HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hybridfahrzeug,
versehen mit einem Elektromotor, der für den Vortrieb des Fahrzeugs
verwendet wird, einem Verbrennungsmotor für die Leistungserzeugung und
einer Zusatzmaschine, und auf ein Betriebsverfahren dafür, und genauer
gesagt, auf ein Hybridfahrzeug, das hinsichtlich der Reichweite und der
Leistungsausnutzung befriedigend ist, und auf ein Betriebsverfahren für
das Hybridfahrzeug, gemäß welchem das Fahrzeug eine vergrößerte
Reichweite erlangt und auch verbesserte Leistungsausnutzung.
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Kürzlich sind die Regelungen bezüglich Abgasen von jenen
Fahrzeugen, die einen Verbrennungsmotor als Antriebsquelle verwenden,
rigoroser gemacht worden, um der Umgebungsverschmutzung entgegenzuwirken.
Diesbezüglich wurden verschiedene neue Techniken entwickelt.
Elektrofahrzeuge, welche einen Elektromotor als Antriebsquelle verwenden und
kein Abgas erzeugen, sollten ideale Motorfahrzeuge für die Verringerung
der Abgasmenge bilden. Typische elektrische Fahrzeuge sind so
konstruiert, daß eine Batterie verwendet wird, um den Elektromotor mit
elektrischer Leistung zu versorgen. Natürlich ist jedoch die verfügbare
Batteriekapazität für jedes Fahrzeug begrenzt, so daß die
Leistungsumsetzungen schlechter sind und die Reichweite kürzer ist als jene von
Fahrzeugen, welche den Motor als Antriebsquelle verwenden. Um
Elektrofahrzeuge populärer zu machen, wird erwartet, daß diese technischen Probleme
gelöst werden.
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Hybridfahrzeuge, die mit einem Generator ausgestattet sind,
angetrieben mittels eines Verbrennungsmotors für das Laden der Batterie,
werden als vielversprechende moderne Elektrofahrzeuge angesehen, die
sich einer vergrößerten Reichweite erfreuen können.
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Wie die typischen elektrischen Fahrzeuge jedoch, sind die
Hybridfahrzeuge so ausgebildet, daß Hilfsaggregate wie ein
Klimakompressor, Lenkhilfeölpumpe, Unterdruckpumpe für Bremsverstärker, etc.,
die in dem Fahrzeug angeordnet sind, mittels eines Hilfsantriebsmotors
angetrieben werden, der mit der Batterie verbunden ist, die
üblicherweise für den Hilfsantriebsmotor und den Fahrzeugantriebsmotor verwendet
wird. Demgemäß ist die für die Batterie verfügbare Zeit möglicherweise
so verkürzt, daß die Batteriekapazität unzureichend wird, wenn die
Hilfsaggregate angetrieben werden. Es ist deshalb immer noch schwierig
für einige Hybridfahrzeuge, die mit den motorgetriebenen Hilfsaggregaten
ausgestattet sind, eine befriedigende Reichweite und Leistungsausnutzung
zu erzielen. Wenn das Fahrzeug mit dem Hilfsantriebsmotor versehen ist,
werden darüberhinaus sowohl die Kosten als auch das Gewicht vergrößert
und es wird ein zusätzlicher Platz für diesen Motor benötigt.
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WO-A 91/08123 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem
Verbrennungsmotor für das Antreiben der Vorderräder und einem
batteriegespeisten Elektromotor zum Antreiben der Hinterräder. Eine Servopumpe ist
mit dem Verbrennungsmotor verbunden und ein elektrischer Servomotor ist
vorgesehen, um die Servopumpe anzutreiben, wenn der Verbrennungsmotor
angehalten wird. Wenn der Verbrennungsmotor in Betrieb ist, kann der
Servomotor als ein Generator für das Laden der Batterien angetrieben
werden.
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DE-A 41 09 379 offenbart ein Hybridfahrzeug, bei dem ein
Verbrennungsmotor in einem einzigen festgelegten optimierten
Betriebszustand läuft oder angehalten wird, abhängig von der Leistung, die für das
Antreiben des Fahrzeugs und den Ladungszustand der Batterie angefordert
wird.
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Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Hybridfahrzeug zu schaffen, das mit einem Elektromotor versehen ist, der für
das Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird, mit einem Verbrennungsmotor
für die Leistungserzeugung und mit einem Hilfsaggregat und das eine
befriedigende Reichweite und befriedigende Leistungsausnutzung hat.
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Ein anderer Gegenstand der Erfindung ist die Bereitstellung
eines Betriebsverfahrens für ein Hybridfahrzeug, bei dem das
Hybridfahrzeug eine vergrößerte Reichweite und verbesserte Leistungsausnutzung
erzielen kann.
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Die Erfindung schafft ein Hybridfahrzeug, umfassend einen
Elektromotor für den Fahrzeugantrieb; eine Batterie zum Versorgen des
Elektromotors mit elektrischer Leistung; einen Generator zum Laden der
Batterie; eine Brennkraftmaschine, die betriebsmäßig von dem
Elektromotor isoliert ist und zum Antreiben des Generators verwendet wird;
erste Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren des Betriebszustands des
Fahrzeugs; zweite Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren des
Ladezustands der Batterie; und eine Steuerung, die angeordnet ist, um den
Betriebszustand der Maschine in Reaktion auf Eingaben von dem
Diskriminierungsmittel zu steuern; dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug
mittels der Brennkraftmaschine ein angetriebenes Hilfsmaschinenaggregat
umfaßt, und dritte Diskriminierungsmittel zum Diskriminieren des
Vorliegens oder des Fehlens einer Anforderung für das Antreiben des
Hilfsmaschinenaggregats; und dadurch, daß die Steuerung zur Steuerung des
Betriebszustands der Maschine in Reaktion auf wenigstens eines der
Ergebnisse der Entscheidungen über den Betriebszustand des Fahrzeugs, den
Ladezustand der Batterie und des Vorliegens oder des Fehlens der
Anforderungen für das Antreiben des Hilfsmaschinenaggregats angeordnet ist.
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Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Betreiben eines
Hybridfahrzeugs, welches einen Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs;
eine Batterie zum Versorgen des Elektromotors mit elektrischer Leistung;
einen Generator zum Laden der Batterie; und eine interne
Verbrennungsmaschine, die betriebsmäßig von dem Elektromotor isoliert ist und zum
Antreiben des Generators verwendet wird, hat; wobei das Verfahren die
Schritte des Diskriminierens des Betriebszustands des Fahrzeugs mittels
eines ersten Diskriminierungsmittels; Diskriminieren des Ladezustands
der Batterie mittels eines zweiten Diskriminierungsmittels; und Steuern
des Betriebszustands der Maschine mittels einer Steuerung in Reaktion
auf Eingaben von den Diskriminierungsmitteln umfaßt; dadurch
gekennzeichnet, daß das Fahrzeug Hilfsmaschinenaggregate umfaßt, die mittels
der Brennkraftmaschine angetrieben sind; und daß das Verfahren das
Diskriminieren des Vorliegens oder des Fehlens einer Anforderung für den
Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats mittels von dritten
Diskriminierungsmitteln; und Steuern des Betriebszustands der Maschine mittels der
Steuerung in Reaktion auf wenigstens eines der Ergebnisse der
Entscheidungen über den Betriebszustand des Fahrzeugs, den Ladezustand der
Batterie
und des Vorliegens oder des Fehlens der Anforderung für den
Antrieb des Hilfsmaschinenaggregats umfaßt.
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Vorzugsweise umfaßt der Schritt der Steuerung des
Verbrennungsmotorbetriebszustands einen Prozeß für das Einstellen des
Verbrennungsmotors auf einen Betriebszustand derart, daß der
Brennstoffverbrauch des Motors reduziert wird, wenn der Hilfsaggregateantrieb
angefordert wird.
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Vorzugsweise umfaßt der Schritt des Steuerns des
Betriebszustands des Verbrennungsmotors einen Prozeß für das Halten des
Verbrennungsmotors in einem angehaltenen Zustand, wenn festgestellt wird, daß
die Batterie nicht geladen zu werden braucht, einen Prozeß für das
Einstellen des Verbrennungsmotors auf einen hochgeschwinden hochbelasteten
Zustand, wenn festgestellt wird, daß die Batterie ungenügend geladen
ist, und einen Prozeß für das Treiben des Verbrennungsmotors in einen
Zustand niedriger Geschwindigkeit und niedriger Last, wenn festgestellt
wird, daß der Hilfsaggregateantrieb benötigt wird.
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Vorzugsweise werden zusätzliche Schritte nacheinander unter
Steuerung durch die Steuereinrichtung ausgeführt, wenn festgestellt
wird, daß der Betrieb des Verbrennungsmotors angefordert wird und daß
die Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators in einer
Abgasreinigungsanlage, angebracht an dem Verbrennungsmotor, niedriger ist als ein
vorbestimmter Wert, welche zusätzlichen Schritte das Anhalten des
Verbrennungsmotors, die Erregung und Heizung eines elektrisch beheizten
Heizgeräts für das Heizen des Katalysators und das Starten des
Verbrennungsmotors mittels einer Motorstarteinrichtung umfassen, wenn der
vorbestimmte Wert der Temperatur des Katalysators überstiegen wird.
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Vorzugsweise wird die Anforderung für den
Hilfsaggregateantrieb jedesmal dann ausgegeben, wenn Bedingungen für das Laufenlassen
der Hilfsaggregate in dem Fall erfüllt werden, wo die Hilfsaggregate
intermittierend angetrieben werden, oder er wird kontinuierlich während
der Zeitperiode abgegeben unmittelbar nach der Erfüllung von Bedingungen
für das Fahren des Fahrzeugs und vor der Erfüllung der Bedingungen für
das Anhalten des Fahrzeugs.
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Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die
Hilfsaggregateanordnung in Wirkverbindung mit dem Verbrennungsmotor
stehend mittels desselben in dem Hybridfahrzeug angetrieben wird, das
den Elektromotor für das Antreiben des Fahrzeugs, den Verbrennungsmotor
für die Leistungserzeugung und die Hilfsaggregateanordnung umfaßt. In
dieser Anordnung kann der Energiewirkungsgrad für den
Hilfsaggregateantrieb höher gemacht werden und die verfügbare Zeit für die Batterie
kann länger gemacht werden als in dem Fall, in welchem die
Hilfsaggregate durch Verwenden der Batterie in dem Fahrzeug angetrieben werden,
beispielsweise der Batterie, die mit dem Elektromotor für den
Fahrzeugantrieb verbunden ist. Demgemäß kann sich das Hybridfahrzeug einer
vergrößerten Reichweite und verbesserter Leistungsausnutzung erfreuen. Auch
können konventionelle Hilfsaggregateanordnungen, die für die Montage in
verbrennungskraftgetriebenen Fahrzeugen angepaßt sind, ohne irgendwelche
Modifikation der Spezifikationen verwendet werden. Da es unnötig ist,
einen Antriebsmotor für die Hilfsaggregateanordnung und dafür eine
Batterie vorzusehen, können darüberhinaus Kosten, Gewicht, Raumbedarf, etc.
in Verbindung mit diesen Elementen verringert werden. Darüberhinaus kann
der Betrieb des Verbrennungsmotors für den Antrieb der
Hilfsaggregateanordnung beispielsweise in einem Verbrennungsmotorbetriebsbereich
derart ausgeführt werden, daß die Verbrennungsmotorbelastung und die
Verbrennungsmotordrehzahl ihre jeweils minimalen notwendigen Werte
annehmen, so daß die Hilfsaggregateanordnung nach Bedarf unter Verwendung von
weniger Brennstoff angetrieben werden kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung des Hauptteils eines
Hybridfahrzeugs, bei dem ein Betriebsverfahren für einen
Verbrennungsmotor zwecks Leistungserzeugung gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung angewandt wird;
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Fig. 2 ist ein Flußdiagramm zur Illustration einer
Hauptroutine für die Betriebssteuerung eines Elektromotors für den
Fahrzeugantrieb, des Verbrennungsmotors für die Leistungserzeugung und eines
Katalysatorheizers, ausgeführt mittels einer Steuereinheit, wie in Fig.
1 gezeigt;
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Fig. 3 ist ein Flußdiagramm zur Illustration eines Details
einer laufenden Steuersubroutine, wiedergegeben in Fig. 2;
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Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zur Illustration des Details einer
Verbrennungsmotorsteuersubroutine gemäß Fig. 2;
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Fig. 5 zeigt eine charakteristische Kurve zur Illustration der
Beziehungen zwischen der Gaspedaltrittiefe (ΘACC) und Fahrzeug-Soll-
Geschwindigkeit (VT), verwendet bei der laufenden Steuersubroutine;
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Fig. 6 zeigt charakteristische Kurven zur Illustration der
Beziehungen zwischen der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit (VV), der
Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (VV - VT) und der
Fahrzeugkarosseriebeschleunigung (α), verwendet in der laufenden Steuersubroutine; und
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Fig. 7 ist eine schematische Seitenansicht zur Darstellung
eines Verbrennungsmotors entsprechend dem Verbrennungsmotor aus Fig. 1
und versehen mit einer Klimatisierungspumpe, Lenkhilfepumpe und
Bremsverstärkerpumpe.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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In Fig. 1 ist ein Hybridfahrzeug (Straßenfahrzeug) mit einer
bestimmten Anzahl von Elektromotoren (von denen einer mit Bezugszeichen
10 versehen ist) abhängig von seinen Spezifikationen ausgestattet. Der
Elektromotor 10, der als eine Antriebsquelle für das Fahrzeug verwendet
wird, besteht aus einem Gleich- oder Wechselstrommotor und seine
Abtriebswelle steht in Wirkverbindung mit angetriebenen Rädem (nicht
dargestellt) des Fahrzeugs über einen Leistungsübertragungsmechanismus
(nicht dargestellt) des Fahrzeugs. Der Motor 10 ist elektrisch mit einer
Batterie 20 über eine Stromsteuereinrichtung 50 verbunden, die unter der
Wirkung einer Steuereinheit 60 arbeitet. Während das Fahrzeug fährt,
treibt der Motor 10 normalerweise das Fahrzeug an, wenn er Leistung von
der Batterie 20 empfängt. Wenn das Fahrzeug im Verzögerungsbetrieb ist,
arbeitet der Motor 10 als elektrischer Generator zum Erzeugen von
Verzögerungsleistung im Wiedergewinn, womit die Batterie 20 geladen wird.
Darüberhinaus ist der Elektromotor 10 mit einem Motortemperatursensor 11
für die Erfassung der Motortemperatur ausgestattet. Die Batterie 20 ist
außerdem mit einem Batteriekapazitätssensor 21 für die Erfassung eines
Parameters ausgestattet, der indikativ für die Batteriekapazität ist,
beispielsweise den Batteriespannungswert.
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Das Hybridfahrzeug ist ferner mit einem elektrischen Generator
30 für das Erzeugen elektrischer Leistung zwecks Ladung der Batterie
versehen, und ein Verbrennungsmotor 40 ist mit einer Ausgangswelle in
Wirkverbindung mit der Generatorwelle und dient dem Antrieb des
Generators 30. Der Generator 30, der als Gleich- oder Wechselstromgenerator
ausgebildet ist, ist elektrisch mit der Batterie 20 über die
Stromsteuereinheit 50 verbunden. Demgemäß wird die Batterie 20 mit
elektrischer Leistung geladen, erzeugt durch den Generator 30 während des
Betriebs des Verbrennungsmotors 40. Darüberhinaus ist der Generator 30 mit
einem Steuerabschnitt (nicht dargestellt) ausgestattet, verwendet zum
Einstellen der Höhe der erzeugten Leistung und
Abbremsleistungserzeugung, und verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) für das Erfassen
von Generatorbetriebsinformation, Temperatur, Versagenszustand, etc. des
Generators. Bei Start des Verbrennungsmotorbetriebs dient der Generator
30 als sogenannter Anlasser, der den Verbrennungsmotor 40 startet, wenn
er mit elektrischer Leistung von der Batterie 20 versorgt wird.
Alternativ kann ein Motoranlasser separat von dem Generator 30 vorgesehen
sein. In diesem Fall wird der Generator 30 nur für die
Leistungserzeugung verwendet.
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Der Verbrennungsmotor 40 für die Leistungserzeugung umfaßt
einen Motorkorpus, gebildet aus beispielsweise einem kleinen
leichtgewichtigen Kolbenmotor, und ein Motorantriebssystem (nicht dargestellt).
Das Motorantriebssystem umfaßt ein Brennstoffversorgungssystem mit einem
Drosselventi 1, einem Zündsystem, einem Brennstoffeinspritzsystem und
verschiedenen Aktuatoren, die elektrisch mit der Stromsteuereinrichtung
50 verbunden sind, und wird für Anlassen und Anhalten des Motors
verwendet für die Motordrehzahlsteuerung und für die
Drosselventilöffnungssteuerung. Ein Abgasreiniger 42 ist an dem Abgaskrümmer 41 angebracht,
der mit einem Abgasauslaß (nicht dargestellt) des Motors 40 verbunden
ist und verwendet wird, um Abgas auszutragen. Der Abgasreiniger 42
besteht aus einem Katalysator für das Entfernen von verschmutzenden oder
giftigen Gasen wie CO, NOX, etc. aus dem Abgas, das durch den
Abgaskrümmer 41 strömt, und einem elektrisch beheizten Katalysatorheizer, der
mit der Batterie 20 über die Stromsteuereinrichtung 50 verbunden ist.
Wenn der Katalysator aufgeheizt wird, um mittels des Heizers aktiviert
zu werden, kann er eine sehr starke Abgasreinigungswirkung produzieren.
Der Abgasreiniger 42 ist mit einem Katalysatortemperatursensor 43
ausgestattet, um die Katalysatortemperatur zu erfassen. Ferner ist der
Verbrennungsmotor 40 mit verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) für
die Erfassung von Verbrennungsmotor-Betriebsinformation einschließlich
Sensoren (nicht dargestellt) für die Erfassung von
Verbrennungsmotorbetriebsinformation einschließlich der Motordrehzahl, Lufteinlaß,
Drosselventilöffnung, etc.
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Die Stromsteuereinrichtung 50, die sich zwischen dem
Elektromotor 10, Batterie 20, Generator 30, Verbrennungsmotor 40 und
Katalysatorheizer des Abgasreinigers 42 befindet, wie oben beschrieben, dient
dazu, die elektrischen Verbindungen zwischen den entsprechenden der
vorgenannten Elemente unter Steuerung durch die Steuereinheit 60 zu
schalten und den Stromwert für die Leistungsversorgung zwischen den
entsprechenden Elementen einzustellen. Die Steuereinrichtung 50 umfaßt
beispielsweise einen Eingangsabschnitt (nicht dargestellt) für das
Eingeben von Stromsteuereinheitssteuersignalen von der Steuereinheit 60,
einen Einstellabschnitt (nicht dargestellt), der in Reaktion auf einen
Steuerausgang für die Schaltung der elektrischen Verbindung und der
Stromwerteinstellung, geliefert von dem Eingangsabschnitt, und einem
Leistungsumsetzabschnitt (nicht dargestellt) versehen, der in Reaktion
auf einen Steuerausgang von dem Einstellabschnitt arbeitet. Die
Stromsteuereinheit so ist mit verschiedenen Sensoren (nicht dargestellt) für
das Erfassen der Temperatur, Versagenszustand, etc. der Einrichtung 50
versehen.
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Die Steuereinheit 60 empfängt verschiedene Arten von
Betriebsinformation von den verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs und
den Sensoren und steuert die Betriebsweise des Elektromotors 10, des
Verbrennungsmotors 40 und der Stromsteuereinrichtung 50. Die
Steuereinheit
60 umfaßt beispielsweise einen Prozessor (nicht dargestellt) für
die Abarbeitung von Steuerprogrammen, die später erwähnt werden,
Speicher (nicht dargestellt) für die Speicherung der Steuerprogramme,
verschiedene Daten, etc., und Schnittstellenschaltkreise (nicht
dargestellt) für die Signalübertragung zwischen der Steuereinheit 60 und den
vorgenannten verschiedenen Komponenten und Sensoren.
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Im einzelnen ist die Steuereinheit 60 elektrisch mit dem
Motortemperatursensor 11, angebracht an dem Elektromotor 10, dem
Batteriekapazitätssensor 21, angebracht an der Batterie 20, dem
Katalysatortemperatursensor 43, angebracht an dem Abgasreiniger 42, und den
verschiedenen Sensoren verbunden, die individuell an dem Generator 30, dem
Verbrennungsmotor 40 und der Stromsteuereinrichtung 50 angebracht sind.
Außerdem ist die Steuereinheit 60 elektrisch mit verschiedenen Sensoren
(nicht dargestellt) verbunden, die in dem Hybridfahrzeug angeordnet sind
und verwendet werden, um Fahrzeugbetriebsinformation zu erfassen, wie
Fahrzeuggeschwindigkeit, Durchdrücktiefe des Beschleunigerpedals, etc.
Die Steuereinheit 60 empfängt von diesen Sensoren ein
Motortemperatursignal, Batteriekapazitätssignal, Katalysatortemperatursignal,
Generatorbetriebsinformation (beispielsweise Temperatur und Versagen des
Generators 30), Verbrennungsmotorbetriebsinformation (beispielsweise
Drehzahl, Lufteinlaß und Drosselventilöffnung des Motors 40),
Stromsteuereinrichtungsbetriebsinformation (beispielsweise Versagen der
Stromsteuereinrichtung 50) und Fahrzeugbetriebsinformation. Basierend auf den
verschiedenen Signalen und Information, welche auf diese Weise empfangen
wird, setzt die Steuereinheit 60 Generatorsteuersignale in Verbindung
mit der Steuerung des Generators 30 für die Größe der erzeugten
Leistung, Unterbrechung der Leistungserzeugung, etc.,
Verbrennungsmotorsteuersignale in Verbindung mit der Steuerung des Verbrennungsmotors 40
für dessen Starten, Anhalten, Drehzahl, etc. und
Stromsteuereinrichtungssteuersignale in Verbindung mit der Steuerung des Stromwertes, der
Stromversorgungsrichtung, etc. für die Leistungsversorgung zwischen den
vorgenannten Komponenten, die mit der Stromsteuereinrichtung 50
verbunden sind. Die Steuereinheit 60 liefert diesen Satz von Steuersignalen an
den Generator 30, Verbrennungsmotor 40 und Stromsteuereinrichtung 50.
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Ferner ist als ein Beispiel für ein Hilfsaggregat eine
Klimaanlage 70 in dem Hybridfahrzeug montiert. Die Klimaanlage 70 umfaßt
einen Kompressor (nicht dargestellt) und einen Klimabetriebsschalter und
ist angeordnet, um mittels des Verbrennungsmotors 40 angetrieben zu
werden. Der Kompressor hat eine Rotationswelle, die in Wirkverbindung
mit der Abtriebswelle des Motors 40 derart steht, daß die beiden Wellen
mittels einer elektromagnetischen Kupplung (nicht dargestellt) oder
anderen geeigneten Mitteln getrennt werden können. Der Schalter kann
durch eine Bedienungsperson manuell betätigt werden. Ferner kann das
Hybridfahrzeug mit einigen anderen Hilfsaggregaten versehen sein, wie
einer Lenkhilfeölpumpe, Unterdruckpumpe für Bremsverstärker, etc.
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Wie in Fig. 7 gezeigt, sind eine Klimaanlagenpumpe 45 und eine
Bremsverstärkerpumpe 47 auf der Frontseite des Motors 40 montiert, eine
Lenkhilfepumpe 46 auf der Rückseite. Diese einzelnen Pumpen 45 bis 47
werden von dem Motor 40 mit Hilfe von Riemen angetrieben, die um und
zwischen einer Kurbelwellenriemenscheibe 44 des Motors und
Riemenscheiben auf den Pumpen geführt sind.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 2 bis 6 soll die Betriebssteuerung
des Elektromotors 10, des Verbrennungsmotors 40 und des Abgasreinigers
42 mittels der Steuereinheit 60 beschrieben werden.
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Wenn ein Fahrer einen Zündschlüssel einschaltet, um das
Fahrzeug zu benutzen, diskriminiert der Prozessor der Steuereinheit 60 die
Einschaltung und startet das Ausführen einer Hauptroutine, die in Fig. 2
gezeigt ist. Genauer gesagt, exekutiert der Prozessor zuerst
Einschaltprozesse einschließlich des Lesens von Steuerdaten, die am Ende des
vorhergehenden Fahrzeugfahrzyklus abgespeichert worden waren aus den
Speichern, überprüft die Betriebsbedingungen der verschiedenen
Komponenten des Hybridfahrzeugs, etc. (Schritt S1) und führt dann eine
Fahrtsteuersubroutine aus, die im einzelnen in Fig. 3 gezeigt ist (Schritt
S2).
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In der Fahrtsteuersubroutine, wiedergegeben in Fig. 3, erfaßt
der Prozessor zuerst eine Gaspedalniederdrücktiefe ΘACC durch Lesen des
Ausgangs eines Gaspedalniederdrücktiefensensors (Schritt S21) und erhält
damit eine Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT, die mit der
Niederdrücktiefe ΘACC,
erfaßt im Schritt S21, kompatibel ist entsprechend den
Betriebsausdrücken oder Suchtabellen für das Setzen der Fahrzeug-Soll-
Geschwindigkeit (Schritt S22). Die Ausdrücke oder Tabellen, die einer
charakteristischen Kurve (Fig. 5) entsprechen, die indikativ ist für
die Beziehungen zwischen der Gaspedalniederdrücktiefe ΘACC und der
Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT, werden vorher in den
Steuerprogrammen beschrieben oder in den Speichern der Steuereinheit 60
abgespeichert.
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Wie in Fig. 5 gezeigt, wird die Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit
VT so eingestellt, daß sie Null wird, um das Fahrzeug daran zu hindern,
in einem ersten Niederdrücktiefenbereich zu rollen, wo die
Gaspedalniederdrücktiefe ΘACC einen kleinen Wert annimmt, der von Null bis ΘACC1
reicht und von Null auf VT2 zunimmt, um dem Fahrzeug zu ermöglichen,
langsam zu fahren zu beginnen, wenn die Niederdrücktiefe ΘACC in einem
zweiten Niederdrücktiefenbereich zunimmt, wo die Niederdrücktiefe ΘACC
einen relativ kleinen Wert von ΘACC1 bis ΘACC2 annimmt. In einem dritten
Niederdrücktiefenbereich, wo die Niederdrücktiefe ΘACC ΘACC2 übersteigt,
nimmt darüberhinaus die Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT von VT2
ausgehend mit einer Rate zu, die höher ist als die Zunahmerate für den
zweiten Bereich, um normale Fahrzeugfahrt zu ermöglichen, wenn die
Niederdrücktiefe ΘACC zunimmt.
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Indem erneut auf Fig. 3 eingegangen wird, liest der Prozessor
der Steuereinheit 60 den Ausgang eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors,
um eine Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit VV zu erfassen (Schritt S23) nach
Setzen der Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT und berechnet dann eine
Motorstromversorgung (benötigte Motorantriebsstromhöhe) I (Schritt S24).
Beim Berechnen des Motorversorgungsstromes I berechnet der Prozessor
zunächst eine Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (= VV - VT) auf der
Basis der Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit VV, erfaßt im Schritt S23, und
der Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT, gesetzt im Schritt S22, und setzt
dann eine benötigte Fahrzeugkarosseriebeschleunigung α, die kompatibel
ist mit der vorher erfaßten Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit VV und der
vorher berechneten Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz (= VV - VT)
entsprechend den Betriebsausdrücken oder Suchtabellen für das Setzen der
benötigten
Fahrzeugkarosseriebeschleunigung, was den charakteristischen
Kurven (Fig. 6) entspricht, die indikativ sind für die Beziehungen
zwischen der Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit, der
Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz und der benötigten Fahrzeugkarosseriebeschleunigung.
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Wie in Fig. 6 gezeigt, nimmt die erforderliche
Fahrzeugkarosseriebeschleunigung α einen negativen Wert an, der indikativ ist für
die Notwendigkeit der Verzögerung des Fahrzeugs, wenn die Fahrzeug-Ist-
Geschwindigkeit VV höher ist als die Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT,
und deshalb ist die Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz positiv. Wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz negativ ist, nimmt andererseits die
Beschleunigung α einen positiven Wert an, der indikativ für die
Notwendigkeit eines Beschleunigungsvorgangs ist. Der Absolutwert der
Beschleunigung α nimmt zu proportional zu der
Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit selbst dann, wenn der Absolutwert der
Fahrzeuggeschwindigkeitsdifferenz festliegt.
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Nach Setzen der erforderlichen
Fahrzeugkarosseriebeschleunigung α auf diese Weise berechnet der Prozessor einen benötigten
Motorausgang PS entsprechend einem Betriebsausdruck PS = [{C A (VV)² + µ
W + α W/g} VV]/(K1 η), worin C, A, VV, µ, W α und η der
Luftwiderstand, die projizierte Frontfläche, die
Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit, der Rollwiderstandskoeffizient, das Gesamtgewicht, die
erforderliche Karosseriebeschleunigung bzw. die Leistungsübertragbarkeit des
Fahrzeuges sind. Darüberhinaus sind g bzw. K1 die Erdbeschleunigung und
ein Umwandlungseinheitsfaktor und der Faktor K1 wird auf beispielsweise
270 eingestellt. Die obige Betriebsgleichung ist für den Fall ausgelegt,
daß die Straßen keinen Gradienten hat. Anstatt die Berechnung gemäß
dieser Gleichung beim Setzen des erforderlichen Motorausgangs
auszurechnen, kann als Referenz eine Suchtabelle für das Setzen des Motorausgangs
verwendet werden.
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Dann berechnet der Prozessor den erforderlichen
Antriebsstromwert (Motorstromversorgung) I entsprechend einer Betriebsgleichung I =
(K2 PS)/(ηMTR V), worin K2, PS, ηMTR und V der
Umwandlungseinheitsfaktor, der benötigte Motorausgang, der Wirkungsgrad des Motors 10
bzw. die Motorbetriebsspannung des Motors 10 sind, und der Faktor K2
wird auf beispielsweise 735 eingestellt.
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Im Schritt S25 liefert der Prozessor ein Steuersignal, das
indikativ für den benötigten Motorantriebsstromwert 1 der
Stromsteuereinrichtung so ist. In Reaktion auf dieses Steuersignal führt die
Steuereinrichtung 50 beispielsweise eine Taktverhältnissteuerung derart aus,
daß ein Motorantriebsstrom des Wertes 1 von der Batterie 20 dem
Elektromotor 10 über die Einrichtung 50 zugeführt wird. Im Ergebnis nimmt die
Fahrzeug-Ist-Geschwindigkeit VV zu oder ab oder wird bei dem Wert der
Fahrzeug-Soll-Geschwindigkeit VT gehalten. Wenn die Gaspedaldrücktiefe
größer ist als der Wert ΘACC1 unmittelbar nach Einschalten des
Starterschlüssels, wird demgemäß der Motor 10 betätigt, um dem Fahrzeug den
Fahrtbeginn zu ermöglichen.
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Indem erneut auf Fig. 2 eingegangen wird, liest der Prozessor
der Steuereinheit 60 das Batteriekapazitätssignal von dem
Batteriekapazitätssensor 21, nachdem die Fahrtsteuersubroutine (Schritt S2) beendet
ist, und bestimmt in Übereinstimmung mit dem gelesenen Signal, ob die
Speicherhöhe der Batterie 20 kleiner als ein vorbestimmter notwendiger
Wert für den Elektromotor 10 ist, um das Fahrzeug befriedigend fahren zu
lassen (Schritt S3). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem
Schritt NEIN ist, das heißt, wenn die Batteriespeichergröße nicht
kleiner ist als die vorbestimmte Speichergröße, so daß die Batterie 20 nicht
geladen zu werden braucht, bestimmt der Prozessor weiter, ob der
Schalter der Klimaanlage ein ist oder nicht (Schritt S4). Wenn im Schritt S4
festgestellt wird, daß der Klimaanlagenschalter nicht ein ist und
deshalb Verbrennungsmotorbetrieb für den Antrieb der Klimaanlage unnötig
ist, liefert der Prozessor ein Verbrennungsmotorsteuersignal für einen
Befehl, den Verbrennungsmotor 40 zu stoppen, an das
Verbrennungsmotortreibersystem (Schritt S5). Im Ergebnis wird der Verbrennungsmotor 40 in
einem angehaltenen Zustand gehalten, wenn sein Betrieb unterbrochen ist,
und der Verbrennungsmotorbetrieb wird beendet, wenn der
Verbrennungsmotor in Betrieb ist. Demgemäß kann Abgaserzeugung durch nutzlosen
Verbrennungsmotorbetrieb verhindert werden.
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Im Schritt S6 bestimmt der Prozessor, ob der Zündschlüssel
ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Entscheidung in
diesem Schritt NEIN ist, kehrt der Prozessor zu der vorgenannten
Fahrtsteuersubroutine (Schritt S2) zurück. Wenn festgestellt wird, daß der
Zündschlüssel ausgeschaltet ist, führt der Prozessor andererseits
Ausschaltprozesse aus einschließlich des Einschreibens von Steuerdaten in
einen Stützspeicher, überprüft die Betriebsbedingungen der verschiedenen
Komponenten des Hybridfahrzeugs, etc. (Schritt S7), wonach die
Hauptroutine beendet ist.
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Die Batteriespeichergröße kann kleiner werden als die
vorbestimmte Größe, während die vorerwähnte Serie von Prozessen der Schritte
S2 bis S6 wiederholt wird, ohne den Zündschlüssel auszuschalten, so daß
der benötigte Antriebsstrom dem Elektromotor 10 bei fahrendem Fahrzeug
zugeführt wird. In diesem Falle muß die Batterie 20 geladen werden. Wenn
im Schritt S3 festgestellt wird, daß ein Laden der Batterie erforderlich
ist, setzt der Prozessor eine Verbrennungsmotorsteuerflagge F auf "1",
was indikativ für eine ungenügende Batteriespeichergröße ist (Schritt
S8). Wenn festgestellt wird, daß der Klimaanlagenbetriebsschalter
während der Fahrt des Fahrzeugs eingeschaltet worden ist, setzt
darüberhinaus der Prozessor die Flagge F auf "0", was anzeigt, daß die
Batteriespeichergröße angemessen ist und der Klimaanlagenbetriebsschalter
eingeschaltet worden ist (Schritt S9).
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Im Schritt S10, der dem Schritt S8 oder S9 folgt, liest der
Prozessor das Katalysatortemperatursignal von dem
Katalysatortemperatursensor 43 und bestimmt entsprechend dem gelesenen Signal, ob die
Katalysatortemperatur niedriger ist als eine vorbestimmte notwendige
Temperatur für befriedigende Aktivierung des Katalysators. Wenn das
Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt JA ist und deshalb Abgas, das
verschmutzende oder giftige Gase möglicherweise von dem
Verbrennungsmotor 40, wenn dieser in Betrieb ist, abgegeben werden, liefert der
Prozessor das Verbrennungsmotorsteuersignal für den Befehl, den
Verbrennungsmotor zu stoppen, an das Verbrennungsmotortreibersystem (Schritt
S11), wodurch der angehaltene Zustand des Verbrennungsmotors
aufrechterhalten wird oder der Verbrennungsmotorbetrieb abgestoppt wird, wenn
der Verbrennungsmotor in Betrieb ist. Wenn demgemäß die
Katalysatortemperatur
aus irgendeinem Grund während des Verbrennungsmotorbetriebs
absinkt, wird der Verbrennungsmotorbetrieb unterbrochen.
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Im Schritt S12 liefert der Prozessor ein Steuersignal für
einen Befehl an die Stromversorgung für den Katalysatorheizer des
Abgasreinigers 42 an die Stromsteuereinrichtung 50. In Reaktion auf dieses
Steuersignal arbeitet die Stromsteuereinrichtung 50 derart, daß ein
Heizstrom von der Batterie 20 dem Heizer zugeführt wird. Demgemäß wird
der Heizer erregt, um den Katalysator zu heizen. Nachdem der Befehl für
die Stromzufuhr zu dem Heizer gegeben worden ist, bestimmt der Prozessor
erneut, ob der Zündschlüssel ausgeschaltet ist oder nicht (Schritt S6).
Wenn der Schlüssel nicht ausgeschaltet ist, kehrt der Prozessor zum
Schritt S2 zurück und arbeitet dann wiederholt die vorgenannte Serie von
Prozessen der Schritte S2, S3, S8, S10, S11, S12 und S6 ab oder die
Schritte S2, S3, S4, S9, S10, S11, S12 und S6.
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Wenn danach im Schritt S10 festgestellt wird, daß die
Katalysatortemperatur eine vorbestimmte Temperatur erreichte und deshalb der
Abgasreiniger 42 in einem Betriebszustand derart ist, daß die
verschmutzenden oder giftigen Gase aus dem Abgas durch den Abgasreinigungseffekt
des Katalysators entfernt werden können, liefert der Prozessor ein
Steuersignal für einen Befehl zum Abstoppen der Stromzufuhr zu dem
Katalysatorheizer an die Stromsteuereinrichtung 50 (Schritt S13). Im
Ergebnis wird die Stromzufuhr zu dem Heizer beendet. Dann führt der
Prozessor eine Verbrennungsmotorsteuersubroutine aus, wie im Detail in
Fig. 4 gezeigt (Schritt S14).
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In der Verbrennungsmotorsteuersubroutine, dargestellt in Fig.
4, bestimmt der Prozessor, ob der Verbrennungsmotor 40 in Betrieb ist
oder nicht unter Bezugnahme auf die Inhalte der Speicher der
Steuereinheit 60, welche angeben, ob ein Verbrennungsmotorsteuersignal für einen
Befehl, den Verbrennungsmotor in Betrieb zu nehmen, abgegeben worden ist
oder nicht (Schritt S111). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem
Schritt NEIN ist, führt der Prozessor verschiedene Steueroperationen
beim Start des Verbrennungsmotorbetriebs aus (Schritt S112).
Beispielsweise liefert der Prozessor ein Stromsteuereinrichtungssteuersignal für
einen Befehl zum Starten einer Brennstoffpumpe (nicht dargestellt) an
die Stromsteuereinrichtung 50. Ferner liefert der Prozessor ein
Verbrennungsmotorsteuersignal für einen Befehl, das Drosselventil um einen
erforderlichen Winkel in einer erforderlichen Richtung an einen
Drosselventiltreibermechanismus des Verbrennungsmotorantriebssystems
einschließlich beispielsweise eines Impulsmotors zu verstellen. Der
erforderliche Winkel und die Richtung werden durch eine
Drosselventil-Istöffnung diskriminiert, erfaßt durch den Ausgang eines
Drosselventilöffnungssensors und eine vorbestimmte Drosselventilöffnung für den
Verbrennungsmotorstart. Im Ergebnis arbeitet die Stromsteuereinrichtung 50 so,
daß ein erforderlicher Antriebsstrom von der Batterie 20 einem
Brennstoffpumpenantriebsmotor (nicht dargestellt) über die Einrichtung 50
zugeführt wird, wodurch die Brennstoffpumpe gestartet wird, und das
Drosselventil wird in eine vorbestimmte Winkelposition für den
Verbrennungsmotorstart positioniert.
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Dann gibt der Prozessor ein
Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl aus, den Verbrennungsmotor zu starten, an die
Stromsteuereinrichtung 50 (Schritt S113). Im Ergebnis arbeitet die
Steuereinrichtung 50 so, daß ein benötigter Treiberstrom von der
Batterie 20 an den Starter (Generator 30) über die Einrichtung 50 geliefert
wird. Demgemäß wird der Verbrennungsmotor 40 mittels des Generators 30
gestartet, der als Starter dient. Wenn die Verbrennungsmotorsteuerflagge
F bei "1" ist, was eine unzureichende Batteriespeichergröße anzeigt,
wird demgemäß der Generator 30 durch den Verbrennungsmotor 40
angetrieben, um mit der Leistungserzeugung zu beginnen. Wenn die Flagge F bei
"0" ist, was indikativ für eine Anforderung an den Betrieb der
Klimaanlage 70 ist, wird andererseits der Verbrennungsmotor 40 mit dem
Betrieb der Klimaanlage 70 beginnen.
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Wenn die Batteriespeichergröße unzureichend ist (F = 1), wird
ein Generatorsteuersignal indikativ für die Quantität der erzeugten
Leistung von dem Prozessor zu dem Generatorsteuerabschnitt übertragen
und ein Stromsteuereinrichtungssteuersignal für einen Befehl, die
Batterie 20 mit der erzeugten elektrischen Leistung zu laden, wird von dem
Prozessor zu der Stromsteuereinrichtung 50 übertragen, wodurch die
Batterie 20 mit der von dem Generator 30 erzeugten Leistung geladen
wird. Andererseits entregt der Prozessor die elektromagnetische Kupplung
zwischen der Rotationswelle des Kompressors der Klimaanlage 70 und der
Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 40, um die Klimaanlage von dem
Verbrennungsmotor zu trennen, wodurch die Klimaanlage am Betrieb gehindert
ist. Wenn die Anforderung für den Betrieb der Klimaanlage 70 erfolgt (F
= 0), erregt im Gegensatz zu diesem der Prozessor die elektromagnetische
Kupplung zum Etablieren der Verbindung zwischen der Klimaanlage 70 und
dem Verbrennungsmotor, wodurch es der Klimaanlage ermöglicht wird,
betrieben zu werden. Andererseits liefert der Prozessor dem
Steuerabschnitt des Generators 30 ein Generatorsteuersignal für einen Befehl,
die Leistungserzeugung zu unterbrechen, wodurch die Leistungserzeugung
beendet wird.
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Wenn der Verbrennungsmotor gestartet wird, führt der Prozessor
konventionelle Motorsteuerung aus einschließlich Zündzeitlagesteuerung,
Brennstoffeinspritzsteuerung, etc. (Schritt S114), wonach die
Verbrennungsmotorsteuerungssubroutine beendet ist. Danach wird im Schritt S6
der Hauptroutine (Fig. 2) erneut festgestellt, ob der Zündschlüssel
ausgeschaltet ist oder nicht. Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem
Schritt JA ist, werden im Schritt S7 die Ausschaltprozesse abgearbeitet,
wonach die Exekution der Hauptroutine beendet ist. Wenn im Schritt S6
festgestellt wird, daß der Zündschlüssel nicht ausgeschaltet ist, werden
der Prozeß des Schrittes S2 (Fahrtsteuersubroutine) und die
nachfolgenden Prozesse wieder in der vorbeschriebenen Weise abgearbeitet. Da
der Verbrennungsmotor 40 bereits bei der vorigen
Verbrennungsmotorsteuersubroutine gestartet worden war, wird im Schritt S111 der
Verbrennungsmotorsteuerungssubroutine (Schritt S14) festgestellt, ausgeführt
wiederum nach der Serie von Prozessen der Schritte S2, S3, S8, S10 und
S13 oder der Prozesse der Schritte S2, S3, S4, S9, S10 und S13.
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In diesem Fall bestimmt der Prozessor der Steuereinheit 60, ob
die vorerwähnte Verbrennungsmotorsteuerflagge F bei "0" ist oder nicht,
was anzeigt, daß die Batterieladungsgröße angemessen ist und der
Klimaanlagenbetriebsschalter ein ist (Schritt S115). Wenn das Ergebnis in
diesem Schritt NEIN ist, das heißt, wenn die Steuerflagge F bei "1" ist,
was eine unzureichende Batterieladungsgröße anzeigt, gibt der Prozessor
eine Drosselventil-Soll-Öffnung ΘTRG zu einer ersten vorbestimmten
Öffnung ΘHIGH vor für die erforderliche Leistungserzeugung, die vorher auf
einen hohen Wert gesetzt wurde (Schritt S116). Wenn das Ergebnis der
Entscheidung im Schritt S115 JA ist, das heißt, wenn die Flagge F bei
"0" ist, was anzeigt, daß die Batterieladungsgröße angemessen ist und
der Klimaanlagenbetriebsschalter ein ist, gibt der Prozessor
andererseits eine Drosselventil-Soll-öffnung ΘTRG mit einer zweiten
vorbestimmten öffnung ELOW für den Antrieb der Klimaanlage 70 vor, welcher Wert
vorher auf einen kleinen Wert gesetzt worden war (Schritt S117).
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Ferner erfaßt der Prozessor die vorhandene
Drosselventilöffnung ΘTH mittels des Drosselventilöffnungssensorausgangs und
bestimmt, ob die erfaßte vorhandene öffnung ΘTH größer als die
Drosselventil-Soll-öffnung ΘTRG ist, gesetzt im Schritt S116 oder S117 (Schritt
S118). Wenn das Ergebnis der Entscheidung in diesem Schritt NEIN ist,
liefert der Prozessor ein Verbrennungsmotorsteuersignal für einen
Befehl, das Drosselventil in öffnungsrichtung anzusteuern an das
Verbrennungsmotortreibersystem (Schritt S119). Wenn im Schritt S118
festgestellt wird, daß die gegenwärtige Drosselventilöffnung ΘTH größer ist
als die Drosselventil-Soll-Öffnung ΘTRG gibt andererseits der Prozessor
ein Verbrennungsmotorsteuersignal aus für einen Befehl, das
Drosselventil in Schließrichtung anzusteuern an das
Verbrennungsmotortreibersystem (S120). Im Ergebnis wird das Drosselventil des Verbrennungsmotors
40 in übereinstimmung mit dem Ergebnis der Entscheidung im Schritt S118
mittels des Drosselventilantriebsmechanismus geöffnet oder geschlossen.
Die vorgenannte konventionelle Verbrennungsmotorsteuerung wird im
Schritt S114 ausgeführt, der direkt Schritt S119 folgt, in Verbindung
mit der Öffnungsrichtungsansteuerung des Drosselventils oder Schritt
S120 in Verbindung mit der Schließrichtungsansteuerung des
Drosselventils.
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Wenn demgemäß eine Anforderung für das Laden der Batterie
erfolgt, wird der Verbrennungsmotor 40 in einen Verbrennungsmotorbetriebs
bereich in Betrieb gesetzt, der der Drosselventilöffnung ΘHIGH
entspricht. Wenn die Anforderung für den Klimaanlagenbetrieb erfolgt, wird
andererseits der Verbrennungsmotor in einem
Verbrennungsmotorbetriebsbereich
betrieben, der der Drosselventilöffnung ΘLOW entspricht und in
welchem die Verbrennungsmotorlast und die Verbrennungsmotordrehzahl ihre
entsprechenden minimalen erforderlichen Werte annehmen.
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Wenn die Hauptroutine nach der Beendigung der
Verbrennungsmotorsteuersubroutine wieder aufgenommen wird, geht das Programm zum
Schritt S7 (Ausschaltprozesse) oder Schritt S2 (Fahrtsteuersubroutine)
in Reaktion auf das Ergebnis der Entscheidung bezüglich der
Zündschlüsselstellung im Schritt S6 der Hauptroutine über, wie zuvor beschrieben.
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Das Folgende ist eine Zusammenfassung der oben beschriebenen
Betriebssteuerung der verschiedenen Komponenten des Hybridfahrzeugs
mittels der Steuereinheit 60. Wenn der Zündschlüssel eingeschaltet wird,
werden die Berechnung der Stromversorgung des Elektromotors 10 und die
Steuerung der Motorstromversorgung begonnen und diese Motorsteuerung
wird periodisch danach ausgeführt. Im Ergebnis fährt das Hybridfahrzeug,
das den Motor 10 als seine Antriebsquelle benutzt. Wenn die
Ladungsspeicherung der Batterie 20 ausreichend ist und ein Hilfsaggregat, z.B. die
Klimaanlage 70, nicht betrieben zu werden braucht, während das Fahrzeug
fährt, wird der Betrieb des Verbrennungsmotors 40 für das Antreiben des
Generators 30 oder der Klimaanlage 70 abgestoppt, so daß die nutzlose
Ausbringung von Abgas verhindert werden kann. Wenn eine Möglichkeit
besteht, daß die Batterielademenge ungenügend wird oder wenn die
Klimaanlage 70 betrieben werden soll, wird der Verbrennungsmotor 40
gestartet, um den Generator 30 dazu zu bringen, elektrische Leistung zu
erzeugen, so daß die Batterie 20 mit der erzeugten Leistung geladen wird
oder die Klimanlage 70 wird mittels des Verbrennungsmotors 40
angesteuert. Wenn die vor dem Start des Verbrennungsmotorbetriebs gemessene
Katalysatortemperatur niedriger als die notwendige Temperatur für die
Aktivierung des Katalysators gemessen wird, wird der Katalysatorheizer
erregt, um den Katalysator aufzuheizen. Da eine solche Ladung der
Batterie immer während der Fahrt des Fahrzeugs ausgeführt wird, kann die
Leistungsversorgung von der Batterie 20 allein normalerweise das
Fahrzeug dazu bringen, zu fahren, bevor die Aufheizung des Katalysators nach
dem Start der Fahrt vollendet ist. Wenn die Katalysatorheizung beendet
ist, kann die Batterie nach Bedarf geladen werden. Normalerweise findet
deshalb das Hybridfahrzeug keine Schwierigkeiten, ganz normal zu fahren.
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Während des Verbrennungsmotorbetriebs wird die
Drosselventil-Soll-Öffnung ΘTRG auf einen hohen Wert gesetzt, wenn die
Batterieladung erforderlich ist, oder auf einen niedrigen Wert, wenn der Antrieb
nur der Klimaanlage 70 benötigt wird, wodurch das Drosselventil geöffnet
bzw. geschlossen wird. Im Ergebnis läuft der Verbrennungsmotor in einem
Verbrennungsmotorbetriebszustand abhängig vom Vorhandensein/Fehlen der
Notwendigkeit der Batterieladung und dem Antrieb der Klimaanlage 70 oder
anderer Hilfsaggregate. Der Verbrennungsmotorbetrieb für den
Hilfsaggregateantrieb wird in dem Verbrennungsmotorbetriebsbereich ausgeführt, der
der Drosselventilöffnung ΘLOW entspricht und bei der die
Verbrennungsmotorlast und die Verbrennungsmotordrehzahl ihre jeweiligen minimalen
erforderlichen Werte annehmen, so daß der Brennstoffverbrauch beschränkt
werden kann. Da die Hilfsaggregate mittels des Verbrennungsmotors
angetrieben werden, verursacht der Hilfsaggregateantrieb niemals eine
Verminderung der Batteriespeichergröße. Demgemäß kann das Fahrzeug, das den
Elektromotor als seine Antriebsquelle verwendet, sich einer verbesserten
Leistungsausnutzung und vergrößerter Reichweite erfreuen. Im Falle, daß
die Hilfsaggregate direkt mittels des Verbrennungsmotors angetrieben
werden, kann der Energiewirkungsgrad für den Antrieb höher gemacht
werden als in dem Fall, wo die Hilfsaggregate mittels des Motors
angetrieben werden, der von der Batterie angetrieben wird, die über den
Verbrennungsmotorbetrieb geladen wird.
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Wenn der Zündschlüssel ausgeschaltet wird, wird danach die
vorbeschriebene Motorsteuerung beendet und der Elektromotor 10 hört auf,
das Fahrzeug anzutreiben. Wenn der Zündschlüssel während des
Verbrennungsmotorbetriebs ausgeschaltet wird, wird die vorerwähnte
Verbrennungsmotorsteuerung beendet, so daß die Leistungserzeugung durch den
Verbrennungsmotorantrieb abgestoppt wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene
Ausftihrungsform beschränkt und verschiedene Änderungen und
Modifikationen können daran vorgenommen werden, wie durch die beigefügten
Ansprüche definiert.
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Obwohl nur der Antrieb der Klimaanlage 70 für die Verwendung
als Hilfsaggregat in Verbindung mit dem illustrativen
Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung auch auf
den Antrieb der Lenkhilfeölpumpe 46 und der Bremskraftverstärkerpumpe
47, gezeigt in Fig. 7, und andere Hilfsaggregate angewandt werden. Falls
erforderlich, kann in diesem Falle der Verbrennungsmotor 40
kontinuierlich betrieben werden im Kontrast zu dem Fall der oben beschriebenen
Ausführungsform, bei der der Verbrennungsmotor 40 nur während des
Betriebs der Klimaanlage 70 und der Batterieladung in Betrieb ist.