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Diese
Erfindung bezieht sich auf eine funktionell kombinierte Apparatur
für ein
Kraftfahrzeug und insbesondere auf eine Apparatur, die eine Leerlauf-Stoppfunktion hat
und einen Klimaanlagenkompressor elektrisch antreibbar macht.
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Als
Fahrzeugkraftstoffverbrauchsverbesserungstechnologie wird ein Leerlauf-Stoppfunktions-Fahrzeug,
das eine Leerlauf-Stoppfunktion zur Kraftstoffverbrauchsverbesserung
durch Motorstopps bei Leerlaufzeiten hat, vorgeschlagen. In diesem
Fahrzeug wird ein Klimaanlagenkompressor durch einen Motor angetrieben.
Wenn der Motor bei Leerlaufzeiten anhält, funktioniert die Klimaanlage nicht.
Wenn der Klimaanlagenbetrieb erforderlich ist, wird der Klimaanlagenbetrieb
durch Abschalten der Leerlauf-Stoppfunktion sichergestellt. Infolge
dessen wird eine Kraftstoffverbrauchsverbesserungswirkung des Leerlauf-Stopps
nicht erreicht.
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Als
Lösung
für dieses
Problem wird ein Hybridkompressor in JP-A-2000-229516 vorgeschlagen. In
diesem Fall ist ein Motor in einem Kompressor integriert. Wenn der
Verbrennungsmotor läuft,
wird der Kompressor durch den Verbrennungsmotor angetrieben. Wenn
der Verbrennungsmotor angehalten wird, wird der Kompressor durch
den Motor angetrieben. Folglich ist es möglich, sowohl eine Leerlauf-Stoppfunktion
als auch eine Klimatisierfunktion in einem Leerlauf-Stoppfunktions-Fahrzeug
einzurichten. Jedoch sind ein Anlasser zum Anlassen des Verbrennungsmotors
und ein Stromgenerator zum Zuführen von
Leistung zu elektrischen Ladungen des Fahrzeugs notwendig.
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Nicht
weniger als zwei Elektromotoren und zwei Umwandler zum Antreiben
dieser können
notwendig sein. Somit wird das System teuer. Als eine Lösung zu
diesem Problem schlägt
das US-Patent Nr. 5,896,750 ein Motor-Generator-Zubehörvorrichtungsantriebsgerät vor, worin
ein einziger Motor-Generator (Motor-Generator) so gestaltet wird,
dass er als Verbrennungsmotoranlasser und als Stromgenerator dient.
Dieser Motor-Generator (MG) und ein Kompressor sind durch einen
Riemen über
eine Einweg-Kupplung vom Verbrennungsmotor verbunden. Die Motorstartfunktion,
die Stromgeneratorfunktion und die Kompressorantriebsfunktion werden
durch diesen einzigen Motor-Generator realisiert. Weil jedoch eine
Einweg-Kupplung an die Kurbelriemenscheibenseite des Verbrennungsmotors
montiert ist, wird die Gesamtlänge
des Verbrennungsmotors lang und die Montage in Fahrzeugen mit vorne
liegendem Motor und Frontantrieb wird schwierig.
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Eine
Drehmomentverteilungstechnologie wird für das Motor-Generator-Zubehörvorrichtungsantriebsgerät vorgeschlagen.
In diesem Gerät
wird ein Verbrennungsmotor bzw. Motor, ein Kompressor und ein Motor-Generator
durch einen speziellen Drehmomentverteilungsmechanismus verbunden, der
das Drehmoment unter diesen Maschinen in einen optimalen Verteilungsverhältnis verteilt.
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Wenn
jedoch die Zustände
eines Verriegelungsmechanismus und eines Kupplungsmechanismus einfach
geändert
werden, wenn ein Kompressordrehungserfordernis oder Anhalteerfordernis
während
des Verbrennungsmotorbetriebs entsteht, verändert sich das Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis von
dem Motor-Generator zum Verbrennungsmotor plötzlich. Deshalb treten Vibrationsgeräusche oder
Fahrzeugfahrdrehmomentstöße auf.
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Die
EP 0 645 271 offenbart eine
funktionell kombinierte Apparatur gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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Es
ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
funktionell kombinierte Apparatur für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, in
dem ein einziger Motor-Generator, aber keine Einweg-Kupplung auf
einer Kurbelriemenscheibe eines Verbrennungsmotors verwendet wird,
um Stöße zu vermeiden,
wenn die Zustände
eines Verriegelungsmechanismus und eines Kupplungsmechanismus verändert werden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden bei der Durchführung
einer Drehmomentübertragung zwischen
einem Verbrennungsmotor, einem Motor-Generator und einer Zubehörvorrichtung
mittels eines dreiwelligen Drehmomentaufteilungsmechanismus, wie
z.B. einem Planetengetriebemechanismus, ein Verriegelungsmechanismus
auf einer Welle des Drehmomentaufteilungsmechanismus vorgesehen,
um die Zubehörvorrichtung
anzutreiben. Die Welle zum Antreiben der Zubehörvorrichtung und die Welle
des Drehmomentaufteilungsmechanismus zum Antreiben der Motor-Generatorseite
sind mittels eines Kupplungsmechanismus verbunden. Außerdem wird
ein Stoß,
der durch eine Zustandsänderung des
Kupplungsmechanismus oder des Verriegelungsmechanismus verursacht
wird, gemildert, indem der Motor-Generator vor der Zustandsänderung des
Kupplungsmechanismus oder Verriegelungsmechanismus angetrieben wird.
Folglich ist es möglich, zu
verhindern, dass sich die Geschwindigkeiten der Wellen des Drehmomentaufteilungsmechanismus plötzlich verändern und
es ist möglich
Stöße und Geräusche zu
mildern, die unweigerlich aufgrund der Zustandsänderung des Kupplungsmechanismus
und des Verriegelungsmechanismus entstehen.
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Die
vorstehend genannten und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten
Beschreibung unter Bezugnahme der beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
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1 ist ein Blockdiagramm,
das ein Zubehörvorrichtungsantriebsgerät gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist eine Tabelle, die
Betriebszustände des
Geräts
darstellt;
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3 ist ein Flussdiagramm,
das einen Hauptprozess darstellt, der von dem Gerät ausgeführt wird;
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4 ist ein Flussdiagramm,
das einen Normalmodusprozess darstellt, der von dem Gerät ausgeführt wird;
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5 ist ein Flussdiagramm,
das einen Teil eines Startmodusprozesses darstellt, der von dem Gerät ausgeführt wird;
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6 ist ein Flussdiagramm,
das einen Rest des Startmodusprozesses darstellt, der von dem Gerät ausgeführt wird;
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7 ist ein Flussdiagramm,
das einen Stoppmodusprozess darstellt, der von dem Gerät ausgeführt wird;
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8 ist ein Flussdiagramm,
das einen Elektro-Kompressormodusprozess
darstellt, der von dem Gerät
ausgeführt
wird; und
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9 ist ein Flussdiagramm,
das einen Motor-Generator-Steuerprozess
darstellt, der von dem Gerät
ausgeführt
wird.
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Eine
funktionell kombinierte Apparatur für ein Kraftfahrzeug ist in 1 dargestellt. In 1 ist das Bezugszeichen 1 ein
Verbrennungsmotor bzw. Motor (E/G), der in einer Leerlaufzeit angehalten
wird und 2 ist eine Kurbelriemenscheibe. Bezugszeichen 3 ist ein
Riemen zum Übertragen
der Antriebskraft des Verbrennungsmotors 1 über die
Kurbelriemenscheibe 2 nach außen. Bezugszeichen 4 ist
eine Zubehörvorrichtung.
Bezugszeichen 5 ist ein Umwandler, der eingegebene elektrische
Gleichstromleistung in eine elektrische Wechselstromleistung umwandelt,
um die Zubehörvorrichtung 4 anzutreiben.
Bezugszeichen 6 ist eine Batterie. Bezugszeichen 7 ist
eine elektronische Steuereinheit, die ein eingebauter Mikrocomputer
ist, der auf der Basis von Informationen von der Verbrennungsmotor-Steuereinheit
und einer Klimaanlagen-Steuereinheit usw. (nicht dargestellt), aus
einem Startmodus, einem Elektrokompressormodus, einem Normalmodus
oder einem Verbrennungsmotor getriebenen Kompressormodus einen davon
auswählt.
In Übereinstimmung
mit dem ausgewählten Modus
führt die
Steuereinheit 7 die Steuerung des Umwandlers 5 und
eine Betätigung
des Einkuppelns (EIN) oder Auskuppelns (AUS) des Kupplungsmechanismus
aus und steuert die Betätigung
des Verriegelns (EIN) oder Entriegelns (AUS) des Verriegelungsmechanismus.
Bezugszeichen 8 sind elektrische Ladungen des Fahrzeugs.
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In
der Zubehörvorrichtung 4 ist
das Bezugszeichen 10 eine Eingabe-Riemenscheibe, um die
ein Riemen 3 gepasst ist und auf welche die Antriebskraft
des Verbrennungsmotors 1 wirken kann. Bezugszeichen 420 ist
ein Drehmomentaufteilungsmechanismus, der eine erste Welle 421,
eine zweite Welle 422, eine dritte Welle 423 und
eine bekannte Planetengetriebevorrichtung hat, mit einem Hohlrad 424,
einem Träger 425 und
einem Sonnenrad 426. Bezugszeichen 430 ist ein
Kupplungsmechanismus, der durch Einkuppeln oder Auskuppeln wählen kann, ob
die erste Welle 421 und die dritte Welle 423 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 dazu
veranlasst werden, miteinander zu drehen oder dazu veranlasst werden,
unabhängig
voneinander zu drehen. Dieser Kupplungsmechanismus 430 ist
als ein elektromagnetischer Typ oder hydraulischer Typ aufgebaut.
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Bezugszeichen 440 ein
Motor-Generator (MG), der einen Rotor 441 und einen Stator 442 hat. Der
Rotor 441 ist mit der ersten Welle 421 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 verbunden. Der
Stator 442 ist mechanisch an den Verbrennungsmotor 1 fixiert
und elektrisch mit dem Umwandler 5 verbunden. Zum Beispiel
wird zu einem Zeitpunkt des elektrischen Antriebs elektrische Leistung über den
Umwandler 5 von der Speicherbatterie 6 zum Motor-Generator 440 zugeführt und
der Rotor 441 erzeugt ein Drehmoment.
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Bezugszeichen 450 ist
ein Kompressor für eine
Fahrzeug-Klimaanlage
(A/C), der Kühlmittel komprimiert,
während
er durch die Eingabewelle 451 gedreht wird und das Kühlmittel
ausstößt. Seine
Eingabewelle 451 ist mit der dritten Welle 423 des
Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 verbunden. Bezugszeichen 460 ist
ein Verriegelungsmechanismus, wie z.B. ein Bremsmechanismus, zum
Steuern der Drehung der dritten Welle 423 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420.
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Das
vorstehend genannte Gerät
wird folgendermaßen
betrieben. Wenn das Fahrzeug zum Warten an einer Ampel angehalten
wird, wird der Verbrennungsmotor 1 durch die Leerlauf-Stoppsteuerung
angehalten. Wenn in diesem Zustand vom Fahrzeug gefordert wird,
dass es beginnt, sich wieder zu bewegen, wird ein Startmodus (S-Modus)
zum Anlassen des Verbrennungsmotors 1 ausgeführt.
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In
diesem Startmodus ist, indem der Kupplungsmechanismus 430 im
ausgekuppelten Zustand (AUS: gelöst)
und der Verriegelungsmechanismus 460 im verriegelten Zustand
(EIN) ist, die Drehung der dritten Welle 423 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 in
dem verriegelten Zustand und der Rotor 441 des Motor-Generators 440 wird über das
Hohlrad 424 und den Träger 425 mechanisch
mit der Eingabe-Riemenscheibe 410 verbunden. Die Steuereinheit 7 steuert
den Umwandler 5 und führt somit
Wechselstromleistung zum Motor-Generator 40, so dass der
Motor-Generator 440 ein Drehmoment erzeugt, welches zum
Anlassen des Verbrennungsmotors 1 notwendig ist.
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Während der
Verbrennungsmotor 1 angehalten ist, besteht das Erfordernis,
dass der Kompressor 450 die Klimaanlage betreibt. Weil
der Verbrennungsmotor 1 angehalten ist, wird ein Elektro-Klimaanlagen-Kompressormodus
(M-Modus) ausgeführt, um
den Motor-Generator 440 zum Antreiben des Kompressors 450,
zu betreiben.
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In
diesem Elektrokompressormodus ist der Kupplungsmechanismus 430 im
eingekuppelten Zustand (EIN) und der Verriegelungsmechanismus 460 ist
im entriegelten Zustand (AUS). Weil die zweite Welle 422 des
Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 durch Reibung des
Verbrennungsmotors 1 zurückgehalten wird, wird der Rotor 441 des
Motor-Generators 440 durch das Hohlrad 424 und
das Sonnenrad 426 mechanisch mit dem Kompressor 450 verbunden.
Zu diesem Zeitpunkt steuert die Steuereinheit 7 den Umwandler 5 und
führt dabei
Wechselstromleistung zum Motor-Generator 440, so dass der Motor-Generator 440 ein
Drehmoment generiert, das für
die Drehung des Kompressors 450 erforderlich ist.
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Wenn
der Verbrennungsmotor 1 so betrieben wird, dass er läuft und
der Motor-Generator 440 dazu veranlasst wird, dass er Elektrizität als ein
normaler Stromgenerator (Generator) generiert, um Leistung an die
elektrischen Ladungen 8 des Fahrzeugs zuzuführen, und
wenn gleichzeitig die Klimaanlage (A/C) mit dem Verbrennungsmotor 1 betrieben
wird, wird der erste Normalmodus (GC-Modus) ausgeführt.
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In
dem ersten Normalmodus (GC-Modus) ist der Kupplungsmechanismus 430 im
eingekuppelten Zustand (EIN), der Verriegelungsmechanismus 460 ist
im entriegelten Zustand (AUS), so dass die erste Welle 421 und
die dritte Welle 423 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 einstückig gedreht werden.
D.h., das Drehmoment, das in die zweite Welle 422 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 von
dem Verbrennungsmotor 1 eingegeben wird, wird zwischen
dem Motor-Generator 440 und dem Kompressor 450 aufgeteilt.
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Wenn
der Verbrennungsmotor 1 läuft, um Leistung an die elektrischen
Ladungen 8 des Fahrzeugs zuzuführen, wird der Motor-Generator 440 dazu
veranlasst, Elektrizität
als ein gewöhnlicher Stromgenerator
zu generieren. Wenn die Klimaanlage nicht durch den Verbrennungsmotor 1 betrieben wird,
wird der zweite Normalmodus (G-Modus) ausgeführt. Der erste Normalmodus
(GC-Modus) und der zweite Normalmodus (G-Modus) werden auch einfach
als Normalmodus bezeichnet. Wenn im zweiten Normalmodus (G-Modus)
der Kompressor 450 durch eine Forderung der Klimaanlagensteuereinheit angehalten
wird, während
der Motor 1 läuft,
ist der Kupplungsmechanismus 430 im ausgekuppelten Zustand
(AUS) und der Verriegelungsmechanismus 460 im verriegelten
Zustand (EIN).
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Die
Steuereinheit 7 steuert die Zubehörvorrichtung 4, wie
vorstehend beschrieben durch Ausführen der Prozesse, die in 3 bis 9 dargestellt sind.
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In
einem Hauptprozess, der in 3 dargestellt
ist, wird der Prozessablauf gestartet, indem ein Zündschalter
eingeschaltet wird. Nachdem eine Zurücksetzung und Initialisierung
in Schritt 1001 ausgeführt
wurde, wird überprüft, ob der
Motor 1 angehalten ist (Schritt 1002). Wenn er
angehalten ist, wird überprüft, ob eine
Motorstartforderung von der Verbrennungsmotor-Steuereinheit empfangen wird (Schritt 1003).
Wenn keine Motorstartforderung vorliegt, springt der Prozess zu
Schritt 1008. Wenn eine Motorstartforderung vorliegt, wird
der Startmodus (S-Modus) ausgeführt
(Schritt 1004), der erste Normalmodus 1005 ausgeführt und
der Prozess wird bei Schritt 1010 fortgesetzt. Wenn der
Motor in Schritt 1002 betrieben wird, fährt der Prozess zu Schritt 1006 fort.
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In
Schritt 1006 wird überprüft, ob eine
Motoranhalteforderung vorliegt. Wenn dies nicht der Fall ist, fährt der
Prozess zu Schritt 1005 fort und führt den Normalmodus aus. Wenn
eine Motoranhalteforderung vorliegt, fährt der Prozess zu Schritt 1007 fort und
führt einen
Stoppmodus aus, um den Motor anzuhalten. Außerdem wird überprüft, ob eine
Klimatisierungsforderung, d.h. eine Forderung zum Betrieb des Kompressors 450,
von der Klimaanlagensteuereinheit empfangen wird (Schritt 1008).
Wenn nicht, dann springt der Prozess zu Schritt 1010. Wenn
eine Forderung zur elektrischen Klimatisierung vorliegt, wird ein
Elektroklimaanlagenmodus (Elektrokompressormodus) ausgeführt (Schritt 1009)
und der Prozess fährt
zu Schritt 1010 fort. In Schritt 1010 wird überprüft, ob der
Zündschalter
EIN ist. Wenn er EIN ist, dann kehrt der Prozess zu Schritt 1002 zurück. Wenn
er AUS ist, dann endet der Hauptprozess.
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Details
der Modi S, M, G, GC werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die
Flussdiagramme, die in 1 bis 8 dargestellt sind, erklärt.
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(Normalmodusprozess 1100
für die
Modi G, GC)
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In 4 wird in Übereinstimmung
mit einem Generierungsforderungswert das Generierungsdrehmoment
des Motor-Generator 440, der eine Synchronmaschine ist,
gesteuert (Schritt 1101). Es wird überprüft, ob der Klimaanlagenkompressor 450 zur Klimatisierung
betrieben wird (Schritt 1102). Wenn der Kompressor 450 nicht
betrieben wird, wird überprüft, ob der
Betrieb des Kompressors 450 gefordert wird (Schritt 1103).
Wenn er nicht gefordert wird, dann kehrt der Prozess zurück zum Hauptprozess der
Steuereinheit 7.
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Wenn
er gefordert wird, dann wird ein Merker fac auf 1 gesetzt (Schritt 1104),
was den GC-Modus kennzeichnet. In diesem Fall wird die Leistungsgenerierung
durch den Motor-Generator 440 unterbunden (Schritt 1105)
und der Kupplungsmechanismus 430 und der Verriegelungsmechanismus 460 sind
jeweils in dem ausgekuppelten Zustand und in dem entriegelten Zustand
(Schritte 1106, 1107). Der Motor-Generator 440 wird
gesteuert (Schritt 1108), der Kupplungsmechanismus 430 ist
in dem eingekuppelten Zustand (1109) und die Generierung
durch den Motor-Generator 440 wird
erlaubt (Schritt 1110).
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Die
Generierungsunterbindung des Motor-Generators 440, die
in Schritt 1105 ausgeführt wird,
ist zur Reduzierung des Lastdrehmoments auf die erste Welle 421 des
Drehmomentaufteilungsmechanismus 420, um dessen Geschwindigkeitsänderungen
zu glätten,
die auftreten, wenn der Kupplungsmechanismus 430 und der
Verriegelungsmechanismus 460 in den nachfolgenden Schritten 1106 und 1107 ausgeführt werden.
Die Auskupplung und Entriegelung des Kupplungsmechanismus 430 und des
Verriegelungsmechanismus 460, die in den Schritten 1106, 1107 ausgeführt werden,
ist zur Erleichterung von Geschwindigkeitsänderungen der Wellen, die von
der Motor-Generatorsteuerung, die in Schritt 1108 ausgeführt wurde,
resultiert. Die Motor-Generatorsteuerung,
die in Schritt 1108 ausgeführt wird, dient hauptsächlich zur
Reduzierung des Stoßes
beim Einkuppeln des Kupplungsmechanismus 430, was in Schritt 1109 ausgeführt wird.
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Die
Steuerung des Motor-Generators 440, die in Schritt 1108 ausgeführt wird,
wird folgendermaßen
ausgeführt.
Als erstes wird eine Zielgeschwindigkeit des Motor-Generators 440 auf
der Basis der Geschwindigkeit der ersten Welle 421 und
des Zustands des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 errechnet
(z.B. die Geschwindigkeit der Zahnräder) und die Spannung zum Motor-Generator 440 wird
gesteuert, um diese Zielgeschwindigkeit zu erreichen. Wenn der Motor-Generator 440 ungefähr die Zielgeschwindigkeit
erreicht, wird der Kupplungsmechanismus 430 und der Verriegelungsmechanismus 460 in
vorherbestimmte Zustände
gesetzt, wobei eine plötzliche
Veränderung
in der Motorgeschwindigkeit verhindert wird und Vibrationsgeräusche und Drehmomentstöße verhindert
werden.
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Bei
dieser Steuerung wird ein Unterschied zwischen der Geschwindigkeit
der dritten Welle 423, welche aus der Motorgeschwindigkeit
oder dgl. bestimmt werden kann, und der Geschwindigkeit des Motor-Generators 440 erhalten,
d.h. die Geschwindigkeit der ersten Welle 421, die durch
einen Geschwindigkeitssensor (nicht dargestellt) oder von einer
erzeugten elektrischen Spannungsfrequenz oder dgl. erfasst werden
kann. Die Geschwindigkeit des Motor-Generators 440 wird so eingestellt,
dass der Unterschied 0 wird. Der Motor-Generator 440 wird
so gesteuert, dass der Motor-Generator 440 diese Zielgeschwindigkeit
erreicht und danach ist der Kupplungsmechanismus 430 im
eingekuppelten Zustand (EIN). Infolgedessen tritt fast kein Eingriffsstoß des Kupplungsmechanismus 430 auf.
Nach dem Eingreifen führt
der Motor-Generator 440 die erforderliche Elektrizitätsgenerierung
aus.
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Weil
in Schritt 1105 eine Leistungsgenerierung zur Unterbindung
des Motor-Generators 440 ausgeführt wird, sind die nachfolgenden
Geschwindigkeitsveränderungen
der ersten Welle 421 möglich, die
durch Lösen
des Kupplungsmechanismus 430 und des Verriegelungsmechanismus 460 verursacht werden
(Schritte 1106, 1107) und der Stoß bei Betriebszustandsänderungen
dieses Drehmomentaufteilungsmechanismus 4200 ist klein.
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Wenn
der Verriegelungsmechanismus 4600 in dem entriegelten Zustand
(AUS) ist, legt der Motor 1 durch den Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 ein
Drehmoment auf den Kompressor 450 an und das Lastdrehmoment
auf den Motor 1 steigt an. Weil jedoch eine Lastdrehmomentverringerung
des Motors 1, die von der Leistungsgenerierung durch den
Motor-Generator 440 resultiert, sofort bevor dies auftritt,
unterbunden wird, wird die Lastdrehmomentschwankung des Motors zu
diesem Zeitpunkt insgesamt verringert.
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Wenn
als nächstes
der Kompressor 450 in Schritt 1102 nicht betrieben
wird, wird überprüft, ob der
Betrieb des Kompressors 450 gefordert wird (Schritt 1111).
Wenn er gefordert wird, dann kehrt der Prozess zum Hauptprozess,
der in der 3 dargestellt
ist, zurück.
Wenn er nicht gefordert wird, wird der Merker fac auf 0 gesetzt
(Schritt 1112), was den G-Modus kennzeichnet. Bei dieser
Steuerung wird die Generierung durch den Motor-Generator 40 unterbunden
(Schritt 1113), der Kupplungsmechanismus 430 und
der Verriegelungsmechanismus 460 sind jeweils in dem eingekuppelten
Zustand und in dem entriegelten Zustand (Schritte 1114, 1115),
der Motor-Generator 440 wird gesteuert (Schritt 1116), der
Verriegelungsmechanismus 460 ist in dem verriegelten Zustand
(Schritt 1117) und die Generierung des Motor-Generator 440 wird
erlaubt (Schritt 1118).
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Die
Steuerung und Generierungsunterbindung des Motor-Generators 440, die in Schritt 1113 ausgeführt wird,
sind im wesentlichen die gleichen, die in Schritt 1105 ausgeführt werden.
Das Lösen (AUS)
des Kupplungsmechanismus 430 und des Verriegelungsmechanismus 460,
die in den Schritten 1114, 1115 ausgeführt werden,
sind im wesentlichen die gleichen wie jene, die in den Schritten 1106, 1107 ausgeführt werden.
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Die
Steuerung des Motor-Generators 440, die in Schritt 1116 ausgeführt wird,
wird folgendermaßen
ausgeführt.
Als erstes wird eine Zielgeschwindigkeit des Motor-Generators 4400 auf
der Basis der Geschwindigkeit der ersten Welle 421 und
dem Zustand des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 (z.B.
die Geschwindigkeiten der Zahnräder)
errechnet und der Strom zum Motor-Generator 440 wird gesteuert,
um die Zielgeschwindigkeit zu erhalten. Wenn der Motor-Generator 440 ungefähr die Zielgeschwindigkeit
erreicht, werden der Kupplungsmechanismus 430 und der Verriegelungsmechanismus 460 in
vorherbestimmte Zustände
gesetzt, wodurch eine plötzliche
Veränderung
der Motorgeschwindigkeit verhindert wird und Vibrationsgeräusche und
Fahrdrehmomentstöße verhindert
werden.
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Praktisch
erhält
man einen Unterschied zwischen der Geschwindigkeit der dritten Welle 423,
die aus der Motorgeschwindigkeit oder dgl. bestimmt werden kann
und der Geschwindigkeit des Motor-Generators 440, d.h.
die Geschwindigkeit der ersten Welle 421, die durch einen
Geschwindigkeitssensor (nicht dargestellt) oder von einer generierten elektrischen
Spannungsfrequenz oder dgl. ermittelt werden kann. Eine Zielgeschwindigkeit
des Motor-Generators 440 wird so eingestellt, dass dieser Unterschied
die Geschwindigkeit der ersten Welle 421 wird (mit anderen
Worten, so dass die Geschwindigkeit der dritten Welle 423 0
wird), der Motor-Generator 440 wird so gesteuert, dass
der Motor-Generator 440 diese Zielgeschwindigkeit erreicht
und der Verriegelungsmechanismus 460 ist danach im verriegelten
Zustand (EIN). Infolgedessen gibt es fast keinen Eingriffsstoß des Verriegelungsmechanismus 460.
Nach der Verriegelung führt
der Motor-Generator 440 die erforderliche Elektrizitätsgenerierung
aus.
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Es
versteht sich, dass in dem Normalmodus die Unterbindung der Leistungsgenerierung
(Stromfluss) des Motor-Generators 440 vor dem Lösen des Kupplungsmechanismus 430 und
des Verriegelungsmechanismus 460 eine Ansprechverbesserung
und Stoßreduzierung
von Zustandsänderungen
des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 realisieren kann,
die von dem Kupplungsmechanismus 430 und dem Verriegelungsmechanismus 460 resultieren und
eine Verringerung von Eingriffs- und Verriegelungsstößen realisieren
kann, die daher resultieren, dass die Geschwindigkeit des Motor-Generators 440 auf
die Geschwindigkeit der ersten Welle 421 oder des Kompressors 450 gebracht
wird, bevor der Kupplungsmechanismus 430 einkuppelt oder
der Verriegelungsmechanismus 460 verriegelt werden.
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(Startmodusprozess 1200
für den
Modus S)
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In
dem Startmodusprozess 1200, der in den 5 und 6 dargestellt
ist, wird überprüft, ob der
Klimaanlagenkompressor 450 betrieben wird (Schritt 1201).
Wenn der Klimaanlagenkompressor 450 angehalten ist, wird
der Merker fac auf 0 gesetzt (Schritt 1202). Es wird überprüft, ob immer
noch eine Forderung zum Betrieb des Klimaanlagenkompressors 450 vorliegt
(Schritt 1203). Nur wenn eine Forderung vorliegt, wird
der Merker fac auf 1 zurückgesetzt
(Schritt 1204) und der Prozess fährt zu Schritt 1208 fort.
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Wenn
der Klimaanlagenkompressor 450 in Schritt 1201 betrieben
wird, wird der Merker fac auf 1 gesetzt (Schritt 1205),
der Betrieb des Klimaanlagenkompressors 450 unterbunden
(Schritt 1206), das Anhalten des Motor-Generators 440 abgewartet (Schritt 1207),
außerdem
ist der Kupplungsmechanismus 430 im ausgekuppelten Zustand
(AUS), der Verriegelungsmechanismus 460 in Schritt 1208 in dem
verriegelten Zustand (EIN) und der Prozess fährt zu Schritt 1209 fort.
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Die
Betriebsunterbindung des Klimaanlagenkompressors 450, auf
die in Schritt 1206 Bezug genommen wurde, weil der Motor
angehalten ist, bedeutet die Betriebsunterbindung des Klimaanlagenkompressors 450 in
dem Elektrokompressormodus, d.h. die Unterbindung des Antriebs des
Klimaanlagenkompressors 450, die durch Abschneiden des Stromflusses
zum Motor-Generator 440 bewirkt wird. D.h. wenn in der
vorstehenden Steuerung beim Anlassen des Motors 1 das Gerät in dem
Elektrokompressormodus M ist, wird das Anhalten des Motor-Generators 440 abgewartet,
bevor die Verriegelung des Verriegelungsmechanismus 460 ausgeführt wird.
Infolgedessen tritt kein Stoß aus
dieser Verriegelung auf.
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In
Schritt 1209 wird der Motor-Generator 440 dazu
veranlasst, ein Motorstartdrehmoment zu erzeugen. Dabei wartet der
Prozess bis die Motorgeschwindigkeit Ne einen vorherbestimmten Referenzwert
Nref erreicht hat (Schritt 1210). Der Verbrennungsmotorsteuereinheit
wird erlaubt, die Motorverbrennungssteuerung zu starten (Schritt 1211).
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In
Schritt 1209 wird, weil die dritte Welle 423 des
Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 in dem verriegelten
Zustand ist, der Motor-Generator 440 komplett an den Motor 1 über die
erste Welle 421 und die zweite Welle 422 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 übertragen,
so dass der Motor 1 gestartet wird.
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Danach
wird die Bestätigung über eine
vollständige
Verbrennung des Motors 1 abgewartet und zwar durch ein
Verfahren, wie z.B. der Bestimmung, ob die Motorgeschwindigkeit
einen höheren
vorherbestimmten Referenzwert erreicht (Schritt 1212),
die Startdrehmomentgenerierung des Motor-Generators 440 wird
beendet (Schritt 1213) und die Steuerung des Motor-Generators 440 wird
ausgeführt
(Schritt 1215).
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Die
Steuerung des Motor-Generators 440 in Schritt 1215 ist
im Wesentlichen die gleiche wie die Steuerung des Motor-Generators 440 in
den Schritten 1108 und 1116. D.h. der Merker fac
wird überprüft. Wenn
der Merker fac 1 ist, wird die gleiche Steuerung wie in Schritt 1108 ausgeführt. Wenn
der Merker fac 0 ist, wird die gleiche Steuerung wie in Schritt 1116 ausgeführt. Durch
diese Einrichtung kann ein Stoß beim
nachfolgenden Einkuppeln des Kupplungsmechanismus 430 (Schritt 1221)
und beim Verriegeln des Verriegelungsmechanismus 460 (Schritt 1218)
verringert werden.
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Als
nächstes
fährt der
Prozess zu Schritt 1216 fort und überprüft den Merker fac. Wenn der Merker
fac 0 ist, wird das Auskuppeln (AUS) des Kupplungsmechanismus 430 (Schritt 1217)
und das Verriegeln (EIN) des Verriegelungsmechanismus 460 (Schritt 1218)
ausgeführt,
die Leistungsgenerierung durch den Motor-Generator 440 wird
erlaubt und der Prozess kehrt zum Hauptprozess (Schritt 1219)
zurück.
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Wenn
der Merker fac in Schritt 1216 1 ist, wird das Entriegeln
(AUS) des Verriegelungsmechanismus 460 (Schritt 1220)
und das Einkuppeln (EIN) des Kupplungsmechanismus 430 (Schritt 1221)
ausgeführt
und dann fährt
der Prozess zu Schritt 1219 fort. Die vorstehenden Schritte 1217, 1218 sind
im Wesentlichen die gleichen wie die Schritte 1114, 1117.
Die Schritte 1220, 1221 sind im Wesentlichen die
gleichen wie die Schritte 1107, 1009.
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Dementsprechend
kann auch in Zustandsänderungen
des Kupplungsmechanismus 430 und des Verriegelungsmechanismus 460 im
Startmodus S, die Verringerung dessen Stoß durch die vorherige Steuerung
des Motor-Generators 440 realisiert werden. Aufgrunddessen,
dass der Kupplungsmechanismus 430 und der Verriegelungsmechanismus 460 vor
dieser Steuerung des Motor-Generators 440 gelöst werden,
wird die Geschwindigkeitsveränderung des
Motor-Generators 440 gleichmäßig.
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(Stoppmodusprozess 1300)
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In
dem Stoppmodus 1300, der in 7 dargestellt
ist, wird überprüft, ob der
Klimaanlagenkompressor 450 betrieben wird, d.h. eine Klimatisierung vorliegt
(Schritt 1301). Wenn der Klimaanlagenkompressor 450 betrieben
wird, wird der Merker fac auf 1 gesetzt (Schritt 1302)
und der Prozess fährt
zu Schritt 1306 fort. Wenn in Schritt 1301 der
Klimaanlagenkompressor 450 nicht betrieben wird, wird der
Merker fac auf 0 gesetzt (Schritt 1303). Nur wenn immer noch
eine Forderung zum Betrieb des Klimaanlagenkompressors 450 vorliegt,
wird der Merker fac auf 1 gesetzt (Schritt 1305) und der
Prozess fährt
zu Schritt 1306 fort.
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In
Schritt 1306 ist der Verriegelungsmechanismus 460 im
entriegelten Zustand (AUS). Dann ist der Kupplungsmechanismus 430 im
eingekuppelten Zustand (Schritt 1307), die Unterbindung
der Motorverbrennungssteuerung durch die Verbrennungsmotorsteuereinheit
wird gefordert (Schritt 1308), der Motor-Generator 440 wird
dazu veranlasst, ein Motoranhaltedrehmoment zu generieren (Schritt 1309),
das Anhalten des Motors wird bestätigt (Schritt 1310)
und der Prozess fährt
zu Schritt 1311 fort.
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Die
Schritte 1306 und 1307 sind zum Aufnehmen des
Motoranhaltedrehmoments mit dem Klimaanlagenkompressor 450.
Um den Stoß zu
verringern, der durch das Lösen
des Verriegelungsmechanismus 460 und das Eingreifen des
Kupplungsmechanismus 430 in diesen Schritten 1306 und 1307 verursacht
wird, kann natürlich
die Generierung durch den Motor-Generator 440 unterbunden
werden, bevor der Verriegelungsmechanismus 460 gelöst wird,
wie in Schritt 1105, oder die Steuerung des Motor-Generators 440 kann
vor dem Einkuppeln des Kupplungsmechanismus 430 ausgeführt werden,
wie in Schritt 1108 beschrieben.
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Wenn
das Anhaltedrehmoment des Motor-Generators 440 in Schritt 1311 zu
0 gemacht wird, kehrt der Prozess zum Hauptprozess, der in 3 dargestellt ist, zurück und überprüft den Merker
fac (Schritt 1008). Wenn er 0 ist, wird der Prozess zu Schritt 1010 umgeleitet.
Wenn er 1 ist, wird der Elektrokompressormodus M ausgeführt (Schritt 1009).
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(Elektrokompressormodusprozess
1400 für
den Modus M)
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Der
Elektrokompressormodus (Elektrokompressormodusprozess) M ist in 8 dargestellt. Als erstes
ist der Verriegelungsmechanismus 460 im entriegelten Zustand
(Schritt 1401), der Kupplungsmechanismus 430 im
eingekuppelten Zustand (Schritt 1402) und der Motor-Generator 440 wird
dazu veranlasst, ein elektromotorisches Drehmoment zu generieren,
das einer Forderung von der Klimaanlagensteuereinheit entspricht
(Schritt 1403).
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Um
den Stoß zu
verringern, der durch das Entriegeln des Verriegelungsmechanismus 460 und das
Eingreifen des Kupplungsmechanismus 430 in diesen Schritten 1401 und
1402 verursacht wird, kann die Generierung durch den Motor-Generator 440 unterbunden
werden, bevor der Verriegelungsmechanismus 460 gelöst wird,
wie in Schritt 1105, oder die Steuerung des Motor-Generators 440 kann vor
dem Eingreifen des Kupplungsmechanismus 430 ausgeführt werden,
wie in Schritt 1108 beschrieben.
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Außerdem wird
dieser Elektrokompressormodus M zuerst als erstes ausgeführt, mindestens nach
dem Stoppmodus 1107 in dem Hauptprozess, der in 3 dargestellt ist (der Stoppmodusprozess 1300,
der in 7 dargestellt
ist). Weil in diesem Stoppmodusprozess 1300 das Lösen des
Verriegelungsmechanismus 460 und das Eingreifen des Kupplungsmechanismus 430 in
den Schritten 1306 und 1307 ausgeführt werden,
können
die Schritte 1401, 1402 in dem Elektrokompressormodus
M weggelassen werden.
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Motor-Generatorsteuerprozess
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Ein
spezifisches Beispiel der Steuerung des Motor-Generators 440, die in den
vorstehenden Schritten 1108, 1116, 1215 ausgeführt wurde,
ist in 9 als ein Motor-Generatorsteuerprozess 1500 dargestellt.
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Die
Motorgeschwindigkeit Ne wird eingegeben (Schritt 1501)
und der Merker fac wird überprüft (Schritt 1502).
Wenn der Merker fac 0 ist, d.h. wenn der Betrieb des Klimaanlagenkompressors 450 nicht gefordert
wird, wird eine Zielgeschwindigkeit Nmp des Motor-Generators 440 auf
die Motorgeschwindigkeit Ne gesetzt (Schritt 1503). Wenn
der Merker fac 1 ist, d.h. wenn der Betrieb des Klimaanlagenkompressors 450 gefordert
wird, wird die Zielgeschwindigkeit Nmp des Motor-Generators 440 auf
die Motorgeschwindigkeit Ne/(1+p) gesetzt. p ist eine Konstante,
welche ein Planetengetriebeverhältnis
repräsentiert
und wird auf einen Wert eingestellt, so dass, wenn die Geschwindigkeit
des Motor-Generators 440, d.h. die Geschwindigkeit Nm der
ersten Welle 421 1/(1+p) der Motorgeschwindigkeit ist,
d.h. die Geschwindigkeit Ne der zweiten Welle 422. Die Geschwindigkeit
der ersten Welle 421 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 wird
gleich zur Geschwindigkeit der dritten Welle 423 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420.
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Als
nächstes
wird eine Regelung ausgeführt, bis
die Geschwindigkeit des Motor-Generators 440 die Zielgeschwindigkeit
Nmp erreicht (Schritt 1505, 1506) und dann kehrt
der Prozess zum Hauptprozess zurück.
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Wenn
dies abgeschlossen ist, wird die Geschwindigkeit der zweiten Welle 422 als
Ergebnis aus Schritt 1503 zu 0 und die Verriegelung des
Verriegelungsmechanismus 460 (Schritte 1117, 1218)
kann ohne Stoß ausgeführt werden.
Infolge des Schritts 1504 wird die Geschwindigkeit der
zweiten Welle 422 gleich zur Geschwindigkeit der dritten Welle 423.
Der Eingriff des Kupplungsmechanismus 430 (Schritte 1109, 1221)
kann ohne Stoß ausgeführt werden.
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Vorteilhafter
Weise kann die Steuerung des Motor-Generators 440 für Zustandsänderungen
des Kupplungsmechanismus 430 und des Verriegelungsmechanismus 460 wie
vorstehend beschrieben kontinuierlich über eine vorherbestimmte Zeitdauer
ausgeführt
werden, um einen Stoß zu
verringern, der durch plötzliche
Veränderungen
im erzeugten Drehmoment oder dem Lastdrehmoment des Motor-Generators 440 erzeugt
wird.
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In
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ist
der Kupplungsmechanismus 430 im eingekuppelten Zustand
und im ausgekuppelten Zustand, um jeweils die erste Welle 421 und
die dritte Welle 423 des Drehmomentaufteilungsmechanismus 420 einzukuppeln
und auszukuppeln. Alternativ kann er im eingekuppelten Zustand und
im ausgekuppelten Zustand sein, um bspw. jeweils die erste Welle 421 und
die zweite Welle 422 einzukuppeln und auszukuppeln.
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Eine
Welle 423 eines Planetengetriebemechanismus 420 ist über einen
Verriegelungsmechanismus 460 mit einem Klimaanlagenkompressor 450 verbunden.
Eine Welle 422 ist mit einem Motor 1 verbunden
und eine Welle 421 ist mit einem Motor-Generator 440 verbunden.
Die Welle 421 oder die Welle des Motor-Generators 440 ist
mit einer Welle 423 über
einen Kupplungsmechanismus 430 verbunden. Eine Steuereinheit 7 verringert
Stöße durch
Verändern
der Drehgeschwindigkeit des Motor-Generators 440 auf der
Basis der Motorgeschwindigkeit und Veränderung einer Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der Eingabewelle des Kupplungsmechanismus 430 und
einer Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der Eingabewelle des Verriegelungsmechanismus 460, bevor
der Kupplungsmechanismus 430 eingekuppelt wird und der
Verriegelungsmechanismus 460 gelöst wird.