssystem vom sogenannten "Paralleltyp", mit (a) einer durch Kraftstoffverbrennung betriebenen Brennkraftmaschine, (b) einer Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie, die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine mit elektrischer Energie geladen wird, und (c) einem Elektromotor, der mit der in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie geladenen elektrischen Energie betrieben wird, wobei die Brennkraftmaschine und der Elektromotor abhängig von der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs selektiv zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden. Dieser Typ von Hybridantriebsystem hat einen Niederlast-Betriebsmodus, in dem nur der Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird, und einen Hochlast-Betriebsmodus, in dem die Brennkraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Der Niederlast- und der Hochlast-Betriebsmodus werden abhängig von der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs selektiv festgelegt. Der Niederlast-Betriebsmodus wird gewählt, wenn die auf das Hybridantriebssystem wirkende Last relativ klein ist (und zwar wenn die gegenwärtig erforderlcihe Leistung oder Ausgangsleistung zum Antrieb des Kraftfahrzeugs relativ klein ist), wogegen der Hochlast-Betriebsmodus gewählt wird, wenn die auf das Antriebssystem wirkende Last relativ groß ist (und zwar wenn die gegenwärtig erforderliche Leistung oder Ausgangsleistung relativ groß ist). Bekannt ist auch ein Hybridantriebssystem vom sogenannten "Serientyp" mit (a) einer durch Kraftstoffverbrennung betriebenen Brennkraftmaschine, (b) einem von der Brennkraftmaschine betriebenen elektrischen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie, (c) einer Vorrichtung zur Speicherung der durch den elektrischen Generator erzeugten elektrischen Energie, und (d) einem Elektromotor, der durch die vom elektrischen Generator erzeugten oder in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie betrieben wird, wobei der Elektromotor als eine Antriebsleistungsquelle zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird. Genauso ist ein Hybridantriebssystem vom sogenannten "Parallel-Serientyp" bekannt, das eine Kombination des Paralleltyp-Hybridantriebssystems und des Serientyp-Hybridantriebssystems darstellt, wobei die Brennkraftmaschine des Serientyp-Hybridantriebssystems als eine weitere Antriebsleistungsquelle zusätzlich zum Elektromotor verwendet wird.
Bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors im Paralleltyp-Hybridantriebssystem kann das Kraftfahrzeug überhaupt nicht mehr oder nicht mehr über eine ausreichend große Distanz betrieben werden, um den gewünschten Zielort zu erreichen. Falls der Motor defekt wird sollte das Kraftfahrzeug mit dem Elektromotor angetrieben werden. Da das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment relativ klein ist, kann das Kraftfahrzeug mit dem Elektromotor nicht mit einem ausreichend großem Drehmoment angetrieben werden, sobald die geforderte Leistung relativ groß ist, zum Beispiel, wenn das Kraftfahrzeug einen Hügel hinauffahren soll. Zu erwähnen ist auch, dass die elektrische Energie durch die Brennkraftmaschine sowie durch Verwendung regenerativer Bremsung des Elektromotors in der Speichervorrichtung gespeichert wird, wobei ein Defekt der Brennkraftmaschine, zu einer unzureichenden Menge an der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie führt, was es unmöglich macht den Elektromotor zum Antrieb des Kraftahrzeugs über eine ausreichend große Distanz zu betreiben, um den gewünschten Zielort zu erreichen. Falls der Elektromotor defekt wird, sollte das Kraftfahrzeug von der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Da das Antriebssystem dafür konzipiert ist den Brennkraftmaschinen-Betriebsmodus nur dann zu wählen, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Niederlastzustand befindet, kann das Kraftfahrzeug nicht mit der Brennkraftmaschine im Brennkraftmaschinen-Betriebsmodus betrieben werden, wenn sich das Kraftfahrzeug in einem Hochlastzustand befindet, zum Beispiel, unmittelbar nach dem Start des Kraftfahrzeugs oder unmittelbar vor dem Anhalten des Kraftfahrzeugs. Da das Hybridantriebssytem vom Paralleltyp mit einem Getriebe ausgestattet ist, das zum Ändern seines Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs geschaltet wird, verursacht ein Defekt entweder der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors eine Verschlechterung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeug. Das heißt, die von der Normalantriebsquelle (die normal arbeitende Brennkraftmaschine oder der normal arbeitende Elektromotor) zum Getriebe übertragene Leistung passt nicht zum gewählten Übersetzungsverhältnis, falls das Getriebe zum Ändern seines Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit des Betätigungsbetrags des Gaspedals oder einer anderen Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs auf dieselbe weise geschaltet wird wie im Normalzustand des Antriebssystems. In diesem Fall kann das Kraftfahrzeug überhaupt nicht gefahren werden, oder die Reichweite ist erheblich eingeschränkt.
Bei einem Defekt des Elektromotors als Antriebleistungsquelle im Serientyp-Hybridantriebssystem ist es sicherlich unmöglich das Kraftfahrzeug zu betreiben. Jedoch verursacht auch ein Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerators Probleme. Der Defekt der Brennkraftmaschine macht es nämlich unmöglich den Elektrogenerator zur Erzeugung der elektrischen Energie zu betreiben, und die vom Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeug nutzbare elektrische Energie ist auf die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherten elektrischen Energie begrenzt. Wenn das Kraftfahrzeug unter relativ hoher Last betrieben wird, ist die Reichweite insbesondere deshalb begrenzt, da der energetische Wirkungsgrad unter der Hochlast-Betriebsbedingung relativ klein ist. Falls das Verhältnis der zum Betrieb des Elektromotors notwendigen elektrischen Energie zu der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie gesteuert wird, führt der Defekt des Elektrogenerators zur Erzeugung der elektrischen Energie zu einem Mangel der vom Elektromotor verwendeten elektrischen Energie, was einen Ausfall des Kraftfahrzeugs aufgrund einer unzureichenden Ausgangsleistung des Elektromotors möglich macht.
Weitere Information zum Stand der Technik können in JP-A-06080048 gefunden werden, das ein Hybridtyp-Kraftfahrzeug offenbart, das sogar bei Auftritt eines Defekts in einer Elektromotorbetriebsvorrichtung weiterfahren kann. Das Hybridtyp-Kraftfahrzeug ist mit einer Brennkraftmaschine, einem Elektromotor, und einer Kupplung, die die Brennkraftmaschine mit dem Elektromotor selektiv verbindet, ausgestattet, wobei die Brennkraftmaschine und der Elektromotor getrennt betrieben werden. Das Kraftfahrzeug ist mit einer Modusauswahleinrichtung ausgestattet, die entweder einen Brennkraftmaschinen-Betriebsmodus, in dem die Brennkraftmaschine in einem Betriebsbereich auf der Hochgeschwindigkeitsseite betrieben wird, oder einen Elektromotor-Betriebsmodus, in dem der Elektromotor in einem Betriebsbereich auf der Niedergechwindigkeitsseite betreibt, auswählt, wobei das Hybridtyp-Kraftfahrzeug in einem Betriebsmodus entsprechend einer Kraftfahrzeug-Geschwindigkeit 'v' fährt. Das Kraftfahrzeug ist mit einer Defekterkennungseinrichtung ausgestattet, die einen Defekt in der Elektromotorbetriebsvorrichtung erkennt, wobei der Betriebsbereich für den Brennkraftmaschinen-Betriebsmodus in der Modusauswahleinrichtung in Richtung der Niedergeschwindigkeitsseite erweitert wird, falls ein Defekt in der Elektromotorbetriebsvorrichtung erkannt wird.
JP-A-04 238730 betrifft die Bereitstellung eines Automobilantriebsmechanismus', durch den bei einem Verkehrsstau und einer durch Notfall verursachten Kraftstoffknappheit oder ähnlichem die Räder durch Anhalten der Brennkraftmaschine mit einem Elektromotor angetrieben werden können. Bei einem Verkehrsstau und bei Kraftstoffknappheit und so weiter, wird beim Umlegen eines Schalters auf eine Elektromotorbetriebsseite eine Ausgangswelle der Brennkraftmaschine von einem Antriebsrad abgekoppelt, um eine Welle des Elektromotors mit dem Antriebsrad über Kupplungen zu verbinden, wodurch das Antriebsrad vom Elektromotor angetrieben wird. Dabei wird kein Kraftstoff verbraucht, um die Möglichkeit der Luftverschmutzung zu beseitigen.
JP-A-06 245317 offenbart eine Elektromotor-Steuerung für ein Elektro-Automobil, das mit einem von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Generator ausgestattet ist, bei dem eine plötzliche Überentladung der Batterie verhindert wird, wenn der mit einer Brennkraftmaschine angetriebene Generator nicht arbeitet, wobei die Lebensdauer der Batterie durch den Schutz der Batterie vor Schaden verlängert wird. Ein Ladezustandsmesser erfasst den Ladezustand der Batterie und wenn sich der Ladezustand verschlechtert, wird die Brennkraftmaschine zur Aufnahme des Generatorbetriebs betrieben. wenn basierend auf einem Erfassungswert eines Voltmeters die Entscheidung getroffen wird, dass der Generator nicht normal arbeitet, steuert eine ECU einen Gleichrichter, um die Stromversorgung des Elektromotor auf 1/3 bis 1/2 des Normalniveaus zu beschränken. Dieser Aufbau verhindert ein Überentladen der Batterie aufgrund eines Defekts des Generators.
Kurzdarstellung der Erfindung
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug zu liefern, das es dem Kraftfahrzeug ermöglicht selbst bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors eines Paralleltyp-Antriebssystems oder bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerators eines Serientyp-Antriebssystems zu einem gewünschten Zielort zu fahren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wird die obige Aufgabe durch das im Anpruch 1 bestimmte Hybridantriebssystem gelöst. vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die beanspruchte Erfindung basiert, inter alia, auf dem nachfolgend beschriebenen technischen Hintergrund.
Ein erster Aspekt liefert ein Hybridantriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug mit (a) einer Brennkraftmaschine, die als eine erste Antriebsleistungsquelle durch Verbrennung von Kraftstoff betrieben wird, (b) einer Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie, die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine mit elektrischer Energie geladen wird, (c) einem Elektromotor, der als eine zweite Antriebsleistungsquelle durch die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherten elektrischen Energie betrieben wird, und (d) einer Steuerung zum Wählen eines Niederlast-Betriebsmodus, in dem nur der Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben wird, wenn eine Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs innerhalb eines bestimmten Niederlastbereichs ist, und eines Hochlast-Betriebsmodus, in dem wenigstens die Brennkraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben wird, wenn die Betriebsbedingung innerhalb eines bestimmten Hochlastbereichs ist, in dem eine auf das Hybrid-Antriebssystem wirkende Last größer ist als die im Niederlastbereich, wobei die Steuerung eine Notfall-Antriebssteuereinrichtung aufweist, die im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors als die erste und zweite Antriebsleistungsquelle betrieben wird, um die aridere der ersten und zweiten Antriebsleistungsquellen zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zu betreiben, und einer Bereichsänderungseinrichtung zum Ändern entweder des bestimmten Niederlastbereichs oder des bestimmten Hochlastbereichs, der der anderen der ersten und zweiten Antriebsleistungsquelle entspricht, wenn die andere der ersten und zweiten Antriebsleistungsquelle von der Notfall-Antriebssteuereinrichtung betrieben wird.
Das Hybridantriebssystem gemäß dem ersten Aspekt ist vom Paralleltyp, der so gestaltet ist, dass die Notfall-Antriebssteuereinrichtung bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors die andere der Brennkraftmaschine und des Elektromotors zum Antrieb des Kraftfahrzeug in Betrieb nimmt, wobei die Bereichsänderungseinrichtung den entsprechenden Niederlast- oder Hochlastbereich ändert, in dem die normal arbeitende Brennkraftmaschine oder der normal arbeitende Elektromotor im Niederlast- oder Hochlast-Betriebsmodus betrieben werden. Demgemäß ermöglicht das Hybridantriebssystem dem Kraftfahrzeug selbst in einem Zustand betrieben zu werden, in dem der normal arbeitende Motor bzw. Elektromotor bei einem aus dem Stand der Technik bekannten Hybridantriebssystem nicht betrieben werden könnte. Das Hybridantriebssystem ist deshalb dahingehend wirksam, die Reichweite des Kraftfahrzeugs mit der normal arbeitenden Antriebsleistungsquelle zu erhöhen, wodurch es möglich wird das Kraftfahrzeug selbst bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors zum gewünschten Zielort zu fahren.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform des oben beschriebenen Hybridantriebssystems umfasst die Bereichsänderungseinrichtung eine Untergrenzenänderungseinrichtung zur Erweiterung des vorgegebenen Hochlastbereichs durch Erniedrigung der unteren Grenze des Hochlastbereichs, wenn die Brennkraftmaschine von der Notfall-Antriebssteuereinrichtung als die Normalantriebsleistungsquelle betrieben wird. In diesem Fall kann das Kraftfahrzeug mit der Brennkraftmaschine bei einer niedrigeren Last betrieben werden als im Normalzustand des Antriebssystems, und kann sanft gestartet und angehalten werden. Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform des Hybridantriebssystem umfasst die Bereichsänderungseinrichtung eine Obergrenzenänderungseinrichtung zur Erweiterung des vorgegebenen Niederlastbereichs durch Erhöhung der oberen Grenze des Niederlastbereichs, wenn der Elektromotor von der Notfall-Antriebssteuereinrichtung als die Normalantriebsleistungsquelle betrieben wird. In diesem Fall kann das Kraftfahrzeug mit dem Elektromotor bei einer höheren Last angetrieben werden als im Normalzustand des Antriebssystems, und kann auf einer bergaufführenden Straße betrieben werden. Gemäß einer dritten vorteilhaften Ausführungsform des Hybridantriebssystem kann die Bereichsänderungseinrichtung eine Obergrenzenänderungseinrichtung zur Einengung des bestimmten Niederlastbereichs durch Herabsetzen der Obergrenze des Niederlastbereichs, wenn der Elektromotor von der Notfall-Antriebssteuereinrichtung als die Normalantriebsleistungsquelle betrieben wird, aufweisen. In diesem Fall wird die vom Elektromotor verbrauchte Menge an elektrischer Energie vermindert, wodurch die Reichweite des Kraftfahrzeugs mit der in der Speichereinrichtung gespeicherten elektrischen Energie folglich erhöht werden kann.
Die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs kann durch einen vom Kraftfahrzeugführer zum Betrieb des Kraftfahrzeugs momentan erforderlicher Leistungsbetrag dargestellt werden. Beispielsweise wird die vom Kraftfahrzeugführer momentan erforderliche Leistung durch eine momentan erforderliche Ausgangsleistung des Antriebssystems (die durch einen momentanen Betätigungsbetrag des Gaspedals durch den Kraftfahrzeugführer dargestellt werden kann) und einer momentan erfassten Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs dargestellt. In diesem Beispiel können die Hochlast- und Niederlastbereiche entsprechende Hochlast- und Niederlastflächen sein, die durch vorgegebene Verhältnisse zwischen der momentan erforderlichen Ausgangsleistung und der momentan erfassten Kraftfahrzeug-Geschwindigkeit bestimmt sind.
Wenn sich die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs im Hochlastbereich befindet, wird das Kraftfahrzeug zumindest von der Brennkraftmaschine im Hochlast-Betriebsmodus angetrieben, der aus einem Brennkraftmaschinen-Betriebsmodus bestehen kann, in dem nur die Brennkraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben wird, oder einem Brennkraftmaschinen-Elektromotör-Betriebsmodus, in dem sowohl die Brennkraftmaschine als auch der Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben werden. Die Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie wird je nach Bedarf durch den Elektrogenerator geladen, der der Elektromotor oder ein vom Elektromotor separater Dynamo sein kann. Der Elektrogenerator wird durch die Brennkraftmaschine oder regeneratives Bremsen angetrieben. Wenn sich die Kraftfahrzeug-Betriebsbedingung im Niederlastbereich befindet, wird das Kraftfahrzeug vom Elektromotor im Niederlast-Betriebsmodus angetrieben. In diesem Niederlast-Betriebsmodus wird der Elektromotor nur mit der in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherten elektrischen Energie angetrieben, oder nicht nur durch die gespeicherte elektrische Energie sondern auch mit der durch den Elektrogenerator, der von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, erzeugten elektrischen Energie. Der Elektromotor kann für jedes der beiden oder mehreren Antriebsräder des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, oder kann für die beiden oder mehreren Antriebsräder gemeinsam verwendet werden. Wenn die Brennkraftmaschine und der Elektromotor in parelleler Verbindung mit einem Getriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis angeordnet sind, werden die beiden odere mehreren Antriebsräder bevorzugt von einem Elektromotor angetrieben.
Wie oben erwähnt, werden der Niederlast-Betriebsmodus oder der Hochlast-Betriebsmodus abhängig davon gewählt, ob die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeug in den vorgegebenen Niederlastbereich oder in den vorgegebenen Hochlastbereich, in dem die auf das Hybridantriebssystem wirkende Last größer ist als im Niederlastbereich, fällt. Die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs kann durch einen zum Antrieb des Kraftfahrzeugs momentan erforderlichen Leistungsbetrag dargestellt werde, der wiederum durch das Antriebsdrehmoment und der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs dargestellt werden kann. Der Niederlastbereich und der Hochlastbereich der Kraftfahrzeug-Betriebsbedingung (z. B. der momentan erforderliche Leistungsbetrag) werden gewöhnlich so bestimmt, dass die von der Brennkraftmaschine verbrauchte Menge an Kraftstoff und die vom Elektromotor verbrauchte Menge an elektrischer Energie verringert werden. Der Niederlastbereich und der Hochlastbereich können durch Obergrenzen und Untergrenzen der momentan erforderlichen Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors festgelegt werden. Die Bereichsänderungseinrichtung kann beispielsweise die oben beschriebene Untergrenzenänderungseinrichtung oder die Obergrenzenänderungseinrichtung sein. Wenn das Hybridantriebssystem ein Getriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis aufweist, kann die Bereichsänderungseinrichtung so gestaltet werden, dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes geändert wird, so dass der Niederlast- oder der Hochlastbereich verschoben werden, um das Antriebsdrehmoment zu erhöhen und die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu verringern, oder um das Antriebsdrehmoment zu verringern und die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs zu erhöhen. Die Kapazität bzw. die Nenn- oder Maximalausgangsleistung des Elektromotors wird im Allgemeinen in Abhängigkeit vom Betrag der durch den Elektromotor durch regeneratives Bremsen erzeugten elektrischen Energie bestimmt, wobei die Obergrenze des Niederlastbereichs, in dem der Elektromotor betrieben wird, wesentlich kleiner ist als die Maximalausgangsleistung des Elektromotors. Dies bedeutet, dass es möglich ist den Elektromotor auch dann zu betreiben, wenn die Obergrenze des Niederlastbereichs erhöht wird, um den Niederlastbereich, wie oben unter Bezug auf das zweite vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, zu erweitern.
Die Notfall-Antriebssteuereinrichtung des Hybridantriebssystem gemäß dem ersten Aspekt kann so gestaltet werden, dass sie nur bei einem Defekt des Elektromotors betrieben wird, um das Kraftfahrzeug mit der Brennkraftmaschine anzutreiben, oder nur bei einem Defekt der Brennkraftmaschine, um das Kraftfahrzeug mit dem Elektromotor anzutreiben. Hilfsweise kann die Notfall-Antriebssteuereinrichtung so gestaltet werden, dass sie in beiden Fällen betrieben wird.
Hinsichtlich der oben beschriebenen vorteilhaften Ausführungsformen des ersten Aspekts können der erweiterte Hochlastbereich zum Betrieb der Brennkraftmaschine bei einem Defekt des Elektromotors, und der erweiterte oder eingeengte Niederlastbereich zum Betrieb des Elektromotors bei einem Defekt der Brennkraftmaschine als ein Kennfeld in einem Speicher gespeichert werden. Hilfsweise kann ein vorgegebener Wert zu der Ober- oder Untergrenze des normalen Hochlast- oder Niederlastbereichs hinzuaddiert oder von diesen abgezogen werden, um den Bereich zu erweitern oder einzuengen. Ausserdem wird die Ober- oder Untergrenze des normalen Bereichs hilfsweise mit einem vorgegebenen Wert multipliziert, um einen erweiterten oder eingeengten Bereich zu erhalten. Die Obergrenzenänderungseinrichtung gemäß der ersten vorteilhaften Ausführungsform wird so gestaltet, dass die Untergrenze des Hochlastbereichs vermindert wird, um dadurch die Reichweite zu erweitern, wenn die Brennkraftmaschine bei einem Defekt des Elektromotors zum Antriebs des Kraftfahrzeugs betrieben wird. In diesem Fall wird die Untergrenze des Hochlastbereichs verkleinert, um einen Betrieb des Kraftfahrzeugs bei einer Geschwindigkeit zu ermöglichen, die klein genug ist, um das Kraftfahrzeug sanft anfahren und anhalten zu können. Die Untergrenze des Hochlastbereichs kann jedoch auf Null gesetzt werden. Die Obergrenzenänderungseinrichtung gemäß der zweiten vorteilhaften Ausführungsform ist so gestaltet, dass die Obergrenze des Niederlastbereichs vergrößert wird, um dadurch die Reichweite zu erweitern, wenn der Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bei einem Defekt der Brennkraftmaschine betrieben wird. In diesem Fall wird die Obergrenze des Niederlastbereichs vergrößert, um einer bestimmten Anforderung oder Anforderungen gerecht zu werden, beispielsweise, um unter bestimmten Bedingungen (z. B. während dem Fahren auf einer Strasse mit einer Steigung von X°) einen Betrieb des Kraftfahrzeugs bei einer Geschwindigkeit zuzulassen, die höher ist als eine vorgegebene Untergrenze Y (km/h), oder um unter einer bestimmten Bedingung nach dem Start des Kraftfahrzeugs ein Beschleunigen mit einer Rate zuzulassen, die größer ist als eine Untergrenze Z (G). Während die oben beschriebenen Untergrenzen- oder Obergrenzenänderungseinrichtungen dafür ausgelegt sind, die Untergrenze oder die Obergrenze der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors zu verändern, kann die Änderungseinrichtung so ausgelegt sein, dass sie die Unter- oder Obergrenze des Antriebsdrehmoments oder der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verändert.
Ein zweiter Aspekt liefert ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit : (a) einer Brennkraftmaschine, die als eine erste Antriebsleistungsquelle durch Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird; (b) einer Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie , die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine mit elektrischer Energie geladen wird; (c) einem Elektromotor, der als eine zweite Antriebsleistungsquelle durch die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energie betrieben wird; (d) einem Getriebe zur Übertragung einer Ausgangsleistung entweder einer der ersten und zweiten Antriebsleistungsquelle zu einem Antriebsrad des Kraftfahrzeugs, wenn eine der ersten und zweiten Antriebsleistungsquelle in Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs gewählt ist; und (e) einer Steuerung zum Steuern des Getriebes, um dessen Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit der Fahrbedingung zu ändern, wobei die Steuerung eine Notfall-Antriebssteuereinrichtung, die im Falle eines Defekts entweder der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors als die erste und zweite Antriebsleistungsquelle betrieben wird, um die andere der ersten und zweiten Antriebsleistungsquelle zu betreiben, und eine Notfall-Schaltsteuereinrichtung zum Ändern eines bestimmten Verhältnisses zwischen der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs und dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes, wenn die andere der ersten und zweiten Antriebsleistungsquelle von der Notfall-Antriebssteuereinrichtung betrieben wird, aufweist.
Das Hybridantriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt kann entweder vom Paralleltyp oder vom Serientyp sein, das so ausgelegt ist, dass die Notfall-Antriebssteuereinrichtung bei einem Defekt entweder der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors die jeweils andere der Brennkraftmaschine und des Elektromotors zum Antrieb des Kraftfahrzeug in Betrieb nimmt, wobei die Notfall-Schaltsteuereinrichtung das vorgegebene Verhältnis zwischen der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs und einem Übersetzungsverhältnis des Getriebes ändert, wenn die Normalantriebsleistungsquelle von der Notfall-Antriebssteuereinrichtung betrieben wird. Die Notfall-Schaltsteuereinrichtung ermöglicht es, das Getriebe geeignet zu schalten, um bei einem Defekt der Brennkraftmaschine den Verbrauch an elektrischer Energie des Elektromotor zu reduzieren, oder um die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs zu verbessern. Das Hybridantriebssystem gemäß diesem zweiten Aspekt hat im Wesentlichen die selben Vorteile wie das Hybridantriebssystem gemäß dem ersten Aspekt.
Die Steuerung kann so ausgelegt sein, dass das Getriebe basierend auf dem Betätigungsbetrag des Gaspedals oder der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in eine der Vielzahl von Betriebspositionen geschaltet wird.
Ein dritter Aspekt liefert ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit (a) einer Brennkraftmaschine, die durch Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird; (b) einer Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie, die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine mit elektrischer Energie geladen wird; (c) einem Elektromotor, der durch die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energie betrieben wird; (d) einem Getriebe mit variablem Übersetzungsverhältnis; und (e) einer Steuerung, die wenigstens den Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betreibt, wobei die Steuerung eine im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine betriebene Energiespar-Schaltsteuereinrichtung aufweist, die das Getriebe zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von wenigstens entweder dem Leistungsübertragungswirkungsgrad des Getriebes oder dem Energieumwandlungswirkungsgrad des Elektromotors schaltet, um die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie des Elektromotors zu verringern.
Das Hybridantriebssystem gemäß dem dritten Aspekt kann entweder ein Paralleltyp-Hybridantriebssystem oder ein Serientyp-Hybridantriebssystem sein, wobei die Energiespar-Schaltsteuereinrichtung bei einem Defekt der Brennkraftmaschine betrieben wird, um das Getriebe zum Wechseln des Übersetzungsverhältnisses zu schalten, um die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie des Elektromotors zu reduzieren, wobei die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie des Elektromotors reduziert wird und die Reichweite des Kraftfahrzeugs mit der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie folglich erhöht wird, wodurch es möglich wird, das Kraftfahrzeug bis zum gewünschten Zielort zu fahren.
Das Getriebe, das im oben beschriebenen Hybridantriebssystem des zweiten oder dritten Aspekts vorgesehen ist, kann entweder ein Getriebe mit einer Vielzahl von Betriebspositionen mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen, oder ein stufenloses Getriebe mit stufenlosem Übersetzungsverhältnis sein. Im Hybridantriebssystem gemäß dem zweiten Aspekt wird das vorgegebene Verhältnis zwischen der Kraftfahrzeug-Betriebsbedingung und dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes von der Notfall-Schaltsteuereinrichtung gewechselt. Dieses vorgebenen Verhältnis kann, wenn es zum Schalten des Getriebes mit zwei oder mehreren Betriebspositionen verwendet wird, aus Schaltmusterkennfeldern bestehen, beispielsweise durch den Betätigungsbetrag des Gaspedals und der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs festgelegt werden. Wenn das vorgegebene Verhältnis für das stufenlose Getriebe verwendet wird, kann das Verhältnis durch vorgegebene Gleichungen dargestellt werden, die zur Bestimmung des Übersetzungsverhältnisses basierend auf dem Betätigungsbetrag des Gaspedals und der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs festgelegt sind. Bei einem Defekt entweder der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors wechselt die Notfall-Schaltsteuereinrichtung die Schaltmusterkennfelder oder die Gleichungen, sodass das Getriebe in eine Position geschaltet wird, die für den Ausgangsleistungsbereich der normalen Antriebsleistungsquelle geeignet ist. Beim Paralleltyp-Hybridantriebssystem kann das Kraftfahrzeug in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs, wie zum Beispiel dem Betätigungsbetrag des Gaspedals, wie oben mit Bezug auf den ersten Aspekt beschrieben, im Niederlast- oder Hochlast-Betriebsmodus betrieben werden. Beispielsweise wird das Kraftfahrzeug vom Elektromotor im Niederlast-Betriebsmodus angetrieben, wenn der Betätigungsbetrag des Gaspedals kleiner ist als eine vorgegebene Obergrenze, und wird von der Brennkraftmaschine im Hochlast-Betriebsmodus angetrieben, wenn der Betätigungsbetrag des Gaspedals größer ist als eine vorgegebene Untergrenze. Bei einem Defekt der Brennkraftmaschine wird das Kraftfahrzeug vom Elektromotor so angetrieben, dass die Maximalausgangsleistung des Elektromotors der vorgegebenen Obergrenze des Niederlastbereichs entspricht, die erhöht werden kann, um, wie oben unter Bezug auf die zweite vorteilhafte Ausführungsform des ersten Aspekts beschrieben, den Niederlastbereich bei einem Defekt der Brennkraftmaschine zu erweitern. Mit anderen Worten, das Übersetzungsverhältnis des Getriebes wird innerhalb des Ausgangsleistungsbereichs des Elektromotors gewählt, dessen Obergrenze, wie oben beschrieben, durch die Obergrenzenänderungseinrichtung geändert werden kann. Bei einem Defekt des Elektromotors wird das Kraftfahrzeug von der Brennkraftmaschine angetrieben, wobei das Getriebe geeignet geschalten wird, um den Ausgangsleistungsbereich der Brennkraftmaschine zu treffen, dessen Untergrenze verringert werden kann, um, wie oben unter Bezug auf die erste vorteilhafte Ausführungsform des ersten Aspekts beschrieben, den Hochlastbereich bei einem Defekt des Elektromotors zu erweitern. Das Datenkennfeld oder die Gleichung zum Erhalt der gegenwärtig zum Antrieb des Kraftfahrzeugs erforderlichen Leistung können so festgelegt sein, dass bei einem Defekt der Brennkraftmaschine die Maximalausgangsleistung des Elektromotors 100% Betätigung, des Gaspedals entspricht, oder bei einem Defekt des Elektromotors die Minimalausgangsleistung der Brennkraftmaschine 0% Betätigung des Gaspedals entspricht.
Die Notfall-Schaltsteuereinrichtung kann zum Ändern des vorgegebenen Verhältnisses ausgelegt sein, um eine bestimmte Anforderung oder Anforderungen zu erfüllen. Beispielsweise können die Schaltmuster zum schalten des Getriebes geändert werden, sodass sich das Getriebe bei einem Defekt der Brennkraftmaschine in einem relativ niedrigen Gang befindet, um die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs mit dem Elektromotor während dem Fahren auf einer bergaufführenden Strasse zu verbessern. Ausserdem können die Schaltmuster so bestimmt werden, dass es möglich ist das Kraftfahrzeug unter einer bestimmten Bedingung (z. B. gegebene Steigung X° der Fahrbahnoberfläche) bei einer Gechwindigkeit zu betreiben, die höher ist als einer vorgegebenen Obergrenze Y (km/h), oder dass es möglich ist mit dem Kraftfahrzeug unter einer bestimmten Bedingung mit einer Beschleunigungsrate anzufahren, die größer ist als eine vorgegebene Untergrenze Z (G). Hilfsweise dazu können die bei einem Defekt der Brennkraftmaschine verwendeten Schaltmuster so festgelegt werden, dass die Verbrauchmenge an elektrischer Energie des Elektromotors 14, wie im Hybridantriebssystem gemäß dem dritten Aspekt, minimiert wird. Bei einem Defekt des Elektromotors kann die Notfall-Schaltsteuereinrichtung die Schaltmuster so ändern, dass sich das Getriebe in einen relativ niedrigen Gang befindet, um einen Betrieb des Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine bei einer für ein weiches Anfahren oder Anhalten des Kraftfahrzeugs ausreichend niedrigen Geschwindigkeit zu ermöglichen, oder um den Kraftstoffverbrauchswirkungsgrad oder den Abgaswirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern. Das vorgegebene Verhältnis zwischen der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs und dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes, das bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors verwendet wird, kann als Datenkennfeld in einem Speicher abgespeichert werden. In diesem Fall ruft die Notfall-Schaltsteuereinrichtung bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors das Verhältnis einfach aus dem Speicher ab. Hilfsweise kann ein vorgegebener Wert zu einem im Normalzustand des Antriebssystems verwendeten Schaltgrenzwert (z. B. ein Schaltgrenzwert des Betätigungsbetrags des Gaspedals) hinzuaddiert oder von diesem abgezogen werden, um das bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors verwendete Verhältnis (Schaltmuster) zu erhalten. Ausserdem kann hilfsweise der normale Schaltgrenzwert mit einem vorgegebenen Wert multipliziert werden, um das bei einem Defekt der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors verwendete Verhältnis zu erhalten.
Die Energiespar-Schaltsteuereinrichtung des Hybridantriebssystem gemäß dem dritten Aspekt wird bei einem Defekt der Brennkraftmaschine zum Steuern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes betrieben, um in Abhängigkeit des Leistungsübertragungswirkungsgrads des Getriebes und/oder des Energieumwandlungswirkungsgrads des Elektromotors die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie des Elektromotors zu verringern oder vorzugsweise zu minimieren. Wenn das Getriebe, wie beim zweiten Aspekt der Erfindung, in Abhängigkeit von der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs gesteuert wird, kann die Energiespar-Schaltsteuereinrichtung so ausgelegt sein, dass das Getriebes gemäß der zur Reduzierung des Verbrauchs an elektrischer Energie bestimmten Schaltmuster geschaltet wird, wobei wenigstens entweder der Leistungsübertragungswirkungsgrad des Getriebes oder der Energieumwandlungswirkungsgrad des Elektromotors berücksichtigt werden. Der vorliegende dritte Aspekt kann zusammen mit dem oben beschriebenen ersten Aspekt und /oder dem zweiten Aspekt umgesetzt werden. Das Hybridantriebssystem gemäß dem dritten Aspekt kann ein Paralleltyp-Hybridantriebssystem oder ein Serientyp-Hybridantriebssystem sein. Wenn der dritte Aspekt als ein Serientyp-Hybridantriebssystem ausgeführt wird, ist die Energiespar-Schaltsteuereinrichtung zur Steuerung des Getriebes so ausgelegt, dass bei einem Defekt des Elektrogenerators oder auch der Brennkraftmaschine der Verbrauch an elektrischer Energie des Elektromotors zu reduziert oder minimiert wird.
Ein vierter Aspekt liefert ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit : (a) einer Brennkraftmaschine, die durch Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird, (b) einer Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie, die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine mit elektrischer Energie geladen wird, (c) einem Elektromotor, der durch die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energie betrieben wird, und (d) einer Steuerung zum Betrieb wenigstens des Elektromotors zum Antrieb des Kraftfahrzeugs, wenn die Menge an elektrischer Energie, die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeichert ist, nicht kleiner ist als eine vorgegebene Untergrenze, wobei die Steuerung eine Untergrenzenänderungseinrichtung zur Reduzierung der Untergrenze der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie in Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine aufweist.
Das Hybridantriebssystem gemäß dem vierten Aspekt kann entweder ein Paralleltyp-Hybridantriebssystem oder ein Serientyp-Hybridantriebssystem sein, wobei die Untergrenzenänderungsvorrichtung bei einem Defekt der Brennkraftmaschine betrieben wird, um die Untergrenze der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie zu reduzieren, überhalb der der Elektromotor betrieben wird. Folglich wird die Menge der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie, die vom Elektromotor verbraucht werden kann, erhöht, was zu einer Erhöhung der Reichweite des Kraftfahrzeug mit dem Elektromotor führt, und was es ermöglicht, das Kraftfahrzeug zu einem gewünschten Zielort zu fahren.
Die Untergrenzenänderungsvorrichtung kann dazu ausgelegt sein die Untergrenze der elektrischen Energie auf Null zu setzen, und zwar um die Untergrenze überhalb der der Elektromotor betrieben wird zu beseitigen. Normalerweise wird der Elektromotor dann betrieben, wenn die in der Speichervorrichtung gespeicherte elektrische Energie größer ist als die Untergrenze von ungefähr 70-80% der Gesamtkapazität der Speichervorrichtung. Diese Untergrenze wird im Hinblick auf den Energieumwandlungswirkungsgrad des Elektromotors und der Lebensdauer der Speichervorrichtung bestimmt. Im Normalzustand des Hybridantriebssystems kann der Elektromotor deshalb nicht betrieben werden, wenn die gegenwärtig gespeicherte elektrische Energie kleiner ist als ungefähr 70% der Gesamtkapazität der Speichervorrichtung. Um unter dieser Bedingung die Verwendung des Elektromotors bei einem Defekt der Brennkraftmaschine zuzulassen, reduziert die Untergrenzenänderungseinrichtung die Untergrenze bis zu einem vorgegebenen Niveau, beispielsweise einem wert kleiner als 70% der Gesamtkapazität der Speichervorrichtung. Dieser Aufbau führt zu einer vergrößerten Reichweite des Kraftfahrzeugs mit dem Elektromotor bei einem Defekt der Brennkraftmaschine. Das Hybridantriebssystem gemäß dem vierten Aspekt kann ein Paralleltyp-Hybridantriebssystem oder ein Serientyp-Hybridantriebssystem sein. Wenn der vierte Aspekt als ein Serientyp-Hybridantriebssystem ausgeführt ist, ist die Untergrenzenänderungseinrichtung wünschenswerterweise so ausgelegt, dass sie bei einem Defekt des Elektrogenerators und auch der Brennkraftmaschine die Untergrenze der elektrischen Energie erniedrigt.
Ein fünfter Aspekt liefert ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit : (a) einer Brennkraftmaschine, die durch Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird, (b) einem Elektrogenerator zum Erzeugen von elektrischer Energie, der von der Brennkraftmaschine angetrieben wird; (c) einer Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie zum Speichern der vom Elektrogenerator erzeugten elektrischen Energie; (d) einem Elektromotor, der mit der vom Elektrogenerator erzeugten und/oder mit der in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherten elektrischen Energie betrieben wird, wobei der Elektromotor als eine Antriebsleistungsquelle zum Antrieb des Kraftfahrzeug fungiert; und (e) einer Notfall-Motorantriebssteuereinrichtung, die im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerators betrieben wird, um den Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeug so zu betreiben, dass eine auf den Elektromotor wirkende Last kleiner ist als eine vorgegebene Obergrenze, wobei die Notfall-Motorantriebssteuereinrichtung ermöglicht, dass der Elektromotor die gesamte in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte Energie verbraucht.
Das Hybridantriebssystem gemäß dem fünften Apsekt ist ein Serientyp-Hybridantriebssystem, in dem die Notfall-Motorantriebssteuereinrichtung im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerators betrieben wird, um den Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeug so zu betreiben, dass eine auf den Elektromotor wirkende Last die vorgegebene Obergrenze nicht überschreitet und so, dass es dem Elektromotor möglich ist die Gesamtmenge an elektrischer Energie, die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gesppichert ist, zu verbrauchen. Dieser Aufbau ist wirksam den Verbrauch an elektrischer Energie des Elektromotors zu reduzieren, da die Maximalausgangsleistung des Elektromotors auf eine Obergrenze begrenzt ist. Folglich kann das Kraftfahrzeug vom Elektromotor mit der in der Sppeichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie auch im Falle eines Defekts des Elektrogenerators über eine relativ weite Strecke gefahren werden. Ausserdem kann im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerators, das heißt, selbst wenn die Speichervorrichtung aufgrund des Defekts der Brennkraftmaschine oder des Generators nicht geladen werden kann, die Gesamtmenge der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie vom Elektromotor verwendet werden, falls dies notwendig ist, um das Kraftfahrzeug zu dem gewünschten Zielort zu fahren.
Im Normalzustand des Serientyp-Hybridantriebssystems gemäß dem fünften Aspekt kann der Elektromotor ohne Beschränkung der auf ihn wirkenden Last betrieben werden, solange der Elektrogenerator von der Brennkraftmaschine zur Erzeugung elektrischer Energie betrieben wird. Das Hybridantriebssystem kann so ausgelegt sein, dass die Brennkraftmaschine ausgeschaltet bleibt, wenn die auf den Elektromotor wirkende Last kleiner ist als eine vorgegebene Obergrenze, so dass der Elektromotor ausschließlich mit der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie betrieben wird, und so, dass die Brennkraftmaschine dann betrieben wird, wenn die auf den Elektromotor wirkende Last größer ist als eine vorgegebene Obergrenze, so dass der Elektromotor durch die vom Elektrogenerator, der von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, erzeugten Energie betrieben wird, während der Überschuß an elektrischer Energie in der Speichervorrichtung gespeichert wird. Obwohl der Elektromotor gewöhnlich als Antriebsleistungsquelle zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet wird, kann das Kraftfahrzeug nur von der Brennkraftmaschine, oder von der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor unter einigen Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs angetrieben werden. Der fünfte Aspekt kann zusammen mit dem oben beschriebenen dritten oder vierten Aspekt umgesetzt werden. Wenn das Hybridantriebssystem gemäß dem fünften Aspekt ein Getriebe aufweist, ist das Hybridantriebssystem wünschenswerterweise mit einer, wie oben mit Bezug auf den zweiten Aspekt beschriebenen Notfall-Schaltsteuervorrichtung ausgestattet, die dazu ausgelegt ist dann betrieben zu werden, wenn im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerators die Last auf den Elektromotor begrenzt ist.
Nach Betrachtung des Hintergrunds der Erfindung wird nun die Erfindung selbst auf der Basis von Zeichnungen, die spezielle Ausführungsbeispiele darstellen, beschrieben.
Kurzdarstellung der Zeichnungen
Die oben genannten und weitere Ziele, Merkmale, vorteile und die technische und gewerbliche Bedeutung dieser Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung eines gegenwärtig vorteilhaften Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Berücksichtigung der begleitenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen
1 ein Blockschaltbild ist, das ein Paralleltyp-Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug zeigt, das einen Aufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat;
2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Basisprogramms ist, welches durch das Hybridantriebssystem aus 1 ausgeführt wird;
3 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Normalsteuerprogramm in Schritt S5 des Basisprogramms aus 2 detailliert darstellt, welches ausgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine und der Elektromotor des Systems normal sind.
4 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Spezialsteuerprogramm bei Defekt der Brennkraftmaschine in Schritt 6 des Basisprogramms aus 2 detailliert darstellt, welches im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine ausgeführt wird;
5 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Spezialsteuerprogramm bei Defekt des Elektromotors in Schritt 4 des Basisprogramms aus 2 detailliert darstellt, welches im Falle eines Defekts des Elektromotors ausgeführt wird;
6 ein Diagramm ist, das die im Normalsteuerprogramm der 3 verwendeten Schwellwerte B und C, den Schwellwert D, der im Spezialsteuerprogramm bei Defekt der Brennkraftmaschine der 4 verwendet wird, und den Schwellwert E, der im Spezialsteuerprogramm bei Defekt des Elektromotors aus 5 verwendet wird, erläutert;
7 ein Diagramm ist, das Schaltmuster zum Schalten eines Getriebes in den Schritten S5–9 des Normalsteuerprogramms aus 3 darstellt;
8 ein Blockdiagramm ist, das ein Serientyp-Hybridantriebssystem darstellt, das gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dieser Erfindung aufbaut ist;
9 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Basisprogramm erläutert, welches vom Hybridantriebssystem aus 8 ausgeführt wird;
10 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Normalsteuerprogrammm in Schritt R3 des Basisprogramms aus 9 detailliert darstellt, welches ausgeführt wird, wenn die Brennkraftmaschine und der Elektrogenerator des Systems normal sind;
11 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Spezialsteuerprogramm in Schritt R4 des Basisprogramms aus 9 detailliert darstellt, welches im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerators ausgeführt wird; und
12 ein Diagramm ist, das einen Schwellwert F, der im Normalsteuerprogramm der 10 verwendet wird; und einen Schwellwert G, der im Spezialsteuerprogrammm der 11 verwendet wird. erläutert.
Ausführliche Beschreibung des vorteilhaften Ausführungsbeisgiels
Im Blockschaltbild der 1 ist ein Paralleltyp-Hybridantriebssystem 10 zum Antrieb eines Kraftfahrzeug schematisch dargestellt. In 1 stellen dicke durchgezogene Linien mechanische Verbindungen von Bauteilen dar, während dünne durchgezogene Linien elektrische Verbindungen von Bauteilen andeuten. Das Hybridantriebssystem 10 umfasst zwei Antriebsleistungsquellen, nämlich eine Brennkraftmaschine 12, wie etwa ein durch Kraftstoffverbrennung betriebener Ottomotor, und einen durch elektrische Energie angetriebenen Elektromotor. Die Brennkraftmaschine 12 und der Elektromotor 14 sind parallel mit einem Getriebe 16 verbunden. Die Leistung der Brennkraftmaschine 12 und die Leistung des Elektromotors 14 werden gleichzeitig oder selektiv zum Getriebe 16, und weiter über ein drehzahlverminderndes Getriebe und ein Differentialgetriebe zu den Antriebsrädern 20 des Kraftfahrzeugs übertragen. Das Getriebe 16 umfasst einen Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus und einen Schaltmechanismus. Der Umschaltmechanismus hat drei Positionen : eine Vorwärtsposition (FWD) zum Betrieb des Kraftfahrzeug in Vorwärtsrichtung; eine Rückwärtsposition (REV) zum Betrieb des Kraftfahrzeug in Rückwärtsrichtung; und eine Neutralposition (N). Der Schaltmechanismus hat eine Vielzahl von Vorwärtsantriebspositionen mit jeweils unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, die selektiv eingestellt werden, wenn der Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus in der Vorwärtsposition (FWD) eingestellt ist. Abhängig von der momentan gewählten Position des Schalthebels 22 wird das Getriebe 16 durch einen Schaltaktuator 24 so geschaltet, dass das Getriebe 16 entweder in die Neutralposition oder die Rückwärtsposition oder die Vorwärtsantriebspositionen geschaltet wird. Genauer gesagt wird die momentan gewählte Position des Schalthebels 22 durch einen Schaltpositionsschalter 26 erfasst. Der Schaltaktuator 24 wird von einer Steuerung 28 gemäß einem vom Schaltpositionsschalter 26 gelieferten SCHALTPOSITION-Signal gesteuert, das die momentan gewählte Position des Schalthebels 22 anzeigt. Die Brennkraftmaschine 12 und das Getriebe 16 sind über eine Kupplung 30, die durch einen Kupplungsaktuator 32 unter der Kontrolle der Steuerung 28 geschlossen und getrennt wird, miteinander verbunden. Normalerweise befindet sich die Kupplung 30 in der geschlossenen Position.
Der Elektromotor 14 ist über eine Elektromotor/Elektrogenerator-Steuervorrichtung 34 (nachfolgend als "G/M-Steuervorrichtung 34" bezeichnet) mit einer Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 wie etwa einer Batterie oder einem Kondensator verbunden. Der Elektromotor 14 wird von der M/G-Steuervorrichtung unter der Kontrolle der Steuerung 28 in einen ANTRIEBS-Zustand, einen LADE-Zustand und einen NICHT-LADE-Zustand versetzt. Im ANTRIEBS-Zustand wird der Elektromotor 14 durch die elektrische Energie angetrieben, die von der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 geliefert wird. Im LADE-Zustand arbeitet der Elektromotor 14 durch regeneratives Bremsen (Bremsdrehmoment, das vom Elektromotor 14 selbst elektrisch erzeugt wird) als ein Elektrogenerator oder Dynamo, um die elektrische Energie in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 zu speichern. Im NICHT-LADE-Zustand kann die Ausgangswelle des Elektromotors 14 frei drehen. Die Brennkraftmaschine 12 wird durch verschiedene Aktuatoren gesteuert, einschließlich einem Aktuator 42 zur Steuerung eines Kraftstoffeinspritzventils, einem Aktuator 44 zur Steuerung einer Drosselklappe, einem Aktuator 46 zur Steuerung einer Zündvorrichtung, und einem Aktuator 48 zur Steuerung der Einlass- und Auslassventile. Wie die M/G-Steuervorrichtung 34 werden auch diese Aktuatoren 42, 44, 46, 48 von der Steuerung 28 gesteuert. Die Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 ist elektrisch mit einem Elektromotor 40 verbunden, der dazu verwendet wird, eine optional betriebene Vorrichtung 38 wie etwa einen Kompressor einer Klimaanlage anzutreiben.
Die Steuerung 28 besteht grundsätzlich aus einem Mikrocomputer, der eine Central Processing Unit (CPU), ein Random-Access Memory (RAM) und ein Read-Only Memory (ROM) aufweist. Die Steuerung 28 führt Datenverarbeitungsvorgänge aus, um verschiedene, wie in den Ablaufdiagrammen der 2–5 dargestellte Steuerprogramme gemäß den im ROM gespeicherten Programmen auszuführen. Die Steuerung 28 empfängt Ausgangsignale verschiedener Detektoren, einschließlich dem vom Schaltpositionsschalter 26 empfangenen SCHALTPOSITION-Signal. Da eine Betätigung des Schalthebels 22 auf der Basis des SCHALTPOSITION-Signals des Schaltpositionsschalters 26 erfasst werden kann, ermöglicht dieses SCHALTPOSITION-Signal die Bestimmung, ob das Getriebe 16 in eine Position geschaltet ist, in der Brennkraftmaschinenbremse auf das Kraftfahrzeug wirkt. Die von der Steuerung 28 empfangenen Ausgangssignale der Detektoren umfassen weiter : ein Signal, das die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 12 anzeigt,; ein Signal, das die Drehzahl Ni der Eingangswelle des Getriebes 16 (d. h. die Drehzahl der Antriebswelle des Elektromotors 14); ein Signal, das die Drehzahl No der Ausgangswelle des Getriebes 16 (das zur Bestimmung der Fahrgeschwindingkeit des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann) anzeigt; ein Signal das die Menge der in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 22 gespeicherten elektrischen Energie SOC anzeigt; ein GASPEDALPOSITION-Signal, das einen Betätigungsbetrag Θ_AC des Gaspedals anzeigt; ein BREMSE-AN-Signal, das die Betätigung des Bremspedals durch den Kraftfahrzeugführer anzeigt; und ein BREMSPEDALKRAFT-Signal, das die auf das Bremspedal wirkende Betätigungskraft anzeigt. Die Menge der elektrischen Energie SOC kann von einem elektrischen Strom oder dem Ladewirkungsgrad des Elektromotor 14 erhalten werden, wenn der Elektromotor 14 im LADE-Zustand als Elektrogenerator betrieben wird.
Ein vom vorliegenden Hybridantriebssystem 10 durchgeführtes Basissteuerprogramm wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm der 2 beschrieben. Das Programm beginnt mit Schritt S1, um den Betätigungsbetrag Θ_AC des Gaspedals, die Brennkraftmaschinedrehzahl Ne, die Eingangswellendrehzahl Ni und die Ausgangswellendrehzahl No des Getriebes 16, die Menge der elektrischen Energie SOC, die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 gespeichert ist, ein Drehmoment TE der Brennkraftmaschinen 12 und ein Drehmoment TM des Elektromotors 14 einzulesen. Das Brennkraftmaschinen-Drehmoment TE kann beispielsweise auf der Basis des Öffnungswinkels der Drosselklappe oder der in die Brennkraftmaschine 12 eingespritzen Kraftstoffmenge berechnet werden. Das Elektromotor-Drehmoment TM kann beispielsweise auf der Basis des elektrischen Stroms des Elektromotors 14 berechnet werden. Dann fährt die Steuerung mit Schritt S2 fort, um zu bestimmen, ob die Brennkraftmaschine 12 unnormal arbeitet. Diese Bestimmung wird beispielsweise auf der Basis des Verhältnisses zwischen dem Brennkraftmaschinen-Drehmoment TE (das aus dem Öffnungswinkel der Drosselklappe berechnet wird) und der momentanen Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 12 vorgenommen. Wird in Schritt S2 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten, fährt die Steuerung mit Schritt S3 fort, um zu bestimmen, ob der Elektromotor 14 unnormal arbeitet. Diese Bestimmung wird beispielsweise auf der Basis des Verhältnisses zwischen dem Elektromotor-Drehmoment TM (das aus dem elektrischen Strom des Elektromotors berechnet wird) und der momentanen Drehzahl des Elektromotors 14 (d. h. Eingangswellendrehzahl Ni des Getriebes 16) vorgenommen. wird in Schritt S3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten, fährt die Steuerung mit Schritt S5 fort, um ein Normalsteuerprogramm auszuführen, das ausführlich im Ablaufdiagramm der 3 dargestellt ist. Wird in Schritt S2 eine positive Entscheidung (JA) erhalten , das heißt, falls die Brennkraftmaschine 12 unnormal arbeitet, fährt die Steuerung mit Schritt S6 fort, um ein im Ablaufdiagramm der 4 dargestelltes Spezialsteuerprogramm bei Defekt der Brennkraftmaschine auszuführen. Wird in Schritt S3 eine positive Entscheidung (JA) erhalten, das heißt, falls der Elektromotor 14 unnormal arbeitet, fährt die Steuerung mit Schritt S4 fort, um ein im Ablaufdiagramm der 5 dargestelltes Spezialsteuerprogramm bei Defekt des Elektromotors auszuführen. Falls sowohl in Schritt S2 als auch in Schritt S3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, das heißt, falls sowohl die Brennkraftmaschine 12 als auch der Elektromotor 14 normal arbeiten, fährt die Steuerung mit Schritt S5 fort, um ein im Ablaufdiagramm der 3 dargestelltes Normalsteuerprogramm auszuführen.
Das Normalsteuerprogramm wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm der 3 beschrieben. Diese Programm beginnt mit Schritt S5–1, um eine erforderliche Leistung PL zu berechnen, die zum Antrieb des Kraftfahrzeugs unter der gegenwärtigen Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs erforderlich ist. Diese erforderliche Leistung PL, die eine vom Kraftfahrzeugführer geforderte Leistung darstellt, kann beispielsweise auf der Basis des erfassten Betätigungsbetrags Θ_AC des Gaspedals oder der Änderungsrate dieses Betrags Θ_AC und der Fahrgeschwindigkeit V des Kraftfahrzeug berechnet werden. Die erforderliche Leistung PL kann gemäß einer vorgebenen Gleichung oder einem vorgebenen Kennfeld, die im ROM der Steuerung 28 gespeichert sind, berechnet werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die erforderliche Leistung PL auf der Basis der gegenwärtig erforderlichen Ausgangsleistung des Hybridantriebssystemas, die durch den gegenwärtig erfassten Betätigungsbetrag Θ_AC des Gaspedals durch den Kraftfahrzeugführer und die gegenwärtig erfasste Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrezugs V vertreten wird, berechnet. Auf Schritt S5–1 folgt Schritt S5–2, um zu bestimmen, ob die Menge an elektrischer Energie SOC, die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 gespeichert ist, gleich oder größer ist als eine vorgegebene Untergrenze A. Wird in Schritt S3–2 eine poitive Entscheidung (JA) erhalten, fährt die Steuerung mit Schritt S5–3 und den darauffolgenden Schritten fort. Wird in Schritt S5–2 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten, fährt die Steuerung mit Schritt S5–8 fort, um ein Unterprogramm für einen Betriebsmodus zur Erzeugung elektrischer Energie auszuführen. Die Untergrenze A ist die Minimalmenge an elektrischer Energie, die erforderlich ist, um den Elektromotor 14 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs in einem Brennkraftmaschine-Elektromotor-Betriebsmodus oder einem Elektromotor-Betriebsmodus, in dem der Elektromotor 14, wie nachfolgend mit Bezug auf die Schritte S5–5 and S5–7 beschrieben, als Antriebsleistungsquelle betrieben wird. Die Untergrenze A wird in Abhängigkeit vom Lade- und Entladewirkungsgrad der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 35 bestimmt. Die Untergrenze A liegt beispielsweise im Bereich von 70% der Gesamtkapazität der Vorrichtung 36. Im Unterprogramm für einen Betriebsmodus zur Erzeugung elektrischer Energie des Schritts S5–8 wird das Hybridantriebssystem 10 in. einem Betriebsmodus zur Erzeugung elektrischer Energie betrieben, in dem die Brennkraftmaschine 12 betrieben wird, um eine Ausgangsleistung zu liefern, die größer ist als die berechnete erforderliche Leistung PL, wobei der Elektromotor 14 mit dem Leitungsüberschuß, der eine Differenz zwischen der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine und der erforderlichen Leistung PL darstellt, als Elektrogenerator betrieben wird, sodass die durch den Elektrogenerator 14 erzeugte elektrische Energie in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 gespeichert wird. Genauer gesagt steuert die Steuerung 28 die M/G-Steuervorrichtung 34 so, dass der Leistungsüberschuss der Brennkraftmaschine, der die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12 minus der berechneten erforderlichen Leistung PL darstellt, vom Elektrogenerator 14 verbraucht wird, während die berechnete erforderliche Leistung PL zum Antrieb des Kraftfahrzeugs von der Brennkraftmaschine 12 zum Getriebe 16 übertragen wird. Das Drehmoment TE und die Drehzahl Ne. der Brennkraftmaschine 12 und des Elektrogenerators 14 werden in Abhängigkeit von der in der Normalschaltsteuerung aus Schritt S5–9 (der noch beschrieben wird) gewählten Einstellung des Getriebes 16 und dem erwarteten Leistungsverlust des Systems gesteuert.
Schritt S5–3, der ausgeführt wird, wenn die positive Entscheidung (JA) in Schritt S5–2 erhalten wird, ist vorgesehen, um zu bestimmen, ob die erforderliche Leistung PL größer ist als ein vorgegebener erster Schwellwert B. Diese Bestimmung wird basierend auf der gegenwärtigen Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs, die durch das gegenwärtig erforderliche Antriebsdrehmoment und die gegenwärtig erfasste Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V dargestellt wird, durchgeführt. Wenn in Schritt S5–3 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, fährt die Steuerung mit Schritt S5–4 fort, um zu bestimmen, ob die erforderliche Leistung PL größer ist als ein vorgegebener zweiter Schwellwert C, der wiederum größer ist als der erste Schwellwert B. Wenn in Schritt S5–3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, das heißt, falls die erforderliche Leistung PL gleich oder kleiner ist als der erste Schwellwert B, bedeutet das, dass die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeug ein Niederlastbereich ist, in dem die auf das Hybridantriebssystem 10 wirkende Last relativ klein ist. In diesem Fall fährt die Steuerung mit Schritt S5–7 fort, um ein Unterprogramm für einen Elektromotor-Betriebsmodus auszuführen. Wenn in Schritt S5–3 eine positive Entscheidung (JA) und in Schritt S5–4 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, das heißt, wenn die erforderliche Leistung PL größer ist als der erste Schwellwert B und gleich oder kleiner ist als der zweite Schwellwert C, bedeutet das, dass die auf das Hybridantriebssystem 10 wirkende Last mittel ist. In diesem Fall fährt die Steuerung mit Schritt S5–6 fort, um ein Unterprogramm für einen Brennkraftmaschine-Betriebsmodus auszuführen. Wenn in Schritt S5–4 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, das heißt, die erforderliche Leistung PL ist größer als der zweite Schwellwert C, bedeutet das, dass die auf das Hybridantriebssystem 10 wirkende Last relativ groß ist. In diesem Fall fährt die Steuerung mit Schritt S5–5 fort, um ein Unterprogramm für einen Brennkraftmaschine-Elektromotor-Betriebsmodus auszuführen.
Im Unterprogramm für Elektromotor-Betriebsmodus des Schritts S5–7 wird das Hybridantriebssystem 10, wie oben bezüglich der Untergrenze A angedeutet, im Elektromotor-Betriebsmodus betrieben. Im Elektromotor-Betriebsmodus wird nur der Elektromotor 14 als Antriebsleistungsquelle zum Antrieb des Kraftfahrzeug betrieben. Im Unterprogramm für Brennkraftmaschine-Betriebsmodus des Schritts S5–6 wird das Hybridantriebssystem 10 im Brennkraftmaschine-Betriebsmodus betrieben, in dem nur die Brennkraftmaschine 12 als Antriebsleistungsquelle zum Antrieb des Kraftfahrzeug betrieben wird. Im Unterprogramm für Brennkraftmaschine-Elektromotor-Betriebsmodus des Schritts S5–5 wird das Hybridantriebssystem 10, wie oben bezüglich der Untergrenze A angedeutet, im Brennkraftmaschine-Elektromotor-Betriebsmodus betrieben. Im Brennkraftmaschine-Elektromotor-Betriebsmodus werden sowohl die Brennkraftmaschine 12 als auch der Elektromotor 14 als Antriebsleistungsquellen zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben. In diesen Antriebsmodi der Schritte SS–5, S5–6 und S5–7 wird die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12 und des Elektromotors 14 in Abhängigkeit von der in Schritt S5–9 gewählten Stellung des Getriebes 16 und dem erwarteten Leistungsverlust gesteuert. Im Brennkraftmaschine-Betriebsmodus des Schritts S5–6 wird der Elektromotor 14 in einem NICHTLADE-Zustand gehalten. Im Elektromotor-Betriebsmodus des Schritts S5–7 wird die Kupplung 30 in einem getrennten Zustand gehalten, sodass die Ausgangsleistung des Elektromotor 14 nur zum Getriebe 16 übertragen wird.
Sowohl der erste Schwellwert B als auch der zweite Schwellwert C können durch ein Verhältnis zwischen der gegenwärtigen Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs, die durch das gegenwärtig erforderliche Kraftfahrzeugantriebsdrehmoment dargestellt wird, und der gegenwärtig erfassten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V dargestellt werden, wie es beispielhaft in 6 gezeigt ist. Diese Verhältnis (dargestellt durch eine durchgezogene Kurve) ist für jede Vorwärts-Antriebposition des Getriebes 16 vorgesehen. Wenn sich die durch das Antriebsdrehmoment und die Geschwindigkeit V dargestellte Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs in einem Niederlastbereich auf einer Niederlastseite der durchgezogenen Kurve befindet, die den ersten Schwellwert B darstellt, nämlich auf der Seite, die näher am Ursprung "0" liegt, bedeutet das, dass die erforderliche Leitung PL gleich oder kleiner ist als der erste Schwellwert B. In diesem Fall wird Schritt S5-7 ausgeführt, um das Unterprogramm für den Elektromotor-Betriebsmodus auszuführen. Wenn sich die Betriebsbedingung in einem Gebiet zwischen der durchgezogenen Kurve, die den ersten Schwellwert B darstellt, und der durchgezogenen Kurve, die den zweiten Schwellwert C darstellt, befindet, bedeutet das, dass die erforderliche Leistung PL größer ist als der erste Schwellwert B und gleich oder kleiner ist als der zweite Schwellwert C. In diesem Fall wird Schritt S5–6 ausgeführt, um das Unterprogramm für den Brennkraftmaschine-Betriebsmodus auszuführen. Wenn sich die Betriebsbedingung in einem Gebiet auf der höheren Lastseite der durchgezogenen Kurve, die den zweiten Schwellwert C darstellt, befindet, bedeutet das, dass die erforderliche Leistung PL größer ist als der zweite Schwellwert C. In diesem Fall wird Schritt S5–5 ausgeführt, um das Unterprogramm für den, Brennkraftmaschine-Elektromotor-Betriebsmodus auszuführen. Das oben genannte Verhältnis kann zur Ermittlung des ersten Schwellwerts B auf der Basis des Kraftstoffverbrauchwirkungsgrads (Kraftstoffverbrauchsmenge pro Leistungseinheit) und dem Abgasverhältnis (Abgasmenge pro Leistungseinheit) der Brennkraftmaschine 12 und dem Energieumwandlungswirkungsgrad des Elektromotors 14 bestimmt werden, um die Kraftstoffverbrauchsmenge und die Abgasmenge der Brennkraftmaschine 12 zu minimieren.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Elektromotor-Betriebsmodus als ein Niederlast-Betriebsmodus angesehen, der gewählt wird, wenn sich die durch das Antriebsdrehmoment des Kraftfahrzeugs und die Geschwindigkeit v dargestellte Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs in einem Niederlastbereich in Form einer Niederlastfläche befindet, dessen Obergrenze durch den ersten Schwellwert B bestimmt wird. Mit einer kleinen gegenwärtig erforderlichen Leistung PL ist die auf das Hybridantriebssystem 10 wirkende Last in diesem Niederlastbereich oder dieser Niederlastfläche relativ klein. Darüber hinaus wird der Brennkraftmaschine- Betriebsmodus und der Brennkraftmaschine-Elektromotor-Betriebsmodus als Hochlast-Betriebsmodi angesehen, die gewählt werden, wenn sich die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs in einem Hochlastbereich in Form einer Hochlastfläche befindet, dessen Unter- und Obergrenze jeweils durch den ersten und zweiten Schwellwert B und C bestimmt werden. Mit einer hohen gegenwärtig erforderlichen Leistung PL ist die auf das Hybridantriebssystem 10 wirkende Last in diesem Hochlastbereich oder dieser Hochlastfläche relativ groß.
In Schritt S5–9 wird das Getriebe 16 in eine seiner vier Vorwärtsantriebpositionen geschaltet, die auf der Basis des erfassten Betätigungsbetrag Θ_ΑC des Gaspedals und der erfassten Kraftfahrzeuggeschwindigkeit V, und gemäß vorgegebener Normalschaltmuster, die, wie in 7 beispielhaft angedeutet, durch drei durchgezogene Linien dargestellt werden, gewählt wird. Die vier Vorwärtsantriebspositionen des Getriebes 16 haben jeweils die Übersetzungsverhältnisse i₁, i₂, i₃ und i₄, wobei i₁> i₂ > i₃ > i₄ ist. Das Übersetzungsverhältnis i wird durch Ni/No dargestellt, wobei Ni und No, wie oben beschrieben, die Drehzahlen der Eingangs- und Ausgangswellen des Getriebes 16 darstellen. Die in 7 durch strichpunktierte Linien dargestellten Werte B und C entsprechen dem ersten und zweiten Schwellwert B und C. Falls sich die durch Θ_AC und V dargestellte Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs in einem Bereich unterhalb der strichpunktierten Linie befindet, die den wert B darstellt, wird das Hybridantriebssystem in den Elektromotor-Betriebsmodus versetzt, in dem das Kraftfahrzeug nur durch den Elektromotor 14 angetrieben wird. Falls sich die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs in einem Bereich zwischen den strichpunktierten Linien befindet, die die Werte B und C darstellen, wird das Hybridantriebssystem in den Brennkraftmaschine- Betriebsmodus versetzt, in dem das Kraftfahrzeug nur durch die Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird. Falls sich die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs in einem Bereich oberhalb der strichpunktierten Linie befindet, die den Wert C darstellt, wird das Hybridantriebssystem 10 in den Brennkraftmaschine-Elektromotor-Betriebsmodus versetzt, in dem das Kraftfahrzeug sowohl durch die Brennkraftmaschine 12 als auch durch den Elektromotor 14 angetrieben wird.
Das Spezialsteuerprogramm bei Defekt der Brennkraftmaschine des Schritts S6 in 2, das im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 ausgeführt wird, wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm der 4 beschrieben. Dieses Spezialsteuerprogrammprogramm bei Defekt der Brennkraftmaschine beginnt mit Schritt S6–1, um, wie im Schritt S5–1 der 3, eine erforderliche Leistung PL zu berechnen, die zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bei einer gegenwärtigen Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs erforderlich ist. Daraufhin geht die Steuerung über zu Schritt S6–2, um zu bestimmen, ob die berechnete erforderliche Leistung PL gleich oder kleiner ist als ein dritter Schwellwert D, der größer ist als der erste Schwellwert B. Wenn in Schritt S6–2 eine positiive Entscheidung (JA) erhalten wird, geht die Steuerung über zu Schritt S6–3, um den Elektromotor 14 zur Erzeugung der berechneten erforderlichen Leistung PL zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zu betreiben. Falls in Schritt S6–2 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, das heißt, falls die berechnete erforderliche Leistung PL größer ist als der dritte Schwellwert D, geht die Steuerung zu Schritt S6–4 über, um eine optische oder akustische Anzeige zu liefern, dass die Ausgangsleistung des Elektromotors 14 in der Antriebsteuerung bei Defekt der Brennkraftmaschine im Falle eines Defekt der Brennkraftmaschine 12 nicht über die Obergrenze D erhöht werden kann. Auf Schritt S6–4 folgt Schritt S6–5, um den Elektromotor 14 zur Erzeugung einer Ausgangsleistung bzw. Leistung entsprechend dem dritten Schwellwert D zu betreiben. Dadurch wird die Obergrenze der Ausgangsleistung des Elektromotors 14 im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 vom Wert B, der in 6 durch eine durchgezogene Linie dargestellt ist, auf einen Wert D, der in 6 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, erhöht.
Selbstverständlich stellt der Teil der Steuerung 28, dem die Ausführung der Schritte S6–2, S6–3 und S6–5 des Ablaufdiagramms in 4 übertragen ist, eine Bereichsänderungseinrichtung zum Ändern des Niederlastbereichs dar, um den Elektromotor-Betriebsmodus zu wählen, wenn der Elektromotor 14 im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 als Antriebsleistungsquelle betrieben wird. Genauer gesagt entsprechen diese Schritte S6–2, S6–3 und S6–4 einer Obergrenzenänderungseinrichtung zur Erweiterung des Niederlastbereichs durch Erhöhung der Obergrenze vom ersten Schwellwert B zum dritten Schwellwert D, wie oben beschrieben, sodass der Elektromotor 14 zur Erzeugung der der Obergrenze D des erweiterten Niederlastbereichs entsprechenden Leistung zu erzeugen. Der dritte Schwellwert D wird so bestimmt, dass eine vorgegebene Anforderung oder Anforderungen erfüllt werden, um das Kraftfahrzeug mit dem Elektromotor 14 anzutreiben. Der wert D wird beispielsweise so bestimmt, dass das Kraftfahrzeug unter einer gegebenen Bedingung (z. B. eine gegebene Steigung X° der Fahrbahnoberfläche) bei einer Geschwindigkeit betrieben werden kann, die höher ist als eine gegebene Untergrenze Y (km/h), oder dass das Kraftfahrzeug unter einer gegebenen Bedingung mit einer Rate beschleunigt werden kann, die höher ist als eine gegebene Untergrenze Z (G). Selbstverständlich stellt auch der Teil der Steuerung 28, dem die Ausführung des Spezialantriebssteuerprogramm bei Defekt der Brennkraftmaschine der 4 übertragen ist, eine Notfall-Antriebssteuereinrichtung dar, die im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 betrieben wird, um den Elektromotor 14 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zu betreiben.
Auf die Schritte S6–3 und S6–5 folgt der Schritt S6-6, in dem das Getriebe 16 gemäß der Spezialschaltmuster bei Defekt der Brennkraftmaschine geschaltet wird, die festgelegt sind, um das Getriebe 16 in eine geeignete der vier Vorwärtsantriebspositionen zu schalten, sodass das Kraftfahrzeug nur vom Elektromotor 14 mit einer Leistung, die nicht größer ist als die Obergrenze D, angetrieben wird. Genauer gesagt sind die Spezialschaltmuster bei Defekt der Brennkraftmaschine festgelegt, um das Getriebe 16 geeignetermaßen zu schalten, sodass der Betätigungsbetrag Θ_AC des Gaspedals in einem Bereich unterhalb der gestrichelten Linie , die in 7 den Schwellwert D darstellt, gehalten werden kann. Die Spezialschaltmuster werden durch ein in der Steuerung 28 gespeichertes Datenkennfeld dargestellt. Das vorgegebene Verhältnis oder die vorgegebene Gleichung zur Ermittlung der erforderlichen Leistung PL im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 kann so festgelegt sein, dass die erforderliche Leistung PL bei einem Betätigungsgrad des Gaspedals von 100% gleich der Obergrenze D des erweiterten Niederlastbereichs ist. In diesem Fall können die Spezialschaltmuster bei Defekt der Brennkraftmaschine über den gesamten 100%-Bereich des Betätigungsbetrags Θ_AC des Gaspedals festgelegt werden.
Selbstverständlich stellt der Teil der Steuerung 28, dem die Ausführung des Schritts S6–6 übertragen ist, eine Notfall-Schaltsteuereinrichtung dar, um ein vorgegebenes Verhältniss zwischen der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs und dem Übersetzungsverhältnis bzw. der Betriebsposition des Getriebes 16, das bzw. die gewählt werden soll, wenn der Elektromotor 14 im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben wird, zu ändern.
Die Spezialschaltmuster bei Defekt der Brennkraftmaschine können geeignet festgelegt werden, um eine vorgegebene Anforderung oder Anforderungen zu erfüllen. Beispielsweise können die durchgezogenen Schaltgrenzlinien in 7 zur selektiven Einstellung der vier Vorwärtsantriebspositionen des Getriebes 16 im Elektromotor-Betriebsmodus nach Rechts verschoben werden, sodass das Getriebe 16 gemäß den Spezialschaltmustern bei Defekt der Brennkraftmaschine eher dazu neigt in einen relativ niedrigen Gang mit einem relativ großen Übersetzungsverhältnis i = Ni/No geschaltet zu werden, als gemäß den Normalschaltmustern, um die Fahrbarkeit des Kraftfahrzeugs während einer Bergauffahrt zu verbessern. Ausserdem können die Spezialschaltmuster so bestimmt sein, dass das Kraftfahrzeug unter einer gegebenen Bedingung (z. B. eine gegebene Steigung X° der Fahrbahnoberfläche) mit einer Gechwindigkeit betrieben werden kann, die höher ist als eine gegebene Untergrenze Y (km/h), oder dass das Kraftfahrzeug unter einer gegebenen Bedingung mit einer Rate beschleunigt werden kann, die höher ist als eine gegebene Untergrenze Z (G). Hilfsweise können die in Schritt S6–6 verwendeten Spezialschaltmuster so festgelegt werden, dass die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 minimiert wird. Die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 wird als eine Verbrauchsmenge E_BOUT an elektrischer Energie in einer Batterie der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 angesehen. The Verbrauchsmenge EBOUT an Batterieenergie wird gemäß der folgenden Gleichung (1) berechnet EBOUT = PL/(ηT × ηM) (1), mit η_T : Leistungsübertragungswirkungsgrad des Getriebes 16
η_M : Energieumwandlungswirkungsgrad des Elektromotors 14
Die Verbrauchsmenge E_BOUT an Batterieenergie ändert sich in Abhängigkeit von der gewählten Position des Getriebes 16. Zur Minimierung der Verbrauchsmenge an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 wird das Getriebe 16 in eine der vier Vorwärtsantriebspositionen geschaltet, in denen die Verbrauchsmenge E_BOUT an Batterieenergie minimal ist. In diesem Fall entspricht der Schritt S6–6 einer Energiespar-Schaltsteuereinrichtung zum Schalten des Getriebes 16, um dessen Übersetzungsverhältnisse in Abhängigkeit von wenigsten entweder dem Leistungsübertragungswirkungsgrad η_T des Getriebes 16 oder dem Energieumwandlungswirkungsgrad η_M des Elektromotors 14 so zu steuern, dass die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine minimiert wird.
Der Leistungsübertragungswirkungsgrad η_T des Getriebes 16 kann auf der Basis der gewählten Position des Getriebes 16 und des über das Getriebe 16 übertragenen Drehmoments ermittelt werden. Der Energieumwandlungswirkungsgrad η_M des Elektromotors 14 kann auf der Basis des Drehmoments und der Drehzahl des Elektromotors 14 ermittelt werden.
Im Spezialantriebssteuerprogramm bei Defekt der Brennkraftmaschine der 4 wird der Niederlastbereich zum Antrieb des Kraftfahrzeugs im Elektromotor-Betriebsmodus im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 erweitert, indem die Obergrenze des ersten Schwellwerts B auf den dritten Schwellwert D erhöht wird, sodass das Kraftfahrzeug nur mit dem Elektromotor 14 bei einer höheren Last (z. B. auf einer bergaufführenden Strasse) angetrieben werden kann als im Elektromotor-Betriebsmodus bei normaler Brennkraftmaschine 12. Ausserdem wird das Getriebe 16 gemäß den Spezialschaltmustern bei Defekt der Brennkraftmaschine geschaltet, die so festgelegt sind, dass das Kraftfahrzeug nur durch den Elektromotor 14 mit einer Leistung, die nicht größer ist als die Obergrenze D, geeignet angetieben werden kann, wobei die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 minimiert wird. Dadurch ist das Hybridantriebssystem 10 in der Lage den Elektromotor 14 und das Getriebe 16 so zu steuern, dass das Kraftfahrzeug selbst bei einem Defekt der Brennkraftmaschine 12 mit verbesserter Fahrbarkeit und vermindertem Verbrauch an elektrischer Energie mit dem Elektromotor 14 im Elektromotor-Betriebsmodus angetrieben werden kann. Der vorliegende Aufbau ist wirksam, die Reichweite des Kraftfahrzeugs mit der in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 gespeicherten elektrischen Energie zu erhöhen, wodurch die Möglichkeit verbessert wird, das Kraftfahrzeug zum gewünschten Zielort fahren zu können. Selbst wenn die Brennkraftmaschine 12 defekt ist kann die Speichervorrichtung 36 durch mehr oder weniger regeneratives Bremsen geladen werden, wobei die Lademenge in diesem Fall aber kleiner ist als wenn die Brennkraftmaschine 12 normal ist und im Betriebsmodus zu Erzeugung von Elektrizität des Schritts S5–8 zum Laden der Speichervorrichtung 36 verwendet wird.
Falls die Spezialschaltmuster bei Defekt der Brennkraftmaschine so festgelegt sind, dass der Verbrauch an elektrischer Energie des Elektromotors 14 in Abhängigkeit des Leistungsübertragungswirkungsgrads υT des Getriebes 16 und des Energieumwandlungswirkungsgrads η_M des Elektromotors 14 minimiert wird, wird der Verbrauch an elektrischer Energie weiter vermindert, was zu einer Erhöhung der Reichweite des Kraftfahrzeugs im Elektromotor-Betriebsmodus im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 führt.
Im Spezialantriebssteuerprogramm bei Defekt der Brennkraftmaschine der 4 (Schritt S6 des Basissteuerprogramms der 2) ist der Betriebsmodus zur Erzeugung elektrischer Energie, der in Schritt S5–8 des Normal-Antriebssteuerprogramms der 3 verfügbar wäre, auch dann nicht verfügbar, wenn die in der Speichervorrichtung 36 gespeicherte elektrische Energie kleiner ist als die Untergrenze A. Mit anderen Worten wird der Antrieb des Kraftfahrzeug mit dem Elektromotor 14 im Elektromotor-Betriebsmodus auch dann fortgeführt, nachdem die gespeicherte Menge an elektrischer Energie SOC kleiner wird ist als die Untergrenze A, was zu einer Erhöhung der Reichweite des Kraftfahrzeugs mit dem Elektromotor 14 führt, und wodurch es möglich wird, das Kraftfahrzeug selbst im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 zu einem gewünschten Zielort zu fahren. Daher ist selbstverständlich, dass der Teil der Steuerung 28, dem die Durchführung des Schritts S6 in 2 zugewiesen ist, aus einer Einrichtung zur Verminderung der Untergrenze A der Menge an elektrischer Energie SOC besteht, überhalb derer die in der Speichervorrichtung 26 gespeicherte elektrische Energie durch den Elektromotor 14 verbraucht werden darf.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 4 wird der Niederlastbereich zur Auswahl des Elektromotor-Betriebsmodus im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 durch Erhöhung der Obergrenze vom Normalwert B auf den Wert D erweitert. Der Niederlastbereich kann jedoch durch Verminderung der Obergrenze vom Normalwert B auf einen wert E, der im Diagramm der 7 beispielhaft durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, eingeengt werden. In diesem Fall wird die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 verringert, um die Reichweite des Kraftfahrzeugs bei einem Antrieb durch den Elektromotor 14 mit der in der Speichervorrichtung 36 gespeicherten elektrischen Energie zu erhöhen. In diesem Fall wird das Hybridantriebssystem 10 so abgeändert, dass es eine Obergrenzenänderungseinrichtung zur Einengung des Niederlastbereichs durch Verminderung der Obergrenze, wenn der Elektromotor 14 im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 betrieben wird, aufweist.
Das Spezialsteuerprogramm bei Defekt des Elektromotors des Schritts S4 der 2, das im Falle eines Defekts des Elektromotors 14 ausgeführt wird, wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm der 5 beschrieben. Dieses Spezialsteuerprogramm bei Defekt des Elektromotors beginnt mit Schritt S4–1, um, wie in Schritt S6–1, die erforderliche Leistung PL zu berechnen. Dann geht die Steuerung über zu Schritt S4–2, um zu bestimmen, ob die berechnete Leistung PL gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener vierter Schwellwert E, der kleiner ist als der erste Schwellwert B. Falls in Schritt S4–2 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, fährt die Steuerung mit Schritt S4–3 fort, um die Brennkraftmaschine 12 zur Erzeugung der berechneten Leistung PL, die zum Antrieb des Kraftfahrzeugs erforderlich ist, zu betreiben. Falls in Schritt S4–2 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, das heißt, falls die berechnete erforderliche Leistung PL größer ist als der vierte Schwellwert E, geht die Steuerung zu Schritt S4–4 über, um eine optische oder akustische Anzeige zu liefern, dass die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12 in der Spezialantriebssteuerung bei Defekt des Elektromotors im Falle eines Defekts des Elektromotors 14 nicht unter die Untergrenze E abgesenkt werden kann. Auf Schritt S4–4 folgt Schritt S4–5, um die Brennkraftmaschine 12 zur Erzeugung einer dem vierten Schwellwert E entsprechenden Ausgangsleistung oder Leistung zu betreiben. Dadurch wird die Untergrenze der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12 im Falle eines Defekts des Elektromotors 14, wie in 6 gezeigt, vom Normalwert B auf den Wert E erniedrigt, wodurch der Hochlastbereich zum Betrieb des Kraftfahrzeug durch die Brennkraftmaschine 12 vergrößert wird.
Es ist klar, dass der Teil der Steuerung 28, dem die Durchführung der Schritte S4–2, S4–3 und S4–5 zugewiesen ist, eine Bereichsänderungseinrichtung zum Ändern eines Hochlastbereichs in Form der Hochlastfläche zum Auswählen des Hochlast-Betriebsmodus, wenn die Brennkraftmaschine 12 im Falle eines Defekts des Elektromotors 12 als die Antriebsleistungsquelle betrieben wird, darstellt. Genauer gesagt entsprechen diese Schritte S4–2, S4–3 und S4–4 einer Untergrenzenänderungseinrichtung zur Vergrößerung des Hochlastbereichs oder der Hochlastfläche durch Verminderung der Obergrenze vom ersten Schwellwert B auf den vierten Schwellwert E, wie oben beschrieben, sodass die Brennkraftmaschine 12 zur Erzeugung einer der Untergrenze E des erweiterten Hochlastbereichs oder der erweiterten Hochlastfläche entsprechenden Leistung betrieben wird. Der vierte Schwellwert E wird beispielsweise so bestimmt, dass es möglich ist, das Kraftfahrzeug bei einer Geschwindigkeit zu betreiben, die niedrig genug ist, um das Kraftfahrzeug sanft anzufahren und anzuhalten. Es ist ebenso klar, dass der Teil der Steuerung 28, dem die Durchführung des Spezialantriebssteuerprogramms bei Defekt des Elektromotors aus 5 zugewiesen ist, eine Notfall-Antriebssteuervorrichtung darstellt, die im Falle eines Defekts des Elektromotors 14 betrieben wird, um die Brennkraftmaschine 12 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zu betreiben.
Auf die Schritte S4–3 und S4–5 folgt der Schritt S4-6, in dem das Getriebe 16 gemäß den Spezialschaltmustern bei Defekt des Elektromotors gechaltet wird, die so festgelegt sind, dass das Getriebe 16 in eine geeignete der vier Vorwärts-Antriebspositionen geschalten wird, sodass das Kraftfahrzeug nur mit der Brennkraftmaschine 12 bei einer Leistung betrieben wird, die nicht kleiner ist als die Untergrenze E. Genauer gesagt sind die Spezialschaltmuster bei Defekt des Elektromotors so festgelegt, dass das Getriebe 16 in die Position mit minimalem Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 12 geschaltet wird, während der Betätigungsbetrag ΘAC des Gaspedals, wie im Diagramm der 7 dagestellt, innerhalb eines Bereichs über gestrichelten Linie, die den Schwellwert E darstellt, gehalten wird. Die Spezialschaltmuster bei Defekt des Elektromotors werden von einem in der Steuerung 28 gespeicherten Datenkennfeld dargestellt. Das vorgegebene Verhältnis oder die vorgegebene Gleichung zur Berechnung der erforderlichen Leistung PL im Falle eines Defekts des Elektromotors 14 kann so festgelegt sein, dass die erforderliche Leistung PL gleich der Untergrenze E des erweiterten Hochlastbereichs ist, wenn der Betätigungsbetrag ΘAC des Gaspedals 0% ist. In diesem Fall können die Spezialschaltmuster bei Defekt des Elektromotors über den gesamten 100-Bereich des Betätigungsbetrag ΘAC des Gaspedals festgelegt werden.
Es ist klar, dass der Teil der Steuerung 28, dem die Durchführung des Schritts S4–6 zugewiesen ist, eine Notfall-Schaltsteuervorrichtung darstellt, die ein vorgegebenes Verhältnis zwischen der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs und dem Übersetzungsverhältnis oder der Betriebsposition des Getriebes 16 ändert, das oder die gewählt werden soll, wenn die Brennkraftmaschine 12 im Falle eines Defekts des Elektromotors 14 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrtrieben wird.
Im Spezialantriebssteuerprogramm bei Defekt des Elektromotors 14 der 6 wird der Hochlastbereich für den Betrieb des Kraftfahrzeugs im Brennkraftmaschine-Betriebsmodus im Falle eines Defekts des Elektromotors 14 erweitert, indem die Untergrenze vom ersten Schwellwert B auf den vierten Schwellwert D verringert wird, sodass das Kraftfahrzeug nur mit der Brennkraftmaschine bei einer relativ kleinen Geschwindigkeit angetrieben und sanft angefahren und angehalten werden kann. Ausserdem wird das Getriebe gemäß den Spezialschaltmustern bei Defekt des Elektromotors 14 geschaltet, die so festgelegt sind, dass Kraftfahrzeug mit einer hohen Fahrbarkeit nur mit der Brennkraftmaschine bei einer Leistung betrieben werden kann, die nicht kleiner ist als die Untergrenze E, wobei der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 12 minimiert wird. Dadurch ist das vorliegende Hybridantriebssystem in der Lage, den Elektromotor 14 und das Getriebe 16 so zu steuern, dass das Kraftfahrzeug im Brennkraftmaschine-Betriebsmodus sogar im Falle eines Defekts des Elektromotors 14 mit verbesserter Fahrbarkeit und vermindertem Kraftstoffverbrauch durch die Brennkraftmaschine 12 angetrieben werden wird. Der vorliegende Aufbau ermöglicht es, das Kraftfahrzeug im Falle eines Defekts des Elektromotors 14 im Brennkraftmaschine-Betriebsmodus bei einer Betriebsbedingung zu betreiben, bei der der Brennkraftmaschine-Betriebsmodus in einem aus dem Stand der Technik bekannten Hybridantriebssystem nicht eingestellt werden kann. Folglich steigert dieser Aufbau die Möglichkeit, das Kraftfahrzeug zu dem gewünschten Zielort zu fahren.
Wie oben beschrieben, ist das vorliegende Hybridantriebssystem so aufgebaut, dass das Kraftfahrzeug mit der Brennkraftmaschine 12 oder dem Elektromotor 14, je nachdem welche oder welcher normal ist, selbst im Falle eines Defekts der jeweils anderen Antriebsleistungsquelle an den gewünschten Zielort gefahren werden kann.
Als nächstes wird ein zweites Ausführungsbeispiel dieser Erfindung mit Bezug auf die 8–12 beschrieben werden. In den 8–12 werden zur Festlegung der entsprechenden Elemente und Verfahrensschritte dieselben Bezugszeichen und Schrittnummern wie im ersten Ausführungsbeipiel verwendet.
Ein Serientyp-Hybridantriebssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird im Blockschaltbild der 8 allgemein mit 50 bezeichnet. Das Hybridantriebssystem 50 weist einen Elektrogenerator 52 auf, der zur Erzeugung elektrischer Energie durch die Brennkraftmaschine 12 betrieben wird, sodass der Elektromotor 14 mit der durch den Elektrogenerator 52 erzeugten und/oder der in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 gespeicherten elektrischen Energie betrieben werden kann. In diesem Hybridantriebssystem 50 wird der Elektromotor 14 als einzige Antriebsleistungsquelle zum Antrieb des Kraftfahrzeug verwendet.
Ein Basissteuerprogramm, das von dem vorliegenden Hybridantriebssystem 50 ausgeführt wird, wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm der 9 beschrieben. Das Programm beginnt mit Schritt R1, um den Betätigungsbetrag Θ_AC des Gaspedals, die Brennkraftmaschinedrehzahl Ne, die Eingangswellendrehzahl Ni und die Ausgangswellendrehzahl No des Getriebes 16, die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 gespeicherte Menge an elektrischer Energie SOC, das Drehmoment TE der Brennkraftmaschine 12 und das Drehmoment TM des Elektromotors 14 einzulesen. Dann fährt die Steuerung mit Schritt R2 fort, um zu bestimmen, ob die Brennkraftmaschine 12 oder der Elektrogenerator 52 unnormal arbeiten. Falls in Schritt R2 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, fährt die Steuerung mit Schritt R3 fort, um ein Normalsteuerprogramm auszuführen, das im Ablaufdiagramm der 10 im Einzelnen dargestellt ist. Falls in Schritt R4 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, das heißt, falls die Brennkraftmaschine 12 oder der Elektrogenerator 52 unnormal arbeiten, fährt die Steuerung mit Schritt Sr fort, um ein Spezialsteuerprogramm auszuführen, das im Ablaufdiagramm der 11 dargestellt ist. Die Bestimmung, ob die Brennkraftmaschine 12 unnormal arbeitet kann basierend auf dem Verhältnis zwischen dem Drehmoment TE der Brennkraftmaschine (das aus dem Öffnungswinkel der Drosselklappe berechnet werden kann) und der Brennkraftmaschinendrehzahl Ne durchgeführt werden. Die Bestimmung ob der Elektrogenerator 52 unnormal arbeitet kann basierend auf dem Verhältnis zwischen der Betriebsdrehzahl des Elektrogenerators 52 (die gleich der Brennkraftmaschinedrehzahl Ne ist) und dem durch den Elektrogenerator 52 erzeugten elektrischen Strom durchgeführt werden.
Das Normalsteuerprogramm wird mit Bezug auf das Ablaufdiagramm der 10 beschrieben. Dieses Programm wird mit Schritt R3–1 begonnen, um wie in Schritt S5–1 eine erforderliche Leistung PL zu berechnen, die nötig ist, um das Kraftfahrzeug bei der gegenwärtigen Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs zu betreiben. Auf Schritt R3–1 folgt Schritt R3–2, um zu bestimmen, ob die Menge an elektrischer Energie SOC, die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 gespeichert ist, gleich oder größer ist als eine vorgegebene Untergrenze A. Falls in Schritt R3–2 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, fährt die Steuerung mit Schritt R3–3 und den folgenden Schritten fort. Falls in Schritt R3–2 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, fährt die Steuerung mit Schritt R3–6 fort, um ein Unterprogramm für den Elektrizitätserzeugungs-Betriebsmodus auszuführen. Im Unterprogramm für den Elektrizitätserzeugungs-Betriebsmodus des Schritts R3–6 wird das Hybridantriebssystem 50 in einem Elektrizitätserzeugungs-Betriebsmodus betrieben, in dem der Elektromotor 14 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit der berechneten erforderlichen Leistung betrieben wird, während zur gleichen Zeit die Brennkraftmaschine 12 zum Antrieb des Elektrogenerators 52 betrieben wird, sodass die vom Elektrogenerator 52 erzeugte elektrische Energie größer ist als die vom Elektromotor 14 verbrauchte elektrische Energie, wobei der Überschuß an elektrischer Energie in der Speichervorrichtung 36 gespeichert wird. Die Ausgangsleistung des Elektromotors 14 wird unter Berücksichtigung des in Schritt R3–7 gesteuerten Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 16 gesteuert.
Schritt R3–3, der ausgeführt wird, wenn in Schritt S3–2 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, ist vorgesehen, um zu bestimmen, ob die erforderliche Leistung PL größer ist als ein vorgegebener erster Schwellwert F. Falls in Schritt R3–3 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, fährt die Steuerung mit Schritt R3–4 fort, um ein Unterprogramm für den Brennkraftmaschine-AN-Elekromotor-Betriebsmodus auszuführen. Falls in Schritt R3–3 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, fährt die Steuerung mit Schritt R3–5 fort, um ein Unterprogramm für den Brennkraftmaschine-AUS-ElektromotorBetriebsmodus auszuführen. Im Unterprogramm für den Brennkraftmaschine-AN-Elekromotor-Betriebsmodus des Schritts R3–4 wird die Brennkraftmaschine 12 zum Betrieb des Elektrogenerators 52 betrieben, um elektrische Energie zu erzeugen, während zur gleichen Zeit der Elektromotor 14 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit der berechneten erforderlichen Leistung PL betrieben wird. Falls die vom Elektrogenerator 52 erzeugte Menge an elektrischer Energie größer ist als die vom Elektromotor 14 verbrauchte Menge an elektrischer Energie, wird der Überschuß an elektrischer Energie in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie 36 gespeichert. Im Unterprogramm für den Brennkraftmaschine-AUS-Elektromotor-Betriebsmodus des Schritts R3–6 wird. der Elektromotor 14 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit der erforderlichen Leistung PL betrieben, während die Brennkraftmaschine 12 in Ruhe gehalten wird. Der erste Schwellwert F kann in Abhängigkeit von der derzeitigen Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs bestimmt werden, beispielsweise auf der Basis der Antriebsdrehmoments und der Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeugs und gemäß einem vorgegebenen Verhältnis, das beispielhaft in 12 dargestellt ist. Dieses Verhältnis ist für jede der Vorwärts-Antriebspositionen des Getriebes 16 vorgesehen. Wenn sich die durch das Antriebsdrehmoment und die Geschwindigkeit V dargestellte Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs in einer Fläche auf der Niederlastseite der durchgezogenen Linie, die den ersten Schwellwert F darstellt, nämlich auf der Seite, die näher am Ursprung "0" liegt, befindet, bedeutet das, dass die erforderliche Leistung PL gleich oder kleiner ist als der erste Schwellwert F. In diesem Fall wird Schritt R3–5 ausgeführt, um das Unterprogramm für den Brennkraftmaschine-AUS-Elektromotor-Betriebsmodus auszuführen. Wenn sich die Betriebsbedingung in einem Gebiet auf der anderen Hochlastseite der durchgezogenen Linie, die den ersten Schwellwert F darstellt, befindet, bedeutet das, dass die erforderliche Leistung PL größer ist als der erste Schwellwert F. In diesem Fall wird Schritt R3–4 ausgeführt, um das Unterprogramm für den Brennkraftmaschine-AN-Elektromotor-Betriebsmodus auszuführen. In diesen Unterprogrammen für den Brennkraftmaschine-AN-Elektromotor-Betriebsmodus und den Brennkraftmaschine-AUS-ElektromotorBetriebsmodus wird die Ausgangsleistung des Elektromotors 14 hinsichtlich dem Übersetzungsverhältnis des in Schritt R3–7 gesteuerten Getriebes 16 gesteuert.
Im letzten Schritt R3–7 wird das Getriebe 16 in eine der vier Vorwärts-Antriebspositionen geschaltet, die basierend auf dem Betätigungsbetrag Θ_AC des Gaspedals und der erfassten Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeugs, und gemäß den vorgegebenen normalen Schaltmustern (normales Verhältnis zwischen der Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs und dem Übersetzungsverhältnis des Getriebes 16) gewählt wird.
Das Spezialsteuerprogramm des Schritts R4 in 9, das im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 oder des Elektrogenerator 52 ausgeführt wird, wird nun mit Bezug auf das Ablaufdiagrammm der 11 erläutert. Dieses Spezialsteuerprogramm beginnt mit Schritt R4–1, um, wie in Schritt R3–1 der 10, eine erforderliche Leistung PL zu berechnen, die nötig ist, um das Kraftfahrzeug bei der gegenwärtigen Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs anzutreiben. Dann fährt die Steuerung mit Schritt R4–2 fort, um zu bestimmen, ob die berechnete erforderliche Leistung P1 gleich oder kleiner ist als ein vorgegebener zweiter Schwellwert G, der größer ist als der erste Schwellwert B. wenn in Schritt R4–2 eine positive Entscheidung (JA) erhalten wird, fährt die Steuerung mit Schritt R4–3 fort, um den Elektromotor 14 zur Erzeugung der berechneten erforderlichen Leistung PL zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zu betreiben. Wenn in Schritt R4–4 eine negative Entscheidung (NEIN) erhalten wird, das heißt, falls die berechnete erforderliche Leistung PL größer ist als der zweite Schwellwert G, geht die Steuerung zu Schritt R4–4 über, um eine optische oder akustische Anzeige zu liefern, dass die Ausgangsleistung des Elektromotors 14 in der Spezialantriebssteuerung im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 oder des Elektrogenerator 52 nicht über die Obergrenze G erhöht werden kann. Auf Schritt R4–4 folgt Schritt R4–5, um den Elektromotor 14 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit der dem zweiten Schwellwert G entsprechenden Ausgangsleistung oder Leistung zu betreiben. In diesem Spezialantriebssteuerprogramm wird der Elektromotor 14 im Fall eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 oder des Elektrogenerators 52 auch dann betrieben, wenn die Menge an elektrischer Energie SOC, die in der Speichervorrichtung 36 gespeichert ist, kleiner ist als die vorgegebene Untergrenze A, wodurch die Gesamtmenge der in der Speichervorrichtung 36 gespeicherten elektrischen Energie vom Elektromotor 14 verwendet werden kann, falls dies nötig ist, um das Kraftfahrzeug mit der erforderlichen Leistung PL anzutreiben.
Es ist klar, dass der zweite Schwellwert G eine Obergrenze der Last festlegt, die auf den Elektromotor 12 wirkt, wenn der Elektromotor im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 oder des Elektrogenerator 52 betrieben wird. Es ist genauso klar, dass der Teil der Steuerung 28, dem die Durchführung des Schritts R4 in 9 zugewiesen ist (Spezialantriebssteuerprogramm der 11), eine Notfall-Motorantriebssteuereinrichtung darstellt, die im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerators betrieben wird, um den Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs so zu betreiben, dass die auf den Elektromotor wirkende Last kleiner ist als eine vorgegebene Obergrenze (G), und so, dass es dem Elektromotor möglich ist, die Gesamtmenge der in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherten elektrischen Energie zu verbrauchen, wenn dies zum Antrieb des Kraftfahrzeugs notwendig ist.
Auf die Schritte R4–3 und R4–5 folgt Schritt R4–6, in dem das Getriebe 16 gemäß den Spezialschaltmustern geschaltet wird, die festgelegt sind, um das Getriebe 16 wie in Schritt S6-6 des ersten Ausführungsbeispiels in eine geeignete der vier Vorwärts-Antriebspositionen zu schalten, sodass das Kraftfahrzeug vom Elektromotor 14 mit einer Leistung angetrieben wird, die nicht größer ist als die Obergrenze G. Schritt R4–6 kann zur Steuerung des Getriebes 16 festgelegt sein, um die nach obiger Gleichung (1) berechnete Batterieverbrauchsmenge EBOUT zu minimieren. Das heißt, dass Schritt R4–6 so festgelegt sein kann, dass das Getriebe 16 in eine der vier Vorwärts-Antriebspositionen geschaltet wird, in der die Batterieenergieverbrauchsmenge EBOUT minimal ist. In diesem Fall entspricht der Schritt RS–6 einer Energiespar-Schaltsteuereinrichtung zum Schalten des Getriebes 16, um dessen Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit von wenigstens dem Leistungsübertragungswirkungsgrad η_T des Getriebes 16 oder dem Energieumwandlungswirkungsgrad η_M des Elektromotors 14 so zu steuern, dass die Verbrauchmenge an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 minimiert wird.
Im Hybridantriebssystem gemäß dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel der 8–12 wird das Kraftfahrzeug im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 oder des Elektrogenerator 52 vom Elektromotor 14 bei einer relativ niedrigen Last angetrieben, die nicht größer ist als die Obergrenze G. Da die maximale Ausgangsleistung des Elektromotors 14 auf die Obergrenze G (die größer als die normale Obergrenze F) begrenzt ist, wird die Verbrauchsmenge an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 vermindert, sodass das Kraftfahrzeug vom Elektromotor 14 mit der in der Speichervorrichtung 36 gespeicherten elektrischen Energie auch im Falle eines Defekts des Elektrogenerator 52 über eine weite Strecke angetrieben werden kann. Ausserdem kann die Gesamtmenge der in der Speichervorrichtung 36 gespeicherten elektrischen Energie vom Elektromotor 14 verwendet werden, falls dies nötig ist, um das Kraftfahrzeug im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 oder des Elektrogenerator 52, das heißt sogar dann, wenn die Speichervorrichtung 36 aufgrund des Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektrogenerator nicht geladen werden kann, zum gewünschten Zielort zu fahren. Auch im vorliegenden Hybridantriebssystem wird die Speichervorrichtung 36 durch regeneratives Bremsen des Elektromotors 14 geladen. Der Defekt der Brennkraftmaschine 12 führt jedoch zu einer Abnahme der in der Speichervorrichtung 36 gespeicherten elektrischen Energie.
Im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 oder des Elektrogenerators 52 kann der Verbrauch an elektrischer Energie durch den Elektromotor 14 weiter reduziert werden, was zu einer erhöhten Reichweite des Kraftfahrzeugs führt, falls das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 16 so gesteuert wird, dass unter Berücksichtigung des Leistungsübertragungswirkungsgrads η T des Getriebes 16 und dem Energieumwandlungswirkungsgrads η_M des Elektromotors 14 der Verbrauch an elektrischer Energie des Elektromotors 14 vermindert wird.
Im Spezialantriebssteuerprogramm der 11 wird das Kraftfahrzeug auch dann vom Elektromotor 14 angetrieben, wenn die Menge der in der Speichervorrichtung gespeicherten elektrischen Energie SOC kleiner ist als die Untergrenze A. Das heißt, dass die Gesamtmenge der in der Speichervorrichtung 36 gespeicherten elektrischen Energie auch dann vom Elektromotor 14 verwendet werden kann, wenn die Menge an gespeicherter elektrischer Energie SOC kleiner ist als eine Untergrenze A. Dieser Aufbau ermöglicht es dem Kraftfahrzeug im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine 12 oder des Elektrogenerators 52 durch Erhöhung der maximalen Reichweite des Kraftfahrzeugs mit dem Elektromotor 14 bis zu einen gewünschten Zielort angetrieben zu werden. Deshalb entspricht Schritt R4 der 9 einer Untergrenzenänderungseinrichtung zur Erniedrigung der Untergrenze der in der Speichervorrichtung 36 gespeicherten Energie, überhalb der der Elektromotor betrieben werden darf.
Während die vorliegenden vorteilhaften Ausführungsbeispiele dieser Erfindung oben unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert wurden, versteht es sich von selbst, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten der abgebildeten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass sie auch anders ausgeführt werden kann.
Das im Hybridantriebssystem 10, 50 der dargestellten Ausführungsbeispiele verwendete Getriebe 16, schließt den Vorwärts-Rückwärts-Umschaltmechanismus mit einer Vorwärts-Antriebspositon und einer Rückwärts-Antriebspositon ein. Dieser Umschaltmechanismus ist jedoch nicht wesentlich. Falls dieser Umschaltmechanismus entfernt wird, kann das Kraftfahrzeug rückwärts betrieben werden, indem der in zwei Richtungen betreibbare Elektromotor 14 in der Rückrichtung betrieben wird.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 30 zwischen der Brennkraftmaschine 12 und dem Getriebe 16 vorgesehen. Ein weitere Kupplung kann zwischen dem Getriebe 16 und dem Elektromotor 14 vorgesehen sein.
Die vorliegende Erfindung ist genauso auf den Typ von Hybridantriebssystem anwendbar, bei dem die Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine 12 und des Elektromotors 14 über ein Plantengetriebe zum Getriebe 16 übertragen werden.
Es ist klar, dass die vorliegende Erfindung mit verschiedenen anderen Änderungen, Modifikationen und Verbesserungen ausgeführt werden kann, die dem Fachmann einfallen und die in den Gültigkeitsbereich der angefügten Ansprüche fallen.

Claims

Hybrid-Antriebssystem (10) für ein Kraftfahrzeug, mit (a) einer Brennkraftmaschine (12), die als eine erste Antriebsleistungsquelle durch Verbrennung eines Kraftstoffs betrieben wird, (b) einer Vorrichtung (36) zur Speicherung elektrischer Energie , die durch den Betrieb der Brennkraftmaschine mit elektrischer Energie geladen wird, (c) einem Elektromotor (14), der als eine zweite Antriebsleistungsquelle durch die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherte elektrische Energie betrieben wird, und (d) einer Steuerung (28) zum Wählen eines Niederlast-Betriebsmodus, in dem nur der Elektromotor zum Antrieb des Fahrzeugs betrieben wird, wenn eine Betriebsbedingung des Fahrzeugs innerhalb eines bestimmten Niederlastbereichs ist, und eines Hochlast-Betriebsmodus, in dem wenigstens die Brennkraftmaschine zum Antrieb des Fahrzeugs betrieben wird, wenn die Betriebsbedingung innerhalb eines bestimmten Hochlastbereichs ist, in dem eine auf das Hybrid-Antriebssystem wirkende Last größer ist als die in dem Niederlastbereich, wobei die Steuerung eine Notfall-Antriebssteuereinrichtung (28, S4, S6) aufweist, die im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Elektromotors als die erste und zweite Antriebsleistungsquelle betrieben wird, um die andere der ersten und zweiten Antriebsleistungsquellen zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung ferner eine Obergrenzenänderungseinrichtung (28, S6) zur Einengung des bestimmten Niederlastbereichs durch Herabsetzen einer Obergrenze des Niederlastbereichs, wenn der Elektromotor (14) im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine (12) von der Notfall-Antriebssteuereinrichtung (28, S4, S6) als die andere Antriebs-Leistungsquelle betrieben wird, aufweist, so dass eine Verbrauchsmenge an elektrischer Energie des Elektromotors reduziert wird, um eine Fahrstrecke des Fahrzeugs durch den Betrieb des Elektromotors mit der in der Vorrichtung (36) zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherten Energie zu vergrößern.
Hybrid-Antriebssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Betriebsbedingung des Kraftfahrzeugs durch den vom Fahrzeugführer zum Antrieb des Fahrzeugs gegenwärtig benötigten Leistungsbetrag dargestellt ist.
Hybrid-Antriebssystem gemäß Anspruch 2, wobei der vom Fahrzeugführer gegenwärtig benötigte Leistungsbetrag durch den Betätigungsbetrag eines Gaspedals durch den Fahrzeugführer und eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs dargestellt ist.
Hybrid-Antriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, mit weiter einem Automatikgetriebe (16) zur Übertragung einer Ausgangsleistung einer der ersten und zweiten Antriebsleistungsquelle zu einem Antriebsrad (20) des Kraftfahrzeugs, wobei die Steuerung ferner eine Notfall-Schaltsteuereinrichtung (28, S4–6, S6–6) zum Ändern eines bestimmten Verhältnisses zwischen der Betriebsbedingung des Fahrzeugs und einem Übersetzungsverhältnis des Automatikgetriebes aufweist, wenn die andere der ersten und zweiten Antriebsleistungsquelle von der Notfall-Antriebssteuereinrichtung (28, S4, S6) betrieben wird.
Hybrid-Antriebssystem gemäß Anspruch 4, wobei das Automatikgetriebe (16) eine Vielzahl von Betriebspositionen mit entsprechend unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen hat, wobei die Steuerung (28) das Automatikgetriebe steuert, um auf der Grundlage des Betätigungsbetrags eines Gaspedals und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in eine gewählte Betriebsposition geschaltet zu werden, wobei das bestimmte Verhältnis ein Verhältnis zwischen dem Betätigungsbetrag des Gaspedals und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs und der durch die Steuerung zu wählende Betriebsposition des Automatikgetriebes ist.
Hybrid-Antriebssystem gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei die Steuerung (28) ferner eine im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine (12) betriebene Energiespar-Schaltsteuereinrichtung (28, S6–6) aufweist, die das Automatikgetriebe (16) zum Ändern des Übersetzungsverhältnisses so schaltet, um eine Verbrauchsmenge an elektrischer Energie des Elektromotors (14) zu verringern, abhängig von dem Leistungsübertragungswirkungsgrad des Automatikgetriebes und/oder dem Energieumwandlungswirkungsgrad des Elektromotors.
Hybrid-Antriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerung den Betrieb des Elektromotors zum Antrieb des Kraftfahrzeugs zulässt, wenn die Brennkraftmaschine (12) normal ist und wenn die elektrische Energiemenge, die in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeichert ist, nicht kleiner ist als eine bestimmte Untergrenze (A), wobei die Steuerung ferner eine Untergrenzenänderungseinrichtung (28, S6, R4) zur Reduzierung der Untergrenze der in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie (36) gespeicherten elektrischen Energie im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine aufweist.
Hybrid-Antriebssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, mit weiter einem von der Brennkraftmaschine (12) betriebenen elektrischen Generator (52) zur Erzeugung elektrischer Energie zum Laden der Vorrichtung (36) zur Speicherung elektrischer Energie , wobei die Steuerung (28) ferner eine Notfall-Motorantriebssteuereinrichtung (28, R4) aufweist, die im Falle eines Defekts der Brennkraftmaschine oder des Generators (52) betrieben wird, um den Elektromotor zum Antrieb des Kraftfahrzeugs so zu betreiben, dass eine auf den Elektromotor wirkende Last kleiner ist als eine bestimmte Obergrenze (G), wobei die Notfall-Motorantriebssteuereinrichtung ermöglicht, dass der Elektromotor die gesamte in der Vorrichtung zur Speicherung elektrischer Energie gespeicherten Energie verbraucht.